(57)【要約】【課題】  トナー濃度をより正確に安定して検出するとともに、現像剤にかかるストレスを抑制することができる技術を提供する。【解決手段】  コントローラ３２のＣＰＵ３２１は、トナー及びキャリアを含む現像剤ＤＹを現像装置４Ｙ内で搬送するオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動中に、正確なトナー濃度の検出を当該駆動が終了するまでに完了することが不可能か否かを判定し（ステップＳＡ２）、不可能と判定した場合にのみ、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間を延長する（ステップＳＡ８）。【選択図】      図６
2005091765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、
前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、
前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長する延長手段と
を有するトナー濃度検出装置。
【請求項２】
前記延長手段は、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を、前記トナー濃度センサが前記トナー濃度の検出に用いられる値の測定に要する時間と前記遅延時間との和から前記搬送手段の最短の駆動時間を減じて得られる時間以上の時間だけ延長する
ことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項３】
前記延長手段は、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長しても前記現像装置を有する画像形成装置が前記駆動中の搬送手段を用いた画像形成を終了してから次の画像形成を開始可能となるまでの時間を延長させずに済む最長の時間だけ延長する
ことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項４】
前記延長手段は、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長する際に、該駆動時間の終了時刻が、前記現像装置を有する画像形成装置が現像バイアスを次にオフとする時刻または感光体の帯電を次にオフとする時刻に同期するように、該駆動時間を延長する
ことを特徴とする請求項３に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項５】
前記延長手段は、前記完了判定手段により連続して不可能と判定された回数を計数し、前記完了判定手段により不可能と判定された場合かつ前記回数が予め定められた回数となった場合にのみ、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長する
ことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項６】
現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、
前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、
前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮する短縮手段と
を有するトナー濃度検出装置。
【請求項７】
前記短縮手段は、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を、トナー濃度を略正確に検出することができる最長の時間だけ短縮する
ことを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項８】
前記短縮手段は、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を、前記トナー濃度センサが前記トナー濃度の検出に用いられる値の測定に要する時間と前記遅延時間との和の時間と前記搬送手段の最短の駆動時間との差の時間以上の時間だけ短縮する
ことを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項９】
前記短縮手段は、前記完了判定手段により連続して不可能と判定された回数を計数し、前記完了判定手段により不可能と判定された場合かつ前記回数が予め定められた回数となった場合にのみ、前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮する
ことを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度検出装置。
【請求項１０】
現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、
前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、
前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが遅延時間の短縮により可能となるか否かを判定する短縮判定手段と、
前記短縮判定手段により可能となると判定された場合には前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮し、前記短縮判定手段により可能となると判定されなかった場合には前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長する、時間制御手段と
を有するトナー濃度検出装置。
【請求項１１】
現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、
前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、
前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが駆動時間の延長により可能となるか否かを判定する延長判定手段と、
前記延長判定手段により可能となると判定された場合には前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長し、前記延長判定手段により可能となると判定されなかった場合には前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮する、時間制御手段と
を有するトナー濃度検出装置。
【請求項１２】
前記完了判定手段は、前記搬送手段の駆動中であって駆動終了直前に、該駆動の開始後に前記トナー濃度が検出されたか否かを判定することにより、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のトナー濃度検出装置。
【請求項１３】
前記完了判定手段は、前記搬送手段の駆動中であって駆動終了直前に、該駆動の開始時からの経過時間が前記トナー濃度を検出するために必要な時間以上であるか否かを判定することにより、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のトナー濃度検出装置。
【請求項１４】
前記完了判定手段は、前記搬送手段の駆動中に、該駆動の開始から終了までの時間が前記トナー濃度を検出するために必要な時間以上であるか否かを判定することにより、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のトナー濃度検出装置。
【請求項１５】
前記完了判定手段は、前記搬送手段の駆動中に、前記現像装置を有する画像形成装置が形成中の画像のモードに応じて定まる該駆動の開始から終了までの時間が前記トナー濃度を検出するために必要な時間以上であるか否かを判定することにより、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のトナー濃度検出装置。
【請求項１６】
請求項１、請求項６、請求項１０または請求項１１に記載のトナー濃度検出装置を有し、前記トナー濃度検出装置により検出されたトナー濃度を用いて画像形成を行う画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置内の現像装置におけるトナー濃度を検出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー及びキャリア（磁性粉）を含む２成分現像剤を用いて現像を行う２成分現像方式が普及している。２成分現像方式を採る現像装置を内蔵した電子写真装置において広く採用されている方式として、回転駆動される回転軸の周りに螺旋状に設けられた羽根を備えたオーガ等の現像剤搬送手段により現像剤が搬送される経路の近傍に当該経路に向けてトナー濃度センサを配置し、このセンサにセンサ対向部内の現像剤の透磁率を測定させることによりトナー濃度を検出し、現像装置に補給するトナーの量（以降、補給トナー量という）を検出されたトナー濃度に基づいて調節する方式がある。
【０００３】
この方式では、センサ対向部における現像剤のトナー濃度を現像剤の透磁率の変化（すなわちトナー濃度センサの出力信号波形）に基づいて検出することになるが、現像剤の透磁率は、トナー濃度だけではなく、現像剤の量や密度に応じて変化する。センサ対向部における現像剤の量や密度が大きく変化するタイミングとしては、現像剤搬送手段の駆動開始直後が挙げられる。現像剤搬送手段の駆動開始直後において、センサ対向部の現像剤の量や密度は、現像剤搬送手段が停止している間の現像装置の内部状態や、現像剤搬送手段の初動時に生じ得る現像剤崩れの有無および規模に依存して大きく変化し得る。なお、トナー濃度センサ対向部の現像剤の量や密度に影響を与え得る、現像装置の内部状態としては、例えば、停止中のオーガの羽根とセンサ対向部との位置関係や、現像剤が搬送されずに放置されていた時間、現像剤が搬送されずに放置されていたときの現像装置の内部環境（例えば湿度）が挙げられる。
【０００４】
現像剤搬送手段の駆動開始直後には、上述した事情によってセンサ対向部の現像剤の量や密度が安定せず、これによってトナー濃度センサの出力信号が大きく変化してしまい、正確なトナー濃度を検出することができない。このような状況下で、トナー濃度センサの出力信号に基づいて補給トナー量を調節すると、不適切な調節が行われることになる。この問題を避けるために、トナー濃度センサの出力信号を補給トナー量の調節に用いることを、現像剤搬送手段の駆動開始時点からではなく、この時点から所定の遅延時間が経過した時から始めることが考えられる。この手法の有効性について、以下に述べる。
【０００５】
図１１は、現像剤搬送手段の駆動の開始に伴うトナー濃度センサの出力信号（電圧信号）の変化の一例を示す図である。この図において、横軸はある時点からの経過時間、縦軸はトナー濃度センサの出力信号の電圧値、プロットされた円形の点はトナー濃度センサの出力電圧の実測値を示している。実測値は、４８００ｍｓの時点で現像剤搬送手段の駆動が開始されると、短い時間単位では周期的に変動しつつ、長い時間単位では、急速に低下して６２００ｍｓ近辺で安定し始める。
【０００６】
短い時間単位での周期的な変動は現像剤が搬送される原理に依存した変動である。例えば、オーガの場合、現像剤は回転駆動される螺旋状の羽根に押されて搬送されるから、センサ対向部における現像剤の量は羽根とセンサ対向部との位置関係に応じて周期的に変動する。このような周期的な変動の影響は、１周期以上の時間内に得られた複数の実測値から上位の実測値を所定数だけ特定し、特定した実測値の平均値を求めることにより排除される。図にプロットされた四角の点は、こうして得られた平均値を示している。
【０００７】
これら平均値を直線または曲線で結ぶと、現像剤搬送手段の駆動開始から１．４ｓ程度の時間が経過した後にトナー濃度センサの出力信号が安定することが分かる。よって、現像剤搬送手段の駆動開始から１．４ｓが経過するまでは上記の平均値を算出せず（すなわちトナー濃度を検出せず）、１．４ｓ経過時点以降にトナー濃度センサから出力される信号を用いて上記の平均値を算出すればよいことになる。なお、図において、１．４ｓ経過時点では、トナー濃度センサの出力信号は完全には安定していないが、その不安定さの程度は補給トナー量の調節に悪影響を与えない程度であり、実用上は、１．４ｓ経過時点でも十分に安定しているといえる。
【０００８】
ところで、現像剤搬送手段の駆動時間が不必要に長いと、現像剤に無用のストレスがかかり、現像剤が無駄に劣化してしまう。このため、現像剤搬送手段は現像に必要な時間だけ駆動される。現像に必要な時間は、表１に示されるように、画像形成装置の用紙搬送速度や、用紙のサイズ、出力枚数、用紙の厚さ等のパラメータに依存する。なお、現像に必要な時間に用紙の厚さが関係するのは、厚紙を用いる場合に用紙搬送速度を低下させるようにしているためであるから、現像に必要な時間は用紙搬送速度、用紙のサイズ及び出力枚数のみに依存する、ともいえる。表１の具体例を眺めると、例えば、普通紙に対する用紙搬送速度が２２０ｍｍ／ｓ、現像剤搬送手段の駆動を開始してから用紙の先頭が所定位置に到着するまでの用紙前駆動時間が０．１５０ｓ、用紙の後端が所定位置を通過してから現像剤搬送手段の駆動を終了するまでの用紙後駆動時間が０．０９４ｓ、複数枚の用紙を連続して出力する場合に用紙搬送経路において用紙間に確保される距離である用紙長さ余白が３０ｍｍの画像形成装置にて、用紙搬送方向における長さが１３９．７ｍｍのはがきサイズの普通紙を１枚だけ出力する場合のトータル駆動時間は、｛（１３９．７＋３０）＊１｝／２２０＋０．１５０＋０．０９４≒１．０１５ｓであり、用紙搬送方向における長さが２１０ｍｍのＡ４横サイズの普通紙を２枚連続して出力する場合のトータル駆動時間は、｛（２１０＋３０）＊２｝／２２０＋０．１５０＋０．０９４≒２．４２６ｓである。このように、現像に要する時間は、上記のパラメータに応じて異なる。
【表１】
2005091765.tif 000003
【０００９】
また、表１の画像形成装置では、使用する用紙の厚さが変わると、現像剤搬送手段の駆動速度（例えばオーガの回転速度）も変わる。これは、厚紙を用いる場合の用紙搬送速度の低下に合わせて現像剤搬送手段の駆動速度（例えばオーガの回転速度）を低下させるためである。逆に、用紙の厚さが変わらない限り、現像剤搬送手段の駆動の開始からトナー濃度センサの出力信号が安定するまでの出力安定時間は一定である。例えば、普通紙の場合の出力安定時間は１．４００ｓである。また、この画像形成装置は、トナー濃度センサからの３周期分の出力信号を用いてトナー濃度を検出する。つまり、トナー濃度を１回検出するために３周期分の出力信号を得る作業（以降、トナー濃度測定セットという）が行われる。このトナー濃度測定セット１回分の所用時間である測定１セット時間は、用紙が普通紙の場合、０．４４１ｓである。つまり、用紙が普通紙の場合、正確なトナー濃度を検出するために必要な安定測定必要駆動時間は１．４００ｓ＋０．４４１ｓ＝１．８４１ｓとなる。
【００１０】
Ａ４横サイズの普通紙を２枚連続して出力する場合のトータル駆動時間は２．４２６ｓであり、用紙が普通紙の場合の安定測定必要駆動時間（１．８４１ｓ）以上の長さとなっているから、前者から後者を引いた駆動余裕時間が正値（０．５８５ｓ）となる。つまり、現像剤搬送手段が駆動されている間に１回以上のトナー濃度測定セットを実施することができる。一方、はがきサイズの普通紙を１枚だけ出力する場合のトータル駆動時間は１．０１５ｓであり、用紙が普通紙の場合の安定測定必要駆動時間よりも短いから、駆動余裕時間が負値（−０．８２６ｓ）となる。つまり、現像剤搬送手段が駆動されている間に１回のトナー濃度測定セットを実施することすらできない。
【００１１】
上述した事情に鑑みて、特許文献１には２つの技術が記載されている。第１の技術は、現像剤の劣化時間に応じて、現像剤搬送手段の駆動開始からトナー濃度センサからの出力信号をトナー濃度の検出に使用し始めるまでの遅延時間を制御する技術である。第２の技術は、トナー濃度センサからの出力信号に基づいて、現像剤の量や密度が安定したか否かを判定し、この判定結果に応じて現像剤搬送手段の駆動時間を延長する技術である。
【００１２】
第１の技術では、現像剤の劣化時に遅延時間が長くなるが、表１に示したように、現像剤搬送手段の駆動時間が短い場合には駆動時間以内にトナー濃度を検出することができなくなる虞がある。また、第２の技術では、現像剤の量や密度が安定したか否かを判定するために、トナー濃度の検出結果を前回の検出結果と比較する必要がある。この比較のためには、複数回の検出が必要となるが、現像剤搬送手段の駆動時間が短い場合には、このような検出自体が困難となる。
【００１３】
また、特許文献２には、現像剤搬送手段の駆動開始直後にはトナー濃度センサの出力値が不安定となることに鑑み、出力値を、上記の遅延時間や用紙サイズ、出力枚数等のパラメータを用いて補正してからトナー濃度の検出に使用する技術が記載されている。この技術では、遅延時間に比較して現像剤搬送手段の駆動時間が短い場合に、駆動時間内にトナー濃度センサの出力値を得ることができない虞がある。もちろん、遅延時間を極端に短くし、現像剤搬送手段の駆動直後にトナー濃度センサの出力値を得るようにすれば、この問題を回避することができるが、十分な遅延時間を確保できないから、得られる出力値は非常に不安定なものとなる。このような不安定な出力値を、上記のパラメータを用いて補正したとしても、補正し切れるものではない。なお、現像剤搬送手段の駆動開始直後におけるトナー濃度センサの出力値の挙動を予測し、上記の補正の精度を上げることも考えられるが、駆動開始直後におけるトナー濃度センサの出力値の挙動は、現像剤搬送手段が停止していた時間や、トナー濃度、さらには現像剤搬送手段の停止位置（停止時における羽根とトナー濃度センサとの位置関係）、温度、湿度等の環境に応じて大きく異なるため、その予測は困難である。
【特許文献１】特開平１０−３０７４３４号公報
【特許文献２】特開平７−２０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、トナー濃度をより正確に安定して検出するとともに、現像剤にかかるストレスを抑制することができる技術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】
【００１５】
本発明は、現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長する延長手段とを有するトナー濃度検出装置を提供する。
このトナー濃度検出装置によれば、トナー濃度の検出を駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが不可能な場合には、駆動中の搬送手段の駆動時間が延長される。
【００１６】
また、本発明は、現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮する短縮手段とを有するトナー濃度検出装置を提供する。
このトナー濃度検出装置によれば、トナー濃度の検出を駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが不可能な場合には、搬送手段の次回の駆動時における遅延時間が短縮される。
【００１７】
また、本発明は、現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが遅延時間の短縮により可能となるか否かを判定する短縮判定手段と、前記短縮判定手段により可能となると判定された場合には前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮し、前記短縮判定手段により可能となると判定されなかった場合には前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長する、時間制御手段とを有するトナー濃度検出装置を提供する。
このトナー濃度検出装置によれば、トナー濃度の検出を駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが不可能な場合には、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが遅延時間の短縮により可能となるか否かが判定される。そして、可能となる場合には、搬送手段の次回の駆動時における遅延時間が短縮される。逆に、可能とならない場合には、駆動中の搬送手段の駆動時間が延長される。
【００１８】
また、本発明は、現像装置内部の透磁率を測定するトナー濃度センサを備え、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記現像装置内部で搬送する搬送手段の駆動開始時からトナー濃度を正確に検出するために確保された遅延時間が経過した時から駆動終了時までの期間内に前記トナー濃度センサにより測定された値を用いて前記現像装置におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置において、前記搬送手段の駆動中に、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが可能か否かを判定する完了判定手段と、前記完了判定手段により不可能と判定された場合にのみ、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが駆動時間の延長により可能となるか否かを判定する延長判定手段と、前記延長判定手段により可能となると判定された場合には前記駆動中の搬送手段の駆動時間を延長し、前記延長判定手段により可能となると判定されなかった場合には前記搬送手段の次回の駆動時における前記遅延時間を短縮する、時間制御手段とを有するトナー濃度検出装置を提供する。
このトナー濃度検出装置によれば、トナー濃度の検出を駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが不可能な場合には、前記トナー濃度の検出を前記駆動中の搬送手段の駆動が終了するまでに完了することが駆動時間の延長により可能となるか否かが判定される。そして、可能となる場合には、駆動中の搬送手段の駆動時間が延長される。逆に、可能とならない場合には、搬送手段の次回の駆動時における遅延時間が短縮される。
【００１９】
また、本発明は、上述したトナー濃度検出装置のいずれかを有し、当該トナー濃度検出装置により検出されたトナー濃度を用いて画像形成を行う画像形成装置を提供する。
この画像形成装置によれば、上述したトナー濃度検出装置により検出されたトナー濃度を用いて画像形成が行われる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、搬送手段の駆動が終了する前に正確または略正確なトナー濃度を安定して検出することができるとともに、搬送手段の駆動時間を一律に長く設定する態様に比較して、現像剤にかかるストレスを抑制することができる。また、画像形成装置においては、安定して検出される正確なトナー濃度を用いて画像形成を行うことができるとともに、画像形成の生産性を、搬送手段の駆動時間を一律に長く設定する態様に比較して高くすることができる。また、これらのことから明らかなように、本発明は、画像形成の生産性が重視される画像形成装置（例えば高速機）に用いて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係るトナー濃度検出装置および画像形成装置について、図面を参照して説明する。ただし、本発明を理解し易くするために、まず、一般的なトナー濃度検出装置を有する一般的な画像形成装置について説明する。なお、説明に用いられる各図において共通する部分には同一の符号が付されている。
【００２２】
［一般的な画像形成装置の構成］
図１は、一般的な画像形成装置の構成を模式的に示す図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトを用いるタンデム構成の画像形成装置であり、Ｙ（イエロー）Ｍ（マゼンダ）Ｃ（シアン）Ｋ（ブラック）の各色に対応した４系統の処理系を備えている。以降の説明では、処理系を構成する部品の符号に、当該処理系の系統を示すアルファベットを用いる。また、以降の説明では、特に断らない限り、画像形成装置を構成する部品は、画像形成装置の筐体（図示略）に支持されているものとする。
【００２３】
画像形成装置は、トナー像が一次転写される中間転写ベルト２０を備えている。中間転写ベルト２０は、一方向に回転する駆動ロール（図示略）と、従動ロール２２と、中間転写ベルト２０に張力を加えるテンションロール２３とに張架され、駆動ロールにより上流から下流へ駆動される。また、トナー像が一次転写される位置の上流には、中間転写ベルト２０をクリーニングするベルトクリーニング装置（図示略）が設けられている。
【００２４】
また、画像形成装置は、上流から下流へ順に配設された、各色のトナー像を形成するユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋと、中間転写ベルト２０をユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋに押し付けることにより、ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋに形成された４色分のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト２０に一次転写する１次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ及び５Ｋと、４色分のトナー像が重ね合わせて一次転写された中間転写ベルト２０に図示しない搬送ロールにより搬送された用紙Ｐを押し付ける２次転写ロール１５と、２次転写ロール１５によりトナー像が２次転写された用紙Ｐを過熱および加圧することにより当該トナー像を用紙Ｐに定着させる定着器（図示略）とを備えている。
【００２５】
ユニット１０Ｙは、トナー像が形成される感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙを帯電させる帯電器２Ｙと、ユニット１０Ｙに対応する色（Ｙ）の画像信号の供給を受けると当該画像信号を用いて変調した露光光を当該色に対応したタイミングで感光体ドラム１Ｙに照射し、静電潜像を形成する露光部３と、静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙに、ユニット１０Ｙに対応する色（Ｙ）のトナーを付着させてトナー像を形成する２成分現像方式の現像装置４Ｙと、透磁率を利用して現像装置４Ｙ内のトナー濃度を測定するトナー濃度センサ８Ｙと、形成されたトナー像が中間転写ベルト２０に１次転写された後に感光体ドラム１Ｙをクリーニングして残留トナーを取り除くクリーニング装置（図示略）とを備えている。なお、現像装置４Ｙの長手方向は図中奥行き方向と一致している。
【００２６】
現像装置４Ｙには、オーガが内蔵されたパイプを介してトナーボックス７Ｙが接続されており、トナーボックス７Ｙからユニット１０Ｙに対応する色（Ｙ）のトナーが当該パイプを通じて現像装置４Ｙへ供給される。現像装置４Ｙへ供給されるトナーの量は、ディスペンスモータ９Ｙの回転時間により調整される。
【００２７】
ユニット１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋは、それぞれ、ユニット１０Ｙと同様の構成を備えており、露光部３を除いて、他のユニットを構成しない部品から構成されている。また、ユニット１０Ｙにトナーボックス７Ｙが接続されているように、他のユニットにも、他の色のトナーを収容するトナーボックスが接続されている。
【００２８】
露光部３は、ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１０Ｋに共通する部品であるが、その機能はユニット毎に異なる。例えば、ユニット１０Ｍの部品として機能する場合には、ユニット１０Ｍに対応する色（Ｍ）の画像信号の供給を受けると当該画像信号を用いて変調した露光光を当該色に対応したタイミングで感光体ドラム１Ｍに照射する。
【００２９】
また、画像形成装置は、複写する原稿画像を読み取って画像信号を出力する画像読取部（図示略）と、この画像読取部から出力された画像信号を入力し、この画像信号にスクリーン処理等の画像処理を行い、画像処理後の画像信号を出力する画像処理部（図示略）と、コントローラ３２とを備えている。コントローラ３２には、画像形成装置内の温度および湿度を測定する温・湿度センサ６からの出力信号が入力されるようになっている。
【００３０】
図２はコントローラ３２の構成を示すブロック図である。この図に示すように、コントローラ３２の機能は、ＣＰＵ３２１がＲＯＭ３２２に記憶されているプログラムを読み出し、ＲＡＭ３２３をワークエリアとして実行することにより、営まれる。例えば、ＣＰＵ３２１は、画像読取部から画像信号が供給されると、この信号を画像入力部３２４経由で入力し、入力した画像信号に色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像信号を生成し、生成した画像信号を、画像出力部３２５経由で露光部３へ供給する。また、ＣＰＵ３２１は、画像形成装置の外部の機器（例えばパーソナルコンピュータ）から画像信号が供給されると、この信号を画像入力部３２６経由で入力し、入力した画像信号に色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像信号を生成し、生成した画像信号を画像出力部３２５経由で露光部３へ供給する。
【００３１】
また、ＣＰＵ３２１は、露光部３へ供給する画像信号を用いて、色毎に、画像の画素数をカウントして画像密度を算出し、トナー濃度制御に用いる。また、画像形成装置は、使用者が各種設定を行うためのＵＩ（ユーザインターフェイス）３６を備えており、ＣＰＵ３２１は、ＵＩ３６の操作内容を示す信号をＡ／Ｄコンバータ３２７経由で入力し、入力した信号で表される、濃度、用紙サイズ、出力枚数および用紙の厚さ等から定まる画像モードをトナー濃度制御に用いる。また、画像形成装置は、温・湿度センサ６からの信号をＡ／Ｄコンバータ３２７経由で入力し、入力した信号をトナー濃度制御に用いる。
【００３２】
［トナー濃度検出装置５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ及び５０Ｋの内部および周辺構成］
図３は、トナー濃度検出装置５０Ｙの内部構成および周辺構成を示す図であり、現像装置４Ｙにおいて、図の手前方向が鉛直上方、図中の左右方向が長手方向に相当する。トナー濃度検出装置５０Ｙは、現像装置４Ｙ、トナー濃度センサ８Ｙ、及びコントローラ３２により構成されている。現像装置４Ｙは、過剰な現像剤を排出する現像方式を採用した一般的な現像装置の１つであり、壁５１Ｙと壁５１Ｙの底部から立ち上がった仕切り板５２Ｙとを有する。仕切り板５２Ｙは壁５１Ｙにより形成された空間を、現像装置４Ｙの長手方向に延びた略円柱状の逆方向攪拌搬送空間５３Ｙ及び順方向攪拌搬送空間５４Ｙに分けている。
【００３３】
各攪拌搬送空間には、現像装置４Ｙの長手方向に延びた回転軸の周りに螺旋状に設けられた羽根を備え、回転軸を中心にして回転駆動されることにより周囲の現像剤ＤＹを攪拌しつつ搬送するオーガ５５Ｙ，５６Ｙが設けられている。また、仕切り板５２Ｙの長手方向の両端と壁５１Ｙとの間には空隙が設けられており、各攪拌搬送空間は、これらの空隙を介して相互に繋がっている。つまり、トナーボックス７Ｙからパイプを通じて送り込まれた現像剤ＤＹが逆方向攪拌搬送空間５３Ｙにてオーガ５５Ｙにより攪拌されつつ排出口５７Ｙから遠ざかる方向（以後、逆方向ｖ２という）へ搬送され、オーガ５５Ｙにより搬送されてきた現像剤ＤＹが順方向攪拌搬送空間５４Ｙにてオーガ５６Ｙにより排出口５７Ｙに近づく方向（以後、順方向ｖ１という）へ搬送されるようになっている。
【００３４】
また、順方向ｖ１において排出口５７Ｙの手前には、現像剤ＤＹをせき止める規制部材５８Ｙが設けられている。規制部材５８Ｙは、順方向攪拌搬送空間５４Ｙを形成する底部の壁５１Ｙから立ち上がって設けられている。つまり、オーガ５６Ｙにより規制部材５８Ｙの上端を越えて搬送されてきた過剰な現像剤ＤＹ（オーバーフローした現像剤）が回収部５９Ｙの内部空間に流れ込むように構成されている。
【００３５】
順方向ｖ１において規制部材５８Ｙの手前には、両攪拌搬送空間を繋ぐ上記の空隙が存在する。この空隙の底は規制部材５８Ｙの上端よりも低くなっている。つまり、順方向攪拌搬送空間５４Ｙにてオーガ５６Ｙにより順方向ｖ１へ搬送されてきた現像剤ＤＹのうち、規制部材５８Ｙによりせき止められた現像剤ＤＹが、逆方向攪拌搬送空間５３Ｙへ流れ込む、というようになっている。よって、多くの現像剤ＤＹは現像装置４Ｙ内で攪拌されつつ循環搬送されることになる。なお、現像装置４Ｙは、現像装置４Ｙ内の循環搬送されている現像剤ＤＹを磁気吸引力で引き付ける現像ロール（図示略）を有する。現像ロールは、自身に付着した現像剤ＤＹ中のトナーが静電吸引力により感光体ドラム１Ｙに引き付けられるように配置されている。
【００３６】
トナー濃度センサ８Ｙは、現像装置４Ｙの順方向攪拌搬送空間５４Ｙの外部下側、かつ排出口５７Ｙの近傍、かつ順方向ｖ１における規制部材５８Ｙの上流側の位置に、順方向攪拌搬送空間５４Ｙの当該位置に近接する部分に向けて配置されており、その出力端子はコントローラ３２に接続されている。コントローラ３２のＣＰＵ３２１は、トナー濃度センサ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ及び８Ｋからの信号をＡ／Ｄコンバータ３２７経由で入力し、これらの信号を用いてトナー濃度を検出する。また、ＣＰＵ３２１は、検出したトナー濃度と、算出した画素密度と、ＵＩ３６からの信号と、温・湿度センサ６からの信号とに基づいて、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ及び４Ｋにおけるトナー濃度をＵＩ３６からの信号により定まる画像モードに応じた目標トナー濃度に一致させるための駆動信号を、Ｄ／Ａコンバータ３２８経由でディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋへ供給する。
【００３７】
一方、現像モータ３８Ｙはオーガ５５Ｙ及び５６Ｙを始めとする現像装置４Ｙの各部を回転駆動するモータであり、供給された駆動信号ＭＹがオンの間だけ回転軸を一定速度で回転させる。なお、現像装置４Ｍに対しては現像モータ３８Ｍが、現像装置４Ｃに対しては現像モータ３８Ｃが、現像装置４Ｋに対しては現像モータ３８Ｋが設けられており、これらのモータもＣＰＵ３２１により制御される。
【００３８】
図４は、ＣＰＵ３２１が行うトナー濃度測定処理の流れを示すフローチャートである。この図に示すように、ＣＰＵ３２１は、現像モータ３８Ｙへ供給する駆動信号ＭＹがオンとすると、タイマをスタートさせ（ステップＳ１）、予め定められた遅延時間ｔ１（例えば１．４ｓ）経過後に、トナー濃度測定セットの実施を開始する（ステップＳ２、Ｓ３）。ただし、遅延時間ｔ１が経過する前に駆動信号ＭＹがオフになった場合にはトナー濃度測定セットを実施しない。また、ＣＰＵ３２１は、遅延時間ｔ１が経過すると、以降、予め定められた間隔時間ｔ２が経過する度に、トナー濃度測定セットを実施する（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００３９】
Ｙ色に関するトナー濃度測定セットにおいて、ＣＰＵ３２１は、トナー濃度センサ８Ｙから出力された信号を所定時間間隔で入力する。また、ＣＰＵ３２１は、実施中のトナー濃度測定セットにおける信号の入力回数が所定回数に達すると、入力した信号で表される測定値の中から大きい順で所定数の測定値を特定し、特定した測定値の平均値を算出し、トナー濃度測定セットを終了する。こうして算出された平均値が、検出されたトナー濃度である。なお、トナー濃度測定セットの途中で駆動信号ＭＹがオフになった場合には、上記の平均値を算出しない。また、トナー濃度測定セットにおいて、ＣＰＵ３２１がトナー濃度センサ８Ｙから出力された信号を入力する時間間隔や、当該信号の入力回数は、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙが３回転する時間でトナー濃度測定セットが終了するように定められている。
【００４０】
トナー濃度検出装置５０Ｙの内部構成および周辺構成は以上の通りであり、他のトナー濃度検出装置５０Ｍ，５０Ｃ及び５０Ｋは、それぞれ、トナー濃度検出装置５０Ｙと同様の構成を備えている。ただし、コントローラ３２は、トナー濃度検出装置５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ及び５０Ｋに共通する部品であるが、その機能はトナー濃度検出装置毎に異なる。例えば、トナー濃度検出装置５０Ｍの部品として機能する場合には、トナー濃度検出装置５０Ｍに対応する色（Ｍ）のトナー濃度を適正とするために、上述のトナー濃度測定処理をＭ色について行ってトナー濃度を検出し、検出結果を用いてディスペンスモータ９Ｍの回転を制御する。
【００４１】
［一般的な画像形成装置の動作］
次に、本実施形態の動作について説明する。ただし、以降の説明において、既に、ＵＩ３６を用いて画像モードが設定され、図示しない画像読取部により原稿画像が読み取られているものとする。
【００４２】
原稿画像に応じた画像信号が画像処理を施されてからコントローラ３２へ供給される。コントローラ３２のＣＰＵ３２１は、供給された画像信号に色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像信号を生成し、生成した画像信号を露光部３へ供給するとともに、これら生成した各画像信号について、画像の画素数をカウントして画像密度を算出する。露光部３は、供給されたＹ色の画像信号を用いて変調した露光光を、帯電器２Ｙにより帯電させられた感光体ドラム１Ｙに照射する。露光部３は、ＭＣＫ各色についても、上述と同様の処理を行う。これにより、回転している感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ及び１Ｋに、各色に応じたタイミングで、静電潜像が形成される。
【００４３】
一方、コントローラ３２のＣＰＵ３２１は、現像モータ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ及び３８Ｋへ供給している駆動信号ＭＹ，ＭＭ，ＭＣ及びＭＫをオンとする。これにより、現像モータ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ及び３８Ｋが駆動を開始する。また、ＣＰＵ３２１は、各色について、トナー濃度測定を行う。
【００４４】
図５は、ＣＰＵ３２１によるＹ色に関するトナー濃度測定の様子を示す図である。この図に示すように、ＣＰＵ３２１は、現像モータ３８Ｙへ供給する駆動信号ＭＹがオンになってから遅延時間ｔ１経過後に、トナー濃度測定セットを実施する。さらに、ＣＰＵ３２１は、遅延時間ｔ１が経過した時点から間隔時間ｔ２が経過する度に、トナー濃度測定セットを実施する。各トナー濃度測定セットでは、ＣＰＵ３２１は、平均値を算出する。この平均値が、現像装置４Ｙにおけるトナー濃度の検出結果である。
【００４５】
トナー濃度を検出したＣＰＵ３２１は、検出したトナー濃度と、算出した画像密度と、ＵＩ３６を用いて設定された画像モードと、温・湿度センサ６の出力信号とに基づいて、ディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋの回転時間を求め、求めた回転時間だけディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋを回転させるための駆動信号をディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋへ供給する。
【００４６】
コントローラ３２から駆動信号が供給されたディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋは、コントローラ３２にて求められた回転時間だけ回転する。これにより、ディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋの回転時間に応じた量のトナーが、トナーボックス７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ及び７Ｋから、パイプを介して、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ及び４Ｋへ供給される。
【００４７】
現像装置４Ｙでは、トナーボックス７Ｙからパイプを通じて補給されたトナーとキャリアとを含む現像剤ＤＹが攪拌されつつ循環搬送される。この循環搬送の過程において、規制部材５８Ｙを越えて搬送されてきた過剰な現像剤ＤＹだけが回収部５９Ｙの内部空間に流れ込む。また、この循環搬送の過程において、循環搬送されている現像剤ＤＹの一部は、磁気吸引力により、回転している現像ロールに付着する。現像ロールに付着した現像剤ＤＹに含まれているトナーは、静電吸引力により、静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙに引き付けられて付着する。これと同様のことが他の現像装置４Ｍ，４Ｃ及び４Ｋでも起こり、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ及び１Ｋに各色のトナー像が形成される。
【００４８】
感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ及び１Ｋに形成されたトナー像は、中間転写ベルト２０の同一部分に重ね合わせて一次転写された後に、用紙Ｐに２次転写され定着する。なお、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ及び１Ｋからは、トナー像が中間転写ベルト２０に１次転写された後に、残留トナーが取り除かれ、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ及び４Ｋの各現像ロールからは、トナーが感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ及び１Ｋに付着した後に、付着したキャリアが取り除かれる。
【００４９】
［一般的な画像形成装置の問題点］
駆動信号ＭＹがオンであり続ける時間、すなわちオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間が、１回のトナー濃度測定セットに要する時間（オーガ５５Ｙ及び５６Ｙが３回転する時間）に遅延時間ｔ１を加算した時間よりも短い場合、コントローラ３２のＣＰＵ３２１は現像装置４Ｙにおけるトナー濃度を検出することができない。このような画像形成が連続して何回も発生すると、不適切なトナー濃度での画像形成が行われることになる。このような不都合は、他の色についても同様に生じる。
【００５０】
こうした不都合を解決可能な本発明の実施形態について、以下に説明する。ただし、本発明の実施形態に係るトナー濃度検出装置や画像形成装置が上述した一般的なトナー濃度検出装置や画像形成装置と異なる点は、コントローラ３２のＣＰＵ３２１が実行するプログラムの内容、すなわちＲＯＭ３２２の記憶内容のみである。よって、以降の説明では、一般的な画像形成装置を構成するハードウェアに付した符号をそのまま用いる。なお、以降に説明する実施形態においてＣＰＵ３２１が行う処理は、図４に示すトナー濃度測定処理と並列して行われる。また、説明が繁雑となるのを避けるため、以降では、Ｙ色に関する処理についてのみ説明する。また、後述する連続回数は、画像形成装置の出荷時にはゼロとされているものとする。
【００５１】
［第１実施形態］
図６は、本発明の第１実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる駆動時間制御処理の流れを示すフローチャートである。この図に示すように、本トナー濃度検出装置を構成するＣＰＵ３２１は、駆動信号ＭＹをオンとすると、駆動信号ＭＹをオフとするタイミングとなるまで待つ（ステップＳＡ１：ＮＯ）。駆動信号ＭＹをオフとするタイミングとなると（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３２１は、駆動信号ＭＹが直前にオンとなってから現時点までに平均値が１回も算出されなかったか否か（正確なトナー濃度を検出不可能か否か）を判定する（ステップＳＡ２）。オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間は画像モードに応じて定まるものであり、画像モードによってはオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間が極めて短くなるから、この判定の結果が肯定的となる場合があり得る。
【００５２】
この判定結果が否定的であれば、正確なトナー濃度が検出されたことになるから、ＣＰＵ３２１は、連続回数をゼロとし（ステップＳＡ３）、駆動信号ＭＹをオフとし（ステップＳＡ４）、駆動時間制御処理を終了する。この結果、本実施形態に係る画像形成装置は一般的な画像形成装置と同様に動作する。逆に、当該判定結果が肯定的であれば、ＣＰＵ３２１は、連続回数に１を加算し（ステップＳＡ５）、連続回数と予め定められた回数閾値とを比較し、前者が後者以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ６）。なお、回数閾値は例えばＲＯＭ３２２に記憶されている。
【００５３】
この回数閾値は、トナー濃度を検出せずに連続して行われる画像形成の回数の上限値に１を加算して得られる値であり、連続回数が回数閾値未満であれば、トナー濃度を検出せずに画像形成を行ってよいことになる。よって、ＣＰＵ３２１は、当該判定結果が否定的であれば、駆動信号ＭＹをオフとし（ステップＳＡ４）、駆動時間制御処理を終了する。この結果、本実施形態に係る画像形成装置は一般的な画像形成装置と同様に動作する。逆に、当該判定結果が肯定的であれば、ＣＰＵ３２１は、駆動時間に加算すべき延長時間を取得する（ステップＳＡ７）。
【００５４】
この延長時間は、予め設定された時間であり、例えばＲＯＭ３２２に記憶されている。本実施形態では、延長時間は、表２に示すように、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間が最短となる画像モード（現像処理）において正確なトナー濃度を測定するために必要な駆動時間１．８４１ｓから当該画像モードに応じて定まる駆動時間１．０１５ｓを減算して得られる０．８２６ｓ以上の時間（例えば１．５００ｓ）となっている。
【表２】
2005091765.tif 000004
【００５５】
延長時間を取得したＣＰＵ３２１は、画像モードから定まる駆動時間に延長時間を加算し、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間を一時的に延長するとともに、連続回数をゼロとし（ステップＳＡ８）、駆動時間制御処理を終了する。なお、ＣＰＵ３２１は、延長された駆動時間が経過するまで、駆動信号ＭＹをオンのままとする。したがって、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙは、画像モードに応じた駆動時間に延長時間を加えた時間だけ駆動される。例えば、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間が最短となる画像モードの場合であっても、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙは、１．０１５＋１．５００＝２．５１５ｓだけ駆動される。よって、ＣＰＵ３２１は、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙが駆動されている間に少なくとも１回のトナー濃度測定セットを終えることになる。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、遅延時間ｔ１および測定１セット時間に比較して画像モードに応じた駆動時間が短くても、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙが駆動されている間に少なくとも１回は現像装置４Ｙにおける正確なトナー濃度を検出することができる。よって、トナー濃度を安定して検出することができる。また、本実施形態によれば、遅延時間ｔ１および測定１セット時間に比較して画像モードに応じた駆動時間が短い場合にのみ駆動時間が延長されるため、不必要な延長により現像剤に無用のストレスがかかる事態を回避することができる。さらに、本実施形態によれば、遅延時間ｔ１および測定１セット時間に比較して画像モードに応じた駆動時間が短い場合であっても、連続回数が回数閾値未満であれば駆動時間は延長されないから、現像剤にかかるストレスをより低減することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる駆動時間制御処理の流れを示すフローチャートである。この図に示す流れが図６に示す流れと異なる点は、ステップＳＡ２に代えて、ステップＳＢ１を有する点のみである。
本実施形態では、ＣＰＵ３２１は、駆動信号ＭＹをオフとするタイミングとなると（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、駆動信号ＭＹが直前にオンとなってからの経過時間である実駆動時間が予め定められた駆動時間閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳＢ１）。駆動時間閾値は、例えばＲＯＭ３２２に記憶されており、測定１セット時間に遅延時間ｔ１を加算した時間を示す値であるから、当該判定の結果は、正確なトナー濃度を検出不可能か否かの判定（第１実施形態における判定）の結果と略一致する。
【００５８】
ＣＰＵ３２１は、上記の判定結果が否定的であればステップＳＡ３以降の処理を、肯定的であればステップＳＡ５以降の処理を行う。この結果、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間は、連続回数が回数閾値以上となった場合にのみ、取得された延長時間だけ一時的に延長される。
よって、本実施形態によれば、第１実施形態により得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる駆動時間制御処理の流れを示すフローチャートである。この図に示す流れが図６に示す流れと異なる点は、ステップＳＡ２に代えて、ステップＳＣ１を有する点のみである。
本実施形態では、ＣＰＵ３２１は、駆動信号ＭＹをオフとするタイミングとなると（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、ページ数、サイズ、用紙種類等の画像モードに応じて定まる駆動時間が予め定められた駆動時間閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳＣ１）。駆動時間閾値は、例えばＲＯＭ３２２に記憶されており、測定１セット時間に遅延時間ｔ１を加算した時間を示す値であり、また、駆動時間は駆動信号ＭＹが直前にオンとなってから現時点までの経過時間に略一致するから、当該判定の結果は、正確なトナー濃度を検出不可能か否かの判定（第２実施形態における判定）の結果と略一致する。
【００６０】
ＣＰＵ３２１は、上記の判定結果が否定的であればステップＳＡ３以降の処理を、肯定的であればステップＳＡ５以降の処理を行う。この結果、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間は、連続回数が回数閾値以上となった場合にのみ、取得された延長時間だけ一時的に延長される。
よって、本実施形態によれば、第１実施形態や第２実施形態により得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
［第４実施形態］
ところで、上述した各実施形態では、画像形成終了後に画像形成装置が停止するまでの時間が長くなり画像形成の生産性が低下する虞がある。本発明の第４実施形態の説明に先立って、この問題点について説明する。
図９は、一般的な画像形成装置における画像形成の終了時および終了後の各処理の終了タイミングを示す図である。この図に示すように、（１）まず、形成すべき最後の画像の後端が露光されると、露光処理が終了する。（２）この露光後端が現像位置を通過すると直後に現像装置の各部の駆動が終了する一方、当該露光後端が転写位置を通過すると直後に転写帯電がオフとなる。なお、現像装置の各部の駆動が終了するタイミングを露光後端が現像位置を通過した直後としているのは、無駄に搬送されることによる現像剤の劣化を防止するためである。（３）次に、転写帯電のオフ域が通過すると、帯電がオフとなる。このようなタイミングとしているのは、転写帯電のオン域を一度帯電させてからイレーズするためである。このようなイレーズ経験は、転写帯電による感光体ドラムの帯電履歴を消去するために必要である。（４）次に、帯電オフ域が現像位置を通過すると現像バイアスがオフとなる。このようなタイミングとしているのは、感光体ドラムへ不要なトナーやキャリアが付着する事態を避けるためである。（５）次に、帯電オフ域がイレーズを通過すると、感光体ドラムの駆動モータが停止し、イレーズランプがオフとなる。つまり、転写帯電のオン域にイレーズを経験させてからイレーズをオフする。
【００６２】
この図から明らかなように、形成すべき最後の画像の露光後端が現像装置を通過した直後の時点Ａで現像装置の各部の駆動が終了するが、画像形成装置は上記の（５）まで動作を継続する。このことから、上記の（５）のタイミングを遅延させない範囲であれば、現像装置の各部の駆動を終了させるタイミングを遅延させても、画像形成装置における画像形成の生産性には影響を与えない、ということが分かる。現像装置の各部の駆動終了をどの程度まで遅延させることができるかというと、現像バイアスがオフとなる時点Ｂまでである。時点Ｂを過ぎて現像装置の各部が駆動を続けると、この駆動によるトナーカブリを防止するために、感光体ドラムの帯電のオン時間や現像バイアスのオン時間の延長が必要となり、（５）のタイミングが遅れてしまうからである。
【００６３】
これに対して、上述した各実施形態では、特定の場合に、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間を延長時間だけ延長するようにしている。延長時間は予め設定された固定値であるが、その上限は定められていない。したがって、設定する延長時間によっては、現像装置が上記の時点Ｂを過ぎても駆動を続け、画像形成の生産性が低下してしまう虞がある。
【００６４】
このような問題点を解決するものが本実施形態に係るトナー濃度検出装置および画像形成装置である。本実施形態における駆動時間制御処理では、ＣＰＵ３２１は、駆動中のオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間を延長しても画像形成装置が当該駆動中のオーガ５５Ｙ及び５６Ｙを用いた画像形成を終了してから次の画像形成を開始可能となるまでの時間を延長させずに済む範囲内で最長の延長時間を取得する。具体的には、ＣＰＵ３２１は、駆動時間を延長する場合、延長後の駆動時間の終了時刻が現像装置４Ｙの現像バイアスのオフ時刻と一致するような延長時間を取得する。もちろん、現像バイアスのオフ時刻よりも僅かに前の時点でオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動が終了するような延長時間を取得するようにしてもよい。また、現像バイアスのオフ時刻は、感光体ドラム１Ｙの帯電のオフ時刻から、感光体ドラム１Ｙの帯電位置にある部分が現像位置まで移動する時間が経過した時刻と略一致するから、この時刻を基準としてＣＰＵ３２１が延長時間を取得するようにしてもよい。つまり、ＣＰＵ３２１が、駆動中のオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間の終了時刻が、画像形成装置が現像バイアスを次にオフとする時刻または感光体ドラム１Ｙの帯電を次にオフとする時刻に同期するように、延長時間を取得するようにしてもよい。      
【００６５】
本実施形態によれば、上記の（２）の時点から（５）の時点までの時間が、遅延時間ｔ１と測定１セット時間との合計時間と最短の駆動時間との差の時間よりも長い場合に、第１実施形態により得られた効果と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、延長された駆動時間の終了時刻が現像装置４Ｙの現像バイアスのオフ時刻を過ぎることはないから、画像形成装置における画像形成の生産性を低下させることがない。
【００６６】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係るトナー濃度検出装置は、駆動時間ではなく、遅延時間を制御する形態となっており、表３に示す特性を有する一般的な画像形成装置に用いて好適である。表３に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置は、用紙搬送速度が４４０ｍｍ／ｓの高速機であり、その遅延時間（出力安定時間）の初期値は１．０００ｓに設定されている。また、この画像形成装置において、トナー濃度センサの出力信号は、現像装置内のオーガの駆動開始から０．５００ｓが経過した時点でほぼ安定し、１．０００ｓが経過した時点では完全に安定する。
【表３】
2005091765.tif 000005
【００６７】
図１０は、本発明の第５実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる遅延時間制御処理の流れを示すフローチャートである。この図に示す流れが図６に示す流れと異なる点は、ステップＳＡ２に代えてステップＳＤ１を、ステップＳＡ３に代えてステップＳＤ２を、ステップＳＡ６に代えてステップＳＤ３を、ステップＳＡ７に代えてステップＳＤ４を、ステップＳＡ８に代えてステップＳＤ５を有する点のみである。
【００６８】
本実施形態では、ＣＰＵ３２１は、駆動信号ＭＹをオフとするタイミングとなると（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、正確なトナー濃度を検出不可能か否かを判定する（ステップＳＤ１）。この判定処理は、ステップＳＡ１、ＳＢ１またはＳＣ１の判定処理と同一である。ステップＳＤ１での判定結果が否定的であれば、１．０００ｓの遅延時間を用いて正確なトナー濃度が検出されているから、ＣＰＵ３２１は、連続回数をゼロとするとともに、遅延時間をリセットして初期値（１．０００ｓ）に戻す（ステップＳＤ２）。次に、ＣＰＵ３２１はステップＳＡ４以降の処理を行う。
【００６９】
逆に、ステップＳＤ１での判定結果が肯定的であれば、ＣＰＵ３２１は、連続回数に１を加算し（ステップＳＡ５）、連続回数と予め定められた回数閾値とを比較し、前者が後者以上であるか否かを判定する（ステップＳＤ３）。ただし、この回数閾値は、ステップＳＡ６における回数閾値と異なり、トナー濃度を検出せずに連続して行われる画像形成の回数の上限値そのものである。このようにしているのは、駆動信号ＭＹをオフとするタイミングにおいて遅延時間を短縮すべきことが判明しても、遅延時間の短縮が効果を奏するのは次回以降の画像形成時だからである。
【００７０】
当該判定結果が否定的であれば、ＣＰＵ３２１は、駆動信号ＭＹをオフとし（ステップＳＡ４）、駆動時間制御処理を終了する。この結果、本実施形態に係る画像形成装置は一般的な画像形成装置と同様に動作する。逆に、当該判定結果が肯定的であれば、ＣＰＵ３２１は、遅延時間から減算すべき短縮時間を取得する（ステップＳＤ４）。
【００７１】
この短縮時間は、予め設定された時間であり、例えばＲＯＭ３２２に記憶されている。本実施形態では、短縮時間は、表３に示すように、よく使われる画像モードのうちオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間が最短となる画像モードにおいて正確なトナー濃度を測定するために必要な駆動時間１．２２０ｓから当該画像モードに応じて定まる駆動時間０．７８９ｓを減算して得られる０．４３１ｓ以上の時間（０．５００ｓ）となっている。
【００７２】
短縮時間を取得したＣＰＵ３２１は、遅延時間から当該短縮時間を減算して新しい遅延時間（０．５００ｓ）を得るとともに連続回数をゼロとし（ステップＳＤ５）、遅延時間制御処理を終了する。ただし、新しい遅延時間が現像装置のオーガが駆動を開始してからトナー濃度センサの出力信号がほぼ安定するまでの時間よりも大幅に短くなる場合には、それ以上短縮時間の減算をせずに遅延時間をそのまま新しい遅延時間とする。
【００７３】
以降、ＣＰＵ３２１は、新しく得られた遅延時間に基づいてトナー濃度の測定処理を行う。したがって、次回のトナー濃度測定セットは、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙが駆動を開始してから０．５００ｓ後に実施される。したがって、次回の画像モードがはがきサイズの普通紙を１枚出力するというモードでなければ、正確なトナー濃度が検出され、遅延時間および連続回数がリセットされて初期値に戻る（ステップＳＡ１、ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＡ４）。次回の画像モードがはがきサイズの普通紙を１枚出力するというモードの場合には、トナー濃度は検出されず、連続回数に１が加算され、遅延時間（０．５００ｓ）がそのまま維持される（ステップＳＡ１、ＳＤ１、ＳＡ５、ＳＤ３、ＳＤ４、ＳＤ５）。
【００７４】
本実施形態によれば、遅延時間の初期値が長めに設定された画像形成装置に適用された場合に、よく使われる画像モードについては、第１実施形態により得られた効果と同様の効果を得ることができる。また、現像装置のオーガの駆動時間が延長されないから、画像形成の生産性が重視される画像形成装置（特に高速機）に用いて好適である。なお、遅延時間の初期値が充分に長めに設定されている場合には、全ての画像モードについて、第１実施形態により得られた効果と同様の効果を得ることができる。例えばトナー濃度センサの出力信号が現像装置のオーガの駆動開始から０．４００ｓ経過時点でほぼ安定するにも関わらず遅延時間の初期値を１．０００ｓとしている場合である。この場合には、表４に示すように、短縮時間を０．５００ｓではなく０．６００ｓとすることができる。０．６００ｓは、測定１セット時間（０．２２０ｓ）と遅延時間（１．０００ｓ）との和の時間（１．２２０ｓ）と現像装置のオーガの最短駆動時間（０．６３０ｓ）との差の時間（０．５９０ｓ）以上の時間であるから、遅延時間を０．６００ｓだけ短縮すると、あらゆる画像モードについて正確なトナー濃度を検出することができる。したがって、ステップＳＤ５における、新しい遅延時間が現像装置のオーガが駆動を開始してからトナー濃度センサの出力信号がほぼ安定するまでの時間よりも大幅に短くなる場合にそれ以上短縮時間の減算をせずに遅延時間をそのまま新しい遅延時間とする処理は、不要となる。
【表４】
2005091765.tif 000006
【００７５】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係るトナー濃度検出装置および画像形成装置において、ＣＰＵ３２１は、基本的に、図１０に示す遅延時間制御処理を行う。ただし、ＣＰＵ３２１は、連続回数が回数閾値以上となった場合に遅延時間の短縮により対処可能か否かを判定し、対処可能と判定した場合にのみ短縮時間の取得や新しい遅延時間の算出を行う。なお、「遅延時間の短縮により対処可能か否か」とは、トナー濃度の検出を駆動時間内に完了することが遅延時間の短縮により可能となるか否か、を意味する。また、ＣＰＵ３２１は、対処不可能と判定した場合には、延長時間の取得や駆動時間の一時的な延長を行う。本実施形態によれば、例えば、表３に示す、はがきサイズの普通紙を１枚だけ出力する場合に、駆動時間の延長による解決が図られる。
【００７６】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態に係るトナー濃度検出装置および画像形成装置において、ＣＰＵ３２１は、基本的に、図１０に示す遅延時間制御処理を行う。ただし、ＣＰＵ３２１は、連続回数が回数閾値以上となった場合に駆動時間の延長により対処可能か否かを判定し、対処不可能と判定した場合にのみ短縮時間の取得や新しい遅延時間の算出を行う。なお、「駆動時間の延長により対処可能か否か」とは、トナー濃度の検出を駆動時間内に完了することが駆動時間の延長により可能となるか否か、を意味する。また、ＣＰＵ３２１は、対処可能と判定した場合には、延長時間の取得や駆動時間の一時的な延長を行う。本実施形態によれば、例えば、駆動時間を延長すると画像形成の生産性が低下する場合に、遅延時間の短縮による解決が図られる。
【００７７】
［変形］
本発明は、特許請求の範囲に記載された発明特定事項により定まる範囲内で、上述した実施形態を変形して得られる任意の形態でも実施可能である。以下に各種の変形例を示す。
【００７８】
例えば、第３実施形態において、画像モードに応じて定まる駆動時間が駆動時間閾値未満であるか否かの判定をオーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動終了直前ではなく、駆動開始直後から駆動終了直前までの任意の時点で行うようにしてもよい。
【００７９】
また、例えば、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間を延長する実施形態では、駆動時間の延長時間を動的に定めるようにしてもよい。延長時間を動的に定める方法としては、例えば、トナー濃度測定セットを１回実施するのに要する測定１セット時間に遅延時間ｔ１を加算した時間から、駆動信号ＭＹを直前にオンにしてからの経過時間である実駆動時間または画像モードに応じて定まる駆動時間を減算することにより、延長時間を動的に算出する、という方法が挙げられる。もちろん、延長時間に若干のマージンを持たせるようにしてもよい。このような態様によれば、現像剤にかかるストレスを、より一層、低減することができる。
【００８０】
また、例えば、オーガ５５Ｙ及び５６Ｙの駆動時間を動的に延長する態様において、延長後の駆動時間の終了時刻が感光体ドラム１Ｙの帯電のオフ時刻または現像装置４Ｙの現像バイアスのオフ時刻を過ぎてしまう場合には当該終了時刻が感光体ドラム１Ｙの帯電のオフ時刻または現像装置４Ｙの現像バイアスのオフ時刻と一致するような延長時間を採用するようにしてもよい。
【００８１】
また、例えば、第５実施形態において、遅延時間を１段階だけ短縮するのではなく、遅延時間が多段階にわたって順に短縮されるようにしてもよい。この態様によれば、トナー濃度を検出する必要性が高まるにつれてトナー濃度の検出の正確さを犠牲にする程度が大きくなっていく。また、この態様において、トナー濃度が検出された場合に遅延時間を初期値に戻すのではなく直前の遅延時間に戻すようにしてもよい。
【００８２】
また、例えば、連続回数がある回数に達したときに始めて駆動時間の延長や遅延時間の短縮を行うのではなく、トナー濃度の検出が不可能な場合に必ず駆動時間の延長や遅延時間の短縮を行うようにしてもよい。
【００８３】
また、複数のハードウェアが連携して上述の制御処理を行うようにしてもよい。例えば、駆動時間制御処理の一部については第１のハードウェアが実行し、他の部分については第２のハードウェアが実行するようにしてもよい。
【００８４】
また、例えば、タンデム構成ではなく、複数サイクル構成の画像形成装置に本発明を適用して実施するようにしてもよい。
【００８５】
また、例えば、中間転写ベルト２０に代えて他の中間転写体を用いる画像形成装置に本発明を適用して実施するようにしてもよい。
【００８６】
また、中間転写方式ではなく搬送ベルトや搬送ロール等の記憶媒体搬送手段により搬送される記憶媒体にトナー像を直接的に転写する方式の画像形成装置に本発明を適用して実施するようにしてもよい。
【００８７】
また、温・湿度センサ６を持たない画像形成装置に本発明を適用して実施するようにしてもよい。この場合、コントローラ３２は、画像密度とＵＩ３６からの信号とトナー濃度センサ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ及び８Ｋからの信号のみに基づいてディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ及び９Ｋの回転を制御することになる。
【００８８】
また、例えば、現像剤を一方向のみに搬送する現像装置や、オーガとは異なる搬送手段を用いて現像剤を搬送する現像装置を有する画像形成装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】一般的な画像形成装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】同画像形成装置を構成するコントローラ３２の構成を示すブロック図である。
【図３】同画像形成装置を構成するトナー濃度検出装置５０Ｙの内部構成および周辺構成を示す図である。
【図４】同コントローラ３２を構成するＣＰＵ３２１が行うトナー濃度測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】同ＣＰＵ３２１によるトナー濃度測定の様子を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる駆動時間制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる駆動時間制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる駆動時間制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】一般的な画像形成装置における画像形成の終了時および終了後の各処理の終了タイミングを示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るトナー濃度検出装置により行われる遅延時間制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】現像剤搬送手段の駆動の開始に伴うトナー濃度センサの出力信号（電圧信号）の変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
３２…コントローラ、３２１…ＣＰＵ（完了判定手段、延長手段、短縮手段、短縮判定手段、延長判定手段、時間制御手段）、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像装置、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ…トナー濃度検出装置、５５Ｙ，５６Ｙ…オーガ（搬送手段）、８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ…トナー濃度センサ、ＤＹ…現像剤。
【図１】
2005091765.tif 000007
【図２】
2005091765.tif 000008
【図３】
2005091765.tif 000009
【図４】
2005091765.tif 000010
【図５】
2005091765.tif 000011
【図６】
2005091765.tif 000012
【図７】
2005091765.tif 000013
【図８】
2005091765.tif 000014
【図９】
2005091765.tif 000015
【図１０】
2005091765.tif 000016
【図１１】
2005091765.tif 000017