JP2006220909A

JP2006220909A - 現像装置

Info

Publication number: JP2006220909A
Application number: JP2005034171A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Itoyama; 元幸糸山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-08-24
Also published as: CN1818808A; CN100501591C; US7356268B2; US20060177235A1

Abstract

【課題】流動性に基づいて直ちに検出した透磁率の補正を行なうことができ、トナー濃度を一定に保ちながら画質の向上を図ることができるようにする。
【解決手段】制御部８０は、圧電振動子６６により検出された現像剤の流動性検出データに基づいて、圧電体振動子６６の共振振動の尖鋭度を求める。そして、尖鋭度に基づいて、トナー濃度センサ６７により検出されたトナー濃度検出データを正しい値に補正して、その補正値に基づいて補給ローラ７１を制御して、トナー補給を行なう。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やレーザプリンタに用いられ、トナー濃度センサの出力データに基づいて、現像装置内における２成分現像剤のトナー濃度を一定にするようにトナー補給を行なう現像装置に関する。

複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置は、感光体の近傍に現像器を配置して、現像器内のトナーを感光体上の静電潜像に付着させて現像し、トナー像を形成する。現像に使用される現像剤は、１成分方式と２成分方式がある。１成分方式は、上記トナーのみの成分であり、現像器に現像剤を補給する場合、トナー濃度を制御する必要はない。一方、２成分方式は、トナーと、トナーを帯電させるとともに現像領域に搬送する磁性体のキャリアとからなり、現像においてトナーのみが消費され、キャリアは現像器内に残る。そのため、現像剤のトナー：キャリアの混合比が変動するので、トナーを補給してトナー濃度を一定に保ち、形成画像の品質を保持する必要がある。

従来の画像形成装置にあっては、キャリア量に応じて変化する現像剤の透磁率を透磁率センサ（トナー濃度センサ）により検出し、それを基にトナー濃度を求め、トナー補給を制御していた。すなわち、センサ出力が基準値より大きくなれば、キャリアの混合比が高くて透磁率が増加したこととなるので、トナーを補給する。センサ出力が基準値より小さくなれば、キャリアの混合比が低くなって透磁率が減少したこととなるので、トナー補給を停止する。

しかしながら、トナー濃度センサは、湿度やトナーの攪拌状態により、その値が変動して正確な値が検出できない問題があった。例えば湿度の場合、図１９に示すように、各トナー濃度に対して、低湿ほどセンサ出力は低く、高湿ほどセンサ出力は高い。従って、図２０に示すように、トナー濃度が４％の現像剤を各湿度で測定すると、高湿になるほどセンサ出力は増加する。

この現象は、次のように説明できる。低湿下においては、現像剤が含む水分が減って帯電量が多くなり、現像剤間の反発が強まって現像剤のかさ密度が減少し、結果としてセンサ出力が低下する。一方、高湿下においては、現像剤が含む水分が増えて帯電量が少なくなり、現像剤間の反発が弱まって現像剤のかさ密度が増加し、結果としてセンサ出力が増加する。

また、図２１に示すように、現像剤を長時間放置すると、放電されて帯電量が低下し、現像剤間の反発が弱まって現像剤のかさ密度が増加し、結果としてセンサ出力が増加する。図２２に示すように、現像剤を現像器内で攪拌すると帯電量が増加し、現像剤間の反発が強まって現像剤のかさ密度が減少し、結果としてセンサ出力が低下する。

このように帯電量が増加し、現像剤のかさ密度が低下すると、透磁率センサはトナー濃度が高濃度と誤検出する。一方、帯電量が低下し、現像剤のかさ密度が増加すると、透磁率センサはトナー濃度が低濃度と誤検出する。

そこで、後述する特許文献１では、現像剤の流動性が変化してオーバートナーとなり、画像にかぶりが生じた時、もしくは、アンダートナーとなり、画像濃度が低下したとき、流動性に応じてセンサ出力を手動補正して、トナー濃度出力特性を切替え良好な画像を得ることが開示されている。

また、後述する特許文献２では、補給されたトナーが２本のスクリューからなるトナー搬送経路を１回循環する時間を透磁率センサで計測し、循環時間より流動性を判断し、流動性からかさ密度を割り出し、透磁率センサの出力を補正することが開示されている。
特開昭６３−２８４５８１号公報特開平４−１９７６５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ユーザがオーバートナーやアンダートナー状態を感知したときに、センサ出力のシフト手段を動作させるため、画質低下の要因を検知して、画質低下前にトナー濃度を制御することができない。

また、特許文献２の技術では、流動性を自動検出してそれに基づいて、透磁率センサの出力を補正するのであるが、トナー搬送経路を１回循環する時間を透磁率センサで計測し、トナーが搬送路を１回循環する循環時間より流動性を判断し、流動性からかさ密度を割り出し、透磁率センサの出力を補正するので、測定時間がかかりすぎ、リアルタイムでの補正処理ができない。

本発明は、流動性に基づいて直ちに検出した透磁率の補正を行なうことができ、トナー濃度を一定に保ちながら画質の向上を図ることができる画像形成装置のトナー濃度制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を攪拌部材により攪拌しながら、感光体に形成された静電潜像を前記現像剤を用いて現像する現像装置において、前記トナーを補給するトナー補給手段と、前記現像剤のトナー濃度を透磁率により検出するトナー濃度検出手段と、前記現像剤の流動性を検出する流動性検出手段とを備え、前記流動性検出手段の検出データに基づいて、前記トナー濃度検出手段の出力を補正し、該補正出力に基づいてトナー濃度が一定となるように前記トナー補給手段よりトナー補給を行なうことを特徴とする。

前記流動性検出手段は、圧電体振動子であり、圧電体振動子の共振振動の尖鋭度により流動性を検出する。ここで、前記圧電振動子は、ユニモルフ振動子、あるいはバイモルフ振動子である。

また、前記流動性検出手段は、前記攪拌部材の負荷トルク変動により流動性を検出することを特徴とする。この場合、前記攪拌部材の回転数変化に基づいて負荷トルク変動を検出してもよいし、前記攪拌部材を回転するモータの電流変化に基づいて負荷トルク変動を検出してもよいし、現像剤が前記攪拌部材を通過することに伴う前記トナー濃度センサの出力変化に基づいて負荷トルク変動を検出してもよい。

本発明によれば、かさ密度の変化に伴うトナー濃度センサの出力を流動性に基づき補正することにより、現像剤のかさ密度の変化に伴うトナー濃度誤検知を防止でき良好な画像が維持できる。

また、流動性検出手段は、圧電体振動子を用いているので、精度良く流動性を検知できる。さらに、共振周波数による尖鋭度に基づいてトナー濃度の検出値を補正するので、精度を維持するための複雑な回路を必要とせず、比較的簡素な回路で検知可能となる。また、圧電体振動子がユニモルフ振動子、もしくはバイモルフ振動子であることにより、撓みモードで振動子が構成され、縦振動、伸び振動、すべり振動などのモードに比べて振動子の剛性を小さくすることにより、現像剤による振動状態の変化を大きくでき、センサを高感度に，あるいはＳ/Ｎをよくすることができる。

また、撹拌部材の負荷トルク変動に基づき流動性を検出し、透磁率センサの出力を補正するので、現像剤の流動性を直接検知するので補正の精度が向上する。

また、撹拌部材による現像剤の通過（先行開示への差別化）に伴う透磁率センサの出力の変化により流動性を検知することので、トナー濃度検知と流動性検知を透磁率センサで兼用でき、構成を簡易化できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る現像装置を有する画像形成装置を示す概略図である。実施形態の画像形成装置は、デジタル複写機３０であり、該デジタル複写機３０本体は大きく分けてスキャナ部３１と、レーザプリンタ部（レーザ記録部）３２から構成されており、以下に詳しく説明する。

スキャナ部３１は透明ガラスからなる固定原稿を載置する原稿載置台３５と、自動的に原稿を送り・読取のため透明ガラスからなる固定原稿を上記の原稿載置台３５上へ自動的に原稿を供給・搬送するための両面対応自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ）３６と、原稿載置台３５上に載置された原稿の画像を走査して読み取るための原稿画像読み取りユニット、すなわちスキャナユニット４０から構成されている。

このスキャナ部３１にて読み取られた原稿画像は、画像データとして後述する画像処理部４７へと送られ、画像データに対して所定の画像処理が施される。

上記ＲＡＤＦ３６には、上部に備えられた原稿トレイ上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を１枚ずつ自動的にスキャナユニット４０の原稿載置台３５上へ給送する装置である。またＲＡＤＦ３６は、オペレーターの選択に応じて原稿の片面または両面をスキャナユニット４０に読み取らせるように、片面原稿のための搬送経路、両面原稿のための搬送経路、搬送経路切り換え手段、各部を通過する原稿の状態を把握し管理するセンサ群、および制御部などから構成されている。このＲＡＤＦ３６については、従来から多くの出願、商品化がなされているので、これ以上の説明は省略する。

原稿載置台３５上の原稿の画像を読み取るためのスキャナ部３１を構成するスキャナユニット４０は、原稿面上を露光するランプリフレクターアセンブリ４１と、原稿からの反射光像を光電変換素子４４に導くための原稿の反射光を反射する第１の反射ミラー４２ａを搭載してなる第１の走査ユニット４０ａ、第１の反射ミラー４２ａからの反射光像を光電変換素子４４に導くための第２、第３の反射ミラー４２ｂ、４２ｃを搭載してなる第２の走査ユニット４０ｂ、各反射ミラー４２ａ〜４２ｃを介して導かれた原稿からの反射光像を光電変換素子４４上に集光させ、結像させるための光学レンズ４３、および結像した原稿からの反射光像を電気的画像信号に変換するアレイ状のＣＣＤ（電荷結合素子）からなる光電変換素子４４から主に構成される。

スキャナ部３１は、上記ＲＡＤＦ３６とスキャナユニット４０の関連した動作により、原稿載置台３５上に読み取るべき原稿を順次載置させながら、原稿載置台３５の下面に沿ってスキャナユニット４０を移動させて原稿画像を読み取るように構成されている。

特に第１の走査ユニット４０ａは、原稿載置台３５に沿って左から右へと一定速度Ｖで走行され、また第２の走査ユニット４０ｂは、その速度Ｖに対してＶ／２の速度で同一方向に平行に走査制御される。これにより、原稿載置台３５上に載置された原稿の画像を１ライン毎に順次ＣＣＤ素子４４へと結像させて画像を読み取ることとなる。

原稿画像をスキャナユニット４０にて読み取ることにより得られた画像データは、画像処理部４７へ送られ、各種処理が施された後、画像処理部４７のメモリーに一旦記憶され、出力指示に応じてメモリー内の画像を読み出してレーザプリンタ部３２に転送して記録用紙上に画像を形成させる。画像処理部４７の構成は周知のものを種々に用いることができるので、その説明は省略する。

このレーザプリンタ部３２は画像を形成させるための記録材である用紙の搬送系５０、レーザ書き込みユニット４６、および画像を形成するための電子写真プロセス部４８を備えている。

レーザ書き込みユニット４６は、上述したスキャナユニット４０にて読み取った後のメモリーから読み出した画像データ、または外部の装置から転送されてきた画像データに応じてレーザ光を出射する半導体レーザ光源、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラー、等角速度で偏向されたレーザ光が電子写真プロセス部４８を構成する感光体ドラム４８ａ上で等角速度に偏向されるように補正するｆ−θレンズなどを有している。

上記電子写真プロセス部４８は、感光体ドラム４８ａの周囲に帯電器４８ｂ、現像器４８ｃ、転写器４８ｄ、クリーニング器４８ｅ、および除電器（帯電器に併設）を主に備えている。

感光体ドラム４８ａは、アルミニウムの如き導電性金属で形成されている導電性基層と、その外面に形成した光導電層とを基本構成層とするものであり、時所定の周速度（プロセススピード）で回転される。帯電器４８ｂにより感光体ドラム４８ａの表面が所定の極性・電位に帯電される。次いで、画像露光により静電荷像が形成され、現像手段により静電荷像はトナー画像として順次可視化されていく。

具体的には、帯電器４８ｂによって一様にマイナス電荷が帯電した感光体ドラム４８ａ表面に現像器４８ｃに至る前の領域（画像形成領域）に上記の書き込みユニット４６からレーザ光が照射される。そして、そのレーザ光が照射された箇所に光電変換によってプラス電荷が生じて、電荷量が変化し、電荷量の変化した箇所の集合によって静電潜像を形成する。

帯電器４８ｂは、実施形態ではグリッド電極を有するスコロトロンである。そして、帯電器４８ｂには図示しない電圧源から所定の帯電電圧Ｖｇが印加されてグリッド電極からコロナ放電によって感光体ドラム４８ａ表面を帯電させる。

現像器４８ｃは、実施形態では二成分現像方式のトナーに所定の現像バイアス電圧を与えられた現像ローラによって、感光体ドラム４８ａにそのトナーを静電力によって付着させて、反転現像方式によって感光体ドラム４８ａの静電潜像を現像する。

転写器４８ｄは、感光体ドラム４８ａのトナー像の形成部分に記録用紙Ｐを当接させ、プラスの高電圧を印加して、静電吸着力によって、トナー像を記録用紙に吸着させもので、ローラ方式の転写ローラである。

クリーニング器４８ｅは、転写されずに感光体ドラム４８ａ表面上に残ったトナーをクリーニング用ブレードによって掻き取り、掻き取ったトナーを回収部に収容する。なお、クリーニング用ブレードは、リーディング型の矩形の樹脂または金属剤からなるものである。また、そのブレードでは、当接側先端部が感光体ドラム４８ａの回転方向のカウンター方向を向いて、感光体ドラム４８ａ周面の移動によってブレードが食い込むようにしながら現像剤を掻き取るようになっている。

一方、シートの搬送系５０は、上述した画像形成を行う電子写真プロセス部４８の特に転写器４８ｄが配置された転写位置へとシートＰを搬送する搬送部３３、該搬送部３３へとシートＰを送り込むためのカセット給紙装置５１、５２、５３または、必要なサイズのシートを適宜給紙するための手差し給紙装置５４、転写後のシートＰに形成された画像、特にトナー像を定着するための定着器４９、定着後のシートＰの裏面に再度画像を形成するためにシートＰを再供給するための再供給経路５５とを備えている。

また、定着器４９の下流側には、画像が記録された記録用紙Ｐを受け取り、この記録用紙Ｐに対して所定の処理を施す後処理装置が配置されている。

画像が形成された用紙は、定着器４９から排紙駆動ローラ５７を経由して排紙トレイ部３４（用紙を捌くための上段・下段のトレイ３４１・３４２）上へと搬送される。

次に、本発明の現像器について詳しく説明する。
図２は、現像器４８ｃを示す概略図である。この現像器４８ｃは、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を収容する現像槽６０と、該現像槽６０への補給用トナーを収容するトナーカートリッジ７０と、トナー濃度制御を行なう制御部８０とからなる。現像槽６０は、感光体ドラム４８ａにトナーを供給して静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ６１と、感光体ドラム４８ａの表面に寄与する現像剤の量を一定に制限するためのドクタブレード６２と、現像槽６０内の現像剤を攪拌する攪拌ローラ６３，６４と、トナーカートリッジ７０からトナーを補給するための補給口６５と、現像剤の流動性を検出するための圧電振動子６６と、透磁率からトナー濃度を検出するトナー濃度センサ６７とから構成される。また、トナーカートリッジ７０は、トナーを現像槽６０に補給するための補給ローラ７１と、トナーを攪拌して補給ローラ７１に送るための攪拌羽７２とから構成される。制御部８０は、圧電振動子６６により検出された現像剤の流動性検出データに基づいて、トナー濃度センサ６７により検出されたトナー濃度検出データを正しい値に補正して、その補正値に基づいて補給ローラ７１を制御して、トナー補給を行なう。

圧電振動子６６とトナー濃度センサ６７は、現像槽６０の底部であって、攪拌ローラ６３の近傍に配置して、攪拌ローラ６３と現像槽６０の底部の間を通過する現像剤の流動性とトナー濃度を検出する。

このような現像器４８ｃを用いて、画像形成を行なう処理の概略について説明する。
レーザ書き込みユニット４６及び電子写真プロセス部４８において、画像メモリーから読み出された画像データは、レーザ書き込みユニット４６によってレーザ光線を走査させることにより感光体ドラム４８ａの表面上に静電潜像として形成され、トナーにより可視像化されたトナー像は多段給紙ユニットのいずれかの給紙部から搬送された用紙の面上に静電転写され定着される。

帯電器４８ｂにより電圧を印加され、静電荷像保持体（感光体ドラム４８ａ）の表面を負極性に帯電し、レーザ光による露光によりイメージスキャニングによりデジタル潜像を形成し、ドクタブレード６２及び磁石を内包しているトナー担持体（現像ローラ）６１を具備する現像器４８ｃから感光体ドラム４８ａにトナーを供給し、該潜像を反転現像する。現像器４８ｃにおいて感光体ドラム４８ａの導電性基体は接地され、現像ローラ６１にはバイアス印加手段により直流バイアスが印加されている。用紙が搬送されて転写部分にくると、転写器４８ｄにより用紙の背面（感光体ドラム側と反対面）から電圧印加手段で帯電することにより、感光体ドラムの表面上の現像画像（トナー像）が転写チャージャーによって用紙上に転写される。感光体ドラム４８ａから分離された用紙は、加熱加圧ローラ定着器４９により用紙上のトナー画像を定着するために定着処理される。

転写工程後の感光体ドラム４８ａに残留するトナーは弾性ブレードによりクリーニングされ回収ボックスに回収される。クリーニング器４８ｅによるクリーニング後の感光体ドラム４８ａは、再度、帯電手段による帯電工程から始まる工程が繰り返される。

背景技術に記載したように、湿度や現像剤の攪拌状態や放置状態により、現像剤の帯電量が増減して、その影響で現像剤のかさ密度が変動する。それが透磁率を検出するトナー濃度センサの出力に影響を与え、正確な検出値が得られず、トナー濃度を一定に制御するためには、この変動を補正する必要がある。そこで、本発明においては、かさ密度の変動による現像剤の流動性の変化に着目し、この現像剤の流動性の検出値に基づいて、トナー濃度センサの検出値を補正し、トナー濃度を一定に制御する。

図２の実施形態においては、流動性検出手段として、ユニモルフ振動子を用いており、その回路図を図に示す。「ユニモルフ」とは、圧電板を金属板の片面に貼り合わせたものである。なお、本実施形態ではユニモルフ振動子を使用しているがバイモルフ振動子を使用してもよい。「バイモルフ」とは、圧電薄板２枚の間に金属板を挟んで貼り合わせたものである。

図３に示すように、ユニモルフ振動子６６の一方の電極に交流電源９１から出力した交流をアンプ９２により増幅して印加する。他方の電極は抵抗Ｒ１を介して接地されているが、この他方の電極から取り出した電流値を、アンプ９４により増幅し、Ａ／Ｄ変換器９５により変換する。このデジタル値を流動性検出値とする。

この圧電振動子６６の振動方向は、トナーとの接触面に平行である。つまり、横波（厚みずり振動）を発生する。従って、圧電振動子６６に交流を印加して振動させると、圧電振動子６６に接触している現像剤の粘性によって、インピーダンスやアドミタンス等の電気的特性が変化する。この性質を利用して、現像剤の流動性を検出する（この流動性検出手段としての圧電振動子については、特開平６−１６７４３７号公報を参照）。

圧電振動子の検出値から、次のように流動性を求める。
（１）インピーダンスあるいはアドミタンスの絶対値の変化から求める。
（２）共振周波数の変化から求める。
（３）共振時の尖鋭度Ｑの変化から求める。

いずれの方法でも流動性が求められるが、この時は、基準値に対してどの程度検出値が変化するかで流動性を求め、トナー濃度の補正を行なう。本実施形態では、アドミタンスによる尖鋭度Ｑの変化から流動性を求める。他の方法であると、共振周波数のずれが小さく、又、温度変化などにより共振周波数がシフトするので、検出精度を維持するために、先行開示で示すように２つの発振回路を用いるなど複雑な回路を必要としてしまうからである。尖鋭度の場合は比較的簡素な回路で検知可能である。

まず、尖鋭度Ｑは、共振周波数Ｆｒと、共振時のアドミタンス（電流）の１／２^１／２となる周波数をＦ１、F２とすると、
Ｑ＝Ｆｒ／（Ｆ２−Ｆ１） … （１）
となる。

まず、トナー濃度が一定で流動性のみ変化したとき、ユニモルフ圧電振動子６６で検出したアドミタンスＹに基づいた正規化アドミタンス（｜Ｙ｜／｜Ｙｒ｜）を、図４に示す。第１の流動性のアドミタンスをＹ１、第２の流動性のアドミタンスをＹ２とすると、共振周波数Ｆｒで最大値を有する正規分布を形成する。この場合は、トナー濃度変化を起こしておらず、第１及び第２の流動性の共振周波数Ｆｒは共通で、トナー濃度補正を行なう必要はない。

一方、流動性が一定でトナー濃度のみ変化したときのユニモルフ圧電振動子６６の正規化アドミタンスを図５に示す。これは、トナー濃度が５％→４％に変化した場合のグラフである。従って、それぞれの濃度における共振周波数は異なり、尖鋭度Ｑも異なってくる。そこで、この尖鋭度Ｑの値の変化に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する具体例を図６と図７に示す。

トナー濃度センサ６７の検出値５％と４％の時に、ユニモルフ圧電振動子６６の検出による図５のグラフに基づいて、共振周波数Ｆｒと、共振時のアドミタンス（電流）の１／２^１／２となる周波数をＦ１、F２を求める（図６参照）。上述した式（１）に基づき、基準となるトナー濃度５％の尖鋭度Ｑの値を（ａ）とし、変動後のトナー濃度４％の尖鋭度Ｑの値を（ｂ）とする。トナー濃度センサ６７の検出値の補正係数（ｃ）は、
（ｃ）＝（ｂ）／（ａ） … （２）
の式で求める。

トナー濃度センサ６７の検出値が変動した場合、前記補正係数（ｃ）を用いて補正するには次式を用いる。補正後のトナー濃度を（ｄ）とすると、
（ｄ）＝（変動後のトナー補正値）／（ｃ）＋０.３％ … （３）
となる。ここで、０.３％は、補正値（ｄ）が正確な値となるように設定した値であり、現像剤の特性や、圧電振動子６７及びトナー濃度センサ６７の特性に依存する。

図６に示すように、式（３）に値を代入して計算すると、補正後のトナー濃度（ｄ）は、４.０％となり、検出値と変わらない。これは、かさ密度の変化による変動ではなく、実際にトナー濃度が変動した場合であり、式（３）により補正処理を行なっても正確な値が求められる。

上記の補正方法の他に、簡易的にトナー濃度の補正値を求める方法がある。
尖鋭度Ｑを求めるには、共振時のアドミタンス（電流）の１／２^１／２となる周波数をＦ１、F２を求める必要があるので、計算が煩雑である。そこで、アドミタンスの正規化グラフより、共振周波数Ｆｒと、共振時のアドミタンスの１／２となる周波数（Ｆ０.５）を求め、尖鋭度Ｑに近いＦＲ／Ｆ０．５をもとに補正する。図７に示すように、トナー濃度変動前のＦＲ／Ｆ０．５を（ｅ）、トナー濃度変動後のＦＲ／Ｆ０．５を（ｆ）とすると、補正係数（ｇ）＝（ｆ）／（ｅ）となり、トナー濃度の補正値は、
（ｈ）＝（トナー変動後のトナー濃度）／（（１−（ｇ））＊２＋１）＋０.３％ … （４）
となる。

この式（４）によりトナー濃度の補正値を計算すると、４.１となり、トナー濃度センサの測定値に近い値が求められる。

図８には、流動性・かさ密度が変化してトナー濃度センサ６７による検出値が５％から４％に変動した場合の圧電振動子によるアドミタンスの正規化分布を示すグラフである。
この場合は、流動性・かさ密度の変化によりトナー濃度の検出値が変化しているだけであり、トナー濃度自体は変動していない。この場合、図９に示すように、図８から求めた尖鋭度Ｑに基づいて補正値を求める。補正トナー濃度（ｄ）は式（３）により、５.０となり、ほぼ変動前の測定値になる。

図１０には、式（４）に基づいて、簡略的に補正値（ｈ）を求めた値が記載されている。この場合でも、トナー濃度補正値は５.０であり、尖鋭度Ｑに基づく補正値と変わらない。

図１１は、流動性・かさ密度が変化してトナー濃度センサ６７による検出値が５％から６％に変動した場合の圧電振動子によるアドミタンスの正規化分布を示すグラフである。
この場合も、流動性・かさ密度の変化によりトナー濃度の検出値が変化しているだけで、トナー濃度自体は変化していない。図１２に、図１１から求めた尖鋭度Ｑに基づいて補正値を求めることを示す。補正トナー濃度（ｄ）は式（３）により、５.０となり、変動前の測定値になる。流動性・かさ密度の変化によりトナー濃度が変化しているので、本当のトナー濃度は変化していないはずであり、補正値（ｄ）はこのことを示している。

図１３には、式（４）に基づいて、簡略的に補正値（ｈ）を求めた値が記載されている。この場足でも、トナー濃度補正値は５.０であり、尖鋭度Ｑに基づく補正値と変わらない。

以上により、式（３）、式（４）によるトナー濃度補正により、正確な補正ができることは明らかである。

本実施形態では、圧電振動子により、流動性を検出したが、検出方法はこれに限らない。次に、攪拌ローラのモータの駆動電流の変化から攪拌ローラの負荷トルク変動を求め、現像剤の流動性を直接検知する。図１４に負荷トルク検出のため回路図を示す。
この検出装置は、攪拌ローラ６３，６４を回転させるためのパルスモータ１０１と、パルスモータを駆動するモータドライバ１０２からなり、このモータドライバ１０２に流れる電流値を検出するものである。モータドライバ１０２とグランドに接続する抵抗Ｒ２のモータドライバ１０２の端部から抵抗Ｒ３を介して電流値を検出する。このときＲ３の検出側端部には片側を接地されたコンデンサＣ１が接続されている。

この電流値から攪拌ローラを回転させる時の駆動負荷トルクを求めることができる。これは予め電流値と、駆動トルクの関係を測定しておけば簡単に求めることができる。さらに図１５に記載されているように、この駆動負荷トルクと流動性の関係を求めておけば、駆動負荷トルクから簡単に流動性を求めることができる。

図１５にトナー濃度センサの出力値と駆動負荷トルクからのトナー濃度補正を示す。
トナー濃度センサの検出値を（ｉ）、駆動負荷トルク（ｊ）とすると、トナー濃度の補正値は、（ｉ）＊（ｊ）で求めることができる。

駆動負荷トルクは、攪拌ローラを回転するモータ電流だけではなく、他の方法によっても求めることができる。例えば、攪拌ローラの回転数変化を、光センサ等で検出し、それに基づいて負荷トルクを検出するも可能である。

また、現像剤が攪拌ローラを通過することに伴う前記トナー濃度センサの出力変化に基づいて負荷トルク変動を検出することもできる。この場合は、すべてトナー濃度センサだけで流動性と濃度補正が可能となる。

図１７に示すように、予めトナー濃度の変動パターンを測定しておく。これは、トナー濃度センサの出力値（検出値）と実際のトナー濃度（補正値）の関係を３パターン（流動性大、標準、流動性小）で表している。図１８は、各項目について測定したデータである。補正値を求める場合は、センサ出力値の変動がどのパターンになるかを選択し、それに基づいて補正値を求める。

本発明に係る現像装置を有する画像形成装置を示す概略図である。本発明に係る現像装置を示す概略図である。流動性検出センサである圧電振動子を示す回路図である。流動性のみ変化したときの周波数と正規化アドミタンスの関係を示すグラフである。トナー濃度のみ変化したときの周波数と正規化アドミタンスの関係を示すグラフである。この尖鋭度Ｑの値に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。Ｆｒ／Ｆ０．５に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。流動性・かさ密度が変化したときの周波数と正規化アドミタンスの関係を示すグラフである。この尖鋭度Ｑの値に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。Ｆｒ／Ｆ０．５に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。流動性・かさ密度が変化したときの周波数と正規化アドミタンスの他の関係を示すグラフである。この尖鋭度Ｑの値に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。Ｆｒ／Ｆ０．５に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。流動性検出センサであるモータ電流検出を示す回路図である。駆動負荷トルクと流動性の関係を示すグラフである。駆動負荷トルクに基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。各流動性におけるトナー濃度とセンサ出力の関係を示すグラフである。トナー濃度センサの出力値に基づいて、トナー濃度センサの出力値を補正する説明図である。各湿度におけるトナー濃度とセンサ出力の関係を示すグラフである。トナー濃度が４％の現像剤の湿度とセンサ出力関係を示すグラフである。現像剤の放置時間とセンサ出力の関係を示すグラフである。現像剤の放置後攪拌時間とセンサ出力の関係を示すグラフである。

符号の説明

４８ａ感光体ドラム
４８ｃ現像器
６０現像槽
６１現像ローラ
６２ドクタブレード
６３，６４攪拌ローラ
６５補給口
６６ユニモルフ圧電振動子
６７トナー濃度センサ
７０トナーカートリッジ
７１補給ローラ
７２攪拌羽
８０制御部

Claims

トナーとキャリアからなる２成分現像剤を攪拌部材により攪拌しながら、感光体に形成された静電潜像を前記現像剤を用いて現像する現像装置において、
前記トナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像剤のトナー濃度を透磁率により検出するトナー濃度検出手段と、
前記現像剤の流動性を検出する流動性検出手段とを備え、
前記流動性検出手段の検出データに基づいて、前記トナー濃度検出手段の出力を補正し、該補正出力に基づいてトナー濃度が一定となるように前記トナー補給手段よりトナー補給を行なうことを特徴とする現像装置。
前記流動性検出手段は、圧電体振動子であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記流動性検出手段は、圧電体振動子の共振振動の尖鋭度により流動性を検出することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
前記圧電体振動子は、ユニモルフ振動子、あるいはバイモルフ振動子であることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
前記流動性検出手段は、前記攪拌部材の負荷トルク変動により流動性を検出することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記流動性検出手段は、前記攪拌部材の回転数変化に基づいて負荷トルク変動を検出することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
前記流動性検出手段は、前記攪拌部材を回転するモータの電流変化に基づいて負荷トルク変動を検出することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
前記流動性検出手段は、現像剤が前記攪拌部材を通過することに伴う前記トナー濃度センサの出力変化に基づいて負荷トルク変動を検出することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。