(57)【要約】【課題】  現像装置の構造が異なる機種でも共通して使用可能なトナー濃度センサーを備える画像形成装置を得る。【解決手段】  現像装置３ａ〜３ｄは、２成分現像剤を攪拌スクリュー１２で攪拌するとともにスクレーパー１６を備える。トナー濃度センサー１５は、スクレーパー１６の位置に対応して現像装置３ａ〜３ｄに設置され、２成分現像剤のトナー濃度を検出する。そして、トナー濃度センサー１５は、（ａ）平面状で、かつ渦巻き状のコイル２０と、（ｂ）コイル２０上の少なくとも３つの位置のうちの、コイルの電気的な内径および外径の少なくとも一方をスクレーパー１６に対応させるための２つの位置の間の、コイル２０の一部または全部によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力するセンサー信号出力回路２２と備える。【選択図】  図４
2019117251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤を攪拌スクリューで攪拌するとともにスクレーパーを備えた現像装置と、
前記スクレーパーの位置に対応して前記現像装置に設置され、前記２成分現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサーとを備え、
前記トナー濃度センサーは、（ａ）平面状で、かつ渦巻き状のコイルと、（ｂ）前記コイル上の少なくとも３つの位置のうちの、前記コイルの電気的な内径および外径の少なくとも一方を前記スクレーパーに対応させるための２つの位置の間の、前記コイルの一部または全部によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力するセンサー信号出力回路と備えること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記コイル上の少なくとも３つの位置からそれぞれ延びる少なくとも３本の配線をさらに備え、
前記少なくとも３本の配線のうち、前記２つの位置に対応する２本の配線の一方は、固定的に、前記センサー信号出力回路に電気的に接続されており、
前記２本の配線の他方は、導電素子によって選択的に、前記センサー信号出力回路に電気的に接続されていること、
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記センサー信号出力回路は、前記コイル上の少なくとも３つの位置のうちの、前記コイルの電気的な内径および外径の両方を前記スクレーパーに対応させるための２つの位置の間の前記コイルの一部または全部によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記コイル上の少なくとも３つの位置からそれぞれ延びる少なくとも３本の配線をさらに備え、
前記少なくとも３本の配線のうち、前記２つの位置に対応する２本の配線は、導電素子によって選択的に、前記センサー信号出力回路に電気的に接続されていること、
を特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記コイルの電気的な外径は、前記スクレーパーの幅以下とされることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー濃度センサーは、基板をさらに備え、
前記コイルは、前記基板上に配置され、少なくとも２つのスルーホールを備え、
前記少なくとも３本の配線のうちの少なくとも２本は、前記スルーホールに電気的にそれぞれ接続され、
前記導電素子は、表面実装素子であること、
を特徴とする請求項２または請求項４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、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある画像形成装置は、トナー濃度センサーを使用して、現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度（つまり、磁性キャリアと非磁性トナーとの比率）を測定しており、その現像装置において、現像剤を攪拌する攪拌スクリューが設けられているとともに、トナー濃度センサーの設置位置に対応する現像装置内壁上の現像剤を掻き取るスクレーパーが設けられている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トナー濃度センサーは、コイルを備え、トナー濃度（ここでは、磁性キャリアと非磁性トナーとの比率、つまり、Ｔ／Ｃ比）に応じてコイルのインダクタンスが変化し、トナー濃度センサーの出力信号の周波数が変化する。したがって、出力信号の周波数に基づいて、トナー濃度が特定される。
【０００５】
上述の現像装置では、スクレーパーによって、トナー濃度センサーの測定位置の現像剤は攪拌されるものの、スクレーパーのない箇所では、攪拌スクリューと現像装置内壁との間のクリアランス範囲に現像剤の滞留層が形成されることがある。滞留層は、攪拌スクリューで攪拌されにくく、攪拌スクリューで攪拌されている現時点のトナー濃度とは異なるトナー濃度を有している可能性がある。そのため、スクレーパーのない箇所の現像剤に起因してトナー濃度センサーの測定誤差が生じる可能性がある。また、現像装置の構造（つまり、スクレーパー、攪拌スクリュー、内壁などの材質や形状など）によって、トナー濃度センサーの感度が変化する。
【０００６】
したがって、機種によって現像装置の構造が異なるため、機種ごとに設計されたトナー濃度センサーを使用して、スクレーパーのない箇所の現像剤に起因する測定誤差を低減したり、感度を適切にしたりする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、現像装置の構造が異なる機種でも共通して使用可能なトナー濃度センサーを備える画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、２成分現像剤を攪拌スクリューで攪拌するとともにスクレーパーを備えた現像装置と、前記スクレーパーの位置に対応して前記現像装置に設置され、前記２成分現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサーとを備える。そして、前記トナー濃度センサーは、（ａ）平面状で、かつ渦巻き状のコイルと、（ｂ）前記コイル上の少なくとも３つの位置のうちの、前記コイルの電気的な内径および外径の少なくとも一方を前記スクレーパーに対応させるための２つの位置の間の、前記コイルの一部または全部によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力するセンサー信号出力回路と備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像装置の構造が異なる機種でも共通して使用可能なトナー濃度センサーを備える画像形成装置が得られる。
【００１０】
本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。
【図２】図２は、図１における現像装置３ａの一例を示す断面図である。
【図３】図３は、図２におけるトナー濃度センサー１５の配置位置を説明する図である。
【図４】図４は、図２および図３におけるトナー濃度センサー１５の電気的な構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。この画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。
【００１４】
この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体であり、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上には静電潜像が形成される。露光装置２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２は、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。
【００１５】
現像装置３ａ〜３ｄは、トナーカートリッジ内のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。感光体ドラム１ａおよび現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂおよび現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃおよび現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄおよび現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。
【００１６】
中間転写ベルト５は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を転写される環状の中間転写体である。中間転写ベルト５は、駆動ローラー６ａおよびテンションローラー６ｂに張架され、駆動ローラー６ａからの駆動力によって、感光体ドラム１ａとの接触位置から感光体ドラム１ｄとの接触位置への方向へ周回していく。
【００１７】
２次転写ローラー７は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト５に接触させ、中間転写ベルト５上のトナー像を用紙に２次転写する。なお、トナー像を２次転写された用紙は、図示せぬ定着器へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。
【００１８】
センサー８は、調整時において、中間転写ベルト５に光を照射し、その反射光（例えば正反射光と拡散反射光）を検出し、検出した反射光の光量に基づいて、中間転写ベルト５上のトナーマークの濃度を検出する反射型光学センサーである。特に、トナー濃度や階調の調整時において、センサー８は、中間転写ベルト５上に担持されるトナーマークの濃度を検出する。
【００１９】
１次転写ローラー９ａ〜９ｄは、それぞれ、中間転写ベルト５を挟んで、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向して配置され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を中間転写ベルト５へ一次転写する。
【００２０】
図２は、図１における現像装置３ａの一例を示す断面図である。なお、図２では、現像装置３ａについて図示しているが、現像装置３ｂ〜３ｄについても同様の構成となっている。
【００２１】
図２に示すように、現像装置３ａは、筐体１１と、攪拌スクリュー１２と、磁気ローラー１３と、現像ローラー１４とを有する。
【００２２】
現像装置３ａには、図示せぬトナーコンテナーが接続され、トナーコンテナーから図示せぬ補給口を介して筐体１１内へトナーが補給される。筐体１１内では、攪拌スクリュー１２によって非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が攪拌される。
【００２３】
磁気ローラー１３は、その表面に２成分現像剤をブラシ状に保持する。２成分現像剤のうちのトナーが、磁気ローラー１３と現像ローラー１４との間の電圧である搬送バイアスに応じて現像ローラー１４に移行する。
【００２４】
現像ローラー１４は、磁気ローラー１３から移行してきたトナーをその表面にトナー薄層として保持する。つまり、現像ローラー１４は、感光体ドラム１ａ上の静電潜像に付着すべきトナーを保持する現像ローラー１４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラー１４と感光体ドラム１ａの間の電圧である現像バイアスによって感光体ドラム１ａに移行する。感光体ドラム１ａは、その表面に、露光装置２によって静電潜像を形成される像担持体である。感光体ドラム１ａ上の静電潜像には、現像ローラー１４から移行してきたトナーが付着する。
【００２５】
図２に示すように、トナー濃度センサー１５は、現像装置３ａの底面に設置され、現像装置３ａの筐体１１内の２成分現像剤のトナー濃度を検出するセンサーである。
【００２６】
また、スクレーパー１６は、攪拌スクリュー１２の回転軸に略垂直に延び、回転軸に略平行な平板状の部材であって、回転軸の回転とともに回動し、トナー濃度センサー１５の設置位置に対応する筐体１１の内壁上の現像剤を掻き取る。トナー濃度センサー１５は、スクレーパー１６の位置に対応して設置されている。
【００２７】
図３は、図２におけるトナー濃度センサー１５の配置位置を説明する図である。図４は、図２および図３におけるトナー濃度センサー１５の電気的な構成を示す回路図である。
【００２８】
具体的には、図３に示すように、トナー濃度センサー１５内のコイル２０が、スクレーパーの通過範囲の下方に配置される。
【００２９】
また、図４に示すように、トナー濃度センサー１５は、コイル２０の他、基板２１、およびセンサー信号出力回路２２を備える。
【００３０】
コイル２０は、平面状で、かつ渦巻き状のコイルである。なお、コイル２０の渦巻き形状は、円形の渦巻き形状でも、多角形の渦巻き形状でもよい。
【００３１】
センサー信号出力回路２２は、コイル２０上の少なくとも３つの位置のうちの、コイル２０の電気的な内径および外径の少なくとも一方をスクレーパー１６に対応させるための２つの位置の間の、コイル２０の一部または全部によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力する。なお、センサー信号出力回路２２のコイル２０（つまり、インダクター）以外の部分は、既存のトナー濃度センサーの回路を使用することができる。
【００３２】
この実施の形態では、センサー信号出力回路２２は、コイル２０上の少なくとも３つの位置のうちの、コイル２０の電気的な内径および外径の両方をスクレーパー１６に対応させるための２つの位置の間のコイル導線（つまり、コイル２０の一部または全部）によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力する。
【００３３】
例えば、センサー信号出力回路２２は、コイル２０を含む共振回路（つまり、コイル２０のインダクタンスの変化で共振周波数が変化する共振回路）、コイル２０を含む発振回路（つまり、コイル２０のインダクタンスの変化で発振周波数が変化する発振回路）などを含み、コイル２０のインダクタンス（つまり、Ｔ／Ｃ比）に対応する周波数のセンサー信号を出力する。
【００３４】
基板２１は、平面状の基板２１の垂直方向が攪拌スクリュー１２の回転軸（つまり、上方）に向くように配置され、基板２１上の配線（ここでは、パターン配線）として、コイル２０が形成されている。
【００３５】
また、基板２１は、両面基板または多層基板であって、コイル２０の導線上に少なくとも２つ（図４では、６つ）のスルーホール３１〜３６が設けられている。スルーホール３１〜３６は、コイル２０と、基板２１におけるコイル２０とは別の層または裏面とを電気的に接続している。
【００３６】
なお、スルーホール３１〜３６は、コイル２０の端部から等間隔で配置してもよいし、コイル２０の導線の特定中間区間に等間隔で配置してもよい。
【００３７】
コイル２０とは別の層または裏面において、スルーホール３１〜３６には、パターン配線４１〜４６がそれぞれ接続されており、そのパターン配線４１〜４６にそれぞれ電気的に接続されているランド対６１〜６７が基板２１の表面に形成されている。
【００３８】
図４に示す場合、ランド対６１〜６７が、コイル２０と同一の基板面に形成されており、スルーホール５１〜５６がパターン配線４１〜４６にそれぞれ接続されており、スルーホール５１〜５６が、ランド対６１〜６６の一方のランドに、パターン配線７１〜７６でそれぞれ電気的に接続されている。また、コイル２０の外周端部は、パターン配線７７で、ランド対６７の一方のランドに電気的に接続されている。
【００３９】
なお、コイル２０を基板２１の別の層または背面に配置し、スルーホール３１〜３６の他に、コイル２０の外周端部に別のスルーホールを設け、それらのスルーホールを、基板２１の表面のパターン配線で、ランド対６１〜６７にそれぞれ電気的に接続するようにしてもよい。
【００４０】
そして、ランド対６１〜６７のそれぞれの他方のランドはセンサー信号出力回路２２に電気的に接続されている。ランド対６１〜６７に表面実装素子が実装されていない状態では、センサー信号出力回路２２とコイル２０とは電気的に接続されていない。
【００４１】
この実施の形態では、ランド対６１〜６７から、当該現像装置３ａのスクレーパー１６に対応して選択された２つに、ジャンパー素子、表面実装抵抗などの２つの表面実装素子８１，８２が実装されている。つまり、２つの表面実装素子８１，８２が実装されるランド対によって、コイル２０のインダクタンスに寄与するコイル２０の実効内径および実効外径が決定される。
【００４２】
この実施の形態では、複数のランド対６１〜６３の他方のランドが互いに電気的に接続されており、それらのランド対６１〜６３のうちの１つが表面実装素子８１によって選択的に接続され、これにより、コイル２０の実効内径が設定される。同様に、複数のランド対６４〜６７の他方のランドが互いに電気的に接続されており、それらのランド対６４〜６７のうちの１つが表面実装素子８２によって選択的に接続され、これにより、コイル２０の実効外径が設定される。そして、センサー信号出力回路２２は、ランド対６１〜６３の他方のランドとランド対６４〜６７の他方のランドとの間のインダクタンスに対応する（周波数の）センサー信号を生成し出力する。
【００４３】
ここで、コイル２０の電気的な外径（実効外径）は、スクレーパー１６の幅Ｗ以下とされる。
【００４４】
このように、トナー濃度センサー１５は、コイル２０上の少なくとも３つの位置からそれぞれ延びる少なくとも３本の配線（スルーホール３１〜３６および配線４１〜４６ならびに配線７７）をさらに備え、その少なくとも３本の配線のうち、上述の２つの位置に対応する２本の配線は、導電素子としての表面実装素子８１，８２によって選択的に、センサー信号出力回路２２に電気的に接続されている。
【００４５】
次に、上記画像形成装置の動作について説明する。
【００４６】
例えば製造時に、当該画像形成装置の現像装置３ａ〜３ｄの種別に応じて、上述のように、選択的に、コイル２０の実効内径および実効外径が設定される。
【００４７】
各現像装置３ａ〜３ｄの攪拌スクリュー１２が回転するたびに、スクレーパー１６は、スクレーパー１６の通過範囲にある現像剤を掻き取り、滞留せずに攪拌された（つまり、現在の平均的なトナー濃度を有する）現像剤がその通過範囲に入る。
【００４８】
トナー濃度センサー１５では、コイル２０の実効内径および実効外径がこの現像装置３ａ〜３ｄに対応して設定されており、コイル２０のインダクタンスは、スクレーパー１６の通過しない、攪拌スクリュー１２と筐体１１の内壁との間のクリアランス範囲ＣＬに滞留している現像剤の影響が抑制された状態となり、各時点で、現像剤の掻き取った状態、および現在の平均的なトナー濃度を有する現像剤の移入した状態に応じた値となる。したがって、センサー信号出力回路２２は、その各時点のインダクタンスに応じた周波数のセンサー信号を出力する。図示せぬコントローラーは、このセンサー信号の周波数を検出し、検出した周波数から現時点のトナー濃度（キャリアとトナーとの比率）を特定し、そのトナー濃度に応じて、各種処理（トナー供給など）を制御したり、トナー切れを検出したりする。
【００４９】
以上のように、上記実施の形態によれば、現像装置３ａ〜３ｄは、２成分現像剤を攪拌スクリュー１２で攪拌するとともにスクレーパー１６を備える。トナー濃度センサー１５は、スクレーパー１６の位置に対応して現像装置３ａ〜３ｄに設置され、２成分現像剤のトナー濃度を検出する。そして、トナー濃度センサー１５は、（ａ）平面状で、かつ渦巻き状のコイル２０と、（ｂ）コイル２０上の少なくとも３つの位置のうちの、コイルの電気的な内径および外径の少なくとも一方をスクレーパー１６に対応させるための２つの位置の間の、コイル２０の一部または全部によるインダクタンスに応じたセンサー信号を出力するセンサー信号出力回路２２と備える。
【００５０】
これにより、現像装置の構造（特にスクレーパーの構造）が機種ごとに異なる場合でも、コイル２０とセンサー信号出力回路２２との接続設定を変更するだけで、共通のトナー濃度センサー１５を使用することが可能である。つまり、実効外径に基づいて上述の滞留現像剤の影響が現像装置の構造に合わせて適切に抑制され、実効内径に基づいてセンサー感度が現像装置の構造に合わせて適切に調整される。
【００５１】
なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。
【００５２】
例えば、上記実施の形態では、コイル２０の実効外径および実効内径の両方を可変としているが、コイル２０の実効外径および実効内径の一方を固定とし他方を可変とするようにしてもよい。その場合、例えば、上述の少なくとも３本の配線のうち、上述の２つの位置に対応する２本の配線の一方は、固定的に、センサー信号出力回路２２に電気的に接続され、その２本の配線の他方は、導電素子（例えば、上述の表面実装素子）によって選択的に、センサー信号出力回路２２に電気的に接続される。具体的には、例えば、図４において、実効外径が固定される場合、コイル２０の実効内径を設定するために、複数のランド対６１〜６６の他方のランドが互いに電気的に接続され、それらのランド対６１〜６６のうちの１つが表面実装素子８１によって選択的に接続され、ランド対６７が省略され、パターン配線７７がセンサー信号出力回路２２に電気的に接続され、センサー信号出力回路２２は、ランド対６１〜６６の他方のランドとパターン配線７７との間のインダクタンスに対応する（周波数の）センサー信号を生成し出力する。また、例えば、図４において、実効内径が固定される場合、コイル２０の実効外径を設定するために、複数のランド対６２〜６７の他方のランドが互いに電気的に接続され、それらのランド対６２〜６７のうちの１つが表面実装素子８２によって選択的に接続され、ランド対６１が省略され、パターン配線７１がセンサー信号出力回路２２に電気的に接続され、センサー信号出力回路２２は、パターン配線７１とランド対６２〜６７の他方のランドとの間のインダクタンスに対応する（周波数の）センサー信号を生成し出力する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、例えば、２成分現像剤を使用する画像形成装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
３ａ〜３ｄ  現像装置
１２  攪拌スクリュー
１５  トナー濃度センサー
１６  スクレーパー
２０  コイル
２１  基板
２２  センサー信号出力回路
３１〜３６  スルーホール（配線の一例の一部）
４１〜４６  パターン配線（配線の一例の一部）
５１〜５６  スルーホール（配線の一例の一部）
６１〜６７  ランド対（配線の一例の一部）
７１〜７７  パターン配線（配線の一例の一部）
８１，８２  表面実装素子（導電素子の一例）
【図１】
2019117251.tif 000003
【図２】
2019117251.tif 000004
【図３】
2019117251.tif 000005
【図４】
2019117251.tif 000006