JP2004020614A - Developing device and image forming apparatus provided therewith, and method for discriminating presence or absence of developer of developing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真複写機などの画像を描き出す画像形成装置に搭載されて静電潜像の現像化を行う現像装置において、特に二成分現像剤を投入して使用する現像装置における現像剤の有無判定に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置においては、原稿を光照射して原稿からの反射光により感光体上に静電潜像を形成する。そして、静電潜像を可視像として記録紙にプリントしたり、外部からの画像を表す電気信号を可視像として記録紙にプリントしたりすることが行われている。
【0003】
この種の画像形成装置には、現像装置が備えられ、現像剤を用いて可視像が形成される。現像剤には、様々な種類のものが存在するが、そのうちトナーおよび磁性キャリアから成るものを二成分系現像剤という。この二成分系現像剤は、一定重量のキャリアに対し一定の割合でトナーが混合され、現像剤中のトナーの割合がトナー濃度とされる。トナーは、現像処理によって消費されるため、トナー濃度は画像の記録が行われるにしたがって減少する。つまり、トナー濃度の減少は形成される画像の濃度の低下につながる。
【0004】
そこで、現像装置では、常に一定濃度の画像を得るために、トナー濃度を検知し、トナー濃度が減少したときにはトナーを補給して、トナー濃度が適正範囲内に収まるように制御されている。
【0005】
一般に、二成分系現像剤(以下、現像剤と称する)を用いた画像形成装置は、現像剤を撹拌して摩擦によってトナーを帯電させ、この帯電トナーを感光体上に形成された静電潜像に静電気的に付着させることによって可視像を形成している。このような画像形成装置においてトナー濃度を検知するトナー濃度センサは、磁性体である磁性キャリア(以下、キャリヤと称する)の濃度によって得られる透磁率を測定する透磁率センサが用いられている。従って、トナー濃度センサは、透磁率を検知することによってキャリアの濃度(密度)を検出し、それ以外の構成物の密度をトナー濃度として検出する。即ち、トナー濃度センサは空間に対するキャリアの密度を反映しているものであるため、現像剤に含まれる空気もトナーとして検知することになる。
【0006】
また、上述したトナー濃度センサは、そのセンサ面上の磁性体(現像剤)の流動状態によりその検出値が異なる。そのため、通常現像器が安定して駆動している状態で、既知のトナー濃度である現像剤がある特定値に検出されるようにトナー濃度センサの初期設定を行い、トナー濃度制御を行う必要がある。
【0007】
現像器にセットされる新品の現像剤のトナー濃度はあらかじめわかっているので、通常は現像器に新品の現像剤をセットしたときに、既知のトナー濃度の値を用いてトナー濃度センサの初期設定が行われる。この初期設定操作により、トナー濃度センサの出力値と測定対象である現像器内のトナー濃度との関係を示す出力特性が決定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現像剤未投入の現像装置を誤って画像形成装置に挿入した場合、現像剤が存在しないにも拘わらず、この現像装置に対してトナー濃度制御を行うための初期設定操作が実施されると、トナー濃度センサはケース内に現像剤が存在しない状態で濃度測定を行い、その測定値が画像形成時の濃度制御の基準値として初期設定される。つまり、トナー濃度センサのセンサ面には空気しか存在しないが、この状態では当然のことながらキャリアの濃度が低いので、現像剤のトナー濃度が高い状態として検知し、これを濃度制御の基準値とみなす。
【0009】
そして、現像剤を投入した現像装置を挿入した場合と同様に使用準備を完了し、画像形成装置は待機状態(画像形成可能な状態)へと移行することになるが、画像形成動作を実行しても、現像装置へは現像剤が投入されていないので、何等画像が出力されないというトラブルが発生する。
【0010】
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、定期的な現像剤交換等の装置メインテナンス作業の際に、誤って現像剤未投入状態で現像装置を画像形成装置へセットしてしまった場合においても、現像剤未投入状態での画像形成を防止することができる現像装置およびその現像剤有無判定方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、本現像装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に搭載されている。本現像装置は、トナーおよび磁性キャリアという2つの成分からなる現像剤を現像器内に有し、これを用いて画像を形成している。また、本現像装置は、トナー濃度センサおよび制御部を備えているとともに、画像形成に適した状態にするために現像剤が撹拌されるようにしている。現像剤中のトナーの割合を示すトナー濃度は、現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサにより測定される。
【0012】
すなわち、二成分の現像剤を使用する現像装置では、トナーは現像処理によって消費されてゆく一方、磁性キャリアは現像器内に保持されたままとなる。このため現像処理を繰り返すにつれて、現像剤のトナー濃度は減少する。そこで、このような現像装置では、現像剤のトナー濃度を保つために、適宜トナーを補給するようになっている。
【0013】
そして、本現像装置では、トナー補給のタイミングを得るために、濃度センサによって、現像剤の透磁率に基づいたトナー濃度測定を行うようになっている。
【0014】
この場合、現像剤中の透磁率は、現像剤中の磁性キャリアの濃度により決定される。よって、トナー濃度センサは、実際には透磁率を検知することで磁性キャリアの濃度(密度)を取得し、さらに現像剤中の磁性キャリア以外の構成物(トナー)の濃度を取得している。
【0015】
このトナー濃度センサは、空間に対する磁性キャリアの密度を反映しているため、現像剤に含まれる空気もトナーとして検知することになる。従って、現像剤を撹拌することで空気を抱き込むなどした場合、トナー濃度そのものは変化していないにもかかわらず、トナー濃度センサによって得られる測定値は変化する。また、撹拌速度を変化させた場合についても同様に、トナー濃度センサの測定値は変化する。一方、例えば何らかの作業ミスで現像剤未投入の状態で現像装置を画像形成装置へセットしてしまった場合には、現像器内で撹拌速度を変更させても、現像剤が無いため、トナー濃度センサの測定値は変化しない。
【0016】
従って、本現像装置は、撹拌部材の撹拌速度を、例えば高速から低速というように多段階に変更させた際に、トナー濃度センサの測定値の変化量を検出する制御部を備え、現像剤の有無の判定を行うことが可能となる。つまり、制御部では現像器内の撹拌速度を変更し、変更前と変更後とでトナー濃度センサの測定値の変化量(差)を得ることができる。そして、制御部は、この変化量と予め設定されている基準値(閾値)との大小関係を比較し、変化量が基準値以上であれば現像剤有りと判定し、基準値より小さければ現像剤無しと判定される。
【0017】
これにより、本発明の現像装置では、新規な機能部品、検出装置の追加・増設を行わずに、簡単に現像剤の有無を判定することが可能となる。また、本現像装置では、撹拌速度の変更前後のトナー濃度センサの出力値の差によって現像装置への現像剤の有無を判定しているため、個々のトナー濃度センサの出力特性が異なっていても、現像剤の投入有無の判定結果にバラツキが発生せず、安定した現像剤の投入有無判定を行うことが可能となる。
【0018】
ここで、制御部によって現像剤の撹拌速度を少なくとも二種類の異なる速度に変更している場合には、少なくとも二種類の撹拌速度で撹拌を行い、変更前と変更後のトナー濃度センサの変化量を得、この得られた変化量と基準値(閾値)を比較することによって、現像剤の有無を判定することが可能となる。
【0019】
また、制御部によって現像剤の撹拌速度を高速側から低速側へ変更している場合には、現像剤を撹拌すれば、トナー濃度センサの測定値が一定になるまでにある程度の時間を要することになるが、現像剤を高速で撹拌するほど、トナー濃度センサの測定値は早く一定値に収束するため、現像剤の有無の判定を短時間で完了することが可能となる。
【0020】
そして、トナー濃度センサの初期設定を行う際に現像剤を撹拌するアイドリング期間中に現像剤の有無の判定を実行している場合には、現像剤を撹拌するとトナー濃度センサの出力値が一定値に落ち着くのにある程度の時間を要するために、現像剤を一定時間撹拌してアイドリング回転させてからトナー濃度センサ出力(測定値)が一定値に収束したときに行われる初期設定のあと、つまり画像形成動作に入る前に、現像剤の有無を判定することが可能となる。また、誤った状態(現像剤が入っていない状態)で初期設定がされて誤ったトナー濃度制御が行われることも防止される。
【0021】
また、制御部によって、現像剤の撹拌速度変更前のトナー濃度センサの出力値と、現像剤の撹拌速度変更後のトナー濃度センサの出力値との変化量に基づいて、現像剤の有無の判定を行い、トナー濃度センサの出力値の変化量が基準値未満の場合に現像剤未投入と判定する一方、基準値以上の場合に現像剤投入有りと判定している場合には、現像装置の撹拌速度の変更前後のトナー濃度センサの出力値の差によって現像装置への現像剤投入の有無が判定され、個々のトナー濃度センサの出力特性が異なっていても、現像剤の投入有無の判定結果にバラツキが発生することはない。
【0022】
更に、現像装置の現像剤有無判定方法として、以下の構成が掲げられる。
【0023】
つまり、トナー濃度センサの初期設定操作を行う際に現像剤を撹拌するアイドリング回転の期間中に、制御部により現像剤の撹拌速度を多段階に変更し、その撹拌速度の変化に対するトナー濃度センサによる濃度測定値の変化量を検出し、この検出結果と、トナー濃度センサに対して予め設定されている基準出力電圧との比較結果に基づいて、現像剤の有無を判定するようにしている。
【0024】
この特定事項により、アイドリング回転の期間中に現像剤の有無の判定を行って、初期設定前に現像剤の有無が判定される。これにより、現像装置中に現像剤が無い状態で初期設定工程に入ってしまうことを防ぐことが可能となり、正常な初期設定が実施される。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【0026】
図1は、本実施の形態にかかる画像形成装置としてのプリンタの全体の構成を示す概略図である。
【0027】
図1において、プリンタ1は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、露光走査部10と画像形成部20と制御部30とに大きく分けられる。
【0028】
このプリンタ1は、図示しない外部ホストコンピュータなどと接続されている。
【0029】
制御部30は、上記外部ホストコンピュータから送られてくる画像信号を受信すると、これに必要な処理を加えて画像データを生成し、露光走査部10に駆動信号を出力する。
【0030】
露光走査部10は、制御部30より出力された画像データをレーザ光として感光体ドラム21に照射する。露光走査部10は、レーザダイオード11、コリメートレンズ12、ポリゴンモータ13、ポリゴンミラー14、fθレンズ15、折り返しミラー16を備えている。
【0031】
レーザダイオード11は、制御部30から出力された駆動信号を受けて、レーザ光を発光する。コリメートレンズ12は、上記レーザ光を通過させ平行光にする。ポリゴンモータ13は、上記ポリゴンミラー14を定速で回転駆動させる。ポリゴンミラー14は、ミラー面を備え、このミラー面でレーザ光を反射して偏向させており、この偏向されたレーザ光はfθレンズ15を通過する。折り返しミラー16は、fθレンズ15を通過したレーザ光を反射し、感光体ドラム21の表面を露光走査する。
【0032】
画像形成部20は、感光体ドラム21、クリーナ22、イレーサランプ23、帯電チャージャ24、現像装置25、トナー容器28、搬送ベルト29、転写チャージャ31、定着装置32、排出ローラ対33,33、および排紙トレイ34を備えている。
【0033】
感光体ドラム21の表面には、感光体が設けられている。クリーナ22は、上記露光走査前に感光体表面の残留トナーを除去する。イレーサランプ23は、感光体ドラム21に光を照射し感光体表面を除電する。帯電チャージャ24は、感光体表面を一様に帯電させる。そして、感光体ドラム21は、その感光体表面が帯電チャージャ24により一様に帯電された状態で露光走査部10による露光を受けると、表面の感光体に静電潜像が形成される。
【0034】
この感光体表面の静電潜像は、現像装置25により現像され、感光体ドラム21表面にトナー像が形成される。現像装置25は、現像ローラや図示しない撹拌装置を備えた現像器と、当該現像器の上部にセットされ、現像器内に適宜トナーを補給するためのトナーカートリッジ28とからなる。トナーカートリッジ28は、ユーザでも容易に交換できるように取り外し可能となっている。現像装置25の詳細な構成は、後述の通りである。
【0035】
この感光体ドラム21の回転動作と同期して用紙カセットCSから転写紙(図示せず)が搬送される。この転写紙は、給紙ローラ35a、タイミングローラ対35b,35bおよび搬送ベルト29によって感光体ドラム21の下方の転写位置まで給紙される。この転写位置において、転写チャージャ31は、搬送ベルト29の裏面側に設置されており、電荷により感光体ドラム21表面に形成されたトナー像を転写紙上に転写させる。
【0036】
そして、転写紙に転写されたトナー像は、すぐに剥がれる不安定な状態であるので、搬送ベルト29により定着装置32まで搬送される。定着装置32は、転写紙を高温で加圧し、トナーを定着させる。その後、排出ローラ対33,33により排紙トレイ34上に転写紙が排出される。
【0037】
また、露光走査部10は、蝶番を支点にして上方に開く構造(クラムシェル構造)となっており、トナーカートリッジ28の交換やプリンタ内部で発生した紙詰まりの処理などを行えるようになっている。
【0038】
図2は、現像装置25の構成を示す概略図である。この現像装置は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を使用する乾式2成分磁気ブラシ現像方式の現像装置である。現像装置25は、感光体ドラム21に形成された静電潜像を現像して可視像とするものである。
【0039】
図2に示すように、現像装置25は、トナーを収容するトナー容器であるトナーカートリッジ28と、トナーおよびキャリアからなる現像剤が充填された現像器46とを備えている。さらに、現像装置25には、トナー濃度制御のために働くトナー濃度制御系60を備えている。現像器46内には、トナー濃度センサ41、現像ローラ44および撹拌ローラ45,45が設けられている。
【0040】
トナーカートリッジ28にはトナーが収納されており、必要に応じて現像器46内の現像剤に補給される。トナー補給ローラ47は、トナーカートリッジ28内のトナーを下方の現像器46に補給するために備えられている。2本の撹拌ローラ45,45は、現像器46内の現像剤(キャリアとトナー)を撹拌してトナーとキャリアを摩擦帯電させる。現像ローラ44は、混合撹拌された現像剤を感光体ドラム21に供給する。この現像ローラ44は、アルミニウム合金、黄銅、SUS304ステンレス等非磁性金属製の中空円筒状の現像スリーブに、磁界を発生するための複数本の磁石体を固定したマグネットローラを内挿している。この現像ローラ44は、現像スリーブのみを回転させながら、表面に現像剤を磁気的に吸着して感光体ドラム21と接する現像部へ搬送・供給するものが使用されている。
【0041】
現像ローラ44および各撹拌ローラ45は、制御CPU61の指示を受けて、図示しない駆動装置により回転駆動される。
【0042】
トナー濃度制御系60は、トナー濃度センサ(透磁率センサ)41、基準電圧発生部62、比較器63、トナー補給ローラ駆動部64、トナー補給モータ65、トナー補給モータ65、ROM、RAM、および制御CPU61で構成されている。
【0043】
トナー濃度センサ41は、現像装置25の現像器(混合撹拌室)46の右下方に設置されており、現像器46の現像剤のトナー濃度を検知面41aが検知し、電圧(濃度検知電圧)として検出する。
【0044】
基準電圧発生部62は、濃度検知電圧と比較されるべき基準電圧を発生する。この基準電圧は、現像器46内の現像剤の基準濃度を表すものである。比較器63は、濃度検知電圧と基準電圧とを比較し、現像器内のトナー濃度が低ければ、トナー補給ローラ駆動部64に対して、駆動信号を出力する。
【0045】
トナー補給ローラ駆動部64は、駆動信号を受けている間、トナー補給ローラ47の回転駆動源であるトナー補給モータ65を駆動する。
【0046】
また、RAMは、読み取ったトナー濃度センサ41の出力電圧などを一時記憶する。ROMには、トナー濃度制御等のプログラムが記憶されている。
【0047】
次に、本発明の現像装置に用いられるトナー濃度センサについて説明する。
【0048】
本発明の現像装置25においては、二成分系現像剤を用い、現像剤を撹拌して摩擦によってトナーを帯電させ、この帯電トナーを感光体ドラム21上に形成された静電潜像に静電気的に付着させ可視像を形成している。この種の現像装置21ではトナー濃度を測定するためのトナー濃度センサとして透磁率センサを使用するが、本現像装置においては差動トランス方式のトナー濃度センサ41を用いている。
【0049】
図3は差動トランス方式のトナー濃度センサ41の回路構成を示す概要図である。トナー濃度センサ41は、一次コイル51、基準コイル52、検知コイル53、交流電源54、ねじコア55、現像剤56、位相比較回路57、平滑回路58および5個の入出力端子74a,74b,74c,74d,74e、および5個の引き出し線75a,75b,75c,75d,75eにより構成されている。図5に示すように、差動トランスの一次コイル51には、交流電源54が供給される。その二次側には、ほぼ同じ巻き数で逆極性の2個のコイルが直列に巻かれていて、その一方のコイルが基準コイル52、もう一方のコイルが検知コイル53となる。
【0050】
一次コイル51と基準コイル52の近くには高透磁率のねじコア55が磁心として働くように挿入されており、ねじコア55の位置を調整して一次コイル51と基準コイル52の間のインダクタンスを調整することができるようになっている。そして、一次コイル51と検知コイル53の近くに測定されるべき現像剤56あるいは磁性体(キャリア)が流れると、その現像剤56あるいは磁性体(キャリア)が磁心として働いて、一次コイル51と検知コイル53の間のインダクタンスを変化させる。このインダクタンスの大きさは、磁心として働いている現像剤56あるいは磁性トナーの磁粉量によって決まるので、検知コイル53の出力電圧によって磁粉量、即ちキャリア濃度を測定することができる。
【0051】
基準コイル52と検知コイル53はほぼ同じ巻き数で逆極性のものが直列に結ばれているので、両コイルの差が出力として取り出せる。また、一次コイル51へ供給される交流電圧と二次側のコイルである基準コイル52および検知コイル53の出力とは位相比較回路57で排他的論理和を取った上で、その出力信号を平滑回路58で平滑化して直流電圧として取り出すことにより、トナー濃度を測定する。
【0052】
上記の方法でトナー濃度を測定する透磁率センサは、透磁率によって磁性体である磁性キャリア濃度を検知するものである。従って、図4に示すように、トナー濃度が低いときにはトナー濃度センサ41の出力値VTは高くなり、トナー濃度が高いときにはトナー濃度センサ41の出力値VTは低くなる。つまり、図4において、トナー濃度がT0からT1に減少すると、それぞれに対応する透磁率センサ出力値は、VT0からVT1に増加する。従って、トナー濃度センサ41は空間に対するキャリヤの密度を反映しているものであるため、現像剤に含まれる空気もトナーとして検知することになる。
【0053】
次に、現像剤の状態の変化およびトナー濃度センサ41の関係を図5ないし図7を用いて説明する。
【0054】
現像剤は撹拌されると状態が変化する。そのため、現像剤が安定した状態になり、トナー濃度センサ41によるトナーの測定値が一定値に落ち着くまでには、ある程度の時間を要する。図5は、現像剤を撹拌させたときの、撹拌時間とトナー濃度センサ41の測定値(出力電圧)との関係を示すグラフである。同図に示すように、撹拌開始後、徐々に出力電圧は低下し、一定時間経過後に一定値に落ち着く。例えば、撹拌開始時に3.2Vの出力電圧が2.5Vで一定になるまでには、約5分を要する。
【0055】
ところで、現像装置25のトナー濃度制御に必要な初期設定時には、現像剤のトナー濃度は適切に測定されなければならない。そのため、初期設定前には、現像剤をある程度撹拌し、トナー濃度センサ41の測定値をほぼ一定にする必要がある。上記ような初期設定前に行われる撹拌操作をアイドリング回転という。
【0056】
また、本発明においてトナー濃度センサ41として用いられる透磁率センサは、現像剤の嵩(密度)に対する依存性を顕著に示す。現像剤の嵩密度の高低変化に伴う、トナー濃度とトナー濃度センサ出力との関係は図6に示すようになる。図中Aは、嵩密度が高い場合のトナー濃度センサ(透磁率センサ)の出力を示す曲線であり、図中Bは嵩密度が低い場合のトナー濃度センサの出力を示す曲線である。
【0057】
例えば、現像剤交換直後の未使用の現像剤は嵩が低く(密度が高い状態、即ち図6中Aの状態)、現像器内で十分に撹拌された状態の現像剤は嵩が高い(密度が低い状態、即ち図6中Bの状態)。これは、現像剤の特性として撹拌混合を行うと、現像剤が摩擦帯電によって静電的に反撥したり、また撹拌混合により現像剤が空気を抱き込むために、見掛け上の嵩が増加するからである。このような現像剤に対して付与する撹拌混合の有無と嵩密度変化の関係は、現像剤に対して付与する撹拌混合の速度、強度についても同様の関係が得られる。すなわち、現像器の撹拌混合の速度(強度)が低ければ、現像剤の嵩は低く(密度が高い状態)、逆に撹拌混合の速度(強度)が高ければ、遠心力等が働くため、現像剤の嵩は高い(密度が低い状態)。
【0058】
従って、現像剤のトナー濃度が同じであっても現像剤の嵩が高くなるとともに(密度が低くなるとともに)、出力値が小さくなってくるという特性を示す。一方、透磁率センサの出力値が同じVT(V)であっても、実際のトナー濃度は異なる。即ち、現像剤の嵩が低い場合のトナー濃度TA(%)の方が現像剤の嵩が高い場合のトナー濃度TB(%)より高い。また、この透磁率センサの出力値は、トナー濃度が高くなるに従って小さくなる。従って、透磁率センサの出力値は、現像剤の嵩およびトナー濃度の少なくとも一方が高くなることにより小さくなる。
【0059】
次に、現像剤の撹拌速度とトナー濃度との関係を説明する。
【0060】
図7は、現像剤の撹拌速度となる現像ローラ44の回転数とトナー濃度センサ41の出力との関係を示したグラフである。図7に示すように、撹拌混合の速度(現像装置25の駆動速度)が低速の場合、すなわち現像ローラ44の回転数が低い場合、現像剤の嵩は低く(密度は高く)、トナー濃度センサ41の出力電圧は高くなる。また、撹拌混合の速度(現像装置25の駆動速度)が高速の場合、現像剤の嵩は高く(密度は低く)、トナー濃度センサ41の出力電圧は低くなる。なお、図7中で、回転数N1、N2、N3は時間当たりの回転数(すなわち、現像ローラ44の回転速度)を示す。例えば、現像ローラ44の回転数が低速(N1)、中速(N2)、高速(N3)のそれぞれの場合の出力電圧は、トナー濃度が同じであれば、N3、N2、N1の順に高くなる。
(本発明では、撹拌速度の変更は、現像ローラ44の回転速度を変更するという内容で扱っている。なぜならば、通常の現像装置25の駆動力伝達は、現像ローラ軸が駆動力の入力軸となっており、現像剤の混合・撹拌等を行う撹拌ローラ軸、アジテタ軸、パドル軸等は、現像ローラ軸から歯車列で駆動力を伝達されて回転する従動軸となっている。したがって、撹拌速度の変更は、入力軸である現像ローラ軸の回転数変更で対応することになる。なお、現像ローラ44と撹拌ローラ45を別系統の駆動源で独立的に駆動し、現像ローラ44の回転数を固定し、撹拌ローラ45の回転数のみを変更することにより、撹拌速度を変更することも可能である。)
この種の差動トランス方式の透磁率センサをトナー濃度センサ41として用いた場合、測定対象となる現像剤のトナー濃度が同一であっても、嵩密度が変化した後の現像剤ではトナー濃度が実際のトナー濃度と異なって検出され、トナー濃度の誤検知を起こしてしまうおそれがある。例えば、感光体上に形成される画像の画素密度を切り替えるために感光体ドラムの回転速度変更に伴って現像装置の駆動速度(現像ローラの回転速度)も変更するプリンタがある。このプリンタは、現像器内の現像剤の流れ(流速や流量等)が変化してしまうため、現像剤の嵩密度が変化する。その結果、トナー濃度センサ41によりトナー濃度が正しく検知されず、現像器内のトナー濃度が不適正になり、画像濃度の安定した画像を出力できなくなる。
【0061】
このように、現像装置25の回転速度変化(撹拌速度変化)による現像剤の嵩密度変化は、通常使用時には好ましくない現象である。しかしながら、本発明においては、この現象を逆に利用することで、現像装置25内への現像剤の投入有無の判定に用いる。
【0062】
すなわち、現像装置25へ現像剤が投入されている場合には、現像装置25の駆動速度を変更すると、何等かの嵩密度変化が内部の現像剤に発生するため、駆動速度の変更前後でトナー濃度センサ41の出力値が変化する。一方、現像剤が未投入の場合には、現像装置25の駆動速度を変更しても、嵩密度変化は発生せず、駆動速度変更前後でもトナー濃度センサ41の出力値はほとんど変化しない。
【0063】
本発明における現像装置25は、以上の現象を利用したものである。つまり、本発明では、現像装置25の撹拌速度(現像ローラ44の回転速度)を例えば、高速側から低速側に、あるいは低速側から高速側に変更することにより発生するトナー濃度センサ41の出力値の変化量を検出する。そして、上記変化量を現像剤の有無判定の基準値(閾値)と比較することで、現像剤の有無を判定する。なお、上記現像剤の有無の判定は、現像剤の交換時に行うことが好ましい。そのため、上記現像剤の有無の判定は、プリンタ1に現像装置25を装着した後に行われるトナー濃度制御のための初期設定前のアイドリング回転期間中に実施されることが好ましい。
【0064】
次に、本現像装置25の制御部が現像剤の投入の有無を判定する工程を、図8のフローチャートを用いて説明する。
【0065】
まず、ステップS1において、プリンタ1の所定位置に現像装置25を装着した後、ステップS2で、高速側の回転数NH(rpm)によりアイドリング回転を開始する。その後、ステップS3において、出力電圧が一定値に収束した時点で、トナー濃度センサ41により出力電圧VH(V)を検出する。
【0066】
次に、ステップS4において、アイドリング回転の回転数を高速側のNH(rpm)から低速側のNL(rpm)に変更し、ステップS5で、低速側の回転数NL(rpm)によりアイドリング回転を行う。その後、ステップS6において、出力電圧が一定値に収束した時点で、トナー濃度センサ41により出力電圧VL(V)を検出する。しかる後、ステップS7において、出力電圧VL(V)検出を終えた時点で、アイドリング回転を停止する。
【0067】
その後、ステップS8において、高速側の出力電圧VH(V)と低速側の出力電圧VL(V)との変化量(センサ出力変化量:VL−VH)を算出する。
【0068】
ここで、現像剤が現像装置25に投入されていた場合、高速側から低速側に現像ローラ44の回転数を変更すると、VH(V)とVL(V)とは異なる値を示す。従って、閾値以上の変化量が得られる。しかし、現像剤が未投入の場合は、現像ローラ44の回転数を変更しても、変化量は微量であり、閾値よりも小さい。
【0069】
そこで、ステップS9において、上記ステップS8で算出したセンサ出力変化量を、閾値(センサ出力の変化量の基準値)と比較する。このとき、閾値は、現像剤の有無を判定するための基準値であり、予め設定されている数値である。
【0070】
図8のステップS8における閾値(出力電圧の変化量の基準値)については、実験的に求めることになる。例えば、適用の対象となる現像装置の標準機を決め、その機種で通常的に使用を予定されるトナー濃度の現像剤を投入し、高速側と低速側で現像剤の撹拌を行ない、センサ出力を収束させる場合のセンサ出力変化をモニタリングし、それぞれの場合について得られた収束値の差分を取ることで求められる。ただし、製品バラツキ等を考慮し、製造ロットの異なる現像剤やトナー濃度センサを組み合わせることによって、サンプリング数を稼ぐ必要がある。なお、現像剤が未投入の場合は、センサ出力電圧の変化は、殆ど発生せず、0.05Vにも満たないレベルである。
【0071】
そして、ステップS9において、上記ステップS8のセンサ出力変化量が閾値以上であるか否かを判定し、この判定が、上記センサ出力変化量が閾値以上であるYESの場合には、現像装置25中に適正に現像剤が投入されているものとみなし、ステップS10で、初期設定操作を行う。すなわち、出力電圧VL(V)がトナー濃度制御のための基準値として設定される。その後、ステップS11において、プリンタ1を待機状態(画像形成を行える状態)へ移行させる。
【0072】
一方、上記ステップS9の判定が、センサ出力変化量が閾値未満であるNOの場合には、現像装置25中に何等かの異常が発生している(現像剤が未投入。)とみなし、ステップS12において、異常発生の旨を表示し、現像装置25の交換を促す。
【0073】
上記のような現像剤の有無の判定は、例えば、トナー濃度制御と現像剤の有無判定とをCPU61が行うようになっていれば、新規な機能部品、検出手段の追加・増設を行わずに、制御プログラムの変更などの現像装置の既存の機能を活用することにより実施できる。これにより、簡単で安価に現像剤の有無の判定を行うことができる。
【0074】
なお、図9は、現像ローラ44の回転速度を高速から低速に変更した場合のセンサ出力(出力電圧)の変化の一例を示している。アイドリング回転開始時の回転数は高速側のNH(rpm)であり、撹拌時間t1において低速側の回転数NL(rpm)に変更する。各出力電圧は、各回転数で回転開始後、一定時間経過後に一定の値に収束する。回転数NH(rpm)の場合に収束する出力電圧はVH(V)であり、回転数NLの場合に収束する出力電圧はVL(V)である。図9に示すように、回転数を高速側から低速側へ変更することにより出力電圧は上昇し、一定時間経過後に一定値に収束する。ここで、もし現像剤が投入されていた場合には、VL(V)とVH(V)との間には閾値以上の差が見られる。一方、現像剤が未投入も場合には、VL(V)とVH(V)との差は閾値未満である。この場合、収束に要する時間は、現像剤の特性などの諸条件により異なるが、アイドリング回転開始時からは約5分で収束し、回転数変更後からは約30秒で収束する。
【0075】
なお、上記回転速度の変更は、高速側から低速側、および低速側から高速側のどちらを選択することも可能であるが、高速側から低速側へ変更させるほうが好ましい。これにより、初期設定全体にかかる時間を短くすることができる。また、使用する現像剤の特性に応じて、最適な嵩密度となる回転数を上記低速側の回転数とし、それよりも高い回転数を上記高速側の回転数として用いれば、初期設定時に最適な嵩密度を有する現像剤を得ることができる。
【0076】
【発明の効果】
以上要するに、本発明によれば、現像剤を撹拌する撹拌速度を多段階に変更するとともに、その撹拌速度変化に対するトナー濃度センサの出力電圧の変化量を検出し、この検出結果と、上記トナー濃度センサに対して予め設定されている基準出力電圧との比較結果に基づいて現像剤の有無を判定することで、新規な機能部品、検出装置の追加・増設を行わずに、簡単に現像剤の有無を判定することができる。また、個々のトナー濃度センサの出力特性が異なっていても、現像剤の投入有無の判定結果にバラツキを発生させることがなく、安定した現像剤の投入有無判定を行うことができる。
【0077】
ここで、現像剤の撹拌速度を少なくとも二種類の異なる速度に変更することで、変更前と変更後のトナー濃度センサの変化量と基準値とを比較して、現像剤の有無を判定することができる。
【0078】
また、現像剤の撹拌速度を高速側から低速側へ変更することで、現像剤を高速で撹拌するほどトナー濃度センサの測定値を早く一定値に収束できることから、現像剤の有無の判定を短時間で完了することができる。
【0079】
そして、トナー濃度センサの初期設定を行う際に現像剤を撹拌するアイドリング期間中に現像剤の有無の判定を実行することで、画像形成動作に入る前に、現像剤の有無を判定することができる。しかも、誤った状態での初期設定による誤ったトナー濃度制御を防止することができる。
【0080】
更に、現像剤の撹拌速度変更前のトナー濃度センサの出力値と、現像剤の撹拌速度変更後のトナー濃度センサの出力値との変化量に基づき、トナー濃度センサの出力値の変化量が基準値未満の場合に現像剤未投入と判定する一方、基準値以上の場合に現像剤投入有りと判定することで、現像装置の撹拌速度の変更前後のトナー濃度センサの出力値の差によって現像装置への現像剤投入の有無を判定でき、個々のトナー濃度センサの異なる出力特性に左右されることなく現像剤の投入有無の判定結果を正確に行うことができる。
【0081】
そして、現像装置の現像剤有無判定方法として、トナー濃度センサの初期設定操作を行う際に現像剤を撹拌するアイドリング回転の期間中に、多段階に変更した現像剤の撹拌速度の変化に対するトナー濃度センサによる濃度測定値の変化量を検出結果と、上記トナー濃度センサに対して予め設定されている基準出力電圧との比較結果に基づいて、現像剤の有無を判定することで、アイドリング回転の期間中に現像剤の有無の判定を行って初期設定前に現像剤の有無を判定し、現像装置中に現像剤が無い状態で初期設定工程に入ってしまうことを防止して、正常な初期設定を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係わる現像装置を備えたプリンタの全体の内部構成を示す概略図である。
【図2】現像装置の内部構成を示す概略図である。
【図3】差動トランス方式のトナー濃度センサの回路構成を示す概要図である。
【図4】トナー濃度に対する透磁率センサ出力値の特性を示す特性図である。
【図5】現像剤の撹拌時間に対するトナー濃度センサの出力電圧の特性を示す特性図である。
【図6】現像剤の嵩密度の高低変化に伴う、トナー濃度と透磁率センサ出力値との関係を示す特性図である。
【図7】現像ローラの回転数の高低変化に伴う、トナー濃度とトナー濃度センサの出力電圧との関係を示す特性図である。
【図8】現像装置の制御部による現像剤投入の有無を判定する工程の流れを示すフローチャート図である。
【図9】現像ローラの回転速度を高速から低速に変更した場合の現像剤の撹拌時間に対するトナー濃度センサの出力電圧の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
1 プリンタ(画像形成装置)
25 現像装置
30 制御部
41 トナー濃度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device for developing an electrostatic latent image mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine that draws an image, and particularly to the presence or absence of a developer in a developing device in which a two-component developer is charged and used. It relates to the determination.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a facsimile machine, an original is irradiated with light and an electrostatic latent image is formed on a photoconductor by light reflected from the original. An electrostatic latent image is printed on a recording sheet as a visible image, and an electric signal representing an external image is printed on a recording sheet as a visible image.
[0003]
This type of image forming apparatus includes a developing device, and forms a visible image using a developer. There are various kinds of developers, and among them, a developer composed of a toner and a magnetic carrier is called a two-component developer. In this two-component developer, toner is mixed at a fixed ratio with respect to a carrier having a fixed weight, and the ratio of the toner in the developer is defined as the toner concentration. Since the toner is consumed by the developing process, the toner density decreases as the image is recorded. That is, a decrease in the toner density leads to a decrease in the density of the formed image.
[0004]
Therefore, in order to always obtain an image having a constant density, the developing device controls the toner density so as to detect the toner density, supply the toner when the toner density decreases, and keep the toner density within an appropriate range.
[0005]
2. Description of the Related Art Generally, an image forming apparatus using a two-component developer (hereinafter, referred to as a developer) stirs a developer to charge a toner by friction, and then transfers the charged toner to an electrostatic latent formed on a photoconductor. A visible image is formed by electrostatically attaching the image. In such an image forming apparatus, as a toner density sensor for detecting a toner density, a magnetic permeability sensor for measuring a magnetic permeability obtained by a density of a magnetic carrier (hereinafter, referred to as a carrier) as a magnetic material is used. Therefore, the toner density sensor detects the density (density) of the carrier by detecting the magnetic permeability, and detects the density of the other components as the toner density. That is, since the toner density sensor reflects the density of the carrier with respect to the space, the air contained in the developer is also detected as the toner.
[0006]
The detected value of the above-described toner concentration sensor differs depending on the flow state of the magnetic material (developer) on the sensor surface. Therefore, it is necessary to perform the initial setting of the toner density sensor so that the developer having a known toner density is detected at a certain value, and perform the toner density control while the developing device is normally driven stably. is there.
[0007]
Since the toner concentration of a new developer set in the developing device is known in advance, normally, when a new developer is set in the developing device, the initial setting of the toner concentration sensor is performed using a known toner concentration value. Is performed. By this initial setting operation, an output characteristic indicating the relationship between the output value of the toner density sensor and the toner density in the developing device to be measured is determined.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a developing device into which a developer has not been charged is erroneously inserted into the image forming apparatus, an initial setting operation for controlling the toner density is performed on the developing device even though the developer does not exist. Then, the toner density sensor performs density measurement in a state where no developer is present in the case, and the measured value is initially set as a reference value for density control during image formation. That is, although only air exists on the sensor surface of the toner concentration sensor, the carrier concentration is naturally low in this state. Therefore, the toner concentration of the developer is detected as being high, and this is detected as a reference value for density control. I reckon.
[0009]
Then, preparation for use is completed in the same manner as when the developing device into which the developer has been inserted is inserted, and the image forming apparatus shifts to a standby state (a state in which an image can be formed). However, since no developer is supplied to the developing device, a trouble that no image is output occurs.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to perform image formation of a developing device by mistake when a developer is not supplied during a device maintenance work such as a periodic developer replacement. An object of the present invention is to provide a developing device and a method for determining the presence or absence of a developer that can prevent image formation in a state where the developer is not supplied even when the device is set in the device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, the developing device is mounted on an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method, such as a copying machine, a facsimile, and a printer. The developing device has a developer including two components, a toner and a magnetic carrier, in a developing device, and forms an image using the developer. Further, the present developing device includes a toner concentration sensor and a control unit, and is configured to agitate the developer to make the state suitable for image formation. The toner concentration indicating the ratio of the toner in the developer is measured by a toner concentration sensor that detects the magnetic permeability of the developer.
[0012]
That is, in the developing device using the two-component developer, the toner is consumed by the developing process, while the magnetic carrier is kept in the developing device. Therefore, as the development process is repeated, the toner concentration of the developer decreases. Therefore, in such a developing device, toner is appropriately supplied in order to maintain the toner concentration of the developer.
[0013]
In this developing device, in order to obtain toner replenishment timing, the density sensor measures toner concentration based on the magnetic permeability of the developer.
[0014]
In this case, the magnetic permeability in the developer is determined by the concentration of the magnetic carrier in the developer. Therefore, the toner density sensor actually obtains the density (density) of the magnetic carrier by detecting the magnetic permeability, and further obtains the density of a component (toner) other than the magnetic carrier in the developer.
[0015]
Since this toner concentration sensor reflects the density of the magnetic carrier with respect to the space, the air contained in the developer is also detected as toner. Therefore, when the developer is agitated and air is entrapped, the measured value obtained by the toner density sensor changes even though the toner density itself does not change. Similarly, when the stirring speed is changed, the measurement value of the toner density sensor also changes. On the other hand, for example, when the developing device is set in the image forming apparatus in a state where the developer is not charged due to some operation mistake, even if the stirring speed is changed in the developing device, there is no developer. The sensor reading does not change.
[0016]
Therefore, the present developing device includes a control unit that detects the amount of change in the measured value of the toner density sensor when the stirring speed of the stirring member is changed in multiple stages, for example, from high speed to low speed, and It is possible to determine the presence or absence. That is, the controller changes the stirring speed in the developing device, and obtains the amount of change (difference) in the measured value of the toner density sensor before and after the change. Then, the control unit compares the magnitude of the change with a preset reference value (threshold). If the variation is equal to or greater than the reference value, it is determined that the developer is present. It is determined that there is no drug.
[0017]
As a result, in the developing device of the present invention, it is possible to easily determine the presence or absence of the developer without adding or adding a new functional component or a detecting device. Further, in the present developing device, the presence / absence of the developer in the developing device is determined based on the difference between the output values of the toner density sensor before and after the change of the stirring speed. Therefore, even if the output characteristics of the individual toner density sensors are different. In addition, there is no variation in the determination result of the presence or absence of the developer, and the stable determination of the presence or absence of the developer can be performed.
[0018]
Here, when the stirring speed of the developer is changed to at least two different speeds by the control unit, the stirring is performed at at least two types of stirring speed, and the change amount of the toner density sensor before and after the change is changed. By comparing the obtained change amount with a reference value (threshold value), it is possible to determine the presence or absence of the developer.
[0019]
In addition, when the stirring speed of the developer is changed from the high-speed side to the low-speed side by the control unit, it takes a certain time for the measured value of the toner concentration sensor to become constant if the developer is stirred. However, as the developer is stirred at a higher speed, the measured value of the toner density sensor converges to a constant value earlier, so that the determination of the presence or absence of the developer can be completed in a shorter time.
[0020]
When the determination of the presence or absence of the developer is performed during the idling period in which the developer is agitated when the initial setting of the toner density sensor is performed, the output value of the toner density sensor becomes a constant value when the developer is agitated. Since it takes a certain amount of time to settle down, the developer is agitated for a certain period of time and idling is rotated. Before starting the forming operation, it is possible to determine the presence or absence of the developer. Further, it is possible to prevent the initial setting in an erroneous state (a state in which the developer is not contained) and erroneous toner density control from being performed.
[0021]
Further, the control unit determines whether or not the developer is present based on the amount of change between the output value of the toner concentration sensor before the change in the stirring speed of the developer and the output value of the toner concentration sensor after the change in the stirring speed of the developer. When the change amount of the output value of the toner density sensor is less than the reference value, it is determined that the developer is not supplied. When the change amount of the output value of the toner density sensor is equal to or more than the reference value, it is determined that the developer is supplied. Based on the difference between the output values of the toner concentration sensor before and after the change in the stirring speed, the presence / absence of the developer supply to the developing device is determined. Even if the output characteristics of the individual toner concentration sensors are different, the result of the determination whether the developer is supplied is present. There will be no variation.
[0022]
Further, as a method for determining the presence or absence of the developer in the developing device, the following configuration is listed.
[0023]
That is, during the idling rotation for stirring the developer when performing the initial setting operation of the toner concentration sensor, the control unit changes the stirring speed of the developer in multiple stages, and the toner concentration sensor responds to the change in the stirring speed. The amount of change in the measured density value is detected, and the presence or absence of the developer is determined based on the result of comparison between the detected result and a reference output voltage preset for the toner density sensor.
[0024]
According to this specific matter, the presence or absence of the developer is determined during the idling rotation, and the presence or absence of the developer is determined before the initial setting. As a result, it is possible to prevent the initial setting step from being performed when there is no developer in the developing device, and normal initial setting is performed.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[0026]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a printer as an image forming apparatus according to the present embodiment.
[0027]
In FIG. 1, a
[0028]
The
[0029]
Upon receiving the image signal sent from the external host computer, the
[0030]
The
[0031]
The laser diode 11 receives a drive signal output from the
[0032]
The
[0033]
A photoconductor is provided on the surface of the
[0034]
The electrostatic latent image on the surface of the photoconductor is developed by the developing
[0035]
Transfer paper (not shown) is transported from the paper cassette CS in synchronization with the rotation of the
[0036]
Then, the toner image transferred to the transfer paper is in an unstable state in which the toner image is immediately peeled off, and is conveyed to the fixing
[0037]
The
[0038]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the developing
[0039]
As shown in FIG. 2, the developing
[0040]
The toner is stored in the
[0041]
The developing
[0042]
The toner
[0043]
The toner density sensor 41 is installed at the lower right of the developing device (mixing and stirring chamber) 46 of the developing
[0044]
The
[0045]
While receiving the drive signal, the toner supply
[0046]
Further, the RAM temporarily stores the read output voltage of the toner density sensor 41 and the like. The ROM stores programs such as toner density control.
[0047]
Next, the toner concentration sensor used in the developing device of the present invention will be described.
[0048]
In the developing
[0049]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a circuit configuration of the toner density sensor 41 of the differential transformer type. The toner density sensor 41 includes a primary coil 51, a
[0050]
A
[0051]
Since the
[0052]
The magnetic permeability sensor that measures the toner concentration by the above method detects the concentration of a magnetic carrier, which is a magnetic material, based on the magnetic permeability. Therefore, as shown in FIG. 4, when the toner density is low, the output value VT of the toner density sensor 41 is high, and when the toner density is high, the output value VT of the toner density sensor 41 is low. That is, in FIG. 4, when the toner density decreases from T0 to T1, the corresponding magnetic permeability sensor output value increases from VT0 to VT1. Therefore, since the toner density sensor 41 reflects the carrier density in the space, the air contained in the developer is also detected as the toner.
[0053]
Next, the relationship between the change in the state of the developer and the toner density sensor 41 will be described with reference to FIGS.
[0054]
The state of the developer changes when it is stirred. Therefore, it takes a certain amount of time for the developer to be in a stable state and for the measured value of the toner by the toner density sensor 41 to reach a constant value. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the stirring time and the measured value (output voltage) of the toner density sensor 41 when the developer is stirred. As shown in the drawing, the output voltage gradually decreases after the start of stirring, and reaches a constant value after a certain time has elapsed. For example, it takes about 5 minutes for the output voltage of 3.2 V to be constant at 2.5 V at the start of stirring.
[0055]
By the way, at the initial setting required for controlling the toner concentration of the developing
[0056]
Further, the magnetic permeability sensor used as the toner concentration sensor 41 in the present invention shows a remarkable dependence on the bulk (density) of the developer. FIG. 6 shows the relationship between the toner density and the output of the toner density sensor according to the change in the bulk density of the developer. A in the figure is a curve showing the output of the toner density sensor (magnetic permeability sensor) when the bulk density is high, and B in the figure is a curve showing the output of the toner density sensor when the bulk density is low.
[0057]
For example, an unused developer immediately after the replacement of the developer has a low bulk (high density, that is, the state of A in FIG. 6), and a developer sufficiently stirred in the developing device has a high bulk (density). Is low, that is, the state of B in FIG. 6). This is because, when stirring and mixing are performed as a property of the developer, the developer is electrostatically repelled by frictional charging, and the developer embraces air due to the stirring and mixing, so that the apparent bulk increases. It is. Regarding the relationship between the presence / absence of the stirring and mixing applied to the developer and the change in the bulk density, the same relationship is obtained for the speed and intensity of the stirring and mixing applied to the developer. That is, if the speed (strength) of the stirring and mixing of the developing device is low, the bulk of the developer is low (high density). Conversely, if the speed (strength) of the stirring and mixing is high, centrifugal force or the like acts, so The bulk of the agent is high (low density).
[0058]
Therefore, even if the toner concentration of the developer is the same, the characteristic that the bulk of the developer increases (as the density decreases) and the output value decreases. On the other hand, even if the output value of the magnetic permeability sensor is the same VT (V), the actual toner density is different. That is, the toner concentration TA (%) when the bulk of the developer is low is higher than the toner concentration TB (%) when the bulk of the developer is high. The output value of the magnetic permeability sensor decreases as the toner density increases. Therefore, the output value of the magnetic permeability sensor decreases as at least one of the bulk of the developer and the toner concentration increases.
[0059]
Next, the relationship between the stirring speed of the developer and the toner concentration will be described.
[0060]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the developing
(In the present invention, the change of the stirring speed is handled by changing the rotation speed of the developing
When this type of differential transformer type magnetic permeability sensor is used as the toner density sensor 41, even if the developer to be measured has the same toner density, the toner density of the developer after the bulk density has changed is There is a possibility that the toner density is detected differently from the actual toner density, resulting in erroneous detection of the toner density. For example, there is a printer that changes a driving speed of a developing device (a rotating speed of a developing roller) in accordance with a change in a rotating speed of a photosensitive drum in order to switch a pixel density of an image formed on a photosensitive member. In this printer, since the flow (flow velocity, flow rate, etc.) of the developer in the developing device changes, the bulk density of the developer changes. As a result, the toner density is not correctly detected by the toner density sensor 41, the toner density in the developing device becomes inappropriate, and an image having a stable image density cannot be output.
[0061]
As described above, the change in the bulk density of the developer due to the change in the rotation speed (change in the stirring speed) of the developing
[0062]
That is, when the developer is charged into the developing
[0063]
The developing
[0064]
Next, a process in which the control unit of the developing
[0065]
First, in step S1, the developing
[0066]
Next, in step S4, the number of revolutions of the idling rotation is changed from the high-speed side NH (rpm) to the low-speed side NL (rpm), and in step S5, the idling rotation is performed based on the low-speed side revolution number NL (rpm). . Thereafter, in step S6, when the output voltage converges to a constant value, the output voltage VL (V) is detected by the toner density sensor 41. Thereafter, in step S7, when the detection of the output voltage VL (V) is completed, the idling rotation is stopped.
[0067]
Thereafter, in step S8, a change amount (sensor output change amount: VL-VH) between the high-speed output voltage VH (V) and the low-speed output voltage VL (V) is calculated.
[0068]
Here, when the developer is charged into the developing
[0069]
Therefore, in step S9, the sensor output change amount calculated in step S8 is compared with a threshold value (a reference value of the sensor output change amount). At this time, the threshold value is a reference value for determining the presence or absence of the developer, and is a preset numerical value.
[0070]
The threshold value (reference value of the change amount of the output voltage) in step S8 in FIG. 8 is experimentally obtained. For example, a standard developing device to be applied is determined, a developer having a toner concentration that is normally expected to be used in the model is supplied, the developer is agitated on the high speed side and the low speed side, and the sensor output is output. Is monitored by monitoring the change in the sensor output when convergence is made, and taking the difference between the convergence values obtained in each case. However, it is necessary to increase the number of samplings by combining a developer and a toner concentration sensor of different production lots in consideration of product variation and the like. When the developer is not supplied, the change in the sensor output voltage hardly occurs and is at a level of less than 0.05V.
[0071]
Then, in step S9, it is determined whether or not the sensor output change amount in step S8 is equal to or greater than a threshold value. If the determination is YES that the sensor output change amount is equal to or greater than the threshold value, It is assumed that the developer has been properly charged in step S10, and an initial setting operation is performed in step S10. That is, the output voltage VL (V) is set as a reference value for toner density control. Thereafter, in step S11, the
[0072]
On the other hand, if the determination in step S9 is NO in which the sensor output change amount is less than the threshold value, it is considered that some abnormality has occurred in the developing device 25 (developer has not been supplied), and step S9 is performed. In S12, the fact that an abnormality has occurred is displayed, and replacement of the developing
[0073]
The determination of the presence or absence of the developer as described above can be performed without adding / adding new functional components and detection means, for example, if the
[0074]
FIG. 9 shows an example of a change in sensor output (output voltage) when the rotation speed of the developing
[0075]
The rotation speed can be changed from either the high-speed side to the low-speed side or the low-speed side to the high-speed side, but it is preferable to change from the high-speed side to the low-speed side. As a result, the time required for the entire initial setting can be reduced. Also, according to the characteristics of the developer to be used, the rotation speed at which the optimum bulk density is obtained is set as the low-speed rotation speed, and the higher rotation speed is used as the high-speed rotation speed. A developer having a high bulk density can be obtained.
[0076]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the stirring speed for stirring the developer is changed in multiple stages, and the amount of change in the output voltage of the toner density sensor with respect to the change in the stirring speed is detected. By judging the presence or absence of the developer based on the comparison result with the reference output voltage set in advance for the sensor, the developer can be easily replaced without adding or adding new functional parts and detecting devices. The presence or absence can be determined. Further, even if the output characteristics of the individual toner density sensors are different, there is no variation in the determination result of the presence or absence of the developer, and the stable presence or absence of the developer can be determined.
[0077]
Here, by changing the stirring speed of the developer to at least two different speeds, the change amount of the toner density sensor before and after the change is compared with a reference value to determine the presence or absence of the developer. Can be.
[0078]
Also, by changing the stirring speed of the developer from the high speed side to the low speed side, the higher the speed of the stirring of the developer, the faster the measured value of the toner density sensor can be converged to a constant value. Can be completed in time.
[0079]
By performing the determination of the presence or absence of the developer during the idling period in which the developer is stirred when performing the initial setting of the toner density sensor, it is possible to determine the presence or absence of the developer before the image forming operation is started. it can. In addition, it is possible to prevent erroneous toner density control due to initial setting in an erroneous state.
[0080]
Further, based on the amount of change between the output value of the toner density sensor before changing the stirring speed of the developer and the output value of the toner concentration sensor after changing the stirring speed of the developer, the amount of change in the output value of the toner concentration sensor is used as a reference. If the value is less than the reference value, it is determined that the developer is not supplied, and if the value is equal to or more than the reference value, it is determined that the developer is supplied. It is possible to determine whether or not the developer is supplied to the toner, and to accurately determine whether or not the developer is supplied without being affected by different output characteristics of the individual toner density sensors.
[0081]
Then, as a method of determining the presence or absence of the developer in the developing device, the toner concentration with respect to the change in the stirring speed of the developer changed in multiple stages during the idling rotation for stirring the developer when performing the initial setting operation of the toner concentration sensor. The presence or absence of the developer is determined based on the comparison result between the detection result of the density measurement value of the sensor and the reference output voltage preset for the toner density sensor, and the idling rotation period is determined. During the initial setting, the presence / absence of the developer is determined, and the presence / absence of the developer is determined before the initial setting. Can be implemented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall internal configuration of a printer including a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a developing device.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a differential transformer type toner density sensor.
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating characteristics of an output value of a magnetic permeability sensor with respect to a toner concentration.
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a characteristic of an output voltage of a toner concentration sensor with respect to a stirring time of a developer.
FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a toner density and an output value of a magnetic permeability sensor according to a change in bulk density of a developer.
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a toner density and an output voltage of a toner density sensor according to a change in the number of revolutions of a developing roller.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of a process of determining whether a developer is supplied by a control unit of the developing device.
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating characteristics of an output voltage of a toner density sensor with respect to a stirring time of a developer when a rotation speed of a developing roller is changed from a high speed to a low speed.
[Explanation of symbols]
1 Printer (image forming device)
25 Developing device
30 control unit
41 Toner density sensor
Claims (7)
上記制御部は、現像剤を撹拌する撹拌速度を多段階に変更するとともに、その撹拌速度変化に対するトナー濃度センサの出力電圧の変化量を検出し、この検出結果と、上記トナー濃度センサに対して予め設定されている基準出力電圧との比較結果に基づいて現像剤の有無を判定するようにしていることを特徴とする現像装置。A magnetic field is applied to a developer consisting of two components, toner and magnetic carrier, and a change in the magnetic permeability of the developer is detected to detect the toner concentration of the developer. A control unit that controls the toner density based on the
The control unit changes the stirring speed for stirring the developer in multiple stages, detects the amount of change in the output voltage of the toner density sensor with respect to the change in the stirring speed, and determines the detection result and the toner density sensor. A developing device for determining the presence or absence of a developer based on a result of comparison with a preset reference output voltage.
制御部は、現像剤の撹拌速度を少なくとも二種類の異なる速度に変更するようにしていることを特徴とする現像装置。The developing device according to claim 1, wherein
The control device changes the stirring speed of the developer to at least two different speeds.
制御部は、現像剤の撹拌速度を高速側から低速側へ変更するようにしていることを特徴とする現像装置。In the developing device according to claim 1 or 2,
The control device changes the stirring speed of the developer from a high speed side to a low speed side.
制御部は、トナー濃度センサの初期設定を行う際に現像剤を撹拌するアイドリング期間中に現像剤の有無の判定を実行するようにしていることを特徴とする現像装置。The developing device according to any one of claims 1 to 3,
The developing device is characterized in that the control unit performs the determination of the presence or absence of the developer during an idling period in which the developer is agitated when the initial setting of the toner density sensor is performed.
制御部は、現像剤の撹拌速度変更前のトナー濃度センサの出力値と、現像剤の撹拌速度変更後のトナー濃度センサの出力値との変化量に基づいて、現像剤の有無の判定を行っていて、トナー濃度センサの出力値の変化量が基準値未満の場合には現像剤未投入と判定する一方、基準値以上の場合には現像剤投入有りと判定するようにしていることを特徴とする現像装置。The developing device according to any one of claims 1 to 4,
The control unit determines the presence or absence of the developer based on the amount of change between the output value of the toner density sensor before the change in the stirring speed of the developer and the output value of the toner density sensor after the change in the stirring speed of the developer. When the amount of change in the output value of the toner density sensor is less than the reference value, it is determined that the developer is not supplied, and when the amount of change is greater than the reference value, it is determined that the developer is supplied. Developing device.
上記トナー濃度センサの初期設定操作を行う際に現像剤を撹拌するアイドリング回転の期間中に、上記制御部により現像剤の撹拌速度を多段階に変更し、
その撹拌速度の変化に対するトナー濃度センサによる濃度測定値の変化量を検出し、
この検出結果と、上記トナー濃度センサに対して予め設定されている基準出力電圧との比較結果に基づいて、現像剤の有無を判定するようにしていることを特徴とする現像装置の現像剤有無判定方法。Using a toner concentration sensor that detects the magnetic permeability of a developer composed of two components, a toner and a magnetic carrier, and measures the toner concentration of the developer in the developing device, and a control unit that controls the stirring speed of the developer. A method for determining the presence or absence of a developer of a developing device to be performed,
During the idling rotation of stirring the developer when performing the initial setting operation of the toner concentration sensor, the control unit changes the stirring speed of the developer to multiple stages,
Detecting the amount of change in the density measurement value by the toner density sensor with respect to the change in the stirring speed,
The presence or absence of a developer is determined based on a comparison result between the detection result and a reference output voltage preset for the toner concentration sensor. Judgment method.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005242196A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Ricoh Co Ltd | Image forming apparatus |
JP2007333876A (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | Developing device, process unit and image forming apparatus |
US7430381B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-09-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Developing device with corrected toner density sensing, control method, and computer-readable storage medium |
US7466931B2 (en) | 2005-05-26 | 2008-12-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling laser scanning unit |
US7493058B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-02-17 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and toner concentration controlling method |
JP2009204779A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Developing device and image forming apparatus |
JP2010186099A (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Canon Inc | Developing device and image forming apparatus |
JP2012189574A (en) * | 2011-02-25 | 2012-10-04 | Nippon Steel Corp | Measuring device, measuring method and program |
JP2018091958A (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-14 | コニカミノルタ株式会社 | Image formation apparatus |
-
2002
- 2002-06-12 JP JP2002171670A patent/JP2004020614A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005242196A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Ricoh Co Ltd | Image forming apparatus |
US7430381B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-09-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Developing device with corrected toner density sensing, control method, and computer-readable storage medium |
US7466931B2 (en) | 2005-05-26 | 2008-12-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling laser scanning unit |
US7493058B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-02-17 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and toner concentration controlling method |
JP2007333876A (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | Developing device, process unit and image forming apparatus |
JP4701129B2 (en) * | 2006-06-13 | 2011-06-15 | 株式会社リコー | Image forming apparatus |
JP2009204779A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Developing device and image forming apparatus |
JP4645660B2 (en) * | 2008-02-27 | 2011-03-09 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | Developing device and image forming apparatus |
JP2010186099A (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Canon Inc | Developing device and image forming apparatus |
JP2012189574A (en) * | 2011-02-25 | 2012-10-04 | Nippon Steel Corp | Measuring device, measuring method and program |
JP2018091958A (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-14 | コニカミノルタ株式会社 | Image formation apparatus |
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