(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとが混合された現像剤を収容する現像容器に音響エネルギ検出素子が配設され、この音響エネルギ検出素子によって現像剤の濃度を検出するようにした現像装置において、
上記音響エネルギ検出素子は、現像装置のアイドリング駆動開始直後およびアイドリング駆動停止直前に現像容器内の現像剤が現像容器内壁または現像容器内構造物への衝突ないし摩擦によって発生する現像剤固有の特定周波数成分の音響的出力の強弱を検出し、これによって、上記現像容器内への現像剤投入の有無および現像剤濃度制御のための基準値が検出されるようになっていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載の現像装置において、
音響エネルギ検出素子は、現像容器内の現像剤に対して非接触とな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３】
上記請求項１または請求項２に記載の現像装置において、
現像容器内への現像剤投入の有無検出は、現像剤中のトナー濃度と音響的出力との関係を示す検量線を連続的に或いは段階的に予め設定した設定値に基づいて行われるようになっていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
上記請求項１または請求項２に記載の現像装置において、
音響エネルギ検出素子は、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を検出し、この音響的出力によって現像容器内への現像剤投入の有無または現像剤交換作業の成否を判定し、音響的出力が設定値以下に低下したときに現像容器内への現像剤投入無しまたは現像剤交換作業の不成功であると判定する一方、設定値を越えたときに現像容器内への現像剤投入有りまたは現像剤交換作業の成功であると判定することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
上記請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の現像装置において、
音響エネルギ検出素子は、現像容器内構造物または現像容器の外面に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
トナーと磁性キャリアとを撹拌する撹拌ローラ、感光体にトナーを施す現像ローラ、およびトナーを補給する補給機構を有する現像容器と、
この現像容器の容器壁面または現像容器内構造物に密着して設けられた音響エネルギ検出素子と、
この音響エネルギ検出素子からの信号のうち、現像装置のアイドリング駆動開始直後およびアイドリング駆動停止直前に現像容器内壁または現像容器内構造物への衝突および摩擦によって発生する磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を選択的に取り出す弁別機構と、
上記磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を基準値と比較して制御信号を出力する比較器と、
上記現像容器内への現像剤投入の有無または現像剤交換作業の成否を報知する報知手段と、
上記比較器からの制御信号を受け、上記報知手段を作動させる制御装置と
を備えていることを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性キャリアとトナーを混合した現像剤を用いる現像装置および電子写真装置に関し、現像容器内への現像剤投入の有無を短時間で簡単に検出し得るようにする対策に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真法における画像形成には、大別して一成分系現像剤を用いる方式と、二成分系現像剤を用いる方式との二種類があるが、この後者の二成分系現像剤を用いる方式においては、現像条件等の設定が容易で、条件の許容度も大きい反面、画像形成の進行と共にトナーが消費されると、トナー濃度が低下するため、トナー濃度を検出してそれに応じてトナー補給を行ないトナー濃度を所定レベルに維持することが必要とされる。
【０００３】
その場合、二成分系現像剤におけるトナー濃度の検出手法としては、現像剤の透磁率を検出用コイルのインダクタンス変化により検出し、これを周波数変化に変換してから、電圧の変動として取り出すようにすることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなトナー濃度の検出手法では、定期的な現像剤交換等の装置メインテナンス作業の際に、現像剤未投入の現像器を誤って現像装置に挿入し、その現像器に対してトナー濃度制御を行うための初期設定操作を行ってしまうことがある。その場合、トナー濃度検出手段は、現像ケース内に現像剤が存在しないにも拘わらず（トナー濃度検出手段の検知面には空気しか存在しないが、現像剤のトナー濃度が高い状態とみなす。）、この初期設定操作で得られたトナー濃度検出手段の出力をトナー濃度制御を行うための基準値として採用してしまうことになる。そのため、現像剤を投入した現像器を挿入した場合と同様に使用準備を完了し、画像形成装置は待機モードへと移行すると、画像形成動作を実行しても、現像器内には現像剤が投入されていないため、画像が出力されないというトラブルが発生する。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、現像容器内への現像剤投入の有無を短時間で簡単に検出することができる現像装置および電子写真装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、トナーと磁性キャリアとが混合された現像剤を収容する現像容器に音響エネルギ検出素子が配設され、この音響エネルギ検出素子によって現像剤の濃度を検出するようにした現像装置を前提とする。そして、現像装置のアイドリング駆動開始直後およびアイドリング駆動停止直前に現像容器内の現像剤が現像容器内壁または現像容器内構造物への衝突ないし摩擦によって発生する現像剤固有の特定周波数成分の音響的出力の強弱を音響エネルギ検出素子により検出し、これによって、上記現像容器内への現像剤投入の有無および現像剤濃度制御のための基準値を検出するようにしている。
【０００７】
この特定事項により、現像装置のアイドリング駆動開始直後およびアイドリング駆動停止直前に磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数の音響的出力を検出しているので、現像装置による外乱、環境変化、経時変化（トナー、キャリア等の粉粒体の付着に伴う検出精度の低下）等の影響を殆ど受けずに、高精度で信頼性のある現像剤投入の有無判定を行うことが可能となるとともに、応答が速く、検出速度の高速化（検出時間の短縮化）を図ることが可能となる。また、本来トナー濃度制御用として現像装置の容器壁面や容器底面に取り付けられる音響エネルギ検出素子を使用しているので、新規な機能部品、検出手段の追加・増設等を行わずに、制御手段側での簡易な対応（主に制御プログラム内容変更）を伴うだけで、現像装置の設置時または現像剤交換時における現像装置内への現像剤投入の有無（現像剤未投入状態の現像容器を現像装置へ挿入する作業ミス発生の有無）を、現像装置への負担や影響を与えずに容易に判定することが可能となる。
【０００８】
ここで、現像容器内の現像剤に対して非接触となる位置に音響エネルギ検出素子を設けている場合には、音響エネルギ検出素子の検出面に対する現像剤の直接触が回避され、音響エネルギ検出素子の検出面の耐久性の向上を図ることが可能となる。
そして、音響エネルギ検出素子を、現像容器内構造物または現像容器の外面に設けている。
【０００９】
特に、現像装置への現像剤投入の有無判定を行うための具体的方法として、以下の構成が掲げられる。
【００１０】
つまり、現像剤中のトナー濃度と音響的出力との関係を示す検量線を連続的または段階的に予め設定した設定値に基づいて現像容器内への現像剤投入の有無検出を行うようにしている。
【００１１】
また、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を音響エネルギ検出素子により検出し、この音響的出力によって現像容器内への現像剤投入の有無または現像剤交換作業の成否を判定し、音響的出力が設定値以下に低下したときに現像容器内への現像剤投入無しまたは現像剤交換作業の不成功であると判定する一方、設定値を越えたときに現像容器内への現像剤投入有りまたは現像剤交換作業の成功であると判定するようにしている。
【００１２】
これらの特定事項により、特定周波数における突出したピークが磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の周波数の音響的出力であることから、この出力レベルがトナー濃度の増加につれて減少することになるので、トナー濃度と固有の音響的出力レベルの大きさとの間には１：１の対応があると共に、負の比例関係（逆比例関係）が成立しており、この音響的出力を取り出すことにより、トナー濃度を求めることができることが明らかとなる。このため、現像容器内への現像剤投入無しの場合には、特定周波数の音響的出力が極めて小さいか、または全く発生しないので、現像容器内への現像剤投入の有無判定を円滑に行うことが可能となる。
【００１３】
特に、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の音響的出力に基づいて現像装置への現像剤投入の有無判定を行うための制御装置の具体例を示すものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１４】
つまり、トナーと磁性キャリアとを撹拌する撹拌ローラ、感光体にトナーを施す現像ローラ、およびトナーを補給する補給機構を有する現像容器と、この現像容器の容器壁面または現像容器内構造物に密着して設けられた音響エネルギ検出素子と、この音響エネルギ検出素子からの信号のうち、現像容器内壁または現像容器内構造物への衝突および摩擦によって発生する磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を選択的に取り出す弁別機構と、上記磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を基準値と比較して制御信号を出力する比較器と、上記現像容器内への現像剤投入の有無または現像剤交換作業の成否を報知する報知手段と、上記比較器からの制御信号を受け、上記報知手段を作動させる制御装置とを備えている。
【００１５】
この特定事項により、現像剤投入の有無判定の結果、現像剤未投入が検知されると、画像形成装置本体表示部へのエラーメッセージ表示、アラームランプ点灯あるいは音声発呼等の報知手段を介して現像剤未投入である旨をオペレータに報知するので、この種の作業ミスが発生した場合に、トラブル発生箇源が明らかになるとともに、トラブル解除に迅速に対応することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係わる電子写真装置としてのプリンタの現像装置付近の概略構成図を示している。
【００１８】
このプリンタは、外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録用紙に対して画像を形成するものである。そして、図１に示すように、プリンタ１の画像形成部分には、感光体としての感光体ドラム１１が所定方向（図中矢印方向）に回転自在に支持されている。この感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１の外周面を光像で露光して静電潜像を形成する露光装置１３と、感光体ドラム１１の外周面上に形成された静電潜像を現像剤により可視像に現像する現像装置１４と、感光体ドラムの外周面上に現像された可視像を記録用紙Ｐに転写する転写装置１５と、感光体ドラム１１の外周面上に残留する不要な廃現像剤を除去するクリーニング装置（図示せず）とが感光体ドラム１１の回転方向に沿って順次設けられている。
【００１９】
感光体ドラム１１の表面は、帯電器１２（例えばコロナチャージャや接触ローラ帯電器など）によって所定の帯電量に均一に帯電され、露光装置１３で所定の静電潜像ポテンシャルを形成することによって静電潜像を担持するようになされている。感光体ドラム１１は、金属または樹脂製の導電性基体１１ａと、その表面に形成される下引き層１１ｂと、その上に形成される感光層１１ｃとを含んで構成されている。この感光層１１ｃは、下引き層１ｂ上に形成される比較的薄いキャリア発生層（ＣＧＬ）と、最外層に形成されるポリカーボネイトなどを主成分とする比較的薄いキャリア移動層（ＣＴＬ）とで構成されている。この場合、露光装置１３による露光によってキャリア発生層でキャリアが発生すると、このキャリアによって、感光体ドラム１１に帯電している電荷が相殺されて、上述した所定の静電潜像ポテンシャルが形成されることになる。
【００２０】
現像装置１４は、トナーＴとキャリアとからなる２成分現像剤Ｇを収容する現像容器１６と、トナーホッパ１６ａを介して現像容器１６内にトナーＴを供給するトナー供給装置１７とを備えている。上記現像容器１６内には、感光体ドラム１１と対向する開口部１６ｂに臨んで設けられ、現像状態にあるときに感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する現像ローラ１８（磁気ブラシローラ）と、現像容器１６内の現像剤Ｇを撹拌する撹拌ローラ１６ｄと、現像ローラ１６ｃの表面に付着形成される現像剤層Ｇａの層厚を規制する現像容器内構造物としてのドクタブレード１６ｅと、現像剤Ｇの流れを規制する案内板１６ｆとを備えている。一方、トナー供給装置１７は、現像容器１６内にトナーホッパ１６ａを介してトナーＴを補給するトナー補給ローラ１７ａを備えている。この補給ローラ１７ａは、トナー供給モータ３０（図５参照）により回転される。
【００２１】
現像ローラ１８は、非磁性材料よりなる中空円筒形状の現像スリーブ１８ａと、この現像スリーブ１８ａ内に固定的に設けられ、複数の磁極（Ｓ極およびＮ極）を有するマグネット１８ｂとからなる。
【００２２】
現像容器１６内の現像剤Ｇは、撹拌ローラ１６ｄにより十分に撹拌混合された後、現像ローラ１８表面上に現像剤Ｇの磁気ブラシを形成し、ドクタブレード１６ｅにより一定穂長に切揃えられて現像ローラ１８により感光ドラム１１の表面と接触するよう搬送されて感光体ドラム１１表面の上の静電潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する。
【００２３】
そして、本発明の特徴部分として、現像容器１６内には、その現像容器１６内の現像剤Ｇのトナー濃度を検知する音響エネルギ検出素子２１が設けられている。この音響エネルギ検出素子２１は、ドクタブレード１６ｅの外表面に密着させて取り付けられている。この場合、音響エネルギ検出素子２１を設ける位置は特に限定されないが、感度と精度の点でドクタブレード１６ｅに設けることが好ましい。また、撹拌ローラ１６ｄに近接した現像容器１６の外面（容器底面または容器背面等）に設けてもよい。
【００２４】
ドクタブレード１６ｅに音響エネルギ検出素子２１が設けられていると、検出される音響的信号は、磁性キャリア粒子の摩擦に基づくものと考えられるが、撹拌ローラ１６ｄに近接する現像容器１６の外面（容器底面または容器背面等）に設けられていると、磁性キャリア粒子の衝突による音響的出力が検出されることもあり、その場合には特性周波数も当然異なり、更に高い周波数帯域となる。要は、レベル的に最大の音響的出力が得られるように検出周波数を設定するのがよい。
【００２５】
ここで、音響エネルギ検出素子２１により検出される音響的出力について説明する。
【００２６】
固体の変形および破壊に伴って解放されるエネルギが、音響パルスとなり伝播する現象をＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、音響的放射と呼ぶ。ＡＥ信号は、通常数ＫＨｚ〜数ＭＨｚの微弱な超音波であるため、人間の可聴帯域からは外れている。ＡＥは、材料の欠陥自身が放出するエネルギを直接かつリアルタイムで観測する方法であるので、塑性変形や破壊の過程を動的に観測することができ、様々な分野で利用されている。二成分系現像剤Ｇの磁性キャリア粒子や、トナー粒子が現像容器１６の壁面や現像ローラ１８や撹拌ローラ１６ｄなどと摩擦あるいは衝突する場合にもキャリア粒子固有の周波数のＡＥ信号やトナー粒子固有の周波数のＡＥ信号が発生しているので、この固有周波数の音響的出力の高低に基づいてトナー濃度制御が行われているが、本発明では現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定にも利用される。
【００２７】
つまり、トナーＴと磁性キャリアとを混合して用いるプリンタ１の画像形成部分に音響エネルギ検出素子２１を配設することによって、磁性キャリア固有の周波数の音響的出力、あるいはトナー固有の周波数の音響的出力を抽出することができ、これによって、現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無を判定することができるようになっている。
【００２８】
図２の（ａ）〜（ｄ）は、トナーＴおよび磁性キャリアからなる二成分系現像剤Ｇを収容する現像容器１６のドクタブレード１６ｅに音響エネルギ検出素子２１（ＡＥセンサ）を取付けてプリンタ１を運転した場合に、音響エネルギ検出素子２１からのＡＥ信号（パルス信号）を周波数解析したときの周波数とＡＥカウントとの関係を示すものであり、図２の（ａ）はトナー濃度０％、（ｂ）はトナー濃度１％、（ｃ）はトナー濃度３％、および（ｄ）はトナー濃度５％の結果を示している。
【００２９】
図２の（ａ）〜（ｄ）において、１５３．８ＫＨｚのピークは磁性キャリア固有の周波数の音響的出力であり、この出力はトナー濃度の増加につれて減少している。すなわち、キャリア粒子固有の特定周波数の信号レベルは、二成分系現像剤Ｇ中のトナー濃度と密接に関係する。図３は、二成分系現像剤中のトナー濃度を変化させた場合の、トナー濃度と周波数１５３．８ＫＨｚでのＡＥパワー値（ｄｂ）とをプロットした結果を示したものである。この結果によると、トナー濃度が高くなると、上記信号の出力も減少しており、トナー濃度固有の音響的出力のレベルとキャリア粒子固有の音響的出力のレベルとの間には１：１の対応があるとともに、負の比例関係（逆比例関係）が成立しており、この音響的出力を抽出することにより、トナー濃度を求めることができることが明らかである。
【００３０】
要するに、上記キャリア粒子固有の特定周波数の信号のみを検出し、その出力レベルと図３に示す検量線とから、トナー濃度を求めることができる。この場合、キャリア粒子の音響的出力が設定上限値よりも増加したときにトナー供給装置１７を作動させ、キャリア粒子の音響的出力が設定下限値よりも減少したときにトナー供給装置１７を停止させるようにしている。このとき、キャリア粒子固有の特定周波数の信号の検出は感度が高く、精度および再現性に優れているが、トナー固有の特定周波数のＡＥ信号を検出し、その音響的出力から直接的にトナー濃度を求めることも可能である。この後者の場合、トナー固有の特定周波数の音響的出力が設定下限値よりも減少したときにトナー供給装置１７を作動させ、トナー固有の特定周波数の音響的出力が設定上限値よりも増加したときにトナー供給装置１７を停止させることになる。
【００３１】
上記音響エネルギ検出素子２１としては、磁性キャリア粒子固有の特定周波数成分のＡＥまたはトナー固有の特定周波数のＡＥに感度を有するもの、一般に１００〜４００ｋＨｚ、特に１４０〜１８０ｋＨｚの周波数（超音波振動）に感度を有するものが適用され、好適な圧電素子はペロブスカイト型圧電素子、特にチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電素子であり、素子からの電気信号を増幅するプリアンプが一体的または別体として設けられていてもよい。
【００３２】
上記音響エネルギ検出素子２１は、現像容器１６内のドクタブレード１６ｅに取り付けられているが、現像容器１６から音響エネルギ検出素子２１への超音波振動の伝達が有効に行われる箇所であればよく、現像容器１６内のドクタブレード１６ｅに対し接着により取り付けられている。なかでも、シリコーングリースにより音響エネルギ検出素子２１を接着するのが望ましいが、接着には、エポキシ樹脂系或いはイソシアネート系の接着剤を使用してもよい。なお、両面接着テープにより音響エネルギ検出素子を接着することも可能であるが、音響エネルギを吸収、減衰させる緩衝効果があるので、必ずしも好ましくない。
【００３３】
また、図４に示すように、上記音響エネルギ検出素子２１からの電気的音響出力に基づいてトナー濃度を検出および制御（現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定を含め）する上で、制御装置としての検出制御機構３１が設けられている。この検出制御機構３１は、図４のブロック・ダイアグラムに示すとおり、音響エネルギ検出素子２１の電気的音響出力から磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数の音響的出力を取り出すための弁別機構３２と、この弁別機構３２からの出力と基準値とを比較して制御信号を出力する演算器３３と、この演算器３３からの制御信号に基づいてトナー供給モータ３０を回転・停止の駆動制御をする制御機構３４とを備えている。また、音響エネルギ検出素子２１と弁別機構３２との間には、音響エネルギ検出素子１６からの電気的音響出力を所望のレベルに増幅するための増幅器３５が設けられている。更に、弁別機構３２と演算器３３との間には、弁別機構３２からの出力、即ち振幅を積分する積分回路３６が設けられている。
【００３４】
そして、アンプによる増幅度は、濃度の検出が精度よく行われるものであればよく、一般に１０〜８０ｄＢ、特に２０〜４０ｄＢ程度が適当である。一定の増幅度を得る上で、低歪みのオペアンプを用いるのがよい。また、必要により増幅された音響エネルギ検出素子２１からの出力から、トナー固有の特定周波数成分の音響的出力または磁性キャリア固有の特定周波数の音響的出力を抽出するための弁別機構３２としては、特定周波数の出力値を積算する周波数解析装置を使用することができるが、装置の簡便性の点で、フィルタ、特に中心周波数がキャリア粒子固有の特定周波数またはトナー固有の特定周波数にあるバンドパスフィルタを使用することが望ましい。例えば、キャリア用バンドパスフィルタとしては、この磁性キャリア粒子やドクタブレード１６ｅまたは現像容器１６の材質によっても相違するが、一般に４０〜２００ｋＨｚ、特に１４０〜１６０ｋＨｚのものが適当である。一方、トナー用バンドパスフィルタとしては、トナー材質によっても相違するが、一般に１００〜２００ｋＨｚ、特に１７０〜１９０ｋＨｚのものが適当である。磁性粒子固有の特定周波数を扱う場合、トナー固有の特定周波数を扱う場合の何れにしても、バンドパスフィルタを通過した電気信号が減衰している場合には、勿論増幅することも可能である。
【００３５】
演算器３３としては、一般にコンパレータが使用され、トナー濃度検出値とトナー濃度設定値とを比較して、制御信号を発生する。一般に、トナー濃度設定値には、設定下限値と設定上限値とがあり、トナー濃度検出値が設定下限値以下になるとトナー補給信号を発生し、設定上限値以上になると、トナー補給停止信号が発生される。これらの信号に基づいて、制御機構３４がトナー供給ローラ１７ａをＯＮ−ＯＦＦ制御する。設定下限値は実際のトナー濃度許容下限値より若干高めに設定し、一方、設定上限値は実際のトナー濃度許容上限値より若干低めに設定することがトナー濃度の実際のばらつき幅を小さくする点で好ましい。
【００３６】
弁別機構３２として周波数解析装置が使用される場合には、特定周波数の出力を直接演算器３３に入力させることができるが、弁別機構３２としてバンドパスフィルタが使用される場合には、バンドパスフィルタからの出力を、半波整流回路または全波整流回路に供給して直流成分とするか、或いは積分回路３６に供給して一定時間ごとに積分し、パルスとして演算器３３に供給することが可能である。
【００３７】
次に、検出制御機構３１による現像容器１６への現像剤Ｇ投入の有無判定を行う制御を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
この場合、現像容器１６がプリンタ１（現像装置１４）にセットされた直後であるものとする。そして、現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定は、プリンタ１の設置時、または定期的な現像剤交換等に伴って、トナー濃度制御のための初期設定操作（イニシャライズ）を実行する際に並行して行われる。
【００３９】
先ず、図５のフローチャートのステップＳ１において、プリンタ１に現像容器１６をセットした後、プリンタ本体の電源をＯＮする。次いで、ステップＳ２で、プリンタ１へセット後の初期設定操作（現像剤Ｇのイニシャライズ）のためのアイドリング駆動を開始、つまり現像装置１４のアイドリング駆動を開始する。それから、ステップＳ３において、特定周波数の音響的出力を音響エネルギ検出素子２１により検出する。
【００４０】
その後、ステップＳ４で、現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定を行う。このステップＳ４では、特定周波数の音響的出力、つまり現像装置１４のアイドリング駆動開始直後に明確に出現（出力レベルが高レベル）する磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のピーク値またはトナー固有の特定周波数の音響的出力のピーク値と閾値とを比較し、このピーク値が閾値以上となるＹＥＳの場合には、現像容器１６内への現像剤Ｇの投入有り、または現像剤Ｇ交換作業の成功とみなし、ステップＳ５で、上記ステップＳ４の判定結果を受けて、アイドリング駆動を継続する。そして、ステップＳ６において、アイドリング駆動を維持した状態で、アイドリング駆動を開始してから所定時間経過後の現像容器１６内のトナー濃度（飽和時トナー濃度）として、アイドリング駆動停止直前の特定周波数の音響的出力を音響エネルギ検出素子２１により検出し、トナー濃度制御のための基準値として記憶する。
【００４１】
それから、ステップＳ７において、アイドリング駆動を停止した後、ステップＳ８で、アイドリング駆動停止直前の音響的出力の検出値をトナー濃度制御のための基準値として記憶する。
【００４２】
しかる後、ステップＳ９において、プリンタ１の待機モードへ移行し、使用準備を完了する。
【００４３】
一方、上記ステップＳ４の判定が、特定周波数の音響的出力が閾値未満、つまり現像装置１４のアイドリング駆動開始直後における磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のピーク値またはトナー固有の特定周波数の音響的出力のピーク値が明確に出現しない（出力レベルが低レベル）か、または全く出現しないＮＯの場合には、ステップＳ１０において、現像容器１６内への現像剤Ｇ未投入、または現像剤交換作業の不成功とみなし、図示しないプリンタ本体表示部へのエラーメッセージ表示、アラームランプ点灯または音声発呼等の報知手段（図示せず）を介して現像剤未投入、または現像剤交換作業の不成功である旨をオペレータに報知する。
【００４４】
したがって、本実施形態では、現像容器１６内に現像剤Ｇが投入されている場合は、プリンタ１へセット後の初期設定操作（現像剤Ｇのイニシャライズ）のためのアイドリング駆動を開始すると、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のピーク値またはトナー固有の特定周波数の音響的出力のピーク値が明確に出現する（出力レベルが高レベル）のに対し、現像容器１６内に現像剤Ｇが未投入の場合は、このピークが明確に出現しない（出力レベルが低レベル）か、または全く出現しない。また、音響エネルギ検出素子２１からの電気的音響出力によって、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のレベルまたはトナー固有の周波数の音響的出力のレベルが検出される。このように、本実施形態のトナー濃度の検出方法では、磁性キャリア粒子固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数の音響的出力を検出しているため、現像装置１４による外乱や環境変化や経時変化の影響を殆ど受けず、高精度で信頼性のあるトナー濃度検出を行える上、応答が早く、検知動作を著しく高速化してトナー濃度の制御も迅速に行えることになる。従って、現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定、または現像剤交換作業の成否判定についても、検出時間の短縮化が可能となり、現像剤Ｇ未投入または現像剤交換作業不成功の場合には、初期設定操作（イニシャライズ）のための現像装置１４のアイドリング駆動開始と殆ど同時に検出可能である。これにより、流動状態によるキャリア密度変化の影響を受けやすい透磁率センサを使用して現像剤Ｇ投入の有無判定を行う場合のように、現像剤Ｇの流動状態が安定化するまで所定時間のアイドリング駆動を継続しておく必要がなく、現像装置１４のアイドリング駆動開始と殆ど同時に現像容器１６内への現像剤Ｇの投入有無、または現像剤Ｇ交換作業の成否を判定することができる。
【００４５】
また、音響エネルギ検出素子２１を現像容器１６のドクタブレード１６ｅに取り付けるのみでよいので、検出機構がコンパクトに保たれ、更に検出機構を容器外に置くことも可能となり、トナーＴによって汚染されることもなく、また現像工程に対しても悪影響をもたらさない。しかも、音響エネルギ検出素子２１が現像容器１６内の現像剤Ｇに対して非接触となるので、音響エネルギ検出素子２１の検出面に対する現像剤Ｇの直接触が回避され、音響エネルギ検出素子２１の検出面の耐久性の向上を図ることができる。
【００４６】
そして、プリンタ１へ現像容器１６セット後の初期設定操作（現像剤Ｇのイニシャライズ）のための現像装置１４のアイドリング駆動開始後に特定周波数の音響的出力を音響エネルギ検出素子２１により検出し、現像装置１４のアイドリング駆動開始直後に明確に出現する磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のピーク値またはトナー固有の特定周波数の音響的出力のピーク値が閾値以上となるときに現像容器１６内への現像剤Ｇの投入有りまたは現像剤交換作業の成功とみなされる一方、現像装置１４のアイドリング駆動開始直後における磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のピーク値またはトナー固有の特定周波数の音響的出力のピーク値が明確に出現しないか、または全く出現しないときに現像容器１６内への現像剤Ｇ未投入または現像剤交換作業の不成功とみなされるので、現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定、または現像剤交換作業の成否判定を円滑に行うことができる。
【００４７】
しかも、トナー濃度制御のための音響エネルギ検出素子２１を利用して、現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定、または現像剤交換作業の成否判定を行うことにより、新規な機能部品、検出手段の追加・増設等を行わずに、制御機構側での簡易な対応（主に制御プログラム内容変更）を伴うだけで、現像装置１４の設置時または現像剤Ｇ交換時における現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無（現像剤Ｇ未投入状態の現像容器１６を現像装置１４へ挿入するといった作業ミス発生の有無）を、現像装置１４への負担や影響を与えずに容易に判定することができる。
【００４８】
更に、現像剤Ｇ投入の有無判定、または現像剤交換作業の成否判定の結果、現像剤Ｇの未投入または現像剤交換作業の不成功が検知されると、プリンタ本体表示部へのエラーメッセージ表示、アラームランプ点灯あるいは音声発呼等の報知手段を介して現像剤Ｇ未投入である旨をオペレータに報知するので、この種の作業ミスが発生した場合に、トラブル発生箇源が明らかになるとともに、トラブル解除に迅速に対応することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、現像装置１４のアイドリング駆動開始直後に出現する磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力のピーク値またはトナー固有の特定周波数の音響的出力のピーク値と閾値との関係に基づいて現像容器１６内への現像剤Ｇ投入の有無判定を行うようにしたが、音響エネルギ検出素子からの信号のうちの磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数の音響的出力を選択的に取り出し、或いは更に音響エネルギ検出素子からの信号のうちの磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の周波数の音響的出力を選択的に取り出す弁別機構からの磁性キャリアの音響的出力を基準値（図３の検量線）と比較して、基準値よりも高い場合に制御信号を出力し、この制御信号によりトナー供給装置１７を作動させて現像容器１６内のトナー濃度を設定レベルに維持するようにしたトナー濃度検知方法において、現像剤中のトナー濃度と音響的出力との関係を示す検量線を連続的または段階的に予め設定された設定値に基づいて現像容器内への現像剤投入の有無検出を行うようにしてもよいのはもちろんである。
【００５０】
また、上記実施形態では、音響エネルギ検出素子２１として、磁性キャリア固有の周波数の音響的出力が１５３．８ＫＨｚのピーク値となるものを適用したが、磁性キャリア固有の１００ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの周波数帯域に感度を有する音響エネルギ検出素子が適用されていてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、現像装置のアイドリング駆動開始直後およびアイドリング駆動停止直前に磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数の音響的出力を音響エネルギ検出素子により検出することで、現像装置による外乱、環境変化、経時変化等の影響を殆ど受けずに、高精度で信頼性のある現像剤投入の有無判定を行うことができるとともに、応答が速く、検出速度の高速化を図ることができる。また、トナー濃度制御用の音響エネルギ検出素子を流用することで、新規な機能部品、検出手段の追加・増設等を行わず、現像装置への負担や影響を与えることなく容易に判定することができる。
【００５２】
また、現像容器内の現像剤に対して非接触となる位置に音響エネルギ検出素子を設けることで、音響エネルギ検出素子の検出面に対する現像剤の直接触を回避し、音響エネルギ検出素子の検出面の耐久性の向上を図ることができる。
【００５３】
そして、現像剤中のトナー濃度と音響的出力との関係を示す検量線を連続的または段階的に設定した設定値に基づいて現像容器内への現像剤投入の有無検出を行ったり、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力によって現像容器内への現像剤投入の有無または現像剤交換作業の成否を判定することで、現像容器内への現像剤投入無しの場合に特定周波数の音響的出力が極めて小さいか、または全く発生しないため、現像容器内への現像剤投入の有無判定を円滑に行うことができる。
【００５４】
更に、音響エネルギ検出素子からの信号のうち、現像容器内壁または現像容器内構造物への衝突および摩擦によって発生する磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を選択的に取り出す弁別機構と、磁性キャリア固有の特定周波数成分の音響的出力またはトナー固有の特定周波数成分の音響的出力を基準値と比較して制御信号を出力する比較器と、現像容器内への現像剤投入の有無または現像剤交換作業の成否を報知する報知手段と、比較器からの制御信号を受けて報知手段を作動させる制御装置とを備えることで、現像剤未投入の検知時に、画像形成装置本体表示部へのエラーメッセージ表示、アラームランプ点灯あるいは音声発呼等の報知手段を介して現像剤未投入である旨をオペレータに報知し、この種の作業ミスが発生した場合のトラブル発生箇源を明らかにすることができるとともに、トラブル解除に迅速に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わるプリンタを正面側から見た現像装置付近の概略構成図である。
【図２】（ａ）は音響エネルギ検出素子からのＡＥ信号を周波数解析したときのトナー濃度０％での周波数とＡＥカウントとの関係を示す図である。
（ｂ）は音響エネルギ検出素子からのＡＥ信号を周波数解析したときのトナー濃度１％での周波数とＡＥカウントとの関係を示す図である。
（ｃ）は音響エネルギ検出素子からのＡＥ信号を周波数解析したときのトナー濃度３％での周波数とＡＥカウントとの関係を示す図である。
（ｄ）は音響エネルギ検出素子からのＡＥ信号を周波数解析したときのトナー濃度５％での周波数とＡＥカウントとの関係を示す図である。
【図３】二成分系現像剤中のトナー濃度を変化させた場合のトナー濃度と周波数１５３．８ＫＨｚでのＡＥパワー値とをプロットした結果を示す図である。
【図４】検出制御機構のブロック・ダイアグラムを示す図である。
【図５】検出制御機構による現像容器への現像剤投入の有無判定を行う場合の制御の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１            プリンタ（電子写真装置）
１１          感光体ドラム（感光体）
１４          現像装置
１６          現像容器
１６ｄ        撹拌ローラ
１６ｅ        ドクタブレード（現像容器内構造物）
１８          現像ローラ
２１          音響エネルギ検出素子
３１          検出制御機構（制御装置）
３２          弁別機構
Ｇ            現像剤
Ｔ            トナー
【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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