JP5030096B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

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方法及び画像形成装置に係り、特に、現像装置内に設けたトナー濃度センサの測定結果で現像装置内のトナー濃度を一定に保つよう制御すると共に、トナーを供給するトナーコンテナにトナーが無くなったことも判断し、かつ、印字率が低いときにはトナーを強制消費して、画像濃度の低下を防ぐようにして画像を形成する、画像形成方法及び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、一様に帯電した感光体を画像データで露光して静電潜像を形成し、感光体に対面して現像剤を担持した現像剤担持体（以下、現像ローラと称する）から、トナーを前記静電潜像に供給して現像がおこなわれる。

しかしながらこのとき、形成する画像の画像部が少なくて使用される現像剤が少ない状態が続くと、画像濃度低下やカブリなどの様々な画像不具合が発生することが知られている。例えば、画像全面を黒ベタ（カラーの場合は用いられる色毎のベタ）としたときに使用されるトナー量に対し、実際の画像形成に使用したトナーの割合を印字率と定義すると、通常、用紙全体に文字が印字される場合はこの印字率が４〜６％程度となる。

ところがこの印字率が３％未満と小さい状態の画像形成が続くと、現像ローラ上に保持された現像剤のうち、感光体上の静電潜像現像に使われる量が少ないため、トナーがチャージアップしたり、径が比較的大きなトナーが先に消費され、径の比較的小さなトナーが現像装置中に残って画像濃度低下やカブリなど、様々な画像不具合の原因となる。そのため印字率を算出し、その印字率が予め定めた印字率より小さい場合、現像手段を制御して紙間（画像形成と画像形成の間）でトナーを強制的に消費させ、常に一定以上の印字率となるようトナーを消費する制御がおこなわれている。

また、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いる画像形成装置においては、現像装置内にトナー濃度センサを設け、現像動作によってトナーが消費されたことで変化するトナーとキャリアとの混合比をトナー濃度センサにて検知し、トナー濃度が低下したと判断されるきはトナーコンテナからトナー供給を要請し、現像装置内のトナー濃度がいつも一定となるように制御することが行われている。

さらに、トナーコンテナにもトナー残量検出手段を設け、トナーコンテナ内にもトナーが無くなったとき、外部にそれを表示（トナーロー警告）してトナーコンテナ交換を促すようにすることも行われている。このような画像形成装置においては、現像装置上面にトナー補給ローラを介してトナーホッパを連接し、トナー濃度センサにより現像装置内のトナー量減少が検出されたとき、トナー補給ローラを駆動制御しながら逐次トナーホッパよりトナーを供給するよう構成された画像形成装置も存在する。

しかしながら、近年の画像形成装置のパーソナル化により、画像形成装置も低価格化、小型化が要請され、トナーホッパとトナーコンテナを別体に構成すると装置が大型化すると共に価格を上昇させ、また、トナーコンテナ内のトナー残量検出手段も価格を上昇させるから、トナーホッパやトナー残量検出手段を設けないようにした画像形成装置が提案されている。

この場合トナーコンテナの交換は、形成する画像のドット数をドットカウンタで計数、積算し、使用トナー量を予測して要求する方法や、トナー補給モータの回転数や回転時間を積算し、トナーコンテナ内のトナー残量が少なくないことを警告（トナーロー警告）する方法もあるが、ドット数を計数する方法は、ベタ画像とドットや文字等の違いによる消費量の差によって誤差が生じやすく、トナー補給モータの回転数や回転時間を積算する方法は、補給量の精度が必要となるため補給システムが高価になったり複雑になってしまう。

そのため、トナー濃度センサによって現像装置内のトナー量減少を検出し、トナー供給を要請したにもかかわらず現像装置内のトナー濃度が上昇しないとき、トナーコンテナ内のトナー残量が少ないと判断し、警告（トナーロー警告）を出してトナーコンテナの交換を要求することが行われている。このような画像形成装置においては、トナーコンテナ交換（トナーロー警告）を要求した後も、現像装置内のトナーが無くなって画像形成動作を停止せざるを得なくなるまで、通常は数十枚から数百枚程度の画像形成が可能な量のトナーが現像装置内に存在する。

しかしトナーロー警告を出し、画像形成動作を停止させるまでの間も、前記した印字率が低い場合はトナーを強制消費させないと、形成する画像枚数が多くなるにつれて前記したように画像濃度低下やカブリが発生する。しかしながらこの場合、通常時と同様に低印字率の画像形成に際してトナーの強制消費を行うと、現像装置内のトナー量がすでに少なくなっているからさらに現像装置内のトナー量が減少し、形成する画像の濃度が低下するという問題がある。しかしながらこの場合、トナーコンテナ交換によって新しいトナーが補給されたとき、補給されるトナー量が多いために画像濃度の回復力が大きいという利点がある。

それに反し、例え印字率がトナーの強制消費が必要なほど低くても、トナーロー警告後にトナー強制消費を全く行わずにトナーが無くなったときにトナーコンテナ交換を行った場合、トナーコンテナ交換前のトナー消費による画像濃度低下は起きないが、前記したようにチャージアップにより画像濃度低下やカブリなどの画像不具合が発生し、また、その間に使用されるトナー量が少ないため、トナーコンテナ交換後に補給されるトナー量が少なくて画像濃度回復力が小さいという欠点がある。

そのため特許文献１には、トナーボトル、トナーカートッリジ等のトナー補給手段の交換によりトナー補給を行い、トナー量・濃度検出センサを備えた現像装置において、トナー補給手段交換の際に現像器内に残留しているトナーは、通常の現像条件下では使用され難い帯電特性、粒径分布を示すものを多く含み、以降の複数回に及ぶトナー補給手段交換に際しても残留し続けることが多いため、正常に使用可能なトナーを無駄に廃却することなく残留トナーのみを消費することができるよう、トナー補給手段交換要求からトナー補給手段交換によるトナー補給開始までの間の、前記トナー量・濃度検出センサが決定する、トナーエンド、またはトナーニアエンド、及びトナー強制消費動作の時間、終了タイミングで、残留するトナーを強制消費させるようにした現像装置及び画像形成装置が示されている。

また特許文献２には、像担持体１上に形成される静電潜像を二成分トナーにより顕像化する現像装置４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とを備え、現像装置内に残留し劣化したトナーによる画像品質低下を防止するため、一回の画像形成毎にその印字率を算出し、印字率が所定の印字率以下の場合、次の画像形成実行前に印字率に応じたパターンを作成し、トナーの強制消費を行うようにした画像形成装置において、現像時には粒径の大きいトナーから消費されるため、通紙毎に所定の印字率になるよう強制消費を行っていた場合、一度に現像されるトナー量が少なく、その都度粒径の大きいものを消費しており、キャリアに付着した粒径の小さい高帯電微紛トナーを消費させることが難しいという問題を解決するため、微粉トナーを消費させ、画像品質を向上させることができるように、トナーエンドによるトナーボトル交換時に像担持体全幅にラインパターンもしくはハーフトーンパターンを用いた強制消費パターンを作成し、トナーリカバリ動作を行う制御を実行する制御手段１１を備えた画像形成装置が示されている。

特開２００６−１５４１４８号公報 特開２００６−２１５４０３号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２に示されているようにまとめて多くのトナーを消費させると新しいトナーを補給した際、すぐに画像形成を実施するとトナーの帯電量が不足し、カブリが発生する。それを回避するためトナー補給後に現像剤を十分に攪拌する必要があり、画像形成までに時間を要してしまう。従って基本的にはなるべく細かい頻度で吐出しを行うのが好ましいが、トナーコンテナに残量を検知する手段やトナーコンテナと現像器の間に中間ホッパーを持たない現像装置では、トナーコンテナが空であることを検出した後、トナーが現像装置内に全く供給されないため、次のような問題があった。

すなわち、トナーロー警告から現像装置内にトナーが無くなって装置を停止するまでの間に低印字率の画像を形成した場合、前記したトナーの強制消費を行うとトナーコンテナにもトナーが無いため、現像装置内のトナーが少なくなって画像濃度が低下する。しかしトナーロー警告後、低印字率の画像形成の場合でもトナー強制消費を行わなかった場合、形成する画像枚数が多くなるにつれて前記したように画像濃度低下やカブリが発生するが、トナー濃度低下が少ないから画像濃度低下は発生しない。そしてトナーの強制消費を行った場合、トナーコンテナ交換後に補給されるトナー量が多いために画像濃度回復力が大きく、トナー強制消費を行わなかった場合はトナーコンテナ交換後に補給されるトナー量が少ないため、画像像度回復力が小さくなる。

そのため本発明においては、現像装置内にトナー濃度センサを設け、その測定結果で現像装置内のトナー濃度を一定に保つよう制御すると共に、トナーを供給するトナーコンテナ内にトナーがなくなったことも判断し、かつ、印字率が所定印字率を下回った場合は紙間でトナーを強制消費しながら画像形成して、現像剤劣化による画像不良を防止するようにした画像形成方法及び画像形成装置において、トナー濃度センサの測定結果でトナーコンテナ内にトナーが無いと判断した後、低印字率の画像形成による画像濃度低下やカブリが発生することを押さえ、かつ、トナーコンテナ交換後の画像像度回復力もおおきくするような、画像形成方法及び画像形成装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本願出願人は、現像装置内にトナー濃度センサを設け、その測定結果で現像装置内のトナー濃度を一定に保つよう制御すると共に、トナーを供給するトナーコンテナ内にトナーがなくなったことも判断し（トナーロー警告）、かつ、印字率が所定印字率を下回った場合は紙間でトナーを強制消費しながら画像形成して、現像剤劣化による画像不良を防止するようにした画像形成方法及び画像形成装置において、トナーロー警告を出してから画像形成動作を停止させるまでの間、印字率が低い画像形成が行われたときにどのようにすれば画像濃度低下やカブリが発生せず、かつ、形成する画像の濃度が現像装置内のトナー量減少によって低下する問題を回避できるか考察するため、印字率が低い画像形成が行われたときに強制消費するトナー量と画像濃度、トナーコンテナ交換後のカブリの発生などを調査する実験を行った。

その結果、トナーコンテナ内にトナーがなくなったと判断（トナーロー警告）された後、低印字率の画像形成がなされた場合、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）に低印字率の画像形成がなされた場合に強制消費する量の例えば１／３から１／６の量のトナーを紙間で強制消費すると共に、その減少させた強制消費量、すなわち２／３から５／６を未消費印字率としてを積算し、トナーコンテナ交換直前に積算未消費印字率分のトナーを強制消費することで、トナーロー警告後にトナーを全く強制消費しない場合や、通常時と同じ量のトナーを強制消費する場合に較べ、形成する画像枚数が多くなった時に画像濃度低下やカブリが少なく、かつ、トナーコンテナ交換後、画像濃度の回復が大きくてすぐに画像形成を行うことができる、画像形成方法及び画像形成装置とすることができることを見いだした。

これは、減少させたとはいえ印字率が低い場合に紙間でトナーを強制消費しているため、トナーを全く強制消費しない場合に比較し、形成する画像枚数が多くなっても画像濃度低下やカブリが少なく、かつ、トナーコンテナ交換後もトナーを全く強制消費しない場合に比較し、現像ローラ上のトナーの帯電が充分であると共にトナーの劣化も少ないからすぐに画像形成が可能であり、またトナーコンテナ交換直前に積算未消費印字率分のトナーを強制消費することで、補給されるトナー量が多いために画像濃度の回復力が大きいことによりもたらされた結果であると考えられる。

それに対し、トナーロー警告以前も以後も印字率が低い場合は全く同じようにトナーを紙間で強制消費した場合、現像装置内トナー濃度が前記したように低下して画像濃度も低下し、トナーコンテナ交換後にカブリが見られた。これは、トナーコンテナ交換後のトナー補給量はトナーの強制消費量を減少させた場合と同じではあるが、本発明のようにトナー強制消費量を減少させた場合、少しとはいえ強制消費によってトナーの帯電量が確保された劣化の少ないトナーがトナーコンテナ交換直前まで存在し、同じ量のトナーの補給に際して現像ローラ上のトナーは帯電量が高くて劣化が少ないのに対し、トナーロー警告以前と同様な強制消費を行った場合はトナーの減少で現像ローラ上のトナーも少なくなって画像濃度が低下し、新しいトナーの補給で帯電量の低いトナーが現像ローラ上にもたらされ、カブリが発生したものと考えられる。

また、トナーロー警告以前も以後も低印字率であってもトナーの強制消費をせず、トナーロー警告後、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）に低印字率の画像形成がなされた場合に強制消費する量を未消費印字率として積算し、例えば２００枚などの特定画像形成枚数後に、この積算した未消費印字率分のトナーを強制消費した後でトナーコンテナを交換した場合、トナーロー警告時に前記した理由で既に画像濃度が低下していて、トナーコンテナを交換直前に積算した未消費印字率分のトナーを強制消費したことによって画像濃度は上昇するが、画像品質を損なうほどカブリが発生した。これは、トナーの強制消費を全く行わないことにより画像濃度低下やカブリが発生し、トナーコンテナ交換によって画像濃度は回復するが、トナーの帯電が追いつかずにカブリが発生したものと考えられる。

そして、トナーロー警告以前は低印字率の場合にトナーを紙間で強制消費し、トナーロー警告以後は、低印字率であってもトナーの強制消費を行わず、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）に低印字率の画像形成がなされた場合に強制消費する量を未消費印字率として積算して、例えば２００枚などの特定画像形成枚数後に、この積算した未消費印字率分のトナーを強制消費した後でトナーコンテナを交換した場合、画像濃度がトナーロー警告以後に強制消費量を減じて強制消費を行った場合と同様に推移し、カブリも発生しなかったが、トナーコンテナ交換後の画像濃度がトナーロー警告以前より低く、満足の状態とは言い難かった。

これは、トナーロー以前はトナーを紙間で強制消費していたためにトナーロー警告時は画像濃度が良好であり、トナーロー警告以後は印字（画像形成）枚数が少ないために大きな画像濃度低下が生じなかったが、トナーコンテナ交換直前の劣化トナー量が多く、トナーコンテナ交換後もその影響が残り、画像濃度が回復しなかったためと考えられる。

そのため本発明における画像形成方法は、
現像装置内に、トナー濃度測定手段と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を担持して感光体に対面した現像剤担持体とが設けられ、前記トナー濃度測定手段の測定結果で現像装置内のトナー濃度を一定に保つ制御と前記現像装置にトナーを供給するトナーコンテナのトナー残量を推定する制御とを行い、前記感光体上に電子写真方式で形成した静電潜像を前記現像剤担持体が担持した現像剤で現像し、該現像に使用したトナー量を印字率として算出して該印字率に基づき、紙間でトナーを強制消費するようにした画像形成方法において、
前記トナー濃度測定結果でトナーコンテナが空になったか否かを判断し、空でない場合は印字率が低い場合に前記印字率に基づくトナーの強制消費を行い、空の場合は前記印字率が低い場合に印字率に基づくトナーの強制消費量を低減させて強制消費を行い、低減させたトナー強制消費量を未消費トナー量として積算加算すると共に、形成した画像の印字率を積算した値または画像形成枚数のどちらかが予め定めた値に達した状態で、前記積算した未消費トナー量を一括消費してトナーコンテナ交換を促し、トナー補給後に画像形成することを特徴とする。

そしてこの画像形成方法を実施する画像形成装置は、
電子写真方式で静電潜像を形成する感光体と、該感光体に対面して担持したトナーとキャリアとからなる二成分現像剤により前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有した現像装置と、該現像装置に設けられ、現像装置内のトナー濃度を測定するトナー濃度測定手段と、該トナー濃度測定手段によるトナー濃度測定結果を受けてトナーを供給するトナーコンテナと、前記現像に使用したトナー量を形成画像における印字率として算出する演算手段と、前記トナー濃度測定結果によりトナーコンテナが空であるという判断、及び前記演算手段の算出した印字率によりトナーを強制消費させる制御手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成枚数を計数するカウンタと、前記演算手段が算出した印字率を積算記憶する積算印字率記憶手段と、前記制御手段による前記トナーコンテナが空であるという判断により、前記演算手段の算出した印字率に対応するトナー強制消費量に対応して予め定めた低減量を未消費トナー量として積算記憶する未消費トナー量積算記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記トナー濃度測定手段によるトナー濃度測定結果に基づいてトナーコンテナが空であると判断した状態で、前記カウンタに画像形成枚数の計数を、前記積算印字率記憶手段に印字率の積算記憶をそれぞれ開始させると共に、前記演算手段の算出した印字率に対応させて算出されたトナー強制消費量を予め定めた低減量分低減させて、該低減量を未消費トナー量として前記未消費トナー量積算記憶手段に記憶させ、
前記カウンタが計数した画像形成枚数または前記積算印字率記憶手段の記憶した積算印字率のいずれかが予め定めた値に達したことを判断し、前記未消費トナー量積算記憶手段が記憶している未消費トナー量を強制消費させて前記トナーコンテナの交換を促す制御を行うよう構成されていることを特徴とする。

また、前記トナー濃度測定結果で行うトナーコンテナが空になったか否かの判断は、前記測定した現像装置内のトナー濃度が予め定めた値より小さい場合にトナー補給を要請し、再度のトナー濃度測定によってトナー濃度が前記予め定めた値を越えないときにトナーコンテナが空であるとして行う。

さらに、前記トナーの強制消費は、前記感光体を帯電させずに現像するか、前記感光体を帯電させた場合は感光体の前記トナー強制消費量に相当する領域を露光した後に現像すると共に、前記感光体上の静電潜像の現像により形成されたトナー像を記録紙に転写させる転写バイアスを、逆バイアスとしておこなうことが本発明の好適な実施形態である。

そして、前記トナーコンテナが空の場合に低減するトナーの強制消費量は、予め定めた強制消費が必要な印字率から形成画像の印字率を減じて得られた差における、１／３から１／６の間の定率或いは定量の消費量とすることがよい。

また、前記未消費トナー量積算記憶手段が記憶している未消費トナー量を強制消費させる、画像形成枚数または積算印字率の値を記憶したトナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶手段を設けることが本発明の好適な実施形態である。

このようにトナーロー警告以後、低印字率の画像形成が行われた場合、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）より少ない量のトナーを紙間で強制消費することで、通常時と同様にトナーを強制消費したり全くしない場合、若しくはトナーロー警告以前はトナーを強制消費して以後は全くしない場合等に比し、形成する画像枚数が多くなっても画像濃度低下やカブリが少なく、かつ、トナーコンテナ交換以後は画像濃度の回復力が大きく、現像ローラ上のトナーの劣化が少なくて帯電も充分とした状態とすることができる、画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

最初に本発明の概略について説明する。本発明は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の磁気ブラシを現像剤担持体（以下現像ローラと略称する）に担持させ、感光体上に形成された静電潜像を現像するようにした画像形成装置であって、現像装置とトナーを供給するトナーコンテナとの間にはトナーホッパを設けず、現像装置内に設けたトナー濃度測定手段（センサ）によるトナー濃度の測定結果により、現像装置内のトナー濃度を一定に保つ制御とトナーコンテナが空になったことを検出して外部に知らせる（トナーロー警告）制御とを行い、かつ、印字率が低いときには紙間でトナーを強制消費し、現像剤劣化による画像不良を防止しながら画像形成する画像形成方法を実施する画像形成装置が対象である。

そしてこの画像形成装置におけるトナーロー警告は、トナー濃度センサによって現像装置内のトナー量減少を検出し、トナー供給を要請したにもかかわらず現像装置内のトナー濃度が上昇しないとき、トナーコンテナ内のトナー残量が少ないと判断して行う。そしてこの場合、前記したようにトナーロー警告以後も、現像装置内のトナーが無くなって画像形成動作を停止せざるを得なくなるまで、現像装置内には、通常、数十枚から数百枚程度の画像形成が可能な量のトナーが存在する。

そのためトナーロー警告を出した場合も画像形成動作を停止させるまでの間、前記したように印字率が低い場合はトナーを強制消費させないと、形成する画像枚数が多くなるにつれて画像濃度低下やカブリが発生する。しかしながらこの場合、通常時と同様にトナーの強制消費を行うと現像装置内のトナー量がすでに少なくなっているから、さらに現像装置内のトナー量が減少し、形成する画像の濃度が低下するという問題がある。

しかし、前記した特許文献に記されていたように、トナーロー警告を出して現像装置内のトナーが無くなって画像形成動作を停止せざるを得なくなるまでの間、例え印字率が低くてもトナーの強制消費を全く行わず、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）に低印字率の画像形成がなされた場合に強制消費する量を未消費印字率として積算して、トナーコンテナ交換直前にこの積算未消費印字率分のトナーを強制消費すると、トナーロー警告以後の印字（画像形成）枚数が少ない場合は大きな画像濃度低下は生じないが、トナーコンテナ交換直前の劣化トナー量が多く、トナーコンテナ交換後もその影響が残って画像濃度が回復しない。

そのため本願出願人は、トナーロー警告を出して画像形成動作を停止させるまでの間、印字率が低い画像形成が行われたとき、どのようにすれば形成する画像枚数の増加に伴う画像濃度低下やカブリが発生せず、かつ、形成する画像の濃度が現像装置内のトナー量減少によって低下する問題を回避できるか考察するため、印字率が低い画像形成が行われたときに強制消費するトナー量と画像濃度、トナーコンテナ交換後のカブリの発生などを調査する実験を行った。

その結果を示したのが図６に示したグラフと、図７に示した表である。まず図６のグラフは、横軸がトナーロー表示（トナーなし警告）からの印字（画像形成）枚数、縦軸は画像濃度を示し、「実施例１（１％）」と記した◆付きの実線は、例えば印字率Ｅが３％未満であり、かつ、印字率Ｅが２％以上の場合、即ち印字率が３＞Ｅ≧２の範囲にあるときは（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費し、２％未満、即ち印字率Ｅが２＞Ｅの場合は１％相当のトナーを紙間で強制消費して、（２−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算して２００枚の印字（画像形成）した後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させた場合である。

「実施例２（０．５％）」と記した■付きの実線は、印字率Ｅが３％未満で印字率Ｅが２．５％以上の場合、即ち印字率が３＞Ｅ≧２．５の範囲にあるときは（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費し、印字率Ｅが２．５％未満、即ち２．５＞Ｅの場合は０．５％相当のトナーを紙間で強制消費し、（２．５−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算して、２００枚の印字（画像形成）した後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させた場合である。

「比較例１」と記した■付きの破線は、トナーロー以前もトナーロー後も、印字率Ｅが３％未満の場合は（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費するようにした場合である。「比較例２」と記した▲付きの点線は、トナーロー以前は印字率Ｅが３％未満の場合は（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費し、トナーロー後は印字率Ｅが例え３％未満であってもトナーの強制消費をせず、（３−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算して、２００枚の印字（画像形成）をした後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させた場合である。「比較例３」と記した●付きの破線は、トナーロー以前もトナーロー後も印字率Ｅが３％未満であってもトナーの強制消費をせず、トナーロー後に印字率Ｅが３％未満の場合は（３−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算して、２００枚の印字（画像形成）後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させた場合である。

また、図７に示した表は、実施例１、２、比較例１、２、３の各実験におけるカブリの状態を示したもので、○は２００枚の印字（画像形成）後、トナーコンテナを交換した直後に形成した画像にカブリが発生していなかったことを示し、△は多少のカブリが認められた場合、×はカブリが多くて画像品質が損なわれた場合を示している。

なお、この実験に用いた画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる京セラミタ製のＦＳ−Ｃ５０３０Ｎで、感光体として直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いて回転速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃとし、現像装置は現像ローラと磁気ローラを用いたタッチダウン現像方式である。磁気ローラは、内部に固定磁石を配した直径１６ｍｍの回転スリーブを有し、感光体との速度比を１：２．４とし、現像ローラは直径１６．８ｍｍで感光体との線速比は１：１．６として、画像形成速度は２４枚／毎分とした。現像ローラに印加する現像バイアスは、直流現像バイアスを１００Ｖとし、交流現像バイアスはＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数２．７ｋＨｚ、矩形波でデューティー比が２７％のものを用い、磁気ローラに付加する現像バイアスは、直流現像バイアスを４００Ｖとし、交流現像バイアスはＶｐ−ｐ１．５ｋＶ、周波数２．７ｋＨｚ、矩形波でデューティー比が７３％のものを用い、帯電電位は４２０Ｖとした。

この図６のグラフから明らかなように「実施例１（１％）」、「実施例２（０．５％）」は、トナーロー警告後、印字率Ｅが３％未満の場合は０〜１％、あるいは０〜０．５％相当のトナーを紙間で強制消費すると共に、（２−Ｅ）％あるいは（２．５−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算し、２００枚の印字（画像形成）後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させているため、どちらも現像装置内のトナー減少による画像濃度の低下が１．００以下に押さえられて画像濃度１．３２以上を確保し、また、トナーコンテナを交換した直後に形成した画像の濃度はトナーロー警告以前と同じに戻って、図７に示したようにカブリの発生も認められなかった。

これは、少ないとはいえ印字率Ｅが３％未満の場合に紙間でトナーを強制消費しているため、トナーを全く強制消費しない場合に比較し、形成する画像枚数が多くなっても画像濃度低下やカブリが少なく、かつ、トナーコンテナ交換後も、トナーを全く強制消費しない場合に比較して、現像ローラ上のトナーの帯電が充分であると共にトナーの劣化も少ないから、すぐに画像形成が可能であると共に、補給されるトナー量が多いために画像濃度の回復力が大きいためと考えられる。

それに対し、トナーロー以前もトナーロー後も印字率Ｅが３％未満の場合、（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費するようにした「比較例１」は、トナーロー後に５０枚程度の画像形成した後の形成画像の濃度低下が著しく、図７に示したようにカブリも発生している。このうち形成画像の濃度低下は、前記したようにトナーロー後にトナーを強制消費することで現像装置内トナー濃度が低下し、画像濃度も低下したものと考えられる。またカブリは、トナーコンテナ交換後のトナー補給量が「実施例１」や「実施例２」と同じではあるが、「実施例１」や「実施例２」ではトナーコンテナ交換直前まで現像装置内のトナー量が比較的多く、現像ローラ上のトナーの帯電量もその分多いのに対し、この「比較例１」ではトナーロー警告以前と同様な強制消費を行ったために現像ローラ上のトナー量が少なく、その分、帯電量の少ない新しいトナーが現像ローラに補給され、カブリが発生したものと考えられる。

また、トナーロー以前もトナーロー以後も印字率Ｅが３％未満であってもトナーの強制消費をせず、トナーロー以後の画像形成において３％未満となった場合、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）に低印字率の画像形成がなされた場合に強制消費する量、すなわち（３−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算し、２００枚の印字（画像形成）後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させた「比較例３」は、トナーロー警告時に既に画像濃度が低下しており、２００枚の印字（画像形成）後に積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させたことで、画像濃度は上昇しているがカブリが画像品質を損なうほど発生している。これは、トナーの強制消費を全く行わないことにより画像濃度低下やカブリが発生し、トナーコンテナ交換によって画像濃度は回復するが、トナーの帯電が追いつかずにカブリが発生したためと考えられる。

そして、トナーロー以前は印字率Ｅが３％未満であれば（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費し、トナーロー以後は印字率Ｅが３％未満であってもトナーの強制消費をせず、（３−Ｅ）％のトナー量を未消費印字率として積算して、２００枚の印字（画像形成）後、この積算した未消費印字率分のトナー量を強制消費させた「比較例２」は、画像濃度が「実施例１」や「実施例２」とほぼ同様に推移していて図７に示したようにカブリも発生していないが、トナーコンテナ交換後の画像濃度がトナーロー警告以前より低く、満足の状態とは言い難い。

これは、トナーロー以前はトナーを紙間で強制消費していたため、トナーロー警告時は画像濃度が「実施例１（１％）」や「実施例２（０．５％）」のレベルであり、さらにトナーロー警告以後の印字（画像形成）枚数が２００枚と少ないため、大きな画像濃度低下を生じてはいないが、トナーコンテナ交換直前の現像ローラ上には劣化トナーが多く、トナーコンテナ交換後もその影響が残って画像濃度が回復しなかったためと考えられる。

従ってこの結果から見て、トナーロー警告後、印字率Ｅが３％未満の場合は１％、あるいは０．５％と、印字率Ｅの１／３から１／６という少ない量であっても定率或いは定量のトナーを紙間で強制消費すると共に、強制消費されなかった印字率Ｅの２／３から５／６のトナー量を未消費印字率として積算し、トナーコンテナ交換直前にこの積算した未消費印字率分のトナーを強制消費することで、トナーを全く強制消費しない場合やトナーロー後も（３−Ｅ）％のトナーを紙間で強制消費する場合に較べ、形成する画像枚数が多くなった時に画像濃度低下やカブリが少なく、かつ、トナーコンテナ交換後、画像濃度の回復が大きくてすぐに画像形成を行うことができる画像形成方法とすることができる。

そのため本発明においては、例えばトナー濃度センサで現像装置内のトナー濃度を測定した結果、トナー濃度が予め定めてある制御値より小さい場合はトナーコンテナからトナーを供給し、それでもトナー濃度が制御値に達しない場合、装置を止めてトナーコンテナからトナーを供給するトリートメント動作を行うが、それでもトナー濃度が制御値に達しない場合にトナーロー表示を行ってトナーロー処理に移行し、上記した方法で印字率Ｅが３％未満の場合はトナーの強制消費を行うようにした。

なお、以上説明してきた実験における数値はいずれも一例であり、ここに示した数値だけに限られなくても良いことは当業者なら自明である。

以下、本発明を詳細に説明するが、最初に図１に示した画像形成装置の一例の要部概略断面図を用い、本発明になる画像形成方法を実施する画像形成装置について説明する。この図１に示した画像形成装置は、膜厚２０から４０μｍに設定した有機感光体（ＯＰＣ）、またはアモルファスシリコン等を用いた感光体１を、帯電器２により所定の表面電位となるよう一様に帯電する。そして、例えばレーザスキャニングユニットなどを用いた露光器３でこの感光体１を露光し、静電潜像を形成して、現像装置４における、固定マグネットを内包して回動可能なスリーブを有した現像剤担持体（現像ローラ）４ａ上に形成された、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤の磁気ブラシのトナーで現像してトナー像とする。

そのトナー像は、転写ローラ５に印加された転写バイアスにより中間転写ベルト６に転写され、最終的に図示していない用紙に２次転写された後、やはり図示していない定着装置で用紙に定着されて排出される。このとき、用紙に転写されずに感光体１上に残った残トナーはクリーニングブレード７でクリーニングされ、感光体１上に残った電荷は、除電器８で除電されて次の画像形成に備えられる。なお、この画像形成装置において、濃度キャリブレーション等を実施する際には、キャリブレーション用のトナー画像を形成して中間転写ベルト６に転写し、そのトナー画像濃度を画像濃度センサ９によって検出して行う。

図２は、本発明になる画像形成方法を実施する現像装置４の概略断面図である。この現像装置４は、感光体１と対面し、前記したように固定マグネットを内包して回動可能なスリーブを有した現像剤担持体（現像ローラ）４ａに、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤の磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシを現像剤規制ブレード４ｂによって流量を調整して、感光体１上の静電潜像を現像する。

現像装置４内の現像剤は攪拌ミキサ４ｃで攪拌され、現像ローラ４ａ側の攪拌ミキサによって新しい現像剤が現像ローラ４ａに供給され、入れ替えが行われる。入れ替わった現像剤は攪拌ミキサ４ｃで現像装置４内を循環し、トナー濃度センサ４ｄの位置にて現像剤のトナー濃度が測定される。トナー濃度センサ４ｄは表面にトナーが付着するのを防止するため、攪拌ミキサ４ｃに取り付けられて回転するトナー濃度センサークリーナ４ｇでクリーニングされ、トナー濃度が低くなったときは、トナーコンテナ４ｅからトナー補給ローラ４ｆを介してトナーが補給される。トナーコンテナ４ｅ内に設けられたアジテータ４ｈは、トナーコンテナ４ｅ内のトナーにおけるケーキングを防止する役目を有している。

次に、図３乃至図５に示した本発明の画像形成方法を実施する画像形成装置の制御回路のブロック図とフロー図を用い、本発明を更に詳細に説明する。図３は、本発明の画像形成方法を実施する画像形成装置の制御回路のブロック図、図４は通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）における現像装置内のトナー濃度制御と、形成した画像の印字率が低い場合の処理のフロー図、図５はトナーコンテナにトナーが無くなった（トナーロー警告）以後に形成した画像の印字率が低くなった場合の処理のフロー図である。

図中、図１、図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一番号が付されており、４ｄはトナー濃度測定手段たるトナー濃度センサ、３０は画像形成装置全体を制御する制御回路、３１は外部から送られてくるこれから形成する画像のデータの記憶装置、３２は演算回路、３３はトナーコンテナにトナーが無くなった（トナーロー警告）以後に形成した画像枚数をカウントする画像形成枚数カウンタ、３４は同じくトナーコンテナにトナーが無くなった（トナーロー警告）以後に形成された画像の印字率を積算した結果を記憶する積算印字率記憶装置、３５は同じくトナーコンテナにトナーが無くなった（トナーロー警告）以後、低印字率の画像形成により強制消費させるトナー量を、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）における強制消費トナー量より低減させ、その低減させたトナー量を未消費トナー量として積算記憶している未消費トナー量積算記憶装置、３６は画像データ記憶装置３１に記憶されているデータにより、露光器３における光源を変調して帯電した感光体１を露光する制御を行う露光装置制御回路、３７は画像形成指示によって現像装置４における現像バイアスなどのＯＮ／ＯＦＦを制御する現像装置制御回路、３８は転写ローラ５に印加する転写バイアスを制御し、通常の画像形成時は正転写バイアスを、トナーの強制消費時は逆転写バイアスを印加させたりする転写装置制御回路、３９はトナーコンテナにトナーが無くなった（トナーロー警告）以後、トナーコンテナを交換する時期を画像形成枚数カウンタ３３のカウント値、または積算印字率記憶装置３４に記憶されている積算印字率で記憶しているトナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶装置である。

なお、トナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶装置３９は、図５のフロー図におけるステップＳ３３と３４に示したように、一例として積算印字率５００％、画像形成枚数２００枚を記憶しているものとするが、この値はこの数値だけに限られず、画像形成装置に応じて設定すればよいことはあきらかである。

図４は、通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）における現像装置内のトナー濃度制御と、形成した画像の印字率が低い場合の処理のフロー図であり、次にこの図４のフロー図に従い、図１、図３を参照しながら、通常時における現像装置内のトナー濃度制御と、形成した画像の印字率が低い場合の処理について説明する。

画像形成装置の電源がＯＮされて図４のステップＳ１０で処理がスタートし、ステップＳ１２で画像形成指示が来るとそれが制御回路３０に伝えられ、かつ、形成する画像のデータが画像データ記憶装置３１に送られてくると、制御回路３０は図１の帯電器２を駆動して感光体１の表面を一様に帯電させる。そしてステップＳ１３で、画像データ記憶装置３１に記憶された画像データを参照し、これから形成する画像の現像に使用するトナー量を演算回路３２により形成画像のドット数として算出させ、印字率Ｅを算出させる。

一方、画像データは露光装置制御回路３６に送られ、ステップＳ１４で制御回路３０は、露光装置３６に指示を送って露光器３を構成する光源を変調させ、帯電した感光体１を露光して静電潜像を形成させる。それと同時に制御回路３０は、現像装置制御回路３７に指示を送って現像装置４内の現像ローラ４ａ、攪拌ミキサ４ｃを駆動し、現像ローラ４ａ上に現像剤を担持させると共に現像バイアスを印加させる。そして、感光体１上に形成された静電潜像が現像ローラ４ａの対面位置に来たとき、静電潜像にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として現像する。

また制御回路３０は、転写装置制御回路３８に指示し、感光体１が回転して形成したトナー像が転写ローラ５のある転写位置に来るのに合わせ、転写ローラ５に転写バイアスを印加させてトナー像を中間転写ベルト６に転写させ、最終的に図示していない用紙に２次転写した後、やはり図示していない定着装置で用紙に定着させて排出する。このとき、用紙に転写されずに感光体１上に残った残トナーはクリーニングブレード７でクリーニングされ、感光体１上に残った電荷は、除電器８で除電されて次の画像形成に備えられる。

こうして画像形成が済むと制御回路３０は、図４のステップＳ１５でトナーロー状態かどうかを判断し、トナーロー状態の場合はステップＳ２５に行ってトナーロー処理フローに進むが、今はトナーロー状態ではないという仮定なので処理がステップＳ１６に進み、トナー濃度センサ４ｄによって現像装置４内のトナー濃度が測定され、それが予め定められた制御値以下かどうかが判断される。

そして、現像装置４内のトナー濃度が制御値より大きい場合は処理がステップＳ１９に進み、制御値より小さい場合は処理がステップＳ１７に進んでさらにトナー濃度が（制御値−Ａ）より小さいか否かが判断される。ここでＡはトナーコンテナ４ｅ内にトナーが無いかどうかを判断するための制御値であり、トナー濃度が（制御値−Ａ）より大きい場合はステップＳ１８に進んでトナーコンテナ４ｅにおけるトナー補給ローラ４ｆが駆動され、現像装置４にトナーが供給される。

また、トナー濃度が（制御値−Ａ）より小さい場合、制御回路３０はステップＳ２２で、次の画像形成を一時停止してトナーコンテナ４ｅにおけるトナー補給ローラ４ｆを充分に駆動させ、現像装置４へのトナー供給動作を行わせるトリートメント動作を指示する。そして、そのトリートメント動作が終了後、ステップＳ２３で再度トナー濃度センサ４ｄによって現像装置４内のトナー濃度が測定され、トナー濃度が制御値より小さいか否かが判断される。

ここでトナー濃度が制御値より大きい場合は処理がステップＳ１９に進み、トリートメント動作によってもトナー濃度が制御値より小さい場合は、トナーコンテナにトナーが無いと判断され、処理がステップＳ２４に進んで前記したように、トナーロー表示（トナーロー警告）がなされて処理が図５のトナーロー処理フローに移行する。

処理がステップＳ１９に進んだ場合は、制御回路３０が先に演算回路３２に算出させた印字率Ｅを参照し、その印字率Ｅが例えば３％未満かどうかが判断される。すなわち印字率Ｅが３％より小さい場合、前記したようにトナー消費量が印字率にして３％に達するようにトナーを強制消費しないと、画像濃度低下やかぶりが発生する可能性があるわけで、ここで印字率Ｅが３％未満の場合はステップＳ２０で紙間において（３−Ｅ）％のトナーを強制消費する処理が行われる。

この処理は、制御回路３０の指示により帯電器２をＯＦＦし、現像装置制御回路３７により、現像ローラ４ａにおける印字率にして（３−Ｅ）％に相当する周長に対応する時間だけ現像バイアスをＯＮさせ、印字率にして（３−Ｅ）％に相当するトナーが感光体１上に現像されるようにすると共に、転写装置制御回路３８によって転写ローラ５に印加する転写バイアスを逆バイアスとし、トナーが感光体１上から移動しないようにする。そのため、感光体１上に形成された強制消費用トナー像は、転写ローラ５には付着せずにそのままクリーニングブレード７まで移動し、クリーニングされる。

なお、上記説明では、このトナーの強制消費を帯電器２をＯＦＦして行うよう説明したが、帯電器２をＯＦＦせずに感光体１を帯電させ、感光体１上の印字率にして（３−Ｅ）％に相当する周長を露光することで行っても良く、以下の説明においても同様である。

またステップＳ１９で印字率Ｅが例えば３％以上であると判断された場合、及びステップＳ２０の処理が終了した場合、処理がステップＳ２１に進み、画像形成が終了したかどうかが判断され、継続して画像が形成される場合は処理がステップＳ１１へ、続く画像形成がない場合は終了する。

図５のトナーロー処理に於いては、まずステップＳ２７で、トナーロー警告が出てからの画像形成枚数Ｐを計数するため、画像形成枚数カウンタ３３によってＰ＝Ｐ＋１が行われ、また、トナーロー警告が出てからの印字率を積算するため、図４のフロー図におけるステップＳ１３で演算回路３２に算出させた印字率Ｅを用い、積算印字率Ｂ＝Ｂ＋Ｅが算出されて積算印字率記憶装置３４に記憶される。

そして次のステップＳ２８で、図４のフロー図におけるステップＳ１９と同様、制御回路３０が先に演算回路３２に算出させた印字率Ｅを参照して３％未満かどうかが判断され、３％以上の場合はステップＳ３３へ処理が進み、３％未満の場合はステップＳ２９に進んで、更に印字率Ｅが２％未満かどうかが判断される。

これは、トナーロー警告以後は低印字率の場合にトナーの強制消費量を減少させるためで、印字率Ｅが２％以上の場合、すなわち印字率Ｅが３＞Ｅ≧２にある場合は処理がステップＳ３１に進み、紙間での強制消費は行わず、消費されなかったトナー量が未消費印字率ＣとしてＣ＝３−Ｅが算出される。また、印字率Ｅが２％未満の場合、処理がステップＳ３０に進んで１％のトナーが紙間で強制消費され、さらに、消費されなかったトナー量が未消費印字率ＣとしてＣ＝２−Ｅが算出されて、ステップＳ３２で、その未消費印字率Ｃを積算するため積算未消費印字率ＤがＤ＝Ｄ＋Ｃとして算出され、未消費トナー量積算記憶装置３５に記憶される。

なお、ステップＳ３０におけるトナーの強制消費は、前記ステップＳ２０で行ったのと同様な動作で行われ、制御回路３０の指示により帯電器２をＯＦＦし、現像装置制御回路３７により、現像ローラ４ａにおける印字率にして１％に相当する周長に対応する時間だけ現像バイアスをＯＮさせ、印字率にして１％に相当するトナーが感光体１上に現像されるようにすると共に、転写装置制御回路３８によって転写ローラ５に印加する転写バイアスを逆バイアスとし、トナーが感光体１上から移動しないようにする。そのため、感光体１上に形成された強制消費用トナー像は、転写ローラ５には付着せずにそのままクリーニングブレード７まで移動し、クリーニングされてトナーが消費される。

こうして低印字率におけるトナーの強制消費が、消費量を減少させて行われると次のステップＳ３３で、制御回路３０によりトナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶装置３９に記憶されているトナーコンテナ交換積算印字率Ｂが読み出され、例えばこのトナーコンテナ交換積算印字率Ｂが５００％の場合、ステップＳ２７で算出した積算印字率Ｂが５００％を超えているか否かが判断され、越えている場合は処理がステップＳ３５へ、越えていない場合はステップＳ３４に進む。そしてステップＳ３４でも制御回路３０によりトナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶装置３９に記憶されているトナーコンテナ交換画像形成枚数Ｐが読み出され、例えばこのトナーコンテナ交換画像形成枚数Ｐが２００枚の場合、今度は画像形成枚数Ｐが２００枚を越えているか否かが判断される。

これは、トナーロー警告をした後は、画像形成によって一定のトナー量が消費されたと判断されるときに画像形成を停止するためで、積算印字率Ｂが５００％を超えておらず、画像形成枚数Ｐが２００枚を越えていない場合は処理が図４のステップＳ１１で示したＦに戻り、同じことが繰り返される。

また、積算印字率Ｂが５００％を超えているか画像形成枚数Ｐが２００枚を越えていた場合、処理がステップＳ３５へ進む。このステップＳ３５で制御回路３０は、まず画像形成動作を停止させ、前記ステップＳ３２で算出して未消費トナー量積算記憶装置３５に記憶した積算未消費印字率Ｄを読み出し、その積算未消費印字率Ｄに相当する未消費トナーを強制消費する。このトナーの強制消費動作は前記ステップＳ３０、ステップＳ３１で行ったのと同様である。

そしてこのトナーの強制消費が終わると処理がステップＳ３６に進み、画像形成枚数Ｐ、積算印字率Ｂ、積算未消費印字率Ｄがそれぞれ０とされ、ステップＳ３７でトナーエンドが外部に表示されてトナーコンテナの交換が促され、ステップＳ３８でトナーコンテナが交換されるとトナーロー処理が終了する。

このようにして、トナーロー警告が出た後に低印字率の画像形成が行われたときの処理を実施することで、トナーロー警告後にトナーを全く強制消費しない場合や、通常時と同じ量のトナーを強制消費する場合に較べ、形成する画像枚数が多くなった時に画像濃度低下やカブリが少なく、かつ、トナーコンテナ交換後、画像濃度の回復が大きくてすぐに画像形成を行うことができる、画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。

本発明によれば、画像形成装置の小型化、低価格化を実現するため、トナーホッパやトナーコンテナ内にトナー残量検出手段を設けず、現像装置内に設けたトナー濃度センサで現像装置内のトナー濃度を一定に保つよう制御すると共に、トナーを供給するトナーコンテナ内にトナーがなくなったことも判断し、かつ、印字率が所定印字率を下回った場合は紙間でトナーを強制消費しながら画像形成して、現像剤劣化による画像不良を防止するようにした画像形成装置においても、トナーコンテナ内にトナーが無くなって画像形成動作を停止するまでの間、低印字率の画像形成による画像濃度低下やカブリが発生することが押さえられ、かつ、トナーコンテナ交換後の画像像度回復力もおおきくすることができ、画像品質を保ちながら、小型化、低価格化を実現した画像形成装置を提供することができる。

本発明になる画像形成方法を実施する、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた画像形成装置の一例の要部概略断面図である。 本発明になる画像形成方法を実施する現像装置４の一例の概略断面図である。 本発明の画像形成方法を実施する画像形成装置の制御回路のブロック図である。 通常時（トナーコンテナにトナーが充分存在するとき）における現像装置内のトナー濃度制御と、形成した画像の印字率が低い場合の処理のフロー図である。 トナーコンテナにトナーが無くなった以後に形成した画像の印字率が低くなった場合の処理のフロー図である。 トナーコンテナにトナーが無くなったときにトナーロー警告を出し、画像形成動作を停止させるまでの間、印字率が低い画像形成が行われたときに強制排出するトナー量と画像濃度、トナーコンテナ交換後のカブリの発生などを防止する方法を調査する実験の結果を示すグラフである。 図６に示す実験の結果、トナーコンテナ交換後のカブリの状態の判定結果を示した表である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電器
３ 露光器
４ 現像装置
４ａ 現像剤担持体（現像ローラ）
４ｂ 現像剤規制ブレード
４ｃ 攪拌ミキサ
４ｄ トナー濃度センサ
４ｅ トナーコンテナ
４ｆ トナー補給ローラ
４ｇ トナー濃度センサークリーナ
４ｈ アジテータ
５ 転写ローラ
６ 中間転写ベルト
７ クリーニングブレード
８ 除電器
９ 画像濃度センサ
３０ 制御回路
３１ 画像データ記憶装置
３２ 演算回路
３３ 画像形成枚数カウンタ
３４ 積算印字率記憶装置
３５ 未消費トナー量積算記憶装置
３６ 露光装置制御回路
３７ 現像装置制御回路
３８ 転写装置制御回路
３９ トナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶装置

Claims (6)

1. 現像装置内に、トナー濃度測定手段と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を担持して感光体に対面した現像剤担持体とが設けられ、前記トナー濃度測定手段の測定結果で現像装置内のトナー濃度を一定に保つ制御と前記現像装置にトナーを供給するトナーコンテナのトナー残量を推定する制御とを行い、前記感光体上に電子写真方式で形成した静電潜像を前記現像剤担持体が担持した現像剤で現像し、該現像に使用したトナー量を印字率として算出して該印字率に基づき、紙間でトナーを強制消費するようにした画像形成方法において、
   前記トナー濃度測定結果でトナーコンテナが空になったか否かを判断し、空でない場合は印字率が低い場合に前記印字率に基づくトナーの強制消費を行い、空の場合は前記印字率が低い場合に印字率に基づくトナーの強制消費量を低減させて強制消費を行い、低減させたトナー強制消費量を未消費トナー量として積算加算すると共に、形成した画像の印字率を積算した値または画像形成枚数のどちらかが予め定めた値に達した状態で、前記積算した未消費トナー量を一括消費してトナーコンテナ交換を促し、トナー補給後に画像形成することを特徴とする画像形成方法。
2. 前記トナー濃度測定結果で行うトナーコンテナが空になったか否かの判断は、前記測定した現像装置内のトナー濃度が予め定めた値より小さい場合にトナー補給を要請し、再度のトナー濃度測定によってトナー濃度が前記予め定めた値を越えないときにトナーコンテナが空であると判断して行うことを特徴とする請求項１に記載した画像形成方法。
3. 前記トナーの強制消費は、前記感光体を帯電させずに現像するか、前記感光体を帯電させた場合は感光体の前記トナー強制消費量に相当する領域を露光した後に現像すると共に、前記感光体上の静電潜像の現像により形成されたトナー像を記録紙に転写させる転写バイアスを、逆バイアスとしておこなうことを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成方法。
4. 前記トナーコンテナが空の場合に低減するトナーの強制消費量は、予め定めた強制消費が必要な印字率から形成画像の印字率を減じて得られた差における、１／３から１／６の間の定率或いは定量の消費量であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した画像形成方法。
5. 電子写真方式で静電潜像を形成する感光体と、該感光体に対面して担持したトナーとキャリアとからなる二成分現像剤により前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有した現像装置と、該現像装置に設けられ、現像装置内のトナー濃度を測定するトナー濃度測定手段と、該トナー濃度測定手段によるトナー濃度測定結果を受けてトナーを供給するトナーコンテナと、前記現像に使用したトナー量を形成画像における印字率として算出する演算手段と、前記トナー濃度測定結果によりトナーコンテナが空であるという判断、及び前記演算手段の算出した印字率によりトナーを強制消費させる制御手段と、を有する画像形成装置において、
   画像形成枚数を計数するカウンタと、前記演算手段が算出した印字率を積算記憶する積算印字率記憶手段と、前記制御手段による前記トナーコンテナが空であるという判断により、前記演算手段の算出した印字率に対応するトナー強制消費量に対応して予め定めた低減量を未消費トナー量として積算記憶する未消費トナー量積算記憶手段とを備え、
   前記制御手段は、前記トナー濃度測定手段によるトナー濃度測定結果に基づいてトナーコンテナが空であると判断した状態で、前記カウンタに画像形成枚数の計数を、前記積算印字率記憶手段に印字率の積算記憶をそれぞれ開始させると共に、前記演算手段の算出した印字率に対応させて算出されたトナー強制消費量を予め定めた低減量分低減させて、該低減量を未消費トナー量として前記未消費トナー量積算記憶手段に記憶させ、
   前記カウンタが計数した画像形成枚数または前記積算印字率記憶手段の記憶した積算印字率のいずれかが予め定めた値に達したことを判断し、前記未消費トナー量積算記憶手段が記憶している未消費トナー量を強制消費させて前記トナーコンテナの交換を促す制御を行うよう構成されていることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記未消費トナー量積算記憶手段が記憶している未消費トナー量を強制消費させる、画像形成枚数または積算印字率の値を記憶したトナーコンテナ交換画像形成枚数・積算印字率記憶手段を有していることを特徴とする請求項５に記載した画像形成装置。