(57)【要約】【課題】  トナーを現像する現像装置と、前記トナーの劣化を防止する為のトナー吐き出し手段とを備えた画像形成装置において、トナー劣化の温度依存性に着目し、トナー劣化を防止しながらも、生産性の低下をより最小限に抑えることである。【解決手段】  現像器内の温度が所定温度よりも高い場合のほうが、現像器内の現像剤が強制的に排出される量が多くなるように排出動作条件を変更可能とする。【選択図】  図９
2011048083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、
複数の転写材に連続して画像形成を行う一連の連続画像形成中において、前記コントローラは、前記温度検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の温度が所定温度よりも高い場合の方が、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合よりも、前記強制消費動作により単位時間当りに消費される量が多くなるように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも高い場合の方が、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合よりも、前記強制消費動作を実行する頻度が多くなるように前記強制消費動作を制御することを特徴とする。
【請求項３】
前記コントローラは、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも高い場合の方が、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合よりも、前記強制消費動作を実行する実行時間が長くなるように前記強制消費動作を制御することを特徴とする。
【請求項４】
像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、装置本体に設けられ、温度を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、複数の転写材に連続して画像形成を行う一連の連続画像形成中において、前記コントローラは、前記温度検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の温度が所定温度よりも高い場合、前記強制消費動作を実行し、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合は、前記強制消費動作を実行しないように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記連続画像形成中において画像形成される画像の印字率は同一印字率であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記温度検知手段は、前記現像装置内の現像剤中に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記コントローラは、所定画像形成枚数の画像形成前後における温度検知手段にて検知される検知結果の平均値に基いて、前記所定画像形成枚数毎に前記強制消費動作を実行するか否かを制御することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像装置は、前記像担持体と対向する現像領域に現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記現像剤担持体は、前記強制消費動作中に少なくとも１回転以上回転することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像装置は、それぞれ異なる色の現像剤を用いて現像する複数の現像装置であり、各色の現像装置によって前記強制消費動作の実行タイミング、実行時間が異なっていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１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、電子写真複写機やレーザービームプリンタ等の像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置では、印字率の低い原稿の画像形成処理が行なわれる割合が多いと、現像装置内の現像スリーブから感光体ドラムに移行するトナーの割合が少なくなる。そのような状態で、前記現像スリーブが長時間回転し続けると、前記現像装置内でトナーが攪拌・搬送される。また、前記現像スリーブにトナーを供給する攪拌スクリューによる攪拌・摺擦や、前記現像スリーブ上のトナー層を均一にする為の規制部材との摺擦によってトナーがシェアされる。これらによって、トナーに含まれている電荷制御や流動性制御の為の外添剤が剥れたり・トナー表面に埋め込まれたりし、帯電性能や流動性が悪化する。
【０００３】
その結果、印字率の低い原稿の画像形成処理が続くと、前記現像容器内と前記現像スリーブ上に帯電性能や流動性の悪化したトナーが増加する。そのため、トナー飛散・かぶり・粒状感等が悪化してしまう。
【０００４】
従来は、このような問題に対し、前記現像容器内にトナーが長時間残留しないようにするために、以下のような動作を実行していた。即ち、被記録材（記録紙等）への画像形成処理を行なわない状態でも、トナーを担持する前記現像スリーブに所定の電圧を印加しながら前記現像スリーブを駆動回転する。こうすることにより、前記現像スリーブ上のトナーを前記感光体ドラムに移行させ、前記現像スリーブ上のトナーを除去する。そして、前記感光体ドラム上に移行されたトナーを除去する「トナー吐き出し動作（トナー強制消費、或いはトナーリフレッシュ処理とも称する）」を実行していた。
【０００５】
例えば、特許文献１においては、現像スリーブの駆動回転時間が所定時間に達すると、その時間内での平均トナー消費量を推定する。そして、その推定値が所定の閾値よりも低いと、トナーの劣化が進行していると判断して、感光体ドラム上の非画像域にトナー吐き出しの為の所定パターンのトナー像を形成し、これを記録紙に転写させずにクリーナで回収する。こうすることで、劣化したトナーを所定パターンのトナー像の分だけ現像装置から強制的に吐き出す技術が提案されている。
【０００６】
これにより、前記現像容器内には、劣化したトナーが吐き出された分、劣化していないトナーが供給されることになり、良好な画像形成が可能となる。
【０００７】
しかし、上記の特許文献１にあるように、現像スリーブの駆動回転時間の平均をとる方法では、劣化の進行を正確に把握できず良好な現像を実行できない場合が生じる問題がある。
【０００８】
即ち、平均をとる方法では、平均をとるための所定枚数の画像形成が終わるまでは強制トナー吐き出し動作を実行できず、低印字率での画像形成が連続で行なわれた場合には、トナーの劣化が急激に進行し、良好が現像を実行できなくなる。
【０００９】
また、平均をとる間隔を短くすることで（極端に言えば１枚毎に）良好な現像を確保する方法も考えられるが、非画像域へのトナー吐き出し動作によるダウンタイムが増加し、生産性が低下してしまう問題が生じてしまう。
【００１０】
そこで、例えば特許文献２においては、画像品質の劣化を防止しつつ生産性の低下を最小限に抑える制御方法が提案されている。具体的には、画像形成毎に使用されるトナー量を指標する値（例えば画像形成毎のビデオカウント値）が、所定の設定された閾値よりも小さい場合にその差分を算出する。そして、その算出された差分を積算した積算値が所定値に達すると強制トナー吐き出しを実行するという制御方法が提案されている。
【００１１】
これにより、画像形成によるトナー消費量に対する閾値の設定と、強制トナー吐き出しの実行の可否を判断する前記差分の積算値に対する閾値の設定と、を適切に設定する。こうすることで、トナー劣化による画像品質の低下が発生する寸前まで、強制トナー吐き出し動作を実行せず、画像品質の劣化が発生しそうになれば強制トナー吐き出し動作をすぐに実行することができる。即ち、画像品質の劣化を防止しつつ生産性の低下を最小限に抑える制御が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２６３０２７号公報
【特許文献２】特開２００６−０２３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、前記のような強制トナー吐き出し動作（強制トナー消費）の制御を備えた画像形成装置についてさらに詳しく考える。
【００１４】
従来の技術では、特許文献１や特許文献２にあるように、現像剤のトナー劣化が、現像スリーブの回転時間とその時間内でのトナー消費量に依存する点や、或いは画像形成する対象の原稿の印字率に依存する点に着目し、トナー吐き出しを適切に実行していた。こうして、画像品質を保ちながら生産性の低減を最小限に抑える方法が提案されている。
【００１５】
ところが近年、複写機の高速化に伴って、定着性を向上する為にトナーの低融点化が進んでいる。その結果、前記のような画像形成によるトナー劣化が、原稿の印字率だけでなく、画像形成装置内（或いは現像装置内や、現像装置内の現像剤内）の温度に対しても依存性が強くなっている。具体的には温度が高い程、トナー劣化の進行が早く進むような傾向にある。
【００１６】
その結果、画像形成装置内の温度（或いは現像装置内の温度や、現像装置内の現像剤の温度）に着目していない従来の技術では、画像形成装置の長時間連続出力や周辺環境の変化等により、現像剤の温度が上昇した時にトナー吐き出しの動作が十分でない。その結果、トナー劣化による飛散トナーの増加・かぶりの悪化・粒状感の悪化等の画像品質劣化が発生してしまう。或いは逆に、トナー吐き出し動作の実行頻度を上げたり、トナー吐き出し動作の実行閾値を下げたりしても、長時間放置後等の現像剤の温度が十分低いときにおいて過剰にトナーを吐き出してしまう。その結果、廃棄トナーの増大・生産性の低下・ランニングコストの増大を招いてしまう。
【００１７】
従って、本発明の目的は、前記トナーの劣化を防止する為のトナー吐き出し手段とを備えた画像形成装置において、現像器内の温度に応じて、トナー吐き出し動作を変更することでトナー劣化を防止しながらも、生産性の低下を低減可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的は、本発明に従った以下の画像形成装置にて達成される。即ち、
（１）像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、複数の転写材に連続して画像形成を行う一連の連続画像形成中において、前記コントローラは、前記温度検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の温度が所定温度よりも高い場合の方が、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合よりも、前記強制消費動作により単位時間当りに消費される量が多くなるように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする。
（２）像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、装置本体に設けられ、温度を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、複数の転写材に連続して画像形成を行う一連の連続画像形成中において、前記コントローラは、前記温度検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の温度が所定温度よりも高い場合、前記強制消費動作を実行し、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合は、前記強制消費動作を実行しないように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記トナーの劣化を防止する為のトナー吐き出し手段とを備えた画像形成装置において、現像器内の温度に応じて、トナー吐き出し動作を変更することでトナー劣化を防止しながらも、生産性の低下を低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用できる画像形成装置の概略図
【図２】本発明を適用できる画像形成装置の感光体ドラム周りの構成
【図３】本発明を適用できる画像形成装置の画像処理ユニットのシステム構成を示すブロック図
【図４】本発明を適用できる画像形成装置に備えられた現像装置の概略図１
【図５】本発明を適用できる画像形成装置に備えられた現像装置の概略図２
【図６】本発明を適用できる画像形成装置に備えられた温度センサの制御ブロック図
【図７】実施例１におけるブラックトナーの劣化の温度依存性を示す表
【図８】各色のトナー劣化閾値の温度依存性を示す表
【図９】実施例１の画像形成装置におけるトナー吐き出しの制御フローチャート図
【図１０】実施例１の画像形成装置における連続画像形成時の現像剤の温度上昇の様子を示す図
【図１１】トナー吐き出し制御における実施例１の画像形成装置の動作フローチャート図
【図１２】実施例１の画像形成装置におけるトナー吐き出し制御を説明する表
【図１３】トナー吐き出し制御における実施例２の画像形成装置の動作フローチャート図
【図１４】実施例２の画像形成装置におけるトナー吐き出し制御を説明する表
【図１５】実施例１及び２の画像形成装置におけるトナー吐き出し動作の制御ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施例１）
以下に本発明による第１の実施例となる画像形成装置について詳しく説明する。
【００２２】
＜画像形成装置の概要＞
図１に示すように、本実施例の画像形成装置は、それぞれ潜像担持体としての感光ドラム１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）を備えている４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、を有している。そして、各画像形成ステーションの下方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１２１が、ローラ１２２、１２３、１２４に張設されて、矢印方向に走行するように構成されている。
【００２３】
本実施例では非接触式帯電であるコロナ帯電方式の一次帯電装置１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）によって帯電された感光ドラム１０１の表面を、不図示のレーザドライバによっておのおの駆動されるレーザ１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）によって露光する。こうすることで感光ドラム１０１上に静電潜像が形成される。この潜像を現像器１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）によって現像することでそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像（現像剤像）を形成する。
【００２４】
各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、一次転写手段としての転写ブレード１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）による転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写され重ね合わせられる。中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ１２５によって転写材としての記録紙Ｐに転写される。記録紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナー１１４ｂによって除去される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧／加熱され、永久画像を得る。また、一次転写後に感光ドラム１０１上に残った一次転写残トナーは、クリーナー１０９（１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。
【００２５】
＜画像形成装置の感光体ドラム周りの構成＞
さらに図２にて、本実施例の画像形成装置の潜像担持体である感光体ドラム周りの構成を詳しく説明する。ここで、各色について感光体ドラム回りの構成は同様である為、ある１色について代表して説明する。
【００２６】
図２にて、本実施例の画像形成装置においては、静電潜像担持体である感光体ドラム１を回転自在に設けてきる。そして、非接触帯電式（コロナ式）一次帯電器２によって一様に帯電された該感光体ドラム１の表面を、レーザ発光素子３によって露光することで該感光体ドラム１上に静電潜形成される。この静電潜像を現像装置４で可視像化する。次に該可視像を転写ブレード５により、中間転写ベルト１２１上に転写する。また、感光体ドラム１上の転写残トナーはクリーニングブレード接触式のクリーニング装置９により除去され、更に前露光ランプ１０にて感光体ドラム１上の電位が消去され、該感光体ドラム１は再び画像形成に供される。また現像装置４内には現像装置内の現像剤の温度検知手段４Ｔとして、バンドギャップ温度センサ４Ｔが配置されている。
【００２７】
＜画像処理の概要＞
次に図３のブロック図にて、本実施例の画像形成装置における画像処理ユニットのシステム構成を示す。
【００２８】
図３において、２００は外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）であり、外部入力インタフェース２００を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データを入力する。２０１はＬＯＧ変換部であり、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。２０２はマスキング・ＵＣＲ部であり、ＣＭＹ画像データから黒（Ｂｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。２０３はルックアップテーブル部（ＬＵＴ部）であり、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。２０４はパルス幅変調部であり、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ２０５がレーザ発光素子３を駆動し、感光ドラム１上を照射することで静電潜像が形成される。
【００２９】
ビデオ信号カウント部２０７はＬＵＴ部２０３に入力された画像データの６００ｄｐｉにおける１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像が全面すべて２５５レベルだった場合に最大値１０２３となる。尚回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザ信号カウント部２０８を用いて、レーザドライバ２０５からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。
【００３０】
＜現像装置の構成＞
さらに、現像装置４について図４及び図５で詳しく説明する。本実施例において、現像装置４は、現像容器２０を備え、現像容器２０内に現像剤としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２０内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材２５とを有している。
【００３１】
本実施例にて、現像容器２０の内部は、その略中央部が本稿紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと攪拌室２１ｂに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂに収容されている。
【００３２】
現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂには、現像剤攪拌・搬送手段としての搬送部材である第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂがそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂ内の底部に第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、攪拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。
【００３３】
このように、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転による搬送によって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７（図４参照）を通じて現像室２１ａと攪拌室２１ｂとの間で循環される。
【００３４】
本実施例では、現像室２１ａと攪拌室２１ｂは水平方向の左右に配置されるが、現像室２１ａと攪拌室２１ｂが上下に配置された現像装置、或いは、その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。
【００３５】
本実施例においては、現像容器２０の感光体ドラム１に対向した現像領域Ａに相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。
【００３６】
本実施例にて、現像スリーブ２４の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１の直径は８０ｍｍ、又、この現像スリーブ２４と感光体ドラム１との最近接領域を約４００μｍの距離とする。この構成によって、現像部Ａに搬送した現像剤を感光体ドラム１と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置されている。
【００３７】
上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、前記穂切り部材２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光体ドラム１と対向した現像領域Ａに搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、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２４には電源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。本実施例では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。
【００３８】
一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光体ドラム１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。
【００３９】
前記穂切り部材である規制ブレード２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、規制ブレード２５は、感光体ドラム１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。
【００４０】
尚、規制ブレード２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施例においては、規制ブレード２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ＾２に規制している。
【００４１】
なお、規制ブレード２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施例では５００μｍに設定した。
【００４２】
又、現像領域Ａにおいては、現像装置４の現像スリーブ２４は、共に感光体ドラム１の移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光体ドラム１．７５倍で移動している。この周速比に関しては、０〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００４３】
さらに、現像容器２０内の開口部（即ち、連通部）２６には、現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段として、バンドギャップ温度センサ４Ｔが配置されている。バンドギャップ温度センサ４Ｔは、現像装置内の現像剤中に配置されており、現像剤の温度を直接検知している。前記温度センサ４Ｔの現像容器２０内における配置場所に関しては、検知精度向上のため現像剤にセンサ面が埋まる位置が望ましい。ただし、温度センサの配置場所に関しては、これに限らない。精度は若干落ちるが、画像形成装置本体に設けられた温度センサを用いて現像装置内の温度を検知する構成であってもよい。
【００４４】
ここで、温度センサ４Ｔについて詳しく説明すると、本実施例では温度センサ４Ｔとしてセンシリオン（ＳＥＮＳＩＲＩＯＮ）社製温湿度センサＳＨＴ１Ｘシリーズを用いた。その構成は図６に示したように、湿度検知デバイスとして静電容量ポリマーのセンシング素子１００１、温度検知デバイスとしてバンドギャップ温度センサ１００２を実装している。いずれも１４ビットＡ／Ｄコンバータ１００３にカップリングされ、デジタルインターフェース１００４を通じてシリアル出力を行う仕様のＣＭＯＳデバイスである。温度検知デバイスであるバンドギャップ温度センサは、温度に対して線形に抵抗値が変化するサーミスタを用いることで、その抵抗値から温度を算出している。また、湿度検知デバイスである静電容量ポリマー１００１は、誘電体としてポリマーを挿入したコンデンサである。静電容量ポリマー１００１は、湿度に応じてポリマーに吸着する水分量が変化する結果、コンデンサの静電容量が湿度に対して線形に変化することを利用して、静電容量を湿度に変換することで検知している。
【００４５】
本実施例において用いた温度センサ４Ｔは温度と湿度の両方を検知できるものだが、実際には温度の検知結果のみしか利用しないので、その他の温度のみ検知できるセンサで十分である。
【００４６】
＜現像装置の現像剤の概要＞
ここでさらに本実施例の現像装置４の現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。
【００４７】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０＾７Ωｃｍ以上、好ましくは１０＾８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０＾８Ωｃｍのものを用いた。
【００４９】
尚、本実施例にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。
【００５０】
測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００５１】
又、本実施例にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００５２】
＜現像装置の現像剤の補給方法＞
次に、本実施例における現像剤の補給方法について図４及び図５を用いて説明する。
【００５３】
現像装置４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用２成分現像剤を収容するホッパー３１が配置される。トナー補給手段を構成するこのホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給部材、即ち、補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置４の前端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。
【００５４】
画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２０に補給される。このようにしてホッパー３１から現像装置４に補給現像剤が補給される。補給現像剤の補給量は、補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められる。この回転数は前述した画像データのビデオカウント値と、図２中に示した感光体ドラム１上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知するパッチ検センサ１１の検知結果と、に基づいて図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。
【００５５】
＜トナー強制消費の制御方法＞
ここから本発明の特徴的な部分である、トナー強制消費（トナー吐き出し）動作の制御方法について詳しく説明する。
【００５６】
まず、上記構成の画像形成装置において、印字率の低い画像形成が連続した場合、現像容器２０内から感光体ドラム１へ移行するトナーの割合が少ない。このため、現像容器２０内のトナーは第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによる攪拌や、穂切り部材２５を通過するときの摺擦を長時間受けることになる。その結果、前述したトナーの外添剤が剥れたり、トナー表面に埋め込まれたりしてトナーの流動性や帯電性能が悪化し、画像品質が劣化してしまう。
【００５７】
そこで、従来からダウンタイムを設けて、現像装置４内の劣化したトナーを感光体ドラム１の非画像域に現像し、強制的に吐き出す（消費する）方法が提案されている。ここで従来例においては、印字率によってトナー劣化の進行が異なる（印字率が低いほど劣化したトナーの割合が多くなる）ことに着目し、印字率に応じてトナー吐き出し動作によるダウンタイムの時間やトナー吐き出し頻度を変えている。尚、印字率とは、最大画像形成領域に形成されるトナー面積であり、黒ベタ画像が１００％であり、白ベタ画像は０％となる。本実施例では、現像剤の温度、或いは画像形成装置の置かれている環境温度によってもトナー劣化の進行が異なることに着目している。即ち、印字率だけでなく現像剤温度検知手段４Ｔの検知結果にも応じて、単位時間あたりに吐き出される吐出し量を変更している。具体的には、現像剤温度検知手段４Ｔの検知結果に応じて、トナー吐き出し動作によるダウンタイムの時間（吐き出し動作を実行する実行時間）やトナー吐き出し頻度を変えている。
【００５８】
以下では、本実施例において、まず現像剤の温度によってトナー劣化の進行が異なることを示し、さらにそこから温度に応じてトナー強制消費の動作条件をどのように決定しトナー吐き出し制御を実行すれば良いか説明する。
【００５９】
＜トナー劣化の温度依存性＞
前述したように、感光体ドラムへのトナー移行の割合が少なく、現像容器２０へのトナー補給が少ない場合（印字率が低い場合）トナー劣化が進行してしまう。さらに、前記トナー劣化の進行スピードは現像装置が置かれている環境によって異なる。そこで本発明者らは以下のような実験を行った。即ち、様々な一定環境下に現像装置４を設置し、その各一定環境下において、各色の印字率を振って（０％〜５％まで）連続画像形成をＡ４サイズ用紙片面で１００００枚行い、連続画像形成を実施する前後での画像品質の変化を調べた。この実験の結果をブラックについてのみ図７の表に示す。図７において、温度は現像装置４内に設置した温度検知手段４Ｔの検知結果の温度であり、「○」は画像品質の劣化が発生しなかったことを示し、「×」はかぶりの悪化・トナー飛散の悪化・粒状感の悪化のいずれか一つ以上の画像品質の劣化が発生したことを示す。
【００６０】
前記実験結果の図７より以下のことが読み取れる。即ち、温度が低い場合（例えば２０℃）にはトナー劣化の進行が遅く、印字率がある程度低くても（２０℃ならば印字率２％でも）画像品質の劣化が発生しない。一方で、温度が高い場合（例えば５０℃）にはトナー劣化の進行が激しく、印字率が高くないと（５０℃ならば印字率５％以上）画像品質の劣化が発生してしまう。
【００６１】
言い換えると、本実施例の画像形成装置において、ある一定以上の印字率（即ち、ある一定以上のビデオカウント）の画像形成を実行しないと、トナー劣化によるかぶりの悪化・トナー飛散の悪化・粒状感の悪化等の、画像品質の悪化が発生する。さらに、前記画像品質の悪化が発生する閾値となる印字率（即ち閾値となるビデオカウント）は、現像装置の温度によって異なると言うことである。
【００６２】
そこで本実施例において、トナー劣化による画像品質の劣化を発生させない為に、最低限必要なトナー消費量に相当するビデオカウントを「トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ」と定義する。トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔは前述したように現像剤の温度に依存する値であり、前記の実験等により算出できる値である。ここで図８にて本実施例の画像形成装置における各色・各温度でのトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを表に示す。尚、前記トナー劣化閾値ビデオカウントは、現像剤（トナー及びキャリア）の色や材質、現像装置の構成等に応じて異なるので適宜算出設定すれば良い。例えば、トナーの融点が異なる場合、低融点のものほど同一温度におけるトナー劣化閾値を高くしても良い。こうすることで、各色の現像装置によって強制排出動作の実行タイミング、実行時間を異ならせてもよい。
【００６３】
＜トナー強制消費の制御方法＞
次に、トナー強制消費動作の制御方法及び動作条件について説明する。まず前提として、各色に対してトナー強制消費と制御方法の思想は同様である。従って以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している場合があるが、その場合は各色で共通の制御を行なっていることに注意されたい。本実施例においては分かりやすい例として１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝３％の画像（以下では、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」と称する）をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。このときのトナー吐き出し制御は図９に示すフローチャート図によって説明される。
【００６４】
まず画像形成がスタートすると、図３を用いて前述したようにビデオ信号カウント部２０７が各色のビデオカウントＶ（Ｙ）、Ｖ（Ｍ）、Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｋ）を算出する（ステップＳ１）。本従来例においてはある１色についてＡ４サイズ用紙片面の全面ベタ画像（印字率１００％の画像）のビデオカウントは５１２とする。すると「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のビデオカウントは、Ｖ（Ｙ）＝２６、Ｖ（Ｍ）＝２６、Ｖ（Ｃ）＝２６、Ｖ（Ｋ）＝１５である。ここでビデオカウントの算出において小数点以下は四捨五入する。
【００６５】
次に温度検知手段４Ｔの検知結果と、前述した実験等で得られるトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔの表（図８を参照）より、現在の温度におけるトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを算出する（ステップＳ２）。ここで、前述した図４〜図６を用いて説明したように、本実施例における温度検知手段４Ｔは現像容器内の現像剤の温度を直接測定できるバンドギャップ温度センサである。温度検知手段４Ｔの代用として、一般に画像形成装置本体についている環境センサを用いることも可能である。ただし、トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔの精度を上げて、トナー吐き出し制御を最適化し、生産性と画像品質の最大限の両立を図るためには、本実施例のような現像容器内の現像剤の温度を直接検知する温度検知手段が望ましい。
【００６６】
ここで、前述の「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合の、ブラックの現像装置内に設置された温度検知手段４Ｔ（Ｋ）の検知結果の推移を図１０に表す。このとき画像形成装置は、室温２３℃／相対湿度５０％固定環境下に設置した。図１０において横軸は耐久枚数で、縦軸は温度検知手段４Ｔの検知結果である。図１０のグラフから読み取れるように、画像形成装置の設置環境が一定（室温２３℃／相対湿度５０％）に保たれていても、温度検知手段４Ｔの検知結果（即ち、現像剤の温度）は上昇していくことが分かる（ただし、４５℃付近で飽和する）。この温度上昇は、現像装置内の現像スリーブや搬送スクリューの回転による自己昇温や、画像形成装置内のその他のモーター等の自己昇温によるものと考えられる。従って、耐久枚数によってトナー吐き出し制御の計算に用いるトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔが変化する。
【００６７】
再び図９のフローチャート図に戻り、前述した、ビデオカウントＶとトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔとの差、Ｖｔ―Ｖの正負を判断する（ステップＳ３）。まずＶｔ−Ｖが負の場合は、印字率が高いのでトナー劣化が進行しない状態であるから、トナー劣化積算値Ｘに０を加算する（ステップＳ４）。一方、Ｖｔ−Ｖが正の場合には、印字率が低いのでトナー劣化が進行してしまう状態であるから、トナー劣化積算値Ｘに（Ｖｔ−Ｖ）を加算する（ステップＳ５）。ここでトナー劣化積算値Ｘとは現在のトナー劣化状態を表す指標であり、Ｖｔ−Ｖによって算出されるビデオカウント値の積算値である。
【００６８】
さらに、前記ステップによって画像形成毎に算出・更新されるトナー劣化積算値Ｘに対して、吐き出し実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）を算出する（ステップＳ６）。ここで、吐き出し実行閾値Ａは任意に設定できる所定の値であり、この吐き出し実行閾値Ａが小さい程、同じ印字率の連続画像形成に対してもトナー吐き出し動作を実行する頻度が多くなる。前記吐き出し実行閾値Ａは本実施例においては５１２に設定している。前記吐き出し実行閾値Ａの設定値が大きすぎると、トナー吐き出し動作を実行するまでにトナー劣化が進行する時間が多くなるので、望ましくはＡ４〜Ａ３サイズ用紙片面の全面ベタ画像（印字率１００％の画像）のビデオカウント値と同等程度が良い。また例えば現像容器２０内に保持できる現像剤の容量が多いほど、前記トナー吐き出し実行閾値Ａを大きめに設定できる傾向がある。
【００６９】
最後に、前記ステップによって算出した、トナー劣化積算値Ｘと吐き出し実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）の正負を判断する（ステップＳ７）。ここで（Ａ−Ｘ）が正の場合は、トナー吐き出しを今すぐ実行しなければならない程にトナー劣化が進行している訳では無いと判断し、続けて画像形成を実行する（ステップＳ８）。一方、（Ａ−Ｘ）が負の場合には、トナー劣化が十分に進行している為に、今すぐトナー吐き出しを実行する必要があると判断し、画像形成を中断してトナー吐き出し動作を実行する（ステップＳ９）。
【００７０】
ここで、トナー吐き出し動作について図１１で説明する。前記ステップによって（Ａ−Ｘ）が負の値の場合には、制御手段としてのコントローラ１００７（図１５）は、画像形成を中断してトナー吐き出し動作を実行する。まず一次転写バイアスに通常画像形成時とは逆極性の転写バイアス（即ち感光体ドラム上のトナー像と同極性の転写バイアス）を印加する（ステップＳ１０１）。次に、吐き出し実行閾値Ａと同等のビデオカウントに相当するトナー量を感光体ドラムに吐き出す（ステップＳ１０２）。尚、吐き出し動作中（強制消費動作中）には、少なくとも現像スリーブが１回転以上回転するように吐き出し動作が制御されることが好ましい。前記トナー吐き出しの為の感光体ドラム上の潜像は、吐き出しによるダウンタイムを最小限に抑える為に、感光体ドラムの長手方向に対して全面ベタ画像であることが望ましい。さらに感光体ドラム上に吐き出されたトナーは一次転写バイアスがトナーと同極性である為に、中間転写体ベルトには転写されず感光体ドラムクリーナで回収される（ステップＳ１０３）。ここでトナー劣化積算値Ｘを０にリセットする（ステップＳ１０４）。そして最後に、一次転写バイアスを通常画像形成時の極性のバイアスに戻し（ステップＳ１０５）、トナー吐き出し動作を完了して通常の画像形成動作に復帰する。
【００７１】
ここで、以上で説明したトナー吐き出し制御方法において、前述した「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」を１００００枚連続で画像形成した場合を具体的に考える。
【００７２】
まず「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」を１枚画像形成した場合に、本実施例のトナー吐き出し制御におけるトナー劣化積算値Ｘが各色でどのように算出されるかを図１２の表に示した。図１２の表にあるように「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」の画像形成においては、Ｙ（イエロー）とＭ（マゼンタ）とＣ（シアン）については常に印字率が十分に高い為にトナー劣化積算値Ｘは常に０である。
【００７３】
一方、Ｋ（ブラック）については連続画像形成の前半では１枚当たりのトナー劣化積算値Ｘは０であるが、連続画像形成の後半になるに連れて、前述したように現像剤の温度が上昇する。（図１０を参照）温度上昇に伴ってトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔが大きくなる為（図８を参照）、１枚当たりのトナー劣化積算値Ｘは０⇒＋１１まで大きくなる。即ち、連続画像形成の前半ではブラックトナーの劣化は進まないが、後半ではトナー劣化が進行するということを意味する。
【００７４】
さらに具体的に説明すると、図８と図１０より、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のＡ４サイズ用紙で連続１００００枚画像形成においては、まず０枚〜３０００枚まではトナー吐き出し動作は実行されない。次に３００１枚〜６０００枚までは１枚当たりのトナー劣化積算値Ｘが＋５である為にトナー吐き出しは実行され、その頻度は、吐き出し実行閾値Ａが５１２であることから、５１２／５＝１０３枚（小数点以下切り上げ）毎である。さらに６００１枚〜１００００枚までは１枚当たりのトナー劣化積算値Ｘが＋１１である為にトナー吐き出しは実行され、その頻度は、吐き出し実行閾値Ａが５１２であることから、５１２／１１＝４７枚（小数点以下切り上げ）毎である。
【００７５】
コントローラ１００７は、温度検知手段４Ｔの検知結果に基いて、現像装置内の温度が所定温度よりも高い場合の方が、現像装置内の温度が所定温度よりも低い場合よりも、吐き出し実行頻度が多くなるように動作条件を制御する。即ち、コントローラ１００７は、同一印字率の画像を連続画像形成させた場合において、単位画像形成あたりに吐き出されるトナー量は、以下のような関係に制御している。即ち、コントローラ１００７は、現像装置内の温度が所定温度よりも高い場合の方が、前記現像装置内の温度が前記所定温度よりも低い場合よりも単位画像形成あたりに吐き出されるトナー量が多くなるように制御している。ここで、連続画像形成動作とは、複数の記録材に連続して画像形成を行う一連の画像形成動作のことを指す。
【００７６】
さらに、簡単な制御ブロック図を図１５に示す。図１５にあるように温度検知手段１００５の検知結果とビデオカウント１００６の結果の情報がＣＰＵ１００７に送られ、前記の図９及び図１１のフローチャート図で説明したトナー吐き出し制御に従って、画像形成部１００９にトナー吐き出し動作の実施を命令する。
【００７７】
以上より、本発明に従った本実施例では、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のＡ４サイズ用紙での連続１００００枚画像形成において、１１５回程、画像形成を中断してトナー吐き出しを実行する。また１回のトナー吐き出し動作でビデオカウント５１２に相当するトナー量を消費する。ここで従来のトナー吐き出し制御ならば、温度によるトナー劣化閾値の変化を加味していない為、例えば１００００枚の連続画像形成中における１枚当たりのトナー劣化積算値Ｘが常に＋１１であり、約２１４回もトナー吐き出しを実行しなければならない。従って、本発明に基づく本実施例を適用することで、トナー吐き出し動作の頻度を半減し、加えてトナー消費量も半減することができる。
【００７８】
本実施例での構成によれば、複数の記録材に連続して画像形成を行う連続画像形成時において、現像装置内の温度が高くなるに従って、単位画像形成枚数あたりに実行される吐き出し動作の頻度が高くなるように制御可能となっている。こうして、トナー劣化の抑制を図りながらダウンタイムの抑制を図ることができる。
【００７９】
尚、本実施例では、現像装置内の温度に基いて、吐き出し動作を実行する頻度を変更したが、一回の吐き出し動作における吐き出し量（実行時間）を変更しても良い。
【００８０】
（実施例２）
前述した第１の実施例においては、１枚当たりの印字率が低い場合（即ちビデオカウントが小さい場合）にトナー劣化が進行し、かつ、その進行の割合が温度によって異なることに着目して、効率的なトナー吐き出し動作を実行する制御方法を提案した。本第２の実施例では現像剤のトナー劣化が、〔１〕現像スリーブの駆動時間と〔２〕単位時間当たりのトナー消費量と〔３〕そのときの現像剤の温度に依存することに着目し、トナー吐き出し動作を制御する方法を説明する。
【００８１】
＜トナー強制消費の制御方法＞
まず前提として、各色に対してトナー強制消費と制御方法の思想は同様である。従って以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している場合があるが、その場合は各色で共通の制御を行なっていることに注意されたい。本第２の実施例においても説明を分かり易くする為に１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝３％の「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。このときのトナー吐き出し制御は図１３に示すフローチャート図によって説明される。
【００８２】
最初に、所定枚数Ａ枚毎に、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを算出する（ステップＳ２０１）。ここで、所定枚数Ａは本実施例の画像形成装置において任意に決められる値であり、望ましくは１００枚程度が良い。また総スリーブ回転時間積算Ｓｔとは、画像形成が開始してから所定枚数Ａ枚の画像形成が終了するまでのスリーブ回転時間の総積算であり、紙間や前回転等で実施されるスリーブ回転時間も含んでいる。さらに総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌとは、画像形成が開始してから所定枚数Ａ枚の画像形成が終了するまでの総トナー消費量を指標する値である。これは、前述した図３に記載のビデオ信号カウント部２０７より算出される通常の原稿の画像形成によるビデオカウントに加え、濃度制御用パッチやトナー補給制御用パッチやレジずれ補正用パッチ等によって消費されたトナー量も含んでいる。ここで前記の制御用パッチによるトナー消費量は、本発明を適用する画像形成装置によって適宜設定すれば良い。例えば、本実施例において濃度制御用パッチは面積２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形のパッチであり、トナー載り量はベタ画像の半分である。従って、濃度制御用パッチの１回分のビデオカウントは５１２×（０．５⇒濃度分）×（（２０×２０）／（２９７×２１０）⇒面積分）＝２である。
【００８３】
次に、前ステップによって算出された総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌから単位駆動時間当たりのトナー消費量Ｖａｌｌ／Ｓｔを算出する（ステップＳ２０２）。これは即ち、トナー劣化の度合いを表す値となる。
【００８４】
さらに、トナー劣化が進行する単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値Ｔ（温度に依存する）について考える。前記閾値Ｔは図７を用いて前述した実験、即ち、様々な一定環境下に現像装置４を設置し、その各一定環境下において、各色の印字率を振って（０％〜５％まで）連続画像形成をＡ４サイズ用紙片面で１００００枚行う。そして、連続画像形成を実施する前後での画像品質の変化を調べることで算出できる。つまり印字率から通常画像形成のビデオカウントが分かり、通紙枚数から制御用パッチによるトナー消費量のビデオカウントも分かり、この和を算出すれば総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌが算出できる。また、総スリーブ回転時間積算Ｓｔは計測できるので、以上から、単位駆動時間当たりのトナー消費量Ｖａｌｌ／Ｓｔと画像品質の相関が確認できる。ここで図１４にて本実施例の画像形成装置における各色・各温度でのトナー劣化が進行する単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値Ｔを表に示す。尚、前記閾値Ｔは、現像剤（トナー及びキャリア）の色や材質、現像装置の構成等に応じて異なるので適宜算出設定すれば良い。ただし前記閾値Ｔの単位は［ビデオカウント／秒］である。ここで再び図１３のフローチャート図に戻ると、所定枚数Ａ枚の画像形成の前後における温度検知手段４Ｔの検知結果Ｔ１（前）とＴ２（後）の平均値の温度における前記閾値Ｔを図１４の表から算出する（ステップＳ２０３）。
【００８５】
次のステップでは、前述した単位駆動時間当たりのトナー消費量Ｖａｌｌ／Ｓｔと、ステップＳ２０３で算出されたトナー消費量の閾値Ｔ、との差、即ち、Ｔ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）の正負を判断する（ステップＳ２０４）。即ち、コントローラは、所定画像形成枚数の画像形成前後における温度検知センサ４Ｔにて検知される検知結果の平均値に基いて、強制消費動作を制御する。
【００８６】
まず、Ｔ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が負の場合は単位駆動時間当たりのトナー消費量が十分に多く、トナー劣化が進行していないことを表す。従ってトナー吐き出し動作は実行せずに、Ｔ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が負の場合は、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを共に０にリセットし（ステップＳ２０６）、画像形成を継続する。
【００８７】
一方、Ｔ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が正の場合は単位駆動時間当たりのトナー消費量が少なく、トナー劣化が進行していることを表す。そこで、Ｔ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が正の場合は、Ｖａｌｌ−（Ｔ×Ｓｔ）で算出されるビデオカウントに相当するトナー量を消費するように、トナー吐き出し動作を実行する（ステップＳ２０５）。即ち、コントローラは、所定画像形成枚数毎にトナー吐き出し動作（強制消費動作）を実行するか否かを判断している。ここでトナー吐き出し動作自体の動作フローチャートは前記第１の実施例で説明した図１１のフローチャートと同様である。その後は図１３にあるように、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを共に０にリセットし（ステップＳ２０６）、画像形成を継続する。
【００８８】
以上で説明した図１３のフローチャートに則り、具体的に「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で１００００枚連続画像形成した場合のブラックについてのみ考える。このとき温度検知手段４Ｔによる現像剤温度の検知結果は前述した図１０と同様である。また図１３のフローチャートにおいて所定枚数Ａ＝１００枚とする。このとき本実施例において、所定枚数Ａ＝１００枚での総スリーブ回転時間積算Ｓｔ＝７０秒である。また、所定枚数Ａ＝１００枚での総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌは画像１枚のビデオカウントが１５であり、かつ連続画像形成中に１０枚毎に行われる濃度制御用パッチの１回分のビデオカウントが２であることから、Ｖａｌｌ＝１５２０となる。但し、本実施例において補給制御用パッチとレジずれ補正用パッチはパッチ形成頻度が少なく、トナー消費量としては微量なので無視した。従って、単位駆動時間当たりのトナー消費量Ｖａｌｌ／Ｓｔ＝２２（小数点以下切り上げ）である。
【００８９】
ここで、算出した所定枚数Ａ＝１００枚の画像形成中での単位駆動時間当たりのトナー消費量Ｖａｌｌ／Ｓｔ＝２２と、図１４の表で示したトナー劣化が進行する単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値Ｔとを比較する。この場合、温度３５℃以上にならないとトナー吐き出しは実行しないことが分かる。従って図１０の温度変化のグラフより、最初の約２０００枚の画像形成中は、現像剤の温度が３５℃以下であるためトナー吐き出しは実行しないことがわかる。そして、その後の後半の８０００枚ではＡ＝１００枚毎にトナー吐き出しを実行する。即ち、トナー吐き出しによる画像形成の中断回数は本第２の実施例においては、８０回である。
【００９０】
一方、従来例として、所定枚数毎にトナー吐き出しを行う場合、前半の２０００枚の画像形成中にも２０００／１００＝２０回のトナー吐き出しを実行してしまい、合計１００回のトナー吐き出しを実行しないと、画像品質の劣化を防げない。また、本実施例のトナー強制消費（吐き出し）制御は実施例１と同様に、図１５の制御ブロック図に従う。以上のように、本発明に従った第２の実施例においてもトナー劣化の温度依存性に着目することで、従来例よりも効率良くトナー吐き出しを実行できる。
【図１】
2011048083.tif 000003
【図２】
2011048083.tif 000004
【図３】
2011048083.tif 000005
【図４】
2011048083.tif 000006
【図５】
2011048083.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011048083.tif 000009
【図８】
2011048083.tif 000010
【図９】
2011048083.tif 000011
【図１０】
2011048083.tif 000012
【図１１】
2011048083.tif 000013
【図１２】
2011048083.tif 000014
【図１３】
2011048083.tif 000015
【図１４】
2011048083.tif 000016
【図１５】
2011048083.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、
前記コントローラは、前記温度検知手段にて検知された温度が所定温度よりも高い場合の方が低い場合よりも、前記強制消費動作の頻度、もしくは前記強制消費動作１回当りのトナー消費量が多くなるように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記コントローラは、複数の転写材に連続して画像形成を行う一連の連続画像形成中において、前記温度検知手段にて検知された温度が所定温度よりも高い場合の方が低い場合よりも、前記強制消費動作の頻度が高い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】
像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、前記コントローラは、前記温度検知手段にて検知された温度が前記所定温度よりも高い場合、前記強制消費動作を実行し、前記温度検知手段にて検知された温度が前記所定温度よりも低い場合は、前記強制消費動作を実行しないように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
画像形成される画像の印字率は同一印字率であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記温度検知手段は、前記現像装置内の現像剤中に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記コントローラは、所定画像形成枚数の画像形成前後における温度検知手段にて検知される検知結果の平均値に基いて、前記所定画像形成枚数毎に前記強制消費動作を実行するか否かを制御することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記の目的は、本発明に従った以下の画像形成装置にて達成される。即ち、
（１）像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、
前記コントローラは、前記温度検知手段にて検知された温度が所定温度よりも高い場合の方が低い場合よりも、前記強制消費動作の頻度、もしくは前記強制消費動作１回当りのトナー消費量が多くなるように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする。
（２）像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に現像された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置内の温度に関する情報を検知する温度検知手段と、前記現像装置により前記像担持体に現像された現像剤を転写材に転写することなく、強制的にトナー消費する強制消費動作を制御するコントローラと、を有する画像形成装置であって、前記コントローラは、前記温度検知手段にて検知された温度が前記所定温度よりも高い場合、前記強制消費動作を実行し、前記温度検知手段にて検知された温度が前記所定温度よりも低い場合は、前記強制消費動作を実行しないように前記強制消費動作を制御可能であることを特徴とする。