JP2007086660A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrict degradation of image quality such as fog or a density decrease resulting from toner deterioration, without wastefully consuming a toner when performing the forcible consumption operation of the toner. <P>SOLUTION: The degree of toner deterioration is judged by measuring the density of an intermediate image and checking the characteristics of development. Then, a necessary amount of the toner is forcibly consumed according to the degree of the toner deterioration. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、たとえば複写機やページプリンタ等とされる、電子写真式や静電記録等を採用し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 employing an electrophotographic method or electrostatic recording, such as a copying machine or a page printer.

電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置によりトナー像として可視化することを行っている。   In an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image formed on an image carrier is visualized as a toner image by a developing device.

このような現像装置の一つとして、乾式一成分現像装置が種々提案され実用化されている。例えば、接触現像法が挙げられる。この接触現像法は磁性材料が不要であるため、装置の簡略化および小型化が可能であるとともに、非磁性トナーを使用することでカラー画像形成が可能である等の多くの利点を持っている。   As one of such developing devices, various dry one-component developing devices have been proposed and put into practical use. For example, a contact development method is mentioned. Since this contact development method does not require a magnetic material, the apparatus can be simplified and miniaturized, and has many advantages such as the ability to form a color image by using a non-magnetic toner. .

接触現像法では、現像剤担持体である現像ローラの表面を静電潜像を形成した像担持体に押圧もしくは接触させて現像を行なうため、現像ローラとして、弾性および導電性を有するものを用いることが必要となる。   In the contact development method, development is performed by pressing or contacting the surface of the developing roller, which is a developer bearing member, with an image bearing member on which an electrostatic latent image is formed. Therefore, a developing roller having elasticity and conductivity is used. It will be necessary.

また、周知の現像電極効果やバイアス効果を得るために、現像ローラ表面もしくは表面近傍に導電層を設け、必要に応じてバイアス電圧を印加することができる。   In order to obtain a known developing electrode effect and bias effect, a conductive layer can be provided on the surface of the developing roller or in the vicinity of the surface, and a bias voltage can be applied as necessary.

上述のような接触現像法では、画像形成枚数増加に伴い、画像濃度が不安定になったり、カブリが生じるなどの画質の低下が起こることがあった。画質低下は主にトナー劣化によるものであり、現像ローラと像担持体表面との摺擦、現像ローラとトナー規制ブレードとの摺擦が主原因である。   In the contact development method as described above, the image quality may be deteriorated, for example, the image density may become unstable or fogging may occur as the number of formed images increases. The decrease in image quality is mainly due to toner deterioration, and is mainly caused by the rubbing between the developing roller and the surface of the image carrier and the rubbing between the developing roller and the toner regulating blade.

このような状況を回避するため、印刷枚数または現像ローラの回転数などを検知して、ある間隔でトナーを強制的に消費させる方法が知られている(例えば、特許文献1〜6参照)。この方法を用いることで、現像ローラ周辺で劣化してしまっているトナーを消費して新たにフレッシュなトナーを現像ローラに供給することができるため、画質の低下を低減することができる。さらに、寿命後半などでトナーが劣化しやすい状態では、入れ替えるトナー量を多くするようにしてトナー劣化を抑制している。強制消費するトナーの量を変更したり、強制消費動作を実施する間隔を早くするなど、印刷枚数や現像ローラの回転数に応じてトナー劣化具合を予測してトナー強制消費動作を行なう方法が知られている。
特許第2737009号公報 特許第3389354号公報 特開平8−314253号公報 特開平9−34243号公報 特開平10−133531号公報 特開2000−181216号公報
In order to avoid such a situation, a method of forcibly consuming toner at a certain interval by detecting the number of printed sheets or the number of rotations of the developing roller is known (for example, see Patent Documents 1 to 6). By using this method, toner that has deteriorated around the developing roller can be consumed, and fresh fresh toner can be supplied to the developing roller, so that deterioration in image quality can be reduced. Further, in a state where the toner is likely to deteriorate in the latter half of the lifetime, the toner deterioration is suppressed by increasing the amount of toner to be replaced. There is a known method for forcibly consuming toner by predicting the degree of toner deterioration according to the number of prints and the number of rotations of the developing roller, such as changing the amount of toner to be forcibly consumed or increasing the interval for performing the forced consumption operation. It has been.
Japanese Patent No. 2733709 Japanese Patent No. 3389354 JP-A-8-314253 JP-A-9-34243 Japanese Patent Laid-Open No. 10-133531 JP 2000-181216 A

上記の方法では、トナー劣化を印刷枚数や現像ローラの回転時間などで予測し強制消費するトナー量を決定していた。しかしながら、現在のユーザーの多様化に伴い、使用方法も様々である。そのため、使用方法によってはトナー劣化がまだ問題ない状態でもトナーを強制消費してしまい無駄にすることがあった。   In the above method, the amount of toner to be forcibly consumed is determined by predicting toner deterioration based on the number of printed sheets and the rotation time of the developing roller. However, with the diversification of current users, there are various usage methods. For this reason, depending on the method of use, the toner is forcibly consumed even if the toner deterioration is not a problem.

よって、本発明は、上記課題を鑑みて、トナーの状態を直接的に検知して最適なトナー強制消費を実施することで、常に安定した画像品質を得ることを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to always obtain stable image quality by directly detecting the toner state and performing optimum toner forced consumption.

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、潜像が形成される像担持体と、前記潜像を現像剤により現像する現像手段と、を有し、非画像形成時に所定のタイミングで、前記現像手段から現像剤を強制的に消費させる現像剤強制消費動作を実行するモードを有する画像形勢装置において、前記現像手段により形成された現像剤像の濃度を計測する濃度計測手段を備え、前記濃度計測手段により計測した結果に基づいて、前記現像剤強制消費動作を制御することを特徴とする。   A typical configuration of an image forming apparatus according to the present invention for achieving the above object includes an image carrier on which a latent image is formed, and a developing unit that develops the latent image with a developer. In an image forming apparatus having a mode for executing a developer forced consumption operation for forcibly consuming developer from the developing means at a predetermined timing during image formation, the density of the developer image formed by the developing means is measured. The developer forced consumption operation is controlled based on a result measured by the density measuring unit.

本発明によれば、現像手段により形成された現像剤像の濃度を計測することで現像剤の劣化具合を直接的に判断する。そして、その判断された現像剤の劣化具合に応じて、現像剤強制消費動作の実行の要否を判断して、不必要な現像剤強制消費動作の実行を無くすことができる。また、実行するにしても、必要な量の現像剤を強制消費することが可能となる。それによって、現像剤を無駄に消費することなく常に安定した画像品質を得ることが可能となる。現像剤強制消費動作の制御内容は、強制消費する現像剤の量、あるいは現像剤を強制消費するタイミング、あるいはその両者である。   According to the present invention, the degree of developer deterioration is directly determined by measuring the density of the developer image formed by the developing means. Then, it is possible to determine whether or not to execute the forced developer consumption operation according to the determined deterioration level of the developer, and to eliminate the unnecessary forced developer consumption operation. Even if it is executed, a necessary amount of developer can be forcibly consumed. Accordingly, it is possible to always obtain a stable image quality without wasting the developer wastefully. The contents of control of the forced developer consumption operation are the amount of the developer to be forcibly consumed, the timing for forcibly consuming the developer, or both.

(1)画像形成装置例
図1は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示すものである。この画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、一成分接触現像方式、4連ドラム方式(インライン方式)を用いた、A4サイズのカラーレーザープリンタである。そして、本体制御部(コントローラ:制御手段)100と通信可能に接続された外部ホスト装置200からの入力画像情報に応じて、記録材(例えば、用紙、OHPシートなど)Pにフルカラー画像を形成して出力することができる。外部ホスト装置200は、コンピュータ、イメージスキャナ等である。
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. This image forming apparatus is an A4 size color laser printer using a transfer type electrophotographic process, a contact charging method, a one-component contact development method, and a four-drum method (inline method). Then, a full-color image is formed on a recording material (for example, paper, an OHP sheet) P according to input image information from an external host device 200 that is communicably connected to the main body control unit (controller: control means) 100. Can be output. The external host device 200 is a computer, an image scanner, or the like.

Y・M・C・Kは画像形成装置本体(以下、装置本体と記す)内に下から上に順に並列配置した第1〜第4の4つの画像形成部である。そして、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の現像剤(以下、トナーと記す)の像を形成する。   Y, M, C, and K are first to fourth image forming units arranged in parallel from the bottom to the top in the image forming apparatus main body (hereinafter referred to as the apparatus main body). Then, an image of a developer (hereinafter referred to as toner) of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is formed.

各画像形成部は、互いに、形成するトナー像の色が異なる以外は、同じ電子写真プロセス機構である。即ち、それぞれ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)1と、感光ドラム表面を一様に帯電する帯電手段としての接触帯電ローラ2を有する。また、その帯電面に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成する露光手段としてのレーザースキャナ3(Y・M・C・K)と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段としての一成分接触現像装置4(Y・M・C・K)を有する。また、そのトナー像を記録材Pに転写する転写手段としての転写ローラ5と、記録材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム面上の転写残トナーを除去するクリーニング手段としてのフレードクリーニング装置6を有する。各現像装置4(Y・M・C・K)に収納されている色トナーはそれぞれイエロートナー・マゼンタトナー・シアントナー・ブラックトナーである。   Each image forming unit has the same electrophotographic process mechanism except that the colors of toner images to be formed are different from each other. That is, each has a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 1 as an image carrier and a contact charging roller 2 as a charging means for uniformly charging the surface of the photosensitive drum. Further, a laser scanner 3 (Y / M / C / K) as an exposure unit for forming an electrostatic latent image by irradiating light on the charging surface according to image information, and using the electrostatic latent image as a toner image It has a one-component contact developing device 4 (Y, M, C, K) as developing means for developing. Further, a transfer roller 5 as a transfer unit that transfers the toner image to the recording material P, and a flade cleaning device 6 as a cleaning unit that removes transfer residual toner on the surface of the photosensitive drum after the toner image is transferred to the recording material P. Have The color toners stored in the developing devices 4 (Y, M, C, and K) are yellow toner, magenta toner, cyan toner, and black toner, respectively.

上記の各画像形成部Y・M・C・Kにおいて、それぞれ、感光ドラム1、帯電ローラ2、現像装置4、クリーニング装置6の4つのプロセス機器を一括して装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ7(Y・M・C・K)としてある。   In each of the image forming units Y, M, C, and K described above, four process devices, that is, the photosensitive drum 1, the charging roller 2, the developing device 4, and the cleaning device 6, can be attached to and detached from the apparatus main body at once. The cartridge 7 (Y, M, C, K) is provided.

ここで、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能とするものである。   Here, the process cartridge is a cartridge in which a charging unit, a developing unit, or a cleaning unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed, and this cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. In addition, at least one of the charging unit, the developing unit, and the cleaning unit and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge, and the cartridge can be attached to and detached from the apparatus main body. Further, at least the developing means and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge, and the cartridge can be attached to and detached from the apparatus main body.

各プロセスカートリッジ(以下、カートリッジと略記する)は、装置本体に対して所定の要領で着脱され、所定に装着されることで、装置本体側と機械的・電気的にカップリング状態になる。これにより、カートリッジ側の被駆動部材(感光ドラム・現像ローラ・トナー供給ローラ・トナー攪拌パドル等)が装置本体側の駆動機構により駆動可能状態になる。また、カートリッジ側の帯電ローラ・現像ローラ等に対して装置本体側の高圧電源から所定のバイアスを印加することが可能になる。また、カートリッジ側のセンサーや記憶装置11(Y・M・C・K)が装置本体側の制御部100と導通状態になる。   Each process cartridge (hereinafter abbreviated as a cartridge) is attached to and detached from the apparatus main body in a predetermined manner, and is mechanically and electrically coupled to the apparatus main body side by being mounted in a predetermined manner. As a result, the driven member (photosensitive drum, developing roller, toner supply roller, toner stirring paddle, etc.) on the cartridge side can be driven by the drive mechanism on the apparatus main body side. Further, it becomes possible to apply a predetermined bias to the charging roller / developing roller on the cartridge side from the high voltage power source on the apparatus main body side. In addition, the sensor on the cartridge side and the storage device 11 (Y, M, C, K) are brought into conduction with the control unit 100 on the apparatus body side.

8はエンドレスの記録材担持ベルト(ETB:以下、ベルトと略記する)であり、上側の駆動ローラ9aと、下側の従動ローラ9bおよびテンションローラ9cに懸回張設してある。このベルト8は上記の各画像形成部Y・M・C・Kの感光ドラム1側において各画像形成部の全体に亘らせて、縦方向に配設してある。そして、各画像形成部において転写ローラ5をそれぞれこのベルト8を介して感光ドラム1に圧接させてある。各感光ドラム1とベルト8の当接部が転写部Tである。   Reference numeral 8 denotes an endless recording material carrying belt (ETB: hereinafter abbreviated as “belt”), which is suspended from an upper drive roller 9a, a lower driven roller 9b, and a tension roller 9c. The belt 8 is disposed in the vertical direction over the entire image forming unit on the photosensitive drum 1 side of each of the image forming units Y, M, C, and K described above. In each image forming portion, the transfer roller 5 is pressed against the photosensitive drum 1 via the belt 8. A contact portion between each photosensitive drum 1 and the belt 8 is a transfer portion T.

9は第1の画像形成部Yの下側に配設した給紙機構部である。10はベルト8の上側に配設した定着装置である。   Reference numeral 9 denotes a paper feed mechanism disposed below the first image forming unit Y. Reference numeral 10 denotes a fixing device disposed on the upper side of the belt 8.

プリント動作(印刷動作)を説明する。画像形成シーケンスの所定の印字タイミングに合わせて各画像形成部Y・M・C・Kにおいて、各感光ドラム1が所定の速度にて矢印の反時計方向に回転駆動される。そして、レーザースキャナ3が駆動される。ベルト8が矢印の時計方向に感光ドラム1の回転速度に対応した速度で回転駆動される。また、所定の制御タイミングで給紙機構部9の給紙ローラ9bが駆動されて、給紙カセット9a内に積載収納の記録材(転写材)Pが繰り出されて、リタードローラ9cにより最上位の記録材のみが1枚分離給送される。その記録材はレジストローラ9dで一旦停止され、各画像形成部におけるレーザースキャナ3の立ち上がり、帯電ローラ2による感光ドラム電位の安定化等を待つ。そして、記録材はレジストローラ9dにより記録位置と各画像形成部におけるトナー像の画像形成タイミングを同期させてベルト8の下端部に給紙される。ベルト下端部に給紙された記録材Pはベルト8とバイアス印加ローラ9eとのニップ部に挟持され、ベルト8の面に静電的に密着して安定に保持されて、ベルト移動により下から上に搬送されていく。   A printing operation (printing operation) will be described. In accordance with a predetermined printing timing of the image forming sequence, each photosensitive drum 1 is rotationally driven in the counterclockwise direction of the arrow at a predetermined speed in each of the image forming units Y, M, C, and K. Then, the laser scanner 3 is driven. The belt 8 is rotationally driven at a speed corresponding to the rotational speed of the photosensitive drum 1 in the clockwise direction of the arrow. Further, the sheet feeding roller 9b of the sheet feeding mechanism unit 9 is driven at a predetermined control timing, and the recording material (transfer material) P stored in the sheet feeding cassette 9a is fed out, and the uppermost roller by the retard roller 9c. Only one recording material is separated and fed. The recording material is temporarily stopped by the registration roller 9d and waits for the rise of the laser scanner 3 in each image forming unit, stabilization of the photosensitive drum potential by the charging roller 2, and the like. The recording material is fed to the lower end portion of the belt 8 by the registration roller 9d in synchronism with the recording position and the image forming timing of the toner image in each image forming portion. The recording material P fed to the lower end of the belt is sandwiched between the nip portion of the belt 8 and the bias applying roller 9e, is electrostatically closely contacted with the surface of the belt 8, and is stably held. It is transported up.

各画像形成部Y・M・C・Kにおいては、感光ドラム1がその回転過程で帯電ローラ2により所定の極性・電位に一様に帯電される。その一様帯電面に対して、レーザースキャナ3から出力される、各色の画像信号に対応したレーザー光Lによる走査露光がなされて静電潜像が形成される。すなわち、第1の画像形成部Yではイエロー画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。第2の画像形成部Mではマゼンタ画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。第3の画像形成部Cではシアン画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。第4の画像形成部Kではブラック画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置4によってトナー像として現像される。   In each of the image forming units Y, M, C, and K, the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by the charging roller 2 during the rotation process. The uniformly charged surface is subjected to scanning exposure with a laser beam L corresponding to the image signal of each color output from the laser scanner 3 to form an electrostatic latent image. That is, the first image forming unit Y performs exposure based on yellow image data to form an electrostatic latent image. In the second image forming unit M, exposure based on the magenta image data is performed to form an electrostatic latent image. In the third image forming unit C, exposure based on cyan image data is performed to form an electrostatic latent image. The fourth image forming unit K performs exposure based on the black image data to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing device 4.

プリンタにおいては、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。本実施例の画像形成装置は、感光ドラム1の面を帯電ロ−ラ2により負の所定電位に一様に帯電し、画像情報部を露光するイメージ露光で静電潜像を形成する。そして、その静電潜像を負帯電性の非磁性一成分現像剤(トナー)を用いた一成分接触現像方式の現像装置4により反転現像している。   Printers are often used in combination with image exposure and reversal development. In the image forming apparatus of this embodiment, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined negative potential by the charging roller 2, and an electrostatic latent image is formed by image exposure for exposing the image information portion. Then, the electrostatic latent image is reversely developed by the developing device 4 of a one-component contact developing system using a negatively charged non-magnetic one-component developer (toner).

これによって、第1〜第4の各画像形成部Y・M・C・Kの感光ドラム1の面に、それぞれ、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が所定の制御タイミングにて形成される。   As a result, a yellow toner image, a magenta toner image, a cyan toner image, and a black toner image are respectively provided at predetermined control timings on the surfaces of the photosensitive drums 1 of the first to fourth image forming units Y, M, C, and K. Is formed.

そして、記録材Pは、ベルト8に密着して下から上に搬送されていく過程で、第1〜第4の画像形成部Y・M・C・Kの各転写部Tにおいて、各感光ドラム1の面にそれぞれ形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像の重畳転写を受ける。転写ローラ5にはトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。これにより各感光ドラム1の面のトナー像が記録材Pの面に静電転写される。   The recording material P is in close contact with the belt 8 and is conveyed from the bottom to the top. In each transfer portion T of the first to fourth image forming portions Y, M, C, and K, the photosensitive drums. Each toner image of yellow, magenta, cyan, and black formed on one surface is superposed and transferred. A transfer bias having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the transfer roller 5. As a result, the toner image on the surface of each photosensitive drum 1 is electrostatically transferred onto the surface of the recording material P.

4色のトナー像の重畳転写を受けた記録材Pは、ベルト8の上端部においてベルト面から分離されて定着装置10へ導入され、熱と圧力が印加される。これにより、複数色のトナー像が記録材表面に永久定着されて、フルカラー画像形成物が装置本体外に排紙される。   The recording material P that has received the superimposed transfer of the four color toner images is separated from the belt surface at the upper end portion of the belt 8 and introduced into the fixing device 10 where heat and pressure are applied. As a result, the toner images of a plurality of colors are permanently fixed on the surface of the recording material, and the full color image formed product is discharged out of the apparatus main body.

また、各画像形成部において、記録材Pへのトナー像転写後の感光ドラム面はクリーニング装置6によって転写残トナーが除去されて繰り返して作像に供される。   In each image forming unit, the transfer drum is removed from the surface of the photosensitive drum after the transfer of the toner image onto the recording material P by the cleaning device 6 and is repeatedly used for image formation.

(2)現像装置4
現像装置4について図2を参照して説明する。第1〜第4の各画像形成部Y・M・C・Kの現像装置4(Y・M・C・K)は収容させた現像剤(トナー)の色が異なるだけであり、構造は互いに同じである。41は現像容器であり、この容器内に現像剤として、負帯電性の非磁性一成分トナー(不図示)を収容してある。
(2) Developing device 4
The developing device 4 will be described with reference to FIG. The developing devices 4 (Y, M, C, and K) of the first to fourth image forming units Y, M, C, and K only differ in the color of the contained developer (toner), and the structures are mutually different. The same. Reference numeral 41 denotes a developing container, in which a negatively chargeable nonmagnetic one-component toner (not shown) is accommodated as a developer.

この現像容器41の感光ドラム対向側に設けた開口部には、現像剤担持体としての現像ローラ42を、その一部を現像容器外に露出させて、感光ドラム1に並行に配設してある。この現像ローラ42は、カーボンなどの導電剤を分散させた体積抵抗率が10Ωcm〜1010Ωcmのシリコーン、ウレタンなどの低硬度のゴム材或は発泡体、及びその組み合わせにより構成された外径16mmの半導電性弾性体ローラである。そして、この現像ローラ42の現像容器外露出部分を感光ドラム1に対して所定の押圧力にて当接させてある。 A developing roller 42 as a developer carrying member is partially exposed to the outside of the developing container at an opening provided on the side of the developing container 41 facing the photosensitive drum, and disposed in parallel with the photosensitive drum 1. is there. The developing roller 42 has an outer conductive agent volume resistivity by dispersing such carbon 10 2 Ωcm~10 10 Ωcm silicones, low hardness rubber material or foam such as urethane, and is constituted by a combination thereof It is a semiconductive elastic roller having a diameter of 16 mm. The exposed portion of the developing roller 42 outside the developing container is brought into contact with the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force.

43は現像ローラ42に対する現像剤供給ローラであり、スポンジからなる外径16mmの弾性ローラである。この供給ローラ43は、現像ローラ42の感光ドラム対向側とは反対側において現像容器41内に現像ローラ42に当接させて現像ローラに並行に配設してある。   Reference numeral 43 denotes a developer supply roller for the developing roller 42, which is an elastic roller made of sponge and having an outer diameter of 16 mm. The supply roller 43 is disposed in parallel with the developing roller in contact with the developing roller 42 in the developing container 41 on the side opposite to the photosensitive drum facing side of the developing roller 42.

44は現像ローラ42に対する現像剤の層厚規制部材としての現像ブレードであり、現像ローラ42の上面に当接させて配設してある。この現像ブレード44は、SUSで作製される板ばねであり、弾性範囲内で曲がった状態で所定の当接圧にて現像ローラ42と当接する。当接方向としては、当接部に対して自由端側の先端が、現像ローラ42の回転方向上流側に位置するカウンター方向となっている。   Reference numeral 44 denotes a developing blade as a developer layer thickness regulating member for the developing roller 42, which is disposed in contact with the upper surface of the developing roller 42. The developing blade 44 is a leaf spring made of SUS, and abuts against the developing roller 42 with a predetermined abutting pressure while being bent within an elastic range. The contact direction is a counter direction in which the tip on the free end side with respect to the contact portion is located upstream in the rotation direction of the developing roller 42.

45は現像容器41内のトナーを攪拌すると共に、供給ローラ43側に搬送する現像剤攪拌及び搬送手段としての攪拌パドルである。この攪拌パドル45は、供給ローラ43の現像ローラ42側とは反対側において現像容器41内に供給ローラに並行に配設してある。   Reference numeral 45 denotes an agitation paddle as a developer agitating and conveying means for agitating the toner in the developing container 41 and conveying it to the supply roller 43 side. The stirring paddle 45 is disposed in parallel with the supply roller in the developing container 41 on the side opposite to the developing roller 42 side of the supply roller 43.

現像ローラ42は感光ドラム1の回転に対して順方向に感光ドラム1に対して所定の周速差をもって矢印の時計方向に回転駆動される。本実施例において、画像形成装置のプロセススピード、即ち、感光ドラム1の周速は150mm/secであり、これに対する現像ローラ42の周速は225mm/secである。   The developing roller 42 is driven to rotate in the clockwise direction indicated by an arrow with a predetermined peripheral speed difference with respect to the photosensitive drum 1 in the forward direction with respect to the rotation of the photosensitive drum 1. In this embodiment, the process speed of the image forming apparatus, that is, the peripheral speed of the photosensitive drum 1 is 150 mm / sec, and the peripheral speed of the developing roller 42 is 225 mm / sec.

供給ローラ43は現像ローラ42の回転に対して矢印のカウンター方向に周速差をもって回転駆動される。この供給ローラ43で、現像ローラ42にトナーを供給するとともに、現像に供されずに現像ローラ42上に残ったトナーをかき取っている。   The supply roller 43 is rotationally driven with a peripheral speed difference in the counter direction indicated by an arrow with respect to the rotation of the developing roller 42. The supply roller 43 supplies toner to the developing roller 42 and scrapes off toner remaining on the developing roller 42 without being developed.

攪拌パドル45は矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。これにより、現像容器41内のトナーが攪拌されるとともに、トナーが供給ローラ43側に搬送される。   The stirring paddle 45 is driven to rotate at a predetermined speed in the counterclockwise direction of the arrow. Thereby, the toner in the developing container 41 is agitated and the toner is conveyed to the supply roller 43 side.

供給ローラ43により現像ローラ42に供給されたトナーは、現像ローラ42と現像ブレード44との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷が付与され、かつ薄層に規制される。   When the toner supplied to the developing roller 42 by the supply roller 43 passes through the contact portion between the developing roller 42 and the developing blade 44, the toner is charged by frictional charging and restricted to a thin layer.

すなわち、回転する現像ローラ42上には、供給ローラ43との摺擦によりトナーが担持される。担持されたトナーは、引き続く現像ローラ42の回転により、現像ブレード54との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷が付与され、均一薄層に規制される。そして、そのトナー層が、引き続く現像ローラ42の回転により、現像ローラ42と感光ドラム1との接触対向部である現像領域へ搬送される。そして、トナー層が帯電電荷によって現像ローラ42からの鏡映力を受けて感光ドラム1へと供給されて静電潜像を現像し、トナー像として可視化する。あるいは、トナー層が現像ローラ42に印加した現像バイアスにより感光ドラムの静電潜像を現像し、トナー像として可視化する。   That is, the toner is carried on the rotating developing roller 42 by sliding with the supply roller 43. When the carried toner passes through the contact portion with the developing blade 54 by the subsequent rotation of the developing roller 42, the toner is charged by frictional charging and is regulated to a uniform thin layer. Then, the toner layer is conveyed to a developing area which is a contact-opposed portion between the developing roller 42 and the photosensitive drum 1 by the subsequent rotation of the developing roller 42. Then, the toner layer receives the reflection force from the developing roller 42 by the charged electric charge and is supplied to the photosensitive drum 1 to develop the electrostatic latent image and visualize it as a toner image. Alternatively, the electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed by the developing bias applied to the developing roller 42 by the toner layer, and visualized as a toner image.

現像に供されずに現像ローラ42上に残ったトナーは、引き続く現像ローラ42の回転で現像容器41内に戻されて供給ローラ43との摺擦で現像ローラ42上からかき落される。そして、その現像ローラ42にトナーが供給ローラ43により再供給される。   The toner remaining on the developing roller 42 without being subjected to the development is returned to the developing container 41 by the subsequent rotation of the developing roller 42 and scraped off from the developing roller 42 by sliding with the supply roller 43. The toner is supplied again to the developing roller 42 by the supply roller 43.

尚、本実施例では、供給ローラ43はトナー供給及び回収手段としての2つの機能を兼ねているが、これに限定されるものではなく、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けることも可能である。   In this embodiment, the supply roller 43 has two functions as toner supply and recovery means. However, the present invention is not limited to this, and the developer supply means and the developer recovery means are provided separately. It is also possible.

(3)制御系統
本体制御部100は、画像形成装置のプリント動作を司る中央処理演算装置である本体CPU21を有する。外部ホスト装置200から入力した画像情報を画像処理する画像処理制御部22、帯電バイアス・現像バイアス・転写バイアスなどの高圧出力を供給する高圧装置の出力制御を行う高圧出力制御部23を有する。出力する画像情報に応じてレーザースキャナ3の発光制御を行うレーザー駆動制御部24を有する。画像形成のプロセス条件などの設定値や、画像処理方法、外部ホスト装置200から送信された画像情報などを記憶する記憶装置部(読み出し/書き込み可能な不揮発性記憶手段)25を有する。各カートリッジ7(Y・M・C・K)に搭載させた記憶装置(読み出し/書き込み可能な不揮発性記憶手段)11(Y・M・C・K)と通信を行なうIO制御部26を有する。27は装置本体の操作パネル部であり、電源スイッチ、表示部、操作用キーなどを有していて、本体CPU21と情報の授受をする。
(3) Control System The main body control unit 100 includes a main body CPU 21 that is a central processing unit that controls the printing operation of the image forming apparatus. An image processing control unit 22 that performs image processing on image information input from the external host device 200 and a high-voltage output control unit 23 that performs output control of a high-voltage device that supplies high-voltage outputs such as a charging bias, a development bias, and a transfer bias. A laser drive control unit 24 that performs light emission control of the laser scanner 3 according to image information to be output is provided. A storage unit (read / write nonvolatile storage unit) 25 that stores setting values such as image forming process conditions, an image processing method, and image information transmitted from the external host device 200 is included. It has an IO control unit 26 that communicates with a storage device (read / write nonvolatile storage means) 11 (Y, M, C, K) mounted on each cartridge 7 (Y, M, C, K). Reference numeral 27 denotes an operation panel section of the apparatus main body, which includes a power switch, a display section, operation keys, and the like, and exchanges information with the main body CPU 21.

カートリッジ7(Y・M・C・K)が装置本体に装着された場合、および、装置本体に電源が投入された場合、IO制御部25はカートリッジに付随する記憶装置11(Y・M・C・K)と通信を行い、プロセス条件や使用履歴といった種々の記憶値を取得する。   When the cartridge 7 (Y, M, C, K) is attached to the apparatus main body, and when the power is turned on to the apparatus main body, the IO control unit 25 stores the storage device 11 (Y, M, C) attached to the cartridge. Communicate with K) to obtain various stored values such as process conditions and usage history.

IO制御部25によって得られた記憶値は、記憶装置部24の記憶値とともに本体CPU21に送信され、画像形成を行う際の、データとして使われる。   The stored value obtained by the IO control unit 25 is transmitted to the main body CPU 21 together with the stored value of the storage device unit 24, and is used as data when image formation is performed.

外部ホスト装置200より送信された画像情報は、画像処理制御部22において、エッジ処理や濃度調整などといった画像処理を行い最適な画像形成を行えるような画像情報として処理される。本体CPU21は、装置本体に装着されたカートリッジ7(Y・M・C・K)の記憶装置11(Y・M・C・K)から得られた記憶値と、画像処理を終えた画像情報とから、最適なプロセス条件値を算出し、最適なプロセス条件値で画像を形成する。   Image information transmitted from the external host device 200 is processed by the image processing control unit 22 as image information that can be subjected to image processing such as edge processing and density adjustment to perform optimal image formation. The main body CPU 21 stores the stored value obtained from the storage device 11 (Y, M, C, K) of the cartridge 7 (Y, M, C, K) mounted on the apparatus main body, the image information after the image processing is completed, and Then, an optimum process condition value is calculated, and an image is formed with the optimum process condition value.

(4)画像濃度制御
本実施例の画像形成装置は、ベルト8上で画像濃度を測定するための濃度センサ12を具備している。濃度センサ12はベルト8の駆動ローラ9aに対する懸回部においてベルト外面に対向させて配設してある。本体CPU21は、各画像形成部Y・M・C・Kの画像濃度制御のために、各画像形成部について、ベルト8上に濃度制御用のトナー画像パターンを形成する制御モードを有する。そして、ベルト8上に形成したトナー画像パターンの画像濃度を上記の濃度センサ12により測定し、その濃度センサ12の出力から濃度を算出し、その結果によって、各画像形成部部Y・M・C・Kの画像濃度制御を行なっている。ベルト8上に形成された濃度制御用のトナー画像パターンは濃度センサ12よりもベルト移動方向下流側に配設したクリーニング装置13によりベルト上から除去される。
(4) Image Density Control The image forming apparatus of this embodiment includes a density sensor 12 for measuring the image density on the belt 8. The density sensor 12 is disposed so as to face the outer surface of the belt at the suspending portion of the belt 8 with respect to the driving roller 9a. The main body CPU 21 has a control mode for forming a toner image pattern for density control on the belt 8 for each image forming unit in order to control the image density of each image forming unit Y, M, C, and K. Then, the image density of the toner image pattern formed on the belt 8 is measured by the density sensor 12, and the density is calculated from the output of the density sensor 12, and according to the result, each image forming unit Y, M, C -K image density control is performed. The toner image pattern for density control formed on the belt 8 is removed from the belt by the cleaning device 13 disposed downstream of the density sensor 12 in the belt moving direction.

ここで、濃度センサ12の位置はベルト8上に限定されるものでなく、各画像形成部Y・M・C・Kの感光ドラム1上に設けることも可能である。すなわち、各画像形成部Y・M・C・Kにおいて、現像装置4から転写部Tの間に濃度センサ12を感光ドラム1に対向させて配設し、感光ドラム面に形成した濃度制御用のトナー画像パターンの画像濃度を測定するようにしてもよい。このとき転写ローラ5には通常の画像形成時とは逆極性の電圧を印加して転写部Tにおいて濃度制御用のトナー画像パターンをベルト8に対して付着させるることなくクリーニング装置6に至らせて回収するものである。   Here, the position of the density sensor 12 is not limited to the belt 8, but can be provided on the photosensitive drum 1 of each of the image forming units Y, M, C, and K. That is, in each of the image forming units Y, M, C, and K, the density sensor 12 is disposed between the developing device 4 and the transfer unit T so as to face the photosensitive drum 1, and is used for density control formed on the photosensitive drum surface. The image density of the toner image pattern may be measured. At this time, a voltage having a polarity opposite to that during normal image formation is applied to the transfer roller 5 so that the toner image pattern for density control does not adhere to the belt 8 at the transfer portion T and reaches the cleaning device 6. To collect.

本実施例の画像形成装置における濃度制御は中間調(ハーフトーン)の濃度を制御するDhalf制御のみを実施している。中間調はトナーの状態(トナー劣化具合)によって変化することが知られている。Dhalf制御を行なうことで、トナー劣化によって変化する入力画像信号に対する出力濃度の関係(入出力特性)が常にリニアに保つような画像処理が行なわれ、安定したハーフトーン画像濃度を得ることが可能となる。   In the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment, only Dhalf control for controlling a halftone density is performed. It is known that the halftone changes depending on the toner state (toner deterioration condition). By performing Dhalf control, image processing is performed such that the relationship (input / output characteristics) of the output density to the input image signal that changes due to toner deterioration is always kept linear, and a stable halftone image density can be obtained. Become.

Dhalf制御を行なう際には、各色毎(各画像形成部毎)に16階調のハーフトーン画像をベルト8上に作成し、その濃度を濃度センサ12で測定している。入力画像信号に対する画像濃度の関係を図3に示す。横軸が入力画像信号(入力データ)、縦軸がそれに対して濃度センサ12で測定した画像濃度の結果である。この結果を基に、ハーフトーン濃度が入力画像信号に応じてリニアな関係になるように画像処理を行なう。   When performing the Dhalf control, a halftone image of 16 gradations is created on the belt 8 for each color (each image forming unit), and the density is measured by the density sensor 12. FIG. 3 shows the relationship between the image density and the input image signal. The horizontal axis represents the input image signal (input data), and the vertical axis represents the result of the image density measured by the density sensor 12. Based on this result, image processing is performed so that the halftone density has a linear relationship according to the input image signal.

本実施例では、このDhalf制御を、装置本体の電源ON時、カートリッジ交換時、印刷枚数カウンタなどである間隔をもって実行させている。   In this embodiment, this Dhalf control is executed at certain intervals such as when the power of the apparatus main body is turned on, when the cartridge is replaced, and the number of printed sheets counter.

(5)トナー強制消費制御
次にトナー強制消費制御について説明する。
(5) Toner Forced Consumption Control Next, toner forced consumption control will be described.

現像装置4の現像ローラ42と供給ローラ43の付近に存在するトナーは、現像ローラ42と供給ローラ43間、現像ローラ42と感光ドラム1間、現像ローラ42と規制ブレード44などの摺擦で劣化する。   The toner present in the vicinity of the developing roller 42 and the supply roller 43 of the developing device 4 is deteriorated by rubbing between the developing roller 42 and the supply roller 43, between the developing roller 42 and the photosensitive drum 1, and between the developing roller 42 and the regulating blade 44. To do.

このトナー劣化によって、濃度が適正に保てなかったり、画像ががさついたり、かぶりが生じるなどの問題が発生することがある。これらの問題を抑制するため、所定のタイミングで、現像ローラ42や供給ローラ43付近のトナーを強制的に消費するトナー強制消費モードを実行させている。すなわち、紙間時や後回転時などの非画像形成時に、通常の画像形成時と同様に、均一帯電した感光ドラム1に露光して、トナー強制消費のための静電潜像の形成を行ない、その静電潜像をトナー現像する。このとき転写ローラ5には通常の画像形成時とは逆極性の電圧を印加して転写部Tにおいてトナー像をベルト8に対して付着させるることなくクリーニング装置6に至らせて回収するものである。このトナー強制消費動作を実施することで、フレッシュなトナーが現像容器41内のトナー収納部側から現像ローラ42や供給ローラ43付近に供給され、適正な画像品質を保った画像形成が行なえるようになる。   Due to this toner deterioration, there are cases where the density cannot be maintained properly, the image is stuck, or fogging occurs. In order to suppress these problems, a forced toner consumption mode in which toner near the developing roller 42 and the supply roller 43 is forcibly consumed is executed at a predetermined timing. That is, at the time of non-image formation such as between papers and after rotation, similarly to the normal image formation, the uniformly charged photosensitive drum 1 is exposed to form an electrostatic latent image for forced toner consumption. Then, the electrostatic latent image is developed with toner. At this time, a voltage having a polarity opposite to that at the time of normal image formation is applied to the transfer roller 5 so that the toner image reaches the cleaning device 6 without being attached to the belt 8 at the transfer portion T and is collected. is there. By performing this forced toner consumption operation, fresh toner is supplied from the toner storage portion side in the developing container 41 to the vicinity of the developing roller 42 and the supply roller 43, so that image formation with proper image quality can be performed. become.

ここで、紙間時とは、連続印刷モードにおいて、一の記録材の後端が転写部Tを通過した後次の記録材の先端が転写部Tに到達するまでの間の、転写部Tにおける記録材の非通紙状態期間である。後回転時とは、所定枚数の印刷工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラム1を回転駆動させて、画像形成装置の所定の後動作(停止前動作)を実行させる期間である。   Here, the interval between sheets means the transfer portion T in the continuous printing mode, after the trailing end of one recording material passes through the transfer portion T and before the leading end of the next recording material reaches the transfer portion T. This is a non-sheet passing state period of the recording material. In the post-rotation period, after the predetermined number of printing steps are completed, the main motor is continuously driven for a while to rotate the photosensitive drum 1 to perform a predetermined post-operation (pre-stop operation) of the image forming apparatus. This is the period to be executed.

従来のトナー強制消費制御は、印刷枚数や現像ローラ回転数でトナーの劣化具合を予測し、所定のタイミングで所定量のトナーを強制消費させていた。   Conventional toner forced consumption control predicts the degree of toner degradation based on the number of printed sheets and the number of rotations of the developing roller, and forcibly consumes a predetermined amount of toner at a predetermined timing.

これに対して、本発明では、直接的にトナー(現像剤)の劣化具合を検知し、必要量を必要なタイミングで強制消費する制御にすることで、さらに、高画質、画像安定性の向上を達成することを可能とした。   On the other hand, in the present invention, the deterioration of the toner (developer) is directly detected, and the required amount is forcibly consumed at the required timing, thereby further improving the high image quality and image stability. It was possible to achieve.

本実施例のトナー強制消費制御について、さらに詳しく説明する。本実施例のトナー強制消費制御は、Dhalf制御で使用する機構を利用し、各画像形成部Y・M・C・Kについて、中間調濃度を測定(検知)する。そして、その結果からトナーの劣化具合を判断し、それに応じて各画像形成部Y・M・C・Kについてトナー強制消費動作を行なっている。   The toner forced consumption control of this embodiment will be described in more detail. In the toner forced consumption control of this embodiment, a halftone density is measured (detected) for each of the image forming units Y, M, C, and K by using a mechanism used in Dhalf control. Then, the degree of toner deterioration is determined from the result, and the toner forcible consumption operation is performed for each of the image forming units Y, M, C, and K accordingly.

まず、図4に、Dhalf制御によるカートリッジ寿命後半と初期の入出力特性を示す。寿命後半の入出力特性が、初期のものから大きくずれていることがわかる。特に、低濃度付近や高濃度付近よりも中間調濃度の付近で大きなずれが確認できる。この変化の大きな要因はトナーの劣化である。そこで、この入出力特性の結果からトナー劣化を判断している。   First, FIG. 4 shows the input / output characteristics of the latter half of the cartridge life and the initial stage by Dhalf control. It can be seen that the input / output characteristics in the latter half of the life are greatly deviated from the initial ones. In particular, a large deviation can be confirmed near the halftone density than near the low density or near the high density. A major factor of this change is toner deterioration. Therefore, toner deterioration is determined from the result of the input / output characteristics.

本実施例では、図5の制御フロー図のように、トナー劣化の判断を一番差が現われる入力データ96の中間調濃度を比較することで行なっている。この図5の制御フローは各画像形成部Y・M・C・Kに適用される。   In this embodiment, as shown in the control flow diagram of FIG. 5, the determination of toner deterioration is performed by comparing the halftone density of the input data 96 where the difference appears most. The control flow of FIG. 5 is applied to each of the image forming units Y, M, C, and K.

本体制御部100は、各色毎(各画像形成部毎)に入力データ96の中間調濃度画像を所定のタイミングでベルト8上に作成し、その濃度を濃度センサ12で測定する(ステップS1→S2)。   The main body control unit 100 creates a halftone density image of the input data 96 for each color (each image forming unit) on the belt 8 at a predetermined timing, and measures the density with the density sensor 12 (steps S1 → S2). ).

中間調濃度測定を実行させるタイミングは、非現像時であり、基本的には、印刷枚数が所定枚数毎に行うか、現像ローラの回転時間(回転数)が所定時間(所定回転数)毎に行う。これは、毎回行ってしまうと、実際に現像ローラの回転によってトナー劣化が起こるからである。ここでは1500枚毎を考えている。電源ON時やカートリッジ交換時に行なってもよい。ただ、この時は現像ローラが回転していないため、トナー劣化は進まないと考えられることから、あまり必要ない。   The timing at which halftone density measurement is executed is during non-development, and is basically performed every predetermined number of printed sheets or every time the developing roller rotates (rotational speed) is predetermined (predetermined rotational speed). Do. This is because the toner deterioration actually occurs due to the rotation of the developing roller if it is performed every time. Here, every 1500 sheets are considered. It may be performed when the power is turned on or when the cartridge is replaced. However, since the developing roller does not rotate at this time, it is considered that the toner deterioration does not advance, so that it is not necessary.

その測定濃度データDと、予め本体制御部100の記憶装置25に記憶されている理想の濃度データDを比較(D−D)する(ステップS3)。このときの差分が所定の値Dよりも小さいときはトナー強制消費モードには入らない。一方、このときの差分が所定の値D以上であるときは、トナー強制消費モードに入り、トナー強制消費動作を所定間隔で実施する(ステップS4)。そして、また所定のタイミングでトナー強制消費制御用の中間調濃度測定を行なう(ステップS5→S1→S2)。差分が未だに所定値D以上であるときにはトナー強制消費モードを継続し(ステップS4→S5)、所定値Dに達していないときにはトナー強制消費モードを停止する。 And the measured density data D A, to compare the ideal density data D B stored in the storage device 25 in advance the main body control unit 100 (D A -D B) (step S3). Difference at this time is time smaller than a predetermined value D C does not enter the toner forced consumption mode. On the other hand, when the difference at this time is a predetermined value D C or higher enters the toner forced consumption mode, performing the toner forced consumption operation at a predetermined interval (step S4). Further, halftone density measurement for toner forced consumption control is performed at a predetermined timing (steps S5 → S1 → S2). To stop the toner forced consumption mode when the difference is not yet when a predetermined value or more D C continues toner forced consumption mode (step S4 → S5), it reaches a predetermined value D C.

本実施例では、理想の濃度データDとして30と言う値を本体制御部100の記憶装置25に記憶させておく。そして、この値と測定濃度Dの差分(D−D)が10以上であったときには、トナー劣化が進んでいると判断し、トナー強制消費モードに切り替える(ステップS3→S4)。 In this embodiment, keep the value of say 30 as an ideal density data D B stored in the storage device 25 of the main control unit 100. Then, the difference between this value and the measured density D A (D A -D B) is at was 10 or more, determines that the toner deterioration has progressed, switched to the toner forced consumption mode (step S3 → S4).

本実施例において、トナー強制消費モードは、印刷枚数50枚ごとに、感光ドラム1面に主走査方向の幅が有効現像幅である210mm、副走査方向の幅は100mmの画像を、露光は全点灯で潜像形成し、それを現像することでトナー消費している。それによって、ほぼ現像ローラ付近のトナーは入れ替わり、新たに供給されたトナーで安定して良質な画像形成が行なえる。   In this embodiment, in the forced toner consumption mode, every 50 printed sheets, an image having a width of 210 mm in the main scanning direction as the effective developing width and a width of 100 mm in the sub-scanning direction is exposed on the photosensitive drum 1 surface. A latent image is formed by lighting, and toner is consumed by developing the latent image. As a result, the toner in the vicinity of the developing roller is replaced, and the newly supplied toner can stably form a high-quality image.

また、トナー強制消費モードにおける中間調濃度測定は500枚毎に実施し(ステップS5→S1→S2)、その結果、差分が所定値Dとした10を超えていないときにはトナー強制消費モードは解除され、トナー強制消費動作は実行されない。差分が未だ10以上のときにはトナー強制消費モードを継続し、同じペースでトナー強制消費動作を実施する(ステップS4)。 Further, halftone density measurement in the toner forced consumption mode is performed every 500 sheets (step S5 → S1 → S2), as a result, release the toner forced consumption mode when the difference does not exceed the 10 that the predetermined value D C Thus, the toner forced consumption operation is not executed. When the difference is still 10 or more, the toner forced consumption mode is continued, and the toner forced consumption operation is performed at the same pace (step S4).

従来であれば、トナー劣化に対してユーザーが使用する最悪の状態を想定し、それに対応するため多めにトナー消費する必要があった。このようなときには、劣化していないトナーに関しても、ある一定印刷枚数(あるいは現像ローラ回転時間)ごとに強制消費するため、トナーを無駄に消費してしまうことがあった。また、逆にトナー強制消費量を抑えようとすると、低印字画像をプリントしたときにはやや画像品質が低下する恐れがあった。このような、課題に対して、上記のように中間調濃度測定を行なって、直接的にトナーの劣化具合を判断することで、劣化状態に応じて適切にトナー強制消費を行なうことが可能となる。必要量を必要なタイミングで消費することができるため、無駄にトナーを消費することなく、常に安定して良質な画像を提供することが可能となる。   Conventionally, it is necessary to consume a large amount of toner in order to cope with the worst condition that the user uses for toner deterioration. In such a case, toner that has not deteriorated is forcibly consumed every certain number of printed sheets (or developing roller rotation time), and thus toner may be wasted. On the other hand, if the forced toner consumption is to be suppressed, the image quality may be slightly lowered when a low print image is printed. To solve such a problem, it is possible to appropriately forcibly consume toner according to the deterioration state by measuring the halftone density as described above and directly determining the deterioration degree of the toner. Become. Since the required amount can be consumed at the necessary timing, it is possible to always provide a stable and high-quality image without wastefully consuming the toner.

なお、本実施例では、中間調濃度測定を入力データ96のところで実施したが、入力データと出力濃度データとのトナー劣化に基づく差が明確に分かるところであれば別の入力データを用いてもよい。さらに、比較する点は一点である必要はなく、複数点の入力データに対する中間調画像を形成し、その差分の合計値や平均値などで比較する方法や、複数のデータから傾きを計算し傾きを比較する方法でもトナー劣化具合を検知することができる。   In this embodiment, the halftone density measurement is performed at the input data 96. However, other input data may be used as long as the difference between the input data and the output density data based on the toner deterioration can be clearly understood. . Furthermore, the points to be compared do not have to be a single point. A halftone image for multiple points of input data can be formed and compared using the sum or average of the differences. It is possible to detect the degree of toner deterioration even by the method of comparing the two.

トナー強制消費モードにおける中間調濃度測定のタイミング(ステップS5)についても、印刷枚数500枚毎である必要はなく、使用する画像形成装置に適した枚数でよい。また、印刷枚数である必要もなく、例えば現像ローラ回転時間などで代用することも可能である。   The halftone density measurement timing (step S5) in the toner forced consumption mode does not have to be every 500 printed sheets, and may be a number suitable for the image forming apparatus to be used. Further, it is not necessary to use the number of printed sheets. For example, the developing roller rotation time can be used instead.

ここでは、前記のDhalf制御と上記のトナー強制消費制御は特別にリンクして行なっていない。しかし、トナー強制消費制御とDhalf制御のタイミングをリンクさせることも可能である。トナー強制消費制御を行ない、トナー強制消費動作を実施した後にDhalf制御を行なうのが望ましい。それによって、トナー強制消費によって入れ替わった後のトナー特性に対する中間調濃度補正が行なわれるため、さらに安定した画像形成が行なえる。   Here, the Dhalf control and the forced toner consumption control are not linked in a special manner. However, it is also possible to link the timing of forced toner consumption control and Dhalf control. It is desirable to perform toner forced consumption control and perform Dhalf control after performing the toner forced consumption operation. As a result, halftone density correction is performed on the toner characteristics after the toner has been replaced by forced toner consumption, so that more stable image formation can be performed.

本実施例に用いた画像形成装置は、ほぼ実施例1と同じ構成で、トナー強制消費制御に違いがある。   The image forming apparatus used in the present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, and there is a difference in toner forced consumption control.

実施例1では、測定した中間調濃度データDと理想の濃度データDの差分がある一定値D以上であったときにトナー強制消費モードに切り替わり、所定間隔でトナー強制消費動作を実施することになっている。 In Example 1, switches to the toner forced consumption mode when was a constant value D C or more there is a difference between the measured halftone density data D A and the ideal density data D B, carried forced toner consumption operation at predetermined intervals Is supposed to do.

本実施例では、測定データDと基準濃度データDの差分Dに応じて、トナー強制消費する間隔を制御することを特徴としている。 In this embodiment, according to the difference D D measurement data D A and the reference density data D B, it is characterized by controlling the interval at which the toner consumption force.

差分Dが大きいときには、トナー強制消費モードにおけるトナー強制消費動作および中間調濃度測定の実施間隔を短くし、早く劣化してしまうのを抑制する。差分Dが小さいときには、頻繁にトナー強制消費動作を行なわせる必要はないことから、トナー強制消費モードにおけるトナー強制消費動作および中間調濃度測定の頻度を落としてトナー消費量を低減しながらトナー劣化を抑制する。 When the difference D D is large, a shorter implementation interval toner forced consumption operation and the halftone density measurement in the toner forced consumption mode, suppressing the deteriorated quickly. When the difference D D is small, frequent since it is not necessary to perform the toner forced consumption operation, toner deterioration while dropping the frequency of the toner forced consumption operation and the halftone density measurement to reduce toner consumption in the toner forced consumption mode Suppress.

具体的には、図6に示すテーブルのように、差分Dに応じて、トナー強制消費モードにおけるトナー強制消費動作および中間調濃度測定の実施間隔を変更する。図7の制御フロー図のように、差分Dが6以上であるときにトナー強制消費モード入り、6以上8未満、8以上10未満、10以上12未満、12以上と区分けして、それぞれに適した間隔で確実にトナー強制消費動作および中間調濃度測定を行なう。これによって、無駄にトナー消費することなく、常に安定した画像形成が行なうことが可能となった。 Specifically, as the table shown in FIG. 6, in accordance with the difference D D, it changes the implementation interval toner forced consumption operation and the halftone density measurement in the toner forced consumption mode. As in the control flow diagram of FIG. 7, the toner forced consumption mode entering when the difference D C is 6 or more and less than 6 or more 8, less than 10 8 to less than 10 more than 12, then partitioned with 12 or more, respectively The toner forced consumption operation and halftone density measurement are surely performed at suitable intervals. This makes it possible to always perform stable image formation without wasting toner.

本実施例では、差分Dに応じて、トナー強制消費モードにおけるトナー強制消費動作および中間調濃度測定の実行タイミングを変更したが、これに限るものではなく、一度に消費するトナー量を変更することでも似たような効果を得ることが可能である。 In this embodiment, in accordance with the difference D D, but change the execution timing of the toner forced consumption operation and the halftone density measurement in the toner forced consumption mode, the present invention is not limited to this, changing the amount of toner consumed at a time It is possible to obtain similar effects.

本実施例に用いた画像形成装置は、ほぼ実施例1と同じ構成で、トナー強制消費制御に違いがある。   The image forming apparatus used in the present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, and there is a difference in toner forced consumption control.

実施例1では、中間調のずれはほとんどトナー劣化によるものであると考えているが、実際には多少環境や感光ドラムの劣化によっても変化する。そのため、本実施例では、環境と感光ドラム劣化による影響を予め排除するように補正することで、さらに高精度にトナー劣化具合を検知し、適正なトナー強制消費動作を行なうようにした。   In the first embodiment, it is considered that the halftone deviation is mostly caused by toner deterioration. However, in practice, the halftone shift varies somewhat depending on the environment and deterioration of the photosensitive drum. For this reason, in this embodiment, correction is performed in advance so as to eliminate the influence of the environment and the photosensitive drum deterioration, so that the toner deterioration degree is detected with higher accuracy and an appropriate toner forced consumption operation is performed.

具体的には、本体制御部100の記憶装置25に記憶させている基準濃度データに対して、環境補正、感光ドラム劣化補正をかける。   Specifically, environmental correction and photosensitive drum deterioration correction are performed on the reference density data stored in the storage device 25 of the main body control unit 100.

装置本体の適所に温湿度を検知する環境センサ14(図1)を設ける。その環境センサ14の検知環境情報(温湿度情報)が本体CPU21に入力する。本体CPU21は、検知した温湿度から絶対水分量を算出する。   An environmental sensor 14 (FIG. 1) for detecting temperature and humidity is provided at an appropriate position of the apparatus main body. Detection environment information (temperature and humidity information) of the environment sensor 14 is input to the main body CPU 21. The main body CPU 21 calculates the absolute water content from the detected temperature and humidity.

図8にあるように、環境(絶対水分量)によって中間調画像の入出力特性が変化する。高温高湿(H/H)環境では、低温低湿(L/L)環境より濃度が出るような傾向がある。そのため、図9のような、基準濃度データの環境テーブルを本体制御部100の記憶装置25に記憶させる。本体CPU21は、この環境テーブルから算出した基準濃度データと比較することで、環境による影響を極力排除することができ、さらに高精度なトナー劣化具合の判断ができる。ここでは、テーブルデータ間は直線補間して、基準濃度データを算出している。テーブルの環境以外の高湿、低湿側はそれぞれ21.6(g/m^3)、1.0(g/m^3)の基準濃度データを用いる。   As shown in FIG. 8, the input / output characteristics of a halftone image change depending on the environment (absolute water content). In a high temperature and high humidity (H / H) environment, the concentration tends to be higher than in a low temperature and low humidity (L / L) environment. Therefore, an environment table of reference density data as shown in FIG. 9 is stored in the storage device 25 of the main body control unit 100. The main body CPU 21 can eliminate the influence of the environment as much as possible by comparing with the reference density data calculated from the environment table, and can determine the degree of toner deterioration with higher accuracy. Here, the reference density data is calculated by linear interpolation between the table data. Reference density data of 21.6 (g / m ^ 3) and 1.0 (g / m ^ 3) are used for the high and low humidity sides other than the table environment.

もうひとつ中間調の変化に影響する要因は、感光ドラム1の膜厚が削れることによる感光ドラムの感度の変化である。感光ドラムの削れ量は、感光ドラム回転時間、現像ローラ当接回転時間、感光ドラムの被帯電時間によって正確に判断できる。   Another factor affecting the change in halftone is a change in the sensitivity of the photosensitive drum due to a reduction in the film thickness of the photosensitive drum 1. The abrasion amount of the photosensitive drum can be accurately determined by the photosensitive drum rotation time, the developing roller contact rotation time, and the photosensitive drum charging time.

また、感光ドラム膜厚と感光ドラムの感度にはリニアな相関があるため、感光ドラムの感度変化については、正確に予測することが可能となる。   In addition, since there is a linear correlation between the photosensitive drum film thickness and the photosensitive drum sensitivity, it is possible to accurately predict the change in sensitivity of the photosensitive drum.

寿命が進んで感光ドラムの膜厚が薄くなると感度は悪くなる傾向があるため、図10のように寿命終盤で膜厚の薄い感光ドラム(12μm)と寿命初期で膜厚の厚い感光ドラム(20μm)では若干であるが入出力特性に差が現われる。   Since the sensitivity tends to deteriorate when the life of the photosensitive drum is reduced as the life is advanced, the photosensitive drum having a thin film thickness (12 μm) at the end of the life and the photosensitive drum having a thick film thickness at the beginning of the life (20 μm) as shown in FIG. ) Shows a slight difference in input / output characteristics.

この差を排除するため、上記の環境補正テーブルの値に対して、さらに補正を行なう。感光ドラム削れが1μmで基準濃度データに0.38だけプラスしオフセットさせる。これによって、感光ドラム劣化による中間調濃度の変動についても正確に補正をかけることができる。   In order to eliminate this difference, further correction is performed on the value of the environment correction table. The photosensitive drum scraping is 1 μm, and the reference density data is offset by 0.38. As a result, it is possible to accurately correct the change in halftone density due to deterioration of the photosensitive drum.

感光ドラム削れ状態は、装置本体に装着されたカートリッジ7(Y・M・C・K)の記憶装置11(Y・M・C・K)に記憶させている使用履歴(感光ドラムの積算回転数等のデータ)から、本体CPU21が導出する。   The photosensitive drum scraping state indicates the usage history (the accumulated rotational speed of the photosensitive drum) stored in the storage device 11 (Y, M, C, K) of the cartridge 7 (Y, M, C, K) mounted on the apparatus main body. Etc.) is derived from the main body CPU 21.

上記のように、環境補正や、感光ドラム劣化補正を行なうことで、さらに正確にトナーの劣化状態を検知することができ、適正量、適正間隔でトナー強制消費動作を実施が可能となる。それによって無駄にトナーを消費することなく安定して高品質な画像形成を行なうことが可能となった。   As described above, by performing the environmental correction and the photosensitive drum deterioration correction, it is possible to detect the deterioration state of the toner more accurately, and the forced toner consumption operation can be performed at an appropriate amount and at an appropriate interval. As a result, stable and high-quality image formation can be performed without wastefully consuming toner.

ここで、本発明において、現像装置(現像手段)は、実施例の非磁性一成分現像剤を用いた接触現像方式の装置に限られるものではない。非磁性一成分現像剤を用いた非接触現像方式の装置、磁性一成分現像剤を用いた接触または非接触現像方式の装置であてもよい。また二成分現像剤を用いた装置であってもよい。   Here, in the present invention, the developing device (developing means) is not limited to the contact developing type device using the nonmagnetic one-component developer of the embodiment. It may be a non-contact development type apparatus using a non-magnetic one-component developer, or a contact or non-contact development type apparatus using a magnetic one-component developer. Also, an apparatus using a two-component developer may be used.

また、画像形成装置の画像形成方式は、像担持体として感光体を用いた電子写真方式に限られない。像担持体として感光性を持たない誘電体を用いた静電記録方式や、磁性体を用いた磁気記録方式であってもよい。また転写方式の画像形成装置に限られず、直接方式の画像形成装置であってもよい。   Further, the image forming method of the image forming apparatus is not limited to the electrophotographic method using a photoconductor as the image carrier. An electrostatic recording system using a dielectric material having no photosensitivity as an image carrier or a magnetic recording system using a magnetic material may be used. Further, the image forming apparatus is not limited to the transfer type image forming apparatus, and may be a direct type image forming apparatus.

実施例1、2、3の画像形成装置の概略図Schematic diagram of image forming apparatuses of Examples 1, 2, and 3. 実施例1、2、3に使用の現像装置の概略図Schematic of the developing device used in Examples 1, 2, and 3. 実施例に用いた現像装置の代表的な入出力特性図Typical input / output characteristics of the developing device used in the examples 実施例1の寿命違いによる入出力特性変動図I / O characteristics fluctuation diagram due to difference in life in Example 1 実施例1のトナー強制消費制御フロー図Toner forced consumption control flow chart of Embodiment 1 実施例2の濃度の差分と強制消費動作実行間隔、中間調濃度測定間隔を表すテーブルTable showing density difference, forced consumption operation execution interval, and halftone density measurement interval in the second embodiment 実施例2のトナー強制消費制御フロー図Toner forced consumption control flow chart of Embodiment 2 実施例3の環境違いによる入出力特性変動図I / O characteristics variation diagram due to environmental differences in Example 3 実施例3の水分量と基準濃度データのテーブルTable of moisture content and reference concentration data of Example 3 実施例3の膜厚違いによる入出力特性変動図I / O characteristics variation diagram due to film thickness difference in Example 3

符号の説明Explanation of symbols

Y・M・C・K・・第1〜第4の画像形成部、1・・感光ドラム(像担持体)、2・・帯電ローラ、3(Y・M・C・K)・・レーザースキャナ、4(Y・M・C・K)・・現像装置、5・・転写ローラ、6・・クリーニング装置、7(Y・M・C・K)・・プロセスカートリッジ、8・・記録材担持ベルト、9・・給紙機構部、10・・定着装置、11(Y・M・C・K)・・カートリッジに搭載の記憶装置、12・・画像濃度センサ、14・・環境センサ、100・・本体制御部、200・・外部ホスト装置   Y, M, C, K, 1st to 4th image forming unit, 1 ... Photosensitive drum (image carrier), 2 ... Charging roller, 3 (Y, M, C, K), Laser scanner 4 (Y, M, C, K) ··· Development device, 5 · · Transfer roller, 6 · · Cleaning device, 7 (Y · M · C · K) · · Process cartridge, 8 · · Recording material carrier belt , 9 .. Paper feed mechanism section, 10... Fixing device, 11 (Y, M, C, K)... Storage device mounted on cartridge, 12... Image density sensor, 14. Main body control unit, 200..External host device

Claims (5)

潜像が形成される像担持体と、前記潜像を現像剤により現像する現像手段と、を有し、非画像形成時に所定のタイミングで、前記現像手段から現像剤を強制的に消費させる現像剤強制消費動作を実行するモードを有する画像形勢装置において、
前記現像手段により形成された現像剤像の濃度を計測する濃度計測手段を備え、前記濃度計測手段により計測した結果に基づいて、前記現像剤強制消費動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
Development that includes an image carrier on which a latent image is formed and a developing unit that develops the latent image with a developer, and forcibly consumes the developer from the developing unit at a predetermined timing during non-image formation. In the image forming apparatus having a mode for executing the agent forced consumption operation,
An image forming apparatus comprising density measuring means for measuring the density of a developer image formed by the developing means, and controlling the developer forced consumption operation based on a result measured by the density measuring means. .
前記現像手段は、一成分接触現像方式であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing unit is a one-component contact developing system. 前記現像剤強制消費動作の制御内容は、強制消費する現像剤の量であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control content of the developer forcible consumption operation is the amount of developer to be forcibly consumed. 前記現像剤強制消費動作の制御内容は、現像剤を強制消費するタイミングであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control content of the developer forcible consumption operation is a timing for forcibly consuming the developer. 前記濃度を計測するために形成される現像剤像は、中間調濃度画像であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developer image formed to measure the density is a halftone density image.
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