WO2019054522A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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WO2019054522A1
WO2019054522A1 PCT/JP2018/034944 JP2018034944W WO2019054522A1 WO 2019054522 A1 WO2019054522 A1 WO 2019054522A1 JP 2018034944 W JP2018034944 W JP 2018034944W WO 2019054522 A1 WO2019054522 A1 WO 2019054522A1
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WO
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toner
developer
image forming
forming apparatus
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/034944
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝也 野瀬
石田　祐介
貴則 飯田
昌志 脇坂
雄太 奥山
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer

Definitions

  • the present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine having a plurality of functions of these.
  • the developer that can be supplied into the developing device decreases. Therefore, even when the developer is replenished, the TD ratio (toner concentration, toner mass / sum of toner mass and carrier mass) of the developer in the developing device decreases. Therefore, the remaining amount of the developer in the developer supply container can be confirmed by detecting the TD ratio in the developing device.
  • the check of the remaining amount of developer in such a developer supply container is performed, for example, by executing the following mode. That is, when it is detected that the TD ratio in the developing device has decreased, the developer is forcibly supplied to the developing device from the developer supply container. Then, the TD ratio in the developing device is confirmed again, and if the TD ratio does not increase, it is determined that there is no remaining amount of developer in the developer supply container.
  • An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of shortening the return time when the toner concentration in the developer supply container is low.
  • An image carrier for transporting a developer including toner and carrier to develop an electrostatic latent image formed on the image carrier; a transport unit for transporting a developer in the developing device; A toner concentration detection unit provided for detecting a toner concentration in the developer in the developing device; a supply container detachably mountable to the image forming apparatus; and a toner supply container for storing the toner; A replenishment device for replenishing the toner in the replenishment container to the developing device; a drive unit for driving the conveyance unit and the replenishment device; the conveyance at a driving speed greater than the maximum driving speed of the conveyance unit at the time of image formation; An image forming apparatus having a control unit for driving information for replacing the supply container when the toner concentration based on the toner concentration detection unit is not driven by driving the unit for a predetermined period of time; There is provided.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an image forming apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of an image processing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the system configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the developing device and the toner supply structure according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic vertical cross-sectional view showing the developing device and the toner supply configuration according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view of the toner concentration sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of developer supply control according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart of the developer remaining amount detection sequence according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram comparing the comparative example and the embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart of a developer remaining amount detection sequence according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of the developer remaining amount detection sequence according to the third embodiment.
  • FIGS. 1 to 9 The first embodiment will be described using FIGS. 1 to 9. First, a schematic configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • Image forming apparatus [Image forming apparatus]
  • the image forming apparatus 100 of this embodiment has four image forming stations Y, M, C, and K provided with photosensitive drums 101Y, 101M, 101C, and 101K as image bearing members, respectively.
  • An intermediate transfer device 120 is disposed above each image forming station.
  • the intermediate transfer device 120 is configured such that an intermediate transfer belt 121 as an intermediate transfer member is stretched around the rollers 122, 123, 124 and travels (rotates) in the arrow direction.
  • the configuration of each of the image forming stations Y, M, C, and K has the same configuration except that the color of the toner is different. Therefore, hereinafter, the image forming station Y will be representatively described, and for the other image forming stations, suffixes M, C, and K indicating the configuration of the image forming station will be added to the reference numerals for explanation. Omit.
  • a primary charging device 102Y, a developing device 104Y, a cleaner 109Y, and the like are disposed around the photosensitive drum 101Y.
  • the configuration around the photosensitive drum and the image forming operation will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the photosensitive drum 101Y is rotationally driven in the arrow direction.
  • the surface of the photosensitive drum 101Y is uniformly charged by the charging roller type primary charging device 102Y which is contact charging.
  • An electrostatic latent image is formed on the charged surface of the photosensitive drum 101Y by being exposed by the laser light emitting element 103Y which is an exposure device.
  • the electrostatic latent image thus formed is visualized with toner by the developing device 104Y, and a toner image is formed on the photosensitive drum 101Y.
  • Toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are formed.
  • the toner image formed at the image forming station Y is transferred onto the intermediate transfer belt 121 made of polyimide resin by the primary transfer bias by the primary transfer roller 105Y. Similarly, toner images formed at other image forming stations are also transferred so as to be superimposed on the intermediate transfer belt 121.
  • the four-color toner image formed on the intermediate transfer belt 121 is transferred to a recording material (for example, a sheet material such as a sheet of paper or an OHP sheet) by a secondary transfer roller 125 as a secondary transfer unit disposed opposite to the roller 124. It is transferred to P.
  • the toner remaining on the intermediate transfer belt 121 without being transferred to the recording material P is removed by the intermediate transfer belt cleaner 114 b.
  • the recording material P to which the toner image has been transferred is pressed / heated by the fixing device 130 provided with the fixing rollers 131 and 132, and the toner image is fixed.
  • the primary transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 101Y after the primary transfer is removed by the cleaner 109Y, and the potential on the photosensitive drum 101Y is erased by the pre-exposure lamp 110Y (FIG. 2) to form the next image.
  • the image forming apparatus 100 has toner bottles 150Y, 150M, 150C, and 150K as developer replenishment containers storing therein developers for replenishment of respective colors (in the present embodiment, toners).
  • the toner bottles 150Y, 150M, 150C, and 150K are attachable to and detachable from the main body of the image forming apparatus 100, and toner can be replenished to the developing devices 104Y, 104M, 104C, and 104K of respective colors by the replenishment device 30 described later. It is.
  • the image forming apparatus 100 further includes a display unit 220 such as an operation panel.
  • a display unit 220 as display means is disposed on the side where the user operates the image forming apparatus, that is, on the near side, and can display various states of the image forming apparatus 100 and can make various settings of the image forming apparatus 100.
  • the various states of the image forming apparatus 100 may be displayed on an external terminal such as a personal computer connected to the image forming apparatus 100.
  • the display unit is a personal computer, and a notification from a CPU 206 (FIG. 3 or the like) as a control unit, which will be described later, is sent to the personal computer.
  • the image processing unit receives color image data as RGB image data from an external device (not shown) such as a document scanner or a computer (information processing apparatus) as needed through an external input interface (external input I / F) 200. Be done.
  • an external device not shown
  • an external input interface external input I / F
  • the LOG conversion unit 201 converts luminance data of RGB image data input based on a look-up table (LUT) composed of data stored in the ROM 210 into CMY density data (CMY image data).
  • the masking UCR unit 202 extracts black (K) component data from the CMY image data, and performs matrix operation on the CMKY image data in order to correct color turbidity of the recording color material.
  • a look-up table unit (LUT unit) 203 is provided for each color of CMYK image data input using a gamma look-up table ( ⁇ look-up table) in order to match the image data with the ideal gradation characteristic of the printer unit. Apply density correction.
  • the ⁇ lookup table is created based on the data expanded on the RAM 211, and the table contents are set by the CPU 206.
  • the pulse width modulation unit 204 outputs a pulse signal of a pulse width corresponding to the level of the image data (image signal) input from the LUT unit 203.
  • the laser driver 205 drives the laser light emitting element 103 based on this pulse signal, and the photosensitive drum 101 is irradiated to form an electrostatic latent image.
  • the video signal count unit 207 integrates the level (0 to 255 level) for each pixel (in this embodiment, at 600 dpi) of the image data input to the LUT unit 203 for one image surface.
  • This image data integration value is called a video count value.
  • This video count value is the maximum value 529 when the output image is all 255 levels on the entire A4 side.
  • the video count value can be obtained by similarly calculating the image signal from the laser driver 205 using the laser signal count unit 208 instead of the video signal count unit 207. Is possible.
  • the image forming control unit 209 drives and controls the configuration of each unit of each image forming station described above.
  • the laser driver 205 drives the laser light emitting element 103 via the image formation control unit 209 by a pulse signal based on image data.
  • the image forming apparatus 100 is compatible with a wide range of productivity of 35 to 70 ppm (the number of output sheets per minute), and image formation is performed at a plurality of process speeds with the same hardware configuration. It is possible to do. For example, in a 70 ppm machine having a productivity of 70 ppm, image formation is performed at a process speed of 300 mm / sec, and in the same 35 ppm machine, at a process speed of 150 mm / sec.
  • the developing device 104 ⁇ / b> Y of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the configuration of the developing devices 104M, 104C, and 104K for the other colors is the same as that of the developing device 104Y, and thus the description thereof is omitted.
  • the developing device 104 ⁇ / b> Y includes a developing container 20, and the developing container 20 contains, as a developer, a two-component developer including nonmagnetic toner and a carrier having magnetism. Further, in the developing container 20, there are provided a developing sleeve 24 as a developer carrying member and a brush cutting member 25 for regulating a brush (magnetic brush) of the developer carried on the developing sleeve 24.
  • the inside of the developing container 20 is divided into the developing chamber 21a and the agitating chamber 21b in the horizontal direction by a partition 23 whose substantially central portion extends in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. And the stirring chamber 21b.
  • a first conveyance screw 22a and a second conveyance screw 22b as conveyance members are disposed in the developing chamber 21a and the stirring chamber 21b, respectively.
  • the first conveyance screw 22a is disposed substantially in parallel along the axial direction of the developing sleeve 24 at the bottom of the developing chamber 21a, and rotates to rotate the developer in the developing chamber 21a. Transport in one direction along the axial direction.
  • the second conveyance screw 22b is disposed at the bottom of the stirring chamber 21b substantially in parallel with the first conveyance screw 22a, and conveys the developer in the stirring chamber 21b in the direction opposite to the first conveyance screw 22a.
  • the first conveyance screw 22a and the second conveyance screw 22b are rotationally driven by the developing motor 28 as a driving unit.
  • the developing motor 28 may also drive the developing sleeve 24. Further, the developing motor 28 can drive the first conveyance screw 22 a and the second conveyance screw 22 b variably.
  • the developer is transported through the openings (i.e., communicating portions) 26 and 27 (see FIG. 5) at both ends of the partition 23 by the transport by the rotation of the first and second transport screws 22a and 22b.
  • the stirring chamber 21b In the present embodiment, the developing chamber 21a and the agitating chamber 21b are disposed horizontally on the left and right, but in a developing device in which the developing chamber 21a and the agitating chamber 21b are disposed vertically, or in other developing devices, The invention is applicable.
  • the developing sleeve 24 is rotatably disposed at this opening so that a part of the developing sleeve 24 is exposed in the photosensitive drum direction.
  • the diameter of the developing sleeve 24 is 18 mm
  • the diameter of the photosensitive drum 101Y is 30 mm
  • the closest region between the developing sleeve 24 and the photosensitive drum 101Y is a distance of about 300 ⁇ m.
  • the developing sleeve 24 rotates in the direction of the arrow (counterclockwise) at the time of development, and carries the two-component developer whose layer thickness is regulated by the magnetic brush scooping by the scooping member 25.
  • the developing sleeve 24 transports the developer whose layer thickness is regulated to the developing area A facing the photosensitive drum 101Y, supplies the developer to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101Y, and develops the latent image.
  • a developing bias voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied to the developing sleeve 24 from a power supply.
  • the peak-to-peak voltage Vpp is 1600 V
  • the frequency f is an AC voltage of 11 kHz.
  • the DC voltage value and the AC voltage waveform are not limited to this.
  • the ear cutting member (regulating blade) 25 is formed of a nonmagnetic member made of plate-like aluminum or the like extending along the longitudinal axis of the developing sleeve 24.
  • the ear-cutting member 25 is disposed upstream of the photosensitive drum 101Y in the rotational direction of the developing sleeve. Then, both the toner and the carrier of the developer pass between the tip of the ear-cutting member 25 and the developing sleeve 24 and are sent to the developing area A.
  • the gap between the ear-cutting member 25 and the surface of the developing sleeve 24 is regulated, and the amount of developer conveyed to the developing area Adjusted.
  • the developer coating amount per unit area on the developing sleeve 24 is regulated to 30 mg / cm 2 by the brush cutting member 25.
  • the gap between the ear-cutting member 25 and the developing sleeve 24 is set to 200 to 1000 ⁇ m, preferably 300 to 700 ⁇ m. In this embodiment, it is set to 400 ⁇ m.
  • the developing sleeve 24 of the developing device 104Y moves in the forward direction of the moving direction of the photosensitive drum 101Y, and the peripheral speed ratio moves by 1.80 times the photosensitive drum.
  • the circumferential speed ratio may be set to be more than 0 times and 3.6 times or less, preferably 0.5 times or more and 2.0 times or less. The larger the transfer speed ratio, the higher the development efficiency. However, if the transfer speed ratio is too large, problems such as toner scattering and developer deterioration occur, so it is preferable to set within the above range.
  • an inductance sensor 401 as a toner concentration detecting means is provided below the wall outside the stirring chamber 21b (opposite to the developing chamber 21a) so that the detection surface is exposed to the stirring chamber 21b. Is fixed.
  • the inductance sensor 401 detects the magnetic permeability in the developing container, and detects and detects the toner concentration (TD ratio) of the developer being conveyed by the second conveyance screw 22b, as described in detail later. Output voltage according to the result.
  • the inductance sensor 401 is located downstream of the center of the stirring chamber 21b in the developer transport direction, and in front of the communication portion 26 for delivering the developer from the stirring chamber 21b to the developing chamber 21a. Is located in [Developer]
  • the toner has colored resin particles including a binder resin, a colorant, and, if necessary, other additives, and colored particles to which an external additive such as colloidal silica fine powder is externally added.
  • the toner is a negatively chargeable polyester resin, and the volume average particle diameter is preferably 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. More preferably, it is 8 micrometers or less.
  • toners having a low melting point or toners having a low glass transition point Tg (for example, Tg ⁇ 70 ° C.) are often used in order to improve fixability.
  • the toner may contain a wax.
  • the developer of this embodiment is a pulverized toner containing a wax.
  • the carrier for example, surface oxidized or unoxidized iron, metals such as nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earths and their alloys, oxide ferrites, etc. can be suitably used, and their magnetic properties
  • the method for producing the particles is not particularly limited.
  • the carrier has a weight average particle diameter of 20 to 60 ⁇ m, preferably 30 to 50 ⁇ m, and a resistivity of 10 7 ⁇ cm or more, preferably 10 8 ⁇ cm or more. In the present embodiment, one of 10 8 ⁇ cm was used.
  • the volume average particle diameter of the toner used in the present embodiment was measured by the following apparatus and method.
  • a measuring apparatus SD-2000 sheath flow electrical resistance type particle size distribution measuring apparatus (made by Sysmex Corporation) was used.
  • the measuring method is as follows. That is, 0.1 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate as a dispersant, is added to 100 to 150 ml of an electrolytic aqueous solution of 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride, and 0.5 to 50 mg of a measurement sample Add.
  • the electrolytic aqueous solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser.
  • the particle size distribution of particles of 2 to 40 ⁇ m is measured using a 100 ⁇ m aperture as an aperture to obtain a volume average distribution.
  • the volume average particle size is obtained from the volume average distribution thus determined.
  • the resistivity of the carrier used in this embodiment used the cell of the sandwich type whose measurement electrode area is 4 cm, and the distance between electrodes is 0.4 cm.
  • the applied voltage E (V / cm) between both electrodes was applied to one of the electrodes under a pressure of 1 kg, and the resistivity of the carrier was measured by the method of obtaining the resistivity of the carrier from the current flowing through the circuit. [Developer supply]
  • a replenishing device 30 as a replenishing device for replenishing the developing device 104Y with a developer is disposed above the developing device 104Y.
  • Developer is supplied to the hopper 31 from a toner bottle 150Y as a developer supply container.
  • the toner bottle 150Y supplies the two-component developer for replenishment stored by a drive mechanism (not shown) to the hopper 31.
  • This supply operation is performed, for example, based on the detection result of a sensor that detects the amount of developer in the hopper 31. That is, when the amount of the developer in the hopper 31 is smaller than the predetermined amount by this sensor, the above-described drive mechanism is driven to supply the developer from the toner bottle 150Y into the hopper 31.
  • the hopper 31 is provided at its lower portion with a screw-like replenishment conveyance member, that is, the replenishment screw 32, and one end of the replenishment screw 32 extends to the position of a developer replenishment port 33 provided at the rear end of the developing device 104Y.
  • the developer supply port 33 communicates with the stirring chamber 21 b of the developing container 20.
  • the replenishment screw 32 is rotationally driven by a replenishment motor 34 as a replenishment drive unit. Therefore, the replenishment screw 32 is rotated by the drive of the replenishment motor 34, conveys the developer from the hopper 31 and replenishes the developer into the stirring chamber 21b.
  • the toner consumed by the image formation is replenished from the hopper 31 to the developer replenishing port 33 into the developing container 20 by the rotational force of the replenishing screw 32 and the gravity of the developer.
  • the amount of developer for replenishment which is replenished from the hopper 31 to the developing device 104Y is roughly determined by the number of rotations of the replenishment screw 32.
  • the number of rotations is determined by the CPU 206 as a control unit (control unit) based on the video count value of the image data, the detection result of the inductance sensor 401 installed in the developing container 20, and the like. Details of such control of toner replenishment will be described later. [Delivery of surplus developer in developing device]
  • the second transport screw 22 b includes a first spiral portion 301, a second spiral portion 302, and a third spiral portion 303 in which spiral blades are provided around the rotation shaft.
  • the first spiral portion 301 transports the developer in the developing container 20 from the communication portion 27 to the direction of the communication portion 26, that is, to the downstream side of the normal circulation path.
  • the second spiral portion (return screw) 302 is different from the first spiral portion in the direction of the blade, and is connected to the downstream side of the developer conveyance direction by the first spiral portion 301. Then, the second spiral portion 302 transports the developer so as to push back from the outside of the normal circulation path into the circulation path.
  • a communication portion 26 is provided at a position opposed to the connection portion between the first spiral portion 301 and the second spiral portion 302.
  • a discharge opening 305 for discharging a part of the circulating developer to the outside of the developing container 20 is provided upstream of the second spiral portion 302 in the transport direction.
  • the third spiral portion 303 discharge screw which transports the developer in the same direction as the first spiral portion 301 through the discharge opening 305 and the developer not pushed back by the second spiral portion 302.
  • the outlet 306. The developer having reached the discharge port 306 is discharged from the discharge port 306 to the outside of the developing container 20 as a surplus developer by free fall. The excess developer discharged is collected in a collection container (not shown).
  • the length, diameter, and pitch of the second spiral portion 302 are appropriately changed in accordance with the configuration and discharge conditions of the developing device 104Y, the amount of developer in the developing container 20, and the target discharge amount. Ru.
  • the length of the second spiral portion 302 is too long, the discharge of the developer is suppressed more than necessary, and therefore, the deterioration of the charging performance of the developer proceeds.
  • the length of the second spiral portion 302 is too short, the developer is discharged more than necessary, the amount of developer decreases, and the coat of the developer on the developing sleeve 24 becomes unstable. I will.
  • the image forming apparatus 100 is an image forming apparatus corresponding to the productivity of the wide range of 35 to 70 ppm, and has a plurality of process speeds. Further, when the recording material is thick paper, the image forming apparatus 100 can also make the process speed slower than when the recording material is plain paper.
  • the drive speed of the developing device 104Y is adjusted in order to stably control the image density with respect to such a change in process speed. That is, the CPU 206 (see FIG. 4) also adjusts the rotational speeds of the developing sleeve 24 in the developing device 104Y and the first conveyance screw 22a and the second conveyance screw 22b in order to stabilize the development efficiency.
  • the developing sleeve 24 is rotationally driven at 573 rpm and the first and second conveying screws 22 a and 22 b are at 700 rpm.
  • the developing sleeve 24 is rotated at 286 rpm, and the first and second conveying screws 22a and 22b are rotated at 350 rpm.
  • the developing sleeve 24 is rotationally driven at 229 rpm, and the first and second conveying screws 22a and 22b are rotated at 280 rpm.
  • a disc-shaped flange portion 304 is provided so as to cover a part of the discharge opening 305 at the uppermost stream in the transport direction of the second spiral portion 302 of the second transport screw 22b.
  • the collar portion 304 is a difference in the inertial force of the developer conveyed toward the discharge opening 305 due to the difference in the conveyance capabilities of the first spiral portion 301 and the second spiral portion 302 of the second conveyance screw 22 b.
  • Have the ability to reduce The collar portion 304 eliminates the developer falling to the discharge opening 305 from the blade cut of the uppermost stream portion of the second spiral portion 302, and stabilizes the discharge amount of the developer.
  • the flange portion 304 covers the end of the second spiral portion 302 opposite to the discharge opening 305 so that the valley portion of the screw blade is not exposed to the discharge opening 305. As a result, even if the rotational speed of the second conveyance screw 22 b fluctuates, a stable discharge amount can be secured. [Inductance sensor]
  • the inductance sensor 401 as a toner concentration detecting means for detecting information on toner concentration which is a ratio of toner to carrier in the developing container 20, that is, TD ratio (sum of toner mass / toner mass and carrier mass) will be described.
  • the inductance sensor 401 includes a bundle for applying a power supply voltage (5.0 V in this embodiment), a bundle for applying a control voltage (4.0 to 6.0 V in this embodiment), and a bundle for grounding. The lines are connected. Further, in the inductance sensor 401, a bundle for an output voltage of a detection result is connected to the CPU 206.
  • the inductance sensor 401 detects the magnetic permeability in the vicinity of the detection surface (sensor surface). Therefore, when the toner concentration in the developing container 20 decreases, the ratio of carriers in the vicinity of the detection surface relatively increases, and the magnetic permeability increases. And the output voltage which is a detection result of the inductance sensor 401 rises. Conversely, when the toner concentration in the developing container 20 becomes high, the ratio of carriers in the vicinity of the detection surface relatively decreases, and the magnetic permeability decreases. And the output voltage which is a detection result of the inductance sensor 401 falls.
  • the CPU 206 obtains the toner concentration in the developing container 20 from the detection result (output voltage) of the inductance sensor 401 from such characteristics.
  • the output of the inductance sensor 401 changes according to the bulk density of the developer even when the developer with the same toner concentration is present in the vicinity of the detection surface.
  • the toner charge amount of the developer decreases, so that the Coulomb repulsion between toner particles or carrier particles decreases, and the bulk density of the developer increases.
  • the toner charge amount of the developer increases, so that the Coulomb repulsion between toner particles or carrier particles increases, and the bulk density of the developer decreases. Therefore, even in the case of the developer having the same toner concentration, the output voltage is higher in the high temperature and high humidity environment than in the low temperature and low humidity environment.
  • the developer in the vicinity of the detection surface of the inductance sensor 401 The bulk density of the Specifically, under the influence of the slowing of the developer transport speed by the first and second transport screws 22a and 22b, the bulk density changes in the direction of increase and the output voltage of the inductance sensor 401 increases. .
  • the CPU 206 applies a control voltage to the inductance sensor 401 according to the operating environment (temperature, relative humidity, absolute moisture content) and process speed (such as plain paper mode and thick paper mode) of the developing device 104Y. Execute control to change the. Then, for the same toner concentration, an output voltage within the same or a predetermined range is output from the inductance sensor 401 regardless of changes in the environment or the process speed.
  • the operating environment temperature, relative humidity, absolute moisture content
  • process speed such as plain paper mode and thick paper mode
  • the roller 122 is a backup roller provided at a position substantially facing the toner density sensor 140 with the intermediate transfer belt 121 interposed therebetween.
  • the roller 122 presses the intermediate transfer belt 121 from the inner peripheral surface side of the intermediate transfer belt 121 to support the intermediate transfer belt 121.
  • a sliding member with a simple configuration may be provided instead of the roller 122.
  • the toner density sensor 140 is generally used when controlling the amount of applied toner for reproducing the amount of applied toner (adhesion amount, density) of the input image in the output image. That is, the toner density sensor 140 is an applied amount detection unit that detects the amount of applied toner of the toner image transferred to the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 121. The toner density sensor 140 of the present embodiment detects the amount of light reflected from the toner image on the intermediate transfer belt 121. Information of the detected amount of reflected light is sent to the CPU 206, and the CPU 206 obtains the amount of applied toner of the toner image from the information of the amount of reflected light.
  • control toner image (toner patch T) formed under predetermined conditions is transferred to the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 121, and the toner density sensor 140 uses the toner patch T. Detect the amount of applied toner.
  • the CPU 206 controls the image forming condition from the detected value to obtain an appropriate output image.
  • the toner concentration sensor 140 will be described in detail.
  • the toner density sensor 140 is a reflection type density sensor as shown in FIG. 6, and from a light emitting portion 411 such as an LED, light receiving portions 412a and 412b such as a photodiode, and an IC 413 for controlling the amount of light emitted from the light emitting portion 411.
  • a light emitting portion 411 such as an LED
  • light receiving portions 412a and 412b such as a photodiode
  • an IC 413 for controlling the amount of light emitted from the light emitting portion 411.
  • Configured The light emitting unit 411 is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the normal line of the intermediate transfer belt 121, and emits light toward the intermediate transfer belt 121.
  • the light receiving unit 412 a is disposed at a position symmetrical to the light emitting unit 411 about the normal line of the intermediate transfer belt 121, and receives specular reflection light from the toner patch T.
  • the light receiving unit 412 b is disposed on the light emitting unit 411 side with respect to the normal line of the intermediate transfer belt 121 at an angle of 60 degrees with respect to the normal line, and receives irregularly reflected light from the toner patch T.
  • FIG. 6 shows the case where the toner patch T passes through the detection area of the toner density sensor 140.
  • the reason for detecting both regular reflection and diffuse reflection for the toner patch T will be described.
  • the specular reflection P wave tends to be reduced and saturated.
  • the light amount of the diffusely reflected S-wave tends to maintain linearity.
  • the irregular reflection S wave tends to be reduced and saturated.
  • the light quantity of the regular reflection P wave tends to maintain linearity. Therefore, by using both regular reflection P wave and irregular reflection S wave in combination, it is possible to detect the toner patch T with low to high density of the applied toner amount with high accuracy.
  • the IC 413 controls the amount of light emitted from the light emitting unit 411 by adjusting the voltage applied to the light emitting unit 411 in the toner concentration sensor 140.
  • the reflected light amount from the same object is different. That is, the stronger the emitted light, the more the amount of light reflected from the object.
  • the IC 413 operates the toner density sensor 140 at a light amount level suitable for detecting the density of the toner patch.
  • the light amount level suitable for detecting the density of the toner patch is the amount of light which can obtain good sensitivity to both the low density and high density toner patches. As the light intensity of the low density toner patch decreases, the absolute value of the reflected light amount decreases, and it tends to be difficult to distinguish the gloss unevenness on the surface of the intermediate transfer belt 121. Further, the toner patch of high density tends to be desensitized to the density change of the toner patch as the light quantity is increased. Therefore, it is preferable that the light amount level suitable for detecting the density of the toner patch can be distinguished from the gloss unevenness of the surface of the intermediate transfer belt 121 which is the base of the reflected light amount of the low density toner patch.
  • the light amount level suitable for detecting the density of the toner patch is preferably a light amount level in which the reflected light amount of the high density toner patch has a good sensitivity to the density change of the toner patch.
  • the appropriate light amount level is adjusted so that the light amount reflected from the surface of the intermediate transfer belt 121 (the surface of the intermediate transfer belt 121 on which the toner image is not formed) becomes the target light amount level.
  • a light amount level is adopted such that the average reflected light amount on one circumference of the surface of the intermediate transfer belt 121 is 3.5 ⁇ 0.05 [V].
  • the CPU 206 calculates the difference amount (voltage value) between the amount of light reflected (voltage value) from the surface of the intermediate transfer belt 121 and the amount of light reflected (voltage value) from the toner image formed on the intermediate transfer belt 121. Then, based on the calculated difference amount, the amount of applied toner on the toner image is detected.
  • the CPU 206 suitably changes the image forming conditions when outputting the output image, in order to reproduce the toner bearing amount of the input image on the output image. Specifically, based on the detection result of the toner application amount of the toner patch formed on the intermediate transfer belt 121 by the toner concentration sensor 140, the CPU 206 determines the charge potential, the development potential, the exposure amount, and the toner concentration target in the developing device. Change image forming conditions such as values.
  • the toner density sensor 140 is in the main scanning direction of the image forming apparatus (direction orthogonal to the rotation direction of the intermediate transfer belt 121) with respect to the rotation direction of the intermediate transfer belt 121. It is arranged in two places on both sides respectively. This is because the toner density sensor 140 is also used to correct the color misregistration of the toner image of each color transferred onto the intermediate transfer belt 121. It is preferable that toner patches used for such control of color misregistration correction be formed on both sides in the main scanning direction of the intermediate transfer belt 121 in order to carry out color misregistration correction control more accurately. Therefore, in the present embodiment, the toner density sensor 140 is disposed on both sides in the main scanning direction of the intermediate transfer belt 121 (on the front side (side operated by the user) and the back side of the image forming apparatus 100).
  • the toner density sensor 140 on the back side in the main scanning direction for image density control of yellow and magenta, and the toner density sensor on the front side in the main scanning direction for image density control of cyan and black 140 are used respectively.
  • the CPU 206 executes developer replenishment control using information on both the video count signal information from the video signal count unit 207 (FIG. 3) and the detection result from the inductance sensor 401.
  • the CPU 206 calculates the video count replenishment amount M1 from the video count signal value Vc coming from the video signal count unit 207 using the not-shown replenishment amount conversion table of the video count signal (S1) ).
  • the video count signal replenishment amount conversion table is a table showing that the required toner replenishment amount increases because the consumed toner amount increases as the video count signal value increases.
  • the video count replenishment amount M1 120 mg
  • the CPU 206 calculates the toner concentration (TD ratio, hereinafter, TD) of the developer in the developing container 20 from the detection result of the inductance sensor 401 (S2).
  • the inductance sensor 401 is applied with the power supply voltage of 5.0 V and the control voltage (4.0 to 6.0 V), and the higher the TD, the smaller the output value is output.
  • the amount M2 of replenished inducted inductance according to the detection result of the inductance sensor 401 is calculated (S4).
  • Inducted replenishment amount M2 ⁇ TD ⁇ developer amount ⁇ FB ratio ⁇ .
  • the CPU 206 reads the remaining replenishment amount M3 from the previous replenishment (S5), and calculates the necessary replenishment amount M4 from the sum of the video count replenishment amount M1, the induct replenishment amount M2 and the remaining replenishment amount M3 described above (S5) S6). Then, the CPU 206 determines whether the calculated necessary replenishment amount M4 is a value of 0 or less or a positive value (M4> 0) (S7).
  • the necessary replenishment amount M4 is divided by the replenishment amount Mb (180 mg in the present embodiment) in one rotation of the replenishment screw 32, and the quotient is taken as the number of rotations B of the replenishment screw 32 and the remainder is the next image formation.
  • the remaining replenishment amount M3 is set (S9). The value of the remaining supply amount M3 is used for the next supply amount calculation in S5.
  • the video count replenishment amount M1 240 mg.
  • TD 9.7% detected with respect to the target toner concentration
  • TDtarget 10.0%
  • ⁇ TD 0.3%
  • the amount of inducted replenishment M2 30 mg.
  • the CPU 206 instructs the drive control device (not shown) of the replenishment motor 34 (FIG. 4) to rotate the replenishment screw 32 by the replenishment screw rotation number B (1 time in the above example) thus calculated.
  • the CPU 206 determines whether or not the image formation is completed (S11), returns to S1 when the image formation is continued, and executes the image formation completion operation when the image formation is completed.
  • the toner concentration (TD ratio) in the developing container 20 is stably controlled by performing the toner replenishment control according to the flowchart of FIG. 7. [Developer remaining amount detection sequence]
  • the CPU 206 can execute the developer remaining amount detection sequence when the following conditions are satisfied. That is, in the developer remaining amount detection sequence, when the toner concentration (TD) in the developing container 20 is not within the first range based on the detection result of the inductance sensor 401, the developer is transferred from the replenishing device 30 to the developing container 20. Supply Then, when the TD in the development container 20 after replenishment is not within the second range, for example, the display unit 220 (see FIG. 12) indicates that there is no remaining amount of developer in the toner bottle 150Y (in the developer supply container). Enable notification to 1).
  • the developer remaining amount detection sequence is a mode for notifying that there is no remaining amount of developer in the toner bottle 150Y as described above.
  • the absence of the residual amount of the developer in the toner bottle 150Y includes the case where the residual amount is 0 as well as the case where a small amount of the developer remains.
  • the residual amount of the developer in the toner bottle 150Y is confirmed by detecting the TD in the developing device 104Y with the inductance sensor 401.
  • the remaining amount of developer in the toner bottle 150Y is small. It can be inferred that Therefore, in this case, the developer in the toner bottle 150Y is forcibly replenished into the hopper 31 of the replenishing device 30, and the remaining amount of developer in the toner bottle 150Y is reduced as much as possible. Then, it is detected that the remaining amount of the developer in the toner bottle 150Y is considerably reduced or exhausted, and the user is notified of the fact that the user is prompted to replace the toner bottle 150Y.
  • the image forming apparatus 100 is capable of achieving a 35 to 70 ppm productivity with the same hardware configuration by changing the process speed by software, and an image compatible with a wide range. It is a forming device. Specifically, the image forming apparatus 100 can set five types of productivity of 35, 40, 50, 60, and 70 ppm with the same hardware configuration. Therefore, in S25, it is determined which setting of the image forming apparatus 100 is.
  • the image forming apparatus 100 of the present embodiment is a 35 ppm machine. That is, the image forming apparatus 100 performs image formation such as development with a productivity of 35 ppm. Therefore, the determination in S25 is "No", and in this case, the control of the developing device 104Y is changed to be equivalent to 70 ppm machine (S26). Specifically, the driving speed of the developing device 104Y is increased to 70 ppm equivalent. That is, the CPU 206 makes the developing motor so that the driving speed of the first and second conveying screws 22a and 22b is made faster than that at the time of developing the electrostatic latent image with toner when executing the developer remaining amount detection sequence. Control 28 (see FIG. 4).
  • the driving speed (rotational speed) of the first and second conveying screws 22a and 22b is changed from 350 rpm to 700 rpm at the time of development.
  • the developing sleeve 24 is also driven by the developing motor 28, the driving speed of the developing sleeve 24 is also changed.
  • the control voltage applied to the inductance sensor 401 is also changed so that the same output voltage is output for the same toner concentration as described above.
  • the 35 ppm image forming apparatus 100 is used, but when other image forming apparatuses (40, 50, 60 ppm machines) other than the 70 ppm machine are used, the same process is performed in S26. Control the On the other hand, if the image forming apparatus being used is a 70 ppm machine, the process proceeds to the next step S27 without changing particularly.
  • the CPU 206 immediately calculates the toner concentration TD2 in the developing container 20 from the output of the inductance sensor 401. Then, the CPU 206 calculates a difference ⁇ TD between the target toner concentration TDtarget and the detected toner concentration TD2 (S28).
  • the CPU 206 determines whether ⁇ TD is smaller than + 0.5% (second threshold smaller than the first threshold) (S29). That is, it is checked whether the target toner concentration TDtarget is sufficiently close to the target toner concentration TDtarget by the replenishment operation of S27 if ⁇ TD is larger than + 1.0% at the stage of entering the developer remaining amount detection sequence. In other words, the CPU 206 determines whether the TD in the development container 20 after replenishment is within the second range (TDtarget-TD ⁇ + 0.5%).
  • the CPU 206 judges that the toner bottle 150Y is empty (empty detection), and indicates that the toner bottle 150 is empty. Display on the display unit (UI) 220 (S31). Then, the developer remaining amount detection sequence is ended. That is, when the number of replenishments (forced replenishment count N) of the replenishment device 30 at the time of execution of the developer remaining amount detection sequence reaches Nempty and the TD degree in the development container 20 is not within the second range , And notify that there is no remaining amount of developer in the toner bottle 150Y.
  • the toner bottle empty judgment threshold Nempty is set to 20.
  • S32 it is determined whether the productivity setting of the image forming apparatus 100 being used is a 70 ppm machine. In the case of the 70 ppm machine, the developer remaining amount detection sequence is determined without any particular action and the developer is determined to be present in the toner bottle 150, and the image formation is continuously enabled.
  • the recovery state of the TD in the developing container 20 is determined from the detection result of the inductance sensor 401 every time the developer replenishment operation is performed in S27 to S30. Therefore, it can be notified that there is no remaining amount of developer in the toner bottle 150 in a state where the remaining amount of developer in the toner bottle 150 is small, that is, almost empty. That is, it can be displayed on the display unit 220 that the toner bottle 150 is empty. As a result, it becomes difficult to replace the toner bottle 150 in a state where the amount of residual developer is large, and it is possible to prevent an increase in running cost.
  • the driving speed of the developing device 104Y is made faster than at the time of normal image formation, that is, at the time of development.
  • a downtime for interrupting the image forming operation occurs. This downtime can be suppressed by shortening the operation of checking the remaining amount of developer in toner bottle 150, but toner bottle 150 can be easily replaced when the amount of remaining developer is large, and the running cost is high. Become. On the other hand, when such a confirmation operation is sufficiently performed, this down time becomes long.
  • the driving speed of the developing device 104Y is made faster than at the time of development. That is, the rotational speed of the first and second conveying screws 22a and 22b is made faster than at the time of development, so that the conveying speed of the developer in the developing container 20 is increased.
  • the time taken to determine the toner empty was calculated in the comparative example and the example in which the control of the present embodiment was performed.
  • the results are shown in FIG.
  • the calculation of FIG. 9 was performed with the following settings.
  • the comparative example and the example have the same configuration except that the driving speed of the developing device 104Y in the developer remaining amount detection sequence is different.
  • the amount of developer in the developing container 20 is 120 g.
  • the value of the toner bottle empty judgment threshold Nempty is set so that the recovery amount of ⁇ TD becomes 0.8% so that replenishment for 0.8% can be performed with a margin. Is set. That is, Nempty is set so as to be able to supply 960 mg of a toner amount of 0.8% (the amount of toner necessary for recovery of ⁇ TD) with respect to 120 g of the developer.
  • the amount Mb of the replenishing amount per one rotation of the replenishing screw becomes 180 mg or less, which is 180 mg in a normal time.
  • the time taken for the developer supplied from the developer supply port 33 to be transported to the first and second transport screws 22a and 22b in the developing container and to reach the inductance sensor 401 is as follows. is there. That is, when the rotational speed of the second conveying screw 22b is 350 rpm, it is 8 seconds, and when it is 700 rpm, it is 4 seconds.
  • the time taken to determine the empty state of the toner bottle 150Y is 12.6 seconds in total of 4.6 seconds + 8 seconds. Since it takes 0.43 seconds for one replenishment, in the case of the comparative example, the toner bottle empty judgment threshold Nempty is set to about 30 in order to reliably judge the toner bottle 150Y empty.
  • the time taken to determine whether the toner bottle 150Y is empty is 8.6 seconds + 4 seconds, which is a total of 8.6 seconds. Therefore, in the case of the embodiment, it is possible to set the toner bottle empty judgment threshold Nempty to about 20 in order to surely judge the toner bottle 150Y empty. As described above, in the embodiment, it is possible to shorten the down time of the developer remaining amount detection sequence without degrading the accuracy of the empty determination of the toner bottle 150Y.
  • the down time of the developer residual amount detection sequence is similarly measured in the 40, 50, and 60 ppm machines having the same hardware configuration. It can be suppressed.
  • the inductance sensor is configured to increase the transport speed of the second transport screw and increase the replenishment capability from the replenishment screw (make the drive speed of the replenishment device larger than the maximum drive speed at the time of image formation). The developer replenished quickly can be reached, and a greater downtime reduction effect can be obtained.
  • FIG. 10 A second embodiment will be described using FIG. 10 with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the wide-range productivity compatible image forming apparatus which realizes a plurality of productivity with the same hardware configuration has been described. That is, in the first embodiment, when the image forming apparatus has low productivity, the control corresponding to the image forming apparatus with high productivity is performed during the developer remaining amount detection sequence. Then, the arrival time of the replenishment developer to the inductance sensor is shortened, and the downtime due to the developer remaining amount detection sequence is reduced.
  • control for increasing the rotational speed of the developing device in the developer remaining amount detection sequence is not particularly limited to the low productivity model of the wide range compatible image forming apparatus.
  • the present invention is also applicable to a highly productive model of an image forming apparatus compatible with a wide range, and a model having only one type of productivity. Therefore, in the present embodiment, the remaining time of the developing motor 28 is used to realize the reduction of the down time.
  • the basic hardware configuration of the image forming apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the image forming apparatus of the present embodiment is set to a 70 ppm machine. Further, the flow chart of FIG. 10 also shares many parts with the flow chart of FIG. Therefore, the configuration similar to that of the first embodiment is omitted or simplified from the drawings and description, and in the following, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • S41 to S44 in FIG. 10 correspond to S21 to 24 in FIG. 8, and S46 to S50 in FIG. 10 correspond to S27 to S31 in FIG. 8, respectively.
  • the developing device 104Y is changed to the rotation speed for the developer remaining amount detection sequence, which is higher in speed than during normal image formation (during development). Control is performed (S45).
  • the developing motor 28 (FIG. 4) for driving the developing device 104Y does not always use the maximum torque, but uses it with a certain degree of margin.
  • the reason is that the drive torque of the developing device 104Y has a variation due to parts tolerance in design, etc., and a motor with a surplus is selected so that a desired rotational speed can be reliably output based on this variation. It is from. Therefore, in an actual image forming apparatus, the remaining power to be set to a speed higher than that at the time of normal image formation remains. In the present embodiment, the speed setting is specifically changed to 10% higher than at the time of normal image formation.
  • ⁇ TD is calculated from the detection result of the inductance sensor 401 (S47), and it is judged whether ⁇ TD is smaller than + 0.5% (S48). If .DELTA.TD is still + 0.5% or more, the forced supply count N is compared with Nempty (S49), and it is determined whether to supply again (S46) or to judge that there is no toner (S50).
  • the transport speed of the developer of the first and second transport screws 22a and 22b of the developing device 104Y during the developer remaining amount detection sequence is increased by 10% compared to that at the time of development.
  • the time taken for the developer replenished in the developing container 20 to reach the inductance sensor 401 is shorter than at the time of development. It can accelerate the sky judgment.
  • the time for the developer supplied from the developer supply port 33 to reach the inductance sensor 401 is shortened from 4.0 seconds to 3.6 seconds. Thereby, it is possible to set the toner bottle empty judgment threshold Nempty to 20 to 19 in the first embodiment.
  • the drive speed increase during the developer remaining amount detection sequence is 10%
  • this can be appropriately changed according to the remaining capacity of the motor for driving the developing device 104Y, and is limited to this value is not.
  • the desired speed increase (10% increase) has been made against variations in part tolerances (for example, the magnetic flux density of fixed magnets in the developing sleeve) in the developing device.
  • the inductance sensor 401 is used as the toner concentration detection unit used in the developer remaining amount detection sequence.
  • the toner remaining amount detecting sequence is executed using the toner concentration sensor 140 for detecting a toner patch as a toner concentration detecting means. That is, in the present embodiment, the toner application amount of the toner patch, more specifically, the reflected light amount of the toner patch is used as the information on the toner concentration.
  • the basic hardware configuration of the image forming apparatus of this embodiment is the same as that of the first and second embodiments, but the image forming apparatus of this embodiment is set to a 70 ppm machine. For this reason, illustration and explanation are omitted or simplified about the same composition as a 1st and 2nd embodiment, and, below, it explains focusing on a developer residual amount detection sequence of this embodiment. Note that S63 to S66 in FIG. 11 correspond to S43 to S46 in FIG. 10, and S69 to S71 in FIG. 11 correspond to S49 to S51 in FIG.
  • a first toner patch as a first control toner image is formed on the photosensitive drum 101 every predetermined number of sheets (in the present embodiment, every 100 sheets of A4), and an intermediate transfer belt is formed. Transfer to 121. Then, the amount of applied toner of the first toner patch is detected by the toner density sensor 140. That is, the amount of light reflected by the first toner patch is detected on the intermediate transfer belt 121 using the toner density sensor 140.
  • SigR1 calculated in S61 is larger than the threshold L1 of whether to enter the developer remaining amount detection sequence (S62). That is, the smaller the value of SigR, the larger the amount of applied toner, so it is determined whether the detected amount of applied toner of the first toner patch is smaller than the first amount (corresponding to the threshold L1). If SigR1 is equal to or less than the threshold value L1, it is determined that a sufficient amount of developer for producing a stable density is present in the developing device 104Y, and normal image formation and developer replenishment control shown in FIG. 7 are continued. (S63).
  • step S62 if it is determined in step S62 that SigR1 is larger than the threshold L1 (if the amount of applied toner of the first toner patch is smaller than the first amount), it is determined that the toner density in the developing device 104Y is low.
  • the developer residual amount detection sequence is performed (S64).
  • the toner concentration TD in the developing container 20 is not within the first range (the toner concentration is low). This is because when the toner concentration in the developing container 20 is low, the charge amount of the toner in the developing container 20 is large, and the amount of toner adhering to a predetermined electrostatic latent image for forming a toner patch is small. It is. Therefore, in this case, it can be estimated that the remaining amount of the developer in the toner bottle 150Y is small. For this reason, the developer in the toner bottle 150Y is forcibly replenished into the hopper 31 of the replenishing device 30, and the developer amount detection sequence for reducing the remaining amount of developer in the toner bottle 150Y as much as possible is entered.
  • the CPU 206 after entering the developer remaining amount detection sequence in S64, the CPU 206 performs the developing device 104Y at a speed higher than that at the time of normal image formation (during development), as in the second embodiment. Control is performed to change the rotational speed for the developer remaining amount detection sequence (S65). Also in the present embodiment, the speed setting is specifically changed to 10% higher than that at the time of normal image formation. Furthermore, in the present embodiment, the rotational speed of the replenishment screw 32 is also increased by 10%. That is, in the present embodiment, at the time of execution of the developer remaining amount detection sequence, the driving speed of the replenishment screw 32 is made faster than at the time of development.
  • the replenishment motor 34 driving the replenishment screw 32 can drive the replenishment screw 32 variably, and the CPU 206 drives the replenishment screw 32 at a speed higher than that at the time of development when executing the developer remaining amount detection sequence.
  • the replenishment motor 34 is controlled to accelerate.
  • a second toner patch as a second control toner image is formed on the photosensitive drum 101 and transferred to the intermediate transfer belt 121.
  • the amount of applied toner of the second toner patch is detected by the toner density sensor 140. That is, the reflected light amount SigR2 of the second toner patch is detected on the intermediate transfer belt 121 using the toner density sensor 140 (S67).
  • the calculation method of SigR2 is the same as that of SigR1.
  • the second toner patch is formed in a state where the driving speed of the developing device 104Y is increased by 10% for the developer remaining amount detecting sequence, and therefore, the second toner patch is formed in a state of developing efficiency different from that of the first toner patch. It is a toner patch.
  • SigR2 calculated in S67 is smaller than the threshold L2 (S68). That is, the smaller the value of SigR, the larger the amount of applied toner, so it is determined whether the detected amount of applied second toner patch is larger than the second amount (corresponding to the threshold L2). If SigR2 is smaller than the threshold L2, the amount of applied toner of the second toner patch is larger than the second amount, the toner concentration in the developing container 20 is recovered by the developer replenishment in S66, and the toner charge amount is decreased. I can guess. In this case, it is determined that the image formation has become possible continuously, the developing device 104Y is returned to the speed control at the time of normal image formation (S71), and the developer remaining amount detection sequence is ended.
  • SigR2 is equal to or larger than the threshold L2, that is, when the amount of applied toner of the second toner patch is equal to or less than the second amount, the toner concentration TD in the developing container 20 is not within the second range (toner concentration is low). It can be guessed. Therefore, in this case, even if the developer is replenished in S66, it can be estimated that the toner concentration in the developing container 20 is not recovered, and the toner charge amount remains high. Therefore, in this case, the forcible replenishment count N is compared with the toner bottle empty judgment threshold Nempty (S69), and it is judged whether the replenishment is performed again (S66) or the toner absence judgment (S70).
  • the threshold L2 is a value of a toner patch suitable for determining the absence of toner due to a decrease in toner concentration in a state of development efficiency in which the driving speed of the developing device 104Y is increased by 10% compared to that in normal image formation. In advance, it is a value that can be determined by experiment and examination.
  • the developer remaining amount detection sequence is performed using the amount of light reflected by the toner patch (that is, the amount of applied toner). Also in the case of such this embodiment, similarly to the first and second embodiments, by applying control to increase the driving speed of the developing device 104Y during the developer remaining amount detection sequence, toner bottle empty judgment The threshold Nempty can be set small.
  • the driving speed of the replenishment screw 32 is also made faster in the developer remaining amount detection sequence than at the time of development, so the developer supplying speed also becomes faster, and the down by the developer remaining amount detecting sequence. Time can be suppressed more. Further, it is possible to simultaneously suppress the down time by the execution of the developer remaining amount detection sequence and the increase in the running cost.
  • the present embodiment may be applied to a configuration having a plurality of productivity by changing the process speed of the image forming apparatus in a software manner. That is, in the developer remaining amount detection sequence, the image forming apparatus may be set to one with high productivity.
  • the driving speed of the replenishing and conveying member (refilling screw 32) for replenishing the developing device with the developer is made faster than at the time of development, but this is also applied to the first and second embodiments. You may do so.
  • the notification that there is no remaining amount of developer is displayed on the display unit 220, but such notification may be displayed on an external terminal connected to the image forming apparatus. It is good. Moreover, in the above-mentioned embodiment, it was the structure which has the hopper which accommodates a toner temporarily. However, the invention is also valid for configurations without a hopper. Specifically, toner is supplied from a toner bottle to a transport path such as a transport pipe. Then, the toner is supplied from the conveyance path to the developing device. In such a case, the rotation of the toner bottle is controlled based on the output of the inductance sensor, and the toner and the developer are supplied to the developing device.
  • the drive speed of the developing device is made larger than the maximum drive speed at the time of image formation.
  • the drive speed of the replenishing device is made larger than the maximum drive speed at the time of image formation.
  • the present invention it is possible to provide an image forming apparatus capable of shortening the recovery time when the toner concentration in the developer supply container is low.

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Abstract

ＣＰＵは、インダクタンスセンサの検出結果から現像容器内のトナー濃度ＴＤ１が第１の範囲内でない（ΔＴＤ＞＋１．０％）場合に、現像剤残量検知シーケンスを実施し、補給装置から現像容器に現像剤を補給させる。そして、補給後の現像容器内のトナー濃度ＴＤ２が第２の範囲内（ΔＴＤ＜＋０．５％）でない場合に、トナーボトル内の現像剤の残量がない旨を通知可能である。ＣＰＵは、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、現像装置の第１、第２の搬送スクリューの駆動速度を、現像時よりも速くするように現像モータを制御する。

Description

画像形成装置
　本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。
　電子写真方式の画像形成装置として、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤を用いて画像形成を行う構成が従来から知られている。また、現像剤は、画像形成により消費されるため、消費量などに応じて現像剤補給容器から現像剤を現像装置に補給するようにしている。この現像剤補給容器は、収容している現像剤がなくなれば、新しい現像剤補給容器と交換する。
　現像剤補給容器内の現像剤がなくなったか否かを判断する構成として、現像装置内のトナー濃度を検出するセンサの検出値を用いた構成が提案されている（特開２００５−６２８４８号公報）。
　現像剤補給容器内の現像剤の残量が少なくなってくると（現像剤がなくなる直前になると）、現像装置内に補給できる現像剤が減少する。このため、現像剤の補給が行われても、現像装置内の現像剤のＴＤ比（トナー濃度、トナー質量／トナー質量とキャリア質量の和）が低下する。したがって、現像装置内のＴＤ比を検出することで、現像剤補給容器内の現像剤の残量を確認できる。
　このような現像剤補給容器の現像剤の残量の確認は、例えば、次のようなモードを実行することで行う。即ち、現像装置内のＴＤ比が低下したことを検出した場合に、現像剤補給容器から現像剤を強制的に現像装置に補給する動作を行う。そして、現像装置内のＴＤ比を再度確認し、ＴＤ比が上昇しない場合には、現像剤補給容器内の現像剤の残量がないと判断する。
　この際、このような現像剤の補給及びＴＤ比の確認動作により、ダウンタイムが発生する。したがって、この確認動作の時間を少なくして、このダウンタイムを短くすることが考えられるが、確認動作の時間が短ければ、その分、現像剤補給容器に多くの現像剤が残った状態で現像剤補給容器内の現像剤がなくなったと判断してしまう。この結果、現像剤の残量が多い状態で現像剤補給容器の交換が行われることになり、ランニングコストが高くなってしまう。一方、交換時の現像剤補給容器内の現像剤の残量を少なくすべく確認動作の時間を長くすれば、その分、ダウンタイムが長くなってしまう。
　本発明は、現像剤補給容器内のトナー濃度が低い場合の復帰時間を短縮することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様によれば、
像担持体；トナーとキャリアを含む現像剤を搬送して、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置；現像装置内の現像剤を搬送する搬送部；前記現像装置に設けられ、前記現像装置内の現像剤中のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検出部；画像形成装置に対して着脱可能であり、トナーを収容する補給容器；前記トナー濃度検出部の出力に基づいて、補給容器内のトナーを前記現像装置に補給する補給装置；前記搬送部と前記補給装置を駆動する駆動部；画像形成時の前記搬送部の最大駆動速度よりも大きい駆動速度で前記搬送部を所定期間駆動して、前記トナー濃度検出部に基づく前記トナー濃度が設定値に達しなかった場合には、前記補給容器の交換に関する情報を発信する動作を実行する制御部を有する画像形成装置が提供される。
　図１は第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
　図２は第１の実施形態に係る画像処理ユニットの概略構成図である。
　図３は第１の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。
　図４は第１の実施形態に係る現像装置及びトナーの補給構成を示す概略構成横断面図である。
　図５は第１の実施形態に係る現像装置及びトナーの補給構成を示す概略構成縦断面図である。
　図６は第１の実施形態に係るトナー濃度センサの模式図である。
　図７は第１の実施形態に係る現像剤の補給制御のフローチャートである。
　図８は第１の実施形態に係る現像剤残量検知シーケンスのフローチャートである。
　図９は比較例と実施例を比較した図である。
　図１０は第２の実施形態に係る現像剤残量検知シーケンスのフローチャートである。
　図１１は第３の実施形態に係る現像剤残量検知シーケンスのフローチャートである。
＜第１の実施形態＞
　第１の実施形態について、図１ないし図９を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１ないし図３を用いて説明する。
［画像形成装置］
　本実施形態の画像形成装置１００は、図１に示すように、それぞれ像担持体としての感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋを備えた４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有する。各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１２１が、ローラ１２２、１２３、１２４に張設されて、矢印方向に走行（回転）するように構成されている。ここで、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの構成は、トナーの色が異なるだけで同一の構成を有する。このため、以下、代表して画像形成ステーションＹについて説明し、他の画像形成ステーションについては、その画像形成ステーションの構成であることを示す添え字、Ｍ、Ｃ、Ｋを符号に付して説明を省略する。
　感光ドラム１０１Ｙの周囲には、一次帯電装置１０２Ｙ、現像装置１０４Ｙ、クリーナ１０９Ｙなどが配置されている。このような感光ドラム周りの構成及び画像形成動作について、図１及び図２を用いて説明する。感光ドラム１０１Ｙは、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１０１Ｙの表面は、接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２Ｙによって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１０１Ｙの表面には、露光装置であるレーザー発光素子１０３Ｙによって露光されることで静電潜像が形成される。このように形成された静電潜像は、現像装置１０４Ｙでトナーにより可視像化され、感光ドラム１０１Ｙ上にトナー像が形成される。各画像形成ステーションでは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像が形成される。
　画像形成ステーションＹで形成されたトナー像は、一次転写ローラ１０５Ｙによる一次転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写される。同様に、その他の画像形成ステーションで形成されたトナー像も中間転写ベルト１２１上に重ね合わせるように転写される。中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ１２５によって記録材（例えば用紙、ＯＨＰシートなどのシート材）Ｐに転写される。
　記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナ１１４ｂによって除去される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧／加熱され、トナー像が定着される。また、一次転写後に感光ドラム１０１Ｙ上に残った一次転写残トナーは、クリーナ１０９Ｙにより除去され、更に前露光ランプ１１０Ｙ（図２）にて感光ドラム１０１Ｙ上の電位が消去され、次の画像形成に備える。
　また、画像形成装置１００は、各色の補給用の現像剤（本実施形態ではトナー）を収容した現像剤補給容器としてのトナーボトル１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋを有する。トナーボトル１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋは、それぞれ画像形成装置１００の装置本体に対して着脱自在であり、後述する補給装置３０により各色の現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋにそれぞれトナーを補給可能である。
　また、画像形成装置１００は、操作パネルなどの表示部２２０を備えている。表示手段としての表示部２２０は、ユーザが画像形成装置を操作する側、即ち、手前側に配置され、画像形成装置１００の各種状態を表示したり、画像形成装置１００の各種設定が可能である。なお、画像形成装置１００の各種状態は、画像形成装置１００に接続される、パーソナルコンピュータなどの外部端末に表示しても良い。この場合、表示部は、パーソナルコンピュータになり、後述する、制御手段としてのＣＰＵ２０６（図３など）からの通知は、パーソナルコンピュータに送られる。
　次に、本実施形態の画像形成装置１００における画像処理ユニットのシステム構成について図３を用いて説明する。画像処理ユニットには、外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）２００を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データが入力される。
　ＬＯＧ変換部２０１は、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。マスキング・ＵＣＲ部２０２は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。
　ルックアップテーブル部（ＬＵＴ部）２０３は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。
　パルス幅変調部２０４は、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザードライバ２０５がレーザー発光素子１０３を駆動し、感光ドラム１０１上を照射することで静電潜像が形成される。
　ビデオ信号カウント部２０７はＬＵＴ部２０３に入力された画像データの（本実施形態では６００ｄｐｉにおける）１画素毎のレベル（０~２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像がＡ４片面の全面すべて２５５レベルだった場合に最大値５２９となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザー信号カウント部２０８を用いて、レーザードライバ２０５からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。
　また、画像形成制御部２０９は、前述した各画像形成ステーションの各部の構成を駆動制御する。例えば、レーザードライバ２０５が画像データに基づくパルス信号により画像形成制御部２０９を介してレーザー発光素子１０３を駆動する。
　ここで、本実施形態の画像形成装置１００は、３５~７０ｐｐｍ（１分当たりの出力枚数）のワイドレンジの生産性に対応しており、同一のハード構成において、複数のプロセススピードで画像形成を行うことが可能である。例えば、生産性が７０ｐｐｍである７０ｐｐｍ機では、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃ、同じく３５ｐｐｍ機では、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃで画像形成を行う。
　更に、画像形成装置１００は、記録材として厚紙に画像形成（厚紙モード）を行う場合には、十分な定着性を確保するために、プロセススピードを切り換える制御を行っている。例えば３５ｐｐｍ機の厚紙モードでは、通常の普通紙モードのプロセススピード＝１５０ｍｍ／ｓｅｃに対して、厚紙モード＝１２０ｍｍ／ｓｅｃとする。
［現像装置］
　次に、本実施形態の現像装置１０４Ｙについて、図４及び図５を用いて詳しく説明する。なお、他の色の現像装置１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋの構成は、現像装置１０４Ｙと同じであるため、説明を省略する。現像装置１０４Ｙは、現像容器２０を備え、現像容器２０内に現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２０内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂（磁気ブラシ）を規制する穂切り部材２５とを有している。
　現像容器２０の内部は、その略中央部が図４の紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと攪拌室２１ｂに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂに収容されている。現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂには、搬送部材としての第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂがそれぞれ配置されている。図５に示すように、第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂ内の底部に第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、攪拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。
　このような第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂは、駆動手段としての現像モータ２８により回転駆動される。現像モータ２８は、現像スリーブ２４も駆動するようにしても良い。また、現像モータ２８は、第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂを可変に駆動可能である。
　このように、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転による搬送によって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７（図５参照）を通じて現像室２１ａと攪拌室２１ｂとの間で循環される。本実施形態では、現像室２１ａと攪拌室２１ｂは水平方向の左右に配置されるが、現像室２１ａと攪拌室２１ｂが上下に配置された現像装置、或いは、その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。
　現像容器２０の感光ドラム１０１Ｙに対向した現像領域Ａに相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。本実施形態では、現像スリーブ２４の直径は１８ｍｍ、感光ドラム１０１Ｙの直径は３０ｍｍ、この現像スリーブ２４と感光ドラム１０１Ｙとの最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像領域Ａに搬送した現像剤を感光ドラム１０１Ｙと接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で円筒状に構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置されている。
　上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、穂切り部材２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光ドラム１０１Ｙと対向した現像領域Ａに搬送し、感光ドラム１０１Ｙ上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２４には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖ、周波数ｆが１１ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。
　一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光ドラム１０１Ｙの帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。
　穂切り部材（規制ブレード）２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、穂切り部材２５は、感光ドラム１０１Ｙよりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。
　なお、穂切り部材２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、穂切り部材２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。また、穂切り部材２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００~１０００μｍ、好ましくは３００~７００μｍに設定される。本実施形態では４００μｍに設定した。
　また、現像領域Ａにおいては、現像装置１０４Ｙの現像スリーブ２４は、共に感光ドラム１０１Ｙの移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光ドラム１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０倍よりも大きく３．６倍以下の間で設定され、好ましくは、０．５倍以上２．０倍以下の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
　更に、図４に示すように、攪拌室２１ｂの外側（現像室２１ａと反対側）の壁の下方には、検出面が攪拌室２１ｂに露出するように、トナー濃度検出手段としてのインダクタンスセンサ４０１が固定配置されている。インダクタンスセンサ４０１は、現像容器内の透磁率を検出するもので、詳しくは後述するように、第２の搬送スクリュー２２ｂによって搬送されている現像剤のトナー濃度（ＴＤ比）を検出して、検出結果に応じた電圧を出力する。また、図５に示すように、インダクタンスセンサ４０１は、攪拌室２１ｂの現像剤の搬送方向中央よりも下流側で、かつ、攪拌室２１ｂから現像室２１ａへ現像剤を受け渡す連通部２６の手前に配置されている。
［現像剤］
　ここで、現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。本実施形態の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。
　また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０~６０μｍ、好ましくは３０~５０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０８Ωｃｍのものを用いた。
　なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液１００~１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５~５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１~３分間分散処理を行なう。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２~４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
　また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
［現像剤の補給］
　次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図４及び図５を用いて説明する。現像装置１０４Ｙの上部には、現像剤を現像装置１０４Ｙに補給する補給装置としての補給装置３０が配置される。補給装置３０は、トナーとキャリアを混合した補給用２成分現像剤（補給用の現像剤、通常はトナー／補給用現像剤＝１００％~８０％）を収容する収容部としてのホッパー３１を備える。
　ホッパー３１には、現像剤補給容器としてのトナーボトル１５０Ｙから現像剤が供給される。トナーボトル１５０Ｙは、不図示の駆動機構により収容された補給用２成分現像剤をホッパー３１に供給する。この供給動作は、例えば、ホッパー３１内の現像剤の量を検出するセンサの検出結果により行われる。即ち、このセンサによりホッパー３１内の現像剤の量が所定量よりも少なくなった場合に、上述の駆動機構を駆動して、トナーボトル１５０Ｙからホッパー３１内に現像剤が供給される。
　ホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給搬送部材、即ち、補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置１０４Ｙの後端部に設けられた現像剤補給口３３の位置まで延びている。現像剤補給口３３は、現像容器２０の攪拌室２１ｂと連通している。また、補給スクリュー３２は、補給駆動手段としての補給モータ３４により回転駆動される。したがって、補給スクリュー３２は、補給モータ３４の駆動により回転して、ホッパー３１から現像剤を搬送して攪拌室２１ｂ内に現像剤を補給する。
　画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３３を通過して、現像容器２０内に補給される。このようにしてホッパー３１から現像装置１０４Ｙに補給される補給用の現像剤の量は、補給スクリュー３２の回転回数によっておおよそ定められる。この回転回数は、画像データのビデオカウント値や、現像容器２０内に設置されたインダクタンスセンサ４０１の検出結果などに基づいて、制御手段（制御部）としてのＣＰＵ２０６によって定められる。このようなトナー補給の制御についての詳細は、後述する。
［現像装置内の余剰現像剤の排出］
　次に、本実施形態における現像装置１０４Ｙ内の余剰現像剤の排出方法について、図５を用いて説明する。第２の搬送スクリュー２２ｂは、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を設けた第１のスパイラル部３０１、第２のスパイラル部３０２、第３のスパイラル部３０３を備える。第１のスパイラル部３０１は、現像容器２０内の現像剤を、連通部２７から連通部２６の方向へ、即ち通常の循環経路の下流側へ現像剤を搬送する。
　第２のスパイラル部（返しスクリュー）３０２は、第１のスパイラル部と羽根の向きが異なり、第１のスパイラル部３０１による現像剤搬送方向の下流側に接続されている。そして、第２のスパイラル部３０２は、通常の循環経路外から循環経路内に押し戻すように現像剤を搬送する。第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との接続部に対向する位置には、連通部２６が設けられている。
　更に、第２のスパイラル部３０２の搬送方向上流には、循環する現像剤の一部を現像容器２０の外に排出するための排出開口３０５が設けられている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１によって排出開口３０５の方向へ搬送される現像剤の大部分は、第２のスパイラル部３０２に押し戻されて排出開口３０５からの排出を逃れる。そして、排出を逃れた現像剤は、連通部２６を通過して第１の搬送スクリュー２２ａに受け渡される。
　一方で、第２のスパイラル部３０２によって押し戻されなかった現像剤は、排出開口３０５を通過し、第１のスパイラル部３０１と同じ方向に現像剤を搬送する第３のスパイラル部３０３（排出スクリュー）に搬送されて、排出口３０６に到達する。排出口３０６に到達した現像剤は、排出口３０６から自由落下で現像容器２０の外に余剰現像剤として排出される。排出された余剰現像剤は、不図示の回収容器に回収される。
　なお、第２のスパイラル部３０２（返しスクリュー）の長さ、直径、ピッチは、現像装置１０４Ｙの構成や排出条件、現像容器２０内の現像剤量、目標とする排出量に応じて適宜変更される。例えば、第２のスパイラル部３０２の長さが長過ぎると、必要以上に現像剤の排出が抑制されるために、現像剤の帯電性能の低下が進行してしまう。逆に、例えば、第２のスパイラル部３０２の長さが短過ぎると、必要以上に現像剤が排出されて、現像剤量が少なくなり現像剤の現像スリーブ２４へのコートが不安定になってしまう。
　ここで、上述した様に、本実施形態の画像形成装置１００は、３５~７０ｐｐｍのワイドレンジの生産性に対応した画像形成装置であり、複数のプロセススピードを有する。また、画像形成装置１００は、記録材が厚紙である場合には、記録材が普通紙の場合よりもプロセススピードを遅くすることも可能である。
　本実施形態では、このようなプロセススピードの変化に対して、画像濃度を安定的に制御するために現像装置１０４Ｙの駆動速度を調整している。即ち、ＣＰＵ２０６（図４参照）は、現像効率を安定させるべく、現像装置１０４Ｙ内の現像スリーブ２４や、第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度も調整している。
　具体的には、７０ｐｐ機の普通紙モード（記録材として普通紙に画像形成を行うモード）では、現像スリーブ２４は５７３ｒｐｍ、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂは７００ｒｐｍで回転駆動させる。また、３５ｐｐｍ機の普通紙モードでは、現像スリーブ２４は２８６ｒｐｍ、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂは３５０ｒｐｍで回転駆動させる。また、３５ｐｐｍ機の厚紙モードでは、現像スリーブ２４は２２９ｒｐｍ、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂは２８０ｒｐｍで回転駆動させる。
　このように搬送スクリューが複数の回転速度を持つ場合、第２の搬送スクリュー２２ｂの第２のスパイラル部３０２の終端部に到達する現像剤量が変動するため、現像容器内の現像剤量が変動し易くなる。そこで、本実施形態では、第２の搬送スクリュー２２ｂの第２のスパイラル部３０２の搬送方向の最上流に、排出開口３０５の一部を覆うように、円板形状のつば部３０４を設けている。
　つば部３０４は、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との搬送能力の差によって、排出開口３０５に向かって搬送されてきた現像剤の慣性力の差を低減させる機能を持つ。つば部３０４は、第２のスパイラル部３０２の最上流部の羽根の切れ目から排出開口３０５へ落ち込む現像剤を無くし、現像剤の排出量を安定させる。また、つば部３０４は、第２のスパイラル部３０２の排出開口３０５に対向する末端を覆ってスクリュー羽根の谷部を排出開口３０５に露出させないようにしている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が変動しても安定した排出量を確保できる。
［インダクタンスセンサ］
　次に、現像容器２０内のトナーとキャリアの比であるトナー濃度、即ち、ＴＤ比（トナー質量／トナー質量とキャリア質量の和）に関する情報を検出するトナー濃度検出手段としてのインダクタンスセンサ４０１について説明する。インダクタンスセンサ４０１には、電源電圧（本実施形態では５．０Ｖ）印加用の束線と、制御電圧（本実施形態では４．０~６．０Ｖ）印加用の束線と、アース用の束線が繋がっている。また、インダクタンスセンサ４０１には、検出結果の出力電圧用の束線がＣＰＵ２０６と繋がっている。
　インダクタンスセンサ４０１は、検出面（センサ面）近傍の透磁率を検出する。したがって、現像容器２０内のトナー濃度が低くなると、検出面近傍のキャリアの割合が相対的に増加し、透磁率が増加する。そして、インダクタンスセンサ４０１の検出結果である出力電圧が上昇する。逆に、現像容器２０内のトナー濃度が高くなると、検出面近傍のキャリアの割合が相対的に減少し、透磁率が減少する。そして、インダクタンスセンサ４０１の検出結果である出力電圧が低下する。ＣＰＵ２０６は、このような特性から、インダクタンスセンサ４０１の検出結果（出力電圧）から現像容器２０内のトナー濃度を求める。
　一方で、インダクタンスセンサ４０１の出力は、同じトナー濃度の現像剤が検出面近傍に存在する場合でも、現像剤の嵩密度に応じて変化してしまう。例えば、高温多湿環境においては現像剤のトナー帯電量が低下するため、トナー粒子間或いはキャリア粒子間のクーロン反発力が低下し、現像剤の嵩密度が上昇する。逆に、低温低湿環境においては現像剤のトナー帯電量が増加するため、トナー粒子間或いはキャリア粒子間のクーロン反発力が増加し、現像剤の嵩密度が低下する。このため、同じトナー濃度の現像剤においても、高温多湿環境下では低温低湿環境下よりも出力電圧が上昇する。
　また、厚紙モード時に、通常のプロセススピードの切り替えに伴って、現像スリーブ２４及び第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が変化した時にも、インダクタンスセンサ４０１の検出面近傍の現像剤の嵩密度が変化する。具体的には、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによる現像剤の搬送速度が遅くなった影響で、嵩密度が増大する方向に変化し、インダクタンスセンサ４０１の出力電圧が増加してしまう。
　したがって、本実施形態では、ＣＰＵ２０６は、現像装置１０４Ｙの動作環境（温度、相対湿度、絶対水分量）及びプロセススピード（普通紙モード、厚紙モードなど）に応じて、インダクタンスセンサ４０１に印加する制御電圧を変更する制御を実行する。そして、同一のトナー濃度に対しては、環境やプロセススピードの変化に拘らず、同一或いは所定の範囲内の出力電圧がインダクタンスセンサ４０１から出力されるようにしている。
［トナー濃度センサ］
　次に、本実施形態のトナー濃度センサ１４０について、図１及び図６を用いて説明する。本実施形態の画像形成装置１００においては、図１に示すように、ローラ１２２は、中間転写ベルト１２１を介してトナー濃度センサ１４０に略対向する位置に設けられたバックアップローラである。ローラ１２２は、中間転写ベルト１２１の内周面側から中間転写ベルト１２１を押し下げて中間転写ベルト１２１を支持する。なお、中間転写ベルト１２１の内周面側から中間転写ベルト１２１を支持する部材として、ローラ１２２の代わりに、簡易構成の摺動部材を設けても良い。
　トナー濃度センサ１４０は、通常、入力画像のトナー載り量（付着量、濃度）を出力画像に再現させるためのトナー載り量の制御を行う際に用いられる。即ち、トナー濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１の外周面に転写されたトナー像のトナー載り量を検出する載り量検出手段である。本実施形態のトナー濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１上のトナー像からの反射光量を検出する。検出した反射光量の情報は、ＣＰＵ２０６に送られ、ＣＰＵ２０６がこの反射光量の情報からそのトナー像のトナー載り量を求める。そして、トナー載り量の制御を行う際には、所定の条件で形成された制御用のトナー像（トナーパッチＴ）を中間転写ベルト１２１の外周面に転写し、トナー濃度センサ１４０によりトナーパッチＴのトナー載り量を検出する。ＣＰＵ２０６は、この検出値から画像形成条件を制御して、適切な出力画像を得られるようにする。以下、トナー濃度センサ１４０について詳しく説明する。
　トナー濃度センサ１４０は、図６に示すように反射型の濃度センサであり、ＬＥＤなどの発光部４１１、フォトダイオードなどの受光部４１２ａ、４１２ｂ、及び、発光部４１１の発光光量を制御するＩＣ４１３から構成される。発光部４１１は、中間転写ベルト１２１の法線に対して４５度の角度で設置されており、中間転写ベルト１２１に向けて光を照射する。
　受光部４１２ａは、中間転写ベルト１２１の法線を中心に発光部４１１と対称の位置に設置されており、トナーパッチＴからの正反射光を受光する。受光部４１２ｂは、中間転写ベルト１２１の法線を中心に発光部４１１側に、法線に対して６０度の角度で設置されており、トナーパッチＴからの乱反射光を受光する。図６では、トナーパッチＴが、トナー濃度センサ１４０の検知領域を通過する場合を示している。
　ここで、トナーパッチＴについて、正反射と乱反射の両方を検出する理由を述べる。トナー載り量の多い高濃度のトナーパッチにおいては、正反射Ｐ波が低下し飽和する傾向がある。このとき、乱反射Ｓ波の光量は線形性を維持する傾向がある。一方、トナー載り量の少ない低濃度のトナーパッチにおいては、乱反射Ｓ波が低下し飽和する傾向がある。このとき、正反射Ｐ波の光量は線形性を維持する傾向がある。したがって、正反射Ｐ波と乱反射Ｓ波の両方を併用して検出ことで、低濃度から高濃度のトナー載り量のトナーパッチＴを精度良く検知することができる。
　ＩＣ４１３は、トナー濃度センサ１４０内の発光部４１１に印加する電圧を調整することで、発光部４１１の発光光量を制御する。発光光量が異なると、同一の対象物からの反射光量は異なる。即ち、発光する光が強いほど、対象物からの反射光量は多くなる。ＩＣ４１３は、トナー濃度センサ１４０を、トナーパッチの濃度を検出する際に適した光量レベルで動作させる。
　トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルとは、低濃度と高濃度の両方のトナーパッチに対して良好な感度が得られる光量である。低濃度のトナーパッチは、光量を下げていくと、反射光量の絶対値が小さくなり、中間転写ベルト１２１表面の光沢ムラと区別がつきにくくなる傾向を持つ。また、高濃度のトナーパッチは、光量を上げていくと、トナーパッチの濃度変化に対する感度が鈍くなる傾向を持つ。したがって、トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルは、低濃度のトナーパッチの反射光量が下地である中間転写ベルト１２１表面の光沢ムラと区別できることが好ましい。かつ、トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルは、高濃度のトナーパッチの反射光量がトナーパッチの濃度変化に対して良好な感度を有する光量レベルであることが好ましい。
　適切な光量レベルは、中間転写ベルト１２１の表面（トナー像が形成されていない中間転写ベルト１２１の表面）からの反射光量が目標の光量レベルになるように調整する。本実施形態では、中間転写ベルト１２１の表面の一周の平均反射光量が３．５±０．０５［Ｖ］となるような光量レベルを採用した。このように平均反射光量を調整することで、中間転写ベルト１２１の表面の光沢度が使用により変化しても、正しく制御することが可能となる。
　ＣＰＵ２０６は、中間転写ベルト１２１の表面からの反射光量（電圧値）と、中間転写ベルト１２１上に形成されたトナー像からの反射光量（電圧値）との差分量（電圧値）を算出する。そして、その算出した差分量に基づいて、トナー像のトナー載り量を検出する。
　また、ＣＰＵ２０６は、入力画像のトナー載り量を出力画像に再現させるため、出力画像を出力する時の画像形成条件を好適に変更する。具体的には、ＣＰＵ２０６は、中間転写ベルト１２１に形成されたトナーパッチのトナー濃度センサ１４０によるトナー載り量の検出結果に基づいて、帯電電位、現像電位、露光量、現像装置内のトナー濃度目標値などの画像形成条件を変更する。
　なお、本実施形態の画像形成装置１００では、トナー濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１の回転方向に対して、画像形成装置の主走査方向（中間転写ベルト１２１の回転方向に直交する方向）の両側の２か所にそれぞれ配置されている。これは、トナー濃度センサ１４０が、中間転写ベルト１２１上に転写される各色のトナー像の色ずれを補正するためにも使用するからである。このような色ずれ補正の制御に利用するトナーパッチは、色ズレ補正制御をより正確に実施するために、中間転写ベルト１２１の主走査方向の両側に形成することが好ましい。このため、本実施形態では、トナー濃度センサ１４０を中間転写ベルト１２１の主走査方向両側（画像形成装置１００の手前側（ユーザが操作する側）と奥側）にそれぞれ配置している。
　本実施形態では、イエローとマゼンタの画像濃度制御に対しては主走査方向の奥側のトナー濃度センサ１４０を、シアンとブラックの画像濃度制御に対しては主走査方向の手前側のトナー濃度センサ１４０をそれぞれ用いている。
［現像剤補給制御］
　次に、本実施形態の現像剤の補給制御について、図７を用いて説明する。本実施形態では、ＣＰＵ２０６は、ビデオ信号カウント部２０７（図３）から来るビデオカウント信号情報と、インダクタンスセンサ４０１からの検知結果との両方の情報を使って、現像剤の補給制御を実行する。最初に画像形成がスタートすると、ＣＰＵ２０６は、ビデオ信号カウント部２０７から来るビデオカウント信号値Ｖｃより、不図示のビデオカウント信号の補給量変換テーブルを用いて、ビデオカウント補給量Ｍ１を算出する（Ｓ１）。
　ここで、ビデオカウント信号の補給量変換テーブルとは、ビデオカウント信号値が大きい程に消費トナー量が多くなるため、必要なトナー補給量が多くなることを表したテーブルである。例えば、ビデオカウント信号値Ｖｃ＝２００では、ビデオカウント補給量Ｍ１＝１２０ｍｇであり、ビデオカウント信号値Ｖｃ＝４００では、ビデオカウント補給量Ｍ１＝２４０ｍｇとなるような線形単調増加なテーブルである。
　次に、ＣＰＵ２０６は、インダクタンスセンサ４０１の検知結果から、現像容器２０内の現像剤のトナー濃度（ＴＤ比、以下、ＴＤ）を算出する（Ｓ２）。前述したように、インダクタンスセンサ４０１は電源電圧５．０Ｖと制御電圧（４．０~６．０Ｖ）を印加されており、ＴＤが高いほど、出力値が小さい値が出力される。さらに、本実施形態では、画質安定の為にＴＤの目標値を現像装置の使用に応じて適切に制御しており、ＣＰＵ２０６は、目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔと現在のトナー濃度ＴＤとの差分ΔＴＤを算出する（Ｓ３）。例えば、ＴＤｔａｒｇｅｔ＝１０．０％に対して、Ｓ２で検出したＴＤ＝９．７％であれば、ΔＴＤ＝０．３％である。
　次に、ΔＴＤの値から、インダクタンスセンサ４０１の検出結果によるインダク補給量Ｍ２を算出する（Ｓ４）。ここで、現像容器内のＴＤを目標値にするために不足しているトナー量は、現像容器２０内の中心現像剤量（本実施形態では２００ｇ）と、前述したΔＴＤ（例えば０．３％）の積、即ち２００×０．３％＝０．６ｇと算出される。更に、インダク補給量Ｍ２の算出のためにトナー濃度フィードバック率（ＦＢ率）α（本実施例では＝０．０５）を不足しているトナー量に積算し、インダク補給量Ｍ２は０．６×０．０５＝０．０３＝３０ｍｇと算出される。即ち、インダク補給量Ｍ２＝ΔＴＤ×現像剤量×ＦＢ率αで算出する。なお、目標トナー濃度に対して、現在の検出されたトナー濃度が高い場合には、トナー濃度が過剰であるため、インダク補給量Ｍ２はマイナスの値となる。
　次に、ＣＰＵ２０６は、前回補給からの残補給量Ｍ３を読み込み（Ｓ５）、前述したビデオカウント補給量Ｍ１とインダク補給量Ｍ２と残補給量Ｍ３の和から、必要な補給量Ｍ４を算出する（Ｓ６）。そして、ＣＰＵ２０６は、算出された必要な補給量Ｍ４が０以下の値か、正の値（Ｍ４＞０）かを判断する（Ｓ７）。
　Ｓ７で、必要な補給量Ｍ４が０以下の場合、現像容器内のトナー濃度が目標値以上でありトナー濃度が十分、或いは過剰である事を表すので、ＣＰＵ２０６は、必要な補給量Ｍ４＝０とし、さらに残補給量Ｍ３＝０として、補給を実施しない（Ｓ８）。そして、残補給量Ｍ３＝０の値は、Ｓ５で、次回の補給量計算に使用する。
　一方、必要な補給量Ｍ４が正の値の場合、現像容器内のトナー濃度が、画像形成による消費を考慮した場合にトナー濃度が不足する事を表すので、必要な補給量Ｍ４を補給すべく、具体的な補給動作の算出を始める。即ち、必要な補給量Ｍ４を、補給スクリュー３２の１回転での補給量Ｍｂ（本実施形態では１８０ｍｇ）で除算し、その商を補給スクリュー３２の回転回数Ｂとし、その余りを次の画像形成への残補給量Ｍ３とする（Ｓ９）。残補給量Ｍ３の値は、Ｓ５で、次回の補給量計算に使用する。
　例えば、ビデオカウント信号値Ｖｃ＝４００である場合、ビデオカウント補給量Ｍ１＝２４０ｍｇとなる。また、目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔ＝１０．０％に対して検出したＴＤ＝９．７％である場合、ΔＴＤ＝０．３％となり、インダク補給量Ｍ２＝３０ｍｇとなる。前回補給からの残補給量Ｍ３＝２０ｍｇであるとすると、必要な補給量Ｍ４＝２４０＋３０＋２０＝２９０ｍｇとなる。更に、必要な補給量Ｍ４＝２９０ｍｇを補給スクリュー１回転での補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇで除算して、補給スクリューの回転回数Ｂ＝１、次の残補給量Ｍ３＝１１０ｍｇと算出される。
　そして、ＣＰＵ２０６は、このように算出された補給スクリュー回転回数Ｂ（上述の例では１回）だけ、補給スクリュー３２を回転させるよう補給モータ３４（図４）の不図示の駆動制御装置に実行命令を伝え、補給を実施する（Ｓ１０）。最後に、ＣＰＵ２０６は、画像形成が終了した否かを判断し（Ｓ１１）、画像形成が継続する場合にはＳ１に戻り、画像形成が終了する場合には、画像形成終了の動作を実行する。
　以上のように、本実施形態では、図７のフローチャートに従ったトナー補給制御を行うことで、現像容器２０内のトナー濃度（ＴＤ比）を安定制御している。
［現像剤残量検知シーケンス］
　次に、本実施形態におけるインダクタンスセンサ４０１の検出結果を用いた現像剤残量検知シーケンス（モード）について、図８を用いて説明する。なお、以下では、画像形成ステーションＹの現像装置１０４Ｙ及びトナーボトル１５０Ｙについて説明するが、その他の画像形成ステーションでも同様である。
　まず、現像剤残量検知シーケンスの概要について説明する。ＣＰＵ２０６は、次の条件を満たした場合に、現像剤残量検知シーケンスを実行可能である。即ち、現像剤残量検知シーケンスでは、ＣＰＵ２０６は、インダクタンスセンサ４０１の検出結果から現像容器２０内のトナー濃度（ＴＤ）が第１の範囲内でない場合に、補給装置３０から現像容器２０に現像剤を補給させる。そして、補給後の現像容器２０内のＴＤが第２の範囲内でない場合に、トナーボトル１５０Ｙ内（現像剤補給容器内）の現像剤の残量がない旨を、例えば、表示部２２０（図１）に通知可能とする。現像剤残量検知シーケンスは、このようにトナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がない旨の通知を行うモードのことである。なお、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がないとは、残量が０である場合は勿論、僅かな量の現像剤が残っている場合も含む。
　ここで、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量が少なくなってくると（現像剤がなくなる直前になると）、補給装置３０を介して現像装置１０４Ｙ内に補給できる現像剤が減少する。このため、現像剤の補給が行われても、現像装置１０４Ｙ内のＴＤが低下する。したがって、本実施形態では、インダクタンスセンサ４０１により現像装置１０４Ｙ内のＴＤを検出することで、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量を確認するようにしている。以下、図８を用いて具体的に説明する。
　まず画像形成がスタートし、前述の図７で説明したように、インダクタンスセンサ４０１で検出したトナー濃度ＴＤ１と目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔとの差分ΔＴＤを算出する（Ｓ２１）。次に、算出したΔＴＤが＋１．０％（第１の閾値）より大きいか否かを判断する（Ｓ２２）。ここで、ΔＴＤが＋１．０％以下、即ち、ＴＤがＴＤｔａｒｇｅｔに対して１．０％以内で低いか、ＴＤがＴＤｔａｒｇｅｔよりも高い場合には、現像容器２０内のＴＤは、画像品質を保つことが可能な状態である。したがって、この場合には、通常の画像形成と、図７に示した現像剤補給制御を継続する（Ｓ２３）。
　一方、ΔＴＤが＋１．０％よりも大きい場合は、現像剤の消費量に対して現像剤の補給量が少なく、現像容器２０内のＴＤが低下している状態である。したがって、このまま画像形成を継続すると、濃度低下や画像不良などの虞があるため、次述するトナーボトル１５０Ｙからの現像剤の強制補給を含む現像剤残量検知シーケンスを実施する（Ｓ２４）。
　即ち、インダクタンスセンサ４０１の検出結果から現像容器２０内のＴＤ１が第１の範囲内でない場合、即ち、ＴＤｔａｒｇｅｔ−ＴＤ１＞＋１．０％を満たす場合、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量が少なくなっていると推測できる。したがって、この場合には、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤を補給装置３０のホッパー３１内に補給する強制補給を行い、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量をできるだけ少なくする。そして、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がかなり少なくなったこと、或いは、なくなったことを検知し、それを表示部２２０に通知することで、ユーザにトナーボトル１５０Ｙの交換を促す。
　現像剤残量検知シーケンスでは、該当する画像形成装置１００の生産性が７０ｐｐｍ機か否かを判断する（Ｓ２５）。詳しく説明すると、前述したように、本実施形態の画像形成装置１００は、プロセススピードをソフト的に変更することで、３５~７０ｐｐｍの生産性を同一のハード構成で実現する、ワイドレンジ対応の画像形成装置である。具体的には、画像形成装置１００は、同一のハード構成で、３５、４０、５０、６０、７０ｐｐｍの５種類の生産性を設定可能である。したがって、Ｓ２５では、画像形成装置１００の設定がどれなのかを判断する。
　ここで、本実施形態の画像形成装置１００は３５ｐｐｍ機である。即ち、画像形成装置１００は、３５ｐｐｍの生産性で、現像などの画像形成を行っている。よって、Ｓ２５の判断は「Ｎｏ」であり、この場合は、７０ｐｐｍ機相当に現像装置１０４Ｙの制御を変更する（Ｓ２６）。具体的には、現像装置１０４Ｙの駆動速度を７０ｐｐｍ機相当にアップさせる。即ち、ＣＰＵ２０６は、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動速度を、静電潜像をトナーにより現像する現像時よりも速くするように現像モータ２８を制御する（図４参照）。すなわち、画像形成時の最大駆動速度よりも速くする。より具体的には、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動速度（回転速度）を現像時の３５０ｒｐｍから７００ｒｐｍに変更する。なお、本実施形態では、現像スリーブ２４も現像モータ２８により駆動されているため、現像スリーブ２４の駆動速度も変更される。
　ここで、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動速度が変化することで、現像容器２０内の現像剤の搬送速度も変化し、現像剤の嵩密度が変化する。このため、インダクタンスセンサ４０１に印加する制御電圧も、前述したように同一のトナー濃度に対しては同一の出力電圧が出力されるように変更する。なお、本実施形態では、３５ｐｐｍ機の画像形成装置１００を使用しているが、７０ｐｐｍ機以外の他の画像形成装置（４０、５０、６０ｐｐｍ機）を使用している場合には、Ｓ２６で同様の制御を行う。一方、使用している画像形成装置が７０ｐｐｍ機の場合には、特に変更することなく、次のＳ２７に進む。
　次に、現像装置１０４ＹのＴＤを回復させるために、ＣＰＵ２０６は、補給スクリュー３２を１回転させて補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを現像容器２０内に補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる（Ｓ２７）。補給スクリュー３２による補給が完了したら、直ちにインダクタンスセンサ４０１の出力より、ＣＰＵ２０６が現像容器２０内のトナー濃度ＴＤ２を算出する。そして、ＣＰＵ２０６は、目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔと検出したトナー濃度ＴＤ２との差分ΔＴＤを算出する（Ｓ２８）。
　次いで、ＣＰＵ２０６は、ΔＴＤが＋０．５％（第１の閾値よりも小さい第２の閾値）より小さいか否かを判断する（Ｓ２９）。即ち、現像剤残量検知シーケンスに入った段階でΔＴＤが＋１．０％より大きかったものが、Ｓ２７の補給動作によって目標トナー濃度ＴＤｔａｒｇｅｔに十分に近づいたか否かを確認する。言い換えれば、ＣＰＵ２０６は、補給後の現像容器２０内のＴＤが第２の範囲内（ＴＤｔａｒｇｅｔ−ＴＤ＜＋０．５％）であるか否かを判断する。
　ここで、ΔＴＤが＋０．５％以上（第２の閾値以上）であれば（第２の範囲内でない場合）、ＣＰＵ２０６は、現像容器２０内のＴＤがまだ低いと判断する。そして、まず、強制補給カウントＮがトナーボトル空判断閾値（所定回数）Ｎｅｍｐｔｙよりも小さいか否かを判断する（Ｓ３０）。ＣＰＵ２０６は、強制補給カウントＮがトナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙよりも小さい場合は、まだ、トナーボトル１５０Ｙは空では無いと判断する。そして、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ２７に戻って補給スクリュー３２を１回転させて、再度、補給スクリュー３２に補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる。即ち、ＣＰＵ２０６は、補給後の現像容器２０内のトナー濃度が第２の範囲内でない場合（即ち、ΔＴＤが＋０．５％以上の場合）、再度、補給装置３０から現像容器２０に現像剤を補給させる。
　一方、Ｓ３０で、強制補給カウントＮがトナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙ以上である場合には、ＣＰＵ２０６は、トナーボトル１５０Ｙが空になったと判断（空検知）し、トナーボトル１５０が空である旨を表示部（ＵＩ）２２０に表示させる（Ｓ３１）。そして、現像剤残量検知シーケンスを終了させる。即ち、ＣＰＵ２０６は、現像剤残量検知シーケンスの実行時の補給装置３０の補給回数（強制補給カウントＮ）がＮｅｍｐｔｙに到達し、且つ、現像容器２０内のＴＤ度が第２の範囲内でない場合に、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量がない旨を通知させる。なお、本実施形態では、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙは２０に設定してある。
　これに対して、Ｓ２９で、ΔＴＤが＋０．５％より小さかった場合には、Ｓ２７の補給動作によって、現像容器２０内のＴＤが回復したと判断し、次のＳ３２に進む。Ｓ３２では、Ｓ２５と同じく、使用している画像形成装置１００の生産性の設定が７０ｐｐｍ機か否かを判断する。７０ｐｐｍ機の場合は、特に何もせずそのまま現像剤残量検知シーケンスを、トナーボトル１５０内に現像剤有りと判断して終了し、継続して画像形成可能とする。
　Ｓ３２で、画像形成装置１００の設定が７０ｐｐｍ機以外の場合、ＣＰＵ２０６は、Ｓ２６において７０ｐｐｍ機相当に現像装置１０４Ｙの制御を変更しているので、通常の画像形成時（現像時）と同じ制御に戻す（Ｓ３３）。本実施形態の画像形成装置１００は３５ｐｐｍ機であるので、現像装置１０４Ｙの制御を現像時と同じ制御に戻す。即ち、現像スリーブ２４、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度と、インダクタンスセンサ４０１の制御電圧を現像時の制御に戻す。ＣＰＵ２０６は、これで現像剤残量検知シーケンスをトナーボトル１５０内に現像剤有りと判断して終了し、継続して画像形成可能とさせる。
　このように本実施形態では、Ｓ２７からＳ３０において、現像剤の補給動作を行う毎にインダクタンスセンサ４０１の検出結果から現像容器２０内のＴＤの回復具合を判断している。このため、トナーボトル１５０内の現像剤の残量が少ない状態で、即ち、ほぼ空となった状態で、トナーボトル１５０内の現像剤の残量がない旨の通知を行える。即ち、トナーボトル１５０が空である旨を表示部２２０に表示させることができる。この結果、現像剤の残量が多い状態でトナーボトル１５０の交換が行われにくくなり、ランニングコストが高くなることを防止できる。
　また、Ｓ２６、Ｓ３３などで説明した様に、現像剤残量検知シーケンスでは、通常の画像形成時、即ち、現像時に対して、現像装置１０４Ｙの駆動速度を早くしている。ここで、このような現像剤残量検知シーケンスを実行した場合、画像形成動作が中断するダウンタイムが発生してしまう。トナーボトル１５０内の現像剤の残量の確認動作を短くすれば、このダウンタイムを抑制できるが、現像剤の残量が多い状態でトナーボトル１５０の交換が行われ易くなり、ランニングコストが高くなる。一方、このような確認動作を十分に行った場合には、このダウンタイムが長くなってしまう。
　そこで、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスでは、現像時に対して現像装置１０４Ｙの駆動速度を早くしている。即ち、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を現像時よりも速くして、現像容器２０内の現像剤の搬送速度が速くなるようにしている。これにより、インダクタンスセンサ４０１の検出結果に、現像剤を補給した後の現像容器２０内のトナー濃度ＴＤを素早く反映させることができる。即ち、現像容器２０内に補給された現像剤がインダクタンスセンサ４０１に到達するまでの時間が現像時よりも短くなるため、インダクタンスセンサ４０１によるトナーボトル１５０Ｙの空判断を早めることができる。
　この結果、トナーボトル１５０内の現像剤の残量を確認する現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムを抑制することが可能である。即ち、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムの抑制と、ランニングコストの上昇の抑制を両立することができる。
［効果の確認］
　このような本実施形態の現像剤残量検知シーケンスのダウンタイム抑制の効果を説明するために、比較例と本実施形態の制御を行った実施例において、トナー空判断までにかかる時間を計算した結果を図９に示す。図９の計算は、次のような設定で行った。なお、比較例と実施例は、現像剤残量検知シーケンスにおける現像装置１０４Ｙの駆動速度が異なる以外は、同じ構成である。
　まず、補給スクリュー３２の回転速度は１４０ｒｐｍであり、１回転した場合の補給量である１ブロック補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇであり、これを補給するのに必要な時間は０．４３秒である。また、現像容器２０内の現像剤量は１２０ｇである。トナー残量検知シーケンスにおいてトナーボトル１５０Ｙの空判断は、上述した場合と同様に、強制補給動作によってΔＴＤが＋１．０％より大であったものが、ΔＴＤが＋０．５％より小になるか否かで判断する。即ち、トナー濃度ＴＤ＝０．５％分の補給がなされるか否かで判断している。
　また、トナーボトル１５０Ｙの空検知を確実に行うため、マージンをもって０．８％分の補給をできるように、ΔＴＤの回復量が０．８％となるように、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙの値を設定している。つまり、現像剤１２０ｇに対して０．８％分のトナー量（ΔＴＤの回復に必要なトナー量）９６０ｍｇを補給できるようにＮｅｍｐｔｙを設定している。
　また、トナーボトル１５０Ｙの残量が十分少なく（空に）なってくると補給スクリュー１回転での補給量Ｍｂが通常時１８０ｍｇであったものが、９０ｍｇ以下になる。トナー量９６０ｍｇを現像容器に補給するためには、１回転の補給量が９０ｍｇ以下になった場合には、補給スクリュー３２を１０．７回転＝４．６秒間回転させる必要がある。更に、現像剤補給口３３から補給された現像剤が現像容器内で、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂに搬送されてインダクタンスセンサ４０１に到達するのにかかる時間は、次の通りである。即ち、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が３５０ｒｐｍのときは８秒、７００ｒｐｍのときは４秒となる。
　したがって、トナーボトル１５０Ｙの空判断までにかかる時間は、比較例の場合には４．６秒＋８秒で合計１２．６秒となる。１回の補給に０．４３秒かかるので、比較例の場合、トナーボトル１５０Ｙの空判断を確実に行うためには、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを３０程度に設定することになる。
　一方、実施例の場合、トナーボトル１５０Ｙの空判断までにかかる時間は、４．６秒＋４秒で合計８．６秒となる。したがって、実施例の場合、トナーボトル１５０Ｙの空判断を確実に行うために、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを２０程度に設定することができる。以上のように、実施例では、トナーボトル１５０Ｙの空判断の精度を落とすことなく、現像剤残量検知シーケンスのダウンタイムを短縮することが可能である。
　なお、本実施形態では、上述の制御を行うことによる効果が大きい３５ｐｐｍ機で説明したが、同一のハード構成である４０、５０、６０ｐｐｍ機においても同様に現像剤残量検知シーケンスのダウンタイムを抑制できる。
　また、現像装置の条件によっては、補給口近傍のトナー攪拌能力を上げるために補給口近傍の搬送力を落としているハード構成もある（例えば補給口近傍のみ攪拌羽根のピッチを短くするような構成）。このようなハード構成においては、現像装置内の第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度に応じて、補給スクリューからの補給量を制限しないと、補給口近傍でトナーが詰ってしまう。このため、具体的には画像形成装置の生産性が遅い場合には、補給スクリューの回転速度を落としたり、補給間隔を広げる制限を設けたりする制御で対応することが好ましい。
　このようなハード構成の場合でも、上述の実施形態の制御に従って、現像剤残量検知シーケンス中の強制補給動作における、現像装置の制御を７０ｐｐｍ機相当に変更することで、より大きなダウンタイムの削減効果が得られる。具体的には、第２の搬送スクリューの搬送速度アップと、補給スクリューからの補給能力アップを行う（補給装置の駆動速度を画像形成時の最大駆動速度よりも大きくする）ことで、インダクタンスセンサにより速く補給した現像剤が到達でき、より大きなダウンタイム削減効果を得ることができる。
＜第２の実施形態＞
　第２の実施形態について、図１ないし図５を参照しつつ、図１０を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、同一ハード構成で複数の生産性を実現するワイドレンジの生産性対応の画像形成装置について説明した。即ち、第１の実施形態では、生産性の低い画像形成装置のときに、現像剤残量検知シーケンス中は高生産性の画像形成装置に相当する制御を行うようにしている。そして、インダクタンスセンサへの補給現像剤の到達時間を短縮し、現像剤残量検知シーケンスによるダウンタイムを低減するようにした。
　しかしながら、現像剤残量検知シーケンス中の現像装置の回転速度をアップする制御は、特にワイドレンジ対応の画像形成装置の低生産性モデルに限るものではない。ワイドレンジ対応の画像形成装置の生産性の高いモデルや、生産性を１種類しかもたないモデルに対しても適用可能である。そこで、本実施形態では、現像モータ２８の余力を使用してダウンタイムの短縮を実現するようにしている。
　なお、本実施形態の画像形成装置の基本的なハード構成は、第１の実施形態と同様であるが、本実施形態の画像形成装置は、７０ｐｐｍ機に設定されている。また、図１０のフローチャートも多くの部分が図８のフローチャートと共通する。このため、第１の実施形態と同様の構成については、図示及び説明を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
　まず、図１０のＳ４１~Ｓ４４は、図８のＳ２１~２４に、図１０のＳ４６~Ｓ５０は、図８のＳ２７~Ｓ３１にそれぞれ対応する。本実施形態では、Ｓ４４にて現像剤残量検知シーケンスに入った後、現像装置１０４Ｙを通常の画像形成時（現像時）よりも速度の大きい、現像剤残量検知シーケンス用の回転速度に変更する制御を行う（Ｓ４５）。
　一般に、現像装置１０４Ｙを駆動する現像モータ２８（図４）は、常に最大トルクを使っている訳ではなく、有る程度余力（マージン）をもった使われ方をする。その理由は、設計上の部品公差などによって現像装置１０４Ｙの駆動トルクがバラツキを持っており、このバラツキを踏まえて所望の回転速度を確実に出力できるように、余力を持ったモータが選定されるからである。したがって、実際の画像形成装置では、通常の画像形成時よりも大きい速度に設定する余力が残されているものである。本実施形態では、通常の画像形成時よりも、具体的には１０％アップした速度設定に変更している。
　その後は、上述の第１の実施形態と同様である。即ち、Ｓ４６にて、ＣＰＵ２０６は、補給スクリュー３２を１回転させて補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを現像容器２０内に補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる。そして、インダクタンスセンサ４０１の検出結果からΔＴＤを算出し（Ｓ４７）、ΔＴＤが＋０．５％より小さいか否かの判断を行う（Ｓ４８）。ΔＴＤがまだ＋０．５％以上であれば強制補給カウントＮとＮｅｍｐｔｙとの比較を行い（Ｓ４９）、再度補給するか（Ｓ４６）、或いはトナー無し判断をするか（Ｓ５０）を決定する。ΔＴＤが＋０．５％より小さくなっていれば、トナー濃度が回復しておりトナーボトル１５０Ｙ内の現像剤は未だ残っていると判断し、通常の画像形成時の駆動制御に戻して（Ｓ５１）、現像剤残量検知シーケンスを終了する。
　このような本実施形態においては、現像剤残量検知シーケンス中の現像装置１０４Ｙの第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの現像剤の搬送速度を現像時よりも１０％アップしている。このため、第１の実施形態と同様に、現像容器２０内に補給された現像剤がインダクタンスセンサ４０１に到達するまでの時間が現像時よりも短くなっており、インダクタンスセンサ４０１によるトナーボトル１５０Ｙの空判断を早めることができる。具体的には、現像剤補給口３３から補給された現像剤がインダクタンスセンサ４０１に到達するまでの時間が４．０秒から３．６秒に短縮される。これにより、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを第１の実施形態の２０から１９にすることが可能である。
　このように本実施形態の場合も、トナーボトル１５０内の現像剤の残量を確認する現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムを抑制することが可能である。そして、現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムの抑制と、ランニングコストの上昇の抑制を両立することができる。
　なお、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンス中の駆動速度アップ分を１０％としたが、これは、現像装置１０４Ｙを駆動するモータの余力によって適宜変更可能であり、この値に限るものではない。また、現像装置内の部品公差（例えば、現像スリーブ内の固定マグネットの磁束密度など）のバラツキに対して、所望の速度増加（１０％アップ）がなされたかを確認するために、次のような制御を行っても良い。即ち、インダクタンスセンサ４０１の検出値のアナログ波形の周期を確認して、所望の速度増加量に達していない場合は、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを２０に戻す、というような制御を追加しても良い。
＜第３の実施形態＞
　第３の実施形態について、図１ないし図５を参照しつつ、図１１を用いて説明する。上述の第１、第２の実施形態では、現像剤残量検知シーケンスに使用するトナー濃度検出手段として、インダクタンスセンサ４０１を用いた。これに対し本実施形態では、トナー濃度検出手段として、トナーパッチを検出するトナー濃度センサ１４０を用いて、現像剤残量検知シーケンスを実行するようにしている。即ち、本実施形態では、トナー濃度に関する情報として、トナーパッチのトナー載り量、より具体的には、トナーパッチの反射光量を用いている。
　なお、本実施形態の画像形成装置の基本的なハード構成は、第１、第２の実施形態と同様であるが、本実施形態の画像形成装置は、７０ｐｐｍ機に設定されている。このため、第１、第２の実施形態と同様の構成については、図示及び説明を省略又は簡略にし、以下、本実施形態の現像剤残量検知シーケンスを中心に説明する。なお、図１１のＳ６３~Ｓ６６は、図１０のＳ４３~Ｓ４６に対応し、図１１のＳ６９~Ｓ７１は、図１０のＳ４９~Ｓ５１に対応する。
　まず、画像形成がスタートすると、所定枚数毎（本実施形態では、Ａ４片面１００枚毎）に、第１の制御用トナー像としての第１トナーパッチを感光ドラム１０１上に形成し、中間転写ベルト１２１に転写する。そして、第１トナーパッチのトナー載り量をトナー濃度センサ１４０により検出する。即ち、第１トナーパッチの反射光量を中間転写ベルト１２１上でトナー濃度センサ１４０を用いて検出する。
　ここで、トナー濃度センサ１４０は、前述したように、正反射Ｐ波と乱反射Ｓ波の光量から第１トナーパッチの反射光量ＳｉｇＲ１を算出する（Ｓ６１）。具体的には、ＳｉｇＲ１＝Ｐ波光量−α値×Ｓ波光量で算出する。なお、このような式を用いるのは、実際のトナーパッチのトナー載り量と反射光量ＳｉｇＲ値との線形性を精度良く保つためであり、トナーパッチからの反射光量の算出方法としてはごく一般的な手法である。また、ＳｉｇＲは値が小さい程、トナー載り量が多いことを表す値である。
　次に、Ｓ６１で算出したＳｉｇＲ１が、現像剤残量検知シーケンスに入るか否かの閾値Ｌ１より大きいか否かを判断する（Ｓ６２）。即ち、ＳｉｇＲは値が小さい程、トナー載り量が多いため、検出した第１トナーパッチのトナー載り量が第１の量（閾値Ｌ１に対応）よりも少ないか否かを判断する。ＳｉｇＲ１が閾値Ｌ１以下であれば、安定的な濃度を出すのに十分な現像剤が現像装置１０４Ｙ内にあると判断して、通常の画像形成と、図７に示した現像剤補給制御を継続する（Ｓ６３）。
　一方、Ｓ６２で、ＳｉｇＲ１が閾値Ｌ１よりも大きい場合（第１トナーパッチのトナー載り量が第１の量よりも少ない場合）は、現像装置１０４Ｙ内のトナー濃度が低くなっていると判断し、現像剤残量検知シーケンスを実施する（Ｓ６４）。
　即ち、トナー濃度センサ１４０の検出結果であるＳｉｇＲ１が閾値Ｌ１よりも大きい場合、現像容器２０内のトナー濃度ＴＤが第１の範囲内でない（トナー濃度が低い）と推測できる。これは、現像容器２０内のトナー濃度が低い場合、現像容器２０内のトナーの帯電量が大きくなり、トナーパッチを形成するための所定の静電潜像に付着するトナーの量が少なくなるためである。したがって、この場合には、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量が少なくなっていると推測できる。このため、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤を補給装置３０のホッパー３１内に補給する強制補給を行い、トナーボトル１５０Ｙ内の現像剤の残量をできるだけ少なくする現像剤量検知シーケンスに入る。
　本実施形態では、Ｓ６４にて現像剤残量検知シーケンスに入った後、ＣＰＵ２０６は、第２の実施形態と同様に、現像装置１０４Ｙを通常の画像形成時（現像時）よりも速度の大きい、現像剤残量検知シーケンス用の回転速度に変更する制御を行う（Ｓ６５）。本実施形態でも、通常の画像形成時よりも、具体的には１０％アップした速度設定に変更している。更に本実施形態では、補給スクリュー３２の回転速度についても１０％アップさせている。即ち、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、補給スクリュー３２の駆動速度を現像時よりも速くしている。このために、補給スクリュー３２を駆動する補給モータ３４は、補給スクリュー３２を可変に駆動可能であり、ＣＰＵ２０６は、現像剤残量検知シーケンスの実行時に、補給スクリュー３２の駆動速度を現像時よりも速くするように補給モータ３４を制御する。
　次に、現像装置１０４Ｙのトナー濃度ＴＤを回復させるために、ＣＰＵ２０６は、補給スクリュー３２を１回転させて補給量Ｍｂ＝１８０ｍｇを現像容器２０内に補給させ、強制補給カウントＮを１カウントアップさせる（Ｓ６６）。その後、本実施形態では、第２の制御用トナー像としての第２トナーパッチを感光ドラム１０１上に形成し、中間転写ベルト１２１に転写する。そして、第２トナーパッチのトナー載り量をトナー濃度センサ１４０により検出する。即ち、第２トナーパッチの反射光量ＳｉｇＲ２を中間転写ベルト１２１上でトナー濃度センサ１４０を用いて検出する（Ｓ６７）。なお、ＳｉｇＲ２の算出方法はＳｉｇＲ１と同様である。
　この第２トナーパッチは、現像剤残量検知シーケンス用に、現像装置１０４Ｙの駆動速度を１０％アップした状態で形成しているので、第１トナーパッチとは現像効率が異なる状態で形成されたトナーパッチである。
　続けて、Ｓ６７で算出したＳｉｇＲ２が、閾値Ｌ２より小さいか否かを判断する（Ｓ６８）。即ち、ＳｉｇＲは値が小さい程、トナー載り量が多いため、検出した第２トナーパッチのトナー載り量が第２の量（閾値Ｌ２に対応）よりも多いか否かを判断する。ＳｉｇＲ２が閾値Ｌ２よりも小さければ、第２トナーパッチのトナー載り量が第２の量よりも多く、Ｓ６６での現像剤補給によって現像容器２０内のトナー濃度が回復し、トナー帯電量が下がったと推測できる。この場合、継続して画像形成が可能になったと判断して、現像装置１０４Ｙを通常の画像形成時の速度制御に戻し（Ｓ７１）、現像剤残量検知シーケンスを終了する。
　一方、ＳｉｇＲ２が閾値Ｌ２以上の場合、即ち、第２トナーパッチのトナー載り量が第２の量以下の場合、現像容器２０内のトナー濃度ＴＤが第２の範囲内でない（トナー濃度が低い）と推測できる。したがって、この場合には、Ｓ６６での現像剤補給でも現像容器２０内のトナー濃度が回復せず、トナー帯電量が高いままであると推測できる。このため、この場合、強制補給カウントＮとトナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙとの比較を行い（Ｓ６９）、再度補給するか（Ｓ６６）、或いはトナー無し判断をするか（Ｓ７０）を判断する。
　なお、閾値Ｌ２は、通常の画像形成時よりも現像装置１０４Ｙの駆動速度が１０％アップした現像効率の状態で、トナー濃度が低くなってトナー無しを判断するのに相応しいトナーパッチの値であり、予め、実験及び検討によって決定可能な値である。
　以上のように、本実施形態では、トナーパッチの反射光量（即ち、トナー載り量）を用いて、現像剤残量検知シーケンスを行っている。このような本実施形態の場合でも、第１、第２の実施形態と同様に、現像剤残量検知シーケンス中に現像装置１０４Ｙの駆動速度をアップさせる制御を適用することで、トナーボトル空判断閾値Ｎｅｍｐｔｙを小さく設定可能である。
　このため、現像剤残量検知シーケンスによるダウンタイムを抑制することが可能である。また、本実施形態では、現像剤残量検知シーケンスで補給スクリュー３２の駆動速度も現像時よりも速くしているため、現像剤が補給される速度も速くなり、現像剤残量検知シーケンスによるダウンタイムをより抑制できる。そして、現像剤残量検知シーケンスの実行によるダウンタイムの抑制と、ランニングコストの上昇の抑制を両立することができる。
　なお、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、画像形成装置のプロセススピードをソフト的に変更することで複数の生産性を有する構成に適用しても良い。即ち、現像剤残量検知シーケンスにおいて、画像形成装置を生産性が高い方に設定するようにしても良い。
＜他の実施形態＞
　上述の各実施形態の構成は、適宜、組み合わせて実施可能である。例えば、第３の実施形態では、現像装置に現像剤を補給する補給搬送部材（補給スクリュー３２）の駆動速度を現像時よりも速くしているが、これを第１、第２の実施形態でも行うようにしても良い。
　また、上述の各実施形態では、現像剤の残量がない旨の通知を表示部２２０に表示させたが、このような通知は、画像形成装置に接続されている外部端末に表示させるようにしても良い。
また、上述の実施形態では、トナーを一時的に収容するホッパーを有する構成であった。しかし、本発明は、ホッパーを有さない構成に対しても有効である。具体的には、トナーボトルから搬送パイプ等の搬送路にトナーを供給する。そして、搬送路から現像装置にトナーが供給される。このような場合は、インダクタンスセンサの出力に基づいてトナーボトルの回転を制御して、トナーや現像剤が現像装置に供給される。このような構成の場合には、現像剤残量検知シーケンスの実行時には、現像装置の駆動速度を画像形成時の最大駆動速度よりも大きくする。併せて、補給装置（トナーボトル、搬送路内のスクリュー等）の駆動速度を画像形成時の最大駆動速度よりも大きくする。このような構成にすることで、トナーボトル内の残量検知を短時間で行うことができる。
　本発明によれば、現像剤補給容器内のトナー濃度が低い場合の復帰時間を短縮することができる画像形成装置を提供することができる。

Claims (15)

  1. 　像担持体；
    　トナーとキャリアを含む現像剤を搬送して、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置；
    　現像装置内の現像剤を搬送する搬送部；
    　前記現像装置に設けられ、前記現像装置内の現像剤中のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検出部；
    　画像形成装置に対して着脱可能であり、トナーを収容する補給容器；
    　前記トナー濃度検出部の出力に基づいて、補給容器内のトナーを前記現像装置に補給する補給装置；
    　前記搬送部と前記補給装置を駆動する駆動部；
    　画像形成時の前記搬送部の最大駆動速度よりも大きい駆動速度で前記搬送部を所定期間駆動して、前記トナー濃度検出部に基づく前記トナー濃度が設定値に達しなかった場合には、前記補給容器の交換に関する情報を発信する動作を実行する制御部を有する画像形成装置。
  2. 　前記補給容器は回転可能なトナー収容部を有し、　前記動作の実行時には、前記トナー収容部は、画像形成時の前記トナー収容部の最大回転速度よりも大きい回転速度で回転する請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 　前記搬送部は搬送スクリューである請求項１に記載の画像形成装置。
  4. 　情報を表示する表示部を有し、前記表示部は、前記補給容器の交換に関する情報を表示する請求項１に記載の画像形成装置。
  5. 　前記補給容器は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する請求項１に記載の画像形成装置。
  6. 　トナーを搬送する搬送路を有し、前記補給容器のトナーは、前記補給容器から前記搬送路に供給され、供給されたトナーは前記搬送路から前記現像装置に供給される請求項１に記載の画像形成装置。
  7. 　前記動作の実行中は、前記補給装置を画像形成時の前記補給装置の最大駆動速度よりも大きい速度で駆動する請求項１に記載の画像形成装置。
  8. 　前記搬送部を前記搬送部の最大駆動速度で駆動して、画像形成中に前記補給装置は前記現像装置にトナーを補給可能である請求項１に記載の画像形成装置。
  9. 　像担持体；
    　トナーとキャリアを含む現像剤を搬送して、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置；
    　現像装置に設けられ、現像装置内の現像剤を搬送する搬送部；
    　前記現像装置に設けられ、前記現像装置内の現像剤中のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検出部；
    　画像形成装置に対して着脱可能であり、トナーを収容する現像剤補給容器；
    　前記トナー濃度検出部の出力に基づいて、現像剤補給容器内のトナーを前記現像装置に補給する補給装置；
    　前記搬送部と前記補給装置を駆動する駆動部；
    　連続画像形成時に前記トナー濃度検出部に基づくトナー濃度が設定値を下回った場合には、画像形成動作を中断して、画像形成時の前記搬送部の最大駆動速度よりも大きい速度で前記搬送部を駆動して、補給容器内のトナーを前記現像装置に補給する補給動作を実行する制御部を有する画像形成装置。
  10. 　前記補給容器は回転可能なトナー収容部を有し、前記動作の実行時には、前記トナー収容部は、画像形成時の前記トナー収容部の最大回転速度よりも大きい回転速度で回転する請求項９に記載の画像形成装置。
  11. 　前記搬送部は搬送スクリューである請求項に記載の画像形成装置。
  12. 　前記補給容器は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する請求項９に記載の画像形成装置。
  13. 　トナーを搬送する搬送路を有し、前記補給容器のトナーは、前記補給容器から前記搬送路に供給され、供給されたトナーは前記搬送路から前記現像装置に供給される請求項９に記載の画像形成装置。
  14. 　前記動作の実行中は、前記補給装置を画像形成時の前記補給装置の最大駆動速度よりも大きい速度で駆動する請求項９に記載の画像形成装置。
  15. 　前記搬送部を前記搬送部の最大駆動速度で駆動して、画像形成中に前記補給装置は前記現像装置にトナーを補給可能である請求項９に記載の画像形成装置。
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