JP2012083662A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress influence of environmental variation and detect the residual amount of toner with high accuracy.SOLUTION: The image forming apparatus comprises: a container 21 which has an opening and stores a toner; a toner carrier 25 and a first electrode member 28 which are arranged in the opening of the container; and a toner supply member 24 and a second electrode member 29 which are arranged in the container. The image forming apparatus further comprises: a developing device for supplying the toner in the container to the toner carrier by rotating the toner supply member while being brought into contact with the toner carrier; driving means capable of rotatively driving the toner supply member to first and second directions; detecting means for detecting an electrostatic capacitance Cv1 after the toner supply member has been rotated by the driving means to the first direction for a predetermined time, and detecting an electrostatic capacitance Cv2 after the toner supply member has been rotated by the driving means to the second direction for the predetermined time; and notification means for notifying that residual amount of the toner is lower than a predetermined amount when|Cv1-Cv2| is lower than a threshold value.

Description

本発明は、トナー担持体と、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材とを備えた現像装置を有する画像形成装置において、前記トナー担持体が備える電極部材と前記トナー供給部材が備える電極部材との間の静電容量を検知する検知機構を備えた画像形成装置に関するものである。   The present invention provides an image forming apparatus having a developing device including a toner carrier and a toner supply member that supplies toner to the toner carrier, and an electrode member provided in the toner carrier and an electrode member provided in the toner supply member The present invention relates to an image forming apparatus including a detection mechanism for detecting a capacitance between

電子写真装置などの画像形成装置に用いられる現像装置に収容されているトナーの残量を検出する方法として、現像装置内に設けられた2つの電極間の静電容量を検知することで、現像剤残量に関する情報を得る静電容量検知方式がある。   As a method for detecting the remaining amount of toner contained in a developing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus, development is performed by detecting the capacitance between two electrodes provided in the developing apparatus. There is a capacitance detection method for obtaining information on the remaining amount of the agent.

特に、トナー担持体としての現像ローラと、トナー供給部材としての発泡層を有する供給ローラとを有する現像装置を用いる場合には、特許文献1に記載のように、現像ローラのシャフトと、供給ローラのシャフトとの間の静電容量を検知することで、トナー残量に関する情報を得る方法がある。この方法では、現像装置のトナー残量と、上記シャフト間の静電容量との間に相関関係があるため、静電容量を検知することでトナー残量を測定することが可能である。   In particular, when a developing device having a developing roller as a toner carrier and a supply roller having a foamed layer as a toner supply member is used, as described in Patent Document 1, the shaft of the development roller, the supply roller There is a method of obtaining information on the remaining amount of toner by detecting the capacitance between the shaft and the other shaft. In this method, since there is a correlation between the remaining amount of toner in the developing device and the capacitance between the shafts, it is possible to measure the remaining amount of toner by detecting the capacitance.

また、現像装置に設けられた静電容量を検知することでトナー残量を測定する画像形成装置においては、温度・湿度環境が変化すると静電容量が変化してしまうため、トナー残量の測定精度が落ちて、トナー残量が所定量を下回ったことやカートリッジの交換時期をユーザーに精度良く報知することができない場合がある。このような環境変化の影響を低減するには、引用文献2に記載のように、例えば温度センサや湿度センサを設けることで、報知タイミングを補正することが可能である。   In addition, in an image forming apparatus that measures the remaining amount of toner by detecting the capacitance provided in the developing device, the capacitance changes when the temperature / humidity environment changes. In some cases, the accuracy is lowered, and it is impossible to accurately notify the user that the remaining amount of toner has fallen below a predetermined amount or the cartridge replacement time. In order to reduce the influence of such environmental changes, it is possible to correct the notification timing by providing a temperature sensor or a humidity sensor, for example, as described in the cited document 2.

特開2009−9035公報JP 2009-9035 A 特開2002−132038公報JP 2002-132038 A

特許文献1に記載のような、トナー担持体が備える電極部材とトナー供給部材が備える電極部材との間の静電容量を検知する構成を持つ画像形成装置においては、温度・湿度環境が変化すると静電容量が変化してしまうため、トナー残量の測定精度が落ちて、トナー残量が所定量を下回ったことやカートリッジの交換時期をユーザーに精度良く報知することができない場合があった。このような環境変化の影響を低減するために、特許文献2に記載のように、温度センサや湿度センサを設けると、配置上の制約が生じて設計上の自由度が下がると共にコストも増加する。   In an image forming apparatus configured to detect capacitance between an electrode member included in a toner carrier and an electrode member included in a toner supply member as described in Patent Document 1, when the temperature / humidity environment changes Since the capacitance is changed, the measurement accuracy of the remaining amount of toner is lowered, and there are cases where it is impossible to accurately notify the user that the remaining amount of toner has fallen below a predetermined amount and the cartridge replacement timing. In order to reduce the influence of such environmental changes, if a temperature sensor and a humidity sensor are provided as described in Patent Document 2, there are restrictions on the arrangement, which reduces design freedom and increases costs. .

そこで本出願に係る発明の目的は、トナー残量が所定量を下回ったことやカートリッジの交換時期を、温度・湿度環境が変化しても、温度センサや湿度センサを用いなくともユーザーに精度良く報知することが可能な画像形成装置を提供することである。   Accordingly, the object of the invention according to the present application is to accurately detect the fact that the remaining amount of toner has fallen below a predetermined amount and the cartridge replacement time even if the temperature / humidity environment changes and the temperature sensor or humidity sensor is not used. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of informing.

上記目的を達成するため、本出願に係る第1の発明は、開口部を有し、トナーを収容する容器と、該容器の前記開口部に配置されているトナー担持体であって、第1の電極部材を有し、トナーを担持搬送して静電潜像に供給するトナー担持体と、前記容器の内部に配置されているトナー供給部材であって、第2の電極部材、および該第2の電極部材のまわりに発泡層を有するトナー供給部材と、を備えており、該トナー供給部材を前記トナー担持体に圧接して回転させることにより前記容器内のトナーを前記トナー担持体に供給する現像装置と、前記トナー供給部材を第1、第2の方向に回転駆動可能な駆動手段と、
前記第1の電極部材と前記第2の電極部材との間の静電容量を検知する検知手段であって、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第1の方向に所定時間回転させた後に静電容量Cv1を検知し、さらに、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第2の方向に所定時間回転をさせた後に静電容量Cv2を検知する検知手段と、|Cv1−Cv2|が閾値を下回った場合に、トナー残量が所定量を下回ったことを報知する報知手段と、を有する画像形成装置である。
In order to achieve the above object, a first invention according to the present application is a container having an opening and containing toner, and a toner carrier disposed in the opening of the container. A toner carrying member that carries and conveys toner and supplies the electrostatic latent image to the electrostatic latent image, a toner supply member disposed inside the container, the second electrode member, and the first electrode member A toner supply member having a foam layer around the electrode member, and supplying the toner in the container to the toner carrier by rotating the toner supply member in pressure contact with the toner carrier. A developing device, and a driving unit capable of rotating the toner supply member in first and second directions;
Detection means for detecting an electrostatic capacitance between the first electrode member and the second electrode member, after the toner supply member is rotated in the first direction for a predetermined time by the driving means; Detecting means for detecting electrostatic capacity Cv1, and detecting electrostatic capacity Cv2 after rotating the toner supply member in the second direction for a predetermined time by the driving means; and | Cv1-Cv2 | And an informing means for informing that the remaining amount of toner has fallen below a predetermined amount.

さらに、本出願に係る第2の発明は、開口部を有し、トナーを収容する容器と、該容器の前記開口部に配置されているトナー担持体であって、第1の電極部材を有し、トナーを担持搬送して静電潜像に供給するトナー担持体と、該トナー担持体に担持されるトナー量を規制する規制部材と、前記容器の内部に配置されているトナー供給部材であって、第2の電極部材、および該第2の電極部材のまわりに発泡層を有するトナー供給部材と、を備えており、該トナー供給部材を前記トナー担持体に圧接して回転させることにより前記容器内のトナーを前記トナー担持体に供給する現像装置と、前記現像装置を取り外し可能に装着するための装着部と、前記トナー供給部材を第1、第2の方向に回転駆動可能な駆動手段と、
前記第1の電極部材と前記第2の電極部材との間の静電容量を検知する検知手段であって、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第1の方向に所定時間回転させた後に静電容量Cv1を検知し、さらに、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第2の方向に所定時間回転をさせた後に静電容量Cv2を検知する検知手段と、|Cv1−Cv2|が閾値を下回った場合に、現像装置の交換を促す報知を行う報知手段と、を有する画像形成装置である。
Furthermore, a second invention according to the present application is a container having an opening and containing toner, and a toner carrier disposed in the opening of the container, the first electrode member being provided. A toner carrying member that carries and conveys toner to the electrostatic latent image, a regulating member that regulates the amount of toner carried on the toner carrying member, and a toner supply member that is disposed inside the container. A second electrode member, and a toner supply member having a foam layer around the second electrode member, and the toner supply member is pressed against the toner carrier and rotated. A developing device that supplies toner in the container to the toner carrier, a mounting portion for detachably mounting the developing device, and a drive that can rotationally drive the toner supply member in first and second directions. Means,
Detection means for detecting an electrostatic capacitance between the first electrode member and the second electrode member, after the toner supply member is rotated in the first direction for a predetermined time by the driving means; Detecting means for detecting electrostatic capacity Cv1, and detecting electrostatic capacity Cv2 after rotating the toner supply member in the second direction for a predetermined time by the driving means; and | Cv1-Cv2 | And an informing means for informing the user to replace the developing device when the value is lower than.

トナー残量が所定量を下回ったことや、カートリッジの交換時期を、温度・湿度環境が変化しても、温度センサや湿度センサを用いなくともユーザーに精度良く報知することが可能な画像形成装置を提供することができる。   An image forming apparatus capable of accurately informing the user that the remaining amount of toner has fallen below a predetermined amount and the replacement timing of the cartridge even if the temperature / humidity environment changes without using a temperature sensor or a humidity sensor. Can be provided.

画像形成装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus. 本発明に係る画像形成時における現像装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a developing device during image formation according to the present invention. トナー残量測定装置のブロック図である。3 is a block diagram of a toner remaining amount measuring device. FIG. 差分検知シーケンス実行までのフローチャートである。It is a flowchart until difference detection sequence execution. 実施例1における差分検知シーケンスのフローチャートである。3 is a flowchart of a difference detection sequence in the first embodiment. 実施例1におけるトナー残量に対する静電容量差分値ΔCの関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram of a capacitance difference value ΔC with respect to the remaining amount of toner in Embodiment 1. 実施例1における差分検知シーケンスの結果判断するフローチャートである。3 is a flowchart for determining a result of a difference detection sequence in the first embodiment. 次回差分検知シーケンスを実行するタイミングの決定方法を表す図である。It is a figure showing the determination method of the timing which performs a next difference detection sequence. 実施例1における第1の回転後と第2の回転後の静電容量(トナー含有量)を表す図である。6 is a diagram illustrating electrostatic capacity (toner content) after a first rotation and a second rotation in Embodiment 1. FIG. 高温高湿環境と低温低湿環境における、第1の回転後と第2の回転後の静電容量(トナー含有量)の関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the electrostatic capacitance (toner content) after the first rotation and after the second rotation in a high temperature and high humidity environment and a low temperature and low humidity environment. 実施例2における差分検知シーケンスの結果判断するフローチャートである。10 is a flowchart for determining a result of a difference detection sequence in the second embodiment. 実施例2におけるトナー少未報知時の差分検知シーケンスのフローチャートである。12 is a flowchart of a difference detection sequence when toner is not notified in Embodiment 2. 実施例2におけるトナー少報知済時の差分検知シーケンスのフローチャートである。12 is a flowchart of a difference detection sequence when toner low notification is completed in Embodiment 2. 実施例2の各差分検知シーケンスにおける第1の回転後と第2の回転後の静電容量(トナー含有量)を表す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating electrostatic capacity (toner content) after the first rotation and after the second rotation in each difference detection sequence of Example 2. 実施例2の各差分検知シーケンスにおけるトナー残量に対する静電容量差分値ΔCの関係図である。FIG. 10 is a relationship diagram of a capacitance difference value ΔC with respect to a remaining amount of toner in each difference detection sequence according to the second exemplary embodiment. 実施例2におけるトナー少報知した後の1回目の差分検知シーケンスOを実行するタイミングの決定方法を表す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a timing determination method for executing a first difference detection sequence O after toner low notification in the second embodiment. 供給ローラ内のトナー量と静電容量の関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the toner amount in a supply roller, and an electrostatic capacitance. 画像形成装置本体に対する現像装置の着脱を表す図である。2 is a diagram illustrating attachment and detachment of a developing device with respect to an image forming apparatus main body. 本発明を適用した現像装置への駆動伝達手段を示す概略図である。It is the schematic which shows the drive transmission means to the image development apparatus to which this invention is applied. 回転方向ごとの供給ローラ周りのトナーの動きを表す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating toner movement around a supply roller in each rotation direction.

(実施例1)
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
Example 1
Embodiments of the present invention will be illustrated below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. However, the present invention is not intended to be limited to the following embodiments.

本実施例の画像形成装置の構成を図1に示す。図中1は像担持体たる感光ドラムである。感光ドラム1は矢印R1方向に回転する。2は帯電ローラである。3は露光装置,4は反射ミラーである。露光装置3から発信されたレーザービームが、反射ミラー4を介して感光ドラム1上の露光位置Aに達するように配置されている。現像装置5はブラックトナーを内包しており、図18にあるように画像形成装置本体に着脱可能に構成されている。感光ドラム1の下部には、転写ローラ6が配置されている。転写後の転写材Pは定着器15に送られる。転写位置Bに対して感光ドラム1の移動方向下流にはクリーニング装置9が設置されている。付属のブレードが感光ドラム1上のトナーを掻き落とせるように接触配置されている。   The configuration of the image forming apparatus of this embodiment is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum as an image carrier. The photosensitive drum 1 rotates in the direction of arrow R1. Reference numeral 2 denotes a charging roller. 3 is an exposure device, and 4 is a reflection mirror. The laser beam transmitted from the exposure device 3 is arranged so as to reach the exposure position A on the photosensitive drum 1 via the reflection mirror 4. The developing device 5 contains black toner and is configured to be detachable from the main body of the image forming apparatus as shown in FIG. A transfer roller 6 is disposed below the photosensitive drum 1. The transfer material P after the transfer is sent to the fixing device 15. A cleaning device 9 is installed downstream of the transfer position B in the moving direction of the photosensitive drum 1. An attached blade is disposed so as to scrape off the toner on the photosensitive drum 1.

画像形成装置の画像形成動作について説明する。矢印R1方向に100mm/secで回転している感光ドラム1の表面上を、帯電ローラ2で所定電位に帯電する。露光位置Aにおいて、露光装置3,反射ミラー4により画像信号に応じて発信されたレーザービームにより、感光ドラム1上に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像位置Cにおいて現像装置5で現像し、トナー像を形成する。感光ドラム1上に形成されたトナー像は、転写位置Bにて転写材Pに転写する。トナー像を転写された転写材Pは定着器15に送られる。定着器15は転写材P上のトナー像を加圧及び加熱して転写材Pに定着し、最終画像とする。   An image forming operation of the image forming apparatus will be described. The surface of the photosensitive drum 1 rotating at 100 mm / sec in the direction of the arrow R1 is charged to a predetermined potential by the charging roller 2. At the exposure position A, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1 by the laser beam transmitted according to the image signal by the exposure device 3 and the reflection mirror 4. The formed electrostatic latent image is developed by the developing device 5 at the development position C to form a toner image. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred to the transfer material P at the transfer position B. The transfer material P to which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 15. The fixing device 15 pressurizes and heats the toner image on the transfer material P to fix it on the transfer material P, thereby obtaining a final image.

現像装置5について図2を用いて詳細に説明する。現像装置5は、トナーを収納する現像容器21、現像容器21の開口部に配設されたトナー担持体たる現像ローラ25、及び現像剤規制部材たる規制ブレード27、現像容器21の内部に現像ローラ25と隣接して設けられたトナー供給部材たる供給ローラ24からなる。現像ローラ25は、現像動作中は感光ドラム1と接触した状態で回転する。現像動作において、現像ローラ25と供給ローラ24は第1の駆動手段としての画像形成装置本体の駆動装置(不図示)から駆動伝達されるため、同じタイミングで回転開始と停止が行なわれる。現像動作終了後は、画像形成装置本体に設けられた、図1中に示すカム20が回転し、現像容器上部を押すことで、現像ローラ25を感光ドラム1から離間する。離間後、第1の駆動手段である駆動装置の回転駆動を停止している。   The developing device 5 will be described in detail with reference to FIG. The developing device 5 includes a developing container 21 that contains toner, a developing roller 25 that is a toner carrier disposed in an opening of the developing container 21, a regulating blade 27 that is a developer regulating member, and a developing roller inside the developing container 21. And a supply roller 24 which is a toner supply member provided adjacent to the toner supply member 25. The developing roller 25 rotates while in contact with the photosensitive drum 1 during the developing operation. In the developing operation, the developing roller 25 and the supply roller 24 are driven and transmitted from a driving device (not shown) of the main body of the image forming apparatus as the first driving means, so that rotation is started and stopped at the same timing. After completion of the developing operation, the cam 20 shown in FIG. 1 provided in the image forming apparatus main body rotates and pushes the upper portion of the developing container, thereby separating the developing roller 25 from the photosensitive drum 1. After the separation, the rotation drive of the drive device as the first drive means is stopped.

現像ローラ25は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等で作られた第1の電極部材としてのφ8(mm)の導電性シャフト28と、その周囲に形成したシリコンゴムを基層とした導電性弾性層からなる。表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされている。現像ローラ25の外径はφ13(mm)、体積抵抗は約10E5Ω・cmである。現像動作中において、現像ローラ25は、前述の現像位置Cで感光ドラム1に接触し、図2中の矢印R4方向に回転駆動できるように現像容器21に支持されている。画像形成中において、現像ローラの周速は160mm/secであり、画像形成装置本体の電圧印加手段により、現像バイアスが印加される。   The developing roller 25 is composed of a conductive shaft 28 of φ8 (mm) as a first electrode member made of stainless steel, aluminum alloy or the like, and a conductive elastic layer based on silicon rubber formed therearound. . The surface layer is coated with an acrylic / urethane rubber layer. The outer diameter of the developing roller 25 is φ13 (mm), and the volume resistance is about 10E5 Ω · cm. During the developing operation, the developing roller 25 is supported by the developing container 21 so as to come into contact with the photosensitive drum 1 at the developing position C described above and to be rotationally driven in the direction of arrow R4 in FIG. During image formation, the peripheral speed of the developing roller is 160 mm / sec, and a developing bias is applied by voltage applying means of the image forming apparatus main body.

供給ローラ24は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等で作られた第2の電極部材としてのφ6(mm)の導電性シャフト29と、その周囲に形成した柔らかい連続気泡体からなる発泡表層たるウレタンスポンジ層から構成される。供給ローラ24の外径はφ15(mm)、体積抵抗は約10E5Ω・cmである。本実施例では、現像ローラ25のシャフト28の中心と供給ローラ24のシャフト29の中心との距離(以下、中心間距離)を13mmとし、現像ローラ25の表面が供給ローラ24のウレタンスポンジ層を、1.0mmほどの深さで押し込むように設置する。ここで侵入量とは、シャフト28の中心とシャフト29の中心間を結ぶ線分上で、供給ローラ24と現像ローラ25の外径の和を2で割って上記中心間距離を差し引いた長さである。供給ローラ24は、図2中の矢印R5方向と、矢印R5方向の逆方向との両方向に回転駆動できるよう現像容器21に支持されている。供給ローラの回転方向は、本体に設けられた駆動装置によって制御され、必要なタイミングで変更される。画像形成中において、供給ローラの回転速度(周速)は、矢印R5方向に140mm/secである。以降、画像形成時の供給ローラ回転方向である矢印R5方向を正方向として、矢印R5方向とは逆の供給ローラ回転方向を逆方向と呼ぶこととする。   The supply roller 24 includes a φ6 (mm) conductive shaft 29 as a second electrode member made of stainless steel, an aluminum alloy, or the like, and a urethane sponge layer, which is a foam surface layer made of soft open-celled material formed around the conductive shaft 29. Consists of The outer diameter of the supply roller 24 is φ15 (mm), and the volume resistance is about 10E5 Ω · cm. In this embodiment, the distance between the center of the shaft 28 of the developing roller 25 and the center of the shaft 29 of the supply roller 24 (hereinafter referred to as the center distance) is 13 mm, and the surface of the developing roller 25 covers the urethane sponge layer of the supply roller 24. , Installed so as to push in at a depth of about 1.0 mm. Here, the intrusion amount is a length obtained by dividing the sum of the outer diameters of the supply roller 24 and the developing roller 25 by 2 and subtracting the distance between the centers on a line segment connecting the center of the shaft 28 and the center of the shaft 29. It is. The supply roller 24 is supported by the developing container 21 so as to be rotationally driven in both directions of an arrow R5 direction in FIG. 2 and a direction opposite to the arrow R5 direction. The rotation direction of the supply roller is controlled by a driving device provided in the main body, and is changed at a necessary timing. During image formation, the rotation speed (circumferential speed) of the supply roller is 140 mm / sec in the direction of arrow R5. Hereinafter, the direction of the arrow R5, which is the direction of rotation of the supply roller during image formation, will be referred to as the forward direction, and the direction of rotation of the supply roller opposite to the direction of the arrow R5 will be referred to as the reverse direction.

規制ブレード27は、可撓性を持ったリン青銅板金から成り、一端を現像容器21に固定し、他端を自由端として現像ローラ25に当接させている。現像ローラ25の回転方向に対してカウンタ方向となる向きで、自由端近傍の平滑面が現像ローラ25の表面と摺擦するように配設されている。   The regulation blade 27 is made of a phosphor bronze sheet metal having flexibility, one end is fixed to the developing container 21, and the other end is brought into contact with the developing roller 25 with a free end. A smooth surface in the vicinity of the free end is disposed so as to rub against the surface of the developing roller 25 in a direction that is a counter direction with respect to the rotation direction of the developing roller 25.

その他、現像ローラ25と現像容器21の隙間を覆う洩れ防止シール26が設けられている。   In addition, a leakage prevention seal 26 that covers the gap between the developing roller 25 and the developing container 21 is provided.

次に、供給ローラへの逆回転駆動の駆動手段について図19を用いて説明する。現像装置には画像形成装置からの駆動を受け取るカップリングギア30が設けられている。また、供給ローラ24を駆動する供給ギア31と、現像ローラ25を駆動する現像ギア33がそれぞれ設けられている。まず、画像形成装置からの駆動をカップリングギア30が受け取ると、カップリングギア30により駆動される供給ローラのギア31が回転し、供給ローラ24が回転する。画像形成装置本体の駆動回転方向は正方向、逆方向いずれも回転可能であり、供給ギア31もカップリングギア30を介し、正方向、逆方向いずれも回転可能である。カップリングギア30はワンウェイクラッチ32へも駆動伝達する。ワンウェイクラッチ32は正方向である画像形成動作時の方向へ回転した場合のみ、現像ローラのギア33と係合して現像ギア33に駆動伝達し、現像ローラ25を回転させる。以上説明したように、本実施例では、現像ローラ25に駆動伝達するギアが、矢印R4方向の逆方向には噛まないようになっており、供給ローラ24の逆方向回転時に現像ローラに駆動伝達されないことで逆方向回転時のトナー漏れを防いでいる。ただし、後述するように、トナー切れの時期や現像装置の交換時期を精度良く検知する上では差分検知シーケンスを実行すればよく、現像ローラが矢印R4方向の逆方向に回転駆動されないことは必須ではない。また、本実施例では、供給ローラへの駆動伝達にカップリングギアを介しているが、後述するように、異なる供給ローラの回転方向を含む回転後の静電容量を測定するためには、供給ローラ24を逆回転駆動することができる構成であれば良い。例えば、供給ローラ24をカップリングギアを介さずに独立して駆動できる手段を設けても構わない。   Next, driving means for reverse rotation driving to the supply roller will be described with reference to FIG. The developing device is provided with a coupling gear 30 that receives driving from the image forming apparatus. A supply gear 31 for driving the supply roller 24 and a development gear 33 for driving the development roller 25 are provided. First, when the coupling gear 30 receives driving from the image forming apparatus, the gear 31 of the supply roller driven by the coupling gear 30 rotates, and the supply roller 24 rotates. The drive rotation direction of the image forming apparatus main body can be rotated in both the forward direction and the reverse direction, and the supply gear 31 can be rotated in both the forward direction and the reverse direction via the coupling gear 30. The coupling gear 30 also transmits drive to the one-way clutch 32. Only when the one-way clutch 32 rotates in the forward direction of the image forming operation, the one-way clutch 32 engages with the gear 33 of the developing roller, transmits the drive to the developing gear 33, and rotates the developing roller 25. As described above, in this embodiment, the gear that transmits the drive to the developing roller 25 does not mesh in the reverse direction of the arrow R4, and the drive is transmitted to the developing roller when the supply roller 24 rotates in the reverse direction. This prevents toner leakage during reverse rotation. However, as will be described later, a difference detection sequence may be executed in order to accurately detect the time of running out of toner and the replacement time of the developing device, and it is essential that the developing roller is not driven to rotate in the reverse direction of the arrow R4. Absent. In this embodiment, a coupling gear is used for driving transmission to the supply roller. However, as will be described later, in order to measure the capacitance after rotation including the rotation direction of different supply rollers, supply is performed. Any configuration may be used as long as the roller 24 can be driven in reverse rotation. For example, a means for independently driving the supply roller 24 without using a coupling gear may be provided.

ここで、供給ローラ24が所定の回転方向で回転している際の、供給ローラ24のウレタンスポンジ層とその周りの空気中に分散されたトナーの挙動を解説する。   Here, the behavior of the toner dispersed in the urethane sponge layer of the supply roller 24 and the surrounding air when the supply roller 24 rotates in a predetermined rotation direction will be described.

まず正方向である矢印R5方向に供給ローラ24が回転している時の挙動を述べる。正方向回転時には、図20(a)に示すように、供給ローラ24と現像ローラ25の接触位置に対して、供給ローラ24の回転方向上流側にある領域(図2中のXの近傍)で供給ローラ24が圧縮され、回転方向下流側にある領域(図2中のYの近傍)で圧縮状態から開放される。ここで、X近傍においては、供給ローラ24が圧縮されるために、供給ローラ24に吸い込まれていたトナーが空気と共に吐き出される。逆に、Y近傍においては、供給ローラ24が圧縮状態から開放され元の形状に戻る際に、空気中に分散されたトナーが供給ローラ内に吸い込まれていく。   First, the behavior when the supply roller 24 is rotating in the direction of the arrow R5, which is the positive direction, will be described. When rotating in the forward direction, as shown in FIG. 20 (a), in a region upstream of the supply roller 24 in the rotation direction with respect to the contact position of the supply roller 24 and the developing roller 25 (in the vicinity of X in FIG. 2). The supply roller 24 is compressed and released from the compressed state in the region on the downstream side in the rotation direction (in the vicinity of Y in FIG. 2). Here, in the vicinity of X, since the supply roller 24 is compressed, the toner sucked into the supply roller 24 is discharged together with air. Conversely, in the vicinity of Y, when the supply roller 24 is released from the compressed state and returns to its original shape, the toner dispersed in the air is sucked into the supply roller.

次に供給ローラ24が矢印R5方向の逆方向である矢印R6方向に回転している時のトナー挙動を説明する。逆方向回転時には、図20(b)に示すように、供給ローラ24と現像ローラ25の接触位置に対して、供給ローラ24の回転方向上流側にある領域(図2中のYの近傍)で供給ローラ24が圧縮され、回転方向下流側にある領域(図2中のXの近傍)で圧縮状態から開放されるため、正方向回転時とはトナーの吐き出し位置と吸い込み位置が逆になる。つまり、X近傍においては、供給ローラ24が圧縮状態から開放され元の形状に戻る際に、空気中に分散されたトナーが供給ローラ内に吸い込まれていく。逆に、Y近傍においては、供給ローラ24が圧縮されるために、供給ローラ24に吸い込まれていたトナーが空気と共に吐き出される。   Next, the toner behavior when the supply roller 24 rotates in the direction of the arrow R6, which is the reverse direction of the arrow R5, will be described. When rotating in the reverse direction, as shown in FIG. 20B, in the region upstream of the supply roller 24 in the rotation direction with respect to the contact position of the supply roller 24 and the developing roller 25 (in the vicinity of Y in FIG. 2). Since the supply roller 24 is compressed and released from the compressed state in the region on the downstream side in the rotation direction (in the vicinity of X in FIG. 2), the toner discharge position and the suction position are opposite to those in the forward rotation. That is, in the vicinity of X, when the supply roller 24 is released from the compressed state and returns to its original shape, the toner dispersed in the air is sucked into the supply roller. Conversely, in the vicinity of Y, the supply roller 24 is compressed, so the toner sucked into the supply roller 24 is discharged together with air.

このように、正方向回転時にはY部でトナーを吸い込みX部でトナーを吐き出す動作が行われるのに対し、逆方向回転時にはX部でトナーを吸い込みY部でトナーを吐き出すという、正方向回転時とは逆の動作が行われている。   As described above, when the forward rotation is performed, the toner is sucked in the Y portion and discharged in the X portion, whereas in the reverse rotation, the toner is sucked in the X portion and discharged in the Y portion. The reverse operation is performed.

このトナーの出入りがスムーズに行われる条件下では、供給ローラ24の近傍に堆積している粉流体としてのトナーの圧力と供給ローラ24内の粉流体としてのトナーの圧力が均衡し、供給ローラ24内部に保持されるトナー量と、現像剤容器内のトナー総量との間に一定の相関関係が現れる。よって、供給ローラ24のシャフト29と現像ローラ25間の静電容量は、単に供給ローラ24内部に保持されるトナー量を示すだけでなく、現像剤容器内のトナー総量を推測することができる(特許文献1参照)。なお、トナーの出入りは供給ローラ24の回転時のみ起こり、回転停止後の供給ローラ24は回転中のトナー量を維持している。この状態で現像装置5を移動する、姿勢を変えるなどしても供給ローラ24内部に保持されるトナー量は変化しない。   Under the condition that the toner enters and exits smoothly, the pressure of the toner as the powder fluid deposited in the vicinity of the supply roller 24 and the pressure of the toner as the powder fluid in the supply roller 24 are balanced, and the supply roller 24 A certain correlation appears between the amount of toner held inside and the total amount of toner in the developer container. Therefore, the capacitance between the shaft 29 of the supply roller 24 and the developing roller 25 not only indicates the amount of toner held inside the supply roller 24 but also can estimate the total amount of toner in the developer container ( Patent Document 1). The toner enters and exits only when the supply roller 24 rotates, and the supply roller 24 after the rotation stops maintains the amount of toner being rotated. Even if the developing device 5 is moved or the posture is changed in this state, the amount of toner held in the supply roller 24 does not change.

続いて、本実施例における現像装置のトナー残量測定方法について述べる。
本実施例では、トナー残量が多いときは、露光手段の発光量を算出することのできるピクセルカウント計数手段(ピクセルカウンター)を用いて、大まかなトナー使用量を推定する。1ピクセルカウントあたりのトナー使用量を本体メモリに記憶しておき、ピクセルカウンターでカウントされたピクセルカウント積算値からトナー使用量を推定する。ピクセルカウント積算値は、現像装置5に設けられた記憶手段であるメモリ23に記憶される。そして、トナー残量が比較的少なくなってきたら、トナー切れの時期や現像装置の交換時期を精度良く検知するために、静電容量を用いた差分検知シーケンス(後で詳述)を実行する。
Next, a toner remaining amount measuring method of the developing device in this embodiment will be described.
In this embodiment, when the remaining amount of toner is large, a rough toner usage amount is estimated by using a pixel count counting means (pixel counter) capable of calculating the light emission amount of the exposure means. The amount of toner used per pixel count is stored in the main body memory, and the amount of toner used is estimated from the pixel count integrated value counted by the pixel counter. The pixel count integrated value is stored in a memory 23 that is a storage unit provided in the developing device 5. When the remaining amount of toner becomes relatively small, a difference detection sequence (described in detail later) using electrostatic capacity is executed in order to accurately detect the toner exhaustion time and the development device replacement time.

以下、トナー残量測定のフローを、図4を用いて具体的に説明する。
画像形成時に、ピクセルカウントを計測する(S002)。画像形成動作終了時に、計測したピクセルカウントを積算し積算値Pcountを算出する(S003)。次に、積算値Pcountが所定値Pthに到達しているかを判断(S004)し、到達していると判断したときには上記静電容量を用いたトナー残量測定シーケンス(差分検知シーケンス)を起動させる(S005)。到達していないときには、PcountがPth以上になるまで通常の画像形成を継続する(S006)。
Hereinafter, the flow of toner remaining amount measurement will be specifically described with reference to FIG.
At the time of image formation, the pixel count is measured (S002). At the end of the image forming operation, the measured pixel count is integrated to calculate an integrated value Pcount (S003). Next, it is determined whether the integrated value Pcount has reached the predetermined value Pth (S004). When it is determined that the integrated value Pcount has reached, the toner remaining amount measurement sequence (difference detection sequence) using the capacitance is started. (S005). If not, normal image formation is continued until Pcount becomes equal to or greater than Pth (S006).

本実施例では、1回目の差分検知シーケンスの実行タイミングを、以下のように設定している。トナー残寿命0%のときに達するであろうピクセルカウント積算値P0%に対して20%少ない積算値をPthとした。(式1を参照)
Pth=P0%×0.8・・・・式1
このように、トナー切れ時のトナー残量よりも多いトナー残量のところで1回目の差分検知シーケンスの実行タイミングを設定している理由は以下である。トナー使用量のばらつきによってピクセルカウントで推測するトナー残量にはばらつきが生じる。このばらつきを考慮して、濃度薄画像や白抜け画像の発生前に確実に差分検知シーケンスを実行する必要がある。そのため、ピクセルカウントでトナー切れと推定するよりも若干早いタイミングで差分検知シーケンスを実行している。
In this embodiment, the execution timing of the first difference detection sequence is set as follows. An integrated value that is 20% less than the pixel count integrated value P0% that would be reached when the remaining toner life is 0% was defined as Pth. (See Equation 1)
Pth = P0% × 0.8 .. Formula 1
As described above, the reason why the execution timing of the first difference detection sequence is set when the remaining amount of toner is larger than the remaining amount of toner at the time of running out of toner is as follows. Due to the variation in the amount of toner used, the remaining amount of toner estimated by the pixel count varies. In consideration of this variation, it is necessary to reliably execute the difference detection sequence before the occurrence of the low density image or the whiteout image. Therefore, the difference detection sequence is executed at a slightly earlier timing than the toner count is estimated to be out of the pixel count.

また、2回目以降については、後述する算出方法によって、Pthを再計算し直し、新たに設けられたPthに達したときに、差分検知シーケンスを実行するようにしている。このようにすることで、少ない実行回数でトナー切れを検知することが可能となる。なおトナー切れとは、現像装置内にトナーが全く無い状態を指すのではなく、維持したい水準の画像品質を維持することが難しくなるようなトナー残量を指し、適宜設定される量である。以降トナー切れを上記の意味で用いることとする。   For the second and subsequent times, Pth is recalculated by the calculation method described later, and the difference detection sequence is executed when Pth newly provided is reached. In this way, it is possible to detect toner out with a small number of executions. The term “out of toner” does not indicate that there is no toner in the developing device, but indicates the remaining amount of toner that makes it difficult to maintain the level of image quality that is desired to be maintained, and is an amount that is set as appropriate. Hereinafter, toner out is used in the above meaning.

なお、本実施例では、トナー残量が多い時期には、大まかなトナー残量を短時間で推測するためにピクセルカウント方式を用いたが、トナー切れの時期や現像装置の交換時期を精度良く検知する上では差分検知シーケンスを実行すればよく、ピクセルカウント方式は必須ではない。例えば画像形成を所定枚数行うごとに差分検知シーケンスを実行してもよいし、他のトナー残量測定方式によって差分検知シーケンスの起動タイミングを決めても良い。   In this embodiment, the pixel count method is used to estimate the rough toner remaining amount in a short time when the remaining amount of toner is high. However, the toner out time and the development device replacement time can be accurately set. For detection, a difference detection sequence may be executed, and the pixel count method is not essential. For example, the difference detection sequence may be executed every time a predetermined number of images are formed, or the start timing of the difference detection sequence may be determined by another toner remaining amount measurement method.

次に、差分検知シーケンスを実行する上で必要な、静電容量測定方法について説明する。まず静電容量を測定する構成として、図3に示すように、シャフト28に検知用の電圧印加手段が、シャフト29に検知回路が接続される。静電容量検知用の交流バイアスは、周波数50KHz、ピーク間電圧Vpp=200Vとした。そして静電容量測定時は、現像ローラ25のシャフト28に所定の交流バイアスを印加して、供給ローラ24のシャフト29に誘起される交流電圧からシャフト間の静電容量を検知する(シャフト28とシャフト29は、一方に交流バイアスを印加して、他方から出力を検出すればよいため、シャフト29に交流バイアスを印加して、シャフト28に誘起される交流電圧からトナー残量測定を行っても構わない)。シャフト29に誘起される交流電圧は、検知回路で整流され、整流されたDC電圧そのものか、前記DC電圧を数値化した信号情報が出力値として出力される。ここで出力された値は、シャフト28とシャフト29の間の静電容量を表し、この静電容量はシャフト28とシャフト29の間にあるトナーの量を反映する。図17に供給ローラ内のトナー量と、シャフト28とシャフト29との間の静電容量の関係を示す。トナーの誘電率は空気に対して3倍前後であるため、シャフト28とシャフト29の間にあるトナーの量が増えるほどシャフト28とシャフト29の間の静電容量も増加する。その関係はほぼ線形の関係にある。   Next, a capacitance measurement method necessary for executing the difference detection sequence will be described. First, as a configuration for measuring the capacitance, as shown in FIG. 3, a voltage applying means for detection is connected to the shaft 28, and a detection circuit is connected to the shaft 29. The AC bias for detecting the capacitance was a frequency of 50 KHz and a peak-to-peak voltage Vpp = 200V. When measuring the capacitance, a predetermined AC bias is applied to the shaft 28 of the developing roller 25, and the capacitance between the shafts is detected from the AC voltage induced on the shaft 29 of the supply roller 24 (with the shaft 28). Since the shaft 29 only needs to apply an AC bias to one side and detect the output from the other, the toner remaining amount can be measured from the AC voltage induced on the shaft 28 by applying the AC bias to the shaft 29. I do not care). The AC voltage induced in the shaft 29 is rectified by the detection circuit, and the rectified DC voltage itself or signal information obtained by quantifying the DC voltage is output as an output value. The value output here represents the capacitance between the shaft 28 and the shaft 29, and this capacitance reflects the amount of toner between the shaft 28 and the shaft 29. FIG. 17 shows the relationship between the toner amount in the supply roller and the capacitance between the shaft 28 and the shaft 29. Since the dielectric constant of the toner is about three times that of air, the capacitance between the shaft 28 and the shaft 29 increases as the amount of toner between the shaft 28 and the shaft 29 increases. The relationship is almost linear.

なお、本実施例では、静電容量の検知を行う際は、感光ドラム1と現像ローラ25を離間し、現像ローラ25が停止した状態で行なっている。これにより感光ドラムの電位などの影響を軽減し、安定した状態での静電容量を測定している。ただし、後述するように、静電容量の差分を取って環境が静電容量に与える影響をキャンセルするためには、異なる回転方向の回転を含む動作をした後の静電容量を測定すればよく、例えば感光ドラム1と現像ローラ25が接触した状態や、現像ローラ25と供給ローラ24が回転した状態で静電容量の測定を行っても良い。   In this embodiment, when detecting the capacitance, the photosensitive drum 1 and the developing roller 25 are separated from each other and the developing roller 25 is stopped. This reduces the influence of the potential of the photosensitive drum and measures the capacitance in a stable state. However, as will be described later, in order to cancel the influence of the environment on the capacitance by taking the difference in capacitance, it is only necessary to measure the capacitance after an operation including rotation in different rotation directions. For example, the capacitance may be measured in a state where the photosensitive drum 1 and the developing roller 25 are in contact with each other, or in a state where the developing roller 25 and the supply roller 24 are rotated.

以下に、図5を用いて、本発明の特徴である差分検知シーケンスについて説明する。現像装置のピクセルカウント積算値PcountがPthに到達した場合、現像動作終了後、差分検知シーケンスを実行する(S005、S100)。最初に、現像駆動伝達可能な状態にして(S101)、正方向(矢印R5方向)に供給ローラを所定時間回転させる(S102)。本実施形態では、回転時間は15秒とした。ここで用いる回転速度は通常画像形成時に使用する回転速度とした。ここでは、長時間回転させることにより供給ローラのウレタンスポンジ層からトナーが吐き出された状態にしていると共に、供給ローラ内のトナー量を安定させている。15秒の回転後、現像ローラを感光ドラムから離間し、現像ローラと供給ローラの回転を停止する(S103)。その後第1の静電容量Cv1を測定する(S104)。   The difference detection sequence that is a feature of the present invention will be described below with reference to FIG. When the pixel count integrated value Pcount of the developing device reaches Pth, a difference detection sequence is executed after the development operation is completed (S005, S100). First, the developing drive can be transmitted (S101), and the supply roller is rotated in the forward direction (in the direction of arrow R5) for a predetermined time (S102). In this embodiment, the rotation time is 15 seconds. The rotation speed used here is the rotation speed normally used for image formation. Here, the toner is discharged from the urethane sponge layer of the supply roller by rotating for a long time, and the amount of toner in the supply roller is stabilized. After the rotation for 15 seconds, the developing roller is separated from the photosensitive drum, and the rotation of the developing roller and the supply roller is stopped (S103). Thereafter, the first capacitance Cv1 is measured (S104).

次に、再度、現像駆動伝達可能な状態にし(S105)、逆方向(矢印R6方向)への供給ローラの回転を含んだ第2の回転を行う。本実施形態では、逆方向、正方向、逆方向、正方向、逆方向の順に1秒ずつ計5秒回転させ(S106、S107、S108、S109、S110)た。ここで用いる回転速度は、回転方向の違いを除けば、通常画像形成時に使用する回転速度と同じとした。ここでは、後述するように、複数回異なる方向に回転させることにより静電容量Cv1測定時よりも供給ローラのウレタンスポンジ層にトナーが多く含まれた状態にしている。所定時間回転後、トナー残量測定を行うために、現像ローラを感光ドラムから離間し、現像ローラと供給ローラの回転を停止する(S111)。その後、第2の静電容量Cv2を測定する(S112)。   Next, the developing drive can be transmitted again (S105), and the second rotation including the rotation of the supply roller in the reverse direction (arrow R6 direction) is performed. In the present embodiment, the rotation was performed for 5 seconds in total in the order of reverse direction, forward direction, reverse direction, forward direction, and reverse direction (S106, S107, S108, S109, S110). The rotation speed used here is the same as the rotation speed used during normal image formation except for the difference in the rotation direction. Here, as will be described later, the toner is contained in the urethane sponge layer of the supply roller more than in the measurement of the capacitance Cv1 by rotating in different directions a plurality of times. After rotating for a predetermined time, in order to measure the remaining amount of toner, the developing roller is separated from the photosensitive drum, and the rotation of the developing roller and the supply roller is stopped (S111). Thereafter, the second capacitance Cv2 is measured (S112).

このように検出された静電容量Cv1とCv2の差分の絶対値|Cv1−Cv2|をΔCとすると、ΔCと現像装置内のトナー残量との関係は図6のようになる。トナー残量測定は、とくにトナー切れのタイミングを精度良く検知する必要があるため、トナー残量が相応に減っている状態で測定した。したがって、図におけるトナー残量の「多い」「少ない」は、トナー残量が相応に減っている状態の中での相対的な表現である。(なお、後出の図8,9,10,14,15,16においても「多い」「少ない」は同様の意味で用いた。)図6によると、ΔCとトナー残量は相関関係があることがわかる。トナー残量が多いところではΔCが大きいのだが、トナー残量が少なくなるにしたがってΔCが小さくなる。したがってΔCを計測することで、この相関関係を利用することにより、トナー残量を測定することが可能となる。   When the absolute value | Cv1−Cv2 | of the difference between the electrostatic capacitances Cv1 and Cv2 detected in this way is ΔC, the relationship between ΔC and the remaining amount of toner in the developing device is as shown in FIG. The toner remaining amount measurement is performed in a state where the remaining amount of toner is correspondingly reduced because it is particularly necessary to accurately detect the timing of toner exhaustion. Therefore, “large” and “low” of the remaining amount of toner in the figure are relative expressions in a state where the remaining amount of toner is correspondingly reduced. (In the following FIGS. 8, 9, 10, 14, 15, and 16, “more” and “less” are used in the same meaning.) According to FIG. 6, ΔC and the remaining amount of toner have a correlation. I understand that. Where the remaining amount of toner is large, ΔC is large, but as the remaining amount of toner decreases, ΔC decreases. Therefore, by measuring ΔC, the remaining amount of toner can be measured by using this correlation.

PcountがPthに到達し(S200)、差分検知シーケンスを実行(S201)してΔCを算出(S202)した後の動作について図7を用いて説明する。ΔC算出後に、ΔCが閾値ΔCth以下であるかを判断する(S203)。ΔCが閾値ΔCth以下であるとき(S203Yes)、トナー切れ信号を報知する(S204)。ここでの報知の内容は、トナーが所定量を下回ったことや、現像装置の交換を促す報知であって、例えば「トナーが少なくなりました。」「トナー切れです。」「カートリッジ(現像装置)を交換してください。」等の表示があげられる。また、閾値を複数設定することで段階的なトナー量を検知することも可能である。このようにすることで、ユーザーにトナー残量を段階的に報知することができる。一方、ΔCがΔCth以下に達していないときには(S203No)、ΔCとΔCthの差分ΔDを算出し(S205)、Pthを再設定する(S206)。そして図4のS000もしくはS001に戻り、ピクセルカウント積算値Pcountが新たに設定されたPthに到達するまで画像形成を継続する(S207)。Pthに到達した際に、2回目の差分検知シーケンスを実行し、算出されたΔCをもとにまた図7の動作を行う。   The operation after Pcount reaches Pth (S200), the difference detection sequence is executed (S201), and ΔC is calculated (S202) will be described with reference to FIG. After calculating ΔC, it is determined whether ΔC is equal to or less than a threshold value ΔCth (S203). When ΔC is equal to or less than the threshold value ΔCth (S203 Yes), a toner out signal is notified (S204). The content of the notification here is a notification that the toner has fallen below a predetermined amount, or that prompts the user to replace the developing device. For example, “Toner is low.” “Toner out.” “Cartridge (Developing device) ) "Is displayed. It is also possible to detect a stepwise toner amount by setting a plurality of threshold values. In this way, it is possible to notify the user of the remaining amount of toner step by step. On the other hand, when ΔC does not reach ΔCth or less (No in S203), a difference ΔD between ΔC and ΔCth is calculated (S205), and Pth is reset (S206). Returning to S000 or S001 in FIG. 4, image formation is continued until the pixel count integrated value Pcount reaches the newly set Pth (S207). When Pth is reached, the second difference detection sequence is executed, and the operation of FIG. 7 is performed again based on the calculated ΔC.

次にΔDからPthを再設定する方法について説明する。トナー残量とΔCの関係は図8のような関係になる。この関係から予め近似直線を算出しておき、画像形成本体の記憶手段にこの近似直線データを記憶しておく。ΔDと予め記憶された近似直線データからトナー切れに達するまでに使用可能なトナー量Xgを算出する。そのトナー量Xgを使用するときに、積算されると想定するピクセルカウントPxを算出する。今までのPthにPxを足した値であるPth’を新たなPthとして再設定する。再設定されたPthにピクセルカウント積算値Pcountが達したときに、2回目の差分検知シーケンスを実施する。その後も、ΔCがΔCth以下に達していないときには、S200からS203、そして、S205からS207までのフローを繰り返し、ΔCがΔCth以下になるまでこの動作を繰り返す。
ここで、静電容量の差分と容器内トナー量の相関関係について、現像装置内の観察結果をもとに、その物理的意味について推察する。
Next, a method for resetting Pth from ΔD will be described. The relationship between the remaining amount of toner and ΔC is as shown in FIG. An approximate straight line is calculated in advance from this relationship, and the approximate straight line data is stored in the storage means of the image forming main body. A toner amount Xg that can be used until the toner runs out is calculated from ΔD and prestored approximate linear data. When the toner amount Xg is used, a pixel count Px that is assumed to be integrated is calculated. Pth ′, which is a value obtained by adding Px to the previous Pth, is reset as a new Pth. When the pixel count integrated value Pcount reaches the reset Pth, the second difference detection sequence is performed. Thereafter, when ΔC has not reached ΔCth or less, the flow from S200 to S203 and from S205 to S207 is repeated, and this operation is repeated until ΔC becomes ΔCth or less.
Here, the physical meaning of the correlation between the difference in capacitance and the amount of toner in the container is inferred based on the observation result in the developing device.

本発明者らは、供給ローラの回転方向を変えることで、トナー残量と供給ローラ内トナー量の関係が変化する現象を発見した。容器内トナー量に対する、供給ローラの異なる回転方向を含む回転(第1・第2の回転)をさせたときの、供給ローラ内のトナー含有量の関係を図9に示す。容器内トナー量が多い状態(ポイントA)では、正方向と逆方向に交互に回転させる第2の回転後の方が多くトナーを含有していて、正方向の回転のみの第1の回転後のトナー含有量との差が大きい。容器内トナー量が少なくなるにつれて、第1の回転後(正回転)、第2の回転後(正逆交互回転)ともに、供給ローラ内のトナー量が少なくなり、容器内トナー量が非常に少ない状態(ポイントB)では、第1と第2の回転後でほぼ同じトナー含有量を示している。   The inventors have found a phenomenon in which the relationship between the remaining amount of toner and the amount of toner in the supply roller changes by changing the rotation direction of the supply roller. FIG. 9 shows the relationship between the toner content in the supply roller when the rotation (first and second rotations) including different rotation directions of the supply roller is performed with respect to the toner amount in the container. In a state where the amount of toner in the container is large (point A), the toner contains more toner after the second rotation, which is alternately rotated in the forward direction and the reverse direction, and after the first rotation only in the forward direction. The difference in toner content is large. As the amount of toner in the container decreases, the amount of toner in the supply roller decreases both after the first rotation (forward rotation) and after the second rotation (forward and reverse alternating rotation), and the amount of toner in the container is very small. In the state (point B), substantially the same toner content is shown after the first and second rotations.

上記現象には、前述したような供給ローラの正回転と逆回転での、供給ローラのトナーの吸い込み位置と吐き出し位置が逆になることが影響していると考えられる。以下に上記現象が起こるメカニズムを推察する。   It is considered that the above phenomenon is influenced by the fact that the toner suction position and the discharge position of the supply roller are reversed between the forward rotation and the reverse rotation of the supply roller as described above. The mechanism by which the above phenomenon occurs is inferred below.

本発明者らの観察結果から、トナーがある程度少ない時(供給ローラがトナーに完全に埋まらないようなトナー量)において、正方向の回転後には、X部に貯まっているトナー量が多いことがわかった。また逆に、逆方向の回転後には、Y部に貯まっているトナー量が多いことがわかった。これは、吐き出し部(正回転ではX部)に供給ローラ内から吐き出されたトナーが供給ローラ周りに供給ローラの頂点を乗り越えず、吸い込み部(正回転ではY部)へ移動せずに貯まるためである。この状態から回転方向を変えた場合、吐き出し位置だった所が吸い込み位置となるために、吸い込むトナーが多く存在することになり、供給ローラ内にトナーをより含むことになる。   From the observation results of the present inventors, when the amount of toner is small to some extent (the amount of toner so that the supply roller is not completely buried in the toner), the amount of toner stored in the X portion is large after the forward rotation. all right. Conversely, it was found that the amount of toner stored in the Y portion was large after the rotation in the reverse direction. This is because the toner discharged from the supply roller to the discharge portion (X portion in the normal rotation) does not get over the top of the supply roller around the supply roller and accumulates without moving to the suction portion (Y portion in the normal rotation). It is. When the rotation direction is changed from this state, the portion that was the discharge position becomes the suction position, so that a large amount of toner is sucked in, and the supply roller contains more toner.

また、上記現象は、トナーが少ないときのみではなく、トナーが多い(供給ローラがトナーに完全に埋まるようなトナー量)時も起こる。これは、トナーの密度が変わることに起因すると考えられる。つまり、吐き出し部のトナーの密度は供給ローラから吐き出されるトナーにより高くなり、吸い込み部のトナー密度は逆に、供給ローラ内に吸い込まれるために疎となる。この状態から回転方向を変えた場合、吐き出し位置だった所が吸い込み位置となるために、吸い込むトナーが多く存在することになり、供給ローラ内にトナーをより含むことになる。さらに、正逆交互の回転を繰り返すことにより、吐き出し位置と吸い込み位置が逆になり、吐き出したトナーが吸い込み位置にくることが繰り返されるため、より顕著にこの傾向が現れる。上記現象が起こるメカニズムの説明は以上である。   The above phenomenon occurs not only when the amount of toner is small, but also when the amount of toner is large (the amount of toner such that the supply roller is completely buried in the toner). This is considered to be caused by the change in toner density. That is, the density of the toner in the discharge portion is higher due to the toner discharged from the supply roller, and the toner density in the suction portion is conversely sparse because it is sucked into the supply roller. When the rotation direction is changed from this state, the portion that was the discharge position becomes the suction position, so that a large amount of toner is sucked in, and the supply roller contains more toner. Furthermore, by repeating forward and reverse rotation, the discharge position and the suction position are reversed, and the discharged toner is repeatedly brought to the suction position, so this tendency appears more remarkably. This completes the explanation of the mechanism by which the above phenomenon occurs.

結果として、ある程度容器内のトナーが残っている状態(図9のポイントA)では、正回転後と逆回転を交互に行う第2の回転後の方が、正回転させた第1の回転後より供給ローラ内のトナー量が多くなっている(静電容量が大きくなっている)。ここで、吸い込まれるトナーは、長い時間回転すると吐き出し位置より吐き出されてしまうが、吸い込み位置のトナー量が減らない短い時間の回転であれば、供給ローラ内に含まれた状態となる。そのために本実施例では、1秒ごとに供給ローラの回転方向を変化させた。   As a result, in a state where the toner in the container remains to some extent (point A in FIG. 9), after the first rotation after the first rotation, the second rotation after the forward rotation and the reverse rotation are alternately performed. The amount of toner in the supply roller is larger (the electrostatic capacity is larger). Here, the sucked toner is discharged from the discharge position when rotated for a long time. However, if the rotation is performed for a short time that does not reduce the toner amount at the suction position, the toner is included in the supply roller. Therefore, in this embodiment, the rotation direction of the supply roller is changed every second.

なお、容器内のトナー量が非常に少ない状態(図9のポイントB)のときは、正回転においても逆回転においても、吸い込み部と吐き出し部の両方のトナーがほとんど無くなっている。したがって、供給ローラの回転方向を変えても、供給ローラにトナーを吸い込むことが困難となる。言い換えると、容器内のトナー量がポイントAからポイントBに減るにつれて、第1の回転後と第2の回転後とで、供給ローラ内のトナー量の差が生じにくくなる。
これらの結果から、容器内トナー量と静電容量の関係は図9のようになり、その差分をとると図6のような結果となる。
When the amount of toner in the container is very small (point B in FIG. 9), the toner in both the suction portion and the discharge portion is almost lost both in the forward rotation and in the reverse rotation. Therefore, it becomes difficult to suck the toner into the supply roller even if the rotation direction of the supply roller is changed. In other words, as the toner amount in the container decreases from point A to point B, the difference in toner amount in the supply roller is less likely to occur after the first rotation and after the second rotation.
From these results, the relationship between the toner amount in the container and the electrostatic capacity is as shown in FIG. 9, and the difference is obtained as shown in FIG.

以上を踏まえた上で、本発明の効果について、詳細に説明する。図10(a)に、高温高湿環境(30℃・80%RH:以下、H/Hと称す)、低温低湿環境(15℃・10%RH:以下、L/Lと称す)における、容器内トナー量と、正方向の回転(第1の回転)後と正逆交互の回転(第2の回転)後の静電容量の関係を示す。H/Hの測定値は、L/Lの測定値に対して、高い静電容量を示していることが分かる。しかし、各回転後の静電容量の差分を測定すると、図10(b)にあるようにH/HとL/Lでほぼ変わらない結果となっている。上記の結果によると、温度や湿度が静電容量に与える影響は、供給ローラの回転方向を変化させても同程度の影響であるため、残量検知のパラメータとして回転方向を変えて供給ローラ内トナー量を変化させた際の静電容量の差分を用いれば、環境の変化が静電容量に与える影響をキャンセルできる。したがって、本実施例の差分検知方式を用いてトナー残量測定を行うことで、温度・湿度環境が変化しても、温度センサや湿度センサを用いることなく、高精度なトナー残量測定を行うことが可能となる。これにより、トナー残量が所定量を下回ったことや、現像装置の交換時期を、温度・湿度環境が変化しても、温度センサや湿度センサを用いずに、ユーザーに精度良く報知することができる。   Based on the above, the effects of the present invention will be described in detail. FIG. 10A shows a container in a high temperature and high humidity environment (30 ° C./80% RH: hereinafter referred to as H / H) and a low temperature low humidity environment (15 ° C./10% RH: hereinafter referred to as L / L). The relationship between the amount of toner inside and the electrostatic capacity after forward rotation (first rotation) and forward and reverse rotation (second rotation) is shown. It can be seen that the measured value of H / H shows a higher capacitance than the measured value of L / L. However, when the difference in capacitance after each rotation is measured, the result is almost the same between H / H and L / L as shown in FIG. According to the above results, the effects of temperature and humidity on the capacitance are the same even if the rotation direction of the supply roller is changed. If the difference in electrostatic capacity when the toner amount is changed is used, the influence of the environmental change on the electrostatic capacity can be canceled. Therefore, by measuring the remaining amount of toner using the difference detection method of this embodiment, even if the temperature / humidity environment changes, the remaining amount of toner can be measured with high accuracy without using a temperature sensor or a humidity sensor. It becomes possible. As a result, even when the temperature / humidity environment changes, the user can be informed accurately that the remaining amount of toner has fallen below the predetermined amount or the development device replacement time without using the temperature sensor or humidity sensor. it can.

また、別の効果としては、以下がある。
従来は、供給ローラの発泡層中のトナー量が直前の印字履歴やトナーの堆積状態によって、出力値が変動してしまう場合があることであった。この課題に対し、本実施例にあるようにトナー残量測定を行う際に、供給ローラを所定時間回転させることで、供給ローラ内のトナー量が安定した状態を作り出せる。これによって、印字履歴などに起因する出力値の変動を抑え、高精度にトナー残量を検知することが可能となった。
Another effect is as follows.
Conventionally, the output value may fluctuate depending on the previous printing history or toner accumulation state of the toner amount in the foam layer of the supply roller. In response to this problem, when the toner remaining amount is measured as in the present embodiment, a state where the toner amount in the supply roller is stable can be created by rotating the supply roller for a predetermined time. As a result, it is possible to suppress the fluctuation of the output value caused by the print history and to detect the remaining amount of toner with high accuracy.

なお、本実施例では、差分検知シーケンス内の、第1の回転後の供給ローラ内トナー量よりも、その後に回転させる第2の回転後における供給ローラ内トナー量の方が、含まれるようにしている。特に、本実施例のように、正逆交互に回転させた後に差分検知シーケンスを終了することで、その後の画像形成時に、供給ローラ内にトナーを多く含んだ状態にすることができる。これにより、差分検知シーケンス後に、高印字率の画像を出力しても濃度薄の画像や白抜け画像の発生を抑制することが可能となる。ただし、本発明の効果である、温度・湿度環境が変化しても高精度なトナー残量測定を行うことができるという効果を得る上では、供給ローラ回転方向をこのような順番に設定することは必須ではない。   In this embodiment, the amount of toner in the supply roller after the second rotation to be rotated thereafter is included rather than the amount of toner in the supply roller after the first rotation in the difference detection sequence. ing. In particular, as in the present embodiment, the difference detection sequence is ended after the forward and reverse rotations are alternately performed, so that the toner can be contained in the supply roller in a subsequent image formation. As a result, even if an image with a high printing rate is output after the difference detection sequence, it is possible to suppress the occurrence of an image with a low density or a whiteout image. However, in order to obtain the effect of the present invention that the remaining amount of toner can be measured with high accuracy even if the temperature / humidity environment changes, the rotation direction of the supply roller should be set in this order. Is not required.

また、本実施例では、差分検知シーケンス内の、供給ローラ内にトナーを含ませる回転方法(本実施例における第2の回転)において、回転方向を変える動作を入れることにより、さらにトナーが供給ローラ内に含まれるようにした。このように、正逆交互の回転との差分を用いることにより、容器内トナー量に対する静電容量の差分ΔCの傾きが大きくなる。そして静電容量の差分ΔCの傾きが大きくなると、差分ΔCを検知する時のばらつきに対して、トナー残量のばらつきが小さくなり、より高精度にトナー残量の検知を行うことが可能になる。以上から、本実施例のように、供給ローラの第1の回転または第2の回転において、異なる回転方向で複数回回転することで、より高精度にトナー残量の測定を行うことが可能である。   In this embodiment, in the rotation method (second rotation in this embodiment) in which the toner is included in the supply roller in the difference detection sequence, the toner is further supplied by changing the rotation direction. Included in. As described above, by using the difference between the forward and reverse rotations, the inclination of the capacitance difference ΔC with respect to the toner amount in the container increases. When the slope of the difference ΔC in capacitance increases, the remaining amount of toner becomes smaller than the variation in detecting the difference ΔC, and the remaining amount of toner can be detected with higher accuracy. . From the above, as in this embodiment, the remaining amount of toner can be measured with higher accuracy by rotating the supply roller a plurality of times in different rotation directions in the first rotation or the second rotation. is there.

また、本実施例では、図5のフローを連続的に行なった。これらのフローは連続的に行うことが望ましいが、環境、容器内トナー量が大きく変わっていない状態であれば、これに限ったものではない。例えば、印字率が低い画像であれば、Cv1測定とCv2測定の間に数枚印刷しても大きな影響は無い。   In the present embodiment, the flow of FIG. 5 was continuously performed. These flows are desirably performed continuously, but the present invention is not limited to this as long as the environment and the amount of toner in the container have not changed significantly. For example, in the case of an image with a low printing rate, even if several sheets are printed between the Cv1 measurement and the Cv2 measurement, there is no significant influence.

また、本実施形態と同様の形態のカートリッジを複数並べてフルカラー画像を得られるようにした画像形成装置に関しても同様に有効である。   The present invention is also effective for an image forming apparatus in which a plurality of cartridges having the same form as in this embodiment are arranged to obtain a full color image.

(実施例2)
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
(Example 2)
Embodiments of the present invention will be illustrated below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. However, the present invention is not intended to be limited to the following embodiments.

実施例2で用いている画像形成装置は、実施例1で用いた画像形成装置と同構成であり、使用している現像装置5、現像ローラ25、供給ローラ24も同じ構成である。   The image forming apparatus used in the second embodiment has the same configuration as the image forming apparatus used in the first embodiment, and the developing device 5, the developing roller 25, and the supply roller 24 that are used have the same configuration.

また本実施例における画像形成装置の画像形成動作についても、実施例1と同じ動作である。
画像形成時における現像ローラの周速は矢印R4方向に160mm/sec、供給ローラの周速は矢印R5方向に140mm/secである。供給ローラ24の回転方向は、矢印R5方向を正方向としたときに、正方向とその逆方向の両方向に変えることが可能となっている。供給ローラへの逆回転駆動の駆動手段についても、実施例1と同じである。
The image forming operation of the image forming apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
The peripheral speed of the developing roller during image formation is 160 mm / sec in the direction of arrow R4, and the peripheral speed of the supply roller is 140 mm / sec in the direction of arrow R5. The rotation direction of the supply roller 24 can be changed to both the forward direction and the opposite direction when the arrow R5 direction is the forward direction. The driving means for reverse rotation driving to the supply roller is the same as in the first embodiment.

また、本実施例でも、実施例1と同様に、現像ローラに駆動伝達するギアが矢印R4方向の逆方向には噛まないようになっており、供給ローラ24の逆方向回転時に現像ローラに駆動伝達されないことで逆方向回転時のトナー漏れを防いでいる。ただし、トナー切れの時期や現像装置の交換時期を精度良く検知する上では差分検知シーケンスを実行すればよく、現像ローラが矢印R4方向の逆方向に回転駆動されないことは必須ではない。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, the gear for driving transmission to the developing roller is not engaged in the reverse direction of the arrow R4, and is driven to the developing roller when the supply roller 24 rotates in the reverse direction. By not being transmitted, toner leakage during reverse rotation is prevented. However, the difference detection sequence may be executed to accurately detect the toner out time and the development device replacement time, and it is not essential that the developing roller is not driven to rotate in the reverse direction of the arrow R4.

続いて、本実施例における現像装置のトナー残量測定方法について述べる。基本的な、トナー残量測定の方法は実施例1と同じであることから、本実施例における特徴的な部分についてのみ後述する。   Next, a toner remaining amount measuring method of the developing device in this embodiment will be described. Since the basic method for measuring the remaining amount of toner is the same as that in the first embodiment, only the characteristic part of this embodiment will be described later.

本実施例では、2種類の差分検知シーケンスを持ち、トナー残量がある程度少ないと判断した所から差分検知シーケンスの駆動方法を切り替える。まずトナーが少なくなってきた時点を差分検知シーケンスにより検知し、トナー切れ前の段階として報知する(以下トナー少報知と呼ぶ)。そして、トナー少報知後に、より少ないトナー量を高精度に検知できる供給ローラ回転方法にした差分検知シーケンスを行い、トナー切れや現像装置の要交換等の情報を報知する。始めの差分検知シーケンスを差分検知シーケンスL、それによりトナーが少ないと判断したその後に行う差分検知シーケンスを差分検知シーケンスOとする。   In this embodiment, there are two types of difference detection sequences, and the driving method of the difference detection sequence is switched from a place where it is determined that the remaining amount of toner is small to some extent. First, a point in time when the toner is low is detected by a difference detection sequence and notified as a stage before the toner runs out (hereinafter referred to as toner low notification). After the low toner notification, a difference detection sequence using a supply roller rotation method capable of detecting a smaller amount of toner with high accuracy is performed to notify information such as toner exhaustion and development device replacement required. The first difference detection sequence is a difference detection sequence L, and the difference detection sequence performed after it is determined that the toner is low is called a difference detection sequence O.

基本的なトナー残量測定のフローは実施例1の図4と同じである。本実施例では、1回目に行う差分検知シーケンスLの実行タイミングを、以下のように設定している。トナー残寿命0%のときに達するであろうピクセルカウント積算値P0%に対して80%少ない積算値をPthとした。(式2を参照)
Pth=P0%×0.2・・・・式2
なお、このPthは実施例1と同様に差分検知シーケンス後に再設定される。現像装置のピクセルカウント積算値PcountがPthに到達した場合、トナー少報知が未報知である場合、差分検知シーケンスLを実行する。トナー少報知が済んでいる場合は、差分検知シーケンスOを実行する。
The basic toner remaining amount measurement flow is the same as that in FIG. In the present embodiment, the execution timing of the difference detection sequence L performed for the first time is set as follows. An integrated value that is 80% less than the pixel count integrated value P0% that would be reached when the remaining toner life is 0% was defined as Pth. (See Equation 2)
Pth = P0% × 0.2... Formula 2
This Pth is reset after the difference detection sequence, as in the first embodiment. When the pixel count integrated value Pcount of the developing device reaches Pth, when the low toner notification is not notified, the difference detection sequence L is executed. If the low toner notification has been completed, the difference detection sequence O is executed.

本実施例での、差分検知シーケンス時の動きについて説明する。図12に差分検知シーケンスLの流れを、図13に差分検知シーケンスOの流れを示す。   The movement during the difference detection sequence in this embodiment will be described. FIG. 12 shows the flow of the difference detection sequence L, and FIG. 13 shows the flow of the difference detection sequence O.

まず差分検知シーケンスLについて説明する。現像装置のピクセルカウント積算値PcountがPthに到達した場合、現像動作終了後、差分検知シーケンスを実行する(S005、S100)。最初に、現像駆動伝達可能な状態にして(S301)、第1の回転を行う。ここでは正方向(矢印R5方向)に供給ローラを所定時間回転させ(S302)、その後逆方向(矢印R6方向)に供給ローラを所定時間回転させる(S303)。本実施形態では正方向の回転時間は15秒とし、逆方向の回転時間は1秒とした。ここで用いる回転速度は通常画像形成時に使用する回転速度とした。正回転時においては、長時間回転させることにより供給ローラのウレタンスポンジ層からトナーが吐き出された状態にしていると共に、供給ローラ内のトナー量を安定させている。所定時間回転後、トナー残量測定を行うために、現像ローラを感光ドラムから離間し、現像ローラと供給ローラの回転を停止する(S304)。その後第1の静電容量Cv1を測定する(S305)。   First, the difference detection sequence L will be described. When the pixel count integrated value Pcount of the developing device reaches Pth, a difference detection sequence is executed after the development operation is completed (S005, S100). First, the developing drive can be transmitted (S301), and the first rotation is performed. Here, the supply roller is rotated in the forward direction (arrow R5 direction) for a predetermined time (S302), and then the supply roller is rotated in the reverse direction (arrow R6 direction) for a predetermined time (S303). In this embodiment, the rotation time in the forward direction is 15 seconds, and the rotation time in the reverse direction is 1 second. The rotation speed used here is the rotation speed normally used for image formation. During normal rotation, the toner is discharged from the urethane sponge layer of the supply roller by rotating for a long time, and the amount of toner in the supply roller is stabilized. After rotating for a predetermined time, in order to measure the remaining amount of toner, the developing roller is separated from the photosensitive drum, and the rotation of the developing roller and the supply roller is stopped (S304). Thereafter, the first capacitance Cv1 is measured (S305).

次に、再度、現像駆動伝達可能な状態にし(S306)、第1の回転と異なる回転方向である正方向(矢印R5方向)への供給ローラの回転を含んだ第2の回転を行う。本実施形態では、正方向、逆方向、正方向、逆方向の順に1回ずつ計4回回転させ(S307、S308、S309、S310)、回転時間はそれぞれ1秒とした。ここで用いる回転速度は、回転方向の違いを除けば、通常画像形成時に使用する回転速度と同じとした。ここでは、後述するように、複数回異なる方向に回転させることにより供給ローラのウレタンスポンジ層にトナーが吸い込まれた状態にしている。所定時間回転後、トナー残量測定を行うために、現像ローラを感光ドラムから離間し、現像ローラと供給ローラの回転を停止する(S311)。その後、第2の静電容量Cv2を測定する(S312)。   Next, the developing drive can be transmitted again (S306), and the second rotation including the rotation of the supply roller in the positive direction (the direction of arrow R5), which is a rotation direction different from the first rotation, is performed. In this embodiment, a total of four rotations are performed in the order of the forward direction, reverse direction, forward direction, and reverse direction (S307, S308, S309, S310), and the rotation time is 1 second. The rotation speed used here is the same as the rotation speed used during normal image formation except for the difference in the rotation direction. Here, as will be described later, the toner is sucked into the urethane sponge layer of the supply roller by rotating in different directions a plurality of times. After the rotation for a predetermined time, in order to measure the remaining amount of toner, the developing roller is separated from the photosensitive drum, and the rotation of the developing roller and the supply roller is stopped (S311). Thereafter, the second capacitance Cv2 is measured (S312).

このように検出された静電容量Cv1とCv2の差分の絶対値|Cv1−Cv2|を算出し、これをΔCとする。算出されるΔCは図15のようになる。図11に、ΔCを算出した後の動作を示す。差分検知シーケンスLの閾値であるΔCthは、トナー少報知に対するターゲット残量を基準に定められている。ΔCがΔCth以下になった場合(S504Yes)には、「トナーが少なくなりました。」「カートリッジ(現像装置)の交換時期が近づいています。」等のトナー少報知を行う(S505)。そして、次に行うトナー切れ検知のための差分検知シーケンスOのタイミング決定のために、ΔCとΔCthの差分ΔDを算出し(S506)、Pthを再設定する(S507)。ここでの設定方法については後に詳述する。一方、ΔCがΔCth以下に達していないときには(S504No)、PthにP0%×0.2の値を足した値を再設定する。このようにピクセルカウント値を用いてトナーがある程度使用されたときに差分検知シーケンスをまた実行することで、簡易な制御でトナー少報知を行うことができる。ただしピクセルカウント方式が必須ではなく、その他のトナー残量検知方式を用いても良い。Pthが再設定された後、図4のS000もしくはS001に戻り、ピクセルカウント積算値Pcountが新たに設定されたPthに到達するまで画像形成を継続する(S206)。Pthに到達した際に、トナー少未報知であれば(S501Yes)2回目の差分検知シーケンスLを、トナー少報知済であれば(S501No)差分検知シーケンスOを、実行し、算出されたΔCをもとにまた図11の動作を行う。差分検知シーケンスLにおいて、ΔCがΔCth以下に達していないときには、S500からS504、そして、S508からS509までのフローを繰り返し、ΔCがΔCth以下になるまでこの動作を繰り返す。   The absolute value | Cv1−Cv2 | of the difference between the capacitances Cv1 and Cv2 detected in this way is calculated, and this is set as ΔC. The calculated ΔC is as shown in FIG. FIG. 11 shows the operation after calculating ΔC. ΔCth, which is the threshold value of the difference detection sequence L, is determined based on the target remaining amount for the low toner notification. When ΔC becomes equal to or less than ΔCth (S504 Yes), a low toner notification such as “Toner is low” or “Cartridge (development device) is nearing replacement” is performed (S505). Then, in order to determine the timing of the difference detection sequence O for the next toner exhaustion detection, a difference ΔD between ΔC and ΔCth is calculated (S506), and Pth is reset (S507). The setting method here will be described in detail later. On the other hand, when ΔC has not reached ΔCth or less (No in S504), a value obtained by adding P0% × 0.2 to Pth is reset. As described above, when the toner is used to some extent using the pixel count value, the difference detection sequence is executed again, so that the low toner notification can be performed with simple control. However, the pixel count method is not essential, and other toner remaining amount detection methods may be used. After Pth is reset, the process returns to S000 or S001 in FIG. 4 and image formation is continued until the pixel count integrated value Pcount reaches the newly set Pth (S206). When the toner reaches the Pth, if the low toner notification has not been made (S501 Yes), the second difference detection sequence L is executed. If the low toner notification has been made (S501 No), the difference detection sequence O is executed, and the calculated ΔC is calculated. The operation shown in FIG. 11 is performed again. In the difference detection sequence L, when ΔC has not reached ΔCth or less, the flow from S500 to S504 and S508 to S509 is repeated, and this operation is repeated until ΔC becomes ΔCth or less.

次にトナー少報知時の次回差分検知シーケンスOの実行タイミングの決定方法について図16を用いて説明する。ΔDからPthを再設定する方法について説明する。トナー残量とΔCの関係は図15のような関係になる。この関係から予め近似直線を算出しておき、画像形成本体の記憶手段にこの近似直線データを記憶しておく。ΔDと予め記憶された近似直線データからトナー切れに達するまでに使用可能なトナー量Xgを算出する。そのトナー量Xgを使用するときに、積算されると想定するピクセルカウントPxを算出する。今までのPthにPxを足した値であるPth’を新たなPthとして再設定する。再設定されたPthにピクセルカウント積算値Pcountが達したときに、差分検知シーケンスOを実施する。   Next, a method for determining the execution timing of the next difference detection sequence O at the time of low toner notification will be described with reference to FIG. A method for resetting Pth from ΔD will be described. The relationship between the remaining amount of toner and ΔC is as shown in FIG. An approximate straight line is calculated in advance from this relationship, and the approximate straight line data is stored in the storage means of the image forming main body. A toner amount Xg that can be used until the toner runs out is calculated from ΔD and prestored approximate linear data. When the toner amount Xg is used, a pixel count Px that is assumed to be integrated is calculated. Pth ′, which is a value obtained by adding Px to the previous Pth, is reset as a new Pth. When the pixel count integrated value Pcount reaches the reset Pth, the difference detection sequence O is performed.

次に差分検知シーケンスOについて説明する。第1の静電容量の測定までは、実施例1における差分検知シーケンスと同じである(S401、S402、S403、S404)が、第2の回転は、逆回転1回に留めている(S405、S406)。回転時間は1秒とし、ここで用いる回転速度は、回転方向の違いを除けば、通常画像形成時に使用する回転速度と同じとした。ここでは、より短い時間で差分検知シーケンスを行うために、逆回転1回のみで供給ローラにトナーが含まれた状態にしている。所定時間回転後から、第2の静電容量Cv2の測定までも実施例1と同じである(S407、S408)。   Next, the difference detection sequence O will be described. Until the first capacitance measurement, the difference detection sequence in the first embodiment is the same (S401, S402, S403, S404), but the second rotation is limited to one reverse rotation (S405, S406). The rotation time was 1 second, and the rotation speed used here was the same as the rotation speed used during normal image formation except for the difference in the rotation direction. Here, in order to perform the difference detection sequence in a shorter time, the toner is contained in the supply roller by only one reverse rotation. The process from the rotation for a predetermined time to the measurement of the second capacitance Cv2 is the same as that in the first embodiment (S407, S408).

このように検出された静電容量Cv1とCv2の差分の絶対値|Cv1−Cv2|を算出し、これをΔCとする。算出されるΔCは図15のようになる。ΔCの算出後からトナー切れ検知までの動作は実施例1と同じである。ここで差分検知シーケンスOの閾値ΔCth’は、差分検知シーケンスLの閾値ΔCthとは別に設定される値である。   The absolute value | Cv1−Cv2 | of the difference between the capacitances Cv1 and Cv2 detected in this way is calculated, and this is set as ΔC. The calculated ΔC is as shown in FIG. The operation from the calculation of ΔC to the detection of toner out is the same as that in the first embodiment. Here, the threshold value ΔCth ′ of the difference detection sequence O is a value set separately from the threshold value ΔCth of the difference detection sequence L.

図14に示すように、差分検知シーケンスLのΔCよりも、差分検知シーケンスOのΔCの傾きが大きいことが分かる。これは、差分検知シーケンスLでの供給ローラ内トナー量の少ない第1の回転でトナーを1回逆回転により含む動作をしており、差分が小さくなっているからである。ただしその分、差分検知シーケンスLでは、実施例1の正回転のようにトナーを吐き出す動作をした後との差分を取らないために、トナー残量の広い範囲に対して、より一定な直線関係を保っている。これは、異なる回転方向でトナーを供給ローラ内に含む場合には、トナーが吸い込み位置に必ず存在するが、一方向の回転では、トナーが少ない場合にトナーが吸い込み位置に、吐き出し位置から供給ローラの頂点を乗り越えて供給されない現象が起こるからである。   As shown in FIG. 14, it can be seen that the slope of ΔC of the difference detection sequence O is larger than ΔC of the difference detection sequence L. This is because in the difference detection sequence L, the first rotation with a small amount of toner in the supply roller performs an operation including the toner by reverse rotation once, and the difference is small. However, since the difference detection sequence L does not take a difference from that after the operation of discharging the toner as in the normal rotation of the first embodiment, a more constant linear relationship with a wide range of the remaining amount of toner. Keep. This is because when toner is included in the supply roller in different rotation directions, the toner is always present at the suction position, but in one direction rotation, when the toner is low, the toner is at the suction position, and the supply roller from the discharge position. This is because a phenomenon occurs in which the product is not supplied after overcoming its top.

このように、まずトナーが多い状態では差分シーケンスLの供給ローラ回転方法にすることでトナー切れ前の段階検知を精度良く行うことができる。さらに、トナー切れ検知を差分検知シーケンスOの供給ローラ回転方法にすることで容器内トナー量に対する静電容量の差分ΔCの傾きが大きくなる。すなわち、容器内トナー量に対するΔCの感度が高くなり、より高精度にトナー残量の検知を行うことが可能になる。以上から、本実施例のように、差分検知シーケンスにおける回転方法を、検知したいトナー残量によって変化させることで、より高精度なトナー切れの検知を行うことや、より供給ローラの回転時間を短縮したシーケンスの実行などが可能である。   As described above, first, in a state where there is a lot of toner, by using the supply roller rotation method of the difference sequence L, it is possible to accurately detect the stage before the toner runs out. Further, by using the supply roller rotation method of the difference detection sequence O for the toner out detection, the inclination of the capacitance difference ΔC with respect to the toner amount in the container increases. That is, the sensitivity of ΔC with respect to the toner amount in the container is increased, and the remaining amount of toner can be detected with higher accuracy. From the above, as in this embodiment, the rotation method in the difference detection sequence is changed according to the remaining amount of toner to be detected, so that it is possible to detect toner out with higher accuracy and to further shorten the rotation time of the supply roller. It is possible to execute the sequence.

実施例1、2の差分検知シーケンスに共通する効果である、温度・湿度環境が変化しても高精度なトナー残量測定を行うことができるという効果を得るためには、供給ローラの回転方向を変化させることで供給ローラの発泡層に含まれるトナー量を変化させることが必要である。すなわち、供給ローラを第1の回転方向に回転させた後に静電容量Cv1を検知し、次いで、供給ローラを第2の回転方向に回転させた後に静電容量Cv2を検知することで、|Cv1−Cv2|をパラメータとしたトナー残量測定を実行することができる。   In order to obtain an effect that the remaining amount of toner can be measured with high accuracy even when the temperature / humidity environment changes, which is an effect common to the difference detection sequences of the first and second embodiments, the rotation direction of the supply roller It is necessary to change the amount of toner contained in the foam layer of the supply roller by changing. That is, by detecting the electrostatic capacity Cv1 after rotating the supply roller in the first rotation direction, and then detecting the electrostatic capacity Cv2 after rotating the supply roller in the second rotation direction, | Cv1 It is possible to perform the remaining toner measurement using −Cv2 | as a parameter.

1 感光ドラム
2 帯電ローラ
3 レーザー
5(5a〜5d) 現像装置
6 転写ローラ
15 定着装置
20 カム
21 現像容器
23 メモリ
24 供給ローラ
25 現像ローラ
30 カップリングギア
31 供給ギア
32 ワンウェイクラッチ
33 現像ギア
T トナー
P 転写材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Charging roller 3 Laser 5 (5a-5d) Developing device 6 Transfer roller 15 Fixing device 20 Cam 21 Developing container 23 Memory 24 Supply roller 25 Developing roller 30 Coupling gear 31 Supply gear 32 One-way clutch 33 Developing gear T Toner P transfer material

Claims (4)

開口部を有し、トナーを収容する容器と、該容器の前記開口部に配置されているトナー担持体であって、第1の電極部材を有し、トナーを担持搬送して静電潜像に供給するトナー担持体と、前記容器の内部に配置されているトナー供給部材であって、第2の電極部材、および該第2の電極部材のまわりに発泡層を有するトナー供給部材と、を備えており、該トナー供給部材を前記トナー担持体に圧接して回転させることにより前記容器内のトナーを前記トナー担持体に供給する現像装置と、前記トナー供給部材を第1、第2の方向に回転駆動可能な駆動手段と、前記第1の電極部材と前記第2の電極部材との間の静電容量を検知する検知手段であって、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第1の方向に所定時間回転させた後に静電容量Cv1を検知し、さらに、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第2の方向に所定時間回転をさせた後に静電容量Cv2を検知する検知手段と、
|Cv1−Cv2|が閾値を下回った場合に、トナー残量が所定量を下回ったことを報知する報知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
A container having an opening and containing toner, and a toner carrier disposed in the opening of the container, having a first electrode member, carrying and transporting the toner, and electrostatic latent image A toner carrier to be supplied to the container, a toner supply member disposed inside the container, a second electrode member, and a toner supply member having a foam layer around the second electrode member, A developing device for supplying toner in the container to the toner carrier by rotating the toner supply member in pressure contact with the toner carrier; and the toner supply member in first and second directions. Drive means capable of rotationally driving, and detection means for detecting capacitance between the first electrode member and the second electrode member, wherein the toner supply member is moved to the first electrode by the drive means. After rotating for a predetermined time in the direction of Detecting the amount Cv1, further comprising detection means for detecting an electrostatic capacitance Cv2 after said toner supplying member was rotary predetermined time in said second direction by said driving means,
An informing means for informing that, when | Cv1-Cv2 | is below a threshold value, the remaining amount of toner is below a predetermined amount;
An image forming apparatus comprising:
開口部を有し、トナーを収容する容器と、該容器の前記開口部に配置されているトナー担持体であって、第1の電極部材を有し、トナーを担持搬送して静電潜像に供給するトナー担持体と、前記容器の内部に配置されているトナー供給部材であって、第2の電極部材、および該第2の電極部材のまわりに発泡層を有するトナー供給部材と、を備えており、該トナー供給部材を前記トナー担持体に圧接して回転させることにより前記容器内のトナーを前記トナー担持体に供給する現像装置と、
前記現像装置を取り外し可能に装着するための装着部と、
前記トナー供給部材を第1、第2の方向に回転駆動可能な駆動手段と、
前記第1の電極部材と前記第2の電極部材との間の静電容量を検知する検知手段であって、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第1の方向に所定時間回転させた後に静電容量Cv1を検知し、さらに、前記駆動手段により前記トナー供給部材を前記第2の方向に所定時間回転をさせた後に静電容量Cv2を検知する検知手段と、
|Cv1−Cv2|が閾値を下回った場合に、現像装置の交換を促す報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
A container having an opening and containing toner, and a toner carrier disposed in the opening of the container, having a first electrode member, carrying and transporting the toner, and electrostatic latent image A toner carrier to be supplied to the container, a toner supply member disposed inside the container, a second electrode member, and a toner supply member having a foam layer around the second electrode member, A developing device that supplies the toner in the container to the toner carrier by rotating the toner supply member in pressure contact with the toner carrier; and
A mounting portion for detachably mounting the developing device;
Drive means capable of rotationally driving the toner supply member in first and second directions;
Detection means for detecting an electrostatic capacitance between the first electrode member and the second electrode member, after the toner supply member is rotated in the first direction for a predetermined time by the driving means; Detecting means for detecting electrostatic capacity Cv1, and further detecting electrostatic capacity Cv2 after rotating the toner supply member in the second direction for a predetermined time by the driving means;
An informing means for informing the user to replace the developing device when | Cv1-Cv2 |
An image forming apparatus comprising:
前記駆動手段は、前記第2の方向に所定時間回転させた後であって前記静電容量Cv2を検知する前にも、前記第1の回転方向に所定時間回転させることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。   The driving means rotates in the first rotation direction for a predetermined time after rotating in the second direction for a predetermined time and before detecting the capacitance Cv2. The image forming apparatus according to 1 or 2. 前記駆動手段は、前記第1の方向に所定時間回転させた後であって前記静電容量Cv1を検知する前にも、前記第2の方向に所定時間回転させることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。   2. The drive unit according to claim 1, wherein the drive unit rotates in the second direction for a predetermined time after rotating in the first direction for a predetermined time and before detecting the capacitance Cv1. Or the image forming apparatus according to 2;
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