JP6195149B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは、二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像して得られるトナー像を最終的に記録材上に転写することで画像を形成する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、あらかじめ一様に帯電された感光体等の潜像担持体上に光学的な画像情報を形成することによって得た静電潜像を、現像装置からのトナーによって可視化する。そして、この可視像を転写紙等の記録材上に直接又は中間転写ベルト等の中間転写体を介して転写し、記録材上に定着することによって画像を形成する。このような画像形成装置においては、現像装置内のトナーの劣化状態が進行すると、トナーの帯電量が不足して地汚れなどの画質劣化を引き起こすことが知られている。例えば、画像面積率の低い画像を連続出力した場合には、現像装置内のトナー収支が少ないため、長時間にわたり攪拌された多くのトナーが現像装置内に残留する。このような長期間の攪拌によってストレスを受けたトナーは、その外添剤が埋没したり遊離したりして、現像剤の流動性を悪化させたりトナーの帯電特性を変化させたりする。その結果、地汚れ等の画質劣化が生じる。このようなトナー劣化に起因した地汚れ等を改善する方法としては、現像装置内の劣化トナーを強制的に消費する方法が有効である。現像装置内のトナーを強制的に消費する方法については、例えば、特許文献１や特許文献２等に開示されている。

現像装置内の劣化トナーを強制的に消費する場合、そのトナー強制消費動作によって現像装置内における現像剤のトナー濃度は低下する。そのため、トナー強制消費動作により現像装置内のトナー濃度が低下しすぎると、劣化トナーに起因した地汚れ等が改善できても、所望の画像濃度が得られなくなるという新たな画質劣化が生じ得る。

従来のトナー強制消費動作においては、一般に、画像形成動作による現像装置内のトナー収支が少なくて現像装置内のトナーが劣化しやすい状況下でトナー強制消費動作を行う。そのため、トナー強制消費動作を行うときの現像装置内のトナー濃度は高い状態であり、トナー強制消費動作により現像装置内のトナーを強制的に消費しても、所望の画像濃度が得られなくなるという問題は顕在化していなかった。

ところが、本発明者らの研究によれば、長期間の攪拌によってストレスを受ける等により外添剤が埋没したり遊離したりした劣化トナーが現像装置内に多く残留していなくても、現像装置内のトナーを強制的に消費することが有効な場合があることが判明した。

詳しく説明すると、一般に、現像装置内のトナー帯電量が不足していると、潜像担持体上の非静電潜像部分にトナーが付着しやすくなり、いわゆる地汚れが発生しやすい。現像装置内におけるトナー帯電量不足は、上述したようなトナーの劣化が原因で生じるケースもあるが、トナーが劣化していなくても、高温・高湿の環境下において生じるケースがある。高温・高湿の環境下においては、トナーの電荷が逃げやすいためである。したがって、高温・高湿の環境下では、トナーが劣化していなくても、トナー帯電量が不足して、地汚れが発生しやすい。

このような高温・高湿の環境下において、帯電量が不足した現像装置内のトナーを強制的に消費すれば、現像装置内のトナー濃度が下がる結果、個々のトナーに対してキャリアとの摩擦帯電の機会を増やすことができる。その結果、不足していたトナー帯電量を回復させやすくなり、高温・高湿の環境下でも地汚れの発生を抑制することが可能となる。

しかしながら、高温・高湿の環境下においてトナーを強制的に消費するというようなトナー強制消費動作を行う場合、そのトナー強制消費動作の実行時における現像装置内のトナー濃度は、それまでの画像形成動作の内容等に応じて様々である。したがって、トナー強制消費動作の実行時に現像装置内のトナー濃度が低い場合も想定され、そのような場合にトナー強制消費動作を通常どおりに実行すると、現像装置内のトナー濃度が大きく低下し、所望の画像濃度が得られなくなるという問題が発生する。

このとき、トナーの強制消費動作とともにトナー補給動作も並行して行えば、トナーの強制消費動作による現像装置内のトナー濃度の低下を抑制することが可能である。しかしながら、補給される新しいトナーは、通常、現像装置内に残存しているトナーよりも更に帯電量が低い状態である。そのため、このようなトナーを高温・高湿環境下で補給しても、個々のトナーとキャリアとの摩擦帯電の機会を減らすだけで、トナー帯電量を回復させることはできない。よって、トナーの強制消費動作とともにトナー補給動作を並行して行うと、トナー強制消費動作による地汚れの改善効果が得られず、あるいは、地汚れを悪化させるおそれがある。

なお、以上の問題は、高温・高湿の環境下にトナー強制消費動作を実行する場合を例に挙げて説明したが、何らかの原因で現像装置内のトナー帯電量が不足しているときにトナー強制消費動作を実行する場合には、同様に生じ得る問題である。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態を発生させることなく、現像装置内の帯電量が不足しているトナーをトナー強制消費動作により現像装置外に排出して地汚れを改善することが可能な画像形成装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、現像装置内に収容された所定極性に帯電したトナーとキャリアとを含む二成分現像剤中のトナーを、現像領域に印加した現像バイアスの作用により、潜像担持体の表面上に形成された潜像に静電的に付着させることでトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写することで画像を形成する画像形成装置において、所定の画像濃度調整タイミングで、トナー付着量が互いに異なる複数のトナーパッチからなる階調パターンを潜像担持体の表面に形成し、該複数のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて画像濃度が目標画像濃度となるように前記現像バイアスを調整する画像濃度調整制御を実行する画像濃度調整制御手段と、所定のトナー強制消費タイミングで、前記潜像担持体上に前記現像装置内のトナーを付着させて該現像装置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トナー強制消費制御手段とを有し、前記トナー強制消費制御手段は、前記画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるように、前記トナー強制消費制御を実行するとともに、前記画像濃度調整制御手段が前記画像濃度調整制御に用いる前記階調パターンについての前記トナー付着量検出手段による検出結果から導出されるトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を示す直線を、縦軸にトナー付着量をとり横軸に現像ポテンシャルをとった二次元座標系に表したときの縦軸との切片をＶｔとし、横軸との切片をＶｋとしたとき、前記直線の傾きが基準傾きよりも大きく、かつ、Ｖｋがゼロ以下の値である基準値以下であるという第１条件を満たす場合には、前記直線の傾きが前記基準傾き以下であり、かつ、Ｖｋが前記基準値以下であるという第２条件を満たす場合、又は、Ｖｋが前記基準値よりも大きいという第３条件を満たす場合よりも、トナー強制消費量が多くなるように、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態を発生させることなく、現像装置内の帯電量が不足しているトナーをトナー強制消費動作により現像装置外に排出して地汚れを改善することが可能となるという優れた効果が得られる。

実施形態に係るフルカラープリンタを示す概略図である。 同プリンタにおける画像形成部の拡大説明図である。 実施形態における画像濃度調整制御の一例を示すフローチャートである。 画像濃度調整制御により得られるトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を直線近似したときの一例を示すグラフである。 実施形態におけるトナー強制消費制御の流れの一例を示すフローチャートである。 画像濃度調整制御により設定された現像バイアスと、その現像バイアスに応じた適切なトナー強制消費量との関係の一例を示すグラフである。 画像濃度調整制御により設定された現像バイアスと、その現像バイアスに応じた適切なトナー強制消費量との関係の他の例を示すグラフである。 トナー強制消費の実行により中間転写ベルト上に形成されるトナーパターンの様子を示す説明図である。 各現像装置内のトナーを強制的に消費させるためのトナーパターンを示す説明図である。 効果確認試験における現像バイアスとトナー強制消費量との対応関係を示すグラフと表である。 同効果確認試験において、画像濃度調整制御により設定された現像バイアス（絶対値）と、図１０に示す対応関係から算出したトナー強制消費量でトナー強制消費を行った場合及びトナー強制消費を行わなかった場合の地汚れ評価との関係とを示す表である。 変形例１におけるトナー強制消費制御の流れを示すフローチャートである。 変形例１において、第１条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の一例を示すグラフの一例である。 変形例１において、第２条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の一例を示すグラフの一例である。 変形例１において、第３条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の一例を示すグラフの一例である。 変形例１において、第３条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の他の例を示すグラフの一例である。 変形例２におけるトナー強制消費制御の流れを示すフローチャートである。 現像γと基準値γ_ｔｈとの差分と、第１補正係数ａとの対応関係を示す表である。 Ｖｋと基準値Ｖｋ_ｔｈとの差分と、第２補正係数ｂとの対応関係を示す表である。 変形例２において中間転写ベルト上に形成される各色トナーパターンの様子を示す説明図である。 変形例２における各色のトナー消費用静電潜像パターンの形成タイミングを示すタイミングチャートである。

以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式のフルカラープリンタに適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るフルカラープリンタを示す概略図である。
本フルカラープリンタの装置内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成手段として、４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが図中左右方向に等間隔で離間させて並列に配設されている。ここで、装置や部材を示す符号は、作像される画像のトナー色に対応する色毎に分けて説明する場合は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の添え字を付し、総称して説明する場合は添え字を省略して表す。

各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋには、それぞれ、潜像担持体としての感光体２が配置されている。感光体２は、画像形成装置の動作時に、不図示の駆動源により図中時計回り方向に回転駆動する。感光体２は、例えば直径３０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機半導体層を設けた層構造のものを用いることができるが、感光体としてはベルト状のものを用いてもよい。感光体２の周囲には、現像装置などの電子写真方式の画像形成装置に必要な部材及び装置が配備されている。４個の画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはいずれも同じ構成となっている。

図２は、画像形成部１の拡大説明図である。
感光体２の周囲には、帯電ローラを備えた帯電装置４、現像スリーブ５ａ、ドクターブレード５ｂ、搬送スクリュー５ｃ，５ｄ等を有する現像装置５、クリーニングブレード３ｂ、回収スクリュー３ｂ等を備えるクリーニング装置３等の作像部材が順に配設されている。図１に示すように、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの下方には、色ごとの画像データ対応のレーザ光８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋを、帯電装置４で一様に帯電処理した後の各感光体２の表面に走査し、静電潜像を形成するための潜像形成手段としての露光装置８が設けられている。各帯電装置４と各現像装置５との間には、この露光装置８により照射されるレーザ光８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋが感光体２の表面に向けて入り込むように、細長いスペースが感光体２の回転軸方向に確保されている。

露光装置８は、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式の露光装置であり、不図示の４個の半導体レーザから、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋを発する。露光装置８は、金属あるいは樹脂製の筐体により光学部品、制御用部品を収納し、上面の出射口に透光性の防塵部材を備えている。本実施形態では、１個の筐体で構成されているが、複数の露光装置を、各画像形成部に個別に設けることもできる。レーザ光源などを採用する露光装置のほかに、公知のＬＥＤアレイと結像手段とを組み合わせた露光装置も採用できる。

レーザビーム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋにより各感光体２の表面に形成された色毎の静電潜像は、所定の色のトナーを扱う現像装置５により現像され、顕像となる。現像装置５は、後述するように、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像処理を行う装置であって、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナーは、各色を扱う現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋで消費されて現像剤中のトナー濃度が低くなると、これが後述するトナー濃度検出手段により検知され、画像形成装置の上部に備える各色のトナーを収納しているトナーカートリッジ４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋから、トナー補給手段としてのトナー補給機構９により各現像装置５内にトナーが補給される。

感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの上部には、中間転写ユニット６が配備されている。中間転写ユニット６は、複数のローラ６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅにより中間転写体としての中間転写ベルト６ａを張架支持し、駆動ローラ６ｂが回転駆動することにより中間転写ベルト６ａを図中矢印方向に走行させる。中間転写ベルト６ａは、無端状のベルト部材で構成され、各感光体２の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。中間転写ベルト６ａは、例えば、厚さが５０μｍ以上６００μｍ以下の樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトであり、一次転写ローラ７に印加する一次転写バイアスによって各感光体２が担持する各色トナー像を静電的に中間転写ベルト６ａの表面に転写しうる抵抗値を有する。

中間転写ベルト６ａの内周部には、各感光体２に対向させて一次転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋが設けられている。中間転写ベルト６ａの外周部には、クリーニング対向ローラ６ｅに対向する位置にクリーニング装置６ｈが設けられている。クリーニング装置６ｈは、中間転写ベルト６ａの表面に残留する不要なトナーや紙粉などの異物を拭い去って、中間転写ベルト６ａの表面をクリーニングするものである。本実施形態において、クリーニング対向ローラ６ｅは、中間転写ベルト６ａにテンションを与える機構としても機能する。そのため、クリーニング対向ローラ６ｅは、適切なベルトテンションを確保するために移動する構成となっているが、クリーニング装置６ｈも連動して移動する構成となっている。また、中間転写ベルト６ａの近傍には、図１に示すように、中間転写ベルト６ａの表面上に形成された濃度測定用パッチの画像濃度を検知するトナー付着量検出手段としての光学センサ１７が設けられている。

中間転写ベルト６ａに関連する部材は、中間転写ユニット６として共通の支持部材によって支持されており、フルカラープリンタの本体に対して一体的に着脱可能となっている。

次に、イエローの画像形成部１Ｙによりトナー像を形成する動作について説明する。
露光装置８の作動により半導体レーザから出射された画像データ対応のレーザ光８Ｙは、帯電装置４Ｙにより一様に帯電された感光体２Ｙの表面に照射される。これにより、感光体２Ｙの表面には、イエロー用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５Ｙによる現像処理を受けてイエロートナーにより現像され、イエロートナー像となる。このようにして感光体２Ｙの表面上に形成されたイエロートナー像は、感光体２Ｙの回転駆動に伴って、中間転写ベルト６ａの表面と対向する一次転写領域へ搬送される。そして、この一次転写領域において一次転写ローラ７Ｙによる転写作用を受けて中間転写ベルト６ａの表面上に一次転写される。

このような潜像形成、現像、一次転写という作像動作は、他の感光体２Ｃ，２Ｍ，２Ｋでもタイミングをとって順次同様に行われる。この結果、中間転写ベルト６ａの表面上には、イエロー、シアン、マゼンタ及び黒の各色トナー画像が互いに重なり合った４色トナー画像が形成される。一方、中間転写ベルト６ａに転写されずに感光体２の表面に残留したトナーや異物は、クリーニング装置３により感光体２の表面から除去される。

中間転写ベルト６ａ上に形成された４色トナー画像は、中間転写ベルト６ａの回転駆動に伴って、二次転写ローラ１４と対向する二次転写領域へと搬送される。二次転写領域には、４色トナー画像が二次転写領域へ到達するタイミングに合わせて、記録材としての用紙が搬送されてくる。中間転写ベルト６ａ上の４色トナー画像は、この二次転写領域において、二次転写ローラ１４による転写作用を受けて、用紙上に二次転写される。４色トナー画像が転写された用紙は、その後、定着装置１５へ搬送され、定着装置１５により熱と圧力の作用を受けて４色トナー画像が定着され、機外に排出される。一方、用紙に転写されずに中間転写ベルト６ａの表面に残留したトナーや異物は、クリーニング装置６ｈにより中間転写ベルト６ａの表面から除去される。

次に、現像装置５の構成及び動作について詳しく説明する。
現像装置５は、現像スリーブ５ａの内部に、その回転方向に沿って複数の磁極を備えている。現像スリーブ５ａ内の汲み上げ磁極によって、第一搬送スクリュー５ｃによって現像装置５内を循環搬送されている現像剤が現像スリーブ５ａの表面上に汲み上げられ、担持される。その後、汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ５ａ内の搬送極の磁場と現像スリーブ５ａの表面との摩擦力の作用を受けることで、現像スリーブ５ａの回転に伴ってドクターブレード５ｂとの対向領域に向けて搬送される。

ドクターブレード５ｂの近傍まで搬送された現像剤の一部は、ドクターブレード５ｂと現像スリーブ５ａとのギャップを通過し、これにより現像スリーブ５ａ上に担持される現像剤の層厚が規制される。このようにして層厚が規制された現像剤は、現像スリーブ５ａの回転に伴って、感光体２と対向する現像領域へ搬送される。現像領域には、所定の現像バイアスＶｂが印加されており、感光体２上に形成された静電潜像部分にトナーを移動させる向きの現像電界が形成される。この現像電界の作用により、現像スリーブ５ａに担持された現像剤中のトナーが感光体２の静電潜像部分に移動して付着する。その結果、感光体２には、トナー像が形成される。

現像領域を通過してトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ５ａ上の現像剤離れ極位置で現像スリーブ５ａ上から離脱し、第一搬送スクリュー５ｃ側へ戻される。その後、第一搬送スクリュー５ｃによって現像スリーブ軸方向一端側へと搬送され、そこから第二搬送スクリュー５ｄへと受け渡されて、第二搬送スクリュー５ｄにより現像スリーブ軸方向他端側へと搬送される。第二搬送スクリュー５ｄにより搬送されている現像剤に対しては、トナー補給機構９により適宜トナーが補給される。このトナー補給により、現像によってトナーを消費してトナー濃度が低下した現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度まで回復される。そして、第二搬送スクリュー５ｄによって現像スリーブ軸方向他端側へ搬送された現像剤は、そこから第一搬送スクリュー５ｃへと受け渡されて、第一搬送スクリュー５ｃにより現像スリーブ軸方向一端側へと搬送され、再び、現像スリーブ５ａに汲み上げられる。

現像装置５のケーシング底部、より詳しくは、第二搬送スクリュー５ｄの現像スリーブ軸方向他端付近の底部には、トナー濃度検出手段としての透磁率センサ５ｅが設置されている。この透磁率センサ５ｅは、その検出領域内に存在する現像剤（第二搬送スクリュー５ｄにより搬送されて現像スリーブ軸方向他端付近に存在する現像剤）中の磁性キャリアの量に応じた検出値を出力する。検出領域内に存在する現像剤の量は一定であることを前提に、この検出値に基づいて、現像剤中のトナー濃度を算出することができる。

透磁率センサ５ｅと上述した光学センサ１７は、図２に示すように、それぞれ、図示しないＡ／Ｄ変換器を介してＩ／Ｏボード１８に接続されている。本フルカラープリンタの制御部は、ＣＰＵ１９、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２０、読み出し書き出しメモリ（ＲＡＭ）２１、Ｉ／Ｏボード１８を備えている。

次に、所定の画像濃度調整時期が到来する画像濃度調整タイミングのたびに行う画像濃度調整制御について説明する。
図３は、本実施形態における画像濃度調整制御の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の画像濃度調整制御は、現像γの変化に応じて現像ポテンシャルを変更するものである。なお、所定の画像濃度調整タイミングとしては、例えば、電源投入時、省エネモード復帰、外装カバーが閉じられた時などが挙げられる。

画像濃度調整制御では、まず、感光体２の目標帯電電位、現像スリーブ５ａに印加する現像電圧、露光装置８の露光パワーなどの現像ポテンシャル変更条件を変更して、互いに異なる現像ポテンシャルで形成した１０階調の画像濃度調整用パッチ（トナーパッチ）を各感光体２上に形成する。本実施形態における１０個のパッチは、露光装置８の露光パワーを固定値とし、現像スリーブ５ａに印加する現像電圧（現像バイアスＶｂ）と帯電装置４の帯電ローラに印加する帯電電圧（帯電バイアス）とを変化させて、現像ポテンシャルの低い順に順次作像する。そして、各感光体２上に形成された各色のトナーパッチを中間転写ベルト６ａ上に転写し、各色のトナーパッチの画像濃度を光学センサ１７によって検知する（Ｓ１）。

光学センサ１７は、反射型の光学センサであり、各トナーパッチからの反射光量を測定し、その測定結果に応じて画像濃度を把握するものである。光学センサ１７からの出力値Ｖｓは、制御部に送られ、制御部において、各トナーパッチの画像濃度に相当するトナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］に換算される。そして、図４に示すように、トナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］と現像ポテンシャル［ｋＶ］との関係を直線近似して、関係式（直線）を得る（Ｓ２）。この関係式の傾きが現像能力を示す現像γ［ｍｇ／ｃｍ^２／ｋＶ］である。このようにして現像γを算出したら、この現像γから、予め決められた規定のトナー付着量を得るための現像ポテンシャルを算出する（Ｓ３）。そして、算出した現像ポテンシャルに応じて現像電圧等の現像ポテンシャル変更条件を変更することにより（Ｓ４）、画像濃度を調整する。

なお、本実施形態では、画像濃度調整用パッチを、色ごとに１０階調分作成したが、より少ないパッチでも現像能力γの測定は可能である。少なくとも３階調以上あれば直線近似が可能であり、上記関係式を得ることはできるが、誤差を考慮すると、４階調以上のトナーパッチを作成するのが好ましい。

また、本実施形態においては、高温・高湿環境下において現像装置内におけるトナー帯電量が不足して地汚れ等が発生するのを抑制するために、所定のトナー強制消費タイミングで、各感光体２上に各現像装置５内のトナーを付着させて各現像装置５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。以下の説明では、画像濃度調整制御を実行した後であって次の画像形成動作を開始する前のタイミングでトナー強制消費制御を実行する例について説明するが、他のトナー強制消費タイミングでトナー強制消費制御を実行する場合でも同様である。

図５は、トナー強制消費制御の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、トナー強制消費制御では、まず、本プリンタに設置されている温度センサや湿度センサの検知結果から、現在の絶対湿度Ａ_ｎを検出する（Ｓ１１）。そして、現在の絶対湿度Ａ_ｎが１５［ｇ／ｍ^３］以上であるかを判断する（Ｓ１２）。ここで、現在の絶対湿度Ａ_ｎが１５［ｇ／ｍ^３］未満であると判断された場合には（Ｓ１２のＮｏ）、トナー強制消費を行わずに、制御を終了する。なお、トナー強制消費を行うか否かの判断に用いる絶対湿度の閾値は、１５［ｇ／ｍ^３］に限定されることはなく、適宜設定することができる。

一方、現在の絶対湿度Ａ_ｎが１５［ｇ／ｍ^３］以上であると判断された場合（Ｓ１２のＹｅｓ）、次に、前回の画像濃度調整制御の際に検出した絶対湿度Ａ_ｎ−１が１５［ｇ／ｍ^３］以上であったか否かを判断する（Ｓ１３）。このとき、前回の絶対湿度Ａ_ｎ−１が１５［ｇ／ｍ^３］未満であったと判断された場合には（Ｓ１３のＮｏ）、トナー強制消費を行う。この場合、前回の前回の画像濃度調整制御の際には、トナー強制消費が行われていないため、トナー強制消費を行う。

他方、前回の絶対湿度Ａ_ｎ−１が１５［ｇ／ｍ^３］以上であったと判断された場合には（Ｓ１３のＹｅｓ）、次に、画像形成動作が行われないまま経過した期間（放置期間）が所定期間以上であるか否かを判断する（Ｓ１４）。このとき、放置期間が所定期間未満であると判断された場合には（Ｓ１４のＮｏ）、トナー強制消費を行わずに、制御を終了する。この場合、前回の画像濃度調整制御の際にトナー強制消費が行われており、また、放置期間も短いので、トナー強制消費を行わない。高温・高湿環境下であっても、前回の画像濃度調整制御の際におけるトナー強制消費によってトナー帯電量の回復が図られていれば、放置期間が短いときには、トナー強制消費を行わなくても、地汚れが発生しないためである。逆に、放置期間が所定期間以上であると判断された場合には（Ｓ１４のＹｅｓ）、トナー強制消費を行う。

以上のように、本実施形態においては、今回検出した絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］以上であり（Ｓ１２のＹｅｓ）、かつ、前回の画像濃度調整制御の実行時における絶対湿度も１５［ｇ／ｍ^３］以上であって（Ｓ１３のＹｅｓ）、画像形成動作が行われないまま所定時間が経過する（Ｓ１４のＹｅｓ）という条件が満たされた後の所定の画像濃度調整タイミングで画像濃度調整制御が実行された場合、トナー強制消費を行う（Ｓ１５〜Ｓ２０）。
また、本実施形態においては、今回検出した絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］以上であり（Ｓ１２のＹｅｓ）、かつ、前回の画像濃度調整制御の実行時における絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］未満である（Ｓ１３のＮｏ）という条件が満たされた後の所定の画像濃度調整タイミングで画像濃度調整制御が実行された場合にも、トナー強制消費を行う（Ｓ１５〜Ｓ２０）。

次に、トナー強制消費の動作内容について説明する。
本実施形態においては、画像濃度調整制御により調整された現像バイアスＶｂが高いほど、トナー強制消費量（トナー吐き出し量）が少なくなるように、トナー強制消費を行う。現像バイアスＶｂと、その現像バイアスＶｂに応じた適切なトナー強制消費量との関係は、予め実験等により求めることができ、例えば、図６に示すようなグラフで表すことができる。この関係を示す対応関係データは、予め制御部のＲＡＭ２１等に記憶されている。ＣＰＵ１９がトナー強制消費プログラムを実行してトナー強制消費量Ｚｎを算出する際には、画像濃度調整制御により調整された現像バイアスＶｂに対応するトナー強制消費量Ｚｎを、ＲＡＭ２１に記憶されている対応関係データを用いて算出する（Ｓ１５）。

ここで、本実施形態においては、透磁率センサ５ｅでトナー濃度Ｔを検出し（Ｓ１６）、検出したトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ以上であれば（Ｓ１７のＹｅｓ）、前記Ｓ１５の処理によって算出されたトナー強制消費量Ｚｎでトナー強制消費を行う（Ｓ１８）。トナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ以上である場合、現像装置内における現像剤のトナー濃度が十分に高いので、現像バイアスに応じて算出されるトナー強制消費量のトナー強制消費を行っても、現像装置内のトナー濃度が大きく低下して所望の画像濃度が得られなくなるという問題が発生しない。

一方で、検出したトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満である場合（Ｓ１７のＮｏ）、前記Ｓ１５の処理によって算出されたトナー強制消費量Ｚｎと、予め決められたトナー強制消費制限量Ｚｃとを比較する（Ｓ１９）。そして、算出されたトナー強制消費量Ｚｎがトナー強制消費制限量Ｚｃ未満であれば（Ｓ１９のＮｏ）、当該トナー強制消費量Ｚｎでトナー強制消費を行い（Ｓ１８）、算出されたトナー強制消費量Ｚｎがトナー強制消費制限量Ｚｃ以上であれば（Ｓ１９のＹｅｓ）、予め決められたトナー強制消費制限量Ｚｃでトナー強制消費を行う（Ｓ２０）。トナー強制消費制限量Ｚｃは、現像装置内のトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満である場合にトナー強制消費を行っても所望の画像濃度が得られなくなるという問題が発生しないように設定されたものである。したがって、現像装置内のトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満であっても、トナー強制消費制限量Ｚｃ以下のトナー強制消費量でトナー強制消費を行うのであれば、所望の画像濃度が得られなくなるという問題が発生しない。

なお、トナー強制消費制限量Ｚｃは、予め実験等により任意に設定することができる。トナー強制消費制限量Ｚｃをゼロに設定する場合には、トナー強制消費を行わないことを意味する。
また、本実施形態では、検出したトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満である場合には、トナー強制消費制限量Ｚｃよりも多いトナー強制消費量Ｚｎでトナー強制消費が行われる場合がある。検出したトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満である場合でも、トナー濃度が低下しすぎないようにトナー強制消費量Ｚｎに上限を設ける場合には、例えば、図６に示した対応関係データに代えて、図７に示すような対応関係データを用いてもよい。この場合、トナー強制消費量Ｚｎは、最大でも図７中Ｘで示す値を超える量に設定されることがなくなる。

以上のようにしてトナー強制消費を行った場合、再び、画像濃度調整制御を実行する（Ｓ２１）。トナー強制消費を行ったことで、現像装置内のトナー濃度やトナー帯電量が、当該トナー強制消費制御の直前に行った画像濃度調整制御時から変化しているので、最適な現像ポテンシャル条件が変化しているためである。

図８は、トナー強制消費の実行により中間転写ベルト６ａ上に形成されるトナーパターンの様子を示す説明図である。
図９は、各現像装置内のトナーを強制的に消費させるためのトナーパターンを示す説明図である。
トナー強制消費は、感光体２上にトナー消費用の静電潜像パターンを形成し、これを現像装置５によって現像させることにより行う。この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６ａに転写せずに、各クリーニング装置３によって回収してもよいし、中間転写ベルト６ａに転写してクリーニング装置６ｈによって回収してもよい。本実施形態では、中間転写ベルト６ａに転写してクリーニング装置６ｈによって回収する。

トナー強制消費によるトナー強制消費量は、感光体２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。トナー消費用静電潜像パターンとして感光体２上の全作像領域にわたるベタ画像を用いる場合、多くのトナーを消費できるため、トナーの入れ替わりが早くなるが、クリーニングが不十分になるおそれがある。一方、トナー消費用静電潜像パターンとして網点画像を用いる場合、クリーニング性に不安はないが、主走査方向に長い作像が必要となり、時間がかかる。

本実施形態においては、トナー強制消費による各色のトナーパターンを中間転写ベルト６ａに転写してクリーニング装置６ｈによって回収するが、トナーパターンを構成するすべてのトナーを中間転写ベルト６ａに転写するのではなく、一部だけを中間転写ベルト６ａに転写してクリーニング装置６ｈで回収し、残りを感光体２に残してクリーニング装置３により回収するようにしてもよい。どの程度のトナーを感光体２に残すかは、例えば、一次転写ローラ７に印加する一次転写バイアスを調整することにより設定できる。

また、本実施形態では、図８に示すように、各色のトナーパターンが中間転写ベルト６ａ上で互いに重なり合うことがないように、各色トナーパターンを形成する。これにより、クリーニング装置６ｈに一度に入力されるトナー量が過大となる事態を防ぎ、クリーニングが不十分になるのを抑制できる。１回のトナー強制消費では、設定されたトナー強制消費量Ｚｎ，Ｚｃを消費できない場合には、トナー強制消費を繰り返し行ってトナー強制消費量Ｚｎ，Ｚｃ分のトナー消費を行う。

また、本実施形態においては、図９に示すように、各感光体２に対するトナー消費用静電潜像パターンの形成開始タイミングが同時になるように制御している。これにより、１回のトナー強制消費に要する時間を短くすることができる。このとき、各感光体２の一次転写位置間距離に応じて、中間転写ベルト６ａ上で各色トナーパターンが互いに重なり合わないような副走査方向長さまでトナー消費用静電潜像パターンを形成する。例えば、各感光体２の一次転写位置間の距離が１１［ｃｍ］である場合には、最大で１０．５［ｃｍ］の副走査方向長さをもつトナーパターンを形成する。

次に、本発明者らが行った効果確認試験について説明する。
図１０は、本効果確認試験における現像バイアスとトナー強制消費量との対応関係を示すグラフと表である。
図１１は、画像濃度調整制御により設定された現像バイアス（絶対値）と、図１０に示す対応関係から算出したトナー強制消費量でトナー強制消費を行った場合及びトナー強制消費を行わなかった場合の地汚れ評価との関係とを示す表である。
なお、図１１に示す地汚れ評価は、地汚れが紙上で目立つレベルを「××」とし、地汚れが紙上で視認できるが目立たないレベルを「×」とし、地汚れが紙上で視認できるが「×」評価よりも目立たないレベルを「△」とし、地汚れが紙上で視認されないレベルを「○」とした。

本効果確認試験においては、トナー濃度が７％で２００ｇの現像剤（キャリアが１８６ｇ）を現像装置にセットして行ったものである。トナー強制消費時に形成する各色のトナーパターンは、主査方向長さは２８［ｃｍ］で一定であり、副走査方向長さは最大で１０．５［ｃｍ］とし、トナー強制消費量に応じて副走査方向長さを変えたものである。トナーパターンのトナー付着量は０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］に設定した。なお、各色のトナーパターンが中間転写ベルト６ａ上で互いに重なり合わないようにトナー強制消費を行い、トナー強制消費量が１４７［ｍｇ］（＝２８［ｃｍ］＊１０．５［ｃｍ］＊０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］）を超えるときは、トナー強制消費量に達するまで、トナー強制消費を繰り返し行う。

図１１に示す実施例１〜４のように現像バイアスに応じて算出したトナー強制消費量でトナー強制消費を行った場合、トナー強制消費を行わない場合には地汚れ評価が「××」、「×」、「△」であったところ、いずれも地汚れ評価は「○」に改善された。また、比較例１、２は、現像バイアスに応じて算出されるトナー強制消費量よりも少ないトナー強制消費量でトナー強制消費を行った場合であるが、地汚れ評価は「×」又は「△」であり、十分な地汚れ評価を得ることはできていない。

〔変形例１〕
次に、前記実施形態におけるトナー強制消費制御の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図１２は、本変形例１におけるトナー強制消費制御の流れを示すフローチャートである。
前述の実施形態においては、絶対湿度Ａ_ｎと放置期間との関係から、トナー強制消費を行うか否かを判断していたが（Ｓ１１〜Ｓ１４）、本変形例１では、画像濃度調整制御時に算出される現像γに応じてトナー強制消費を行うか否かを判断する。具体的には、画像濃度調整制御において各トナーパッチの画像濃度に相当するトナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］と現像ポテンシャル［ｋＶ］との関係を直線近似して得られる関係式（直線）を、縦軸にトナー付着量をとり横軸に現像ポテンシャルをとった図４に示した二次元座標系に表したときの縦軸との切片をＶｔとし、横軸との切片をＶｋとする。このときの直線の傾きは、Ｖｔ／Ｖｋで示され、これが現像γである。

ここで、現像γ（Ｖｔ／Ｖｋ）が大きいときは現像能力が大きく、地汚れが発生しやすく、逆に、現像γが小さいときは現像能力が小さく、地汚れが発生しにくいと考えることができる。また、Ｖｋは、いわゆる地汚れが発生する地肌ポテンシャルと考えることができ、これが少なくともゼロよりも大きい場合には、現像γに関わらず地汚れが発生しにくい。

以上の条件から、本変形例１では、現像γが基準値γ_ｔｈよりも大きく、かつ、Ｖｋがゼロ以下の値である基準値Ｖｋ_ｔｈ以下であるというトナー強制消費実施条件（第１条件）を満たす場合には（Ｓ３１のＹｅｓ）、トナー強制消費を行う（Ｓ１５〜Ｓ２１）。一方、現像γが基準値γ_ｔｈ以下であり、かつ、Ｖｋが基準値Ｖｋ_ｔｈ以下であるというトナー強制消費不実施条件（第２条件）を満たす場合、又は、Ｖｋが基準値Ｖｋ_ｔｈよりも大きいというトナー強制消費不実施条件（第３条件）を満たす場合には（Ｓ３１のＮｏ）、トナー強制消費を行わない。

図１３は、第１条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の一例を示すグラフの一例である。
図１４は、第２条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の一例を示すグラフの一例である。
図１５は、第３条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の一例を示すグラフの一例である。
図１６は、第３条件を満たすときのトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係の他の例を示すグラフの一例である。

本変形例１においては、図１３に示すような対応関係のときにはトナー強制消費が行われるが、図１４〜図１６に示すような対応関係のときにはトナー強制消費が行われない。
なお、本変形例１における基準値γ_ｔｈはゼロに設定しているが、基準値γ_ｔｈは実験等により適宜設定される。同様に、本変形例１における基準値Ｖｋ_ｔｈもゼロに設定しているが、基準値Ｖｋ_ｔｈも実験等により適宜設定される。
また、本変形例１においては、図１４〜図１６に示すような対応関係のときにはトナー強制消費が行われない例であるが、図１４〜図１６に示すような対応関係のときに、図１３に示すような対応関係のときよりも少ないトナー強制消費量でトナー強制消費を実施してもよい。

〔変形例２〕
次に、前記実施形態におけるトナー強制消費制御の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１７は、本変形例２におけるトナー強制消費制御の流れを示すフローチャートである。
本変形例２でも、前記変形例１と同様、現像γが基準値γ_ｔｈよりも大きく、かつ、Ｖｋがゼロ以下の値である基準値Ｖｋ_ｔｈ以下であるというトナー強制消費実施条件（第１条件）を満たす場合にトナー強制消費を行うが（Ｓ３１のＹｅｓ）、そのときのトナー強制消費量Ｚｎの決定方法が前記変形例１の場合と異なる。

本変形例２においては、現像γと基準値γ_ｔｈとの差分が大きいほどトナー強制消費量Ｚｎが多くなるように、現像バイアスに応じて算出される補正前トナー強制消費量Ｚｎ’を、第１補正係数ａを用いて補正する。具体的には、例えば、図１８に示すテーブルデータを用い、現像γと基準値γ_ｔｈとの差分が、０．１未満であれば第１補正係数ａ＝ａ１を決定し、０．１以上０．２未満であれば第１補正係数ａ＝ａ２を決定し、０．２以上であれば、第１補正係数ａ＝ａ３を決定する（Ｓ４１）。補正係数ａ１，ａ２，ａ３は、ａ１＜ａ２＜ａ３の関係を満たすように適宜設定される。

また、本変形例２においては、Ｖｋと基準値Ｖｋ_ｔｈとの差分が大きいほどトナー強制消費量Ｚｎが多くなるように、現像バイアスに応じて算出される補正前トナー強制消費量Ｚｎ’を、第２補正係数ｂを用いて補正する。具体的には、例えば、図１９に示すテーブルデータを用い、Ｖｋと基準値Ｖｋ_ｔｈとの差分が、３０［Ｖ］未満であれば第２補正係数ｂ＝ｂ１を決定し、３０［Ｖ］以上６０［Ｖ］未満であれば第２補正係数ｂ＝ｂ２を決定し、６０［Ｖ］以上９０［Ｖ］未満であれば第２補正係数ｂ＝ｂ３を決定し、９０［Ｖ］以上であれば第２補正係数ｂ＝ｂ４を決定する（Ｓ４２）。補正係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４は、ｂ１＜ｂ２＜ｂ３＜ｂ４の関係を満たすように適宜設定される。

このようにして第１補正係数ａ及び第２補正係数ｂを決定したら、前述した実施形態と同様に、現像バイアスＶｂに応じて補正前のトナー強制消費量Ｚｎ’を算出した後（Ｓ１５’）、Ｚｎ＝Ｚｎ’×ａ×ｂを計算して、補正前トナー強制消費量Ｚｎ’を補正する（Ｓ４３）。これにより、現像γと基準値γ_ｔｈとの差分及びＶｋと基準値Ｖｋ_ｔｈとの差分が反映されたトナー強制消費量Ｚｎが算出される。

〔変形例３〕
次に、前記実施形態におけるトナー強制消費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。
本変形例３においては、トナー強制消費制御に要する時間の短縮化を図るために、トナー強制消費により感光体２の表面に付着させたトナーパターンの後端が、中間転写ベルト６ａ上に先に転写されている多色のトナーパターンの先端に連続して転写されるように、トナー強制消費制御を実行する。より詳しくは、トナー強制消費制御により消費されるトナー強制消費量は、各色の現像装置ごとに異なるため、トナー強制消費により形成される各色トナーパターンの副走査方向長さは色ごとに異なるものとなるのが通常である。本変形例３では、各色トナーパターンの副走査方向長さが異なる場合でも、図２０に示すように、各色トナーパターンの後端と先端が中間転写ベルト６ａ上において連続するように制御される。

図２１は、各色のトナー消費用静電潜像パターンの形成タイミングを示すタイミングチャートである。
中間転写ベルト６ａの表面移動方向上流側に配置されている感光体から順に、第１色（Ｙ）、第２色（Ｍ）、第３色（Ｃ）、第４色（Ｋ）とすると、はじめに第１色（Ｙ）のトナー強制消費を実施し、順次、第２色（Ｍ）、第３色（Ｃ）、第４色（Ｋ）のトナー強制消費を実施する。第２色（Ｍ）のトナー消費用の静電潜像パターンの形成（露光）は、第１色（Ｙ）のトナー消費用静電潜像パターンの形成終了タイミングよりもＰ値分だけ早いタイミングで開始される。このＰ値は、第１色（Ｙ）の一次転写位置と第２色（Ｍ）の一次転写位置との間の中間転写ベルト６ａ上の距離をＬとし、中間転写ベルト６ａの表面移動速度をｖとすると、Ｐ＝Ｌ／ｖより算出される値である。第３色（Ｃ）、第４色（Ｋ）についても同様であり、第ｎ色目のトナー消費用静電潜像パターンの形成開始タイミングは、第ｎ−１色目のトナー消費用静電潜像パターンの形成終了タイミングよりもＰ値分だけ早いタイミングとなる。

本変形例３によれば、図２０に示したように各色トナーパターンの後端と先端が中間転写ベルト６ａ上において連続するようになり、各色のトナーパターンが中間転写ベルト上で互いに重なることない範囲内で最小となる時間で、トナー強制消費を実施することができる。

なお、トナーの強制消費は、感光体上にトナー消費用の静電潜像パターンを形成せず、トナーが感光体側へ移動するような現像バイアスを印加するだけでも、実施することが可能である。しかしながら、この場合には、現像電圧の立ち上がりや立ち下がり時の影響で、トナーパターンの先端や後端の位置を高精度に制御することが困難である。本変形例３のように、各色トナーパターンの後端と先端が中間転写ベルト６ａ上において連続するようにトナー強制消費を実施する場合には、各色のトナーパターンの先端や後端の位置を高精度に制御することが必要であることから、帯電、露光、現像という通常の画像形成動作と同様の方法でトナーパターンを形成する方法が好ましい。

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）
現像装置５内に収容された所定極性（マイナス極性等）に帯電したトナーとキャリアとを含む二成分現像剤中のトナーを、現像領域に印加した現像バイアスＶｂの作用により、感光体２等の潜像担持体の表面上に形成された潜像に静電的に付着させることでトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写することで画像を形成する画像形成装置において、電源投入時等の所定の画像濃度調整タイミングで、画像濃度が目標画像濃度となるように前記現像バイアスを調整する画像濃度調整制御を実行する制御部等の画像濃度調整制御手段と、画像濃度調整制御を実行した直後等の所定のトナー強制消費タイミングで、前記潜像担持体上に前記現像装置内のトナーを付着させて該現像装置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等のトナー強制消費制御手段とを有し、前記トナー強制消費制御手段は、前記画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアスＶｂが高いほどトナー強制消費量Ｚｎが少なくなるように、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする。
トナー帯電量不足により生じる地汚れは、現像装置内のトナー濃度が高い状況下で特に顕著となる。そして、現像装置内のトナー濃度が高い低トナー帯電量・高トナー濃度の状況であれば、トナーの摩擦帯電の機会を増やしてトナー帯電量が回復すべく、トナー強制消費制御を実行して帯電量不足のトナーを現像装置から排出しても、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度が大きく低下するような事態を招くおそれは少ない。したがって、このような状況下においては、トナー強制消費制御により多くのトナーを現像装置から排出することで、所望の画像濃度が得られなくなるほどのトナー濃度低下を引き起こすことなく、地汚れを改善することができる。逆に、現像装置内のトナー帯電量が十分に高く、かつ、現像装置内のトナー濃度が低い高トナー帯電量・低トナー濃度の状況下では、地汚れが発生することは少ない。したがって、このような状況下においては、トナー強制消費制御により現像装置からトナーを排出して地汚れを改善する必要性が少ないばかりか、トナー強制消費制御により多くのトナーを現像装置から排出してしまうと、現像装置内のトナー濃度が低くなりすぎて所望の画像濃度が得られなくなるおそれがある。よって、高トナー帯電量・低トナー濃度の状況下においては、低トナー帯電量・高トナー濃度の状況下よりも、トナー強制消費制御におけるトナー強制消費量を少なくすることで、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態を発生させることなく、トナー強制消費動作により地汚れを改善することが可能となる。
ここで、画像濃度が目標画像濃度となるように現像バイアスを調整する画像濃度調整制御では、一般に、高トナー帯電量・低トナー濃度の状況下であれば、現像バイアスが低めに調整され、逆に低トナー帯電量・高トナー濃度の状況下であれば、現像バイアスが高めに調整される。したがって、画像濃度調整制御により調整される現像バイアスの値は、地汚れの発生が少ない高トナー帯電量・低トナー濃度の状況であるのか、地汚れの発生が顕著となる低トナー帯電量・高トナー濃度の状況であるのかを示す指標値として用いることができる。
そこで、本態様においては、画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアス（絶対値）が高いほどトナー強制消費量が少なくなるようにトナー強制消費制御を実行する。このようなトナー強制消費制御であれば、高トナー帯電量・低トナー濃度の状況下では、低トナー帯電量・高トナー濃度の状況下よりも、トナー強制消費量が少なくなり（トナー強制消費制御それ自体を実行しない場合すなわちトナー強制消費量がゼロとなる場合を含む。）、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態を発生させることなく、トナー強制消費動作により地汚れを改善することが可能となる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記画像濃度調整制御手段は、前記画像濃度調整制御を実行した後であって次の画像形成動作を実行する前に、前記トナー強制消費制御手段が該画像濃度調整制御により調整された現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるようにトナー強制消費制御を実行したとき、該トナー強制消費制御の後であって次の画像形成動作を実行する前に、前記画像濃度調整制御を再び実行することを特徴とする。
トナー強制消費制御を実行した場合、その直前に行った画像濃度調整制御時よりも現像装置内のトナー濃度が低下しているので、画像濃度が目標画像濃度となるような最適な現像バイアスが変わっている。本態様によれば、トナー強制消費制御の実行後に再び画像濃度調整制御を実行するので、トナー強制消費制御により変更された最適な現像バイアスに調整してから次の画像形成動作を行うことができる。よって、トナー強制消費制御の実行により画像濃度が目標画像濃度とならなくなる事態を抑制できる。

（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記潜像担持体の表面上に潜像を形成する前に、該潜像担持体の表面が目標帯電電位となるように、該潜像担持体の表面に接触又は近接して配置される帯電部材に直流電圧を印加して帯電処理を実行する帯電手段を有することを特徴とする。
電子写真作像システムの帯電方式としては、本態様のような帯電手段を用いた方式（接触・近接ＤＣ帯電方式）が知られている。この接触・近接ＤＣ帯電方式は、スコロトロンチャージャーを用いた帯電方式や、ＡＣ帯電バイアスを用いた接触あるいは非接触の帯電ローラで帯電処理する帯電方式と比べて、構成がシンプルで、コストが安いというメリットがある。しかしながら、接触・近接ＤＣ帯電方式は、帯電ローラ等の帯電部材の表面性（特に表面粗さ）によって、感光体表面に対して電荷を均一に与えることができず、微小な帯電電位ムラを生じさせ、感光体表面上の非露光部にトナーが付着するという地汚れが発生しやすいというデメリットがある。この地汚れを発生させないためには、感光体の非潜像部（地肌部）電位と現像ローラ電位との電位差である地肌ポテンシャルを大きくすることが有効であるが、キャリアとを用いる二成分現像方式においては、地肌ポテンシャルを大きくすると、キャリアが感光体の非潜像部（地肌部）に静電的に付着する、いわゆるキャリア付着という問題が生じやすくなる。したがって、二成分現像方式においては、キャリア付着が発生しない範囲で地肌ポテンシャルを設定することが要求されるため、地汚れを抑制するための地肌ポテンシャルの設定範囲は狭い。したがって、本態様のように二成分現像方式において接触・近接ＤＣ帯電方式を採用する画像形成装置においては、地肌ポテンシャルの調整以外の方法で、地汚れを抑制することの強く要望がある。本態様によれば、トナー強制消費動作により地汚れを改善できるので、このような強い要望に応えることができ、非常に有用である。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、絶対湿度を検出する温度センサ、湿度センサ、制御部等の絶対湿度検出手段を有し、前記トナー強制消費制御手段は、前記絶対湿度検出手段が検出した絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］以上であり、かつ、前回の画像濃度調整制御の実行時における絶対湿度も１５［ｇ／ｍ^３］以上であって、画像形成動作が行われないまま所定時間が経過するという条件が満たされた後の所定の画像濃度調整タイミングで、前記画像濃度調整制御手段が画像濃度調整制御を実行した場合、該画像濃度調整制御により調整された現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるように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、トナーが劣化していなくてもトナー帯電量が不足して地汚れが発生しやすい高温・高湿の環境下において、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態を発生させることなく、トナー強制消費動作により地汚れを改善することができる。

（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、絶対湿度を検出する絶対湿度検出手段を有し、前記トナー強制消費制御手段は、前記絶対湿度検出手段が検出した絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］以上であり、かつ、前回の画像濃度調整制御の実行時における絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］未満であるという条件が満たされた後の所定の画像濃度調整タイミングで、前記画像濃度調整制御手段が画像濃度調整制御を実行した場合、該画像濃度調整制御により調整された現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるように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、トナーが劣化していなくてもトナー帯電量が不足して地汚れが発生しやすい高温・高湿の環境下において、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態を発生させることなく、トナー強制消費動作により地汚れを改善することが可能となる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、現像装置内の二成分現像剤のトナー濃度Ｔを検出する透磁率センサ５ｅ等のトナー濃度検出手段を有し、前記トナー強制消費制御手段は、前記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満である場合には、前記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ以上である場合よりもトナー強制消費量が少なくなるように、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、トナー濃度Ｔが規定値Ｔ_ｔｈ未満であるという低トナー濃度状態のときに多くのトナー強制消費量でトナー強制消費が実行される事態を安定して回避することができる。したがって、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態の発生を安定して抑制することができる。

（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記画像濃度調整制御手段は、トナー付着量が互いに異なる複数のトナーパッチからなる階調パターンを潜像担持体の表面に形成し、該複数のトナーパッチのトナー付着量を光学センサ１７等のトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて前記画像濃度調整制御を実行するものであり、前記トナー強制消費制御手段は、前記画像濃度調整制御手段が前記画像濃度調整制御に用いる前記階調パターンについての前記トナー付着量検出手段による検出結果から導出されるトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を示す直線を、縦軸にトナー付着量をとり横軸に現像ポテンシャルをとった二次元座標系に表したときの縦軸との切片をＶｔとし、横軸との切片をＶｋとしたとき、前記直線の傾き（現像γ）が基準値γ_ｔｈ等の基準傾きよりも大きく、かつ、Ｖｋがゼロ以下の値である基準値Ｖｋ_ｔｈ以下であるという第１条件を満たす場合には、前記直線の傾き（現像γ）が前記基準傾きγ_ｔｈ以下であり、かつ、Ｖｋが前記基準値Ｖｋ_ｔｈ以下であるという第２条件を満たす場合、又は、Ｖｋが前記基準値Ｖｋ_ｔｈよりも大きいという第３条件を満たす場合よりも、トナー強制消費量が多くなるように、前記トナー強制消費制御を実行することを特徴とする。
前記変形例１で説明したとおり、現像γ（Ｖｔ／Ｖｋ）が大きいときは現像能力が大きいため、地汚れが発生しやすく、逆に、現像γが小さいときは現像能力が小さく、地汚れが発生しにくいと考えることができる。また、Ｖｋは、いわゆる地汚れが発生する地肌ポテンシャルと考えることができ、これが少なくともゼロよりも大きい場合には、現像γに関わらず地汚れが発生しにくい。本態様のように、前記第１条件を満たす場合には、前記第２条件や前記第３条件を満たす場合よりもトナー強制消費量が多くなるようにトナー強制消費制御を実行することで、地汚れが発生しにくい状況よりも地汚れが発生しやすい状況のときに、より多くのトナー強制消費量でトナー強制消費を実施できるので、不必要に多いトナー強制消費量でトナー強制消費が実施される事態を回避することができる。

（態様Ｈ）
前記態様Ｇにおいて、前記トナー強制消費制御手段は、前記第１条件を満たす場合、前記直線の傾きと基準傾きとの差分が大きいほど、トナー強制消費量が多くなるように、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、不必要に多いトナー強制消費量でトナー強制消費が実施される事態を、より適切に回避することができる。

（態様Ｉ）
前記態様Ｇ又はＨにおいて、前記トナー強制消費制御手段は、前記第１条件を満たす場合、Ｖｋと前記基準値との差分が大きいほど、トナー強制消費量が多くなるように、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、不必要に多いトナー強制消費量でトナー強制消費が実施される事態を、より適切に回避することができる。

（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制御手段は、前記画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアスＶｂが規定値以上となるときには、前記所定のトナー強制消費タイミングでも、前記トナー強制消費制御を実行しないことを特徴とする。
これによれば、画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアスが規定値以上となるときには、現像バイアスが規定値未満であるときよりも少ないトナー強制消費量でトナー強制消費を行うのではなく、トナー強制消費それ自体を行わないので、所望の画像濃度が得られなくなるほど現像装置内のトナー濃度を低下させる事態の発生をより安定して抑制することができる。

（態様Ｋ）
前記態様Ａ〜Ｊのいずれかの態様において、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ等の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現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ内に収容された二成分現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を形成し、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ベルト６ａ等の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、前記トナー強制消費制御手段は、該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を互いに重なり合わない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、該中間転写体又は該記録材搬送部材上からクリーニング装置６ｈ等のクリーニング手段を用いて該トナーを除去させることを特徴とする。
これによれば、前記クリーニング手段に一度に大量のトナーが入力される事態を回避できるので、トナー強制消費により感光体上に付着させたトナーのクリーニング不良を抑制することができる。

（態様Ｌ）
前記態様Ｋにおいて、前記トナー強制消費制御手段は、各現像装置についてのトナー強制消費制御を同時に開始させることを特徴とする。
これによれば、簡易な制御で、トナー強制消費制御に要する時間を短縮することが可能となる。

（態様Ｍ）
前記態様Ｋにおいて、前記トナー強制消費制御手段は、潜像担持体の表面に付着させたトナーの後端が、前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上に先に転写されているトナーの先端に連続して転写されるように、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、トナー強制消費により各潜像担持体に付着するトナー量が異なる場合でも、トナー強制消費制御に要する時間を短縮することが可能となる。

（態様Ｎ）
前記態様Ａ〜Ｍ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現像装置内に収容された二成分現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を形成し、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、前記トナー強制消費制御手段は、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一部のトナーを前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上に転写させ、該中間転写体又は該記録材搬送部材上からクリーニング手段を用いて該一部のトナーを除去するとともに、各潜像担持体の表面に付着した残りのトナーをクリーニング装置３等の潜像担持体用のクリーニング手段を用いて各潜像担持体から除去するものであり、前記一部のトナーの量と前記残りのトナーの量との比率を変更する制御部等の変更手段を有することを特徴とする。
これによれば、トナー強制消費により各潜像担持体に付着させたトナーを、中間転写体又は記録材搬送部材用のクリーニング手段と潜像担持体用のクリーニング手段とに分散して回収することができる。このとき、中間転写体又は記録材搬送部材用のクリーニング手段に回収される前記一部のトナーの量と、潜像担持体用のクリーニング手段に回収される前記残りのトナーの量との比率を変更できるので、各クリーニング手段でクリーニング不良が発生する事態を回避することが可能となる。

（態様Ｏ）
前記態様Ｎにおいて、前記変更手段は、使用実績情報に応じて前記比率を変更することを特徴とする。
使用実績情報は、個々の画像形成装置固有の使われ方を示す情報であり、例えば、総画像形成枚数、感光体の累積走行距離、各色の平均トナー画像面積、使用環境などが上げられる。このような使用実績情報に応じて前記比率を変更することで、例えば、潜像担持体用のクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いている場合、ほとんど使われていない色の潜像担持体については、前記残りのトナー量を多めに設定して、その潜像担持体用のクリーニング手段に多めのトナーが入力されるようにするという制御が可能となる。この場合、クリーニングブレードと潜像担持体との摩擦を、トナー強制消費により潜像担持体に付着させたトナーによって低減することが可能となり、クリーニング性能の劣化を防ぐ効果が得られる。このとき、ほとんど使われていない色の潜像担持体かどうかの判定には、例えば、感光体走行距離（使用実勢情報）に対する平均トナー画像面積（使用実勢情報）がある閾値以下であるというような条件で判定することが可能である。

１ 画像形成部
２ 感光体
３ クリーニング装置
４ 帯電装置
５ 現像装置
５ｅ 透磁率センサ
６ａ 中間転写ベルト
６ｈ クリーニング装置
７ 一次転写ローラ
８ 露光装置
１４ 二次転写ローラ
１５ 定着装置
１７ 光学センサ

特開２０１１−１７０１０４号公報 特開２０１２−１１３２４９号公報

Claims (14)

1. 現像装置内に収容された所定極性に帯電したトナーとキャリアとを含む二成分現像剤中のトナーを、現像領域に印加した現像バイアスの作用により、潜像担持体の表面上に形成された潜像に静電的に付着させることでトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録材上に転写することで画像を形成する画像形成装置において、
   所定の画像濃度調整タイミングで、トナー付着量が互いに異なる複数のトナーパッチからなる階調パターンを潜像担持体の表面に形成し、該複数のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて画像濃度が目標画像濃度となるように前記現像バイアスを調整する画像濃度調整制御を実行する画像濃度調整制御手段と、
   所定のトナー強制消費タイミングで、前記潜像担持体上に前記現像装置内のトナーを付着させて該現像装置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トナー強制消費制御手段とを有し、
   前記トナー強制消費制御手段は、前記画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるように、前記トナー強制消費制御を実行するとともに、前記画像濃度調整制御手段が前記画像濃度調整制御に用いる前記階調パターンについての前記トナー付着量検出手段による検出結果から導出されるトナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を示す直線を、縦軸にトナー付着量をとり横軸に現像ポテンシャルをとった二次元座標系に表したときの縦軸との切片をＶｔとし、横軸との切片をＶｋとしたとき、前記直線の傾きが基準傾きよりも大きく、かつ、Ｖｋがゼロ以下の値である基準値以下であるという第１条件を満たす場合には、前記直線の傾きが前記基準傾き以下であり、かつ、Ｖｋが前記基準値以下であるという第２条件を満たす場合、又は、Ｖｋが前記基準値よりも大きいという第３条件を満たす場合よりも、トナー強制消費量が多くなるように、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。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記画像濃度調整制御手段は、前記画像濃度調整制御を実行した後であって次の画像形成動作を実行する前に、前記トナー強制消費制御手段が該画像濃度調整制御により調整された現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるようにトナー強制消費制御を実行したとき、該トナー強制消費制御の後であって次の画像形成動作を実行する前に、前記画像濃度調整制御を再び実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   前記潜像担持体の表面上に潜像を形成する前に、該潜像担持体の表面が目標帯電電位となるように、該潜像担持体の表面に接触又は近接して配置される帯電部材に直流電圧を印加して帯電処理を実行する帯電手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   絶対湿度を検出する絶対湿度検出手段を有し、
   前記トナー強制消費制御手段は、前記絶対湿度検出手段が検出した絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］以上であり、かつ、前回の画像濃度調整制御の実行時における絶対湿度も１５［ｇ／ｍ^３］以上であって、画像形成動作が行われないまま所定時間が経過するという条件が満たされた後の所定の画像濃度調整タイミングで、前記画像濃度調整制御手段が画像濃度調整制御を実行した場合、該画像濃度調整制御により調整された現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるように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１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   絶対湿度を検出する絶対湿度検出手段を有し、
   前記トナー強制消費制御手段は、前記絶対湿度検出手段が検出した絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］以上であり、かつ、前回の画像濃度調整制御の実行時における絶対湿度が１５［ｇ／ｍ^３］未満であるという条件が満たされた後の所定の画像濃度調整タイミングで、前記画像濃度調整制御手段が画像濃度調整制御を実行した場合、該画像濃度調整制御により調整された現像バイアスが高いほどトナー強制消費量が少なくなるように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、
   現像装置内の二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段を有し、
   前記トナー強制消費制御手段は、前記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度が規定値未満である場合には、前記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度が規定値以上である場合よりもトナー強制消費量が少なくなるように、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。
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、
   前記トナー強制消費制御手段は、前記第１条件を満たす場合、前記直線の傾きと基準傾きとの差分が大きいほど、トナー強制消費量が多くなるように、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。
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、
   前記トナー強制消費制御手段は、前記第１条件を満たす場合、Ｖｋと前記基準値との差分が大きいほど、トナー強制消費量が多くなるように、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。
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手段は、前記画像濃度調整制御手段が調整した現像バイアスが規定値以上となるときには、前記所定のトナー強制消費タイミングでも、前記トナー強制消費制御を実行しない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、
    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現像装置内に収容された二成分現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を形成し、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、
    前記トナー強制消費制御手段は、該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を互いに重なり合わない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、該中間転写体又は該記録材搬送部材上からクリーニング手段を用いて該トナーを除去させることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０の画像形成装置において、
    前記トナー強制消費制御手段は、各現像装置についてのトナー強制消費制御を同時に開始させることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１０の画像形成装置において、
    前記トナー強制消費制御手段は、潜像担持体の表面に付着させたトナーの後端が、前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上に先に転写されているトナーの先端に連続して転写されるように、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。
13. 請求項１乃至１２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現像装置内に収容された二成分現像剤中のトナーを用いて現像してトナー像を形成し、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、
    前記トナー強制消費制御手段は、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一部のトナーを前記中間転写体又は前記記録材搬送部材上に転写させ、該中間転写体又は該記録材搬送部材上からクリーニング手段を用いて該一部のトナーを除去するとともに、各潜像担持体の表面に付着した残りのトナーを潜像担持体用のクリーニング手段を用いて各潜像担持体から除去するものであり、
    前記一部のトナーの量と前記残りのトナーの量との比率を変更する変更手段を有することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３の画像形成装置において、
    前記変更手段は、使用実績情報に応じて前記比率を変更することを特徴とする画像形成装置。

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