JP2007047711A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤が収容されるとともに新しいキャリアが適宜に補給される現像部を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine thereof, and in particular, a two-component developer composed of toner and a carrier is accommodated and a new carrier is provided. The present invention relates to an image forming apparatus including a developing unit that is appropriately supplied.
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤(添加剤等を添加する場合も含むものとする。)を収容した現像部に、適宜に新しいキャリアを補給する技術(これをトリクル現像方式という。)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a combination machine thereof, a case where a two-component developer (additive or the like) composed of a toner and a carrier is included is included. (See, for example, Patent Document 1).
2成分現像剤を用いた現像部は、現像部内におけるトナー消費に応じて、現像部の一部に設けられたトナー補給口から現像部内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像部内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の撹拌部材によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラに供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード(現像剤規制部材)によって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム(像担持体)との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。 In the developing unit using the two-component developer, toner is appropriately supplied into the developing unit from a toner supply port provided in a part of the developing unit in accordance with toner consumption in the developing unit. The replenished toner is stirred and mixed by a stirring member such as a transport screw together with the developer in the developing unit. Part of the stirred and mixed developer is supplied to the developing roller. The developer carried on the developing roller is regulated to an appropriate amount by a doctor blade (developer regulating member), and then the toner in the developer is placed on the photosensitive drum at a position facing the photosensitive drum (image carrier). It adheres to the latent image.
このように、通常の現像工程において現像部内に収容された現像剤中のキャリアは消費されることなく現像部内に残るために、キャリアに経時劣化が生じてしまう。詳しくは、キャリアが現像部内で長時間かけて撹拌・混合されることでキャリアのコーティング層が磨耗又は剥離してキャリアの帯電能力が低下する「膜削れ現象」や、キャリアの表面にトナーの成分や添加剤が付着してキャリアの帯電能力が低下する「スペント現象」が生じてしまう。 As described above, since the carrier in the developer accommodated in the developing unit in the normal developing process remains in the developing unit without being consumed, the carrier deteriorates with time. Specifically, the carrier is agitated and mixed for a long time in the developing part, and the coating layer of the carrier wears or peels off, resulting in a “film scraping phenomenon” in which the charging ability of the carrier is reduced, or a toner component on the surface of the carrier. In addition, the “spent phenomenon” in which the charging ability of the carrier is reduced due to the adhesion of additives.
トリクル現像方式は、このようなキャリアの経時劣化による出力画像の画質低下を防止するためのものである。すなわち、現像部内に新しいキャリア(又は新しい2成分現像剤)を適宜に補給するとともに、現像部内に収容された2成分現像剤の一部を適宜に現像部外に排出することで、現像部内の劣化キャリアを減じて現像部内に収容されたキャリアの量と帯電能力とを維持するものである。
このようなトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像部やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画質が安定化することになる。
The trickle development method is for preventing the deterioration of the image quality of the output image due to such deterioration of the carrier over time. That is, a new carrier (or a new two-component developer) is appropriately replenished in the developing unit, and a part of the two-component developer accommodated in the developing unit is appropriately discharged to the outside of the developing unit. The amount of deteriorated carriers is reduced to maintain the amount of carriers accommodated in the developing unit and the charging ability.
The image forming apparatus using such a trickle development system has a stable output image quality over time compared to a device that requires replacement of the developing unit and carrier with a new one each time the carrier deteriorates over time. It will become.
一方、特許文献2等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、現像部で消費されるトナーの消費量に応じて、現像部に補給する新品キャリアの補給量を調整する技術が開示されている。詳しくは、上述のトナー消費量を代用して出力画像の画像面積比率を検出して、検出した画像面積比率が大きい場合には、その大きさに応じてキャリア補給量も比例的に増加させる。
On the other hand,
上述した従来のトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、必要量を超えて新品キャリアが現像部に過剰に補給される場合があって無駄が多かった。
すなわち、現像部内に収容されたキャリアが経時劣化する程度は、現像部におけるトナー消費量の変動やその他の条件変動によって、変化する。しかし、従来の画像形成装置は、それらの条件変動に係わらず、常に一定の補給量とタイミングで新品キャリアを現像部に補給していた。したがって、新品キャリアが現像部に過剰に補給される場合があった。
The image forming apparatus using the conventional trickle developing system described above is wasteful because a new carrier may be excessively supplied to the developing unit in excess of a necessary amount.
That is, the degree to which the carrier accommodated in the developing unit deteriorates with time varies depending on the change in toner consumption in the developing unit and other conditions. However, the conventional image forming apparatus always replenishes the developing unit with a new carrier at a constant replenishment amount and timing regardless of the change in the conditions. Therefore, a new carrier may be excessively supplied to the developing unit.
一方、上述の特許文献2等の技術は、出力画像の画像面積率の大小に応じて、現像部に補給する新品キャリアの補給量を比例的に増減するものである。しかし、現像部内に収容されたキャリアが経時劣化する程度と、出力画像の画像面積率と、には完全な比例関係が成立しないために、新品キャリアが現像部に過剰に補給される場合があった。
On the other hand, the technique disclosed in
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、最適な量の新しいキャリアが無駄なく現像部に補給される、経済性及び環境性の高い、トリクル現像方式を用いた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An image using the trickle developing system, which is highly economical and environmentally friendly, in which an optimum amount of a new carrier is replenished to the developing unit without waste. It is to provide a forming apparatus.
この発明の請求項1記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、前記現像部で消費されるトナーの消費量を直接的又は間接的に検出する第2検出手段と、前記現像部の稼働時間を直接的又は間接的に検出する第3検出手段と、装置の稼動が間欠されずに連続的に出力される画像の枚数を直接的又は間接的に検出する第4検出手段と、を備え、前記可変手段は、前記検出手段、前記第2検出手段、前記第3検出手段、前記第4検出手段のうち少なくとも2つで検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量を可変するものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus containing a developer composed of toner and a carrier, developing a latent image formed on an image carrier, Replenishing means for newly replenishing the carrier, variable means for varying the replenishment amount of the carrier replenished by the replenishing means, and detecting means for directly or indirectly detecting the image area ratio of the image output from the apparatus A second detection unit that directly or indirectly detects a consumption amount of toner consumed in the development unit, a third detection unit that directly or indirectly detects an operation time of the development unit, And a fourth detecting means for directly or indirectly detecting the number of images output continuously without being intermittently operated, wherein the variable means includes the detecting means, the second detecting means, and the second detecting means. 3 detection means, the fourth detection It is to vary the supply amount of the carrier based on a result of detection by at least two of the means.
また、請求項2記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記可変手段は、前記第2検出手段で検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量の基準値を定め、前記第4検出手段で検出された検出結果に基いて前記基準値を補正するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first aspect of the invention, wherein the variable means is configured to adjust the replenishment amount of the carrier based on the detection result detected by the second detection means. A reference value is determined, and the reference value is corrected based on the detection result detected by the fourth detection means.
また、請求項3記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項2に記載の発明において、前記可変手段は、前記第4検出手段で検出された画像枚数が10枚以下であるときに、前記基準値よりも大きくなるように前記補給量を補正するものである。 The image forming apparatus according to a third aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the second aspect, wherein the variable means is configured such that when the number of images detected by the fourth detection means is 10 or less. The replenishment amount is corrected so as to be larger than the reference value.
また、請求項4記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記可変手段は、前記第3検出手段で検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量の基準値を定め、前記検出手段で検出された検出結果に基いて前記基準値を補正するものである。 The image forming apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the variable means determines the replenishment amount of the carrier based on a detection result detected by the third detecting means. A reference value is determined, and the reference value is corrected based on a detection result detected by the detection means.
また、請求項5記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項4に記載の発明において、前記可変手段は、前記検出手段で検出された画像面積率が所定値を超えたときに、前記基準値よりも大きくなるように前記補給量を補正するものである。 The image forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the fourth aspect, wherein when the image area ratio detected by the detecting means exceeds a predetermined value, the variable means The replenishment amount is corrected so as to be larger than the reference value.
また、請求項6記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項5に記載の発明において、前記画像面積率の所定値を、10%としたものである。 An image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the fifth aspect, wherein the predetermined value of the image area ratio is 10%.
また、この発明の請求項7記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、を備え、前記可変手段は、前記検出手段で検出された検出結果と、予め設定された単数又は複数の画像面積率の閾値と、を対比して前記キャリアの補給量を段階的に可変するものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus containing a developer composed of toner and a carrier, a developing unit for developing a latent image formed on an image carrier, Replenishment means for newly replenishing the carrier in the developing unit, variable means for varying the amount of carrier replenished by the replenishment means, and detection for directly or indirectly detecting the image area ratio of the image output from the apparatus And the variable means compares the detection result detected by the detection means with a preset threshold value of the image area ratio or the plurality of image area ratios in a stepwise manner. It is variable.
また、請求項8記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項7に記載の発明において、前記可変手段は、段階的に可変する前記補給量の可変量が均一にならないように制御するものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the variable means controls the variable amount of the replenishment amount that varies stepwise so as not to be uniform. It is.
また、請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項7又は請求項8に記載の発明において、前記可変手段は、前記検出結果が前記複数の閾値のうち上限閾値以上になったときに前記キャリアの補給量を固定値にするものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventh or eighth aspect, the variable means has the detection result equal to or greater than an upper limit threshold among the plurality of thresholds. Sometimes the replenishment amount of the carrier is set to a fixed value.
また、請求項10記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項9に記載の発明において、前記上限閾値は、10〜15%の画像面積率の範囲に設定されたものである。 An image forming apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the ninth aspect, wherein the upper limit threshold is set in a range of an image area ratio of 10 to 15%.
また、請求項11記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項7〜請求項10のいずれかに記載の発明において、前記可変手段は、前記検出結果が前記複数の閾値のうち下限閾値未満になったときに前記キャリアの補給量をゼロにするものである。 An image forming apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the variable means has the detection result less than a lower limit threshold among the plurality of thresholds. The amount of replenishment of the carrier is reduced to zero.
また、請求項12記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項7〜請求項11のいずれかに記載の発明において、前記検出手段で検出された検出結果は、装置から出力される所定枚数の画像の画像面積率を平均化したものである。 An image forming apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the seventh to eleventh aspects, wherein the detection result detected by the detecting means is a predetermined number of sheets output from the apparatus. The image area ratios of the images are averaged.
また、請求項13記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項7〜請求項12のいずれかに記載の発明において、前記現像部を複数備え、前記閾値は、前記複数の現像部ごとに設定されるものである。 An image forming apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the seventh to twelfth aspects, comprising a plurality of the developing sections, and the threshold value is set for each of the plurality of developing sections. Is set.
また、請求項14記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項13のいずれかに記載の発明において、前記現像部内に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段をさらに備えたものである。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the discharging unit discharges a part of the developer accommodated in the developing section. Is further provided.
また、請求項15記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項14のいずれかに記載の発明において、前記補給手段は、キャリアとともにトナーを前記現像部内に新たに補給するものである。 An image forming apparatus according to a fifteenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the replenishing unit replenishes toner into the developing unit together with a carrier. It is.
また、請求項16記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項15のいずれかに記載の発明において、前記可変手段は、前記補給手段の稼動時間又は稼動回数を可変して前記キャリアの補給量を可変するものである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects, the variable unit varies the operating time or the number of operations of the replenishing unit. The replenishment amount of the carrier is variable.
また、請求項17記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項16のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、原稿の画素数を測定してその画素数に当該原稿の倍率を乗じて前記画像面積率を求めるものである。
The image forming apparatus according to claim 17 is the image forming apparatus according to any one of
また、請求項18記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項16のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、原稿読込部が読み込んだ原稿の画素数に基いて前記画像面積率を求めるものである。 An image forming apparatus according to an eighteenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the detecting means is based on the number of pixels of the document read by the document reading unit. The image area ratio is obtained.
また、請求項19記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項16のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、通信回路を介して受信された原稿データに基いて前記画像面積率を求めるものである。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to sixteenth aspects, the detection means is based on document data received via a communication circuit. The image area ratio is obtained.
また、請求項20記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項1〜請求項16のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、書込み部によって前記像担持体上に形成される前記潜像の画素数に基いて前記画像面積率を求めるものである。 An image forming apparatus according to a twentieth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the detection means is formed on the image carrier by a writing unit. The image area ratio is obtained based on the number of pixels of the latent image.
本発明は、現像部内に補給する新しいキャリアの補給量を最適に可変しているために、キャリアの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性の高い、トリクル現像方式を用いた画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, since the replenishment amount of a new carrier to be replenished in the developing unit is optimally varied, the replenishment amount of the carrier is not wasted, and the image forming apparatus using the trickle developing system is highly economical and environmentally friendly Can be provided.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像部(現像装置)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an apparatus main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing unit that emits laser light based on input image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta, cyan, black). ), A photosensitive drum as an image carrier accommodated in each of the
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、28は中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する第2転写バイアスローラ、29は中間転写ベルト27上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、30は4色カラーのトナー像が転写された記録媒体Pを搬送する搬送ベルト、32Y、32M、32C、32BKは各現像部23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部、47Y、47M、47C、47BKは各現像部23Y、23M、23C、23BKに新たにキャリアを補給する補給手段としてのキャリア補給部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部(スキャナ)、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部を示す。
In addition, 27 is an intermediate transfer belt on which toner images of a plurality of colors are transferred in an overlapping manner, 28 is a second transfer bias roller for transferring the toner image formed on the
ここで、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25が、一体化されたものである。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
Here, each of the
Image formation of each color (yellow, magenta, cyan, black) is performed on the
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the document reading unit 55 scans the image of the document D on the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム12表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is reflected by the mirrors 9 to 11 and then irradiated to the surface of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像部23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像部23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、第2転写バイアスローラ28位置の記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P at the position of the second transfer bias roller 28 is transported from the
Specifically, the transfer paper P fed by the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing process is discharged as an output image by the
次に、図2及び図3にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
図2は作像部を示す断面図であり、図3はその現像部を示す長手方向(図2の紙面垂直方向である。)の断面図である。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the image forming section, and FIG. 3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2) showing the developing section.
The four image forming units installed in the apparatus
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング部25とが、ケース26に一体的に収納されている。クリーニング部25には、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bが設置されている。
As shown in FIG. 2, the
現像部23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23dと、で構成される。
The developing
また、現像部23には、仕切部材23eで隔絶された第1現像剤収容部23gと第2現像剤収容部23hとが設けられている。図3を参照して、第1現像剤収容部23gと第2現像剤収容部23hとは長手方向両端部(仕切部材23eが介在しない範囲である。)で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第1現像剤収容部23gには、現像ローラ23a、第1搬送スクリュ23b、ドクターブレード23d、が配設されている。第2現像剤収容部23hには、第2搬送スクリュ23c、磁気センサ40、が配設されている。
Further, the developing
図3を参照して、現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット23a1と、非磁性材料からなりマグネット23a1の周囲を回転するスリーブ23a2と、で構成される。マグネット23a1によって現像ローラ23a(スリーブ23a2)上に複数の磁極(主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。)が形成される。
Referring to FIG. 3, the developing
現像ローラ23a(スリーブ23a2)は、装置本体1に設置された不図示の駆動モータに連結されていて、駆動モータによって回転駆動される。また、図示は省略するが、現像ローラ23aと、第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ23aが駆動モータによって回転駆動されるのにともない、それに従動して第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cも回転駆動される。
The developing
現像部23内には、トナーTとキャリアCとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
本実施の形態1におけるトナーT(現像剤G中のトナーとトナー補給部32内のトナーとである。)は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。
A two-component developer G composed of toner T and carrier C is accommodated in the developing
The toner T (the toner in the developer G and the toner in the toner replenishing unit 32) in the first embodiment contains toner base particles and additives made of a resin and a colorant.
In addition, the toner T according to the first exemplary embodiment is synthesized by a polymerization reaction such as emulsion polymerization or suspension polymerization using a monomer, or by a method in which the resin itself is melted and sprayed to form fine particles. Alternatively, it can be produced by a method in which an additive is mixed and adhered to a base particle obtained by dispersing in water or the like to a predetermined particle size using a Henschel mixer or the like.
トナーTに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタリン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は2種以上混合して用いることができる。 As the resin contained in the toner T, styrene such as polystyrene, polychlorostyrene, polyvinyltoluene, and the like, and a substituted polymer thereof; styrene / p-chlorostyrene copolymer, styrene / propylene copolymer, styrene / vinyl Toluene copolymer, styrene / vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / Methyl methacrylate copolymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl methyl ether Copolymer, styrene / vinyl ethyl Ether copolymer, styrene / vinyl methyl ketone copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester Styrene copolymers such as copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, A phenol resin, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, an aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be used alone or in combination of two or more.
トナーTに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。 As the black colorant used for the toner T, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black, and the like are used. Examples of cyan colorants include phthalocyanine blue, methyllene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, and ultramarine blue. As the magenta colorant, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake and the like are used. As the yellow colorant, chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like are used.
これらのトナーTには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤(例えば、染顔料、極性制御剤等である。)を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のCo、Cr又はFe等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。 These toners T can contain a small amount of a charge imparting agent (for example, a dye or pigment, a polarity control agent, etc.) in order to impart the charge efficiently. As the polarity control agent, metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr or Fe, organic dyes, quaternary ammonium salts and the like can be used.
添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの2種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。 Examples of inorganic fine particles used as additives include silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, Mica, wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengala, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, and the like can be used. Among these, when two types of silica and titanium oxide are used, the effect of suppressing the burying of the additive in the toner and the effect of stabilizing the charging of the toner are particularly exhibited.
また、本実施の形態1における現像剤G中のキャリアCは、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。
キャリアCの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
Further, the carrier C in the developer G in the first embodiment is one in which a coating layer is formed on magnetic core particles.
As the core particles of the carrier C, ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel, alloys such as magnetite, hematite and ferrite, or compounds thereof are used.
キャリアCの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体;スチレン/アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品(例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品);弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート;ポリウレタン;ポリカーボネート;アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂;エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である(特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。)。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。 Examples of the resin for forming the coating layer of the carrier C include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polyvinyl and polyvinylidene resins such as polystyrene, acrylic resin (eg, polymethyl methacrylate), Polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether and polyvinyl ketone; vinyl chloride / vinyl acetate copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; straight silicone resin composed of organosiloxane bond Or modified products thereof (for example, modified products by alkyd resin, polyester, epoxy resin, polyurethane, etc.); fluorine resin, For example, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene; polyamide; polyester, such as polyethylene terephthalate; polyurethane; polycarbonate; amino resin, such as urea / formaldehyde resin; it can. Among these resins, acrylic resin, silicone resin or a modified product thereof, and fluorine resin are preferable from the viewpoint of preventing toner spent (particularly silicone resin or modified product thereof is preferable). As a method for forming the coating layer, a method in which a resin is applied to the surface of the carrier core particles by a spraying method, a dipping method or the like is used.
また、キャリアCには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、0.01〜5.0μm程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂100重量部に対して2〜30重量部(特に、5〜20重量部)添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。 In addition, a fine powder can be added to the coating layer to the carrier C in order to adjust the carrier resistance. The fine powder dispersed in the coating layer preferably has a particle size of about 0.01 to 5.0 μm. Moreover, it is preferable that 2-30 weight part (especially 5-20 weight part) is added with respect to 100 weight part of coating resin. As the fine powder, metal oxides such as silica, alumina and titania, and pigments such as carbon black can be used.
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像部23内の現像剤Gは、図3に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32から補給口23fを介して補給されたトナーT(新品トナー)とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。第1搬送スクリュ23bは現像剤Gを図3中の左側に搬送して、第2搬送スクリュ23cは現像剤Gを図3中の右側(第1搬送スクリュ23bの搬送方向とは逆の方向である。)に搬送する。
The above-described image forming process will be described in more detail with a focus on the developing process.
The developing
そして、摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTは、キャリアCとともに現像ローラ23a上に担持される。現像ローラ23a上に担持された現像剤Gは、その後にドクターブレード23dの位置に達する。そして、現像ローラ23a上の現像剤Gは、ドクターブレード23dの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。
Then, the toner T that is frictionally charged and adsorbed on the carrier C is carried on the developing
その後、現像領域において、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム21表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーTが潜像に付着する。
Thereafter, in the development area, the toner T in the developer G adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the
その後、現像工程にて感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存した未転写のトナーTが、クリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bによってクリーニング部25内に回収される。
Thereafter, most of the toner T adhering to the
ここで、装置本体1に設けられたトナー補給部32は、交換自在に構成されたトナーカートリッジ33と、トナーカートリッジ33から排出された新品トナーTを現像部23に導くトナー補給経路34と、で構成されている。また、トナーカートリッジ33内には、新品のトナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。
Here, the
なお、トナーカートリッジ33内のトナーTは、現像部23内のトナーTの消費にともない、補給口23fから現像部23内に適宜に補給されるものである。現像部23内のトナーTの消費は、現像部23の第2搬送スクリュ23cの下方に設置された磁気センサ40(トナー濃度検知手段)や、感光体ドラム21に対向するフォトセンサ(不図示である。)によって検出される。そして、磁気センサ40やフォトセンサの検知結果が狙いのトナー濃度(現像剤G中のトナーTの割合である。)の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部32から補給口23fを介して現像部23にトナーが補給される。
図示は省略するが、現像部23に補給するトナー補給量の調整は、トナー補給経路34内に配置したスクリュの回転量をパルス駆動モータ(トナー輸送用モータ)で制御することによっておこなわれる。
The toner T in the
Although illustration is omitted, adjustment of the toner replenishment amount replenished to the developing
さらに、本実施の形態1における現像部23は、トリクル現像方式が用いられている。
図2に示すように、本実施の形態1における画像形成装置には、現像部23内に収容された現像剤Gの一部を現像部23外に排出する排出手段23kと、現像部23内に新たにキャリアCを補給する補給手段としてのキャリア補給部47と、が設けられている。
Further, the developing
As shown in FIG. 2, the image forming apparatus according to the first embodiment includes a
詳しくは、第2現像剤収容部23hの上方には、トナー補給部32とは別に、補給手段としてのキャリア補給部47が設けられている。キャリア補給部47は、交換自在に構成されたキャリアカートリッジ48と、キャリアカートリッジ48から排出された新品キャリアCを補給口23fを介して現像部23に導くキャリア補給経路49と、で構成されている。キャリアカートリッジ48内には、新品キャリアCが収容されている。
図示は省略するが、現像部23に補給するキャリア補給量の調整は、キャリア補給経路49内に配置したスクリュの稼動時間又は稼動回数をパルス駆動モータ(可変手段)で制御することによっておこなわれる。なお、キャリア補給部47からのキャリア補給量を可変する可変手段の制御については後で詳しく説明する。
なお、トナー補給経路34やキャリア補給経路49における搬送手段としては、上述したスクリュ機構の他に、粉体ポンプ機構を用いることもできる。
Specifically, a
Although illustration is omitted, adjustment of the amount of carrier replenishment supplied to the developing
In addition to the screw mechanism described above, a powder pump mechanism can also be used as the conveying means in the
一方、第2現像剤収容部23hにおける壁面の上端近傍には、排出手段としての現像剤排出口23kが設けられている。
そして、キャリア補給部47から現像部23内に新品キャリアCが補給されて現像部23内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Gが現像剤排出口23kから現像部23外に排出される。現像剤排出口23kから排出された現像剤Gは、現像剤回収経路43を経由して現像剤回収部44まで搬送される。
このように、新品キャリアCの補給にともない現像剤面が上昇して、現像剤排出口23kの高さを超えた現像剤Gが現像部23外に排出されるので、現像部23内の現像剤面(現像剤量)は常に一定に保たれることになる。
なお、本実施の形態1では、現像部23から現像剤を排出する排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出口23kに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。
On the other hand, a
When the new carrier C is replenished from the
In this way, as the new carrier C is replenished, the developer surface rises and the developer G exceeding the height of the
In the first embodiment, the overflow method is used as the discharging means for discharging the developer from the developing
このように構成された画像形成装置は、図4に示す制御フローによって、キャリア補給部47から現像部23にキャリア補給がおこなわれる。
図4を参照して、まず、上述のパルス駆動モータ(トナー輸送用モータ)の稼動時間(回転量)等から検出されるトナー補給量を、第2検出手段としての制御部45によって、現像部23で消費されるトナー消費量として間接的に検出する(ステップS1)。
In the image forming apparatus configured as described above, carrier replenishment is performed from the
Referring to FIG. 4, first, the toner replenishment amount detected from the operation time (rotation amount) of the above-described pulse drive motor (toner transport motor) or the like is detected by the
これと同時に、ユーザーによる入力情報等から検出される1ジョブ当たりのプリント枚数(装置1の稼動が間欠されずに連続的に出力される画像の枚数である。)を、第4検出手段としての制御部45によって検出する(ステップS2)。そして、1ジョブ当たりのプリント枚数が10枚以下の場合には、後述の図5中に示す現像部稼動時間比率を乗じて累積したデータをカウントする。 At the same time, the number of prints per job detected from user input information or the like (the number of images output continuously without intermittent operation of the apparatus 1) is used as the fourth detection means. It is detected by the control unit 45 (step S2). When the number of prints per job is 10 or less, the accumulated data is counted by multiplying the developing unit operating time ratio shown in FIG.
そして、ステップS1でカウントした値が一定値に達したかが判別される(ステップS3)。その結果、トナー消費量のカウント値が一定値に達していないものと判別された場合には、キャリア補給部47から現像部23にキャリアを補給する必要がないものと判断して、ステップS1以降のステップが繰り返される。これに対して、トナー消費量のカウント値が一定値に達しているものと判別された場合には、キャリア補給部47から現像部23にキャリアを補給する必要があるものと判断して、可変手段としての制御部45によってキャリア補給量の決定をおこなう(ステップS4)。
Then, it is determined whether or not the value counted in step S1 has reached a certain value (step S3). As a result, when it is determined that the count value of the toner consumption amount has not reached a certain value, it is determined that it is not necessary to replenish the carrier from the
ここで、ステップS4において、キャリアの補給量は、トナー消費量に応じた一定量[A](基準値)に、1ジョブ当たりのプリント枚数のカウント量に比例して増加する分[B](補正値)を加えて決定される。なお、上述の[A]及び[B]は、キャリアの耐久性によって決定される量であって、実験的に決定される数値である。また、[B]は1ジョブ当たりのプリント枚数の累積データに定数[C]をかけ合わせて算出される。 Here, in step S4, the carrier replenishment amount increases to a constant amount [A] (reference value) corresponding to the toner consumption amount by an amount [B] (increase in proportion to the count amount of prints per job). It is determined by adding a correction value. [A] and [B] described above are amounts determined by the durability of the carrier, and are values determined experimentally. [B] is calculated by multiplying the accumulated data of the number of prints per job by a constant [C].
その後、ステップS4にて決定されたキャリア補給量に基いて、現像部23へのキャリア補給がおこなわれる(ステップS5)。実際のキャリア補給量の可変制御は、キャリア補給部47を稼動する時間や回数を増減することによっておこなう。
そして、トナー消費量のカウントと1ジョブ当たりのプリント枚数のカウントとをリセットして(ステップS6)、その後にステップS1以降のステップを繰り返す。
Thereafter, based on the carrier replenishment amount determined in step S4, carrier replenishment to the developing
Then, the count of toner consumption and the count of the number of prints per job are reset (step S6), and then the steps after step S1 are repeated.
このように、本実施の形態1では、1ジョブ当たりのプリント枚数が少なくなる場合に、キャリアの補給量を増加する補正をおこなう。これは、1ジョブ当たりのプリント枚数が少ない場合には、プリント1枚当たりに要する現像部23の稼働時間が長くなることにともない、現像部23内の現像剤を撹拌・混合する時間も長くなって、キャリアに「膜削れ現象」が生じやすくなることによる。
As described above, in the first embodiment, when the number of prints per job decreases, the correction for increasing the replenishment amount of the carrier is performed. This is because when the number of prints per job is small, the operation time of the developing
図5は、「プリント枚数/ジョブ」と「プリント1枚に要する現像部23の稼動時間の比率」との関係を示すグラフである。図5において、縦軸は連続プリント時の現像部23の稼動時間(プリント1枚に要する稼働時間である。)を1としたときの相対的な比率を示している。図5から、1ジョブ当たりのプリント枚数が10枚を超える場合には連続プリント時とほぼ同じ稼動時間となるが、1枚/ジョブでは連続プリント時の約5倍の稼動時間となり、5枚/ジョブでは2倍の稼動時間となるのがわかる。したがって、1ジョブ当たりのプリント枚数が少なくなると、トナー消費量の大小に係わらず現像部の稼動時間が増加して、現像部内のキャリアがストレスを受けて劣化しやすくなることになる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between “number of printed sheets / job” and “ratio of operating time of developing
以下、現像部の稼働時間について、詳細に説明する。
図1で説明したように、画像形成装置1は、給紙部61に収容された記録媒体Pを各作像部まで搬送して、トナー像を記録媒体P上に形成した後に定着部66にて定着工程をおこなって記録媒体Pを出力画像として装置外に排出する。したがって、プリントを開始するときには、記録媒体を作像部に移動する時間や作像部で感光体ドラムや現像部を調整する時間が必要となる。また、プリントを終了するときには、最後の記録媒体を装置外に排出するまで稼動を継続する必要がある。一方、連続プリント動作時における開始から終了に至る途中のプリント工程では、記録媒体と記録媒体との間に僅かな間隔を空けて短時間に連続して画像形成がおこなわれる。
したがって、1回の稼動(1ジョブ)で1枚しかプリントしないときには、給紙動作や調整動作に係わる時間、画像形成に係わる時間、排紙動作に係わる時間、が必要となって現像部の1枚当たりの稼動時間が長くなってしまう。これに対して、1回の稼動(1ジョブ)で多数枚をプリントするときには、全体の稼働時間に対して、画像形成に係わる時間と記録媒体間の移動時間とが占める時間が多くなって、現像部の1枚当たりの稼動時間が短くなる。
Hereinafter, the operation time of the developing unit will be described in detail.
As described with reference to FIG. 1, the
Therefore, when only one sheet is printed in one operation (one job), the time required for the paper feeding operation and the adjustment operation, the time for image formation, and the time for the paper discharge operation are required. The operation time per sheet becomes longer. On the other hand, when printing a large number of sheets in one operation (one job), the time required for image formation and the movement time between recording media increases with respect to the total operation time. The operating time per sheet of the developing unit is shortened.
以下、キャリアの劣化について、詳細に説明する。
キャリアは、フェライト等の金属の粒子に帯電性制御用のコーティング層を施した粒子であって、主たる劣化原因が2種類がある。第1の劣化原因は、コーティング層が磨耗したり衝撃によりはがれたりすることによるものである(「膜削れ現象」である。)。第2の劣化原因は、キャリアの表面にトナーの成分やトナーに添加する添加剤が付着してしまうことによるものである(「スペント現象」である。)。いずれの場合も、キャリアの帯電能力が低下して、キャリアが劣化してしまうものである。
Hereinafter, the deterioration of the carrier will be described in detail.
The carrier is a particle obtained by applying a coating layer for controlling the charging property to metal particles such as ferrite, and has two main causes of deterioration. The first cause of deterioration is that the coating layer is worn or peeled off by impact (“film scraping phenomenon”). The second cause of deterioration is that a toner component or an additive added to the toner adheres to the surface of the carrier (a “spent phenomenon”). In either case, the charging ability of the carrier is lowered and the carrier is deteriorated.
「膜削れ現象」は、トナー消費量が少ない状態で現像部が稼動する場合に、キャリア同士の摩擦やキャリアとトナーとの摩擦が高まって生じやすくなる。
「スペント現象」は、画像面積率(画像部/(画像部+非画像部)である。)が大きい画像を連続して出力する場合に、多量のトナーが消費されることにともない現像剤中を多量のトナーが通過して、トナーの微粉末や添加剤が現像剤中に次々と供給されてトナーから遊離した状態で多く滞在する状態となって生じやすくなる。
The “film scraping phenomenon” is likely to occur when the developing unit operates with a small amount of toner consumption, and friction between carriers and friction between the carrier and toner increases.
The “spent phenomenon” is a phenomenon that occurs when a large amount of toner is consumed when an image having a large image area ratio (image portion / (image portion + non-image portion)) is continuously output. A large amount of toner passes through the toner, and toner fine powders and additives are supplied one after another to the developer and are likely to stay in a state where they are released from the toner.
本実施の形態1では、「スペント現象」を抑止するキャリア補給(現像剤排出をともなうものである。)を基準としつつ、「膜削れ現象」を抑止するためのキャリア補給(現像剤排出をともなうものである。)を補完しておこなっている。すなわち、第2検出手段で検出された検出結果(トナー消費量)に基いてキャリア補給量の基準値を定め、第4検出手段で検出された検出結果(1ジョブ当たりのプリント枚数)に基いて基準値を補正している。 In the first embodiment, the carrier supply for suppressing the “film scraping phenomenon” (with the developer discharge) is performed with reference to the carrier supply for suppressing the “spent phenomenon” (with the developer discharge). Is supplemented.) That is, the reference value of the carrier replenishment amount is determined based on the detection result (toner consumption amount) detected by the second detection unit, and based on the detection result (number of prints per job) detected by the fourth detection unit. The reference value is corrected.
具体的には、トナー消費量に比例したキャリア補給を基準として、1ジョブ当たりのプリント枚数が10枚以下の場合にはそのプリント枚数の数値に応じた増加分を加えてキャリア補給量の基準値の補正をおこなっている。
これによって、トナー消費が少なく現像部での撹拌が長時間おこなわれたときに発生するキャリアの膜削れによる劣化を適正に防止することができる。なお、トナー消費量に比例したキャリア補給のみをおこなう場合(従来の画像形成装置における制御である。)には、トナー消費量に応じた一定量のキャリア補給量を多めに設定しなければキャリアの劣化を防止することができないために、常に多量のキャリアが補給されることになって経済性及び環境性が低くなってしまう。
Specifically, with reference to carrier replenishment proportional to toner consumption, when the number of printed sheets per job is 10 or less, a reference value for the amount of carrier replenishment is added by an increment corresponding to the number of printed sheets. Correction.
As a result, toner consumption is low, and deterioration due to carrier film scraping that occurs when stirring in the developing unit is performed for a long time can be prevented appropriately. When only carrier replenishment in proportion to the toner consumption amount is performed (control in the conventional image forming apparatus), the carrier replenishment amount is not set unless a certain amount of carrier replenishment amount corresponding to the toner consumption amount is set. Since deterioration cannot be prevented, a large amount of carriers are always replenished, resulting in low economic efficiency and environmental performance.
以下、図6にて、キャリア補給部の駆動制御にて詳述する。
図6(A)は、累積のプリント枚数と累積のトナー消費量との関係の一例を示すグラフである。図6(B)は、トナー消費量のカウント状態の一例を示すグラフである。トナー消費量のカウントが一定値(H)に達したら、キャリア補給をおこないトナー消費量のカウントをリセットして次のカウントをおこなう。
図6(C)は、キャリア補給部の稼働時間を可変してキャリア補給量を調整したときのタイミングチャートである。キャリア補給は、トナー消費量のカウントが一定値(H)になったときにおこなう。ただし、キャリア補給量は1ジョブ当たりのプリント枚数の検出結果に基づいて補正されるために、キャリア補給部の稼動時間が基準時(例えば、t1)や補正時(例えば、t2)で可変制御される。
図6(D)は、キャリア補給部の稼働回数を可変してキャリア補給量を調整したときのタイミングチャートである。キャリア補給は、トナー消費量のカウントが一定値(H)になったときにおこなう。ただし、キャリア補給量は1ジョブ当たりのプリント枚数の検出結果に基づいて補正されるために、キャリア補給部の稼動回数が基準時(例えば、2回)や補正時(例えば、4回)で可変制御される。
Hereinafter, in FIG. 6, it demonstrates in full detail by the drive control of a carrier replenishment part.
FIG. 6A is a graph showing an example of the relationship between the cumulative number of printed sheets and the cumulative toner consumption. FIG. 6B is a graph illustrating an example of a count state of toner consumption. When the toner consumption count reaches a certain value (H), carrier replenishment is performed, the toner consumption count is reset, and the next count is performed.
FIG. 6C is a timing chart when the carrier supply amount is adjusted by varying the operating time of the carrier supply unit. Carrier replenishment is performed when the toner consumption count reaches a certain value (H). However, since the carrier replenishment amount is corrected based on the detection result of the number of prints per job, the operation time of the carrier replenishment unit is variably controlled at the reference time (for example, t1) or at the time of correction (for example, t2). The
FIG. 6D is a timing chart when the carrier supply amount is adjusted by varying the number of times the carrier supply unit is operated. Carrier replenishment is performed when the toner consumption count reaches a certain value (H). However, since the carrier replenishment amount is corrected based on the detection result of the number of prints per job, the number of operations of the carrier replenishment unit is variable at the reference time (for example, 2 times) or at the time of correction (for example, 4 times). Be controlled.
本実施の形態1においては、フェライトを主体とした標準的なキャリアを用いた場合のキャリア補給量を、画像形成1000枚当たりで1gr〜10gr(体積換算で0.4ml〜4mlである。)に設定している。キャリアの補給を約100枚毎に実施すると、その体積は0.04ml〜0.4mlの範囲となって、キャリア補給量の可変制御が充分可能なキャリア補給部を構成することができる。 In the first embodiment, the carrier replenishment amount when a standard carrier mainly composed of ferrite is used is 1 gr to 10 gr per 1,000 image forming sheets (volume conversion is 0.4 ml to 4 ml). It is set. When the carrier is replenished for every 100 sheets, the volume is in the range of 0.04 ml to 0.4 ml, and a carrier replenishment unit capable of sufficiently controlling the amount of replenishment of the carrier can be configured.
以上説明したように、本実施の形態1によれば、現像部23内に補給する新しいキャリアCの補給量を最適に可変しているために、キャリアCの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性を高めることができる。
As described above, according to the first embodiment, since the replenishment amount of the new carrier C to be replenished in the developing
なお、本実施の形態1では、キャリア補給部47から新品のキャリアCを補給したが、キャリア補給部47から新品の現像剤Gを補給する構成にすることもできる。この場合にも、本実施の形態1と同様の効果を奏することになる。
In the first embodiment, the new carrier C is supplied from the
また、本実施の形態1では、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKを、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25を一体化して構成した。また、各現像部23Y、23M、23C、23BKを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部23Y、23M、23C、23BKを、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ20を、感光体ドラム21、帯電部22、現像部23、クリーニング部25で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態1と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図7にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2における現像部でおこなわれるキャリア補給の制御を示すフローチャートであって、前記実施の形態1における図4に対応するものである。本実施の形態2における画像形成装置は、現像部の稼働時間と画像面積率とに基いてキャリア補給量を可変している点が、トナー消費量と1ジョブ当たりのプリント枚数とに基いてキャリア補給量を可変している前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 7 is a flowchart showing carrier replenishment control performed by the developing unit in the second embodiment, and corresponds to FIG. 4 in the first embodiment. In the image forming apparatus according to the second embodiment, the carrier replenishment amount is varied based on the operating time of the developing unit and the image area ratio. The carrier is based on the toner consumption amount and the number of prints per job. This is different from that of the first embodiment in which the replenishment amount is variable.
本実施の形態2における画像形成装置では、キャリア補給部47から現像部23へのキャリア補給が次のようにおこなわれる。
図7を参照して、まず、現像部23を稼動する駆動モータの通電時間等から検出される現像部23の稼働時間を、第3検出手段としての制御部45によって検出する(ステップS11)。
In the image forming apparatus according to the second embodiment, the carrier supply from the
With reference to FIG. 7, first, the operation time of the developing
これと同時に、出力(プリント)する画像の画像面積率(記録媒体Pの全面積に対する画像部の比率である。)を、検出手段としての制御部45によって検出する(ステップS12)。ここで、検出手段は、原稿Dの画素数を測定してその画素数に原稿Dの倍率を乗じて画像面積率を求めてもよいし、原稿読込部55が読み込んだ原稿Dの画素数に基いて画像面積率を求めてもよいし、通信回路を介して受信された原稿データに基いて画像面積率を求めてもよいし、書込み部2によって感光体ドラム21上に形成される潜像の画素数(レーザ光Lの点灯時間)に基いて画像面積率を求めてもよい。
At the same time, the image area ratio of the image to be output (printed) (the ratio of the image portion to the total area of the recording medium P) is detected by the
そして、ステップS11でカウントした値が一定値に達したかが判別される(ステップS13)。その結果、現像部の稼働時間のカウント値が一定値に達していないものと判別された場合には、キャリア補給部47から現像部23にキャリアを補給する必要がないものと判断して、ステップS11以降のステップが繰り返される。これに対して、稼働時間のカウント値が一定値に達しているものと判別された場合には、キャリア補給部47から現像部23にキャリアを補給する必要があるものと判断して、可変手段としての制御部45によってキャリア補給量の決定をおこなう(ステップS14)。
Then, it is determined whether or not the value counted in step S11 has reached a certain value (step S13). As a result, if it is determined that the count value of the operating time of the developing unit has not reached a certain value, it is determined that there is no need to replenish the carrier from the
ここで、ステップS14において、キャリアの補給量は、現像部の稼働時間に応じた一定量[D](基準値)に、画像面積率が所定値(10%である。)を超えた場合にその超過量に比例した増加分[E](補正値)を加えて決定される。なお、上述の[D]及び[E]は、キャリアの耐久性によって決定される量であって、実験的に決定される数値である。また、[E]は画像面積率が所定値を超えた量に定数[F]をかけ合わせて算出される。 Here, in step S14, the replenishment amount of the carrier is a fixed amount [D] (reference value) corresponding to the operating time of the developing unit, and the image area ratio exceeds a predetermined value (10%). It is determined by adding an increment [E] (correction value) proportional to the excess amount. [D] and [E] described above are amounts determined by the durability of the carrier, and are values determined experimentally. [E] is calculated by multiplying an amount by which the image area ratio exceeds a predetermined value by a constant [F].
その後、ステップS14にて決定されたキャリア補給量に基いて、現像部23へのキャリア補給がおこなわれる(ステップS15)。
そして、現像部の稼働時間のカウントと画像面積率のカウントとをリセットして(ステップS16)、その後にステップS11以降のステップを繰り返す。
Thereafter, based on the carrier replenishment amount determined in step S14, carrier replenishment to the developing
Then, the count of the operation time of the developing unit and the count of the image area ratio are reset (step S16), and then the steps after step S11 are repeated.
このように、本実施の形態2では、出力する画像の画像面積率が大きくなる場合に、キャリアの補給量を増加する補正をおこなう。これは、画像の画像面積率が大きい場合には、多量のトナーが消費されることにともない現像剤中を多量のトナーが通過して、トナーの微粉末や添加剤が現像剤中に次々と供給されてトナーから遊離した状態で多く滞在して、キャリアに「スペント現象」が生じやすくなることによる。 As described above, in the second embodiment, when the image area ratio of the output image becomes large, correction is performed to increase the amount of carrier replenishment. This is because when the image area ratio of the image is large, a large amount of toner passes through the developer as a large amount of toner is consumed, and toner fine powder and additives are successively added to the developer. This is because a large amount of stays in the state of being supplied and released from the toner tends to cause a “spent phenomenon” in the carrier.
本実施の形態1では、「膜削れ現象」を抑止するキャリア補給(現像剤排出をともなうものである。)を基準としつつ、「スペント現象」を抑止するためのキャリア補給(現像剤排出をともなうものである。)を補完しておこなっている。すなわち、第3検出手段で検出された検出結果(現像部の稼働時間)に基いてキャリア補給量の基準値を定め、検出手段で検出された検出結果(画像面積率)に基いて基準値を補正している。 In the first embodiment, carrier replenishment (with developer discharge) is used to suppress the “spent phenomenon” with reference to carrier replenishment (with developer discharge) that inhibits the “film scraping phenomenon”. Is supplemented.) That is, the reference value of the carrier replenishment amount is determined based on the detection result (operating time of the developing unit) detected by the third detection unit, and the reference value is determined based on the detection result (image area ratio) detected by the detection unit. It has been corrected.
具体的には、現像部の稼働時間に比例したキャリア補給を基準として、所定の稼働時間ごとにキャリアを補給する。そして、平均化された画像面積率が所定値(10%)を越えた場合には、その所定値を超えた程度に応じた増加分を加えてキャリア補給量の基準値の補正をおこなっている。画像面積比率がある程度高くなるまでキャリア補給量を増加させて補給することになる。なお、スペント現象が顕著に表れるのは、画像面積率が10%を超えるときである。
これによって、画像面積率が大きな画像が出力されるときに発生するキャリアのスペント化による劣化を適正に防止することができる。なお、現像部の稼働時間に比例したキャリア補給のみをおこなう場合(従来の画像形成装置における制御である。)には、現像部の稼働時間に応じた一定量のキャリア補給量を多めに設定しなければキャリアの劣化を防止することができないために、常に多量のキャリアが補給されることになって経済性及び環境性が低くなってしまう。
Specifically, the carrier is replenished at every predetermined operating time with reference to the carrier replenishment proportional to the operating time of the developing unit. When the averaged image area ratio exceeds a predetermined value (10%), the carrier replenishment amount reference value is corrected by adding an increment corresponding to the degree exceeding the predetermined value. . Replenishment is performed by increasing the carrier replenishment amount until the image area ratio increases to some extent. The spent phenomenon appears prominently when the image area ratio exceeds 10%.
As a result, it is possible to appropriately prevent the deterioration due to the carrier spent when an image having a large image area ratio is output. When only carrier replenishment proportional to the operating time of the developing unit is performed (the control in the conventional image forming apparatus), a fixed amount of carrier replenishment amount corresponding to the operating time of the developing unit is set to be large. Otherwise, since deterioration of the carrier cannot be prevented, a large amount of carrier is always replenished, resulting in low economic efficiency and environmental performance.
以上説明したように、本実施の形態2によれば、前記実施の形態1と同様に、現像部23内に補給する新しいキャリアCの補給量を最適に可変しているために、キャリアCの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性を高めることができる。
As described above, according to the second embodiment, since the replenishment amount of the new carrier C to be replenished in the developing
実施の形態3.
図8〜図12にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図8は、本実施の形態3における現像部でおこなわれるキャリア補給量の可変制御を示すグラフである。
本実施の形態3における画像形成装置も、前記各実施の形態のものと同様に、補給手段としてのキャリア補給部47が設けられたトリクル現像方式の装置である。そして、可変手段としての制御部45によって、キャリア補給部47から現像部23に補給されるキャリア補給量が可変される。本実施の形態3では、検出手段で検出された画像面積率を閾値と対比して、キャリア補給量を段階的に可変している。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 8 is a graph showing variable control of the carrier replenishment amount performed in the developing unit according to the third embodiment.
The image forming apparatus according to the third embodiment is also a trickle developing type apparatus provided with a
具体的には、図3(A)に示すように、検出手段によって検出された検出結果(出力画像の画像面積率)が予め設定された閾値Mと対比される。その結果、検出された画像面積率が閾値Mよりも小さい場合には、キャリア補給量がB1に設定される。これに対して、検出された画像面積率が閾値M以上である場合には、キャリア補給量がB2(>B1)に設定される。このように、画像面積率を閾値と対比してキャリア補給量を段階的に可変することで、キャリア補給部47から現像部23にキャリアを過剰に補給する不具合を抑止することができる。
Specifically, as shown in FIG. 3A, the detection result (image area ratio of the output image) detected by the detection means is compared with a preset threshold value M. As a result, when the detected image area ratio is smaller than the threshold value M, the carrier supply amount is set to B1. On the other hand, when the detected image area ratio is equal to or greater than the threshold value M, the carrier supply amount is set to B2 (> B1). As described above, the carrier replenishment amount is changed stepwise by comparing the image area ratio with the threshold value, so that the problem of excessive replenishment of carriers from the
これは、本願発明者が研究を重ねた結果知得した以下の内容によるものである。
現像部内に収容されたキャリアの劣化は、画像面積率の増加に対して必ずしも比例的に進むわけではない。画像面積率が所定値以上に高くなっている画像を連続して出力する場合には、キャリア劣化は、画像面積率に依存せずに、プリント枚数の増加にともない進行する。
具体的に、画像面積率が10%の画像を1万枚プリントした場合と、画像面積率が20%の画像を1万枚プリントした場合と、を比較すると、キャリア劣化の程度は同等になる。したがって、画像面積率が20%の画像をプリントする場合のキャリア補給量は、画像面積率が10%の画像をプリントする場合と同等でよいことになる。
This is due to the following contents obtained as a result of repeated research by the present inventors.
The deterioration of the carrier accommodated in the developing unit does not always progress in proportion to the increase in the image area ratio. When images with an image area ratio higher than a predetermined value are output continuously, carrier deterioration proceeds with an increase in the number of prints without depending on the image area ratio.
Specifically, when 10,000 images with an image area ratio of 10% are printed and when 10,000 images with an image area ratio of 20% are printed, the degree of carrier deterioration is the same. . Therefore, the amount of carrier replenishment when an image with an image area ratio of 20% is printed may be the same as that when an image with an image area ratio of 10% is printed.
すなわち、画像面積率の大きさに比例してキャリア補給をおこなう制御方法(従来の制御方法である。)では、高画像面積率の画像をプリントするときに、必要以上にキャリア補給(及び現像剤の排出)をおこなうことになって、経済性及び環境性が低くなってしまう。
また、画像面積率の大きさに比例してキャリア補給をおこなう制御方法では、制御部45における制御上の負荷が大きく、装置全体が複雑化・高価格化してしまう。例えば、従来の制御方法の場合、画像面積率が5%のときのキャリア補給量を基準(1)とすると、画像面積率が5.5%のときのキャリア補給量は基準の1.1倍になる。しかし、キャリア補給はトナー補給とは異なり、それほど正確である必要がなく、画像面積率が5%のときと5.5%のときとのキャリア補給量を同等にしても、画質上まったく問題にならない。
That is, in a control method (conventional control method) in which carrier replenishment is performed in proportion to the size of the image area ratio, when an image with a high image area ratio is printed, more carrier replenishment (and developer) is required. ), The economy and the environment will be reduced.
Further, in the control method in which the carrier replenishment is performed in proportion to the size of the image area ratio, the control load on the
図9は、画像面積率とキャリア帯電能力との関係を示すグラフである。
図9の実験結果は、23℃50%の温湿度にて、画像面積率を0.5%、1%、3%、5%、7%、10%、15%、20%、30%、40%、50%と水準を振ったときの、1万枚プリント後のキャリアの帯電能力を測定したものである。
図9から、画像面積率が1%以下のときにはキャリアの帯電能力は初期と同じで良好であって、画像面積率が1〜10%のときには画像面積率の増加にともない帯電能力が低下していくのがわかる。また、画像面積率が10%以上のときには、画像面積率が増加してもキャリアの帯電能力が一定であることがわかる。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the image area ratio and the carrier charging capability.
The experimental results in FIG. 9 show that the image area ratio is 0.5%, 1%, 3%, 5%, 7%, 10%, 15%, 20%, 30% at a temperature and humidity of 23 ° C. and 50%. The charging ability of the carrier after printing 10,000 sheets when the level is changed to 40% and 50% is measured.
From FIG. 9, when the image area ratio is 1% or less, the charging ability of the carrier is the same as that in the initial stage, and it is good. When the image area ratio is 1 to 10%, the charging ability decreases with the increase in the image area ratio. I can see it going. It can also be seen that when the image area ratio is 10% or more, the charging ability of the carrier is constant even if the image area ratio increases.
これらのことから、画像面積率には閾値が存在して、その閾値よりも画像面積率が小さい場合には累積のトナー消費量が増加するにつれて現像部23内のキャリア劣化が進行して、閾値よりも画像面積率が大きい場合にはプリント枚数が増加するにつれて現像部23内のキャリア劣化が進行することがわかる。なお、トナーやキャリアの種類を変えて同様の実験をおこなったところ、上述したようなキャリア劣化のパターンが変化する画像面積率の閾値は、10〜15%の範囲にあることがわかった。
For these reasons, there is a threshold value for the image area ratio, and when the image area ratio is smaller than the threshold value, carrier deterioration in the developing
キャリアにおける帯電能力の低下は、キャリア表面にトナー中の添加剤が付着することによって生じる。
画像面積率が1%〜5%とある程度低い場合には、画像面積率(トナー消費量)が増えるにつれてトナーから遊離してキャリアに付着する添加剤の量が増えるために、画像面積率の増加にともないキャリア劣化が進行する。しかし、画像面積率が高い場合には、キャリア表面に付着する添加剤の量がほとんど変わらなくなるために、キャリア劣化は、画像面積率には依存せずに、プリント枚数の増加に応じて進行する。したがって、上述の閾値(10〜15%)よりも低い画像面積率の場合にはキャリア補給量が画像面積率に比例するように制御して、閾値以上の画像面積率の場合にはキャリア補給量が固定値になるように制御するのがよいことになる。
A decrease in charging ability of the carrier is caused by adhesion of an additive in the toner to the surface of the carrier.
When the image area ratio is as low as 1% to 5%, as the image area ratio (toner consumption) increases, the amount of additive that is released from the toner and adheres to the carrier increases. As a result, carrier deterioration proceeds. However, when the image area ratio is high, the amount of the additive adhering to the carrier surface is hardly changed, so that the carrier deterioration does not depend on the image area ratio but proceeds as the number of prints increases. . Therefore, when the image area ratio is lower than the above-described threshold (10 to 15%), the carrier replenishment amount is controlled to be proportional to the image area ratio, and when the image area ratio is equal to or greater than the threshold value, the carrier replenishment amount. It is better to control so that becomes a fixed value.
しかし、先に説明したようにキャリア補給量はそれほど正確である必要がなく、装置の簡易化・低廉化を達成するために、閾値よりも画像面積率が低い場合に、低画像面積率の領域に複数の閾値M1〜M5を設定して、複数の閾値M1〜M5で分割した領域ごとにキャリア補給量B1〜B5を設定して、画像面積率に応じて段階的にキャリア補給量を可変することが好ましい(図8(B)を参照できる。)。
また、その際に、図8(C)を参照して、段階的に可変するキャリア補給量B1〜B5の可変量が均一にならないように制御することもできる(例えば、B2−B1≠B3−B2である。)。これにより、キャリア補給量の可変制御の自由度が高まることになる。
However, as described above, the carrier replenishment amount does not need to be so accurate, and in order to achieve simplification and cost reduction of the apparatus, when the image area ratio is lower than the threshold value, the area of the low image area ratio A plurality of threshold values M1 to M5 are set, and a carrier replenishment amount B1 to B5 is set for each region divided by the plurality of threshold values M1 to M5, and the carrier replenishment amount is varied stepwise according to the image area ratio. It is preferable (see FIG. 8B).
At that time, with reference to FIG. 8C, it is possible to control so that the variable amount of the carrier replenishment amounts B1 to B5 that vary stepwise does not become uniform (for example, B2-B1 ≠ B3- B2.). Thereby, the freedom degree of variable control of carrier replenishment amount increases.
また、図8(D)を参照して、高画像面積率の領域では画像面積率に係わらずキャリア劣化が進行するために、画像面積率が上限閾値M3(10〜15%の範囲である。)以上になるときには、キャリア補給量を固定値B3とすることで、無駄のないキャリア補給が可能になる。
また、画像面積率が1%未満の画像をプリントしてもキャリアの帯電能力は低下しないことから、キャリア劣化が進行しない下限閾値M1を設定することができる。画像面積率が下限閾値M1(1%である。)未満になるときには、キャリア補給量をゼロとすることで、無駄のないキャリア補給が可能になる。
Referring to FIG. 8D, since the carrier deterioration proceeds in the high image area ratio region regardless of the image area ratio, the image area ratio is in the range of the upper limit threshold M3 (10 to 15%). ) When the above is reached, the carrier replenishment amount is set to the fixed value B3, thereby making it possible to replenish the carrier without waste.
Further, even when an image with an image area ratio of less than 1% is printed, the charging ability of the carrier does not decrease, so the lower limit threshold value M1 at which carrier deterioration does not proceed can be set. When the image area ratio is less than the lower limit threshold M1 (1%), the carrier replenishment amount is set to zero, so that the carrier replenishment without waste is possible.
以下、本実施の形態3における、キャリア補給量の決定方法について説明する。
まず、画像面積率の閾値を予め複数定めて、それぞれの領域でのキャリア補給量を決める。そして、1枚プリントするごとに画像面積率を検出して、その検出結果(画像面積率)が入る領域によってキャリア補給量を決定する。実際のキャリア補給は、キャリア補給量が決定した直後におこなってもよいし、1枚当たりのキャリア補給量を記憶部に記憶してそのデータが所定量蓄積された後におこなってもよい。ここで、記憶部としては、RAMや書き換え可能なROM等の電気的な記憶手段や、磁気記録媒体や光磁気メモリ等の磁気的記憶手段を用いることができる。
Hereinafter, a method for determining the carrier replenishment amount in the third embodiment will be described.
First, a plurality of threshold values for the image area ratio are determined in advance, and the carrier replenishment amount in each region is determined. Then, the image area ratio is detected every time one sheet is printed, and the carrier replenishment amount is determined by the region where the detection result (image area ratio) is entered. The actual carrier replenishment may be performed immediately after the carrier replenishment amount is determined, or may be performed after the carrier replenishment amount per sheet is stored in the storage unit and the data is accumulated in a predetermined amount. Here, as the storage unit, an electrical storage unit such as a RAM or a rewritable ROM, or a magnetic storage unit such as a magnetic recording medium or a magneto-optical memory can be used.
なお、本実施の形態3における画像形成装置のように複数の現像部23Y、23M、23C、23BKを備える場合、キャリアの劣化は現像部23Y、23M、23C、23BKごとに異なる。特に、ブラックトナーを用いる現像部23BKは使用頻度が高いために、他の現像部に比べてキャリアの劣化が進行しやすい。そのため各色の現像部ごとに閾値を設定してキャリア補給量の可変制御をおこなうことで、画像形成装置全体として無駄のないキャリア補給をおこなうことができる。
In the case where a plurality of developing
以上説明したように、本実施の形態3によれば、現像部23内に補給する新しいキャリアCの補給量を最適に可変しているために、キャリアCの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性を高めることができる。
As described above, according to the third embodiment, since the replenishment amount of the new carrier C to be replenished in the developing
実施例.
図10〜図12にて、上述した実施の形態3における効果を確認するための実験(実施例及び比較例)について説明する。
図10はキャリア補給量の可変制御を示すグラフであって、横軸が画像面積率を示し、縦軸がプリント1枚当たりのキャリア補給量を示す。図10において、実線は実施例として実施の形態3におけるキャリア補給量の可変制御を示し、破線は比較例として従来のキャリア補給量の制御を示す。
Example.
With reference to FIGS. 10 to 12, experiments (Examples and Comparative Examples) for confirming the effects of the third embodiment will be described.
FIG. 10 is a graph showing variable control of the carrier replenishment amount, where the horizontal axis represents the image area ratio and the vertical axis represents the carrier replenishment amount per print. In FIG. 10, a solid line shows variable control of the carrier replenishment amount in the third embodiment as an example, and a broken line shows conventional control of the carrier replenishment amount as a comparative example.
詳しくは、実施例は、原稿の画像面積率に応じて段階的にキャリア補給量を可変制御している。その際、画像面積率の上限閾値は10%に設定して、下限閾値は1%に設定して、その間に1%ごとの閾値を設定した。キャリア補給量は、画像面積率が1%未満の場合にはゼロに設定して、画像面積率が1〜10%の場合には1%刻みで段階的に増加するように設定して、画像面積率が10%以上の場合には一定量とした。
また、1枚プリントするたびに、書込み部2におけるレーザ光の点灯時間から画像面積率を測定して、1枚当たりのキャリア補給量を決定・記憶した。これを繰り返して、記憶したキャリア補給量のデータが一定量蓄積されたら、実際にキャリア補給部47から現像部23へのキャリア補給をおこなった。
Specifically, in the embodiment, the carrier replenishment amount is variably controlled stepwise according to the image area ratio of the document. At that time, the upper limit threshold of the image area ratio was set to 10%, the lower limit threshold was set to 1%, and a threshold for each 1% was set therebetween. The carrier replenishment amount is set to zero when the image area ratio is less than 1%, and is set so as to increase in steps of 1% when the image area ratio is 1 to 10%. When the area ratio was 10% or more, the amount was fixed.
Further, every time one sheet was printed, the image area ratio was measured from the lighting time of the laser beam in the
これに対して、比較例は、画像面積率に比例するようにキャリア補給量を制御している。詳しくは、1枚プリントするたびに画像面積率を測定して、その画像面積率に比例した量のキャリアを現像部に補給した。このとき、補給するトナーとキャリアとの重量比はおよそ9:1であった。 On the other hand, in the comparative example, the carrier replenishment amount is controlled so as to be proportional to the image area ratio. Specifically, the image area ratio was measured every time one sheet was printed, and an amount of carrier proportional to the image area ratio was supplied to the developing unit. At this time, the weight ratio of the toner to be supplied and the carrier was about 9: 1.
図11は、実施例と比較例とにおける、プリント枚数と画質との関係を示すグラフである。図12は、実施例と比較例とにおける、プリント枚数と累積のキャリア補給量との関係を示すグラフである。実験は、画像面積率が1%から100%の原稿に対してランダムで合計5万枚プリントして、その出力画像の画質評価と累積キャリア補給量の測定とをおこなったものである。なお、画質評価は、濃度階調のあるチャートのプリントをおこない、その階調性、濃度均一性、エッジ効果の有無を目視で評価したものである。
図11から、実施例(■印)、比較例(○印)ともに5万枚まで画質が良好であることがわかる。また、図12から、累積のキャリア補給量は、実施例(■印)が比較例(○印)に比べて圧倒的に少なくなっているのがわかる。すなわち、実施例におけるキャリア補給量の可変制御は、画質を低下させることなく、経済性及び環境性を高めることができることが実験的に確認できた。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the number of prints and the image quality in the example and the comparative example. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the accumulated carrier supply amount in the example and the comparative example. In the experiment, a total of 50,000 sheets were randomly printed on an original having an image area ratio of 1% to 100%, and the image quality evaluation of the output image and measurement of the cumulative carrier supply amount were performed. In the image quality evaluation, a chart with density gradation is printed, and the gradation, density uniformity, and presence / absence of an edge effect are visually evaluated.
From FIG. 11, it can be seen that the image quality is good up to 50,000 sheets in both the example (■ mark) and the comparative example (◯ mark). Also, from FIG. 12, it can be seen that the cumulative amount of carrier replenishment is far less in the example (marked with ■) than in the comparative example (marked with ◯). That is, it has been experimentally confirmed that the variable control of the carrier replenishment amount in the embodiment can improve the economic efficiency and the environmental performance without degrading the image quality.
また、上述の実施例に係わる実験に加えて、100枚プリントするごとに画像面積率を平均化して、その平均化された画像面積率に対応するキャリア補給量を図10に基いて決定して、その100倍の量のキャリアを現像部に補給する実験をおこなった。その結果、上述の実施例に係わる実験結果とほぼ同様の実験結果を得ることができた。 In addition to the experiment related to the above-described embodiment, the image area ratio is averaged every time 100 sheets are printed, and the carrier replenishment amount corresponding to the averaged image area ratio is determined based on FIG. An experiment was conducted in which the developing unit was replenished with 100 times the amount of carrier. As a result, it was possible to obtain experimental results almost similar to the experimental results related to the above-described embodiment.
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像部(現像装置)、
23a 現像ローラ、 23b 第1搬送スクリュ、
23c 第2搬送スクリュ、 23d ドクターブレード、
23e 仕切部材、 23f 補給口、
23g 第1現像剤収容部、 23h 第2現像剤収容部、
23k 現像剤排出口(排出手段)、
32、32Y、32M、32C、32BK トナー補給部、
33 トナーカートリッジ、 34 トナー補給経路、
43 現像剤回収経路、 44 現像剤回収部、 45 制御部、
47、47Y、47M、47C、47BK キャリア補給部(補給手段)、
48 キャリアカートリッジ、 49 キャリア補給経路、
G 2成分現像剤(現像剤)、 C キャリア、 T トナー。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20, 20Y, 20M, 20C, 20BK Process cartridge,
21 photosensitive drum (image carrier), 22 charging unit,
23, 23Y, 23M, 23C, 23BK Developing unit (developing device),
23a developing roller, 23b first conveying screw,
23c second conveying screw, 23d doctor blade,
23e partition member, 23f supply port,
23g first developer accommodating portion, 23h second developer accommodating portion,
23k developer outlet (discharge means),
32, 32Y, 32M, 32C, 32BK toner supply unit,
33 toner cartridge, 34 toner supply path,
43 developer collection path, 44 developer collection unit, 45 control unit,
47, 47Y, 47M, 47C, 47BK Carrier replenishment section (replenishment means),
48 carrier cartridge, 49 carrier supply route,
G Two-component developer (developer), C carrier, T toner.
Claims (20)
前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、
前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、
装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、
前記現像部で消費されるトナーの消費量を直接的又は間接的に検出する第2検出手段と、
前記現像部の稼働時間を直接的又は間接的に検出する第3検出手段と、
装置の稼動が間欠されずに連続的に出力される画像の枚数を直接的又は間接的に検出する第4検出手段と、を備え、
前記可変手段は、前記検出手段、前記第2検出手段、前記第3検出手段、前記第4検出手段のうち少なくとも2つで検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量を可変することを特徴とする画像形成装置。 A developer that contains a developer composed of a toner and a carrier, and that develops a latent image formed on the image carrier;
Replenishment means for newly replenishing the carrier in the developing section;
Variable means for varying the amount of carrier replenished by the replenishing means;
Detection means for directly or indirectly detecting an image area ratio of an image output from the apparatus;
Second detection means for directly or indirectly detecting the amount of toner consumed in the developing unit;
Third detection means for directly or indirectly detecting the operating time of the developing unit;
A fourth detection means for directly or indirectly detecting the number of images output continuously without intermittent operation of the apparatus,
The variable means varies the replenishment amount of the carrier based on detection results detected by at least two of the detection means, the second detection means, the third detection means, and the fourth detection means. An image forming apparatus.
前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、
前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、
装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、を備え、
前記可変手段は、前記検出手段で検出された検出結果と、予め設定された単数又は複数の画像面積率の閾値と、を対比して前記キャリアの補給量を段階的に可変することを特徴とする画像形成装置。 A developer that contains a developer composed of a toner and a carrier, and that develops a latent image formed on the image carrier;
Replenishment means for newly replenishing the carrier in the developing section;
Variable means for varying the amount of carrier replenished by the replenishing means;
Detecting means for directly or indirectly detecting an image area ratio of an image output from the apparatus,
The variable means compares the detection result detected by the detection means with a preset threshold value of one or a plurality of image area ratios, and varies the replenishment amount of the carrier stepwise. Image forming apparatus.
前記閾値は、前記複数の現像部ごとに設定されることを特徴とする請求項7〜請求項12のいずれかに記載の画像形成装置。 A plurality of the developing sections;
The image forming apparatus according to claim 7, wherein the threshold value is set for each of the plurality of developing units.
The said detection means calculates | requires the said image area rate based on the pixel number of the said latent image formed on the said image carrier by the writing part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Image forming apparatus.
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