JP2015108763A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー強制消費処理の実行時間を長期化したり、ベルトクリーニング装置を大型化したりすることなく、強制消費用トナー像をクリーニングする際のクリーニング不良の発生を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】４つの作像ユニットについてそれぞれ出力画像面積率に基づく必要消費量を算出してそれらの合計を合計消費量とし、この結果が合計上限値を超える場合には、合計消費量を合計上限値以下にする条件でそれぞれの作像ユニットにおける強制消費用トナー像のトナー付着量を決定し、それぞれの作像ユニットについて、トナー付着量と必要消費量との差分を次回のトナー強制消費処理における必要消費量に反映させるようにし、且つ各色の強制消費用トナー像を中間転写ベルトのシート間態様領域Ａ_２に重ね合わせて転写するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、潜像担持体に強制消費用トナー像を形成して現像手段から劣化トナーを強制的に消費するトナー強制消費処理を実施する画像形成装置に関するものである。

従来より、次のような電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置が知られている。即ち、一様に帯電させた感光体等の潜像担持体上に静電潜像を形成した後、その静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を得る。そして、そのトナー像を潜像担持体から直接あるいは中間転写体を介して記録シートに転写する。

かかる構成において、低画像面積率の画像を長時間に渡って形成すると、現像装置内のトナーを消費せずに長時間に渡って撹拌することになる。これにより、現像装置内において、トナー粒子表面への外添剤の埋没や、トナー粒子表面からの外添剤の遊離などをきたしてトナーの劣化を進行させてしまう。トナーの劣化が進行すると、画像の転写不良によるボソツキや、地汚れ（非画像部へのトナー付着）などの画質劣化が発生してしまう。

このような画質劣化の発生を抑えるために、特許文献１の画像形成装置においては、次のようなトナー強制消費処理を実行するようになっている。即ち、直近における現像済みの画像の画像面積率が所定の閾値を下回った場合に、出力画像面積率の低さに応じたトナー付着量のトナー像を感光体のシート間対応領域に形成してトナーを現像装置から強制的に消費する。これにより、現像装置内でのトナーの新旧入れ替わりを促すことで、現像装置内における劣化トナーの割合を減らして、劣化トナーによる画質劣化の発生を抑える。なお、シート間対応領域は、複数の記録シートに画像を連続的に形成する連続プリントモードにおいて、感光体の周方向における全域のうち、先行して転写工程に送られる記録シートと、後続の記録シートとの間に相当する領域である。

一方、特許文献２には、次のような画像形成装置が記載されている。即ち、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つの感光体にそれぞれ形成した強制消費用のトナー像を中間転写ベルトにおけるベルト移動方向の異なる位置に転写する。そして、中間転写ベルトの移動に伴って、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用のトナー像を互いに異なるタイミングでベルトクリーニング装置に送り込んで中間転写ベルトから除去していく。

特許文献１においては、トナーの強制消費用として感光体上に形成したトナー像をどのようにして処理するかについての具体的な記載はない。感光体の周囲に、感光体からトナーを除去するドラムクリーニング装置を配設している旨の記載はあるが、このドラムクリーニング装置は転写工程で感光体から離脱せずに感光体表面に残留してしまった転写残トナーをクリーニングするためのものである。トナー像のトナー量は転写残トナーの量よりも遙かに多いことから、強制消費用として形成したトナー像のトナーの全量をドラムクリーニング装置だけで除去することができなくなる可能性がある。特に、特許文献１に記載の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を個別に形成するための４つの感光体を並べて設けていることから、レイアウトの都合上、個々のドラムクリーニング装置を小型のものにする必要がある。このような小型のドラムクリーニング装置だけで強制消費用のトナー像におけるトナーの全量を除去しようとすると、クリーニング不良による種々の不具合を引き起こす可能性が高くなる。

一方、特許文献２に記載の画像形成装置によれば、次に説明する理由により、強制消費用のトナー像をクリーニングする際のクリーニング不良の発生を抑えることができると考えられる。即ち、ベルトクリーニング装置は、ドラムクリーニング装置とは異なり、張架姿勢を自在に設計することが可能な中間転写ベルトの周囲に配設されることから、レイアウト自由度が良く、大型化が比較的容易である。また、ベルトクリーニング装置は、１色分の転写残トナーをクリーニングするドラムクリーニング装置とは異なり、４色分の転写残トナーを一度にクリーニングするものである。これらのことから、ベルトクリーニング装置のクリーニング能力は、ドラムクリーニング装置に比べて高く設計されているのが一般的である。特許文献２に記載の画像形成装置では、クリーニング能力の高いベルトクリーニング装置によってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用のトナー像をそれぞれ中間転写ベルトから除去する。しかも、それらのトナー像を重ね合わせて中間転写ベルトに転写して同時にドラムクリーニング装置に送り込むのではなく、互いの位置をずらして中間転写ベルトに転写してそれぞれを別々にドラムクリーニング装置に送り込む。これにより、ベルトクリーニング装置のクリーニング能力の範囲内でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用のトナー像を除去することで、ドラムクリーニング装置によって除去する場合に比べて、クリーニング不良の発生を抑えることができると考えられる。

しかしながら、このようにベルトクリーニング装置で強制消費用のトナー像を除去する画像形成装置においては、強制消費用のトナー像の形成タイミングの決め方によっては、トナー強制消費処理の実行時間をより長くしてしまうことがある。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置のように、強制消費用のトナー像を感光体のシート間対応領域に形成するタイミングを、強制消費用のトナー像の形成タイミングとして決定する画像形成装置である。かかる構成では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体において、それぞれシート間対応領域の全域に渡って強制消費用のトナー像を形成すると、それらを中間転写ベルトに重ね合わせて転写することになる。すると、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用のトナー像をベルトクリーニング装置に同時に送り込んでしまうため、ベルトクリーニング装置に対してクリーニング能力を超える量のトナーが進入して、クリーニング不良を引き起こすおそれがある。このようなクリーング不良の発生を回避するためには、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用のトナー像を互いにずらして中間転写ベルトに転写する必要がある。そして、そのためには、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体において、シート間対応領域の全域のうち、１／４未満の領域だけに強制消費用のトナー像を形成する必要がある。シート間対応領域を通常の大きさに設定していると、前述の１／４未満の領域では必要な量のトナーを付着させることができなくなって、シート間対応領域をより大きくして対応せざるを得なくなる。このため、トナー強制消費処理の実行時間をより長くする必要が生じるのである。

トナー強制消費処理の実行時間の長期化を回避するために、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルトなどの表面無端移動体に転写する構成を採用したとする。すると、それらのトナー像を重ね合わせない場合に比べて、４倍のクリーニング能力が必要になることから、ベルトクリーニング装置の大型化を強いられてコストアップを引き起こしてしまう。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置を提供することである。即ち、トナー強制消費処理の実行時間を長期化したり、表面無端移動体をクリーニングするクリーニング手段を大型化したりすることなく、強制消費用トナー像をクリーニングする際のクリーニング不良の発生を抑えることができる画像形成装置である。

上記目的を達成するために、本発明は、潜像担持体と、これの表面に担持された潜像をトナーによって現像する現像手段とを具備する作像手段を複数備えるとともに、複数の前記潜像担持体上のトナー像を、表面無端移動体の無端移動する表面に転写してから記録シートに転写するか、あるいは、前記表面に保持される記録シートに転写する転写手段と、前記表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、複数の前記作像手段についてそれぞれ、現像済みの画像の画像面積率が所定の閾値を下回った場合に、該画像面積率の低さに応じたトナー付着量となる強制消費用トナー像を前記潜像担持体の非画像領域に形成して前記現像手段内の劣化トナーを強制的に消費するトナー強制消費処理を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、前記トナー強制消費処理にて、複数の前記作像手段についてそれぞれ前記画像面積率に基づいて算出した必要消費量を合計して合計消費量として算出し、この合計消費量が所定の合計上限値を超える場合には、少なくとも１つの前記作像手段について、前記合計消費量を前記合計上限値以下にする条件で強制消費用トナー像のトナー付着量を決定し、前記トナー付着量と前記必要消費量との差分を次回のトナー強制消費処理における前記必要消費量に反映させる処理を実施するように前記制御手段を構成し、それぞれの前記作像手段によって形成した前記強制消費用トナー像を前記表面無端移動体に重ね合わせて転写するようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、トナー強制消費処理の実行時間を長期化したり、表面無端移動体をクリーニングするクリーニング手段を大型化したりすることなく、強制消費用トナー像をクリーニングする際のクリーニング不良の発生を抑えることができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタの電気回路の要部を示すブロック図。 連続プリントジョブ中における中間転写ベルトのシート間対応領域を説明するための平面模式図。 （ａ）は、プリントテストにおけるＫの画像面積率とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｂ）は、プリントテストにおけるＣの画像面積率とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｃ）は、プリントテストにおけるＭの画像面積率とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｄ）は、プリントテストにおけるＹの画像面積率とプリント枚数との関係を示すグラフ。 （ａ）は、プリントテストにおけるＫの必要消費量累積値Ｒ_０ｋとプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｂ）は、プリントテストにおけるＣの必要消費量累積値Ｒ_０ｃとプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｃ）は、プリントテストにおけるＭの必要消費量累積値Ｒ_０ｍとプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｄ）は、プリントテストにおけるＹの必要消費量累積値Ｒ_０ｙとプリント枚数との関係を示すグラフ。 （ａ）は、プリントテストにおけるＫのトナーの強制消費量とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｂ）は、プリントテストにおけるＣのトナーの強制消費量とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｃ）は、プリントテストにおけるＭのトナーの強制消費量とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｄ）は、プリントテストにおけるＹのトナーの強制消費量とプリント枚数との関係を示すグラフ。 （ａ）は、プリントテストにおけるＫの画質とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｂ）は、プリントテストにおけるＣの画質とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｃ）は、プリントテストにおけるＭの画質とプリント枚数との関係を示すグラフ。（ｄ）は、プリントテストにおけるＹの画質とプリント枚数との関係を示すグラフ。

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の一実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、プリンタ１００は、内部に収容している記録シートを給紙路に供給する給紙部（給紙テーブル）と、これの上に搭載されたプリンタ部とを有している。図中の符号の末尾に付されている添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）用の部材であることを示している。

プリンタ部の中央付近には、複数の支持ローラ１４，１５，１５’，１６，６３に掛け回されて図中時計回りに無端移動可能な無端状の中間転写ベルト１０が設けられている。表面無端移動体たる中間転写ベルト１０の周方向における全域のうち、クリーニングバックアップローラに対する掛け回し箇所には、クリーニング装置１７がベルトおもて面側から当接している。このクリーニング装置１７は、後述する二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１０上に残留する転写残トナーを除去するものである。

中間転写ベルト１０の周方向における全域のうち、支持ローラ１４と支持ローラ１５との間の領域は、ほぼ水平方向に延在している。そして、その領域の上には、タンデム画像形成部２０が配設されている。タンデム画像形成部２０は、ベルトおもて面に沿って配設されたイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック用の４つの作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋをベルトおもて面に対向させている。

タンデム画像形成部２０の上には、潜像書込手段としての光書込装置２１が設けられている。タンデム画像形成部２０の作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の潜像が形成される潜像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有している。感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面は、帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋによって一様に帯電された後（例えば−６５０Ｖ）、画像データに基づいて光源を駆動する光書込装置２１によって光走査される。この光走査によって生じる感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面の光照射部は電位を減衰させて（例えば−５０Ｖ）静電潜像となる。

感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋによって現像されてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像になる。現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋには、必要に応じてトナーボトル５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０ＫからＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーが供給される。現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ内では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーと磁性キャリアとを混合したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ現像剤として攪拌される。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ現像剤中のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーは負極性に摩擦帯電する（例えば−３０μＣ／ｇ）。現像装置５９，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ内には、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ローラが配設されている。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ローラは、その周面の一部をケーシングに設けられた開口を通じて外部に露出させて、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに対向させている。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ローラによって汲み上げられたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ現像剤は、ローラの回転に伴って感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像と、現像バイアス（例えば−５００Ｖ）が印加される現像ローラとの間に、負極性のトナーをローラ側から潜像側に移動させる現像ポテンシャルが作用する。この現像ポテンシャルより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ローラ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーが磁性キャリアから離脱して感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像に転移する。これにより、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像がＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーによって現像されて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像になる。

感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの下には、一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋが配設されており、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに向けて押圧している。これにより、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋと中間転写ベルト１０とが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップの周辺では、一次転写バイアスが印加される一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋと、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの静電潜像との間に一次転写電界が形成される。

プリンタ１００は、画像データを受信すると、不図示の駆動手段によって支持ローラ１４を回転駆動することで、中間転写ベルト１０を図中時計回り方向に無端移動させる。同時に、作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋを駆動して感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像を形成する。これらのトナー像は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップで中間転写ベルト１０のおもて面に重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０のおもて面には４色重ね合わせトナー像が形成される。

なお、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の支持ローラ１５，１５’を移動させて、イエロー、マゼンタ、シアンの感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃを中間転写ベルト１０から離間させることも可能である。

Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップを通過した後の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面には、中間転写ベルト１０に一次転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋによって感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面から除去された後、図示しない廃トナーボトルに搬送される。

クリーニング後の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面は、帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋによって再び一様に帯電せしめられる。

プリンタ１００は、給紙部の給紙テーブル２００上における給紙ローラ４２の１つを選択的に回転させる。これにより、ペーパーバンク４３内に多段に設けられた複数の給紙カセット４４の１つから記録シートを繰り出す。そして、分離ローラ４５によって記録シートを１枚ずつに分離して給紙路４６に送った後、搬送ローラ４７によって搬送してプリンタ部の給紙路４８に進入させる。プリンタ部の給紙路４８に進入した記録シートは、レジストローラ対４９のレジストニップに突き当たって止まる。

中間転写ベルト１０の下方には、二次転写装置２２が配設されている。二次転写装置２２は、中間転写ベルト１０の周方向における全域のうち、二次転写対向ローラ１６に対する掛け回し箇所に対して二次転写ローラ１６’を当接させて二次転写ニップを形成している。

レジストローラ対４９は、記録シートを二次転写ニップでベルト上の４色重ね合わせトナー像に重ね合わせ得るタイミングで回転駆動を開始して記録シートを二次転写ニップに向けて送り出す。二次転写ニップ内では、二次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像が記録シートに二次転写される。

二次転写ニップを通過した記録シートは、定着装置２５に送られる。定着装置２５は、定着ベルトユニットと加圧ローラ２５ｄとを有している。また、定着ベルトユニットは、加熱ローラ２５ｂ、定着ローラ２５ｃ、これらローラに掛け回された状態で無端移動せしめられる定着ベルト２５ａなどを具備している。そして、定着ベルト２５ａと加圧ローラ２５ｄとを当接させて定着ニップを形成している。

無端状の定着ベルト２５ａは、ニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの材料からなる基材層と、これのおもて面側に積層されたシリコンゴムなどからなる弾性層とを少なくとも具備する多層構造のベルトである。この定着ベルト２５ａのループ内側に配設された加熱ローラ２５ｂは、アルミや鉄などの金属からなる中空ローラの内部にハロゲンヒーターなどの発熱源を具備している。

定着ベルト２５ａは、そのループ内側に配設された加熱ローラ２５ｂと定着ローラ２５ｃとによって張架されながら、定着ローラ２５ｃの回転駆動によって図中時計回り方向に無端移動せしめられる。この無端移動の過程で、加熱ローラ２５ｂによって加熱される。

定着ベルト２５ａの周方向における全域のうち、定着ローラ２５ｃに対する掛け回し箇所には、加圧ローラ２５ｄがベルトおもて面から当接して定着ニップを形成している。定着装置２５に送られた記録シートは、この定着ニップを通過する際に加熱及び加圧されることで、表面に４色重ね合わせトナー像が定着せしめられる。

定着装置２５を通過した記録シートは、排出ローラ対５６を経由して機外へと排出された後、排紙トレイ５７上にスタックされる。なお、記録シートの両面に画像を形成する両面プリントモードにおいて、両面のうち、第１面だけにトナー像が定着せしめられた状態の記録シートは、定着装置２５を通過した後、排紙ローラ対５６ではなく、再送装置２８に送られる。そして、再送装置２８によって裏表を反転されながら給紙路４８に再送される。そして、給紙路４８から２次転写ニップに送られてその第２面にも４色重ね合わせトナー像が２次転写された後、定着装置２５と排紙ローラ対５６とを経由して機外へと排出される。

二次転写ニップを通過した中間転写ベルト１０は、ベルトクリーニング装置１７により、表面に付着している転写残トナーが除去された後、再びＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップに進入する。ベルトクリーニング装置１７内に収容されたトナーは、図示しない搬送手段によって図示しない廃トナーボトルに回収される。

図２は、本プリンタの電気回路の要部を示すブロック図である。同図において、書込制御部１５１は、光書込装置２１の駆動を制御することで、図示しないＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体を光走査して静電潜像を書き込むためのものである。また、メイン制御部１５０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリー、ＣＰＵなどから構成され、各種の演算処理を実行したり、各機器の駆動を制御したりするものである。メイン制御部１５０には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ、Ｋプロセスモータ１５２、カラープロセスモータ１５３などが接続されている。また、ベルト駆動モータ１５４、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー補給モータ１５５Ｙ，１５５Ｍ，１５５Ｃ，１５５Ｋ、第１ピックアップモータ１５６、第２ピックアップモータ１５７、レジストモータ１６１、給紙モータ１６２なども接続されている。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写電源１５８Ｙ，１５８Ｍ，１５８Ｃ，１５８Ｋ、二次転写電源１５４Ｙ，１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｋ用の現像電源１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋなども接続されている。

Ｋプロセスモータ１５２は、Ｋ用の作像ユニット１８Ｋにおける感光体などの各装置の駆動源となるモータである。また、カラープロセスモータは、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃの各装置の駆動源となるモータである。また、ベルト駆動モータ１５４は、中間転写ベルト（１０）を無端移動させるローラの回転駆動源となるモータである。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー補給モータ１５５Ｙ，１５５Ｍ，１５５Ｃ，１５５Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置（５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ）にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナーボトル内のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを補給するための駆動源となるモータである。また、第１ピックアップモータ１５６は、２つの給紙カセット（４４）のうち、一方から記録シートを送り出すための駆動源となるモータである。また、第２ピックアップモータ１５７は、他方の給紙カセット（４４）から記録シートを送り出すための駆動源となるモータである。また、レジストモータ１６１は、レジストローラ対（４９）の駆動源となるモータである。また、給紙モータ１６２は、給紙路内に配設された各種の搬送ローラ対の駆動源となるモータである。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写電源１５８Ｙ，１５８Ｍ，１５８Ｃ，１５８Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ローラ（６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋ）に印加するための一次転写バイアスを出力するものである。また、二次転写電源１５４は、二次転写ローラ（１６’）に印加するための二次転写バイアスを出力するものである。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像電源１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置（５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ）の現像ローラに印加するための現像バイアスを出力するものである。

メイン制御部１５０は、外部のパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データを受信すると、それに基づいて各種装置の駆動を制御する。また、画像データを書込制御部１５１に送信したり、後述するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの強制消費用トナー像を形成するための画像データを送信したりする。書込制御部１５１は、画像データに基づいて光書込装置２１の駆動を制御しながら、所定の時間間隔で、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについて各時間内で光書込したドット数である書込ドット数のデータをメイン制御部１５０に送信する。

また、メイン制御部１５０は、プリントジョブの直後や連続プリントジョブ中に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについてそれぞれトナー強制消費処理を実施する。そして、連続プリントジョブ中に実施するトナー強制消費処理では、必要に応じて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用トナー像を、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体（４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ）のシート間対応領域に形成する。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図３は、連続プリントジョブ中における中間転写ベルト１０のシート間対応領域を説明するための平面模式図である。同図において、中間転写ベルト１０のシート対応領域Ａ_１は、二次転写ニップにおいて記録シートＳに重ね合わされる領域であり、この領域にはプリントアウト用の画像５００が形成されている。連続プリントジョブ中においては、先行する記録シートＳに対応するシート対応領域Ａ_１と、後続の記録シートＳに対応するシート対応領域Ａ_１との間に、記録シートＳに重ね合わされないシート間対応領域Ａ_２が中間転写ベルト１０に設けられる。そして、このシート間対応領域Ａ_２には、図示のように、必要に応じて強制消費用トナー像５０１が形成される。なお、同図のシート対応領域Ａ１やシート間対応領域Ａ２は、何れも中間転写ベルト１０の領域であるが、各色の感光体にも、同様のシート対応領域やシート間対応領域が存在する。但し、感光体のシート対応領域は、記録シートに重ね合わされない。以下、感光体におけるシート対応領域、シート間対応領域をそれぞれ、シート対応領域Ａ_ａ、シート間対応領域Ａ_ｂと記す。

光書込装置２１は、３００［ｍｓ］の間に、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０ＫにおけるＳ_０［ｍｍ^２］の面積の領域を光走査する。そして、書込制御部１５１は、各色についてそれぞれ、３００［ｍｓ］毎に、その間に光書込したドット数の情報をメイン制御部１５０に出力する。メイン制御部１５０は、書込制御部１５１から送られてくるドット数に１ドットあたりの面積を乗算して書込画像面積Ｓを求める。そして、その書込画像面積Ｓの現像で発生したトナー消費量Ｍを「Ｍ［ｍｇ］＝Ｓ［ｍｍ^２］×０．４ｍｇ／ｃｍ^２÷１００」という計算式に基づいて算出する。なお、０．４ｍｇ／ｃｍ^２は、トナー像における単位面積あたりのトナー付着量である。

本プリンタにおいては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、面積Ｓ_０［ｍｍ^２］あたりの画像面積率が下限面積率Ｃ_０［％］を下回った場合に、必要に応じて感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋのシート間対応領域Ａ_ｂに強制消費用トナー像を形成する。以下、本プリンタにおいて、下限面積率Ｃ_０［％］でトナー像を形成した場合のトナー消費量を、下限消費量Ｍ_０として定義して説明する。メイン制御部１５０は、面積Ｓ_０［ｍｍ^２］あたりのトナー消費量Ｍを算出すると、それと下限消費量Ｍ_０とを比較する。そして、トナー消費量Ｍと下限消費量Ｍ_０との差分に相当するトナーの必要消費量Ｒ_１［ｍｇ］を算出する。具体的には、下限消費量Ｍ_０は、「Ｍ_０［ｍｇ］＝Ｃ_０［％］×（主走査方向最大書込み幅３２８ｍｍ×線速６３０ｍｍ／ｓ×制御周期０．３ｓ）×単位面積あたりのトナー付着量０．４００ｍｇ／ｃｍ^２÷１００」という式によって予め求められている。そして、メイン制御部１５０は、「必要消費量Ｒ_１＝前回までの必要消費量累積値Ｒ_０［ｍｇ］＋（下限消費量Ｍ_０［ｍｇ］−トナー消費量Ｍ［ｍｇ］）」という式により、必要消費量Ｒ_１を求める。

なお、感光体などの線速は６３０ｍｍ／ｓであるので、３００［ｍｓ］の間に感光体表面が１８９［ｍｍ］移動することになる。また、本プリンタでは、連続プリントジョブにおけるシート間対応領域の副走査方向の長さは７８［ｍｍ］に設定されている。Ａ４サイズ紙を縦搬送する場合、その搬送方向の長さは２９７［ｍｍ］であり、これと、シート間対応領域との合計値は３７５［ｍｍ］である。Ａ４サイズ紙の縦搬送の場合、まず、Ａ４サイズ紙の先端から１８９［ｍｍ］に相当する領域の必要消費量Ｒ_１が算出されて前回までの必要消費量累積値Ｒ_０に加算される。次に、１９０［ｍｍ］の位置から紙後端までを経て（１０８ｍｍ）、シート間対応領域Ａ_２（７８ｍｍ）と、後続のＡ３サイズ紙の先端から３［ｍｍ］までの領域における必要消費量Ｒ_１が算出されて前回までの必要消費量累積値Ｒ_０に加算される。このとき、シート間対応領域Ａ_ｂに強制消費用トナー像が形成される場合には、その画像面積率も加味して、必要消費量Ｒ_１が算出される。多くの場合、強制消費用トナー像の形成により、画像面積率が下限面積率Ｃ_０［％］を上回って、トナー消費量Ｍ［ｍｇ］が下限消費量Ｍ_０［ｍｇ］を上回る。このため、「必要消費量Ｒ_１＝必要消費量累積値Ｒ_０［ｍｇ］＋（下限消費量Ｍ_０［ｍｇ］−トナー消費量Ｍ［ｍｇ］」という計算式における「Ｍ_０−Ｍ」がマイナスの値になって、必要消費量累積値Ｒ_０が小さくなる。また、シート対応領域Ａ_ａにおいても、出力画像面積率が高い場合には、「Ｍ_０−Ｍ」がマイナスの値になって、必要消費量累積値Ｒ_０が小さくなる。出力画像面積率が比較的高い状態が継続すると、必要消費量累積値Ｒ_０がマイナスの値になることもある。

トナーの劣化度には上限があり、全てのトナー粒子の外添剤が遊離や埋没した状態で更に低画像面積率の連続印刷を行っても、トナーがそれ以上に劣化することはない。そして、トナーの劣化度が上限になっている状態において、現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ内の全てのトナーを強制消費すれば、劣化トナーは装置内から全て排出される。本プリンタにおいては、現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ内にそれぞれトナーと磁性キャリアとを混合した現像剤が１１００ｇ充填されている。現像剤の標準のトナー濃度は７［ｗｔ％］に設定されていることから、装置内のトナー量は７７０００［ｍｇ］である。１度でこれ以上のトナーを強制消費することは無駄である。そこで、メイン制御部１５０は、それぞれの作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋについて、１度の強制消費量の上限である上限消費量Ｒ_ｍａｘを７７０００［ｍｇ］とする処理を実施するようになっている。下限消費量下限Ｒ_ｍｉｎは０［ｍｇ］である。

上述したように、シート間対応領域Ａ_２の副走査方向の長さは７８［ｍｍ］であるが、その全域に強制消費用トナー像５０１を形成すると、記録シートの先端や後端をトナーで汚してしまうおそれがでてくる。そこで、本プリンタにおいては、シート間対応領域Ａ_２の先端及び後端にそれぞれ１２［ｍｍ］のマージンを設けて、シート間対応領域Ａ_２における５４［ｍｍ］の領域に強制消費用トナー像５０１を形成するようになっている。また、ベルトクリーニング装置１７におけるベルト幅方向の両端部は、中央部に比べてクリーニング能力がやや低下する。よって、強制消費用トナー像５０１については、ベルト幅方向の中央における２８０［ｍｍ］の領域に形成するようになっている。ベルトクリーニング装置１７のクリーニング能力の限界はトナー量に換算すると０．８００［ｍｇ／ｃｍ^２］である。この限界の量を５４［ｍｍ］×２８０［ｍｍ］の領域に付着させると、２８０×５４×０．８００÷１００＝１２１［ｍｇ］となる。メイン制御部１５０は、この１２１［ｍｇ］を、合計上限量Ｅ_ｍａｘとして、各色の強制消費用トナー像５０１におけるトナー付着量の合計を合計上限量Ｅ_ｍａｘ以下にする。

以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの必要消費量Ｒ_１をＲ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋと記す。また、必要消費量累積値Ｒ_０をＲ_０ｙ，Ｒ_０ｍ，Ｒ_０ｃ，Ｒ_０ｋと記す。また、必要消費量Ｒ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋの合計（４色合計）を、合計消費量Ｒ_{ｔｏｔａｌ}と記す

メイン制御部１５０は、書込制御部１５１から送られてくるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのドット数に基づいて、必要消費量Ｒ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋを求めたら、それらを合計して合計消費量Ｒ_{ｔｏｔａｌ}を求める。そして、その結果と、合計上限量Ｅ_ｍａｘとを比較し、Ｒ_{ｔｏｔａｌ}≦Ｅ_ｍａｘである場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについて必要消費量Ｒ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋと同じトナー付着量になる強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋを形成する。このとき、各色についてそれぞれ単位面積あたりのトナー付着量Ｍ／Ａ［ｍｇ／ｃｍ^２］を「Ｍ／Ａ＝Ｒ_１［ｍｇ］÷（２８０ｍｍ×５４ｍｍ÷１００）」という式で求める。

一方、Ｒ_{ｔｏｔａｌ}＞Ｅ_ｍａｘである場合には、合計消費量Ｒ_{ｔｏｔａｌ}を合計上限量Ｅ_ｍａｘと同じ値にする。そのために、４色のうち、少なくとも１色については、必要消費量Ｒ_１よりも少ない仮消費量Ｒ_２と同じトナー付着量になる強制消費用トナー像５０１を形成する。本プリンタでは、４色の必要消費量Ｒ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋが何れもプラスの値である場合には、４色についてそれぞれ仮消費量Ｒ_２ｙ，Ｒ_２ｍ，Ｒ_２ｃ，Ｒ_２ｋと同じトナー付着量になる強制消費用トナー像５０１を形成する。それら仮消費量Ｒ_２ｙ，Ｒ_２ｍ，Ｒ_２ｃ，Ｒ_２ｋについては、必要消費量Ｒ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋと同じ比になるように設定する。例えば、必要消費量Ｒ_１ｙ，Ｒ_１ｍ，Ｒ_１ｃ，Ｒ_１ｋの比が１：２：３：４である場合には、仮消費量Ｒ_２ｙ，Ｒ_２ｍ，Ｒ_２ｃ，Ｒ_２ｋの比も１：２：３：４にするのである。そして、それらの合計を合計上限量Ｅ_ｍａｘと同じ値にするのである。

そこで、メイン制御部１５０は、Ｒ_{ｔｏｔａｌ}＞Ｅ_ｍａｘである場合には、各色についてそれぞれ、次の式を用いてトナー付着量（＝仮消費量Ｒ_２と同意）を求める。即ち、「Ｍ／Ａ［ｍｇ／ｃｍ^２］＝Ｅ_ｍａｘ［ｍｇ］×（Ｒ_１÷Ｒ_{ｔｏｔａｌ}）÷（２８０ｍｍ×５４ｍｍ÷１００）」という式である。

強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋのトナー付着量を求めたら、そのトナー付着量を実現する階調を「階調Ｎ＝階調数２５５×（Ｍ／Ａｍｇ／ｃｍ^２÷ベタ付着量０．４００ｍｇ／ｃｍ^２）」という式によって求める。そして、その階調Ｎを実現する中間調パターンで強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋを形成するための画像データを書込制御部１５１に送信する。書込制御部１５１は、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋのシート間対応領域Ａ_ｂに、強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋを形成するための潜像を書き込むように光書込装置２１を制御する。なお、シート間対応領域Ａ_ｂにおける帯電バイアス、現像バイアス、光書込光度は、それぞれシート対応領域Ａ_ａと同じ値にする。

中間調の階調Ｎによってトナー付着量を調整する例について説明したが、階調Ｎとは異なる方法でトナー付着量を調整してもよい。例えば、強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋとしてベタトナー像を形成し、静電潜像と現像ローラとの電位差である現像ポテンシャルを調整することでトナー付着量を調整してもよい。例えば、シート間対応領域Ａ_ｂにおける現像ポテンシャルである消費用現像ポテンシャルＶｐｒを、シート対応領域Ａ_ａにおける現像ポテンシャルである通常現像ポテンシャルＶｐに基づいて計算する。より詳しくは、「Ｖｐｒ［Ｖ］＝Ｖｐ［Ｖ］×（Ｍ／Ａ［ｍｇ／ｃｍ^２］÷ベタ付着量０．４００ｍｇ／ｃｍ^２）」という式で消費用現像ポテンシャルＶｐｒを求める。そして、シート間対応領域Ａ_ｂにおける帯電バイアスである消費用帯電バイアスＶｄｒをシート対応領域Ａ_ａにおける帯電バイアスである通常帯電バイアスＶｄに基づいて計算する。より詳しくは、「Ｖｄｒ［Ｖ］＝Ｖｄ［Ｖ］−（Ｖｐ［Ｖ］−Ｖｐｒ［Ｖ］）」という式で消費用帯電バイアスＶｄｒを求める。また、シート間対応領域Ａ_ｂにおける現像バイアスである消費用現像バイアスＶｂｒをシート対応領域Ａ_ａにおける現像バイアスである通常現像バイアスＶｂに基づいて計算する。より詳しくは、「Ｖｂｒ［Ｖ］＝Ｖｂ［Ｖ］−（Ｖｐ［Ｖ］−Ｖｐｒ［Ｖ］）」という式で消費用現像バイアスＶｂｒを求める。また、シート間対応領域Ａ_ｂにおける光書込強度である消費用書込強度ＬＤｒ［％］を消費用帯電バイアスＶｄｒに基づいて計算する。より詳しくは、「ＬＤｒ＝０．１２５［％／Ｖ］×Ｖｄｒ［Ｖ］−６．２５［％］」という式で消費用書込強度ＬＤｒ［％］を求める。このようにして求めた消費用帯電バイアスＶｄｒ、消費用現像バイアスＶｂｒ、消費用書込強度ＬＤｒを、感光体のシート間対応領域Ａ_ｂに対して適用する。

なお、通常帯電バイアスＶｄから消費用帯電バイアスＶｄｒに切り替えるタイミングは、感光体のシート間対応領域Ａ_ｂが帯電装置との対向位置に進入するタイミングである。また、消費用帯電バイアスＶｄｒから通常帯電バイアスＶｄに切り替えるタイミングは、感光体のシート対応領域Ａ_ａが帯電装置との対向位置に進入するタイミングである。また、通常現像バイアスＶｂから消費用現像バイアスＶｂｒに切り替えるタイミングは、感光体のシート間対応領域Ａ_ｂが現像装置との対向位置に進入するタイミングである。また、消費用現像バイアスＶｂｒから通常現像バイアスＶｂに切り替えるタイミングは、感光体のシート対応領域Ａ_ａが現像装置との対向位置に進入するタイミングである。

Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色についてそれぞれトナーの強制消費が必要な場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップにおいて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋが重ね合わせて中間転写ベルト１０に一次転写される。そして、４色重ね合わせの強制消費用トナー像５０１が二次転写ニップに進入する。このとき、メイン制御部１５０は、強制消費用トナー像５０１をベルトから二次転写ローラ１６’に逆転写してしまわないように、中間転写ベルト１０のシート間対応領域Ａ_１が二次転写ニップに進入するタイミングで、二次転写バイアスの出力を停止させる。このように二次転写バイアスを停止させることで、強制消費用トナー像５０１の逆転写が抑えられるが、若干量のトナーは二次転写ローラ１６’に付着する。このトナーは、図示しない二次転写ローラクリーニング手段によって二次転写ローラ１６’から除去される。

次に、本発明者らが行った実験について説明する。
本発明者らは、実施形態に係るプリンタと同様の構成の試験機（以下、実施例試験機という）を用意した。また、この実施例試験機とは別に、比較試験機を用意した。この比較試験機は、各色の強制消費用トナー像５０１Ｙ，５０１Ｍ，５０１Ｃ，５０１Ｋのトナー付着量を、合計上限量Ｅ_ｍａｘの１／４以下にする処理を実行するようになっている。このようにすることで、４色の強制消費用トナー像を重ねた場合でも、合計消費量Ｒ_{ｔｏｔａｌ}を合計上限量Ｅ_ｍａｘ以下に留めることができる。但し、例えば、Ｙの強制消費の要求度が非常に高い一方で、Ｍ，Ｃ，Ｋの強制消費の要求度がそれぞれ殆どない場合であっても、Ｙの強制消費トナー像５０１Ｙだけを合計上限量Ｅ_ｍａｘの１／４のトナー量で形成することになる。合計上限量Ｅ_ｍａｘの３／４のクリーニング能力を利用しないことになるので、非効率的である。

実施例試験機、比較例試験機のそれぞれを用いて、プリントテストを実施した。具体的には、まず、Ｙ及びＣの２色からなるテスト画像を一万枚の記録シートに連続プリントした後、画像を出力しない単なる通紙を１万枚の記録シートで連続的に行う。その後、Ｃ及びＫの２色からなるテスト画像を１万枚の記録シートに連続プリントした後、Ｙ及びＣの２色からなるテスト画像を１万枚の記録シートに連続プリントした。結果的に４万枚分の連続プリントジョブを実行することになるが、その間、Ｍの画像は一切出力しない。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）は、プリントテストにおけるＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの画像面積率とプリント枚数との関係を示すグラフである。図４（ａ）に示されるように、Ｋは、１枚目から２万枚の連続プリントの際に画像面積率が下限面積率Ｃ_０を下回る。また、図４（ｂ）に示されるように、Ｃは、１０００１枚目から２００００枚目の連続プリントの際に画像面積率が下限面積率Ｃ_０を下回る。また、Ｍは、４万枚の連続プリントの間、常に画像面積率が下限面積率Ｃ_０を下回る。また、Ｙは、１０００１枚目から３００００枚目の連続プリントの際に画像面積率が下限面積率Ｃ_０を下回る。トナーの劣化進行に着目した場合、Ｃ＜Ｋ＝Ｙ＜Ｍという順で条件が厳しくなっている。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）は、プリントテストにおけるＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの必要消費量累積値Ｒ_０ｋ，Ｒ_０ｃ，Ｒ_０ｍ，Ｒ_０ｙとプリント枚数との関係を示すグラフである。図示のように、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの何れにおいても、実施例試験機の方が比較例試験機よりも必要消費量累積値Ｒ_０ｋ，Ｒ_０ｃ，Ｒ_０ｍ，Ｒ_０ｙが低くなっている。実施例試験機の方が、より多くのトナーを強制消費することができているからである。特に、最も厳しい条件であるＭの必要消費量累積値Ｒ_０ｍは、実施例試験機の方が比較例試験機よりも遙かに少なくなっている。これは、実施例試験機が合計消費量Ｒ_{ｔｏｔａｌ}を合計上限量Ｅ_ｍａｘ以下に留めつつ、その範囲で各色のトナーをそれぞれ要求度に応じた量で効率良く強制消費しているからである。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）は、プリントテストにおけるＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナーの強制消費量とプリント枚数との関係を示すグラフである。図６（ａ）に示されるように、１枚目〜１００００枚目のプリントの期間において、実施例試験機がＫトナーやＭトナーを集中的且つ多量に強制消費しているのに対し、比較例試験機ではＫトナーやＭトナーの強制消費量はそれほど多くない。これは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）を参考にするとわかるように、同期間では、Ｋ、Ｍの２色が全く画像として出力されずに、それら２色の強制消費の要求度が高まったからである。このような場合、実施例試験機は、それら２色の強制消費用トナー像（５０１Ｋ、５０１Ｍ）をそれぞれ合計上限量Ｅ_ｍａｘの１／２のトナー付着量で形成してそれら２色のトナーの強制消費を集中的に行う。これに対し、比較例試験機では、それら２色の強制消費用トナー像（５０１Ｋ、５０１Ｍ）をそれぞれ合計上限量Ｅ_ｍａｘの１／４のトナー付着量で形成することから、実施例試験機に比べて強制消費効率が悪くなっているのである。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）に示されるように、１０００１枚目〜２００００枚目のプリントの期間においては、各色の画像がそれぞれ全く出力されないことから、４色ともに強制消費の要求度が高まる。そして、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）に示されるように、実施例試験機、比較例試験機ともに、各色の強制消費用トナー像をそれぞれ合計上限量Ｅ_ｍａｘの１／４のトナー付着量で形成して、両試験機で強制消費量に差がなくなる。

また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）に示されるように、２０００１枚目〜３００００枚目のプリントの期間においては、Ｍ、Ｙの２色の画像がそれぞれ全く出力されないのに対し、Ｋ、Ｃの２色の画像が出力される。このため、Ｍ、Ｙの２色における強制消費の要求度がそれぞれ高まる。このとき、Ｋ、Ｃの２色における強制消費は高まらないにもかかわらず、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、比較例試験機では、Ｍ、Ｙだけでなく、Ｋ、Ｃも互いに同じ量だけトナーを強制消費している。これは、比較例試験機が１０００１枚目〜２００００枚目の期間だけでは、Ｋ、Ｃのトナーを必要な分だけ強制消費することができず、２０００１枚目〜３００００枚目の期間でもＫ、Ｃのトナーを強制消費する必要が生じているからである（図５（ａ）、（ｂ））。図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、実施例試験機においても、２０００１枚目〜３００００枚目の期間でＫ、Ｃのトナーを強制消費しているがその量は比較例試験機に比べて大幅に少なくなっている。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）に示されるように、３０００１枚目〜４００００枚目のプリントの期間においては、Ｍの画像がそれぞれ全く出力されないのに対し、他の３色の画像が出力される。このため、Ｍの２色における強制消費の要求度が依然として高いままになる。このとき、図６（ｃ）に示されるように、実施例試験機はＭトナーを多量に強制消費するのに対し、比較例試験機はそれほど多くのＭトナーを強制消費していない。前者が合計上限量Ｅ_ｍａｘと同じトナー付着量でＭの強制消費用トナー像５０１Ｍを形成するのに対し、後者が合計上限量Ｅ_ｍａｘの１／４のトナー付着量でＭの強制消費用トナー像５０１Ｍを形成するからである。

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）は、プリントテストにおけるＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの画質とプリント枚数との関係を示すグラフである。これらの図に示されるように、実施例試験機の方が比較例試験機に比べてトナーの劣化による画質の低下を抑えていることがわかる。

表面無端移動体として、中間転写ベルト１０を用いるプリンタの例にして本発明の実施形態について説明してきたが、次のような構成の画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。即ち、表面無端移動体としてシート搬送ベルトを備え、その表面に保持した記録シートに各色感光体のトナー像を重ね合わせて転写する構成である。かかる構成においては、強制消費用トナー像をシート搬送ベルトの表面に重ね合わせて一次転写して、ベルトクリーニング装置でクリーニングするようにすればよい。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、潜像担持体（例えば感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ）と、これの表面に担持された潜像をトナーによって現像する現像手段（例えば現像装置５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ）とを具備する作像手段（例えば作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）を複数備えるとともに、複数の前記潜像担持体上のトナー像を、表面無端移動体（例えば中間転写ベルト１０）の無端移動する表面に転写してから記録シート（例えば記録シートＳ）に転写するか、あるいは、前記表面に保持される記録シートに転写する転写手段（例えば、一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋ及び二次転写ローラ１６’）と、前記表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段（例えばベルトクリーニング装置１７）と、複数の前記作像手段についてそれぞれ、現像済みの画像の画像面積率に基づいてトナーの必要消費量を算出し、算出結果と同等のトナー付着量で強制消費用トナー像を前記潜像担持体の非画像領域に形成して前記現像手段内の劣化トナーを強制的に消費するトナー強制消費処理を実施する制御手段（例えばメイン制御部１５０）とを備える画像形成装置において、前記トナー強制消費処理にて、複数の前記作像手段についてそれぞれ算出した前記必要消費量を合計して合計消費量として算出し、この合計消費量が所定の合計上限値を超える場合には、少なくとも１つの前記作像手段について、前記必要消費量に代えて、それよりも少ない仮消費量と同等のトナー付着量になる強制消費用トナー像を形成して前記合計消費量を前記合計上限値以下に抑え、前記仮消費量と前記必要消費量との差分を次回のトナー強制消費処理における前記必要消費量に反映させる処理を実施するように前記制御手段を構成し、それぞれの前記作像手段によって形成した前記強制消費用トナー像を前記表面無端移動体に重ね合わせて転写して前記クリーニング手段によってクリーニングするようにしたことを特徴とするものである。

かかる構成においては、複数の作像手段によってそれぞれ形成した強制消費用トナー像を表面無端移動体の表面に重ね合わせて転写することで、互いにずらして転写する場合とは異なり、トナー強制消費処理の実行時間の長期化を回避することができる。但し、重ね合わせた強制消費用トナー像のトナー付着量である合計消費量に制限を設けていないと、クリーニング手段に対して一気に多量のトナーを送り込んでしまうケースが生ずることから、クリーニング手段を大型化する必要が生じる。そこで、態様Ａにおいては、合計消費量が所定の合計上限値を超える場合には、少なくとも１つの作像手段について、合計消費量を合計上限値以下にする条件で強制消費用トナー像のトナー付着量を決定する。これにより、クリーニング手段を大型化することなく、強制消費用トナー像をクリーニングする際のクリーニング不良の発生を抑えることができる。合計消費量を合計上限値以下にする条件で強制消費用トナー像のトナー付着量を決定した作像手段については、そのトナー付着量と必要消費量との差分を次回のトナー強制消費処理における必要消費量に反映させる。これにより、差分に相当する量のトナーの強制消費を時間差で実施することで、同強制消費を実施しないことによる不具合の発生を回避することができる。画像の出力を伴わない通紙だけのジョブを継続的に行うなどといった通常ではあり得ないプリントジョブを行わない限り、全ての作像手段で強制消費の要求度が一斉に高まることはなく、要求度が高まるのは一部の作像手段だけである。このため、前述した差分に相当する量のトナーの強制消費をいつまでも実施できないといった事態は通常は発生せず、次回以降のトナー強制処理で差分に相当する量のトナーの強制消費を実施することが可能である。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、請求項１の画像形成装置において、複数枚の記録シートに対して画像を連続的に形成する連続プリント動作モードでは、前記トナー強制消費処理を必要に応じて１枚プリント毎に実施し、複数の前記作像手段についてそれぞれ、前記強制消費用トナー像を、前記潜像担持体の表面移動方向における全域のうち、先行して前記転写手段に送り込まれる記録シートと後続の記録シートとの間に対応するシート間対応領域に形成する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、連続プリント動作を実行しながら、連続プリント動作を中断することなく、トナー強制消費処理を実施することができる。

［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記トナー強制消費処理にて、複数の前記作像手段についてそれぞれ、互いの前記必要消費量の比に応じて前記強制消費用トナー像のトナー付着量を決定する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、複数の作像手段のうち、トナーの強制消費の要求度が高いものほど、強制消費用トナー像のトナー付着量を多くすることで、現像手段におけるトナーの新旧の入れ替わりを促進する。これにより、合計消費量を合計上限値以下にすることに起因する画質劣化の発生を抑えることができる。

［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｂ又はＣにおいて、所定の時間間隔で前記必要消費量を算出して累積し、且つ、前記画像面積率が所定の下限値（例えば下限面積率Ｃ_０）を下回らなかった全ての前記作像手段についてそれぞれ、前記必要消費量をマイナスの値で算出し、前記必要消費量の累積値に基づいて前記強制消費用トナー像のトナー付着量を決定する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、ユーザーの命令に基づく画像であるのか、強制消費用トナー像であるのかを区別することなく、所定の時間間隔で出力した画像面積率を求め、その結果に基づいて必要消費量を決定して累積していくという単純なプロセスを採用するだけで、トナーの劣化度合い（強制消費の要求度）に応じた量のトナーを強制消費することができる。

［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、前記トナー強制消費処理にて、前記必要消費量を所定の上限値以下の値で算出する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、トナーの強制消費を必要以上に実施して劣化していないトナーを無駄に消費してしまうという不具合の発生を回避することができる。

［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｅの何れかにおいて、複数の前記現像手段に対してそれぞれ必要に応じてトナーを補給するトナー補給手段を設け、複数の前記作像手段についてそれぞれ、前記強制消費用トナー像の現像を実施しているときには、前記トナー補給手段によるトナー補給を行わない処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、トナー補給手段から現像手段に補給した直後のトナーを強制消費用トナー像の現像に寄与させて強制消費してしまうという不具合の発生を回避することができる。

［態様Ｇ］
態様Ｇは、態様Ａ〜Ｆの何れかにおいて、前記トナー強制消費処理にて、階調の調整によって前記強制消費用トナー像のトナー付着量を調子する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、階調の調整によって強制消費用トナー像のトナー付着量を適切に調整することができる。

［態様Ｈ］
態様Ｈは、態様Ａ〜Ｆの何れかの画像形成装置において、前記トナー強制消費処理にて、前記潜像担持体の静電潜像と前記現像手段との電位差である現像ポテンシャルの調整によって前記強制消費用トナー像のトナー付着量を調整する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、現像ポテンシャルの調整によって強制消費用トナー像のトナー付着量を適切に調整することができる。

１０：中間転写ベルト（表面無端移動体）
１６’：二次転写ローラ（転写手段の一部）
１７：ベルトクリーニング装置（クリーニング手段）
１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：作像ユニット（作像手段）
４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
５９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：現像装置（現像手段）
６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：一次転写ローラ（転写手段の一部）
１５０：メイン制御部（制御手段）

特開２０１３−１９０４６９号公報 特許第３９２２３０１号

Claims (8)

1. 潜像担持体と、これの表面に担持された潜像をトナーによって現像する現像手段とを具備する作像手段を複数備えるとともに、
   複数の前記潜像担持体上のトナー像を、表面無端移動体の無端移動する表面に転写してから記録シートに転写するか、あるいは、前記表面に保持される記録シートに転写する転写手段と、
   前記表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、
   複数の前記作像手段についてそれぞれ、現像済みの画像の画像面積率が所定の閾値を下回った場合に、該画像面積率の低さに応じたトナー付着量となる強制消費用トナー像を前記潜像担持体の非画像領域に形成して前記現像手段内の劣化トナーを強制的に消費するトナー強制消費処理を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、
   前記トナー強制消費処理にて、複数の前記作像手段についてそれぞれ前記画像面積率に基づいて算出した必要消費量を合計して合計消費量として算出し、この合計消費量が所定の合計上限値を超える場合には、少なくとも１つの前記作像手段について、前記合計消費量を前記合計上限値以下にする条件で強制消費用トナー像のトナー付着量を決定し、前記トナー付着量と前記必要消費量との差分を次回のトナー強制消費処理における前記必要消費量に反映させる処理を実施するように前記制御手段を構成し、それぞれの前記作像手段によって形成した前記強制消費用トナー像を前記表面無端移動体に重ね合わせて転写するようにし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、
   複数枚の記録シートに対して画像を連続的に形成する連続プリント動作モードでは、前記トナー強制消費処理を必要に応じて１枚プリント毎に実施し、複数の前記作像手段についてそれぞれ、前記強制消費用トナー像を、前記潜像担持体の表面移動方向における全域のうち、先行して前記転写手段に送り込まれる記録シートと後続の記録シートとの間に対応するシート間対応領域に形成する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記トナー強制消費処理にて、複数の前記作像手段についてそれぞれ、互いの前記必要消費量の比に応じて前記強制消費用トナー像のトナー付着量を決定する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又は３の画像形成装置において、
   所定の時間間隔で前記必要消費量を算出して累積し、且つ、前記画像面積率が所定の下限値を下回らなかった全ての前記作像手段についてそれぞれ、前記必要消費量をマイナスの値で算出し、前記必要消費量の累積値に基づいて前記強制消費用トナー像のトナー付着量を決定する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   前記トナー強制消費処理にて、前記必要消費量を所定の上限値以下の値で算出する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
   複数の前記現像手段に対してそれぞれ必要に応じてトナーを補給するトナー補給手段を設け、
   複数の前記作像手段についてそれぞれ、前記強制消費用トナー像の現像を実施しているときには、前記トナー補給手段によるトナー補給を行わない処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
   前記トナー強制消費処理にて、階調の調整によって前記強制消費用トナー像のトナー付着量を調整する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
   前記トナー強制消費処理にて、前記潜像担持体の静電潜像と前記現像手段との電位差である現像ポテンシャルの調整によって前記強制消費用トナー像のトナー付着量を調整する処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

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