JP4827333B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成された潜像に現像剤を付着させて可視像化する電子写真方式や静電記録方式などの複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、現像剤としてトナー及びキャリアを含む2成分現像剤を使用し、トナー補給のためのトナー補給装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は、現像剤としてトナー及びキャリアを含む2成分現像剤を使用した現像装置の一例の概略断面構成を示す。図10は、図9に示す現像装置を上から見た図である。
【0003】
本例にて、現像装置2は、現像容器10を備え、像担持体1に対向したその開口部に現像剤担持体としての現像スリーブ2Aが設けられる。現像スリーブ2A内には、磁界発生手段としてのマグネットローラ3が固定配置されている。
【0004】
現像容器10内には、現像スリーブ2Aへと現像剤を搬送する搬送攪拌手段としてのAスクリュー5とBスクリュー6が配置されている。Aスクリュー5とBスクリュー6は略平行に配置され、Aスクリュー5とBスクリュー6の間は現像剤が行き来しないように仕切るための内壁7が設けられている。
【0005】
図10にて理解されるように、長手両端部には内壁7がなく、現像剤がA、Bスクリュー5、6間を行き来できるようになっている。Aスクリュー5とBスクリュー6はそれぞれ反対方向に現像剤を搬送するようになっている。
【0006】
現像スリーブ2Aと、Aスクリュー5及びBスクリュー6とはギア(図示せず)などで接続されており、現像スリーブ2A、Aスクリュー5及びBスクリュー6が矢印方向回転すると、現像剤は、図10にて矢印のように途切れることなく内部を循環する。
【0007】
Bスクリュー6に近接して、トナー濃度検知手段であるインダクタンスセンサ12が設置されている。2成分現像剤は、基本的には非磁性トナーと磁性を有するキャリアとによって構成されており、現像剤の透磁率は、一定体積中に占めるキャリアの量によって決まる。そのために、インダクタンスセンサ12によって現像剤の透磁率を測定することで、トナーとキャリアの割合(以下「トナー濃度」という。)を測定するために設置されている。
【0008】
現像装置2の現像容器10の上方には必要量のトナーを補給するためのトナー補給装置9が設置されている。インダクタンスセンサ12の少し下流側にはトナー補給口8があり、画像形成にトナーが使用されて現像剤中のトナー濃度が下がると、現像剤がインダクタンスセンサ12を通過する時にトナー濃度の下がり量が測定され、トナー補給装置9より補給口8を通じて必要量のトナーが現像容器10内に補給され、現像剤のトナー濃度は常に一定に保たれる。
【0009】
なお、トナー濃度検知手段12は、ここで説明したインダクタンスセンサ以外に、光学濃度検知式のものなども用いられている。
【0010】
新品の現像装置2は、予め所定のトナー濃度に調整されている標準現像剤が準備されている。新品の現像装置2を画像形成装置にセットすると、一定時間撹拌手段5、6が回転して現像剤がAスクリュー5及びBスクリュー6に均等に行き渡り、現像剤の循環が定常状態なり、トナーの帯電量も落ち着いた状態となる。この状態にてトナー濃度検知手段12によってトナー濃度の測定を行う。この時測定した値を現像装置に搭載した記憶装置(例えば、書き込み自在のEP−ROMなど)に格納し、この現像装置固有のトナー濃度基準値Tとする。
【0011】
プリント動作時のトナー濃度制御時には、測定値Sと前記基準値Tの差を比較することによって、標準現像剤のトナー濃度に比べて現在のトナー濃度がどれだけずれているか知ることができるため、補給するべきトナーの量が計算できる。現像装置固有のトナー濃度基準値Tを現像装置に対応して持たせることで、各々の現像装置2に最適なトナー濃度制御を行うことができる。
【0012】
そして、トナー補給装置9のトナー補給が滞って測定値S下がり、予め設定された所定の値(以下「リミット値L」という。)まで到達したとき、トナー補給装置9からトナーが補給されていない状態であることを判断して画像形成装置が停止し、トナー補給装置9へのトナー補充が要求される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成においてはリミット値Lの設定に関して以下のような問題が生じることがあった。
【0014】
図8は、測定値Sの推移の一例を示す説明図であり、横軸は印字枚数、縦軸はトナー濃度測定値Sを示す。
【0015】
通常使用時は、測定値Sは基準値T近傍に収束するようにトナー濃度制御が行われている。しかし、ベタ画像など高印字率画像を連続してプリントをすると現像装置2内のトナーは急速に消費されるため、測定値Sは一時的に急低下する(Smin)。従って、リミット値LはSminに対してある程度の安全率を見越して低いところに設定しておかないと、高印字率画像連続時などに突発的にリミット値Lを越えてしまい、トナー補給装置9にトナーがまだあるにもかかわらず、誤ってトナー無しと判断して画像形成装置を止めてしまうおそれがある。
【0016】
このような誤検知を避けるために、安全率を十分に持たせてリミット値Lを低い現像剤濃度に設定すると、今度は測定値Sがリミット値Lに達する前に現像剤濃度が相当低くなるため画像濃度低下が発生してしまい、良好な画像を保証することができない。また、トナーが少ない状態、即ち、キャリアリッチな状態で画像形成及び撹拌などが行われてしまうためにキャリア劣化が進行してしまい、トナー補給装置9にトナーを補充した時に一気にトナー補給を行うとかぶり画像などが生じるおそれもある。このように、リミット値Lを高く設定し過ぎると誤検知をする可能性が増し、低く設定し過ぎると画像や現像装置に不具合が生じる可能性が増すため、従来の構成でリミット値を最適に設定することは非常に困難であった。
【0017】
また、常に一つのリミット値Lを使用していたため、トナー補給装置9からトナーが補給されていない状態になっていることは判断できるものの、それが果たして現像容器10内のトナー無しなのか、トナー補給装置9の故障(トナー排出スクリューの不良、補給口の詰まり、ギアの伝達不良など)なのか、高印字率画像連続時などに突発的にリミット値Lを越えてしまった誤検知なのか、などを見分けることができなかった。
【0018】
従って、本発明の目的は、誤検知や画像不良を起こすことなく、トナー補給装置を備えた現像装置におけるトナー無し及び故障検知を行うことのできる画像形成装置を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、一態様によれば、
トナーとキャリアを含む現像剤を収納する現像容器と、
前記現像容器内の現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、
トナーを収納するトナー収納容器と、
前記トナー濃度を基準値(T)に保つように、前記濃度検知手段によって検知したトナー濃度に基づいて前記トナー収納容器内のトナーを補給スクリューにより前記現像容器に補給するトナー補給装置と、
を有する画像形成装置において、
前記補給スクリューの積算回転数が所定の値に達していない状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が所定のリミット値(L1)よりも小さくなった際に、前記トナー補給装置の故障と判断し、
前記補給スクリューの積算回転数が前記所定の値に達した状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が前記リミット値(L1)よりも高い値で設定されたリミット値(L2)よりも小さくなった際に、前記トナー収納容器のトナー無しと判断することを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明は、他の態様によれば、
トナーとキャリアを含む現像剤を収納する現像容器と、
前記現像容器内の現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、
トナーを収納するトナー収納容器と、
前記トナー濃度を基準値(T)に保つように、前記濃度検知手段によって検知したトナー濃度に基づいて前記トナー収納容器内のトナーを補給スクリューにより前記現像容器に補給するトナー補給装置と、
を有する画像形成装置において、
前記補給スクリューの積算回転数が所定の値に達していない状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が所定のリミット値(L1)よりも小さくなった際に、前記トナー補給装置の故障警告を行い、
前記補給スクリューの積算回転数が前記所定の値に達した状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が前記リミット値(L1)よりも高い値で設定されたリミット値(L2)よりも小さくなった際に、前記トナー収納容器の交換を促すことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0020】
本発明は、上記構成をとることで、トナー補給装置が残検信号を出す前は測定値Sがリミット値Lを下回ってもトナー無しと判断しないため、もし高濃度画像の連続プリントなどで現像器内の現像剤濃度が一時的に急低下しても、トナー補給装置にトナーがまだあるにもかかわらず誤ってトナー無しと判断してしまうような誤検知を防止することができる。
【0021】
又、トナー補給装置が残検信号を出した後にリミット値Lを初めて有効にするようにしたため、リミット値Lを少し高めに設定しておくことが可能となり、現像剤濃度が下がり過ぎたことによる画像濃度低下やキャリア劣化を事前に防ぐことができ、トナー補給装置のトナー無しの最後まで良好な画像を保証することができる。
【0022】
又、トナー収納容器内のトナー残量に応じて異なるリミット値Lを使い分けるようにしたので、トナー収納容器のトナー無しなのかトナー補給装置の故障なのか等を区別して判断できるようになり、適切な警告表示を行うことで、使い勝手が大いに向上する。
【0023】
こうして、トナー補給装置の正確なトナー無し検知と不具合検知を兼ね備える制御を、簡易な構成によって実現することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0025】
実施例1
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す電子写真画像形成装置の概略構成図である。本実施例による画像形成装置は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、矢印方向に回転自在とされ、感光ドラム1の周囲には、感光ドラム1を一様に帯電する帯電装置20、感光ドラム上に潜像を形成する露光装置21、感光ドラム1上の潜像をトナーで可視化するための現像装置2、可視化されたトナー像を転写材P上に転写する転写装置22、及び、感光ドラム1上に残った転写残トナーを除去するためのクリーニング装置24が配置される。又、画像形成装置は、転写材上に転写されたトナー像を定着するための定着装置23を備えている。
【0026】
図2は、本実施例による現像装置2を示す。又、現像装置2にはトナー補給装置9が設置される。本実施例では、トナー補給装置9は、図2及び図3(A)、(B)に示すように、現像装置2に着脱自在とされたトナーカートリッジ(T−CRG)とされる。
【0027】
図2にて、現像装置2は、現像剤を収納する現像容器10を備え、トナー粒子と磁性キャリア粒子が混合された現像剤が収容されている。
【0028】
現像容器10の感光ドラム1に近接対向する部位には開口部が設けられ、この開口部にアルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の非磁性の現像剤担持体である現像スリーブ2Aが設けられる。現像スリーブ2Aは矢印方向に回転してトナー及びキャリアの混合された現像剤を現像部に担持搬送する。現像スリーブ2Aに担持された現像剤の磁気ブラシは現像部で回転する感光ドラム1に接触し、感光ドラム1上の静電潜像が現像される。
【0029】
現像スリーブ2は中空の金属スリーブであって、中に磁界発生手段であるマグネットローラ3を内包している。現像容器10内には撹拌手段であるA、Bの二本のスクリュー5、6が設置されている。現像スリーブ2Aと略平行にAスクリュー5が配置されており、Aスクリュー5に対して現像スリーブ2Aとは反対側にBスクリュー6が配置されている。Bスクリュー6の上方には、トナーカートリッジ9が画像形成装置本体に対して着脱自在に配置されている。
【0030】
トナーカートリッジ9は、補給用トナーを収納したトナー収納容器11と、トナー収納容器11内のトナーを撹拌するための撹拌装置13と、トナーを適正量現像装置2に搬送するための補給スクリュー14と、を有する。補給スクリュー14の末端には補給口16があり、画像形成装置内では現像装置2のトナー補給口8に接続されて必要量のトナーが現像装置2内に補給される。トナー収納容器11と補給スクリュー14は内壁によって仕切られているため、トナーは補給口16に向かって細い通路を搬送されることになるため、補給スクリュー14の回転に応じて排出するトナー量を必要に応じて正確に調整することができる。
【0031】
トナーとしては、バインダー樹脂に着色剤や帯電制御剤等を添加した公知のものが使用でき、本実施例においては体積平均粒径が5〜15μmのものを使用した。一方、磁性キャリアとしてはフェライトキャリア、樹脂コーティングを施したもの等が好適に使用され、平均粒径15〜70μmが好ましい。
【0032】
トナーカートリッジ9の残量検知装置として、光透過式残検や撹拌トルク検知などの様々な方法が使用可能であるが、本実施例では補給スクリュー14の回転数を積算してトナーカートリッジ9に設けた不揮発性メモリ(EP−ROM)15に記憶させ、この補給スクリュー14の総回転数を用いてトナー残量を把握する方式を使用した。補給スクリュー14は径が小さいので送り出すトナー量はほぼ回転数に比例しており、総回転数は総トナー補給量と直線的な関係があるため、トナー残量を逐次把握できるという利点がある。トナーの排出が進み、総回転数が予め決められた値に達したときに、「残トナー少」を判断して残検信号がONになる。
【0033】
次に、本実施例による画像形成装置の動作を説明する。図4はトナー補給に関する画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【0034】
画像形成装置の本体の電源ON(s1)の後、所定の立ち上げ準備が終了するとスタンバイ状態(s2)になる。スタンバイ状態でプリント信号を受けると、プリント動作が開始し、感光ドラム1、帯電装置20、露光装置21などが順次起動する(s3)。現像装置2は現像するべきタイミングが来るまで止まったまま待機しており、現像を行う時のみ現像装置2が回転する(s4)。現像スリーブ2Aの回転と同時に現像容器10内のスクリュー5、6が回転して現像剤の撹拌を開始する。現像装置2の回転が落ち着く時間を見計らって、露光装置21が作動して潜像を形成し、同時に現像剤濃度測定を行って測定値(シグナル値)Sを得る(s5)。
【0035】
次に、トナーカートリッジ9の残トナー情報を参照し(s6)、残検信号がOFFの場合はリミット値L1を選択し(s7)、測定値Sとリミット値L1の比較を行い(s9)、測定値S>リミット値L1の場合は、通常通りトナー補給を行う(s11)。測定値S<リミット値L1の場合は、トナーカートリッジ9にトナーがまだあるにも関わらず、現像装置2のトナー濃度が不自然に下がったということは、トナーカートリッジ9に何らかの不具合が発生したと判断し、画像形成装置はトナーカートリッジ9の交換を促す表示を行い(s14)、動作を停止する(s15)。
【0036】
トナーカートリッジ9の残トナー情報を参照し(s6)、残検信号がONの場合はリミット値L2を選択し(s8)、測定値Sとリミット値L2の比較を行い(s10)、測定値S>リミット値L2の場合は、通常通りトナー補給を行う(s11)。測定値S<リミット値L2の場合は、トナーカートリッジ9のトナー無しと判断して画像形成装置はトナーカートリッジ9の交換を促す表示を行い(s16)、動作を停止する(s17)。
【0037】
測定値S>リミット値L(L1、L2同様)で通常通りトナー補給(s11)を行った後は、潜像が現像装置2を完全に通過し終わった後に現像装置2は停止し(s12)、ジョブの残り枚数があるのかどうか判断し(s13)、まだ連続して行うプリントであれば画像形成装置は再び次のサイクルに入り、ジョブの残り枚数がなければスタンバイ状態(s2)に戻る。
【0038】
上記構成において、従来技術で説明した図8と同様に測定値Sの推移をグラフにしたのが図5である。図5と図8より明らかなように、本実施例では、常に一定のリミット値が有効になっている場合と異なり、トナーカートリッジの情報を元にしてリミット値を切り替えて使用するようにした。このようにすることで、トナーカートリッジの残検信号がONになった以降のリミット値(L2)は少し高めに設定することが可能となり、現像剤濃度が下がり過ぎたことによる画像濃度低下やキャリア劣化を事前に防ぐことができ、トナーカートリッジ無しの最後まで良好な画像を保証することができるようになる。
【0039】
また、トナーカートリッジの残検信号がOFFの場合は本来トナー無しを検知する必要がないので、リミット値(L1)は高濃度画像連続印字時などの誤検知を避けるためにリミット値(L2)よりも低いところに設定しておけば良く、万が一トナーカートリッジに補給スクリューの回転不良や詰まりなどの不具合があった場合には、故障を検知するために働かせることができる。
【0040】
以上説明したように、本発明の構成によれば、トナー収納容器内のトナー残量に応じて異なるリミット値を使い分けるようにしたので、トナー収納容器のトナー無しなのかトナー補給装置の故障なのか等を区別して判断できるようになり、適切な警告表示を行うことで、使い勝手が大いに向上する。こうして、トナー補給装置の正確なトナー無し検知と不具合検知を兼ね備える制御を、簡易な構成によって実現することができる。
【0041】
実施例2
実施例1では、トナーカートリッジの残検情報に基づいてリミット値Lを切り替え、測定値S<リミット値L(L1、L2)の場合は、トナー収納容器のトナー無しなのかトナー補給装置の不具合なのか等を区別して判断して適切な警告表示を行う例を説明した。
【0042】
本実施例では、実施例1を発展させたものであり、より高精度な判断を目的として連続して測定値S<リミット値Lとなった回数(以下「リミット値超過回数Z」という。)をカウントし、リミット値超過回数Zが3を越えたときに初めてトナーカートリッジの故障やトナー無しを判断させるようにしたことを特徴とする。
【0043】
図6は、本実施例のトナー補給に関する画像形成装置の動作を示すフローチャートである。電源をONとし(s1)、現像剤濃度測定を行って測定値Sを得る(s5)ところまでは実施例1と同様であるため、説明を省略する。
【0044】
測定値Sを得たのち、トナーカートリッジ9の残トナー情報を参照し(s6)、残検信号がOFFの場合はリミット値L1を選択し(s8)、測定値Sとリミット値L1の比較を行い(s8)、測定値S>リミット値L1の場合は、通常通りトナー補給を行う(s20)。測定値S<リミット値L1の場合は、リミット値超過回数Zを1加算し(s9)、Zの値が3回か3以下かを判断する(s10)。3以下である場合には通常動作を続行し、Z=3となった時にトナーカートリッジに何らかの不具合が発生したと判断し、画像形成装置はトナーカートリッジの交換を促す表示を行い(s11)、動作を停止する(s12)。
【0045】
トナーカートリッジ9の残トナー情報を参照し(s6)、残検信号がONの場合はリミット値L2を選択し(s13)、測定値Sとリミット値L2の比較を行い(s14)、測定値S>リミット値L2の場合は、通常通りトナー補給を行う(s20)。測定値S<リミット値L2の場合は、リミット値超過回数Zを1加算し(s15)、Zの値が3回か3以下かを判断する(s16)。3以下である場合には通常動作を続行し、Z=3となった時にトナーカートリッジのトナー無しと判断して画像形成装置はトナーカートリッジの交換を促す表示を行い(s17)、動作を停止する(s18)。
【0046】
測定値S>リミット値L(L1、L2同様)の場合は、リミット値超過回数Zを0にリセットし(s19)、通常通りトナー補給(s20)を行った後は、潜像が現像装置2を完全に通過し終わった後に現像装置2は停止し(s21)、ジョブの残り枚数があるのかどうか判断し(s22)、まだ連続して行うプリントであれば画像形成装置は再び次のサイクルに入り、ジョブの残り枚数がなければスタンバイ状態(s2)に戻る。
【0047】
以上説明したような動作を行うことで、リミット値L(L1、L2同様)との比較が行われる状態において、測定値S<リミット値L(L1、L2同様)が3回連続して判断された場合にのみ次の判断を行うようにしたので、トナー濃度検知装置の測定バラツキなどにより突発的に低い値が出ても誤って止めてしまうこともなく、バラツキ要因を排除でき、トナーカートリッジ9の故障やトナー無しをより的確に判断できるようになる。
【0048】
なお、本実施例ではリミット値超過回数Zを3と設定したがこれに限るものではなく、他の値に設定しても良い。
【0049】
実施例3
図7は、本発明の画像形成装置の他の実施例に係る電子写真カラープリンタの全体構成を示す概略断面図である。本実施例の電子写真カラープリンタは、複数の画像形成部を並列に配し、且つ中間転写方式を採用した4連ドラム方式(インライン)プリンタである。
【0050】
本実施例にて、電子写真カラープリンタは、複数の、本実施例では4つ並設された画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを備え、画像形成部の下方に中間転写ベルト40が配置される。
【0051】
各画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは同じ構成とされ、各画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdでは、第一の像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム1(1a、1b、1c、1d)が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム1a〜1dの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器20(20a、20b、20c、20d)、現像装置2(2a、2b、2c、2d)、及びクリーニング装置24(24a、24b、24c、24d)が配置されている。
【0052】
一次帯電器20a〜20dにおいて感光ドラム1a〜1dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで感光ドラム1a〜1dは、図示されていはいない露光手段(カラー原稿画像の色分解、結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系等)による画像露光を受けることにより静電潜像を形成する。
【0053】
更に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックといった4色の現像剤(以下、「トナー」という。)をそれぞれ収納した現像装置2a〜2dによって静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を一次転写位置に配置された転写ローラ22a、22b、22c、22dにて第二の像担持体であるベルト状の中間転写体、即ち、中間転写ベルト40に転写する。
【0054】
このようにして、順次イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像が中間転写ベルト40上に重ねられ、フルカラー画像が形成される。
【0055】
中間転写ベルト40は、中間転写ベルト40に駆動を伝達する駆動ローラ41と、従動ローラ42と、二次転写対向ローラ43との間に張設巻回されている。又、駆動ローラ41と従動ローラ42の間に一次転写平面Aが形成される。中間転写ベルト40としては、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)などが用いられる。駆動ローラ41は、金属ローラの表面に数mm厚のゴム(ウレタン又はクロロプレン)をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ41は、パルスモータ(不図示)によって回転駆動される。
【0056】
また、中間転写ベルト40の二次転写対向ローラ43と対向して転写ローラ44が配置された二次転写位置の下流には中間転写ベルト40の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置45が配置される。
【0057】
上記構成の画像形成装置にて、画像形成動作開始信号が発せられると、中間転写ベルト40の回転方向において一番上流にある感光ドラム1a上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写ローラ22aによって一次転写位置において中間転写ベルト40に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写ローラ22bまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて、その次のトナー像が転写される。以下も同様の工程が繰り返され、結局4色のトナー像が中間転写ベルト40上において一次転写される。
【0058】
その後、転写材Pが二次転写位置に進入し、中間転写ベルト40に接触すると、転写材Pの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ44に高電圧を印加する。これにより、前述したプロセスにより中間転写ベルト40上に形成された4色のトナー画像が転写材Pの表面に転写される。その後、転写材Pは定着装置(図示せず)へと案内され、トナー画像が転写材P表面に定着され、転写材Pは機外に排出される。
【0059】
一方、各画像形成部Pa〜Pdにおいては、転写位置の下流側では、クリーニング装置24a、24b、24c、24dにより中間転写ベルト40に転写されずに感光ドラム1a〜1d上に残された二次転写残りトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行い、次の作像工程に備える。
【0060】
このようなカラー画像形成装置においても、使用する現像装置2(2a、2b、2c、2d)にそれぞれトナー補給装置9(9a、9b、9c、9d)を設置し、実施例1、2で説明したと同様の構成を採用することにより、実施例1、2で説明したと同様の効果を得ることができる。
【0061】
特にカラー画像形成装置の場合は、4色のトナーがそれぞれ違う早さで消費されていくため、トナーカートリッジ交換を指示する精度が悪いと非常に手間がかかる。しかし、トナーカートリッジのトナー無しを正確に検知してトナーを最後まで使い切り、なおかつ停止直前まで画像不良を生じない本発明の制御は、カラー画像形成装置においても非常に有効である。
【0062】
以上説明したように、本実施例は、トナーとキャリアを含む現像剤を収納するための現像容器と、現像容器内の現像剤濃度を検知する手段と、トナーを収納したトナー収納容器を備え、トナー収納容器内のトナーを現像容器内に適正量補給するトナー補給装置と、を有した現像装置を少なくとも一つ以上具備し、現像容器内の現像剤濃度が所定のリミット値(L)よりも小さくなったことによって、トナー補給装置からトナーが補給されていない状態であることを判断する画像形成装置において、リミット値(L)は複数の水準を有し、トナー収納容器内のトナー残量に応じて一つの値を選択して使用するように構成されるので、
(1)トナー補給装置が残検信号を出す前は測定値Sがリミット値Lを下回ってもトナー無しと判断しないため、もし高濃度画像の連続プリントなどで現像器内の現像剤濃度が一時的に急低下しても、トナー補給装置にトナーがまだあるにもかかわらず誤ってトナー無しと判断してしまうような誤検知を防止することができる。
(2)トナー補給装置が残検信号を出した後にリミット値を初めて有効にするようにしたため、リミット値を少し高めに設定しておくことが可能となり、現像剤濃度が下がりすぎたことによる画像濃度低下やキャリア劣化を事前に防ぐことができ、トナー補給装置のトナー無しの最後まで良好な画像を保証することができる。
(3)トナー収納容器内のトナー残量に応じて異なるリミット値を使い分けるようにしたので、トナー収納容器のトナー無しなのかトナー補給装置の故障なのか等を区別して判断できるようになり、適切な警告表示を行うことで、使い勝手が大いに向上する。
(4)こうして、トナー補給装置の正確なトナー無し検知と不具合検知を兼ね備える制御を、簡易な構成によって実現することができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、トナー収納容器内のトナー残量に応じて異なるリミット値を使い分けるようにしたので、トナー収納容器のトナー無しなのかトナー補給装置の故障なのか等を区別して判断できるようになり、適切な警告表示を行うことで、使い勝手が大いに向上する。こうして、トナー補給装置の正確なトナー無し検知と不具合検知を兼ね備える制御を、簡易な構成によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図2】本発明の画像形成装置に使用される現像装置の一実施例の概略構成図である。
【図3】本発明の画像形成装置に使用されるトナー補給装置(トナーカートリッジ)の一実施例の概略構成図である。
【図4】本発明の画像形成装置の動作を説明する一実施例のフローチャートである。
【図5】シグナル値(測定値)Sの推移を示した説明図である。
【図6】本発明の画像形成装置の動作を説明する他の実施例のフローチャートである。
【図7】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略構成図である。
【図8】従来のシグナル値Sの推移を示した説明図である。
【図9】従来の現像装置の断面図である。
【図10】従来の現像装置の平面図である。
【符号の説明】
1 像担持体(感光ドラム)
2 現像装置
2A 現像剤担持体(現像スリーブ)
3 磁界発生手段(マグネットローラ)
4 現像剤規制部材
5 Aスクリュー
6 Bスクリュー
7 内壁
8 トナー補給口
9 トナー補給装置(トナーカートリッジ)
10 現像剤容器
11 トナー収納容器
20 帯電装置
21 露光装置
22 転写装置
23 定着装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system in which a developer is attached to a latent image formed on an image carrier to form a visible image. The present invention relates to an image forming apparatus using a two-component developer containing toner and carrier as an agent and provided with a toner replenishing device for replenishing toner.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows a schematic cross-sectional configuration of an example of a developing device using a two-component developer containing toner and carrier as a developer. FIG. 10 is a top view of the developing device shown in FIG.
[0003]
In this example, the developing
[0004]
In the developing
[0005]
As can be understood from FIG. 10, there are no
[0006]
The developing
[0007]
In the vicinity of the
[0008]
A toner replenishing
[0009]
In addition to the inductance sensor described here, an optical density detection type or the like is also used as the toner density detection means 12.
[0010]
A new developing
[0011]
At the time of controlling the toner density during the printing operation, by comparing the difference between the measured value S and the reference value T, it is possible to know how much the current toner density is deviated from the toner density of the standard developer. The amount of toner to be replenished can be calculated. By providing the developing device with a toner density reference value T specific to the developing device, it is possible to perform optimum toner concentration control for each developing
[0012]
Then, when the toner replenishment of the toner replenishing
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, the following problem may occur with respect to the setting of the limit value L.
[0014]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the measured value S, where the horizontal axis indicates the number of printed sheets and the vertical axis indicates the toner density measured value S.
[0015]
During normal use, toner density control is performed so that the measured value S converges near the reference value T. However, when a high printing rate image such as a solid image is continuously printed, the toner in the developing
[0016]
In order to avoid such erroneous detection, if the limit value L is set to a low developer concentration with a sufficient safety factor, the developer concentration is considerably lowered before the measured value S reaches the limit value L. Therefore, a decrease in image density occurs, and a good image cannot be guaranteed. Further, since image formation and stirring are performed in a state where the amount of toner is low, that is, in a carrier-rich state, carrier deterioration progresses, and when toner is replenished at once when toner is replenished to the toner replenishing
[0017]
In addition, since one limit value L is always used, it can be determined that the toner is not replenished from the toner replenishing
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can detect the absence of toner and a failure in a developing device having a toner replenishing device without causing erroneous detection or image failure.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present inventionAccording to one aspect,
Stores developer containing toner and carrierPresentAn image container,
Developer in the developer containerToner insideConcentration to detect densityDetectionMeans,
Contains tonerDoToner storage containerWhen,
Based on the toner density detected by the density detecting means so as to keep the toner density at a reference value (T).Toner in the toner containerBy replenishing screwA toner replenishing device for replenishing the developer container;
In an image forming apparatus having
The accumulated rotational speed of the replenishing screw has not reached the predetermined valueIn the state, the concentrationDetectionDetected by meanstonerWhen the density becomes smaller than a predetermined limit value (L1), it is determined that the toner replenishing device is out of order,
The accumulated rotational speed of the replenishing screw has reached the predetermined value.In the state, the concentrationDetectionDetected by meanstonerAn image forming apparatus characterized in that when the density becomes lower than a limit value (L2) set to a value higher than the limit value (L1), it is determined that there is no toner in the toner storage container.Will be provided.
The present invention, according to another aspect,
A developer container containing a developer including toner and carrier;
Density detecting means for detecting the toner density in the developer in the developer container;
A toner storage container for storing toner;
A toner replenishing device that replenishes the developing container with toner in the toner storage container by a replenishing screw based on the toner density detected by the density detecting means so as to keep the toner density at a reference value (T);
In an image forming apparatus having
When the toner density detected by the density detecting means becomes smaller than a predetermined limit value (L1) in a state where the cumulative rotation speed of the replenishing screw has not reached a predetermined value, the toner replenishing device fails. Make a warning,
In a state where the cumulative rotation speed of the replenishing screw has reached the predetermined value, the toner density detected by the density detecting means is higher than a limit value (L2) set higher than the limit value (L1). An image forming apparatus is provided that prompts replacement of the toner container when the toner container becomes smaller.
[0020]
By adopting the above configuration, the present invention does not determine that there is no toner even if the measured value S falls below the limit value L before the toner supply device issues a residual detection signal. Even if the developer concentration in the container is temporarily lowered, it is possible to prevent erroneous detection that erroneously determines that there is no toner even though the toner supply device still has toner.
[0021]
Further, since the limit value L is made effective for the first time after the toner replenishing device issues a residual detection signal, it becomes possible to set the limit value L a little higher, because the developer concentration is too low. Image density reduction and carrier deterioration can be prevented in advance, and a good image can be guaranteed until the end of the toner supply device without toner.
[0022]
In addition, since different limit values L are used depending on the remaining amount of toner in the toner storage container, it is possible to determine whether there is no toner in the toner storage container or whether the toner replenishing device is faulty. Useful warning display greatly improves usability.
[0023]
In this way, it is possible to realize control having both accurate toner absence detection and malfunction detection of the toner replenishing device with a simple configuration.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.
[0025]
Example 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrophotographic image forming apparatus showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus according to this embodiment includes a drum-shaped electrophotographic photosensitive member, that is, a
[0026]
FIG. 2 shows the developing
[0027]
In FIG. 2, the developing
[0028]
An opening is provided in a portion of the developing
[0029]
The developing
[0030]
The
[0031]
As the toner, a known toner obtained by adding a colorant, a charge control agent and the like to a binder resin can be used. In this embodiment, a toner having a volume average particle diameter of 5 to 15 μm was used. On the other hand, as the magnetic carrier, a ferrite carrier, a resin-coated one or the like is preferably used, and an average particle size of 15 to 70 μm is preferable.
[0032]
Various methods such as light transmission type residual detection and stirring torque detection can be used as the remaining amount detection device of the
[0033]
Next, the operation of the image forming apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the image forming apparatus regarding toner supply.
[0034]
After the power-on (s1) of the main body of the image forming apparatus, the standby state (s2) is entered when a predetermined start-up preparation is completed. When a print signal is received in the standby state, the print operation starts, and the
[0035]
Next, the residual toner information of the
[0036]
The residual toner information of the
[0037]
After toner replenishment (s11) as usual with measured value S> limit value L (similar to L1 and L2), developing
[0038]
In the above configuration, FIG. 5 is a graph showing the transition of the measured value S as in FIG. 8 described in the related art. As is apparent from FIGS. 5 and 8, in this embodiment, unlike the case where a constant limit value is always valid, the limit value is switched based on the information of the toner cartridge. By doing so, the limit value (L2) after the residual detection signal of the toner cartridge is turned ON can be set a little higher, and the image density lowers due to the excessively low developer density or the carrier. Deterioration can be prevented in advance, and a good image can be guaranteed up to the end without the toner cartridge.
[0039]
In addition, when the residual detection signal of the toner cartridge is OFF, it is not necessary to detect the absence of toner. Therefore, the limit value (L1) is less than the limit value (L2) in order to avoid erroneous detection during continuous printing of high density images. If the toner cartridge has a malfunction such as a rotation failure or clogging of the replenishing screw, it can be used to detect the malfunction.
[0040]
As described above, according to the configuration of the present invention, different limit values are used depending on the remaining amount of toner in the toner storage container, so whether the toner storage container is out of toner or the toner replenishing device is faulty. Etc. can be discriminated, and the usability is greatly improved by displaying an appropriate warning. In this way, it is possible to realize control having both accurate toner absence detection and malfunction detection of the toner replenishing device with a simple configuration.
[0041]
Example 2
In the first exemplary embodiment, the limit value L is switched based on the residual detection information of the toner cartridge. When the measured value S <the limit value L (L1, L2), there is no toner in the toner storage container or there is a problem with the toner supply device. An example has been described in which an appropriate warning display is made by distinguishing and determining whether or not.
[0042]
In the present embodiment, the first embodiment is developed, and the number of times that the measured value S <the limit value L is continuously obtained for the purpose of more accurate determination (hereinafter referred to as “limit value excess count Z”). And the toner cartridge failure or the absence of toner is determined only when the limit value excess count Z exceeds 3.
[0043]
FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the image forming apparatus relating to toner supply according to the present exemplary embodiment. Since the power supply is turned on (s1) and the developer concentration is measured to obtain the measured value S (s5), the process is the same as in the first embodiment, and the description is omitted.
[0044]
After obtaining the measured value S, the residual toner information of the
[0045]
The residual toner information of the
[0046]
When measured value S> limit value L (similar to L1 and L2), the limit value excess count Z is reset to 0 (s19), and the toner is replenished as usual (s20). After completely passing through the developing
[0047]
By performing the operation as described above, the measured value S <limit value L (similar to L1 and L2) is determined three times continuously in a state where comparison with the limit value L (similar to L1 and L2) is performed. Since the following determination is made only when the toner concentration is detected, even if a low value is suddenly generated due to the measurement variation of the toner density detecting device, it is not erroneously stopped and the variation factor can be eliminated. It is possible to more accurately determine whether there is a malfunction or no toner.
[0048]
In the present embodiment, the limit value excess count Z is set to 3, but the present invention is not limited to this and may be set to another value.
[0049]
Example 3
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of an electrophotographic color printer according to another embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The electrophotographic color printer of this embodiment is a four-drum type (inline) printer that has a plurality of image forming units arranged in parallel and adopts an intermediate transfer method.
[0050]
In this embodiment, the electrophotographic color printer includes a plurality of image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd arranged in parallel in this embodiment, and an
[0051]
The image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd have the same configuration. In each of the image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd, a drum-shaped electrophotographic photosensitive member as a first image carrier, that is, a photosensitive drum. 1 (1a, 1b, 1c, 1d) is rotatably supported and driven to rotate in the direction of the arrow. The primary chargers 20 (20a, 20b, 20c, 20d), the developing devices 2 (2a, 2b, 2c, 2d), and the cleaning devices 24 (24a, 24d) are opposed to the outer peripheral surfaces of the
[0052]
In the
[0053]
Further, the electrostatic latent images are visualized by developing
[0054]
In this way, yellow, magenta, cyan, and black images are sequentially superimposed on the
[0055]
The
[0056]
Further, a
[0057]
In the image forming apparatus having the above configuration, when an image forming operation start signal is issued, a high voltage is applied to the toner image formed on the
[0058]
Thereafter, when the transfer material P enters the secondary transfer position and contacts the
[0059]
On the other hand, in each of the image forming portions Pa to Pd, the secondary remaining on the
[0060]
Also in such a color image forming apparatus, the toner replenishing device 9 (9a, 9b, 9c, 9d) is installed in each developing device 2 (2a, 2b, 2c, 2d) to be used, and will be described in the first and second embodiments. By adopting the same configuration as that described above, the same effect as described in the first and second embodiments can be obtained.
[0061]
In particular, in the case of a color image forming apparatus, four color toners are consumed at different speeds. Therefore, if the accuracy of instructing the replacement of the toner cartridge is poor, it is very troublesome. However, the control according to the present invention, which accurately detects the absence of toner in the toner cartridge, uses up the toner to the end, and does not cause an image defect until just before the stop, is also very effective in a color image forming apparatus.
[0062]
Less thanAs explained above, the bookExampleComprises a developing container for storing a developer including toner and a carrier, a means for detecting the developer concentration in the developing container, and a toner storing container for storing the toner, and the toner in the toner storing container is removed from the developing container. A toner replenishing device for replenishing an appropriate amount in the developer container, and a toner replenishing device having a developer concentration in the developing container that is smaller than a predetermined limit value (L). In the image forming apparatus that determines that the toner is not replenished, the limit value (L) has a plurality of levels, and one value is selected according to the remaining amount of toner in the toner storage container. Because it is configured to use
(1) Since the toner supply device does not determine that there is no toner even if the measured value S falls below the limit value L before issuing the residual detection signal, the developer concentration in the developing device is temporarily increased in continuous printing of high density images. Even if the toner drops suddenly, it is possible to prevent erroneous detection that erroneously determines that there is no toner even though the toner supply device still has toner.
(2) Since the limit value is made effective for the first time after the toner replenishing device outputs a residual detection signal, it is possible to set the limit value slightly higher, and an image caused by excessively low developer concentration Density reduction and carrier deterioration can be prevented in advance, and a good image can be guaranteed until the end of the toner replenishing device without toner.
(3) Different limit values are used depending on the amount of toner remaining in the toner storage container, so that it is possible to distinguish whether there is no toner in the toner storage container or the toner replenishing device is faulty. Useful warning display greatly improves usability.
(4) In this way, it is possible to realize control having both accurate toner absence detection and malfunction detection of the toner replenishing device with a simple configuration.
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, different limit values are properly used according to the remaining amount of toner in the toner storage container. Therefore, it is distinguished whether there is no toner in the toner storage container or the toner replenishing device is defective. It becomes possible to make a judgment, and the usability is greatly improved by displaying an appropriate warning. In this way, it is possible to realize control having both accurate toner absence detection and malfunction detection of the toner replenishing device with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a developing device used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a toner replenishing device (toner cartridge) used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of an embodiment illustrating the operation of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a transition of a signal value (measured value) S;
FIG. 6 is a flowchart illustrating another example of the operation of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a transition of a conventional signal value S.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional developing device.
FIG. 10 is a plan view of a conventional developing device.
[Explanation of symbols]
1 Image carrier (photosensitive drum)
2 Development device
2A developer carrier (developing sleeve)
3 Magnetic field generation means (magnet roller)
4 Developer regulating member
5 A screw
6 B screw
7 inner wall
8 Toner supply port
9 Toner supply device (toner cartridge)
10 Developer container
11 Toner container
20 Charging device
21 Exposure equipment
22 Transfer device
23 Fixing device
Claims (8)
前記現像容器内の現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、
トナーを収納するトナー収納容器と、
前記トナー濃度を基準値(T)に保つように、前記濃度検知手段によって検知したトナー濃度に基づいて前記トナー収納容器内のトナーを補給スクリューにより前記現像容器に補給するトナー補給装置と、
を有する画像形成装置において、
前記補給スクリューの積算回転数が所定の値に達していない状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が所定のリミット値(L1)よりも小さくなった際に、前記トナー補給装置の故障と判断し、
前記補給スクリューの積算回転数が前記所定の値に達した状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が前記リミット値(L1)よりも高い値で設定されたリミット値(L2)よりも小さくなった際に、前記トナー収納容器のトナー無しと判断することを特徴とする画像形成装置。And the current image container you accommodating a developer comprising a toner and a carrier,
Density detecting means for detecting the toner density in the developer in the developer container;
A toner storage container for storing toner ;
A toner replenishing device that replenishes the developing container with toner in the toner storage container by a replenishing screw based on the toner density detected by the density detecting means so as to keep the toner density at a reference value (T) ;
In an image forming apparatus having
When the toner density detected by the density detecting means becomes smaller than a predetermined limit value (L1) in a state where the cumulative rotation speed of the replenishing screw has not reached a predetermined value, the toner replenishing device fails. Judging
In a state where the cumulative rotation speed of the replenishing screw has reached the predetermined value, the toner density detected by the density detecting means is higher than a limit value (L2) set higher than the limit value (L1). An image forming apparatus that determines that the toner container is out of toner when the toner container becomes smaller.
前記現像容器内の現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、Density detecting means for detecting the toner density in the developer in the developer container;
トナーを収納するトナー収納容器と、A toner storage container for storing toner;
前記トナー濃度を基準値(T)に保つように、前記濃度検知手段によって検知したトナー濃度に基づいて前記トナー収納容器内のトナーを補給スクリューにより前記現像容器に補給するトナー補給装置と、A toner replenishing device that replenishes the developing container with toner in the toner storage container by a replenishing screw based on the toner density detected by the density detecting means so as to keep the toner density at a reference value (T);
を有する画像形成装置において、In an image forming apparatus having
前記補給スクリューの積算回転数が所定の値に達していない状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が所定のリミット値(L1)よりも小さくなった際に、前記トナー補給装置の故障警告を行い、When the toner density detected by the density detecting means becomes smaller than a predetermined limit value (L1) in a state where the cumulative rotation speed of the replenishing screw has not reached a predetermined value, the toner replenishing device fails. Make a warning,
前記補給スクリューの積算回転数が前記所定の値に達した状態で、前記濃度検知手段によって検知した前記トナー濃度が前記リミット値(L1)よりも高い値で設定されたリミット値(L2)よりも小さくなった際に、前記トナー収納容器の交換を促すことを特徴とする画像形成装置。In a state where the cumulative rotation speed of the replenishing screw has reached the predetermined value, the toner density detected by the density detecting means is higher than a limit value (L2) set higher than the limit value (L1). An image forming apparatus that prompts replacement of the toner container when the toner container becomes small.
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