(57)【要約】【課題】トナーボトル内の現像剤の残量を確認するモード（現像剤残量検知シーケンス）の実行によるダウンタイムを抑制でき、トナーボトル内の現像剤の残量が少ない状態で、トナーボトル内の現像剤の残量がない旨の通知を行える構成を提供する。【解決手段】ＣＰＵは、インダクタンスセンサの検出結果から現像容器内のトナー濃度ＴＤ１が第１の範囲内でない（ΔＴＤ＞＋１．０％）場合に、現像剤残量検知シーケンスを実施し、補給装置から現像容器に現像剤を補給させる。そして、補給後の現像容器内のトナー濃度ＴＤ２が第２の範囲内（ΔＴＤ＜＋０．５％）でない場合に、トナーボトル内の現像剤の残量がない旨を通知可能である。ＣＰＵは、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、現像装置の第１、第２の搬送スクリューの駆動速度を、現像時よりも速くするように現像モータを制御する。【選択図】図８
2019053232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材とを有し、前記像担持体に担持された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記搬送部材を可変に駆動可能な駆動手段と、
補給用の現像剤を収容した現像剤補給容器から前記現像容器に現像剤を補給する補給装置と、
前記現像容器内のトナーとキャリアの比であるトナー濃度に関する情報を検出するトナー濃度検出手段と、
前記トナー濃度検出手段の検出結果から前記現像容器内のトナー濃度が第１の範囲内でない場合に、前記補給装置から前記現像容器に現像剤を補給させ、補給後の前記現像容器内のトナー濃度が第２の範囲内でない場合に、前記現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨を通知可能とするモードを実行可能で、前記モードの実行時に、前記搬送部材の駆動速度を、静電潜像をトナーにより現像する現像時よりも速くするように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記モードの実行時の前記補給装置の補給回数が所定回数に到達し、且つ、前記現像容器内のトナー濃度が第２の範囲内でない場合に、前記現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨を通知させる、
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】
前記補給装置は、前記現像剤補給容器から供給される現像剤を収容する収容部と、前記収容部から現像剤を搬送して前記現像容器内に現像剤を補給させる補給搬送部材と、前記補給搬送部材を可変に駆動可能な補給駆動手段と、を備え、
前記制御手段は、前記モードの実行時に、前記補給搬送部材の駆動速度を、前記現像時よりも速くするように前記補給駆動手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー濃度検出手段は、前記現像容器内の透磁率を検出するインダクタンスセンサであり、
前記制御手段は、前記インダクタンスセンサの検出結果から前記現像容器内のトナー濃度を求める、
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、前記インダクタンスセンサにより検出したトナー濃度をＴＤ１、目標のトナー濃度をＴＤｔａｒｇｅｔとし、ＴＤｔａｒｇｅｔ−ＴＤ１が第１の閾値よりも大きい場合には、前記現像容器内のトナー濃度が第１の範囲内でないとして、前記補給装置から前記現像容器に現像剤を補給させ、補給後に前記インダクタンスセンサにより検出したトナー濃度をＴＤ２とし、ＴＤｔａｒｇｅｔ−ＴＤ２が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以上の場合には、前記現像容器内のトナー濃度が第２の範囲内でないとして、前記現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨を通知可能とする、
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】
前記像担持体に形成されたトナー像が転写され、転写されたトナー像を記録材に転写する中間転写体を備え、
前記トナー濃度検出手段は、前記トナー濃度に関する情報として、前記中間転写体に転写されたトナー像のトナー載り量を検出する載り量検出手段である、
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】
前記制御手段は、前記モードの実行時に、前記中間転写体に第１の制御用トナー像を形成し、前記第１の制御用トナー像のトナー載り量を前記載り量検出手段により検出させ、検出したトナー載り量が第１の量よりも少ない場合には、前記現像容器内のトナー濃度が第１の範囲内でないとして、前記補給装置から前記現像容器に現像剤を補給させ、補給後に前記中間転写体に第２の制御用トナー像を形成し、前記第２の制御用トナー像のトナー載り量を前記載り量検出手段により検出させ、検出したトナー載り量が第２の量以下の場合には、前記現像容器内のトナー濃度が第２の範囲内でないとして、前記現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨を通知可能とする、
ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨の通知を表示する表示手段を備えた、
ことを特徴とする、請求項１ないし７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】
電子写真方式の画像形成装置として、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤を用いて画像形成を行う構成が従来から知られている。また、現像剤は、画像形成により消費されるため、消費量などに応じて現像剤補給容器から現像剤を現像装置に補給するようにしている。この現像剤補給容器は、収容している現像剤がなくなれば、新しい現像剤補給容器と交換する。
【０００３】
現像剤補給容器内の現像剤がなくなったか否かを判断する構成として、現像装置内のトナー濃度を検出するセンサの検出値を用いた構成が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現像剤補給容器内の現像剤の残量が少なくなってくると（現像剤がなくなる直前になると）、現像装置内に補給できる現像剤が減少する。このため、現像剤の補給が行われても、現像装置内の現像剤のＴＤ比（トナー濃度、トナー質量／トナー質量とキャリア質量の和）が低下する。したがって、現像装置内のＴＤ比を検出することで、現像剤補給容器内の現像剤の残量を確認できる。
【０００６】
このような現像剤補給容器の現像剤の残量の確認は、例えば、次のようなモードを実行することで行う。即ち、現像装置内のＴＤ比が低下したことを検出した場合に、現像剤補給容器から現像剤を強制的に現像装置に補給する動作を行う。そして、現像装置内のＴＤ比を再度確認し、ＴＤ比が上昇しない場合には、現像剤補給容器内の現像剤の残量がないと判断する。
【０００７】
この際、このような現像剤の補給及びＴＤ比の確認動作により、ダウンタイムが発生する。したがって、この確認動作の時間を少なくして、このダウンタイムを短くすることが考えられるが、確認動作の時間が短ければ、その分、現像剤補給容器に多くの現像剤が残った状態で現像剤補給容器内の現像剤がなくなったと判断してしまう。この結果、現像剤の残量が多い状態で現像剤補給容器の交換が行われることになり、ランニングコストが高くなってしまう。一方、交換時の現像剤補給容器内の現像剤の残量を少なくすべく確認動作の時間を長くすれば、その分、ダウンタイムが長くなってしまう。
【０００８】
本発明は、現像剤補給容器内の現像剤の残量を確認するモードの実行によるダウンタイムを抑制でき、現像剤補給容器内の現像剤の残量が少ない状態で、現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨の通知を行え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】
【０００９】
本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を搬送する搬送部材とを有し、前記像担持体に担持された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記搬送部材を可変に駆動可能な駆動手段と、補給用の現像剤を収容した現像剤補給容器から前記現像容器に現像剤を補給する補給装置と、前記現像容器内のトナーとキャリアの比であるトナー濃度に関する情報を検出するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段の検出結果から前記現像容器内のトナー濃度が第１の範囲内でない場合に、前記補給装置から前記現像容器に現像剤を補給させ、補給後の前記現像容器内のトナー濃度が第２の範囲内でない場合に、前記現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨を通知可能とするモードを実行可能で、前記モードの実行時に、前記搬送部材の駆動速度を、静電潜像をトナーにより現像する現像時よりも速くするように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤補給容器内の現像剤の残量を確認するモードの実行によるダウンタイムを抑制でき、現像剤補給容器内の現像剤の残量が少ない状態で、現像剤補給容器内の現像剤の残量がない旨の通知を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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処理ユニットの概略構成図。
【図３】第１の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態に係る現像装置及びトナーの補給構成を示す概略構成横断面図。
【図５】第１の実施形態に係る現像装置及びトナーの補給構成を示す概略構成縦断面図。
【図６】第１の実施形態に係るトナー濃度センサの模式図。
【図７】第１の実施形態に係る現像剤の補給制御のフローチャート。
【図８】第１の実施形態に係る現像剤残量検知シーケンスのフローチャート。
【図９】比較例と実施例を比較した図。
【図１０】第２の実施形態に係る現像剤残量検知シーケンスのフローチャート。
【図１１】第３の実施形態に係る現像剤残量検知シーケンスのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図９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ないし図３を用いて説明する。
【００１３】
［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置１００は、図１に示すように、それぞれ像担持体としての感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋを備えた４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有する。各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１２１が、ローラ１２２、１２３、１２４に張設されて、矢印方向に走行（回転）するように構成されている。ここで、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの構成は、トナーの色が異なるだけで同一の構成を有する。このため、以下、代表して画像形成ステーションＹについて説明し、他の画像形成ステーションについては、その画像形成ステーションの構成であることを示す添え字、Ｍ、Ｃ、Ｋを符号に付して説明を省略する。
【００１４】
感光ドラム１０１Ｙの周囲には、一次帯電装置１０２Ｙ、現像装置１０４Ｙ、クリーナ１０９Ｙなどが配置されている。このような感光ドラム周りの構成及び画像形成動作について、図１及び図２を用いて説明する。感光ドラム１０１Ｙは、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１０１Ｙの表面は、接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２Ｙによって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１０１Ｙの表面には、露光装置であるレーザー発光素子１０３Ｙによって露光されることで静電潜像が形成される。このように形成された静電潜像は、現像装置１０４Ｙでトナーにより可視像化され、感光ドラム１０１Ｙ上にトナー像が形成される。各画像形成ステーションでは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像が形成される。
【００１５】
画像形成ステーションＹで形成されたトナー像は、一次転写ローラ１０５Ｙによる一次転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写される。同様に、その他の画像形成ステーションで形成されたトナー像も中間転写ベルト１２１上に重ね合わせるように転写される。中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ１２５によって記録材（例えば用紙、ＯＨＰシートなどのシート材）Ｐに転写される。
【００１６】
記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナ１１４ｂによって除去される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧／加熱され、トナー像が定着される。また、一次転写後に感光ドラム１０１Ｙ上に残った一次転写残トナーは、クリーナ１０９Ｙにより除去され、更に前露光ランプ１１０Ｙ（図２）にて感光ドラム１０１Ｙ上の電位が消去され、次の画像形成に備える。
【００１７】
また、画像形成装置１００は、各色の補給用の現像剤（本実施形態ではトナー）を収容した現像剤補給容器としてのトナーボトル１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋを有する。トナーボトル１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋは、それぞれ画像形成装置１００の装置本体に対して着脱自在であり、後述する補給装置３０により各色の現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋにそれぞれトナーを補給可能である。
【００１８】
また、画像形成装置１００は、操作パネルなどの表示部２２０を備えている。表示手段としての表示部２２０は、ユーザが画像形成装置を操作する側、即ち、手前側に配置され、画像形成装置１００の各種状態を表示したり、画像形成装置１００の各種設定が可能である。なお、画像形成装置１００の各種状態は、画像形成装置１００に接続される、パーソナルコンピュータなどの外部端末に表示しても良い。この場合、表示部は、パーソナルコンピュータになり、後述する、制御手段としてのＣＰＵ２０６（図３など）からの通知は、パーソナルコンピュータに送られる。
【００１９】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における画像処理ユニットのシステム構成について図３を用いて説明する。画像処理ユニットには、外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）２００を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データが入力される。
【００２０】
ＬＯＧ変換部２０１は、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。マスキング・ＵＣＲ部２０２は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。
【００２１】
ルックアップテーブル部（ＬＵＴ部）２０３は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。
【００２２】
パルス幅変調部２０４は、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザードライバ２０５がレーザー発光素子１０３を駆動し、感光ドラム１０１上を照射することで静電潜像が形成される。
【００２３】
ビデオ信号カウント部２０７はＬＵＴ部２０３に入力された画像データの（本実施形態では６００ｄｐｉにおける）１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像がＡ４片面の全面すべて２５５レベルだった場合に最大値５２９となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザー信号カウント部２０８を用いて、レーザードライバ２０５からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。
【００２４】
また、画像形成制御部２０９は、前述した各画像形成ステーションの各部の構成を駆動制御する。例えば、レーザードライバ２０５が画像データに基づくパルス信号により画像形成制御部２０９を介してレーザー発光素子１０３を駆動する。
【００２５】
ここで、本実施形態の画像形成装置１００は、３５〜７０ｐｐｍ（１分当たりの出力枚数）のワイドレンジの生産性に対応しており、同一のハード構成において、複数のプロセススピードで画像形成を行うことが可能である。例えば、生産性が７０ｐｐｍである７０ｐｐｍ機では、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃ、同じく３５ｐｐｍ機では、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃで画像形成を行う。
【００２６】
更に、画像形成装置１００は、記録材として厚紙に画像形成（厚紙モード）を行う場合には、十分な定着性を確保するために、プロセススピードを切り換える制御を行っている。例えば３５ｐｐｍ機の厚紙モードでは、通常の普通紙モードのプロセススピード＝１５０ｍｍ／ｓｅｃに対して、厚紙モード＝１２０ｍｍ／ｓｅｃとする。
【００２７】
［現像装置］
次に、本実施形態の現像装置１０４Ｙについて、図４及び図５を用いて詳しく説明する。なお、他の色の現像装置１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋの構成は、現像装置１０４Ｙと同じであるため、説明を省略する。現像装置１０４Ｙは、現像容器２０を備え、現像容器２０内に現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２０内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂（磁気ブラシ）を規制する穂切り部材２５とを有している。
【００２８】
現像容器２０の内部は、その略中央部が図４の紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと攪拌室２１ｂに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂに収容されている。現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂには、搬送部材としての第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂがそれぞれ配置されている。図５に示すように、第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂ内の底部に第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、攪拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。
【００２９】
このような第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂは、駆動手段としての現像モータ２８により回転駆動される。現像モータ２８は、現像スリーブ２４も駆動するようにしても良い。また、現像モータ２８は、第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂを可変に駆動可能である。
【００３０】
このように、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転による搬送によって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７（図５参照）を通じて現像室２１ａと攪拌室２１ｂとの間で循環される。本実施形態では、現像室２１ａと攪拌室２１ｂは水平方向の左右に配置されるが、現像室２１ａと攪拌室２１ｂが上下に配置された現像装置、或いは、その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。
【００３１】
現像容器２０の感光ドラム１０１Ｙに対向した現像領域Ａに相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。本実施形態では、現像スリーブ２４の直径は１８ｍｍ、感光ドラム１０１Ｙの直径は３０ｍｍ、この現像スリーブ２４と感光ドラム１０１Ｙとの最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像領域Ａに搬送した現像剤を感光ドラム１０１Ｙと接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で円筒状に構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置されている。
【００３２】
上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、穂切り部材２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光ドラム１０１Ｙと対向した現像領域Ａに搬送し、感光ドラム１０１Ｙ上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２４には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖ、周波数ｆが１１ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。
【００３３】
一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光ドラム１０１Ｙの帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。
【００３４】
穂切り部材（規制ブレード）２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、穂切り部材２５は、感光ドラム１０１Ｙよりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。
【００３５】
なお、穂切り部材２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、穂切り部材２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。また、穂切り部材２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では４００μｍに設定した。
【００３６】
また、現像領域Ａにおいては、現像装置１０４Ｙの現像スリーブ２４は、共に感光ドラム１０１Ｙの移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光ドラム１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０倍よりも大きく３．６倍以下の間で設定され、好ましくは、０．５倍以上２．０倍以下の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００３７】
更に、図４に示すように、攪拌室２１ｂの外側（現像室２１ａと反対側）の壁の下方には、検出面が攪拌室２１ｂに露出するように、トナー濃度検出手段としてのインダクタンスセンサ４０１が固定配置されている。インダクタンスセンサ４０１は、現像容器内の透磁率を検出するもので、詳しくは後述するように、第２の搬送スクリュー２２ｂによって搬送されている現像剤のトナー濃度（ＴＤ比）を検出して、検出結果に応じた電圧を出力する。また、図５に示すように、インダクタンスセンサ４０１は、攪拌室２１ｂの現像剤の搬送方向中央よりも下流側で、かつ、攪拌室２１ｂから現像室２１ａへ現像剤を受け渡す連通部２６の手前に配置されている。
【００３８】
［現像剤］
ここで、現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる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。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。本実施形態の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。
【００３９】
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。本実施例では１０８Ωｃｍのものを用いた。
【００４０】
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。
【００４１】
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４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００４２】
［現像剤の補給］
次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図４及び図５を用いて説明する。現像装置１０４Ｙの上部には、現像剤を現像装置１０４Ｙに補給する補給装置としての補給装置３０が配置される。補給装置３０は、トナーとキャリアを混合した補給用２成分現像剤（補給用の現像剤、通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容する収容部としてのホッパー３１を備える。
【００４３】
ホッパー３１には、現像剤補給容器としてのトナーボトル１５０Ｙから現像剤が供給される。トナーボトル１５０Ｙは、不図示の駆動機構により収容された補給用２成分現像剤をホッパー３１に供給する。この供給動作は、例えば、ホッパー３１内の現像剤の量を検出するセンサの検出結果により行われる。即ち、このセンサによりホッパー３１内の現像剤の量が所定量よりも少なくなった場合に、上述の駆動機構を駆動して、トナーボトル１５０Ｙからホッパー３１内に現像剤が供給される。
【００４４】
ホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給搬送部材、即ち、補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置１０４Ｙの後端部に設けられた現像剤補給口３３の位置まで延びている。現像剤補給口３３は、現像容器２０の攪拌室２１ｂと連通している。また、補給スクリュー３２は、補給駆動手段としての補給モータ３４により回転駆動される。したがって、補給スクリュー３２は、補給モータ３４の駆動により回転して、ホッパー３１から現像剤を搬送して攪拌室２１ｂ内に現像剤を補給する。
【００４５】
画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３３を通過して、現像容器２０内に補給される。このようにしてホッパー３１から現像装置１０４Ｙに補給される補給用の現像剤の量は、補給スクリュー３２の回転回数によっておおよそ定められる。この回転回数は、画像データのビデオカウント値や、現像容器２０内に設置されたインダクタンスセンサ４０１の検出結果などに基づいて、制御手段（制御部）としてのＣＰＵ２０６によって定められる。このようなトナー補給の制御についての詳細は、後述する。
【００４６】
［現像装置内の余剰現像剤の排出］
次に、本実施形態における現像装置１０４Ｙ内の余剰現像剤の排出方法について、図５を用いて説明する。第２の搬送スクリュー２２ｂは、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を設けた第１のスパイラル部３０１、第２のスパイラル部３０２、第３のスパイラル部３０３を備える。第１のスパイラル部３０１は、現像容器２０内の現像剤を、連通部２７から連通部２６の方向へ、即ち通常の循環経路の下流側へ現像剤を搬送する。
【００４７】
第２のスパイラル部（返しスクリュー）３０２は、第１のスパイラル部と羽根の向きが異なり、第１のスパイラル部３０１による現像剤搬送方向の下流側に接続されている。そして、第２のスパイラル部３０２は、通常の循環経路外から循環経路内に押し戻すように現像剤を搬送する。第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との接続部に対向する位置には、連通部２６が設けられている。
【００４８】
更に、第２のスパイラル部３０２の搬送方向上流には、循環する現像剤の一部を現像容器２０の外に排出するための排出開口３０５が設けられている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１によって排出開口３０５の方向へ搬送される現像剤の大部分は、第２のスパイラル部３０２に押し戻されて排出開口３０５からの排出を逃れる。そして、排出を逃れた現像剤は、連通部２６を通過して第１の搬送スクリュー２２ａに受け渡される。
【００４９】
一方で、第２のスパイラル部３０２によって押し戻されなかった現像剤は、排出開口３０５を通過し、第１のスパイラル部３０１と同じ方向に現像剤を搬送する第３のスパイラル部３０３（排出スクリュー）に搬送されて、排出口３０６に到達する。排出口３０６に到達した現像剤は、排出口３０６から自由落下で現像容器２０の外に余剰現像剤として排出される。排出された余剰現像剤は、不図示の回収容器に回収される。
【００５０】
なお、第２のスパイラル部３０２（返しスクリュー）の長さ、直径、ピッチは、現像装置１０４Ｙの構成や排出条件、現像容器２０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。例えば、第２のスパイラル部３０２の長さが長過ぎると、必要以上に現像剤の排出が抑制されるために、現像剤の帯電性能の低下が進行してしまう。逆に、例えば、第２のスパイラル部３０２の長さが短過ぎると、必要以上に現像剤が排出されて、現像剤量が少なくなり現像剤の現像スリーブ２４へのコートが不安定になってしまう。
【００５１】
ここで、上述した様に、本実施形態の画像形成装置１００は、３５〜７０ｐｐｍのワイドレンジの生産性に対応した画像形成装置であり、複数のプロセススピードを有する。また、画像形成装置１００は、記録材が厚紙である場合には、記録材が普通紙の場合よりもプロセススピードを遅くすることも可能である。
【００５２】
本実施形態では、このようなプロセススピードの変化に対して、画像濃度を安定的に制御するために現像装置１０４Ｙの駆動速度を調整している。即ち、ＣＰＵ２０６（図４参照）は、現像効率を安定させるべく、現像装置１０４Ｙ内の現像スリーブ２４や、第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度も調整している。
【００５３】
具体的には、７０ｐｐ機の普通紙モード（記録材として普通紙に画像形成を行うモード）では、現像スリーブ２４は５７３ｒｐｍ、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂは７００ｒｐｍで回転駆動させる。また、３５ｐｐｍ機の普通紙モードでは、現像スリーブ２４は２８６ｒｐｍ、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂは３５０ｒｐｍで回転駆動させる。また、３５ｐｐｍ機の厚紙モードでは、現像スリーブ２４は２２９ｒｐｍ、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂは２８０ｒｐｍで回転駆動させる。
【００５４】
このように搬送スクリューが複数の回転速度を持つ場合、第２の搬送スクリュー２２ｂの第２のスパイラル部３０２の終端部に到達する現像剤量が変動するため、現像容器内の現像剤量が変動し易くなる。そこで、本実施形態では、第２の搬送スクリュー２２ｂの第２のスパイラル部３０２の搬送方向の最上流に、排出開口３０５の一部を覆うように、円板形状のつば部３０４を設けている。
【００５５】
つば部３０４は、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との搬送能力の差によって、排出開口３０５に向かって搬送されてきた現像剤の慣性力の差を低減させる機能を持つ。つば部３０４は、第２のスパイラル部３０２の最上流部の羽根の切れ目から排出開口３０５へ落ち込む現像剤を無くし、現像剤の排出量を安定させる。また、つば部３０４は、第２のスパイラル部３０２の排出開口３０５に対向する末端を覆ってスクリュー羽根の谷部を排出開口３０５に露出させないようにしている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が変動しても安定した排出量を確保できる。
【００５６】
［インダクタンスセンサ］
次に、現像容器２０内のトナーとキャリアの比であるトナー濃度、即ち、ＴＤ比（トナー質量／トナー質量とキャリア質量の和）に関する情報を検出するトナー濃度検出手段としてのインダクタンスセンサ４０１について説明する。インダクタンスセンサ４０１には、電源電圧（本実施形態では５．０Ｖ）印加用の束線と、制御電圧（本実施形態では４．０〜６．０Ｖ）印加用の束線と、アース用の束線が繋がっている。また、インダクタンスセンサ４０１には、検出結果の出力電圧用の束線がＣＰＵ２０６と繋がっている。
【００５７】
インダクタンスセンサ４０１は、検出面（センサ面）近傍の透磁率を検出する。したがって、現像容器２０内のトナー濃度が低くなると、検出面近傍のキャリアの割合が相対的に増加し、透磁率が増加する。そして、インダクタンスセンサ４０１の検出結果である出力電圧が上昇する。逆に、現像容器２０内のトナー濃度が高くなると、検出面近傍のキャリアの割合が相対的に減少し、透磁率が減少する。そして、インダクタンスセンサ４０１の検出結果である出力電圧が低下する。ＣＰＵ２０６は、このような特性から、インダクタンスセンサ４０１の検出結果（出力電圧）から現像容器２０内のトナー濃度を求める。
【００５８】
一方で、インダクタンスセンサ４０１の出力は、同じトナー濃度の現像剤が検出面近傍に存在する場合でも、現像剤の嵩密度に応じて変化してしまう。例えば、高温多湿環境においては現像剤のトナー帯電量が低下するため、トナー粒子間或いはキャリア粒子間のクーロン反発力が低下し、現像剤の嵩密度が上昇する。逆に、低温低湿環境においては現像剤のトナー帯電量が増加するため、トナー粒子間或いはキャリア粒子間のクーロン反発力が増加し、現像剤の嵩密度が低下する。このため、同じトナー濃度の現像剤においても、高温多湿環境下では低温低湿環境下よりも出力電圧が上昇する。
【００５９】
また、厚紙モード時に、通常のプロセススピードの切り替えに伴って、現像スリーブ２４及び第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が変化した時にも、インダクタンスセンサ４０１の検出面近傍の現像剤の嵩密度が変化する。具体的には、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによる現像剤の搬送速度が遅くなった影響で、嵩密度が増大する方向に変化し、インダクタンスセンサ４０１の出力電圧が増加してしまう。
【００６０】
したがって、本実施形態では、ＣＰＵ２０６は、現像装置１０４Ｙの動作環境（温度、相対湿度、絶対水分量）及びプロセススピード（普通紙モード、厚紙モードなど）に応じて、インダクタンスセンサ４０１に印加する制御電圧を変更する制御を実行する。そして、同一のトナー濃度に対しては、環境やプロセススピードの変化に拘らず、同一或いは所定の範囲内の出力電圧がインダクタンスセンサ４０１から出力されるようにしている。
【００６１】
［トナー濃度センサ］
次に、本実施形態のトナー濃度センサ１４０について、図１及び図６を用いて説明する。本実施形態の画像形成装置１００においては、図１に示すように、ローラ１２２は、中間転写ベルト１２１を介してトナー濃度センサ１４０に略対向する位置に設けられたバックアップローラである。ローラ１２２は、中間転写ベルト１２１の内周面側から中間転写ベルト１２１を押し下げて中間転写ベルト１２１を支持する。なお、中間転写ベルト１２１の内周面側から中間転写ベルト１２１を支持する部材として、ローラ１２２の代わりに、簡易構成の摺動部材を設けても良い。
【００６２】
トナー濃度センサ１４０は、通常、入力画像のトナー載り量（付着量、濃度）を出力画像に再現させるためのトナー載り量の制御を行う際に用いられる。即ち、トナー濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１の外周面に転写されたトナー像のトナー載り量を検出する載り量検出手段である。本実施形態のトナー濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１上のトナー像からの反射光量を検出する。検出した反射光量の情報は、ＣＰＵ２０６に送られ、ＣＰＵ２０６がこの反射光量の情報からそのトナー像のトナー載り量を求める。そして、トナー載り量の制御を行う際には、所定の条件で形成された制御用のトナー像（トナーパッチＴ）を中間転写ベルト１２１の外周面に転写し、トナー濃度センサ１４０によりトナーパッチＴのトナー載り量を検出する。ＣＰＵ２０６は、この検出値から画像形成条件を制御して、適切な出力画像を得られるようにする。以下、トナー濃度センサ１４０について詳しく説明する。
【００６３】
トナー濃度センサ１４０は、図６に示すように反射型の濃度センサであり、ＬＥＤなどの発光部４１１、フォトダイオードなどの受光部４１２ａ、４１２ｂ、及び、発光部４１１の発光光量を制御するＩＣ４１３から構成される。発光部４１１は、中間転写ベルト１２１の法線に対して４５度の角度で設置されており、中間転写ベルト１２１に向けて光を照射する。
【００６４】
受光部４１２ａは、中間転写ベルト１２１の法線を中心に発光部４１１と対称の位置に設置されており、トナーパッチＴからの正反射光を受光する。受光部４１２ｂは、中間転写ベルト１２１の法線を中心に発光部４１１側に、法線に対して６０度の角度で設置されており、トナーパッチＴからの乱反射光を受光する。図６では、トナーパッチＴが、トナー濃度センサ１４０の検知領域を通過する場合を示している。
【００６５】
ここで、トナーパッチＴについて、正反射と乱反射の両方を検出する理由を述べる。トナー載り量の多い高濃度のトナーパッチにおいては、正反射Ｐ波が低下し飽和する傾向がある。このとき、乱反射Ｓ波の光量は線形性を維持する傾向がある。一方、トナー載り量の少ない低濃度のトナーパッチにおいては、乱反射Ｓ波が低下し飽和する傾向がある。このとき、正反射Ｐ波の光量は線形性を維持する傾向がある。したがって、正反射Ｐ波と乱反射Ｓ波の両方を併用して検出ことで、低濃度から高濃度のトナー載り量のトナーパッチＴを精度良く検知することができる。
【００６６】
ＩＣ４１３は、トナー濃度センサ１４０内の発光部４１１に印加する電圧を調整することで、発光部４１１の発光光量を制御する。発光光量が異なると、同一の対象物からの反射光量は異なる。即ち、発光する光が強いほど、対象物からの反射光量は多くなる。ＩＣ４１３は、トナー濃度センサ１４０を、トナーパッチの濃度を検出する際に適した光量レベルで動作させる。
【００６７】
トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルとは、低濃度と高濃度の両方のトナーパッチに対して良好な感度が得られる光量である。低濃度のトナーパッチは、光量を下げていくと、反射光量の絶対値が小さくなり、中間転写ベルト１２１表面の光沢ムラと区別がつきにくくなる傾向を持つ。また、高濃度のトナーパッチは、光量を上げていくと、トナーパッチの濃度変化に対する感度が鈍くなる傾向を持つ。したがって、トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルは、低濃度のトナーパッチの反射光量が下地である中間転写ベルト１２１表面の光沢ムラと区別できることが好ましい。かつ、トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルは、高濃度のトナーパッチの反射光量がトナーパッチの濃度変化に対して良好な感度を有する光量レベルであることが好ましい。
【００６８】
適切な光量レベルは、中間転写ベルト１２１の表面（トナー像が形成されていない中間転写ベルト１２１の表面）からの反射光量が目標の光量レベルになるように調整する。本実施形態では、中間転写ベルト１２１の表面の一周の平均反射光量が３．５±０．０５［Ｖ］となるような光量レベルを採用した。このように平均反射光量を調整することで、中間転写ベルト１２１の表面の光沢度が使用により変化しても、正しく制御することが可能となる。
【００６９】
ＣＰＵ２０６は、中間転写ベルト１２１の表面からの反射光量（電圧値）と、中間転写ベルト１２１上に形成されたトナー像からの反射光量（電圧値）との差分量（電圧値）を算出する。そして、その算出した差分量に基づいて、トナー像のトナー載り量を検出する。
【００７０】
また、ＣＰＵ２０６は、入力画像のトナー載り量を出力画像に再現させるため、出力画像を出力する時の画像形成条件を好適に変更する。具体的には、ＣＰＵ２０６は、中間転写ベルト１２１に形成されたトナーパッチのトナー濃度センサ１４０によるトナー載り量の検出結果に基づいて、帯電電位、現像電位、露光量、現像装置内のトナー濃度目標値などの画像形成条件を変更する。
【００７１】
なお、本実施形態の画像形成装置１００では、トナー濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１の回転方向に対して、画像形成装置の主走査方向（中間転写ベルト１２１の回転方向に直交する方向）の両側の２か所にそれぞれ配置されている。これは、トナー濃度センサ１４０が、中間転写ベルト１２１上に転写される各色のトナー像の色ずれを補正するためにも使用するからである。このような色ずれ補正の制御に利用するトナーパッチは、色ズレ補正制御をより正確に実施するために、中間転写ベルト１２１の主走査方向の両側に形成することが好ましい。このため、本実施形態では、トナー濃度センサ１４０を中間転写ベルト１２１の主走査方向両側（画像形成装置１００の手前側（ユーザが操作する側）と奥側）にそれぞれ配置している。
【００７２】
本実施形態では、イエローとマゼンタの画像濃度制御に対しては主走査方向の奥側のトナー濃度センサ１４０を、シアンとブラックの画像濃度制御に対しては主走査方向の手前側のトナー濃度センサ１４０をそれぞれ用いている。
【００７３】
［現像剤補給制御］
次に、本実施形態の現像剤の補給制御について、図７を用いて説明する。本実施形態では、ＣＰＵ２０６は、ビデオ信号カウント部２０７（図３）から来るビデオカウント信号情報と、インダクタンスセンサ４０１からの検知結果との両方の情報を使って、現像剤の補給制御を実行する。最初に画像形成がスタートすると、ＣＰＵ２０６は、ビデオ信号カウント部２０７から来るビデオカウント信号値Ｖｃより、不図示のビデオカウント信号の補給量変換テーブルを用いて、ビデオカウント補給量Ｍ１を算出する（Ｓ１）。
【００７４】
ここで、ビデオカウント信号の補給量変換テーブルとは、ビデオカウント信号値が大きい程に消費トナー量が多くなるため、必要なトナー補給量が多くなることを表したテーブルである。例えば、ビデオカウント信号値Ｖｃ＝２００では、ビデオカウント補給量Ｍ１＝１２０ｍｇであり、ビデオカウント信号値Ｖｃ＝４００では、ビデオカウント補給量Ｍ１＝２４０ｍｇとなるような線形単調増加なテーブルである。
【００７５】
次に、ＣＰＵ２０６は、インダクタンスセンサ４０１の検知結果から、現像容器２０内の現像剤のトナー濃度（ＴＤ比、以下、ＴＤ）を算出する（Ｓ２）。前述したように、インダクタンスセンサ４０１は電源電圧５．０Ｖと制御電圧（４．０〜６．０Ｖ）を印加されており、ＴＤが高いほど、出力値が小さい値が出力される。さらに、本実施形態では、画質安定の為にＴＤの目標値を現像装置の使用に応じて適切に制御しており、ＣＰＵ２０６は、目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔと現在のトナー濃度ＴＤとの差分ΔＴＤを算出する（Ｓ３）。例えば、ＴＤｔａｒｇｅｔ＝１０．０％に対して、Ｓ２で検出したＴＤ＝９．７％であれば、ΔＴＤ＝０．３％である。
【００７６】
次に、ΔＴＤの値から、インダクタンスセンサ４０１の検出結果によるインダク補給量Ｍ２を算出する（Ｓ４）。ここで、現像容器内のＴＤを目標値にするために不足しているトナー量は、現像容器２０内の中心現像剤量（本実施形態では２００ｇ）と、前述したΔＴＤ（例えば０．３％）の積、即ち２００×０．３％＝０．６ｇと算出される。更に、インダク補給量Ｍ２の算出のためにトナー濃度フィードバック率（ＦＢ率）α（本実施例では＝０．０５）を不足しているトナー量に積算し、インダク補給量Ｍ２は０．６×０．０５＝０．０３＝３０ｍｇと算出される。即ち、インダク補給量Ｍ２＝ΔＴＤ×現像剤量×ＦＢ率αで算出する。なお、目標トナー濃度に対して、現在の検出されたトナー濃度が高い場合には、トナー濃度が過剰であるため、インダク補給量Ｍ２はマイナスの値となる。
【００７７】
次に、ＣＰＵ２０６は、前回補給からの残補給量Ｍ３を読み込み（Ｓ５）、前述したビデオカウント補給量Ｍ１とインダク補給量Ｍ２と残補給量Ｍ３の和から、必要な補給量Ｍ４を算出する（Ｓ６）。そして、ＣＰＵ２０６は、算出された必要な補給量Ｍ４が０以下の値か、正の値（Ｍ４＞０）かを判断する（Ｓ７）。
【００７８】
Ｓ７で、必要な補給量Ｍ４が０以下の場合、現像容器内のトナー濃度が目標値以上でありトナー濃度が十分、或いは過剰である事を表すので、ＣＰＵ２０６は、必要な補給量Ｍ４＝０とし、さらに残補給量Ｍ３＝０として、補給を実施しない（Ｓ８）。そして、残補給量Ｍ３＝０の値は、Ｓ５で、次回の補給量計算に使用する。
【００７９】
一方、必要な補給量Ｍ４が正の値の場合、現像容器内のトナー濃度が、画像形成による消費を考慮した場合にトナー濃度が不足する事を表すので、必要な補給量Ｍ４を補給すべく、具体的な補給動作の算出を始める。即ち、必要な補給量Ｍ４を、補給スクリュー３２の１回転での補給量Ｍｂ（本実施形態では１８０ｍｇ）で除算し、その商を補給スクリュー３２の回転回数Ｂとし、その余りを次の画像形成への残補給量Ｍ３とする（Ｓ９）。残補給量Ｍ３の値は、Ｓ５で、次回の補給量計算に使用する。
【００８０】
例えば、ビデオカウント信号値Ｖｃ＝４００である場合、ビデオカウント補給量Ｍ１＝２４０ｍｇとなる。また、目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔ＝１０．０％に対して検出したＴＤ＝９．７％である場合、ΔＴＤ＝０．３％となり、インダク補給量Ｍ２＝３０ｍｇとなる。前回補給からの残補給量Ｍ３＝２０ｍｇであるとすると、必要な補給量Ｍ４＝２４０＋３０＋２０＝２９０ｍｇとなる。更に、必要な補給量Ｍ４＝２９０ｍｇを補給スクリュー１回転での補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇで除算して、補給スクリューの回転回数Ｂ＝１、次の残補給量Ｍ３＝１１０ｍｇと算出される。
【００８１】
そして、ＣＰＵ２０６は、このように算出された補給スクリュー回転回数Ｂ（上述の例では１回）だけ、補給スクリュー３２を回転させるよう補給モータ３４（図４）の不図示の駆動制御装置に実行命令を伝え、補給を実施する（Ｓ１０）。最後に、ＣＰＵ２０６は、画像形成が終了した否かを判断し（Ｓ１１）、画像形成が継続する場合にはＳ１に戻り、画像形成が終了する場合には、画像形成終了の動作を実行する。
【００８２】
以上のように、本実施形態では、図７のフローチャートに従ったトナー補給制御を行うことで、現像容器２０内のトナー濃度（ＴＤ比）を安定制御している。
【００８３】
［現像剤残量検知シーケンス］
次に、本実施形態におけるインダクタンスセンサ４０１の検出結果を用いた現像剤残量検知シーケンス（モード）について、図８を用いて説明する。なお、以下では、画像形成ステーションＹの現像装置１０４Ｙ及びトナーボトル１５０Ｙについて説明するが、その他の画像形成ステーションでも同様である。
【００８４】
まず、現像剤残量検知シーケンスの概要について説明する。ＣＰＵ２０６は、次の条件を満たした場合に、現像剤残量検知シーケンスを実行可能である。即ち、現像剤残量検知シーケンスでは、ＣＰＵ２０６は、インダクタンスセンサ４０１の検出結果から現像容器２０内のトナー濃度（ＴＤ）が第１の範囲内でない場合に、補給装置３０から現像容器２０に現像剤を補給させる。そして、補給後の現像容器２０内のＴＤが第２の範囲内でない場合に、トナーボトル１５０Ｙ内（現像剤補給容器内）の現像剤の残量がない旨を、例えば、表示部２２０（図１）に通知可能とする。現像剤残量検知シーケンスは、このようにトナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がない旨の通知を行うモードのことである。なお、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がないとは、残量が０である場合は勿論、僅かな量の現像剤が残っている場合も含む。
【００８５】
ここで、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量が少なくなってくると（現像剤がなくなる直前になると）、補給装置３０を介して現像装置１０４Ｙ内に補給できる現像剤が減少する。このため、現像剤の補給が行われても、現像装置１０４Ｙ内のＴＤが低下する。したがって、本実施形態では、インダクタンスセンサ４０１により現像装置１０４Ｙ内のＴＤを検出することで、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量を確認するようにしている。以下、図８を用いて具体的に説明する。
【００８６】
まず画像形成がスタートし、前述の図７で説明したように、インダクタンスセンサ４０１で検出したトナー濃度ＴＤ１と目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔとの差分ΔＴＤを算出する（Ｓ２１）。次に、算出したΔＴＤが＋１．０％（第１の閾値）より大きいか否かを判断する（Ｓ２２）。ここで、ΔＴＤが＋１．０％以下、即ち、ＴＤがＴＤｔａｒｇｅｔに対して１．０％以内で低いか、ＴＤがＴＤｔａｒｇｅｔよりも高い場合には、現像容器２０内のＴＤは、画像品質を保つことが可能な状態である。したがって、この場合には、通常の画像形成と、図７に示した現像剤補給制御を継続する（Ｓ２３）。
【００８７】
一方、ΔＴＤが＋１．０％よりも大きい場合は、現像剤の消費量に対して現像剤の補給量が少なく、現像容器２０内のＴＤが低下している状態である。したがって、このまま画像形成を継続すると、濃度低下や画像不良などの虞があるため、次述するトナーボトル１５０Ｙからの現像剤の強制補給を含む現像剤残量検知シーケンスを実施する（Ｓ２４）。
【００８８】
即ち、インダクタンスセンサ４０１の検出結果から現像容器２０内のＴＤ１が第１の範囲内でない場合、即ち、ＴＤｔａｒｇｅｔ−ＴＤ１＞＋１．０％を満たす場合、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量が少なくなっていると推測できる。したがって、この場合には、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤を補給装置３０のホッパー３１内に補給する強制補給を行い、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量をできるだけ少なくする。そして、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がかなり少なくなったこと、或いは、なくなったことを検知し、それを表示部２２０に通知することで、ユーザにトナーボトル１５０Ｙの交換を促す。
【００８９】
現像剤残量検知シーケンスでは、該当する画像形成装置１００の生産性が７０ｐｐｍ機か否かを判断する（Ｓ２５）。詳しく説明すると、前述したように、本実施形態の画像形成装置１００は、プロセススピードをソフト的に変更することで、３５〜７０ｐｐｍの生産性を同一のハード構成で実現する、ワイドレンジ対応の画像形成装置である。具体的には、画像形成装置１００は、同一のハード構成で、３５、４０、５０、６０、７０ｐｐｍの５種類の生産性を設定可能である。したがって、Ｓ２５では、画像形成装置１００の設定がどれなのかを判断する。
【００９０】
ここで、本実施形態の画像形成装置１００は３５ｐｐｍ機である。即ち、画像形成装置１００は、３５ｐｐｍの生産性で、現像などの画像形成を行っている。よって、Ｓ２５の判断は「Ｎｏ」であり、この場合は、７０ｐｐｍ機相当に現像装置１０４Ｙの制御を変更する（Ｓ２６）。具体的には、現像装置１０４Ｙの駆動速度を７０ｐｐｍ機相当にアップさせる。即ち、ＣＰＵ２０６は、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動速度を、静電潜像をトナーにより現像する現像時よりも速くするように現像モータ２８を制御する（図４参照）。より具体的には、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動速度（回転速度）を現像時の３５０ｒｐｍから７００ｒｐｍに変更する。なお、本実施形態では、現像スリーブ２４も現像モータ２８により駆動されているため、現像スリーブ２４の駆動速度も変更される。
【００９１】
ここで、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動速度が変化することで、現像容器２０内の現像剤の搬送速度も変化し、現像剤の嵩密度が変化する。このため、インダクタンスセンサ４０１に印加する制御電圧も、前述したように同一のトナー濃度に対しては同一の出力電圧が出力されるように変更する。なお、本実施形態では、３５ｐｐｍ機の画像形成装置１００を使用しているが、７０ｐｐｍ機以外の他の画像形成装置（４０、５０、６０ｐｐｍ機）を使用している場合には、Ｓ２６で同様の制御を行う。一方、使用している画像形成装置が７０ｐｐｍ機の場合には、特に変更することなく、次のＳ２７に進む。
【００９２】
次に、現像装置１０４ＹのＴＤを回復させるために、ＣＰＵ２０６は、補給スクリュー３２を１回転させて補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを現像容器２０内に補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる（Ｓ２７）。補給スクリュー３２による補給が完了したら、直ちにインダクタンスセンサ４０１の出力より、ＣＰＵ２０６が現像容器２０内のトナー濃度ＴＤ２を算出する。そして、ＣＰＵ２０６は、目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔと検出したトナー濃度ＴＤ２との差分ΔＴＤを算出する（Ｓ２８）。
【００９３】
次いで、ＣＰＵ２０６は、ΔＴＤが＋０．５％（第１の閾値よりも小さい第２の閾値）より小さいか否かを判断する（Ｓ２９）。即ち、現像剤残量検知シーケンスに入った段階でΔＴＤが＋１．０％より大きかったものが、Ｓ２７の補給動作によって目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔに十分に近づいたか否かを確認する。言い換えれば、ＣＰＵ２０６は、補給後の現像容器２０内のＴＤが第２の範囲内（ＴＤｔａｒｇｅｔ−ＴＤ＜＋０．５％）であるか否かを判断する。
【００９４】
ここで、ΔＴＤが＋０．５％以上（第２の閾値以上）であれば（第２の範囲内でない場合）、ＣＰＵ２０６は、現像容器２０内のＴＤがまだ低いと判断する。そして、まず、強制補給カウントＮがトナーボトル空判断閾値（所定回数）Ｎｅｍｐｔｙよりも小さいか否かを判断する（Ｓ３０）。ＣＰＵ２０６は、強制補給カウントＮがトナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙよりも小さい場合は、まだ、トナーボトル１５０Ｙは空では無いと判断する。そして、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ２７に戻って補給スクリュー３２を１回転させて、再度、補給スクリュー３２に補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる。即ち、ＣＰＵ２０６は、補給後の現像容器２０内のトナー濃度が第２の範囲内でない場合（即ち、ΔＴＤが＋０．５％以上の場合）、再度、補給装置３０から現像容器２０に現像剤を補給させる。
【００９５】
一方、Ｓ３０で、強制補給カウントＮがトナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙ以上である場合には、ＣＰＵ２０６は、トナーボトル１５０Ｙが空になったと判断（空検知）し、トナーボトル１５０が空である旨を表示部（ＵＩ）２２０に表示させる（Ｓ３１）。そして、現像剤残量検知シーケンスを終了させる。即ち、ＣＰＵ２０６は、現像剤残量検知シーケンスの実行時の補給装置３０の補給回数（強制補給カウントＮ）がＮｅｍｐｔｙに到達し、且つ、現像容器２０内のＴＤ度が第２の範囲内でない場合に、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がない旨を通知させる。なお、本実施形態では、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙは２０に設定してある。
【００９６】
これに対して、Ｓ２９で、ΔＴＤが＋０．５％より小さかった場合には、Ｓ２７の補給動作によって、現像容器２０内のＴＤが回復したと判断し、次のＳ３２に進む。Ｓ３２では、Ｓ２５と同じく、使用している画像形成装置１００の生産性の設定が７０ｐｐｍ機か否かを判断する。７０ｐｐｍ機の場合は、特に何もせずそのまま現像剤残量検知シーケンスを、トナーボトル１５０内に現像剤有りと判断して終了し、継続して画像形成可能とする。
【００９７】
Ｓ３２で、画像形成装置１００の設定が７０ｐｐｍ機以外の場合、ＣＰＵ２０６は、Ｓ２６において７０ｐｐｍ機相当に現像装置１０４Ｙの制御を変更しているので、通常の画像形成時（現像時）と同じ制御に戻す（Ｓ３３）。本実施形態の画像形成装置１００は３５ｐｐｍ機であるので、現像装置１０４Ｙの制御を現像時と同じ制御に戻す。即ち、現像スリーブ２４、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度と、インダクタンスセンサ４０１の制御電圧を現像時の制御に戻す。ＣＰＵ２０６は、これで現像剤残量検知シーケンスをトナーボトル１５０内に現像剤有りと判断して終了し、継続して画像形成可能とさせる。
【００９８】
このように本実施形態では、Ｓ２７からＳ３０において、現像剤の補給動作を行う毎にインダクタンスセンサ４０１の検出結果から現像容器２０内のＴＤの回復具合を判断している。このため、トナーボトル１５０内の現像剤の残量が少ない状態で、即ち、ほぼ空となった状態で、トナーボトル１５０内の現像剤の残量がない旨の通知を行える。即ち、トナーボトル１５０が空である旨を表示部２２０に表示させることができる。この結果、現像剤の残量が多い状態でトナーボトル１５０の交換が行われにくくなり、ランニングコストが高くなることを防止できる。
【００９９】
また、Ｓ２６、Ｓ３３などで説明した様に、現像剤残量検知シーケンスでは、通常の画像形成時、即ち、現像時に対して、現像装置１０４Ｙの駆動速度を早くしている。ここで、このような現像剤残量検知シーケンスを実行した場合、画像形成動作が中断するダウンタイムが発生してしまう。トナーボトル１５０内の現像剤の残量の確認動作を短くすれば、このダウンタイムを抑制できるが、現像剤の残量が多い状態でトナーボトル１５０の交換が行われ易くなり、ランニングコストが高くなる。一方、このような確認動作を十分に行った場合には、このダウンタイムが長くなってしまう。
【０１００】
そこで、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスでは、現像時に対して現像装置１０４Ｙの駆動速度を早くしている。即ち、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を現像時よりも速くして、現像容器２０内の現像剤の搬送速度が速くなるようにしている。これにより、インダクタンスセンサ４０１の検出結果に、現像剤を補給した後の現像容器２０内のトナー濃度ＴＤを素早く反映させることができる。即ち、現像容器２０内に補給された現像剤がインダクタンスセンサ４０１に到達するまでの時間が現像時よりも短くなるため、インダクタンスセンサ４０１によるトナーボトル１５０Ｙの空判断を早めることができる。
【０１０１】
この結果、トナーボトル１５０内の現像剤の残量を確認する現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムを抑制することが可能である。即ち、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムの抑制と、ランニングコストの上昇の抑制を両立することができる。
【０１０２】
［効果の確認］
このような本実施形態の現像剤残量検知シーケンスのダウンタイム抑制の効果を説明するために、比較例と本実施形態の制御を行った実施例において、トナー空判断までにかかる時間を計算した結果を図９に示す。図９の計算は、次のような設定で行った。なお、比較例と実施例は、現像剤残量検知シーケンスにおける現像装置１０４Ｙの駆動速度が異なる以外は、同じ構成である。
【０１０３】
まず、補給スクリュー３２の回転速度は１４０ｒｐｍであり、１回転した場合の補給量である１ブロック補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇであり、これを補給するのに必要な時間は０．４３秒である。また、現像容器２０内の現像剤量は１２０ｇである。トナー残量検知シーケンスにおいてトナーボトル１５０Ｙの空判断は、上述した場合と同様に、強制補給動作によってΔＴＤが＋１．０％より大であったものが、ΔＴＤが＋０．５％より小になるか否かで判断する。即ち、トナー濃度ＴＤ＝０．５％分の補給がなされるか否かで判断している。
【０１０４】
また、トナーボトル１５０Ｙの空検知を確実に行うため、マージンをもって０．８％分の補給をできるように、ΔＴＤの回復量が０．８％となるように、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙの値を設定している。つまり、現像剤１２０ｇに対して０．８％分のトナー量（ΔＴＤの回復に必要なトナー量）９６０ｍｇを補給できるようにＮｅｍｐｔｙを設定している。
【０１０５】
また、トナーボトル１５０Ｙの残量が十分少なく（空に）なってくると補給スクリュー１回転での補給量Ｍｂが通常時１８０ｍｇであったものが、９０ｍｇ以下になる。トナー量９６０ｍｇを現像容器に補給するためには、１回転の補給量が９０ｍｇ以下になった場合には、補給スクリュー３２を１０．７回転＝４．６秒間回転させる必要がある。更に、現像剤補給口３３から補給された現像剤が現像容器内で、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂに搬送されてインダクタンスセンサ４０１に到達するのにかかる時間は、次の通りである。即ち、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が３５０ｒｐｍのときは８秒、７００ｒｐｍのときは４秒となる。
【０１０６】
したがって、トナーボトル１５０Ｙの空判断までにかかる時間は、比較例の場合には４．６秒＋８秒で合計１２．６秒となる。１回の補給に０．４３秒かかるので、比較例の場合、トナーボトル１５０Ｙの空判断を確実に行うためには、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを３０程度に設定することになる。
【０１０７】
一方、実施例の場合、トナーボトル１５０Ｙの空判断までにかかる時間は、４．６秒＋４秒で合計８．６秒となる。したがって、実施例の場合、トナーボトル１５０Ｙの空判断を確実に行うために、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを２０程度に設定することができる。以上のように、実施例では、トナーボトル１５０Ｙの空判断の精度を落とすことなく、現像剤残量検知シーケンスのダウンタイムを短縮することが可能である。
【０１０８】
なお、本実施形態では、上述の制御を行うことによる効果が大きい３５ｐｐｍ機で説明したが、同一のハード構成である４０、５０、６０ｐｐｍ機においても同様に現像剤残量検知シーケンスのダウンタイムを抑制できる。
【０１０９】
また、現像装置の条件によっては、補給口近傍のトナー攪拌能力を上げるために補給口近傍の搬送力を落としているハード構成もある（例えば補給口近傍のみ攪拌羽根のピッチを短くするような構成）。このようなハード構成においては、現像装置内の第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度に応じて、補給スクリューからの補給量を制限しないと、補給口近傍でトナーが詰ってしまう。このため、具体的には画像形成装置の生産性が遅い場合には、補給スクリューの回転速度を落としたり、補給間隔を広げる制限を設けたりする制御で対応することが好ましい。
【０１１０】
このようなハード構成の場合でも、上述の実施形態の制御に従って、現像剤残量検知シーケンス中の強制補給動作における、現像装置の制御を７０ｐｐｍ機相当に変更することで、より大きなダウンタイムの削減効果が得られる。具体的には、第２の搬送スクリューの搬送速度アップと、補給スクリューからの補給能力アップを行うことで、インダクタンスセンサにより速く補給した現像剤が到達でき、より大きなダウンタイム削減効果を得ることができる。
【０１１１】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１ないし図５を参照しつつ、図１０を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、同一ハード構成で複数の生産性を実現するワイドレンジの生産性対応の画像形成装置について説明した。即ち、第１の実施形態では、生産性の低い画像形成装置のときに、現像剤残量検知シーケンス中は高生産性の画像形成装置に相当する制御を行うようにしている。そして、インダクタンスセンサへの補給現像剤の到達時間を短縮し、現像剤残量検知シーケンスによるダウンタイムを低減するようにした。
【０１１２】
しかしながら、現像剤残量検知シーケンス中の現像装置の回転速度をアップする制御は、特にワイドレンジ対応の画像形成装置の低生産性モデルに限るものではない。ワイドレンジ対応の画像形成装置の生産性の高いモデルや、生産性を１種類しかもたないモデルに対しても適用可能である。そこで、本実施形態では、現像モータ２８の余力を使用してダウンタイムの短縮を実現するようにしている。
【０１１３】
なお、本実施形態の画像形成装置の基本的なハード構成は、第１の実施形態と同様であるが、本実施形態の画像形成装置は、７０ｐｐｍ機に設定されている。また、図１０のフローチャートも多くの部分が図８のフローチャートと共通する。このため、第１の実施形態と同様の構成については、図示及び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を中心に説明する。
【０１１４】
まず、図１０のＳ４１〜Ｓ４４は、図８のＳ２１〜２４に、図１０のＳ４６〜Ｓ５０は、図８のＳ２７〜Ｓ３１にそれぞれ対応する。本実施形態では、Ｓ４４にて現像剤残量検知シーケンスに入った後、現像装置１０４Ｙを通常の画像形成時（現像時）よりも速度の大きい、現像剤残量検知シーケンス用の回転速度に変更する制御を行う（Ｓ４５）。
【０１１５】
一般に、現像装置１０４Ｙを駆動する現像モータ２８（図４）は、常に最大トルクを使っている訳ではなく、有る程度余力（マージン）をもった使われ方をする。その理由は、設計上の部品公差などによって現像装置１０４Ｙの駆動トルクがバラツキを持っており、このバラツキを踏まえて所望の回転速度を確実に出力できるように、余力を持ったモータが選定されるからである。したがって、実際の画像形成装置では、通常の画像形成時よりも大きい速度に設定する余力が残されているものである。本実施形態では、通常の画像形成時よりも、具体的には１０％アップした速度設定に変更している。
【０１１６】
その後は、上述の第１の実施形態と同様である。即ち、Ｓ４６にて、ＣＰＵ２０６は、補給スクリュー３２を１回転させて補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを現像容器２０内に補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる。そして、インダクタンスセンサ４０１の検出結果からΔＴＤを算出し（Ｓ４７）、ΔＴＤが＋０．５％より小さいか否かの判断を行う（Ｓ４８）。ΔＴＤがまだ＋０．５％以上であれば強制補給カウントＮとＮｅｍｐｔｙとの比較を行い（Ｓ４９）、再度補給するか（Ｓ４６）、或いはトナー無し判断をするか（Ｓ５０）を決定する。ΔＴＤが＋０．５％より小さくなっていれば、トナー濃度が回復しておりトナーボトル１５０Ｙ内の現像剤は未だ残っていると判断し、通常の画像形成時の駆動制御に戻して（Ｓ５１）、現像剤残量検知シーケンスを終了する。
【０１１７】
このような本実施形態においては、現像剤残量検知シーケンス中の現像装置１０４Ｙの第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの現像剤の搬送速度を現像時よりも１０％アップしている。このため、第１の実施形態と同様に、現像容器２０内に補給された現像剤がインダクタンスセンサ４０１に到達するまでの時間が現像時よりも短くなっており、インダクタンスセンサ４０１によるトナーボトル１５０Ｙの空判断を早めることができる。具体的には、現像剤補給口３３から補給された現像剤がインダクタンスセンサ４０１に到達するまでの時間が４．０秒から３．６秒に短縮される。これにより、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを第１の実施形態の２０から１９にすることが可能である。
【０１１８】
このように本実施形態の場合も、トナーボトル１５０内の現像剤の残量を確認する現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムを抑制することが可能である。そして、現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムの抑制と、ランニングコストの上昇の抑制を両立することができる。
【０１１９】
なお、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンス中の駆動速度アップ分を１０％としたが、これは、現像装置１０４Ｙを駆動するモータの余力によって適宜変更可能であり、この値に限るものではない。また、現像装置内の部品公差（例えば、現像スリーブ内の固定マグネットの磁束密度など）のバラツキに対して、所望の速度増加（１０％アップ）がなされたかを確認するために、次のような制御を行っても良い。即ち、インダクタンスセンサ４０１の検出値のアナログ波形の周期を確認して、所望の速度増加量に達していない場合は、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを２０に戻す、というような制御を追加しても良い。
【０１２０】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１ないし図５を参照しつつ、図１１を用いて説明する。上述の第１、第２の実施形態では、現像剤残量検知シーケンスに使用するトナー濃度検出手段として、インダクタンスセンサ４０１を用いた。これに対し本実施形態では、トナー濃度検出手段として、トナーパッチを検出するトナー濃度センサ１４０を用いて、現像剤残量検知シーケンスを実行するようにしている。即ち、本実施形態では、トナー濃度に関する情報として、トナーパッチのトナー載り量、より具体的には、トナーパッチの反射光量を用いている。
【０１２１】
なお、本実施形態の画像形成装置の基本的なハード構成は、第１、第２の実施形態と同様であるが、本実施形態の画像形成装置は、７０ｐｐｍ機に設定されている。このため、第１、第２の実施形態と同様の構成については、図示及び説明を省略又は簡略にし、以下、本実施形態の現像剤残量検知シーケンスを中心に説明する。なお、図１１のＳ６３〜Ｓ６６は、図１０のＳ４３〜Ｓ４６に対応し、図１１のＳ６９〜Ｓ７１は、図１０のＳ４９〜Ｓ５１に対応する。
【０１２２】
まず、画像形成がスタートすると、所定枚数毎（本実施形態では、Ａ４片面１００枚毎）に、第１の制御用トナー像としての第１トナーパッチを感光ドラム１０１上に形成し、中間転写ベルト１２１に転写する。そして、第１トナーパッチのトナー載り量をトナー濃度センサ１４０により検出する。即ち、第１トナーパッチの反射光量を中間転写ベルト１２１上でトナー濃度センサ１４０を用いて検出する。
【０１２３】
ここで、トナー濃度センサ１４０は、前述したように、正反射Ｐ波と乱反射Ｓ波の光量から第１トナーパッチの反射光量ＳｉｇＲ１を算出する（Ｓ６１）。具体的には、ＳｉｇＲ１＝Ｐ波光量−α値×Ｓ波光量で算出する。なお、このような式を用いるのは、実際のトナーパッチのトナー載り量と反射光量ＳｉｇＲ値との線形性を精度良く保つためであり、トナーパッチからの反射光量の算出方法としてはごく一般的な手法である。また、ＳｉｇＲは値が小さい程、トナー載り量が多いことを表す値である。
【０１２４】
次に、Ｓ６１で算出したＳｉｇＲ１が、現像剤残量検知シーケンスに入るか否かの閾値Ｌ１より大きいか否かを判断する（Ｓ６２）。即ち、ＳｉｇＲは値が小さい程、トナー載り量が多いため、検出した第１トナーパッチのトナー載り量が第１の量（閾値Ｌ１に対応）よりも少ないか否かを判断する。ＳｉｇＲ１が閾値Ｌ１以下であれば、安定的な濃度を出すのに十分な現像剤が現像装置１０４Ｙ内にあると判断して、通常の画像形成と、図７に示した現像剤補給制御を継続する（Ｓ６３）。
【０１２５】
一方、Ｓ６２で、ＳｉｇＲ１が閾値Ｌ１よりも大きい場合（第１トナーパッチのトナー載り量が第１の量よりも少ない場合）は、現像装置１０４Ｙ内のトナー濃度が低くなっていると判断し、現像剤残量検知シーケンスを実施する（Ｓ６４）。
【０１２６】
即ち、トナー濃度センサ１４０の検出結果であるＳｉｇＲ１が閾値Ｌ１よりも大きい場合、現像容器２０内のトナー濃度ＴＤが第１の範囲内でない（トナー濃度が低い）と推測できる。これは、現像容器２０内のトナー濃度が低い場合、現像容器２０内のトナーの帯電量が大きくなり、トナーパッチを形成するための所定の静電潜像に付着するトナーの量が少なくなるためである。したがって、この場合には、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量が少なくなっていると推測できる。このため、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤を補給装置３０のホッパー３１内に補給する強制補給を行い、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量をできるだけ少なくする現像剤量検知シーケンスに入る。
【０１２７】
本実施形態では、Ｓ６４にて現像剤残量検知シーケンスに入った後、ＣＰＵ２０６は、第２の実施形態と同様に、現像装置１０４Ｙを通常の画像形成時（現像時）よりも速度の大きい、現像剤残量検知シーケンス用の回転速度に変更する制御を行う（Ｓ６５）。本実施形態でも、通常の画像形成時よりも、具体的には１０％アップした速度設定に変更している。更に本実施形態では、補給スクリュー３２の回転速度についても１０％アップさせている。即ち、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、補給スクリュー３２の駆動速度を現像時よりも速くしている。このために、補給スクリュー３２を駆動する補給モータ３４は、補給スクリュー３２を可変に駆動可能であり、ＣＰＵ２０６は、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、補給スクリュー３２の駆動速度を現像時よりも速くするように補給モータ３４を制御する。
【０１２８】
次に、現像装置１０４Ｙのトナー濃度ＴＤを回復させるために、ＣＰＵ２０６は、補給スクリュー３２を１回転させて補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを現像容器２０内に補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる（Ｓ６６）。その後、本実施形態では、第２の制御用トナー像としての第２トナーパッチを感光ドラム１０１上に形成し、中間転写ベルト１２１に転写する。そして、第２トナーパッチのトナー載り量をトナー濃度センサ１４０により検出する。即ち、第２トナーパッチの反射光量ＳｉｇＲ２を中間転写ベルト１２１上でトナー濃度センサ１４０を用いて検出する（Ｓ６７）。なお、ＳｉｇＲ２の算出方法はＳｉｇＲ１と同様である。
【０１２９】
この第２トナーパッチは、現像剤残量検知シーケンス用に、現像装置１０４Ｙの駆動速度を１０％アップした状態で形成しているので、第１トナーパッチとは現像効率が異なる状態で形成されたトナーパッチである。
【０１３０】
続けて、Ｓ６７で算出したＳｉｇＲ２が、閾値Ｌ２より小さいか否かを判断する（Ｓ６８）。即ち、ＳｉｇＲは値が小さい程、トナー載り量が多いため、検出した第２トナーパッチのトナー載り量が第２の量（閾値Ｌ２に対応）よりも多いか否かを判断する。ＳｉｇＲ２が閾値Ｌ２よりも小さければ、第２トナーパッチのトナー載り量が第２の量よりも多く、Ｓ６６での現像剤補給によって現像容器２０内のトナー濃度が回復し、トナー帯電量が下がったと推測できる。この場合、継続して画像形成が可能になったと判断して、現像装置１０４Ｙを通常の画像形成時の速度制御に戻し（Ｓ７１）、現像剤残量検知シーケンスを終了する。
【０１３１】
一方、ＳｉｇＲ２が閾値Ｌ２以上の場合、即ち、第２トナーパッチのトナー載り量が第２の量以下の場合、現像容器２０内のトナー濃度ＴＤが第２の範囲内でない（トナー濃度が低い）と推測できる。したがって、この場合には、Ｓ６６での現像剤補給でも現像容器２０内のトナー濃度が回復せず、トナー帯電量が高いままであると推測できる。このため、この場合、強制補給カウントＮとトナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙとの比較を行い（Ｓ６９）、再度補給するか（Ｓ６６）、或いはトナー無し判断をするか（Ｓ７０）を判断する。
【０１３２】
なお、閾値Ｌ２は、通常の画像形成時よりも現像装置１０４Ｙの駆動速度が１０％アップした現像効率の状態で、トナー濃度が低くなってトナー無しを判断するのに相応しいトナーパッチの値であり、予め、実験及び検討によって決定可能な値である。
【０１３３】
以上のように、本実施形態では、トナーパッチの反射光量（即ち、トナー載り量）を用いて、現像剤残量検知シーケンスを行っている。このような本実施形態の場合でも、第１、第２の実施形態と同様に、現像剤残量検知シーケンス中に現像装置１０４Ｙの駆動速度をアップさせる制御を適用することで、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを小さく設定可能である。
【０１３４】
このため、現像剤残量検知シーケンスによるダウンタイムを抑制することが可能である。また、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスで補給スクリュー３２の駆動速度も現像時よりも速くしているため、現像剤が補給される速度も速くなり、現像剤残量検知シーケンスによるダウンタイムをより抑制できる。そして、現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムの抑制と、ランニングコストの上昇の抑制を両立することができる。
【０１３５】
なお、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、画像形成装置のプロセススピードをソフト的に変更することで複数の生産性を有する構成に適用しても良い。即ち、現像剤残量検知シーケンスにおいて、画像形成装置を生産性が高い方に設定するようにしても良い。
【０１３６】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態の構成は、適宜、組み合わせて実施可能である。例えば、第３の実施形態では、現像装置に現像剤を補給する補給搬送部材（補給スクリュー３２）の駆動速度を現像時よりも速くしているが、これを第１、第２の実施形態でも行うようにしても良い。
【０１３７】
また、上述の各実施形態では、現像剤の残量がない旨の通知を表示部２２０に表示させたが、このような通知は、画像形成装置に接続されている外部端末に表示させるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１３８】
２０・・・現像容器／２２ａ・・・第１の搬送スクリュー（搬送部材）／２２ｂ・・・第２の搬送スクリュー（搬送部材）／２８・・・現像モータ（駆動手段）／３０・・・補給装置／３１・・・ホッパー（収容部）／３２・・・補給スクリュー（補給搬送部材）／３４・・・補給モータ（補給駆動手段）／１００・・・画像形成装置／１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ・・・感光ドラム（像担持体）／１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ・・・現像装置／１２１・・・中間転写ベルト（中間転写体）／１４０・・・トナー濃度センサ（トナー濃度検出手段）／１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋ・・・トナーボトル（現像剤補給容器）／２０６・・・ＣＰＵ（制御手段）／２２０・・・表示部（表示手段）／４０１・・・インダクタンスセンサ（トナー濃度検出手段）
【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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