JP5451241B2 - Developer detection apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵容器と、現像剤貯蔵容器の壁に取付けられて内部の現像剤の有無を検知可能なトナーセンサと、トナーセンサを清掃するワイパと、を備える現像剤検知装置及び画像形成装置に関する。 The present invention includes a developer storage container that stores a developer, a toner sensor that is attached to a wall of the developer storage container and can detect the presence or absence of the developer inside, and a wiper that cleans the toner sensor. The present invention relates to an agent detection device and an image forming apparatus.
従来、画像形成装置には、トナーを感光体ドラムに現像するために現像装置が設けられる。そして、現像装置には、トナーを貯蔵する現像剤貯蔵容器を有する現像剤搬送装置が設けられる。この現像剤貯蔵容器には、画像形成装置本体に着脱可能であるメイントナー容器、画像形成装置本体に内蔵されて着脱不可であるサブトナー容器が含まれる場合がある。この場合に、トナーは、メイントナー容器、サブトナー容器、、現像装置といった経路を辿り、感光体ドラムへと現像されていく。サブトナー容器は、メイントナー容器の内部にトナーが無いことが検知されてからも暫くの間に記録材への画像形成が可能となるようにするために設けられる。こうしたサブトナー容器の内部でトナーの有無を検知する発明として、特許文献1に記載の発明がある。その他、こうした現像剤貯蔵容器の内部のトナーの有無を検知するセンサとして、特許文献2に記載の発明がある。
Conventionally, an image forming apparatus is provided with a developing device for developing toner on a photosensitive drum. The developing device is provided with a developer transport device having a developer storage container for storing toner. The developer storage container may include a main toner container that can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus, and a sub toner container that is built into the main body of the image forming apparatus and cannot be attached and detached. In this case, the toner follows the path of the main toner container, the sub toner container, and the developing device, and is developed to the photosensitive drum. The sub-toner container is provided so that an image can be formed on the recording material for a while after it is detected that there is no toner in the main toner container. As an invention for detecting the presence / absence of toner inside such a sub-toner container, there is an invention described in
特許文献1には、サブトナー容器にトナーセンサが設けられ、トナーセンサの検知面の上で清掃部材が往復運動し、その往復運動後に検知面の外側の一定位置で清掃部材が停止する現像剤貯蔵容器に関する発明が開示される。こうした特許文献1に記載の発明によれば、メイントナー容器の内部で十分にほぐされたトナーがサブトナー容器の内部へと移動するために、トナーセンサの検知面にトナーが付着することが防止される。その結果、トナーの誤検知が防止される。
In
特許文献2には、現像剤貯蔵容器に設けられる2端子型圧電素子を用いたトナーセンサに関する発明が開示される。特許文献2に記載の発明では、トナーセンサは、トナーが負荷として加えられる2端子型圧電素子と、この2端子型圧電素子をこの圧電素子の共振周波数を含む周波数範囲で掃引する発振回路とを備える。また、このトナーセンサは、2端子型圧電素子のインピーダンスに対応した出力電圧を発生させるように駆動する駆動回路と、予め基準電圧を設定して、この基準電圧と前記出力電圧とを比較してトナーの有無を判断する比較手段とを備える。こうした特許文献2に記載の発明によれば、現像剤貯蔵容器の小型化を実現することができる。
前述してきた特許文献2に記載のトナーセンサの構成と、特許文献1に記載のトナーセンサのセンサ面を清掃する構成と、を備える構成によれば、サブトナー容器の小型化は実現される。
According to the configuration including the configuration of the toner sensor described in
しかしながら、特許文献1及び2に記載の発明では、清掃部材は、トナーセンサの検知面で一定角度で往復運動した後に、検知面の外側に待機される。そのために、清掃部材の待機スペースが余分に確保されることになり、現像剤貯蔵容器の縮小化が妨げられる。
However, in the inventions described in
また、清掃部材は、往復運動した後に両端部でトナーの圧力を受け易く、経時的に変形して、トナーセンサの検知面で機能できる可動範囲が実質的に狭められ、清掃部材がトナーセンサの検知面の内側で停止することがあった。このように清掃部材がトナーセンサの検知面の内側に停止することにより、トナーセンサの誤検知が生じる場合があった。 Further, the cleaning member is susceptible to toner pressure at both ends after reciprocating, and is deformed over time, so that the movable range that can function on the detection surface of the toner sensor is substantially narrowed. Sometimes it stopped inside the detection surface. As described above, when the cleaning member stops on the inner side of the detection surface of the toner sensor, erroneous detection of the toner sensor may occur.
本発明は、上記実情に鑑み、清掃部材の待機スペースの狭小化を実現して現像剤貯蔵容器の小型化を実現することができる現像剤検知装置を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a developer detection device that can reduce the standby space of the cleaning member and reduce the size of the developer storage container.
上記課題を解決するために、本発明の現像剤検知装置は、現像剤を貯蔵可能な現像剤貯蔵容器と、前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、前記清掃部材を駆動する駆動機構と、前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、を有し、前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の出力電圧の特性であり、前記コントローラは、前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大値となる最大出力電圧を計測する最大出力電圧計測部と、前記最大出力電圧計測部の計測結果に基づいて、前記複数の停止位置の中から前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択し、前記最大出力電圧位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第1停止位置制御部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の他の現像剤検知装置は、現像剤を貯蔵可能な現像剤貯蔵容器と、前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、前記清掃部材を駆動する駆動機構と、前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、を有し、前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の周波数の特性であり、前記清掃部材の先端は、前記現像剤有無検知手段の表面の領域内に接触可能に配置され、前記コントローラは、前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧の一の極大値に対応する第1周波数、及び、他の極大値に対応する第2周波数を計測する周波数計測部と、前記周波数計測部の計測結果に基づいて、前記第1周波数及び前記第2周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置を前記複数の停止位置の中から選択し、前記最小絶対値位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第2停止位置制御部と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a developer detection device of the present invention includes a developer storage container capable of storing a developer, a developer attached to a wall of the developer storage container, and a developer inside the developer storage container. Developer presence / absence detection means that exhibits different driving characteristics depending on the presence / absence of the developer, a cleaning member that cleans while moving the surface of the developer presence / absence detection means, a drive mechanism that drives the cleaning member, and the developer by the drive mechanism A controller for determining the presence or absence of the developer in the developer storage container based on the drive characteristics indicated by the developer presence / absence detection means in a state where at least a part of the cleaning member is stopped on the surface of the presence / absence detection means; has the driving characteristics of the developer presence detection means, wherein a characteristic of the output voltage of the developer presence detection means, said controller includes a plurality of stop positions of the surface of the developer presence detection means Based on the measurement result of the maximum output voltage measurement unit, the maximum output voltage measurement unit that measures the maximum output voltage at which the output voltage of the developer presence / absence detection means becomes the maximum value every time the cleaning member is stopped at A first stop position that selects a maximum output voltage position at which the output voltage of the developer presence / absence detecting means is maximized from a plurality of stop positions, and controls driving of the cleaning member so as to stop at the maximum output voltage position. And a control unit .
Further, another developer detection device of the present invention is attached to a developer storage container capable of storing a developer and a wall of the developer storage container, and differs depending on the presence or absence of the developer inside the developer storage container. A developer presence / absence detecting means exhibiting driving characteristics; a cleaning member for cleaning while moving the surface of the developer presence / absence detecting means; a drive mechanism for driving the cleaning member; and the developer presence / absence detecting means by the drive mechanism. A controller for determining the presence / absence of a developer inside the developer storage container based on a driving characteristic indicated by the developer presence / absence detecting means in a state where at least a part of the cleaning member is stopped on the surface. The driving characteristic of the developer presence / absence detecting means is a frequency characteristic of the developer presence / absence detecting means, and the tip of the cleaning member is disposed so as to be in contact with the surface area of the developer presence / absence detecting means, The controller includes a first frequency corresponding to one maximum value of the output voltage of the developer presence / absence detection means each time the cleaning member is stopped at a plurality of stop positions on the surface of the developer presence / absence detection means, and the like And a minimum absolute value position at which the absolute value of the difference between the first frequency and the second frequency is minimized based on the measurement result of the frequency measurement unit, and a frequency measurement unit that measures the second frequency corresponding to the local maximum value And a second stop position control unit that controls driving of the cleaning member so as to stop at the minimum absolute value position.
以上のように、本発明によれば、清掃部材が現像剤有無検知手段の表面に停止しても、現像剤有無検知手段の駆動特性に基づいて現像剤貯蔵容器の内部にある現像剤の有無は判断される。したがって、清掃部材を現像剤有無検知手段の表面の外側に停止する必要性は無くなる。その結果、清掃部材の待機スペースの狭小化が実現され、現像剤貯蔵容器の小型化が実現される。 As described above, according to the present invention, even if the cleaning member stops on the surface of the developer presence / absence detection unit, the presence / absence of the developer in the developer storage container based on the driving characteristics of the developer presence / absence detection unit. Is judged. Therefore, it is not necessary to stop the cleaning member outside the surface of the developer presence / absence detecting means. As a result, the waiting space for the cleaning member is reduced, and the developer storage container is reduced in size.
以下、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail by way of example. However, since the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in this embodiment are appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions, there are particularly specific descriptions. As long as there is not, it is not the meaning which limits the scope of the present invention only to them.
図1は、本発明の実施例1に係る現像剤貯蔵容器を備える画像形成装置99を構成を示す断面図である。図1に示されるように、画像形成装置99は、記録材Pに画像を形成する画像形成部100Y〜100Bkを備える。画像形成部100Y〜100Bkは、イエローY、マジェンダM、シアンC、ブラックBkに対応する4つの『像担持体』である感光体ドラム101を備える。各々の感光体ドラム101の周囲には、一次帯電装置102、露光装置103、現像剤搬送装置104、現像装置105、転写ローラ106、クリーニング装置114を備える。また、画像形成装置99は、転写ベルト107と、転写ベルト107を懸架する複数のローラ107a、107bを備える。複数のローラ107a、107bの右方には定着装置113が配置される。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an
初めに、一次帯電装置102により感光体ドラム101の表面に電荷を一様に帯電させる。その後に、露光装置103により感光体ドラムに光が照射されて静電像が書き込まれる。続いて、現像装置105によって現像剤のうちのトナーのみを感光体ドラム101の表面に現像する。現像したトナーは記録材Pに転写されて記録材Pは感光体ドラム101から分離される。最後に、定着装置113によって記録材Pの上に熱及び圧力が加えられることで画像が定着され、画像は記録材Pに出力されることとなる。
First, the
なお、『現像剤』としては、一成分組成(トナー粒子のみ)や二成分組成(キャリア粒子及びトナー粒子)があり、何れを用いても良い。ここでは、一成分組成のトナー粒子のみを用いた場合に関して説明していく。 The “developer” includes a one-component composition (only toner particles) and a two-component composition (carrier particles and toner particles), and any of them may be used. Here, a case where only toner particles having a single component composition are used will be described.
図2は、現像剤搬送装置104の構成を示す断面図及び正面図である。図2(a)は、感光体ドラム101、現像装置105及び現像剤搬送装置104を感光体ドラム101の軸と直交する方向で切る断面図である。図2(b)は、現像剤搬送装置104の正面図である。図2に示されるように、現像剤搬送装置104は、画像形成装置本体99Aに対して着脱自在な『第1現像剤貯蔵容器』であるメイントナー容器2、及び、画像形成装置本体に内蔵される『第2現像剤貯蔵容器』であるサブトナー容器1を備える。メイントナー容器2及びサブトナー容器1の何れも、『現像剤』であるトナーを貯蔵可能な容器である点では同じである。ただし、サブトナー容器1の方は、メイントナー容器2のトナー無くなった場合であっても、暫くの間は記録材Pへの画像が形成可能なようにするために、予備的にトナーが貯蔵される。なお、現像剤搬送装置104は、後述するが『現像剤検知装置』として機能する。
FIG. 2 is a cross-sectional view and a front view showing the configuration of the
また、サブトナー容器1の底部は、図2(a)中で水平方向に延びるトナー搬送パイプ3と連続しており、サブトナー容器1及びトナー搬送パイプ3は一体形成される。このトナー搬送パイプ3の左下方には現像装置105が設けられ、現像装置105は現像容器11を有する。メイントナー容器2及びサブトナー容器1の間は、メイントナー容器2に形成されたトナー供給口2aで連結される。また、トナー搬送パイプ3及び現像容器11の間は、現像容器11の上部に形成されるトナー受取孔13で連結される。
Further, the bottom of the
メイントナー容器2の内部には撹拌翼12が回転自在に配置される。サブトナー容器1の内部には、トナー撹拌部材6が回転自在に配置される。トナー搬送パイプ3の内部には、トナー搬送スクリュー4が回転自在に配置される。メイントナー容器2の内部に保存されるトナーは、メイントナー容器2の内部で撹拌翼12の駆動によって搬送されてトナー供給口2aからサブトナー容器1へと補給される。サブトナー容器1の内部に移動したトナーは、サブトナー容器1の内部のトナー撹拌部材6で撹拌された後に、トナー搬送パイプ3の内部のトナー搬送スクリュー4によって搬送されてトナー受取孔13から現像容器11へと補給される。
A stirring
現像装置105では、現像スリーブ11aは、感光体ドラム101に対して近接配置され、感光体ドラム101と逆方向又は同一方向に回転する。現像剤(ドットで図示)は、感光体ドラム101に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。前述したメイントナー容器2、サブトナー容器1、トナー搬送スクリュー4、現像容器11の構成に関して、以下に詳述していく。
In the developing
まず、メイントナー容器2の内部構成に関して詳述する。メイントナー容器2の内部には、所定の中心軸を中心に回転自在に撹拌翼12が配置されており、駆動手段12aの駆動により回転する。図2(b)に示されるように、撹拌翼12は、回転することによってメイントナー容器2の内部でトナーが固まることを防止するために、トナーをほぐす機能を有する。また、撹拌翼12は、メイントナー容器2の内部のトナーをサブトナー容器1へ連通するトナー供給口2aへ向かって長手方向(紙面に平行な方向)へ搬送する機能を有する。また、撹拌翼12は、トナーをそのトナー供給口2aから押し出してサブトナー容器1へ落下させる機能を有する。撹拌翼12としては、例えば、PET等のシート材を用いられる。
First, the internal configuration of the
なお、メイントナー容器2は、画像形成装置本体99Aに着脱可能になっている場合と画像形成装置本体99Aに固定されている場合とがある。着脱可能になっている場合にメイントナー容器2は一般に現像剤カートリッジと呼ばれ、トナーが無くなった場合にはメイントナー容器2ごと交換することによってトナーが充填される。また、画像形成装置本体99Aに固定されている場合は、メイントナー容器2へ別のトナー容器から直接トナーを充填する。
The
次に、サブトナー容器1の内部構成に関して詳述する。サブトナー容器1は、メイントナー容器2に収容されたトナーを現像容器11に補給する中間容器として位置付けられる。サブトナー容器1の上部はメイントナー容器2のトナー供給口2aと連結されている。そのために、サブトナー容器1はメイントナー容器2の内部のトナーの供給を受けることができる。サブトナー容器1の底部は、側面が略水平方向に突出し、円筒状に形成され、トナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプ3と連続している。サブトナー容器1の底部と上部の中央部には、動作自在に設けられたトナー撹拌部材6が設けられており、トナー撹拌部材6が回転又は回動の動作をすることによってトナーをほぐす作用が施されている。サブトナー容器1の底部からトナー搬送パイプ3の内部に渡って、『現像剤搬送手段』であるトナー搬送スクリュー4が回転可能に設けられる。トナー搬送スクリュー4には螺旋面が形成される。トナー搬送スクリュー4の先端には、トナー搬送スクリュー4を回転駆動する『駆動手段』である駆動器5が設けられる。
Next, the internal configuration of the
次に、トナー搬送パイプ3の内部構成に関して詳述する。トナー搬送スクリュー4は駆動器5によって回転される。現像容器11の内部のトナー粒子及び磁性キャリアのT/C比を維持するために、現像容器11の内部のトナー濃度検知結果に応じて、コントローラ202は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーの量に応じてその回転回数又は回転時間を設定する。コントローラ202は図1に記載される。コントローラ202は、設定された回転回数又は回転時間に到達するとトナー搬送スクリュー4の回転を停止する。これによって現像装置105が要求しただけのトナーを搬送し、現像容器11へトナーを補給する。
Next, the internal configuration of the
このとき、トナー搬送スクリュー4は、その大きさに応じて1回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量があらかじめ定数化されており、コントローラ202は、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。ここでトナー搬送スクリュー4によるトナーの搬送量は回転回数に比例するので、回転時間で設定するためには、駆動器5によって、トナー搬送スクリュー4を常に一定の速度で回転するようにさせることが前提となる。また、この回転回数をカウントする手段を設けていれば、トナー搬送スクリュー4の回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。
At this time, the
サブトナー容器1の内部のトナー有無は、常に、サブトナー容器1に設けられたトナーセンサ7によって検知され、トナー有りの状態でメイントナー容器2からサブトナー容器1へとトナー補充される。トナー無しの状態ではユーザにその旨を通知するようになっている。サブトナー容器1の内部には、前述したように、トナー撹拌部材6が回動することにより、トナーは常時ほぐされている。同時に、トナーセンサ7の検知面7aには清掃部材8が設けられて、清掃部材8によって検知面7aの表面は常時清掃されている。この清掃部材8は検知面7a上でワイピングするワイパとして機能する。トナーは、その後にトナー受取孔13から現像容器11へと搬送される。
The presence / absence of toner in the
次に、現像容器11の内部構成に関して詳述する。現像容器11は現像装置105の筐体に相当する。現像容器11における感光体ドラム101との対向部に設けられた開口部には、感光体ドラム101と平行に設けられた円筒状の現像スリーブ11aが備えられ、現像スリーブ11aの中には固定配置されたマグネットローラ11bが内蔵されている。そして、現像装置105は、現像スリーブ11aと平行に仕切られ、現像スリーブ11aに現像剤を供給する現像室11cと、上部にトナー受取孔13が設けられた撹拌室11dに分かれている。現像室11cには現像スクリュー11e、撹拌室11dには撹拌スクリュー11fが備えられ、現像室11cと撹拌室11dは、現像スクリュー11e及び撹拌スクリュー11fの端部で連通し、現像剤は両者の間を循環しながら、混合撹拌されるようになっている。
Next, the internal configuration of the developing container 11 will be described in detail. The developing container 11 corresponds to the housing of the developing
よって、撹拌室11dで、トナー受取孔13より補給されたトナーは、既に現像容器11の内部にあるトナーとキャリアを含む現像剤と混合され、均一にされた状態で、現像室11cに搬送され、現像スリーブ11aに供給される。そして、現像スリーブ11aが設けられた現像容器11の開口部で、現像スリーブ11aの回転方向上流側には、現像剤を現像スリーブ11aの表面に薄層形成するために、それに対向する位置に規制ブレード11gが配置されている。そして、現像スリーブ11aの回転によって、それに担持された現像剤は感光体ドラム101の表面へと搬送され、不図示の電源より現像スリーブ11aに印加される現像バイアスにより、感光体ドラム101の上に形成されている静電潜像が現像される。
Therefore, the toner replenished from the
現像剤搬送装置104により、現像装置105にて現像動作により消費されたトナーに見合った量のトナーが、メイントナー容器2、サブトナー容器1、トナー搬送パイプ3、トナー受取孔13を経て、撹拌スクリュー11fを有する撹拌室11dへ落下補給される。
An amount of toner commensurate with the toner consumed by the developing operation of the developing
現像装置105に用いられる現像剤に関して説明する。現像容器11の中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤が収容されている。トナー粒子と磁性キャリアの混合比(以後、「T/C比」と称す。)は、現像容器11内のトナー濃度検知結果に応じて、上記現像剤搬送装置104によりトナーを補給することによって一定に保たれている。このときの現像容器11の中のトナー粒子と磁性キャリアの混合比の検知すなわちトナー濃度検知及び濃度の維持方法としては従来から様々な方式が実用化されており、既知の方法から選択して行われる。
The developer used in the developing
『現像剤検知装置』である現像剤搬送装置104は、主として、現像剤を搬送するサブトナー容器1、トナーセンサ7、清掃部材8、駆動機構201、コントローラ202を備える。トナーセンサ7は、サブトナー容器1の壁に取付けられ、サブトナー容器1の内部のトナーの有無によって異なる駆動特性を示す。また、トナーセンサ7は、トナーの有無を電気的に検知する。清掃部材8は、トナーセンサ7の検知面7aを移動しつつ清掃する。清掃部材8は、トナー撹拌部材6に連動して動作してトナーセンサ7の検知面7aを清掃する。駆動機構201は清掃部材8を駆動する。コントローラ202は、駆動機構201によってトナーセンサ7の検知面7aに清掃部材8の少なくとも一部を停止させた状態で、トナーセンサ7が示す駆動特性に基づいてサブトナー容器1の内部のトナーの有無を判定する。その他、現像剤搬送装置104は、トナー搬送スクリュー4を駆動する駆動器5と、サブトナー容器1の内部を動作自在に設けられるトナー撹拌部材6を備える。また、現像剤搬送装置104は、清掃部材8の停止位置を検出する位置センサ9と、位置センサ9にて検出される被検出部材であるセンサフラグ10を有する。
The
次に、トナーセンサ7に関して詳述する。『現像剤有無検知手段』であるトナーセンサ7には、『圧電センサ』としてピエゾセンサが用いられる。ピエゾセンサとは、圧電素子を利用したセンサである。検知面7aを一定の周波数で振動させると、トナーセンサ7は、検知面7aが圧力を受けて振動が低減される場合には、検知面7aがトナーに押されていると判定してトナー有りの信号を出す。反対に、トナーセンサ7は、検知面7aが圧力を受けることなく振動が増加する場合には、検知面7aがトナーに押されていないと判定してトナー無しの振動を出す。
Next, the
サブトナー容器1の壁面にトナーセンサ7を配置し、検知面7aを清掃するための清掃部材8が配置され、清掃部材8は、針金等の部材を検知面7aにある一定の圧力にて押し当てている。この清掃部材8の圧力はサブトナー容器1の内部のトナーに悪影響を与えない程度のものに設定する。本実施例では、清掃部材8は、直径0.35mmの鉄にメッキをしたものが用いられる。
A
サブトナー容器1では、メイントナー容器2で既にある程度ほぐされたトナーが供給されてくるため、検知面7aに対するトナーの固着も少なく、清掃部材8の検知面7aに対する押圧を下げることができ、誤検知が生じにくい。また、サブトナー容器1にトナーセンサ7を配置することにより、通常交換使用されるメイントナー容器2からトナーセンサ7を無くすことが可能となり、メイントナー容器2のコストを下げてトナー交換に必要な費用(ランニングコスト)をさげることができる。さらに、本体寿命が長いほどトナー交換回数は増えるため、ランニングコストを下げることはユーザーの負担を軽減することができる。
In the
清掃部材8はトナー撹拌部材6に設置されており、トナー撹拌部材6はサブトナー容器1に軸支されている。トナー撹拌部材6の回動軸6aはサブトナー容器1の外部まで延長されており、その一部にセンサフラグ10が固定されている。センサフラグ10は回動軸6aと一体構成とすることも可能である。センサフラグ10の位置を検出する位置センサ9を配置する。位置センサ9には例えばフォトセンサが用いられる。位置センサ9をセンサフラグ10が切った状態から、所定時間後にて回動軸6aを停止させることにより、回動軸6aを常に同位置にて停止させることが可能となる。
The cleaning
図3は、トナーセンサ7、及び、清掃部材8の駆動機構201の構成を示す斜視図である。図3に示されるように、駆動機構201は、清掃部材8を駆動及び停止させる駆動器5を備える。図3に示されるように、駆動器5の突起はセンサフラグ10の長穴と噛合っており、駆動器5が1回転するとセンサフラグ10が一定角度を一往復回動するように設計されている。このセンサフラグ10の往復運動に従って、清掃部材8も一定角度の往復運動をするようになっている。
FIG. 3 is a perspective view illustrating configurations of the
なお、駆動器5の1回転を検知するのは位置センサ9である。位置センサ9には例えばフォトセンサが用いられれば良く、光軸をセンサフラグ10が遮蔽することにより駆動器5の1回転を検知している。勿論遮蔽していない位置で一回転を検出しても良い。
Note that the
また、センサフラグ10及びフォトセンサの組合せが用いられない構成も可能である。すなわち、少なくとも『駆動手段』である駆動モータを回転精度が良く起動時や停止時の時間的遅れが少ないステッピングモーター等が利用されると、清掃部材8が検知面7aの表面の所定位置に毎回停止させるように操作することができる。
A configuration in which the combination of the
清掃部材8には基端側に折り曲げ部が形成され、この折り曲げ部がトナー撹拌部材6に係合される。そして、センサフラグ10が駆動器5によって駆動されることにより、清掃部材8が検知面7a上で往復動作して、清掃部材8は検知面7aを清掃する。
The cleaning
ここで、図2に戻って参照しつつ、トナーの消費に伴ってサブトナー容器1のトナーが減少した場合に、メイントナー容器2からサブトナー容器1へとトナーを補充する動作について説明する。トナー撹拌部材6は、サブトナー容器1の内部でトナーが固まることを防止するために、回動動作しつつトナーをほぐす機能を持っている。トナー搬送スクリュー4は、サブトナー容器1の内部のトナーを現像容器11と連通するトナー受取孔13へ向かって長手方向(紙面に平行な方向)へ搬送する機能と、トナーをそのトナー受取孔13から押し出して現像容器11へと落下させる機能とを持っている。
Here, referring back to FIG. 2, the operation of replenishing toner from the
トナーセンサ7がトナー無しを検出後、メイントナー容器2の内部の撹拌翼12を動作しても更にトナーの無い状態が続いた場合に、トナーがサブトナー容器1及びメイントナー容器2の内部の一部に固まっているのではなく、真にトナーが無くなったと判断する。なお、トナー有りを検出した後は引き続きサブトナー容器1からトナー搬送スクリュー4を経由してトナー補給が行われる。
After the
メイントナー容器2の撹拌翼12を十分な時間で回転させてもトナーセンサ7がトナー有りを検出しない時は、サブトナー容器1へトナーが補充されない。つまり、メイントナー容器2にもトナーが無くなったと判断することができ、図示されていないオペレーションパネル等の表示手段を通じてトナー無しをユーザへ知らしめる。
If the
また、清掃部材8が検知面7aの表面を移動中はトナーセンサの出力が不安定になるため、検知回路(図示せず)にてトナー有無を検出するタイミングは清掃部材8の停止時のみとする。
Further, since the output of the toner sensor becomes unstable while the cleaning
図4は、現像剤有無検知手段30の構成を示すブロック図である。以下、この図4を参照しつつ、トナーセンサ7として用いられる圧電素子によるトナー有無検知方法に関して説明する。現像剤有無検知手段30は、トナーセンサとなる2個の端子T1及びT2が表面及び裏面に設けられている2端子型圧電素子31を備える。また、現像剤有無検知手段30は、2端子型圧電素子31をインピーダンスが変化するように2端子型圧電素子31の共振周波数を含む周波数範囲で掃引する掃引発振回路32を備える。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the developer presence /
また、現像剤有無検知手段30は、2端子型圧電素子31及び掃引発振回路32とに直列に接続され、掃引発振回路32によって駆動されてインピーダンスに比例した出力電圧を発生させる抵抗Rのような定電流駆動回路33を備える。さらに、現像剤有無検知手段30は、予め基準電圧を設定しこの基準電圧と前記出力電圧とを比較してトナーの有無を判断するコンパレータ回路のような比較手段34、及び、比較手段34の結果を出力するディスプレイ、計器等から構成される出力手段35を備える。
The developer presence /
図5は、圧電素子の周波数特性を示すグラフである。図5(a)は、負荷が無い場合の圧電素子の周波数特性を示すグラフである。図5(b)は、負荷がある場合の圧電素子の周波数特性を示すグラフである。前述の掃引発振回路32によって2端子型圧電素子31がこの共振周波数を含む周波数範囲で掃引発振されると、粉体であるトナーの有無によって2端子型圧電素子31のインピーダンスは変化する。例えばトナーが無くなるかその残量が少なくなると、掃引周波数fに対してそのインピーダンスZは図5(a)に示すような関係で変化する。一方、トナーが十分に有る場合には、掃引周波数fに対してそのインピーダンスZは図5(b)に示すような関係で変化する。ここでは、『駆動特性』であるトナーセンサ7のインピーダンス特性が利用されたが、これに限定されず、『駆動特性』であるトナーセンサ7の位相特性が利用されても良い。
FIG. 5 is a graph showing frequency characteristics of the piezoelectric element. FIG. 5A is a graph showing the frequency characteristics of the piezoelectric element when there is no load. FIG. 5B is a graph showing the frequency characteristics of the piezoelectric element when there is a load. When the two-
図5(c)は、トナーの有無を判定する基準電圧VR、及び、前述の図5(a)及び図5(b)のグラフの関係を示すグラフである。定電流駆動回路33としての抵抗Rによって2端子型圧電素子31を駆動すると、2端子型圧電素子31は、トナーの有無に応じて図5(a)及び図5(b)のインピーダンス特性に対応した図5(c)に示すような関係の出力電圧を発生する。
FIG. 5C is a graph showing the relationship between the reference voltage V R for determining the presence / absence of toner and the graphs of FIGS. 5A and 5B described above. When the two-
図6は、比較手段34としてのコンパレータ回路34Aの回路図である。比較手段34としてのコンパレータ回路34Aは、図6に示すように予め基準電圧VR を有していて2端子型圧電素子31からの出力電圧Vと基準電圧VRとを掃引周波数の範囲内において比較する。そして、コンパレータ回路34Aは、前述の図5(c)のように基準電圧VR より出力電圧Vが大きくなったときには、トナー無しと判断し、基準電圧VRより出力電圧Vが掃引周波数範囲内において常に下回っているときは、トナー有りと判断する。
FIG. 6 is a circuit diagram of a
コンパレータ回路34A(図4参照)による判断の結果は、出力電圧が出力手段35に加えられて、この出力手段35のディスプレイ及び計器等に粉体の有無が表示される。あるいは、他の制御回路に入力信号として送られる。
As a result of the determination by the
図7は、検知面7aの表面に清掃部材8を停止させる停止位置を示す平面図である。図7では、全ての位置について実線で描かれているが、清掃部材は実際には1本である。図7に示されるように、清掃部材(ワイパー)8は線状部材で成形される。ここで、清掃部材8をトナーセンサ(振動板)7の検知面7aの表面で第1停止位置J及び第2停止位置Kにて停止させる場合を想定する。この清掃部材8は、サブトナー容器1の内部にトナーが無い状態であるときに動作される。このように清掃部材8が検知面7aの表面で停止される場合には、検知面7aが示す周波数応答は、トナーのような粉体が徐々に振動板状に堆積していった場合と異なることが実験の結果分かっている。なお、この場合の清掃部材は、検知面7aを跨いだ長さに設定されている。
FIG. 7 is a plan view showing a stop position at which the cleaning
また、コントローラ202は、最大出力電圧計測部202A及び第1停止位置制御部202Bを備える。最大出力電圧計測部202Aは、トナーセンサ7の検知面7aの複数の停止位置で清掃部材8を停止させる毎にトナーセンサ7の出力電圧が最大値となる最大出力電圧を計測する。第1停止位置制御部202Bは、最大出力電圧計測部202Aの計測結果に基づいて、複数の停止位置の中からトナーセンサ7の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択し、最大出力電圧位置に停止するように清掃部材8の駆動を制御する。
The
図8は、サブトナー容器1の内部にトナーが存在しない状態において、清掃部材8が検知面7aの表面の各停止位置で停止する場合の出力電圧及び周波数の関係を示すグラフである。清掃部材8が図7の第1停止位置Jに停止する場合には、図8の8Jの駆動特性を示すグラフが出力される。清掃部材8が図7の第2停止位置Kに停止する場合には、図8の8Kの駆動特性を示すグラフが出力される。すなわち、同じ質量の清掃部材8が負荷となった場合でも、清掃部材8が検知面7aの第1停止位置Jか第2停止位置Kかによって駆動特性8Jか駆動特性8Kといった異なる特性が導出される。ここでいうトナーセンサ7の駆動特性8J及び駆動特性8Kは、トナーセンサ7の出力電圧の特性であると言える。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the output voltage and the frequency when the cleaning
駆動特性8Jの場合には、周波数f1のときに、出力電圧が基準電圧VRより低いが、周波数f2のときに、出力電圧が基準電圧VRよりも高い。このように、出力電圧が基準電圧VRよりも高い場合には、清掃部材8が検知面7aの表面に存在することは、トナーの有無の検知には影響が少ない。駆動特性8Kの場合には、周波数f1のときにも周波数f2のときにも、出力電圧は基準電圧VRよりも低い。このように、出力電圧の2つのピーク値が共に基準電圧VRよりも低い場合には、トナー無しの検知が不可能であることから、清掃部材8が検知面7aの表面に存在することは、トナーの有無の検知には影響が大きい。
In the case of the drive characteristic 8J, the output voltage is lower than the reference voltage VR at the frequency f1, but the output voltage is higher than the reference voltage VR at the frequency f2. Thus, when the output voltage is higher than the reference voltage VR, the presence of the cleaning
このように、清掃部材8の停止位置を検知面7aの表面で変化させながら波形の変化をモニターすると、清掃部材8の影響が小さい第1停止位置(ここでは第1停止位置J)では出力電圧のピーク値が大きくなる。これに対し、清掃部材8の影響が大きい停止位置(ここでは第2停止位置K)では出力電圧のピーク値は低くなる。
Thus, when the change in the waveform is monitored while changing the stop position of the cleaning
図9は、検知面7aの表面に清掃部材8を停止させる停止位置を示す平面図である。図9では、全ての位置について実線で描かれているが、清掃部材8は実際には1本である。図9に示されるように、清掃部材8は、検知面7aの表面上で、1番目に第1停止位置D1(n=1)、2番目に第2停止位置D2(n=2)、3番目に第3停止位置D3(n=3)に順に停止される。その後、清掃部材8は、検知面7aの表面上で、4番目に第4停止位置D4(n=4)、5番目に第5停止位置D5(n=5)に順に停止される。
FIG. 9 is a plan view showing a stop position at which the cleaning
図10は、コントローラ202による清掃部材8の停止位置設定制御工程を示すフローチャートである。現像剤搬送装置104のコントローラ202は、前述の駆動特性を利用して、図9に示されるような清掃部材8の停止位置設定制御をする。以下、この図9及び図10を参照しつつ、コントローラ202の停止位置設定制御に関して説明する。
FIG. 10 is a flowchart showing a stop position setting control process for the cleaning
時系列的に説明する。図10に示されるように、コントローラ202は、まず、停止位置設定制御を開始する(S1)。コントローラ202は、清掃部材8をn番目の第n停止位置に移動するために位置情報n=1を認識する(S2)。コントローラ202は、センサフラグを切ってから所定の時間だけモータを回転させ、清掃部材8を周波数設定用の第1停止位置D1(n=1)に移動する(S3)。
This will be explained in time series. As shown in FIG. 10, the
コントローラ202は、清掃部材8を第1停止位置D1(n=1)に停止させたままで、トナーセンサ7の出力電圧をモニタに表示する(S4)。コントローラ202は、モニタした波形がピーク検知回路を通ることで、出力電圧の第1ピーク値を検出して記憶する(S5)。続いて、コントローラ202は、出力電圧の第2ピーク値を検出する(S6)。コントローラ202は、清掃部材8をn=n+1番目の停止位置に移動するために位置情報n+1を認識する(S7)。コントローラ202は、清掃部材8の位置情報がn≧6であるか否かを判断する(S8)。
The
コントローラ202の判断(S8)の結果、YESの場合には、コントローラ202は、n=1〜5の出力電圧のピーク値を比較する(S9)。コントローラ202は、清掃部材8の停止位置を決定する(S10)。コントローラ202は、清掃部材8を停止位置に移動する(S11)。コントローラ202は、制御を停止する(S12)。
If the result of the determination by the controller 202 (S8) is YES, the
コントローラ202の判断(S8)の結果、NOの場合には、コントローラ202は、清掃部材8を周波数設定用の次の第2停止位置D2(n=2)に移動する(S3)。コントローラ202は、再び、第1ピーク値及び第2ピーク値を検出して、第2停止位置D2(n=2)に関連付けて保存する。
If the result of determination by the controller 202 (S8) is NO, the
コントローラ202は、ピーク値の検出の度に、設定された確認位置に到達したか否かを判断後に、第3停止位置D3(n=3)、第4停止位置D4(n=4)、第5停止位置D5(n=5)に関して清掃部材8の移動及びピーク値の検出といった制御を繰り返す。コントローラ202は、繰り返し回数が設定された停止位置の数だけ、すなわち、第5停止位置D5(n=5)までの清掃部材8の移動及びピーク値の検出を繰り返すと、清掃部材8の移動及びピーク値の検出を停止する。そして、コントローラ202は、第1停止位置D1(n=1)から第5停止位置D5(n=5)までの出力電圧のピーク値を比較する(S9)。コントローラ202は、保存された出力電圧のピーク値の全ての中から最大のピーク値を選択して、これと同時に、清掃部材8の最適な停止位置を選択する(S10)。
Each time the peak value is detected, the
図11は、停止位置及び出力電圧のピーク値の関係を示すグラフである。図11のピーク出力は、清掃部材8が検知面7aの表面に配置されないときの出力電圧の最大のピーク値を100%とした場合に、この出力値に対する百分率(%)で表現される。図11に示されるように、第1停止位置D1(n=1)では、ピーク出力値は40%を示す。第2停止位置D2(n=2)では、ピーク出力値は50%を示す。第3停止位置D1(n=3)では、ピーク出力値は30%を示す。第4停止位置D1(n=4)では、ピーク出力値は80%を示す。第5停止位置D1(n=5)では、ピーク出力値は45%を示す。この中で、清掃部材8の停止位置として最適なのは、ピーク出力値が最大となる第4停止位置D4(n=4)である。そのため、コントローラ202は、清掃部材8の停止位置を第4停止位置D4(n=4)に決定し、第4停止位置D4(n=4)に清掃部材8を停止させると、制御を終了する(S12)。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the stop position and the peak value of the output voltage. The peak output in FIG. 11 is expressed as a percentage (%) of the output value when the maximum peak value of the output voltage when the cleaning
こうしたコントローラ202の制御の結果、清掃部材8が検知面7aの表面に停止する場合であっても、トナーセンサ7の出力に対して清掃部材8の影響が最小限に抑えられる停止位置を選択することができる。その結果、サブトナー容器1の小型化が実現され、画像形成装置99の小型化が実現される。
As a result of the control of the
図12は、実施例2に係る現像剤搬送装置が有する清掃部材18及びトナーセンサ7の配置関係を示す平面図及び側面図である。図12(a)は、清掃部材18及びトナーセンサ7の平面図であり、図12(b)は、清掃部材18及びトナーセンサ7の側面図である。実施例2の現像剤搬送装置の構成のうち実施例1の現像剤搬送装置104と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例2の清掃部材18及びトナーセンサ7は、実施例1と同様の現像剤搬送装置又は画像形成装置に適用することができるため、現像剤搬送装置及び画像形成装置の説明は省略する。実施例2の現像剤搬送装置が実施例1の現像剤搬送装置104と異なる点は、以下の点である。すなわち、実施例2の現像剤搬送装置の方では、清掃部材18の長さの寸法が短い点、清掃部材18の先端部が検知面7aの表面に配置される点、清掃部材18の先端部が屈曲されている点等である。
12A and 12B are a plan view and a side view illustrating the positional relationship between the cleaning
図12(a)に示されるように、清掃部材18の寸法は前述の清掃部材8の寸法よりも短く設定される。また、図12(b)に示されるように、清掃部材18は、清掃部材本体部18aと、清掃部材本体部18aの先端部が屈曲される屈曲先端部18bと、を有する。清掃部材本体部18a及び屈曲先端部18bは連続して形成される。清掃部材8の『先端』である屈曲先端部18bは、トナーセンサ7の検知面7aの領域内に接触可能に配置される。こうした構成を採用する目的としては以下のことが考えられる。
As shown in FIG. 12A, the dimension of the cleaning
清掃部材18が線状部材で成形される場合には、清掃部材18における検知面7aに当接する部分は、検知面7aに平行に配置され、検知面7aから均一な線圧を受けることが望ましい。ところが、清掃部材18及びトナーセンサ7の組み付け精度や真直度等によって、清掃部材8の一部が検知面7aに強く当接する所謂点圧がかかる場合がある。
When the cleaning
または、現像剤搬送装置又は画像形成装置の小型化によって、図12に示されるように、清掃部材18の先端が検知面7aの内側に配置した方が良い場合も考えられる。ところが、清掃部材18のような線状部材の先端の強度を増強するためには先端を曲げる必要があり、曲げ形状によっては屈曲先端部18bにて高い圧力がかかる場合がある。こうした場合には、現像剤搬送装置又は画像形成装置の振動により、清掃部材18が振動し、点圧が変化し易く、安定したトナー量の検知は困難である。
Alternatively, there may be a case where it is better to arrange the tip of the cleaning
コントローラ202は、周波数計測部202C及び第2停止位置制御部202Dを備える。周波数計測部202Cは、トナーセンサ7の検知面7aの複数の停止位置で清掃部材18を停止させる毎に、トナーセンサ7の出力電圧の2つの極大値のうち一の極大値に対応する第1周波数、及び、他の極大値に対応する第2周波数を計測する。なお、ここでは、第1周波数は第2周波数よりも大きい値の方を言う。第2停止位置制御部202Dは、周波数計測部202Cの計測結果に基づいて、第1周波数及び第2周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置を複数の停止位置の中から選択し、最小絶対値位置に停止するように清掃部材8の駆動を制御する。
The
図13は、サブトナー容器1の内部にトナーが存在しない状態において、清掃部材18が検知面7aの表面の各停止位置で停止する場合の出力電圧及び周波数の関係を示すグラフである。図13のグラフ18jは、図12中の検知面7aに対する清掃部材18の第1停止位置jにおけるグラフである。図13のグラフ18kは、図12中の検知面7aに対する清掃部材18の第2停止位置kにおけるグラフである。図13中で、第1停止位置j(n=1)のグラフ18jでは、第1ピーク値18j1及び第2ピーク値18j2が計測される。第2停止位置k(n=2)のグラフ18kでは、第1ピーク値18k1及び第2ピーク値18k2が計測される。清掃部材18に屈曲先端部18bのような剛性の強い部位があると、清掃部材18が検知面7aに点圧がかかる場合がある。そして、図13に示されるように、清掃部材18が検知面7aにかける点圧の位置によって、ピーク値の位置がズレる現象が確認される。この場合のトナーセンサ7の駆動特性は、トナーセンサ7の周波数の特性であると言える。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the output voltage and the frequency when the cleaning
このピーク位置のズレは、第1ピーク値18j1及び第1ピーク値18k1の場合には大きなズレはないが、第2ピーク値18j2及び第2ピーク値18k2の場合には顕著にズレる。 The shift of the peak position is not large in the case of the first peak value 18j1 and the first peak value 18k1, but is significantly shifted in the case of the second peak value 18j2 and the second peak value 18k2.
また、見方を変えると、第1停止位置j(n=1)のグラフ18jでは、周波数軸の方向で、第1ピーク値18j1及び第2ピーク値18j2の間の距離は小さい。この一方で、第2停止位置k(n=2)のグラフ18kでは、周波数軸の方向で、第1ピーク値18k1及び第2ピーク値18k2の間の距離は大きい。この関係とコントローラ202のトナーの有無の判定との関係は、実験の結果、次のことが分かっている。すなわち、周波数軸の方向で、第1ピーク値及び第2ピーク値の間の距離が狭い場合には、トナーセンサ7がトナーの有無を検知するために、清掃部材18が大きな影響を与えることはない。この反対に、周波数軸の方向で、第1ピーク値及び第2ピーク値の間の距離が広い場合には、トナーセンサ7がトナーの有無を検知するために、清掃部材18が大きな影響を与える。
In other words, in the
つまり、周波数軸の方向で、第1ピーク値及び第2ピーク値の間の距離が広い場合には、第1ピーク値18k1が基準電圧VRよりも小さい値しか取らない。この場合には、トナーセンサ7はサブトナー容器1の内部のトナーの無しを判定することができない。これに対して、周波数軸の方向で、第1ピーク値及び第2ピーク値の間の距離が狭い場合には、第1ピーク値18j1が基準電圧VRよりも大きい値を取るのである。この場合には、トナーセンサ7はサブトナー容器1の内部のトナーの無しを判定することができる。
That is, when the distance between the first peak value and the second peak value is wide in the direction of the frequency axis, the first peak value 18k1 takes only a value smaller than the reference voltage VR. In this case, the
この特性を利用して、検知面7aに対して清掃部材8による点圧を与える位置を変えることで、基準電圧VRを超えるピーク値が導出できる周波数帯を用いて、トナーの有無を判定するために、周波数決定制御を設ける。周波数決定制御は、検知面7aの複数の位置に清掃部材8が停止され、各停止位置において、トナーセンサ7の周波数特性がモニタ上に波形として導出される。そして、第1ピーク値が出力される周波数、及び、第2ピーク値が出力される周波数が保存される。
Using this characteristic, the presence or absence of toner is determined using a frequency band in which a peak value exceeding the reference voltage VR can be derived by changing the position where the cleaning
全ての停止位置について、第1ピーク値に対応する第1周波数、及び、第2ピーク値に対応する第2周波数が保存される。そして、第1ピーク値及び第2ピーク値の間の周波数の差分が取られ、その差分が最小限になるような停止位置における第1ピーク値の第1周波数が、トナーセンサ7の検知周波数に設定される。
For all stop positions, the first frequency corresponding to the first peak value and the second frequency corresponding to the second peak value are stored. Then, a frequency difference between the first peak value and the second peak value is taken, and the first frequency of the first peak value at the stop position where the difference is minimized becomes the detection frequency of the
図14は、検知面7aの表面に清掃部材18を停止させる停止位置を示す平面図である。図14に示されるように、検知面7aの表面の複数の位置で清掃部材8が停止される。清掃部材18の屈曲先端部18bは、第1停止位置d1(n=1)、第2停止位置d2(n=2)、第3停止位置d3(n=3)、第4停止位置d4(n=4)、第5停止位置d5(n=5)に順に停止される。
FIG. 14 is a plan view showing a stop position at which the cleaning
図15は、停止位置、第1ピーク値に対応する第1周波数、第2ピーク値に対応する第2周波数、第1周波数及び第2周波数の周波数差分値の関係を示すグラフである。図15に示されるように、第1停止位置d1(n=1)では、第1ピーク値に対応する第1周波数は6800Hz、第2ピーク値に対応する第2周波数は6000Hzであり、周波数差分値は800Hzである。この周波数差分値が第1停止位置d1から第5停止位置d5までの中で最も低いことから、第1停止位置d1が清掃部材8の停止位置として最適であると共に、この第1停止位置d1では6800Hz〜6000Hzの周波数帯が適当であると言える。第2停止位置d2(n=2)では、第1ピーク値に対応する第1周波数は6800Hz、第2ピーク値に対応する第2周波数は5500Hzであり、周波数差分値は1300Hzである。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the stop position, the first frequency corresponding to the first peak value, the second frequency corresponding to the second peak value, and the frequency difference values of the first frequency and the second frequency. As shown in FIG. 15, at the first stop position d1 (n = 1), the first frequency corresponding to the first peak value is 6800 Hz, the second frequency corresponding to the second peak value is 6000 Hz, and the frequency difference The value is 800 Hz. Since this frequency difference value is the lowest among the first stop position d1 to the fifth stop position d5, the first stop position d1 is the optimum stop position for the cleaning
第3停止位置d3(n=3)では、第1ピーク値に対応する第1周波数は6900Hz、第2ピーク値に対応する第2周波数は5400Hzであり、周波数差分値は1500Hzである。第4停止位置d4(n=4)では、第1ピーク値に対応する第1周波数は6500Hz、第2ピーク値に対応する第2周波数は5500Hzであり、周波数差分値は1000Hzである。第5停止位置d5(n=5)では、第1ピーク値に対応する第1周波数は6600Hz、第2ピーク値に対応する第2周波数は5800Hzであり、周波数差分値は800Hzである。この周波数差分値が第1停止位置d1から第5停止位置d5までの中で最も低いことから、第5停止位置d5が清掃部材8の停止位置として最適であると共に、この第5停止位置d5では6600Hz〜5800Hzの周波数帯が適当であると言える。
At the third stop position d3 (n = 3), the first frequency corresponding to the first peak value is 6900 Hz, the second frequency corresponding to the second peak value is 5400 Hz, and the frequency difference value is 1500 Hz. At the fourth stop position d4 (n = 4), the first frequency corresponding to the first peak value is 6500 Hz, the second frequency corresponding to the second peak value is 5500 Hz, and the frequency difference value is 1000 Hz. At the fifth stop position d5 (n = 5), the first frequency corresponding to the first peak value is 6600 Hz, the second frequency corresponding to the second peak value is 5800 Hz, and the frequency difference value is 800 Hz. Since this frequency difference value is the lowest among the first stop position d1 to the fifth stop position d5, the fifth stop position d5 is the optimum stop position for the cleaning
このような第5停止位置d5における5800Hzから6600Hzまでの掃引を行った場合では、10Hzごとのサンプリングに必要な掃引時間は約9msであった。これに対して、周波数決定制御を行わない4000Hzから9000Hzまでの掃引を行った場合の掃引時間は81msであった。したがって、5800Hzから6600Hzまでの掃引を行った場合は、周波数決定制御を行わない場合に比べ、約1/9の掃引時間に短縮できた。 When such a sweep from 5800 Hz to 6600 Hz at the fifth stop position d5 was performed, the sweep time required for sampling every 10 Hz was about 9 ms. On the other hand, the sweep time when sweeping from 4000 Hz to 9000 Hz without frequency determination control was 81 ms. Therefore, when the sweep from 5800 Hz to 6600 Hz is performed, the sweep time can be shortened to about 1/9 compared with the case where the frequency determination control is not performed.
これにより、トナーセンサ7と清掃部材8の単体ばらつきや、組み付けバラツキなどを考慮し、最適な清掃部材8の停止位置が設定できると共に、検知周波数を絞り込むことでセンシングに必要な検知時間を短縮することができる。
Accordingly, the optimum stop position of the cleaning
以上のように、実施例1又は2の発明によれば、清掃部材8がトナーセンサ7の検知面7aに停止しても、トナーセンサ7の駆動特性に基づいてサブトナー容器1の内部にあるトナーの有無は判断される。したがって、清掃部材8をトナーセンサ7の検知面7aの外側に停止する必要性は無くなり、清掃部材8を移動させる面積が低減される。その結果、清掃部材8を待機スペースの狭小化が実現され、サブトナー容器1の小型化が実現される。
As described above, according to the invention of Example 1 or 2, even if the cleaning
実施例1の発明によれば、最大出力電圧計測部202Aの計測結果に基づいて、第1停止位置制御部202Bは、複数の停止位置の中からトナーセンサ7の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択する。そして、第1停止位置制御部202Bは、最大出力電圧位置に停止するように清掃部材8の駆動を制御する。したがって、トナーセンサ7の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置では、トナーセンサ7の検知面7aに清掃部材8が存在していた場合であっても、トナーセンサ7の機能は十分に発揮される。清掃部材8がトナーセンサ7に与えてしまう影響は問題にならない。その結果、トナーセンサ7の検知面7aに清掃部材8が配置されることによるトナーの有無の誤検知は抑制される。
According to the first embodiment, based on the measurement result of the maximum output
実施例2の発明によれば、周波数計測部202Cが計測する第1周波数及び第2周波数の差分の絶対値に基づいて、第2停止位置制御部202Dは、複数の停止位置の中から絶対値が最小となる最小絶対値位置を選択する。そして、第2停止位置制御部202Dは、最小絶対値位置に停止するように清掃部材8の駆動を制御する。したがって、トナーセンサ7の周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置では、トナーセンサ7の検知面7aに清掃部材8が存在していた場合であっても、トナーセンサ7の機能は十分に発揮される。清掃部材8がトナーセンサ7に与えてしまう影響は問題にならない。その結果、トナーセンサ7の検知面7aに清掃部材8が配置されることによる現像剤の有無の誤検知は抑制される。
According to the second embodiment, based on the absolute value of the difference between the first frequency and the second frequency measured by the
[その他の実施例] [Other Examples]
清掃部材8が移動可能な検知面7aの全面を清掃部材8の停止位置の対象として、清掃部材8を第1停止位置で制御し、そこで決定した第1停止位置の近傍を対象とした第2停止位置で制御することもできる。こうして、清掃部材8の停止位置を細かく取れば取る程に、より最適な停止位置を決定することができる。
The
また、清掃部材8の停止位置の決定制御は、トナーセンサ7及び清掃部材8、18を組み合わせてから行う必要があるが、現像剤搬送装置として最初に使用される所謂装置の設置時に行うことが望ましい。
Further, the determination control of the stop position of the cleaning
さらに、長期の使用にわたり清掃部材8、18のへたりや検知面7aの磨耗が進んだ場合にも駆動特性の変化が起こり得る。そのために、ユーザーによる指示により制御を起動しても良いし、現像剤搬送装置の長期使用後に例えば作像枚数や清掃部材8、18が検知面7aを掃引する掃引回数などに基づき自動的に制御を起動してもよい。
Further, the drive characteristics may change even when the
検出の基準値は上述した停止位置や周波数帯を決定した際のピーク値を基に、切り替えても良い。トナーセンサ7の出力はセンサの個体ばらつきにより異なり、清掃部材8、18による負荷ばらつきも大きい。そのため、画像形成装置の設置時でトナー容器の内部にトナーが無い状態において、出力電圧のピーク値を確認し、そのピーク値に対し例えば60%の値となった場合にトナーが無しから有りの状態に変化したと判断するようにすれば良い。そうすれば、清掃部材8、18による負荷により少なすぎるトナー量でトナー無しを検知することを防止できる。
The reference value for detection may be switched based on the peak value when the stop position or frequency band described above is determined. The output of the
つまり、実施例1の構成を前提として、コントローラ202は、トナーセンサ7が検知する最大の出力電圧よりも小さい第1閾値を設定しても良い。そして、コントローラ202は、最大出力電圧計測部202Aが計測したトナーセンサ7の出力電圧が第1閾値よりも大きい場合には、サブトナー容器1の内部には現像剤が無いと判断する第1閾値設定制御部を備えても良い。例えば、この場合の第1閾値には、前述のピーク値の60%の出力電圧の値が該当する。
That is, on the premise of the configuration of the first embodiment, the
この構成によれば、第1閾値設定制御部がトナーセンサ7の第1閾値に基づいてサブトナー容器1の内部にある現像剤の有無を判断する。このことから、サブトナー容器1の内部に現像剤が無い状態になる前に、サブトナー容器1の内部に現像剤が無い状態が近づいたことをユーザは予め知ることができる。
According to this configuration, the first threshold value setting control unit determines the presence or absence of the developer in the
または、実施例2の構成を前提として、コントローラ202は、トナーセンサ7が検知する第1周波数及び第2周波数の最小の差分の絶対値よりも大きい第2閾値を設定する。そして、コントローラ202は、周波数計測部202Cが計測したトナーセンサ7の第1周波数及び第2周波数の絶対値が第2閾値よりも小さい場合には、サブトナー容器1の内部には現像剤が無いと判断する第2閾値設定制御部を備えても良い。
Alternatively, assuming the configuration of the second embodiment, the
この構成によれば、第2閾値設定制御部がトナーセンサ7の第2閾値に基づいてサブトナー容器1の内部にある現像剤の有無を判断する。このことから、サブトナー容器1の内部に現像剤が無い状態になる前に、サブトナー容器1の内部に現像剤が無い状態が近づいたことをユーザは予め知ることができる。
According to this configuration, the second threshold value setting control unit determines the presence or absence of the developer in the
また、実施例1及び実施例2ではトナーセンサ7からの出力値としてインピーダンスの例を上げたが、位相差を用いても同様の現象が観察されるため、位相差を用いた制御を行っても良い。
Further, in the first and second embodiments, an example of impedance is given as an output value from the
実施例2では清掃部材8による点圧に着目したが、点圧がかかる場合も、実施例1で述べたように出力電圧のピーク値の変化も認められる。また、線圧がかかる場合でもピーク位置のシフトが無いわけではない。そのため、実施例1で述べた停止位置決定制御や実施例2で述べた周波数決定制御は組み合わせて実施するとより最適な残量検知が可能となる。
In the second embodiment, attention is paid to the point pressure generated by the cleaning
なお、本実施例では、トナーセンサ7がサブトナー容器1に設けられるが、これに限定されない。すなわち、トナーセンサ7がメイントナー容器2その他のプロセスカートリッジやトナーカートリッジの様な消耗品に設けられても良い。また、この場合に、清掃部材8の位置検知をする位置センサ9のみが画像形成装置本体99Aに設けられても良い。
In the present embodiment, the
1 サブトナー容器(現像剤貯蔵容器)
2 メイントナー容器(現像剤貯蔵容器)
7 トナーセンサ
7a 検知面
8、18 清掃部材
18b 屈曲先端部(先端)
104 現像剤搬送装置(現像剤検知装置)
201 駆動機構
202 コントローラ
202A 出力電圧計測部
202B 第1停止位置制御部
202C 周波数計測部
202D 第2停止位置制御部
1 Sub-toner container (developer storage container)
2 Main toner container (developer storage container)
7
104 Developer transport device (Developer detection device)
201
Claims (7)
前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、
前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、
前記清掃部材を駆動する駆動機構と、
前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、
を有し、
前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の出力電圧の特性であり、
前記コントローラは、
前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大値となる最大出力電圧を計測する最大出力電圧計測部と、
前記最大出力電圧計測部の計測結果に基づいて、前記複数の停止位置の中から前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択し、前記最大出力電圧位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第1停止位置制御部と、
を備えることを特徴とする現像剤検知装置。 A developer storage container capable of storing the developer;
A developer presence / absence detecting means attached to a wall of the developer storage container and having different driving characteristics depending on the presence or absence of the developer inside the developer storage container;
A cleaning member for cleaning while moving the surface of the developer presence / absence detecting means;
A drive mechanism for driving the cleaning member;
The developer inside the developer storage container based on the drive characteristics indicated by the developer presence / absence detection means in a state where at least a part of the cleaning member is stopped on the surface of the developer presence / absence detection means by the drive mechanism A controller for determining the presence or absence of
Have
The driving characteristic of the developer presence / absence detecting means is a characteristic of the output voltage of the developer presence / absence detecting means,
The controller is
A maximum output voltage measuring unit for measuring a maximum output voltage at which the output voltage of the developer presence / absence detection means becomes a maximum value every time the cleaning member is stopped at a plurality of stop positions on the surface of the developer presence / absence detection means;
Based on the measurement result of the maximum output voltage measuring unit, the maximum output voltage position at which the output voltage of the developer presence / absence detecting means is maximized is selected from the plurality of stop positions, and stopped at the maximum output voltage position. A first stop position controller for controlling the drive of the cleaning member,
A developer detection device comprising:
前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、
前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、
前記清掃部材を駆動する駆動機構と、
前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、
を有し、
前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の周波数の特性であり、
前記清掃部材の先端は、前記現像剤有無検知手段の表面の領域内に接触可能に配置され、
前記コントローラは、
前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧の一の極大値に対応する第1周波数、及び、他の極大値に対応する第2周波数を計測する周波数計測部と、
前記周波数計測部の計測結果に基づいて、前記第1周波数及び前記第2周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置を前記複数の停止位置の中から選択し、前記最小絶対値位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第2停止位置制御部と、
を備えることを特徴とする現像剤検知装置。 A developer storage container capable of storing the developer;
A developer presence / absence detecting means attached to a wall of the developer storage container and having different driving characteristics depending on the presence or absence of the developer inside the developer storage container;
A cleaning member for cleaning while moving the surface of the developer presence / absence detecting means;
A drive mechanism for driving the cleaning member;
The developer inside the developer storage container based on the drive characteristics indicated by the developer presence / absence detection means in a state where at least a part of the cleaning member is stopped on the surface of the developer presence / absence detection means by the drive mechanism A controller for determining the presence or absence of
Have
The driving characteristic of the developer presence / absence detecting means is a frequency characteristic of the developer presence / absence detecting means,
The tip of the cleaning member is disposed so as to be able to come into contact with the surface area of the developer presence / absence detecting means,
The controller is
Each time the cleaning member is stopped at a plurality of stop positions on the surface of the developer presence / absence detection means, the first frequency corresponding to one maximum value of the output voltage of the developer presence / absence detection means and the other maximum value A frequency measurement unit for measuring the corresponding second frequency;
Based on the measurement result of the frequency measurement unit, the minimum absolute value position where the absolute value of the difference between the first frequency and the second frequency is minimized is selected from the plurality of stop positions, and the minimum absolute value position A second stop position control unit that controls the driving of the cleaning member to stop at once,
A developer detection device comprising:
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の現像剤検知装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming an image;
The developer detection device according to any one of claims 1 to 6 ,
An image forming apparatus comprising:
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