(57)【要約】【課題】簡単な構成で、コスト低減を図りつつ、トナー濃度を適切に維持する現像装置等を提供する。【解決手段】  本発明の現像装置２６は、筐体３０内の現像剤を攪拌する攪拌部材３１と、トナー濃度を検知するトナー濃度センサー３４と、トナー補給モーター４４等を制御する現像制御装置３５と、を備え、トナー濃度センサー３４は、攪拌部材３１の回転周期に対応して、ピーク値（Ｖｐ）とボトム値（Ｖｂ）との間で振動する波形を出力し、現像制御装置３５は、トナー濃度を示す指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））を算出し、波形の１周期の範囲内に中間値（Ｖ１／３）を設定し、波高（Ｖｐｐ）に対する差値（Ｖ１／３−Ｖｂ）の比率に基づいて現像剤の流動性を示す流動性指標値（Ｆ１／３）を算出し、流動性指標値（Ｆ１／３）に基づく補正値（Ｖａ）で指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））を補正して制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））を算出する。【選択図】図８
2015166837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する筐体と、
前記筐体内で回転して前記筐体内の前記現像剤を搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
前記攪拌部材に攪拌される一部の前記現像剤のトナー濃度を検知する検知装置と、
前記検知装置の検知結果に基づいて算出される制御濃度に応じて前記トナーおよび前記現像剤のうち少なくとも一方を前記筐体内に供給する供給部を制御する制御装置と、を備え、
前記検知装置は、前記攪拌部材の回転周期に対応して、前記現像剤量が最も密な状態となる第１の値と最も疎な状態となる第２の値との間で振動する波形を検知結果として出力し、
前記制御装置は、
前記波形に基づいて前記筐体内の前記トナー濃度を示す指標濃度を算出し、
前記第１の値と前記第２の値とを除く前記波形の１周期の範囲内に中間値を設定し、
前記第２の値と前記中間値との差分となる差値を算出し、
前記波形の波高に対する前記差値の比率に基づいて前記現像剤の流動性を示す流動性指標値を算出し、
前記流動性指標値に基づいて算出される補正値で前記指標濃度を補正することによって前記制御濃度を算出することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第２の値から起算して、前記波形の１／４周期経過以後１／２周期経過以前の範囲内に、前記中間値を設定することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１の値に基づいて前記指標濃度を算出し、
前記第１の値と前記第２の値とを直線で結んで仮想波形を設定した場合に、前記中間値を設定した周期に対応するように前記仮想波形上に基準値を設定し、
前記第２の値と前記基準値との差分となる基準差値を算出し、
前記波形の波高に対する前記基準差値の比率に基づいて流動性基準値を算出し、
前記流動性基準値に対する前記流動性指標値の比率を前記補正値として算出することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像装置およびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる現像装置は、トナーを消費して現像処理を行うように構成されている。現像装置は、透磁率を測定するトナー濃度センサーによってキャリア量（トナー濃度）を検知し、トナーの補給を制御するように構成されている。
【０００３】
例えば、トナーに対してキャリアの混合比が高くなる（キャリアが多い）と、トナー濃度センサーの出力（透磁率）が上昇し、現像装置はトナーの補給を実行する。一方、当該混合比が低くなる（キャリアが少ない）と、トナー濃度センサーの出力が低下し、現像装置はトナーの補給を停止する。
【０００４】
しかしながら、トナー濃度センサーの出力値は、湿度や現像剤の攪拌状態によって変化する。例えば、低湿環境下では、現像剤に含まれる水分の減少によってトナーの帯電量が増加する。このため、現像剤間の反発力が強まって、現像剤の嵩密度（見かけ密度）が低下する。この結果、トナー濃度センサーの出力値が低下する。一方、高湿環境下では、トナーの帯電量が減少し、現像剤間の反発が弱まって、現像剤の嵩密度が上昇する。この結果、トナー濃度センサーの出力値が上昇する。また、例えば、トナーの帯電量は、現像装置内で現像剤を攪拌することで増加する。このため、現像剤の嵩密度は、攪拌時間によって増減する。
【０００５】
トナー濃度センサーは、現像剤の嵩密度の低下を、トナー濃度の上昇として誤検知する。一方、トナー濃度センサーは、現像剤の嵩密度の上昇を、トナー濃度の低下として誤検知する。つまり、従来の現像装置は、トナー濃度を誤認識するという問題があった。また、現像剤の嵩密度が上昇するにつれて、現像剤の流動性が悪化するという問題もあった。
【０００６】
このような問題に対応するため、以下のような現像装置が提案されている。例えば、特許文献１には、現像槽内の二成分現像剤を攪拌する攪拌部材と、現像剤のトナー濃度を透磁率により検出するトナー濃度センサーと、現像剤の流動性を検出する圧電体振動子と、これらを制御する制御部と、を備えた現像装置が開示されている。制御部は、圧電体振動子によって検出された現像剤の流動性検出データに基づいて共振振動の尖鋭度を求める。制御部は、尖鋭度に基づいてトナー濃度センサーによって検出されたトナー濃度検出データを補正する。制御部は、補正値に基づいてトナー補給を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２２０９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の現像装置は、流動性を検出するために、トナー濃度センサーに加えて圧電体振動子を設けなければならなかった。このため、特許文献１に記載の現像装置は、構成の複雑化およびコスト増加という問題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、コスト低減を図りつつ、トナー濃度を適切に維持する現像装置およびこれを備える画像形成装置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】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の現像装置は、トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する筐体と、前記筐体内で回転して前記筐体内の前記現像剤を搬送しながら攪拌する攪拌部材と、前記攪拌部材に攪拌される一部の前記現像剤のトナー濃度を検知する検知装置と、前記検知装置の検知結果に基づいて算出される制御濃度に応じて前記トナーおよび前記現像剤のうち少なくとも一方を前記筐体内に供給する供給部を制御する制御装置と、を備え、前記検知装置は、前記攪拌部材の回転周期に対応して、前記現像剤量が最も密な状態となる第１の値と最も疎な状態となる第２の値との間で振動する波形を検知結果として出力し、前記制御装置は、前記波形に基づいて前記筐体内の前記トナー濃度を示す指標濃度を算出し、前記第１の値と前記第２の値とを除く前記波形の１周期の範囲内に中間値を設定し、前記第２の値と前記中間値との差分となる差値を算出し、前記波形の波高に対する前記差値の比率に基づいて前記現像剤の流動性を示す流動性指標値を算出し、前記流動性指標値に基づいて算出される補正値で前記指標濃度を補正することによって前記制御濃度を算出することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、検知装置は、攪拌部材による現像剤の掻き取り直前に第１の値を検知し、攪拌部材による現像剤の掻き取り直後に第２の値を検知する。第１の値および第２の値は、現像剤の流動性によって異なる。すなわち、検知装置の出力波形やその波高等は、現像剤の流動性によって変化する。出力波形から設定される中間値は、現像剤の流動性の良し悪しを示している。制御装置は、中間値に基づいて現像剤の流動性を反映した流動性指標値を算出することができる。これにより、制御装置は、現像剤の嵩密度によって変化する検知装置の検知結果を、流動性に基づいて補正することができる。また、制御装置は、現像剤の嵩密度の変化に伴うトナー濃度の誤認識を防止することができる。この結果、適切なトナー濃度が一定に維持され、良好な画像形成が担保される。
【００１２】
また、制御装置は、検知装置の出力波形に基づいて流動性に関するパラメーター（流動性指標値）を算出する。このため、流動性に関するパラメーターを検知するセンサー等を別途設ける必要がない。これにより、現像装置の構成を簡単にすることができると共に、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
この場合、前記制御装置は、前記第２の値から起算して、前記波形の１／４周期経過以後１／２周期経過以前の範囲内に、前記中間値を設定することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、攪拌部材が現像剤を掻き取ってから１／４〜１／２回転する範囲内に中間値を設定することによって、制御装置は、現像剤の流動性に適応した補正値を算出することができる。なお、本出願人は、当該範囲内に設定した中間値が現像剤の流動性の良し悪しを有効に示していることを確認している。
【００１５】
この場合、前記制御装置は、前記第１の値に基づいて前記指標濃度を算出し、前記第１の値と前記第２の値とを直線で結んで仮想波形を設定した場合に、前記中間値を設定した周期に対応するように前記仮想波形上に基準値を設定し、前記第２の値と前記基準値との差分となる基準差値を算出し、前記波形の波高に対する前記基準差値の比率に基づいて流動性基準値を算出し、前記流動性基準値に対する前記流動性指標値の比率を前記補正値として算出することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、流動性の良い現像剤の場合、流動性指標値は、流動性基準値に近似する値になる。一方、流動性が悪い現像剤の場合、流動性指標値は、流動性基準値よりも低い値になる。つまり、補正値は、現像剤の流動性の悪化に伴って小さくなる。これにより、トナー等が筐体内に過剰に補給されることを防止することができる。すなわち、筐体内の正確なトナー濃度を検知することができると共にトナー濃度を一定に維持するための制御を行うことができる。
【００１７】
上記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、上記したいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、制御装置は、検知装置の検知結果を流動性に基づいて補正することで、トナー濃度の誤認識を防止することができる。この結果、適切なトナー濃度が一定に維持され、良好な画像形成が担保される。また、制御装置は、検知装置の出力波形に基づいて流動性に関するパラメーターを算出する。これにより、流動性を検知するセンサー等を省略することができ、簡単且つ低コストで現像装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な構成で、コスト低減を図ることができる。また、現像剤の流動性に基づいて検知結果を補正し、トナー濃度を適切に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンターの内部構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る現像装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る現像装置の第１攪拌部材および第２攪拌部材を平面から見た断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る現像装置の現像制御装置等を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る現像装置のトナー濃度センサーが出力する電圧値と時間の関係を示すグラフであって、現像剤の流動性が良い場合の波形である。
【図６】本発明の一実施形態に係る現像装置のトナー濃度センサーが出力する電圧値と時間の関係を示すグラフであって、現像剤の流動性が悪い場合の波形である。
【図７】本発明の一実施形態に係る現像装置のピーク値とトナー濃度との関係を示すグラフ（Ｖｐ−Ｔ／Ｃ直線）である。
【図８】本発明の一実施形態に係る現像装置の現像制御装置が実行するトナー濃度制御等を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、添付した図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、便宜上、各図に矢印で示すように各方向を規定する。
【００２２】
図１を参照して、画像形成装置としてのカラープリンター１の全体の構成について説明する。図１はカラープリンター１の内部構造を模式的に示す断面図である。
【００２３】
カラープリンター１は、略箱型形状の装置本体２と、装置本体２の下部に設けられる給紙カセット３と、装置本体２の上部に設けられる排紙トレイ４と、を備えている。なお、給紙カセット３に収納される用紙Ｓは、紙製に限らず、樹脂フィルムやＯＨＰシート等であってもよい。
【００２４】
カラープリンター１は、給紙カセット３内の用紙Ｓを搬送経路１０に供給する給紙部１１と、中間転写ベルト１２にトナー像を一次転写する画像形成部１３と、一次転写されたトナー像を用紙Ｓに二次転写する二次転写ニップ部１４と、二次転写されたトナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１５と、各装置を統括制御するメイン制御装置１６と、を装置本体２内に備えている。
【００２５】
画像形成部１３は、４つのトナーコンテナ２０に収納される４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー（現像剤）を用いて画像形成を行うように構成されている。画像形成部１３は、４つのドラムユニット２１と、各感光体ドラム２４の表面にレーザー光を照射する露光器２２と、含んで構成されている。
【００２６】
４つのドラムユニット２１は、中間転写ベルト１２の下側に前後方向に並設されている。各ドラムユニット２１は、回転可能に支持される像担持体としての感光体ドラム２４と、感光体ドラム２４の周囲に転写プロセス順に配置される帯電装置２５と、現像装置２６と、一次転写ローラー２７と、クリーニング装置２８と、を含んで構成されている。
【００２７】
ここで、カラープリンター１の動作について説明する。カラープリンター１に電源が投入されると、メイン制御装置１６は、各種パラメーターの初期化等を実行する。カラープリンター１に接続されたパーソナルコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、メイン制御装置１６は、以下のように画像形成動作を実行する。
【００２８】
露光器２２は、帯電装置２５によって所定電位に帯電させた感光体ドラム２４の表面に、画像データに対応した露光（図１の破線矢印参照）を行って静電潜像を形成する。各現像装置２６は、トナーコンテナ２０から供給されたトナーによって静電潜像をトナー像に現像する。中間転写ベルト１２は、一次転写バイアスを印加した各一次転写ローラー２７によって、一次転写された各色のトナー像を順次担持する。
【００２９】
一方、給紙カセット３から供給された用紙Ｓは、搬送経路１０を搬送されて二次転写ニップ部１４を通る。二次転写ニップ部１４は、印加された二次転写バイアスによってフルカラーのトナー像を用紙Ｓに転写する。定着装置１５は、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着処理後の用紙Ｓは、排紙トレイ４に排出される。クリーニング装置２８は、転写後に感光体ドラム２４の表面に残ったトナーを除去する。
【００３０】
次に、図２ないし図４を参照して現像装置２６について説明する。図２は現像装置２６の内部構造を模式的に示す断面図である。図３は第１攪拌部材３０および第２攪拌部材３１を平面から見た断面図である。図４は現像制御装置３５等を示すブロック図である。なお、４つの現像装置２６は同様の構成を有しているため、以下の説明では、１つの現像装置２６について例示する。
【００３１】
図２に示すように、現像装置２６は、トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する筐体３０と、筐体３０内で回転して筐体３０内の現像剤を搬送しながら攪拌する攪拌部材３１と、攪拌部材３１から感光体ドラム２４に向けて筐体３０内の現像剤を搬送し、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム２４に付着させる現像器本体３２と、攪拌部材３１および現像器本体３２を回転駆動する駆動装置３３と、攪拌部材３１に攪拌される一部の現像剤のトナー濃度を検知する検知装置としてのトナー濃度センサー３４と、各構成を制御する制御装置としての現像制御装置３５と、を備えている。
【００３２】
筐体３０は、例えば、樹脂材料によって構成されている。筐体３０の上部右側面には、開口部３０ａが形成されている。筐体３０の内側下部には、仕切壁３０ｂが立設されている。仕切壁３０ｂは、第１搬送路４０と第２搬送路４１とを区画するように長手方向（図３参照）に延設されている。第１搬送路４０と第２搬送路４１とは、互いに平行に設けられている。なお、以降の説明では、第２搬送路４１を搬送される現像剤の搬送方向（図３の白抜き矢印Ｂ参照）を基準として上流および下流を設定する。
【００３３】
図３に示すように、仕切壁３０ｂの上流端部には、第１搬送路４０と第２搬送路４１とを連通させる上流側連通部４２が形成されている。同様に、仕切壁３０ｂの下流端部には、下流側連通部４３が形成されている。
【００３４】
図２および図３に示すように、筐体３０には、トナーコンテナ２０から第１搬送路４０にトナーを供給するための補給口３０ｃが形成されている。補給口３０ｃは、下流側連通部４３近傍に設けられている。補給口３０ｃの近傍には、トナーコンテナ２０からトナーを所定の速度で補給するためのトナー補給モーター４４が配設されている。なお、トナーコンテナ２０およびトナー補給モーター４４が、トナーを筐体３０内に供給する供給部を構成している。
【００３５】
第２搬送路４１の下流側には、排出ケース４６が延設されている。排出ケース４６の下面には、排出口４７が形成されている。排出口４７には、排出された現像剤を貯留する回収ボトル１００が接続されている。
【００３６】
図２および図３に示すように、攪拌部材３１は、第１搬送路４０に沿って配置される第１攪拌部材５０と、第２搬送路４１に沿って配置される第２攪拌部材５１と、から構成されている。
【００３７】
第１攪拌部材５０および第２攪拌部材５１は、それぞれ、回転軸部５０ａ，５１ａの周面に螺旋状のスクリュー羽根５０ｂ，５１ｂを固定して形成されている。各攪拌部材５０，５１は、軸周りに回転可能（図２で反時計回り）に筐体３０に支持されている。スクリュー羽根５０ｂとスクリュー羽根５１ｂとは、互いに同一のピッチで、逆位相となるように形成されている。
【００３８】
図３に示すように、第２攪拌部材５１は、回転軸部５１ａの下流側に形成される２〜３巻きの螺旋状の逆螺旋羽根５１ｃと、逆螺旋羽根５１ｃよりも更に下流側に形成される螺旋状の排出羽根５１ｄと、を有している。
【００３９】
逆螺旋羽根５１ｃは、スクリュー羽根５１ｂと略同一の外径で逆位相となるように形成されている。排出羽根５１ｄは、排出ケース４６内に配置され、スクリュー羽根５１ｂよりも小径で同位相となるように形成されている。
【００４０】
図２に示すように、現像器本体３２は、第２攪拌部材５１の上方に対向して配置される磁気ローラー５２と、磁気ローラー５２の右斜め上方に対向して配置される現像ローラー５３と、を有している。
【００４１】
磁気ローラー５２は、筐体３０に回転不能に支持されるローラー軸部５２ａと、ローラー軸部５２ａに固定される扇形状断面の磁極部材５２ｂと、磁極部材５２ｂを覆うように設けられる回転スリーブ５２ｃと、を有している。
【００４２】
回転スリーブ５２ｃは、非磁性材料によって円筒状に形成されている。回転スリーブ５２ｃは、軸周りに回転可能（図２で反時計回り）に筐体３０に支持されている。磁気ローラー５２は、第１現像バイアス電源５４に電気的に接続されている（図４参照）。第１現像バイアス電源５４は、直流電圧および交流電圧を重畳した第１現像バイアスを磁気ローラー５２に印加する。
【００４３】
現像ローラー５３は、筐体３０に回転不能に支持される固定軸部５３ａと、磁気ローラー５２の磁極部材５２ｂに対向して設けられる現像磁極部材５３ｂと、現像磁極部材５３ｂを覆うように設けられる現像スリーブ５３ｃと、を有している。
【００４４】
現像磁極部材５３ｂは、磁極部材５２ｂの磁極に対し、異極性の磁石で形成されている。現像スリーブ５３ｃは、非磁性材料によって円筒状に形成されている。現像スリーブ５３ｃは、現像磁極部材５３ｂとの間に隙間を有し、軸周りに回転可能（図２で反時計回り）に固定軸部５３ａに支持されている。
【００４５】
現像ローラー５３は、磁気ローラー５２との間にギャップ（以下、「対向部Ｒ」という。）を有して配置されている。現像ローラー５３は、筐体３０の開口部３０ａから露出し、感光体ドラム２４に対向して配置されている。現像ローラー５３は、第２現像バイアス電源５５に電気的に接続されている（図４参照）。第２現像バイアス電源５５は、直流電圧および交流電圧を重畳した第２現像バイアスを現像ローラー５３に印加する。
【００４６】
筐体３０には、規制ブレード５６が、図２で右側に向けて下方に傾斜する姿勢で設けられている。規制ブレード５６は、対向部Ｒよりも磁気ローラー５２の回転方向上流側に配置されている。規制ブレード５６は、磁気ローラー５２の外周面との間にギャップを有して配置されている。
【００４７】
図３に示すように、駆動装置３３は、ギヤ列５８を介して各攪拌部材５０，５１および各ローラー５２，５３に接続される所謂電動モーターである。駆動装置３３を回転駆動すると、各攪拌部材５０，５１および各ローラー５２，５３は、一体に回転する。
【００４８】
図２および図３に示すように、トナー濃度センサー３４は、補給口３０ｃに対向して第１搬送路４０の底部に設けられている。トナー濃度センサー３４は、例えば、現像剤に含まれるキャリアの透磁率を検知する透磁率センサーによって構成されている。トナー濃度センサー３４の検知面は、第１搬送路４０の底面と略面一に配置されている。
【００４９】
トナー濃度センサー３４は、キャリアの存在量を測定することによってトナー濃度を検知する。なお、トナー濃度とは、現像剤中のキャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）を指す。詳細には、トナー濃度センサー３４は、離散的に測定した透磁率に相当する電圧値を現像制御装置３５に出力する。トナーは磁気を通さないため、トナー濃度が上昇した場合、トナー濃度センサー３４の出力値は低くなる。一方、トナー濃度が低下した場合、トナー濃度センサー３４の出力値は高くなる。
【００５０】
図４に示すように、現像制御装置３５は、ＣＰＵ６０（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、メモリー６１と、バス６２と、インターフェース６３と、を含んで構成されている。
【００５１】
ＣＰＵ６０は、各プロクラム等に従って演算処理を実行する。メモリー６１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー等を有している。メモリー６１は、現像処理制御に用いるプログラムや、各現像バイアスの定格値、トナーの補給時間等を記憶している。メモリー６１は、ＣＰＵ６０の演算結果等を一時的に記憶する。バス６２は、ＣＰＵ６０、メモリー６１およびインターフェース６３を電気的に接続している。インターフェース６３には、駆動装置３３、トナー濃度センサー３４、トナー補給モーター４４および各現像電源５４，５５等が電気的に接続されている。これにより、ＣＰＵ６０やメモリー６１は、インターフェース６３に接続された各構成との間で各種情報の送受信を行うことができる。
【００５２】
次に、図２および図３を参照して、現像装置２６の現像処理について説明する。
【００５３】
現像制御装置３５は、トナー濃度センサー３４の検知結果に基づいてトナー補給モーター４４を制御して、トナーコンテナ２０から筐体３０内にトナーを供給（補給）する（トナー補給制御）。現像制御装置３５は、駆動装置３３を制御して、第１攪拌部材５０、第２攪拌部材５１、磁気ローラー５２および現像ローラー５３を回転させる。現像制御装置３５は、各現像電源５４，５５を制御して、磁気ローラー５２に第１現像バイアスを印加し、現像ローラー５３に第２現像バイアスを印加する。
【００５４】
第１攪拌部材５０は、軸周りに回転して第１搬送路４０内の現像剤を図３の白抜き矢印Ａの方向に搬送しながら攪拌する。搬送された現像剤は、上流側連通部４２から第２搬送路４１内に進入する。第２攪拌部材５１は、軸周りに回転して第２搬送路４１内の現像剤を図３の白抜き矢印Ｂの方向に搬送しながら攪拌する。現像剤の大部分は、逆螺旋羽根５１ｃによって塞き止められて下流側連通部４３から再び第１搬送路４０に進入する。つまり、現像剤は、第１搬送路４０と第２搬送路４１とを循環する。これにより、トナーは、所定のレベルに帯電されてキャリアに保持される。
【００５５】
磁気ローラー５２は、帯電した現像剤を汲み上げて担持する。現像剤は、磁気ローラー５２上に磁気ブラシを形成する。規制ブレード５６は、磁気ブラシの層厚を規制する。磁気ローラー５２は、磁気ブラシを現像ローラー５３との対向部Ｒに搬送する。
【００５６】
磁気ブラシ中のトナーは、磁気ローラー５２に印加された直流電圧と現像ローラー５３に印加された直流電圧との電位差等によって、現像ローラー５３に移動する。すなわち、現像ローラー５３は、磁気ローラー５２に担持された現像剤からトナーを受け取って担持する。これにより、現像ローラー５３上にトナー薄層が形成される。
【００５７】
現像ローラー５３は、トナー薄層を感光体ドラム９との対向領域に搬送する。現像ローラー５３と感光体ドラム２４との間の電位差によって、現像ローラー５３上のトナーは、感光体ドラム２４に向けて飛翔する。これにより、感光体ドラム２４上の静電潜像は、トナー像に現像される。
【００５８】
現像ローラー５３は、現像されずに残ったトナーを再び対向部Ｒに搬送する。磁気ブラシは、対向部Ｒに搬送されたトナーを回収する。磁気ブラシは、磁極部材５２ｂの同極部分で磁気ローラー５２から引き剥がされ、第２搬送路４１内に落下する。
【００５９】
その後、現像制御装置３５は、トナー補給制御を行う。また、筐体３０内の余剰の現像剤は、逆螺旋羽根５１ｃを乗り越えて排出ケース４６内に進入する。余剰の現像剤は、排出羽根５１ｄの回転によって搬送されて排出口４７から回収ボトル１００に排出される。
【００６０】
ところで、軸周りに回転する第１攪拌部材５０のスクリュー羽根５０ｂは、トナー濃度センサー３４の検知面上の現像剤の掻き取りを周期的に繰り返す。このため、図５および図６に示すように、トナー濃度センサー３４は、第１攪拌部材５０の回転周期に対応して、現像剤量が最も密な状態となる第１の値（以下、ピーク値（Ｖｐ）ともいう。）と最も疎な状態となる第２の値（以下、ボトム値（Ｖｂ）ともいう。）との間で振動する波形を検知結果として出力する。
【００６１】
詳細には、第１攪拌部材５０がトナー濃度センサー３４上の現像剤の掻き取りを開始する直前には、トナー濃度センサー３４上の現像剤量が最大（最も密な状態）となっている。すなわち、キャリアの存在量が多くなくなるため、トナー濃度センサー３４の出力値は高くなる。つまり、トナー濃度センサー３４は、ピーク値（Ｖｐ）を出力する。
【００６２】
第１攪拌部材５０の回転によって第１攪拌部材５０がトナー濃度センサー３４上の現像剤の掻き取りを開始すると、トナー濃度センサー３４の出力値は、急激に下降し始める。そして、第１攪拌部材５０がトナー濃度センサー３４上の現像剤を掻き取った直後には、トナー濃度センサー３４上の現像剤量が最小（最も疎な状態）となっている。すなわち、キャリアの存在量が極端に少なくなるため、トナー濃度センサー３４の出力値は低くなる。つまり、トナー濃度センサー３４は、ボトム値（Ｖｂ）を出力する。
【００６３】
更に第１攪拌部材５０の回転が進むと、トナー濃度センサー３４の出力値は、ボトム値（Ｖｂ）からピーク値（Ｖｐ）に向けて上昇し始める。このとき、現像剤の流動性によって、上昇速度（上昇の傾向）が異なる。例えば、流動性の良い現像剤は、最も疎な状態となったトナー濃度センサー３４上に円滑に流れ込む。このため、図５に示すように、トナー濃度センサー３４の出力値は、ボトム値（Ｖｂ）からピーク値（Ｖｐ）に向けて略直線的に上昇する。一方、流動性の悪い現像剤は、最も疎な状態となったトナー濃度センサー３４上に徐々に流れ込む。このため、図６に示すように、トナー濃度センサー３４の出力値は、ボトム値（Ｖｂ）から徐々に上昇し、その後ピーク値（Ｖｐ）に向けて略直線的に上昇する。
【００６４】
また、ピーク値（Ｖｐ）およびボトム値（Ｖｂ）は、現像剤の流動性によって異なる。すなわち、トナー濃度センサー３４の出力波形やその波高（Ｖｐｐ）等は、現像剤の流動性によって変化する。例えば、図５および図７に示すように、嵩密度（見かけ密度）が小さく流動性の良い現像剤の場合、トナー濃度センサー３４の出力値（ピーク値（Ｖｐ）およびボトム値（Ｖｂ））は低下し、波高（Ｖｐｐ）は大きくなる。一方、例えば、図６および図７に示すように、嵩密度が高く流動性の悪い現像剤の場合、トナー濃度センサー３４の出力値は上昇し、波高（Ｖｐｐ）は小さくなる。
【００６５】
現像剤の流動性や嵩密度は、トナー濃度の誤検知の要因となる。その結果、適切なトナー補給制御が阻害される。そこで、本実施形態に係る現像装置２６は、現像剤の流動性に基づいて検知結果を補正することでトナー濃度を一定に保つように構成されている。
【００６６】
図８を参照して、本実施形態に係る現像装置２６の現像制御装置３５が実行するトナー濃度制御について説明する。図８は現像制御装置３５が実行するトナー濃度制御等を示すフローチャートである。
【００６７】
現像制御装置３５は、トナー濃度センサー３４の検知結果に基づいて制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））を算出するトナー濃度制御と、算出される制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））を用いてトナー補給モーター４４を制御するトナー補給制御と、を実行する。
【００６８】
本実施形態に係る現像装置２６の動作条件は、例えば、以下のように設定されている。各動作条件は、現像制御装置３５のメモリー６１に記憶されている。
ターゲットトナー濃度（Ｔ／Ｃ（ｔ））：１０％
ターゲット電圧（Ｖｔ）：１．８５Ｖ
攪拌部材３１（５０，５１）の回転周波数：約３．７Ｈｚ（２７０ｍｓで１回転）
トナー濃度センサー３４のサンプリング周波数：１００Ｈｚ（１０ｍｓ間隔）
また、筐体３０内を循環する現像剤は、約３０ｓで１周して拡散する。このため、現像制御装置３５は、３０ｓ間隔でトナー濃度制御を実行する。なお、上記した各動作条件は一例であり、各実行条件は任意に変更してもよい。
【００６９】
まず、現像制御装置３５は、例えば、カラープリンター１の電源投入時等にトナー濃度制御を実行する。現像制御装置３５は、トナー濃度センサー３４から出力された検知結果を受信する（ステップＳ１）。上記したように、トナー濃度センサー３４の検知結果は、離散的に測定した透磁率に相当する電圧値であって、ピーク値（Ｖｐ）とボトム値（Ｖｂ）との間で振動する波形である。
【００７０】
次に、現像制御装置３５は、波形のピーク値（Ｖｐ）に基づいて筐体３０内のトナー濃度を示す指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））を算出する（ステップＳ２）。ＣＰＵ６０は、式（１）を満たすように指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））を算出してメモリー６１に一時保存する。
Ｔ／Ｃ（ｉ）＝−Ａ×Ｖｐ＋Ｂ・・・（１）
【００７１】
式（１）に示される「Ａ」および「Ｂ」は定数である。図７に示すように、ピーク値（Ｖｐ）とトナー濃度（Ｔ／Ｃ）との関係は、線形（Ｖｐ−Ｔ／Ｃ直線）となる。上記したように、ピーク値（Ｖｐ）は、現像剤の流動性の良し悪しによって変化する。メモリー６１は、Ｖｐ−Ｔ／Ｃ直線に対応するテーブルを記憶している。現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、テーブルを参照して、式（１）に示される「Ａ」および「Ｂ」を算出する。
【００７２】
次に、現像制御装置３５は、ピーク値（Ｖｐ）とボトム値（Ｖｂ）とを除く波形の１周期（１波長）の範囲内に中間値（Ｖ１／３）を設定する（ステップＳ３）。具体的には、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、ボトム値（Ｖｂ）から起算して、波形の１／３周期（１／３波長）経過時を中間値（Ｖ１／３）として設定（算出）する（図５および図６参照）。続いて、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、ボトム値（Ｖｂ）と中間値（Ｖ１／３）との差分となる差値（Ｖ１／３−Ｖｂ）を算出する（ステップＳ４）。ＣＰＵ６０は、中間値（Ｖ１／３）および差値（Ｖ１／３−Ｖｂ）をメモリー６１に一時保存する。
【００７３】
次に、現像制御装置３５は、波形の波高（Ｖｐｐ）に対する差値（Ｖ１／３−Ｖｂ）の比率に基づいて現像剤の流動性を示す流動性指標値（Ｆ１／３）を算出する（ステップＳ５）。ＣＰＵ６０は、式（２）を満たすように流動性指標値（Ｆ１／３）を算出してメモリー６１に保存する。
Ｆ１／３＝（Ｖ１／３−Ｖｂ）／Ｖｐｐ・・・（２）
【００７４】
次に、現像制御装置３５は、ピーク値（Ｖｐ）とボトム値（Ｖｂ）とを直線で結んで仮想波形を設定した場合に、仮想波形上に基準値（Ｖｎ１／３）を設定する（ステップＳ６（図５および図６の二点鎖線参照））。具体的には、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、中間値（Ｖ１／３）を設定した周期（波長）に対応するように、仮想波形の１／３周期（１／３波長）経過時を基準値（Ｖｎ１／３）として設定（算出）する。続いて、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、ボトム値（Ｖｂ）と基準値（Ｖｎ１／３）との差分となる基準差値（Ｖｎ１／３−Ｖｂ）を算出する（ステップＳ７）。ＣＰＵ６０は、基準値（Ｖｎ１／３）および基準差値（Ｖｎ１／３−Ｖｂ）をメモリー６１に一時保存する。
【００７５】
次に、現像制御装置３５は、波形の波高（Ｖｐｐ）に対する基準差値（Ｖｎ１／３−Ｖｂ）の比率に基づいて流動性基準値（Ｆｎ１／３）を算出する（ステップＳ８）。ＣＰＵ６０は、式（３）を満たすように流動性基準値（Ｆｎ１／３）を算出してメモリー６１に保存する。
Ｆｎ１／３＝（Ｖｎ１／３−Ｖｂ）／Ｖｐｐ・・・（３）
【００７６】
次に、現像制御装置３５は、流動性指標値（Ｆ１／３）に基づいて補正値（Ｖａ）を算出する（ステップＳ９）。具体的には、式（４）に示すように、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、流動性基準値（Ｆｎ１／３）に対する流動性指標値（Ｆ１／３）の比率を補正値（Ｖａ）として算出する。ＣＰＵ６０は、補正値（Ｖａ）をメモリー６１に一時保存する。
Ｖａ＝（Ｆ１／３／Ｆｎ１／３）・・・（４）
【００７７】
次に、現像制御装置３５は、補正値（Ｖａ）で指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））を補正することによって制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））を算出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ６０は、式（５）を満たすように制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））を算出してメモリー６１に一時保存する。
Ｔ／Ｃ（ａ）＝−Ａ×Ｖｐ＋Ｂ×Ｖａ・・・（５）
【００７８】
次に、現像制御装置３５は、制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））とターゲットトナー濃度（Ｔ／Ｃ（ｔ））とを比較する（ステップＳ１１）。制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））がターゲットトナー濃度（Ｔ／Ｃ（ｔ））以上である場合（ステップＳ１１で「ＹＥＳ」）、現像制御装置３５は、トナー濃度制御を終了し、次のトナー濃度制御の開始まで待機する。
【００７９】
一方、制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））がターゲットトナー濃度（Ｔ／Ｃ（ｔ））未満である場合（ステップＳ１１で「ＮＯ」）、現像制御装置３５は、ピーク値（Ｖｐ）とターゲット電圧（Ｖｔ）とを比較する（ステップＳ１２）。ピーク値（Ｖｐ）がターゲット電圧（Ｖｔ）以下である場合（ステップＳ１２で「ＮＯ」）、現像制御装置３５は、トナー濃度制御を終了し、次のトナー濃度制御の開始まで待機する。
【００８０】
一方、ピーク値（Ｖｐ）がターゲット電圧（Ｖｔ）よりも大きい場合（ステップＳ１２で「ＹＥＳ」）、現像制御装置３５は、トナー補給制御を実行する（ステップＳ１３）。既に説明したが、現像制御装置３５は、トナー補給制御として、トナー補給モーター４４を駆動制御して、トナーコンテナ２０から筐体３０内にトナーを供給（補給）する。供給されたトナーは、補給口３０ｃを通って第１搬送路４０内に進入する。
【００８１】
トナー補給制御が終了すると、現像制御装置３５は、トナー濃度制御を終了し、次のトナー濃度制御の開始まで待機する。
【００８２】
以上説明した本実施形態に係る現像装置２６によれば、出力波形から設定される中間値（Ｖ１／３）は、現像剤の流動性の良し悪しを示している（図５および図６参照）。現像制御装置３５は、中間値（Ｖ１／３）に基づいて現像剤の流動性を反映した流動性指標値（Ｆ１／３）を算出することができる。これにより、現像制御装置３５は、現像剤の嵩密度によって変化する検知装置の検知結果を、流動性に基づいて補正することができる。また、現像制御装置３５は、現像剤の嵩密度の変化に伴うトナー濃度の誤認識を防止することができる。この結果、適切なトナー濃度が一定に維持され、良好な画像形成が担保される。
【００８３】
また、現像制御装置３５は、トナー濃度センサー３４の出力波形に基づいて流動性に関するパラメーター（流動性指標値（Ｆ１／３））を算出する。このため、流動性に関するパラメーターを検知するセンサー等を別途設ける必要がない。これにより、現像制御装置３５の構成を簡単にすることができると共に、低コスト化を図ることができる。
【００８４】
また、本実施形態に係る現像装置２６によれば、第１攪拌部材５０が現像剤を掻き取ってから１／３回転したときの出力値を中間値（Ｖ１／３）とすることによって、現像制御装置３５は、現像剤の流動性に適応した補正値（Ｖａ）を算出することができる。
【００８５】
なお、本実施形態に係る現像制御装置３５は、中間値（Ｖ１／３）を波形の１／３周期（１／３波長）経過時に設定していたが、本発明はこれに限定されない。現像制御装置３５は、ボトム値（Ｖｂ）から起算して、波形の１／４周期経過以後１／２周期経過以前の範囲内に、中間値（Ｖ１／３）を設定すればよい。例えば、中間値は、波形の１／４周期（１／４波長）経過時に設定されてもよいし、波形の１／２周期（１／２波長）経過時に設定されてもよい。この場合、基準値は、中間値に対応するように設定される。なお、図５および図６に示すように、本出願人は、当該範囲内に設定した中間値が現像剤の流動性の良し悪しを有効に示していることを確認している。
【００８６】
既に説明したように、流動性の悪い現像剤の場合、トナー濃度センサー３４の出力値は上昇する。このため、トナー濃度の補正を行わない場合、実際よりも低いトナー濃度が算出され、過剰なトナー補給が実行される。
【００８７】
これに対し、以上説明した本実施形態に係る現像装置２６によれば、例えば、流動性の良い現像剤の場合、流動性指標値（Ｆ１／３）は、流動性基準値（Ｆｎ１／３）と近似する値（略同値）になる。つまり、補正値（Ｖａ）は「１」に近づくため、制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））は、指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））と略同値になる（式（１）および式（５）参照）。一方、流動性の悪い現像剤の場合、流動性指標値（Ｆ１／３）は、流動性基準値（Ｆｎ１／３）よりも低い値になる。つまり、補正値（Ｖａ）は「０」に近づくため、制御濃度（Ｔ／Ｃ（ａ））は、指標濃度（Ｔ／Ｃ（ｉ））よりも小さな値になる。これにより、トナーが筐体３０内に過剰に補給されることを防止することができる。すなわち、トナー濃度を補正することによって、現像制御装置３５は、筐体３０内の正確なトナー濃度を認識することができると共にトナー濃度を一定に維持するための制御を行うことができる。
【００８８】
なお、トナー濃度制御は、上記した順序に限定されず、例えば、現像制御装置３５は、ステップ６〜８を実行した後にステップ３〜５を実行してもよい。
【００８９】
なお、本実施形態に係る現像装置２６では、トナー濃度が上昇した場合にトナー濃度センサー３４の出力値（電圧値）が低下していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、トナー濃度が上昇した場合にトナー濃度センサー３４の出力値が上昇するように、センサー回路（図示せず）を設計してもよい。
【００９０】
なお、本実施形態に係る現像装置２６は、トナーコンテナ２０からトナーの補給を受けていたが、これに代えて、現像剤（トナーおよびキャリア）の補給を受けるようにしてもよい。現像制御装置３５は、トナーおよび現像剤のうち少なくとも一方を筐体３０内に供給すればよい。
【００９１】
なお、メイン制御装置１６が、現像制御装置３５の機能を含んでいてもよい。この場合、メイン制御装置１６が、現像装置２６を制御する。また、トナー濃度センサー３４の取り付け位置や数は、任意である。
【００９２】
なお、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る現像装置２６およびこれを備えるカラープリンター１における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。さらに、上記した本発明の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、且つ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００９３】
１  カラープリンター（画像形成装置）
２０  トナーコンテナ（供給部）
２６  現像装置
３０  筐体
３１  攪拌部材
３４  トナー濃度センサー（検知装置）
３５  現像制御装置（制御装置）
４４  トナー補給モーター（供給部）
【図１】
2015166837.tif 000003
【図２】
2015166837.tif 000004
【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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