(57)【要約】【課題】  検出可能な現像剤のトナー濃度が制限されることなくトナー濃度を高精度に検出することができ、製造コストを低減することのできる画像形成装置、および画像形成方法を提供する。【解決手段】  入力電圧が変更可能に設けられる磁気式センサ６１，６２，６３，６４に入力される複数の入力電圧、および当該複数の入力電圧が磁気式センサ６１，６２，６３，６４に入力されることによって獲得される複数のセンサ出力値から現像剤のトナー濃度を検出する。【選択図】図２
2006309031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づいて静電潜像が表面に形成され得る像担持体と、
静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像するための現像手段と、
前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写するための転写手段と、
入力電圧が変更可能であり、入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサと、
前記センサに入力される複数の入力電圧、および当該複数の入力電圧が入力された前記センサが出力する複数のセンサ出力値から、前記現像剤のトナー濃度を検出するための検出手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きを算出し、算出された当該相関曲線の傾きから前記現像剤のトナー濃度を検出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】
前記検出手段は、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きを算出することによって獲得される当該相関曲線において最大の傾きを与える入力電圧から、前記現像剤のトナー濃度を検出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】
１つの前記入力電圧に対応する前記センサ出力値は、前記センサに当該入力電圧が所定時間継続して入力されたときに、前記センサが複数時点において出力するセンサ出力値が平均化されることによって獲得され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】
前記画像形成装置が設置される環境に関する情報、前記画像形成装置の耐久性に関する情報、前記画像形成装置の印字に関する情報、または前記現像手段の駆動または停止時間に関する情報に基づき、以後トナー濃度の検出のために算出される相関曲線の傾きを補正するための第１の補正手段をさらに有し、
前記検出手段は、前記補正後の相関曲線の傾きに基づいて、前記現像剤のトナー濃度を検出することを特徴と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６】
前記相関曲線の傾きが既知である現像剤に対して、前記検出手段が当該現像剤の相関曲線の傾きとして算出した値に基づいて、以後トナー濃度の検出のために算出される相関曲線の傾きを補正するための第２の補正手段をさらに有し、
前記検出手段は、前記補正後の相関曲線の傾きに基づいて、前記現像剤のトナー濃度を検出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７】
前記検出手段によって検出されたトナー濃度が規定濃度の範囲外であるか否かを検知するための第１の検知手段をさらに有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８】
前記画像形成装置に蓄積されるトナーの蓄積量が不足するか否かをさらに検知するための第２の検知手段と、
前記検出手段によって検出されたトナー濃度が規定濃度の範囲外であると前記第１の検知手段によって検知された場合、前記第２の検知手段によって検知された検知結果に基づいて、検出されたトナー濃度が規定濃度の範囲外であることの原因が前記画像形成装置に蓄積される現像剤の蓄積量が不足することに基づくものであるか否かを検知するための第３の検知手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像情報に基づいて静電潜像が表面に形成され得る像担持体と、
静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像するための現像手段と、
前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写するための転写手段と、
入力電圧が変更可能な複数の検出部を備え、前記検出部に入力電圧が入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサと、
前記複数の検出部に入力される複数の入力電圧と当該複数の入力電圧が前記複数の検出部に入力されることに伴い前記センサが出力する複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きから、前記現像剤のトナー濃度を検出するための検出手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
画像情報に基づいて静電潜像が表面に形成され得る像担持体と、
静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して前記像担持体の表面にトナー像を現像するための現像手段と、
前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写するための転写手段と、
入力電圧が変更可能な複数の検出部が設けられ、前記検出部に入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサと、
前記複数の検出部に入力される複数の入力電圧と当該複数の入力電圧が前記複数の検出部に入力されることに伴い前記センサが出力する複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧から、前記現像剤のトナー濃度を検出するための検出手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
画像情報に基づいて静電潜像を像担持体の表面に形成する静電潜像形成ステップと、
静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像する現像ステップと、
前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写する転写ステップと、
入力電圧が変更可能であり、入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサに、複数の入力電圧を入力する入力ステップと、
前記複数の入力電圧が入力された前記センサが、複数のセンサ出力値を出力する出力ステップと、
前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値とから、前記現像剤のトナー濃度を検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１２】
画像情報に基づいて静電潜像を像担持体の表面に形成する静電潜像形成ステップと、
静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像する現像ステップと、
前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写する転写ステップと、
入力電圧が変更可能な複数の検出部を備え、前記検出部に入力電圧が入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサの当該複数の検出部に、複数の入力電圧を入力する入力ステップと、
前記複数の検出部に入力電圧が入力されることに伴い、前記センサが複数のセンサ出力値を出力する出力ステップと、
前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きから、前記現像剤のトナー濃度を検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１３】
画像情報に基づいて静電潜像を像担持体の表面に形成する静電潜像形成ステップと、
静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像する現像ステップと、
前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写する転写ステップと、
入力電圧が変更可能な複数の検出部を備え、前記検出部に入力電圧が入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサの当該複数の検出部に、複数の入力電圧を入力する入力ステップと、
前記複数の検出部に入力電圧が入力されることに伴い、前記センサが複数のセンサ出力値を出力する出力ステップと、
前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧から、前記現像剤のトナー濃度を検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置、およびこれに用いられる画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性キャリアとトナーとから構成される二成分現像剤を用いた画像形成装置において、
印字濃度は現像剤のトナー濃度によって大きく左右される。また、印字に最適なトナー濃度は現像剤が投入される画像形成装置やトナーの種類によって異なる。このため、印字に用いられる現像剤のトナー濃度は、当該現像剤が投入される画像形成装置およびトナーの種類に応じて設定される目標の濃度（以下、実施狙いとするトナー濃度）に一定に保たれることが重要となる
これに対して、従来より、トナー濃度を一定に保つために種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、現像剤のトナー濃度を検出するために、現像剤の透磁率に応じて出力電圧を変更して出力することが可能なセンサが設けられたトナー濃度制御装置が開示されている（特許文献１）。このトナー濃度制御装置において、前記センサに取り付けられるコイルの巻き数や直径が所定の値に設定されることによって、実施狙いとするトナー濃度の範囲内にセンサ感度があるように設定される。
【０００４】
また、従来より、上記に示したセンサが設けられる画像形成装置として、当該センサ近傍に存在する現像剤を移動させるための攪拌搬送軸が設けられる画像形成装置が存在する。この画像形成装置において、センサが出力する出力電圧は、センサ近傍に存在する現像剤が攪拌搬送軸によって入れ替えられるときに変動するため、真のトナー濃度を検出することは容易ではない。このため、上記の画像形成装置に適用され得るトナー濃度検出方法として、センサ近傍に存在する現像剤が攪拌搬送軸によって圧縮させられたときにセンサが出力する出力電圧に基づいて、トナー濃度を検出するトナー濃度検出方法が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
さらに、実施狙いとするトナー濃度に応じてセンサ感度が変更可能であるように、入力される入力電圧が可変に設けられるセンサが開示されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開昭６２−１１２１８２号公報
【特許文献２】特開平１１−２０２６１０号公報
【特許文献３】特開２００１−２４９５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来文献に開示された技術のいずれにおいても、センサはトナー濃度と比例関係にある出力電圧を出力し、当該センサによって出力された出力電圧からトナー濃度を検出するものである。このため、上記従来技術において検出可能であるトナー濃度は、センサが出力可能な出力電圧に基づき制限される。従って、一つのセンサが適応可能な現像剤の種類には限りがあり、また、センサに設けられるコイルの巻き数や直径は、センサが搭載される画像形成装置に投入され得る現像剤のトナー濃度が検出できるように設定される必要がある。これにより、同一のセンサを異なる画像形成装置に適用することは難しく、画像形成装置を製造するにあたって製造費のコストダウンが図られないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、検出可能な現像剤のトナー濃度が制限されることなくトナー濃度を高精度に検出することができ、製造コストを低減することのできる画像形成装置、および画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００９】
（１）画像情報に基づいて静電潜像が表面に形成され得る像担持体と、静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像するための現像手段と、前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写するための転写手段と、入力電圧が変更可能であり、入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサと、前記センサに入力される複数の入力電圧、および当該複数の入力電圧が入力された前記センサが出力する複数のセンサ出力値から、前記現像剤のトナー濃度を検出するための検出手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（２）前記検出手段は、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きを算出し、算出された当該相関曲線の傾きから前記現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１１】
（３）前記検出手段は、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きを算出することによって獲得される当該相関曲線において最大の傾きを与える入力電圧から、前記現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１２】
（４）１つの前記入力電圧に対応する前記センサ出力値は、前記センサに当該入力電圧が所定時間継続して入力されたときに、前記センサが複数時点において出力するセンサ出力値が平均化されることによって獲得されることを特徴とする（２）または（３）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（５）前記画像形成装置が設置される環境に関する情報、前記画像形成装置の耐久性に関する情報、前記画像形成装置の印字に関する情報、または前記現像手段の駆動または停止時間に関する情報に基づき、以後トナー濃度の検出のために算出される相関曲線の傾きを補正するための第１の補正手段をさらに有し、前記検出手段は、前記補正後の相関曲線の傾きに基づいて、前記現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とすることを特徴とする（２）または（３）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（６）前記相関曲線の傾きが既知である現像剤に対して、前記検出手段が当該現像剤の相関曲線の傾きとして算出した値に基づいて、以後トナー濃度の検出のために算出される相関曲線の傾きを補正するための第２の補正手段をさらに有し、前記検出手段は、前記補正後の相関曲線の傾きに基づいて、前記現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とする（２）または（３）に記載の画像形成装置。
【００１５】
（７）前記検出手段によって検出されたトナー濃度が規定濃度の範囲外であるか否かを検知するための第１の検知手段をさらに有することを特徴とする（２）または（３）に記載の画像形成装置。
【００１６】
（８）前記画像形成装置に蓄積されるトナーの蓄積量が不足するか否かをさらに検知するための第２の検知手段と、前記検出手段によって検出されたトナー濃度が規定濃度の範囲外であると前記第１の検知手段によって検知された場合、前記第２の検知手段によって検知された検知結果に基づいて、検出されたトナー濃度が規定濃度の範囲外であることの原因が前記画像形成装置に蓄積される現像剤の蓄積量が不足することに基づくものであるか否かを検知するための第３の検知手段と、をさらに有することを特徴とする（７）に記載の画像形成装置。
【００１７】
（９）画像情報に基づいて静電潜像が表面に形成され得る像担持体と、静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像するための現像手段と、前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写するための転写手段と、入力電圧が変更可能な複数の検出部を備え、前記検出部に入力電圧が入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサと、前記複数の検出部に入力される複数の入力電圧と当該複数の入力電圧が前記複数の検出部に入力されることに伴い前記センサが出力する複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きから、前記現像剤のトナー濃度を検出するための検出手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
（１０）画像情報に基づいて静電潜像が表面に形成され得る像担持体と、静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して前記像担持体の表面にトナー像を現像するための現像手段と、前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写するための転写手段と、入力電圧が変更可能な複数の検出部が設けられ、前記検出部に入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサと、前記複数の検出部に入力される複数の入力電圧と当該複数の入力電圧が前記複数の検出部に入力されることに伴い前記センサが出力する複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧から、前記現像剤のトナー濃度を検出するための検出手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（１１）画像情報に基づいて静電潜像を像担持体の表面に形成する静電潜像形成ステップと、静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像する現像ステップと、前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写する転写ステップと、入力電圧が変更可能であり、入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサに、複数の入力電圧を入力する入力ステップと、前記複数の入力電圧が入力された前記センサが、複数のセンサ出力値を出力する出力ステップと、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値とから、前記現像剤のトナー濃度を検出する検出ステップと、を有することを特徴とする画像形成方法。
【００２０】
（１２）画像情報に基づいて静電潜像を像担持体の表面に形成する静電潜像形成ステップと、静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像する現像ステップと、前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写する転写ステップと、入力電圧が変更可能な複数の検出部を備え、前記検出部に入力電圧が入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサの当該複数の検出部に、複数の入力電圧を入力する入力ステップと、前記複数の検出部に入力電圧が入力されることに伴い、前記センサが複数のセンサ出力値を出力する出力ステップと、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きから、前記現像剤のトナー濃度を検出する検出ステップと、を有することを特徴とする画像形成方法。
【００２１】
（１３）画像情報に基づいて静電潜像を像担持体の表面に形成する静電潜像形成ステップと、静電潜像が形成された前記像担持体へ磁性キャリアおよび非磁性のトナーから構成される現像剤を搬送して、前記像担持体の表面にトナー像を現像する現像ステップと、前記像担持体の表面に現像されたトナー像を被転写体に転写する転写ステップと、入力電圧が変更可能な複数の検出部を備え、前記検出部に入力電圧が入力される入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサの当該複数の検出部に、複数の入力電圧を入力する入力ステップと、前記複数の検出部に入力電圧が入力されることに伴い、前記センサが複数のセンサ出力値を出力する出力ステップと、前記複数の入力電圧と前記複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧から、前記現像剤のトナー濃度を検出する検出ステップと、を有することを特徴とする画像形成方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、入力電圧が変更可能であり、入力電圧および現像剤の磁性状態に応じて変化するセンサ出力値を出力可能なセンサに入力される複数の入力電圧、および当該複数の入力電圧が入力された前記センサが出力する複数のセンサ出力値から、現像剤のトナー濃度を検出する。これにより、印字に用いられる現像剤の種類やトナー濃度に応じて、前記センサの内部構成を変更する必要がない。したがって、検出可能な現像剤のトナー濃度が制限されることなく、トナー濃度を高精度に検出することができ、画像形成装置の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施形態における画像形成装置１０の構成を示すブロック図である。
画像形成装置１０は、カラー画像を形成することが可能な画像形成装置であり、制御部１００、メモリ２００、画像読み取り部３００、およびプリンタ部４００を備え、これらは信号をやり取りするためにバス５００を介して相互に接続されている。
【００２４】
制御部１００は、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。
【００２５】
メモリ２００は、不揮発性メモリと揮発性メモリとを含み、不揮発性メモリは、画像形成装置１０の基本動作を制御するプログラムなどの各種プログラムやデータを格納する。揮発性メモリは、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶する。  画像読み取り部３００は、原稿が載置される図示しない原稿ガラスと、図示しない原稿ガラス上に載置された原稿から読み取られる原稿画像を赤（以下、Ｒ）、緑（以下、Ｇ）、青（以下、Ｂ）の三色に色分解して電気信号に変換しＲ、Ｇ、Ｂの画像データを得ることが可能な図示しないＣＣＤイメージセンサとを備える。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態におけるプリンタ部４００を概略的に示す断面図である。
【００２７】
プリンタ部４００は、図に示す矢印ａ方向に回転駆動可能な感光体ドラム（像担持体）１２、感光体ドラム１２の周囲において矢印ａ方向に向かって以下の順に配置される、帯電装置１４、露光装置１６、４つの現像装置（現像手段）１８，２０，２２，２４、および転写装置（転写手段）２６を有する。
【００２８】
現像装置１８，２０，２２，２４は、現像ローラ１９，２１，２３，２５をそれぞれ有し、現像装置１８，２０，２２，２４には、シアン現像剤、マゼンタ現像剤、イエロー現像剤、ブラック現像剤がそれぞれ収容される。各現像装置内に収容された現像剤は、回転駆動可能な現像ローラ１９，２１，２３，２５の外周面上に保持されることによって感光体ドラム１２と対向する領域に搬送され得る。また、本実施形態において、現像装置１８，２０，２２，２４に収容される現像剤は、磁性キャリアと非磁性の各色のトナーとが混合される二成分混合剤であり、トナー濃度とは、当該現像剤に対する各色トナーの重量比率を意味する。また、本実施形態において、実施狙いとするトナー濃度は、トナーが重合トナーである場合、５〜１０％程度である。
【００２９】
また、各現像装置１８，２０，２２，２４の内部には、各現像剤のトナー濃度を検出するための磁気式センサ（センサ）６１，６２，６３，６４がそれぞれ設けられる。磁気式センサ６１，６２，６３，６４は、現像剤中のトナー濃度を検出するために、二成分現像剤の見掛け透磁率の変化を電気信号に変換することが可能に設けられ、その内部の電気回路構成は、特開昭６２−１１２１８２号公報に記載されているものと同様である。磁気式センサ６１，６２，６３，６４に設けられる端子としては、磁気式センサ６１，６２，６３，６４を駆動するための駆動電圧が入力される図示しない駆動電圧端子、出力電圧を制御するための入力電圧が入力される図示しない入力電圧端子、入力された入力電圧および現像剤の見掛け透磁率に応じて変化する出力電圧が出力される図示しない出力電圧端子、ＧＮＤの４つの端子がある。また、磁気式センサ６１，６２，６３，６４は、図示しない入力電圧端子を介して入力される入力電圧が変更可能に設けられる。
【００３０】
磁気式センサ６１，６２，６３，６４それぞれの図示しない検出面の上部には、現像剤を攪拌／搬送するための図示しない攪拌スクリューが設けられる。また、図示しない攪拌スクリューには、磁気式センサ６１，６２，６３，６４の図示しない検出面の上部に搬送された現像剤を強制的にかき取って入れ替えることが可能な図示しないマイラが取り付けられる。
【００３１】
また、現像装置１８，２０，２２，２４には、各色のトナーを供給するためのトナー供給装置８１〜８８が連結される（トナー供給装置８１，８２は現像装置１８に対応し、トナー供給装置８３，８４は現像装置２０に対応し、トナー供給装置８５，８６は現像装置２２に対応し、トナー供給装置８７，８８は現像装置２４に対応する。）。トナー供給装置８１〜８８は、現像装置１８，２０，２２，２４に収容された現像剤のトナー濃度に応じて、現像装置１８，２０，２２，２４へトナーを供給することが可能に設けられる。なお、トナー供給装置８１〜８８は、図に示すように２つに分割されていなくてもよい。
【００３２】
また、トナー供給装置８１〜８８の内部には、トナーの蓄積量が不足するか否かを検出するためのトナーエンプティセンサ（第２の検知手段）９１〜９８がそれぞれ配置される。トナーエンプティセンサ９１〜９８は、発光素子および受光素子とから成る透過型フォトセンサであり、トナーで遮光されている間はトナーが存在し、トナーで遮光されなくなると、トナーがニアエンプティ状態にあると判断する。画像形成装置１０は、トナーエンプティセンサ９１〜９８が検出した結果に基づいて、画像形成装置１０の使用を許可あるいは禁止する制御を行うことが可能に設けられている。なお、トナーエンプティセンサ９１〜９８に代えて、トナー供給装置の駆動時間、プリント印字率情報の累計などに基づいて、トナーがニアエンプティ状態にあることを検出することが可能な手段が設けられてもよい。
【００３３】
転写装置２６は、矢印ｂ方向に回転駆動される駆動ローラ２８と、４つの支持ローラ３０，３２，３４，３６と、支持ローラ３０，３２，３４，３６の周囲に掛け渡される無端の中間転写ベルト３８とを有する。中間転写ベルト３８は、ポリカーボネードなどの樹脂シート材で形成され、１０５〜１０１２（Ω／ｃｍ２）程度の表面電気抵抗になるように、カーボンブラックが表面に散布されている。また、中間転写ベルト３８は、駆動ローラ２８が回転駆動することによって、矢印ｃ方向に回転移動する。さらに、２つの支持ローラ３０，３２の間に位置する中間転写ベルト３８の部分は、感光体ドラム１２に接触することによって一次転写領域４０を形成する。なお、４つの支持ローラ３０，３２，３４，３６は、中間転写ベルト３８の移動に従動回転することが可能に設けられることが好ましいが、従動回転しない固定式のものであってもよい。
【００３４】
支持ローラ３６の下方には、矢印ｄ方向に回転駆動可能な転写ローラ４２が配置される。転写ローラ４２は、例えばシリコンやウレタンなどの発泡ゴム材で形成され、１０５〜１０１２（Ω／ｃｍ２）の表面電気抵抗を有するようにカーボンブラックが表面に散布される。転写ローラ４２と支持ローラ３６との間にある中間転写ベルト３８の部分は、二次転写領域４４を形成する。用紙等の被転写材４６は、それぞれ回転する中間転写ベルト３８と転写ローラ４２との間を通過し、矢印ｅ方向に搬送され得る。
【００３５】
次に、本実施形態の画像形成装置１０におけるカラー画像形成工程について述べる。
【００３６】
はじめに、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１４により均一な電位に帯電される。その均一に帯電された感光体ドラム１２の表面に、露光装置１６から画像情報に基づいてレーザビーム１６ａが照射される。これにより、レーザビーム１６ａが照射された部分の電位は減衰されて、感光体ドラム１２の表面にシアン静電潜像が形成される。このシアン静電潜像が形成された感光体ドラム１２の表面が感光体ドラム１２の回転に伴って現像装置１８と対向する位置まで移動すると、当該表面にシアントナーが静電的に付着されてシアントナー像が形成される。その他の色のトナー像も、シアントナー像と同様に感光体ドラム１２上に順次形成される。
【００３７】
続いて、現像装置２０，２２，２４によって感光体ドラム１２上にそれぞれ形成されたマゼンタトナー像、イエロートナー像、およびブラックトナー像が一次転写領域４０において中間転写ベルト３８上のシアントナー像およびマゼンタトナー像の上に順次重ねられて一次転写される。この結果、中間転写ベルト３８上にカラートナー像が形成される。
【００３８】
カラートナー像が形成された中間転写ベルト３８の表面が、中間転写ベルト３８の回転に伴って二次転写領域４４まで移動すると、同時に二次転写領域４４に搬送されている被転写材４６上にカラートナー像が二次転写される。そして、被転写材４６が図示しない定着装置を通過するときに、被転写材４６に二次転写されたカラートナー像は被転写材４６に定着される。
【００３９】
なお、画像形成装置１０において形成される画像の濃度は、周期的に配列されたドットの大きさが調節されることや、ラインの幅を増減するディザ法、あるいはパルス幅変調方式が適用されることによって調節される。
【００４０】
次に、本実施形態における磁気式センサ６１，６２，６３，６４を用いたトナー濃度の検出方法について具体的に説明する。
【００４１】
なお、以降の説明では、トナーについて、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど色の記載を省略する。また、上述したように、磁気式センサ６１，６２，６３，６４の構成は全て同一であり、磁気式センサ６１，６２，６３，６４のそれぞれが奏する作用も同様のものである。これにより、以下の説明において、磁気式センサの符号は省略して説明するものとする。また、これに伴い、現像装置１８，２０，２２，２４、トナー供給装置８１〜８８、およびトナーエンプティセンサ９１〜９８の符号も省略して説明する。すなわち、以下の説明において、磁気式センサについて説明するものは、磁気式センサ６１，６２，６３，６４の全てに共通するものであり、現像装置についての説明は、以下に記載される磁気式センサが内部に収容される現像装置について行なうものであり、またトナー供給装置についての説明は、以下に記載される現像装置に現像剤を供給するためのトナー供給装置について行なうものであり、さらにトナーエンプティセンサについての説明は、以下に記載されるトナー供給装置内に収容されるトナーエンプティセンサについて行なうものである。
【００４２】
はじめに、本実施形態におけるトナー濃度の検出方法の概念について述べる。
【００４３】
上述したように、磁気式センサは、入力電圧が変更可能であり、かつ前記入力電圧および前記現像剤の磁性状態に応じて変化する出力電圧を出力可能に設けられている。本実施形態において、トナー濃度は、磁気式センサに入力されるそれぞれ値の異なる複数の入力電圧と、当該複数の入力電圧が磁気式センサに入力されることによって獲得される複数のセンサ出力値とから検出される。１つのセンサ出力値は、当該複数の入力電圧が入力された磁気式センサが出力する複数の出力電圧が平均化されることによって獲得される。センサ出力値の詳しい獲得方法については、後述する。
【００４４】
図３は、センサ出力値とトナー濃度との関係を示す図である。図は、同一の入力電圧が磁気式センサに入力される条件下において、現像剤のトナー濃度と、当該磁気式センサが出力する出力電圧に基づいて算出されるセンサ出力値との関係を示している。図に示すように、トナー濃度とセンサ出力値とは線形関係を示す。
【００４５】
図４は、入力電圧と、センサ出力値との関係を示すグラフである。
【００４６】
図において、３％、５％、７％、９％のトナー濃度を有する現像剤がそれぞれ現像装置に収容された状態で、磁気式センサへ入力される入力電圧を０．５Ｖステップで変化させたときに獲得されるセンサ出力値の推移が示されている。同一の入力電圧が入力される条件下において、現像剤のトナー濃度が低いほど獲得されるセンサ出力値は高い値を示す。
【００４７】
また、磁気式センサに入力される複数の入力電圧と、当該複数の入力電圧が磁気式センサに入力されることによって獲得される複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線（図３において各トナー濃度における測点のそれぞれを結んだ曲線。以下、相関曲線と記す。）の傾きの最大値は、トナー濃度に応じて異なり、トナー濃度が低いほど、相関曲線の傾きの最大値は大きくなる傾向がある。トナー濃度が３％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を４．５Ｖから５．０Ｖに変化させたときに０．７２で最大となり、トナー濃度が５％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を６．０Ｖから６．５Ｖに変化させたときに０．４８で最大となり、トナー濃度が７％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を８．０Ｖから８．５Ｖに変化させたときに０．３５で最大となり、トナー濃度が９％の場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を９．０Ｖから９．５Ｖに変化させたときに０．２５で最大となる。このように、トナー濃度に応じて、相関曲線の傾きの最大値は異なり、トナー濃度と相関曲線の傾きの最大値は、以下に述べる関係式により対応付けられる。
【００４８】
図５は、入力電圧とセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きの最大値と、トナー濃度との関係を示すグラフである。
【００４９】
図に記載の対数近似式に、相関曲線の傾きの最大値を代入することによって、トナー濃度を検出することができる。
【００５０】
次に、本実施形態において、センサ出力値の獲得方法について説明する。
【００５１】
例えば、磁気式センサ上の攪拌スクリューが３００ｒｐｍ程度で回転駆動している場合、磁気式センサの検出面上に存在する現像剤は、攪拌スクリューにかかるシステムスピードやギヤ構成などにもよるが、通常、１秒間に５回の頻度でマイラによってかき取られて入れ替わる。この現像剤の入れ替わり時において、磁気式センサが出力する出力電圧は変動を生じ得る。この出力電圧の変動はリップルと呼ばれ、通常、０．２〜０．５Ｖ程度である。上記のトナー濃度の検出方法において、このリップルが生じた出力電圧が多く含まれた複数の出力電圧に基づいて、センサ出力値が算出されて、トナー濃度が検出された場合には、検出されたトナー濃度は誤差を有するものとなる。これに鑑み、本実施形態において、センサ出力値を獲得するために、磁気式センサが出力する出力電圧をサンプリングする方法が規定されている。
【００５２】
攪拌スクリューの回転速度と、磁気式センサが出力電圧を出力する間隔とは既知であるため、１つのリップルが出現する周期を把握することができる。この周期を、複数の出力電圧のサンプリングを行なう単位時間として設定する。そして、所定の入力電圧が上記の単位時間に入力されたときに獲得される複数の出力電圧を平均化することによって、当該所定の入力電圧に対応付けられるセンサ出力値が獲得される。これにより、トナー濃度を検出するにあたって、リップルに依存しないセンサ出力値が獲得されることが可能となる。
【００５３】
また、電気的なスパイクノイズ等を考慮して、サンプリングされた複数の出力電圧のうち、最大値と最小値とを取り除いた後に、上記の平均化が実行されることとしてもよい。
【００５４】
さらに、上記の平均化は、サンプリングされた複数の出力電圧のうち、閾値を設けてその閾値を越えた出力電圧を取り除いた後に、上記の平均化が実行されることとしてもよい。
【００５５】
さらに、上述した方法に基づき、センサ出力値を複数獲得して、それらの値をさらに平均化することとしてもよい。このときには、当該複数のセンサ出力値は、それぞれ獲得されるたびにメモリ２００に記憶される。
【００５６】
なお、上記から明らかなように、センサ出力値は複数の出力電圧が平均化されることによって獲得されるものである。このため、センサ出力値は、出力電圧と同様に電圧値であり、磁気式センサが出力するものと位置づけることができる。本稿においては、出力電圧とセンサ出力値との区別が明確になるために、それぞれ異なる名称を付して記載するものである。
【００５７】
次に、センサ出力値を獲得するために複数の出力電圧をサンプリングする単位時間の設定方法について述べる。
【００５８】
例えば、磁気式センサ上の攪拌スクリューの回転速度が３００ｒｐｍである場合、攪拌１つのリップルが出現する周期は０．２秒である。この１つのリップルが出現する時間を複数の出力電圧をサンプリングする単位時間として設定すると、１秒間に５つのセンサ出力値を獲得することができる。これに対して、例えば検出されるトナー濃度の信頼性を確保するためなどの理由によって、１つのトナー濃度を検出するにあたって、１５のセンサ出力値が獲得されていることが必要である場合には、複数の出力電力をサンプリングする単位時間として、上記の単位時間の３倍の長さである３秒間が設定されればよい。
【００５９】
通常、トナー補給口から補給されたトナーが磁気式センサの取り付け位置まで攪拌搬送されるのに要する時間は、補給されるトナーによって急激に磁気式センサの出力電圧が変動しないように、数十秒程度かかるように設計されている。このため、上述した３秒間程度を、複数の出力電圧をサンプリングする単位時間としても何ら問題はない。
【００６０】
あるいは、実施狙いとするトナー濃度に応じて、トナー濃度を検出するにあたって、磁気式センサに入力される入力電圧の変更範囲を限定することとすれば、さらに短時間のピッチでトナー濃度を検出することが可能である。例えば、図４に示すように、現像剤のトナー濃度が７．０％である場合には、入力電圧を８．０Ｖから８．５Ｖに変化させたときに、相関曲線の傾きは最大となる。これに基づき、１つのリップルが出現する０．２秒を複数の出力電圧をサンプリングする単位時間として設定して、１秒間に５つのセンサ出力値を取得する（０．２秒間に１つのセンサ出力値を取得する）こととした場合には、磁気式センサに入力される入力電圧を、１つのセンサ出力値が獲得される周期と同期させて０．２秒間隔で、７．０Ｖ→７．５Ｖ→８．０Ｖ→８．５Ｖ→９．０Ｖ（あるいは７．５Ｖ→８．０Ｖ→８．５Ｖ→９．０Ｖ→９．５Ｖ）の５ステップで変更していくようにすれば、１秒間に１回の頻度でトナー濃度を検出することができる。
【００６１】
もちろん、入力電圧は、相関曲線の傾きの最大値が得られる測点まで、すなわち相関曲線の傾きが正から負に転じる測点まで、７．０Ｖ（あるいは７．５Ｖ）から０．５Ｖずつ変更しながら入力することとしてもよい。
【００６２】
次に、上述したトナー濃度の検出方法に基づき、画像形成装置１０において実行される処理について説明する。
【００６３】
図６は、本実施形態の画像形成装置１０における処理の手順を示すフロチャートである。図６のフロチャートにより示されるアルゴリズムは、メモリ２００に記憶され、制御部１００によって実行される。なお、以下に示されるフロチャートは、現像装置内に投入された現像剤のトナー濃度が既知であり、新品の現像剤が現像装置内に収容されるときの処理を示す。
【００６４】
はじめに、図６のステップＳ１０１に示されるセンサ出力値獲得処理について説明する。
【００６５】
予め設定された短い時間内に複数の入力電圧が磁気式センサに入力される。これに伴い、上述した方法に基づき、複数のセンサ出力値が獲得されたときに、当該複数の入力電圧と、当該複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きの最大値が算出され、メモリ２００に記憶される（Ｓ１０１）。しかし、このステップＳ１０１において算出される相関曲線の傾きの最大値は、様々な要因により誤差を有し得るものである。このため、その誤差を修正するための補正処理がステップＳ１０１以降の処理において実行される。
【００６６】
磁気式センサが出力する出力電圧には、磁気式センサ自体の精度やその現像装置への取り付け精度などに起因するばらつきがある。このばらつきによって、ステップＳ１０１において算出された相関係数の傾きの最大値は、誤差を有し得るものである。この誤差を修正するために、ステップＳ１０２において初期値補正処理が行われる。
【００６７】
メモリ２００には、予め、当該誤差を含まない相関曲線の傾きの最大値（以下、第１の実験値）が実験によって求められて記憶されている。そして、ステップＳ１０１において算出された相関曲線の傾きの最大値と、第１の実験値とが比較されて算出される差分が、ステップＳ１０１において記憶された相関曲線の傾きの最大値に加算され、加算された値がメモリ２００に上書き記憶される（Ｓ１０２）。
【００６８】
上記の処理について、以下に具体的に例示して説明する。なお、以下の説明において、新品の現像剤のトナー濃度が７．０％である場合について述べる。また、説明の便宜のために、上述したステップＳ１０１における処理も含めて説明する。
【００６９】
はじめに、現像装置内に上述した新品の現像剤を万遍なく行き渡らせるために、図示しない攪拌スクリューは、作像しない（トナーを消費しない）条件下で、数分間程度、現像装置内に投入された現像剤を攪拌搬送する（以下、初期攪拌）。この初期攪拌終了後、磁気式センサに４．０Ｖから１０．０Ｖまで０．５Ｖステップで入力電圧が段階的に入力される。このときに、磁気式センサに入力される複数の入力電圧と、この複数の入力電圧が磁気式センサに入力されることによって獲得される複数のセンサ出力値とに基づいて、当該複数の入力電圧と当該複数のセンサ出力との相関を示す相関曲線の傾きの最大値が、例えば０．３６と算出される（Ｓ１０１に対応）。続いて、ステップＳ１０２において、この最大値と、予めメモリ２００に記憶されている上述した第１の実験値とが比較され、両値の差が算出される。例えば、第１の実験値が０．３５である場合には、磁気式センサによって検出された値と第１の実験値との差は−０．０１（＝０．３５−０．３６）である。この差が、ステップＳ１０１で算出された相関曲線の傾きの最大値（０．３６）に加算されて、０．３５（＝０．３６−０．０１）がメモリ２００に上書き記憶される。
【００７０】
また、ステップＳ１０１において算出された相関曲線の傾きの最大値は、画像形成装置１０が設置されている環境や、画像形成装置１０の耐久性、現像装置の駆動及び停止時間などに基づく誤差をも包含し得るものである。これらの誤差は、いずれも現像装置内の現像剤のかさ密度が変動することに起因する。このため、本実施形態において、これらの誤差を段階的に取り除いていくために各種補正処理が実行される。
【００７１】
上記の誤差の一つとして、画像形成装置１０の駆動時間や停止時間に基づく誤差がある。この誤差を修正するために、以下に説明する駆動停止時間補正処理が実行される（Ｓ１０３）。
【００７２】
予め、画像形成装置１０が所定時間継続して駆動する状況下で算出される相関曲線の傾きの最大値（以下、第２の実験値）が実験により求められて、メモリ２００に記憶されている。この第２の実験値と、ステップＳ１０１で算出された相関係数の傾きの最大値との差分が算出されて、ステップＳ１０２において記憶された値に加算され、加算された値がメモリ２００に上書き記憶される。
【００７３】
このステップＳ１０３の処理について、さらに具体的に例示して説明する。なお、以下の説明において、上記のステップＳ１０２の処理の説明において示した値を継続して用いて説明する。
【００７４】
例えば、実験により第２の実験値として０．３５が求められ、メモリ２００に記憶されている。これに対してステップＳ１０１において算出された相関曲線の傾きの最大値は０．３６である。よって、両値の差分として−０．０１（＝０．３５−０．３６）が算出される。そして、この差分が、ステップＳ１０２においてメモリ２００に記憶された値（０．３５）に加算されて、０．３４（＝０．３５−０．０１）がメモリ２００に上書き記憶される。
【００７５】
また、上記の誤差の一つとして、画像形成装置１０が長期間使用されたことに基づく誤差がある。この誤差を取り除くために、ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４において、以下に説明する耐久補正処理が実行される。
【００７６】
予め、画像形成装置１０が新品時において算出される相関曲線の傾きの最大値（以下、第３の実験値）が実験により求められて、メモリ２００に記憶されている。この第３の実験値と、ステップＳ１０１で算出された相関係数の傾きの最大値との差分が算出されて、ステップＳ１０３において記憶された値に加算され、加算された値がメモリ２００に上書き記憶される。
【００７７】
このステップＳ１０４の処理についてさらに具体的に例示して説明する。なお、以下の説明において、説明の便宜のため、上記のステップＳ１０２および１０３の処理の説明において示した値を継続して用いて説明することとする。
【００７８】
例えば、実験により第３の実験値として０．３５が求められ、メモリ２００に記憶されている。これに対してステップＳ１０１において算出された相関曲線の傾きの最大値は０．３６である。よって、両値の差分として−０．０１（＝０．３５−０．３６）が算出される。そして、この差分が、ステップＳ１０３においてメモリ２００に記憶された値（０．３４）に加算されて、０．３３（＝０．３４−０．０１）がメモリ２００に上書き記憶される。
【００７９】
また、上記の誤差の一つとして、画像形成装置１０が設置される場所の絶対湿度に基づく誤差がある。通常の快適な環境下においては絶対湿度は、１０ｇ／ｍ３程度である。この通常の環境下において算出される相関曲線の傾きの最大値と、低湿な環境下（絶対湿度１ｇ／ｍ３程度）や高湿な環境下（２０ｇ／ｍ３程度）において算出される相関曲線の傾きの最大値とは相違し得る。この相違に基づき生じる誤差を取り除くために、ステップＳ１０４に続くステップＳ１０５において、以下に説明する環境補正処理が実行される。
【００８０】
予め、画像形成装置１０が通常の環境下に設置されている状況において相関曲線の傾きの最大値（以下、第４の実験値）が実験により求められて、メモリ２００に記憶されている。この第４の実験値と、ステップＳ１０１で算出された相関係数の傾きの最大値との差分が算出されて、ステップＳ１０４でメモリ２００に記憶された値に加算され、加算された値がメモリ２００に上書き記憶される。
【００８１】
このステップＳ１０５の処理についてさらに具体的に例示して説明する。なお、以下の説明において、便宜のため、上記のステップＳ１０２〜１０４の処理の説明において示した値を用いて説明することとする。
【００８２】
例えば、実験により第４の実験値として０．３５が求められ、メモリ２００に記憶されている。これに対してステップＳ１０１において算出された相関曲線の傾きの最大値は０．３６である。よって、両値の差分として−０．０１（＝０．３５−０．３６）が算出される。そして、この差分が、ステップＳ１０４においてメモリ２００に記憶された値（０．３３）に加算されて、０．３２（＝０．３３−０．０１）がメモリ２００に上書き記憶される。
【００８３】
さらに、上記の誤差の一つとして、画像形成装置１０の印字率（用紙面積に対する印字面積の割合）に基づく誤差がある。通常の印字率（６％前後）で画像形成装置が印字を行なうときに算出される相関曲線の傾きの最大値と、低印字率（例えば１％以下）や高印字率（例えば５０％以上）で画像形成装置が連続的に印字したときに算出される相関曲線の傾きの最大値とは相違し得る。この相違に基づく誤差を取り除くために、ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６において、以下に説明する印字率補正処理が実行される。
【００８４】
予め、画像形成装置１０が通常の印字率で印字するときに算出される相関曲線の傾きの最大値（以下、第５の実験値）が実験により求められて、メモリ２００に記憶されている。この第５の実験値と、ステップＳ１０１で算出された相関係数の傾きの最大値との差分が算出されて、ステップＳ１０５において記憶された値に加算され、加算された値がメモリ２００に上書き記憶される。また、このときには、磁性キャリアの消費やトナーの噴煙の発生を防止するために、ステップＳ１０６においてメモリ２００に記憶された相関曲線の傾きの最大値が、予めメモリ２００に記憶された規定量を超えたか否かが判断される。この規定量は、実施狙いとするトナー濃度に応じて設定される。規定量を超えたと判断された場合には、画像形成装置１０に異常が生じていると検知される。
【００８５】
このステップＳ１０６の処理について、さらに具体的に例示して説明する。なお、以下の説明において、便宜のため、上記のステップＳ１０２〜１０５の処理の説明において示した値を継続して用いて説明することとする。また、実施狙いとするトナー濃度は、５〜７％であるとする。また、トナー濃度と相関曲線の傾きの最大値との関係は、図４に示す関係に準ずるものとする。
【００８６】
例えば、実験により第５の実験値として０．３５が求められ、メモリ２００に記憶されている。これに対してステップＳ１０１において算出された相関曲線の傾きの最大値は０．３６である。よって、両値の差分として−０．０１（＝０．３５−０．３６）が算出される。そして、この差分が、ステップＳ１０５においてメモリ２００に記憶された値（０．３２）に加算されて、０．３１（＝０．３２−０．０１）がメモリ２００に上書き記憶される。また、実施狙いである５〜７％のトナー濃度の相関曲線の傾きの最大値は、上述したように０．３５〜０．４８である。このため、メモリ２００には、０．３５〜０．４８の値が、相関曲線の傾きにかかる規定量として記憶されている。この規定量に対して、メモリ２００に記憶された０．３１の値は下回っているために、画像形成装置に異常が生じていると検知されることになる。
【００８７】
以上の補正処理が行われたのち、ステップＳ１０６において最終的にメモリ２００に記憶された相関曲線の傾きの最大値が、図５に記載された近似式に代入されることによって、トナー濃度が検出される（Ｓ１０７）。
【００８８】
このステップＳ１０７の処理について、上記のステップＳ１０１〜１０５の処理において説明した値を用いて具体的に説明する。
【００８９】
上記の説明における例では、ステップＳ１０６において最終的にメモリ２００に記憶された相関曲線の傾きの最大値は０．３１である。この０．３１が、図５に記載された近似式に代入されて、トナー濃度が７．３９％と検出される。
【００９０】
次に、ステップＳ１０７において検出されたトナー濃度に基づき、ステップＳ１０８において、以下に説明するトナー補給処理が実行される。
【００９１】
まず、ステップＳ１０７で検出されたトナー濃度が、目標値を大きく超えたか否かが判断される。この判断に基づいて、表１に示される処理が実行される。
【００９２】
【表１】
2006309031.tif 000003
【００９３】
例えば、（目標値≦検出値）の場合、トナー供給装置は、トナー補給動作を行わない。（目標値−２．０％≦検出値＜目標値）の場合、トナー供給装置は、通常のトナー補給動作を行なう。（目標値−３．０％≦検出値＜目標値−２．０％）の場合、画像形成装置１０において作像動作が一時的に禁止されて、トナー供給装置は、ステップＳ１０７で検出されるトナー濃度が目標値に達するまで、強制的にトナー補給動作を行なう。（検出値＜目標値−３．０％）の場合、画像形成装置１０は何らかの異常が発生したと判断して機能を停止する。なお、上記の判断の結果、トナー供給装置がトナー補給動作を行なうものとなった場合には、トナー供給装置に駆動力を伝達するための図示しない補給モータが起動される。また、上記に示したケースのうち、（目標値−３．０％≦検出値＜目標値−２．０％）以外のケースにおいて、ステップＳ１０７で検出されたトナー濃度は異常値であると判断される。
【００９４】
また、ステップＳ１０７で検出されたトナー濃度が異常値であると判断された場合、トナーエンプティセンサがニアエンプティであると判断したか否かが判断される。これは、ステップＳ１０７で検出されたトナー濃度が異常値を示していることは、画像形成装置１０に蓄積されているトナーが不足していることに基づくものであるか否かが判断されることを目的とするものである。表２に、トナーエンプティセンサの判断結果に基づき、ステップＳ１０７において検知されるトラブル検知結果を示す。
【００９５】
【表２】
2006309031.tif 000004
【００９６】
トナーエンプティセンサがエアエンプティであると判断した場合には、トナー濃度の異常はトナーが不足することに基づくものであると検知される。これに対して、トナーエンプティセンサがノットエンプティであると判断した場合には、トナー濃度の異常はトナーの蓄積量に基づくものではなく、その他の原因に基づくものであると検知される。
【００９７】
本発明によれば、上述したように、トナー濃度を検出するための磁気式センサに入力される複数の入力電圧と、当該複数の入力電圧が入力された磁気式センサが出力する出力電圧に基づいて獲得される複数のセンサ出力値とから、現像剤のトナー濃度を検出する。これにより、印字に用いられる現像剤の種類やトナー濃度に応じて前記センサの内部構成を変更する必要がない。したがって、検出可能な現像剤のトナー濃度が制限されることなく、トナー濃度を高精度に検出することができ、画像形成装置１０の製造コストを低減することができる。
【００９８】
本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内におい
て、種々改変することができる。
【００９９】
例えば、トナー濃度を検出する方法は上記に限られない。以下に、本発明における上記とは他態様のトナー濃度の検出方法について説明する。なお、以下に示すトナー濃度の検出方法において、センサ出力値の獲得方法は、上述した実施形態における方法と同様である。また、以下の説明においても、図３を用いて説明するものとする。
【０１００】
磁気式センサに入力される複数の入力電圧と、当該複数の入力電圧が入力されることによって獲得される複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧は、トナー濃度に応じて異なり、トナー濃度が低いほど、相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧は低くなる傾向がある。図３に示すように、トナー濃度が３％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を４．５Ｖから５．０Ｖに変化させたときに最大となり、トナー濃度が５％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を６．０Ｖから６．５Ｖに変化させたときに最大となり、トナー濃度が７％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を８．０Ｖから８．５Ｖに変化させたときに最大となり、トナー濃度が９％である場合の相関曲線の傾きは、入力電圧を９．０Ｖから９．５Ｖに変化させたときに最大となる。このように、トナー濃度に応じて、相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧は異なり、トナー濃度と相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧とは、図７に記載される関係式により対応付けられる。
【０１０１】
図７は、入力電圧とセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧と、トナー濃度との関係を示すグラフである。図に記載の対数近似式に、相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧を代入することによって、トナー濃度を検出することができる。
【０１０２】
また、磁気式センサに入力される複数の入力電圧と、当該複数の入力電圧が入力されることによって獲得される複数のセンサ出力値との相関を示す相関曲線において、所定の入力電圧の範囲内における当該相関曲線の傾きは、トナー濃度に応じて異なる。図３に示すように、入力電圧が９．５Ｖから１０．０Ｖまでの範囲内を見たときに、トナー濃度が３％である場合の相関曲線の傾きは、０．０３であり、トナー濃度が５％である場合の相関曲線の傾きは、０．０８であり、トナー濃度が７％である場合の相関曲線の傾きは、０．１８であり、トナー濃度が９％である場合の相関曲線の傾きは、０．２５である。このように、所定の入力電圧の範囲内における相関曲線の傾きは、トナー濃度に応じて異なり、トナー濃度と相関曲線の傾きとは、図８に示される関係式により対応付けられる。
【０１０３】
図８は、入力電圧とセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きと、トナー濃度との関係を示すグラフである。なお、図は、上述した９．５Ｖから１０．０Ｖまでの入力電圧が磁気式センサに入力された場合について示すものである。図に記載の近似式に、検出された相関曲線の傾きを代入することによって、トナー濃度を検出することができる。
【０１０４】
なお、これらの検出方法においても、トナー濃度を検出するにあたって、磁気式センサに入力される入力電圧と、当該複数の入力電圧が入力されることによって獲得されるセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きが用いられることから、図６に示すステップＳ１０２〜ステップＳ１０６までの補正処理を実行することができる。
【０１０５】
また、上記において、一つの磁気センサに対して入力電圧を段階的に変更して入力する態様を示したが、同一特性の磁気式センサを現像装置の内部に複数配置して、それぞれに異なる入力電圧を印加することとしてもよい。
【０１０６】
また、上記の磁気式センサに代えて、入力電圧が変更可能であり、前記入力電圧および前記現像剤の磁性状態に応じて変化する出力電圧を出力可能に設けられる複数の検出部を備えた磁気式センサを設けることとしてもよい。この場合、トナー濃度を検出するために、複数の検出部のそれぞれ値の異なる入力電圧が入力され、この入力に伴って各検出部が出力する出力電圧に基づき複数のセンサ出力値が獲得され、さらにこの複数のセンサ出力値と当該複数の入力電圧との相関を示す相関曲線の傾きが算出される。
【０１０７】
また、本発明が適用される画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸやこれらの複合機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施形態における画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態におけるプリンタ部を概略的に示す断面図である。
【図３】トナー濃度と、センサ出力値との関係を示すグラフである。
【図４】入力電圧と、センサ出力値との関係を示すグラフである。
【図５】入力電圧とセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きの最大値と、トナー濃度との関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態の画像形成装置における処理の手順を示すフロチャートである。
【図７】入力電圧とセンサ出力値との相関を示す相関曲線において傾きの最大値を与える入力電圧と、トナー濃度との関係を示すグラフである。
【図８】入力電圧とセンサ出力値との相関を示す相関曲線の傾きと、トナー濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０９】
１０    画像形成装置、
１２    感光体ドラム（像担持体）、
１８，２０，２２，２４    現像装置（現像手段）、
２６    転写装置（転写手段）、
６１，６２，６３，６４    磁気式センサ（センサ）、
９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８    トナーエンプティセンサ（第２の検知手段）、
１００    制御部、
２００    メモリ。
【図１】
2006309031.tif 000005
【図２】
2006309031.tif 000006
【図３】
2006309031.tif 000007
【図４】
2006309031.tif 000008
【図５】
2006309031.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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