JP5029019B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電潜像担持体に形成された潜像を顕像化するための現像器を有する複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、特性が劣化したトナーを強制的に消費する手段を備えた画像形成装置に関する。

例えばレーザプリンタなどの画像形成装置においては、光学走査系のポリゴンミラーからのレーザ光が、帯電部でマイナス帯電された静電潜像担持体としての感光体ドラムへ照射され、この感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。そして、トナーを収容した現像器内の現像ローラでトナーを静電付着させ、この現像ローラを感光体ドラムに接触させることにより、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させて現像し、この現像により得られるトナー像を搬送されて来た被転写材（プリント用紙）に転写してその用紙上に画像形成（印字あるいは画像印刷）を行うようになっている。

このような画像形成装置においては、静電潜像担持体に形成されている静電潜像を顕像化するための現像工程が必須である。現像工程では、キャリア（磁性粒子）およびこれに付着しているトナーで構成される二成分系現像剤あるいはキャリアを持たずにトナーのみで構成される一成分系現像剤が用いられ、これら現像剤を静電潜像に供給する現像方式としては、現像剤を潜像担持体表面に接触させて静電潜像との間の静電気力によりトナーを吸着させる接触方式や、トナーを現像バイアスにより形成される電界作用によって飛翔させて静電潜像に吸着させる非接触方式がある。

ところで、二成分系現像剤あるいは一成分系現像剤のトナーは、低画像面積率（例えば、Ａ４用紙で画像密度５％未満の場合など）の画像を多く出力する場合など、トナー消費の少ない状態において現像器内で撹拌されたりすると、画像のボソツキ、濃度変動、地肌汚れ（いわゆるカブリ現象）など種々の不具合を生じ易いことが知られている。

これは、所定の動作時間内でのトナーの使用量が極めて少ないことを意味し、その分だけ長時間に亘ってトナーが現像器内で滞留しているためであると考えられる。

そして、上記のような印刷品質低下を発生する原因としては、トナーが現像器内に長時間滞留することにより、現像剤の攪拌時や搬送時に機械的ストレスを受け続けてトナーが劣化することが考えられる。すなわち、薄層化用のブレードや現像剤供給ローラとの摩擦が生じた際にトナー表面の添加剤（コロイダルシリカ（ＳｉＯ_２）や酸化チタン、アルミナや脂肪酸金属などの微粉末）がトナー中へ埋没することによる帯電異常や、圧縮や摩擦によるトナー平均粒径の変化による帯電特性変化等があると推定されている。

このようにトナーの帯電特性が劣化すると、現像器内に残留する劣化したトナーが逆極性に帯電する場合があり、その残留トナーが感光体ドラム上の静電潜像が形成されていない地肌部に付着し、上述のような地肌汚れ等の印刷品質低下を発生させるものと考えられる。

一方で、これらの不具合はいずれも高画像面積率の画像の出力時には発生しない問題であることも判明しており、対策の一つとして、所定のタイミングでトナーを強制的に消費させてしまう技術が種々提案されている。

それらの技術を示す資料としては、例えば下記に示す特許文献１〜３がある。
特開２００４−２７１９１１号公報 特開２００３−７６０７９号公報 特開平１０−１３３５３１号公報

前記特許文献１には、印刷枚数（ＰＶ）当たりの画像書き込み量が少ないときにトナーを強制的に消費させる方式が示されている。すなわち、現像ローラと、この現像ローラに接触して現像ローラ上のトナー層を一定の薄層とするドクタローラとを有する現像器において、作像時に前記現像ローラが正回転するときはドクタローラを停止し、非画像形成時に現像ローラが逆回転するときは前記ドクタローラを駆動させ、さらにその直後に前記現像ローラを正回転させて所定量のトナーを感光体ドラム上に現像する強制トナー消費を実行するようにした現像器が提案されている。

また、特許文献２には、現像器駆動時間当たりの画像書き込み量が少ないときにトナーを強制消費させる方式が示されている。すなわち、静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤を用いる現像器により現像する画像形成装置において、作像する画像の面積率を検知する画像面積率検知手段と、前記現像器の現像駆動時間を検知する現像駆動時間検知手段とを備え、現像の単位駆動時間あたりの画像面積率に応じて現像剤を強制消費させる画像形成装置が提案されている。

ところが、上述のトナーの劣化は画像書き込み量のみによって決まるものではなく、動作環境や、レストタイム、印刷枚数等の影響も受けるため、特許文献１、２に記載された装置によっては、画像劣化を確実に回避することができないという難点があった。

また、画像劣化が発生しないような場合であっても、所定の画像書き込み量ごとに一律にトナーの強制消費が実行されてしまうため、本来は必要がない場合にもトナーが強制消費される虞があり、トナーが無駄に消費されて不経済であるという難点もあった。

また、特許文献３には、所定期間内の印刷枚数に応じてトナーを強制消費させる方式が示されている。すなわち、感光体ドラムへ光を照射して、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するとともに、表面にトナーの薄層を形成した現像ローラから感光体ドラムの静電潜像へそのトナーを付着させて現像し、この現像により得られる像を搬送された用紙に転写して画像形成を行う電子写真プロセス機構を備えた画像形成装置において、用紙への画像形成を行う際の通常の電子写真プロセス時とは別に、用紙への画像形成を行う頻度に応じた所定のタイミングで、現像ローラ上に形成されたトナーの薄層を一様に感光体ドラム側へ強制的に現像させる画像形成装置が提案されている。

しかしながら、この技術によっても、環境あるいはレストタイム等の影響を回避することはできず、前記特許文献１、２と同様に本来は必要でない時にトナーが強制消費される虞があるという難点を依然として有している。

そこで、本発明は、実際に画像劣化が発生する可能性が高い条件でのみトナーの強制消費を実行できるようにして、画像劣化を有効に防ぐと共に、トナーの無用な消費を有効に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。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体（感光体ドラム３０）上に静電潜像を形成する潜像形成手段（光走査装置３２，帯電装置等）と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器（例えば、現像器本体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋ）と、前記現像器にトナー補給を行うトナー補給手段（トナー供給装置３０４，トナー供給制御手段３０３）と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段（中間転写体４２）、或は、前記静電潜像担持体上に形成された複数の色のトナー像を順次中間転写体（中間転写体４２）上に重ね合わせた後、被転写材上に一括転写する転写手段（転写部５２）と、前記静電潜像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段（感光体ドラム用クリーナ４４）と、前記中間転写体を用いる転写手段を用いる場合、前記中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段（中間転写体用クリーナ５０）と、前記潜像形成手段および前記現像器を所定のタイミングで動作させて前記現像器内のトナーを強制的に前記静電潜像担持体に付着させ、前記転写手段による被転写材への転写を行わずに前記クリーニング手段によって前記静電潜像担持体上及び、前記中間転写体を用いる場合は、前記中間転写体クリーニング手段によって前記中間転写体上のトナーを除去するトナー強制消費手段（制御装置２００，現像器駆動装置３００，帯電器制御手段３０１，現像バイアス制御手段３０２等）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に形成した画像量を積算カウントする画像量積算手段（画像量積算手段２０２）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間を積算カウントする現像器駆動量積算手段（現像器駆動時間積算手段２０１）と、前記画像量積算手段および現像器駆動量積算手段による各積算値を格納する積算値記憶手段（第１のＲＡＭ２０３）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間の画像量積算値を、画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間の積算値で除して平均画像密度を算出する平均画像密度算出手段（平均画像密度算出手段２０４）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に供給したトナー量に相当する値を積算するトナー供給量積算手段（トナー供給量積算手段２０５）と、装置内の所定位置に配設された温度検知手段（５１０）および湿度検知手段（５１１）と、前記平均画像密度のデータと、前記トナー供給状態判定手段により供給トナー量が過多であるか否かを判定する判定データとを、温度値および湿度値に対応させて多段階で予め格納するデータ格納手段（第２のＲＯＭ２１０）と、前記平均画像密度算出手段で算出された平均画像密度が予め設定された所定値以下であり、且つ、前記積算値記憶手段に格納されている画像量積算値に対する前記トナー供給量積算手段により積算されたトナー供給量の積算値の比率が所定値以上である、という二つの条件を満たした場合（ステップＳ４，Ｓ５）に、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制的な消費を実行するように制御する制御手段（制御装置２００）とを備え、前記制御手段は、前記温度検知手段および前記湿度検知手段によって検知された温度値および湿度値に応じて前記データ格納手段から対応する平均画像密度のデータおよび判定データを読み出して、前記トナー強制消費手段の実行タイミングトナーの強制消費量を決定（トナー供給量妥当性判定手段２０６による判定）することを特徴とする。
前記目的を達成するため、請求項２に記載の本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体（感光体ドラム３０）上に静電潜像を形成する潜像形成手段（光走査装置３２，帯電装置等）と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器（例えば、現像器本体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋ）と、前記現像器にトナー補給を行うトナー補給手段（トナー供給装置３０４，トナー供給制御手段３０３）と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段（中間転写体４２）、或は、前記静電潜像担持体上に形成された複数の色のトナー像を順次中間転写体（中間転写体４２）上に重ね合わせた後、被転写材上に一括転写する転写手段（転写部５２）と、前記静電潜像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段（感光体ドラム用クリーナ４４）と、前記中間転写体を用いる転写手段を用いる場合、前記中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段（中間転写体用クリーナ５０）と、前記潜像形成手段および前記現像器を所定のタイミングで動作させて前記現像器内のトナーを強制的に前記静電潜像担持体に付着させ、前記転写手段による被転写材への転写を行わずに前記クリーニング手段によって前記静電潜像担持体上及び、前記中間転写体を用いる場合は、前記中間転写体クリーニング手段によって前記中間転写体上のトナーを除去するトナー強制消費手段（制御装置２００，現像器駆動装置３００，帯電器制御手段３０１，現像バイアス制御手段３０２等）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に形成した画像量を積算カウントする画像量積算手段（画像量積算手段２０２）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間を積算カウントする現像器駆動量積算手段（現像器駆動時間積算手段２０１）と、前記画像量積算手段および現像器駆動量積算手段による各積算値を格納する積算値記憶手段（第１のＲＡＭ２０３）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間の画像量積算値を、画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間の積算値で除して平均画像密度を算出する平均画像密度算出手段（平均画像密度算出手段２０４）と、所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に供給したトナー量に相当する値を積算するトナー供給量積算手段（トナー供給量積算手段２０５）と、装置内の所定位置に配設された温度検知手段（５１０）および湿度検知手段（５１１）と、前記平均画像密度のデータと、前記トナー供給状態判定手段により供給トナー量が過多であるか否かを判定する判定データとを、温度値および湿度値に対応付けされた所定の関数に基づいて算出する演算手段と、前記平均画像密度算出手段で算出された平均画像密度が予め設定された所定値以下であり、且つ、前記積算値記憶手段に格納されている画像量積算値に対する前記トナー供給量積算手段により積算されたトナー供給量の積算値の比率が所定値以上である、という二つの条件を満たした場合（ステップＳ４，Ｓ５）に、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制的な消費を実行するように制御する制御手段（制御装置２００）とを備え、前記制御手段は、前記温度検知手段および前記湿度検知手段によって検知された温度値および湿度値に応じて対応する平均画像密度のデータおよび判定データを前記演算手段で算出して、前記トナー強制消費手段の実行タイミングあるいはトナーの強制消費量を決定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記トナー供給量積算手段によるトナー供給量の積算データに基づいてトナー供給過多状態であるか否かを判定するトナー供給状態判定手段（トナー供給量妥当性判定手段２０６）をさらに備え、前記制御手段は、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費量を、トナー供給状態判定手段による判定結果に応じて決定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費を実行後、トナーの強制消費量に応じて供給するトナー量を設定し、当該トナー量に基づいて前記トナー供給手段を駆動させて新たなトナーの供給を行うことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費を実行後、所定のセンサ（画像濃度検知手段３０５等）により画像濃度検知、またはトナー濃度検知を行い、その検知値に応じて供給するトナー量を設定し、当該トナー量に基づいて前記トナー供給手段を駆動させて新たなトナーの供給を行うことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記現像器は、少なくとも２色以上に対応して個別に設けられ、それぞれの現像器が独立して制御されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、上記請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、前記静電潜像担持体は、帯電ローラによって帯電され、前記現像器が備える現像ローラとの間の電位差でトナーが付着される感光体ドラムであり、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費は、前記帯電ローラによって帯電された後、除電されていない感光体ドラム表面電位と電圧が印加された前記現像器の前記現像ローラとの間の電位差により行われる現像であることを特徴とする。

請求項１および２に係る発明によれば、印刷枚数当たりの、あるいは現像器駆動時間当たりの画像書き込み量と、現像剤の劣化に関連する特性として、画素当たりのトナー消費量に関する情報の両方が所定条件を満たした時、すなわち、前記平均画像密度算出手段で算出された平均画像密度が、予め設定された所定値以下であり、且つ、前記積算値記憶手段に格納されている画像量積算値に対する前記トナー供給量積算手段により積算されたトナー供給量の積算値の比率が所定値以上である、という二つの条件を満たした場合にのみ前記トナー強制消費手段によるトナーの強制的な消費を実行するように制御されるので、未だトナーの劣化が進行していない状況で、トナーの強制消費を実施してしまう事態を有効に排除することができるという効果がある。

また、単位時間当たりのトナー供給量が変動するような場合であっても、画素当たりのトナー消費量情報のみでは判断していないので、そのような場合にトナーの強制消費が必要と判定されてしまう従来技術の欠点を解消することができる。

これにより、トナーの無用な消費を抑制することができ、経済性に優れた画像形成装置を提供することが可能となる。
さらに、装置内の温度および湿度の変化に応じて、トナーの強制消費の量をより的確に決定することができ、経済性をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明によれば、前記制御手段が、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費量を、トナー供給状態判定手段の判定により供給されたトナーがどれだけ過多であったかに応じて決定するので、トナーの強制消費の量を的確に決定することができ、より経済性を向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、新たなトナーを的確な量だけ補充することができ、印刷品質の均一化、高画質化に貢献することができる。

請求項５に係る発明によれば、画像濃度検知またはトナー濃度検知の実測値に基づいて新たなトナーをより的確な量だけ補充することができ、印刷品質の均一化、高画質化に寄与することができる。

請求項６に係る発明によれば、本画像形成装置が例えばカラー画像形成装置であっても、本発明を適用可能であり、この場合には、各色の現像器のそれぞれについて上記各発明に基づくトナーの強制消費に関する制御を独立して行うことができる。これにより、各色のトナーについて的確なタイミングで強制消費を実行することができるので、経済性に優れ、且つ印刷品質の均一性、高画質性に優れたカラー画像形成装置を提供することが可能となる。

請求項７に係る発明によれば、静電潜像担持体を感光体ドラムとし、この感光体ドラムを帯電させ、現像器の現像ローラとの間で電位差を作り、この電位差によって、トナーが感光体ドラムへ付着させることができる。つまり、トナーの強制消費を行う際に、この電位差によるトナーの感光体ドラムへの持ち出しを利用することができるので、通常の画像形成と同様の動作でトナーの排出が行うことができ、特別なトナー排出機構等を設ける必要がないので、コストを増大させることなく上記各発明によるトナーの強制消費を実現することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置は、例えばカートリッジ内蔵ロータリ現像技術を発展させた、いわゆる２成分トリクル現像方式を導入したレーザプリンタとして構成することができる。ここで、２成分トリクル現像方式とは、トナーカートリッジ内にキャリアを一緒に充填しておくことで、トナーの消費と同時に新しいキャリアを現像器に供給し、劣化した現像剤は、ロータリ式の現像器の回転を利用して再びトナーカートリッジ内に回収するというものである。なお、この方式によれば、トナーカートリッジの交換作業で、常に新しい現像剤の供給・回収動作を行うことができ、従来の定期的な現像剤交換が不要でしかも長期にわたり高画質を維持することができる。

図１を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。ここに、図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。

図１に示されるように、画像形成装置１０は筐体１２内に収納されている。

画像形成装置１０の下部には、複数の用紙トレイ１６（本実施の形態においては３段の用紙トレイ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを例示）が配設されている。それぞれの用紙トレイ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃには、例えば、Ｂ５サイズ、Ｂ４サイズ、Ａ４サイズ、Ａ３サイズ等のサイズの異なる用紙１８が収納されている。用紙トレイ１６における用紙排出部の近傍には半月ローラ２０が配設されており、指定された用紙トレイ１６から用紙１８が一枚ずつ送り出され、複数の搬送ローラ対２２によって所定方向に搬送される。また、画像形成装置１０によって用紙１８の両面（表面と裏面）への画像形成が指示された場合に、表面への画像形成が終了した用紙１８の表裏を反転させる用紙反転部１７が設けられている。

画像形成装置１０の一方の側面には、必要に応じて用紙１８を手差しで挿入する手差しトレイ２４が配設されている。手差しトレイ２４における用紙排出部の近傍には、前述した用紙トレイ１６と同様に半月ローラ２０が配設されており、用紙１８を一枚ずつ送り出すことができるようになっている。

画像形成装置１０の上部には、定着装置１４によって所望の画像が定着された用紙１８が排出される排出トレイ２６が設けられている。

画像形成装置１０における用紙トレイ１６の上部には、静電潜像担持体としての感光体ドラム３０、この感光体ドラム３０の周囲に配設された帯電器（帯電ローラ）３８、ベルト状の中間転写体（転写手段）４２、クリーニング手段としての感光体ドラム用クリーナ４４および図示しない除電ランプで構成される帯電装置と、現像器４０と、スキャナで原稿を読み取りかつ各種画像処理を施した画像データ（本実施の形態における画像形成装置１０はカラー画像を対象としているため、画像処理を施すことによってイエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色の画像データに変換される）に基づいて静電潜像担持体としての感光体ドラム３０にビーム光を照射する光走査装置３２と、用紙１８に所望の画像を定着させる定着装置１４を含んで構成される画像形成装置２８と、が設けられている。

なお、感光体ドラム３０は、例えばアルミニウム等の材料で形成されたドラム状の基体の表面に、例えばセレン系の感光体材料を蒸着して形成されている。

光走査装置３２は、光源、ポリゴンミラー３４、ｆθレンズ、シリンドリカルミラー、反射ミラー３６等によって構成されている。図示しない光源から射出されたレーザ光は、ポリゴンミラー３４によって偏向されかつｆθレンズ、シリンドリカルミラー、反射ミラー３６等を介して感光体ドラム３０に照射されるようになっている。

感光体ドラム３０は、図１に示される矢印Ａ方向に例えば２００ｍｍ／ｓｅｃで定速回転する。帯電器３８は、感光体ドラム３０を一様にマイナス帯電する。また、現像器４０には、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色のトナー４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｂｋが供給されている。中間転写体４２は、複数のローラ４８に巻き掛けられており、ローラ４８が回転することによって図１に示される矢印Ｂ方向に一定速度で移動する。

なお、感光体ドラム用クリーナ４４は、中間転写体４２に転写されずに感光体ドラム３０上に残留したトナーを除去するものである。さらに、除電ランプは、感光体ドラム用クリーナ４４によって残留したトナーが除去された後に感光体ドラム３０を除電するようになっている。

さらに、中間転写体４２の周囲には、画像検出センサ５１および中間転写体用クリーナ（中間転写体クリーニング手段）５０が配設されている。画像検出センサ５１は転写部（転写手段）５２よりも中間転写体４２の回転方向上流側に設けられており、中間転写体４２に形成されたトナー像の有無を検出するようになっている。中間転写体用クリーナ５０は、転写部５２よりも中間転写体４２の回転方向下流側に設けられており、中間転写体４２から用紙１８へのトナー像の転写が終了した後に中間転写体４２の表面に残留したトナーを除去するようになっている。

矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム３０は、帯電器３８によって一様にマイナスの電荷に帯電され、光走査装置３２から射出されるレーザ光によってまず第１色目の黒色の潜像が感光体ドラム３０上に形成される。この潜像は、現像器４０の黒色の現像器によって黒色トナーで現像される。現像された黒色トナー像は中間転写体４２に転写される。感光体ドラム３０上に転写されずに残ったトナーは、図示しないクリーナによって除去され、感光体ドラム３０は除電ランプにより除電される。

そして、感光体ドラム３０は再び帯電器３８によって一様にマイナスの電荷に帯電され、第２色目のイエローの画像形成が行われる。このようにして、第３色目のマゼンタ、第４色目のシアンまで計４色のトナー像が同様の動作により中間転写体４２に順次転写される（一次転写）。４色のトナー像の中間転写体４２への転写が完了した時点で、中間転写体４２の表面に最終トナー像が形成される。

中間転写体４２の下方には、中間転写体４２に形成された最終トナー像を用紙１８に転写する転写部５２が設けられている。用紙１８は、前述したように指定されたサイズの用紙１８が収納されている用紙トレイ１６から搬送ローラ対２２によって転写部５２まで搬送され、中間転写体４２上の画像が用紙１８に転写される（二次転写）。

転写部５２の配設位置よりも用紙１８の搬送方向下流側には、定着装置１４が配設されている。定着装置１４では、最終トナー像が転写された用紙１８に定着処理を施すことによって所定の画像が用紙１８上に形成される。

図２には、現像器４０に配設される各色の現像器本体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋの内の１つ（なお、図２では、現像器本体４０Ｃを図示）が示されている。

現像器本体４０Ｃには、トナー４６Ｃと共に二成分現像剤を構成するキャリア（フェライトコア等の磁性粒子。例えばIMB(Insulative Magnetic Brush)タイプと呼ばれる絶縁性キャリアなど。なお、図２においてキャリアの図示は省略する。）が充填されている。現像器本体４０Ｃ内には、一対の攪拌搬送ローラ１００が配設され、現像器本体４０Ｃ内の二成分現像剤を攪拌しながら現像ローラ１０２方向へ搬送するようになっている。

現像ローラ１０２の周面近傍には、層厚制限プレート１０４が配設されており、現像ローラ１０２に磁気的に吸着されるトナー量が制限されている。

トナー４６Ｃは、トナーカートリッジ１０６に予め収容されており、案内路１０８を介して順次現像器本体４０Ｃへと送られるようになっている。また、このトナーカートリッジ１０６に隣接して、トナー補給パイプ１１０が設けられており、このトナー補給パイプ１１０には、トナー補給ローラ１１２が着脱可能に装填されている。

すなわち、トナーカートリッジ１０６内のトナーの量が減少、あるいは無くなった場合に、トナー補給ローラ１１２をトナー補給パイプ１１０へ装填することによって、トナーカートリッジ１０６にトナー４６Ｃを補給することができる構造となっている。

また、筐体１２の底面付近に、温度センサ（温度検知手段）５１０と湿度センサ（湿度検知手段）５１１が配設されている。なお、温度センサ５１０と湿度センサ５１１とをあわせて環境センサと呼ぶ場合もある。また、温度センサ５１０と湿度センサ５１１とを一体化させた温湿度センサを用いてもよい。

また、感光体ドラム３０の周面近傍には、ＡＤＣセンサ５１２が配設されている。

ここで、ＡＤＣ（Auto Density Control）とは、画像濃度制御方式の一種であり、感光体ドラム上のクリーン面と基準電位部のトナー像それぞれの反射率を光学センサで検出し、両者の比をとることにより現像器へのトナー供給を制御するものである。

このＡＤＣセンサ５１２による感光体ドラム３０上のクリーン面の濃度検出値と基準電位部のトナー像の濃度検出値を用いて、後述する画像濃度検知手段３０５は画像濃度を検知し後述する画像濃度制御装置２０８は後述するトナー供給制御手段３０３に対してトナー供給を制御するための指令を出す。

尚、本実施例においては、ＡＤＣセンサは感光体上で濃度の検出を行っているが、同様の方法で、中間転写体４２上において濃度の検出を行うことも可能である。

図３には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の制御ブロック図が示されている。

制御手段としての制御装置２００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力装置（Ｉ／Ｏ）およびこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバスを備えたマイクロコンピュータで構成される。

制御装置２００には、図示しないＩ／Ｏを介して、現像器駆動装置３００、帯電器制御手段３０１、現像バイアス制御手段３０２、画像書込み装置３０６、画像処理装置３０７、温度センサ５１０、湿度センサ５１１、ＡＤＣセンサ５１２が接続される他、図３では省略するが光走査装置３２、帯電器３８や感光体ドラム用クリーナ４４等で構成される帯電装置の各部、現像器４０等が接続されており、制御装置２００に信号やデータを供給したり、制御装置２００からの制御信号に基づいてそれぞれ動作するようになっている。

制御装置２００内には、現像器駆動装置３００からの駆動信号に基づいて、所定印刷枚数（例えば、Ａ４用紙で１００枚）に達するまで、または所定の現像器駆動時間（例えば、Ａ４用紙１００枚の画像を形成するに相当する時間）が経過するまでの間に、現像器４０（現像器本体４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙ、４０Ｂｋ）の駆動時間を積算する現像器駆動時間積算手段２０１が設けられ、その積算値は内蔵される第１のＲＡＭ２０３の所定領域に格納される。

また、画像書込み制御装置３０６あるいは画像処理装置３０７からのデータに基づいて、所定印刷枚数（同上）に達するまで、または所定の現像器駆動時間（同上）が経過するまでの間に、形成した画像量（印刷した画像量ではなく、感光体ドラム３０上に静電潜像として形成した画像量（ピクセルカウント値））を積算する画像量積算手段２０２が設けられ、その積算値は第１のＲＡＭ２０３の所定領域に格納される。

内蔵される第１のＲＯＭ２０７には、トナーの強制消費動作の実施基準となる平均画像密度に関する基準値および画像量積算値に対するトナー供給量の比率に関する基準値が予め格納されている。

平均画像密度算出手段２０４は、第１のＲＡＭ２０３の所定領域に格納されている画像量積算値と、現像器駆動時間の積算値をそれぞれ読み出して、画像量積算値を現像器駆動時間積算値で除算して平均画像密度を算出する。

また、トナー供給量積算手段２０５は、トナー供給制御手段３０３からのデータに基づいて、所定印刷枚数（同上）に達するまで、または所定の現像器駆動時間（同上）が経過するまでの間のトナー供給量を積算する。

ここで、トナー供給制御手段３０３は画像濃度検知手段３０５の画像濃度検知結果に基づいて、「トナー供給量＝画素数×係数（α）＋画像濃度検知結果(ADC)をパラメータとした関数（ｆ(ADC)）の算出値」なる計算式に基づいて、トナー供給量を算出しトナーを供給し、かつトナー供給量をトナー供給量積算手段２０５に通知する。

なお、ＡＤＣセンサ５１２の検知値は、例えばＬＥＤを発光させて感光体ドラム３０の表面で反射されて返ってくる光をフォトダイオードで受けて、電圧［Ｖ］で出力される。この際に、濃度は、例えばVpatch/Vcln(画像部の出力[V]/地肌部の出力[V])で与えられる。

トナー強制消費判定手段５００は、第１のＲＯＭ２０７からトナーの強制消費動作の実施基準となる平均画像密度に関する基準値を読み出すと共に、平均画像密度算出手段２０４で算出された平均画像密度のデータを受け取り、両者を比較して基準値以下であるか否かを判定する。

また、トナー強制消費判定手段５００は、第１のＲＡＭ２０３に格納されている画像量積算値と、トナー供給量積算手段２０５で積算されたトナー供給量積算値とに基づいてその比率を算出すると共に、第１のＲＯＭ２０７から画像量積算値に対するトナー供給量の比率に関する基準データを読み出して、両者を比較して基準値を越えているか否かを判定する。

そして、トナー強制消費判定手段５００は、平均画像密度算出手段２０４で算出された平均画像密度が基準値（例えば面積比率で１％）以下であり、且つ、画像量積算値に対するトナー供給量の積算値の比率が基準値以上である、という二つの条件を満たした場合に、トナーの強制的な消費が必要であると判定する（制御処理については、図４のフローチャートに基づいて後述する）。

一方、制御装置２００内には、トナー供給量積算手段２０５に付随してトナー供給量妥当性判定手段２０６が設けられており、トナー供給量妥当性判定手段２０６は、トナー供給量積算手段２０５からのデータに基づいて、供給されたトナーがどれだけ過多であったかに応じてトナーの強制消費量が決定される。

より具体的には、トナー供給量妥当性判定手段２０６は、トナー供給量積算手段２０５によるトナー供給量の積算データに基づいてトナー供給過多状態であるか否かを判定するトナー供給状態判定手段を兼ね、このトナー供給状態判定手段による判定結果に応じてトナーの強制消費量を決定する。なお、トナー供給状態判定手段は、例えば第２のＲＯＭ２１０に供給トナー量が過多であるか否かを判定する判定データ（例えば、単位時間に対応させた判定基準値の集合）を予め格納し、トナー供給量積算手段２０５による所定時間の積算値が所定の判定基準値を越えたか否かにより判定を行う。

そして、トナー強制消費判定手段５００の判定結果とトナー供給量妥当性判定手段２０６によるトナーの強制消費量とに基づいて、トナー強制消費制御手段５０１は、現像器駆動装置３００、帯電器制御手段３０１、現像バイアス制御手段３０２等が駆動されて、トナーの強制消費動作が実行される。

具体的には、所定の画素量分の静電潜像を感光体ドラム３０上に形成し、トナーを感光体ドラム３０へ付着させることによりトナー４６Ｃ（４６Ｍ、４６Ｙ、４６Ｂｋ）が強制的に消費される。なお、トナーの強制消費のために形成したトナー像が転写領域を通過する際には転写装置を感光体ドラム３０から離間させることにより、そのトナー像は、転写されないままクリーニング手段である感光体ドラム用クリーナ４４によって感光体ドラム３０上から除去、回収される。

あるいは、中間転写体４２は離間させないままとし、中間転写体４２上に付着したトナーは中間転写体用クリーナ５０で除去するようにしても良い。

このように、トナーは、感光体ドラム３０上に付着されることにより、現像器本体４０Ｃ（４０Ｍ、４０Ｙ、４０Ｂｋ）から帯電特性が劣化したと推定される残留トナーを排出させることができる。なお、トナーを強制消費する際に形成する潜像パターンは、ドット、ベタ、ラインなど、どのようなものであってもよい。

これにより、印刷枚数当たりあるいは現像器駆動時間当たりの画像書き込み量と、現像剤の劣化に関連する特性として、画素当たりのトナー消費量に関する情報の両方が所定条件を満たした時、すなわち、平均画像密度算出手段２０４で算出された平均画像密度が、予め設定された基準値以下であり、且つ、積算値記憶手段（第１のＲＡＭ２０３）に格納されている画像量積算値に対するトナー供給量積算手段２０５により積算されたトナー供給量の積算値の比率が基準値以上である、という二つの条件を満たした場合にのみトナーの強制的な消費を実行するように制御されるので、未だトナーの劣化が進行していない状況で、トナーの強制消費を実施してしまうという事態を有効に排除することができる。

また、単位時間当たりのトナー供給量が変動するような場合であっても、画素当たりのトナー消費量情報のみでは判断していないので、そのような場合にトナーの強制消費が必要と判定されてしまう従来技術の難点を克服することができる。

したがって、トナーの無用な消費を抑制することができ、経済性に優れた画像形成装置を実現することができる。

また、トナーの強制消費の実行に際して、トナー供給量妥当性判定手段２０６により供給されたトナーがどれだけ過多であったかに応じて的確なトナーの強制消費量を決定しているので、より一層経済性を向上させることができる。

また、トナーを強制消費する際に、電位差によるトナーの感光体ドラム３０への持ち出しを利用しているので、通常の画像形成と同様の動作でトナーの排出が行うことができ、特別なトナー排出機構等を設ける必要がなく、コストを増大させることなくトナー強制消費を実現することができる。

さらに、トナー供給量妥当性判定手段２０６には、筐体１２内の底面付近等に配設される温度センサ５１０および湿度センサ５１１からの温度値および湿度値によってトナーの強制消費量を補正する機能が付加されている。

すなわち、温度センサ５１０および湿度センサ５１１で検知された温度データおよび湿度データは、制御装置２００内の第２のＲＡＭ２０９の所定領域に格納される。また、制御装置２００内の第２のＲＯＭ２１０には、「平均画像密度のデータと、供給トナー量が過多であると判定する判定データ」とが、温度値および湿度値に対応させて多段階で予め格納されている。

格納形式としては、例えば、基準となる供給トナー量に対する比について温度と湿度に関連付けされて、表１のようなテーブルとして第２のＲＯＭ２１０に格納される。

また、平均画像密度について温度と湿度に関連付けされて、表２のようなテーブルとして第２のＲＯＭ２１０に格納される。

なお、第２のＲＯＭ２１０に多段階の判定データを格納するのに代えて、「平均画像密度のデータと、供給トナー量が過多であると判定する判定データ」とを、温度値および湿度値に対応付けされた所定の関数として格納し、所定の演算手段によって対応するデータを算出するようにしてもよい。

この関数は、例えば基準となる供給トナー量に対する比について表１の各データの近似値を算出し得る「（ＳＱＲＴ（温度［℃］）×湿度［％］）^０．３」として定義される。

また、例えば平均画像密度については、表２の各データの近似値を算出し得る「ＳＱＲＴ（温度［℃］／湿度［％］）×１００」として定義される。なお、ＳＱＲＴは、平方根算出の基本関数である。

そして、トナー供給量妥当性判定手段２０６は、第２のＲＡＭ２０９から温度データおよび湿度データを読み出し、それらのデータに対応する「平均画像密度のデータと、供給トナー量が過多であると判定する判定データ」を読み出し、あるいは算出して、その平均画像密度のデータと判定データに基づいて、的確なトナーの強制消費量を決定することができる。

なお、第２のＲＯＭ２１０に格納されているデータ、すなわち、温度値および湿度値に対応づけされた「平均画像密度のデータと、供給トナー量が過多であると判定する判定データ」に基づいて、トナーの強制消費の実行タイミングを補正することも可能である。

また、トナーの強制消費を実行後に、制御装置２００に接続されているトナー供給制御手段３０３を適宜制御して、トナーの強制消費量に応じて供給するトナー量を設定し、当該トナー量に基づいて、トナー供給装置３０４により新たなトナーの供給を行うようになっている。

また、本実施の形態では、制御装置２００内において、画像濃度制御手段２０８が、画像濃度検知手段３０５からの濃度データに基づいて画像濃度を制御するようになっているが、その濃度データに応じて前述の供給するトナー量を設定し、新たなトナーの供給を行うようにしている。

なお、画像濃度検知手段３０５にて使用しているＡＤＣセンサ５１２に代えて、トナー濃度検知装置を設け、そのトナー濃度検知データに応じて前述の供給するトナー量を設定し、新たなトナーの供給を行うようにしてもよい。

前記各手段は、ハードウェアで構成することも可能であるが、制御装置２００を構成するマイクロコンピュータの構成を用いて、内蔵のＲＯＭあるいは外部から提供されるソフトウェア（プログラムおよびデータを含む）で実現することができる。

また、本実施の形態では、制御装置２００内に、第１、第２のＲＡＭおよび第１、第２のＲＯＭを備える構成を示したが、これに限らず、一つのＲＡＭおよびＲＯＭの領域を適宜分割して利用することも可能である。

また、本実施の形態では、現像器４０の駆動時間を積算する現像器駆動時間積算手段２０１を設けているが、これに代えて、所定印刷枚数に達するまでまたは所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に画像形成が実行された領域の総面積を積算カウントする画像形成面積積算手段を設けることもできる。この場合には、画像形成が実行された領域の総面積を現像器駆動時間に換算することにより前記と同様の制御を実現することができる。

次に、上記構成の制御装置２００等によって実行されるトナー強制消費制御処理の処理手順の一例を図４のフローチャートを参照して説明する。

トナー強制消費制御処理が開始されると、まずステップＳ１で、画像形成開始動作処理のサブルーチンが実行される。この処理では、光走査装置３２、帯電器３８や感光体ドラム用クリーナ４４等で構成される帯電装置、現像器４０、現像器駆動装置３００、帯電器制御手段３０１、現像バイアス制御手段３０２、トナー供給制御手段３０３、画像書込み装置３０６、画像処理装置３０７等が適宜駆動され、静電潜像担持体としての感光体ドラム３０に所定のトナー像を形成する処理が実行される。

次いで、ステップＳ２では、プリント動作処理のサブルーチンが実行される。この処理では、定着装置１４等が適宜駆動され、感光体ドラム３０に形成されたトナー像を用いて用紙１８に画像を定着させる処理等が実行される。

次に、ステップＳ３に移行して、所定の現像器駆動時間に達したか否かが判定される。具体的には、図３の制御ブロック図の説明で述べたように、制御装置２００内に設けられた現像器駆動時間積算手段２０１が、現像器駆動装置３００からの駆動信号に基づいて、現像器４０（現像器本体４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙ、４０Ｂｋ）の駆動時間を積算して第１のＲＡＭ２０３の所定領域に格納するのであるが、その現像器駆動時間が例えば予め設定した時間（例えば、上述したＡ４用紙１００枚の画像を形成するに相当する時間）に達したか否かが判定される。なお、上記ステップＳ１の画像形成開始動作処理およびステップＳ２のプリント動作処理の実行中であっても本処理による現像器駆動時間の積算は行われている。

また、本実施の形態では、所定の現像器駆動時間に達したか否かが判定されているが、これに代えて、所定印刷枚数（例えば、Ａ４用紙で１００枚）に達したか否かを判定するようにしてもよい。

そして、ステップＳ３の処理による判定結果がＹｅｓの場合（すなわち、所定の現像器駆動時間に達した場合）にはステップＳ４に移行し、Ｎｏの場合（すなわち、未だ所定の現像器駆動時間に達していない場合）にはステップＳ９にジャンプして現像器駆動時間の積算を継続する。

ステップＳ４では、平均画像密度は所定値以下か否かが判定される。具体的には、図３の制御ブロック図の説明で述べたように、制御装置２００内の平均画像密度算出手段２０４は、第１のＲＡＭ２０３の所定領域に格納されている画像量積算値と、現像器駆動時間の積算値をそれぞれ読み出して、画像量積算値を現像器駆動時間積算値で除算して平均画像密度を算出する。そして、トナー強制消費判定手段５００が、第１のＲＯＭ２０７からトナーの強制消費動作の実施基準となる平均画像密度に関する基準値（所定値）を読み出すと共に、平均画像密度算出手段２０４で算出された平均画像密度のデータを受け取り、両者を比較して基準値（所定値）以下であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ４の処理による判定結果がＹｅｓの場合（すなわち、平均画像密度が所定値以下である場合）にはステップＳ５に移行し、Ｎｏの場合（すなわち、平均画像密度が所定値を越えている場合）にはステップＳ８にジャンプして累積カウンタ値をリセットする。

ステップＳ５では、トナー供給状態判定処理のサブルーチンが実行される。ここで、具体的な処理手順について図５のフローチャートを参照して説明する。

トナー供給状態判定処理が開始されると、まずステップＳ５０１でプリント枚数が所定値を越えたか否かが判定され、Ｙｅｓの場合にはステップＳ５０２に移行し、Ｎｏの場合にはこの処理を終えてステップＳ８にジャンプして累積カウンタ値をリセットする。

ステップＳ５０２では、所定プリント枚数間の現像器駆動時間積算値、ピクセルカウント積算値、トナー供給量積算値を入手する。具体的には、図３の制御ブロック図の説明で述べたように、制御装置２００内の第１のＲＡＭ２０３に格納されている現像器駆動時間積算値と、画像量積算値と、トナー供給量積算手段２０５で積算されたトナー供給量積算値とを読み出す。

次いで、ステップＳ５０３では、（ピクセルカウント積算値）／（現像器駆動時間積算値）は基準値以下か否かが判定される。すなわち、トナー供給状態判定手段（トナー供給量妥当性判定手段２０６）により、現像器駆動時間積算値と画像量積算値とに基づいてその比率を算出(実画像密度を算出）すると共に、第１のＲＯＭ２０７から所定の基準データを読み出して、両者を比較して基準値（所定値）以下か否かを判定する。これにより、トナー消費量が過剰、すなわち、カブリ等で消費されてないかどうかが判定される。

そして、その判定結果が、Ｙｅｓの場合にはステップＳ５０４に移行し、Ｎｏの場合にはステップＳ８にジャンプして累積カウンタ値をリセットする。

ステップＳ５０４では、（トナー供給量積算値）／（ピクセルカウント積算値）は基準値以上か否かが判定される。すなわち、トナー供給状態判定手段（トナー供給量妥当性判定手段２０６）により、トナー供給量積算値と画像量積算値とに基づいてその比率を算出すると共に、第１のＲＯＭ２０７から画像量積算値に対するトナー供給量の比率に関する基準データを読み出して、両者を比較して基準値（所定値）以上か否かを判定する。

そして、その判定結果が、Ｙｅｓの場合にはステップＳ５０５に移行し、Ｎｏの場合にはステップＳ８にジャンプして累積カウンタ値をリセットする。

ステップＳ５０５では、ステップＳ５０３，Ｓ５０４の判定結果に基づいてトナーの強制消費量を決定してこのサブルーチンを終了し、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、トナー強制消費動作処理のサブルーチンが実行される。具体的には、図３の制御ブロック図の説明で述べたように、所定の画素量分の静電潜像を感光体ドラム３０上に形成し、トナーを感光体ドラム３０へ付着させることによりトナー４６Ｃ（４６Ｍ、４６Ｙ、４６Ｂｋ）が強制的に消費される。

これにより、印刷枚数当たりあるいは現像器駆動時間当たりの画像書き込み量と、現像剤の劣化に関連する特性として、画素当たりのトナー消費量に関する情報の両方が所定条件を満たした時、すなわち、平均画像密度算出手段２０４で算出された平均画像密度が、予め設定された基準値以下であり、且つ、積算値記憶手段（第１のＲＡＭ２０３）に格納されている画像量積算値に対するトナー供給量積算手段２０５により積算されたトナー供給量の積算値の比率が基準値以上である、という二つの条件を満たした場合にのみトナーの強制的な消費を実行するように制御することができ、未だトナーの劣化が進行していない状況で、トナーの強制消費を実施してしまうという事態を有効に排除することができる。また、単位時間当たりのトナー供給量が変動するような場合であっても、画素当たりのトナー消費量情報のみでは判断していないので、そのような場合にトナーの強制消費が必要と判定されてしまう従来技術の難点を克服することができる。

したがって、トナーの無用な消費を抑制することができ、経済性に優れた画像形成装置を提供することが可能となる。

なお、トナーの強制消費の実行に際しては、上記トナー供給状態判定処理のステップＳ５０５の処理により、供給されたトナーがどれだけ過多であったかに応じて的確なトナーの強制消費量を決定しているので、より一層経済性を向上させることができる。

次に、ステップＳ７に移行して、トナー供給動作処理のサブルーチンが実行される。具体的には、図３の制御ブロック図の説明で述べたように、制御装置２００に接続されているトナー供給制御手段３０３を適宜駆動制御して、トナーの強制消費量に応じて供給するトナー量を設定し、当該トナー量に基づいて、トナー供給装置３０４により新たなトナーの供給を行う。なお、本実施の形態では、制御装置２００内に、画像濃度制御手段２０８が設けられており、画像濃度検知手段３０５からの濃度データに基づいて画像濃度を制御するようになっているが、その濃度データに応じて前述の供給するトナー量を設定し、新たなトナーの供給を行うようにしている。また、画像濃度検知手段３０５にて使用しているＡＤＣセンサ５１２に代えて、トナー濃度検知装置を設け、そのトナー濃度検知データに応じて前述の供給するトナー量を設定し、新たなトナーの供給を行うようにしてもよい。

続いて、ステップＳ８に移行し、累積カウンタのリセット処理を実行してからステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、プリント終了か否かが判定され、終了と判定された場合にはステップＳ１０に移行し、まだ終了していないと判定された場合にはステップＳ２に戻り一連の処理を続行する。

ステップＳ１０では、プリント終了動作処理のサブルーチンを実行し、本処理を終了する。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、本実施の形態では、カラー画像を形成する画像形成装置を例にとって説明したが、これに限らず、モノクロ画像を形成する装置においても適用できる。

また、本実施の形態では、現像剤として、キャリアおよびこれに付着するトナーで構成される二成分系現像剤が用いられているが、キャリアを持たずにトナーのみで構成される一成分系現像剤など、トナーを用いて画像を形成する装置全般に広く本発明を適用することが可能である。

以上の説明では主に画像形成装置としてカラーレーザプリンタに本発明を適用した場合について述べたが、これに限定されず、モノクロレーザプリンタ、ファクシミリ装置、コピー機等の画像形成装置にも適用することができ、これらの装置において、トナーの無用な強制消費を抑えて経済性を向上できると共に、画質の均一性、高画質性を高めることに貢献することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 現像器本体周辺の拡大図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御ブロック図である。 本実施の形態に係るトナーの強制消費のため処理手順を示す制御フローチャートである。 トナー供給状態判定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４ 定着装置
１６ 用紙トレイ
１７ 用紙反転部
１８ 用紙
２０ 半月ローラ
２２ 搬送ローラ対
２４ 手差しトレイ
２６ 排出トレイ
２８ 画像形成装置
３０ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
３２ 光走査装置
３４ ポリゴンミラー
３６ 反射ミラー
３８ 帯電器（帯電ローラ）
４０ 現像器
４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂｋ 現像器本体
４２ 中間転写体（転写手段）
４４ 感光体ドラム用クリーナ（クリーニング手段）
４６Ｙ，４６Ｍ， ４６Ｃ，４６Ｂｋ トナー
４８ ローラ
５０ 中間転写体用クリーナ（中間転写体クリーニング手段）
５１ 画像検出センサ
５２ 転写部（転写手段）
１００ 攪拌搬送ローラ
１０２ 現像ローラ
１０４ 層厚制限プレート
１０６ トナーカートリッジ
１０８ 案内路
１１０ トナー補給パイプ
１１２ トナー補給ローラ
２００ 制御装置（制御手段）
２０１ 現像器駆動時間積算手段
２０２ 画像量積算手段
２０３ 第１のＲＡＭ（積算値記憶手段）
２０４ 平均画像密度算出手段
２０５ トナー供給量積算手段
２０６ トナー供給量妥当性判定手段（トナー供給状態判定手段を兼ねる）
２０７ 第１のＲＯＭ
２０８ 画像濃度制御手段
２０９ 第２のＲＡＭ
２１０ 第２のＲＯＭ
３００ 現像器駆動装置
３０１ 帯電器制御手段
３０２ 現像バイアス制御手段
３０３ トナー供給制御手段
３０４ トナー供給装置
３０５ 画像濃度検知手段
３０６ 画像書込み制御装置
３０７ 画像処理装置
５００ トナー強制消費判定手段
５０１ トナー強制消費制御手段
５１０ 温度センサ（温度検知手段）
５１１ 湿度センサ（湿度検知手段）
５１２ ＡＤＣセンサ

Claims (7)

1. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器と、
   前記現像器にトナー補給を行うトナー補給手段と、
   前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段、或は、前記静電潜像担持体上に形成された複数の色のトナー像を順次中間転写体上に重ね合わせた後、被転写材上に一括転写する転写手段と、
   前記静電潜像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、
   中間転写体を用いる転写手段を用いる場合、中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段と、
   前記潜像形成手段および前記現像器を所定のタイミングで動作させて前記現像器内のトナーを強制的に前記静電潜像担持体に付着させ、前記転写手段による被転写材への転写を行わずに前記クリーニング手段によって前記静電潜像担持体上及び、中間転写体を用いる場合は、前記中間転写体クリーニング手段によって前記中間転写体上のトナーを除去するトナー強制消費手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に形成した画像量を積算カウントする画像量積算手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間を積算カウントする現像器駆動量積算手段と、
   前記画像量積算手段および現像器駆動量積算手段による各積算値を格納する積算値記憶手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間の画像量積算値を、画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間の積算値で除して平均画像密度を算出する平均画像密度算出手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に供給したトナー量に相当する値を積算するトナー供給量積算手段と、
   装置内の所定位置に配設された温度検知手段および湿度検知手段と、
   前記平均画像密度のデータと、前記トナー供給状態判定手段により供給トナー量が過多であるか否かを判定する判定データとを、温度値および湿度値に対応させて多段階で予め格納するデータ格納手段と、
   前記平均画像密度算出手段で算出された平均画像密度が予め設定された所定値以下であり、且つ、前記積算値記憶手段に格納されている画像量積算値に対する前記トナー供給量積算手段により積算されたトナー供給量の積算値の比率が所定値以上である、という二つの条件を満たした場合に、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制的な消費を実行するように制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記温度検知手段および前記湿度検知手段によって検知された温度値および湿度値に応じて前記データ格納手段から対応する平均画像密度のデータおよび判定データを読み出して、前記トナー強制消費手段の実行タイミングあるいはトナーの強制消費量を決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器と、
   前記現像器にトナー補給を行うトナー補給手段と、
   前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段、或は、前記静電潜像担持体上に形成された複数の色のトナー像を順次中間転写体上に重ね合わせた後、被転写材上に一括転写する転写手段と、
   前記静電潜像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、
   中間転写体を用いる転写手段を用いる場合、中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段と、
   前記潜像形成手段および前記現像器を所定のタイミングで動作させて前記現像器内のトナーを強制的に前記静電潜像担持体に付着させ、前記転写手段による被転写材への転写を行わずに前記クリーニング手段によって前記静電潜像担持体上及び、中間転写体を用いる場合は、前記中間転写体クリーニング手段によって前記中間転写体上のトナーを除去するトナー強制消費手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に形成した画像量を積算カウントする画像量積算手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間を積算カウントする現像器駆動量積算手段と、
   前記画像量積算手段および現像器駆動量積算手段による各積算値を格納する積算値記憶手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間の画像量積算値を、画像形成が実行された領域の総面積または現像器駆動時間の積算値で除して平均画像密度を算出する平均画像密度算出手段と、
   所定印刷枚数に達するまでの間または所定の現像器駆動時間が経過するまでの間に供給したトナー量に相当する値を積算するトナー供給量積算手段と、
   装置内の所定位置に配設された温度検知手段および湿度検知手段と、
   前記平均画像密度のデータと、前記トナー供給状態判定手段により供給トナー量が過多であるか否かを判定する判定データとを、温度値および湿度値に対応付けされた所定の関数に基づいて算出する演算手段と、
   前記平均画像密度算出手段で算出された平均画像密度が予め設定された所定値以下であり、且つ、前記積算値記憶手段に格納されている画像量積算値に対する前記トナー供給量積算手段により積算されたトナー供給量の積算値の比率が所定値以上である、という二つの条件を満たした場合に、前記トナー強制消費手段によるトナーの強制的な消費を実行するように制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記温度検知手段および前記湿度検知手段によって検知された温度値および湿度値に応じて対応する平均画像密度のデータおよび判定データを前記演算手段で算出して、前記トナー強制消費手段の実行タイミングあるいはトナーの強制消費量を決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記トナー供給量積算手段によるトナー供給量の積算データに基づいてトナー供給過多状態であるか否かを判定するトナー供給状態判定手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費量を、トナー供給状態判定手段による判定結果に応じて決定する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、
   前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費を実行後、トナーの強制消費量に応じて供給するトナー量を設定し、当該トナー量に基づいて前記トナー供給手段を駆動させて新たなトナーの供給を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、
   前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費を実行後、所定のセンサにより画像濃度検知、またはトナー濃度検知を行い、その検知値に応じて供給するトナー量を設定し、当該トナー量に基づいて前記トナー供給手段を駆動させて新たなトナーの供給を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像器は、少なくとも２色以上に対応して個別に設けられ、それぞれの現像器が独立して制御される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記静電潜像担持体は、帯電ローラによって帯電され、前記現像器が備える現像ローラとの間の電位差でトナーが付着される感光体ドラムであり、
   前記トナー強制消費手段によるトナーの強制消費は、前記帯電ローラによって帯電された後、除電されていない前記感光体ドラムの表面電位と電圧が印加された前記現像器の前記現像ローラとの間の電位差により行われる現像である
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の画像形成装置。

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