(57)【要約】【課題】トナーの量の検知精度を高める。【解決手段】トナー濃度センサ３００は２つのパターン３０１Ａ、パターン３０１Ｂを有し、パターン３０１Ａ、３０１Ｂはそれぞれ、スイッチ３０７を介して、コンデンサ３０２と並列共振回路を形成する。現像器１４の壁面に対し、パターン３０１Ａ、３０１Ｂは互いに異なる高さに配置され、パターン３０１Ｂの方がパターン３０１Ａよりも高い位置に配置される。補給制御部４００は、トナー濃度センサ３００の、パターン３０１Ａ、３０１Ｂによる検知出力に基づいてトナーの量を検知する。【選択図】図１１
2020030388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体に静電潜像を形成するため、前記感光体を露光する露光手段と、
非磁性のトナーと磁性体のキャリアとを含む現像剤を収容する収容部を有し、前記感光体に形成された前記静電潜像を、前記収容部内のトナーを用いて現像する現像手段と、
前記収容部内のトナーの量を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段は、基板と、前記基板に印刷された第１パターンと、前記基板に印刷された第２パターンと、コンデンサとを有し、
前記検知手段は、前記第１パターンと前記コンデンサとから構成されるＬＣ共振回路を発振させて共振周期に応じた第１の電圧を取得し、前記第２パターンと前記コンデンサとから構成される他のＬＣ共振回路を発振させて共振周期に応じた第２の電圧を取得し、取得した前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて前記収容部内のトナーの量を検知し、
前記基板は、前記第１パターンの印刷面が前記第２パターンの印刷面よりも前記収容部側に位置するように、前記収容部に取り付けられ、
前記第２パターンは、前記基板が前記収容部に取り付けられた状態で前記第２パターンが前記第１パターンに対して重力方向の上側にずれるように、前記基板に印刷されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分値と、前記第１の電圧とに基づいて、前記トナーの量を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検知手段は、前記収容部における現像剤量とトナー濃度とに応じた、前記第１の電圧の特性及び前記第２の電圧の特性から予め取得された情報であって、前記第１の電圧と前記差分値とトナー濃度との関係を規定する情報に基づいて、前記トナーの量を検知することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記情報においては、前記第１の電圧の範囲ごとに、前記差分値と前記トナー濃度との関係が規定されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１パターンと前記第２パターンとを、前記コンデンサに対して選択的に接続するスイッチを有し、
前記検知手段は、前記スイッチの切り替えにより、前記第１の電圧及び前記第２の電圧の各々を時分割で取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記基板の表面及び裏面のうち互いに異なる面に配置されるか、または、前記基板における互いに異なる層に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像器に収容されるトナーの量を検知する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置等に備えられる現像器内に収容される、キャリアとトナーからなる二成分現像剤のトナー濃度を判定する手法として、現像剤中のトナーの濃度を、ＬＣ共振回路のコイルのインダクンスの変化から検出する技術が知られている。例えば、特許文献１では、トナー濃度センサが、現像剤容器の側壁等の適当な位置に、検知部が現像剤に接触するように取り付けられる。また、特許文献２では、プリント基板に描かれた渦巻状のパターンをＬＣ共振回路のコイルとしたトナー濃度センサが提案されている。このセンサは、現像器壁面に張り付けられ、現像器内の現像剤とは非接触とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−５００８０号公報
【特許文献２】実開平６−７６９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非接触タイプのトナー濃度センサを用いる場合、現像器内の現像剤の嵩量が低過ぎると、センサの検知領域内に空気が入ってきてしまう。比透磁率の観点からは、センサにとって空気はトナーと等価に作用する。そのため、トナー濃度が高く現像剤量が多い場合と、トナー濃度が低く現像剤量が少ない場合とで、検知レベルが同等となってしまうことがある。例えば、現像剤のトナー濃度が実際よりも高く検知されることがある。このように、現像器内の現像剤の量がトナー濃度の判定精度に影響を与え、判定精度を低下させるおそれがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は、トナーの量の検知精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、感光体と、前記感光体に静電潜像を形成するため、前記感光体を露光する露光手段と、非磁性のトナーと磁性体のキャリアとを含む現像剤を収容する収容部を有し、前記感光体に形成された前記静電潜像を、前記収容部内のトナーを用いて現像する現像手段と、前記収容部内のトナーの量を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、基板と、前記基板に印刷された第１パターンと、前記基板に印刷された第２パターンと、コンデンサとを有し、前記検知手段は、前記第１パターンと前記コンデンサとから構成されるＬＣ共振回路を発振させて共振周期に応じた第１の電圧を取得し、前記第２パターンと前記コンデンサとから構成される他のＬＣ共振回路を発振させて共振周期に応じた第２の電圧を取得し、取得した前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて前記収容部内のトナーの量を検知し、前記基板は、前記第１パターンの印刷面が前記第２パターンの印刷面よりも前記収容部側に位置するように、前記収容部に取り付けられ、前記第２パターンは、前記基板が前記収容部に取り付けられた状態で前記第２パターンが前記第１パターンに対して重力方向の上側にずれるように、前記基板に印刷されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トナーの量の検知精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】トナー濃度制御装置の模式図である。
【図３】周期カウンタのカウント動作を示すタイムチャートである。
【図４】カウントデータを変換したＰＷＭ信号の平滑化波形の例を示す図である。
【図５】比較例のトナー濃度センサの配置例と、現像剤量とトナー濃度との関係を示す模式図である。
【図６】トナー濃度センサの配置例と、現像剤量とトナー濃度との関係を示す模式図である。
【図７】トナー濃度センサの配設態様を示す斜視図である。
【図８】トナー濃度と現像剤と検知出力との関係を示す図である。
【図９】トナー濃度と現像剤と検知出力との関係を示す図である。
【図１０】各種テーブルの例を示す図である。
【図１１】補給制御の処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るトナー濃度判定装置が適用される画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置１００は、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いて画像を形成する。
【００１１】
画像形成装置１００は、画像読取部１Ｒで原稿画像を光学的に読み取り、色成分毎の画像信号を画像出力部１Ｐに送信する。画像読取部１Ｒにおいて、原稿台に原稿が置かれ、ユーザによってコピーボタンが押されると、光源から光が照射され、原稿で反射した光が反射鏡を介してイメージセンサ９０に受光される。イメージセンサ９０に受光された原稿からの反射光は、カラーフィルタによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分毎の反射光に分けられ、各色成分のトナー像を形成するための画像信号に変換される。
【００１２】
この各色成分の画像信号は、像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの色成分毎に対応する露光装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに入力される。画像出力部１Ｐには４つの像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが一列に配列されている。像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはそれぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像を形成する。像形成部１０ａは、ブラックのトナー像を担持する感光ドラム１１ａ（感光体）の周りに、帯電器１２ａと、露光装置１３ａと、現像器１４ａ（現像手段）と、一次転写ローラ３５ａと、ドラムクリーナ１５ａとを有している。
【００１３】
帯電器１２ａは感光ドラム１１ａを帯電させる。露光装置１３ａにブラックの色成分に対応する画像信号が入力され、露光装置１３ａは感光ドラム１１ａを露光する。これにより、感光ドラム１１ａにブラックの色成分に対応した静電潜像が形成される。現像器１４ａは感光ドラム１１ａ上に形成された静電潜像を、トナー及びキャリアを有する二成分現像剤を用いてトナー像として顕像化する。一次転写ローラ３５ａは感光ドラム１１ａに担持されたトナー像を中間転写ベルト３０に転写する。ドラムクリーナ１５ａは、感光ドラム１１ａに残留したトナーを除去する。
【００１４】
なお、像形成部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、像形成部１０ａと同様の構成を有している。従って、感光ドラム１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、帯電器１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、露光装置１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、現像器１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの構成は、像形成部１０ａに関して説明したのと同様である。また、一次転写ローラ３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、ドラムクリーナ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの構成も、像形成部１０ａに関して説明したのと同様である。
【００１５】
中間転写ベルト３０は、トナー像が担持される像担持体である。像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで形成された各色成分のトナー像が中間転写ベルト３０（像担持体上）に重ねて転写されることで、フルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３２と、従動ローラ３３と、二次転写対向ローラ３４とに掛け回されており、駆動ローラ３２により、図１の矢印Ｂ方向へ回転駆動される。一次転写ローラ３５ａが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ａを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔａとする。同様に、一次転写ローラ３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが中間転写ベルト３０を介してそれぞれ感光ドラム１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄとする。中間転写ベルト３０の周囲には、中間転写ベルト３０上のトナー像を紙などのシートＰへ転写するための二次転写ローラ３６が配設されている。二次転写ローラ３６が中間転写ベルト３０を介して二次転写対向ローラ３４を押圧する部分を二次転写ニップ部Ｔｅとする。また、この中間転写ベルト３０からシートＰへと転写されずに残留したトナーを除去するベルトクリーナ５０が配設されている。
【００１６】
シートＰは、給紙カセット５１または手差し給紙部５２から搬送路に給送され、二次転写ニップ部Ｔｅへ搬送される。二次転写ニップ部Ｔｅで４色のトナー像が一括転写されたシートＰは、定着ローラ４１ａ及び加圧ローラ４１ｂを有する定着器４０に搬送されて未定着のトナー像を熱定着され、その後、排出ローラを介して排出トレイ５３に排出される。
【００１７】
次に、本実施の形態のトナー濃度判定装置に該当するトナー濃度制御装置について説明する。図２は、トナー濃度制御装置の模式図である。トナー濃度制御装置は、補給制御部４００を有する。補給制御部４００は、いずれも不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する。このＲＯＭには、ＣＰＵにより実行されるプログラムが格納される。上記ＲＡＭは、各種情報を一時的に記憶すると共に、ＣＰＵがプログラムを実行する際のワークエリアを提供する。補給制御部４００は、現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに収容される各色の現像剤のトナー濃度を制御する。図２では、代表して現像器１４ａ及びそれに対応する構成要素を図示し、符号のａを省略して例えば現像器１４と表記する。現像器１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ及びそれに対応する構成要素の構成や動作も、現像器１４ａ及びそれに対応する構成要素と同様である。
【００１８】
トナー濃度制御装置は、色ごとに、ホッパ２００、スクリュー２０６、トナー濃度センサ３００、モータ２０７、モータ１４５、モータ１４６を有する。なお、モータ２０７、モータ１４５、モータ１４６については、複数色に共通に設け、クラッチ等を介して駆動力が選択的に伝達される構成としてもよい。図２では、便宜上、ホッパ２００は横から見た形状で表し、現像器１４は上から見た形状で表している。
【００１９】
現像器１４には、現像剤が収容される。画像形成装置１００の本体に交換可能に装着されたトナーボトル（不図示）から供給される現像剤がホッパ２００に蓄積され、ホッパ２００から現像器１４の収容部１４ｘに現像剤が補給される。現像器１４は、現像剤を矢印方向に撹拌しながら巡回搬送するように２本１組で構成された撹拌スクリュー１４４と、撹拌された現像剤が担持される現像スリーブ１４３とを主要部材として有する。トナー濃度センサ３００は、現像器１４内（収容部内）の現像剤のトナーの量を検知するためのセンサである。トナー濃度センサ３００は、パターン３０１Ａ（第１パターン）、及び３０１Ｂ（第２パターン）が印刷されたプリント基板６００（図７）を有し、現像器１４（の収容部１４ｘ）の側壁面に、プリント基板６００が近接または接触するように設置される。パターン３０１Ａ、３０１Ｂは、現像剤に対しては非接触となる。現像器１４の壁面に対し、パターン３０１Ａ、３０１Ｂは互いに異なる高さに配置され、パターン３０１Ｂの方がパターン３０１Ａよりも高い位置に配置される。これの作用については図６等で後述する。
【００２０】
２本の撹拌スクリュー１４４は、ギヤを介してモータ１４５により回転駆動される。モータ１４５は、補給制御部４００によって駆動制御される。現像器１４内の現像剤が撹拌スクリュー１４４により撹拌されると、非磁性のトナーは磁性体としてのキャリアに静電的に吸着する。トナーが付着したキャリアは、不図示のマグネットからの磁力により現像スリーブ１４３に担持され、静電潜像がトナー像として現像されることでトナーだけが消費される。現像スリーブ１４３は、モータ１４６により回転駆動される。モータ１４６は、不図示のモータ制御部によって駆動制御される。
【００２１】
トナー濃度センサ３００は、図２において破線で囲まれた構成要素を有する。それらのうち、パターン３０１Ａ、３０１Ｂはそれぞれ、スイッチ３０７を介して、コンデンサ３０２と共に並列共振回路を形成する。スイッチ３０７はコンデンサ３０２に対してパターン３０１Ａ、３０１Ｂを選択的に接続する。スイッチ３０７の切り替えは補給制御部４００によって制御される。スイッチ３０７によりパターン３０１Ａがコンデンサ３０２に接続された状態では、パターン３０１Ａ及びコンデンサ３０２によるＬＣ共振回路が形成される。スイッチ３０７によりパターン３０１Ｂがコンデンサ３０２に接続された状態では、パターン３０１Ｂ及びコンデンサ３０２によるＬＣ共振回路（他のＬＣ共振回路）が形成される。トナー濃度センサ３００及び補給制御部４００が、本発明における検知手段を構成する。
【００２２】
コンデンサ３０２の一端は、オペアンプ３０３のプラス端子と接続され、さらに、オペアンプ３０３の出力を正帰還する抵抗３０４とも接続されている。コンデンサ３０２の他端は、オペアンプ３０３のマイナス端子に接続されている。オペアンプ３０３のマイナス端子には、基準電圧ｖｒｅｆが印加されている。基準電圧ｖｒｅｆは、オペアンプの電源ｖｃｃの１／２のレベルである。これら符号３０１〜３０４で示す構成要素により、自励発振回路が形成される。
【００２３】
仮に、回路周辺に磁性体が存在しない場合、この自励発振回路の共振周期Ｔは、式１で表される。パターン３０１Ａ、３０１Ｂの各パターンのインダクタンスをＬ、コンデンサ３０２のキャパシタンスをＣとする。
Ｔ＝２π√ＬＣ・・・（式１）
【００２４】
現像剤中のキャリアは磁性体である。現像剤としての比透磁率をμsとすると、パターンが現像剤を検知したときのインダクタンスは、回路周辺に磁性体が存在しない場合のＬではなくμsＬとなる。現像剤を検知対象とするときの発振回路の共振周期Ｔは、式２で表される。
Ｔ＝２π√μsＬＣ・・・（式２）
【００２５】
静電潜像がトナーで現像されることにより、現像器１４に収容されている現像剤中のトナーが消費されると、磁性体であるキャリアの量が相対的に多くなる。すると、現像剤としての比透磁率は高くなり、共振周期Ｔが長くなる。一方、９割以上をトナーが占める、トナー比率の高い現像剤がホッパ２００から補給されることにより、現像器１４内の現像剤中のトナーの量が増加すると、磁性体としてのキャリアの量が相対的に少なくなる。すると、現像剤としての比透磁率は低くなり、共振周期Ｔが短くなる。
【００２６】
周期カウンタ３０５は、このように現像剤中のキャリアの比率により変化する共振周期Ｔを、発振器３０６から送信されるクロックでカウントする。周期カウンタ３０５のカウント値はＰＷＭ生成部３０８に送信され、ＰＷＭ生成部３０８でカウント値に対応したＤＵＴＹ比のＰＷＭ信号に変換される。
【００２７】
トナー濃度センサ３００は、パターン３０１Ａ、及び３０１Ｂがプリントされたプリント基板６００上に、その他の構成要素が実装されて構築されている。補給制御部４００は、ホッパ２００からトナー濃度の高い現像剤を現像器１４へ補給する際、モータ２０７を介してスクリュー２０６を回転させる。
【００２８】
図３は、周期カウンタ３０５のカウント動作を示すタイムチャートである。周期カウンタ３０５は、共振信号の２０４８サイクル分の時間をカウントする。このように、ある程度多くの周期についてカウントすることで、カウントのクロックとして著しく高速なものを使用することなく、発振周期の微小な変化も正確に取得することができる。
【００２９】
チャート上のカウント期間１のカウントが終了すると、カウント期間１のカウント値は、周期カウント値レジスタにカウントデータ１として格納される。カウント期間１の後、４０９６サイクルのインターバルを経て、再び、カウント期間２のカウントが実行され、周期カウント値レジスタの値がカウントデータ２に更新される。
【００３０】
例えば、共振周波数が１ＭＨｚ近辺で遷移している場合、カウントデータは、約６．１４４ｍｓごとに更新されていく。また、カウントに使用するクロックを６ＭＨｚとすると、カウントデータは１２２８８程度の値となる。カウントデータは、ＰＷＭ生成部３０８でＰＷＭ信号に変換される。補給制御部４００は、ＰＷＭ信号を平滑し、平滑した信号のアナログレベルを参照する。そして補給制御部４００は、後述する判定手法により、現像剤中のキャリアの濃度が高く（トナー濃度が所定以下と）なっていると判定した場合、モータ２０７を介してスクリュー２０６を回転させてホッパ２００から現像剤を補給する。
【００３１】
図４は、カウントデータを変換したＰＷＭ信号の平滑化波形の例を示す図である。図４では、撹拌スクリュー１４４で撹拌されている現像剤をトナー濃度センサ３００で検知して得たカウントデータをＰＷＭ信号に変換し、このＰＷＭ信号を平滑化した波形を示している。撹拌スクリュー１４４が３００ｒｐｍで回転している場合、平滑化波形の周期は２００ｍｓとなる。共振信号の周期カウントによるデータの算出間隔が約６ｍｓであるので、１周期あたり概ね３０回のデータサンプルを行える。補給制御部４００は、これら約３０ポイントのサンプルデータの平均値を算出し、スクリュー周期の１周期、あるいは複数周期分（例えば、整数周期分（５周期分））を平均した値を、トナー濃度レベルを示す出力として取得する。
【００３２】
スイッチ３０７の接続状態によってパターン３０１Ａまたはパターン３０１ＢがＬＣ共振回路を構成し、トナー濃度センサ３００は当該ＬＣ共振回路の共振周期Ｔに応じた値を出力する。従って、トナー濃度センサ３００は、現像剤の（見かけの）比透磁率に応じた値を出力する。
【００３３】
図５は、比較例のトナー濃度センサの配置例と、現像剤量（ｇ）とトナー濃度との関係を示す模式図である。比較例では、トナー濃度センサは１つのパターンを有し、このパターンが現像器壁面に設置される。状態１は、現像器内の現像剤のトナー濃度が９％の状態である。状態２は、現像器内の現像剤のトナー濃度が１０％で、状態１に比し現像剤量が多い（現像剤面が高い）状態である。
【００３４】
現像剤量とトナー濃度との関係を示すグラフでは、トナー濃度１０％、９％の現像剤を、８０ｇから１４０ｇに段階的に増やしていったときのトナー濃度センサのセンサ出力（検知レベル）の変化を示す。破線で囲った箇所が、状態１、２に対応するポイントである。トナー濃度センサの出力は、トナー濃度だけでなく現像剤量によっても異なる。そのため、センサ出力のみからトナー濃度を判定すると誤判定するおそれがある。例えば、センサ出力（検知レベル）が約２．８Ｖ付近を示す場合、トナー濃度が１０％（状態２）なのか９％（状態１）なのかを識別できない。
【００３５】
図６は、本実施の形態におけるトナー濃度センサ３００の配置例と、現像剤量（ｇ）とトナー濃度との関係を示す模式図である。状態１は、現像器内の現像剤のトナー濃度が９％の状態である。状態２は、現像器内の現像剤のトナー濃度が１０％で、状態１に比し現像剤量が多い（現像剤面が高い）状態である。
【００３６】
トナー濃度センサ３００は現像器１４の壁面に設置される。上述のように、トナー濃度センサ３００は比較例とは異なり、配置位置の異なる２つのパターンを有する。つまり、パターン３０１Ａに加えて、それより高い位置にパターン３０１Ｂがプリント基板上に設けられている。スイッチ３０７により、コンデンサ３０２への接続をパターン３０１Ｂに切り替えて検知した場合は、パターン３０１Ａに切り替えた場合に比し、トナー濃度センサ３００の検知レベル（センサ出力）は低レベルとなる。
【００３７】
これは、現像剤面に対してパターン３０１Ｂの位置が相対的に高くなると、パターン３０１Ｂにとって検知対象領域のほとんどが空気層となることで、パターン３０１Ｂを用いた場合のセンサ出力の落ち込みが大きくなるからである。また、破線で囲ったポイントに示すように、パターン３０１Ａの場合と同様に、パターン３０１Ｂを用いた場合のセンサ出力のみからトナー濃度を判定すると、誤判定するおそれがある。
【００３８】
ところで、コンデンサ３０２にパターン３０１Ａを接続した場合の検知レベルとパターン３０１Ｂを接続した場合の検知レベルとの差（ＡＢ差分値）は、トナー濃度が低いほど大きくなる。一方、同じトナー濃度同士であっても、現像剤量によってＡＢ差分値は異なる。本実施の形態では、これらの点に着目して、現像剤量の変動の影響によるトナー濃度の誤判定を回避する。
【００３９】
図７は、トナー濃度センサ３００の配設態様を示す斜視図である。図７では、２つのパターンの配置状態を示すために、単一のトナー濃度センサ３００を２つに分けて描いている。パターン３０１Ａ（破線）は、プリント基板６００の裏面における、現像器１４（収容部１４ｘ）の壁面と対向する側（収容部側）に形成されている。パターン３０１Ａの印刷面がパターン３０１Ｂの印刷面よりも現像器１４側に位置するように、プリント基板６００は壁面に貼り付けられている。パターン３０１Ｂ（実線）は、パターン３０１Ａよりも高い位置となるように（重力方向の上側にずれるように）印刷形成されている。プリント基板６００にはまた、発振器３０６、ＩＣ５００、コネクタ５０１が配設される。発振器３０６以外の実装部品はＩＣ５００に集積される。パターン３０１Ａはビア６０１を介してＩＣ５００やコンデンサ３０２と電気的に接続される。パターン３０１Ｂはビア６０２を介してＩＣ５００やコンデンサ３０２と電気的に接続される。電源の供給、グランド及び補給制御部４００との信号の入出力は、コネクタ５０１を介して行われる。
【００４０】
なお、パターン３０１Ａとパターン３０１Ｂとは、プリント基板６００の表面及び裏面のうち互いに異なる面に配置されることに限定されない。例えば、両者は、プリント基板６００における互いに異なる層に配置されてもよい。
【００４１】
図８は、パターン３０１Ａを検知部として用いた場合の、トナー濃度と現像剤とトナー濃度センサ３００の検知出力との関係を示す図である。図９は、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合の、トナー濃度と現像剤とトナー濃度センサ３００の検知出力との関係を示す図である。図８、図９では、トナー濃度ごとに曲線が描かれている。「パターン３０１Ａ、３０１Ｂを検知部として用いる」とは、それぞれ、スイッチ３０７により、コンデンサ３０２にパターン３０１Ａ、３０１Ｂを接続することを意味する。以下、パターン３０１Ａ、３０１Ｂを検知部として用いた場合のトナー濃度センサ３００の検知出力（検知レベル）を、それぞれ、「パターン３０１Ａによる検知出力」、「パターン３０１Ｂによる検知出力」と略称する。補給制御部４００は、スイッチ３０７を切り替えて、パターン３０１Ａ、３０１Ｂの各々による出力を時分割で取得する。
【００４２】
パターン３０１Ａによる検知出力は、パターン３０１Ａとコンデンサ３０２とから構成されるＬＣ共振回路を発振させて取得される共振周期に応じた第１の電圧である。パターン３０１Ｂによる検知出力は、パターン３０１Ｂとコンデンサ３０２とから構成される他のＬＣ共振回路を発振させて取得される共振周期に応じた第２の電圧である。
【００４３】
図８に示すように、パターン３０１Ａによる検知出力が２．１６Ｖ以上２．６０Ｖ未満のエリアは、トナー濃度が１１％を中心として±０．５％である可能性が高いエリアである。しかし現像剤量が少ない場合、実際のトナー濃度が１１％より低い可能性もある。同様に、２．６０Ｖ以上３．０４Ｖ未満のエリアは、トナー濃度が１０％を中心として±０．５％である可能性が高いエリアであるが、現像剤量が少ない場合、これよりトナー濃度が低い可能性もある。３．０４Ｖ以上３．４８Ｖ未満のエリアは、トナー濃度が９％を中心として±０．５％である可能性が高いエリアであるが、現像剤量が少ない場合、これよりトナー濃度が低い可能性もある。このように、パターン３０１Ａによる検知出力だけでは、トナー濃度の正確な判定はできない。同様に、図９に示すように、パターン３０１Ｂによる検知出力だけでは、トナー濃度の正確な判定はできない。そこで、補給制御部４００は、図１０に示す各テーブルを用いてトナーの量を検知（トナー濃度を判定）する。
【００４４】
図１０（ａ）は、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥの例を示す図である。図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９、１０、１１の例を示す図である。これらの各テーブルにおける値や範囲は、トナー濃度と現像剤量との組み合わせにより、パターン３０１Ａ、３０１Ｂの各々による検知レベルを実験的に取得することにより設定されたものである。これらのテーブルは、補給制御部４００が有するＲＯＭ等の不揮発性のメモリに予め格納されている。
【００４５】
ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥ（図１０（ａ））は、パターン３０１Ａによる検知出力を所定の範囲に分けて作成されたものである。ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ（図１０（ｂ）〜（ｄ））は、パターン３０１Ａによる検知出力からパターン３０１Ｂによる検知出力を差し引いた値、すなわち上記した「ＡＢ差分値」に基づいて作成されたものである。例えば、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９（図１０（ｂ））は、パターン３０１Ａによる検知出力がＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでの９％の範囲となった場合に参照するテーブルである。ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１０（図１０（ｃ））は、パターン３０１Ａによる検知出力がＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでの１０％の範囲となった場合に参照するテーブルである。ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１１（図１０（ｄ））は、パターン３０１Ａによる検知出力がＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでの１１％の範囲となった場合に参照するテーブルである。
【００４６】
ここで、図８、図９の、トナー濃度と現像剤量と検知出力との関係は、現像剤量とトナー濃度とに応じたトナー濃度センサ３００の、パターン３０１Ａ、３０１Ｂによる各出力特性を示す情報である。図１０（ａ）〜（ｄ）のテーブルは、図８、図９に示す出力特性から取得された情報であって、パターン３０１Ａによる検知出力とＡＢ差分値とトナー濃度との関係を規定する情報である。特に図１０（ｂ）〜（ｄ）のテーブルは、パターン３０１Ａによる検知出力の範囲ごとに、ＡＢ差分値とトナー濃度との関係が規定された情報である。
【００４７】
パターン３０１Ａによる検知出力がＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでの９％の範囲となった場合、補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９を参照する。補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９において、ＡＢ差分値が２．２６Ｖ以上２．６０Ｖ未満の場合は、トナー濃度が９％であると判定し、ＡＢ差分値が２．６０Ｖ以上の場合はトナー濃度が８％であると判定する。
【００４８】
パターン３０１Ａによる検知出力がＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでの１０％の範囲となった場合、補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１０を参照する。ＡＢ差分値が２．００Ｖ以上２．３０Ｖ未満の場合はトナー濃度１０％という判定となり、ＡＢ差分値が２．３０Ｖ以上２．４８Ｖ未満の場合はトナー濃度９％という判定となり、ＡＢ差分値が２．４８Ｖ以上の場合はトナー濃度８％という判定となる。
【００４９】
パターン３０１Ａによる検知出力がＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでの１１％の範囲となった場合、補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１１を参照する。ＡＢ差分値が１．７２Ｖ以上２．００Ｖ未満の場合はトナー濃度１１％という判定となり、ＡＢ差分値が２．００Ｖ以上２．２２Ｖ未満の場合はトナー濃度１０％という判定となり、ＡＢ差分値が２．２２Ｖ以上の場合はトナー濃度９％という判定となる。
【００５０】
図８、図９を参照して判定の具体例を説明する。例えば、仮に、現像器１４内の現像剤量が重量１２０ｇ、トナー濃度８．７％という条件であったとする。パターン３０１Ａを検知部として用いた場合において、図８において、この条件に該当する点Ｐ１から、パターン３０１Ａによる検知出力は３．４Ｖとなる。これと同じ条件で、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合、図９において、この条件に該当する点Ｑ１から、パターン３０１Ｂによる検知出力は０．８６Ｖとなる。
【００５１】
トナー濃度判定を含む補給制御において、実際に、パターン３０１Ａによる検知出力が３．４Ｖ、パターン３０１Ｂによる検知出力が０．８６Ｖであったとすると、ＡＢ差分値は２．５４Ｖとなる。パターン３０１Ａによる検知出力が３．４Ｖであることは、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでは９％の範囲であることに該当する。従って、補給制御部４００は、参照するテーブルとしてＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９を選択する。そして補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９を参照し、ＡＢ差分値２．５４Ｖに該当するトナーの濃度として９％という値を取得する。これにより、補給制御部４００は、トナー濃度が９％の範囲にあると判定する。
【００５２】
また、仮に、現像器１４内の現像剤量が重量１００ｇ、トナー濃度８．２％という条件であったとする。パターン３０１Ａを検知部として用いた場合において、図８において、この条件に該当する点Ｐ２から、パターン３０１Ａによる検知出力は３．４Ｖとなる。これと同じ条件で、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合、図９において、この条件に該当する点Ｑ２から、パターン３０１Ｂによる検知出力は０．６９Ｖとなる。
【００５３】
トナー濃度判定を含む補給制御において、実際に、パターン３０１Ａによる検知出力が３．４Ｖ、パターン３０１Ｂによる検知出力が０．６９Ｖであったとすると、ＡＢ差分値は２．７１Ｖとなる。パターン３０１Ａによる検知出力が３．４Ｖであることは、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでは９％の範囲であることに該当する。従って、補給制御部４００は、参照するテーブルとしてＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９を選択する。そして補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９を参照し、ＡＢ差分値２．７１Ｖに該当するトナーの濃度として８％という値を取得する。これにより、補給制御部４００は、トナー濃度が８％の範囲にあると判定する。
【００５４】
また、仮に、現像器１４内の現像剤量が重量１１０ｇ、トナー濃度１０．３％という条件であったとする。パターン３０１Ａを検知部として用いた場合において、図８において、この条件に該当する点Ｐ３から、パターン３０１Ａによる検知出力は２．６８Ｖとなる。これと同じ条件で、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合、図９において、この条件に該当する点Ｑ３から、パターン３０１Ｂによる検知出力は０．６２Ｖとなる。
【００５５】
トナー濃度判定を含む補給制御において、実際に、パターン３０１Ａによる検知出力が２．６８Ｖ、パターン３０１Ｂによる検知出力が０．６２Ｖであったとすると、ＡＢ差分値は２．０６Ｖとなる。パターン３０１Ａによる検知出力が２．６８Ｖであることは、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでは１０％の範囲であることに該当する。従って、補給制御部４００は、参照するテーブルとしてＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１０を選択する。そして補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１０を参照し、ＡＢ差分値２．０６Ｖに該当するトナーの濃度として１０％という値を取得する。これにより、補給制御部４００は、トナー濃度が１０％の範囲にあると判定する。
【００５６】
また、仮に、現像器１４内の現像剤量が重量９０ｇ、トナー濃度９．３％という条件であったとする。パターン３０１Ａを検知部として用いた場合において、図８において、この条件に該当する点Ｐ４から、パターン３０１Ａによる検知出力は２．６８Ｖとなる。これと同じ条件で、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合、図９において、この条件に該当する点Ｑ４から、パターン３０１Ｂによる検知出力は０．４１Ｖとなる。
【００５７】
トナー濃度判定を含む補給制御において、実際に、パターン３０１Ａによる検知出力が２．６８Ｖ、パターン３０１Ｂによる検知出力が０．４１Ｖであったとすると、ＡＢ差分値は２．２７Ｖとなる。パターン３０１Ａによる検知出力が２．６８Ｖであることは、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでは１０％の範囲であることに該当する。従って、補給制御部４００は、参照するテーブルとしてＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１０を選択する。そして補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１０を参照し、ＡＢ差分値２．２７Ｖに該当するトナーの濃度として１０％という値を取得する。これにより、補給制御部４００は、トナー濃度が１０％の範囲にあると判定する。
【００５８】
また、仮に、現像器１４内の現像剤量が重量１２０ｇ、トナー濃度１０．７％という条件であったとする。パターン３０１Ａを検知部として用いた場合において、図８において、この条件に該当する点Ｐ５から、パターン３０１Ａによる検知出力は２．５２Ｖとなる。これと同じ条件で、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合、図９において、この条件に該当する点Ｑ５から、パターン３０１Ｂによる検知出力は０．５８Ｖとなる。
【００５９】
トナー濃度判定を含む補給制御において、実際に、パターン３０１Ａによる検知出力が２．５２Ｖ、パターン３０１Ｂによる検知出力が０．５８Ｖであったとすると、ＡＢ差分値は１．９４Ｖとなる。パターン３０１Ａによる検知出力が２．５２Ｖであることは、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでは１１％の範囲であることに該当する。従って、補給制御部４００は、参照するテーブルとしてＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１１を選択する。そして補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１１を参照し、ＡＢ差分値１．９４Ｖに該当するトナーの濃度として１１％という値を取得する。これにより、補給制御部４００は、トナー濃度が１１％の範囲にあると判定する。
【００６０】
また、仮に、現像器１４内の現像剤量が重量９０ｇ、トナー濃度９．８％という条件であったとする。パターン３０１Ａを検知部として用いた場合において、図８において、この条件に該当する点Ｐ６から、パターン３０１Ａによる検知出力は２．５２Ｖとなる。これと同じ条件で、パターン３０１Ｂを検知部として用いた場合、図９において、この条件に該当する点Ｑ６から、パターン３０１Ｂによる検知出力は０．３６Ｖとなる。
【００６１】
トナー濃度判定を含む補給制御において、実際に、パターン３０１Ａの検知出力が２．５２Ｖ、パターン３０１Ｂによる検知出力が０．３６Ｖであったとすると、ＡＢ差分値は２．１６Ｖとなる。パターン３０１Ａによる検知出力が２．５２Ｖであることは、ＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥでは１１％の範囲であることに該当する。従って、補給制御部４００は、参照するテーブルとしてＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１１を選択する。そして補給制御部４００は、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ１１を参照し、ＡＢ差分値２．１６Ｖに該当するトナーの濃度として１０％という値を取得する。これにより、補給制御部４００は、トナー濃度が１０％の範囲にあると判定する。
【００６２】
図１１は、補給制御部４００によるトナー濃度判定を含む補給制御の処理のフローチャートである。この処理は、補給制御部４００におけるＣＰＵがＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現される。本処理において、目標とするトナー濃度を１０％とし、判定されたトナー濃度が１０％未満となると現像剤が補給されるとする。本処理は、画像形成装置１００の電源がオンにされると開始され、電源がオフにされると終了する。
【００６３】
まず、ステップＳ１０１では、補給制御部４００は、プリントジョブ信号＝‘１’であるか否かを判別する。ここで、プリントジョブ信号＝‘１’、‘０’はそれぞれ、プリントジョブが遂行中、非遂行中であることを示す。補給制御部４００は、プリントジョブ信号＝‘１’であると判別した場合は処理をステップＳ１０４に移行し、プリントジョブ信号＝‘０’ であると判別した場合は処理をステップＳ１０２に移行する。
【００６４】
ステップＳ１０２では、補給制御部４００は、モータ１４５が駆動中（撹拌スクリュー１４４による攪拌中）である否かを判別する。そして補給制御部４００は、モータ１４５が駆動中でないと判別した場合は、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、モータ１４５が駆動中であると判別した場合は、補給制御部４００は、ステップＳ１０３でモータ１４５の駆動を停止してから、処理をステップＳ１０１に戻す。ステップＳ１０４では、補給制御部４００は、モータ１４５が駆動中（撹拌スクリュー１４４による攪拌中）である否かを判別する。そして補給制御部４００は、モータ１４５が駆動中であると判別した場合は、処理をステップＳ１０６に移行する。一方、モータ１４５が駆動中でないと判別した場合は、ステップＳ１０５で、モータ１４５の駆動を開始させてから、処理をステップＳ１０６へ移行する。
【００６５】
ステップＳ１０６では、補給制御部４００は、コンデンサ３０２へパターン３０１Ａを接続するようスイッチ３０７を切り替える。補給制御部４００は、ステップＳ１０７では、パターン３０１Ａを検知部として用いて、撹拌スクリュー１４４の５周期分（図４参照）のデータを取得する。そして補給制御部４００は、ステップＳ１０８で、それら取得したデータの平均値を算出し、それをデータＡとしてＲＡＭに記憶しておく。ステップＳ１０９では、補給制御部４００は、コンデンサ３０２へパターン３０１Ｂを接続するようスイッチ３０７を切り替える。補給制御部４００は、ステップＳ１１０では、パターン３０１Ｂを検知部として用いて、撹拌スクリュー１４４の５周期分のデータを取得する。そして補給制御部４００は、ステップＳ１１１で、それら取得したデータの平均値を算出し、それをデータＢとしてＲＡＭに記憶しておく。
【００６６】
次に、ステップＳ１１２では、補給制御部４００は、データＡとデータＢとの差分をデータＣ（ＡＢ差分値）としてＲＡＭに記憶する。ステップＳ１１３で、補給制御部４００は、データＡがＭＡＩＮ＿ＴＡＢＬＥ（図１０（ａ））におけるどのエリアに属するかを判断し、データＡが属するエリアに応じて、ＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥ９〜１１のうち、次に参照すべきテーブルを選択する。ステップＳ１１４では、補給制御部４００は、ステップＳ１１３で選択されたＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥを参照して、データＣとの照合を行うことで、トナー濃度を判定する。すなわち、補給制御部４００は、選択されたＳＵＢ＿ＴＡＢＬＥにおいて、データＣが属する範囲の値をトナー濃度と判定する。
【００６７】
ステップＳ１１５では、補給制御部４００は、判定したトナー濃度が１０％未満であるか否かを判別する。そしてトナー濃度が１０％未満であると判別した場合は、トナー濃度を高めるべく、補給制御部４００は、ステップＳ１１６で現像剤の補給を実施してから、処理をステップＳ１０１に戻す。例えば、補給制御部４００は、モータ２０７を駆動して、ホッパ２００から所定量の現像剤を現像器１４に補給する。一方、トナー濃度が１０％以上であると判別した場合は、現像剤の補給の必要がないので、補給制御部４００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００６８】
本実施の形態によれば、トナー濃度センサ３００は２つのパターン３０１Ａ、パターン３０１Ｂを有し、パターン３０１Ａ、３０１Ｂは、異なる高さに配置される。そして、補給制御部４００は、トナー濃度センサ３００の、パターン３０１Ａ、３０１Ｂによる検知出力に基づいて現像剤のトナーの量を検知する。これにより、現像器１４内の現像剤の量の影響を抑制して、トナーの量の検知精度、ひいてはトナー濃度の判定精度を高めることができる。
【００６９】
なお、補給制御部４００は、トナー濃度を判定するのに用いる情報として、図１０に示す各テーブルを保持するとした。しかし、補給制御部４００は、テーブルに代えて、パターン３０１Ａによる検知出力とＡＢ差分値とトナー濃度との関係を規定する情報を算出式等の形式で保持してもよい。
【００７０】
なお、トナー濃度センサ３００は２つのパターン３０１Ａ、３０１Ｂを有し、パターン３０１Ａ、３０１Ｂはスイッチ３０７を介して選択的にコンデンサ３０２と接続されることで並列共振回路が形成されるとした。しかし、これに限らず、ＬＣ共振回路を有するセンサを２つ設け、各ＬＣ共振回路のパターンの配置高さを互いに異ならせてもよい。そして補給制御部４００は、各ＬＣ共振回路の出力に基づいてトナー濃度を判定してもよい。
【００７１】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１４  現像器
４００  補給制御部
３００  トナー濃度センサ
３０１Ａ、３０１Ｂ  パターン
【図１】
2020030388.tif 000003
【図２】
2020030388.tif 000004
【図３】
2020030388.tif 000005
【図４】
2020030388.tif 000006
【図５】
2020030388.tif 000007
【図６】
2020030388.tif 000008
【図７】
2020030388.tif 000009
【図８】
2020030388.tif 000010
【図９】
2020030388.tif 000011
【図１０】
2020030388.tif 000012
【図１１】
2020030388.tif 000013