JP2016105147A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリア付着を抑制しつつ、トナー強制消費制御により現像装置内の劣化トナーを効率よく消費することを課題とする。【解決手段】制御部は、所定のトナー強制消費タイミングに、トナー補給手段によるトナー補給を停止した状態で、潜像担持体上に現像ケース内のトナーを付着させて現像ケース内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費制御を開始し、トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が目標トナー濃度よりも低く設定されている規定トナー濃度に達したらトナー強制消費制御を終了し、その後に、トナー補給手段を制御して現像ケースへトナーを補給するトナー強制消費後トナー補給制御を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて現像装置により潜像を現像して得られるトナー像を最終的に記録材へ転写して画像を形成する画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置としては、現像ケース内の現像剤中のトナーを潜像担持体上の非画像領域に付着させて現像ケース内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費制御を実行するものが知られている。

特許文献１には、現像装置内の劣化トナーを潜像担持体へ強制消費するトナー強制消費制御を実行する際にトナー補給を行う画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、トナー強制消費制御の実行時に、補給したばかりの新トナーが消費されてしまう不具合を軽減するために、現像装置内のトナー濃度を通常の画像形成時のトナー濃度よりも低い状態に維持しながらトナー強制消費制御を実行する。具体的には、トナー強制消費制御時における目標トナー濃度を通常の画像形成時よりも低く設定し、トナー濃度センサの検知結果が当該目標トナー濃度に維持されるようにトナー補給制御を行いながらトナー強制消費制御を実施する。トナー強制消費制御時における目標トナー濃度は、潜像担持体の表面にキャリアが付着するキャリア付着が発生しない範囲で低く設定されている。

一般に、トナー強制消費制御の実施中は画像形成動作を実行することができないことから、できるだけ短時間でトナー強制消費制御を終了することが望まれる。トナー強制消費制御をなるべく短時間で終了させるためには、現像装置内の劣化トナーを迅速に消費することが必要である。特許文献１に開示の画像形成装置であれば、通常の画像形成時と同じ目標トナー濃度でトナー補給制御を行いながらトナー強制消費制御を実施する場合よりも、補給したばかりの新トナーがトナー強制消費時に消費される量を軽減できる。現像装置から同じ量のトナーを消費する場合、特許文献１に開示の画像形成装置であれば、新トナーが消費される量が軽減される分だけ、現像装置内の劣化トナーが消費されることから、劣化トナーを効率よく消費できる。

しかしながら、特許文献１に開示の画像形成装置は、トナー補給を行いながら現像装置内の劣化トナーを潜像担持体へ強制消費するものであるから、新トナーがトナー強制消費制御の実施中に消費されてしまうことは避けられず、未だ十分な効率で劣化トナーを消費できているとはいえない。

上述した課題を解決するために、本発明は、潜像担持体と、トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する現像ケース内の現像剤を現像剤担持体の表面に担持して前記潜像担持体と対向する現像領域へ搬送し、現像電圧印加手段により該現像剤担持体に現像電圧を印加して該潜像担持体の表面上の潜像へトナーを移動させる現像電界を該現像領域に形成することにより、該潜像担持体の表面上の潜像を現像する現像装置と、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記現像ケース内へトナーを補給するトナー補給手段と、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が画像形成動作中に目標トナー濃度に維持されるように前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御、及び、前記潜像担持体上に前記現像ケース内のトナーを付着させて該現像ケース内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費制御を実行する制御手段とを有し、前記現像装置により前記潜像を現像して得られるトナー像を、最終的に記録材へ転写して画像を形成する画像形成装置において、前記制御手段は、所定のトナー強制消費タイミングに、前記トナー補給手段によるトナー補給を停止した状態で前記トナー強制消費制御を開始し、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が前記目標トナー濃度よりも低く設定されている規定トナー濃度に達したら該トナー強制消費制御を終了し、その後に、前記トナー補給手段を制御して前記現像ケースへトナーを補給するトナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、キャリア付着を抑制しつつ、トナー強制消費制御により現像装置内の劣化トナーを効率よく消費できる画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。

実施形態におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係るプリンタの全体構成を示す構成図である。 同プリンタの制御部の電気回路を示すブロック図である。 実施形態におけるトナー強制消費制御によって、中間転写ベルト上に一次転写されるトナーパターンの位置関係を示す説明図である。 実施形態におけるトナー強制消費制御で採用するトナー消費用静電潜像パターンの単位パターンを示す説明図である。 （ａ）は、変形例１におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際のトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。（ｂ）は、同トナー強制消費制御及び同トナー強制消費後トナー補給制御の際の現像ポテンシャルの変化を模式的に示したグラフである。 変形例１におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。 トナー強制消費制御が中断された後、中断時のトナー濃度のまま画像形成動作が開始されたときのトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。 変形例２におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際のトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。 変形例３におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際のトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。 変形例４におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。 変形例４のトナー強制消費制御中におけるパターン濃度の時間変化と、トナー強制消費制御中の帯電バイアス及び現像バイアスの時間変化との一例を示すグラフである。

以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真プロセスによって画像を形成するプリンタについて説明する。
図２は、実施形態に係るプリンタ１の全体構成を示す構成図である。
プリンタ１は、制御部１００、スキャナー９０、作像部２、給紙部５０、定着装置４０、操作表示部６０、転写ユニット１５などを備えている。

制御部１００は、図３に示されるように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、メインメモリー（ＭＥＭ−Ｐ）１０２、ノースブリッジ（ＮＢ）１０３、サウスブリッジ（ＳＢ）１０４などを有している。また、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１０５、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０６、ローカルメモリー（ＭＥＭ−Ｃ）１０７なども有している。更には、ハードディスク１０８、ハードディスクドライブ１０９、ネットワークＩ／Ｆ１１０なども有している。

ＣＰＵ１０１は、メインメモリー１０２に記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、スキャナー９０、作像部２、給紙部５０、定着装置４０、転写ユニット１５などの動作を制御したりするものである。メインメモリー１０２は制御部１００の記憶領域であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２ｂを有している。

ＲＯＭ１０２ｂは、制御部１００の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリーである。ＲＯＭ１０２ｂに記憶されているプログラムについては、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ＲＡＭ１０２ａは、プログラムやデータの展開、及びメモリー印刷時の描画用メモリーなどとして機能する。また、ノースブリッジ１０３は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリー１０２、サウスブリッジ１０４、及びＡＧＰバス１０５とを接続するためのブリッジである。また、サウスブリッジ１０４は、ノースブリッジ１０３とＰＣＩデバイスや周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。また、ＡＧＰバス１０５は、グラフィック処理を高速化するためのグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。

ＡＳＩＣ１０６は、ＰＣＩターゲット、ＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、及びローカルメモリー１０７を制御するメモリーコントローラ、ハードウェアロジックなどによって画像データの回転などを行う。そして、複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）から構成されている。このＡＳＩＣ１０６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のインターフェースに接続されている。また、ＰＣＩバスを介してＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）のインターフェースにも接続されている。

ローカルメモリー１０７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いられるローカルメモリーである。また、ハードディスク１０８は、画像データの蓄積、印刷時に用いられるフォントデータの蓄積や、フォームの蓄積を行うためのストレージである。また、ハードディスクドライブ１０９は、ＣＰＵ１０１の制御にしたがってハードディスク１０８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御するものである。また、ネットワークＩ／Ｆ１１０は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信するものである。

図２において、スキャナー９０は、原稿の画像を周知の技術によって光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。具体的には、原稿に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、又はＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の読取センサで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像情報とは、用紙等の記録シートに形成する画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示すものである。スキャナー９０は、コンタクトガラス９１、読取センサ９２等を有している。コンタクトガラス９１は、画像の読取対象となる原稿が載置されるものである。また、読取センサ９２は、コンタクトガラス９１上に載置されている原稿の画像の画像情報を読み取るものである。

作像部２は、画像読取手段たるスキャナー９０による原稿画像の読取で得られた画像情報や、ネットワークI／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて画像を作像するものである。Ｔ（透明）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）用の５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、Ｔトナー、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｋトナーを含有する現像剤を用いてトナー像を形成するものである。なお、以下、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、及びＫトナーを総称して有色トナーという。有色トナーは、顔料や染料等の色材を含有した帯電性をもった無数の樹脂粒子からなる粉体である。一方、Ｔトナーは、無色透明のトナーであり、記録シートに付着した有色のトナー像に付着するとそのトナー像の光沢性を向上させる。また、記録シートの無垢の表面に付着すると、シート表面の光沢性を向上させる。例えば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を外添することによって製造されるものである。なお、Ｔトナーには、有色のトナー像の視認性を阻害しない程度の量であれば、色材を含有させてもよい。

５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、互いに使用するトナーの色が異なる点の他は同様の構成になっているので、以下、Ｙ用の画像形成ユニット３Ｙを例にして作像動作を説明する。なお、以下、５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのうち、任意の１つについての説明を行う場合に、その１つを画像形成ユニット３という。

画像形成ユニット３Ｙは、トナー補給手段としてのトナー補給装置４Ｙ、潜像担持体としてのドラム状の感光体５Ｙ、帯電手段としての帯電装置６Ｙ、潜像形成手段としての光書込装置７Ｙ、現像装置８Ｙ、除電ランプ９Ｙ、クリーニング手段としてのクリーニング装置１０Ｙなどを有している。トナー補給装置４Ｙは、内部に収容している補給用のＹトナーを現像装置８Ｙに補給するものである。トナー補給装置４Ｙに収容されているＹトナーは、トナー補給装置４Ｙ内の搬送スクリューが回転駆動することによってスクリュー回転量に応じた量が現像装置８Ｙ内に補給される。現像装置８Ｙには、透磁率センサ等からなるトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサが搭載されており、現像装置８Ｙ内の現像剤のトナー濃度を検知して、その結果をトナー濃度信号として制御部１００に送る。制御部１００は、トナー濃度信号に基づいて現像装置８Ｙ内の現像剤のトナー濃度を把握し、その結果が目標トナー濃度よりも低い場合に、両者の差分に応じた回転駆動量で搬送スクリューを回転させ、Ｙトナーを現像装置８Ｙ内に補給する。

図中反時計回り方向に回転駆動される感光体５Ｙは、帯電装置６Ｙによって帯電バイアスが印加されて感光体５Ｙの表面が帯電バイアスとほぼ同電位になるように一様に帯電される。光書込装置７Ｙは、ＬＥＤアレイ等から構成され、制御部１００から送られてくるＹ用の画像情報に基づいて感光体５Ｙの表面を光走査する。一様帯電後の感光体５Ｙの表面における全域のうち、光走査によって光照射を受けた部分は、電位が大きく減衰する。これにより、感光体５Ｙの表面にＹ用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、Ｙトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を収容している現像装置８ＹによってＹトナーが選択的に付着せしめられることで現像される。これにより、感光体５Ｙの表面にはＹトナー像が形成される。

本実施形態の現像装置８Ｙは、Ｙトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を内部に収容する現像ケースを備えている。現像ケース内の現像剤は、現像剤担持体としての現像ローラの表面に担持され、感光体５Ｙと対向する現像領域へと搬送される。現像ローラは、中空の現像スリーブの内部に固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラが配置されており、マグネットローラの磁力の作用により磁性キャリアが現像スリーブの外周面に引きつけられ、現像剤が現像スリーブの外周面に担持される。そして、現像スリーブの回転に伴って現像剤が搬送される。現像スリーブには、現像バイアス印加手段としての現像電源により所定の現像バイアスが印加され、これにより、感光体５Ｙの表面上のＹ静電潜像と現像スリーブ表面との間には、正規帯電極性に帯電されたトナーを現像スリーブ側から感光体５Ｙ側へと静電的に移動させる現像電界が形成される。この現像電界の作用により、Ｙトナーが静電潜像へ選択的に付着することにより、感光体５Ｙの表面にはＹトナー像が形成される。

このＹトナー像は、後述する中間転写ベルト１６の表面に一次転写される。Ｙトナー像を中間転写ベルト１６に一次転写した後の感光体５Ｙ表面は、除電ランプ９Ｙによって除電された後、クリーニング装置１０Ｙによって転写残トナーがクリーニングされる。

給紙部５０は、給紙カセット５１、給紙ローラ５２、給紙路５３、レジストローラ対５４、及び複数の搬送ローラ対５５を有しており、給紙カセット５１内に収容されている記録シートＳを後述する二次転写ニップに向けて搬送するものである。給紙カセット５１内に収容されている記録シートＳは、給紙ローラ５２の回転駆動によって給紙路５３に送り出される。そして、給紙路５３内において、複数の搬送ローラ対による搬送ニップに順次挟み込まれながら給紙路５３の末端に向けて搬送される。そして、給紙路５３の末端付近に配設されたレジストローラ対５４のレジストニップに突き当たることで、スキューが補正される。その後、レジストローラ対５４が回転駆動することで、記録シートＳが中間転写ベルト１６と二次対向ローラ２４との当接による二次転写ニップに送り込まれる。

Ｙ用の画像形成ユニット３Ｙについて説明したが、Ｔ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の画像形成ユニット３Ｔ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにおいても同様にして、感光体５Ｔ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面上にＴトナー像、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が形成される。そして、中間転写ベルト１６の表面に一次転写される。

鉛直方向において、画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、給紙部５０との間には、複数の張架ローラによって所定の姿勢に張架している無端状の中間転写ベルト１６を図中時計回り方向に無端移動させる転写ユニット１５が配設されている。中間転写ベルト１６の内周面側には、Ｔ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ローラ２３Ｔ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋが配設されており、Ｔ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとの間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト１６の外周面と、感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとが当接するＴ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。

中間転写ベルト１６の内周面側には、駆動ローラ１８、従動ローラ１９、二次転写ローラ２０、二次転写ニップ上流ローラ２１、二次転写ニップ下流ローラ２２なども配設されている。また、中間転写ベルト１６の外周面側には、二次転写ニップを形成している二次対向ローラ２４、ベルトクリーニング装置２５、中間転写ベルト１６にテンションを付与するテンションローラ２６などが配設されている。

駆動ローラ１８が図中時計回り方向に回転駆動するのに伴って、中間転写ベルト１６が図中反時計回り方向に無端移動する。Ｔ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ローラ２３Ｔ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋには、それぞれ転写電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、Ｔ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップには一次転写電界が形成される。この一次転写電界やニップ圧の作用により、感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上のＴトナー像、Ｙトナー像、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が、中間転写ベルト１６の外周面に一次転写される。

中間転写ベルト１６は、無端移動に伴ってＴ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面にＴトナー像、Ｙトナー像、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。このようにして形成された重ね合わせトナー像は、中間転写ベルト１６の無端移動に伴って、中間転写ベルト１６の外周面と二次対向ローラ２４との当接による二次転写ニップに進入する。二次対向ローラ２４との間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる二次転写ローラ２０には、転写電源によって二次転写バイアスが印加されている。これにより、二次転写ニップには二次転写電界が形成されている。

上述したレジストローラ対５４は、記録シートＳを二次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上の重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで送り出す。二次転写ニップに挟み込まれた記録シートＳには、二次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト１６上の重ね合わせトナー像が二次転写される。これにより、記録シートＳの表面にフルカラートナー像が形成される。

二次転写ニップを通過した記録シートＳは、後述する定着装置４０に送られる。また、二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１６の外周面は、Ｔ用の一次転写ニップに進入するのに先立って、ベルトクリーニング装置２５によって転写残トナーが除去される。

定着装置４０は、加熱ローラ４１、張架ローラ４２、無端状の定着ベルト４３、加圧ローラ４４などを有している。定着ベルト４３は、その内周面側に配設された加熱ローラ４１及び張架ローラ４２によって張架された状態で、加熱ローラ４１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。加圧ローラ４４は、加熱ローラ４１との間に定着ベルトを挟み込んで定着ニップを形成している。定着装置４０に送り込まれた記録シートＳは、定着ニップに挟み込まれて、加熱ローラ４１によって定着ベルト４３を介して加熱される。この加熱やニップ圧の作用により、記録シートＳの表面にフルカラートナー像が定着せしめられる。

定着装置４０を通過した記録シートＳは、排紙ローラ５６を経由した後、機外に排出されてスタックトレイ５７上にスタックされる。

操作受付手段としての操作表示部６０は、パネル表示部６１及びキー操作部６２を有している。パネル表示部６１は画像表示装置を具備しており、各種の情報や画像を表示することができる。また、画面に対するタッチ操作によって操作者からの入力情報を受け付けることもできる。キー操作部６２は、テンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等の複数のキーを具備している。操作表示部６０によって受け付けられた各種の入力情報は、制御部１００に送られる。

本実施形態において、制御部１００は、以下のような画像濃度調整制御を実施する。本実施形態の画像濃度調整制御では、連続画像形成動作中のシート間（１枚の記録シートＳ上に形成される画像と画像の間）の非画像領域など、記録シートＳに転写されない箇所に、所定の画像パッチを形成する。そして、その画像パッチの画像濃度を反射型の光学センサ等で構成される画像濃度センサ２７により検知する。制御部１００は、検知した画像濃度が目標画像濃度範囲から外れている場合、現像装置内の現像剤中のトナー濃度の目標値である目標トナー濃度を所定のトナー濃度許容範囲内で変更する。このトナー濃度許容範囲は、例えば、その範囲を超えて目標トナー濃度を設定すると、他の画像形成パラメータ（帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーなど）を調整するなどしても解消することが困難な不具合が発生してしまうような範囲に設定される。本実施形態におけるトナー濃度許容範囲の下限値については、それ以上低いトナー濃度になると、他の画像形成パラメータを調整するなどしてもキャリア付着の問題を解消することが難しくなるような値に設定されている。

次に、トナー強制消費制御の内容について説明する。
図１は、本実施形態におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
電源投入時、画質調整制御（プロセスコントロール）の実行時、操作表示部６０がトナー強制消費制御の実行を指示する操作を受け付けた時などの所定のトナー強制消費タイミングが到来したら（Ｓ１のＹｅｓ）、制御部１００は、トナー強制消費制御を開始する（Ｓ２）。なお、本実施形態では、Ｔ用の画像形成ユニット３Ｔを除く４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋについての現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋのトナー強制消費制御を行うが、Ｔ用の画像形成ユニット３Ｔについてもトナー強制消費制御を行ってもよいし、３つ以下の画像形成ユニットについてトナー強制消費制御を行ってもよい。

トナー強制消費制御を開始したら（Ｓ２）、制御部１００は、トナー補給動作を停止させた状態で、まず、光書込装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを制御して各感光体５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上にトナー消費用の静電潜像パターンを形成する。そして、これらの静電潜像パターンを各現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋで現像することにより現像装置内のトナーを感光体上に排出し、現像装置内のトナーを強制的に消費させる。静電潜像パターンに付着したトナー（トナーパターン）は、中間転写ベルト１６上に一次転写され、ベルトクリーニング装置２５によって回収される。なお、中間転写ベルト１６に一次転写せずに、各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのクリーニング装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで回収してもよい。

トナー強制消費制御によるトナー強制消費量は、感光体上に形成するトナー消費用静電潜像パターンの面積や種類によって適宜調整することができる。トナー消費用静電潜像パターンは、ベタ画像でもよいし、網点画像（ハーフトーン画像）でもよく、これらの画像の副走査方向の長さを変更することにより、トナー強制消費量を調整することができる。ただし、トナー消費用静電潜像パターンが感光体上の全作像領域にわたるベタ画像である場合、短時間で多くのトナーを消費できるため効率よく劣化トナーを排出できるが、そのトナーパターンをクリーニングするベルトクリーニング装置２５のクリーニング能力を超えてしまってクリーニング不良を生じさせるおそれがある。

一方、トナー消費用静電潜像パターンが網点画像（ハーフトーン画像）である場合には、クリーニング不良を生じさせるおそれは少ないが、単位時間当たりに消費できるトナー強制消費量が少ないので、トナー強制消費制御に時間がかかってしまう。そこで、本実施形態においては、次のような方法により、クリーニング不良を抑制しつつ、トナー強制消費制御に要する時間をなるべく短時間にするようにしている。

図４は、本実施形態におけるトナー強制消費制御によって、中間転写ベルト１６上に一次転写されるトナーパターンの位置関係を示す説明図である。
すべての画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋでのトナー強制消費制御が終了するまでの時間を短くするためには、まずは、各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで同時にトナー強制消費制御を開始するのが好ましい。そして、各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで必要なトナー強制消費量を消費できる主走査方向長さのトナー消費用静電潜像パターンを作成すれば、全画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのトナー強制消費制御が終了するまでの時間は最短となる。ただし、この場合、中間転写ベルト１６の表面移動方向上流側で一次転写されたトナーパターン上に順次トナーパターンが重なるように一次転写されることになり、最大で４つのトナーパターンが重なり合うことになる。トナーパターンが網点画像（ハーフトーン画像）であるといえども、４つのトナーパターンが重なった状態ではクリーニング不良を生じさせるおそれがある。

そこで、本実施形態のトナー強制消費制御では、予め決められた主走査方向長さをもつトナー消費用静電潜像パターンを作成してトナーを消費させるトナー消費動作を単位として、そのトナー消費動作を繰り返し行うことにより必要なトナー強制消費量分のトナーを消費する。１回のトナー消費動作で作成されるトナー消費用静電潜像パターンの主走査方向長さは、全画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで同時にトナー消費動作が開始されて中間転写ベルト１６上に各トナーパターンが一次転写されるときに、お互いのトナーパターンが重なり合わないような長さに設定される。これにより、クリーニング不良を生じさせるおそれが少なくなる。

ただし、トナー消費動作間のトナーパターンも重なり合うことがないようにトナー消費動作を繰り返すような制御では、すべての画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋでトナー強制消費制御が終了するまでの時間が長くなってしまう。そこで、本実施形態においては、図４に示すように、今回のトナー消費動作で中間転写ベルト１６上の主走査方向後側に作成されるＭ、Ｙ用の２つのトナーパターンに対し、次回のトナー消費動作で中間転写ベルト１６上の主走査方向前側に作成されるＫ、Ｃ用の２つのトナーパターンが重なり合うように、制御している。この制御によれば、上述したトナー消費動作を繰り返す場合でも、最大で２つのトナーパターンしか重なり合うことがないので、クリーニング不良を生じさせるおそれが少ない。しかも、トナー消費動作間のトナーパターンが重なり合わないようにする制御と比較して、すべての画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋでトナー強制消費制御が終了するまでの時間を短縮することができる。

また、本実施形態においては、更にクリーニング不良を生じさせるおそれを少なくするために、各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで作成するトナー消費用静電潜像パターンを図５に示すような単位パターンをもつ網点画像（ハーフトーン画像）を採用している。これにより、互いに重なり合うトナーパターン間、すなわち、ＭトナーパターンとＫトナーパターンとの間及びＹトナーパターンとＣトナーパターンとの間において、トナー付着箇所が互いに重ならず、ベルトクリーニング装置２５に一度に入力されるトナー量を少なくして、クリーニング不良の発生をより軽減することが可能となる。

本実施形態においては、トナー補給動作を停止させた状態でトナー強制消費制御を実行するため、上述したトナー消費動作を繰り返し行うにつれて各現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ内の現像剤中のトナー濃度は徐々に低下していく。トナー濃度が下がり過ぎると、上述したとおり、感光体５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにキャリアが付着するキャリア付着の問題が生じるので、本実施形態では、制御部１００は、トナー濃度センサが検知したトナー濃度が規定トナー濃度以下になったら（Ｓ３のＹｅｓ）、それ以後のトナー消費動作を実行せず、トナー強制消費制御を終了する（Ｓ４）。

この規定トナー濃度は、キャリア付着の問題が発生しない範囲で適宜設定される。具体的には、本実施形態では、画像形成動作中におけるトナー濃度制御の目標トナー濃度として設定可能な範囲（トナー濃度許容範囲）の下限値に設定されている。詳しく説明すると、上述したとおり、本実施形態におけるトナー濃度許容範囲の下限値は、それ以上低いトナー濃度になると、他の画像形成パラメータを調整するなどしてもキャリア付着の問題を解消することが難しくなるような値に設定されている。したがって、このトナー濃度許容範囲の下限値と同じ値に規定トナー濃度を設定することで、キャリア付着の問題を解消することが難しくなるような事態になるまでトナー濃度が下がってしまう前に、トナー強制消費制御を終了することができる。

このようにしてトナー強制消費制御を終了した後、制御部１００は、続いて、トナー補給装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを制御して、各現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋへトナーを補給するトナー強制消費後トナー補給制御を開始する（Ｓ５）。このトナー強制消費後トナー補給制御により、現像装置内のトナー濃度を目標トナー濃度まで回復させる。具体的には、制御部１００は、トナー濃度センサが検知したトナー濃度が目標トナー濃度以上になるまで（Ｓ６のＹｅｓ）、トナー補給装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを制御してトナー補給動作を継続する（Ｓ７）。

なお、このようにしてトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御が終了した後は、一般的な画質調整制御（プロセスコントロール）を実行して所望の画質が得られるように、各種画像形成パラメータ（帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーなど）を調整するのが好ましい。

本実施形態では、トナー強制消費制御の実行中における各種画像形成パラメータの値は、画像形成動作中の値と同じ設定にしているが、必ずしも画像形成動作中の値と同じ設定にする必要はない。例えば、トナー強制消費制御中における現像ポテンシャルを、画像形成動作中よりも大きくなるように、トナー強制消費制御中における現像バイアス、帯電バイアス、露光パワーなどを設定してもよい。現像ポテンシャルが大きいほど、トナー消費用静電潜像パターンに対する単位面積当たりのトナー付着量が増えるため、より早く現像装置内のトナーを消費することができ、トナー強制消費制御の実行時間の短縮化を図ることができる。なお、現像ポテンシャルの大きさによってキャリア付着が発生するトナー濃度が変化する場合には、トナー強制消費制御の実行中における現像ポテンシャルの大きさに応じて規定トナー濃度も適宜変更される。

〔変形例１〕
次に、本実施形態におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
上述した実施形態では、キャリア付着の発生を考慮して、規定トナー濃度をトナー濃度許容範囲の下限値に設定しているため、トナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値まで下がった時点でトナー強制消費制御が終了する。トナー濃度許容範囲の下限値の時点では、未だ現像装置内には多くのトナーが残存した状態であるため、もっと多くのトナーを現像装置から消費させることが望まれる。

図６（ａ）は、本変形例１におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際のトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。
図６（ｂ）は、本変形例１におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際の現像ポテンシャルの変化を模式的に示したグラフである。
本変形例１においては、図６（ａ）に示すように、規定トナー濃度をトナー濃度許容範囲の下限値よりも低いトナー濃度に設定している。そのため、上述した実施形態よりも多くのトナーを現像装置から消費させることができる。しかしながら、現像装置内のトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値を下回るあたりから、キャリア付着が生じるおそれが高くなる。そこで、本変形例１において、キャリア付着の発生を抑制するために、以下のような制御を行っている。

図７は、本変形例１におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
本変形例１においても、所定のトナー強制消費タイミングが到来したら（Ｓ１１のＹｅｓ）、制御部１００は、トナー強制消費制御を開始する（Ｓ１２）。そして、制御部１００は、トナー強制消費制御を開始した後、トナー濃度センサが検知したトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値以下になったら（Ｓ１３のＹｅｓ）、現像ポテンシャルが小さくなるように、現像バイアスの絶対値を小さくする（Ｓ１４）。なお、本変形例１では、現像バイアスの絶対値を小さくするのに合わせて、帯電バイアスの絶対値も小さくしている。

このような制御により、現像装置内のトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値よりも大きいときには、キャリア付着のおそれが少ないので、画像形成動作時の現像ポテンシャルと同等又はそれ以上の大きさの現像ポテンシャルでトナー消費用静電潜像パターンを現像する。これにより、トナー消費用静電潜像パターンに対する単位面積当たりのトナー付着量が多く、キャリア付着を発生させることなく、現像装置内のトナーをより短時間で消費することができる。そして、トナー濃度センサが検知したトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値以下になったら、現像ポテンシャルを小さくし、現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界よりも弱い状態にする。これにより、現像装置内のトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値を下回っても、キャリア付着が生じるのを抑制することができる。

制御部１００は、更にトナー強制消費制御を継続することで、トナー濃度センサが検知したトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値よりも低い規定トナー濃度以下になったら（Ｓ１５のＹｅｓ）、それ以後のトナー消費動作を実行せず、トナー強制消費制御を終了する（Ｓ１６）。そして、トナー強制消費後トナー補給制御を開始する（Ｓ１７）。これにより、現像装置内のトナー濃度は徐々に高まっていき、いずれトナー濃度センサが検知したトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値以上となる（Ｓ１８のＹｅｓ）。
トナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値以上になったら、制御部１００は、現像ポテンシャルが大きくなるように、現像バイアスの絶対値を大きくするとともに（Ｓ１９）、帯電バイアスの絶対値も大きくする。その後、制御部１００は、トナー濃度センサが検知したトナー濃度が目標トナー濃度以上になったら（Ｓ２０のＹｅｓ）、トナー強制消費後トナー補給制御を終了する（Ｓ２１）。

〔変形例２〕
次に、本実施形態におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
上述した変形例１においては、トナー強制消費制御中に、トナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値を下回る値まで下がる時期が存在する。このような時期にユーザー誤操作や動作異常などの何らかのトラブルによってトナー強制消費制御が中断された場合、その中断からの復帰後に中断時のトナー濃度のまま画像形成動作を開始すると、図８に示すように、トナー濃度許容範囲の下限値を下回っているトナー濃度で画像形成動作が実行されることになる。この場合、その画像形成動作中にキャリア付着が生じるおそれが高くなる。そこで、本変形例２においては、このような事態の発生を抑制するために、以下のような制御を行っている。

図９は、本変形例２におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際のトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。
本変形例２において、トナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の基本的な流れは上述した変形例１と同様である。ただし、本変形例２においては、所定のトナー強制消費タイミングが到来したら（Ｓ１１のＹｅｓ）、制御部１００は、通電がなくても記憶情報を保持できるハードディスク１０８等の不揮発性メモリ内に実行中フラグを設定する。具体的には、制御部１００は、不揮発性メモリ内の実行中フラグの値を例えば「１」に設定する。一方、トナー強制消費後トナー補給制御において、トナー濃度センサが検知したトナー濃度が目標トナー濃度以上になったら（Ｓ２０のＹｅｓ）、制御部１００は、不揮発性メモリ内の実行中フラグの設定を解除する。具体的には、制御部１００は、不揮発性メモリ内の実行中フラグの値を例えば「０」に設定する。このような制御により、トナー強制消費制御を開始してからトナー強制消費後トナー補給制御を終了するまでの間は、不揮発性メモリ内に実行中フラグが設定された状態になる。

ここで、トナー強制消費制御中に例えば電源供給が絶たれるなどして、トナー強制消費制御が中断されたとする。本変形例２の制御部１００は、このような中断後の復帰処理の際、まず、不揮発性メモリ内の実行中フラグを確認し、実行中フラグが設定されている場合には、制御部１００は、所定のトナー強制消費タイミングが到来したものと判断し（Ｓ１１のＹｅｓ）、上述した変形例１のようにトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御を開始（再開）する（Ｓ１２〜Ｓ２１）。一方、実行中フラグが設定されていなければ、制御部１００は、トナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御を実施することなく、画像形成動作の指示に応じて画像形成動作を開始する。

本変形例２によれば、トナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値を下回る値まで下がっているトナー強制消費制御中の時期に何らかのトラブルによってトナー強制消費制御が中断された場合でも、その復帰の際にトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御が実施される。したがって、復帰後の画像形成動作を開始する際には、トナー濃度が目標トナー濃度まで回復しているので、その画像形成動作中にキャリア付着が生じることを防止できる。

また、トナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値を下回る値まで下がる時期でなくても、トナー濃度が目標トナー濃度よりも低い時期に中断が発生すると、トナー濃度不足による画像濃度低下などの画質劣化を引き起こすおそれがある。本変形例２では、トナー強制消費制御の実行中に中断が発生した場合であれば、その復帰処理の際にトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御が実施されるので、復帰後の画像形成動作中にトナー濃度不足による画像濃度低下などの画質劣化が発生することも抑制できる。

なお、本変形例２では、電源遮断によるトナー強制消費制御の中断も考慮して実行中フラグを不揮発性メモリに記憶しているが、そのような中断を考慮しないのであれば、実行中フラグを揮発性メモリに記憶してもよい。

〔変形例３〕
次に、本実施形態におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
上述した変形例２では、トナー強制消費制御が終了した後のトナー強制消費後トナー補給制御中に中断が発生した場合、その復帰処理の際に再びトナー強制消費制御が実施され、不必要にトナーを強制的に消費する事態を招く。そこで、本変形例３においては、このような事態の発生を抑制するために、以下のような制御を行っている。

図１０は、本変形例３におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の際のトナー濃度の変化を模式的に示したグラフである。
本変形例３において、トナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の基本的な流れは上述した変形例２と同様である。ただし、上述した変形例２のフラグでは、トナー強制消費制御中とトナー強制消費後トナー補給制御中の区別ができなかったが、本変形例３では、トナー強制消費制御中とトナー強制消費後トナー補給制御中とを区別できるフラグを用いる。

詳しくは、本変形例３では、所定のトナー強制消費タイミングが到来したら（Ｓ１１のＹｅｓ）、制御部１００は、不揮発性メモリ内にトナー強制消費制御用の消費実行中フラグを設定する。具体的には、制御部１００は、不揮発性メモリ内の消費実行中フラグの値を例えば「１」に設定する。一方、トナー濃度が規定トナー濃度以下になったら（Ｓ１５のＹｅｓ）、制御部１００は、不揮発性メモリ内の消費実行中フラグの設定を解除するとともに、不揮発性メモリ内にトナー強制消費後トナー補給制御用の補給実行中フラグを設定する。具体的には、制御部１００は、不揮発性メモリ内の消費実行中フラグの値を例えば「０」に設定するとともに、不揮発性メモリ内の補給実行中フラグの値を例えば「１」に設定する。その後、トナー強制消費後トナー補給制御において、トナー濃度センサが検知したトナー濃度が目標トナー濃度以上になったら（Ｓ２０のＹｅｓ）、制御部１００は、不揮発性メモリ内の補給実行中フラグの設定を解除する。具体的には、制御部１００は、不揮発性メモリ内の補給実行中フラグの値を例えば「０」に設定する。このような制御により、トナー強制消費制御中は消費実行中フラグが設定され、トナー強制消費後トナー補給制御中は補給実行中フラグが設定された状態になる。

本変形例３においては、トナー強制消費制御やトナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、制御部１００は、その中断後の復帰処理の際、まず、不揮発性メモリ内の消費実行中フラグ及び補給実行中フラグを確認する。そして、消費実行中フラグが設定されていることを確認したら、制御部１００は、所定のトナー強制消費タイミングが到来したものと判断し（Ｓ１１のＹｅｓ）、上述した変形例１のようにトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御を開始（再開）する（Ｓ１２〜Ｓ２１）。一方、補給実行中フラグが設定されていることを確認した場合には、制御部１００は、トナー強制消費制御を実施することなく、トナー強制消費後トナー補給制御を開始する（Ｓ１７〜Ｓ２１）。他方、いずれの実行中フラグも設定されていなければ、制御部１００は、トナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御を実施することなく、画像形成動作の指示に応じて画像形成動作を開始する。

本変形例３によれば、トナー強制消費制御が終了した後のトナー強制消費後トナー補給制御中に中断が発生した場合、その復帰処理の際にはトナー強制消費制御が実施されることなくトナー強制消費後トナー補給制御が実施される。したがって、不必要にトナーを強制的に消費する事態を回避することができる。

〔変形例４〕
次に、本実施形態におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
トナー強制消費制御中の画像形成パラメータ（帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーなど）が一定で現像電界（現像ポテンシャル）が不変であると、トナー強制消費制御の実行によりトナー濃度が徐々に下がっていくに従って、静電潜像パターンに付着する単位面積当たりのトナー付着量が減っていく。そのため、トナー強制消費制御の実行開始後、時間が経つにつれてトナー強制消費スピードが落ち、トナー強制消費制御に要する時間が長くなる。

そこで、本変形例４においては、トナー強制消費制御の際、現像電界が時間経過につれて高まるように制御する。この制御では、トナー強制消費制御の開始後、現像電界を予め決められた上昇スピードで連続的に高めても良いし、所定のタイミングで高まるように段階的に現像電界を高めても良い。所定のタイミングは、予め決められた時間が経過したタイミングであってもよいが、所定の現像電界変更条件を満たしたタイミングであってもよい。

本変形例４では、トナー強制消費制御によるトナーパターンのトナー付着量を検知し、検知したトナー付着量が所定の閾値以下になるという所定の現像電界変更条件を満たしたタイミングで、現像電界を高める制御を行う。トナー付着量を検知するトナー付着量検知手段としては、例えば、上述した画像濃度調整制御を実施する際に利用する画像濃度センサ２７を利用することができる。画像濃度センサ２７は、トナーパターンの画像濃度を検知するものであり、その検知結果に係る画像濃度とトナー付着量との間には高い相関関係があるため、トナー付着量検知手段として利用できる。本変形例４において、現像電界を高める制御は、現像電界（現像ポテンシャル）が大きくなるように、現像バイアスの絶対値を大きくする。

図１１は、本変形例４におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
本変形例４においても、所定のトナー強制消費タイミングが到来したら（Ｓ３１のＹｅｓ）、制御部１００は、トナー強制消費制御を開始する（Ｓ３２）。そして、制御部１００は、トナー強制消費制御を開始した後、トナー消費用静電潜像パターンを現像して得られたトナーパターンの画像濃度を画像濃度センサ２７により検知し、当該トナーパターンのトナー付着量を検知する（Ｓ３３）。

トナー強制消費制御の開始直後は、まだ、現像装置内のトナー濃度が高い状態であるため、トナーパターンのトナー付着量は閾値を超えているが（Ｓ３５のＮｏ）、現像装置内からトナーが強制消費されるにつれてトナーパターンのトナー付着量が徐々に減っていく。そして、画像濃度センサ２７により検知されるトナー付着量が閾値以下になったら、制御部１００は、現像電界（現像ポテンシャル）が大きくなるように、現像バイアスの絶対値を大きくする（Ｓ３５）。なお、本変形例４では、現像バイアスの絶対値を大きくするのに合わせて、帯電バイアスの絶対値も大きくしている。

その後、トナー濃度センサが検知したトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値以下になったら（Ｓ３６のＹｅｓ）、トナー強制消費制御を終了し（Ｓ３７）、トナー強制消費後トナー補給制御を開始する（Ｓ３８）。そして、トナー濃度センサが検知したトナー濃度が目標トナー濃度以上になるまで（Ｓ３９のＹｅｓ）、トナー補給動作を継続する（Ｓ４０）。なお、本変形例４におけるトナー強制消費制御及びトナー強制消費後トナー補給制御の基本的な流れは、上述した実施形態と同様であるが、上述した各変形例の流れであってもよい。

図１２は、本変形例４のトナー強制消費制御中におけるトナーパターンの画像濃度（パターン濃度）の時間変化と、トナー強制消費制御中の帯電バイアス及び現像バイアスの時間変化との一例を示すグラフである。
図１２に示すように、本変形例４では、パターン濃度が閾値以下になるたびに、現像バイアスの絶対値を大きくして現像ポテンシャルが高まる。これにより、トナーパターンのトナー付着量が増えるので、トナー強制消費スピードを回復させることができ、トナー強制消費制御に要する時間を短くすることができる。

なお、本変形例４では、現像バイアスの絶対値を大きくして現像ポテンシャルを高めているが、露光パワーを高めるなど、他の方法により現像ポテンシャルを高めても良い。

なお、以上の説明では、５つの感光体を備えたタンデム型の中間転写方式の画像形成装置を例に挙げたが、これに限らず、例えば、記録材搬送部材としての搬送ベルト上に担持して搬送される記録シート上に複数の感光体上に形成された各色トナー像を互いに重なり合うように転写するタンデム型の直接転写方式の画像形成装置であってもよい。

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〕
感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ等の潜像担持体と、トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する現像ケース内の現像剤を現像ローラ等の現像剤担持体の表面に担持して前記潜像担持体と対向する現像領域へ搬送し、現像電源等の現像電圧印加手段により該現像剤担持体に現像電圧を印加して該潜像担持体の表面上の潜像へトナーを移動させる現像電界を該現像領域に形成することにより、該潜像担持体の表面上の潜像を現像する現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋと、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ等のトナー濃度検知手段と、前記現像ケース内へトナーを補給するトナー補給装置等のトナー補給手段と、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が画像形成動作中に目標トナー濃度に維持されるように前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御、及び、前記潜像担持体上に前記現像ケース内のトナーを付着させて該現像ケース内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費制御を実行する制御部１００等の制御手段とを有し、前記現像装置により前記潜像を現像して得られるトナー像を、最終的に記録シートＳ等の記録材へ転写して画像を形成する画像形成装置において、前記制御手段は、所定のトナー強制消費タイミングに、前記トナー補給手段によるトナー補給を停止した状態で前記トナー強制消費制御を開始し、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が前記目標トナー濃度よりも低く設定されている規定トナー濃度に達したら該トナー強制消費制御を終了し、その後に、前記トナー補給手段を制御して前記現像ケースへトナーを補給するトナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする。
これによれば、トナー補給手段によるトナー補給を停止した状態でトナー強制消費制御を実行するため、上述したように、トナー補給を行いながらトナー強制消費制御を実行する構成と比較して、劣化トナーを効率よく消費することができる。また、本態様においては、トナー補給を停止した状態でトナー強制消費制御を実行しているので、現像ケース内における現像剤中のトナー濃度は徐々に低下する。トナー濃度が下がり過ぎるとキャリア付着の問題が発生するが、本態様では、現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が規定トナー濃度に達したらトナー強制消費制御を停止させる。よって、規定トナー濃度を適切に設定することで、現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が、キャリア付着の問題を生じさせるほど低くなるのを防ぐことができる。したがって、本態様によれば、キャリア付着を抑制しつつ、トナー強制消費制御により現像装置内の劣化トナーを効率よく消費できる。

〔態様Ｂ〕
前記態様Ａにおいて、前記制御手段は、前記トナー強制消費後トナー補給制御では、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が前記目標トナー濃度となるように前記トナー補給手段を制御することを特徴とする。
本態様によれば、トナー強制消費後トナー補給制御により、現像ケース内における現像剤中のトナー濃度を目標トナー濃度まで回復させることができ、その後に画像形成動作へ迅速に移行することができる。

〔態様Ｃ〕
前記態様Ａ又はＢにおいて、予め決められたトナー濃度許容範囲内で前記目標トナー濃度を調整する制御部１００等の目標トナー濃度変更手段を有し、前記規定トナー濃度は、前記トナー濃度許容範囲の下限値に設定されていることを特徴とする。
目標トナー濃度を調整可能な範囲であるトナー濃度許容範囲の下限値は、上述したとおり、通常は、それ以上トナー濃度が低くなると、他の画像形成パラメータを調整するなどしても解消することが困難な不具合（キャリア付着など）が発生してしまうような値に設定される。よって、本態様によれば、他の画像形成パラメータを調整するなどしても解消することが困難なキャリア付着等の不具合を発生させることなく、トナー強制消費制御により現像装置内の劣化トナーを効率よく消費することができる。

〔態様Ｄ〕
前記態様Ａ又はＢにおいて、予め決められたトナー濃度許容範囲内で前記目標トナー濃度を調整する目標トナー濃度変更手段を有し、前記規定トナー濃度は、前記トナー濃度許容範囲の下限値未満に設定されており、前記制御手段は、前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が少なくとも前記下限値に達した後は、前記現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界よりも弱くした状態で、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする。
本態様によれば、上述した変形例１で説明したとおり、現像ケース内の現像剤中のトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値よりも低いトナー濃度になるまで、トナー強制消費制御が継続されるので、より多くのトナーを現像装置から消費することができる。ただし、トナー濃度許容範囲の下限値よりもトナー濃度が低くなると、キャリア付着が発生するおそれが高まる。本態様では、現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が少なくとも前記下限値に達した後は、現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界よりも弱くした状態でトナー強制消費制御を実行する。そのため、現像ケース内の現像剤中のトナー濃度がトナー濃度許容範囲の下限値を下回っても、キャリア付着が生じるのを抑制することができる。

〔態様Ｅ〕
前記態様Ｄにおいて、前記制御手段は、前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が前記下限値と同じ値又は該下限値よりも大きい値に設定されている所定の閾値に達するまでは、前記現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界と同じ又は該現像電界よりも強くした状態で、前記トナー強制消費制御を実行し、前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が該所定の閾値に達した後は、前記現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界よりも弱くした状態で、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする。
これによれば、現像ケース内の現像剤中のトナー濃度がキャリア付着の発生するおそれが少ない所定の閾値に達するまでの期間に、現像装置内のトナーをより短時間で消費することができ、これによりトナー強制消費制御全体の時間を短縮できる。

〔態様Ｆ〕
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、３以上の潜像担持体の表面上に形成される各潜像をそれぞれ異なる前記現像装置内に収容された現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を個別に形成し、各潜像担持体の表面上に形成されたトナー像を互いに重なり合うように中間転写体上に又は記録材搬送部材に担持された記録材上に転写する構成を有し、前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上の付着物をクリーニングするベルトクリーニング装置２５等のクリーニング手段を備えており、前記制御手段は、前記トナー強制消費制御により各潜像担持体の表面に付着したトナーの一部だけが重なり合うように前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上に転写させることを特徴とする。
これによれば、上述したように、ベルトクリーニング装置２５によるクリーニング不良が発生する事態を抑制しつつ、トナー強制消費制御をより短時間で実行することが可能となる。

〔態様Ｇ〕
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、操作表示部６０等の操作受付手段を有し、前記制御手段は、前記操作受付手段が所定の操作を受け付けたときに所定のトナー強制消費タイミングが到来したと判断して、前記トナー強制消費制御を開始することを特徴とする。
これによれば、操作受付手段を操作する操作者が所望するタイミングでトナー強制消費制御を実行することができる。

〔態様Ｈ〕
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、複数の潜像担持体の表面上に形成される各潜像をそれぞれ異なる前記現像装置内に収容された現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を個別に形成し、各潜像担持体の表面上に形成されたトナー像を互いに重なり合うように中間転写体上に又は記録材搬送部材に担持された記録材上に転写する構成を有し、前記制御手段は、一部の現像装置についてのみ前記トナー強制消費制御を実行する制御モードを有することを特徴とする。
これによれば、トナー強制消費制御の実行が必要な現像装置についてだけトナー強制消費制御を実行し、トナー強制消費制御の時間短縮を図ることが可能となる。

〔態様Ｉ〕
前記態様Ａ〜Ｈのいずれかの態様において、前記トナー強制消費制御が実行中であることを示すトナー強制消費制御実行中情報（値が「１」である実行中フラグや消費実行中フラグ等）を記憶する不揮発性メモリ等の記憶手段を有し、前記制御手段は、前記所定のトナー強制消費タイミングが到来したら前記記憶手段内に前記トナー強制消費制御実行中情報を記憶するとともに（実行中フラグや消費実行中フラグの値を「１」にする等）、前記トナー強制消費制御を終了したら該記憶手段内の該トナー強制消費制御実行中情報を消去し（実行中フラグや消費実行中フラグの値を「０」にする等）、前記制御手段は、前記トナー強制消費制御又は前記トナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、前記記憶手段内に前記トナー強制消費制御実行中情報が記憶されているときは、中断後の画像形成動作の開始前に、前記トナー強制消費制御及び前記トナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする。
これによれば、トナー強制消費制御やトナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、上述した変形例２で説明したとおり、中断後の画像形成動作がトナー濃度の低い状態のまま実行されることを回避できる。よって、このような中断が生じた場合でも、トナー濃度が低い状態で画像形成動作が行われることによるキャリア付着や画質劣化等の不具合を抑制できる。

〔態様Ｊ〕
前記態様Ａ〜Ｉのいずれかの態様において、前記トナー強制消費後トナー補給制御が実行中であることを示すトナー強制消費後トナー補給制御実行中情報（値が「１」である補給実行中フラグ等）を記憶する不揮発性メモリ等の記憶手段を有し、前記制御手段は、前記所定のトナー強制消費タイミングが到来して前記トナー強制消費制御を終了したら前記記憶手段内に前記トナー強制消費後トナー補給制御実行中情報を記憶するとともに（補給実行中フラグの値を「１」にする等）、前記トナー強制消費後トナー補給制御を終了したら該記憶手段内の該トナー強制消費後トナー補給制御実行中情報を消去し（補給実行中フラグの値を「０」にする等）、前記制御手段は、前記トナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、前記記憶手段内に前記トナー強制消費後トナー補給制御実行中情報が記憶されているときは、中断後の画像形成動作の開始前に、前記トナー強制消費制御を実行せずに前記トナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする。
これによれば、トナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、上述した変形例３で説明したとおり、中断後の画像形成動作がトナー濃度の低い状態のまま実行されることを回避できる。よって、このような中断が生じた場合でも、トナー濃度が回復しきっていない状態で画像形成動作が行われることによる画質劣化等の不具合を抑制できる。しかも、中断後にトナー強制消費制御が再び実施されて、トナーが不必要に強制消費される事態も回避できる。

〔態様Ｋ〕
前記態様Ａ〜Ｊのいずれかの態様において、前記制御手段は、前記トナー強制消費制御の際、前記現像電界を連続的又は段階的に高めることを特徴とする。
上述した変形例４で説明したとおり、トナー強制消費制御の実行によりトナー濃度が徐々に下がると、潜像担持体に付着する単位面積当たりのトナー付着量が減り、トナー強制消費スピードが落ちて、トナー強制消費制御に要する時間が長くなる。本態様によれば、現像電界を高めて潜像担持体に付着する単位面積当たりのトナー付着量を増やし、トナー強制消費スピードを回復させることができるので、トナー強制消費制御に要する時間を短くすることができる。

〔態様Ｌ〕
前記態様Ｋにおいて、前記トナー強制消費制御により前記潜像担持体上に付着したトナー付着量を検知する画像濃度センサ２７等のトナー付着量検知手段を有し、前記制御手段は、前記トナー付着量検知手段が検知したトナー付着量が所定の閾値以下になったら、前記現像電界を高めることを特徴とする。
これによれば、実際のトナー付着量に応じて現像電界を適切に高めることができ、現像電界を過剰に高めることによる不具合を安定して抑制できる。

２ 作像部
３ 画像形成ユニット
４ トナー補給装置
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 光書込装置
８ 現像装置
１０ クリーニング装置
１６ 中間転写ベルト
２０ 二次転写ローラ
２３ 一次転写ローラ
２５ ベルトクリーニング装置
２６ テンションローラ
２７ 画像濃度センサ
４０ 定着装置
５０ 給紙部
６０ 操作表示部
９０ スキャナー
１００ 制御部

特開２０１０−９１８０１号公報

Claims (12)

1. 潜像担持体と、
   トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する現像ケース内の現像剤を現像剤担持体の表面に担持して前記潜像担持体と対向する現像領域へ搬送し、現像電圧印加手段により該現像剤担持体に現像電圧を印加して該潜像担持体の表面上の潜像へトナーを移動させる現像電界を該現像領域に形成することにより、該潜像担持体の表面上の潜像を現像する現像装置と、
   前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記現像ケース内へトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が画像形成動作中に目標トナー濃度に維持されるように前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御、及び、前記潜像担持体上に前記現像ケース内のトナーを付着させて該現像ケース内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費制御を実行する制御手段とを有し、
   前記現像装置により前記潜像を現像して得られるトナー像を、最終的に記録材へ転写して画像を形成する画像形成装置において、
   前記制御手段は、所定のトナー強制消費タイミングに、前記トナー補給手段によるトナー補給を停止した状態で前記トナー強制消費制御を開始し、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が前記目標トナー濃度よりも低く設定されている規定トナー濃度に達したら該トナー強制消費制御を終了し、その後に、前記トナー補給手段を制御して前記現像ケースへトナーを補給するトナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記トナー強制消費後トナー補給制御では、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像ケース内における現像剤中のトナー濃度が前記目標トナー濃度となるように前記トナー補給手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   予め決められたトナー濃度許容範囲内で前記目標トナー濃度を調整する目標トナー濃度変更手段を有し、
   前記規定トナー濃度は、前記トナー濃度許容範囲の下限値に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   予め決められたトナー濃度許容範囲内で前記目標トナー濃度を調整する目標トナー濃度変更手段を有し、
   前記規定トナー濃度は、前記トナー濃度許容範囲の下限値未満に設定されており、
   前記制御手段は、前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が少なくとも前記下限値に達した後は、前記現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界よりも弱くした状態で、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が前記下限値と同じ値又は該下限値よりも大きい値に設定されている所定の閾値に達するまでは、前記現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界と同じ又は該現像電界よりも強くした状態で、前記トナー強制消費制御を実行し、前記現像ケース内の現像剤中のトナー濃度が該所定の閾値に達した後は、前記現像領域に形成される電界を画像形成動作時の現像電界よりも弱くした状態で、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   ３以上の潜像担持体の表面上に形成される各潜像をそれぞれ異なる前記現像装置内に収容された現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を個別に形成し、各潜像担持体の表面上に形成されたトナー像を互いに重なり合うように中間転写体上に又は記録材搬送部材に担持された記録材上に転写する構成を有し、
   前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上の付着物をクリーニングするクリーニング手段を備えており、
   前記制御手段は、前記トナー強制消費制御により各潜像担持体の表面に付着したトナーの一部だけが重なり合うように前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上に転写させることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   操作受付手段を有し、
   前記制御手段は、前記操作受付手段が所定の操作を受け付けたときに所定のトナー強制消費タイミングが到来したと判断して、前記トナー強制消費制御を開始することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   複数の潜像担持体の表面上に形成される各潜像をそれぞれ異なる前記現像装置内に収容された現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を個別に形成し、各潜像担持体の表面上に形成されたトナー像を互いに重なり合うように中間転写体上に又は記録材搬送部材に担持された記録材上に転写する構成を有し、
   前記制御手段は、一部の現像装置についてのみ前記トナー強制消費制御を実行する制御モードを有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記トナー強制消費制御が実行中であることを示すトナー強制消費制御実行中情報を記憶する記憶手段を有し、
   前記制御手段は、前記所定のトナー強制消費タイミングが到来したら前記記憶手段内に前記トナー強制消費制御実行中情報を記憶するとともに、前記トナー強制消費制御を終了したら該記憶手段内の該トナー強制消費制御実行中情報を消去し、
   前記制御手段は、前記トナー強制消費制御又は前記トナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、前記記憶手段内に前記トナー強制消費制御実行中情報が記憶されているときは、中断後の画像形成動作の開始前に、前記トナー強制消費制御及び前記トナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    前記トナー強制消費後トナー補給制御が実行中であることを示すトナー強制消費後トナー補給制御実行中情報を記憶する記憶手段を有し、
    前記制御手段は、前記所定のトナー強制消費タイミングが到来して前記トナー強制消費制御を終了したら前記記憶手段内に前記トナー強制消費後トナー補給制御実行中情報を記憶するとともに、前記トナー強制消費後トナー補給制御を終了したら該記憶手段内の該トナー強制消費後トナー補給制御実行中情報を消去し、
    前記制御手段は、前記トナー強制消費後トナー補給制御が中断された場合、前記記憶手段内に前記トナー強制消費後トナー補給制御実行中情報が記憶されているときは、中断後の画像形成動作の開始前に、前記トナー強制消費制御を実行せずに前記トナー強制消費後トナー補給制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記トナー強制消費制御の際、前記現像電界を連続的又は段階的に高めることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、
    前記トナー強制消費制御により前記潜像担持体上に付着したトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段を有し、
    前記制御手段は、前記トナー付着量検知手段が検知したトナー付着量が所定の閾値以下になったら、前記現像電界を高めることを特徴とする画像形成装置。

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