(57)【要約】【課題】劣化トナーの量が増えても、トナー濃度検出手段による検出誤差を小さくして、当該検出誤差に起因した不具合を軽減することを課題とする。【解決手段】現像装置内のトナー濃度を透磁率センサで検出するとともに、現像装置内にトナーを補給するトナー補給機構にトナー補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御手段を有し、このトナー補給制御手段は、透磁率センサが検出したトナー濃度が所定の値を超える場合には、感光体上に現像装置内のトナーを付着させてトナーを強制的に消費するトナー強制消費制御を実行しながら、トナー補給制御を行う（Ｓ８）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナーを用いて現像する画像形成装置に用いられ、トナー補給手段により該現像装置へトナーを補給するトナー補給制御を実行するトナー補給制御装置において、
上記潜像担持体上に上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す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、
上記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、
上記トナー補給手段にトナー補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御手段とを有し、
上記トナー補給制御手段は、上記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度が所定の値を超える場合には、上記トナー強制消費制御手段にトナー強制消費制御を実行させながら上記トナー補給制御を行う特別トナー補給制御を実行することを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項２】
請求項１のトナー補給制御装置において、
上記トナー補給制御手段は、上記画像形成装置が有する画像濃度制御手段が画像濃度調整制御を実行する際に、上記特別トナー補給制御を実行することを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項３】
請求項２のトナー補給制御装置において、
上記トナー補給制御手段は、上記画像濃度調整制御が実行される前の所定期間内に形成した画像の画像面積率の平均値が規定値よりも高い場合には、上記特別トナー補給制御を実行しないことを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー補給制御装置において、
上記特別トナー補給制御では、上記トナー強制消費制御による現像装置内のトナーの強制消費が開始されてから、トナー補給が開始されるように制御することを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトナー補給制御装置において、
上記トナーは、外添剤として疎水性シリカを含むことを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトナー補給制御装置において、
上記トナーは、重量平均粒径が３μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項７】
潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナーを用いて現像するとともに、トナー補給手段により該現像装置へトナーを補給する画像形成装置において、
上記トナー補給手段に上記現像装置へトナーを補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のトナー補給制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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で現像により消費した分のトナーを補給するためのトナー補給制御を実行するトナー補給制御装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、一般に、画像形成ジョブ（印刷ジョブ）の入力を受けることで、回転駆動する潜像担持体の表面を目標帯電電位となるように一様に帯電した後、画像情報に応じた露光を行って静電潜像を形成する。その後、潜像担持体上の静電潜像と現像剤担持体の表面との電位差（現像ポテンシャル）の作用により、現像剤担持体上の二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）中のトナーを静電的に静電潜像へ付着させて現像を行う。そして、現像により形成された潜像担持体上のトナー像を最終的に記録材上に転写して画像を形成する。このような画像形成装置では、温湿度変化や現像剤の経時劣化により現像剤中のトナー帯電量が変化し、その結果として現像γが変化する。
【０００３】
現像γとは、現像ポテンシャルと静電潜像に対する単位面積あたりのトナー付着量（単位潜像面積あたりのトナー付着量）との関係を示す直線の傾きのことである。現像ポテンシャルとは、潜像担持体上の静電潜像の電位と現像剤担持体の表面電位との電位差である。現像γは、次のような方法で検出することができる。まず、互いに異なる現像ポテンシャルの条件下でそれぞれ所定の静電潜像（画像濃度調整用の潜像パターン）を現像する。そして、これにより形成される各トナー像（画像濃度調整用のトナーパターン）に対するトナー付着量をトナー付着量検知センサによって検知し、その検知結果に基づいて現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す直線式の傾きを現像γとして検出する。
【０００４】
現像γが変化すると、同じ現像ポテンシャルで現像しても、静電潜像に対するトナー付着量が変化するため、画像濃度が変化してしまう。また、複数色のトナー像を互いに重ね合わせてカラー画像を形成する場合には、各色の画像濃度が個別に変化する結果、色再現性が低下する事態も発生する。そのため、従来、所定のタイミングで（例えば所定の画像形成回数ごとに）、その時点の現像γを検出し、潜像担持体の目標帯電電位、現像剤担持体に印加する現像電圧、潜像形成時の露光パワーなどの現像ポテンシャル変更条件を、目標の画像濃度が得られるように調整する画像濃度調整制御（プロセスコントロール）を行う画像形成装置が知られている（特許文献１等）。
【０００５】
また、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いた画像形成装置では、現像剤中のトナー濃度を適正に制御しないと、目標の画像濃度が得られない。そのため、一般に、現像装置内の現像剤中のトナー濃度を適宜検出し、その検出結果に係るトナー濃度が目標トナー濃度となるように、現像装置へのトナー補給動作を制御することが行われる。
【０００６】
画像濃度調整制御が行う画像形成装置においては、現像γが大きく変化した場合、上述した現像ポテンシャル変更条件を調整するだけでは、画質を劣化させるおそれがある。例えば、大きく変化した現像γに合わせて画像濃度調整制御により現像ポテンシャル変更条件を調整した結果、現像ポテンシャルが高くなり過ぎる場合がある。この場合、潜像担持体上にキャリアが付着してしまう等の不具合が生じる。
【０００７】
特許文献１に記載の画像形成装置で行われるプロセスコントロールでは、現像ポテンシャル変更条件を調整するだけでなく、トナー濃度が目標トナー濃度に制御されているのに現像γが大きく目標から外れている場合に、目標トナー濃度を変更する制御も行っている。例えば、トナー濃度が目標トナー濃度の５［ｗｔ％］に制御されているのに現像γが目標値から０．３［ｍｇ／ｃｍ2・ｋＶ］だけ小さい場合、目標トナー濃度を７［ｗｔ％］に変更するという制御を行う。これによれば、上述した不具合を生じさせない適切な変更可能範囲内で現像ポテンシャルを調整しつつも、トナー濃度を変更することで目標の画像濃度を得ることが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献１に記載のように現像ポテンシャル変更条件を変更したりトナー濃度を変更したりする制御だけでは、不足している画像濃度を目標画像濃度へ調整することができない場合があった。これは次の理由による。
【０００９】
現像ポテンシャルが高くなり過ぎると、キャリア付着等の不具合が発生しやすくなるため、上述したように、現像ポテンシャルの変更可能な上限値は、このような不具合の発生が適切に抑制できる範囲に制限される。この上限値を超えて現像ポテンシャルを変更することは、目標の画像濃度が得られないことよりも深刻な不具合を生じさせることになるので、この上限値を超えるような画像濃度の調整は行うことができない。一方、トナー濃度が高くなり過ぎると、トナー飛散などの不具合が発生しやすくなるため、トナー濃度の変更可能な上限値は、このような不具合の発生が適切に抑制できる範囲に制限され、この範囲を超えて画像濃度を調整することはできない。
【００１０】
そのため、現像ポテンシャルやトナー濃度がすでに上限値に達しているにも拘わらず画像濃度が不足している状況では、もはや画像濃度を目標画像濃度へ調整することができないという問題があった。
【００１１】
この問題に対し、本発明者は、鋭意研究を重ね、このような状況が画像面積率の低い画像を連続して形成する場合に起こりやすいことを見出し、その現象について考察した。そして、このような状況になった時の現像装置内の現像剤を調べたところ、実際のトナー濃度は未だ上限に達していないことが判明した。つまり、このような状況になった場合でも、トナー補給によりトナー濃度を更に高めることで、トナー濃度過多によるトナー飛散などの不具合の発生を抑制しつつ、画像濃度を目標画像濃度に向けて高めることが可能であった。そして、この原因について検討したところ、上述したような状況下においては、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段による検出誤差が大きくなることが原因であることを突き止めた。
【００１２】
具体的に説明すると、トナー濃度検出手段としては、一般に、透磁率センサが用いられることが多い。透磁率センサの検出値は、その検出領域内に存在する現像剤中の磁性キャリアの量に高い相関関係を示すので、透磁率センサの検出値から現像剤中のトナー濃度を高精度に把握することが可能である。ところが、画像面積率の低い画像を連続して形成した場合、潜像担持体の潜像に付着せず現像に使用されないまま現像装置内に長期的に残留する劣化トナーの量が増大する。そして、このような劣化トナーの量が増えると、現像剤の嵩密度が低下し、透磁率センサの検出領域内に存在する現像剤量が少なくなる結果、透磁率センサの検出領域内に存在する磁性キャリアの量が少なくなる。その結果、トナー濃度に変化がなくても、磁性キャリアが少ないことが透磁率センサによって検出され、その検出結果からトナー濃度が高まった（磁性キャリアが少なくなった）ものと誤認識してしまう。つまり、劣化トナーの量が増えると、トナー濃度検出手段により検出されるトナー濃度が実際のトナー濃度よりも高めの値を示す検出誤差が発生し、実際のトナー濃度は未だ上限値に達していないのに、上限値に達したものと判断されてしまう。
【００１３】
一方、従来、現像装置内の劣化トナーを強制的に消費して新しいトナーに入れ替える制御（トナー強制消費制御）が知られている（特許文献２等）。このトナー強制消費制御は、静電潜像を形成する際に用いられる画素数に対応したトナー消費量が所定のトナー消費量以下である場合に、当該所定のトナー消費量との差分に相当する量のトナーを強制的に消費させるというものである。このトナー強制消費制御を採用する画像形成装置では、トナーの無駄な消費を抑制すべくトナー消費量を必要最小限に止めており、環境等の使用条件によっては、現像装置内に劣化トナーが増大していく。その結果、劣化トナーの増大による検出誤差に起因して、現像ポテンシャルやトナー濃度が上限値に達しているにも拘わらず画像濃度が不足している状況に陥るおそれがある。
【００１４】
また、現像ポテンシャルやトナー濃度がすでに上限値に達しているにも拘わらず画像濃度が不足している状況は、劣化トナーの増大に限らず、様々な要因によって発生し得るものである。そのため、トナー濃度の変更可能範囲の上限を、トナー濃度検出手段による検出誤差の分だけ単純に高く設定すると、劣化トナーの増大とは異なる要因である場合には、トナー濃度過多となってトナー飛散を引き起こしてしまう。
【００１５】
劣化トナーの量が増えて、トナー濃度検出手段により検出されるトナー濃度が実際のトナー濃度よりも高めの値を示す検出誤差が発生することに起因した不具合は、上記問題に限られない。例えば、トナー濃度検出手段により検出されるトナー濃度が適正範囲内であっても、実際のトナー濃度が適正範囲を下回っているという状況を把握できないおそれがあり、この場合、画質劣化が発生するという不具合を引き起こす。
【００１６】
また、劣化トナー増加による現像剤嵩密度低下に起因した検出誤差は、トナー濃度検出手段として透磁率センサを用いる場合に限らず、トナー濃度検出手段として、予め決められた所定の検出領域内に存在する現像剤中のトナー又はキャリアの量を検出するセンサを用いる場合であれば生じ得る。
【００１７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、劣化トナーの量が増えても、トナー濃度検出手段による検出誤差を小さくして、当該検出誤差に起因した不具合を軽減できるトナー補給制御装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナーを用いて現像する画像形成装置に用いられ、トナー補給手段により該現像装置へトナーを補給するトナー補給制御を実行するトナー補給制御装置において、上記潜像担持体上に上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す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、上記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、上記トナー補給手段にトナー補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御手段とを有し、上記トナー補給制御手段は、上記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度が所定の値を超える場合には、上記トナー強制消費制御手段にトナー強制消費制御を実行させながら上記トナー補給制御を行う特別トナー補給制御を実行することを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度が所定の値を超える場合、トナー強制消費制御により現像装置内のトナーを消費するとともに、現像装置内へトナーを補給する。これにより、現像装置内において、劣化トナーの一部を新しい未劣化のトナーに入れ替えることができる。その結果、現像装置内における劣化トナーの量が減り、劣化トナーの増大に起因したトナー濃度検出手段による検出誤差を小さくすることができる。よって、劣化トナーの量が増えてトナー濃度検出手段により検出されるトナー濃度が実際のトナー濃度よりも高めの値を示す検出誤差が発生することに起因した不具合を軽減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上、本発明によれば、劣化トナーの量が増えても、トナー濃度検出手段による検出誤差を小さくして、当該検出誤差に起因した不具合を軽減できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】同フルカラープリンタにおける画像形成部の拡大説明図である。
【図３】透磁率センサの出力値とトナー濃度との関係の例を示すグラフである。
【図４】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。
【図５】トナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］と現像ポテンシャル［ｋＶ］との関係式（現像γ）を説明するためのグラフである。
【図６】低画像面積率の画像形成が続いた場合にだけ、ステップＳ６及びＳ８の処理を実行する一例を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、トナー消費の実施タイミングとトナー補給の実施タイミングとの関係の例を示すタイミングチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、トナー消費とトナー補給の少なくとも一方の動作を間欠的に行う場合の例を示すタイミングチャートである。
【図９】実験例４と比較実験例１とを比較した実験結果を示すグラフである。
【図１０】実験例５比較実験例２を比較した実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、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）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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画像濃度検知手段としての光学センサ１７が設けられている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。制御部は、Ｉ／Ｏボード１８を介して、トナー補給機構９を駆動するトナー補給駆動モータ１６に制御信号を伝達し、トナー補給動作を制御するトナー補給制御を行う。
【００３８】
ＲＡＭ２１には、Ｉ／Ｏボード１８ボードから読み取った透磁率センサ５ｅの出力値Ｖｔを一時保存するＶｔレジスタ、現像装置５内の現像剤の目標トナー濃度に対応する制御基準値Ｖｔｒｅｆを記憶するＶｔｒｅｆレジスタ、中間転写ベルト６ａ上で画像濃度を検知する光学センサ１７からの出力値Ｖｓを記憶するＶｓレジスタ等が設けられている。ＲＯＭ２０には、トナー濃度制御プログラム、画像濃度制御パラメータ補正プログラムなどが記憶されている。
【００３９】
次に、１回の画像形成ごとに実行されるトナー補給制御について説明する。
透磁率センサ５ｅの出力値Ｖｔは、トナー濃度との関係では、あのトナー濃度の範囲では、図３に示すように、直線近似することが可能であり、トナー濃度が高いほど出力値Ｖｔが小さくなるという関係性がある。透磁率センサ５ｅの出力値Ｖｔが目標トナー濃度である制御基準値Ｖｔｒｅｆより大きい場合には、これらの差分を解消すべく、制御部は、トナー補給駆動モータ１６へ制御信号を送り、トナー補給駆動モータ１６を駆動してトナー補給動作を行わせる。逆に、透磁率センサ５ｅの出力値Ｖｔが制御基準値Ｖｔｒｅｆより小さい場合には、トナー補給駆動モータ１６へ制御信号を送り、トナー補給駆動モータ１６の駆動を停止してトナー補給動作を行わない。
【００４０】
次に、所定の画像濃度調整時期が到来するたびに行う画像濃度調整制御について説明する。
図４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時期には、例えば、電源投入時、印刷の開始命令がされた時、連続印刷中の合間、印刷終了時、印刷待機中の所定時間間隔ごと等が挙げられる。
【００４１】
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）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）。
【００４２】
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／ｃｍ２］に換算される。そして、図５に示すように、トナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］と現像ポテンシャル［ｋＶ］との関係を直線近似して、関係式を得る（Ｓ２）。この関係式の傾きが現像能力を示す現像γ［ｍｇ／ｃｍ２／ｋＶ］である。本実施形態では、現像γの範囲が予め決められた適正範囲内である場合（Ｓ３のＹｅｓ、Ｓ５のＹｅｓ）には、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（Ｓ９）。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（Ｓ１０）、画像濃度を調整する。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施形態においては、算出した現像γから現像ポテンシャルを算出する前に、現像γの算出結果から、トナーの補給／消費判定を行う。具体的には、現像γが予め決められた規定範囲の上限値より高い値である場合（Ｓ３のＮｏ）、トナーの消費が必要であると判断され、トナー強制消費制御を行って、現像装置内の現像剤からトナーを強制的に消費させる（Ｓ４）。このトナー強制消費制御は、感光体２上の非画像領域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制御である。このパターンに付着したトナーは、中間転写ベルト６ａに転写せずにクリーニング装置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。このトナー強制消費制御によれば、トナー消費量は、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。
【００４５】
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、各色のベタ画像が重なると、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用となり、時間がかかる。
【００４６】
一方、現像γが予め決められた規定範囲の下限値より低い値である場合（Ｓ５のＮｏ）、トナー補給が必要であると判断され、トナー補給制御を行って、現像装置内の現像剤にトナーを補給することになる（Ｓ７，Ｓ８）。このときのトナー補給制御では、制御部からトナー補給駆動モータ１６に対して制御信号を送り、トナー補給駆動モータ１６を動作させて補給すべきトナー量が補給されるようにトナー補給動作を行わせる。
【００４７】
トナー補給量やトナー消費量は、予め実験等により求められた現像γとトナー濃度との関係、現像装置内の現像剤容量、トナー補給装置の補給能力等からＬＵＴ（ルックアップテーブル）等を作成し、これを参照することで決定する。トナー補給量とトナー消費量とは、同じ量であってもよいし、異なる量としてもよい。
【００４８】
このように、現像γの値が適正範囲から外れている場合には、トナー消費やトナー補給を行ってトナー濃度を調整した後（Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８）、再び、各色のトナーパッチを形成してその画像濃度を光学センサ１７によって検知し（Ｓ１）、現像γを算出する（Ｓ２）。その結果、現像γの値が適正範囲内に入ったら、現像ポテンシャルを算出し（Ｓ９）、現像ポテンシャル変更条件を変更して（Ｓ１０）、画像濃度を調整する。
【００４９】
ここで、現像γが適正範囲の下限値を下回っていて（Ｓ５のＮｏ）、トナー補給が必要であると判断されても、トナー補給を行うことが不適切である場合がある。トナー濃度が予め決められた適正範囲の上限値に達している場合である。この場合にトナー補給を行ってしまうと、トナー濃度が適正範囲の上限値を超えてしまい、トナー飛散などの不具合を引き起こしやすくなる。ただし、実際のトナー濃度と透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔから求めたトナー濃度との間には誤差が生じる場合があり、この誤差が許容範囲を超える大きな誤差である場合には、検出値Ｖｔから求めたトナー濃度が適正範囲の上限値に達していても、実際のトナー濃度は適正範囲の上限値には達していないことがある。
【００５０】
特に、透磁率センサ５ｅを用いてトナー濃度を検出する場合には、劣化トナーの増大により現像剤の嵩密度が低下することにより、上述したように、その検出値Ｖｔから求まるトナー濃度が実際のトナー濃度よりも高めの値をとる。そのため、検出値Ｖｔから求めたトナー濃度が適正範囲の上限値に達していても、実際のトナー濃度は適正範囲の上限値には達していないことが多い。
【００５１】
そこで、本実施形態においては、現像γが予め決められた規定範囲の下限値より低い値である場合（Ｓ５のＮｏ）、まず、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔがトナー濃度適正範囲の上限値に相当する下限値以上であるか否かを判断する（Ｓ６）。そして、検出値Ｖｔが下限値以上であれば（Ｓ６のＹｅｓ）、トナー濃度が適正範囲の上限値に達していないと判断して、トナー補給を行う（Ｓ７）。一方、検出値Ｖｔが下限値を下回っている場合には（Ｓ６のＮｏ）、透磁率センサ５ｅによるトナー濃度の検出誤差を改善するために、トナーの強制消費とトナー補給の両方を実行する（Ｓ８）。
【００５２】
このようにトナー消費とトナー補給の両方を行うことで、現像装置５内の劣化トナーの一部が現像装置内の現像剤から排出されるとともに、現像装置内の現像剤には未劣化の新たなトナーが補充される。その結果、現像装置５内の現像剤中の劣化トナーが未劣化の新たなトナーに入れ替えられる。一部の劣化トナーが未劣化の新たなトナーに入れ替わるだけでも、現像能力が上がって、現像γは適正範囲内に向かって回復する。
【００５３】
したがって、再び、各色のトナーパッチを形成してその画像濃度を光学センサ１７によって検知し（Ｓ１）、現像γを算出することで（Ｓ２）、現像γの値が適正範囲内に入ることが多い（Ｓ３のＹｅｓ，Ｓ５のＹｅｓ）。しかしながら、再び現像γを算出した場合でも、実際のトナー濃度が不足していて、現像γの値が未だ下限値を下回った状況が維持される場合がある。この場合でも、一部の劣化トナーが未劣化の新たなトナーに入れ替わったことで、劣化トナーの存在により現像剤の嵩密度が低下していた状況が改善されている。
【００５４】
透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔから求めたトナー濃度は、劣化トナーの増大により現像剤の嵩密度が低下することによって実際のトナー濃度よりも高めの値をとる。一部の劣化トナーが未劣化の新たなトナーに入れ替わって現像剤の嵩密度が上昇すると、実際のトナー濃度に変化はなくても、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔは上昇する（すなわち、検出値Ｖｔから求まるトナー濃度は低下する。）。よって、本実施形態によれば、トナー消費とトナー補給の両方を実施した後に（Ｓ８）、再び現像γを求めた際に、その現像γの値が未だ下限値を下回った状況が維持される場合でも、透磁率センサ５ｅによるトナー濃度の検出誤差が改善された結果、検出値Ｖｔは下限値以上であると判断される場合が多い（Ｓ６のＹｅｓ）。この場合、トナー補給を行って（Ｓ７）、実際には不足していたトナー濃度を補うことができるので、再び現像γを求めたときには、現像γが適正範囲内に収まる。
【００５５】
トナーの消費及び補給によるトナーの入れ替えによる現像γの上昇量は、その入れ替え量、すなわち、そのトナー消費量及びトナー補給量によって変わってくる。トナー消費量が多すぎる場合、そのトナー消費によりトナーの無駄が大きくなる。逆に、トナー消費量が少なすぎる場合、現像γの上昇幅が小さすぎて、現像γがなかなか適正範囲内にならず、上述したステップＳ１〜Ｓ８の処理を繰り返す回数が多くなって、画像濃度調整制御に時間がかかってしまう。
【００５６】
トナー入れ替え時のトナー補給量を、そのトナー入れ替え時のトナー消費量（トナー消費用の静電潜像パターンの画素数）に応じて、トナー消費量と同じ量とする場合、実際のトナー濃度に変化はないので、現像γの上昇幅は、トナーの入れ替わりによる効果によって決まる。一方、トナー入れ替え時のトナー補給量を、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔが目標トナー濃度である制御基準値Ｖｔｒｅｆになるまでの必要量とする場合、現像γの上昇幅は、トナーの入れ替わりによる効果だけでなく、実際のトナー濃度が上昇する効果も影響する。したがって、後者の方が、現像γの上昇幅を大きくできる。
【００５７】
現像γの取得方法は、上述したように複数階調の画像濃度調整用パッチ（トナーパッチ）を作成し、そのトナーパッチの画像濃度（トナー付着量）を光学センサ１７で検知した結果から算出する方法が一般的であるが、他の方法でよい。例えば、連続画像形成動作中における画像と画像との間の非画像領域に、特定の作像条件で画像濃度調整用パッチ（トナーパッチ）を作成し、そのトナーパッチの画像濃度（トナー付着量）を光学センサ１７で検知した結果の推移から現像γを算出する方法も採用できる。
【００５８】
本実施形態の画像濃度調整制御は、劣化トナーの割合が多くなる低画像面積率の画像形成が続く場合に効果的である。逆に、トナー消費が多く劣化トナーの割合が少なくなる高画像面積率の画像形成が続く場合には、トナーを無駄に消費することにつながり、また、画像濃度調整制御に要する時間の長期化を招くおそれがある。したがって、本実施形態の画像濃度調整制御のうち、少なくともステップＳ６及びＳ８の処理は、劣化トナーの割合が多くなる低画像面積率の画像形成が続いた場合にだけ実行するのが好ましい。
【００５９】
図６は、低画像面積率の画像形成が続いた場合にだけ、上述したステップＳ６及びＳ８の処理を実行する一例を示すフローチャートである。
この例では、現像γが予め決められた規定範囲の下限値より低い値である場合（Ｓ５のＮｏ）、本画像濃度制御の開始前までに低画像面積率の画像形成が続いたか否かを判断する（Ｓ１１）。この判断において、低画像面積率の画像形成が続いていないと判断された場合には（Ｓ１１のＮｏ）、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔが下限値以上であるか否かの判断（Ｓ６）や、トナー強制消費及びトナー補給を行う処理（Ｓ８）は行われない。そして、低画像面積率の画像形成が続いていると判断された場合に（Ｓ１１のＹｅｓ）、これらの判断（Ｓ６）や処理（Ｓ８）が行われる。
【００６０】
本画像濃度制御の開始前までに低画像面積率の画像形成が続いたか否かの判断は、例えば、本画像濃度制御の開始前の直近の１枚又は２枚以上の画像形成時における画像面積率から判断することができる。好ましくは、本画像濃度制御の開始前の直近の５０枚〜５００枚程度の画像形成時における画像面積率の平均値（単純平均、古い画像形成時の画像面積率ほど重みが低い加重平均等）から判断するのがよい。
【００６１】
また、トナー消費とトナー補給とを両方実施する処理（Ｓ８）において、トナー消費の実施タイミングとトナー補給の実施タイミングとの関係は、任意に設定できる。例えば、図７（ａ）に示すように、トナー消費の開始タイミングとトナー補給の開始タイミングとが同時になるように設定してもよい。また、例えば、図７（ｂ）に示すように、トナー消費を開始した後に、トナー消費中にトナー補給を開始するように設定してもよい。また、例えば、図７（ｃ）に示すように、トナー消費が修了した後にトナー補給を開始するように設定してもよい。また、例えば、図７（ｄ）に示すように、トナー補給を開始した後に、トナー消費を開始するように設定してもよい。
【００６２】
また、トナー消費とトナー補給とを両方実施する処理（Ｓ８）において、トナー消費の動作やトナー補給の動作は、連続的に行っても良いし、間欠的に行っても良い。具体的には、例えば、図８（ａ）に示すように、トナー消費及びトナー補給の両方の動作について間欠的に行っても良い。また、例えば、図８（ｂ）に示すように、トナー消費の動作については連続的に行い、トナー補給の動作については間欠的に行うようにしても良い。また、例えば、図８（ｃ）に示すように、トナー補給の動作については連続的に行い、トナー消費の動作については間欠的に行うようにしても良い。
【００６３】
本実施形態で使用される現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤である。トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有し、必要に応じて離型剤や帯電制御剤、その他の成分を含有するものである。また、外添剤として必要に応じて流動性向上剤やその他の成分を添加する。上述した透磁率センサ５ｅの検出誤差を引き起こす現像剤嵩密度の低下は、トナーの外添剤が埋没することによって生じやすい。したがって、流動性向上等を目的とする外添剤を添加したトナーを用いる場合には、上述した透磁率センサ５ｅの検出誤差が引き起こされやすく、そのようなトナーを用いる場合には、本実施形態の画像濃度調整制御は効果的である。
【００６４】
流動性向上を目的とする外添剤としては、平均一次粒径が１０［ｎｍ］以上５０［ｎｍ］以下である微粒子が好ましい。その中でも、シリカが流動性を向上させやすく、特に、各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理されたシリカが好ましい。外添剤としては、これら以外との併用も可能である。
【００６５】
外添剤添加前のトナーは、トナー構成材料を溶融混練後、粉砕分級する従来の方法や、重合法で製造されるものが一般的だが、この方法に限らず様々な方法で製造されるものが使用可能である。また、トナー粒径が小さいほど流動性を確保するために外添剤添加量を多く必要とし、外添剤埋没による現像剤嵩密度の低下が顕著となるため、小粒径トナーを用いる場合には、本実施形態の画像濃度調整制御は効果的である。ここで、小粒径トナーとは、重量平均粒径が３［μｍ］以上６［μｍ］以下のトナーをいう。
【００６６】
キャリアには、公知のものの中から適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。トナー濃度検出手段として透磁率センサ５ｅを用いる場合には、磁性キャリアであることが必要となるが、キャリアの磁性を利用せずにトナー濃度を検出する場合には、非磁性キャリアを使用することも可能である。
【００６７】
〔実験例１〕
次に、上述した実施形態に係るフルカラープリンタを用いた一実験例（以下、本実験例を「実験例１」という。）について、説明する。
本実験例１では、上述した実施形態に係るフルカラープリンタを用いて画像面積率が１０％であるＡ４サイズの画像を連続して形成した。本実験例１で使用したトナーは、体積平均粒径が７．５［μｍ］であり、外添剤として平均一次粒径が１５０［ｎｍ］である疎水性シリカをトナー重量の０．５％添加し、かつ、平均一次粒径が２０［ｎｍ］である酸化チタンをトナー重量の０．５％添加したものである。
【００６８】
本実験例１では、１枚の画像形成ごとに、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔと制御基準値Ｖｔｒｅｆとの関係からトナー補給制御を実施する。また、２５０枚の画像形成ごとに、画像濃度調整制御を実施する。本実験例１における画像濃度調整制御において、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合、トナー消費とトナー補給の両方が実行される。
【００６９】
本実験例１では、トナー消費とトナー補給を同時に開始し、トナー消費についてはＡ３サイズの画像２枚分の網点パターンを作成してトナー強制消費制御を実施するとともに、トナー補給については当該網点パターンの画素数から算出されるトナー消費量と同量のトナーを補給した。このトナー消費及びトナー補給の両方を実行した後に再び現像γを算出したところ、現像γの値は未だ適正範囲の下限値よりも低かった。ただし、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔが上昇し、下限値以上となったため、トナー補給が実施された。その後に算出した現像γは適正範囲内となったため、現像ポテンシャルを算出して画像濃度調整が完了した。その結果、画像濃度を目標画像濃度に維持することができた。
【００７０】
〔実験例２〕
次に、上述した実施形態に係るフルカラープリンタを用いた他の実験例（以下、本実験例を「実験例２」という。）について、説明する。
本実験例２の基本動作は上記実験例１の場合と同じであるが、本実験例２では、トナー補給の開始をトナー消費の開始後とした点と、トナー補給について透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔがトナー消費開始前における検出値となるまでトナー補給を続ける点とが、上記実験例１とは異なっている。
【００７１】
本実験例２でも、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合、トナー消費とトナー補給の両方が実行される。このトナー消費及びトナー補給の両方を実行した後に再び現像γを算出したところ、現像γは適正範囲内となったため、現像ポテンシャルを算出して画像濃度調整が完了した。その結果、画像濃度を目標画像濃度に維持することができた。
【００７２】
上述した実験例１では、現像γの算出を合計３回行ったが、本実験例２では２回に減らすことができた。その結果、上述した実験例１の場合より、画像濃度調整制御に要する時間を短縮することができた。また、トナー消費量も少なく抑えることができた。なお、本実験例２では、トナー消費量よりトナー補給量が多くなったが、トナー飛散により機内が汚れることはなかった。
【００７３】
〔実験例３〕
次に、上述した実施形態に係るフルカラープリンタを用いた更に他の実験例（以下、本実験例を「実験例３」という。）について、説明する。
本実験例３では、画像面積率を２０％に変えて、上述した実験例２と同様のことを行った。本実験例３でも、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合、トナー消費とトナー補給の両方が実行される。このトナー消費及びトナー補給の両方を実行した後に再び現像γを算出したところ、算出された現像γは１回目の算出値とほとんど変わらなかった。その後、トナー消費及びトナー補給の両方を実施し、現像γを算出するという処理を５回繰り返したが、現像γが適正範囲内にはならなかった。本実験例３では、５回繰返し後に現像ポテシャル値を算出して画像濃度調整を行い、印刷を再開した。本実験例３において、現像γは適正範囲内にならなかったが、印刷を再開した後の次の画像濃度調整制御では現像γが適正範囲内であった。
【００７４】
本実験例３においては、高い画像面積率の画像を形成しているので、低い画像面積率の画像を形成する場合とは別の原因（劣化トナーの増大とは別の原因）で現像γが適正範囲内にならなかったと考えられる。よって、高い画像面積率の画像を形成している場合には、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理を行っても、時間とトナーの無駄につながる。よって、画像濃度調整制御の開始直前の印刷画像の画像面積率に応じて、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理を行うか否かを選択するのが好ましい。具体的には、例えば、画像濃度調整制御の開始直前の５０枚の平均画像面積率が１０％よりも低い場合にだけ、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理を行うようにする。
【００７５】
〔実験例４〕
次に、上述した実施形態に係るフルカラープリンタを用いた更に他の実験例（以下、本実験例を「実験例４」という。）について、説明する。
本実験例４では、画像面積率を２％に変えて、上述した実験例２と同様のことを行った。本実験例４でも、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合、トナー消費とトナー補給の両方が実行される。トナー補給は、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔがトナー消費前の値になるまで実行された。このトナー消費及びトナー補給の両方を実行した後に再び現像γを算出したところ、現像γの値は未だ適正範囲の下限値よりも低く、また、透磁率センサの検出値Ｖｔも未だ下限値に達していた。そのため、再び、トナー消費及びトナー補給の両方を実行し、再度、現像γを算出した。その結果、現像γは適正範囲内となったため、現像ポテンシャルを算出して画像濃度調整が完了した。その結果、画像濃度を目標画像濃度に維持することができた。
【００７６】
〔比較実験例１〕
次に、比較実験例１について説明する。
本比較実験例１では、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合でも、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理は行わない。また、この場合、トナー飛散を抑制すべく、トナー補給も行わないまま、現像ポテンシャルを算出して画像濃度調整を行う。その他は、上述した実験例４と同じである。この場合に算出される現像ポテンシャル値は、本フルカラープリンタの適正範囲を超える値となるので、当該適正範囲の上限値に相当する現像ポテンシャルを用いて印刷を継続した。
【００７７】
図９は、上述した実験例４と比較実験例１とを比較した実験結果を示すグラフである。
このグラフからわかるように、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理を実施した実験例４は、画像濃度が経時的に維持されているのに対し、この処理を実施しない比較実験例１では、経時的には画像濃度が目標画像濃度を維持できずに低下するようになった。
【００７８】
〔実験例５〕
次に、上述した実施形態に係るフルカラープリンタを用いた更に他の実験例（以下、本実験例を「実験例５」という。）について、説明する。
本実験例５では、トナーの種類を以下のものに変えて、上述した実験例４と同様のことを行った。すなわち、本実験例５で使用したトナーは、体積平均粒径が５．５［μｍ］であり、外添剤として、平均一次粒径が２００［ｎｍ］である疎水性シリカをトナー重量の１％添加し、平均一次粒径が２５［ｎｍ］である疎水性シリカをトナー重量の０．８％添加し、かつ、平均一次粒径が２０［ｎｍ］である酸化チタンをトナー重量の０．５％添加したものである。
【００７９】
本実験例５でも、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合、トナー消費とトナー補給の両方が実行される。トナー補給は、透磁率センサ５ｅの検出値Ｖｔがトナー消費前の値になるまで実行された。このトナー消費及びトナー補給の両方を実行した後に再び現像γを算出したところ、現像γの値は未だ適正範囲の下限値よりも低く、また、透磁率センサの検出値Ｖｔも未だ下限値に達していた。そのため、トナー消費及びトナー補給の両方を実行し、現像γを算出するという処理を３回繰り返したところ、現像γは適正範囲内となったため、現像ポテンシャルを算出して画像濃度調整が完了した。その結果、画像濃度を目標画像濃度に維持することができた。
【００８０】
〔比較実験例２〕
次に、比較実験例２について説明する。
本比較実験例２では、現像γが適正範囲の下限値よりも低い値である色があり、かつ、この色の透磁率センサの検出値Ｖｔは既に下限値に達していた場合でも、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理は行わない。また、この場合、トナー飛散を抑制すべく、トナー補給も行わないまま、現像ポテンシャルを算出して画像濃度調整を行う。その他は、上述した実験例５と同じである。この場合に算出される現像ポテンシャル値は、本フルカラープリンタの適正範囲を超える値となるので、当該適正範囲の上限値に相当する現像ポテンシャルを用いて印刷を継続した。
【００８１】
図１０は、上述した実験例５と比較実験例２とを比較した実験結果を示すグラフである。
このグラフからわかるように、トナー消費及びトナー補給の両方を実施する処理を実施した実験例５は、画像濃度が経時的に維持されているのに対し、この処理を実施しない比較実験例２では、経時的には画像濃度が目標画像濃度を維持できずに低下するようになった。
比較実験例２における画像濃度の低下度合いは、上述した比較実験例１の場合より大きいことから、粒径が小さく、また、外添剤の量の多いトナーほど、本実施形態に係る画像濃度調整制御の効果が大きいことがわかる。
【００８２】
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２等の潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置５によりトナーを用いて現像するフルカラープリンタ等の画像形成装置に用いられ、トナー補給機構９等のトナー補給手段により該現像装置５へトナーを補給するトナー補給制御を実行する制御部等のトナー補給制御装置において、上記潜像担持体上に上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す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、上記現像装置内のトナー濃度を検出する透磁率センサ５ｅ等のトナー濃度検出手段と、上記トナー補給手段にトナー補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御手段とを有し、上記トナー補給制御手段は、上記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度が所定の値を超える場合には、上記トナー強制消費制御手段にトナー強制消費制御を実行させながら上記トナー補給制御を行う処理Ｓ８等の特別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、現像装置内における劣化トナーの量が増大して、トナー濃度検出手段の検出誤差が大きくなったことに起因する不具合、例えば、トナー濃度検出手段により検出されたトナー濃度が既に上限値に達していて、これ以上トナー補給が実施できないために画像濃度を維持できないという不具合が生じても、当該検出誤差を小さくすることができる結果、その不具合を軽減することができる。
【００８３】
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、上記トナー補給制御手段は、上記画像形成装置が有する画像濃度制御手段が画像濃度調整制御を実行する際に、上記特別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、トナー濃度検出手段により検出されたトナー濃度が既に上限値に達していて、これ以上トナー補給が実施できないために画像濃度を維持できないという不具合を軽減することができる。
【００８４】
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、上記トナー補給制御手段は、上記画像濃度調整制御が実行される前の所定期間内に形成した画像の画像面積率の平均値が規定値よりも高い場合には、上記特別トナー補給制御を実行しないことを特徴とする。
これによれば、劣化トナーの増大による検出誤差に起因した不具合は、画像面積率の低い画像を形成する場合に顕著であり、画像面積率の高い画像を形成する場合には生じることが少ない。本態様によれば、この不具合が生じる可能性が低い場合には上記特別トナー補給制御が実行されないので、無駄な特別トナー補給制御の実施を減らすことができ、無駄なトナー消費や無駄な制御時間を減らすことができる。
【００８５】
（態様Ｄ）
上記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、上記特別トナー補給制御では、上記トナー強制消費制御による現像装置内のトナーの強制消費が開始されてから、トナー補給が開始されるように制御することを特徴とする。
これによれば、現像装置内のトナー濃度ムラを軽減することが可能となる。
【００８６】
（態様Ｅ）
上記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、上記トナーは、外添剤として疎水性シリカを含むことを特徴とする。
これによれば、トナーの流動性を良好に向上させることができる。
【００８７】
（態様Ｆ）
上記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、上記トナーは、重量平均粒径が３μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とする。
このような小粒径トナーでは、現像装置内の現像剤中における劣化トナーの量が増大して、トナー濃度検出手段の検出誤差が大きくなることに起因した不具合が顕著となるので、この不具合を抑制できる効果が大きい。
【００８８】
（態様Ｇ）
潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナーを用いて現像するとともに、トナー補給手段により該現像装置へトナーを補給する画像形成装置において、上記トナー補給手段に上記現像装置へトナーを補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御装置として、上記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様に係るトナー補給制御装置を有することを特徴とする。
これによれば、現像装置内の現像剤中における劣化トナーの量が増大して、トナー濃度検出手段の検出誤差が大きくなったことに起因する不具合を軽減して、画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００８９】
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
６  中間転写ユニット
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
９  トナー補給機構
１４  二次転写ローラ
１５  定着装置
１６  トナー補給駆動モータ
１７  光学センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【特許文献１】特開２００７−７９４２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８６２３号公報
【図１】
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【図２】
2014056141.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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