JP2012168433A - トナー切れ判定方法、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度検知センサの設置場所がトナー補給口から離れていても、遅れることなくトナーエンプティーを検出でき、トナー濃度低下による感光体へのキャリア付着の発生を抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー濃度検知センサ１１９と、該センサ１１９の出力を監視して、トナー補給装置のトナー切れを判断する制御装置３２を有している。制御装置３２は、現像剤が現像剤収容部内を１周循環するのに要する時間を、均等に分割したブロック毎のセンサ出力の平均値であるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを求めるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２と、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、トナー濃度検知センサの基準値に対して一定値加算した閾値を連続して超過した回数を計測する連続閾値超回数カウント部２０３と、ここでカウントされた回数が判定値に達した場合に、トナー切れと判定するトナーエンプティー判定部２０４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に採用されてトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置を用いる画像形成装置及び、画像形成装置に供される、トナー切れ判定方法に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置においては、感光体、例えば、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像する。その後、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によって定着させる。

近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。

この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で攪拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。

現像装置において帯電したトナーは、２成分現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成されている静電潜像に移動する。これにより感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。

また、最近では、画像形成装置の高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ十分に行い、現像剤の搬送も迅速に行う必要が生じてきている。

そこで、画像形成装置においては、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置が採用されているものがある。

循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリューオーガ（現像剤搬送部材）と、トナー収容部から現像剤搬送路内にトナーを補給するトナー補給口と、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサとを備え、現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーを補給する指示をトナーカートリッジに出すことによって、トナーを現像剤搬送路へ供給し、供給されたトナーは現像剤を攪拌しながら搬送するようになっている（特許文献１を参照）。

また、トナー補給による安定したトナー濃度を維持するために、トナー収容部から現像剤搬送路内へのトナー補給は、ドットカウント装置を用いて画像形成で消費されるトナー量を予測して行い、トナー収容部内に補給トナーが残っていないトナーエンプティー（トナー切れ）状態の検出は、トナー補給口付近に設けた透磁率センサからなるトナー濃度センサにて行うようにしたものが提案されている（特許文献２を参照）。

特開２００６−１０６１９４号（平成１８年４月２０日公開） 特開２０１１−２７７１号（平成２３年１月６日公開）

上述した２成分現像剤を用いる循環方式の現像装置においては、トナー収容部から現像剤搬送路内に供給されるトナーがなくなると、現像剤中のトナー濃度が徐々に減少し、感光体ドラムへのキャリア現像（キャリア付着）の発生頻度が高まっていくため、補給するトナーがなくなった（トナーエンプティー）ことを検出する必要がある。

トナーエンプティーの検出とは、例えば、トナー収容部からのトナー補給を指示した後に、トナー濃度センサによって検知された現像剤のトナー濃度が上がらなかった場合に、トナー補給無しを検知して、トナーエンプティーであると判断（検出）するものである。

特許文献２では、トナー補給口付近に設けたトナー濃度検知センサを用いて、トナーエンプティーを検出するものである。トナーの補給位置近くにトナー濃度検知センサを設けることで、トナー補給の指示を出した直後のセンサ出力の変化を見ることで、トナー補給の有無を判断できる。センサ出力に変化がない場合は、トナーは補給されなかった、つまり、トナーエンプティーであると判断できる。これにより、遅れることなくトナーエンプティーを検出できる。

しかしながら、設計上の都合等、種々の理由により、トナー補給口付近にトナー濃度検知センサを設けることができない場合もある。このような場合、トナー補給の指示を出した直後のセンサ出力の変化を見て、トナー補給の有無を直接に検知することができない。そのため、トナーエンプティーであるとの判断が遅れてしまい、感光体へのキャリア付着の発生頻度が高まる問題を解決できない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、画像形成装置において、トナー濃度検知センサの設置場所がトナー補給口から離れていても、補給用のトナーが無くなったトナーエンプティーを遅れることなく検出でき、トナー濃度の低下による感光体へのキャリア付着の発生を抑制できる画像形成装置、トナー切れ判定方法を提供することを目的とする。

本発明のトナー切れ判定方法は、上記課題を解決するために、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を循環搬送する循環搬送路内に、現像剤の搬送方向の一箇所に設けられたトナー補給口よりトナーが補給される現像装置を備えた画像形成装置に供され、前記循環搬送路を循環搬送される現像剤の透磁率を検知する透磁率センサの出力を用いて、補給用のトナーが無くなったトナー切れを判定するトナー切れ判定方法であって、透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、現像剤が前記循環搬送路を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、その１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値をブロック毎に算出する監視動作を行い、前記平均値が前記透磁率センサの出力の基準値よりも高く設定された閾値を連続して超過した回数が、少なくとも前記１循環相当時間に相当するブロック数以上となった場合にトナー切れと判定することを特徴としている。

これによれば、１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、その１ブロック分に相当する１ブロック時間分のセンサ出力の平均値（ブロック平均値）をブロック毎に算出する監視動作を行う。このような監視動作を行うことで、循環搬送路内を循環搬送される現像剤のトナー濃度をブロック単位で把握することができる。

そして、ブロック毎に求めたブロック平均値が、前記透磁率センサの出力の基準値よりも高く設定された閾値を連続して超過した回数（ブロック平均値が閾値を連続して超えたブロック数に相当）を計測する。

ブロック毎に求めたブロック平均値が、閾値を連続して超過する状態とは、トナーを補給する必要があるのに、トナーが補給されたことを検知できていない状態であり、トナー切れが疑われる。

そして、このような状態で、閾値を連続して超過する状態が途切れるというのは、あるブロック平均値が閾値以下となったということであり、これはつまり、補給されたトナーが偏った部分の現像剤の低い透磁率を読み取ったためであって、これより、補給用のトナーは残っている（トナー切れでは無い）と判定できる。

そこで、ここでは、ブロック毎に求めたブロック平均値が、閾値を連続して超過した回数が、少なくとも１循環相当時間に相当するブロック数以上となった場合にトナー切れと判定する。つまり、即刻、トナー補給を実施すべきトナー濃度であるにもかかわらず、現像剤が循環搬送路内を１周循環してもトナーの補給がなされたことを検知できない場合に、補給用のトナーが無くなったトナー切れ（トナーエンプティー）であると判定している。

このように、本発明のトナー切れ判定方法では、トナー補給が指示されたタイミングに関係なく、現像剤のトナー濃度が、トナーを補給されるべき状態になったにもかかわらず、閾値に応じた予め定めたトナー切れと判断するに足る期間トナーが補給されたことを検知できなかった場合に、トナー切れと判定する。

このような判定方法では、ブロックの時間幅、閾値、およびトナー切れと判定する連続回数を適切に設定することで、トナー補給口と透磁率センサの位置に関係なく、トナー切れを遅れることなく判定することができる。

この場合、前記ブロックの時間幅は、ノイズを除去でき、かつ、前記平均値が前記閾値を連続して超過している状態においてトナーが補給された場合に、補給されたトナーが偏っている部分の現像剤の透磁率を検知した前記透磁率センサの出力をサンプリングして算出した前記平均値が、前記閾値以下となるように設定されている構成とすることが好ましい。

これによれば、透磁率センサの出力が、現像剤の実際のトナー濃度と関係なく低下するノイズをトナー補給が成されたと誤検知して、閾値を連続して超過した計測回数をリセットすることを回避することができる。

また、ブロック平均値が閾値を連続して超過している状態において、トナーが補給された場合は、トナーが補給されたことを確実に検知して、閾値を連続して超過した計測回数をリセットすることができる。

これにより、トナー切れに近づき、現像剤の透磁率が全体的に上がり、連続して閾値を超えることが多くなっても、トナー補給が行われた場合には、確実にこれを検知することができるので、補給用のトナーが残っている状態で、トナー切れと判定されることを回避できる。

また、この場合、さらに好ましくは、前記ブロックの時間幅は、前記閾値以下となる前記平均値が、連続して複数回算出されるように設定されていることである。

これにより、ブロック平均値が複数回連続して閾値内に戻った場合に、閾値を連続して超過した計測回数をリセットするといった対応が取れるようになり、ブロック平均値とすることでも除くことができないようなノイズであっても、これをトナー補給が成されたと誤検知して、閾値を連続して超過した計測回数をリセットすることを回避することができる。

本発明のトナー切れ判定方法においては、さらに、前記閾値は、前記透磁率センサの出力の基準値に加算する加算値として設定されており、トナー切れと判定するブロック数は、加算値が大きい場合に少なく、加算値が小さい場合に多く設定されている構成とすることが好ましい。

トナー切れを判定するブロック数は、上述したように、少なくとも１循環相当時間に相当するブロック数以上であることが必要である。加算値が大きい閾値とは、現像剤のトナー濃度が大きく低下している状態で超えるように設定されている閾値である。このような閾値を超える状態では、即刻トナー補給が成される必要があるので、例えば、１循環相当時間に相当するブロック数で、トナー切れと判定してもよい。一方、加算値が小さい閾値とは、現像剤のトナー濃度が少し低下している状態で超えるように設定されている閾値である。このような閾値を超える状態では、即刻トナー補給が成される必要はなく、また、補給されるトナーの量も少なく、補給されても閾値以下となることがないかもしれない。したがって、このような閾値に対しては、例えば、３〜４循環相当時間に相当するブロック数で、トナー切れと判定することが望ましい。

本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部、前記現像剤収容部内で前記現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送部材、前記現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラ、及び前記現像剤収容部内に現像剤の搬送方向の一箇所よりトナーを補給するトナー補給口を備える現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備えた画像形成装置において、前記現像剤搬送部材にて循環搬送される現像剤収容部内の現像剤の透磁率を検知する透磁率センサと、前記透磁率センサの出力を周期的にサンプリングして、その値を基に前記トナー補給装置のトナー切れを検出する監視検出部とを有し、前記監視検出部は、前記透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、現像剤が前記循環搬送路を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、その１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値であるブロック平均値をブロック毎に算出するブロック平均値算出部と、前記ブロック平均値算出部にて算出されたブロック平均値が、透磁率センサの出力の基準値に対して一定値加算した閾値を連続して超過した回数を計測する連続閾値超回数計測部と、前記連続閾値超回数計測部にて計測された回数が、予め設定されている、前記１循環相当時間に相当するブロック数以上の値である判定値に到達した場合に、トナー切れと判定するトナー切れ判定部とを備えることを特徴としている。

これによれば、監視検出部が、透磁率センサの出力を周期的にサンプリングして、その値を基にトナー補給装置のトナー切れを検出する。ここで、監視検出部は、ブロック平均値算出部と、連続閾値超回数計測部と、トナー切れ判定部とを備えている。ブロック平均値算出部は、透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、現像剤が前記循環搬送路を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割した場合の１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値であるブロック平均値をブロック毎に算出する。連続閾値超回数計測部は、ブロック平均値算出部にて算出されたブロック平均値が、透磁率センサの出力の基準値に対して一定値加算した閾値を連続して超過した回数を計測する。トナー切れ判定部は、連続閾値超回数計測部にて計測された回数が、予め設定されている、前記１循環相当時間に相当するブロック数以上の値である判定値に到達した場合に、トナー切れと判定する。

これにより、上述したトナー切れ判定方法と同様に、ブロックの時間幅、閾値、およびトナー切れと判定する連続回数を適切に設定することで、トナー補給口と透磁率センサの位置に関係なく、トナー切れを遅れることなく判定することができる。それゆえ、トナー濃度の低下による感光体へのキャリア付着の発生を抑制できる。

本発明の画像形成装置においても、前記ブロックは、ノイズを除去でき、かつ、前記平均値が前記閾値を連続して超過している状態においてトナーが補給された場合に、この補給されたトナーを上層に保持した部分の現像剤の透磁率を検知した前記透磁率センサの出力を基に算出された前記平均値が、前記閾値以下となるように設定されていることが好ましい。

同様に、前記ブロックは、さらに、前記閾値以下となる前記平均値が、連続して複数回検出されるように設定されていることが好ましい。

また、前記閾値は、前記透磁率センサの出力の基準値に加算する加算値として設定されており、トナー切れと判定するブロック数は、加算値が大きい場合に少なく、加算値が小さい場合に多く設定されていることが好ましい。

また、本発明の画像形成装置においては、さらに、前記連続閾値超回数計測部は、複数設定されている閾値毎に、前記ブロック平均値が閾値を連続して超過した回数を計測し、前記トナー切れ判定部は、前記連続閾値超回数計測部にて閾値毎に計測されている回数の何れかが、閾値毎に設定されている判定値に到達した場合に、トナー切れと判定する構成とすることが好ましい。

これによれば、閾値およびそれに応じた判定値が複数設定されているので、閾値に現像剤のトナー濃度が徐々に低下してトナー切れに至る場合も、トナー濃度が急激に低下してトナー切れに至る場合も、遅れることなくトナー切れを精度よく判定することができる。

また、本発明の画像形成装置においては、さらに、前記トナー補給装置内のトナー残量が予め定められた規定量以下となると、前記閾値を、前記基準値に近づける方向に切り換える閾値切換部を備える構成とすることもできる。

トナー補給装置内のトナー残量が少なくなってくると、トナー補給が指示されても、トナーが補給されなかったり、補給量が減ったりする。

上記構成によれば、閾値切換部が、トナー補給装置内のトナー残量が予め定められた規定量以下となると、前記閾値を、前記基準値に近づける方向に切り換えるようになっている。つまり、トナー濃度制御が不安定となるトナー残量に到達すると、閾値を基準値に近づける方向に切り換えてトナーエンプティーと検出されやすくして、トナーエンプティーの検出が遅れる不具合を効果的に回避することができる。

また、本発明の画像形成装置においては、さらに、透磁率センサの出力を、前記現像剤搬送部材が１回転するのに要する１回転相当時間よりも短い一定周期でサンプリングして１回転相当時間分の平均値である１回転平均値を、現像剤搬送部材が１回転する毎に算出する１回転平均値算出部を備え、前記ブロック平均値算出部は、前記１回転平均値算出部にて１回転毎に算出される１回転平均値を予め定められた個数分集めてその平均値を前記ブロック平均値として算出する構成とすることが好ましい。

これによれば、１回転平均値算出部が、現像剤搬送部材が１回転するのに要する１回転相当時間よりも短い一定周期でサンプリングして１回転相当時間分の平均値である１回転平均値を、現像剤搬送部材が１回転する毎に算出し、ブロック平均値算出部は、この値を利用してブロック平均値を算出する。

循環搬送路内の現像剤には、現像剤搬送部材の回転に伴って粗密が発生し、この粗密により、透磁率センサの出力に、回転周期に同期したＳ字カーブが発生する。１回転平均値を算出することで、この粗密による出力のバラツキの影響をなくすことができ、ひいては、より正確なブロック平均値を算出することができる。

本発明の画像形成装置においては、前記監視検出部は、さらに、前記１循環相当時間以上を算出単位として、前記透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、それらの移動平均値を算出する移動平均値算出部と、画質調整時に、前記移動平均値算出部にて算出された値が、前記透磁率センサの出力の基準値となるように、前記透磁率センサの制御電圧を調整する第１ゲイン調整部とを備える構成とすることもできる。

画質調整時、透磁率センサの出力をサンプリングし、その値が、透磁率センサの出力の基準値となるように、透磁率センサの制御電圧を調整する、いわゆるゲイン調整が実施される。

しかしながら、このようなゲイン調整において、透磁率センサの出力のサンプリングと、補給されたトナーが偏っている現像剤が透磁率センサを通過するタイミングとが重複すると、補給されたトナーが偏っている現像剤を読み取った非常に低い出力（トナー濃度が高い状態）が、透磁率センサの出力の基準値となるように制御電圧を調整してしまい、誤ったゲイン調整が行われてしまう。

上記構成によれば、移動平均値算出部が、１循環相当時間以上を算出単位として、透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングしてそれらの移動平均値を算出する。１循環相当時間以上を算出単位として算出された移動平均値においては、たとえ直前にトナー補給がなされていたとしても、それを平均化することができる。このような移動平均値の算出は、いつ行われるか予想できない画質調整に備えて常時行われる。

第１ゲイン調整部は、画質調整時、移動平均値算出部にて算出された値が、透磁率センサの出力の基準値となるように制御電圧を調整する。

これにより、画質調整に入る直前にトナー補給がなされたとしても、支障なく、画質調整時にゲイン調整を行うことができる。

また、この場合、前記移動平均値算出部は、前記ブロック平均値算出部にて算出されたブロック平均値に基づいて移動平均値を算出する構成とすることもできる。

ブロック平均値算出部にて算出されたブロック平均値を用いることで、１循環相当時間以上を算出単位とする移動平均値を簡単に求めることができる。

また、この場合、前記移動平均値算出部にて算出された値を、不揮発性メモリに格納させる移動平均値格納部を備える構成とする構成が好ましい。

上記構成によれば、移動平均値格納部が、移動平均値算出部にて算出された値を、不揮発性メモリに格納し、移動平均値算出部は、格納された値を利用して、移動平均値を算出する。したがって、画像形成装置の電源立上げ直後や、スリープモードや夜間モードからの復帰時直後から、移動平均値を算出することが可能となり、このようなタイミングで画質調整が実施されたとしても、問題なく、ゲイン調整を行うことが可能となる。

さらに、この場合、より好ましくは、前記移動平均値格納部は、不揮発性メモリに対し、移動平均値を、商と余りで記憶させる構成とすることである。

移動平均値を「商」と「余り」の値で記憶させることで、不揮発性メモリの記憶領域の使用量を効果的に削減することができる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記監視検出部は、ジョブ終了毎に、前記ブロック平均値算出部にて算出された、最新のブロック平均値を、不揮発性メモリに記憶させるブロック平均値格納部と、プロセス速度の切り換え時に、前記透磁率センサの出力をサンプリングし、その値が、前記ブロック平均値格納部に記憶されているブロック平均値となるように、前記透磁率センサの制御電圧を調整する第２ゲイン調整部とを備える構成とすることもできる。

前記監視検出部によるトナー切れの検出は、ブロック平均値が連続して閾値を超えた回数に基づいて行うものである。そのため、プロセス速度の違いによる現像剤の搬送速度の違いよって、透磁率センサの出力が変化すると、ブロック平均値が変動してまい、現像剤中のトナー濃度は同じであるのに、閾値を超えたり超えなかったりする不具合が発生する。そのため、プロセス速度毎に閾値を設定する必要がある。

しかしながら、トナー切れの判定に用いる、連続閾値超回数の計測値は、プロセス速度が切り換わるジョブ間でも継続させる必要があるため、計測値を単純に継続させることができるよう各プロセス速度に応じた閾値を精度よく設定することが必要であり、これも難しい。

上記構成によれば、ブロック平均値格納部が、ジョブ終了毎に、ブロック平均値算出部にて算出された、最新のブロック平均値を不揮発性メモリに記憶させる。そして、第２ゲイン調整部が、プロセス速度の切り換え時に、透磁率センサの出力をサンプリングし、その値が、ブロック平均格納部に記憶されているブロック平均値となるように、透磁率センサの制御電圧を調整する。

これにより、透磁率センサの出力は、プロセス速度が切り換えられても、切り換え前における最新のブロック平均値と一致するようになるので、異なるプロセス速度間で共通の閾値を用いて、連続閾値超回数に基づいたトナー切れを判定することができる。

これにより、ブロックの時間幅、閾値、およびトナー切れと判定する連続回数を適切に設定することで、トナー補給口と透磁率センサの位置に関係なく、トナー切れを遅れることなく判定することができ、画像形成装置に供することで、トナー濃度検知センサの設置場所がトナー補給口から離れていても、トナー切れを遅れることなく検出して、トナー濃度の低下による感光体へのキャリア付着の発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置に備えられるトナーエンプティー検出部の構成を示すブロック図である。 前記画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置に備えられたトナー補給装置の概略構成を示す断面図である。 図３のＤ−Ｄ断面矢視図である。 前記画像形成装置に備えられた現像装置の構成を示す断面図である。 図５のＡ−Ａ断面矢視図である。 図５のＢ−Ｂ断面矢視図である。 図６のＣ−Ｃ断面矢視図である。 前記画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。 前記トナーエンプティー検出部のＴＣＳ算出部に算出されるＴＣＳを説明する図面である。 前記トナーエンプティー検出部のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部による、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出イメージを示す図面である。 トナーエンプティー検出部のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部による、現像剤が現像槽を１周循環するのに要する１循環相当時間を複数のブロックに分割したイメージを示す図面である。 前記画像形成装置において、トナー濃度検知センサのセンサ出力が、閾値を連続して数回超えた後、閾値内に戻り、連続閾値超回数のカウントがリセットされる状況を説明する図面である。 前記トナーエンプティー検出部のトナーエンプティー判定部が用いる判定テーブルの内容を示す図面である。 （ａ）〜（ｂ）共に、前記トナーエンプティー検出部のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部がＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出に用いるブロックサイズについて説明する図面である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置に備えられる、トナーエンプティー検出部と、トナー濃度検知センサの制御電圧を調整するためのゲイン調整部及びその周辺の構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）共に、プロコン時に実施する従来のゲイン調整方法による調整結果を示す図面である。 他の実施形態に係る画像形成装置に備えられたゲイン調整部にて、プロコン時に実施されるゲイン調整を行った結果を示す図面である。 他の実施形態に係る画像形成装置に備えられた、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部が、ＴＣＳ_Ａｖｅを算出するイメージを示す図面である。 他の実施形態に係る画像形成装置に備えられた、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部が、ＴＣＳ_Ａｖｅを格納する方法を説明する図面である。 本発明のさらに他の実施形態に係る画像形成装置に備えられる、トナーエンプティー検出部と、トナー濃度検知センサの制御電圧を調整するためのゲイン調整部及びその周辺の構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）共に、プロセス速度の切り換えで、トナー濃度検知センサのセンサ出力が変化することを示す図面である。 前記他の実施形態に係る画像形成装置に備えられたゲイン調整部が、プロセス速度の切り換え時に実施する、トナー濃度検知センサの制御電圧調整を示す図面である。 （ａ）（ｂ）共に、他の実施形態に係る画像形成装置に備えられたゲイン調整部にて、プロセス速度の切り換え時に、制御電圧調整を行った場合のセンサ出力の変化を示す図面である。 他の実施形態に係る画像形成装置が、プロセス速度の切り換え時に実施するサブルーチンのフローチャートである。 （ａ）（ｂ）共に、トナー濃度と、調整後の制御電圧との関係を示す図面である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図２は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図２に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５と、感光体ドラム３表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナー補給装置２２と、感光体ドラム３表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、本発明に係る特徴的な画像形成装置の構成を採用したものである。

この画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙，記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。

画像形成装置１００は、図２に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

したがって、画像形成装置１００においては、図２に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）がそれぞれ４個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置２と感光体ドラム３と帯電器５とクリーナユニット４とを１つずつ含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられることになる。

なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器５としては、図２に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

露光ユニット１は、図２に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２は、感光体ドラム３に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）の上部には、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、トナー補給装置２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）、現像槽（現像剤収容部）１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えている。

トナー補給装置２２は、現像槽１１１よりも上方に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２から現像槽１１１へトナー移送機構１０２を介してトナーが供給されるようになっている。

クリーナユニット４は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。

感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図２の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６は、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。

上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。

中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。

中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。
また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。

さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、転写部、定着ユニット１２、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）等が配置されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。

定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５によってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。

次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図２に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）が配置され、これらピックアップローラ１６によってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。

また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５ｆ，２５ｅ，２５ｄ）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し、定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。

次に、本実施形態のトナー補給装置２２の構成について具体的に説明する。

図３は本実施形態の画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図、図４は図２のＤ−Ｄ断面矢視図である。

トナー補給装置２２は、図３，図４に示すように、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２及びトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２は、現像槽１１１（図２参照）の上側に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２内のトナーはトナー排出部材（排出スクリュー）１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー移送機構１０２を介して現像槽１１１へ供給されるようになっている。

トナー収容容器１２１は、内部空間を有するほぼ半円筒状の容器部材であり、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の下部、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構１０２（図２参照）を臨む位置に配置される。

トナー攪拌部材１２５は、回転軸１２５ａを中心に回転することにより、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する板状の部材で、先端にトナー汲み上げ部材１２５ｂを備える。トナー汲み上げ部材１２５ｂは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、トナー攪拌部材１２５の両端に取付けられる。

トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像槽１１１に供給するもので、図４に示すように、トナー搬送羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むスクリューオーガ、並びにトナー排出部材回転ギア１２２ｃで構成されている。トナー排出部材１２２は、トナー排出部材駆動モータ（図９参照）によって回転駆動されるようになっている。スクリューオーガの向きは、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。

トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁１２４が設けられる。これによって、トナー攪拌部材１２５によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材１２２の周辺に適量のトナーを保持できる。

トナー攪拌部材１２５は、図３に示すように、矢印Ｚ方向に回転してトナーを攪拌し、トナー排出部材１２２の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材１２５ｂは、その可撓性によって、トナー収容容器１２１の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２側に供給する。そして、トナー排出部材１２２が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口１２３へと導くようになっている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００における特徴的な構成について図面を参照して説明する。

図５は本実施形態の画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図６は図５のＡ−Ａ断面矢視図、図７は図５のＢ−Ｂ断面矢視図、図８は図６のＣ−Ｃ断面矢視図である。

まず、本実施形態の現像装置２について図面を参照して説明する。

現像装置２は、図５に示すように、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ（現像剤担持部材）１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。

現像装置２は、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１５ａ、ドクターブレード１１６、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、仕切り板（仕切り壁）１１７、トナー濃度検知センサ１１９を備えている。

現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を収容する槽である。また、現像槽１１１には、現像ローラ１１４、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。

現像槽１１１の上側には、図５、図７に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成されている。

現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間に仕切り板１１７が配設されている。仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向（各回転軸方向）に平行に延設されている。現像槽１１１の内部は、仕切り板１１７によって、第１搬送部材１１２が配されている第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１３が配されている第２搬送路Ｑとに区画される。

仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部において、現像槽１１１の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１には、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図６に示されるように、矢印Ｘ方向側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

前記トナー補給口１１５ａは、第１搬送路Ｐにおける第２連通路ｂに近い、矢印Ｘ方向の上流側に設けられている。

第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、図６、図８に示すように、互いの周面同士が仕切り板１１７を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第１搬送部材１１２は、図６に示すように、矢印Ｘ方向に２成分現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するように設定されている。

第１搬送部材１１２は、図６に示すように、螺旋状の第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１２ｃにより構成されている。第２搬送部材１１３は、図６に示すように、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１３ｃにより構成されている。第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。

また、第１搬送部材１１２は、図７に示すように、第１回転軸１１２ｂを垂直方向から眺めたときの第１回転軸１１２ｂ軸と第１搬送羽根１１２ａの外周部とがなす角度、すなわち、螺旋羽根の傾斜角θが３０度以上６０度以下で構成されている。

具体的には、第１搬送部材１１２の螺旋羽根の傾斜角θが３０度以上６０度以下の場合は、現像剤を第１搬送部材１１２の回転方向に攪拌する力が強いので、補給されたトナーが現像剤の上を浮遊しながら搬送される「浮遊トナー」が生じにくい。従って、トナー濃度検知センサ１１９により精度よくトナー補給を検知できる。

一方、螺旋羽根の傾斜角θが３０度未満の場合は、第１搬送部材１１２による現像剤搬送速度が低下するため、現像剤の磨耗が早くなる。また、螺旋羽根の傾斜角θが６０度を超えると、第１搬送部材１１２による現像剤搬送速度が速くなり過ぎるため、浮遊トナーが発生し易くなる。

現像ローラ１１４は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給するものである。

現像ローラ１１４で搬送される現像剤は、最近接部分で感光体ドラム３と接触する。この接触領域が現像ニップ部Ｎであり、現像ニップ部Ｎでは、現像ローラ１１４に接続される図示しない電源から現像ローラ１１４に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ１１４表面の現像剤から感光体ドラム３表面の静電潜像へトナーが供給される。

現像ローラ１１４の表面に近接する位置にはドクターブレード（層厚規制用ブレード）１１６が配されている。

ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ１１４の鉛直方向下方において、その短手方向の一端が現像槽１１１によって支持され、かつ他端が現像ローラ１１４表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。ドクターブレード１１６の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。

トナー濃度検知センサ１１９は、図６、図８に示すように、トナー補給口１１５ａの下方の現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）下流側で、第１搬送路Ｐにおける第１連通路ａに近い、トナー補給口１１５ａより離れた位置に配置されている。トナー濃度検知センサ１１９は、第１搬送部材１１２の鉛直方向下側の現像槽１１１の底面、すなわち、第１搬送路Ｐの底面に装着され、センサ面が現像槽１１１の内部に露出するように設けられている。

また、トナー濃度検知センサ１１９は、後述するトナーエンプティー検出部２００（図１参照）を構成するもので、後述する制御装置３２（図９参照）に電気的に接続される。トナー濃度検知センサ１１９は、透磁率センサより構成されている。

トナー濃度検知センサ１１９をなす透磁率センサには、図示しない電源が接続される。電源は、透磁率センサを駆動させるための駆動電圧、及びトナー濃度の検知結果を、制御装置３２（図９参照）にセンサ出力として電圧出力するための制御電圧（ＴＳＧ：トナーセンサゲイン）を、透磁率センサに印加する。電源による透磁率センサへの電圧の印加は、制御装置３２によって制御される。

透磁率センサは、制御電圧（ＴＳＧ）の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値（センサ出力）として出力する型式のセンサである。基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、制御装置３２は、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧（ＴＳＧ）に調整して印加する。制御装置３２は、このような制御電圧を調整するゲイン調整を、画質調整時における制御電圧補正や、環境、現像剤ライフ、ジョブ頻度、印字率等によって、適宜実施する。このような型式の透磁率センサは市販されており、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）社製）などが挙げられる。

ここで、現像装置２の現像槽における現像剤の搬送について説明する。

図５に示すように、トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給される。

現像槽１１１において、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動し、現像剤を搬送する。具体的には、図６に示すように、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、第１搬送部材１１２によって攪拌されながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。

一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２搬送部材１１３によって、攪拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。

つまり、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送している。

このようにして、現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４（図５参照）の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費されていく。

このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは第１搬送路Ｐにおいて従前より存在する現像剤と混合攪拌される。

次に、画像形成装置１００におけるトナー濃度制御部及び、現像装置２へのトナー補給について説明する。

トナー濃度制御部は、画像形成にて現像槽１１１内のトナーが消費されて現像槽１１１内のトナー濃度の低下を防止するために、トナー補給装置２２に指示して、現像槽１１１内にトナーを補給させ、現像槽１１１内のトナー濃度を一定に保つものである。

トナー濃度制御部には、一般的な手段を使用でき、例えば、トナー濃度検知センサを用いた制御、パッチ画像濃度に応じた制御、ドットカウントに応じた制御などが挙げられる。これらの中でも、ドットカウントに応じた制御が好まく、画像形成装置１００においては、ドットカウントに応じた制御を行っている。

すなわち、画像形成装置１００は、図９に示すように、露光ユニット１に送信する画像データに応じたドットデータをカウントするドットカウント装置（ドットカウント部）３５を備えており、トナー濃度制御部３００は、ドットカウント装置３５によりカウントされたドットデータに応じて、トナー補給装置２２に対して現像装置２へのトナー補給を指示する。なお、図９は本実施形態の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。

画像形成装置１００は、図９に示すように、画像形成動作の累積回数をカウントする作像カウンタ３３、感光体ドラム３上に形成される画像の画素数の積算値の検出を行うドットカウント装置３５、現像槽１１１の第１搬送路Ｐ内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ１１９、画像形成プロセス部３６と用紙搬送部３７を含むプリンタエンジン部３４１、現像槽１１１にトナーを補給するトナー排出部材１２２を駆動するトナー排出部材駆動モータ１２６と、これらを制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御装置３２を備えている。

画像形成装置１００において、トナー濃度制御部３００は、主にドットカウント装置３５、制御装置３２、トナー排出部材駆動モータ１２６とから構成されている。

ドットカウント装置３５は、印刷画像に対応して感光体ドラム３に形成される画像（静電潜像）の画素数の積算値を検出するもので、これから印刷しようとする画像及びこれまでに印刷した画像の画素数の積算値カウント値がドットカウント値として、制御装置３２に入力及び記憶される。ドットカウント装置３５にて検出される画像の画素数の積算値からは、画像形成のために消費されるトナー量を予測することができる。

制御装置３２は、該ドットカウント値を基にして、当該画像形成にて消費されるトナー量を求め、そのトナー量に応じてトナー補給装置２２のトナー排出部材１２２を回転駆動するようにトナー排出部材駆動モータ１２６に対して指示するものである。

画像形成装置１００において、現像装置２（現像槽１１１）内の現像剤中のトナーが画像形成にて消費されると、トナー濃度制御部３００が、ドットカウント装置３５が検出したドットカウント値を基に、現像装置２内で消費されたトナー量を予測し、そのトナー量に応じてトナー排出部材駆動モータ１２６を回転させて、消費されたトナー量に見合う分のトナーを補給する。

このようにして、現像装置２（現像槽１１１）内から消費されたトナー量に相当するトナーが、トナー補給装置２２から現像装置２（現像槽１１１）に補給されることとなる。

一方、トナー補給装置２２内のトナーがなくなったことは、トナーエンプティー検出部にて検出される。トナーエンプティー検出部は、トナー濃度検知センサ１１９にて検知されるトナー濃度に基づいて、トナー補給装置２２から現像装置２にトナーが補給されていない、すなわち、トナー補給装置２２内にトナーがない（トナーエンプティー）と判断するものである。

画像形成装置１００において、トナーエンプティー検出部２００は、主にトナー濃度検知センサ１１９、制御装置３２とから構成されている（図９参照）。

ところで、上述したように、トナー濃度検知センサの設置場所がトナー補給口から離れている場合、トナー補給の指示を出した直後のセンサ出力の変化を見て、トナー補給の有無を直接に検知することができない。そのため、トナーエンプティーであるとの判断が遅れてしまい、感光体へのキャリア付着の発生頻度が高まる問題を解決できない。

以下、本実施形態の画像形成装置１００に搭載されている、トナー濃度検知センサ１１９の設置場所がトナー補給口１１５ａから離れた構成であっても、トナー濃度検知センサ１１９にて検知されるトナー濃度に基づいて、トナー補給の有無を検知して、トナーエンプティーを遅れることなく検出できるトナーエンプティー検出部２００について説明する。

まず、トナー濃度検知センサ１１９であるが、これは、第１搬送路Ｐ内の現像剤のトナー濃度、換言すれば、第１搬送路Ｐ内の現像剤の透磁率をモニタするものであり、これについては、従来ある透磁率センサと同じである。

特徴的構成は、制御装置３２におけるトナーエンプティーの判断方法にある。図１は、トナーエンプティー検出部２００の詳細ブロック図である。

トナーエンプティー検出部２００は、図１に示すように、トナー濃度検知センサ１１９、ＴＣＳ算出部（１回転平均値算出部）２０１、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部（ブロック平均値算出部）２０２、連続閾値超回数カウント部（連続閾値超回数計測部）２０３、閾値切換部２０５、トナーエンプティー判定部（トナー切れ判定部）２０４とを備えている。このうち、ＴＣＳ算出部２０１、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２、連続閾値超回数カウント部２０３、閾値切換部２０５、トナーエンプティー判定部２０４とは、制御装置３２（監視検出部）にて構成され、制御部３２が、前記透磁率センサの出力（センサ出力）を監視して、前記トナー補給装置２２のトナー切れを判断する。

ＴＣＳ算出部２０１は、第１搬送部材１１２（第１搬送羽根１１２ａ）が１回転するのに要する１回転相当時間に、一定周期でトナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力（出力電圧値）をＮ回サンプリングしてその平均値（１回転平均値）を算出するものである。以下、この１回転平均値をＴＣＳと称する。

図１０に示すように、現像剤には、第１搬送羽根１１２ａの回転に伴って粗密が発生し、この粗密により、トナー濃度検知センサ１１９の出力（センサ出力）に、回転周期に同期したＳ字カーブが発生する。１回転相当時間に複数回サンプリングしてその平均値を求めることで、この粗密によるセンサ出力のバラツキの影響をなくすことができる。

本実施例においては、ＴＣＳ算出部２０１は、第１搬送部材１１２（第１搬送羽根１１２ａ）が１回転するのに要する２２０ｍｓｅｃ（１回転相当時間）に、１０ｍｓｅｃのサンプリング周期で２２回（Ｎ＝２２０／１０）サンプリングし、ＴＣＳを算出する。算出されたＴＣＳは、後段のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２へ出力される。

なお、ＴＣＳの算出は必須ではなく、センサ出力のサンプリングタイミングを、第１搬送羽根１１２ａの回転に伴って形成される現像剤の粗、密、あるいはその間のいずれかに固定することで、センサ出力の粗密の違いによるバラツキを低減し、サンプリングしたセンサ出力をそのまま（平均化しないで）、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２に送ることも可能である。

ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２は、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力を一定周期でサンプリングして、現像槽１１１内の現像剤が、現像槽１１１を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値であるブロック平均値をブロック毎に算出するものである。

ここでは、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力として、ＴＣＳを用いているので、ＴＣＳのブロック平均値を求めることとなる。以下、このブロック平均値を、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ（ＴＣＳのブロック平均値）と称する。

ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２は、１循環相当時間を複数のブロックに分割するにあたり、ＴＣＳ算出部２０１より入力されるＴＣＳ、Ｍ個分を１ブロックとし、Ｍ個分のＴＣＳの平均値をＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅとして算出する。

図１１に、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２における、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出のイメージを示す。ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２は、１ブロックに相当するＭ個の箱（配列）を有しており、この箱の中に、ＴＣＳ算出部２０１で算出されたＴＣＳが１つ目から順に入力されていく。本実施例では、ＴＣＳは２２０ｍｓｅｃ毎に算出されるので、２２０ｍｓｅｃ毎に箱が１つずつ埋まっていき、Ｍ個の箱は、２２０ｍｓｅｃ×Ｍで満たされる。Ｍ個の箱が満たされると、Ｍ個の箱の中のＴＣＳをトータルし、それをＭで割って、当ブロックの平均値（ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ）を算出する。

ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出すると、Ｍ個の箱を空にし、次に算出されたＴＣＳを、１つめの箱に入れ、同様の処理をおこなって、次のブロックのＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出する。

本実施例では、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２は、現像剤が現像槽１１１を１周循環するのに要する２２秒（１循環相当時間）を、ＴＣＳ１０個分（Ｍ＝１０）を１ブロックとして分割して、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出する。この場合、ＴＣＳ１０個分に相当する１ブロックのサイズ（時間幅）は、２．２秒（２２０ｍｓｅｃ×１０秒）となり、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅは２．２秒毎に算出される。なお、この時間は、第１搬送部材１１２（第１搬送羽根１１２ａ）が１０回転するのに要する時間に相当する。

また、ブロックサイズを２．２秒とすることは、現像剤が現像槽１１１を１周循環するのに要する２２秒（１循環相当時間）を１０分割（２２ｓｅｃ／２２０ｍｓｅｃ）したことに相当する。つまり、図１２に示すように、１循環相当時間は、(1)〜(10)の１０個のブロックに分割される。

このように、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出するブロックサイズ（時間幅）は、１ブロックを構成するＴＣＳの個数を増やすほど、ブロックサイズは大きくなり、ブロック数が減る。逆に、１ブロックを構成するＴＣＳの個数を少なくするほど、ブロックサイズ（時間幅）は小さくなり、ブロック数が増える。ブロックサイズの定め方については、後述する。

そして、算出されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅは、後段の連続閾値超回数カウント部２０３へ順次出力される。

連続閾値超回数カウント部２０３は、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２より入力されるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、予め設定されている閾値を、連続して超える回数（連続閾値超回数）をカウントするものである。連続閾値超回数カウント部２０３は、図示しないカウンタを備えており、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、閾値を超えている場合にカウンタを１ＵＰする。

閾値は、基準となるトナー濃度（Ｔ／Ｄ６％）のセンサ出力として設定されるセンサ出力の基準値よりも、所定値以上高い値（基準となるトナー濃度よりもトナー濃度が低めとなる値）に設定されている。以下、基準となるトナー濃度を「基準トナー濃度」と称する。

したがって、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが閾値を超えている場合とは、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力が、基準値よりも、所定値以上高くなっている状態（基準トナー濃度よりもトナー濃度が低めとなっている状態）である。

そして、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが閾値を連続して超えている回数（連続閾値超回数）とは、センサ出力が、基準値よりも所定値以上高い連続ブロック数を表しており、換言すると、基準値よりも所定値以上高い状態が続いている時間（基準トナー濃度よりもトナー濃度が低い状態が続いている時間）を表している。

トナーエンプティー検出部２００は、このような基準トナー濃度よりもトナー濃度が許容範囲を超えて低い状態が続く時間（ブロック数）を計測し、その継続時間から、トナー補給装置２２内のトナーがなくなったことを予測して、トナーエンプティーを判定（検出）するものである。

図１３に示すように、本実施例では、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の基準値を「１２８」としている。上述したように、トナー濃度検知センサ１１９においては、基本的に出力電圧（センサ出力）の中央値近傍の感度がよいため、センサ出力が８ビットであれば、基準値は、８ビットの中心の「１２８」となるように調整される。

閾値は、「基準値＋加算値α」の形で設定されており、この加算値αが上記所定値に相当する。閾値は、トナーエンプティーに近づき、センサ出力が全体的に上昇し始めることで、超えるような値に設定される。

また、連続閾値超回数カウント部２０３は、連続閾値超回数をカウントしている状態で、閾値内のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが入力されると、カウンタ値をゼロに戻してリセットし、連続閾値超回数のカウントを最初から始める。連続閾値超回数をカウントしている状態で、閾値内のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが入力されるとは、トナー補給が行われた状態である。

これにより、トナーエンプティーに近づき、連続閾値超回数カウント部２０３が、連続閾値超回数のカウントを開始し出しても、トナー補給が行われた場合には、カウントをリセットし、カウントし直すことで、残り少なくなった状態で、トナーエンプティーと判定される（トナーエンプティー判定が早すぎる）不具合を回避できる。

また、詳細については、実施の形態２で記載するが、画質調整（プロセスコントロール）時においてもトナーエンプティーの検出が成されるようになっており、連続閾値超回数カウント部２０３がカウントした連続閾値超回数の値は、画質調整時にトナーエンプティーが検出されなかった場合にも、リセットされる。

また、より好ましい構成として、連続閾値超回数カウント部２０３は、閾値を複数設定でき、閾値毎に、連続閾値超回数をカウントできるようになっている。

本実施例では、閾値「１２８＋加算値α」における「α」として、図１４に示すように、第１加算値「３」、第２加算値「８」、第３加算値「１６」の３つが設定されている。そして、カウンタｗが、第１加算値「３」に対応した閾値「１２８＋３」の連続閾値超回数をカウントし、カウンタｘが、第２加算値「８」に対応した閾値「１２８＋８」の連続閾値超回数を、カウンタｙが、第３加算値「１６」に対応した閾値「１２８＋１６」の連続閾値超回数をそれぞれカウントする。なお、図１４は、後述するトナーエンプティー判定部２０４が、トナーエンプティーの判定に用いる判定テーブルの内容を示す説明図である。

閾値が複数設定されている場合は、連続閾値超回数カウント部２０３は、入力されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと各閾値とを比較し、各カウンタｗ，ｘ，ｙの値を１ＵＰ或いはクリア（リセット）する。例えば、入力されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが「１４６」であれば、３つのカウンタｗ，ｘ，ｙの全てを１ＵＰする。一方、入力されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが「１４３」であれば、カウンタｗ，ｘの２つは１ＵＰし、カウンタｙについてはリセットする。また、入力されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが「１３０」であれば、３つのカウンタｗ，ｘ，ｙの全てをリセットする。

閾値が複数設定されている場合、閾値毎にカウントしている連続閾値超回数の中の１つでも後述する判定値に到達すると、トナーエンプティー判定部２０４はトナーエンプティーと判定する。

閾値切換部２０５は、トナー補給装置２２内のトナー残量に基づいて、連続閾値超回数カウント部２０３が用いる閾値を切り換えるものである。閾値切換部２０５には、トナー濃度制御部３００より、トナー補給装置２２から現像槽１１１へと補給されたトナー量の情報が入力されるようになっており、閾値切換部２０５は、該情報を基にトナー補給装置２２内のトナー残量を予測する。

閾値切換部２０５は、トナー残量が予め定めている規定量以下となると、連続閾値超回数カウント部２０３が使用する閾値を、基準値に近づける方向に切り換えるようになっている。

本実施例では、閾値切換部２０５は、図１４に示すように、トナー残量が２５％以下となると、閾値を決める第１〜第３の３つの加算値αをそれぞれ、「１」「５」「８」に切り換える。これにより、基準値を超える程度が小さくても、連続閾値超回数にカウントされやすくなる。

このようなトナー残量によって、閾値を切り換えるのは、トナー残量が少なくなると、トナー濃度制御部３００による濃度制御が不安定となるためである。

つまり、トナー残量が２５％より多い場合、トナー濃度制御部３００が、トナー排出部材駆動モータ１２６（図９参照）を回転させた分だけ正確にトナー補給が補給される。しかしながら、トナー残量が２５％以下となると、トナー濃度制御部３００がトナー排出部材駆動モータ１２６を回転させても、トナーが補給されなかったり、補給量が減ったりする。

そこで、トナー濃度制御が不安定となるトナー残量に到達すると、閾値を基準値に近づける方向に切り換えてトナーエンプティーと検出されやすくすることで、トナーエンプティーの検出が遅れる不具合を回避できる。

但し、上記ＴＣＳ算出部２０１と同様に、閾値切換部２０５は必須の構成ではなく、より好ましい構成である。

トナーエンプティー判定部２０４は、連続閾値超回数カウント部２０３でカウントされている連続閾値超回数に基づいて、トナーエンプティーを判定するものである。例えば、トナーエンプティー判定部２０４は、図１４に示すような、判定テーブルを用いてトナーエンプティーを判定する。

図１４に示すように、本実施例の判定テーブルには、トナー残量に応じた各加算値と共に、対応するカウンタ名、および判定値が設定されている。

トナーエンプティー判定部２０４は、トナー残量が２５％より多い場合は、第１加算値「３」に対応したカウンタｗの値が「５０」に達すると、トナーエンプティーと判定する。同様に、第２加算値「８」に対応したカウンタｘの値が「３０」に達する、或いは、第３加算値「１６」に対応したカウンタｙの値が「１０」に達すると、トナーエンプティーと判定する。

また、トナーエンプティー判定部２０４は、トナー残量が２５％以下の場合は、第１加算値「１」に対応したカウンタｗの値が「５０」に達すると、トナーエンプティーと判定する。同様に、第２加算値「５」に対応したカウンタｘの値が「３０」に達する、或いは、第３加算値「８」に対応したカウンタｙの値が「１０」に達すると、トナーエンプティーと判定する。

ここで、図１４において明らかなように、加算値と判定値との関係は、加算値が大きくなるほど（閾値が大きくなるほど）、判定値は小さくなるように設定されている。ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、基準値を上回ってはいても、その幅が小さい場合は、この状態が比較的長い時間継続しても、トナーエンプティーとは判定しない。上回る幅が小さいといことは、トナー濃度制御部３００にて即刻トナー補給を行うほどではない、或いは、補給されたとしても少量であり、閾値以下となるほどには補給されていないかもしれない。そのため、上回る幅が小さい閾値に対しては、判定値として、現像剤が現像槽１１１を複数回循環するのに要する時間に相当する大きな値（複数回循環する分に相当するブロック数）が設定される。

これに対し、上回る幅が大きい場合は、この状態が比較的短い時間継続しただけで、トナーエンプティーと判定する。上回る幅が大きいといことは、トナー濃度制御部３００にて、即刻トナー補給が行われるべき状態であり、それも閾値を十分に下回るほど大量に補給されるべき状態である。このような状態であるにもかかわらず、現像剤が現像槽１１１を１周しても、カウンタがリセットされない場合は、トナーエンプティーと判定できる。そのため、上回る幅が最も大きい閾値に対しては、判定値として、現像剤が現像槽１１１を一周循環するのに要する時間に相当する最小値が設定される。

判定値の最小値を、現像剤が現像槽１１１を一周循環するのに要する時間相当値とするのは、少なくとも現像剤が現像槽１１１を１周する間まって、補給が行われない（カウンタがリセットされない）ことを確認してから、トナーエンプティーを判定する必要がある。

また、図１４に示すように、同じ加算値「８」であっても、トナー残量が不十分な場合は、トナー残量が十分な場合に比べて、判定値は小さく設定される。これは、上述したように、トナーエンプティーと検出されやすくすることで、トナーエンプティーの検出が遅れる不具合を回避するためである。

本実施例では、トナー残量が十分である場合は、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、基準値「１２８」に対し、「８」超えた状態が６６秒（２．２秒×３０回）続いてとき、トナーエンプティーと判定されるが、トナー残量が不十分である場合は、「８」超えた状態が２２秒（２．２秒×１０回）続いただけで、トナーエンプティーと判定される。

次に、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２における、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出するブロックのサイズ（時間幅）の設定方法について説明する。

上述したように、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出するブロックのサイズは、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅの算出に使用するＴＣＳの個数Ｍによって決まる。Ｍが多いと、ブロックサイズは長くなり、現像剤が現像槽１１１を１周循環するのに要する１循環相当時間の分割数であるブロック数は少なくなる。逆に、Ｍが少ないと、ブロックサイズは短くなり、ブロック数は多くなる。

図１５（ａ）に、現像剤が現像槽１１１を１周循環する間に、最小単位（例えば１秒）のトナー補給が行われた場合のトナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力を示す。横軸は時間である。図１５（ａ）に示すように、トナー補給が行われることで、センサ出力は大きく低下して谷を形成する。補給時間が長くなると、センサ出力が低下した部分の時間幅も大きくなり（谷が広がる）、低下度合いも大きくなる（谷が深くなる）。

ブロックのサイズは、このようなトナー補給によって、センサ出力が低下する部分が含まれるブロックの平均値、つまり、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、連続閾値超回数カウント部２０３にて用いられる閾値以下となり、連続閾値超回数を計測しているカウンタをリセットできるようなサイズに設定する必要がある。

この場合、より好ましくは、センサ出力が低下する部分が含まれるブロックが複数ブロックとなるように設定することである。これにより、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが連続して２回閾値内に戻った場合に、連続閾値超回数カウントをリセットすることで、ブロック単位のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅとしても除くことができなかったノイズを除くことができる。

図１５（ｂ）に、Ｍを「１０」とし、１循環相当時間を、
(1)〜(10)の１０ブロックに分割した、本実施例のブロック配置例を示す。図１５（ｂ）の例では、ブロック(5)、ブロック(6)の各ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、閾値以下となり、カウンタをリセットすることができる。

一方、図１５（ｃ）に、Ｍを「５０」とし、１循環相当時間を、(1)(2)の２ブロックに分割した、参考例のブロック配置例を示す。図１５（ｃ）の例では、ブロックサイズが大きすぎるために、ブロック(1)のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅも、ブロック(2)のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅも、閾値を超えてしまい、連続閾値超回数を計測しているカウンタをリセットすることができない。

トナー補給により形成される、センサ出力の谷部分の形状は、補給時間だけでなく、トナー補給口１１５ａとトナー濃度検知センサ１１９とが離れるほど、補給されたトナーが現像剤に混ざり合い、広く浅くなる。

また、現像槽１１１内の現像剤の搬送速度によもよるが、現像槽１１１内の現像剤の搬送速度が速いと、トナーは広がって落ちるため、トナー補給口１１５ａの真下において既に混じり合ったようにようになり、かつ、第１搬送部材１１２の回転が多いので、混じり合いが進み、センサ出力の谷部分の形状は広く浅くなる。逆に、搬送速度が遅い場合は、トナーは広がることなく落下し、かつ、第１搬送部材１１２の回転も少ないので、混じり合いが進まず、センサ出力の谷部分の形状は狭く深くなる。

その他、トナー補給により形成される、センサ出力の谷部分の形状は、現像剤の流動性や、補給されるトナーの流動性によっても異なる。

要するに、トナー補給により形成される、これらセンサ出力の谷部分の形状に影響を与えるパラメータを考慮して、最小単位（例えば１秒）のトナー補給が行われた場合であって、トナー濃度検知センサ１１９の配置位置に到達するまでに、補給されたトナーが現像剤に混ざって、センサ出力の谷部分の形状が広く浅くなったとしても、トナー補給が行われたことを確実に検知できる（カウンタをリセットする）ように、ブロックサイズと閾値とを設定すればよい。

また、上記説明においては、トナーエンプティー検出部２００の連続閾値超回数カウント部２０３は、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが閾値以下であったときに、連続閾値超回数のカウント値をゼロに戻してリセットする構成としていたが、これを、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、基準値以下となった場合に実施するようにしてもよい。

ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、基準値以下となったときにリセットする構成とすることで、トナー補給装置２２内のトナー残量が同じであっても、閾値に基づいてリセットしていたときよりも、トナーエンプティーの検出が早まる。つまり、トナー補給装置２２内にトナーが若干残った状態で、トナーエンプティーの検知となることはあっても、トナーエンプティーの検知が遅れることは確実に回避することができる。

以上のように、本実施形態の画像形成装置１００においては、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２が、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力を一定周期でサンプリングして、現像剤が循環搬送路を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、その１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値であるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅをブロック毎に算出する。連続閾値超回数カウント部２０３は、算出されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の基準値に対して一定値加算した閾値を連続して超過した回数を計測する。そして、トナーエンプティー判定部２０４が、連続閾値超回数カウント部２０３にてカウントされた回数が、予め設定されている、１循環相当時間に相当するブロック数以上の値である判定値に到達した場合に、トナーエンプティーと判定する。

ブロック毎に求めたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、閾値を連続して超過する状態とは、トナーを補給する必要があるのに、トナーが補給されたことを検知できていない状態であり、トナーエンプティーが疑われる。そして、このような状態で、閾値を連続して超過する状態が途切れるというのは、あるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが閾値以下となったということであり、これはつまり、補給されたトナーが偏った部分の現像剤の低い透磁率を読み取ったためであって、これより、補給用のトナーは残っている（トナーエンプティーでは無い）と判定できる。

そこで、ブロック毎に求めたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、閾値を連続して超過した回数が、少なくとも１循環相当時間に相当するブロック数以上となった場合にトナーエンプティーと判定する。つまり、即刻、トナー補給を実施すべきトナー濃度であるにもかかわらず、現像剤が循環搬送路内を１周循環してもトナーの補給がなされたことを検知できない場合に、補給用のトナーが無くなったトナーエンプティーであると判定している。

このようなトナーエンプティーの検出では、ブロックの時間幅、閾値、およびトナーエンプティーと判定する判定値を適切に設定することで、トナー補給口１１５ａとTOトナー濃度検知センサ１１９の位置に関係なく、トナー切れを遅れることなく判定することができる。

それゆえ、本実施形態の画像形成装置１００においては、トナー濃度の低下による感光体ドラム３へのキャリア付着の発生を抑制できるという効果を奏する。

〔実施の形態２〕
以下、本発明を実施するためのその他の形態について図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１で用いた部材と同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置においても、全体の構成については、実施の形態１の画像形成装置１００と同じである。異なるのは、図１６に示すように、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部（移動平均値算出部）２０６、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部（移動平均値格納部）２０７とを備えており、トナー濃度検知センサ１１９の制御電圧を調整して、そのセンサ出力を調整するゲイン調整部３０１が、画質調整（プロセスコントロール，以下プロコンと略記）時に、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６にて算出されたＴＣＳ（センサ出力）の移動平均値に基づいてゲイン調整を行う点である。

ゲイン調整部３０１は、制御装置３２（図９参照）にて構成されるものであり、実施の形態１の画像形成装置１００においても備えられていたものである。また、実施の形態１の画像形成装置１００においても当然、プロコンは実施される。

トナーエンプティーの判定（検出）は、従来から、プロコンにおけるパッチ濃度の検出による判定と、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力による判定との２本立てで行われている。

プロコンでは、トナーパッチを中間転写ベルト７（図２参照）等に形成し、その濃度を見てトナーエンプティーを判定する。そのため、トナー濃度検知センサ１１９に基づく判定よりも、正確なトナーエンプティーの検出が可能である。

しかしながら、プロコンは、実行中のジョブを停止して行う必要があるため、数百枚に１回程度のタイミングでしか行われず、プロコンとプロコンとの間のトナーエンプティーの検出は、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力に基づいたものとなる。

また、プロコン時、ゲイン調整部３０１にて、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の調整も行われる。上述したように、トナー濃度検知センサ１１９を成す透磁率センサは、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよい。したがって、ゲイン調整部３０１は、プロコン時に、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力をサンプリングし、これが例えば「１２６」というように、８ビッドの中央値「１２８」からずれていた場合には、トナー濃度検知センサ１１９に印加する制御電圧（ＴＳＧ）を調整して、センサ出力が「１２８」となるようにする。このようなセンサ出力の調整は、ゲイン調整と称される。

ゲイン調整部３０１には、プロコンを行うタイミングであることを示すプロコン信号が入力され、該信号が入力されると、ゲイン調整部３０１はゲイン調整を実施する。

ところで、図１７（ａ）に示すように、現像槽１１１内の現像剤のトナー濃度が均一なときは、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力をサンプリングして、サンプリングした値が、出力の基準値（ここでは１２８）となるように、制御電圧を調整することができる。

しかしながら、図１７（ｂ）に示すように、プロコンに入る直前にトナー補給が行われて、現像槽１１１内の現像剤のトナー濃度が不均一な状態にあって、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力をサンプリングするタイミングと、補給されたトナーが偏っている現像剤部分がトナー濃度検知センサ１１９を通過するタイミングとが重複してしまうと、サンプリングしたセンサ出力が異常に低くなる（トナー濃度が異常に高くなる）。そのため、この異常なセンサ出力を、基準値（ここでは１２８）となるように制御電圧を調整すると、問題のないトナー濃度の現像剤を読み取ったセンサ出力が、基準値となるどころか、かなり大きく上方にずれてしまう。

このような問題は、補給されたトナーが現像剤に十分に混じりこみ、現像槽１１１内の現像剤のトナー濃度の不均一が是正されるのをまって、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力をサンプリングして、制御電圧を調整することで解決できる。

しかしながら、現像剤が現像槽１１１を１周するのには、前述したように、本実施例では、２２秒ほどかかるため、４秒程度のプロコン所要時間を大きく超えてしまうため、プロコン時のマシーン非稼動時間が長くなるといった別の問題が発生する。

そこで、本実施形態の画像形成装置においては、図１８に示すように、プロコンに備え、ジョブ中に、現像剤が現像槽１１１を１周循環するのに要する１循環相当時間分の、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の移動平均値を算出しておく。そして、プロコン時は、トナー濃度検知センサ１１９のサンプリングは行わず、算出しておいた１循環相当時間分の移動平均値が、基準値となるように、制御電圧を調整する。

これにより、たとえ、図１８に示すように、プロコン前にトナー補給があって、現像剤のトナー濃度が不均一であったとしても、１循環相当時間分の平均値をとることで、平均化されているので、補給されたトナーによるトナー濃度の不均一の影響は小さく、正確なゲイン調整を行うことができる。

また、上述したように、本発明が用いるトナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力に基づいてトナーエンプティーを検出する手法では、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力を所定の周期でサンプリングしてＴＣＳを算出し、また、これを基にＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出している。ＴＣＳ、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅの算出は、現像装置２における第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３を駆動するモータ等の駆動手段（図示せず）が駆動している間は、常時実施される。したがって、トナーエンプティー検出のために算出されるＴＣＳや、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを用いることで、現像剤が現像槽１１１を１周する間のセンサ出力の移動平均値については、簡単に求めることができる。

以下、このようなゲイン調整を可能にする構成について、より詳しく説明する。図１６に示すように、本実施形態の画像形成装置は、トナーエンプティー検出部２００に加えて、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７とを備えている。トナーエンプティー検出部２００、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７とで、監視検出部が構成されている。

ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６は、現像剤が現像槽１１１を１周循環するのに要する１循環相当時間分の、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の移動平均値を算出するものである。ここでは、１循環相当時間を、算出単位としているが、１循環相当時間以上であればよく、移動平均値の算出単位は、１循環相当時間を超えていてもよい。

トナーエンプティー検出部２００には、ＴＣＳ算出部２０１が備えられ、センサ出力としてＴＣＳが算出されているので、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６は、ＴＣＳの移動平均値であるＴＣＳ_Ａｖｅを算出する。

具体的には、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６には、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２にて算出されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが入力されるようになっており、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを用いて、ＴＣＳ_Ａｖｅを算出する。

ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６は、１循環相当時間分のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを、画像形成装置の電源が入っている状態では常に保持しておき、新しいＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが１つ入力される度に、１番古いＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを１つ消去していくことで、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅの移動平均値を算出し、これが、ＴＣＳの移動平均値であるＴＣＳ_Ａｖｅとなる。

ゲイン調整部３０１は、プロコン時、トナー濃度検知センサ１１９のサンプリングは行わず、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６が算出した最新のＴＣＳ_Ａｖｅを用いて、この値が、トナー濃度検知センサ１１９の基準値（ここでは１２８）となるように、制御電圧を調整する（ゲイン調整を行う）。

図１９に、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６における、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出のイメージを示す。ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６は、１循環相当時間のブロック数に相当するＫ個の箱を有しており、この箱の中に、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２で算出されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが１個目から順に入力されていく。本実施例では、前述したように、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅは、２．２ｍｓｅｃ毎に算出され、１循環相当時間のブロック数は「１０」であるので、２．２ｍｓｅｃ毎に箱が１個ずつ埋まっていき、１０個の箱は、２．２ｍｓｅｃ×１０で満たされる。１０個の箱が満たされると、１０個の箱の中のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅをトータルし、それを１０で割って、１循環相当時間のＴＣＳの平均値（ＴＣＳ_Ａｖｅ）を算出する。

１１番目のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅは、１１個目の箱に入力される。１１個目の箱への値の入力と共に、最も古いＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを記憶している１個目の箱の値がクリアされ、２個目〜１１個目までの１０個の箱の中のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅにて、次のＴＣＳ_Ａｖｅが算出される。同様にして、１２番目のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅは、１２個目の箱に入力され、ことのき、２番目のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが入力された２個目の箱の値はクリアされ、３個目〜１２個目までの１０個の箱の中のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅにて、次のＴＣＳ_Ａｖｅが算出される。
る。

このように、１０個の箱が空の場合は、ＴＣＳ_Ａｖｅの算出に、２．２ｍｓｅｃ×１０の時間がかかるが、１０個の箱が満杯となった以降は、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅの算出周期と同じ周期でＴＣＳ_Ａｖｅは算出される。

次に、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７について説明する。SRAMにて構成されているＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６は、画像形成装置の電源が切られたり、スリープモードや夜間モード等に入ったりして電源が遮断されると、上述した１０個の箱の値を保持できない。

しかしながら、上述したように、ＴＣＳ_Ａｖｅは、プロコン時に実施するゲイン調整に備えて必要であり、電源立上げ直後や、スリープモード、夜間モードからの復帰のタイミングでプロコンが実施されることもあり、値を保持することが望ましい。

そこで、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７は、SRAMへの電源が遮断される前に、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６が最後に算出したＴＣＳ_Ａｖｅを、EEPROM（図示せず）に格納しておくようになっている。

ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７が用いるEEPROMは、画像形成装置が備えるものであっても、トナー補給装置２２が交換可能なトナーボトルであって、該トナーボトルにEEPROMが備えられている場合は、これを利用してもよい。

ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７は、次に画像形成装置の電源が入れられる、或いは、スリープモードや夜間モードからの復帰時に、EEPROMよりＴＣＳ_Ａｖｅを読み出して、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６の１０個の箱に書き込む。

これにより、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６は、立上げ直後や、スリープモードや夜間モードからの復帰時直後から、ＴＣＳ_Ａｖｅを算出することが可能となる。そして、ゲイン調整部３０１は、電源立上げ直後や、スリープモードや夜間モードからの復帰時直後のタイミングでプロコンが実施されても、問題なく、保持していたＴＣＳ_Ａｖｅに基づいて、ゲイン調整を行うことが可能となる。

しかも、上記ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７は、ＴＣＳ_Ａｖｅの格納のために使用されるEEPROMの格納領域を減らすために、ＴＣＳ_Ａｖｅを、「商」と「余り」の値で記憶させるようになっている。

例えば、電源オフ時のＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６の１０個の箱の値（ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ）が、図２０（ａ）に示すような値であったとする。１０個の箱の値（ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ）をそのまま格納すると、EEPROMには、１０バイトの記憶領域が必要となる。

ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７は、記憶領域を減らすために、ＴＣＳ_Ａｖｅの値である「１２６．７」を、図２０（ｂ）に示すように、商「１２６」と、余り「７」とで格納する。これによれば、EEPROMの記憶領域の使用は２バイトで足る。

そして、電源オン時、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７は、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６の、１０個の箱に、値（ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ）を戻す（展開）。この際、１０個の箱に、まず、商の値「１２６」を戻し、その後、余りの数「７」に対応した、７個分の箱の値に、「１」を足していく。

これにより、電源オン時のＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６の１０個の箱の値（ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ）は、図２０（ｃ）に示すような値となる。図２０（ｃ）の例では、１〜７の箱（配列）に、余りの値が振り分けられている場合を示している。

図２０（ａ）と図２０（ｃ）とを比較すると分るように、１０個の箱の値は、若干異なるが、算出されるＴＣＳ_Ａｖｅは当然等しい。また、以降、ここで戻した１０個の値が、全て新しい値に置き換えられるまで、算出されるＴＣＳ_Ａｖｅには、完全同一に値を戻した場合と比べて、微細な違いはあるが、ゲイン調整の精度に影響を与えるようなものでは全くなく、誤差の程度である。

以上のように、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６が、循環相当時間以上を算出単位として、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の移動平均値を算出し、プロコン時、ゲイン調整部３０１は、算出された移動平均値が、トナー濃度検知センサ１１９の出力の基準値となるように、トナー濃度検知センサ１１９の制御電圧を調整する。

これにより、プロコンを実施する直前にトナー補給が成されるなどして、現像槽１１１内の現像剤のトナー濃度が不均一であったとしても、支障なく、プロコン時にゲイン調整を行うことができる。

〔実施の形態３〕
以下、本発明を実施するためのその他の形態について図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１、２で用いた部材と同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置においても、全体の構成については、実施の形態１の画像形成装置１００と同じである。異なるのは、図２１に示すように、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部（ブロック平均値格納部）２０８を備えており、トナー濃度検知センサ１１９の制御電圧を調整して、そのセンサ出力を調整するゲイン調整部３０１が、プロセス速度の切り換えに際して、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８にて格納されているＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅに基づいてゲイン調整を行う点である。

本実施形態の画像形成装置は、複数のプロセス速度を有しており、モードに応じてプロセス速度が変更されるようになっている。プロセス速度とは、感光体ドラム３の周速に等しく、例えば、厚紙に印刷する厚紙モードなどでは、プロセス速度は、普通紙に印刷するときのそれよりも低速へと切り換えられる。

以下、本実施形態の画像形成装置においては、プロセス速度を「低速（Ｌｏｗ）」と「中速（Ｍｉｄ）」の２つの速度間で切り換える構成として説明するが、もちろん、２段階以上の複数段階に切り換わる構成であってもよい。

プロセス速度が「低速（Ｌｏｗ）」と「中速（Ｍｉｄ）」との間で切り換えられると、これに伴い、現像装置２２における現像剤の搬送速度も「低速（Ｌｏｗ）」と「中速（Ｍｉｄ）」との間で切り換えられる。

ここで、問題となるのは、現像剤の搬送速度が変化すると、たとえトナー濃度に変化がなくとも、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力が変化することである。

図２２（ａ）に示すように、搬送速度「中速（Ｍｉｄ）」において「１２８」であったセンサ出力は、搬送速度が「低速（Ｌｏｗ）」となると、「１２８」よりも高い値となる。つまり、現像剤のトナー濃度は同じであるのに、トナー濃度が低下してような変化を示す。

また、図示してはいないが、搬送速度「低速（Ｌｏｗ）」において「１２８」であったセンサ出力は、搬送速度が「中速（Ｍｉｄ）」となると、「１２８」よりも低い値となる。つまり、現像剤のトナー濃度は同じであるのに、トナー濃度が上がったような変化を示す。

しかしながら、実施の形態１で説明したように、トナーエンプティー検出部２００は、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出し、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが連続して閾値を超えた回数（連続閾値超回数）に基づいてトナーエンプティーを判定するものである。

そのため、現像剤のトナー濃度が同じであるのに、現像剤の搬送速度の変化にて、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力がこのように変化すると、トナーエンプティーを正確に判定できなくなる。

これについて、もう少し詳しく説明する。例えば、図２２（ａ）に示すように、「中速（Ｍｉｄ）」から「低速（Ｌｏｗ）」への切り換えにて、センサ出力が高くなると、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが閾値を超えやすくなり、連続閾値超回数にカウントされやすくなる。また、トナーが補給されて、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが低くなっても、センサ出力が全体的に上がっているため、閾値以下になり難く、連続閾値超回数がリセットされにくくなる。その結果、トナーエンプティーでもないのに、連続閾値超回数のカウント値が、判定値に達してしまい、トナーエンプティーであるとの誤った判定（検出）が成されてしまう。

逆に、「低速（Ｌｏｗ）」から「中速（Ｍｉｄ）」への切り換えにて、センサ出力が低くなると、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが閾値を超え難くなり、連続閾値超回数にカウントされにくくなる。その結果、トナーエンプティーであるのに、連続閾値超回数のカウント値が、判定値に到達せず、トナーエンプティーの検出が遅れてしまう。

なお、図２２（ｂ）に示すように、このような現像剤の搬送速度の変化によるトナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力の変化（ズレ）は、ジョブを中断して行われる、トナー落下量を計測する落下量検知モード判定やプロコン時のゲイン調整、つまり、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力が、８ビッドの中央値「１２８」になるように制御電圧が調整されることで是正される。

しかしながら、落下量検知モード判定や、プロコンが実施されるよりも前に、上記のような誤検出や検出遅れが発生することが十分に考えられ、対策を講じる必要となる。

また、特に、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを算出し、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが連続して閾値を超えた回数（連続閾値超回数）に基づいてトナーエンプティーを判定する場合、連続閾値超回数のカウント値は、異なるジョブ間で持ち超され継続されるものである。

ところが、現像剤の搬送速度に違いによるセンサ出力の差が生じ、閾値を超えやすくなったり、超え難くなったりすると、連続閾値超回数のカウントを、ジョブ間で単純に継続させることができなくなり、閾値をプロセス速度毎に設定する必要がある。

しかしながら、連続閾値超回数のカウント値を、異なるプロセス速度間でも単純に継続させることができるよう各プロセス速度に応じた閾値を精度よく設定することは難しい。

そこで、本実施形態の画像形成装置では、プロセス速度の切り換えに備え、ジョブ終了時に、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２にて算出された最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを記憶しておく。そして、プロセス速度が切り換えられた際には、トナー濃度検知センサ１１９のサンプリングを行って、センサ出力が、記憶されている前回のジョブの最終のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと一致するように、制御電圧を調整する（ゲイン調整する）。

これにより、プロセス速度が切り換わったとしても、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力は、切り換え前における最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと一致するようになるので、異なるプロセス速度間で共通の閾値を用いて、連続閾値超回数に基づいたトナー切れを判定することができる。

以下、このようなゲイン調整を可能にする構成について、より詳しく説明する。図２１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、トナーエンプティー検出部２００に加えて、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８を備えている。トナーエンプティー検出部２００、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８とで、監視検出部が構成されている。

ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８は、ジョブが終了する毎に、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２で算出された、最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを記憶するものである。

ゲイン調整部３０１は、プロセス速度切換信号が入力されると、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力をサンプリングし、サンプリングしたセンサ出力が、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８に格納されたＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと一致するように、トナー濃度検知センサ１１９の制御電圧を調整する（ゲイン調整を行う）。

図２３に示すように、プロセス速度の切り換え時に、上記のようなゲイン調整を行うことで、プロセス速度が切り換わる度に、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力は、切り換わる前のジョブにおける最終のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと一致するように調整され、追随していく。

これにより、図２４（ａ）に示すように、補給用のトナーが十分にある場合は、検出されるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅも、８ビッドの中央値「１２８」に近い値であるので、上記のようなゲイン調整を行っても、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力は、８ビッドの中央値「１２８」になるように推移する。

これに対し、図２４（ｂ）に示すように、補給用のトナーが少なくなってきて、トナーエンプティー（トナーエンド）に近づくと、検出されるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅは中央値の「１２８」よりも、段々と上がっていく。そして、上記のようなゲイン調整を行うことで、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力も段々と上がっていくこととなる。

また、上記ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８についても、実施の形態２のＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７と同様の理由で、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを、EEPROMに格納する構成となっている。EEPROMに格納しておくことで、画像形成装置の電源が切られたり、スリープモードや夜間モード等に入ったりして、制御部のSRAMの電源が遮断されてとしても、値を保持することができる。

したがって、電源立上げ時や、スリープモード、夜間モードからの復帰時に、搬送速度の切り換えが行われる場合でも、センサ出力を前のジョブのＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅに合わせるようなゲイン調整が可能になる。

なお、プロセス速度の切り換え時に実施されるゲイン調整は、低速（Ｌｏｗ）から中速（Ｍｉｄ）、中速（Ｍｉｄ）から低速（Ｌｏｗ）の両方に必ずしも実施する構成とする必要はない。例えば、低速（Ｌｏｗから中速（Ｍｉｄ）、中速（Ｍｉｄ）から低速（Ｌｏｗ）の何れか、トナーエンプティー検知への影響が大きい方にのみ行う構成としてもよい。

また、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８は、ジョブ終了時に、最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを格納するにあたり、最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、補給されたトナーが偏っている部分の現像剤の透磁率を検知したトナー濃度検知センサ１１９の出力をサンプリングして算出している場合（図１５（ｂ）のブロック(5)(6)）は、この値を格納せずに、１つ前のジョブのＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅをそのまま保持するようになっている。

これにより、ジョブ終了時に算出された最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅが、補給されたトナーを読み取った値であっても、問題なく、ジョブ間で、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを一致させるようなゲイン調整が可能となる。

図２５に、プロセス速度が、中速（Ｍｉｄ）から低速（Ｌｏｗ）へと切り換える必要がある場合に実施される、速度切り換え処理（サブルーチン）のフローチャートを示す。

現像装置の第１搬送部材１１２、１１３を駆動するモータの低速駆動をスタートさせ（Ｓ１）、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部２０２におけるＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ配列（図１１のＭ個の箱）へのデータ（ＴＣＳ）入力を待機する（Ｓ２）。

このあと、ＴＣＳ算出部２０１にてＴＣＳのサンプリングを開始し（Ｓ３）、リトライ回数をリセットする（Ｓ４）。リトライ回数とは、ゲイン調整を完了するまでに要した回数をカウントするものである。

次に、ＴＣＳ出力を読み取って（Ｓ５）、リトライ回数を１ＵＰした後（Ｓ６）、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８よりＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを取得し、Ｓ５でサンプリングした値と比較する（Ｓ７）。ここで、差分が例えば「３」以内であれば、一致と判断し、Ｓ１１に進む。

一方、Ｓ７において、差分が「３」を超えている場合は、不一致と判断し、Ｓ８に進む。Ｓ８では、Ｓ５でサンプリングしたＴＣＳが、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８より取得したＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅに等しくなるように、その差分に基づいた調整値を、現在の制御電圧よりマイナスした、新しい値の制御電圧を算出する。

Ｓ９においては、Ｓ８において算出した新しい制御電圧を、トナー濃度検知センサ１１９に印加し、再度、ＴＣＳ出力をサンプリングする（Ｓ１０）。そのあと、リトライ回数を１ＵＰした後（Ｓ６）、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８より取得したＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと、Ｓ１０でサンプリングした値とを比較する（Ｓ７）。Ｓ７〜Ｓ１０、Ｓ６の処理を、Ｓ７でＹＥＳと判断するまで実施する。

Ｓ７においては、差分が許容範囲内となり、一致と判断して進むＳ１１においては、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ配列へのデータ（ＴＣＳ）入力を再開する。その後、この、プロセス速度の切り換え時に入るサブルーチンを抜け、図示しないメインフローへと戻る。

図２６（ａ）、図２６（ｂ）に、トナー濃度と、調整後の制御電圧との関係を示す。図２６（ａ）は、高印字状態の現像剤のもので、図２６（ｂ）低印字状態の現像剤のものである。両者を比較すると分るように、高印字状態の現像剤において、低印字状態の現像剤よりも、中速（Ｍｉｄ）と低速（Ｌｏｗ）との間で、制御電圧（ＴＳＧ）の差が大きいことがわかる。したがって、このような、プロセス速度切り換わり時のゲイン調整は、高印字ジョブが連続する場合に実施することがより効果的であると言える。

以上のように、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８がジョブ終了毎に、最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅを不揮発性メモリに記憶させ、ゲイン調整部３０１は、プロセス速度の切り換え時、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力をサンプリングし、その値が、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８に格納されているＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅとなるように、トナー濃度検知センサ１１９の制御電圧を調整する。

これにより、トナー濃度検知センサ１１９のセンサ出力は、プロセス速度が切り換えられても、切り換え前における最新のＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅと一致するようになるので、異なるプロセス速度間で共通の閾値を用いて、連続閾値超回数に基づいたトナー切れを判定することができる。

また、実施の形態１〜３の画像形成装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより、これら画像形成装置をコンピュータにて実現させるプログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に含まれる。

つまり、実施の形態１〜３の画像形成装置において、トナーエンプティー検出部２００、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８等の各部を、ＣＰＵ等のプロセッサを用いてソフトウェアによって実現してもよい。この場合、実施の形態１〜３の画像形成装置は、トナーエンプティー検出部２００、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７、ＴＣＳ_Ｂ_の各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。

そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである実施の形態１〜３の画像形成装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、実施の形態１〜３の画像形成装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、実施の形態１〜３の画像形成装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記プログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

また、実施の形態１〜３の画像形成装置における、トナーエンプティー検出部２００、ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部２０６、ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部２０７、ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部２０８等の各部（各手段）は、ソフトウェアを用いて実現されるものに限らず、ハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うソフトウェアを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施の形態２と３との組み合わせなど、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 露光ユニット
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
４ クリーナユニット
５ 帯電器
３２ 制御装置
３２ 制御部
３３ 作像カウンタ
３５ ドットカウント装置
３６ 画像形成プロセス部
１００ 画像形成装置
１０２ トナー移送機構
１１１ 現像槽
１１２ 第１搬送部材
１１２ａ 第１搬送羽根
１１２ｂ 第１回転軸
１１２ｃ ギア
１１３ 第２搬送部材
２００ トナーエンプティー検出部
２０１ ＴＣＳ算出部
２０２ ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ算出部（ブロック平均値算出部）
２０３ 連続閾値超回数カウント部（連続閾値超回数計測部）
２０４ トナーエンプティー判定部
２０５ 閾値切換部
２０６ ＴＣＳ_Ａｖｅ算出部（移動平均値算出部）
２０７ ＴＣＳ_Ａｖｅ格納部（移動平均値格納部）
２０８ ＴＣＳ_Ｂ_Ａｖｅ格納部（ブロック平均値格納部）
３００ トナー濃度制御部
３０１ ゲイン調整部

Claims (16)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を循環搬送する循環搬送路内に、現像剤の搬送方向の一箇所に設けられたトナー補給口よりトナーが補給される現像装置を備えた画像形成装置に供され、前記循環搬送路を循環搬送される現像剤の透磁率を検知する透磁率センサの出力を用いて、補給用のトナーが無くなったトナー切れを判定するトナー切れ判定方法であって、
   透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、現像剤が前記循環搬送路を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、その１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値をブロック毎に算出する監視動作を行い、
   前記平均値が、前記透磁率センサの出力の基準値よりも高く設定された閾値を連続して超過した回数が、少なくとも前記１循環相当時間に相当するブロック数以上となった場合に、トナー切れと判定することを特徴とするトナー切れ判定方法。
2. 前記ブロックの時間幅は、ノイズを除去でき、かつ、前記平均値が前記閾値を連続して超過している状態においてトナーが補給された場合に、補給されたトナーが偏っている部分の現像剤の透磁率を検知した前記透磁率センサの出力をサンプリングして算出した前記平均値が、前記閾値以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトナー切れ判定方法。
3. 前記ブロックの時間幅は、さらに、前記閾値以下となる前記平均値が、連続して複数回算出されるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のトナー切れ判定方法。
4. 前記閾値は、前記透磁率センサの出力の基準値に加算する加算値として設定されており、トナー切れと判定するブロック数は、加算値が大きい場合に少なく、加算値が小さい場合に多く設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトナー切れ判定方法。
5. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部、前記現像剤収容部内で前記現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送部材、前記現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラ、及び前記現像剤収容部内に現像剤の搬送方向の一箇所よりトナーを補給するトナー補給口を備える現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備えた画像形成装置において、
   前記現像剤搬送部材にて循環搬送される現像剤収容部内の現像剤の透磁率を検知する透磁率センサと、
   前記透磁率センサの出力を周期的にサンプリングして、その値を基に前記トナー補給装置のトナー切れを検出する監視検出部とを有し、
   前記監視検出部は、
   前記透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、現像剤が前記循環搬送路を１周循環するのに要する１循環相当時間を均等に複数ブロックに分割し、その１ブロック分に相当する１ブロック時間分の平均値であるブロック平均値をブロック毎に算出するブロック平均値算出部と、
   前記ブロック平均値算出部にて算出されたブロック平均値が、透磁率センサの出力の基準値に対して一定値加算した閾値を連続して超過した回数を計測する連続閾値超回数計測部と、
   前記連続閾値超回数計測部にて計測された回数が、予め設定されている、前記１循環相当時間に相当するブロック数以上の値である判定値に到達した場合に、トナー切れと判定するトナー切れ判定部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記ブロックは、ノイズを除去でき、かつ、前記平均値が前記閾値を連続して超過している状態においてトナーが補給された場合に、この補給されたトナーを上層に保持した部分の現像剤の透磁率を検知した前記透磁率センサの出力を基に算出された前記平均値が、前記閾値以下となるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記ブロックは、さらに、前記閾値以下となる前記平均値が、連続して複数回検出されるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー切れと判定するブロック数は、前記閾値が大きい場合に少なく、前記閾値が小さい場合に多く設定されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記連続閾値超回数計測部は、複数設定されている閾値毎に、前記ブロック平均値が閾値を連続して超過した回数を計測し、
   前記トナー切れ判定部は、前記連続閾値超回数計測部にて閾値毎に計測されている回数の何れかが、閾値毎に設定されている判定値に到達した場合に、トナー切れと判定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記トナー補給装置内のトナー残量が予め定められた規定量以下となると、前記閾値を、前記基準値に近づける方向に切り換える閾値切換部を備えることを特徴とする請求項５〜９に記載の画像形成装置。
11. 透磁率センサの出力を、前記現像剤搬送部材が１回転するのに要する１回転相当時間よりも短い一定周期でサンプリングして１回転相当時間分の平均値である１回転平均値を、現像剤搬送部材が１回転する毎に算出する１回転平均値算出部を備え、
    前記ブロック平均値算出部は、前記１回転平均値算出部にて１回転毎に算出される１回転平均値を予め定められた個数分集めてその平均値を前記ブロック平均値として算出することを特徴とする請求項５〜１０に記載の画像形成装置。
12. 前記監視検出部は、さらに、
    前記１循環相当時間以上を算出単位として、前記透磁率センサの出力を一定周期でサンプリングして、それらの移動平均値を算出する移動平均値算出部と、
    画質調整時に、前記移動平均値算出部にて算出された値が、前記透磁率センサの出力の基準値となるように、前記透磁率センサの制御電圧を調整する第１ゲイン調整部とを備えることを特徴とする請求項５〜１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記移動平均値算出部は、前記ブロック平均値算出部にて算出されたブロック平均値に基づいて移動平均値を算出することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記移動平均値算出部にて算出された値を、不揮発性メモリに格納させる移動平均値格納部を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
15. 前記移動平均値格納部は、不揮発性メモリに対し、移動平均値を、商と余りで記憶させることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記監視検出部は、さらに、
    ジョブ終了毎に、前記ブロック平均値算出部にて算出された、最新のブロック平均値を、不揮発性メモリに記憶させるブロック平均値格納部と、
    プロセス速度の切り換え時に、前記透磁率センサの出力をサンプリングし、サンプリングした値が、前記ブロック平均値格納部に記憶されているブロック平均値となるように、前記透磁率センサの制御電圧を調整する第２ゲイン調整部とを備えることを特徴とする請求項５〜１５の何れか１項に記載の画像形成装置。

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