JP2014149487A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの劣化度をより正確に予測し、トナーリフレッシュにより必要以上にトナーを消費することなく、１頁あたりの印刷コストを下げることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１と、像担持体上に画像情報に応じた潜像を形成する潜像形成手段７と、潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置５と、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段３０と、トナー濃度検出手段からのトナー濃度検出値が入力されるトナー補給制御部８０と、を備え、画像情報に対応する画素カウント量に基づく第１の演算値Ｇａｖｅと予め設定した基準値Ｇｓを比較して、像担持体又は中間転写体上の非印刷領域に消費パターンを作成する画像形成装置において、トナー補給制御部はトナー濃度検出値に基づく第２の演算値ＴＣ＿ａｖｅに応じて基準値Ｇｓを変化させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、感光体上に形成された潜像を現像するため、感光体と対向し現像剤収容室に収容された現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体が用いられる。現像剤にはトナーのみの１成分現像剤、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いるものがある。

このとき、形成される画像全面をベタ画像としたときの画素数（ドット数）に対し、実際の画像形成に使用した画素数（ドット数）の割合を印字率と定義する。印字率が低い場合、現像剤担持体から感光体に運ばれるトナーが少なくなるため、現像装置中のトナーの入れ替わりが少なくなる。そのため、トナーが現像装置内でストレスを長時間受けるので、トナーの外添剤が剥がれたり、逆に埋め込まれたりして、転写性が悪化し、画像にボソツキが発生する。特に、カラー画像形成装置のように複数の現像装置を持つ画像形成装置においては、写真やグラフィック画像のように高印字率のものからロゴマークのみのように低印字率のものまで種々の印字率の画像が扱われ、色毎に印字率が異なることも多い。

そのため従来から、現像装置の印刷量あたりのトナー入れ替わり量が少なくなりすぎないように、画素カウント量の情報から印刷量に対する印字率の時間平均を計算し、印字率の時間平均が予め設定した値を下回った場合には、非印字領域に消費パターンを作成して、強制的に現像装置内のトナーを消費させ、擬似的に所定の印字率で画像形成を行う技術（以下、トナーリフレッシュという）が示されている（例えば、特許文献１，２）。

従来のトナーリフレッシュ技術では、現像装置内のトナーの劣化度を印刷量に対する印字率の時間平均によって判断しているが、印刷量に対する印字率の時間平均が同じであっても、トナーの劣化度は使用条件によって変化する。このため、トナーリフレッシュにより必要以上にトナーを消費して、ＣＰＰ（１頁あたりの印刷コスト）を上げてしまう場合があった。

そこで本発明は、実際のトナーの劣化度をより正確に予測し、トナーリフレッシュにより必要以上にトナーを消費することなく、１頁あたりの印刷コストを下げることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するため、本発明は、像担持体と、前記像担持体上に画像情報に応じた潜像を形成する潜像形成手段と、潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段からのトナー濃度検出値が入力されるトナー補給制御部と、を備え、前記画像情報に対応する画素カウント量に基づく第１の演算値と予め設定した基準値を比較して、前記像担持体又は中間転写体上の非印刷領域に消費パターンを作成する画像形成装置において、前記トナー補給制御部は、前記トナー濃度検出値に基づく第２の演算値に応じて前記基準値を変化させることを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明の構成においては、実際のトナー劣化速度と相関のあるトナー濃度の検出値を基にした演算値に基づき、トナーリフレッシュの実施の有無を判定する基準値の水準を変化させるために、トナーリフレッシュにより必要以上にトナーを消費することがなくなり、ＣＰＰを下げることができる。

本発明の画像形成装置の実施形態の一例を示す概略図である。 現像装置の拡大図である。 現像装置の駆動時間とボソツキランクの変化を示す模式図である。 反射型フォトセンサ及び中間転写ベルト上のトナーパッチの模式図である。 画像形成装置のトナー補給に関する制御を行うトナー補給制御部と、周辺の機能のブロック図の一例である。 中間転写ベルト上に作成した消費パターンの模式図である。 ある色についての画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅ及び基準値Ｇｓの時間的推移の一例を示すである。 ＴＣの時間平均値ＴＣ＿ａｖｅと基準値Ｇｓの関係テーブルを示す図である。 トナー濃度ＴＣの時間変化の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。図１は、本プリンタの概略構成図であり、このプリンタを搭載した、複写機、ＦＡＸ装置、スキャナ装置又はＭＦＰ（Multifunction Peripheral）の全てが本実施形態の画像形成装置１００となる。同図において、このプリンタ１００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）のトナー像を生成するための４つのトナー像形成部６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。

これらは、画像形成物質として互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成を有している。代表例として、Ｙトナー像を生成するためのトナー像形成部６Ｙは、像担持体たるドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（図示せず）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。トナー像形成部６Ｙは、これらの装置を有しプリンタ１００に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されている。帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられる感光体１Ｙの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、潜像形成手段たる露光装置７Ｙからのレーザ光によって露光走査され、Ｙ用の静電潜像を担持する。このＹ用の静電潜像は、現像装置５ＹによりＹトナーを供給されてＹトナー像に現像され、可視像化された後、中間転写ベルト８上に中間転写される。

ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化され、次の画像形成に備えられる。他のトナー像形成部６Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。

露光装置７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、画像情報に基づいて発したレーザ光を、トナー像形成部６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。

この露光により、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。トナー像形成部６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、クリーニング装置１０、２次転写バックアップローラ１２などを備えている。中間転写ベルト８は、図中時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。

これら転写手段たる１次転写バイアスローラは、中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加するものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これはクリーニング装置１０によってクリーニングされる。２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐは、互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力を受け、表面に転写された４色トナー像が定着される。

図２は、現像装置５Ｙの拡大図である。現像装置５Ｙは、ケーシングに設けられた開口から周面の一部が露出した現像ロール２１Ｙを有している。現像剤担持体たる現像ロール２１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。

現像装置５Ｙ内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとを含む図示しないＹ現像剤が内包されている。このＹ現像剤は、２本の搬送スクリュー３２Ｙ，３８Ｙによって撹拌搬送されてＹトナーの摩擦帯電を促されながら、現像ロール２１Ｙ内の磁界発生手段たるマグネットローラの磁力により、現像ロール２１Ｙの回転する現像スリーブ表面に吸着されて汲み上げられる。

そして、現像スリーブの回転に伴って、規制部材たる現像ドクタ２５Ｙの対向位置を通過する際にその層厚が規制された後、感光体１Ｙに対向する現像位置に搬送される。

現像ドクタ２５Ｙによって現像スリーブとの連れ回りを阻止された現像剤は、現像スリーブにおける搬送スクリュー３２Ｙとの対向位置から現像ドクタ２５Ｙの現像スリーブ回転方向上流側の領域３７Ｙに滞留する。

このようにして滞留した現像剤（以下、規制滞留現像剤という）は、現像スリーブの回転に伴って、新たに領域３７Ｙに搬送されてくる後続の現像剤に摺擦することで、圧力やせん断力を受ける。これが長時間に渡って続くと、トナーの外添剤が剥がれたり、逆に埋め込まれたりして、転写性が悪化し、画像にボソツキが発生してしまう。

現像位置では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像スリーブと、感光体１Ｙ上の静電潜像との間に現像ポテンシャルが作用し、負極性のＹトナーがスリーブ側から潜像側に静電移動される。また、現像スリーブと感光体１Ｙの一様帯電箇所（地肌部）との間に、負極性のＹトナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。

現像スリーブ上のＹ現像剤内のＹトナーは、現像ポテンシャルの作用によってスリーブ上から離脱して感光体１Ｙの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体１Ｙ上の静電潜像がＹトナー像に現像される。なお、現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブの回転に伴ってケーシング内に戻される。

また、現像装置５Ｙは、透磁率センサからなるトナー濃度センサ３０Ｙを有している。このトナー濃度検出手段たるトナー濃度センサは、現像装置５Ｙに収容されているＹ現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と良好な相関を示すため、トナー濃度センサ３０Ｙはトナー濃度に応じた電圧値を出力することになる。

この出力電圧値はトナー補給制御部８０（図５）に送られる。このトナー補給制御部８０は、ＲＡＭ８６等の記憶手段を備えており、その中にＹ用のトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像装置に搭載されたトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＭ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆのデータを格納している。

Ｙ用の現像装置５Ｙでは、トナー補給制御部８０がＹ用のトナー濃度センサ３０Ｙからの出力電圧値とＹ用のＶｔｒｅｆを比較し、Ｙ用のトナー補給装置９０Ｙを比較結果に応じた時間だけ駆動させる。そして、これにより補給用のＹトナーが現像装置５Ｙに補給される。

このようにしてＹトナー補給装置９０Ｙの駆動がトナー補給制御部８０により制御されることで、現像に伴ってＹトナー濃度が低下したＹ現像剤に適量のＹトナーが補給され、現像装置５Ｙ内のＹ現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。例えば、粒径が６μｍのトナーと粒径が３５μｍのキャリアを組み合わせた現像剤では、５重量％〜９重量％のトナー濃度が所定範囲となる。

なお、トナー濃度は、現像剤の規格化帯電量レベルに応じて、色毎に５重量％〜９重量％の範囲内で適正な制御レベルが決まるものである。ここで、現像剤の帯電量（Ｑ／Ｍ）は、トナー濃度が高い程低くなり、トナー濃度が低い程高くなる。上述の現像剤の規格化帯電量レベルは、トナー濃度が一定（例えば７重量％）の場合における帯電量（Ｑ／Ｍ）のことを意味する。

規格化帯電レベルが高い場合には、所望の画像濃度を出すためには、トナー濃度を比較的高いレベル（例えば８．５重量％を中心として推移）に制御する必要があり、規格化帯電レベルが低い場合には、トナー濃度を比較的低いレベル（例えば５．５重量％を中心として推移）に制御する必要がある。

ここで、現像剤の規格化帯電量レベルは、環境や現像剤の使用量（新しい現像剤に交換してからの印刷枚数）、印刷カバレッジの使用履歴などにより自ずと定まる制御できない値である。規格化帯電量レベルは、一般的には、低湿環境、低カバレッジ印刷ほど高くなりやすく、高湿環境、高カバレッジ印刷ほど低くなりやすい。すなわち、規格化帯電量レベルに応じて適正な制御レベルが決まるトナー濃度も、環境や現像剤の使用量（新しい現像剤に交換してからの印刷枚数）、印刷カバレッジの使用履歴により自ずと定まる値である。なお、印刷カバレッジは、用紙の面積に対してトナー（画素）が載っている部分の面積比率である。例えば、用紙の全面にトナーが載っている画像（全ベタ）の場合、印刷カバレッジは１００％、用紙上に画像がない（白紙）の場合、印刷カバレッジは０％である。

ここで、図３は、現像装置の駆動時間とボソツキランクの変化を示す模式図である。ここでは、定期的にボソツキランクを確認するためのサンプル印刷をする以外は、印刷カバレッジを０％として印刷してトナー収支を最小とし、トナー濃度を一定に保ちながら現像装置を動作させている。同図において、破線５０はトナー濃度が８．５重量％の場合、実線５１はトナー濃度が５．５重量％の場合の推移を示す。

図示のように、トナー濃度が低い実線５１の方が、現像装置の駆動時間に対するボソツキランクの悪化速度が速い（すなわち、トナーが受けるダメージが大きい）。これは、トナー濃度が低い方が図２の領域３７Ｙに滞留する規制滞留現像剤の嵩密度が上がり、キャリア粒子間の間隔が狭くなるためキャリア粒子同士の磁気吸着力が高くなることが原因と考えられる。また、磁気吸着力が高くなることで、領域３７Ｙに磁気的に保持される規制滞留現像剤の量自体が増えるため、現像スリーブの回転に伴い新たに領域３７Ｙに搬送されてくる後続の現像剤との摺擦による圧力やせん断力が大きくなることも原因と考えられる。さらに、トナー濃度が低いと、現像装置内に存在するトナー量自体が少ないため、トナー一粒子あたりがストレスを受ける頻度が多くなることも原因と考えられる。

図１において、最下流のトナー像形成部６Ｋと２次転写ニップ部の間には、中間転写ベルト８に対向して、画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されている。これは、中間転写ベルト８上の光反射率に応じた信号を出力するように構成されている。反射型フォトセンサ４０は、図示しない発光素子から発した光を中間転写ベルト８の表面やトナー像で反射させ、その反射光量を図示しない受光素子によって検知する。後述するトナー補給制御部８０は、反射型フォトセンサ４０からの出力値に基づいて、中間転写ベルト８上のトナー像の画像濃度（単位面積あたりのトナー付着量）を検知する。

図４は、反射型フォトセンサ４０が配設されているベルト部位を図１のＸの方向から見た図である。中間転写ベルト８は矢印１６の方向に回転している。反射型フォトセンサ４０は、４色トナー像の画像濃度を個別に検知するために、ベルト幅方向に一列に配置された各色用の反射型フォトセンサ４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらの反射型フォトセンサ４０には、拡散光検出型と正反射光検出型のうち、中間転写ベルト８の表面の反射光量と、後述の基準パターンＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋの反射光量との差を十分な値で検出し得るものが用いられる。

図４において、領域５５は転写紙Ｐ上に転写されるトナー像が作成される領域であり、領域Ｗは転写紙Ｐ上に転写されるトナー像が作成されない領域（以後、紙間領域と称す）である。本プリンタ１００では、基準パターンＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋは、印刷動作中に定期的（例えば、１０頁印刷毎）に紙間領域に作成される。

紙間領域に作成された各色の基準パターンＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋが、中間転写ベルト８の無端移動に伴って反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過する際、その光反射量が検知され、トナー補給制御部８０のＣＰＵ８４にてトナー付着量へ変換される。そして、ＣＰＵ８４は検知された各色のトナー付着量と基準トナー付着量を色毎に比較し、検知トナー付着量が基準トナー付着量とずれていた場合、トナー付着量の制御パラメータを調整し、検知トナー付着量が基準トナー付着量に近づくようにトナー補給制御がなされる。制御パラメータは、トナー補給量（トナー濃度）、現像バイアス、帯電電位、レーザーパワーなどである。トナー補給制御については、例えば特許文献３に詳述されている。

図５は、画像形成装置１００のトナー補給に関する制御を行うトナー補給制御部８０と、周辺の機能のブロック図の一例である。トナー補給制御部８０は、例えばプリント基板を実体とし、露光装置７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、中間転写ユニット１５、トナー濃度センサ３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、反射型フォトセンサ４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ及びトナー補給装置９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが電気的に接続されている。

また、トナー補給制御部８０は、画素カウント手段８２、演算部などを制御するＣＰＵ８４、データを記憶するＲＡＭ８６及びプログラム８９を記憶するＲＯＭ８８等を備えている。

本プリンタ１００においては、トナー補給制御部８０の画素カウント手段８２によって画素カウント量を累積し、ＣＰＵ８４によって画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅを常時演算する。すなわち、Ｇａｖｅは画像情報に対応する画素カウント量に基づく第１の演算値であり、Ｇａｖｅ＝（画素カウント量の積算値）／（現像装置の累積駆動時間）である。現像装置５の駆動時間としては、現像ロール２１が回転している時間を想定するが、他に不図示の電源の現像バイアスや不図示の帯電チャージャーがオンしている時間であってもかまわない。現像装置の累積駆動時間はＣＰＵ８４によって算出される。

図６に示すように、ある色においてＧａｖｅが予め設定した基準値Ｇｓを下回ったとき、トナー補給制御部８０は、非印刷領域及び紙間領域である中間転写ベルト８上の領域Ｗにその色の消費パターンを作成し、現像装置内のその色のトナーを強制的に消費させる。紙間領域に作成される基準パターン及び消費パターンはそのままクリーニング装置１０によってクリーニングされる。消費パターンは、クリーニング装置１０の処理能力を考慮してベタ画像ではなくハーフトーンで作成するのが望ましい。なお、図６の例では、紙間領域である領域Ｗにイエローとシアンの２色の消費パターンＣＰｙ，ＣＰｃが作成されているが、クリーニング装置１０のクリーニング能力に依存して４色の消費パターンＣＰｙ，ＣＰｍ，ＣＰｃ，ＣＰｋを重ねて作成しても良い。

ここで、Ｇａｖｅには、転写紙Ｐ上に転写される画像分の画素だけでなく、紙間領域に作成される基準パターン及び消費パターンの画素も画素カウント手段８２によりカウントされる。また、現像剤が新品のものに交換された場合、ＣＰＵ８４はＧａｖｅをリセットする。

図７は、ある色の画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅ及び基準値Ｇｓの推移の一例を示す図である。横軸が時刻ｔ（任意単位）、縦軸がＧａｖｅの値であり、６０はＧａｖｅの推移曲線の一例、６１は予め設定した基準値Ｇｓである。Ｇａｖｅ６０は時々刻々と変化するが、ＧａｖｅがＧｓを下回っている期間６２では紙間領域にその色の消費パターンが作成され、その色のトナーが強制的に消費される。

上述の画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅと基準値Ｇｓを比較することで消費パターンの作成有無を判断する方法は、画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅがトナーの劣化度と相関関係を有することに由来している。つまり、ＧａｖｅがＧｓを下回るときは、（画素カウント量の積算値）が小さいこと、すなわち現像装置の印刷量あたりのトナー入れ替わり量が少ないことを意味する。よって、ＧａｖｅがＧｓを下回るときに消費パターンを作成する。

だが実際には、画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅが同じであっても（現像装置の印刷量あたりのトナー入れ替わり量が同じでも）、トナーの劣化度は、図３に関して述べたようにトナー濃度の制御レベルによって変化する。特に、トナー濃度が低い方がよりボソツキランクが悪化する傾向があるので、トナー濃度が低いときに、現像装置の印刷量あたりのトナー入れ替わり量がより多くなるように制御するのが好ましい。

また、画像にボソツキが発生しないように、通常、基準値Ｇｓはより安全側である高めの値に設定される。このため、トナーリフレッシュにより必要以上にトナーを消費して、ＣＰＰ（１頁あたりの印刷コスト）が上がってしまう場合があった。

そこで、本実施形態では以下のようにトナー濃度制御を行う。
先ず、現像装置５に設けられた透磁率センサからなるトナー濃度センサ３０によって現像剤のトナー濃度ＴＣを検出し、トナー補給制御部８０のＣＰＵ８４によってＴＣの時間平均値ＴＣ＿ａｖｅを計算する。ここで、ＴＣはトナー濃度センサ３０によるトナー濃度検出値であり、ＴＣ＿ａｖｅはトナー濃度検出値に基づく第２の演算値である。そして、ＣＰＵ８４は、予め関係付けられたＴＣ＿ａｖｅとＧｓのテーブルに応じて、基準値Ｇｓの水準を変化させる。図８はこのテーブルを示す図である。ここで、基準値Ｇｓの値は任意単位量であるが、ＴＣ＿ａｖｅが小さくなるに連れて、非印刷領域における消費パターンの作成量がより多くなるように基準値Ｇｓが変えられる。言い換えれば、ＴＣ＿ａｖｅが小さくなるに連れて、ＧａｖｅがＧｓを下回りやすくなるように基準値Ｇｓは増大させられる。

これにより、ＴＣ＿ａｖｅが小さく（トナー濃度が低く）、トナーの劣化が進みやすい条件になるほど、基準値Ｇｓが大きくなり、紙間領域に消費パターンが作成される頻度が多くなる。逆に、ＴＣ＿ａｖｅが大きく（トナー濃度が高く）、トナーの劣化が進み難い条件になるほど、基準値Ｇｓが小さくなるので、紙間領域に消費パターンが作成される頻度は低くなる。

以上のように、基準値Ｇｓを高め（安全側）に固定設定している従来の構成と異なり、本発明では、画像にボソツキが発生しないように、トナー劣化速度と相関のあるトナー濃度ＴＣの検出値に基づいて基準値Ｇｓを変化させる。したがって、トナーリフレッシュにより必要以上にトナーを消費することがなくなり、ＣＰＰ（１頁あたりの印刷コスト）を下げることができる。

ここで、トナー濃度ＴＣの時間変化の一例を図９に示す。ＴＣの時間変化には、数十枚から数百枚のスパンでの区間７０により示される短期的な変動と、環境変化や現像剤の使用量（新しい現像剤に交換してからの印刷枚数）、印刷カバレッジの使用履歴による千枚印刷以上のスパンでの区間７１により示される長期的な変動がある。

基準値Ｇｓを変化させるかどうかの判定に用いるＴＣの時間平均値ＴＣ＿ａｖｅを計算する期間を、上述した数十枚から数百枚の短期的なスパンに設定すると、基準値Ｇｓが頻繁に変動してしまう。そうすると、逆に必要以上にトナーリフレッシュによりトナーを消費してしまい、ＣＰＰが上がってしまうことがある。このため、ＴＣ＿ａｖｅを計算する期間は、数十枚から数百枚の短期的な変動周期より充分長い千枚以上のスパンに設定するのが望ましい。

ここで、消費パターンは、用紙Ｐを搬送しない、中間転写ベルト８よりもプロセス上の上流側が動作している空転状態（例えば、立ち上げ、立ち下げ動作中又はその他の空転動作中）での非印刷領域である紙間領域に作成することも可能である。しかし、印刷中の紙間領域に消費パターンを作成すると、トナーの劣化度の時間推移に対して時間的な遅れを伴わずに、トナーの劣化度を改善することができ、ボソツキの発生をより確実に防止することができる。

ここで、用紙Ｐを搬送しない、中間転写ベルト８よりもプロセス状の上流側が動作している空転状態（例えば、立ち上げ、立ち下げ動作中又はその他の空転動作中）に現像装置が動作した場合、トナーはストレスを受けて劣化する。このため、本実施形態では、トナーの劣化度を推定する指標である画素カウント量の累積時間平均値Ｇａｖｅは、画素カウント量の積算値を現像装置の累積駆動時間で除算した値としている。

本実施形態では、上述したＴＣ＿ａｖｅに応じてリアルタイムで基準値Ｇｓにフィードバックがかかる。この構成により、Ｇａｖｅを上記のような演算値とすることで、トナーの劣化度の時間推移に対してより適切なタイミングでトナーの劣化度を改善することができる。

以上、本発明を図示例により説明したが、画像形成装置の構成は図示例に限らず任意の構成を採用可能である。例えば、画像形成装置は中間転写方式に限らず、直接転写方式であってもよく、この場合、像担持体としての感光体上の紙間に相当する部分に基準パターンや消費パターンを形成する。また、図８の例では、ＴＣ＿ａｖｅとＧｓは離散的（段階的）に関係付けられているが、ＴＣ＿ａｖｅとＧｓは連続的に関係付けられてもよい。

１：感光体（像担持体）、２：ドラムクリーニング装置、４：帯電装置、５：現像装置、６：トナー像形成部、７：露光装置（潜像形成手段）、８：中間転写ベルト、９：１次転写バイアスローラ、１０：クリーニング装置、１２：２次転写バックアップローラ、１５：中間転写ユニット、１６：中間転写ベルトの移動方向、１９：２次転写ローラ、２０：定着装置、３０：トナー濃度センサ、４０：反射型フォトセンサ、５５：転写紙上に転写されるトナー像が作成される領域、８０：トナー補給制御部、８２：画素カウント手段、８４：ＣＰＵ、８６：ＲＡＭ、８８：ＲＯＭ、８９：プログラム、９０：トナー補給装置、１００：プリンタ、Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋ：トナーパッチ、Ｇａｖｅ：画素カウント量の累積時間平均値、Ｇｓ：基準値、ＴＣ＿ａｖｅ：ＴＣの移動時間平均

特開２００８−２３３１５２号公報 特開２０１１−０５９１７８号公報 特開２０１２−６３６０９号公報

Claims (8)

1. 像担持体と、前記像担持体上に画像情報に応じた潜像を形成する潜像形成手段と、潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段からのトナー濃度検出値が入力されるトナー補給制御部と、を備え、前記画像情報に対応する画素カウント量に基づく第１の演算値と予め設定した基準値を比較して、前記像担持体又は中間転写体上の非印刷領域に消費パターンを作成する画像形成装置において、
   前記トナー補給制御部は、前記トナー濃度検出値に基づく第２の演算値に応じて前記基準値を変化させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の演算値が小さいほど、前記非印刷領域における前記消費パターンの作成量がより多くなるように、前記トナー補給制御部は前記基準値を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の演算値は、前記トナー濃度検出値の所定期間での平均値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記平均値は千枚以上の印刷枚数に相当する期間での平均値であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記消費パターンを作成する前記非印刷領域は紙間領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 印刷中の前記紙間領域に前記消費パターンが作成されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の演算値は、前記画素カウント量の積算値を前記現像装置の累積駆動時間で除算した値であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記第２の演算値と前記基準値は離散的に関係付けられており、前記第２の演算値に応じてリアルタイムで前記基準値にフィードバックがかけられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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