(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１像担持体と、画像形成装置に対して着脱可能であり、前記第１像担持体に形成された静電潜像を、第１の色のトナーとキャリアを含む第１現像剤を用いて現像するための第１現像ユニットであって、第１開口部を有し、前記第１現像剤を収容する第１現像容器と、前記第１開口部に配置され、前記第１像担持体に形成された静電潜像を現像するために前記第１現像剤を担持する第１現像剤担持体と、前記第１現像容器に前記第１現像剤を補給するための第１現像剤補給部と、前記第１現像剤補給部により前記第１現像剤が補給されたことに伴って前記第１現像剤の一部を排出するための第１現像剤排出部とを有する第１現像ユニットと、を備える第１画像形成部と、
第２像担持体と、前記画像形成装置に対して着脱可能であり、前記第２像担持体に形成された静電潜像を、第２の色のトナーとキャリアを含む第２現像剤を用いて現像するための第２現像ユニットであって、第２開口部を有し、前記第２現像剤を収容する第２現像容器と、前記第２開口部に配置され、前記第２像担持体に形成された静電潜像を現像するために前記第２現像剤を担持する第２現像剤担持体と、前記第２現像容器に前記第２現像剤を補給するための第２現像剤補給部と、前記第２現像剤補給部により前記第２現像剤が補給されたことに伴って前記第２現像剤の一部を排出するための第２現像剤排出部とを有する第２現像ユニットと、を備える第２画像形成部と、
前記第１現像ユニットに対して分離可能であり、前記第１現像ユニットが前記画像形成装置に装着された状態で前記第１現像ユニットに対して接続され、前記第１現像剤排出部から排出された前記第１現像剤を回収部に搬送するための第１搬送パイプと、
前記第２現像ユニットに対して分離可能であり、前記第２現像ユニットが前記画像形成装置に装着された状態で前記第２現像ユニットに対して接続され、前記第２現像剤排出部から排出された前記第２現像剤を前記回収部に搬送するための第２搬送パイプと、
前記第１搬送パイプ内の前記第１現像剤のトナー濃度を検出するための第１検出ユニットと、
前記第２搬送パイプ内の前記第２現像剤のトナー濃度を検出するための第２検出ユニットと、
を備え、
前記第１現像ユニットは、前記第１搬送パイプ及び前記第１検出ユニットを前記画像形成装置に残した状態で前記画像形成装置から取り外され、
前記第２現像ユニットは、前記第２搬送パイプ及び前記第２検出ユニットを前記画像形成装置に残した状態で前記画像形成装置から取り外されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１搬送パイプに配置され、前記第１現像剤排出部から排出された前記第１現像剤を前記回収部へ搬送する搬送スクリューを備え、
前記第１検出ユニットは、基部と、前記基部上に設けられ、前記第１現像剤のトナー濃度を検出する検出部を有し、
前記検出部は、鉛直方向に関して前記搬送スクリューの回転軸線よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記搬送スクリューは、前記第１現像剤排出部から排出された前記第１現像剤が前記回収部へ搬送される第１方向に前記第１搬送パイプ内の前記第１現像剤を搬送する第１搬送部と、前記第１方向とは反対方向である第２方向に前記第１搬送パイプ内の前記第１現像剤を搬送する第２搬送部を有し、
前記第２搬送部は、前記第１方向に関して前記検出部よりも下流側に配置されてい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】
前記第１検出ユニットによって検出された前記第１現像剤のトナー濃度に基づいて、前記第１現像剤補給部によって前記第１現像容器に補給すべき現像剤の量を決定する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２検出ユニットによって検出された前記第２現像剤のトナー濃度に基づいて、前記第２現像剤補給部によって前記第２現像容器に補給すべき現像剤の量を決定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】
前記第１検出ユニットは、前記第１現像剤の透磁率に基づいて前記第１現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２検出ユニットは、前記第２現像剤の透磁率に基づいて前記第２現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザプリンタや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体（像担持体）の表面に形成された静電潜像に対し、現像剤を付着させて静電潜像を現像して可視像化する現像装置（現像手段）を備えている。
【０００３】
また画像形成装置における現像装置の現像方式は、一成分現像方式と二成分現像方式とに大別できる。とりわけ、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を、回転可能な現像スリーブに担持させて感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式を採用した画像形成装置が広く用いられている。
【０００４】
このような二成分現像方式を採用する画像形成装置では、画像形成に伴って現像剤中のトナーだけが消費されるため、現像剤に占めるトナーの重量比率であるトナー濃度が低下する。このため、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサを設け、トナー濃度が所定範囲に維持されるようにトナーを補給する。
【０００５】
ここで、画像形成に際してトナーが消費されるのに対し、キャリアは基本的には現像装置内に蓄積される。しかし、画像形成枚数の増加に伴ってキャリアが劣化してキャリアの帯電性能は次第に低下していく。そしてキャリアの帯電性能が低下すると画質低下を引き起こすおそれがある。
【０００６】
そこで、現像装置内のキャリアの劣化を抑制する構成が従来から提案されている。例えば特許文献１では、キャリアを単独或いはトナーと混合した状態で現像装置に補給し、一方で現像装置内の現像剤を排出して現像剤の入れ替えを行う構成が記載されている。このような構成とすることで、現像装置内に存在する現像剤中の劣化キャリアが占める割合を少なくして劣化キャリアによる画質低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３００６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の構成では、現像装置内にトナー濃度を検知するトナー濃度センサと現像剤の容量を検知する現像剤量センサを設け、これらのセンサの検知結果に基づいて、現像装置への現像剤の補給量を決定する。このように現像装置内に複数のセンサを配置し、またトナー濃度の他に現像剤の容量を検知することで、特に現像剤の補給に伴って現像装置内の現像剤量が変化するような構成でもトナー濃度検知の影響を受けにくくしている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の構成のように現像装置内にセンサを設ける構成では、現像装置自体のコストが高くなる。また現像装置を交換した際にトナー濃度センサの制御調整が必要であり、交換時に作業工程を踏む必要が出てくる。
【００１０】
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、現像装置内にセンサを設けることなく、現像剤のトナー濃度を検知することができ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】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、第１像担持体と、画像形成装置に対して着脱可能であり、前記第１像担持体に形成された静電潜像を、第１の色のトナーとキャリアを含む第１現像剤を用いて現像するための第１現像ユニットであって、第１開口部を有し、前記第１現像剤を収容する第１現像容器と、前記第１開口部に配置され、前記第１像担持体に形成された静電潜像を現像するために前記第１現像剤を担持する第１現像剤担持体と、前記第１現像容器に前記第１現像剤を補給するための第１現像剤補給部と、前記第１現像剤補給部により前記第１現像剤が補給されたことに伴って前記第１現像剤の一部を排出するための第１現像剤排出部とを有する第１現像ユニットと、を備える第１画像形成部と、第２像担持体と、前記画像形成装置に対して着脱可能であり、前記第２像担持体に形成された静電潜像を、第２の色のトナーとキャリアを含む第２現像剤を用いて現像するための第２現像ユニットであって、第２開口部を有し、前記第２現像剤を収容する第２現像容器と、前記第２開口部に配置され、前記第２像担持体に形成された静電潜像を現像するために前記第２現像剤を担持する第２現像剤担持体と、前記第２現像容器に前記第２現像剤を補給するための第２現像剤補給部と、前記第２現像剤補給部により前記第２現像剤が補給されたことに伴って前記第２現像剤の一部を排出するための第２現像剤排出部とを有する第２現像ユニットと、を備える第２画像形成部と、前記第１現像ユニットに対して分離可能であり、前記第１現像ユニットが前記画像形成装置に装着された状態で前記第１現像ユニットに対して接続され、前記第１現像剤排出部から排出された前記第１現像剤を回収部に搬送するための第１搬送パイプと、前記第２現像ユニットに対して分離可能であり、前記第２現像ユニットが前記画像形成装置に装着された状態で前記第２現像ユニットに対して接続され、前記第２現像剤排出部から排出された前記第２現像剤を前記回収部に搬送するための第２搬送パイプと、前記第１搬送パイプ内の前記第１現像剤のトナー濃度を検出するための第１検出ユニットと、前記第２搬送パイプ内の前記第２現像剤のトナー濃度を検出するための第２検出ユニットと、を備え、前記第１現像ユニットは、前記第１搬送パイプ及び前記第１検出ユニットを前記画像形成装置に残した状態で前記画像形成装置から取り外され、前記第２現像ユニットは、前記第２搬送パイプ及び前記第２検出ユニットを前記画像形成装置に残した状態で前記画像形成装置から取り外されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像形成装置本体に設けられた排出路においてトナー濃度を検知する。従って、現像装置にセンサを設けることなく現像剤のトナー濃度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の断面概略図である。
【図２】画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る現像装置と画像形成装置の断面概略図である。
【図４】現像装置の断面概略図である。
【図５】インダクタンスセンサの出力とトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図６】補給トナー量を決定するためのシーケンスのフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る現像装置と画像形成装置の断面概略図である。
【図８】第３実施形態に係る現像装置と画像形成装置の断面概略図である。
【図９】第３実施形態に係る現像装置と画像形成装置の断面概略図である。
【図１０】画像濃度センサの構成を示す図である。
【図１１】黒色のトナー像の画像濃度とそのトナー像を形成する現像剤のトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】画像濃度センサの出力と黒色のトナー像の画像濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに説明する。本実施形態の画像形成装置Ａは、現像剤であるイエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色のトナーによりシートに画像を形成するタンデム方式のフルカラー画像形成装置である。
【００１５】
図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートを積載するシート積載部と、シートにトナー像を転写する画像形成部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、各種の制御を行う制御部と、を備える。
【００１６】
画像形成部は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色に対応する像担持体としての感光体ドラム２８（２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ）、帯電ローラ２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）を備える。また現像手段としての現像装置１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）、ドラムクリーナ２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ）などを備える。また、中間転写ユニットや不図示のレーザスキャナユニットを備える。
【００１７】
中間転写ユニットは、一次転写ローラ２３（２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ）、中間転写ベルト２４、二次転写ローラ２９ｂ、二次転写対向ローラ２９ａ、ベルトクリーナ３１等を備える。また二次転写ローラ２９ａの近傍には温湿度センサ５１が設けられている。
【００１８】
制御部は、図２に示す様に、画像形成装置Ａの様々な制御を行うＣＰＵ１０４（制御手段）に対し、メモリ１０３、補給モータ電源１０５、画像処理部１０２などが接続されている。また画像処理部１０２には、画像読取部１０１が接続されている。
【００１９】
画像形成に際しては、ＣＰＵ１０４が画像形成信号を発すると、不図示のシート積載部に積載収納されたシートＳがシート搬送路を介して画像形成部に送り出される。
【００２０】
一方、画像形成部においては、まず感光体ドラム２８が帯電ローラ２１によって表面を帯電させられる。そして画像読取部１０１に読み取られて画像処理部１０２により処理された画像情報に応じて、不図示のレーザスキャナユニットが内部に備える光源からレーザ光Ｌを出射して感光体ドラム２８上に照射する。これにより感光体ドラム２８上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２１】
感光体ドラム２８上に形成された静電潜像は、現像装置１の備える現像スリーブ３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）からトナーを供給されて顕像化され、感光体ドラム２８上にトナー像が形成される。感光体ドラム２８上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ２３に転写バイアスが印加されることにより中間転写ベルト２４にそれぞれ一次転写される。
【００２２】
次に、一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２４の回転により二次転写ローラ２９ａと二次転写対向ローラ２９ｂとから形成される二次転写部に到達する。そして、この二次転写部においてトナー像がシートに転写される。
【００２３】
トナー像が転写されたシートは、定着装置２５に送られ、加熱、加圧されてトナー像がシートに定着された後、不図示の排出ローラによって画像形成装置Ａの外部に排出される。
【００２４】
なお、一次転写後に感光体ドラム２８上に残ったトナーはドラムクリーナ２６により除去される。また、二次転写後に中間転写ベルト２４上に残ったトナーはベルトクリーナ３１により除去される。
【００２５】
＜現像装置＞
次に、現像装置１について詳しく説明する。本実施形態の現像装置１は二成分現像方式を採用し、現像剤としてはマイナス帯電極性の非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として用いる。
【００２６】
なお、非磁性トナーはポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。また磁性キャリアはフェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。また実施形態では、現像剤中に含まれるトナーの重量比であるトナー濃度は、初期状態において８％とする。
【００２７】
この現像装置１は、図３に示す様に、現像に供される現像剤を収容する現像剤収容部６が筐体２によって形成されている。また現像剤収容部６には隔壁１５が設けられ、この隔壁１５により現像剤収容部６は現像室１１と撹拌室１２に区画されている。なお、本実施形態において現像室１１と撹拌室１２の内径はφ３０ｍｍで構成される。
【００２８】
現像室１１は、感光体ドラム２８に対向した領域が開口しており、この開口に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ３が回転可能に設けられている。現像スリーブ３は非磁性材料で構成され、磁界発生手段としての固定のマグネット４を内包する。
【００２９】
この現像スリーブ３は、画像形成時においては矢印Ｘ方向に回転し、磁界発生手段のＮ１極の位置で吸着した現像剤を現像ブレード５方向に搬送する。そしてＳ１極によって穂立ちさせられた現像剤が現像ブレード５からせん断力を受けてその量が規制され、現像スリーブ３上に所定の層厚の現像剤層が形成される。
【００３０】
現像剤層は、感光体ドラム２８と対向する現像領域に担持搬送され、Ｎ２極によって磁気穂を形成した状態で感光体ドラム２８の表面に形成された静電潜像を現像する。現像に供された後の現像剤は、Ｎ３極とＮ１極の間にある無磁力帯によって現像スリーブ３から剥離される。
【００３１】
また、図４に示す様に、現像室１１と撹拌室１２は現像スリーブ３の回転軸方向である長手方向に沿って延在しており、また隔壁１５は長手方向両端部が筐体２内壁まで達しておらずに連通部７が形成されている。また、各室内には長手方向に現像剤を撹拌搬送する第１搬送スクリュー１３と第２搬送スクリュー１４が設けられており、これらの部材によって現像剤を搬送し、現像剤は連通部を介して現像室１１と撹拌室１２とを循環する。
【００３２】
なお、第１搬送スクリュー１３は、回転軸１３ａに現像剤を搬送する螺旋状の羽根１３ｂを有する構成である。また第２搬送スクリュー１４も同様の構成であるものの、一部の羽根が羽根１４ｂと逆向きに設けられ、現像剤を逆方向に搬送する逆羽根１４ｃとなっている。また第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４は、スクリュー軸径がφ８ｍｍ、スクリュー羽根径がφ２０ｍｍ及び羽根の間隔は２０ｍｍで構成されており、それぞれ４００ｒｐｍの速度で回転する。
【００３３】
また、現像スリーブ３、第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４はそれぞれ不図示のギア列によって連結駆動される構成になっており、不図示の現像装置駆動ギアからの駆動を受け取って回転する。
【００３４】
＜現像剤の補給と排出について＞
次に、現像装置１における現像剤の補給と排出について説明する。
【００３５】
画像形成動作によってトナーが消費されると、現像剤中のトナー濃度が低下する。このため、トナーと少量のキャリアとを含有する補給用現像剤が、図１に示す現像剤補給タンク２２（現像剤補給手段）から図４に示す現像剤補給口１７を介して現像剤収容部６に補給される。補給された新規の補給用現像剤は、図４に示す様に、第１搬送スクリュー１３と第２搬送スクリュー１４によって既に存在する現像剤収容部６内の現像剤と混合・撹拌されながら現像剤収容部６内を循環する。なお、補給用現像剤は、トナーとキャリアとを一体的に供給する構成、トナーとキャリアとを別々に供給する構成のいずれでも構わない。
【００３６】
ここで前述した通り、トナーは画像形成に伴って消費されるのに対し、キャリアは現像装置１内に蓄積される。また補給用現像剤にはキャリアが少量含まれるので、補給用現像剤の補給動作に伴って現像装置１内の現像剤の量が徐々に増加していく。現像剤の量が増加すると、現像剤の循環経路を循環し切れない余剰現像剤が発生する。従って、現像剤を排出する排出手段としての現像剤排出口１６を、第２搬送スクリュー１４の搬送方向下流側に設け、現像剤排出口１６から余剰現像剤を排出する。
【００３７】
現像剤排出口１６から排出された現像剤は、図３に示す様に、画像形成装置Ａ本体（装置本体）に設けられた内径φ１５ｍｍの排出路４１に送られる。排出路４１内には、現像剤を排出路４１に沿って搬送する搬送部材としての第３搬送スクリュー４４が配置されており、第３搬送スクリュー４４によって現像剤は回収容器４０に回収される。
【００３８】
なお、第３搬送スクリュー４４は、第１搬送スクリュー１３などと同様に、回転軸４４ａに対して現像剤を搬送する螺旋状の羽根（４４ｂ、４４ｃ）を有する構成であって、回転することで現像剤を搬送する。またスクリュー軸径はφ６ｍｍ、スクリュー羽根径はφ１２ｍｍ、羽根の間隔は２０ｍｍで構成され、回転数２００ｒｐｍの速度で回転する。
【００３９】
このように新しいトナーとキャリアを補給し、その代わりに経時劣化したキャリアを含む現像剤を現像剤排出口１６から排出することで、現像剤収容部６に収容される現像剤を入れ替えている。これにより、現像剤収容部６内に劣化したキャリアが占める割合を少なくして、帯電不良などによる画像低下を抑制する。
【００４０】
また、排出路４１の底面には、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段としてのインダクタンスセンサ４３が設けられている。このインダクタンスセンサ４３は、現像剤の透磁率を検知する透磁率センサである。すなわち、前述した通り、本実施形態の現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としている。このため、図５に示す様に、現像剤のトナー濃度が変化すると磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による透磁率が変化し、インダクタンスセンサ４３の出力も変化する。従って、その透磁率の変化をインダクタンスセンサ４３により検知することでトナー濃度を検知することができる。
【００４１】
またインダクタンスセンサ４３は、検知面４３ａ上の現像剤の撹拌搬送性を考慮して、排出路４１に検知面４３ａを突き出して、第３搬送スクリュー４４に対向、近接して配置されている。また発明者らの検討により、第３搬送スクリュー４４の最外郭面とインダクタンスセンサ４３の検知面４３ａとの間の距離をＧとすると、距離Ｇはセンサの感度の関係から０．２〜２．５ｍｍ程度とすることが好ましいことがわかっている。しかし、検知面４３ａを第３搬送スクリュー４４に近づけすぎると、第３搬送スクリュー４４の最外郭面が検知面４３ａに接触して検知面４３ａが削れてしまう。そうなると、検知面４３ａの変形、削り粉の混入のおそれがあり、また検知面４３ａと第３搬送スクリュー４４との間の現像剤が押しつぶされ凝集塊を形成し、その凝集塊が画像劣化を引き起こすおそれがある。これらの検討結果を鑑みて、本実施形態においては距離Ｇを０．５ｍｍに設定した。
【００４２】
ここで、現像剤排出口１６から排出された現像剤のトナー濃度は、撹拌室の第２搬送スクリュー１４から搬送された現像剤であるため、現像剤収容部６内の現像剤のトナー濃度と同じである。従って、排出路４１にインダクタンスセンサ４３を配置して現像剤のトナー濃度を検知することで、現像装置１内にトナー濃度センサを設けることなく、画像形成装置Ａ本体から現像装置１内の現像剤のトナー濃度を検知することができる。このため、現像装置１の製造コストを削減することができ、また現像装置１を交換したときでもセンサの制御調整が不要となって作業性を向上させることができる。
【００４３】
また、現像剤排出口１６から排出される現像剤の量は、現像装置１に現像剤が補給される量、すなわち出力される画像に影響される。例えば、出力画像に低ＤＵＴＹの画像が多いときは使用されるトナーが少ないため、現像装置１に補給される現像剤量も少なく、排出路４１に排出される現像剤量も少なくなる。しかし、低ＤＵＴＹ画像の場合は、現像装置１内の現像剤のＴＤ比の変化も少ないので、排出路４１でトナー濃度を検知しても現像装置１内のものと同等の検知結果が得られる。
【００４４】
逆に、出力画像に高ＤＵＴＹの画像が多いときは、現像装置１内に現像剤が多く補給され、現像装置１内のトナー濃度の変化も大きくなる。しかし排出路４１に排出される現像剤量も多くなるので、排出路４１でトナー濃度を検知しても現像装置１内のトナー濃度変化に追従することができる。
【００４５】
以上の理由から、本実施形態では出力画像に応じて現像剤排出口１６からの排出特性を変化させるような動作は行っていない。しかし、例えば出力画像の画像面積などに応じて現像剤排出口１６からの現像剤の排出量を調整する動作を行う構成としてもよい。
【００４６】
また第３搬送スクリュー４４の羽根は、現像剤を第３搬送スクリュー４４の搬送方向と同方向に搬送する順羽根４４ｂ（順搬送部）と、順羽根とは逆向きに設けられた羽根であって現像剤を一時的に逆方向に搬送する逆羽根４４ｃ（逆搬送部）から構成されている。ここでいう第３搬送スクリュー４４の搬送方向とは、排出路４１に沿った回収容器４０の方向であり、逆方向とは現像剤排出口１６の方向である。また、インダクタンスセンサ４３は逆羽根４４ｃの近傍に配置される。
【００４７】
これにより、まず逆羽根４４ｃによって現像剤が一時的に現像剤排出口１６の方向に搬送される。そうすると、逆羽根４４ｃの近傍、すなわち逆羽根４４ｃの搬送方向下流側（現像剤排出口１６側）に現像剤が滞留する。現像剤が滞留すると現像剤の充填度合いの高い密状態になるため、この滞留部でトナー濃度を検知すると現像装置１内の現像剤のトナー濃度をより正確に反映させることができる。従って、インダクタンスセンサ４３を逆羽根４４ｃの近傍に配置することで、トナー濃度の検知精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、上記の逆羽根４４ｃの作用に鑑みて、「逆羽根４４ｃの近傍」とは、逆羽根４４ｃに作用によって現像剤が滞留する滞留領域を指す。また滞留領域とは、第３搬送スクリュー４４により搬送される現像剤の剤面が相対的に高くなる領域をいう。
【００４９】
また、逆羽根４４ｃの近傍の現像剤の滞留量が多くなると、現像剤は逆羽根４４ｃを乗り越えて順羽根４４ｂによって回収容器４０側に搬送される。従って、現像剤の搬送上の問題はない。
【００５０】
なお、画像形成装置Ａには、各色に対応した同様の排出路４１が配置されており、各色の現像剤のトナー濃度を検知する。また各色の第３搬送スクリュー４４は不図示のギア列によって連結駆動される構成になっており、不図示の回収トナーモータから駆動を受け取って全色同時に回転する。但し、各色にモータ持ち、独立に駆動する構成としてもよい。
【００５１】
＜補給トナー量決定シーケンス＞
次に、インダクタンスセンサ４３が検知したトナー濃度に基づいて、現像剤補給タンク２２から現像装置１に補給するトナーの補給量を決定する補給トナー量決定シーケンスについて図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５２】
図６に示す様に、シーケンスが開始されると、まず第３搬送スクリュー４４が不図示の回収モータから駆動を受けて回転を開始する（Ｓ１）。なお本実施形態では、第２搬送スクリュー１４の回転動作と連動させて回収モータを動作させる。
【００５３】
次に、第３搬送スクリュー４４が回転した状態で、インダクタンスセンサ４３によりトナー濃度の検知を開始する。ここで、インダクタンスセンサ４３は検知面４３ａから所定の検知範囲の透磁率を検知するため、第３搬送スクリュー４４の動きに伴って検知される透磁率が変化する。すなわち、第３搬送スクリュー４４の回転周期に沿って現像剤がインダクタンスセンサの検知面４３ａを通過するため、インダクタンスセンサ４３が検知する透磁率の信号波形はスクリューの動きに応じた最大値と最小値を有する。従って、インダクタンスセンサ４３は、信号波形の最大値と最大値の間に相当する第３搬送スクリュー４４の１周分（スクリューの回転速度から１周に要する時間分）検知を行い、その平均値を出力値として算出してメモリ１０３に記憶する（Ｓ２）。
【００５４】
このような透磁率の検知を本実施形態では１０ｍｓ毎に行う。また出力値Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３・・・ＳｉｇＮとして出力値をメモリ１０３に記録しておく。そして所定数のデータが蓄積されたら、これらのデータに基づいて、過去の出力値の平均値と今回の出力値との差分の絶対値であるばらつきＫを算出する（Ｓ３）。本実施形態では、過去２秒分の出力値の平均値を算出し、過去の出力値の平均値に対する今回の出力値のΔ分をばらつきＫとして算出する。
【００５５】
次に、算出されたばらつきＫが予めメモリ１０３に記憶された閾値αより大きいかどうかを判定する（Ｓ４）。ここで、ばらつきＫが閾値αより大きい場合、現像装置１内の現像剤面の状態は不安定な状態であって、検知結果が誤検知である可能性が高い。従って、再びステップＳ２に戻ってインダクタンスセンサ４３によって検知を行い（Ｓ２）、ばらつきＫが閾値αより大きいか否かを判定する（Ｓ３、Ｓ４）。
【００５６】
一方、ばらつきＫが閾値α以下であるとき、インダクタンスセンサ４３の検知した値は正確である可能性が高い。そこで、インダクタンスセンサ４３によるトナー濃度検知を終了して第３搬送スクリューを停止させる（Ｓ５）
【００５７】
次にＣＰＵ１０４は、インダクタンスセンサ４３の今回の出力値から現在のトナー濃度を算出する（Ｓ６）。前述した通り、現像剤のトナー濃度が変化すると透磁率が変化し、インダクタンスセンサ４３の出力も変化するため、インダクタンスセンサ４３の出力値からトナー濃度を算出することができる（図５参照）。
【００５８】
次に、メモリ１０３に記憶された目標トナー濃度と現在のトナー濃度との差分βを算出する（Ｓ７）。なお、本実施形態では目標トナー濃度は初期状態のトナー濃度（８％）に設定した。しかしこれに限らず、画像形成装置Ａの設置環境等、使用する装置によって一意に決めることができる。次に、差分βと現像剤収容部６内の現像剤量に基づいて、補給トナー量を決定する（Ｓ８）。
【００５９】
その後、ＣＰＵ１０４は、次回の画像形成動作時において前述のシーケンスにより決定されたトナー補給量と現像装置１内の現像剤量に応じて、現像剤補給タンク２２から現像装置１にトナーを含む現像剤を補給する。
【００６０】
（第２実施形態）
次に本発明に係る画像形成装置Ａの第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施形態に係る画像形成装置Ａは、図７に示す様に、インダクタンスセンサ４３の検知面４３ａの対向部において、第３搬送スクリュー４４の回転軸４４ａの回転方向に現像剤を搬送して現像剤を撹拌する撹拌部材としてのリブ部材４５を設ける構成である。これにより、検知面４３ａ近傍に滞留した現像剤を撹拌することができ、インダクタンスセンサ４３によるトナー濃度検知精度を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、リブ部材４５の先端に弾性部材としての絶縁性のＰＥＴシートを張り付ける。このとき、回転時にインダクタンスセンサ４３の検知面４３ａに接するようにＰＥＴシートを張り付けることが望ましい。これにより、検知面４３ａを傷付けることなく、リブ部材４５による現像剤の撹拌性を向上させることができ、インダクタンスセンサ４３のトナー濃度検知精度をさらに向上させることができる。またインダクタンスセンサ４３の検知面４３ａに現像剤が付着することを抑制できる。
【００６３】
なお、このような構成を現像剤収容部６内で採るときは、ＰＥＴシートと筐体２との圧によって現像剤の凝集体が発生する懸念がある。しかし、排出路４１でトナー濃度を検知する構成の下では、仮に現像剤の凝集体が発生しても、トナー濃度検知後の現像剤は回収容器４０に回収されるだけなので、本体の動作上問題はない。
【００６４】
（第３実施形態）
次に本発明に係る画像形成装置Ａの第３実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態、第２実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
本実施形態に係る画像形成装置Ａは、図８、図９に示す様に、第１実施形態及び第２実施形態に係る第３搬送スクリュー４４において、順羽根４４ｂの一部と逆羽根４４ｃの一部とを接するように設ける構成である。すなわち、順羽根４４ｂの先端部と逆羽根４４ｃの先端部とが重なるようにする。
【００６６】
これにより、逆羽根４４ｃ近傍において現像剤がより滞留し易くなる。従って、インダクタンスセンサ４３がトナー濃度を検知する際に現像装置１内の現像剤のトナー濃度をより正確に反映させることができ、トナー濃度検知精度を向上させることができる。
【００６７】
（第４実施形態）
次に本発明に係る画像形成装置Ａの第４実施形態について図を用いて説明する。上記第１〜第３実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の画像形成装置Ａは、インダクタンスセンサ４３が検知したトナー濃度に加えて、感光体ドラム２８上に形成された黒色のトナー像の画像濃度を検知する画像濃度センサ８０の検知結果に基づいてトナー濃度検知や補給トナー量の決定を行う構成である。
【００６９】
この画像濃度センサ８０は、図１０に示すように、発光ＬＥＤ８１、拡散光用受光素子８２、正反射用受光素子８３から構成されている。また画像濃度センサ８０の前方にはシャッター８４が設けられている。
【００７０】
またシャッター８４は一枚の板状部材であって、検知窓８５、保護部材８６を有し、不図示のソレノイドによって平行移動する。そして画像濃度検知時には検知窓８５が画像濃度センサ８０の前面に移動してシャッター開状態となり、非検知時には保護部材８６が画像濃度センサ８０の前面に移動してシャッター閉状態となる。これにより、画像濃度センサ８０の窓汚れを防止する。
【００７１】
また、現像装置１からのトナー飛散やボタ落ちによる窓汚れを避けるため、図１に示す様に、画像濃度センサ８０は中間転写ベルト２４と対向した位置であって、一次転写部よりも下流側に設けられている。
【００７２】
画像濃度の検知に際しては、黒色の画像形成部（Ｋステーション）において、画像形成毎にある決まった階調レベル（本実施形態では９６／２５５レベル）の基準トナー像パターンを画像領域外に作像する。そして、中間転写ベルト２４に転写された黒色のトナー像パターンの濃度を、画像濃度センサ８０で検知する。なお、作像タイミングとしては、本実施形態では画像領域内の画像が中間転写ベルト２４に転写されてから画像形成動作が終了するまでの間に行う。
【００７３】
図１１は、二成分現像方式の画像形成装置で形成された黒色のトナー像の画像濃度と、このトナー像を形成する現像剤のトナー濃度との関係を示すグラフである。図１１のグラフに示す様に、現像剤のトナー濃度が高くなると画像濃度が高くなる。
【００７４】
また、図１２は画像濃度センサ８０の出力と黒色のトナー像の画像濃度との関係を示すグラフである。図１２のグラフに示す様に、黒色のトナー像の画像濃度と画像濃度センサ８０の出力は反比例傾向となる。
【００７５】
このように、黒色トナーを含む現像剤のトナー濃度が変わるにつれて黒色のトナー像の画像濃度が変化し、さらに画像濃度センサの検知出力が変化する。従って、画像濃度センサの出力値から、実質的に現像剤中のトナー濃度を検知することができる。
【００７６】
次に黒色トナーの補給量を決定するシーケンスについて説明する。
【００７７】
前述した通り、トナーが消費されて黒色のトナー像の画像濃度と画像濃度センサ８０の出力は反比例する。本実施形態では１ｗｔ％のトナー濃度変化に対して出力は約１５０ｍＶ変動した。
【００７８】
このため、まず本実施形態では黒色の現像装置１Ｋの初期状態でトナー像（パッチ画像）の画像濃度を検知し、このときの検知出力を基準レベルＶＩＮＩＴとしてメモリ１０３に格納しておく。なお、本実施形態では初期状態のトナー濃度は８ｗｔ％とする。
【００７９】
次に、トナー濃度を検知するとき、画像濃度センサ８０の検知出力Ｖｃｕｒをメモリ１０３に格納する。そして、ＶｃｕｒとＶＩＮＩＴとを比較し、その差分ΔＶ（ΔＶ＝ＶＩＮＩＴ−Ｖｃｕｒ）を算出する。
【００８０】
ここで、ΔＶがΔＶ＞０のとき、画像濃度検知時のトナー濃度は初期状態のトナー濃度より高いことになるためトナーの補給を行わない。一方、ΔＶ≦０のとき、検知時のトナー濃度は初期状態のトナー濃度より以下ということになる。従ってＣＰＵ１０４は、次の作像動作の際に現像剤補給タンク２２Ｋから現像装置１Ｋにトナーを含む現像剤の補給を行う。
【００８１】
補給するトナー量としては、まずΔＶを基にしたトナー濃度の初期状態からのずれ量ΔＤを算出する。前述した１ｗｔ％のトナー濃度変化に対する出力変動値をｒａｔｅ（本実施形態では１５０ｍＶ）とすると、ΔＤ＝｜ΔＶ｜／ｒａｔｅから算出することができる。そして、このΔＤの値に見合う量の黒色のトナーの補給を行なう。例えば、ΔＶ≦０でΔＤ＝１ｗｔ％のとき、１ｗｔ％相当のトナーを補給できるように、トナーを含む現像剤の補給を行う。
【００８２】
以上の制御を、例えば１００枚の画像形成毎や長期放置後の立ち上がり時など、所定の間隔で行う。これにより、排出路４１においてインダクタンスセンサ４３が単独でトナー濃度を検知する構成に比べて、さらに正確にトナー濃度調整を行うことができ、安定した画像出力を実現することができる。
【００８３】
なお、上記第１〜第４実施形態ではインダクタンスセンサ４３を使用したものの、本発明はこれに限られない。すなわち、トナー濃度を検知する構成を持っていれば、光センサ等の別の手段でトナー濃度を検知してもよい。またトナー濃度の検知タイミングや検知期間、現像剤の状態の判断基準、計算方法などは上記のものに限定されるものではなく、画像形成装置の製品コンセプトや搬送スクリューの回転数、形状等により適宜調整することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１…現像装置
６…現像剤収容部
１６…現像剤排出口
１７…現像剤補給口
２２…現像剤補給タンク
４１…排出路
４３…インダクタンスセンサ
４３ａ…検知面
４４…第３搬送スクリュー
４４ａ…回転軸
４４ｂ…順羽根
４４ｃ…逆羽根
８０…画像濃度センサ
１０４…ＣＰＵ
Ａ…画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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