(57)【要約】【課題】現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる構成を提供する。【解決手段】現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、感光ドラムに形成された静電潜像をトナーにより現像する。現像剤補給機構は、現像装置に現像剤を補給する。現像剤排出機構は、現像装置内の現像剤を排出する。画像濃度センサは、パッチ画像の濃度を検知する。ＣＰＵは、画像濃度センサの検知結果に基づいて、現像剤補給機構による現像剤の補給量を制御し（Ｓ６〜Ｓ１０）、現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、パッチ画像の形成頻度を変更する（Ｓ２〜Ｓ４）。【選択図】図１３
2019148771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記補給手段による現像剤の補給量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、
前記補給手段は、前記トナー濃度検知手段の検知結果と目標トナー濃度との関係に基づいて前記現像装置に現像剤を補給し、
前記制御手段は、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記目標トナー濃度を変更する、
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】
像担持体と、
帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記露光手段による露光量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも少ない第２の量の方が、前記制御用トナー像の形成頻度を高くする、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像装置は、それぞれが現像剤を収容する第１室及び第２室と、前記第１室と前記第２室とを区画する隔壁と、前記隔壁に形成され、前記第１室と前記第２室とを連通させる連通口とを有する現像容器と、前記第１室内の現像剤を担持して前記像担持体と対向する対向領域に搬送する現像剤担持体と、前記第２室内に現像剤を収容した状態で前記連通口を封止し、使用時に前記連通口から除去される封止部材と、を備え、
前記制御手段は、前記封止部材が除去されて前記現像装置が使用されてから、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するまで、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナーの形成頻度を変更する、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記封止部材により前記連通口が封止された状態で前記第２室に収容されている現像剤の量は、前記現像装置の使用時に前記排出手段により現像剤の排出が開始される際の量よりも少ない、
ことを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像装置内の現像剤量に関する情報は、前記封止部材が除去されて前記現像装置の使用が開始されてから前記補給手段により補給された現像剤量である、
ことを特徴とする、請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
前記現像装置内の現像剤を強制的に消費して、前記補給手段により前記現像装置に現像剤を補給させる現像剤入れ替えモードを実行可能な実行手段と、
前記現像装置を所定時間駆動して形成したトナー像の平均画像比率と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量又は前記現像剤入れ替えモードの頻度を決定する決定手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記決定手段は、前記現像装置内の現像剤量が同じ量である場合に、前記平均画像比率が第１の比率である場合よりも、前記第１の比率よりも低い第２の比率の方が、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くする、又は、前記現像剤入れ替えモードの頻度を多くする、
ことを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記決定手段は、前記平均画像比率が同じ比率である場合に、前記現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも少ない第２の量の方が、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くする、又は、前記現像剤入れ替えモードの頻度を多くする、
ことを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像装置により現像したトナー像を記録材に転写する転写手段を備え、
前記補給手段は、前記現像装置により現像したトナー像のトナー消費量に応じて現像剤を補給し、
前記実行手段は、前記記録材にトナー像が転写されない領域にトナー像を形成することで前記現像装置内の現像剤を強制的に消費させる、
ことを特徴とする、請求項８ないし１０のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像装置は、それぞれが現像剤を収容する第１室及び第２室と、前記第１室と前記第２室とを区画する隔壁と、前記隔壁に形成され、前記第１室と前記第２室とを連通させる連通口とを有する現像容器と、前記第１室内の現像剤を担持して前記像担持体と対向する対向領域に搬送する現像剤担持体と、前記第２室内に現像剤を収容した状態で前記連通口を封止し、使用時に前記連通口から除去される封止部材と、を備え、
前記決定手段は、前記平均画像比率が同じ比率である場合に、前記封止部材が除去されて前記現像装置が使用されてから、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するより前の方が、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達した後よりも、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くする、又は、前記現像剤入れ替えモードの頻度を多くする、
ことを特徴とする、請求項８ないし１１のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記封止部材により前記連通口が封止された状態で前記第２室に収容されている現像剤の量は、前記現像装置の使用時に前記排出手段により現像剤の排出が開始される際の量よりも少ない、
ことを特徴とする、請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像装置内の現像剤量に関する情報は、前記封止部材が除去されて前記現像装置の使用が開始されてから前記補給手段により補給された現像剤量である、
ことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
前記像担持体に静電潜像を形成せずに前記攪拌搬送部材を駆動する所定の期間において、前記所定の期間を延長して前記攪拌搬送部材を駆動する空回転モードを実行可能な実行手段と、
前記補給手段により連続的に補給された現像剤量と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記空回転モードにおける前記所定の期間の延長時間を決定する決定手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
前記現像装置により現像したトナー像を記録材に転写する転写手段を備え、
前記所定の期間は、連続した記録材と記録材との間に対応する期間である、
ことを特徴とする、請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記決定手段は、前記現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも少ない第２の量の方が、前記延長時間を長くする、
ことを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記現像容器は、それぞれが現像剤を収容する第１室及び第２室と、前記第１室と前記第２室とを区画する隔壁と、前記隔壁に形成され、前記第１室と前記第２室とを連通させる連通口とを有し、
前記現像装置は、前記現像容器と、前記第１室内の現像剤を担持して前記像担持体と対向する対向領域に搬送する現像剤担持体と、前記第２室内に現像剤を収容した状態で前記連通口を封止し、使用時に前記連通口から除去される封止部材と、を備え、
前記決定手段は、前記封止部材が除去されて前記現像装置が使用されてから、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するまで、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記延長時間を決定する、
ことを特徴とする、請求項１５ないし１７のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記封止部材により前記連通口が封止された状態で前記第２室に収容されている現像剤の量は、前記現像装置の使用時に前記排出手段により現像剤の排出が開始される際の量よりも少ない、
ことを特徴とする、請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記現像装置内の現像剤量に関する情報は、前記封止部材が除去されて前記現像装置の使用が開始されてから前記補給手段により補給された現像剤量である、
ことを特徴とする、請求項１８又は１９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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に使用する現像装置として、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた構成が従来から使用されている。また、このような現像装置で、余剰の現像剤を排出すると共に、画像形成で消費されたトナーを補給する構成が従来から知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、画像形成装置に新品の現像装置が装着されてからの印字枚数をカウントし、印字枚数に対応する露光量を設定することで、現像装置の使用開始時の画像濃度変動を抑制する構成が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−５３６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、現像装置内の現像剤量によっては、画像濃度の変動などが生じる虞がある。例えば、新品の現像装置内の初期の現像剤量が少ない場合、現像装置内のキャリア量が少ないため、補給されたトナーが十分に帯電されにくい。このため、画像濃度が所望の濃度よりも高くなったり、トナー飛散、感光ドラムの現像すべき領域以外にトナーが付着するトナーかぶりなどの画像不良が発生してしまう虞がある。また、画像比率が低い画像を連続して形成した場合には、現像装置内のトナーが使用されずに現像装置内に留まることで、トナー劣化が促進してしまう。そして、画像濃度が所望の濃度よりも低下したり、形成された画像に粒状感のようながさつきなどの画像不良が発生してしまう虞がある。
【０００６】
特許文献２に記載の構成の場合、印字枚数に応じて露光量を制御しているだけであり、現像装置内の現像剤量を考慮していないため、例えば、初期の現像剤量によっては、画像濃度の変動などの画像不良を十分に抑制できない場合がある。
【０００７】
本発明は、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記補給手段による現像剤の補給量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更することを特徴とする画像形成装置にある。
【０００９】
また、本発明は、像担持体と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記露光手段による露光量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更することを特徴とする画像形成装置にある。
【００１０】
また、本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、前記現像装置内の現像剤を強制的に消費して、前記補給手段により前記現像装置に現像剤を補給させる現像剤入れ替えモードを実行可能な実行手段と、前記現像装置を所定時間駆動して形成したトナー像の平均画像比率と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量又は前記現像剤入れ替えモードの頻度を決定する決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【００１１】
更に本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、前記像担持体に静電潜像を形成せずに前記攪拌搬送部材を駆動する所定の期間において、前記所定の期間を延長して前記攪拌搬送部材を駆動する空回転モードを実行可能な実行手段と、前記補給手段により連続的に補給された現像剤量と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記空回転モードにおける前記所定の期間の延長時間を決定する決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成部ＰＫの周辺の概略構成図。
【図３】第１の実施形態に係る現像装置及び補給装置の概略構成図。
【図４】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成断面図。
【図５】現像装置の連通口周辺の概略構成図。
【図６】第１の実施形態に係るトナーの回収構成を示す図。
【図７】第１の実施形態に係る現像装置の連通口に封止シールが施された状態を示す概略構成図。
【図８】第１の実施形態に係る現像装置の連通口に封止シールが施された状態を示す概略構成断面図。
【図９】第１の実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図。
【図１０】第１の実施形態に係る透磁率センサの斜視図。
【図１１】透磁率センサのトナー濃度と出力電圧との関係を示す図。
【図１２】第１の実施形態に係る画像形成装置の動作工程を示す図。
【図１３】第１の実施形態に係るインダクタンス検知によるトナー補給制御のフローチャート。
【図１４】第１の実施形態に係る現像装置のイニシャライズ動作のフローチャート。
【図１５】第１の実施形態に係る積算補給現像剤量とパッチ画像形成の間隔との関係を示す図。
【図１６】第２の実施形態に係る補給スクリュー回転時間とキャリア補給量との関係を示す図。
【図１７】第２の実施形態に係る現像装置内の現像剤量と現像剤排出速度との関係を示す図。
【図１８】第２の実施形態に係る現像装置内の現像剤量とパッチ画像形成の間隔との関係を示す図。
【図１９】第２の実施形態に係るインダクタンス検知によるトナー補給制御のフローチャート。
【図２０】第３の実施形態に係るパッチ検知による露光装置のレーザーパワー制御のフローチャート。
【図２１】第３の実施形態に係る積算補給現像剤量とパッチ画像形成の間隔との関係を示す図。
【図２２】第４の実施形態に係る現像装置内の現像剤量とパッチ画像形成の間隔との関係を示す図。
【図２３】第４の実施形態に係るパッチ検知による露光装置のレーザーパワー制御のフローチャート。
【図２４】第５の実施形態に係る平均画像比率による現像剤入れ替えモードのフローチャート。
【図２５】第５の実施形態に係る画像形成装置の動作工程を示す図。
【図２６】第５の実施形態に係る積算補給現像剤量と現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値との関係を示す図。
【図２７】第６の実施形態に係る現像装置内の現像剤量と現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値との関係を示す図。
【図２８】第６の実施形態に係る平均画像比率による現像剤入れ替えモードのフローチャート。
【図２９】第７の実施形態に係る積算補給現像剤量による空回転モードのフローチャート。
【図３０】第７の実施形態に係る積算補給現像剤量と空回転モードの時間との関係を示す図。
【図３１】第８の実施形態に係る現像装置内の現像剤量と空回転モードの時間との関係を示す図。
【図３２】第８の実施形態に係る現像装置内の現像剤量による空回転モードのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１５を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１５】
［画像形成装置］
画像形成装置１００は、それぞれ像担持体としての感光ドラム１を有する４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを備えた電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、装置本体１００Ａに接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は装置本体１００Ａに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
【００１６】
なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して画像形成部ＰＫについて説明し、その他の画像形成部については説明を省略する。
【００１７】
図２に示すように、画像形成部ＰＫには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１が配設されている。感光ドラム１は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には帯電手段としての帯電ローラ２と、現像装置４、一次転写部材としての一次転写ローラ５２、クリーニング手段としてのクリーニング装置７が配置されている。感光ドラム１の図中下方には露光手段としての露光装置（本実施形態ではレーザースキャナ）３が配置されている。
【００１８】
各画像形成部の図１の上方には、転写手段としての中間転写装置５が配置されている。中間転写装置５は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト５１が複数のローラに張設されて、矢印方向に周回移動（回転）するように構成されている。そして、中間転写ベルト５１は、後述するように中間転写ベルト５１に一次転写されたトナー像を担持して搬送する。中間転写ベルト５１を張架するローラのうちの二次転写内ローラ５３と中間転写ベルト５１を挟んで対向する位置には、二次転写部材としての二次転写外ローラ５４が配置され、中間転写ベルト５１上のトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置６が配置される。
【００１９】
画像形成装置１００の下部には、記録材Ｓが収容されたカセット９が配置されている。カセット９から給送された記録材Ｓは、搬送ローラ１０によりレジストレーションローラ１１に向けて搬送される。そして、停止状態のレジストレーションローラ１１に記録材Ｓの先端が突き当たり、ループを形成することで記録材Ｓの斜行を補正する。その後、中間転写ベルト５１上のトナー像と同期してレジストレーションローラ１１を回転開始させ、記録材Ｓを二次転写部Ｔ２に搬送する。
【００２０】
上述のように構成される画像形成装置１００により、例えば４色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム１は、露光装置３から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置４内に収容された現像剤としてのトナーによって顕像化され、可視像となる。
【００２１】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５１を挟んで配置される一次転写ローラ５２との間で構成される一次転写部Ｔ１（図２）にて、中間転写ベルト５１に一次転写される。この際、一次転写ローラ５２には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）などの付着物は、クリーニング装置７によって除去される。これにより、感光ドラム１は、次の画像形成工程に備える。
【００２２】
このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、中間転写ベルト５１上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット９に収容された記録材Ｓが二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、二次転写外ローラ５４に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト５１上の４色のトナー像を、記録材Ｓ上に一括で二次転写する。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト５１に残留したトナーなどの付着物は、中間転写ベルトクリーナ５５により除去される。
【００２３】
クリーニング装置７及び中間転写ベルトクリーナ５５によって除去され、回収されたトナーなどの付着物は、後述する図６に示すように、搬送パイプ５６により搬送され、回収トナーボックス５７内に回収される。また、画像形成によって消費されたトナーは、トナー容器８から補給される。
【００２４】
次いで、記録材Ｓは定着手段としての定着装置６に搬送される。定着装置６は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を有する定着ローラ６１及び加圧ローラ６２を備え、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とで定着ニップ部を形成する。この定着装置６の定着ニップ部にトナー像が転写された記録材Ｓを通過させることで、記録材Ｓが加熱、加圧される。そして、記録材Ｓ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｓに定着される。その後、記録材Ｓは排出ローラ１０１により排出トレイ１０２に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。
【００２５】
なお、本実施形態の画像形成装置１００は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。
【００２６】
［現像装置］
次に、図３及び図４を用いて、現像装置４について更に説明する。現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える２成分現像剤を収容する現像容器４１を有する。現像容器４１には、現像剤担持体としての現像スリーブ４４と、現像スリーブ４４内に固定して配置され、磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール４４ａとが設けられている。また、現像容器４１内には、現像スリーブ４４の表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材としての現像ブレード４２と、現像容器４１内の現像剤を攪拌し且つ搬送する攪拌搬送部材としての攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅとが配置されている。
【００２７】
現像容器４１の内部は、垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって第１室との現像室４１ａと、第２室としての攪拌室４１ｂとに区画されている。そして、現像室４１ａに攪拌搬送スクリュー４１ｄが、攪拌室４１ｂに攪拌搬送スクリュー４１ｅがそれぞれ配置されている。隔壁４１ｃの長手方向（攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの現像剤搬送方向と平行な方向）両端部（図３中左側及び右側）には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを連通させる連通口としての連通口４１ｆ、４１ｇが設けられている。連通口４１ｆ、４１ｇは、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間での現像剤の通過を許す。
【００２８】
本実施形態では、攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅはいずれもスクリュー状部材である。つまり、攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅは、それぞれ、磁性体の軸からなる回転軸の周りに、搬送部としての螺旋形状の羽根を設けて形成されている。また、本実施形態では、攪拌室４１ｂに配置された攪拌搬送スクリュー４１ｅは、羽根に加えて、回転軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ１２をも有している。攪拌リブ１２は、攪拌搬送スクリュー４１ｅの回転軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。
【００２９】
攪拌搬送スクリュー４１ｄは、現像室４１ａ内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。また、攪拌搬送スクリュー４１ｅは、後述の現像剤補給機構４９において供給された補給用現像剤と、既に攪拌室４１ｂ内にある現像剤とを攪拌しつつ搬送してトナー濃度（キャリア及びトナーの合計重量に対するトナー重量の割合）を均一化する。補給手段としての現像剤補給機構４９は、自動トナー補給制御（ＡＴＲ（Ａｕｔｏ  Ｔｏｎｅｒ  Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ）制御）を行う。このＡＴＲ制御は、画像形成時の画像比率、後述の透磁率センサ４５、トナー像の濃度を検知する画像濃度センサ９０（図１、２）によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて、現像剤補給機構４９の動作を制御して、現像剤を現像装置４に補給するものである。
【００３０】
攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅは、現像スリーブ４４の回転軸線方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されている。そして、攪拌搬送スクリュー４１ｄと、攪拌搬送スクリュー４１ｅとは、現像スリーブ４４の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅによって、連通口４１ｆ、４１ｇを介して現像容器４１内を循環させられる。つまり、攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室４１ａ内の現像剤が、一方の連通口４１ｆ（図３の紙面左側）を介して攪拌室４１ｂ内へ移動する。また、トナーが補給されて攪拌された攪拌室４１ｂ内の現像剤が他方の連通口４１ｇ（図３の紙面右側）を介して現像室４１ａへ移動する。
【００３１】
現像装置４の現像室４１ａは、感光ドラム１と対向する現像領域（対向領域）に相当する位置が開口しており、この現像容器４１の開口部に、一部露出するようにして現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。本実施形態では、現像スリーブ４４は非磁性材料で構成され、現像動作時には図４に示す矢印方向に回転する。そして、現像スリーブ４４の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール４４ａが固定されている。
【００３２】
現像室４１ａ内（第１室内）の現像剤は、攪拌搬送スクリュー４１ｄにより現像スリーブ４４に供給される。現像スリーブ４４に供給された現像剤は、マグネットロール４４ａの発生する磁界により現像スリーブ４４上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ４４上の２成分現像剤は、現像スリーブ４４が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード４２によって層厚が規制されると共に、感光ドラム１と対向する現像領域へと搬送される。即ち、現像スリーブ４４は、現像室４１ａ内の現像剤を担持して感光ドラム１と対向する現像領域に搬送する。
【００３３】
現像スリーブ４４上の現像剤は、現像領域で穂立ちして磁気穂を形成する。本実施形態では、磁気穂を感光ドラム１に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム１に供給することで、感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として現像する。また、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、通常、現像スリーブ４４には電圧印加手段としての不図示の現像バイアス電源から、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。感光ドラム１にトナーを供給した後の現像スリーブ４４上の現像剤は、更に現像スリーブ４４が回転することによって現像室４１ａに戻る。
【００３４】
なお、本実施形態における画像形成装置の感光ドラム１の回転速度（プロセススピード）は３００ｍｍ／ｓｅｃであり、現像スリーブ４４の回転速度は４５０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３５】
上述のように、電子写真方式の画像形成装置に使用される２成分現像剤を用いる現像装置４においては、その現像装置４に収容されている２成分現像剤のトナーとキャリアを攪拌して摩擦帯電させる。その後、現像スリーブ４４により感光ドラム１に供給することにより感光ドラム１上の潜像を現像する。この際、トナーは消費・供給されるのに対し、キャリアは消費も供給もされず現像装置４内に残る。このため、キャリアはトナーに比べて現像装置４内での攪拌頻度が多くなり、外添剤蓄積・ワックス付着・トナースペントなどに起因する帯電能の劣化が起こり易い。これにより、現像剤搬送量が低下して現像剤の物理的な摺擦による帯電量が不足し、形成される画像の濃度ムラや、感光ドラム１上の静電潜像が形成されていない領域にトナーが付着する白地部かぶりなどの画像不良が発生してしまう。
【００３６】
そこで本実施形態では、このキャリアの劣化を抑制するため、トナーのみではなくキャリアも現像装置４内に適宜、図３に示す現像剤補給機構４９から補給する。現像剤補給機構４９は、トナー容器８から現像剤を補給する補給スクリュー４ｈと、補給スクリュー４ｈを回転駆動するモータ４９ａと、補給スクリュー４ｈから現像装置４に補給された現像剤を攪拌室４１ｂに搬送する搬送スクリュー４９ｂなどを有する。搬送スクリュー４９ｂは、攪拌搬送スクリュー４１ｅと同軸上に一体に設けられ、補給室４９ｃに補給された現像剤を順方向に搬送して、攪拌室４１ｂに合流させる。補給室４９ｃは、補給スクリュー４ｈからの現像剤の搬送経路に接続された補給口を有する。
【００３７】
また、本実施形態では、このような現像剤補給機構４９からキャリアを含む２成分現像剤を補給すると共に、この補給により現像装置４内で徐々に過剰となる２成分現像剤を、後述する現像剤排出機構４３により排出する。これにより、消費により減少するトナーを補充すると同時に、現像装置４内の劣化したキャリアを補給される新しいキャリアに置き換えるようにしている。
【００３８】
この構成により、キャリアを含む２成分現像剤の補給と排出が行われることで、キャリアの劣化が抑制されて現像装置内の２成分現像剤の現像特性が一定に維持される。そして、長期的に現像剤の現像特性の変動による画質低下を抑えることが可能となる。一般に、現像剤排出機構４３で回収した現像剤は、クリーニング装置７、中間転写ベルトクリーナ５５で回収されたトナーと共に、回収トナーボックス５７によって貯蔵される。
【００３９】
図３に示すように、攪拌室４１ｂの最下流には、現像装置内の現像剤を排出する排出手段としての現像剤排出機構４３（ＡＣＲ（Ａｕｔｏ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｒｅｆｒｅｓｈ）機構）が備えられている。ＡＣＲ機構の排出構成について図５を用いて説明する。攪拌室４１ｂの攪拌搬送スクリュー４１ｅは、らせん状の羽根であるフィンと、フィンの間に回転軸に直角に配置された板状の攪拌リブ１２とによって構成されている。そして、攪拌搬送スクリュー４１ｅの最下流部には、通常の現像剤の搬送方向（順方向）とは逆方向に現像剤が搬送されるように逆巻きのフィンを備えた返しスクリュー４１ｈが設けられている。返しスクリュー４１ｈは、通常のフィンよりもピッチを狭くすることによって搬送力を上げて、順方向に搬送されてきた現像剤を連通口４１ｇを介して現像室４１ａ側に受け渡している。
【００４０】
画像形成動作が進み、キャリアを含んだ補給用現像剤が補給されると、画像形成動作においてトナーのみが消費されるため、現像容器４１内の現像剤量は徐々に増加する傾向にある。これによって、現像容器４１内の現像剤面高さは現像剤量の増加と共に高くなっていく。そして、ある一定の現像剤面高さを超えると、返しスクリュー４１ｈの搬送能力をオーバーする。そうすると、返しスクリュー４１ｈを現像剤が乗り越える。
【００４１】
返しスクリュー４１ｈの更に下流には、順方向の搬送能力を持った小型の排出スクリュー４３ｂと、現像剤排出口４３ａとを有する現像剤排出機構４３が配されている。返しスクリュー４１ｈを乗り越えた現像剤は、排出スクリュー４３ｂによって現像剤排出口４３ａに搬送され、図６の回収トナーボックス５７に回収される。これによって、初期のキャリアと画像形成に使用されたキャリアが入れ替わる構成となっている。なお、本実施形態における補給用現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は９：１である。
【００４２】
［現像剤封止構成］
ここで、本実施形態における現像装置４の現像剤封止構成について、図７及び図８を用いて説明する。まず、本実施形態の現像装置４は、装置本体１００Ａ（図１）に対して着脱自在としている。そして、寿命に到達した現像装置を装置本体１００Ａを取外し、初期現像剤が封入された現像装置を装置本体１００Ａに装着できるようにしている。
【００４３】
このために本実施形態では、攪拌室４１ｂと現像室４１ａとの連通口４１ｆ、４１ｇを封止する封止部材としての封止シール４６を脱離可能に設けている。即ち、封止シール４６は、攪拌室４１ｂ内（第２室内）に現像剤（初期現像剤）を収容した状態で連通口４１ｆ、４１ｇを封止し、使用時に連通口４１ｆ、４１ｇから除去される。
【００４４】
封止シール４６は、感光ドラム１を含んだドラムユニットと現像装置４の位置決めがなされていても取り外しできるよう、現像装置４の上蓋４１ｉに設けたスリット４１ｉ１から剥がせる構成となっている。また、スリット４１ｉ１から現像剤が漏れないように、スリット４１ｉ１部分の両側には弾性のあるウレタン部材４７を配し、封止シール４６を挟み込んだ構成としている。なお、ドラムユニットは、例えば、帯電ローラ２、クリーニング装置７、感光ドラム１で構成される。
【００４５】
現像室４１ａと攪拌室４１ｂを連通している連通口４１ｆ、４１ｇを封止する封止シール４６として、マイラシートを用いて、連通口４１ｆ、４１ｇを覆うように熱融着をして封止する。また、図８に示すように、マイラシートからなる封止シール４６は上蓋４１ｉのスリット４１ｉ１部分からウレタン部材４７に挟まれて上部に突き出でており、これを上方から引き抜くことによって封止を解除する構成になっている。
【００４６】
また、攪拌室４１ｂに初期現像剤を収容した状態で連通口４１ｆ、４１ｇを封止シール４６により封止することで、現像スリーブ４４と現像容器４１や現像ブレード４２の間から現像剤が漏れないようになっている。つまり、物流中は、この状態なので剤漏れ起因の汚れが発生することを抑制できる。このような初期現像剤の封止構成は、現像装置４と、感光ドラム１を含むドラムユニットとを接触させたまま現像容器４１の上部または側面部から封止シール４６を解除できることに利点がある。
【００４７】
また、画像形成装置１００は、現像装置４及びドラムユニットがセットされた枠体ユニットを装置本体１００Ａの手前側から引き出して、現像装置４やドラムユニットをメンテナンス可能な構成である。現像装置４とドラムユニットは通常加圧されて現像スリーブ４４と感光ドラム１間の現像ニップ距離を一定に保っている。このため、上方から封止シール４６を解除する構成は、封止シール４６の解除時に前述の加圧構成を解除しなくても良く、メンテナンス性が高い。
【００４８】
［制御部］
次に、画像形成装置１００の制御部２００について、図９を用いて説明する。制御部２００には、制御手段としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算装置）２０１及びメモリ２０２が設けられている。メモリ２０２内にはＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２ａが設けられている。ＲＯＭ２０２ａには、制御手順に対応するプログラムなどが格納されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２ａに格納されたプログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、メモリ２０２内には、作業用データや入力データが格納されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２ｂも設けられている。ＣＰＵ２０１は、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭ２０２ｂに収納されたデータを参照して制御を行うようになっている。
【００４９】
また、ＣＰＵ２０１は、入出力装置（Ｉ／Ｏ）２０３、エンジン制御部２０４に接続されている。入出力装置２０３は、ホスト機器などへの信号の入出力などを行う。エンジン制御部２０４は、ＣＰＵ２０１の指令に基づいて、各画像形成部の帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、現像剤補給機構４９や、中間転写装置５、定着装置６などの画像形成に用いられる画像形成エンジン部２０５の制御を行う。また、エンジン制御部２０４は、現像装置４が新品から否かを検知する新旧検知装置２０６に接続され、新旧検知装置２０６の検知結果に基づいて、現像装置４が新品か否かを判断する。
【００５０】
現像剤補給機構４９は、図３で説明したように、補給スクリュー４ｈを有し、補給スクリュー４ｈはモータ４９ａによって回転駆動される。モータ４９ａの回転は、エンジン制御部２０４によって制御される。そして、トナー容器８内に所定量のトナーが収納されている状態でのモータ４９ａの回転時間と、補給スクリュー４ｈによって現像容器４１内に補給されるトナーの量との対応関係が予め実験等によって求められている。その結果は、例えばテーブルデータとしてＣＰＵ２０１に接続されたＲＯＭ２０２ａ（或いはＣＰＵ内）に格納されている。つまり、ＣＰＵ２０１は、モータ４９ａの回転時間を制御（調整）することによって、現像容器４１に対するトナーの補給量を調整するようになっている。
【００５１】
［透磁率センサ］
ここで、図３に示したように、現像容器４１には、現像装置４内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としての透磁率センサ（インダクタンスセンサ）４５が設けられている。透磁率センサ４５は、攪拌室４１ｂの攪拌搬送スクリュー４１ｅの現像剤搬送方向に下流側に設けられている。
【００５２】
このような透磁率センサ４５は、図１０に示すように、センサ本体４５ｃの上に、検知ヘッド４５ａが円柱状に載っている形状で一体となっている。そして、入出力用の信号線４５ｂを介して画像形成装置１００が備えるＣＰＵ２０１（図９）との検知信号のやりとりを行っている。
【００５３】
検知ヘッド４５ａの内部には、検知トランスが埋め込まれている。この検知トランスは、１つの１次巻線と、基準巻線及び検知巻線からなる２つの２次巻線との、合計３つの巻線からなる。検知巻線は検知ヘッド４５ａの天面側に、基準巻線は１次巻線を挟んで検知ヘッド４５ａの裏側に配置している。センサ本体４５ｃ内に設けられた発信器から一定波形の信号をもつ電流が１次巻線に入力されると、基準巻線及び検知巻線からなる２つの２次巻線にも、電磁誘導により、ある波形の信号をもつ電流が流れる。この時の発信器からの一定波形の信号と、検知巻線から電磁誘導によって流れた電流のある波形の信号とを、センサ本体４５ｃ内に設けられた比較回路で判断することによって、検知ヘッド４５ａの天面側に、どの程度の密度の磁性体があるかを検知する。
【００５４】
ここで、現像剤のトナー濃度と透磁率センサ４５の出力との関係について説明する。図１１は、透磁率センサ４５の出力特性の一例を示す。図示の例ではトナー濃度が小さい範囲では出力電圧（センサ出力）が大きな値で飽和し、トナー濃度が大きくなるに従って出力電圧が徐々に小さくなり、更に濃度が大きな範囲では出力電圧が小さい値で飽和する。本実施形態においては、トナー濃度が正常値８％（重量％：以下同様）であるとき、透磁率センサ４５の出力電圧値が約２．５Ｖになるように調整されている。電圧値が２．５Ｖ近傍において、出力電圧はトナー濃度に対してほぼ直線的に変化する。
【００５５】
上述のように、現像装置４内の現像剤のトナー濃度は透磁率センサ４５により検知される。そして、その検知結果に基づいて、現像剤補給機構４９の補給スクリュー４ｈ（図３）が駆動され、補給用現像剤が現像装置４内に補給されて、現像装置４内のトナー濃度を一定に保つようにしている。即ち、透磁率センサ４５の検知結果に基づいて、ＣＰＵ２０１がモータ４９ａの回転時間を決定し、その時間だけモータ４９ａを回転させる。ＲＯＭ２０２ａ（或いはＣＰＵ内）には、図１１に示した透磁率センサ４５のセンサ出力とトナー濃度との関係に基づいて、透磁率センサ４５のセンサ出力から現像装置４に補給すべき現像剤量を求めるための情報がテーブルデータ等として記憶されている。従って、ＣＰＵ２０１は、この情報と、上述のようなモータ４９ａの回転時間と補給されるトナーの量との対応関係を示すテーブルデータとから、補給スクリュー４ｈの回転数を求め、現像剤の補給量を制御することができる。
【００５６】
通常、このような透磁率センサ４５を用いたインダクタンス検知方式の現像剤補給制御では、１枚の記録材に対する画像形成動作を行う毎に補給スクリュー４ｈの回転数を求めてトナー補給を実行する。なお、本実施形態における目標トナー濃度は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤で全て８％である。
【００５７】
［回収トナーボックス］
図６に示したように、回収トナーボックス５７は、クリーニング装置７、中間転写ベルトクリーナ５５、現像装置４の現像剤排出機構４３から排出された現像剤を回収する。
【００５８】
回収トナーボックス５７は、ボックス内が満載に近いことを検知するニアエンド検知センサ５７ａを有する。回収トナーボックス５７内に現像剤が貯まってくると粉面が上がってゆき、粉面がニアエンド検知センサ５７ａに接したときに、ＣＰＵ２０１はボックス内が満載に近いと判断する。
【００５９】
ニアエンド検知センサ５７ａによって、ボックス内が満載に近いことを検知した時は、図示しない画像形成装置の操作盤上に「新しい回収トナーボックスを用意してください」という表示を出す。これにより、回収トナーボックス５７が満載に近いことをユーザーに知らせることができる。そして、ニアエンド検知後から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれを合計した現像剤補給量積算値をＣＰＵ２０１で計算及び記憶する。現像剤補給量積算値がある閾値に達した場合、ＣＰＵ２０１は、回収トナーボックスが満タンであると判断し、操作盤上に「新しい回収トナーボックスに交換してください」というメッセージを出す。ここでは画像形成動作は禁止される。
【００６０】
［画像形成装置の動作工程］
次に、図１２を用いて、画像形成装置１００の動作工程について説明する。
【００６１】
［初期回転動作（前多回転工程）］
画像形成装置１００の起動時の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。電源スイッチのオンにより、画像形成装置のメインモータを起動させて感光ドラム１を回転駆動させ、また、定着装置６の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【００６２】
［スタンバイ］
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ（画像形成ジョブ）開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００６３】
［印字準備回転動作（前回転工程）］
プリント信号がオン、即ち、プリント信号の入力から実際に画像形成（印字）工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間である。より具体的には、画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、前回転工程開始、という順序になる。
【００６４】
初期回転動作中にプリント信号が入力したときには、スタンバイを省略して、初期回転動作に引き続いて前回転工程が実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて、感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力すると前回転工程が実行される。
【００６５】
［印字工程（画像形成工程、作像工程）］
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転する感光ドラム１に対する画像形成（作像）プロセスが実行される。そして、回転する感光ドラム１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト５１を介して記録材に転写し、定着装置６によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）ジョブの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数ｎ分（所定枚数分）繰り返して実行される。
【００６６】
［紙間工程］
連続プリントジョブにおいて、記録材の後端部が転写位置（二次転写部Ｔ２）を通過した後、次の記録材の先端部が転写位置に到達するまでの間の、転写位置における記録材の非通過状態の期間である。即ち、連続した記録材と記録材との間に対応する期間である。なお、記録材は、紙以外のものもあるが、ここでは、便宜上、転写位置における記録材の非通過状態の期間を紙間と呼ぶ。
【００６７】
［後回転工程］
１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所定のプロセス機器のプリントジョブの後動作を実行する期間である。即ち、最後の記録材の印字工程が終了した後もしばらくの間、メインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
【００６８】
［スタンバイ］
所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止される。画像形成装置１００は、次のプリント信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転工程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態において、プリント信号が入力すると、プリンタは前回転工程に移行する。
【００６９】
なお、上述の印字工程が画像形成時であり、上述の前多回転工程、前回転工程、紙間工程、後回転工程が非画像形成時である。また、非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。
【００７０】
［パッチ検知方式を含む現像剤補給制御］
次に、パッチ検知方式を絡めた現像剤補給制御について説明する。画像形成装置１００は、図１、２に示したように、制御用トナー像（パッチ画像）の濃度を検知する濃度検知手段としての画像濃度センサ９０を有する。画像濃度センサ９０は、最下流の画像形成部ＰＫよりも更に下流で、且つ、二次転写部Ｔ２の上流側の中間転写ベルト５１の外周面（表面）に対向して配置されている。そして、画像濃度センサ９０は、中間転写ベルト５１に転写されたパッチ画像の濃度を検知する。本実施形態では、このようにパッチ画像を形成して、画像濃度センサ９０によりパッチ画像の濃度を検知する動作をパッチ検知といい、このパッチ検知による方式（パッチ検知方式）と上述したインダクタンス検知方式とを絡めて現像剤補給制御を実行している。以下、詳しく説明する。
【００７１】
パッチ検知では、非画像形成時に所定の基準潜像（パッチ潜像）を感光ドラム１に形成した後、この潜像を所定の現像条件で現像することにより感光ドラム１上に基準トナー像（制御用トナー像、パッチ画像）を形成する。そして、このパッチ画像を中間転写ベルト５１へ転写した後、パッチ画像の濃度を画像濃度センサ９０で検知する。画像濃度センサ９０は、パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）に応じた濃度信号をＣＰＵ２０１（図９）に入力する。ＣＰＵ２０１は、画像濃度センサ９０からの濃度信号と、予めＣＰＵ２０１内に記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいて後述する制御を実行する。
【００７２】
なお、画像濃度センサ９０としては、一般的な光反射型の光学センサを使用することができる。ＣＰＵ２０１は、画像形成装置１００の初期設置時に、ＲＯＭ２０２ａに記憶され、予め決められた環境テーブル（温度、湿度情報に応じたプロセス条件、露光強度や現像バイアスや転写バイアスなどのプロセス条件の設定値が予め記憶されたもの）を読み出す。このテーブルによって、帯電された感光ドラム１上にレーザー露光を行うことにより、パッチ潜像を形成し、このパッチ潜像を現像してパッチ画像を形成する。
【００７３】
更に説明すると、画像濃度センサ９０により検知されたパッチ画像の濃度信号値に基づいて、透磁率センサ４５により検知されたインダクタンス検知信号の目標値（インダクタンス目標信号値、目標トナー濃度に対応）を補正する。現像装置４内の現像剤は、長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量が著しく変動したり、キャリアの劣化によってもトナー帯電量が変動する。この場合には、トナー濃度を一定に保っている場合においても、安定した画像濃度、色味を保つことが困難な場合がある。
【００７４】
そこで、本実施形態では、画像濃度センサ９０により検知されたパッチ画像の濃度（検知結果）に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を適宜補正する。インダクタンス検知信号の目標値を補正することにより、現像剤補給機構４９により補給される現像剤の量が制御される。このため、ＣＰＵ２０１は、画像濃度センサ９０の検知結果に基づいて、現像剤補給機構４９による現像剤の補給量を制御することになる。これによって、トナー帯電量の変動を抑制でき、極度な画像濃度変動を抑制することができる。
【００７５】
次に、このようなパッチ検知方式を絡めた本実施形態における現像剤補給制御について、図１３を用いて説明する。図１３は、画像形成開始から終了までを表すフローチャートである。なお、図１３で用いられている記号に関して、Ｔは現像装置４を用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数（画像形成枚数）、Ｔ_ｐはパッチ画像を形成する枚数間隔（頻度）、Ｐｔｒｇ１はパッチ画像の目標信号値を示す。本実施形態におけるトナー画像濃度目標値Ｐｔｒｇ１＝５００である。Ｐｓｉｇはパッチ画像の画像濃度信号値、Ｉｔｒｇ（ｎ）は補正前のインダクタンス目標信号値、Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）は補正後のインダクタンス目標信号値を表す。本実施形態では、各現像装置４を用いて行われた画像出力枚数は、ＣＰＵ２０１が積算して、ＣＰＵ２０１に内蔵又は接続されたメモリ２０２に記憶させる。
【００７６】
ＣＰＵ２０１は、画像形成を開始後（Ｓ１）、Ｓ２〜Ｓ４にてＴ_ｐを決定する。Ｓ２〜Ｓ４については後述する。そして前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数ＴがＴ_ｐに到達したか否かを判断する（Ｓ５）。Ｓ５で、前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数ＴがＴ_ｐに到達した場合（Ｓ５のＹｅｓ）、パッチ画像を形成して画像濃度センサ９０でこのパッチ画像の画像濃度を検知し、画像濃度Ｐｓｉｇを算出する（Ｓ６）。
【００７７】
そして、検知されたパッチ画像の画像濃度Ｐｓｉｇと、トナー画像濃度目標値Ｐｔｒｇ１との関係が、Ｐｔｒｇ１≦Ｐｓｉｇを満たすか否かを判断する（Ｓ７）。Ｓ７で前記関係を満たさなかった場合、即ち、Ｐｔｒｇ１＞Ｐｓｉｇである場合（Ｓ７のＮｏ）、インダクタンス目標信号値（目標トナー濃度）を変更する（Ｓ８）。具体的には、Ｉｔｒｇ（ｎ）から０．１５Ｖ（トナー濃度に換算して０．５％に相当する）を引いた値（Ｉｔｒｇ（ｎ）−０．１５）によって、Ｉｔｒｇ（ｎ）から補正されたインダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）を得る（Ｓ８）。
【００７８】
即ち、パッチ画像の画像濃度Ｐｓｉｇがトナー画像濃度目標値Ｐｔｒｇ１よりも低い場合、現像装置４内のトナー帯電量が高いために、パッチ画像濃度が目標値に達していないと考えられる。このため、インダクタンス目標信号値を下げることで、図１１に示した関係から現像装置４内のトナー濃度を高くする方向に制御して、現像装置４内のトナー帯電量が低くなるようにしている。トナー濃度が高くなると、トナーがキャリアと接触する機会が減り、トナー帯電量が低下する傾向となる。
【００７９】
一方、Ｓ７において、Ｐｔｒｇ１≦Ｐｓｉｇを満たした場合（Ｓ７のＹｅｓ）、次いでパッチ画像濃度Ｐｓｉｇと、トナー画像濃度目標値Ｐｔｒｇ１との関係が、Ｐｓｉｇ≦Ｐｔｒｇ１を満たすか否かを判断する（Ｓ９）。Ｓ９にて前記関係を満たさなかった場合、即ち、Ｐｓｉｇ＞Ｐｔｒｇ１である場合（Ｓ９のＮｏ）、インダクタンス目標信号値（目標トナー濃度）を変更する（Ｓ１０）。具体的には、インダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ）に０．１５Ｖ（トナー濃度に換算して０．５％に相当）を足した値（Ｉｔｒｇ（ｎ）＋０．１５）によって、Ｉｔｒｇ（ｎ）から補正されたインダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）を得る（Ｓ１０）。
【００８０】
即ち、パッチ画像の画像濃度Ｐｓｉｇがトナー画像濃度目標値Ｐｔｒｇ１よりも高い場合、現像装置４内のトナー帯電量が低いために、パッチ画像濃度が目標値を超えていると考えられる。このため、インダクタンス目標信号値を上げることで、図１１に示した関係から現像装置４内のトナー濃度を低くする方向に制御して、現像装置４内のトナー帯電量が高くなるようにしている。トナー濃度が低くなると、トナーがキャリアと接触する機会が増え、トナー帯電量が上昇する傾向となる。
【００８１】
Ｓ９において、Ｐｓｉｇ≦Ｐｔｒｇ１の関係を満たした場合（Ｓ９のＹｅｓ）、画像形成動作が終了であるか否かを判断する（Ｓ１１）。画像形成が終了であれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、画像形成動作を終了し（Ｓ１２）、画像形成が終了でなければ（Ｓ１１のＮｏ）、Ｓ５に戻る。即ち、Ｓ７において、Ｐｔｒｇ１≦Ｐｓｉｇを満たし、Ｓ９において、Ｐｓｉｇ≦Ｐｔｒｇ１を満たすということは、Ｐｓｉｇ＝Ｐｔｒｇ１である。この場合、インダクタンス目標信号値（目標トナー濃度）を変更しなくても良いため、そのままのインダクタンス目標信号値（目標トナー濃度）で画像形成を継続する。
【００８２】
なお、Ｓ５において、現像装置４を用いて前回パッチ画像を形成した時からの画像出力枚数ＴがＴ_ｐ枚に達していない場合（Ｓ５のＮｏ）、画像形成動作が終了であるか否かを判断する（Ｓ１３）。画像形成が終了であれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、画像形成動作を終了し（Ｓ１４）、画像形成が終了でなければ（Ｓ１３のＮｏ）、Ｓ５に戻る。
【００８３】
本実施形態では、上述のインダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇについて、補正量に上下限リミットを有していて、２．５Ｖ±０．６Ｖ（トナー濃度に換算して８％±２％に相当する）を上下限値としている。これは、トナー濃度を極度に高くしてしまった場合、トナーかぶりやトナー飛散が発生する場合があるためである。また、トナー濃度を極度に低くした場合は、キャリア付着、がさつき画像が発生する場合があるためである。よって、Ｐｔｒｇ１＜Ｐｓｉｇ、Ｐｔｒｇ１＞Ｐｓｉｇとなった場合でも、Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）は３．１Ｖを超えない、または１．９Ｖ未満とならないこととしている。この場合、それぞれ３．１Ｖ、１．９Ｖのままとする（３．１Ｖ、１．９Ｖに張り付かせる）。
【００８４】
なお、図１３のフローチャートでは、インダクタンス検知方式によるトナー補給制御を、パッチ検知方式を用いて補正する動作について特に示した。インダクタンス検知方式では、前述のように、通常、１枚の記録材Ｓに対する画像形成動作を行う毎に補給スクリュー４ｈの回転数を求めてトナー補給を実行する。
【００８５】
［現像装置のイニシャライズ動作］
続いて、画像形成装置１００の電源投入後の現像装置４のイニシャライズ動作について説明する。現像装置４には、新旧検知装置２０６（図９）としてのヒューズが備えられており、画像形成装置１００本体側の接点にヒューズの基板端子が接触するようになっている。このとき、画像形成装置１００の電源がＯＮされると、新品の現像装置４の場合にはヒューズに所定の電流が流れて切断され、エンジン制御部２０４は現像装置４を新品と判断する。新品でない現像装置４の場合はヒューズが既に切断されているため電流が流れないため、使用品と判断する。
【００８６】
画像形成装置１００は、現像装置４を設置し、現像装置４が新品と判断された場合には、図１４に示すように、電源をＯＮした後にイニシャライズ動作を実行する。イニシャライズ動作では、まず画像形成装置１００の電源をオンすると（Ｓ２１）、現像装置４に収容された現像剤が現像容器内に均一に行き届くように、更には現像剤の帯電量を高めるべく、その現像装置４を所定時間空回転動作させる（Ｓ２２）。本実施形態では、現像装置４を６０ｓｅｃ回転駆動させる。
【００８７】
空回転動作とは、感光ドラム１、中間転写ベルト５１、定着装置６などその他のユニットの駆動及び各種高圧をオフの状態で、現像装置４の駆動をオンにして、攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅ及び現像スリーブ４４を回転させる動作である。但し、感光ドラムなど種々のユニット駆動及び各種高圧がオン状態になっていても、画像形成を行っていない（静電潜像を形成していない）状態（いわゆるベタ白画像形成状態）で現像駆動をオンしても良い。また、現像スリーブ４４の駆動と攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの駆動とを別に行える場合には、少なくとも攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅを回転駆動させれば良い。
【００８８】
現像装置４の空回転動作を実行した後、ＣＰＵ２０１は、次に、透磁率センサ４５の条件を設定する（Ｓ２３）。本実施形態では、６０ｓｅｃの空回転動作終了後、そのまま現像駆動を停止することなく１ｓｅｃ間回転させ続け、その間５０ｍｓｅｃ間隔で透磁率センサ４５の出力値を２０回検出する。そして、この２０回の平均出力検出値を透磁率センサ４５の目標値として、ＣＰＵ２０１内に記憶する。
【００８９】
次に、ＣＰＵ２０１は、パッチ画像作像条件を設定する（Ｓ２４）。予め決められた作像条件（感光ドラム１の帯電電圧と現像バイアス電圧、転写電圧、露光量）で形成したパッチ画像（トナーテストパターン）を感光ドラム１上に形成する。そして、パッチ画像を中間転写ベルト５１に転写し、画像濃度センサ９０でパッチ画像の濃度を検出し、画像濃度センサ９０で検出したトナー画像濃度信号値を目標値として、ＣＰＵ２０１内に記憶する。
【００９０】
次に、ＣＰＵ２０１は、作像条件を設定する（Ｓ２５）。予め決められた作像条件（感光ドラム１の帯電電圧と現像バイアス電圧、転写電圧、階調補正テーブル等の各種条件）により、複数の異なる露光量（低濃度と中間濃度）で形成したパッチ画像（トナーテストパターン）を感光ドラム１上に形成する。そして、パッチ画像を中間転写ベルト５１に転写し、画像濃度センサ９０によって出力値（最適帯電電圧と最適現像バイアス電圧、最適転写電圧、最適階調補正テーブル)の推定を行う。そして、画像形成装置１００をスタンバイ状態に戻し、イニシャライズ動作を終了する（Ｓ２６）。
【００９１】
［現像装置が初期状態の場合の動作について］
ここで、画像形成装置１００に新品の現像装置４が設置され、上述のイニシャライズ動作が終了して画像形成動作を行う場合、即ち、現像装置４が初期状態の場合の動作について説明する。新品の現像装置４には、一定量（本実施形態では１２０ｇ）の現像剤が封入されている。また、本実施例の現像装置４では、現像装置内の現像剤量が１５０ｇ以上の場合に現像剤排出機構４３により現像剤が排出される構成となっている。即ち、本実施形態では、封止シール４６により連通口４１ｆ、４１ｇが封止された状態で攪拌室４１ｂに収容されている現像剤の量（１２０ｇ）は、現像装置４の使用時に前記現像剤排出機構４３により現像剤の排出が開始される際の量（１５０ｇ）よりも少ない。
【００９２】
よって、現像装置４のイニシャライズ終了後は、現像装置内の現像剤量は１２０ｇであり、この状態から画像形成動作を行うに従い、現像剤補給機構４９によりトナー及びキャリアが現像装置内に補給されることとなる。そして、現像装置内の現像剤量が１５０ｇに到達した時点で現像剤排出機構４３から現像剤の排出が開始される構成となっている。
【００９３】
本実施形態の現像装置内に封入されている現像剤量を１２０ｇまで減らしている理由を詳しく述べる。まず新品の現像装置４について、上述の現像装置４の封止シール４６による封止構成を解除する。連通口４１ｆ、４１ｇに存在する現像剤の一部は初期現像剤が充填されていた攪拌室４１ｂから現像室４１ａへ流れ落ちるが、現像剤は殆んど攪拌室４１ｂに残る。
【００９４】
現像装置４を画像形成装置１００の装置本体１００Ａ内部にセットして電源をＯＮすると、現像装置４の新品を検知して、上述のイニシャライズ動作が実行される。イニシャライズ動作によって現像装置４が空回転駆動されると、攪拌室４１ｂに充填された現像剤は、攪拌室４１ｂの下流側に押し寄せながら徐々に現像室４１ａや現像スリーブ４４上に搬送される。そして、現像容器４１内部に満遍なく行き渡る。
【００９５】
このとき、現像装置内の現像剤量が多い場合（本実施形態では、１２０ｇよりも多い場合）、現像剤排出機構４３によって返しスクリュー４１ｈを乗り越えた現像剤が、現像剤排出口４３ａ（図５）から排出されてしまう場合がある。このように、現像装置内の現像剤が排出されてしまうと、回収トナーボックス５７の交換時期が早くなってしまう。また、そもそも排出された現像剤は画像形成に使用されないため、無駄に廃棄することとなる。よって、本実施形態における現像装置内の現像剤量は１２０ｇとしている。
【００９６】
このように、イニシャライズ動作時に現像剤を大量に排出させない手段として、現像装置内の初期現像剤量を減らすことで、イニシャライズ空回転時の現像剤排出を抑制することが出来る。
【００９７】
一方、このように、初期の現像剤量を減らした場合、次のような問題がある。例えば、高デューティー（画像比率が高い）画像形成を連続して行った場合、現像装置内のキャリア量が少ないため補給されたトナーが十分に帯電されず、画像濃度アップ、トナー飛散、トナーかぶりなどが発生してしまう場合がある。また、低デューティー（画像比率が低い）画像形成を連続して行った場合、現像装置内のトナーが使用されずに現像装置内に留まることで、現像装置内を循環する過程においてトナー劣化が促進してしまう。そして、画像濃度低下、がさつきなどが発生してしまう場合がある。
【００９８】
一方、画像形成に伴いトナーと共にキャリアが補給されると、現像装置内の現像剤量が増加してゆき、現像剤排出機構４３から現像剤が排出し始める現像剤量（所定現像剤量、本実施形態では１５０ｇ）まで到達した付近で、これらの問題は解決される。
【００９９】
そこで本実施形態では、現像装置４のイニシャライズ終了後、現像装置内に供給されたキャリア補給量に応じて、即ち、現像装置内の現像剤量に基づいて、パッチ画像の形成頻度を変更することとした。具体的には、現像剤量が少ない期間においてはパッチ画像の形成頻度をアップし、逆に画像形成動作を長期間行うことで現像剤量が増加した場合においては、パッチ画像の形成頻度を減らすこととした。
【０１００】
［パッチ画像の形成頻度］
ここで、本実施形態におけるパッチ画像の形成頻度（パッチ画像形成枚数の間隔）の決定方法について、図１３のＳ２〜Ｓ４及び図１５を用いて説明する。上述した様に、本実施形態における補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は９：１である。このため、現像装置４のイニシャライズ動作が終了して画像形成を開始した後、現像装置内の現像剤量が１５０ｇ（所定現像剤量）に到達するのは、補給現像剤がおおよそ３００ｇ補給された時点となる。
【０１０１】
そこで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量に関する情報として、現像装置４のイニシャライズ動作後からの積算補給現像剤量Ｈ_ｓに基づいて、パッチ画像の形成頻度、本実施形態では、パッチ画像の形成枚数の間隔を変更している。即ち、現像装置内の現像剤量に関する情報は、封止シール４６が除去されて現像装置４の使用が開始されてから現像剤補給機構４９により補給された現像剤量（積算補給現像剤量Ｈ_ｓ）である。具体的には、図１３に示すように、画像形成がスタートすると（Ｓ１）、ＣＰＵ２０１は、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇを満たすか否かを判断する（Ｓ２）。そして、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇの場合（Ｓ２のＹｅｓ）、図１５のテーブルに従いパッチ画像の形成枚数の間隔（パッチ画像形成間隔）Ｔ_ｐを決定する（Ｓ３）。即ち、ＣＰＵ２０１は、封止シール４６が除去されて現像装置４が使用されてから、現像容器４１内の現像剤量が所定現像剤量（１５０ｇ）に達するまで、積算補給現像剤量Ｈ_ｓに基づいて、パッチ画像の形成頻度（パッチ画像形成間隔Ｔ_ｐ）を変更する。
【０１０２】
図１５に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。即ち、積算補給現像剤量Ｈ_ｓが少ない場合（現像装置内の現像剤量が少ない場合）に、パッチ画像の形成頻度をより高くするようにしている。一方、Ｈ_ｓ≧３００ｇの場合（Ｓ２のＮｏ）、Ｔ_ｐ＝２５０としている（Ｓ４）。
【０１０３】
上述のように、ＣＰＵ２０１は、モータ４９ａの回転時間を制御（調整）することによって、現像容器４１に対するトナーの補給量を調整するようになっている。このため、積算補給現像剤量Ｈ_ｓは、モータ４９ａの回転時間から求めることができる。なお、現像装置内の現像剤量に関する情報は、このモータ４９ａの回転時間であっても良い。
【０１０４】
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じてパッチ画像の形成頻度を変更することで、現像装置内のトナー帯電量を高頻度で検出し、適性化できる。その結果、現像装置内の現像剤量が少ない場合に発生しやすい画像濃度の不安定、トナー飛散、かぶり、がさつきなどといった画像不良を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
【０１０５】
なお、本実施形態においては、現像装置内の現像剤量に関する情報として、積算補給現像剤量Ｈ_ｓからパッチ画像の形成頻度を決定しているが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置内の現像剤量に関する情報として、ビデオカウント値を用いても良い。ビデオカウント値は、入力された画像データの１画素毎のレベル（例えば、０〜２５５レベル）を画像１面分積算した値である。ビデオカウント値などの画像情報から補給される現像剤量を予測することができるため、積算ビデオカウント値からパッチ画像形成頻度を決定しても同様の効果が得られる。
【０１０６】
また、キャリア単体での補給機構を有する画像形成装置の場合は、キャリア補給量から現像装置内の現像剤量が予測できるため、キャリア補給量からパッチ画像形成頻度を決定しても良い。
【０１０７】
また、本実施形態では、現像装置内の現像剤量が１５０ｇ以上で現像剤排出が開始すると述べているが、現像装置内の現像剤量が１５０ｇ未満でも、若干量（例えば、３０ｍｇ/ｍｉｎ以下程度の現像剤排出量）の漏れ排出は発生する場合がある。このような微小な現像剤漏れについては、現像剤排出が開始しているとは定義しないこととする。
【０１０８】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１ないし図９を参照しつつ、図１６ないし図１９を用いて説明する。本実施形態は、第１の実施形態と比べて、現像剤排出機構４３から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にもパッチ画像の形成頻度を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１０９】
第１の実施形態と同様に、本実施例の現像装置内に封入されている現像剤量は約１２０ｇであり、本実施形態の現像装置４は、現像装置内の現像剤量が１５０ｇに到達した時点で現像剤排出機構４３から現像剤の排出が開始される構成となっている。一方、そこから引き続き画像形成を行っていった場合に、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置４から排出される現像剤（キャリア）量が少ない場合がある。例えば、ベタ画像を連続して形成した場合などである。ベタ画像とは、所定サイズの画像形成領域の全面に画像比率（印字率）１００％で形成した画像である。
【０１１０】
この場合、現像装置内の現像剤量は増加していく。そして、単位時間当たりに補給されるキャリア量が最大であるベタ画像形成を連続で行った場合、現像剤量は最大１８０ｇまで増加する。これは、ベタ画像連続時に補給されるキャリア補給速度と、現像剤量１８０ｇにおける現像剤排出速度が略同等となるためである。よって、本実施形態では、パッチ画像の形成頻度をアップする最大現像剤量（所定現像剤量）は１８０ｇとしている。
【０１１１】
即ち、本実施形態では、第１の実施形態のように現像装置内の現像剤量１２０ｇから１５０ｇまでの間において、現像装置内の現像剤量に応じてパッチ画像の形成頻度を変更する。これに加えて、現像剤量１５０ｇから１８０ｇの間においても、現像装置内の現像剤量に応じてパッチ画像の形成頻度を変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、パッチ画像の形成頻度をアップすることとした。以下に詳細を述べる。
【０１１２】
まず、図１６に、補給スクリュー４ｈ（図３）の回転時間とその時のキャリア補給量の関係を示す。図１６のテーブルから、補給スクリュー４ｈの回転時間に伴い、補給されたキャリア量を算出することができる。また、図１７に現像装置内の現像剤量と現像装置４からの現像剤排出機構４３による現像剤排出速度の関係を示す。図１７のテーブルから現像剤量の変動に伴う現像剤排出速度を算出することができる。
【０１１３】
そこで、図１６、図１７から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出することが可能となる。現像剤量１２０ｇから１５０ｇの間においては、第１の実施形態と同様に現像剤排出量＝０となり、図１６で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。本実施形態では、図１６、１７のテーブルから算出される現像剤量Ｍ_ａが、現像装置内の現像剤量に関する情報である。
【０１１４】
ここで現像装置内の現像剤量の算出例を述べる。例えば、あるタイミングにおける現像装置内の現像剤量が１７０ｇであったとする。この後、画像形成動作を実行し、画像形成時に現像装置が１０ｓｅｃ動作したとし、更にこの画像形成時に補給スクリュー４ｈが５ｓｅｃ回転したとする。そうすると、図１６から、５ｓｅｃ補給スクリューが回転した時のキャリア補給量が２５０ｍｇと算出され、更に、図１７のテーブルから、現像剤量１７０ｇで１０ｓｅｃ現像装置が動作した時の現像剤排出量が１８０ｍｇと算出される。そして、キャリア補給量２５０ｍｇと現像剤排出量１８０ｍｇの差分７０ｍｇが１７０ｇに加算され、画像形成ジョブ後の現像装置内の現像剤量Ｍ_ａは、１７０．０７ｇと算出される。
【０１１５】
次に、本実施形態における現像剤補給制御について、図１８及び図１９を用いて説明する。図１９は画像形成開始から終了までを表すフローチャートである。なお、図１９で用いられている記号に関しては、図１３と同じである。また、本実施形態でも、トナー画像濃度目標値Ｐｔｒｇ１＝５００であり、各現像装置４を用いて行われた画像出力枚数は、ＣＰＵ２０１が積算して、ＣＰＵ２０１に内蔵又は接続されたメモリ２０２に記憶させる。
【０１１６】
ＣＰＵ２０１は、画像形成を開始後（Ｓ１）、図１６、図１７のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出する（Ｓ３１）。そして、図１８のテーブルを用いてＴ_ｐを決定する（Ｓ３２）。図１８に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａが第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。Ｓ５〜Ｓ１４は、第１の実施形態の図１３のＳ５〜Ｓ１４と同様である。
【０１１７】
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置４から排出される現像剤（キャリア）量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
【０１１８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１ないし図９を参照しつつ、図２０及び図２１を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、画像濃度センサ９０により検知されたパッチ画像の濃度（検知結果）に基づいて、画像形成時における露光装置３のレーザーパワー（露光量）を制御している。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１１９】
上述の第１の実施形態では、画像濃度センサ９０により検知されたパッチ画像の濃度（検知結果）に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を補正して、トナー帯電量の変動を抑制し、画像濃度変動を抑制した。これに対して本実施形態では、画像濃度センサ９０により検知されたパッチ画像の濃度（検知結果）に基づいて、画像形成時における露光装置３のレーザーパワーを適宜補正することで、トナー帯電量の変動などに伴う画像濃度変動を抑制するようにしている。以下、更に説明する。
【０１２０】
本実施形態でも、非画像形成時に所定の基準潜像（パッチ潜像）を感光ドラム１に形成した後、この潜像を所定の現像条件で現像することにより感光ドラム１上にパッチ画像（制御用トナー像、基準トナー像）を形成する。そして、このパッチ画像を中間転写ベルト５１へ転写した後、パッチ画像の濃度を画像濃度センサ９０で検知する。
【０１２１】
画像濃度センサ９０は、パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）に応じた濃度信号をＣＰＵ２０１（図９）に入力する。ＣＰＵ２０１は、画像濃度センサ９０からの濃度信号と、予めＣＰＵ２０１内に記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいて次述する制御を実行する。ＣＰＵ２０１は、まず、画像形成装置の初期設置時に、ＲＯＭ２０２ａに記憶され、予め決められた環境テーブル（温度、湿度情報に応じたプロセス条件、露光強度や現像バイアスや転写バイアスなどのプロセス条件の設定値が予め記憶されたもの）を読み出す。このテーブルによって、帯電された感光ドラム１上にレーザー露光を行うことにより、パッチ潜像を形成し、このパッチ潜像を現像してパッチ画像を形成する。
【０１２２】
次に、図２０を用いて本実施形態におけるレーザーパワー制御について説明する。前述のように、現像剤は長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量が変動する。この場合には、トナー濃度を一定に保っている場合においても、安定した画像濃度、色味を保つことが困難な場合がある。そこで、本実施形態では、画像濃度センサ９０により検知されたパッチ画像の濃度に基づいて、画像形成時における露光装置３のレーザーパワーを適宜補正する。そして、トナー帯電量の変動に応じたレーザーパワーで露光することで、適切な画像濃度の画像を出力するようにしている。
【０１２３】
なお、図２０で用いられている記号に関して、Ｋは現像装置４を用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数（画像形成枚数）、Ｔ_ｌはパッチ画像を形成する枚数間隔（頻度）、Ｆｔｒｇ１はパッチ画像の目標信号値を示す。本実施形態におけるトナー画像濃度目標値Ｆｔｒｇ１＝５００である。Ｆｓｉｇはパッチ画像の画像濃度信号値、ＬＰは露光装置３のレーザーパワーを表す。レーザーパワーは最小１２８レベル、最大２５５レベルである。本実施形態では、各現像装置４を用いて行われた画像出力枚数は、ＣＰＵ２０１が積算して、ＣＰＵ２０１に内蔵又は接続されたメモリ２０２に記憶させる。
【０１２４】
ＣＰＵ２０１は、画像形成を開始後（Ｓ４１）、Ｓ４２〜Ｓ４４にてＴ_ｌを決定する。Ｓ４２〜Ｓ４４については後述する。そして前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数ＫがＴ_ｌに到達したか否かを判断する（Ｓ４５）。Ｓ４５で、前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数ＫがＴ_ｌに到達した場合（Ｓ４５のＹｅｓ）、パッチ画像を形成して画像濃度センサ９０でこのパッチ画像の画像濃度を検知し、画像濃度Ｆｓｉｇを算出する（Ｓ４６）。
【０１２５】
そして、検知されたパッチ画像の画像濃度Ｆｓｉｇと、トナー画像濃度目標値Ｆｔｒｇ１との関係が、Ｆｔｒｇ１≦Ｆｓｉｇを満たすか否かを判断する（Ｓ４７）。Ｓ４７で前記関係を満たさなかった場合、即ち、Ｆｔｒｇ１＞Ｆｓｉｇである場合（Ｓ４７のＮｏ）、露光装置３のレーザーパワーＬＰ（露光量）を変更する（Ｓ４８）。具体的には、露光装置３のレーザーパワーＬＰを１０レベル上げる（Ｓ４８）。
【０１２６】
即ち、パッチ画像の画像濃度Ｆｓｉｇがトナー画像濃度目標値Ｆｔｒｇ１よりも低い場合、現像装置４内のトナー帯電量が高いために、パッチ画像濃度が目標値に達していないと考えられる。このため、レーザーパワーＬＰを上げることで、トナー帯電量が高くても所望の濃度の画像が得られるようにする。即ち、レーザーパワーＬＰを上げると、感光ドラム１上の露光部の電位と、現像装置４の現像バイアスの直流電圧（現像電位）との電位差（現像コントラスト）が大きくなる。このため、トナー帯電量が高いために画像濃度が低くなる傾向となっていても、画像濃度を上げることができる。
【０１２７】
一方、Ｓ４７において、Ｆｔｒｇ１≦Ｆｓｉｇを満たした場合（Ｓ４７のＹｅｓ）、次いでパッチ画像濃度Ｆｓｉｇと、トナー画像濃度目標値Ｆｔｒｇ１との関係が、Ｆｓｉｇ≦Ｆｔｒｇ１を満たすか否かを判断する（Ｓ４９）。Ｓ４９にて前記関係を満たさなかった場合、即ち、Ｆｓｉｇ＞Ｆｔｒｇ１である場合（Ｓ４９のＮｏ）、露光装置３のレーザーパワーＬＰ（露光量）を変更する（Ｓ５０）。具体的には、露光装置３のレーザーパワーＬＰを１０レベル下げる（Ｓ５０）。
【０１２８】
即ち、パッチ画像の画像濃度Ｆｓｉｇがトナー画像濃度目標値Ｆｔｒｇ１よりも高い場合、現像装置４内のトナー帯電量が低いために、パッチ画像濃度が目標値を超えていると考えられる。このため、レーザーパワーＬＰを下げることで、トナー帯電量が低くても所望の濃度の画像が得られるようにする。即ち、レーザーパワーＬＰを下げると、現像コントラストが大きくなる。このため、トナー帯電量が低いために画像濃度が高くなる傾向となっていても、画像濃度を下げることができる。
【０１２９】
なお、上述のように、本実施形態におけるレーザーパワー設定は最小１２８レベル、最大２５５レベルである。このため、レーザーパワー補正値が１２８レベル未満及び２５５レベルを超えた場合は、それぞれ１２８レベル、２５５レベルのままとする（１２８レベル、２５５レベルに張り付いた設定となる）。
【０１３０】
Ｓ４９において、Ｆｓｉｇ≦Ｆｔｒｇ１の関係を満たした場合（Ｓ４９のＹｅｓ）、画像形成動作が終了である否かを判断する（Ｓ５１）。画像形成が終了であれば（Ｓ５１のＹｅｓ）、画像形成動作を終了し（Ｓ５２）、画像形成が終了でなければ（Ｓ５１のＮｏ）、Ｓ４５に戻る。即ち、Ｓ４７において、Ｆｔｒｇ１≦Ｆｓｉｇを満たし、Ｓ４９において、Ｆｓｉｇ≦Ｆｔｒｇ１を満たすということは、Ｆｓｉｇ＝Ｆｔｒｇ１である。この場合、レーザーパワーＬＰ（露光量）を変更しなくても良いため、そのままのレーザーパワーＬＰ（露光量）で画像形成を継続する。
【０１３１】
なお、Ｓ４５において、現像装置４を用いて前回パッチ画像を形成した時からの画像出力枚数ＴがＴ_ｌ枚に達していない場合（Ｓ４５のＮｏ）、画像形成動作が終了であるか否かを判断する（Ｓ５３）。画像形成が終了であれば（Ｓ５３のＹｅｓ）、画像形成動作を終了し（Ｓ５４）、画像形成が終了でなければ（Ｓ５３のＮｏ）、Ｓ４５に戻る。
【０１３２】
［パッチ画像の形成頻度］
次に、本実施形態におけるパッチ画像の形成枚数間隔（パッチ画像形成枚数の間隔）の決定方法について、図２０のＳ４２〜Ｓ４４及び図２１を用いて説明する。本実施形態でも、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は９：１である。このため、現像装置４のイニシャライズ動作が終了して画像形成を開始した後、現像装置内の現像剤量が１５０ｇ（所定現像剤量）に到達するのは、補給現像剤がおおよそ３００ｇ補給された時点となる。
【０１３３】
そこで、本実施形態でも、現像装置内の現像剤量に関する情報として、現像装置４のイニシャライズ動作後からの積算補給現像剤量Ｈ_ｓに基づいて、パッチ画像の形成頻度、本実施形態では、パッチ画像の形成枚数の間隔を変更している。具体的には、図２０に示すように、画像形成がスタートすると（Ｓ４１）、ＣＰＵ２０１は、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇを満たすか否かを判断する（Ｓ４２）。そして、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇの場合（Ｓ４２のＹｅｓ）、図２１のテーブルに従いパッチ画像の形成枚数の間隔（パッチ画像形成間隔）Ｔ_ｌを決定する（Ｓ４３）。
【０１３４】
図２１に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。即ち、積算補給現像剤量Ｈ_ｓが少ない場合（現像装置内の現像剤量が少ない場合）に、パッチ画像の形成頻度をより高くするようにしている。一方、Ｈ_ｓ≧３００ｇの場合（Ｓ４２のＮｏ）、Ｔ_ｌ＝２００としている（Ｓ４４）。
【０１３５】
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じてパッチ画像形成頻度を変更することで、画像形成時における露光装置３のレーザーパワーを適宜補正している。これによって、トナー帯電量の変動などに伴う画像濃度変動を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
【０１３６】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態について、図１ないし図９、図１６及び図１７を参照しつつ、図２２及び図２３を用いて説明する。本実施形態は、第３の実施形態と比べて、現像剤排出機構４３から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にもパッチ画像の形成頻度を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第３の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、パッチ画像の形成頻度をアップする最大現像剤量（所定現像剤量）は１８０ｇとしている。即ち、本実施形態では、第３の実施形態と同様に、現像装置内の現像剤量１２０ｇから１５０ｇまでの間において、露光装置のレーザーパワー調整を行うためのパッチ画像の形成頻度を変更する。これに加えて、現像剤量１５０ｇから１８０ｇの間においても、パッチ画像の形成頻度を変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、パッチ画像の形成頻度をアップすることとした。以下に詳細を述べる。
【０１３８】
まず、本実施形態の場合も、前述の図１６及び図１７から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出することが可能となる。現像剤量１２０ｇから１５０ｇの間においては、第１の実施形態と同様に現像剤排出量＝０となり、図１６で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。
【０１３９】
次に、本実施形態におけるレーザーパワー制御について、図２２及び図２３を用いて説明する。なお、図２３で用いられている記号に関しては、図２０と同じである。また、本実施形態でも、トナー画像濃度目標値Ｆｔｒｇ１＝５００であり、レーザーパワーは最小１２８レベル、最大２５５レベルである。また、本実施例でも、各現像装置４を用いて行われた画像出力枚数は、ＣＰＵ２０１が積算して、ＣＰＵ２０１に内蔵又は接続されたメモリ２０２に記憶させる。
【０１４０】
ＣＰＵ２０１は、画像形成を開始後（Ｓ４１）、図１６、図１７のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出する（Ｓ４１１）。そして、図２２のテーブルからＴ_ｌを決定する（Ｓ４１２）。図２２に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａが第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。Ｓ４５〜Ｓ５４は、第３の実施形態の図２０のＳ４５〜Ｓ５４と同様である。
【０１４１】
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置４から排出される現像剤（キャリア）量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
【０１４２】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態について、図１ないし図９を参照しつつ、図２４ないし図２６を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、平均画像比率と積算補給現像剤量Ｈ_ｓに基づいて、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を決定するようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１４３】
一般に、消費されるトナー量が少ない画像（画像比率の低い画像）を連続して出力し続けた場合、現像装置内のトナーの入れ替わりがほとんどない。そして、トナーが現像装置内に存在する時間が長くなり、長期に渡って現像装置内で循環し続けることになる。トナーの滞在時間が長くなると、トナーは現像装置内で長期的に摺擦、攪拌が繰り返され、トナーのチャージアップが発生する。また、トナー形状が不規則になったり、現像剤に流動性を向上させる目的で添加さている外添剤がトナー表面に埋め込まれたりしていく。この結果、トナーの現像性低下、転写効率低下が発生し、画像濃度低下、がさつきといった画像不良が発生しやすくなる。
【０１４４】
このような現象は、特に現像装置内のトナー量が少ない（つまり現像剤量が少ない）場合に顕著に発生する。これは、現像装置内のトナーが消費されずに長期に渡って循環し続けた場合、トナーが現像スリーブなどのトナー劣化が発生しやすい箇所に存在する確率が高くなってしまうためである。
【０１４５】
このような問題を解決する方法として、本実施形態では、実行手段としてのＣＰＵ２０１が、現像剤入れ替えモードを実行可能である。即ち、ＣＰＵ２０１は、形成している画像の画像比率を算出し、算出された画像比率が所定値を下回っていることを検知したら、現像剤入れ替えモードを実行するようにしている。現像剤入れ替えモードは、現像装置内の現像剤を強制的に消費して、現像剤補給機構４９により現像装置４に現像剤を補給させるモードである。
【０１４６】
具体的には、非画像領域に或る量のトナーを現像することで現像装置内のトナーを強制的に消費し、消費された分を現像剤補給機構４９により新たに現像装置内に補給することにより、劣化したトナーを新しいトナーと入れ替えるようにしている。このような制御を行うことで、画像比率の低い画像を連続して出力し続けた場合に、現像装置内のトナーの入れ替えが行われなくなることで生じる画質の低下や、画像濃度の低下を防止することができるようになる。
【０１４７】
ここで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間においては、トナー入れ替え量をアップすることで画質を適性化することとした。なお、本実施形態における画像形成装置は、ＣＣＤ等で読み取った画像情報信号の画像濃度のビデオカウント値からトナー消費量を予測できる、所謂ビデオカウント方式を採用している。つまり、画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算されることにより、原稿１枚当たりのビデオカウント値が求まるようになっている。例えばＡ４サイズ、１枚最大ビデオカウント値は、４００ｄｐｉ、２５６階調で３８８４×１０６である。このビデオカウント値と画像形成枚数の積算から、平均画像比率が算出される。
【０１４８】
［現像剤入れ替えモード］
次に、現像剤入れ替えモードについて以下に、詳しく説明する。本実施形態では、低画像比率の画像形成が連続して続いた場合、トナーを強制的に消費させることによりトナーを強制的に入れ替え、トナーの劣化を防止しつつ画質の劣化を防ぐための制御を行っている。その制御の流れを図２４、図２５を用いて説明する。
【０１４９】
画像形成がスタートすると（Ｓ６１）、ＣＰＵ２０１は、Ｓ６２〜Ｓ６４にて、現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値ｍ％を決定する。Ｓ６２〜Ｓ６４については後述する。次いで、ＣＰＵ２０１に入力された画像データを読み込み、ビデオカウント値からＣＰＵ２０１により、その画像における画像比率を算出し、ＲＯＭ２０２ａに格納される。ＲＯＭ２０２ａには、その画像を含めた過去１００枚分（所定枚数）の画像比率が順次記録されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２ａからその過去１００枚分の画像比率データを読み込み、これらのデータを基に過去１００枚における平均画像比率ｎ（％）を算出する（Ｓ６５）。なお、所定枚数（本実施形態では１００枚）の平均画像比率は、現像装置４を所定時間駆動して形成したトナー像の平均画像比率に相当する。したがって、平均画像比率の算出は、画像形成枚数以外に、現像装置４の駆動時間を用いて行っても良い。
【０１５０】
ＣＰＵ２０１は、Ｓ６５で算出された平均画像比率ｎがＳ６３で決定した閾値ｍ（％）を下回っているか否かを判断する（Ｓ６６）。Ｓ６５で、平均画像比率ｎが閾値ｍを下回っている場合（Ｓ６６のＹｅｓ）、トナー入れ替え量Ｘ（ｍｇ）を算出する（Ｓ６７）。そして、或る量の強制トナー消費と補給動作（即ち、現像剤入れ替えモード）を行う（Ｓ６８）。
【０１５１】
本実施形態では、平均画像比率ｍ％相当のトナーを消費するように、非画像領域（本実施形態では図２５に示すような紙間部分）にレーザー光照射量をＦＦＨとして感光ドラム１の軸方向全域に静電潜像を形成し、これを現像するようにしている。即ち、記録材にトナー像が転写されない領域である紙間部分にトナー像を形成することで、現像装置内の現像剤を強制的に消費するようにしている。また、感光ドラム１の回転方向の長さでトナー消費量を調整している。
【０１５２】
トナー入れ替え量Ｘ（ｍｇ）の計算方法は以下のようになる。Ａ４ベタ１枚（１００％画像比率）のトナー消費量を４００ｍｇとすると、Ｘは、次の式１で求められる。
Ｘ（ｍｇ）＝４００（ｍｇ）×｛（ｍ％−ｎ％）／１００｝×１００枚・・・（式１）
Ｘ：トナー入れ替え量
ｍ：トナー入れ替え動作を行う平均画像比率の閾値
ｎ：平均画像比率
【０１５３】
トナー入れ替えによって現像されたトナー像は、中間転写ベルト５１に転写せずにクリーニング装置７ですべて除去する。また、トナーを消費している間又はその後には、消費された量と同量のトナーが現像剤補給機構４９から現像装置４内に補給される。したがって、現像装置４内のトナーの入れ替えが行われ、トナーの流動性及び帯電量が適切なものとなる。
【０１５４】
ここで、本実施形態における現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値ｍ％の決定方法について、図２４のＳ６２〜Ｓ６４及び図２６を用いて説明する。本実施形態の場合も、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は９：１である。このため、現像装置４のイニシャライズが終了し画像形成開始後、現像剤量が１５０ｇ（所定現像剤量）に到達するのは、補給現像剤がおおよそ３００ｇ補給された時点となる。
【０１５５】
そこで、本実施形態では、現像装置内の現像材量に関する情報として、現像装置４のイニシャライズ後からの積算補給現像剤量をＨ_ｓに基づいて閾値ｍを決定している。具体的には、図２４に示すように、画像形成がスタートすると（Ｓ６１）、決定手段でもあるＣＰＵ２０１は、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇを満たすか否かを判断する（Ｓ６２）。そして、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇの場合（Ｓ６２のＹｅｓ）、図２６のテーブルに従い現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値ｍ％を決定する（Ｓ６３）。
【０１５６】
図２６に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、閾値ｍを大きくする。即ち、積算補給現像剤量Ｈ_ｓが少ない場合（現像装置内の現像剤量が少ない場合）に、閾値ｍをより大きくするようにしている。一方、Ｈ_ｓ≧３００ｇの場合（Ｓ６２のＮｏ）、ｍ＝１％としている（Ｓ６４）。
【０１５７】
ここで、上述の式１を参照すると、現像装置内の現像剤量が同じ量である場合に、平均画像比率ｎが第１の比率である場合よりも、第１の比率よりも低い第２の比率の方が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。即ち、閾値ｍが一定（現像装置内の現像剤量が同じ）とすると、平均画像比率ｎが小さい方が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。
【０１５８】
一方、平均画像比率ｎが同じ比率である場合に、現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。即ち、平均画像比率を一定とすると、閾値ｍが大きい方（現像装置内の現像剤量が少ない方）が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。
【０１５９】
また、封止シール４６が除去されて現像装置４が使用されてから、現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するより前（０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇ）と、現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達した後（Ｈ_ｓ≧３００ｇ）とを比較する。平均画像比率が同じ比率である場合に、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇの場合の方が、Ｈ_ｓ≧３００ｇの場合よりも、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。
【０１６０】
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じて、低画像比率の画像形成を連続して行ったときのトナー入れ替え量を変更することとした。その結果、現像装置内の現像剤量が少ない場合に発生しやすい画像濃度低下、がさつきなどといった画像不良を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
【０１６１】
なお、本実施形態においては、現像剤量が少ない期間において、トナー入れ替え量をアップさせているが、これに限定されるものではない。例えば１回あたりのトナー入れ替え量は変更せず、トナー入れ替え頻度をアップさせるような制御を行った場合でも、同様の効果が得られる。即ち、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くすることに変えて、或いはこれに加えて、現像剤入れ替えモードの頻度を多くするようにしても良い。
【０１６２】
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態について、図１ないし図９、図１６及び図１７を参照しつつ、図２７及び図２８を用いて説明する。本実施形態は、第５の実施形態と比べて、現像剤排出機構４３から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にも現像剤入れ替えモードのトナー入れ替え量を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第５の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第５の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１６３】
本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、現像剤入れ替えモードのトナー入れ替え量をアップする最大現像剤量（所定現像剤量）は１８０ｇとしている。即ち、本実施形態では、第５の実施形態と同様に、現像装置内の現像剤量１２０ｇから１５０ｇまでの間において、低画像比率の画像形成を連続して行ったときのトナー入れ替え量を変更する。これに加えて、現像剤量１５０ｇから１８０ｇの間においても、現像剤量に応じてトナー入れ替え量を変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、トナー入れ替え量をアップすることとした。以下に詳細を述べる。
【０１６４】
まず、本実施形態の場合も、前述の図１６及び図１７から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出することが可能となる。現像剤量１２０ｇから１５０ｇの間においては、第１の実施形態と同様に現像剤排出量＝０となり、図１６で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。
【０１６５】
次に、本実施形態における現像剤入れ替えモードについて、図２７及び図２８を用いて説明する。ＣＰＵ２０１は、画像形成を開始後（Ｓ６１）、図１６、図１７のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出する（Ｓ７１）。そして、図２７のテーブルから閾値ｍを決定する（Ｓ７２）。図２７に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａが第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、閾値ｍを大きくする。Ｓ６５〜Ｓ６９は、第５の実施形態の図２４のＳ６５〜Ｓ６９と同様である。
【０１６６】
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置４から排出される現像剤（キャリア）量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
【０１６７】
＜第７の実施形態＞
第７の実施形態について、図１ないし図９を参照しつつ、図２９及び図３０を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、後述する一度に連続して実行されたトナー補給量Ｑ_ｔと、積算補給現像剤量Ｈ_ｓとに基づいて、空回転モードの時間を決定している。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１６８】
一般に、高画像比率の画像形成を連続して行った場合、トナーを多量に消費するため、現像装置内に多量のトナーが補給される。このとき、補給されたトナーの帯電が十分にされず、かぶりやトナー飛散、画像濃度アップなどが発生してしまう場合がある。特にこの問題は、現像装置内の現像剤量が少ない場合において、補給トナーを帯電させるキャリア量が少なくなるため顕著である。
【０１６９】
このような問題を解決する方法として、一度に或る補給量以上のトナー補給がされた場合、画像形成動作を一旦停止し、現像装置の空回転動作（空回転モード）を実行する。これにより、補給されたトナーを現像装置内で循環させ、帯電させる。空回転モードは、感光ドラム１に静電潜像を形成せずに攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅを駆動する所定の期間において、所定の期間を延長して攪拌搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅを駆動するモードである。このような制御を行うことで、画像比率の高い画像を連続して出力し続けた場合に、現像装置内のトナーの帯電が不十分なことで生じるかぶりやトナー飛散、画像濃度アップを抑制することができるようになる。
【０１７０】
ここで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、空回転モードを実行可能とした。図２９、図３０を用いて以下に詳細に説明する。
【０１７１】
図２９のフローチャートのように、実行手段としてのＣＰＵ２０１は、画像形成がスタートすると（Ｓ８１）、一度に連続して実行されたトナー補給量Ｑ_ｔが、Ｑ_ｔ≧３００ｍｇであるか否かを判断する（Ｓ８２）。即ち、現像剤補給機構４９により連続的に補給された現像剤量Ｑ_ｔが所定の補給量以上（３００ｍｇ以上）であるか否かを判断する。本実施形態では、Ｑ_ｔを、一度に連続した場合の補給量とした。但し、Ｑ_ｔは、或る時間内（例えば現像剤が現像容器内を１周する時間や、紙間など）に間欠的に現像剤が補給された場合であっても、補給された現像剤が十分に現像容器４１内を循環しないような場合であれば、連続的に現像剤が補給されたものとみなす。Ｓ８２で、Ｑ_ｔ≧３００ｍｇである場合（Ｓ８２のＹｅｓ）、図３０のテーブルに従い、Ｓ８３〜Ｓ８４にて、現像装置空回転時間（延長時間）Ｔ_ｒ（ｓｅｃ）が決定される。Ｓ８３〜Ｓ８４については後述する。
【０１７２】
次いで、決定された時間Ｔ_ｒの間、現像装置空回転（空回転モード）が実行される（Ｓ８５）。本実施形態では、非画像領域（本実施形態では図２５に示すような紙間部分）で、現像装置空回転を実行することとしている。即ち、所定の期間は、連続した記録材と記録材との間に対応する期間（紙間）であり、Ｓ８４で決定された時間Ｔ_ｒは、この紙間時間を延長する時間である。そして、ＣＰＵ２０１は、画像形成動作が終了であるか否かを判断し（Ｓ８６）、終了している場合（Ｓ８６のＹｅｓ）は、動作完了となる（Ｓ８７）。
【０１７３】
ここで、本実施形態における現像装置空回転時間Ｔ_ｒ（ｓｅｃ）の決定方法について、図２９のＳ８３〜Ｓ８４及び図３０を用いて説明する。本実施形態の場合も、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は９：１である。このため、現像装置４のイニシャライズが終了し画像形成開始後、現像剤量が１５０ｇ（所定現像剤量）に到達するのは、補給現像剤がおおよそ３００ｇ補給された時点となる。
【０１７４】
そこで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量に関する情報として、現像装置４のイニシャライズ後からの積算補給現像剤量をＨ_ｓに基づいて現像装置空回転時間Ｔ_ｒを決定している。具体的には、図２９に示すように、決定手段でもあるＣＰＵ２０１は、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇを満たすか否かを判断する（Ｓ８３）。そして、０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇの場合（Ｓ８３のＹｅｓ）、図３０のテーブルに従い現像装置空回転時間Ｔ_ｒ（ｓｅｃ）を決定する。
【０１７５】
図３０に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、現像装置空回転時間Ｔ_ｒ（ｓｅｃ）を長くする。即ち、積算補給現像剤量Ｈ_ｓが少ない場合（現像装置内の現像剤量が少ない場合）に、現像装置空回転時間Ｔ_ｒ（ｓｅｃ）をより長くするようにしている。一方、Ｈ_ｓ≧３００ｇの場合（Ｓ８３のＮｏ）、現像装置空回転を実行しないこととしている（Ｔ_ｒ＝０）。即ち、ＣＰＵ２０１は、封止シール４６が除去されて現像装置が使用されてから、現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するまで（０≦Ｈ_ｓ＜３００ｇ）、積算補給現像剤量Ｈ_ｓに基づいて、現像装置空回転時間Ｔ_ｒを決定する。
【０１７６】
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じて、或る補給量以上のトナー補給を行ったときの現像装置空回転時間を変更することとした。その結果、現像装置内の現像剤量が少ない場合に発生しやすい画像濃度低下、がさつきなどといった画像不良を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
【０１７７】
＜第８の実施形態＞
第８の実施形態について、図１ないし図９、図１６及び図１７を参照しつつ、図３１及び図３２を用いて説明する。本実施形態は、第７の実施形態と比べて、現像剤排出機構４３から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にも空回転モードの現像装置空回転時間Ｔ_ｒ（延長時間）を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第７の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第７の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１７８】
本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、現像装置空回転時間Ｔ_ｒを変更する最大現像剤量（所定現像剤量）は１８０ｇとしている。即ち、本実施形態では、第７の実施形態と同様に、現像装置内の現像剤量１２０ｇから１５０ｇまでの間において、一度に或る補給量以上のトナー補給がされた場合に実行する現像装置空回転時間Ｔ_ｒを変更する。これに加えて、現像剤量１５０ｇから１８０ｇの間においても、現像剤量に応じて多量トナー補給時に実行する現像装置空回転時間Ｔ_ｒを変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、多量トナー補給時に実施する現像装置空回転時間Ｔ_ｒをアップすることとした。以下に詳細を述べる。
【０１７９】
まず、本実施形態の場合も、前述の図１６及び図１７から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量を算出することが可能となる。現像剤量１２０ｇから１５０ｇの間においては、第１の実施形態と同様に現像剤排出量＝０となり、図１６で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。
【０１８０】
次に、本実施形態における空回転モードについて、図３１及び図３２を用いて説明する。ＣＰＵ２０１は、画像形成を開始後（Ｓ８１）、一度に連続して実行されたトナー補給量Ｑ_ｔが、Ｑ_ｔ≧３００ｍｇであるか否かを判断する（Ｓ８２）。Ｓ８２で、Ｑ_ｔ≧３００ｍｇである場合（Ｓ８２のＹｅｓ）、図１６、図１７のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａを算出する（Ｓ９１）。そして、図３１のテーブルから現像装置空回転時間Ｔ_ｒ（ｓｅｃ）を決定する（Ｓ９２）。図３１に示すように、ＣＰＵ２０１は、現像装置内の現像剤量Ｍ_ａが第１の量である場合よりも、第１の量よりも少ない第２の量の方が、現像装置空回転時間Ｔ_ｒを長くする。Ｓ８５〜Ｓ８７は、第７の実施形態の図２９のＳ８５〜Ｓ８７と同様である。
【０１８１】
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置４から排出される現像剤（キャリア）量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
【０１８２】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態は、適宜、組み合わせて実行可能である。即ち、第１又は第２の実施形態のパッチ画像の検知による現像剤の補給量の制御に加えて、第３又は第４の実施形態のように露光装置の露光量を制御するようにしても良い。また、これら第１〜第４の少なくともいずれかの実施形態の制御に加えて、第５又は第６の実施形態のように現像剤入れ替えモードの制御を行うようにしても良い。更に、これら第１〜第６の少なくとも何れかの実施形態の制御に加えて、第７又は第８の実施形態のように空回転モードの制御を行うようにしても良い。
【０１８３】
本発明は、プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に適用可能である。また、本発明は、フルカラーの画像形成装置以外に、単色の画像を形成するモノクロの画像形成装置にも適用可能である。
【０１８４】
また、上述の各実施形態では、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写する中間転写方式の画像形成装置について説明したが、本発明は、感光ドラムから記録材にトナー像を直接転写する直接転写方式にも適用可能である。この場合、濃度検知手段としての画像濃度センサ９０は、感光ドラム上のトナー像を検知できるように配置する。
【符号の説明】
【０１８５】
１・・・感光ドラム（像担持体）／３・・・露光装置（露光手段）／４・・・現像装置（現像手段）／５・・・中間転写装置（転写手段）／４１・・・現像容器／４１ａ・・・現像室（第１室）／４１ｂ・・・攪拌室（第２室）／４１ｃ・・・隔壁／４１ｄ、４１ｅ・・・攪拌搬送スクリュー（攪拌搬送部材）／４１ｆ、４１ｇ・・・連通口／４３・・・現像剤排出機構（排出手段）／４４・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／４５・・・透磁率センサ（トナー濃度検知手段）／４６・・・封止シール（封止部材）／４９・・・現像剤補給機構（補給手段）／９０・・・画像濃度センサ（濃度検知手段）／２０１・・・ＣＰＵ（制御手段、実行手段、決定手段）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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