JP4800171B2 - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、画像形成に用いられる現像剤のトナー濃度を検知する濃度センサを有する現像装置、及び、その現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置に用いられる現像装置おいては、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を保持するものがよく知られている。この現像装置では、現像剤中のトナーが現像により消費されるため、トナー補給装置によりトナーが補給される。現像装置の現像能力を維持するためには、現像に供される現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの混合比率（以下、トナー濃度という。）が所定の範囲内になるようにトナー補給装置からのトナー補給を適切に制御する必要がある。一般に、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとしては、次のようなものが知られている。すなわち、現像剤の透磁率がトナー濃度によって異なることを利用してトナー濃度を検出するものや、現像剤の光学的な反射濃度がトナー濃度によって異なることを利用してトナー濃度を検出するものである。例えば、現像剤の透磁率変化を利用したトナー濃度センサの出力特性は、図８に示すように、トナー濃度ＴＣが低ければセンサ近傍のキャリアの量が増加して透磁率が高くなり、センサ出力値Ｖｔが上昇する。逆に、トナー濃度ＴＣが高ければセンサ近傍のキャリアの量が減少して透磁率が低くなり、センサ出力値Ｖｔが下降する。

しかしながら、現像剤の透磁率変化を利用したトナー濃度センサは、現像装置内の現像剤のトナー濃度が同じであっても、現像剤の状態によっては図８に示す出力特性（ＴＣ−Ｖｔ）の関係が崩れ、センサ出力値が異なることがあった。また、現像剤の透磁率変化を利用したトナー濃度センサは、基本的に現像剤が移動している状態でセンサ出力値を得ている。すなわちトナー濃度センサのセンサ出力値はセンサ近傍の動的キャリア量（透磁率）によって決定される。そのため、現像剤が安定して流動していなかったり、キャリアの劣化によって現像剤の流動性が変化したりすると、同じトナー濃度でもセンサ出力値が異なることがある。また、トナーの帯電電荷量の変化により現像剤の嵩密度が変わって現像剤の流動性が変化すると、同じトナー濃度でもセンサ出力値が異なることがある。同様に、現像剤の光学的な反射濃度の変化を利用したトナー濃度センサにおいても、センサ出力値が動的な現像剤の光学的反射濃度によって決定されている。そのため、現像剤のセンサ近傍での流動性の変化、トナーの帯電電荷量による浮遊トナー量の変化等により、同じトナー濃度でもセンサ出力値が異なることがある。

そのため、現像剤の透磁率変化や光学的反射濃度変化などを用いないトナー濃度センサが提案されている。それは、トナー濃度検知用のトナーが付着した部材を圧電振動子によって振動させ、そのときの固有振動数から前記部材に付着したトナー量を検知し、そのトナー量から現像剤のトナー濃度を検出するものである。
例えば、特許文献１に記載の濃度センサは、外周面の一部に永久磁石が埋め込まれたロールと、前記ロールと対向し、前記永久磁石に付着した現像剤のトナー量を検知するトナー重量検知素子とから構成されている。前記トナー重量検知素子は、圧電振動子である水晶発振子上に導電性部材が蒸着されたものである。また、前記濃度センサは、トナーとキャリアとからなる現像剤を担持する現像ローラの上方に所定の間隔で設けられている。そして、前記ローラが回転し、前記ローラの永久磁石がある外周面と現像ローラとが対向したときに、現像ローラ上に担持された現像剤が前記ローラの永久磁石に吸着される。その後、さらに前記ローラが回転することにより、前記永久磁石に吸着された現像剤がトナー重量検知素子に接触する。このとき、前記ローラに対して導電性部材に電圧を印加しておくと、前記永久磁石に吸着していた現像剤のトナーとキャリアとが分離され、そのトナーが前記導電性部材の表面に吸着される。そして、前記ローラの永久磁石のある外周面がトナー重量検知素子を通過し終えた後に水晶発振子に電圧を印加し、その水晶振動子を介して前記導電性部材を振動させる。このときの固有振動数は、前記導電性部材上に付着したトナー量によって変化し、また、前記固有振動数の変化量と前記トナー量とは単調な関数関係にある。よって、前記固有振動数から前記導電性部材に付着したトナー量がわかるので、そのトナー量から現像剤のトナー濃度を検出することができる。

特開昭５８−１７６６５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の濃度センサは、上記ロールを介して上記現像ローラに担持された現像剤のトナーを、上記導電性部材に吸着させている。そのため、前記導電性部材にトナーが吸着し、トナー量が減少した現像剤が前記ローラの永久磁石に残留してしまう。これにより、次回のトナー濃度検知を行うときに、その残留した現像剤と、新たに現像ローラ上から前記永久磁石に吸着した現像剤とが混合してしまう。よって、その混合した現像剤のトナー濃度は、前記現像ローラ上に担持された現像剤のトナー濃度よりも低くなってしまうので、実際に画像形成に用いられる現像剤のトナー濃度を検知できないといった問題が生じる。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、実際に画像形成に用いられる現像剤のトナー濃度を把握できる現像装置、及び、その現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向する位置に設けられた、該トナーが付着するトナー付着部材と、該トナー付着部材を振動させる圧電振動子とを有するトナー付着量検知手段とを備えた現像装置において、該現像剤担持体に担持された該現像剤に対して該トナー付着部材を接離させる接離手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像材を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向する位置に設けられた、該トナーが付着するトナー付着部材と、該トナー付着部材を振動させる圧電振動子とを有するトナー付着量検知手段とを備えた現像装置において、該トナー付着部材に対して該現像剤担持体上に担持された該現像剤を接離させる現像剤接離手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記現像剤接離手段は、上記トナー濃度検知手段の近傍に移動可能に設けられた磁性部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像装置において、上記トナー付着量検知手段を、上記トナー付着部材の上記トナーが付着する面と同一平面上にある仮想平面に対して、略平行方向にスライドさせるスライド手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー付着量検知手段を、少なくとも上記トナー付着部材の上記トナーが付着する面と同一平面上にある仮想平面に対して、略平行方向にスライドさせるスライド手段を備えており、該スライド手段は、上記接離手段を兼ねることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の現像装置において、上記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤量規制部材と、該現像剤規制部材の現像剤担持体回転方向下流側に設けた、該現像剤担持体上から該現像剤を剥離する現像剤剥離部とを有しており、上記トナー付着量検知手段は、該現像剤量規制部材の現像剤担持体回転方向下流側であり、且つ、該現像剤剥離部の現像剤担持体回転方向上流側に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する、複数の潜像担持体と、各潜像担持体上の該潜像をトナーと磁性キャリアとを含む現像剤によってそれぞれ現像する、複数の現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５または６の現像装置を用いており、各現像装置がそれぞれ有する上記トナー付着量検知手段の上記圧電振動子を駆動するための単一の電源と、各圧電振動子の電気的特性を検知する単一の検知手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明においては、現像剤担持体上に担持された現像剤に対してトナー付着部材を接離手段により接離させることができる。したがって、トナー付着部材を前記接離手段によって前記現像剤に接触させることにより、前回のトナー濃度検知時に前記トナー付着部材に付着させたトナーを、前記現像剤の流れなどによって前記トナー付着部材から除去することができる。また、前記トナー付着部材からトナー除去を行った後、前記トナー付着部材を前記接離手段によって前記現像剤から離間させることにより、余計なトナーが前記トナー付着部材に付着するのを抑制することができる。よって、次回のトナー濃度検知を行うときには、前記トナー付着部材を前記接離手段によって前記現像剤に接触させることにより、そのときの前記現像剤担持体上に担持された現像剤のトナーだけを、前記トナー付着部材に付着させることができる。また、圧電振動子によって振動する前記トナー付着部材の固有振動数の変化量と、前記トナー付着部材に付着したトナー量とには単調な関数関係がある。これにより、前記トナー付着部材に付着したトナー量は、前記固有振動数から検知することができる。なお、前記トナー付着部材にトナーを付着させた後、前記トナー付着部材を前記接離手段によって前記現像剤から離間させることにより、前記固有振動数は、前記現像剤の流れによる振動などの影響を受けることなく精度良く検知される。したがって、前記トナー量から現像剤担持体上に担持した現像剤のトナー濃度を把握することができる。

以上、本発明によれば、実際に画像形成に用いられる現像剤のトナー濃度を把握することができるという優れた効果がある。

以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のタンデム方式のカラーレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した一の実施形態について説明する。
図２は、本第１実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他には、光書込ユニット３、転写ユニット１１、レジストローラ対１９、３つの給紙カセット２０、定着ユニット２５などが配設されている。

上記光書込ユニット３は、４つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。

図１は、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのうち、イエロー用のプロセスユニット１Ｙの概略構成を示す拡大図である。なお、他のプロセスユニット１Ｍ，Ｃ，Ｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。図２において、プロセスユニット１Ｙは、ドラム状の感光体２Ｙ、帯電器３５Ｙ、現像装置４０Ｙ、ドラムクリーニング装置４８Ｙなどを有している。

上記帯電器３５Ｙは、交流電圧が印加される帯電ローラを感光体２Ｙに摺擦させることで、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体２Ｙの表面には、上記光書込ユニット３によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置４０Ｙによって現像されてＹトナー像となる。

上記現像装置４０Ｙは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ローラ５Ｙを有している。また、往路スクリュー４３Ｙ、復路スクリュー４４Ｙ、現像ドクタ４５Ｙなども有している。

Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される転写紙上に転写される。転写後の感光体２Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置４８Ｙによって転写残トナーがクリーニングされた後、不図示の除電器によって除電される。そして、帯電器３５Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスユニットについても同様である。各プロセスユニットは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、寿命到達時に交換される。

先に示した図２において、上記転写ユニット１１は、紙搬送ベルト８、駆動ローラ１３、張架ローラ１４、４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋなどを有している。紙搬送ベルト８は、駆動ローラ１６、張架ローラ１８にテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ１６によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト８をその裏面から感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、上記転写バイアスの影響により、感光体と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト８上に搬送される転写紙Ｐ上に転写される。このＹトナー像の上には、感光体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト８上に搬送される転写紙Ｐ上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。

上記転写ユニット１１の下方には、複数枚の転写紙Ｐを重ねて収容する３つの給紙カセット２０が多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の転写紙Ｐに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Ｐが紙搬送路に給紙される。

上記給紙カセット２０から紙搬送路に給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対１９のローラ間に挟まれる。レジストローラ対１９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで転写紙Ｐにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット２５に送られる。

上記定着ユニット２５は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ２５ａと、これに圧接せしめられる加圧ローラ２５ｂとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに転写紙Ｐを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着ユニット２５を通過した転写紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。

[構成例１]
次に、本レーザプリンタの特徴的な構成について説明する。
図１の現像装置４０はトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を用いた２成分現像装置であり、センサ９を除いては標準的な構成である。現像装置４０内に貯えられた現像剤は、往路スクリュー４３、復路スクリュー４４によって、撹拌、搬送される。往路部分では図中奥側に、復路部分では図中手前側に現像剤は循環搬送される。往路の現像剤の一部が、現像ローラ５内部の固定磁石によって汲み上げられ、現像ローラ５の回転に伴って、現像ドクタ４５に到る。現像ドクタ４５は現像ローラ５表面と一定の間隔で設けられたブレードであり、現像剤の高さをそろえることにより、現像ローラ５上の現像剤密度を均一にする機能を持つ。現像ドクタ４５を通過した現像剤は、センサ９を通過して、感光体２に到り、感光体２上の静電潜像を現像する。その後現像ローラ５に残留した現像剤は、現像剤剥離部１５で磁界が弱まることにより現像ローラ５から落下して、現像装置４０内に戻る。なお、図示しないトナー補給装置から現像装置４０内にトナーを補給して、現像剤中のトナー濃度を狙いの値に制御している。

次に、センサ９の構成を図３に示す。図３（ａ）は、センサ９をトナー付着面側から見たものであり、図３（ｂ）は、センサ９の断面概略構成図である。
振動板支持板２３の一部に穴を開け、その穴を塞ぐように振動板２１を貼り付け、振動板の背面に、圧電素子２２を貼り付ける。振動板支持板２３は、圧電素子２２を内側にして、センサ筐体２４と略閉空間を形成する。
センサ９の圧電素子２２に、ＡＣ電圧を印加して振動板２１を振動させて用いる。振動板２１に何かが付着すると、振動板２１の固有振動数が変化するため、圧電素子２２への入力電圧電流特性が変化する。そして、この入力電圧電流特性から、振動板２１に加わった負荷の大きさ、すなわち振動板２１に付着した付着物の付着量を知ることができる。本構成例では、この振動板２１にトナーを付着させ、そのトナーの付着量の検知を行っている。また、このように、振動板２１に付着したトナーの付着量を検知することによって現像剤のトナー濃度を知ることができる。なお、前記トナー濃度が所定の濃度よりも低ければ現像能力が低下するため、現像装置４０内へのトナー補給や、現像バイアスの調整や、光書込ユニット３の書込みパワーの調整等にフィードバックをする。これにより、現像能力を狙いのレベルに制御することが可能となり、濃度の安定したプリント画像を得ることが可能となる。

図１で、センサ９は、現像ドクタ４５の現像ローラ回転方向下流側であり、且つ、現像剤剥離部１５の現像ローラ回転方向上流側の現像ローラ５と対向する位置に、振動板２１を現像ローラ５に向けて配置されている。そして、駆動装置６により、振動板２１にトナーを付着させるときと、振動板２１からトナーを除去するときに、振動板２１を現像ローラ５上の現像剤に接触させる。なお、このとき現像ローラ５上の現像剤の流れが阻害されないようにするため、振動板２１と振動板支持板２３とは、段差を作らないように略平面に形成されている。また、バイアスを印加するために、振動板２１と振動板支持板２３との表面は導電性である。なお、振動板２１は金属板が好ましく、ステンレススチール、リン青銅、真鍮が特に好ましい。また、振動板支持板２３は、金属、導電性樹脂または表面のみ導電処理された樹脂等が良い。いずれも表面にトナー等が固着しづらいように表面に潤滑性の被覆をしても良い。被覆材としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリエステル等の摩擦係数の小さい樹脂、あるいは、それら樹脂に導電性物質を分散して抵抗値を下げた材料が好ましい。導電性物質としては、金属粉、金属酸化物粉、カーボン等が用いられる。なお、振動板２１が帯電するとバイアスによる電界のコントロール精度が低下するので、コート層のＲＣ（抵抗と容量の積）で示される時定数は長くとも現像ローラ５が一回転するのに要する時間以下が好ましい。

次に、トナー付着量検知及びトナー補給の手順について説明する。
まず、予め設定されたタイミングになったら、トナー付着量検知モードをスタートさせる。前記タイミングは、画像形成中でも、画像非形成中でも良い。そして、センサ９を現像剤から乖離した状態から、接触状態に移動させ、同時に振動板２１からトナーが奪われるような電界が発生するバイアスを振動板２１に印加し、振動板２１の表面をクリーニングする。なお、現像ローラ５の印加電圧をＶｂ１とし、振動板２１の印加電圧をＶｐ１とする。次に、センサ９を現像剤から乖離させ、センサ９の圧電素子２２のインピーダンスを測定し、振動板２１にトナーが付着していないときの値を記録する。なお、圧電素子２２のインピーダンスは、振動板２１の固有振動数に応じて変化するものである。そして再びセンサ９を現像剤に接触させ、この時に振動板２１にトナーが付着するような電界が発生するバイアスを振動板２１に印加してトナーを振動板２１に付着させる。なお、現像ローラ５の印加電圧をＶｂ２とし、振動板２１の印加電圧をＶｐ２とする。また、このときの振動板２１と現像ローラ５表面との距離は、現像ローラ５表面と感光体２表面との距離と同等であることが好ましい。次に、センサ９を現像剤から乖離させ、センサ９の圧電素子２２のインピーダンスを測定し、振動板２１にトナーが付着しているときの値を記録する。そして、その前記トナーが付着しているときの値から、トナー付着量Ｍ１を求める。その後、トナー付着量の目標値Ｍ０と、トナー付着量Ｍ１との差（Ｍ０−Ｍ１）に対応した、予め設定した関数などで求められる量のトナー補給を行う。同様に、振動板２１の異なる印加電圧Ｖｐ２に対するトナー付着量Ｍ１を求めて、トナー付着量Ｍ１と、振動板２１の印加電圧Ｖｐ２との関係を求め、潜像形成条件や、作像時の現像ローラ５の印加電圧にフィードバックしても良い。

[構成例２]
次に、構成例２を図４に示す。センサ９は現像ローラ５の中に固定された磁石に対向する位置に固定されている。センサ９背面には電磁石１０が固定されており適時、磁界をＯＮ／ＯＦＦできる電源を有している。

現像ローラ５の回転時、且つ、電磁石１０のＯＦＦ時は、現像ローラ５内の固定磁石による磁界により現像剤は穂を形成し、センサ９の振動板２１を摺擦する。一方、電磁石１０をＯＮにすると、電磁石１０のセンサ９側の極が、固定磁極と同極性となるため、現像ローラ５近傍の垂直磁界が弱まり、穂の高さが低くなるため、穂が振動板２１に届かなくなる。つまり、電磁石１０のＯＮ／ＯＦＦは、構成例１における、センサ９と現像剤との接離と同じ関係になる。その他の動作は構成例１と同じである。

なお、電磁石１０の代わりに永久磁石を使用する事もできる。その場合は、電磁石１０をＯＮにしたときと同等の位置、つまり振動板２１に上記穂が届く位置を永久磁石のホームポジションとする。また、永久磁石をセンサ９から遠ざけることにより、振動板２１に前記穂が届かない、つまり電磁石１０をＯＦＦにしたときと同等の状態を作ることができる。

[構成例３]
次に、構成例３を図５に示す。本構成例では、現像ローラ５内に移動可能に設けられた永久磁石１４によって、センサ９に対向する現像ローラ５の磁極を移動させることが可能である。これにより、振動板２１に接触する現像剤の穂を移動させ、振動板２１に前記穂が接触しない状態にすることができる。なお、現像ローラ５の一つの磁極だけを動かすのは構成が複雑になるので、現像ローラ５内に固定されていた上記固定磁石を、現像ローラ５の軸を中心に回転可能に設けて、現像ローラ５の磁極を移動させる構成としても良い。また、この磁極を移動させているときに、作像動作を行うと画像品質が低下するので、非画像作成時に行うのが好ましい。

[構成例４]
次に、構成例４を図６に示す。図６は現像ローラ５とセンサ９との周辺を示している。現像ローラ５近傍にセンサスライドガイド１３が設けられており、センサ９の一部に接触することにより、センサ９と現像ローラ５とのギャップを維持している。センサスライドガイド１３の上面は平滑に作られており、センサ９はその上をスライド駆動装置１２によって、図の略左右方向に移動させることができる。

センサ９はホームポジションＡでは、その振動面２１は現像剤の穂には触れていない。トナー付着量測定モードがスタートすると、スライド駆動装置１２がセンサ９を図中左方向に移動させる。この移動とともに、振動板２１にトナーが付着するようなバイアスを印加すると、振動板２１が現像ローラ５の現像剤の穂に接触することにより、振動板２１のトナー付着面全体にトナーが付着される。ここで、センサスライドガイド１３を図６に示すような上方に湾曲した形状にすると、さらにセンサ９が左へ移動することにより、センサ９も上方にガイドされ、現像剤の穂から十分に遠ざかる位置Ｂに到達する。この位置Ｂで振動板２１を振動させることにより、高い精度で振動板２１に付着したトナー量を検知することができる。なお、センサスライドガイド１３の湾曲は必須ではないが、少ない移動距離で現像剤の穂から振動板２１の確実な乖離が可能である。

[構成例５]
構成例５を図７に示す。４つの現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋと４つのセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを使用する場合、４つのセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを時間をずらして作動させることにより、４つのセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋのドライバ３０を一つで済ますことができる。センサ９のドライバ３０は、少なくとも圧電素子２２を駆動させる電源と電流電圧測定機能とを持つものであり、リレーで４つのセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋのそれぞれとの接続を選択することができる。スライド駆動装置１２もセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋに対して４つあり、やはり一つの電源３１でＯＮ／ＯＦＦを制御する。スイッチを１回接続すると、ＯＮ、もう１回接続するとＯＦＦになるという例に相当する。

次に、構成例５における、トナー付着量検知及びトナー補給の手順について示す。
まず、予め設定されたタイミングになったら、トナー付着量検知モードをスタートさせる。前記タイミングは、画像形成中でも、画像非形成中でも良い。そして、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを現像剤から乖離した状態から、接触状態に移動させる。これと同時にセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの振動板２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋからトナーが奪われるような電界が発生するバイアスを振動板２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋにそれぞれ印加し、振動板２１表面をクリーニングする。なお、現像ローラ５の印加電圧をＶｂ１とし、振動板２１の印加電圧をＶｐ１とする。次に、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを現像剤から乖離させ、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの圧電素子２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋのインピーダンスを順次測定し、振動板２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋにトナーが付着していないときの値を記録する。なお、圧電素子２２のインピーダンスは振動板２１の固有振動数に対応したものである。そして再び、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを現像剤に接触させる。これと同時にセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの振動板２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋにトナーが付着するような電界が発生するバイアスを振動板２１に印加してトナーを振動板２１に付着させる。なお、現像ローラ５の印加電圧をＶｂ２とし、振動板２１の印加電圧をＶｐ２とする。また、このときの振動板２１と現像ローラ５表面との距離は、現像ローラ５表面と感光体２表面の距離と同等であることが好ましい。次に、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを現像剤から乖離させ、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの圧電素子２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋのインピーダンスを順次測定し、振動板２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋにトナーが付着しているときの値を記録する。そして、前記トナーが付着しているときの値から、センサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋのそれぞれのトナー付着量Ｍ１を求める。その後、トナー付着量の目標値Ｍ０とトナー付着量Ｍ１との差（Ｍ０−Ｍ１）に対応する、予め設定した関数等で求められた量のトナー補給を行う。

以上、構成例１によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体である現像ローラ５と、現像ローラ５と対向する位置に設けられた、前記トナーが付着するトナー付着部材である振動板２１と、振動板２１を振動させる圧電振動子である圧電素子２２とを有したトナー付着量検知手段であるセンサ９とを備えた現像装置４０を設けた画像形成装置であるプリンタにおいて、現像ローラ５上に担持された現像剤に対して、センサ９を接離させる接離手段である駆動装置６を有している。これにより、振動板２１を駆動装置６によって前記現像剤に接触させることによって、前回のトナー濃度検知時に振動板２１に付着させたトナーを、前記現像剤の流れなどによって振動板２１から除去することができる。また、振動板２１からトナー除去を行った後、振動板２１を駆動装置６によって前記現像剤から離間させることにより、余計なトナーが振動板２１に付着するのを抑制することができる。したがって、次回のトナー濃度検知を行うときには、振動板２１を駆動装置６によって前記現像剤に接触させることにより、そのときの現像ローラ５上に担持された現像剤のトナーだけを、振動板２１に付着させることができる。また、圧電素子２２によって振動する振動板２１の固有振動数の変化量と、振動板２１に付着したトナー量とには単調な関数関係がある。これにより、振動板２１に付着したトナー量は、前記固有振動数の変化量から検知することができる。なお、振動板２１にトナーを付着させた後、振動板２１を駆動装置６によって前記現像剤から離間させることにより、前記固有振動数は、前記現像剤の流れによる振動などの影響を受けることなく精度良く検知される。よって、前記トナー量から現像ローラ５上に担持した現像剤のトナー濃度を把握することができる。したがって、実際に画像形成に用いられる現像剤のトナー濃度を把握することができる。
また、構成例２によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像材を担持する現像ローラ５と、現像ローラ５と対向する位置に設けられた、前記トナーが付着する振動板２１と、振動板２１を振動させる圧電素子２２とを有したセンサ９とを備えた現像装置４０を設けたプリンタにおいて、振動板２１に対して、現像ローラ５上に担持された前記現像剤を接離させる現像剤接離手段である電磁石１０または永久磁石を有している。これにより、上述したように実際に画像形成に用いられる現像剤のトナー濃度を検知することができる。さらに、現像ローラ５に対してセンサ９を移動させないので、現像ローラ５とセンサ９との距離が一定となり、高いトナー濃度検知精度を得ることができる。
また、構成例３によれば、上記現像剤接離手段として、現像ローラ５内に移動可能に設けられた磁性部材である電磁石１０または永久磁石を用いることにより、現像剤に直接接触しないで振動板２１に対する現像剤の接離を制御できる。これにより、電磁石１０や永久磁石が現像剤によって摩耗や汚染がされないので、振動板２１に対する現像剤の接離の制御に高い信頼性が得られる。
また、構成例４によれば、センサ９を、振動板２１の上記トナーが付着する面と同一平面上にある仮想平面に対して、略平行方向にスライドさせるスライド手段である、スライド駆動装置１２及びセンサスライドガイド１３を備えている。これにより、振動板２１のトナーを付着させる面全体に確実にトナーを付着させることができるので、トナー濃度検知の精度が向上する。
また、構成例４によれば、上記スライド手段であるスライド駆動装置１２及びセンサスライドガイド１３は、上記接離手段である駆動装置６を兼ねている。これにより、センサ９の接離と、振動板２１の表面全体に確実にトナーを付着させるという２つの目的を一つの駆動装置で実現できるため、装置本体内の省スペース化とコストの抑制とが可能となる。
また、構成例１、２、３及び４によれば、現像ローラ５上の現像剤量を規制する現像剤量規制部材である現像ドクタ４５と、現像ドクタ４５の現像ローラ回転方向下流側に設けた、現像ローラ５上から現像剤を剥離する現像剤剥離部とを有しており、上記センサ９は、現像ドクタ４５の現像ローラ回転方向下流側であり、且つ、前記現像剤剥離部の現像ローラ回転方向上流側に設けられている。これにより、現像装置４０の中で、現像剤の量と流動速度とが最も安定したところで、トナー濃度の検知を行うため、検知結果の精度と安定性に優れる。
また、構成例５によれば、複数の感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上の潜像をトナーと磁性キャリアとを含む現像剤によってそれぞれ現像する、本発明を適用した複数の現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋとを備えたプリンタにおいて、現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋがそれぞれ有するセンサ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの圧電素子２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを駆動するための単一の電源と、圧電素子２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの電気的特性であるインピーダンスを検知する単一の検知手段とを有するドライバ３０を備えている。これにより、圧電素子２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを駆動するための電源と、それらのインピーダンスを検知する検知手段とを有するドライバ３０を装置本体に一つだけ設ければよいので、装置本体の省スペース化とコストの抑制とが可能となる。

本発明を適用した構成例１の現像装置を備えたプロセスユニットの概略構成図。 本発明に係るプリンタの概略構成図。 （ａ）センサをトナー付着面側から見た概略構成図。（ｂ）センサの断面概略構成図。 構成例２の現像装置の概略構成図。 構成例３の現像装置の概略構成図。 構成例４の現像装置の概略構成図。 構成例５の現像装置に係る配線図。 トナー濃度とトナー濃度センサの出力値との関係を示す特性図。

符号の説明

５ 現像ローラ
６ 駆動装置６
９ センサ
１０ 電磁石
１２ スライド駆動装置
１３ センサスライドガイド
１５ 現像剤剥離部
２１ 振動板
２２ 圧電素子
２３ 振動板支持板
２４ センサ筺体
３０ ドライバ

Claims (7)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体と対向する位置に設けられた、該トナーが付着するトナー付着部材と、該トナー付着部材を振動させる圧電振動子とを有するトナー付着量検知手段とを備えた現像装置において、
   該現像剤担持体に担持された該現像剤に対して該トナー付着部材を接離させる接離手段を有することを特徴とする現像装置。
2. トナーと磁性キャリアとを含む現像材を担持する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体と対向する位置に設けられた、該トナーが付着するトナー付着部材と、該トナー付着部材を振動させる圧電振動子とを有するトナー付着量検知手段とを備えた現像装置において、
   該トナー付着部材に対して該現像剤担持体上に担持された該現像剤を接離させる現像剤接離手段を有することを特徴とする現像装置。
3. 請求項２の現像装置において、
   上記現像剤接離手段は、上記トナー濃度検知手段の近傍に移動可能に設けられた磁性部材であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１、２または３の現像装置において、
   上記トナー付着量検知手段を、上記トナー付着部材の上記トナーが付着する面と同一平面上にある仮想平面に対して、略平行方向にスライドさせるスライド手段を備えることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１の現像装置において、
   上記トナー付着量検知手段を、少なくとも上記トナー付着部材の上記トナーが付着する面と同一平面上にある仮想平面に対して、略平行方向にスライドさせるスライド手段を備えており、
   該スライド手段は、上記接離手段を兼ねることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の現像装置において、
   上記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤量規制部材と、
   該現像剤規制部材の現像剤担持体回転方向下流側に設けた、該現像剤担持体上から該現像剤を剥離する現像剤剥離部とを有しており、
   上記トナー付着量検知手段は、該現像剤量規制部材の現像剤担持体回転方向下流側であり、且つ、該現像剤剥離部の現像剤担持体回転方向上流側に設けられていることを特徴とする現像装置。
7. 潜像を担持する、複数の潜像担持体と、
   各潜像担持体上の該潜像をトナーと磁性キャリアとを含む現像剤によってそれぞれ現像する、複数の現像手段とを備えた画像形成装置において、
   該現像手段として、請求項１、２、３、４、５または６の現像装置を用いており、
   各現像装置がそれぞれ有する上記トナー付着量検知手段の上記圧電振動子を駆動するための単一の電源と、
   各圧電振動子の電気的特性を検知する単一の検知手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。

Images