JP2007206496A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which provides good image quality with the use of developer stable in electrifying efficiency by forcibly discharging deteriorated toner and supplying new toner accordingly. <P>SOLUTION: The image forming apparatus develops an electrostatic latent image formed on an image carrier to a visible image with the two-component developer stored in a developing means having a developer carrier to which developing bias is applied, and transfers the visible image on the image carrier to transfer material and fixes the image thereon. The image forming apparatus has a means for controlling toner concentration to predetermined one after outputting a halftone patch according to input data of reference gradation, detecting its density and consuming predetermined amount of toner on a photoreceptor from an obtained result of relation between the input data and output density. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像に用いられる2成分現像剤の劣化による画質低下を抑制し、高画質を維持することが可能な画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus capable of maintaining a high image quality by suppressing deterioration in image quality due to deterioration of a two-component developer used for development.

電子写真方式により画像を形成する画像形成装置においては、樹脂、外添剤等からなるトナーと磁性キャリアとを有する2成分現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置が最も多く使用されている。そして、2成分現像剤を用いた現像装置においては、現像剤のトナー濃度を適正に制御することが一定の画質を維持する上で重要である。   In an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method, a developing apparatus that develops an electrostatic latent image on an image carrier with a two-component developer having a toner made of resin, an external additive, and the like and a magnetic carrier is the most. Many are used. In a developing device using a two-component developer, it is important to properly control the toner density of the developer in order to maintain a constant image quality.

このような現像装置においては、プリント枚数が進むと、現像装置内での現像剤の滞留時間が増えることによりトナーが現像装置内で物理的なストレスを受けトナー表面の外添剤が樹脂に埋没、離脱し、更に現像剤同士が接近し流動性が落ち摩擦帯電性が劣化する。その結果、画質低下、帯電量低下に伴う飛散、カブリの増加等の画質不良が発生する。この種の画質不良は、トナーが現像装置中に長時間滞留しその分ストレスを受ける時間が長い場合、トナーの消費の少ない低印字率のプリント時に顕著となる傾向がある。   In such a developing device, as the number of printed sheets advances, the toner stays in the developing device due to an increase in the residence time of the developer in the developing device, so that the external additive on the toner surface is buried in the resin. , Then, the developers come closer to each other, the fluidity is lowered, and the triboelectric charging property is deteriorated. As a result, image quality defects such as a decrease in image quality, scattering due to a decrease in charge amount, and an increase in fog occur. This type of image quality defect tends to become noticeable when printing is performed at a low printing rate with low toner consumption, when the toner stays in the developing device for a long time and is subjected to stress for that amount of time.

近年、高度情報化技術の進展によりデジタル技術に基づく高画質の電子写真型の画像形成装置の必要性が高まっており、これらの要求に応えるために現像処理に関する高画質維持対策が提案されている。   In recent years, with the advancement of advanced information technology, the need for high-quality electrophotographic image forming apparatuses based on digital technology has increased, and measures to maintain high image quality related to development processing have been proposed to meet these demands. .

一例として、現像剤担持体である現像ローラ(スリーブ)の回転数と画像dot数を記憶し、予め決められた現像ローラの回転数における画像dot数が所定の閾値より小さい場合に、現像剤を現像ローラから像担持体である感光体ドラム上へと現像(吐出し)動作を行わせる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004ー125829号公報
As an example, the number of rotations of the developing roller (sleeve) that is a developer carrying member and the number of image dots are stored, and when the number of image dots at a predetermined number of rotations of the developing roller is smaller than a predetermined threshold, the developer is removed. A method has been proposed in which a developing (discharge) operation is performed from a developing roller onto a photosensitive drum as an image carrier (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-1225829 A

しかしながら、上記提案の方法は、現像剤の使用環境、寿命を考慮しておらず、キャリアの帯電能力が低くなる現像剤寿命後半や、帯電量が低くなる高温・高湿環境では十分な効果が得られない。また、現像剤寿命の後半で高温・高湿環境状態での効果を得ようとすると、スタート時に無駄なトナーを排出することになる。   However, the proposed method does not take into account the developer use environment and life, and is sufficiently effective in the latter half of the developer life when the charging ability of the carrier is low, and in a high temperature and high humidity environment where the charge amount is low. I can't get it. If an attempt is made to obtain an effect in a high-temperature and high-humidity environment state in the latter half of the developer life, useless toner is discharged at the start.

本発明は、トナーの劣化状況を判断し、劣化したトナーを強制排出し、それに伴い新トナーの補給を実施することによって安定した、高画質の画像形成装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stable and high-quality image forming apparatus by judging the deterioration state of toner, forcibly discharging the deteriorated toner, and replenishing new toner accordingly.

上記目的は、下記の構成によって達成される。   The above object is achieved by the following configuration.

現像バイアスが印加される現像剤担持体を有する現像手段に貯留された2成分現像剤で、像担持体上に形成された静電潜像を可視像にし、当該像担持体上の可視像を転写材に転写、定着する画像形成装置において、基準階調の入力データによりハーフトーンパッチを出力し、その濃度を検知して、前記入力データと出力濃度との関係を求めた結果から所定量のトナーを感光体上で消費した後、所定のトナー濃度に制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。   A two-component developer stored in a developing unit having a developer carrier to which a developing bias is applied is used to make an electrostatic latent image formed on the image carrier a visible image, and visible on the image carrier. In an image forming apparatus that transfers and fixes an image to a transfer material, a halftone patch is output based on input data of a reference gradation, the density is detected, and the relationship between the input data and the output density is obtained. An image forming apparatus comprising means for controlling a predetermined toner density after a predetermined amount of toner is consumed on a photoreceptor.

ハーフトーンパッチのγ勾配(カーブ)からトナーの劣化状況が判定できるので、効果的に劣化トナーの排出(吐出し)が可能となり、高画質を維持することができる。   Since the deterioration state of the toner can be determined from the γ gradient (curve) of the halftone patch, the deteriorated toner can be effectively discharged (discharged), and high image quality can be maintained.

以下、本発明の実施の形態の画像形成装置について説明する。   Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は画像形成装置の全体構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the image forming apparatus.

図1において、画像形成装置は、両面原稿自動送り装置RADFおよび画像形成装置本体Aからなっている。   In FIG. 1, the image forming apparatus includes a double-sided document automatic feeder RADF and an image forming apparatus main body A.

両面原稿自動送り装置RADFは、画像形成装置本体Aの上部にあり開閉可能となっている。原稿給紙台aの原稿は、給紙ローラb、分離ローラc、レジストローラd、さらに搬送ドラムeに搬送され、原稿が搬送される。   The double-sided document automatic feeder RADF is located at the upper part of the image forming apparatus main body A and can be opened and closed. The document on the document feed tray a is transported to a paper feed roller b, a separation roller c, a registration roller d, and a transport drum e, and the document is transported.

次に、画像形成装置本体Aは、画像読み取り装置1、画像処理手段(含む制御部)2、画像書き込み装置3、画像形成手段4、カセット給紙手段5、搬送手段6、定着装置7、排紙手段8、再搬送手段9等で構成されている。   Next, the image forming apparatus main body A includes an image reading apparatus 1, an image processing means (including a control unit) 2, an image writing apparatus 3, an image forming means 4, a cassette paper feeding means 5, a conveying means 6, a fixing device 7, The paper unit 8 and the re-conveying unit 9 are included.

画像読み取り装置1の光学系は、光源と第1ミラーを備える露光ユニット14、第2ミラーと第3ミラーから成るVミラーユニット15、レンズ16、CCDイメージセンサ17により構成されている。両面原稿自動送り装置RADFによる原稿読み取りは、露光ユニット14がスリット露光用ガラス13の下方の初期位置に停止した位置において行われる。原稿台ガラス11上の原稿の読み取りは、露光ユニット14及びVミラーユニット15を移動させながら行われる。   The optical system of the image reading apparatus 1 includes an exposure unit 14 including a light source and a first mirror, a V mirror unit 15 including a second mirror and a third mirror, a lens 16, and a CCD image sensor 17. Document reading by the double-sided document automatic feeder RADF is performed at a position where the exposure unit 14 is stopped at the initial position below the slit exposure glass 13. Reading a document on the platen glass 11 is performed while moving the exposure unit 14 and the V mirror unit 15.

画像読み取り装置1において読み取られた原稿画像の画像情報は画像処理手段2により画像処理が行われ、画像データとして信号化され、一旦メモリに格納される。画像書き込み手段3に含まれる図示しない半導体レーザからの出力光が、像担持体である感光体ドラム21に照射され静電潜像を形成する。   Image information of the original image read by the image reading apparatus 1 is subjected to image processing by the image processing means 2, converted into a signal as image data, and temporarily stored in a memory. Output light from a semiconductor laser (not shown) included in the image writing means 3 is applied to the photosensitive drum 21 which is an image carrier to form an electrostatic latent image.

画像形成手段4においては、感光体ドラム21面上に、帯電器22により電荷(本実施の形態ではトナーと同極性の負極性)が付加され、画像書き込み手段3からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像手段である現像装置23により静電潜像が顕像化されてトナー像となる。当該トナー像がカセット給紙手段5から搬送された転写材である用紙P上に転写器29Aにより転写され、分離器29Bにより用紙Pが剥離され、クリーニング装置26により転写後の残留トナーが除去される。トナー像が転写された用紙Pは、ベルトから構成される搬送手段6により搬送され、定着手段7により定着され、排紙手段8により装置外の排紙トレイ81に排出される。   In the image forming unit 4, a charge (negative polarity having the same polarity as that of toner in the present embodiment) is applied to the surface of the photosensitive drum 21 by the charger 22, and electrostatic is generated by laser light irradiation from the image writing unit 3. A latent image is formed, and the electrostatic latent image is developed into a toner image by the developing device 23 which is a developing unit. The toner image is transferred onto the paper P, which is a transfer material conveyed from the cassette paper feeding means 5, by the transfer device 29A, the paper P is peeled off by the separator 29B, and the residual toner after transfer is removed by the cleaning device 26. The The sheet P on which the toner image has been transferred is conveyed by a conveying means 6 composed of a belt, fixed by a fixing means 7, and discharged by a paper discharging means 8 to a paper discharge tray 81 outside the apparatus.

なお、両面コピーの場合は、第1面に画像形成された用紙Pは、搬送路切り替え板82により再搬送手段9に送り込まれ、反転して、再び画像形成手段4において第2面に画像形成後、排紙手段8により装置外の排紙トレイ81に排出される。反転排紙の場合は、搬送路切り替え板82により通常の排紙通路から分岐した用紙Pは、反転排紙部83においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段8により装置外の排紙トレイ81に排出される。   In the case of double-sided copying, the paper P on which the image is formed on the first side is sent to the re-transport unit 9 by the transport path switching plate 82, is reversed, and the image forming unit 4 forms an image on the second side again. Thereafter, the paper is discharged by a paper discharge means 8 to a paper discharge tray 81 outside the apparatus. In the case of reverse paper discharge, the paper P branched from the normal paper discharge path by the transport path switching plate 82 is switched back and upside down in the reverse paper discharge unit 83 and then discharged from the apparatus by the paper discharge means 8. The paper is discharged to the paper tray 81.

次に、画像を形成する感光体ドラム21の周辺および現像装置23について説明する。   Next, the periphery of the photosensitive drum 21 for forming an image and the developing device 23 will be described.

図2は図1における感光体ドラム周辺部を拡大した断面図である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the photosensitive drum in FIG.

図2において、231は感光体ドラム21上に潜像をトナー像化する現像ローラである。現像処理後、感光体ドラム21上の残留トナー(リサイクルトナー)は、感光体ドラム21の回転方向の下流側に設けられたクリーニングブレード26Bで掻き落とされる。   In FIG. 2, reference numeral 231 denotes a developing roller for converting the latent image into a toner image on the photosensitive drum 21. After the development processing, residual toner (recycled toner) on the photosensitive drum 21 is scraped off by a cleaning blade 26B provided on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 21.

ガイドローラ26Aでリサイクルトナー補給槽271に導かれ、スクリュー272で回収搬送され、リサイクルトナー補給槽271内に一旦貯留され、逐次、スクリュー273を介して現像装置23に戻され再利用される。なお、スクリュー272、273は不図示の駆動機構によって回転する。   It is guided to the recycled toner supply tank 271 by the guide roller 26A, collected and conveyed by the screw 272, temporarily stored in the recycled toner supply tank 271, and sequentially returned to the developing device 23 via the screw 273 and reused. The screws 272 and 273 are rotated by a driving mechanism (not shown).

一方、前記現像装置23に供給されるトナーはトナー補給容器241に貯留され、トナー補給装置24に収納されている。当該トナー補給容器241は不図示の動力源からの動力を得て回転しながら、撹拌手段242で容器内でトナーを撹拌し、トナー中間補給槽251を経由して現像装置23へ搬送、補給する。   On the other hand, the toner supplied to the developing device 23 is stored in a toner supply container 241 and stored in the toner supply device 24. While the toner supply container 241 rotates by obtaining power from a power source (not shown), the agitating means 242 agitates the toner in the container, and conveys and replenishes it to the developing device 23 via the toner intermediate supply tank 251. .

また、搬送解除停止手段243はトナー補給容器241から現像装置23の方向へのトナーの搬送を解除したり停止したりする手段であり、本実施の形態では画像処理手段2に含まれる制御部からの指令でトナー供給駆動部10Aからの動力でシャッタ244の開閉により行っているが、これに限定されるものではない。   Further, the conveyance release stopping unit 243 is a unit for releasing or stopping the conveyance of the toner from the toner supply container 241 toward the developing device 23. In this embodiment, the conveyance cancellation stopping unit 243 is controlled by a control unit included in the image processing unit 2. This is performed by opening and closing the shutter 244 with the power from the toner supply driving unit 10A, but is not limited to this.

さらに、トナー補給装置24から現像装置23の方向へトナーを搬送するモード以外で、搬送解除停止手段243によりトナーの搬送を停止状態にして、トナー補給容器241内のトナーを撹拌するように制御している。   Further, in modes other than the mode in which toner is transported from the toner replenishing device 24 toward the developing device 23, the transport of the toner is stopped by the transport release stopping means 243, and the toner in the toner replenishing container 241 is agitated. ing.

トナー中間補給手段25は、トナー補給容器241より現像装置23へ補給するトナーを一時貯蔵するトナー中間補給槽251を有し、トナーを現像装置23に補給する。   The toner intermediate supply unit 25 includes a toner intermediate supply tank 251 for temporarily storing toner supplied from the toner supply container 241 to the developing device 23, and supplies toner to the developing device 23.

また、撹拌手段252はトナー中間補給槽251内のトナーを撹拌する手段であって、内部の2つのスクリュー252aを有し、その回転によってトナーを撹拌、搬送する。   The agitating means 252 is a means for agitating the toner in the toner intermediate supply tank 251 and has two internal screws 252a, and agitates and conveys the toner by its rotation.

現像装置23内での現像剤は搬送・攪拌部材232で搬送され、そのトナー濃度は図3に示すようなトナー濃度検知手段である濃度センサLSで現像剤の透磁率を測定する方法がとられ、その測定値(検知値)は前記制御部に伝達される。   The developer in the developing device 23 is transported by a transport / stirring member 232, and the toner density is measured by a density sensor LS as a toner density detecting means as shown in FIG. The measured value (detected value) is transmitted to the control unit.

図3は、現像剤の透磁率によりトナー濃度を検知する濃度センサを示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a density sensor that detects the toner density based on the magnetic permeability of the developer.

現像剤をフェライトコアで構成される共振回路のコイル内に誘導通過させ、この磁界中に流れる磁性粒子であるキャリアの量はトナーが多いと少なくなり、トナーが少ないと多くなり、インダクタンスが変化する。この変化を共振回路の周波数変化としてとらえ、制御部でその変化量に対応したトナー濃度の変化量を算出する方式がとられている。   The developer is guided and passed through a coil of a resonance circuit composed of a ferrite core, and the amount of magnetic particle carriers flowing in the magnetic field decreases when the amount of toner is large, and increases when the amount of toner is small, and the inductance changes. . A method is used in which this change is regarded as a frequency change of the resonance circuit, and the control unit calculates a change amount of the toner density corresponding to the change amount.

また、現像剤の帯電性や寿命安定性は、装置の稼働環境に依存する傾向があり、本実施の形態では図4に示すように、湿度、プリント枚数によりトナー濃度の最適条件が維持されるように制御されている。すなわち、画像形成装置本体Aには不図示の湿度計が設置されており、この湿度データが制御部に伝達され、図4において湿度RH<30%ではa、30%≦湿度RH<55%ではb、55%≦湿度RHではcに沿った条件でプリント枚数とトナー濃度との関係が制御される。   Further, the chargeability and life stability of the developer tend to depend on the operating environment of the apparatus, and in this embodiment, as shown in FIG. 4, the optimum condition of the toner density is maintained depending on the humidity and the number of printed sheets. So that it is controlled. That is, a hygrometer (not shown) is installed in the image forming apparatus main body A, and this humidity data is transmitted to the control unit. In FIG. 4, when the humidity RH <30%, a, and when 30% ≦ humidity RH <55%. When b and 55% ≦ humidity RH, the relationship between the number of printed sheets and the toner density is controlled under the condition along c.

なお、本実施の形態では、インダクタンスの変化によりトナー濃度を検知しているが、現像材(デベロッパ)の色を光学的に判断して、トナー濃度を制御する方法でもよい。 図4は、環境条件によるプリント枚数とトナー濃度の推移を示す図である。   In this embodiment, the toner density is detected by a change in inductance, but a method of controlling the toner density by optically determining the color of the developer (developer) may be used. FIG. 4 is a diagram showing the transition of the number of printed sheets and the toner density according to environmental conditions.

現像装置23は感光体ドラム21に対向して回転可能に支持された現像ローラ231を有し、当該現像ローラ231に現像バイアスが印加され、ローラ周面に担持したトナーを感光体ドラム21上の潜像に付着させ、トナー像として顕像化する。   The developing device 23 includes a developing roller 231 that is rotatably supported facing the photosensitive drum 21. A developing bias is applied to the developing roller 231, and toner carried on the peripheral surface of the roller is transferred onto the photosensitive drum 21. It is attached to the latent image and visualized as a toner image.

また、図1に示すように、転写器29Aとクリーニング装置26との間に画像濃度検知手段である反射型センサDSが設けられ、非画像部に対応する感光体ドラム21上に形成された基準階調の入力データ(書込みパターン)により多段のハーフトーンパッチRの濃度が測定され、その検知値は制御部に伝達される。ただし、測定は所定のプリント枚数に1回の割に行われる。   Further, as shown in FIG. 1, a reflection type sensor DS which is an image density detecting means is provided between the transfer device 29A and the cleaning device 26, and a reference formed on the photosensitive drum 21 corresponding to the non-image portion. The density of the multi-stage halftone patch R is measured based on the gradation input data (writing pattern), and the detected value is transmitted to the control unit. However, the measurement is performed once for a predetermined number of printed sheets.

図5は、感光体ドラム上の非画像領域に形成された多段のハーフトーンパッチとその濃度を測定する反射型センサを示す。   FIG. 5 shows a multistage halftone patch formed in a non-image area on the photosensitive drum and a reflective sensor for measuring the density thereof.

図6は、基準階調の入力データに対する多段のハーフトーンパッチの反射濃度の出力変換値を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an output conversion value of the reflection density of the multi-stage halftone patch with respect to the input data of the reference gradation.

以下、本発明について説明する。   The present invention will be described below.

本発明は、基準階調(ベタ黒を100、白地0とした10段階の濃度比率)の規定入力データ(X)により多段のハーフトーンパッチR(図5参照)を出力し、その濃度を検知して、前記規定入力データと出力濃度との関係から現像剤(トナー)の疲労程度を察知し、疲労の程度によって帯電効率の悪いトナーを現像装置外(感光体ドラム)に強制排出させ、新トナーと入れ替えることで安定した画像形成が可能となる。   The present invention outputs a multi-stage halftone patch R (see FIG. 5) based on specified input data (X) of a reference gradation (10-level density ratio with solid black being 100 and white background being 0), and the density is detected. Then, the degree of fatigue of the developer (toner) is detected from the relationship between the specified input data and the output density, and toner with poor charging efficiency is forcibly discharged out of the developing device (photosensitive drum) according to the degree of fatigue. By replacing the toner, stable image formation is possible.

すなわち、図5、6において、非画像領域に、規定入力データXに対する多段のハーフトーンパッチを形成し、反射型センサDSで反射濃度を読み取りその出力変換値Yとすると、現像剤投入時(現像剤交換後)の疲労のない新現像剤でのX・Yの関係はLine_1のような比例直線となる。その後プリント枚数が進むに従って、トナーが劣化が進み、Line_2、3、4のようにγ勾配(カーブ)が大きくなる。これは帯電効率の悪いトナーが現像装置内に増加したことを意味する。   That is, in FIGS. 5 and 6, when a multi-stage halftone patch for the specified input data X is formed in the non-image area, the reflection density is read by the reflection type sensor DS, and the output conversion value Y is used (development) The relationship between X and Y in the new developer without fatigue after the agent replacement is a proportional straight line such as Line_1. Thereafter, as the number of printed sheets advances, the toner deteriorates, and the γ gradient (curve) increases as in Lines 2, 3, and 4. This means that toner having poor charging efficiency has increased in the developing device.

そこで帯電効率の悪いトナーを現像装置から強制排出する必要があり、本実施の形態では、感光体ドラム21上の非画像部(例えば、紙間)に所定の濃度の排出用パターンを形成しクリーニング装置26に廃棄する。すなわち、使用している用紙の印字率に相当するトナー量の排出用パターンを感光体上に形成し、用紙に転写させることなくクリーニングして廃棄する。このように不効率トナーを排出し、新トナーを補給することによってγ勾配がLine_1に近づくようにする。なお、制御部にはγ勾配に対応した排出用パターンのトナー量がテーブルとして記憶されているので、γ勾配の検知結果によって、それに相当した排出トナー量の排出用パターンが形成される。   Therefore, it is necessary to forcibly discharge toner with poor charging efficiency from the developing device. In this embodiment, a discharge pattern having a predetermined density is formed on the non-image portion (for example, between sheets) on the photosensitive drum 21 for cleaning. Discard in device 26. That is, a discharge pattern having a toner amount corresponding to the printing rate of the paper being used is formed on the photosensitive member, cleaned and discarded without being transferred to the paper. In this way, the inefficient toner is discharged and the new toner is replenished so that the γ gradient approaches Line_1. Since the control unit stores the toner amount of the discharge pattern corresponding to the γ gradient as a table, a discharge pattern corresponding to the discharged toner amount is formed according to the detection result of the γ gradient.

図7は、γ勾配と、用紙の印字率に対応する排出トナー量との関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the γ gradient and the amount of discharged toner corresponding to the printing rate of the paper.

図7において、Line_1では現像剤が疲労していないのでトナーを排出する必要はなく、使用している用紙の印字率は0%(トナー量は0)なので、排出用パターンのトナー量は0となり、パターン形成の必要がない。すなわち、標準のγ勾配(Line_1)を意味する。また、Line_3の場合では、感光体ドラム上に形成する排出用パターンのトナー量は使用している用紙の印字率2%に相当するトナー量となる。疲労トナーを排出後にトナー補給装置24(図2参照)から現像装置23(図2参照)へ新トナーを補給し所定のトナー濃度にして、再度、規定入力データに対しγ補正を行った後、通常の画像形成プロセスに入る。   In FIG. 7, since the developer is not fatigued in Line_1, it is not necessary to discharge the toner. Since the printing rate of the paper used is 0% (the toner amount is 0), the toner amount of the discharge pattern is 0. There is no need for pattern formation. That is, it means a standard γ gradient (Line_1). In the case of Line_3, the toner amount of the discharge pattern formed on the photosensitive drum is a toner amount corresponding to a printing rate of 2% of the paper being used. After exhausting the fatigue toner, new toner is replenished from the toner replenishing device 24 (see FIG. 2) to the developing device 23 (see FIG. 2) to obtain a predetermined toner concentration, and after γ correction is performed again on the specified input data, The normal image forming process is entered.

以下、新現像剤交換時におけるγ補正についてフロー図を使い再度説明する。   Hereinafter, γ correction at the time of replacement of a new developer will be described again using a flowchart.

図8は、新現像剤交換時におけるγ補正についてのフロー図である。   FIG. 8 is a flowchart for the γ correction when the new developer is replaced.

図8において、ステップS1で、現像装置に新現像剤を投入する。ステップS2で、ベタ黒濃度を確認しDmax補正を行う。ステップS3で、規定の入力データ(Vin_1)で多段のハーフトーンパッチ(本実施の形態では10段階)を感光体ドラム上に形成する。ステップS4で、多段のハーフトーンパッチの濃度を検出し、勾配γ1としてデータ記憶する。ステップS5で、目標勾配γ2(=Line_1)に出力値がなるように書込みパターンである入力パターンVin_2(図6におけるVin_2−1、Vin_2−2、・・・、Vin_2−10)に変更し、補正を終え、ステップS6で、プリント動作が開始される。   In FIG. 8, in step S1, a new developer is charged into the developing device. In step S2, the solid black density is confirmed and Dmax correction is performed. In step S3, multi-stage halftone patches (10 stages in the present embodiment) are formed on the photosensitive drum with the specified input data (Vin_1). In step S4, the density of the multistage halftone patch is detected and stored as a gradient γ1. In step S5, the input pattern Vin_2 (Vin_2-1, Vin_2-2,..., Vin_2-10 in FIG. 6) is changed and corrected so that the output value becomes the target gradient γ2 (= Line_1). In step S6, the printing operation is started.

次に、その後、所定のプリント枚数毎に行われるγ補正についてフロー図で説明する。   Next, γ correction performed for each predetermined number of printed sheets will be described with reference to a flowchart.

前述したが、現像剤の帯電性や寿命安定性は、装置の稼働環境に依存する傾向があり、本実施の形態では図4に示すように、湿度によりプリント枚数とトナー濃度の最適条件が維持されるように制御されている。   As described above, the chargeability and life stability of the developer tend to depend on the operating environment of the apparatus. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the optimum conditions for the number of prints and the toner density are maintained depending on the humidity. Is controlled to be.

そこで、所定のプリント枚数(本実施の形態では2000枚数毎)が終わった時点で、Dmax補正を行った後、基準階調(ベタ黒を100、白地0とした10段階)の入力データ(図6におけるVin_2−1、Vin_2−2、・・・、Vin_2−10)により多段のハーフトーンパッチRを出力し、その濃度を検知して、前記入力データと出力濃度との関係から現像剤(トナー)の疲労程度を察知し、低帯電効率トナーを現像装置から強制排出し、新トナーを補給することによって補正を行う。   Therefore, after a predetermined number of printed sheets (every 2000 sheets in the present embodiment) is finished, after Dmax correction is performed, input data of the reference gradation (10 levels with solid black set to 100 and white background 0) (FIG. 6, Vin_2-1, Vin — 2-2,..., Vin — 2-10), multi-stage halftone patches R are output, the density is detected, and the developer (toner) is determined from the relationship between the input data and the output density. ) Is detected, the low charging efficiency toner is forcibly discharged from the developing device, and new toner is replenished for correction.

図9は、低帯電効率のトナーの強制排出による補正についてのフロー図である。   FIG. 9 is a flowchart for correction by forced discharge of toner with low charging efficiency.

図9において、ステップU1で稼働環境に応じたトナー濃度の最適条件が維持される。ステップU2で、メインスイッチON時または所定のプリント枚数毎(本実施の形態では2000枚毎)にγ補正モードになる。ステップU3で、ベタ黒濃度を確認しDmax補正を行う。ステップU4で、前記新現像剤交換時のDmax補正およびγ補正後の装置に記憶されている書込みパターンある入力データVin_2(Vin_2−1、Vin_2−2、・・・、Vin_2−10)で多段のハーフトーンパッチを形成し、出力値としての勾配γ3を検出する。ステップU5で、γの照合を行い、勾配γ3が目標勾配γ2(≒Line_1)に近似しているか否かを判定する。もし、図6のLine_2、3、4のようなγの場合は、帯電効率の悪い疲労トナーが増加しているものとしてNoとなりステップU6へ進む。ステップ6で、予め記憶部に記憶・格納されている各パターンに対する排出トナー量(印字率、図7参照)に基づくトナー強制排出処理と、トナー補給装置から現像装置へ新トナーの補給が行われ所定の濃度に制御されてステップU7へ進む。ステップU5で、勾配γ3が目標勾配γ2に近似している場合はYesとなりトナーの強制排出の必要がなく、そのままステップU7に進む。以降、図8で説明したステップ7で、現像剤の帯電条件が変化している可能性があるので、前記規定の入力データ(=Vin_1)での多段のハーフトーンパッチを感光体ドラム上に形成する。ステップ8で、γ補正を行い、ステップ9でプリント動作が開始される。   In FIG. 9, the optimum condition of the toner density according to the operating environment is maintained in step U1. In step U2, the γ correction mode is set when the main switch is turned on or every predetermined number of prints (in this embodiment, every 2000). In step U3, the solid black density is confirmed and Dmax correction is performed. In step U4, input data Vin_2 (Vin_2-1, Vin_2-2,..., Vin_2-10) having a writing pattern stored in the apparatus after the Dmax correction and γ correction at the time of new developer replacement are multi-staged. A halftone patch is formed, and a gradient γ3 as an output value is detected. In step U5, γ is checked to determine whether or not the gradient γ3 is approximate to the target gradient γ2 (≈Line_1). In the case of γ such as Line_2, 3, 4 in FIG. 6, it is determined that the fatigue toner having poor charging efficiency has increased, and the process proceeds to Step U6. In step 6, the toner is forcibly discharged based on the discharged toner amount (print rate, see FIG. 7) for each pattern stored and stored in advance in the storage unit, and new toner is replenished from the toner replenishing device to the developing device. Control proceeds to step U7 under control of the predetermined concentration. In step U5, if the gradient γ3 is close to the target gradient γ2, the result is Yes and there is no need to forcibly discharge the toner, and the flow directly proceeds to step U7. Thereafter, in step 7 described with reference to FIG. 8, there is a possibility that the charging condition of the developer has changed. Therefore, a multi-stage halftone patch with the prescribed input data (= Vin_1) is formed on the photosensitive drum. To do. In step 8, γ correction is performed, and in step 9, a printing operation is started.

なお、γ補正モード中には、通常のプリント動作は停止した状態にある。   Note that during the γ correction mode, the normal printing operation is stopped.

以上のような標準のγ勾配に近づけるγ補正を行い、安定した画像形成が維持される。   As described above, γ correction is performed to approximate the standard γ gradient, and stable image formation is maintained.

次に、本発明の効果を確認するための実験について述べる。   Next, an experiment for confirming the effect of the present invention will be described.

・実験条件
ランニング時のAC現像バイアス周波数: 5kHz
ランニング時のACバイアスVp−p電圧: 1kV
θ(=現像スリーブ線速度Vs/感光体ドラム線速度Vp): 2
DS(感光体ドラムと現像スリーブとの間隔): 0.3mm
カブリマージン(感光体帯電電圧Voー現像DCバイアスVdc): 200V
現像剤搬送量: 200〜240
(g/m2
上記条件で装置稼働環境によるトナー濃度制御のみを適応したもの(比較例)と、本発明のγ補正を適応したもの(実施例)とで印字率0.01%〜10%の原稿で50kp(5万プリント)のランニングテストを行い、ハーフトーンあれ、カブリ、飛散の程度についての比較を行った。
・ Experimental conditions
AC development bias frequency during running: 5 kHz
AC bias Vp-p voltage during running: 1 kV
θ (= developing sleeve linear velocity Vs / photosensitive drum linear velocity Vp): 2
DS (space between the photosensitive drum and the developing sleeve): 0.3 mm
Fog margin (photosensitive member charging voltage Vo−development DC bias Vdc): 200V
Developer transport amount: 200-240
(G / m 2 )
Under the above conditions, only the toner density control according to the operation environment of the apparatus is applied (comparative example), and the γ correction of the present invention is applied (example), and the original with a printing rate of 0.01% to 10% is 50 kp ( A running test (50,000 prints) was performed, and the degree of halftone, fog, and scattering was compared.

上記確認実験の結果を表1に示す。   The results of the confirmation experiment are shown in Table 1.

Figure 2007206496
Figure 2007206496

表1において、表1(a)は比較例の結果を示し、表1(b)は実施例の結果を示している。   In Table 1, Table 1 (a) shows the result of the comparative example, and Table 1 (b) shows the result of the example.

表1からも明らかなように、比較例の場合は5万プリント迄にトナー消費の少ない低印字率0.01%〜1.0%の場合に、ハーフーンあれ、カブリ、飛散の不具合が目立つが、実施例ではいずれの印字率の原稿でも問題がなく合格レベルにあることが判明した。   As is apparent from Table 1, in the case of the comparative example, in the case of a low printing rate of 0.01% to 1.0% in which the toner consumption is low by 50,000 prints, the problems of halftone, fogging and scattering are conspicuous. In the example, it was found that any document with any printing rate is in a pass level without any problem.

ただし、表において、×は不良、△はやや不良、○は合格レベルを示している。   However, in the table, “x” indicates a defect, “Δ” indicates a slight defect, and “◯” indicates a pass level.

画像形成装置の全体構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus. 図1における感光体ドラム周辺部を拡大した断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the photosensitive drum in FIG. 1. 現像剤の透磁率によりトナー濃度を検知する濃度センサを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a density sensor that detects toner density based on magnetic permeability of a developer. 環境条件によるプリント枚数とトナー濃度の推移を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating changes in the number of prints and toner density according to environmental conditions. 感光体ドラム上の非画像領域に形成された多段のハーフトーンパッチとそのの濃度を測定する反射型センサを示す。2 shows a multi-stage halftone patch formed in a non-image area on a photosensitive drum and a reflective sensor for measuring the density thereof. 基準階調の入力データに対する多段のハーフトーンパッチの反射濃度の出力変換値を示す図である。It is a figure which shows the output conversion value of the reflection density of the multistage halftone patch with respect to the input data of a reference gradation. γ勾配と、用紙の印字率に対応する排出トナー量との関係を示す図である。6 is a diagram illustrating a relationship between a γ gradient and an amount of discharged toner corresponding to a printing rate of a sheet. FIG. 新現像剤交換時におけるγ補正についてのフロー図である。FIG. 6 is a flowchart for γ correction when a new developer is replaced. 低帯電効率トナーの強制排出によるγ補正についてのフロー図である。FIG. 6 is a flowchart for γ correction by forced discharge of low charging efficiency toner.

符号の説明Explanation of symbols

2 画像処理手段
21 感光体ドラム
23 現像装置
231 現像ローラ
232 搬送・攪拌部材
24 トナー補給装置
26 クリーニング装置
3 画像書き込み装置
DS 反射型センサ
R ハーフトーンパッチ
2 Image processing means 21 Photosensitive drum 23 Developing device 231 Developing roller 232 Conveying / stirring member 24 Toner replenishing device 26 Cleaning device 3 Image writing device DS Reflective sensor R Halftone patch

Claims (3)

現像バイアスが印加される現像剤担持体を有する現像手段に貯留された2成分現像剤で、像担持体上に形成された静電潜像を可視像にし、当該像担持体上の可視像を転写材に転写、定着する画像形成装置において、基準階調の入力データによりハーフトーンパッチを出力し、その濃度を検知して、前記入力データと出力濃度との関係を求めた結果から所定量のトナーを感光体上で消費した後、所定のトナー濃度に制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。 A two-component developer stored in a developing unit having a developer carrier to which a developing bias is applied is used to make an electrostatic latent image formed on the image carrier a visible image, and visible on the image carrier. In an image forming apparatus that transfers and fixes an image to a transfer material, a halftone patch is output based on input data of a reference gradation, the density is detected, and the relationship between the input data and the output density is obtained. An image forming apparatus comprising means for controlling a predetermined toner density after a predetermined amount of toner is consumed on a photoreceptor. 前記ハーフトーンパッチは、多段階に所定の階調で区分されていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2, wherein the halftone patch is divided into predetermined gradations in multiple stages. 前記トナー濃度は、現像剤の透磁率を測定するインダクタンスの変化に応じて所定の値に制御されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner density is controlled to a predetermined value in accordance with a change in inductance for measuring a magnetic permeability of the developer.
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