JP6147227B2

JP6147227B2 - トナー濃度検出装置、画像形成装置、トナー濃度検出方法

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Inventors: 斐斗森上; 智志砂山
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Description

本発明は、電子写真方式で画像を形成する画像形成装置、画像形成装置に搭載されるトナー濃度検出装置、及び画像形成装置におけるトナー濃度検出方法に関する。

電子写真方式で画像を形成可能なプリンターのような画像形成装置では、静電潜像を現像する現像剤として、磁性体のキャリアと非磁性体のトナーを含む２成分現像剤が用いられることがある。この種の画像形成装置では、現像剤中のトナーのみが画像の形成に用いられるため、現像剤を収容する現像装置において現像剤中のトナーの濃度が徐々に低下する。そこで、現像装置にトナーを供給して現像剤中のトナーの濃度を一定にするために、トナー濃度検出装置が設けられる。例えば、現像装置内の現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する透磁率検知部を備えるトナー濃度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、画像形成装置において２成分現像剤が用いられる場合には、現像装置に収容される現像剤は、現像剤中のトナーをキャリアとの摩擦により帯電させるために攪拌部材によって攪拌される。ここで、透磁率検知部から出力される電気信号が攪拌部材の回転により周期的に変動して、トナー濃度検出装置によるトナー濃度の検出精度が低下することがある。これに対し、従来においては、透磁率検知部から出力される電気信号の攪拌部材の回転周期ごとの最大値又は最小値に基づいてトナー濃度を検出することで、検出精度の低下が抑制されていた。

実開平６−７６９６１号公報

しかしながら、透磁率検知部から出力される電気信号の攪拌部材の回転周期ごとの最大値又は最小値に基づいてトナー濃度を検出する構成において、最大値又は最小値の特定のために透磁率検知部から電気信号を頻繁に取得する場合には、トナー濃度検出装置の処理負荷が増大する。

本発明の目的は、現像剤中のトナーの濃度の検出に係る処理負荷を軽減可能なトナー濃度検出装置、画像形成装備、及びトナー濃度検出方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係るトナー濃度検出装置は、透磁率検知部と、第１取得部と、濃度取得部と、取得間隔切替部とを備える。前記透磁率検知部は、磁性体のキャリア及び非磁性体のトナーを含む現像剤を収容する現像装置に設けられ、前記現像装置内において攪拌部材により攪拌される前記現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する。前記第１取得部は、予め定められた第１間隔及び前記第１間隔より長い第２間隔のいずれかの取得間隔で前記透磁率検知部から前記電気信号を取得する。前記濃度取得部は、前記第１取得部によって前記攪拌部材の回転周期内で取得される前記電気信号の最大値及び最小値のいずれか一方又は両方に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する。前記取得間隔切替部は、前記第１取得部によって前記第１間隔で取得される前記電気信号の値が予め設定された特定範囲外に達した場合に前記取得間隔を前記第２間隔に切り替え、前記第１取得部によって前記第２間隔で取得される前記電気信号の値が前記特定範囲内に達した場合に前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、トナー濃度検出装置と、画像形成部とを備える。前記トナー濃度検出装置は、透磁率検知部と、第１取得部と、濃度取得部と、取得間隔切替部とを備える。前記透磁率検知部は、磁性体のキャリア及び非磁性体のトナーを含む現像剤を収容する現像装置に設けられ、前記現像装置内において攪拌部材により攪拌される前記現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する。前記第１取得部は、予め定められた第１間隔及び前記第１間隔より長い第２間隔のいずれかの取得間隔で前記透磁率検知部から前記電気信号を取得する。前記濃度取得部は、前記第１取得部によって前記攪拌部材の回転周期内で取得される前記電気信号の最大値及び最小値のいずれか一方又は両方に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する。前記取得間隔切替部は、前記第１取得部によって前記第１間隔で取得される前記電気信号の値が予め設定された特定範囲外に達した場合に前記取得間隔を前記第２間隔に切り替え、前記第１取得部によって前記第２間隔で取得される前記電気信号の値が前記特定範囲内に達した場合に前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える。一方、前記画像形成部は、画像データに基づいて画像を形成可能である。

本発明の他の局面に係るトナー濃度検出方法は、磁性体のキャリア及び非磁性体のトナーを含む現像剤を収容する現像装置に設けられ、前記現像装置内において攪拌部材により攪拌される前記現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する透磁率検知部を備えるトナー濃度検出装置で実行され、以下の第１ステップから第３ステップまでを含む。前記第１ステップは、予め定められた第１間隔及び前記第１間隔より長い第２間隔のいずれかの取得間隔で前記透磁率検知部から前記電気信号を取得する。前記第２ステップは、前記第１ステップによって前記攪拌部材の回転周期内で取得される前記電気信号の最大値及び最小値のいずれか一方又は両方に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する。前記第３ステップは、前記第１ステップによって前記第１間隔で取得される前記電気信号の値が予め設定された特定範囲外に達した場合に前記取得間隔を前記第２間隔に切り替え、前記第１ステップによって前記第２間隔で取得される前記電気信号の値が前記特定範囲内に達した場合に前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える。

本発明によれば、現像剤中のトナーの濃度の検出に係る処理負荷を軽減可能なトナー濃度検出装置、画像形成装備、及びトナー濃度検出方法が実現される。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成ユニットの構成を示す図である。図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される閾値設定処理の一例を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の透磁率検知部から取得される電気信号の一例を示す図である。図６は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される濃度検出処理の一例を示すフローチャートである。図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の透磁率検知部から取得される電気信号の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

［画像形成装置１０の概略構成］
まず、図１〜図３を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成について説明する。ここで、図１は前記画像形成装置１０の構成を示す断面模式図である。また、図３は画像形成ユニット３１の構成を示す断面模式図である。

図１及び図２に示すように、前記画像形成装置１０は、ＡＤＦ１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、制御部５、及び操作表示部６を備える。前記画像形成装置１０は、画像データに基づいて画像を形成するプリンター機能と共に、スキャン機能、ファクシミリ機能、又はコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。また、本発明は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機などの画像形成装置に適用可能である。

前記ＡＤＦ１は、不図示の原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備え、前記画像読取部２によって読み取られる原稿を搬送する自動原稿搬送装置である。前記画像読取部２は、原稿から画像データを読み取る画像読取部であり、不図示の原稿台、読取ユニット、複数のミラー、光学レンズ、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備える。前記操作表示部６は、前記制御部５からの制御指示に応じて各種の情報を表示する液晶ディスプレーなどの表示部、及びユーザーの操作に応じて前記制御部５に各種の情報を入力する操作キー又はタッチパネルなどの操作部を有する。

前記制御部５は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭなどの制御機器を備える。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは揮発性の記憶部であり、前記ＥＥＰＲＯＭは不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭ及び前記ＥＥＰＲＯＭは、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、前記制御部５は、前記ＲＯＭに予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵを用いて実行することにより前記画像形成装置１０を統括的に制御する。なお、前記制御部５は、集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路で構成されたものであってもよく、前記画像形成装置１０を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。

前記画像形成部３は、前記画像読取部２で読み取られた画像データに基づいてカラー又はモノクロの画像を形成する画像形成処理（印刷処理）を実行することが可能な電子写真方式の画像形成部である。また、前記画像形成部３は、外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて前記印刷処理を実行することも可能である。

具体的に、前記画像形成部３は、図１に示すように、複数の画像形成ユニット３１〜３４、光走査装置（ＬＳＵ）３５、中間転写ベルト３６、二次転写ローラー３７、定着装置３８、及び排紙トレイ３９を備える。前記画像形成ユニット３１はＣ（シアン）、前記画像形成ユニット３２はＭ（マゼンダ）、前記画像形成ユニット３３はＹ（イエロー）、前記画像形成ユニット３４はＫ（ブラック）に対応する電子写真方式の画像形成ユニットである。

前記画像形成ユニット３１は、図３に示すように、感光体ドラム３１１、帯電装置３１２、現像装置３１３、一次転写ローラー３１４、及びドラム清掃部３１５を備える。また、前記画像形成ユニット３２〜３４各々も、前記画像形成ユニット３１と同様の構成を備える。そして、前記画像形成部３では、前記給紙部４から供給されるシートにカラー画像が形成され、画像形成後の前記シートが前記排紙トレイ３９に排出される。なお、前記シートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びＯＨＰシートなどのシート材料である。

ところで、前記画像形成装置１０では、前記感光体ドラム３１１に形成された静電潜像を現像する現像剤として、２成分現像剤が用いられる。即ち、前記現像装置３１３の内部には、磁性体のキャリア及び非磁性体のトナーを含む現像剤が収容されている。

具体的に、前記現像装置３１３の内部に収容された前記現像剤は、攪拌スクリュー３１３Ａによる攪拌で摩擦帯電されて磁気ローラー３１３Ｂに送られ、前記磁気ローラー３１３Ｂから前記現像剤中の前記トナーが前記現像ローラー３１３Ｃに送られる。そして、前記現像ローラー３１３Ｃに送られた前記トナーは、前記現像ローラー３１３Ｃに予め定められた現像バイアス電圧が印加されることで、前記現像ローラー３１３Ｃから前記感光体ドラム３１１に供給される。これにより、前記感光体ドラム３１１に形成された静電潜像がトナー像として現像される。

また、前記現像装置３１３には、前記画像形成部３に着脱可能なトナーコンテナ３１３Ｄ（図１参照）からシアンの前記トナーが補給される。ここで、前記画像形成装置１０では、前記制御部５が、前記トナーコンテナ３１３Ｄの前記トナーの供給動作を制御して前記現像剤中の前記トナーの濃度を一定にするために、透磁率検知部３１３Ｅが設けられている。

具体的に、前記透磁率検知部３１３Ｅは、図３に示すように、前記現像剤を収容する前記現像装置３１３に設けられ、前記現像装置３１３内において前記攪拌スクリュー３１３Ａにより攪拌される前記現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する。ここに、前記攪拌スクリュー３１３Ａが本発明における攪拌部材の一例である。例えば、前記透磁率検知部３１３Ｅは、前記現像剤の透磁率に応じた周波数の前記電気信号を出力するＬＣ発振回路を備える。そして、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号は、前記制御部５に入力される。

一方、前記制御部５は、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の周波数に基づいて、前記現像剤のトナーの濃度を取得する。例えば、前記制御部５は、予め前記ＥＥＰＲＯＭ等の記憶部に記憶された前記電気信号の周波数と前記現像剤のトナー濃度とが対応付けられたテーブルデータを参照することで、前記電気信号の周波数に基づいて前記現像剤のトナー濃度を取得する。そして、前記制御部５は、取得したトナー濃度に基づいて、前記トナーコンテナ３１３Ｄの前記トナーの供給動作を制御する。ここに、前記透磁率検知部３１３Ｅ及び前記制御部５を備える装置が、本発明におけるトナー濃度検出装置の一例である。

ここで、前記画像形成装置１０のような画像形成装置では、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号が前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転により周期的に変動して、前記制御部５によるトナー濃度の検出精度が低下することがある。これに対し、従来においては、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転周期ごとの最大値又は最小値に基づいてトナー濃度を検出することで、検出精度の低下が抑制されていた。

しかしながら、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転周期ごとの最大値又は最小値に基づいてトナー濃度を検出する構成において、最大値又は最小値の特定のために前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を頻繁に取得する場合には、前記制御部５の処理負荷が増大する。これに対し、前記画像形成装置１０では、以下に説明するように、前記現像剤中の前記トナーの濃度の検出に係る前記制御部５の処理負荷を軽減することが可能である。

具体的に、前記制御部５の前記ＲＯＭには、前記制御部５の前記ＣＰＵに後述の閾値設定処理（図４のフローチャート参照）及び濃度検出処理（図６のフローチャート参照）を実行させるための濃度検出プログラムが予め記憶されている。なお、前記濃度検出プログラムは、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリーなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されており、前記記録媒体から前記ＥＥＰＲＯＭなどの記憶部にインストールされてもよい。

そして、前記制御部５は、図２に示すように、第１取得部５１、濃度取得部５２、取得間隔切替部５３、第２取得部５４、閾値設定部５５、及び閾値変更部５６を含む。前記制御部５は、前記ＲＯＭに記憶された前記濃度検出プログラムを前記ＣＰＵを用いて実行することにより、前記第１取得部５１、前記濃度取得部５２、前記取得間隔切替部５３、前記第２取得部５４、前記閾値設定部５５、及び前記閾値変更部５６として機能する。なお、前記制御部５が電子回路である場合には、前記第１取得部５１、前記濃度取得部５２、前記取得間隔切替部５３、前記第２取得部５４、前記閾値設定部５５、及び前記閾値変更部５６は、前記制御部５が備える各モジュールとして構成される。

前記第１取得部５１は、予め定められた第１間隔及び前記第１間隔より長い第２間隔のいずれかの取得間隔で、前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。具体的に、前記第１取得部５１は、前記第１間隔又は前記第２間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅに制御信号を送信して前記電気信号を出力させることで、前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を取得する。例えば、前記画像形成装置１０において、前記第１間隔は２ミリ秒と設定され、前記第２間隔は２０ミリ秒と設定される。なお、前記第１間隔及び前記第２間隔は、前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転周期及び前記制御部５による前記透磁率検知部３１３Ｅから取得される前記電気信号の最大値の取得精度等を考慮して適宜設定されるものであってよい。

前記濃度取得部５２は、前記第１取得部５１によって前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転周期内で取得される前記電気信号の周波数の最大値に基づいて、前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する。具体的に、前記濃度取得部５２は、前記ＥＥＰＲＯＭに記憶された前記テーブルデータを参照することで、前記電気信号の周波数の最大値に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する。

前記取得間隔切替部５３は、前記第１取得部５１によって前記第１間隔で取得される前記電気信号の周波数の値が予め設定された特定範囲外に達した場合に、前記取得間隔を前記第２間隔に切り替える。また、前記取得間隔切替部５３は、前記第１取得部５１によって前記第２間隔で取得される前記電気信号の周波数の値が前記特定範囲内に達した場合に、前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える。具体的に、前記特定範囲は、予め設定された閾値以上前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の周波数の最大値以下の範囲である。

即ち、前記取得間隔切替部５３は、前記第１取得部５１によって前記第１間隔で取得される前記電気信号の周波数の値が前記閾値未満となった場合に、前記取得間隔を前記第２間隔に切り替える。また、前記取得間隔切替部５３は、前記第１取得部５１によって前記第２間隔で取得される前記電気信号の周波数の値が前記閾値以上となった場合に、前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える。

前記第２取得部５４は、前記回転周期の間、前記第１間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を取得する。具体的に、前記第２取得部５４は、前記第１間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅに前記制御信号を送信して前記電気信号を出力させることで、前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を取得する。

前記閾値設定部５５は、前記第２取得部５４によって取得される前記電気信号の周波数の最大値の取得時より前記第２間隔以上前に前記第２取得部５４によって取得された前記電気信号の周波数の値に基づいて前記閾値を設定する。例えば、前記閾値設定部５５は、前記第２取得部５４によって前記電気信号の周波数の最大値の取得時より前記第２間隔前に取得された前記電気信号の周波数の値を前記ＥＥＰＲＯＭの予め定められた記憶領域に記憶させることで、前記閾値を設定する。

前記閾値変更部５６は、前記第１取得部５１によって取得される前記電気信号の周波数の最大値の前記回転周期ごとの変動に応じて、前記閾値を変更する。具体的に、前記閾値変更部５６は、前記第１取得部５１により取得された前記電気信号の周波数の最大値と、前記閾値設定部５５による前記閾値設定時における前記電気信号の周波数の最大値との差を前記閾値に加算することで、前記閾値を変更する。また、前記閾値変更部５６は、前記第１取得部５１により取得された前記電気信号の周波数の最大値と、前回の前記閾値変更部５６による前記閾値変更時における前記電気信号の周波数の最大値との差を前記閾値に加算することで、前記閾値を変更する。

［閾値設定処理］
以下、図４を参照しつつ、前記画像形成装置１０において前記制御部５が前記濃度検出プログラムに従って実行する閾値設定処理の手順の一例について説明する。ここで、ステップＳ１１、Ｓ１２・・・は、前記制御部５により実行される処理手順（ステップ）の番号を表している。なお、前記閾値設定処理は、例えば前記画像形成装置１０の電源が投入された場合、及び前記画像形成装置１０がスリープ状態から復帰した場合に実行される。また、前記閾値設定処理は、前記画像形成部３で予め定められた枚数の前記シートが印刷されるごとに実行されるものであってもよい。

＜ステップＳ１１＞
まず、ステップＳ１１において、前記制御部５は、前記第１間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅに前記制御信号を送信して、前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。

＜ステップＳ１２＞
ステップＳ１２において、前記制御部５は、前記透磁率検知部３１３Ｅからの前記電気信号の周波数の取得開始時から前記回転周期が経過したか否かを判断する。

ここで、前記制御部５は、前記回転周期が経過したと判断すると（Ｓ１２のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１３に移行させる。また、前記回転周期が経過していなければ（Ｓ１２のＮｏ側）、前記制御部５は、処理を前記ステップＳ１１に戻して、前記回転周期の間、前記第１間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。なお、前記制御部５は、前記第１間隔で取得される前記電気信号の周波数を順次前記ＲＡＭに記憶させる。ここに、前記ステップＳ１１及び前記ステップＳ１２の処理は、前記制御部５の前記第２取得部５４により実行される。

＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１３において、前記制御部５は、前記ステップＳ１１で取得されて前記ＲＡＭに記憶された前記電気信号の周波数のうち、最大値を特定する。そして、前記制御部５は、特定された周波数の最大値を前記ＥＥＰＲＯＭに記憶させる。

＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１４において、前記制御部５は、前記ステップＳ１１で取得されて前記ＲＡＭに記憶された前記電気信号の周波数の中から、前記ステップＳ１３で特定された周波数の取得時から前記第２間隔に相当する時間だけ前に取得された前記電気信号の周波数を特定する。

＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１５において、前記制御部５は、前記ステップＳ１４で特定された前記電気信号の周波数に基づいて、前記閾値を設定する。具体的に、前記制御部５は、前記ステップＳ１４で特定された前記電気信号の周波数の値を前記ＥＥＰＲＯＭの予め定められた記憶領域に記憶させることで、前記閾値を設定する。ここに、前記ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理は、前記制御部５の前記閾値設定部５５により実行される。

ここで、前記閾値設定処理において、前記制御部５により前記透磁率検知部３１３Ｅから取得される前記電気信号の一例を図５に示す。なお、図５において、Ｔ０は前記回転周期を示すものである。また、図５において、Ｔ１は前記第１間隔を、Ｔ２は前記第２間隔を、それぞれ示すものである。更に、図５において、Ｆ１は前記制御部５により取得される前記電気信号の周波数の最大値を、Ｆ０は前記周波数Ｆ１の取得時から前記第２間隔Ｔ２前に前記制御部５により取得された前記電気信号の周波数を、それぞれ示すものである。

図５に示すように、前記閾値が前記周波数Ｆ０に設定される場合には、前記第２間隔Ｔ２で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を取得する前記第１取得部５１は、前記透磁率検知部３１３Ｅの出力が前記閾値から最大値まで変化する間において少なくとも１回前記電気信号を取得可能である。そのため、前記取得間隔切替部５３が前記取得間隔を前記第２間隔Ｔ２から前記第１間隔Ｔ１に切り替える前に前記透磁率検知部３１３Ｅの出力が最大値に到達することが回避される。また、前記閾値が前記周波数Ｆ０に設定される場合には、前記第２間隔Ｔ２で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を取得する前記第１取得部５１の、前記透磁率検知部３１３Ｅの出力が前記閾値から最大値まで変化する間における前記電気信号の取得機会が１回のみに制限される。そのため、前記第１取得部５１が前記第１間隔Ｔ１で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号を取得する時間を最小限にすることが可能である。

［濃度検出処理］
次に、図６を参照しつつ、前記画像形成装置１０において前記制御部５が前記濃度検出プログラムに従って実行する濃度検出処理の手順の一例について説明する。なお、前記濃度検出処理は、前記印刷処理と並行して実行される。

＜ステップＳ２１＞
まず、ステップＳ２１において、前記制御部５は、前記第２間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅに前記制御信号を送信して、前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。

＜ステップＳ２２＞
ステップＳ２２において、前記制御部５は、前記ステップＳ２１で取得された前記電気信号の周波数が前記閾値設定処理で設定された前記閾値以上であるか否かを判断する。

ここで、前記制御部５は、前記電気信号の周波数が前記閾値以上であると判断すると（Ｓ２２のＹｅｓ側）、処理をステップＳ２３に移行させる。また、前記電気信号の周波数が前記閾値以上でなければ（Ｓ２２のＮｏ側）、前記制御部５は、処理を前記ステップＳ２１に戻して、前記電気信号の周波数が前記閾値以上となるまでの間、前記第２間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。

＜ステップＳ２３＞
ステップＳ２３において、前記制御部５は、前記透磁率検知部３１３Ｅからの前記電気信号の周波数の取得間隔を前記第２間隔から前記第１間隔に切り替える。

＜ステップＳ２４＞
ステップＳ２４において、前記制御部５は、前記第１間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅに前記制御信号を送信して、前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。ここに、前記ステップＳ２１、及び前記ステップＳ２４の処理が、本発明における第１ステップの一例であって、前記制御部５の前記第１取得部５１により実行される。

＜ステップＳ２５＞
ステップＳ２５において、前記制御部５は、前記ステップＳ２４で取得された前記電気信号の周波数が前記閾値設定処理で設定された前記閾値未満であるか否かを判断する。

ここで、前記制御部５は、前記電気信号の周波数が前記閾値未満であると判断すると（Ｓ２５のＹｅｓ側）、処理をステップＳ２６に移行させる。また、前記電気信号の周波数が前記閾値未満でなければ（Ｓ２５のＮｏ側）、前記制御部５は、処理を前記ステップＳ２４に戻して、前記電気信号の周波数が前記閾値未満となるまでの間、前記第１間隔で前記透磁率検知部３１３Ｅから前記電気信号の周波数を取得する。なお、前記制御部５は、前記第１間隔で取得される前記電気信号の周波数を順次前記ＲＡＭに記憶させる。

＜ステップＳ２６＞
ステップＳ２６において、前記制御部５は、前記透磁率検知部３１３Ｅからの前記電気信号の周波数の取得間隔を前記第１間隔から前記第２間隔に切り替える。ここに、前記ステップＳ２２、前記ステップＳ２３、前記ステップＳ２５、及び前記ステップＳ２６の処理が、本発明における第３ステップの一例であって、前記制御部５の前記取得間隔切替部５３により実行される。

＜ステップＳ２７＞
ステップＳ２７において、前記制御部５は、前記ステップＳ２４で取得されて前記ＲＡＭに記憶された前記電気信号の周波数のうち、最大値を特定する。

＜ステップＳ２８＞
ステップＳ２８において、前記制御部５は、前記ステップＳ２７で特定された周波数に基づいて、前記ＥＥＰＲＯＭに記憶された前記テーブルデータを参照することで、前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する。ここに、前記ステップＳ２８の処理が、本発明における第２ステップの一例であって、前記制御部５の前記濃度検出部５２により実行される。

＜ステップＳ２９＞
ステップＳ２９において、前記制御部５は、前記閾値設定処理において特定された前記電気信号の周波数の最大値と、前記ステップＳ２７で特定された前記電気信号の周波数の最大値とに基づいて、前記閾値設定処理で設定された前記閾値を変更する。ここに、前記ステップＳ２９の処理は、前記制御部５の前記閾値変更部５６により実行される。

具体的に、前記制御部５は、前記ステップＳ２７で特定された前記電気信号の周波数と、前記閾値設定処理の前記ステップＳ１３で前記ＥＥＰＲＯＭに記憶された前記電気信号の周波数との差を前記閾値に加算することで、前記閾値を変更する。これにより、前記現像剤中の前記トナーの濃度の変化による前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の最大値の変動を、前記閾値に反映させることが可能となる。

また、前記制御部５は、前記閾値を変更した後、前記閾値設定処理の前記ステップＳ１３で前記電気信号の周波数が記憶された前記ＥＥＰＲＯＭの記憶領域に、前記ステップＳ２７で特定された前記電気信号の周波数を上書きして記憶させる。これにより、前記回転周期ごとの前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の最大値の変動を前記閾値に反映させることが可能となる。なお、前記ステップＳ２９の処理は、予め定められた前記回転周期ごとに実行されるものであってもよい。

ここで、前記濃度検出処理において、前記制御部５により前記透磁率検知部３１３Ｅから取得される前記電気信号の一例を図７に示す。なお、図７において、Ｆ１は前記閾値設定処理において特定された前記電気信号の周波数の最大値を、Ｆ０は前記閾値設定処理において設定された前記閾値を、それぞれ示すものである。また、図７において、Ｆ２は前記制御部５により取得される前記電気信号の周波数の最大値を、ｄＦは前記周波数Ｆ２と前記周波数Ｆ１との差を、それぞれ示すものである。

図７に示すように、前記制御部５により取得される前記透磁率検知部３１３Ｅの前記電気信号の周波数が前記閾値Ｆ０以上となった場合に、前記制御部５は前記取得間隔を前記第２間隔Ｔ２から前記第１間隔Ｔ１に切り替える。一方、前記制御部５により取得される前記透磁率検知部３１３Ｅの前記電気信号の周波数が前記閾値Ｆ０未満となった場合に、前記制御部５は前記取得間隔を前記第１間隔Ｔ１から前記第２間隔Ｔ２に切り替える。これにより、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の最大値の検出精度を維持しつつ、前記制御部５による前記透磁率検出部３１３Ｅからの前記電気信号の取得回数を低減可能である。

また、図５及び図７に示すように、前記現像剤中の前記トナーの濃度が変化した場合には、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の周波数も変動する。具体的に、図７においては、図５の場合と比較して、前記現像剤中の前記トナーの濃度が低下して前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の周波数が前記差ｄＦだけ上昇している。一方、図５及び図７に示すように、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の出力波形の形状は、前記現像剤中の前記トナーの濃度の変化に関わらず一定である。そのため、前記差ｄＦを前記閾値Ｆ０に加算することで、前記現像剤中の前記トナーの濃度の変化による前記透磁率検知部３１３Ｅの出力の変動に前記閾値を追従させることが可能である。

このように、前記濃度検出処理においては、前記制御部５により取得される前記透磁率検知部３１３Ｅの前記電気信号の周波数と前記閾値との比較結果に応じて、前記取得間隔が前記第１間隔及び前記第２間隔のいずれかに切り替えられる。従って、前記制御部５による前記現像剤中の前記トナーの濃度の検出に係る処理負荷を軽減することが可能である。

なお、前記濃度取得部５２が、前記第１取得部５１によって前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転周期内で取得される前記電気信号の周波数の最小値に基づいて、前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する構成が他の実施形態として考えられる。

この場合、前記特定範囲は、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の周波数の最小値以上前記閾値以下の範囲である。また、前記閾値設定部５５は、前記第２取得部５４によって取得される前記電気信号の周波数の最小値の取得時より前記第２間隔以上前に前記第２取得部５４によって取得された前記電気信号の周波数の値に基づいて、前記閾値を設定する。更に、前記閾値変更部５６は、前記第１取得部５１によって取得される前記電気信号の周波数の最小値の前記回転周期ごとの変動に応じて、前記閾値を変更する。

また、前記濃度取得部５２が、前記第１取得部５１によって前記攪拌スクリュー３１３Ａの回転周期内で取得される前記電気信号の周波数の最大値及び最小値の平均値に基づいて、前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する構成も考えられる。

この場合、前記透磁率検知部３１３Ｅから出力される前記電気信号の周波数の最大値に対応する第１閾値及び前記電気信号の周波数の最小値に対応する第２閾値が設定される。そして、前記特定範囲は、前記第１閾値以上前記電気信号の周波数の最大値以下の範囲及び前記電気信号の周波数の最小値以上前記第２閾値以下の範囲である。また、前記閾値設定部５５は、前記第２取得部５４によって取得される前記電気信号の周波数の最大値の取得時より前記第２間隔以上前に前記第２取得部５４によって取得された前記電気信号の周波数の値に基づいて前記第１閾値を設定する。一方、前記閾値設定部５５は、前記第２取得部５４によって取得される前記電気信号の周波数の最小値の取得時より前記第２間隔以上前に前記第２取得部５４によって取得された前記電気信号の周波数の値に基づいて前記第２閾値を設定する。更に、前記閾値変更部５６は、前記第１取得部５１によって取得される前記電気信号の周波数の最大値及び最小値の平均値の前記回転周期ごとの変動に応じて、前記閾値を変更する。

１：ＡＤＦ
２：画像読取部
３：画像形成部
３１〜３４：画像形成ユニット
３１３：現像装置
３１３Ａ：攪拌スクリュー
３１３Ｅ：透磁率検知部
４：給紙部
５：制御部
５１：第１取得部
５２：濃度取得部
５３：取得間隔切替部
５４：第２取得部
５５：閾値設定部
５６：閾値変更部
６：操作表示部
１０：画像形成装置

Claims

磁性体のキャリア及び非磁性体のトナーを含む現像剤を収容する現像装置に設けられ、前記現像装置内において攪拌部材により攪拌される前記現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する透磁率検知部と、
予め定められた第１間隔及び前記第１間隔より長い第２間隔のいずれかの取得間隔で前記透磁率検知部から前記電気信号を取得する第１取得部と、
前記第１取得部によって前記攪拌部材の回転周期内で取得される前記電気信号の最大値及び最小値のいずれか一方又は両方に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する濃度取得部と、
前記第１取得部によって前記第１間隔で取得される前記電気信号の値が予め設定された特定範囲外に達した場合に前記取得間隔を前記第２間隔に切り替え、前記第１取得部によって前記第２間隔で取得される前記電気信号の値が前記特定範囲内に達した場合に前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える取得間隔切替部と、
を備えるトナー濃度検出装置。
前記濃度取得部が、前記第１取得部によって前記回転周期内で取得される前記電気信号の最大値に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得し、
前記特定範囲が、予め設定された閾値以上前記透磁率検知部から出力される前記電気信号の最大値以下の範囲である請求項１に記載のトナー濃度検出装置。
前記濃度取得部が、前記第１取得部によって前記回転周期内で取得される前記電気信号の最小値に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得し、
前記特定範囲が、前記透磁率検知部から出力される前記電気信号の最小値以上予め設定された閾値以下の範囲である請求項１に記載のトナー濃度検出装置。
前記回転周期の間、前記第１間隔で前記透磁率検知部から前記電気信号を取得する第２取得部と、
前記第２取得部によって取得される前記電気信号の最大値又は最小値の取得時より前記第２間隔以上前に前記第２取得部によって取得された前記電気信号の値に基づいて前記閾値を設定する閾値設定部と、
を更に備える請求項２又は３に記載のトナー濃度検出装置。
前記第１取得部によって取得される前記電気信号の最大値及び最小値のいずれか一方又は両方の前記回転周期ごとの変動に応じて前記閾値を変更する閾値変更部を更に備える請求項２〜４のいずれかに記載のトナー濃度検出装置。
請求項１〜５のいずれかに記載のトナー濃度検出装置と、画像データに基づいて画像を形成可能な画像形成部と、を備える画像形成装置。
磁性体のキャリア及び非磁性体のトナーを含む現像剤を収容する現像装置に設けられ、前記現像装置内において攪拌部材により攪拌される前記現像剤の透磁率に応じた電気信号を出力する透磁率検知部を備えるトナー濃度検出装置で実行されるトナー濃度検出方法であって、
予め定められた第１間隔及び前記第１間隔より長い第２間隔のいずれかの取得間隔で前記透磁率検知部から前記電気信号を取得する第１ステップと、
前記第１ステップによって前記攪拌部材の回転周期内で取得される前記電気信号の最大値及び最小値のいずれか一方又は両方に基づいて前記現像剤中の前記トナーの濃度を取得する第２ステップと、
前記第１ステップによって前記第１間隔で取得される前記電気信号の値が予め設定された特定範囲外に達した場合に前記取得間隔を前記第２間隔に切り替え、前記第１ステップによって前記第２間隔で取得される前記電気信号の値が前記特定範囲内に達した場合に前記取得間隔を前記第１間隔に切り替える第３ステップと、
を含むトナー濃度検出方法。