(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分現像剤と接触、非接触の状態を繰り返すことができ、該現像剤のキャリア粒子の表面処理層として施されている材質を表面に有する領域（エリアＡ）と、該領域に付着するトナー量に応じた信号を検知する手段とを有し、その検知結果より、現像剤のトナー濃度を検知することを特徴とするトナー濃度検知装置。
【請求項２】
上記エリアＡの反射分光特性は、そこに付着するトナーの反射分光特性と異なることを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項３】
上記エリアＡの反射分光特性は、そこに付着するトナーの反射分光特性の補色に近い特性を有することを特徴とする請求項２に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項４】
上記エリアＡ及びそこに付着するトナーに対して照射される光が、該エリアＡの反射分光特性とトナー層の反射分光特性との重複波長領域から外れた波長成分を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項５】
上記エリアＡの光沢度が１０％以上であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項６】
上記エリアＡの透過分光特性は、そこに付着するトナーの透過分光特性と異なることを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項７】
上記エリアＡ及びそこに付着するトナーに対して照射される光が、トナーの透過分光特性の補色に近い波長成分を有することを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項８】
上記エリアＡが固定部材にあり、現像剤介在領域と現像剤非介在領域との境界が絶えず変動している場所に設置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項９】
上記エリアＡが現像剤攪拌機構の収められている現像剤容器の一部であることを特徴とする請求項８に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１０】
現像剤攪拌機構の少なくとも一部が螺旋構造のスクリュであることを特徴とする請求項９に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１１】
上記エリアＡが可動部材にあり、現像剤介在領域と現像剤非介在領域との間を交互に通過することが可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１２】
上記可動部材が回転部材であることを特徴とする請求項１１に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１３】
上記回転部材が、現像剤攪拌機構の回転軸と同一の回転軸を有することを特徴とする請求項１２に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１４】
上記エリアＡが現像剤攪拌羽根の一部であることを特徴とする請求項１３に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１５】
上記エリアＡが、現像剤攪拌機構の回転羽根とは別にその回転軸に対して設けられた専用回転部材にあることを特徴とする請求項１３に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１６】
上記回転部材が、現像剤を潜像担持体へ搬送するための現像剤担持体の回転軸と同一の回転軸を有することを特徴とする請求項１２に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１７】
上記エリアＡが現像剤担持体の一部であることを特徴とする請求項１６に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１８】
上記エリアＡが現像剤担持体とは別にその回転軸に設けられた専用回転部材にあることを特徴とする請求項１６に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項１９】
上記検知手段に付着する汚れを除去するための機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２０】
一つの検知手段により、上記エリアＡでの検知とそれ以外の現像剤と接触、非接触の状態を繰り返すことができる領域（エリアＢ）での検知とを行うことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２１】
上記エリアＢの表面材質が、エリアＡの材質に比べてトナー粒子との摩擦帯電特性が小さい材質であることを特徴とする請求項２０に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２２】
検知に用いる光源波長領域にて、エリアＢの反射分光特性が、そこに付着するトナーの反射分光特性と等しいことを特徴とする請求項２０又は２１に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２３】
検知に用いる光源波長領域にて、エリアＢの光沢度が、そこに付着するトナーが層を形成した場合の表面光沢度に等しいことを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２４】
エリアＡに対して検知を行う直前に該エリアＡ上に付着するキャリアを除去する手段を設けたことを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２５】
エリアＢに対して検知を行う直前に該エリアＢ上に付着するキャリアを除去する手段を設けたことを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２６】
キャリア除去手段が、現像剤に加えられる加速度を用いるものであることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２７】
キャリア除去手段が、磁気的な作用によるものであることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２８】
キャリア除去手段が永久磁石により構成されることを特徴とする請求項２７に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項２９】
キャリア除去手段が電磁石により構成されることを特徴とする請求項２７に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項３０】
キャリア除去手段が、現像剤に加えられる加速度と磁気的な作用とを用いたものであることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項３１】
上記エリアＡが導電性を有することを特徴とする請求項１〜３０のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置を備えた現像装置。
【請求項３３】
請求項１〜３１のいずれか一項に記載のトナー濃度検知装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば乾式電子写真技術を利用した、複写装置、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像剤物性検知装置、特にトナー濃度検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二成分現像剤のトナー濃度検知として、現像剤に対して光を照射し、現像剤より反射される光強度を測定することによりトナー濃度を検知する方法が数多く提案されている。これらはキャリア粒子の分光反射率とトナー粒子の分光反射率とが異なることを利用して、キャリア粒子を被覆しているトナー粒子の割合によって変化する反射光量を検知するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に光学的に現像剤のトナー濃度を検知しようとする場合に最も問題となるのは、黒色トナーを含む現像剤の場合である。つまり、鉄粉やフェライト等の磁性体を含むキャリア粒子は一般に黒色であるために可視光領域の波長を照射光とする場合には、キャリア粒子と黒色トナーとの分光反射率が近いために、良好なトナー濃度検知が困難である。これを克服するために、従来においては、キャリア粒子に白色樹脂をコーティングしたり（特開昭58-55954）、赤外波長におけるトナー粒子とキャリア粒子の分光反射率が異なるようにして赤外光照射の検知を行ったりしている（特許第3150223号）。
【０００４】
しかし、キャリア粒子に白色樹脂をコーティングした場合には、ドクターブレードでの現像剤量規制工程などで現像剤に与えられる強いメカニカルストレスによってキャリア粒子にトナー粒子の着色成分が強固に付着してしまう可能性が高く、長期にわたって安定なトナー濃度検知ができない。また、赤外波長領域におけるキャリア粒子とトナー粒子の分光反射特性を異ならせるとしても限度があり、トナー濃度検知に対して大きな感度を与えることは困難である。更に、現像剤として基本的に求められる特性としてのトナー帯電特性や現像特性や色味などを考慮した場合、キャリア粒子やトナー粒子の構成成分が限定されてしまい、必ずしも上記技術が使えるとは限らない。
【０００５】
そこで本発明は、トナー粒子やキャリア粒子の素材に対して制限を与えることなく、二成分現像剤でのトナー濃度検知を可能とすることを課題する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明により、二成分現像剤と接触、非接触の状態を繰り返すことができ、該現像剤のキャリア粒子の表面処理層として施されている材質を表面に有する領域（エリアＡ）と、該領域に付着するトナー量に応じた信号を検知する手段とを有し、その検知結果より、現像剤のトナー濃度を検知することにより解決される。ここで提案する手段の原理について以下に簡単に記す。
【０００７】
例えばボトル内に入れられた或るトナー濃度の現像剤中に、それよりも濃度の高い現像剤を適当量入れて攪拌した場合を考える。攪拌の過程で、（キャリア粒子に付着している）トナー粒子と（トナー粒子に覆われていない）キャリア粒子面とは何度となく衝突（摩擦）を繰り返し、その結果、全てのキャリア粒子間では常にトナー粒子のやりとりが確率過程的に行われる。そして長時間攪拌し続ければ、キャリア粒子表面の単位面積当たりに付着するトナー量は、どのキャリアに関してもほぼ同等となるはずである。逆にボトル内に入れられた或るトナー濃度の現像剤中に、それよりも濃度の低い現像剤を適当量入れて攪拌した場合を考える。この場合も各キャリア粒子間におけるトナー粒子のやりとりの結果、長時間攪拌し続ければ、キャリア粒子表面の単位面積当たりに付着するトナー量は、どのキャリアに関してもほぼ同等となる。
【０００８】
以上のことを考慮すれば、キャリア粒子表面と同じ表面物性を有する部材の表面（エリアＡ）が現像剤と接触（摩擦）することによって該エリアＡの単位表面積当たりに付着するトナー量は、該エリアＡと接触（摩擦）した現像剤中のキャリア粒子表面の単位面積辺りに付着するトナー量と大きな相関があると解釈でき、この様な現象を利用することで、該エリアＡに付着するトナー粒子を除去する機構（該エリアＡのクリーニング手段）無しで、リアルタイムに現像剤中のトナー濃度を知ることができる。そして、このことは現像剤トナー濃度に限定されず、現像剤劣化などの他の現像剤物性についても同じように考えることができ、したがって現像剤物性一般の測定への適用が容易に想定可能である。以下の実施の形態の説明においては、その説明のし易さの関係から、トナー濃度の測定に関して記載するが、以上のような理由からトナー濃度に限定されると理解されるべきものではない。
【０００９】
エリアＡの表面材質が現像剤のキャリア粒子表面と同じ表面物性を有すれば、好適である。エリアＡの反射分光特性は、そこに付着するトナーの反射分光特性の補色に近い特性を有しているのが良い。またエリアＡやそこに付着するトナーに対して照射される光が、エリアＡの反射分光特性とトナー層の反射分光特性との重複波長領域から外れた波長成分を有していれば、一層好ましい。エリアＡの光沢度が１０％以上であるのも好都合である。エリアＡやそこに付着するトナーに対して照射される光が、トナーの透過分光特性の補色に近い波長成分を有しているのも良い。
【００１０】
エリアＡが固定部材にあり、現像剤介在領域と現像剤非介在領域との境界が絶えず変動している場所に設置されていることも、好適である。具体的には、エリアＡが現像剤攪拌機構の収められている現像剤容器の一部であることである。
【００１１】
エリアＡが可動部材にあり、現像剤介在領域と現像剤非介在領域との間を交互に通過することが可能であること、特に該可動部材が回転部材であることも、好適である。回転部材が、現像剤攪拌機構の回転軸と同一の回転軸を有すること、更には、エリアＡが現像剤攪拌羽根の一部であったり、現像剤攪拌機構の回転羽根とは別にその回転軸に設けられた専用回転部材にあることが好都合である。回転部材が、現像剤を潜像担持体へ搬送するための現像剤担持体の回転軸と同一の回転軸を有すること、更には、エリアが現像剤担持体の一部であったり、現像剤担持体とは別にその回転軸に設けられた専用回転部材にあることも好都合である。
【００１２】
検知手段に付着する汚れを除去するための機構を設けることも、効果的である。一つの検知手段により、エリアＡでの検知とそれ以外の現像剤と接触、非接触の状態を繰り返すことができる領域（エリアＢ）での検知とを行うことも好適である。エリアＢの表面材質が、エリアＡの材質に比べてトナー粒子との摩擦帯電特性が小さい材質であれば、好都合である。検知に用いる光源波長領域にて、エリアＢの反射分光特性が、そこに付着するトナーの反射分光特性と等しいのが良い。検知に用いる光源波長領域にて、エリアＢの光沢度が、そこに付着するトナーが層を形成した場合の表面光沢度に等しいことも良い。
【００１３】
エリアＡに対して検知を行う直前に該エリアＡ上に付着するキャリアを除去する手段を設け、更にエリアＢに対して検知を行う直前に該エリアＢ上に付着するキャリアを除去する手段を設けることも好適である。その際、キャリア除去手段が、現像剤に加えられる加速度を用いるものであったり、磁気的な作用によるものであるのが、好都合である。キャリア除去手段が永久磁石や電磁石により構成されているのが良い。エリアＡが導電性を有するのも好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に二成分現像剤を用いた代表的な現像装置を示す。なお本現像装置が搭載され得る画像形成装置は、その全体構成自体として、従来と基本的に同じであり、感光体の周囲に、画像を形成するために必要な所定の装置、例えば、帯電手段、露光手段、現像手段等が設けられており、本発明に係る現像剤トナー濃度検知構成以外に特に異ならない。そこで説明の簡略化のために、画像形成装置全体の説明は割愛する。
【００１５】
現像装置内には現像剤攪拌機構として２本のスクリュ（スクリュ１とスクリュ２）が設けられており、現像剤はスクリュの回転に伴って攪拌されながら矢印で示された方向に移動循環する。スクリュ１側に存在する現像剤は、現像剤担持体たる現像スリーブ３に内蔵されたマグネットにより現像スリーブ表面に吸着され、ドクターブレード４で一様な量に規制され、現像スリーブ３と像担持体たる感光体５とのギャップ領域（現像領域：現像スリーブと感光体の間で現像可能電界が確保されている領域）に搬送される。現像工程を経た現像スリーブ上の現像剤は再びスクリュ１のある側の現像剤容器６に戻される。
【００１６】
第一の実施例として、現像剤容器６の外側に反射型センサ７を設置する。この反射型センサ近傍の拡大描写を図２と図３に示す。反射型センサ７の設置される現像剤容器壁は、透明樹脂やガラス等の光透過性材料でなる検知窓８を有している。検知窓８の内壁に接触する現像剤は、スクリュのフィン９の回転により、その空気領域との界面が上下に移動し、図２の状態と図３の状態を繰り返す。この繰り返しにより、検知窓８の内壁は、現像剤との接触状態と非接触状態の二つの状態を常に繰り返すことになる。
【００１７】
図４は検知窓８付近を更に拡大した模式図である。ここでは検知窓８の材質としてガラスを使用し、検知窓８の内壁には厚み1μｍ程度のコート層（エリアＡ）１０が設けられている。エリアＡは、トナー濃度を検知するための領域であって、既述のようにキャリア粒子表面と同じような表面物性を有する部材の表面である。このコート層１０は、アミノシランカップリング剤を含有するシリコーン樹脂で構成され、これは現像剤中のキャリア粒子の表面処理層として施されている材質と同じである。キャリア粒子とトナー粒子との摩擦帯電によりトナー粒子がキャリア粒子に対して静電的に付着するように、現像剤と摩擦される検知窓８のエリアＡ（１０）にもトナー粒子が付着し、エリアＡに付着するトナー粒子の数は現像剤のトナー濃度（キャリア粒子に対するトナー粒子の付着量）に依存する。よって、現像剤がエリアＡから排除された状態（図３）では、現像剤のトナー濃度に応じたトナー量がエリアＡに付着していることになる。このエリアＡに付着するトナー量を検知することにより、現像剤のトナー濃度を知ることができる。
【００１８】
本例では、反射型の光センサが用いられている。発光素子７１より投光された光の一部はエリアＡに付着するトナー粒子の表面から反射され受光素子７２によって光量検出が行われる。すなわち受光素子７２に入射する光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。エリアＡ（１０）と擦れ合う現像剤は、スクリュ２によって常に入れ換えられるため、最新のトナー濃度を検知することが可能である。検知窓として可視光領域にて透明のガラス板を使用し、白色光源を用いる事で現像剤トナー濃度を検知することも可能であるが、マゼンタトナーやイエロートナーの検知に関しては波長６８０ｎｍ付近の赤色から赤外のＬＥＤを、シアントナーの検知に関しては波長４５０ｎｍ付近の青色ＬＥＤを用いると、それぞれのトナー表面からの光反射率が高いために感度の良いトナー濃度検知が可能となる。またブラックトナーに関しては、可視光や赤外光を利用することにより検知を行うことができるが、相対的に検出感度は低くなる。
【００１９】
第二の実施例を図５、図６及び図７に基づいて説明する。第一の実施例と同じく反射型であるが、ブラックトナーに関する感度が飛躍的に高い構成である。図５及び図６は反射型センサ７の配置位置例と現像剤面変動の様子を示している。図７はその詳細である。
【００２０】
検知用プレート１８は白色のプレートであり、その内壁面にコート層１０が形成されている。このコート層は第一の実施例に示したものと同じく、キャリア樹脂コート層と同材質のアミノシランカップリング剤を含有するシリコーン樹脂である。尚、検知用プレート１８に関しては、現像剤容器内壁の一部に白色層（シート材質若しくは塗工）を形成し、その表面にアミノシランカップリング剤を含有したシリコーン樹脂層を設けるようにしても良い。発光素子７１より投光される光はエリアＡ（１０）のトナー付着面にてトナー量に応じて反射し、受光素子７２に入射する。例えば、コート層表面を鏡面としておけば、そこに付着するトナー量が増加するにつれて乱反射光成分が増加するので、この乱反射光量を検出することによりトナー濃度を測定することができる。この様にすることで、トナーの色相に関係無く（つまりブラックトナーに関しても）感度の良いトナー濃度測定が可能となる。トナー粒子が十分に積層することによって形成されるトナー層の表面光沢度は一般に１０％より小さい（通常５％付近）ことから、コート層表面における光沢度を１０％以上としておくことにより、トナー付着量に応じた乱反射光量変化を大きくすることができ、感度の良いトナー濃度検知が可能である。例えば、ここではコート層表面における光沢度を６０％としている。
【００２１】
また、図示していないが、検知用プレートに対する正反射の位置に受光素子を設置すれば、正反射光強度によるトナー濃度検知が可能である。
光源としてトナー粒子の反射分光特性に含まれる波長を用いると、より感度の良いトナー濃度検知が可能である。例えば、マゼンタトナー及びイエロートナーに関しては赤色ＬＥＤを、シアントナーに関しては青色ＬＥＤを使えば良い（ブラックトナーは関しては何色でも良い）。このとき、各トナーの色相が白色の検知用プレートの色相と異なることにより、更に感度の良いトナー濃度検知が可能となる。
【００２２】
更に検知用プレートを白色ではなく、トナーの反射分光特性の補色に近い色としても良い。例えば、マゼンタトナーに対しては、赤色ＬＥＤを光源として使用し、検知用プレートの色を緑色とする。イエロートナーに対しては、赤色ＬＥＤ（若しくは緑色ＬＥＤ）を光源とし、検知用プレートを青色とする。シアントナーに対しては、青色ＬＥＤを光源とし、検知用プレートを赤色とする。以上の様な光源色と検知用プレート色との組み合わせにより、受光素子に戻ってくる光成分はトナーからの反射光成分がほとんどとなるため、非常に感度の良いトナー濃度検知を行うことができる（またこれは上述と同じであるが、ブラックトナーに対しては、光源は何色でも良いが、検知用プレートを白色とすることで、受光素子に戻ってくる光成分は検知用プレートそのものからの反射光成分がほとんどとなるため、ブラックトナーに関しても感度の良いトナー濃度検知が可能となる）。
【００２３】
第三の実施例を図８、図９及び図１０に基づいて説明する。これは透過型のセンサ２７，２８を利用したものであり、検知窓８は発光素子７１から投光される光を透過できる素材で構成される。微小粒子形状であるトナー粒子は一般に光遮蔽効果が高いため、トナー付着量の増加に応じて少なくなる透過光強度を検知することにより、現像剤のトナー濃度検知が可能である。この方式は、トナー色に関わらず非常に感度の高いトナー濃度検知が可能である。
【００２４】
図７に示された反射型センサのセンサ窓１１、並びに図１０に示された透過型センサ２７のセンサ窓１２（つまり発光素子側）に対しては、現像剤の封入されている領域に設置されているために、飛散するトナーが付着する可能性が高い。よって、これらセンサ窓１１，１２に対しては、不図示のクリーニング手段（クリーニングブレード等）が付設され、トナー濃度検知を行う度に且つその直前にセンサ窓をクリーニングしておくのが好ましい。
【００２５】
第四の実施例を図１１、図１２及び図１３に基づいて説明する。これはセンサに対してクリーニング手段を設けること無く、透過型センサ方式によりトナー濃度を検出できる機構である。直進する光が２度交差できるほどの曲率をもった曲面でなる検知窓３８の凸側を覆うようにセンサ３７が配置され、そのセンサ３７に組み込まれた発光素子７１と受光素子７２とは検知窓３８を挟んで互いに向き合っている。そのため現像剤と接触あるいは非接触の状態を繰り返すことのできるエリアＡ（１０）の領域を検知光が２回透過できるような構成となり、センサそのものがトナーによって汚染されてしまうことが無く、簡易な機構で長期にわたり安定なトナー濃度検知が可能である。尚、エリアＡ（１０）の形状は図１３に表したＶ字型に限られない。
【００２６】
第五の実施例を図１４、図１５及び図１６に基づいて説明する。上記第一から第四の実施例はエリアＡ（１０）が固定部材であったためトナー濃度測定部位の制限が大きいが、ここではエリアＡを可動とすることによってトナー濃度測定部位に関する余裕度を上げることが可能である。例えば、図１４のような円筒状のロータ１３を構成し、そのロータ外周面をエリアＡとする。
【００２７】
図１５のロータ外周面１４は光を透過しない材質とし、その表面に付着するトナー量を反射光型センサ７により検出する。ロータ外周面には上記実施例にあるようなアミノシランカップリング剤を含有したシリコーン樹脂層等が形成され、光源波長やエリアＡの色も上記実施例に示したような組み合わせを用いることができる。
【００２８】
また図１６のようにロータ内部に固定した光源１５を設置し、ロータの外周面１４’は光の透過可能な材質で構成し、光源（発光素子に相当する）１５からの光を透過型センサ４８で受光することで透過型の検知を行うようにしても良い。
【００２９】
以上の様にエリアＡを可動部材とすることで、現像剤の存在する任意の位置におけるトナー濃度検知が可能となる。但し、図１５や図１６の様な構成とした場合には、センサ部がトナー粒子によって汚染される可能性が高いので、センサ部に対してはなんらかのクリーニング機構を設けることが好ましい。
【００３０】
第六の実施例を図１７及び図１８に基づいて説明する。これらは、センサ部がトナーによって汚染されることが無くなるため、長期にわたり安定なトナー濃度検知が可能である。
【００３１】
図１７は二つのロータ２０，２１を対向設置し、それぞれのロータに夫々内蔵して固定された発光素子７１及び受光素子７２がある。それぞれのロータの外周１６’は図１６と同じ光透過型であり、現像剤トナー濃度に応じたトナー粒子はそれぞれのロータ外周に対してほぼ同量だけ付着する。
【００３２】
図１８は一方のロータ２０を図１６と同様の光透過材質で構成し、もう一方のロータ２１の外周面を図１５で説明したような光反射型材質により構成する。ロータ２０及びロータ２１のいずれに関しても、現像剤トナー濃度に応じたトナー量が付着するため、現像剤トナー濃度を検知することが可能である。
【００３３】
第七の実施例を図１９、図２０、図２１、図２２及び図２３に基づいて説明する。これらは、エリアＡをロータ１３の端面とするものであり、動作原理は第六の実施例と同じである。第六の実施例に比べて、センサ７，１５，４８，７１，７２の取り付け位置の自由度が広がり、例えば現像剤領域から十分に離れた場所にセンサを設置することができるため、現像剤領域と空気領域との界面が大きく暴れた状況にあっても安定なトナー濃度検知が可能となる。
【００３４】
以上の実施例（実施例一〜七）においては、トナー濃度検知の前にエリアＡに付着する現像剤を除去する手段が重力加速度に頼ったものであった。すなわち、エリアＡへの現像剤付着は重力による現像剤落下により行っている。また実施例五〜七においてはロータの回転による遠心力によって、ロータへの現像剤付着を防止する効果もある。
【００３５】
しかし、検知時にエリアＡに対して予期せず現像剤（トナー粒子の付着したキャリア粒子）が付着していると、トナー濃度の誤検知が発生してしまう。そのために検知時のエリアＡに対しては、静電的に付着したトナー粒子を残存させたまま、現像剤（キャリア粒子）を完全に除去しておく必要がある。
【００３６】
第八の実施例を図２４及び図２５に基づいて説明する。これらは、図１６や図１７の例に対して、現像剤（キャリア粒子）除去部材としての永久磁石２３を配置した例である。このように磁気的なシールを施すことにより、ロータ表面に付着したキャリア粒子がセンサ部（図２４の場合には光源１５や透過型センサ４８、図２５の場合には発光素子７１や受光素子７２）にまで搬送されてしまうのを防ぐことが可能で、安定なトナー濃度検知ができる。
【００３７】
エリアＡへの現像剤の定常的な付着を確実に遮断するには、例えば永久磁石によって形成される磁場を非常に強くすれば良いが、そのような場合にはロータに対して一次的に接触することのできる現像剤の入れ換えがスムースに行われなくなり、磁場にトラップされ停滞する同一の現像剤が常にロータに対して接触する可能性がある。このような場合、正確なトナー濃度検知が行われないケースがでてくる。そこで第九の実施例を図２６、図２７、図２８及び図２９に基づいて説明する。
【００３８】
図２６及び図２７では、図２４における永久磁石の代えて、電磁石２４を設置している。トナー濃度検知を非連続的に行い、トナー濃度を検知する直前には電磁石２４に対して電流を流す（on）ことで磁気シールを形成し、検知面へのキャリア付着を防止する（図２６）。また、一回のトナー濃度の検知が終了したら電磁石２４への電流供給を停止し（off）、磁場による現像剤の停滞を解消する（図２７）。これらの繰り返しにより、経時的に非常に安定したトナー濃度検知が可能となる。
【００３９】
また図２８及び図２９は、上述した図２２の機構に対して電磁石２４による磁気シール機構を設置した例である。
尚、上述した図１４〜図２９の実施例におけるロータに関しては、現像剤装置内の適当な位置に設置したトナー濃度検知専用部材としても良いが、ロータ形状を変形することで例えば図１〜３に示されたスクリュフィン９の一部分をこのようなロータとすることも可能である。
【００４０】
第十の実施例を図３０、図３１、図３２、図３３、図３４及び図３５に基づいて説明する。ここではロータの構造として、図３０に示される様な扇形ロータ３０を使用する。図３１は図１に示された現像剤攪拌部を平面図的に描画し直したものであり、スクリュ２の端部（現像剤流の下流側）には現像剤をスクリュ１に受け渡すための板状フィン２９が取り付けられている。このフィン２９を図３２に示すように、図３０の扇形ロータ３０に変更し、合わせてスクリュ１側に対しても同様の形状のロータ３１を設置する。各扇形ロータ３０，３１の回転の様子を図３３と図３４に示す。各ロータ３０，３１（及び各スクリュ２，１）は同方向に回転を行うことで、スクリュ２からスクリュ１への現像剤受け渡しが行われる。各扇形ロータは各スクリュ軸に対してある位相角をもって設置され、図３４に示される様にトナー濃度検知時に発光素子７１と受光素子７２が向かい合うようになっている。
【００４１】
また図３５はスクリュ２に対して二つの扇形ロータ３０，３１を並列して配置したものであり、一方のロータに発光素子を、他方のロータに受光素子を配置し、各ロータの端面を利用することでトナー濃度検知を行うことができる。
【００４２】
第十一の実施例を図３６及び図３７に基づいて説明する。これは現像スリーブの一部（ここでは端部）をエリアＡとして利用するものである。現像スリーブ３内には、現像剤攪拌部（スクリュ部）より現像剤を汲み上げるためにマグネットが配置されている。マグネットの、現像スリーブ回転軸方向におけるその長さを現像スリーブ長さよりも短めにしておくことで、現像スリーブ端部には磁場の形成されない領域ができる。この領域では現像剤が現像スリーブ３上に汲み上がらないため、上述した実施例と同様にトナー濃度の検知が可能となる。現像スリーブ３端部に対向するように反射型センサ７を設置し、反射型センサと対向する現像スリーブ面には上述の様なアミノシランカップリング剤を含有したシリコーン樹脂層等を形成しておく。
【００４３】
第十二の実施例を図３８と図３９に基づいて説明する。これは、現像スリーブ３とは別に現像スリーブ回転軸に図１４の様な検知用ロータ１３を設置したものである。このように現像スリーブ３とは別のロータ１３を設置することにより、ロータ１３への現像剤の一次接触がし易いようにロータ外径を現像スリーブ外径より大きくすることが可能になったり、ロータ材質（色など）を任意に選定することも可能となる。
【００４４】
第十三の実施例を図４０と図４１に基づいて説明する。これは、図１７で説明したようなロータ構成により検知を行う構成である。更に、現像スリーブ３の回転軸に取り付けられたロータ１３の表面（エリアＡ）に対して現像剤の定常的な付着を防止するための電磁石２４が設置され、感光体５の回転軸に取り付けられた別のロータ３３の表面に対してはトナー付着を防止するためのクリーニングブレード３４が常時当接されている。
【００４５】
第十四の実施例を図４２と図４３に基づいて説明する。これは、ロータ方式の検知方式に関して、トナー濃度を検知するためのエリアＡと、検知信号をキャリブレーションするための検知エリアＢとを有する構成の一例である。図４３のような反射型センサ７を用いた場合、センサ面がトナーによって汚れる場合がある。センサ面に対してクリーニングブレード等のクリーニング手段を設けたとしても、予期せずトナーがセンサ面に残留してしまう場合がある。このようなセンサ汚れが生じた場合でも、この汚れ分による信号変化を補正できるようなキャリブレーションが常に行われていれば信頼性のあるトナー濃度検知を行うことができる。
【００４６】
例えば、エリアＡにおいて乱反射型のセンサによりトナー濃度を検知する場合には、エリアＢにおける乱反射状態がトナー層表面における乱反射状態と等しくなるようにしておけば良い。たとえば、エリアＢの表面粗さや材質などを適当に選択することにより、トナー粒子が付着しても乱反射状態の変化しない状態を実現することができる。耐久性を考慮して、エリアＢの領域を光沢度の低い（トナー層が形成する光沢度とほぼ等しい）セラミック層によって構成することもできる。光沢度だけでなく、エリアＢ表面の色相を、そこに付着するトナーの色相とほぼ等しくすることで、更に高精度のキャリブレーションを行うことができる。エリアＢの光沢度及び色相をそこに付着してしまう可能性のあるトナー粒子の光沢度及び色相に限りなく近づけられる極端な例として、ロータ表面に対してトナー粒子を接着剤等により固定させることでエリアＢを構成するやり方を挙げることができる。
【００４７】
ここでは、同一のロータ１３上にエリアＡとエリアＢを形成した場合のみを説明したが、センサからの光路を変更できる手段（例えばセンサの向きを変えるなど）とロータ上とは別の位置に固定設置されるエリアＢを利用してキャリブレーションを行うこともできる。
【００４８】
第十五の実施例を図４４と図４５に基づいて説明する。エリアＡへの電荷の蓄積を防止するために、エリアＡを導電性にした例である。図４４は反射型センサを使用する場合におけるエリアＡ構成の一例である。母材４０としては適当な樹脂材料や金属材料など何でも良く、その表面には着色層４１が設けられている。この着色層４１は、光源波長と付着トナーの分光特性を考慮して適切に着色されるものであり、例えば白や赤や緑や青の塗料によって塗工されることで構成される。この着色層４１にも導電性を付与する場合には、着色塗料中にカーボンやセラミック等の導電性を有するフィラー４２を分散させておく。最外層は樹脂コート層４３であり、例えばアミノシランカップリング剤を含有したシリコーン樹脂層が形成されている。この樹脂コート層４３にも導電性を有するフィラー４２が分散されているため、エリアＡからのトナー離脱等によって樹脂コート層表面近傍に残留した電荷はエリアＡ内の広範囲に拡散し、且つ現像剤中のキャリア粒子（導電性）との間で電荷の授受を行うため、電荷蓄積が起こらない。
【００４９】
図４５は透過型センサを使用する場合におけるエリアＡ構成の一例である。母材４０としては適当なガラスや透明樹脂などプローブ光を透過できるものなら何でも良く、その表面には導電層としてのITO層４４が設けられている。最外層は樹脂コート層４３であり、例えばアミノシランカップリング剤を含有したシリコーン樹脂層が形成されている。この樹脂コート層４３には導電性を有するフィラー４２が分散されているため、エリアＡからのトナー離脱等によって樹脂コート層表面近傍に残留した電荷はエリアＡ内の広範囲に拡散し、且つ現像剤中のキャリア粒子（導電性）との間で電荷の授受を行うため、電荷蓄積が起こらない。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、エリアＡが現像剤に接触している過程で、エリアＡとそこに接触するトナーとの間で摩擦帯電が発生し、該エリアＡに対して、その現像剤のトナー濃度に応じたトナー量を付着させることができる。つまり、エリアＡの近傍に存在する現像剤のトナー濃度に対応したトナー量がエリアＡに付着することになり、この状態からエリアＡに接触する現像剤を排除して現像剤に対して非接触とした場合には、エリアＡにはキャリア粒子が付着せずにトナー粒子のみが付着している状態を実現できるため、この状態においてエリアＡに付着しているトナー粒子量に応じた信号を検知することで、現像剤物性（特にトナー濃度）を検知することが可能である。また、検知手段の特性上キャリア粒子とトナー粒子との判別が困難な場合においても、この検知のやり方によればキャリア粒子を排除した状態にて検知を行うので、感度の非常に優れた現像剤物性（特にトナー濃度）の検知を行うことができる。
【００５１】
例えば現像剤のトナー濃度が上昇した場合には現像剤からエリアＡに対して幾分かのトナーが転移し、逆に現像剤のトナー濃度が低下した場合にはエリアＡに付着していたトナーの一部は現像剤側に持っていかれるため、その時々にエリアＡに付着しているトナー量を検知することで、その時々の現像剤中トナー濃度を知ることができる。別の表現をすれば、エリアＡが現像剤と接触（摩擦）することにより、エリアＡの単位表面積当たりに付着するトナー量は、エリアＡと接触（摩擦）した現像剤中のキャリア粒子表面の単位面積当たりに付着するトナー量と大きな相関があるということであり、この様な現象を利用することで、エリアＡに付着するトナー粒子を除去する機構（エリアＡのクリーニング手段）無しで、リアルタイムに現像剤中トナー濃度を知ることができる。
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、エリアＡに付着するトナー量の変動を、色相の変動として検知することができる。請求項３や４に記載の発明によれば、エリアＡに付着するトナー量に応じた色相変動を最大限に発揮することができるため、感度の良い検知が可能である。請求項５に記載の発明によれば、エリアＡが完全にトナー層に覆われた場合の光沢度が概して１０％より小さいので、エリアＡに付着するトナー量の変動を、直接反射光若しくは乱反射光の強度変動として検知することができる。
【００５４】
請求項６に記載の発明によれば、トナー粒子の遮光効果が高いことを利用して、感度の高い現像剤物性（特にトナー濃度）検知を実現できる。請求項７に記載の発明によれば、トナー粒子の遮光効果を最大限に発揮できるため、非常に感度の高い検知が可能である。
【００５５】
請求項８に記載の発明によれば、現像装置内に必然的に生じている現像剤介在領域と現像剤非介在領域（空気領域）との境界を利用してそこにエリアＡを固定設定することで、新たな領域を有する部材を設置することなく、簡易な構成の検知機構を構築できる。請求項１０に記載の発明によれば、螺旋構造のスクリュの回転に伴って、現像剤容器面の近傍における現像剤介在領域と現像剤非介在領域との境界位置の変動を滑らかにすることができる。
【００５６】
請求項１１に記載の発明によれば、現像装置内の任意の位置に検知機構を設置することができ、現像装置並びに検知機構の構築時のレイアウト的余裕が高くなる。請求項１２に記載の発明では、エリアＡを回転することで可動とするため、簡易な構成にて検知が可能である。請求項１４に記載の発明によれば、現像剤攪拌用に設けられている羽根の一部を利用することで、現像装置内に新たにエリアＡとしての部材を設置することなく、簡易な構成にて検知が可能である。請求項１５に記載の発明によれば、現像剤攪拌機構の一部に検知用として専用の回転部材を設置することで、現像剤攪拌領域内での比較的任意の領域にて検知が可能である。請求項１６に記載の発明によれば、エリアＡの回転移動の動力源を現像ローラ等の現像剤担持体の回転動力源と同一とすることができるので、簡易な構成にて検知が可能である。請求項１７に記載の発明によれば、エリアＡを、より現像領域に近い部位に設定することができるので、実際に現像工程で使用される現像剤に近い状態の現像剤に関する現像剤物性（特にトナー濃度）を検知することができる。請求１８に記載の発明によれば、現像剤担持体とは異なって検知性に優れたエリアＡ専用部材を設けることで、感度の良い検知を行うことができる。
【００５７】
請求項１９に記載の発明によれば、検知手段に対して検出には不要な汚れ（飛散トナー等）が付着した場合、それを除去し安定した検知を行うことができる。請求項２０に記載の発明によれば、エリアＡでの検知信号とエリアＢでの検知信号との比較、若しくはエリアＢでの検知信号によるエリアＡでの検知信号のキャリブレーションなどにより、安定した検知を行うことができる。請求項２１に記載の発明によれば、エリアＡに付着するトナー量に比べて、エリアＢに付着するトナー量が常に少ないことを利用して、エリアＡでの検知信号のキャリブレーションや安定検知を容易に実現することが可能である。請求項２２に記載の発明によれば、エリアＢにトナーが付着していても、見かけ上の色相はトナーが付着していない状態とほとんど変化が無いので、反射光利用による検知信号のキャリブレーションを精度良く行うことができる。請求項２３に記載の発明によれば、エリアＢにトナーが付着していても、見かけ上の光沢度はトナーが付着していない状態とほとんど変化が無いので、反射光利用による検知信号のキャリブレーションを精度良く行うことができる。
【００５８】
請求項２４に記載の発明によれば、エリアＡでの検知において不必要なキャリアを排除することができ、安定且つ確実な検知が可能である。請求項２５に記載の発明によれば、エリアＢでの検知において不必要なキャリアを排除することができ、安定且つ確実な検知が可能である。請求項２６に記載の発明によれば、トナー粒子よりもキャリア粒子の方が比重の大きいことを利用して、重力加速度や遠心力等によりエリアＡやエリアＢに付着した不要なキャリアを除去することができる。請求項２７に記載の発明によれば、キャリア粒子の透磁率が高いことを利用して、磁石等によりエリアＡやエリアＢに付着した不要なキャリアを除去することができる。永久磁石を利用することで小型簡易な現像剤除去手段が構成できる。請求項２９に記載の発明によれば、電磁石に供給される電流の制御により、エリアＡやエリアＢからのキャリア除去と、キャリア除去手段からの現像剤のリリースとを交互に行うことができるため、キャリア除去手段付近の現像剤を常に入れ換えることが可能である。そのため、エリアＡ若しくはエリアＢに対して同一の現像剤が長期にわたり接触し続けることを防止できるので、精度の高い検知が可能となる。
【００５９】
請求項３１に記載の発明によれば、エリアＡにおける電荷の蓄積を防止することができ、エリアＡへのトナー付着あるいはエリアＡからのトナー離脱に対する障害が起きにくいため、経時的に安定した検知が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像剤トナー濃度検知手段として反射型センサを備えた現像装置の斜視図である。
【図２】図１の現像装置における現像剤面が検知窓を越えて覆っている様子を示す概念図である。
【図３】図１の現像装置における現像剤面が検知窓より下がっている様子を示す概念図である。
【図４】図１の現像装置における検知窓近傍の拡大断面図である。
【図５】反射型センサの取付位置を変更した場合の図２に対応する図である。
【図６】反射型センサの取付位置を変更した場合の図３に対応する図である。
【図７】反射型センサの取付位置を変更した場合の図４に対応する図である。
【図８】透過型センサを用いた場合の図２に対応する図である。
【図９】透過型センサを用いた場合の図３に対応する図である。
【図１０】透過型センサを用いた場合の図４に対応する図である。
【図１１】変形の反射・透過型センサを用いた場合の図２に対応する図である。
【図１２】変形の反射・透過型センサを用いた場合の図３に対応する図である。
【図１３】変形の反射・透過型センサを用いた場合の図４に対応する図である。
【図１４】別の類型としてトナー濃度測定部位を可動とすべく用いられる円筒状ロータの概念図である。
【図１５】ロータを用いる場合の反射型センサでの測定を示す図である。
【図１６】ロータを用いる場合の透過型センサでの測定を示す図である。
【図１７】センサを内蔵したロータの場合の透過型センサでの測定を示す図である。
【図１８】センサを内蔵したロータの場合の反射型センサでの測定を示す図である。
【図１９】トナー濃度測定部位を端面とする場合の円筒状ロータの概念図である。
【図２０】図１９のロータを用いる場合の図１５に対応する図である。
【図２１】図１９のロータを用いる場合の図１６に対応する図である。
【図２２】図１９のロータを用いる場合の図１７に対応する図である。
【図２３】図１９のロータを用いる場合の図１８に対応する図である。
【図２４】トナー濃度測定部位への無用なキャリア付着を防ぐべく磁石を用いた構成の図１６に対応する図である。
【図２５】トナー濃度測定部位への無用なキャリア付着を防ぐべく磁石を用いた構成の図２５に対応する図である。
【図２６】トナー濃度測定部位への無用なキャリア付着を防ぐべく電磁石を用いた構成のon状態での図１６に対応する図である。
【図２７】トナー濃度測定部位への無用なキャリア付着を防ぐべく電磁石を用いた構成のoff状態での図１６に対応する図である。
【図２８】トナー濃度測定部位への無用なキャリア付着を防ぐべく電磁石を用いた構成のon状態での図２２に対応する図である。
【図２９】トナー濃度測定部位への無用なキャリア付着を防ぐべく電磁石を用いた構成のoff状態での図２２に対応する図である。
【図３０】別の類型として可動トナー濃度測定部位である扇形ロータの概念図である。
【図３１】図３０のロータを用いる場合の平面概念図である。
【図３２】図３０のロータを２本の攪拌搬送スクリュに用いる場合の平面概念図である。
【図３３】図３２の構成を断面で示すもので、各扇形ロータが各スクリュ軸に対し或る位相角を有していることを明らかにする図である。
【図３４】図３２の構成でトナー濃度測定を行う際の状態を説明する図である。
【図３５】図３０のロータを１本の攪拌搬送スクリュに２個取り付ける場合の平面概念図である。
【図３６】現像スリーブ表面をトナー濃度測定部位とする場合の斜視図である。
【図３７】図３６の構成でトナー濃度測定を行う際の状態を説明する図である。
【図３８】現像スリーブと同軸に図１４の円筒状ロータを取り付ける場合の構成を示す斜視図である。
【図３９】図３８の構成でトナー濃度測定を行う際の状態を説明する図である。
【図４０】図１７の構成を現像スリーブと感光体を用いて実現することを示す斜視図である。
【図４１】図４０の構成でトナー濃度測定を行う際の状態を説明する図である。
【図４２】別の類型として検知信号をキャリブレーションするようになった円筒状ロータの概念図である。
【図４３】図４２のロータを用いてトナー濃度測定を行う際の状態を説明する図である。
【図４４】トナー濃度測定部位への電荷蓄積を防止するための構成例を示す図である。
【図４５】トナー濃度測定部位への電荷蓄積を防止するための別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１，２    現像剤攪拌スクリュ
３    現像スリーブ
４    ドクターブレード
５    感光体
６    現像剤容器
７    反射型センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003994005.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003994005.tif 000016
【図１６】
0003994005.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0003994005.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
0003994005.tif 000026
【図２６】
0003994005.tif 000027
【図２７】
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【図２８】
0003994005.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
0003994005.tif 000037
【図３７】
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【図３８】
0003994005.tif 000039
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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