(57)【要約】【課題】  簡単な回路構成で、動作条件または動作環境に起因するトナー濃度の測定誤差が抑制されるようにする。【解決手段】  トナー濃度センサー１５は、インバーター３１と、２成分現像剤のトナー濃度に応じてインダクタンスが変化するコイルＬとを備えるインバーター発振回路１５ａで、そのインダクタンスに応じた周波数のセンサー信号を生成する。可変電圧回路２１は、制御信号に応じた電源電圧Ｖｃｃをインバーター３１に印加する。コントローラー２２は、その制御信号を可変電圧回路２１に供給する。そして、コントローラー２２は、当該画像形成装置の動作条件または動作環境に応じて、動作条件または動作環境に起因するセンサー信号の誤差が小さくなるように、現時点の動作条件または動作環境に応じた制御信号を可変電圧回路２１に供給し、インバーター３１の電源電圧Ｖｃｃを制御する。【選択図】  図３
2019117253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置において、
インバーターと、現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度に応じてインダクタンスが変化するコイルとを備えるインバーター発振回路で、前記インダクタンスに応じた周波数のセンサー信号を生成するトナー濃度センサーと、
制御信号に応じた電源電圧を前記インバーターに印加する可変電圧回路と、
前記制御信号を前記可変電圧回路に供給するコントローラーとを備え、
前記コントローラーは、当該画像形成装置の動作条件または動作環境に応じて、前記動作条件または前記動作環境に起因する前記センサー信号の誤差が小さくなるように、現時点の前記動作条件または前記動作環境に応じた前記制御信号を前記可変電圧回路に供給し、前記インバーターの前記電源電圧を制御すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記動作条件は、前記現像装置内の２成分現像剤の攪拌スクリューの回転速度または前記現像装置のプロセス線速であ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】
前記動作環境は、当該画像形成装置内の温度であ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】
前記インバーター発振回路は、前記電源電圧が高いほど、高い周波数で前記センサー信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項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、現像装置内の２成分現像剤におけるトナー濃度を測定するトナー濃度センサーを備える。そのようなトナー濃度センサーでは、コイルのインダクタンスが、２成分現像剤におけるトナー濃度（つまり、非磁性トナーと磁性キャリアとの比）に応じて変化し、そのコイルのインダクタンス（つまり、トナー濃度）に応じた周波数で、センサー信号が出力される（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２０１３−１６０８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような現像装置では、攪拌スクリューによって、現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度が均一になるように現像剤が攪拌される。現像プロセスの線速が高いほど、トナーの消費速度が高くなるため、攪拌スクリューの回転速度も高くなる。このような攪拌スクリューの回転速度の変化によって、攪拌スクリューに設けられトナー濃度センサー近傍の現像剤を掻き取るスクレーパーの回転速度も変化し、トナー濃度センサーにより得られるトナー濃度に誤差が生じてしまう。図５は、攪拌スクリューを回転させる駆動モーターの駆動信号の周波数とトナー濃度センサーの出力値との関係を説明する図である。図５に示すように、実際のＴ／Ｃ比（トナーとキャリアとの比）が８％および１２％のいずれの場合でも、攪拌スクリューの回転速度（駆動信号の周波数）が変化すると、実際のＴ／Ｃ比は固定であるにも拘わらず、センサー出力値は変動してしまっている。
【０００５】
また、環境温度（機内温度）の変動によっても、トナー濃度センサーにより得られるトナー濃度に誤差が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な回路構成で、トナー濃度の測定誤差を抑制す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】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、インバーターと、現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度に応じてインダクタンスが変化するコイルとを備えるインバーター発振回路で、前記インダクタンスに応じた周波数のセンサー信号を生成するトナー濃度センサーと、制御信号に応じた電源電圧を前記インバーターに印加する可変電圧回路と、前記制御信号を前記可変電圧回路に供給するコントローラーとを備える。そして、前記コントローラーは、当該画像形成装置の動作条件または動作環境に応じて、前記動作条件または前記動作環境に起因する前記センサー信号の誤差が小さくなるように、現時点の前記動作条件または前記動作環境に応じた前記制御信号を前記可変電圧回路に供給し、前記インバーターの前記電源電圧を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な回路構成で、トナー濃度の測定誤差を抑制する画像形成装置が得られる。
【０００９】
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】
【００１０】
【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１に示す画像形成装置の電気的な構成を示す回路図である。
【図４】図４は、図３におけるインバーター３１の構成例を示す回路図である。
【図５】図５は、攪拌スクリューを回転させる駆動モーターの駆動信号の周波数とトナー濃度センサーの出力値との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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おり、現像装置３ｂ〜３ｄに対して、トナー濃度センサー１５と同様のトナー濃度センサーがそれぞれ設けられている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図３は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成を示す回路図である。
【００２７】
図３に示すように、この実施の形態に係る画像形成装置は、上述のトナー濃度センサー１５の他、可変電圧回路２１およびコントローラー２２を備える。
【００２８】
トナー濃度センサー１５は、インバーター発振回路１５ａとバッファーＢＵＦとを備える。
【００２９】
インバーター発振回路１５ａは、インバーター３１と、現像装置３ａ内の２成分現像剤のトナー濃度に応じてインダクタンスが変化するコイルＬとを備える。トナー濃度センサー１５は、インバーター発振回路１５ａで、そのインダクタンスに応じた周波数のセンサー信号を生成する。
【００３０】
具体的には、インバーター発振回路１５ａは、コルピッツ型の発振回路であって、コイルＬのインダクタンスとキャパシターＣ１，Ｃ２のキャパシタンスに応じた共振周波数でインバーター３１が矩形波を生成し、バッファーＢＵＦは、その矩形波を出力する。なお、バッファーＢＵＦは、インバーター３１と同様のインバーターでもよい。また、インバーター発振回路１５ａにおける抵抗Ｒ１は、調整用の抵抗であり、必要に応じて設けられ、抵抗Ｒ２は、帰還抵抗である。
【００３１】
コイルＬのインダクタンスは、２成分現像剤におけるトナー濃度に応じて変化する。つまり、２成分現像剤は、非磁性のトナーと、磁性のキャリアとを含み、トナー濃度が低くなると、相対的にキャリア濃度が高くなるため、コイルＬのインダクタンスが増加する。反対に、トナー濃度が高くなると、相対的にキャリア濃度が低くなるため、コイルＬのインダクタンスが減少する。したがって、上述の共振周波数がトナー濃度に応じて変化する。
【００３２】
可変電圧回路２１は、制御信号に応じた電源電圧Ｖｃｃをインバーター３１に印加する。例えば、制御信号が、電圧値を示すデジタル信号である場合、可変電圧回路２１は、ＤＡコンバーターで、その制御信号により指定されたアナログ電圧値に出力電圧を設定し、電源電圧Ｖｃｃとして印加するようにしてもよい。
【００３３】
コントローラー２２は、その制御信号を可変電圧回路２１に供給する回路である。具体的には、コントローラー２２は、当該画像形成装置の動作条件または動作環境に応じて、その動作条件または動作環境に起因するセンサー信号の誤差が小さくなるように、現時点の動作条件または動作環境に応じた制御信号を可変電圧回路２１に供給し、インバーター発振回路１５ａの電源電圧Ｖｃｃを制御する。
【００３４】
上述の動作条件は、例えば、現像装置３ａ内の２成分現像剤の攪拌スクリューの回転速度または現像装置３ａのプロセス線速である。また、上述の動作環境は、例えば、図示せぬ内蔵温度センサーにより検出される当該画像形成装置内の温度である。なお、上述の動作条件および動作環境の両方に応じた制御信号を可変電圧回路２１に供給するようにしてもよい。
【００３５】
そして、予め実験などにより、動作条件または動作環境に応じた制御信号（例えば補正量）が特定され、その動作条件または動作環境と制御信号（例えば補正量）との対応関係が関数やテーブルで示され、コントローラー２２は、その関数やテーブルに基づいて、現時点の動作条件または動作環境に対応する制御信号（例えば補正量）を生成する。
【００３６】
なお、コントローラー２２は、当該画像形成装置の内部装置（感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２、現像装置３ａ〜３ｄなど）を制御して、現像、転写、定着などの各種プロセスを実行する。さらに、コントローラー２２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ようにしてもよい。
【００３７】
図４は、図３におけるインバーター３１の構成例を示す回路図である。インバーター３１は、ｐ型ＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｑ１とｎ型ＦＥＴＱ２とによるＣＭＯＳ（Complementary MOS）インバーター（アンバッファード型インバーター）であり、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の他、入力抵抗Ｒ、入力側保護ダイオードＤ１，Ｄ２および出力側保護ダイオードＤ３，Ｄ４を備える。
【００３８】
そして、インバーター発振回路１５ａは、電源電圧Ｖｃｃが高いほど、高い周波数で発振し、高い周波数のセンサー信号を出力する。具体的には、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のドレイン−ソース間電圧が高くなるほどＦＥＴＱ１，Ｑ２の寄生容量が低下するため、電源電圧Ｖｃｃが高いほど、ドレイン−ソース間電圧が高くなり、寄生容量が低くなる。そのため、電源電圧Ｖｃｃが高いほど、インバーター発振回路１５ａの発振周波数は高くなる。
【００３９】
次に、上記画像形成装置の動作について説明する。
【００４０】
コントローラー２２は、現時点の動作条件（プロセス線速など）および動作環境（機内温度など）を特定し、現時点の動作条件および動作環境に応じた制御信号を生成し、可変電圧回路２１に供給する。
【００４１】
可変電圧回路２１は、制御信号に従って、トナー濃度センサー１５内のインバーター３１の電源電圧Ｖｃｃを設定する。
【００４２】
そのインバーター３１を含むインバーター発振回路１５ａは、現像装置３ａ〜３ｄ内の現時点のトナー濃度に応じた周波数で発振し、トナー濃度センサー１５は、バッファーＢＵＦを介して、インバーター発振回路１５ａの発振信号をセンサー信号として出力する。
【００４３】
このとき、電源電圧Ｖｃｃが現時点の動作条件や動作環境に応じて調整されているため、動作条件や動作環境に起因するセンサー信号の誤差は抑制されている。
【００４４】
そして、例えば、コントローラー２２は、そのセンサー信号の周波数を特定し、特定した周波数に基づいて現時点の現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度を特定する。
【００４５】
以上のように、上記実施の形態によれば、トナー濃度センサー１５は、インバーター３１と、現像装置３ａ内の２成分現像剤のトナー濃度に応じてインダクタンスが変化するコイルＬとを備えるインバーター発振回路１５ａで、そのインダクタンスに応じた周波数のセンサー信号を生成する。可変電圧回路２１は、制御信号に応じた電源電圧Ｖｃｃをインバーター３１に印加する。コントローラー２２は、その制御信号を可変電圧回路２１に供給する。そして、コントローラー２２は、当該画像形成装置の動作条件または動作環境に応じて、動作条件または動作環境に起因するセンサー信号の誤差が小さくなるように、現時点の動作条件または動作環境に応じた制御信号を可変電圧回路２１に供給し、インバーター３１の電源電圧Ｖｃｃを制御する。
【００４６】
これにより、電源電圧Ｖｃｃを調整するための簡単な回路構成で、動作条件または動作環境に起因するトナー濃度の測定誤差が抑制される。
【００４７】
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。
【００４８】
例えば、上記実施の形態において、インバーター発振回路１５ａの回路構成は、図３のものに限定されず、他の回路構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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】
【００５０】
３ａ〜３ｄ  現像装置
１５  トナー濃度センサー
１５ａ  インバーター発振回路
２１  可変電圧回路
２２  コントローラー
３１  インバーター
【図１】
2019117253.tif 000003
【図２】
2019117253.tif 000004
【図３】
2019117253.tif 000005
【図４】
2019117253.tif 000006
【図５】
2019117253.tif 000007