JP4067862B2 - Developing device, image forming apparatus, and method for determining presence / absence of developer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとキャリアを混合してなる現像剤を用いる現像装置、画像形成装置、及び現像剤の有無判定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、トナーとキャリアを混合した現像剤を容器内で攪拌して、現像剤を帯電させておき、この現像剤中のトナーを像担持体上の静電潜像に付着させて、静電潜像を現像し、像担持体上にトナー像を形成し、更に像担持体上のトナー像を記録用紙に転写して定着させている。また、容器内の現像剤のトナー濃度を検出し、トナー濃度が低下してくると、トナーを該容器に補給して、トナー濃度を一定に維持している。
【0003】
トナー濃度を検出する方法としては、例えばL検知トナー濃度センサを用いる方法がある。このL検知トナー濃度センサのコイルを現像剤に接する位置に配置して、このセンサによりトナー濃度に対応する現像剤の透磁率を測定する。実際には、現像剤中のトナー濃度が高くなる程、磁性体のキャリア濃度が低くなって、現像剤の透磁率が低下している。
【0004】
この透磁率による濃度測定は、常時測定を可能とし、画像形成プロセスに全く影響を与えない点で優れている。このセンサによりトナー濃度を測定し、この測定されたトナー濃度に応じてトナーを補給し、トナー濃度をほぼ一定に保つ。
【0005】
このL検知トナー濃度センサは、例えばTDK株式会社製のプログラマブルトナーセンサ(商品名)として提供されている。このセンサは、上記コイルを含む発振回路と、周波数/電圧変換回路とを備えており、トナー濃度が高くなる程に検出出力の電圧が小さくなるという負特性を示す。また、制御電圧を変更することにより、検出出力の電圧を調整することができる。これは、センサの出力特性が必ずしも一定ではなく、またセンサのコイルの取り付け位置によっても出力特性が変化したり、あるいは全く新規の現像剤については、センサの出力特性が安定せずかつ一定ではないためである。
【0006】
ここで、トナーとキャリアを混合した現像剤が全く新規である場合は、現像剤がその長期の保管中にほぼ静止状態で攪拌不足であることから、トナーの電荷が低下して、トナー間の反発力も低下し、単位体積当たりのキャリア個数が増加している。このとき、キャリア濃度が一定であっても、現像剤の透磁率が高くなるので、センサの検出出力の電圧が大きくなり、測定されるトナー濃度が実際の濃度よりも低くなる。この新規の現像剤を攪拌すると、トナーの帯電量が時間の経過に伴って徐々に増加してやがて飽和し、これに伴ってセンサの検出出力も低下して安定する。このため、現像剤を新規のものに交換したときには、所定時間(例えば3分間)攪拌して、センサの検出出力を安定させ、この後にセンサの制御電圧を変更して、センサの検出出力の電圧を調整し、測定されるトナー濃度を実際の濃度に一致させるという作業を行なっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トナーとキャリアを混合した現像剤は、その使用時間の経過に伴い、トナーの電荷保持能力が劣化する。このため、数万枚程度の記録を経る度に、現像剤を新規のものに交換する必要がある。
【0008】
しかしながら、現像剤の交換に際し、現像剤が投入されていない容器を誤ってセットし、現像剤の攪拌動作を行なったとしても、空のスペース(空気)の透磁率が低く、センサの検出出力が低くなることから、新規の現像剤を攪拌したときと同様に、センサの検出出力が低下して安定したものとみなしてしまい、センサの制御電圧の調整作業を済ませてしまうことがあった。この状態では、現像剤が無いことから、画像形成の動作が実行されても、画像が記録されることはなく、このトラブルの解決のために無駄な時間を費やすことがあった。
【0009】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、トナー濃度を測定するためのセンサを利用して、現像剤の未投入を確実に検出することが可能な現像装置、画像形成装置、及び現像剤の有無判定方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、トナーとキャリアを混合してなる現像剤に交錯する磁界を発生して、現像剤の透磁率を検出する透磁率センサと、透磁率センサの検出出力に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する制御手段とを備える現像装置において、制御手段は、透磁率センサに印加される磁界強度制御用の制御電圧を変化させて、透磁率センサの検出出力の変化量を求め、この検出出力の変化量を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定している。
【0011】
この様な構成の本発明によれば、透磁率センサに印加される制御電圧を変化させて、透磁率センサの検出出力の変化量を求め、この検出出力の変化量を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定している。ここで、現像剤が有れば、現像剤中の磁性体のキャリアも有ることから、透磁率センサにより現像剤の透磁率が検出されることになり、制御電圧が変化すると、透磁率センサの検出出力も大きく変化する。これに対して、現像剤が無ければ、磁性体のキャリアも全くないので、透磁率センサにより空のスペース(空気)の透磁率が検出されることになり、制御電圧が変化しても、透磁率センサの検出出力が変化しない。従って、制御電圧に対する透磁率センサの検出出力の特性に基づいて、現像剤の有無を確実に判定することができる。
【0012】
尚、必要十分なトナー濃度であれば、磁性体のキャリア濃度が低くて、現像剤の透磁率も低く、同様に空のスペース(空気)の透磁率も低いことから、透磁率センサの検出出力そのものだけでは、現像剤の有無を判定することはできない。
【0013】
また、本発明によれば、制御手段は、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値未満であれば、現像剤が無いと判定し、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値以上であれば、現像剤が有ると判定している。
【0014】
先に述べた様に現像剤が有れば、磁性体のキャリアも有ることから、透磁率センサにより現像剤の透磁率が検出されることになり、制御電圧が変化すると、透磁率センサの検出出力も大きく変化する。また、現像剤が無ければ、磁性体のキャリアも全くないので、透磁率センサにより空のスペース(空気)の透磁率が検出されることになり、制御電圧が変化しても、透磁率センサの検出出力が変化しない。従って、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値未満であって小さければ、現像剤が無いと判定し、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値以上であって大きければ、現像剤が有ると判定することができる。
【0015】
次に、本発明は、トナーとキャリアを混合してなる現像剤に交錯する磁界を発生して、現像剤の透磁率を検出する透磁率センサと、透磁率センサの検出出力に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する制御手段とを備える現像装置において、制御手段は、透磁率センサに印加される磁界強度制御用の制御電圧を変化させて、この制御電圧の最大値及び最小値に対応する透磁率センサのそれぞれの検出出力の差を求め、この差を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定している。
【0016】
この様な構成の本発明によっても、制御電圧に対する透磁率センサの検出出力の特性に基づいて、現像剤の有無を確実に判定することができる。
【0017】
また、本発明によれば、制御手段は、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値未満であれば、現像剤が無いと判定し、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値以上であれば、現像剤が有ると判定している。
【0018】
ここでも、透磁率センサの検出出力の変化量が小さければ、現像剤が無いと判定し、透磁率センサの検出出力の変化量が大きければ、現像剤が有ると判定している。
【0019】
また、本発明においては、制御手段による判定は、画像形成を伴わずに現像剤を攪拌するアイドリング期間中に実行される。
【0020】
この様に画像形成を伴わずに現像剤を攪拌するアイドリング期間中に、制御手段による判定を実行すれば、現像装置に負担を与えずに済む。
【0021】
次に 、本発明の画像形成装置は、本発明の現像装置と、現像装置の現像剤により現像される静電潜像を形成する像担持体と、像担持体を露光して、該像担持体上に静電潜像を形成する露光装置とを備えている。
【0022】
すなわち、本発明は、本発明の現像装置を備える画像形成装置を包含する。
【0023】
また、本発明の現像剤の有無判定方法は、画像形成を伴わずに、トナーとキャリアを混合してなる現像剤を攪拌するアイドリング期間中に、現像剤に交錯する磁界を透磁率センサから発生して、現像剤の透磁率を透磁率センサにより検出しつつ、透磁率センサに印加される磁界強度制御用の制御電圧を変化させて、透磁率センサの検出出力の変化量を求め、この検出出力の変化量を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定している。
【0024】
この様な本発明の方法によっても、制御電圧に対する透磁率センサの検出出力の特性に基づいて、現像剤の有無を確実に判定することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0026】
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を概略的に示している。本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式により画像を形成するものであって、露光走査部10と、画像形成部20とを備えている。
【0027】
露光走査部10では、外部のホストコンピュータ等からの画像信号を制御部30で受信する。制御部30は、この画像信号に対して必要な処理を施して、画像データを形成し、この画像データに対応する駆動信号をレーザダイオード11に出力して、レーザダイオード11から出射されるレーザ光を変調する。このレーザ光は、コリメートレンズ12により平行光にされてから、モータ13により定速回転駆動されるポリゴンミラー14で反射されて偏向され、fθレンズ15及び折り返しミラー16を介して、画像形成部20の感光体ドラム21の表面に入射し、この感光体ドラム21の表面を露光走査する。
【0028】
画像形成部20では、感光体ドラム21を一方向に回転させつつ、感光体ドラム21の表面の残留トナーをクリーナ22により除去し、イレーザランプ23の光を感光体ドラム21の表面に照射して、感光体ドラム21の表面を除電し、更に感光体ドラム21の表面を帯電チャージャー24により一様に帯電させてから、感光体ドラム21の表面を露光走査部10からのレーザ光で露光走査させて、感光体ドラム21の表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム21の表面の静電潜像を現像装置25により現像して、感光体ドラム21の表面にトナー像を形成する。一方、感光体ドラム21の回転動作に同期して、記録用紙(図示せず)を給紙ローラ26により用紙カセット27から引き出し、この記録用紙を各タイミングローラ28及び搬送ベルト29により感光体ドラム21まで搬送し、感光体ドラム21の表面のトナー像を転写チャージャ31により記録用紙に転写させる。更に、記録用紙を搬送ベルト29により定着装置32まで搬送し、記録用紙を定着装置32により加熱及び加圧して、記録用紙上のトナー像を定着させてから、記録用紙を各排出ローラ33により排紙トレイ34へと排出する。
【0029】
尚、露光走査部10は、蝶番により上方に開閉可能に枢支されており、現像装置25のトナー容器の交換や、画像形成部20内部で発生した紙詰まりの処理を行い得る様にしている。
【0030】
図2は、感光体ドラム21及び現像装置25を示す側面図である。現像装置25は、トナーと磁性体のキャリアを混合してなる現像剤を用いる乾式2成分磁気ブラシ現像方式のものであり、トナーを収容するトナー容器43と、トナーの残量を検出するトナー残量センサ48と、現像剤を収容する現像容器46と、トナーをトナー容器43から現像容器46の混合攪拌室に補給するためのトナー補給ローラ47と、混合攪拌室のトナーと磁性体のキャリアを攪拌して摩擦帯電させる各攪拌ローラ45,45と、混合攪拌室のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ41と、トナーを混合攪拌室から感光体ドラム21の表面へと供給する現像ローラ44とを備えている。この現像装置25からのトナーの供給により、感光体ドラム21の表面の静電潜像にトナーが付着し、この静電潜像が現像されて、トナー像が形成される。
【0031】
現像ローラ44は、アルミニウム合金、黄銅、SUS304ステンレス等の非磁性体金属からなる円筒状のスリーブ内に、磁界を発生するマグネットローラを挿入したものであり、現像剤をマグネットローラの磁力によりスリーブ表面に吸着しつつ、スリーブのみを回転させて、現像剤中のトナーを感光体ドラム21の表面に供給する。
【0032】
トナー濃度センサ41は、その検知面41aを現像剤に常に接触され、現像ローラ44から離間して配置されている。トナー濃度センサ41は、現像剤の透磁率を検出するものであるため、現像ローラ44から離間させて、現像ローラ44のマグネットローラの影響を回避する必要がある。
【0033】
図3は、画像形成装置を制御するための制御装置30及びトナー濃度センサ41等を示すブロック図である。この制御装置30は、CPU31、ROM32、及びRAM33等を備えている。
【0034】
CPU31は、トナー残量センサ48の検出出力に基づいて、トナー容器43のトナーの残量を測定し、このトナーの残量が規定量以下になると、トナーの補給を促す旨を表示部52に表示する。あるいは、CPU31は、他の各種のメッセージを表示部52に表示する。また、CPU31は、トナー濃度センサ41からの検出出力(電圧)Vlを入力して、現像剤中のトナー濃度を測定したり、制御電圧調整回路59を制御して、トナー濃度センサ41に印加される制御電圧Vcを制御する。CPU31は、現像剤中のトナー濃度が規定値未満になると、トナー補給モータ駆動回路57を通じてトナー補給ローラ47の回転用のモータ56を駆動制御し、トナー補給ローラ47を回転させて、トナーをトナー容器43から現像容器46の混合攪拌室に補給させる。更に、CPU31は、現像装置25の各攪拌ローラ45,45や現像ローラ44を回転制御する。
【0035】
ROM32は、画像形成装置全体を制御するためのプログラムや、現像剤中のトナー濃度を制御するためのプログラムを記憶している。RAM33は、CPU31のワーキングエリアとして用いられたり、トナー濃度センサ41の検出出力Vl等の各種データを記憶する。
【0036】
また、トナー濃度センサ41は、動作電圧を入力する端子TI、検出出力Vlの出力端子TL、制御電圧Vcを入力する端子TC、及び接地端子G等を備えている。このトナー濃度センサ41は、現像剤に交錯する磁界を発生し、この現像剤の透磁率を検出して、この透磁率を示す検出出力Vlを出力する。現像剤は、樹脂等を主成分とするトナーと磁性体のキャリアとの混合物である。このため、トナー濃度が高いときには、キャリア濃度が低くなり、現像剤の透磁率が低下する。逆に、トナー濃度が低いときには、キャリア濃度が高くなり、現像剤の透磁率が上昇する。
【0037】
図4は、トナー濃度センサ41の出力特性を示すグラフである。ここでは、トナー濃度が5重量%の現像剤を用いており、各制御電圧Vcmin,Vcz,Vcmax別に、それぞれの出力特性を示している。このトナー濃度センサ41の出力特性から明らかな様に、トナー濃度が高くなって、現像剤の透磁率が低くなる程、検出出力Vlが低くなり、逆にトナー濃度が低くなって、現像剤の透磁率が高くなる程、検出出力Vlが高くなる。
【0038】
また、図5のグラフに示す様にトナー濃度センサ41の制御電圧Vcと検出出力Vlが比例する。ここでも、トナー濃度が5重量%の現像剤を用いている。 トナー濃度センサ41の検出出力Vlの電圧範囲が特定されることを考慮すると、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが該特定の電圧範囲の略中央の電圧値となる様に制御電圧Vcを調節して、トナー濃度センサ41の出力特性を最適化する必要ある。例えば、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが1.5Vとなる様に制御電圧Vcを調節する。この1.5Vは、後で述べる現像容器46内の現像剤の有無の判定に用いられる閾値Vsとして採用される。
【0039】
また、先に述べた様にトナーとキャリアを混合した現像剤を定期的に新規のものに交換する必要があり、この新規の現像剤を攪拌すると、この現像剤の透磁率が徐々に低下して安定し、これに伴ってトナー濃度センサ41の検出出力Vlも低下して安定する。図6のグラフは、攪拌時間に対するトナー濃度センサ41の検出出力Vlの特性を示しており、3種類の新規の現像剤別に、それぞれの特性a,b,cを示している。図6のグラフからも明らかな様に、攪拌時間の経過に伴い、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが低下して安定している。このため、現像剤を新規のものに交換したときには、所定時間(例えば3分間)攪拌して、トナー濃度センサ41の検出出力Vlを安定させ、この後に制御電圧Vcを調節して、トナー濃度センサ41の検出出力Vlを1.5Vに設定することが望ましい。
【0040】
ところで、現像剤の交換に際し、現像剤が投入されていない現像容器46を誤ってセットし、現像剤の攪拌動作を行なったとしても、現像容器46内の空のスペース(空気)の透磁率が低く、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが低くなることから、新規の現像剤を攪拌したときと同様に、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが低下して安定したものとみなしてしまうことがあり得る。このため、トナー濃度センサ41の制御電圧Vcの調節に先立ち、現像容器46内の現像剤の有無を判定することが望ましい。
【0041】
ここで、現像容器46が空である場合は、現像容器46の空のスペースがトナー濃度センサ41により検出されることから、単に、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが低くなるだけではなく、図4のグラフにおける透磁率が低いときのトナー濃度センサ41の検出出力Vlminからも明らかな様に、制御電圧Vcが最小電圧Vcminから最大電圧Vcmaxまで変化しても、トナー濃度センサ41の検出出力Vlminが維持される。
【0042】
また、現像容器46に現像剤が投入されている場合は、現像剤の磁性体のキャリアがトナー濃度センサ41により検出されることから、図4のグラフから明らかな様に、制御電圧Vcが最小電圧Vcminから最大電圧Vcmaxまで変化すると、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが大きく変化する。この変化量は、現像在中のトナー濃度が5重量%のときのトナー濃度センサ41の検出出力Vl(=1.5V)の2倍以上に及ぶ。
【0043】
従って、制御電圧Vcを最小電圧Vcminから最大電圧Vcmaxまで変化させて、トナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性を求めれば、この検出出力Vlの変化特性に基づいて、現像容器46内の現像剤の有無を判定することができる。
【0044】
そこで、本実施形態では、現像剤の交換に際し、図7のフローチャートに従って、制御電圧Vcに対するトナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性を求め、この検出出力Vlの変化特性に基づいて、現像容器46内の現像剤の有無を判定し、この後に制御電圧Vcを調節し、トナー濃度センサ41の検出出力Vlを1.5Vに設定して、トナー濃度センサ41の出力特性を最適化している。次に、図7のフローチャートの処理を説明する。
【0045】
まず、画像形成装置の定期的な保守並びに点検に際し、現像容器46内の現像剤を新規のものに交換すると、現像容器46を画像形成装置に所定の位置にセットしてから、画像形成装置のメイン電源スイッチをオンにして、画像形成装置を起動し、更に初期設定ボタン51をオンにする。制御装置30のCPU31は、初期設定ボタン51のオンに応答して、トナー補給ローラ47の回転を禁止し、また現像装置25の各攪拌ローラ45,45の回転を開始させて、現像容器46内の現像剤を攪拌するというアイドリング駆動を開始する(ステップS101)。
【0046】
引き続いて、CPU31は、トナー濃度センサ41の制御電圧Vcを最小電圧Vcminに設定して(ステップS102)、トナー濃度センサ41の検出出力Vlminをサンプリングし(ステップS103)、最小電圧Vcminと検出出力Vlminを対応させてRAM33に記憶させる。更に、CPU31は、トナー濃度センサ41の制御電圧VcをΔVc(例えばΔV=0.25V)ずつの変化幅で段階的に上昇させ、この制御電圧Vcの段階的な上昇の度に、トナー濃度センサ41の検出出力Vlをサンプリングして、制御電圧Vcと検出出力Vlを対応させてRAM33に記憶させる(ステップS104)。最後に、CPU31は、トナー濃度センサ41の制御電圧Vcを最大電圧Vcmaxまで上昇させて(ステップS105)、トナー濃度センサ41の検出出力Vlmaxをサンプリングし(ステップS106)、最大電圧Vcmaxと検出出力Vlmaxを対応させてRAM33に記憶させる。この結果として、制御電圧Vcに対するトナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性がRAM33に記憶される。
【0047】
こうしてトナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性を求め、各攪拌ローラ45,45の回転開始から3分を経過すると、CPU31は、各攪拌ローラ45,45を停止させて、アイドリング駆動を停止する(ステップS107)。そして、CPU31は、最小電圧Vcmin及び最大電圧Vcmaxに対応するそれぞれの検出出力Vlmin,VlmaxをRAM33から読み出し、各検出出力Vlmin,Vlmaxの差を求めて、この差を予め設定された閾値Vs=1.5Vと比較し(ステップS108)、この差が閾値Vs未満であれば(ステップS108で「No」)、現像剤が現像容器46に投入されていないものとみなす。ここで、現像剤が投入されていない場合は、先に述べた様に現像容器46の空のスペースがトナー濃度センサ41により検出されることから、制御電圧Vcをが変化しても、トナー濃度センサ41の検出出力Vlminが常に維持され、トナー濃度センサ41のそれぞれの検出出力Vlmin,Vlmaxの差が0となり、この差が閾値Vs未満となる。従って、この差が閾値Vs未満であれば、現像剤が投入されていないものとみなすことができる。
【0048】
CPU31は、現像剤が投入されていないものとみなすと、現像剤の投入を促す旨を表示部52に表示する(ステップS111)。
【0049】
また、CPU31は、この差が閾値Vs以上であれば(ステップS108で「Yes」)、現像剤が現像容器46に投入されているものとみなす。ここで、現像剤が投入されている場合は、先に述べた様に現像剤の磁性体のキャリアがトナー濃度センサ41により検出されることから、トナー濃度センサ41のそれぞれの検出出力Vlmin,Vlmaxの差が閾値Vsの略2倍となり、この差が確実に閾値Vs以上となる。従って、この差が閾値Vs以上であれば、現像剤が投入されているものとみなすことができる。
【0050】
CPU31は、現像剤が投入されているものとみなすと、RAM33内のトナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性を参照し、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが閾値Vs=1.5Vとなるときの制御電圧Vcを導出し、この制御電圧VcをRAM33に記憶すると共に、この制御電圧Vcをトナー濃度センサ41に加え(ステップS109)、画像形成を待機する(ステップS110)。
【0051】
この様に本実施形態では、制御電圧Vcに対するトナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性を求めておき、現像剤が現像容器46に投入されているときには最小電圧Vcmin及び最大電圧Vcmaxに対応するそれぞれの検出出力Vlmin,Vlmaxの差が閾値Vs=1.5Vを確実に超えることから、この差が閾値Vs以上であれば、現像剤が現像容器46に投入されているものとみなし、また、この差が閾値Vs未満であれば、現像剤が現像容器46に投入されていないものとみなしている。更に、制御電圧Vcに対するトナー濃度センサ41の検出出力Vlの変化特性を用いて、トナー濃度センサ41の検出出力Vlが閾値Vs=1.5Vとなるときの制御電圧Vcを導出して設定しているので、トナー濃度センサ41の出力特性を最適化することができる。
【0052】
また、既存のトナー濃度センサ41等を利用し、プログラムの追加だけにより、本実施形態の装置を実現しているので、コストの上昇を招かずに済む。
【0053】
更に、現像剤の有無の判定、及びトナー濃度センサ41の出力特性の最適化をアイドリング動作中に行なっているので、現像装置及び画像形成装置に負担をかけることがない。
【0054】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、透磁率センサに印加される制御電圧を変化させて、透磁率センサの検出出力の変化量を求め、この検出出力の変化量を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定している。ここで、現像剤が有れば、現像剤中の磁性体のキャリアも有ることから、透磁率センサにより現像剤の透磁率が検出されることになり、制御電圧が変化すると、透磁率センサの検出出力が大きく変化する。これに対して、現像剤が無ければ、磁性体のキャリアも全くないので、透磁率センサにより空のスペース(空気)の透磁率が検出されることになり、制御電圧が変化しても、透磁率センサの検出出力が殆ど変化しない。従って、制御電圧に対する透磁率センサの検出出力の特性に基づいて、現像剤の有無を確実に判定することができる。
【0055】
また、本発明によれば、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値未満であって小さければ、現像剤が無いと判定し、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値以上であって大きければ、現像剤が有ると判定している。
【0056】
更に、本発明によれば、画像形成を伴わずに現像剤を攪拌するアイドリング期間中に、制御手段による判定を実行しているので、現像装置に負担を与えずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一実施形態を概略的に示している。
【図2】図1の装置における感光体ドラム及び現像装置を示す側面図である。
【図3】図1の装置を制御するための制御装置及びトナー濃度センサ等を示すブロック図である。
【図4】トナー濃度センサの出力特性を示すグラフである。
【図5】トナー濃度センサの制御電圧に対する検出出力の特性を示すグラフである。
【図6】攪拌時間に対するトナー濃度センサの検出出力の特性を示すグラフである。
【図7】図1の装置による処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
21 感光体ドラム
25 現像装置
43 トナー容器
48 トナー残量センサ
46 現像容器
47 トナー補給ローラ
45 攪拌ローラ
44 現像ローラ
41 トナー濃度センサ
30 制御装置
31 CPU
32 ROM
33 RAM[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device using a developer obtained by mixing toner and a carrier, an image forming apparatus, and a developer presence / absence determination method.
[0002]
[Prior art]
In this type of image forming apparatus, the developer in which the toner and the carrier are mixed is stirred in a container to charge the developer, and the toner in the developer is converted into an electrostatic latent image on the image carrier. Then, the electrostatic latent image is developed to form a toner image on the image carrier, and the toner image on the image carrier is transferred to a recording sheet and fixed. Further, the toner density of the developer in the container is detected, and when the toner density decreases, the toner is supplied to the container to maintain the toner density constant.
[0003]
As a method for detecting the toner density, for example, there is a method using an L detection toner density sensor. The coil of the L detection toner density sensor is arranged at a position in contact with the developer, and the magnetic permeability of the developer corresponding to the toner density is measured by this sensor. Actually, the higher the toner concentration in the developer, the lower the carrier concentration of the magnetic material and the lower the magnetic permeability of the developer.
[0004]
This density measurement based on magnetic permeability is excellent in that it can always be measured and does not affect the image forming process at all. The sensor measures the toner density, replenishes the toner according to the measured toner density, and keeps the toner density substantially constant.
[0005]
This L detection toner density sensor is provided as, for example, a programmable toner sensor (trade name) manufactured by TDK Corporation. This sensor includes an oscillation circuit including the coil and a frequency / voltage conversion circuit, and exhibits a negative characteristic that the voltage of the detection output decreases as the toner concentration increases. Further, the voltage of the detection output can be adjusted by changing the control voltage. This is because the output characteristics of the sensor are not always constant, and the output characteristics change depending on the mounting position of the coil of the sensor, or the output characteristics of the sensor are not stable and constant for a completely new developer. Because.
[0006]
Here, when the developer in which the toner and the carrier are mixed is completely new, the developer is almost stationary during the long-term storage and the stirring is insufficient. The repulsive force also decreases, and the number of carriers per unit volume increases. At this time, even if the carrier concentration is constant, the magnetic permeability of the developer increases, so that the voltage of the detection output of the sensor increases, and the measured toner concentration becomes lower than the actual concentration. When the new developer is stirred, the charge amount of the toner gradually increases with time, and eventually becomes saturated. As a result, the detection output of the sensor also decreases and stabilizes. For this reason, when the developer is replaced with a new developer, stirring is performed for a predetermined time (for example, 3 minutes) to stabilize the detection output of the sensor, and then the control voltage of the sensor is changed to change the voltage of the detection output of the sensor. And adjusting the measured toner density to match the actual density.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the developer in which the toner and the carrier are mixed is deteriorated in the charge holding ability of the toner as the usage time elapses. For this reason, it is necessary to replace the developer with a new one every time tens of thousands of sheets are recorded.
[0008]
However, when replacing the developer, even if the container without the developer is set in error and the developer is agitated, the permeability of the empty space (air) is low, and the sensor output is low. Therefore, in the same manner as when a new developer is agitated, the detection output of the sensor is considered to be stable due to a decrease, and the adjustment of the control voltage of the sensor may be completed. In this state, since there is no developer, an image is not recorded even when an image forming operation is executed, and a wasteful time may be spent for solving this trouble.
[0009]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and a developing device capable of reliably detecting the non-input of the developer by using a sensor for measuring the toner density, An object is to provide an image forming apparatus and a developer presence / absence determination method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention generates a magnetic field that crosses a developer formed by mixing toner and a carrier, and detects a permeability of the developer, and a detection output of the permeability sensor. And a control unit for controlling the toner density of the developer, the control unit changes the control voltage for controlling the magnetic field strength applied to the magnetic permeability sensor, and detects the output of the magnetic permeability sensor. The change amount of the detected output is obtained, and the change amount of the detected output is compared with a preset threshold value to determine the presence or absence of the developer.
[0011]
According to the present invention having such a configuration, the amount of change in the detected output of the magnetic permeability sensor is obtained by changing the control voltage applied to the magnetic permeability sensor, and the amount of change in the detected output is set to a preset threshold value. In comparison, the presence or absence of the developer is determined. Here, if there is a developer, there is also a magnetic carrier in the developer, so the permeability of the developer is detected by the permeability sensor, and when the control voltage changes, the permeability sensor The detection output also changes greatly. On the other hand, if there is no developer, there is no carrier of magnetic material, so the permeability sensor detects the permeability of the empty space (air), and even if the control voltage changes, the permeability does not change. The detection output of the magnetic sensor does not change. Therefore, the presence or absence of the developer can be reliably determined based on the detection output characteristic of the magnetic permeability sensor with respect to the control voltage.
[0012]
If the toner concentration is sufficient and sufficient, the magnetic carrier concentration is low, the magnetic permeability of the developer is low, and similarly the magnetic permeability of the empty space (air) is low. The presence of the developer cannot be determined by itself.
[0013]
Further, according to the present invention, the control means determines that there is no developer if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is less than the threshold value, and if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is equal to or greater than the threshold value. For example, it is determined that the developer is present.
[0014]
As described above, if there is a developer, there is also a magnetic carrier, so the permeability of the developer is detected by the permeability sensor. When the control voltage changes, the permeability sensor detects it. The output also changes greatly. Further, if there is no developer, there is no magnetic carrier, so the permeability sensor detects the permeability of the empty space (air), and even if the control voltage changes, the permeability sensor The detection output does not change. Therefore, if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is less than the threshold value and is small, it is determined that there is no developer, and if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is equal to or greater than the threshold value, the developer is present. Can be determined.
[0015]
Next, according to the present invention, a magnetic field sensor that detects the magnetic permeability of the developer by generating a magnetic field intersecting with the developer obtained by mixing the toner and the carrier, and the development based on the detection output of the magnetic permeability sensor. And a control unit for controlling the toner concentration of the agent, the control unit changes the control voltage for controlling the magnetic field strength applied to the magnetic permeability sensor to correspond to the maximum value and the minimum value of the control voltage. The difference between the detection outputs of the magnetic permeability sensors is determined, and the difference is compared with a preset threshold value to determine the presence or absence of the developer.
[0016]
Also according to the present invention having such a configuration, the presence or absence of the developer can be reliably determined based on the characteristics of the detection output of the magnetic permeability sensor with respect to the control voltage.
[0017]
Further, according to the present invention, the control means determines that there is no developer if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is less than the threshold value, and if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is equal to or greater than the threshold value. For example, it is determined that the developer is present.
[0018]
Also here, if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is small, it is determined that there is no developer, and if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is large, it is determined that the developer is present.
[0019]
In the present invention, the determination by the control means is executed during an idling period in which the developer is stirred without image formation.
[0020]
In this way, if the determination by the control means is executed during the idling period in which the developer is stirred without image formation, a burden is not applied to the developing device.
[0021]
Next, an image forming apparatus according to the present invention includes a developing device according to the present invention, an image carrier that forms an electrostatic latent image developed by the developer of the developing device, and an image carrier that is exposed to the image carrier. And an exposure device that forms an electrostatic latent image on the body.
[0022]
That is, the present invention includes an image forming apparatus provided with the developing device of the present invention.
[0023]
Further, the developer presence / absence determination method of the present invention generates a magnetic field intersecting with the developer from the magnetic permeability sensor during an idling period in which the developer formed by mixing the toner and the carrier is stirred without forming an image. Then, while detecting the magnetic permeability of the developer by the magnetic permeability sensor, the control voltage for controlling the magnetic field strength applied to the magnetic permeability sensor is changed to obtain the amount of change in the detection output of the magnetic permeability sensor, and this detection The amount of change in output is compared with a preset threshold value to determine the presence or absence of the developer.
[0024]
Also with such a method of the present invention, the presence or absence of the developer can be reliably determined based on the characteristic of the detection output of the magnetic permeability sensor with respect to the control voltage.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0026]
FIG. 1 schematically shows an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. The image forming apparatus according to the present embodiment forms an image by an electrophotographic method, and includes an
[0027]
In the
[0028]
In the
[0029]
The
[0030]
FIG. 2 is a side view showing the
[0031]
The developing
[0032]
The
[0033]
FIG. 3 is a block diagram showing the
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
FIG. 4 is a graph showing the output characteristics of the
[0038]
Further, as shown in the graph of FIG. 5, the control voltage Vc of the
[0039]
In addition, as described above, it is necessary to periodically replace the developer mixed with the toner and the carrier with a new one. When the new developer is stirred, the magnetic permeability of the developer gradually decreases. As a result, the detection output Vl of the
[0040]
By the way, even when the
[0041]
Here, when the developing
[0042]
Further, when the developer is put in the
[0043]
Therefore, if the control voltage Vc is changed from the minimum voltage Vcmin to the maximum voltage Vcmax and the change characteristic of the detection output Vl of the
[0044]
Therefore, in the present embodiment, when changing the developer, the change characteristic of the detection output Vl of the
[0045]
First, during regular maintenance and inspection of the image forming apparatus, when the developer in the developing
[0046]
Subsequently, the
[0047]
Thus, the change characteristic of the detection output Vl of the
[0048]
If the
[0049]
If the difference is equal to or greater than the threshold value Vs (“Yes” in step S108), the
[0050]
If the
[0051]
As described above, in this embodiment, a change characteristic of the detection output Vl of the
[0052]
Further, since the apparatus of the present embodiment is realized by using the existing
[0053]
Furthermore, since the determination of the presence or absence of the developer and the optimization of the output characteristics of the
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the control voltage applied to the magnetic permeability sensor is changed to determine the amount of change in the detected output of the magnetic permeability sensor, and the amount of change in the detected output is set to a preset threshold value. In comparison, the presence or absence of the developer is determined. Here, if there is a developer, there is also a magnetic carrier in the developer, so the permeability of the developer is detected by the permeability sensor, and when the control voltage changes, the permeability sensor The detection output changes greatly. On the other hand, if there is no developer, there is no carrier of magnetic material, so the permeability sensor detects the permeability of the empty space (air), and even if the control voltage changes, the permeability does not change. The detection output of the magnetic susceptibility sensor hardly changes. Therefore, the presence or absence of the developer can be reliably determined based on the detection output characteristic of the magnetic permeability sensor with respect to the control voltage.
[0055]
Further, according to the present invention, if the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is less than the threshold value and is small, it is determined that there is no developer, and the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is greater than or equal to the threshold value. For example, it is determined that the developer is present.
[0056]
Furthermore, according to the present invention, since the determination by the control means is executed during the idling period in which the developer is stirred without image formation, it is not necessary to place a burden on the developing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically shows an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a photosensitive drum and a developing device in the apparatus of FIG.
3 is a block diagram showing a control device, a toner density sensor, and the like for controlling the device of FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a graph showing output characteristics of a toner density sensor.
FIG. 5 is a graph showing a characteristic of a detection output with respect to a control voltage of the toner density sensor.
FIG. 6 is a graph showing characteristics of detection output of a toner density sensor with respect to stirring time.
FIG. 7 is a flowchart showing processing by the apparatus of FIG.
[Explanation of symbols]
21 Photosensitive drum
25 Development device
43 Toner Container
48 Toner level sensor
46 Developer container
47 Toner supply roller
45 Stirrer roller
44 Developing roller
41 Toner density sensor
30 Control device
31 CPU
32 ROM
33 RAM
Claims (8)
制御手段は、透磁率センサに印加される磁界強度制御用の制御電圧を変化させて、この制御電圧の変化に対応する透磁率センサの検出出力の変化量を求め、この検出出力の変化量を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定することを特徴とする現像装置。A magnetic field sensor that detects the magnetic permeability of the developer by generating a magnetic field that crosses the developer formed by mixing the toner and the carrier, and controls the toner density of the developer based on the detection output of the magnetic permeability sensor. A developing device comprising a control means;
The control means changes the control voltage for controlling the magnetic field strength applied to the magnetic permeability sensor, obtains a change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor corresponding to the change of the control voltage, and calculates the change amount of the detection output. A developing device that determines the presence or absence of a developer by comparing with a preset threshold value.
制御手段は、透磁率センサに印加される磁界強度制御用の制御電圧を変化させて、この制御電圧の最大値及び最小値に対応する透磁率センサのそれぞれの検出出力の差を求め、この差を予め設定された閾値と比較して、現像剤の有無を判定することを特徴とする現像装置。A magnetic field sensor that detects the magnetic permeability of the developer by generating a magnetic field that crosses the developer formed by mixing the toner and the carrier, and controls the toner density of the developer based on the detection output of the magnetic permeability sensor. A developing device comprising a control means;
The control means changes the control voltage for controlling the magnetic field strength applied to the magnetic permeability sensor to determine the difference between the detection outputs of the magnetic permeability sensors corresponding to the maximum value and the minimum value of the control voltage. Is compared with a preset threshold value to determine the presence or absence of the developer.
透磁率センサは、その検知面が現像剤に常に接触しかつ現像ローラから離間した位置に配置され、The magnetic permeability sensor is arranged at a position where the detection surface is always in contact with the developer and separated from the developing roller,
制御手段は、画像形成を伴わずに現像剤を攪拌するアイドリング期間中であって、透磁率センサの制御電圧を調節する前に、透磁率センサに印加される磁界強度制御用の制御電圧を変化させて、この制御電圧の変化に対応する透磁率センサの検出出力の変化量を求め、この検出出力の変化量を予め設定された閾値と比較して、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値未満であれば、現像剤が無いと判定し、透磁率センサの検出出力の変化量が閾値以上であれば、現像剤が有ると判定することを特徴とする現像装置。The control means changes the control voltage for controlling the magnetic field strength applied to the permeability sensor during the idling period in which the developer is stirred without image formation and before adjusting the control voltage of the permeability sensor. Thus, the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor corresponding to the change of the control voltage is obtained, and the change amount of the detection output of the magnetic permeability sensor is compared with a preset threshold value. A developing device characterized in that if there is less than a threshold, it is determined that there is no developer, and if the amount of change in the detection output of the magnetic permeability sensor is greater than or equal to the threshold, it is determined that there is developer.
現像装置の現像剤により現像される静電潜像を形成する像担持体と、An image carrier that forms an electrostatic latent image developed by the developer of the developing device;
像担持体を露光して、該像担持体上に静電潜像を形成する露光装置とAn exposure device that exposes the image carrier to form an electrostatic latent image on the image carrier;
を備えることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising:
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