JP2021002007A - Image forming apparatus - Google Patents

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Tamotsu Shimizu
保 清水
康 今西
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康 今西
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Abstract

To provide an image forming apparatus that can execute, within a minimum required range, the acquisition of the advection coefficient and diffusion coefficient of developer by predicting variations in the advection coefficient and diffusion coefficient.SOLUTION: An image forming apparatus comprises: image carriers; developing devices; a toner supply device; a developing voltage power supply; a curent detection unit; and a control unit. The control unit determines the timing at which a toner consumption area inside a developer container where toner is consumed reaches a toner supply position of the developer container based on the advection and diffusion coefficient of the toner inside the developing container, and supplies toner to the toner consumption area by using the toner supply device. The control unit can execute an advection and diffusion measurement mode for measuring the advection and diffusion coefficient in a non-image formation period, and executes the advection and diffusion measurement mode when the amount of change in the amount of charge of toner in the developing devices, or the amount of change of a DC component of a developing curent flowing in the developer carriers when non-image forming parts of the image carriers face the developing rollers during image formation, is larger than a predetermined amount.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、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からなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copier, a printer, a facsimile, and a multifunction device thereof using an electrophotographic method, and particularly a two-component developing type developing device using a two-component developing agent composed of toner and a carrier. It relates to an image forming apparatus provided.

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を搬送攪拌しながら現像ローラーへと供給する攪拌搬送部材を配設している。 In the image forming apparatus, a latent image formed on an image carrier made of a photoconductor or the like is developed by a developing apparatus and visualized as a toner image. As one of such developing devices, a two-component developing method using a two-component developing agent is adopted. In this type of developing apparatus, a developing roller composed of a carrier and a toner is housed in a developing container, a developing roller for supplying the developing agent to an image carrier is arranged, and the developing agent inside the developing container is conveyed. A stirring and transporting member that supplies the developing roller while stirring is arranged.

二成分現像方式の現像装置では、印字枚数、環境変動、印字条件や印字率等の影響を受けて現像剤が劣化し、トナー帯電量が変化する。その結果、画像濃度の低下や上昇、画像かぶりやトナー飛散等の不具合が発生するという問題点があった。 In a two-component developing system, the developer deteriorates due to the influence of the number of printed sheets, environmental fluctuations, printing conditions, printing rate, and the like, and the amount of toner charged changes. As a result, there is a problem that problems such as a decrease or increase in image density, image fog, and toner scattering occur.

そこで、現像容器内のトナー濃度を一定に維持することにより、トナーの帯電不良を極力抑えることが行われる。具体的には、トナーが消費された箇所に新たなトナーを補給し、トナー濃度を安定化させる。 Therefore, by keeping the toner concentration in the developing container constant, it is possible to suppress the poor charging of the toner as much as possible. Specifically, new toner is replenished to the place where the toner is consumed to stabilize the toner concentration.

ところで、現像剤は耐久印字により流動性が変化するため、トナーが消費された箇所に確実にトナーを補給するためには現像剤の流動性を測定する必要がある。例えば特許文献1には、現像装置内の現像剤の移流係数(搬送速度)および拡散係数の少なくとも一方を取得することにより、トナーが消費された箇所の予測精度を高めてトナー補給を行う画像形成装置が開示されている。 By the way, since the fluidity of the developer changes due to durable printing, it is necessary to measure the fluidity of the developer in order to reliably supply the toner to the portion where the toner is consumed. For example, in Patent Document 1, image formation in which toner is replenished by improving the prediction accuracy of a portion where toner is consumed by acquiring at least one of an advection coefficient (conveyance speed) and a diffusion coefficient of a developer in a developing apparatus. The device is disclosed.

特開2009−205125号公報JP-A-2009-205125

特許文献1のように移流係数、拡散係数を取得するためには、現像剤が現像容器内を1周以上循環移動する必要がある。そのため、移流係数、拡散係数の取得に時間を要する。また、移流係数、拡散係数を取得する際にトナーの補給や消費が必要であるため、係数取得後にトナー濃度を元の状態に戻して安定化させる必要がある。その結果、印字待ち時間が長くなり画像形成効率が低下するとう問題点があった。 In order to obtain the advection coefficient and the diffusion coefficient as in Patent Document 1, the developer needs to circulate in the developing container for one or more rounds. Therefore, it takes time to obtain the advection coefficient and the diffusion coefficient. In addition, since it is necessary to replenish and consume toner when acquiring the advection coefficient and diffusion coefficient, it is necessary to return the toner concentration to the original state and stabilize it after acquiring the coefficient. As a result, there is a problem that the printing waiting time becomes long and the image forming efficiency decreases.

本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤の移流係数、拡散係数の変動を予測することにより、移流係数、拡散係数の取得を必要最小限に実行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, it is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of acquiring the advection coefficient and the diffusion coefficient to the minimum necessary by predicting the fluctuation of the advection coefficient and the diffusion coefficient of the developer. And.

上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、現像装置と、トナー補給装置と、現像電圧電源と、電流検出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。現像装置は、キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像容器と、像担持体に対向するように配置され、少なくともトナーを表面に担持する現像剤担持体と、現像容器内の現像剤を攪拌、搬送する攪拌搬送部材と、を備え、像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。トナー補給装置は、現像容器内にトナーを補給する。現像電圧電源は、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。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、現像装置およびトナー補給装置を制御する。制御部は、現像容器内部におけるトナーの移流係数および拡散係数の少なくとも一方である移流拡散係数に基づいて、像担持体に供給されることによってトナーが消費された現像容器内部のトナー消費領域が現像容器のトナー補給位置に到達するタイミングを決定し、トナー補給装置を用いてトナー消費領域にトナーを補給する。制御部は、非画像形成時に移流拡散係数を測定する移流拡散測定モードを実行可能であり、現像装置内のトナー帯電量の変化量、若しくは画像形成時に像担持体の非画像部が対向しているときに現像剤担持体に流れる現像電流の直流成分の変化量が所定量よりも大きいとき、移流拡散測定モードを実行する。 In order to achieve the above object, the first configuration of the present invention is an image forming apparatus including an image carrier, a developing apparatus, a toner replenishing apparatus, a developing voltage power supply, a current detecting unit, and a control unit. Is. A photosensitive layer is formed on the surface of the image carrier. The developing apparatus includes a developing container containing a developer containing a carrier and toner, a developing agent carrier that is arranged so as to face the image carrier and supports at least toner on the surface, and a developing agent in the developing container. A stirring and transporting member for stirring and transporting is provided, and toner is supplied to an electrostatic latent image formed on the image carrier to form a toner image. The toner replenishing device replenishes toner in the developing container. The developing voltage power supply applies a developing voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage on the developing agent carrier. 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 developing device and the toner replenishing device. Based on the advection diffusion coefficient, which is at least one of the toner transfer coefficient and the diffusion coefficient inside the developing container, the control unit develops the toner consumption area inside the developing container where the toner is consumed by being supplied to the image carrier. The timing of reaching the toner replenishment position of the container is determined, and the toner replenishment device is used to replenish the toner in the toner consumption area. The control unit can execute a transfer diffusion measurement mode that measures the transfer diffusion coefficient during non-image formation, and the amount of change in the toner charge amount in the developing device or the non-image portion of the image carrier faces each other during image formation. When the amount of change in the DC component of the developing current flowing through the developer carrier is larger than a predetermined amount, the transfer diffusion measurement mode is executed.

本発明の第1の構成によれば、現像装置内のトナー帯電量の変化量、若しくは画像形成時に像担持体の非画像部が対向しているときに現像剤担持体に流れる現像電流の直流成分の変化量が所定量よりも大きいとき移流拡散測定モードを実行することにより、移流拡散測定モードを適切なタイミングで実行することができる。従って、移流拡散係数の変動による現像装置内のトナー濃度のばらつきが抑制されるため、画像濃度不良や画像かぶり、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。また、不必要な移流拡散測定モードの実行による印字待ち時間の増加や、消費トナーおよび消費電力の増加も抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, the amount of change in the amount of toner charged in the developing apparatus, or the direct current of the developing current flowing through the developing agent carrier when the non-image portions of the image carrier face each other during image formation. By executing the transfer diffusion measurement mode when the amount of change in the components is larger than a predetermined amount, the transfer diffusion measurement mode can be executed at an appropriate timing. Therefore, since the variation in the toner density in the developing apparatus due to the variation in the advection diffusion coefficient is suppressed, defects such as poor image density, image fog, and toner scattering can be effectively suppressed. In addition, it is possible to suppress an increase in printing waiting time and an increase in toner consumption and power consumption due to unnecessary execution of the advection-diffusion measurement mode.

本発明のカラープリンター100の概略断面図Schematic cross-sectional view of the color printer 100 of the present invention カラープリンター100に搭載される現像装置3aの側面断面図Side sectional view of the developing device 3a mounted on the color printer 100 現像装置3aの攪拌部を示す平面断面図A plan sectional view showing a stirring part of the developing apparatus 3a. カラープリンター100の制御経路の一例を示すブロック図Block diagram showing an example of the control path of the color printer 100 本発明の第1実施形態に係るカラープリンター100における移流拡散測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 advection-diffusion measurement mode in the color printer 100 according to the first embodiment of the present invention. 現像装置3aのトナー補給部20dにトナーを補給し、現像装置3aを駆動させたときのトナー濃度の推移を示すグラフA graph showing the transition of the toner concentration when the toner is replenished to the toner replenishing unit 20d of the developing device 3a and the developing device 3a is driven. 図6から計算される移流係数U、拡散係数Dを用いたシミュレーション結果を示す図The figure which shows the simulation result using the advection coefficient U and the diffusion coefficient D calculated from FIG. 現像剤の劣化度と拡散係数との関係を示す図The figure which shows the relationship between the degree of deterioration of a developer and the diffusion coefficient 累積印字枚数と拡散係数との関係を示す図The figure which shows the relationship between the cumulative number of prints and the diffusion coefficient 本発明の第2実施形態に係るカラープリンター100における移流拡散測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 advection-diffusion measurement mode in the color printer 100 according to the second embodiment of the present invention. 現像電圧の交流成分の周波数を増加させたときの濃度変化の方向とトナーの帯電量との関係を示す図The figure which shows the relationship between the direction of density change and the charge amount of toner when the frequency of the AC component of a developing voltage is increased. 初回〜3回目の移流拡散測定モードで測定された3点の移流係数で予測した予測ラインを示す図The figure which shows the prediction line predicted by the advection coefficient of 3 points measured in the 1st to 3rd advection diffusion measurement modes. 初回〜4回目の移流拡散測定モードで測定された4点の移流係数で予測した予測ラインを示す図The figure which shows the prediction line predicted by the advection coefficient of 4 points measured in the 1st to 4th advection diffusion measurement modes. 本発明の第3実施形態に係るカラープリンター100における移流拡散測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 advection-diffusion measurement mode in the color printer 100 according to the third embodiment of the present invention. 実施例1において、第1実施形態の移流拡散測定モードを実行し、トナー濃度を変更した場合(本発明1)、トナー濃度およびV0−Vdcを変更した場合(本発明2)、変更しなかった場合(比較例1)で耐久印字を行ったときの画像かぶりの推移を示すグラフIn Example 1, when the convection-diffusion measurement mode of the first embodiment was executed and the toner concentration was changed (invention 1), the toner concentration and V0-Vdc were changed (invention 2), but not changed. A graph showing the transition of image fog when endurance printing is performed in the case (Comparative Example 1). 実施例2において、第2実施形態の移流拡散測定モードを実行し、トナー濃度を変更した場合(本発明3)、トナー濃度およびV0−Vdcを変更した場合(本発明4)、変更しなかった場合(比較例2)で耐久印字を行ったときの画像かぶりの推移を示すグラフIn Example 2, when the convection-diffusion measurement mode of the second embodiment was executed and the toner concentration was changed (the present invention 3), and when the toner concentration and V0-Vdc were changed (the present invention 4), they were not changed. A graph showing the transition of image fog when endurance printing is performed in the case (Comparative Example 2). 実施例3において、第3実施形態の移流拡散測定モードを実行し、トナー濃度およびV0−Vdcを変更した場合(本発明5)と変更しなかった場合(比較例3)とで耐久印字を行ったときの画像かぶりの推移を示すグラフIn Example 3, the convection-diffusion measurement mode of the third embodiment is executed, and durable printing is performed depending on whether the toner concentration and V0-Vdc are changed (5 of the present invention) or not (Comparative Example 3). Graph showing the transition of image fog at the time

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、本発明の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及び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、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及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 schematic cross-sectional view of the image forming apparatus of the present invention, and here shows a tandem color printer. In the main body of the color printer 100, 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 in sequence.

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1a、1b、1cおよび1dがそれぞれ配設されている。さらに図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。 Photoreceptor drums 1a, 1b, 1c and 1d carrying visible images (toner images) of each color are arranged in these image forming portions Pa to Pd, respectively. Further, in FIG. 1, an intermediate transfer belt 8 rotating in the clockwise direction is provided adjacent to each image forming portion Pa to Pd.

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、シアン、マゼンタ、イエロー及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おり、現像装置3a〜3dによって感光体ドラム1a〜1d上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、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。トナー像の形成によって現像装置3a〜3d内のトナーが消費されると、トナーコンテナ4a〜4dから新たなトナーが補給される。 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 each color of cyan, magenta, yellow and black, and the developing devices 3a to 3d put the developing agent on the photoconductor drums 1a to 1d. Toner is supplied and adheres electrostatically. As a result, a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed by the exposure from the exposure apparatus 5 is formed. When the toner in the developing devices 3a to 3d is consumed by the formation of the toner image, new toner is replenished from the toner containers 4a to 4d.

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、イエロー及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。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はクリーニング装置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 cyan, magenta, yellow and cyanide, magenta, yellow and The black toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 8. 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.

トナー像が転写される転写紙Pは、カラープリンター100内の下部に配置された用紙カセット16内に収容されている。転写紙Pは、給紙ローラー12aおよびレジストローラー対12bを介して所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9と中間転写ベルト8のニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送される。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 transfer paper P on which the toner image is transferred is housed in a paper cassette 16 arranged at the lower part of the color printer 100. The transfer paper P is a nip portion (secondary transfer nip) of the secondary transfer roller 9 and the intermediate transfer belt 8 provided adjacent to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined timing via the paper feed roller 12a and the resist roller pair 12b. It is transported to the department). 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により加熱及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、そのまま(或いは分岐部14によって反転搬送路18に振り分けられ、両面に画像が形成された後)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 discharged to the discharge tray 17 as it is (or after being distributed to the reversal transport path 18 by the branch portion 14 and the images are formed on both sides) by the discharge roller 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45が配置されている。画像濃度センサー45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 45 is arranged at a position facing the drive roller 11 with the intermediate transfer belt 8 interposed therebetween. As the image density sensor 45, 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制御部90(図4参照)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 control unit 90 (see FIG. 4). 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、単に現像剤ともいう)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25および供給搬送スクリュー26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 developing agent (hereinafter, also simply referred to as a developing agent) containing a magnetic carrier and toner is stored, and the developing container 20 is a partition wall. It is divided into a stirring transfer chamber 21 and a supply transfer chamber 22 by 20a. In the stirring transfer chamber 21 and the supply transport chamber 22, a stirring transfer screw 25 and a supply transfer screw 26 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25および供給搬送スクリュー26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連通部20b、20c(いずれも図3参照)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、連通部20b、20c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 25 and the supply transfer screw 26, and the communication portions 20b and 20c formed at both ends of the partition wall 20a ( Both circulate between the stirring and transporting chamber 21 and the supply and transporting chamber 22 via (see FIG. 3). That is, a circulation path for the developer is formed in the developing container 20 by the stirring and transporting chamber 21, the supply and transporting chamber 22, and the communication portions 20b and 20c.

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26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20d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。攪拌搬送スクリュー25供給搬送スクリュー26、および現像ローラー31は、メインモーター40(図4参照)からの駆動力によって所定の回転速度で回転する。 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 26 in the developing container 20. Then, a part of the outer peripheral surface of the developing roller 31 is exposed from the opening 20d of the developing container 20 and faces the photoconductor drum 1a. The developing roller 31 rotates counterclockwise in FIG. The stirring transfer screw 25, the supply transfer screw 26, and the developing roller 31 rotate at a predetermined rotational speed by the driving force from the main motor 40 (see FIG. 4).

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、更には、ローレット加工や凹形状の形成に加えてブラスト加工を施したものや、メッキ処理を施したもの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, a developing sleeve having a blasted surface, and a knurled or concave shape are used. It is also possible to use a knurled one or a plated one in addition to the formation of the above.

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.

現像装置3aには、電圧制御回路51を介して現像電圧電源53(いずれも図4参照)が接続されている。現像電圧電源53は、現像ローラー31に直流電圧および交流電圧を重畳させた現像電圧を印加する。現像電圧および現像ローラー31内のマグネットの磁力により、現像ローラー31の表面に現像剤を付着(担持)させて磁気ブラシを形成する。 A developing voltage power supply 53 (both see FIG. 4) is connected to the developing device 3a via a voltage control circuit 51. The developing voltage power supply 53 applies a developing voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage on the developing roller 31. A developing agent is adhered (supported) to the surface of the developing roller 31 by the developing voltage and the magnetic force of the magnet in the developing roller 31 to form a magnetic brush.

攪拌搬送室21には、攪拌搬送スクリュー25と対向してトナー濃度センサー27が配置されている。トナー濃度センサー27は、現像容器20内における現像剤の透磁率を検出し、現像剤中のトナー濃度(現像剤中のキャリアに対するトナーの混合比率;T/C)を検知する。制御部90は、トナー補給モーター41(いずれも図4参照)に制御信号を送信し、現像容器20内の現像剤のトナー濃度が基準トナー濃度となるように、トナー濃度センサー27で検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナ4a(図1参照)からトナー補給口20d(図3参照)を介して現像容器20内にトナーを補給する。 In the stirring transfer chamber 21, a toner concentration sensor 27 is arranged so as to face the stirring transfer screw 25. The toner concentration sensor 27 detects the magnetic permeability of the developer in the developing container 20 and detects the toner concentration in the developing agent (the mixing ratio of toner to carriers in the developing agent; T / C). The control unit 90 transmits a control signal to the toner replenishment motor 41 (see FIG. 4 in each case), and is detected by the toner concentration sensor 27 so that the toner concentration of the developer in the developing container 20 becomes the reference toner concentration. Toner is replenished into the developing container 20 from the toner container 4a (see FIG. 1) via the toner replenishment port 20d (see FIG. 3) according to the toner concentration.

次に、現像装置3aの攪拌部の構成について詳細に説明する。図3は現像装置3aの攪拌部を示す平面断面図である。現像容器20には、前述のように、攪拌搬送室21と、供給搬送室22と、仕切壁20aと、上流側連通部20b、および下流側連通部20cが形成され、その他に、トナー補給口20dと、が形成されている。なお、攪拌搬送室21において、図3の左側を上流側、図3の右側を下流側とし、また、供給搬送室22において、図3の右側を上流側、図3の左側を下流側とする。従って、連通部は供給搬送室22を基準として上流側および下流側と呼称している。 Next, the configuration of the stirring unit of the developing device 3a will be described in detail. FIG. 3 is a plan sectional view showing a stirring portion of the developing apparatus 3a. As described above, the developing container 20 is formed with a stirring transfer chamber 21, a supply transfer chamber 22, a partition wall 20a, an upstream communication portion 20b, and a downstream communication portion 20c, and a toner supply port. 20d and are formed. In the stirring transfer chamber 21, the left side of FIG. 3 is the upstream side, the right side of FIG. 3 is the downstream side, and in the supply transfer chamber 22, the right side of FIG. 3 is the upstream side and the left side of FIG. 3 is the downstream side. .. Therefore, the communication unit is referred to as an upstream side and a downstream side with reference to the supply / transport chamber 22.

仕切壁20aは、現像容器20の長手方向に延びて攪拌搬送室21と供給搬送室22を並列させるように区画している。仕切壁20aの長手方向の右側端部は、現像容器20の内壁部とともに上流側連通部20bを形成している。仕切壁20aの長手方向の左側端部は、現像容器20の内壁部とともに下流側連通部20cを形成している。 The partition wall 20a extends in the longitudinal direction of the developing container 20 and partitions the stirring transfer chamber 21 and the supply transfer chamber 22 in parallel. The right end of the partition wall 20a in the longitudinal direction forms an upstream communication portion 20b together with the inner wall portion of the developing container 20. The left end portion of the partition wall 20a in the longitudinal direction forms a downstream communication portion 20c together with the inner wall portion of the developing container 20.

トナー補給口20dは、現像容器20の上部に設けられたトナーコンテナ4a(図1参照)に収容された新たなトナーを現像容器20内に補給するための開口であり、攪拌搬送室21の上流側(図3の左側)に配置される。 The toner replenishment port 20d is an opening for replenishing new toner contained in the toner container 4a (see FIG. 1) provided in the upper part of the developing container 20 into the developing container 20, and is upstream of the stirring and transporting chamber 21. It is arranged on the side (left side in FIG. 3).

攪拌搬送スクリュー25は、回転軸25bと、回転軸25bに一体に設けられ、回転軸25bの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第1螺旋羽根25aとを有する。また、第1螺旋羽根25aは、攪拌搬送室21の長手方向の両端部側まで延び、上流側連通部20bおよび下流側連通部20cにも対向して設けられている。回転軸25bは現像容器20の長手方向両端部に回転可能に軸支されている。 The stirring transfer screw 25 has a rotating shaft 25b and a first spiral blade 25a that is integrally provided on the rotating shaft 25b and is formed spirally at a constant pitch in the axial direction of the rotating shaft 25b. Further, the first spiral blade 25a extends to both ends in the longitudinal direction of the stirring and transporting chamber 21, and is also provided to face the upstream side communication portion 20b and the downstream side communication portion 20c. The rotating shaft 25b is rotatably supported at both ends of the developing container 20 in the longitudinal direction.

供給搬送スクリュー26は、回転軸26bと、回転軸26bに一体に設けられ、回転軸26bの軸方向に第1螺旋羽根25aと同じピッチで第1螺旋羽根25aとは逆方向を向く(逆位相の)羽根で螺旋状に形成される第2螺旋羽根26aとを有する。また、第2螺旋羽根26aは、現像ローラー31の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部20bに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸26bは、回転軸25bと平行に配置され、現像容器20の長手方向両端部に回転可能に軸支されている。 The supply transport screw 26 is provided integrally with the rotary shaft 26b and the rotary shaft 26b, and faces the axial direction of the rotary shaft 26b at the same pitch as the first spiral blade 25a and in the opposite direction to the first spiral blade 25a (opposite phase). It has a second spiral blade 26a formed spirally by the blades. Further, the second spiral blade 26a has a length equal to or longer than the axial length of the developing roller 31, and is further extended to a position facing the upstream communication portion 20b. The rotating shaft 26b is arranged parallel to the rotating shaft 25b, and is rotatably supported at both ends in the longitudinal direction of the developing container 20.

このように、現像剤は攪拌搬送室21から上流側連通部20b、供給搬送室22、および下流側連通部20cと循環しながら攪拌されて、攪拌された現像剤が現像ローラー31に供給される。現像によってトナーが消費されると、トナー補給モーター41(図4参照)によりトナー補給口20dから攪拌搬送室21内にトナーが補給される。 In this way, the developer is stirred while circulating from the stirring and transporting chamber 21 to the upstream side communication portion 20b, the supply and transporting chamber 22, and the downstream side communication portion 20c, and the stirred developer is supplied to the developing roller 31. .. When the toner is consumed by the development, the toner is replenished from the toner replenishment port 20d into the stirring transfer chamber 21 by the toner replenishment motor 41 (see FIG. 4).

次に、カラープリンター100の制御経路について説明する。図4は、本実施形態のカラープリンター100に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。 Next, the control path of the color printer 100 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a control path used in the color printer 100 of the present embodiment. Since various controls are performed on each part of the device when the color printer 100 is used, the control path of the entire color printer 100 becomes complicated. Therefore, here, the part of the control path required for carrying out the present invention will be mainly described.

制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き可能な記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、カラープリンター100内の各装置に制御信号を送信したり操作部80からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。また、制御部90は、カラープリンター100の本体内部の任意の場所に配置可能である。 The control unit 90 includes a CPU (Central Processing Unit) 91 as a central processing unit, a ROM (Read Only Memory) 92 as a read-only storage unit, a RAM (Random Access Memory) 93 as a read / write storage unit, and a temporary storage unit. A plurality of (here, two) control signals are transmitted to each device in the temporary storage unit 94, the counter 95, and the color printer 100 for storing image data and the like, and input signals from the operation unit 80 are received. It has at least an I / F (interface) 96. Further, the control unit 90 can be arranged at an arbitrary location inside the main body of the color printer 100.

ROM92には、カラープリンター100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、カラープリンター100の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンター95は、印字枚数を積算してカウントする。 The ROM 92 contains data such as a control program for the color printer 100 and numerical values required for control that are not changed during use of the color printer 100. The RAM 93 stores necessary data generated during the control of the color printer 100, data temporarily required for the control of the color printer 100, and the like. The counter 95 integrates and counts the number of printed sheets.

また、RAM93(またはROM92)には、後述する移流拡散測定モードにおいて測定された移流拡散係数や、第1実施形態において移流拡散測定モードの要否を判定する際に用いる、非画像部の現像電流の直流成分の変動量ΔAの閾値A1、第2実施形態においてトナー帯電量を測定する際に用いる、現像電圧の交流成分の周波数を増加させたときの濃度変化とトナーの帯電量との関係(図11参照)等も記憶される。 Further, in the RAM 93 (or ROM 92), the advection diffusion coefficient measured in the advection diffusion measurement mode described later and the development current of the non-image portion used when determining the necessity of the advection diffusion measurement mode in the first embodiment are used. Threshold A1 of the fluctuation amount ΔA of the DC component of the above, the relationship between the concentration change when the frequency of the AC component of the development voltage is increased and the charge amount of the toner used when measuring the charge amount of the toner in the second embodiment ( (See FIG. 11) and the like are also stored.

また、制御部90は、カラープリンター100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Pa〜Pd、露光装置5、一次転写ローラー6a〜6d、二次転写ローラー9、メインモーター40、トナー補給モーター41、電圧制御回路51、操作部80等が挙げられる。 Further, the control unit 90 transmits a control signal from the CPU 91 to each part and the device of the color printer 100 through the I / F 96. Further, a signal indicating the state and an input signal from each part and the device are transmitted to the CPU 91 through the I / F 96. The parts and devices controlled by the control unit 90 include, for example, the image forming units Pa to Pd, the exposure device 5, the primary transfer rollers 6a to 6d, the secondary transfer roller 9, the main motor 40, the toner replenishment motor 41, and the voltage control. Examples include the circuit 51 and the operation unit 80.

画像入力部60は、カラープリンター100にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部60より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。 The image input unit 60 is a receiving unit that receives image data transmitted from a personal computer or the like to the color printer 100. The image signal input from the image input unit 60 is converted into a digital signal and then sent to the temporary storage unit 94.

電圧制御回路51は、帯電電圧電源52、現像電圧電源53、転写電圧電源54と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路51からの制御信号によって、帯電電圧電源52は帯電装置2a〜2dに、現像電圧電源53は現像装置3a〜3d内の現像ローラー31に、転写電圧電源54は一次転写ローラー6a〜6dおよび二次転写ローラー9に、それぞれ所定の電圧を印加する。 The voltage control circuit 51 is connected to the charging voltage power supply 52, the developing voltage power supply 53, and the transfer voltage power supply 54, and operates each of these power supplies by the output signal from the control unit 90. In each of these power supplies, the charging voltage power supply 52 is connected to the charging devices 2a to 2d, the developing voltage power supply 53 is connected to the developing rollers 31 in the developing devices 3a to 3d, and the transfer voltage power supply 54 is connected to the developing voltage power supply 54 by the control signal from the voltage control circuit 51. A predetermined voltage is applied to each of the primary transfer rollers 6a to 6d and the secondary transfer roller 9.

操作部80には、液晶表示部81、送受信部82が設けられている。液晶表示部81は、カラープリンター100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター100の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。送受信部82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。 The operation unit 80 is provided with a liquid crystal display unit 81 and a transmission / reception unit 82. The liquid crystal display unit 81 is designed to indicate the state of the color printer 100, the image formation status, and the number of printed copies. Various settings of the color printer 100 are performed from the printer driver of the personal computer. The transmission / reception unit 82 communicates with the outside using a telephone line or an Internet line.

電流検出部70は、現像電圧電源53から現像ローラー31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。 The current detection unit 70 detects the DC component of the developing current that flows when the developing voltage is applied from the developing voltage power supply 53 to the developing roller 31.

本発明の画像形成装置100は、非画像形成時に、現像装置3a〜3d内の現像剤の移流係数および拡散係数の少なくとも一方(以下、移流拡散係数と略す)を測定する移流拡散測定モードを実行可能である。RAM93(またはROM92)には、現像装置3a〜3d内における現像剤の移流拡散係数を算出するためのプログラムおよびデータが記憶されており、制御部90は、トナー濃度センサー27の出力値に基づいて移流拡散係数を算出し、算出された移流拡散係数を用いて現像装置3a〜3d内のトナー消費領域がトナー補給口20dに到達するタイミングを補正する。 The image forming apparatus 100 of the present invention executes an advection diffusion measurement mode for measuring at least one of the advection coefficient and the diffusion coefficient (hereinafter, abbreviated as the advection diffusion coefficient) of the developing agents in the developing devices 3a to 3d at the time of non-image formation. It is possible. The RAM 93 (or ROM 92) stores a program and data for calculating the advection-diffusion coefficient of the developer in the developing devices 3a to 3d, and the control unit 90 is based on the output value of the toner concentration sensor 27. The advection-diffusion coefficient is calculated, and the calculated timing at which the toner consumption region in the developing devices 3a to 3d reaches the toner supply port 20d is corrected using the calculated convection-diffusion coefficient.

具体的には、トナー濃度C、移流係数U、拡散係数Dの関係は、以下の式(1)にて示される。なお、式(1)において、tは攪拌時間を示し、xは現像装置3a〜3d内の位置を表す。

Figure 2021002007
Specifically, the relationship between the toner concentration C, the advection coefficient U, and the diffusion coefficient D is expressed by the following equation (1). In the formula (1), t represents the stirring time, and x represents the position in the developing devices 3a to 3d.
Figure 2021002007

移流拡散係数は、大きく分けると(A)現像剤循環経路での移流拡散係数、(B)トナー補給経路を含む移流拡散係数がある。次に、移流拡散測定モードにおいて移流拡散係数を取得する方法について説明する。 The advection-diffusion coefficient is roughly divided into (A) the advection-diffusion coefficient in the developer circulation path and (B) the advection-diffusion coefficient including the toner replenishment path. Next, a method of acquiring the advection-diffusion coefficient in the advection-diffusion measurement mode will be described.

(トナー補給型)
トナー補給型は、現像装置3a〜3dを駆動して一定量のトナー補給を行う。トナー濃度センサー27により現像装置3a〜3d内のトナー濃度を監視すると、トナーを補給された部分がトナー濃度センサー27を通過するときセンサー出力値がトナー濃度に応じて変化(上昇)する。現像剤が現像容器20内を循環し、トナーを補給された部分が再度トナー濃度センサー27を通過すると、再びセンサー出力値は変化する。この2つのセンサー出力値のピーク間の時間が移流係数を示している。拡散係数は、センサー出力値のピークに対する広がり具合を表すもので、上記の式(1)のDで表される。そのため、1回目のセンサー通過時のセンサー出力値に対する2回目のセンサー通過時のセンサー出力値の広がり具合から拡散係数を求めることができる。
(Toner replenishment type)
In the toner replenishment type, the developing devices 3a to 3d are driven to replenish a constant amount of toner. When the toner concentration in the developing devices 3a to 3d is monitored by the toner concentration sensor 27, the sensor output value changes (increases) according to the toner concentration when the toner-supplemented portion passes through the toner concentration sensor 27. When the developer circulates in the developing container 20 and the toner-supplemented portion passes through the toner concentration sensor 27 again, the sensor output value changes again. The time between the peaks of these two sensor output values shows the advection coefficient. The diffusion coefficient represents the degree of spread of the sensor output value with respect to the peak, and is represented by D in the above equation (1). Therefore, the diffusion coefficient can be obtained from the spread of the sensor output value at the time of the second sensor passage with respect to the sensor output value at the time of the first sensor passage.

上述したトナー補給型ではトナーの補給バラつきが大きいため、精度の観点からセンサー通過2回分の出力値から計算することが好ましい。また、トナー補給型では(A)現像剤循環経路での移流拡散係数、(B)トナー補給経路を含む移流拡散係数の両方の移流拡散係数を測定できる。 Since the toner replenishment type described above has a large variation in toner replenishment, it is preferable to calculate from the output value for two passages through the sensor from the viewpoint of accuracy. Further, in the toner replenishment type, both the (A) advection-diffusion coefficient in the developer circulation path and (B) the advection-diffusion coefficient including the toner replenishment path can be measured.

(トナー消費型)
トナー消費型は、現像装置3a〜3dを駆動して画像パターンを現像することでトナー濃度を部分的に低下させ、濃度低下部分をトナー濃度センサー27で測定する。トナー消費型においても、トナー補給型と同様に濃度低下部分がトナー濃度センサー27を通過した2回分のセンサー出力値から移流拡散係数を計算するのが精度向上のため望ましいが、トナー消費型の場合、消費するタイミングが把握できるため、1回分のセンサー出力値のみでも計算は可能である。
(Toner consumption type)
In the toner consumption type, the toner density is partially reduced by driving the developing devices 3a to 3d to develop the image pattern, and the reduced density portion is measured by the toner density sensor 27. In the toner consumption type as well, as in the toner replenishment type, it is desirable to calculate the advection diffusion coefficient from the sensor output values for two times when the density reduction portion passes through the toner concentration sensor 27, but in the case of the toner consumption type, it is desirable to calculate the advection diffusion coefficient. Since the timing of consumption can be grasped, it is possible to calculate with only one sensor output value.

なお、トナー消費型では(A)現像剤循環経路での移流拡散係数しか測定できない。トナー補給経路の影響がほとんどない場合は、トナー消費型の測定で十分であるが、トナー補給経路の影響が大きい場合はトナー補給型を用いる必要がある。また、トナー補給型、トナー消費型どちらの場合も、移流拡散係数の測定後は現像装置3a〜3d内のトナー濃度が変化しているため、元に戻す動作が必要になる。 In the toner consumption type, only (A) the advection-diffusion coefficient in the developer circulation path can be measured. When the influence of the toner replenishment route is almost nonexistent, the toner consumption type measurement is sufficient, but when the influence of the toner replenishment route is large, it is necessary to use the toner replenishment type. Further, in both the toner replenishment type and the toner consumption type, since the toner concentration in the developing devices 3a to 3d changes after the measurement of the advection diffusion coefficient, it is necessary to perform the operation of restoring the original state.

(トナー消費・補給両用型)
トナー消費・補給両用型は、トナーを消費した部分にトナー補給を行い、補給部分のトナー濃度の変動を測定する。トナー補給のタイミングは、既に取得されている移流拡散係数を使用して算出する。そして、トナーの補給タイミングおよび補給量がトナー消費部分および消費量と一致していれば、トナー濃度センサー27を通過したときのトナー濃度の変動は発生しない。トナーの補給タイミングおよび補給量がずれている場合は、ずれた状態のセンサー出力値が検出される。このずれた状態のセンサー出力値を解析することで、移流拡散係数を計算することができる。上述したトナー消費型ではトナー消費のみで移流拡散係数を計算するため、トナー補給信号が発生してから実際にトナーが現像剤に混合されるまでの移流拡散が加味されなくなる。トナー消費・補給両用型では、トナー消費およびトナー補給の両方を用いて移流拡散係数を計算できるため、より精度の高い計算が可能となる。
(Toner consumption / replenishment type)
In the toner consumption / replenishment type, the toner is replenished to the portion where the toner is consumed, and the fluctuation of the toner concentration in the replenishment portion is measured. The timing of toner replenishment is calculated using the already acquired advection-diffusion coefficient. If the toner replenishment timing and the replenishment amount match the toner consumption portion and the consumption amount, the toner concentration does not fluctuate when passing through the toner concentration sensor 27. If the toner replenishment timing and replenishment amount are deviated, the sensor output value in the deviated state is detected. The advection-diffusion coefficient can be calculated by analyzing the sensor output value in this deviated state. In the toner consumption type described above, since the transfer diffusion coefficient is calculated only by toner consumption, the transfer diffusion from the generation of the toner replenishment signal to the actual mixing of the toner with the developer is not taken into consideration. In the toner consumption / replenishment type, the convection-diffusion coefficient can be calculated using both the toner consumption and the toner replenishment, so that the calculation can be performed with higher accuracy.

また、トナー消費・補給両用型を用いると、画像形成によりトナー濃度が低下した部分の近傍にトナーが補給される。そのため、トナー消費またはトナー補給によるトナー濃度変化の影響が小さくなり、短時間でトナー濃度が均一化する。従って、移流拡散測定モードを速やかに終了させて通常印字モードに戻ることができる。トナー消費・補給両用型は、「トナー消費→トナー補給→トナー消費」や、「トナー小消費→トナー補給→トナー大消費」等、種々のトナー消費・補給の組み合わせで測定精度を高めることができる。 Further, when the toner consumption / replenishment type is used, the toner is replenished in the vicinity of the portion where the toner concentration is lowered due to the image formation. Therefore, the influence of the toner concentration change due to toner consumption or toner replenishment is reduced, and the toner concentration becomes uniform in a short time. Therefore, the advection-diffusion measurement mode can be quickly terminated and the normal print mode can be returned. For both toner consumption and replenishment type, measurement accuracy can be improved by combining various toner consumption and replenishment such as "toner consumption-> toner replenishment-> toner consumption" and "toner small consumption-> toner replenishment-> toner large consumption". ..

前述したように、移流拡散係数の測定には現像装置3a〜3d内の現像剤を1周以上循環させる必要があり、測定に時間を要する上、測定のためにトナー補給やトナー消費が必要になるので、移流拡散係数の測定後にトナー濃度を安定化させる必要がある。そのため、移流拡散測定モードを頻繁に実行するとカラープリンター100の画像形成効率を低下させてしまう。 As described above, in order to measure the convection-diffusion coefficient, it is necessary to circulate the developer in the developing devices 3a to 3d for one or more rounds, which requires time for measurement and requires toner replenishment and toner consumption for measurement. Therefore, it is necessary to stabilize the toner concentration after measuring the convection-diffusion coefficient. Therefore, if the advection-diffusion measurement mode is frequently executed, the image formation efficiency of the color printer 100 is lowered.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るカラープリンター100では、画像形成時における非画像部での現像電流の直流成分を検出し、検出された現像電流の直流成分のばらつきに基づいて移流拡散測定モードの実行の要否を判定することとしている。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。この現像電流は、有機感光体でも測定可能であるが、アモルファスシリコン感光体の方がより多く流れ、測定感度が高いことが確認されている。
(First Embodiment)
In the color printer 100 according to the first embodiment of the present invention, the DC component of the developing current in the non-image portion at the time of image formation is detected, and the convection-diffusion measurement mode is based on the variation of the detected DC component of the developing current. It is decided that the necessity of execution is judged. 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. This development current can be measured with an organic photoconductor, but it has been confirmed that the amorphous silicon photoconductor has a higher measurement sensitivity.

現像剤の移流拡散状態はトナー帯電量の変化によって変化する。一方、現像電流について考えると、トナー帯電量が高くなると感光体ドラム1a〜1dへのトナー移動量は少なくなるが、トナー1粒子あたりの帯電量が高いため現像電流が上昇する。トナーの帯電量が低くなると、トナーの移動量は増加するが、トナー1粒子あたりの帯電量は低く、また、現像ローラー31の表面に移動したトナーが抵抗層になるため、より現像電流が流れにくくなる。従って、現像電流の直流成分を測定することで、トナー帯電量の変化状態を推定することができる。 The advection-diffusion state of the developer changes with changes in the amount of toner charged. On the other hand, considering the developing current, as the toner charging amount increases, the toner transfer amount to the photoconductor drums 1a to 1d decreases, but the developing current increases because the charging amount per toner particle is high. When the amount of charge of the toner becomes low, the amount of movement of the toner increases, but the amount of charge per particle of the toner is low, and the toner moved to the surface of the developing roller 31 becomes a resistance layer, so that a more development current flows. It becomes difficult. Therefore, the change state of the toner charge amount can be estimated by measuring the DC component of the developing current.

つまり、現像電流の直流成分が大きく変化した場合、トナー帯電量が大きく変化した可能性が高く、その結果、移流拡散係数が変化していると推定される。そこで、現像電流の直流成分が大きく変化したタイミングで移流拡散測定モードを実行することで、移流拡散係数を効果的に取得することができる。 That is, when the DC component of the developing current changes significantly, it is highly possible that the toner charge amount has changed significantly, and as a result, it is estimated that the advection-diffusion coefficient has changed. Therefore, the advection-diffusion coefficient can be effectively obtained by executing the advection-diffusion measurement mode at the timing when the DC component of the developing current changes significantly.

ただし、現像剤の種類(キャリア表面のコート層の層厚やコア形状の凹凸)によっては、キャリア抵抗が急激に変化して、非画像部の現像電流量が変化する場合もある。具体的には、キャリアの凹凸が多くコート層が薄い場合はキャリア抵抗が低下しやすく、逆にキャリアの凹凸が少なくコート層が厚い場合はトナー付着によってキャリア抵抗が上昇しやすくなる。そのため、非画像部の現像電流の変化と移流拡散係数の変化との関係は、カラープリンター100で用いるそれぞれの現像剤系で確認し、把握しておく必要がある。 However, depending on the type of developer (thickness of the coat layer on the carrier surface and unevenness of the core shape), the carrier resistance may change abruptly, and the amount of developing current in the non-image area may change. Specifically, when the carrier has many irregularities and the coat layer is thin, the carrier resistance tends to decrease, and conversely, when the carrier has few irregularities and the coat layer is thick, the carrier resistance tends to increase due to toner adhesion. Therefore, it is necessary to confirm and understand the relationship between the change in the developing current of the non-image area and the change in the advection-diffusion coefficient in each developing agent system used in the color printer 100.

さらに、移流拡散係数の短期的な変化は非画像部の現像電流の変化で確認し、移流拡散係数の長期的な変化は移流拡散測定モードの実行により得られた移流拡散係数で確認するとともに、移流拡散係数に応じて画像形成条件を変化させることにより、現像剤の流動性の変化に応じた適切な対策が可能となる。 Furthermore, the short-term change in the convection-diffusion coefficient is confirmed by the change in the development current of the non-image area, and the long-term change in the convection-diffusion coefficient is confirmed by the convection-diffusion coefficient obtained by executing the convection-diffusion measurement mode. By changing the image formation conditions according to the convection-diffusion coefficient, it is possible to take appropriate measures according to the change in the fluidity of the developer.

例えば、移流拡散係数が小さくなると混合攪拌性能が低下しているので、現像装置3a〜3d内のトナー濃度を低下させる、現像間隔(紙間)を広げる、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)を増加させる、現像電圧を調整する(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を大きくする)等の対策が想定される。 For example, as the transfer diffusion coefficient becomes smaller, the mixing / stirring performance deteriorates, so that the toner concentration in the developing devices 3a to 3d is lowered, the development interval (between papers) is widened, and the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26 Measures such as increasing the rotation speed (rotation speed) and adjusting the developing voltage (increasing the potential difference V0-Vdc between the surface potential V0 of the photoconductor drums 1a to 1d and the DC component Vdc of the developing voltage) are assumed.

上記の対策のうち、現像装置3a〜3d内のトナー濃度の変更は、変更し終えてから効果が出るまでに時間を要するため、移流拡散係数の長期的な変化に対する対策として実行し、即効性のある現像間隔、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)、現像電圧の変更等は、移流拡散係数の短期的な変化(非画像部の現像電流の変化)に対する対策として実行することが好ましい。 Of the above measures, changing the toner concentration in the developing devices 3a to 3d takes time from the completion of the change until the effect appears. Therefore, it is implemented as a measure against a long-term change in the advection diffusion coefficient and has immediate effect. Changes in the development interval, the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26, the development voltage, etc. are measures against short-term changes in the advection diffusion coefficient (changes in the development current in the non-image area). It is preferable to carry out.

具体的には、トナー帯電量が高く画像濃度が出にくい場合、長期間での移流拡散係数の推移を見てトナー濃度の目標値を決定し、次に、非画像部の現像電流の変化に基づく短期間での移流拡散係数の結果を参照して、現像間隔、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)、現像電圧を調整するという手順になる。 Specifically, when the amount of toner charge is high and the image density is difficult to obtain, the target value of the toner concentration is determined by observing the transition of the advection diffusion coefficient over a long period of time, and then the change in the developing current of the non-image area is used. The procedure is to adjust the development interval, the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26, and the development voltage with reference to the result of the advection diffusion coefficient in a short period based on the above.

図5は、第1実施形態のカラープリンター100における移流拡散測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4を参照しながら、図5のステップに沿って移流拡散測定モードの実行手順について詳細に説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing a control example of the advection-diffusion measurement mode in the color printer 100 of the first embodiment. The procedure for executing the advection-diffusion measurement mode will be described in detail along the steps of FIG. 5 with reference to FIGS. 1 to 4 as necessary.

先ず、電流検出部70により画像形成時における非画像部の現像電流の直流成分を検出する(ステップS1)。非画像部の現像電流は印字動作毎に毎回検出してもよいし、画像形成装置100の電源オン時やスリープ(省電力)モードからの立ち上げ時、印字枚数が所定枚数に到達したとき等、所定のタイミングで検出するようにしてもよい。 First, the current detection unit 70 detects the DC component of the development current of the non-image unit at the time of image formation (step S1). The development current of the non-image area may be detected every time the printing operation is performed, or when the power of the image forming apparatus 100 is turned on, when the image forming apparatus 100 is started up from the sleep (power saving) mode, when the number of printed sheets reaches a predetermined number, and the like. , It may be detected at a predetermined timing.

次に、制御部90は前回測定された非画像部の現像電流の直流成分からの変動量ΔAを算出する(ステップS2)。そして、ΔAが所定値(閾値)A1よりも大きいか否かを判定する(ステップS3)。ΔAがA1以下である場合は(ステップS3でNo)移流拡散係数の変化が小さいと推定されるため、移流拡散測定モードを開始せずに移流拡散係数を補正する(ステップS4)。 Next, the control unit 90 calculates the amount of fluctuation ΔA from the DC component of the development current of the non-image unit measured last time (step S2). Then, it is determined whether or not ΔA is larger than the predetermined value (threshold value) A1 (step S3). When ΔA is A1 or less (No in step S3), it is estimated that the change in the advection-diffusion coefficient is small, so the advection-diffusion coefficient is corrected without starting the advection-diffusion measurement mode (step S4).

具体的には、移流拡散測定モードにおいて移流拡散係数を測定したときに非画像部(白地部)の現像電流も測定しておく。そして、前回の移流拡散測定モードで測定した移流拡散係数、現像電流と比較し、比較結果に応じて現像電流の変化量に対する移流拡散係数の変化量(補正量)を決定する。ただし、初回の移流拡散測定モードの実行時は移流拡散係数と現像電流の変化量のデータがないため、予めRAM93(またはROM92)に記憶された初期値に従って移流拡散係数を補正する。2回目以降は移流拡散測定モードで測定した移流拡散係数、現像電流に基づいて補正を行う。 Specifically, when the advection-diffusion coefficient is measured in the advection-diffusion measurement mode, the development current of the non-image portion (white background portion) is also measured. Then, it is compared with the convection-diffusion coefficient and the development current measured in the previous convection-diffusion measurement mode, and the amount of change (correction amount) of the convection-diffusion coefficient with respect to the amount of change in the development current is determined according to the comparison result. However, since there is no data on the advection-diffusion coefficient and the amount of change in the development current when the first advection-diffusion measurement mode is executed, the advection-diffusion coefficient is corrected according to the initial values stored in the RAM 93 (or ROM 92) in advance. From the second time onward, correction is performed based on the advection-diffusion coefficient and development current measured in the advection-diffusion measurement mode.

次に、制御部90は補正された移流拡散係数に基づいて第1画像形成条件を変更する(ステップS5)。変更される第1画像形成条件としては、現像間隔(紙間)、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)、現像電圧等が挙げられる。後述するように、現像剤の流動性は経時的に低下するため移流拡散係数も経時的に小さくなる。そこで、現像剤の混合攪拌性を高めるために、現像間隔(紙間)を広げる、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)を大きくする、或いは現像電圧を高める変更を行う。その後、ステップS1に戻り、画像形成時における非画像部の現像電流の検出を継続する。 Next, the control unit 90 changes the first image formation condition based on the corrected advection-diffusion coefficient (step S5). The first image forming conditions to be changed include the development interval (between papers), the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26, the development voltage, and the like. As will be described later, since the fluidity of the developer decreases with time, the advection-diffusion coefficient also decreases with time. Therefore, in order to improve the mixing and stirring property of the developer, the development interval (between papers) is widened, the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26 is increased, or the development voltage is increased. .. After that, the process returns to step S1 and continues to detect the developing current of the non-image portion during image formation.

一方、ΔAがA1よりも大きい場合は(ステップS3でYes)移流拡散係数が大きく変化していると推定されるため、移流拡散測定モードを開始して(ステップS6)移流拡散係数を測定する(ステップS7)。移流拡散係数の測定方法は、前述したトナー補給型、トナー消費型、トナー消費・補給両用型のいずれでもよいが、トナー消費またはトナー補給によるトナー濃度変化の影響が小さく、移流拡散測定モードを速やかに終了させることができるトナー消費・補給両用型が好ましい。 On the other hand, when ΔA is larger than A1 (Yes in step S3), it is estimated that the advection-diffusion coefficient has changed significantly. Therefore, the advection-diffusion measurement mode is started (step S6) and the advection-diffusion coefficient is measured (step S6). Step S7). The method for measuring the convection-diffusion coefficient may be any of the above-mentioned toner replenishment type, toner consumption type, and toner consumption / replenishment type, but the influence of the toner concentration change due to toner consumption or toner replenishment is small, and the convection-diffusion measurement mode is quickly set. A toner consumption / replenishment type that can be terminated in the above is preferable.

次に、移流拡散係数の測定例について説明する。現像装置3aの条件としては、直径6mmの回転軸25b、26bに外径14mm、ピッチ30mmの第1螺旋羽根25a、第2螺旋羽根26aが形成された攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26を用い、回転速度を345rpmとした。現像容器20内に収容する現像剤量を180gとした。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。また、トナー補給量を0.25gとした。そして、現像剤の搬送方向に対し攪拌搬送室21の上流側端部(図3の左端)を0[mm]、トナー濃度センサー27の中心位置を300[mm]としたときの攪拌時間に対するセンサー出力値の推移をプロットした。 Next, an example of measuring the advection-diffusion coefficient will be described. As the conditions of the developing device 3a, a stirring transfer screw 25 and a supply transfer screw 26 in which a first spiral blade 25a having an outer diameter of 14 mm and a pitch of 30 mm, a second spiral blade 26a are formed on rotating shafts 25b and 26b having a diameter of 6 mm are used. , The rotation speed was 345 rpm. The amount of the developer contained in the developing container 20 was 180 g. 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%. The amount of toner replenished was 0.25 g. Then, a sensor for the stirring time when the upstream end (left end in FIG. 3) of the stirring transport chamber 21 is 0 [mm] and the center position of the toner concentration sensor 27 is 300 [mm] with respect to the transport direction of the developer. The transition of the output value was plotted.

図6は、現像装置3aのトナー補給口20dからトナーを補給し、現像装置3aを駆動させたときのトナー濃度の推移を示すグラフである。前述の式(1)を用いて図6に示す実測値データをフィッティング(曲線あてはめ)すると、移流係数U=40[mm/s]、拡散係数D=250[mm2/s]が得られる。得られた移流係数U、拡散係数Dを用いたシミュレーション結果を図7に示す。図6および図7の相関係数は0.95であった。 FIG. 6 is a graph showing the transition of the toner concentration when toner is replenished from the toner replenishment port 20d of the developing device 3a and the developing device 3a is driven. When the measured value data shown in FIG. 6 is fitted (curve fitting) using the above equation (1), an advection coefficient U = 40 [mm / s] and a diffusion coefficient D = 250 [mm 2 / s] are obtained. FIG. 7 shows the simulation results using the obtained advection coefficient U and diffusion coefficient D. The correlation coefficient of FIGS. 6 and 7 was 0.95.

次に、現像剤の劣化と移流拡散係数との関係について説明する。図8は、現像剤の劣化度と拡散係数との関係を示す図である。図8に示すように、現像剤が劣化すると拡散係数は小さくなる。この理由は、現像剤が劣化し、トナー外添剤の埋没や脱離が進行すると、トナーの付着力が増加し、現像剤の流動性が低下するためである。現像剤の流動性が低下すると、現像剤が補給トナーを取り込みにくくなるため拡散係数が低下する。 Next, the relationship between the deterioration of the developer and the advection diffusion coefficient will be described. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the degree of deterioration of the developer and the diffusion coefficient. As shown in FIG. 8, as the developer deteriorates, the diffusion coefficient decreases. The reason for this is that as the developer deteriorates and the toner external additive is buried or removed, the adhesive force of the toner increases and the fluidity of the developer decreases. When the fluidity of the developer decreases, it becomes difficult for the developer to take in the replenishing toner, so that the diffusion coefficient decreases.

図9は、累積印字枚数と拡散係数との関係を示す図である。図9に示すように、印字枚数が増加すると拡散係数は小さくなる。これも、現像剤の流動性に起因する現象であり、印字枚数が増加するにつれてキャリアのコート層の剥がれや汚染が進行するため、トナーの帯電量分布がブロードになり、トナーの静電的付着力が上昇する。その結果、現像剤の流動性が低下するためである。以上より、現像剤が劣化する、或いは印字枚数が増加すると拡散係数が小さくなることがわかる。なお、ここでは拡散係数について説明したが、移流係数についても拡散係数と同様の傾向を示す。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the cumulative number of prints and the diffusion coefficient. As shown in FIG. 9, the diffusion coefficient decreases as the number of printed sheets increases. This is also a phenomenon caused by the fluidity of the developer, and as the number of printed sheets increases, the coating layer of the carrier peels off and becomes contaminated, so that the toner charge distribution becomes broad and the toner is electrostatically attached. Increases strength. As a result, the fluidity of the developer decreases. From the above, it can be seen that the diffusion coefficient decreases as the developer deteriorates or the number of printed sheets increases. Although the diffusion coefficient has been described here, the advection coefficient also shows the same tendency as the diffusion coefficient.

図5に戻って、制御部90は測定された移流拡散係数に基づいて第2画像形成条件を変更する(ステップS8)。変更される第2画像形成条件としては、現像装置3a〜3d内のトナー濃度の変更が挙げられる。具体的には、現像剤の混合攪拌性を高めるために、移流拡散係数が小さくなるにつれてトナー濃度を低下させる。その後、ステップS1に戻り、画像形成時における非画像部の現像電流の検出を継続する。 Returning to FIG. 5, the control unit 90 changes the second image formation condition based on the measured advection-diffusion coefficient (step S8). The second image forming condition to be changed includes a change in the toner density in the developing devices 3a to 3d. Specifically, in order to improve the mixing and stirring property of the developer, the toner concentration is lowered as the advection-diffusion coefficient becomes smaller. After that, the process returns to step S1 and continues to detect the developing current of the non-image portion during image formation.

本実施形態によれば、画像形成時における非画像部の現像電流の直流成分の電流値を用いて移流拡散係数の変動を推定し、移流拡散係数の変動が大きいと推定されるときのみ移流拡散測定モードを実行するか否かを判定することにより、移流拡散測定モードを適切なタイミングで実行することができる。従って、移流拡散係数の変動によるトナー濃度のばらつきが抑制されるため、画像濃度不良や画像かぶり、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。 According to this embodiment, the fluctuation of the convection-diffusion coefficient is estimated using the current value of the DC component of the development current of the non-image portion at the time of image formation, and the advection-diffusion is performed only when the fluctuation of the convection-diffusion coefficient is estimated to be large. By determining whether or not to execute the measurement mode, the advection-diffusion measurement mode can be executed at an appropriate timing. Therefore, since the variation in the toner density due to the variation in the advection diffusion coefficient is suppressed, defects such as poor image density, image fog, and toner scattering can be effectively suppressed.

また、非画像部の現像電流の直流成分の変動量が所定値以下であるときは、移流拡散係数の変動が小さいと推定して移流拡散係数の補正のみを行うため、不必要な移流拡散測定モードの実行による消費トナーおよび消費電力の増加、画像形成効率の低下を抑制することができる。 Further, when the fluctuation amount of the DC component of the development current of the non-image portion is equal to or less than a predetermined value, it is estimated that the fluctuation of the convection-diffusion coefficient is small and only the correction of the convection-diffusion coefficient is performed. It is possible to suppress an increase in toner consumption and power consumption and a decrease in image formation efficiency due to the execution of the mode.

なお、現像電流の変動量の取得は、移流拡散測定モードが終了した時点での電流値を基準として、基準値からの変動量を取得したほうが良い。この理由は、現像剤の使用初期からの変動量を取得すると、キャリア表面のコート層の削れ、粒子径の選別、現像ローラーの汚染、現像ギャップの変動等の影響を蓄積してしまうためである。 To acquire the fluctuation amount of the developing current, it is better to acquire the fluctuation amount from the reference value with reference to the current value at the end of the advection-diffusion measurement mode. The reason for this is that when the amount of fluctuation from the initial use of the developer is acquired, the effects of scraping of the coat layer on the carrier surface, selection of particle size, contamination of the developing roller, fluctuation of the developing gap, etc. are accumulated. ..

また、移流拡散測定モードを実行せずに移流拡散係数を補正したときは、現像間隔、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)、現像電圧の変更等を行うことで、移流拡散係数の短期的な変化に対して即効性のある対処が可能となる。一方、移流拡散測定モードを実行して移流拡散係数を測定したときは、現像装置3a〜3d内のトナー濃度の変更を行うことにより、移流拡散係数の長期的な変化に対して有効な対処が可能となる。 When the advection-diffusion coefficient is corrected without executing the advection-diffusion measurement mode, the development interval, the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26, the development voltage, etc. are changed. It is possible to deal with short-term changes in the advection-diffusion coefficient with immediate effect. On the other hand, when the advection-diffusion measurement mode is executed and the advection-diffusion coefficient is measured, effective measures can be taken against long-term changes in the advection-diffusion coefficient by changing the toner concentration in the developing devices 3a to 3d. It will be possible.

図8および図9に示したように、現像剤が劣化すると移流拡散係数が小さくなる傾向があるため、長期間の移流拡散係数の推移を用いて現像剤の寿命を予測することも可能である。具体的には、移流拡散測定モードを実行する毎に、測定された移流拡散係数をRAM93に記憶しておく。そして、記憶された移流拡散係数を時系列順に並べることで移流拡散係数の経時的変化を予測する。その結果、移流拡散係数が予め設定された基準値よりも小さくなる時間が予測されるため、移流拡散係数が基準値よりも小さくなる時間よりも前に現像剤の交換を促す通知を行うことができる。 As shown in FIGS. 8 and 9, when the developer deteriorates, the advection-diffusion coefficient tends to decrease. Therefore, it is possible to predict the life of the developer by using the transition of the advection-diffusion coefficient over a long period of time. .. Specifically, each time the advection-diffusion measurement mode is executed, the measured advection-diffusion coefficient is stored in the RAM 93. Then, by arranging the stored advection-diffusion coefficients in chronological order, the change over time of the advection-diffusion coefficient is predicted. As a result, since the time when the advection-diffusion coefficient becomes smaller than the preset reference value is predicted, it is possible to give a notification prompting the replacement of the developer before the time when the advection-diffusion coefficient becomes smaller than the reference value. it can.

耐久での拡散係数D[mm2/s]は、以下の式(2)にて示される。なお、式(2)において、Dmは飽和拡散係数、D0は初期拡散係数を示し、αは比例定数、tは印字枚数を表す。式(2)を用いてフィッティングすると、拡散係数Dの経時的な変化を非常に高い精度で予測することができる。
D=Dm−(Dm−D0)exp(−αt) ・・・(2)
The diffusion coefficient D [mm2 / s] in durability is expressed by the following formula (2). In the formula (2), Dm represents the saturation diffusion coefficient, D0 represents the initial diffusion coefficient, α represents a proportionality constant, and t represents the number of printed sheets. By fitting using the equation (2), the change of the diffusion coefficient D with time can be predicted with very high accuracy.
D = Dm- (Dm-D0) exp (-αt) ... (2)

なお、Dmは予め決められた値を用いるが、耐久印字中にDがDmより小さくなる場合は、そのときのDをDmとしてもよい。また、拡散係数Dと同様に、式(2)を用いて移流係数Uの経時的な変化を予測することもできる。 A predetermined value is used for Dm, but if D is smaller than Dm during endurance printing, D at that time may be set to Dm. Further, similarly to the diffusion coefficient D, the change of the advection coefficient U with time can be predicted by using the equation (2).

これにより、現像剤の寿命に到達するまでに現像剤の適切な交換時期を通知することができ、現像剤の劣化に起因する画像濃度不良や画像かぶり、トナー飛散の発生を効果的に抑制することができる。また、画像形成装置100の予知保全を確実に行うことができ、サービスマンによる監視負担やメンテナンスコストも軽減することができる。サービスマンへの通知方法としては、例えば送受信部82からメンテナンスを行うサービスマンの通信端末に現像剤の交換を促す通知をCBM(Condition Based Maintenance)アラートとして送信する。 As a result, it is possible to notify the appropriate replacement time of the developer before the life of the developer is reached, and effectively suppress the occurrence of image density defect, image fog, and toner scattering due to deterioration of the developer. be able to. In addition, predictive maintenance of the image forming apparatus 100 can be reliably performed, and the monitoring burden and maintenance cost by the service person can be reduced. As a method of notifying the serviceman, for example, the transmission / reception unit 82 sends a notification prompting the serviceman's communication terminal to replace the developer as a CBM (Condition Based Maintenance) alert.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係るカラープリンター100では、トナー帯電量を測定し、測定されたトナー帯電量に基づいて移流拡散測定モードの実行の要否を判定することとしている。現像剤の移流拡散状態はトナー帯電量の変化によって変化するため、トナー帯電量が大きく変化したタイミングで移流拡散測定モードを実行することで、移流拡散係数を効果的に取得することができる。
(Second Embodiment)
In the color printer 100 according to the second embodiment of the present invention, the toner charge amount is measured, and the necessity of executing the convection-diffusion measurement mode is determined based on the measured toner charge amount. Since the convection-diffusion state of the developer changes according to the change in the toner charge amount, the convection-diffusion coefficient can be effectively obtained by executing the convection-diffusion measurement mode at the timing when the toner charge amount changes significantly.

図10は、第2実施形態のカラープリンター100における移流拡散測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4を参照しながら、図10のステップに沿って移流拡散測定モードの実行手順について詳細に説明する。 FIG. 10 is a flowchart showing a control example of the advection-diffusion measurement mode in the color printer 100 of the second embodiment. The procedure for executing the advection-diffusion measurement mode will be described in detail along the steps of FIG. 10 with reference to FIGS. 1 to 4 as necessary.

図10において、カラープリンター100は通常印字モードに設定されており、制御部90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)、トナー帯電量の測定タイミングであるか否かを判定する(ステップS3)。 In FIG. 10, the color printer 100 is set to the normal print mode, and the control unit 90 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 timing for measuring the toner charge amount (step S3).

トナー帯電量の測定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。トナー帯電量の測定タイミングである場合は(ステップS3でYes)、トナー帯電量を測定する(ステップS4)。トナー帯電量の測定タイミングは、例えばカラープリンター100の電源オン時やスリープ(省電力)モードからの立ち上げ時、前回のトナー帯電量の測定からの印字枚数が所定枚数に到達したとき等に設定される。 If it is not the timing for measuring the toner charge amount (No in step S3), the process returns to step S1 and the process shifts to the standby state of the print command. When it is the timing to measure the toner charge amount (Yes in step S3), the toner charge amount is measured (step S4). The toner charge measurement timing is set, for example, when the color printer 100 is turned on, when the color printer 100 is started up from the sleep (power saving) mode, or when the number of prints from the previous toner charge measurement reaches a predetermined number. Will be done.

トナー帯電量の測定方法としては、先ず帯電装置2a〜2dにより感光体ドラム1a〜1dを所定の表面電位に帯電させる。次に、露光装置5からの露光によって同一の測定パターンの静電潜像を2つ形成する。そして、形成された静電潜像に現像装置3a〜3dからトナーを供給してトナー像に現像する。このとき、現像ローラー30に印加する現像電圧の交流成分の周波数をf1[Hz]、f2[Hz]の2水準に切り替えて感光体ドラム1a〜1d上に2種類の測定パターンを形成する。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中間転写ベルト8上に測定パターンを転写し、転写された各測定パターンの濃度を画像濃度センサー45により検知する。 As a method for measuring the amount of toner charged, first, the photoconductor drums 1a to 1d are charged to a predetermined surface potential by the charging devices 2a to 2d. Next, two electrostatic latent images having the same measurement pattern are formed by exposure from the exposure apparatus 5. Then, toner is supplied from the developing devices 3a to 3d to the formed electrostatic latent image to develop the toner image. At this time, the frequency of the AC component of the developing voltage applied to the developing roller 30 is switched to two levels of f1 [Hz] and f2 [Hz] to form two types of measurement patterns on the photoconductor drums 1a to 1d. Next, a predetermined primary transfer voltage is applied to the primary transfer rollers 6a to 6d to transfer the measurement pattern onto the intermediate transfer belt 8, and the density of each transferred measurement pattern is detected by the image density sensor 45.

図11は、現像電圧の交流成分の周波数を増加させたときのトナー濃度(画像濃度)変化の方向とトナーの帯電量との関係を示す図である。図11より、周波数を増加させたときの濃度変化が増加傾向(+)の場合はトナーの帯電量が低く、減少傾向の場合はトナーの帯電量が高いと推定することができる。従って、2種類の測定パターンの濃度差を算出し、図11に示した濃度変化とトナーの帯電量との関係を用いてトナーの帯電量Q/Mを推定することができる。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the direction of change in toner concentration (image density) and the amount of charge of toner when the frequency of the AC component of the developing voltage is increased. From FIG. 11, it can be estimated that the toner charge amount is low when the concentration change when the frequency is increased is increasing (+), and the toner charge amount is high when the concentration change is decreasing. Therefore, the density difference between the two types of measurement patterns can be calculated, and the toner charge amount Q / M can be estimated using the relationship between the concentration change shown in FIG. 11 and the toner charge amount.

なお、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する方法や、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変えて現像したときの周波数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する方法を用いることもできる。 The method for measuring the amount of toner charge is not limited to the method described above. For example, when a plurality of measurement patterns having different image densities (printing rates) are formed, the difference in the amount of development (difference in density) of each measurement pattern and the measurement pattern are formed. A method of measuring the amount of toner charge based on the relationship with the difference in the flowing development current, and the formation of the frequency and measurement pattern when an electrostatic latent image of the same measurement pattern is developed by changing the frequency of the AC component of the development voltage. It is also possible to use a method of measuring the toner charge amount based on the relationship with the difference in the developing current that sometimes flows.

次に、制御部90は前回測定したトナー帯電量からの変動量ΔQを算出する(ステップS5)。そして、ΔQが所定値(閾値)Q1よりも大きいか否かを判定する(ステップS6)。ΔQがQ1以下である場合は(ステップS6でNo)移流拡散係数の変化が小さいと推定されるため、移流拡散測定モードを開始せずに移流拡散係数を補正する(ステップS7)。移流拡散係数の補正方法は第1実施形態と同様である。 Next, the control unit 90 calculates the fluctuation amount ΔQ from the toner charge amount measured last time (step S5). Then, it is determined whether or not ΔQ is larger than the predetermined value (threshold value) Q1 (step S6). When ΔQ is Q1 or less (No in step S6), it is estimated that the change in the advection-diffusion coefficient is small, so the advection-diffusion coefficient is corrected without starting the advection-diffusion measurement mode (step S7). The method of correcting the advection-diffusion coefficient is the same as that of the first embodiment.

次に、制御部90は補正された移流拡散係数に基づいて第1画像形成条件を変更する(ステップS8)。変更される第1画像形成条件は、第1実施形態と同様に現像間隔(紙間)、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転速度(回転数)、現像電圧等が挙げられる。その後、ステップS1に戻り、印字命令の待機状態を継続する。 Next, the control unit 90 changes the first image formation condition based on the corrected advection-diffusion coefficient (step S8). The first image forming conditions to be changed include the development interval (between papers), the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26, the development voltage, and the like, as in the first embodiment. After that, the process returns to step S1 and the standby state of the print command is continued.

一方、ΔQがQ1よりも大きい場合は(ステップS6でYes)移流拡散係数が大きく変化していると推定されるため、移流拡散測定モードを開始して(ステップS9)移流拡散係数を測定する(ステップS10)。移流拡散係数の測定方法は第1実施形態と同様である。 On the other hand, when ΔQ is larger than Q1 (Yes in step S6), it is estimated that the advection-diffusion coefficient has changed significantly. Therefore, the advection-diffusion measurement mode is started (step S9) and the advection-diffusion coefficient is measured (step S9). Step S10). The method for measuring the advection-diffusion coefficient is the same as that in the first embodiment.

制御部90は測定された移流拡散係数に基づいて第2画像形成条件を変更する(ステップS11)。変更される第2画像形成条件は、第1実施形態と同様に現像装置3a〜3d内のトナー濃度の変更が挙げられる。その後、ステップS1に戻り、印字命令の待機状態を継続する。 The control unit 90 changes the second image formation condition based on the measured advection-diffusion coefficient (step S11). The second image forming condition to be changed includes a change in the toner concentration in the developing devices 3a to 3d as in the first embodiment. After that, the process returns to step S1 and the standby state of the print command is continued.

本実施形態によれば、トナー帯電量に基づいて移流拡散係数の変動を推定し、移流拡散係数の変動が大きいと推定されるときのみ移流拡散測定モードを実行するか否かを判定することにより、移流拡散測定モードを適切なタイミングで実行することができる。従って、移流拡散係数の変動によるトナー濃度のばらつきが抑制されるため、画像濃度不良や画像かぶり、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。 According to the present embodiment, the fluctuation of the convection-diffusion coefficient is estimated based on the amount of charge of the toner, and it is determined whether or not the advection-diffusion measurement mode is executed only when the fluctuation of the convection-diffusion coefficient is estimated to be large. , The advection-diffusion measurement mode can be executed at an appropriate timing. Therefore, since the variation in the toner density due to the variation in the advection diffusion coefficient is suppressed, defects such as poor image density, image fog, and toner scattering can be effectively suppressed.

また、トナー帯電量の変動量が所定値以下であるときは、移流拡散係数の変動が小さいと推定して移流拡散係数の補正のみを行うため、不必要な移流拡散測定モードの実行による消費トナーおよび消費電力の増加、画像形成効率の低下を抑制することができる。 When the fluctuation amount of the toner charge amount is less than a predetermined value, it is estimated that the fluctuation of the advection-diffusion coefficient is small and only the transfer diffusion coefficient is corrected. Therefore, the toner consumed by executing the unnecessary advection-diffusion measurement mode. It is possible to suppress an increase in power consumption and a decrease in image formation efficiency.

一方、本実施形態では非画像形成時にトナー帯電量の測定を行う必要があるため、画像形成時における非画像部の現像電流を用いて判定する第1実施形態に比べて画像形成効率は低下する。 On the other hand, in the present embodiment, since it is necessary to measure the toner charge amount at the time of non-image formation, the image formation efficiency is lower than that of the first embodiment which is determined by using the developing current of the non-image portion at the time of image formation. ..

ここで、本実施形態ではトナー帯電量の変動量が所定値よりも大きいときのみ移流拡散測定モードを実行するため、トナー帯電量の測定回数よりも移流拡散係数の測定回数の方が少なくなる。 Here, in the present embodiment, since the convection-diffusion measurement mode is executed only when the fluctuation amount of the toner charge amount is larger than the predetermined value, the number of times the transfer diffusion coefficient is measured is smaller than the number of times the toner charge amount is measured.

移流拡散係数の測定はトナーの補給や消費を行う必要があるため、測定時間を要するとともに、印字以外のトナーの消費を伴うため、極力回数を減らすことが好ましい。一方、トナー帯電量の測定は、基準画像の形成は必要であるが、移流拡散係数を測定する場合に比べてトナー消費量は圧倒的に少なく、測定時間も短時間で済む。従って、トナーの消費や画像形成効率の低下を極力抑えつつ、トナー帯電量の実測値を用いて移流拡散測定モードの実行の要否を精度よく判定することができる。 Since it is necessary to replenish and consume toner for the measurement of the convection-diffusion coefficient, it takes a long time to measure and it involves consumption of toner other than printing. Therefore, it is preferable to reduce the number of times as much as possible. On the other hand, in the measurement of the toner charge amount, it is necessary to form a reference image, but the toner consumption amount is overwhelmingly smaller than that in the case of measuring the convection-diffusion coefficient, and the measurement time can be shortened. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not the advection-diffusion measurement mode is to be executed by using the measured value of the toner charge amount while suppressing the consumption of toner and the decrease in image formation efficiency as much as possible.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係るカラープリンター100では、既に実行された移流拡散測定モードにおいて測定された移流拡散係数を時系列順に並べることで、今後の移流拡散係数の推移を予測するとともに、移流拡散係数の予測値と実測値とを比較し、その結果に応じて予測式を修正する。
(Third Embodiment)
In the color printer 100 according to the third embodiment of the present invention, by arranging the convection-diffusion coefficients measured in the already executed convection-diffusion measurement mode in chronological order, the transition of the convection-diffusion coefficient in the future is predicted and the convection-diffusion is performed. The predicted value of the diffusion coefficient is compared with the measured value, and the prediction formula is modified according to the result.

図12は、初回〜3回目の移流拡散測定モードで測定された3点の移流係数で予測した予測ラインを示す図であり、図12は、初回〜4回目の移流拡散測定モードで測定された4点の移流係数で予測した予測ラインを示す図である。図13の予測ラインでは、図12の予測ラインから少し変更が加えられている。このように予測ライン(予測式)を修正しながら、移流拡散係数が大きく変化しないタイミングで移流拡散測定モードを実行する。 FIG. 12 is a diagram showing a prediction line predicted by the advection coefficients of three points measured in the first to third advection diffusion measurement modes, and FIG. 12 is a diagram measured in the first to fourth advection diffusion measurement modes. It is a figure which shows the prediction line predicted by the advection coefficient of 4 points. The prediction line of FIG. 13 is slightly modified from the prediction line of FIG. While modifying the prediction line (prediction formula) in this way, the advection-diffusion measurement mode is executed at the timing when the advection-diffusion coefficient does not change significantly.

図14は、第3実施形態のカラープリンター100における移流拡散測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4を参照しながら、図14のステップに沿って移流拡散測定モードの実行手順について詳細に説明する。 FIG. 14 is a flowchart showing a control example of the advection-diffusion measurement mode in the color printer 100 of the third embodiment. The procedure for executing the advection-diffusion measurement mode will be described in detail along the steps of FIG. 14 with reference to FIGS. 1 to 4 as necessary.

図14において、カラープリンター100は通常印字モードに設定されており、制御部90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)、予測式を用いて移流拡散係数の予測値kを算出する(ステップS3)。なお、初回の移流拡散測定モードの実行前は、予めRAM93(またはROM92)に記憶された予測式を用いて予測値kを算出し、新たな測定値の取得に伴って予測式を順次補正する。 In FIG. 14, the color printer 100 is set to the normal print mode, and the control unit 90 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), the predicted value k of the advection-diffusion coefficient is calculated using the prediction formula (step S3). Before the execution of the first advection-diffusion measurement mode, the prediction value k is calculated using the prediction formula stored in the RAM 93 (or ROM 92) in advance, and the prediction formula is sequentially corrected as the new measurement value is acquired. ..

次に、制御部90は、前回の移流拡散測定モードからの予測値kの変化量が所定値以上になると予想される所定の印字枚数に到達したか否かを判定する(ステップS4)。なお、初回の移流拡散測定モードの実行前は、予めRAM93(またはROM92)に記憶されたデフォルト値からの予測値kの変化量が所定値以上になると予想される印字枚数を用いて判定する。 Next, the control unit 90 determines whether or not the amount of change in the predicted value k from the previous advection-diffusion measurement mode has reached a predetermined number of prints expected to be equal to or greater than a predetermined value (step S4). Before the execution of the first advection-diffusion measurement mode, the determination is made using the number of printed sheets in which the amount of change of the predicted value k from the default value stored in the RAM 93 (or ROM 92) in advance is expected to be equal to or more than a predetermined value.

所定の印字枚数に到達していない場合は(ステップS4でNo)移流拡散測定モードを開始せずにステップS1に戻り、印字命令の待機状態に移行する。所定の印字枚数に到達している場合は(ステップS4でYes)移流拡散測定モードを開始して(ステップS5)移流拡散係数の実測値k1を測定する(ステップS6)。移流拡散係数の測定方法は第1実施形態と同様である。 If the predetermined number of prints has not been reached (No in step S4), the process returns to step S1 without starting the advection-diffusion measurement mode, and the state shifts to the standby state of the print command. When the predetermined number of prints has been reached (Yes in step S4), the advection-diffusion measurement mode is started (step S5), and the measured value k1 of the advection-diffusion coefficient is measured (step S6). The method for measuring the advection-diffusion coefficient is the same as that in the first embodiment.

次に、制御部90は実測値k1と予測値kの差分|k1−k|=Δkを算出し(ステップS7)、Δkが所定値(閾値)Kよりも小さいか否かを判定する(ステップS8)。Δk≧Kである場合は(ステップS8でNo)、Δkと閾値Kとの比較が1回目であるか否かを判定し(ステップS9)、1回目である場合は(ステップS9でYes)k1の誤測定である可能性を考慮してステップS6に戻り、k1の再測定を行う。 Next, the control unit 90 calculates the difference | k1-k | = Δk between the measured value k1 and the predicted value k (step S7), and determines whether or not Δk is smaller than the predetermined value (threshold value) K (step). S8). When Δk ≧ K (No in step S8), it is determined whether or not the comparison between Δk and the threshold value K is the first time (step S9), and when it is the first time (Yes in step S9) k1. Returning to step S6 in consideration of the possibility of erroneous measurement of k1, remeasurement of k1 is performed.

Δkと閾値Kとの比較が2回目である場合は(ステップS9でNo)、ステップS6で測定された実測値k1に基づいて予測式を補正する(ステップS10)。そして、実測値k1に基づいて画像形成条件を変更する(ステップS11)。変更される画像形成条件は、現像装置3a〜3d内のトナー濃度、現像間隔、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26の回転数(回転速度)、V0−Vdcの変更等が挙げられる。その後、ステップS1に戻り、印字命令の待機状態を継続する。 When the comparison between Δk and the threshold value K is the second time (No in step S9), the prediction formula is corrected based on the actually measured value k1 measured in step S6 (step S10). Then, the image formation conditions are changed based on the actually measured value k1 (step S11). The image formation conditions to be changed include changes in the toner concentration in the developing devices 3a to 3d, the development interval, the rotation speed (rotation speed) of the stirring transfer screw 25 and the supply transfer screw 26, and V0-Vdc. After that, the process returns to step S1 and the standby state of the print command is continued.

本実施形態によれば、移流拡散測定モードにおいて測定された移流拡散係数を時系列順に並べることで、今後の移流拡散係数の推移を予測し、移流拡散係数の変動が大きいと推定されるときのみ移流拡散測定モードを実行するか否かを判定することにより、移流拡散測定モードを適切なタイミングで実行することができる。従って、移流拡散係数の変動によるトナー濃度のばらつきが抑制されるため、画像濃度不良や画像かぶり、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。また、現像電流の直流成分やトナー帯電量の測定を行わずに移流拡散測定モードの実行タイミングを決定できるため、消費トナーおよび消費電力の増加、画像形成効率の低下を効果的に抑制することができる。 According to this embodiment, by arranging the convection-diffusion coefficients measured in the convection-diffusion measurement mode in chronological order, the future transition of the convection-diffusion coefficient is predicted, and only when it is estimated that the fluctuation of the convection-diffusion coefficient is large. By determining whether or not to execute the convection-diffusion measurement mode, the convection-diffusion measurement mode can be executed at an appropriate timing. Therefore, since the variation in the toner density due to the variation in the advection diffusion coefficient is suppressed, defects such as poor image density, image fog, and toner scattering can be effectively suppressed. In addition, since the execution timing of the convection-diffusion measurement mode can be determined without measuring the DC component of the developing current and the charge amount of the toner, it is possible to effectively suppress an increase in toner consumption and power consumption and a decrease in image formation efficiency. it can.

その他本発明は、上記各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、上記各実施形態では送受信部82を用いて現像剤の寿命が近いことをサービスマンに直接通知するようにしたが、例えば液晶表示部81に現像剤の交換を促す通知を表示することにより、現像剤の寿命が近いことをユーザーに通知するようにしてもよい。 Others The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the transmission / reception unit 82 is used to directly notify the serviceman that the life of the developer is near, but for example, by displaying a notification prompting the replacement of the developer on the liquid crystal display unit 81. , The user may be notified that the developer is nearing the end of its life.

また、本発明は図1に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンター、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。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, the present invention is not limited to the tandem type color printer shown in FIG. 1, and various image forming apparatus using a two-component developing method such as a digital or analog type monochrome copier, a monochrome printer, a color copier, and a facsimile. It is applicable to. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

第1実施形態の移流拡散測定モードを実行し、測定された移流拡散係数に基づいて画像形成条件を変更した場合の画像かぶりの抑制効果についての検証試験を行った。現像装置3a〜3dの条件は移流拡散係数の測定例と同様とした。 The advection-diffusion measurement mode of the first embodiment was executed, and a verification test was conducted on the effect of suppressing image fog when the image formation conditions were changed based on the measured advection-diffusion coefficient. The conditions of the developing devices 3a to 3d were the same as in the measurement example of the advection-diffusion coefficient.

試験方法としては、非画像部の現像電流の直流成分の変動量が0.03μAとなったとき移流拡散測定モードを実行し、移流拡散係数の低下に応じて現像装置3a〜3d内のトナー濃度を低下させた場合(本発明1)、トナー濃度の低下に加えて、移流拡散係数の低下に応じて感光体ドラム1a〜1dの表面電位V0と現像電圧の直流成分Vdcとの差V0−Vdcを大きくした場合(本発明2)、および画像条件の変更を行わなかった場合(比較例1)で600k枚の耐久印字を行い、画像かぶりの発生を評価した。 As a test method, the advection diffusion measurement mode is executed when the fluctuation amount of the DC component of the development current in the non-image area becomes 0.03 μA, and the toner concentration in the developing devices 3a to 3d is increased according to the decrease in the advection diffusion coefficient. (Invention 1), the difference between the surface potential V0 of the photoconductor drums 1a to 1d and the DC component Vdc of the developing voltage is V0-Vdc according to the decrease in the advection diffusion coefficient in addition to the decrease in the toner concentration. When the size was increased (2 in the present invention) and when the image conditions were not changed (Comparative Example 1), 600 k sheets of durable printing were performed to evaluate the occurrence of image fog.

移流拡散測定モードは印字枚数が69k枚、165k枚、366k枚になったとき実行した。画像かぶりの評価は官能評価(目視)であり、画像かぶりが認められない場合をランク5、画像かぶりは認められるが全く気にならない場合をランク4、画像かぶりは認められるが気にならない場合をランク3、画像かぶりが認められ、気になる場合をランク2、画像かぶりが認められ、許容できない場合をランク1とした。結果を図15に示す。 The advection-diffusion measurement mode was executed when the number of printed sheets reached 69 k, 165 k, and 366 k. The evaluation of image fog is a sensory evaluation (visual). If image fog is not recognized, rank 5 is recognized, if image fog is recognized but not bothered at all, rank 4, and if image fog is recognized but not bothered. Rank 3, image fog was recognized and anxious was ranked 2, and image fog was recognized and unacceptable was ranked 1. The results are shown in FIG.

図15から明らかなように、移流拡散係数の低下に応じてトナー濃度を低下させた本発明1(図15の×のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク3であり、画像かぶりが気にならないレベルであった。また、トナー濃度の低下に加えてV0−Vdcを大きくした本発明2(図15の○のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク3.5であり、画像かぶりが全く気にならない〜気にならないレベルであった。 As is clear from FIG. 15, in the present invention 1 (data series of × in FIG. 15) in which the toner concentration is reduced according to the decrease in the convection-diffusion coefficient, the image fog after endurance printing of 600 k sheets is rank 3. , The image fog was not a concern. Further, in the present invention 2 (data series of ○ in FIG. 15) in which V0-Vdc is increased in addition to the decrease in toner concentration, the image fog after endurance printing of 600 k sheets is rank 3.5, and the image fog is completely present. I don't care ~ It was a level I didn't care about.

これに対し、画像形成条件の変更を行わなかった比較例1(図15の●のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク1.5であり、画像かぶりが気になる〜許容できないレベルであった。 On the other hand, in Comparative Example 1 (data series of ● in FIG. 15) in which the image formation conditions were not changed, the image fog after endurance printing of 600 k sheets was rank 1.5, and the image fog was anxious. ~ It was an unacceptable level.

第2実施形態の移流拡散測定モードを実行し、測定された移流拡散係数に基づいて画像形成条件を変更した場合の画像かぶりの抑制効果についての検証試験を行った。 The advection-diffusion measurement mode of the second embodiment was executed, and a verification test was conducted on the effect of suppressing image fog when the image formation conditions were changed based on the measured advection-diffusion coefficient.

試験方法としては、トナー帯電量の変化量が2.5μC/gとなったとき移流拡散測定モードを実行し、移流拡散係数の低下に応じて現像装置3a〜3d内のトナー濃度を低下させた場合(本発明3)、トナー濃度の低下に加えて、移流拡散係数の低下に応じて感光体ドラム1a〜1dの表面電位V0と現像電圧の直流成分Vdcとの差V0−Vdcを大きくした場合(本発明4)、および画像条件の変更を行わなかった場合(比較例2)で600k枚の耐久印字を行い、画像かぶりの発生を評価した。 As a test method, the advection diffusion measurement mode was executed when the amount of change in the toner charge amount became 2.5 μC / g, and the toner concentration in the developing devices 3a to 3d was decreased according to the decrease in the advection diffusion coefficient. In the case (3 of the present invention), in addition to the decrease in toner concentration, the difference V0-Vdc between the surface potential V0 of the photoconductor drums 1a to 1d and the DC component Vdc of the development voltage is increased in accordance with the decrease in the advection diffusion coefficient. (4) of the present invention and when the image conditions were not changed (Comparative Example 2), endurance printing of 600 k sheets was performed to evaluate the occurrence of image fog.

トナー帯電量は30k毎に測定し、移流拡散測定モードは印字枚数が90k枚、180k枚、390k枚になったとき実行した。現像装置3a〜3dの条件、画像かぶりの評価基準は実施例1と同様とした。結果を図16に示す。 The toner charge amount was measured every 30 k, and the advection-diffusion measurement mode was executed when the number of printed sheets reached 90 k, 180 k, and 390 k. The conditions of the developing devices 3a to 3d and the evaluation criteria for image fog were the same as in Example 1. The results are shown in FIG.

図16から明らかなように、移流拡散係数の低下に応じてトナー濃度を低下させた本発明3(図16の+のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク3であり、画像かぶりが気にならないレベルであった。また、トナー濃度の低下に加えてV0−Vdcを大きくした本発明4(図16の○のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク3.5であり、画像かぶりが全く気にならない〜気にならないレベルであった。 As is clear from FIG. 16, in the present invention 3 (+ data series in FIG. 16) in which the toner concentration is reduced according to the decrease in the convection-diffusion coefficient, the image fog after endurance printing of 600 k sheets is rank 3. , The image fog was not a concern. Further, in the present invention 4 (data series of ○ in FIG. 16) in which V0-Vdc is increased in addition to the decrease in toner concentration, the image fog after endurance printing of 600 k sheets is rank 3.5, and the image fog is completely present. I don't care ~ It was a level I didn't care about.

これに対し、画像形成条件の変更を行わなかった比較例2(図16の●のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク1.5であり、画像かぶりが気になる〜許容できないレベルであった。 On the other hand, in Comparative Example 2 (data series of ● in FIG. 16) in which the image formation conditions were not changed, the image fog after endurance printing of 600 k sheets was rank 1.5, and the image fog was anxious. ~ It was an unacceptable level.

第3実施形態の移流拡散測定モードを実行し、測定された移流拡散係数に基づいて画像形成条件を変更した場合の画像かぶりの抑制効果についての検証試験を行った。 The advection-diffusion measurement mode of the third embodiment was executed, and a verification test was conducted on the effect of suppressing image fog when the image formation conditions were changed based on the measured advection-diffusion coefficient.

試験方法としては、移流係数の変化量が5以上(または拡散係数の変化量が30以上)となったとき移流拡散測定モードを実行し、移流拡散係数の低下に応じて現像装置3a〜3d内のトナー濃度を低下させ、且つ、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との差V0−Vdcを大きくした場合(本発明5)、および画像条件の変更を行わなかった場合(比較例3)で600k枚の耐久印字を行い、画像かぶりの発生を評価した。 As a test method, the advection-diffusion measurement mode is executed when the amount of change in the advection coefficient is 5 or more (or the amount of change in the diffusion coefficient is 30 or more), and in the developing devices 3a to 3d according to the decrease in the advection-diffusion coefficient. When the toner concentration of the photoconductor drums 1a to 1d is lowered and the difference V0-Vdc between the surface potential V0 of the photoconductor drums 1a to 1d and the DC component Vdc of the developing voltage is increased (the present invention 5), the image conditions are not changed. In this case (Comparative Example 3), 600 k sheets of durable printing were performed to evaluate the occurrence of image fog.

移流拡散測定モードは印字枚数が0k枚、30k枚、60k枚、90k枚になったとき実行し、それ以降は近似式に従って実行タイミングを決定した。実際には、125k枚、238k枚、395k枚、600k枚で移流拡散測定モードを実行した。現像装置3a〜3dの条件、画像かぶりの評価基準は実施例1、2と同様とした。結果を図17に示す。 The advection-diffusion measurement mode was executed when the number of printed sheets reached 0 k, 30 k, 60 k, and 90 k, and thereafter, the execution timing was determined according to an approximate formula. Actually, the advection-diffusion measurement mode was executed with 125 k sheets, 238 k sheets, 395 k sheets, and 600 k sheets. The conditions of the developing devices 3a to 3d and the evaluation criteria for image fog were the same as in Examples 1 and 2. The results are shown in FIG.

図17から明らかなように、移流拡散係数の低下に応じてトナー濃度を低下させ、V0−Vdcを大きくした本発明5(図17の+のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク3.5であり、画像かぶりが全く気にならない〜気にならないレベルであった。 As is clear from FIG. 17, in the present invention 5 (+ data series in FIG. 17) in which the toner concentration is decreased and V0-Vdc is increased in accordance with the decrease in the convection-diffusion coefficient, the image after endurance printing of 600 k sheets is performed. The fog was rank 3.5, and the image fog was at a level that did not bother me at all.

これに対し、画像形成条件の変更を行わなかった比較例3(図17の●のデータ系列)では、600k枚の耐久印字後における画像かぶりはランク1.5であり、画像かぶりが気になる〜許容できないレベルであった。 On the other hand, in Comparative Example 3 (data series of ● in FIG. 17) in which the image formation conditions were not changed, the image fog after endurance printing of 600 k sheets was rank 1.5, and the image fog was anxious. ~ It was an unacceptable level.

実施例1〜3の結果より、所定のタイミングで移流拡散測定モードを実行するとともに、移流拡散係数の低下に応じて画像形成条件を変更することで、画像かぶりの発生を長期間に亘って効果的に抑制できることが確認された。また、トナー濃度の低下に加えてV0−Vdcを大きくすることで、画像かぶりの発生をより効果的に抑制できることが確認された。 From the results of Examples 1 to 3, the advection-diffusion measurement mode is executed at a predetermined timing, and the image formation conditions are changed according to the decrease in the advection-diffusion coefficient, whereby the occurrence of image fog is effective for a long period of time. It was confirmed that it can be suppressed. Further, it was confirmed that the occurrence of image fog can be suppressed more effectively by increasing V0-Vdc in addition to lowering the toner concentration.

本発明は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる現像装置およびそれを備えた画像形成装置に利用することができる。本発明の利用により、現像剤の移流係数、拡散係数の変動を精度よく予測することができ、移流拡散測定モードを必要最小限に実行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 a developing apparatus using a two-component developer composed of toner and a carrier and an image forming apparatus including the same. By utilizing the present invention, it is possible to accurately predict fluctuations in the advection coefficient and the diffusion coefficient of the developer, and it is possible to provide an image forming apparatus capable of executing the advection diffusion measurement mode to the minimum necessary.

1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
3a〜3d 現像装置
20 現像容器
20d トナー補給口
25 攪拌搬送スクリュー(攪拌搬送部材)
26 供給搬送スクリュー(攪拌搬送部材)
27 トナー濃度センサー
31 現像ローラー(現像剤担持体)
41 トナー補給モーター(トナー補給装置)
51 電圧制御回路
53 現像電圧電源
70 電流検出部
81 液晶表示部(通知装置)
82 送受信部(通知装置)
90 制御部
92 ROM(記憶部)
93 RAM(記憶部)
95 カウンター
100 カラープリンター(画像形成装置)
1a-1d Photoreceptor drum (image carrier)
3a to 3d developing device 20 developing container 20d toner supply port 25 stirring transfer screw (stirring transfer member)
26 Supply transfer screw (stirring transfer member)
27 Toner concentration sensor 31 Developing roller (developer carrier)
41 Toner replenishment motor (toner replenishment device)
51 Voltage control circuit 53 Development voltage power supply 70 Current detection unit 81 Liquid crystal display unit (notification device)
82 Transmitter / receiver (notification device)
90 Control unit 92 ROM (storage unit)
93 RAM (storage unit)
95 Counter 100 color printer (image forming device)

Claims (12)

表面に感光層が形成された像担持体と、
キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像容器と、
前記像担持体に対向するように配置され、少なくとも前記トナーを表面に担持する現像剤担持体と、
前記現像容器内の前記現像剤を攪拌、搬送する攪拌搬送部材と、
を備え、前記像担持体に形成された静電潜像に前記トナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
前記現像容器内に前記トナーを補給するトナー補給装置と、
前記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現像電圧電源と、
前記現像剤担持体に前記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電流検出部と、
前記現像装置および前記トナー補給装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記現像容器内部における前記トナーの移流係数および拡散係数の少なくとも一方である移流拡散係数に基づいて、前記像担持体に供給されることによって前記トナーが消費された前記現像容器内部のトナー消費領域が前記現像容器のトナー補給位置に到達するタイミングを決定し、前記トナー補給装置を用いて前記トナー消費領域に前記トナーを補給する画像形成装置において、
前記制御部は、非画像形成時に前記移流拡散係数を測定する移流拡散測定モードを実行可能であり、
前記現像装置内のトナー帯電量の変化量、若しくは画像形成時に前記像担持体の非画像部が対向しているときに前記現像剤担持体に流れる前記現像電流の直流成分の変化量が所定量よりも大きいとき、前記移流拡散測定モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
An image carrier having a photosensitive layer formed on its surface,
A developing container containing a developing agent containing a carrier and toner,
A developer carrier that is arranged so as to face the image carrier and that at least supports the toner on the surface.
A stirring and transporting member that stirs and transports the developer in the developing container, and
A developing device that supplies the toner to an electrostatic latent image formed on the image carrier to form a toner image.
A toner replenishing device that replenishes the toner in the developing container,
A developing voltage power supply that applies a developing voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage on the developing agent carrier.
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
A control unit that controls the developing device and the toner replenishing device,
With
The control unit is inside the developing container where the toner is consumed by being supplied to the image carrier based on the transfer diffusion coefficient which is at least one of the transfer coefficient and the diffusion coefficient of the toner inside the developing container. In an image forming apparatus that determines the timing at which the toner consuming region of the developing container reaches the toner replenishing position of the developing container and replenishes the toner to the toner consuming region using the toner replenishing device.
The control unit can execute an advection-diffusion measurement mode that measures the advection-diffusion coefficient during non-image formation.
The amount of change in the amount of toner charged in the developing device, or the amount of change in the DC component of the developing current flowing through the developing agent carrier when the non-image parts of the image carrier face each other during image formation is a predetermined amount. An image forming apparatus, characterized in that the transfer diffusion measurement mode is executed when it is larger than.
前記制御部は、前記移流拡散係数の変化に基づいて画像形成条件を変更することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes image forming conditions based on a change in the advection-diffusion coefficient. 前記制御部は、前記移流拡散測定モードが実行されたとき、前記現像容器内の前記現像剤中のトナー濃度を変更す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 control unit changes the toner concentration in the developer in the developing container when the convection-diffusion measurement mode is executed. 前記制御部は、前記トナー帯電量の変化量、若しくは前記現像電流の直流成分の変化量が所定量以内であるときは、前記移流拡散測定モードを実行せずに現在使用している前記移流拡散係数を補正することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。 When the change amount of the toner charge amount or the change amount of the DC component of the development current is within a predetermined amount, the control unit does not execute the convection-diffusion measurement mode and is currently using the convection-diffusion. The image forming apparatus according to claim 2 or 3, wherein the coefficient is corrected. 前記制御部は、前記移流拡散係数が補正されたとき、前記像担持体に形成された静電潜像に前記トナーを供給してトナー像を形成する間隔、前記攪拌搬送部材の回転速度、前記現像電圧の少なくとも1つを変更することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 When the convection-diffusion coefficient is corrected, the control unit supplies the toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier to form the toner image, the rotation speed of the stirring and transporting member, and the said. The image forming apparatus according to claim 4, wherein at least one of the developing voltages is changed. 前記移流拡散測定モードは、前記現像容器内へのトナーの補給と前記像担持体へのトナーの供給による前記現像容器内のトナーの消費の両方を行うことにより前記移流拡散係数の測定を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。 In the convection-diffusion measurement mode, the convection-diffusion coefficient is measured by both replenishing the toner in the developing container and consuming the toner in the developing container by supplying the toner to the image carrier. The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5. 前記制御部は、前記移流拡散係数に基づいて決定された、前記トナー消費領域が前記トナー補給位置に到達するタイミングで前記トナーを補給して前記移流拡散測定モードを実行することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 The control unit replenishes the toner at a timing when the toner consumption region reaches the toner replenishment position, which is determined based on the advection-diffusion coefficient, and executes the advection-diffusion measurement mode. Item 6. The image forming apparatus according to Item 6. 前記移流拡散係数を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記移流拡散係数の時間推移データに基づいて前記移流拡散係数の予測式を作成し、前記予測式から予測される前記移流拡散係数の予測値と、前記移流拡散測定モードにより測定された測定値とを比較して前記予測式を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
A storage unit for storing the advection-diffusion coefficient is provided.
The control unit creates a prediction formula for the convection-diffusion coefficient based on the time transition data of the convection-diffusion coefficient stored in the storage unit, and the predicted value of the convection-diffusion coefficient predicted from the prediction formula and The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the prediction formula is corrected by comparing with the measured value measured by the convection-diffusion measurement mode.
前記制御部は、前回の移流拡散測定モードからの前記予測値の変化量が所定値以上になると予想される印字枚数に到達したとき前記移流拡散測定モードを実行することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 8. The control unit executes the advection-diffusion measurement mode when the amount of change in the predicted value from the previous advection-diffusion measurement mode reaches a number of prints expected to be equal to or greater than a predetermined value. The image forming apparatus according to. 前記制御部は、前記予測値と前記測定値との差が所定値よりも大きいとき、前記予測値と前記測定値の比較が1回目であるときは前記移流拡散測定モードを再実行し、2回目であるときは前記予測式を補正するとともに画像形成条件を変更することを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の画像形成装置。 The control unit re-executes the transfer diffusion measurement mode when the difference between the predicted value and the measured value is larger than a predetermined value, and when the comparison between the predicted value and the measured value is the first time, 2 The image forming apparatus according to claim 8 or 9, wherein when it is the second time, the prediction formula is corrected and the image forming conditions are changed. 前記制御部は、前記予測式に基づいて予測される前記移流拡散係数が予め設定された基準値よりも小さくなるとき前記現像剤が寿命に到達したと判定することを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の画像形成装置。 8. The control unit determines that the developer has reached the end of its life when the advection-diffusion coefficient predicted based on the prediction formula becomes smaller than a preset reference value. The image forming apparatus according to any one of claims 10. 前記移流拡散係数に基づいて予測された前記現像剤の寿命を通知可能である通知装置を備え、
前記制御部は、前記移流拡散係数が前記基準値よりも小さくなる時間よりも前に前記通知装置を用いて前記現像剤の交換を促す通知を行うことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
A notification device capable of notifying the life of the developer predicted based on the advection-diffusion coefficient is provided.
The image according to claim 11, wherein the control unit uses the notification device to give a notification prompting the replacement of the developer before the time when the advection-diffusion coefficient becomes smaller than the reference value. Forming device.
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