(57)【要約】【課題】画像出力動作を行えない時間の発生を抑制しつつ、劣化したトナーの入れ替えを行うことのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１１１と、像担持体１１１上に形成された静電像をトナーで現像する現像装置１と、現像装置１へトナーを補給する補給手段４０と、を有し、現像装置１は、補給手段４０からのトナー補給動作に伴って現像装置１内のトナーが排出される排出口８を有する画像形成装置１００は、現像装置１の現像動作に伴うトナーの消費量に見合う量のトナーが補給手段４０から現像装置１に補給される第１の補給モードと、現像装置１の現像動作に伴うトナーの消費量に対する補給手段４０からのトナー補給量の比率が第１の補給モード時の比率より大きくなるように補給手段４０から現像装置１にトナーが補給される第２の補給モードと、を有する構成とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電像をトナーで現像する現像装置と、前記現像装置へトナーを補給する補給手段と、を有し、前記現像装置は、前記補給手段からのトナー補給動作に伴って前記現像装置内のトナーが排出される排出口を有する画像形成装置において、
前記現像装置の現像動作に伴うトナーの消費量に見合う量のトナーが前記補給手段から前記現像装置に補給される第１の補給モードと、前記現像装置の現像動作に伴うトナーの消費量に対する前記補給手段からのトナー補給量の比率が前記第１の補給モード時の比率より大きくなるように前記補給手段から前記現像装置にトナーが補給される第２の補給モードと、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の補給モードでは、前記現像装置によるトナーの消費量が少ないほど、トナーの消費量に対する補給量の比率が大きくなるように、前記補給手段から前記現像装置にトナーが補給されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の補給モードと前記第２の補給モードとの切り替えは、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーの消費量として、１つの出力画像に対するトナー消費量予測値が所定値未満の場合には前記第２の補給モードで、又、前記トナー消費量予測値が前記所定値以上の場合には前記の第１の補給モードで、前記補給手段から前記現像装置にトナーが補給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー消費量予測値は、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数から求められることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナーの消費量として、所定数の出力画像に対する平均トナー消費量予測値が所定値未満の場合には前記第２の補給モードで、又、前記平均トナー消費量予測値が前記所定値以上の場合には前記第１の補給モードで、前記補給手段から前記現像装置にトナーが補給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記平均トナー消費量予測値は、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数と、画像出力数と、から求められることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記画像出力数は、装置本体が備えるか若しくは装置本体に接続された操作部から入力される画像形成枚数を指定する情報、又は装置本体が備える画像出力数検出手段の検出結果により決定されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第２の補給モードで前記補給手段から前記現像装置にトナーを補給したことに対応して、前記像担持体上又は前記像担持体からトナー像が転写される転写体上に制御用基準画像が形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像装置はトナーとキャリアとを備える現像剤を収容し、前記補給手段はトナーと共にキャリアを前記現像装置に補給し、前記排出口からはトナーと共にキャリアが排出されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記補給手段から前記現像剤に補給する補給剤の重量に対する、該補給剤中のトナーの重量の割合は、５０％以上であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記補給手段から前記現像装置へのトナーの補給量は、前記像担持体上又は前記像担持体からトナー像が転写される転写体上に形成される制御用基準画像の濃度検知結果により制御されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記補給手段から前記現像装置へのトナーの補給量は、前記現像装置内におけるトナー濃度又はトナー量の検知結果により制御されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式或いは静電気録方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関するものであり、より詳細には、現像装置に対するトナーの補給方法に特徴を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式や静電記録方式を用いて画像を形成する、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いはこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした２成分現像剤が用いられている。特に、フルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、殆どの現像装置が２成分現像剤を使用している。
【０００３】
周知のように、この２成分現像剤のトナー濃度（即ち、キャリア粒子及びトナー粒子の合計の重量Ｄに対する、トナー粒子の重量Ｔの割合。以下「Ｔ／Ｄ比」ともいう。）は画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。２成分現像剤のトナー粒子は現像時に消費され、そのトナー濃度は変化する。このため、現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度を検出する現像剤濃度検知手段と、検知された信号に応じて現像装置へトナーの補給を行わせる制御手段と、を備える現像剤補給装置を設け、２成分現像剤のトナー濃度を一定に保つようにしている。
【０００４】
上記現像剤補給装置として、従来、次のような方式がある。即ち、２成分現像剤に光を照射し、その反射光量を受光してトナー濃度を検知する光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサを用いる方式（現像剤反射光検知方式）や、２成分現像剤のインダクタンスを検知してトナー濃度を検出するインダクタンス検知方式のトナー濃度検知センサを用いる方式（インダクタンス検知方式）等が知られている。又、予め定められた濃度に対応するパッチ状の静電像を電子写真感光体等の像担持体上に形成し、これを現像したパッチ状のトナー像である制御用基準画像（パッチ画像）の濃度を光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサで検知してトナー濃度を検知する方法もある（パッチ検知方式）。上記いずれの方式を用いる場合も、トナー濃度検知センサで２成分現像剤のトナー濃度の変動量を求め、これをトナー補給量（補給時間）に換算してトナー補給槽から所定量のトナーを補給行う（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
つまり、図８及び図９は、光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサを備えた従来の現像装置１の一例を示す。感光体、誘電体等の像担持体１１１に対向して配置された現像装置１は現像容器１０を有しており、その内部は垂直方向に延在する隔壁４によって現像室（第１室）２と撹拌室（第２室）３とに区画されている。隔壁４の上方部は開放されており、現像室２で余分となった２成分現像剤が撹拌室３側に回収されるようになっている。現像室２及び撹拌室３には非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを含む２成分現像剤（現像剤）が収容されている。現像室２及び撹拌室３にはそれぞれ、スクリュータイプの現像剤攪拌搬送部材である第１及び第２のスクリュー１２及び１３が配置されている。第１、第２のスクリュー１２、１３によって、現像剤は、現像容器１０内を循環搬送される。そして、現像室２は像担持体１１１に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この開口部６に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ５が回転可能に配置されている。現像スリーブ５の内部には、磁界発生手段である磁石８が固定されている。現像スリーブ５はブレード１１によって層厚規制された２成分現像剤の層を担持搬送し、像担持体１１１と対向する現像領域で現像剤を像担持体１１の潜像に付着させて現像する。
【０００６】
光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサ２０は、発光素子としての例えばＬＥＤ２１と、受光素子としての例えばホトダイオード２２とを有する。ＬＥＤ２１から現像スリーブ５上に担持された２成分現像剤に光を照射し、そのトナー量の変化に応じて反射量が変化する反射光をホトダイオード２２で検知して電気信号に変換する。そして、その信号値と基準値との差分を取り、この差分に応じて決定された量の現像剤、即ちトナーを補給口７から撹拌室３へ補給する。尚、発光素子と受光素子の温度変化による出力値の変化を補正するために、双方向発光型のＬＥＤと２つのホトダイオードを使用し、このＬＥＤからの直接光を第２のホトダイオードで受光してその検知出力を基準信号とする場合も多い。
【０００７】
又、図１０及び図１１は、インダクタンス検知方式のトナー濃度検知センサを備えた従来の現像装置の一例を示す。インダクタンス検知方式のトナー濃度検知センサは、インダクタンスの変化が安定して検知できる現像容器１０の側面や底面の現像剤の流れや圧縮の一定な場所に設置される。又、トナー濃度の変動を検知するものであるから、現像室２の下流側に設置される。従って、通常は、現像室２の下流側の現像装置の底面に、インダクタンス検知方式のトナー濃度検知センサ（インダクタンスヘッド）２８を設置する。そして、２成分現像剤のトナー量の変化に応じて変化するインダクタンスを検知し、トナー濃度を検知する。
【０００８】
又、図１２に示すように、パッチ検知方式においては、予め定められた濃度に対応するパッチ状の静電像を像担持体１１上に形成し、これを現像してパッチ状の制御用基準画像（参照画像）３０とする。そして、この制御用基準画像３０に上述したような光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサ３１のＬＥＤ３２から光を照射し、その反射光をホトダイオード３３で受光して制御用基準画像３０の濃度を検知する。この濃度が現像装置１内の２成分現像剤のトナー濃度に対応する。このことから、この検知した濃度を基準値と比較して差分を取り、この差分よりトナー濃度の変動量を算出し、これをトナー補給量（補給時間）に換算し、トナー補給槽から所定量のトナーを補給させる。
【０００９】
更に、画像情報信号を加算してトナーの消費量を予想し、その予想消費量により逐次トナーを補給する方式（ビデオカウント方式）も知られている。
【００１０】
上述の現像剤反射光検知方式、インダクタンス検知方式、パッチ検知方式、ビデオカウント方式は、これらのうち少なくとも２つを組み合わせて用いられることもある。
【００１１】
一方、従来、現像装置にトナーと共にキャリアをも補給することで、劣化した現像剤（主にキャリア）の交換の手間を省く方法が知られている（特許文献２参照。）。これは、トリクル構成などと呼ばれ、現像装置に対しキャリア補給装置とトナー補給装置とを分離又は一体化して設け、又現像装置のハウジング（現像容器）の側壁等に現像剤溢出部を設け、新しい現像剤を補給装置により少しずつ補給すると共に、主に古くなった現像剤（主にキャリア）を現像剤漏出部より自動的に排出するものである。
【００１２】
ところで、従来の画像形成装置では、画像比率が、全面ベタ画像（作像領域内の全領域で最高濃度レベルの画像）を１００％とした時に例えば５％などと低く、トナー消費量が少ない画像を連続して出力し続けた場合、低濃度部でのガサツキの悪化、濃度低下等の画質の劣化を引き起こすという問題があった。
【００１３】
“ガサツキの悪化”は、現像装置内のトナーが入れ替わることなく現像装置が駆動されることで、トナーに外添されている外添剤がトナーに埋め込まれたり遊離したりして、トナーが劣化することで発生する。即ち、“ガサツキの悪化”は、トナーが分級品化し、現像性及び転写性が低下することで発生する。又、トナーのチャージアップは、現像装置内のトナーの入れ替わりが少なく、トナーの電荷蓄積量が増えることで発生する。このトナーのチャージアップにより、濃度低下が発生する。
【００１４】
そこで、従来、画像比率の大小を判断する手段と、トナーを画像として出力せずに強制的に消費させる手段と、を有し、画像比率が所定値よりも低い場合にトナーを強制的に消費させる画像形成装置が知られている（特許文献３参照）。図１３に示すように、画像出力枚数を設定し（Ｓ２０１）、画像形成がスタートすると（Ｓ２０２）、入力された画像データを読み込み（Ｓ２０３）、画像比率を計算する（Ｓ２０４）。次に、画像を１枚出力する（Ｓ２０５、２０６）。そして、画像比率が所定値以下の場合には（Ｓ２０７）、所定量のトナー消費を行うべく感光ドラムの軸方向全域に潜像を形成して現像し、相当量のトナーの補給を行う（Ｓ２０８）。出力画像枚数が指定枚数に達していなければ（Ｓ２０９）、上記処理を繰り返し、指定枚数に達していれば、画像形成を終了する（Ｓ２１０）。
【００１５】
このように、従来、画像比率が所定値よりも低い場合にトナーを強制的に消費する（吐き出す）制御により、画像劣化を防止していた。
【００１６】
しかしながら、斯かる従来の制御によると、特に画像出力の高速化を図る場合には、画像出力動作を行えない時間、所謂、ダウンタイムが問題となる場合があった。
【特許文献１】特開平５−３０３２８０号公報
【特許文献２】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献３】特開平９−３４２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、画像出力動作を行えない時間の発生を抑制しつつ、劣化したトナーの入れ替えを行うことのできる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】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体上に形成された静電像をトナーで現像する現像装置と、前記現像装置へトナーを補給する補給手段と、を有し、前記現像装置は、前記補給手段からのトナー補給動作に伴って前記現像装置内のトナーが排出される排出口を有する画像形成装置において、前記現像装置の現像動作に伴うトナーの消費量に見合う量のトナーが前記補給手段から前記現像装置に補給される第１の補給モードと、前記現像装置の現像動作に伴うトナーの消費量に対する前記補給手段からのトナー補給量の比率が前記第１の補給モード時の比率より大きくなるように前記補給手段から前記現像装置にトナーが補給される第２の補給モードと、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、画像出力動作を行えない時間の発生を抑制しつつ、劣化したトナーの入れ替えを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２１】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、図１を参照して本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１００は、複写機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能を併せ持つ複合機であり、記録材に対する画像形成処理を行うプリンタ部１１０と、画像読み取り装置１２０とを、画像形成装置本体（装置本体）に有する。そして、画像読み取り装置１２０によって読み取られた原稿画像情報、或いは装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、デジタルカメラなどの外部機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式によりフルカラー画像を形成することができる。
【００２２】
プリンタ部１１０には、像形成手段たる複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーによる画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの４個の画像形成部を有する。
【００２３】
即ち、プリンタ部１１０には、像担持体としての円筒型の４つの電子写真感光体、即ち、感光ドラム１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが設けられている。そして、この４つの感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄのそれぞれに対し、それぞれ異なる分光特性の現像剤が装填された現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが対応して設けられている。本実施例では、現像装置１には、トナーとキャリアとを混合させて用いる２成分現像剤（現像剤）が装填されている。これら１個の感光ドラムと１個の現像装置との組み合わせを含む画像形成部Ｓａ〜Ｓｄが、転写装置たる中間転写ユニット１３０が備える中間転写体としての中間転写ベルト１３１の表面移動方向に沿って直列に配置されている。
【００２４】
尚、本実施例では、各画像形成部の基本的構成及び動作は実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示すために符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。
【００２５】
画像形成部Ｓにおいて、像担持体としてのドラム状の感光体（感光ドラム）１１１は、図中矢印方向に回転自在に支持されている。感光ドラム１１１の周りには、感光ドラム１１１を帯電させる帯電手段としてのコロナ帯電器１１２、感光ドラム１１１上を画像情報に応じて走査露光する露光手段としてのレーザ露光光学系１１３、感光ドラム１１１にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段としての現像装置１、中間転写ベルト１３１を介して感光ドラム１１１に対向配置された１次転写手段としての１次転写ローラ１３２、感光ドラム１１１上のトナーを回収するクリーニング手段としてのクリーナ１１４が配置されている。
【００２６】
中間転写体としての中間転写ベルト１３１は、複数のローラとして、本実施例では駆動ローラ１３３、従動ローラ１３４、２次転写対向ローラ１３５の３個のローラに掛け回されている。中間転写ベルト１３１は、駆動ローラ１３３に駆動力が伝達されることによって、図示矢印方向に周回移動する。２つのローラ１３３、１３４によって張架されて中間転写ベルト１３１上に形成された同一平面部分である転写面に対向して、各感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄが配置されている。又、中間転写ベルト１３１を挟んだ各感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄとの対向部に、１次転写手段としての各１次転写ローラ１３２ａ〜１３２ｄが配置されている。１次転写ローラ１３２の位置で中間転写ベルト１３１が感光ドラム１１１に接触して１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１が形成される。又、中間転写ベルト１３１を介して２次転写対向ローラ１３５に対向する位置には、２次転写手段としての２次転写ローラ１３６が配置されている。２次転写ローラ１３６が中間転写ベルト１３１に接触して２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２が形成される。中間転写ベルト１３１、１次転写ローラ１３２、ベルト張架ローラ１３３、１３４、１３５、２次転写ローラ１３６などによって中間転写ユニット１３０が構成される。
【００２７】
例えば、フルカラー画像出力時には、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄが図示矢印方向に回転する。回転する感光ドラム１１１は、帯電器１１２により一様に帯電される。次いで、例えば、画像読み取り装置１２０に読み込まれた画像情報に従って、各感光ドラム１１１上に、分解色毎に光像が照射される。これにより、各々の感光ドラム１１１上に静電像（潜像）が形成される。
【００２８】
感光ドラム１１１上に形成された静電像は、現像装置１により反転現像される。つまり、本実施例では、感光ドラム１１１の表面の帯電極性と同極性に帯電したトナーが、露光により電荷が減衰した画像部（露光部）に付着し、感光ドラム１１１上に、樹脂と顔料を基体とした現像剤像（トナー像）が形成される。このとき、現像装置には現像バイアスが印加される。
【００２９】
感光ドラム１１１上に形成されたトナー像は、１次転写ローラ１３２によって、転写媒体（転写体）としての中間転写ベルト１３２上に転写（１次転写）される。このとき、１次転写ローラ１３２には、１次転写バイアス出力手段としての１次転写バイアス電源（図示せず）より、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の１次転写バイアスが印加される。
【００３０】
フルカラー画像出力時には、上述の動作が、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにおいて行われる。そして、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにおいて感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄ上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト１３１上で重ね合わされるように、中間転写ベルト１３１上に順次に１次転写される。その結果、中間転写ベルト１３１上にフルカラートナー像が形成される。
【００３１】
その後、中間転写ベルト１３１上のフルカラートナー像は、２次転写部Ｎ２において記録材Ｐに一括して転写（２次転写）される。このとき、２次転写ローラ１３５には、２次転写バイアス出力手段としての２次転写バイアス電源（図示せず）によりトナーの正規の帯電極性とは逆極性の２次転写バイアスが印加される。
【００３２】
記録材Ｐは、記録材供給部１４０から２次転写部Ｎ２に搬送される。つまり、記録材供給部１４０において、記録材収納部（カセット）１４１に収納された記録材Ｐが、記録材供給手段としてのピックアップローラ１４２などによって１枚ずつ送り出される。次いで、記録材Ｓは、レジストローラ１４３によって所望のタイミングにて２次転写部Ｎ２に搬送される。
【００３３】
２次転写部Ｎ２にてトナー像が転写された記録材Ｐは、搬送部を通り、定着手段としての熱ローラ定着器１５０に搬送される。定着器１５０によってトナー像は記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、排出トレイ又は記録材後処理装置（図示せず）に排出される。
【００３４】
又、記録材Ｐの両面に画像を形成する場合には、図示しない両面画像形成ユニットによって、第１面に画像が形成された記録材Ｐの第２面に自動的に画像を形成することが可能となっている。即ち、定着器１５０を記録材Ｐが通過した後、すぐに搬送パス切換ガイドを駆動し、記録材Ｐを搬送縦パスを経て反転パスに一旦導く。その後、この記録材Ｐを、反転ローラの逆転により、反転パスに送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに反転パスから退出させ、両面搬送パスへと送る。その後、この記録材Ｐは、両面搬送パスを通過させられ、両面搬送ローラにて斜行補正とタイミング取りが行なわれて、所望のタイミングにてレジストローラへと搬送される。そして、この記録材Ｐの第２面に、再び上述した画像形成工程によって画像が転写され、その後定着される。
【００３５】
尚、２次転写工程後の中間転写ベルト１３１上に残った転写残トナーは、転写クリーニング装置１３７にてクリーニングされる。これにより、中間転写ベルト１３１は、再び各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにおける１次転写工程に供される。即ち、中間転写ベルト１３１は、その移動方向において第１の画像形成部Ｓａよりも上流側（２次転写部よりも下流側）の駆動ローラ１３３によって駆動される。そして、中間転写ベルト１３１を挟んだ駆動ローラ１３３の対向位置に、転写クリーニング装置１３７が接離可能に配置されている。この駆動ローラ１３３に対向して設けられた転写クリーニング装置１３７は、中間転写ベルト１３１上に必要色分のトナー像を重ね終えた後に、対向する駆動ローラ１３３に向けて加圧される。そして、転写クリーニング装置１３７は、トナー像を記録材Ｐに転写した後に中間転写ベルト１３１上に残った転写残トナーをクリーニングする。クリーニング終了後、転写クリーニング装置１３７は中間転写ベルト１３１より離間される。
【００３６】
又、中間転写ベルト１３１の転写面を形成する駆動ローラ１３３、従動ローラ１３４のうち、中間転写ベルト１３１の移動方向下流側にある従動ローラ１３４の対向位置には、中間転写ベルト１３１上のトナーを検知するセンサ１３８が配置されている。センサ１３８は、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの感光ドラム１１１ａ〜１１１ｄから転写された画像の位置ズレ及び濃度の検知を行う。
【００３７】
［現像装置］
次に、図２及び図３をも参照して、本実施例にて用いられる現像装置１について説明する。
【００３８】
感光ドラム１１１に対向して配置された現像装置１は現像容器１０を有しており、その内部は垂直方向に延在する隔壁４によって現像室（第１室）２と撹拌室（第２室）３とに区画されている。隔壁４の上方部は開放されており、現像室２で余分となった２成分現像剤が撹拌室３側に回収されるようになっている。現像室２及び撹拌室３には非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを含む２成分現像剤（現像剤）が収容されている。
【００３９】
現像室２、撹拌室３にはそれぞれ、スクリュータイプの現像剤攪拌搬送部材である第１、第２のスクリュー１２、１３が配置されている。第１のスクリュー１２は、現像室２内の現像剤を撹拌及び搬送する。又、第２のスクリュー１３は、第２のスクリュー１３の上部に設けられた補給口７を介して供給されるトナーと、既に撹拌室３内にある現像剤とを撹拌及び搬送し、トナー濃度を均一化する。補給口７は、攪拌室３における現像剤の搬送方向の上流側端部近傍に配置されている。
【００４０】
隔壁４の長手方向両端部には、現像室２と撹拌室３とを相互に連通させる現像剤通路１４、１５が形成されている。第１、第２のスクリュー１２、１３の矢印Ａ、Ｂ方向への搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室２内の現像剤が、一方の通路１４から撹拌室３内へ移動する。又、第１、第２のスクリュー１２、１３の矢印Ａ、Ｂ方向への搬送力により、撹拌室３内でトナー濃度の回復した現像剤が、他方の通路１５から現像室２内へ移動する。こうして、現像剤は、現像容器１０内を循環搬送される。
【００４１】
現像室２は、感光ドラム１１１に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この開口部６に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ５が回転可能に配置されている。現像スリーブ５は、非磁性材料で構成され、現像動作時には図示矢印Ｃ方向に回転する。即ち、本実施例では、現像スリーブ５と感光ドラム１１１とは、対向部でそれぞれの表面移動方向が同方向となるように回転する。又、現像スリーブ５の内部には、磁界発生手段である磁石（マグネットロール）８が、現像容器１０に対し固定して配置されている。
【００４２】
現像スリーブ５は、現像剤規制部材としてのブレード１１によって層厚規制された２成分現像剤の層を担持搬送する。そして、感光ドラム１１１と対向する現像領域で、磁石８が発生する磁界により現像スリーブ５上に形成された現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）を感光ドラム１１１に近接又は接触させる。これにより、現像剤中のトナーを、感光ドラム１１１の静電像に応じて感光ドラム１１に付着させて現像する。現像効率、即ち、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ５には、現像バイアス出力手段としての電源１４から、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。
【００４３】
又、詳しくは後述するように、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの現像装置１ａ〜１ｄ内のトナーは、各色毎に設けられた補給手段としての補給機構４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ（図１）が備える補給槽（ホッパー，補給剤収納部）４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄから、現像容器１０の補給口７を介して、通常、現像装置１内のトナー濃度（或いはトナー量）が一定に保たれるように適当なタイミングで随時補給される。
【００４４】
本実施例では、補給機構４０から現像装置１へと、トナーと共にキャリアをも補給する。特に、本実施例では、補給機構４０は、予めトナーとキャリアとが混合された補給剤を現像装置１に補給する。但し、これらトナーとキャリアとは、所定の比率で別個に補給してもよい。そして、現像容器１０内で増えた分の現像剤は、所謂、トリクル構成により現像容器１０から排出されるようなっている。即ち、現像装置１は、第２のスクリュー１３の近傍に、より詳細には、攪拌室３における現像剤の搬送方向下流端部近傍における現像容器１０の側壁の所定高さ位置に、排出口８を備えている。補給口７よりトナーとキャリアとを含む補給剤が補給されて、現像容器１０内の現像剤の体積が増えると、現像容器１０内の現像剤の量が所定量となるように、排出口８から現像剤が排出される。これにより、現像容器１０内の現像剤の量（高さ）は一定に保たれる。
【００４５】
補給機構４０から現像装置１へとトナーと共にキャリアをも補給することで、通常、新しい現像剤が少しずつ補給されると共に、主に古くなった現像剤（主にキャリア）が排出口８より自動的に排出される。このため、耐久により劣化した現像剤（主にキャリア）を交換する手間を省くことができる。又、詳しくは後述するように、排出口８を備えることにより、ダウンタイムの発生を抑制しつつ、低画像比率の画像を形成する際のトナーの入れ替えを促進する制御を行うことができるようになっている。
【００４６】
排出口８から排出された現像剤は、図示しない回収容器に収容され、適時、画像形成装置１００から該回収容器ごと取り出されるか、別の容器に移される。
【００４７】
［現像剤の補給］
従来、現像剤補給装置において、例えば、光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサや、２成分現像剤のインダクタンスを検知してトナー濃度を検出するインダクタンス検知方式のトナー濃度検知センサを用いてトナー濃度の検知が行われる。そして、そのトナー濃度検知センサの検知信号値に基づいてトナー補給量を調整し、トナー濃度を一定にするように制御が行われる。
【００４８】
しかし、前述のように、画像比率の低い画像が連続して出力された場合、トナーの消費量が少なく、補給トナー量が少なくなり、同一のトナーが現像装置内で搬送される。このため、トナーの劣化、及び接触回数が多くなることによるトナーのトリボ（帯電電荷量）のチャージアップが生じる。そして、トナーの劣化によるガサツキの悪化や、トナーのチャージアップによる濃度低下といった画像不具合が生じる。
【００４９】
上述のような問題を解決するために、従来、強制的にトナーを消費する（吐き出す）トナー消費モードを設けて、トナーの入れ替えを頻繁にするシステムがある。しかし、このような方法では、特に高速系の画像形成装置においては、画像出力動作を行えない時間、所謂、ダウンタイムが問題となる場合があった。
【００５０】
即ち、本発明の目的の１つは、画像出力動作を行えない時間の発生を抑制しつつ、トナーのチャージアップ及び劣化を抑制し、ガサツキの悪化、濃度低下等の画像不具合を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
【００５１】
そこで、本実施例では、画像形成装置１００は、補給機構４０からのトナー補給動作に伴って現像装置１が現像装置１内のトナーが排出される排出口８を有しており、現像剤補給動作として、現像装置１の現像動作に伴うトナーの消費量に見合う量のトナーが補給機構４０から現像装置１に補給される第１の補給モード（通常補給モード）と、現像装置１の現像動作に伴うトナーの消費量に対する補給機構４０からのトナー補給量の比率が第１の補給モード（通常補給モード）時の比率より大きくなるように補給機構４０から現像装置１にトナーが補給される第２の補給モード（強制補給モード）と、を有する構成とされる。通常補給モードでは、トナー消費量に対応する情報に応じて補給機構４０からトナーとキャリアとを含む補給剤が現像装置１に補給される。強制補給モードでは、トナー消費量よりも多くのトナーが補給されるように、補給機構４０からトナーとキャリアとを含む補給剤が現像装置１に補給される。
【００５２】
そして、少なくとも強制補給モードでは、補給機構４０から現像装置１へのトナーの補給に伴って、排出口８から余剰のトナーが排出される。本実施例では、トナーと共にキャリアをも補給されるので、補給口８からは余剰のトナーと共にキャリアをも排出される。強制補給モードでは、現像装置１によるトナーの消費量に拘わらず補給機構４０から現像装置１にトナーを補給することができる。或いは、強制補給モードでは、現像装置１によるトナーの消費量が少ないほど、トナーの消費量に対する補給量の比率が大きくなるように、補給機構４０から現像装置１にトナーを補給することができる。
【００５３】
又、本実施例では、通常補給モードと強制補給モードとの切り替え、即ち、トナーの消費量に対する補給量の比率の切り替えは、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数に基づいて決定される。より詳細には、本実施例では、トナーの消費量として、１つの出力画像に対するトナー消費量予測値が所定値未満の場合には強制補給モードで、又、トナー消費量予測値がその所定値以上の場合には通常補給モードで、補給機構４０から現像装置１にトナーが補給される。このトナー消費量予測値は、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数から求められる。特に、本実施例では、ビデオカウント数から、１つの出力画像に対するトナー消費量予測値に対応する、１つの出力画像における画像比率を算出する。そして、画像比率が所定値未満である場合に強制補給モードで、又、画像比率がその所定値以上である場合に通常補給モードで現像剤補給動作が実行される。以下、更に詳しく説明する。
【００５４】
［トナー消費量見積手段］
図４は、本実施例の画像形成装置の概略制御ブロックを示す。本実施例の画像形成装置１００は、トナー像形成動作によって現像装置１が消費するトナー量を見積るためのトナー消費量見積手段を備えている。先ず、トナー消費量見積手段について説明する。
【００５５】
画像出力時には、例えば、原稿の画像が画像読み取り装置１２０で読み取られ、得られたアナログ画像信号が画像処理部１６３に入力される。画像処理部１６３では、アナログ画像信号はＡ／Ｄ変換器により例えば８ビット（０〜２５５階調）でデジタル画像信号に変換される。このデジタル画像信号は、画像処理部が有する濃度階調補正部により、γ補正テーブル（本実施例では、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）方式で濃度変換を行うもの。）１６６を用いてγ補正された後、画像形成制御部１６２に入力される。こうして、アナログ画像信号は、各画素毎に、その画素の濃度に対応した出力レベルを有するデジタル画像信号である、画素画像信号に変換される。
【００５６】
画像形成制御部１６２は、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御すると共に、レーザ露光光学系３が備える図示しないレーザ発光素子（半導体レーザ等）を制御して、静電潜像形成のためのレーザを発光させる。画像形成制御部１６２に入力された画素画像信号は、画像形成制御部１６２が有するパルス幅変調回路に伝達される。この回路は、画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを生成する。即ち、高濃度画素に対してはより幅広の駆動パルスを、低濃度画素に対してはより幅狭の駆動パルスを、中濃度画素に対しては中間幅の駆動パルスを形成する。半導体レーザは、上記駆動パルスによって点滅駆動される。従って、半導体レーザは、高濃度画素に対してはより長時間点灯され、低濃度画素に対してより短時間点灯される。そのため、感光ドラム１１１は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して潜像のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は、低濃度画素に対するそれよりも大である。
【００５７】
そして、本実施例では、画像出力動作における現像装置１によるトナーの消費量は、ビデオカウント方式で見積もられる。即ち、トナー消費量見積手段としてのビデオカウンタ１６４は、通常、１つの出力画像ごとにレーザ点灯時間を測定し、その値から、トナー消費量を見積もる。
【００５８】
更に説明すると、ビデオカウンタ１６４は、上記パルス幅変調回路が生成したレーザ駆動パルスの各々の幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスの数を積算する。ここでは、この積算値を、その出力画像のビデオカウント数と呼ぶ。１つの出力画像について積算されたビデオカウント数は、出力画像を１つ形成するために現像装置１で消費されたトナー量に対応する。
【００５９】
更に、それぞれの画像のビデオカウント数の、全面ベタ画像（作像領域全面が最高濃度レベルである画像）のビデオカウント数に対する割合（パーセント表示）を、その画像の画像比率と呼ぶ。画像比率は、制御手段としての補給制御部１６１が算出する。当然、１つの出力画像について算出された画像比率は、出力画像を１つ形成するために現像装置１で消費されたトナー量に対応する。
【００６０】
［現像剤補給動作］
次に、本実施例における現像剤補給動作について説明する。尚、本実施例では、複数の画像形成部Ｓａ〜Ｓｄが備える各現像装置１に対する現像剤補給動作は同じである。各現像装置１に対する現像剤補給動作は、独立して行っても、連動して行ってもよい。
【００６１】
−通常補給モード−
本実施例では、制御手段としての補給制御部１６１は、ビデオカウンタ１６４により得られたビデオカウント数から画像比率を算出し、その画像比率が所定値以上、特に、本実施例では５％以上である場合には、通常補給モードで現像剤補給動作を実行させる。
【００６２】
更に説明すると、補給制御部１６１は、１枚の記録材Ｐに対する画像出力動作が終了するごとにビデオカウント数に基づき画像比率を算出する。そして、補給制御部１６１は、算出された画像比率が５％以上である時、その次の画像出力動作時において、前回の画像出力動作時のビデオカウント数から予測されるトナー消費量に対し所定の比率（略１：１の割合）で補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給させる。即ち、通常補給モードでは、補給制御部１６１は、予測されるトナー消費量に見合うトナーが補給されるように、補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給させる。
【００６３】
即ち、本実施例では、補給機構４０は、補給槽４１と、補給槽４０内のトナーとキャリアとを含む補給剤を現像装置１に補給する補給部材としての補給スクリュー４２と、補給スクリュー４２に駆動力を伝達する駆動手段としてのモータ４３とを有する。補給制御部１６１は、トナー消費量に見合う量のトナーを補給槽４１から現像装置１に補給するのに必要な、補給スクリュー４２の回転駆動時間を算出する。そして、補給制御部１６１は、その時間だけモータ４３を駆動するように、モータ４３に制御信号を送る。従って、ビデオカウント数が大であれば、モータ４３の駆動時間はより長い時間となり、ビデオカウント数が小であれば、モータ４３の駆動時間はより短い時間となる。
【００６４】
−強制補給モード−
一方、補給制御部１６１は、ビデオカウンタ１６４により得られたビデオカウント数から画像比率を算出し、その画像比率が所定値未満、特に、本実施例では５％未満である場合には、強制補給モードで現像剤補給動作を実行させる。
【００６５】
図５は、ビデオカウント数に基づいて算出される１つの出力画像における画像比率（１つの出力画像に対するトナー消費量予測値に相当する）とトナー補給量との関係（補給テーブル）の一例を示す。即ち、本実施例では、補給制御部１６１は、１つの出力画像における画像比率が、全面ベタ画像を１００％として５％未満である場合には、トナーの消費量に対する補給量の比率の設定条件を、図５に示す如く、消費量＜補給量となるように設定する。本実施例では、図５に示すように、算出された１つの出力画像における画像比率（即ち、トナー消費量）に拘わらず、画像比率５％相当のトナーが補給されるようにする。尚、トナーのチャージアップのし易さを考慮して、算出された１つの出力画像における画像比率が低いほど、トナーの消費量に対する補給量の比率が大きくなるようにしてもよい。
【００６６】
こうして、現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比を高めに設定し、強制的に補給剤の補給量を増やす。これにより、同一のトナーが現像装置１内を循環することを防ぎ、トナーのチャージアップ及び劣化を防止することができる。
【００６７】
ここで、本実施例の画像形成装置１００では、見積られたトナー消費量が少ない場合、特に、画像比率が５％未満である場合に、画像比率が５％以上の場合と同様にして現像剤補給動作を行うと、前記画像不良の原因となるトナーのチャージアップ及び劣化のスピードが格段に増す。このことから、本実施例では、強制補給モードで現像剤補給動作を実行することを決める所定の画像比率（閾値）を５％としている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、画像形成装置の構成に応じて最適な画像比率の閾値を選定すればよい。
【００６８】
本実施例においては、補給制御部１６１は、１枚の記録材Ｐに対する画像出力動作ごとに画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数に基づき画像比率を算出する。そして、補給制御部１６１は、算出された画像比率が５％未満である時、その次の画像出力動作時において、前回の画像出力動作時のビデオカウント数から見積もられるトナー消費量よりも多くトナーが補給されるように（本実施例ではトナー消費量に拘わらず画像比率５％相当のトナーが補給されるように）、補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給させる。
【００６９】
現像装置１内で増えた分の現像剤は、トリクル構成により排出される。即ち、補給口７よりトナーとキャリアとを含む補給剤が補給されて、現像容器１０内の現像剤が所定量以上となった時には、現像容器１０内の現像剤が所定量となるように、排出口８から現像剤が排出される。
【００７０】
ここで、補給剤中のトナー濃度、即ち、補給剤の重量に対する、補給剤中のトナーの重量の割合は、５０％以上とすることが好適である。但し、後述するように、本発明は、補給剤として実質的にトナーのみを補給する系、例えば、１成分現像剤を用いる系においても適用し得るものである。即ち、補給剤の重量に対する、補給剤中のトナーの重量の割合は、５０％以上、１００％以下であることが好適である。
【００７１】
現像装置１がトリクル構成であることで、Ｔ／Ｄ比が高くなることにより現像装置１内の現像剤が増えても、すぐに排出口８から排出される。現像装置１がトリクル構成を有していない場合、現像剤が詰まってパッキングによりスクリューがロックする現象や、現像剤量が増えることで補給されたトナーの攪拌性が低下してかぶり現象（トナーに対する帯電付与が不十分であることなどにより、非画像部にトナーが付着する現象）が発生する等の弊害がある。
【００７２】
このように、本実施例では、出力画像の画像比率が低く、トナー消費量が少ない時に、現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比が高く設定されるが、常に現像剤の補給、排出が行なわれる。これにより、トナーのチャージアップが低減され、トナー劣化も防止することができる。又、現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比を高めに推移させること自体、ブレード１１の近傍でのトナーに対するストレスの低減につながる。そのため、キャリアに対するトナー量が多いという点でも、トナーのチャージアップの抑制につながる。
【００７３】
［濃度階調補正］
更に、本実施例では、強制補給モードで現像剤補給動作を実行することで現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比が高くなることによる画像濃度変動を、出力画像の濃度・階調を補正する濃度階調補正制御により補正する。本実施例では、強制補給モードで補給機構４０から現像装置１にトナーを補給したことに対応して、感光ドラム１１１上に制御用基準画像が形成される。そして、この制御用基準画像のトナー量を検知した結果に基づいて、出力画像の濃度・階調を補正する規則を定める濃度・階調補正手段としてのγ補正テーブルを決定する。
【００７４】
更に説明すると、本実施例の画像形成装置１００は、図４及び図１２のように、各感光ドラム１１１に対向して、画像濃度検知手段としての光学反射量検知方式の画像濃度センサ３１を有する。画像濃度センサ３１は、発光素子としての例えばＬＥＤ３２と、受光素子としての例えばホトダイオード３３とを有する。
【００７５】
強制補給モードでの現像剤補給動作を実行したことに対応して、感光ドラム１１１上に、予め定められた電位の静電像（パッチ潜像）を形成し、この潜像を所定の現像条件で現像することにより、基準濃度のトナー像のパターンであるパッチ状の制御用基準画像（パッチ画像）を形成する。画像濃度センサ３１のＬＥＤ３２から感光ドラム１１１上に形成されたパッチ画像３０に光を照射し、パッチ画像３０のトナー量に応じて反射量が変化する反射光をホトダイオード３３で検知して電気信号に変換する。この検知信号は、濃度階調補正テーブル決定手段としてのγ補正テーブル決定部１６５に入力される。
【００７６】
本実施例では、パッチ潜像の画像情報は、γ補正テーブル決定部１６５に内蔵又は接続された記憶手段に記憶されている。画像形成制御部１６２は、この情報を用いて、感光ドラム１１１上にパッチ画像３０を形成させる。このパッチ画像３０のトナーの載り量が、画像濃度センサ３１により検知される。尚、パッチ画像３０は単数でも複数でもよい。複数のパッチ画像を形成する場合、異なる濃度レベルに対応するパッチ画像を形成することができる。
【００７７】
又、本実施例では、予め、画像濃度センサ３１によるパッチ画像３０の濃度検知結果であるトナー載り量に応じたγ補正テーブル（ルックアップテーブル：ＬＵＴ）を用意しておく。そして、パッチ画像３０のトナー載り量の検知結果をフィードバックし、パッチ画像３０のトナー載り量に対応したγ補正テーブルを決定し、出力画像の濃度階調特性を、パッチ画像３０のトナー載り量に対応したγに変える。
【００７８】
即ち、γ補正テーブルは、出力画像の濃度を補正する規則を定めるものであり、本実施例では、０〜２５５階調で入力信号レベルと出力信号レベルとが関係付けられている。画像処理部１６３は、このγ補正テーブルを用いて、出力画像において理想的にはリニアな階調特性が得られるように、入力された画像信号を補正して各画像毎の画像情報信号の濃度レベル信号を生成し、画像形成制御部１６２に送る。本実施例では、このγ補正テーブルが、パッチ画像３０のトナー載り量の検知結果と関係付けられて、γ補正テーブル決定部１６５に内蔵又は接続された記憶手段に予め複数記憶されている。そして、γ補正テーブル決定部１６５は、パッチ画像３０を実際に測定した際の濃度階調特性の、理想的な濃度階調特性（直線）からのずれが補正されるようなγ補正テーブルを選択する。
【００７９】
これにより、画像処理部１６３は、γ補正テーブル決定部１６５により決定されたγ補正テーブル１６６を用いることで、現状の現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比に応じた画像情報信号の濃度レベル信号を生成し、画像形成制御部１６２に送ることができる。従って、現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比が高くなることによる出力画像の濃度変動を抑制することができる。
【００８０】
以上、本実施例によれば、画像出力動作を行えない時間、所謂、ダウンタイムの発生を抑制しつつ、トナーのチャージアップ及び劣化を抑制し、ガサツキの悪化、濃度低下等の画像不具合を抑制することができる。
【００８１】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置と同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００８２】
本実施例では、トナーの消費量として、所定数の出力画像に対する平均トナー消費量予測値が所定値未満の場合には強制補給モードで、又、平均トナー消費量予測値が所定値以上の場合には通常補給モードで、補給機構４０から現像装置１にトナーが補給される。この平均トナー消費量予測値は、画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数と、画像出力数と、から求められる。特に、本実施例では、上記ビデオカウント数と、画像形成枚数とから、１つの出力画像当たりに換算した平均トナー消費量予測値に対応する、１つの出力画像当たりに換算した平均画像比率を算出する。そして、この平均画像比率が所定値未満である場合に強制補給モードで、又、平均画像比率がその所定値以上である場合に通常補給モードで現像剤補給動作が実行される。以下、特に、本実施例における強制補給モードについて更に詳しく説明する。
【００８３】
図６は、本実施例の画像形成装置１００の概略制御ブロックを示す。本実施例では、画像形成装置１００は、画像出力数検出手段としてのページカウンタ１６７を有する。ページカウンタ１６７は、例えば、画像形成開始指示から１枚の記録材Ｐに対する画像出力動作が行われるごとに、画像出力数を積算する。補給制御部１６１は、所定のタイミングで、ページカウンタ１６７が積算した画像出力数を読み込むことができる。又、本実施例では、画像形成装置本体に設けられた操作部（操作パネル）１６８、又は画像形成装置本体に通信可能に接続された機器の操作部（図示せず）において使用者が指定した画像形成枚数に関する情報が、補給制御部１６１に入力されるようになっている。
【００８４】
ここで、画像形成開始指示（コピーボタンＯＮ時）からの積算画像出力数をｎ、ビデオカウント数に基づき決定される画像情報信号の積算画像比率（１つの出力画像において全面ベタ画像の画像比率を１００％とした時の画像比率の積算値）をａとした時、１つの出力画像当たりに換算した平均画像比率は、下記式、
平均画像比率（％）＝ａ／１００／ｎ×１００
により算出される。
【００８５】
或いは、１つの出力画像において全面ベタ画像の画像比率を１００％とした時の各画像の画像比率をαとすると、１つの出力画像当たりに換算した平均画像比率は、下記式、
平均画像比率（％）＝｛（Σα／１００）／ｎ｝×１００
により算出される。
【００８６】
本実施例では、補給制御部１６１は、所定のタイミングでページカウンタ１６７から読み込んだ積算画像出力数ｎと、ビデオカウンタ１６４から読み込んだ各画像におけるビデオカウント数とから、平均画像比率を計算する。或いは、補給制御部１６１は、操作部１６８から入力された指定画像形成枚数ｎと、ビデオカウンタ１６４から読み込んだ各画像におけるビデオカウント数とから、平均画像比率を計算する。
【００８７】
そして、補給制御部１６１は、平均画像比率が５未満の場合には、その平均画像比率から予測されるトナー消費量よりも多くトナーが補給されるように、補給機構４０から現像装置１に、補給剤を補給させる。即ち、平均画像比率が５％未満である場合には、算出された平均画像比率（即ち、平均トナー消費量）に対する補給剤の補給量の比率を、平均画像比率が５％以上である時のその比率より大きくする。
【００８８】
こうして、現像装置１内の現像剤のＴ／Ｄ比を高めに設定し、強制的に補給剤の補給量を増やす。これにより、同一のトナーが現像装置１内を循環することを防ぎ、トナーのチャージアップ及び劣化を防止することができる。
【００８９】
ここで、強制補給モードで現像剤補給動作を実行することを決める所定の平均画像比率（閾値）を５％とした理由は、実施例１で述べた理由と同じである。
【００９０】
例えば、画像比率５％の画像を１０枚、その後画像比率１％の画像を１０枚形成したとする。この場合、ｎ＝２０、ａ＝６０となり、平均画像比率が３％となる。このときの補給テーブル、即ち、ビデオカウント数に基づいて算出される平均画像比率（平均トナー消費量予測値に相当する）とトナー補給量との関係の一例を図７に示す。
【００９１】
図７中の直線Ｌ１は、平均画像比率が５％以上の時の補給テーブル（線形）を示す（５％未満にわたり延長して示す）。又、図７中の直線Ｌ２は、平均画像比率が５％未満の補給テーブル（非線形）を示す。この時、本実施例では、直線Ｌ２の傾きは、チャージアップのし易さを考慮して、算出された平均画像比率が低いほど、直線Ｌ１との補給量の差（即ち、トナーの消費量に対する補給量の比率）が大きくなるように設定する。尚、算出された平均画像比率（即ち、平均トナー消費量）に拘わらず、所定のトナーの消費量に対する補給量の比率でトナーが補給されるようにしてもよい。
【００９２】
上記の例では、積算画像出力数ｎは６０枚としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば画像形成装置の構成、現像剤、環境等により変化する。又、平均画像比率（即ち、平均トナー消費量）は、複数枚の記録材Ｐに対する画像出力ジョブ（一の画像出力動作開始指示により行われる一連の画像出力動作）毎に算出するようにしてもよいし、予め定められた数の画像出力ごとに算出するようにしてもよい。
【００９３】
本実施例においても、実施例１と同様に、現像装置１内で増えた分の現像剤が、トリクル構成により排出される。又、本実施例においても、実施例１と同様に、強制補給モードによる現像剤補給動作が実行されたことに対応して感光ドラム１１１に形成されたパッチ画像のトナー載り量を検知し、その結果に応じてγ補正テーブル１６６を切り替える。これらにより、実施例１にて説明したのと同様の効果が得られる。
【００９４】
以上、本実施例によれば、実施例１と同様に、画像出力動作を行えない時間、所謂、ダウンタイムの発生を抑制しつつ、トナーのチャージアップ及び劣化を抑制し、ガサツキの悪化、濃度低下等の画像不具合を抑制することができると共に、複数枚の画像出力に対しまとめて現像剤補給量の制御を行うことにより、制御の簡略化を図ることができる。
【００９５】
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施態様に限定されるものではないことを理解されたい。
【００９６】
図４及び図６においては、画像形成装置の機能ブロックを模式的に示したが、補給制御部１６１、画像形成制御部１６２、γ補正テーブル決定部１６５、更には画像処理部１６３、ビデオカウンタ１６４、ページカウンタ１６７等の全部又は一部が、記憶部、演算部及び／又は制御部を備えるコントローラ（ＣＰＵ等）などの１つの単位で実現されてもよい。又、これらの機能の全部又は一部がＣＰＵ等の単位により実行されるプログラムとされていてもよい。
【００９７】
又、上記各実施例では、通常補給モード及び強制補給モードにおける、現像剤補給量自体は、ビデオカウントに基づいて制御するものとして説明した。即ち、通常補給モードにおいては、ビデオカウント数から推定されるトナー消費量に見合う量のトナーが補給されるように補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給する。又、強制補給モードにおいては、ビデオカウント数から推定されるトナー消費量より多いトナーが補給されるように補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像剤補給量自体は、従来公知の現像剤反射光検知方式、インダクタンス検知方式、パッチ検知方式のいずれか又はこれらの組み合わせにより制御することができる。
【００９８】
即ち、前述のようにして現像剤反射光検知方式又はインダクタンス検知方式により直接的に現像装置１内の現像剤のトナー濃度を検知するか、又は、パッチ検知方式によりパッチ画像のトナー載り量を検知することで間接的に現像装置１内の現像剤のトナー濃度を検知する。そして、通常補給モードでは、その検知結果により、推定される消費量に見合う量のトナーが補給されるように（即ち、検知されるトナー濃度が一定となるように）、補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給することができる。一方、強制補給モードでは、その検知結果により、推定される消費量より多いトナーが補給されるように（即ち、検知されるトナー濃度が所定の値より大きくなるように）、補給機構４０から現像装置１に補給剤を補給することができる。
【００９９】
又、上記各実施例では、γテーブルの決定のために、感光ドラム１１１上に形成したパッチ画像のトナー載り量の検知結果を用いた。しかし、これに限定されるものではなく、中間転写ベルト１３１上に形成したパッチ画像の濃度検知結果を用いてもよい。この場合、上述の画像濃度センサ３１と同様の構成とされる、中間転写ベルト１３１に対向して設けられたセンサ１３８（図１）を用いればよい。同様に、直接転写方式の画像形成装置であれば、転写媒体（転写体）として記録材担持体（搬送ベルトなど）上に形成したパッチ画像のトナー載り量の検知結果を用いることができる。
【０１００】
ここで、直接転写方式の画像形成装置は、当業者には周知のように、例えば、上記各実施例の画像形成装置１００が備える中間転写ベルト１３１の替わりに、搬送ベルトなどとされる記録材担持体を有する。そして、上記各実施例の画像形成装置１００において中間転写ベルト１３１上に転写したのと同様にして、記録材担持体上に担持された記録材上に、各画像形成部で形成されたトナー像を順次に転写する。本発明は、このような直接転写方式の画像形成装置においても等しく適用可能である。
【０１０１】
更に、上記各実施例では、γ補正テーブル決定部１６５は、予め複数用意されたγ補正テーブルから適当なものを選択するものとして説明したが、γ補正テーブル決定部１６５が、新規にγ補正テーブルを作成するようにしてもよい。この場合、γ補正テーブル決定部１６５は、所定の濃度レベルを有する基準データに基づいて、通常、複数の濃度レベルに対応する複数の基準画像を形成させる。又、γ補正テーブル決定部１６５は、その基準画像の濃度を画像濃度センサ３１により測定させる。そして、γ補正テーブル決定部１６５は、各基準画像の測定結果と、各基準画像の各濃度レベルに対応する標準濃度とを比較する。その結果に基づいて、濃度を補正する前の画像データが有する濃度レベルと、出力画像の濃度との関係が理想的には線形になるようなγ補正テーブル１６６を作成する。即ち、理想的な濃度階調特性（直線）からの、濃度補正用画像を実際に測定した際の濃度階調特性のずれを補正するような補正テーブルを作成する。このようにして作成したγ補正テーブル１６６を、上記各実施例と同様にして用いることで、強制補給モードにより現像装置１内の現像装置のＴ／Ｄ比が高くなることによる出力画像の濃度変動を抑制することができる。
【０１０２】
更に、本発明は、トナーとキャリアとを備える２成分現像装置を用いる現像装置であって、特に、トリクル構成を有する現像装置を有する画像形成装置において極めて有効である。しかし、本発明は、実質的にトナーのみから成る１成分現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置にも適用することができ、同一のトナーが繰り返し使用されることによるトナーのチャージアップ、劣化などによる画像不具合を抑制することができる。現像装置が１成分現像剤を用いる場合、現像装置内の現像剤のトナー濃度は現像装置内のトナー量に対応する。又、この場合、現像装置の排出口からは実質的にトナーのみが排出される。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の断面図である。
【図２】図１の画像形成装置が備える現像装置の断面図である。
【図３】図２の現像装置の平面図である。
【図４】実施例１の制御ブロック図である。
【図５】画像比率とトナー補給量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】実施例２の制御ブロック図である。
【図７】平均画像比率とトナー補給量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図８】光学反射光量検知方式のトナー濃度検知センサの一例を説明するための従来の現像装置の断面図である。
【図９】図８の現像装置の平面図である。
【図１０】インダクタンス検知方式のトナー濃度検知センサの一例を説明するための従来の現像装置の断面図である。
【図１１】図１０の現像装置の横方向の断面図である。
【図１２】パッチ検知方式のトナー濃度検知センサの一例を説明するための模式図である。
【図１３】トナー吐き出しを行う従来の制御の一例を示すチャート図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１                      現像装置
７                      補給口
８                      排出口
４０                    補給機構（補給手段）
１１１                  感光ドラム（像担持体）
１１２                  コロナ帯電器（帯電手段）
１１３                  レーザ露光光学系（露光手段）
１１４                  クリーナ（クリーニング手段）
１３１                  中間転写ベルト（転写媒体）
１６１                  補給制御部（制御手段）
１６２                  画像形成制御部
１６３                  画像処理部
１６４                  ビデオカウンタ（トナー消費量見積手段）
１６５                  γ補正テーブル決定部
１６６                  γ補正テーブル
１６７                  ページカウンタ（画像出力数検出手段）
１６８                  操作パネル（操作部）
【図１】
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【図２】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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