JP2008122505A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2008122505A
JP2008122505A JP2006303830A JP2006303830A JP2008122505A JP 2008122505 A JP2008122505 A JP 2008122505A JP 2006303830 A JP2006303830 A JP 2006303830A JP 2006303830 A JP2006303830 A JP 2006303830A JP 2008122505 A JP2008122505 A JP 2008122505A
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Kenichi Tamaoki
賢一 玉置
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Kyocera Document Solutions Inc
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Kyocera Mita Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of stabilizing image quality throughout the use period of a toner container by restraining image fogging resulting from the supply of a large quantity of toner, which occurs right after replacement of toner container. <P>SOLUTION: The quantity of toner remaining in the toner container 5 is estimated from the integrated number of revolutions of a toner supply motor 37. The threshold (output value at which toner is supplied) of a sensor 36 for detecting the quantity of toner is gradually changed toward the integrated number A of revolutions of the toner supply motor 37, at which the toner container becomes empty of toner. Thereby, the weight of toner in the developing device is gradually increased as compared with that assigned for a regular control period. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、現像装置にトナーを供給する交換可能なトナーコンテナとを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、トナーコンテナから現像装置へのトナー補給制御方法に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer that includes a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier and a replaceable toner container that supplies toner to the developing device. The present invention relates to a toner replenishment control method from a toner container to a developing device.

コピー機、プリンタ、FAX等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤(以下、トナーという)が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このような画像形成装置においては、現像装置内のトナー消費に応じてトナーを補給するためのトナーコンテナが搭載されている。   In an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, or a FAX, a powder developer (hereinafter referred to as toner) is mainly used, and an electrostatic image formed on an image carrier such as a photosensitive drum. In general, the latent image is visualized with toner in the developing device, and the toner image is transferred onto a recording medium, and then a fixing process is performed. In such an image forming apparatus, a toner container for replenishing toner according to toner consumption in the developing device is mounted.

図6は、従来のトナーコンテナの内部構造を示す概略斜視図であり、図7は、トナーコンテナを図6の矢印X方向から見た側面断面図、図8はトナーコンテナを下方向から見た斜視図である。なお、ここでは粉体トナーを貯留、供給するトナーコンテナについて説明する。図6に示すように、トナーコンテナ5は、ケーシング(筐体)101、攪拌パドル102、搬送スクリュー103を含む構成である。ケーシング101は、トナーを貯留する容器であり、このケーシング101内に攪拌パドル102及び搬送スクリュー103が互いに平行に配設されている。   6 is a schematic perspective view showing the internal structure of a conventional toner container, FIG. 7 is a side sectional view of the toner container as seen from the direction of arrow X in FIG. 6, and FIG. 8 is a view of the toner container as seen from below. It is a perspective view. Here, a toner container that stores and supplies powder toner will be described. As shown in FIG. 6, the toner container 5 includes a casing (housing) 101, a stirring paddle 102, and a conveying screw 103. The casing 101 is a container for storing toner, and a stirring paddle 102 and a conveying screw 103 are arranged in parallel in the casing 101.

攪拌パドル102は、回転軸102aの周囲にアーム部102bが立設されており、先端が回転方向に湾曲可能な搬送シート104と、トナーが通過する窓部が形成された平板状の攪拌板105を、アーム部102bの先端に軸方向に互い違いの位置に2組設けた構成になっており、ケーシング101に回転可能に軸支されている。また、アーム部102bは、複数の支柱106と、支柱106の先端に回転軸102aと平行に固定された先端軸107とで構成されている。   The stirring paddle 102 has an arm portion 102b standing around a rotating shaft 102a, a flat stirring plate 105 formed with a conveyance sheet 104 whose tip can be bent in the rotation direction and a window portion through which toner passes. Are provided at the tip of the arm portion 102b at positions alternately arranged in the axial direction, and are rotatably supported by the casing 101. The arm portion 102b includes a plurality of columns 106 and a tip shaft 107 fixed to the tip of the column 106 in parallel with the rotation shaft 102a.

攪拌パドル102が図7の矢印Y方向に回転することにより、ケーシング101に貯留されているトナーが攪拌されて搬送スクリュー103に導かれる。搬送スクリュー103は、回転軸103aを中心とし、その周囲に螺旋羽103bを設けた構成となっており、所定方向に回転することにより、図8に示すケーシング101の底面に設けられたトナー供給口108より図示しない現像装置にトナーを供給する。   As the stirring paddle 102 rotates in the direction of arrow Y in FIG. 7, the toner stored in the casing 101 is stirred and guided to the conveying screw 103. The conveying screw 103 has a configuration in which a spiral blade 103b is provided around a rotation shaft 103a, and a toner supply port provided on the bottom surface of the casing 101 shown in FIG. 8 by rotating in a predetermined direction. From 108, toner is supplied to a developing device (not shown).

このようなトナーコンテナにおいては、現像装置へ安定したトナー供給を行うとともにユーザにトナーコンテナの交換時期を通知するために、トナーコンテナ内のトナー残量を把握しておく必要があり、従来はトナーコンテナ内にトナー残量センサが設けられていた。しかし、高価なトナー残量センサの他、接続部品や基板等も必要となり、特に、使い捨てタイプのトナーカートリッジにはコスト高となって採用することは困難であった。   In such a toner container, it is necessary to know the remaining amount of toner in the toner container in order to supply the toner stably to the developing device and notify the user of the replacement timing of the toner container. A toner remaining amount sensor was provided in the container. However, in addition to an expensive toner remaining amount sensor, connecting parts, a substrate, and the like are also required. In particular, it has been difficult to employ a disposable toner cartridge due to high cost.

そこで、トナーコンテナ内にトナー残量センサを設けることなくトナーコンテナからのトナー供給を安定化する方法が種々提案されており、例えば特許文献1には、トナー供給ローラの回転数と現像装置内のトナー濃度センサの検知結果を用いてトナーコンテナ(トナーボトル)内のトナー残量を推定し、トナーコンテナ交換時期をユーザに通知する方法が開示されている。具体的には、トナーコンテナ内のトナー残量の減少に伴いトナー供給ローラの回転回数を増加させ、最大の回転回数でトナー補給動作を所定回数繰り返してもトナー濃度センサの出力値の変化量が規定値以下の場合にトナー残量無しと判断するものである。   Therefore, various methods for stabilizing the toner supply from the toner container without providing a toner remaining amount sensor in the toner container have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses the number of rotations of the toner supply roller and the amount of toner in the developing device. A method is disclosed in which the toner remaining amount in the toner container (toner bottle) is estimated using the detection result of the toner density sensor, and the user is notified of the toner container replacement time. Specifically, as the remaining amount of toner in the toner container decreases, the number of rotations of the toner supply roller is increased, and even if the toner supply operation is repeated a predetermined number of times at the maximum number of rotations, It is determined that there is no remaining amount of toner when it is below the specified value.

しかしながら、特許文献1の制御方法では、トナーコンテナ内のトナーが無くなって現像装置へのトナー補給が停止してからトナー交換が表示されるまでの間、即ちトナーコンテナ交換(REPLACE)の要否を判定するのに必要なトナー供給モータの積算回転数(積算駆動時間)の間に消費されたトナー量だけ現像装置内のトナー量が安定重量から減少してしまう。   However, in the control method of Patent Document 1, it is determined whether or not toner container replacement (REPLACE) is necessary after the toner in the toner container is exhausted and toner supply to the developing device is stopped until toner replacement is displayed. The amount of toner in the developing device is reduced from the stable weight by the amount of toner consumed during the cumulative number of rotations (cumulative driving time) of the toner supply motor necessary for determination.

いま、トナーコンテナ内のトナーが空になると予想されるトナー供給モータの積算回転数をA、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に回転するトナー供給モータの積算回転数をB、印字率から換算した印刷一枚当たりの平均トナー消費量をC、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷枚数をD、通常制御時における現像装置内のトナー重量をEとすると、図9に示すように、トナー供給モータの積算回転数がAに到達した後はトナーコンテナからのトナー供給が停止するため、トナー供給モータの積算回転数がA+Bに到達してトナーコンテナ交換が通知される際には、現像装置内のトナー重量は通常制御時のトナー重量Eからトナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷による消費量(C×D)だけ少ないE−C×Dとなる。そして、この消費量を補うために、トナーコンテナの交換直後において現像装置内に大量のトナーが一度に供給されることになる。   Now, the cumulative rotation speed of the toner supply motor, which is expected to run out of toner in the toner container, is A, and the cumulative rotation speed of the toner supply motor that rotates within the time required for the toner container replacement determination is converted from B, the printing rate. Assuming that the average toner consumption per printed sheet is C, the number of printed sheets in the time required for toner container replacement determination is D, and the toner weight in the developing device during normal control is E, as shown in FIG. Since the toner supply from the toner container stops after the cumulative rotation speed of the toner supply motor reaches A, the development is performed when the cumulative rotation speed of the toner supply motor reaches A + B and the toner container replacement is notified. The toner weight in the apparatus is E−C × D, which is smaller than the toner weight E during normal control by the consumption (C × D) due to printing within the time required for the toner container replacement determination. The In order to compensate for this consumption, a large amount of toner is supplied into the developing device at once immediately after the replacement of the toner container.

そのため、現像装置内の残存トナーと新たに追加補給された未帯電トナーとが均一に混合されるまでに時間がかかり、トナーコンテナ交換直後に印刷を行うと帯電不良のトナーが現像されてしまい画像かぶりが発生するという問題点があった。一方、トナー補給停止後のトナー消費を抑えるためにトナーコンテナ交換を判定する時間を十分に取らない場合は、高印字率の画像を連続して印刷した場合等、トナー補給がトナー消費に追いつかずにトナー濃度センサの出力値が回復しない場合にも誤ってトナーコンテナ交換時期であると判定する可能性があり、トナーコンテナ交換の判定精度を低下させてしまう。   For this reason, it takes time until the residual toner in the developing device and the newly added uncharged toner are uniformly mixed. If printing is performed immediately after the toner container is replaced, the toner with poor charging is developed. There was a problem that fogging occurred. On the other hand, if there is not enough time to determine toner container replacement to suppress toner consumption after stopping toner supply, toner supply cannot catch up with toner consumption, such as when images with a high printing rate are continuously printed. Even if the output value of the toner density sensor does not recover, there is a possibility that it is erroneously determined that it is time to replace the toner container, and the determination accuracy of toner container replacement will be reduced.

また、特許文献2、3には、画像信号の積算値を用いてトナー使用量を算出し、さらにトナー使用量からトナーコンテナ内のトナー残量を推定してトナーコンテナの交換時期を判断する方法が開示されている。しかし、特許文献2、3の方法では、実際に印刷される画像の種類や現像装置内のトナーの劣化度、画像形成装置の使用環境等によってトナー使用量が変動するため、検知精度を高めるためには算出されたトナー残量をさらに補正する必要が生じ、制御が複雑なものとなってしまう。
特開2002−148925号公報 特開2000−182124号公報 特開平10−247012号公報
Patent Documents 2 and 3 describe a method of calculating a toner usage amount by using an integrated value of image signals, and further estimating a toner remaining amount in the toner container from the toner usage amount to determine a replacement timing of the toner container. Is disclosed. However, in the methods of Patent Documents 2 and 3, the amount of toner used varies depending on the type of image actually printed, the degree of deterioration of toner in the developing device, the usage environment of the image forming apparatus, and the like. In this case, it is necessary to further correct the calculated remaining toner amount, and the control becomes complicated.
JP 2002-148925 A JP 2000-182124 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-247012

本発明は、上記問題点に鑑み、トナーコンテナの交換直後に発生する大量のトナー供給に起因する画像かぶりを抑制し、使用期間を通じて画像品質を安定化する画像形成装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that suppresses image fogging caused by supplying a large amount of toner that occurs immediately after replacement of a toner container and stabilizes image quality throughout a period of use. To do.

上記目的を達成するために本発明は、トナー担持体により像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置内のトナー重量又はトナー濃度を検知するトナー量検知センサと、前記現像装置に供給されるトナーを貯蔵する交換可能なトナーコンテナと、該トナーコンテナを駆動して前記現像装置にトナーを供給するトナー供給モータと、該トナー供給モータの回転数をカウントするカウント手段と、前記トナー量検知センサの出力値に応じて前記トナーコンテナからのトナー供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナー量検知センサの出力値が所定の閾値以下になった場合に前記トナーコンテナからのトナー供給を実行し、前記トナー供給モータが所定回数回転する間に前記トナー量検知センサの出力値が閾値以上に復帰しない場合には前記トナーコンテナの交換を通知するとともに、前回のトナーコンテナ交換時からの前記カウント手段の積算カウント値に応じて前記トナー量検知センサの閾値を段階的に変化させる制御を行うことを特徴としている。   To achieve the above object, the present invention provides a developing device for forming a toner image corresponding to an electrostatic latent image by attaching toner onto an image carrier by a toner carrier, and the toner weight or toner in the developer device. A toner amount detection sensor for detecting density, a replaceable toner container for storing toner supplied to the developing device, a toner supply motor for driving the toner container to supply toner to the developing device, and the toner In the image forming apparatus, comprising: a count unit that counts the number of rotations of the supply motor; and a control unit that controls toner supply from the toner container in accordance with an output value of the toner amount detection sensor. When the output value of the toner amount detection sensor falls below a predetermined threshold value, toner supply from the toner container is executed, and the toner supply motor is When the output value of the toner amount detection sensor does not return to the threshold value or more during the rotation of the number of times, the replacement of the toner container is notified, and according to the integrated count value of the counting means since the previous toner container replacement. Control that changes the threshold value of the toner amount detection sensor stepwise is performed.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー量検知センサの閾値の変更を開始するときの前記カウント手段の積算カウント値Rが以下の条件式(1)を満たすことを特徴としている。
0≦R≦A−2B ・・・(1)
ただし、
A:トナーコンテナ内のトナーが空になると予測されるトナー供給モータの積算回転数、
B:トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に回転するトナー供給モータの回転数、
である。
According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the integrated count value R of the counting unit when starting to change the threshold value of the toner amount detection sensor satisfies the following conditional expression (1). .
0 ≦ R ≦ A-2B (1)
However,
A: The cumulative number of rotations of the toner supply motor that is predicted to run out of toner in the toner container,
B: Number of rotations of the toner supply motor that rotates within the time required for determination of toner container replacement,
It is.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー量検知センサの閾値の最大変更幅は、現像装置内の目標トナー重量Pが以下の条件式(2)を満たすように設定されることを特徴としている。
P=C×D+E ・・・(2)
ただし、
C:印字率から換算した印刷一枚当たりの平均トナー消費量、
D:トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷枚数、
E:閾値変更前の現像装置内のトナー重量、
である。
In the image forming apparatus having the above-described configuration, the maximum change width of the threshold of the toner amount detection sensor is set so that the target toner weight P in the developing device satisfies the following conditional expression (2). It is characterized by.
P = C × D + E (2)
However,
C: average toner consumption per printed sheet calculated from the printing rate,
D: number of prints within the time required for determination of toner container replacement,
E: the toner weight in the developing device before the threshold change,
It is.

本発明の第1の構成によれば、現像装置内のトナー量が段階的に増加し、トナーコンテナ内のトナーが無くなった時点で現像装置内にはトナーが余分に補給された状態となるため、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に継続して印刷が行われた場合でも現像装置内のトナー量が大幅に減少しない。従って、トナーコンテナの交換直後に新たなトナーが多量に補給されず、帯電不良のトナーが現像されて発生するかぶり画像を効果的に防止することができる。   According to the first configuration of the present invention, the amount of toner in the developing device increases stepwise, and when the toner in the toner container runs out, the developing device is in a state of being replenished with extra toner. Even when the printing is continuously performed within the time required for the toner container replacement determination, the toner amount in the developing device is not significantly reduced. Therefore, it is possible to effectively prevent fogging images that are generated by developing a poorly charged toner because a large amount of new toner is not replenished immediately after replacement of the toner container.

また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の画像形成装置において、トナー量検知センサの閾値の変更を開始するカウント手段の積算カウント値が条件式(1)を満たすことにより、現像装置内のトナー重量の急激な増加によるトナーコンテナ交換前のかぶり画像の発生を防止可能となる。   According to the second configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first configuration, the integrated count value of the count unit that starts changing the threshold value of the toner amount detection sensor satisfies the conditional expression (1). As a result, it is possible to prevent the occurrence of a fog image before replacement of the toner container due to a rapid increase in the toner weight in the developing device.

また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の画像形成装置において、現像装置内の目標トナー重量Pが条件式(2)を満たすようにトナー量検知センサの閾値の最大変更幅が設定されることにより、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の消費トナー量に応じた適切な量のトナー補給が可能となる。   According to the third configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first or second configuration, the toner amount detection sensor of the toner amount detection sensor is set so that the target toner weight P in the developing device satisfies the conditional expression (2). By setting the maximum change width of the threshold, it is possible to supply an appropriate amount of toner according to the amount of toner consumed within the time required for determination of toner container replacement.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、現像装置を用いた本発明の画像形成装置(例えばプリンタ)100である。この画像形成装置100は、感光体ドラム1、帯電ユニット2、露光ユニット(レーザスキャンユニット)3、現像装置4、トナーコンテナ5、転写ローラ6、クリーニング部7、給紙機構10、搬送部11、定着装置12、及び排紙部13等から構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an image forming apparatus (for example, a printer) 100 of the present invention using a developing device. The image forming apparatus 100 includes a photosensitive drum 1, a charging unit 2, an exposure unit (laser scan unit) 3, a developing device 4, a toner container 5, a transfer roller 6, a cleaning unit 7, a paper feed mechanism 10, a transport unit 11, The image forming apparatus includes a fixing device 12 and a paper discharge unit 13.

感光体ドラム1は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット2により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット3からのレーザビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定するものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン(a−Si)や有機感光層(OPC)等が好ましい。   The photosensitive drum 1 is formed, for example, by laminating a photosensitive layer on an aluminum drum, and the charging unit 2 charges the surface. Then, an electrostatic latent image with attenuated charging is formed on the surface that has received a laser beam from the exposure unit 3 described later. The photosensitive layer is not particularly limited, but for example, amorphous silicon (a-Si) or organic photosensitive layer (OPC) having excellent durability is preferable.

帯電ユニット(帯電チャージャ)2は、放電(例えばコロナ放電)することで感光体ドラム1の表面を帯電させるものである。例えば帯電ユニット2は、細いワイヤ等を有しており、これを電極として高電圧を印加されることで放電するようになっている。露光ユニット(LSU)3は、画像データに基づいて、光ビーム(例えばレーザビーム)を感光体ドラム1に照射し、感光体ドラム1表面に静電潜像を形成させるものである。なお、画像データは不図示のパーソナルコンピュータから送信されたものである。   The charging unit (charging charger) 2 charges the surface of the photosensitive drum 1 by discharging (for example, corona discharge). For example, the charging unit 2 has a thin wire or the like, and discharges when a high voltage is applied using this as an electrode. The exposure unit (LSU) 3 irradiates the photosensitive drum 1 with a light beam (for example, a laser beam) based on the image data, and forms an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1. The image data is transmitted from a personal computer (not shown).

現像装置4は、感光体ドラム1の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、現像装置4に収容されている現像剤としては、例えばトナー成分とキャリアとから構成される2成分現像剤やトナー成分のみから構成される1成分現像剤が挙げられる。   The developing device 4 forms toner images by attaching toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1. Examples of the developer accommodated in the developing device 4 include a two-component developer composed of a toner component and a carrier and a one-component developer composed only of a toner component.

トナーコンテナ5は、現像装置4内部のトナーが不足するようになれば、現像装置4にトナーを供給するとともに、予備のトナーを貯留しておくものである。転写ローラ6は、感光体ドラム1表面に形成されたトナー像を乱さずに搬送部11を搬送されてくるシート上に移行(転写)させるものである。   The toner container 5 supplies toner to the developing device 4 when the toner in the developing device 4 becomes insufficient, and stores spare toner. The transfer roller 6 shifts (transfers) the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 onto the conveyed sheet without disturbing the toner image.

クリーニング部7は、トナー像がシートに転写された後に、感光体ドラム1の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去するものであり、例えば、感光体ドラム1の長手方向に線接触するブレード材や摺擦ローラ等から構成される。給紙機構10は、画像(トナー像)が印刷されるシート(用紙やOHP等)を収容するとともに、給紙機構10から排紙部13までのシートの通路である搬送部11にシートを給送するものである。   The cleaning unit 7 removes toner (residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the toner image is transferred to the sheet. For example, a blade that makes line contact with the longitudinal direction of the photosensitive drum 1 It is composed of materials, rubbing rollers and the like. The paper feed mechanism 10 accommodates a sheet (paper, OHP, etc.) on which an image (toner image) is printed, and feeds the sheet to the transport unit 11 which is a sheet path from the paper feed mechanism 10 to the paper discharge unit 13. To be sent.

定着装置12は、シートに転写されたトナー像を安定な永久像とするものであり、例えば加熱ローラ及び加圧ローラを用いて熱や圧力等のエネルギーを付与することにより、粉体状態のトナー像を溶融させる熱ローラ定着方式が用いられる。排紙部13は、定着装置12を経たシート、すなわち永久像が印刷されたシートを収容するものである。   The fixing device 12 converts the toner image transferred onto the sheet into a stable permanent image. For example, by applying energy such as heat and pressure using a heating roller and a pressure roller, the toner in a powder state A heat roller fixing method for fusing an image is used. The paper discharge unit 13 accommodates a sheet that has passed through the fixing device 12, that is, a sheet on which a permanent image is printed.

そして、予め入力された画像データに基づいて露光ユニット3が感光体ドラム1上にレーザビームを発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム1表面に形成させる。その後、現像装置4により静電潜像にトナーを付着させるとともに(トナー像を形成させるとともに)、転写ローラ6によりシート上にそのトナー像が転写される。次に、定着装置12によりトナー像の転写されたシートに熱及び圧力を加え、永久像とさせるようになっている。   Then, the exposure unit 3 emits a laser beam on the photosensitive drum 1 based on image data input in advance, thereby forming an electrostatic latent image based on the image data on the surface of the photosensitive drum 1. Thereafter, toner is attached to the electrostatic latent image by the developing device 4 (a toner image is formed), and the toner image is transferred onto the sheet by the transfer roller 6. Next, heat and pressure are applied to the sheet on which the toner image has been transferred by the fixing device 12 to form a permanent image.

図2は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図1と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置100は、画像入力部30、AD変換部31、画像形成部32、制御部33、記憶部34、操作パネル35、トナーコンテナ5、給紙機構10、定着装置12、トナー量検知センサ36、トナー供給モータ37、モータ回転数カウンタ38等から構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing a control path of the image forming apparatus of the present invention. Portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The image forming apparatus 100 includes an image input unit 30, an AD conversion unit 31, an image forming unit 32, a control unit 33, a storage unit 34, an operation panel 35, a toner container 5, a paper feed mechanism 10, a fixing device 12, and a toner amount detection sensor. 36, a toner supply motor 37, a motor rotation number counter 38, and the like.

画像入力部30は、画像形成装置100が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するCCD等から構成される画像読取部であり、画像形成装置100が図1のようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部30で読み取られた画像信号はAD変換部31においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部34内の画像メモリ60に送出される。   When the image forming apparatus 100 is a copying machine, the image input unit 30 is a scanning optical system equipped with a scanner lamp that illuminates an original during copying and a mirror that changes the optical path of reflected light from the original, and reflected light from the original. The image forming apparatus 100 is a printer as shown in FIG. 1. The image forming apparatus 100 includes a condenser lens that collects and forms an image and a CCD that converts the imaged image light into an electrical signal. In this case, the reception unit receives image data transmitted from a personal computer or the like. The image signal read by the image input unit 30 is converted into a digital signal by the AD conversion unit 31 and then sent to an image memory 60 in the storage unit 34 described later.

画像形成部32は、感光体ドラム1、帯電ユニット2、露光ユニット3、現像装置4、転写ローラ6を含み、AD変換部31においてデジタル変換された画像信号に基づいて感光体ドラム1上に静電潜像を形成し、現像装置4によりトナー像に現像した後に転写ローラ6でシート上にトナー像を転写する。   The image forming unit 32 includes the photosensitive drum 1, the charging unit 2, the exposure unit 3, the developing device 4, and the transfer roller 6. An electrostatic latent image is formed and developed into a toner image by the developing device 4, and then the toner image is transferred onto the sheet by the transfer roller 6.

記憶部34は、画像メモリ60、RAM61、及びROM62を備えており、画像メモリ60は、画像入力部30から入力され、AD変換部31においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部33に送出する。RAM61及びROM62は、制御部33の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、RAM61(又はROM62)には後述するトナー量検知センサ36の閾値変更制御に用いられる、閾値の変更開始タイミングや変更幅等も記憶される。   The storage unit 34 includes an image memory 60, a RAM 61, and a ROM 62. The image memory 60 stores an image signal input from the image input unit 30 and digitally converted by the AD conversion unit 31, and is stored in the control unit 33. Send it out. The RAM 61 and the ROM 62 store the processing program and processing contents of the control unit 33. The RAM 61 (or ROM 62) also stores a threshold change start timing, a change width, and the like used for threshold value change control of a toner amount detection sensor 36 described later.

操作パネル35は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部(いずれも図示せず)とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、画像形成装置100がファクシミリ機能を有する場合は記憶部34にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。   The operation panel 35 includes an operation unit including a plurality of operation keys, and a display unit (none of which is shown) that displays setting conditions, apparatus states, and the like, and the user sets printing conditions and the like. In addition, when the image forming apparatus 100 has a facsimile function, it is used for various settings such as registering a facsimile transmission destination in the storage unit 34 and further reading and rewriting the registered transmission destination.

トナー量検知センサ36は、現像装置4内に貯留されるトナー重量(またはトナー濃度)を検知するものであり、例えば圧電センサや磁気センサ等が用いられる。トナー供給モータ37は、制御部33からの制御信号に応じてトナーコンテナ5内の搬送スクリューを駆動する。モータ回転数カウンタ38は、トナーコンテナ5が交換されてからのトナー供給モータ37の積算回転数をカウントする。   The toner amount detection sensor 36 detects the toner weight (or toner concentration) stored in the developing device 4, and for example, a piezoelectric sensor or a magnetic sensor is used. The toner supply motor 37 drives the conveying screw in the toner container 5 in accordance with a control signal from the control unit 33. The motor rotation number counter 38 counts the accumulated rotation number of the toner supply motor 37 after the toner container 5 is replaced.

制御部33は、設定されたプログラムに従って画像入力部30、画像形成部32、給紙機構10、定着装置12やそれらを駆動するモータ(図示せず)を全般的に制御するとともに、画像入力部30から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット3は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム1上に潜像を形成する。   The control unit 33 generally controls the image input unit 30, the image forming unit 32, the paper feed mechanism 10, the fixing device 12 and a motor (not shown) for driving them according to the set program, and also the image input unit. The image signal input from 30 is converted into image data by scaling processing or gradation processing as necessary. The exposure unit 3 irradiates a laser beam based on the processed image data to form a latent image on the photosensitive drum 1.

さらに、制御部33はトナー量検知センサ36の出力値及びモータ回転数カウンタ38によりカウントされるトナー供給モータ37の積算回転数に基づいてトナーコンテナ5の交換の要否を判定するとともに、トナー量検知センサ36の閾値(トナー補給が行われる出力値)を変更する機能を有している。   Further, the control unit 33 determines whether or not the toner container 5 needs to be replaced based on the output value of the toner amount detection sensor 36 and the integrated rotation number of the toner supply motor 37 counted by the motor rotation number counter 38 and determines the toner amount. The detection sensor 36 has a function of changing a threshold value (an output value at which toner is supplied).

本発明においては、トナー供給モータ37の積算回転数からトナーコンテナ5内のトナー残量を予測するとともに、トナーが空になると推測されるトナー供給モータ37の積算回転数に向けて、トナー量検知センサ36の閾値を段階的に変化させることを特徴としている。   In the present invention, the remaining amount of toner in the toner container 5 is predicted from the accumulated number of revolutions of the toner supply motor 37, and the toner amount is detected toward the accumulated number of revolutions of the toner supply motor 37 that is estimated to be empty. It is characterized in that the threshold value of the sensor 36 is changed stepwise.

これにより、現像装置内のトナー量が通常制御時よりも徐々に増加していくため、トナーコンテナ5内のトナーが無くなってからトナーコンテナ交換の判定に要する時間内に印刷が行われた場合でも現像装置内のトナー量が大幅に減少しない。従って、トナーコンテナ5の交換時に新たなトナーを多量に補給する必要がなくなり、帯電不良のトナーが現像されて発生するかぶり画像を効果的に防止することができる。   As a result, the amount of toner in the developing device gradually increases from that during normal control, so even if printing is performed within the time required for the toner container replacement determination after the toner in the toner container 5 runs out. The amount of toner in the developing device does not decrease significantly. Therefore, it is not necessary to replenish a large amount of new toner when the toner container 5 is replaced, and it is possible to effectively prevent a fogging image generated by developing a toner with poor charging.

図3は、トナー量検知センサの閾値変更制御を実行した場合のトナー供給モータの積算回転数と現像装置内のトナー残量との関係を示す図である。なお、図中のA、B、C、D、Eの定義については従来例の図9の場合と同様とする。図3を用いてトナー量検知センサ36の閾値の変更開始タイミング及び変更幅について説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the cumulative number of rotations of the toner supply motor and the remaining amount of toner in the developing device when threshold value change control of the toner amount detection sensor is executed. Note that the definitions of A, B, C, D, and E in the figure are the same as in the case of FIG. 9 of the conventional example. The threshold change start timing and change range of the toner amount detection sensor 36 will be described with reference to FIG.

トナー量検知センサ36の閾値の変更は、少なくともトナーコンテナ5内のトナーが空になる前、即ちトナー供給モータ37の積算回転数がAに到達するまでに開始する必要があるが、トナーが空になる直前に閾値を変更すると、現像装置内のトナー重量を急激に増加させなければならず、トナーコンテナ5から一度に多量のトナーが補給されて帯電不良のトナーが現像に用いられてしまう。   The change in the threshold value of the toner amount detection sensor 36 needs to be started at least before the toner in the toner container 5 is emptied, that is, until the cumulative rotation number of the toner supply motor 37 reaches A. If the threshold value is changed immediately before the toner value is reached, the toner weight in the developing device must be suddenly increased, and a large amount of toner is replenished from the toner container 5 at one time, so that a poorly charged toner is used for development.

従って、閾値の変更開始タイミングとしては、図3(a)に示すように、遅くともトナー供給モータ37の積算回転数がA−2Bとなった時点とすることが好ましい。また、図3(b)に示すように、トナーコンテナ交換直後から閾値を変更する制御としても良い。つまり、トナー量検知センサ36の閾値の変更を開始するトナー供給モータ37の積算回転数をRとすると、条件式(1)
0≦R≦A−2B ・・・(1)
を満たすようにRを設定すれば良い。
Therefore, it is preferable that the threshold change start timing be at the time when the integrated rotation speed of the toner supply motor 37 becomes A-2B at the latest, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3B, the threshold value may be changed immediately after the toner container replacement. That is, if the cumulative number of rotations of the toner supply motor 37 that starts changing the threshold value of the toner amount detection sensor 36 is R, the conditional expression (1)
0 ≦ R ≦ A-2B (1)
R may be set to satisfy the above.

また、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内にトナーが消費され、トナーコンテナ交換時に現像装置内のトナー量が通常制御時のトナー量よりも減少していると、トナーコンテナ交換直後に多量のトナーが補給されてしまう。そのため、トナーコンテナ5内のトナーが無くなった時点で所定量のトナーを余分に補給しておく必要があるが、この補給量は、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の消費トナー量(C×D)だけあれば十分である。従って、現像装置内部の目標トナー重量をPとすると、Pは通常制御時(閾値変更前)の現像装置内のトナー重量EにC×Dを上乗せした量となるため、条件式(2)
P=C×D+E ・・・(2)
を満たすように閾値の最大変更幅を設定すれば良い。
In addition, if the toner is consumed within the time required for the toner container replacement and the toner amount in the developing device is smaller than the toner amount during normal control when the toner container is replaced, a large amount of toner is immediately after the toner container replacement. Will be replenished. For this reason, it is necessary to replenish a predetermined amount of toner when the toner in the toner container 5 runs out. This replenishment amount is determined by the amount of toner consumed (C × D) is sufficient. Therefore, if the target toner weight in the developing device is P, P is an amount obtained by adding C × D to the toner weight E in the developing device during normal control (before changing the threshold value). Therefore, conditional expression (2)
P = C × D + E (2)
What is necessary is just to set the maximum change width of a threshold value so that it may satisfy | fill.

また、閾値の変更はトナー供給モータ37が1回転する毎に行っても良いし、数回転〜数十回転毎に行っても良い。例えば図3(a)の制御では、閾値変更開始から積算回転数がAに達するまでのトナー供給モータ1回転当たりの現像装置内のトナー増加量(トナー増加速度)は、(トナー増加量)/(トナー増加に要する回転数)=C×D/{A−(A−2B)}=C×D/2Bで表されるため、トナー量検知センサ36の閾値を段階的に変化させる場合の閾値変更幅は、閾値変更によるトナー増加速度がC×D/2Bとなるように設定される。   The threshold value may be changed every time the toner supply motor 37 rotates once, or every several to several tens of rotations. For example, in the control of FIG. 3A, the toner increase amount (toner increase speed) in the developing device per one rotation of the toner supply motor from the start of threshold change until the cumulative rotation speed reaches A is (toner increase amount) / (Rotation speed required for toner increase) = C × D / {A− (A−2B)} = C × D / 2B, and therefore the threshold when the threshold of the toner amount detection sensor 36 is changed stepwise. The change width is set so that the toner increase speed due to the threshold change is C × D / 2B.

また、図3(b)の制御では、トナー供給モータ1回転当たりの現像装置内のトナー増加速度はC×D/Aで表されるため、閾値変更幅はトナー量検知センサ36の閾値変更によるトナー増加速度がC×D/Aとなるように設定される。   In the control of FIG. 3B, the toner increase speed in the developing device per one rotation of the toner supply motor is represented by C × D / A. Therefore, the threshold change width depends on the threshold change of the toner amount detection sensor 36. The toner increase speed is set to be C × D / A.

次に、本発明の画像形成装置を用いて連続印刷を行う場合のトナー補給制御動作について説明する。図4は、本発明の画像形成装置のトナー補給制御手順を示すフローチャートである。図2及び図3を参照しながら、図4のステップに従いトナー量検知センサ36の閾値変更手順について説明する。なお、図4ではトナー供給モータ37の総回転数がA−2Bに到達したときトナー量検知センサ36の閾値の変更を開始する図3(a)の制御を例に挙げており、現像装置内のトナー重量が増加するにつれてセンサ出力値も大きくなるようなトナー量検知センサ36を用いるものとする。   Next, a toner replenishment control operation when performing continuous printing using the image forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a toner replenishment control procedure of the image forming apparatus of the present invention. The procedure for changing the threshold value of the toner amount detection sensor 36 will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the control in FIG. 3A that starts changing the threshold value of the toner amount detection sensor 36 when the total number of rotations of the toner supply motor 37 reaches A-2B is taken as an example. It is assumed that the toner amount detection sensor 36 is used so that the sensor output value increases as the toner weight increases.

ユーザによりトナーコンテナ5が交換されると(ステップS1)、モータ回転数カウンタ38のカウント値Rが0にリセットされる(ステップS2)。そして、印刷が実行される(ステップS3)につれて現像装置4内のトナーが徐々に消費されていく。   When the toner container 5 is replaced by the user (step S1), the count value R of the motor rotation number counter 38 is reset to 0 (step S2). Then, as printing is executed (step S3), the toner in the developing device 4 is gradually consumed.

また、トナー量検知センサ36の出力値Sが閾値αよりも小さいか否かを判断することにより(ステップS4)、現像装置4内にトナーが所定量以上貯留されているかを継続的に検知しており、出力値Sが閾値α以上であるうちはそのまま印刷が行われる。一方、ステップS4で出力値Sが閾値αよりも小さくなった場合は、トナー供給モータ37を回転させて(ステップS5)トナーコンテナ5から現像装置4へトナーの補給を行う。同時に、モータ回転数カウンタ38のカウント値Rをトナー供給モータ37の回転数だけ加算する(ステップS6)。   Further, by determining whether or not the output value S of the toner amount detection sensor 36 is smaller than the threshold value α (step S4), it is continuously detected whether a predetermined amount or more of toner is stored in the developing device 4. As long as the output value S is equal to or greater than the threshold value α, printing is performed as it is. On the other hand, when the output value S becomes smaller than the threshold value α in step S4, the toner supply motor 37 is rotated (step S5) to replenish toner from the toner container 5 to the developing device 4. At the same time, the count value R of the motor rotation number counter 38 is added by the rotation number of the toner supply motor 37 (step S6).

次に、カウント値RがA−2B以上であるか否かが判断される(ステップS7)。RがA−2Bよりも小さい場合は閾値の変更タイミングに到達していないため、閾値αの変更を行わずに所定時間後のセンサ出力値Sが閾値α以上であるか否かを判断する(ステップS10)。そして、出力値Sが閾値α未満である場合(ステップS10でNO)は、再度トナー補給及び回転数のカウント値Rの加算(ステップS5〜S6)を行う。一方、出力値Sが閾値α以上となった場合(ステップS10でYES)はステップS3に戻って印刷の実行及び現像装置4内のトナー量の検知が行われ、検知結果に応じてトナー補給及び回転数のカウント値Rの加算が行われる(ステップS3〜S6)。   Next, it is determined whether or not the count value R is greater than or equal to A-2B (step S7). When R is smaller than A-2B, the threshold change timing has not been reached, so it is determined whether or not the sensor output value S after a predetermined time is equal to or greater than the threshold value α without changing the threshold value α ( Step S10). If the output value S is less than the threshold value α (NO in step S10), toner replenishment and addition of the rotation count value R are performed again (steps S5 to S6). On the other hand, when the output value S is equal to or greater than the threshold value α (YES in step S10), the process returns to step S3 to execute printing and detect the toner amount in the developing device 4, and supply toner according to the detection result. The rotation speed count value R is added (steps S3 to S6).

ステップS7においてカウント値RがA−2B以上である場合は、次にRがA以上であるか否かを判断する(ステップS8)。RがAよりも小さい場合はトナー量検知センサ36の閾値αを所定量高くする(ステップS9)。そして、ステップS10でセンサ出力値Sが閾値α以上となるまでトナー補給及びカウント値Rの加算を行う。その後、同様の手順(ステップS3〜S10)でトナー補給及び閾値αの変更を繰り返し、現像装置4内のトナー重量を徐々に増加させる。   If the count value R is greater than or equal to A-2B in step S7, it is next determined whether or not R is greater than or equal to A (step S8). When R is smaller than A, the threshold value α of the toner amount detection sensor 36 is increased by a predetermined amount (step S9). In step S10, toner replenishment and count value R are added until the sensor output value S becomes equal to or greater than the threshold value α. Thereafter, toner supply and change of the threshold value α are repeated in the same procedure (steps S3 to S10), and the toner weight in the developing device 4 is gradually increased.

そして、ステップS8でカウント値RがA以上となった場合は、トナーコンテナ5内のトナー残量が空になるため、閾値αの変更を停止してRがA+Bに到達したか否かを判断する(ステップS11)。RがA+Bに到達するまではトナーコンテナ5交換の要否判定ができないため、そのままステップS3に戻り印刷を継続する。   If the count value R is greater than or equal to A in step S8, the remaining amount of toner in the toner container 5 is empty, so it is determined whether or not R has reached A + B by stopping changing the threshold value α. (Step S11). Since it is not possible to determine whether the toner container 5 needs to be replaced until R reaches A + B, the process returns to step S3 and continues printing.

このとき、ステップS4で出力値Sが閾値αよりも小さくなるとトナー供給モータ37が回転するが(ステップS5)、既にトナーコンテナ5内のトナーは無くなっているためトナーの補給は行われず、カウント値Rのみが加算される(ステップS6)。従って、現像装置4内のトナー重量は徐々に減少する。その後、ステップS11でRがA+Bに到達すると、トナーコンテナ5交換の判定が行われ、ユーザにトナーコンテナ5の交換を促す通知がなされて(ステップS12)トナー補給制御を終了する。   At this time, when the output value S becomes smaller than the threshold value α in step S4, the toner supply motor 37 rotates (step S5). However, since the toner in the toner container 5 has already disappeared, the toner is not replenished and the count value is reached. Only R is added (step S6). Therefore, the toner weight in the developing device 4 gradually decreases. Thereafter, when R reaches A + B in step S11, it is determined whether or not the toner container 5 is to be replaced, and a notification for prompting the user to replace the toner container 5 is made (step S12), and the toner supply control is terminated.

図4に示した制御を実行することにより、トナーコンテナ5内のトナー残量が0となった時点で現像装置4内には通常制御時よりも余分にトナーが補給されている。そのため、トナーコンテナ5の交換が通知された時に現像装置4内のトナー重量が大幅に減少せず、新たなトナーコンテナ5への交換直後に多量のトナーが補給されることに起因するかぶり画像の発生を効果的に防止できる。   By executing the control shown in FIG. 4, when the remaining amount of toner in the toner container 5 becomes zero, the developing device 4 is replenished with toner more than during normal control. For this reason, when the replacement of the toner container 5 is notified, the toner weight in the developing device 4 is not significantly reduced, and the fog image caused by the replenishment of a large amount of toner immediately after replacement with a new toner container 5 occurs. Generation can be effectively prevented.

また、トナー量検知センサ36の閾値の変更は、トナーコンテナ5内のトナー残量が無くなると推測されるトナー供給モータ37の回転数Aよりもトナーコンテナ交換の判定に要するトナー供給モータ37の回転数Bの2倍だけ手前から開始される。これにより、現像装置4内のトナー重量は徐々に増加するため、現像装置4内へ補給される新たなトナーの急激な増加によるかぶり画像の発生も防止できる。なお、ここでは記載を省略するが、トナーコンテナ5の交換直後から閾値を変更する図3(b)の制御についても全く同様に説明できる。   Further, the change of the threshold value of the toner amount detection sensor 36 is caused by the rotation of the toner supply motor 37 required for the determination of toner container replacement rather than the rotation speed A of the toner supply motor 37 estimated that the toner remaining in the toner container 5 is exhausted. It starts from the front by twice the number B. Thereby, since the toner weight in the developing device 4 gradually increases, it is possible to prevent the occurrence of a fogging image due to a rapid increase in new toner replenished into the developing device 4. Although not described here, the control in FIG. 3B in which the threshold value is changed immediately after replacement of the toner container 5 can be described in exactly the same manner.

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、使用される現像剤は1成分の現像剤であっても2成分の現像剤であっても良く、さらに磁性方式でも非磁性方式でも構わない。また、トナー量検知センサも使用される現像剤に応じて透磁率センサや圧電センサ等、従来公知の種々のセンサを用いることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the developer used may be a one-component developer or a two-component developer, and may be a magnetic method or a non-magnetic method. Also, various conventionally known sensors such as a magnetic permeability sensor and a piezoelectric sensor can be used depending on the developer used as the toner amount detection sensor.

例えばトナーと磁性キャリアとから成る2成分現像剤の場合、透磁率センサを用いてトナー濃度を検知すると、トナー濃度が上昇するにつれてセンサ出力値は小さくなる。このような場合は、所定のタイミングで透磁率センサの閾値を段階的に下げていくことにより、現像装置内のトナー濃度(トナー量)を徐々に上げていくことができる。   For example, in the case of a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier, if the toner concentration is detected using a magnetic permeability sensor, the sensor output value decreases as the toner concentration increases. In such a case, the toner density (toner amount) in the developing device can be gradually increased by lowering the threshold value of the magnetic permeability sensor stepwise at a predetermined timing.

また本発明は、図1に示したようなモノクロプリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機やカラープリンタ、ファクシミリ等の、着脱式のトナーコンテナを用いる種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。   The present invention is not limited to the monochrome printer as shown in FIG. 1, but can be applied to various image forming apparatuses using a detachable toner container such as monochrome and color copiers, color printers, and facsimiles. is there.

本発明のトナー補給制御を用いて画像形成を行った場合のかぶり画像の抑制効果について調査した。トナーコンテナ内のトナーが空になると予想されるトナー供給モータの回転数(A)を10,000回転、トナーコンテナ交換の判断に要するトナー供給モータの回転数(B)を100回転、印刷1枚当たりのトナー消費量(C)を40mg/枚(印字率4%換算)、トナーコンテナ交換の判断に要する時間内の印刷枚数(D)を500枚、通常制御時(閾値変更前)の現像装置内のトナー重量(E)を165gとしたとき、トナー量検知センサの閾値の変更を開始するトナー供給モータの回転数(R)及び現像装置内の目標トナー重量(P)が上記の条件式(1)及び(2)を満たす場合(本発明1、2)及び閾値の変更は行うが条件式(1)及び(2)を満たさない場合(本発明3、4)と、トナー量検知センサの閾値の変更を行わない場合(比較例1)とを比較した。本発明1〜4及び比較例1の詳細な条件を表1に示した。   The suppression effect of the fogged image when the image formation was performed using the toner replenishment control of the present invention was investigated. The number of rotations (A) of the toner supply motor that is expected to run out of toner in the toner container is set to 10,000 rotations, the rotation number (B) of the toner supply motor required for determination of toner container replacement is set to 100 rotations, and one sheet of printing is performed. Developing device for toner consumption (C) per unit (C) of 40 mg / sheet (print rate 4% conversion), number of printed sheets (D) within the time required for toner container replacement determination, 500 sheets, during normal control (before threshold change) When the toner weight (E) is 165 g, the rotation speed (R) of the toner supply motor that starts changing the threshold value of the toner amount detection sensor and the target toner weight (P) in the developing device are expressed by the above conditional expression ( When the conditions 1) and (2) are satisfied (Inventions 1 and 2), the threshold value is changed, but the conditional expressions (1) and (2) are not satisfied (Inventions 3 and 4), and the toner amount detection sensor Do not change threshold Comparing the case (Comparative Example 1). Detailed conditions of Inventions 1 to 4 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.

Figure 2008122505
Figure 2008122505

評価方法としては、本発明1〜4及び比較例1の制御により現像装置内にトナーを補給しながら、常温常湿環境(20℃、65%RH)で印字率4%のテスト画像を連続印刷し、トナーコンテナ交換前後の現像装置内トナー重量を測定した。また、トナーコンテナ交換前後1,000枚でのFD(Fog Density)値をマクベス反射濃度計(RD914)を用いて測定し、画像特性評価を行った。FD値の最大値が0.010未満を○(かぶりなし)とし、0.011以上0.015未満を△(若干かぶり有り)、0.015以上を×(かぶり顕著)とした。   As an evaluation method, a test image having a printing rate of 4% is continuously printed in a normal temperature and humidity environment (20 ° C., 65% RH) while replenishing toner in the developing device under the control of the present invention 1 to 4 and Comparative Example 1. The toner weight in the developing device before and after the toner container replacement was measured. Further, the FD (Fog Density) value of 1,000 sheets before and after the toner container replacement was measured using a Macbeth reflection densitometer (RD914), and image characteristics were evaluated. The maximum value of the FD value was less than 0.010, ◯ (no fogging), 0.011 or more and less than 0.015 was Δ (some fogging), and 0.015 or more was x (significant fogging).

試験機の設定条件としては、感光体ドラムとして外径30mmの正帯電単層型OPCドラムを用い、ドラム帯電電位(明電位)を475V、ドラム周速を93mm/秒とした。また、帯電ユニットはスコロトロン帯電方式、露光ユニットはレーザ波長780nm、レーザ露光量0.9μJ/cm2のレーザスキャナを用いた。現像装置は磁性ジャンピング現像方式とし、現像ローラの直流バイアスを350V、交流バイアスを1.6kV、周波数2.4kHz、Duty比50%とした。トナー量検知センサとしては、図5に示すようなセンサ感度を有する透磁率センサを用いた。 As test machine setting conditions, a positively charged single-layer OPC drum having an outer diameter of 30 mm was used as the photosensitive drum, the drum charging potential (bright potential) was 475 V, and the drum peripheral speed was 93 mm / sec. The charging unit was a scorotron charging system, and the exposure unit was a laser scanner with a laser wavelength of 780 nm and a laser exposure of 0.9 μJ / cm 2 . The developing device is a magnetic jumping developing system, and the developing roller has a DC bias of 350 V, an AC bias of 1.6 kV, a frequency of 2.4 kHz, and a duty ratio of 50%. As the toner amount detection sensor, a magnetic permeability sensor having sensor sensitivity as shown in FIG. 5 was used.

なお、その他の条件として、ドラム−現像ローラ間距離を0.32mm、感光体ドラムに対する現像ローラの周速比を1.4、現像ローラに対するトナー供給ローラ(ミキサー)の周速比を0.48とした。また、現像剤としては、内添剤として磁性粉40%、ワックス2%を配合し、外添剤としてシリカ1%、研磨剤(酸化チタン)1.4%を配合した1成分現像剤を用いた。試験結果を表2に示した。   As other conditions, the distance between the drum and the developing roller is 0.32 mm, the peripheral speed ratio of the developing roller to the photosensitive drum is 1.4, and the peripheral speed ratio of the toner supply roller (mixer) to the developing roller is 0.48. It was. As the developer, a one-component developer containing 40% magnetic powder and 2% wax as an internal additive and 1% silica and 1.4% abrasive (titanium oxide) as an external additive is used. It was. The test results are shown in Table 2.

Figure 2008122505
Figure 2008122505

表2から明らかなように、トナーコンテナ交換直後(R=0)、及びトナー供給モータ9800回転後(R=A−2B)から閾値の変更を開始し、トナー重量の上げ幅を20g、即ち目標トナー重量を185g(P=C×D+E)に設定した本発明1及び2のいずれにおいても、トナーコンテナ交換前後で現像装置内のトナー重量は通常制御時の160gとほぼ同じであり、トナーコンテナ交換前後のかぶり画像の発生も認められなかった。   As apparent from Table 2, the threshold value change is started immediately after the toner container replacement (R = 0) and after the rotation of the toner supply motor 9800 (R = A-2B), and the increase amount of the toner weight is set to 20 g, that is, the target toner. In both of the present inventions 1 and 2 in which the weight is set to 185 g (P = C × D + E), the toner weight in the developing device is almost the same as 160 g during normal control before and after the toner container replacement, and before and after the toner container replacement. No fogging image was observed.

トナー供給モータ9850回転後(R>A−2B)から閾値の変更を開始した本発明3では、トナー量検知センサの閾値を急激に上げたためトナー補給速度が上がり、トナーコンテナ交換前に帯電不良のトナーが現像されて若干のかぶり画像が発生した。しかし、トナーコンテナ交換後のかぶり画像の発生は認められなかった。また、トナー重量の上げ幅を10g、即ち目標トナー重量を175g(P<C×D+E)に設定した本発明4では、トナーコンテナ交換前のかぶり画像は発生しなかったが、トナーコンテナ交換前に現像装置内のトナー重量が通常制御時の160gから150gまで10g減少し、交換直後に10gのトナーが一度に補給されたため、トナーコンテナ交換後に若干のかぶり画像が発生した。   In the third aspect of the present invention, in which the threshold value change is started after the rotation of the toner supply motor 9850 (R> A-2B), the toner replenishment speed increases because the threshold value of the toner amount detection sensor is suddenly increased. The toner was developed and a slight fog image was generated. However, no fogging image was observed after the toner container was replaced. Further, in the fourth aspect of the present invention in which the toner weight increase width is set to 10 g, that is, the target toner weight is set to 175 g (P <C × D + E), a fogging image before the toner container replacement does not occur. The toner weight in the apparatus decreased by 10 g from 160 g at the time of normal control to 150 g, and 10 g of toner was replenished at once immediately after the replacement, so that a slight fog image was generated after the toner container replacement.

これに対し、トナー量検知センサの閾値の変更を行わない比較例1では、トナーコンテナ交換前に現像装置内のトナー重量が通常制御時の160gから140gまで20g減少し、交換直後に21gのトナーが一度に補給されたため、トナーコンテナ交換後に顕著なかぶり画像が発生した。   On the other hand, in Comparative Example 1 in which the threshold of the toner amount detection sensor is not changed, the toner weight in the developing device is reduced by 20 g from 160 g in the normal control to 140 g before the toner container replacement, and 21 g of toner immediately after the replacement. Was replenished all at once, so that a noticeable fogging image occurred after the toner container was replaced.

以上のことから、本発明1〜4のトナー補給制御では、トナーコンテナ交換前後における現像装置内のトナー重量が比較例1に比べて安定し、トナーコンテナ交換前及び交換直後のかぶり画像の発生を抑制可能であることが確認された。特に、トナー量検知センサの閾値の変更を開始するトナー供給モータの回転数(R)及び現像装置内の目標トナー重量(P)が条件式(1)及び(2)を満たす本発明1及び2において抑制効果が高かった。なお、上記実施例は一例にすぎず、例えば試験条件(試験機の設定や現像剤の種類等)を変更しても同様の結果が得られることがわかっている。   From the above, in the toner replenishment control according to the first to fourth aspects of the present invention, the toner weight in the developing device before and after replacement of the toner container is more stable than in Comparative Example 1, and fogging images are generated before and immediately after replacement of the toner container. It was confirmed that suppression was possible. In particular, the present invention 1 and 2 in which the rotation speed (R) of the toner supply motor that starts changing the threshold value of the toner amount detection sensor and the target toner weight (P) in the developing device satisfy the conditional expressions (1) and (2). The inhibitory effect was high. The above-described embodiment is merely an example, and it is known that the same result can be obtained even when, for example, the test conditions (setting of the testing machine, type of developer, etc.) are changed.

本発明は、トナー担持体により像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置内のトナー重量又はトナー濃度を検知するトナー量検知センサと、現像装置に供給されるトナーを貯蔵する交換可能なトナーコンテナと、該トナーコンテナを駆動して現像装置にトナーを供給するトナー供給モータと、該トナー供給モータの回転数をカウントするカウント手段と、トナー量検知センサの出力値に応じてトナーコンテナからのトナー供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、制御手段は、トナー量検知センサの出力値が所定の閾値以下になった場合にトナーコンテナからのトナー供給を実行し、トナー供給モータが所定回数回転する間にトナー量検知センサの出力値が閾値以上に復帰しない場合にはトナーコンテナの交換を通知するとともに、前回のトナーコンテナ交換時からのカウント手段の積算カウント値に応じてトナー量検知センサの閾値を段階的に変化させる制御を行う。   The present invention relates to a developing device that forms a toner image corresponding to an electrostatic latent image by attaching toner onto an image carrier by a toner carrier, and a toner amount detection that detects the toner weight or toner density in the developing device. A sensor, a replaceable toner container that stores toner supplied to the developing device, a toner supply motor that drives the toner container to supply toner to the developing device, and a count that counts the number of rotations of the toner supply motor In the image forming apparatus including the control unit and the control unit for controlling the toner supply from the toner container according to the output value of the toner amount detection sensor, the control unit has an output value of the toner amount detection sensor equal to or less than a predetermined threshold value. In this case, toner supply from the toner container is executed, and the output value of the toner amount detection sensor exceeds the threshold value while the toner supply motor rotates a predetermined number of times. It notifies the exchange of the toner container when not null, performs stepwise control for changing the threshold value of the toner amount detecting sensor in accordance with the accumulated count value of the counting means from the previous toner container exchange.

これにより、トナーコンテナ内のトナーが空になった後、交換の判定に要する時間内に継続して印刷が行われた場合でも現像装置内のトナー量が大幅に減少せず、トナーコンテナの交換直後に新たなトナーが多量に補給されないため、帯電不良のトナーが現像されて発生するかぶり画像を効果的に防止できる画像形成装置を提供する。   As a result, after the toner in the toner container is emptied, the amount of toner in the developing device is not significantly reduced even if printing is continued within the time required for replacement, and the toner container can be replaced. Provided is an image forming apparatus capable of effectively preventing a fogging image generated by developing a poorly charged toner because a large amount of new toner is not replenished immediately thereafter.

また、条件式(1)を用いてトナー量検知センサの閾値の変更開始タイミングを決定したので、現像装置内のトナー量の急激な増加によるトナーコンテナ交換前のかぶり画像の発生を防止可能となる。従って、トナーコンテナの交換直後から次のトナーコンテナへの交換直前に亘って、現像装置により作成されるトナー像を高品質に維持して高品位な画像形成が行える画像形成装置を提供する。   In addition, since the start timing of changing the threshold value of the toner amount detection sensor is determined using the conditional expression (1), it is possible to prevent the occurrence of a fog image before the toner container replacement due to a rapid increase in the toner amount in the developing device. . Accordingly, there is provided an image forming apparatus capable of forming a high-quality image while maintaining a high quality toner image created by a developing device immediately after replacement of a toner container and immediately before replacement with a next toner container.

また、条件式(2)を用いて現像装置内の目標トナー重量Pを決定し、それに合わせてトナー量検知センサの閾値の最大変更幅を設定したので、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の消費トナー量に応じた適切な量のトナー補給が行われるため、トナー補給不足や補給過剰の発生を確実に防止可能な画像形成装置となる。   In addition, since the target toner weight P in the developing device is determined using the conditional expression (2), and the maximum change width of the threshold of the toner amount detection sensor is set in accordance with the target toner weight P, the time within the time required for the toner container replacement determination is set. Since an appropriate amount of toner is replenished according to the amount of consumed toner, the image forming apparatus can reliably prevent the occurrence of insufficient toner replenishment and excessive replenishment.

は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an image forming apparatus of the present invention. は、本発明の画像形成装置の制御機構を示すブロック図である。These are block diagrams showing a control mechanism of the image forming apparatus of the present invention. は、本発明の画像形成装置に用いられるトナー補給制御における、トナー供給モータの積算回転数と現像装置内のトナー残量との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between an accumulated rotation speed of a toner supply motor and a remaining amount of toner in a developing device in toner supply control used in the image forming apparatus of the present invention. は、本発明の画像形成装置に用いられるトナー補給制御手順を示すフローチャートである。These are flowcharts showing a toner replenishment control procedure used in the image forming apparatus of the present invention. は、実施例で用いた透磁率センサの出力値と現像装置内のトナー重量との関係を示すグラフである。These are graphs showing the relationship between the output value of the magnetic permeability sensor used in the example and the toner weight in the developing device. は、従来のトナーコンテナの内部構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an internal structure of a conventional toner container. は、従来のトナーコンテナの側面断面図である。FIG. 6 is a side sectional view of a conventional toner container. は、従来のトナーコンテナを底面側から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a conventional toner container as viewed from the bottom side. は、従来のトナー補給制御における、トナー供給モータの積算回転数と現像装置内のトナー残量との関係を示すグラフである。These are graphs showing the relationship between the cumulative number of rotations of the toner supply motor and the remaining amount of toner in the developing device in conventional toner replenishment control.

符号の説明Explanation of symbols

1 感光体ドラム
2 帯電ユニット
3 露光ユニット
4 現像装置
5 トナーコンテナ
6 転写ローラ
30 画像入力部
31 AD変換部
32 画像形成部
33 制御部(制御手段)
34 記憶部
36 トナー量検知センサ
37 トナー供給モータ
38 モータ回転数カウンタ(カウント手段)
100 画像形成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Charging unit 3 Exposure unit 4 Developing apparatus 5 Toner container 6 Transfer roller 30 Image input part 31 AD conversion part 32 Image formation part 33 Control part (control means)
34 Storage Unit 36 Toner Amount Detection Sensor 37 Toner Supply Motor 38 Motor Revolution Counter (Counting Unit)
100 Image forming apparatus

Claims (3)

トナー担持体により像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置内のトナー重量又はトナー濃度を検知するトナー量検知センサと、
前記現像装置に供給されるトナーを貯蔵する交換可能なトナーコンテナと、
該トナーコンテナを駆動して前記現像装置にトナーを供給するトナー供給モータと、
該トナー供給モータの回転数をカウントするカウント手段と、
前記トナー量検知センサの出力値に応じて前記トナーコンテナからのトナー供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー量検知センサの出力値が所定の閾値以下になった場合に前記トナーコンテナからのトナー供給を実行し、前記トナー供給モータが所定回数回転する間に前記トナー量検知センサの出力値が閾値以上に復帰しない場合には前記トナーコンテナの交換を通知するとともに、前回のトナーコンテナ交換時からの前記カウント手段の積算カウント値に応じて前記トナー量検知センサの閾値を段階的に変化させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
A developing device for forming a toner image corresponding to the electrostatic latent image by attaching toner onto the image carrier by the toner carrier;
A toner amount detection sensor for detecting the toner weight or toner concentration in the developing device;
A replaceable toner container for storing toner to be supplied to the developing device;
A toner supply motor for driving the toner container and supplying toner to the developing device;
Counting means for counting the number of rotations of the toner supply motor;
An image forming apparatus comprising: control means for controlling toner supply from the toner container according to an output value of the toner amount detection sensor;
The control means executes toner supply from the toner container when an output value of the toner amount detection sensor becomes a predetermined threshold value or less, and the toner amount detection sensor while the toner supply motor rotates a predetermined number of times. When the output value of the toner container does not return to the threshold value or more, the replacement of the toner container is notified, and the threshold value of the toner amount detection sensor is set stepwise according to the integrated count value of the counting means since the previous toner container replacement. An image forming apparatus that performs control to be changed.
前記トナー量検知センサの閾値の変更を開始するときの前記カウント手段の積算カウント値Rが以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
0≦R≦A−2B ・・・(1)
ただし、
A:トナーコンテナ内のトナーが空になると予測されるトナー供給モータの積算回転数、
B:トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に回転するトナー供給モータの回転数、
である。
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an integrated count value R of the counting unit at the start of changing the threshold value of the toner amount detection sensor satisfies the following conditional expression (1).
0 ≦ R ≦ A-2B (1)
However,
A: The cumulative number of rotations of the toner supply motor that is predicted to run out of toner in the toner container,
B: Number of rotations of the toner supply motor that rotates within the time required for determination of toner container replacement,
It is.
前記トナー量検知センサの閾値の最大変更幅は、現像装置内の目標トナー重量Pが以下の条件式(2)を満たすように設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
P=C×D+E ・・・(2)
ただし、
C:印字率から換算した印刷一枚当たりの平均トナー消費量、
D:トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷枚数、
E:閾値変更前の現像装置内のトナー重量、
である。
The maximum change width of the threshold of the toner amount detection sensor is set so that the target toner weight P in the developing device satisfies the following conditional expression (2). Image forming apparatus.
P = C × D + E (2)
However,
C: average toner consumption per printed sheet calculated from the printing rate,
D: number of prints within the time required for determination of toner container replacement,
E: the toner weight in the developing device before the threshold change,
It is.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010156882A (en) * 2008-12-29 2010-07-15 Konica Minolta Business Technologies Inc Image forming apparatus
JP2012037567A (en) * 2010-08-03 2012-02-23 Ricoh Co Ltd Toner supply method, developing device, process unit, and image forming apparatus

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