JP2024039739A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサの出力値異常の原因を特定する。【解決手段】像担持体と、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像容器に配置され、前記現像剤の透磁率を検出し、その透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサと、前記インダクタンスセンサから出力されるパルス信号をカウントし、そのカウントしたカウント値から現像剤中のトナーの濃度を検出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像装置を初めて駆動動作する前に、前記インダクタンスセンサによる所定時間あたりのカウント値を検出し、その検出したカウント値が第一閾値より小さい場合には、前記インダクタンスセンサの動作異常を報知する。【選択図】 図８

Description

本発明は、像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式などを用いた画像形成装置では、感光ドラムに形成された静電潜像を現像装置によりトナー像として現像する。このような現像装置として、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いたものが、従来から使用されている。

このように二成分現像剤を用いた現像方式では、出力画像の画像濃度の再現性を得るために、現像剤中のトナーの重量比（以下ではトナー濃度と記す）を狭い範囲で安定的に保つ必要がある。現像容器内を循環する二成分現像剤のトナー濃度を所定の範囲に維持するために、現像容器の壁面にトナー濃度を検知するセンサを設けて、検知結果に応じて補給トナーの補給量を調整する技術が用いられる。

現像容器内の現像剤のトナー濃度を検知するセンサとしては、現像剤中の磁性体の割合に応じてインダクタンスが変化するインダクタンスセンサが知られている。インダクタンスセンサは、検知範囲に存在する磁性体の量に応じて出力が変化することにより、現像剤中のトナー濃度を検知する。

インダクタンスセンサには、基板に対して検知部が突出しており、検知部が鉄芯コアの周囲にコイルを巻着した構成をとる形態がある（特許文献１）。特許文献１に記載されたインダクタンスセンサは、制御電圧の印加に伴い現像容器内の現像剤の透磁率に応じた検出電圧を出力可能であり、現像容器に予め備え付けられている。このセンサは、個々に制御電圧と検出電圧との関係（センサ感度）に差異を有し得るため、現像装置の交換時には備え付けのセンサの初期化を実施している。センサの初期化では、現像容器内に設けられた搬送スクリューを駆動して新品の現像剤を現像容器内に行き渡らせたうえで、センサに印加する制御電圧を所定範囲で変化させ、それに応じた検出電圧をセンサから得る。そして、新品の現像剤のトナー濃度（予め目標トナー濃度に調整済み）に応じた検出電圧が得られたときの制御電圧を、画像形成時にセンサに印加する初期電圧に設定している。

上記センサの初期化の際に、センサが機能していない場合や、現像容器内の現像剤の状態が異常となっている場合、センサの初期電圧を設定できないので、センサの出力値異常を報知している。しかしながら、センサの出力値異常を報知するだけでは、ユーザが前記出力値異常の原因を特定しなければならず、その特定のために時間がかかる。そこで、制御電圧と検出電圧との関係より前記出力値異常の原因を報知する技術が提案されている（特許文献２）。

一方、インダクタンスセンサには、基板に直接コイルをパターン印刷した構成をとる形態もある（特許文献３）。基板に直接コイルをパターン印刷したインダクタンスセンサは、鉄芯コアを有さない構成のため、鉄芯コアを有する構成に比べて、比較的安価に制作することが可能である。

特開２０００－０５６６３９号公報 特開２０１９－１５２７９８号公報 特開２０１６－０１２０７８号公報

特許文献３に記載された形態のインダクタンスセンサは、透磁率に応じた出力パルスを検出信号として出力可能な透磁率センサであり、透磁率に応じた出力パルスのカウント数から、現像剤のトナー濃度を検知可能である。この場合、特許文献２に記載された形態のインダクタンスセンサのように、制御電圧と検出電圧との関係より前記出力値異常の原因を報知する技術が適用できない。

そこで本発明の目的は、透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサの出力値異常の原因を特定することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、像担持体と、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像容器に配置され、前記現像剤の透磁率を検出し、その透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサと、前記インダクタンスセンサから出力されるパルス信号をカウントし、そのカウントしたカウント値から現像剤中のトナーの濃度を検出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像装置を初めて駆動動作する前に、前記インダクタンスセンサによる所定時間あたりのカウント値を検出し、その検出したカウント値が第一閾値より小さい場合には、前記インダクタンスセンサの動作異常を報知する、ことを特徴とする。

本発明によれば、透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサの出力値異常の原因を特定することができる。

画像形成装置の概略図 現像装置の断面図 現像剤の循環経路を示す図 初期状態の現像装置の断面図 インダクタンスセンサの構成図 インダクタンスセンサの距離感度を示す図 画像形成装置の制御ブロック図 トナー濃度の制御工程を示すフローチャート インダクタンスセンサの出力値異常の原因を特定する制御を示すフローチャート

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
以下、実施例１に係る画像形成装置について図１から図９を用いて説明する。

（画像形成装置）
まず画像形成装置の概略構成について図１を用いて説明する。画像形成装置１０は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色に対応して設けられ、４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する電子写真方式の画像形成装置である。本実施例では、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを後述する中間転写ベルト６２の回転方向に沿って配置した所謂タンデム方式を採用としている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体に接続された画像読取装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録紙などの記録媒体に形成する。記録媒体としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト６２上へ転写され、続いて中間転写ベルト６２から記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、定着装置７に搬送されて、トナー像が記録媒体に定着される。以下、詳しく説明する。

なお、画像形成装置１０が備える４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部の構成は、画像形成部ＰＹ における構成に付した符号の添え字「Ｙ」をそれぞれＭ、Ｃ、Ｋに置き換えて示し、説明を省略する。

画像形成部ＰＹには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１Ｙが配設されている。感光ドラム１Ｙの周囲には帯電ローラ２Ｙ（帯電装置）、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ６１Ｙ、クリーニング装置８Ｙが配置されている。感光ドラム１Ｙの図中上方には露光装置（レーザースキャナ）３Ｙが配置されている。

また、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと対向して中間転写ベルト６２が配置されている。中間転写ベルト６２は、複数のローラにより張架され、そのうちの駆動ローラの駆動により周回移動する。二次転写内ローラ６３と中間転写ベルト６２を挟んで対向する位置には、二次転写部材としての二次転写外ローラ６４が配置され、中間転写ベルト６２上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録媒体搬送方向下流には定着装置７が配置される。

上述のように構成される画像形成装置１０により画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム１Ｙの表面が帯電ローラ２Ｙによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム１Ｙは、露光装置３Ｙから発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム１Ｙ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１Ｙ上の静電潜像は、現像装置４Ｙ内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。

感光ドラム１Ｙ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６２を挟んで配置される一次転写ローラ６１Ｙとの間で構成される一次転写部Ｔ１Ｙにて、中間転写ベルト６２に一次転写される。一次転写後に感光ドラム１Ｙ表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置８Ｙによって除去される。

このような動作をマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部でも順次行い、中間転写ベルト６２上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録媒体収納カセット（不図示）に収容された記録媒体が二次転写部Ｔ２に搬送され、中間転写ベルト６２上の４色のトナー像が、記録媒体に一括で二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト６２に残留したトナーは、不図示の中間転写ベルトクリーナにより除去される。

次いで、記録媒体は定着装置７に搬送される。そして、この定着装置７によって、加熱、加圧されることで、記録媒体上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録媒体に定着される。その後、記録媒体は機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

（現像装置）
次に、現像装置４Ｙについて図２、図３を用いて説明する。図２は現像装置４Ｙの断面図である。図３は現像剤の循環経路を示す図である。なお、現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｋについても同様である。現像装置４Ｙは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器４４を有する。現像容器４４は、感光ドラム１Ｙに対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネットロール４２が非回転に配置された現像剤担持体としての現像スリーブ４１が回転可能に設置されている。

本実施例では、現像スリーブ４１は非磁性材料で構成され、所定のプロセススピード（周速度）で、現像動作時に回転する。磁界発生手段としてのマグネットロール４２は、周方向に沿って複数の磁極を有し、発生する磁界により現像スリーブ４１の表面に現像剤を担持させる。

現像スリーブ４１の表面に担持された現像剤は、規制部材としての現像ブレード４３により層厚が規制され、現像スリーブ４１の表面に現像剤の薄層が形成される。現像スリーブ４１は、薄層に形成された現像剤を担持しつつ現像領域に搬送する。現像領域で、現像スリーブ４１上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。本実施例では、磁気穂を感光ドラム１Ｙ に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム１Ｙに供給することで、感光ドラム１Ｙ上の静電潜像をトナー像として現像する。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４１の回転にしたがって現像容器４４内の現像室４４ａに回収される。

現像容器４４の内部は、垂直方向に延在する隔壁４４ｃによって、第１室としての現像室４４ａと第２室としての攪拌室４４ｂとに区画されている。隔壁４４ｃの長手方向（現像スリーブ４１の回転軸線方向）の両端側には、それぞれ現像室４４ａと攪拌室４４ｂとを連通する連通口４６ａ、４６ｂが形成されている。連通口４６ａは、現像室４４ａから攪拌室４４ｂへの現像剤の移動を許容する第１連通部である。連通口４６ｂは、攪拌室４４ｂから現像室４４ａへの現像剤の移動を許容する第２連通部である。これにより、現像室４４ａと攪拌室４４ｂとで現像剤の循環経路を形成している。図３に示す矢印は、現像剤の循環方向を示している。

また、現像容器４４内には、それぞれ現像剤を攪拌しつつ且つ搬送する第１搬送部材としての第１の搬送スクリュー４５ａ、第２搬送部材としての第２の搬送スクリュー４５ｂが配置されている。第１の搬送スクリュー４５ａは、現像室４４ａに配置され、現像室４４ａ内の現像剤を連通口４６ｂから連通口４６ａに向かう第１の方向に攪拌しつつ搬送し、且つ、現像スリーブ４１に現像剤を供給する。第２の搬送スクリュー４５ｂは、攪拌室４４ｂに配置され、攪拌室４４ｂ内の現像剤を連通口４６ａから連通口４６ｂに向かう第２の方向に攪拌しつつ搬送する。

なお、画像形成装置には、トナーのみ、もしくはトナーと磁性キャリアからなる補給現像剤を収容した現像剤補給装置（図示せず）が配置されている。現像剤補給装置には供給スクリューが設置されており、画像形成に用いられた分の補給現像剤を現像剤補給装置から現像容器４４内の攪拌室４４ｂに供給可能としている。補給現像剤の補給量は、制御手段（図７に示すＣＰＵ５１）が供給スクリューを駆動する駆動モータ（図７に示すトナー補給モータ５４）を通して、供給スクリューの回転回数を制御することによって調整される。

現像装置４Ｙは、現像容器４４内のトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合、Ｔ／Ｄ比） を検出可能な濃度検出手段（トナー濃度検知部）を有する。本実施例では、トナー濃度検知部として、インダクタンスセンサ４７を用いている。インダクタンスセンサ４７は、攪拌室４４ｂに設けられ、センサ面４７ｆ（図５参照）から所定の検出範囲の透磁率を検出する。現像剤のトナー濃度が変化すると、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による透磁率も変化するため、その透磁率の変化をインダクタンスセンサ４７により検出することで、トナー濃度を検出できる。

（現像剤の循環）
次に、現像容器４４内の現像剤の循環について説明する。第１の搬送スクリュー４５ａ及び第２の搬送スクリュー４５ｂは、現像スリーブ４１の回転軸線方向に沿って略平行に配置されている。そして、第１の搬送スクリュー４５ａと、第２の搬送スクリュー４５ｂとは、現像スリーブ４１の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第１の搬送スクリュー４５ａ、第２の搬送スクリュー４５ｂによって、連通口４６ａ、４６ｂを介して現像容器４４内を循環させられる。

つまり、第１の搬送スクリュー４５ａ、第２の搬送スクリュー４５ｂの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室４４ａ内の現像剤が、連通口４６ａを介して攪拌室４４ｂに搬送され、攪拌室４４ｂ内を移動する。

ここで、攪拌室４４ｂの連通口４６ａよりも第２の搬送スクリュー４５ｂの現像剤搬送方向上流側には、現像剤補給装置から現像剤が補給される補給口（図示せず）が設けられている。このため、攪拌室４４ｂでは、現像室４４ａから連通口４６ａを介して搬送された現像剤と、現像剤補給装置から補給口を介して補給された補給現像剤とが、第２の搬送スクリュー４５ｂによって攪拌しつつ搬送される。そして、第２の搬送スクリュー４５ｂにより搬送された現像剤が、連通口４６ｂを介して現像室４４ａへ移動する。

なお、本実施例において現像容器４４内に収容される現像剤は、負帯電性の非磁性トナーと磁性キャリアとが混合される二成分現像剤である。非磁性トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。

（封止シート）
初期状態の現像装置４について図４を用いて説明する。図４は、初期状態の現像装置４の断面図である。

初期状態の現像装置４には、現像容器４４の内部に封止部材としての封止シート４８が引き抜き可能に取り付けられている。封止シート４８は、現像容器４４の攪拌室４４ｂ内において、インダクタンスセンサ４７より上方に位置し、出荷状態において初期現像剤を予め格納する格納空間４４ｂ２を形成する。

封止シート４８は、第２室である攪拌室４４ｂの内部を、インダクタンスセンサが配置された側の第１の空間４４ｂ１と、前記第１の空間４４ｂ１より上方に位置し、出荷状態において初期現像剤を予め格納する第２の空間である格納空間４４ｂ２とに隔てている。

初期状態の現像装置４において、現像剤は封止シート４８によって格納空間４４ｂ２内に予め格納されている。封止シート４８は、現像装置４の一方の端部から他方の端部に向けて回転軸線方向（長手方向）に引っ張ることで、現像容器４４（攪拌室４４ｂ）の内部から引き抜くことができる。封止シート４８を現像装置４から引き抜くことにより、格納空間４４ｂ２内の現像剤を、その下方に位置する第１の空間４４ｂ１の第２のスクリュー４５ｂ上に落下させ、現像剤を使用できるようにする。

（インダクタンスセンサ）
次に、本実施例で使用しているインダクタンスセンサ４７について図５を用いて説明する。図５は、インダクタンスセンサの構成図である。図６は、インダクタンスセンサの距離感度を示す図である。

本実施例では、現像容器４４に収容されている現像剤のトナー濃度を検出するために、インダクタンスセンサ４７を、攪拌室４４ｂの底面に、第２の搬送スクリュー４５ｂに対向して配置している（図２、図４参照）。インダクタンスセンサ４７は、コイルのインダクタンスを利用して、現像剤の透磁率に応じたパルス信号を検出信号として出力可能な透磁率センサである。

インダクタンスセンサ４７は、図５に示すように、基板上にパターン印刷されたコイル４７ａを有する。さらにインダクタンスセンサ４７は、コイル４７ａを電気的に駆動するコイル駆動部４７ｂと、出力パルス信号を生成する出力部４７ｃと、コネクタ４７ｄと、を有する。

インダクタンスセンサ４７は、現像剤の透磁率を検知する検知部としてセンサ面４７ｆを有する。インダクタンスセンサ４７のセンサ面４７ｆは、基板４７ｅ上にコイル４７ａがパターン印刷された領域（図５に示す破線の領域）である。インダクタンスセンサ４７は、コイル４７ａの中心に鉄芯コアを有しない構成である。

コイル４７ａは、基板４７ｅから第２の搬送スクリュー４５ｂに向かう方向に重ならないように、基板上に形成された配線パターンであり、インダクタンス成分を生成する。コイル駆動部４７ｂは、コンデンサを有する回路で構成されており、そのコンデンサとコイル４７ａのインダクタンスによって共振するＬＣ共振回路である。出力部４７ｃは、コイル駆動部４７ｂで発振したアナログ信号をデジタル信号へ変換するコンパレータを有するパルス生成回路である。出力部４７ｃは、２値化されたパルス信号を出力する。

なお、コイル４７ａは、基板上にパターン印刷された構成を例示したが、これに限定されるものではない。コイル４７ａは、鉄心コアを有しない構成であれば、基板上に鉛直方向に配線を巻き回した構成であってもよい。

コイル４７ａとコイル駆動部４７ｂで構成される共振回路の共振周期は、センサ面４７ｆの検知範囲に存在する磁性体の密度によって変動する。すなわち、コイル４７ａの検知範囲の現像剤のトナー濃度が小さい場合、単位体積中の現像剤に含まれる磁性キャリアの割合が大きくなり、現像剤のみかけの透磁率が高くなって共振周期は長くなる。逆に、現像剤のトナー濃度が大きい場合、単位体積中の現像剤に含まれる磁性キャリアの割合が小さくなり、現像剤のみかけの透磁率が低くなって共振周期は短くなる。

この性質を利用して、出力部４７ｃから出力されたパルス信号を、所定のパルス数だけカウントするのに要した時間を計測することで、コイル４７ａの検知範囲の現像剤のトナー濃度を検知する。

具体的な例としては、コイル４７ａの検知範囲に存在するトナー濃度が１０［％］の現像剤の共振周波数が１０００［ｋＨｚ］であるとき、カウントするパルス数を５０００、カウントに要する時間の計測に使用するクロックを２００［ＭＨｚ］とする。このとき、５０００パルスをカウントするのに要する時間は、５０００［μｓｅｃ］であり、これを２０［ＭＨｚ］のクロックで計測すると、１０００００［ｃｎｔ］として計測される。

一方、トナー濃度が８［％］の場合は、コイル４７ａとコイル駆動部４７ｂで構成される共振回路の共振周期は、トナー濃度が１０［％］の時に比べて長くなり、共振周波数は９９０［ｋＨｚ］となる。この場合は、５０００パルスをカウントするのに必要な時間は、約５０５０［μｓｅｃ］であり、これを２０［ＭＨｚ］のクロックで計測すると、１０１０００［ｃｎｔ］として計測される。

このようにして、インダクタンスセンサ４７を用いて、現像剤中のトナー濃度を出力パルス信号のカウント数（カウント値）として検知することが可能となる。

ここでインダクタンスセンサ４７のセンサ面４７ｆの検知範囲とは、図５に示すように基板４７ｅ上にコイル４７ａがパターン印刷された領域であり、なおかつ、センサ面４７ｆから鉛直方向においては図６に示す出力感度の領域である。言い換えれば、インダクタンスセンサ４７のセンサ面４７ｆは、センサ面４７ｆから第２の搬送スクリュー４５ｂに向かう方向に１［ｍｍ］離れた位置における検知感度が、センサ面４７ｆに接した位置に比べて１割以上の検知感度を有している。

図６に、インダクタンスセンサの静的な距離特性を示す。これは、磁性板（図示せず）を用いて、インダクタンスセンサのセンサ面から鉛直方向に磁性板の距離を変化させた場合のインダクタンスセンサの検知感度を測定している。磁性板としては、直径１３［ｍｍ］、厚さ１．５［ｍｍ］であるフェライト（比透磁率が約２００）製のものを用いた。図６には、インダクタンスセンサの静的な特性として、本実施例に係るインダクタンスセンサ４７のほかに、比較例としてコイルの中心に鉄芯コアを設けたインダクタンスセンサを用いて測定している。

また図６は、横軸にインダクタンスセンサのセンサ面からの距離［ｍｍ］を、縦軸にインダクタンスセンサの出力感度（検知感度）を示す。図６の縦軸に示す感度は、磁性板をインダクタンスセンサのセンサ面に接触させた位置の出力を１としたときに、磁性板をセンサ面から離間させた各位置での出力の割合（検知感度の変化）を示したものである。また、前述の測定は、インダクタンスセンサを現像容器から取り外した状態で、なおかつインダクタンスセンサのセンサ面上に現像剤がない状態で磁性板を用いて測定している。

図６の測定結果を見ると、本実施例のインダクタンスセンサ４７の検知感度は、磁性板がセンサ面４７ｆから鉛直方向に離れるに連れて減衰するものの、磁性板がセンサ面４７ｆから４～５［ｍｍ］程度離れた位置（距離）までは感度を持っていることがわかる。一方、比較例のインダクタンスセンサの検知感度は、コイルの中心に鉄芯コアを設けているために、本実施例に比べて磁性板の検知に用いる磁界がセンサ面の周辺に集中する。そのため、比較例のインダクタンスセンサの検知感度は、センサ面から１［ｍｍ］離れたところでは感度がほぼ０となっている。

すなわち、本実施例のインダクタンスセンサは、比較例のインダクタンスセンサに比べて、センサ面から鉛直方向への検知範囲が広いセンサである。言い換えれば、本実施例のインダクタンスセンサ４７は、センサ面４７ｆの表面の位置の検知感度に比べて、センサ面４７ｆの表面から鉛直方向に１［ｍｍ］離れた位置において１割以上の検知感度を有している。ここで、インダクタンスセンサ４７が前述した検知感度を有するとしているのは、センサ面４７ｆからの距離が１［ｍｍ］未満の位置において検知感度がほぼ０である比較例のインダクタンスセンサを除くことを意図している。

なお、比較例のインダクタンスセンサは、コイルおよび鉄芯コアが基板の表面から鉛直方向に突出している。そのため、比較例のインダクタンスセンサのセンサ面は、その突出した突出部の先端の端面となる。

（インダクタンスセンサのトナー濃度制御動作）
次に、インダクタンスセンサ４７を用いたトナー濃度制御動作について図７、図８を用いて説明する。図７は本実施例における画像形成装置の制御ブロック図である。

本実施例では画像形成動作を制御する制御手段としてのＣＰＵ５１が、現像装置４に設けたインダクタンスセンサ４７の出力パルスに基づき、トナー濃度を検知している。ここでは、インダクタンスセンサ４７の出力パルスカウントとトナー濃度との対応関係が、ＲＯＭ５２に記録されている。したがって、ＣＰＵ５１は、インダクタンスセンサ４７の出力パルス信号に基づき、ＲＯＭ５２に記録された前述の対応関係からトナー濃度を検知している。ＲＡＭ５３はＣＰＵ５１が動作するためのシステムワークメモリである。トナー補給モータ５４は、現像装置４にトナーを補給するために駆動されるモータであり、前述した現像剤補給装置（図示せず）に配置された供給スクリューを駆動する駆動モータである。

図８はトナー濃度の制御工程を示すフローチャートであり、この処理はＣＰＵ５１がＲＯＭ５２に記録されたプログラムを読み出すことにより実行されるものである。現像動作が開始され（Ｓ１０１）、現像剤の攪拌が開始される（Ｓ１０２）と、ＣＰＵ５１はインダクタンスセンサ４７の出力値を読み出し、その出力値の搬送スクリュー１周期分（搬送スクリューの１回転分）を平均した値を算出する。ＣＰＵ５１は、その算出した出力値（平均値）を用いて、ＲＯＭ５２に記録されたインダクタンスセンサ４７の出力パルスカウントとトナー濃度との対応関係からトナー濃度を検知し（Ｓ１０３）、補給トナー量を決定する（Ｓ１０４）。ＣＰＵ５１からトナーの補給を指示する信号が出力されると、トナー補給モータ５４が駆動され、現像剤補給装置（図示せず）から所定量のトナーが現像装置４へ補給される（Ｓ１０５）。ＣＰＵ５１は画像形成を行い（Ｓ１０６）、連続通紙か否かを判断し（Ｓ１０７）、ＹＥＳの場合にはＳ１０１の制御工程を辿り、ＮＯの場合には制御を終了する（Ｓ１０８）。

（インダクタンスセンサの初期化動作）
次に、インダクタンスセンサ４７の初期化動作について説明する。

インダクタンスセンサ４７は、コイル４７ａとコイル駆動部４７ｂで構成される共振回路の共振周期が個体によって若干のバラツキをもつため、同一のトナー濃度に対する出力パルス信号のカウント数（カウント値）が異なる。そのため、現像装置４の初期化動作において、現像剤中におけるトナーの質量比がわかっている初期状態の現像剤のパルス信号のカウント数（カウント値）を記録し、ＲＯＭ５２に記録されたインダクタンスセンサ４７の出力パルスカウントとトナー濃度の関係を補正する。これにより、初期化時のトナー濃度が初期状態の現像剤のトナー濃度になるように設定することと、このトナー濃度を目標トナー濃度に設定する。

本実施例のインダクタンスセンサ４７では、現像剤中のトナー濃度に相当する現像剤の透磁率を、パルス信号のカウント数（カウント値）として検出（出力）する。そのため、前述した特許文献２（特開２０１９－１５２７９８号公報）のように制御電圧を変更して出力を確認することで、インダクタンスセンサの出力値異常の原因を特定する技術は適用できない。

本実施例のインダクタンスセンサ４７の特性として、インダクタンスセンサ４７自身に異常がある場合、パルス信号が出力されない。また、インダクタンスセンサ４７の検知範囲内に現像剤がない場合、パルス信号のカウント数（カウント値）はコイル４７ａとコイル駆動部４７ｂで構成される共振回路によって決まっており、その値は、インダクタンスセンサ４７の検知範囲内に現像剤がある場合とは大きく異なっている。

そこで本実施例では、インダクタンスセンサ４７の特性を利用して、インダクタンスセンサ４７の出力値異常の原因を特定する制御を実施している。本実施例では、インダクタンスセンサ４７の初期化動作を行う現像イニシャライズ制御でインダクタンスセンサ４７の出力値異常の原因を特定する制御を実施している。図９はインダクタンスセンサの出力値異常の原因を特定する制御を示すフローチャートである。

ＣＰＵ５１は、現像イニシャライズ制御を実行する信号を受け取ると、図９に示す現像イニシャライズ制御を開始する（Ｓ２０１）。ＣＰＵ５１は、最初にインダクタンスセンサ４７をＯＮにして（Ｓ２０２）、インダクタンスセンサ４７の動作を開始し、インダクタンスセンサ４７から出力されるパルス信号を検知し、カウントする。このとき、ＣＰＵ５１は、現像装置４の搬送スクリュー４５ａ、４５ｂや現像スリーブ４１を駆動していない。言い換えれば、ＣＰＵ５１は、現像装置４を初めて駆動動作する前に、インダクタンスセンサ４７をＯＮにして、インダクタンスセンサ４７から出力されるパルス信号を検出し、カウントする。

ここでＣＰＵ５１は、インダクタンスセンサ４７による所定時間あたりのカウント値（カウント数）を検出する。そして、ＣＰＵ５１は、検出したカウント値（パルスカウント）が、「パルスカウント＜１０００？」であるかを確認する。その結果、ＣＰＵ５１は、検出したカウント値（パルスカウント）が第一閾値である１０００［ｃｎｔ］より小さい場合（Ｓ２０３）には、インダクタンスセンサ４７が動作していないため、インダクタンスセンサ４７の動作異常を報知する（Ｓ２１０）。例えば、画像形成装置１０は、情報を表示する表示部（不図示）を有する。ＣＰＵ５１は、この表示部に「インダクタンスセンサ動作異常」のエラー表示を実施する。

そして、ＣＰＵ５１は、前述のエラー表示を実施した後、装置を停止する（Ｓ２１３）。

「インダクタンスセンサ動作異常」が発生する原因としては、インダクタンスセンサ４７自体の故障や、本体電源基盤（図示せず）とインダクタンスセンサ４７を接続するコネクタの抜け等が考えられる。そのため、前述のエラー表示を実施することによって、例えば作業者の対応としては、コネクタの抜けが無いことの確認を行い、異常が無い場合はインダクタンスセンサ４７自体の故障と考え、インダクタンスセンサ４７、あるいは現像装置４の交換を行えばよい。

一方、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２０３にて前記検出したカウント値が第一閾値である１０００［ｃｎｔ］以上である場合には、Ｓ２０４に進む。そして、ＣＰＵ５１は、検出したカウント値（パルスカウント）が、「パルスカウント＞２０００００？」であるかを確認する。その結果、ＣＰＵ５１は、前記検出したカウント値（パルスカウント）が第二閾値である２０００００［ｃｎｔ］より大きい場合（Ｓ２０４）には、封止シート４８の引き抜きを確認することを報知する（Ｓ２１１）。例えば、ＣＰＵ５１は、前記表示部（不図示）に「封止シートの確認をしてください」の警告表示を実施する。ここで、第二閾値は、第一閾値より大きい値であり、インダクタンスセンサ４７の検知領域に現像剤がない状態でないと起き得ないカウント数である。そのため、ＣＰＵ５１は、前記検出したカウント値が第二閾値である２０００００［ｃｎｔ］より大きい場合、封止シート４８が引き抜かれていないため、表示部に「封止シートの確認をしてください」の警告表示を実施する。

「封止シートの確認をしてください」の警告表示を実施することによって、例えば作業者に対して、封止シート４８の引き抜き作業の実施を促すことができる。

そして、ＣＰＵ５１は、前述の警告表示を実施した後、装置を停止する（Ｓ２１３）。

一方、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２０４にて前記検出したカウント値が第二閾値である２０００００［ｃｎｔ］以上である場合には、Ｓ２０５に進む。すなわち、ＣＰＵ５１は、前記検出したカウント値が１０００～２０００００［ｃｎｔ］の範囲に入る場合は、現像装置４の駆動を開始する（Ｓ２０５）。そして、ＣＰＵ５１は、この駆動開始から２分間、現像装置４の駆動を実施する（Ｓ２０６）。これは、この後の制御フローにおける現像剤中のトナー濃度の検知を正確にするために、トナーとキャリアの摩擦帯電量、インダクタンスセンサの検知面付近の現像剤の剤面高さ、嵩密度が安定させるためである。

前述の２分間の現像装置４の駆動実施が終了した後、ＣＰＵ５１は、インダクタンスセンサ４７による所定時間あたりのカウント値（カウント数）を検出する。ここでは、ＣＰＵ５１は、インダクタンスセンサ４７から出力されるパルス信号をカウントし、そのカウントしたカウント値から現像剤のトナーの濃度を検出する。そして、ＣＰＵ５１は、検出したカウント値（パルスカウント）が、「９００００≦パルスカウント≦１１００００？」であるかを確認する。その結果、ＣＰＵ５１は、前記検出したカウント値（パルスカウント）が第三閾値である９００００から、第四閾値である１１００００［ｃｎｔ］までの範囲に入らない場合（Ｓ２０７）には、現像剤の状態異常であることを報知する（Ｓ２１２）。

例えば、ＣＰＵ５１は、前記表示部（不図示）に「現像剤状態異常」のエラー表示を実施する。ここで、第三閾値は、第一閾値より大きく、第二閾値より小さい値である。また、第四閾値は、第三閾値より大きく、第二閾値より小さい値である。第三閾値から第四閾値までの範囲を９００００～１１００００［ｃｎｔ］とした理由は、正常な現像装置４であれば、この範囲に確実に収まると保証できる数値だからである。そのため、ＣＰＵ５１は、前記検出したカウント値が第三閾値である９００００［ｃｎｔ］から、第四閾値である１１００００［ｃｎｔ］までの範囲に入らない場合には、現像剤の状態に何らかの異常があるため、表示部に「現像剤状態異常」のエラー表示を実施する。

そして、ＣＰＵ５１は、前述のエラー表示を実施した後、装置を停止する（Ｓ２１３）。

「現像剤状態異常」が発生する原因としては、現像スリーブ４１、あるいは感光ドラム１に印加される電圧が異常となり、現像スリーブ４１上のトナーが感光ドラム１上に転移してしまうことが考えられる。この場合、現像容器４４内のトナー濃度が異常に下がってしまい、インダクタンスセンサ４７の出力値が高くなってしまう。また、同様の電圧異常によって、現像スリーブ４１上にあるトナーとともにキャリアも感光ドラム１上に転移してしまうことが考えられる。この場合、現像装置４内の現像剤量が減少することによって、インダクタンスセンサ４７の検知面付近の現像剤の嵩密度が減少してしまい、インダクタンスセンサ４７の出力値が低くなってしまう。そのため、「現像剤状態異常」のエラー表示を実施することによって、作業者の対応としては、高圧基板、高圧接点の確認をした後に、現像装置４の交換を行えばよい。

一方、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２０７にて前記検出したカウント値が第三閾値である９００００から、第四閾値である１１００００［ｃｎｔ］までの範囲に入る場合（Ｓ２０７）には、Ｓ２０８に進む。そして、ＣＰＵ５１は、インダクタンスセンサ４７の初期化動作を実施し（Ｓ２０８）、現像イニシャライズ制御を終了する（Ｓ２０９）。

上述したように、本実施例によれば、図９に示す制御フローを実施することにより、
透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサ４７の出力値異常の原因を特定することができる。

なお、本実施例では、画像形成装置が、情報を表示する表示部（不図示）を有する構成を例示した。そして、前記表示部に、インダクタンスセンサ４７の動作異常、封止シート４８の引き抜きの確認、又は現像剤の状態異常を表示する構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画像形成装置に接続されたホストコンピュータに対して、インダクタンスセンサ４７の動作異常、封止シート４８の引き抜きの確認、又は現像剤の状態異常を報知（送信）する構成であっても良い。

また本実施例では、現像装置４の現像容器４４が第１室である現像室４４ａと第２室である攪拌室４４ｂとを有する構成を例示した。そして、封止部材である封止シート４８が現像容器４４の攪拌室４４ｂを第１の空間４４ｂ１と第２の空間である格納空間４４ｂ２に隔てる構成を例示したが、これに限定されるものではない。現像容器４４を複数の室に隔てることなく、１つの室としてもよい。この場合、封止シート４８が現像容器４４を第１の空間と第２の空間である格納空間に隔てる構成とする。この構成でも、同様の効果が得られる。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ …感光ドラム（像担持体）
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ …現像装置
１０ …画像形成装置
４１ …現像スリーブ（現像剤担持体）
４２ …マグネットロール
４３ …現像ブレード
４４ …現像容器
４４ａ …現像室（第１室）
４４ｂ …攪拌室（第２室）
４４ｂ１ …第１の空間
４４ｂ２ …格納空間（第２の空間）
４４ｃ …隔壁
４５ａ …第１の搬送スクリュー
４５ｂ …第２の搬送スクリュー
４６ａ、４６ｂ …連通口
４７ …インダクタンスセンサ
４７ａ …コイル
４７ｂ …コイル駆動部
４７ｄ …コネクタ
４７ｅ …基板
４７ｆ …センサ面
４８ …封止シート
５１ …ＣＰＵ
５２ …ＲＯＭ
５３ …ＲＡＭ
５４ …トナー補給モータ

Claims (8)

1. 像担持体と、
   トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
   前記現像容器に配置され、前記現像剤の透磁率を検出し、その透磁率に応じたパルス信号を出力するインダクタンスセンサと、
   前記インダクタンスセンサから出力されるパルス信号をカウントし、そのカウントしたカウント値から現像剤中のトナーの濃度を検出する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記現像装置を初めて駆動動作する前に、前記インダクタンスセンサによる所定時間あたりのカウント値を検出し、その検出したカウント値が第一閾値より小さい場合には、前記インダクタンスセンサの動作異常を報知する、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像装置は、前記現像容器の内部に引き抜き可能に設けられ、前記インダクタンスセンサより上方に位置し、出荷状態において初期現像剤を予め格納する空間を形成する封止部材を有し、
   前記制御手段は、前記現像装置を初めて駆動動作する前に、前記インダクタンスセンサによる所定時間あたりカウント値を検出し、その検出したカウント値が前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい場合には、前記封止部材の引き抜きの確認を報知する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記現像装置を駆動動作した後に、前記インダクタンスセンサによる所定時間あたりカウント値を検出し、その検出したカウント値が前記第一閾値より大きい第三閾値から、前記第三閾値より大きく前記第二閾値より小さい第四閾値までの範囲に入らない場合には、前記現像剤の状態異常であることを報知する、ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は、情報を表示する表示部を有し、前記表示部に、前記インダクタンスセンサの動作異常、前記封止部材の引き抜きの確認、又は前記現像剤の状態異常を表示する、ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記現像装置は、前記現像容器に回転可能に配置され、前記現像剤を搬送する搬送部材を備え、
   前記封止部材は、前記現像容器の内部を、前記搬送部材が配置された第１の空間と、前記第１の空間より上方に位置し、出荷状態において初期現像剤を予め格納する第２の空間とに隔てており、
   前記インダクタンスセンサは、前記搬送部材に対向して前記現像容器に配置され、前記現像容器における前記第１の空間の前記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。
6. 前記現像容器は、
   第１室と、
   隔壁によって前記第１室から隔てられた第２室と、
   前記第１室から前記第２室への前記現像剤の移動を許容する第１連通部と、
   前記第２室から前記第１室への前記現像剤の移動を許容する第２連通部と、
   を有し、
   前記現像装置は、
   前記第１室に配置され、前記現像剤を前記第２連通部から前記第１連通部に向かう第１の方向に搬送する第１の搬送スクリューと、
   前記第２室に配置され、前記現像剤を前記第１連通部から前記第２連通部に向かう第２の方向に搬送する第２の搬送スクリューと、
   を有し、
   前記封止部材は、前記第２室の内部を、前記第２の搬送スクリューが配置された第１の空間と、前記第１の空間より上方に位置し、出荷状態において初期現像剤を予め格納する第２の空間とに隔てており、
   前記インダクタンスセンサは、前記第２の搬送スクリューに対向して前記現像容器の前記第２室に配置され、前記第２室における前記第１の空間の前記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。
7. 前記インダクタンスセンサは、
   前記現像剤の透磁率を検知する検知部を有し、前記検知部から前記第２の搬送スクリューに向かう方向に１［ｍｍ］離れた位置における検知感度が、前記検知部に接した位置に比べて１割以上の検知感度を有している、ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記インダクタンスセンサは、
   基板上にコイルがパターン印刷された領域であり、前記現像剤の透磁率を検知する検知部を有し、
   前記コイルは、前記基板から前記第２の搬送スクリューに向かう方向に重ならないように前記基板上に形成された配線パターンである、ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

Images