(57)【要約】【課題】現像剤担持体上の現像剤に照射した光の反射光量によってトナー濃度を測定するに当たって、この現像剤担持体地肌の影響をキャンセルすることのできる画像形成装置を提案する。【解決手段】静電潜像をその外周面に保持させる感光体１１に近接配置され、キャリア及びトナーを主成分とする二成分現像剤を保持して感光体１１へ供給する現像剤担持体２０１と、この現像剤担持体２０１に保持された現像剤に向けて投光する発光部及び現像剤からの反射光を受光する受光部を有する光学的トナー濃度センサ２０７とを現像装置２０に備える画像形成装置において、光学的トナー濃度センサ２０７を、その発光部２０８及び受光部２０９の光軸を現像剤担持体２０１表面の法線方向とは異ならせて配置する。【選択図】        図３
2004184698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像をその外周面に保持させる潜像担持体に近接配置され、キャリア及びトナーを主成分とする二成分現像剤を保持して潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、この現像剤担持体に保持された現像剤に向けて投光する発光部及び現像剤からの反射光を受光する受光部を有する光学的トナー濃度センサとを現像装置に備える画像形成装置において、
上記光学的トナー濃度センサは、その発光部及び受光部の光軸を現像剤担持体表面の法線方向とは異ならせた配置になることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、
現像剤に向かう発光素子と受光素子とが近接配置になることにより、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像形成装置において、
発光素子及び受光素子のそれぞれと接続する投光ファイバ及び受光ファイバを同軸に収容した光ファイバの端部が現像剤に向かう配置になることにより、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わらないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光路中に、光透過性防塵手段を介在させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段からの正反射光を受光しない位置に、受光部を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段は、現像剤担持体に保持された現像剤とは非接触となる位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段の表面を清掃する清掃機構を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項９記載の画像形成装置において、光透過性防塵手段と現像剤担持体に保持された現像剤との間に気流を発生させる装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項７又は８記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段は、現像剤担持体に保持された現像剤とは接触している位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段は、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシに対して垂直に接触する位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段は、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向上流側の斜面に沿って接触する位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段は、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向下流側の斜面に沿って接触する位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記光透過性防塵手段の、現像剤担持体に保持された磁気ブラシからの高さ方向の位置を調整可能にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
測定する現像剤の色に応じた発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
測定する黒色の現像剤に応じて、赤外領域の発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
光学的トナー濃度センサの出力に基づいて、トナー補給の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
光学的トナー濃度センサの出力と、トナー付着量を測定するトナー付着量センサの出力に基づいて、画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
光学的トナー濃度センサの出力と、現像手段に設置されている透磁率センサの出力に基づいて、現像剤の劣化度合を判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の画像形成装置において、
現像剤の劣化度合に応じて、画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二成分現像剤を用いる電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像装置内における現像剤のトナー濃度の制御をより精度よく行うことが可能となる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現像剤として少なくとも磁性キャリアと非磁性トナーとを主成分として含有する二成分現像剤を用いる画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどとして用いられている。かかる二成分現像剤を使用する画像形成装置では、静電潜像をその外周面に保持する潜像担持体に該現像剤を供給して現像する役割を果たす現像装置において、トナー濃度を制御することが、高品位な画質を得るために重要となる。そこで、従来から、この現像装置内における現像剤のトナー濃度を測定するために、種々の研究開発が行われてきた。
【０００３】
この現像剤のトナー濃度を測定する方法としては、潜像担持体に近接配置される現像剤担持体上の現像剤に光を照射し、その反射光量を測定することによる方法が従来から知られている。例えば、特許文献１には、現像剤担持体上に付着したトナーとキャリアの混合物よりなる現像剤に光を照射する光源と、該現像剤からの反射光を受光する受光素子とを備えた現像剤濃度制御装置において、前記現像剤担持体上に前記現像剤が付着しているときに前記光源から前記現像剤に照射された光の反射光を受光したときの前記受光素子からの出力信号と、前記現像剤担持体上に前記現像剤が付着していないときに前記光源から前記現像剤担持体上に照射された光の反射光を受光したときの前記受光素子からの出力信号とに基づいて、前記現像剤のトナーとキャリアとの混合比を検出する現像剤濃度制御装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、現像剤を収容する現像容器に取り付けられ、発光素子と、受光素子と、検知窓とを有し、該現像容器内に回転自在に配設された現像剤担持体上の現像剤の濃度を、反射光量によって検知する現像剤濃度制御装置において、上記発光素子及び受光素子の光軸は、上記現像剤担持体上の法線上に位置し、上記検知窓の上記現像剤担持体と対向する面は、該法線と直交する現像剤濃度制御装置が記載されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、表面に静電潜像が形成される感光体、キャリアとトナーとからなる二成分系の現像剤を担持して前記感光体に近接若しくは接触した現像領域に搬送する現像ロールを有し前記感光体表面に形成された静電潜像を前記現像ロールに担持された前記現像剤中のトナーで現像して前記感光体上にトナー像を形成する現像ユニット、前記現像ロール上に担持された現像剤に光を照射する発光素子と該現像剤から反射された反射光を受光する受光素子とからなり、該受光素子が、前記現像ロール上の現像剤で反射して前記現像ロールの回転軸を含む平面に含まれる光軸に沿って反射してきた光を受光する位置に配備されるとともに、該発光素子が、該発光素子から前記現像ロールに向けて照射される光の光軸が前記平面に含まれる位置に配備されてなる、該現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度センサ、および前記トナー濃度センサによるトナー濃度測定結果に基づいて、形成される画像に影響を及ぼす画像形成条件を制御する制御手段を備え、前記感光体上に形成されたトナー像を最終的に所定の画像記録材上に転写して定着することにより該画像記録材上に画像を形成する画像形成装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−３１３４９５号公報
【特許文献２】
特開平０７−１８１７９６号公報
【特許文献３】
特開２００１−０６６８７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特許文献１に記載されている現像剤濃度制御装置では、現像剤担持体上に現像剤がない場合の反射光量を参照値としてあらかじめ取得しておいた上で、現像剤がある場合の反射光量の値を計測することによって、トナー濃度を求めている。このような濃度測定法を採る理由は、現像剤担持体上に形成される現像剤層の密度の関係によって現像剤担持体地肌の色味等が反射光量に影響を及ぼすことが避けられないため、この地肌の影響を除去するようにリファレンスを取る必要があったのだと考えられる。そのため、特許文献１に記載の濃度測定装置では、現像剤担持体の地肌からの反射光量をあらかじめリファレンスとして測定し、測定データから減算するという余分な作業をせざるを得ないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の装置では、センサの発光素子及び受光素子の光軸が現像剤担持体の法線上に位置し、かつ、検知窓の面が該法線と直交するものである。特許文献２に記載されたセンサの配置は、最も一般的なものだと考えられるが、このようにセンサの光軸が現像剤担持体の法線と一致していると、例えば磁気ブラシ上で現像剤を検知した場合には、現像剤担持体の地肌まで検知され易いという問題は依然として残されていた。そのため、現像剤のトナー濃度を正確に求めるには、やはり現像剤担持体の地肌からの反射光量をあらかじめリファレンスとして測定するなどの作業を行う必要があった。
【０００９】
更に、特許文献３に記載の装置においては、トナー濃度センサを構成する発光素子及び受光素子の光軸について、センサの光軸と現像剤担持体の回転軸が同一平面内に位置するようにしている。この特許文献３に開示の考え方によれば、該平面内では光軸を多少の角度変動させることも考えられるため、磁気ブラシ部にセンサ光を照射する場合であっても現像剤担持体の地肌の影響を軽減することが可能である。とはいえ、センサの発光素子は、現像剤担持体の回転軸上に投光していくことから、受光する反射光は依然として地肌の影響を受けやすいことには変わりない。
【００１０】
そこで、この発明は、上述した問題を有利に解決するものであり、現像剤担持体上の現像剤に照射した光の反射光量によってトナー濃度を測定するに当たって、この現像剤担持体地肌の影響をキャンセルすることのできる画像形成装置を提案することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像形成装置は、静電潜像をその外周面に保持させる潜像担持体に近接配置され、キャリア及びトナーを主成分とする二成分現像剤を保持して潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、この現像剤担持体に保持された現像剤に向けて投光する発光部及び現像剤からの反射光を受光する受光部を有する光学的トナー濃度センサとを現像装置に備える画像形成装置において、
上記光学的トナー濃度センサは、その発光部及び受光部の光軸を現像剤担持体表面の法線方向とは異ならせた配置になることを特徴とする。
【００１２】
かかる画像形成装置においては、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向であることが好適である。具体的には、現像剤に向かう発光素子と受光素子とが近接配置になること、または、発光素子及び受光素子のそれぞれと接続する投光ファイバ及び受光ファイバを同軸に収容した光ファイバの端部が現像剤に向かう配置になることにより、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向を、略同一方向にすることができる。
【００１３】
また、この発明の画像形成装置においては、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わらない構成、又は、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わる構成にすることができる。
【００１４】
さらに、この発明では、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光路中に、光透過性防塵手段を介在させることができる。かかる光透過性防塵手段からの正反射光を受光しない位置に、受光部を配置することは好ましい。
【００１５】
この光透過性防塵手段を、現像剤担持体に保持された現像剤とは非接触となる位置に配置する場合には、光透過性防塵手段の表面を清掃する清掃機構を設けること、また、光透過性防塵手段と現像剤担持体に保持された現像剤との間に気流を発生させる装置を設けることができる。
【００１６】
一方、光透過性防塵手段を、現像剤担持体に保持された現像剤とは接触している位置に配置する場合には、光透過性防塵手段が、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシに対して垂直に接触する位置に配置されること、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向上流側の斜面に沿って接触する位置に配置されること、又は現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向下流側の斜面に沿って接触する位置に配置されることの、いずれの場合も適合する。そして、この光透過性防塵手段の、現像剤担持体に保持された磁気ブラシからの高さ方向の位置を調整可能にすることは、より望ましい。
【００１７】
また、この発明の画像形成装置においては、測定する現像剤の色に応じた発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることが有利であり、特に、黒色の現像剤のトナー濃度を測定するときには、赤外領域の発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることができる。
【００１８】
また、この発明の画像形成装置においては、この発明に従う光学的トナー濃度センサの出力に基づいてトナー補給の制御を行うこと、光学的トナー濃度センサの出力とトナー付着量を測定するトナー付着量センサの出力に基づいて画像形成条件を変更すること、光学的トナー濃度センサの出力と現像手段に設置されている透磁率センサの出力に基づいて現像剤の劣化度合を判定することができ、更に、この現像剤の劣化度合に応じて、画像形成条件を変更することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に従う画像形成装置の一例を概略図で示す。同図に示す乾式二成分現像方式の画像形成装置において、システムとしては４連タンデム型中間転写方式のフルカラー複写機の例を図示している。しかし、この図１は、この発明に従う画像形成装置の代表例として示しているものであり、よってこの発明の画像形成装置は、図１に示した例に限定されるものではなく、例えば、乾式二成分現像方式のものあればそれ以外（転写等）の方式は特に限定されない。
【００２０】
画像形成装置１の内側に、静電潜像をその外周面に保持させる潜像担持体として、複数の感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂが装着されている。各感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂは、それぞれの感光体の表面上にイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色に対応するトナー像を形成するために設けられている。各感光体には、それぞれに対応する感光体の表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電装置１２が付設されている。この帯電装置１２には、感光体の表面に接触する帯電部材としての周知の例えば帯電ローラを備えている。
【００２１】
感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂの上方には、露光手段として書き込み装置１３が配置されている。この書きこみ部は、ＡＤＦ１４などにより複写機内に導入された紙を、スキャナ部１５により走査して得られた複写しようとする画像データに基づいて、感光体に向けて光照射を行い、感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂの表面上に静電潜像を形成させるのものである。
【００２２】
各感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂの回転方向における露光部よりも下流側には、現像装置２０が近接配置されている。現像装置２０は、複数色、例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各トナー及びキャリアを有する二成分現像剤を、各感光体上に形成された静電潜像に供給して、それぞれの色の静電潜像を現像するものである。
【００２３】
感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂの下方には、トナー像担持体として転写部材の役割を果たす中間転写ベルト１６が複数のローラに架け渡されて周回可能に設けられている。この中間転写ベルト１６は各感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂの表面と接触しており、この中間転写ベルト１６を挟んで感光体のそれぞれと対向配置になる一次転写ローラ１７により背面から押圧することで、現像されたトナー像を感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂから中間転写ベルト１６へ転写させるものである。
【００２４】
各感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂの回転方向における一次転写ローラの下流側には、感光体クリーニングユニット１８及び除電装置としてのクエンチングランプ１９が、各感光体に対して設けられている。
【００２５】
中間転写ベルト１６の下方には、複数のローラが設けられて記録紙の搬送経路が形成されている。これらのローラのうち、中間転写ベルト１６の走行経路の下端部に当たる位置に設けられ、中間転写ベルト１６のガイドローラ２１と対になって該ベルトを挟持するものが二次転写ローラ２２である。この二次転写ローラ２２とガイドローラ２１との間に送給された記録紙にトナー像が圧着されて転写される。その搬送経路の先には、定着ユニット２３が設けられており、紙に転写された像を溶融定着する役割を果たす。図１における装置本体１の左側には排紙トレイ２４が設けられ、定着ユニットを経た記録紙が案内される。
【００２６】
記録紙の搬送経路の一部として、二次転写ローラ２２の下方には、両面画像形成用の経路が設けられている。すなわち、転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成、定着されてから転写紙をスイッチバックローラ２５により反転ユニットの反転搬送経路に搬送させ、次いでスイッチバックローラ２５を逆回転させることで転写紙を再給紙搬送経路に導き、これによりスイッチバック搬送することで紙の表裏が反転されるようにし、次いでこれを中間転写ベルト１６と二次転写ローラ２２との間に形成される転写部へと再搬送するものである。
【００２７】
かかる両面画像形成用の経路が形成された領域の下方には、サイズの異なる転写紙が収容可能な給紙トレイ２６、２７が配置されている。これらの給紙トレイに収容されている転写紙を１枚ずつに分離して給送するためのピックアップローラ２８、分離された転写紙を二次転写ローラ２２に向けて送給するための給紙ローラ２９、搬送ローラ３０が設けられている。
【００２８】
この図１に示す画像形成装置における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、感光体周辺・中間転写ベルト周辺・給紙搬送経路等にある各ローラは回転し始め、下部の給紙トレイ２６又は２７からは記録紙の給紙が開始される。各感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂは帯電装置１２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１３から照射される書込光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１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂは、乾式二成分方式の現像装置２０において各色の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に示す画像形成装置においては感光体及び現像装置が各４個設けられてあり、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体上に現像されることになる。感光体１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ及び１１ｂ上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１６との接点において、感光体に対向して設置された一次転写ローラ１７に印加される転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１６上に転写される。この転写動作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１６上にフルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト１６上に形成されたフルカラートナー像は、レジストローラ３１でタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙に転写される。この時、二次転写ローラ２２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転写が行われる。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２３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。片面プリントの場合には、記録紙はそのまま直線的に搬送されて排紙トレイ２４へ搬送される。
【００２９】
両面プリントの場合には、搬送方向を下向きに変えられ、二次転写ローラ２２や定着ユニット２３の下方に設けられた用紙反転領域へ搬送されていく。用紙反転領域においては、記録紙はスイッチバックローラ２５の逆回転により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転領域を出ていく。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方向には戻らず、再給紙経路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ように二次転写ローラ２２部においてトナー像を転写されて、定着ユニット２３を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。
【００３０】
また、各部の動作を最後まで説明すると、一次転写ローラ１７を通過した感光体表面は、一次転写後の残余トナーが存在している。この残余トナーは感光体クリーニングユニット１８によって除去される。その後、クエンチングランプ（ＱＬ）１９によって感光体の表面は一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。また、二次転写部を通過した中間転写ベルト１６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ため、こちらも中間転写ベルトクリーニングユニット３２によってこれを除去され、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のである。
【００３１】
図２には、この発明が適用される現像装置２０の一例を示す。感光体１１に近接配置された現像剤担持体２０１は、現像ローラ２０２の外側に回転可能な非磁性スリーブ２０３を設けてなる。この現像剤担持体２０１から適当な間隔を空けてドクターブレード２０４が配置され、また、現像装置２０内には、２本の攪拌・搬送スクリュー２０５ａ、２０５ｂが設けられて、現像装置２０内に収容された現像剤を現像装置手前側と奥側とで往復循環させるようにしている。
【００３２】
かかる現像装置２０に収容された非磁性トナーと磁性キャリアを主成分として含む二成分現像剤は、攪拌・搬送スクリュー２０５、２０６により現像剤担持体２０１へ向けて搬送される過程で摩擦により帯電する。この現像剤の一部が現像ローラ２０２に設けられたマグネットの働きによって、回転する現像スリーブ２０３上に汲み上げられて、ブラシ状に付着する。このようにして現像担持体２０１の外周面上に付着した二成分現像剤は、現像剤担持体２０１の外周面から所定の間隙を空けて配置されたドクターブレード２０４で総量を規制されつつ、現像担持体２０１の回転に伴って感光体１１との接触部へ搬送される。
【００３３】
従来の一般的な現像装置においては、現像装置内の現像剤トナー濃度は、図２に示されるように攪拌・搬送スクリュー２０６近傍の奥側端部に設置される透磁率センサ２０６で測定されていた。これに対し、この発明においては、現像剤担持体２０１近傍でかつ、ドクターブレード２０４よりも下流側に設置した光学式トナー濃度センサ２０７で測定することとしている。かような位置に設けた光学式トナー濃度センサ２０７でトナー濃度を測定することにより、現像領域に供給される直前の現像剤のトナー濃度を測定することができるので、実際の現像に使用される現像剤のトナー濃度が分かるという利点がある。この点、従来の透磁率センサが設置されている位置では、現像領域と離れた場所の現像剤が検知対象となっているので、実際に現像に用いられる現像剤のトナー濃度とは多少のズレが生じていると考えられる。
【００３４】
図３には、この発明の実施の形態１の説明図を示す。現像装置内の現像剤担持体２０１上には現像剤層４０が形成されている（実際は磁気ブラシも形成されているが、この図では省く）。この現像剤担持体２０１近傍に、光学的トナー濃度センサが配設されることは、図２に従って既に説明したところである。この光学的トナー濃度センサについて、現像剤４０に向けて投光する発光素子２０８及び現像剤からの反射光を受光する受光素子２０９の光軸（図中、矢印で示す。）を、現像剤担持体表面の法線方向とは異ならせた配置にしたことが、この発明の実施の形態１の特徴である。このように、発光素子２０８及び受光素子２０９の光軸が、現像剤担持体２０１表面の法線方向と一致しないように発光素子２０８及び受光素子２０９を設置することの意味は、発光素子の投光軸にしても受光素子の受光軸にして、現像剤担持体表面の法線方向と一致している場合には、現像剤の磁気ブラシ位置を検知するときに現像剤担持体２０１の地肌が検知されてしまう可能性が非常に高いからである。仮に現像剤担持体の地肌を受光素子が検知してしまうと、現像剤からの反射光量に対してオフセット成分となってしまう。そのため、従来の技術で既に説明したように、地肌からの反射光量をリファレンスとして測定した上で、測定データから減算しなければならないという作業が生じる。この余分なデータ処理作業及びリファレンスを取るための制御動作を省くために、この発明の実施の形態１では、法線に一致しないようにセンサ投受光軸を設定するのである。
【００３５】
この発明の実施の形態２においては、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向であることを特徴とする。このように、投光軸と受光軸とを略同軸とすることの意味は、効率よく反射光量を得るためである。すなわち、現像剤層は粉体で構成されているため、マクロに見たら拡散面である。また現像剤磁気ブラシ部においては、拡散面というよりも激しい凸凹面と言える。このような面に法線に一致しない方向から、すなわち、斜め方向から光を照射した場合には、照射方向に反射していく光量が最も多いことが実験的に分かっている。よって、実施の形態２において投光軸と受光軸とを略同軸とすることによって、センサ感度として最大となることが可能となる。また、投光部と受光部とを必要以上に離さない構成となるため、センサとしてもコンパクトに設計でき、省スペースになるという利点もある。
【００３６】
なお、”略同軸”という言葉の意味は、発光素子と受光素子とは、物理的に完全に同じ位置には設置できないので、できる限り近い位置に設置するという意味である。また、この発明では、発光素子及び受光素子を現像剤担持体上の現像剤に向けて直接的に配置する代わりに、投光ファイバと受光ファイバの端部を現像剤に向けて配置するとともに、これらの光ファイバの他方の端部に発光素子及び受光素子を接続したセンサを用いることができるが、かかるセンサに用いられる光ファイバのうち、同軸ファイバと言われるものは、大概は投光ファイバと受光ファイバが単純に同じチューブの中に並べて通されているものであるので、こういう同軸ファイバを用いる場合も、実施の形態２における略同軸に該当する。
【００３７】
この発明の実施の形態３は、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向にする具体的手段として、現像剤に向かう発光素子と受光素子とが、近接配置になることを特徴とする。図４を用いて、この発明の実施の形態３を説明する。
【００３８】
図４に示す構成では、発光素子２０８と受光素子２０９とを近接して配置することにより、光軸を略同軸としている。発光素子と受光素子の大きさがかなり小さく、近接配置しても投受光軸の相違が１０°以内程度に収まる場合には、このような実施の形態３の構成にするのが有利である。小さい発光素子と受光素子ならばセンサヘッドもかなり小さくできるし、現像装置内で取り回すのは電気配線のみなので設置自由度が高いからである。
【００３９】
また、この発明の実施の形態４では、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸の方向が、略同一方向にする具体的手段として、発光素子及び受光素子のそれぞれと接続する投光ファイバ及び受光ファイバを同軸に収容した光ファイバの端部が現像剤に向かう配置にしている。図５を用いて、この発明の実施の形態４を説明する。
【００４０】
図５は、現像剤層４０とは近接していない位置に設けた発光素子２０８と受光素子に対して同軸の光ファイバ２１０を接続し、その光ファイバ２１０を現像剤４０に向けて配置することにより、光軸を略同軸とする構成である。この構成は、発光素子及び受光素子の大きさが大きいなどの理由でこれらの素子を近接させたとしても、略同軸の構成とすることが難しい場合に有効である。この場合は、発光素子と受光素子を検知部位から離れて設置し、光ファイバを用いて検知部位に投光、反射光を受光することにより機能を達成する。
【００４１】
これら実施の形態３及び４における具体例を、図６及び図７を用いてそれぞれ説明する。図６は実施の形態３、すなわち、現像剤担持体近傍へ直接的に発光素子＆受光素子を現像剤担持体表面の法線方向からずらして設置する場合に関して、これらの素子を含むセンサヘッド構成を示している。図６（ａ）は充分に小さい発光素子２０８ａと受光素子２０９ａを用いて直接近接配置した例である。また、他の例として図６（ｂ）では、発光素子及び受光素子の大きさが大きい場合などように、図６（ａ）に示す配置では略同軸の構成が困難な場合の例を示す。この図６（ｂ）では、発光素子２０８ｂ及び受光素子２０９ｂの光路の途中に反射板２１２を置いて光路を屈折させている。これにより、現像剤に向かう側の光路で略同軸を達成するとともに、発光素子及び受光素子の配置の自由度を高めることができる。これら図６に示す例の場合は、現像剤担持体近傍に、それぞれ筐体２２０ａ、２２０ｂに入ったセンサヘッドが設置されることになる。
【００４２】
図７は、実施の形態４、すなわち、図５に示したように現像剤担持体から離れた位置にセンサアンプ２１１（発光素子、受光素子内蔵）を設置し、該センサアンプ２１１に接続された同軸ファイバ２１０端部の、現像剤に向かう方向を現像剤担持体の法線からずらして設置する場合に関して、その同軸ファイバの例を断面図で示している。図７（ａ）の同軸ファイバ内２１０ａには投光ファイバ２１３ａと受光ファイバ２１４ａが並んで収納されており、完全な同軸ではなく略同軸である。このような投受光ファイバはセンサ関連では一般的に良く用いられる。この他の例としては図７（ｂ）に示した同軸ファイバ２１０ｂでは、中央に投光ファイバ２１３ｂが通っており、その周囲に受光ファイバ２１４ｂが複数本設置されているものであり、真の同軸に近い構成である。このような構成の同軸ファイバを用いることにより、投光軸周辺に反射してくる光の受光効率を高めることが可能となる。
【００４３】
次に、この発明の実施の形態５においては、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わらないことを特徴とする。かかる構成を図８を用いて説明する。光学的トナー濃度センサのセンサヘッド２２０（同軸光ファイバの端部の場合でも同様）は、現像剤担持体２１０近傍に設置され、その発光素子と受光素子は、それらの光軸を含む面が現像剤担持体２１０の回転軸方向に並行になるように配置されている。かつ、その向き（光軸）は現像剤担持体２０１の回転軸方向に向かないように設置されている。このように設置することにより、図１０に示すように現像剤磁気ブラシ４０ａの斜め方向からセンサ光を当てることが可能になり、よって現像剤担持体の地肌からの反射光の影響を効果的に排除できるようになる。これに対して、従来技術のように投受光軸を含む面が現像剤担持体回転軸方向に含まれている場合には、現像剤磁気ブラシを真上から検知することになり、現像剤担持体地肌を検知してしまう可能性が高まっていた。これを回避することが実施の形態５の目的である。かかる実施の形態５の構成においては、仮に、図１０に示したセンサ光が現像剤磁気ブラシの間を僅かにすり抜けたとしても、その透過先には平坦部の現像剤層（現像剤担持体地肌は見えない）が存在しているので、結局のところ現像剤担持体地肌の影響は受けない。したがって、実施の形態５の構成では、公知例でよく見かける”現像剤担持体地肌からの反射光量をリファレンスとして取る”等の作業を行わなくても良いことになる。なお、図８に示す構成は、先に説明した実施の形態１〜４のいずれの構成においても実現することが可能である。
【００４４】
次に、この発明の実施の形態６においては、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わることを特徴とする。かかる構成を、図９を用いて説明する。この実施の形態６の基本的な考え方は前に述べた実施の形態５と同じで、図１０のような検知方法や実施の形態１〜４に対して適用できることも同様である。異なる点としては、投受光軸を含む面が現像体担持体２０１の回転軸と交わることである。このように、センサヘッド２２０からの投受光軸が現像体担持体の回転軸に交差するということは、図１０においては投光軸、受光軸がが図中で一致せず、縦方向に分離していることになる（図示せず）。そのため、センサ出力の安定性の観点からは、実施の形態６の構成に比べて、先に説明した実施の形態５の構成のほうが、より優れているとも考えられる。とはいえ、実施の形態６の構成によれば、設置方向について制約がなくなるので、空きスペースの効率的な利用が可能となる点で有利である。
【００４５】
次に、この発明の実施の形態７においては、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光路中に、光透過性防塵手段を介在させたことを特徴とする。光透過性防塵手段は、センサの投受光面が汚れるのを防止するために設置されるものである。この光透過性防塵手段は、先に説明した、発光素子及び受光素子を内在させたセンサヘッドを用いた例であれば発光素子、受光素子自体の汚れを防止することができ、また、同軸光ファイバを用いた例であれば、光ファイバ表面が汚れることを防止することができる。図１１に、かかる構成の一例を示す。光透過性防塵手段としては、例えばガラスがあり、図１１では、防塵ガラス２２１をセンサヘッド２２０内の発光素子２０８及び受光素子２０９に近接して設けている。
【００４６】
このように、光透過性防塵手段を設けることにより、光透過性防塵手段それ自体が汚れることはあっても、光透過性防塵手段を汚れの付きづらい形状・表面状態、若しくは汚れの落としやすい形状・表面状態等にする工夫が実現し易く、また、後述するように汚れの付着防止又は付着した汚れの清掃する手段を設ける工夫を実現し易いので、発光素子、受光素子やファイバ自体に汚れ対策を講ずるよりは格段に対処しやすくなる。
【００４７】
次に、この発明の実施の形態８においては、前述した光透過性防塵手段を設けた場合において、この光透過性防塵手段からの正反射光を受光しない位置に、受光部を配置したことを特徴とする。図１１に示したセンサヘッド２２０では、防塵ガラス２２１から反射されてくる正反射光を受光しないような位置に発光素子２０８及び受光素子２０９が配置されている。すなわち、防塵ガラス２２１からの正反射光は、トナー表面からの反射光よりもかなり強く、そのため、防塵ガラス２２１からの正反射光を受光素子が受光してしまうと正常なセンサ出力が全く得られなくなってしまうおそれがある。よってこれを避けるべく、受光素子２０９の配置に工夫を講ずる。具体的には、受光素子の光軸を防塵ガラス表面の法線方向から傾斜させることがある。どの程度傾斜させるのかは、発光素子からの投光スポット径なども関わってくるので一概には言えない。もっとも、図１１に示すように、受光素子と防塵ガラスとを同じ象限になるように設置するのが最も妥当な方法である。
【００４８】
次に、この発明の実施の形態９では、光透過性防塵手段は、現像剤担持体に保持された現像剤とは非接触となる位置に配置されることを特徴とする。かかる構成は、トナーの飛散があまり発生しない現像装置において有効である。防塵ガラスといった光透過性防塵手段を現像剤に接触させないことにより、防塵ガラスがトナーによって汚れることを極力防ぎ、かつ、突発的なトナー飛散などによりセンサの発光部、受光部が汚れることを防止することができる。具体的には、図８及び図９に示したように、センサヘッド２２０（若しくは同軸ファイバ＋防塵ガラスのセット）を現像剤担持体２０１から少し離れた所に設置し、そこから現像剤層のトナー濃度を検知する。
【００４９】
次に、この発明の実施の形態１０においては、前記光透過性防塵手段の表面を清掃する清掃機構を設けたことを特徴とする。防塵ガラス等のような光透過性防塵手段を、現像剤担持体に保持された現像剤とは非接触となる位置に配置させる場合においては、現像剤担持体から飛散してくるトナーで該防塵ガラスの表面が汚れてしまうことが考えられる。そこでこのガラス表面を清掃する清掃機構を設置するものである。清掃機構の一例を図１２に示す。センサヘッド２２０表面に防塵ガラス２２１の防汚カバー２３０が設置されており、この防汚カバー２３０の裏側（防塵ガラス側）にフェルト等の素材による清掃部材２３１が装着された構成となっている。防汚カバー２３０はこのセンサを動作させる時のみ開くものとし、センサの動作停止時には余計な汚れを付着させないために閉じて防塵ガラス２２１を覆うようになっている。この開閉動作時に、防汚カバー裏側に設置されている清掃部材２３１で防塵ガラス２２１表面を清掃させるようにしている。したがって、発明の実施の形態１０の構成により、限定された時間しか防塵ガラス２２１をトナーにさらさず、かつトナーが付着した時にはカバー閉動作によって直ちに清掃するので、防塵ガラス２２１は常にクリーンな状態に保たれることになる。
【００５０】
防塵ガラスに汚れが付着するのを防止する別の手段として、この発明の実施の形態１１では、光透過性防塵手段と現像剤担持体に担持された現像剤との間に、気流発生装置を設ける。図１３に、かかる気流発生装置により防塵ガラスと現像剤の間に気流を作り、防塵ガラスに汚れが付着しづらくした構成の一例を示す。同図においては、防塵ガラスが付設されたトナー濃度センサ２０７を挟むように、吹き出し気流と吸い込み気流をそれぞれ発生させるノズル２３２及び２３３を設け、これらのノズルにより防塵ガラスと現像剤層の間の空間に常に気流を生じさせるようにしている。かかる構成により現像剤層より飛散してくるトナー粒子は、トナー濃度センサ２０７の防塵ガラスに付着することなく吸い込みノズルに吸い込まれるので、防塵ガラスの汚れを防ぐことができる。
【００５１】
また、図１３に示す構成では気流発生装置としてノズルを独立して設けているが、これらのノズルの配置が難しい場合には、図１４に示すような別の構成も考えられる。すなわち、図１４に示す構成では、気流を防塵ガラス表面近傍のみに生じさせる構成であり、そのためにセンサ筐体２２０の防塵ガラス２２１の両端に、気流吹き出し口２３４と吸い込み口２３５を設置し、これらの吹き出し口と吸い込み口にエアー供給用及び排出用の管２３６をそれぞれ接続することにより、防塵ガラス２２１の表面にエアカーテンを作るようにしている。図中に気流を矢印で示す。かかる構成により、飛散トナーを吸い込むと言うよりは、飛散トナーを防塵ガラス表面に近づけない効果が発揮される。また、この図１４に示す構成ならば、エアを通す管２３６はセンサのハーネス若しくは同軸ファイバに束ねて設置することができるので、スペース的にも利点があるし、構成部品も大がかりにはならないのでコスト的にも有利となる。
【００５２】
また、気流を発生させる別の例として、先に図１４に示した構成によりエアカーテンを作る代わりに、図１５のような吹き出し気流で飛散トナーの付着を防止しても良い。すなわち、図１５に示した例では、エアの吹き出し部２３７を防塵ガラス２２１の四方に設け、気流が防塵ガラス２２１の各端部から中央部に向けて吹き出すようになっている。中央部でぶつかった気流は、図中に矢印で示すように、防塵ガラス２２１に向かう方向と逆方向の、該ガラス面から離れるような垂直方向の気流となるので、センサー筐体２２０に近傍に飛散してきたトナーを吹き飛ばす効果が発揮される。なお、図１３〜１５で説明した気流発生装置においては、いずれの例においても気流を発生させる手段としてはファンなどの一般的な手段で構わない。
【００５３】
次に、この発明の実施の形態１２においては、光透過性防塵手段は、現像剤担持体に保持された現像剤とは接触している位置に配置されることを特徴とする。すなわち、この実施の形態１２は、トナーの飛散が顕著に発生する現像装置において有効な手段である。かようにトナーの飛散が顕著に発生する現像装置では、光透過性防塵手段（防塵ガラス）を現像剤と非接触の位置に配置した場合に、飛散トナーにより当該光透過性防塵手段が汚れ易い。そこで、いっそのこと防塵ガラスを現像剤に接触させて設置することにより、ガラス表面に付着するトナー汚れを常に現像剤で掻き取るようにしたものである。かかる構成によれば、防塵ガラス表面がトナーで汚れることは避けられないが、検知したい現像剤が防塵ガラス面を摺擦することでトナー汚れと置換して常に防塵ガラス表面に現れていることになるので、トナー濃度測定は正確に行うことができる。
【００５４】
実施の形態１３では、光透過性防塵手段を、現像剤担持体に保持された現像剤とは接触している位置に配置する具体例として、現像剤磁気ブラシに対して垂直に接触することを特徴とする。かかる構成を図１６に示す。現像剤担持体２０１に設置されるマグネットにより現像剤磁気ブラシが形成され、その現像剤磁気ブラシに対して防塵ガラス２２１が垂直上方から接している。防塵ガラス２２１は現像剤磁気ブラシに接する任意の高さ位置で固定することができ、回転していく現像剤磁気ブラシで防塵ガラス２２１摺擦していく構成になっている。現像剤４０が防塵ガラス２２１に接することで、その表面にはトナーが随時付着するが、このガラス表面を現像剤磁気ブラシで摺擦することにより随時清掃することになる。センサヘッド２２０及びそれに設けた防塵ガラスの設置高さは、清掃効率の良い高さに固定するのが好適である。
【００５５】
次に、発明の実施の形態１４では、光透過性防塵手段を、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向上流側の斜面に沿って接触する位置に配置することを特徴とする。また、実施の形態１５では、この光透過性防塵手段を現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向下流側の斜面に沿って接触する位置に配置することを特徴とする。これらの実施の形態の具体例をそれぞれ図１７及び図１８に示す。
【００５６】
現像剤磁気ブラシは、現像剤担持体２０１内部に固定配置されているマグネットによる磁力線分布に沿って形成される。よって現像剤は、磁力線が現像剤担持体表面に対して直交する方向に近づいていく位置で隆起し、完全に直交する位置で垂直な磁気ブラシとなり、それを過ぎた位置では次第に低下することになる。よって、この直交位置の回転方向上流側、下流側においては磁気ブラシが立ち上がったり立ち下がったりする斜面が形成されており、これに沿う形で防塵ガラス２２１を設置するものである。このような斜面に沿った位置に防塵ガラス２２１を設置することの利点としては、飛散トナーの発生低減が挙げられる。すなわち、先に図１６を用いて説明した、磁気ブラシの垂直上方から防塵ガラスを当接する、実施の形態１３の構成が最も基本的な設置位置ではあるが、かかる位置に防塵ガラスを固定した場合、磁気ブラシが防塵ガラスに接する時点、若しくは離れる時点において、磁気ブラシが防塵ガラスを叩いたり、防塵ガラスによって抑えられていた磁気ブラシがはねることによって、磁気ブラシ中のトナー粒子の飛散を促進してしまうという虞れがある。そこで実施の形態１４においては、かかる不具合を回避すべく、磁気ブラシの立ち上がりに沿って防塵ガラスを設置するものであり、これにより磁気ブラシが防塵ガラスを勢いよく叩くことを回避できる。また、実施の形態１５においては、磁気ブラシの立ち下がりに沿って防塵ガラスを設置することにより、抑えられていた磁気ブラシがはねることを回避できる。このようにしてトナー飛散の抑制を行うことができる。
【００５７】
また、この発明の実施の形態１６においては、光透過性防塵手段の、現像剤担持体に保持された磁気ブラシからの高さ方向の位置を調整可能にしたことを特徴とする。すなわち、図１９に示すように、センサヘッド２２０が移動式センサヘッド固定部材２４０に固定されており、この固定部材２４０を図示しない昇降手段と接続することにより、防塵ガラス２２１を上下動可能としている。上下動させるための昇降手段としては、偏心カムで揺動させたりすることが一般的に考えられるが、その方式は問わない。この実施の形態１６において、光透過性防塵手段（防塵ガラス）を上下動させる理由を説明する。現像剤は使用しているうちにその特性が変化してしまい、特に帯電能力特性値であるＱ／Ｍ値が変動してしまうことが知られている。これにより現像能力も影響を受けてしまうのであるが、Ｑ／Ｍ値の変動により防塵ガラスに対するトナーの付着特性も影響を受けてしまうことが容易に考えられる。すなわち、帯電能力が高くなれば静電的付着力が増して防塵ガラスにトナーが付着し易くなるし、逆ならば付着力は減る。したがって、現像剤の帯電能力が増した場合には、磁気ブラシによる清掃力を高めないと防塵ガラス上に付着したトナーが除去できないという問題が生じる。そこで、実施の形態１６では、この問題点を解決するために、光透過性防塵手段の、現像剤担持体に保持された磁気ブラシからの高さ方向の位置を調整可能にしたものである。なお、図１９においては、防塵ガラス２２１を磁気ブラシに対して垂直に上方から当接させた例を示しているが、これは一例であって、例えば図１７や図１８に示したように防塵ガラスを磁気ブラシの斜面に沿って当接させたものに適用させても構わない。
【００５８】
次に、この発明の実施の形態１７においては、測定する現像剤の色に応じた発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることを特徴とする。図２０には、カラー現像剤からの反射光の典型的な分光スペクトルを示してある。カラー現像剤は、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４色で構成されているのが通常であり、各色の典型的な分光反射率分布はこの図２０のとおりである。各色ごとに反射率の大きい波長領域が決まっており、その反射率の大きい波長の光を検知に用いることで感度の良い測定を行うことができる。具体的には、シアン剤には青色領域（４７０ｎｍ近辺）の光、マゼンタ剤には赤色領域（６００ｎｍ台）の光、イエロー剤には緑〜赤色領域（５００〜７００ｎｍ）の光が適している。もちろん、現像剤の種類によって少しずつ反射光のスペクトルが異なってくるので、各現像剤によって最適な波長を選択するのが最も良い。このようにして、発光素子の発光波長と受光素子の感度波長を、測定する現像剤の色によって変化させることにより、感度の良いトナー濃度測定を行うことができる。
【００５９】
また、黒色の現像剤のトナー濃度を測定する場合には、赤外領域の発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることができる（実施の形態１８）。かかるブラックの現像剤に関しては、可視光領域の反射光がほとんどないので、可視光領域でその反射光を検知するのは非常に困難である。ただし、場合によっては赤外領域で検知可能な場合がある。詳述すると、現像剤は通常、キャリアとトナーとの二成分で構成されており、反射光によるトナー濃度測定は両者の反射率の差を利用していることになる。ここに、キャリアは通常黒っぽくて、可視光領域の光をあまり反射しないのに対して、カラー現像剤（イエロー、マゼンタ、シアン）におけるトナー粒子は、その色に応じて可視光領域の特定波長の光を反射する。かかる反射率の差によりトナー濃度を測定することができる。しかし、ブラック剤においては、トナーが黒色なので、黒っぽいキャリアと混ぜてもほとんど光を反射しないということになってしまう。もっとも、トナーはそのベースが樹脂で構成されている場合が多く、またキャリアの表面コート層も樹脂で構成されている場合が多い。樹脂には赤外領域において、吸収帯域が存在する場合が考えられる。よって、このような帯域の光を利用すると、キャリアとトナーとの表面からの反射光が大きく異なる可能性があり、これによりトナー濃度を測定できる可能性がある。このように、発光素子の発光波長及び受光素子の感度波長として赤外領域を利用することにより、ブラック剤においても反射光検知でトナー濃度測定が可能になり得る。
【００６０】
次に、この発明の実施の形態１９においては、光学的トナー濃度センサの出力に基づいて、トナー補給の制御を行うことを特徴とする。このように光学的トナー濃度センサの出力によってトナー補給制御を行うことにより、トナー濃度の誤検知によるトナー過補給などの制御エラーを引き起こす可能性が格段に減少できる。
【００６１】
図２１は、現像剤劣化に伴う光学的トナー濃度センサと透磁率センサ（Ｔセンサ）の出力推移の典型例である。透磁率センサの出力が現像剤劣化に伴って変化してしまうことは一般的に知られており、このため透磁率センサは常に補正をかけながら実機内で使用している。これに対し、光学的トナー濃度センサは、現像剤劣化による影響を受けないという実験結果を得ている。これにより、全くセンサ補正をかけることなしに常にトナー濃度を正確にモニタできることになる。この点で光学的トナー濃度センサの出力に基づいてトナー補給の制御を行うことは、透磁率センサの出力に基づいてトナー補給の制御を行う場合よりも確実性、信頼性の観点で優れているといえる。
【００６２】
次に、この発明の実施の形態２０においては、光学的トナー濃度センサの出力と、トナー付着量を測定するトナー付着量センサの出力に基づいて、画像形成条件を変更することを特徴とする。図２２及び図２３には、実機内におけるトナー付着量センサ（Ｐセンサ）の設置位置の例を示してある。図２２に示す例はトナー付着量センサ２５０を、最も一般的な位置である、潜像担持体（感光体）１１に近接設置してある例である。感光体１１上に形成された静電潜像は、現像スリーブ２０３上に乗って搬送されてくる現像剤によって現像され、その直後にあるトナー付着量センサ２５０によって、その反射光強度を測定することによりトナー付着量が測定される。その後、該トナー像は中間転写体なり記録紙なりに転写されていくことになる。
【００６３】
かようなトナー付着量センサが設けられた画像形成装置において、現像される静電潜像として、潜像電位の管理された測定用トナー付着量パターンを用意しておくと、そのトナー付着量パターン上に現像されるべきトナー付着量は予め想定された量になる。しかし、トナー付着量センサによって測定されるトナー付着量が、想定されたトナー付着量範囲から外れてしまうことがある。この場合にどういう制御を行うべきかというと、
▲１▼トナー濃度が正常か否か調べ、正常でなければトナー補給する、
▲２▼現像剤の特性が変化したと判断し現像条件を変更してトナー付着量を調整する、
という順番で制御をかけることになる。このとき、トナー濃度が薄くなった場合には、現像に必要な量のトナーを現像領域に供給することができなくなってしまい、その結果トナー付着量が減るという現象が起きる。この現象については▲１▼によって対処できる。トナー濃度が正常な場合、現像剤の劣化などにより現像剤の特性（主にＱ／Ｍ）が変化してしまったと考えられる。この場合、何らかの方法で現像剤の特性を復帰させるのは困難なので、現像条件を変更してトナー付着量を調整するのが現実的な方法である。このようにしてトナー付着量を制御することにより、画像濃度を一定に保つことができる。この一連の動作が、光学的トナー濃度センサの出力と、潜像担持体上のトナー付着量を測定するトナー付着量センサの出力により、画像形成条件を変更する実施の形態２０の実施方法である。
【００６４】
また、図２３においては、トナー付着量センサが、中間転写ベルト１６上や記録紙上のトナー付着量を測定する位置に設けられている。かかる位置に配置される場合も、トナー付着量センサ出力をフィードバックする制御の方法としては、基本的には図２２を用いて先に説明したのと同様な方法を用いればよい。しかし、トナー付着量センサの設置位置が後段になるほど、トナー付着量に関与するパラメータが増えてくるので、制御が難しくなってくる。例えば、中間転写ベルト１６上にトナー付着量センサ２５０ａを設けた場合には、一次転写プロセスの変動分までトナー付着量変動に含まれてしまう。それでも前段と同様の考え方で、▲２▼において現像条件と一次転写条件の両方を制御することにより、中間転写ベルト１６上のトナー付着量を調整することが可能である。さらに後段の記録紙上にトナー付着量センサ２５０ｂを設けた場合であっても、考え方としては不可能ではない。
【００６５】
次に、この発明の実施の形態２１においては、光学的トナー濃度センサの出力と、現像手段に設置されている透磁率センサの出力に基づいて、現像剤の劣化度合を判定することを特徴とする。図２１に示したように、透磁率センサは、その出力を補正しない場合には、現像剤劣化を反映した出力変化を示すことになる。かかる透磁率センサの出力は当然、トナー濃度の大小によっても変化するので、別途に光学的トナー濃度センサによってトナー濃度を正確に検知しておけば、現像剤劣化による透磁率センサ出力の変化分を抽出できることになる。よって、実施の形態２０のように、光学的トナー濃度センサの出力と透磁率センサの出力により現像剤の劣化度合を判定できることになる。
【００６６】
次に、現像剤の劣化度合に応じて画像形成条件を変更する場合（実施の形態２２）には、請求項２１で説明した方法で現像剤劣化度合を検知し、それに応じて現像条件、転写条件などの画像形成条件を変更することになる。光学的トナー濃度センサと透磁率センサの組み合わせで測定できる現像剤の劣化特性は、主に現像剤の流動性の変化なので、この変化が画像に対して影響する画像形成条件にフィードバックをかけることになる。それは主に現像条件であると考えられ、現像バイアスや現像線速、剤搬送速度などが挙げられる。転写条件の方は、現像剤の流動性ではなくトナー自体の帯電量や物理的付着力によって影響を受けるので、直接的にはこの剤劣化特性とは結びつかないと考えられる。しかし、予めこれら転写特性と剤劣化特性のリファレンスを取っておくことで、剤劣化度合に応じて転写条件を変更することが可能となり、これにより画質を維持することができる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明によれば、光学的トナー濃度センサの光軸（投光軸、受光軸の両方）を、意識的に現像剤担持体の法線と一致させないようにすることにより、現像剤磁気ブラシ部で反射光量を測定する場合の、現像剤担持体地肌からの反射光の影響を軽減できる。
【００６８】
また、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わらない構成にすることにより、光軸が現像剤磁気ブラシのみに当たり、現像剤担持体地肌には当たらないようにすることができる。よって現像剤担持体地肌からの反射光の影響を効果的に排除できる。
【００６９】
また、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光軸を含む面が現像剤担持体の回転軸を含まず、かつ、この現像剤担持体の回転軸と交わる構成にした場合には、投受光軸面の傾きに融通性を与えることにより、実際にセンサを設置する際に空きスペースを有効に利用した設置形態を実現できる。
【００７０】
また、光学的トナー濃度センサの発光部及び受光部の光路中に、光透過性防塵手段を介在させることにより、センサの投光素子、受光素子自体、若しくは光ファイバ表面がトナーで汚れることを防ぐことができる。
【００７１】
また、光透過性防塵手段からの正反射光を受光しない位置に、受光部を配置したことにより、防塵ガラス面からの反射光によって、センサ出力が異常になることを防ぐことができる。
【００７２】
また、光透過性防塵手段は、現像剤担持体に保持された現像剤とは非接触となる位置に配置されることにより、防塵ガラスがトナーによって汚れることを極力防ぎ、かつ突発的なトナー飛散などにより投受光部が汚れることを防ぐことができる。
【００７３】
また、光透過性防塵手段の表面を清掃する清掃機構を設けたり、光透過性防塵手段と現像剤担持体に保持された現像剤との間に気流を発生させる装置を設けたりすることにより、突発的なトナー汚れ（若しくは他の汚れ）を防塵ガラスに付着しづらくしたり、付着しても清掃して検知能力を回復できるようにすることができる。
【００７４】
また、飛散トナーが多く発生する現像装置では、防塵ガラスを現像剤から離して設置しても飛散トナーによりすぐに汚れてしまうので、いっそのこと光透過性防塵手段を、現像剤担持体に保持された現像剤とは接触している位置に配置させることにより、付着するトナー汚れを常に現像剤で掻き取ることができ、トナー濃度測定を正確に行うことができる。
【００７５】
また、光透過性防塵手段を、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシに対して垂直に接触する位置に配置させることにより、磁気ブラシという箒で防塵ガラス表面を掃くことになり、現像剤による防塵ガラス表面の清掃効果を高めることができる。
【００７６】
また、光透過性防塵手段を、現像剤担持体上に形成される現像剤磁気ブラシの回転方向上流側、又は、下流側の斜面に沿って接触する位置に配置することにより、現像剤磁気ブラシに対する衝撃力を最小限に抑えることにより、発生するトナー飛散量を最小限に抑えることができる。
【００７７】
また、光透過性防塵手段の、現像剤担持体に保持された磁気ブラシからの高さ方向の位置を調整可能にしたことにより、防塵ガラス表面に付着するトナー汚れの量の変化を検知して、現像剤磁気ブラシに対する防塵ガラス当接強度を微調整し、磁気ブラシによる防塵ガラス面清掃能力を最適化することができ、よって、防塵ガラス面に付着するトナー汚れを最小限に抑えることができる。
【００７８】
また、測定する現像剤の色に応じた発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることにより、センサ感度を良くすることができる。
【００７９】
また、現像剤が、可視光領域でトナー濃度検知が困難な黒色の場合には、赤外領域の発光波長及び感度波長を有する発光素子及び受光素子を用いることにより、有効なトナー濃度の測定が可能となる。
【００８０】
また、光学的トナー濃度センサの出力に基づいて、トナー補給の制御を行うことにより、光学的トナー濃度センサは現像剤劣化に影響を受けないので、補正制御を行う必要がなく確実にトナー補給制御を行うことができる。すなわち、通常、コピー機の中で使用されているトナー濃度センサである透磁率センサは、現像剤劣化に伴ってその出力が変化してしまうため、透磁率センサ出力のみによるトナー補給制御は行いづらい。現状では透磁率センサ自体に随時補正をかけながらトナー補給制御を行っており、信頼性の面でトナー補給制御の弱点となっていたのである。
【００８１】
また、光学的トナー濃度センサの出力と、トナー付着量を測定するトナー付着量センサの出力に基づいて、画像形成条件を変更することにより、通常の透磁率センサを用いた場合よりも確実かつ適格な画像形成条件の変更を行うことができる。
【００８２】
また、光学的トナー濃度センサの出力と、現像手段に設置されている透磁率センサの出力とを併用することにより、現像剤の劣化度合を判定することが可能となる。更に、この劣化度合に応じて、像にどの様な影響が生じるか予め調べておき、その劣化度合に応じて画像形成条件の変更を行うことにより、画像劣化を未然に防ぐことができる。また、劣化現像剤を使用しながら画像劣化を抑えるように制御することにより、現像剤総入れ替えをむやみに行うことによる現像剤の浪費を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】この発明が適用される現像装置の一例を示す概略図である。
【図３】この発明の実施の形態１の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態３の説明図である。
【図５】この発明の実施の形態４の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に従うセンサヘッド構成の一例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４に従う同軸ファイバ構成の一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５の説明図である。
【図９】この発明の実施の形態６の説明図である。
【図１０】この発明に従うセンサ配置における現像剤電気ブラシとセンサ光との関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態７の説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１０の説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態１１の説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態１１の他の例の説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態１１の他の例の説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態１３の説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態１４の説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態１５の説明図である。
【図１９】この発明の実施の形態１６の説明図である。
【図２０】カラー現像剤からの反射光の典型的な分光スペクトル図である。
【図２１】現像剤劣化に伴う光学的トナー濃度センサと透磁率センサの出力推移を示す図である。
【図２２】トナー付着量センサを潜像担持体に近接配置した例を示す図である。
【図２３】トナー付着量センサを中間転写ベルト上に近接配置した例を示す図である。
【符号の説明】
１１  感光体
１６  中間転写ベルト
２０  現像装置
２０１  現像剤担持体
２０２  現像ローラ
２０３  現像スリーブ
２０７  光学的トナー濃度センサー
２０８  発光素子
２０９  受光素子
２１０  光ファイバー
２２  二次転写ローラ
【図１】
2004184698.tif 000003
【図２】
2004184698.tif 000004
【図３】
2004184698.tif 000005
【図４】
2004184698.tif 000006
【図５】
2004184698.tif 000007
【図６】
2004184698.tif 000008
【図７】
2004184698.tif 000009
【図８】
2004184698.tif 000010
【図９】
2004184698.tif 000011
【図１０】
2004184698.tif 000012
【図１１】
2004184698.tif 000013
【図１２】
2004184698.tif 000014
【図１３】
2004184698.tif 000015
【図１４】
2004184698.tif 000016
【図１５】
2004184698.tif 000017
【図１６】
2004184698.tif 000018
【図１７】
2004184698.tif 000019
【図１８】
2004184698.tif 000020
【図１９】
2004184698.tif 000021
【図２０】
2004184698.tif 000022
【図２１】
2004184698.tif 000023
【図２２】
2004184698.tif 000024
【図２３】
2004184698.tif 000025