JP5696120B2

JP5696120B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5696120B2
Application number: JP2012223951A
Authority: JP
Inventors: 行浩相川
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2015-04-08
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Description

本発明は、磁性トナーを用いて静電潜像を現像する画像形成装置に関する。

静電潜像の現像に磁性トナーを用いる画像形成装置において、現像装置内の磁性トナーの量が少ないと、静電潜像に供給される磁性トナーの量が不十分となり、画像がかすれる。一方、現像装置内の磁性トナーの量が多いと、磁性トナーを攪拌して磁性トナーを帯電させる際に磁性トナーの帯電が不十分となる。いずれも画質が低下する原因となる。そこで、磁気センサーを利用して、現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた値に制御される。

現像装置内の磁性トナーの量を制御する例として、画像濃度の制御前に、一定時間連続して磁性トナーを現像装置に補給し、補給された磁性トナーが磁気センサーに到達する前の磁気センサーの出力値と、補給された磁性トナーが磁気センサーに到達した時の磁気センサーの出力値の差に応じて、予め決められたトナー補給時間に対する補正時間を決める技術が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
特開平０９-１１４２１８号公報

同じ製品の磁気センサーでも、個々の製品に応じて出力値にばらつきが不可避的に生じる。このため、磁気センサーから出力される出力値がある一定値のときに、現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値になることを利用して、現像装置内の磁性トナーの量を制御する場合、磁気センサー毎に出力値を調整する必要がある。

磁気センサーには各種方式がある。このうち、差動トランス式磁気センサーは、透磁率検知式のセンサーであり、駆動コイル、検出コイル及び基準コイルを備える。駆動コイル、検出コイル及び基準コイルをコアに通した構造を備える差動トランス式磁気センサーの場合、コアの位置を調整することによって、出力値を調整することが可能である。

一方、平面コイルからなる駆動コイル、検出コイル及び基準コイルをプリント基板に形成した構造を備える差動トランス式磁気センサーの場合、コアを備えておらず、従って、増幅器を利用して出力値を調整することが考えられる。

いずれの場合も磁気センサー毎に出力値を調整する必要があり、面倒である。

本発明は、現像装置内の磁性トナーの量を予め定められた設定値に制御するのに、磁気センサーの出力値の調整を不要にすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の第１の局面に係る画像形成装置は、磁性トナーを収容する現像装置を含み、前記現像装置から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成し、前記トナー像を用紙に形成する画像形成部と、前記現像装置内の磁性トナーの量に応じて出力値が変化する磁気センサーと、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と、前記現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに前記磁気センサーが出力する出力値との関係を示す相関データを、予め記憶する相関データ記憶部と、前記現像装置内の磁性トナーの量が前記設定値のときに前記磁気センサーが出力する出力値である基準値の初期値を予め記憶する基準値記憶部と、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と、前記相関データとに基づいて、前記設定値の磁性トナーの量に対応する前記磁気センサーの出力値を、新たな前記基準値として前記基準値記憶部に記憶させる基準値設定部と、前記磁気センサーの出力値と新たな前記基準値とに基づいて前記現像装置内の磁性トナーの量を判定するトナー量判定部と、を備える。

本発明者は、現像装置内に磁性トナーが無いときに磁気センサーが出力する出力値と、現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサーが出力する出力値とが、同じ製品どうしにおいて、相関関係を有することを見いだした。詳しくは、現像装置内に磁性トナーが無いときに磁気センサーが出力する出力値と、現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサーが出力する出力値との差が、同じ製品であれば、一定(又は略一定)となる。

現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサーが出力する出力値を基準値とする。本発明の第１の局面では、上記相関関係を示す相関データと、現像装置内に磁性トナーが無いときに磁気センサーが出力する出力値とを用いて、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサーの出力値を、新たな基準値として初期値と入れ替えて記憶する。すなわち、工場出荷時で磁性トナーが空の状態の現像装置において、その現像装置の磁気センサーが出力する出力値と上記相関データとを用いて、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサーの出力値を基準値として記憶する。この基準値を用いて現像装置内の磁性トナーの量を制御する。従って、本発明の第１の局面によれば、現像装置内の磁性トナーの量を予め設定された設定値に制御するのに、磁気センサーの出力値の調整を不要にすることができる。

上記目的を達成する本発明の第２の局面に係る画像形成装置は、磁性トナーを収容する現像装置を含み、前記現像装置から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成し、前記トナー像を用紙に形成する画像形成部と、前記現像装置内の磁性トナーの量に応じて出力値が変化する磁気センサーと、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と、前記現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに前記磁気センサーが出力する出力値との関係を示す相関データを、予め記憶する相関データ記憶部と、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値であるゼロ基準値の初期値を予め記憶する基準値記憶部と、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値を、新たな前記ゼロ基準値として前記基準値記憶部に記憶させる基準値設定部と、前記設定値の磁性トナーの量に対応する前記磁気センサーの出力値である第１の基準値を、新たな前記ゼロ基準値の場合について、前記相関データを用いて求め、前記磁気センサーの出力値と前記第１の基準値とに基づいて前記現像装置内の磁性トナーの量を判定するトナー量判定部と、を備える。

設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサーの出力値である基準値は、同一用紙サイズでの毎分当たりの出力枚数が異なる画像形成装置どうしでは同じにならない、言い換えれば、相関データが同じにならない。本発明の第２の局面に係る画像形成装置では、現像装置内に磁性トナーがないときの磁気センサーの出力は、同一用紙サイズでの毎分当たりの出力枚数が異なる画像形成装置どうしでも同じである点に着目している。本発明の第２の局面によれば、ある出力枚数の画像形成装置に使用した現像装置を、他の出力枚数の画像形成装置に使用しても、磁気センサーの出力値を調整することなく、そのまま使用することができる。

本発明の第１及び第２の局面に適用される構成において、前記磁気センサーは、基板と、前記基板の一方の面に形成された平面コイルである検出コイルと、前記一方の面と反対側の前記基板の他方の面に形成された平面コイルである基準コイルと、を含む差動トランス式磁気センサーである。

この構成は、平面コイル方式の差動トランス式磁気センサーを、磁気センサーとして用いる。平面コイル方式の差動トランス式磁気センサーは、コアを備えていないので、センサーの出力値を高精度に調整することが難しい。本発明の第１及び第２の局面は、上述したように、現像装置内の磁性トナーの量を予め定められた設定値に制御するのに、磁気センサーの出力値の調整を不要にすることができる。従って、本発明の第１及び第２の局面は、この構成のように、磁気センサーが平面コイル方式の差動トランス式磁気センサーの場合に特に有効となる。

本発明の第１及び第２の局面に適用される構成において、前記トナー量判定部は、前記現像装置から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成する際に、前記現像装置内の磁性トナーの量を前記設定値に制御する。この構成は、磁性トナーの量の制御の仕方の一例である。

本発明の第１及び第２の局面に適用される構成において、前記基準値記憶部に前記初期値が記憶されているか否かを判断し、前記初期値が記憶されていると判断した場合に、前記磁気センサーが出力する出力値を、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と判断する判断部を備える。この構成は、現像装置内に磁性トナーが無いときに磁気センサーが出力する出力値の求め方の一例である。

本発明によれば、現像装置内の磁性トナーの量を予め定められた設定値に制御するのに、磁気センサーの出力値の調整を不要にすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る画像形成装置に備えられる磁気センサーが形成された基板の第１の面を示す平面図である。第１の面の反対側の面である第２の面を示す平面図であり、基板を第１の面側から透視した図である。磁気センサーのコイル部分の断面図である。本実施形態に係る画像形成装置に備えられる磁気センサーと同じ製品の複数のサンプルについて、出力電圧と磁性トナーの量との関係を示したグラフである。ｘ＝「磁性トナーの量が０グラムのときの出力電圧」、ｙ＝「磁性トナーの量が２００グラムときの出力電圧」＝基準値として、ｘとｙとで示される点を、全サンプルについてプロットし、これを基にして求めた回帰直線を示すグラフである。本実施形態に係る画像形成装置について、磁性トナーが無い状態の現像装置に磁性トナーを補給する動作を説明するフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、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に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。

原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００で読み取ることができるように送ることができる。

原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、不図示のＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

装置本体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は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７に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１０９の駆動により、用紙搬送路１１１へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１１１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画像を形成する。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形成される。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。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。以上のようにして、画像形成装置１はモノクロ画像を印刷する。

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。具体的にはスタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、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４１３等が設けられている。

スタートキー４０５はコピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７はコピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

機能切換キー４１３はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

図２は、図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、トナー用コンテナー１２７、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００及び通信部６００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。

トナー用コンテナー１２７には、磁性１成分現像剤である磁性のトナー(以下、磁性トナー)が収容されており、トナー用コンテナー１２７から現像装置１１７に磁性トナーが補給される。

制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１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。画像メモリは画像データ(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)を一時的に記憶する。

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等の端末装置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。

制御部５００は、機能ブロックとして、判断部５０１、基準値設定部５０３、トナー量判定部５０５、及び、相関データ記憶部５０７を備える。これらのブロックについては、後で説明する。

現像装置１１７は、磁気センサー３及び基準値記憶部１３３を備える。基準値記憶部１３３は、不揮発性メモリーによって実現される。基準値記憶部１３３については、後で説明する。

磁気センサー３は、現像装置１１７内の磁性トナーの量に応じて出力値が変化する。これを基にして現像装置１１７内のトナー残量が計測される。

磁気センサー３の構成を詳細に説明する。図３は、磁気センサー３が形成された基板８１の第１の面９１を示す平面図である。図４は、第１の面９１の反対側の面である第２の面９３を示す平面図であり、基板８１を第１の面９１側から透視した図である。図５は、磁気センサー３のコイル部分の断面図である。

磁気センサー３は、差動トランス式の透磁率センサーであり、基準コイル６及び検出コイル７等を備える。

図３を参照して、基板８１の第１の面９１には、基準コイル６が形成されている。基準コイル６は中心となる端子６ｂを始点として、線材を渦巻き状にパターニングした構成を有する平面コイルである。

図４を参照して、第２の面９３には、検出コイル７が形成されている。検出コイル７は中心となる端子７ｂを始点として、線材を渦巻き状にパターニングした構成を有する平面コイルである。

図５を参照して、基板８１は、三層の絶縁層、すなわち、絶縁層９５ａ、その上に位置する絶縁層９５ｂ、及び、その上に位置する絶縁層９５ｃを備える。

絶縁層９５ｃの上面である第１の面９１には、基準コイル６が配置されている。絶縁層９５ｃの下面と絶縁層９５ｂの上面との間に、第１の駆動コイル４が配置されている。絶縁層９５ｂの下面と絶縁層９５ａの上面との間に、第２の駆動コイル５が配置されている。第１の駆動コイル４及び第２の駆動コイル５は、線材を渦巻き状にパターニングした構成を有する平面コイルである。第１の駆動コイル４及び第２の駆動コイル５に高周波電流が流れた際に、第１の駆動コイル４で生成される磁束と第２の駆動コイル５で生成される磁束とが同じ向きになるように、第１の駆動コイル４の一端と第２の駆動コイル５の一端とが、接続部材９７を用いて接続されている。接続部材９７は、絶縁層９５ｂに形成されたスルーホールに埋め込まれている。

絶縁層９５ａの下面である第２の面９３には、検出コイル７が配置されている。基準コイル６及び検出コイル７に誘導電流が流れた際に、基準コイル６で生成される磁束と検出コイル７で生成される磁束とが逆向きになるように、基準コイル６の一端と検出コイル７の一端とが、接続部材９９を用いて接続されている。接続部材９９は、絶縁層９５ａ，９５ｂ，９５ｃを貫通するスルーホールに埋め込まれている。

磁気センサー３は、基準コイル６及び検出コイル７を流れる誘導電流を基にして、現像装置１１７内の磁性トナーの量を検出する。

図６は、磁気センサー３と同じ製品の複数のサンプルについて、出力電圧と磁性トナーの量との関係を示したグラフである。グラフの縦軸は磁気センサー３の出力電圧を示し、グラフの横軸は現像装置１１７内の磁性トナーの量を示している。出力電圧は、磁気センサー３が出力する出力値を示している。磁性トナーは１成分現像剤なので、磁性トナーの量は現像装置１１７内の磁性トナーの残量を示している。

現像装置１１７内の磁性トナーの量が、０グラム(すなわち、現像装置１１７内に磁性トナーが無い状態)、１４０グラム、２００グラム、３００グラムのときの各サンプルの出力電圧をプロットし、出力電圧と磁性トナーの量との関係を示すグラフを作成した。全てのサンプルのグラフを記載すると、グラフが見にくいので、七つのサンプル(１)〜(７)のグラフを示した。

各サンプルのグラフは一致せずに、ばらつきが生じた。これは、同じ製品でも、製品毎に出力電圧に、ばらつきが不可避的に生じるからである。

図２に示す画像形成部１０３は、現像装置１１７を含み、現像装置１１７内の磁性トナーの量を予め定められた設定値に制御しながら、現像装置１１７から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成し、トナー像を用紙に形成する。このように、現像装置１１７内の磁性トナーの量を予め定められた設定値に制御して、現像が実行されるが、ここでは、２００グラムを予め定められた設定値とした。

ｘ＝「磁性トナーの量が０グラムのときの出力電圧」、ｙ＝「磁性トナーの量が２００グラムときの出力電圧」＝基準値として、ｘとｙとで示される点を、七つのサンプルを含む全サンプルについてプロットし、これを基にして回帰直線を求めた。この回帰直線を、図７に示す。

回帰直線は、ｙ＝１．３０２２ｘ＋０．７４９１となった。小数第３位以下を四捨五入すると、ｙ＝１．３０ｘ＋０．７５となる。ｙ＝１．３０ｘ＋０．７５は、図２に示す相関データ記憶部５０７に予め記憶される相関データの一例である。

相関データは、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力電圧と、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値(本実施形態では２００グラム)のときに磁気センサー３が出力する出力電圧との関係を示す。すなわち、相関データは、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３と同じ製品が出力する出力電圧と、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときにその製品が出力する出力電圧との関係を示す。

従って、回帰直線を示す式と、現像装置１１７内の磁性トナーの量が０グラム(すなわち、現像装置１１７内に磁性トナーが無い)ときに磁気センサー３が出力する出力電圧とを用いて、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサー３が出力する出力電圧である基準値を求めることができる。

ここで、図２に示す基準値記憶部１３３、判断部５０１、基準値設定部５０３、トナー量判定部５０５、相関データ記憶部５０７について説明する。

基準値記憶部１３３は、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサー３が出力する出力値である基準値を記憶し、現像装置１１７を工場から出荷する段階において、基準値の初期値を予め記憶している。

判断部５０１は、基準値記憶部１３３に初期値が記憶されているか否かを判断し、初期値が記憶されていると判断した場合に、磁気センサー３が出力する出力値を、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力値と判断する。相関データ記憶部５０７には、上記回帰直線を示す式が予め記憶される。

基準値設定部５０３は、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力値と、上記回帰直線を示す式(相関データの一例)とに基づいて、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサー３の出力値を、新たな基準値として基準値記憶部１３３に記憶させる。

トナー量判定部５０５は、磁気センサー３の出力値と基準値とに基づいて現像装置１１７内の磁性トナーの量を判定する。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１について、磁性トナーが無い状態の現像装置１１７(すなわち、工場出荷時の現像装置１１７)に磁性トナーを補給する動作を説明する。図８は、この動作を説明するフローチャートである。

画像形成装置１の電源スイッチがオン状態とされることによって、画像形成装置１に電源が投入される(ステップＳ１)。

判断部５０１は、基準値記憶部１３３に記憶されている値を読み出し、初期値か否かを判断する(ステップＳ２)。現像装置１１７は、画像形成装置１を構成するユニットの一つである。現像装置１１７を工場から出荷するとき、現像装置１１７に備えられる基準値記憶部１３３には、初期値(例えば、０)が記憶される。

判断部５０１は、基準値記憶部１３３に記憶されている値が初期値と判断しない場合(ステップＳ２でＮｏ)、すなわち、基準値記憶部１３３には、磁気センサー３の出力特性のばらつきを補正するための基準値が既に記憶されているので、制御部５００は、画像形成が可能な状態で画像形成装置１を待機させる(ステップＳ３)。

判断部５０１が、基準値記憶部１３３に記憶されていた値を初期値と判断したとき(ステップＳ２でＹｅｓ)、制御部５００は、現像装置１１７が現像を実行できるようにするために、現像装置１１７を駆動させる(ステップＳ４)。

判断部５０１は、磁気センサー３が出力する出力値が、現像装置１１７内に磁性トナーが無いことを示すか否かを判断する(ステップＳ５)。出力値が例えば、０．５Ｖ以下であれば、現像装置１１７内に磁性トナーが無いこと示すとする。

判断部５０１は、現像装置１１７内に磁性トナーが無いと判断しない場合(ステップＳ５でＮｏ)、エラーと判断する。これに基づいて、制御部５００は、表示部４０３にエラー表示をさせる(ステップＳ６)。エラーの原因としては、磁気センサー３の不良が挙げられる。

判断部５０１は、現像装置１１７内に磁性トナーが無いと判断した場合(ステップＳ５でＹｅｓ)、基準値設定部５０３は、相関データ記憶部５０７に予め記憶されている図７に示す回帰直線を示す式(相関データの一例)を利用して、現像装置１１７内の磁性トナーの量が２００グラムのときに磁気センサー３が出力する出力値である基準値を設定して、基準値記憶部１３３に記憶させる(ステップＳ７)。

具体的には、基準値設定部５０３は、ステップＳ５で得られた出力値、すなわち、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力値をｘとして、ｙ＝１．３０ｘ＋０．７５を利用して、ｙの値を求める。ｙの値は、現像装置１１７内の磁性トナーの量が２００グラムのときに磁気センサー３が出力する出力値、すなわち出力値の基準値である。

基準値が設定され、記憶されると、トナー量判定部５０５は、トナー用コンテナー１２７から磁性トナーを現像装置１１７に補給する制御をする(ステップＳ８)。

トナー量判定部５０５は、磁気センサー３が出力する出力値がステップＳ７で設定された基準値を超えたか判断する(ステップＳ９)。すなわち、現像装置１１７内の磁性トナーの量が２００グラムを超えたか判断する。

トナー量判定部５０５は、磁気センサー３が出力する出力値が基準値を超えたと判断しないとき(ステップＳ９でＮｏ)、トナー量判定部５０５は現像装置１１７に磁性トナーの補給を継続する(ステップＳ８)。

トナー量判定部５０５は、磁気センサー３が出力する出力値が基準値を超えたと判断したとき(ステップＳ９でＹｅｓ)、トナー量判定部５０５は現像装置１１７に磁性トナーを補給する制御を停止すると共に制御部５００は現像装置１１７の駆動を停止させる(ステップＳ１０)。そして、ステップＳ３へ進む。

本実施形態の主な効果を説明する。本発明者は、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力電圧と、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサー３が出力する出力電圧とが、同じ製品どうしにおいて、相関関係を有することを見いだした。詳しくは、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力電圧と、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサー３が出力する出力電圧との差が、同じ製品であれば、一定(又は略一定)となる。

図６で説明すると、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力電圧と、現像装置１１７内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに磁気センサー３が出力する出力電圧との差は、サンプル(１)〜(７)において同じとなる。

上記差が各サンプルにおいて同じになることを基にして、回帰直線(ｙ＝１．３０ｘ＋０．７５)を予め求める。そして、ステップＳ７で説明したように、回帰直線と、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力電圧とを用いて、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサー３の出力値を、新たな基準値として初期値と入れ替えて記憶する。

すなわち、工場出荷時で磁性トナーが空の状態の現像装置１１７において、その現像装置１１７の磁気センサー３が出力する出力値と回帰直線を示す式とを用いて、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサーの出力値を基準値として記憶する。この基準値を用いて現像装置１１７内の磁性トナーの量を制御する。従って、本実施形態によれば、現像装置１１７内の磁性トナーの量を予め設定された設定値に制御するのに、磁気センサー３の出力値の調整を不要にすることができる。

本実施形態は、平面コイル方式の差動トランス式磁気センサーを、磁気センサー３として用いる。平面コイル方式の差動トランス式磁気センサーは、コアを備えていないので、センサーの出力値を高精度に調整することが難しい。本実施形態によれば、上述したように、磁気センサー３の出力値を調整する必要がないので、磁気センサー３として、平面コイル方式の差動トランス式磁気センサーを用いる場合に特に有効となる。

回帰直線を示す式は、同じ製品の複数の磁気センサーを用いて求めるので、製品が異なれば、回帰直線を示す式は異なる。また、基準値は、磁気センサー３毎に求めるので、同じ製品の磁気センサー３であっても磁気センサー３に応じて基準値が異なる。

本実施形態によれば、図２に示すように、磁気センサー３、基準値を記憶する基準値記憶部１３３は、現像装置１１７に備えられている。従って、現像装置１１７を取り換えた際に、磁気センサー３及び基準値記憶部１３３も取り換えられる。よって、別の磁気センサー３に設定された基準値を用いて磁性トナーの量を制御することを防止できる。

本実施形態の変形例を説明する。変形例では、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力値であるゼロ基準値の初期値が、予め基準値記憶部１３３に記憶されている。すなわち、現像装置１１７を工場から出荷する段階で、基準値記憶部１３３は、ゼロ基準値の初期値を予め記憶している。

判断部５０１は、基準値記憶部１３３にゼロ基準値の初期値が記憶されているか否かを判断する。判断部５０１がゼロ基準値の初期値が記憶されていると判断した場合、基準値設定部５０３は、磁気センサー３が出力する出力値を、現像装置１１７内に磁性トナーが無いときに磁気センサー３が出力する出力値とし、新たなゼロ基準値として基準値記憶部１３３に記憶させる。

トナー量判定部５０５は、初期値に替わって新たにゼロ基準値が記憶された場合、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサー３の出力値である基準値を、新たなゼロ基準値の場合について、図７に示す相関データを用いて求める。そして、トナー量判定部５０５は、本実施形態と同様に、磁気センサー３の出力値と基準値とに基づいて現像装置１１７内の磁性トナーの量を判定する。

変形例の主な効果を説明する。トナーセンサーとして使用している磁気センサー３は、磁気センサー３の検知面周辺の単位体積中の磁性体の密度を検出する。磁性１成分現像剤は、磁性トナーから構成されており、これを撹拌して使用する。撹拌により、磁性トナーの粒子間に空気が入る。このため、磁性１成分現像剤の場合、(磁性体密度)＝(磁性トナー中の磁性体量)／(磁性トナーの体積＋空気の体積)となる。磁気センサー３の検知面に被さる磁性トナーが、現像装置１１７内の磁性トナーの量に応じて増減するように、磁気センサー３を配置する。磁性トナーが減るとその上部の空気が増えるため、磁性体密度が変化する。これにより、磁性トナーの量を検出することができる。

同一用紙サイズでの毎分当たりの出力枚数が異なる画像形成装置(例えば、毎分３０枚出力する画像形成装置と毎分５０枚出力をする画像形成装置)において、共通の現像装置１１７を使用する場合、現像装置１１７内の攪拌ローラーを駆動するモーターのスピードが異なる。従って、同一用紙サイズでの毎分当たりの出力枚数が異なる画像形成装置では、磁性トナーの粒子間に入る空気の量が異なるので、磁気センサー３の出力電圧の特性が僅かに異なる。

本実施形態で用いた基準値(すなわち、設定値の磁性トナーの量に対応する磁気センサー３の出力値である基準値)は、同一用紙サイズでの毎分当たりの出力枚数が異なる画像形成装置どうしでは同じにならない、言い換えれば、図７に示す相関データが同じにならない。

変形例では、現像装置１１７内に磁性トナーがないときの磁気センサー３の出力は、同一用紙サイズでの毎分当たりの出力枚数が異なる画像形成装置どうしでも同じである点に着目している。変形例によれば、ある出力枚数の画像形成装置に使用した現像装置１１７を、他の出力枚数の画像形成装置に使用しても、磁気センサー３の出力値を調整することなく、そのまま使用することができる。

１画像形成装置
３磁気センサー
４第１の駆動コイル
５第２の駆動コイル
６基準コイル
７検出コイル
８１基板
９１第１の面
９３第２の面
１０３画像形成部
１１７現像装置

Claims

磁性トナーを収容する現像装置を含み、前記現像装置から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成し、前記トナー像を用紙に形成する画像形成部と、
前記現像装置内の磁性トナーの量に応じて出力値が変化する磁気センサーと、
前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と、前記現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに前記磁気センサーが出力する出力値との関係を示す相関データを、予め記憶する相関データ記憶部と、
前記現像装置内の磁性トナーの量が前記設定値のときに前記磁気センサーが出力する出力値である基準値の初期値を予め記憶する基準値記憶部と、
前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と、前記相関データとに基づいて、前記設定値の磁性トナーの量に対応する前記磁気センサーの出力値を、新たな前記基準値として前記基準値記憶部に記憶させる基準値設定部と、
前記磁気センサーの出力値と新たな前記基準値とに基づいて前記現像装置内の磁性トナーの量を判定するトナー量判定部と、を備える画像形成装置。
磁性トナーを収容する現像装置を含み、前記現像装置から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成し、前記トナー像を用紙に形成する画像形成部と、
前記現像装置内の磁性トナーの量に応じて出力値が変化する磁気センサーと、
前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と、前記現像装置内の磁性トナーの量が予め定められた設定値のときに前記磁気センサーが出力する出力値との関係を示す相関データを、予め記憶する相関データ記憶部と、
前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値であるゼロ基準値の初期値を予め記憶する基準値記憶部と、
前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値を、新たな前記ゼロ基準値として前記基準値記憶部に記憶させる基準値設定部と、
前記設定値の磁性トナーの量に対応する前記磁気センサーの出力値である第１の基準値を、新たな前記ゼロ基準値の場合について、前記相関データを用いて求め、前記磁気センサーの出力値と前記第１の基準値とに基づいて前記現像装置内の磁性トナーの量を判定するトナー量判定部と、を備える画像形成装置。
前記磁気センサーは、基板と、前記基板の一方の面に形成された平面コイルである検出コイルと、前記一方の面と反対側の前記基板の他方の面に形成された平面コイルである基準コイルと、を含む差動トランス式磁気センサーである請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記トナー量判定部は、前記現像装置から磁性トナーを静電潜像に供給してトナー像を形成する際に、前記現像装置内の磁性トナーの量を前記設定値に制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記基準値記憶部に前記初期値が記憶されているか否かを判断し、前記初期値が記憶されていると判断した場合に、前記磁気センサーが出力する出力値を、前記現像装置内に磁性トナーが無いときに前記磁気センサーが出力する出力値と判断する判断部を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。