【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとキャリアとから成る２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を２つ以上有する複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を採用するフルカラープリンタやフルカラー複写機として様々の構成のものが提案されている。ここでは、回転体式の現像装置を用いたフルカラー画像形成装置の例を図５に示す。
【０００３】
即ち、図５はフルカラー画像形成装置要部の断面図であり、現像装置１０２Ｙは、非磁性トナーと磁性キャリアから成る２成分現像剤を収容し、現像剤搬送手段としての現像スリーブ１０５Ｙと、現像剤の混合比を検知するための光学センサ１０７Ｙを有している。尚、現像装置１０２Ｍ、現像装置１０２Ｃも現像装置１０２Ｙと同様に構成されており、現像装置１０２Ｙ、現像装置１０２Ｍ、現像装置１０２Ｃはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアンのトナーを収容している。又、これらの現像装置１０２（１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ）は回転体１０６に収容されており、回転体１０６の回転によって像担持体である感光ドラム１２８と順次対向する。
【０００４】
ここで、非磁性材料で構成された現像スリーブ１０５（１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ）は、回転可能であり、その内部には磁石を有している。そして、現像スリーブ１０５は、回転力と磁石の磁力によって２成分現像剤を現像領域に担持搬送し、感光ドラム１２８と対向する現像領域で現像剤を感光ドラム１２８に供給し、感光ドラム１２８上に形成されている静電潜像を現像する。
【０００５】
ところで、画像形成によりトナーが消費されると、２成分現像剤のトナー濃度が低下して画像濃度が低下する。このため、本従来例のような２成分現像剤を用いた現像装置においては、２成分現像剤のトナー濃度を検知し、その検知結果に応じて適量のトナーを補給する機構が設けられている。
【０００６】
ここで、トナー濃度の検知方法としては、一般的には２成分現像剤自体の物理特性変化、例えば反射濃度の変化や透磁率の変化により現像剤を直接検知する方法が知られている。
【０００７】
又、感光ドラム１２８上の基準潜像を現像してトナーパッチを形成し、このトナーパッチの反射濃度を光センサ１０１によって検知する方法が用いられている。この方法は、トナー濃度の低下により感光ドラム１２８上の潜像への現像特性が変化することを利用したものである。基準潜像の形成方法には様々あるが、デジタル式の画像形成装置では画像露光手段であるレーザー、ＬＥＤ等の露光装置で所定の露光を行うことによって基準潜像を形成するのが一般的である。
【０００８】
このような方式においては、検知の対象があくまでも感光ドラム１２８上に現像されたトナーの付着量であるため、正確に言えばトナー濃度を直接制御している訳ではない。実際、周囲の温湿度の変化や２成分現像剤の長期使用等、トナー濃度変動以外の要因によるトナーパッチの反射濃度変動があれば、実際の２成分現像剤のトナー濃度は、その他の変動要因を吸収する形で或る範囲内で変動することになる。この２成分現像剤のトナー濃度の変動が生じても、作像電位を制御する補助手段を用いることによって、大きな不具合を起こすことなく画像を出力することは可能である。この手段としても反射濃度系を用いるものもある。
【０００９】
実際の制御においては、感光ドラム又は転写ドラム上に形成したパッチ画像の反射光量を光学センサで検知し、その値から帯電電位にフィードバック制御を掛けて最大画像濃度を保つように制御している。
【００１０】
又、不図示のビデオカウンタにより原稿の画像データは１画素毎に積算され、ＣＰＵによって処理される。原稿濃度と複写物濃度は一対一に対応することから、原稿の画像データであるビデオカウント値の積算値はトナー消費／必要トナー量として検知することができる。
【００１１】
現像剤のトナー濃度を制御する手段として上記のような手段を用いているが、それらの手段を組み合わせて制御する方法もこれまで幾つか提案されてきた。
【００１２】
例えば、前述の現像剤物性を直接検知する直接検知と感光ドラム又は転写ドラム上に作像された画像の光学反射濃度による画像濃度からトナー濃度を推測する方法を用いた制御は、画像濃度信号の変動値を直接検知における検知信号の変動値に換算し、その変動分を直接検知制御における中心値に補正を行い、新たに目標値を決定してトナー濃度の制御を行っていくことによって出力画像濃度を安定に保っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特に小型の現像装置においては現像剤容量が少なく、現像剤の使用状況に応じて現像剤濃度の最適値が異なるため、使用状況によっては必要以上に現像剤の劣化を促進する場合がある。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、現像剤に掛かる負荷を抑制しつつ適正な画像を長期間に亘って維持することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【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、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容し、像担持体上に形成された静電像を現像する現像手段と、トナー濃度に対応する情報を検知する第１及び第２のトナー濃度検知手段と、を有し、前記トナー濃度検知手段の検知出力と目標値とに応じて前記現像手段へトナー補給を行う画像形成装置において、前記第１のトナー濃度検知手段の目標値を前記第２のトナー濃度検知手段の検知出力に応じて変更する際、前記目標値の変更され得る範囲を現像剤の寿命に関する情報に応じて変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標値の上下限値のうちの少なくとも一方を現像剤の寿命に関する情報により変更することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第１及び第２のトナー濃度検知手段のうちの一方は検知用のトナー像の濃度を検知する光センサを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、現像剤の寿命に関する情報とは、画像形成回数、前記現像手段の駆動時間、前記現像手段への高圧印加時間、前記像担持体上に静電像を形成するための画像濃度情報のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、画像形成装置は、複数の像担持体を有することを特徴とする。
【００２０】
従って、本発明によれば、現像剤の寿命に関する情報としての画像形成回数等により現像剤のトナー濃度目標値を制御するようにしたため、現像剤に掛かる負荷を抑制することができ、小型化／低コスト化に伴って現像剤の内容量が少ない場合であっても、適正な画質を長期間に亘って維持することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
先ず、本発明に係る画像形成装置全体の動作を図５に基づいて説明する。尚、本発明に係る画像形成装置の基本構成は前記従来の画像形成装置のそれと同様であるため、これについての再度の説明は省略する。
【００２３】
図５において、回転体１０６にはイエロー、マゼンタ、シアンのトナーをそれぞれ収容した現像装置１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃが収容されており、回転体１０６の回転によって前記３つの現像装置１０２（１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ）のうちの１つを感光ドラム１２８に対向させる。
【００２４】
ここで、像担持体である感光ドラム１２８は回動自在に設けられており、この感光ドラム１２８を一次帯電器１２１で一様に帯電し、レーザー１２２によって露光量を定められた光で露光し、最初にイエローの静電潜像を感光ドラム１２８上に形成する。このイエローの静電潜像をイエローのトナーを収容した現像装置１０２Ｙを用いて後述のような過程により現像し、感光ドラム１２８上に可視像化されたトナー像を形成する。
【００２５】
次に、転写紙搬送シート１２７によって搬送されてきた転写紙１２４に上記イエローのトナー像を転写帯電器１２３の作用によって転写する。尚、感光ドラム１２８上の転写残トナーは、クリーニング装置１２６によって除去される。
【００２６】
而して、クリーニングされた感光ドラム１２８を一次帯電器１２１で再び帯電し、この感光ドラム１２８にレーザー１２２で露光して該感光ドラム１２８上にマゼンタの静電潜像を形成する。この静電潜像が現像領域を通過するときには、回転体１０６の回転によってマゼンタのトナーを収容した現像装置１０２Ｍが感光ドラム１２８と対向しているため、この現像装置１０２Ｍを用いてマゼンタの静電潜像を現像してマゼンタのトナー像を得る。そして、このマゼンタのトナー像を、先にイエローのトナー像を転写した転写紙１２４に重ねて転写する。このようにして転写紙１２４上に順次イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を形成した後、転写紙１２４を定着装置１２５に送ってトナー像を転写紙１２４上に定着させてフルカラー画像を得る。尚、それぞれの動作のタイミング、制御、センサー類等からの信号の読み込み等は、図６に示す制御装置３０によって行われる。
【００２７】
次に、現像装置１０２（１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ）について詳しく説明する。
【００２８】
非磁性材料で構成された現像スリーブ１０５（１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ）は、回転可能であり、回転体１０６が回転して静電潜像を現像する位置に来たときに感光ドラム１２８と対向する。この現像スリーブ１０５の内部には不図示の磁石が内蔵されており、回転力と磁石の磁力によって２成分現像剤を現像領域に担持搬送し、感光ドラム１２８と対向する現像領域で現像剤を感光ドラム１２８に供給し、感光ドラム１２８上に形成されている静電潜像を現像する。
【００２９】
現像装置１０２と感光ドラム１２８の対向する部分より感光ドラム回転方向の下流側には、光センサ１０１が感光ドラム１２８に対向して配設されている。この光センサ１０１は、感光ドラム１２８上の基準潜像を現像して形成されたトナーパッチの反射濃度を検知するものであって、その検知結果によってトナー濃度が所定の範囲に制御される。
【００３０】
ここで、トナー濃度制御について説明する。
【００３１】
現像装置１０２（１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ）に内蔵されたトナー濃度検知センサ１０７（１０７Ｙ，１０７Ｍ，１０７Ｃ）は、発光素子と受光素子とから成り、発光素子から発せられた光が現像剤に反射して受光素子へと入射し、その出力値によりトナー濃度を検知する。
【００３２】
次に、トナー濃度制御用のトナーパッチからの信号を検知してトナー補給に至る動作について詳しく説明する。
【００３３】
感光ドラム１２８上の基準潜像は、感光ドラム１２８を一次帯電器１２１にて所定の電位に帯電し、レーザー１２２によって所定の露光を行うことで形成され、現像装置１０２によってトナーパッチとして現像される。このようにして形成されたトナーパッチが光センサ１０１の対向部に至ると、図６に示すように、光センサ１０１内の発光素子１０１ａから発せられた光がトナーパッチによって反射され、光センサ１０１内の受光素子１０１ｂへと達して出力電圧Ｖを得る。尚、本実施の形態では、光センサ１０１からの正反射光を検知するため、トナーの付着量が多い程反射光は減少し、Ｖは小さくなる。即ち、Ｖが大きければ画像濃度は低く、逆にＶが小さければ画像濃度が高いと考えられる。
【００３４】
トナー濃度／画像濃度共に、センサ出力電圧Ｖは図６に示すＡ／Ｄコンバーター２９によってデジタル信号へと変換されて制御装置３０へと送られる。制御装置３０は、現像剤が初期の状態でのＶの値Ｖ０／Ｖ０’を記憶しており、毎回の出力電圧Ｖ１／Ｖ１’との差分ΔＶ，ΔＶ’をそれぞれ計算する。この画像濃度の差分ΔＶ’（Ｖ１’−Ｖ０’）から画像濃度のずれを算出し、トナー濃度の差分ΔＶ（Ｖ１−Ｖ０）からトナー濃度のずれ分を算出する。この差分ΔＶの値をトナー補給テーブルによってトナー補給スクリュー１０４（１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ）の作動時間ｔに換算する。このように計算された作動時間ｔだけトナー補給スクリュー１０４を作動させることによって、必要とする量のトナーがトナー補給槽１０３（１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ）から現像装置１０２へと補給される。ここで、トナー濃度の差分ΔＶとトナー搬送スクリュー１０４の作動時間ｔとの関係を図７に示す。
【００３５】
又、画像濃度の差分ΔＶ’により画像濃度のずれ分からトナー濃度の中心値のずれ分として換算し、補正を行うことでトナー濃度及び画像濃度を安定に保っている。具体的には、トナー濃度の目標値（中心値）を画像濃度の差分ΔＶ’によって変更可能とするとともに、該目標値の取り得る範囲を現像剤寿命情報に応じて変更する。ここで、現像剤寿命情報とは、コピー枚数（耐久枚数）、現像駆動時間、現像高圧印加時間、画像比率のうちの少なくとも１つである。
【００３６】
図１は耐久枚数に対するトナー濃度の変化を示す図であり、横軸は耐久枚数、縦軸はトナー濃度を示している。従来、トナー濃度の上限値はトナー飛散や画像かぶり、下限値はキャリア付着等の不良画像により決定している。
【００３７】
しかし、現像装置の小型化や低コスト化に伴い、現像剤の内容量が少ないにも拘らず寿命を長く維持するためには、現像剤に掛かる負荷を軽減する必要がある。そのためには、現像剤の寿命情報によりトナー濃度の最適値を算出して制御することが不可欠となってくる。ここで、現像剤は初期設置時から徐々にチャージアップし、徐々にチャージダウンしていく。これはキャリアの帯電能力の低下によるものであり、その値によりトナー濃度の適正値が異なってくる。図１のＡ〜Ｂの範囲は、基準画像における耐久枚数から算出した現像剤のトナー濃度の最適範囲である。Ｃは最適範囲Ａ〜Ｂの中心値である。
【００３８】
Ａ，Ｂは従来のトナー濃度の上下限値であり、トナー濃度がＡ以上になると画像かぶりやトナー飛散が発生し、Ｂ以下ではキャリア付着等の画像欠陥が生じる。従来は点ａにトナー濃度が位置し、耐久による処々の変動によりトナー濃度の中心値Ｃを補正することによってトナー濃度はＡ〜Ｂの範囲内で点ｂ，ｃへと移動していく。
【００３９】
これに対し、本実施の形態では、前述のようにトナー濃度の目標値を画像濃度の差分ΔＶ’によって変更可能とするとともに、該目標値の取り得る範囲を現像剤寿命情報としての耐久枚数に応じて図１のＡ’〜Ｂ’のように変更することによって、トナー濃度は点ａからＡ’〜Ｂ’の狭い範囲内で点ｂ’，ｃ’と移動する。このように、トナー濃度の変動が従来のＡ〜Ｂの範囲よりも狭いＡ’〜Ｂ’の範囲内に抑えられるため、現像剤に掛かる負荷が軽減される。
【００４０】
以上のように、本実施の形態では、現像剤の寿命情報としての耐久枚数情報により現像剤のトナー濃度目標値を制御することによって現像剤に掛かる負荷を抑制するようにしたため、小型化／低コスト化に伴って現像剤の内容量が少ない場合であっても、適正な画質を長期に亘って維持することができる。
【００４１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４２】
前記実施の形態１では耐久枚数による履歴のみを用いて説明したが、本実施の形態では図２に示すように平均画像比率を用いる。この平均画像比率の算出方法は、従来周知の画素数の積算値や作像するレーザー発光時間、トナーの消費量（補給量）等から求めることができる。
【００４３】
平均画像比率が大きくなるとその分だけトナーの出入りが多くなるため、キャリアによるトナーの帯電（トナートリボ）が低くなって画像濃度が高くなる。トナートリボを安定させるために現像剤のトナー濃度は低く保つ必要がある。図２の点ｄは図１による基準値である。点ｅは点ｄより画像比率が高く、トナー濃度をｆ分だけ補正する必要がある。
【００４４】
図２に示すように、画像比率によるトナー濃度の適正値を補正することによって、トナー濃度の制御範囲は図３の曲線Ａ’〜Ｂ’の範囲となる。このトナー濃度の適正化を行うことによって、現像剤に掛かる負荷を抑制し、小型化／低コスト化に伴って現像剤の内容量が少ない場合であっても、適正な画質を長期間に亘って維持することができる。
【００４５】
尚、現像剤寿命情報としては、以上の実施の形態１，２で示した耐久枚数や画像比率以外にコピーボリューム（ＣＶ）、現像装置の駆動時間、現像高圧印加時間等のパラメータを用いることができる。
【００４６】
又、本発明は、図４に示すように中間転写体１２９を用いた複数（４つ）の像担持体１２８（１２８Ｙ，１２８Ｍ，１２８Ｃ，１２８Ｋ）を有する画像形成装置に対しても同様に適用可能であって、前記と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容し、像担持体上に形成された静電像を現像する現像手段と、トナー濃度に対応する情報を検知する第１及び第２のトナー濃度検知手段と、を有し、前記トナー濃度検知手段の検知出力と目標値とに応じて前記現像手段へトナー補給を行う画像形成装置において、前記第１のトナー濃度検知手段の目標値を前記第２のトナー濃度検知手段の検知出力に応じて変更する際、前記目標値の変更され得る範囲を現像剤の寿命に関する情報に応じて変更するようにしたため、現像剤に掛かる負荷を抑制しつつ適正な画像を長期間に亘って維持することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置におけるトナー濃度と耐久枚数との関係を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置におけるトナー濃度補正量と平均画像比率との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置におけるトナー濃度と耐久枚数との関係を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る画像形成装置要部の断面図である。
【図５】従来及び本発明に係る画像形成装置要部の断面図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の画像濃度検出及び制御系の構成を示す図である。
【図７】トナー濃度の差分ΔＶとトナー搬送スクリューの作動時間ｔとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 光センサ（トナー濃度検知手段）
１０１ａ 発光素子
１０１ｂ 受光素子
１０２ 現像装置
１０３ トナー補給槽
１０４ トナー補給スクリュー
１０５ 現像スリーブ
１０６ 現像装置回転体
１０７ トナー濃度検知センサ（トナー濃度検知手段）
１２１ 一次帯電器
１２２ レーザー
１２３ 転写帯電器
１２４ 転写紙
１２５ 定着装置
１２６ クリーニング装置
１２７ 転写紙搬送シート
１２８ 感光ドラム（像担持体）
２９ Ａ／Ｄコンバーター
３０ 制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer having two or more toner density detecting units for detecting the toner density of a two-component developer including a toner and a carrier.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of full-color printers and full-color copiers employing an electrophotographic system have been proposed. Here, FIG. 5 shows an example of a full-color image forming apparatus using a rotary developing device.
[0003]
That is, FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the full-color image forming apparatus. The developing device 102Y contains a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier. An optical sensor 107Y for detecting the mixing ratio of the agent is provided. The developing device 102M and the developing device 102C have the same configuration as the developing device 102Y, and the developing device 102Y, the developing device 102M, and the developing device 102C contain yellow, magenta, and cyan toners, respectively. These developing devices 102 (102Y, 102M, 102C) are accommodated in a rotating body 106, and sequentially face a photosensitive drum 128 as an image carrier by the rotation of the rotating body 106.
[0004]
Here, the developing sleeve 105 (105Y, 105M, 105C) made of a non-magnetic material is rotatable and has a magnet inside. Then, the developing sleeve 105 carries and conveys the two-component developer to the developing area by the rotational force and the magnetic force of the magnet, and supplies the developer to the photosensitive drum 128 in the developing area opposite to the photosensitive drum 128, and on the photosensitive drum 128. The formed electrostatic latent image is developed.
[0005]
By the way, when the toner is consumed by the image formation, the toner density of the two-component developer decreases, and the image density decreases. For this reason, in a developing device using a two-component developer as in the conventional example, a mechanism for detecting the toner concentration of the two-component developer and supplying an appropriate amount of toner in accordance with the detection result is provided. .
[0006]
Here, as a method for detecting the toner density, a method is generally known in which the developer is directly detected based on a change in physical characteristics of the two-component developer itself, for example, a change in reflection density or a change in magnetic permeability.
[0007]
Further, a method is used in which a reference latent image on the photosensitive drum 128 is developed to form a toner patch, and the reflection density of the toner patch is detected by the optical sensor 101. This method utilizes the fact that the development characteristic of the latent image on the photosensitive drum 128 changes due to a decrease in the toner density. Although there are various methods for forming a reference latent image, a digital image forming apparatus generally forms a reference latent image by performing predetermined exposure using an exposure device such as a laser or an LED that is an image exposure unit. is there.
[0008]
In such a method, since the detection target is the amount of the toner developed on the photosensitive drum 128, the toner density is not directly controlled. In fact, if there is a change in the reflection density of the toner patch due to a factor other than the toner density fluctuation, such as a change in the surrounding temperature and humidity or a long-term use of the two-component developer, the actual toner density of the two-component developer may vary. In a certain range in a manner that absorbs Even if the toner concentration of the two-component developer fluctuates, it is possible to output an image without causing any serious trouble by using the auxiliary means for controlling the image forming potential. Some of these means use a reflection density system.
[0009]
In actual control, the amount of reflected light of the patch image formed on the photosensitive drum or the transfer drum is detected by an optical sensor, and based on the value, feedback control is applied to the charging potential to control the image density so as to maintain the maximum image density.
[0010]
The image data of the document is integrated for each pixel by a video counter (not shown) and processed by the CPU. Since the document density and the copy density correspond one-to-one, the integrated value of the video count value, which is the image data of the document, can be detected as toner consumption / required toner amount.
[0011]
Although the above-described means are used as means for controlling the toner concentration of the developer, several methods have been proposed so far in combination with these means.
[0012]
For example, the control using the above-described method of directly detecting the physical properties of the developer and estimating the toner density from the image density based on the optical reflection density of the image formed on the photosensitive drum or the transfer drum is performed by controlling the image density signal. The output image is converted by converting the fluctuation value into the fluctuation value of the detection signal in direct detection, correcting the fluctuation to the center value in direct detection control, determining a new target value, and controlling the toner density. The concentration is kept stable.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, especially in a small-sized developing device, the developer capacity is small, and the optimum value of the developer concentration differs depending on the use condition of the developer, so that the deterioration of the developer may be promoted more than necessary depending on the use condition. .
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an image forming apparatus capable of maintaining a proper image for a long period of time while suppressing a load on a developer. It is in.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a developing unit that accommodates a developer containing a toner and a carrier and develops an electrostatic image formed on an image carrier, and information corresponding to a toner density. And a first and a second toner density detecting means for detecting toner density, wherein toner supply to the developing means is performed in accordance with a detection output of the toner density detecting means and a target value. When changing the target value of the toner density detecting means according to the detection output of the second toner density detecting means, the range in which the target value can be changed is changed according to the information regarding the life of the developer. And
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least one of the upper and lower limits of the target value is changed based on information on the life of the developer.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, one of the first and second toner density detecting means includes an optical sensor for detecting the density of a toner image for detection. Features.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the information on the life of the developer includes the number of times of image formation, the driving time of the developing unit, and the time of applying a high voltage to the developing unit. And at least one of image density information for forming an electrostatic image on the image carrier.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the image forming apparatus has a plurality of image carriers.
[0020]
Therefore, according to the present invention, the toner concentration target value of the developer is controlled by the number of times of image formation as information on the life of the developer, so that the load on the developer can be suppressed, and Even when the content of the developer is small due to cost reduction, it is possible to maintain appropriate image quality for a long period of time.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0022]
<Embodiment 1>
First, the operation of the entire image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that the basic configuration of the image forming apparatus according to the present invention is the same as that of the conventional image forming apparatus, and therefore, the description thereof will not be repeated.
[0023]
In FIG. 5, developing devices 102Y, 102M, and 102C that store yellow, magenta, and cyan toners are stored in a rotating body 106, and the three developing devices 102 (102Y, 102M, and 102M) are rotated by the rotating body 106. 102C) is made to face the photosensitive drum 128.
[0024]
Here, a photosensitive drum 128 serving as an image carrier is rotatably provided. The photosensitive drum 128 is uniformly charged by a primary charger 121, and is exposed to light whose exposure amount is determined by a laser 122. First, a yellow electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 128. The yellow electrostatic latent image is developed by a process described below using a developing device 102Y containing yellow toner, and a visible toner image is formed on the photosensitive drum 128.
[0025]
Next, the yellow toner image is transferred to the transfer paper 124 transported by the transfer paper transport sheet 127 by the operation of the transfer charger 123. The transfer residual toner on the photosensitive drum 128 is removed by the cleaning device 126.
[0026]
The cleaned photosensitive drum 128 is charged again by the primary charger 121, and the photosensitive drum 128 is exposed to the laser 122 to form a magenta electrostatic latent image on the photosensitive drum 128. When the electrostatic latent image passes through the developing area, the developing device 102M containing the magenta toner is opposed to the photosensitive drum 128 by the rotation of the rotating body 106. The latent image is developed to obtain a magenta toner image. Then, the magenta toner image is transferred onto the transfer paper 124 on which the yellow toner image has been previously transferred. After the yellow, magenta, and cyan toner images are sequentially formed on the transfer paper 124 in this manner, the transfer paper 124 is sent to the fixing device 125, and the toner image is fixed on the transfer paper 124 to obtain a full-color image. The timing of each operation, control, reading of signals from sensors, and the like are performed by the control device 30 shown in FIG.
[0027]
Next, the developing device 102 (102Y, 102M, 102C) will be described in detail.
[0028]
The developing sleeve 105 (105Y, 105M, 105C) made of a non-magnetic material is rotatable, and faces the photosensitive drum 128 when the rotating body 106 rotates and comes to a position for developing an electrostatic latent image. . A magnet (not shown) is built in the developing sleeve 105, and the two-component developer is carried and conveyed to the developing area by the rotational force and the magnetic force of the magnet, and the developer is exposed to light in the developing area facing the photosensitive drum 128. The electrostatic latent image is supplied to the drum 128 and is developed on the photosensitive drum 128.
[0029]
On the downstream side in the photosensitive drum rotation direction from the portion where the developing device 102 and the photosensitive drum 128 face each other, an optical sensor 101 is provided so as to face the photosensitive drum 128. The optical sensor 101 detects the reflection density of a toner patch formed by developing the reference latent image on the photosensitive drum 128, and the toner density is controlled within a predetermined range according to the detection result.
[0030]
Here, the toner density control will be described.
[0031]
The toner density detection sensor 107 (107Y, 107M, 107C) incorporated in the developing device 102 (102Y, 102M, 102C) is composed of a light emitting element and a light receiving element, and the light emitted from the light emitting element is reflected on the developer. Incident on the light receiving element, and the toner density is detected based on the output value.
[0032]
Next, an operation of detecting a signal from a toner patch for toner density control and leading to toner replenishment will be described in detail.
[0033]
The reference latent image on the photosensitive drum 128 is formed by charging the photosensitive drum 128 to a predetermined potential by the primary charger 121 and performing predetermined exposure by the laser 122, and is developed by the developing device 102 as a toner patch. . When the toner patch formed in this way reaches the opposing portion of the optical sensor 101, light emitted from the light emitting element 101a in the optical sensor 101 is reflected by the toner patch as shown in FIG. And the output voltage V is obtained. In the present embodiment, since the specular reflected light from the optical sensor 101 is detected, the reflected light decreases and V decreases as the amount of adhered toner increases. That is, if V is large, the image density is low, and if V is small, the image density is high.
[0034]
Both the toner density and the image density are converted into digital signals by the A / D converter 29 shown in FIG. The control device 30 stores the value V0 / V0 ′ of V when the developer is in the initial state, and calculates differences ΔV and ΔV ′ from the output voltage V1 / V1 ′ each time. An image density shift is calculated from the image density difference ΔV ′ (V1′−V0 ′), and a toner density shift is calculated from the toner density difference ΔV (V1−V0). The value of the difference ΔV is converted into the operation time t of the toner supply screw 104 (104Y, 104M, 104C) by using the toner supply table. By operating the toner supply screw 104 for the operation time t calculated in this way, a required amount of toner is supplied from the toner supply tank 103 (103Y, 103M, 103C) to the developing device 102. Here, the relationship between the difference ΔV of the toner density and the operation time t of the toner conveying screw 104 is shown in FIG.
[0035]
In addition, the difference between the image densities is converted into the difference between the central values of the toner densities based on the difference ΔV ′ in the image densities. Specifically, the target value (center value) of the toner density can be changed by the difference ΔV ′ of the image density, and the range that the target value can take is changed according to the developer life information. Here, the developer life information is at least one of the number of copies (durable number), the development driving time, the application time of the developing high voltage, and the image ratio.
[0036]
FIG. 1 is a diagram showing a change in toner density with respect to the number of durable sheets. The abscissa indicates the number of durable sheets, and the ordinate indicates the toner density. Conventionally, the upper limit of the toner density is determined by toner scattering or image fogging, and the lower limit is determined by a defective image such as carrier adhesion.
[0037]
However, as the size and cost of the developing device are reduced, the load on the developer must be reduced in order to maintain a long life despite the small amount of the developer. For that purpose, it is essential to calculate and control the optimum value of the toner density based on the life information of the developer. Here, the developer is gradually charged up from the time of initial installation, and is gradually charged down. This is due to a decrease in the charging ability of the carrier, and the appropriate value of the toner density varies depending on the value. The range of AB in FIG. 1 is the optimum range of the toner concentration of the developer calculated from the number of durable sheets in the reference image. C is the central value of the optimal range AB.
[0038]
A and B are the upper and lower limits of the conventional toner density. When the toner density is higher than A, image fogging and toner scattering occur, and when the toner density is lower than B, image defects such as carrier adhesion occur. Conventionally, the toner density is located at the point a, and the toner density moves to the points b and c within the range of A to B by correcting the central value C of the toner density due to various fluctuations due to durability.
[0039]
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the target value of the toner density can be changed by the difference ΔV ′ of the image density, and the range in which the target value can be taken is set to the number of durable sheets as the developer life information. Accordingly, the toner density moves from point a to points b ′ and c ′ within a narrow range from point a to A ′ to B ′ by making a change to A ′ to B ′ in FIG. As described above, since the fluctuation of the toner density is suppressed within the range of A 'to B' which is narrower than the conventional range of A to B, the load on the developer is reduced.
[0040]
As described above, in the present embodiment, the load on the developer is suppressed by controlling the target value of the toner concentration of the developer based on the number of durable sheets as the life information of the developer. Even if the content of the developer is small due to cost increase, it is possible to maintain appropriate image quality for a long period of time.
[0041]
<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0042]
Although the first embodiment has been described using only the history based on the number of durable sheets, this embodiment uses an average image ratio as shown in FIG. The method of calculating the average image ratio can be obtained from a conventionally known integrated value of the number of pixels, a laser emission time for forming an image, a toner consumption amount (replenishment amount), and the like.
[0043]
As the average image ratio increases, the amount of toner inflows and outflows increases accordingly, so that the toner charge (toner tribo) by the carrier decreases and the image density increases. In order to stabilize the toner tribo, the toner concentration of the developer needs to be kept low. Point d in FIG. 2 is the reference value according to FIG. Point e has a higher image ratio than point d, and it is necessary to correct the toner density by f.
[0044]
As shown in FIG. 2, by correcting the appropriate value of the toner density based on the image ratio, the control range of the toner density becomes the range of the curves A ′ to B ′ in FIG. By optimizing the toner concentration, the load on the developer is suppressed, and even when the internal capacity of the developer is small due to miniaturization and cost reduction, appropriate image quality can be obtained over a long period of time. Can be maintained.
[0045]
As the developer life information, parameters such as a copy volume (CV), a driving time of the developing device, and a developing high voltage application time may be used in addition to the durable number and the image ratio described in the first and second embodiments. it can.
[0046]
Further, the present invention is similarly applied to an image forming apparatus having a plurality (four) of image carriers 128 (128Y, 128M, 128C, 128K) using an intermediate transfer member 129 as shown in FIG. It is possible, and the same effect as described above can be obtained.
[0047]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a developing unit that contains a developer containing a toner and a carrier and develops an electrostatic image formed on an image carrier, and information corresponding to the toner density And a first and a second toner density detecting means for detecting toner density, wherein toner supply to the developing means is performed in accordance with a detection output of the toner density detecting means and a target value. When changing the target value of the toner density detecting means according to the detection output of the second toner density detecting means, the range in which the target value can be changed is changed according to the information regarding the life of the developer. In addition, it is possible to obtain an effect that an appropriate image can be maintained for a long period of time while suppressing the load on the developer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between a toner density and a durable number of sheets in an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a toner density correction amount and an average image ratio in an image forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a toner density and a number of durable sheets in an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a sectional view of a main part of an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of an image forming apparatus according to the related art and the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an image density detection and control system of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a toner concentration difference ΔV and an operation time t of a toner conveying screw.
[Explanation of symbols]
101 Optical sensor (toner density detecting means)
101a Light emitting element 101b Light receiving element 102 Developing device 103 Toner replenishing tank 104 Toner replenishing screw 105 Developing sleeve 106 Developing device rotating body 107 Toner density detecting sensor (toner density detecting means)
121 primary charger 122 laser 123 transfer charger 124 transfer paper 125 fixing device 126 cleaning device 127 transfer paper transport sheet 128 photosensitive drum (image carrier)
29 A / D converter 30 Controller
