JP6387942B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを用いて静電潜像の現像を行う現像装置と、この現像装置を含む画像形成装置に関する。

複合機、複写機、プリンター、ファクシミリのような画像形成装置には、磁性キャリアとトナーを含む現像剤（いわゆる二成分現像剤）を用いて印刷を行うものがある。このような画像形成装置の現像プロセスでは、トナーのみが消費される。そのため、印刷により現像剤中のトナー濃度が低下したとき、現像剤にトナーを追加する（補給する）必要がある。ここで、トナー濃度の測定にＬＣ発振回路を用いたセンサーを用いることがある。現像剤中のトナー濃度に応じてＬＣ発振回路が出力する信号の周波数が変化することに基づき現像剤中のトナー濃度が検知される。このようなＬＣ発振回路を含む現像装置の一例が特許文献１に記載されている。

具体的に、特許文献１には、現像剤担持体と、現像剤収容槽と、ＬＣ発振回路を有するとともに、ＬＣ発振回路を構成するコイルのインダクタンスが現像剤収容槽中の現像剤のトナー濃度により影響される位置に配置されたトナー濃度検出装置を有し、コイルは、平板に形成された捲回状のプリントパターンによるものであり、捲回の中心部にプリントパターンのない中空領域を有する現像装置が記載されている。この構成により、検知感度の分布をプリントパターン中心部においておよそ平坦なものとし、検知領域内の現像剤の量の変動による検出結果への影響は小さくしようとする（特許文献１：請求項１、段落［０００８］参照）。

特開２０１０−０２６０３１号公報

上述のように、磁性キャリアとトナーを含む現像剤を用いる画像形成装置では、コイルを用いたセンサーでトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）を検知することがある。言い換えると、センサーは、トナーの消費による現像剤中の磁性キャリアの割合の上昇に伴う磁界変化を、コイルを用いて捉える。

このようなコイルを用いたセンサーでは、現像剤とコイルの距離が遠いほどトナー濃度の変化量に対するコイルのインダクタンスの変化量が少なくなり、センサー出力の変化量（周波数の変化幅）が小さくなる。つまり、現像剤とコイルの距離が遠いと正確にトナー濃度を検出しづらくなる。

従来、センサーのコイルは、現像装置のハウジングの外側に設置されている。ここで、現像装置の内部には回転体をはじめとして様々な部材が設けられ、現像装置には一定の強度を持たせる必要がある。また、強度的に弱いと、現像装置の破損によってトナーが機内にこぼれやすくなる。これらの事情により、ハウジングを一定以上薄くすることはできない。従来、ハウジングの厚みによって、センサーのコイルは、現像剤と離れた位置に設けられている。そのため、従来、コイルを用いたセンサーで検知されたトナー濃度は、正確性が十分ではないという問題がある。

尚、特許文献１記載の発明でも、センサーのコイルは、現像装置のハウジングの外側に設置されている。従って、特許文献１記載の技術では上記の問題を解決することはできず、検知されたトナー濃度は、正確性で問題がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、センサーのコイルをできるだけ現像剤に近づけ、正確にトナー濃度を検知する。

本発明に係る現像装置は、ハウジングと、トナー濃度センサーと、絶縁フィルムを備える。前記ハウジングは、内部にトナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容する。前記トナー濃度センサーは、発振回路と、前記発振回路の一部であって、コイルパターンが形成されたコイル基板を含む。前記ハウジングの外面よりも更に現像剤に近い位置に前記コイル基板を取り付けるために前記現像装置の底面を貫通させて前記ハウジングの内側を窪ませた前記取付部が設けられる。前記ハウジングは、前記取付部の下方であって、前記コイル基板の下面と接して落ちないように前記コイル基板を支持する段差部を有する。前記取付部の水平方向の面積は、前記コイル基板の平面の面積よりも広い。前記段差部は、前記ハウジングの前記底面の一部である。前記段差部は、前記ハウジングの前記底面の一部を前記取付部の内側方向に突出させた部分である。前記段差部は、矩形の前記取付部の各辺に設けられる。前記段差部は、上方からみて、ロ字状である。前記絶縁フィルムは、前記取付部に埋め込まれた前記コイル基板と現像剤の間に位置するとともに前記取付部を塞ぐように前記ハウジングの内側に設けられる。前記絶縁フィルムは、一方の面が粘着面であり、前記粘着面を下方として前記取付部を塞ぐようにハウジングの内側に貼り付けられる。前記コイル基板は、前記粘着面に貼り付けられる。前記コイル基板は、前記取付部に取り付けられる。前記コイル基板は、上面にコイルパターンが形成されている。

本発明の現像装置によれば、センサーのコイルをできるだけ現像剤に近づけることにより、センサー出力の変化量（周波数の変化幅）を大きくすることができる。そのため、従来よりも正確に現像剤中のトナー濃度を検知することができる。

実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係る各画像形成ユニットの構成の一例を示す図である。 実施形態に係る各現像装置にトナーを補給する機構の一例を示す図である。 実施形態に係るトナー濃度センサーの一例を示す図である。 実施形態に係るＬＣ発振回路の一例を示す図である。 実施形態に係る平面コイル基板のハウジングへの埋め込みを示す図である。 実施形態に係るトナー濃度検知の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る攪拌部材の動作の一例を示す図である。 実施形態に係る攪拌部材の回転角度を検知する構成の一例を示す図である。 絶縁フィルムを用いる場合の平面コイル基板の一例を示す図である。 絶縁フィルムを用いた平面コイル基板の取付の一例を示す図である。 絶縁フィルムを用いた平面コイル基板の取付の一例を示す図である。 絶縁フィルムを用いない場合の平面コイル基板の一例を示す図である。 絶縁フィルムを用いない平面コイル基板の取付の一例を示す図である。 絶縁フィルムを用いない平面コイル基板の取付の一例を示す図である。

以下、図１〜図１５を用いて本発明の実施形態を説明する。以下の説明では現像装置１を含むプリンター１００（画像形成装置に相当）を例に挙げて説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概略）
次に、図１に基づき、実施形態に係るプリンター１００の概略を説明する。図１は、実施形態に係るプリンター１００の一例を示す図である。

プリンター１００内に、主制御部２（制御基板）が設けられる。主制御部２は、プリンター１００の動作を制御する。主制御部２は、ＣＰＵ２１や画像処理部２２を含む。ＣＰＵ２１は、記憶部２４に記憶されるプログラム、データに基づきプリンター１００の各部の制御や各種の演算処理を行う。画像処理部２２は、コンピューター２００から送信され通信部２３で受信した印刷設定や印刷内容を示すデータ（印刷用データ）に基づき、濃度変換や拡大、縮小、回転のような必要な画像処理を画像データに施す。

記憶部２４は、ＲＯＭ、ＨＤＤのような不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭのような揮発性の記憶装置を組み合わせである。記憶部２４は、プリンター１００の制御用の各種のプログラムやデータ、設定データ、画像データのような各種データを記憶する。

プリンター１００は、プリンター１００の状態や各種メッセージや各種設定画面を表示する表示パネルや設定操作用の複数のハードキーを含む操作パネル３を含む。主制御部２は、操作パネル３の表示を制御する。また、主制御部２は、操作パネル３の設定操作内容を認識し、使用者の設定にあわせてプリンター１００を制御する。

又、プリンター１００は、印刷部４を含む。印刷部４は、給紙部４ａ、搬送部４ｂ、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅを含む。プリンター１００には、給紙部４ａ、搬送部４ｂ、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅの動作を実際に制御するエンジン制御部４０（制御部に相当）が設けられる。また、プリンター１００内には、印刷部４に含まれる各種回転体を回転させるモーター４ｆが複数設けられる。

主制御部２は、印刷指示、印刷ジョブの内容、印刷に用いる画像データをエンジン制御部４０に与える。エンジン制御部４０は給紙部４ａ、搬送部４ｂ、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅ、モーター４ｆの動作を制御し、給紙、用紙搬送、トナー像形成、転写、定着、トナー濃度認識、トナーの補給のような印刷関連処理を制御する。

エンジン制御部４０は、印刷に用いる用紙を一枚ずつ給紙部４ａに供給させる。エンジン制御部４０は、供給された用紙を、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅを経て排出トレイ（不図示）まで搬送部４ｂに搬送させる。エンジン制御部４０は、搬送部４ｂより搬送される用紙に転写するトナー像を画像形成部４ｃに形成させる。プリンター１００はカラー印刷対応であるので、画像形成部４ｃは、複数の画像形成ユニット４１を含む。具体的に、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｂｋと、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｃと、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｙと、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｍがプリンター１００内部に設けられる（図２参照）。

また、中間転写部４ｄは、各画像形成ユニット４１で形成された各色のトナー像の１次転写を受ける中間転写ベルト４３（図２参照）を含む。エンジン制御部４０は、中間転写ベルト４３を回転させ、中間転写ベルト４３上に重畳されたトナー像の搬送される用紙への２次転写を中間転写部４ｄに行わせる。エンジン制御部４０は、用紙に転写されたトナー像を定着部４ｅに定着させる。

（各画像形成ユニット４１の構成）
次に、図２を用いて、実施形態に係る各画像形成ユニット４１の構成の一例を説明する。図２は、実施形態に係る各画像形成ユニット４１の構成の一例を示す図である。

上述のように、画像形成部４ｃは、４色分の画像形成ユニット４１Ｂｋ、４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍ（４１Ｂｋ〜４１Ｍ）を含む。また、各画像形成ユニット４１に含まれる感光体ドラム４４を露光する露光装置４２も含む（図１参照）。

ここで、図２を用いて、各画像形成ユニット４１Ｂｋ〜４１Ｍを詳述する。尚、各画像形成ユニット４１Ｂｋ〜４１Ｍは形成するトナー像の色が異なるが、いずれも基本的に同様の構成である。そこで、以下ではブラック用の画像形成ユニット４１Ｂｋを例に挙げて説明する。他の画像形成ユニット４１も同様に説明にできる。そのため、以下の説明では色を示すＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの符号は特に説明する場合を除き省略し、共通する部材には、画像形成ユニット４１で共通の符号を付して説明する。

図２に示すように、各画像形成ユニット４１は、感光体ドラム４４、帯電装置４５、現像装置１、クリーニング装置４６、除電装置４７を含む。

感光体ドラム４４は、モーター４ｆ（図１参照）の駆動力を受け、所定の周速度で回転駆動される。感光体ドラム４４は、帯電、露光、現像のプロセスを経て周面にトナー像を担持する（像担持体）。帯電装置４５は、感光体ドラム４４の表面を一定の電位で帯電させる。露光装置４２は、各画像形成ユニット４１の下方に配される。露光装置４２は、感光体ドラム４４に向けレーザー光を出力する。露光装置４２は、内部に、半導体レーザー装置（レーザーダイオード）、ポリゴンミラー、ポリゴンモーター、ｆθレンズ、ミラーのような光学系部材（不図示）を含む。露光装置４２は、光学系部材を用いて、画像データをカラー色分解した画像信号に基づいた光信号（レーザー光、図２で破線で図示）を、帯電後の感光体ドラム４４に照射し、感光体ドラム４４の走査露光を行う。これにより、感光体ドラム４４の周面に画像データに併せた静電潜像が形成される。

現像装置１は、ハウジング１１の内部にトナーと磁性キャリアを含む現像剤（２成分現像剤）を収容する。言い換えると、現像剤は、現像装置１内部の現像槽１２に溜められる。画像形成ユニット４１Ｂｋのものブラック、画像形成ユニット４１Ｙのものイエロー、画像形成ユニット４１Ｃのものはシアン、画像形成ユニット４１Ｍのものはマゼンタの現像剤を収容する。各現像装置１は、それぞれ、対応する色のトナーを収容するトナーコンテナ４８ー（図３参照）と接続される。トナーの消費に伴い、コンテナーからトナーの補給が現像装置１になされる。

現像装置１は、現像ローラー１３、磁気ローラー１４、攪拌部材１５を含む。現像ローラー１３は、感光体ドラム４４と対向し、互いの軸線が平行とされる。又、現像ローラー１３と対応する感光体ドラム４４との間に、微小な隙間（ギャップ）が設けられる。印刷のとき、現像ローラー１３の周面にはトナーの薄層が形成される。そして、現像ローラー１３は帯電するトナーを担持する。また、感光体ドラム４４に向けてトナーを飛翔させて静電潜像を現像するため、電圧が現像ローラー１３に印加される。磁気ローラー１４は、現像ローラー１３と対向し、互いの軸線が平行とされる。現像ローラー１３へのトナーの供給やトナーの回収、剥離のため、磁気ローラー１４には、電圧が印加される。

現像ローラー１３のローラー軸１３ａと磁気ローラー１４のローラー軸１４ａは、支軸部材で固定して支持される。そして、ローラー軸１３ａには、軸線方向にのび、断面略矩形の磁石１３ｂが取り付けられる。又、ローラー軸１４ａにも軸線方向にのび、断面略扇形の磁石１４ｂが取り付けられる。又、現像ローラー１３と磁気ローラー１４は、それぞれ、磁石１３ｂ、磁石１４ｂを覆う円筒状のスリーブ１３ｃ、１４ｃを有する。スリーブ１３ｃ、１４ｃはモーター４ｆの駆動を受け、不図示の駆動機構により回転する。

そして、磁石１３ｂと磁石１４ｂは、現像ローラー１３と磁気ローラー１４の対向位置（隙間が最も狭くなる位置）で異極が向かい合う。これにより、現像ローラー１３と磁気ローラー１４の隙間に、磁性キャリアによる磁気ブラシが形成される。磁気ブラシを担持したスリーブ１４ｃの回転や磁気ローラー１４への電圧印加で、トナーが現像ローラー１３に供給され、現像ローラー１３にトナーの薄層が形成される。又、磁気ブラシは、現像ローラー１３表面に残るトナーを引き剥がして回収する。

また、現像装置１には、現像剤を攪拌する攪拌部材１５が設けられる。攪拌部材１５は、磁気ローラー１４の下方に設けられる。攪拌部材１５は、モーター４ｆの駆動を受けて回転する。攪拌部材１５は、スクレーパー１６を有し、現像剤を攪拌する。この攪拌によるキャリアとの摩擦によりトナーが帯電する。

また、すくい上げた現像剤を現像ローラー１３と磁気ローラー１４の軸線方向で分散させるための溝（不図示）がスクレーパー１６に設けられる。これにより、補給されたトナーは現像ローラー１３の軸線方向で分散される。そして、現像装置１内でのトナーの分布は均等となる。また、ハウジング１１（現像槽１２）の底面１７に、トナー濃度センサー５の一部である平面コイル基板６（コイル基板に相当）が設けられる。なお、平面コイル基板６は、現像装置１のハウジング１１の底面１７以外の場所に設けてもよい。

クリーニング装置４６は、感光体ドラム４４の清掃を行う。クリーニング装置４６は、感光体ドラム４４の軸線方向に延び、感光体ドラム４４の表面を擦って残トナー等を除去する。又、除電装置４７は、感光体ドラム４４に対し光を照射して除電を行う。

（トナー補給機構４９）
次に、図３を用いて、各現像装置１にトナーを補給する機構を説明する。図３は、実施形態に係る各現像装置１にトナーを補給する機構の一例を示す図である。尚、図３では、トナーの流れを白抜き矢印で示している。

プリンター１００内には、トナーの色ごとに、補給用のトナーを収容するトナーコンテナ４８と、補給のためにトナーコンテナ４８から現像装置１にトナーを送る補給機構４９が設けられる。印刷に伴って磁性キャリアも少しずつ減る場合もあり、トナーコンテナ４８にはトナーの他に微量の磁性キャリアを混ぜることもある。また、各現像装置１には、現像装置１内のトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）を検知し、トナー濃度が規定値以上か否かを確認するためのトナー濃度センサー５が設けられる。

プリンター１００には、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの計４つのトナーコンテナ４８が取り付けられる。各トナーコンテナ４８は、交換可能であって、空になると取り替えることができる。各補給機構４９は、トナーをトナーコンテナ４８から現像装置１に向けて送る搬送用スクリュー（不図示）や、搬送用スクリューを回転させるためのモーターやギアを含む（不図示）。補給機構４９は、トナーコンテナ４８（現像装置１）に対して１つ設けられる。トナー濃度センサー５は、各現像装置１内に１つ設けられる。

各トナー濃度センサー５の出力は、エンジン制御部４０に入力される。エンジン制御部４０は、主電源投入時、通常モードに復帰したとき、印刷実行中、印刷ジョブの開始前などに、各トナー濃度センサー５の出力に基づき、トナー濃度が規定値未満の現像装置１があるか否かを確認する。エンジン制御部４０は、トナー濃度が規定値未満の現像装置１に対応する補給機構４９を動作させる。そして、エンジン制御部４０は、トナー濃度が規定値未満の現像装置１へのトナーの補給を行わせる。例えば、エンジン制御部４０は、トナー濃度センサー５の出力に基づきトナーの量が規定値以上になったことが確認できたとき、補給機構４９を停止させる。

（トナー濃度センサー５）
次に、図４、図５を用いて実施形態に係るトナー濃度センサー５を説明する。図４は、実施形態に係るトナー濃度センサー５の一例を示す図である。図５は、実施形態に係るＬＣ発振回路５０の一例を示す図である。

図４に示すように、トナー濃度センサー５は、ＬＣ発振回路５０（発振回路に相当）を含む。ＬＣ発振回路５０は、その一部として、コイルパターン６１が形成された平面コイル基板６を含む。トナー濃度センサー５（ＬＣ発振回路５０）の出力は、エンジン制御部４０に入力される。エンジン制御部４０は、ＬＣ発振回路５０の周波数に基づき現像剤中のトナー濃度を検知する。

図５は、ＬＣ発振回路５０の一例を示す。ＬＣ発振回路５０は、平面コイル基板６、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１コンデンサーＣ１、第２コンデンサーＣ２、第１インバーターＩＮＶ１、第２インバーターＩＮＶ２を含む。図５に示すＬＣ発振回路５０は、コルピッツ型発振回路の一種である。

図５に示すように、平面コイル基板６の一方の端子は第１コンデンサーＣ１の一端と第１インバーターＩＮＶ１の入力端子と、第１抵抗Ｒ１の一端と接続される。平面コイル基板６の他方の端子は、第２コンデンサーＣ２の一端と第２抵抗Ｒ２の一端が接続される。第１コンデンサーＣ１の他端と、第２コンデンサーＣ２の他端はグランドと接続される。第１インバーターＩＮＶ１の出力端子は、第１抵抗Ｒ１の他端と第２抵抗Ｒ２の他端と、第２インバーターＩＮＶ２の入力端子が接続される。第２インバーターＩＮＶ２の出力がエンジン制御部４０に入力される。

負帰還回路の第２抵抗Ｒ２、第１コンデンサーＣ１、第２コンデンサーＣ２、平面コイル基板６によって位相が１８０度まわり、負帰還が正帰還となり発振する。発振周波数は、ｆ＝１／２π（（ＬＣ）^1/2）である。第２インバーターＩＮＶ２には正弦波が入力される。第２インバーターＩＮＶ２は、入力された正弦波を矩形波に変換する。

実施形態に係る平面コイル基板６は、複数層を有する。そして、各層に渦巻状のコイルパターン６１（図１０参照）が形成される。各層のコイルパターン６１は、隣の層のコイルパターン６１と接続される。これにより、平面コイル基板６内の導線（パターン）は巻重ねられた１本の導線とされる。

ここで、トナー濃度センサー５の平面コイル基板６は、現像装置１のハウジング１１に取り付けられる（詳細は後述）。平面コイル基板６のインダクタンスは、現像剤中の磁性キャリアの濃度により変化する。トナーが消費され、現像剤中の磁性キャリアの割合（濃度）が上昇すると、平面コイル基板６周辺の透磁率が大きくなり、平面コイル基板６のインダクタンスが大きくなる。現像剤中の磁性キャリアの割合（濃度）が大きいほど、上記式の分母が大きくなるので、ＬＣ発振回路５０（第２インバーターＩＮＶ２）の出力信号の周波数は低くなる。一方、現像剤中の磁性キャリアの割合（濃度）が小さいほど、上記式の分母が小さくなるので、ＬＣ発振回路５０（第２インバーターＩＮＶ２）の出力信号の周波数は高くなる。

記憶部２４は、ＬＣ発振回路５０（トナー濃度センサー５）の出力信号の周波数に対するトナー濃度を定めた濃度測定用データＤ１を記憶する（図１参照）。エンジン制御部４０は、ＬＣ発振回路５０（トナー濃度センサー５）の出力信号の周波数を認識する。そして、エンジン制御部４０は、濃度測定用データＤ１を参照し、認識した周波数に対応するトナー濃度を濃度測定用データＤ１から選択する。エンジン制御部４０は、選択したトナー濃度を現在の現像剤のトナー濃度と認識する。エンジン制御部４０は、認識したトナー濃度が規定量以下の色の現像装置１へのトナーを補給機構４９に行わせる。

（平面コイル基板６のハウジング１１への埋め込み）
次に、図６を用いて、実施形態に係る平面コイル基板６のハウジング１１への埋め込みを説明する。図６は、実施形態に係る平面コイル基板６のハウジング１１への埋め込みを模式的に示す図である。

実施形態に係る現像装置１は、ハウジング１１の底面１７に平面コイル基板６が取り付けられる。図６に示すように、平面コイル基板６の取付のため、コイル基板が入る取付部７（取付窪み、取付穴）がハウジング１１に設けられる。つまり、取付部７は、ハウジング１１の底面１７を貫通する取付穴である。平面コイル基板６は、取付部７に入れられる。平面コイル基板６の取付の手法は様々であり、詳細は後述する。何れの手法でも、窪み（穴）を設けずにハウジング１１に平面コイル基板６を取り付ける場合よりも更に現像剤に近い位置に平面コイル基板６を位置させる。

具体的に、図６に示すように、平面コイル基板６は、現像槽１２（スクレーパー１６、攪拌部材１５）の下方の底面１７に埋め込まれる。また、平面コイル基板６の上面、下面と現像装置１の底面１７が平行となるように、平面コイル基板６は取付られる。言い換えると、平面コイル基板６の最も面積が広い面とハウジング１１の底面１７が平行となるように平面コイル基板６は取り付けられる。

（トナー濃度検知の流れ）
次に、図７〜図９を用いて、実施形態に係る現像装置１でのトナー濃度検知の流れの一例を説明する。図７は、実施形態に係る現像装置１でのトナー濃度検知の流れの一例を示すフローチャートである。図８は、実施形態に係る攪拌部材１５の動作の一例を示す図である。図９は、攪拌部材１５の回転角度を検知する構成の一例を示す図である。

図７のスタートは、トナー濃度センサー５を用いて、トナー濃度の検知を開始する時点である。トナー濃度の検知は、予め定められた検知期間に行われる。例えば、検知期間は、印刷ジョブ開始に伴い、攪拌部材１５の回転を開始してから印刷ジョブの終了に伴い攪拌部材１５の回転を停止するまでの間とできる。また、主電源ＯＮや省電力モードからの復帰に伴う起動処理（プリンター１００を印刷できる状態とするための起動処理）で、攪拌部材１５の回転を開始してから起動処理完了に伴い攪拌部材１５の回転を停止するまでの間とできる。なお、図７のフローチャートは、各色の現像装置１ごとに行われる。

トナー濃度の検知は、攪拌部材１５を回転させる間に行うことができる。そして、図８は、平面コイル基板６の上方のスクレーパー１６（羽）の回転角度を時計方向に９０度ずつ変化させた場合の現像装置１内部（現像剤槽）のトナーの状態の一例を示している。具体的に、図８では、左から順に、平面コイル基板６の上方の攪拌部材１５に設けられたスクレーパー１６（羽）の回転角度が、２２５度、１３５度、４５度、３１５度である状態を示している。言い換えると、そして、図８では、現像装置１の内部の現像剤を網点で図示している。

また、図８に示すように、現像装置１では、内部の壁に古い現像剤が固着すると、検知されるトナー濃度に誤差が生ずるため、スクレーパー１６は現像装置１内部（現像剤槽）の底面を擦りとる。

ここで、トナー濃度センサー５（平面コイル基板６）で正確にトナー濃度を検知するには、センサー面（平面コイル基板６の平面）近くの現像剤を密な状態とすることが好ましい。スクレーパー１６が現像剤を下から上に向けて掻き上げている状態（図８のスクレーパー１６の回転角度が２２５度や１３５度の状態）では、平面コイル基板６の上面近傍の現像剤は少ない状態である。

一方、スクレーパー１６が現像剤を下に向けて押しつけるような回転角度（図８のスクレーパー１６の回転角度が４５度や３１５度の状態）では、平面コイル基板６上面の現像剤の密度は高い。

そこで、エンジン制御部４０は、攪拌部材１５の回転角度が平面コイル基板６に向けて現像剤を押しつける角度として予め定められた検知角度範囲内での発振回路の周波数を確認し、現像剤中のトナー濃度を認識する。言い換えると、エンジン制御部４０は、攪拌部材１５（スクレーパー１６）が一回転する期間のうち、攪拌部材１５が平面コイル基板６に現像剤を押しつけるような回転角度の期間、トナー濃度センサー５の出力信号の周波数を確認する。

検知角度範囲は適宜定めることができる。検知角度範囲は、スクレーパー１６が下向きに回転を始める角度（例えば、９０度）から、スクレーパー１６の端部が平面コイル基板６の上方（図８の例でいえば、平面コイル基板６の右側端部）にかかる回転角度までの範囲内で定められる。例えば、検知角度範囲は、スクレーパー１６の回転角度が４５度から３１５度にある範囲と定めることができる。

攪拌部材１５の回転角度を検知するため、角度センサー８が現像装置１に設けられる（図９参照）。エンジン制御部４０は、角度センサー８の出力に基づき、攪拌部材１５の回転角度が検知角度範囲内にあるときのトナー濃度センサー５の出力信号の周波数を確認する。使用する角度センサー８に特に制限はない。本実施形態の現像装置１では、透過型光センサーが角度センサー８として用いられる。透過型光センサーの出力は、エンジン制御部４０に入力される。透過型光センサーの発光部と受光部を遮光する突起１５ａが攪拌部材１５の回転軸１５ｂに取り付けられる。つまり、攪拌部材１５の１周ごとに、突起１５ａは透過型光センサーの出力レベルを変化させる（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ、又は、Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ）。そして、突起１５ａは、検知角度範囲が始まる角度で発光部と受光部を遮光するように設けられる。エンジン制御部４０は、角度センサー８の出力に基づき、攪拌部材１５の回転角度が検知角度範囲に入ったことを認識する。

そして、エンジン制御部４０は、攪拌部材１５の回転角度が検知角度範囲を外れるまでの間、トナー濃度センサー５の出力信号の周期（周波数）を確認する。エンジン制御部４０は、角度センサー８の出力レベルの変化から予め定められた時間、トナー濃度センサー５の出力信号の周期（周波数）を確認するようにしてもよい。予め定められた時間は、攪拌部材１５の仕様上の回転速度で、検知角度範囲の回転に要する時間とできる。また、エンジン制御部４０は、角度センサー８の出力レベルの変化に基づき、攪拌部材１５の１回転に要する時間を測ってもよい。この場合、エンジン制御部４０は、角度センサー８の出力レベルの変化から計測した時間×（検知角度範囲／３６０）の間、トナー濃度センサー５の出力信号の周期（周波数）を確認するようにしてもよい。

図７に戻り、トナー濃度検知の流れを説明する。攪拌部材１５の回転（スタート）に伴い、エンジン制御部４０は、トナー濃度センサー５（発振回路）の出力信号の周波数を確認する（ステップ♯１）。具体的に、エンジン制御部４０は、攪拌部材１５の回転角度が検知角度範囲にあるとき（平面コイル基板６の上方の現像剤の密度が高い状態のとき）のトナー濃度センサー５（ＬＣ発振回路５０）の出力信号（矩形波）の周期を確認する。そして、エンジン制御部４０は、トナー濃度の認識に用いる周波数を定める（ステップ♯２）。この場合、エンジン制御部４０は、攪拌部材１５の回転角度が検知角度範囲にある間の各矩形波の周期の平均値を求め、平均値を用いて各矩形波の平均周波数を求める。

エンジン制御部４０は、求めた平均周波数に基づき、トナー濃度を検知（認識）する（ステップ♯３）。具体的には、エンジン制御部４０は、濃度測定用データＤ１を参照し、求めた平均周波数に対応するトナー濃度を濃度測定用データＤ１から求める。

そして、エンジン制御部４０は、検知されたトナー濃度が規定値以上か否かを確認する（ステップ♯４）。既定値未満のとき（ステップ♯４のＮｏ）、エンジン制御部４０は、補給機構４９に現像装置１へのトナーの補給を行わせる（ステップ♯５）。一方、規定値以上のとき（ステップ♯４のＹｅｓ）、エンジン制御部４０は、現像装置１へのトナー補給を補給機構４９に行わせない（ステップ♯６）。トナー補給によってトナー濃度が規定値以上に回復したとき、ステップ♯４はＹｅｓとなり、エンジン制御部４０は補給機構４９を停止させる。

ステップ♯５及びステップ♯６の後、エンジン制御部４０は、検知期間が終了したか否かを確認する（ステップ♯７）。検知期間が終了していないとき（ステップ♯７のＮｏ）、フローは、ステップ♯１に戻る。一方、検知期間が終了しているとき（ステップ♯７のＹｅｓ）、本フローは終了する（エンド）。なお、補給機構４９が動作しているとき、エンジン制御部４０は、補給機構４９にトナー補給を終了させる。

（絶縁フィルム９を用いた平面コイル基板６の取付）
次に、図１０〜図１２を用いて、絶縁フィルム９を用いた平面コイル基板６の取付を説明する。図１０は、絶縁フィルム９を用いる場合の平面コイル基板６の一例を示す図である。図１１、図１２は、絶縁フィルム９を用いた平面コイル基板６の取付の一例を示す図である。

平面コイル基板６を取り付けるため、取付部７がハウジング１１（現像槽１２）の底面１７に設けられる。取付部７の水平方向の面積は、平面コイル基板６の平面（上面と下面）の面積と同じ、又は、平面コイル基板６の平面の面積よりも広い。また、図１１、図１２に示すように、取付部７はハウジング１１を貫通している。貫通している窪み（取付穴）に平面コイル基板６が取り付けられる。

取付部７はハウジング１１を貫通しているので、取付部７から現像槽１２が漏れないように、絶縁フィルム９を用いることができる。絶縁フィルム９は、取付部７を塞ぐようにハウジング１１の内側（現像槽１２の底の面）に設けられる。図１１、図１２に示すように、絶縁フィルム９は、取付部７に埋め込まれた平面コイル基板６の上面と現像剤の間に位置する。そして、平面コイル基板６は、平面コイル基板６の上面と下面が現像装置１の底面１７と平行になるように、取付部７に埋め込まれる。

絶縁フィルム９により、平面コイル基板６は、現像剤と直に接しない。つまり、電気的に絶縁される。そのため、図１０の上方の図に示すように、平面コイル基板６の最上層（現像剤に対向する側）の上面にコイルパターン６１を形成することができる。

図１０の下方の図に示すように、平面コイル基板６は複数の層を有し、各層の上面にコイルパターン６１が形成される。各層のコイルパターン６１は、隣の層のコイルパターン６１とｖｉａにより接続される。これによりコイルを小型化することができる。

図１１は、現像装置１の底面１７に貫通する取付部７として取付穴を設け、取付部７の水平方向の面積と平面コイル基板６の平面（上面と下面）の面積を同じまたはほぼ同じ面積とした例を示している。そして、図１１は、平面コイル基板６のコイルパターン６１を設けた面を上側とし、取付部７に平面コイル基板６を嵌め込んだ例を示している。平面コイル基板６は取付部７にぴったり嵌め込まれる。これにより、薄膜（絶縁フィルム９）を一枚隔てた位置まで平面コイル基板６を現像剤に近づけることができる。

図１２は、現像装置１の底面１７に貫通する取付部７として取付穴を設け、取付部７の水平方向の面積を平面コイル基板６の平面（上面と下面）の面積よりも広くした例を示している。しかし、このままでは、平面コイル基板６が落下してしまう。そこで、図１２では、取付部７の下方であって、コイル基板の下面と接して落ちないように平面コイル基板６を支持する段差部１１ａをハウジング１１に設ける例を示している。

段差部１１ａは、ハウジング１１の底面１７の一部である。段差部１１ａは、ハウジング１１の底面１７の一部を取付部７の内側方向に突出させた部分である。段差部１１ａは矩形の取付部７の各辺に設けられる。上方からみて、段差部１１ａはロ字状となる。また、取付部７の部分のハウジング１１の垂直断面は、略Ｌ字状となる。段差部１１ａの上面は平面コイル基板６の下面と接する。これにより、平面コイル基板６は、下方に落ちないように支持される。そして、平面コイル基板６は、絶縁フィルム９と段差部１１ａに挟み込まれる。これにより、薄膜（絶縁フィルム９）を一枚隔てた位置まで平面コイル基板６の位置を現像剤に近づけることができる。

製造工程としては、現像装置１（現像槽１２）の内側から平面コイル基板６を段差部１１ａの上方にセットし、現像装置１（現像槽１２）の内側から平面コイル基板６の上方に絶縁フィルム９を貼り付ける。より強固に平面コイル基板６を取り付けるため、平面コイル基板６と、取付部７の縦壁との間に接着剤を充填してもよい。

そして、絶縁フィルム９のうちハウジング１１の外側（底面１７側）の面は粘着面としてもよい。そして、取付部７を塞ぐようにハウジング１１の内側から粘着面が貼り付けられる。そして、粘着面に更にコイル基板が貼り付けられる。これにより、落下しないように、平面コイル基板６を保持することができる。

（絶縁フィルム９を用いない平面コイル基板６の取付）
次に、図１３〜図１５を用いて、絶縁フィルム９を用いない平面コイル基板６の取付を説明する。図１３は、絶縁フィルム９を用いない場合の平面コイル基板６の一例を示す図である。図１４、図１５は、絶縁フィルム９を用いない平面コイル基板６の取付の一例を示す図である。

絶縁フィルム９を用いない場合にも、平面コイル基板６を取り付けるための取付部７がハウジング１１（現像槽１２）の底面１７に設けられる。また、取付部７の水平方向の面積は、平面コイル基板６の平面（上面と下面）の面積と同じ、又は、平面コイル基板６の平面の面積よりも広い。また、図１４、図１５に示すように、取付部７はハウジング１１を貫通する。貫通している窪み（取付穴）に平面コイル基板６が取り付けられる。そして、平面コイル基板６は、平面コイル基板６の上面と下面が現像装置１の底面１７（現像槽１２の底の面）と平行になるように、取付部７に埋め込まれる。

絶縁フィルム９を用いない場合、平面コイル基板６は現像剤と接する。そのため、図１３の上方の図に示すように、平面コイル基板６の上側（現像剤と接する側）の平面にコイルパターン６１を形成しないようにする。絶縁フィルム９を用いない場合も、平面コイル基板６は複数の層を有し、最上位層を除く各層の上面にコイルパターン６１が形成される（図１３の下方の図参照）。また、各層のコイルパターン６１は、隣の層のコイルパターン６１とｖｉａにより接続される。

図１４は、現像装置１の底面１７に貫通する取付穴を取付部７として設け、取付部７の水平方向の面積と平面コイル基板６の平面（上面と下面）の面積を同じ面積とする例を示している。そして、図１４は、平面コイル基板６の平面のうち、パターンが形成されていない面を上側とし、取付部７に平面コイル基板６を嵌め込んだ例を示している。平面コイル基板６は、現像剤が漏れないように取付部７にぴったり嵌め込まれる。これにより、平面コイル基板６を現像剤に最大限近づけることができる。なお、平面コイル基板６の下側を接着剤で埋め、現像剤が漏れないようにしてもよい。

図１５は、現像装置１の底面１７に貫通する取付穴を取付部７として７を設け、取付部７の水平方向の面積を平面コイル基板６の平面（上面と下面）の面積よりも広くした例を示している。図１２の例と同様に、図１５では、取付部７の下方であって、コイル基板の下面と接して落ちないように平面コイル基板６を支持する段差部１１ａをハウジング１１に設ける例を示している。

段差部１１ａは、図１２で示したものと同様である。具体的に段差部１１ａは、ハウジング１１の底面１７の一部である。段差部１１ａは、矩形の取付部７の各辺に設けられる。上方からみて、段差部１１ａはロ字状となる。取付部７の部分のハウジング１１の垂直断面は、略Ｌ字状となる。段差部１１ａの上面は平面コイル基板６の下面と接する。これにより、平面コイル基板６は、下方に落ちないように支持される。これにより、平面コイル基板６を現像剤に最大限近づけることができる。

製造工程としては、現像装置１（現像槽１２）の内側から平面コイル基板６を段差部１１ａの上方にセットし、現像装置１（現像槽１２）の内側から平面コイル基板６の上方に絶縁フィルム９を貼り付ける。絶縁フィルム９を設けない場合、現像剤の漏れを防ぐため、平面コイル基板６と取付部７の縦壁との間に接着剤のような隙間を埋める封止材を充填してもよい。

なお、絶縁フィルム９を用いない場合、平面コイル基板６の下面を粘着面としてもよい。そして、取付部７を塞ぐようにハウジング１１の内側から平面コイル基板６を取付部７（段差部１１ａの上面）に貼り付けるようにしてもよい。

このようにして、実施形態に係る現像装置１は、内部にトナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容するハウジング１１と、発振回路（ＬＣ発振回路５０）と、発振回路の一部であって、コイルパターン６１が形成されたコイル基板（平面コイル基板６）を含むトナー濃度センサー５を含み、ハウジング１１の外面よりも更に現像剤に近い位置にコイル基板７を取り付けるためにハウジング１１の外面を窪ませた取付部７がハウジング１１に設けられ、コイル基板は、取付部７に取り付けられる。

これにより、ハウジング１１の外面よりも更に現像剤（磁性キャリア）に近い位置にコイル基板（平面コイル基板６）を取り付けることができる。つまり、コイル基板と現像剤の距離を従来よりも近づけることができる。その結果、トナー濃度の変化量に対するセンサー出力の周波数の変化量が従来よりも大きくなる。つまり、従来よりもセンサーの感度を高めて正確にトナー濃度を検知することができる。また、取付部７はコイル基板を嵌め入れることができる程度の大きさでよく、強度的に問題はない。

また、現像装置１に絶縁フィルム９を設けてもよい。この場合、取付部７はハウジング１１を貫通している取付穴である。絶縁フィルム９は、取付部７に埋め込まれたコイル基板（平面コイル基板６）と現像剤の間に位置するとともに取付部７を塞ぐようにハウジング１１の内側に設けられる。これにより、絶縁フィルム９１枚隔てた位置まで現像剤とコイル基板を近づけることができる。従って、現像剤とコイル基板の距離を従来よりもはるかに近づけることができ、正確にトナー濃度を検知することができる。また、絶縁フィルム９によって現像剤が外部にこぼれることもない。

また、現像装置１の底面１７に貫通する取付穴を取付部７として設けつつ現像装置１に絶縁フィルム９を設ける場合、絶縁フィルム９は、一方の面が粘着面であり、粘着面を下方として取付部７を塞ぐようにハウジング１１の内側に貼り付けられる。コイル基板（平面コイル基板６）は、粘着面に貼り付けられる。コイル基板の上面にコイルパターン６１を形成する。これにより、貼り付けるだけで、現像剤に極めて近い位置にコイル基板を容易に固定することができる。また、平面コイル基板６の上面にコイルパターン６１を設け、コイルパターン６１と現像剤の距離を非接触としつつ、最大限近づけることができる。

また、絶縁フィルム９を用いない場合、コイル基板（平面コイル基板６）は、上下方向で隣接する他層のコイルパターン６１とｖｉａにより接続されるコイルパターン６１が形成された層を複数有し、また、上面にはコイルパターン６１を形成しないようにする。これにより、コイル基板を取付部７として設けられた取付穴に嵌め込み、コイル基板と現像剤をできるだけ近づけることができる。また、ｖｉａを介して各層のコイルを接続することで、コイル基板表面をレジストで完全に覆うことができる。従って、現像剤とコイル基板の距離をできるだけ近づけて正確にトナー濃度を検知することができる。しかも、表面にはコイルパターン６１を形成しないので、コイルパターン６１と現像剤が直接接しない。

また、現像装置１の底面１７にハウジング１１を貫通する取付穴が取付部７として設けられ、ハウジング１１には、取付部７の下方であって、コイル基板（平面コイル基板６）の下面と接して落ちないようにコイル基板を支持する段差部１１ａを形成してもよい。これにより、コイル基板の位置を容易に位置決めすることができる。また、ハウジング１１の内側からコイル基板をセットすることにより、コイル基板が落下することがない。コイル基板自体が取付部７を塞ぐ役割を果たし、現像剤の外部への漏れも防ぐことができる。

また、現像装置１の一部として、発振回路（ＬＣ発振回路５０）の周波数に基づき現像剤中のトナー濃度を検知する制御部（エンジン制御部４０）と、現像剤を攪拌する攪拌部材１５と、攪拌部材１５の回転角度を検知するための角度センサー８を含ませてもよい。そして、制御部は、角度センサー８の出力に基づき、攪拌部材１５の回転角度がコイル基板（平面コイル基板６）に向けて現像剤を押しつける角度として予め定められた検知角度範囲内での発振回路の周波数に基づき現像剤中のトナー濃度を検知する。これにより、攪拌部材１５は、現像剤をコイル基板に押しつけるように回転するので、現像剤とコイル基板近傍の現像剤が多い状態をつくりだすことができる。しかも、コイル基板近傍の現像剤が密な状態での周波数に基づきトナー濃度を検知するので、従来よりも検知誤差を少なくすることができる。従って、従来よりも正確にトナー濃度を検知することができる。

また、画像形成装置（プリンター１００）は、上述の現像装置１を含む。従来よりも正確にトナー濃度を検知することができるので、現像剤中のトナー濃度を適正に保つことができる画像形成装置を提供することができる。現像剤中のトナー濃度が適正な値で保たれるので、画質が高い水準で保たれる画像形成装置を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、磁性キャリアとトナーを含む２成分現像剤を用い、コイルを用いてトナー濃度を検知する現像装置や画像形成装置に利用可能である。

１００画像形成装置（プリンター） １ 現像装置
１１ ハウジング １１ａ 段差部
１５ 攪拌部材 ４０ エンジン制御部（制御部）
５ トナー濃度センサー ５０ ＬＣ発振回路（発振回路）
６ 平面コイル基板（コイル基板） ７ 取付部
８ 角度センサー ９ 絶縁フィルム

Claims (4)

1. 内部にトナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容するハウジングと、
   発振回路と、前記発振回路の一部であって、コイルパターンが形成されたコイル基板を含むトナー濃度センサーと、
   絶縁フィルムを含み、
   を含み、
   前記ハウジングの外面よりも更に現像剤に近い位置に前記コイル基板を取り付けるために前記現像装置の底面を貫通させて前記ハウジングの内側を窪ませた取付部が設けられ、
   前記ハウジングは、前記取付部の下方であって、前記コイル基板の下面と接して落ちないように前記コイル基板を支持する段差部を有し、
   前記取付部の水平方向の面積は、前記コイル基板の平面の面積よりも広く、
   前記段差部は、
   前記ハウジングの前記底面の一部であり、
   前記ハウジングの前記底面の一部を前記取付部の内側方向に突出させた部分であり、
   矩形の前記取付部の各辺に設けられ、
   上方からみて、ロ字状であり、
   前記絶縁フィルムは、
   前記取付部に埋め込まれた前記コイル基板と現像剤の間に位置するとともに前記取付部を塞ぐように前記ハウジングの内側に設けられ、
   一方の面が粘着面であり、前記粘着面を下方として前記取付部を塞ぐようにハウジングの内側に貼り付けられ、
   前記コイル基板は、
   前記粘着面に貼り付けられ、
   前記取付部に取り付けられ、
   上面にコイルパターンが形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記取付部として前記現像装置の底面に前記ハウジングを貫通する取付穴が設けられ、
   前記コイル基板は、上下方向で隣接する他層のコイルパターンとｖｉａにより接続されるコイルパターンが形成された層を複数有し、また、上面にはコイルパターンが形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記発振回路の周波数に基づき現像剤中のトナー濃度を検知する制御部と、
   現像剤を攪拌する攪拌部材と、
   前記攪拌部材の回転角度を検知するための角度センサーを含み、
   前記制御部は、前記角度センサーの出力に基づき、前記攪拌部材の回転角度が前記コイル基板に向けて現像剤を押しつける角度として予め定められた検知角度範囲内での前記発振回路の周波数に基づき現像剤中のトナー濃度を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
   

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