(57)【要約】【課題】  低印字率画像を連続出力した際のトナー劣化に伴う画像品質劣化と、低印字率画像の連続出力した後に、高印字率画像の連続出力へ切り替えた場合のトナー帯電量の急激な変動に伴う濃度変動と、の各々を、トナー消費量を極力抑制しながら抑制する。【解決手段】  トナー劣化対策用の第１閾値と、濃度変動対策用の第２閾値と、の両方の閾値に基づいて、トナーリフレッシュ制御を実行する。【選択図】  図９
2016062023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する像担持体と、
トナーを担持し、前記像担持体と対向する位置で回転可能に設けられたトナー担持体を備え、前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像装置と、
トナー消費に伴って前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、
画像形成動作を中断させて前記現像装置から前記像担持体にトナーを転移させる吐き出し動作を実行可能な制御部と、を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、トナー消費量に関する情報と、第１閾値と、前記第１閾値とは異なる第２閾値と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記トナー消費量に関する情報と、前記第１閾値と、を比較した第１情報と、前記トナー消費量に関する情報と、前記第２閾値と、を比較した第２情報と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行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】
前記制御部は、前記トナー消費量に関する情報と、前記現像剤担持体の駆動情報と、第１閾値と、に基づいて決定される第１情報と、前記トナー消費量に関する情報と、前記現像剤担持体の駆動情報と、第２閾値と、に基づいて決定される第２情報と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行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４】
前記制御部は、前記第１情報に基づいて決定されるトナー消費量に関する情報を積算した第１積算情報と、前記第２情報に基づいて決定されるトナー消費量に関する情報を積算した第２積算情報と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１積算情報が第１所定値を超えた場合に、前記吐き出し動作を実行し、前記第２積算情報が前記第１所定値よりも大きい第２所定値を超えた場合に、前記吐き出し動作を実行す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】
前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きく、前記制御部は、前記第１情報に基づいて、前記吐き出し動作が実行される場合は、前記第２情報に基づいて、前記吐き出し動作が実行される場合に比べて、前記吐き出し動作一回当たりに転移させる転移量が多くなるように前記吐き出し動作を制御することを特徴とする請求項２乃至５いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
温度を検知する温度センサを備え、前記制御部は、前記温度センサの検知結果に応じて前記第１閾値を変更可能であって、前記第２閾値は、温度によらず一定である、もしくは温度に応じて変更される変更幅は、前記第１閾値よりも前記第２閾値の方が小さいことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、トナー消費量に関する情報と、第１閾値と、前記第１閾値とは異なる第２閾値と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行する第１モードと、トナー消費量に関する情報と、第１閾値と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行する第２モードと、をそれぞれ選択的に実行可能であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか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】
従来の電子写真方式の画像形成装置において、印字率の低い画像出力を連続すると、現像装置内のトナーの消費と補給がほとんど行われない状態で、現像剤が長時間撹拌、摺擦される。例えば、現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューによって撹拌されたり、現像スリーブとドクターブレードとの間で摺擦される。その結果、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トナーから剥れたり、トナー表面に埋め込まれたりする。（以下トナー劣化とも称する）その結果、プリント画質の粒状感悪化など画像品質低下の一因となっていた。
【０００３】
このような問題に対し、例えば、文献１、２等に開示されているように、画像品質を保つために、劣化したトナーを強制的に吐き出して、消費したトナー分を補給することによりトナーをリフレッシュする提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０２３３２７号公報
【特許文献２】特開２０００−３１０９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、印字率が低い画像の連続出力した結果、劣化したトナーによって画像品質劣化が生じる。一方、上記課題とは別に、以下のような課題があった。即ち、低印字率の連続出力直後に印字率の高い画像を連続出力するような場合、画像濃度が著しく変動してしまう課題があった。
【０００６】
これは、低印字率画像の連続出力からの高印字率画像の連続出力への切り替えによって、現像器内のトナー帯電量が急激に変化することが要因である。低印字率画像を出力している場合、現像器内のトナー入れ替えが少ないためにトナーとキャリアの摩擦帯電が過剰になされトナー帯電量が高い傾向になる。一方、高印字率では、トナー消費および補給が多量に行われトナー帯電量が低下する傾向となっている。
【０００７】
特許文献１、２のリフレッシュ制御は、低印字率画像の連続出力によるトナー劣化に伴う画像品質劣化に対しては有効である。しかしながら、低印字率から高印字率画像への切り替え時に生じるトナー帯電量変動に伴う濃度変動に対しては不十分であった。というのも、上述した２つの課題は、その発生するタイミングが必ずしも一致しないからである。即ち、従来の低印字率を連続出力した際に、剤劣化起因によって生じる画像品質劣化を抑制するタイミングでトナーリフレッシュ制御を実行してしまうと、印字率の切り替えによるトナー帯電量の変動に起因する画像濃度に対しては不十分の場合があった。
【０００８】
そのため、従来のリフレッシュ制御だけで上記２つの課題を対応しようとすると、不必要にトナーが消費されてしまったり、リフレッシュ効果が不十分となる虞があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされるものである。即ち、無駄なトナー消費を極力低減しつつ、且つ低印字率画像の連続時や、低印字率画像から高印字率画像への切り替え時に発生する画像品質の低下を抑制することのできる画像形成装置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】
【００１０】
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、潜像を担持する像担持体と、トナーを担持し、前記像担持体と対向する位置で回転可能に設けられたトナー担持体を備え、前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像装置と、トナー消費に伴って前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、画像形成動作を中断させて前記現像装置から前記像担持体にトナーを転移させる吐き出し動作を実行可能な制御部と、を備えた画像形成装置において、前記制御部は、トナー消費量に関する情報と、第１閾値と、前記第１閾値とは異なる第２閾値と、に基づいて、前記吐き出し動作を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、無駄なトナー消費を極力低減しつつ、且つ低印字率画像の連続時や、低印字率画像から高印字率画像への切り替え時に発生する画像品質の低下を抑制することのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例の画像形成装置の概略図
【図２】本実施例の画像形成装置の感光体ドラム周りの構成
【図３】本実施例の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】本実施例の画像形成装置に備えられた現像装置の概略図１
【図５】本実施例の画像形成装置に備えられた現像装置の概略図２
【図６】本実施例の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における耐久枚数とトナーＢＥＴ値を相関を示す図
【図８】実施例１におけるトナー平均滞在枚数とトナーＢＥＴ値を相関を示す図
【図９】実施例１の画像形成装置におけるトナーリフレッシュ制御（１）のフローチャート図
【図１０】実施例１における各印字率画像耐久時の耐久枚数とトナー平均滞在枚数との関係を示す図。
【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耐久モードのトナーリフレッシュ制御を説明する表
【図１３】実施例１の画像形成装置における耐久モードのトナーリフレッシュ制御を説明する表
【図１４】実施例１の画像形成装置における各印字率画像連続時のトナー帯電量を説明する表
【図１５】実施例１の画像形成装置におけるトナーリフレッシュ制御（２）のフローチャート図
【図１６】実施例３の画像形成装置におけるトナーリフレッシュ（１）の制御フローチャート図
【図１７】実施例２の画像形成装置におけるトナーリフレッシュ（１）の制御フローチャート図
【図１８】実施例２の画像形成装置におけるトナーリフレッシュ（２）の制御フローチャート図
【図１９】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】
【００１３】
（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。
【００１４】
＜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１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）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。
【００１５】
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２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）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３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）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。この潜像を現像装置としての現像器４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）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。
【００１６】
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５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）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９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。
【００１７】
＜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。
【００１８】
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。
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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５１２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。プリンタ制御部２０９は、ビデオカウント情報に基づいて、後述する吐き出し動作を実行するように各プロセス手段を制御する。
【００２２】
＜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（トナー担持体）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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
撹拌室２１ｂ内には、二成分現像剤のトナー濃度を検知するためのインダクタンスセンサ３５が設置されている。このインダクタンスセンサ３５の検知出力に応じてトナー補給を実施させる。トナー補給制御方法については後程詳述する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、現像領域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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ａ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、１．３〜２．０倍の間で設定されれば、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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・トゥ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。
【００３７】
なお本実施例１においては、ベタ画像形成時の感光体ドラム１上の単位面積当たりのトナー量を０．５ｍｇ／ｃｍ＾２になるように、上記直流電圧値とレーザ発光素子３によっての露光電位（すなわちベタ部電位）との電位差を制御している。また一般に、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。
【００３８】
＜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二成分現像剤について詳しく説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
尚、本実施例では上記トナーとキャリアをトナー／（トナー＋キャリア）の重量比で８％に混合された二成分現像剤を用いており、また現像装置内には４００ｇ充填している。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
＜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。
【００４６】
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（補給装置）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。
【００４７】
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。
【００４８】
補給方法としては、公知のブロック補給方式を採用している。ブロック補給方式とは、任意のトナー補給量を随時補給するのではなく、予め設定した１ブロック補給量（本実施例では３００ｍｇ）ごとに補給スクリュー３２を１周回転することで補給する制御である。補給スクリューのスクリュー位相によって１周期内でトナー補給量が増減するために、安定した補給量を得るためには常に１周期毎に補給するブロック補給方式が好ましい。
【００４９】
＜トナー補給量決定方法＞
次に現像装置４へのトナー補給量決定方法について説明する。
【００５０】
本実施例１では、補給装置３１によるトナー補給量Ｆは、ビデオカウント情報から予想されるトナー消費量Ｆ（Ｖｃ）と、インダクタンスセンサ３５によって検知されるトナー濃度情報から得られるトナー消費量Ｆ（Ｉｎ）を用いて、Ｆ＝Ｆ（Ｖｃ）＋Ｆ（Ｉｎ）によって決定される。ここで、ビデオカウント情報及びインダクタンスセンサ３５の検知結果は、トナー消費量に関する情報である。
補給量決定の設計思想として、ビデオカウント情報からの予想トナー消費量をフィードフォワードで決定し、現像器内の目標トナー濃度に対するズレ分をフィードバックとして補正するようにしている。インダクタンスセンサ３５情報単体でトナー補給量Ｆを決定することも可能だが、実際にトナー補給後にインダクタンスセンサ３５に補給したトナーが到達するまでの時間差によって、補給制御の遅れが生じることがある。従って大枠のトナー消費量をビデオカウント情報で決定し、インダクタンス情報によって補正することが、トナー補給の精度向上の観点で望ましいため、本実施例では採用している。
【００５１】
＜ビデオカウント情報からの補給量算出＞
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、１枚プリント毎に各色のビデオカウントＶ（Ｙ）、Ｖ（Ｍ）、Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｋ）を算出する。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。このビデオカウント量は、各プリント１枚当たりの印字率情報であって、この値を用いることで、１枚当たりのトナー消費量を予想することが可能である。例えば、ビデオカウント量５１２を出力した場合、本実施例では単位面積当たりのトナー量を０．５ｍｇ／ｃｍ＾２であるために、消費量３１２ｍｇ＝０．５ｍｇ×Ａ４サイズとして算出される。ビデオカウント量とトナー消費量Ｆ（Ｖｃ）は比例関係に設定しており、例えば、ビデオカウント情報が２５６の場合は、１５６ｍｇ＝３１２ｍｇ×２５６／５１２としてＦ（Ｖｃ）は算出される。
【００５２】
＜インダクタンス情報からの補給量算出＞
インダクタンス情報から決定されるトナー消費量Ｆ（Ｉｎ）の決定について詳述する。まず二成分現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としていることから、現像剤ｔのトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合）が変化すると磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変化する。この検知出力（Ｖｓｉｇ）はトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）に応じてほぼ直線的に変化する。即ち、インダクタンスセンサ３２の検知出力は現像装置４内に存在する二成分現像剤のトナー濃度に対応する。
【００５３】
すなわち、トナー濃度が高くなると現像剤中に占める非磁性トナーの割合が高くなるため、現像剤の見かけの透磁率が低くなり、検知出力は小さくなる。これとは逆にトナー濃度が低くなると、現像剤の見かけの透磁率が高くなるため、検知出力は大きくなる。このようにしてインダクタンス検知センサを用いて現像剤のトナー濃度を検知することが可能となる。検知したＶｓｉｇと初期基準信号Ｖｒｅｆと比較し、両者の差分（Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ）の計算結果に基づいてトナー補給手段によるトナー補給量Ｆ（Ｉｎ）を決定する。初期基準信号Ｖｒｅｆは現像剤の初期状態、すなわち初期のトナー濃度に対応した出力値になっており、Ｖｓｉｇはこの初期基準信号に近づくように制御がなされる。例えば、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０の場合は現像剤のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも低い状態であるため、その差分の大きさに応じて必要なトナー補給量を決定する。そのため、ＶｓｉｇとＶｒｅｆの差が大きいほど多くのトナーが補給されることになる。また、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≦０の場合はトナー濃度が目標よりも高いため、トナー消費量Ｆ（Ｉｎ）としては負値として算出する。
【００５４】
＜トナーリフレッシュの制御方法＞
ここから本発明の特徴的な部分であるトナーリフレッシュ（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が、その前に画像形成によりトナー劣化が発生する理由について再度述べる。
【００５５】
まず、上記構成の画像形成装置において、印字率の低い画像を画像形成する場合、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。ここで重要なことは、トナー劣化は現像装置内にトナーが滞在し続ける時間に比例する点であり、この滞在時間を短くすることがトナー劣化抑制につながる。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（転移）し、強制的に吐き出す（消費する）方法が提案されている。この際、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って、例えば、黒ベタ画像が１００％であり、白ベタ画像は０％となる。
【００５６】
次に印字率の異なる画像耐久に伴ってトナーの現像器内の滞在時間がどのように変化してトナー劣化がどのように進行していくかを図１０用いて説明する。図１０は、印字率が異なる画像で耐久を実施した場合の、現像器内のトナー平均滞在枚数と耐久枚数の関係を示す。トナー平均滞在枚数とは、トナーが平均して現像器内に枚数ベースで何枚分滞在しているかを示すものであり、以下トナー平均滞在枚数と呼ぶ。
【００５７】
図１０の実線は、印字率０％の画像形成をなされた場合の耐久枚数に対するトナー平均滞在枚数を示している。印字率０％では、トナーを消費しないために耐久枚数１枚増えるごとに現像器内のトナー全てが１枚分現像器内に滞在していたことになるために、トナー平均滞在枚数は１枚分増加する。図１０の点線は印字率１％の画像形成をなされた場合の耐久枚数に対するトナー平均滞在枚数を示している。印字率０％時に比べてトナー消費が１％印字率分なされるために１％印字率に相当する分が補給トナーすなわち新トナーとして交換が行われる。その結果、トナー平均滞在枚数は耐久枚数１枚増えるごとに平均滞在枚数は１枚より新トナーに交換分若干１枚未満で増加し、耐久が進むと飽和する傾向になる。図１０の破線は印字率２％の画像形成をなされた場合の耐久枚数に対するトナー平均滞在枚数を示している。印字率１％と比較して２％印字率分すなわち２倍の新トナーと交換が為されるために更にトナー平均滞在枚数の増加率が低下して、飽和するトナー平均滞在枚数が低くなっていることがわかる。また同様に印字率５％の画像形成が為された場合は、１点鎖線が示すとおり、増加率が更に低下して飽和するトナー平均滞在枚数が更に低くなっていることがわかる。トナー平均滞在枚数の飽和値は、平均印字率と反比例の関係にあり、本実施例の条件においては、印字率１％時は約７２００枚、印字率２％時は約３６００枚、印字率５％時は約１４５０枚になっている。
【００５８】
次に上記で説明したトナー平均滞在枚数と、トナー劣化度は比例の関係にあることを説明する。先に説明したとおり現像器内で長期間の攪拌及び摺擦劣化を受けると、トナー粒子に含まれる外添剤の剥がれや埋め込みが発生して、トナー流動性・帯電性の変化を生じる。このような外添剤の状態変化は、ＢＥＴ値を用いて定量的に把握することが可能である。本実施例においてはトナーのＢＥＴ値測定には、カンタクローム社製クワドラソーブＳＩを用いて測定した。外添剤のトナー表面への付着状態変化として用いたトナーのＢＥＴ値は、トナー表面の外添剤の付着量を示すものであり、トナー表面に存在する外添剤が少なくなると共にトナーのＢＥＴ値が小さくなる。つまり、トナー母体表面にＢＥＴ値の大きい外添剤が外添されることによりトナーとしてのＢＥＴ値も大きくなるが、外添剤のトナー樹脂内への埋め込みやトナー表面からの離脱によりトナーのＢＥＴ値が小さくなる。トナー表面から外添剤が完全になくなった場合にはトナーのＢＥＴ値はトナー母体のＢＥＴ値と同じになる。
【００５９】
次に３０℃環境条件で、０％、１％、２％印字率で画像耐久した際に１０００枚間隔で現像剤をサンプルし、トナー劣化度の指標であるＢＥＴ値と耐久枚数、同ＢＥＴ値とトナー平均滞在枚数とでプロットしたグラフを図７、図８に示す。まず図７から耐久に従ってＢＥＴ値が減少している様子が見て取れ、低印字率画像の耐久の方がＢＥＴ値の減少が大きい様子がわかる。なおＢＥＴ値１．６ｍ２／ｇ付近で下げ止まるのは、外添剤がほとんどなくなり上記で述べたトナー母体のＢＥＴ値相当になったことを示唆する。図８は図７の横軸をトナー平均滞在枚数に換算した場合のグラフである。図８から耐久した画像印字率０％、１％、２％にかかわらずトナー平均滞在枚数とＢＥＴ値は同相関にあり、すなわちトナー平均滞在枚数によって一意にトナー劣化度（本実施例ではＢＥＴ値）を把握することが可能であることを示唆する。
【００６０】
なお本実施例においては、トナー劣化度であるＢＥＴ値が２．０ｍ２／ｇ以下になると、トナー飛散・かぶり・粒状感が顕著に現れてくる。すなわち図８で示すとおり、ＢＥＴ値２．０ｍ２／ｇのときのトナー平均滞在枚数４０００枚が上記課題を発生する閾値であることがわかる。例えば印字率２％以上の画像耐久であれば、図１０で示したトナー平均滞在枚数の飽和枚数が３６００枚であるために同印字率画像で長期耐久しても上記課題を発生せず、印字率１％の場合は、耐久枚数約６０００枚を超えたあたりで画像弊害が発生する。すなわち本実施例においては印字率が２％以上の画像であれば、耐久劣化してもかぶり・粒状感悪化が顕著になるレベルに至らないことがわかる。以上述べたように、低印字率の画像形成をなされた場合、現像器内にトナーが長期間滞在することによりトナー劣化が生じるため、トナー平均滞在枚数を所定枚数以上にならないようにトナーリフレッシュ制御を実行すれば良いことがわかる。したがって、トナー劣化抑制の観点では、印字率２％を閾値として、それ以下の印字率の画像形成を実施した際には、２％との差分をトナー消費しその分補給することによってリフレッシュすればよいことになる。
【００６１】
一方、冒頭で述べたように、低印字率で画像形成をし続けるとトナー帯電量が著しく高くなり、その後に、高印字率の画像形成に変更するとトナー補給によりトナー帯電量が一気に低下することで、画像濃度変動が大きくなる課題を有している。
【００６２】
図１４に、本実施例において、印字率１％、２％、５％、１０％、２０％をそれぞれ１０００枚連続画像形成した際の現像器内のトナー帯電量を示す。例えば、印字率２％の画像を連続形成している状態では、トナー帯電量は４７μＣ／ｇで、印字率２０％の画像を連続形成したトナー帯電量３７μＣ／ｇとのΔ帯電量は１０μｃ／ｇになり、トナー帯電量の絶対値４０μＣ／ｇに対して約２５％程度の変動になる。
【００６３】
一定の現像コントラスト電位で画像形成した場合、トナー帯電量の変化に反比例して画像濃度が変化するため、画像濃度も略２５％変動になる。色味変動の一般的な許容限界値をΔＥ＜５とした場合、濃度変動として許容される変動は約１５〜２０％になるため、上記トナー帯電量変動２５％では許容外になる。また現像コントラスト電位を公知のパッチ画像制御を実施すると濃度変動は抑制される。しかしながら、トナー帯電量変化が著しく大きい場合、画像制御によってトナー濃度変化を検知してフィードバックする制御の場合、制御の前後での濃度段差が大きくなるために好ましくない。従って、トナー帯電量変化は所定量より小さく抑制することが好ましく、本実施例においては、中心トナー帯電量４０μＣ／ｇの１５％変動内、すなわちΔ６μＣ／ｇ内を目標とした。図１４に示す通り印字率５％の印字率で１０００枚連続画像形成した場合のトナー帯電量は４３μＣ／ｇであり、その後印字率２０％以上の印字率の画像を１０００枚連続画像形成した時のトナー帯電量は３７μｃ／ｇであった。このときの帯電量差が６μｃ／ｇになり、濃度変動を許容内に抑制することが可能になる。したがって、トナー帯電量変動の抑制の観点として、印字率５％を閾値として、それ以下の印字率の画像形成を実施した際には、５％との差分をトナー消費しその分補給することによってリフレッシュすればよいことになる。
【００６４】
上記で述べたように、低印字率画像を連続形成した場合、かぶり・粒状感悪化などトナー劣化による画像弊害を発生させないためには印字率２％を閾値として、トナーリフレッシュ制御を実施することが好ましい。また低印字率画像から高印字率画像に移行した場合のトナー帯電量変動による色味変動を許容内に抑制するためには、印字率５％を閾値として、トナーリフレッシュ制御を実施するとよい。従って、画像弊害と色味変動の両対応として印字率５％閾値でのトナーリフレッシュ制御が必要となり、画像弊害に対してはリフレッシュ過多の状態になる。本実施例では、トナーリフレッシュ実施する判断頻度をそれぞれ最適値に設定することで、トナーを無駄に吐き出しすることのないよう制御している。以下に詳述する。
【００６５】
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、以下のモデルケースを考える。即ち、１枚プリント当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝３％、Ｍ＝３％、Ｃ＝５％、Ｋ＝１．０％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。
【００６６】
＜トナーリフレッシュ制御（１）  低印字率画像連続時の画像弊害防止＞
まず低印字率画像連続時の画像弊害防止のためのトナーリフレッシュ制御（１）を図９に示すフローチャート図を用いて説明する。
【００６７】
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、１枚プリント毎に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）＝１５、Ｖ（Ｍ）＝１５、Ｖ（Ｃ）＝２６、Ｖ（Ｋ）＝５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。
【００６８】
次にトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔの算出を行う。ここでいうトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔは、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意味する。本実施例においては、上記Ｖｔを、かぶり・流動性変動などの画像弊害対応時はＶｔ＝１０と、低印字率から高印字率画像への切り替えの際に生じる色味変動対応時はＶｔ＝２６で変更している。
【００６９】
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と第１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。即ち、第１閾値としての第１トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ（＝１０）と、トナー消費量に関する情報としてのビデオカウントＶと、の比較情報（第１情報）に基づいて、トナーリフレッシュ制御が実行される。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、第１トナー劣化積算値Ｘ（第１積算情報）に（Ｖｔ−Ｖ）を加算する。Ｖｔ−Ｖが負の場合、すなわち印字率が高い画像をプリントした場合、トナー入れ替わりによってトナー劣化状態が回復するため、回復分を考慮して負の値として加算する。この場合、単純計算ではトナー劣化積算値Ｘが０未満になる場合があるが、トナー劣化積算値が０未満の場合は０に設定する。なぜなら印字率が高い画像プリントを継続してトナー入れ替わりが頻繁になっても初期状態よりも劣化が回復することがないからである。
【００７０】
さらに、前記ステップによって画像形成毎に算出・更新される第１トナー劣化積算値Ｘに対して、第１の吐き出し実行閾値Ａ（第１所定値）との差分（Ａ−Ｘ）を算出する。ここで、第１の吐き出し実行閾値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。第１の吐き出し実行閾値Ａは本実施例においては５１２に設定している。第１の吐き出し実行閾値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長くなるので、現像器内で新品トナーと耐久トナーの二値的な分布傾向になり好ましくない。トナーリフレッシュ制御は、劣化したトナーそのものが回復させているのではなく、劣化トナーを一定確率で消費し、Ｎｅｗトナーが補給されることで平均的なトナー劣化を抑制するものである。従って、制御間隔は現像剤中のトナー劣化バラツキが大きくならない頻度で実施することが望ましい。例えば０％印字率画像すなわちトナー消費がない一番トナー劣化が進行する場合を想定すると、少なくともＡ４  ５０枚程度でのトナーリフレッシュすることが望ましい。その観点で、本実施例おいては、トナーリフレッシュが実行する第１のトナー吐き出し実行閾値５１２に設定している。
【００７１】
最後に、前記ステップによって算出した、第１トナー劣化積算値Ｘと第１の吐き出し実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）の正負を判断する。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。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。
【００７２】
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（ＣＰＵ）２０９（図１１）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、第１の吐き出し実行閾値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し、使用したトナー量分を補給実施する。（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中間転写体ベルトには転写しない転写バイアス設定にすることで感光体ドラムクリーナで回収される（ステップＳ１０３）。ここで第１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。
【００７３】
次に簡単な制御ブロック図を図１９に示す。図１９にあるようにビデオカウント１００６の結果と、ビデオカウント記憶手段１０１０の情報が制御部としてのコントローラ２０９に送られる。そして、コントローラ２０９は、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。以上が、低印字率画像連続時の画像弊害防止のトナーリフレッシュ制御の制御方法である。
【００７４】
＜トナーリフレッシュ制御（２）  低印字率画像から高印字率画像移行時の色味変動の抑制＞
次に、このときのトナーリフレッシュ制御は図１５に示すフローチャートによって説明される。基本制御フローは、トナーリフレッシュ制御（１）と同様である。先に説明したように、色味変動を許容値内に抑制するためには、印字率５％閾値でのトナーリフレッシュ制御が必要となる。従って、トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔは、第２のトナー劣化閾値して、５％閾値に対応するＶｔ＝２６（５１２が１００％に対して、５％は２６）に設定する。
【００７５】
また吐き出し実行閾値Ａをトナーリフレッシュ制御（１）では第１の吐き出し実行閾値としてＡ＝５１２に設定していたが、トナーリフレッシュ制御（２）では、第２の吐き出し実行閾値Ａ´（第２所定値）としてＡ´＝８０００に設定している。すなわち例えば２％画像を連続通紙した場合、１枚当たりＶｔ（２６）−Ｖ（１０）＝１６増加するために５００枚プリント時で、トナーリフレッシュ制御が実行される。即ち、第２閾値としての第２トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ（＝２６）と、トナー消費量に関する情報としてのビデオカウントＶと、の比較情報（第２情報）に基づいて、トナーリフレッシュ制御が実行される。この際、第２の吐き出し実行閾値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ため、吐き出しトナー量はＡ４ベタ  約１５枚相当のトナー量分を消費及びトナー補給を実施する。
次に、本実施での実行閾値Ａ´の設定方法について説明する。本実施例では、最もトナー帯電量が高くなる印字率２％の場合のトナー帯電量と、最もトナー帯電量が低くなる印字率２０％の場合のトナー帯電量の差がΔＥ＜５以下、即ちトナー帯電量が中心値から約Δ６μＣ/ｇとなるように設定している。本実施例の場合、２％画像を連続５００枚プリント時のトナー帯電量は４３．５μＣ/ｇ、２０％画像ではトナー帯電量は３７μＣ/ｇであった。従って、最もトナー帯電量が乖離する印字率２％を連続出力した場合でも、実行閾値Ａ´を８０００に設定すれば、５００枚に必ずリフレッシュ動作が行われるため、ΔE＜５とすることができる。尚、本実施例ではＡ´＝８０００としたが、これに限定されない。色味変動の許容レベルに応じて適宜設定することができる。尚、本実施例では、Ａ´=１６０００を上限とした。
【００７６】
尚、本実施例のトナー劣化閾値Ｖｔは、トナーリフレッシュ制御（１）よりも、トナーリフレッシュ制御（２）の方が大きい値となっている。また、本実施例では、第１のトナー吐き出し実行閾値Ａよりも、第２のトナー吐き出し実行閾値Ａ´の方が大きく、吐き出し動作一回当たりのトナー吐き出し量（転移量）は、トナーリフレッシュ制御（２）の方がトナーリフレッシュ制御（１）よりも多くなるように設定されている。こうすることで、トナー劣化抑制と、濃度変動抑制のそれぞれに対して、トナー吐き出し制御を適切に実行することができる。即ち、リフレッシュ制御によって、過度にダウンタイムすることなく、リフレッシュ制御が過不足となることを抑制することができる。
吐き出し閾値Ａ´（＝８０００）をトナーリフレッシュ制御（１）のＡ（＝５１２）に比べて大きく設定できる理由を説明する。繰り返しの説明になるが、色味変動を発生させる要因は、低印字率連続時から高印字率連続時のトナー帯電量差によって生じる。トナー帯電量は現像器内のトナー同士の電荷授受により平均的な電荷量になる傾向をもつため、実行閾値Ａ’の設定値を大きくすることによって、現像器内の帯電量のバラツキが生じにくい。例えば、１００枚程度の低置数での５％未満の低印字率画像のプリント時後に高印字率画像のプリントが継続される場合などに、実行閾値の間隔が狭すぎると、平均的な印字率が５％を上回っているにもかかわらず無用なトナー吐き出しをしてしまう場合がある。実行閾値の間隔を広げることによって、こういったことを防止することができる。またトナーリフレッシュ制御（１）でのトナー吐き出し制御を２％未満の印字率の画像に対して２％相当になるよう既にトナーリフレッシュ済のため、トナーリフレッシュ制御（２）では２％未満の印字率画像は、全て２％印字率として制御計算を実施する。
【００７７】
次にビデオカウントＶと第２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。Ｖｔ−Ｖが正の場合には、印字率が低いのでトナー帯電量が中心値から大きく変動してしまう状態であるから、第２トナー劣化積算値Ｘ‘（第２積算情報）に（Ｖｔ−Ｖ）を加算する。Ｖｔ−Ｖが負の場合、すなわち印字率が高い画像をプリントした場合、トナー入れ替わりによってトナー劣化状態が回復するため、回復分を考慮して負の値として加算する。この場合、単純計算では第２トナー劣化積算値Ｘ’が０未満になる場合があるが、トナー劣化積算値が０未満の場合は０に設定する。なぜなら印字率が高い画像プリントを継続してトナー入れ替わりが頻繁になっても初期状態よりも劣化が回復することがないからである。さらに、前記ステップによって画像形成毎に算出・更新される第２トナー劣化積算値Ｘ‘に対して、第２の吐き出し実行閾値Ａ’との差分（Ａ‘−Ｘ’）を算出する。
【００７８】
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。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。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。
【００７９】
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。
【００８０】
まずトナーリフレッシュ制御（１）に対して図１２を用いて説明する。「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。
【００８１】
一方、Ｋ（ブラック）については印字率１．０％であり、Ｋ（ブラック）のビデオカウント値Ｖ（ｋ）＝５がトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ＝１０を下回っているため、１枚当たりの第１トナー劣化積算値Ｘは＋５である。このため、トナー吐き出しは実行され、その頻度は、第１の吐き出し実行閾値Ａが５１２であることから、５１２／５＝１０２枚（小数点以下切り下げ）毎である。
【００８２】
次にトナーリフレッシュ制御（２）に対して、図１３を用いて説明する。「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第２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１３の表に示した。図１３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）は、印字率３．０％であり相当するビデオカウント量が１５となる。このとき、第２トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ＝２６との差分Ｖｔ−Ｖは２６−１５＝＋１１となり、１枚当たり第２トナー劣化積算値Ｘ’は＋１１になる。Ｃは、印字率５．０％であり相当するビデオカウント量が２６で、第２トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ＝２６との差分Ｖｔ−Ｖ＝０のため第２トナー劣化積算値Ｘ’は０になる。一方、Ｋ（ブラック）については印字率１．０％であるが、トナーリフレッシュ制御（１）により印字率２％未満の画像形成が為された場合、既にその差分をリフレッシュ消費しているため２．０％として扱う。従って、印字率２％に相当するビデオカウント量が１０で、第２トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ＝２６との差分で、１枚当たりの第２トナー劣化積算値Ｘ’は＋１６になる。従って、Ｋが第２の吐き出し実行閾値Ａ’＝８０００であることから、８０００／１６＝５００枚目に吐き出しが実行される。
【００８３】
以上説明したように、本実施例によれば、トナーリフレッシュ制御を、トナー劣化度合いと、トナー帯電量状況に合わせて過不足ない適正頻度で実行することができる。これにより、かぶり・粒状感の悪化などの画像弊害や、色味変動が許容内に抑制可能な画像形成装置を実現できる。
【００８４】
なおユースケースとして、例えばオフィスで使用される画像等のように５％未満の低印字率画像のみ出力されるケースがある。また、ユーザによっては、画質よりも生産性を優先する場合がある。この場合、トナーリフレッシュ制御（２）を実施する必要性が無くなるため、トナーリフレッシュ制御（２）をＯＮ・ＯＦＦ切り替え可能なモードを持つことももちろん可能である。トナーリフレッシュ制御（２）は低印字率画像連続から高印字率の画像形成に変更時の濃度変動抑制のために為されるものであり、高印字率画像形成がない場合は実行しなくともよい。即ち、トナーリフレッシュ制御（１）とトナーリフレッシュ制御（２）の両方を実行可能な第１モードと、トナーリフレッシュ制御（１）のみを実行可能な第２モードと、をそれぞれ選択的に実行可能とすることができる。例えば、操作部からユーザが任意に設定可能とすることができる。
【００８５】
以上、本実勢例では、トナーリフレッシュ制御（１）及び（２）では、トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを其々Ｖｔ＝１０及び２６を持って制御する例を説明した。しかしながら、例えば、トナー劣化閾値ビデオカウントを共通にＶｔ＝１０として設定し、トナーリフレッシュ制御（２）の検知ビデオカウントＶに対して１６分マイナスオフセット（演算）しても良い。この場合Ｖｔ−Ｖの差分値は同様になるために同様の効果が得られる。
【００８６】
（実施例２）
第１の実施例においては、画像形成中の所定タイミング毎（プリント毎）のトナー消費量に基づいて、トナー吐き出し制御を説明してきた。第２の実施例では、画像形成中にパッチ濃度制御など割り込み制御や、画像形成動作前後に行われる準備動作である前回転や後回転といった非画像形成中に現像スリーブが駆動された場合も考慮したトナーリフレッシュ制御について説明する。なお構成及びトナー強制吐き出しの基本的な内容は実施例１と同様であるため説明は割愛し、変更点についてフローチャート図１７を用いて説明する。
【００８７】
まずトナーリフレッシュ制御（１）について説明する。実施例１では図９のフローチャートに示すとおり、各色のビデオカウント値Ｖと第１トナー劣化閾値ビデオカウント値Ｖｔの差分を算出した。本実施例２では、現像スリーブの駆動情報としての現像スリーブ駆動時間係数αに基づいて、トナーリフレッシュ制御を実行している。現像スリーブ駆動時間係数αは、現像スリーブ駆動時間検知手段１０１１の情報に基づいて、コントローラ２０９が算出する。具体的には、前回のビデオカウントＶ算出時から今回の算出時までの、現像スリーブの総駆動時間を、予め設定している基準現像スリーブ駆動時間で除算した値である。なお基準スリーブ駆動時間は画像形成１枚に必要な駆動時間として定義している。従って画像形成中に画像形成以外の割り込み制御がなされない場合、もしくは割り込み制御中に現像スリーブ駆動を停止している場合は、現像スリーブの総駆動時間と基準現像スリーブ駆動時間は同値になり、αは１になる。
【００８８】
次にビデオカウントＶと、上記現像スリーブ駆動時間係数α×トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを算出し、αＶｔ―Ｖの正負を判断する。なおα＝１の際は１×Ｖｔ−Ｖのため実施例１と同様の計算になる。トナー劣化閾値ビデオカウント部にαを掛け合わせている理由は、現像スリーブ駆動時間が長くなった分、トナー劣化が比例して進行するためである。αＶｔ−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（αＶｔ−Ｖ）を加算する。
【００８９】
一方、αＶｔ−Ｖが負の場合、すなわち印字率が高い画像をプリントした場合、トナー入れ替わりによってトナー劣化状態が回復するため、回復分を考慮して負の値をそのまま加算する。この場合、単純計算ではトナー劣化積算値Ｘが０未満になる場合があるが、トナー劣化積算値が０未満の場合は０に設定する。なぜなら印字率が高い画像プリントを継続してトナー入れ替わりが頻繁になっても初期状態よりも劣化が回復することがないからである。
【００９０】
トナー劣化積算値Ｘの算出後のフローは実施例１と同様であり、説明は割愛する。
【００９１】
なお、割り込み制御時に、例えば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トナー消費する場合は、ビデオカウントＶ算出時に、消費トナー相当量のビデオカウントを加えて算出させればよい。
【００９２】
次にトナーリフレッシュ制御（２）についても上記トナーリフレッシュ制御（１）と同様に、現像スリーブ駆動を考慮した制御をするため、図１８のフローチャートに示すフローで実施する。実施例１との違いは、図１５のフローチャートに示すとおり、各色のビデオカウント値Ｖと第２トナー劣化閾値ビデオカウント値Ｖｔの差分を算出するが、本実施例２では、現像スリーブ駆動時間係数αの算出するフローを追加している点である。
【００９３】
上記で述べたように、本実施例２では現像スリーブ駆動時間に応じたトナー消費量に基づいて制御実施するために、トナー劣化やトナー帯電量に応じた適正なトナー吐き出し制御がなされる。
【００９４】
本実施例では、トナーリフレッシュ制御（１）及び（２）において、ビデオカウントＶと、現像スリーブ駆動時間係数α×トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔと、に基づいて、トナー吐き出し制御を実行しているが、これに限定されない。例えば、Ｖ/αを毎回算出し、劣化閾値Ｖｔと、Ｖ/αとの差分（正負）に基づいて、トナー吐き出し制御を実行してもよい。また、本実施例では、現像スリーブの駆動情報として駆動時間を用いたが、駆動量（回転量）を用いてもよい。
【００９５】
（実施例３）
実施例３では現像装置の置かれる温度環境に応じて実施例１、２で述べた制御内容を一部変更することで、温度環境のトナー劣化度合いと、トナー帯電量状況に合わせて過不足ない適正頻度で実行することが可能になる。
【００９６】
現像装置の置かれている温度が高いと、耐久枚数に対してのトナー劣化度合いが増加する傾向がある。これはトナー母体である樹脂が温度上昇によって柔らなくなり、現像装置内の負荷に対して外添剤の剥がれや埋め込みが発生しやすくなるからである。従って温度上昇した状況では、トナー劣化度が加速するためにそれに合わせてトナーリフレッシュする必要があり、実施例３では、現像装置の温度に応じてトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔの値（本実施例では第１トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔ）を変更可能としている。先に述べたようにトナー劣化閾値ビデオカウントＶｔは、トナー劣化による画像品質の劣化を発生させないため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意味する。本実施例で述べるトナー及び現像装置を用いた場合、以下のように温度に応じて第１トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを変更した。即ち、３０℃以下環境ではＶｔ＝１０（２％相当）、３０〜３５℃環境ではＶｔ＝１３（２．５％相当）、３５〜４０℃の環境ではＶｔ＝１６（３％相当）、４０〜４５℃の環境ではＶｔ＝１８（３．５％相当）とした。
【００９７】
本実施例３では、低印字率画像連続時の画像弊害防止のためのトナーリフレッシュ制御（１）を図１６に示すフローチャートのように実施する。すなわち画像形成毎に、まずビデオカウントＶを検出し、その次のフローで現像器の温度を温度センサ４Ｔで検出する。温度センサ４Ｔの検知結果に基づき、第１トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを設定する。設定したＶｔ及びビデオカウントＶを用いて、実施例１及び２と同様のフローでトナーリフレッシュ制御（１）を実行する。
【００９８】
一方トナーリフレッシュ制御（２）については、現像器温度に関わらず、第２トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを変更しない。つまり、実施例１及び実施例２で述べたと同様のフローで実行する。先に述べたようにトナーリフレッシュ制御（２）は印字率差によって生じるトナー帯電量差を一定値以下に抑制するために実行している。トナー帯電量は現像器内で攪拌されている時間の感度が大きく、現像器の温度に対しての感度が小さいため現像器温度に関わらず実施例１，２と同様の制御にしている。トナーリフレッシュ制御（１）と同様に温度に応じて第２トナー劣化閾値ビデオカウントＶｔを変更してもよいが、感度が小さいために少なくともトナーリフレッシュ制御（１）の変更幅より小さく設定した方が好ましい。
【００９９】
（その他）
各実施例では、劣化閾値ＶｔとビデオカウントＶｔの差分が負の場合に、マイナス値を加算する方法（現像剤劣化回復効果も考慮する方法）で説明したが、上記差分が負の場合は、Ｖｔ−Ｖをゼロと設定してもよい。この場合は、劣化閾値ＶｔとビデオカウントＶｔの差分は常に正となり、カウントアップのみをする構成となる。
【０１００】
また、本実施例では、トナー消費量に関する情報として、ビデオカウント情報を用いたが、これに限らず、補給情報を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
４  現像装置
５  転写装置
２４  現像スリーブ
１  感光ドラム
２０９  制御部（コントローラ）
【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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