JP4666477B2 - トナー濃度検知装置及びこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、透磁率センサを用いてトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置及びこのトナー濃度検知装置を備える画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式を採用したプリンタや複写機等の画像形成装置が知られており、この画像形成装置には、感光体上に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行う現像装置が設置されている。そして、この現像装置には、磁性トナーのみを含有する１成分現像剤、或いは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤が収容される。特に、現像装置に２成分現像剤を用いる場合には、現像剤中のトナーが消費されるにつれてトナー濃度が低下するため、現像剤中のトナー濃度を検知し、その変化に応じてトナーの補給を行うことにより、現像剤中のトナー濃度を最適な値に制御して画像の品位を高い状態に保持する必要がある。

また、現像剤中のトナー濃度の制御方式としては、一般に、透磁率センサを用いてこの透磁率センサの出力電圧によりトナー濃度を検知する方法が用いられ、この透磁率センサとしては差動トランスを使用したものが挙げられる。具体的に、この差動トランスは、駆動コイルと、現像装置における現像剤が収容される部分の近傍に設置される検知コイルと、基準コイルと、を同心に重ねたものである。そして、駆動コイルを高周波で駆動すると、検知コイルの出力電圧と基準コイルの出力電圧との差である差動電圧が得られる。また、現像剤中のトナー濃度に応じて現像剤の透磁率が変化すると、検知コイルのインダクタンスの大きさが変化し、差動電圧の値が変化する。よって、この差動電圧の値に基づき、現像剤中のトナー濃度を検知する。

ところで、現像剤は、温度や湿度の影響を受け易いため、現像装置内部の温度や湿度が変化すると、トナー濃度が同じであるにもかかわらず現像剤の透磁率が変化し、透磁率センサの出力電圧が変化する。これに対し、透磁率センサにより現像剤の透磁率を計測するとともに、４色のトナーそれぞれに対して温度や湿度の値に応じた補正値を設定することにより、現像剤中の４色のトナーそれぞれのトナー濃度を最適な値に制御するトナー濃度制御装置を備える電子写真装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２３５９３９号公報

上述のように、トナー濃度が同じ場合でも、現像装置内部の温度や湿度の高低により、透磁率センサの出力電圧が変化する。ここで、電子写真装置の内部には、装置内部の各電子部品にＤＣ電流を供給するためにＡＣ−ＤＣコンバータが設置される。そして、このＡＣ−ＤＣコンバータを駆動すると、このＡＣ−ＤＣコンバータより磁界ノイズが発生する。このとき、ＡＣ−ＤＣコンバータと透磁率センサとが近接する位置に設置されていると、透磁率センサが磁界ノイズの影響を受けて、実際のトナー濃度に応じた電圧とは異なる電圧が透磁率センサより出力される。即ち、透磁率センサがＡＣ−ＤＣコンバータより発生する磁界ノイズの影響を受けるため、トナー濃度を正確に検知できないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トナー濃度を正確に検知することのできるトナー濃度検知装置及びこのトナー濃度検知装置を備える画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のトナー濃度検知装置は、トナー濃度を検知するための透磁率センサを備え、前記透磁率センサの出力電圧に応じてトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置において、ＡＣ電流をＤＣ電流に変換して出力するＡＣ−ＤＣコンバータと各種データを記憶する記憶部とを備える画像形成装置に設置され、前記ＡＣ−ＤＣコンバータより前記画像形成装置内部の各電子部品に供給されるＤＣ電流の大きさを測定する電流測定部を備えるとともに、前記ＡＣ−ＤＣコンバータより出力されるＤＣ電流の大きさと前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲との関係を示すデータが前記記憶部に記憶されており、前記電流測定部で測定されるＤＣ電流値に応じて、前記記憶部に記憶される前記ＡＣ−ＤＣコンバータより出力されるＤＣ電流の大きさと前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲との関係を示すデータを参照することにより、前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲を設定することを特徴とする。

ここで、透磁率センサがＡＣ−ＤＣコンバータより発生する磁界ノイズの影響を受けると、トナー濃度が同じであるにもかかわらず、透磁率センサの出力電圧が変化する。そして、透磁率センサの出力電圧は、ＡＣ−ＤＣコンバータより画像形成装置内部の各電子部品に供給されるＤＣ電流に依存する。このため、ＡＣ−ＤＣコンバータより画像形成装置内部の各電子部品に供給されるＤＣ電流の影響に依らない部分を透磁率センサの出力電圧の有効範囲として設定することにより、トナー濃度を正確に検知することができる。

このように構成されたトナー濃度検知装置において、前記電流測定部で測定されるＤＣ電流値と前記透磁率センサの出力電圧との間に所定の関係が成立するとき、前記電流測定部で測定されるＤＣ電流値から算出される前記透磁率センサの出力電圧を基準として、基準値以上の電圧か、或いは、基準値よりも大きな電圧を前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲として設定する。

そして、電流測定部で測定されるＤＣ電流値がゼロであるとき、ＡＣ−ＤＣコンバータで磁界ノイズが発生しないため、透磁率センサがＡＣ−ＤＣコンバータより発生する磁界ノイズの影響を受けることがない。よって、電流測定部で測定されるＤＣ電流値から算出される透磁率センサの出力電圧を基準として、基準値以上の電圧を透磁率センサの出力電圧の有効範囲として設定する。一方、電流測定部で測定されるＤＣ電流値がゼロでないとき、ＡＣ−ＤＣコンバータで磁界ノイズが発生するため、透磁率センサがＡＣ−ＤＣコンバータより発生する磁界ノイズの影響を受けることとなる。よって、電流測定部で測定されるＤＣ電流値から算出される透磁率センサの出力電圧を基準として、基準値以下の電圧はＡＣ−ＤＣコンバータより発生する磁界ノイズの影響に依るものと判断する。そして、基準値よりも大きな電圧を透磁率センサの出力電圧の有効範囲として設定する。

また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナーが収容されるとともに感光ドラムの表面に形成された静電潜像に前記トナーを付着させることで現像を行う現像装置と、上述の何れかに記載のトナー濃度検知装置と、を備え、前記ＡＣ−ＤＣコンバータから前記現像装置にＤＣ電流が供給されるとともに、前記トナー濃度検知装置が、前記現像装置の内部に収容される前記トナーの濃度を検知することを特徴とする。
ことを特徴とする。

このように、トナー濃度検知装置が画像形成装置の内部に設置される。そして、ＡＣ−ＤＣコンバータから現像装置を含めた画像形成装置内部の各電子部品にＤＣ電流が供給されるとともに、トナー濃度検知装置が、電流測定部で測定されるＤＣ電流値に応じて、透磁率センサの出力電圧の有効範囲を設定する。

本発明によれば、透磁率センサがＡＣ−ＤＣコンバータより発生する磁界ノイズの影響を受けてトナー濃度に応じた電圧と異なる電圧を出力する場合にも、電流測定部で測定される電流値に応じて、磁界ノイズの影響に依らない部分を透磁率センサの出力電圧の有効範囲として設定することにより、磁界ノイズの影響を排除してトナー濃度を正確に検知することができる。また、本発明のトナー濃度検知装置を画像形成装置に設置することにより、現像装置に収容されるトナーの濃度を正確に検知することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態》
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、感光ドラム１０と、この感光ドラム１０の表面全体を帯電させる帯電装置２０と、感光ドラム１０の表面にレーザ光を照射する露光装置３０と、感光ドラム１０の表面のうちレーザ光が照射された部分にトナーを付着させることで現像を行う現像装置４０と、感光ドラム１０の表面に付着したトナーを記録紙に転写する転写装置５０と、記録紙に転写されたトナーを記録紙に定着させる定着装置６０と、定着装置６０で生じる熱を画像形成装置の外部へ放熱することで画像形成装置の内部を冷却する冷却ファン７０と、を備えている。

また、図１に示すように、この画像形成装置には、多数の記録紙が収容される給紙カセット８０と、給紙カセット８０から記録紙を送り出す給紙ローラ８１と、給紙ローラ８１から送り出された記録紙を搬送する搬送ローラ８２と、搬送ローラ８２を通過した記録紙の向きを矯正するとともに記録紙が搬送されるタイミングを調整する一対のレジストローラ８３と、一対のレジストローラ８３から感光ドラム１０へ記録紙を搬送するとともに感光ドラム１０を通過した記録紙を定着装置６０へ搬送する搬送ガイド８４と、定着装置６０を通過した記録紙を画像形成装置の外部へ排出するための排紙ローラ８５と、排紙ローラ８５から画像形成装置の外部へ排出された記録紙を貯めておくための排紙トレイ８６と、が設置されている。

更に、図２に示すように、この画像形成装置は、商用ＡＣ電源に接続されるとともにＡＣ電流をＤＣ電流に変換して画像形成装置内部の各装置に供給するＡＣ−ＤＣコンバータ９０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさを測定する電流測定装置９１と、現像装置４０の内部に収容されるトナーの濃度に応じた電圧を出力する透磁率センサ９２と、透磁率センサ９２より出力される電圧のアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ９３と、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさに応じて透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲を設定するとともに画像形成装置内部の各装置の動作を制御する制御装置９４と、制御装置９４が各処理を実行する際に必要な作業領域を提供するＲＡＭ９５と、制御装置９４が実行する各種制御プログラムが格納されるとともにＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさと透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲との関係を示すデータテーブルが記憶されるＲＯＭ９６と、電流測定装置９１、Ａ／Ｄコンバータ９３、制御装置９４、ＲＡＭ９５、及びＲＯＭ９６のそれぞれに接続されるデータバス９７と、を備えている。

そして、図２に破線で示すように、電流測定装置９１、透磁率センサ９２、Ａ／Ｄコンバータ９３、制御装置９４、ＲＡＭ９５、及びＲＯＭ９６、がトナー濃度検知装置１００を構成している。

このような構成の画像形成装置において、帯電装置２０は、図１に示す帯電ローラ２１を備えており、この帯電ローラ２１は感光ドラム１０に近接する位置に設置されるとともに、帯電した帯電ローラ２１の放電によって感光ドラム１０の表面をマイナスに帯電させる。また、図１に示すように、露光装置３０は、感光ドラム１０へ向けてレーザスキャナ（不図示）からレーザ光を照射するものであり、感光ドラム１０のうちレーザ光が照射された部分をプラスに帯電させることでこの部分に静電潜像を形成する。

また、図１に示すように、現像装置４０は、感光ドラム１０の近傍に設置されており、その内部に非磁性トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤４１が収容されている。また、現像装置４０は、トナーとキャリアとを攪拌することによりトナーをキャリアとの摩擦で帯電させる攪拌ローラ４２と、帯電したトナーを感光ドラム１０へ供給するための現像ローラ４３と、上述した２成分現像剤４１中のトナー濃度を検知するための透磁率センサ９２（図２参照）と、を備えている。そして、現像装置４０は、感光ドラム１０の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させることで現像を行う。

また、転写装置５０は、図１に示す転写ローラ５１を備えており、この転写ローラ５１と感光ドラム１０との間に記録紙を挟むニップ部が形成されている。そして、転写装置５０は、このニップ部を記録紙が通過する際に、プラスに帯電した転写ローラ５１に感光ドラム１０に付着したトナーを引き寄せることでこのトナーを記録紙に転写する。

更に、図１に示すように、定着装置６０は、定着ローラ６１と、この定着ローラ６１の内部に設置されるとともに該定着ローラ６１を加熱するための定着ヒータ６２と、加圧ローラ６３と、を備えており、この定着ローラ６１と加圧ローラ６３との間に記録紙を挟むニップ部が形成されている。そして、定着装置６０は、このニップ部を記録紙が通過する際に、定着ローラ６１の熱によって記録紙に転写されたトナーを溶解させるとともに加圧ローラ６３によって記録紙に圧力を加えることでトナーを記録紙に定着させる。

このように構成された画像形成装置において、画像形成装置の電源をＯＮにすると、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０から画像形成装置内部の各装置にＤＣ電流が供給されるとともに、制御装置９４からの制御信号により画像形成装置内部の各装置の動作が制御される。よって、図１に示す画像形成装置において、上述した帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及び定着工程の各工程が順に行われる。

具体的に、画像形成装置では、図１に実線の矢印で示すように、給紙ローラ８１によって給紙カセット８０から記録紙が送り出され、給紙カセット８０から送り出された記録紙が搬送ローラ８２へ搬送される。そして、搬送ローラ８２を通過した記録紙は、一対のレジストローラ８３においてその向きが矯正されるとともに感光ドラム１０への搬送タイミングが調整された後、搬送ガイド８４を通って感光ドラム１０と転写ローラ５１との間のニップ部へ搬送される。

このように記録紙が感光ドラム１０へ向かって搬送されるとき、まず、帯電装置２０が、帯電工程において帯電ローラ２１の放電により感光ドラム１０の表面全体を帯電させるとともに、露光装置３０が、露光工程においてレーザスキャナ（不図示）から感光ドラム１０へ向けてレーザ光を照射し、感光ドラム１０の表面のうちレーザ光が当たった部分に静電潜像を形成する。

次に、現像装置４０が、現像工程において、攪拌ローラ４２を回転させてトナーとキャリアとを攪拌し、キャリアとの摩擦によってトナーを帯電させる。そして、帯電したトナーを現像ローラ４３により感光ドラム１０へ供給することで、感光ドラム１０の表面に形成された静電潜像にこのトナーを付着させて現像を行う。続いて、転写装置５０が、転写工程において感光ドラム１０と転写ローラ５１との間のニップ部を通過する記録紙に感光ドラム１０の表面に付着したトナーを転写する。そして、転写工程においてトナーが転写された記録紙は、搬送ガイド８４を通って定着装置６０における定着ローラ６１と加圧ローラ６３との間のニップ部へ搬送される。

また、図２に示す制御装置９４から定着ヒータ６２へ出力される制御信号をＯＮとすることでＡＣ−ＤＣコンバータ９０から定着ヒータ６２へのＤＣ電流の供給が開始されて定着ヒータ６２が加熱され、この定着ヒータ６２によって記録紙にトナーを安定して定着させることが可能な温度まで定着ローラ６１が加熱される。そして、定着装置６０が、定着工程において定着装置６０のニップ部を通過する記録紙のトナーを定着ローラ６１の熱によって溶解させるとともに加圧ローラ６３によって記録紙に圧力を加えることで、トナーを記録紙に定着させる。定着工程においてトナーが定着した記録紙は、排紙ローラ８５によって画像形成装置の外部へ送り出され、排紙トレイ８６へ排出される。

このような動作を行う画像形成装置では、画像形成装置の電源がＯＮとなっているときに、図２に示す電流測定装置９１を用いて、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より画像形成装置内部の各装置に供給されるＤＣ電流の大きさが測定される。そして、図２に示すように、この電流測定装置９１によるＤＣ電流の測定データが、データバス９７を通じて制御装置９４に入力される。

また、この画像形成装置では、画像形成装置の電源がＯＮとなっているときに、図２に示す透磁率センサ９２を用いて、現像装置４０の内部に収容される２成分現像剤４１中のトナー濃度が検知される。この透磁率センサ９２としては、差動トランスを使用したものが挙げられる。具体的に、この差動トランスは、駆動コイルと、現像装置４０における２成分現像剤４１が収容される部分の近傍に設置される検知コイルと、基準コイルと、を同心に重ねたものである。これにより、駆動コイルを高周波で駆動すると、検知コイルの出力電圧と基準コイルの出力電圧との差である差動電圧が透磁率センサ９２の出力電圧として得られる。そして、図２に示すように、透磁率センサ９２より出力される電圧が、Ａ／Ｄコンバータ９３においてアナログデータからデジタルデータに変換された後、データバス９７を通じて制御装置９４に入力される。尚、差動トランスを構成する駆動コイル、検知コイル、及び基準コイルについては、図示を省略する。

ここで、図３に示すように、横軸に現像装置４０の内部に収容される２成分現像剤４１中のトナー濃度を示すとともに縦軸に透磁率センサ９２の出力電圧を示すグラフにおいて、２成分現像剤４１中のトナーとキャリアとの混合比が一定値に達すると透磁率センサ９２の出力電圧が飽和する。よって、本発明では、透磁率センサ９２の出力電圧が飽和した時点における２成分現像剤４１中のトナー濃度を１００％とするとともに、透磁率センサ９２の出力電圧が飽和した時点でのトナー量に対するある時点でのトナー量の割合で「トナー濃度」を定義する。

そして、透磁率センサ９２がＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズの影響を受けないものとすると、図３に示すように、２成分現像剤４１中のトナー濃度が２５％から７５％までの範囲では、トナー濃度に比例して透磁率センサ９２の出力電圧が増加し、２成分現像剤４１中のトナー濃度が７５％を超えると、トナー濃度が１００％に近づくにつれて、透磁率センサ９２の出力電圧の増加割合が次第に減少してゆく。

また、図３に示すグラフの一部を詳細に表した図４において、上述のように、２成分現像剤４１中のトナー濃度が２５％から７５％までの範囲では、トナー濃度に比例して透磁率センサ９２の出力電圧が増加する。例えば、２成分現像剤４１中のトナー濃度が４５［％］のときに、透磁率センサ９２から２［Ｖ］の電圧が出力される。また、２成分現像剤４１中のトナー濃度が６５［％］のときに、透磁率センサ９２から４［Ｖ］の電圧が出力される。

尚、この画像形成装置では、２成分現像剤４１中のトナー濃度を２５［％］まで検知できるように透磁率センサ９２の出力電圧を設定しているが、これに限定されるものではない。即ち、２成分現像剤４１中のトナー濃度が２５［％］未満のときでも透磁率センサ９２の出力電圧が得られるようにして、検知可能なトナー濃度の下限を２５［％］未満に設定してもよい。また、この画像形成装置では、例えば、２成分現像剤４１中のトナー濃度が４５［％］のときにおける透磁率センサ９２の出力電圧を２［Ｖ］に設定しているが、トナー濃度に対する透磁率センサ９２の出力電圧がこれに限定されるものではない。

また、図５に示すように、横軸にＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさを示すとともに縦軸にＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズの大きさを示すグラフにおいて、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさに比例してＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズが増加する。このように、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流が多くなればなる程、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズが増加し、透磁率センサ９２に対して悪影響を及ぼす。

そして、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさに比例してＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズが増加するため、図６に示すように、横軸にＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさを示すとともに縦軸の左側に透磁率センサ９２の出力電圧を示すグラフにおいて、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさに比例して透磁率センサ９２の出力電圧の大きさが増加する。例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさが２［Ａ］のときに、透磁率センサ９２から１［Ｖ］の電圧が出力される。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさが６［Ａ］のときに、透磁率センサ９２から３［Ｖ］の電圧が出力される。

このように、透磁率センサ９２の出力電圧の大きさが、２成分現像剤４１中のトナー濃度に関係なく、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさのみによって決まる。

よって、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさが２［Ａ］のときに、透磁率センサ９２の出力電圧が０［Ｖ］から１［Ｖ］までの範囲では、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズの影響により正確にトナー濃度を検知することができない。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさが６［Ａ］のときに、透磁率センサ９２の出力電圧が０［Ｖ］から３［Ｖ］までの範囲では、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズの影響により正確にトナー濃度を検知することができない。即ち、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさがｎ［Ａ］のときに、透磁率センサ９２の出力電圧が０［Ｖ］からｎ／２［Ｖ］までの範囲（図６に斜線で示す部分）では、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０で発生する磁界ノイズの影響によりトナー濃度を正確に検知することができない。

そこで、この画像形成装置のＲＯＭ９６には、上述のように、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさと透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲との関係を示すデータテーブルが記憶されている。このデータテーブルは、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさがｎ［Ａ］のときに、透磁率センサ９２の出力電圧αの有効範囲をｎ／２＜α≦５とするものである。

そして、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさが２［Ａ］のときには、透磁率センサ９２の出力電圧が１［Ｖ］を越えて５［Ｖ］まで、即ち、図６のグラフにおいて縦軸の右側に示すように、３５％を越えて７５％までを有効なトナー濃度の検知範囲として設定する。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさが６［Ａ］のときには、透磁率センサ９２の出力電圧が３［Ｖ］を越えて５［Ｖ］まで、即ち、図６のグラフにおいて縦軸の右側に示すように、５５％を越えて７５％までを有効なトナー濃度の検知範囲として設定する。

このように構成された画像形成装置において、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさに応じて設定される透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲を図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、画像形成装置の電源をＯＮとすると、商用ＡＣ電源よりＡＣ−ＤＣコンバータ９０を介して画像形成装置内部の各装置にＤＣ電流が供給される（ステップＳ１１）。このとき、図２に示すように、電流測定装置９１においてＡＣ−ＤＣコンバータ９０から出力されるＤＣ電流の大きさが測定されるとともに、測定データが電流測定装置９１からデータバス９７を通じて制御装置９４に入力される。

そして、制御装置９４において、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさが０［Ａ］よりも大きいか否かの判断が行われる（ステップＳ１２）。このとき、制御装置９４が、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさが０［Ａ］であることを確認すると（ステップＳ１２でＮｏ）、ＲＯＭ９６に記憶されたＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさと透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲との関係を示すデータテーブルを参照することにより、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αを０≦α≦５に設定する（ステップＳ１３）。これにより、０［％］から７５［％］までが有効なトナー濃度の検知範囲となる。即ち、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさが０［Ａ］のときには、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０において磁界ノイズが発生しないため、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの下限が０［Ｖ］に設定される。

一方、このとき、制御装置９４が、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさが０［Ａ］よりも大きいことを確認すると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、次に、制御装置９４において、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさが２［Ａ］以上であるか否かの判断が行われる（ステップＳ１４）。

ここで、画像形成装置が省電力モードに設定されており、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０から制御装置９４などの制御系の電子部品以外に電流が供給されていないとき、電流測定装置９１では２［Ａ］未満の大きさのＤＣ電流が測定される。一方、画像形成装置の省電力モードが解除されて画像形成動作が行われているとき、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０から図１に示す画像形成装置内部の各電子部品に電流が供給される。このため、電流測定装置９１において、２［Ａ］以上の大きさのＤＣ電流が測定される。

そして、制御装置９４が、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさが２［Ａ］よりも小さいことを確認すると（ステップＳ１４でＮｏ）、ＲＯＭ９６に記憶されたＡＣ−ＤＣコンバータ９０より出力されるＤＣ電流の大きさと透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲との関係を示すデータテーブルを参照することにより、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの上限を５［Ｖ］に設定するとともに、その下限を電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさに１／２を乗じた値に設定する（ステップＳ１５）。また、このとき、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさが０［Ａ］よりも大きく２［Ａ］未満となるため、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの下限が、０＜α≦１に設定される。これにより、２５［％］を越えて３５［％］以下が有効なトナー濃度の検知範囲の下限となるとともに、７５［％］が有効なトナー濃度の検知範囲の上限となる。

一方、制御装置９４が、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさが２［Ａ］以上であることを確認すると（ステップＳ１４でＹｅｓ）、ＲＯＭ９６に記憶された電流測定装置９１で測定される電流の大きさと透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲との関係を示すデータテーブルを参照することにより、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの上限を５［Ｖ］に設定するとともに、その下限を電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさに１／２を乗じた値に設定する（ステップＳ１６）。また、このとき、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさが２［Ａ］以上となるため、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの下限が１［Ｖ］に設定される。これにより、３５［％］を越える値が有効なトナー濃度の検知範囲の下限となるとともに、７５［％］が有効なトナー濃度の検知範囲の上限となる。

このように、画像形成装置の電源がＯＮとなっている間は、電流測定装置９１において、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０から画像形成装置内部の各装置に供給される電流の値が電流測定装置９１により継続して測定される。そして、電流測定装置９１で測定されたＤＣ電流の大きさに応じて、０［Ａ］または２［Ａ］を閾値として、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αが設定される。

本実施形態によれば、透磁率センサ９２がＡＣ−ＤＣコンバータ９０より発生する磁界ノイズの影響を受けてトナー濃度に応じた電圧と異なる電圧を出力する場合にも、電流測定装置９１で測定される電流値に応じて、磁界ノイズの影響に依らない部分を透磁率センサ９０の出力電圧の有効範囲として設定することにより、磁界ノイズの影響を排除してトナー濃度を正確に検知することができる。また、本実施形態のトナー濃度検知装置１００を画像形成装置に設置することにより、現像装置４０に収容される２成分現像剤４１中のトナー濃度を正確に検知することができる。

また、本実施形態によれば、磁界ノイズの影響を考慮して透磁率センサ９０の出力電圧の有効範囲を設定するため、透磁率センサ９２とＡＣ−ＤＣコンバータ９０とを近接する位置に設置することができる。よって、画像形成装置の内部において、透磁率センサ９２とＡＣ−ＤＣコンバータ９０との設置自由度を向上させることができる。

尚、上記画像形成装置において、現像装置４０が４つ設置されるとともに４つの現像装置４０のそれぞれにシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナーが収容されるとき、各現像装置４０に透磁率センサ９２が設置される。そして、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさに応じて、各透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αが設定される。

また、上記画像形成装置では、図７に示すフローチャートのステップＳ１４において、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさの閾値を２［Ａ］としたが、これに限るものではない。即ち、省電力モードと画像形成動作との動作の切り換え時において、ＡＣ−ＤＣコンバータ９０から画像形成装置内部の各装置に供給される電流量が変化するときに電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流を閾値としても構わない。そして、例えば、省電力モード時にＡＣ−ＤＣコンバータ９０から画像形成装置内部の各装置に供給される電流量が３［Ａ］よりも少なく、一方、画像形成動作時にＡＣ−ＤＣコンバータ９０から画像形成装置内部の各装置に供給される電流量が３［Ａ］よりも大きいとき、図７のステップＳ１４において、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の閾値が３［Ａ］とされる。

また、上記画像形成装置では、図７に示すフローチャートのステップＳ１２及びステップＳ１４において電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさの閾値を０［Ａ］及び２［Ａ］としたが、これに限るものではない。即ち、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の閾値を定めることなく、制御装置９４が、電流測定装置９１で測定されるＤＣ電流の大きさに１／２を乗じた値を透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの下限とするとともに、透磁率センサ９２の出力電圧の有効範囲αの上限を５［Ｖ］とするようにしても構わない。

以上説明したように、本発明は、透磁率センサを用いてトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置及びこのトナー濃度検知装置を備える画像形成装置について有用である。

実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 実施形態に係るトナー濃度検知装置の構成及びトナー濃度検知装置と現像装置及びＡＣ−ＤＣコンバータとの接続関係を示すブロック図である。 トナー濃度と透磁率センサの出力電圧との関係を示すグラフである。 図３に示すグラフの一部を詳細に表したものである。 ＡＣ−ＤＣコンバータから出力されるＤＣ電流の大きさとＡＣ−ＤＣコンバータで生じる磁界ノイズの大きさとの関係を示すグラフである。 ＡＣ−ＤＣコンバータから出力されるＤＣ電流の大きさと透磁率センサの出力電圧との関係を示すグラフである。 電流測定装置で測定される電流の大きさに応じて設定される透磁率センサの出力電圧の有効範囲を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 感光ドラム
２１ 帯電ローラ
３０ 露光装置
４０ 現像装置
５１ 転写ローラ
６１ 定着ローラ
６３ 加圧ローラ
７０ 冷却ファン
８０ 給紙カセット
９０ ＡＣ−ＤＣコンバータ
９１ 電流測定装置
９２ 透磁率センサ
９３ Ａ／Ｄコンバータ
９４ 制御装置
９５ ＲＡＭ
９６ ＲＯＭ
１００ トナー濃度検知装置

Claims (3)

1. トナー濃度を検知するための透磁率センサを備え、前記透磁率センサの出力電圧に応じてトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置において、
   ＡＣ電流をＤＣ電流に変換して出力するＡＣ−ＤＣコンバータと各種データを記憶する記憶部とを備える画像形成装置に設置され、
   前記ＡＣ−ＤＣコンバータより前記画像形成装置内部の各電子部品に供給されるＤＣ電流の大きさを測定する電流測定部を備えるとともに、前記ＡＣ−ＤＣコンバータより出力されるＤＣ電流の大きさと前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲との関係を示すデータが前記記憶部に記憶されており、
   前記電流測定部で測定されるＤＣ電流値に応じて、前記記憶部に記憶される前記ＡＣ−ＤＣコンバータより出力されるＤＣ電流の大きさと前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲との関係を示すデータを参照することにより、前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲を設定することを特徴とするトナー濃度検知装置。
2. 前記電流測定部で測定されるＤＣ電流値と前記透磁率センサの出力電圧との間に所定の関係が成立するとき、
   前記電流測定部で測定されるＤＣ電流値から算出される前記透磁率センサの出力電圧を基準として、基準値以上の電圧か、或いは、基準値よりも大きな電圧を前記透磁率センサの出力電圧の有効範囲として設定することを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度検知装置。
3. トナーが収容されるとともに感光ドラムの表面に形成された静電潜像に前記トナーを付着させることで現像を行う現像装置と、
   請求項１または請求項２に記載のトナー濃度検知装置と、を備え、
   前記ＡＣ−ＤＣコンバータから前記現像装置にＤＣ電流が供給されるとともに、前記トナー濃度検知装置が、前記現像装置の内部に収容される前記トナーの濃度を検知することを特徴とする画像形成装置。

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