JP2006208643A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーの異常やトナーセンサの異常を、より精度良く検出する。
【解決手段】 外部から補給されるトナーを受け入れるハウジング１０と、上記ハウジング内の磁界を計測するトナーセンサ１１と、上記トナーセンサ１１の出力波形を記憶するメモリ１４と、上記トナーセンサ１１の出力の振幅を計算する振幅計算部１６と、上記振幅を所定値と比較する比較部１７とを備え、上記振幅を連続的に計測し、上記振幅が上記所定値以上となった時に表示部18に警告を表示するとともに上記トナーのハウジング１０への補給を開始し、上記振幅が上記所定値より小さくなった時に上記トナーの補給を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなるトナーの濃度を検出する検出器からの検出信号を連続的に読み取り、連続的に読み取られた検出信号の振幅に基づいて、トナーの異常や検出器の異常を判断する現像装置に関する。

複写機等の画像形成装置により、適切な濃度の画像を得るためには、現像装置内のトナーの濃度を一定に保つ必要があり、トナーの濃度を検出できる検出器の出力に基づいて、トナーが不足であれば、トナーを所定の量になるまで補給し、さらに、トナーとキャリアを均一に分散させるべく、攪拌しなければならない。
すなわち、検出器は、トナーとキャリアとからなるトナーがブロッキング状態にあってスムーズに流動していない場合等、トナーの異常を検知することが可能でなければならない。また、検出器のコネクタの断線や接触不良等の検出器の異常も判定することが可能でなければならない。
このように、トナーの異常や検出器（以下「トナーセンサ」という）の異常を判断する現像装置は、例えば、特許文献１に開示されている。具体的には、トナーの容器中で、トナーセンサをトナーに対向して配置し、トナーの攪拌に伴って変動するトナーセンサの出力がサンプリングされる。ここに、トナーセンサは、トナーが通過する際にキャリア量を検出するものであり、検出されたキャリア量が基準値より多い場合、トナーセンサの出力電圧は基準電圧より高くなる。そこで、トナーセンサの出力電圧が基準電圧より高くなった時、トナーモータによりホッパスパイラルを回転させて外部からトナーを補給する。そして、トナーの補給により、トナーセンサの出力電圧が基準電圧より低くなった時、トナーの補給は停止される。ところで、正常時におけるトナーセンサの出力信号波形は絶えず細かく変動する一方、異常時にはその振幅が極端に減少するか或いはゼロになる。そこで、トナーセンサの出力の標準偏差を計算し、標準偏差が基準値以下となったときに、トナーの異常又はトナーセンサの断線や故障などの異常が発生したと判断して、表示パネルに「異常」を表示し、現像装置を停止させる。
特開平３−２４９６７８号公報（図３、第３ページ左下欄）

ところで、特許文献１に開示された現像装置では、トナーセンサのコネクタに接触不良が発生した場合、トナーセンサ出力が電圧の高い方へオフセットされることがある。そのような状態になると、特許文献１に開示された現像装置では、トナーが不足していないにもかかわらず強制的にトナーが補給され、トナー補給を続けてもセンサ出力は基準電圧より低くならず、最終的にはかぶり等の画像不良や現像器ロックが発生する。
また、図３のように正常な接触状態（Ａ部分）が、或る時刻において接触不良の状態（Ｂ部分）に変化しても、Ａ部分とＢ部分とで標準偏差が明確に相違するとは限らず、特許文献１の現像装置では「異常」検出の精度が悪い。また、低精度のため「異常」検出検知が遅れれば、現像装置に不測の故障を生じかねない。
また、トナーセンサの出力にノイズが乗った場合も、トナーセンサ出力の標準偏差が大きくなり、特許文献１の現像装置では、「異常」を誤検出する虞れがある。
そこで、本発明は、トナーの異常やトナーセンサの異常を、より精度良く検出することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、粉体状のトナーを用いてプリントデータに対応する画像を形成する現像装置において、前記トナーが収容された容器内の磁界を計測するトナーセンサと、前記トナーセンサの出力波形を記憶するメモリと、該メモリに記憶された前記トナーセンサの出力の振幅を計算する振幅計算部と、前記振幅を所定値と比較する比較部とを備え、前記トナーセンサは、前記容器内のトナーが攪拌されることに起因する周期性をもった波形を出力し、前記振幅計算部は、前記周期毎にトナーセンサの出力の振幅を計算し、前記比較部は、該振幅に基づいて前記トナーの量を判定することを特徴とする。
また前記比較部は、前記振幅が所定の基準値より大きくなったことを条件として前記容器内のトナーが所定量より少なくなった旨を判定することを特徴とする。
また本発明は、前記周期毎に前記トナーセンサの出力波形をサンプリングするサンプルホールド部と、前記サンプルホールド部の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とをさらに備え、前記メモリは、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を記憶することを特徴とする。
また本発明は、前記メモリに記憶された前記トナーセンサの出力波形からノイズを除去するノイズ除去部をさらに含み、前記振幅計算部は、前記ノイズ除去部の出力に基づいて、前記トナーセンサの出力の振幅を計算することを特徴とする。
また前記判定部は、前記トナーが所定量より少なくなったと判定された場合に、前記容器内にトナーを供給する命令を発信することを特徴とする。
またノイズ除去部により、一つの波形に含まれる複数の測定値から、前後の測定値から所定以上乖離している測定値を削除する補正を行い、補正された測定値群から前記振幅計算を行うことを特徴とする。

本発明によれば、トナーの異常やトナーセンサの異常を精度良く検出することができ、早めに異常を検知することが出来る。また、トナーセンサの出力の振幅でトナーの量あるいは濃度の管理を精度良く制御することが出来るため、サービスマンが修理を行うまで機械を停止させずに画像形成することが出来る。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図1は、本実施形態の現像装置のブロック図である。
トナーは、トナーの容器１０中で、例えばスパイラル状の回転羽根を有する、図示しない攪拌部材を回転させることによって攪拌される。
トナーセンサ１１は、例えば磁気センサであり、スパイラルの回転周期（以下攪拌周期という）と同じ周期で変化する磁界を検知し、電気信号に変換するものである。ここに、磁気センサは、磁界検出コイルに流れる誘導電流を増幅器で電圧に変換するものや、ホール素子に発生するホール電圧を検出するもの等が用いられる。このようなトナーセンサ１１に対して、トナーとキャリアからなるトナーの集合体は、その特定の位置に着目すれば、攪拌周期に応じて接近しあるいは遠ざかることとなる。したがって、トナーセンサ１１に検出される磁界の強度も攪拌周期に応じて変化する。なお、この実施形態におけるトナーセンサ１１は、トナー濃度が低くなること、すなわち、キャリアのトナーに対する比率が相対的に高くなることにより、検出される磁界が大きくなるような特性を有している。なおトナーセンサ１１は、前記攪拌部材およびその駆動系統（ともに図示略）が一般に磁性体からなる構成部品を有することから、これらの磁性体の影響を避けるべく、攪拌部材およびその駆動系統から所定距離離れて配置される。

トナーセンサ１１の出力は、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２、さらにアナログデジタル変換回路（以下Ａ／Ｄと称す）１３を介してデジタル信号とされ、各回転周期毎にメモリ１４に格納される。
Ａ／Ｄ１３の出力はメモリに格納され、ノイズ除去部１５でノイズが除去された後、振幅計算部１６に入力される。振幅計算部１６の出力は、比較部１７において予め設定された所定の基準値と比較される。そして計算された振幅が基準値より大きい場合は、比較部１７により、トナー濃度が低下したと判断され、モータ駆動部２１を介してトナー補給モータを回転させて、トナーの容器に外部からトナーを供給する。なお、このトナーの供給の停止は、比較部１７の比較結果に基づいて所定量のトナーの存在が検出されたことによって行っても良いが、このトナーの補給中に限ってトナーの容器内のトナーレベルを別個に判定して、トナーの補給を停止させるようにしても良い。
なお、コンピュータプログラムにより、マイクロプロセッサ（メモリ、ＣＰＵ、入出力ポート、レジスタなどを含む）を、メモリ１４、ノイズ除去部１５、振幅計算部１６、比較部１７として機能させてもよい。

図２は、トナーセンサ１１の出力波形例である。
トナーセンサ１１の出力はトナーを攪拌するスパイラル状の回転羽根の回転周期に同期した波形となる。この波形の１周期分毎にサンプリングを行い、最大値と最小値を決定する。なお、図２において、例えばＣポイントでノイズが発生した場合、Ｃポイントの前後で測定したサンプルとの比較により、前後のサンプルより所定以上離れた値であればノイズと判断されるようになっている。そして、ノイズと判断された場合には、Ｃポイントで実際に測定された値に代えて、Ｃポイントの前または後の測定値、あるいは、前後の測定値の平均値を用いることにより、ノイズが発生した場合の振幅計算結果への影響を小さくすることができる。
ノイズ除去部１５により、メモリ１４に格納されたトナーセンサ１１の出力からノイズが除去され、振幅計算部１６で、トナーセンサ１１の出力の振幅（１周期毎の出力の最大値と最小値との差分）が計算される。計算された振幅は、比較部１７において基準振幅と比較される。比較部１７は、計算された振幅が基準振幅より大きい場合、モータ駆動部２１によりトナー補給モータ２０を回転させてトナーの補給を開始し、計算された振幅が基準値より小さくなれば、トナー濃度が所定の値を回復したと判断して、トナー補給をストップする。また、トナーのブロッキングによる異常の場合は、一般に、計算された振幅が前回あるいは前々回のサンプリングデータに比べて極端に小さくなるかゼロになるので、通常のトナー濃度の低下と区別することができる。比較部１７は、このブロッキングを検出した場合、トナー減少とは別に、ブロッキング異常と判断してその旨を表示する等の処理を行わせる。

また、比較器１７は、トナーセンサ自体の異常や、トナーセンサと回路基板との間の接点の異常によって、トナー濃度が不変であるにもかかわらずトナーセンサ１１の出力が低く（あるいは高く）なった場合は、計算された振幅が、基準値以下から基準値以上に突然基準振幅以上に飛躍したとき発生したものと判断することができる。
すなわち、図３のＡ部分を正常な場合とすれば、トナーセンサ１１の異常によってＢ部分のような波形（Ａ部分と同一形状でオフセットした波形）が検出されたとしても、最大値と最小値との間の振幅がＡ部分とＢ部分とで同じであるため、Ｂ部分においてもトナーが正常と判断することができる。
また比較器１７は、複数の攪拌周期にわたって連続的に比較結果を保存している。これにより、例えば所定コピー枚数当りの振幅変化率を計算してその平均値をサンプリングしておき、振幅変化が平均値から大きく外れて不連続となったときをもって、トナーセンサの異常を判断することもできる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、トナーセンサの出力は連続的に常時サンプリングする構成に代えて、断続的に一定の時間間隔毎に間欠的にサンプリングしてもよい。

本実施形態の現像装置のブロック図である。 トナーセンサの出力波形例である。 トナーセンサの異常によるトナーセンサの出力波形例である。

符号の説明

１０ トナーの容器
１１ トナーセンサ
１２ Ｓ／Ｈ
１３ Ａ／Ｄ
１４ メモリ
１５ ノイズ除去部
１６ 振幅計算部
１７ 比較部
１８ 表示部
２０ トナー補給モータ
２１ モータ駆動部

Claims (7)

1. 粉体状のトナーを用いてプリントデータに対応する画像を形成する現像装置において、
   前記トナーが収容された容器内の磁界を計測するトナーセンサと、
   前記トナーセンサの出力波形を記憶するメモリと、
   該メモリに記憶された前記トナーセンサの出力の振幅を計算する振幅計算部と、
   前記振幅を所定値と比較する比較部とを備え、
   前記トナーセンサは、前記容器内のトナーが攪拌されることに起因する周期性をもった波形を出力し、
   前記振幅計算部は、前記周期毎にトナーセンサの出力の振幅を計算し、
   前記比較部は、該振幅に基づいて前記トナーの量を判定することを特徴とする現像装置。
2. 前記比較部は、前記振幅が所定の基準値より大きくなったことを条件として前記容器内のトナーが所定量より少なくなった旨を判定することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記周期毎に前記トナーセンサの出力波形をサンプリングするサンプルホールド部と、
   前記サンプルホールド部の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とをさらに備え、
   前記メモリは、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記メモリに記憶された前記トナーセンサの出力波形からノイズを除去するノイズ除去部をさらに含み、
   前記振幅計算部は、前記ノイズ除去部の出力に基づいて、前記トナーセンサの出力の振幅を計算することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記判定部は、前記トナーが所定量より少なくなったと判定された場合に、前記容器内にトナーを供給する命令を発信することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記トナーセンサから出力された各波形に含まれる複数の測定値から、前後の測定値に対して所定以上乖離している測定値を削除する補正を行い、補正された測定値群から前記振幅計算を行うノイズ除去部をさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記トナーが前記容器内に所定量以上収容されていることを条件に前記トナーの供給を停止する供給停止判定部をさらに設けたことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
   
   

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