JPH0973222A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、トナーエンドの誤検知が発生した
りコストが高くついたりするという課題を解決しようと
するものである。 【解決手段】 この発明は、２成分現像剤で静電潜像を
現像する現像装置と、この現像装置内の現像剤の磁性の
変化によりトナー濃度を検知する磁気センサ１６とを有
する画像形成装置において、前記現像装置のトナー補給
直後のトナー補給による磁気センサ１６の出力信号の変
化でトナーエンドを検出するトナーエンド検出手段１８
を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ、
ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の画像形成装置においては、トナーとキャリアからな
る２成分現像剤で静電潜像を現像する現像装置を有し、
この現像装置内の現像剤に対するトナーの割合を現像剤
の磁性の変化により磁気センサで検知して現像装置内の
現像剤に対するトナーホッパやトナーカートリッジなど
のトナー容器からのトナー補給を制御することでトナー
濃度を制御するものがある。

【０００３】また、この画像形成装置において、磁気セ
ンサの出力信号をモニターし、トナー補給動作を行って
いながらトナー濃度が上がらない場合にトナーエンドで
あると判定して（トナー容器が空になったものと判定し
て）ユーザに対してトナーホッパやトナーカートリッジ
などのトナー容器の交換を促す制御を行うものがある。
また、画像形成装置は、上記磁気センサとは別にトナー
エンド検知用の装置を併用しているのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記画像形成装置で
は、トナー補給量以上のトナー消費をするような画像比
率の高い画像を得ようとすると、それが連続して行われ
たときにトナー濃度がどんどん低下して行き、つまり、
トナーエンドと同様の状況が生まれ、トナーエンドの誤
検知が発生するといった問題があった。そこで、磁気セ
ンサとは別にトナーエンド検知用の装置を併用している
のが一般的であるが、これはコストが高くつくという不
具合がある。

【０００５】本発明は、上記不具合を解消し、トナーエ
ンド検知用の特別な装置を付加することなくトナー濃度
検知用磁気センサを利用して安定してトナーエンドの検
出を行うことが可能な画像形成装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、２成分現像剤で静電潜像を
現像する現像装置と、この現像装置内の現像剤の磁性の
変化によりトナー濃度を検知する磁気センサとを有する
画像形成装置において、前記現像装置のトナー補給直後
のトナー補給による前記磁気センサの出力信号の変化で
トナーエンドを検出するトナーエンド検出手段を備えた
ものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、前記トナーエンド検出手段がトナ
ーエンドの検出を常に行うものである。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、前記トナーエンド検出手段は前記
磁気センサの出力信号が一定のレベルを越えた時のみト
ナーエンドの検出を行うものである。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の画
像形成装置において、前記一定のレベルを可変する手段
を備えたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、請求項１、２記載の発明の
一実施形態例について説明する。画像形成装置におい
て、現像装置で用いられる乾式２成分現像剤は、磁性を
持つキャリアと、非磁性のトナーで構成されており、ト
ナー濃度の変化、即ち、キャリアとトナーとの混合比率
の変化はそのまま現像剤の磁性の変化、つまり、現像剤
の透磁率の変化として現われる。現像剤のトナー濃度を
検知するために用いられる磁気センサは、現像剤の透磁
率の変化を電圧の変化として検知するものであり、通
常、図２のような出力特性を示す。

【００１１】現像剤のトナー濃度を正確に検知すること
は画像形成装置で良好な画像を得るために非常に重要で
あるが、上述のような磁気センサでは、現像装置の現像
ホッパからなる現像容器に貯蔵された現像剤の容積に比
べて、そのトナー濃度検知範囲が小さいので、磁気セン
サ周辺の限られた範囲で現像剤のトナー濃度を検知して
いるに過ぎない。

【００１２】そのため、磁気センサで現像ホッパ内の現
像剤全体のトナー濃度を正確に検知するには現像剤全体
にトナーが均一に分布していなければならない。逆に言
えば、画像形成装置で良好な画像を得るためには現像剤
中のトナーが均一に分布していなければならず、磁気セ
ンサを用いた場合はそのような状態になって初めて現像
剤全体の正確なトナー濃度を検知することができる。

【００１３】しかし、現像装置において、現像剤のトナ
ー濃度が低下したときに行われるトナーホッパやトナー
カートリッジなどのトナー容器から現像剤へのトナー補
給は、多かれ少なかれ必ずトナーが密集した状態で現像
剤の一部分に対して行われるものであり、そのトナーを
現像剤全体に均一に分布させるには撹拌ローラ等による
現像剤の撹拌が必要になる。そのため、磁気センサで検
知したトナー濃度を正確な値として捉えることができる
のはトナー容器から現像剤へ補給されたトナーが現像剤
と十分に撹拌された後になり、その分の時間的な遅れが
生ずることになる。

【００１４】撹拌ローラ等による現像剤の撹拌作用は、
基本的には良好な画像を得るためにトナーを現像剤全体
に均一に分散し、トナーの摩擦帯電を促すことを目的と
するが、上述のように磁気センサによるトナー濃度検知
に対しても影響を与え、いずれにしても現像剤の撹拌に
は早くトナーを分散させる性能が望まれる。そこで、従
来から現像剤の撹拌能力を高めるために様々な撹拌装置
が提案されてきたが、トナーが密集した状態で補給され
る以上、トナーの分散に時間がかかることは免れない。

【００１５】よって、トナー容器から磁気センサのトナ
ー濃度検知範囲内にトナーを密集状態で補給して撹拌装
置で現像剤を撹拌したときのトナー濃度の変化を磁気セ
ンサで検知してみると、図３に示すようになる。この場
合、トナーが補給された直後には磁気センサの周りにト
ナーが密集しているので、磁気センサのトナー濃度検知
範囲内では現像剤はトナー濃度が高いのと同じになり、
磁気センサの出力信号はＶｃまで低下する。そして、現
像剤の撹拌が行われるにつれてトナーが分散して磁気セ
ンサのトナー濃度検知範囲内での現像剤のトナー濃度が
下がってくるので、磁気センサの出力信号が上昇してく
る。

【００１６】その後、現像剤全体にトナーが均一に分散
すると、磁気センサの出力信号はＶｂに安定し、このＶ
ｂに相当するトナー濃度がトナー補給後のトナー濃度と
して判断され、磁気センサのトナー補給直前の出力信号
Ｖａとトナー補給後の出力信号Ｖｂとの差ΔＶａｂがト
ナー濃度の上昇分として判断される。トナー濃度の制御
を行うときに必要とされるのはＶａとＶｂであり、Ｖｃ
は本来ノイズ的存在になるので、磁気センサの出力信号
の変化ΔＶａｃは小さい方がより正確なトナー濃度制御
を行なうことができるが、本発明の実施形態例は逆に故
意にＶｃを検出してΔＶａｃをトナーエンドの判断基準
として利用するものである。

【００１７】図４は請求項１、２記載の発明の一実施形
態例における現像装置を示し、この現像装置の説明上不
要となる機構や部品は図示が省略されている。この実施
形態例は、乾式２成分現像剤で静電潜像を現像する現像
装置を有する画像形成装置であり、例えばドラム状感光
体からなる像担持体が駆動装置により回転駆動されて帯
電手段により均一に帯電された後に露光手段による画像
露光で静電潜像が形成され、この静電潜像が上記現像装
置により現像されて給紙装置から給送されてきた転写紙
からなる転写材へ転写手段により転写されて定着手段に
より定着され、感光体が画像転写後にクリーニング手段
によりクリーニングされる。

【００１８】上記現像装置は、２本の撹拌スクリューか
らなる撹拌部材１１、１２にて互いに逆方向へ乾式２成
分現像剤を搬送することにより現像ホッパからなる現像
容器１３内で現像剤を循環させるタイプのものであり、
撹拌スクリュー１１、１２が図示しない駆動装置によっ
て回転駆動されて図示矢印方向へ現像剤を搬送する。ト
ナー補給部１４は図示しないトナー補給装置によってト
ナーが補給される。トナー補給装置は、着脱可能に装着
されるトナーホッパやトナーカートリッジなどのトナー
容器を有し、このトナー容器内のトナーをトナー補給部
１４へ補給する。

【００１９】仕切板１５は撹拌スクリュー１１、１２に
より互いに逆方向へ搬送される現像剤を仕切り、これら
の現像剤は仕切板１５の両端に設けられている切り欠き
で受け渡しが行なわれて現像ホッパ１３内を循環する。
磁気センサ１６は撹拌スクリュー１２により搬送される
現像剤のトナー濃度を検知する。撹拌スクリュー１２
は、現像ホッパ１３から延長されてトナー補給部１４ま
で及んでおり、回転によって現像剤を搬送するだけでな
く、トナー補給装置によって補給されたトナーを取り込
む。

【００２０】現像ローラ１７は、図示しない駆動装置に
よって回転駆動され、撹拌スクリュー１１から現像剤が
供給されて内部の磁石により現像剤を磁気的に吸引して
磁気ブラシを形成する。この現像ローラ１７上の磁気ブ
ラシは現像ローラ１７の回転に伴って搬送されて図示し
ないドクタ部材により一定の量に規制され、上記感光体
へ供給されて感光体上の静電潜像が現像される。

【００２１】図１に示すように制御手段としての制御部
１８は、磁気センサ１６の出力信号をもとにトナー補給
装置１９を現像ホッパ１３内の現像剤のトナー濃度に応
じて制御して現像ホッパ１３内の現像剤のトナー濃度を
一定に制御し、かつ、磁気センサ１６の出力信号からト
ナー容器がトナーエンドになったことを検出して表示装
置２０にトナー容器の交換を促す表示を文字あるいは音
声等で行なわせる。

【００２２】上記現像装置において、現像剤が撹拌スク
リュー１１、１２により撹拌されて図４の矢印方向へ循
環しながらトナー補給装置１９によりトナー補給部１４
へトナー補給が行なわれると、その補給されたトナーは
撹拌スクリュー１２によって搬送されて現像ホッパ１３
内の現像剤の中に取り込まれた後、現像剤と一緒に循環
しながら現像剤中に分散して行くが、トナー補給部１４
に取り込まれたばかりのトナーはあまり分散せずに密集
した状態で搬送される。

【００２３】したがって、トナー補給部１４に取り込ま
れたトナーは磁気センサ１６上（磁気センサ１６のトナ
ー濃度検知範囲）を通過する際にその状態が磁気センサ
１６の出力信号として現われ、磁気センサ１６は図３と
同様な出力変化を示す。そして、トナーホッパやトナー
カートリッジなどのトナー容器内にトナーがある時はト
ナー容器からトナー補給部１４へ補給されるトナーの量
が多いので、磁気センサ１６の出力信号の変化が大き
く、例えば図５に示すように磁気センサ１６の出力信号
はＶｄであったものがＶｆまで変化する。しかし、トナ
ー容器内のトナーが少なくなってくると、トナー容器か
らトナー補給部１４へ補給されるトナーの量が少なくな
るので、磁気センサ１６は出力変化が小さくなり、Ｖｅ
までしか変化しない。

【００２４】そこで、制御部１８は、図６に示すトナー
エンド検出ルーチンのようにトナー補給装置１９にトナ
ー補給を行なわせ、その補給されたトナーが磁気センサ
１６上を通過するタイミングの前後で磁気センサ１６の
出力信号をモニターして磁気センサ１６の出力信号の変
化分ΔＶを検出する。そして、制御部１８は、そのΔＶ
がΔＶｄｅ以下になったかどうかを判断してΔＶがΔＶ
ｄｅ以下になった時にトナー容器がトナーエンドの状態
若しくはトナーエンドに近い状態であると判定してトナ
ーエンド処理を行い、例えば表示装置２０にトナー容器
の交換を促す表示を行なわせるという制御を行う。制御
部１８は、このような動作を繰り返して行うことによ
り、トナーエンド検出及びトナーエンド処理を常に行
う。

【００２５】この実施形態例は、請求項１記載の発明の
実施形態例であって、２成分現像剤で静電潜像を現像す
る現像装置と、この現像装置内の現像剤の磁性の変化に
よりトナー濃度を検知する磁気センサ１６とを有する画
像形成装置において、現像装置のトナー補給直後のトナ
ー補給による磁気センサ１６の出力信号の変化でトナー
エンドを検出するトナーエンド検出手段としての制御部
１８を備えたので、トナーエンド検知用の特別な機構や
装置を付加することなくトナー濃度検知用磁気センサ１
６を利用して安定してトナーエンドの検出及びその解除
を行うことが可能になり、コストを抑えることができ
る。

【００２６】また、この実施形態例は、請求項２記載の
発明の実施形態例であって、トナーエンド検出手段とし
ての制御部１８がトナーエンドの検出を常に行うので、
トナーエンドの未検出を防止することができ、安定して
トナーエンドの検出を行うことができる。

【００２７】図７は請求項３記載の発明の一実施形態例
における制御部の処理フローの一部を示す。この実施形
態例では、上記実施形態例において、制御部１８は、上
記トナーエンド検出ルーチンの実行前に、現像剤のトナ
ー濃度が一定の水準を下回って磁気センサ１６の出力信
号が一定のレベルＶｈより大きくなったかどうかを判断
し、磁気センサ１６の出力信号が一定のレベルＶｈより
大きくなった時に上述のようにトナーエンド検出ルーチ
ンを実行し、磁気センサ１６の出力信号が一定のレベル
Ｖｈ以下である場合にはトナーエンド検出ルーチンを実
行しない。

【００２８】このように、この請求項３記載の発明の実
施形態例では、上記実施形態例において、トナーエンド
検出手段としての制御部１８は磁気センサ１６の出力信
号が一定のレベルを越えた時のみトナーエンドの検出を
行うので、トナーエンドの誤検出の確率を低く抑えるこ
とができ、更に安定したトナーエンドの検出が可能とな
る。

【００２９】請求項４記載の発明の一実施形態例は、上
記請求項３記載の発明の実施形態例において、トナーエ
ンド検出を開始する基準の電圧Ｖｈをユーザが可変する
基準可変手段を設けたものであり、制御部１８は磁気セ
ンサ１６の出力信号が基準可変手段により可変されたＶ
ｈより大きくなったかどうかを判断する。ユーザはトナ
ー消費の状況や環境の変化など様々な状況下でＶｈを基
準可変手段により任意に可変することができる。

【００３０】この請求項４記載の発明の実施形態例で
は、上記請求項３記載の発明の実施形態例において、Ｖ
ｈを可変する基準可変手段を設けたので、トナー消費の
状況や環境の変化など様々な状況下において対応でき、
汎用性の高いトナーエンド検出を行うことが可能とな
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、２成分現像剤で静電潜像を現像する現像装置と、こ
の現像装置内の現像剤の磁性の変化によりトナー濃度を
検知する磁気センサとを有する画像形成装置において、
前記現像装置のトナー補給直後のトナー補給による前記
磁気センサの出力信号の変化でトナーエンドを検出する
トナーエンド検出手段を備えたのので、トナーエンド検
知用の特別な機構や装置を付加することなくトナー濃度
検知用磁気センサを利用して安定してトナーエンドの検
出を行うことが可能になり、コストを抑えることができ
る。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の画像形成装置において、前記トナーエンド検出手段
がトナーエンドの検出を常に行うので、トナーエンドの
未検出を防止することができ、安定してトナーエンドの
検出を行うことができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の画像形成装置において、前記トナーエンド検出手段
は前記磁気センサの出力信号が一定のレベルを越えた時
のみトナーエンドの検出を行うので、トナーエンドの誤
検出の確率を低く抑えることができ、更に安定したトナ
ーエンドの検出が可能となる。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の画像形成装置において、前記一定のレベルを可変す
る手段を備えたので、様々な状況下において対応でき、
汎用性の高いトナーエンド検出を行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、２記載の発明の一実施形態例の制御
系を示すブロック図である。

【図２】トナー濃度検知用磁気センサの出力特性を示す
特性曲線図である。

【図３】トナー濃度検知用磁気センサの出力信号例を示
す波形図である。

【図４】上記実施形態例の現像装置を示す断面図であ
る。

【図５】上記実施形態例における磁気センサの出力信号
例を示す波形図である。

【図６】上記実施形態例における制御部のトナーエンド
検出ルーチンを示すフローチャートである。

【図７】請求項３記載の発明の実施形態例における制御
部の処理フローの一部を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１６ 磁気センサ １８ 制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２成分現像剤で静電潜像を現像する現像装
   置と、この現像装置内の現像剤の磁性の変化によりトナ
   ー濃度を検知する磁気センサとを有する画像形成装置に
   おいて、前記現像装置のトナー補給直後のトナー補給に
   よる前記磁気センサの出力信号の変化でトナーエンドを
   検出するトナーエンド検出手段を備えたことを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、前
   記トナーエンド検出手段がトナーエンドの検出を常に行
   うことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の画像形成装置において、前
   記トナーエンド検出手段は前記磁気センサの出力信号が
   一定のレベルを越えた時のみトナーエンドの検出を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の画像形成装置において、前
   記一定のレベルを可変する手段を備えたことを特徴とす
   る画像形成装置。