JP5109457B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機又はこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ機又はこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置は、静電潜像担持体上に形成される、目的とする画像に対応した静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写定着させる画像形成処理を行えるのが一般的である。

この種の画像形成装置において、現像器内のトナーがしばらく使用されない場合、使用されてもトナー像形成のためのトナー消費量が少ない場合等においては、使用されないトナーが現像器内に滞留している時間が長くなり、そのため現像器内トナーの電気的特性等が変動するなどしてトナーが劣化した状態となり、その後に形成されるトナー像の品質が低下することがある。

そのため、現像器内のトナーがしばらく使用されない場合、使用されてもトナー像形成のためのトナー消費量が少ない場合等には、非画像形成時に、現像器内トナーを廃棄トナーとしてある程度吐き出させることが行われている。

このトナーの吐き出しは、廃棄トナーパターン（例えばベタ画像のような廃棄トナー像）を静電潜像担持体上に形成し、或いは中間転写体を採用する画像形成装置では、そのように形成された廃棄トナーパターンをさらに中間転写体に転写することで行われている。

そのように廃棄トナーパターン形成用の像担持体（上記の例では静電潜像担持体或いは中間転写体）に形成された廃棄トナーパターンはクリーニング装置により像担持体から除去される。

例えば、特開２００５−６２３１６号公報には、廃棄トナーパターンを中間転写体に形成することが記載されている。その廃棄トナーパターン形成にあたっては、クリニーング装置による該パターンの中間転写体からの除去をクリーニング装置の大型化を招くこと、クリーニング不良を招くこと無く行うために、廃棄トナーパターンを、最大記録媒体通過幅に相当する幅の内側領域（画像保証領域）に形成する、と記載されている。

また、特開２００５−１６５２１７号公報には、静電潜像担持体に複数のパッチ画像を形成し、該パッチ画像を転写電圧をそれぞれ変化させて中間転写体に転写し、中間転写体上の転写パッチ画像のトナー付着量に基づいて現像器内トナー状態をみることで、現像器から吐き出す廃棄トナー量を加減することが記載されている。

特開２００５−６２３１６号公報 特開２００５−１６５２１７号公報

しかし、上記従来のトナー廃棄手法は、目的とする画像形成時の静電潜像担持体上の画像形成領域の分布に応じて、廃棄トナーパターンの形状等を決めるものではない。

例えば、葉書のような、搬送方向に直角な方向の幅の小さい記録媒体に連続的に画像形成する場合、該記録媒体の通し領域に対応する静電潜像担持体上の画像形成領域に応じた現像器内領域で集中的にトナーが消費される一方、その領域から外れた現像器内領域のトナーの消費量は少ない。この場合、トナー消費量の多い現像器内領域のトナーに比べてトナー消費量の少ない現像器内領域のトナーは劣化がより進行しやすい。

また、記録媒体の通し幅にかかわらず、記録媒体上の画像形成部位が記録媒体上で部分的に集中する場合、従って静電潜像担持体上の画像形成領域も静電潜像担持体上で部分的に集中する場合もあり、そのような場合にも、静電潜像担持体上の非画像形成領域に対応する現像器内領域のトナーは、その消費量が画像形成領域に対応する現像器内領域のトナーの消費量より少なくなり、トナー劣化がより進行し易い。

このような場合において、廃棄トナーパターンが静電潜像担持体上の画像形成領域分布にかかわらず常に一定のもの（例えば主走査方向の長さ及び副走査方向の長さがそれぞれ一定のパターン）であるときは、吐き出さなくてよい正常トナーの吐き出し量が多くなりすぎたり、吐き出さすことが望ましい劣化トナーの吐き出し量が少なくなりすぎたりする場合が生じる。

そこで本発明は、静電潜像担持体上に形成される、目的とする画像に対応した静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写定着させる画像形成処理を行える画像形成装置にして、廃棄トナーパターン用像担持体及び該廃棄トナーパターン用像担持体上に前記現像器内トナーによる廃棄トナーパターンを形成する該現像器を含む廃棄トナーパターン形成手段を有している画像形成装置であって、該廃棄トナーパターン形成による現像器からの劣化トナーの吐き出しを正常トナー吐き出し量が多くなりすぎたり、劣化トナー吐き出し量が少なくなったりすることが抑制される適切なトナー吐き出し量で行うことができ、それだけ正常トナーの無駄な放出を抑制しつつ劣化トナーによる画像品質の低下を抑制できる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体上に形成される、目的とする画像に対応した静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写定着させる画像形成処理を行える画像形成装置であり、廃棄トナーパターン用像担持体及び該廃棄トナーパターン用像担持体上に前記現像器内トナーによる廃棄トナーパターンを形成する該現像器を含む廃棄トナーパターン形成手段を有している画像形成装置である。
ここで「画像形成処理」は１枚だけの記録媒体に画像形成する場合もあれば、複数枚の記録媒体に連続的に順次画像形成する場合もある。

この画像形成装置は、
前記画像形成処理における記録媒体の連続通し枚数（１枚だけのこともある）を検出する連続通し枚数検出手段と、
前記画像形成処理における前記静電潜像担持体上の画像形成領域分布を検出する画像形成領域分布検出手段と、
前記現像器内トナーが劣化状態にあるか否かを判断するトナー劣化判断手段とを備えている。

前記廃棄トナーパターン形成手段は、前記トナー劣化判断手段が、前記現像器内トナーは劣化状態にあると判断すると、廃棄トナーパターンを前記廃棄トナーパターン用像担持体上に形成し、該廃棄トナーパターン形成にあたっては、前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数及び前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に応じて、劣化トナー吐き出しのための適量トナー吐き出し量を達成する廃棄トナーパターンを形成する。

本発明に係る画像形成装置によると、現像器内トナーが劣化状態にあることが劣化トナー判断手段により確認されると、該現像器を含む廃棄トナーパターン形成手段が該現像器を用いて、該現像器内のトナーによる廃棄トナーパターンを廃棄トナーパターン用像担持体上に形成する。

このとき、廃棄トナーパターン形成手段は、該廃棄トナーパターン形成にあたり、前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数及び前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に応じて、劣化トナー吐き出しのための適量トナー吐き出し量を達成する廃棄トナーパターンを形成する。さらに言えば、吐き出さなくてよい正常トナーの吐き出し量が多くなりすぎたり、吐き出さすことが望ましい劣化トナーの吐き出し量が少なくなりすぎたりしない、劣化トナー吐き出しのための適量の（過不足の抑制された適量の）トナー吐き出し量を達成する廃棄トナーパターンを形成する。

本発明に係る画像形成装置によると、このようにして、廃棄トナーパターン形成による現像器からの劣化トナーの吐き出しを正常トナー吐き出し量が多くなりすぎたり、劣化トナー吐き出し量が少なくなったりすることが抑制される適切なトナー吐き出し量で行うことができ、それだけ正常トナーの無駄な放出を抑制しつつ劣化トナーによる画像品質の低下を抑制できる。

前記の廃棄トナーパターン用像担持体は前記静電潜像担持体それ自身であってもよいし、カラー画像形成装置等において中間転写体が設けられている場合において、該静電潜像担持体から廃棄トナーパターンが転写される該中間転写体であってもよい。いずれにしても、廃棄トナーパターン用像担持体上に形成された廃棄トナーパターンは該像担持体に対し設けられたクリーニング装置で除去すればよい。

前記廃棄トナーパターン形成手段は、トナー劣化判断手段による「現像器内トナー劣化状態」との判断に応じて前記記録媒体の連続通し枚数及び画像形成領域分布に応じた、劣化トナー吐き出しのための適量トナー吐き出し量を達成する廃棄トナーパターンを形成するとき、次の（１）或いは（２）のように廃棄トナーパターンを形成する。

（１）前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数が予め定めた基準枚数以下のときは、予め定められた一定廃棄トナーパターン（例えば、主走査方向の長さ及び副走査方向の長さがそれぞれ一定のパターン）を形成し、該基準枚数より多いときは、前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に基づく前記静電潜像担持体上の画像形成領域より非画像形成領域により多くトナーが吐き出される廃棄トナーパターンを形成する。
（２）前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数及び前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に応じて、前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に基づく前記静電潜像担持体上のトナー消費率の大きい領域より、トナー消費率の小さい領域により多くトナーが吐き出される第１の廃棄トナーパターンを形成する。
この場合、前記廃棄トナーパターン形成手段は、前記廃棄トナーパターン形成にあたり、前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数が予め定めた基準枚数以下のときは、第２の廃棄トナーパターンとして予め定められた一定廃棄トナーパターンを形成し、該基準枚数より多いときは、前記第１の廃棄トナーパターンを形成してもよい。

ここで「基準枚数」について説明すると、画像形成処理における記録媒体の通し枚数がある程度までなら、記録媒体の通し位置及びサイズ（特に幅）や記録媒体上の画像位置等にかかわらず、現像器内トナー消費量の位置的偏りは無視できる。このとき、廃棄トナーパターンは予め定めた一定パターンで差し支えない。そこで、該「ある程度までの枚数」を予め実験等により求め、これを基準枚数とする例を挙げることができる。

前記画像形成領域分布検出手段による画像形成分布検出として次の第１、第２の検出を例示できる。
（１）第１の画像形成領域分布検出
前記画像形成処理における前記記録媒体の通過位置及び通過幅に対応する前記静電潜像担持体上の位置及び幅に基づいて前記静電潜像担持体上の画像形成領域分布を検出する。 この場合、記録媒体の通過位置及び通過幅に対応する静電潜像担持体上の位置及び幅の領域が画像形成領域となり、そうでない領域であって、現像器による現像可能最大幅以内或いは該最大幅内にある領域を非画像形成領域とすることができる。

（２）第２の画像形成領域分布検出
前記画像形成処理において前記静電潜像担持体上に目的とする画像に応じた静電潜像を形成するための画像データの該静電潜像担持体上の位置の情報を累積することで前記画像形成領域分布を検出する。

この場合、例えば、静電潜像担持体上領域を予め分割して各分割領域をそれぞれ画像形成領域とし、前記画像データの静電潜像担持体上の位置の累積情報に基づき、そのように予め分割された各分割領域に含まれる画像データ位置累積情報を求め、該各分割領域に含まれる画像データ位置累積情報から該分割領域のトナー消費率を求め、そのようにしてそれぞれのトナー消費率を示す画像形成領域の分布を求めるのである。この場合、トナー消費率が「０」、或いは「０」ではないが無視できる程度の領域は非画像形成領域に相当すると言える。
静電潜像担持体上領域の分割については、副走査方向に延びる帯状の領域に分割したり、或いはさらに該帯状領域を副走査方向において幾つかに分割する例を挙げることができる。

静電潜像の形成を静電潜像担持体への走査露光により行う場合において、その露光をレーザビーム等によりドット（点）露光で行うときには、そのドット情報を１走査ごと、記録媒体１頁ごと、或いはジョブ単位で（前記の画像形成処理ごとに）累積することで静電潜像担持体上の画像データ位置情報を累積してもよい。

前記トナー劣化判断手段としては、前記現像器におけるトナーの消費率が予め定めた基準消費率より小さいときは該現像器内のトナーが劣化していると判断し、該基準消費率以上であると該現像器内のトナーは劣化していないと判断するものを例示できる。

この場合のトナー消費率として、〔（前記現像器の積算駆動時間におけるトナー消費量）／（該現像器の積算駆動時間）〕を採用する例を挙げることができる。
前記の静電潜像担持体上のドット露光部位が現像時にトナーが付着する部位であるときは、そのドット数がトナー消費量を表すことになるから、その場合には、〔（前記現像器の積算駆動時間における積算ドット数）／（該現像器の積算駆動時間）〕をトナー消費率として採用してもよい。
なお、トナー消費率は現像特性等に応じて補正されてもよい。

以上説明したように本発明によると、静電潜像担持体上に形成される、目的とする画像に対応した静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写定着させる画像形成処理を行える画像形成装置にして、廃棄トナーパターン用像担持体及び該廃棄トナーパターン用像担持体上に前記現像器内トナーによる廃棄トナーパターンを形成する該現像器を含む廃棄トナーパターン形成手段を有している画像形成装置であって、該廃棄トナーパターン形成による現像器からの劣化トナーの吐き出しを正常トナー吐き出し量が多くなりすぎたり、劣化トナー吐き出し量が少なくなったりすることが抑制される適切なトナー吐き出し量で行うことができ、それだけ正常トナーの無駄な放出を抑制しつつ劣化トナーによる画像品質の低下を抑制できる画像形成装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の例Ａを示している。

画像形成装置Ａは、タンデム型のフルカラー画像形成装置である。画像形成装置Ａは無端中間転写ベルト２を有している。中間転写ベルト２は駆動ローラ２１及びこれに対向するローラ２２に巻き掛けられており、図示省略のベルト駆動部で駆動される駆動ローラ２１により図中反時計方向（図中矢印方向）に回転させることができる。

ローラ２２上の転写ベルト部分には転写ベルト２上の２次転写残トナー等を除去するクリーニング装置８が臨んでいる。

駆動ローラ２１上の転写ベルト部分には、２次転写ローラ３が臨んでいる。
２次転写ローラ３の表層部は弾性材料で形成されており、転写ベルト２への圧接状態では中間転写ベルト２との間にニップ部Ｎを形成し、中間転写ベルト２の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部Ｎに送り込まれる記録媒体５０の移動に従動して回転する。

２次転写ローラ３には、図示省略の２次転写バイアス電源から２次転写バイアスを印加することができる。２次転写ローラ３は画像形成等に支障のないように図示省略の駆動部により所定のタイミングで転写ベルト２に対し接触離反される。

２次転写ローラ３の下方には、タイミングローラ対４及びその出口側のタイミングセンサｓ１が配置されており、さらにそれらの下方に、記録媒体５０を収容した記録媒体収容カセット５が着脱可能に装着される。カセット５に収容された記録媒体５０は、媒体供給ローラ５１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対４へ供給することができる。記録媒体５０としては記録紙、オーバーヘッドプロジエクタ用シート等を採用できる。

転写ローラ３の上方には定着装置６が配置されている。
定着装置６は内蔵ハロゲンランプヒータ（図示省略）により加熱される定着ローラ６１とこれに圧接される加圧ローラ６２とを含むものである。

記録媒体搬送方向において定着装置６の下流側には記録媒体搬送路の切り替え爪７０、媒体排出ローラ対７１及び媒体排出トレイ７が設けられている。
さらに、２次転写ローラ３の背後に両面画像形成のための記録媒体搬送通路９を備えている。通路９には記録媒体搬送ローラ対ｒ１、ｒ２、ｒ３が配置されている。

中間転写ベルト２を巻き掛けたローラ２１、２２の間には、転写ベルト２に沿って、ローラ２２から２１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１１を備えており、該感光体の周囲に帯電器１２、画像露光装置１３、現像器１４、１次転写ローラ１５及び感光体上の１次転写残トナー等を除去清掃するクリーニング装置１６等がこの順序で配置されている。

各画像形成部における感光体１１、帯電器１２、画像露光装置１３、現像器１４及びクリーニング装置１６はカートリッジケースに設けられており、該カートリッジケースとともにプロセスカートリッジを形成している。すなわち、イエロー画像形成部Ｙを形成するためのイエロープロセスカートリッジＹＣ、マゼンタ画像形成部Ｍを形成するためのマゼンタプロセスカートリッジＭＣ、シアン画像形成部Ｃを形成するためのシアンプロセスカートリッジＣＣ、ブラック画像形成部Ｋを形成するためのブラックプロセスカートリッジＫＣである。
各プロセスカートリッジには不揮発性のメモリ媒体ｍが搭載されている。このメモリ媒体については後述する。

図１に示すように、各画像形成部の１次転写ローラ１５は転写ベルト２を間にして感光体１１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ１５には、感光体１１上に形成されるトナー像をベルト２へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の１次転写バイアス電源から印加できる。

露光装置１３は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像データに応じて、レーザービームを用いて感光体１１にその主走査方向（感光体幅方向）にドット露光を繰り返しつつ、副走査方向（感光体表面移動方向）にも露光を行うことで静電潜像を形成する。

各画像形成部における感光体１１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動される。
各画像形成部における帯電器１２には、図示省略の帯電用電源から所定のタイミングで感光体帯電のための電圧が印加される。

各画像形成部における現像器１４は、本例では、負帯電性トナーを採用するもので、感光体１１上に形成される静電潜像を、図示省略の現像バイアス電源から現像バイアス電圧が印加される現像ローラ１４１で反転現像することができる。現像器内トナーが消費されると、その消費に応じて図示省略のトナー供給ホッパーからトナーが補給される。

各画像形成部におけるクリーニング装置１６は感光体１１上の１次転写残トナー等をクリーニグブレードで除去清掃するものである。

図２は画像形成装置Ａの制御回路の概略を示すブロック図である。制御回路は画像形成装置の動作を全体的に制御する制御部Ｃｏｎｔを含んでいる。制御部Ｃｏｎｔには操作パネルＰＡが接続されている。該パネルには、画像形成を指示するプリント指示キーｋ１のほか、画像形成枚数等を設定するテンキーや記録媒体種（サイズ等）等を設定するキー群Ｋｅ、液晶表示部Ｄｐ等も搭載されている。液晶表示部Ｄｐは、ユーザによるキー操作を反映表示したり、ユーザへの指示メニューを表示したり、各種情報を表示する等に用いられる。

画像形成装置Ａの各部は制御部Ｃｏｎｔの指示に基づいて所定のタイミングで動作する。
前記の各プロセスカートリッジに搭載されたメモリ媒体ｍは、カートリッジが画像形成装置本体に装着されると、シリアル通信ラインで制御部Ｃｏｎｔに接続される。

制御部Ｃｏｎｔと各メモリ媒体ｍとの通信が成立すれば、制御部Ｃｏｎｔは該当するカートリッジ装着位置にプロセスカートリッジが装着されていると判断する。
制御部Ｃｏｎｔとカートリッジのメモリ媒体ｍとの通信が成立しなければ、そのカートリッジが未装着と判断する。

また、プロセスカートリッジのメモリ媒体ｍにはそのカートリッジにおける現像器１４のトナーの色を示すデータが予め書き込まれており、それにより制御部Ｃｏｎｔは、各カートリッジ装着位置に何色トナーのカートリッジが装着されているかを判断することができ、各カートリッジが所定の装着位置に装着されるとそのことを確認できる。

画像形成装置Ａによる画像形成について説明する。
画像形成装置Ａは、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのうち少なくとも一つを用いて画像形成できる。画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト２に１次転写する。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器１２にて表面が一様に所定電位に帯電せしめられ、その帯電域に画像露光装置１３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像器１４の現像バイアスが印加された現像ローラ１４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ１５にて転写ベルト２上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ１５には図示省略の電源から１次転写バイアス電圧が印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト２に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト２に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト２に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト２上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト２上に形成された多重トナー像は転写ベルト２の回動により２次転写ローラ３へ向け移動する。

一方、記録媒体５０がカセット５から媒体供給ローラ５１にて引き出され、タイミングローラ対４へ供給される。このとき記録媒体５０はローラ対４の出口側にあるタイミングセンサｓ１によって検出され、その検出によりローラ対４は一旦停止し、記録媒体５０はその位置で待機する。

ベルト２上のトナー像がベルト２の回転により２次転写ローラ３のある２次転写領域へ到来するタイミングで、タイミングローラ対４は記録媒体５０を該２次転写領域へ送り込む。

かくして記録媒体５０は、中間転写ベルト２にて送られてくる多重トナー像に合わせて転写ベルト２とこれに圧接された２次転写ローラ３とのニップ部Ｎに向け供給開始され、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ３にて該トナー像が記録媒体５０上に２次転写される。

その後記録媒体５０は定着装置６に通され、そこでトナー像が加熱加圧下に記録媒体５０に定着される。

定着装置６では、カラー画像を形成する場合は、定着ローラ６１の表面温度がカラー画像定着温度に制御され、溶融温度が低いモノクロトナーだけで作像されるモノクロ画像を形成する場合は、定着ローラ６１の表面温度がモノクロ画像定着温度に制御される。この温度制御は、制御部Ｃｏｎｔが定着ローラ６１の温度を検出する図示省略の温度センサからの検出温度情報をみつつ定着ローラ６１内の図示省略ヒータをオンオフ制御することで行われる。

トナー像が定着された記録媒体５０は、媒体排出ローラ対７１等にて排出トレイ７に排出される。このとき、排出ローラ対７１手前の切り替え爪７０は図１に実線で示す位置にあり、定着装置６からの記録媒体を排出ローラ対７１へ向かわせる。

記録媒体５０の両面に画像形成するモードでは、第１面に画像形成された記録媒体５０が排出ローラ対７１にてトレイ７上に排出されるとき、該記録媒体５０の後端が切り替え爪７０を通過したのち排出ローラ対７１に差しかかる前に排出ローラ対７１が逆転され、且つ、切り替え爪７０が下方へ回され、それにより該記録媒体５０が両面画像形成のための記録媒体搬送通路９に送り込まれ、搬送ローラ対ｒ１、ｒ２、ｒ３にて再びタイミングローラ対４へ供給される。

そして中間転写ベルト２上の第２面目のトナー像のニップ部Ｎへの到来に合わせて該ニップ部へ再び供給され、該第２面にもトナー像が転写され、定着装置６で定着され、トレイ７へ排出される。

各画像形成部において、トナー像の１次転写後感光体１１上に残留するトナー等はクリーニング装置１６により除去清掃され、中間転写ベルト２上の２次転写残トナー等はクリーニング装置８にて除去清掃される。

以上説明した画像形成処理では１枚の記録媒体５０に画像形成しただけであるが、複数枚の記録媒体５０に順次連続的に画像形成することもできる。いずれにしても一単位の画像形成処理（ジョブ）が操作パネルＰＡで設定されると、制御部Ｃｏｎｔはその設定に従って画像形成処理を指示する。

この画像形成装置Ａでは、さらに、画像形成処理終了後に制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに劣化トナー吐き出し処理も行う。
図３のフローチャートに制御部Ｃｏｎｔの動作の概略を示す。
制御部Ｃｏｎｔは、操作パネルＰＡにおいてプリント指示キーｋ１によるプリント要求があると、プリント処理（画像形成処理）を行い、その後、劣化トナー吐き出し処理、駆動部の停止処理等のプリント後処理を行う。

図４に制御部Ｃｏｎｔによる劣化トナー吐き出し処理動作を示す。トナー吐き出し処理は電気的特性等が変動して劣化したトナーを保持している現像器で感光体１１上に廃棄トナーパターンを形成し、さらに該パターンを転写処理により中間転写ベルト２上に吐き出す処理である。

トナー吐き出し処理は各プロセスカートリッジの現像器１４ごとに順次行うが、図４には一つの現像器についての吐き出し処理を示す。他の現像器についても順次同様の処理が実行される。

ここで以下の説明で使用する「トナー消費率」について先に説明しておく。トナー消費率は本例では、〔（現像器の使用積算時間におけるトナー消費量）／（該現像器の使用積算時間）〕により制御部Ｃｏｎｔで算出されるものである。このようにトナー消費率はトナー消費量に左右されるものであり、トナー消費量が多いときは、現像器内に長く滞留するトナーは少なくなり、従って劣化するトナーが減少し、トナー消費量が少ないときは、現像器内に長く滞留するトナーが増え、従って劣化トナーが増加する。従って、トナー消費率は現像器内トナーが劣化した状態にある否かを判断する指標となるものである。

ところで、画像形成装置Ａでは、静電潜像の形成は、感光体１１への画像露光装置１３による走査露光により行われる。その走査露光はレーザビームによるドット（点）露光で行われる。そして現像器１４は露光部位にトナーを付着させる反転現像を行うから、露光ドット数はトナー消費量を表していることにもなる。

従って、
トナー消費率＝〔（現像器の積算駆動時間におけるトナー消費量）／（該現像器の積算駆動時間）〕として、〔（現像器の積算駆動時間における積算ドット数）／（該現像器の積算駆動時間）〕を採用してもよい。かかるドット数情報は図示省略のコンピュータ等から制御部Ｃｏｎｔに入力される。ここではトナー消費率を表すものとして、〔（現像器の積算駆動時間における積算ドット数）／（該現像器の積算駆動時間）〕を採用する。

この現像器の積算駆動時間及びトナー消費量（積算ドット数）は現像器の駆動及びトナー消費によって更新され、該現像器を含むプロセスカートリッジの不揮発性メモリ媒体ｍに記憶される。制御部Ｃｏｎｔは記憶された積算駆動時間及びトナー消費量（積算ドット数）を読みだしてトナー消費率を算出することができる。
なお、現像器の積算駆動時間及びトナー消費量（積算ドット数）は制御部Ｃｏｎｔ等の画像形成装置本体側に設けた不揮発性メモリ媒体に記憶させてもよい。

劣化トナー吐き出し処理においては図４に示すように、先ず、現像器１４内のトナー消費率を求め（ステップＳ１）、トナー消費率が予め定めた基準トナー消費率以上のときは（ステップＳ２）、現像器内トナーの劣化はないとみなして、感光体１１上に廃棄トナーパターンを形成しない。

この処理は、トナー消費率が予め定めた基準トナー消費率以上のときは、図示省略のトナー供給ホッパーから該現像器１４へ新たなトナーが補給され、現像器内に長く滞留することで生じてくる電気的特性等が変動した劣化トナーは少ないので、廃棄トナーパターンを形成しなくても、画像品質の維持に支障がないことに基づいている。
なお、「基準トナー消費率」はトナー劣化が無いと見做し得る程度か否かを考慮して予め実験等により求めておけばよい。

しかし、トナー消費率が基準トナー消費率より小さいと、現像器１４内に長く滞留するトナーが増えており、それにより劣化トナーが増えているので、現像器内トナーは劣化しているとみなす。

ところで、画像形成処理における記録媒体５０の通し枚数がある程度までなら、記録媒体の通し位置、サイズ（特に幅）や記録媒体上の画像位置等にかかわらず、現像器１４内トナー消費量の位置的偏りは無視できる。

そこで、ここでは該「ある程度までの枚数」を予め実験等により求め、これを基準枚数としている。そして、前記ステップＳ２の判断においてトナー消費率が基準トナー消費率より小さいときにおいて、記録媒体通し枚数が該基準枚数以下であれば、制御部Ｃｏｎｔは予め定めた一定の廃棄トナーパターンを選択して、劣化トナー吐き出し処理の対象になっている現像器を含むプロセスカートリッジによる感光体１１への該廃棄トナーパターンの形成を指示し、さらに該感光体上パターンの中間転写ベルト２への転写を指示する（ステップＳ３、Ｓ５）。 そして中間転ベルト２上の廃棄トナーパターンがクリーニング装置８により除去されるのを待って（ステップ５）、劣化トナー吐き出し処理を終了する。

記録媒体の通し枚数は、例えばタイミングセンサｓ１が記録媒体を検出することで制御部Ｃｏｎｔにおいてカウントできる。
本例では、この一定の廃棄トナーパターンは、主走査方向の長さ及び副走査方向の長さがそれぞれ一定のパターンである。

しかし、記録媒体５０の通し枚数が基準枚数を超えると、制御部Ｃｏｎｔは記録媒体に応じた廃棄トナーパターンを選択して、プロセスカートリッジによる感光体１１への該廃棄トナーパターンの形成を指示し、さらに該感光体上パターンの中間転写ベルト２への転写を指示する（ステップＳ３、Ｓ４）。 そして中間転ベルト２上の廃棄トナーパターンがクリーニング装置８により除去されるのを待って（ステップ６）、劣化トナー吐き出し処理を終了する。

このステップＳ４のときの廃棄トナーパターンについて説明する。
ステップＳ４における廃棄トナーパターンは、記録媒体５０の通る位置及び記録媒体５０の幅に基づいて制御部Ｃｏｎｔにおいて検出される感光体１１上の画像形成領域分布に基づいて選択されるパターンであり、基本的には、感光体１１上の記録媒体に応じた画像形成領域より非画像形成領域により多くトナーが吐き出される廃棄トナーパターンである。

これを、記録媒体として葉書が採用される場合を例にとって説明する。図５に例示するように、制御部Ｃｏｎｔは葉書の通し位置及び幅に対応する感光体１１上の領域１１ａを画像形成領域とし、その両側領域（但し現像器１１による最大現像幅以内にある領域）を非画像形成領域１１ｂ、１１ｃとして画像形成領域分布を検出し、その画像形成領域分布に基づいて、図６に示す廃棄トナーパターンを選択し、その廃棄トナーパターンを感光体１１上、ひいては中間転写ベルト２上に形成させてトナーを吐き出すのである。
他の種類の記録媒体についても同様にして廃棄トナーパターンを形成させる。

図７に示すように、現像器内のトナー消費率の小さい領域ほど劣化トナー量が多くなるので、その領域に対応させてより多くトナーを吐き出すことが好ましく、従って、廃棄トナーパターンの副走査方向長さをより長くすることが好ましい。図６に示すパターンは、このことに基づいている。図６においてパターン部分１１ａ’は画像形成領域１１ａに対応しており、パターン部分１１ｂ’、１１ｃ’は非画像形成領域１１ｂ、１１ｃに対応している。

図６に例示するパターンは、画像形成領域１１ａに対応する現像器１４内のトナー消費率の大きい領域、すなわち劣化トナーの少ない領域については副走査方向のパターン長さを短くし、非画像形成領域１１ｂ、１１ｃに対応する現像器１４内のトナー消費率の小さい領域、すなわち劣化トナーの多い領域については副走査方向のパターン長さをより長くしたものである。

なお、状況によっては、画像形成領域１１ａについてはトナー吐き出しを行わないようにしてもよい。また、非画像形成領域１１ｂ、１１ｃについて別にトナー消費率を算出して、同様なトナー吐き出し処理を実施してもよい。

このような廃棄トナーパターンを形成することで、廃棄トナーパターン形成による現像器１４からの劣化トナーの吐き出しを、正常トナー吐き出し量が多くなりすぎたり、劣化トナー吐き出し量が少なくなったりすることが抑制される適切なトナー吐き出し量で行うことができ、それだけ正常トナーの無駄な放出を抑制しつつ劣化トナーによる画像品質の低下を抑制できる。

以上説明した例では、制御部Ｃｏｎｔは記録媒体の通し位置及び幅に基づいて感光体１１上の画像形成領域分布を求めたが、画像形成領域分布は次のようにして求めてもよい。 すなわち、前記の画像露光におけるドット情報は制御部Ｃｏｎｔにも入力されるので、該ドット数を１主走査ごとに、又は記録媒体１頁ごとに、或いはジョブ単位で受信し、制御部Ｃｏｎｔに設けたドットカウタで該ドット数をカウントすることで、感光体１１上での画像データ位置情報の累積を把握し、それに基づいて、感光体１１上での画像形成領域を把握して、それぞれがその領域のトナー消費率示す画像形成領域分布を求めてもよい。

例えば、図８に示すように、感光体１１上の領域を副走査方向に延びる帯状の領域に分割し、各領域に含まれる前記ドット数からその領域のトナー消費率を求め、それぞれのトナー消費率を示す画像形成領域の分布を求めるのである。

図８の例では、領域Ｘのトナー消費率＞領域Ｙのトナー消費率＞領域Ｚのトナー消費率となっている。これをヒストグラムに表せば図９のようになる。

このようにして求められる画像形成領域分布に基づく廃棄トナーパターンは、図１０に例示するように、トナー消費率がもっとも大きい領域Ｘに対応するパターン部分Ｘ’の副走査方向の長さを一番短くし、次いで領域Ｙに対応するパターン部分Ｙ’の副走査方向の長さをより長くし、トナー消費率がもっとも小さい領域Ｚに対応するパターン部分Ｚ’の副走査方向の長さを最も長くした廃棄トナーパターンとなる。
なお、このトナー消費率は現像特性等に応じて補正されてもよい。
また、画像形成領域分布は帯領域をさらに副走査方向において分割した領域としてもよい。

以上、タンデム型カラー画像形成装置について説明したが、本発明は他のタイプのカラー画像形成装置にも適用でき、モノクロ画像形成装置にも適用できる。

本発明は、廃棄トナーパターン形成による現像器からの劣化トナーの吐き出しを正常トナー吐き出し量が多くなりすぎたり、劣化トナー吐き出し量が少なくなったりすることが抑制される適切なトナー吐き出し量で行うことができ、それだけ正常トナーの無駄な放出を抑制しつつ劣化トナーによる画像品質の低下を抑制できる画像形成装置を提供することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の概略構成を示す図である。 図１に示す画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 制御部の動作の概略を示すフローチャートである。 劣化トナー吐き出し処理例を示すフロチャートである。 記録媒体の通し位置及び幅に応じた感光体上の画像形成領域分布を示す図である。 廃棄トナーパターン例を示す図である。 現像器内の各領域のトナー消費率と廃棄トナーパターンの副走査方向長さの関係の基本的な考え方を示す図である。 感光体上の画像データ位置情報に基づく画像形成領域分布例を示す図である。 図８に示す画像形成領域分布の場合の分割領域ごとのトナー消費率を示すヒストグララムである。 廃棄トナーパターンの他の例を示す図である。

符号の説明

Ａ プリンタ
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
ＹＣ、ＭＣ、ＣＣ、ＫＣ プロセスカートリッジ
１１ 感光体
１２ 帯電器
１３ 画像露光装置
１４ 現像器
１４１ 現像ローラ
ｍ 不揮発性メモリ媒体
１５ １次転写ローラ
１６ クリーニング装置
２ 中間転写ベルト
２１ 駆動ローラ
２２ 対向ローラ
３ ２次転写ローラ
４ タイミングローラ対
ｓ１ タイミングセンサ
５ 記録媒体収容カセット
５１ 媒体引出しローラ
５０ 記録媒体
６ 定着装置
６１ 定着ローラ
６２ 加圧ローラ
７１ 媒体排出ローラ対
７ 媒体排出トレイ
７０ 切り替え爪
８ クリーニング装置
９ 両面画像形成用の記録媒体搬送通路
ｒ１〜ｒ３ 記録媒体搬送ローラ対
ＰＡ 操作パネル
ｋ１ プリント指示キー
Ｋｅ キー群
Ｄｐ 液晶表示部

Claims (8)

1. 静電潜像担持体上に形成される、目的とする画像に対応した静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写定着させる画像形成処理を行える画像形成装置にして、廃棄トナーパターン用像担持体及び該廃棄トナーパターン用像担持体上に前記現像器内トナーによる廃棄トナーパターンを形成する該現像器を含む廃棄トナーパターン形成手段を有している画像形成装置であり、
   前記画像形成処理における記録媒体の連続通し枚数を検出する連続通し枚数検出手段と、
   前記画像形成処理における前記静電潜像担持体上の画像形成領域分布を検出する画像形成領域分布検出手段と、
   前記現像器内トナーが劣化状態にあるか否かを判断するトナー劣化判断手段とを備えており、
   前記廃棄トナーパターン形成手段は、前記トナー劣化判断手段が前記現像器内トナーは劣化状態にあると判断すると、廃棄トナーパターンを前記廃棄トナーパターン用像担持体上に形成し、
   該廃棄トナーパターン形成にあたっては、前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数及び前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に応じて、前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に基づく前記静電潜像担持体上のトナー消費率の大きい領域より、トナー消費率の小さい領域により多くトナーが吐き出される第１の廃棄トナーパターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記廃棄トナーパターン形成手段は、前記廃棄トナーパターン形成にあたり、前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数が予め定めた基準枚数以下のときは、第２の廃棄トナーパターンとして予め定められた一定廃棄トナーパターンを形成し、該基準枚数より多いときは、前記第１の廃棄トナーパターンを形成する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー消費率の大きい領域は画像形成領域であり、前記トナー消費率の小さい領域は非画像形成領域である請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 静電潜像担持体上に形成される、目的とする画像に対応した静電潜像を現像器で現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写定着させる画像形成処理を行える画像形成装置にして、廃棄トナーパターン用像担持体及び該廃棄トナーパターン用像担持体上に前記現像器内トナーによる廃棄トナーパターンを形成する該現像器を含む廃棄トナーパターン形成手段を有している画像形成装置であり、
   前記画像形成処理における記録媒体の連続通し枚数を検出する連続通し枚数検出手段と、
   前記画像形成処理における前記静電潜像担持体上の画像形成領域分布を検出する画像形成領域分布検出手段と、
   前記現像器内トナーが劣化状態にあるか否かを判断するトナー劣化判断手段とを備えており、
   前記廃棄トナーパターン形成手段は、前記トナー劣化判断手段が前記現像器内トナーは劣化状態にあると判断すると、廃棄トナーパターンを前記廃棄トナーパターン用像担持体上に形成し、
   該廃棄トナーパターン形成にあたっては、前記連続通し枚数検出手段により検出される記録媒体の連続通し枚数が予め定めた基準枚数以下のときは予め定められた一定廃棄トナーパターンを形成し、該基準枚数より多いときは、前記画像形成領域分布検出手段により検出される画像形成領域分布に基づく前記静電潜像担持体上の画像形成領域より非画像形成領域により多くトナーが吐き出される廃棄トナーパターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記画像形成領域分布検出手段は、前記画像形成処理における前記記録媒体の通過位置及び通過幅に対応する前記静電潜像担持体上の位置及び幅に基づいて前記静電潜像担持体上の画像形成領域分布を検出する手段である請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成領域分布検出手段は、前記画像形成処理において前記静電潜像担持体上に目的とする画像に応じた静電潜像を形成するための画像データの該静電潜像担持体上の位置の情報を累積することで前記画像形成領域分布を検出する手段である請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記トナー劣化判断手段は、前記現像器におけるトナーの消費率が予め定めた基準消費率より小さいときは該現像器内のトナーが劣化していると判断し、該基準消費率以上であると該現像器内のトナーは劣化していないと判断する請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー消費率は〔（前記現像器の積算駆動時間におけるトナー消費量）／（該現像器の積算駆動時間）〕である請求項７記載の画像形成装置。