磁性体粉濃度検知装置及びこの検知装置を用いた画像形成装置
【課題】磁性体粉の濃度を検知する際、その検知特性の変更を容易とする。
【解決手段】磁性体粉濃度検知装置において、ＣＰＵ５１２は差動トランス５０１の出力信号と駆動コイル５０５及び５０６に印加される交流信号との位相差に応じた出力電圧に応じて磁性体粉の濃度を検知する。そして、ＣＰＵは交流信号を印加する際、その周波数及びデューティー比を変化させつつ、出力電圧と濃度との関係に応じて周波数及びデューティー比を決定する。
【解決手段】磁性体粉濃度検知装置において、ＣＰＵ５１２は差動トランス５０１の出力信号と駆動コイル５０５及び５０６に印加される交流信号との位相差に応じた出力電圧に応じて磁性体粉の濃度を検知する。そして、ＣＰＵは交流信号を印加する際、その周波数及びデューティー比を変化させつつ、出力電圧と濃度との関係に応じて周波数及びデューティー比を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体粉の濃度を検知する磁性体粉濃度検知装置及びこの検知装置を用いた画像形成装置に関し、特に、磁性体成分を含むトナーの濃度を検出するトナー濃度検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、現像剤として磁性体粉（磁性体成分を含むトナー）を含む現像剤を用いて画像形成を行うようにしたものがある。この種の画像形成装置においては、現像剤のトナー残量又はトナー濃度を検知するための磁性体粉濃度検知装置（以下、トナー検知装置と呼ぶ）が備えられている。
【０００３】
このトナー検知装置において、差動トランスを用いたものが知られており、差動トランスを用いたトナー検知装置は、その内部に発振回路を備えている。そして、発振回路の駆動周波数を固定して現像剤の残量・濃度等を検知している。ところが、駆動周波数が固定であるため、その検知特性を変化させることが難しいという問題点がある。
【０００４】
このような問題点を解決するための手法の一つとして、トナー検知装置内に、トナー検知信号の位相を調整可能な回路機構を配置したものがある。そして、当該回路機構に外部から電圧レベルが可変な電気信号を入力して、検知特性を調整するようにしている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００５】
図９は、従来のトナー検知装置の構成を概略的に示す図である。
【０００６】
図９を参照すると、トナー検知装置は、差動結線されたトランス（差動トランス）１００を有しており、この差動トランス１００は駆動部１０９によって駆動される。さらに、トナー検知装置は、位相差検出部１１０、可変容量ダイオード１０７、及び制御回路１１２を有している。
【０００７】
差動トランス１００には駆動コイル１０１と２つの出力コイル１０２及び１０３とが備えられ、出力コイル１０２及び１０３を差動結線して、トナー濃度に応じた差動出力電圧Ｅｏを得る。図中符号Ｐは現像剤を表しており、この現像剤中のトナー濃度に応じて差動出力電圧Ｅｏが変化する。
【０００８】
図示の例では、駆動部１０９には、直列に接続されたコンデンサ１０４及び１０５が並列的に接続され、コンデンサ１０４及び１０５は駆動コイル１０１に接続されている。そして、駆動部１０９、コンデンサ１０４及び１０５、及び駆動コイル１０１によって所謂コルピッツ型発振回路が構成される。
【０００９】
コルピッツ型発振回路は発振周波数に応じた基準信号によって差動トランス１００を駆動する。位相差検出部１１０は、差動トランス１００の出力コイル１０２及び１０３から出力される差動出力電圧Ｅｏと、駆動部１０９から与えられる基準信号Ｅｄとの位相を比較する。そして、位相差検出部１１０はその位相差に応じた位相差検出信号Ｖｏを得る。
【００１０】
図９には示されていないが、位相差トナー検出信号Ｖｏが出力される出力端に位相差検出信号Ｖｏを平滑化する平滑化回路を接続すると、トナーの磁性体成分の濃度に応じて、平滑化回路の出力電圧が変化する特性を得ることができる。
【００１１】
図１０は、図９で説明した平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知特性）を示す図である。
【００１２】
図１０に示すように、平滑化回路の出力電圧は磁性体濃度が増加するにつれて線形的に減少する。
【００１３】
ここで、磁性体濃度の検知特性を可変とするため、差動トランス１００において駆動コイル１０１と出力コイル１０２及び１０３との間に、前述のように、可変容量ダイオード１０７が配置される。
【００１４】
図示の例では、制御回路１１２はフィルタ回路１１４及び比較回路１１３を有しており、フィルタ回路１１４に位相差検出信号Ｖｏが与えられる。そして、フィルタ回路１１４は位相差検出信号Ｖｏに含まれる周波数成分のうち所定の低周波信号成分を通過させる低域通過フィルタ特性を有している。
【００１５】
比較回路１１３は、フィルタ回路１１４から出力されたフィルタ信号と基準電圧Ｖｂ１とを比較して得られた比較結果信号（印加電圧Ｖｃｎｔ）を可変容量ダイオード４に印加する。
【００１６】
これによって、可変容量ダイオード１０７の容量は印加電圧Ｖｃｎｔに応じて調整されることになる。この結果、駆動コイル１０１と出力コイル１０２及び１０３との間の位相差を変化させることができる。
【００１７】
このようにして、可変容量ダイオード１０７による位相差の調整によって、差動出力電圧Ｅｏが調整されて、最終的に位相差検出信号Ｖｏが調整されることになる。つまり、検知特性を可変としている。
【００１８】
図１１は、図９に示す可変容量ダイオード１０７の容量を変化させた場合の平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知特性）を示す図である。
【００１９】
図１１に示すように、可変容量ダイオード１０７に印加する印加電圧Ｖｃｎｔを変化させると（増減すると）、検出特性は実線で示す関係から、破線で示す関係に変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平９−１７８７０７号公報
【特許文献２】特開平６−２８９７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、トナー検知装置においては、その組立及び製造に起因して不可避的に差動トランス個々の特性が相違してしまい、この特性の相違によって検知特性が変動してしまう。このよう検知特性の変動を防止するため、つまり、検知特性を調整するため、図９に示すようにトナー検知装置が構成される。
【００２２】
しかしながら、図９に示すトナー検知装置では、その出力電圧のオフセットを調整するだけであるから、トナー検知装置自体の感度特性を変更することは困難である。このため、従来のトナー検知装置においては、次のような課題がある。
【００２３】
（１）トナー検知装置に対して要求される検知特性が異なる場合には、回路定数等を変更する必要があるため、回路部品を共通化することが難しい。
【００２４】
（２）現像装置を複数有する画像形成装置において、各現像装置に取り付けられたトナー検知装置毎にその検知特性を変えることが難しい。このため、現像装置うちの現像剤の磁性特性が異なる場合には、トナー検知装置相互の出力にずれが生じてしまう。
【００２５】
従って、本発明の目的は、その検知特性の変更が容易な磁性体粉濃度検知装置及びこの検知装置を用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するため、本発明による磁性体粉濃度検知装置は、駆動コイル及び出力コイルを備え、前記駆動コイルに交流信号が印加される差動トランスと、前記出力コイルからのトランス出力信号と前記交流信号との位相差に応じた出力電圧を出力する位相差検出手段とを有し、前記出力電圧に応じて磁性体粉の濃度を検知するための磁性体粉濃度検知装置において、前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第１の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が固定され周波数が可変の第１の交流信号を前記駆動コイルに印加する第１の印加手段と、前記第１の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第１の出力電圧が予め規定された第１の電圧範囲にあると、当該第１の電圧範囲にある第１の出力電圧が得られた周波数を設定周波数とする第１の設定手段と、前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第２の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が可変で周波数が前記設定周波数である第２の交流信号を前記駆動コイルに印加する第２の印加手段と、前記第２の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第２の出力電圧が予め規定された第２の電圧範囲にあると、当該第２の電圧範囲にある第２の出力電圧が得られたデューティー比を設定デューティー比とする第２の設定手段と、前記磁性体粉の濃度を検知する際、前記設定周波数及び前記設定デューティー比を有する交流信号を前記駆動コイルに印加する第３の印加手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、互いに異なる第１及び第２の基準磁性体粉を用いて、差動トランスの駆動コイルに印加する交流信号の周波数及びデューティー比を設定するようにしたので、容易にその検知特性を変更・調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態によるトナー検知装置の一例が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置をその背面側からみた状態を概略的に示す図である。
【図３】図２に示すトナー検知装置についてその構成の一例を示す図である。
【図４】図２に示すトナー検知装置についてその構成の他の例を示す図である。
【図５】図４に示すＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】デューティー比（ＤＵＴＹ）を所定の値として交流信号の周波数を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【図７】周波数を設定周波数として交流信号のデューティー比（ＤＵＴＹ）を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【図８】図４に示すＣＰＵによって実行されるトナー補給制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の磁性体検知装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】図９で説明した平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知特性）を示す図である。
【図１１】図９に示す可変容量ダイオードの容量を変化させた場合の平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知出特性）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態による磁性体粉濃度検知装置の一例について図面を参照して説明する。ここでは、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる磁性体粉濃度検知装置の一つであるトナー検知装置について説明するが、画像形成装置以外の機器においても磁性体粉濃度を検知する必要があれば、同様にして適用することができる。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態によるトナー検知装置の一例が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【００３１】
図１を参照して、図示の画像形成装置は所謂電子写真プロセスを用いて画像形成を行う。図示の例では、複数の画像形成部が並列に配されたカラー画像形成装置が示されている。
【００３２】
画像形成装置は、画像読取部１Ｒ及び画像出力部１Ｐを有している。画像読取部１Ｒは、原稿上の画像を光学的に読み取って得られた電気信号（画像信号）を画像出力部１Ｐに与える。
【００３３】
画像出力部１Ｐは、例えば、４つの画像形成部１０ａ〜１０ｄ、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、クリーニングユニット５０及び７０、及び制御ユニット８０を備えている。
【００３４】
画像形成部１０ａ〜１０ｄは、それぞれ感光ドラム（像担持体）１１ａ〜１１ｄ、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、レーザスキャナユニット（潜像形成手段）１３ａ〜１３ｄ、現像装置（現像手段）１４ａ〜１４ｄ、クリーニング装置１５ａ〜１５ｄ、及び折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを有している。
【００３５】
なお、図示の例では、画像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄは、例えば、ブラック（ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びイエロー（Ｙ）に対応する。
【００３６】
ここで、画像形成部１０ｄに注目すると、感光ドラム１１ｄはその中心において回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。一次帯電器１２ｄは感光ドラム１１ｄの外周面に対向して配置されており、感光ドラム１１ｄの表面を均一に帯電する。そして、レーザスキャナユニット１３ｄは、画像読取部１Ｒから与えられる画像信号（画像データ）に応じて変調されたレーザビームを出力する。このレーザビームは折り返しミラー１６ｄを介して感光ドラム１１ｄに照射される。
【００３７】
これによって、画像信号に応じた静電潜像が感光ドラム１１ｄに形成される。現像装置１４ｄは感光ドラム１１ｄ上の静電潜像を現像剤（トナー）によって可視化してトナー像とする。なお、同様にして、感光ドラム１１ａ〜１１ｃ上にそれぞれトナー像が形成される。
【００３８】
中間転写ユニット３０は中間転写ベルト３１を有している。この中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、及びテンションローラ３４に架設され、駆動ローラ３２の駆動によって図中実線矢印方向に回転駆動される。
【００３９】
中間転写ベルト３１を挟んで感光ドラム１１ａ〜１１ｄに対向して一次転写器３５ａ〜３５ｄが配置され、一次転写位置Ｔｄにおいて一次転写器３５ｄによって感光ドラム１１ｄ上のトナー像が中間転写ベルト３１に転写される（一次転写）。
【００４０】
以下同様にして、一次転写位置Ｔｃ〜Ｔａにおいて、一次転写器３５ｃ〜３５ａによって感光ドラム１１ｃ〜１１ａ上のトナー像が中間転写ベルト３１に順次転写される。これによって、中間転写ベルト３１上にカラートナー像が形成される。
【００４１】
中間転写ベルト３１を挟んでテンションローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置されている。給紙ユニット２０に収納された記録紙Ｐはピックアップローラ２２によってピックアップされ、搬送ローラ２３によって給紙路２４を介してレジストローラ２５に達する。
【００４２】
レジストローラ２５は、中間転写ベルト３１の回転に同期して、記録紙Ｐを二次転写位置Ｔｅに送る。そして、中間転写ベルト３１上のカラートナー像は二次転写ローラ３６によって記録紙Ｐに転写される（二次転写）。
【００４３】
その後、記録紙Ｐは定着ユニット４０に搬送されて、ここで、記録紙Ｐ上の殻トナー像が定着処理される。そして、記録紙Ｐは排出ローラ２８によって排出トレイ２９に排出される。
【００４４】
なお、感光ドラム１１ａ〜１１ｄに残留したトナーはクリーニング装置１５ａ〜１５ｄによって除去される。また、中間転写ベルト３１に残留したトナーはクリーニングユニット５０によって除去される。
【００４５】
後述するように、トナー検知装置（以下、磁気的検知装置とも呼ぶ）は、トナー検知部及び制御基板を有し、制御基板は、例えば、制御ユニット８０に収納されている。トナー検知部は現像装置１４ａ〜１４ｄの各々に対応して設けられ、現像装置１４ａ〜１４ｄ中のトナー（現像剤）濃度を検出する。そして、トナー検知部は、制御基板に対してトナー濃度検出信号を送信する。
【００４６】
制御基板はトナー濃度検出信号に応じてトナー補給装置（図示せず）に駆動信号を送る。これによって、トナー補給装置が駆動して、現像装置１４ａ〜１４ｄにトナーの補給が行われて、現像装置１４ａ〜１４ｄにおけるトナー濃度が制御される。
【００４７】
図２は、図１に示す画像形成装置をその背面側からみた状態を概略的に示す図である。
【００４８】
図２において、制御ユニット８０に備えられた制御基板５０８は画像形成装置の背面側に取り付けられており、トナー検知部５００ａ〜５００ｄに配線５１４で接続されている。トナー検知部５００ａ〜５００ｄはそれぞれ現像装置１４ａ〜１４ｄに対応しており、例えば、現像剤が攪拌搬送される下流側等の所定の位置に配置されている。
【００４９】
図３は、図２に示すトナー検知装置についてその構成の一例を示す図である。また、図４は、図２に示すトナー検知装置についてその構成の他の例を示す図である。
【００５０】
図３を参照して、トナー検知部５５０ａ〜５５０ｄの構成は同一であるので、ここではトナー検知部５５０ａに注目して説明を行う。トナー検知部５５０ａは、差動トランス５０１を備えている。この差動トランス５０１は出力コイルと駆動コイル５０５及び５０６とを有し、駆動コイル５０５及び５０６が差動結線されている。
【００５１】
図示のように、出力コイル５０７及び駆動コイル５０５には、位相制御部（位相制御手段）５０２が接続され、さらに、出力コイル５０７は増幅部５０３を介して位相差検出部５０４に接続されている。そして、位相差検出部５０４は駆動コイル５０５に接続されるとともに、制御基板５０８に接続されている。また、位相制御部５０２はクロック（ＣＬＫ）平滑部５１３（変換手段）を介して制御基板５０８に接続されている。
【００５２】
図示の例では、制御基板５０８は、信号送信部５０９、信号受信部５１０、記憶部５１１、及びＣＰＵ５１２を有している。
【００５３】
駆動コイル５０５及び５０６には、信号送信部５０９から所定の電気特性を有する交流信号Ｅｉｎ（ＣＬＫ）が与えられて、この交流信号Ｅｉｎによって駆動コイル５０５及び５０６が駆動する。交流信号ＥｉｎはＣＬＫ平滑部５１３で平滑されて直流信号とされる。そして、この直流信号は制御信号Ｅｃｎｔとして位相制御部５０２に与えられる。
【００５４】
位相制御部５０２は制御信号に応じて位相制御を行って、出力コイル５０７からの出力（トランス出力信号）の位相特性を制御する。つまり、位相制御部５０２は増幅部５０３で増幅した結果得られる出力検出信号Ｅｏｕｔを制御することになる。
【００５５】
信号送信部５０９から出力される交流信号は、後述するように、その周波数とデューティー比（ＤＵＴＹ）とを変化させることができる。そして、ＤＵＴＹを変化させることによって、ＣＬＫ平滑部５１３で平滑された制御信号Ｅｃｎｔが変化する。位相差検出部５０４は、交流信号Ｅｉｎと出力検出信号Ｅｏｕｔとの位相差を検出し、当該位相差に応じた電圧値を有する位相差検出信号Ｅｄｅｔを出力する。
【００５６】
上記の位相差検出信号Ｅｄｅｔは信号受信部５１０を介してＣＰＵ５１２に与えられる。ＣＰＵ５１２は記憶部５１１に格納された制御パラメータと位相差検出信号Ｅｄｅｔとに基づいて、信号送信部５０９から出力される交流信号Ｅｉｎを制御する。
【００５７】
図１０で説明したように、位相差検出Ｅｄｅｔは、磁性体成分を含むトナーの濃度に応じてその電圧値が変化するから、当該電圧値に応じてトナー濃度、つまり、磁性体の嵩密度を検出することができる。
【００５８】
なお、図４に示すように、位相差検出部５０４は、制御基板５０８に配置するようにしてもよい。
【００５９】
図５は、図３に示すＣＰＵ５１２の動作を説明するためのフローチャートである。
【００６０】
図３及び図５を参照して、ＣＰＵ５１２は交流信号Ｅｉｎの周波数及びＤＵＴＹを決定する。まず、基準となる対象物Ａ（つまり、磁性体成分を含むトナー：第１の基準磁性体粉）が現像装置に設定される（ステップＳ１）。つまり、予め定められた濃度及び量のトナーが現像装置内に収納される。そして、現像装置内のトナー濃度をトナー検知装置によって検出する。
【００６１】
ここでは、ＣＰＵ５１２は信号送信部５０９から予め設定された周波数でかつＤＵＴＹ＝Ｄ０（ＤＵＴＹは固定である）の第１の交流信号Ｅｉｎを出力する（ステップＳ２：第１の印加手段）。これによって、位相差検出部５０４で出力検出信号Ｅｏｕｔと交流信号Ｅｉｎとの位相差が検出されて、第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔとして信号受信部５１０で受信される。ＣＰＵ５１２は第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す電圧値（第１の出力電圧）が予め設定された電圧範囲α（第１の電圧範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６２】
図６は、デューティー比（ＤＵＴＹ）を所定の値（Ｄ１）として交流信号Ｅｉｎの周波数を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【００６３】
図６に示すように、出力電圧は磁性体濃度が高くなるにつれて減少するが、交流信号の周波数が高くなると（ｆ２＞ｆ１＞ｆ０）、傾きが急となる（つまり、減少率が大きくなる）。いま、磁性体濃度と出力電圧との関係を正しく規定する周波数の直線を符号ｆ１で表す。そして、当該直線ｆ１で規定される磁性体濃度と出力電圧との関係において許容される誤差の範囲を表す電圧範囲をαとする。なお、直線ｆ１で示す出力電圧の電圧範囲αは記憶部５１１に予め記憶されている。
【００６４】
第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す電圧値が電圧範囲αにないと（ステップＳ３において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２は直線ｆ１で規定する電圧値と出力電圧値との差に基づいて第１の交流信号Ｅｉｎの周波数を変更する（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ５１２はステップＳ３の処理に戻って、再度判定を行う（つまり、周波数は可変である）。
【００６５】
ステップＳ３の判定処理では、出力電圧値が電圧範囲αの下限値よりも小さければ、ＣＰＵ５１２は第１の交流信号Ｅｉｎの周波数を増加することになる。一方、出力電圧値が電圧範囲αの上限値よりも大きければ、ＣＰＵ５１２は第１の交流信号Ｅｉｎの周波数を低減することになる。
【００６６】
第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が電圧範囲αにあると（ステップＳ３において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２は当該出力電圧値を得た周波数を設定周波数とする（例えば、図６に示す周波数ｆ１が設定周波数となる：第１の設定手段）。
【００６７】
続いて、基準となる対象物Ｂ（つまり、磁性体成分を含むトナー：第２の基準磁性体粉）が現像装置に設定される（ステップＳ５）。ここで、対象物Ｂは対象物Ａとは異なる特性の磁性体成分を含むトナーである。
【００６８】
ここでは、ＣＰＵ５１２は信号送信部５０９から設定周波数ｆ１でかつ予め設定されたＤＵＴＹ（例えば、ＤＵＴＹ＝Ｄ１）の第２の交流信号Ｅｉｎを出力する（第２の印加手段）。
【００６９】
これによって、位相差検出部（位相差検出手段）５０４で出力検出信号Ｅｏｕｔと第２の交流信号Ｅｉｎとの位相差が検出されて、第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔとして信号受信部５１０で受信される。ＣＰＵ５１２は第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値（第２の出力電圧）が予め設定された電圧範囲β（第２の電圧範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００７０】
図７は、周波数を設定周波数として交流信号Ｅｉｎのデューティー比（ＤＵＴＹ）を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【００７１】
図７に示すように、出力電圧は磁性体濃度が高くなるにつれて減少するが、交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹが高くなると（ｃ２＞ｃ１＞ｃ０）、傾きが急となる（つまり、減少率が大きくなる）。
【００７２】
いま、磁性体濃度と出力電圧との関係を正しく規定するＤＵＴＹの直線を符号ｃ１で表す。そして、当該直線ｃ１で規定される磁性体濃度と出力電圧との関係において許容される誤差の範囲を表す電圧範囲をβとする。なお、直線ｃ１で示す出力電圧の電圧範囲βは記憶部５１１に予め記憶されている。
【００７３】
第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が電圧範囲βにないと（ステップＳ６において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２は直線ｃ１で規定する電圧値と出力電圧値との差に基づいて第１の交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹを変更する（ステップＳ７）。そして、ＣＰＵ５１２はステップＳ６の処理に戻って、再度判定を行う。
【００７４】
ステップＳ６の判定処理では、出力電圧値が電圧範囲βの下限値よりも小さければ、ＣＰＵ５１２は第２の交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹを低減することになる。一方、出力電圧値が電圧範囲βの上限値よりも大きければ、ＣＰＵ５１２は第２の交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹを増加することになる。
【００７５】
第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が電圧範囲βにあると（ステップＳ６において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２は当該出力電圧値を得たＤＵＴＹを設定ＤＵＴＹ（設定デューティー比）とする（例えば、図７に示すＤＵＴＹ＝ｃ１が設定ＤＵＴＹとなる：第２の設定手段）。
【００７６】
次に、再度、基準となる対象物Ａが現像装置に設定される（ステップＳ８）。そして、ＣＰＵ５１２は、信号送信部５０９から設定周波数＝ｆ１でかつ設定ＤＵＴＹ＝ｃ１である第３の交流信号Ｅｉｎを出力する。これによって、位相差検出部５０４で出力検出信号Ｅｏｕｔと第３の交流信号Ｅｉｎとの位相差が検出されて、第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔとして信号受信部５１０で受信される。ＣＰＵ５１２は第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が予め設定された電圧範囲αにあるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００７７】
第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が予め設定された電圧範囲αにないと（ステップＳ９において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２はステップＳ３の処理に戻って最初から周波数及びＤＵＴＹの設定をやり直す。一方、第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が予め設定された電圧範囲αにあると（ステップＳ９において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２は設定周波数＝ｆ１、設定周波数ｃ２を記憶部５１１に格納して処理を終了する。
【００７８】
このようにして、設定周波数及び設定ＤＵＴＹが決定された後、図１に示す画像形成装置において画像形成を行う際にトナー補給制御が行われることになる。
【００７９】
図８は、図４に示すＣＰＵ５１２によって実行されるトナー補給制御を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
図１、図３、及び図８を参照して、画像形成が開始されると、ＣＰＵ５１２は、設定周波数で設定ＤＵＴＹの交流信号を信号送信部５０９から出力する（第３の印加手段）。そして、ＣＰＵ５１２は信号受信部５１０を介して位相差検出部５０４から位相差検出信号を受信する（ステップＳ９０１）。
【００８１】
続いて、ＣＰＵ５１２は位相差検出信号が示す出力電圧値が所定の電圧値（所定値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ９０２）。位相差検出信号が示す出力電圧値が所定の電圧値未満であると（ステップＳ９０２において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２はトナー濃度が不足しているとする。そして、ＣＰＵ５１２は出力電圧値と所定の電圧値との差に応じた駆動信号をトナー補給装置（図示せず）に送る（ステップＳ９０３：トナー補給制御手段）。
【００８２】
これによって、トナー補給装置は駆動信号に応じた駆動量だけ駆動して、現像装置にトナーを補給する。ステップＳ９０３の処理の後、ＣＰＵ５１２はステップＳ９０１の処理に戻って、位相差検出信号を受信し、再度ステップＳ９０２の処理を行う。
【００８３】
位相差検出信号が示す出力電圧値が所定の電圧値以上であると（ステップＳ９０２において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２はトナー濃度が不足していないとする。そして、ＣＰＵ５１２はステップＳ９０１に戻って処理を続行する。なお、画像形成装置における画像形成が終了すると、ＣＰＵ５１２はトナー補給制御を停止する。
【００８４】
なお、トナー補給装置は現像装置１４ａ〜１４ｄの各々に対して、トナーを供給する装置であり、ＣＰＵ５１２からの駆動信号に応じた量のトナーを現像装置１４ａ〜１４ｄに供給する。
【００８５】
上述の実施の形態では、現像装置１４ａ〜１４ｄの各々にトナー検知装置が設けられている。そして、各トナー検知装置は交流信号によって互いに独立して駆動される。この際、トナー検知装置毎に予め設定したい検知特性を予め決定しておき、図５で説明した処理に基づいて交流信号の周波数及びＤＵＴＹを設定する。これによって、測定対象であるトナーの磁性特性が異なる場合であっても、トナー検知装置の出力特性を統一することができる結果、トナー補給制御を同様に行うことができる。
【００８６】
このように、上述の実施の形態によれば、同一の回路構成によって異なる検知特性を有するトナー検知装置を提供できる。この結果、複数の現像装置を備える画像形成装置であっても、トナー検知装置の回路構成を共通化することができることになる。そして、トナー検知装置の共通化によって配線を容易に行うことができる結果、コストダウンを図ることが可能となる。
【００８７】
さらに、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、測定対象である現像剤の磁性特性が異なる場合であっても、トナー検知装置の検知特性の設定を個別に行うことができる結果、その出力特性を統一することができる。これによって、トナー検知装置毎の出力特性のばらつきを低減することができ、正確に現像剤補給を行うことができる。
【符号の説明】
【００８８】
５０１ 差動トランス
５０２ 位相制御部
５０３ 増幅部
５０４ 位相差検出部
５０５，５０６ 駆動コイル
５０７ 出力コイル
５１２ ＣＰＵ
５１３ ＣＬＫ平滑部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体粉の濃度を検知する磁性体粉濃度検知装置及びこの検知装置を用いた画像形成装置に関し、特に、磁性体成分を含むトナーの濃度を検出するトナー濃度検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、現像剤として磁性体粉（磁性体成分を含むトナー）を含む現像剤を用いて画像形成を行うようにしたものがある。この種の画像形成装置においては、現像剤のトナー残量又はトナー濃度を検知するための磁性体粉濃度検知装置（以下、トナー検知装置と呼ぶ）が備えられている。
【０００３】
このトナー検知装置において、差動トランスを用いたものが知られており、差動トランスを用いたトナー検知装置は、その内部に発振回路を備えている。そして、発振回路の駆動周波数を固定して現像剤の残量・濃度等を検知している。ところが、駆動周波数が固定であるため、その検知特性を変化させることが難しいという問題点がある。
【０００４】
このような問題点を解決するための手法の一つとして、トナー検知装置内に、トナー検知信号の位相を調整可能な回路機構を配置したものがある。そして、当該回路機構に外部から電圧レベルが可変な電気信号を入力して、検知特性を調整するようにしている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００５】
図９は、従来のトナー検知装置の構成を概略的に示す図である。
【０００６】
図９を参照すると、トナー検知装置は、差動結線されたトランス（差動トランス）１００を有しており、この差動トランス１００は駆動部１０９によって駆動される。さらに、トナー検知装置は、位相差検出部１１０、可変容量ダイオード１０７、及び制御回路１１２を有している。
【０００７】
差動トランス１００には駆動コイル１０１と２つの出力コイル１０２及び１０３とが備えられ、出力コイル１０２及び１０３を差動結線して、トナー濃度に応じた差動出力電圧Ｅｏを得る。図中符号Ｐは現像剤を表しており、この現像剤中のトナー濃度に応じて差動出力電圧Ｅｏが変化する。
【０００８】
図示の例では、駆動部１０９には、直列に接続されたコンデンサ１０４及び１０５が並列的に接続され、コンデンサ１０４及び１０５は駆動コイル１０１に接続されている。そして、駆動部１０９、コンデンサ１０４及び１０５、及び駆動コイル１０１によって所謂コルピッツ型発振回路が構成される。
【０００９】
コルピッツ型発振回路は発振周波数に応じた基準信号によって差動トランス１００を駆動する。位相差検出部１１０は、差動トランス１００の出力コイル１０２及び１０３から出力される差動出力電圧Ｅｏと、駆動部１０９から与えられる基準信号Ｅｄとの位相を比較する。そして、位相差検出部１１０はその位相差に応じた位相差検出信号Ｖｏを得る。
【００１０】
図９には示されていないが、位相差トナー検出信号Ｖｏが出力される出力端に位相差検出信号Ｖｏを平滑化する平滑化回路を接続すると、トナーの磁性体成分の濃度に応じて、平滑化回路の出力電圧が変化する特性を得ることができる。
【００１１】
図１０は、図９で説明した平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知特性）を示す図である。
【００１２】
図１０に示すように、平滑化回路の出力電圧は磁性体濃度が増加するにつれて線形的に減少する。
【００１３】
ここで、磁性体濃度の検知特性を可変とするため、差動トランス１００において駆動コイル１０１と出力コイル１０２及び１０３との間に、前述のように、可変容量ダイオード１０７が配置される。
【００１４】
図示の例では、制御回路１１２はフィルタ回路１１４及び比較回路１１３を有しており、フィルタ回路１１４に位相差検出信号Ｖｏが与えられる。そして、フィルタ回路１１４は位相差検出信号Ｖｏに含まれる周波数成分のうち所定の低周波信号成分を通過させる低域通過フィルタ特性を有している。
【００１５】
比較回路１１３は、フィルタ回路１１４から出力されたフィルタ信号と基準電圧Ｖｂ１とを比較して得られた比較結果信号（印加電圧Ｖｃｎｔ）を可変容量ダイオード４に印加する。
【００１６】
これによって、可変容量ダイオード１０７の容量は印加電圧Ｖｃｎｔに応じて調整されることになる。この結果、駆動コイル１０１と出力コイル１０２及び１０３との間の位相差を変化させることができる。
【００１７】
このようにして、可変容量ダイオード１０７による位相差の調整によって、差動出力電圧Ｅｏが調整されて、最終的に位相差検出信号Ｖｏが調整されることになる。つまり、検知特性を可変としている。
【００１８】
図１１は、図９に示す可変容量ダイオード１０７の容量を変化させた場合の平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知特性）を示す図である。
【００１９】
図１１に示すように、可変容量ダイオード１０７に印加する印加電圧Ｖｃｎｔを変化させると（増減すると）、検出特性は実線で示す関係から、破線で示す関係に変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平９−１７８７０７号公報
【特許文献２】特開平６−２８９７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、トナー検知装置においては、その組立及び製造に起因して不可避的に差動トランス個々の特性が相違してしまい、この特性の相違によって検知特性が変動してしまう。このよう検知特性の変動を防止するため、つまり、検知特性を調整するため、図９に示すようにトナー検知装置が構成される。
【００２２】
しかしながら、図９に示すトナー検知装置では、その出力電圧のオフセットを調整するだけであるから、トナー検知装置自体の感度特性を変更することは困難である。このため、従来のトナー検知装置においては、次のような課題がある。
【００２３】
（１）トナー検知装置に対して要求される検知特性が異なる場合には、回路定数等を変更する必要があるため、回路部品を共通化することが難しい。
【００２４】
（２）現像装置を複数有する画像形成装置において、各現像装置に取り付けられたトナー検知装置毎にその検知特性を変えることが難しい。このため、現像装置うちの現像剤の磁性特性が異なる場合には、トナー検知装置相互の出力にずれが生じてしまう。
【００２５】
従って、本発明の目的は、その検知特性の変更が容易な磁性体粉濃度検知装置及びこの検知装置を用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するため、本発明による磁性体粉濃度検知装置は、駆動コイル及び出力コイルを備え、前記駆動コイルに交流信号が印加される差動トランスと、前記出力コイルからのトランス出力信号と前記交流信号との位相差に応じた出力電圧を出力する位相差検出手段とを有し、前記出力電圧に応じて磁性体粉の濃度を検知するための磁性体粉濃度検知装置において、前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第１の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が固定され周波数が可変の第１の交流信号を前記駆動コイルに印加する第１の印加手段と、前記第１の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第１の出力電圧が予め規定された第１の電圧範囲にあると、当該第１の電圧範囲にある第１の出力電圧が得られた周波数を設定周波数とする第１の設定手段と、前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第２の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が可変で周波数が前記設定周波数である第２の交流信号を前記駆動コイルに印加する第２の印加手段と、前記第２の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第２の出力電圧が予め規定された第２の電圧範囲にあると、当該第２の電圧範囲にある第２の出力電圧が得られたデューティー比を設定デューティー比とする第２の設定手段と、前記磁性体粉の濃度を検知する際、前記設定周波数及び前記設定デューティー比を有する交流信号を前記駆動コイルに印加する第３の印加手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、互いに異なる第１及び第２の基準磁性体粉を用いて、差動トランスの駆動コイルに印加する交流信号の周波数及びデューティー比を設定するようにしたので、容易にその検知特性を変更・調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態によるトナー検知装置の一例が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置をその背面側からみた状態を概略的に示す図である。
【図３】図２に示すトナー検知装置についてその構成の一例を示す図である。
【図４】図２に示すトナー検知装置についてその構成の他の例を示す図である。
【図５】図４に示すＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】デューティー比（ＤＵＴＹ）を所定の値として交流信号の周波数を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【図７】周波数を設定周波数として交流信号のデューティー比（ＤＵＴＹ）を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【図８】図４に示すＣＰＵによって実行されるトナー補給制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の磁性体検知装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】図９で説明した平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知特性）を示す図である。
【図１１】図９に示す可変容量ダイオードの容量を変化させた場合の平滑化回路の出力電圧と磁性体濃度との関係（検知出特性）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態による磁性体粉濃度検知装置の一例について図面を参照して説明する。ここでは、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる磁性体粉濃度検知装置の一つであるトナー検知装置について説明するが、画像形成装置以外の機器においても磁性体粉濃度を検知する必要があれば、同様にして適用することができる。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態によるトナー検知装置の一例が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【００３１】
図１を参照して、図示の画像形成装置は所謂電子写真プロセスを用いて画像形成を行う。図示の例では、複数の画像形成部が並列に配されたカラー画像形成装置が示されている。
【００３２】
画像形成装置は、画像読取部１Ｒ及び画像出力部１Ｐを有している。画像読取部１Ｒは、原稿上の画像を光学的に読み取って得られた電気信号（画像信号）を画像出力部１Ｐに与える。
【００３３】
画像出力部１Ｐは、例えば、４つの画像形成部１０ａ〜１０ｄ、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、クリーニングユニット５０及び７０、及び制御ユニット８０を備えている。
【００３４】
画像形成部１０ａ〜１０ｄは、それぞれ感光ドラム（像担持体）１１ａ〜１１ｄ、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、レーザスキャナユニット（潜像形成手段）１３ａ〜１３ｄ、現像装置（現像手段）１４ａ〜１４ｄ、クリーニング装置１５ａ〜１５ｄ、及び折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを有している。
【００３５】
なお、図示の例では、画像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄは、例えば、ブラック（ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びイエロー（Ｙ）に対応する。
【００３６】
ここで、画像形成部１０ｄに注目すると、感光ドラム１１ｄはその中心において回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。一次帯電器１２ｄは感光ドラム１１ｄの外周面に対向して配置されており、感光ドラム１１ｄの表面を均一に帯電する。そして、レーザスキャナユニット１３ｄは、画像読取部１Ｒから与えられる画像信号（画像データ）に応じて変調されたレーザビームを出力する。このレーザビームは折り返しミラー１６ｄを介して感光ドラム１１ｄに照射される。
【００３７】
これによって、画像信号に応じた静電潜像が感光ドラム１１ｄに形成される。現像装置１４ｄは感光ドラム１１ｄ上の静電潜像を現像剤（トナー）によって可視化してトナー像とする。なお、同様にして、感光ドラム１１ａ〜１１ｃ上にそれぞれトナー像が形成される。
【００３８】
中間転写ユニット３０は中間転写ベルト３１を有している。この中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、及びテンションローラ３４に架設され、駆動ローラ３２の駆動によって図中実線矢印方向に回転駆動される。
【００３９】
中間転写ベルト３１を挟んで感光ドラム１１ａ〜１１ｄに対向して一次転写器３５ａ〜３５ｄが配置され、一次転写位置Ｔｄにおいて一次転写器３５ｄによって感光ドラム１１ｄ上のトナー像が中間転写ベルト３１に転写される（一次転写）。
【００４０】
以下同様にして、一次転写位置Ｔｃ〜Ｔａにおいて、一次転写器３５ｃ〜３５ａによって感光ドラム１１ｃ〜１１ａ上のトナー像が中間転写ベルト３１に順次転写される。これによって、中間転写ベルト３１上にカラートナー像が形成される。
【００４１】
中間転写ベルト３１を挟んでテンションローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置されている。給紙ユニット２０に収納された記録紙Ｐはピックアップローラ２２によってピックアップされ、搬送ローラ２３によって給紙路２４を介してレジストローラ２５に達する。
【００４２】
レジストローラ２５は、中間転写ベルト３１の回転に同期して、記録紙Ｐを二次転写位置Ｔｅに送る。そして、中間転写ベルト３１上のカラートナー像は二次転写ローラ３６によって記録紙Ｐに転写される（二次転写）。
【００４３】
その後、記録紙Ｐは定着ユニット４０に搬送されて、ここで、記録紙Ｐ上の殻トナー像が定着処理される。そして、記録紙Ｐは排出ローラ２８によって排出トレイ２９に排出される。
【００４４】
なお、感光ドラム１１ａ〜１１ｄに残留したトナーはクリーニング装置１５ａ〜１５ｄによって除去される。また、中間転写ベルト３１に残留したトナーはクリーニングユニット５０によって除去される。
【００４５】
後述するように、トナー検知装置（以下、磁気的検知装置とも呼ぶ）は、トナー検知部及び制御基板を有し、制御基板は、例えば、制御ユニット８０に収納されている。トナー検知部は現像装置１４ａ〜１４ｄの各々に対応して設けられ、現像装置１４ａ〜１４ｄ中のトナー（現像剤）濃度を検出する。そして、トナー検知部は、制御基板に対してトナー濃度検出信号を送信する。
【００４６】
制御基板はトナー濃度検出信号に応じてトナー補給装置（図示せず）に駆動信号を送る。これによって、トナー補給装置が駆動して、現像装置１４ａ〜１４ｄにトナーの補給が行われて、現像装置１４ａ〜１４ｄにおけるトナー濃度が制御される。
【００４７】
図２は、図１に示す画像形成装置をその背面側からみた状態を概略的に示す図である。
【００４８】
図２において、制御ユニット８０に備えられた制御基板５０８は画像形成装置の背面側に取り付けられており、トナー検知部５００ａ〜５００ｄに配線５１４で接続されている。トナー検知部５００ａ〜５００ｄはそれぞれ現像装置１４ａ〜１４ｄに対応しており、例えば、現像剤が攪拌搬送される下流側等の所定の位置に配置されている。
【００４９】
図３は、図２に示すトナー検知装置についてその構成の一例を示す図である。また、図４は、図２に示すトナー検知装置についてその構成の他の例を示す図である。
【００５０】
図３を参照して、トナー検知部５５０ａ〜５５０ｄの構成は同一であるので、ここではトナー検知部５５０ａに注目して説明を行う。トナー検知部５５０ａは、差動トランス５０１を備えている。この差動トランス５０１は出力コイルと駆動コイル５０５及び５０６とを有し、駆動コイル５０５及び５０６が差動結線されている。
【００５１】
図示のように、出力コイル５０７及び駆動コイル５０５には、位相制御部（位相制御手段）５０２が接続され、さらに、出力コイル５０７は増幅部５０３を介して位相差検出部５０４に接続されている。そして、位相差検出部５０４は駆動コイル５０５に接続されるとともに、制御基板５０８に接続されている。また、位相制御部５０２はクロック（ＣＬＫ）平滑部５１３（変換手段）を介して制御基板５０８に接続されている。
【００５２】
図示の例では、制御基板５０８は、信号送信部５０９、信号受信部５１０、記憶部５１１、及びＣＰＵ５１２を有している。
【００５３】
駆動コイル５０５及び５０６には、信号送信部５０９から所定の電気特性を有する交流信号Ｅｉｎ（ＣＬＫ）が与えられて、この交流信号Ｅｉｎによって駆動コイル５０５及び５０６が駆動する。交流信号ＥｉｎはＣＬＫ平滑部５１３で平滑されて直流信号とされる。そして、この直流信号は制御信号Ｅｃｎｔとして位相制御部５０２に与えられる。
【００５４】
位相制御部５０２は制御信号に応じて位相制御を行って、出力コイル５０７からの出力（トランス出力信号）の位相特性を制御する。つまり、位相制御部５０２は増幅部５０３で増幅した結果得られる出力検出信号Ｅｏｕｔを制御することになる。
【００５５】
信号送信部５０９から出力される交流信号は、後述するように、その周波数とデューティー比（ＤＵＴＹ）とを変化させることができる。そして、ＤＵＴＹを変化させることによって、ＣＬＫ平滑部５１３で平滑された制御信号Ｅｃｎｔが変化する。位相差検出部５０４は、交流信号Ｅｉｎと出力検出信号Ｅｏｕｔとの位相差を検出し、当該位相差に応じた電圧値を有する位相差検出信号Ｅｄｅｔを出力する。
【００５６】
上記の位相差検出信号Ｅｄｅｔは信号受信部５１０を介してＣＰＵ５１２に与えられる。ＣＰＵ５１２は記憶部５１１に格納された制御パラメータと位相差検出信号Ｅｄｅｔとに基づいて、信号送信部５０９から出力される交流信号Ｅｉｎを制御する。
【００５７】
図１０で説明したように、位相差検出Ｅｄｅｔは、磁性体成分を含むトナーの濃度に応じてその電圧値が変化するから、当該電圧値に応じてトナー濃度、つまり、磁性体の嵩密度を検出することができる。
【００５８】
なお、図４に示すように、位相差検出部５０４は、制御基板５０８に配置するようにしてもよい。
【００５９】
図５は、図３に示すＣＰＵ５１２の動作を説明するためのフローチャートである。
【００６０】
図３及び図５を参照して、ＣＰＵ５１２は交流信号Ｅｉｎの周波数及びＤＵＴＹを決定する。まず、基準となる対象物Ａ（つまり、磁性体成分を含むトナー：第１の基準磁性体粉）が現像装置に設定される（ステップＳ１）。つまり、予め定められた濃度及び量のトナーが現像装置内に収納される。そして、現像装置内のトナー濃度をトナー検知装置によって検出する。
【００６１】
ここでは、ＣＰＵ５１２は信号送信部５０９から予め設定された周波数でかつＤＵＴＹ＝Ｄ０（ＤＵＴＹは固定である）の第１の交流信号Ｅｉｎを出力する（ステップＳ２：第１の印加手段）。これによって、位相差検出部５０４で出力検出信号Ｅｏｕｔと交流信号Ｅｉｎとの位相差が検出されて、第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔとして信号受信部５１０で受信される。ＣＰＵ５１２は第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す電圧値（第１の出力電圧）が予め設定された電圧範囲α（第１の電圧範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６２】
図６は、デューティー比（ＤＵＴＹ）を所定の値（Ｄ１）として交流信号Ｅｉｎの周波数を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【００６３】
図６に示すように、出力電圧は磁性体濃度が高くなるにつれて減少するが、交流信号の周波数が高くなると（ｆ２＞ｆ１＞ｆ０）、傾きが急となる（つまり、減少率が大きくなる）。いま、磁性体濃度と出力電圧との関係を正しく規定する周波数の直線を符号ｆ１で表す。そして、当該直線ｆ１で規定される磁性体濃度と出力電圧との関係において許容される誤差の範囲を表す電圧範囲をαとする。なお、直線ｆ１で示す出力電圧の電圧範囲αは記憶部５１１に予め記憶されている。
【００６４】
第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す電圧値が電圧範囲αにないと（ステップＳ３において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２は直線ｆ１で規定する電圧値と出力電圧値との差に基づいて第１の交流信号Ｅｉｎの周波数を変更する（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ５１２はステップＳ３の処理に戻って、再度判定を行う（つまり、周波数は可変である）。
【００６５】
ステップＳ３の判定処理では、出力電圧値が電圧範囲αの下限値よりも小さければ、ＣＰＵ５１２は第１の交流信号Ｅｉｎの周波数を増加することになる。一方、出力電圧値が電圧範囲αの上限値よりも大きければ、ＣＰＵ５１２は第１の交流信号Ｅｉｎの周波数を低減することになる。
【００６６】
第１の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が電圧範囲αにあると（ステップＳ３において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２は当該出力電圧値を得た周波数を設定周波数とする（例えば、図６に示す周波数ｆ１が設定周波数となる：第１の設定手段）。
【００６７】
続いて、基準となる対象物Ｂ（つまり、磁性体成分を含むトナー：第２の基準磁性体粉）が現像装置に設定される（ステップＳ５）。ここで、対象物Ｂは対象物Ａとは異なる特性の磁性体成分を含むトナーである。
【００６８】
ここでは、ＣＰＵ５１２は信号送信部５０９から設定周波数ｆ１でかつ予め設定されたＤＵＴＹ（例えば、ＤＵＴＹ＝Ｄ１）の第２の交流信号Ｅｉｎを出力する（第２の印加手段）。
【００６９】
これによって、位相差検出部（位相差検出手段）５０４で出力検出信号Ｅｏｕｔと第２の交流信号Ｅｉｎとの位相差が検出されて、第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔとして信号受信部５１０で受信される。ＣＰＵ５１２は第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値（第２の出力電圧）が予め設定された電圧範囲β（第２の電圧範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００７０】
図７は、周波数を設定周波数として交流信号Ｅｉｎのデューティー比（ＤＵＴＹ）を変化させた際の位相差検出信号の電圧値（出力電圧）と磁性体濃度（トナー濃度）との関係を示す図である。
【００７１】
図７に示すように、出力電圧は磁性体濃度が高くなるにつれて減少するが、交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹが高くなると（ｃ２＞ｃ１＞ｃ０）、傾きが急となる（つまり、減少率が大きくなる）。
【００７２】
いま、磁性体濃度と出力電圧との関係を正しく規定するＤＵＴＹの直線を符号ｃ１で表す。そして、当該直線ｃ１で規定される磁性体濃度と出力電圧との関係において許容される誤差の範囲を表す電圧範囲をβとする。なお、直線ｃ１で示す出力電圧の電圧範囲βは記憶部５１１に予め記憶されている。
【００７３】
第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が電圧範囲βにないと（ステップＳ６において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２は直線ｃ１で規定する電圧値と出力電圧値との差に基づいて第１の交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹを変更する（ステップＳ７）。そして、ＣＰＵ５１２はステップＳ６の処理に戻って、再度判定を行う。
【００７４】
ステップＳ６の判定処理では、出力電圧値が電圧範囲βの下限値よりも小さければ、ＣＰＵ５１２は第２の交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹを低減することになる。一方、出力電圧値が電圧範囲βの上限値よりも大きければ、ＣＰＵ５１２は第２の交流信号ＥｉｎのＤＵＴＹを増加することになる。
【００７５】
第２の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が電圧範囲βにあると（ステップＳ６において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２は当該出力電圧値を得たＤＵＴＹを設定ＤＵＴＹ（設定デューティー比）とする（例えば、図７に示すＤＵＴＹ＝ｃ１が設定ＤＵＴＹとなる：第２の設定手段）。
【００７６】
次に、再度、基準となる対象物Ａが現像装置に設定される（ステップＳ８）。そして、ＣＰＵ５１２は、信号送信部５０９から設定周波数＝ｆ１でかつ設定ＤＵＴＹ＝ｃ１である第３の交流信号Ｅｉｎを出力する。これによって、位相差検出部５０４で出力検出信号Ｅｏｕｔと第３の交流信号Ｅｉｎとの位相差が検出されて、第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔとして信号受信部５１０で受信される。ＣＰＵ５１２は第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が予め設定された電圧範囲αにあるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００７７】
第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が予め設定された電圧範囲αにないと（ステップＳ９において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２はステップＳ３の処理に戻って最初から周波数及びＤＵＴＹの設定をやり直す。一方、第３の位相差検出信号Ｅｄｅｔが示す出力電圧値が予め設定された電圧範囲αにあると（ステップＳ９において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２は設定周波数＝ｆ１、設定周波数ｃ２を記憶部５１１に格納して処理を終了する。
【００７８】
このようにして、設定周波数及び設定ＤＵＴＹが決定された後、図１に示す画像形成装置において画像形成を行う際にトナー補給制御が行われることになる。
【００７９】
図８は、図４に示すＣＰＵ５１２によって実行されるトナー補給制御を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
図１、図３、及び図８を参照して、画像形成が開始されると、ＣＰＵ５１２は、設定周波数で設定ＤＵＴＹの交流信号を信号送信部５０９から出力する（第３の印加手段）。そして、ＣＰＵ５１２は信号受信部５１０を介して位相差検出部５０４から位相差検出信号を受信する（ステップＳ９０１）。
【００８１】
続いて、ＣＰＵ５１２は位相差検出信号が示す出力電圧値が所定の電圧値（所定値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ９０２）。位相差検出信号が示す出力電圧値が所定の電圧値未満であると（ステップＳ９０２において、ＮＯ）、ＣＰＵ５１２はトナー濃度が不足しているとする。そして、ＣＰＵ５１２は出力電圧値と所定の電圧値との差に応じた駆動信号をトナー補給装置（図示せず）に送る（ステップＳ９０３：トナー補給制御手段）。
【００８２】
これによって、トナー補給装置は駆動信号に応じた駆動量だけ駆動して、現像装置にトナーを補給する。ステップＳ９０３の処理の後、ＣＰＵ５１２はステップＳ９０１の処理に戻って、位相差検出信号を受信し、再度ステップＳ９０２の処理を行う。
【００８３】
位相差検出信号が示す出力電圧値が所定の電圧値以上であると（ステップＳ９０２において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１２はトナー濃度が不足していないとする。そして、ＣＰＵ５１２はステップＳ９０１に戻って処理を続行する。なお、画像形成装置における画像形成が終了すると、ＣＰＵ５１２はトナー補給制御を停止する。
【００８４】
なお、トナー補給装置は現像装置１４ａ〜１４ｄの各々に対して、トナーを供給する装置であり、ＣＰＵ５１２からの駆動信号に応じた量のトナーを現像装置１４ａ〜１４ｄに供給する。
【００８５】
上述の実施の形態では、現像装置１４ａ〜１４ｄの各々にトナー検知装置が設けられている。そして、各トナー検知装置は交流信号によって互いに独立して駆動される。この際、トナー検知装置毎に予め設定したい検知特性を予め決定しておき、図５で説明した処理に基づいて交流信号の周波数及びＤＵＴＹを設定する。これによって、測定対象であるトナーの磁性特性が異なる場合であっても、トナー検知装置の出力特性を統一することができる結果、トナー補給制御を同様に行うことができる。
【００８６】
このように、上述の実施の形態によれば、同一の回路構成によって異なる検知特性を有するトナー検知装置を提供できる。この結果、複数の現像装置を備える画像形成装置であっても、トナー検知装置の回路構成を共通化することができることになる。そして、トナー検知装置の共通化によって配線を容易に行うことができる結果、コストダウンを図ることが可能となる。
【００８７】
さらに、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、測定対象である現像剤の磁性特性が異なる場合であっても、トナー検知装置の検知特性の設定を個別に行うことができる結果、その出力特性を統一することができる。これによって、トナー検知装置毎の出力特性のばらつきを低減することができ、正確に現像剤補給を行うことができる。
【符号の説明】
【００８８】
５０１ 差動トランス
５０２ 位相制御部
５０３ 増幅部
５０４ 位相差検出部
５０５，５０６ 駆動コイル
５０７ 出力コイル
５１２ ＣＰＵ
５１３ ＣＬＫ平滑部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動コイル及び出力コイルを備え、前記駆動コイルに交流信号が印加される差動トランスと、前記出力コイルからのトランス出力信号と前記交流信号との位相差に応じた出力電圧を出力する位相差検出手段とを有し、前記出力電圧に応じて磁性体粉の濃度を検知するための磁性体粉濃度検知装置において、
前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第１の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が固定され周波数が可変の第１の交流信号を前記駆動コイルに印加する第１の印加手段と、
前記第１の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第１の出力電圧が予め規定された第１の電圧範囲にあると、当該第１の電圧範囲にある第１の出力電圧が得られた周波数を設定周波数とする第１の設定手段と、
前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第２の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が可変で周波数が前記設定周波数である第２の交流信号を前記駆動コイルに印加する第２の印加手段と、
前記第２の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第２の出力電圧が予め規定された第２の電圧範囲にあると、当該第２の電圧範囲にある第２の出力電圧が得られたデューティー比を設定デューティー比とする第２の設定手段と、
前記磁性体粉の濃度を検知する際、前記設定周波数及び前記設定デューティー比を有する交流信号を前記駆動コイルに印加する第３の印加手段とを有することを特徴とする磁性体粉濃度検知装置。
【請求項２】
前記交流信号を直流信号に変換して制御信号とする変換手段と、
前記制御信号に応じて前記トランス出力信号の位相特性を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の磁性体粉濃度検知装置。
【請求項３】
前記磁性体粉は、磁性体成分を含むトナーであり、
請求項１又は２に記載の磁性体粉濃度検知装置と、
画像データに応じて像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該静電潜像を前記トナーで現像する現像手段とを有し、
前記磁性体粉濃度検知装置によって前記現像手段におけるトナー濃度を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記磁性体粉濃度検知装置によって検知されたトナー濃度に応じて前記現像手段へのトナー補給を制御するトナー補給制御手段を有することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項１】
駆動コイル及び出力コイルを備え、前記駆動コイルに交流信号が印加される差動トランスと、前記出力コイルからのトランス出力信号と前記交流信号との位相差に応じた出力電圧を出力する位相差検出手段とを有し、前記出力電圧に応じて磁性体粉の濃度を検知するための磁性体粉濃度検知装置において、
前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第１の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が固定され周波数が可変の第１の交流信号を前記駆動コイルに印加する第１の印加手段と、
前記第１の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第１の出力電圧が予め規定された第１の電圧範囲にあると、当該第１の電圧範囲にある第１の出力電圧が得られた周波数を設定周波数とする第１の設定手段と、
前記出力電圧と前記濃度との関係が予め規定された第２の基準磁性体粉を用いて、デューティー比が可変で周波数が前記設定周波数である第２の交流信号を前記駆動コイルに印加する第２の印加手段と、
前記第２の交流信号を印加した際、前記位相差検出手段から出力される第２の出力電圧が予め規定された第２の電圧範囲にあると、当該第２の電圧範囲にある第２の出力電圧が得られたデューティー比を設定デューティー比とする第２の設定手段と、
前記磁性体粉の濃度を検知する際、前記設定周波数及び前記設定デューティー比を有する交流信号を前記駆動コイルに印加する第３の印加手段とを有することを特徴とする磁性体粉濃度検知装置。
【請求項２】
前記交流信号を直流信号に変換して制御信号とする変換手段と、
前記制御信号に応じて前記トランス出力信号の位相特性を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の磁性体粉濃度検知装置。
【請求項３】
前記磁性体粉は、磁性体成分を含むトナーであり、
請求項１又は２に記載の磁性体粉濃度検知装置と、
画像データに応じて像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該静電潜像を前記トナーで現像する現像手段とを有し、
前記磁性体粉濃度検知装置によって前記現像手段におけるトナー濃度を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記磁性体粉濃度検知装置によって検知されたトナー濃度に応じて前記現像手段へのトナー補給を制御するトナー補給制御手段を有することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−４２４２０（Ｐ２０１２−４２４２０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６１８８（Ｐ２０１０−１８６１８８）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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