JP2016206587A - センサー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス数をカウントする期間を短く設定しても、トナー濃度を正確に検出する。【解決手段】ＬＣ共振回路１１０は、検知コイル及びコンデンサー等を含み、トナー濃度に応じた周波数を持つパルス信号を出力する。逓倍部１２０は、ＬＣ共振回路１１０から出力されたパルス信号の周波数を逓倍する。濃度検出部１５０は、逓倍部１２０により逓倍されたパルス信号のパルス数のサンプリング期間毎のパルス数に基づいて、トナー濃度を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体で構成されるキャリアとトナーとが混合された二成分現像剤のトナー濃度を検出する技術に関するものである。

二成分現像剤においてキャリアに対するトナーの割合が変化すると、検知コイルを含むＬＣ共振回路の共振周波数が変化することを利用して、トナー濃度を検出するトナー濃度センサーが知られている。例えば、特許文献１には、ＬＣ共振回路の共振周波数が変化すると、ＬＣ共振回路から出力されるパルス信号のパルス数が変化するので、このパルス数をカウントすることで、トナー濃度を検出するトナー濃度センサーが開示されている。

特開平８−２７１４８１号公報

ところで、攪拌状態にある二成分現像剤においてトナー濃度を検出する場合、二成分現像剤が検知コイルに近づいたり離れたりを周期的に繰り返すので、検知コイル近傍の磁束が変化する。したがって、パルス数をカウントするサンプリング期間を長く設定すると、トナー濃度を正確に検出することができないという問題が発生する。よって、二成分現像剤が検知コイルに近づき、検知コイル近傍の磁束が安定する期間内において、パルス数をカウントすることが求められている。

しかしながら、二成分現像剤が検知センサに近づく期間は短いので、この期間内に含まれるパルス数は少なく、トナー濃度を正確に検知することは困難である。また、特許文献１では、このような課題への着目がないので、トナー濃度を正確に検出できないという問題がある。

本発明の目的は、パルス数をカウントする期間を短く設定しても、トナー濃度を正確に検出するセンサー装置を提供することである。

本発明の一態様によるセンサー装置は、磁性体からなるキャリア及びトナーを含む二成分現像剤のトナー濃度を検出するセンサー装置であって、検知コイル及びコンデンサーを含み、前記トナー濃度に応じた周波数を持つパルス信号を出力するＬＣ共振回路と、前記ＬＣ共振回路から出力されたパルス信号の周波数を逓倍する逓倍部と、前記逓倍部により逓倍されたパルス信号の一定期間におけるパルス数に基づいて、前記トナー濃度を検出する濃度検出部とを備える。

この構成によれば、ＬＣ共振回路から出力されたパルス信号は、周波数が逓倍されているので、一定期間に含まれるパルス数が増大する。その結果、パルス数をカウントする期間を短く設定しても、トナー濃度を正確に検出することができる。

また、上記センサー装置において、前記逓倍部は、前記キャリアの透磁率が低くなるにつれて逓倍数を上げるために、前記逓倍数が変更可能に構成されてもよい。

低コストの二成分現像剤を使用した場合、キャリアの透磁率が低いので、検知コイルのインダクタンスの変化が小さくなり、トナー濃度を正確に検出することが困難となる。本構成では、逓倍部の逓倍数が変更可能であるため、逓倍数を増大させることで、一定期間に含まれるパルス数を増大させ、僅かにしか変化しないインダクタンスの変化を正確に検出でき、トナー濃度を正確に検出できる。

また、上記センサー装置において、前記逓倍部は、カスケード接続された複数の逓倍回路と、前記複数の逓倍回路のそれぞれから出力された複数のパルス信号のうちいずれか１のパルス信号を選択し、前記濃度検出部に出力する選択部とを備えてもよい。

この構成によれば、逓倍部は、カスケード接続された複数の逓倍回路と、各逓倍回路から出力されたパルス信号が入力される選択部とを備えている。そして、選択部は、各逓倍回路から出力されたパルス信号のうち１のパルス信号を選択して、濃度検出部に出力する。そのため、逓倍部は、簡素な構成でありながら、逓倍数の変更を容易に行うことができる。

また、上記センサー装置において、前記ＬＣ共振回路は、基板を備え、前記検知コイルは前記基板にパターニングされていてもよい。

この構成によれば、検知コイルは基板にパターニングされているので、回路素子を別途設けることなく、部品点数の削減を図ることができる。

また、上記センサー装置において、前記センサー装置は、前記二成分現像剤を攪拌可能に収納するハウジングを備える現像装置の前記ハウジングの底面に取り付けられ、前記濃度検出部は、前記ハウジング内に収容された二成分現像剤の攪拌周期を複数のサンプリング期間に区画したときのパルス数が最少のサンプリング期間のパルス数に基づいて、前記トナー濃度を検出してもよい。

この構成によれば、センサー装置は、現像装置のハウジングの底面に取り付けられている。また、二成分現像剤はハウジング内において現像装置によって攪拌されている。そのため、二成分現像剤は、検知コイルに近づいたり離れたりを周期的に繰り返す。ここで、検知コイル近傍の磁束は二成分現像剤がセンサー装置に最も近づいたときに安定する。また、二成分現像剤がセンサー装置に近づくと、検知コイル近傍の透磁率が上昇して検知コイルのインダクタンスが上昇するので、ＬＣ共振回路の共振周波数が低下し、サンプリング期間におけるパルス数が減少する。したがって、攪拌周期においてパルス数が最小のサンプリング期間のパルス数をカウントすることで、トナー濃度を正確に検出できる。

本発明によれば、パルス数をカウントする期間を短く設定しても、トナー濃度を正確に検出することができる。

本発明の実施の形態におけるセンサー装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるＬＣ共振回路の平面図である。 本発明の実施の形態におけるＬＣ共振回路の回路図である。 本発明の実施の形態における現像装置の内部構造を示す側断面図である。 本発明の実施の形態においてＬＣ共振回路から出力されるパルス信号Ｓ１の波形図である。 本発明の実施の形態において、パルス信号Ｓ１を２逓倍したパルス信号Ｓ２の波形図である。 本実施形態に係るセンサー装置が搭載された画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す逓倍回路の回路図である。 ＥＸＯＲ回路への入力信号と出力信号とを示した波形図である。 ＰＬＬ回路の回路図である。

＜センサー装置の説明＞
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるセンサー装置１の全体構成を示すブロック図である。センサー装置１は、ＬＣ共振回路１１０、逓倍部１２０、及び濃度検出部１５０を備える。センサー装置１は、磁性体からなるキャリアと樹脂からなるトナーとが混合された二成分現像剤のトナー濃度を検出する。

ＬＣ共振回路１１０は、検知コイル及びコンデンサー等を含み、トナー濃度に応じた周波数を持つパルス信号Ｓ１を出力する。逓倍部１２０は、ＬＣ共振回路１１０から出力されたパルス信号Ｓ１の周波数を逓倍する。逓倍部１２０は、カスケード接続された複数の逓倍回路１３０と、選択部１４０とを備える。図１の例では、逓倍部１２０は、カスケード接続された３個の逓倍回路１３１，１３２，１３３を備えているが、これは一例であり、Ｍ（Ｍは１以上の整数）個の逓倍回路１３０で構成されてもよい。

逓倍回路１３０は、例えば、２逓倍回路で構成されている。但し、これは一例であり、ｎ（ｎは２以上の整数）逓倍回路で構成されてもよい。逓倍回路１３１は、ＬＣ共振回路１１０から出力されたパルス信号Ｓ１を２逓倍する。逓倍回路１３２は、逓倍回路１３１から出力されたパルス信号Ｓ２を２逓倍する。逓倍回路１３３は、逓倍回路１３２から出力されたパルス信号Ｓ３を２逓倍する。

よって、パルス信号Ｓ２の周波数はパルス信号Ｓ１の２倍となる。また、パルス信号Ｓ３の周波数はパルス信号Ｓ１の４倍となる。また、逓倍回路１３３から出力されたパルス信号Ｓ４の周波数はパルス信号Ｓ１の８倍となる。

選択部１４０は、パルス信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が入力され、パルス信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の中からいずれか１のパルス信号を選択し、パルス信号Ｓｘとして濃度検出部１５０に出力する。ここで、選択部１４０は、予め設定された設定値を記憶しており、この設定値に応じてパルス信号Ｓｘを選択する。設定値は、例えば、使用する二成分現像剤に含まれるキャリアの透磁率が低くなるにつれて逓倍部１２０から出力されるパルス信号Ｓｘの逓倍数を増大させる値を持つ。具体的には、設定値として、キャリアの透磁率が採用されてもよいし、キャリアの種別を示す情報が採用されてもよい。選択部１４０は設定値と選択するパルス信号との対応関係が予め定められたテーブルを備えており、このテーブルを用いて１のパルス信号を選択すればよい。

例えば、設定値が示す透磁率が予め定められた３つのランクのうち最も低いランクに属するのであれば、選択部１４０は、逓倍数が最大のパルス信号Ｓ４を選択する。また、設定値が示す透磁率が最も低いランクの次に低いランクに属するのであれば、選択部１４０は、逓倍数が２番目に大きいパルス信号Ｓ３を選択する。また、設定値が示す透磁率が最も高いランクに属するのであれば、選択部１４０は逓倍数が最小のパルス信号Ｓ２を選択する。

低コストの二成分現像剤では、例えば、樹脂キャリアのように、飽和磁化量の低いキャリアが採用されるので、キャリアの透磁率が低下する。その結果、トナーの濃度変化による共振周波数の変動幅が小さくなる。そこで、本実施の形態では、キャリアの透磁率が低くなるにつれて逓倍数が増大されたパルス信号Ｓｘを濃度検出部１５０に入力させている。これにより、濃度検出部１５０に入力されるパルス密度が増大し、トナー濃度の検出精度を高めることができる。なお、設定値は、例えば、センサー装置１が適用される画像形成装置のユーザやサービスマンが画像形成装置に対して、キャリアの透磁率やキャリアの種別を入力することで決定されればよい。

濃度検出部１５０は、逓倍部１２０により逓倍されたパルス信号のサンプリング期間毎のパルス数に基づいて、トナー濃度を検出する。

図２は、本発明の実施の形態におけるＬＣ共振回路１１０の平面図である。ＬＣ共振回路１１０は、基板１１、検知コイルＬ、コンデンサーＣ１、コンデンサーＣ２、インバータＩＮＶ１、インバータＩＮＶ２、及び抵抗Ｒを備える。図３は、本発明の実施の形態におけるＬＣ共振回路１１０の回路図である。

図３を参照して、検知コイルＬ、コンデンサーＣ１、及び、コンデンサーＣ２によって、ＬＣ共振部１７が構成される。ＬＣ共振部１７として、ＣＬＣタイプで説明するが、このタイプに限定されない。例えば、ＬＣタイプでもよい。ＬＣタイプとは、一つの検知コイルと一つのコンデンサーとにより構成されるＬＣ共振部１７である。

検知コイルＬの一端とコンデンサーＣ１の一端とが接続され、コンデンサーＣ１の他端が接地されている。検知コイルＬの他端とコンデンサーＣ２の一端とが接続され、コンデンサーＣ２の他端が接地されている。

インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、例えば、ＣＭＯＳインバータである。インバータＩＮＶ１の出力は、インバータＩＮＶ２の入力と接続されている。インバータＩＮＶ２の出力は、センサー装置１の出力となる。

インバータＩＮＶ１の入力は、検知コイルＬの一端と接続されている。インバータＩＮＶ１の出力及びインバータＩＮＶ２の入力は、抵抗Ｒを介して、検知コイルＬの他端と接続されている。

ＬＣ共振部１７が共振することによって発生したパルスは、２段のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２によって増幅されて、センサー装置１からパルス信号Ｓ１として出力される。

センサー装置１の動作を説明する。二成分現像剤は、トナーと、磁性体からなるキャリアとにより構成される。例えば、検知コイルＬ付近において、キャリアに対するトナーの割合が増大すれば、二成分現像剤の透磁率が低下して検知コイルＬのインダクタンスが低下する。ここで、ＬＣ共振回路１１０における共振周波数ｆｃは、１／２π（Ｌ・Ｃ）^１／２で表される。これにより、共振周波数ｆｃが増大し、ＬＣ共振回路１１０から一定時間内に出力されるパルス数が増大する。

一方、検知コイルＬ付近において、キャリアに対するトナーの割合が減少すれば、二成分現像剤の透磁率が増大して検知コイルＬのインダクタンスが増大する。これにより、共振周波数ｆｃが減少し、ＬＣ共振回路１１０から一定時間内に出力されるパルス数が減少する。

ここで、二成分現像剤においては、通常、トナーだけが消費され、キャリアは回収されるので、キャリアの量は一定と考えることができる。よって、キャリアに対するトナーの割合が増大すれば、トナー濃度が増大し、キャリアに対するトナーの割合が減少すれば、トナー濃度が減少する。

したがって、逓倍部１２０から一定期間内に出力されるパルス信号Ｓｘのパルス数が多くなるにつれて、トナー濃度が増大するので、濃度検出部１５０は、パルス信号Ｓｘのパルス数からトナー濃度を検出できる。

具体的には、濃度検出部１５０は、パルス信号Ｓ２〜Ｓ４毎に、後述するサンプリング期間におけるパルス数と、トナー濃度との関係が予め対応付けられたテーブルを記憶しておき、このテーブルを参照することで、トナー濃度を決定すればよい。

例えば、入力されたパルス信号Ｓｘがパルス信号Ｓ２であるとすると、濃度検出部１５０は、パルス信号Ｓ２に対応するテーブルを参照することでトナー濃度を決定すればよい。なお、濃度検出部１５０は、選択部１４０からパルス信号Ｓ２〜Ｓ４のうちどのパルス信号がパルス信号Ｓｘとして選択されたかを示す情報を取得することで、選択されたパルス信号を判定すればよい。

図２を参照して、基板１１は、絶縁性基板であり、基板１１の主表面上に、検知コイルＬ及び配線１９がパターニングによって形成されている。コンデンサーＣ１、コンデンサーＣ２、抵抗Ｒ、インバータＩＮＶ１及びインバータＩＮＶ２は、基板１１の主表面上に外付けされている。検知コイルＬ、コンデンサーＣ１、コンデンサーＣ２、抵抗Ｒ、インバータＩＮＶ１及びインバータＩＮＶ２は、配線１９によって接続され、図３に示すＬＣ共振回路１１０を構成する。

図２を参照して、ＬＣ共振回路１１０は、さらに、基板１１の側部に設けられた、電源端子Ｖｃｃ、接地端子ＧＮＤ１、接地端子ＧＮＤ２、及び、出力端子ＯＰを備える。電源端子Ｖｃｃを介して、ＬＣ共振回路１１０に電力が供給される。接地端子ＧＮＤ１を介して、コンデンサーＣ１が接地される。接地端子ＧＮＤ２を介して、コンデンサーＣ２が接地される。出力端子ＯＰを介して、インバータＩＮＶ２から出力されたパルス信号が、逓倍部１２０に出力される。

＜現像装置の説明＞
図４は、本発明の実施の形態における現像装置１１７の内部構造を示す側断面図である。現像装置１１７は、現像ローラー２１の軸方向に長尺の箱形形状を有する現像ハウジング２１０を備える。

現像ハウジング２１０の内部空間２２０には、現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３、及び第２攪拌スクリュー２４が配設されている。内部空間２２０には、二成分現像剤が収容される。二成分現像剤は、内部空間２２０内において攪拌及び搬送される。

現像ローラー２１は、現像ハウジング２１０の長尺方向の両端に設けられた一対の壁部の間において、現像ハウジング２１０に対して回転可能に支持され、表面にトナーを担持する。現像ローラー２１は、円筒形状を持ち、現像ハウジング２１０の長尺方向に延設されている。現像ローラー２１は、回転駆動される円筒形状のスリーブ２１Ｓと、スリーブ２１Ｓの内部に、軸方向に沿って固定配置される円柱形状のマグネット２１Ｍとを備える。スリーブ２１Ｓは、不図示の駆動手段によって、図３の矢印Ｄ３１方向に回転駆動され、周面にトナーを担持する。マグネット２１Ｍは、スリーブ２１Ｓの内部に、スリーブ２１Ｓの周方向に複数の磁極を有する固定磁石である。

現像ハウジング２１０の内部空間２２０は、左右方向に延びる仕切り板２２によって、左右方向に長尺の第１搬送路２２１と第２搬送路２２２とに区画されている。第１搬送路２２１は、現像ハウジング２１０に現像ローラー２１と間隔をおいて配置される。第２搬送路２２２は、現像ローラー２１と第１搬送路２２１との間に配置される。仕切り板２２は、第１搬送路２２１と第２搬送路２２２とをそれぞれ連通させる第１連通路（図略）及び第２連通路（図略）を備える。これにより、内部空間２２０には、第１搬送路２２１、第１連通路（図略）、第２搬送路２２２、及び第２連通路（図略）に至る現像剤搬送路が形成される。

第１攪拌スクリュー２３は、第１搬送路２２１に配設されている。第１攪拌スクリュー２３は、回転軸と、こ回転軸の周上にスパイラル状に突設されたスクリュー羽根とを含む。第１攪拌スクリュー２３は、不図示の駆動手段によって矢印Ｄ３３の方向に回転し、紙面と直交する方向にトナーを搬送する。

第２攪拌スクリュー２４は、第２搬送路２２２に配設されている。第２攪拌スクリュー２４は、回転軸と、この回転軸の周上にスパイラル状に突設されたスクリュー羽根とを含む。第２攪拌スクリュー２４は、不図示の駆動手段によって矢印Ｄ３２に示す方向に回転し、紙面と直交する方向にトナーを搬送する。

現像装置１１７は、更に、層規制部材６０と、磁石プレート７０と、を備える。層規制部材６０は、現像ローラー２１よりも、前方かつ上方の位置に配置され、第２攪拌スクリュー２４からスリーブ２１Ｓ上に汲み上げられたトナーの層厚を規制する。

磁石プレート７０は、層規制部材６０の前側に、層規制部材６０に沿って配置され、スリーブ２１Ｓとの間に磁界を発生させ、トナーの層厚を薄膜化する。

センサー装置１は、第１搬送路２２１を画定する現像ハウジング２１０ａの底壁の外面に設けられている。ここで、現像ハウジング２１０ａは、下に凸の半円等形状を持つ。センサー装置１は、現像ハウジング２１０ａの最下部に貼り付けられている。これにより、第１攪拌スクリュー２３による二成分現像剤の攪拌によって、二成分現像剤はセンサー装置１に近づいたり離れたりを周期的に繰り返す。なお、センサー装置１は、第２搬送路２２２に対応する現像ハウジング２１０の底壁の外面に設けられていてもよい。

図５は、本発明の実施の形態において、ＬＣ共振回路１１０から出力されるパルス信号Ｓ１の波形図である。図６は、本発明の実施の形態において、パルス信号Ｓ１を２逓倍したパルス信号Ｓ２の波形図である。図５及び図６において、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。

攪拌周期は、第１攪拌スクリュー２３が１回転するのに要する周期である。サンプリング期間は、濃度検出部１５０がパルス信号Ｓｘのパルス数をカウントする際の基本期間である。濃度検出部１５０はサンプリング期間毎に、パルス信号Ｓｘのパルス数をカウントする。

図５の例では、サンプリング期間は、攪拌周期の１／６に設定されているが、これは一例にすぎず、攪拌周期の１／ｍの期間とされてもよい。但し、ｍは２以上の整数である。

二成分現像剤は攪拌スクリュー２３によって攪拌されるので、攪拌周期内においてセンサー装置１に近づいたり離れたりする。二成分現像剤がセンサー装置１に近づくと、二成分現像剤の透磁率が増大し、検知コイルＬのインダクタンスが増大するので、共振周波数ｆｃは減少し、サンプリング期間におけるパルス数は低下する。ここで、共振周波数ｆｃは、二成分現像剤がセンサー装置１に近づいた期間において比較的安定する。したがって、１の攪拌周期においてパルス数が最も少ないサンプリング期間Ｔｍｉｎにおけるパルス信号Ｓｘのパルス数をカウントすることで、トナー濃度を精度良く検出することができる。

しかしながら、攪拌状態にある二成分現像剤がセンサー装置１に近づく期間は短いので、サンプリング期間Ｔｍｉｎ内に十分な数のパルス数を確保することが困難となり、トナー濃度を正確に検出できない。

そこで、本実施の形態では、逓倍部１２０にＬＣ共振回路１１０から出力されたパルス信号Ｓ１を逓倍させている。これにより、図６に示すように、サンプリング期間Ｔｍｉｎ内に十分な数のパルス数が確保されたパルス信号Ｓ２がパルス信号Ｓｘとして濃度検出部１５０に入力されるので、トナー濃度を正確に検出できる。

具体的には、濃度検出部１５０は、１の攪拌周期内を構成するサンプリング期間のうち、パルス数が最も少ないサンプリング期間Ｔｍｉｎを検知し、そのサンプリング期間Ｔｍｉｎにおけるパルス数から上述したパルス数とトナー濃度とが対応付けられたテーブルを参照し、トナー濃度を決定する。

ここで、濃度検出部１５０は、各攪拌周期において、サンプリング期間Ｔｍｉｎを検出する処理を実行してもよい。或いは、濃度検出部１５０は、１回目の攪拌周期においてサンプリング期間Ｔｍｉｎを検出し、検出したサンプリング期間Ｔｍｉｎが１回目の攪拌周期において何番目のサンプリング期間であるかを検出する。そして、濃度検出部１５０は、以降の各攪拌周期において、検出した番目のサンプリング期間をサンプリング期間Ｔｍｉｎとして検出してもよい。これにより、各攪拌周期においてパルス数をカウントすることなく、サンプリング期間Ｔｍｉｎを検出でき、処理負担を低減できる。

（逓倍回路）
図８は、図１に示す逓倍回路１３０の回路図である。逓倍回路１３０は、入力ポート８０１、抵抗８０２、コンデンサー８０３、及びＥＸＯＲ回路８０４を含む。ＥＸＯＲ回路８０４の入力ポートＡには、入力ポート８０１が接続され、ＥＸＯＲ回路８０４の入力ポートＢには、抵抗８０２を介して入力ポート８０１が接続されている。また、入力ポートＢは、コンデンサー８０３を介して接地されている。

なお、入力ポート８０１は図１に示すＬＣ共振回路１１０或いは前段に接続された逓倍回路１３０の出力ポートＣが接続され、出力ポートＣは後段に接続された逓倍回路１３０或いは選択部１４０が接続される。

図９は、ＥＸＯＲ回路８０４への入力信号と出力信号とを示した波形図である。図９において、上段は入力ポートＡに入力される信号Ｓｉｇ＿Ａを示し、中段は入力ポートＢに入力される信号Ｓｉｇ＿Ｂを示し、下段は出力ポートＣから出力される信号Ｓｉｇ＿Ｃを示している。

入力ポートＡには、入力ポート８０１から入力された信号Ｓｉｇ＿Ａが入力される。抵抗８０２及びコンデンサー８０３からなるＣＲ回路は、入力ポート８０１から入力された信号を遅延させる。したがって、入力ポートＢには、Ｓｉｇ＿Ａに対して所定時間遅延した信号Ｓｉｇ＿Ｂが入力される。

出力ポートＣからは、信号Ｓｉｇ＿Ａ、信号Ｓｉｇ＿Ｂの論理が一致していない期間にハイレベルの信号が出力され、信号Ｓｉｇ＿Ａ、信号Ｓｉｇ＿Ｂの論理が一致している期間にローレベルの信号が出力される。これにより、信号Ｓｉｇ＿Ｃは、信号Ｓｉｇ＿Ａの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとでパルスを持つことになり、Ｓｉｇ＿Ａを２逓倍した信号となる。

なお、図１では、逓倍部１２０は、カスケード接続された複数の逓倍回路１３０で構成したが、例えば、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路で構成してもよい。図１０はＰＬＬ回路の回路図である。ＰＬＬ回路１０００は、ＥＸＯＲ回路１００１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１００２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１００３、及びｎ分周器１００４を備える。

なお、入力ポートＤは図１に示すＬＣ共振回路１１０が接続され、出力ポートＥは図１に示す濃度検出部１５０が接続される。

ＥＸＯＲ回路１００１には、一方の入力ポートに入力ポートＤからの信号Ｓｉｇ＿Ｄが入力され、他方の入力ポートにｎ分周器１００４から信号Ｓｉｇ＿Ｅの周波数ｆをｎ分周した周波数ｆ／ｎの信号が入力される。ＥＸＯＲ回路１００１は、信号Ｓｉｇ＿Ｄとｎ分周された信号Ｓｉｇ＿Ｅとの位相差を示す信号をＬＰＦ１００２に出力する。ＬＰＦ１００２は、位相差を示す信号を直流信号に変換し、ＶＣＯ１００３に出力する。ＶＣＯ１００３は、直流信号が０になるように信号Ｓｉｇ＿Ｅを生成する。ここで、信号Ｓｉｇ＿Ｅは、周波数ｆが信号Ｓｉｇ＿Ｄのｎ倍なので、出力ポートＥから信号Ｓｉｇ＿Ｄをｎ逓倍した信号Ｓｉｇ＿Ｅが出力される。

なお、ＰＬＬ回路１０００を使用した場合、ｎ分周器１００４の分周比を可変にすることで、信号Ｓｉｇ＿Ｅの逓倍数を変更できる。したがって、逓倍部１２０は、図１に示す設定値に応じてｎ分周器１００４の分周比を変更すればよい。

（画像形成装置）
本実施形態に係るセンサー装置１は、画像形成装置に搭載することができる。図７は、本実施形態に係るセンサー装置１が搭載された画像形成装置５の構成を示すブロック図である。

画像形成装置５として、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリの機能を有するデジタル複合機を例に説明する。画像形成装置５は、画像を印刷する機能を有する装置であればよく、デジタル複合機に限定されない。例えば、プリンターを画像形成装置５としてもよい。画像形成装置５は、印刷部１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００、通信部６００、及び、トナー用コンテナー７００を備える。

原稿給送部３００は、原稿給送部３００に設けられた原稿載置部に１枚の原稿が置かれている場合、その原稿を原稿読取部２００に送り、原稿載置部に複数枚の原稿が置かれている場合、複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００に送る。

原稿読取部２００は、原稿台に載置された原稿や、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取り、その原稿の画像データを出力する。

印刷部１００は、用紙貯留部１０１、画像形成部１０３、及び、定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は、用紙の束を貯留することができる。この貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー（不図示）の駆動により、用紙搬送路（不図示）へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー像を形成する。画像形成部１０３は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像装置１１７、及び、転写部１１９を備える。露光部１１５は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が描画される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に現像装置１１７からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー像が形成される。このトナー像は、転写部１１９によって先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。

トナー像が転写された用紙は定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー像と用紙に熱と圧力が加えられて、トナー像は用紙に定着される。用紙は排紙トレイ（不図示）に排紙される。

現像装置１１７の現像ハウジング２１０には、二成分現像剤が収容されている。現像ハウジング２１０の底壁の外面には、図１に示すセンサー装置１が取り付けられている。センサー装置１は、現像ハウジング２１０に収容された二成分現像剤中のトナー濃度を検出する。

現像ハウジング２１０のトナーが消費され、センサー装置１が、二成分現像剤中のトナー濃度が低下したことを検出したとき、制御部５００は、トナー用コンテナー７００に設けられたトナー供給機構を作動させる。これにより、トナー用コンテナー７００から現像ハウジング２１０にトナーが補給される。

操作部４００は、操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３は、タッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは、画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。

操作キー部４０１には、ハードキーからなる操作キーが設けられている。操作キーは、例えば、スタートキー、テンキー、リセットキー、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリを切り換えるための機能切換キーである。

制御部５００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及び、ＲＡＭを備える。ＣＰＵは、画像形成装置５を動作させるために必要な制御を、画像形成装置５の上記構成要素（例えば、印刷部１００）に対して実行する。ＲＯＭは、画像形成装置５の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭは、ソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。

通信部６００は、ファクシミリ通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリ通信部６０１は、相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ（Network Control Unit）及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部６０１は、電話回線６０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部６０３は、ＬＡＮ（Local Area Network）６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３は、ＬＡＮ６０７に接続されたパソコンとの間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

（センサー装置の効果）
（１）図１を参照して、ＬＣ共振回路１１０から出力されたパルス信号Ｓ１は、周波数が逓倍されているので、サンプリング期間に含まれるパルス数が増大する。その結果、サンプリング期間を短く設定しても、トナー濃度を正確に検出することができる。

（２）低コストの二成分現像剤を使用した場合、キャリアの透磁率が低いので、検知コイルＬのインダクタンスの変化が小さくなり、トナー濃度を正確に検出することが困難となる。本構成では、逓倍部１２０の逓倍数が変更可能であるため、逓倍数を増大させることで、サンプリング期間に含まれるパルス数を増大させ、僅かにしか変化しないインダクタンスの変化を正確に検出でき、トナー濃度を正確に検出できる。

（３）逓倍部１２０は、カスケード接続された複数の逓倍回路１３０と、各逓倍回路１３０から出力されたパルス信号が入力される選択部１４０とを備えている。そして、選択部１４０は、各逓倍回路１３０から出力されたパルス信号のうち１のパルス信号を選択して、濃度検出部１５０に出力する。そのため、逓倍部１２０は、簡素な構成でありながら、逓倍数の変更を容易に行うことができる。

（４）検知コイルＬは基板１１にパターニングされているので、回路素子を別途設けることなく、部品点数の削減を図ることができる。

（５）センサー装置１は、現像装置１１７の現像ハウジング２１０の底面に取り付けられている。また、二成分現像剤は現像ハウジング２１０内において現像装置１１７によって攪拌されている。そのため、二成分現像剤は、検知コイルＬに近づいたり離れたりを周期的に繰り返す。ここで、検知コイルＬ近傍の磁束は二成分現像剤がセンサー装置１に最も近づいたときに安定する。また、二成分現像剤がセンサー装置１に近づくと、検知コイルＬ近傍の透磁率が上昇して検知コイルＬのインダクタンスが上昇するので、ＬＣ共振回路１１０の共振周波数が低下し、サンプリング期間におけるパルス数が減少する。したがって、攪拌周期においてパルス数が最小のサンプリング期間のパルス数をカウントすることで、トナー濃度を正確に検出できる。

１ センサー装置
１１ 基板
１７ ＬＣ共振部
１１０ ＬＣ共振回路
１１７ 現像装置
１２０ 逓倍部
１３０，１３１，１３２，１３３ 逓倍回路
１４０ 選択部
１５０ 濃度検出部

Claims (5)

1. 磁性体からなるキャリア及びトナーを含む二成分現像剤のトナー濃度を検出するセンサー装置であって、
   検知コイル及びコンデンサーを含み、前記トナー濃度に応じた周波数を持つパルス信号を出力するＬＣ共振回路と、
   前記ＬＣ共振回路から出力されたパルス信号の周波数を逓倍する逓倍部と、
   前記逓倍部により逓倍されたパルス信号の一定期間におけるパルス数に基づいて、前記トナー濃度を検出する濃度検出部とを備えるセンサー装置。
2. 前記逓倍部は、前記キャリアの透磁率が低くなるにつれて逓倍数を上げるために、前記逓倍数が変更可能に構成されている請求項１に記載のセンサー装置。
3. 前記逓倍部は、
   カスケード接続された複数の逓倍回路と、
   前記複数の逓倍回路のそれぞれから出力された複数のパルス信号のうちいずれか１のパルス信号を選択し、前記濃度検出部に出力する選択部とを備える請求項１又は２に記載のセンサー装置。
4. 前記ＬＣ共振回路は、基板を備え、
   前記検知コイルは前記基板にパターニングされている請求項１〜３のいずれか１に記載のセンサー装置。
5. 前記センサー装置は、前記二成分現像剤を攪拌可能に収納するハウジングを備える現像装置の前記ハウジングの底面に取り付けられ、
   前記濃度検出部は、前記ハウジング内に収容された二成分現像剤の攪拌周期を複数のサンプリング期間に区画したときのパルス数が最少のサンプリング期間のパルス数に基づいて、前記トナー濃度を検出する請求項１〜４のいずれか１に記載のセンサー装置。