(57)【要約】【課題】現像容器内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して検知することができる構成を提供する。【解決手段】現像装置は、現像容器と、現像スリーブと、第１、第２搬送スクリューと、インダクタンスセンサとを有し、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。現像容器は、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容する。現像スリーブは、現像容器内の現像剤を担持して感光ドラムに搬送する。第１、第２搬送スクリューは、回転することで現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。インダクタンスセンサは、第２搬送スクリューの周方向の一部に対向して配置され、現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する。制御部は、インダクタンスセンサの出力信号の波形のピーク値を用いて、現像容器内のトナー濃度を調整する制御を実行可能である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置され、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する検知手段とを有し、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、
前記検知手段の出力信号の波形のピーク値を用いて、前記現像容器内のトナー濃度を調整する制御を実行可能な制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像容器に現像剤を補給する補給手段を備え、
前記現像容器は、内部の現像剤の一部を排出する排出口が形成され、
前記制御手段は、前記検知手段の出力信号の波形のピーク値を用いて、前記補給手段を制御する、
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】
前記搬送部材は、周方向に現像剤の搬送能力が異なる複数の突部を有し、
前記ピーク値は、周方向の搬送能力が最も高い突部が前記検知手段と対向する位置を通過する前後に現れるピーク値のうちの通過前のピーク値を除いたピーク値である、
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記搬送部材は、回転軸と、回転軸の周囲に螺旋状に設けられた羽根とを有するスクリューであり、
前記ピーク値は、前記羽根が前記検知手段と対向する位置を通過する前後に現れるピーク値のうち、前記羽根が前記位置を通過する前のピーク値である、
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】
前記制御手段は、前記スクリューを１周させた時の前記検知手段の出力信号の波形に基づいて、前記羽根が前記位置を通過する前のピーク値を判断する、
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】
前記搬送部材は、回転軸と、回転軸の周囲に螺旋状に設けられた羽根と、前記羽根の複数のピッチ間のうち、少なくとも前記検知手段と対向する位置に設けられた径方向に突出するリブとを有し、
前記ピーク値は、前記リブが前記検知手段と対向する位置を通過する前後に現れるピーク値のうち、前記リブが前記位置を通過する前のピーク値を除いたピーク値である、
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７】
前記ピーク値は、前記搬送部材が所定回数回転した場合の同じ位相のピーク値の平均値である、
ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、第１突部と、前記第１突部よりも搬送方向の搬送力が大きい第２突部とが周方向に設けられ、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、検知面が前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置され、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する検知手段とを有し、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、
前記検知手段の出力信号の波形において、前記第１突部が前記検知面と対向する対向位置を通過する前後、及び、前記第２突部が前記対向位置を通過する前後にそれぞれ現れるピーク値のうち、少なくとも何れかのピーク値に基づいて、前記現像容器内の現像剤の量を予測する予測手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記現像容器は、内部の現像剤の一部を排出する排出口が形成され、
前記搬送部材を第１速度と、前記第１速度よりも遅い第２速度で駆動可能な駆動手段と、
前記予測手段が前記現像容器内の現像剤量が所定範囲の現像剤量よりも少ないと予測した場合に、前記駆動手段を前記第２速度で駆動させる制御手段と、を備えた、
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】
前記現像容器は、内部の現像剤の一部を排出する排出口が形成され、
前記予測手段が前記現像容器内の現像剤量が所定範囲の現像剤量よりも多いと予測した場合に、前記現像装置により前記静電潜像を現像せずに前記搬送部材を駆動する時間を、現像剤量が前記所定範囲の場合よりも長くする制御手段を備えた、
ことを特徴とする、請求項８又は９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記検知手段は、インダクタンスセンサである、
ことを特徴とする、請求項１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】
像担持体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、第１突部と、前記第１突部よりも搬送方向の搬送力が大きい第２突部とが周方向に設けられ、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、検知面が前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置されて、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力するインダクタンスセンサとを有し、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、
前記第１突部と前記第２突部とが前記検知面と対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値が現れ、前記搬送部材が１回転する間に４つの前記ピーク値が現れる前記インダクタンスセンサの出力信号の波形において、前記第１突部と前記第２突部との間に現れる２つの前記ピーク値のうちの前記第１突部側の前記ピーク値を第１ピーク値とし、前記第１ピーク値から前記搬送部材の回転により現れる前記ピーク値を順番に第２ピーク値、第３ピーク値、第４ピーク値とした場合に、前記第１ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量がマイナスで、且つ、その時の前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との差分の絶対値が前記第１ピーク値と前記第３ピーク値との差分の絶対値よりも大きい所定条件を満たした場合に、前記所定条件を満たさない場合よりも前記現像容器から現像剤が排出される量を少なくする制御を実行可能な制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記現像容器は、内部の現像剤の一部を排出する排出口が形成され、
前記搬送部材を第１速度と、前記第１速度よりも遅い第２速度で駆動可能な駆動手段を備え、
前記制御手段は、前記所定条件を満たした場合に、前記駆動手段を前記第２速度で駆動する、
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】
帯電バイアスを印加して前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段を備え、
前記現像剤担持体は、現像バイアスが印加されることで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し、
前記制御手段は、前記所定条件を満たした場合に、前記帯電バイアスと前記現像バイアスとの電位差を、前記所定条件を満たさない場合よりも小さくする、
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、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、第１突部と、前記第１突部よりも搬送方向の搬送力が大きい第２突部とが周方向に設けられ、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、検知面が前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置されて、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力するインダクタンスセンサとを有し、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、
前記第１突部と前記第２突部とが前記検知面と対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値が現れ、前記搬送部材が１回転する間に４つの前記ピーク値が現れる前記インダクタンスセンサの出力信号の波形において、前記第１突部と前記第２突部との間に現れる２つの前記ピーク値のうちの前記第１突部側の前記ピーク値を第１ピーク値とし、前記第１ピーク値から前記搬送部材の回転により現れる前記ピーク値を順番に第２ピーク値、第３ピーク値、第４ピーク値とした場合に、前記第１ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量がマイナスで、且つ、その時の前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との差分の絶対値が前記第１ピーク値と前記第３ピーク値との差分の絶対値以下である所定条件を満たした場合に、画像形成動作を中断させる制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
画像形成装置の状態を表示する表示部を有し、
前記制御手段は、前記所定条件を満たした場合に、前記現像容器内の現像剤量が少ない旨の警告を前記表示部に表示する、
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】
像担持体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、第１突部と、前記第１突部よりも搬送方向の搬送力が大きい第２突部とが周方向に設けられ、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、検知面が前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置されて、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力するインダクタンスセンサとを有し、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、
前記第１突部と前記第２突部とが前記検知面と対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値が現れ、前記搬送部材が１回転する間に４つの前記ピーク値が現れる前記インダクタンスセンサの出力信号の波形において、前記第１突部と前記第２突部との間に現れる２つの前記ピーク値のうちの前記第１突部側の前記ピーク値を第１ピーク値とし、前記第１ピーク値から前記搬送部材の回転により現れる前記ピーク値を順番に第２ピーク値、第３ピーク値、第４ピーク値とした場合に、前記第１ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量がプラスで、且つ、前記第４ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量が、前記第１、第２、第３ピーク値の前記所定枚数の画像を形成した後の変化量の何れよりも大きい所定条件を満たした場合に、前記所定条件を満たさない場合よりも前記現像容器から現像剤が排出される量を多くする制御を実行可能な制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
前記現像容器は、内部の現像剤の一部を排出する排出口が形成され、
前記制御手段は、前記所定条件を満たした場合に、前記現像装置により前記静電潜像を現像せずに前記搬送部材を駆動する時間を、前記所定条件を満たさない場合よりも長くする、
ことを特徴とする、請求項１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記現像容器に現像剤を補給する補給手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段の出力信号の波形のピーク値を用いて、前記現像装置及び前記補給手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項９ないし１８のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記搬送部材は、回転軸と、回転軸の周囲に螺旋状に設けられた羽根と、前記羽根の複数のピッチ間のうち、少なくとも前記検知手段と対向する位置に設けられた径方向に突出するリブとを有し、
前記第１突部が前記リブであり、前記第２突部が羽根である、
ことを特徴とする、請求項８ないし１９のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体としての感光ドラム上に形成された静電潜像を現像装置でトナーにより現像して、トナー像を形成している。現像装置としては、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを含む２成分現像剤を使用するものがある。このような２成分現像剤を使用した現像装置として、現像剤を収容した現像容器内のトナー濃度を検知する検知手段としてのトナー濃度センサを備えたものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１５５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、現像装置は、現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューなどの搬送部材を備えており、トナー濃度センサは、この搬送部材に対向して配置されている。したがって、トナー濃度センサの出力信号は、搬送部材の回転に応じて変化する。従来、このように変化するトナー濃度センサの出力信号の波形の平均値に基づいて現像装置などを制御していた。しかしながら、このような出力信号の平均値は、現像容器内の現像剤量によって出力値が不安定になる場合があり、トナー濃度を精度良く検知できない場合があった。
【０００５】
本発明は、現像容器内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して検知することが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】
【０００６】
本発明は、像担持体と、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置され、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する検知手段とを有し、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、前記検知手段の出力信号の波形のピーク値を用いて、前記現像容器内のトナー濃度を調整する制御を実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【０００７】
また、本発明は、像担持体と、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、第１突部と、前記第１突部よりも搬送方向の搬送力が大きい第２突部とが周方向に設けられ、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、検知面が前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置され、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する検知手段とを有し、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、前記検知手段の出力信号の波形において、前記第１突部が前記検知面と対向する対向位置を通過する前後、及び、前記第２突部が前記対向位置を通過する前後にそれぞれ現れるピーク値のうち、少なくとも何れかのピーク値に基づいて、前記現像容器内の現像剤の量を予測する予測手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、第１突部と、前記第１突部よりも搬送方向の搬送力が大きい第２突部とが周方向に設けられ、回転することで前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材と、検知面が前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置されて、前記現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力するインダクタンスセンサとを有し、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、を備える。
【０００９】
そして、前記第１突部と前記第２突部とが前記検知面と対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値が現れ、前記搬送部材が１回転する間に４つの前記ピーク値が現れる前記インダクタンスセンサの出力信号の波形において、前記第１突部と前記第２突部との間に現れる２つの前記ピーク値のうちの前記第１突部側の前記ピーク値を第１ピーク値とし、前記第１ピーク値から前記搬送部材の回転により現れる前記ピーク値を順番に第２ピーク値、第３ピーク値、第４ピーク値とした場合に、前記第１ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量がマイナスで、且つ、その時の前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との差分の絶対値が前記第１ピーク値と前記第３ピーク値との差分の絶対値よりも大きい所定条件を満たした場合に、前記所定条件を満たさない場合よりも前記現像容器から現像剤が排出される量を少なくする制御を実行可能な制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１突部と前記第２突部とが前記検知面と対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値が現れ、前記搬送部材が１回転する間に４つの前記ピーク値が現れる前記インダクタンスセンサの出力信号の波形において、前記第１突部と前記第２突部との間に現れる２つの前記ピーク値のうちの前記第１突部側の前記ピーク値を第１ピーク値とし、前記第１ピーク値から前記搬送部材の回転により現れる前記ピーク値を順番に第２ピーク値、第３ピーク値、第４ピーク値とした場合に、前記第１ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量がマイナスで、且つ、その時の前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との差分の絶対値が前記第１ピーク値と前記第３ピーク値との差分の絶対値以下である所定条件を満たした場合に、画像形成動作を中断させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記第１突部と前記第２突部とが前記検知面と対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値が現れ、前記搬送部材が１回転する間に４つの前記ピーク値が現れる前記インダクタンスセンサの出力信号の波形において、前記第１突部と前記第２突部との間に現れる２つの前記ピーク値のうちの前記第１突部側の前記ピーク値を第１ピーク値とし、前記第１ピーク値から前記搬送部材の回転により現れる前記ピーク値を順番に第２ピーク値、第３ピーク値、第４ピーク値とした場合に、前記第１ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量がプラスで、且つ、前記第４ピーク値の所定枚数の画像を形成した後の変化量が、前記第１、第２、第３ピーク値の前記所定枚数の画像を形成した後の変化量の何れよりも大きい所定条件を満たした場合に、前記所定条件を満たさない場合よりも前記現像容器から現像剤が排出される量を多くする制御を実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像容器内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して検知することができる。
【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周辺を抜き出して示す概略構成図。
【図３】第１の実施形態に係る現像装置の一部を省略して上側から見た概略構成図。
【図４】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断面図。
【図５】図４の左部を拡大して示す断面図。
【図６】第１の実施形態に係るインダクタンスセンサの出力波形を示す図。
【図７】第１の実施形態に係る現像剤の補給制御のブロック図。
【図８】インダクタンスセンサの出力信号の波形の平均値に基づく出力値を示す図。
【図９】（ａ）インダクタンスセンサ周辺の搬送スクリューと現像剤の関係を示す横断面図、（ｂ）同じく縦断面図。
【図１０】第１の実施形態に係るインダクタンスの出力値を決定するフローチャート。
【図１１】比較例１と実施例１のインダクタンスセンサの出力値を示す図。
【図１２】第２の実施形態に係る現像装置の一部を省略して上側から見た概略構成図。
【図１３】第３の実施形態に係るインダクタンスセンサの出力信号の波形の各ピーク値と現像容器内の現像剤量との関係を示す図。
【図１４】第３の実施形態に係る現像容器内の現像剤量を予測するフローチャート。
【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１１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、電子写真方式のタンデム型のフルカラー画像形成装置である。画像形成装置１００は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。画像形成装置１００は、装置本体１００Ａに接続された原稿読取装置（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等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。
【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】
画像形成部ＰＫには、図２に示すように、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装置（帯電ローラ）２と、現像装置４、転写手段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レーザースキャナ（露光装置）３が配置されている。
【００１８】
各画像形成部の図１の上方には、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、矢印方向に走行するように構成されている。そして、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。図２に示すように、中間転写ベルト５１を張架するローラ５３と中間転写ベルト５１を挟んで対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ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（図１）が配置される。
【００１９】
画像形成装置１００の下部には、記録材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は、搬送ローラ９１によりレジストレーションローラ９２に向けて搬送される。停止状態のレジストレーションローラ９２に記録材の先端が突き当たり、ループを形成することで記録材の斜行を補正する。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９２を回転開始させ、記録材を二次転写部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の表面が帯電装置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光により走査露光される。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。
【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が二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、二次転写ローラ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（図１）により除去される。
【００２３】
次いで、記録材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、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。なお、定着ローラは、フィルム、ベルトでも良く、加圧ローラもベルトでも良い。定着ニップ部にトナー像が転写された記録材を通過させることで、記録材が加熱、加圧される。そして、記録材上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材に定着される。その後、記録材は排出ローラ１０により排出トレイ１１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。
【００２４】
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、所望の単色又は４色のうち幾つかの画像形成部を用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。
【００２５】
［現像装置］
次に、現像装置４について、図２ないし図４を用いて説明する。図２及び図４の現像装置４は図１の感光ドラム１の軸線方向に直交する断面図である。図３は、現像装置４の蓋部分を省略して図２の上方から見た平面図である。
【００２６】
現像装置４は、非磁性のトナー粒子（トナー）と磁性を有するキャリア粒子（キャリア）とを主成分として含む２成分現像剤（以下、現像剤）を収容する現像容器４１を有する。現像容器４１は、感光ドラム１に対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、現像剤担持体としての現像スリーブ４４が回転可能に設置されている。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４３が非回転に配置されている。現像スリーブ４４は非磁性材料で形成され、現像動作時には図２及び図４の矢印方向に回転し、現像容器４１内（現像容器内）の二成分現像剤を層状に担持して現像領域に搬送する。
【００２７】
現像容器４１内には、現像剤を収納可能な現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを有し、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとで現像剤を循環させる循環経路を形成している。即ち、現像容器４１の内部は、隔壁４１ｃによって現像室４１ａと攪拌室４１ｂに分割されて、現像室４１ａと攪拌室４１ｂは、現像容器４１の長手方向両端部（図３中の左端及び右端）において連通口４１ｆ、４１ｇにより連通している。
【００２８】
また、現像室４１ａと攪拌室４１ｂ内には、それぞれ、現像剤を搬送する搬送部材としての第１搬送スクリュー４６、第２搬送スクリュー４７が設けられている。具体的には、第１搬送スクリュー４６は現像室４１ａ内に、第２搬送スクリュー４７は攪拌室４１ｂ内にそれぞれ配設されている。第１、第２搬送スクリュー４６、４７は、回転軸４６ａ、４７ａの周囲に螺旋状の羽根（フィン）４６ｂ、４７ｂを設けた樹脂製のスクリューである。また、第２搬送スクリュー４７は、図３に示すように、羽根４７ｂの複数のピッチ間のうち、少なくとも後述するインダクタンスセンサ４５と対向する位置に、径方向に突出するリブ（パドル）４７ｃを有する。本実施形態では、第２搬送スクリュー４７の両端側を除く部分にリブ４７ｃを設けている。即ち、第２搬送スクリュー４７は、周方向に現像剤の搬送能力が異なる複数の突部として、羽根４７ｂとリブ４７ｃを有する。
【００２９】
現像スリーブ４４、第１、第２搬送スクリュー４６、４７は相互に平行に、且つ、感光ドラム１の軸線方向と平行に配設されている。これら第１、第２搬送スクリュー４６、４７及び現像スリーブ４４は、駆動手段としての現像モータ４０によって回転駆動される。モータ４０は、制御手段としての制御部２００（図７参照）により制御される。
【００３０】
この回転により、現像室４１ａ内の現像剤は、第１搬送スクリュー４６によって攪拌されながら図３中左方に移動して、連通口４１ｆを介して攪拌室４１ｂ内へと移動する。また、攪拌室４１ｂ内の現像剤は第２搬送スクリュー４７によって攪拌されながら図３中右方に移動して、連通口４１ｇを介して現像室４１ａ内に移動する。つまり、現像剤は、第１、第２搬送スクリュー４６、４７の２本のスクリューによって攪拌されながら現像容器４１内を循環して搬送される。
【００３１】
現像室４１ａ内の現像剤は、第１スクリュー４６により現像スリーブ４４に供給され、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４３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規制部材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。
【００３２】
現像領域で、現像スリーブ４４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。そして、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、現像スリーブ４４には直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。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。このような現像工程でトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室４１ａ内の現像剤は、攪拌室４１ｂに搬送される。
【００３３】
攪拌室４１ｂの第２搬送スクリュー４７の搬送方向下流端部（図３の右端部）には、現像容器４１内の現像剤の一部（余剰現像剤）を排出する排出口４８が形成されている。また、第２搬送スクリュー４７の下流側で排出口４８よりも上流側には、第２搬送スクリュー４７と逆方向に現像剤を搬送する返しスクリュー４８Ａが設けられている。したがって、攪拌室４１ｂ内を搬送され、返しスクリュー４８Ａを超えた現像剤が排出口４８から排出される。排出口４８は、下方に開口しており、現像剤は落下することで排出口４８から排出される。排出口４８から排出された現像剤は、不図示の回収容器に回収される。
【００３４】
一方、攪拌室４１ｂの第２搬送スクリュー４７の搬送方向上流端部（図３の左端部）には、補給装置８からトナーを補給するための補給口４９が設けられている。補給手段としての補給装置８は、図１に示すように、各画像形成部の現像装置４の上方に配置され、各画像形成部の現像装置４の現像容器４１にそれぞれ現像剤を補給可能である。本実施形態では、補給装置８は、トナーとキャリアを含む補給現像剤を収容している。そして、補給装置８は、画像形成で使用された現像剤の消費量や現像容器内の現像剤のトナー濃度などの状態に応じて、適宜、現像容器４１の補給口４９から攪拌室４１ｂに補給現像剤を補給するようにしている。
【００３５】
具体的には、補給装置８は、図４に示すように、補給現像剤を収容する容器８０と、容器８０内の現像剤を回転回数に応じた量を搬送することが可能な補給スクリュー８１と、補給スクリュー８１を駆動する補給モータ８２とを有する。そして、画像形成時の画像比率、後述するインダクタンスセンサ４５の検知結果、パッチ画像の濃度検知結果に応じて、制御部２００（図７参照）が補給モータ８２を制御する。即ち、これらの検知結果などに応じた回数、補給スクリュー８１を回転させて、要求される量の現像剤を現像容器４１内に補給する。なお、パッチ画像とは、制御用のトナー像であり、感光ドラム１又は中間転写ベルト５１上に形成されたパッチ画像を濃度センサ２１０（図７）により検知することで、制御部２００は現像容器４１内の現像剤量を調整する。例えば、パッチ画像の濃度が閾値よりも低い場合、トナー帯電量が高いと判断して、補給装置８から現像剤を補給する。
【００３６】
攪拌室４１ｂに補給された補給現像剤は、攪拌室４１ｂ内で、現像室４１ａから搬送されたトナー濃度が低下した現像剤と共に第２搬送スクリュー４７により攪拌されつつ搬送される。現像容器４１内の余剰現像剤は、上述のように排出口４８から排出される。このとき、使用により劣化したキャリアも排出される。このように本実施形態では、補給装置８からキャリアを含む補給現像剤が補給されると共に、排出口４８から劣化したキャリアを含む余剰現像剤が排出されることで、キャリアの入れ替えが行われる。即ち、本実施形態では、所謂、ＡＣＲ（Ａｕｔｏ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｒｅｆｒｅｓｈ）方式を採用している。
【００３７】
［現像剤］
ここで、現像容器４１に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。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。
【００３８】
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１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。
【００３９】
なお、本実施形態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、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液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う。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、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。
【００４０】
また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ２、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。
【００４１】
［インダクタンスセンサ］
次に、検知手段としてのインダクタンスセンサ４５について、図４及び図５を用いて詳しく説明する。インダクタンスセンサ４５は、検知面４５ａが攪拌室４１ｂ内に露出するように設けられている。そして、検知面４５ａを攪拌室４１ｂ内の第２搬送スクリュー４７の周方向の一部に対向して配置し、現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する。即ち、インダクタンスセンサ４５は、検知面４５ａ上の現像剤の攪拌搬送性を考慮して、第２スクリュー４７に近接して配置されている。
【００４２】
本実施形態では、検知面４５ａが第２搬送スクリュー４７の中心軸よりも下方に位置している。より具体的には、現像容器４１の底部近傍に検知面４５ａが位置するように、インダクタンスセンサ４５が現像容器４１に対して固定されている。
【００４３】
第２搬送スクリュー４７の最外郭面とインダクタンスセンサ４５の検知面４５ａとの間の距離をＧとすると、距離Ｇは、０．２〜２．５ｍｍ程度とすることが好ましい。検知面４５ａをスクリューに近づけすぎると、スクリューの最外郭面が検知面４５ａに接触し、スクリューの回転により検知面４５ａが削れてしまう。そうなると、検知面４５ａの変形、現像容器４１中にその削り粉の混入が生じたり、検知面４５ａとスクリューとの間の現像剤が押しつぶされ凝集塊を形成し、その凝集塊が画像劣化を引き起こしてしまう。
【００４４】
一方で、検知面４５ａをスクリューから２．５ｍｍよりも離してしまうと、インダクタンスセンサ４５の検知領域内の現像剤の動きが無くなる、或いは、低下する。即ち、検知領域内が不動層になってしまう。このため、補給や消費によって入れ替わり続けるトナー濃度を適切に検知することができない。これらの検討結果を鑑みて、本実施形態では、距離Ｇを０．５ｍｍに設定している。
【００４５】
上述したように、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。この現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄ（現像剤重量に対するトナー重量の比）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透磁率も変化する。したがって、その透磁率の変化を、インダクタンスセンサ４５により検知している。インダクタンスセンサ４５によって出力される電気信号は、トナー濃度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４５から出力される電気信号は現像容器４１内の現像剤のトナー濃度に対応する。このため、インダクタンスセンサ４５により、現像容器４１内のトナー濃度を検知することができる。
【００４６】
インダクタンスセンサ４５は、検知面４５ａから所定の範囲の現像剤中のキャリア粒子の透磁率を検知するので、第２搬送スクリュー４７の動きに伴って、検知される透磁率も変化する。具体的には、第２搬送スクリュー４７の回転周期に沿って、現像剤がインダクタンスセンサ４５の検知面４５ａを通過していく。このため、インダクタンスセンサ４５が検知する透磁率の信号波形（出力信号の波形）は、図６に示すように、主に第２搬送スクリュー４７の羽根４７ｂ及びリブ４７ｃの周期と回転速度に応じた極小値（ピーク値）と極大値（ピーク値）を有する。
【００４７】
［制御部］
ここで、画像形成装置１００の各部を制御する制御手段としての制御部２００について、図７を用いて説明する。制御部２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算装置）２０１及び記憶装置２０２を有する。記憶装置２０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｎ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０４を有する。ＲＯＭ２０３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、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、ＲＡＭ２０４には、作業用データや入力データが格納されている。ＣＰＵ２０１は、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭ２０４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。
【００４８】
上述した現像モータ４０、補給モータ８２の動きやインダクタンスセンサ４５や濃度センサ２１０の出力は、制御部２００のＣＰＵ２０１によって制御されている。即ち、ＣＰＵ２０１は、各種センサ４５、２１０の出力信号から、記憶装置２０２を参照しつつ、モータ４０、８２の駆動を制御している。また、上述のように、制御部２００は、画像形成時の画像比率によっても、補給モータ８２などを制御する。画像比率は、原稿読取装置やホスト機器などから入力される画像信号に基づいて、ＣＰＵ２０１により算出される。
【００４９】
インダクタンスセンサ４５からの出力信号の処理を説明する。インダクタンスセンサ４５からの出力信号は、記憶装置２０２に一旦記憶され、ＣＰＵ２０１へ送られる。そして、ＣＰＵ２０１にて、記憶装置２０２内に記憶された規定のトナー濃度（初期設定値におけるトナー濃度）と、インダクタンスセンサ４５によって検知したトナー濃度とを比較する。ＣＰＵ２０１は、その結果から、現像剤の補給制御などを行って、現像容器４１内のトナー濃度を調整する制御を実行可能である。
【００５０】
なお、現像容器４１内の現像剤は作像動作中において、第１、第２搬送スクリュー４６、４７による攪拌動作や現像スリーブ４４上にコートされることで、摩擦帯電による現像剤の帯電量が大きくなる。そして、トナー間やキャリア間の反発電界や静電凝集による見かけ上の粗粉化によって、現像剤が空気層を含む状態となり嵩が大きくなる（嵩密度が低くなる）。一方で、作像停止後に長期間放置され現像容器４１内の相対湿度が上がるような場合、現像剤の摩擦帯電量は徐々に低下する。このため、これに応じてトナー間やキャリア間に生じる静電気的な反発電界が低減し、さらに自重でより最密充填状態へと移行するため、現像剤の嵩は低下していく（嵩密度が大きくなる）。
【００５１】
このように現像剤の相対湿度や帯電量によって変化する嵩密度に対しては、Ｔ／Ｄに対してインダクタンスセンサ４５に入力する電圧値を相対湿度値などによって補正することで、インダクタンスセンサ４５の最適な検知結果を得ることが可能である。このために本実施形態では、装置本体１００Ａ内に温度及び湿度を検知する環境センサ１１０を配置している。ＣＰＵ２０１は、環境センサ１１０により検知した温度及び湿度から相対湿度を算出し、電源４５０からインダクタンスセンサ４５に入力する電圧値を補正している。
【００５２】
［インダクタンスセンサの検知領域と現像剤量の関係］
次に、インダクタンスセンサ４５の検知領域と現像剤量の関係について説明する。上述のようにインダクタンスセンサ４５は、検知領域の磁性体（キャリア）の割合を検知することで、現像剤のトナー濃度を検知している。ここで、インダクタンスセンサ４５の検知領域に現像剤が十分存在するときは、インダクタンスセンサ４５の出力結果はその時点の現像剤のトナー濃度を適切に検知しているといえる。これに対して、インダクタンスセンサ４５の検知領域に現像剤以外に空気層や非磁性の構造体（樹脂製の羽根４７ｂやリブ４７ｃ）などが占める割合が高くなると、トナー濃度に拘らず検知領域での磁性体の割合が低下する。このため、インダクタンスセンサ４５は、実際のトナー濃度よりも「トナー濃度が高い」という信号値を出力する。
【００５３】
［比較例］
ここで、インダクタンスセンサ４５の出力信号の平均値を出力値とした場合の、この出力値と現像剤量との関係を図８に示す。なお、図８は、各現像剤量においてトナー濃度を同じとした場合のインダクタンスセンサ４５の出力値を示している。ここではインダクタンスセンサ４５により現像剤の透磁率の検知を１０ｍｓ毎に行う。そして、波形の第２搬送スクリュー４７の１周分（スクリューの回転速度から１周に要する時間分）、検知を行い、これらの平均値を求める事によってインダクタンスセンサ４５の出力値としている。図８に示すように、現像剤量が少ない領域でインダクタンスセンサ４５の出力値が小さくなり、現像剤量の中央周辺の領域では一定の出力値を有し、現像剤量が多い領域では出力値が大きくなる。
【００５４】
［現像剤量の変動によるトナー濃度検知への影響］
上述のように、現像剤のような粉粒体は、第２搬送スクリュー４７に付属した構造体（羽根４７ｂやリブ４７ｃ）が及ぼす現像剤の挙動の大きさや方向で嵩が変化する特性がある。また、回転する第２搬送スクリュー４７の羽根４７ｂ（第２突部）及びリブ４７ｃ（第１突部）による現像剤の挙動は、現像容器４１内の現像剤量の変動によって異なる。そこで、現像剤量の変動がトナー濃度検知に及ぼす影響について、図９（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、リブ４７ｃがインダクタンスセンサ４５の検知面４５ａと対向する位置を通過する際は、リブ４７ｃの回転方向下流側で現像剤Ｄが搬送され、回転方向上流側に現像剤が殆どない空隙が生じ易い。したがって、回転する第２搬送スクリュー４７の羽根４７ｂ及びリブ４７ｃが現像剤を攪拌搬送する場合、インダクタンスセンサ４５周辺の現像剤の挙動は、現像容器４１内の現像剤量によって次のようになる。
【００５６】
まず、現像容器４１内の現像剤量が少ない場合で、現像剤Ｄの剤面の殆どが、図９（ｂ）の破線Ｍのように、第２搬送スクリュー４７の回転軸４７ａの中心軸よりより低い場合、現像剤の第２搬送スクリュー４７の搬送方向の分布は次のようになる。即ち、現像剤Ｄは、羽根４７ｂの搬送方向下流側の面に押されるようにして搬送され、羽根４７ｂの上流側に少なく下流側に多い分布となる。また、このような現像剤面の分布になるため、現像容器４１内の現像剤総量が少ないほど、リブ４７ｃ周辺における現像剤量が少なくなり、空振り（リブ４７ｃの回転方向上流及び下流が空隙である状態）に近い状態になる。また、この場合、嵩密度の変化量は小さく、且つインダクタンスセンサ４５の検知領域に空気層が多くなる。
【００５７】
次に、現像剤Ｄの剤面が、図９（ｂ）の破線Ｎのように、第２搬送スクリュー４７の回転軸４７ａに掛かるかそれ以上の高さでは、現像剤の挙動は次のようになる。即ち、現像剤の挙動は、羽根４７ｂ及びリブ４７ｃの回転によって現像剤が高速で巻き上げられ、多少の空気と混ざり合ってより離散的な動きをする。そのため、現像剤は空気を一定量含んだ状態になるが、現像剤量が変化しても一定の嵩の状態を安定的に得ることができる。
【００５８】
一方、現像剤Ｄの剤面が、第２搬送スクリュー４７の羽根４７ｂやリブ４７ｃの頂点以上の高さとなるほど、現像容器４１内の現像剤量が多い状態では、第２スクリュー４７の回転力を受けるのは羽根４７ｂやリブ４７ｃの回転半径内の現像剤である。したがって、羽根４７ｂやリブ４７ｃの回転半径より上方にある現像剤は第２スクリュー４７の回転力を受け難くなる。また、現像剤の自重によって現像剤の剤面高さが高いほど羽根４７ｂやリブ４７ｃの回転半径内においても嵩が密な状態になる。
【００５９】
上述したように、羽根４７ｂとリブ４７ｃを有する第２搬送スクリュー４７と対向するインダクタンスセンサ４５の出力波形は、図６に示すようになる。この図６において、２つずつ存在するインダクタンスセンサ４５の出力信号（信号値）の振幅の極大置及び極小値をそれぞれ頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。頂点Ａは、信号値が極大になっている側の頂点で、リブ４７ｃが搬送している現像剤に対応した部分である。頂点Ｂは、信号値が極小になっている側の頂点で、リブ４７ｃとリブ４７ｃ通過後の空隙に対応した部分である。頂点Ｃは、信号値が極大になっている側の頂点で、羽根４７ｂが搬送している現像剤に対応した部分である。頂点Ｄは、信号値が極小になっている側の頂点で、羽根４７ｂと羽根４７ｂ通過後の現像剤の少ない領域に対応している。
【００６０】
即ち、インダクタンスセンサ４５の出力波形は、リブ４７ｃと羽根４７ｂとが検知面４５ａと対向する対向位置を通過する前後にそれぞれピーク値（極大値、極小値）が現れる。そして、第２搬送スクリュー４７が１回転する間に４つのピーク値が現れるインダクタンスセンサ４５の出力信号の波形において、次のように、第１〜第４ピーク値を規定する。まず、リブ４７ｃと羽根４７ｂとの間に現れる２つのピーク値（頂点Ｄ、Ａ）のうちのリブ４７ｃ側（第１突部側）のピーク値を第１ピーク値（頂点Ａ）とする。そして、第１ピーク値（頂点Ａ）から第２搬送スクリュー４７の回転により現れるピーク値を順番に、第２ピーク値（頂点Ｂ）、第３ピーク値（頂点Ｃ）、第４ピーク値（頂点Ｄ）とする。
【００６１】
ここで、本実施形態のようにＡＣＲ方式の現像装置４を用いた場合、キャリア粒子の交換がなされるため、現像容器４１内の現像剤総量が変動する。即ち、画像形成装置１００の設置環境や相対湿度、プロセススピードおよび現像剤のＴ／Ｄや流動性等によって、現像装置４の排出口４８で排出される現像剤量が変化する。そして、補給用現像剤中に含まれるキャリア量との関係によって、現像容器４１内の総現像剤量が変動する。
【００６２】
このため、第２搬送スクリュー４７の回転速度や相対湿度などの要因の他に、現像剤量が変化することで現像剤のミクロな偏りや圧密の関係によって、インダクタンスセンサ４５の出力波形が変化する。即ち、上述の図９（ａ）、（ｂ）で説明したように、現像容器４１内の現像剤量によって現像剤の分布や挙動が異なる。したがって、インダクタンスセンサ４５の出力波形も現像剤量の変動によって変化する。
【００６３】
まず、現像容器４１内の現像剤量が少ない場合、最も信号値の変化が大きく現れるのはリブ４７ｃが通過する前後の頂点Ａ、Ｂの領域である。図９（ｂ）に示すように、現像剤の分布は第２搬送スクリュー４７の羽根４７ｂのピッチ内でも、現像剤に搬送力を伝達する搬送方向上流側に現像剤が寄る傾向がある。また、現像剤量が少ないと現像剤の剤面高さ分布の偏りが顕著になり、現像剤量が多いほどピッチ内での現像剤の剤面高さの分布の偏りが小さくなる。
【００６４】
このため、総現像剤量が少ないほど、現像剤を第２搬送スクリュー４７の回転軸線方向に搬送する羽根４７ｂの中間に存在するリブ４７ｃ部分に掛かる現像剤量が少ない。そして、リブ４７ｃ通過後の空間に現像剤が流れ込む量が少ないため、図９（ａ）に示すように空隙となり易く、インダクタンスセンサ４５の信号値は小さくなる。また、現像剤量が多くなるにつれて徐々にリブ４７ｃに現像剤が掛かるようになり、頂点Ａの部分の信号値が大きくなる。また、現像剤量が多くなれば、リブ４７ｃ通過後の空隙が生まれにくくなる。
【００６５】
更に現像剤が増加していった場合は、徐々にリブ４７ｃと羽根４７ｂにおける現像剤面の差が小さくなり、インダクタンスセンサ４５の出力が全体的に上がる傾向になる。このように現像剤量に応じて現像剤の挙動が変化することで、上述の図８の比較例で示したように、インダクタンスセンサ４５の出力値は変化する。即ち、ある現像剤量の範囲（現像剤量の中央周辺）では、現像剤量に対してインダクタンスセンサ４５の出力値が殆ど変動しない安定領域がある。一方、安定領域に対して現像剤が少なくなると出力値が単調減少し、安定領域に対して現像剤が多くなると出力値が単調増加する傾向になっている。
【００６６】
上述のように、現像容器４１内の現像剤量は、画像形成装置１００の外気の環境や、現像剤の帯電量、トナーとキャリアの割合、使用による劣化、画像形成装置１００の傾きなどによって変動する。これらの外乱に関しては、市場ではあらゆる条件の組合せが存在しており、様々な状況において現像剤量が変動する。したがって、図８に示したような、現像剤量に対してインダクタンスセンサ４５の出力値が安定している安定領域を広くすることが望まれる。
【００６７】
［本実施形態のトナー濃度検知］
上述のように、現像容器４１内の現像剤量が少ない場合、インダクタンスセンサ４５の信号値が最も大きく変化するのはリブ４７ｃが通過する前後の頂点Ａ、Ｂ（第１、第２ピーク値）の領域である。特に、リブ４７ｃ通過前の頂点Ａ（第１ピーク値）は、現像剤量が少ないとインダクタンスセンサ４５の信号値が安定しにくい。
【００６８】
一方、羽根４７ｂが通過する前の頂点Ｃ（第３ピーク値）は、現像容器４１内の現像剤量が少ない領域から多い領域まで、信号値の波形が殆ど変わらない。羽根４７ｂの搬送力はリブ４７ｃに対して第２搬送スクリュー４７の回転軸線方向が大きいため、羽根４７ｂによる現像剤の撥ね上げが少なく、羽根４７ｂが回転軸４７ａより下方の現像剤を保持しながら搬送する。このため、頂点Ｃでは、現像容器４１内の現像剤量が少なくても信号値が安定する。したがって、頂点Ｃの信号値を使用すれば、少ない現像剤量においても正確にＴ／Ｄを検知することができる。
【００６９】
以上より、本実施形態においては、トナー濃度検知を次のように行っている。即ち、本実施形態では、制御に使用するインダクタンスセンサ４５の出力値として、出力信号の平均値を用いずに、出力信号の波形のピーク値を用いている。言い換えれば、このピーク値を用いてトナー濃度を検知し、制御部２００は、その検知結果に基づいて、現像装置４の現像モータ４０や、補給装置８の補給モータ８２を制御して、現像容器４１内のトナー濃度を調整している。即ち、現像容器４１内の現像剤のトナー濃度が適切となるように、現像モータ４０を駆動して現像容器４１から現像剤を排出させたり、補給モータ８２を駆動して現像容器４１に現像剤を補給したりしている。なお、インダクタンスセンサ４５の検知結果に基づいて、現像剤の補給と現像剤の排出の何れか一方のみを制御するようにしても良い。
【００７０】
このような制御に使用するインダクタンスセンサ４５の出力信号の波形のピーク値は、頂点Ａ（第１ピーク値）を除いたピーク値を使用することが好ましい。即ち、周方向の搬送能力が最も高い突部であるリブ４７ｃがインダクタンスセンサ４５と対向する位置を通過する前後に現れるピーク値（頂点Ａ、Ｂ）のうちのリブ４７ｃ通過前のピーク値（頂点Ａ）を除いたピーク値を使用することが好ましい。
【００７１】
特に本実施形態では、上述の制御に使用するピーク値は、羽根４７ｂがインダクタンスセンサ４５と対向する位置を通過する前後に現れるピーク値（頂点Ｃ，Ｄ）のうち、羽根４７ｂがこの位置を通過する前のピーク値（頂点Ｃ）である。以下、インダクタンスセンサ４５の出力信号の波形から羽根４７ｂの位置におけるピーク値を抽出してサンプリングする方法について説明する。
【００７２】
インダクタンスセンサ４５には、電圧が５Ｖの電源４５０から所定の制御電圧を印加することで現像剤の透磁率に応じた出力値を得る。本実施形態では、高磁化粒子分散型のキャリア粒子を用いた場合、制御電圧が約４．７Ｖでセンサの中心出力値２．５Ｖを得ることができる。
【００７３】
画像形成を開始すると、各画像形成部において、まず感光ドラム１及び中間転写ベルト５１が回転を開始し、帯電、現像の高圧が印加されて現像装置４が駆動し始める。現像装置４が駆動し始めると、現像剤が第１、第２搬送スクリュー４６、４７によって攪拌され始める。現像剤は、第１、第２搬送スクリュー４６、４７によって攪拌され始めて３周目から安定した攪拌状態となるため、最初のスクリュー２周分のインダクタンスセンサ４５の信号値は記録しない。
【００７４】
インダクタンスセンサ４５の出力値は、４ｍｓｅｃ毎にサンプリングし、６周期分のデータを記憶装置２０２に一時保存する。次に、サンプリングデータを解析し、波形の頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを判断する。感光ドラム１の線速度を２４５ｍｍ／ｓｅｃとしたとき、搬送部材としての第２搬送スクリュー４７の回転速度は８．３ｒｐｓであり、スクリュー１周期は１２０ｍｓｅｃである。したがって、４ｍｓｅｃ間隔でサンプリングをすることで、スクリュー１周の間に３０点サンプリングする。スクリュー１周期あたり４つのピーク値（頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）があるため、１つの頂点を含む１振幅分あたりで、約７点のサンプリングをすることが可能である。
【００７５】
ここで、図１０のフローチャートを参照して説明する。画像形成動作が始まり（Ｓ１）、現像装置４の駆動シーケンスが開始される（Ｓ２）。その後、制御部２００は、前回転中のインダクタンスセンサ４５の信号値が安定する７００ｍｓｅｃ後からサンプリングを開始する（Ｓ３）。なお、前回転とは、画像形成を実施する前の準備段階で、感光ドラム１の安定駆動や帯電電圧（帯電高圧）印加による感光ドラム１の表面の帯電電位（ドラム電位）の安定化などのために行う動作である。
【００７６】
そして、制御部２００は、６周期分サンプリングを行ったデータを記憶装置２０２に記憶する（Ｓ４）。制御部２００は、記憶装置２０２に記憶した６周期分の波形データより、最初の波形位置特定に１周期分使用し、最初の頂点Ｃを判定する（Ｓ５）。即ち、制御部２００は、第２搬送スクリュー４７を１周させた時のインダクタンスセンサ４５の出力信号の波形に基づいて、羽根４７ｂがインダクタンスセンサ４５と対向する位置を通過する前のピーク値（頂点Ｃ）を判断する。
【００７７】
最初の１周期目で波形の頂点位置を決定した後、最も早い時間の頂点Ｃｎ＝１を判定し、１周後の頂点Ｃｎ＝２の振幅範囲をサンプリングする。具体的には、図６の１１１ｍｓｅｃの位置から４ｍｓｅｃ毎に７点、２８ｍｓｅｃ分のサンプリングデータを選択して抜き出す。このようなサンプリングデータの選択を頂点Ｃｎ＝２から頂点Ｃｎ＝５の４周期分行う（Ｓ６）。そして、この４周期分の頂点Ｃ前後の値を平均することで（Ｓ７）、インダクタンスセンサ４５の出力値を決定する（Ｓ８）。即ち、インダクタンスセンサ４５の出力値を決定するためのピーク値は、第２搬送スクリュー４７が所定回数回転（４回回転）した場合の同じ位相（頂点Ｃ前後）のピーク値（頂点Ｃｎ＝２から頂点Ｃｎ＝５）の平均値である。
【００７８】
なお、６周期目のサンプリングデータは、波形の頂点Ｃが記憶装置２０２の読み始め位置、或いは、読み終わり位置で記憶された場合に頂点の判定ができない場合を考慮したマージンとしてのデータである。これにより、第２搬送スクリュー４７の羽根４７ｂが搬送している部分の現像剤の透磁率のみを測定することができる。
【００７９】
このような本実施形態の場合のインダクタンスセンサ４５の出力値は、図１１の実線Ｘのようになる。図１１は、インダクタンスセンサ４５の出力値と現像容器４１内の現像剤量との関係を示したものであり、破線Ｙは、前述した比較例の出力値である。なお、図１１は、図８と同様に、各現像剤量においてトナー濃度を同じとした場合のインダクタンスセンサ４５の出力値を示している。
【００８０】
図１１から明らかなように、本実施形態の場合には、比較例の場合よりも、現像剤量に依らない安定領域が増加し、より安定してＴ／Ｄを検知することができるようになった。特に、現像剤量が少ない場合に、比較例よりも安定領域を広くできるため、現像容器４１内の現像剤量が少ない場合でも、安定してＴ／Ｄ（トナー濃度）の検知を行える。
【００８１】
即ち、本実施形態の場合、現像容器４１内の現像剤量が大きく変動してもＴ／Ｄの誤検知を低減できる。したがって、現像容器４１内の現像剤量が変動した場合や、現像剤の剤面高さが変動した場合にも、適正なトナー濃度制御を実施することが可能となり、長期に渡って色味の安定した画像を得ることができる。
【００８２】
［実施例］
実際に、本実施形態の制御を用いた場合と、上述の比較例の波形全点の平均値として取得する制御を用いた場合とで、Ｔ／Ｄのずれを比較した実験結果について説明する。実験では、画像形成装置１００を現像装置４の排出口４８が重力方向下方になるように０．５°傾けた状態で、１００，０００枚の画像形成を実施してＴ／Ｄの推移を確認した。
【００８３】
この結果、比較例の場合、最終的にインダクタンスセンサ４５が検知した値は、実際のＴ／Ｄに対して１．５％のズレが発生していた。これに対して、本実施形態の制御では０．７％のズレであった。また、比較例の場合、画像形成の後半で感光ドラム１にキャリアが付着することによる白抜け画像が発生した。
【００８４】
このように、本実施形態の制御を用いることで、現像容器４１内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して検知することができる。即ち、画像形成中のＴ／Ｄを正確に広いラチチュードで検知することができ、安定した高品質な出力画像を得られる画像形成装置を提供することができる。
【００８５】
なお、上述の説明では、頂点Ｃのサンプリングデータを用いてインダクタンスセンサ４５の出力値としたが、他の頂点のサンプリングデータを用いても良いし、複数の頂点のデータを用いても良い。即ち、現像剤量の変動に対して信号値の変化が少ない頂点であれば、好ましく使用できる。
【００８６】
但し、周方向の搬送力が大きいリブ４７ｃのような突部が搬送する現像剤の領域は、現像剤量によって信号値波形の形状が激しく変化する。このため、サンプリングする構造体間の周期として、周方向の搬送力の大きい突部の回転方向下流側の領域を除いてサンプリングすることが望ましい。
【００８７】
また、制御に使用するインダクタンスセンサ４５の出力信号の波形のピーク値は、インダクタンスセンサ４５の検知面と対向する搬送部材の形状に依存する。このため、搬送部材の形状によっては、上述の羽根４７ｂ、リブ４７ｃの組み合わせ以外であっても良い。例えば、羽根４７ｂのみのスクリューでも良いし、リブ４７ｃが検知面と対向する位置に複数あっても良い。したがって、搬送部材の形状によっては、搬送部材が１回転する間のピーク値の数は４つに限らない。
【００８８】
また、搬送部材の突部（羽根やリブ）に、マイラーや磁石などの攪拌補助部材が取り付けられていても、同様に構造体毎の信号波形を得ることができれば、同様の制御は可能である。なお、マイラーとは、羽根やリブの先端に設けられたフィルム状の部材で、例えば、インダクタンスセンサ４５の検知面を摺擦することで清掃するものである。また、磁石についても、羽根やリブの先端に設けられ、現像剤の磁気穂を形成することで、同様にインダクタンスセンサ４５の検知面を摺擦することで清掃する。
【００８９】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１ないし図１０を参照しつつ、図１２を用いて説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態とは、インダクタンスセンサ４５のサンプリング方法が異なる。これに伴い、図１２に示す本実施形態の現像装置４Ａは、第１の実施形態の図３に示す現像装置４に対して、現像モータ４０から現像装置４Ａへの駆動構成を明確にしているが、この駆動構成は、基本的に第１の実施形態も同じである。このため、第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分及び第１の実施形態で説明を省略した部分を中心に説明する。
【００９０】
本実施形態では、インダクタンスセンサ４５によるサンプリング方法として、第２搬送スクリュー４７の位相管理を用いている。現像装置４Ａを駆動する駆動源としての現像モータ４０に本体駆動カップリング３００が設けられている。一方、第１搬送スクリュー４６の回転軸４６ａの現像剤搬送方向下流端部には、本体駆動カップリング３００と連結する現像駆動カップリング３１０が設けられている。
【００９１】
また、第１搬送スクリュー４６の現像剤搬送方向上流端部には、現像スリーブ４４及び第２搬送スクリュー４７と駆動を伝達するための駆動ギア４６Ｇが設けられている。第１搬送スクリュー４６と現像スリーブ４４はアイドラギアを介して駆動を伝達し、同方向に回転する。また、第１搬送スクリュー４６の駆動ギア４６Ｇは、第２搬送スクリュー４７の現像剤搬送方向下流端部に設けられた駆動ギア４７Ｇと直接連結されており、それぞれのスクリューは逆方向に回転する。このとき、駆動ギア４６Ｇと駆動ギア４７Ｇは位相を合わせる。
【００９２】
また、現像駆動カップリング３１０には、回転中心より径方向外側に凹部３１１が形成されており、本体駆動カップリング３００には凸部３０１が形成されている。そして、本体駆動カップリング３００を回転軸４６ａに対してバネ３２０で現像容器４１側に加圧することで、凸部３０１を凹部３１１に嵌合させている。これにより、現像モータ４０の駆動力が、本体駆動カップリング３００及び現像駆動カップリング３１０を介して第１搬送スクリュー４６に伝達される。
【００９３】
現像装置４Ａの初期設置時やメンテナンス時には、本体駆動カップリング３００の位相は常に同位置で停止しているが、現像駆動カップリング３１０の位相は必ずしも本体駆動カップリング３００と同期しているわけではない。それぞれの駆動カップリング３００、３１０の位相が互いにずれている場合には、現像モータ４０の回転軸が回転し始め、凸部３０１と凹部３１１との位相が合致する位置でバネ３２０の加圧力により、凸部３０１と凹部３１１とが嵌合する。そして、それぞれの駆動カップリング３００、３１０の回転が同期するようになっている。
【００９４】
また、第１搬送スクリュー４６の回転軸４６ａの回転方向の位相を検知する位相センサ２２０が設けられている。位相センサ２２０は、回転軸４６ａに設けられたフラグと、フラグを検知可能なフォトインタラプタとにより構成されている。本実施形態では、第２搬送スクリュー４７は、インダクタンスセンサ４５の出力波形の頂点Ｃの位置がインダクタンスセンサ４５の検知面４５ａに対向した位置にある場合に、フラグがフォトインタラプタに検知され、回転が停止するようになっている。したがって、制御部２００は、位相センサ２２０により頂点Ｃの位相を検知可能である。
【００９５】
本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、制御部２００は、インダクタンスセンサ４５の信号値を４ｍｓｅｃ毎にサンプリングする。但し、本実施形態の場合、第２搬送スクリュー４７の回転が始まってから２回転後の頂点Ｃからサンプリングできる１３１ｍｓｅｃ後から、データを記憶装置２０２に記憶する。即ち、第２搬送スクリュー４７の回転は、頂点Ｃの位置がインダクタンスセンサ４５の検知面４５ａに対向した位置から開始される。スクリュー１周期は１２０ｍｓｅｃなので、回転開始から１３１ｍｓｅｃ後は、２回転目の頂点Ｃが過ぎた位置である。
【００９６】
サンプリングの方法は、サンプリング開始点から１２０ｍｓｅｃ毎に、頂点Ｃを含む１振幅分あたりで７点ずつ、４回サンプリングする。そして、サンプリング値の平均を取って、インダクタンスセンサ４５の出力値とする。
【００９７】
本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様に、図１１の実線Ｘのような出力値が得られた。このため、本実施形態の場合も、比較例の場合よりも、現像剤量に依らない安定領域が増加し、より安定してＴ／Ｄを検知することができるようになった。特に、現像剤量が少ない場合に、比較例よりも安定領域を広くできるため、現像容器４１内の現像剤量が少ない場合でも、安定してＴ／Ｄ（トナー濃度）の検知を行える。
【００９８】
なお、上述の第１の実施形態の場合、記憶装置２０２のメモリ使用量が大きくなり、解析するための処理量が多くなるのに対し、本実施形態ではこのような処理量を少なくできる。但し、本実施形態の場合、メモリ使用量や処理時間は抑えられるが位相センサ２２０などのハード構成の制約があるが、第１の実施形態の場合には、このようなハード構成を省略できる。本実施形態では、ハード構成としてフォトインタラプタを用いたが、現像モータ４０としてステッピングモータを使用して位相を管理する構成でも良い。
【００９９】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１ないし図１０を参照しつつ、図１３及び図１４を用いて説明する。本実施形態の構成は、基本的に第１の実施形態と同じである。但し、本実施形態では、第１の実施形態のインダクタンスセンサ４５の出力値から現像容器４１内の現像剤の量を予測するようにしている。このため、第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明及び図示を省略し、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１００】
上述したように、ＡＣＲ方式の現像装置４の場合、設置環境や画像形成条件によって、収容される現像剤量が逐次変化する。現像容器４１内の現像剤量が極端に少なくなった場合、現像室４１ａの現像剤面が低くなり、現像スリーブ４４への現像剤供給量が低下する。そして、現像スリーブ４４上に現像剤を薄層コートした後の感光ドラム１と対向する現像領域で、現像剤の載り量（単位面積当たりの重量）が低下する。この結果、先ず第１搬送スクリュー４６の羽根４６ｂピッチ状に斜めの薄いコートムラが発生し始め、最終的にはコートが薄くなり、画像濃度が低下する。これにより、キャリア付着が増大し、画像に白抜けが発生する場合がある。
【０１０１】
一方、現像容器４１内の現像剤量が極端に多くなった場合、現像容器４１と各部材の隙間から現像剤が現像容器外へと漏れる場合がある。また、現像剤の剤面高さが上昇して現像スリーブ４４から剥ぎ取った現像剤が現像室４１ａにおいて再び攪拌されること無く現像スリーブ４４へ供給されて画像に濃淡ムラが発生する場合がある。また、第１、第２搬送スクリュー４６、４７による搬送力を受け難い現像剤が多くなり、特に第１、第２搬送スクリュー４６、４７の端部を支持する軸受部において、滞留する現像剤が摺擦を受ける時間が長くなる。そして、摩擦熱によってトナー凝集塊が発生、又は凝固して、第１、第２搬送スクリュー４６、４７の動きを阻害して回転がロックされる場合がある。
【０１０２】
そこで、本実施形態では、現像容器４１内の現像剤量を予測して、現像装置４を適切に制御するようにしている。第１の実施形態で説明したように、第２搬送スクリュー４７の周方向に複数の突部が存在する場合、インダクタンスセンサ４５の出力波形は、突部の位置関係や現像剤に対する当接角度などが影響を受ける。そのため、現像剤量に応じてあまり信号値が変化しない部分も有れば、現像剤量に応じて大きく変化する部分もある。したがって、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、インダクタンスセンサ４５の出力信号の波形のピーク値を用いてトナー濃度を検知すると共に、更に、各ピーク値（頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の位置関係で現像剤量変化の推移を予測するようにしている。
【０１０３】
即ち、予測手段でもある制御部２００は、インダクタンスセンサ４５の出力信号の波形において、前述の４つのピーク値（頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に基づいて、現像容器４１内の現像剤量を予測する。４つのピーク値は、第１突部としてのリブ４７ｃが検知面４５ａと対向する対向位置を通過する前後、及び、第２突部としての羽根４７ｂが対向位置を通過する前後にそれぞれ現れるピーク値である。
【０１０４】
図１３に、現像剤量に対する各頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの信号値の変化を示す。図１３のグラフは、領域α、β、γの３領域に分けており、領域βがＡＣＲ方式でインダクタンスセンサ４５の出力値が安定している現像剤量の範囲である。一方で、領域αは、領域αよりも現像剤量が少なくなって、インダクタンスセンサ４５の出力値が低下する現像剤量の範囲である。領域γは、領域αよりも現像剤量が多くなり、嵩が増して現像剤が密になって、インダクタンスセンサ４５の出力値が増加する現像剤量の範囲である。
【０１０５】
図１３から明らかなように、現像剤量の変化に対して大きく影響を受けるのは、リブ４７ｃが持ち上げる現像剤がインダクタンスセンサ４５の検知領域を通過するとき（信号波形の頂点Ａ）である。また、羽根４７ｂ通過後（頂点Ｄ）及びリブ４７ｃ通過後（頂点Ｂ）は頂点Ａに準じて変化が大きいポイントである。羽根４７ｂが搬送する現像剤の部分（頂点Ｃ）は、第１の実施形態で説明したように、現像剤量に対して最も変化量が少ないポイントである。
【０１０６】
現像剤量が非常に少ない場合に信号値の変化が大きいのがリブ４７ｃ通過後（頂点Ｂ）で、現像剤量が増加するとすぐに変動が殆どなくなる。また、羽根４７ｂ通過後（頂点Ｄ）は、逆に現像剤量が極少ない状態では変動が非常に小さく、所定の量まで増加すると信号値が徐々に増加して少ないフラット領域を経て、現像剤量が非常に多くなると信号値が単調増加する。そして、リブ４７ｃが持ち上げる現像剤（頂点Ａ）の波形は、現像剤量が少ない状態から現像剤量が増加するとともに信号値の変動が他の頂点と比較して大きい傾向がある。
【０１０７】
本実施形態では、現像剤の増加及び減少に対して、信号値の変化が大きい頂点Ａの変動量から現在の領域が領域ベータであるか否かを判断する。そして、現像剤量変動に対して信号値変化の少ない頂点Ｃの値を基準として、頂点Ｃに対する他の頂点Ａ、Ｂ、Ｄの値を比較することで現像剤量の変化を判断し、現像剤量をインダクタンスセンサ４５の信号値がフラットな領域で使用できるように制御を行う。
【０１０８】
このように本実施形態では、これら各頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値を検知し比較することで現像剤量の推移を予測し、現像容器４１内の現像剤量を領域βに維持するように現像装置４を制御している。即ち、制御部２００は、現像容器４１内の現像剤量が少ないと予測され場合には、現像容器４１から現像剤が排出される量を少なくする制御を実行可能である。一方、制御部２００は、現像容器４１内の現像剤量が多いと予測される場合には、現像容器４１から現像剤が排出される量を多くする制御を実行可能である。
【０１０９】
以下、図１４のフロー用いて具体的に説明する。ここで、変化量Ａ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´をそれぞれ頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの所定枚数ｎの画像形成毎の変化量とする。即ち、制御部２００は、ある時点でのインダクタンスセンサ４５の出力信号の波形から頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値をサンプリングし、記憶装置２０２に記憶しておく。この時のそれぞれの値を、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１とする。この時点から所定枚数（ｎ枚）の画像を形成した後のインダクタンスセンサ４５の出力信号の波形から頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値をサンプリングする。この時のそれぞれの値を、Ａｎ＋１、Ｂｎ＋１、Ｃｎ＋１、Ｄｎ＋１とする。そして、記憶装置２０２に記憶しておいたＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１とＡｎ＋１、Ｂｎ＋１、Ｃｎ＋１、Ｄｎ＋１との差分を、変化量Ａ´（Ａｎ＋１−Ａ１）、Ｂ´（Ｂｎ＋１−Ｂ１）、Ｃ´（Ｃｎ＋１−Ｃ１）、Ｄ´（Ｄｎ＋１−Ｄ１）とする。
【０１１０】
なお、所定枚数ｎについては、例えば、１００枚、２００枚など、８００枚以下の枚数で適宜設定可能である。即ち、本実施形態では、インダクタンスセンサ４５の出力信号の長期的な変動から現像容器４１内の現像剤量を予測するようにしている。例えば、補給する現像剤の１０％（重量比）がキャリアであるとした場合に、画像比率１０％の画像で４０００枚形成すると、キャリアの量が１０ｇ増加するとする。一般的に、画像比率は、高い場合でも５０％程度で連続して形成されることが多いが、この場合でも８００枚でキャリア量が１０ｇ増加することになる。また、仮に、１００％の画像比率の画像を連続して形成しても、４００枚でキャリア量が１０ｇ増加することになる。したがって、本実施形態では、多くとも８００枚以下、好ましくは４００枚以下の枚数（より好ましくは、２００枚又は１００枚）毎にインダクタンスセンサ４５の出力信号をサンプリングし、その変動量を算出している。
【０１１１】
まず、頂点Ａの変化量Ａ´がほぼ０であるか否かを判断する（Ｓ１１）。頂点Ａの変化量Ａ´がフラット（ほぼ変化しないＡ´≒０）の領域は、図１３から領域βである。したがって、制御部２００は、Ａ´≒０の場合には、現像容器４１内の現像剤量が領域βであると判断する。即ち、現像容器４１内の現像剤量が適正な範囲である所定範囲であると判断する。
【０１１２】
次に、頂点Ａの変化量Ａ´が０よりも大きい（Ａ´＞０）か否かを判断し（Ｓ１２）、変化量Ａ´が０よりも小さい（Ａ´＜０）場合（Ｓ１３）には、頂点Ａと頂点Ｂとの差と、頂点Ｃと頂点Ａとの差を比較する（Ｓ１４）。即ち、頂点Ａの所定枚数ｎの画像を形成した後の変化量Ａ´がマイナスで、且つ、その時の頂点Ａと頂点Ｂとの差分の絶対値（Δ｜Ａ−Ｂ｜）が頂点Ａと頂点Ｃとの差分の絶対値（Δ｜Ｃ−Ａ｜）よりも大きい所定条件を満たすか否か判断する。なお、その時の頂点Ａ、Ｂ、Ｃの値とは、変化量Ａ´を算出した時点（ある時点から所定枚数ｎの画像を形成した時点）の値である。以下の説明でも同様である。
【０１１３】
制御部２００は、Δ｜Ｃ−Ａ｜＜Δ｜Ａ−Ｂ｜の場合（Ｓ１４のＹ）、現像容器４１内の現像剤量が領域βから領域αへ移行している状態(α−ｈｉｇｈ)であると判断する。即ち、現像容器４１内の現像剤量が所定範囲よりも少ないと予測する。一方、制御部２００は、頂点Ａと頂点Ｂとの差分の絶対値が頂点Ａと頂点Ｃとの差分の絶対値以下（Δ｜Ｃ−Ａ｜≧Δ｜Ａ−Ｂ｜）の場合（Ｓ１５）、現像容器４１内の現像剤量が更に少ない状態（α−ｌｏｗ）であると判断する。なお、図１４では、絶対値を外して記載しているが、図１４の各信号値の大小関係が、大きいほうから順にＣ、Ａ、Ｂ、Ｄとなっているので、（Ｃ−Ａ）及び（Ａ−Ｂ）はそれぞれ正の値となり、絶対値と変わらない。
【０１１４】
一方、Ｓ１２で、頂点Ａの変化量Ａ´が０よりも大きい（Ａ´＞０）場合、各頂点の変化量Ａ´、Ｂ´、Ｃ´、Ｄ´を比較する。即ち、変化量Ａ´がプラスで、且つ、頂点Ｄの所定枚数ｎの画像を形成した後の変化量Ｄ´が、頂点Ａ、Ｂ、Ｃの所定枚数ｎの画像を形成した後の変化量Ａ´、Ｂ´、Ｃ´の何れよりも大きい（Ｄ´＞Ａ´、Ｂ´、Ｃ´）か否かを判断する（Ｓ１６）。制御部２００は、Ｄ´＞Ａ´、Ｂ´、Ｃ´である場合には、現像容器４１内の現像剤量が多い領域γである判断する。即ち、現像容器４１内の現像剤量が所定範囲よりも多いと予測する。
【０１１５】
図１３より、全ての頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの信号値が上昇傾向であり、特に頂点Ｄの値が他の頂点Ａ、Ｂ、Ｃよりも上昇率が高い場合、Ｔ／Ｄが低下しているのでは無く、現像剤量が増加していると判断できる。頂点Ｄは、羽根４７ｂが通り過ぎた直後の場所を検知した時のピークであり、現像剤量が増加した場合、リブ４７ｃのように上方に現像剤を強く撥ね退ける能力は高くない。そのため、通過後にできる空隙が小さく、現像剤量が増加した場合に周りの現像剤が流れ込み易く、信号値増加に対して現像剤量増加の感度が高い。このため、頂点Ｄの変化量を基準とすることで、現像容器４１内の現像剤量が所定範囲よりも多いと判断できる。
【０１１６】
次に、各領域での現像装置４の制御について説明する。なお、領域βの場合、現像容器４１内の現像剤量が適正であると判断し、特に、現像容器４１内の現像剤量を増減させるような制御は行わない。
【０１１７】
まず、α−ｈｉｇｈの領域、即ち、Ａ´＜０、且つ、Δ（Ｃ−Ａ）＜Δ（Ａ−Ｂ）の所定条件（第１条件）を満たした場合、制御部２００は、この第１条件を満たさない場合よりも現像容器４１から現像剤が排出される量を少なくする制御を実行する。即ち、この場合には、現像容器４１内の現像剤量減少し現像スリーブ４４へのコートが充分行われない虞や画像濃度変動が大きくなる虞がある。
【０１１８】
このため、第１、第２搬送スクリュー４６、４７を駆動する現像モータ４０の駆動速度を低下させる。現像モータ４０は、第１、第２搬送スクリュー４６、４７を第１速度と、第１速度よりも遅い第２速度で駆動可能である。制御部２００は、通常（現像容器４１内の現像剤量が領域βにある場合など、第１条件を満たさない場合）は、現像モータ４０を第１速度で駆動する。一方、制御部２００は、第１条件を満たした場合に、現像モータ４０を第２速度で駆動する。このように、現像容器４１内の現像剤量が少ないと予測できる場合には、第１、第２搬送スクリュー４６、４７の駆動速度を低下させることで、現像容器４１の排出口４８からの現像剤の排出量が少なくなるようにする。
【０１１９】
なお、現像容器４１から現像剤が排出される量を少なくする制御としては、感光ドラム１の表面に印加される静電潜像の暗電位と現像スリーブ４４に印加されるＤＣ電位との差であるトナー回収電位差Ｖｂａｃｋの値を小さくしても良い。即ち、現像容器４１内の現像剤量が少ないと予測できる場合、感光ドラム１へのキャリア付着によって現像剤量が少なくなっている可能性がある。感光ドラム１の表面は、帯電装置２に帯電バイアスが印加されることで、所定の電位に帯電される。一方、所定の電位に帯電された感光ドラム１の表面に露光装置３により形成された静電潜像は、現像装置４の現像スリーブ４４に現像バイアスが印加されることでトナーにより現像される。
【０１２０】
ここで、帯電バイアスと現像バイアス（直流成分）との電位差が上述のトナー回収電位差Ｖｂａｃｋとなる。このＶｂａｃｋは、通常、１５０Ｖに設定されている。これに対して、第１条件を満たした場合には、帯電バイアスを低くするか、現像バイアスを高くするか、或いは両方のバイアスを調整することで、Ｖｂａｃｋを第１条件を満たさない場合（通常）よりも小さくする（例えば、１３０Ｖに設定する）。これにより、感光ドラム１上へのキャリア付着を低減することができ、現像容器４１内の現像剤量の減少を抑制できる。このようなＶｂａｃｋの制御と、第１、第２搬送スクリュー４６、４７の駆動速度の制御は、両方行うようにしても良い。また、これらの制御に加えて、又はこれらの制御とは別に補給装置８を制御して、現像容器４１に現像剤を補給するようにしても良い。何れにしても、このような現像容器４１内の現像剤量を調整する制御は、画像形成動作を中断するか、感光ドラム上に連続して形成する画像の間隔（所謂、紙間）を長くして、その間に実行することが好ましい。
【０１２１】
次に、α−ｌｏｗの領域、即ち、Ａ´＜０、且つ、Δ（Ｃ−Ａ）≧Δ（Ａ−Ｂ）の所定条件（第２条件）を満たした場合、制御部２００は、画像形成動作を中断させる。そして、画像形成装置１００の表示部１２０（図７参照）に、現像容器４１内の現像剤量が少ない旨の警告を表示する。即ち、第２条件を満たすような場合、現像容器４１内の現像剤量がかなり少なくなっていると判断できる。この場合には、そのまま画像形成を行っても画像不良が生じる可能性が高いため、画像形成動作を停止し、警告を出して、ユーザやサービスマンに現像装置４の点検や、画像形成装置１００の傾きの修正などを促す。
【０１２２】
例えば、第１条件を満たして、上述のＶｂａｃｋの制御、第１、第２搬送スクリュー４６、４７の駆動速度の制御や補給制御を実行しても、インダクタンスセンサ４５の信号値が回復せず、第２条件を満たすことになる場合がある。この場合、現像容器４１内の現像剤量はかなり少ないと判断できる。この場合、現像スリーブ４４への現像剤供給が不安定になり、画像濃度変動が更に大きくなる虞がある。このため、このような場合には、画像形成動作を停止して、上述のような警告を出すようにしている。
【０１２３】
更に、γの領域、即ち、Ａ´＞０、且つ、Ｄ´＞Ａ´、Ｂ´、Ｃ´の所定条件（第３条件）を満たした場合、現像装置４により静電潜像を現像せずに第１、第２搬送スクリュー４６、４７を駆動する時間を、第３条件を満たさない場合よりも長くする。即ち、制御部２００は、第３条件を満たした場合、現像容器４１内の現像剤量が領域γに入り増加していると判断する。この場合、現像剤量の増加により、現像容器４１と現像スリーブ４４との隙間などから現像剤が溢れる虞や、第１、第２搬送スクリュー４６、４７と軸受部周辺に現像剤が滞留して摩擦熱によって凝集固着することでロックする虞がある。このため、空駆動を実施して現像容器４１からの現像剤の排出量を多くする。即ち、感光ドラム１に静電潜像を現像せずに、第１、第２搬送スクリュー４６、４７及び現像スリーブ４４を回転させる。これにより、現像スリーブ４４を介して感光ドラム１上に現像剤を付着させたり、スクリューの攪拌搬送により排出口４８から現像剤を排出され易くしたりして、現像容器４１内の現像剤の排出量が多くなるようにする。
【０１２４】
具体的には、第３条件を満たした場合には、画像形成動作を中断して現像モータ４０を第１所定時間駆動する。或いは、第３条件を満たした場合に、感光ドラム上に連続して形成する画像の間隔を長くして、現像モータ４０を第１所定時間駆動する。勿論、この場合には、補給装置８からの現像剤の補給は行わないようにする。
【０１２５】
なお、このような空駆動を実施しても、インダクタンスセンサ４５の信号値が改善せずに、制御部２００が、すぐに現像剤が排出されないと判断した場合には通常より速い速度で空駆動を実施する。即ち、現像モータ４０は、第１、第２搬送スクリュー４６、４７を第１速度と、第１速度よりも速い第３速度で駆動可能である。制御部２００は、空駆動を実行してから第１所定時間経過後に、再度、インダクタンスセンサ４５の信号値を確認する。そして、第３条件を満たしたままである場合には、現像モータ４０を第３速度に増速して更に空駆動を行って、現像容器４１内の現像剤の排出量が更に多くなるようにする。このような第３速度での空駆動を第２所定時間行っても、インダクタンスセンサ４５の信号値が第３条件を満たしたままである場合、現像装置４の排出口４８の異常などの警告を表示部１２０に表示する。
【０１２６】
このような本実施形態の場合、現像容器４１内の現像剤量の変動を素早く検知、判断することができる。この結果、現像剤溢れや現像剤濃度低下などの発生を抑制することができる。
【０１２７】
＜その他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像容器内のトナー濃度をインダクタンスセンサにより検知する例について説明した。但し、トナー濃度の検知は、例えば、静電容量センサなど、他のトナー濃度を検知可能なセンサにより行っても良い。
【０１２８】
上述の各実施形態では、ＡＣＲ方式の構成について説明したが、本発明は、ＡＣＲ方式を有さない構成にも適用可能である。即ち、本発明は、トナー濃度を検知するセンサの検知領域の現像剤の嵩密度変化が、Ｔ／Ｄの変化以外の原因で変化するような場合に、Ｔ／Ｄの変化を安定して検知できるものである。したがって、例えばプロセススピードの変化などで第１、第２搬送スクリューの駆動速度が変化するような構成にも、好ましく適用できる。
【０１２９】
また、ＡＣＲ方式の構成でない場合、現像容器に現像剤を排出する排出口が形成されていなくても、現像スリーブを介して現像容器内の現像剤を強制的に排出することが可能である。例えば、感光ドラム上に所定の静電潜像を形成し、その潜像を現像することで、現像容器内のトナーが消費されるため、トナー濃度を調整したり、現像剤の排出量を増減させたりすることができる。
【０１３０】
第１の実施形態では、頂点Ｃのピーク値を用いてトナー濃度を判断しているが、頂点Ａを除いたピーク値であれば、そのピーク値を用いてトナー濃度を判断するようにしても良い。
【０１３１】
第３の実施形態は、第２の実施形態と組み合わせても良い。即ち、第３の実施形態で、インダクタンスセンサのサンプリングを第２の実施形態のように行っても良い。
【０１３２】
第３の実施形態では、インダクタンスセンサの出力信号の波形の４つの頂点の値を使用して、現像容器内の現像剤量を予測して、適宜現像装置を制御しているが、少なくとも何れかの頂点（ピーク値）に基づいて現像剤量を予測するようにしても良い。例えば、図１３から頂点Ａの信号値の変化が大きいため、頂点Ａの信号値の時間的変化から現像剤量を予測しても良い。この場合、頂点Ａの時間的変化が大きい場合には、領域αであると判断できる。
【０１３３】
また、この場合に、頂点Ｃの信号値との関係を考慮することで、より正確に現像剤量がどの領域であるかを判断できる。例えば、Ｃ−Ａの値が大きいか小さいかの判断を加えることで、現像剤量が領域αであるかγであるかなどを判断できる。要は、図１３のような、各頂点と現像剤量との関係がわかれば、その頂点の信号値の時間的変化や、互いに信号値の大小関係から現像容器内の現像剤量を予測できる。
【０１３４】
トナー濃度を検知するセンサと対向する搬送部材は、上述したような羽根とリブを有するスクリューに拘らず、搬送部材の回転によりセンサの出力値が周期的に変化するものであれば、本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１・・・感光ドラム（像担持体）／２・・・帯電装置（帯電手段）／３・・・露光装置／４、４Ａ・・・現像装置／８・・・補給装置（補給手段）／４０・・・現像モータ（駆動手段）／４１・・・現像容器／４４・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／４５・・・インダクタンスセンサ（検知手段）／４５ａ・・・検知面／４７・・・第２搬送スクリュー（搬送部材）／４７ａ・・・回転軸／４７ｂ・・・羽根（突部、第２突部）／４７ｃ・・・リブ（突部、第１突部）／４８・・・排出口／４９・・・補給口／１００・・・画像形成装置／２００・・・制御部（制御手段、予測手段）
【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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