JP2021002006A

JP2021002006A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2021002006A
Application number: JP2019116460A
Authority: JP
Inventors: 清水　保; Tamotsu Shimizu; 保清水; 洋平若狭; Yohei Wakasa; 尭洋大久保; Akihiro Okubo; 志郎兼古; Shiro Kaneko; 一博中地; Kazuhiro Nakachi
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2021-01-07

Abstract

To provide an image forming apparatus that can accurately estimate the amount of carrier development and determine an image forming condition based on a result of the estimation to prevent carrier development.SOLUTION: An image forming apparatus comprises: an image forming unit; a high voltage generation circuit; a density detection device; a current detection unit; and a control unit. The image forming unit includes image carriers, charging devices, an exposure device, and developing devices that have developer carriers carrying a two-component developer containing a magnetic carrier and toner. The high voltage generation circuit applies, to the developer carriers, a developing voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage. The control unit estimates the amount of carrier development based on a carrier current that is a DC component of a developing current when the printing rate is 0% and the amount of charge of toner in the developing devices calculated based on the density of toner images detected by the density detection device, and changes an image forming condition based on the estimated amount of carrier development.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、像担持体を備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる現像方式において像担持体へのキャリアの移動を抑制する方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copier, a printer, a facsimile, and a multifunction device thereof provided with an image carrier, and particularly to an image carrier in a developing method using a two-component developer containing toner and a carrier. It relates to a method of suppressing carrier movement.

磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いた現像方式においては、キャリアが摩擦帯電し、帯電したキャリアが感光体ドラム上の非画像部に形成される逆電界によって感光体ドラム表面に移動する、いわゆるキャリア現像が問題となる。キャリアは粒子径がトナーに比べて大きく、帯電の極性が異なるため、感光体ドラム上に移動するとキャリア周辺のトナーがドラムから転写されずに白抜け状態となってしまう。特に、ドットが繰り返されるハーフ画像では色部と白地部が繰り返されるため、その影響が顕著である。 In a developing method using a two-component developer containing a magnetic carrier and toner, the carriers are triboelectrically charged, and the charged carriers move to the surface of the photoconductor drum by a reverse electric field formed in a non-image area on the photoconductor drum. So-called carrier development becomes a problem. Since the carrier has a larger particle size than the toner and has a different charge polarity, when the carrier moves onto the photoconductor drum, the toner around the carrier is not transferred from the drum and becomes a white spot. In particular, in a half image in which dots are repeated, the color portion and the white background portion are repeated, so the influence is remarkable.

また、キャリア現像が多く発生すると、現像装置内のキャリアが減少し、トナーが十分帯電できなくなり、画像かぶりやトナー飛散の問題が発生する。さらに、キャリアがクリーニング装置まで到達し、感光体ドラムの表面に埋め込まれたり、クリーニングブレードに噛み込んだりするという問題点もあった。 Further, when a large amount of carrier development occurs, the carriers in the developing apparatus decrease, the toner cannot be sufficiently charged, and problems such as image fog and toner scattering occur. Further, there is a problem that the carrier reaches the cleaning device and is embedded in the surface of the photoconductor drum or bites into the cleaning blade.

キャリア現像はトナー帯電量（またはキャリア帯電量）とキャリアの抵抗に依存しており、トナー帯電量（またはキャリア帯電量）が高くなる、若しくはキャリア抵抗が低くなるとキャリア現像量が増加することが判明している。そこで、通常は予めキャリア現像が発生しない画像形成条件を設定し、これらの不具合の発生を防止している。 It was found that carrier development depends on the toner charge (or carrier charge) and carrier resistance, and that the carrier development increases as the toner charge (or carrier charge) increases or the carrier resistance decreases. doing. Therefore, usually, image formation conditions in which carrier development does not occur are set in advance to prevent the occurrence of these defects.

トナー帯電量を測定する方法として、例えば特許文献１、２には、印刷用の画像データに基づきトナー画像を形成する第１モードと、パッチ画像データに基づきパッチ画像を形成し、濃度センサーと現像電流検知手段との出力に基づいて現像手段に収容されているトナーの帯電量を測定する第２モードとを実行可能であり、一次転写手段の転写条件または現像手段の現像条件を第２モードと第１モードとで異ならせるように制御する画像形成装置が開示されている。 As a method for measuring the amount of toner charge, for example, Patent Documents 1 and 2 describe a first mode for forming a toner image based on image data for printing, a patch image for forming a patch image based on patch image data, and a density sensor and development. It is possible to execute the second mode of measuring the charge amount of the toner contained in the developing means based on the output of the current detecting means, and the transfer condition of the primary transfer means or the development condition of the developing means is referred to as the second mode. An image forming apparatus that is controlled so as to be different from that of the first mode is disclosed.

特開２００９−２９４５０４号公報JP-A-2009-294504 特開２００９−２９４５０５号公報JP-A-2009-294505

しかしながら、トナー（キャリア）帯電量は、画像形成装置の使用環境や印字率等によって変化し、キャリア抵抗も、キャリア表面のコート層の削れやコート層へのトナー成分の付着等、使用状況によって変化する。そのため、画像形成装置の使用初期の段階でキャリア現像を防止する画像形成条件を設定していても耐久印字によってキャリアの状態が変化し、キャリア現像が発生する場合もあった。 However, the toner (carrier) charge amount changes depending on the usage environment and printing rate of the image forming apparatus, and the carrier resistance also changes depending on the usage conditions such as scraping of the coat layer on the carrier surface and adhesion of the toner component to the coat layer. To do. Therefore, even if the image forming conditions for preventing carrier development are set at the initial stage of use of the image forming apparatus, the carrier state may change due to durable printing, and carrier development may occur.

本発明は、上記問題点に鑑み、キャリア現像量を精度よく推定し、推定結果に基づいて画像形成条件を決定することによりキャリア現像を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing carrier development by accurately estimating the amount of carrier development and determining image forming conditions based on the estimation result.

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、高圧発生回路と、濃度検知装置と、電流検出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、像担持体に対向配置され、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、を含む。高圧発生回路は、現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加する。濃度検知装置は、現像装置により形成されたトナー像の濃度を検知する。電流検出部は、現像剤担持体に現像電圧を印加したときに流れる現像電流の直流成分を検出する。制御部は、画像形成部および高圧発生回路を制御する。制御部は、印字率が０％のときの現像電流の直流成分であるキャリア電流と、濃度検知装置により検知されたトナー像の濃度に基づいて算出される現像装置内のトナー帯電量と、に基づいてキャリア現像量を推定し、推定されたキャリア現像量に基づいて画像形成条件を変更する。 In order to achieve the above object, the first configuration of the present invention is an image forming apparatus including an image forming unit, a high voltage generating circuit, a concentration detecting device, a current detecting unit, and a control unit. The image forming unit is an exposure that forms an electrostatic latent image by exposing an image carrier having a photosensitive layer formed on its surface, a charging device for charging the image carrier, and an image carrier charged by the charging device. It has an apparatus and a developer carrier that is arranged opposite to the image carrier and carries a two-component developer containing a magnetic carrier and toner, and the toner is attached to an electrostatic latent image formed on the image carrier. Includes a developing device that forms a toner image. The high-voltage generation circuit applies a developing voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage to the developer carrier. The density detection device detects the density of the toner image formed by the developing device. The current detection unit detects the DC component of the developing current that flows when the developing voltage is applied to the developer carrier. The control unit controls the image forming unit and the high voltage generation circuit. The control unit determines the carrier current, which is a DC component of the developing current when the printing rate is 0%, and the amount of toner charged in the developing device, which is calculated based on the density of the toner image detected by the density detection device. The carrier development amount is estimated based on this, and the image formation conditions are changed based on the estimated carrier development amount.

本発明の第１の構成によれば、印字率が０％のときの現像電流の直流成分とトナー帯電量とを用いてキャリア現像量を推定することにより、キャリア現像量を精度よく推測してキャリア現像の発生しない適切な画像形成条件を設定することができる。従って、キャリア現像による画像不具合や、それに伴う現像装置内のキャリア減少による画像かぶりやトナー飛散を効果的に抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, the carrier development amount is estimated accurately by estimating the carrier development amount using the DC component of the development current and the toner charge amount when the printing rate is 0%. Appropriate image formation conditions that do not cause carrier development can be set. Therefore, it is possible to effectively suppress image defects due to carrier development and image fog and toner scattering due to a decrease in carriers in the developing apparatus.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す側面断面図Side sectional view showing an internal structure of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図Side sectional view of the developing apparatus 3a mounted on the image forming apparatus 100 現像装置３ａの制御経路を含む画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図Partial enlarged view around the image forming unit Pa including the control path of the developing device 3a 本実施形態の画像形成装置１００におけるキャリア現像量推定モードの制御例を示すフローチャートA flowchart showing a control example of the carrier development amount estimation mode in the image forming apparatus 100 of the present embodiment. 印字率の異なる基準画像を形成したときの現像量と現像電流との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the development amount and the development current when reference images with different print rates are formed. キャリア電流量およびトナー帯電量とキャリア現像量との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the amount of carrier current and the amount of toner charge and the amount of carrier development 本実施形態の画像形成装置１００における通常印字モードでのキャリア現像量の推定制御例を示すフローチャートA flowchart showing an example of controlling the estimation of the carrier development amount in the normal printing mode in the image forming apparatus 100 of the present embodiment.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す断面図である。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal structure of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. In the main body of the image forming apparatus 100 (here, a color printer), four image forming portions Pa, Pb, Pc and Pd are arranged in order from the upstream side in the transport direction (right side in FIG. 1). These image forming units Pa to Pd are provided corresponding to images of four different colors (cyan, magenta, yellow, and black), and are cyan, magenta, and yellow, respectively, depending on each step of charging, exposure, development, and transfer. And black images are formed sequentially.

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト（中間転写体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。 Photoreceptor drums (image carriers) 1a, 1b, 1c and 1d that support visible images (toner images) of each color are arranged on these image forming portions Pa to Pd, and further, driving means (FIG. FIG. An intermediate transfer belt (intermediate transfer body) 8 rotating in the clockwise direction in FIG. 1 is provided adjacent to each of the image forming portions Pa to Pd. The toner images formed on the photoconductor drums 1a to 1d are sequentially first-transferred and superimposed on the intermediate transfer belt 8 that moves while abutting on the photoconductor drums 1a to 1d. After that, the toner image primaryly transferred onto the intermediate transfer belt 8 is secondarily transferred by the secondary transfer roller 9 onto the transfer paper P as an example of the recording medium. Further, the transfer paper P on which the toner image is secondarily transferred is discharged from the image forming apparatus 100 main body after the toner image is fixed in the fixing portion 13. The image forming process for each of the photoconductor drums 1a to 1d is executed while rotating the photoconductor drums 1a to 1d in the counterclockwise direction in FIG.

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。 The transfer paper P on which the toner image is secondarily transferred is housed in a paper cassette 16 arranged in the lower part of the main body of the image forming apparatus 100, and is housed in a paper cassette 16 and is interposed via a paper feed roller 12a and a resist roller pair 12b. It is conveyed to the nip portion between 9 and the drive roller 11 of the intermediate transfer belt 8. A sheet made of a dielectric resin is used for the intermediate transfer belt 8, and a seamless (seamless) belt is mainly used. Further, a blade-shaped belt cleaner 19 for removing toner and the like remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 is arranged on the downstream side of the secondary transfer roller 9.

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄが設けられている。 Next, the image forming units Pa to Pd will be described. In the periphery and below the rotatably arranged photoconductor drums 1a to 1d, charging devices 2a, 2b, 2c and 2d for charging the photoconductor drums 1a to 1d, and image information on the photoconductor drums 1a to 1d. The exposure apparatus 5 for exposing the above, the developing apparatus 3a, 3b, 3c and 3d for forming a toner image on the photoconductor drums 1a to 1d, and the developing agent (toner) remaining on the photoconductor drums 1a to 1d are removed. Cleaning devices 7a, 7b, 7c and 7d are provided.

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。 When image data is input from a higher-level device such as a personal computer, first, the surfaces of the photoconductor drums 1a to 1d are uniformly charged by the charging devices 2a to 2d. Next, the exposure apparatus 5 irradiates light according to the image data to form an electrostatic latent image according to the image data on each of the photoconductor drums 1a to 1d. The developing devices 3a to 3d are filled with a predetermined amount of a two-component developer containing toners of cyan, magenta, yellow, and black, respectively. When the ratio of toner in the two-component developer filled in the developing devices 3a to 3d falls below the specified value due to the formation of the toner image described later, the toner containers 4a to 4d to the developing devices 3a to 3d are used. Toner is replenished. The toner in this developer is supplied onto the photoconductor drums 1a to 1d by the developing devices 3a to 3d, and is electrostatically adhered to the toners according to the electrostatic latent image formed by the exposure from the exposure device 5. A toner image is formed.

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。 Then, an electric field is applied between the primary transfer rollers 6a to 6d and the photoconductor drums 1a to 1d at a predetermined transfer voltage by the primary transfer rollers 6a to 6d, and cyan, magenta, yellow and cyanide, magenta, yellow and cyanide, magenta, yellow and The black toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 8. These four-color images are formed with a predetermined positional relationship predetermined for forming a predetermined full-color image. After that, in preparation for the subsequent formation of a new electrostatic latent image, the toner and the like remaining on the surfaces of the photoconductor drums 1a to 1d after the primary transfer are removed by the cleaning devices 7a to 7d.

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。 The intermediate transfer belt 8 is hung between the driven roller 10 on the upstream side and the drive roller 11 on the downstream side, and the intermediate transfer belt 8 rotates clockwise as the drive roller 11 is rotated by the drive motor (not shown). When the rotation is started in the direction, the transfer paper P is transferred from the resist roller pair 12b to the nip portion (secondary transfer nip portion) between the drive roller 11 and the secondary transfer roller 9 provided adjacent thereto at a predetermined timing. Then, the full-color image on the intermediate transfer belt 8 is secondarily transferred onto the transfer paper P. The transfer paper P on which the toner image is secondarily transferred is conveyed to the fixing portion 13.

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面に画像が形成された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。 The transfer paper P conveyed to the fixing portion 13 is heated and pressurized by the fixing roller pair 13a to fix the toner image on the surface of the transfer paper P, and a predetermined full-color image is formed. The transfer paper P on which the full-color image is formed is distributed in the transport direction by the branching portions 14 branched in a plurality of directions, and is sent to the double-sided transport path 18 as it is (or after being sent to the double-sided transport path 18 to form an image on both sides), as it is It is discharged to the discharge tray 17 by pair 15.

さらに、中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１１と対向する位置には画像濃度センサー４０が配置されている。画像濃度センサー４０としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。 Further, the image density sensor 40 is arranged at a position facing the drive roller 11 with the intermediate transfer belt 8 interposed therebetween. As the image density sensor 40, an optical sensor including a light emitting element made of an LED or the like and a light receiving element made of a photodiode or the like is generally used. When measuring the amount of toner adhering to the intermediate transfer belt 8, when the measurement light is irradiated from the light emitting element to each reference image formed on the intermediate transfer belt 8, the measurement light is reflected by the toner and the belt surface. It is incident on the light receiving element as light reflected by.

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して主制御部８０（図３参照）に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像電圧の特性値などを調整することにより、各色について濃度補正（キャリブレーション）が行われる。 The reflected light from the toner and the belt surface includes specularly reflected light and diffusely reflected light. The specularly reflected light and the diffusely reflected light are separated by a polarization separation prism and then incident on separate light receiving elements. Each light receiving element photoelectrically converts the specularly reflected light and the diffusely reflected light received and outputs an output signal to the main control unit 80 (see FIG. 3). Then, the toner amount is detected from the characteristic change of the output signals of the specularly reflected light and the diffusely reflected light, and the density correction (calibration) is performed for each color by adjusting the characteristic value of the developing voltage in comparison with a predetermined reference density. ) Is performed.

図２は、画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図である。なお、図２は図１の紙面奥側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。 FIG. 2 is a side sectional view of the developing device 3a mounted on the image forming device 100. Note that FIG. 2 shows a state seen from the back side of the paper surface of FIG. 1, and the arrangement of each member in the developing apparatus 3a is reversed from that of FIG. Further, in the following description, the developing device 3a arranged in the image forming unit Pa of FIG. 1 is illustrated, but the configuration of the developing devices 3b to 3d arranged in the image forming units Pb to Pd is basically the same. Therefore, the description is omitted.

図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤という）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１および供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。 As shown in FIG. 2, the developing apparatus 3a includes a developing container 20 in which a two-component developer containing a magnetic carrier and toner (hereinafter, simply referred to as a developer) is stored, and the developing container 20 includes a partition wall 20a. It is divided into a stirring transport chamber 21 and a supply transport chamber 22. In the stirring transfer chamber 21 and the supply transport chamber 22, a stirring transfer screw 25a and a supply transfer screw 25b for mixing the toner supplied from the toner container 4a (see FIG. 1) with a magnetic carrier to stir and charge the toner, respectively. It is rotatably arranged.

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。 Then, the developer is conveyed in the axial direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2) while being agitated by the stirring transfer screw 25a and the supply transfer screw 25b, and passes through the developer (not shown) formed at both ends of the partition wall 20a. It circulates between the stirring transport chamber 21 and the supply transport chamber 22 via the path. That is, a circulation path for the developer is formed in the developing container 20 by the stirring transfer chamber 21, the supply transfer chamber 22, and the developer passage path.

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの右斜め上方には現像ローラー３１が配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する。 The developing container 20 extends diagonally upward to the right in FIG. 2, and a developing roller 31 is arranged diagonally upward to the right of the supply transport screw 25b in the developing container 20. Then, a part of the outer peripheral surface of the developing roller 31 is exposed from the opening 20b of the developing container 20 and faces the photoconductor drum 1a. The developing roller 31 rotates counterclockwise in FIG.

現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有するマグネット（図示せず）とで構成されている。なお、ここでは表面がローレット加工された現像スリーブを用いているが、表面に多数の凹形状（ディンプル）を形成したものや、表面がブラスト加工された現像スリーブを用いることもできる。 The developing roller 31 is composed of a cylindrical developing sleeve that rotates counterclockwise in FIG. 2 and a magnet (not shown) having a plurality of magnetic poles fixed in the developing sleeve. Although a developing sleeve having a knurled surface is used here, a developing sleeve having a large number of concave shapes (dimples) formed on the surface or a developing sleeve having a blasted surface can also be used.

また、現像容器２０には規制ブレード３５が現像ローラー３１の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード３５の先端部と現像ローラー３１表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。 Further, a regulation blade 35 is attached to the developing container 20 along the longitudinal direction of the developing roller 31 (perpendicular to the paper surface of FIG. 2). A slight gap is formed between the tip of the regulation blade 35 and the surface of the developing roller 31.

現像ローラー３１には、高圧発生回路４３（図３参照）により直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）（以下、Ｖｄｃともいう）および交流電圧Ｖｓｌｖ（ＡＣ）からなる現像電圧が印加される。 A developing voltage composed of a DC voltage Vslv (DC) (hereinafter, also referred to as Vdc) and an AC voltage Vslv (AC) is applied to the developing roller 31 by a high voltage generating circuit 43 (see FIG. 3).

図３は、現像装置３ａの制御経路を含む画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図である。以下の説明では画像形成部Ｐａの構成および現像装置３ａの制御経路について説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄの構成および現像装置３ｂ〜３ｄの制御経路についても同様であるため説明を省略する。 FIG. 3 is a partially enlarged view of the periphery of the image forming unit Pa including the control path of the developing device 3a. In the following description, the configuration of the image forming unit Pa and the control path of the developing device 3a will be described, but the description will be omitted because the same applies to the configuration of the image forming units Pb to Pd and the control path of the developing devices 3b to 3d.

現像ローラー３１は、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する高圧発生回路４３に接続されている。高圧発生回路４３は、交流定電圧電源４３ａと、直流定電圧電源４３ｂとを備える。交流定電圧電源４３ａは、昇圧トランス（図示せず）を用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を出力する。直流定電圧電源４３ｂは、昇圧トランスを用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を整流した直流電圧を出力する。 The developing roller 31 is connected to a high voltage generating circuit 43 that generates a vibration voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed. The high voltage generation circuit 43 includes an AC constant voltage power supply 43a and a DC constant voltage power supply 43b. The AC constant voltage power supply 43a outputs a sinusoidal AC voltage generated from a low-voltage DC voltage pulse-modulated using a step-up transformer (not shown). The DC constant voltage power supply 43b outputs a DC voltage obtained by rectifying a sinusoidal AC voltage generated from a low-voltage DC voltage modulated in a pulse shape using a step-up transformer.

高圧発生回路４３は、画像形成時には交流定電圧電源４３ａおよび直流定電圧電源４３ｂから直流電圧に交流電圧を重畳させた現像電圧を出力する。電流検出部４４は、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａの間に流れる直流電流値を検出する。 The high-voltage generation circuit 43 outputs a development voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage from the AC constant voltage power supply 43a and the DC constant voltage power supply 43b at the time of image formation. The current detection unit 44 detects the DC current value flowing between the developing roller 31 and the photoconductor drum 1a.

クリーニング装置７ａは、感光体ドラム１ａ表面の残留トナーを除去するクリーニングブレード３２と、感光体ドラム１ａ表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム１ａ表面を摺擦して研磨する摺擦ローラー３３と、クリーニングブレード３２および摺擦ローラー３３によって感光体ドラム１ａから除去された残留トナーをクリーニング装置７ａの外部に排出する搬送スパイラル３７と、を含む。 The cleaning device 7a includes a cleaning blade 32 for removing residual toner on the surface of the photoconductor drum 1a, and a rubbing roller 33 for removing residual toner on the surface of the photoconductor drum 1a and rubbing and polishing the surface of the photoconductor drum 1a. , A transport spiral 37 that discharges residual toner removed from the photoconductor drum 1a by the cleaning blade 32 and the rubbing roller 33 to the outside of the cleaning device 7a.

次に、画像形成装置１００の制御システムについて図３を参照して説明する。画像形成装置１００には、ＣＰＵ等で構成される主制御部８０が設けられている。主制御部８０は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部７０に接続される。主制御部８０は、記憶部７０に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて画像形成装置１００の各部（帯電装置２ａ〜２ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ、露光装置５、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、クリーニング装置７ａ〜７ｄ、定着部１３、高圧発生回路４３、電流検出部４４、電圧制御部４５等）を制御する。 Next, the control system of the image forming apparatus 100 will be described with reference to FIG. The image forming apparatus 100 is provided with a main control unit 80 composed of a CPU or the like. The main control unit 80 is connected to a storage unit 70 including a ROM, a RAM, or the like. The main control unit 80 is based on the control program and control data stored in the storage unit 70, and each part of the image forming apparatus 100 (charging apparatus 2a to 2d, developing apparatus 3a to 3d, exposure apparatus 5, primary transfer roller 6a to 6d, cleaning devices 7a to 7d, fixing unit 13, high voltage generation circuit 43, current detection unit 44, voltage control unit 45, etc.) are controlled.

電圧制御部４５は、現像ローラー３１に現像電圧を印加する高圧発生回路４３を制御する。なお、電圧制御部４５は、記憶部７０に記憶される制御プログラムで構成されていてもよい。機内温湿度センサー５０は、画像形成装置１００の内部、具体的には感光体ドラム１ａ近傍の温度および湿度を常に検出しており、検出された温湿度は主制御部８０に送信される。 The voltage control unit 45 controls a high-voltage generation circuit 43 that applies a developing voltage to the developing roller 31. The voltage control unit 45 may be composed of a control program stored in the storage unit 70. The in-flight temperature / humidity sensor 50 constantly detects the temperature and humidity inside the image forming apparatus 100, specifically, in the vicinity of the photoconductor drum 1a, and the detected temperature / humidity is transmitted to the main control unit 80.

主制御部８０には液晶表示部９０、送受信部９１が接続されている。液晶表示部９０は、ユーザーが画像形成装置１００の各種設定を行うためのタッチパネルとして機能するとともに、画像形成装置１００の状態、画像形成状況や印字枚数等を表示する。送受信部９１は、電話回線やインターネット回線を用いて外部との通信を行う。 A liquid crystal display unit 90 and a transmission / reception unit 91 are connected to the main control unit 80. The liquid crystal display unit 90 functions as a touch panel for the user to make various settings of the image forming apparatus 100, and displays the state of the image forming apparatus 100, the image forming status, the number of prints, and the like. The transmission / reception unit 91 communicates with the outside using a telephone line or an Internet line.

本発明の画像形成装置１００は、通常の画像形成条件で、印字率を複数段階（例えば４０％、３０％、２０％、１０％）に変更して基準画像を形成し、基準画像の形成時に流れる現像電流を測定することで現像電流と印字率との相関関係を取得してトナー帯電量を測定するとともに、印字率が０％のときの現像電流値をキャリア電流として予測し、トナー帯電量とキャリア電流に基づいてキャリア現像量を推定するキャリア現像量推定モードを実行可能である。 The image forming apparatus 100 of the present invention forms a reference image by changing the printing rate to a plurality of stages (for example, 40%, 30%, 20%, 10%) under normal image forming conditions, and at the time of forming the reference image. By measuring the flowing development current, the correlation between the development current and the print rate is acquired to measure the toner charge amount, and the development current value when the print rate is 0% is predicted as the carrier current, and the toner charge amount is predicted. It is possible to execute a carrier development amount estimation mode in which the carrier development amount is estimated based on the carrier current.

また、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ローラー３１との間に、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像ローラー３１側にトナーを引き寄せる方向の電圧（現像逆電圧、例えば正帯電トナーで、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位Ｖ０＝２８０Ｖのとき、Ｖｄｃ＝２００Ｖ）を印加したときの現像電流からキャリア電流を取得することができる。そこで、本発明ではキャリア現像量を推定する方法として非画像部の現像電流に着目した。なお、本明細書中における非画像部の現像電流とは、画像形成時において現像ローラー３１に感光体ドラム１ａ〜１ｄの非画像部（余白部）が対向したときに現像ローラー３１に流れる電流をいう。この非画像部の現像電流を利用して、通常の画像形成時（通常印字モード）においてもキャリア現像量を推定することができる。 Further, a voltage in the direction of attracting toner from the photoconductor drums 1a to 1d to the developing roller 31 side between the photoconductor drums 1a to 1d and the developing roller 31 (development reverse voltage, for example, a positively charged toner, the photoconductor drum 1a). When the surface potential V0 = 280V of ~ 1d, the carrier current can be obtained from the developing current when Vdc = 200V) is applied. Therefore, in the present invention, attention is paid to the developing current of the non-image area as a method of estimating the carrier developing amount. The development current of the non-image portion in the present specification refers to the current flowing through the developing roller 31 when the non-image portion (margin portion) of the photoconductor drums 1a to 1d faces the developing roller 31 at the time of image formation. Say. Using the development current of the non-image area, the carrier development amount can be estimated even during normal image formation (normal printing mode).

さらに、通常印字モードにおけるキャリア現像量の推定は、画像形成装置１００の使用環境や耐久等の影響を受けるが、キャリア現像量推定モードにおいて推定されるキャリア現像量と通常印字モードにおいて推定されるキャリア現像量との相関関係をとることで、何れのモードでキャリア現像量の推定を行った場合でも同等の精度で推定可能となる。以下、キャリア現像量推定モードと通常印字モードにおけるキャリア現像量の推定方法について説明する。 Further, the estimation of the carrier development amount in the normal print mode is affected by the usage environment and durability of the image forming apparatus 100, but the carrier development amount estimated in the carrier development amount estimation mode and the carrier estimated in the normal print mode. By taking the correlation with the developed amount, it is possible to estimate with the same accuracy regardless of which mode the carrier developed amount is estimated. Hereinafter, a method for estimating the carrier development amount in the carrier development amount estimation mode and the normal printing mode will be described.

（キャリア現像量推定モード）
図４は、本実施形態の画像形成装置１００におけるキャリア現像量推定モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図３および後述する図５を参照しながら、図４のステップに沿ってキャリア現像量推定モードの実行手順について詳細に説明する。 (Carrier development amount estimation mode)
FIG. 4 is a flowchart showing a control example of the carrier development amount estimation mode in the image forming apparatus 100 of the present embodiment. The procedure for executing the carrier development amount estimation mode will be described in detail along the steps of FIG. 4 with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG. 5 described later, if necessary.

図４の制御では、先ず、主制御部８０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ２）。印字命令が送信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）、キャリア現像量推定モードの実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ３）。 In the control of FIG. 4, first, the main control unit 80 determines whether or not a print command has been received (step S1). When a print command is received (Yes in step S1), printing is executed by a normal image forming operation (step S2). If the print command is not transmitted (No in step S1), it is determined whether or not it is the execution timing of the carrier development amount estimation mode (step S3).

キャリア現像量推定モードは、トナー帯電量およびキャリア電流の実測値に基づいてキャリア現像量を推定するため精度は高いが、頻繁に実行すると画像形成装置１００の画像形成効率を低下させてしまう。一方、実行間隔が開き過ぎると、その間にトナー帯電量やキャリア抵抗の変化が発生して画像品質を損なう可能性がある。そのため、適切なインターバルでキャリア現像量推定モードを実行する必要がある。キャリア現像量推定モードの実行タイミングとしては、例えば印字動作の終了時に、前回のキャリア現像量推定モードからの累積印字枚数が所定枚数以上となっている場合等が挙げられる。 The carrier development amount estimation mode is highly accurate because it estimates the carrier development amount based on the measured values of the toner charge amount and the carrier current, but if it is executed frequently, the image formation efficiency of the image forming apparatus 100 is lowered. On the other hand, if the execution interval is too wide, the toner charge amount and the carrier resistance may change during that period, which may impair the image quality. Therefore, it is necessary to execute the carrier development amount estimation mode at appropriate intervals. Examples of the execution timing of the carrier development amount estimation mode include a case where the cumulative number of prints from the previous carrier development amount estimation mode is equal to or more than a predetermined number at the end of the printing operation.

キャリア現像量推定モードの実行タイミングでない場合は（ステップＳ３でＮｏ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態に移行する。キャリア現像量推定モードの実行タイミングである場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、キャリア現像量推定モードを開始する（ステップＳ４）。 If it is not the execution timing of the carrier development amount estimation mode (No in step S3), the process returns to step S1 and shifts to the standby state of the print command. When it is the execution timing of the carrier development amount estimation mode (Yes in step S3), the carrier development amount estimation mode is started (step S4).

具体的には、帯電装置２ａ〜２ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させた後、露光装置５によって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に基準画像の静電潜像を形成する。そして、高圧発生回路４３によって現像ローラー３１に現像電圧を印加して静電潜像をトナー像に現像することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に印字率の異なる複数の基準画像を形成する（ステップＳ５）。同時に、基準画像の形成時に現像ローラー３１に流れる現像電流の直流成分を電流検出部４４によって検出する（ステップＳ６）。 Specifically, after the surfaces of the photoconductor drums 1a to 1d are charged by the charging devices 2a to 2d, an electrostatic latent image of the reference image is formed on the photoconductor drums 1a to 1d by the exposure device 5. Then, a developing voltage is applied to the developing roller 31 by the high-voltage generating circuit 43 to develop the electrostatic latent image into a toner image, thereby forming a plurality of reference images having different printing rates on the photoconductor drums 1a to 1d (). Step S5). At the same time, the DC component of the developing current flowing through the developing roller 31 when the reference image is formed is detected by the current detecting unit 44 (step S6).

図５は、印字率の異なる基準画像を形成したときの印字率と現像電流との関係を示すグラフである。図５に点線で示す近似直線（ｙ＝０．０９９７ｘ−０．２０８７）のｙ切片の値は−０．２１［μＡ］である。この電流値が印字率０％のときの計算キャリア電流である。主制御部８０は、印字率が０％のときの現像電流を計算キャリア電流として取得する（ステップＳ７）。なお、実際の計算では現像電流を測定面積で除算することで単位面積当たりの電流量［μＡ／ｃｍ²］を算出する必要がある。また、現像電流は複数回測定し、各測定値の平均値を用いると誤差が小さくなる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the printing rate and the developing current when reference images having different printing rates are formed. The value of the y-intercept of the approximate straight line (y = 0.0997x-0.2087) shown by the dotted line in FIG. 5 is −0.21 [μA]. This is the calculated carrier current when the printing rate is 0%. The main control unit 80 acquires the developing current when the printing rate is 0% as the calculated carrier current (step S7). In the actual calculation, it is necessary to calculate the amount of current [μA / cm ² ] per unit area by dividing the developing current by the measured area. Further, if the developing current is measured a plurality of times and the average value of each measured value is used, the error becomes small.

次に、一次転写ローラー６ａ〜６ｄに所定の一次転写電圧を印加して基準画像を中間転写ベルト８上に転写する。そして、画像濃度センサー４０により各基準画像の濃度を検知する（ステップＳ８）。検知された基準画像の濃度に基づいて、図５で示したグラフの横軸を印字率からトナー現像量に置き換えることで、トナー現像量と現像電流との関係を示す近似直線が得られる。この近似曲線の傾きからトナー帯電量を算出する（ステップＳ９
）。 Next, a predetermined primary transfer voltage is applied to the primary transfer rollers 6a to 6d to transfer the reference image onto the intermediate transfer belt 8. Then, the density of each reference image is detected by the image density sensor 40 (step S8). By replacing the horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 with the toner development amount from the print rate based on the detected density of the reference image, an approximate straight line showing the relationship between the toner development amount and the development current can be obtained. The toner charge amount is calculated from the slope of this approximate curve (step S9).
).

次に、主制御部８０はトナー帯電量と計算キャリア電流に基づいてキャリア現像量を予測する（ステップＳ１０）。図６は、キャリア電流量およびトナー帯電量とキャリア現像量との関係を示すグラフである。図６に示すキャリア現像発生曲線（破線または点線で表示）は、所定の印字枚数で所定量のキャリアが現像されるライン（ここでは１００ｋ枚の印字でキャリア現像量が１０ｇとなるライン）を示している。キャリア現像発生曲線よりもキャリア電流量およびトナー帯電量が高くなる（図６の右上）領域でキャリア現像が発生する。また、キャリア現像発生曲線から図６の右上方向に離れるにつれてキャリア現像量が多くなる。 Next, the main control unit 80 predicts the carrier development amount based on the toner charge amount and the calculated carrier current (step S10). FIG. 6 is a graph showing the relationship between the carrier current amount and the toner charge amount and the carrier development amount. The carrier development generation curve (indicated by a broken line or a dotted line) shown in FIG. 6 indicates a line in which a predetermined amount of carriers are developed with a predetermined number of prints (here, a line in which the carrier development amount is 10 g when 100 k sheets are printed). ing. Carrier development occurs in a region where the carrier current amount and the toner charge amount are higher than the carrier development generation curve (upper right in FIG. 6). Further, the amount of carrier development increases as the distance from the carrier development generation curve increases in the upper right direction of FIG.

主制御部８０は、測定されたキャリア電流量およびトナー帯電量と、図６に示したキャリア電流量およびトナー帯電量とキャリア現像量との関係に基づいてキャリア現像量を予測し、キャリア現像量の予測結果に基づいて画像形成条件を変更して（ステップＳ１１）キャリア現像量推定モードを終了する。変更される画像形成条件としては、現像電圧の交流成分のピークツーピーク値（Ｖｐｐ）、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位Ｖ０と現像電圧の直流成分Ｖｄｃの電位差Ｖ０−Ｖｄｃ等が挙げられる。具体的には、キャリア現像量が多くなるほど現像電圧の交流成分のＶｐｐを小さく、Ｖ０−Ｖｄｃを小さくする。 The main control unit 80 predicts the carrier development amount based on the relationship between the measured carrier current amount and the toner charge amount, the carrier current amount and the toner charge amount shown in FIG. 6, and the carrier development amount, and the carrier development amount. The image formation condition is changed based on the prediction result of (step S11), and the carrier development amount estimation mode is terminated. Examples of the image forming condition to be changed include a peak-to-peak value (Vpp) of the AC component of the developing voltage, a potential difference V0-Vdc of the surface potential V0 of the photoconductor drums 1a to 1d and the DC component Vdc of the developing voltage. Specifically, as the carrier development amount increases, the Vpp of the AC component of the development voltage is reduced, and V0-Vdc is reduced.

例えば、変更前のＶ０−Ｖｄｃ＝１００Ｖであった場合、Ｖ０−Ｖｄｃ＝７０Ｖに変更することで、図６に示したＶ０−Ｖｄｃ＝１００Ｖのときのキャリア現像発生曲線（破線で表示）がＶ０−Ｖｄｃ＝７０Ｖのときのキャリア現像発生曲線（点線で表示）に移動する。これにより、キャリア現像が発生し難い方向に画像形成条件が変更されるため、キャリア現像の発生を抑制することができる。 For example, when V0-Vdc = 100V before the change, by changing to V0-Vdc = 70V, the carrier development generation curve (indicated by the broken line) when V0-Vdc = 100V shown in FIG. 6 is V0. Move to the carrier development generation curve (indicated by the dotted line) when −Vdc = 70V. As a result, the image formation conditions are changed in a direction in which carrier development is unlikely to occur, so that the occurrence of carrier development can be suppressed.

以上説明したように、トナー帯電量の実測値と計算キャリア電流を用いてキャリア現像量を予測するキャリア現像量推定モードを実行することにより、キャリア現像量を精度よく推測してキャリア現像の発生しない適切な画像形成条件を設定することができる。従って、キャリア現像による画像不具合や、それに伴う現像装置３ａ〜３ｄ内のキャリア減少による画像かぶりやトナー飛散を効果的に抑制することができる。 As described above, by executing the carrier development amount estimation mode in which the carrier development amount is predicted using the measured value of the toner charge amount and the calculated carrier current, the carrier development amount is accurately estimated and carrier development does not occur. Appropriate image formation conditions can be set. Therefore, it is possible to effectively suppress image defects due to carrier development and image fog and toner scattering due to carrier reduction in the developing devices 3a to 3d.

しかし、前述したようにキャリア現像量推定モードを頻繁に実行すると画像形成装置１００の画像形成効率を低下させてしまう。そこで、本実施形態の画像形成装置１００では、通常印字モードにおける非画像部（紙間）の現像電流をキャリア電流として取得し、キャリア電流からキャリア現像量を推定することとしている。 However, as described above, if the carrier development amount estimation mode is frequently executed, the image formation efficiency of the image forming apparatus 100 is lowered. Therefore, in the image forming apparatus 100 of the present embodiment, the developing current of the non-image portion (between papers) in the normal printing mode is acquired as the carrier current, and the carrier developing amount is estimated from the carrier current.

（通常印字モード）
図７は、本実施形態の画像形成装置１００における通常印字モードでのキャリア現像量の推定制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図３および図５を参照しながら、図７のステップに沿って通常印字モードにおけるキャリア現像量の推定手順について詳細に説明する。 (Normal print mode)
FIG. 7 is a flowchart showing an example of estimation control of the carrier development amount in the normal printing mode in the image forming apparatus 100 of the present embodiment. The procedure for estimating the carrier development amount in the normal printing mode will be described in detail along the steps of FIG. 7 with reference to FIGS. 1 to 3 and 5 as necessary.

通常印字モードでは、トナー帯電量を直接測定することができない。そこで、トナー帯電量は、それまでのトナー帯電量の経時変化を参照した予測値を用いる。具体的には、図４に示したキャリア現像量推定モードで算出されたトナー帯電量と、キャリア現像量推定モードの実行時期（トナーの使用開始時からの経過時間）からトナー帯電量の変化を推定する近似式を作成する（ステップＳ１）。次に、ステップＳ１で作成した近似式と、トナーの使用開始時から現在までの経過時間とを用いてトナー帯電量を推定する（ステップＳ２）。 In the normal print mode, the toner charge amount cannot be measured directly. Therefore, as the toner charge amount, a predicted value with reference to the time-dependent change of the toner charge amount up to that point is used. Specifically, the change in the toner charge amount from the toner charge amount calculated in the carrier development amount estimation mode shown in FIG. 4 and the execution time of the carrier development amount estimation mode (elapsed time from the start of using the toner) is changed. An approximate expression to be estimated is created (step S1). Next, the toner charge amount is estimated using the approximate expression created in step S1 and the elapsed time from the start of use of the toner to the present (step S2).

一方、印字中における非画像部（紙間）の現像電流を電流検出部４４により検出し、非画像部キャリア電流として取得する（ステップＳ３）。印字中の非画像部では、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像ローラー３１側にトナーを引き寄せる方向（Ｖ０＞Ｖｄｃ）の電圧（現像逆電圧）Ｖｄｃが現像ローラー３１に印加されている。この電圧は感光体ドラム１ａ〜１ｄの非露光部（白地部）へのトナーの付着を抑えるためのもので、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像ローラー３１にトナーが積極的に移動することはない。そのため、トナーの移動によって流れる電流は少なく、流れる電流のほとんどはキャリア電流となる。 On the other hand, the development current of the non-image portion (between papers) during printing is detected by the current detection unit 44 and acquired as the non-image portion carrier current (step S3). In the non-image portion during printing, a voltage (development reverse voltage) Vdc in the direction of attracting toner (V0> Vdc) from the photoconductor drums 1a to 1d to the developing roller 31 side is applied to the developing roller 31. This voltage is for suppressing the adhesion of toner to the non-exposed portion (white background portion) of the photoconductor drums 1a to 1d, and the toner does not actively move from the photoconductor drums 1a to 1d to the developing roller 31. .. Therefore, the current that flows due to the movement of the toner is small, and most of the flowing current becomes the carrier current.

主制御部８０は、ステップＳ２で推定されたトナー帯電量と、ステップＳ３で取得した非画像部キャリア電流からキャリア現像量を予測する（ステップＳ４）。キャリア現像量の予測はキャリア現像量推定モードと同様に図６に示した関係に基づいて行う。 The main control unit 80 predicts the carrier development amount from the toner charge amount estimated in step S2 and the non-image part carrier current acquired in step S3 (step S4). The carrier development amount is predicted based on the relationship shown in FIG. 6 in the same manner as in the carrier development amount estimation mode.

主制御部８０は、キャリア現像量の予測結果に基づいて画像形成条件を変更し（ステップＳ５）、通常印字モードにおけるキャリア現像量の推定を終了する。変更される画像形成条件としては、現像電圧の交流成分のピークツーピーク値（Ｖｐｐ）、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位Ｖ０と現像電圧の直流成分Ｖｄｃの電位差Ｖ０−Ｖｄｃ等が挙げられる。具体的には、キャリア現像量が多くなるほど現像電圧の交流成分のＶｐｐを小さく、Ｖ０−Ｖｄｃを小さくする。 The main control unit 80 changes the image formation conditions based on the prediction result of the carrier development amount (step S5), and ends the estimation of the carrier development amount in the normal print mode. Examples of the image forming condition to be changed include a peak-to-peak value (Vpp) of the AC component of the developing voltage, a potential difference V0-Vdc of the surface potential V0 of the photoconductor drums 1a to 1d and the DC component Vdc of the developing voltage. Specifically, as the carrier development amount increases, the Vpp of the AC component of the development voltage is reduced, and V0-Vdc is reduced.

通常印字モードにおけるキャリア現像量の推定では、トナー帯電量として経時変化からの予測値を用いているため、キャリア現像量推定モードに比べて推定精度が低くなる。また、高温高湿環境下でトナー帯電量が非常に低くなった場合は、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像ローラー３１にトナーが移動しやすくなり、非画像部キャリア電流の測定誤差が大きくなる。即ち、通常印字モードで取得した非画像部キャリア電流と、キャリア現像量推定モードで取得したキャリア電流は、いずれも近似した状態を測定しているが、通常印字モードの測定ではトナーが現像ローラーに移動する分だけ誤差を生じることになる。 In the estimation of the carrier development amount in the normal printing mode, since the predicted value from the change with time is used as the toner charge amount, the estimation accuracy is lower than that in the carrier development amount estimation mode. Further, when the toner charge amount becomes very low in a high temperature and high humidity environment, the toner easily moves from the photoconductor drums 1a to 1d to the developing roller 31, and the measurement error of the non-image portion carrier current becomes large. That is, the non-image carrier current acquired in the normal print mode and the carrier current acquired in the carrier development amount estimation mode are both measured in an approximate state, but in the measurement in the normal print mode, the toner is transferred to the developing roller. An error will occur by the amount of movement.

そこで、キャリア現像量推定モードの実行時に非画像部キャリア電流も併せて測定し、非画像部キャリア電流を、キャリア現像量推定モードで印字率が０％であるときの計算キャリア電流に換算した値を記憶し、その換算式を取得する。そして、通常印字モードでキャリア現像量を推定するときは、非画像部キャリア電流を計算キャリア電流に換算し、換算値からキャリア抵抗を算出する。 Therefore, the non-image area carrier current is also measured when the carrier development amount estimation mode is executed, and the non-image area carrier current is converted into the calculated carrier current when the printing rate is 0% in the carrier development amount estimation mode. Is memorized and the conversion formula is acquired. Then, when estimating the carrier development amount in the normal print mode, the non-image portion carrier current is converted into the calculated carrier current, and the carrier resistance is calculated from the converted value.

このように、計算キャリア電流と非画像部キャリア電流との相関関係をとることで、キャリア現像量推定モードと通常印字モードのどちらでキャリア現像量の推定を行っても同等の推定精度を得ることが可能となる。従って、キャリア現像量推定モードを頻繁に実行することなくキャリア現像の発生しない最適な画像形成条件を設定することができる。 By taking the correlation between the calculated carrier current and the non-image carrier current in this way, the same estimation accuracy can be obtained regardless of whether the carrier development amount is estimated in the carrier development amount estimation mode or the normal print mode. Is possible. Therefore, it is possible to set the optimum image formation conditions in which carrier development does not occur without frequently executing the carrier development amount estimation mode.

また、通常印字モードで検出された非画像部キャリア電流を用いてキャリア現像量推定モードのインターバルを設定することもできる。例えば、通常印字モードにおいて測定された非画像部キャリア電流が所定値以上変化した場合にキャリア現像量推定モードを開始するようにすれば、キャリア現像量が変化したと予測されるタイミングでキャリア現像量推定モードを実行することができる。 It is also possible to set the interval of the carrier development amount estimation mode using the non-image portion carrier current detected in the normal print mode. For example, if the carrier development amount estimation mode is started when the carrier current of the non-image area measured in the normal print mode changes by a predetermined value or more, the carrier development amount is predicted to change at the timing when the carrier development amount is predicted to change. Estimate mode can be performed.

或いは、上述したトナー帯電量の近似式を用いることで、トナー帯電量の経時的な変化をある程度予測することができる。そこで、トナー帯電量がどの程度変化すればキャリア現像量推定モードを実行するかを予め設定しておけば、適切なタイミングでキャリア現像量推定モードを実行することができる。さらに、印字パターンや環境条件の急激な変化があった時に、トナー帯電量が急激に変化することが分かっているので、このような特殊条件でのキャリア現像量推定モードの開始条件を設定しておいてもよい。 Alternatively, by using the above-mentioned approximation formula of the toner charge amount, it is possible to predict the change of the toner charge amount with time to some extent. Therefore, if it is set in advance how much the toner charge amount changes to execute the carrier development amount estimation mode, the carrier development amount estimation mode can be executed at an appropriate timing. Furthermore, since it is known that the toner charge amount changes suddenly when the print pattern or environmental conditions change suddenly, the start condition of the carrier development amount estimation mode under such special conditions is set. You may leave it.

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では画像濃度（印字率）の異なる複数の測定パターンを形成し、各測定パターンの現像量差（濃度差）と測定パターンの形成時に流れる現像電流の差との関係に基づいてトナー帯電量を測定したが、トナー帯電量の測定方法は上述した方法に限らず、例えば同一の測定パターンの静電潜像を現像電圧の交流成分の周波数を切り替えてトナー像に現像して２種類の測定パターンを形成し、各測定パターンの形成時に流れる現像電流の差と測定パターンの現像量差（濃度差）との関係に基づいてトナー帯電量を測定する方法や、周波数と現像量差（濃度差）との関係に基づいてトナー帯電量を測定する方法を用いることもできる。 Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a plurality of measurement patterns having different image densities (printing rates) are formed, and based on the relationship between the difference in the amount of development (difference in density) of each measurement pattern and the difference in the developing current flowing when the measurement patterns are formed. The toner charge amount was measured, but the method for measuring the toner charge amount is not limited to the above-mentioned method. For example, an electrostatic latent image having the same measurement pattern is developed into a toner image by switching the frequency of the AC component of the developing voltage. A method of forming different types of measurement patterns and measuring the toner charge amount based on the relationship between the difference in the developing current that flows when each measurement pattern is formed and the difference in the amount of development (density difference) of the measurement pattern, or the difference between the frequency and the amount of development. A method of measuring the toner charge amount based on the relationship with (concentration difference) can also be used.

また、上記実施形態では画像形成装置１００として図１に示したようなカラープリンターを例に挙げて説明したが、カラープリンターに限らず、モノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。 Further, in the above embodiment, the image forming apparatus 100 has been described by taking a color printer as shown in FIG. 1 as an example, but the present invention is not limited to the color printer, and other monochrome and color copiers, digital multifunction devices, facsimiles and the like. It may be an image forming apparatus. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

キャリア現像量推定モードと通常印字モードにおいて測定されたキャリア電流の関係についての検証試験を行った。試験機の条件としては、図１に示したような画像形成装置１００において、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光層を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄを用い、非露光部電位Ｖ０＝２７０Ｖ、露光部電位ＶＬ＝２０Ｖとした。また、ドラム線速（プロセス速度）を５５枚／ｍｉｎとした。 A verification test was conducted on the relationship between the carrier current measured in the carrier development amount estimation mode and the normal printing mode. As the conditions of the testing machine, in the image forming apparatus 100 as shown in FIG. 1, the photoconductor drums 1a to 1d having an amorphous silicon (a-Si) photosensitive layer are used, the non-exposed part potential V0 = 270V, and the exposed part. The potential VL = 20V. The drum wire speed (process speed) was set to 55 sheets / min.

現像装置３ａ〜３ｄは、ローレット加工により周方向に８０列の凹部が形成された直径２０ｍｍの現像ローラー３１を用い、規制ブレード３５としてステンレス（ＳＵＳ４３０）製の磁性ブレードを用いた。現像ローラー３１による現像剤搬送量を２５０ｇ／ｍ²とした。現像ローラー３１と感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速比を１．８（対向位置でトレール回転）、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａ〜１ｄ間の距離を０．３０ｍｍとした。現像ローラー３１には、現像電圧として１７０Ｖの直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）に、周波数４．２ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％の矩形波の交流電圧を重畳した電圧を印加した。 The developing devices 3a to 3d used a developing roller 31 having a diameter of 20 mm in which 80 rows of recesses were formed in the circumferential direction by knurling, and a magnetic blade made of stainless steel (SUS430) was used as the regulating blade 35. The amount of developer conveyed by the developing roller 31 was set to 250 g / m ² . The peripheral speed ratio between the developing roller 31 and the photoconductor drums 1a to 1d was set to 1.8 (trail rotation at the opposite position), and the distance between the developing roller 31 and the photoconductor drums 1a to 1d was set to 0.30 mm. A voltage obtained by superimposing a DC voltage Vslv (DC) of 170 V as a development voltage and a rectangular wave AC voltage having a frequency of 4.2 kHz and a duty = 50% was applied to the developing roller 31.

また、平均粒子径６．８μｍの正帯電性トナーと、平均粒子径３５μｍのフェライト・樹脂コートキャリアとからなる二成分現像剤を用い、トナー濃度を８％とした。 Further, a two-component developer composed of a positively charged toner having an average particle diameter of 6.8 μm and a ferrite / resin coat carrier having an average particle diameter of 35 μm was used, and the toner concentration was set to 8%.

試験方法としては、キャリア現像量推定モードを実行し、印字率の異なる複数の基準画像の濃度に基づいてトナー帯電量を算出し、印字率が０％のときの現像電流を計算キャリア電流として取得した。また、通常印字モードにおいて非画像部（紙間）の現像電流を電流検出部４４により検出し、非画像部キャリア電流として取得した。計算キャリア電流および非画像部キャリア電流をトナー帯電量と併せて表１に示す。 As a test method, the carrier development amount estimation mode is executed, the toner charge amount is calculated based on the densities of a plurality of reference images having different print rates, and the development current when the print rate is 0% is acquired as the calculated carrier current. did. Further, in the normal printing mode, the development current of the non-image portion (between papers) was detected by the current detection unit 44 and acquired as the carrier current of the non-image portion. Table 1 shows the calculated carrier current and the non-image area carrier current together with the toner charge amount.

表１から明らかなように、キャリア現像量推定モードにおいて取得された計算キャリア電流は、トナー帯電量が３２μＣ／ｇ、１８μＣ／ｇであるとき共に０．２１μＡであった。一方、通常印字モードにおいて取得された非画像部キャリア電流は、トナー帯電量が３２μＣ／ｇであるとき０．２１μＡ、１８μＣ／ｇであるとき０．１８μＡであった。 As is clear from Table 1, the calculated carrier current acquired in the carrier development amount estimation mode was 0.21 μA for both the toner charge amount of 32 μC / g and 18 μC / g. On the other hand, the non-image portion carrier current acquired in the normal printing mode was 0.21 μA when the toner charge amount was 32 μC / g and 0.18 μA when the toner charge amount was 18 μC / g.

この理由は、通常印字モードではトナー帯電量が低くなるとトナーが感光体ドラム１ａ〜１ｄ側から現像ローラー３１側に移動し、移動したトナーが抵抗層となることで現像電流が流れにくくなるためである。しかし、キャリアの抵抗が変化したわけではないため、キャリア現像量推定モードではトナー帯電量が変化しても計算キャリア電流に差が生じない。従って、非画像部キャリア電流をキャリア現像量推定モードでの計算キャリア電流に換算する式を取得しておくことで、通常印字モードにおいてもキャリア現像量を精度よく推定することができる。 The reason for this is that in the normal printing mode, when the toner charge amount becomes low, the toner moves from the photoconductor drums 1a to 1d side to the developing roller 31 side, and the moved toner becomes a resistance layer, which makes it difficult for the developing current to flow. is there. However, since the carrier resistance has not changed, there is no difference in the calculated carrier current even if the toner charge amount changes in the carrier development amount estimation mode. Therefore, by acquiring an equation for converting the non-image portion carrier current into the calculated carrier current in the carrier development amount estimation mode, the carrier development amount can be estimated accurately even in the normal print mode.

本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、キャリア現像量を精度よく推定し、推定結果に基づいて画像形成条件を決定することによりキャリア現像を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 The present invention can be used in an image forming apparatus using a two-component developer containing a toner and a carrier. By utilizing the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing carrier development by accurately estimating the amount of carrier development and determining image forming conditions based on the estimation result.

１ａ〜１ｄ感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ帯電装置
３ａ〜３ｄ現像装置
５露光装置
３１現像ローラー（現像剤担持体）
３３摺擦ローラー
４０画像濃度センサー（濃度検知装置）
４３高圧発生回路
４３ａ交流定電圧電源
４３ｂ直流定電圧電源
４４電流検出部
４５電圧制御部
５０機内温湿度センサー
７０記憶部
８０主制御部（制御部）
１００画像形成装置 1a-1d Photoreceptor drum (image carrier)
2a to 2d charging device 3a to 3d developing device 5 exposure device 31 developing roller (developer carrier)
33 Rubbing roller 40 Image density sensor (density detection device)
43 High-voltage generation circuit 43a AC constant voltage power supply 43b DC constant voltage power supply 44 Current detection unit 45 Voltage control unit 50 In-flight temperature / humidity sensor 70 Storage unit 80 Main control unit (control unit)
100 image forming device

Claims

An image carrier having a photosensitive layer formed on its surface,
A charging device for charging the image carrier and
An exposure device that forms an electrostatic latent image by exposing the image carrier charged by the charging device,
It has a developer carrier that is arranged facing the image carrier and supports a two-component developer containing a magnetic carrier and toner, and the toner is attached to the electrostatic latent image formed on the image carrier. And a developing device that forms a toner image
Image forming part including
A high-voltage generating circuit that applies a developing voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage on the developer carrier.
A density detection device that detects the density of the toner image formed by the developing device, and
A current detector that detects the DC component of the developing current that flows when the developing voltage is applied to the developer carrier, and
The image forming unit, the control unit that controls the high voltage generation circuit, and
In an image forming apparatus equipped with
The control unit is a toner in the developing device calculated based on a carrier current which is a DC component of the developing current when the printing rate is 0% and the density of the toner image detected by the density detecting device. An image forming apparatus characterized in that a carrier development amount is estimated based on a charge amount and an image formation condition is changed based on the estimated carrier development amount.

The control unit
At the time of non-image formation, the developing apparatus forms a plurality of reference images having different printing rates on the image carrier, and the printing rate is based on the direct current component of the developing current detected by the current detection unit at the time of forming the reference image. The DC component of the developing current when is 0% is calculated as the calculated carrier current.
The relationship between the print rate of the reference image and the DC component of the development current based on the density of the reference image detected by the density detection device is the relationship between the toner development amount of the reference image and the DC component of the development current. The amount of charge of the toner is calculated by converting to
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a carrier development amount estimation mode for estimating the carrier development amount based on the calculated toner charge amount and the calculated carrier current can be executed.

The control unit detects the DC component of the developing current flowing through the developer carrier when the non-image portions of the image carrier face each other during image formation as the non-image carrier current, and detects the detection. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the carrier developing amount is estimated based on the non-image portion carrier current and the toner charging amount in the developing apparatus.

The control unit detects the non-image unit carrier current when the carrier development amount estimation mode is executed, acquires a conversion formula for converting the non-image unit carrier current into the calculated carrier current, and detects it at the time of image formation. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the non-image unit carrier current is converted into the calculated carrier current by the conversion formula to estimate the carrier development amount.

The image forming according to claim 3 or 4, wherein the control unit executes the carrier development amount estimation mode when the carrier current of the non-image unit detected at the time of image formation changes by a predetermined value or more. apparatus.

The control unit creates an approximate expression for estimating the change over time of the toner charge amount based on the toner charge amount calculated in the carrier development amount estimation mode and the elapsed time from the start of use of the toner. The image forming apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein the carrier development amount is estimated using the toner charge amount calculated from the approximate expression.

The sixth aspect of claim 6 is characterized in that the control unit executes the carrier development amount estimation mode when the toner charge amount calculated from the approximation formula changes by a predetermined value or more from the previous carrier development amount estimation mode. The image forming apparatus described.

The image forming conditions that are changed based on the carrier development amount are Vpp, which is an AC component of the development voltage, or V0-Vdc, which is a potential difference between the surface potential V0 of the image carrier and the DC component Vdc of the development voltage.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit reduces at least one of Vpp and V0-Vdc as the amount of carrier development increases.