JP2018128559A - Toner concentration detection device and developing device using the same, and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner density detection device that is a non-contact type and can accurately detect toner concentration and a developing device using the same, and an image forming apparatus.SOLUTION: A toner concentration detection device detects the concentration of toner in a developer that is conveyed through an internal space formed by a wall surface as a conveyance path with a sensor provided on the outside of the wall surface; the internal space of a first area facing a detection area of the sensor across the wall surface in the conveyance path is smaller than those of second areas adjacent to the first area in the conveyance path.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、トナー濃度検出装置およびこれを用いた現像装置並びに画像形成装置に関し、キャリアとトナーからなる二成分現像剤のトナー濃度を適正値に制御する場合に好適なものである。   The present invention relates to a toner concentration detection device, a developing device using the same, and an image forming device, and is suitable for controlling the toner concentration of a two-component developer composed of a carrier and toner to an appropriate value.

画像形成装置において、現像器から感光ドラムへの適正なトナー供給による安定した静電潜像形成を遂行するためには、現像剤中のトナー濃度を適正値に保つことが必要である。そのためには、トナー濃度を精度良く検出して、検出結果に応じた適量の現像剤の補給を遂行しなくてはならない。検出の手法として、現像剤中のキャリアを検出対象とし、その濃度をLC共振回路のコイルのインダクンスの変化から検出するシステム構成が提案されている。この場合、キャリアに対するトナーの割合がトナー濃度として検出されることとなる。   In the image forming apparatus, in order to perform stable electrostatic latent image formation by supplying appropriate toner from the developing device to the photosensitive drum, it is necessary to maintain the toner concentration in the developer at an appropriate value. For this purpose, it is necessary to detect the toner density with high accuracy and to supply an appropriate amount of developer according to the detection result. As a detection method, a system configuration has been proposed in which a carrier in a developer is a detection target and the concentration is detected from a change in inductance of a coil of an LC resonance circuit. In this case, the ratio of the toner to the carrier is detected as the toner concentration.

特許文献1では、ボビン状の部材に導線を巻きつけて構成した巻線コイルを樹脂ケースで覆った形のセンサ(接触センサ)が提案され、その検出部を現像器壁面に嵌め込んで配置している。しかし、このような現像器壁面に嵌め込む構成は、設置の信頼性確保のために、嵌め込み部分の周囲に両面テープを張り付けて、現像器とセンサを密着させなければならない。この場合、両面テープの剥離が生ずると、修復のためのコストがかかる。また、現像器壁面への嵌め込みが不十分な場合、現像剤が漏れ出す可能性がある。   Patent Document 1 proposes a sensor (contact sensor) in which a winding coil formed by winding a conductive wire around a bobbin-shaped member is covered with a resin case, and the detection unit is fitted into the wall surface of the developer. ing. However, in such a configuration of fitting on the wall surface of the developing device, the developing device and the sensor must be in close contact with each other by sticking a double-sided tape around the fitting portion in order to ensure installation reliability. In this case, if the double-sided tape is peeled off, a cost for repair is required. Further, when the fitting to the developing device wall surface is insufficient, the developer may leak out.

そこで、特許文献2では、プリント基板に描かれた渦巻状のパターンをLC共振回路のコイルとしたトナー濃度検出センサ(非接触センサ)が提案されている。このセンサは、現像器壁面にはめ込み用の穴をあけることなく、張り付けられ、現像器内の現像剤とは非接触となる。   Therefore, Patent Document 2 proposes a toner concentration detection sensor (non-contact sensor) that uses a spiral pattern drawn on a printed circuit board as a coil of an LC resonance circuit. This sensor is affixed without making a hole for fitting in the developing device wall surface, and is not in contact with the developer in the developing device.

特開平1―50080号公報JP-A-1-50080 実開平6―76961号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-76961

現状では、コストダウンの観点から現像器内のキャリアの量を減らしていく傾向にあるが、従来の現像器壁面に嵌め込むタイプのトナー濃度センサの場合、現像剤量が少ない状態でも、コイルが封入されている突起部が現像剤の搬送路を狭める。これにより、センサの検出領域近傍の現像剤の嵩を押し上げることで、空気が検出領域に存在することなく、正確なトナー検出が遂行できている。   At present, there is a tendency to reduce the amount of carrier in the developing device from the viewpoint of cost reduction, but in the case of a conventional toner concentration sensor that is fitted on the wall surface of the developing device, the coil does not move even when the amount of developer is small. Enclosed protrusions narrow the developer transport path. Thus, by increasing the volume of the developer in the vicinity of the detection area of the sensor, accurate toner detection can be performed without air being present in the detection area.

しかしながら、非接触タイプのトナー濃度センサの場合、現像器内の現像剤の搬送状態には影響を及ぼさないので、上述した現像器壁面に嵌め込むタイプのセンサのように現像剤を押し上げるようなことは無い。そのため、現像剤の嵩量が低い場合、空気がセンサの検出領域内に入ってきてしまう。空気はセンサにとっては、トナーと等価であるため、センサは実際の現像剤のトナー濃度よりも高く検出してしまうこととなる。   However, in the case of a non-contact type toner density sensor, it does not affect the developer transport state in the developing device, so that the developer is pushed up like the above-mentioned type of sensor that fits on the developing device wall surface. There is no. Therefore, when the volume of the developer is low, air enters the detection region of the sensor. Since air is equivalent to toner for the sensor, the sensor detects higher than the toner density of the actual developer.

本発明の目的は、非接触タイプであって、トナー濃度を正しく検出することが可能なトナー濃度検出装置およびこれを用いた現像装置並びに画像形成装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-contact type toner density detecting device capable of correctly detecting a toner density, a developing device using the same, and an image forming apparatus.

上記目的を達成するため、本発明に係るトナー濃度検出装置は、壁面で形成される内部空間を搬送路として搬送される現像剤におけるトナー濃度を、前記壁面の外部に設けられるセンサで、前記壁面を介して検出するトナー濃度検出装置であって、前記搬送路において前記センサの検出領域に前記壁面を介して対向する第1の領域は、前記搬送路において前記第1の領域に隣接する第2の領域よりも前記内部空間が狭められていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a toner concentration detection device according to the present invention is a sensor provided outside the wall surface for measuring the toner concentration in the developer conveyed using an internal space formed by the wall surface as a conveyance path. The first area facing the detection area of the sensor via the wall surface in the conveyance path is a second adjacent to the first area in the conveyance path. The internal space is narrower than the area of (5).

また、本発明に係る現像装置、画像形成装置は、上記トナー濃度検出装置を有することを特徴とする。   A developing device and an image forming apparatus according to the present invention include the toner density detecting device.

本発明によれば、非接触タイプであって、トナー濃度を正しく検出することが可能なトナー濃度検出装置およびこれを用いた現像装置並びに画像形成装置を提供することことができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-contact type toner density detecting device capable of correctly detecting the toner density, a developing device using the same, and an image forming apparatus.

本発明の実施形態に係るトナー濃度検出装置、現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using a toner concentration detecting device and a developing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトナー濃度検出センサと現像器の関係を示す構成図1 is a configuration diagram illustrating a relationship between a toner concentration detection sensor and a developing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るトナー濃度検出装置に関し、周期カウンタ305の仕様を示すタイミングチャートThe timing chart which shows the specification of the period counter 305 regarding the toner concentration detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るトナー濃度検出装置と現像器14の壁面との位置関係を示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing a positional relationship between a toner concentration detection device according to an embodiment of the present invention and a wall surface of the developing device 14. (a)は本発明の実施形態に係るトナー濃度検出センサ300の検出範囲近傍における現像剤搬送スクリューの回転軸線方向から見た断面図、(b)は比較例としての従来例における断面図(A) is sectional drawing seen from the rotation axis direction of the developer conveyance screw in the vicinity of the detection range of the toner density | concentration detection sensor 300 which concerns on embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the prior art example as a comparative example. (a)は本発明の実施形態に係るトナー濃度センサ300に正対する現像器内部の現像剤の挙動を示す図、(b)は比較例としての従来例における現像器内部の現像剤の挙動を示す図(A) is a diagram showing the behavior of the developer inside the developing device facing the toner density sensor 300 according to the embodiment of the present invention, and (b) is the behavior of the developer inside the developing device in the conventional example as a comparative example. Illustration (a)は本発明の実施形態における、現像器内部の現像剤の搬送路としてトナー濃度センサの検出領域に対向する第1の領域と、第1の領域に隣接する第2の領域を示す図、(b)は変形例におけるトナー濃度センサの検出領域に対向する第1の領域と、第1の領域に隣接する第2の領域を示す図(A) is a diagram showing a first region facing the detection region of the toner density sensor and a second region adjacent to the first region as a developer conveyance path inside the developing device in the embodiment of the present invention. (B) is a figure which shows the 1st area | region facing the detection area | region of the toner density sensor in a modification, and the 2nd area | region adjacent to a 1st area | region.

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

《第1の実施形態》
(画像形成装置)
図1に示すように、本実施形態のトナー濃度検出装置、現像装置を用いた画像形成装置100は、画像読取部1Rで原稿画像を光学的に読み取り、色成分毎の画像信号を画像出力部1Pに送信する。画像読取部1Rでは、原稿台に原稿が置かれ、ユーザによってコピーボタンが押されると、光源から光が照射され、原稿で反射した光が反射鏡を介してイメージセンサ90で受光される。イメージセンサ90で受光された原稿からの反射光は、カラーフィルタによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分毎の反射光に分けられ、各色成分のトナー像を形成するための画像信号に変換される。
<< First Embodiment >>
(Image forming device)
As shown in FIG. 1, an image forming apparatus 100 using a toner density detecting device and a developing device of the present embodiment optically reads an original image with an image reading unit 1R, and outputs an image signal for each color component to an image output unit. Send to 1P. In the image reading unit 1R, when a document is placed on the document table and the copy button is pressed by the user, light is emitted from the light source, and light reflected by the document is received by the image sensor 90 via the reflecting mirror. Reflected light from the document received by the image sensor 90 is divided into reflected light for each color component of yellow, magenta, cyan, and black by a color filter, and converted into an image signal for forming a toner image of each color component. The

この各色成分の画像信号は、後述の像形成部10a、10b、10c、10dの色成分毎に対応する露光装置13a、13b、13c、13dに入力される。画像出力部1Pには、4つの像形成部10a、10b、10c、10dが一列に配列されている。像形成部10aはブラックのトナー像を形成し、像形成部10bはシアンのトナー像を形成し、像形成部10cはマゼンタのトナー像を形成し、像形成部10dはイエローのトナー像を形成する。   The image signals of the respective color components are input to exposure devices 13a, 13b, 13c, and 13d corresponding to the color components of image forming units 10a, 10b, 10c, and 10d, which will be described later. In the image output unit 1P, four image forming units 10a, 10b, 10c, and 10d are arranged in a line. The image forming unit 10a forms a black toner image, the image forming unit 10b forms a cyan toner image, the image forming unit 10c forms a magenta toner image, and the image forming unit 10d forms a yellow toner image. To do.

像形成部10aは、ブラックのトナー像を担持する感光ドラム11aの周りに、帯電器12aと、露光装置13aと、現像器14と、一次転写ローラ35aと、ドラムクリーナ15aを有している。ここで、帯電器12aは感光ドラム11aを帯電する。また、露光装置13aは前述のブラックの色成分に対応する画像信号が入力されることにより、感光ドラム11aにブラックの色成分に対応した静電潜像を形成するため、この感光ドラム11aを露光する。   The image forming unit 10a includes a charger 12a, an exposure device 13a, a developing device 14, a primary transfer roller 35a, and a drum cleaner 15a around a photosensitive drum 11a that carries a black toner image. Here, the charger 12a charges the photosensitive drum 11a. The exposure device 13a receives the image signal corresponding to the black color component described above, and forms an electrostatic latent image corresponding to the black color component on the photosensitive drum 11a. To do.

また、現像器14は、感光ドラム11a上に形成された静電潜像をトナーを有する現像剤を用いてトナー像として顕像化する。本実施形態における現像剤としては、トナーとキャリアを有する2成分現像剤が用いられる。   The developing device 14 visualizes the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 11a as a toner image using a developer having toner. As the developer in this embodiment, a two-component developer having a toner and a carrier is used.

また、一次転写ローラ35aは、感光ドラム11aに担持されたブラックの色成分のトナー像を後述の中間転写ベルト30に転写する。また、ドラムクリーナ15aは、感光ドラム11aに残留したトナーを除去する。なお、像形成部10b、10c、10dは、像形成部10aと同様の構成を有しているため、ここではその説明を省略する。前述の中間転写ベルト30はトナー像が担持される像担持体であり、中間転写ベルト30には、各像形成部10a、10b、10c、10dで形成された各色成分のトナー像が重ねて担持されて、フルカラーのトナー像が形成されている。   The primary transfer roller 35a transfers a black color component toner image carried on the photosensitive drum 11a to an intermediate transfer belt 30 described later. The drum cleaner 15a removes toner remaining on the photosensitive drum 11a. Since the image forming units 10b, 10c, and 10d have the same configuration as the image forming unit 10a, the description thereof is omitted here. The above-described intermediate transfer belt 30 is an image carrier on which a toner image is carried, and the toner image of each color component formed by the image forming units 10a, 10b, 10c, and 10d is carried on the intermediate transfer belt 30 in an overlapping manner. As a result, a full-color toner image is formed.

また、中間転写ベルト30は、この中間転写ベルト30を回転駆動させる駆動ローラ32と、従動ローラ33と、後述の二次転写対向ローラ34に掛け回されており、駆動ローラ32の回転により、図1の矢印B方向へと回転駆動される。なお、一次転写ローラ35aが中間転写ベルト30を介して感光ドラム11aを押圧する部分を一次転写ニップ部Taとする。   The intermediate transfer belt 30 is wound around a drive roller 32 that rotates the intermediate transfer belt 30, a driven roller 33, and a secondary transfer counter roller 34 described below. 1 is rotated in the direction of arrow B. A portion where the primary transfer roller 35a presses the photosensitive drum 11a via the intermediate transfer belt 30 is defined as a primary transfer nip portion Ta.

中間転写ベルト30の周囲には、この中間転写ベルト30上のトナー像を紙などの記録材Pへ転写するための二次転写ローラ36が配設されている。なお、二次転写ローラ36が中間転写ベルト30を介して二次転写対向ローラ34を押圧する部分を二次転写ニップ部Teとする。また、この中間転写ベルト30から記録材Pへと転写されずに残留したトナーを除去するベルトクリーナ50が、図1に示すように配設されている。   Around the intermediate transfer belt 30, a secondary transfer roller 36 for transferring the toner image on the intermediate transfer belt 30 onto a recording material P such as paper is disposed. A portion where the secondary transfer roller 36 presses the secondary transfer counter roller 34 via the intermediate transfer belt 30 is defined as a secondary transfer nip portion Te. Further, a belt cleaner 50 for removing toner remaining without being transferred from the intermediate transfer belt 30 to the recording material P is provided as shown in FIG.

(現像装置、およびトナー濃度検出装置、トナー濃度制御装置)
次に、上述した画像形成装置に設けられる現像装置としての現像器14a、14b、14c、14dについて詳しく説明する。ここで、現像器14a、14b、14c、14dは、それぞれトナー濃度検出センサを主要構成として形成されるトナー濃度検出装置を搭載可能である。そして、それぞれのトナー濃度検出装置の検出結果を用いて、トナー濃度制御装置によってトナー濃度が制御される。
(Developing device, toner concentration detection device, toner concentration control device)
Next, the developing devices 14a, 14b, 14c, and 14d as developing devices provided in the above-described image forming apparatus will be described in detail. Here, each of the developing devices 14a, 14b, 14c, and 14d can be equipped with a toner concentration detecting device formed mainly with a toner concentration detecting sensor. Then, the toner density is controlled by the toner density control device using the detection result of each toner density detection device.

図2は、トナー濃度制御装置と現像器14a、14b、14c、14dの1つ(図中では説明の簡略化のため現像器14とした)の関係を示す構成図である。図2に示す現像剤補給機構は、装置本体に交換可能に装着されるトナーボトル(不図示)から、現像剤を一時的に蓄積する蓄積容器としてのホッパー200を介して、現像器14に現像剤を補給する構成となっている。便宜上、ホッパー200は、横から見た形状で、現像器14は、上から見た形状で示す。現像器14には、トナーとキャリアとを有する2成分現像剤が収容されている。   FIG. 2 is a configuration diagram showing the relationship between the toner density control device and one of the developing devices 14a, 14b, 14c, and 14d (denoted as the developing device 14 in the drawing for the sake of simplicity). The developer replenishing mechanism shown in FIG. 2 develops from a toner bottle (not shown) that is replaceably attached to the apparatus main body to the developing device 14 via a hopper 200 as a storage container for temporarily storing the developer. It is configured to replenish the agent. For convenience, the hopper 200 is shown as viewed from the side, and the developing device 14 is shown as viewed from above. The developing device 14 contains a two-component developer having a toner and a carrier.

現像器14は、現像剤を図2の矢印方向に撹拌しながら巡回搬送するように、2本1組で構成された現像剤搬送手段としての撹拌スクリュー144と、撹拌された現像剤が担持される現像剤担持体としての現像スリーブ143を主要部材として構成されている。なお、本実施形態では、回転軸の周りに回転する2本の撹拌スクリュー144は、ギヤを介して駆動モータ145により回転駆動され、この駆動モータ145は、後述の現像剤補給制御部400によって駆動制御される構成となっている。また、現像スリーブ143は、駆動モータ146により回転駆動され、この駆動モータ146は、不図示のモータ制御部によって駆動制御される構成となっている。   The developing device 14 carries a stirring screw 144 as developer conveying means composed of two sets and a stirred developer so that the developer is cyclically conveyed while stirring in the arrow direction in FIG. A developing sleeve 143 as a developer carrying member is a main member. In the present embodiment, the two agitating screws 144 that rotate around the rotation shaft are rotationally driven by a drive motor 145 via gears, and this drive motor 145 is driven by a developer replenishment control unit 400 described later. The configuration is controlled. The developing sleeve 143 is rotationally driven by a driving motor 146, and the driving motor 146 is configured to be driven and controlled by a motor control unit (not shown).

このような現像器14で、筐体における内壁としての壁面14s(図5、図7)で形成される内部空間を搬送路として、現像剤は、撹拌スクリュー144にて搬送され、現像スリーブ143に現像剤を担持させる。そして、壁面14sで形成される内部空間を搬送路として搬送される現像剤におけるトナー濃度を、壁面14sの外部に設けられるトナー濃度検出センサ(以下、センサ)300で、壁面14sを介して検出している。   In such a developing device 14, the developer is transported by the stirring screw 144 using the inner space formed by the wall surface 14 s (FIG. 5, FIG. 7) as the inner wall of the housing, and is transferred to the developing sleeve 143. A developer is carried. Then, the toner concentration in the developer conveyed using the internal space formed by the wall surface 14s as a conveyance path is detected via the wall surface 14s by a toner concentration detection sensor (hereinafter referred to as sensor) 300 provided outside the wall surface 14s. ing.

このセンサ300は、より具体的には、現像器14の側面にその検出部材であるコイル301が近接するように装置内の筐体に設置される。ここで、現像器14内の現像剤が撹拌スクリュー144により撹拌されると、トナーは磁性体としてのキャリアに静電的に吸着する。このトナーが付着したキャリアは、不図示のマグネットからの磁力により現像スリーブ143に担持され、静電潜像をトナー像として現像することでトナーだけが消費される。   More specifically, the sensor 300 is installed in a housing in the apparatus so that the coil 301 serving as a detection member is close to the side surface of the developing device 14. Here, when the developer in the developing device 14 is stirred by the stirring screw 144, the toner is electrostatically adsorbed to a carrier as a magnetic material. The carrier to which the toner is attached is carried on the developing sleeve 143 by a magnetic force from a magnet (not shown), and only the toner is consumed by developing the electrostatic latent image as a toner image.

センサ300は、図2に示す破線で囲まれた構成要素から成る。コイル301とコンデンサ302は、並列共振回路を形成する。コンデンサ302の一端は、オペアンプ303のプラス端子と接続され、さらに、オペアンプ303の出力を正帰還する抵抗304と接続されている。コンデンサ302のもう一端は、オペアンプ303のマイナス端子に接続されている。   The sensor 300 includes constituent elements surrounded by a broken line shown in FIG. The coil 301 and the capacitor 302 form a parallel resonance circuit. One end of the capacitor 302 is connected to the plus terminal of the operational amplifier 303 and further connected to a resistor 304 that positively feeds back the output of the operational amplifier 303. The other end of the capacitor 302 is connected to the negative terminal of the operational amplifier 303.

オペアンプ303のマイナス端子には、基準電圧vrefが印加されている。基準電圧vrefは、オペアンプの電源vccの1/2のレベルである。これら301〜304の構成により、自励発振回路が形成される。回路周辺に磁性体が存在しない場合、この自励発振回路の共振周期Tは、コイル301の各コイルのインダクタンスをL、コンデンサ302のキャパシタンスをCとすると、以下の式で表わされる。   A reference voltage vref is applied to the negative terminal of the operational amplifier 303. The reference voltage vref is ½ level of the power supply vcc of the operational amplifier. A self-oscillation circuit is formed by the configuration of these 301 to 304. When there is no magnetic substance around the circuit, the resonance period T of this self-excited oscillation circuit is expressed by the following equation, where L is the inductance of each coil of the coil 301 and C is the capacitance of the capacitor 302.

現像剤中のキャリアは、磁性体であり、現像剤としての比透磁率をμsとすると、コイルが現像剤を検出したときのインダクタンスは、LからμsLとなる。このときの発振回路の共振周期Tは、以下の式で表わされる。   The carrier in the developer is a magnetic substance, and when the relative permeability as the developer is μs, the inductance when the coil detects the developer is changed from L to μsL. The resonance period T of the oscillation circuit at this time is expressed by the following equation.

現像器14に蓄積される現像剤は、静電潜像がトナーで現像されることにより現像剤中のトナーが消費されると、相対的に磁性体であるキャリアの量が多くなるため、現像剤としての比透磁率は高くなり、共振周期Tが長くなる。一方、ホッパー200からほぼ9割がトナーであるトナー比率の高い現像剤が補給されることにより現像剤中のトナーの量が増加すると、相対的に磁性体としてのキャリアの量が少なくなるため、現像剤としての比透磁率は低くなり、共振周期Tが短くなる。   The developer accumulated in the developing device 14 develops because when the toner in the developer is consumed by developing the electrostatic latent image with the toner, the amount of carrier, which is a magnetic material, relatively increases. The relative magnetic permeability as the agent is increased, and the resonance period T is increased. On the other hand, when the amount of toner in the developer is increased by replenishing a developer with a high toner ratio, which is approximately 90% toner from the hopper 200, the amount of carrier as a magnetic material is relatively reduced. The relative permeability as a developer is lowered, and the resonance period T is shortened.

周期カウンタ305は、このように現像剤中のキャリアの比率により変化する共振周期を発振器306から送信されるクロックでカウントする。以上の301から306の部材により,センサ300が構成される。そして、本実施形態においては、センサ300は、コイル301を形成する巻線がプリントされた基板上に、その他の構成要素が実装されて構築されている。   The period counter 305 counts the resonance period, which changes in accordance with the carrier ratio in the developer, in this way with the clock transmitted from the oscillator 306. The sensor 300 is configured by the members 301 to 306 described above. In the present embodiment, the sensor 300 is constructed by mounting other components on a substrate on which a winding forming the coil 301 is printed.

図3のタイムチャートに、周期カウンタ305のカウント仕様を示す。周期カウンタ305では、共振信号の2048サイクル分の時間がカウントされる。このように、ある程度多くの周期についてカウントすることで、カウントのクロックとして著しく高速なものを使用することなく、発振周期の微小な変化も明確に表すことができる。チャート上のカウント周期1のカウント値は、カウントが終了すると、周期カウント値レジスタにカウントデータ1が格納される。   The count chart of the period counter 305 is shown in the time chart of FIG. The period counter 305 counts the time corresponding to 2048 cycles of the resonance signal. In this way, by counting a certain number of periods, a minute change in the oscillation period can be clearly expressed without using a remarkably fast clock as a count clock. As for the count value of the count cycle 1 on the chart, the count data 1 is stored in the cycle count value register when the count is completed.

カウント期間1の後、4096サイクルのインターバルを経て、再びカウント期間2のカウントが遂行され、周期カウント値レジスタの値がカウントデータ2に更新される。例えば、共振周波数が1MHz近辺で遷移している場合、カウントデータは、6.144msのあたりで更新されていく。また、カウントに使用するクロックを6MHzとするとカウントデータは、12288あたりの値となる。   After the count period 1, the count of the count period 2 is performed again after an interval of 4096 cycles, and the value of the period count value register is updated to the count data 2. For example, when the resonance frequency transitions around 1 MHz, the count data is updated around 6.144 ms. If the clock used for counting is 6 MHz, the count data is a value around 12288.

現像剤補給の制御手段としての現像剤補給制御部400は、シリアル通信を介して、周期カウンタ305の周期カウント値レジスタに格納されているカウントデータを読み出す。そして、読み出したカウントデータが現像剤補給の判断レベルより大きい場合、トナーが消費されて現像剤中のキャリアの濃度が高くなっている(トナー濃度が所定値より低くなっている)と判断する。そして、モータ207を介してスクリュー206を回転させてホッパー200からトナー濃度の高い現像剤を補給する。   The developer replenishment control unit 400 as a developer replenishment control unit reads count data stored in the cycle count value register of the cycle counter 305 via serial communication. If the read count data is larger than the developer replenishment determination level, it is determined that the toner is consumed and the carrier concentration in the developer is high (the toner concentration is lower than a predetermined value). Then, the screw 206 is rotated via the motor 207 to supply a developer having a high toner concentration from the hopper 200.

図4は、現像器14の側面へのセンサ300の配置イメージを示す斜視図である。プリント基板600の現像器14の壁面14sと接触する側(プリント基板600の裏面)に、コンデンサ302、ビアを介してコイル301が形成されている。図4において、X方向は現像剤の搬送方向、Y方向はX方向に直交しセンサ300に正対する方向、Z方向はX方向およびY方向に直交する方向である。   FIG. 4 is a perspective view showing an arrangement image of the sensor 300 on the side surface of the developing device 14. A coil 301 is formed on the side of the printed circuit board 600 that contacts the wall surface 14s of the developing device 14 (the back surface of the printed circuit board 600) via a capacitor 302 and a via. In FIG. 4, the X direction is the developer transport direction, the Y direction is perpendicular to the X direction and directly facing the sensor 300, and the Z direction is perpendicular to the X and Y directions.

センサ300を構成するその他の部材は、発振器306が単独で実装される以外は、IC500に集積される。電源、グランド及び現像剤補給制御部とのシリアル通信信号は、コネクタ501を介して供給される。   Other members constituting the sensor 300 are integrated in the IC 500 except that the oscillator 306 is mounted alone. Serial communication signals to the power source, the ground, and the developer replenishment control unit are supplied via the connector 501.

図5は、センサ300の検出範囲近傍における現像器14の長手方向(現像剤の搬送方向であるX方向)に直交する断面図である。図5(a)は、現像器14の内壁14aにおいて、センサ300におけるコイル301のコイルパターンに対向する位置(壁面14sの内側)に突起部(凸形状)700を設けた本実施形態における構成である。図4(b)は、図4(a)に対し突起部の無い比較例の構成の断面図を示す。   FIG. 5 is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of the developing device 14 in the vicinity of the detection range of the sensor 300 (the X direction, which is the developer transport direction). FIG. 5A shows a configuration in this embodiment in which a protrusion (convex shape) 700 is provided on the inner wall 14a of the developing device 14 at a position (inside the wall surface 14s) facing the coil pattern of the coil 301 in the sensor 300. is there. FIG. 4B shows a cross-sectional view of a configuration of a comparative example having no protrusions with respect to FIG.

図6は、センサ300に正対する方向(図4のY方向)から見た現像器14の内部の現像剤の挙動を示す図である。図6(a)は、本実施形態の現像器14の内壁14aに突起部700を設けている構成である。図6(b)は突起部が無い比較例における構成である。   FIG. 6 is a diagram illustrating the behavior of the developer inside the developing device 14 as viewed from the direction facing the sensor 300 (the Y direction in FIG. 4). FIG. 6A shows a configuration in which a protrusion 700 is provided on the inner wall 14a of the developing device 14 of the present embodiment. FIG. 6B shows a configuration in a comparative example having no protrusion.

図5(a)、図6(a)の場合、センサ300の検出範囲内に形成された現像器14の内壁14aの突起部700により、上流から搬送されてくる現像剤の流路(搬送路)がその近傍で狭められる(図7(a))。すなわち、現像剤が現像器14のs壁面14sで形成される内部空間を搬送路として搬送されるとき、搬送路においてセンサ300の検出領域に壁面14sを介して対向する領域(図7に示す第1の領域L1)は、内部空間が狭められている。   In the case of FIGS. 5A and 6A, the flow path (conveyance path) of the developer conveyed from the upstream by the protrusion 700 of the inner wall 14a of the developing device 14 formed within the detection range of the sensor 300. ) Is narrowed in the vicinity thereof (FIG. 7A). That is, when the developer is transported using the internal space formed by the s wall surface 14s of the developing device 14 as a transport path, a region that faces the detection region of the sensor 300 via the wall surface 14s in the transport path (the first shown in FIG. 7). In the region 1 L1), the internal space is narrowed.

この第1の領域L1は、搬送路において隣接する第2の領域L2よりも内部空間が狭められている。そして、より好ましくは、第1の領域L1は、搬送路において他の全ての領域よりも内部空間が狭められる。図7において、突起部700は、センサ300に対向する配置として図7(a)に示すようにセンサ300に近い場合の他、図7(b)に示すようにセンサ300から離れたものであっても良い。   The first area L1 has a narrower inner space than the second area L2 adjacent in the conveyance path. More preferably, the internal space of the first region L1 is narrower than all other regions in the transport path. In FIG. 7, the protruding portion 700 is arranged away from the sensor 300 as shown in FIG. 7B in addition to the case close to the sensor 300 as shown in FIG. May be.

本実施形態では、現像器14内にある現像剤の量が少ないときでも、現像剤がセンサ300の検出範囲に押し上げられるので、空気層を検出することがほとんどない。よって、適正なトナー濃度検出が遂行されることとなる。   In this embodiment, even when the amount of the developer in the developing device 14 is small, the developer is pushed up to the detection range of the sensor 300, so that the air layer is hardly detected. Therefore, proper toner density detection is performed.

これに対し、図5(b)、図6(b)の場合、突起部700が無いので、現像器14内にある現像剤の量が少ない場合、センサ300の検出範囲に現像剤が押し上げられることはなく、センサ300は、空気層をトナーとしてみてしまう。そのため、検出するトナー濃度は実際の値よりも大きくなってしまう。この場合、もし実際のトナー濃度が低く、ホッパー200からトナーを補給しなければならない状態でも、トナーの補給がなされず、適正な濃度の画像形成が遂行されないことになってしまう。   On the other hand, in the case of FIG. 5B and FIG. 6B, since there is no protrusion 700, the developer is pushed up to the detection range of the sensor 300 when the amount of the developer in the developing device 14 is small. The sensor 300 sees the air layer as toner. For this reason, the detected toner density becomes larger than the actual value. In this case, even if the actual toner density is low and the toner needs to be replenished from the hopper 200, the toner is not replenished, and an image having an appropriate density cannot be formed.

図5(a)、図6(a)に示す本実施形態によれば、現像器14の内壁14aの形状を突起形状に変えるだけなので、追加部品によるコストアップが生じることがない。そして、トナー濃度が適正に検出され、画像形成の信頼性を保つことができる。   According to the present embodiment shown in FIG. 5A and FIG. 6A, the shape of the inner wall 14a of the developing device 14 is merely changed to a protruding shape, so that an increase in cost due to additional parts does not occur. Then, the toner density can be detected properly, and the reliability of image formation can be maintained.

(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(Modification)
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

(変形例1)
上述した実施形態では、突起部700を内壁14aを介してセンサ300に対向する位置(図7(a)、(b)に示すように搬送路に直交する断面においてセンサ300に対し、0度方向、180度方向)に設けたが、本発明はこれに限られない。搬送路に直交する断面においてセンサ300に対し、0度方向、180度方向と異なる方向(例えば90度方向)に設けても良い。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the position where the protrusion 700 faces the sensor 300 via the inner wall 14a (the direction perpendicular to the sensor 300 as shown in FIGS. 7A and 7B is the 0 degree direction with respect to the sensor 300. However, the present invention is not limited to this. You may provide in the direction (for example, 90 degree direction) different from a 0 degree direction and a 180 degree direction with respect to the sensor 300 in the cross section orthogonal to a conveyance path.

(変形例2)
上述した実施形態では、現像器14の壁面の外周部の径が、搬送路に沿って一定であることを前提として、搬送路においてセンサ300に対向する第1の領域は第2の領域よりも内部空間が狭められている構成(図7)であったが、本発明はこれに限られない。壁面の外周部の径が第1の領域に対応する領域において、第2の領域に対応する領域よりも狭められていて、第1の領域が第1の領域に隣接する第2の領域よりも内部空間が狭められている構成であっても良い。
(Modification 2)
In the embodiment described above, on the assumption that the diameter of the outer peripheral portion of the wall surface of the developing device 14 is constant along the conveyance path, the first area facing the sensor 300 in the conveyance path is more than the second area. Although the internal space is narrowed (FIG. 7), the present invention is not limited to this. In the area | region corresponding to a 1st area | region, the diameter of the outer peripheral part of a wall surface is narrower than the area | region corresponding to a 2nd area | region, and a 1st area | region is rather than the 2nd area | region adjacent to a 1st area | region. A configuration in which the internal space is narrowed may be used.

(変形例3)
上述した実施形態における感光ドラム1と現像器14の少なくとも一方が画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジとして設けられる構成でも良いし、双方が画像形成装置の装置本体の内部に固設されて設けられる構成であっても良い。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, at least one of the photosensitive drum 1 and the developing device 14 may be provided as a cartridge that can be attached to and detached from the apparatus main body of the image forming apparatus, or both may be fixed inside the apparatus main body of the image forming apparatus. The structure provided may be sufficient.

14s・・壁面、300・・トナー濃度検出センサ、700・・突起部、L1・・第1の領域、L2・・第2の領域 14 s ··· Wall surface, 300 ·· Toner density detection sensor, 700 ··· Projection, L 1 ··· First region, L 2 ··· Second region

Claims (12)

壁面で形成される内部空間を搬送路として搬送される現像剤におけるトナー濃度を、前記壁面の外部に設けられるセンサで、前記壁面を介して検出するトナー濃度検出装置であって、
前記搬送路において前記センサの検出領域に前記壁面を介して対向する第1の領域は、前記搬送路において前記第1の領域に隣接する第2の領域よりも前記内部空間が狭められていることを特徴とするトナー濃度検出装置。
A toner concentration detection device that detects a toner concentration in a developer conveyed through an internal space formed by a wall surface via a conveyance path by a sensor provided outside the wall surface,
The internal space of the first region facing the detection region of the sensor via the wall surface in the transport path is narrower than the second region adjacent to the first region in the transport path. A toner concentration detecting device.
前記搬送路において、前記第1の領域は、前記第1の領域と異なる全ての領域よりも前記内部空間が狭められていることを特徴とする請求項1に記載のトナー濃度検出装置。   2. The toner density detection device according to claim 1, wherein the inner space of the first area is narrower than all the areas different from the first area in the conveyance path. 前記第1の領域における前記壁面には、前記内部空間を狭めるように内側に突起部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー濃度検出装置。   3. The toner concentration detection apparatus according to claim 1, wherein the wall surface in the first region is provided with a protruding portion on an inner side so as to narrow the internal space. 前記突起部は、前記センサの検出領域に対向する前記壁面として前記センサに近い領域もしくは前記センサから遠い領域のいずれかに設けられることを特徴とする請求項3に記載のトナー濃度検出装置。   4. The toner concentration detection apparatus according to claim 3, wherein the protrusion is provided in one of a region near the sensor or a region far from the sensor as the wall surface facing the detection region of the sensor. 5. 前記壁面の外周部の径は、前記搬送路に沿って一定であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナー濃度検出装置。   5. The toner concentration detection apparatus according to claim 1, wherein a diameter of an outer peripheral portion of the wall surface is constant along the conveyance path. 前記壁面の外周部の径は、前記第1の領域に対応する領域において、前記第2の領域に対応する領域よりも狭められていることを特徴とする請求項1に記載のトナー濃度検出装置。   2. The toner concentration detection device according to claim 1, wherein a diameter of an outer peripheral portion of the wall surface is narrower in a region corresponding to the first region than in a region corresponding to the second region. . 前記現像剤は、前記トナーとキャリアを有する2成分現像剤であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のトナー濃度検出装置。   7. The toner concentration detection apparatus according to claim 1, wherein the developer is a two-component developer having the toner and a carrier. 前記センサは、コイルとコンデンサによる自励発振回路を備え、前記自励発振回路の共振周期に基づいて、前記キャリアに対する前記トナーの割合を検出することを特徴とする請求項7に記載のトナー濃度検出装置。   The toner concentration according to claim 7, wherein the sensor includes a self-excited oscillation circuit including a coil and a capacitor, and detects a ratio of the toner to the carrier based on a resonance period of the self-excited oscillation circuit. Detection device. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のトナー濃度検出装置と、
前記内部空間に設けられ、前記現像剤を回転させながら前記搬送路に沿って搬送する現像剤搬送手段と、
前記現像剤搬送手段で搬送された前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
を有することを特徴とする現像装置。
A toner concentration detection device according to any one of claims 1 to 8,
A developer transport means provided in the internal space and transporting along the transport path while rotating the developer;
A developer carrying member carrying the developer conveyed by the developer conveying means;
A developing device comprising:
前記現像剤搬送手段は、回転軸の周りに回転する撹拌スクリュ−を備えることを特徴とする請求項9に記載の現像装置。   The developing device according to claim 9, wherein the developer conveying unit includes a stirring screw that rotates around a rotation shaft. 前記トナー濃度検出装置により検出されるトナー濃度が所定値より低い場合、前記現像剤を補給する制御手段を備えることを特徴とする請求項9または10に記載の現像装置。   11. The developing device according to claim 9, further comprising a control unit that replenishes the developer when the toner concentration detected by the toner concentration detecting device is lower than a predetermined value. 像担持体と、
請求項9乃至11のいずれか1項に記載の現像装置と、
を備え、少なくとも一方が画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジとして設けられ、もしくは双方が前記装置本体の内部に固設されて設けられ、
更に前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置を有することを特徴とする画像形成装置。
An image carrier;
A developing device according to any one of claims 9 to 11,
And at least one is provided as a cartridge that can be attached to and detached from the apparatus main body of the image forming apparatus, or both are fixedly provided inside the apparatus main body,
An image forming apparatus further comprising an exposure device for forming an electrostatic latent image on the image carrier.
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