JP2920325B2 - Method for detecting deterioration of developer in image forming apparatus - Google Patents

Method for detecting deterioration of developer in image forming apparatus

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JP2920325B2
JP2920325B2 JP31995890A JP31995890A JP2920325B2 JP 2920325 B2 JP2920325 B2 JP 2920325B2 JP 31995890 A JP31995890 A JP 31995890A JP 31995890 A JP31995890 A JP 31995890A JP 2920325 B2 JP2920325 B2 JP 2920325B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、電子写真方式により像形成体上にトナー像
を形成し、該トナー像を転写材上に転写して画像を得る
画像形成装置の現像手段に収容されている現像剤の劣化
を検出する画像形成装置の現像剤劣化検出方法に関す
る。
The present invention detects a deterioration of a developer contained in a developing unit of an image forming apparatus that forms a toner image on an image forming body by an electrophotographic method and transfers the toner image onto a transfer material to obtain an image. The present invention relates to a method for detecting deterioration of a developer of an image forming apparatus.

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

電子写真方式による画像形成は、像形成体上に原稿像
あるいは画像データに応じた潜像形成と現像を行い、像
形成体上にトナー像を形成し、その後転写材上に該トナ
ー像を転写することにより画像を得るというものであ
る。 像形成体上に形成された潜像を顕像化する現像手段に
は、トナーのみから成る1成分現像剤、あるいは、トナ
ーとキャリアから成る2成分現像剤が収容されており、
それぞれ顕像化する場合トナーのみが現像手段から像形
成体へ移動して、像形成体上にトナー像を形成する。 一般に、1成分現像剤および2成分現像剤いずれにお
いても、現像手段内に収容されている現像剤を十分に摩
擦帯電させるために、該現像剤の攪拌を行っている。そ
して、1成分現像剤においては現像剤であるトナーの量
をセンサで検出して、現像手段内には常に一定のトナー
が収容されているように制御されている。また、2成分
現像剤においては、トナー濃度測定手段であるトナー濃
度センサにより、トナーとキャリアの比率であるトナー
濃度を測定している。このトナー濃度センサにより現像
手段内のトナー濃度が低ければ現像手段内に新しく供給
用トナーを補給する。このようにして、常に現像手段内
のトナー濃度が一定になるように制御している。 このように、1成分現像剤においてはトナー量、2成
分現像剤においてはトナー濃度を制御しているのは、こ
れらトナー量あるいはトナー濃度が変動すると現像性能
が変化し、良好な画像形成ができないためである。
Electrophotographic image formation involves forming and developing a latent image according to an original image or image data on an image forming body, forming a toner image on the image forming body, and then transferring the toner image onto a transfer material. By doing so, an image is obtained. The developing means for visualizing the latent image formed on the image forming body contains a one-component developer composed of only toner or a two-component developer composed of toner and carrier,
When each image is visualized, only the toner moves from the developing means to the image forming body to form a toner image on the image forming body. Generally, in both the one-component developer and the two-component developer, the developer is agitated in order to sufficiently frictionally charge the developer contained in the developing means. In a one-component developer, the amount of toner as a developer is detected by a sensor, and control is performed such that a constant amount of toner is always contained in the developing unit. In the case of the two-component developer, a toner density, which is a ratio of toner and carrier, is measured by a toner density sensor as a toner density measuring unit. If the toner concentration sensor detects that the toner concentration in the developing means is low, a new supply toner is supplied into the developing means. In this way, the control is performed so that the toner concentration in the developing unit is always constant. As described above, the toner amount is controlled in the one-component developer, and the toner concentration is controlled in the two-component developer. When the toner amount or the toner concentration fluctuates, the developing performance changes, and a good image cannot be formed. That's why.

【発明の目的】[Object of the invention]

しかしながら、1成分現像剤におけるトナー量または
2成分現像剤におけるトナー濃度を常に一定にしている
ために、現像手段内に収容されているトナーの消費量が
少ない(顕像化領域が少ない画像形成)場合、現像手段
内に滞留するトナーが多く、そのため、攪拌時間が長く
なり現像剤の負荷が大きくなる、すなわち、帯電量の増
加や流動性の低下などに見られるように現像剤の劣化を
招くことになる。 このような現像剤の劣化に対して、従来の画像形成装
置においては、全く考慮などされていなかった。 そのために、現像剤の劣化が生じることにより、流動
性の低下に伴い現像手段から像形成体への移動が不安定
となり、トナー像濃度の低下、トナー像の濃度の過多、
画像のかぶり、文字の太り、特に、カラー画像の場合色
再現性の極端な低下が生じ、現像性能が低下もしくは不
安定になり、画像品質の低下という欠点を有することと
なる。 本発明の目的は、従来の現像剤補給手段を利用して補
給量を消費量として演算して現像剤の劣化を簡単にしか
も正確に検出することができる画像形成装置の現像剤劣
化検出方法を提案することにある。また、現像性能の低
下、画像品質の低下、色再現性の低下など未然に防止で
き、常に安定した現像剤を供給できるように、画像形成
装置の現像剤劣化検出方法を提案することを目的とした
ものである。
However, since the toner amount in the one-component developer or the toner concentration in the two-component developer is always kept constant, the consumption amount of the toner contained in the developing means is small (image formation with a small visualized area). In this case, a large amount of toner stays in the developing means, and therefore, the stirring time is long and the load on the developer is large, that is, the deterioration of the developer is caused as seen in an increase in the charge amount and a decrease in the fluidity. Will be. Such deterioration of the developer is not considered at all in the conventional image forming apparatus. Therefore, when the developer deteriorates, the movement from the developing unit to the image forming body becomes unstable due to the decrease in the fluidity, and the toner image density decreases, the toner image density increases,
Image fogging and thickening of characters, especially in the case of a color image, extremely deteriorates color reproducibility, resulting in a reduction or instability in developing performance and a decrease in image quality. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a developer deterioration detecting method for an image forming apparatus which can easily and accurately detect the deterioration of a developer by calculating a supply amount as a consumption amount by using a conventional developer supply means. It is to propose. Another object of the present invention is to propose a method of detecting a deterioration of a developer of an image forming apparatus so that a deterioration of a developing performance, a deterioration of an image quality, a deterioration of a color reproducibility, etc. can be prevented and a stable developer can be always supplied. It was done.

【問題点を解決するための手段】[Means for solving the problems]

上記目的は、像形成体上に静電潜像を形成し、該静電
潜像を現像手段により顕像化して画像を形成するととも
に、該現像手段内に収容されている現像剤の濃度を測定
し、その出力値に基づいて現像剤を補給する画像形成装
置の現像剤劣化検出方法において、該出力値から該現像
手段において消費された現像剤の消費量を演算し、該消
費量と予め設定されている基準値とを比較し、前記基準
値よりも現像剤が低消費量である場合に現像剤の劣化と
判断することで、該現像手段内の現像剤の劣化を検出す
る画像形成装置の現像剤劣化検出方法によって達成でき
る。
The above object is to form an electrostatic latent image on an image forming body, visualize the electrostatic latent image by a developing unit to form an image, and reduce the concentration of a developer contained in the developing unit. In the developer deterioration detecting method of the image forming apparatus for measuring and replenishing the developer based on the output value, the consumed amount of the developer consumed in the developing unit is calculated from the output value, and the consumed amount is calculated in advance. The image forming apparatus detects the deterioration of the developer in the developing unit by comparing the set reference value and determining that the developer is deteriorated when the consumption amount of the developer is lower than the reference value. This can be achieved by a method of detecting deterioration of the developer of the apparatus.

【実施例】【Example】

次に、本発明を添付図面に示す一実施例に基づいて説
明する。 第1図は、本発明の一実施例が組み込まれたカラー複
写機であるカラー画像形成装置の主要断面図である。こ
のカラー複写機は、大別すると画像読み取り系A、レー
ザ書き込み系B、画像形成系Cおび給紙系Dから構成さ
れており、次ぎのプロセスによりカラー画像が形成され
る。 まず、画像読み取り系Aにおいて、原稿台11に収めら
れた原稿は水平方向にスライドするキャリッジ12に取り
付けられたハロゲンランプ121によって照射される。可
動ミラーユニット13には、ミラー131,132が取り付けら
れていて、同じく水平方向にスライドして、前記キャリ
ッジ12に取り付けられているミラー122との組み合わせ
で原稿の光像を画像読み取り部14へと導出する。 前記キャリッジ12と前記可動ミラーユニット13はステ
ッピングモータに接続されるワイヤ(いずれも図示せ
ず)を介して駆動され、それぞれVおよび1/2Vの速度に
て同方向にスライドされるものである。 前記画像読み取り部14は、レンズ141とその背後にカ
ラーCCD142から構成されており、前記ミラー121,131,13
2により伝達された原稿の光像は前記レンズ141により集
束され、カラーCCD142の受光面にそれぞれ結像される。 前記カラーCCD142によって原稿を青画像データ
(B),緑画像データ(G)、赤画像データ(R)のカ
ラー画像データに色分解し、画像処理手段(図示せず)
によりイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)、ブラック(Bk)の現像手段に収容されているト
ナー色に応じ色補正された色信号が出力され、露光手段
であるレーザ書き込み系Bに入力される。 レーザ書き込み系Bにおいては、半導体レーザ(図示
せず)で発生されたレーザビームは、駆動モータ15によ
り回転されるポリゴンミラー16により回転走査され、f
θレンズ17、シリンドリカルレンズ18を経て、ミラー19
により光路を曲げられて、予め帯電手段である帯電器21
によって所定の電荷に一様帯電させられた像形成体であ
る感光体ドラム20の周面上に投射され輝線を形成する。 一方、副走査方向に関して感光体ドラム20の特定位置
に設けられたインデックスをフォトセンサ(いずれも図
示せず)で検出して、この検出信号を基準にして画像信
号による半導体レーザの変調が開始され主走査方向が決
定される。走査が開始されると主走査方向に関して、レ
ーザビームがインデックスセンサ(図示せず)によって
検出され、変調されたレーザビームが感光体ドラム20の
周面上を走査する。従って、レーザビームによる主走査
と感光体ドラム20の回転による副走査により感光体ドラ
ム20の周面上に第1の色に対応する潜像が形成される。
この潜像は、本実施例では複数の現像手段の内、例えば
イエロー(Y)トナーを収容した現像器22Yにより現像
されて、感光体ドラム20表面上にYトナー像が形成され
る。得られたトナー像は、感光体ドラム20上に保持され
たまま、感光体ドラム20の周面上より離間しているクリ
ーニング手段23の下を通過し、引き続き第2の色のコピ
ーサイクルに入る。 すなわち、Yトナー像が形成された感光体ドラム20
は、帯電器21によって再び帯電され、次いで画像読み取
り系Aから出力された第2の色信号がレーザ書き込み系
Bに入力され、上述した第1の色信号の場合と同様にし
て感光体ドラム20の表面への書き込みが行われ、潜像が
形成される。潜像は、第2の色として例えばマゼンタ
(M)トナーを収容した現像器22Mによって現像され
る。このMトナー像は、すでに形成されているYトナー
像の存在下に形成される。 同様にして、第3の色の画像信号により形成された潜
像をシアン(C)トナーを収容する現像器22Cで現像し
Cトナー像形成され、さらに第4の色の画像信号により
形成された潜像をブラック(Bk)トナーを収容する現像
器22Bkで現像し加工体ドラム20の表面上にBkトナー像を
重ね合わせて、カラートナー像が感光体ドラム20の表面
上に形成される。 これら各現像器22Y,22M,22C,22Bkの現像スリーブ221
には直流あるいはさらに交流のバイアスが印加され、基
体が設置された感光体ドラム20には非接触で反転現像
(ジャンピング現像)が行われるようになっている。な
お、現像に関係しない現像器は、現像スリーブの回転を
止め、バイアスをカットするなどして、感光体ドラム20
に形成されたトナー像の損傷を防ぎ、および、不要なト
ナーを潜像に供給しないようにする。 上述の如く感光体ドラム20の表面上に形成されたカラ
ートナー像は転写手段として設けられた転写器24におい
て、給紙系Dの給紙ベルト25により供給されタイミング
ローラ26により前記カラートナー像とタイミングを合わ
せた転写材に転写される。転写器24は、トナーと逆極性
の高圧電源を印加して転写を行う。 かくして、カラートナー像を転写された転写材は、分
離極27により感光体ドラム表面から分離されて、搬送ベ
ルト28を介して定着装置29に搬入されてカラートナー像
の定着が行われた後、排紙される。 一方、転写材へカラートナー像の転写、分離を終えた
感光体ドラム20は、さらに時計方向に回転して、クリー
ニング手段23のブレード231を圧接状態として残留した
トナーの除去、清掃が行われる。クリーニング終了後
は、再びブレード231が感光体ドラム20から離間して、
新たなコピープロセスに入る。 次に、現像手段の構成、機能について,第3図の現像
器22の断面図を参照に説明する。なお、本実施例では、
現像器22Y,22M,22C,22Bkはいずれも同一の構成機能の現
像器が用いられているので、ここでは例として現像器22
として説明する。 現像器22の内部には、現像スリーブ221、攪拌スクリ
ュー222,223、マグネットローラ224、薄層形成部材22
5、スクレーパ226等が設けられている。現像スリーブ22
1と感光体ドラム20との間隙は、現像スリーブ221と同軸
上に設けられた突当コロ(図示せず)により常に一定の
間隙(0.3〜1mm、好ましくは0.5mm程度)が保たれてい
る。 攪拌スクリュー222,223は、互いに相反する方向に回
転する攪拌部材であって、図示しないトナー補給手段に
よって補給口227より補給されるトナーを磁性キャリア
と十分に攪拌混合させる部材である。すなわち、トナー
とキャリアとから成る2成分現像剤は、攪拌スクリュー
222,223により十分攪拌混合されることにより、摩擦帯
電がなされ均質な現像剤とされた後、現像スリーブ221
に供給される。 現像スリーブ221は固定されたマグネットローラ224を
内包し、周囲には薄層形成部材225およびスクレーパ226
が配設されている。マグネットローラ224は、N極およ
びS極を交互に等間隔に配設した等磁力の8極の固定磁
石から構成されるものであるが、スクレーパ226に接す
る部分において反発磁界を形成し、現像剤の剥離を容易
にするために1極欠落させて7極としている。なお、本
実施例では8極の磁石から構成されるマグネットローラ
224を用いたが、一般に、現像器での現像剤の磁気ブラ
シの穂立を低くおさえる一方、適切な磁力を確保するた
めに、好ましくは300〜900Gauseで8〜16極のマグネッ
トローラを用いる。薄層形成部材225は、剛性かつ磁性
を有し、現像スリーブ221に対し現像剤が介在しない状
態で所定の荷重をもって圧接される。 攪拌スクリュー222,223より供給された現像剤は、現
像スリーブ221の周面上に付着して、薄層形成部材225に
より300μm前後の薄層状態に成形される。この現像剤
は、現像スリーブ221とともに搬送され、現像領域にお
いて感光体ドラム20の周面上の潜像を前述した現像間隔
を隔てて非接触で反転現像し、トナー像を形成する。 この非接触現像時には、図示しない電源から直流成分
に加え交流成分を含む現像バイアスが前記現像スリーブ
221に印加され、その結果現像スリーブ221上に現像剤中
のトナーのみが選択的に前記潜像の面に移行して付着す
る。 トナー成分を消費した現像剤のキャリア比率が高くな
って、現像スリーブ221によって搬送されてスクレーパ2
26により剥離回収され、再びトナー比率の高い現像剤を
混合される。 また、現像器22には、トナーとキャリアとの比率であ
るトナー濃度(wt%)を測定するための、トナー濃度測
定手段S1が攪拌スクリュー223の下方に設けられてい
る。このトナー濃度測定手段であるトナー濃度センサS1
は、透磁率検出センサ,容量検出センサ,反射濃度計な
ど既存のトナー濃度センサを用いることができる。 次に、トナーの補給および濃度の制御について、第3
図乃至第4図に基づいて説明する。 第3図は、トナー濃度センサS1の出力電圧とトナー濃
度の関係を示した図である。このように、トナー濃度と
トナー濃度センサS1の出力電圧には相関関係があるの
で、本実施例ではこのトナー濃度センサS1の出力電圧に
基づいてトナー濃度を制御する。すなわち、トナー濃度
センサS1の出力に応じてトナーの補給量を調整すれば、
トナー濃度の調整を容易に行うことができる。なお、同
図における直線領域をトナー濃度の調整に利用すると、
より容易に精度良く調整することができる。 第4図は、トナー濃度の調整を示すブロック図であ
る。トナー制御手段50は、レベル分け部501、メモリ部5
02等から成り、トナー濃度センサS1から入力された出力
電圧の値に基づいて数段階にレベル分けし、そのレベル
に応じてトナーの補給量を制御する。 まず、トナー制御手段50のレベル分け部501は、トナ
ー濃度センサS1から入力された出力電圧をいくつかのト
ナーレベルi(i=0,1,2,3…)に分ける。このレベル
分け部501における出力電圧のレベル分けは、第3図に
おける近似直線領域を利用しており、このレベル分けを
細かくすればするほど精密なトナー濃度の管理・制御が
できる。 一方、トナー制御手段50のメモリ部502には、第1表
に示す前記トナーレベルiとトナー補給手段51の駆動時
間ti(i=0,1,2,3…)との関係は予め記憶されてお
り、トナー制御手段50のレベル分け部501によりレベル
分けされたトナーレベルiに基づいて、トナー制御手段
50はトナー補給駆動手段51を制御する駆動信号を前記駆
動時間tiだけ出力する。なお、メモリ部502に記憶され
ている関係はトナー補給手段51の駆動時間とトナー補給
量との関係のみならず、トナー濃度とトナー濃度センサ
S1の出力電圧との関係、攪拌スクリュー222,223による
現像剤の循環時間等を考慮して決定された関係である。 従って、トナー濃度センサS1の出力電圧が低い(トナ
ー濃度が高い)と、トナー制御手段50はトナー補給駆動
手段51に駆動信号を出力する時間を短くし、逆に、出力
電圧が高い(トナー濃度が低い)と、駆動信号を出力す
る時間を長くする。ここで、トナー補給駆動手段51の駆
動の単位時間当たりのトナー補給量は一定値になるよう
に予め設計されれているので、駆動時間を制御すること
によりトナーの補給量が制御でき、さらにトナー濃度を
も制御できることとなる。 トナー補給駆動手段51により駆動されるトナー補給手
段は、例えばトナーホッパーに収容されている供給用ト
ナーをトナー搬送スクリュー(いずれも図示せず)によ
って現像器の補給口227から現像器内に補給するもので
ある。このトナー搬送スクリューは、パルスモータによ
って駆動され、その補給量は予め設計されているため
に、パルスモータの駆動時間を制御することによりトナ
ー濃度維持のために必要なトナー量を正確に補給するこ
とができる。なお、トナー補給手段は、上述の構成に限
られるものではないことはいうまでもない。 第1表は、トナー濃度センサS1によって得られた出力
電圧に基づく、トナー濃度、レベル分け、トナー補給駆
動手段51の駆動時間、供給用トナーの補給量それぞれの
関係の一例を示した表である。同表においては、トナー
濃度が7%の時に2Vの出力電圧であり、出力電圧とトナ
ー濃度との関係式(第3図)における直線領域では約−
0.35V/%の傾きになるようにセッティングされた電圧制
御調整機能付きトナーセンサ(TDK製)を用いて、該ト
ナー濃度センサS1の出力電圧をレベル分け部501におい
て7つのトナーレベル(レベル0〜レベル6)に分け、
トナー補給手段の補給能力を100mg/secに設計された場
合を示している。この関係は上述した考慮以外に、現像
剤の特性、現像器自身の能力等をも考慮した関係であ
る。 第5図は、トナー濃度センサの検出タイミングとトナ
ー補給タイミングとを示すタイミングチャートである。
同図において、ハイレベルで各手段が駆動されているこ
とを示している。 感光体ドラム20上に形成された静電潜像に同期して現
像スリーブ221が駆動される時に、トナー濃度センサS1
によりトナー濃度を測定する。また、この駆動の1秒前
に、攪拌スクリュー222,223は駆動されており、前記ト
ナー濃度の測定時には十分攪拌された状態である。そし
て、前記トナー濃度を測定して得られたトナー濃度セン
サS1の出力電圧を上記第1表の関係に基づいてトナー補
給駆動手段51を駆動する。第5図において、トナー濃度
センサS1によって測定されたトナー濃度のレベルは前か
らレベル6、レベル1、レベル2の場合を示し、それぞ
れのレベルの応じた時間(第1表参照)だけ駆動信号が
出力されている。本実施例では、第5図に示すように、
現像開始時点と、その後2秒毎にトナー濃度を測定し、
1画面において3回の測定でもってトナー濃度の測定を
終了している場合を示しているが、これに限られるもの
でないことは言うまでもない。 以上のように、トナー濃度センサS1により検出された
トナー濃度に基づいて供給用トナーの補給量を制御して
いるので、現像器内もトナー濃度は常に一定とすること
ができる。さらに、このトナー濃度の制御は、1画面の
画像形成中に複数回濃度測定行う、あるいは、前記レベ
ル分けことにより、より精度の高いトナー濃度の調整を
行うことができるため、常に安定した画像形成をするこ
とができる。 次に現像剤の劣化の検出について第4図および第6図
に基づいて説明する。 上述のように現像剤のトナー濃度の調整することによ
り、供給用トナーが補給され、常に一定のトナー濃度に
成るように制御されている。換言すると、供給されたト
ナー量は、消費したトナー量であると推定することがで
きる。 そこで現像剤の劣化を検出する場合、まず前記トナー
濃度センサS1により測定された出力電圧をトナー制御手
段50のレベル分け部501によりレベル分けされたトナー
レベルiと測定の度数とのヒストグラム(第6図参照)
をトナー劣化検出手段52の演算部521において作成す
る。そして、所定の画像形成(濃度測定回数)終了後
に、前記演算部521は、作成された前述のヒストグラム
に基づいて、前記トナーレベルiとその度数および測定
回数より、 の演算式にて、トナー消費量を推定する。すなわち、上
式は、トナーレベル(補給量)に応じて重み付けをして
トナー補給回数を積算して、所定数画像形成後のトナー
総消費量(補給)を算出して、そのトナー総消費量(補
給)を測定回数で割ることにより、単位測定回数当たり
のトナー消費量(補給量)を消費値として算出するもの
である。換言すれば、演算部521は、トナー濃度測定1
回当たりのトナー消費量(補給量)の平均を演算するも
のである。 なお、本実施例では、トナーレベルと度数とを掛け合
わせたが、トナー濃度センサS1の出力値と度数を掛け合
わせてもよいことはいうまでもない。すなわち、レベル
分け部531を介さずに、得られたトナー濃度センサS1の
出力値より平均出力値を消費値(トナー濃度センサS1と
トナー補給の関係が予め分かっているので、出力値∝補
給量である)として演算してもよいことは言うまでもな
い。 トナー劣化検出手段52の判断部522は、この演算部521
にて演算された消費値が予め設定されている基準値と比
較されてトナーの低消費量であるかどうかを判断する。
すなわち、前記消費値が小さければ小さいほど現像器22
内のトナーの消費が少なく、該トナーが現像器22内にて
滞留しており、該トナーの攪拌時間が長くなり、トナー
の劣化をきたすこととなるのである。逆に、前記消費値
が大きければトナーの消費量が多く、現像器22内に滞留
しないのでトナー劣化の問題は生じない。 なお、前記基準値は現像剤の特性や現像器の性能、特
性等種々の要因を考慮して設定される値である。 上述した現像剤の劣化の検出について第6図のヒスト
グラムを用いて具体的に説明する。 第6図は、前記トナー濃度調整時の例と同じく1画面
中に3回トナー濃度を測定し5画面を連続してA-4サイ
ズの転写材にコピーしたときの演算部521にて得られた
ヒストグラムである。5画面形成終了後に作成された同
図のヒストグラムから、トナーレベル0の度数は3、レ
ベル1の度数は7、レベル2の度数は4、レベル3の度
数は1、レベル4の度数は0、レベル5の度数は0、レ
ベル6の度数は0である。よって、演算部521で演算さ
れる消費値は上式より となる。この演算部521にて演算された消費値1.2は、ト
ナー劣化検出手段52の判断部522入力され、そして基準
値1.4と比較される。すなわち、消費値が1.2であり基準
値が1.4より消費値の方が小さい値なので、この場合判
断部522においてトナーは低消費量であると判断され
る。従って、現像器内のトナーが劣化しているとして、
トナー劣化検出手段52は後述するとトナー劣化防止手段
53に劣化信号を出力して、トナー劣化を防止する。 上述の基準値1.4は、実験により得られたものであ
り、それによると、原稿の黒化率(原稿全体に占める黒
線画部の割合:但し、これはブラックに限られるもので
はなく、各色成分に分解色についても色成分毎の線画部
の割合である)が約2%のコピーを繰り返すと、現像
性、画像濃度の低下など現像剤劣化の影響が現れはじめ
たので、先にも述べたように、現像剤の特性、現像器の
特性等各種要因も考慮して決定されるものである。しか
し、本実施例で示した前記数値に限られるものではない
ことはいうまでもない。また、この基準値は、画像形成
する画面サイズ(転写材のサイズ)によって変化させる
ことが望ましい。例えば、A-3は、A-4の2倍の大きさで
あるので、前記基準値も2倍の2.8にするなど、その画
面サイズの面積比でもって変化させるとよい。 また本実施例では、単位測定回数当たりのトナー消費
量(補給量)を算出するようにしたが、これに限られる
ものではなく、例えば1コピー当たりの消費量でもよ
く、また、現像器の駆動時間当たりの消費量でもよいこ
とはいうまでもない。さらに、本実施例では5コピー後
の平均を算出したがこれにも限られるものではなく、1
コピー、10コピー、100コピー等任意のコピー回数でも
よく、さらには、連続コピーする場合にオペレータが設
定したのコピー数の最後の画像形成時までの平均を演算
すればよく、また、コピー回数ではなく、所定の時間後
の平均消費量を演算してもよい。 次に、トナー劣化防止手段53について説明する。 トナー劣化防止手段53は、前記トナー劣化検出手段52
により現像器22内のトナーが低消費量であると判断され
た場合に駆動される。具体的な手段として、感光体ドラ
ム20の非画像部に帯状の潜像形成とトナー像形成を行
い、このトナー像は転写材上に転写されずに搬送され、
クリーニング手段31によって感光体ドラム20上より除去
されることにより、現像器22内に滞留していた劣化トナ
ーを使用(廃棄)するようにするものである。 第7図は、トナー劣化防止手段53のタイミングチャー
トを模式的に示したものである。ただし、同図は、1つ
の現像器22に着目し、該現像器22に対応する帯電、露
光、現像、および各色現像終了後の転写、クリーニング
のタイミングを示しており、一点鎖線は画像部先端、2
点鎖線は画像部後端、・印は前記トナー濃度センサS1に
よるトナー濃度の測定タイミングを示している。 感光体ドラム20上を帯電器21によって一様に帯電し、
レーザ書き込み系Bによって第1の色信号により像露光
を行うことにより画像潜像形成が行われた後、前述した
ようにトナーが劣化していると例えば画像部後端部より
20mm前後隔てた非画像部の一部がレーザ書き込み系Bに
より帯状露光されて、帯状潜像を形成する。 一方、現像器22により画像潜像を順次反転現像する。
その時に、トナー濃度を測定し、その結果を前述したよ
うにトナー濃度調整を行う。また、トナー劣化検出手段
52によりトナーが劣化していると判断された場合は、前
述の帯状潜像を形成する。逆に、トナーが劣化していな
いと判断されると、上記帯状潜像は形成しない。そして
帯状潜像は、現像器22により画像潜像の顕像化に引き続
いて現像されて(所謂、ベタ画像に)顕像化される。 上述のように顕像化された画像部のトナー像は転写器
24により別途搬送されてきた転写材上に転写される。帯
状トナー像に関しては、転写器24の印加を止めて、転写
しないようにし、感光体ドラム20上に保持させた状態の
ままクリーニング手段23へと搬送する。 クリーニング手段23では、画像部の残留トナーおよび
帯状トナーを除去すべく、それまで感光体ドラム20から
離間していたクリーニングブレード231が感光体ドラム2
0に当接し、清掃を行う。 実験において、前記帯状潜像の形成は、約40mgのトナ
ーが前記帯状トナーとして付着するように形成すること
により、現像器22内に滞留している劣化したトナーを十
分除去できることを確認したが、この数値に限られるも
のではないことはいうまでもない。 なお、トナー劣化防止手段53として、上述したトナー
劣化の検出に基づいて非画像部に帯状トナー像を形成し
劣化したトナーを現像器22内から除去する本実施例で示
したトナー防止手段のように劣化するトナーを強制的に
使用あるいは廃棄することが望ましいが、現像器22の攪
拌スクリュー222,223の駆動時間を短く、あるいは、攪
拌速度を遅めるよう制御することにより、できるだけト
ナーが劣化しないようにするトナー防止手段でもよい。 以上、トナー濃度の調整、トナー劣化の検出およびト
ナー劣化の防止は、第1図の各現像器22Y,22M,22C,22Bk
いずれについても同じ構成・機能を有するので、例とし
て1つの現像器22について説明したが、これら各現像器
22Y,22M,22C,22Bkごとに、それぞれ独立して各色トナー
濃度の調整、各色トナー劣化の検出および各色トナー劣
化の防止に関して制御されるものである。 第8図は、第1図のカラー複写機における原稿画像を
複写して画像を得るタイミングチャートを示している。
同図中において、一点鎖線は画像部先端部を、二点鎖線
は画像部後端部を、・印はトナー濃度センサによるトナ
ー濃度検出をハイレベルでは各手段が駆動されているこ
とを示している。また、同図においては、原稿台11に載
置された原稿を1枚だけ複写し、トナー濃度の検出は1
画像に対し3回、トナー劣化の検出および劣化防止は1
画像毎に行う場合である。 まず、原稿台11上に原稿を載置し、操作パネルのコピ
ーボタン(いずれも図示せず)を押圧すると、感光体ド
ラム20が回転し、帯電器21により感光体ドラム20上が一
様に帯電される。他方では、これから帯電される感光体
ドラム20表面上をクリーニング手段23によりクリーニン
グされる。 前述したように、感光体ドラム20の特定位置に設けら
れたインデックスを検出し、画像読み取り系Aを駆動し
該原稿の画像をカラーCCD142で読み取り、第1の色に対
応するイエローの画像信号をレーザ書き込み系Bによっ
て一様に帯電された感光体ドラム20上に露光され、潜像
形成を行う。 潜像形成がなされた画像先端部から順次現像器22Yに
より感光体ドラム20上にトナー像が形成される。この
時、同図中の・印の位置で現像器22Y内に設けられてい
るトナー濃度センサS1Yによりトナー濃度が検出され、
その検出値に応じて現像器22Y内に供給用イエロートナ
ーが補給される。この濃度検出を3回行い、前述したよ
うにトナー劣化判断手段52により重み付けがなされ平均
トナー消費量が演算され、判断部522において予め設定
されている基準値と比較されトナー劣化を判断する。第
8図においてはイエロートナーの補給量(消費量)が少
ない場合を示しているため、上述の潜像形成の画像後端
部から離間した位置に帯状露光(ベタ画像露光)を行
う。この帯状露光部は現像22Yによって現像され帯状ト
ナー像が感光体ドラム20上に形成される。イエロートナ
ー像と帯状トナー像は、感光体ドラム20上に保持された
まま搬送され、感光体ドラム20から離間しているクリー
ニング手段23の下を通過し、マゼンタトナー像の画像形
成に入る。 マゼンタトナー像の画像形成は、上述のイエロートナ
ー像形成と同様に、帯電、露光、現像を行い、イエロー
トナー像の存在下にイエロートナー像と同期してマゼン
タトナー像が形成される。この現像の際、マゼンタトナ
ーに関しての濃度測定、供給用マゼンタトナーの補給、
トナー劣化の検出を行い、必要ならばトナー劣化防止手
段53を駆動する。なお、同図において、マゼンタのトナ
ー消費量は基準値以上であるため、レーザ書き込み系B
による帯状露光を行わない場合を示している。感光体ド
ラム20上にマゼンタトナー像が形成されると次の画像形
成に入る。 マゼンタトナー像形成に引き続き、シアントナー像の
形成、ブラックトナー像の形成が上述のイエロートナー
像、マゼンタトナー像の形成と同様に行われる。なお、
トナー劣化判断手段52によってシアントナーの消費量が
基準値より少なかったので、シアントナー像の画像後端
部から離間した位置に帯状露光を行い、帯状トナー像を
形成し、トナー劣化を防止するようになされている。ブ
ラックトナーに関しては、消費量が基準値以上であるの
で帯状トナー像の形成は行わない。 従って、感光体ドラム20上には、イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの各トナー画像が重ね合わせら
れ、カラートナー像が形成されている。このカラートナ
ー画像は、別途感光体ドラム20と同期して搬送されてき
た転写材上に転写器24によって転写される。一方、カラ
ートナー像から離間した位置にはトナーが劣化している
と判断されたイエローとシアンの帯状トナー像が形成さ
れているが、この帯状トナー像に対して帯電器24は作動
しないようなされている。よって、転写終了時の感光体
ドラム20上にはカラートナー像の転写後の残留トナーと
帯状トナー像であり、これらはクリーニング手段23で以
て除去され、新たな画像形成に入る。 なお、本実施例のようにトナー劣化防止手段53を駆動
させるタイミング、すなわち非画像部に帯状の潜像とト
ナー像を形成するタイミングは、画像信号に基づいた画
像形成直後に各色トナーごと行ったが、これに限られる
ものではなく、例えば画像信号に基づいたY,M,Cのトナ
ー像形成後のBK潜像形成後に帯状潜像を形成してトナー
像を形成するようにして、トナー劣化を防止してもよ
い。この場合、各色トナーに対応する潜像形成は、各色
トナーごとに潜像形成位置を変え、該位置に同期して各
現像器22Y,22M,22C,22BKを駆動すればよい。 また、本実施例ではトナーとキャリアから構成される
2成分現像剤を使用した場合について述べたが、トナー
のみから成る1成分現像剤を用いることもできることは
いうまでもない。
Next, the present invention will be described based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
I will tell. FIG. 1 shows a color composite incorporating one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a main cross-sectional view of a color image forming apparatus as a copying machine. This
Color copiers are roughly divided into image reading systems A and
A writing system B, an image forming system C, and a paper feeding system D.
Color image is formed by the following process.
You. First, in the image reading system A,
The document placed on the carriage 12 that slides horizontally.
Irradiated by the attached halogen lamp 121. Yes
The mirrors 131 and 132 are attached to the moving mirror unit 13.
And slide it in the horizontal direction,
Combination with mirror 122 attached to cartridge 12
The light image of the document is led out to the image reading unit 14 by. The carriage 12 and the movable mirror unit 13 are
Wire connected to the motor (all shown
) And driven at speeds of V and 1 / 2V respectively
Are slid in the same direction. The image reading unit 14 includes a lens 141 and a camera
Mirror 142, and the mirrors 121, 131, 13
The light image of the original transmitted by 2 is collected by the lens 141.
They are bundled and imaged on the light receiving surface of the color CCD 142, respectively. The original is blue image data by the color CCD 142
(B), green image data (G), and red image data (R).
Color separation into color image data and image processing means (not shown)
Yellow (Y), magenta (M), and cyan
(C), the toner housed in the black (Bk) developing means.
A color signal corrected in accordance with the toner color is output, and the exposure means
Is input to the laser writing system B. In the laser writing system B, a semiconductor laser (not shown)
The laser beam generated by the
Is rotated and scanned by the polygon mirror 16 which is rotated
After passing through a θ lens 17 and a cylindrical lens 18, a mirror 19
The optical path is bent by the
Image-formed body uniformly charged to a predetermined charge by
Projected on the peripheral surface of the photosensitive drum 20 to form a bright line. On the other hand, the specific position of the photosensitive drum 20 in the sub-scanning direction
The index provided in the photo sensor
(Not shown), and the image signal is
The modulation of the semiconductor laser by the signal starts and the main scanning direction is determined.
Is determined. When scanning is started, the laser is scanned in the main scanning direction.
Laser beam is indexed by an index sensor (not shown)
The detected and modulated laser beam is applied to the photosensitive drum 20.
Scan on the peripheral surface. Therefore, main scanning by laser beam
And the photosensitive drum 20 by sub-scanning by rotation of the photosensitive drum 20
A latent image corresponding to the first color is formed on the peripheral surface of the program 20.
In this embodiment, the latent image is, for example, one of a plurality of developing units.
Developed by developing unit 22Y containing yellow (Y) toner
As a result, a Y toner image is formed on the surface of the photosensitive drum 20.
You. The obtained toner image is held on the photosensitive drum 20.
With the screen separated from the peripheral surface of the photoreceptor drum 20,
Passing under the cleaning means 23 and continuing to copy the second color.
-Enter the cycle. That is, the photosensitive drum 20 on which the Y toner image is formed
Is charged again by the charger 21 and then the image is read.
The second color signal output from the laser system A
B, and the same as in the case of the first color signal described above.
Writing on the surface of the photoreceptor drum 20
It is formed. The latent image is, for example, magenta as the second color.
(M) Developed by developing unit 22M containing toner
You. This M toner image is the already formed Y toner
Formed in the presence of an image. Similarly, the latent image formed by the image signal of the third color.
The image is developed with a developing device 22C containing cyan (C) toner.
C toner image is formed, and furthermore, by the fourth color image signal
Developing the formed latent image containing black (Bk) toner
And develops a Bk toner image on the surface of the work drum 20
The color toner image is superimposed on the surface of the photosensitive drum 20
Formed on top. The developing sleeve 221 of each of these developing units 22Y, 22M, 22C, 22Bk
DC or further AC bias is applied to
Reversal development without contact with the photoconductor drum 20 where the body is installed
(Jumping development). What
In the case of developing devices not related to development, the rotation of the developing sleeve
Stop the photosensitive drum 20 by cutting the bias, etc.
Prevents damage to the toner image formed on the
Not supply the toner to the latent image. The color formed on the surface of the photosensitive drum 20 as described above
-The toner image is transferred to a transfer unit 24 provided as a transfer unit.
And the timing supplied by the feed belt 25 of the feed system D
The timing with the color toner image is adjusted by the roller 26.
Transferred to the transferred transfer material. The transfer unit 24 has the opposite polarity to the toner
Is applied by applying a high voltage power supply of Thus, the transfer material on which the color toner image has been transferred is separated.
The photoconductor drum is separated from the surface of the photosensitive drum by the
The color toner image is carried into the fixing device 29 through the
After fixing is performed, the sheet is discharged. On the other hand, the transfer and separation of the color toner image to the transfer material were completed.
The photosensitive drum 20 further rotates clockwise to
Blade 231 of the lining means 23 remains in the pressed state
Removal and cleaning of the toner are performed. After cleaning
Again, the blade 231 is separated from the photosensitive drum 20 again,
Enter a new copy process. Next, the structure and function of the developing means will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the cross-sectional view of the container 22. In this embodiment,
The developing units 22Y, 22M, 22C, and 22Bk all have the same configuration function.
Since an imager is used, the developing device 22 is used here as an example.
It will be described as. Inside the developing unit 22, a developing sleeve 221 and a stirring screw are provided.
Queues 222 and 223, magnet roller 224, thin layer forming member 22
5, a scraper 226 and the like are provided. Developing sleeve 22
The gap between 1 and the photosensitive drum 20 is coaxial with the developing sleeve 221.
Constantly fixed by the abutting rollers (not shown)
The gap (0.3-1mm, preferably about 0.5mm) is maintained
You. The stirring screws 222 and 223 are turned in opposite directions.
This is a stirring member that rotates, and serves as a toner replenishing unit (not shown).
Therefore, the toner supplied from the supply port 227 is transferred to the magnetic carrier.
And a member for sufficiently stirring and mixing. That is, the toner
Two-component developer composed of a carrier and a carrier
By mixing thoroughly with 222 and 223, friction band
After the electric charge is applied to make the developer homogeneous, the developing sleeve 221 is used.
Supplied to The developing sleeve 221 has a fixed magnet roller 224
Enclose and surround the thin layer forming member 225 and scraper 226
Are arranged. The magnet roller 224 has an N pole and
And S poles are alternately arranged at equal intervals.
It is composed of stone, but contacts the scraper 226
Forming a repulsive magnetic field at the part where
In order to achieve this, one pole is missing to make seven poles. The book
In the embodiment, a magnet roller composed of 8 pole magnets
224 was used, but in general, the developer
Keep the spikes low while ensuring proper magnetic force
For this purpose, it is preferable to use a magnet with 300 to 900 Gause and 8 to 16 poles.
Use a trawler. The thin layer forming member 225 is rigid and magnetic
With no developer interposed in the developing sleeve 221
It is pressed with a predetermined load in a state. The developer supplied from the stirring screws 222 and 223
It adheres to the peripheral surface of the image sleeve 221 and forms a thin layer forming member 225.
It is formed into a thin layer of about 300 μm. This developer
Is transported together with the developing sleeve 221 and is
The latent image on the peripheral surface of the photoreceptor drum 20 and the developing interval described above.
And non-contact reversal development to form a toner image. During this non-contact development, a DC component is supplied from a power supply (not shown).
A developing bias including an AC component in addition to the developing sleeve.
221 so that the developer is
Only the toner selectively migrates to and adheres to the surface of the latent image.
You. The carrier ratio of the developer that consumed the toner component has increased.
Is transferred by the developing sleeve 221 and the scraper 2
26, the developer with a high toner ratio is recovered again.
Mixed. Further, the developing device 22 has a toner / carrier ratio.
Toner concentration measurement for measuring toner concentration (wt%)
Setting means S1 is provided below the stirring screw 223.
You. The toner density sensor S1 as the toner density measuring means
Are magnetic permeability detection sensors, capacitance detection sensors, reflection densitometers, etc.
Any existing toner density sensor can be used. Next, with respect to toner supply and density control,
A description will be given with reference to FIGS. FIG. 3 shows the output voltage of the toner density sensor S1 and the toner density.
It is a figure showing the relation of a degree. Thus, the toner density and
There is a correlation between the output voltage of the toner density sensor S1
In this embodiment, the output voltage of the toner concentration sensor S1 is
The toner density is controlled based on the density. That is, the toner density
If the toner supply amount is adjusted according to the output of the sensor S1,
Adjustment of the toner density can be easily performed. The same
When the straight line area in the figure is used for adjusting the toner density,
The adjustment can be made more easily and accurately. FIG. 4 is a block diagram showing the adjustment of the toner density.
You. The toner control unit 50 includes a level dividing unit 501, a memory unit 5
02, etc., output from toner density sensor S1
The level is divided into several levels based on the voltage value.
The amount of toner supply is controlled according to. First, the level dividing unit 501 of the toner control unit 50
-The output voltage input from the concentration sensor S1 is
Gnar level i (i = 0, 1, 2, 3,...). This level
The level division of the output voltage in the division unit 501 is shown in FIG.
The approximation straight line area is used.
The finer the finer, the more precise the toner concentration management and control
it can. On the other hand, the memory section 502 of the toner control means 50 has
At the time of driving the toner level i and the toner replenishing means 51 shown in FIG.
Between t i (I = 0,1,2,3 ...) is stored in advance.
Level by the level dividing unit 501 of the toner control unit 50.
Toner control means based on the divided toner level i
Reference numeral 50 denotes a drive signal for controlling the toner replenishment drive means 51.
Moving time t i Output only. It is stored in the memory unit 502.
The relationship between the driving time of the toner supply means 51 and the toner supply
Not only the relationship with the amount, but also the toner density and toner density sensor
Relationship with output voltage of S1, by stirring screws 222 and 223
The relationship is determined in consideration of the circulation time of the developer and the like. Therefore, the output voltage of the toner concentration sensor S1 is low (toner
-High density), the toner control means 50 drives the toner supply
The time for outputting the drive signal to the means 51 is shortened.
If the voltage is high (toner density is low), a drive signal is output.
Longer time. Here, the drive of the toner replenishment drive unit 51 is performed.
The amount of toner replenishment per unit time of movement should be constant
Control the driving time because it is designed in advance
Controls the amount of toner replenished, and further reduces the toner density.
Can also be controlled. Toner supply hand driven by toner supply drive means 51
The tray is, for example, a supply tray stored in a toner hopper.
Toner by a toner conveying screw (neither is shown)
Is supplied from the supply port 227 of the developing device to the developing device.
is there. This toner conveying screw is driven by a pulse motor.
And the supply amount is designed in advance.
In addition, by controlling the driving time of the pulse motor,
-Supply the correct amount of toner to maintain the density.
Can be. The toner supply means is limited to the above-described configuration.
It goes without saying that it is not something that can be done. Table 1 shows the output obtained by the toner density sensor S1.
Based on voltage, toner density, level classification, toner supply
Of the driving time of the moving means 51 and the supply amount of the supply toner.
It is the table | surface which showed an example of the relationship. In the table, toner
When the concentration is 7%, the output voltage is 2V.
-In the linear region in the relational expression with concentration (Fig. 3), about-
Voltage control set to 0.35V /% slope
Using a toner sensor with a control function (manufactured by TDK),
The output voltage of the toner concentration sensor S1 is
Divided into seven toner levels (level 0 to level 6)
If the replenishing capacity of the toner replenishing means is designed to be 100 mg / sec
Is shown. This relationship, apart from the considerations described above,
The relationship takes into account the characteristics of the developer and the capabilities of the developer itself.
You. FIG. 5 shows the detection timing of the toner concentration sensor and the toner timing.
6 is a timing chart showing replenishment timing.
In the figure, each means is driven at a high level.
Are shown. The display is synchronized with the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 20.
When the image sleeve 221 is driven, the toner density sensor S1
To measure the toner density. One second before this drive
In addition, the stirring screws 222 and 223 are driven,
When the toner concentration is measured, the mixture is sufficiently stirred. Soshi
The toner density sensor obtained by measuring the toner density.
The output voltage of the sensor S1 is adjusted based on the relationship shown in Table 1 above.
The supply driving unit 51 is driven. In FIG. 5, the toner density
Is the toner density level measured by sensor S1 before?
Shows the case of Level 6, Level 1 and Level 2, respectively
The drive signal is generated for the time corresponding to the level (see Table 1).
Has been output. In this embodiment, as shown in FIG.
Measure the toner concentration at the start of development and every 2 seconds thereafter,
Measurement of toner density by three measurements on one screen
Shows the case where it has finished, but is not limited to this
It goes without saying that it is not. As described above, it is detected by the toner concentration sensor S1.
Control the supply amount of supply toner based on the toner concentration
The toner concentration should always be constant in the developing unit.
Can be. Further, the control of the toner density is performed in one screen.
Perform density measurement multiple times during image formation, or
The toner concentration with higher accuracy
Because it is possible to always perform stable image formation
Can be. Next, detection of deterioration of the developer will be described with reference to FIGS. 4 and 6.
It will be described based on. By adjusting the toner concentration of the developer as described above,
Supply toner is supplied, and the toner density is
Control. In other words, the supplied to
Toner amount can be estimated to be the amount of toner consumed.
Wear. Therefore, when detecting the deterioration of the developer, first, the toner
The output voltage measured by the density sensor S1 is
Toner classified by the level dividing unit 501 of the stage 50
Histogram of level i and frequency of measurement (see Fig. 6)
Is created in the calculating section 521 of the toner deterioration detecting means 52.
You. Then, after completion of predetermined image formation (the number of density measurements)
In addition, the calculation unit 521 calculates the histogram
Based on the toner level i and its frequency and measurement
From the number of times, Is used to estimate the toner consumption. That is, on
The formula is weighted according to the toner level (replenishment amount)
The number of toner replenishments is integrated, and a predetermined number of toner
Calculate the total consumption (supply) and calculate the total toner consumption (supplementation).
Is divided by the number of measurements to give
Calculates the toner consumption (replenishment amount) as the consumption value
It is. In other words, the calculation unit 521 performs the toner density measurement 1
Calculates the average amount of toner consumed per unit (replenishment amount)
It is. In this embodiment, the toner level is multiplied by the frequency.
However, the output value of the toner density sensor S1 is multiplied by the frequency.
It goes without saying that it may be allowed. That is, the level
Without passing through the separation unit 531, the obtained toner density sensor S 1
The average output value is converted from the output value to the consumption value (with the toner density sensor S1
Since the relationship of toner supply is known in advance, the output value
Needless to say, it may be calculated as
No. The determining unit 522 of the toner deterioration detecting means 52
The consumption value calculated in is compared with a preset reference value.
To determine whether the toner consumption is low.
That is, the smaller the consumption value is, the more the developing device 22
Consumption of the toner inside the developing unit 22 is small.
The toner is agitated and the stirring time of the toner is prolonged.
This leads to the deterioration of Conversely, the consumption value
Is large, toner consumption is large and stays in the developing unit 22
Therefore, the problem of toner deterioration does not occur. Note that the reference values are based on the characteristics of the developer, the performance of the developing device, and the characteristics.
The value is set in consideration of various factors such as gender. FIG. 6 shows the detection of the deterioration of the developer.
This will be specifically described using a gram. FIG. 6 shows one screen as in the case of the toner density adjustment.
Measure the toner concentration three times during the
Obtained by the operation unit 521 when copying to the transfer material
It is a histogram. Created after the completion of 5 screens
From the histogram in the figure, the frequency of toner level 0 is 3,
The frequency of bell 1 is 7, the frequency of level 2 is 4, the frequency of level 3
The number is 1, the frequency at level 4 is 0, the frequency at level 5 is 0,
The frequency of bell 6 is 0. Therefore, the calculation
Consumption value from the above equation Becomes The consumption value 1.2 calculated by the calculation unit 521 is
Input to the judgment unit 522 of the
Compared to the value 1.4. In other words, the consumption value is 1.2 and the standard
In this case, the consumption value is smaller than 1.4.
In the cutting section 522, it is determined that the toner consumption is low.
You. Therefore, assuming that the toner in the developing device has deteriorated,
The toner deterioration detecting means 52 will be described later.
A deterioration signal is output to 53 to prevent toner deterioration. The above-mentioned reference value 1.4 is obtained by experiments.
According to this, the blackening rate of the original (black
Ratio of line drawing part: However, this is limited to black
There is no line drawing part for each color component.
If you repeat about 2% of copies,
Effects of developer deterioration such as deterioration of image quality and image density
Therefore, as mentioned earlier, the characteristics of the developer and the
It is determined in consideration of various factors such as characteristics. Only
However, the present invention is not limited to the numerical values shown in the present embodiment.
Needless to say. This reference value is
Screen size (transfer material size)
It is desirable. For example, A-3 is twice as large as A-4
Therefore, the reference value was also doubled to 2.8.
It may be changed by the area ratio of the surface size. In this embodiment, the toner consumption per unit measurement is
Calculated amount (supply amount), but limited to this
It is not a thing, for example, the consumption per copy
In addition, the amount consumed per unit operation time of the developing unit may be sufficient.
Needless to say. Furthermore, in this embodiment, after 5 copies
Was calculated, but the present invention is not limited to this.
Any number of copies, such as copy, 10 copy, 100 copy
Often, the operator sets up for continuous copying.
Calculates the average of the specified number of copies until the last image formation
After the specified time, not the number of copies
May be calculated. Next, the toner deterioration preventing means 53 will be described. The toner deterioration preventing means 53 is provided with the toner deterioration detecting means 52.
Is determined that the amount of toner in the developing device 22 is low.
Driven when As a specific means, the photosensitive drum
A belt-like latent image and a toner image are formed on the non-image area of the
This toner image is conveyed without being transferred onto the transfer material,
Removed from the photosensitive drum 20 by the cleaning means 31
As a result, the deteriorated toner remaining in the developing device 22 is
Is used (discarded). FIG. 7 shows the timing chart of the toner deterioration prevention means 53.
FIG. However, the figure shows only one
Focusing on the developing device 22 of the
Light, development, transfer and cleaning after completion of each color development
The dashed-dotted line indicates the end of the image area,
The dotted line indicates the rear end of the image area, and the mark indicates the toner density sensor S1.
The measurement timing of the toner density is shown. The surface of the photosensitive drum 20 is uniformly charged by the charger 21,
Image exposure with first color signal by laser writing system B
After the image latent image formation is performed by performing
If the toner is deteriorated, for example, from the rear end of the image area
A part of the non-image part separated by about 20mm is in the laser writing system B
More strip exposure is performed to form a strip latent image. On the other hand, the developing device 22 reversely develops the image latent images sequentially.
At that time, the toner concentration was measured and the result was described above.
The toner density is adjusted as follows. Also, a toner deterioration detecting unit
If the toner is judged to be deteriorated by 52,
The above-described belt-shaped latent image is formed. Conversely, if the toner has not
If it is determined that the belt-shaped latent image is not formed, the belt-shaped latent image is not formed. And
The band-shaped latent image is developed by the developing unit 22 and subsequently visualized.
And then developed (so-called solid image) and visualized. The toner image of the image portion visualized as described above is transferred to a transfer device.
The image is transferred onto a transfer material separately transported by 24. band
The transfer of the transfer toner 24 is stopped for the toner
In the state of being held on the photosensitive drum 20
The sheet is conveyed to the cleaning means 23 as it is. The cleaning unit 23 removes residual toner in the image area and
Until then, remove the belt-like toner from the photoconductor drum 20
The cleaning blade 231 that was separated is the photosensitive drum 2
Contact 0 and clean. In experiments, the formation of the band-like latent image was approximately 40 mg of toner.
Is formed so as to adhere as the belt-like toner.
As a result, the deteriorated toner remaining in the developing device 22 can be sufficiently reduced.
It was confirmed that it could be removed by
Needless to say, it is not. It should be noted that the above-described toner
A belt-like toner image is formed on the non-image area based on the detection of deterioration.
In this embodiment, the deteriorated toner is removed from the inside of the developing device 22.
Forcibly removes degraded toner, such as
Although it is desirable to use or dispose,
Shorten the driving time of the stirring screws 222 and 223, or
By controlling the stirring speed to be slow,
A toner prevention unit that prevents the toner from deteriorating may be used. As described above, adjustment of toner concentration, detection of toner deterioration and
The prevention of toner deterioration is achieved by the developing units 22Y, 22M, 22C, and 22Bk shown in FIG.
Since both have the same configuration and functions,
One developing unit 22 has been described.
For each of 22Y, 22M, 22C, 22Bk, each color toner
Adjust the density, detect deterioration of each color toner, and
It is controlled with respect to the prevention of conversion. FIG. 8 shows an image of a document in the color copying machine shown in FIG.
4 shows a timing chart for obtaining an image by copying.
In the figure, the one-dot chain line indicates the tip of the image portion, and the two-dot chain line
Indicates the rear end of the image area.
-Make sure that each means is
Are shown. Also, in FIG.
Only one copy of the placed document is copied, and the toner density is detected as 1
Three times for the image, detection of toner deterioration and prevention of deterioration are 1
This is the case where it is performed for each image. First, place a document on the platen 11, and copy it from the operation panel.
-Button (neither is shown)
The ram 20 rotates, and the charger 21 cleans the surface of the photosensitive drum 20.
Likewise charged. On the other hand, the photoreceptor to be charged
The cleaning means 23 cleans the surface of the drum 20
Is As described above, the photoconductor drum 20 is provided at a specific position.
Detected index and drive image reading system A
The image of the original is read by the color CCD 142, and
The corresponding yellow image signal is generated by the laser writing system B.
Exposed on the photosensitive drum 20 charged uniformly
Perform formation. The developing device 22Y sequentially starts from the leading edge of the image on which the latent image was formed.
Thus, a toner image is formed on the photosensitive drum 20. this
At the position indicated by the mark in the figure,
The toner concentration is detected by the toner concentration sensor S1Y.
According to the detected value, the yellow toner for supply is supplied into the developing device 22Y.
Is replenished. This density detection was performed three times, and
Weighted by the toner deterioration determination means 52
The toner consumption is calculated and set in advance in the determination unit 522.
Then, the toner deterioration is determined by comparing with the reference value. No.
In FIG. 8, the supply amount (consumption amount) of the yellow toner is small.
The case where there is no image is shown.
Strip exposure (solid image exposure)
U. This belt-shaped exposed portion is developed by the developing 22Y and is a belt-shaped
A toner image is formed on the photosensitive drum 20. Yellow tona
The image and the belt-shaped toner image are held on the photosensitive drum 20.
Cree that is transported as is and is separated from the photosensitive drum 20
Of the magenta toner image passing under the
Get started. The image formation of the magenta toner image is performed by the yellow toner described above.
-Similar to image formation, charge, exposure and development
Magenta in synchronization with the yellow toner image in the presence of the toner image
A toner image is formed. During this development, magenta toner
Density measurement, supply of magenta toner for supply,
Detects toner deterioration and takes measures to prevent toner deterioration if necessary.
Drive stage 53. It should be noted that in FIG.
-Since the consumption is more than the reference value, the laser writing system B
No band exposure is performed. Photoconductor
When the magenta toner image is formed on the ram 20, the next image
Get started. Following magenta toner image formation, cyan toner image
The formation of the black toner image is the same as the yellow toner described above.
Image and magenta toner images are formed in the same manner. In addition,
The consumption amount of the cyan toner is determined by the toner deterioration determination unit 52.
Because it was less than the reference value, the rear end of the cyan toner image
Belt exposure at a position distant from the
Formed so as to prevent toner deterioration. B
For rack toner, the consumption is higher than the reference value.
No belt toner image is formed. Therefore, yellow and magenta
Black, cyan, and black toner images
Thus, a color toner image is formed. This colortona
-The image is separately transported in synchronization with the photosensitive drum 20.
The image is transferred by the transfer device 24 onto the transferred transfer material. On the other hand,
-Toner degraded at a position away from toner image
Yellow and cyan belt-shaped toner images
However, the charger 24 operates for this belt-like toner image.
Not like that. Therefore, the photoconductor at the end of the transfer
The residual toner after the transfer of the color toner image is
These are belt-shaped toner images, which are
And a new image is formed. Note that the toner deterioration preventing unit 53 is driven as in the present embodiment.
Timing, i.e., a belt-like latent image
The timing for forming the toner image is determined based on the image signal.
Performed for each color toner immediately after image formation, but limited to this
For example, Y, M, C toner based on image signals
-BK latent image after image formation
An image may be formed to prevent toner deterioration.
No. In this case, the latent image formation corresponding to each color toner
The latent image formation position is changed for each toner, and each
What is necessary is just to drive the developing devices 22Y, 22M, 22C, and 22BK. Further, in this embodiment, it is composed of a toner and a carrier.
The case where a two-component developer is used has been described.
It is also possible to use a one-component developer consisting of
Needless to say.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上詳述したように、本発明は現像手段に補給される
供給用現像剤の補給量を現像剤の消費量とし、該消費量
によって現像手段内の現像剤の劣化を検出する画像形成
装置の現像剤劣化検出方法を提案するものであります。 その結果、本発明の画像形成装置の現像剤劣化検出方
法は、従来の現像剤補給手段を利用して補給量を消費量
として演算して現像剤の劣化を判断するので、現像剤の
劣化を簡単にしかも正確に検出することができるという
効果を奏する。また、現像性能の低下、画像品質の低
下、色再現性の低下など未然に防止でき、常に安定した
現像剤を供給できるように、現像剤の劣化を検出するこ
とができる。
As described above in detail, the present invention relates to an image forming apparatus for detecting the deterioration of the developer in the developing unit based on the consumption of the developer, the amount of the supply developer supplied to the developing unit. It proposes a method for detecting developer deterioration. As a result, the developer deterioration detecting method of the image forming apparatus of the present invention uses the conventional developer replenishing means to calculate the replenishment amount as the consumption amount to determine the deterioration of the developer. There is an effect that detection can be performed easily and accurately. Further, the deterioration of the developer can be detected so that the deterioration of the developing performance, the image quality, the color reproducibility and the like can be prevented beforehand, and the stable supply of the developer can be always performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例が組み込まれたカラー複写
機であるカラー画像形成装置の主要断面図である。第2
図は、前記装置の現像手段の断面図。第3図は、トナー
濃度センサの出力電圧とトナー濃度の関係を示した図。
第4図は、トナー濃度の調整とトナー劣化の検出を示す
ブロック図。第5図は、トナー濃度センサの検出タイミ
ングとトナー補給のタイミングを示すタイミングチャー
ト。第6図は、トナー劣化検出に伴い作成されるヒスト
グラム。第7図は、トナー劣化防止手段の駆動を模式的
に示すタイミングチャート。第8図は、本発明を適用し
たカラー複写機による画像形成を示すタイミングチャー
ト。 20……感光体ドラム、21……帯電器 22Y,22M,22C,22Bk……現像器 23……クリーニング手段 24……転写器、50……トナー制御手段 51……トナー補給駆動手段 52……トナー劣化検出手段 53……トナー劣化防止手段 221……現像スリーブ 222,223……攪拌スクリュー A……画像読み取り系、B……レーザ書き込み系 C……画像形成系、D……給紙系 S1……トナー濃度センサ
FIG. 1 is a main cross-sectional view of a color image forming apparatus as a color copying machine in which one embodiment of the present invention is incorporated. Second
The figure is a cross-sectional view of the developing means of the device. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an output voltage of a toner density sensor and a toner density.
FIG. 4 is a block diagram showing adjustment of toner concentration and detection of toner deterioration. FIG. 5 is a timing chart showing the detection timing of the toner density sensor and the timing of toner replenishment. FIG. 6 is a histogram created when toner deterioration is detected. FIG. 7 is a timing chart schematically showing the driving of the toner deterioration preventing means. FIG. 8 is a timing chart showing image formation by a color copying machine to which the present invention is applied. 20 photoconductor drum 21 charging device 22Y, 22M, 22C, 22Bk developing device 23 cleaning device 24 transfer device 50 toner control device 51 toner supply driving device 52 Toner deterioration detecting means 53 Toner deterioration preventing means 221 Developing sleeves 222, 223 Agitating screw A Image reading system B Laser writing system C Image forming system D Paper feeding system S1 Toner density sensor

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−170971(JP,A) 特開 昭54−7348(JP,A) 実開 昭63−180866(JP,U) 実開 平1−128355(JP,U) 実開 昭63−43158(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/08 Continuation of the front page (56) References JP-A-1-170971 (JP, A) JP-A-54-7348 (JP, A) JP-A-63-180866 (JP, U) JP-A-1-128355 (JP) , U) Actually open 63-43158 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G03G 15/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】像形成体上に静電潜像を形成し、該静電潜
像を現像手段により顕像化して画像を形成するととも
に、該現像手段内に収容されている現像剤の濃度を測定
し、その出力値に基づいて現像剤を補給する画像形成装
置の現像剤劣化検出方法において、 該出力値から該現像手段において消費された現像剤の消
費量を演算し、 該消費量と予め設定されている基準値とを比較し、前記
基準値よりも現像剤が低消費量である場合に現像剤の劣
化と判断することで、該現像手段内の現像剤の劣化を検
出する画像形成装置の現像剤劣化検出方法。
An electrostatic latent image is formed on an image forming body, the electrostatic latent image is visualized by a developing unit to form an image, and a density of a developer contained in the developing unit is formed. Is measured, and the amount of developer consumed by the developing unit is calculated from the output value, based on the output value. An image for detecting the deterioration of the developer in the developing unit by comparing with a preset reference value and determining that the developer is deteriorated when the consumption amount of the developer is lower than the reference value. A method for detecting deterioration of a developer of a forming apparatus.
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