JP4995299B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

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

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

近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。
この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で攪拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。

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

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

そこで、画像形成装置において、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置が採用されている。循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリューオーガ（現像剤搬送部材）と、トナー収容部から現像剤搬送路内にトナーを補給するトナー補給口と、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサを備え、現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーを補給する指示をトナーカートリッジに出すことによって、トナーを現像剤搬送路へ供給し、供給されたトナーは現像剤を攪拌しながら搬送するようになっている（特許文献１を参照）。

また、その他の従来技術として、画像形成装置において、複数の画素で構成された画像について画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、計数値に基づき、その画像の現像において消費される現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段とを含み、画像形成期間内に現像剤供給手段により現像剤を補給するようにされたものが提案されている（特許文献２を参照）。

この現像剤供給手段は、現像剤撹拌手段が撹拌を停止する所定時刻以前に、現像器への現像剤補給を終了または中断するようになっている。これにより、１頁の印字動作の途中の時点でのトナー補給量を適切に行うことができ、トナー量の過不足誤差を低くすることができる。また、撹拌の停止直前に供給された現像剤を充分に撹拌しないまま、現像剤撹拌手段を停止することを避け、次回の現像が開始した直後における現像剤の撹拌状態を良好にすることができる。

特開２００６−１０６１９４号公報 再公表特許ＷＯ２００７／０９１５０７

上述した２成分現像剤を用いる循環方式の現像装置においては、トナーを補給するトナーカートリッジから現像装置に供給されるトナーがなくなると、現像剤中のトナー濃度が徐々に減少し、感光体ドラムへのキャリア現像（キャリア付着）の発生頻度が高まっていくため、トナーエンプティー検知を行う必要がある。

トナーエンプティー検知とは、例えば、トナーカートリッジに対してトナー補給を指示した後に、トナー補給検知センサによって検知された現像剤のトナー濃度が上がらなかった場合に、トナーエンプティーであると判断（検知）するものである。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、トナーカートリッジに対してトナー補給の指示を出しても、トナーカートリッジ内のトナーが空になってトナーが供給されない場合、トナー濃度検知センサの設置場所がトナーの補給されるトナー補給口から離れていると、トナー濃度検知センサが検知するトナー濃度の下降が緩慢であるため、トナーエンプティーの検知が遅くなり、キャリア付着の発生頻度が高まるという問題があった。

また、特許文献２に記載の技術では、高印字ジョブ時に現像剤トナー濃度の低下を防ぐ為に、半ページ印字段階でトナー補給量を計算し閾値以上であればこのページ印字中にトナー補給動作を開始し、少しでもトナー濃度低下を防止することと、攪拌停止する所定時刻以前にトナー補給動作を停止又は中断することによって補給されたトナーが攪拌不十分な状態になるのを避けることを目的としているが、現像槽回転停止直前までトナー補給動作を許可するとトナー補給によるセンサ出力値の最小値が十分低下した値をサンプリングすることができない状態で攪拌が停止し、また、次の攪拌スタート時に最大値をサンプリングすることもできなくなりよって、トナー補給量の大小を差分値として正確に検出することが出来なくなるという問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、画像形成装置において、最適なタイミングでトナー補給検知のサンプリングを行うことで、トナーエンプティーを精度良く検知することができ、トナー濃度の低下による感光体へのキャリア付着の発生を抑制できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法は、次の通りである。

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像剤収容部内に補給トナーを導入するトナー補給口と、を備える現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像剤収容部内へのトナー補給を検知するトナー補給検知センサと、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った際に、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するトナー濃度制御手段と、前記トナー濃度制御手段によるトナー補給の指示後に前記トナー補給検知センサがトナー補給を検知しない場合に、前記トナー補給装置内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知手段と、用紙を搬送する用紙搬送経路中の所定位置を通過する用紙を検出するための用紙搬送検知センサと、を備える画像形成装置において、前記トナー濃度制御手段の構成として、トナー補給動作の許可時間中の前記トナー補給装置の動作を制御する機能と、画像出力が実行された時の最後の用紙、すなわち、実行されたジョブの最後の用紙が前記用紙搬送経路中の所定位置を通過したことを前記用紙搬送検知センサが検出したタイミングでトナー補給を停止する機能と、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記トナー補給動作の許可時間を、前記トナー濃度制御手段により前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給が指示された時から、前記用紙搬送検知センサの検出により最後の用紙が通過したことを判定されるまでとすることが好ましい。

また、本発明は、前記トナー補給検知センサとして、現像剤の透磁率を検知する透磁率センサを用いることが好ましい。

また、本発明は、前記現像装置として、前記現像剤収容部内に仕切り壁によって区画するとともに、前記仕切り壁の両端において連通した第１搬送路及び第２搬送路を備え、前記現像剤搬送部材として、前記第１搬送路及び前記第２搬送路内に設けられて前記第１搬送路及び前記第２搬送路内の現像剤を攪拌しながら互いに逆方向に循環搬送する第１搬送部材及び第２搬送部材を備え、前記現像ローラにより前記第２搬送路内の現像剤を前記感光体ドラムに供給するように構成し、前記トナー補給口を前記第１搬送路上部に設け、前記トナー補給検知センサを前記トナー補給口下方の前記第１搬送路底部に設けることが好ましい。

また、本発明は、前記第１搬送部材として、回転軸と螺旋羽根を備えるスクリューオーガを用いて、前記螺旋羽根を、前記回転軸の軸線方向に対する傾斜角が３０度以上６０度以下で形成することが好ましい。

また、本発明は、前記画像形成装置において、前記感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置（例えば、レーザースキャナーユニット）に送信する画像データに応じたドットデータをカウントするドットカウント手段を備え、前記トナー濃度制御手段を、前記ドットカウント手段によりカウントされたドットデータに応じて、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するようにすることが好ましい。

例えば、前記トナー濃度制御手段を、前記ドットカウント手段によりカウントされたドットデータが少ない場合には、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へ少量のトナーを補給するように指示し、ドットデータが多い場合には、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へ多量のトナーを補給するように指示するものとしてもよい。補給されるトナー量は、ドットデータに応じて予め設定されていることが好ましい。

例えば、本発明において、前記トナー補給口付近に配置した前記トナー補給検知センサによるトナー補給量の検出手法は、次の通りである。

前記トナー補給検知センサの前記螺旋羽根１周期分の平均出力値を、前記トナー補給装置の補給動作開始直後から一定時間分サンプリング取得し、その最大値と最小値の差分値（以下、「ΔＴＣＳ」と称する）を算出するようにしてもよい。

また、本発明のトナー濃度制御手段は、前記トナー補給動作の許可時間を用紙搬送経路のある位置の用紙搬送検知センサ出力が最終印字用紙搬送通過を判定するまでとするよう制御されるものであってもよい。

また、本発明のトナーエンプティー検知手段は、前記ΔＴＣＳをトナー補給動作毎に記憶して直近Ｍ個の移動平均値を算出し、この値がトナーエンプティー判定閾値を下回った場合に、トナー補給量が十分少なくなったと判断し、トナーエンプティーとするようにしてもよい。

また、本発明は、現像装置内のトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送工程と、前記現像装置により前記トナーを感光体ドラムへ供給して前記感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像工程と、トナー補給装置により前記現像装置にトナーを補給するトナー補給工程と、前記現像装置内へのトナー補給を検知するトナー補給検知工程と、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するトナー濃度制御工程と、前記トナー補給装置内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知工程と、用紙を搬送する用紙搬送経路中の所定位置を通過する用紙を検出する用紙搬送検知工程と、を備える画像形成装置の画像形成方法において、前記トナー濃度制御工程として、さらに、トナー補給動作の許可時間中の前記トナー補給装置の動作を制御する工程と、画像出力が実行された時の最後の用紙が前記用紙搬送経路中の所定位置を通過したことを前記用紙搬送検知工程により検出したタイミングでトナー補給を停止する工程と、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記画像形成装置として、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の画像形成装置を用いることが好ましい。

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像剤収容部内に補給トナーを導入するトナー補給口と、を備える現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像剤収容部内へのトナー補給を検知するトナー補給検知センサと、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った際に、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するトナー濃度制御手段と、前記トナー濃度制御手段によるトナー補給の指示後に前記トナー補給検知センサがトナー補給を検知しない場合に、前記トナー補給装置内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知手段と、用紙を搬送する用紙搬送経路中の所定位置を通過する用紙を検出するための用紙搬送検知センサと、を備える画像形成装置において、前記トナー濃度制御手段の構成として、トナー補給動作の許可時間中の前記トナー補給装置の動作を制御する機能と、画像出力が実行された時の最後の用紙が前記用紙搬送経路中の所定位置を通過したことを前記用紙搬送検知センサが検出したタイミングでトナー補給を停止する機能と、を備えることで、最適なタイミングでトナー補給検知のサンプリングを行うことができるので、前記トナー補給装置にトナーが無くなった場合に、トナーエンプティーを誤検知すること無く精度良く検知することができる。これにより、トナー濃度の低下によるキャリア付着の発生を抑制することができる。

また、本発明によれば、前記トナー補給動作の許可時間を、前記トナー濃度制御手段により前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給が指示された時から、前記用紙搬送検知センサの検出により最後の用紙が通過したことを判定されるまでとすることで、最適なタイミングでトナー補給検知のサンプリングを行うことができる。

また、本発明によれば、前記トナー補給検知センサとして、現像剤の透磁率を検知する透磁率センサを用いることで、トナー濃度の変化を検知することで容易にトナー補給を検知することができる。

また、本発明によれば、前記現像装置として、前記現像剤収容部内に仕切り壁によって区画するとともに、前記仕切り壁の両端において連通した第１搬送路及び第２搬送路を備え、前記現像剤搬送部材として、前記第１搬送路及び前記第２搬送路内に設けられて前記第１搬送路及び前記第２搬送路内の現像剤を攪拌しながら互いに逆方向に循環搬送する第１搬送部材及び第２搬送部材を備え、前記現像ローラにより前記第２搬送路内の現像剤を前記感光体ドラムに供給するように構成し、前記トナー補給口を前記第１搬送路上部に設け、前記トナー補給検知センサを前記トナー補給口下方の前記第１搬送路底部に設けることで、精度よくトナー補給を検知できる。つまり、前記第１搬送路の底部の現像剤の圧力が最も高くなるので、現像剤内部に空洞ができにくくなるため、前記トナー補給検知センサによる精度のよいトナー補給の検知が可能になる。

また、本発明によれば、前記第１搬送部材として、回転軸と螺旋羽根を備えるスクリューオーガを用いて、前記螺旋羽根を、前記回転軸の軸線方向に対する傾斜角（前記回転軸を軸線に沿って眺めたときの、前記回転軸と前記螺旋羽根ばねの外周部とがなす角度）が３０度以上６０度以下で形成することで、現像剤を前記第１搬送部材の回転方向に攪拌する力が強くなるので、補給されたトナーが現像剤の上を浮遊しながら搬送される浮遊トナーが生じにくく、前記トナー補給検知センサにより精度よくトナー補給を検知できる。

また、本発明によれば、前記画像形成装置において、前記感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置に送信する画像データに応じたドットデータをカウントするドットカウント手段を備え、前記トナー濃度制御手段を、前記ドットカウント手段によりカウントされたドットデータに応じて、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するようにすることで、前記トナー濃度検知センサにより検知されたトナー濃度に応じたトナー濃度制御に比べて、トナー補給をより正確に行うことができるので、トナー濃度制御とトナーエンプティー検知をより精度よく行うことができる。

また、本発明によれば、例えば、前記トナー補給検知センサの前記螺旋羽根１周期分の平均出力値を、前記トナー補給装置の補給動作開始直後から一定時間分サンプリング取得し、その最大値と最小値の差分値を算出するので、トナー濃度制御手段により、前記トナー補給動作の許可時間を用紙搬送経路のある位置の用紙搬送検知センサ出力が最終印字用紙搬送通過を判定するまでとする制御を行うことによって、トナー補給動作前後の正しいトナー補給センサ出力差分値が得られるのでトナーエンプティーを誤検知すること無く判定することができる。

また、本発明によれば、現像装置内のトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送工程と、前記現像装置により前記トナーを感光体ドラムへ供給して前記感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像工程と、トナー補給装置により前記現像装置にトナーを補給するトナー補給工程と、前記現像装置内へのトナー補給を検知するトナー補給検知工程と、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するトナー濃度制御工程と、前記トナー補給装置内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知工程と、用紙を搬送する用紙搬送経路中の所定位置を通過する用紙を検出する用紙搬送検知工程と、を備える画像形成装置の画像形成方法において、前記トナー濃度制御工程として、さらに、トナー補給動作の許可時間中の前記トナー補給装置の動作を制御する工程と、画像出力が実行された時の最後の用紙が前記用紙搬送経路中の所定位置を通過したことを前記用紙搬送検知工程により検出したタイミングでトナー補給を停止する工程と、を備えることで、最適なタイミングでトナー補給検知のサンプリングを行うことができるので、前記トナー補給装置にトナーが無くなった場合に、トナーエンプティーを誤検知すること無く精度良く検知することができる。これにより、トナー濃度の低下によるキャリア付着の発生を抑制することができる。

また、本発明によれば、前記画像形成装置として、請求項１〜６に記載の画像形成装置を用いることで、トナーエンプティーを誤検知すること無く精度良く検知することができるので、トナー濃度の低下によるキャリア付着の発生を抑制することができ、高品位の画像出力を実現できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図である。 図２のＤ−Ｄ断面矢視図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ断面矢視図である。 図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。 図５のＣ−Ｃ断面矢視図である。 前記画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。 前記画像形成装置の制御系を構成するシート搬送検知センサの構成を示す説明図である。 前記画像形成装置におけるトナー補給装置によるトナー補給を示すトナー補給信号とトナー補給検知センサの出力との関係を示すグラフである。 前記トナー補給装置によるトナー補給前後におけるトナー補給検知センサの出力値の差分と累積トナー補給時間との関係を示すグラフである。 前記画像形成装置におけるトナー補給の処理工程全体を示すフローチャートである。 前記画像形成装置におけるトナー補給制御を示すフローチャートである。 前記画像形成装置におけるトナー排出部材駆動モータ制御を示すフローチャートである。 前記画像形成装置にける現像装置へのトナー落下量制御を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

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

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

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

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

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

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器５としては、図１に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

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

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

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

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

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

中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。

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

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

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

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

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

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

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

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

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。

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

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

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

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

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

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

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

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

次に、本実施形態のトナー補給装置２２の構成について具体的に説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図、図３は図２のＤ−Ｄ断面矢視図である。

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

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

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

トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像槽１１１に供給するもので、図３に示すように、トナー搬送羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むスクリューオーガ、並びにトナー排出部材回転ギア１２２ｃで構成されている。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動されるようになっている。スクリューオーガの向きは、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。

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

トナー攪拌部材１２５は、図２に示すように、矢印Ｚ方向に回転してトナーを攪拌し、トナー排出部材１２２の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材１２５ｂは、その可撓性によって、トナー収容容器１２１の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２側に供給する。そして、トナー排出部材１２２が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口１２３へと導くようになっている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００における特徴的な構成について図面を参照して説明する。
図４は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面矢視図、図６は図４のＢ−Ｂ断面矢視図、図７は図５のＣ−Ｃ断面矢視図である。

本実施形態の画像形成装置１００は、図４に示すように、現像剤が収容される現像槽（現像剤収容部）１１１内に補給トナーを導入するトナー補給口１１５ａを備える現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナー補給装置２２と、前記現像剤収容部内にトナーが補給されているか否かを検知するトナー補給検知センサ１１９と、現像装置２内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った際に、トナー補給装置２２に対して現像装置２へのトナー補給を指示するトナー濃度制御手段１３０（図８を参照）と、トナー濃度制御手段１３０によるトナー補給の指示後にトナー補給検知センサ１１９がトナー補給を検知できなかった場合に、トナー補給装置２２内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知手段１４０（図８を参照）と、を備えるものであって、現像槽１１１内のトナー補給口１１５ａ付近にトナー補給検知センサ１１９を備え、トナー濃度制御手段１３０として、本発明に係るトナー濃度制御手段の構成を用いることを特徴とする。

まず、本実施形態の特徴的な現像装置２について図面を参照して説明する。
現像装置２は、図４に示すように、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ（現像剤担持部材）１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。

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

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

現像槽１１１の上側には、図４，図６に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成されている。

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

仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部において、現像槽１１１の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１には、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図５に示されるように、矢印Ｘ方向側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、互いの周面同士が仕切り板１１７を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第１搬送部材１１２は、図５に示すように、矢印Ｘ方向に２成分現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するように設定されている。

第１搬送部材１１２は、図５に示すように、螺旋状の第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１２ｃにより構成されている。第２搬送部材１１３は、図５に示すように、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１３ｃにより構成されている。第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。

また、第１搬送部材１１２は、図６に示すように、第１回転軸１１２ｂを垂直方向から眺めたときの第１回転軸１１２ｂと第１搬送羽根１１２ａの外周部とがなす角度、すなわち、螺旋羽根の傾斜角θが３０度以上６０度以下で構成されている。

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

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

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

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

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

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

トナー補給検知センサ１１９は、図４，図６に示すように、トナー補給口１１５ａ付近で、その下方の現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）下流側で、第１搬送部材１１２の鉛直方向下側の現像槽１１１の底面、すなわち、第１搬送路Ｐの底面に装着され、センサ面が現像槽１１１の内部に露出するように設けられている。

また、トナー補給検知センサ１１９は、トナー濃度制御手段１３０（図８を参照）に電気的に接続される。トナー補給検知センサ１１９には一般的なトナー補給検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧及びトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）社製）などが挙げられる。

ここで、現像装置２の現像槽における現像剤の搬送について説明する。
図１に示すように、トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給される。

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

一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２搬送部材１１３によって、攪拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。
つまり、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送している。

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

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

次に、本実施形態の特徴的な画像形成装置１００の制御系の構成についてブロック図に基づき説明する。
図８は本実施形態の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図、図９は前記画像形成装置の制御系を構成するシート搬送検知センサの構成を示す説明図である。

画像形成装置１００は、図８に示すように、画像形成動作の累積回数をカウントする作像カウンタ３３、感光体ドラム３上に形成される画像の画素数の積算値の検出を行うドットカウント装置（ドットカウント手段）３５、トナー補給口付近の現像剤の透磁率を検知するトナー補給検知センサ１１９、画像形成プロセス部３６と用紙搬送部３７を含むプリンタエンジン部３４１、シート搬送検知センサ３８、現像槽１１１にトナーを補給するトナー排出部材１２２を駆動するトナー排出部材駆動モータ１２６と、これらを制御する制御装置３２を備えている。

制御装置３２は、該ドットカウント値を基にして、当該画像形成にて消費されるトナー量を求め、そのトナー量に応じてトナー補給装置２２のトナー排出部材１２２を回転駆動するようにトナー排出部材駆動モータ１２６に対して指示する。そして、制御装置３２には、トナー濃度制御手段１３０と、トナーエンプティー検知手段１４０とが設けられている。

ここで、特徴的なトナー濃度制御手段１３０及びトナーエンプティー検知手段１４０について具体的に説明する。

トナー濃度制御手段１３０には、一般的な手段を使用でき、たとえば、トナー濃度検知センサを用いた制御、パッチ画像濃度に応じた制御、ドットカウントに応じた制御などが挙げられる。これらの中でも、ドットカウントに応じた制御が好ましい。

トナー濃度制御手段１３０は、主にドットカウント装置３５、シート搬送検知センサ３８、トナー排出部材駆動モータ１２６と関連付けられている。

さらに、トナー濃度制御手段１３０は、トナー補給動作の許可時間中のトナー補給装置２２の動作を制御するトナー補給装置制御機能１３１と、画像出力が実行された時の最後のシート（用紙）がシート搬送路Ｓ中の所定位置を通過したことをシート搬送検知センサ３８が検出したタイミングでトナー補給を停止するトナー補給停止機能１３２と、を備えることを特徴としている。

トナーエンプティー検知手段１４０は、主にトナー補給検知センサ１１９と関連付けられている。そして、トナーエンプティー検知手段１４０は、現像槽１１１内の現像剤のトナー濃度をトナー補給検知センサ１１９でモニターしておき、トナー濃度制御手段１３０に対する現像装置２へのトナー補給の指示後においても、トナー補給検知センサ１１９がトナー補給を検知できなかった時に、トナー補給装置２２から現像装置２にトナーが補給されていない、すなわち、トナー補給装置２２内にトナーがない（トナーエンプティー）と判断するものである。

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

このようにして、現像装置２（現像槽１１１）内から消費されたトナー量に相当するトナーが、トナー補給装置２２から現像装置２（現像槽１１１）に補給されるようになっている。

シート搬送検知センサ３８は、搬送されてシート搬送路Ｓ中を通過するシートを検知するもので、本実施形態では、図１に示すように、シート搬送路Ｓ内のレジストローラ１４よりもシート搬送方向下流側で転写ローラ１１、中間転写ベルト駆動ローラ７１の付近に設けられている。
なお、本実施形態では、シート搬送検知センサ３８を転写ローラ１１、中間転写ベルト駆動ローラ７１よりもシート搬送方向上流側に設けているが、これらのシート搬送方向下流側に設けてもよい。

シート搬送検知センサ３８は、図９に示すように、フォトインターラプタを用いた検出部３８ａと、検出部３８ａによって検出される被検出部３８ｂとを備えている。
被検出部３８ｂは、搬送される用紙が当接した時に検出部３８ａをＯＮ／ＯＦＦするように回転可能に設けられている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００における現像装置２へのトナー補給について説明する。
画像形成装置１００における現像装置２へのトナー補給は、現像装置２の現像槽１１１内の現像剤のトナー濃度が低下して所定値よりも下回った時に、トナー濃度制御手段１３０からトナー補給装置２２に対して現像装置２にトナー補給を行うように指示されて、トナー補給装置２２から現像装置２にトナー補給が行われる。

現像槽１１１内へのトナー補給は、トナー補給検知センサ１１９により検知される。トナー補給検知センサ１１９は、トナー補給口１１５ａの下方の第１搬送路Ｐの底面に配置されているため、トナー補給口１１５ａから現像剤にトナーが補給されると、直ぐに現像剤の透磁率の変化を検知することができる。すなわち、トナー補給装置２２によるトナー補給が行われたか否を直ぐに確認することができる。

従って、トナー濃度制御手段１３０によりトナー補給装置２２に対してトナー補給を行うように指示された場合に、トナー補給検知センサ１１９により現像剤の透磁率の変化が検知されない時には、トナー補給装置２２からトナー補給が行われていないと判断できる。すなわち、トナーエンプティー検知手段１４０によりトナー補給装置２２内のトナーが空になっている（トナーエンプティー）と直ぐに判断することができる。

ここで、本実施形態の画像形成装置１００において、トナー補給前後の透磁率変化によるトナーエンプティー時機の判定について、図面を参照して具体的に説明する。
図１０は本実施形態の画像形成装置におけるトナー補給装置によるトナー補給を示すトナー補給信号とトナー補給検知センサの出力との関係を示すグラフ、図１１は前記トナー補給装置によるトナー補給前後におけるトナー補給検知センサの出力値の差分と累積トナー補給時間との関係を示すグラフである。

画像形成装置１００において、図１０に示すように、トナー補給検知センサ１１９のトナー補給前のセンサ出力をＢ、トナー補給後のセンサ出力をＡとして、トナー補給毎に出力差分ΔＢ−Ａ（以下、「ΔＴＣＳ」と称する。）を算出する。

具体的に説明すると、画像形成装置１００では、トナー補給検知センサ１１９の出力値は、図１０に示すように、第１搬送羽根１１２ａの１周期分の平均値として常にモニターされ、トナー補給装置２２のトナー排出部材１２２を回転駆動するようトナー排出部材駆動モータ１２６に指示が出た直後から、トナー補給検知センサ１１９の平均出力値を一定時間分サンプリング取得する。図１０中の符号Ｔ１，Ｔ２は、トナー補給検知センサ１１９によりトナー濃度を検出するサンプリングタイムである。

サンプリングデータの最大値Ｂと最小値Ａから、トナー補給前後のトナー補給検知センサ１１９のΔＴＣＳを算出する。

そして、トナー排出部材駆動モータ１２６が動作を開始する毎にΔＴＣＳを算出・記憶し、直近Ｍ個の移動平均値を算出する。

トナー補給装置２２によるトナー補給は、図１１に示すように、トナー補給装置２２のトナー残量が多い時は、トナー落下量も多く安定しているため、ΔＴＣＳは高い値を示す。一方、トナー残量が少なくなると、ΔＴＣＳは小さくなり「０」に近づく。

トナーエンプティー判定閾値をＶｅとすると、ΔＴＣＳのＭ個移動平均値がトナーエンプティー判定閾値Ｖｅを下回った場合にトナー補給量が十分少なくなったと判断しトナーエンプティーとする。

尚、本実施形態では、図１０に示すように、トナー排出部材駆動モータ１２６が動作を開始した直後からトナー補給検知センサ１１９出力値の第１搬送羽根１１２ａ１周期分の平均値を一定時間サンプリング取得するが、このサンプリング中に現像剤攪拌駆動手段が停止した場合、正しい前記ΔＴＣＳの算出ができない。

図１０中の符号Ｔ３は、トナー補給動作の許可時間を示すものであって、トナー濃度制御手段１３０によりトナー補給装置２２に対して現像装置２へのトナー補給が指示された時、すなわち、トナー排出部材駆動モータ１２６が動作を開始した時（Ｔ３ａ）から、シート搬送検知センサ３８の出力によって最後のシートが通過したことを判定される時（Ｔ３ｃ）までの時間である。

例えば、図１０に示すように、トナー補給直後のタイミング（Ｔ３ｂ）で現像剤の攪拌を停止した場合は、トナー濃度の最小値は検出できないが、トナー補給開始から一定時間以上経過したタイミング（Ｔ３ｃ）で現像剤の攪拌を停止した場合は、トナー濃度の正しい最小値を検出できる。

次に、本実施形態の画像形成装置１００におけるトナー補給の処理工程についてフローチャートに基づき詳細に説明する。
図１２は本実施形態の画像形成装置におけるトナー補給の処理工程全体を示すフローチャート、図１３は前記画像形成装置におけるトナー補給制御を示すフローチャート、図１４は前記画像形成装置におけるトナー排出部材駆動モータ制御を示すフローチャート、図１５は前記画像形成装置にける現像装置へのトナー落下量制御を示すフローチャートである。

本実施形態の画像形成装置１００において、トナー補給装置２２から現像装置２にトナーを補給する場合は、図１２に示すように、画像形成装置の動作が開始すると、現像装置２の駆動モータが駆動して（ステップＳ１）、印字処理を開始するか否かが判断される（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、印字処理を開始すると判断された場合は、トナー補給積算タイマー制御（ステップＳ３）、トナー排出部材駆動モータ制御（ステップＳ４）、そして、トナー落下量検知（ステップＳ５）が実行される。そして、印字処理を終了するか否かが判断される（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ２において、印字処理を開始しないと判断された場合は、ステップＳ６に進み、印字を終了するか否かが判断される。

ステップＳ６において、印字を終了すると判断された場合は、現像装置２の駆動モータをＯＦＦして（ステップＳ７）、終了する。

次に、画像形成装置１００におけるトナー補給積算タイマー制御（ステップＳ３）について、フローチャートに基づき詳細に説明する。

図１３に示すように、画像形成装置１００において、トナー補給積算タイマー制御が実行されると（ステップＳ３）、印字処理が１枚行われる毎にトナー補給装置２２から現像装置２にトナーが補給され（ステップＳ３１）、トナー補給積算タイマーが作動して（ステップＳ３２）、印字処理がＮ枚終了したか否かが判断される（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３において、印字処理がＮ枚終了と判断された場合は、トナー補給積算タイマーを停止する（ステップＳ３４）。

ステップＳ３３において、印字処理がＮ枚終了していないと判断された場合は、ステップＳ３１に戻り、印字処理がＮ枚終了するまで繰り返される。
このようにして、本実施形態の画像形成装置１００におけるトナー補給積算タイマー制御が実行される。

次に、画像形成装置１００におけるトナー排出部材駆動モータ制御（ステップＳ４）について、フローチャートに基づき詳細に説明する。

ステップＳ４におけるトナー排出部材駆動モータ制御は、トナー濃度制御手段１３０におけるトナー補給装置制御機能１３１及びトナー補給停止機能１３２によって実行される。

図１４に示すように、画像形成装置１００において、トナー排出部材駆動モータ制御が実行されると（ステップＳ４）、トナー補給積算タイマーが１秒を超えたか否かが判断される（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１において、トナー補給積算タイマーが１秒を超えたと判断された場合は、トナー排出部材駆動モータ１２６がＯＮされて（ステップＳ４２）、実行されたジョブにおける最終用紙（最後のシート）がシート搬送路Ｓ内を通過したことをシート搬送検知センサ３８により検出されたか否かが判断される（ステップＳ４３）。

一方、ステップＳ４１において、トナー補給積算タイマーが１秒を超えていないと判断された場合は、トナー補給積算タイマーが１秒を超えるまで繰り返される。

ステップＳ４３において、最終用紙がシート搬送路Ｓ内を通過したことをシート搬送検知センサ３８により検出されたと判断された場合は、トナー排出部材駆動モータ１２６を停止する（ステップＳ４５）。

ステップＳ４５におけるトナー排出部材駆動モータ１２６の停止は、トナー濃度制御手段１３０におけるトナー補給停止機能１３２によって実行される。

一方、ステップＳ４３において、最終用紙がシート搬送路Ｓ内を通過したことをシート搬送検知センサ３８により検出されていないと判断された場合は、トナー補給積算タイマーが０秒か否かが判断される（ステップＳ４４）。

ステップＳ４４において、トナー補給積算タイマーが０秒であると判断された場合は、トナー排出部材駆動モータ１２６を停止する（ステップＳ４５）。

一方、ステップＳ４４において、トナー補給積算タイマーが０秒ではないと判断されない場合は、ステップＳ４３に戻る。

ステップＳ４３において、最終用紙がシート搬送路Ｓ内を通過したことをシート搬送検知センサ３８により検出されるか、ステップＳ４４においてトナー補給積算タイマーが０秒になるまで繰り返される。
このようにして、本実施形態の画像形成装置１００におけるトナー排出部材駆動モータ制御が実行される。

次に、画像形成装置１００におけるトナー落下量検知（ステップＳ５）について、フローチャートに基づき詳細に説明する。

図１５に示すように、画像形成装置１００において、トナー落下量検知が実行されると（ステップＳ５）、駆動が開始されたトナー排出部材駆動モータ１２６の立ち上がりを検知したか否かが判断される（ステップＳ５１）。

ステップＳ５１において、トナー排出部材駆動モータ１２６の立ち上がりが検知された場合は、トナー補給検知センサ１１９によるサンプリングが開始される（ステップＳ５２）。本実施形態では、トナー補給検知センサ１１９によるサンプリングは、１８回カウントされる。

そして、トナー補給検知センサ１１９のセンサ出力に基づき出力差分ΔＴＣＳが算出され（ステップＳ５３）、トナー補給検知センサ１１９のセンサ出力のΔＴＣＳが１０よりも小さいか否かが判断される（ステップＳ５４）。

ステップＳ５４において、トナー補給検知センサ１１９のセンサ出力のΔＴＣＳが１０よりも小さいと判断された場合は、トナーエンプティー検知手段１４０により操作画面（液晶画面）等にトナーエンプティー表示され（ステップＳ５５）、印字ジョブが中断される（ステップＳ５６）。

一方、ステップＳ５４において、トナー補給検知センサ１１９のセンサ出力のΔＴＣＳが１０よりも小さいと判断されなかった場合は、ステップＳ５１に戻る。
このようにして、本実施形態の画像形成装置１００におけるトナー落下量検知が実行される。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、トナー濃度制御手段１３０としてトナー補給装置制御機能１３１とトナー補給停止機能１３２を備えて、トナー補給装置制御機能１３１によって、トナー補給動作の許可時間Ｔ３を、トナー補給装置２２によって現像装置２へトナー補給が開始された時（Ｔ３ａ）から、シート搬送路Ｓのある位置のシート搬送検知センサ３８の出力が実行されたジョブにおける最終のシートの搬送通過を判定する時（Ｔ３ｃ）までとして、トナー補給停止機能１３２とともに、トナー補給装置２２によるトナー補給動作を制御することによってトナー補給動作前後の正しいトナー補給検知センサ１１９の出力差分値が得られるので、トナーエンプティーを誤検知することなく精度良く判定することができる。

また、本実施形態によれば、印字ジョブ終了前に現像剤攪拌駆動が停止することによるΔＴＣＳの誤算出をなくし、的確なトナーエンプティー時期の検出に反映させることができるので、トナーエンプティー検知が早すぎてトナー残量が多くなったり、検知が遅すぎて画質劣化を引き起こしたりする問題を改善できる。

また、本実施形態によれば、上述したトナー濃度制御手段１３０によるトナー補給動作タイミングで、トナー補給検知センサ１１９の出力を一定時間サンプリングし、この時のΔＴＣＳ又は比率をトナーエンプティー判定閾値Ｖｅと比較判断することで、トナーエンプティーを精度良く検知することができる。これにより、トナー濃度の低下による感光体ドラム３へのキャリア付着の発生を抑制することができる。

また、本発明によれば、トナー補給検知センサ１１９を現像装置２のトナー補給口１１５ａの付近であって、そのトナー補給口１１５ａの下方の第１搬送路Ｐの底面に設けたことで、トナー補給装置２２によりトナー補給された時に現像剤の透磁率が変化したことを直ぐに検知することができる。

従って、現像装置２内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも低下した時、トナー濃度制御手段１３０によりトナー補給装置２２に対してトナー補給を行うように指示された場合に、トナー補給検知センサ１１９により透磁率の変化が検知されない時には、トナーエンプティー検知手段１４０によりトナー補給装置２２内のトナーが空になっている（トナーエンプティー）と直ぐに判断することができる。これにより、感光体ドラム３上にトナー像を形成する時に、トナー濃度の低下による感光体ドラム３へのキャリア付着の発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、第１搬送部材１１２を、螺旋羽根の傾斜角θが３０度以上６０度以下となるように構成したので、現像剤を第１搬送部材１１２の回転方向に攪拌する力が強くなり、補給されたトナーが現像剤の上を浮遊しながら搬送される「浮遊トナー」が生じにくくなる。これにより、トナー補給後であってもトナー補給検知センサ１１９により精度よく現像剤の透磁率の変化を検知できる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係る画像形成装置の構成を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、トナー補給装置によりトナーを補給することで現像装置内の現像剤のトナー濃度を制御するようにした画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 露光ユニット（露光装置）
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
５ 帯電器（帯電装置）
８ 中間転写ベルトユニット（転写装置）
１２ 定着ユニット（定着装置）
２２ トナー補給装置
３２ 制御装置
３３ 作像カウンタ
３５ ドットカウント装置
３６ 画像形成プロセス部
３７ 用紙搬送部
３８ シート搬送検知センサ（用紙搬送検知センサ）
１００ 画像形成装置
１１１ 現像槽（現像剤収容部）
１１２ 第１搬送部材（現像剤搬送部材）
１１２ａ 第１搬送羽根
１１２ｂ 第１回転軸
１１３ 第２搬送部材（現像剤搬送部材）
１１４ 現像ローラ
１１５ 現像槽カバー
１１５ａ トナー補給口
１１９ トナー補給検知センサ
１２２ トナー排出部材
１２６ トナー排出部材駆動モータ
１３０ トナー濃度制御手段
１３１ トナー補給装置制御機能
１３２ トナー補給停止機能
１４０ トナーエンプティー検知手段
θ 傾斜角
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路
Ｓ シート搬送路（用紙搬送経路）

Claims (8)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像剤収容部内に補給トナーを導入するトナー補給口と、を備える現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像剤収容部内へのトナー補給を検知するトナー補給検知センサと、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った際に、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するトナー濃度制御手段と、前記トナー濃度制御手段によるトナー補給の指示後に前記トナー補給検知センサがトナー補給を検知しない場合に、前記トナー補給装置内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知手段と、用紙を搬送する用紙搬送経路中の所定位置を通過する用紙を検出するための用紙搬送検知センサと、を備える画像形成装置において、
   前記トナー濃度制御手段は、トナー補給動作の許可時間中の前記トナー補給装置の動作を制御する機能と、画像出力が実行された時の最後の用紙が前記用紙搬送経路中の所定位置を通過したことを前記用紙搬送検知センサが検出したタイミングでトナー補給を停止する機能と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー補給動作の許可時間は、前記トナー濃度制御手段により前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給が指示された時から、前記用紙搬送検知センサの検出により最後の用紙が通過したことを判定されるまでとすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー補給検知センサは、前記現像剤収容部内の現像剤の透磁率を検知することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像装置は、前記現像剤収容部内に仕切り壁によって区画されるとともに、前記仕切り壁の両端において連通した第１搬送路及び第２搬送路を備え、前記現像剤搬送部材として、前記第１搬送路及び前記第２搬送路内に設けられて前記第１搬送路及び前記第２搬送路内の現像剤を攪拌しながら互いに逆方向に循環搬送する第１搬送部材及び第２搬送部材を備え、前記現像ローラにより前記第２搬送路内の現像剤を前記感光体ドラムに供給するように構成され、
   前記トナー補給口は、前記第１搬送路上部に設けられ、
   前記トナー補給検知センサは、前記トナー補給口下方の前記第１搬送路底部に設けられることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１搬送部材は、回転軸と螺旋羽根を備えるスクリューオーガであって、
   前記螺旋羽根は、前記回転軸の軸線方向に対する傾斜角が３０度以上６０度以下で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置は、前記感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置に送信する画像データに応じたドットデータをカウントするドットカウント手段を備え、
   前記トナー濃度制御手段は、前記ドットカウント手段によりカウントされたドットデータに応じて、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示することを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 現像装置内のトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を攪拌しながら循環搬送する現像剤搬送工程と、前記現像装置により前記トナーを感光体ドラムへ供給して前記感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像工程と、トナー補給装置により前記現像装置にトナーを補給するトナー補給工程と、前記現像装置内へのトナー補給を検知するトナー補給検知工程と、前記トナー補給装置に対して前記現像装置へのトナー補給を指示するトナー濃度制御工程と、前記トナー補給装置内のトナーが無いと判断するトナーエンプティー検知工程と、用紙を搬送する用紙搬送経路中の所定位置を通過する用紙を検出する用紙搬送検知工程と、を備える画像形成装置の画像形成方法において、
   前記トナー濃度制御工程として、さらに、トナー補給動作の許可時間中の前記トナー補給装置の動作を制御する工程と、画像出力が実行された時の最後の用紙が前記用紙搬送経路中の所定位置を通過したことを前記用紙搬送検知工程により検出したタイミングでトナー補給を停止する工程と、を備えることを特徴とする画像形成方法。
8. 前記画像形成装置として、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の画像形成装置を用いることを特徴とする請求項７に記載の画像形成方法。

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