JP2011164334A - 画像形成装置およびトナー供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新規トナー供給後の地汚れを抑制し、かつ、現像剤の無駄の発生を抑制することができる画像形成装置およびトナー供給方法を提供する。
【解決手段】現像装置内のトナー残量が、所定値未満（Ｓ１）となったら、地汚れ検知画像としての白紙画像を形成し、地汚れ検知手段としての反射型光センサで白紙画像の地汚れを検知する（Ｓ２）。地汚れが所定値を超えている場合（Ｓ３のＹＥＳ）は、現像装置内のトナーを感光体に吐き出す吐き出し処理を実行（Ｓ４）後、新規トナーを現像装置に供給する（Ｓ５）。一方、地汚れが所定値以下の場合（Ｓ３のＮＯ）は、吐き出し処理を行わずに、新規トナーを現像装置に供給する（Ｓ６）。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置およびトナー供給方法に関するものである。

従来、非磁性または磁性の一成分の現像剤たるトナーをトナー担持体たる現像ローラに担持し、潜像担持体たる感光体と現像ローラとが対向する現像領域で、現像ローラ上のトナーを感光体上の潜像に供給することで現像する一成分現像装置が知られている。

上記一成分現像装置においては、現像装置内のトナーが無くなった時点で現像装置が交換されるため、交換時期に達しておらず、継続使用可能な現像ローラまでもが交換され、資源が無駄になってしまうことがあった。また、現像装置内のトナーが無くなる時期と、現像装置内の現像ローラなどの交換時期とが同じとなるよう構成した場合、現像装置に大量のトナーを収容するスペースを確保する必要があり、装置が大型化してしまう。

特許文献１には、トナーを収容するトナー収容器を現像装置とは別に設け、供給手段によりトナー収容器のトナーを現像装置に供給する画像形成装置が記載されている。これにより、現像装置内に供給するトナーが無くなった場合、トナー収容器のみを交換すればよいので、継続使用可能な現像ローラまでもが交換されることがなくなる。また、トナー収容器に収容する新規トナー量は、現像装置内の現像ローラの交換時期を考慮しなくてもよいため、トナー収容器の容量を小さくでき、装置の大型化を抑制することができる。

また、上記特許文献１の画像形成装置では、現像装置内のトナー量が、下限値未満となったら、供給手段によりトナー収容器のトナーを現像装置に供給している。このため、トナー供給後の現像装置内には、供給された新規トナーと、現像に用いられずに長期にわたり現像装置内に残留している古いトナーとが混在する。

特許文献２には、現像装置内に残留している劣化した古いトナーがあるところに新規トナーを供給したことによって生じる地汚れを抑制するために、次のような構成の画像形成装置が記載されている。すなわち、現像装置内のトナー量が、下限値未満となったら、現像装置へのトナー供給に先立って、現像装置に残留しているトナーを像担持体へ向けて吐き出させるよう制御するという画像形成装置である。これにより、現像装置に残留していた古いトナーが像担持体に吐き出され、現像装置内がほとんど空になった状態で、トナー収容器から新規トナーが供給される。よって、新規トナーが供給された後の現像装置内は、ほとんどが新規トナーになるので、新規トナー供給後の地汚れを抑制することができる。

ここで、劣化した古いトナーと新規トナーとを混合させると、地汚れが生じる理由について、具体的に説明する。
現像装置内に残留する古いトナーは、長期にわたり攪拌などによるストレスを受け、トナー粒子表面に外添されている流動性及び帯電性を調整するための外添剤が離脱したり粒子中に埋没したりして、トナーの正規帯電極性である例えば負極性に摩擦帯電しにくい。一方、現像装置内に供給された新規トナーは、劣化しておらず負極性に摩擦帯電しやすい。このため、負極性に帯電しやすい新規トナーと、劣化して負極性に帯電しにくい古いトナーとが摺擦すると、荷電分離が起こり、古いトナーの電子が、新規トナーへ移動する。その結果、新規トナーの負極性の帯電量が増加し、古いトナーの帯電量が減少したり、正極性に帯電したりしてしまう。その結果、現像装置内のトナー帯電分布が、ブロードになるとともに、負極性に帯電量が大きなところと、帯電量が０付近のところとに２つのピークをもつような分布となる。このように、新規トナー供給後、劣化した古いトナーが、弱帯電トナーとなったり、逆帯電トナーとなったりするので、新規トナー供給後の画像形成において、像担持体たる感光体のトナーを載せたくない部分（非潜像部分）に上記劣化した古いトナーが付着してしまう。その結果、地汚れが新規トナー供給前に比べて悪くなってしまう。

しかし、例えば、現像装置内の単位時間当りのトナーの消費量が早く、短期間で現像装置内の残留トナーが所定値以下となったときなどは、現像装置内のトナーにさほどストレスがかかっておらず、現像装置内に残留している古いトナーの劣化が軽微な場合がある。現像装置内に残留している古いトナーの劣化が軽微な場合、十分な帯電能力を有しているため、新規トナーを供給して、新規トナーと摺擦しても、荷電分離が起こることがほとんどない。このため、古いトナーの劣化が軽微な場合、新規トナー供給後の現像装置内のトナー帯電分布は、負極性の所定の帯電量をピークにもつシャープな分布を維持することができる。その結果、新規トナー供給後も地汚れが抑制された画像を得ることができる。

しかし、上記特許文献２においては、現像装置内に残留する古いトナーの劣化が軽微で、十分な帯電能力を有していても、現像装置から像担持体へ吐き出され、破棄されてしまう。その結果、トナーの無駄が生じてしまうという問題があった。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、新規トナー供給後の地汚れを抑制し、かつ、現像剤の無駄の発生を抑制することができる画像形成装置およびトナー供給方法を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、上記潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、上記潜像担持体に潜像を書き込む潜像書込手段と、トナーによって上記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、表面を無端移動させる表面無端移動体あるいはこれの表面に保持される記録部材に潜像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、上記現像手段に供給するためのトナーを収容するトナー収容器と、上記現像手段内のトナー残量を検知する残量検知手段と、上記残量検知手段が上記現像手段内のトナー量が所定値以下であること検知したら、トナー収容器内のトナーを上記現像手段へ供給するトナー供給手段とを備えた画像形成装置において、画像の地汚れを検知する地汚れ検知手段と、上記残量検知手段が現像手段内のトナー量が所定値以下であること検知したら、地汚れ検知用画像を形成し、上記地汚れ検知手段により地汚れ検知用画像を検知し、上記地汚れ検知手段の地汚れ検知用画像の検知結果に基づいて、トナー供給手段による現像手段へのトナー供給に先立って、現像手段内に残留しているトナーを上記潜像担持体へ向けて吐き出させるトナー吐き出し処理を実行するか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記地汚れ検知手段が、所定値を越える地汚れを検知した場合は、トナー吐き出し処理を実行することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記地汚れ検知手段は、上記潜像担持体または上記表面無端移動体の画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する第１光学検知手段と、上記潜像担持体または上記の表面無端移動体の非画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する第２光学検知手段とを備え、上記地汚れ検知手段は、上記第１光学検知手段の地汚れ検知用画像の検知結果と、上記第２光学検知手段の非画像形成領域の検知結果とに基づいて、地汚れ検知用画像の地汚れを検知することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記表面無端移動体を上記潜像担持体に対して接離させる接離手段を有し、上記地汚れ検知手段は、上記表面無端移動体の画像形成領域に対向配置され、上記地汚れ検知手段は、地汚れ検知用画像の検知結果と、上記表面無端移動体を上記潜像担持体に対して離間させ、離間後の表面移動体を検知したときの検知結果とに基づいて、地汚れ検知用画像の地汚れを検知することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、上記現像手段は、上記潜像担持体と対向し、トナーを担持するトナー担持体と、トナー担持体の外周面に当接するトナー供給部材と、トナーが上記トナー供給部材から上記トナー担持体側に移動するような電位差を上記トナー担持体の外周面との間に形成するための電圧をトナー供給部材に印加する電圧印加手段とを備え、トナー吐き出し処理時における上記トナー供給部材と上記トナー担持体との間の電位差を、現像動作時における電位差よりも大きくなるよう、上記電圧印加手段を制御することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、上記表面無端移動体を上記潜像担持体に対して接離させる接離手段を有し、上記トナー吐き出し処理実行時は、上記表面無端移動体を上記潜像担持体から離間させたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、上記転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを除去する転写残トナー除去手段を備え、上記トナー収容器に上記トナー除去手段により除去された除去トナーを収容する除去トナー収容部を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれかの画像形成装置において、上記トナー吐き出し処理を実行してからの上記現像手段の駆動時間に基づいて、上記吐き出し処理を終了することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかの画像形成装置において、上記トナー吐き出し処理実行時は、上記帯電手段による上記潜像担持体表面の帯電処理を行わないことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９いずれかの画像形成装置において、上記残量検知手段は、現像装置内に収容されているトナーの嵩高さを検知する嵩高さ検知手段を備え、上記嵩高さ検知手段がトナーの嵩高さが所定値以下になったことを検知した後、出力画像のドット数をカウントして、カウント数が所定以上となったら、現像手段内のトナー量が所定値以下であると検知することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、少なくとも上記潜像担持体と、上記帯電手段と、上記現像手段と一体的に支持して装置本体から着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、潜像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて、上記潜像を現像する現像手段にトナー収容器からトナーを供給するトナー供給方法において、上記現像手段内のトナー量が所定値以下であるか否かを検知するステップと、上記現像手段内のトナー量が所定値以下である場合、地汚れ検知用画像を形成して、地汚れを検知するステップと、検知した地汚れに基づいては、現像手段にトナー収容器からトナー供給する前に、現像手段内に残留しているトナーを上記潜像担持体へ向けて吐き出させるトナー吐き出し処理を実行するか否かを判断するステップとを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、次のようにして、地汚れ検知手段の検知結果に基づいて、トナー吐き出し処理を行うか否かを判断すれば、新規トナー供給後の地汚れを抑制し、かつ、現像剤の無駄の発生を抑制することができる。すなわち、地汚れ検知手段の検知の結果、地汚れが所定値以上の場合は、トナー吐き出し処理を実行してから、現像手段にトナーを供給し、地汚れ検知手段の検知の結果、地汚れが所定値未満の場合は、吐き出し処理を行わずに現像手段にトナーを供給するのである。現像手段内に残留した古いトナーの劣化が進んでいる場合は、十分に摩擦帯電しないため、地汚れが所定値以上となる。よって、地汚れが所定値以上の場合は、トナー吐き出し処理を実行して、現像手段に残留していた古いトナーを吐き出させ、現像手段内がほとんど空になった状態で、新規トナーを供給する。これにより、新規トナー供給後の地肌汚れを抑制することができる。
一方、現像手段内に残留した古いトナーの劣化が軽微であり、十分な摩擦帯電能力を有している場合は、地汚れは所定値未満となる。よって、この場合は、吐き出し処理を行わずに現像手段にトナーを供給する。これにより、トナーの無駄な消費を抑えることができ、かつ、新規トナー供給後の地肌汚れを抑制することができる。

実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。 Ｋ色のプロセスカートリッジとその周辺とを示す概略構成図。 廃トナー回収ベルトと、Ｋ色のプロセスカートリッジの他の部材との位置関係を示した説明図。 Ｋ色の現像装置の平面図。 離間機構の概略構成図。 トナー供給制御フロー図。 反射型光センサの概略構成図。 検証実験の結果を示すグラフ。 タンデム型直接転写方式のプリンタの要部を示す概略構成図。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ１０Ｋを例にすると、図２に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体１Ｋ、帯電装置２Ｋ、現像装置４Ｋ、転写残トナー除去手段たるドラムクリーニング装置６Ｋなどを備えている。プロセスカートリッジ１０Ｋは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

帯電手段たる帯電装置２Ｋは、感光体１Ｋ表面に接触させて連れ回り回転する帯電ローラの芯金の高電圧を印加し、感光体表面を一様に帯電する接触方式の帯電装置であるが、チャージワイヤーに高電圧を印加することにより放電するコロトロン、スコロトロン方式、この他に帯電ブラシ、帯電シート、針電極などを使用することができる。これらは、感光体１Ｋに対して非接触で感光体表面を帯電できるため、クリーニング性の影響を受けにくいというメリットはあるが、放電に伴って生成されるオゾンやＮＯｘ等の放電生成物の発生量が帯電ロール方式に比較し格段に大きいため、感光体の耐久性の面で課題がある。

上記現像装置４Ｋは、一成分現像装置であり、トナー担持体たる現像ローラ４１Ｋ、現像ローラ４１Ｋにトナーを供給するトナー供給部材たるトナー供給ローラ４２Ｋを備えている。現像装置４Ｋの上方にはトナー収容器７Ｋが配置されている。トナー収容器７Ｋには、新規トナーを貯留しているトナー貯留部７１Ｋと、トナー貯留部７１Ｋの上方に配置され、廃トナーを収容する廃トナー収容部７２Ｋとを備えている。トナー貯留部７１Ｋ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動されるアジテータ７１ａＫ、スクリュあるいはコイルなどからなり、現像装置４Ｋとトナー貯留部７１Ｋとの連結部としての不図示の供給口に向かってトナー貯留部内の新規トナーを搬送する搬送部材７１ｂＫが設けられている。搬送部材７１ｂＫは、不図示の駆動手段により回転駆動される。アジテータ７１ａＫは、トナー貯留部７１Ｋ内の新規トナーの流動性を保つために常に回転駆動させ、トナー貯留部内の新規トナーを常に攪拌しておくことが好ましい。

現像装置４Ｋ内には、トナー供給口から供給されたトナー貯留部７１Ｋの新規トナーを現像装置４Ｋ内の軸方向全域に移送するためのスクリュなどで構成されたトナー輸送部材４４Ｋ、装置内のトナーを攪拌するアジテータ４３Ｋ、トナー担持体である現像ローラ４１Ｋを備えている。また、現像ローラ４１Ｋの表面に先端を当接させ、現像ローラ４１Ｋに担持体されたトナー層を薄層化する薄層化ブレード４５Ｋ、現像ローラ４１Ｋと当接し、現像ローラ４１Ｋにトナーを供給するトナー供給ローラ４２Ｋなども備えている。

トナー供給ローラ４２Ｋは、現像ローラ４１Ｋに当接し、現像ローラ４１Ｋと共回り回転、または、現像ローラ４１Ｋの進行方向と逆方向（カウンター方向）に回転して、トナー供給ローラ４２Ｋに付着したトナーを現像ローラ４１Ｋへ供給している。トナー供給ローラ４２Ｋは、表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像装置４Ｋ内のトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ４１Ｋとの当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。トナー供給ローラ４２Ｋには、電圧印加手段たる不図示の電源からトナーの正規帯電極性（負極性）の電圧が印加されている。この電圧は、現像ローラ４１Ｋに印加されている電圧（負極性電圧）よりも低い負極性電圧、すなわち、現像ローラ４１Ｋに印加されている電圧よりも絶対値が大きい負極性電圧である。これにより、現像ローラ４１Ｋとの当接部では、電界が形成される。現像装置内のトナーは、アジテータ４３Ｋによって攪拌されながら摩擦帯電が促され、正規帯電極性（負極性）に帯電しているので、トナー供給ローラ４２Ｋ保持され当接部へ搬送されたトナーは、上記電界の影響によりトナー供給ローラ４２Ｋから現像ローラ４１Ｋへ向かって移動し、現像ローラ４１Ｋに静電的に付着する。現像ローラ４１Ｋに付着したＫトナーは、現像ローラ４１Ｋの回転に伴ってローラと薄層化ブレード４５Ｋとの当接位置を通過する際に、ローラ表面上での層厚が規制される。そして、層厚規制後のＫトナーは、現像ローラ４１Ｋと感光体１Ｋとの当接部である現像領域において、感光体１Ｋ表面のＫ用の静電潜像に付着する。この付着により、Ｋ用の静電潜像がＫトナー像に現像される。

図３は、プロセスカートリッジ１０Ｋが備え、図２では記載されていない廃トナー回収ベルト６３Ｋと、プロセスカートリッジ１０Ｋの他の部材との位置関係を示した説明図である。
プロセスカートリッジ１０Ｋの端部には、ドラムクリーニング装置６Ｋから、トナー収容器７Ｋの廃トナー収容部７２Ｋへ延びる廃トナー搬送部６４Ｋが設けられている。この廃トナー搬送部６４Ｋの下端は、ドラムクリーニング装置６Ｋと連通しており、廃トナー搬送部６４Ｋの上端は、トナー収容器７Ｋの廃トナー収容部７２Ｋと連通している。廃トナー搬送部６４Ｋ内には、無端状の廃トナー回収ベルト６３Ｋが設けられており、廃トナー回収ベルト６２Ｋは、従動ローラ６５Ｋと駆動ローラ６６Ｋとに張架されている。廃トナー回収ベルト６３Ｋの外周面には、所定の間隔を開けて突状部６３ａＫが形成されている。廃トナー回収ベルト６３Ｋの突状部６３ａＫは、ベルト幅と同一の幅を有しており、その頂面が、廃トナー搬送部６４Ｋのベルト対向面と隙間なく接触するような高さを有している。

感光体１Ｋからドラムクリーニング装置６Ｋによって除去されたトナーは、廃トナーとして廃トナー搬送部材６２Ｋによってプロセスカートリッジ１０Ｋの端部の廃トナー搬送部６４Ｋの下端へ搬送される。廃トナー搬送部６４Ｋの下端に搬送された廃トナーは、廃トナー回収ベルト６３Ｋの突状部６３ａＫによって掻き取られる。突状部６３ａＫによって掻き取られた廃トナーは、図３に示すように、突状部６３ａＫと廃トナー搬送部６４Ｋの底面との空間Ｓに保持されて、上方（図中矢印Ｂ方向）へ搬送される。廃トナー回収ベルト６３Ｋによって、廃トナー搬送部６４Ｋの上部にまで廃トナーが搬送されると、廃トナーが、不図示の廃トナー回収経路へ落下する。トナー回収経路へ落下した廃トナーは、廃トナー回収スクリュ７３Ｋ（図２参照）によって廃トナー収容部７２Ｋへ搬送される。廃トナー収容部７２Ｋに回収された廃トナーは、再び現像するトナーとして使用しないで廃トナー収容部７２Ｋに溜め込んだままとなる構成となっている。

トナー収容器７Ｋは、装置本体に対して着脱可能に設けられており、トナー貯留部７１Ｋ内の新規トナーが無くなると、装置本体から取り外され、新規トナーが収容された別のトナー収容器７Ｋと交換される。このとき、トナー収容器７Ｋの廃トナー収容部７２Ｋに溜まった廃トナーが、同時に回収される。

また、現像装置４Ｋには、ケースから突出し、透明な材質で構成される検知窓４６Ｋを有している。
図４は、現像装置４Ｋの平面図であり、図に示すように、嵩高さ検知手段である透過型光センサ８１Ｋの受光部８１ａＫと、発光部８１ｂＫとが、検知窓４６Ｋを挟んで対向配置されている。検知窓４６Ｋは、中空部を有しており、この中空部は、現像装置４Ｋ内部と連通している。現像装置４Ｋ内のトナーの嵩高さが、検知窓４６Ｋよりも高い位置にある場合は、この検知窓４６Ｋの中空部にトナーが満たされており、透過型光センサ８１Ｋの発光部８１ｂＫからの光が、遮られている。このため、受光部８１ａＫでは、光を検知せず、受光部８１ａＫからの出力値は、ほぼゼロである。現像装置４Ｋ内のトナーが消費されて、現像装置４Ｋ内のトナー嵩高さが減少し、トナー嵩高さが、検知窓４６Ｋの位置よりも低くなると、検知窓４６Ｋの中空部にトナーが無くなり、発光部８１ｂＫの光が受光部８１ａＫにより受光される。その結果、受光部８１ａＫから所定の値の出力値が得られ、現像装置４Ｋ内のトナー嵩高さが、所定値以下となったことが検知される。そして、不図示の制御部は、この透過型光センサ８１Ｋからの出力値に基づいて、現像装置４Ｋ内のトナー残量を検知する。すなわち、本実施形態では、嵩高さ検知手段たる透過型光センサ８１Ｋと、不図示の制御部とで、現像装置４Ｋ内のトナー残量を検知する残量検知手段を構成している。本実施形態では、透過型光センサ８１Ｋで、現像装置４Ｋ内のトナー嵩高さに基づいて、現像装置４Ｋ内のトナー残量を検知しているが、現像装置４Ｋ内に圧電センサなどを設けて、現像装置４Ｋ内のトナー残量をダイレクトに検知しても構わない。

不図示の制御部は、現像装置内のトナー残量が所定値未満となったら、先の図２で示した搬送部材７１ｂＫを回転駆動させて、トナー貯留部７１Ｋから現像装置４Ｋ内へ新規トナーを供給する。すなわち、不図示の制御部と、搬送部材７１ｂＫとで、トナー供給手段を構成している。また、装置の温湿度環境により、トナー流動性が変動する。このため、搬送部材７１ｂＫを常に一定時間駆動させた場合、装置の環境により現像装置４Ｋ内に供給する新規トナー量がばらついてしまう。このため、不図示の温湿度センサの検知結果に基づき、搬送部材７１ｂＫの駆動時間を変化させるのが好ましい。

上記ドラムクリーニング装置６Ｋは、先端が感光体表面に当接した弾性体から構成されるクリーニングブレード６１Ｋと、クリーニングブレード６１Ｋによって除去された廃トナーを上記した廃トナー搬送部６４Ｋへ搬送するための廃トナー搬送部材６２Ｋなどを備えている。

図２〜４を用いてＫ用のプロセスカートリッジ１０Ｋについて説明したが、他色用のプロセスカートリッジ１０Ｙ，Ｍ，ＣはＫ用のプロセスカートリッジ１０Ｋと同様の構成になっており、同様のプロセスにより、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ表面にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成されるので説明を省略する。

先の図１に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向下方には、無端移動体である中間転写ベルト１５を備えた転写手段たる転写ユニット３０が配設されている。中間転写ベルト１５は、テンションローラ２３、駆動兼二次転写対向ローラ２１によって張架されており、駆動兼二次転写対向ローラ２１の延長方向に取り付けられた駆動モーターによって図中矢印Ｃ方向に回転する。転写ユニット３０は、中間転写ベルト１５の他に、４つの一次転写ローラとしての一次転写ローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ベルトクリーニング装置３３などを備えている。この転写ユニット３０は、プリンタ１００本体に対して着脱可能に構成されており、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

このような構成において、画像形成がネガポジ方式（露光部電位の絶対値を未露光部電位の絶対値よりも低くしトナーを付着させる）で行われる場合、各帯電装置２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面が一様に負極性に帯電される。次に、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向上方に配置された潜像形成手段としての図示しない露光装置から、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して画像情報に応じた光３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが照射され、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にそれぞれの色ごとの静電潜像が形成される。この露光装置としては、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナなどを用いることができる。次に、各現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像ローラ４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに、図示しない電源から負極性で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の非露光部電位よりも絶対値の大きい現像バイアスを印加することにより、その現像ローラ４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に担持されたトナーを感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の静電潜像に移動させ、その静電潜像にトナーを付着させる。これにより、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に静電潜像に対応したトナー像が形成される。

上記現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによってそれぞれ現像された各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の各色トナー像は、中間転写体たる中間転写ベルト１５上に互いに重なり合うように一次転写される。中間転写ベルト１５に転写されず各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに残った転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのクリーニングブレード６１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上により感光体表面から除去される。

また、プリンタは、中間転写ベルト１５の鉛直方向下方に図示しない給紙カセットが配置されている。給紙カセットから給送された転写紙は、図示しない搬送ガイドによってガイドされながら搬送ローラで搬送され、不図示のレジストローラが設けられている一時停止位置に送られる。転写紙は、レジストローラにより所定のタイミングで中間転写ベルト１５の二次転写対向ローラ２１に巻き付いた部分と二次転写ローラ２２との間の二次転写部に供給される。そして、二次転写ローラ２２に図示しない電源により所定の二次転写バイアスを印加させることで中間転写ベルト１５上に形成されたカラー画像が、転写紙上に二次転写され、転写紙上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙は、定着ユニット２６でトナー像が定着された後、不図示の排紙トレイ上に排出される。また、二次転写後の中間転写ベルト１５に残った転写残トナーが、ベルトクリーニング装置３３により除去される。ベルトクリーニング装置３３で除去された転写残トナーは、廃トナーとして、不図示の搬送手段により、ベルトクリーニング装置３３から、トナー収容器７Ｙ内の廃トナー収容部７２Ｙへ搬送される。

また、プリンタ１００は、中間転写ベルト１５を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃに対して接離させる接離手段たる接離機構５０を有している。
図５は、接離機構５０の概略構成図である。
図５に示すように、接離機構５０は、Ｙ，Ｍ，Ｃの一次転写ローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃを支持し、その一端側が、回転軸５２により揺動可能に支持された揺動部材５１を有している。揺動部材５１の他端は、ソレノイド５３によって支持されており、ソレノイド５３の駆動によって揺動部材５１を図中時計回りに少しだけ回転する。モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイド５３の駆動によって揺動部材５１を図中時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、図５（ｂ）に示すように、中間転写ベルト１５をＹ，Ｃ，Ｍ用の感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍから離間する。そして、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのうち、Ｋ用のプロセスカートリッジ１０Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にＹ，Ｃ，Ｍ用のプロセスカートリッジを無駄に駆動させることによるそれらプロセスカートリッジの消耗を回避することができる。

本実施形態においては、現像装置４内のトナー残量が、所定値未満となったら、搬送部材７１ｂによりトナー貯留部７１の新規トナーを現像装置４に供給している。このため、トナー供給後の現像装置４内には、供給された新規トナーと、現像に用いられずに長期にわたり現像装置４内に残留している古いトナーとが混在する。古いトナーは、長期にわたり攪拌などによるストレスを受け、トナーに外添させている帯電性を調整するための帯電制御剤などの外添剤が離脱したり粒子中に埋没したりして、劣化している。このような、劣化した古いトナーは、摩擦により帯電しにくい。一方、現像装置内に供給された新規トナーは、劣化しておらず摩擦帯電しやすい。この劣化して負極性に帯電しにくくなった古いトナーと負極性に帯電しやすい新規トナーとが摺擦すると、荷電分離により、劣化した古いトナーの電子が、新規トナーへ移動し、新規トナーの負極性の帯電量が増加し、劣化した古いトナーの帯電量が減少したり、正極性に帯電したりする。その結果、現像装置内に劣化した古いトナーが残留した状態で新規トナーを供給すると、現像装置内のトナー帯電分布が、ブロードになり、かつ、帯電量が大きいところと、０付近のところの２つのピークをもつような分布となる。そして、新規トナー供給後に、弱帯電の劣化した古いトナーが、現像に用いられると、感光体のトナーを載せたくない部分（非潜像部分）に付着し、画像上の地肌部分にトナーが点状に付着してしまい地汚れが発生する。

このため、従来では、トナー貯留部７１の新規トナーを現像装置４に供給するのに先立って、現像装置４内の残留する古いトナーを感光体１へ吐き出す吐き出し処理を行っていた。

現像装置４内に残留している古いトナーの劣化が軽微な場合は、古いトナーも十分に負極性に帯電しやすい性質を持っているため、古いトナーと新規トナーとが摺擦しても、荷電分離が起き難い。そのため、現像装置４内に残留している古いトナーの劣化が軽微な場合は、新規トナーを追加しても、現像装置内のトナー帯電分布を、所定の帯電量付近をピークにもつシャープな分布を維持することができる。よって、現像装置４内に残留している古いトナーの劣化が軽微な場合、新規トナー供給後の画像も地汚れがなく、良好な画像を維持することができる。

しかし、従来では、現像装置４内に残留している古いトナーの劣化が軽微な場合でも、現像装置４から感光体へ吐き出され、破棄されてしまっていた。その結果、トナーの無駄が生じてしまうという問題があった。そこで、本実施形態においては、現像装置内のトナー残量が、所定値未満となったら、画像の地汚れを検知し、地汚れが所定値以上の場合は、吐き出し処理を実行してから、新規トナーの供給を行い、地汚れが所定値未満のときは、吐き出し処理を実行せずに、新規トナーの供給を行っている。以下、具体的に説明する。

図６は、トナー供給制御フロー図である。
図６に示すように、透過型光センサに基づいて不図示の制御部が、現像装置内のトナー残量が、所定値未満であることを検知（Ｓ１）したら、地汚れ検知処理を実行する（Ｓ２）。

地汚れ検知処理が実行されると、中間転写ベルト１５に、地汚れ検知画像としての白紙画像が形成される。具体的には、トナー残量が、所定値未満となった現像装置（以下の説明では、Ｋ色の現像装置４Ｋのトナー残量が所定値未満となったと仮定して説明する）備えたプロセスカートリッジ１０Ｋの帯電装置４Ｋで、感光体表面を一様帯電させ、露光装置で露光を行わず、現像ローラ４１Ｋに所定の現像バイアスを印加することで、白紙画像が形成される。現像装置内の残留した古いトナーの劣化が軽微で、古いトナーが十分に帯電している場合は、現像領域で、トナーが感光体側へ移動することがほとんどなく、地汚れがほとんど発生しない。一方、現像装置内のトナー劣化しており、トナーの帯電量が少ないと、現像ローラ４１Ｋと感光体１Ｋの非露光部との間の電界により現像ローラ４１Ｋ上のトナーに働く現像ローラ４１Ｋ側へ拘束させる力が弱くなり、劣化した弱帯電トナーが、感光体１Ｋの非露光部へ付着してしまう。その結果、白紙画像の地汚れがひどくなる。そして、この白紙画像を中間転写ベルト１５に転写し、この白紙画像を先の図１に示すように、Ｋ色のプロセスカートリッジ１０Ｋよりも中間転写ベルト１５移動方向下流側に配置された反射型光センサ１５０で検知し、不図示の制御部は、この反射型光センサ１５０の検知結果に基づいて地汚れを検知する。すなわち、反射型光センサ１５０と不図示の制御部とで、地汚れ検知手段を構成している。

図７は、反射型光センサ１５０の概略構成図である。反射型光センサ１５０は、発光素子（ＬＥＤ）１５１と、正反射光を受光するフォトトランジスタからなる正反射光受光素子１５２と、拡散光を受光するフォトトランジスタからなる拡散光受光素子１５３とから構成される。正反射光受光素子１５２は、発光素子１５１と鉛直面に対して対称に配置されている。正反射光受光素子１５２の前にはアパーチャー１５４が設けられており、拡散光の進入を極力排除する構造となっている。拡散光受光素子１５３は、発光素子１５１を挟んで正反射光受光素子１５２の反対側に配置されている。

反射型光センサ１５０を用いることで、中間転写ベルト１５のトナー付着量を検知することができる。具体的には、中間転写ベルト１５表面は、滑らかであるため鏡面のように振る舞い、発光素子１５１から発射された光の反射光は正反射成分が支配的となる。一方、中間転写ベルト１５上のトナー付着部は表面が粗いため、正反射成分よりも拡散反射成分が支配的である。従って、中間転写ベルト１５に当たって反射してくる光の正反射成分と拡散反射成分の比を測定することにより、トナー付着部とトナー付着のない転写ベルト地肌部(地肌露出部)の割合を推定することにより、トナー付着量を予測することができる。

上記反射型光センサ１５０の正反射光受光素子１５２には、中間転写ベルト１５表面の反射光(正反射)と、トナー表面の反射光(拡散光）とが入力される。拡散光受光素子１５２には、ベルト表面の反射光(拡散反射)、トナー表面の反射光(拡散反射)が入力される。正反射光受光素子１５２の出力は、中間転写ベルト１５地肌部で最大となり、トナー付着量が増えるに従って出力が低下する。一方、拡散光受光素子の出力は、中間転写ベルト地肌部で最小となり、トナー付着量が増えるに従って出力が高くなる。

地汚れが少ない白紙画像を反射型光センサ１５０で検知したときは、中間転写ベルト１５にほとんどトナーが付着していないので、正反射光受光素子１５２の出力値は、ほぼ最大であり、拡散光受光素子１５３の出力値は、ほぼ最小である。一方、地汚れが目立つ白紙画像を反射型光センサ１５０で検知したときは、中間転写ベルト１５に多くのトナー（弱帯電トナー）が付着しているので、正反射光受光素子１５２の出力値が低下し、拡散光受光素子１５３の出力値が増加する。

本実施形態では、地汚れ検知画像である白紙画像を検知したときの拡散光受光素子１５３の出力値Ｖｓｐが閾値を超えているか否かを不図示の制御部が検知し（Ｓ３）、拡散光受光素子１５３の出力値Ｖｓｐが閾値を超えている場合（Ｓ３のＹＥＳ）は、地汚れが所定値を超えていると判断し、吐き出し処理（吐き出し処理モード）を実行する（Ｓ４）。すなわち、不図示の制御部が、判断手段としての機能を有している。

吐き出し処理が実行されると、帯電装置４Ｋで、感光体表面を一様帯電し、露光装置で感光体表面を全露光する。これにより、現像装置内の残留した古いトナーが、感光体１Ｋの画像形成領域全面に付着し、現像装置内に残留しているトナーを感光体上に効率よく吐き出すことができる。感光体１Ｋ表面に吐き出された古いトナーは、中間転写ベルト１５に転写され、ベルトクリーニング装置３３により、中間転写ベルト１５から除去される。そして、廃トナーとして、搬送手段により、ベルトクリーニング装置３３から、Ｙ色のトナー収容器７Ｙ内の廃トナー収容部７２Ｙへ搬送される。なお、このとき、二次転写ローラ２１を中間転写ベルト１５から離間させておく。

また、帯電装置４Ｋの印加電圧をオフにして、感光体１Ｋ表面を帯電させないで、現像装置４Ｋ内の残留する古いトナーを吐き出してもよい。この場合、感光体１Ｋ表面の帯電電位がゼロで、現像ローラ４１Ｋには、負極性の所定の現像バイアスが印加されるため、感光体１Ｋと現像ローラ４１Ｋとの間で、現像ローラ４１Ｋ上の負極性のトナーが、感光体１Ｋ側へ静電的に移動する。よって、このように制御しても、感光体１Ｋの画像形成領域全面に、現像装置４Ｋ内に残留している古いトナーを付着させることができる。また、このように制御した場合は、感光体１Ｋの表面を露光装置により長時間露光しなくてすむので、感光体の光疲労による劣化を防止することができ有効である。

さらに、吐き出しモード実行時においては、トナー供給ローラ４２Ｋに印加する電圧の絶対値が大きくなるようトナー供給ローラに電圧を印加する不図示の電源を制御し、現像ローラ４１Ｋとトナー供給ローラ４２Ｋとの間の電位差を大きくしてもよい。これにより、現像装置４Ｋ内に残留する古いトナーが、トナー供給ローラ４２Ｋから現像ローラ４１Ｋへ静電的に移動しやすくなる。また、薄層化ブレード４５Ｋを現像ローラ４１Ｋから離間させてもよい。薄層化ブレード４５Ｋを現像ローラ４１Ｋから離間させることで、現像ローラ４１Ｋ上のトナー層が大きくなるために、より短時間で現像装置内のトナーを感光体に移動させることが可能となる。

吐き出し処理の終了は、反射型光センサ１５０で中間転写ベルト１５表面に転写された現像装置４Ｋから吐き出されたトナーにより形成された吐き出し画像のトナー濃度を検知し、この吐き出し画像のトナー濃度が、トナー不足により所定値以下となったら、現像バイアスをＯＦＦにして吐き出し処理を終了する。しかし、この場合、反射型光センサ１５０の検知位置は、現像領域よりも画像移動方向下流側にあるため、所定期間トナー不足の状態で吐き出し処理が行われてしまう。その結果、中間転写ベルト１５上の吐き出されたトナーがベルトクリーニング装置３３で完全に除去されるまでの期間が長くなり、感光体１と中間転写ベルト１５との摺擦など、摺擦する部材間の劣化が懸念される。このため、吐き出し処理時の単位時間あたりのトナー消費量、吐き出し処理開始時点での現像装置４内のトナー残量は、予めわかっているので、そこから、予め装置駆動時間を算出してメモリなどに記憶しておき、吐き出しモードの実行を開始し、メモリに記憶した装置駆動時間に達したら、吐き出し処理を終了するようにしてもよい。これにより、現像領域でトナー濃度不足になった時点で、吐き出し処理が終了されるので、中間転写ベルト上の吐き出されたトナーが除去されるまでの時間を、反射型光センサ１５０で中間転写ベルト１５表面に転写された吐き出し画像のトナー濃度が低下した時点で吐き出し処理を終了するものに比べて、短くすることができる。これにより、感光体１と中間転写ベルト１５との摺擦を反射型光センサ１５０で中間転写ベルト１５表面に転写された吐き出し画像のトナー濃度が低下した時点で吐き出し処理を終了するものに比べて抑制でき、摺擦する部材間の劣化を抑制することができる。

そして、吐き出し処理が終了して、中間転写ベルト１５上の吐き出されたトナーがベルトクリーニング装置３３で除去されたら、トナー貯留部７１Ｋから新規トナーを現像装置４Ｋへ供給する（Ｓ５）。これにより、新規トナー供給後の現像装置４Ｋ内には、劣化した古いトナーは、ほとんど無くなっているので、新規トナー供給後の画像に地汚れが生じるのを抑制することができる。

一方、拡散光受光素子１５３の出力値Ｖｓｐが閾値以下の場合（Ｓ３のＮＯ）は、地汚れが所定値以下と判断し、吐き出し処理を行わずに、トナー貯留部７１Ｋから新規トナーを現像装置４Ｋへ供給する（Ｓ５）。このように、現像装置内に残留する古いトナーの劣化が軽微で、地汚れがほとんど生じていない場合は、吐き出し処理を行わないので、無駄なトナー消費を抑えることができる。

上述では、Ｋ色の現像装置を例に挙げて説明したが、Ｙ，Ｍ，Ｃの現像装置のトナー供給制御も同様に行われる。

また、上述では、透過型光センサ８１で、現像装置内のトナー嵩高さが所定値未満となったら、トナー供給制御を行っているが、透過型光センサ８１の配置位置によっては、現像装置４内のトナー嵩高さが所定値未満となっても、現像装置４内のトナーが十分に残っている場合がある。このような場合は、透過型光センサ８１で現像装置内のトナー嵩高さが所定値未満となったことを検知したら、不図示の制御部は、ドットカウントを開始し、ドット数からトナー消費量を予測する。そして、ドット数（トナー消費量）が所定値となったら、現像装置４Ｋ内のトナー残量が所定未満となったとして、トナー供給制御を行ってもよい。これにより、透過型光センサ８１で現像装置内のトナー嵩高さが所定値未満となったことを検知したらトナー供給制御を行うものに比べて、現像装置４内のトナー残量が少ない時点でトナー供給制御を行うことができる。よって、透過型光センサ８１で現像装置４内のトナー嵩高さが所定値未満となったことを検知したらトナー供給制御を行うものに比べて、吐き出すトナー量を減少することができ、無駄なトナー消費を抑えることができる。

また、中間転写ベルト１５の表面が、長期間の使用で劣化し、光沢度が変化する場合がある。中間転写ベルト１５表面の光沢度が変化すると、反射型光センサ１５０の出力値も変化して、正確な地汚れ検知ができなくなるおそれがある。そこで、中間転写ベルト１５の非画像形成領域と対向する位置に、第２の反射型光センサを配置して、この第２の反射型光センサの出力値で、反射型光センサ１５０の地汚れ検知結果を補正してもよい。第２の光反射型センサで、中間転写ベルト１５の端部の非画像形成領域を検知したときの値Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´と、反射型光センサ１５０で、白紙画像を検知したときの値Ｖｓｐ＿ｄｉｆとの差分値（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´−Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）を算出する。そして、（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´−Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）が、閾値を超えた場合、地汚れが所定値を超えていると判断し、吐き出し処理を実行する。これにより、経時にわたり正確な地汚れ検知を行うことができる。

また、Ｋ色の現像装置４Ｋのトナーの吐き出し処理を行う場合は、上記接離機構５０により、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃを中間転写ベルト１５から離間させる。これにより、吐き出し処理時において、Ｙ、Ｍ、Ｃ色の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃが、中間転写ベルト１５と摺擦することがなくなり、Ｙ，Ｍ，Ｃ色の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃの摺擦劣化や、中間転写ベルト１５の摺擦による劣化を抑制することができる。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ色の現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃについて、吐き出し処理を行う場合も、上記接離機構５０により、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃを中間転写ベルト１５から離間させる。この場合は、中間転写ベルト１５の駆動を停止、現像装置４から吐き出したトナーを中間転写ベルト１５に転写せずに、ドラムクリーニング装置６へ搬送し、ドラムクリーニング装置６で除去する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ色の現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃについて、吐き出し処理を行う場合も、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが、中間転写ベルト１５と摺擦することがなくなり、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの摺擦劣化や、中間転写ベルト１５の摺擦による劣化を抑制することができる。

また、中間転写ベルト１５がＫの感光体１Ｋと接離できるよう第２の接離機構を設けてもよい。この第２の接離機構は、Ｋ色の一次転写ローラ５Ｋを支持しＫ色の感光体１Ｋに対して接離する方向に移動する支持部材と、この支持部材をＫ色の感光体１Ｋに対して接離する方向に移動させるソレノイドなどの移動手段により構成する。このように構成することで、Ｋ色の現像装置４Ｋの吐き出し処理時において、中間転写ベルト１５をＫ色の感光体１Ｋから離間させる。これにより、中間転写ベルト１５の駆動を停止して、Ｋ色の現像装置４Ｋから吐き出したトナーを中間転写ベルト１５に転写せずに、ドラムクリーニング装置６Ｋへ搬送し、ドラムクリーニング装置６Ｋで除去することができ、中間転写ベルト１５の劣化を抑制することができる。また、このように、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して中間転写ベルト１５を接離可能に構成し、各現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから吐き出されたトナーをドラムクリーニング装置６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋで回収する構成の場合は、二次転写ローラ２２を中間転写ベルト１５に対して接離させる機構は、必要なくなる。

また、地汚れ検知において、中間転写ベルト１５に白紙画像を形成した後、中間転写ベルト１５を感光体１から離間させる。そして、反射型光センサ１５０で、白紙画像を検知した後、感光体離間後の中間転写ベルト１５の領域（ベルトクリーニング装置３３通過後、感光体１と接触せずに、移動してきた領域）を検知する。この領域は、感光体１と接触していないので、中間転写ベルト１５にトナーなどが付着していない。よって、この領域を反射型光センサ１５０で検知することで、中間転写ベルト１５の表面の光沢度変化を正確に検知することができる。そして、反射型光センサ１５０で、白紙画像を検知したときの値Ｖｓｐ＿ｄｉｆと、感光体離間後の中間転写ベルト１５の領域を検知したときの値Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´との差分値（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´−Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）を算出し、閾値を超えた場合、地汚れが所定値を超えていると判断し、吐き出し処理を実行する。このように制御しても経時にわたり正確な地汚れ検知を行うことができる。また、画像形成領域に反射型光センサ１５０を設けるだけで、中間転写ベルト１５の表面の光沢度変化を正確に検知することができる。

また、上述では、反射型光センサ１５０を中間転写ベルト１５と対向する位置に設けているが、感光体１と対向する位置に設けてもよい。この場合は、地汚れ検知の際、中間転写ベルトを駆動しなくてよくなるため、中間転写ベルトの劣化を抑制することができる。

次に、本発明者らが行った検証実験について、説明する。

検証実験に用いたトナーの材料は、以下の通りである。
ポリエステル樹脂Ａ（軟化点１３１℃、ＡＶ値 ２５）......６８部
ポリエステル樹脂Ｂ（軟化点１１６℃、ＡＶ値 １．９）......３２部
シアンのマスターバッチ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３を５０部含有）...８部
カルナウバワックス............８部

上記トナー材料をヘンシェルミキサーで十分混合した後、二軸押出し混練機（ＰＣＭ−３０：池貝鉄工社製）の排出部を取り外したものを使用して、溶融混練し、得られた混合物を冷却プレスローラで厚さ２ｍｍに圧延し、冷却ベルトで冷却した後、フェザーミルで粗粉砕した。その後、機械式粉砕機（ＫＴＭ：川崎重工業社製）で平均粒径１０〜１２μｍまで粉砕し、さらに、ジェット粉砕機（ＩＤＳ：日本ニューマチック工業社製）で粗粉分級しながら粉砕した後、微粉分級をロータ型分級機（ティープレックス型分級機タイプ１００ＡＴＰ：ホソカワミクロン社製）を使用して分級を行い、体積平均粒径７．９μｍ、平均円形度０．９１０のトナー母体Ａを得た。このトナー母体Ａ１００部に対して、シリカ（ＲＸ２００）１部を添加し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃ、５分間混合処理して、トナーを作成した。

上記のようにして作成したトナーをＩｐｓｉｏ Ｃ２２０に充填し、常温で１枚／１ＪＯＢ ３秒間欠 ３０００枚／５０００枚の耐久試験を実施し、実施した後の現像機内のトナーを採取する。この採取したトナーを、現像装置内残留する古いトナーとして用い、新品のトナーを補充トナーとして用い、互いに異なる混合比率の混合トナーを複数作成し、感光体上に白紙画像を形成し、感光体上のトナー量レベル（地汚れ量）を測定した。その結果を図８に示す。

図８に示すように、３０００枚耐久試験実施した後のトナーを古いトナーとして用いた場合は、古いトナーの劣化レベルが小さいため、新品のトナーと混ぜ合わせた場合でも、地汚れ量のレベルは良いことがわかる。一方、５０００枚の耐久試験を実施した後のトナーを古いトナーとして用いた場合は、古いトナーの劣化レベルが大きいため、新品のトナーと混ぜ合わせた場合、地汚れレベルは大幅に悪化しているのがわかる。これは、上述したように、新規トナーと劣化した古いトナーとの摺擦により、荷電分離が起こり、劣化した古いトナーの電子が奪われた結果、劣化した古いトナーが弱帯電化、逆帯電化したからである。このことから、トナー劣化して帯電しにくいトナーがある場合は、現像装置内に残っている古いトナーを吐き出して、古いトナーをほとんどなくしてから、新規トナーを供給することで、新規トナー供給後も良好な画像品質が得られることがわかる。

また、上述では、中間転写方式の画像形成装置に本発明を適用した例について説明したが、これに限らず、図９に示すように、直接転写方式の画像形成装置にも本発明を適用することができる。この直接転写方式の画像形成装置は、転写手段たる転写ユニット３０は、無端移動体たる紙搬送ベルト９１を備えている。紙搬送ベルト９１は、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ接触してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップを形成している。そして、転写紙Ｐを自らの表面に保持しながら、自らの無端移動に伴って図中左側から右側に向けて搬送する過程で、転写紙ＰをＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップに順次送り込む。これにより、転写紙には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。Ｋ用の一次転写ニップよりもベルト移動方下流側には、反射型光センサ１５０が配置されており、上述同様、現像装置内のトナー残量が所定値未満となった場合は、紙搬送ベルト９１に白紙画像を転写して、反射型光センサ１５０で検知する。そして、白紙画像の地汚れが閾値を超えていた場合は、現像装置に新規トナーを供給するのに先立って、吐き出し処理を実施する。現像装置から吐き出したトナーは、紙搬送ベルトに転写し、紙搬送ベルトをクリーニングするベルトクリーニング装置３３で除去したり、吐き出したトナー色に対応するドラムクリーニング装置で除去したりする。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、潜像を担持する潜像担持体たる感光体１と、感光体表面を帯電させる帯電手段たる帯電装置２と、感光体に潜像を書き込む潜像書込手段たる露光装置と、トナーによって感光体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段たる現像装置と、表面を無端移動させる表面無端移動体たる中間転写ベルトあるいはこれの表面に保持される記録部材たる転写紙に感光体上のトナー像を転写する転写手段たる転写ユニットとを備えている。また、現像装置に供給するための新規トナーを収容するトナー収容器７と、現像装置内のトナー残量を検知する残量検知手段（透過型光センサ８１と制御部とで構成）と、残量検知手段が現像装置内のトナー量が所定値以下であること検知したら、トナー貯留部内のトナーを上記現像装置へ供給するトナー供給手段（制御部と、搬送部材７１ｂとで構成）とを備えている。また、残量検知手段が現像装置内のトナー量が所定値以下であること検知したら、地汚れ検知用画像たる白紙画像を形成し、地汚れ検知手段（反射型光センサ１５０と制御部とで構成）により白紙画像を検知する。そして、判断手段としての制御部は、白紙画像の地汚れが、所定値を超える場合は、現像装置への新規トナー供給に先立って、現像装置内に残留している古いトナーを感光体へ向けて吐き出させるトナー吐き出し処理を実行する。一方、白紙画像の地汚れが、所定値を超える場合は、吐き出し処理を行わずに、現像装置内に新規トナーを供給する。
かかる構成を備えることで、新規トナー供給後の地汚れを抑制でき、かつ、トナーの無駄な消費を抑制することができる。

また、地汚れ検知手段は、中間転写ベルトの画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する第１光学検知手段としての第１反射型光センサの地汚れ検知用画像たる白紙画像の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）と、中間転写ベルトの非画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する第２光学検知手段たる第２反射型光センサの中間転写ベルトの非画像形成領域の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´）とに基づいて、地汚れ検知用画像の地汚れを検知してもよい。中間転写ベルトの非画像形成領域を第２反射型光センサで検知することによって、中間転写ベルト表面の劣化による光沢度が変化を検知することができる。よって、第２反射型光センサの中間転写ベルトの非画像形成領域の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´）を用いることによって、第１反射型光センサの白紙画像の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）に含まれる中間転写ベルト表面の劣化による光沢度の変化による誤差成分を除去できる。具体的には、第１反射型光センサの白紙画像の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）から、第２反射型光センサの中間転写ベルトの非画像形成領域の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´）を差し引くのである。これにより、中間転写ベルト表面の劣化による光沢度が変化しても、その影響で地汚れ検知結果が変動するのを抑制することができ、経時にわたり良好な地汚れ検知結果を得ることができる。

また、中間転写ベルトの画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する光学検知手段としての反射型光センサで白紙画像を検知したときの検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）と、離間手段たる離間機構で、中間転写ベルトを感光体に対して離間させた後の中間転写ベルトを反射型光センサ１５０で検知したときの検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´）に基づいて、地汚れを検知してもよい。中間転写ベルトを感光体に対して離間させた後の中間転写ベルトの画像形成領域には、トナーがほとんど付着していないので、中間転写ベルトを感光体に対して離間させた後の中間転写ベルトを反射型光センサ１５０で検知することによって、中間転写ベルト表面の劣化による光沢度が変化を検知することができる。よって、上記と同様、白紙画像の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）から、中間転写ベルトを感光体に対して離間させた後の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ´）を差し引しけば、白紙画像の検知結果（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）に含まれる中間転写ベルト表面の劣化による光沢度の変化による誤差成分を除去できる。

また、トナー吐き出し処理時におけるトナー供給部材たるトナー供給ローラと上記トナー担持体たる現像ローラとの間の電位差を、現像動作時における電位差よりも大きくなるよう、上記電圧印加手段を制御する。これにより、吐き出し処理時にトナー供給部材から現像装置へ供給するトナー量を多くすることができ、効率よく現像ローラから現像装置内に残留する古いトナーを吐き出すことができる。

また、トナー吐き出し処理実行時に離間機構により中間転写ベルトを感光体から離間させてもよい。これにより、吐き出し処理実行時に、中間転写ベルトが、ベルトクリーニング装置のクリーニング部材や感光体などと摺擦することがなくなり、中間転写ベルトの摺擦劣化を抑制することができる。

また、トナー収容器７に、転写残トナー除去手段たるドラムクリーニング装置により除去された除去トナーたる廃トナーを収容する除去トナー収容部たる廃トナー収容部を設けている。これにより、トナー収容器７内の新規トナーが無くなって、新規トナーが収容された別のトナー収容器に交換すると廃トナーも同時に回収することができる。

また、トナー吐き出し処理を実行してからの現像装置の駆動時間に基づいて、吐き出し処理を終了することによって、現像領域でトナー不足になるタイミングで、トナー吐き出し処理を終了することができる。反射型光センサ１５０で中間転写ベルトに付着した吐き出しトナーの濃度を検知し、吐き出しトナーの濃度が所定値以下となったら、トナーの吐き出しを終了するものに比べて、感光体や中間転写ベルトの摺擦による劣化を抑制することができる。

また、トナー吐き出し処理実行時、帯電装置による感光体表面の帯電処理を行わなくてもよい。帯電装置による感光体表面の帯電処理を行わずとも現像ローラに現像バイアスを印加することで、現像ローラ上トナーが感光体側へ静電的に移動するような電界を形成することができ、現像ローラから感光体へ現像装置内に残留する古いトナーを吐き出すことができる。これにより、トナー吐き出し処理実行時に、帯電装置により感光体を帯電させ、露光装置で感光体表面を全露光して、現像ローラ上のトナーを感光体へ移動させるものに比べて、感光体の光劣化を抑制することができる。

また、現像装置内に収容されているトナーの嵩高さを検知する嵩高さ検知手段たる透過型光センサが所定値以下になったことを検知した後、出力画像のドット数をカウントして、カウント数が所定以上となったら、現像装置内のトナー量が所定値以下であると検知するようにしてもよい。このこように構成することによって、トナー不足で画像濃度が所定値以下となるぎりぎりまで、現像装置内の残留トナーを減らすことができ、吐き出されるトナー量を必要最小限度に留めることが可能となる。

１：感光体
２：帯電装置
４：現像装置
７：トナー収容器
１０：プロセスカートリッジ
１５：中間転写ベルト
３０：転写ユニット
４１：現像ローラ
４２：トナー供給ローラ
４６：検知窓
５０：接離機構
７１：トナー貯留部
７２：廃トナー収容部
８１：透過型光センサ
９１：紙搬送ベルト
１５０：反射型光センサ

特許第４０２６９７７号公報 特開２００９−７５２４４号公報

Claims (12)

1. 潜像を担持する潜像担持体と、
   上記潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、
   上記潜像担持体に潜像を書き込む潜像書込手段と、
   トナーによって上記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、
   表面を無端移動させる表面無端移動体あるいはこれの表面に保持される記録部材に潜像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、
   上記現像手段に供給するためのトナーを収容するトナー収容器と、
   上記現像手段内のトナー残量を検知する残量検知手段と、
   上記残量検知手段が上記現像手段内のトナー量が所定値以下であること検知したら、トナー収容器内のトナーを上記現像手段へ供給するトナー供給手段とを備えた画像形成装置において、
   画像の地汚れを検知する地汚れ検知手段と、
   上記残量検知手段が現像手段内のトナー量が所定値以下であること検知したら、地汚れ検知用画像を形成し、上記地汚れ検知手段により地汚れ検知用画像を検知し、上記地汚れ検知手段の地汚れ検知用画像の検知結果に基づいて、トナー供給手段による現像手段へのトナー供給に先立って、現像手段内に残留しているトナーを上記潜像担持体へ向けて吐き出させるトナー吐き出し処理を実行するか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記地汚れ検知手段が、所定値を越える地汚れを検知した場合は、トナー吐き出し処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記地汚れ検知手段は、上記潜像担持体または上記表面無端移動体の画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する第１光学検知手段と、上記潜像担持体または上記の表面無端移動体の非画像形成領域に対向配置され、表面を光学的に検知する第２光学検知手段とを備え、
   上記地汚れ検知手段は、上記第１光学検知手段の地汚れ検知用画像の検知結果と、上記第２光学検知手段の非画像形成領域の検知結果とに基づいて、地汚れ検知用画像の地汚れを検知することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記表面無端移動体を上記潜像担持体に対して接離させる接離手段を有し、
   上記地汚れ検知手段は、上記表面無端移動体の画像形成領域に対向配置され、
   上記地汚れ検知手段は、地汚れ検知用画像の検知結果と、上記表面無端移動体を上記潜像担持体に対して離間させ、離間後の表面移動体を検知したときの検知結果とに基づいて、地汚れ検知用画像の地汚れを検知することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、
   上記現像手段は、上記潜像担持体と対向し、トナーを担持するトナー担持体と、トナー担持体の外周面に当接するトナー供給部材と、トナーが上記トナー供給部材から上記トナー担持体側に移動するような電位差を上記トナー担持体の外周面との間に形成するための電圧をトナー供給部材に印加する電圧印加手段とを備え、
   トナー吐き出し処理時における上記トナー供給部材と上記トナー担持体との間の電位差を、現像動作時における電位差よりも大きくなるよう、上記電圧印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
   上記表面無端移動体を上記潜像担持体に対して接離させる接離手段を有し、
   上記トナー吐き出し処理実行時は、上記表面無端移動体を上記潜像担持体から離間させたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、
   上記転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを除去する転写残トナー除去手段を備え、
   上記トナー収容器に上記トナー除去手段により除去された除去トナーを収容する除去トナー収容部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７いずれかの画像形成装置において、
   上記トナー吐き出し処理を実行してからの上記現像手段の駆動時間に基づいて、上記吐き出し処理を終了することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８いずれかの画像形成装置において、
   上記トナー吐き出し処理実行時は、上記帯電手段による上記潜像担持体表面の帯電処理を行わないことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９いずれかの画像形成装置において、
    上記残量検知手段は、現像装置内に収容されているトナーの嵩高さを検知する嵩高さ検知手段を備え、
    上記嵩高さ検知手段がトナーの嵩高さが所定値以下になったことを検知した後、出力画像のドット数をカウントして、カウント数が所定以上となったら、現像手段内のトナー量が所定値以下であると検知することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、
    少なくとも上記潜像担持体と、上記帯電手段と、上記現像手段と一体的に支持して装置本体から着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 潜像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて、上記潜像を現像する現像手段にトナー収容器からトナーを供給するトナー供給方法において、
    上記現像手段内のトナー量が所定値以下であるか否かを検知するステップと、
    上記現像手段内のトナー量が所定値以下である場合、地汚れ検知用画像を形成して、地汚れを検知するステップと、
    検知した地汚れに基づいては、現像手段にトナー収容器からトナー供給する前に、現像手段内に残留しているトナーを上記潜像担持体へ向けて吐き出させるトナー吐き出し処理を実行するか否かを判断するステップとを有することを特徴とするトナー供給方法。

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