(57)【要約】【課題】  非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる現像装置において，現像装置の容器内の非磁性トナーの濃度の安定化を図った現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供すること。【解決手段】  現像ユニット１０の現像容器１５の底部に磁気センサーＳが配置されている。磁気センサーＳの感度特性として，現像容器１５の内部のトナー濃度が，磁気センサーＳの出力電圧値の１次関数であると仮定する。そして，その１次関数の２つの定数を決定するために，２点で測定する。１点目を，新品の現像ユニット１０におけるトナー濃度のときに測定した出力電圧値を採用する。２点目を，新品から予め定めた量のトナーを補給した後のトナー濃度のときに測定した出力電圧値を採用する。【選択図】図９
2013029712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容するとともに，トナーボトルからトナーの補給を受ける現像容器と，
前記現像容器の内部における透磁率に応じた出力値を得るための磁気検出部と，
前記磁気検出部により検出された出力値から，前記現像容器に補給するトナーの量を決定するトナー補給量制御部とを有し，
前記トナー補給量制御部は，
前記現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，既知の第１のトナー濃度であるときの前記磁気検出部の第１の出力値と，
前記現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，前記第１のトナー濃度よりも大きい，既知の第２のトナー濃度であるときの前記磁気検出部の第２の出力値とから，
前記磁気検出器の感度特性を求めるとともに，
画像形成時には，その求めた感度特性から前記現像容器に補給するトナーの量を決定するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置であって，
前記第１のトナー濃度が，
画像形成時の濃度より低い，予め定まっている新品の現像装置のトナー濃度であり，
前記第２のトナー濃度が，
前記第１のトナー濃度である現像容器に，既知の量のトナーを補給した後の濃度であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置であって，
前記第２のトナー濃度が，
画像形成時のトナー濃度であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までに記載のいずれかの現像装置であって，
前記磁気検出部は，
前記現像容器の底部に配置されているものであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容する現像容器と，
前記現像容器にトナーを補給するトナーボトルと，
前記現像容器の内部における透磁率に応じた出力値を得るための磁気検出部と，
前記磁気検出部により検出された出力値から，前記現像容器に補給するトナーの量を決定するトナー補給量制御部とを有し，
前記トナー補給量制御部は，
前記現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，既知の第１のトナー濃度であるときの前記磁気検出部の第１の出力値と，
前記現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，前記第１のトナー濃度よりも大きい，既知の第２のトナー濃度であるときの前記磁気検出部の第２の出力値とから，
前記磁気検出器の感度特性を求めるとともに，
画像形成時には，その求めた感度特性から前記現像容器に補給するトナーの量を決定するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置であって，
前記第１のトナー濃度が，
画像形成時の濃度より低い，予め定まっている新品の現像装置のトナー濃度であり，
前記第２のトナー濃度が，
前記第１のトナー濃度である現像容器に，既知の量のトナーを補給した後の濃度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置であって，
前記第２のトナー濃度が，
画像形成時のトナー濃度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７までに記載のいずれかの画像形成装置であって，
前記磁気検出部は，
前記現像容器の底部に配置されているものであ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，現像装置および画像形成装置に関する。さらに詳細には，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる現像装置において，現像装置の容器内の非磁性トナーの濃度の安定化を図った現像装置および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は，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる方式のものがある。この方式では，現像容器内に一定量のトナーを収容しておくことが望ましい。つまり，現像容器内のトナー濃度をほぼ一定とするのである。そのため，現像によりトナーが消費された場合に，その消費されたトナーの量と同じ量のトナーを現像容器の内部に供給することが好ましい。
【０００３】
現像容器内のトナー濃度をほぼ一定に保つため，現像容器にトナー濃度を検出するセンサーを設けることがある。しかし，センサーの感度は，製造ロット毎にばらついている。また，センサーの感度のズレが後発的に生じることがある。センサーに感度のズレが生じると，そのセンサーの測定値に基づいて現像容器に補給されるトナーの供給量にもズレが生じる。つまり，現像容器内のトナー濃度をほぼ一定に保つことが困難となる。現像容器内のトナー濃度が好適な値からずれると，好適な濃度の画像を形成できないおそれがある。
【０００４】
したがって，センサーの感度のズレを補正する技術が開発されてきている。例えば，特許文献１では，現像容器にトナー濃度検出センサーを設け，画像形成前と，ベタ画像形成後とで，トナー濃度検出センサーからの出力値を比較することにより，トナー濃度検出センサーの感度のズレを補正することとしている（特許文献１の請求項１および段落［０１３２］―［０１４２］参照）。これにより，現像容器内に好適な量のトナーを適宜補給することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６１９０７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，ベタ画像を形成する場合のトナーの消費量は，そのときの温度湿度環境により左右される。これを考慮すると，特許文献１に記載の技術のようにベタ画像を形成する場合には，温度湿度環境の違いにより，センサーの感度のズレを修正する修正量が異なるはずである。そのため，特許文献１に記載の技術でセンサーの感度のズレを高い精度で修正することはやや困難である。また，特許文献１に記載の技術では，一旦はベタ画像を形成する必要がある。そのため，センサーの感度のズレの修正にあたり，ベタ画像を形成するだけのトナーを無駄に消費せざるをえない。
【０００７】
本発明は，前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる現像装置において，現像装置の容器内の非磁性トナーの濃度の安定化を図った現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における現像装置は，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容するとともに，トナーボトルからトナーの補給を受ける現像容器と，現像容器の内部における透磁率に応じた出力値を得るための磁気検出部と，磁気検出部により検出された出力値から，現像容器に補給するトナーの量を決定するトナー補給量制御部とを有するものである。そして，トナー補給量制御部は，現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，既知の第１のトナー濃度であるときの磁気検出部の第１の出力値と，現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，第１のトナー濃度よりも大きい，既知の第２のトナー濃度であるときの磁気検出部の第２の出力値とから，磁気検出器の感度特性を求めるとともに，画像形成時には，その求めた感度特性から現像容器に補給するトナーの量を決定するものである。かかる現像装置では，磁気検出部の出力値により求まるトナー濃度の値は適正である。そのため，トナーボトルから現像容器に好適な量のトナーを補給することができる。したがって，静電潜像に好適なトナー像を形成することができる。なお，トナー補給量制御部は，第３の出力値をも採用してよい。
【０００９】
上記に記載の現像装置において，第１のトナー濃度が，画像形成時の濃度より低い，予め定まっている新品の現像装置のトナー濃度であり，第２のトナー濃度が，第１のトナー濃度である現像容器に，既知の量のトナーを補給した後の濃度であるとよい。新品の現像装置を使用する際，もしくは交換した際に，磁気検出部のキャリブレーションを行うことができるからである。
【００１０】
上記に記載の現像装置において，第２のトナー濃度が，画像形成時のトナー濃度であるとよい。磁気検出部のキャリブレーションの終了後に，現像容器の内部のトナー濃度が画像形成に好適なトナー濃度になっているからである。
【００１１】
上記に記載の現像装置において，磁気検出部は，現像容器の底部に配置されているものであるとよい。磁気検出部の検出範囲内に，現像剤が満たされている状態で検出を行うことができるからである。
【００１２】
また，本発明の別の態様における画像形成装置は，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容する現像容器と，現像容器にトナーを補給するトナーボトルと，現像容器の内部における透磁率に応じた出力値を得るための磁気検出部と，磁気検出部により検出された出力値から，現像容器に補給するトナーの量を決定するトナー補給量制御部とを有するものである。そして，トナー補給量制御部は，現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，既知の第１のトナー濃度であるときの磁気検出部の第１の出力値と，現像容器の２成分現像剤のトナー濃度が，第１のトナー濃度よりも大きい，既知の第２のトナー濃度であるときの磁気検出部の第２の出力値とから，磁気検出器の感度特性を求めるとともに，画像形成時には，その求めた感度特性から現像容器に補給するトナーの量を決定するものである。かかる画像形成装置では，磁気検出部の出力値により求まるトナー濃度の値は適正である。そのため，トナーボトルから現像容器に好適な量のトナーを補給することができる。したがって，静電潜像に好適なトナー像を形成することができる。なお，トナー補給量制御部は，第３の出力値をも採用してよい。
【００１３】
上記に記載の画像形成装置において，第１のトナー濃度が，画像形成時の濃度より低い，予め定まっている新品の現像装置のトナー濃度であり，第２のトナー濃度が，第１のトナー濃度である現像容器に，既知の量のトナーを補給した後の濃度であるとよい。新品の現像装置を使用する際，もしくは交換した際に，磁気検出部のキャリブレーションを行うことができるからである。
【００１４】
上記に記載の画像形成装置において，第２のトナー濃度が，画像形成時のトナー濃度であるとよい。磁気検出部のキャリブレーションの終了後に，現像容器の内部のトナー濃度が画像形成に好適なトナー濃度になっているからである。
【００１５】
上記に記載の画像形成装置において，磁気検出部は，現像容器の底部に配置されているものであるとよい。磁気検出部の検出範囲内に，現像剤が満たされている状態で検出を行うことができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる現像装置において，現像装置の容器内の非磁性トナーの濃度の安定化を図った現像装置およびそれを備える画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の機械的構成を示す概略構成図である。
【図２】実施形態に係る画像形成装置の現像ユニットおよび感光体ユニットを説明するための概略構成図である。
【図３】実施形態に係る現像装置およびトナーボトルを説明するための概略構成図である。
【図４】実施形態に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】実施形態に係る画像形成装置における標準的な磁気センサーの感度特性を示すグラフである。
【図６】実施形態に係る画像形成装置における磁気センサーの感度特性を示すグラフ（その１）である。
【図７】実施形態に係る画像形成装置における磁気センサーの感度特性を示すグラフ（その２）である。
【図８】実施形態に係る画像形成装置における磁気センサーの感度特性を示すグラフ（その３）である。
【図９】実施形態に係る画像形成装置における磁気センサーのキャリブレーションのフローを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる画像形成装置について，本発明を具体化したものである。
【００１９】
１．画像形成装置
１−１．画像形成装置の概略構成
本形態の画像形成装置１００は，図１にその概略構成を示すように，中間転写ベルト１０１を有する，いわゆるタンデム方式のカラーコピー機である。中間転写ベルト１０１は，無端状ベルト部材であり，その図中両端部がローラー１０２，１０３によって支持され，図１中の矢印Ｄの向きに回転するようになっている。中間転写ベルト１０１の図中下部に沿って，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが配置されている。
【００２０】
各色の画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはいずれも同様の構成である。それぞれ，感光体ユニット２０と，露光装置３０と，現像ユニット１０とを有している。感光体ユニット２０は，感光体ドラム２１を有している。露光装置３０は，感光体ドラム２１に静電潜像を描きこむためのものである。現像ユニット１０は，感光体ドラム２１の静電潜像にトナーを付与して現像するための現像装置である。また，中間転写ベルト１０１を挟んで感光体ドラム２１に対向する位置に，１次転写ローラー１１１が配置されている。図１中では画像形成部１Ｙによって代表してこれらの各装置の符号を示している。
【００２１】
図１中で下方に配置されているのは，用紙Ｐを収容する給紙カセット１１２である。用紙Ｐは，給紙カセット１１２から用紙搬送経路１１４に沿って上方へ送られる。用紙搬送経路１１４を挟んで，ローラー１０３と対面する位置に，２次転写ローラー１１５が配置されている。さらにその下流側（図１中上方）には，定着装置１３０が配置されている。定着装置１３０より用紙搬送経路１１４のさらに下流側には，排紙ローラー１１６および排紙トレイ１１７が配置されている。
【００２２】
１−２．画像形成装置の基本的動作
次に，本形態の画像形成装置１００の基本的な動作を簡単に説明する。この画像形成装置１００では，画像形成の指示を受けると，その画像信号から各色の画像データを生成する。生成された各色の画像データは，対応する画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにそれぞれ送出される。各色の画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは，画像データに基づいて，静電潜像を形成する。さらに，形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００２３】
形成されたトナー像は，順次，１次転写ローラー１１１によって中間転写ベルト１０１に転写され，重ね合わせられる。中間転写ベルト１０１に重ね合わせられたトナー像は，２次転写ローラー１１５によって用紙Ｐに転写される。トナー像を担持した用紙Ｐは，さらに搬送されて定着装置１３０に至り，定着装置１３０によって加熱されるとともに加圧される。これによりトナー像が用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは，排紙ローラー１１６によって排紙トレイ１１７に排出される。以上が，画像形成装置１００の基本的な動作である。
【００２４】
２．画像形成部
２−１．感光体ユニットおよび現像ユニット
図２に，画像形成部１を示す。画像形成装置１００には，前述のように，各色に対して画像形成部１Y，１M，１C，１Kがある。これらは，収容されるトナーの色に違いがあるものの，機械的構造は同じである。したがって，以下，色の区別をしないで説明する。画像形成部１は，感光体ユニット２０と，現像ユニット１０と，露光装置３０とを有している。感光体ユニット２０は，感光体ドラム２１と，クリーナ２３と，帯電装置５０とを有している。
【００２５】
感光体ドラム２１は，静電潜像を担持するための像担持体である。感光体ドラム２１は，画像形成時に図２の矢印Ｅの向きに回転する。クリーナ２３は，感光体ドラム２１の表面に付着している現像残トナーを回収するためのものである。帯電装置５０は，感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させるためのものである。
【００２６】
２−２．現像ユニットおよびトナーボトル
図３に，現像ユニット１０を示す。現像ユニット１０は，感光体ドラム２１にトナーを付与して静電潜像を現像するための現像装置である。現像ユニット１０は，非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を内部に収容するための現像容器１５を有している。現像の度に，トナーは静電潜像に付与されるため，現像容器１５の内部のトナーは減っていく。そのため，現像容器１５は，トナーボトル２００からトナーの補給を受けることができるようになっている。一方，現像容器１５の内部のキャリアは，現像により消費されることはない。
【００２７】
現像ユニット１０は，現像容器１５の他に，現像スリーブ１１と，供給スクリュー１２と，攪拌スクリュー１３とを有している。現像スリーブ１１は，感光体ドラム２１に形成された静電潜像にトナーを付与するための現像部材である。現像スリーブ１１は，画像形成時に感光体ドラム２１に対してカウンタ回り（図２の矢印Ｆの向き）に回転する。供給スクリュー１２は，現像スリーブ１１にトナーを供給するための供給部材である。攪拌スクリュー１３は，現像容器１５の内部のトナーを攪拌するための攪拌部材である。現像ユニット１０は，モーターM１に連結されている。モーターM１は，供給スクリュー１２および攪拌スクリュー１３を回転駆動するためのものである。
【００２８】
現像ユニット１０には，図３に示すように，磁気センサーSが設けられている。磁気センサーSは，検出領域Rの透磁率を検出するための磁気検出部である。磁気センサーSは，検出領域Rの範囲内の２成分現像剤における磁性キャリアの密度，すなわち透磁率に応じた電圧を出力する。そして，その出力電圧と検出領域Rとの間には，後述するように一定の関係がある。検出領域Rは，２成分現像剤が搬送される搬送経路の少なくとも一部の領域である。なお，図３では，検出領域Ｒは，現像容器１５の底に位置している。現像容器１５の底部を搬送される現像剤の磁気を検出するためである。磁気センサーＳは現像容器１５の底部の透磁率を検出する。現像容器１５の底部は，常に現像剤により満たされているからである。
【００２９】
トナーボトル２００は，トナー容器２０１と，補給スクリュー２１１とを有している。トナーボトル２００は，トナーを収容して，適宜トナーを現像ユニット１０に補給するためのトナー補給装置である。トナー容器２０１は，非磁性トナー（T）を収容しておくための容器である。補給スクリュー２１１は，トナーを現像ユニット１０に補給するためのものである。トナーボトル２００は，モーターM２に連結されている。モーターM２は，補給スクリュー２１１を回転駆動するためのものである。
【００３０】
３．画像形成装置の制御系
ここで，画像形成装置１００の制御系について説明する。画像形成装置１００の制御系を図４のブロック図に示す。画像形成装置１００の制御系には，制御部３００と，記憶部４００とがある。制御部３００は，機械制御部３１０と，画像制御部３２０とを有している。
【００３１】
機械制御部３１０は，画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋやその他の各部の機械的な動作を制御するためのものである。機械制御部３１０は，モーター制御部３５０と，トナー補給量制御部３６０とを有している。モーター制御部３５０は，モーターM１，M2の回転駆動を制御するためのものである。トナー補給量制御部３６０は，磁気センサーＳにより検出された出力値から，トナーボトル２００が現像容器１５に補給するトナーの量を決定するためのものである。画像制御部３２０は，画像形成する画像イメージを加工するためのものである。そして，画像制御部３２０は，露光装置３０による露光量の調整も行う。
【００３２】
記憶部４００は，本体付属記憶部４１０と，ユニット付属記憶部４２０とを有している。本体付属記憶部４１０は，画像形成装置１００本体の情報を記憶するためのものである。ユニット付属記憶部４２０は，現像ユニット１０や感光体ユニット２０に付属されている記憶部を概念的に抜き出して描いたものである。
【００３３】
４．現像容器へのトナーの補給量
４−１．現像容器の内部のトナーの量
現像容器１５の内部のトナーの量については，所定量に保持することが好ましい。すなわち，トナー濃度をほぼ一定にするとよい。トナーの量が少なすぎれば，現像に用いるトナーの量が不足する。つまり，現像後のトナー像の濃度は薄い。一方，トナーの量が多すぎれば，磁性キャリアがトナーを十分に帯電できない場合がある。すなわち，トナーの帯電不良が生じる。もしくは，トナーの帯電量にばらつきが生じる。これは，トナー像の濃度ムラの原因となる。このように，現像容器１５の内部のトナー濃度には，画像形成に好適な値が存在する。本形態では，この好適なトナー濃度を８％とする。これはあくまで例示であり，これ以外の値であってもよい。
【００３４】
本形態の２成分現像剤は，前述のように，非磁性トナーと磁性キャリアとからなっている。したがって，現像剤は，重量ベースでトナー濃度とキャリア濃度とを足し合わせると，１（１００％）となる。数式で表すと，次式のようになる。
TD  ＋  CD  ＝  １  （１００％）                ………（１）
TD：  トナー濃度
CD：  キャリア濃度
【００３５】
４−２．トナーの補給量
現像容器１５の内部のトナーは，現像により消費される。そのため，トナーボトル２００は，現像容器１５にトナーを補給する。その際に，トナーボトル２００が現像容器１５に補給するトナーの量は，現像容器１５の内部のトナーの量をほぼ一定量とする量である。つまり，現像によるトナーの消費量と同じだけの量のトナーを，現像容器１５に補給してやればよい。これにより，現像容器１５の内部のトナー濃度を，現像に好適なトナー濃度である８％の状態に近い状態で保持することができる。
【００３６】
そのトナーの補給量を決定するのが，トナー補給量制御部３６０である。トナー補給量制御部３６０は，磁気センサーＳから入力されるトナー濃度の値に応じて，現像容器１５へのトナーの補給量を決定する。
【００３７】
例えば，本形態における現像容器１５の２成分現像剤の重量の内訳を次に示す。
キャリアの重量                                        ４６０ｇ
好適なトナー濃度（８％）のときのトナーの重量            ４０ｇ
好適なトナー濃度（８％）のときの２成分現像剤の重量    ５００ｇ
【００３８】
そこで例えば，現像容器１５の内部におけるトナー濃度が７％となったとする。すると，トナー濃度の１％分に相当するトナー量を補給してやればよい。なお，トナー濃度が７％のときの現像容器１５の内部の２成分現像剤の重量の内訳は次のようである。
キャリアの重量                                        ４６０ｇ
トナー濃度が７％のときのトナーの重量                    ３５ｇ
トナー濃度が７％のときの２成分現像剤の重量            ４９５ｇ
つまり，トナー濃度が７％になったときには，５ｇのトナーをトナーボトル２００から現像容器１５に供給してやればよい。
【００３９】
５．磁気センサーの感度のばらつき
これまで，磁気センサーＳが正しいトナー濃度を示しているものとして説明した。しかし，磁気センサーＳの個体毎に感度のズレが生じていることが一般的である。つまり，磁気センサーＳが必ずしも正しいトナー濃度を示しているとは限らない。そこで，ここからは，磁気センサーＳの個体毎に感度のズレが生じているものとして説明する。そして本形態では，ズレの生じているであろう磁気センサーＳに好適なキャリブレーションを行う。そこで，この項では，磁気センサーＳの感度にどのようなズレが生じているかについて説明する。
【００４０】
５−１．トナー濃度と磁気センサーの出力電圧との関係
磁気センサーSの感度のばらつきについて説明する前に，標準的な感度特性の磁気センサーSについて説明する。図５は，標準的な磁気センサーSの出力電圧の値と，磁気センサーSの検出領域Rにおけるトナー濃度との関係を示すグラフである。図５の線L０が示すように，トナーの濃度が低いほど，磁気センサーSの出力電圧は高い。これは，式（１）に示すように，トナー濃度が低いほど，キャリア濃度が高いからである。したがって，これは，製造ロット毎のばらつきと関係なく，磁気センサーSに共通の傾向である。
【００４１】
５−２．変化率のばらつき
しかし，磁気センサーSの感度特性は，ロット毎に異なっているのが一般的である。そのため，異なるロットの磁気センサーSを用いると，磁気センサーSの示すトナー濃度の値は，標準的なものからズレが生ずることがある。このズレには，傾きが異なっている場合（図６参照）や，傾きが同じであってもその絶対値が異なっている場合（図７参照）がある。例えば，図６に，標準的な磁気センサーの感度特性を示す線L０と，それからずれの生じている磁気センサーSの感度特性を示す線L１，L２を示す。
【００４２】
線L０，L１，L２では，線の傾き，すなわちトナー濃度の変化に対する出力電圧値の変化率が異なっている。線L１の感度特性を示す磁気センサーSでは，トナーの濃度が変化しても，出力電圧値は線L０の場合に比べてそれほど変わらない。線L２の感度特性を示す磁気センサーSでは，トナーの濃度が変化すると，出力電圧値は線L０の場合に比べて比較的大きく変化する。
【００４３】
なお，図６は，線Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２の傾きが異なっているが，これらの線Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２はすべて出力電圧値３Ｖ，トナー濃度８％の点を通っている。図６は，各線の傾きが異なる場合を説明するためにこの点（出力電圧値３Ｖ，トナー濃度８％の点）を通ることを仮定した場合の図である。
【００４４】
５−３．絶対値のばらつき
磁気センサーSの感度特性における絶対値によるばらつきを図７に示す。図７に示すように，線L３の傾きは，線L０の傾きと同じである。したがって，トナーの濃度の減少量が同じであれば，線L０であっても線L３であっても，出力電圧の変化量は同じである。しかし，線L３の出力電圧値の絶対値は，線L０の出力電圧値の絶対値よりも小さい。
【００４５】
図７から明らかなように，出力電圧値として３Vが検出されたときであっても，線L０の感度を示すセンサーでは８％，線L３の感度を示すセンサーでは６％の値を示していることとなる。なお，図７は，線Ｌ０，Ｌ３の傾きが同じであると仮定した場合の図である。したがって実際には，図６に示した変化量（線の傾き）のずれや図７に示した絶対値のずれの両方が生じることが一般的である。
【００４６】
そして，本個体の磁気センサーＳの感度にズレが生じていた場合に，その磁気センサーＳがどのような感度特性を示すものであるか，予め分かるものではない。しかし，後述するように，感度特性を示す線の２点が分かれば，線Ｌ０から線Ｌ３までに例示したような感度特性を求めることができる。
【００４７】
６．磁気センサーの感度の修正方法（キャリブレーション）
ここで，本形態における磁気センサーＳの出力値の修正方法（キャリブレーション）について説明する。図５から図７までの線Ｌから線Ｌ３までに示した感度特性は，磁気センサーＳに特有のものであり，変えようがない。しかし，磁気センサーＳの感度特性が線Ｌ０からずれていたとしても，そのずれた磁気センサーＳの感度特性が分かればよい。その感度特性を用いれば，出力電圧値を正確なトナー濃度に読み替えることができるからである。
【００４８】
キャリブレーションのため，本形態では，磁気センサーＳの感度特性を示す線を１次関数と仮定する。したがって，トナー濃度ＴＤを次式（２）により求めることができる。
ＴＤ  ＝  Ｕ  ×  Ｖ  ＋  Ｗ                      ………（２）
ＴＤ：トナー濃度
Ｕ  ：感度特性の変化量
Ｖ  ：出力電圧値
Ｗ  ：出力電圧値が０Ｖのときのトナー濃度（切片）
【００４９】
キャリブレーションに必要な値は，式（２）のＵ，Ｗの２つの定数である。そのために，磁気センサーＳの出力電圧値とそのときのトナー濃度との組み合わせについて，２点を測定すればよい。これにより，定数Ｕ，Ｗを決定することができる。
【００５０】
本形態では，
（１）初期状態
（２）初期状態からトナーを補給した状態
の２点での出力電圧値を測定する。これにより，磁気センサーＳの感度特性を正確に把握して，トナーボトル２００は，現像ユニット１０への好適なトナーの補給を行うことができる。
【００５１】
６−１．初期状態
それら２点のうちの１点は，初期状態である。本形態における新品の現像ユニット１０，すなわち現像ユニット１０の初期状態では，現像容器１５の内部に予め定めた量の非磁性トナーおよび磁性キャリアが収容されている。つまり，トナー濃度（およびキャリア濃度）は既知である。そのため，このときの磁気センサーＳの出力電圧値が得られればよい。そして，初期状態での磁気センサーＳの値を読み取り，記憶部４００のいずれかの場所に記憶しておく。
【００５２】
この初期状態，すなわち新品の現像ユニット１０における２成分現像剤の重量は次のとおりである。
初期状態の磁性キャリアの重量  ４６０ｇ
初期状態の非磁性トナーの重量    ２０ｇ
初期状態の２成分現像剤の重量  ４８０ｇ
そして，現像ユニット１０におけるトナー濃度は次のとおりである。
初期状態のトナー濃度          ４％
【００５３】
なお，本形態における新品の現像ユニット１０に収容されているトナーの量は，画像形成に好適なトナーの量よりも少ない。つまり，初期状態のトナー濃度は，画像形成に好適なトナー濃度よりも低い。これは，後述するように，初期状態からさらにトナーを現像容器１５に補給して，２点目を測定するためである。
【００５４】
６−２．トナー補給後
そして，初期状態での磁気センサーＳでの出力電圧値を記憶した後に，トナーボトル２００から現像容器１５にトナーを補給する。ここでのトナーの補給量は，好適なトナー濃度（８％）に達するだけの量である。つまり，２０ｇである。もちろん，これは既知の値である。したがって，初期状態とは別に，トナー濃度が既知の状態における磁気センサーＳの出力電圧値が得られる。
【００５５】
６−３．具体例
ここで，磁気センサーＳの具体的な感度特性の求め方について説明する。つまり，実際に２点について測定したとする。そのときに，表１の例１と例２のような値が得られたとする。本形態では前述のとおり，初期状態のトナー濃度は４％であり，トナー補給後のトナー濃度は８％である。表１の例１および例２の場合，磁気センサーＳの感度特性を表すとそれぞれ，図８のグラフの線Ｌ０と線Ｌ４とに該当する。
【００５６】
［表１］
例１（線Ｌ０）：
トナー濃度  ４％      出力電圧値        ４Ｖ
トナー濃度  ８％      出力電圧値        ３Ｖ
例２（線Ｌ４）：
トナー濃度  ４％      出力電圧値  ３．６７Ｖ
トナー濃度  ８％      出力電圧値        ３Ｖ
【００５７】
したがって，磁気センサーＳの感度特性を式（２）から求めることができる。すると，線Ｌ０，Ｌ４に対して次のような式が求まる。
線Ｌ０：
ＴＤ  ＝  −４  ×  Ｖ  ＋  ２０        ………（３）
線Ｌ４：
ＴＤ  ＝  −６  ×  Ｖ  ＋  ２６        ………（４）
つまり，線Ｌ０の感度特性を示す磁気センサーＳについては，式（３）を適用することで，トナー濃度を求めることができる。線Ｌ４の感度特性を示す磁気センサーＳについては，式（４）を適用することで，トナー濃度を求めることができる。
【００５８】
式（３），（４）はあくまで例示である。実際には，式（２）のうちのＵ，Ｗを決定することができる。そのため，このように求めたＵ，Ｗの値を代入した式（２）を記憶しておけばよい。このように，トナー補給量制御部３６０は，磁気センサーＳの感度特性を求めることができる。これにより，磁気センサーＳのキャリブレーションを終了する。
【００５９】
６−４．画像形成時
画像形成時には，トナーの消費量にしたがい，トナーボトル２００から現像容器１５への適正なトナーの補給を行うことができる。そして，トナーの補給量を決定するために，トナー濃度を求める。その度に，その記憶した式（２）（Ｕ，Ｗ決定済み）の感度特性を用いることとすればよい。
【００６０】
以上説明したように，式（２）と，初期状態（新品の現像ユニット１０）の出力電圧値と，好適なトナー濃度となるまでトナーを補給した後の出力電圧値とから，磁気センサーＳの感度特性を求めることができる。これにより，画像形成によりトナーが消費されても，現像容器１５の内部のトナー濃度を好適な値に保持することのできる現像装置および画像形成装置が実現されている。
【００６１】
７．磁気センサーの感度の修正フロー
ここで，本形態における磁気センサーＳのキャリブレーションのフローについて説明する。図９は，磁気センサーＳの感度のズレを修正するフローを説明するためのフローチャートである。まず，現像ユニット１０のユニット付属記憶部４２０を読み出す（Ｓ１０１）。次に，その読み取り情報により現像ユニット１０が新品であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。そこで，現像ユニット１０が新品であれば（Ｓ１０２：Ｙｅｓ），Ｓ１０３に進む。現像ユニット１０が新品でなければ（Ｓ１０２：Ｎｏ），処理を終了する。
【００６２】
Ｓ１０３では，磁気センサーＳの出力電圧値を読み出す。そして，その出力電圧値から好適な量のトナーを現像ユニット１０の内部に補給する（Ｓ１０４）。次に，現像ユニット１０の内部の現像剤を攪拌する（Ｓ１０５）。そして，磁気センサーSの出力電圧値を読み出す（Ｓ１０６）。続いて，磁気センサーＳの感度を検出して補正する（Ｓ１０７）。なお，図９のフローチャートは，現像ユニット１０の使用初期に実施されるフローを示したものである。したがって，このフローを実施していないときにも，トナーボトル２００は，現像ユニット１０に適宜トナーを補給している。
【００６３】
８．変形例
８−１．２次関数
本形態では，磁気センサーＳの感度特性が１次関数であると仮定した。しかし，磁気センサーＳの感度特性が２次関数であると仮定してもよい。
ＴＤ  ＝  Ｕ１  ×  Ｖ2  ＋  Ｕ２  ×  Ｖ  ＋  Ｗ１    ………（８）
これら，Ｕ１，Ｕ２，Ｗ１を決定するために，３点を測定すればよい。これにより，トナー濃度をより正確に測定することができる。
【００６４】
８−２．現像ユニットの交換時
本形態では，現像ユニット１０が新品である場合に磁気センサーＳのキャリブレーションを行うこととした。これは，新品の画像形成装置１００に限らない。つまり，中古の画像形成装置１００から使用済みの現像ユニット１０を取り出し，新品の現像ユニット１０を新たに装着した場合に本形態の磁気センサーＳのキャリブレーションを行うこととしてもよい。これにより，画像形成装置１００の使用を継続することにより後発的に生じた磁気センサーＳの感度特性のズレをも修正することができるからである。
【００６５】
８−３．出力値
本形態では，磁気センサーＳの出力値は電圧値であるとした。しかし，この出力値は，電流値やその他の値であってもよい。
【００６６】
８−４．測定する２点の選択
本形態では，現像容器１５の内部のトナーの量が既知である２点として，初期状態（新品）と，適正なトナー濃度となる既知のトナーを補給した場合を採用した。しかし，磁気センサーＳの感度特性を求めるために採用する２点として，他の２点を用いることとしても構わない。つまり，現像容器１５内にトナーがない状態から，現像容器１５内にトナーが満たされている状態（満タン状態）のうちの，いずれか２点を採用するのである。ただし，この場合，初期状態から，満タン状態までの間に画像形成を行うことでトナーが消費されないようにしなければならない。トナーの量が既知でなくなるからである。
【００６７】
９．まとめ
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る画像形成装置１００は，現像によるトナーの消費量に応じて，トナーボトル２００から現像ユニット１０へトナーを供給するものである。そして，磁気センサーSに感度のズレが生じていれば，そのズレを補正する。これにより，現像容器１５の内部のトナーの量をほぼ一定量とすることのできる現像装置および画像形成装置が実現されている。
【００６８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態では，現像ユニット１０と感光体ユニット２０とを有する画像形成装置１００を例に挙げて説明した。しかし，２成分現像剤を用いて，トナー補給容器から現像容器にトナーを補給する方式の画像形成装置であれば，これ以外のものであってもよい。
【００６９】
また，画像形成装置は，片面印刷のものであっても，両面印刷のものであってもよい。また，カラー印刷のものに限らない。カラー印刷でない場合には，画質低下判定値については，１色のみについて算出すればよい。そして，画像形成装置は，プリンターであってもよい。また，読み取った画像を印刷ジョブとして公衆回線により送信する画像読取装置および画像形成装置に適用することができる。もちろん，複合機であってもよい。また，トナーの種類によらず適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１…画像形成部
１０…現像ユニット
２０…感光体ユニット
２１…感光体ドラム
１００…画像形成装置
３００…制御部
３１０…機械制御部
３２０…画像制御部
３５０…モーター制御部
３６０…トナー補給量制御部
４００…記憶部
４１０…本体付属記憶部
４２０…ユニット付属記憶部
M１…モーター
M２…モーター
【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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