(57)【要約】【課題】攪拌部材の線速の変化や現像剤の流動性の変化に関わらずトナー濃度を適切に維持するための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内で回転して二成分現像剤を搬送・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の検知結果に基づいてトナー供給を制御する現像制御装置３５と、を備え、攪拌部材３１は、複数の線速で回転駆動され、現像制御装置３５は、現像剤の劣化を判断する劣化検知制御とトナー濃度を算出する出力補正制御とを実行し、出力補正制御として、線速を切り替えながら攪拌部材３１を駆動して線速毎にトナー濃度センサー３４から出力される複数の出力値（Ｖｎ，Ｖｍ，Ｖｌ）を記憶し、標準線速の出力値（Ｖｎ）と各出力値との差分を複数の補正値（ΔＶｎ，ΔＶｍ，ΔＶｌ）として算出し、出力値を補正値で補正することによって制御値（Ｍ）を算出する。【選択図】図９
2015191077.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、
前記攪拌部材は、標準線速を含む複数の線速の中から選択された線速で回転駆動され、
前記検知装置は、前記攪拌部材の回転周期に対応して振動する波形を出力し、
前記制御装置は、前記波形に基づいて前記現像剤の劣化の度合いを判断する劣化検知制御と、前記検知装置の検出結果からトナー濃度を算出する出力補正制御と、を実行可能に構成され、
前記出力補正制御は、前記劣化検知制御の判断結果が閾値を超えた場合に実行され、
前記制御装置は、前記出力補正制御として、
線速を切り替えながら前記攪拌部材を駆動した場合に、前記攪拌部材の線速毎に前記検知装置から出力される複数の出力値を記憶し、
前記標準線速における前記出力値と前記複数の出力値との差分を、それぞれ、前記攪拌部材の線速毎に対応する複数の補正値として算出し、
前記複数の出力値のうち選択された前記攪拌部材の線速に対応する出力値を、その線速に対応する補正値で補正することによって前記検知装置の検知結果としての制御値を算出することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
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前記波形を出力し、
前記制御装置は、前記劣化検知制御として、
前記第１の値と前記第２の値とを除く前記波形の１周期の範囲内に設定した中間値と、前記第２の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、
前記流動性指標値が閾値を超えた場合に前記出力補正制御を実行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】
請求項１または２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。現像装置には、消費されて不足したトナーが補給される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ケーシング内の現像剤を搬送しながら攪拌する混合ローラーと、混合ローラーの軸方向に離間してケーシングに設けられた２つの圧電センサーと、現像に使用されなかった余剰の現像剤を混合ローラーに向けて流し込むセパレーターと、セパレーター上に配置された複数のフィンと、を備えた現像装置が開示されている。この現像装置は、一方の圧電センサーが剤量不足を検知すると、複数のフィンを回動させ、セパレーター上の現像剤を混合ローラーの一方側に落下させる。これにより、ケーシング内の現像剤の偏りを修正するようになっている。
【０００４】
他にも、従来から、透磁率を測定する透磁率センサーによってキャリア量（トナー濃度）を検知する現像装置が知られている。この種の現像装置では、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、透磁率センサーの出力が上昇し、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、透磁率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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平０２−０３９２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、透磁率センサー等の出力値は、同じトナー濃度であっても、現像剤を攪拌する混合ローラーの線速によって変化する。また、透磁率センサー等の出力値は、現像剤の嵩密度や流動性の良し悪しによって更に大きく変化する。すなわち、ケーシング（筐体）内での現像剤の挙動は混合ローラーの線速や現像剤の流動性等によって変化するため、透磁率センサー等の検知結果は変動する。例えば、混合ローラーの線速が速い場合（現像剤の流動性良い場合）よりも遅い場合（現像剤の流動性悪い場合）の方が、透磁率センサーの出力値は高くなる。このため、従来の現像装置は、混合ローラーの線速が遅い場合（現像剤の流動性悪い場合）、トナーの過剰供給が行われるという問題を有していた。
【０００７】
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、攪拌部材の線速の変化や現像剤の流動性の変化に関わらずトナー濃度を適切に維持するための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】
【０００８】
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、前記攪拌部材は、標準線速を含む複数の線速の中から選択された線速で回転駆動され、前記検知装置は、前記攪拌部材の回転周期に対応して振動する波形を出力し、前記制御装置は、前記波形に基づいて前記現像剤の劣化の度合いを判断する劣化検知制御と、前記検知装置の検出結果からトナー濃度を算出する出力補正制御と、を実行可能に構成され、前記出力補正制御は、前記劣化検知制御の判断結果が閾値を超えた場合に実行され、前記制御装置は、前記出力補正制御として、線速を切り替えながら前記攪拌部材を駆動した場合に、前記攪拌部材の線速毎に前記検知装置から出力される複数の出力値を記憶し、前記標準線速における前記出力値と前記複数の出力値との差分を、それぞれ、前記攪拌部材の線速毎に対応する複数の補正値として算出し、前記複数の出力値のうち選択された前記攪拌部材の線速に対応する出力値を、その線速に対応する補正値で補正することによって前記検知装置の検知結果としての制御値を算出することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、例えば、劣化検知制御の判断結果が現像剤の劣化の進行を示す場合、制御装置は出力補正制御を実行する。制御装置は、出力補正制御として攪拌部材の線速毎に補正値を算出する。このため、選択した線速に対応する出力値を最適な補正値によって補正することができる。つまり、攪拌部材の線速の変化に対応した制御値を算出することができる。これにより、制御装置は、筐体内に収容された現像剤のトナー濃度を正確に認識することができる。この結果、適切なトナー濃度を維持することができ、良好な画像形成が担保される。
【００１０】
この場合、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前記波形を出力し、前記制御装置は、前記劣化検知制御として、前記第１の値と前記第２の値とを除く前記波形の１周期の範囲内に設定した中間値と、前記第２の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、前記流動性指標値が閾値を超えた場合に前記出力補正制御を実行することが好ましい。
【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。出力波形は、現像剤の流動性によって変化するため、制御装置は、出力波形から現像剤の流動性を反映した流動性指標値を算出する。これにより、制御装置は、流動性指標値に基づいて流動性の変化を認識した場合に複数の補正値を算出し、いずれかの補正値で補正された出力値（制御値）によってトナー濃度を制御することができる。つまり、トナー濃度の誤認識を防止することができる。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（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。
【００１２】
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。
【００１３】
この構成によれば、制御装置は、攪拌部材の線速の変化に対応した検知結果を算出することができる。これにより、制御装置は、筐体内に収容された現像剤のトナー濃度を正確に認識することができる。この結果、適切なトナー濃度を維持することができ、良好な画像形成が担保される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、攪拌部材の線速の変化や現像剤の流動性の変化に関わらず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】
【００１５】
【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の感度曲線を示すグラフである。
【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、現像剤の流動性が良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８】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９】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】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
カラープリンター１は、給紙部１１と、中間転写ベルト１２と、画像形成部１３と、二次転写ニップ部１４と、定着装置１５と、メイン制御装置１６と、を装置本体２内に備えている。給紙部１１は、給紙カセット３内の用紙Ｓを搬送経路１０に供給する。画像形成部１３は、中間転写ベルト１２にトナー像を一次転写する。二次転写ニップ部１４は、一次転写されたトナー像を用紙Ｓに二次転写する。定着装置１５は、二次転写されたトナー像を用紙Ｓに定着させる。メイン制御装置１６は、各装置を統括制御する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。なお、４つのドラムユニット２１は同様の構成を有しているため、以下の説明では、１つのドラムユニット２１について例示する。
【００２２】
ドラムユニット２１は、感光体ドラム２４と、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。像担持体としての感光体ドラム２４は、軸周りに回転可能に支持されている。帯電装置２５、現像装置２６、一次転写ローラー２７およびクリーニング装置２８は、感光体ドラム２４の周囲に転写プロセス順に配置されている。
【００２３】
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処理を実行する。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図２に示すように、現像装置２６は、筐体３０と、攪拌部材３１と、現像器本体３２と、駆動装置３３と、トナー濃度センサー３４と、現像制御装置３５と、を備えている。筐体３０は、トナーとキャリアとを含む現像剤を内部に収容する。攪拌部材３１は、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。現像器本体３２は、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。駆動装置３３は、攪拌部材３１および現像器本体３２を回転駆動する。検知装置としてのトナー濃度センサー３４は、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。
【００２８】
筐体３０は、例えば、樹脂製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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。
【００３６】
磁気ローラー５２は、ローラー軸部５２ａと、磁極部材５２ｂと、回転スリーブ５２ｃと、を有している。ローラー軸部５２ａは、筐体３０に回転不能に支持されている。磁極部材５２ｂは、扇形状断面を有し、ローラー軸部５２ａに固定されている。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、磁極部材５２ｂを覆うと共に軸周りに回転可能（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。
【００３７】
現像ローラー５３は、固定軸部５３ａと、現像磁極部材５３ｂと、現像スリーブ５３ｃと、を有している。固定軸部５３ａは、筐体３０に回転不能に支持されている。現像磁極部材５３ｂは、磁気ローラー５２の磁極部材５２ｂとは異極性の磁石で形成され、磁極部材５２ｂに対向して設けられている。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て覆設されると共に軸周りに回転可能（図２で反時計回り）に固定軸部５３ａに支持されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。なお、トナー濃度センサー３４は、第１搬送路４０の側面に設けられていてもよいし、第２搬送路４１、上流側連通部４２または下流側連通部４３の底面や側面に設けられていてもよい。
【００４２】
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重量比率（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。
【００４３】
図４に示すように、制御装置としての現像制御装置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。
【００４４】
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、メイン制御装置１６、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。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。現像ローラー５３は、磁気ローラー５２からトナーを受け取ってトナー薄層を担持する。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
その後、現像制御装置３５は、トナー補給制御を行う。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。
【００５２】
ここで、本実施形態に係るカラープリンター１は、異なるプロセス線速によって画像形成処理を実行するための複数の画像形成モードを備えている。本実施形態に係るカラープリンター１は、画像形成モードとして、標準モードと、中速モードと、低速モードと、を備えている。例えば、標準モードは、枚葉の普通紙に画像形成処理を行う場合に選択され、プロセス線速は１５０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。例えば、中速モードおよび低速モードは、厚紙等に画像形成処理を行う場合に選択され、中速モードのプロセス線速は１０５ｍｍ／ｓｅｃに設定され、低速モードのプロセス線速は７５ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。各画像形成モードのプロセス線速等の設定は、メイン制御装置１６のメモリー（図示せず）に記憶されており、ユーザー（手動）またはメイン制御装置１６（自動）によって選択される。
【００５３】
画像形成モードの（プロセス線速）の変更に応じて、現像装置２６の各攪拌部材５０，５１および各ローラー５２，５３の線速（回転速度）も変更される。例えば、現像装置２６の各攪拌部材５０，５１は、標準線速を含む複数の線速の中から選択された線速で回転駆動される。現像制御装置３５は、標準モードが選択された場合に各攪拌部材５０，５１を標準線速で駆動する。また、現像制御装置３５は、中速モードまたは低速モードが選択された場合に各攪拌部材５０，５１を中線速または低線速で駆動する。筐体３０内における現像剤の攪拌搬送速度は、標準モード（標準線速）、中速モード（中線速）、低速モード（低線速）の順に遅くなる。
【００５４】
図５に示すように、トナー濃度を一定（例えば、Ｔ／Ｃ＝１０％）にした場合であっても、トナー濃度センサー３４の入力電圧に対する出力値（出力電圧）は、プロセス線速（各攪拌部材５０，５１の線速）の変更に伴って変化する。すなわち、各攪拌部材５０，５１の線速の変化は筐体３０内での現像剤の挙動を変化させるため、トナー濃度センサー３４の検出範囲内に存在するキャリアの量が変化する。これにより、プロセス線速が低速になるに従って、トナー濃度センサー３４の出力値は高い値となる。
【００５５】
ところで、第１攪拌部材５０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６および図７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。
【００５６】
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となっている。すなわち、キャリアの存在量が多くなるため、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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７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。
【００５９】
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６および図８に示すように、流動性の良い（嵩密度低い）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７および図８に示すように、流動性の悪い（嵩密度高い）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。
【００６０】
以上説明したように、同じトナー濃度であっても、プロセス線速（各攪拌部材５０，５１等の線速）毎にトナー濃度センサー３４の出力値は変化する。また、現像剤の流動性の良し悪しによってもトナー濃度センサー３４の出力値は変化する。これらの結果、誤ったトナー濃度が検知され、適切なトナー補給制御が阻害される虞がある。そこで、本実施形態に係る現像装置２６は、第１攪拌部材５０等の線速の変化や現像剤の流動性の変化に関わらずトナー濃度を一定に保つためのトナー濃度制御を実行する。
【００６１】
図９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９は現像制御装置３５が実行するトナー濃度制御を示すフローチャートである。
【００６２】
現像制御装置３５は、トナー濃度制御を実行可能に構成されている。トナー濃度制御は、現像剤の劣化の度合いを判断する劣化検知制御と、トナー濃度センサー３４の検出結果からトナー濃度（Ｔ／Ｃ）を算出する出力補正制御と、トナー濃度（Ｔ／Ｃ）に基づいてトナーの補給を実行するトナー補給制御と、を有している。
【００６３】
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））：１１％
感光体ドラム２４の電位：白地部（Ｖ０）＝２３０Ｖ，画像部（ＶＬ）３０Ｖ
現像ローラー５３に印加される交流電圧：周波数＝４．７ｋＨｚ，ｄｕｔｙ＝４３％
磁気ローラー５２に印加される交流電圧：周波数＝４．７ｋＨｚ，ｄｕｔｙ＝７０％
ターゲット電圧（Ｖｔ）：１．８５Ｖ
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。
【００６４】
まず、現像制御装置３５は、劣化検知制御を実行する。現像制御装置３５は、第１攪拌部材５０を標準線速で回転駆動させ、トナー濃度センサー３４から出力された波形を受信する（ステップＳ１）。続いて、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（Ｖ１／２）を設定する（ステップＳ２）。具体的には、ＣＰＵ６０は、ボトム値（Ｖｂ）から起算して、波形の１／２周期（１／２波長）経過時を中間値（Ｖ１／２）として設定（算出）する（図６および図７参照）。続いて、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、ボトム値（Ｖｂ）と中間値（Ｖ１／２）との差分となる差値（Ｖ１／２−Ｖｂ）を算出する（ステップＳ３）。ＣＰＵ６０は、中間値（Ｖ１／２）および差値（Ｖ１／２−Ｖｂ）をメモリー６１に一時保存する。
【００６５】
次に、現像制御装置３５は、波形の波高（Ｖｐｐ）に対する差値（Ｖ１／２−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（Ｆ１／２）を算出する（ステップＳ４）。ＣＰＵ６０は、式（１）を満たすように流動性指標値（Ｆ１／２）を算出してメモリー６１に保存する。
Ｆ１／２＝（Ｖ１／２−Ｖｂ）／Ｖｐｐ・・・（１）
なお、流動性指標値（Ｆ１／２）は、現像剤を理想流体であると仮定すると０．５になるが、現実的には０．５以下の値となる。
【００６６】
次に、現像制御装置３５は、流動性指標値（Ｆ１／２）から現像剤の流動性の良し悪しを判断する（ステップＳ５）。具体的には、現像制御装置３５は、流動性指標値（Ｆ１／２）が閾値未満になった場合に現像剤の流動性が悪化したものと判断する。ここで、閾値は、例えば、０，５から４０％低下した０．３に設定されている。
【００６７】
流動性指標値（Ｆ１／２）が閾値（０．３）未満である場合（ステップＳ５で「ＹＥＳ」）、現像制御装置３５は、出力補正制御を実行する。現像制御装置３５は、線速を切り替えながら各攪拌部材５０，５１を駆動した場合に、各攪拌部材５０，５１の線速毎にトナー濃度センサー３４から出力される複数の出力値を記憶する（ステップＳ６）。ここで、本実施形態では、波形のピーク値（Ｖｐ）を各出力値としているが、これに限定されるものではなく、例えば、波形のボトム値（Ｖｂ）や波高（Ｖｐｐ）の中間値（平均値）を各出力値としてもよい。なお、上記したように駆動装置３３は、各攪拌部材５０，５１および各ローラー５２，５３を一体回転させるが、以下、第１攪拌部材５０の回転に着目して説明する。
【００６８】
ＣＰＵ６０は、第１攪拌部材５０を標準線速で回転駆動させ、トナー濃度センサー３４の出力値（Ｖｎ）を受信してメモリー６１に保存する。同様に、ＣＰＵ６０は、第１攪拌部材５０を中線速、低線速の順に回転駆動させ、トナー濃度センサー３４の各出力値（Ｖｍ），（Ｖｌ）を受信してメモリー６１に保存する。なお、本実施形態では、第１攪拌部材５０を、標準線速、中線速、低線速の順で回転駆動させたが、これに限定されるものではなく、線速の切替順は任意である。
【００６９】
次に、現像制御装置３５は、３つの出力値のうち標準線速における出力値（Ｖｎ）と各出力値（Ｖｎ，Ｖｍ，Ｖｌ）との差分を、それぞれ、第１攪拌部材５０の線速毎に対応する複数の補正値として算出する（ステップＳ７）。詳細には、現像制御装置３５は、以下の式（２）〜（４）に従って各補正値を算出し、メモリー６１に保存する。
標準線速：補正値（ΔＶｎ）＝Ｖｎ−Ｖｎ・・・（２）
中線速：補正値（ΔＶｍ）＝Ｖｍ−Ｖｎ・・・（３）
低線速：補正値（ΔＶｌ）＝Ｖｌ−Ｖｎ・・・（４）
【００７０】
次に、現像制御装置３５は、メイン制御装置１６から送信された画像形成モードの種別を受信し、メモリー６１に一時保存する（ステップＳ８）。続いて、現像制御装置３５は、３つの出力値のうち選択された第１攪拌部材５０の線速に対応する出力値を、その線速に対応する補正値で補正することによってトナー濃度センサー３４の検知結果としての制御値（Ｍ）を算出する（ステップＳ９）。例えば、標準モードが選択された場合、現像制御装置３５は、以下の式（５）に従って制御値（Ｍ）を算出し、メモリー６１に保存する。
Ｍ＝Ｖｎ＋ΔＶｎ・・・（５）
また、例えば、中速モードまたは低速モードが選択された場合、現像制御装置３５は、以下の式（６）および式（７）に従って制御値（Ｍ）を算出し、メモリー６１に保存する。
Ｍ＝Ｖｍ＋ΔＶｍ・・・（６）
Ｍ＝Ｖｌ＋ΔＶｌ・・・（７）
なお、標準線速での補正値（ΔＶｎ）は「０」になるため、標準モードが選択された場合、補正値（ΔＶｎ）および制御値（Ｍ）の算出を省略してもよい。
【００７１】
次に、現像制御装置３５は、制御値（Ｍ）に基づいて筐体３０内のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）を算出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ６０は、式（８）を満たすようにトナー濃度（Ｔ／Ｃ）を算出してメモリー６１に一時保存する。
Ｔ／Ｃ＝−Ａ×Ｍ＋Ｂ・・・（８）
【００７２】
式（８）に示される「Ａ」および「Ｂ」は定数である。図８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（８）に示される「Ａ」および「Ｂ」を算出する。
【００７３】
次に、現像制御装置３５は、トナー濃度（Ｔ／Ｃ）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）。トナー濃度（Ｔ／Ｃ）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。
【００７４】
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、トナー補給制御を実行する（ステップＳ１２）。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。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。
【００７５】
一方、ステップＳ５において、流動性指標値（Ｆ１／２）が閾値（０．３）以上である場合（ステップＳ５で「ＮＯ」）、現像制御装置３５（ＣＰＵ６０）は、前回使用した制御値（Ｍ）がメモリー６１に保存されているか否かを判断する（ステップＳ５０）。
【００７６】
前回使用した制御値（Ｍ）が保存されている場合（ステップＳ５０で「ＹＥＳ」）、現像制御装置３５は、その制御値（Ｍ）に基づいてトナー濃度（Ｔ／Ｃ）を算出する（ステップＳ１００）。なお、ステップＳ１１以降の説明は省略する。一方、前回使用した制御値（Ｍ）が保存されていない場合（ステップＳ５０で「ＮＯ」）、現像制御装置３５は、出力補正制御（ステップＳ６〜Ｓ１１）を実行する。
【００７７】
以上説明した本実施形態に係る現像装置２６によれば、劣化検知制御の判断結果が現像剤の劣化の進行を示す場合、現像制御装置３５は出力補正制御を実行する。現像制御装置３５は、出力補正制御として各攪拌部材５０，５１の線速毎に補正値（ΔＶｎ，ΔＶｍ，ΔＶｌ）を算出する。このため、選択した線速に対応する出力値（Ｖｎ，Ｖｍ，Ｖｌ）を、最適な補正値によって補正することができる。つまり、各攪拌部材５０，５１の線速の変化に対応した制御値（Ｍ）を算出することができる。これにより、現像制御装置３５は、筐体３０内に収容された現像剤のトナー濃度を正確に認識することができる。この結果、適切なトナー濃度を維持することができ、良好な画像形成が担保される。
【００７８】
中間値（Ｖ１／２）は、現像剤の流動性の良し悪しを示している（図６および図７参照）。現像制御装置３５は、中間値（Ｖ１／２）に基づいて現像剤の流動性を反映した流動性指標値（Ｆ１／２）を算出する。本実施形態に係る現像装置２６によれば、現像制御装置３５は、流動性指標値（Ｆ１／２）が閾値（０．３）を超えた（未満になった）場合に第１攪拌部材５０の線速毎に対応する複数の補正値（ΔＶｎ，ΔＶｍ，ΔＶｌ）を算出する。これにより、現像制御装置３５は、流動性指標値（Ｆ１／２）に基づいて流動性の変化を認識した場合に各補正値（ΔＶｎ，ΔＶｍ，ΔＶｌ）を算出し、いずれかの補正値で補正された出力値（制御値（Ｍ））によってトナー濃度を制御することができる。つまり、トナー濃度の誤認識を防止することができる。
【００７９】
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（Ｆ１／２））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。
【００８０】
なお、本実施形態に係る現像制御装置３５は、３通りの各攪拌部材５０，５１の線速（プロセス線速）を備えていたが、本発明はこれに限定されない。選択可能な線速は、少なくとも２通り以上備えられていればよい。
【００８１】
なお、本実施形態に係る現像制御装置３５は、中間値（Ｖ１／２）を波形の１／２周期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１／３周期（１／３波長）経過時に設定されてもよい。なお、図６および図７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。
【００８２】
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、出力補正制御（ステップＳ６〜Ｓ１１，Ｓ１００）を実行した後に劣化検知制御（Ｓ１〜Ｓ５，Ｓ５０）を実行してもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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およびこれを備える画像形成装置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】
【００８７】
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）
５０  第１攪拌部材
５１  第２攪拌部材
【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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