(57)【要約】【課題】余計なパラメータの影響を受けずに、現像剤の嵩密度・流動性のみの影響を検知できるようにする。【解決手段】接触する現像剤の圧力を検知する圧力検知部６３１２と、前記圧力検知部６３１２を現像剤に対して能動的に駆動し、前記圧量検知部６３１２によって検知された圧力を電気信号に変換して送出する現像剤状態検知装置において、前記圧力検知手段の圧力検知側を前記現像剤に対して能動的に駆動したときに圧力検知手段が現像剤から受ける圧力を検知し、現像剤の状態検知する。【選択図】図３
2006106590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触する現像剤の圧力を検知する圧力検知手段を備え、
前記圧力検知手段の圧力検知側を前記現像剤に対して能動的に駆動することにより、前記現像剤から受ける圧力を検出し、この検出された圧力に基づいて現像剤の状態を検知することを特徴とする現像剤の状態検知方法。
【請求項２】
前記圧力検知手段は、前記圧力検知側を現像剤に対して押し込む方向に駆動したときに前記現像剤から受ける圧力を検知することを特徴とする請求項１記載の現像剤の状態検知方法。
【請求項３】
接触する現像剤の圧力を検知する圧力検知手段と、
検知された圧力を電気信号に変換する信号処理手段と、
前記圧力検知手段を前記現像剤に対して能動的に駆動する駆動手段と、
を備え、
前記駆動手段により前記圧力検知手段の圧力検知側を前記現像剤に対して能動的に駆動することにより、前記圧力検知手段が前記現像剤から受ける圧力を前記信号処理手段によって変換された電気信号により検出することを特徴とする現像剤状態検知装置。
【請求項４】
前記圧力検知手段は、前記駆動手段により前記圧力検知側を前記現像剤に対して押し込む方向に駆動したときに前記現像剤から受ける圧力を検知することを特徴とする請求項３記載の現像剤状態検知装置。
【請求項５】
前記駆動手段は前記現像剤状態検知装置全体を前記方向に駆動することを特徴とする請求項３または４記載の現像剤状態検知装置。
【請求項６】
前記駆動手段は前記圧力検知手段を前記方向に駆動することを特徴とする請求項３または４記載の現像剤状態検知装置。
【請求項７】
前記圧力検知手段の前記圧力検知側の形状が略平面形状であることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の現像剤状態検知装置。
【請求項８】
前記圧力検知手段の前記圧力検知側の形状が錐体形状であることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の現像剤状態検知装置。
【請求項９】
前記圧力検知手段の前記圧力検知部の形状がドーム形状であることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の現像剤状態検知装置。
【請求項１０】
請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の現像剤状態検知装置が、前記駆動手段の非駆動時には前記現像剤に対して非接触の位置であって、能動的駆動動作を行った際に前記現像剤に接触する位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の現像剤状態検知装置が、前記現像剤によって満たされた位置に設置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤検知装置に対向し、前記現像剤に埋没する位置に対向壁を設けたことを特徴とする請求項１０または１１記載の現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤検知装置と前記対向壁との間に両者間の現像剤の滞留を阻止する撹拌部材を備えていることを特徴とする請求項１２記載の現像装置。
【請求項１４】
前記圧力検知手段は前記現像装置が駆動されていないときに前記現像剤から受ける圧力を検知することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１５】
請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式で画像を形成する際に用いられる現像剤の状態を検知する現像剤の状態検知方法、現像剤状態検知装置、この現像剤状態検知装置を使用した現像装置、及びこの現像装置を使用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における現像器内の現像剤は、画像形成動作を繰り返していくと経時劣化することが分かっており、この劣化は、帯電量の変化、嵩密度の変化、流動性の変化、等に現れてくる。これら現像剤劣化を表す特性のうち、嵩密度と流動性は同じ現象を表す指標であり、現像剤が締まって嵩密度が大きくなると流動性は小さく、現像剤が緩んで嵩密度が小さくなると流動性は大きくなるという関係となっている。また帯電量変化、特に単位重量あたりの帯電量であるＱ／Ｍは、現像剤の現像能力を表す指標であるため、実機内での測定が望まれている特性である。
【０００３】
そこで、このような現像剤の流動性、嵩密度、または圧力などを測定する技術として例えば特許文献１ないし５に開示された発明が知られている。このうち特許文献１には、現像剤収容器内に収容された現像剤を攪拌し搬送する攪拌搬送手段を有する現像装置において、該攪拌搬送手段によって搬送される現像剤の量を検知して、該現像剤の流動性を測定することが開示され、さらに、回転する攪拌羽根上から現像剤が落ちずに残っているか否かを攪拌羽根に連結したスイッチで検知し、現像剤の自重に攪拌羽根を支えるバネが負けてスイッチが入りっぱなしになったら、現像剤の流動性が悪化したと検知することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、潜像が形成された潜像担持体表面に現像剤を供給し、該潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面の現像剤の量を検知する現像剤量検知手段とを備えた現像装置が開示され、さらに、現像剤量検知手段として現像ローラ表面に対向して圧力センサを設置することにより、直接現像剤汲み上げ量を測定するようにしたことが記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、現像ローラとドクターローラのニップ部近傍に圧力センサを設置し、この圧力センサで検知される圧力に応じて、該ニップ部に現像剤を供給するトナー供給ローラの回転数を調整することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、磁気ロールに吸着する現像剤の嵩密度、若しくは帯電量を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に応じて、整形部材を磁気ロールの回転中心を軸にして該磁気ロールの外周面に平行に沿って回動可能に支持した回動制御手段とを設けた現像装置の現像器底部に嵩密度検出手段として圧力センサを設定したことが開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献５には、現像剤有無検知センサとして圧電センサを利用する内容が開示されている。
【特許文献１】特開平０６−０５９５７１号公報
【特許文献２】特開平０８−０５０４０８号公報
【特許文献３】特開平０８−０８７１６７号公報
【特許文献４】特開平０９−１４６３７３号公報
【特許文献５】特許第０２７０９１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１記載の発明は、攪拌搬送手段によって搬送される現像剤の量を検知して、該現像剤の流動性を測定しており、現像剤収容容器（補給用現像剤の容器）内の攪拌・補給機構に関するものであるが、この方式を現像器に適用することを考えると、現像器の攪拌機構に手を加えるため攪拌性能自体に影響を与える虞があり、かつ攪拌の回転速度によっては検知性能が出ない可能性がある。検知方式としては大がかりであり、攪拌機能と検知機能の両立を図らなければならないので、実機の現像器中では実施することは難しい。
【０００９】
また、特許文献２記載の発明は、現像ローラ表面に対向して圧力センサを設置することにより、直接現像剤汲み上げ量を測定しているが、現像剤汲み上げ量は、現像ニップ部に供給される現像剤量に影響を受け、現像ニップ部に供給される現像剤量は現像剤収容部の現像剤量、現像剤の流動性等に影響を受ける。つまり、前記圧力センサの出力変化には現像剤の流動性変化の影響も現れるが、他の影響も含まれることになってしまう。よって、現像剤の劣化度合をこの方式で検知することはかなり厳しいと言える。
【００１０】
また、特許文献３記載の発明は、現像ローラとドクターローラのニップ部近傍に圧力センサを設置し、この圧力センサで検知される圧力に応じて、該ニップ部に現像剤を供給するトナー供給ローラの回転数を調整しているが、この圧力センサで測定される圧力は、前記ニップ部に供給される現像剤量を示しており、この現像剤量は現像ローラ上の汲み上げ量に直結する指標である。トナー供給ローラによって前記ニップ部に供給される現像剤量は、現像剤貯留部の現像剤量、現像剤の流動性等によって変化すると考えられ、つまり圧力センサの出力は現像剤の流動性も反映していると考えられる。しかし同時に現像剤貯留部の現像剤量の影響や、トナー供給ローラによってニップ部に供給される現像剤量のムラ、等の影響も受けることになる。これは圧力センサが受動的（固定）に設置されている限り避けられない。
【００１１】
また、特許文献４記載の発明は、現像器底部に圧力センサを設置し、現像剤の嵩密度を検知しているが、嵩密度が大きくなれば圧力センサへの圧力が大きくなり、嵩密度が小さくなれば圧力が小さくなるという方式である。この方式自体、現像器底部に圧力センサを設けるだけなので、攪拌ローラの回転によってセンサ部にかかる圧力ムラ、現像剤量によってセンサ部にかかる圧力の絶対値変動、等の影響を受け、嵩密度の測定精度にはかなり疑問が残る。これも、圧力センサを受動的（固定）に設置していることの短所である。
【００１２】
さらに、特許文献５記載の発明は、現像剤有無検知センサとして圧電センサを利用しているが、単に現像剤の有無を圧電センサで検知すると周知技術を開示しているにすぎない。
【００１３】
前述の従来技術では、圧力センサを用いた嵩密度・流動性検知の技術が示されているが、どれも固定した圧力センサにぶつかってくる現像剤の圧力、若しくは現像剤の自重を測定するという発明であり、測定したい特性（嵩密度・流動性）以外のパラメータ（現像剤量、供給ローラの供給性能、攪拌ローラの攪拌性能）変動が含まれてしまう測定となっている。そのため、嵩密度及び流動性により現像剤劣化状態を精度よく把握することができない。
【００１４】
また、前述のように現像剤の経時劣化に関するファクタを簡易に測定するのは難しく、例えば実機内に搭載可能なレベルのＱ／Ｍ（帯電量）センサは市場には出ていない。
【００１５】
本発明は、現像剤劣化を示す特性である嵩密度、流動性に焦点を絞り、これを実機内で検知し、現像剤劣化状態を検知しようとするもので、その目的は、前記余計なパラメータの影響を受けずに、現像剤の嵩密度・流動性のみの影響を検知することができる現像剤の状態検知方法、現像剤状態検知装置、この現像剤状態検知装置を使用した現像装置、及びこの現像装置を使用した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、第１の手段は、接触する現像剤の圧力を検知する圧力検知手段を備え、前記圧力検知手段の圧力検知側を前記現像剤に対して能動的に駆動することにより、前記現像剤から受ける圧力を検出し、この検出された圧力に基づいて現像剤の状態を検知することを特徴とする。
【００１７】
第２の手段は、第１の手段において、前記圧力検知側を現像剤に対して押し込む方向に駆動したときに前記現像剤から受ける圧力を検知することを特徴とする。
【００１８】
第３の手段は、接触する現像剤の圧力を検知する圧力検知手段と、検知された圧力を電気信号に変換して送出する信号処理手段部と、前記圧力検知手段を前記現像剤に対して能動的に駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段により前記圧力検知手段の圧力検知側を前記現像剤に対して能動的に駆動することにより、前記圧力検知手段が前記現像剤から受ける圧力を前記信号処理手段によって変換された電気信号により検出する現像剤状態検知装置を特徴とする。
【００１９】
第４の手段は、第３の手段において、前記圧力検知手段が、前記駆動手段により前記圧力検知側を前記現像剤に対して押し込む方向に駆動したときに前記現像剤から受ける圧力を検知することを特徴とする。
【００２０】
第５の手段は、第３または第４の手段において、前記駆動手段が前記現像剤状態検知装置全体を駆動することを特徴とする。
【００２１】
第６の手段は、第３または第４の手段において、前記駆動手段が前記圧力検知手段を駆動することを特徴とする。
【００２２】
第７の手段は、第３ないし第６のいずれかの手段において、前記圧力検知手段の前記圧力検知側の形状が略平面形状であることを特徴とする。
【００２３】
第８の手段は、第３ないし第６のいずれかの手段において、前記圧力検知手段の前記圧力検知側の形状が錐体形状であることを特徴とする。
【００２４】
第９の手段は、第３ないし第６のいずれかの手段において、前記圧力検知手段の前記圧力検知部の形状がドーム形状であることを特徴とする。
【００２５】
第１０の手段は、第３ないし第１０のいずれかの手段に係る現像剤状態検知装置が、前記駆動手段の非駆動時には前記現像剤に対して非接触の位置であって、能動的駆動動作を行った際に前記現像剤に接触する位置に設けらた現像装置を特徴とする。
【００２６】
第１１の手段は、第３ないし第１０のいずれかの手段に係る現像剤状態検知装置が、前記現像剤によって満たされた位置に設置された現像装置を特徴とする。
【００２７】
第１２の手段は、第１０または第１１の手段において、前記現像剤検知装置に対向し、前記現像剤に埋没する位置に対向壁を設けたことを特徴とする。
【００２８】
第１３の手段は、第１２の手段において、前記現像剤検知装置と前記対向壁との間に両者間の現像剤の滞留を阻止する撹拌部材を備えていることを特徴とする。
【００２９】
第１４の手段は、第１０ないし第１３のいずれかの手段において、前記圧力検知手段は前記現像装置が駆動されていないときに前記現像剤から受ける圧力を検知することを特徴とする。
【００３０】
第１５の手段は、第１０ないし第１４のいずれかの手段に係る現像装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００３１】
なお、後述の実施形態において、圧力検知手段は圧力検知部６３１２、ダイアフラム６３１３に、信号処理手段は圧力検知部６３１２、ダイアフラム６３１３、ピエゾ素子及び制御回路ＣＯＮに、駆動手段は駆動カム６３１７、バイメタル６３１８、駆動用ダイアフラム６３１９に、対向壁は符号６３６に、撹拌部材はかき混ぜ部材６３３３にそれぞれ対応する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、圧力検知手段の圧力検知側を現像剤に対して能動的に駆動することにより、前記現像剤から受ける圧力を検出し、この検出された圧力に基づいて現像剤の状態を検知するので、余計なパラメータの影響を受けずに、現像剤の嵩密度・流動性のみの影響を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００３４】
１．１  全体構成
図１は現像剤状態検知の対象となる画像形成装置全体の概略構成を示す図、図２は図１の画像形成装置に使用される潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
【００３５】
図１において、タンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰの略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方には給紙部２が配置され、給紙部２には各段に給紙トレイ２１が設けられている。また、画像形成部１の上方には、原稿を読み取るスキャナ部３が配設されている。画像形成部１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部、所謂排紙トレイ４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。
【００３６】
画像形成部１では、図２に示すように無端状のベルトからなる中間転写ベルト５の上方に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像ユニット６が並置されている。各々の作像ユニット６では、各色毎に設けられたドラム状の感光体（感光体ドラム）６１の外周に沿って、帯電チャージャ６２、露光部６５、現像ユニット６３、クリーニングユニット６４、イレーサ（ＱＬ）６７などが配置されている。帯電チャージャ６２は、感光体６１の表面に帯電処理を行い、露光部６５では、画像情報を感光体６１表面にレーザ光で照射する書込ユニット７からのレーザ光が照射される。現像ユニット６３は、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー現像して可視化し、クリーニングユニット６４は転写後に感光体６１の表面に残留したトナーを除去回収する。
【００３７】
作像プロセスとしては、中間転写ベルト５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に一次転写装置（ローラ）６６によって転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写しする。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写し、最後に、ブラック（Ｋ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト５上に転写された４色のトナー像は、給紙部２から給紙されてきた記録紙２０に二次転写装置（ローラ）５１で転写され、定着ユニット８によって定着された後、排紙ローラによって排紙トレイ４に排紙され、あるいは両面ユニット９に搬送される。両面印刷時は、搬送経路は分岐部９１で分岐され、両面ユニット９を経由して、記録紙２０は反転される。そして、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト５の表面に残留したトナーはクリーニングユニット５２によって除去回収される。なお、符号９２は両面ユニット９からの際給紙反転経路である。また、図２では、各部の符号の後に色を表すＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋを付けて各色の作像部を区別している。
【００３８】
給紙部２は、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、最上位の記録紙２０がピックアップローラ２５によってピックアップされ、給紙ローラ２６の回転により、縦搬送路２７を介してレジストローラ２３側へと搬送される。レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト５上のトナー像と記録紙２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙２０を送り出す。
【００３９】
スキャナ部３では、コンタクトガラス上に載置される原稿の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１および第２の走行体が往復移動する。この走行体により走査された画像情報は、レンズによって後方に設置されているＣＣＤの結像面に集光され、ＣＣＤによって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、書込ユニット７内のレーザダイオードＬＤの発光により感光体６１の表面に光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体６１に至る。また、スキャナ部３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）３６が取り付けられている。
【００４０】
なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置ＭＦＰは、前述のように光走査して原稿を読み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像も同様の画像形成プロセスによって記録紙２０上に画像が形成され、すべて１つの排紙トレイ４に排紙され、収納される。画質劣化を検出して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を自動的に行うことができるために、現像剤や感光体などを即座に交換する必要がなく、現像剤や感光体などの寿命を極限まで長くすることができる。
【００４１】
なお、図１では、本発明に係る画像形成装置の一例として４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機が図示されているが、これは画像形成装置の代表例として描いているだけであり、後述のように４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式などのフルカラー機でも良いし、直接転写方式のモノクロ機に、あるいは他の方式の画像形成装置においても本発明は適用できる。
【００４２】
この図１および図２に示す構成において、画像形成動作を説明する。プリント開始命令が入力されると、感光体５１周辺・中間転写ベルト５周辺・給紙搬送経路２７等にある各ローラが回転し始め、下部の給紙トレイ２１から記録紙の給紙が開始される。各感光体６１は帯電チャージャ６２によってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニットから照射される書込光６５によってその表面を画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体６１は、現像ユニット６３においてトナーを供給されることにより、担持している静電潜像が特定色に現像される。図１及び図２においては感光体６１が四色分あるので、それぞれイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体６１上に現像されることになる。感光体６１上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト５との接点において、感光体６１に対向して設置された一次転写ローラ６６に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト５上に転写される。これをタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト５上にフルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト５上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ５１部において、レジストローラ２３によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙２０に転写される。この時、二次転写ローラ５１によって印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって二次転写が行われる。
【００４３】
フルカラートナー像を転写された記録紙は、定着ユニット８を通過することにより、表面に担持しているトナー像が加熱定着される。片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイへ、両面プリントならば搬送方向が下向きに変えられ、用紙反転部９へ搬送されていく。用紙反転部９へ到達した記録紙２０は、ここで搬送方向が逆転され、紙の後端から用紙反転部９を出て行く。これをスイッチバックと言うが、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。表裏反転された記録紙は定着ユニット８方向には戻らず、再給紙経路９２を通過して本来の給紙経路に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像が転写されて、定着ユニット８を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。
【００４４】
また、各部の動作を最後まで説明すると、一次転写部６６を通過した感光体６１はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これが感光体クリーニングユニット６４によって除去される。その後、ＱＬ（クエンチングランプ）６７によってその表面を一様に除電されて次の画像の為の帯電に備える。また、二次転写部５１を通過した中間転写ベルト５に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらも中間転写ベルトクリーニングユニット５２によってこれが除去され、次のトナー像の転写に備える。このような動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われていく。
【００４５】
図３は、本実施形態における現像剤状態検知センサの外観の一例を示す図である。  
本実施形態における現像剤状態検知センサ６３１は、センサ６３１の本体ボディ６３１１から圧力検知部６３１２が少し出っ張る形状になっており、この圧力検知部６３１２は例えばダイアフラム６３１３で形成されている。圧力検知方式としては、圧力がかかることによるダイアフラム６３１３の変形を、直接ピエゾ抵抗素子（歪みゲージ）６３１５で検出する方法（図４）、ダイアフラム６３１３内に満たされた媒質６３１６が受ける圧力を更に内部の検知用ダイアフラム６３１３で受けて測定する方法（この場合もピエゾ抵抗効果や静電容量変化で測定する：図５）等がある。この場合の媒質は、液体・気体両方の利用が考えられる。
【００４６】
このような形のセンサにおいて、現像剤状態検知センサ６３１側を現像剤に対して能動的に駆動することにより現像剤から受ける圧力を検知するということは、図３中の矢印Ａに示すように、現像剤状態検知センサ６３１全体、若しくは矢印Ｂに示すように圧力検知部６３１２のみを、直線的に（若しくは弧を描くように）往復動させるということである。現像剤が図３中の上側にある場合、このように往復動させることにより、センサ圧力検知部６３１２は一度現像剤に押し込まれた後、元の位置に戻る。この往復動の過程において、現像剤の流動性に応じた圧力をセンサ圧力検知部６３１２に受けることになる。流動性が小さければ（悪ければ）圧力検知部６３１２の受ける圧力は大きくなり、流動性が大きければ（良ければ）圧力検知部６３１２の受ける圧力は小さくなる。この圧力値によって現像剤の流動性を判断できる。
【００４７】
現像剤は劣化すると流動性が悪化するので、流動性を測定することにより現像剤劣化度合も判断できることになる。現像剤状態検知センサ側を現像剤に対して押し込む方向に駆動した時の現像剤から受ける圧力を検知するという動作は図３に示した動作である。また、図３矢印Ａで示すようにセンサ６３１全体を駆動し、あるいは、図３矢印Ｂまたは図４に示すように圧力検知部６３１２のみ駆動して検出する。
【００４８】
センサ全体を駆動する場合には、センサ圧力検知部６３１２を往復動可能とする機構、あるいは機能が必要ない代わりに、センサの設置方法及び駆動方法を工夫する必要がある。現像剤状態検知センサ６３１は、図６の現像ユニット（器）本体６３の横断面図に示すように、現像器６３の外壁（外殻）６３２に穴６３２１を開けて取り付けられるので、センサ６３１全体を駆動する場合には、変位するセンサボディ６３１１と現像器外壁６３２の間を常に塞いでおかなければならない。そのため、例えば図７に示すようにゴムのような弾性体６３２２で現像器外壁６３２と現像剤状態検知センサ６３１２とを接合する必要がある。これに対して、圧力検知６３１２部のみを駆動する場合には、センサボディ６３１１は現像器外壁６３２に固定して設置するのみで良い。なお、この例では、現像剤状態検知センサ６３１２を現像剤方向に押し込む機構として駆動カム６３１７が使用されている。
【００４９】
これに対し、この圧力検知部６３１２のみを駆動する場合には、圧力検知部６３１２の往復動に工夫を要するが、ＭＥＭＳ技術を用いたアクチュエータ機構で実現できる。例えば、図４及び図５に示したダイアフラム６３１４を外側に押し出すように駆動する機構を設けることにより、圧力検知部６３１２を現像剤に対して押し込む機構が実現できる。なお、図６において、Ｔセンサ６３５はトナー濃度センサであり、現像剤６３４中のトナー濃度を検出するためのものである。
【００５０】
図８は、ピエゾ抵抗素子６３１５を設置したダイアフラム６３１３をその台座ごとバイメタル６３１８で駆動する方式の例を示す図である。バイメタル６３１８は電流を流すと発熱し、上方向に湾曲する方向に設置してある。電流のＯＮ／ＯＦＦでダイアフラム６３１３を台座ごと往復動できることになる。この場合は、駆動によって現像剤から受ける圧力がそのままピエゾ抵抗素子６３１５の出力に反映される。駆動方式としては、バイメタル６３１５以外に静電気力方式、圧電方式、形状記憶合金を利用することができる。
【００５１】
図９は、ダイアフラム６３１３内の媒質６３１６に、例えば静電アクチュエータの動作によって駆動用ダイアフラム６３１９で圧力を加えることにより、現像剤に接しているダイアフラム６３１４を外側に膨らませる方式の例を示す図である。この場合、検知用ダイアフラム６３１３も圧力を受けてしまうことになるが、現像剤の流動性が良くて外側の圧力が小さい場合には検知用ダイアフラム６３１３の受ける圧力も小さく、現像剤の流動性が悪くて外側の圧力が大きい場合には検知用ダイアフラム６３１３の受ける圧力も大きくなる。この圧力変化の動き方を前もって認識しておくことにより、外部圧力を検出することができる。また、駆動用ダイアフラム６３１９の駆動方法は、前述した様な複数種類の方法（静電気力方式の他に、圧電方式、形状記憶合金の利用、熱利用方式（バイメタル））を利用することができる。
【００５２】
現像剤と接する圧力検知部６３１２は略平面形状に形成されている（図３）。略平面形状の意味するところは、ダイアフラム６３１３では圧力を検知しやすいように表面が波打ち形状になっている場合があるので、これも含めて略平面形状と表現している。圧力検知部６３１２が略平面形状である場合には、現像剤に対して押し込んでいく動作をした場合に、現像剤をかき分けていく効果がないので、圧力をまともに受ける構成と言える。圧力が微量で、検知精度を高めたい場合には有効な形状と考えられる。
【００５３】
図１０は現像剤と接する圧力検知部６３１２の形状が錐体形状である場合のセンサ形状の一例を示す図である。圧力検知部６３１２の現像剤接触面が錐体形状になっており、現像剤に対して方向性良く食い込みやすくなっている。このように錐体形状に圧力検知部６３１２を形成すると、圧力検知部６３１２が平面の場合よりも検知する圧力が小さくなる傾向になるが、現像剤の流動性変動範囲、圧力検知部６３１２の検知精度等を考慮に入れて錐体形状先端の角度を決定することにより、検知する圧力範囲に合わせてセンサ性能を調整することができる。
【００５４】
図１１は現像剤と接する圧力検知部６３１２の形状がドーム形状である場合のセンサ形状の一例を示す図である。この形状も錐体形状と同傾向の効果を持つが、先端が尖っていないので、錐体形状と略平面形状の中間の特性になる。この場合も、現像剤の流動性変動範囲に合わせてドーム形状を最適化してセンサ性能を調整することができる。
【００５５】
図１２は現像剤状態検知センサ６３１の取り付け位置の例を示す図である。この図では、現像剤状態検知センサ６３１が、現像器６３内の現像剤６３４に満たされない位置に設置され、能動的駆動動作を行った際に現像剤６３４に接触するように設置されている場合の設置位置を示している。設置位置Ａ、Ｂとして楕円で囲んでいる位置が前記設置位置の例であり、設置位置Ａは現像器６３の上壁６３２Ａへの設置、設置位置Ｂは現像器６３の側壁６３２Ｂから飛び出すように設置した例である。それぞれをどの様に駆動するかを図１３に示す。
【００５６】
設置位置Ａの場合（図１３（ａ））は、図７に示した方式と同様、駆動用カム６３１７でセンサ６３１全体を押し下げる機構が利用できる。押し下げる力は回転するカムによって、デフォルト位置に復帰する力は図示しないスプリング等によって、付加されるものとする。現像器６３内に保持される現像剤の量は予め決まっているため、その上面に合わせてセンサストロークを決めれば、デフォルト位置では現像剤６３４に触れておらず、押し下げられて初めて現像剤６３４に触れるという構成になる。このような構成の利点としては、現像器外壁−センサ間の接合部に現像剤６３４の圧力がかからないため、現像剤６３４がそこから漏れ出すことを防げことができることにある。
【００５７】
また、設置位置Ｂの場合（図１３（ｂ））は、現像剤状態検知センサ６３１をバイメタル６３１８で支持し、バイメタル６３１８の他端側を現像器側６３２Ｂ壁に固定する例である。このように構成すると、バイメタル６３１８に電流を流すことにより、センサ６３１部が下方に移動して現像剤６３４に食い込むことになる。バイメタル６３１８への電流を切れば、センサ６３１は元の位置に復帰する。何れの設置位置の場合も、駆動機構はあくまでも例として挙げており、どの様な駆動機構であってもセンサ６３１が現像剤６３４に対して往復動できる構成ならばよい。
【００５８】
現像剤状態検知センサ６３１が、現像器６３内の現像剤が満たされた位置に設置されている場合の設置例は、図６に示す様な状態である。この場合、図７に示す様な設置方法及び駆動方法によって、センサ６３１全体の往復駆動が可能である。しかし、この方法では、センサ６３１と現像器外壁６３２を繋いでいる弾性体６３２２に常に現像剤６３４の圧力がかかり、もし弾性体６３２２が破損してしまった場合には現像剤６３４が漏れ出してしまう。これに対し、センサ本体ボディ６３１自体は現像器外壁６３２への固定設置として現像剤６３４が漏れないように構成し、圧力検知部６３１２のみが往復動する構成とすると良い。この場合の圧力検知部６３１２の構成が、図８あるいは図９に示す様な構成である。圧力検知部６３１２がこのような構成によって単独で往復動することにより、センサ６３１本体ボディを現像器外壁６３２に固定した場合においても、能動的駆動動作で現像剤特性（流動性）を測定することが可能となる。
【００５９】
図１４は、現像器６３中の現像剤状態検知センサ６３１に対向し、かつ現像剤６３４に埋没する位置に対向壁６３６を設けた例を示す図である。この例は、図１３に示した、側壁固定タイプの現像剤状態検知センサ６３１に対向して、対向壁６３６を設けた構成例となっている。対向壁６３６がある場合には、センサ圧力検知部６３１２の押し込み動作に対して現像剤６３４が逃げづらくなり、結果として圧力が大きく測定でき、検知感度が上がるという効果がある。また、現像剤６３４の背後の状態が安定していることにより、常に再現性の良いデータ収集を行えるというメリットもある。
【００６０】
もし、センサ圧力検知部６３１２の押し込む方向の先に、何かしらの動作部材（例えば攪拌スクリュー６３３）があった場合には、前記動作部材の停止姿勢によって能動的圧力検知では測定データが変わってくる虞がある。これは、押し込まれた現像剤６３４の圧力がどこにどう伝わるかによって、圧力検知部６３１２方向に作用する現像剤からの力が異なってくるからである。よって、押し込まれた現像剤６３４が常に安定して部材に支えられるよう、対向壁６３６を設け、信頼性のあるデータ収集を行うのである。このようにして対向壁６３６を設ける場合に注意しなければいけないことは、センサ対向壁６３６間にある現像剤６３４が常に入れ替わるようにすることである。この間に現像剤６３４が滞留するような現像器構成であると、たとえ現像剤６３４の流動性が測定できたとしても、現像器６３内全体の現像剤特性を反映したデータであるとは言えない。現像器６３内の攪拌スクリュー６３３による攪拌・搬送動作によって、このセンサ−対向壁６３６間の現像剤６３４も搬送されて入れ替わっていく構成とする必要がある。
【００６１】
図１５は、この点を考慮したセンサの配置、攪拌スクリューの構成を示す図１５である。現像器６３底部に現像剤状態検知センサ６３１及び対向壁６３６を設置してあり、その部分のみ攪拌スクリュー６３３の攪拌羽根６３３１を切り欠いた構成としている。更にセンサ−対向壁間６３６の現像剤６３４が滞留しないように、攪拌スクリュー６３３の回転軸６３３２にかき混ぜ部材６３３３を半径方向に設け、攪拌スクリュー６３３の回転に伴って現像剤６３４の入れ替えを促進する構成となっている。このような構成とすることにより、現像剤状態検知センサ６３１によって検知される現像剤６３４が常に入れ替わっていくことになるので、現像器６３内の現像剤６３４の平均的な特性を反映したデータ収集を行うことができる。
【００６２】
画像形成装置内の現像器６３が駆動されていないときに現像剤６３の状態を検知する場合の構成は、図６，７，１２，１３，１４，１５に示した何れの構成でも、また図示していない場所へ設置した構成であってもよい。
【００６３】
このように構成したことの効果としては、現像剤自体が動状態にあることによるノイズを除去できることにある。例えば、攪拌スクリュー６３３による現像剤搬送が行われている場合には、現像剤６３４は脈動状態となり、現像剤状態検知センサ６３１にかかる圧力が時間と共に変化してしまう。また、現像剤状態検知センサ６３１の設置場所によっては、圧力変化が周期的でなく不定期的な変動となってしまう可能性もある。このような圧力変動を生じさせないために、現像剤自体が流動していない状態、つまり現像器６３が駆動されていない時に現像剤６３４の状態を検知する。この検知方法は、従来の「圧力センサを現像器内に配置し、そこにぶつかってくる現像剤の圧力を測定する」という方式では行えない方式であり、本発明による「センサを現像剤に対して能動的に駆動する」という方式を取ることによって初めて行うことのできる方式である。現像剤の流動状態の不安定さがセンサ出力から除かれるため、安定したセンサ出力が得られる利点がある。
【００６４】
前述のように現像剤状態検知は、画像形成装置内の制御回路によって実行される。図１６は本実施形態における画像形成装置の制御構成の概略を示すブロック図である。同図において、ＡＤＦ３６、書き込みユニット７、作像ユニット６、定着ユニット８、給紙部２、スキャナ部３の制御を制御回路ＣＯＮが司り、また、操作表示部１ａ、画像処理部１ｂ、画像メモリ１ｃ、不揮発メモリ１ｄ、現像剤状態検知センサ６３１、各種センサ１００ｂがそれぞれ制御回路ＣＯＮに接続されている。制御回路ＣＯＮは、操作表示部１ａからの指示入力によりユーザが所望する制御を実行し、スキャナ部３で読み取った画像データを一旦画像メモリ１ｃに格納した上で、所定のあるいはユーザが所望する画像処理を画像処理部１ｂで行って書き込みユニット７に出力し、作像ユニット６で作像し、給紙部２から給紙された記録紙２０に転写し、定着部８で定着した後、排紙し、あるいは両面ユニット９側に搬出する。これらの制御プログラムは不揮発メモリ１ｄに格納され、制御回路ＣＯＮはこの制御プログラムに従って所定の制御を実行する。
【００６５】
このように本実施形態によれば、余計なパラメータ変動の影響を受けずに、現像剤特性（主に流動性）の変化を測定することができる。その際、圧力センサから成る現像剤状態検知センサ６３１を現像剤６３４に対して能動的に駆動することによりこの効果を実現している。余計なパラメータ変動とは、現像器６３内での現像剤攪拌・搬送状態のムラを指しており、既存の方法（固定の圧力センサに衝突してくる現像剤の圧力を検知する方法）では、この現像剤の搬送状態のムラまで検知してしまうことになるが、本実施形態ではこのムラを検知することなく、現像剤特性（主に流動性）を検知できる。現像剤６３４は劣化するとその流動性が悪化してくることより、現像剤６３４の流動性を正確に測定できれば現像剤６３４の劣化状態を知り得ることになる。よって、本実施形態のようにして測定することにより現像剤劣化状態を把握すれば、適切な現像剤入れ替え作業を行うことが可能となり、無駄に現像剤６３を廃棄する可能性が減少する。
【００６６】
また、本実施形態よれば、現像剤６３４に圧力検知部６３１２を押し込んでいく部分に、その負荷に応じた形状の部材を設置することにより、現像剤６３４の流動性および圧力検知部６３１２の感度に応じてセンサ出力値を調整することができる。
【００６７】
また、現像剤状態検知センサ６３１に対向する位置に対向壁６３３３を設けておくことにより、圧力検知部６３１２を現像剤６３４に対して押し込んでいく際に、現像剤６３４の動きが対向壁６３３３によって制限されるので、その間の現像剤６３の特性を再現性良く測定できる。この対向壁６３３３がない場合には、押し込まれる現像剤６３４の背後がどの様な状態になっているかによって、測定される圧力値が変動する可能性があり、これを除くために有効な手段である。
【００６８】
さらに、現像器６３が駆動されている状態であると現像剤６３４が搬送されているので、現像剤６３４の搬送状態変動を圧力検知部６３１２が拾ってしまう可能性があり、出力が不安定になる可能性がある。そのため、本実施形態では、現像剤６３４が静止している状態で現像剤流動性の測定を行うことにより、測定の再現性を確保することが可能となり、出力値の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る現像剤状態検知の対象となる画像形成装置全体の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置に使用される潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
【図３】本実施形態における現像剤状態検知センサの外観の一例を示す図である。
【図４】図３の現像剤検知センサの圧力検知部の構成の一例を示す図である。
【図５】図３の現像剤検知センサの圧力検知部の構成の他の例を示す図である。
【図６】本実施形態における現像剤状態検知センサを現像器に取り付けた状態を示す現像器の断面図である。
【図７】図６の現像剤状態検知センサの取り付け位置の拡大して示す図である。
【図８】現像剤状態検知センサの駆動機構の一例を示す図である。
【図９】現像剤状態検知センサの駆動機構の他の例を示す図である。
【図１０】図３における圧力検知部が錐体形状の例を示す図である。
【図１１】図３における圧力検知部がドーム形状の例を示す図である。
【図１２】現像剤に現像剤状態検知センサを埋没させない例を示す現像器の断面図である。
【図１３】図１２の例における圧力検知部の駆動方式の例を示す図である。
【図１４】現像剤状態検知センサに対向させて対向壁を設けた例を示す図である。
【図１５】現像剤状態検知センサと対向壁との間にかき混ぜ部材を配置した状態を示す図である。
【図１６】画像形成装置の制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
６３１  現像剤状態検知センサ
６３１２  圧力検知部
６３１３  ダイアフラム
６３１７  駆動カム
６３１８  バイメタル
６３１９  駆動用ダイアフラム
６３３３  かき混ぜ部材
６３６  対向壁
ＣＯＮ  制御回路
【図１】
2006106590.tif 000003
【図２】
2006106590.tif 000004
【図３】
2006106590.tif 000005
【図４】
2006106590.tif 000006
【図５】
2006106590.tif 000007
【図６】
2006106590.tif 000008
【図７】
2006106590.tif 000009
【図８】
2006106590.tif 000010
【図９】
2006106590.tif 000011
【図１０】
2006106590.tif 000012
【図１１】
2006106590.tif 000013
【図１２】
2006106590.tif 000014
【図１３】
2006106590.tif 000015
【図１４】
2006106590.tif 000016
【図１５】
2006106590.tif 000017
【図１６】
2006106590.tif 000018