JP6020868B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、画像形成装置に関し、特に、現像剤の劣化状況の判断に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to determination of a deterioration state of a developer.
従来、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤において、この現像剤のトナーの濃度を、現像剤の透磁率により検知するトナー濃度センサーが、知られている。また、このトナー濃度センサーから出力される電圧波形の傾きに基づいて、現像剤の劣化を検知する技術も、従来知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, in a developer containing toner and a magnetic carrier, a toner concentration sensor that detects the toner concentration of the developer based on the magnetic permeability of the developer is known. A technique for detecting the deterioration of the developer based on the slope of the voltage waveform output from the toner density sensor is also known (for example, Patent Document 1).
また、予め取得された、トナー濃度センサーの出力値と、現像剤の劣化状況と、の関係を用いることによって、画像形成プロセス中における現像剤の劣化状況を検出する技術も、従来知られている(例えば、特許文献2)。 In addition, a technique for detecting the deterioration state of the developer during the image forming process by using the relationship between the output value of the toner density sensor and the deterioration state of the developer acquired in advance is also known. (For example, patent document 2).
このように、特許文献1の技術において、現像剤の劣化状況を検出するためには、トナー濃度センサーから出力される電圧波形の傾きを算出しなければならない。その結果、特許文献1の技術では、現像剤の劣化状況を正確に把握できないという問題が生ずる。 As described above, in the technique of Patent Document 1, in order to detect the deterioration state of the developer, it is necessary to calculate the slope of the voltage waveform output from the toner density sensor. As a result, the technique of Patent Document 1 has a problem that the deterioration state of the developer cannot be accurately grasped.
また、特許文献2の技術では、記録材にトナー像を記録するときの現像条件が、予め現像剤の劣化状況を取得したときの現像条件と異なる場合、現像剤の劣化状況を正しく検出できないという問題が生ずる。 Further, in the technique of Patent Document 2, when the developing condition when recording a toner image on a recording material is different from the developing condition when the developer deterioration state is acquired in advance, the developer deterioration state cannot be detected correctly. Problems arise.
そこで、本発明では、現像剤の劣化状況を簡便な手法により判断できる画像形成装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can determine a deterioration state of a developer by a simple technique.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、ハウジング内にトナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留するとともに、前記トナーを像担持体に供給する現像部と、前記ハウジングに対向して設けられており、対向位置における前記トナーの濃度関連値を検出する検出部と、前記検出部により検出される前記濃度関連値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断する判断部とを備え、前記現像部は、前記ハウジング内に貯留される前記現像剤を撹拌する撹拌部を含み、前記検出部は、前記現像剤の発振周波数に応じて順次検出されるパルス信号を、前記対向位置における前記濃度関連値として検出し、前記判断部は、前記撹拌部の撹拌動作に応じて変化する前記パルス信号を基準時間毎に計数することにより、複数の計数値を取得するとともに、前記複数の計数値のそれぞれを比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断し、前記現像剤が劣化したと判断された場合、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか否かの判断と、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であるとの判断に基づいて、前記現像部に新しいトナーを補給させるか、前記現像部から前記トナーを排出させるかを判断するというものである。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is provided to store a developer containing toner and a carrier in a housing, and to provide a developing unit that supplies the toner to an image carrier and to face the housing. A detection unit that detects a density-related value of the toner at the facing position; and a determination unit that determines a deterioration state of the developer based on the density-related value detected by the detection unit; The developing unit includes an agitation unit that agitates the developer stored in the housing, and the detection unit detects a pulse signal sequentially detected according to an oscillation frequency of the developer at the opposed position. Detecting as a concentration-related value, the determination unit obtains a plurality of count values by counting the pulse signal that changes according to the stirring operation of the stirring unit for each reference time. In addition, the deterioration state of the developer is determined by comparing each of the plurality of count values. If it is determined that the developer has deteriorated, the toner is not supplied even if new toner is supplied to the housing. Based on the determination whether the density falls within the allowable range and the determination that the toner can be replenished because the density of the toner falls within the allowable range due to a decrease in the toner due to future printing, It is determined whether new toner is supplied to the developing unit or whether the toner is discharged from the developing unit.
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記撹拌部は、回転軸と、前記回転軸の延伸方向に沿って螺旋状に延びる撹拌羽根とを含み、前記判断部は、前記撹拌羽根が前記検出部に近接する近接位置の付近まで回転させられた状態で計数される近接計数値を、前記複数の計数値から選択するとともに、選択された各近接計数値を比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断するというものである。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the stirring unit includes a rotation shaft and a stirring blade extending spirally along the extending direction of the rotation shaft, and the determination is made. The unit selects a proximity count value to be counted from the plurality of count values in a state where the stirring blade is rotated to the vicinity of a proximity position close to the detection unit, and selects each proximity count value selected. By comparing, the deterioration state of the developer is judged.
また、請求項3の発明は、請求項2に記載の画像形成装置において、前記対向位置における前記ハウジングの内壁は傾斜しているというものである。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the inner wall of the housing is inclined at the facing position.
また、請求項4の発明は、請求項1〜3のうちいずれかに記載の画像形成装置において、前記判断部は、一周期分の前記複数の計数値のうち最大となる計数値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断するというものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the determination unit is based on a maximum count value among the plurality of count values for one cycle. The deterioration status of the developer is determined.
また、請求項5の発明は、請求項1〜4のうちいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像部にトナーを補給する補給部をさらに備え、前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか、もしくは、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であると判断した場合、前記補給部に前記トナーを補給させるというものである。 The invention according to claim 5 is the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a replenishing unit that replenishes toner to the developing unit, wherein the determination unit includes a new toner in the housing. Even if the toner is replenished, it is determined that the toner concentration is within the allowable range, or that the toner concentration is within the allowable range due to the decrease in the toner due to future printing, so that the toner can be replenished. In this case, the toner is supplied to the supply unit.
また、請求項6の発明は、請求項1〜5のうちいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像部にトナーを補給する補給部をさらに備え、前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲外になり、かつ、今後の印刷による前記トナーの減少があったとしても前記トナーの前記濃度が許容範囲外になるため前記トナーの補給が可能ではないと判断した場合、前記現像部から前記トナーを排出させるとともに、前記現像部に前記トナーを補給させるというものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the image forming apparatus further includes a replenishing unit that replenishes the developing unit with toner, and the determination unit includes a new toner in the housing. Even if the toner is replenished, the toner concentration is out of the permissible range, and even if there is a decrease in the toner due to future printing, the toner concentration is out of the permissible range. If it is determined that there is no toner, the toner is discharged from the developing unit and the toner is supplied to the developing unit.
請求項1〜6に記載の発明において、現像剤の劣化状況は、検出部の検出結果に基づいて求められる計数値を比較することにより、判断される。これにより、現像剤の劣化状況が誤認識されることを抑制でき、適切なタイミングでトナーを補給することができる。そのため、現像剤(特に、トナー)の劣化に起因して、現像剤の流動性が低下することを防止でき、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生することを未然に防止できる。 In the first to sixth aspects of the invention, the deterioration state of the developer is determined by comparing the count values obtained based on the detection result of the detection unit. Thereby, it is possible to suppress erroneous recognition of the deterioration state of the developer, and it is possible to replenish the toner at an appropriate timing. For this reason, it is possible to prevent the fluidity of the developer from being lowered due to the deterioration of the developer (particularly the toner) and to prevent the formation of a toner image recorded on the recording material.
特に、請求項2に記載の発明では、近接位置付近まで回転させられた状態で検出される各近接計数値を比較することにより、現像剤の劣化状況を判断することができる。そのため、さらに簡便に現像剤の劣化状況を判断することができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, it is possible to determine the deterioration state of the developer by comparing the proximity count values detected in the state of being rotated to the vicinity of the proximity position. Therefore, it is possible to more easily determine the deterioration state of the developer.
特に、請求項3の発明によれば、対向位置におけるハウジングの内壁は傾斜している。これにより、対向位置に現像剤が溜まることを防止できる。そのため、現像剤の劣化状況をさらに良好に判断することができる。 In particular, according to the invention of claim 3, the inner wall of the housing at the opposed position is inclined. Thereby, it is possible to prevent the developer from accumulating at the facing position. Therefore, it is possible to better judge the deterioration state of the developer.
特に、請求項5の発明によれば、現像剤の劣化状況およびハウジング内のトナー濃度に基づいて、補給部にトナーを補給させることができる。例えば、現像剤が劣化していると判断され、かつ、トナーの補給が実行されてもトナー濃度が許容範囲内になると判断される場合、判断部は、現像部からトナーを排出させることなく、現像部にトナーを補給させることができる。 In particular, according to the fifth aspect of the present invention, the toner can be replenished to the replenishing portion based on the deterioration state of the developer and the toner density in the housing. For example, when it is determined that the developer has deteriorated and the toner density is determined to be within the allowable range even when toner replenishment is performed, the determination unit does not discharge the toner from the development unit, Toner can be replenished to the developing unit.
これにより、ハウジング内において、古いトナーの割合を減少させることができる。そのため、現像剤の劣化に起因して、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生するこ
とを未然に防止できる。
Thereby, the ratio of the old toner in the housing can be reduced. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of defective formation of a toner image recorded on the recording material due to the deterioration of the developer.
特に、請求項6の発明によれば、現像剤の劣化状況およびハウジング内のトナー濃度に基づいて、現像部からトナーを排出させるとともに、現像部にトナーを補給できる。例えば、現像剤が劣化していると判断され、かつ、ハウジング内のトナー濃度に基づいてトナーの補給が実行できないと判断される場合、判断部は、現像部からトナーを排出させた上で、現像部にトナーを補給させることができる。 In particular, according to the sixth aspect of the present invention, the toner can be discharged from the developing portion and the toner can be replenished to the developing portion based on the deterioration state of the developer and the toner concentration in the housing. For example, when it is determined that the developer is deteriorated and it is determined that the toner cannot be replenished based on the toner concentration in the housing, the determination unit discharges the toner from the development unit, Toner can be replenished to the developing unit.
これにより、ハウジング内のトナー濃度が許容範囲内とされる、または、許容範囲内に近付けられつつ、古いトナーの割合が減少させられる。そのため、現像剤の劣化に起因して、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生することを未然に防止できる。 As a result, the ratio of the old toner is reduced while the toner density in the housing is within the allowable range or is approaching the allowable range. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of defective formation of a toner image recorded on the recording material due to the deterioration of the developer.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.画像形成装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態における画像形成装置1の全体構成の一例を示す正面図である。ここで、画像形成装置1は、例えば、複写機能、印刷機能、およびファクシミリ機能等を複合的に含む複合機として用いられ、電子写真方式によりモノクロ画像またはカラー画像を印刷する。図1に示すように、画像形成装置1は、主として、プリンター部10と、給紙部30と、定着部40と、排紙部50と、表示部と、操作部と、制御部90と、を備えている。
<1. Configuration of image forming apparatus>
FIG. 1 is a front view showing an example of the overall configuration of an image forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Here, the image forming apparatus 1 is used as, for example, a complex machine that includes a copying function, a printing function, a facsimile function, and the like, and prints a monochrome image or a color image by an electrophotographic method. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 mainly includes a
なお、図1および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Z軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系が、付されている。また、図1中の給紙路R1、排紙路R2、および搬送路Raに付された矢印は、「記録材Pの搬送方向」(以下、単に、「搬送方向」とも称する)を示す。 In addition, in FIG. 1 and the subsequent drawings, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane is appropriately attached as necessary to clarify the directional relationship. Yes. Further, the arrows attached to the paper feed path R1, the paper discharge path R2, and the transport path Ra in FIG. 1 indicate the “transport direction of the recording material P” (hereinafter also simply referred to as “transport direction”).
プリンター部10は、給紙路R1および搬送路Raを介して供給される記録材Pに、モノクロ画像またはカラー画像を印刷する。図1に示すように、プリンター部10は、主として、作像ユニット11(11Y、11M、11C、11K)と、プリントヘッド部15と、中間転写ベルト21と、を含んでいる。
The
複数(本実施の形態では4つ)の作像ユニット11は、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色に対応する。図1に示すように、各作像ユニット11(11Y、11M、11C、11K)は、主として、感光体ドラム1
3(13Y、13M、13C、13K)と、現像部60(60Y、60M、60C、60K)と、補給部70(70Y、70M、70C、70K)と、一次転写ローラー18(18Y、18M、18C、18K)と、を含んでいる。
A plurality (four in the present embodiment) of
3 (13Y, 13M, 13C, 13K), developing unit 60 (60Y, 60M, 60C, 60K), replenishing unit 70 (70Y, 70M, 70C, 70K), and primary transfer roller 18 (18Y, 18M, 18C). , 18K).
ここで、本実施の形態のプリンター部10として、いわゆるタンデム方式が採用されており、各作像ユニット11(11Y、11M、11C、11K)は、図1に示すように、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの順に中間転写ベルト21に沿って並設されている。
Here, a so-called tandem system is employed as the
なお、本実施の形態において、各作像ユニット11Y、11M、11C、11Kは、同種のハードウェア構成を有している。そのため、以下では、作像ユニット11Y、並びに作像ユニット11Yの構成要素である感光体ドラム13Y、一次転写ローラー18Y、現像部60Y、および補給部70Yについて、詳細に説明する。
In the present embodiment, the
また、図示の都合上、感光体ドラム13M、13C、13K、一次転写ローラー18M、18C、18K、現像部60M、60C、60K、および補給部70M、70C、70Kの各符号は、図1および以降の各図において省略されている。 For convenience of illustration, the reference numerals of the photosensitive drums 13M, 13C, and 13K, the primary transfer rollers 18M, 18C, and 18K, the developing units 60M, 60C, and 60K, and the replenishing units 70M, 70C, and 70K are illustrated in FIG. It is omitted in each figure.
さらに、以下の説明では、作像ユニット11Y〜11K、感光体ドラム13Y〜13K、現像部60Y〜60K、および補給部70Y〜70Kを総称して、それぞれ作像ユニット11、感光体ドラム13、現像部60、および補給部70とも呼ぶ。
Further, in the following description, the
感光体ドラム13Y(像担持体)は、円筒形状または円柱形状を有しており、中間転写ベルト21を挟んで一次転写ローラー18と逆側に配置されている。感光体ドラム13Yの外周面には、光導電膜が設けられている。帯電部(図示省略)は、感光体ドラム13Yの外周面に電荷を付与する。プリントヘッド部15は、いわゆる露光部であり、感光体ドラム13(13Y、13M、13C、13K)にレーザー光を照射する。
The photosensitive drum 13Y (image carrier) has a cylindrical shape or a columnar shape, and is disposed on the opposite side of the
したがって、プリントヘッド部15から感光体ドラム13Yの外周面に光が照射され、この照射部分の電荷が除去されることによって、感光体ドラム13Yの外周面にイエローに対応する静電潜像が、形成される。また同様に、感光体ドラム13M、13C、13Kの外周面には、それぞれマゼンタ、シアン、およびブラックに対応する静電潜像が、形成される。
Therefore, light is emitted from the
現像部60Yは、中間転写ベルト21に転写されるイエロー(Y)のトナーを供給する。これにより、感光体ドラム13Yの外周面に形成された静電潜像に基づいて、トナー像が形成される。図1に示すように、現像部60Yは、中間転写ベルト21の下方に設けられている。なお、現像部60Yの詳細な構成は、後述する。
The developing
補給部70Yは、イエロー(Y)のトナーを貯蔵するとともに、対応する現像部60Yにイエロー(Y)のトナーを補給する。例えば、感光体ドラム13上の静電潜像が現像され、現像部60Yのトナーが消費される場合に、補給部70Yの補給処理が実行される。
The
一次転写ローラー18Yは、図1に示すように、中間転写ベルト21を挟んで感光体ドラム13Yと逆側に配置されている。一次転写ローラー18Yには、感光体ドラム13Yの外周面と逆極性の電荷が、付与されている。これにより、感光体ドラム13Yおよび一次転写ローラー18Yが回転しつつ、感光体ドラム13Yおよび一次転写ローラー18Yの間に中間転写ベルト21が挟み込まれることによって、中間転写ベルト21にイエローのトナー像が転写される。
As shown in FIG. 1, the
中間転写ベルト21は、無端状のベルトである。中間転写ベルト21は、各作像ユニット11(11Y、11M、11C、11K)により一次転写された4色のトナー像を、記録材Pに転写する。図1に示すように、中間転写ベルト21は、駆動ローラー22および金属製の従動ローラー23に巻き掛けられている。また、二次転写ローラー25は、搬送路Raを挟んで駆動ローラー22と逆側に配置されている。
The
そして、中間転写ベルト21の送りタイミングと、搬送路Raに沿って搬送される記録材Pの搬送タイミングと、が調整されることによって、中間転写ベルト21に形成された4色のトナー像が記録材Pに二次転写される。
Then, the four-color toner images formed on the
給紙部30は、記録材Pを1枚ずつプリンター部10に供給する。図1に示すように、給紙部30は、プリンター部10の下方に設けられており、主として、給紙カセット31と、給紙ローラー32、36と、レジストローラー34と、手差しトレイ35と、を含んでいる。
The
給紙カセット31は、複数の記録材Pを収容可能な収容部である。給紙ローラー32は、給紙カセット31内に収容された複数の記録材Pを最上層から順に繰り出すとともに、繰り出された記録材Pを給紙路R1に供給する。
The
手差しトレイ35は、本体1aに対して開閉可能に設けられた記録材Pの載置部である。給紙ローラー36は、手差しトレイ35に載置された複数の記録材Pを最上層から順に繰り出すとともに、繰り出された記録材Pを給紙路R1に供給する。
The
レジストローラー34は、搬送路Raに記録材Pが送り出されるタイミングを制御する。図1に示すように、レジストローラー34は、搬送方向における給紙ローラー32、36の下流側に設けられている。
The registration roller 34 controls the timing at which the recording material P is sent out to the transport path Ra. As shown in FIG. 1, the registration roller 34 is provided downstream of the
定着部40は、記録材P上に転写されたトナー像を定着させる。図1に示すように、定着部40は、搬送路Raに沿った経路上のうち、二次転写ローラー25よりも下流側に配置されている。
The fixing
排紙部50は、搬送方向における定着部40の下流側に設けられており、トナー像が定着された記録材Pを装置外に排紙する。すなわち、搬送路Raを介して排紙部50に供給される記録材Pは、排紙路R2に案内される。図1に示すように、排紙部50は、主として、排紙路R2の経路上に設けられた排紙ローラー対51と、排紙トレイ52と、を有している。
The
スキャナー部55は、自動給紙(ADF:Automatic Document Feeder)方式、または
、フラットベッド(Flat Bed)方式によって、原稿から画像を読み取る。図1に示すように、スキャナー部55は、排紙部50の上方に配置されている。
The
表示部は、例えば、液晶ディスプレイにより構成されており、指や専用のペンで画面に触れることによって画面上の位置を指定できる「タッチパネル」としての機能を、有している。したがって、画像形成装置1の使用者(以下、単に、「使用者」と称する)は、表示部に表示された内容に基づき、表示部の「タッチパネル」機能を使用した指示を行うことによって、画像形成装置1に所定の処理(例えば、給紙部30から供給される記録材Pに画像形成する処理等)を実行させることができる。このように、表示部は、使用者からの入力動作を受け付ける入力部として使用できる。 The display unit is configured by, for example, a liquid crystal display, and has a function as a “touch panel” that can specify a position on the screen by touching the screen with a finger or a dedicated pen. Therefore, a user of the image forming apparatus 1 (hereinafter simply referred to as “user”) gives an instruction using the “touch panel” function of the display unit based on the content displayed on the display unit, thereby The forming apparatus 1 can execute a predetermined process (for example, a process for forming an image on the recording material P supplied from the paper feeding unit 30). Thus, the display unit can be used as an input unit that receives an input operation from the user.
操作部は、複数のキーパッドによって構成された入力部である。例えば、操作部8
5に含まれる印刷開始ボタン86が押し下げられると、記録材Pに対して画像形成処理が実行される。このように操作部は、表示部と同様に、使用者からの入力動作を受け付ける。
The operation unit is an input unit configured by a plurality of keypads. For example, the operation unit 8
When the print start button 86 included in 5 is pressed, an image forming process is performed on the recording material P. In this way, the operation unit accepts an input operation from the user, similarly to the display unit.
制御部90は、画像形成装置1の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。例えば、制御部90は、外部端末(図示省略)等からの画像信号を受けて、これをデジタル化したY−K色用の画像データに変換するとともに、プリンター部10および給紙部30等の動作を制御することによって、記録材Pへの印刷処理が実行できる。なお、制御部90の詳細な構成については、後述する。
The
<2.現像部付近の構成>
図2は、現像部60の構成の一例を示す正面図である。図3は、検出部67の構成の一例を示す図である。図4および図5のそれぞれは、撹拌部63付近の構成の一例を示す正面図である。
<2. Configuration near the development unit>
FIG. 2 is a front view illustrating an example of the configuration of the developing
現像部60は、ハウジング60a内にトナーおよびキャリアを含む現像剤DPを貯留するとともに、このトナーを感光体ドラム13に供給する。これにより、感光体ドラム13上に形成される静電潜像が、トナーにより現像される。図2に示すように、現像部60は、主として、現像ローラー61と、供給部62と、撹拌部63と、を含んでいる。また、図2に示すように、現像ローラー61、供給部62、および撹拌部63は、ハウジング60a内に配置されている。
The developing
ここで、本実施の形態の現像剤DPは、いわゆる2成分現像剤であり、トナーおよびキャリアの混合体である。また、現像剤に含まれるトナーは非磁性体により、キャリアは磁性体により、それぞれ形成されている。 Here, the developer DP of the present embodiment is a so-called two-component developer, and is a mixture of toner and carrier. The toner contained in the developer is formed of a non-magnetic material, and the carrier is formed of a magnetic material.
現像ローラー61は、円筒または円柱形状を有する回転体であり、回転軸61aを中心に回転する。現像ローラー61の内部には、磁石が配置されている。これにより、現像ローラー61の外周面には、磁性体のキャリアが引き寄せられる。そのため、現像剤DPに含まれるトナーが、感光体ドラム13に供給され、現像ローラー61から感光体ドラム13に移動することによって、供給部62は、ハウジング60a内に貯留される現像剤DPを、撹拌しつつ、現像ローラー61に供給する。図2に示すように、供給部62は、現像ローラー61と対向して設けられており、回転軸62aを中心に回転する。供給羽根62bは、回転軸62aの延伸方向(Y軸方向)に沿って螺旋状に延びる。
The developing
撹拌部63は、ハウジング60a内に貯留される現像剤DPを撹拌する。撹拌部63は、供給部62と同様に、回転軸63aと、撹拌羽根63bと、を含んでいる。撹拌羽根63bは、供給羽根62bと同様に、回転軸63aの延伸方向に沿って螺旋状に延びる。
The
なお、供給部62および撹拌部63が回転させられると、ハウジング60a内の現像剤DPが撹拌され、トナーおよびキャリアが混合させられる。そのため、ハウジング60a内のトナーおよびキャリアは、摩擦帯電させられて、互いに吸着する。
When the
検出部67(TCR(Toner Carrier Ratio)センサー)は、図2に示すように、ハウジング60aに対向して設けられている。検出部67は、対向位置FPにおけるトナーの濃度関連値を検出する。
As shown in FIG. 2, the detection unit 67 (TCR (Toner Carrier Ratio) sensor) is provided to face the
図3に示すように、検出部67は、主として、アンテナ部67aと、回路部67bと、を含んでいる。また、アンテナ部67aは1個のコイルを、回路部67bは2個のコンデンサーを、それぞれ含んでいる。
As shown in FIG. 3, the
このように、検出部67は、1個のコイルおよび2個のコンデンサーを含むLC同調型の発振回路であり、これらコイルおよびコンデンサーのインダクタンスによって発振周波数が決定される。したがって、検出部67は、現像剤DPの発振周波数に応じて順次検出されるパルス信号を、対向位置FPにおける濃度関連値として検出する。
As described above, the
ここで、撹拌部63が回転させられることによって、撹拌羽根63bの先端(回転軸63aから見て遠方側の端部)が、近接位置NPに到達し、検出部67に近接すると、検出部67付近の現像剤DPが、撹拌羽根63bにより払われる(図4および図5参照)。そして、ハウジング60aの内壁60bと撹拌羽根63bとの間の隙間付近における現像剤DPの量は、撹拌羽根63bの先端が近接位置NP以外に配置される場合における現像剤DPの量と比較して少なくなる。
Here, when the stirring
これにより、撹拌羽根63bの先端が近接位置NPに配置される場合、ハウジング60aの対向位置FPに貯留される現像剤DP(特に、キャリア)の量が極小値となる。そのため、対応する発振周波数が極大値となり、検出部67により検出されるパルス信号の周期が極小値となる。
Thereby, when the tip of the
これに対して、撹拌部63がさらに回転させられ、撹拌羽根63bの先端が近接位置NPから離隔すると、ハウジング60aの対向位置FPにおける現像剤DP(特に、キャリア)の量が増大する。これにより、対応する発振周波数は、撹拌羽根63bが近接位置NPに配置される場合の発振周波数と比較して小さくなる。そのため、撹拌羽根63bの先端が近接位置NPから離隔している場合に検出されるパルス信号の周期は、撹拌羽根63bが近接位置NPに配置される場合に検出されるパルス信号の周期と比較して大きくなる。
On the other hand, when the stirring
<3.画像形成装置の機能構成>
図6は、画像形成装置1の機能構成の一例を示すブロック図である。図6に示すように、制御部90は、主として、ROM(Read Only Memory)91と、RAM(Random Access Memory)92と、CPU(Central Processing Unit)93と、を含んでいる。
<3. Functional configuration of image forming apparatus>
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the image forming apparatus 1. As shown in FIG. 6, the
ROM91は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム91aが格納されている。RAM92は、いわゆる揮発性の記憶部であり、例えば、CPU93の演算で使用されるデータが格納される。なお、ROM91およびRAM92としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。
The
CPU93は、ROM91のプログラム91aに従い、画像形成装置1の各要素の制御、および種々のデータ演算処理等を実行する。また、CPU93内において符号95が付与されているブロックについて(図6参照)、このブロック(判断部)95に対応する演算機能は、CPU93により実現される。
The
判断部95は、検出部67により検出されるパルス信号(濃度関連値)に基づいて、現像剤DPの劣化状況を判断する。以下、本実施の形態により現像剤DPの劣化状況を判断する手法を説明する。
The
ここで、補給直後の新しいトナーの外周には、十分な量の外添剤が付着している。一方、劣化が進んだトナーの外周の一部からは、外添剤が脱落している。そして、外添剤の付着状況が相違することに起因して、新しいトナーの流動性は、劣化が進んだトナーの流動性と比較して、高くなる。 Here, a sufficient amount of external additive adheres to the outer periphery of the new toner immediately after replenishment. On the other hand, the external additive has fallen off from a part of the outer periphery of the toner that has deteriorated. Then, due to the difference in the adhesion state of the external additive, the fluidity of the new toner becomes higher than the fluidity of the toner that has deteriorated.
そのため、撹拌羽根63bの先端が近接位置NPに配置される場合において、ハウジング60aの内壁60bと撹拌羽根63bとの間の隙間付近における現像剤DPの量は、トナーが新しい時に最大となり(図4参照)、トナーの劣化が進行するに従って減少する(図5参照)。
Therefore, when the tip of the
また、上述のように、撹拌羽根63bの先端が近接位置NPに配置される場合、ハウジング60aの対向位置FPに貯留される現像剤DP(特に、キャリア)の量が極小値となる。そのため、対応する発振周波数が極大値となり、検出部67により検出されるパルス信号の周期が極小値となる。
Further, as described above, when the tip of the
したがって、検出部67により検出されるパルス信号の周期は、以下のような特性(1)、(2)を有する。すなわち、
(1)撹拌羽根63bの先端が近接位置NPに配置される場合において、検出部67により検出されるパルス信号の周期は、現像剤DPの劣化の進行状況に関わらず、極小値となる。また、
(2)撹拌羽根63bの先端が近接位置NPに配置される場合、ハウジング60aの内壁60bと撹拌羽根63bの先端との間の隙間付近における現像剤DPの量は、現像剤DPに含まれるトナーの劣化が進むに従って減少する。そのため、検出部67により検出されるパルス信号の周期は、トナーの劣化が進むに従って減少する。
Therefore, the period of the pulse signal detected by the
(1) When the tip of the
(2) When the tip of the
図7は、トナーが新しい場合(図4に対応)において、検出部67から出力されるパルス信号の計数値と、時刻と、の関係を示す実験結果のグラフである。また、図8は、トナーの劣化が進行した場合(図5に対応)において、検出部67から出力されるパルス信号の計数値と、時刻と、の関係を示す実験結果のグラフである。
FIG. 7 is a graph of experimental results showing the relationship between the count value of the pulse signal output from the
ここで、図7および図8における縦軸は、撹拌部63の撹拌動作に応じて変化する検出部67のパルス信号を、基準時間(例えば、100ms)毎に計数した計数値を示す。また、図7および図8における横軸は、例えば、各計数値に対応する時刻(例えば、各計数値の計数処理が開始された時刻)を示す。なお、基準時間は、検出されるパルス信号の周波数に従って、予め設定される。
Here, the vertical axis in FIGS. 7 and 8 indicates a count value obtained by counting the pulse signal of the
図7および図8に示すように、新しいトナーの場合における計数値の極大値(図7参照)は、劣化が進行したトナーの場合における計数値の極大値(図8参照)と比較して、小さくなっている。 As shown in FIGS. 7 and 8, the maximum value (see FIG. 7) of the count value in the case of the new toner is compared with the maximum value (see FIG. 8) of the count value in the case of the toner having deteriorated. It is getting smaller.
一方、上述の特性(1)、(2)のように、パルス信号の周期の極小値は、トナーの劣化が進むに従って減少する。そして、撹拌羽根63bの先端が近接位置NPに配置される場合において、新しいトナーの計数値の極大値(図7に対応)は、劣化が進行したトナーの場合における計数値の極大値(図8に対応)と比較して小さい。
On the other hand, as in the above characteristics (1) and (2), the minimum value of the period of the pulse signal decreases as the toner deteriorates. When the tip of the
このように、図7および図8の実験結果と、上述の特性(1)、(2)と、は、合致している。したがって、判断部95は、次の手順を実行することによって、現像剤DPの劣化状況を判断できる。
Thus, the experimental results of FIGS. 7 and 8 agree with the above-described characteristics (1) and (2). Therefore, the
すなわち、本手順では、撹拌部63の撹拌動作に応じて変化するパルス信号が、基準時間毎に計数されることによって、複数の計数値が取得される。そして、撹拌羽根63bが近接位置NPの付近まで回転させられた状態で計数される計数値(以下、「近接計数値」とも称する)が、複数の計数値から選択されるとともに、選択された各近接計数値の大小が比較されることによって、現像剤DPの劣化状況が判断される。
That is, in this procedure, a plurality of count values are obtained by counting pulse signals that change according to the stirring operation of the stirring
例えば、一周期PD分(図4および図5参照)の複数の計数値のうち、最大となる計数値が近接計数値とされるとともに、この近接計数値が閾値以上となった場合、判断部95は、現像剤DPが劣化していると判断する。したがって、判断部95は、簡便な比較処理により現像剤DPの劣化状況を判断できる。
For example, when a maximum count value is set as a proximity count value among a plurality of count values for one cycle PD (see FIGS. 4 and 5), the determination unit No. 95 determines that the developer DP has deteriorated. Therefore, the
また、対向位置FPにおけるハウジング60aの内壁60bは、図2、図4、および図5に示すように、鉛直方向(Z軸方向)に対して傾斜している。これにより、対向位置FPに現像剤DPが溜まることを防止できる。そのため、現像剤DPの劣化状況をさらに良好に判断することができる。
Further, the
<4.画像形成手順>
図9は、トナーの補給手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、図9を参照しつつ、現像剤DPの劣化状況に従ったトナーの補給手法を説明する。
<4. Image formation procedure>
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a toner replenishment procedure. Here, with reference to FIG. 9, a toner replenishing method according to the deterioration state of the developer DP will be described.
まず、撹拌羽根63bの先端と、検出部67と、が近接する近接位置NPにおいて、検出される近接計数値が閾値以下であるか否かの判断が、判断部95により実行される(S101)。近接位置NPにおける近接計数値が閾値以下と判断される場合には、現像剤DPが劣化していないと判断され、トナーの補給が実行されることなく、本手順が終了する。
First, in the proximity position NP where the tip of the
これに対して、近接位置NPにおける近接計数値が閾値より大きいと判断される場合には、現像剤DPが劣化していると判断され、ステップS102〜S105が実行される。これにより、ハウジング60aに新しいトナーが補給され、ハウジング60a内のトナーの劣化状況が相対的に改善される。
On the other hand, when it is determined that the proximity count value at the proximity position NP is larger than the threshold value, it is determined that the developer DP has deteriorated, and steps S102 to S105 are executed. Thereby, new toner is replenished to the
すなわち、ステップS102において、ハウジング60a内に新しいトナーが補給されても、トナー濃度が許容範囲内になると判断される場合、ステップS105に進み、補給部70から現像部60にトナーが補給される。一方、ステップS102において、新しいトナーの補給によりハウジング60a内のトナー濃度が許容範囲外になると判断される場合には、ステップS103に進む。
That is, in step S102, when it is determined that the toner density is within the allowable range even if new toner is supplied into the
ステップS103において、今後の印刷によるトナーの減少によりトナー濃度が許容範囲内になるため、トナーの補給が可能であると判断される場合には、ステップS105に進み、補給部70から現像部60にトナーが補給される。
In step S103, since it is determined that the toner can be replenished because the toner density falls within the allowable range due to a decrease in toner due to future printing, the process proceeds to step S105, and the replenishing
一方、ステップS103において、今後の印刷によるトナー減少が考慮に入れられても、新しいトナーの補給によりハウジング60a内のトナー濃度が許容範囲外になると判断される場合には、現像部60からトナーが排出される。そして、ステップS102に戻り、トナーの補給が可能となるまで、ステップS102〜S105の処理が繰り返し実行される。
On the other hand, if it is determined in step S103 that the toner concentration in the
また、ステップS105において、現像部60にトナーが補給されると、再度、近接位置NPにおける近接計数値が閾値以下であるか否かの判断が、実行される(S106)。そして、近接位置NPにおける近接計数値が閾値以下であると判断される場合には、現像剤DPの劣化が解消したと判断され、本手順が終了する。これに対して、近接位置NPにおける近接計数値が閾値より大きいと判断される場合には、現像剤DPの劣化が解消されていないと判断され、さらにステップS102〜S105が実行される。
In step S105, when toner is supplied to the developing
このように、現像剤DPが劣化していると判断される場合、判断部95は、さらにハウジング60a内のトナー濃度に基づいて、トナーの排出および補給を実行すべきか否かを
判断する。すなわち、現像剤DPが劣化しており、かつ、ステップS102およびS103によりトナーの補給が実行されてもトナー濃度が許容範囲内になると判断される場合、判断部95は、現像部60からトナーを排出させることなく、現像部60にトナーを補給させることができる。
As described above, when it is determined that the developer DP is deteriorated, the
これにより、ハウジング60aにおいて、古いトナーの割合が減少させられる。そのため、現像剤DPの劣化に起因して、記録材Pに記録されるトナー像の形成不良が発生することを未然に防止できる。
Thereby, the ratio of the old toner in the
また、現像剤DPが劣化しており、かつ、ステップS102およびS103によりトナーの補給ができないと判断される場合、判断部95は、現像部60からトナーを排出させた上で、現像部60にトナーを補給させる。
When it is determined that the developer DP has deteriorated and toner cannot be replenished in steps S102 and S103, the
これにより、ハウジング60a内のトナー濃度が、許容範囲内とされる、または、許容範囲内に近付けられつつ、古いトナーの割合が減少させられる。そのため、現像剤DPの劣化に起因して、記録材Pに記録されるトナー像の形成不良が発生することを、未然に防止できる。
As a result, the toner concentration in the
<5.本実施の形態の画像形成装置の利点>
以上のように、本実施の形態の画像形成装置1では、撹拌動作に従ってパルス信号の周期が変化することにより、基準時間毎の計数値が、周期的に変動する(図7および図8参照)。また、現像剤DPがハウジング60a内で長時間にわたって撹拌されることによって、例えば、トナーから外添剤が剥がれるという問題、剥がれた外添剤がキャリアに埋没するという問題、およびトナー自体に応力が働くことにより現像剤が劣化するという問題等が生ずる。
<5. Advantages of Image Forming Apparatus of Present Embodiment>
As described above, in the image forming apparatus 1 according to the present embodiment, the count value for each reference time varies periodically as the period of the pulse signal changes according to the stirring operation (see FIGS. 7 and 8). . Further, when the developer DP is stirred for a long time in the
このように、本実施の形態の画像形成装置1において、現像剤DPの劣化状況は、トナー濃度を比較するのではなく、検出部67の検出結果に基づいて求められる計数値を比較することにより判断される。すなわち、現像剤DPの劣化状況は、トナー濃度よりも簡便に求められる計数値によって判断される。
As described above, in the image forming apparatus 1 of the present embodiment, the deterioration state of the developer DP is not compared with the toner density but by comparing the count value obtained based on the detection result of the
これにより、現像剤DPの劣化状況が誤認識されることを抑制でき、適切なタイミングでトナーを補給することができる。そのため、現像剤DP(特に、トナー)の劣化に起因して、現像剤DPの流動性が低下することを防止でき、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生することを、未然に防止できる。 Thereby, it is possible to suppress erroneous recognition of the deterioration state of the developer DP, and it is possible to replenish toner at an appropriate timing. For this reason, it is possible to prevent the fluidity of the developer DP from being lowered due to the deterioration of the developer DP (particularly, toner), and to prevent the formation of a toner image recorded on the recording material. Can be prevented.
<6.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<6. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
本実施の形態において、判断部95の演算機能は、CPU93によりソフトウェア的に実現されるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、これらの機能は、電子回路等のハードウェアによって実現されてもよい。
In the present embodiment, the calculation function of the
1 画像形成装置
10 プリンター部
30 給紙部
40 定着部
50 排紙部
55 スキャナー部
60(60Y、60M、60C、60K) 現像部
60a ハウジング
63 撹拌部
63a 回転軸
63b 撹拌羽根
67 検出部
70(70Y、70M、70C、70K) 補給部
90 制御部
93 CPU
95 判断部
FP 対向位置
NP 近接位置
P 記録材
PD 一周期
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
95 Judgment part FP Opposing position NP Proximity position P Recording material PD One cycle
Claims (6)
前記ハウジングに対向して設けられており、対向位置における前記トナーの濃度関連値を検出する検出部と、
前記検出部により検出される前記濃度関連値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断する判断部とを備え、
前記現像部は、前記ハウジング内に貯留される前記現像剤を撹拌する撹拌部を含み、
前記検出部は、前記現像剤の発振周波数に応じて順次検出されるパルス信号を、前記対向位置における前記濃度関連値として検出し、
前記判断部は、前記撹拌部の撹拌動作に応じて変化する前記パルス信号を基準時間毎に計数することにより、複数の計数値を取得するとともに、前記複数の計数値のそれぞれを比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断し、
前記現像剤が劣化したと判断された場合、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか否かの判断と、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であるとの判断に基づいて、前記現像部に新しいトナーを補給させるか、前記現像部から前記トナーを排出させるかを判断する、
画像形成装置。 A developing unit for storing a developer containing toner and a carrier in a housing and supplying the toner to an image carrier;
A detection unit that is provided facing the housing and detects a density-related value of the toner at the facing position;
A determination unit that determines a deterioration state of the developer based on the density-related value detected by the detection unit;
The developing unit includes a stirring unit that stirs the developer stored in the housing,
The detection unit detects a pulse signal sequentially detected according to the oscillation frequency of the developer as the density-related value at the facing position;
The determination unit obtains a plurality of count values by counting the pulse signals that change according to the stirring operation of the stirring unit for each reference time, and compares each of the plurality of count values. , Determine the deterioration status of the developer,
When it is determined that the developer has deteriorated, it is determined whether or not the toner concentration falls within an allowable range even when new toner is supplied to the housing, and the toner is reduced due to a decrease in the toner due to future printing. Based on the determination that the toner can be replenished because the density is within an allowable range, it is determined whether the developing unit is replenished with new toner or the toner is discharged from the developing unit.
Image forming apparatus.
前記判断部は、前記撹拌羽根が前記検出部に近接する近接位置の付近まで回転させられた状態で計数される近接計数値を、前記複数の計数値から選択するとともに、選択された各近接計数値を比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断する、
請求項1に記載の画像形成装置。 The stirring unit includes a rotating shaft and a stirring blade extending spirally along the extending direction of the rotating shaft,
The determination unit selects, from the plurality of count values, a proximity count value that is counted in a state in which the stirring blade is rotated to the vicinity of a proximity position close to the detection unit, and each selected proximity meter Judging the deterioration status of the developer by comparing numerical values,
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の画像形成装置。 The inner wall of the housing at the facing position is inclined,
The image forming apparatus according to claim 2.
請求項1〜3のうちいずれかに記載の画像形成装置。 The determination unit determines a deterioration state of the developer based on a maximum count value among the plurality of count values for one cycle;
The image forming apparatus according to claim 1.
前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか、もしくは、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であると判断した場合、前記補給部に前記トナーを補給させる、
請求項1〜4のうちいずれかに記載の画像形成装置。 A replenishing unit for replenishing toner to the developing unit;
The determination unit determines that the toner concentration falls within the allowable range even when new toner is supplied to the housing, or the toner concentration falls within the allowable range due to a decrease in the toner due to future printing. When it is determined that the toner can be replenished, the toner is replenished by the replenishing unit.
The image forming apparatus according to claim 1.
前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲外になり、かつ、今後の印刷による前記トナーの減少があったとしても前記トナーの前記濃度が許容範囲外になるため前記トナーの補給が可能ではないと判断した場合、前記現像部から前記トナーを排出させるとともに、前記現像部に前記トナーを補給させる、
請求項1〜5のうちいずれかに記載の画像形成装置。 A replenishing unit for replenishing toner to the developing unit;
The determination unit determines that the toner concentration is out of the allowable range even when new toner is supplied to the housing, and the toner concentration is out of the allowable range even if the toner decreases due to future printing. When it is determined that the toner cannot be replenished, the toner is discharged from the developing unit and the toner is replenished to the developing unit.
The image forming apparatus according to claim 1.
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