JP5087464B2 - Developer supply device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を現像装置に補給する現像剤補給装置及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developer replenishing device and an image forming apparatus that replenish a developing device with a two-component developer composed of toner and a carrier.
プリンタ、ファクシミリ、複写機、これらの少なくとも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている静電潜像に対してトナーなどの現像剤を用いて可視像処理が行われる。この可視像処理として、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を用いた2成分現像方式が広く利用されている。2成分現像剤を用いた現像方式の場合には、可視像処理に用いられることで消費されたトナーを補給して現像剤濃度を一定に保つことが必要であり、このためトナーボトルやトナータンク等のトナー収容容器やトナーホッパから現像装置に新規トナー等が補給される。その一方で、キャリアは概ね新規トナーの補給に拘わらすそのまま使用されることが多い。 In image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copiers, and multifunction devices having at least two of these functions, development of toner or the like on an electrostatic latent image carried on a photosensitive member which is a latent image carrier. Visible image processing is performed using the agent. As the visible image processing, a two-component developing system using a two-component developer composed of a toner and a carrier is widely used from the viewpoint of transferability, halftone reproducibility, temperature / humidity stability, and the like. In the case of a developing method using a two-component developer, it is necessary to replenish the toner consumed by being used for visible image processing and to keep the developer concentration constant. New toner or the like is supplied to the developing device from a toner container such as a tank or a toner hopper. On the other hand, the carrier is often used as it is regardless of the supply of new toner.
このため、キャリアの経時的な変化として、攪拌頻度の増加による劣化がある。キャリアの劣化はトナー消費量と関連があり、トナー消費量が少ないとき、つまり、画像面積率が小さい場合は、キャリアコート層の摩耗による低抵抗化の劣化が起こる。また、トナー消費量が多いとき、つまり、画像面積率が大きい場合には、トナーが表面に融着してしまうトナーフィルミングによる低帯電化の劣化が起こり易い。低抵抗化した場合は、ベタ部へのキャリア付着が発生する。一方、低帯電化した場合は、帯電不足による地肌汚れやトナー飛散が発生する。このようなキャリアの劣化による低抵抗化や低帯電化を防止するために、トナーの補給とは別にキャリアを補給することにより過剰となった現像剤を現像槽内から排出して劣化したキャリアを含む現像剤を新規な現像剤に置換するプレミックス現像方式と称される現像剤交換システムが特許文献1等により提案されている。 For this reason, there is a deterioration due to an increase in the stirring frequency as a change with time of the carrier. The deterioration of the carrier is related to the toner consumption amount. When the toner consumption amount is small, that is, when the image area ratio is small, deterioration of the resistance reduction due to wear of the carrier coat layer occurs. Further, when the toner consumption is large, that is, when the image area ratio is large, the deterioration of the low charge is likely to occur due to toner filming in which the toner is fused to the surface. When the resistance is lowered, carrier adhesion to the solid portion occurs. On the other hand, when the charge is lowered, background stains and toner scattering occur due to insufficient charging. In order to prevent such low resistance and low charging due to carrier deterioration, the developer that has become excessive by supplying the carrier separately from the toner supply is discharged from the developing tank to remove the deteriorated carrier. Patent Document 1 and the like propose a developer exchange system referred to as a premix development system in which a developer that is included is replaced with a new developer.
また、特許文献2に記載の画像形成装置では機械内部にサブホッパを有し、この種の装置では図1のようにトナーボトルからサブホッパにトナー搬送を行い、サブホッパから現像装置にトナー補給を行う方式が実用化されている。 The image forming apparatus described in Patent Document 2 has a sub hopper inside the machine. In this type of apparatus, as shown in FIG. 1, the toner is transported from the toner bottle to the sub hopper, and the toner is supplied from the sub hopper to the developing device. Has been put to practical use.
このように機械内部にサブホッパを持つことで、ユーザーが交換を行うトナーボトルのトナーがなくなっても、しばらくはサブホッパ内のトナーによって印刷が可能になる。そのためトナーボトルにトナーがなくなり、トナーボトルの交換が必要になっても、一定の間は印刷が可能であり、空いた時間にトナーボトルを交換することができるため、マシンのダウンタイムの低減に大きな効果をもたらす。さらに、機械内部に設置されたサブホッパはトナーボトルから直接現像装置に補給するよりも高精度にトナーを現像装置に供給することが容易である。 By having the sub hopper inside the machine in this way, even if the toner in the toner bottle to be replaced by the user runs out, printing can be performed with the toner in the sub hopper for a while. Therefore, even if the toner bottle runs out of toner and it becomes necessary to replace the toner bottle, printing can be performed for a certain period of time, and the toner bottle can be replaced at a free time, thus reducing machine downtime. It has a big effect. Further, the sub hopper installed inside the machine can easily supply the toner to the developing device with higher accuracy than replenishing the developing device directly from the toner bottle.
一方、サブホッパがない場合は、トナーボトルと現像装置の配置に制約が設けられ、レイアウト上の理由から機械の小型化が困難であり、高精度にトナーを現像装置に供給する工夫もしなければならない。 On the other hand, when there is no sub hopper, there are restrictions on the arrangement of the toner bottle and the developing device, and it is difficult to reduce the size of the machine for layout reasons, and it is necessary to devise a method for supplying toner to the developing device with high accuracy. .
ところで、トナーとキャリアを混合して現像装置に補給するプレミックス方式の場合、トナーとキャリアの比重の差が大きいため、トナーボトルから供給されるトナーに含まれるキャリアの割合が変動し、通常はトナーボトルの後半にキャリアの割合が多くなる。 By the way, in the case of the premix system in which the toner and the carrier are mixed and replenished to the developing device, the difference in specific gravity between the toner and the carrier is large, so the ratio of the carrier contained in the toner supplied from the toner bottle fluctuates. The proportion of carriers increases in the second half of the toner bottle.
これに対し、サブホッパから現像装置に補給するトナーはキャリアの割合によって変化し、キャリアの割合が増加するにつれて、単位時間当たりのトナー供給量は減少する。かかる現象が発生する原因について完全に究明されていないが、サブホッパから補給するトナーはある程度締まってしまい、流動性が後退してしまうことが原因であると推測される。通常、現像装置にトナーを補給する際には、必要なトナー量を計算し、その量に対応する時間だけサブホッパから現像装置にトナー補給が行われる。その結果、現像装置の求める狙いのトナー量に対して実際に補給されるトナーの量はキャリアの割合によって変動し、現像装置内のトナー濃度調整に狂いが生じ、印刷画像の濃度変動や地汚れ、トナー飛散、キャリア付着等の悪影響を引き起こす問題があった。 On the other hand, the toner replenished from the sub hopper to the developing device changes depending on the carrier ratio, and the toner supply amount per unit time decreases as the carrier ratio increases. Although the cause of such a phenomenon has not been completely investigated, it is presumed that the toner replenished from the sub hopper is tightened to some extent and the fluidity is retreated. Normally, when toner is supplied to the developing device, a necessary toner amount is calculated, and toner is supplied from the sub hopper to the developing device for a time corresponding to the amount. As a result, the amount of toner that is actually replenished with respect to the target toner amount required by the developing device fluctuates depending on the ratio of the carrier, causing a deviation in toner density adjustment in the developing device, resulting in density fluctuations in the printed image and background contamination. There are problems that cause adverse effects such as toner scattering and carrier adhesion.
本発明は、上記した従来の問題を解消し、サブホッパを介してトナーとキャリアが混合された現像剤を精度良く補給することができる現像剤補給装置及び画像形成装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a developer replenishing device and an image forming apparatus capable of solving the above-described conventional problems and replenishing a developer in which toner and a carrier are mixed with accuracy through a sub hopper.
上記の目的を達成するため、本発明は、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を収納する交換可能な現像剤容器と、該現像剤容器に収納された現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、該現像剤搬送手段を介して搬送された現像剤を一時的に貯蔵するサブホッパと、該サブホッパに貯蔵した現像剤を現像装置に補給する現像剤補給手段とを有する現像剤補給装置において、前記サブホッパ内におけるトナーに対するキャリアの重量比を算出し、算出したサブホッパ内でのトナーに対するキャリアの重量比に応じて前記現像剤補給手段の作動時間を調整することを特徴とする現像剤補給装置を提案する。 To achieve the above object, the present invention provides a replaceable developer container for storing a two-component developer composed of toner and a carrier, and a developer transport means for transporting the developer stored in the developer container. A developer replenishing device comprising: a sub hopper for temporarily storing the developer conveyed through the developer conveying means; and a developer replenishing means for replenishing the developer stored in the sub hopper to the developing device. Proposing a developer replenishing device that calculates the weight ratio of carrier to toner in the sub hopper and adjusts the operating time of the developer replenishing means according to the calculated weight ratio of carrier to toner in the sub hopper To do.
なお、本発明は、前記サブホッパ内におけるトナーに対するキャリアの重量比が前記現像剤容器の現像剤残量をもとにして算出すると有利である。
さらに、本発明は、前記現像剤搬送手段がポンプによる圧力差を利用して搬送する装置で、前記現像剤補給手段が螺旋状部材の回転によって補給する装置であり、前記現像剤搬送手段と前記現像剤補給手段とにおけるある量のトナーに対する作動時間の差から前記サブホッパ内におけるトナーに対するキャリアの重量比を算出すると有利である。
In the present invention, it is advantageous that the weight ratio of the carrier to the toner in the sub hopper is calculated based on the remaining amount of the developer in the developer container.
Further, the present invention is an apparatus in which the developer conveying means conveys using a pressure difference by a pump, and the developer replenishing means replenishes by rotation of a spiral member, and the developer conveying means and the It is advantageous to calculate the weight ratio of the carrier to the toner in the sub hopper from the difference in operating time for a certain amount of toner with the developer replenishing means.
さらにまた、本発明は、前記現像剤搬送手段と前記現像剤補給手段との比較を、真近の一定時間の平均を用いて行うと有利である。
さらにまた、本発明は、前記現像剤搬送手段が一軸偏芯スクリューポンプであると有利である。
Furthermore, in the present invention, it is advantageous that the comparison between the developer conveying means and the developer replenishing means is performed using an average of the nearest fixed time.
Furthermore, in the present invention, it is advantageous that the developer conveying means is a uniaxial eccentric screw pump.
さらにまた、本発明は、前記現像剤補給手段がスクリューであると有利である。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項1ないし6の何れかに記載の現像剤補給装置を用いることを特徴とする画像形成装置を提案する。
Furthermore, in the present invention, it is advantageous that the developer supply means is a screw.
In order to achieve the above object, the present invention proposes an image forming apparatus using the developer supply device according to any one of claims 1 to 6.
本発明のよれば、サブホッパから現像装置へのトナー補給において、キャリアの割合を考慮して補給時間を調整することによって、プレミックス方式でも現像装置が求めるトナー量を正確に供給することが可能になり、印刷物の濃度安定化や異常画像の防止を行うことが可能になった。 According to the present invention, in toner replenishment from the sub hopper to the developing device, it is possible to accurately supply the toner amount required by the developing device even in the premix system by adjusting the replenishment time in consideration of the carrier ratio. This makes it possible to stabilize the density of printed matter and prevent abnormal images.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る現像補給装置を用いる画像形成装置の一例を示すカラーレーザープリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー,シアン,マゼンタ,ブラック(以下、Y,C,M,Kと記す)の各色のトナー像を形成するための4つの感光体1Y,C,M,Kを備えている。また、互いに水平方向に並べられたこれら感光体1Y,C,M,Kの下方に、転写装置5を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a color laser printer showing an example of an image forming apparatus using a developing replenishing device according to an embodiment of the present invention. This printer includes four photoreceptors 1Y, 1C, 1M, and 1K for forming toner images of respective colors of yellow, cyan, magenta, and black (hereinafter referred to as Y, C, M, and K). A
感光体1Y,C,M,Kを備えた各色の画像形成部は形成されるトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっているおり、ここではYトナー像を形成するためのY用の画像形成部について説明する。 Each color image forming unit provided with the photoreceptors 1Y, 1C, 1M, and 1K has substantially the same configuration except that the color of the toner to be formed is different. In this case, in order to form a Y toner image. The Y image forming unit will be described.
Y用の画像形成部は、図中反時計回り方向に回転駆動されるドラム状の感光体1Yの周りに、一様帯電装置2Y、光書込ユニット3Y、現像装置4Y、クリーニング装置5Y等を有しており、これらを共通のケーシングで保持してプリンタ本体に対して一体的に着脱されるようになっている。感光体1Yは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものである。 The Y image forming unit includes a uniform charging device 2Y, an optical writing unit 3Y, a developing device 4Y, a cleaning device 5Y, and the like around a drum-shaped photoconductor 1Y that is driven to rotate counterclockwise in the drawing. These are held by a common casing and are integrally attached to and detached from the printer main body. The photoreceptor 1 </ b> Y is obtained by coating an organic photosensitive layer on an element tube such as aluminum.
一様帯電装置2Yは、図中矢印A方向(反時計回り方向)に回転駆動される感光体1Yの表面をコロナチャージによって例えば負極性に一様帯電せしめる。
光書込ユニット3Yは、レーザーダイオード等からなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、fθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて駆動される光源から射出されたレーザー光Lは、ポリゴンミラー面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、感光体1Yに到達する。これにより、感光体1Yの表面がそれぞれ光走査されて、感光体1Yの表面にY用の静電潜像が形成される。
The uniform charging device 2Y uniformly charges, for example, a negative polarity on the surface of the photoreceptor 1Y that is rotationally driven in the direction of arrow A (counterclockwise direction) in the drawing.
The optical writing unit 3Y has a light source composed of a laser diode or the like, a regular hexahedral polygon mirror, a polygon motor for rotationally driving the mirror, an fθ lens, a lens, a reflection mirror, and the like. A laser beam L emitted from a light source driven based on image information sent from a personal computer (not shown) or the like is reflected by the polygon mirror surface and deflected as the polygon mirror rotates, so that the photosensitive member 1Y. To reach. As a result, the surface of the photoreceptor 1Y is optically scanned, and an electrostatic latent image for Y is formed on the surface of the photoreceptor 1Y.
Y用の現像装置4Yは、ケーシングに設けられた開口から周面の一部を露出させる第1現像ロール41Yと第2現像ロール42Yとを有している。これら現像ロールは、それぞれ図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。現像装置4Y内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のYトナーとを含む図示しないY現像剤が内包されている。このY現像剤は、図示していない3本の搬送スクリューによって撹拌搬送されてYトナーの摩擦帯電が促されながら、それら現像ロールの現像スリーブに担持されて現像に使用される。
The developing device 4Y for Y has a first developing
現像スリーブと感光体1Yとが対向する現像領域では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像スリーブと、感光体1Y上の静電潜像との間に、負極性のYトナーをスリーブ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体1Yの一様帯電箇所(地肌部)との間に、負極性のMトナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像スリーブ上のY現像剤内のYトナーは、現像ポテンシャルの作用によってスリーブ上から離脱して感光体1Yの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体1Y上の静電潜像がYトナー像に現像される。なお、感光体1Y上のYトナー像は、後述する転写装置5によって矢印B方向に走行される中間転写ベルト7上に転写される。
In the developing region where the developing sleeve and the photoreceptor 1Y face each other, a negative polarity is provided between the developing sleeve to which a negative developing bias output from a power source (not shown) is applied and the electrostatic latent image on the photoreceptor 1Y. The developing potential for electrostatically moving the Y toner from the sleeve side to the latent image side acts. In addition, a non-developing potential for electrostatically moving the negative M toner from the background side to the sleeve side acts between the developing sleeve and the uniformly charged portion (background portion) of the photoreceptor 1Y. The Y toner in the Y developer on the developing sleeve is separated from the sleeve by the action of the developing potential and is transferred onto the electrostatic latent image on the photoreceptor 1Y. By this transfer, the electrostatic latent image on the photoreceptor 1Y is developed into a Y toner image. The Y toner image on the photoreceptor 1Y is transferred onto an intermediate transfer belt 7 that runs in the direction of arrow B by a
現像装置4Yには、収容されているY現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する透磁率センサ(図2に示す)としてのトナー濃度センサを有し、トナー濃度センサはトナー濃度に応じた値の電圧を出力する。この出力電圧の値は、図示しない補給制御部に送られる。この補給制御部は、RAM等の記憶手段を備えており、その中にY用のトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるM用Vtrefや、他の現像装置に搭載されたトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるC,M,K用のVtrefのデータを格納している。Y用の現像装置4Yについては、Y用のトナー濃度センサからの出力電圧の値とY用のVtrefを比較し、後述する現像剤補給装置10を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。そして、これにより、補給用のY現像剤を現像装置4Yに補給する。このように制御されることで、現像に伴ってYトナー濃度を低下させたY現像剤に適量のY現像剤が補給され、現像装置4Y内のY現像剤のYトナー濃度が所定の範囲内に維持される。なお、現像装置4C,M,Kについても、同様の補給制御が実施される。
The developing device 4Y has a toner concentration sensor as a magnetic permeability sensor (shown in FIG. 2) that outputs a voltage having a value corresponding to the magnetic permeability of the stored Y developer. Output the voltage of the corresponding value. This output voltage value is sent to a supply control unit (not shown). The replenishment control unit includes a storage unit such as a RAM, in which M Vtref, which is a target value of the output voltage from the Y toner density sensor, and a toner density sensor mounted on another developing device. Vtref data for C, M, and K, which are target values of the output voltage from. For the Y developing device 4Y, the value of the output voltage from the Y toner density sensor is compared with the Y Vtref, and the
感光体1Y上で現像されたYトナー像は、後述する中間転写ベルト7のおもて面に転写される。転写工程を経た感光体1Yの表面には、中間転写ベルト7上に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、クリーニング装置5Yによって除去される。このようにして転写残トナーが除去された感光体1Yの表面は、除電ランプ(図示せず)によって除電された後、一様帯電装置2Yによって再び一様帯電せしめられる。 The Y toner image developed on the photoreceptor 1Y is transferred to the front surface of an intermediate transfer belt 7 described later. Untransferred toner that has not been transferred onto the intermediate transfer belt 7 adheres to the surface of the photoreceptor 1Y that has undergone the transfer process. This transfer residual toner is removed by the cleaning device 5Y. The surface of the photoreceptor 1Y from which the transfer residual toner has been removed in this manner is discharged by a discharging lamp (not shown), and then uniformly charged by the uniform charging device 2Y.
Y用の画像形成部について詳しく説明したが、他色用の画像形成部においても、同様のプロセスによって感光体1C,M,Kの表面にC,M,Kトナー像が形成される。 Although the Y image forming unit has been described in detail, C, M, and K toner images are formed on the surfaces of the photoreceptors 1C, M, and K by the same process in the image forming units for other colors.
上記転写装置5は、感光体1Y,C,M,Kの図中下方で、無端状の中間転写ベルト7のループ内に配設されている。各色の感光体1Y,C,M,K上に形成されたY,C,M,Kトナー像は、転写装置5により中間転写ベルト7上に順次重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト7上には4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
The
中間転写ベルト7が巻き掛けられたローラの1つ、本例では最下位置のローラが2次転写バイアスローラ71として構成され、この2次転写バイアスローラ71には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって2次転写バイアスが印加される。
One of the rollers around which the intermediate transfer belt 7 is wound, in this example, the lowermost roller is configured as a secondary
本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙8を複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙8を所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙8は、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対(図示せず)を介して中間転写ベルト7上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで送り出され、2次転写バイアスローラ71の作用によって記録紙8上に一括2次転写される。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙8は、2次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。
The printer includes a paper feeding cassette (not shown), and accommodates a recording paper bundle in which a plurality of recording papers 8 are stacked therein. Then, the uppermost recording paper 8 is sent out to the paper feed path at a predetermined timing. The sent recording paper 8 is sent out at a timing that can be synchronized with the four-color toner image on the intermediate transfer belt 7 through a pair of registration rollers (not shown) disposed at the end of the paper feeding path. By the action of the
図2は、現像剤補給装置10の一構成例を示す概略図である。
図2において、現像剤補給装置10はトナーとキャリアからなるプレミックス現像剤を収納する交換可能な現像剤容器としての現像剤ボトル11と、その現像剤ボトル11に収納されたプレミックス現像剤を搬送する現像剤搬送手段としての搬送ポンプ12と、その搬送ポンプ12を介して搬送された現像剤を一時的に貯蔵するサブホッパ13と、該サブホッパ13に貯蔵した現像剤を現像装置に補給する現像剤補給手段としての搬送スクリュー14を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the
In FIG. 2, the
この現像剤補給装置10は印刷動作によって消費したトナー分をサブホッパ13から搬送スクリュー14を介して現像装置4に補給する。そして、サブホッパ13にはセンサ15が設けられ、現像装置4への補給により収容している現像剤が減ると、現像剤ボトル11から搬送ポンプ12を介して現像剤が搬送され、サブホッパ13はセンサ15が取り付けられた検知位置までの量の現像剤が常時存在するように制御される。
The
このように構成される現像剤補給装置10は、トナーとキャリアからなるプレミックス現像剤を補給するので、キャリア劣化による画質低下を防止でき、さらにサブホッパ13を備えているので、現像剤ボトル内の現像剤が空になりボトル交換が必要になっても、一定の間は印刷が可能であるので、空いた時間にボトル交換ができる。さらに、サブホッパ13から搬送スクリュー14を用いて現像剤を補給するので、高精度に現像剤を現像装置に供給することが容易である。
Since the
このように、現像剤補給装置10は種々の利点を有しているが、プレミックス現像剤はキャリアの比重がトナーに比べて非常に大きいため、現像剤ボトル11から排出しにくい。図3は、現像剤ボトル11内に存在するトナー量と現像剤ボトル11から排出されるトナーが有するキャリアの重量比の関係を表したものである。ここで最初に現像剤ボトル11に充填したトナーとキャリアはそれぞれ1840g、160gであり、キャリアの割合は重量比で8%であった。図3のグラフから前半はほとんどキャリアが出てこないことが判る。
As described above, the
また、図4はサブホッパ13から搬送スクリュー14を用いて現像装置4に供給される時間当たりのトナー重量を表したグラフであり、破線はトナーとキャリアの合計、実線はキャリアを除いたトナー重量に換算してある。この結果から、搬送スクリュー14の補給はキャリアの割合が増加するにつれて、時間当たりのトナー補給量が減少することがわかる。したがって、キャリア率が高くなると、計算された時間、搬送スクリュー14を稼動させても補給されるトナー量が少なくなってしまった。この問題が発生する原因は、完全に解明されていないが、トナーの凝集度が関係しているものと推察される。この結果、現像装置4に狙いのトナー量が補給されれずに、トナー濃度が不安定になり画像品質の悪化等を招くおそれがあることは先に説明した。
FIG. 4 is a graph showing the toner weight per hour supplied from the
そこで、本実施形態の現像剤補給装置10は補給制御部によって図5に示すフローチャートに従って制御される。
図5において、印刷画像の画像面積やトナー濃度センサの値等から現像装置4に補給するトナー量を計算し(ステップ1)、図3のグラフを基に現像剤ボトル11の残量からキャリア率を計算する(ステップ2)。その計算したキャリア率から図4のグラフを基に補給時間を算出し(ステップ3)、搬送スクリュー14をその算出した補給時間稼動させる(ステップ4)。具体的には必要とするトナー時間に対してキャリアの割合が多いほど補給時間を長くする補正を行うが、例として図4でキャリア率が40%のときのトナー補給量は0%のときの0.775倍であるので、キャリア率が40%ときは実際の補給時間を狙いの計算値から1.29(=1/0.775)倍とする。
Therefore, the
In FIG. 5, the amount of toner to be replenished to the developing device 4 is calculated from the image area of the printed image, the value of the toner density sensor, etc. (step 1), and the carrier rate is calculated from the remaining amount of the
このように構成することで、現像装置4に補給されるトナー量が必要なトナー量となるため、現像装置4のトナー濃度が安定になる。なお、この制御において現像剤ボトル11内に存在する現像剤量を把握する必要があり、このため図6に示すようにフローチャートに基づいて制御し、現像剤ボトル11内の残量を認識している。
With this configuration, the toner amount replenished to the developing device 4 becomes a necessary toner amount, and the toner density of the developing device 4 becomes stable. In this control, it is necessary to grasp the amount of the developer present in the
ところで、上記実施形態では図2に示すように、現像剤搬送手段として負圧を発生させてトナーを搬送する搬送ポンプ12を用いている。この搬送ポンプ12は、図6に示すように、通称モーノポンプと呼ばれる吸い込み型の1軸偏芯粉体ポンプであって、その構成は金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ20と、ゴム等の弾性体で作られた2条スクリュー形状に作られたステータ21と、これらを包む樹脂材料などで作られたケース22とを有し、ステータ21はケース22に固定設置される。上記ロータ20は、図示していない駆動源と駆動連結された補給クラッチ23、そして軸継ぎ手24を介して回転駆動される。
By the way, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, a
このように構成された搬送ポンプ12は、補給クラッチ23がオンしてロータ20が回転されることにより、ポンプに強い自吸力が生じ,ケース22先端の吸い込み部から現像剤を吸い込み、吸い込んだ現像剤を軸継ぎ手24の近傍の排出部(図示せず)からサブホッパ13に送り出すことが可能となる。さらに、現像剤ボトル11から搬送ポンプ12までの搬送経路はシリコンチューブ16を用いるため、搬送にスクリューを使用する場合に比べて機械内部での這い回しが容易である。その結果、レイアウトの自由度が増し、機械の小型化を実現しやすくなる。またスクリューは、その搬送経路が長くなるとトナーにストレスを与えて、品質の劣化させるのに対して、搬送ポンプ12による搬送の場合、搬送経路が長くなることの影響はほとんど見られない。さらに、1軸偏芯粉体ポンプは単位時間当たりの搬送量がほぼ一定しているので、その稼動時間から現像剤ボトル11の残量を知ることができる。
In the
このような搬送ポンプ12による現像剤搬送を行ったときの、キャリアの割合と搬送能力の関係を図7に示す。圧力差を用いて現像剤を搬送する場合、ポンプ内を通過する現像剤量で搬送能力が決定される。このため時間当たりの搬送能力は体積が一定となる。ここでキャリアに比べてトナーの比重は小さく、体積が大きいため、時間当たりに搬送されるトナーの量はサブホッパ13から現像装置4への補給量と異なりほぼ一定となる。
FIG. 7 shows the relationship between the carrier ratio and the conveyance capacity when the developer is conveyed by the
また、図2で示すようにサブホッパ内のトナーは、サブホッパ13が有するセンサ15の位置になるように制御されており、サブホッパ13から現像装置4に補給したトナーと同じ量のトナーが現像剤ボトル11から搬送される。
Further, as shown in FIG. 2, the toner in the sub hopper is controlled so as to be positioned at the
そこで、現像剤ボトル11からサブホッパ13への搬送時間とサブホッパ13から現像装置4への補給時間を比較することで、サブホッパ内のキャリアの割合を推定することが可能になり、その結果からキャリアの割合に応じてトナー補給の時間を決定する。
Therefore, by comparing the transport time from the
図8は、本実施形態の補給制御部による現像剤補給装置10の制御を示すフローチャートである。
図8において、一定期間内に現像装置4に補給したトナー量を計算し(ステップ1)、一定期間内にサブホッパ13に搬送した時間を計算する(ステップ2)。このとき、サブホッパ13のトナー量はほぼ一定であるため、現像剤ボトル11から搬送されるトナー量と現像機に補給するトナー量は同量とみなすことができる。また、一定期間とはサブホッパ13のトナー量のばらつきに対して十分長い時間、例えば搬送されるトナー量が数10g以上に相当する。
FIG. 8 is a flowchart showing the control of the
In FIG. 8, the amount of toner replenished to the developing device 4 within a certain period is calculated (step 1), and the time for transporting to the
次に、サブホッパ13に搬送したトナー量と時間の比からキャリア率を推定し(ステップ3)、図5のフローチャートと同様に補給時間を計算する(ステップ4)。そして、計算された補給時間のトナー補給を行う(ステップ5)
Next, the carrier rate is estimated from the ratio of the amount of toner conveyed to the
このように制御することで、現像装置4が要求する量のトナーを正確に補給することができる。この制御では、トナーが粉体であることからサブホッパ13内のトナー量にはばらつきが生じるため、現像剤ボトル11からサブホッパ13への搬送能力とサブホッパ13から現像装置4への補給能力の比較においては一定時間の平均で行い、その結果から得られるキャリアの割合に応じてトナー補給の時間を決定する。さらに、一定期間を直近の一定の時間とすることで精度の良い制御が得られる。さらにまた、サブホッパ13内には一定量のトナーを常に維持するため、現像剤ボトル11からサブホッパ13にトナーを搬送してから、サブホッパ13から現像装置4にトナーを補給するまでの間に時間差が生じる。そこで現像剤ボトル11からサブホッパ13への搬送能力とサブホッパ13から現像装置4への補給能力の比較においては、サブホッパ13のトナー量に対応するだけの時間差を持たせ、より正確にキャリアの割合を計算する。すなわち、図8のフローチャートにおいてサブホッパ13の量に対応する分だけ一定時間に時間差を与えるこのように構成する。
By controlling in this way, the amount of toner required by the developing device 4 can be accurately supplied. In this control, since the toner is powder, the amount of toner in the
さらに、搬送ポンプ12に用いた一軸偏芯スクリューポンプは、高い補給分解能を持つため最少補給時間を短くできることから機能的にふさわしい。このポンプによってトナーの搬送量の分解能を高め、搬送量にばらつきの少ないトナー供給を可能とする。
Further, the uniaxial eccentric screw pump used for the
さらにまた、現像剤ボトル11からサブホッパ13への搬送は、ある程度のばらつきがあっても影響はないが、現像装置4に補給するトナーは、現像装置4内のトナー濃度を適正に保つために、高精度の分解能が必要とされる。そこでサブホッパ13から現像装置4への補給には搬送スクリュー14を用いることで、高い分解能でトナー補給を行うことができる。
Furthermore, the conveyance from the
1 感光体
4 現像装置
11 現像剤ボトル
12 搬送ポンプ
13 サブホッパ
14 搬送スクリュー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 4 Developing
Claims (7)
前記サブホッパ内におけるトナーに対するキャリアの重量比を算出し、算出したサブホッパ内でのトナーに対するキャリアの重量比に応じて前記現像剤補給手段の作動時間を調整することを特徴とする現像剤補給装置。 A replaceable developer container for storing a two-component developer composed of toner and carrier, a developer transport means for transporting the developer stored in the developer container, and transported via the developer transport means In a developer replenishing device having a sub hopper for temporarily storing the developer, and a developer replenishing means for replenishing the developer stored in the sub hopper to the developing device,
A developer replenishing device that calculates a weight ratio of the carrier to the toner in the sub hopper and adjusts an operation time of the developer replenishing means according to the calculated weight ratio of the carrier to the toner in the sub hopper.
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