(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制御することができる構成を提供する。【解決手段】検知面が搬送スクリュに径方向の外側から対向して配置され、現像容器内のトナー濃度を検知して信号を出力する検知手段を有する現像装置と、駆動源を制御することにより前記搬送部材の回転速度を調整可能な制御部と、を備える。制御部は、搬送スクリュを第１速度で回転した時にインダクタンスセンサにより検知される第１出力信号（ステップＳ２）と、搬送部材スクリュを第１速度とは異なる第２速度で回転した時にインダクタンスセンサにより検知される第２出力信号（ステップＳ４）と、に基づいて（ステップＳ６−Ｓ８）、補給手段を制御して前記現像容器内のトナー濃度を調整（ステップＳ９）する調整モードを実行可能である。【選択図】図９
2019148772.tif 000002
【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と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、検知面が前記搬送部材に径方向の外側から対向して配置され、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、
前記搬送部材を回転駆動する駆動源と、
前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、
前記駆動源を制御することにより前記搬送部材の回転速度を調整可能であると共に、前記搬送部材を第１速度で回転した時に前記検知手段により検知される第１出力信号と、前記搬送部材を前記第１速度とは異なる第２速度で回転した時に前記検知手段により検知される第２出力信号と、に基づいて、前記補給手段を制御して前記現像容器内のトナー濃度を調整する調整モードを実行可能な調整部と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記調整部は、前記第１出力信号の波形の最小値と、前記第２出力信号の波形の最小値と、の差分に基づいて前記調整モードを実行する、
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】
前記調整部は、前記差分に基づいて前記第１出力信号の波形の最大値の補正値を算出し、前記最大値と前記補正値とに基づいて前記調整モードを実行する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記差分に基づいて前記現像容器内の現像剤量を算出し、前記現像容器内の現像剤量に基づいて前記第１出力信号の波形の最大値の補正値を算出し、前記最大値と前記補正値とに基づいて前記調整モードを実行する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記搬送部材は、周方向への現像剤の搬送能力が互いに異なる突部を、回転軸線方向の一部において前記突部が前記検知手段の前記検知面に対向するように、周方向に複数有し、
前記最大値は、前記複数の突部のうち周方向の搬送能力が最も高い所定突部の移動により発生され、前記所定突部が前記検知面と対向する位置を通過する前後に現れる２つのピーク値のうち、先に現れるピーク値である、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記搬送部材は、周方向への現像剤の搬送能力が互いに異なる突部を、回転軸線方向の一部において前記突部が前記検知手段の前記検知面に対向するように、周方向に複数有し、
前記最小値は、前記複数の突部のうち周方向の搬送能力が最も高い所定突部の移動により発生され、前記所定突部が前記検知面と対向する位置を通過する前後に現れる２つのピーク値のうち、後に現れるピーク値である、
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記搬送部材は、回転軸と、前記回転軸の周囲に設けられた羽根と、前記回転軸の表面から径方向に突出し、周方向に前記羽根と異なる位置、かつ、回転軸線方向に前記検知面と重なる位置に設けられたリブと、を有し、
前記所定突部は前記リブである、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアと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、検知面が前記搬送部材に径方向の外側から対向して配置され、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、
前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、
前記検知手段により検知される出力信号と、前記現像容器内の現像剤量と、に基づいて、前記補給手段を制御して前記現像容器内のトナー濃度を調整する調整モードを実行可能な調整部と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記調整部は、前記現像容器内の現像剤量に基づいて、前記搬送部材を所定速度で回転した時に前記検知手段により検知される出力信号の波形の最大値の補正値を算出し、前記最大値と前記補正値とに基づいて前記調整モードを実行する、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記搬送部材は、周方向への現像剤の搬送能力が異なる突部を、回転軸線方向において前記突部が前記検知手段の前記検知面に対向するように、周方向に複数有し、
前記最大値は、前記複数の突部のうち周方向の搬送能力が最も高い所定突部の移動により発生され、前記所定突部が前記検知面と対向する位置を通過する前後に現れる２つのピーク値のうち、先に現れるピーク値である、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記搬送部材は、回転軸と、前記回転軸の周囲に設けられた羽根と、前記回転軸の表面から径方向に突出し、周方向に前記羽根と異なる位置、かつ、回転軸線方向に前記検知面と重なる位置に設けられたリブと、を有し、
前記所定突部は前記リブである、
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記調整部は、形成した画像の画像比率に基づいて前記現像容器内の現像剤量を算出する、
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記搬送部材を回転駆動する駆動源を備え、
前記調整部は、前記駆動源を制御することにより前記搬送部材の回転速度を調整可能であると共に、前記搬送部材を第１速度で回転した時に前記検知手段により検知される第１出力信号と、前記搬送部材を前記第１速度とは異なる第２速度で回転した時に前記検知手段により検知される第２出力信号と、の差分に基づいて前記現像容器内の現像剤量を算出する、
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか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、電子写真方式や静電記録方式等により記録材に画像を形成するために現像装置を利用する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（特許文献１参照）。
【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制御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と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、検知面が前記搬送部材に径方向の外側から対向して配置され、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、前記搬送部材を回転駆動する駆動源と、前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、前記駆動源を制御することにより前記搬送部材の回転速度を調整可能であると共に、前記搬送部材を第１速度で回転した時に前記検知手段により検知される第１出力信号と、前記搬送部材を前記第１速度とは異なる第２速度で回転した時に前記検知手段により検知される第２出力信号と、に基づいて、前記補給手段を制御して前記現像容器内のトナー濃度を調整する調整モードを実行可能な調整部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
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と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、検知面が前記搬送部材に径方向の外側から対向して配置され、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、前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、前記検知手段により検知される出力信号と、前記現像容器内の現像剤量と、に基づいて、前記補給手段を制御して前記現像容器内のトナー濃度を調整する調整モードを実行可能な調整部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る現像装置を示す平面視の断面図である。
【図５】（ａ）インダクタンスセンサ周辺の第２搬送スクリュと現像剤との関係を示す横断面図であり、（ｂ）同じく縦断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る現像装置における通常の現像剤量での出力信号を示し、（ａ）は第１速度、（ｂ）は第１速度の１／２速の第２速度の場合である。
【図７】第１の実施形態に係る現像装置における多量の現像剤量での出力信号を示し、（ａ）は第１速度、（ｂ）は第１速度の１／２速の第２速度の場合である。
【図８】第１の実施形態に係る現像装置における現像剤量と最小値の差分との関係を示すグラフである。
【図９】第１の実施形態に係る現像装置における調整モードの手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態に係る現像装置において、（ａ）はトナー濃度と最大値との関係、（ｂ）は現像剤量と最小値の差分との関係を示すグラフである。
【図１１】第１の実施形態に係る現像装置において、（ａ）は現像剤量と最大値との関係、（ｂ）はトナー濃度と最大値との関係を示すグラフである。
【図１２】第２の実施形態に係る現像装置における調整モードの手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態に係る現像装置における最小値の差分と最大値の補正値との関係を示すグラフである。
【図１４】第３の実施形態に係る現像装置において、（ａ）は現像剤量と最小値の差分との関係を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図１１（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。また、本実施形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム８１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
【００１１】
図１に示すように、画像形成装置１は、画像形成装置本体（以下、装置本体という）１０を備えている。装置本体１０は、シート給送部３０と、画像形成部４０と、シート搬送部１５と、シート排出部１１と、制御部７０と、を備えている。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。装置本体１０には、温湿度センサ１２や、インダクタンスセンサ（検知手段）２６（図３参照）、現像装置２０の駆動源１３（図４参照）などが設けられている。温湿度センサ１２は、装置本体１０の内部の環境情報として温湿度を検知可能である。
【００１２】
シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、シートＳを積載して収容するシートカセット３１と、給送ローラ３２とを備え、収容されたシートＳを画像形成部４０に給送する。
【００１３】
画像形成部４０は、画像形成ユニット８０と、ホッパ４１（図３参照）と、トナー容器４２と、レーザスキャナ４３と、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着装置４６とを備えている。画像形成部４０は、画像情報に基づいてシートＳに画像を形成可能である。なお、本実施形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。トナー容器４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋも同様に、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合がある。
【００１４】
トナー容器４２は、例えば円筒形状のボトルであり、トナーが収容され、各画像形成ユニット８０の上方に、ホッパ４１（図３参照）を介して連結して配置されている。これらトナー容器４２及びホッパ４１は、現像容器２１に現像剤を補給する補給手段を構成する。レーザスキャナ４３は、帯電ローラ８２により帯電された感光ドラム８１の表面を露光して、感光ドラム８１の表面上に静電潜像を形成する。
【００１５】
画像形成ユニット８０は、４色のトナー画像を形成するための４個の画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋを含んでいる。各画像形成ユニット８０は、トナー画像を形成する感光ドラム８１と、帯電ローラ８２と、現像装置２０と、不図示のクリーニングブレードとを備えている。また、感光ドラム８１と、帯電ローラ８２と、現像装置２０と、後述する現像スリーブ２４とについても、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。
【００１６】
感光ドラム（像担持体）８１は、例えば、直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持つよう形成された感光層を有し、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転する。帯電ローラ８２は、感光ドラム８１の表面に接触して、感光ドラム８１の表面を、例えば、一様な負極性の暗部電位に帯電させる。感光ドラム８１の表面では、帯電後、レーザスキャナ４３によって画像情報に基づいて静電像が形成される。感光ドラム８１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置２０によってトナーで現像される。現像装置２０の詳細な構成については、後述する。現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後の感光ドラム８１は、不図示の前露光部によって表面を除電される。
【００１７】
中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋの上方に配置されている。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａ、１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋは、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。
【００１８】
中間転写ベルト４４ｂに１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋを介して正極性の転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が中間転写ベルト４４ｂに順に多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋの表面で静電像を現像して得られたトナー像を転写して移動する。
【００１９】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラー画像をシートＳに転写する。定着装置４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。シート搬送部１５は、シート給送部３０から給送されたシートＳを画像形成部４０からシート排出部１１に搬送する。シート排出部１１は、フェイスダウントレイになっており、排出口１０ａから排出されたシートＳを積載する。
【００２０】
図２に示すように、制御部（調整部）７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ７１と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ７２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７３と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）７４とを備えている。ＣＰＵ７１は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ７１は、入出力回路７４を介して、シート給送部３０、画像形成部４０、シート搬送部１５、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。制御部７０には、温湿度センサ１２、インダクタンスセンサ２６、現像装置２０の駆動源１３などが接続されており、これら温湿度センサ１２及びインダクタンスセンサ２６等の検知結果に基づいて駆動源１３等を制御可能である。即ち、制御部７０は、駆動源１３を制御することにより後述する第２搬送スクリュ（搬送部材）２３の回転速度を調整可能である。
【００２１】
制御部７０は、ＣＭＹＫ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面分積算することで、ビデオカウント値を算出することができる。
制御部７０は、ビデオカウント値に基づいて、現像スリーブ２４や各スクリュ２２，２３等の回転速度等を制御する。また、制御部７０は、例えば、所定枚数の画像形成ごと、あるいは電源オン時などに調整モードを実行可能である。調整モードについては、後述する。
【００２２】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム８１が回転して表面が帯電ローラ８２により帯電される。そして、レーザスキャナ４３により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム８１に対して発光され、感光ドラム８１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
【００２３】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ３２が回転し、シートカセット３１の最上位のシートＳを分離しながら給送する。そして、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、シートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着装置４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、排出口１０ａから排出されてシート排出部１１に積載される。
【００２４】
次に、本実施形態で使用される負帯電特性のトナー（非磁性）と正帯電特性のキャリアを含む二成分現像剤について、詳細に説明する。トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、さらには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。トナーの体積平均粒径は、粒径が小さすぎるとキャリアと摩擦し難くなるため帯電量を制御しづらくなり、大きすぎると精細なトナー像を形成できなくなることから、４μｍ〜１０μｍが好ましく、より好ましくは８μｍ以下である。また、最近では定着性を良くするために、融点の低いトナーあるいはガラス転移点の低い（例えば７０℃以下）トナーが用いられる。さらには、定着後の分離性を良くするためにワックスを含有するトナーが用いられる。本実施形態では、ワックスを含有する粉砕トナーを用いる。
【００２５】
トナーの体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置として、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。測定方法を以下に示す。一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％塩化ナトリウム水溶液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加えたものに、さらに測定試料であるトナーを０．５〜５０ｍｇ加える。このトナーを懸濁した電解水溶液を超音波分散器で約１〜３分間、分散処理する。分散処理後、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャとして１００μｍアパーチャを用いて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、トナーの体積平均粒径を得る。
【００２６】
キャリアは、例えば表面酸化あるいは未酸化の鉄、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、あるいは酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアの体積平均粒径は２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍである。キャリアの抵抗率は１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本現像装置２０では、抵抗率が１０８Ωｃｍの磁性キャリアを用いる。
【００２７】
キャリアの抵抗率は、一方の電極に加圧した状況で電圧印加することに伴い回路に流れる電流に基づき抵抗率を得る方法によって測定した。具体的には、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て、該セルの片方の電極に１ｋｇの重量で加圧した状況下で両電極間に電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して測定した。磁性キャリアの体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて測定した。測定方法は、まず体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を対数分割して測定し、それからそれぞれの測定チャンネルにおける粒子数を測定する。そして、この測定結果から体積５０％のメジアン径をもって磁性キャリアの体積平均粒径とする。
【００２８】
次に、現像装置２０について、図３及び図４に基づいて詳細に説明する。現像装置２０は、装置本体１０に着脱可能で、現像剤を収容する現像容器２１と、第１搬送スクリュ２２と、第２搬送スクリュ２３と、現像スリーブ２４と、規制ブレード２５と、インダクタンスセンサ２６と、を有している。現像装置２０は、感光ドラム８１上に形成された静電像をトナーにより現像する。現像容器２１は、感光ドラム８１に対向する位置に、現像スリーブ２４が露出する開口部２１ａを有している。
【００２９】
現像容器２１は、略中央部にて長手方向に延在する隔壁２７を有している。現像容器２１は、この隔壁２７によって水平方向に現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとに区画されている。現像剤は、これら現像室２１ｂ及び攪拌室２１ｃに収容されている。現像室２１ｂは、現像スリーブ２４に現像剤を供給する。攪拌室２１ｃは、現像室２１ｂに連通し、現像スリーブ２４からの現像剤を回収して攪拌する。現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとの間の隔壁２７には、両端部において現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとを相互に連通させる２つの連通部２７ａ，２７ｂが形成されている。尚、本実施形態の現像装置２０では、現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとは水平方向に配置されているが、これには限られず、現像室と攪拌室とが上下に配置されていたり、あるいは、その他の形態の現像装置であってもよい。
【００３０】
第１搬送スクリュ２２は、現像室２１ｂに現像スリーブ２４の軸方向に沿って現像スリーブ２４と略平行に配置され、現像室２１ｂ内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。第１搬送スクリュ２２は、現像容器２１に回転自在に設けられ磁性を有する軸部２２ａと、軸部２２ａの周囲に設けられて一体回転し、回転により現像容器２１の内部の現像剤を搬送方向Ｄ１に搬送する螺旋状の羽根２２ｂと、を有している。
【００３１】
第２搬送スクリュ２３は、攪拌室２１ｃ内に第１搬送スクリュ２２の軸と略平行に配置され、攪拌室２１ｃ内の現像剤を第１搬送スクリュ２２と反対方向に搬送する。第２搬送スクリュ２３は、現像容器２１に回転自在に設けられ磁性を有する軸部（回転軸）２３ａと、軸部２３ａと一体回転し、回転により現像容器２１内の現像剤を搬送方向Ｄ１に搬送する螺旋状の非磁性の羽根２３ｂと、を有している。現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとは、現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤の循環経路を構成している。各スクリュ２２，２３は、現像剤を相反する方向に搬送するとともに、これらのスクリュ２２，２３の対向位置においては現像剤を相互に反対方向に搬送する。トナーは、各スクリュ２２，２３によって攪拌されることにより、キャリアと摺擦して負極性に摩擦帯電される。各スクリュ２２，２３及び現像スリーブ２４は、駆動源１３によって回転駆動され、各スクリュ２２，２３は回転することで現像容器２１内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。尚、本実施形態では、各スクリュ２２，２３の羽根２２ｂ，２３ｂは、いずれも螺旋状であるが、これには限られず、羽根は、軸部２２ａ，２３ａに対して傾斜して設けた不連続の平板状であってもよい。
【００３２】
第２搬送スクリュ２３は、両端側を除く部分において、羽根２３ｂのピッチ間に複数のリブ２３ｄを有している。即ち、第２搬送スクリュ２３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２３ｂを有すると共にリブ２３ｄを周方向に複数有している。また、第２搬送スクリュ２３は、軸部２３ａの表面から径方向に突出し、周方向に羽根２３ｂと異なる位置、かつ、回転軸線方向に検知面２６ａと重なる位置に設けられたパドル（リブ、所定突部）２３ｐを有している。パドル２３ｐは、複数の突部のうち周方向の搬送能力が最も高く設けられている。パドル２３ｐの詳細については、後述する。
【００３３】
本実施形態では、第１搬送スクリュ２２は、軸部２２ａの周りに非磁性材料で構成された羽根２２ｂをスパイラル状に設けたスクリュ構造であって、スクリュ径は直径２０ｍｍでスクリュピッチは２０ｍｍで、回転数は４００ｒｐｍに設定している。第２搬送スクリュ２３も、軸部２３ａの周りに非磁性材料で構成された羽根２３ｂをスパイラル状に設けたスクリュ構造である。第２搬送スクリュ２３のスクリュ径は直径２０ｍｍで、スクリュピッチは補給口２８が配置されている側は３０ｍｍで、補給口２８が配置されていない側のピッチを２０ｍｍとしており、補給口２８を設けた方の搬送性を大きくしている。回転数は４００ｒｐｍに設定している。
【００３４】
攪拌室２１ｃにおいて、現像剤の搬送方向Ｄ１の上流側の端部には、上方に開口した補給口２８が形成され、補給口２８にはホッパ４１が接続されている。ホッパ４１は、トナーとキャリアを混合した補給用二成分現像剤（通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容する。ホッパ４１から供給されたトナーは、補給口２８から攪拌室２１ｃに補給される。トナー容器４２からホッパ４１を介して攪拌室２１ｃに供給される補給剤の量は、トナー容器４２の回転回数によって概ね決定される。この回転回数は、制御部７０で求められたビデオカウント値、あるいは現像容器２１内に設置されたインダクタンスセンサ２６の検出信号等に基づいて、制御部７０により設定される。制御部７０は、インダクタンスセンサ２６の検出信号に基づき算出されるトナーとキャリアの比率に従って、トナー濃度が重量比で１０％程度となる量の補給剤を供給するように、回転回数を調整する。このようにして、画像形成時に消費された量と略同量のトナーを補給するようにしている。
【００３５】
現像装置２０では、上述のように補給剤が補給されるようになっているが、現像容器２１内の現像剤が多くなり過ぎると、現像剤の撹拌が不十分となって濃度ムラやカブリが発生したり、あるいは現像容器２１から現像剤が溢れ出したりする。そこで、現像容器２１内の現像剤が多くなり過ぎないように、余剰な現像剤は現像容器２１から排出されるようになっている。
【００３６】
攪拌室２１ｃ内の現像剤を搬送する第２搬送スクリュ２３の搬送方向下流側には、第２搬送スクリュ２３と逆方向に現像剤を搬送する返しスクリュ２３ｃと、第２搬送スクリュ２３と同方向に現像剤を搬送する排出スクリュ２３ｅとが順に設けられている。返しスクリュ２３ｃは、攪拌室２１ｃ内において循環経路外から循環経路内に押し戻すように現像剤の一部を搬送する。第２搬送スクリュ２３と返しスクリュ２３ｃとは、連通部２７ｂに対向する位置にそれらの接続箇所（継ぎ目）が位置するように設けられる。返しスクリュ２３ｃによって押し戻されなかった現像剤は、排出スクリュ２３ｅ側に搬送される。排出スクリュ２３ｅの搬送方向下流側には、排出スクリュ２３ｅによって搬送された現像剤を現像容器２１外へ排出させるための排出口２９が設けられている。
【００３７】
第２搬送スクリュ２３によって排出口２９側へ現像剤は搬送されるが、搬送された現像剤の多くは返しスクリュ２３ｃによって押し戻されて、連通部２７ｂを通過し現像室２１ｂに受け渡される。これに対し、返しスクリュ２３ｃによって押し戻されなかった一部の現像剤は、返しスクリュ２３ｃを乗り越え、排出スクリュ２３ｅによって排出口２９まで搬送される。このようにして排出口２９まで搬送された現像剤は、排出口２９から現像容器２１の外に余剰現像剤として排出される。排出口２９は、下方に開口しており、現像剤は落下することで排出口２９から排出される。排出口２９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。
【００３８】
現像装置２０では、例えば返しスクリュ２３ｃの長さが長過ぎると、現像剤の排出が必要以上に抑制され、現像容器２１内の現像剤量が多くなりすぎて現像剤の帯電性能の低下が進行してしまう。反対に、返しスクリュ２３ｃが短すぎると、現像剤の排出が必要以上に促進され、現像容器２１内の現像剤量が少なくなりすぎて現像スリーブ２４上の現像剤のコート量が安定しなくなり得る。そのため、返しスクリュ２３ｃの長さ、直径、ピッチは、現像装置２０の構成や排出条件、現像容器２１内の現像剤量、目標とする排出量に応じて適宜変更される。
【００３９】
現像装置２０では、例えば厚紙プリントを行う際に現像剤をシートへ十分に定着させるため、プロセス速度を変更する制御が行われる場合がある。例えば厚紙モードでは、厚紙モードでない場合のプロセス速度＝１２０ｍｍ／ｓｅｃから、１／２速＝６０ｍｍ／ｓｅｃにプロセス速度を変更することがある。プロセス速度が変更された場合、第１搬送スクリュ２２及び第２搬送スクリュ２３の回転速度は、プロセス速度変更前の２５０ｒｐｍから１／２速＝１２５ｒｐｍに変わる。このように、第１搬送スクリュ２２と第２搬送スクリュ２３とが複数の回転速度で回転され得る場合には、回転速度が変わることに応じて排出口２９にまで到達する現像剤量が変動する。即ち、現像剤の排出量が変わり、現像容器２１内の現像剤量が変動し易くなる。
【００４０】
そこで、現像装置２０では、返しスクリュ２３ｃと排出スクリュ２３ｅとの間に、フランジ状のつば部２３ｆが設けられている。これにより、プロセス速度の変更に伴う現像容器２１内の現像剤量の変動を抑えるようにしている。つば部２３ｆは、第２搬送スクリュ２３の回転速度の変更前後で、第２搬送スクリュ２３と返しスクリュ２３ｃとの搬送能力の違いによって、排出口２９に向かって搬送される現像剤にかかる慣性力の差を低減させる。これにより、回転速度の変更に応じて排出口２９に到達する現像剤量の変動が抑制され、第２搬送スクリュ２３の回転速度が変更したとしても、現像剤の排出量を変動させずに一定の排出量で排出できるようにしている。
【００４１】
現像スリーブ（現像剤担持体）２４は、現像容器２１内の現像剤を担持して、感光ドラム８１に対向する現像領域に搬送する。現像スリーブ２４は、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施形態では直径２０ｍｍのアルミニウム製としている。現像スリーブ２４の内側には、ローラ状のマグネットローラ２４ａが、現像容器２１に対して非回転状態で固定設置されている。マグネットローラ２４ａは、現像磁極Ｓ１と、現像剤を搬送する磁極Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｓ３と、を有している。このうち同極であるＳ３極とＳ２極は、隣り合って現像容器２１の内部側に設置されており、極間に反発磁界が形成されているため、現像スリーブ２４の表面から現像剤が離間されるよう剥ぎ取られた現像剤は現像室２１ｂに回収される。
【００４２】
現像装置２０内の現像剤は、マグネットローラ２４ａにより現像スリーブ２４上に担持される。その後、現像スリーブ２４上の現像剤は規制ブレード２５により層厚を規制され、現像スリーブ２４が回転することによって感光ドラム８１と対向した現像領域に回転搬送される。現像領域で現像スリーブ２４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。現像スリーブ２４と感光ドラム８１とが最近接する領域におけるこれらの隙間は、約３００μｍである。このため、現像領域に搬送された現像剤は感光ドラム８１を摺擦する。磁気穂を感光ドラム８１に接触させることにより、トナーを感光ドラム８１に供給することで、感光ドラム８１の静電潜像をトナー像として現像する。
【００４３】
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、現像領域よりも現像スリーブ２４の回転方向上流側に配設されている。そして、この規制ブレード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へと送られる。尚、規制ブレード２５の現像スリーブ２４の表面との間隙（ギャップ）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の磁気穂の穂切り量が規制されて、現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。尚、規制ブレード２５と現像スリーブ２４との最近接位置の間隔は、２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では、これを５００μｍに設定して、規制ブレード２５によって現像スリーブ２４上の単位面積当たりの現像剤のコート量を、例えば３０ｍｇ／ｃｍ２程度に規制している。
【００４４】
現像スリーブ２４は、規制ブレード２５による磁気穂の穂切りによって層厚を規制された現像剤を担持したまま、感光ドラム８１との対向面において同一方向に回転し、担持した現像剤を現像領域に搬送する。例えば、感光ドラム８１の周速は３００ｍｍ／ｓｅｃであり、現像スリーブ２４の周速は５４０ｍｍ／ｓｅｃ、即ち感光ドラム８１の周速の１．８倍である。感光ドラム８１に対する現像スリーブ２４の周速比は、通常０．３〜３．０倍の間、好ましくは０．５〜２．０倍の間に設定する。周速比が大きいほど現像効率は高まるが、大きすぎるとトナー飛散や現像剤劣化等の問題が生じやすいので、周速比は０．５〜２．０倍の範囲内に設定するのが好ましい。
【００４５】
インダクタンスセンサ２６は、装置本体１０に設けられており、装置本体１０に装着された現像容器２１の側面に当接し、現像容器２１の側壁を介在して第２搬送スクリュ２３の軸部２３ａに対向して配置される。インダクタンスセンサ２６は、制御部７０に接続されており、攪拌室２１ｃ内を搬送される現像剤のトナー濃度を検知して、電気信号を制御部７０に送信する。インダクタンスセンサ２６は、検知面２６ａが第２搬送スクリュ２３に径方向の外側から対向して配置され、現像容器２１内のトナー濃度を検知して信号を出力する。感光ドラム８１上の静電潜像の現像により、現像装置２０内の現像剤のトナー濃度が低下するので、攪拌室２１ｃ内の現像剤に対向して設けたインダクタンスセンサ２６により、攪拌室２１ｃで現像剤のトナー濃度を検出する。インダクタンスセンサ２６は、制御電圧の印加により、現像容器２１の内部の現像剤の透磁率を検出可能である。制御部７０は、インダクタンスセンサ２６を利用して、自動トナー補給制御（ＡＴＲ）を実行可能としている。これにより、制御部７０は、第２搬送スクリュ２３によって、補給口２８から供給されたトナーと攪拌室２１ｃ内にある現像剤とを攪拌及び搬送して、現像剤のトナー濃度を一定に制御している。
【００４６】
インダクタンスセンサ２６には、図示を省略したが、電源電圧（例えば５．０Ｖ）印加用の束線と、制御電圧（例えば４．０〜６．０Ｖ）印加用の束線と、アース用の束線と、出力電圧用の束線の４つの不図示の束線が配線されている。トナー濃度が低くなり、検知面２６ａ近傍を通過する現像剤に含まれるキャリアの割合が相対的に増加した場合には透磁率が大きくなり、インダクタンスセンサ２６の出力電圧は上昇する。反対に、トナー濃度が高くなり、検知面２６ａ近傍を通過する現像剤に含まれるキャリアの割合が相対的に減少した場合には透磁率が小さくなり、インダクタンスセンサ２６の出力電圧は低下する。
【００４７】
一般的に、高温多湿環境においては現像剤のトナー帯電量が低下して、トナー粒子間あるいはキャリア粒子間のクーロン反発力を低下させるため、現像剤の嵩密度は上昇する。また、低温低湿環境においては現像剤のトナー帯電量が増加して、トナー粒子間あるいはキャリア粒子間のクーロン反発力を増加させるため、現像剤の嵩密度は低下する。インダクタンスセンサ２６は、トナー濃度が変わらなくても現像剤の嵩密度が変わってしまうと、異なる出力電圧、即ち検知結果を出力する。即ち、トナー濃度が同じ現像剤であっても、高温多湿環境下であるか低温低湿環境下であるかによって、インダクタンスセンサ２６からは異なる検知結果が得られる。
【００４８】
また、第１搬送スクリュ２２及び第２搬送スクリュ２３の回転速度が変更された場合にも、検知面２６ａ近傍の現像剤の嵩密度は変化する。例えば、回転速度が１／２速に変更された場合には、現像剤の搬送速度が遅くなる影響で嵩密度が上昇することから、インダクタンスセンサ２６の出力電圧は上昇する。即ち、トナー濃度が同じ現像剤であっても、第１搬送スクリュ２２及び第２搬送スクリュ２３の回転速度が変更されると、インダクタンスセンサ２６からは異なる検知結果が得られることになる。これにより、トナー濃度の検知精度が低下してしまう。
【００４９】
そこで、この現像装置２０では、動作環境（温度、相対湿度、水分量など）やプロセス速度を変更するモード（等速モード、厚紙１／２速モードなど）の指定に応じて、インダクタンスセンサ２６に印加する制御電圧を変更するようにしている。この制御電圧を変えることによって、動作環境やプロセス速度が変わったとしても、トナー濃度が同じであれば、インダクタンスセンサ２６の検知精度の低下を抑制することができる。
【００５０】
現像装置２０では、トナー容器４２から補給剤が補給され、現像容器２１内の現像剤が多くなると、過剰な現像剤が現像容器２１から排出されるようになっている。この際、現像容器２１内の現像剤量は、補給される補給剤量と排出される現像剤量の関係で変動し得る。現像剤量が多くなると自重により現像剤の嵩密度が上昇し得ることから、インダクタンスセンサ２６の出力電圧は上昇し得る。即ち、トナー濃度が同じ現像剤であっても、現像容器２１内の現像剤量によって、インダクタンスセンサ２６からは異なる検知結果が得られることになる。そうであると、正しいトナー濃度を検知することができない。
【００５１】
そこで、本実施形態の現像装置２０では、異なるプロセス速度でのインダクタンスセンサ２６の検知結果を用いて現像容器２１内の現像剤量を推定し、インダクタンスセンサ２６の検知結果を補正できるようにしている。この補正によって、現像容器２１内の現像剤の量が変化したとしても、トナー濃度を高精度に検知することができる。インダクタンスセンサ２６の検知結果を用いて現像容器２１内の現像剤の量を推定し、インダクタンスセンサ２６の検知結果を補正する詳細な手法については後述する。
【００５２】
次に、攪拌室２１ｃ内に配置されるインダクタンスセンサ２６並びにその近傍の周辺構成について、図４〜図５（ｂ）を用いて具体的に説明する。本実施形態では、羽根２３ｂの羽根径は一律でなく、少なくともインダクタンスセンサ２６に対向する範囲の羽根径はそれ以外の箇所の羽根径と異なっている。例えば、インダクタンスセンサ２６に対向する範囲の羽根径は直径１３ｍｍであり、それ以外の羽根径は直径１６ｍｍとしている。羽根径が小径化されている羽根２３ｂの軸方向の範囲は、例えば１２ｍｍである。尚、第２搬送スクリュ２３の軸部２３ａの軸径は、例えば直径６ｍｍである。また、羽根２３ｂの１ピッチは、例えば２０ｍｍである。
【００５３】
攪拌室２１ｃは、現像容器２１の底部が第２搬送スクリュ２３の外周部（詳しくは羽根２３ｂの外周）に沿って、例えば直径１８ｍｍの半円形状に形成されている。本現像装置２０では、第２搬送スクリュ２３の外周部と底部との間に、１ｍｍのクリアランスが確保されている。
【００５４】
インダクタンスセンサ２６は、例えばセンサ本体からの高さが４ｍｍで、直径が８ｍｍ程度の円柱形状の検知面２６ａを有する。図５（ａ）に示すように、インダクタンスセンサ２６は、検知面２６ａが攪拌室２１ｃ（図４参照）の底面から例えば２ｍｍ程度、第２搬送スクリュ２３側に突出するように設けられている。検知面２６ａは、円形状の面であり、第２搬送スクリュ２３の回転軸に向けられている。具体的には、検知面２６ａの検知面の中心と第２搬送スクリュ２３の回転軸中心とを結ぶ直線と、水平線とが４５°の角度をなすように、インダクタンスセンサ２６は配設されている。本現像装置２０では、検知面２６ａと第２搬送スクリュ２３の外周部との間に０．５ｍｍ以上のクリアランスが確保されている。
【００５５】
上述したように、検知面２６ａは第２搬送スクリュ２３側に向けて突出されている。その理由は、検知面２６ａ近傍では現像剤を所定値以上の流速で通過させる必要があるからである。一般的に、第２搬送スクリュ２３の回転軸中心から離れた外周側では、回転軸中心に近い内周側に比べると現像剤の搬送力は弱まる。そのため、第２搬送スクリュ２３の外周部と底部との間に１ｍｍのクリアランスが確保されている箇所では、現像剤の流速が遅くなる。そして、現像剤の流速が所定値以下になった場合には、検知面２６ａ近傍に現像剤Ｄｅが滞留し易くなる。そうなると、仮に検知面２６ａが突出されていないとすると、補給剤が補給されたとしても現像剤の入れ替えが生じずに、その結果、トナー濃度の誤検知を誘発し得る。そこで、現像剤が滞留しやすい１ｍｍの範囲外に検知面２６ａを突出させることで、現像剤が滞留し難い箇所でトナー濃度の検知を行い得るようにしている。
【００５６】
ただし、攪拌室２１ｃ内に検知面２６ａを突出させ過ぎると、羽根２３ｂに干渉する可能性がある。その場合、干渉を避けるために、羽根２３ｂの羽根径をさらに小さくする必要がある。しかし、羽根２３ｂの羽根径を小さくした場合には、検知面２６ａ近傍の現像剤の流速が遅くなり得ることから、羽根２３ｂの羽根径をより小さくするのは難しい。これに鑑み、検知面２６ａの突出量は羽根２３ｂに干渉しない１．０〜２．５ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００５７】
第２搬送スクリュ２３のリブ２３ｄは、例えば２０ｍｍピッチで設けられた羽根２３ｂのピッチ間に設けられている。第２搬送スクリュ２３のインダクタンスセンサ２６の検知面２６ａに対向する箇所には、リブ２３ｄの代わりにパドル２３ｐが設けられている。パドル２３ｐは、回転軸線方向長さが９ｍｍ、径方向長さが３．５ｍｍに形成されている。この場合、パドル２３ｐの外縁部が羽根２３ｂと同じ直径１３ｍｍの円周上を通過するので、パドル２３ｐは検知面２６ａの近傍の現像剤の搬送を補助し得る。尚、羽根２３ｂの搬送方向上流側の所定範囲内には、循環経路全体での現像剤の循環バランスの観点からリブ２３ｄが配置されていない。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、パドル２３ｐがインダクタンスセンサ２６の検知面２６ａと対向する位置を通過する際は、パドル２３ｐの回転方向下流側で現像剤Ｄｅが搬送され、回転方向上流側に現像剤が少ない疎空間Ｓｐが生じ易い。したがって、回転する第２搬送スクリュ２３の羽根２３ｂ及びパドル２３ｐが現像剤を攪拌搬送する場合、インダクタンスセンサ２６周辺の現像剤の挙動は、現像容器２１内の現像剤量によって次のようになる。
【００５９】
まず、現像容器２１内の現像剤量が少ない場合で、現像剤Ｄｅの剤面の殆どが、図５（ｂ）の破線Ｍのように、第２搬送スクリュ２３の軸部２３ａの中心軸よりより低い場合、現像剤の第２搬送スクリュ２３の搬送方向の分布は、次のようになる。即ち、現像剤Ｄｅは、羽根２３ｂ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２３ｂ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２１内の現像剤総量が少ないほど、パドル２３ｐ周辺における現像剤量が少なくなり、空振り（パドル２３ｐ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２６の検知領域に空気層が多くなる。
【００６０】
次に、現像剤Ｄｅの剤面が、図５（ｂ）の細実線Ｎのように、第２搬送スクリュ２３の軸部２３ａ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２３ｂ及びパドル２３ｐ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。
【００６１】
一方、現像剤Ｄｅの剤面が、第２搬送スクリュ２３の羽根２３ｂやパドル２３ｐの頂点以上の高さとなるほど、現像容器２１内の現像剤量が多い状態では、第２搬送スクリュ２３の回転力を受けるのは羽根２３ｂやパドル２３ｐの回転半径内の現像剤である。したがって、羽根２３ｂやパドル２３ｐの回転半径より上方にある現像剤は第２搬送スクリュ２３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２３ｂやパドル２３ｐの回転半径内においても嵩が密な状態になる。
【００６２】
ここで、インダクタンスセンサ２６の検知結果を用いて現像容器２１内の現像剤の量を推定し、インダクタンスセンサ２６の検知結果を補正する手法について説明する。まず、第２搬送スクリュ２３の回転とインダクタンスセンサ２６に出力される信号との関係について説明する。
【００６３】
図６（ａ）は、第２搬送スクリュ２３が等速モード（第１速度）で数回転する間にインダクタンスセンサ２６に出力される信号の一例である。インダクタンスセンサ２６に出力される信号は、第２搬送スクリュ２３の回転に合わせ増減する。まず、信号の増減の意味について説明する。図５（ａ）に示すように、羽根２３ｂがインダクタンスセンサ２６近傍を通過する際、またパドル２３ｐがインダクタンスセンサ２６近傍を通過する際には、現像剤Ｄｅが羽根２３ｂまたはパドル２３ｐによってインダクタンスセンサ２６側へ圧縮される。
【００６４】
インダクタンスセンサ２６は現像剤の嵩密度が増加すると信号が大きくなるため、現像剤が羽根２３ｂまたはパドル２３ｐによってインダクタンスセンサ２６側へ圧縮されると信号が大きくなる。一方、羽根２３ｂまたはパドル２３ｐがインダクタンスセンサ２６近傍を通過した直後は、インダクタンスセンサ２６近傍の現像剤が羽根２３ｂまたはパドル２３ｐによって掻き取られ、疎空間Ｓｐが発生し得る。そのため、インダクタンスセンサ２６近傍の現像剤の嵩密度が低下し、インダクタンスセンサ２６の信号は小さくなる。本実施形態の第２搬送スクリュ２３を用いた際には、パドル２３ｐによるインダクタンスセンサ２６近傍の現像剤の圧縮または掻き取りの影響が、羽根２３ｂよりも大きい。このため、パドル２３ｐがインダクタンスセンサ２６近傍を通過する際に、インダクタンスセンサ２６から信号の最大値Ｘ１ａと最小値Ｙ１ａとが出力される。
【００６５】
ここで、最大値Ｘ１ａは、第２搬送スクリュ２３のパドル２３ｐの移動により発生され、パドル２３ｐが検知面２６ａと対向する位置を通過する前後に現れる２つのピーク値のうち、先に現れるピーク値である。また、最小値Ｙ１ａは、第２搬送スクリュ２３のパドル２３ｐの移動により発生され、パドル２３ｐが検知面２６ａと対向する位置を通過する前後に現れる２つのピーク値のうち、後に現れるピーク値である。尚、本実施形態では、最大値Ｘ１ａとは、第２搬送スクリュ２３を第１速度で回転した時にインダクタンスセンサ２６により検知される第１出力信号の波形における１周期ごとに現れる最大値の複数個の平均としている。また、最小値Ｙ１ａとは、第２搬送スクリュ２３を第１速度で回転した時にインダクタンスセンサ２６により検知される第１出力信号の波形における１周期ごとに現れる最小値の複数個の平均としている。
【００６６】
図６（ｂ）は、図６（ａ）と同じトナー濃度、同じ現像剤量の状態で、プロセス速度を厚紙１／２速モード（第２速度）に変更した際に、第２搬送スクリュ２３が回転する間にインダクタンスセンサ２６に出力される信号の一例である。１回転に要する時間は、図６（ａ）のｔ１ａに対して、約２倍のｔ２ａに延びている。図６（ａ）の信号と比べると、第２搬送スクリュ２３が１回転する間にインダクタンスセンサ２６に出力される信号の波形が異なっている。特に、現像剤がパドル２３ｐによって掻き取られた際の最小値Ｙ２ａが、図６（ａ）の最小値Ｙ１ａに比べて大きくなっている。尚、本実施形態では、最小値Ｙ２ａとは、第２搬送スクリュ２３を第１速度とは異なる第２速度で回転した時にインダクタンスセンサ２６により検知される第２出力信号における１周期ごとに現れる最小値の複数個の平均としている。
【００６７】
プロセス速度が遅くなると信号最小値が大きくなる理由について説明する。信号最小値は、パドル２３ｐによって現像剤が掻き取られることで生じる。プロセス速度が遅くなると、パドル２３ｐが現像剤を掻き取る速度に対し、掻き取った現像剤が重力によって再びインダクタンスセンサ２６近傍に流入する速度、また搬送方向前後から現像剤がインダクタンスセンサ２６近傍に流入する速度の影響が大きくなる。このため、信号最小値はプロセス速度が速い場合に比べ大きくなる。
【００６８】
また、現像剤がインダクタンスセンサ２６近傍に流入する量は、現像容器２１内の現像剤の量が多い程、多くなる。図７（ａ）に、図６（ａ）に比べ現像容器２１内の現像剤量が多い場合の第２搬送スクリュ２３が等速モードで数回転する間にインダクタンスセンサ２６に出力される信号の一例を示す。また、図７（ｂ）に図６（ｂ）に比べ現像容器２１内の現像剤量が多い場合の第２搬送スクリュ２３が厚紙１／２速モードで数回転する間にインダクタンスセンサ２６に出力される信号の一例を示す。１回転に要する時間は、図７（ａ）のｔ１ｂに対して、約２倍のｔ２ｂに延びている。
【００６９】
現像容器２１内の現像剤量が多い場合に、等速モードと厚紙１／２速モードでの最小値Ｙ２−Ｙ１の差分が大きくなっている。図８に、現像容器２１内の現像剤量と、等速モード及び厚紙１／２速モードでの最小値の差分ｄＹ（＝Ｙ２−Ｙ１）との関係を示す。図８に示すように、現像容器２１内の現像剤量が多くなる程、等速モード及び厚紙１／２速モードでの最小値の差分ｄＹが大きくなっていることがわかる。この関係を用いることで、等速モード及び厚紙１／２速モードでの最小値の差分ｄＹから現像容器２１内の現像剤量を推定できる。
【００７０】
次に、インダクタンスセンサ２６の検知結果を用いて現像容器２１内の現像剤量を推定し、インダクタンスセンサ２６の検知結果を補正して現像容器２１内のトナー濃度を調整する調整モードの手順について、図９のフローチャートを用いて説明する。この調整モードは、例えば、所定枚数の画像形成ごとに実行したり、あるいは電源オン時などに実行する。
【００７１】
まず、制御部７０は、第２搬送スクリュ２３を、第１速度（図６（ａ）及び図７（ａ）の等速モードに対応）で回転する（ステップＳ１）。制御部７０は、インダクタンスセンサ２６からの信号波形の最小値Ｙ１と最大値Ｘ１とを読み取る（ステップＳ２）。図１０（ａ）に現像容器２１内の現像剤量がαである時における現像容器２１内の現像剤のトナー濃度と、第１速度におけるインダクタンスセンサ２６からの信号波形の最大値Ｘ１との関係を示す。このグラフの関係から、信号波形の最大値Ｘ１を用いて、現像剤トナー濃度Ｄｔを算出できる。しかし、この現像剤トナー濃度Ｄｔは、現像容器２１内の現像剤量がαである時には正しいトナー濃度であるが、現像剤量がαでない時には誤差を含んでいる。
【００７２】
次に、制御部７０は、第２搬送スクリュ２３を、第２速度（図６（ｂ）及び図７（ｂ）の厚紙１／２モードに対応）で回転する（ステップＳ３）。制御部７０は、インダクタンスセンサ２６からの信号波形の最小値Ｙ２を読み取る（ステップＳ４）。制御部７０は、第１速度での最小値Ｙ１と第２速度での最小値Ｙ２との差分ｄＹを算出し（ステップＳ５）、この差分ｄＹに基づいて現像容器２１内の現像剤量を算出する（ステップＳ６）。即ち、制御部７０は、第１出力信号の波形の最小値Ｙ１と、第２出力信号の波形の最小値Ｙ２と、の差分ｄＹに基づいて現像剤量を算出する。図１０（ｂ）に、現像容器２１内の現像剤量と、第１速度での最小値Ｙ１及び第２速度での最小値Ｙ２との差分ｄＹと、の関係を示す。図１０（ｂ）に示すように、第１速度での最小値Ｙ１と第２速度での最小値Ｙ２との差分ｄＹを用いて、現像容器２１内の現像剤量βを算出できる。
【００７３】
そして、制御部７０は、得られた現像容器２１内の現像剤量に基づいて、第１速度での最大値Ｘ１の現像剤量による補正値ｄＸを算出する（ステップＳ７）。図１１（ａ）に、現像容器２１内の現像剤量と第１速度での最大値Ｘ１との関係を示す。図１１（ａ）に示すように、現像容器２１内の現像剤量がαの時に比べ、現像容器２１内の現像剤量がαより大きいβの時は第１速度での最大値が補正値ｄＸだけ大きくなっていることがわかる。
【００７４】
制御部７０は、第１速度での最大値Ｘ１と第１速度での最大値Ｘ１の補正値ｄＸとに基づいて、トナー濃度Ｘ０を算出する（ステップＳ８）。即ち、制御部７０は、現像容器２１内の現像剤量に基づいて、第２搬送スクリュ２３を第１速度（所定速度）で回転した時にインダクタンスセンサ２６により検知される出力信号の波形の最大値Ｘ１の補正値ｄＸを算出する。そして、制御部７０は、最大値Ｘ１と補正値ｄＸとに基づいて調整モードを実行する。
【００７５】
図１１（ｂ）に、現像容器２１内の現像剤量がαである時における現像容器２１内の現像剤のトナー濃度と第１速度での最大値Ｘ１との関係を再度示す。図１１（ａ）から、現像容器２１内の現像剤量がαの時に比べ、現像容器２１内の現像剤量がαより大きいβの時は第１速度での最大値Ｘ１がｄＸだけ大きくなることがわかっている。このため、図１１（ｂ）において、現像容器２１内の現像剤量の影響を補正するためには、第１速度での最大値Ｘ１よりもｄＸ小さいＸ０に対応するトナー濃度Ｄｔ０を用いれば良い。そして、制御部７０は、補正後のトナー濃度Ｄｔ０に基づいて、トナー補給を実行する（ステップＳ９）。以上の手順によって、現像容器２１内の現像剤量の影響を考慮してトナー濃度を補正し、補正されたトナー濃度Ｄｔ０を目標トナー濃度値にするように補給剤を補給制御することで、現像容器２１内の現像剤トナー濃度を安定させることができる。上述したように、制御部７０は、調整モードにおいて、第１速度での最小値Ｙ１と第２速度での最小値Ｙ２とを用いて得られた現像容器２１内の現像剤量に基づいて、トナー容器４２及びホッパ４１を制御して現像容器２１内のトナー濃度を調整する。特に、本実施形態では、制御部７０は、調整モードにおいて、インダクタンスセンサ２６により検知される出力信号（最大値Ｘ１）と、現像容器２１内の現像剤量と、に基づいて、トナー容器４２及びホッパ４１を制御して現像容器２１内のトナー濃度を調整する。
【００７６】
上述したように本実施形態の現像装置２０によれば、制御部７０は、現像容器２１内の現像剤量に基づいて、調整モードを実行している。即ち、制御部７０は、現像容器２１内の現像剤量に基づいて、第１速度での最大値Ｘ１と第１速度での最大値Ｘ１の補正値ｄＸとを算出し、トナー濃度Ｘ０を算出して、トナー容器４２及びホッパ４１を制御して現像容器２１内のトナー濃度を調整する。このため、現像容器２１内の現像剤量の変動に応じてトナー濃度を補正できない場合に比べて、現像剤量の変動に応じて高精度にトナー濃度を補正することができ、現像容器２１内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して制御することができる。
【００７７】
また、本実施形態の現像装置２０によれば、制御部７０は、調整モードにおいて、第１速度での最小値Ｙ１と第２速度での最小値Ｙ２とに基づいて、現像容器２１内の現像剤量を算出している。このため、現像容器２１内の現像剤量を高精度に算出することができ、トナー濃度の補正値を高精度に取得することができる。
【００７８】
また、本実施形態の現像装置２０によれば、制御部７０は、調整モードの実行過程において現像剤量を算出している。このため、算出した現像容器２１内の現像剤量を用いて、例えば補給トナーによる現像容器内トナー濃度の変化を推定し、補給剤補給タイミングを制御すること等も可能である。
【００７９】
上述した実施形態の現像装置２０では、制御部７０は、第１速度での最小値Ｙ１と第２速度での最小値Ｙ２とに基づいて、現像容器２１内の現像剤量を算出しているが、これには限られない。例えば、制御部７０は、形成した画像の画像比率（ビデオカウント値）に基づいた方法や、その他の方法により、現像容器２１内の現像剤量を算出するようにしてもよい。
【００８０】
（実施例１）
上述した現像装置２０により調整モードを実行し、現像容器２１内の現像剤の量を推定して補給制御を行なった。そして、画像を印刷する前と、１０万枚の画像印刷を行なった後とに、現像容器２１内の現像剤のトナー濃度を測定し、差分を算出した。トナー濃度は、現像容器２１内から現像剤を１ｇ取り出し、中性洗剤を用いて現像剤からトナーのみを溶かし分離し、乾燥させて得られたキャリア重量ｗｇから１ｇ−ｗｇ／１ｇの計算式を用いて算出した。その結果を、表１に示す。表１に示すように、トナー濃度の変動は、０．５％に抑えられた。
【００８１】
（比較例）
実施例１に対して、第１速度での最大値Ｘ１ａから補正せずにトナー濃度を算出して、補給制御を行なった。その結果を、表１に示す。表１に示すように、トナー濃度の変動は、１．０％に上昇した。表１から、現像容器２１内の現像剤の量を推定し、インダクタンスセンサ２６の検知結果を補正した結果を用いて補給制御を行なった実施例１の方が、比較例に比べてトナー濃度の初期からの変動が抑えられていることがわかる。従って、本実施形態の現像装置２０によれば、現像容器２１内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して制御することができることが確認された。
【００８２】
【表１】
2019148772.tif 000003
【００８３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図１２及び図１３を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、制御部７０は、第１速度での最小値Ｙ１ａと第２速度での最小値Ｙ２ａとの差分ｄＹに基づいて、現像剤量を得ることなく調整モードを実行する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【００８４】
上述した第１の実施形態では、図９に示すように、最小値の差分ｄＹから現像剤量を算出し（ステップＳ６）、現像剤量から補正値ｄＸを算出している（ステップＳ７）。そこで、第２の実施形態では、図１２に示すように、最小値の差分ｄＹから補正値ｄＸを直接算出している（ステップＳ１０）。最小値の差分ｄＹから補正値ｄＸを算出するためには、図１３に示すような事前に求めた関係を利用することができる。
【００８５】
上述したように本実施形態の現像装置２０によっても、現像容器２１内の現像剤量の変動に応じてトナー濃度を補正できない場合に比べて、現像剤量の変動に応じて高精度にトナー濃度を補正することができる。このため、現像容器２１内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して制御することができる。特に、本実施形態によれば、現像剤量を得ることなく補正値ｄＸを算出することができるので、処理をより軽負荷に高速で行なうことが可能になる。
【００８６】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図１４（ａ）、（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、制御部７０は、第２速度は１／３速モードである点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【００８７】
上述した第１の実施形態では、第２速度は厚紙１／２速モードとしている。これに対し、本実施形態では、更なる厚紙や凹凸の激しい紙に対応するために、１／３速モードを第２速度としている。１／３速モードでは、等速モードのプロセス速度＝１２０ｍｍ／ｓｅｃから、１／３速＝４０ｍｍ／ｓｅｃにプロセス速度が変更される。プロセス速度が変更された場合、第１搬送スクリュ２２及び第２搬送スクリュ２３の回転速度は、プロセス速度変更前の２５０ｒｐｍから１／３速＝８３ｒｐｍに変わる。
【００８８】
上述した第１の実施形態では、等速モードと厚紙１／２速モードとの２つのプロセス速度を持つ現像装置２０について説明したが、１／２速モードよりも遅いモードであってもよい。例えば、等速モードと厚紙１／２速モードとの他に、１／２速モードよりも遅いモードも選択できるようにしてもよい。この場合、インダクタンスセンサ２６により検知される波形の最小値はプロセス速度が速くなる程小さくなるため、波形最小値は複数選択可能なプロセス速度のうちで一番速い場合の波形最小値と一番遅い場合の波形最小値を比較するのがより良い。図１４（ａ）は、等速モード及び１／２速モードの波形最小値の差分と現像容器２１内の現像剤量の関係と、等速モード及び１／３速モードの波形最小値の差分と現像容器２１内の現像剤量との関係を示すグラフである。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のグラフの一部の拡大図である。
【００８９】
図１４（ｂ）を用いて、波形最小値は複数選択可能なプロセス速度のうちで一番速い場合の波形最小値と一番遅い場合の波形最小値を比較するのがより良い理由を説明する。波形最小値の差分ｄＹは、測定誤差ΔｄＹを含む可能性がある。ここで、等速モード及び１／２速モードの波形最小値の差分値と現像容器２１内の現像剤量とから算出した値を、ｄβ１とする。また、等速モード及び１／３速モードの波形最小値の差分値と現像容器２１内の現像剤量とから算出した値を、ｄβ２とする。この場合、ｄβ１よりもｄβ２の方が小さくなる。そのため、等速モード及び１／３速モードの波形最小値の差分値から現像剤量βを算出した場合の方が、より高精度に現像容器２１内の現像剤量を算出することが可能となる。したがって、複数選択可能なプロセス速度のうちで一番速い場合の波形最小値と一番遅い場合の波形最小値を比較することで、より精度良く現像容器２１内の現像剤量を推定することが可能となり、トナー濃度値をより高精度に得ることが可能となる。
【００９０】
上述したように本実施形態の現像装置２０によっても、現像容器２１内の現像剤量の変動に応じてトナー濃度を補正できない場合に比べて、現像剤量の変動に応じて高精度にトナー濃度を補正することができる。このため、現像容器２１内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して制御することができる。特に、本実施形態によれば、最小値の差分をより大きく取ることができるので、トナー濃度値をより高精度に得ることが可能となる。
【００９１】
（実施例２）
上述した第３の実施形態の現像装置２０により調整モードを実行し、実施例１と同様に現像容器２１内の現像剤の量を推定して補給制御を行なった。その結果を、表２に示す。表２に示すように、トナー濃度の変動は、０．３％に抑えられた。表２から、実施例２は実施例１よりも、更にトナー濃度の初期からの変動が抑えられていることがわかる。従って、本実施形態の現像装置２０によれば、現像容器２１内の現像剤量が変動しても、トナー濃度を安定して制御することができることが確認された。
【００９２】
【表２】
2019148772.tif 000004
【００９３】
＜他の実施形態＞
上述した各実施形態では、各色の感光ドラム８１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後に、シートＳに各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置１について説明したが、これには限られない。例えば、転写材搬送ベルトに担持され搬送されるシートＳに感光ドラム８１から直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。また、感光ドラム８１はドラム状の感光体に限らず、ベルト状の感光体であってもよい。さらには、帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記した方式に限られるものでない。
【００９４】
尚、上述した実施形態では、現像容器２１が現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとに水平方向に区画されている横撹拌型の現像装置を例に説明したが、この構成には限られない。即ち、現像容器２１が現像室と攪拌室とに上下方向に区画されている縦撹拌型の現像装置についても、本発明を適用することは可能である。
【００９５】
また、上述した実施形態では、プロセス速度が２〜３種類である場合について説明したが、これには限られず、より多くの種類、あるいは連続的に可変のプロセス速度を採用してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１…画像形成装置、１３…駆動源、２０…現像装置、２１…現像容器、２３…第２搬送スクリュ（搬送部材）、２３ａ…軸部（回転軸）、２３ｂ…羽根、２３ｄ…リブ（突部）、２３ｐ…パドル（所定突部）、２４，２４ｃ，２４ｋ，２４ｍ，２４ｙ…現像スリーブ（現像剤担持体）、２６…インダクタンスセンサ（検知手段）、２６ａ…検知面、４１…ホッパ（補給手段）、４２，４２ｃ，４２ｋ，４２ｍ，４２ｙ…トナー容器（補給手段）、７０…制御部（調整部）、８１，８１ｃ，８１ｋ，８１ｍ，８１ｙ…感光ドラム（像担持体）。
【図１】
2019148772.tif 000005
【図２】
2019148772.tif 000006
【図３】
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【図４】
2019148772.tif 000008
【図５】
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【図６】
2019148772.tif 000010
【図７】
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【図８】
2019148772.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2019148772.tif 000014
【図１１】
2019148772.tif 000015
【図１２】
2019148772.tif 000016
【図１３】
2019148772.tif 000017
【図１４】
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