JP6601368B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、トナーとキャリアを混合してなる現像剤を用いて、静電潜像を現像する画像形成装置に関し、特に、キャリアの劣化度を判定する技術に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus that develops an electrostatic latent image using a developer obtained by mixing a toner and a carrier, and more particularly to a technique for determining the degree of deterioration of a carrier.

画像形成装置では、画像形成のために、トナー及びキャリアからなる現像剤を混合しつつ、現像剤中のトナーを像担持体上の静電潜像に付与して、像担持体に静電潜像を現像する。また、現像剤中のトナーが消費されて減少すると、トナーを補給する。一方、現像剤中のキャリアについては、継続して使用するため、キャリアの粒子の表面が摩耗したり小径化したりして、キャリアの劣化が進行する。このため、キャリアの劣化度に応じて、現像剤そのものの交換などが必要となる。   In an image forming apparatus, for the purpose of image formation, a developer composed of toner and a carrier is mixed, and the toner in the developer is applied to the electrostatic latent image on the image carrier, and the electrostatic latent image is applied to the image carrier. Develop the image. Further, when the toner in the developer is consumed and reduced, the toner is replenished. On the other hand, since the carrier in the developer is continuously used, the surface of the carrier particle is worn or reduced in diameter, and the carrier deteriorates. For this reason, it is necessary to replace the developer itself in accordance with the deterioration degree of the carrier.

例えば、特許文献1には、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される現像剤のトナーによって静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置であって、静電潜像を現像してなる画像の面積率を検知して平均面積率を求めると共に、現像剤の駆動距離を検知し、これら平均面積率及び現像剤の駆動距離から現像剤のライフを決定するものが記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses an image forming apparatus that forms an electrostatic latent image on an image carrier and develops the electrostatic latent image with developer toner supplied from a developing device to form an image. The average area ratio is obtained by detecting the area ratio of the image formed by developing the electrostatic latent image, and the driving distance of the developer is detected, and the life of the developer is determined from the average area ratio and the driving distance of the developer. What is to be determined is described.

また、特許文献2には、現像スリーブ上に存在する現像後のキャリアの静電容量値を求め、この求めた静電容量値を未使用時のキャリアの静電容量値と比較することで現像剤の劣化状態を求める画像形成装置が示されている。   In Patent Document 2, the electrostatic capacity value of the carrier after development existing on the developing sleeve is obtained, and the obtained electrostatic capacity value is compared with the electrostatic capacity value of the carrier when not used. An image forming apparatus for obtaining a deterioration state of an agent is shown.

特開2005−331719号公報JP 2005-331719 A 特開2009−15046号公報JP 2009-15046 A

ここで、現像剤のキャリアの劣化度は、温度や湿度などの使用環境によっても大きく変化する。しかしながら、特許文献1では、キャリアに対する使用環境の影響が考慮されていないため、使用環境に応じた正確なキャリアの劣化度を知ることができない。   Here, the degree of deterioration of the developer carrier varies greatly depending on the use environment such as temperature and humidity. However, in Patent Document 1, since the influence of the use environment on the carrier is not taken into account, it is impossible to know the exact carrier deterioration degree according to the use environment.

また、特許文献2では、現像スリーブ上のキャリアの静電容量値を計測するために特別な装置を設ける必要があり、画像形成装置の構成の複雑化やコストの上昇を伴う。   In Patent Document 2, it is necessary to provide a special device for measuring the capacitance value of the carrier on the developing sleeve, which complicates the configuration of the image forming apparatus and increases the cost.

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、画像形成装置の構成の複雑化を招くことなく、現像剤中のキャリアの劣化度をより正確に判定することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to more accurately determine the degree of deterioration of the carrier in the developer without complicating the configuration of the image forming apparatus.

本発明の一局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、トナーとキャリアを混合してなる現像剤を収容し、前記現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像に付与して、該静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給部と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー検出部と、前記トナー補給部によりトナーが前記現像装置に補給された時点からの前記トナー検出部の出力がリップルを示した後、前記トナー検出部の出力が予め定められた一定範囲内の値に収束するまでに要した時間である緩和時間に基づいて、前記キャリアの劣化度を判定する制御部と、
を備え、前記キャリアが劣化する以前の前記緩和時間をTs0とし、前記キャリアが劣化する以前において実際の印字率と比較されて、画像品質を保つために生産性を低下させるか否かの判定に用いられる初期追従印字率をP0とし、前記キャリアが劣化した時点での前記緩和時間をTsxとし、前記キャリアが劣化した時点において実際の印字率と比較されて、画像品質を保つために生産性を低下させるか否かの判定に用いられる補正追従印字率をPxとすると、前記制御部は、次式(2)に基づき、前記補正追従印字率Pxを求め、Px=(Ts0/Tsx)×P0…(2)、前記制御部は、前記キャリアが劣化した時点において実際の印字率と前記補正追従印字率Pxを比較して、実際の印字率が前記補正追従印字率Pxよりも大きくなったときに画像品質を保つために生産性を低下させると判定し、実際の印字率が大きいほど、(i)現像剤のエイジング時間を長くする、又は(ii)印刷される記録紙の間隔を長くする制御を行うものである。
An image forming apparatus according to an aspect of the present invention contains an image carrier that carries an electrostatic latent image, a developer obtained by mixing a toner and a carrier, and the toner of the developer is placed on the image carrier. A developing device that applies an electrostatic latent image to develop the electrostatic latent image, a toner replenishing unit that replenishes toner to the developing device, and a toner detecting unit that detects the toner concentration of the developer in the developing device And the output of the toner detection unit from the time when the toner is supplied to the developing device by the toner supply unit shows a ripple, and then the output of the toner detection unit converges to a value within a predetermined range. A control unit that determines the degree of deterioration of the carrier based on a relaxation time that is a time required to do;
And Ts0 is the relaxation time before the carrier is deteriorated, and it is compared with an actual printing rate before the carrier deteriorates to determine whether to reduce the productivity in order to maintain the image quality. The initial follow-up printing rate used is P0, the relaxation time when the carrier deteriorates is Tsx, and compared with the actual printing rate when the carrier deteriorates, the productivity is maintained in order to maintain the image quality. Assuming that the correction follow-up printing rate used for determining whether or not to decrease is Px, the control unit obtains the correction follow-up printing rate Px based on the following equation (2), and Px = (Ts0 / Tsx) × P0. (2) The control unit compares the actual print rate with the corrected follow-up print rate Px when the carrier deteriorates, and the actual print rate is larger than the corrected follow-up print rate Px. In order to maintain the image quality, it is determined that the productivity is reduced, and the larger the actual printing rate, the longer the (i) developer aging time, or (ii) the interval between printed recording papers The control to lengthen the length is performed .

本発明によれば、画像形成装置の複雑化を招くことなく、現像剤中のキャリアの劣化度をより正確に判定することができる。   According to the present invention, the degree of deterioration of the carrier in the developer can be determined more accurately without complicating the image forming apparatus.

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. 本実施形態の画像形成装置における感光体ドラム及び現像装置等を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a photosensitive drum, a developing device, and the like in the image forming apparatus of the present embodiment. 本実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an exemplary embodiment. トナーが補給された時点からのトナー濃度センサーの出力値の変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in an output value of a toner density sensor from the time when toner is supplied. 印刷された記録紙の枚数に対する緩和時間の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of relaxation time with respect to the number of printed recording sheets. (A)は追従印字率を最低値の30%に固定した状態でかぶりが発生しないような印字率と生産性の関係を示すグラフであり、(B)は補正追従印字率を30%又は35%に調節した上でかぶりが発生しないような印字率と生産性の関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the printing rate and productivity so that fogging does not occur in a state where the follow-up printing rate is fixed to the minimum value of 30%, and (B) is a corrected follow-up printing rate of 30% or 35. 5 is a graph showing the relationship between the printing rate and productivity so that fogging does not occur after adjusting to%.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えたMFP(複合機)である。この画像形成装置1は、画像読取部11と、画像形成部12とを備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The image forming apparatus 1 of the present embodiment is an MFP (multifunction machine) having a plurality of functions such as a copy function, a printer function, a scanner function, and a facsimile function. The image forming apparatus 1 includes an image reading unit 11 and an image forming unit 12.

画像読取部11は、原稿を光学的に読み取るスキャナーを有し、この原稿の画像を示す画像データを生成する。   The image reading unit 11 includes a scanner that optically reads a document, and generates image data indicating an image of the document.

画像形成部12は、画像読取部11で生成された画像データによって示される画像を記録紙Pに印刷するものであり、マゼンタ用の画像形成ユニット3M、シアン用の画像形成ユニット3C、イエロー用の画像形成ユニット3Y、及びブラック用の画像形成ユニット3Bkを備えている。各画像形成ユニット3M、3C、3Y、及び3Bkのいずれにおいても、感光体ドラム4の表面を均一帯電させ、感光体ドラム4の表面を露光して、感光体ドラム4の表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム4の表面の静電潜像をトナー像に現像して、感光体ドラム4の表面のトナー像を、1次転写ローラー6により中間転写ベルト5に転写する。これにより、カラーのトナー像(画像)が中間転写ベルト5上に形成される。このカラーのトナー像は、中間転写ベルト5と2次転写ローラー9の間のニップ域Nにおいて給紙部7から搬送路8を通じて搬送されてきた記録紙Pに2次転写される。   The image forming unit 12 prints an image indicated by the image data generated by the image reading unit 11 on the recording paper P. The image forming unit 3M for magenta, the image forming unit 3C for cyan, and the image forming unit 3C for yellow An image forming unit 3Y and a black image forming unit 3Bk are provided. In each of the image forming units 3M, 3C, 3Y, and 3Bk, the surface of the photosensitive drum 4 is uniformly charged, the surface of the photosensitive drum 4 is exposed, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 4. The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 4 is developed into a toner image, and the toner image on the surface of the photosensitive drum 4 is transferred to the intermediate transfer belt 5 by the primary transfer roller 6. As a result, a color toner image (image) is formed on the intermediate transfer belt 5. This color toner image is secondarily transferred onto the recording paper P conveyed through the conveyance path 8 from the paper supply unit 7 in the nip region N between the intermediate transfer belt 5 and the secondary transfer roller 9.

この後、定着装置15で記録紙Pが加熱及び加圧されて、記録紙P上のトナー像が熱圧着により定着され、更に記録紙Pが排出ローラー対16を通じて排出トレイ17に排出される。   Thereafter, the recording paper P is heated and pressurized by the fixing device 15, the toner image on the recording paper P is fixed by thermocompression bonding, and the recording paper P is discharged to the discharge tray 17 through the discharge roller pair 16.

また、各画像形成ユニット3M、3C、3Y、及び3Bkの上方には、トナーコンテナ18が4つ設けられている。各トナーコンテナ18は、マゼンタのトナー、シアンのトナー、イエローのトナー、ブラックのトナーをそれぞれ収納しており、これらのトナーをそれぞれの経路(図示せず)を通じて各画像形成ユニット3M、3C、3Y、及び3Bkの現像装置22(図2に示す)へと供給する。   Further, four toner containers 18 are provided above the image forming units 3M, 3C, 3Y, and 3Bk. Each toner container 18 stores magenta toner, cyan toner, yellow toner, and black toner, and these toners are respectively supplied to the image forming units 3M, 3C, and 3Y through respective paths (not shown). , And 3Bk developing device 22 (shown in FIG. 2).

図2は、各画像形成ユニット3M、3C、3Y、及び3Bkにおける1組の感光体ユニット21及び現像装置22を示す断面図である。図2に示すように各画像形成ユニット3M、3C、3Y、及び3Bk毎に、感光体ユニット21、現像装置22、及び1次転写ローラー6が設けられている。感光体ユニット21には、感光体ドラム4、感光体ドラム4の表面を除電する除電部24、感光体ドラム4の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング部25、感光体ドラム4の表面を均一に帯電させる帯電部26等が設けられている。また、現像装置22には、現像ローラー27、交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを現像ローラー27に印加する現像バイアス印加部29、現像剤を収容した現像剤収容部31、現像剤を循環搬送させる2本のスクリュー32、及び現像ローラー27に現像剤を供給する供給ローラー33等が設けられている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing one set of the photosensitive unit 21 and the developing device 22 in each of the image forming units 3M, 3C, 3Y, and 3Bk. As shown in FIG. 2, a photoconductor unit 21, a developing device 22, and a primary transfer roller 6 are provided for each of the image forming units 3M, 3C, 3Y, and 3Bk. The photoconductor unit 21 includes a photoconductor drum 4, a charge eliminating unit 24 that neutralizes the surface of the photoconductor drum 4, a cleaning unit 25 that cleans toner remaining on the surface of the photoconductor drum 4, and a uniform surface of the photoconductor drum 4. A charging unit 26 and the like for charging are provided. The developing device 22 includes a developing roller 27, a developing bias applying unit 29 that applies a developing bias in which an AC voltage and a DC voltage are superimposed on the developing roller 27, a developer containing unit 31 that contains a developer, and a developer. Two screws 32 to be conveyed, a supply roller 33 for supplying the developer to the developing roller 27, and the like are provided.

現像剤収容部31に収容されている現像剤は、トナーとキャリアを混合してなる二成分の現像剤である。この現像剤収容部31には、感光体ドラム4の回転軸方向(図2の紙面奥行き方向)に延びる、2本の搬送経路36が並行して形成されている。これらの搬送経路36の両端部は繋がっており、現像剤の循環搬送経路が形成されている。2本のスクリュー32は、現像剤をその循環搬送経路を通じて撹拌しつつ循環搬送し、現像剤のトナーとキャリアを混合すると共に、トナーとキャリアの撹拌によりトナーを帯電させる。   The developer accommodated in the developer accommodating portion 31 is a two-component developer obtained by mixing toner and carrier. In the developer accommodating portion 31, two conveyance paths 36 extending in the rotation axis direction of the photosensitive drum 4 (the depth direction in FIG. 2) are formed in parallel. Both ends of these transport paths 36 are connected to form a developer transport transport path. The two screws 32 circulate and convey the developer through the circulation and conveyance path, mix the developer toner and carrier, and charge the toner by stirring the toner and carrier.

現像ローラー27は、感光体ドラム4に接近又は接触している。この現像ローラー27の表面には、供給ローラー33を経由して、該現像ローラー27に現像剤が付与される。この現像ローラー27の表面に担持されたトナーは、現像バイアス印加部29により交流電圧及び直流電圧が重畳された現像バイアスが印加された現像ローラー27と、電位V0に帯電された感光体ドラム(特許請求の範囲における像担持体の一例)4の間の静電気力により現像ローラー27の表面から感光体ドラム4の表面へと移動して付着する。これにより、感光体ドラム4の表面上の静電潜像がトナーで現像される。更に、1次転写ローラー6には、転写バイアス電圧が印加されており、この転写バイアス電圧の印加により、感光体ドラム4の表面に担持されているトナー像を1次転写ローラー6側に引き寄せ、当該トナー像を中間転写ベルト5に転写させる。   The developing roller 27 approaches or contacts the photosensitive drum 4. A developer is applied to the surface of the developing roller 27 via the supply roller 33. The toner carried on the surface of the developing roller 27 includes a developing roller 27 to which a developing bias in which an AC voltage and a DC voltage are superimposed is applied by a developing bias applying unit 29, and a photosensitive drum charged with a potential V0 (patented). An example of the image carrier in the claims) Due to the electrostatic force between 4, the image carrier moves from the surface of the developing roller 27 to the surface of the photosensitive drum 4 and adheres. Thereby, the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 4 is developed with toner. Further, a transfer bias voltage is applied to the primary transfer roller 6, and by applying this transfer bias voltage, the toner image carried on the surface of the photosensitive drum 4 is drawn toward the primary transfer roller 6 side, The toner image is transferred to the intermediate transfer belt 5.

一方、現像装置22の現像剤収容部31には、現像剤収容部31内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサー35(特許請求の範囲におけるトナー検出部の一例)が設けられている。このトナー濃度センサー35は、透磁率センサーであって、現像剤収容部31内の現像剤の透磁率を検出している。この検出された透磁率に基づき、トナー濃度(キャリアに対するトナーの比率。いわゆるT/C)が求められる。例えば、トナー濃度センサー35による検出範囲にある現像剤におけるキャリアの量が少ないと、高いトナー濃度が検出され、トナー濃度センサー35に対峙している現像剤におけるキャリアの量が多いと、低いトナー濃度が検出される。   On the other hand, the developer container 31 of the developing device 22 is provided with a toner concentration sensor 35 (an example of a toner detector in the claims) that detects the toner density in the developer container 31. The toner concentration sensor 35 is a magnetic permeability sensor, and detects the magnetic permeability of the developer in the developer container 31. Based on the detected magnetic permeability, a toner concentration (ratio of toner to carrier, so-called T / C) is obtained. For example, when the amount of carrier in the developer within the detection range by the toner concentration sensor 35 is small, a high toner concentration is detected, and when the amount of carrier in the developer facing the toner concentration sensor 35 is large, the toner concentration is low. Is detected.

現像剤収容部31内の現像剤のトナーが消費されて、トナー濃度が低下したときには、トナー濃度センサー35の出力値に基づき、トナーコンテナ18から現像剤収容部31の循環搬送経路へとトナーが補給され、2本のスクリュー32により現像剤のトナーとキャリアが均一に混合されて、トナー濃度が元に戻される。   When the toner of the developer in the developer container 31 is consumed and the toner density is lowered, the toner is transferred from the toner container 18 to the circulation conveyance path of the developer container 31 based on the output value of the toner density sensor 35. The toner and carrier of the developer are uniformly mixed by the two screws 32, and the toner density is restored.

図3は、画像形成装置1の主要内部構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように画像形成装置1は、制御ユニット41、表示部42、操作部44、記憶部45、制御部51、トナー補給部47、画像読取部11、画像形成部12、及びトナー濃度センサー35などを備えている。これらの構成要素は、互いにバスを通じてデータ又は信号の送受信が可能とされている。   FIG. 3 is a functional block diagram showing the main internal configuration of the image forming apparatus 1. As shown in FIG. 3, the image forming apparatus 1 includes a control unit 41, a display unit 42, an operation unit 44, a storage unit 45, a control unit 51, a toner supply unit 47, an image reading unit 11, an image forming unit 12, and a toner density. A sensor 35 and the like are provided. These components can transmit / receive data or signals to / from each other through a bus.

表示部42は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)や有機EL(OLED:Organic Light-Emitting Diode)ディスプレイなどから構成される。   The display unit 42 includes a liquid crystal display (LCD), an organic EL (Organic Light-Emitting Diode) display, and the like.

操作部44は、テンキー、決定キー、スタートキーなどのハードキーを備えている。   The operation unit 44 includes hard keys such as a numeric keypad, a determination key, and a start key.

記憶部45は、RAM、大容量のHDD(Hard Disk Drive)などからなる。   The storage unit 45 includes a RAM, a large capacity HDD (Hard Disk Drive), and the like.

制御部51は、交流電圧の振幅VP、周波数F、及びデューティー比Duを調節し、直流電圧の値を調節して、上記現像バイアスを制御する。   The controller 51 adjusts the amplitude VP, frequency F, and duty ratio Du of the AC voltage, and adjusts the value of the DC voltage to control the developing bias.

トナー補給部47は、トナーコンテナ18から現像装置22の現像剤収容部31の循環搬送経路へとトナーを補給するトナー補給機構である。トナー補給部47は、制御部51による制御で駆動される。なお、現像バイアス印加部29は、現像装置22の一部である。   The toner replenishing unit 47 is a toner replenishing mechanism that replenishes toner from the toner container 18 to the circulation conveyance path of the developer storage unit 31 of the developing device 22. The toner replenishing unit 47 is driven under the control of the control unit 51. The developing bias applying unit 29 is a part of the developing device 22.

制御ユニット41は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及びROM(Read Only Memory)などから構成される。この制御ユニット41は、上記のROMまたは記憶部45に記憶された制御プログラムが上記のCPUで実行されることにより、制御部51、及び表示制御部53として機能する。なお、制御ユニット41の上記の各構成は、プログラムに基づく動作によらず、それぞれハード回路により構成されてもよい。   The control unit 41 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like. The control unit 41 functions as the control unit 51 and the display control unit 53 when the control program stored in the ROM or the storage unit 45 is executed by the CPU. In addition, each said structure of the control unit 41 may be comprised by a hard circuit, respectively, not based on the operation | movement based on a program.

制御部51は、画像形成装置1の全体的な動作制御を司る。   The control unit 51 governs overall operation control of the image forming apparatus 1.

表示制御部53は、表示部42を制御して、画像形成処理に必要な設定項目の入力画面、あるいは情報の入力画面などを表示させる。   The display control unit 53 controls the display unit 42 to display a setting item input screen or an information input screen necessary for the image forming process.

ここで、画像形成装置1の現像装置22では、現像剤中のキャリアが継続して使用されるので、キャリアの粒子の表面が摩耗したり小径化したりして、キャリアが劣化する。このため、キャリアの寿命や劣化度を判定する必要がある。   Here, in the developing device 22 of the image forming apparatus 1, since the carrier in the developer is continuously used, the surface of the carrier particle is worn or reduced in diameter, and the carrier is deteriorated. For this reason, it is necessary to determine the lifetime and the deterioration degree of the carrier.

そこで、本実施形態では、制御部51がトナー補給部47によりトナーコンテナ18から現像装置22の現像剤収容部31にトナーを補給したときに、この補給時点からのトナー濃度センサー35の出力値にリップルが生じて、この出力値のピーク値からの減衰特性に基づきキャリアの劣化度を判定する。本実施形態では、当該減衰特性がキャリアの劣化度に応じて変化することに注目している。これにより、本実施形態では、温度や湿度などの使用環境によってキャリアの劣化度が変化していても、この使用環境下で使用される実態に則してキャリアの劣化度を正確に判定可能としている。また、本実施形態では、既存のトナー濃度センサー35を用いるので、特別な装置を追加する必要がなく、画像形成装置1の構成の複雑化やコストの上昇を招くことがない。   Therefore, in the present embodiment, when the controller 51 replenishes toner from the toner container 18 to the developer container 31 of the developing device 22 by the toner replenishing unit 47, the output value of the toner density sensor 35 from this replenishment point is set. Ripple is generated, and the degree of carrier deterioration is determined based on the attenuation characteristic from the peak value of the output value. In the present embodiment, attention is paid to the fact that the attenuation characteristic changes according to the degree of deterioration of the carrier. Thereby, in this embodiment, even if the deterioration degree of the carrier changes depending on the use environment such as temperature and humidity, the deterioration degree of the carrier can be accurately determined according to the actual condition of use in this use environment. Yes. In the present embodiment, since the existing toner density sensor 35 is used, it is not necessary to add a special device, and the configuration of the image forming apparatus 1 is not complicated and the cost is not increased.

上記キャリアの劣化度を判定するための処理を詳細に説明する。トナーコンテナ18から現像剤収容部31へとトナーが補給されると、このトナーの補給箇所で現像剤のトナー濃度が著しく高くなって、2本のスクリュー32により、トナー濃度が著しく高くなった現像剤が循環搬送される。この現像剤がトナー濃度センサー35の配設箇所を通過すると、最初は、該現像剤の部分のトナー濃度が比較的高く、該現像剤が循環搬送経路を循環搬送されてトナー濃度センサー35の配設箇所に繰り返し到達する度に、該現像剤の部分のトナー濃度が低下して、予め定めた規定の濃度に収束する。   The process for determining the deterioration degree of the carrier will be described in detail. When the toner is replenished from the toner container 18 to the developer accommodating portion 31, the toner concentration of the developer is remarkably increased at the replenishment portion of the toner, and the development in which the toner concentration is remarkably increased by the two screws 32. The agent is circulated and conveyed. When the developer passes through the location where the toner density sensor 35 is disposed, initially, the toner density in the developer portion is relatively high, and the developer is circulated and conveyed through the circulation conveyance path, so that the toner concentration sensor 35 is disposed. Each time the position is repeatedly reached, the toner density of the developer portion decreases and converges to a predetermined specified density.

トナー濃度センサー35の出力値は、その現像剤の部分の最初の通過のときに最大のピーク値に達し、2回目の通過のときに更に低いピーク値に達し、以降更に低減して、予め定められた一定範囲内の値に収束する。すなわち、トナー補給部47によりトナーが現像装置22に補給された時点からのトナー濃度センサー35の出力がリップルを示した後、トナー濃度センサー35の出力が予め定められた一定範囲内の値に収束する。制御部51は、このようなトナー濃度センサー35の出力値が示す減衰特性に基づき、キャリアの劣化度を判定する。   The output value of the toner density sensor 35 reaches a maximum peak value at the first passage of the developer portion, reaches a lower peak value at the second passage, and then further decreases and is predetermined. Converge to a value within a certain range. That is, after the toner supply unit 47 supplies toner to the developing device 22, the output of the toner density sensor 35 shows a ripple, and then the output of the toner density sensor 35 converges to a value within a predetermined range. To do. The control unit 51 determines the degree of carrier deterioration based on the attenuation characteristic indicated by the output value of the toner density sensor 35.

次に、トナー濃度センサー35の出力値の減衰特性に基づくキャリアの劣化度の判定の一例を説明する。   Next, an example of determination of the deterioration degree of the carrier based on the attenuation characteristic of the output value of the toner density sensor 35 will be described.

まず、図2に示すような画像形成ユニットの仕様並びに条件を、例えば以下のように設定する。
[プリント速度] 26枚/分
[感光体ドラム周速] 164.92mm/sec
[感光体ドラム径] 24mm
[感光体ドラムと現像ローラーの間隙] 0.30mm
[感光体] OPC
[感光体ドラム表面電位] V0=450V
[現像ローラー径] 16mm
[現像ローラー表面形状] ローレット 80μm120本
[現像ローラー速度] 263.89mm/sec
感光体ドラムに対する周速比1.6(トレール回転)
[現像ローラーバイアス電圧] 直流バイアス電圧Vd=350V
交流バイアス電圧Vaの振幅電圧VP=1200V、周波数=4KHz、
デューティー比50%
[トナー] 6.8μm、正帯電性
「トナー濃度センサー] 透磁率センサー
このような仕様並びに条件のもと、トナー濃度センサー35の出力値は、現像剤収容部31にトナーが補給された時点から、図4のグラフに示すように変化する。図4のグラフにおいて、横軸はトナーの補給時点から経過した時間tを示し、縦軸はトナー濃度センサー35の出力値yを示している。また、図4のグラフが示す特性U1は、時間経過に伴うトナー濃度センサー35の出力値yの変化である。
First, the specifications and conditions of the image forming unit as shown in FIG. 2 are set as follows, for example.
[Printing speed] 26 sheets / min [Photosensitive drum peripheral speed] 164.92 mm / sec
[Photosensitive drum diameter] 24 mm
[Gap between photosensitive drum and developing roller] 0.30 mm
[Photoconductor] OPC
[Photosensitive drum surface potential] V0 = 450V
[Developing roller diameter] 16mm
[Development roller surface shape] Knurl 80 μm 120 [Development roller speed] 263.89 mm / sec
Peripheral speed ratio of 1.6 to the photosensitive drum
[Developing roller bias voltage] DC bias voltage Vd = 350V
AC bias voltage Va amplitude voltage VP = 1200 V, frequency = 4 KHz,
Duty ratio 50%
[Toner] 6.8 μm, Positively Charged “Toner Concentration Sensor” Magnetic Permeability Sensor Under such specifications and conditions, the output value of the toner concentration sensor 35 is determined from the time when the toner is supplied to the developer container 31. 4, the horizontal axis indicates the time t that has elapsed since the toner replenishment time, and the vertical axis indicates the output value y of the toner density sensor 35. The characteristic U1 shown in the graph of FIG. 4 is a change in the output value y of the toner density sensor 35 over time.

この特性U1から明らかなように、トナーの補給時点(図4における0sec時点)よりトナー濃度センサー35の出力値がリップルを示し、この出力値が、1回目のピーク値PV1(最大)に達した後に低減し、2回目の低いピーク値PV2に達した後、振幅が減衰してやがて収束する。   As is apparent from this characteristic U1, the output value of the toner density sensor 35 shows a ripple from the toner replenishment time (0 sec in FIG. 4), and this output value reaches the first peak value PV1 (maximum). After decreasing and reaching the second low peak value PV2, the amplitude attenuates and eventually converges.

ここで、トナー濃度センサー35の出力値をyとし、定数をAとし、トナー濃度センサー35の出力値yの示す振幅が、ピーク値PV1のときにおける振幅から、当該ピーク値PV1のときにおける振幅の1/e(上記予め定められた一定範囲内の値の一例)に減衰するまでの時間を緩和時間Tsとし、トナーの補給時点から経過した時間をtとし、トナーとキャリアが規定の比率で均一に混合されたときのトナー濃度センサー35の出力値yを定数Cとすると、図4のグラフにおけるトナー濃度センサー35の出力値yの変化を示す特性U1は、次式(a)で表される。   Here, the output value of the toner density sensor 35 is y, the constant is A, and the amplitude indicated by the output value y of the toner density sensor 35 is the amplitude at the peak value PV1 from the amplitude at the peak value PV1. The time until decay to 1 / e (an example of a value within the predetermined range described above) is defined as the relaxation time Ts, the time elapsed from the time of toner replenishment is defined as t, and the toner and the carrier are uniformly distributed at a specified ratio. Assuming that the output value y of the toner density sensor 35 is a constant C, the characteristic U1 indicating the change in the output value y of the toner density sensor 35 in the graph of FIG. 4 is expressed by the following equation (a). .

y=A×et/Ts×sinθ+C …(a)
そして、出力値yがピーク値となる時点ではsinθ=1であるため、出力値yの各ピーク値を結ぶ曲線の特性U2は、次式(b)で表される。
y = A × et / Ts × sin θ + C (a)
Since sin θ = 1 when the output value y reaches the peak value, the characteristic U2 of the curve connecting the peak values of the output value y is expressed by the following equation (b).

y=A×et/Ts+C …(b)
更に、上記式(b)において、緩和時間Tsに影響がない定数Cを除去し、両辺の対数をとると、次式(1)が導出される。
y = A × et / Ts + C (b)
Furthermore, in the above formula (b), the constant C which does not affect the relaxation time Ts is removed and the logarithm of both sides is taken, the following formula (1) is derived.

ln(y)=ln(A)−t/Ts …(1)
なお、lnは自然対数関数である。
ln (y) = ln (A) -t / Ts (1)
Note that ln is a natural logarithmic function.

こうして導出された上記式(1)には変数が「t」のみであるため、2つ以上の出力値yのピーク値と、それぞれのピーク値の到来時である時間tを求めれば、緩和時間Tsを算出できる。また、2つ以上の出力値yのピーク値を求めるには、トナーの補給時からトナー濃度センサー35の出力値yにうねりが生じている期間内が最適である。   Since the equation (1) derived in this way has only the variable “t”, the relaxation time can be obtained by obtaining the peak value of two or more output values y and the time t when each peak value arrives. Ts can be calculated. In order to obtain the peak value of two or more output values y, it is optimum that the output value y of the toner density sensor 35 swells from the time of toner supply.

制御部51は、トナー補給部47を制御して、トナーをトナーコンテナ18から現像剤収容部31へと補給させたときに、この補給時からトナー濃度センサー35の出力値yを繰り返しサンプリングして、2つの出力値yのピーク値を判定する。そして、制御部51は、これらのピーク値の時間tを求め、これらの出力値yのピーク値及びそれぞれの時間tを用いて、上記(1)に基づき緩和時間Tsを算出する。なお、時間tは、制御ユニット41に内蔵されるタイマーにより計時され、制御部51は、当該タイマーから時間tを得る。   The control unit 51 controls the toner replenishing unit 47 to repeatedly sample the output value y of the toner density sensor 35 from the time of replenishment when the toner is replenished from the toner container 18 to the developer storage unit 31. The peak value of the two output values y is determined. And the control part 51 calculates | requires the time t of these peak values, and calculates relaxation time Ts based on said (1) using the peak value of these output values y and each time t. The time t is counted by a timer built in the control unit 41, and the control unit 51 obtains the time t from the timer.

制御部51が、このような現像剤を検出対象としたトナー濃度センサー35の出力値yから緩和時間Tsを算出して、この緩和時間Tsに基づいてキャリアの劣化度を判定する。   The control unit 51 calculates the relaxation time Ts from the output value y of the toner density sensor 35 targeting such a developer, and determines the degree of carrier degradation based on the relaxation time Ts.

制御部51は、緩和時間Tsを、現像剤のキャリアの劣化度を示す指標とする。すなわち、キャリアの劣化度に応じて、トナーが補給された時点から、トナーとキャリアが均一に混合されるまでに要する時間が変化すると、出力値yの振幅がピーク値PV1のときにおける振幅の1/eに減衰するまでの緩和時間Tsも同様に変化する。これに基づいて、制御部51は、緩和時間Tsからキャリアの劣化度を判定する。   The control unit 51 uses the relaxation time Ts as an index indicating the degree of deterioration of the carrier of the developer. That is, when the time required from when the toner is replenished until the toner and the carrier are uniformly mixed changes according to the degree of deterioration of the carrier, the amplitude of the output value y is 1 of the peak value PV1. The relaxation time Ts until it decays to / e changes in the same way. Based on this, the control unit 51 determines the degree of carrier degradation from the relaxation time Ts.

図5のグラフは、現像装置22のキャリアを補充したり現像剤を交換したりすることなく、トナーのみを補充するという条件のもと、記録紙Pの印刷枚数に対して変化する緩和時間Tsの特性を示している。図5のグラフには、初期の緩和時間Ts、2枚ずつ間隔をあけて40K枚を印刷した後の緩和時間Ts、2枚ずつ間隔をあけて140K枚を印刷した後の緩和時間Tsが示されている。図5のグラフから明らかなように、印刷枚数が多くなるほどキャリアが劣化し、印刷枚数が多くなるほど緩和時間Tsが増大していることから、緩和時間Tsがキャリアの劣化度に応じて増大することが明らかである。これに基づいて、制御部51は、緩和時間Tsが長いほど、キャリアの劣化度が大きい(劣化の進み具合が大きい)として判定する。表示制御部53は、判定したキャリアの劣化度を表示部42に表示させる。   The graph of FIG. 5 shows the relaxation time Ts that changes with the number of printed sheets of recording paper P under the condition that only the toner is replenished without replenishing the carrier of the developing device 22 or replacing the developer. The characteristics are shown. The graph of FIG. 5 shows the initial relaxation time Ts, relaxation time Ts after printing 40K sheets at intervals of 2 sheets, and relaxation time Ts after printing 140K sheets at intervals of 2 sheets. Has been. As is clear from the graph of FIG. 5, the carrier deteriorates as the number of printed sheets increases, and the relaxation time Ts increases as the number of printed sheets increases. Therefore, the relaxation time Ts increases according to the degree of deterioration of the carrier. Is clear. Based on this, the control unit 51 determines that the longer the relaxation time Ts, the greater the degree of carrier degradation (the degree of progress of degradation is greater). The display control unit 53 causes the display unit 42 to display the determined degree of carrier degradation.

また、本実施形態では、現像装置22周囲の温度や湿度などの使用環境が大きく変化しても、この使用環境変化の影響は、トナー濃度センサー35による検出対象である現像装置22内の現像剤に反映される。そして、制御部51が、このような現像剤を検出対象としたトナー濃度センサー35の出力値yから緩和時間Tsを算出し、この緩和時間Tsに基づいてキャリアの劣化度を判定する。このため、本実施形態によれば、使用環境が変化した場合であっても正確にキャリアの劣化度を判定することができる。   Further, in this embodiment, even if the usage environment such as the temperature and humidity around the developing device 22 changes greatly, the influence of this usage environment change affects the developer in the developing device 22 that is a detection target by the toner density sensor 35. It is reflected in. Then, the control unit 51 calculates the relaxation time Ts from the output value y of the toner density sensor 35 targeting such a developer, and determines the degree of carrier deterioration based on the relaxation time Ts. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to accurately determine the degree of carrier deterioration even when the usage environment changes.

このように本実施形態では、温度や湿度などの使用環境の影響を受けることなく、トナー濃度センサー35の出力値に基づきキャリアの劣化度を緩和時間Tsに基づいて正確に判定することができる。また、既存のトナー濃度センサー35を用いるので、格別な装置を追加する必要がない。
[応用例1]
上記実施形態によれば、画像形成装置1の使用環境が変化しても、キャリアの劣化度を正確に判定することができる。
As described above, in this embodiment, the carrier deterioration degree can be accurately determined based on the relaxation time Ts based on the output value of the toner density sensor 35 without being affected by the use environment such as temperature and humidity. Further, since the existing toner density sensor 35 is used, it is not necessary to add a special device.
[Application Example 1]
According to the above-described embodiment, even when the use environment of the image forming apparatus 1 changes, the degree of carrier deterioration can be accurately determined.

そこで、応用例1では、制御部51は、キャリアの劣化度に基づき、キャリアの寿命並びに現像剤の交換時期を正確に判定する。例えば、制御部51は、緩和時間Tsが予め設定された閾値に到達すると、現像剤の交換時期であると判定する。表示制御部53は、現像剤の交換を促す旨のメッセージを表示部42に表示させる。
[応用例2]
キャリアが劣化すると、キャリアの粒子の表面が摩耗したり小径化したり、キャリアの電気抵抗が低くなる。この場合、現像ローラー27の表面に担持された現像剤のトナーだけではなく、現像剤のキャリアも現像ローラー27から感光体ドラム4の表面へと移動して付着する。これをキャリア現像と称する。このキャリア現像は、画像品質の劣化を招くだけではなく、感光体ドラム4の表面及び中間転写ベルト5の表面に傷を付ける原因となる。
Therefore, in the application example 1, the control unit 51 accurately determines the life of the carrier and the replacement time of the developer based on the degree of deterioration of the carrier. For example, when the relaxation time Ts reaches a preset threshold value, the control unit 51 determines that it is a developer replacement time. The display control unit 53 causes the display unit 42 to display a message for prompting replacement of the developer.
[Application 2]
When the carrier deteriorates, the surface of the carrier particle is worn or reduced in diameter, and the electric resistance of the carrier is lowered. In this case, not only the toner of the developer carried on the surface of the developing roller 27 but also the carrier of the developer moves from the developing roller 27 to the surface of the photosensitive drum 4 and adheres. This is called carrier development. This carrier development not only deteriorates the image quality, but also causes damage to the surface of the photosensitive drum 4 and the surface of the intermediate transfer belt 5.

しかしながら、このキャリア現像は、制御部51が、現像ローラー27に印加される交流バイアス電圧Vaの振幅電圧VPを増大させたり、周波数Fを増大させたり、正逆デューティー比Duを増大させたりすることにより抑制することができる。あるいは、キャリア現像は、制御部51が、感光体ドラム4の表面電位V0と現像ローラー27に印加される直流バイアス電圧Vdの差(V0−Vd)を小さくすることによっても抑制することができる。   However, in this carrier development, the control unit 51 increases the amplitude voltage VP of the AC bias voltage Va applied to the developing roller 27, increases the frequency F, or increases the forward / reverse duty ratio Du. Can be suppressed. Alternatively, the carrier development can also be suppressed by the controller 51 reducing the difference (V0−Vd) between the surface potential V0 of the photosensitive drum 4 and the DC bias voltage Vd applied to the developing roller 27.

そこで、応用例2では、制御部51が、現像バイアス印加部29における、キャリアの劣化度に応じて交流バイアス電圧Vaの振幅電圧VP、周波数F、正逆デューティー比Du、直流バイアス電圧Vdを調節して、キャリア現像を抑制する。制御部51は、緩和時間Tsが予め設定された閾値以上になると、緩和時間Tsに応じて予め定め設定している、交流電圧Vcの振幅電圧VP、周波数F、正逆デューティー比Duの各値と、直流電圧Vdの値とを示すバイアス制御指示を、現像バイアス印加部29に出力する。現像バイアス印加部29は、当該バイアス制御指示に基づいて、交流電圧Vcの振幅電圧VP、周波数F、正逆デューティー比Duの各値と、直流電圧Vdの値とを設定し、緩和時間Tsに応じた現像バイアスを生成して、現像ローラー27に印加する。これにより、キャリアの劣化が進んだ場合における、キャリア現像の抑制が可能になる。   Therefore, in the application example 2, the control unit 51 adjusts the amplitude voltage VP, the frequency F, the forward / reverse duty ratio Du, and the DC bias voltage Vd of the AC bias voltage Va in the development bias applying unit 29 according to the degree of carrier deterioration. Thus, carrier development is suppressed. When the relaxation time Ts becomes equal to or greater than a preset threshold value, the control unit 51 determines each value of the amplitude voltage VP, the frequency F, and the forward / reverse duty ratio Du of the AC voltage Vc that is set in advance according to the relaxation time Ts. And a bias control instruction indicating the value of the DC voltage Vd is output to the developing bias applying unit 29. Based on the bias control instruction, the developing bias applying unit 29 sets each value of the amplitude voltage VP, the frequency F, the forward / reverse duty ratio Du of the AC voltage Vc, and the value of the DC voltage Vd, and sets the relaxation time Ts. A corresponding developing bias is generated and applied to the developing roller 27. Thereby, it is possible to suppress the carrier development when the deterioration of the carrier progresses.

例えば、制御部51は、緩和時間Tsが予め設定された閾値以上になると、緩和時間Tsが大きくなるほど、交流電圧Vcの振幅電圧VP、周波数F、正逆デューティー比Duの各値と、直流電圧Vdの値とを大きくするバイアス制御指示を、現像バイアス印加部29に出力する。   For example, when the relaxation time Ts is equal to or greater than a preset threshold value, the control unit 51 increases each value of the amplitude voltage VP, the frequency F, the forward / reverse duty ratio Du of the AC voltage Vc, and the DC voltage as the relaxation time Ts increases. A bias control instruction for increasing the value of Vd is output to the developing bias applying unit 29.

なお、制御部51は、緩和時間Tsが予め設定された閾値以上になると、緩和時間Tsに応じて、(1)交流電圧Vcの振幅電圧VP、周波数F、正逆デューティー比Duの各値、(2)直流電圧Vdの(1)又は(2)のいずれか一方のみを制御するようにしてもよい。
[応用例3]
キャリアが劣化すると、キャリアの粒子の表面が摩耗したり小径化したりして、現像剤中のキャリアのかさ密度が高くなる。この場合は、トナー濃度センサー35により実体に則した検出が行われず、検出される現像剤の透磁率が本来よりも高くなり、本来よりも低いトナー濃度が検出される。このため、キャリアに対するトナーの比率が低い判定となり、この比率に基づきトナーが過剰に補給され、画像品質の低下を招く。
When the relaxation time Ts becomes equal to or greater than a preset threshold, the control unit 51 determines (1) each value of the amplitude voltage VP, the frequency F, and the forward / reverse duty ratio Du of the AC voltage Vc according to the relaxation time Ts, (2) Only one of the DC voltage Vd (1) or (2) may be controlled.
[Application Example 3]
When the carrier deteriorates, the particle surface of the carrier is worn or reduced in diameter, and the bulk density of the carrier in the developer increases. In this case, the toner density sensor 35 does not perform detection according to the substance, and the detected magnetic permeability of the developer becomes higher than the original, and the toner density lower than the original is detected. For this reason, it is determined that the ratio of the toner to the carrier is low, and the toner is excessively replenished based on this ratio, leading to a decrease in image quality.

そこで、応用例3では、制御部51は、キャリアの劣化度に応じてトナー濃度センサー35の出力値を補正する。例えば、制御部51は、緩和時間Tsの増大に応じて、トナー濃度センサー35の出力値、つまりトナー濃度センサー35により検出された現像剤の透磁率を補正して低減させる。これにより、キャリアが劣化しても、キャリアに対するトナーの比率を正確に判定して、トナーの補給を適確に行うことを可能にする。
[応用例4]
高濃度印刷が連続で行われている状況では、トナーが随時補給されるものの、キャリアによりトナーが帯電される時間が短くなるので、トナーの帯電量が小さくなり、トナーかぶりが発生する。このため、単位時間当たりの印字率が一定の判定基準(以降、追従印字率と称す)より大きくなると、現像装置22の現像剤収容部31内での現像剤の撹拌時間(現像剤のエイジング時間)を延長することでトナーの帯電量を保つようにしている。あるいは、単位時間当たりの印字率が追従印字率よりも大きくなると、印刷される記録紙Pの間隔を長くしている。つまり、単位時間当たりの印字率が追従印字率よりも大きくなると、画像品質を保つために生産性が低下する。
Therefore, in the application example 3, the control unit 51 corrects the output value of the toner density sensor 35 according to the degree of carrier deterioration. For example, as the relaxation time Ts increases, the control unit 51 corrects and reduces the output value of the toner concentration sensor 35, that is, the magnetic permeability of the developer detected by the toner concentration sensor 35. Thereby, even if the carrier is deteriorated, the ratio of the toner to the carrier can be accurately determined, and the toner can be replenished accurately.
[Application Example 4]
In a situation where high-density printing is performed continuously, the toner is replenished as needed, but the time for which the toner is charged by the carrier is shortened, so the amount of toner charge is reduced and toner fog occurs. For this reason, when the printing rate per unit time becomes larger than a certain criterion (hereinafter referred to as a follow-up printing rate), the developer agitation time (developer aging time) in the developer container 31 of the developing device 22. ) Is extended to maintain the charge amount of the toner. Alternatively, when the printing rate per unit time becomes larger than the follow-up printing rate, the interval of the recording paper P to be printed is lengthened. That is, when the printing rate per unit time is larger than the follow-up printing rate, productivity is lowered to maintain image quality.

ここで、キャリアの劣化に伴い該キャリアによるトナーの帯電付与能力が低下するので、実際のキャリアの帯電付与能力に則して、すなわちキャリアの劣化度に則して、追従印字率を変動させるのが望ましいが、従来は、画像形成装置1の稼働中にキャリアの劣化度を計測する手段が無いので、追従印字率を最低値で固定しており、これが画像形成装置1の効率的な稼働を妨げていた。   Here, since the charge imparting ability of the toner by the carrier decreases as the carrier deteriorates, the follow-up printing rate is changed according to the actual charge imparting ability of the carrier, that is, according to the degree of deterioration of the carrier. However, conventionally, since there is no means for measuring the deterioration degree of the carrier while the image forming apparatus 1 is in operation, the follow-up printing rate is fixed at the minimum value, which makes efficient operation of the image forming apparatus 1 possible. It was hindering.

そこで、応用例4では、制御部51は、キャリアの劣化度に応じて追従印字率を変動させる。例えば、キャリアが劣化する以前の緩和時間をTs0とし、キャリアが劣化する以前において実際の印字率と比較されて、画像品質を保つために生産性を低下させるか否かの判定に用いられる初期追従印字率をP0とし、キャリアが劣化した時点での緩和時間をTsxとし、キャリアが劣化した時点において実際の印字率と比較されて、画像品質を保つために生産性を低下させるか否かの判定に用いられる補正追従印字率をPxとする。制御部51は、次式(2)に基づき、補正追従印字率Pxを求める。   Therefore, in application example 4, the control unit 51 varies the follow-up printing rate in accordance with the degree of carrier deterioration. For example, the relaxation time before the carrier deteriorates is Ts0, and compared with the actual printing rate before the carrier deteriorates, the initial follow-up used for determining whether to reduce the productivity in order to maintain the image quality. Whether the print rate is P0, the relaxation time when the carrier is deteriorated is Tsx, and is compared with the actual print rate when the carrier is deteriorated to determine whether to reduce the productivity in order to maintain the image quality Let Px be the correction follow-up printing rate used in the above. The control unit 51 obtains a corrected follow-up printing rate Px based on the following equation (2).

Px=(Ts0/Tsx)×P0 …(2)
そして、制御部51は、記録紙Pの印刷枚数やトナー濃度センサー35により検出されたトナー濃度の変化などに基づき実際の印字率を求め、実際の印字率と補正追従印字率Pxを比較して、実際の印字率が補正追従印字率Pxよりも大きくなったときに画像品質を保つために生産性を低下させると判定し、実際の印字率が大きいほど、(i)現像剤のエイジング時間を長くする、又は(ii)印刷される記録紙Pの間隔を長くする、等の制御を行い、トナーかぶりの発生を防止する。これにより、追従印字率を固定した場合と比較すると、トナーかぶりの発生を防止しながらも、生産性の低下を抑制できる。
Px = (Ts0 / Tsx) × P0 (2)
Then, the control unit 51 obtains the actual printing rate based on the number of prints of the recording paper P and the change in the toner density detected by the toner density sensor 35, and compares the actual printing rate with the corrected follow-up printing rate Px. When the actual printing rate becomes larger than the corrected follow-up printing rate Px, it is determined that the productivity is lowered in order to maintain the image quality. The larger the actual printing rate, (i) the aging time of the developer Control such as lengthening or (ii) lengthening the interval of the recording paper P to be printed is performed to prevent the occurrence of toner fog. Thereby, compared with the case where the follow-up printing rate is fixed, it is possible to suppress a decrease in productivity while preventing the occurrence of toner fog.

図6(A)は、従来のように追従印字率を最低値の30%に固定した状態での印字率と生産性の関係を示すグラフである。また、図6(B)は、上記式(2)に基づき補正追従印字率Pxを30%又は35%に調節した上での印字率と生産性の関係を示すグラフである。図6(A)のグラフと図6(B)のグラフの比較から明らかなように、補正追従印字率Pxを変更することにより、画像品質及び生産性を低下させることがない実際の印字率の範囲が広がる。   FIG. 6A is a graph showing the relationship between the printing rate and productivity in a state where the follow-up printing rate is fixed at 30% of the minimum value as in the prior art. FIG. 6B is a graph showing the relationship between the printing rate and productivity when the corrected follow-up printing rate Px is adjusted to 30% or 35% based on the above equation (2). As is clear from the comparison between the graph of FIG. 6A and the graph of FIG. 6B, the actual print rate without reducing the image quality and productivity by changing the correction follow-up print rate Px. The range expands.

以上のように、上記応用例2、3、及び4では、は、従来行われていなかったフィードバック制御を行うことで、キャリアの劣化度に対応する緩和時間Ts0をフィードバックし、現像ローラー27のバイアス、トナー濃度センサー35の出力値、又は追従印字率を制御して、上記に示した効果を奏する。   As described above, in the above application examples 2, 3, and 4, the feedback control, which has not been performed in the past, is performed to feed back the relaxation time Ts0 corresponding to the degree of deterioration of the carrier, and the bias of the developing roller 27. By controlling the output value of the toner density sensor 35 or the follow-up printing rate, the effects described above can be obtained.

なお、上記実施形態では、本発明の画像形成装置の一実施形態として画像形成装置を例示しているが、これは一例に過ぎず、コピー機、プリンター、ファクシミリ装置等であってもよい。   In the above embodiment, an image forming apparatus is illustrated as an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. However, this is merely an example, and a copier, a printer, a facsimile machine, or the like may be used.

また、図1乃至図6を用いて説明した上記実施形態の構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。   Further, the configuration and processing of the above-described embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 are only one embodiment of the present invention, and are not intended to limit the present invention to the configuration and processing.

1 画像形成装置
11 画像読取部
12 画像形成部
4 感光体ドラム
22 現像装置
27 現像ローラー
29 現像バイアス印加部
35 トナー濃度センサー
41 制御ユニット
42 表示部
44 操作部
45 記憶部
47 トナー補給部
51 制御部
53 表示制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 11 Image reading part 12 Image forming part 4 Photosensitive drum 22 Developing apparatus 27 Developing roller 29 Developing bias application part 35 Toner density sensor 41 Control unit 42 Display part 44 Operation part 45 Storage part 47 Toner replenishment part 51 Control part 53 Display controller

Claims (6)

静電潜像を担持する像担持体と、
トナーとキャリアを混合してなる現像剤を収容し、前記現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像に付与して、該静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給部と、
前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー検出部と、
前記トナー補給部によりトナーが前記現像装置に補給された時点からの前記トナー検出部の出力がリップルを示した後、前記トナー検出部の出力が予め定められた一定範囲内の値に収束するまでに要した時間である緩和時間に基づいて、前記キャリアの劣化度を判定する制御部と、を備え
前記キャリアが劣化する以前の前記緩和時間をTs0とし、前記キャリアが劣化する以前において実際の印字率と比較されて、画像品質を保つために生産性を低下させるか否かの判定に用いられる初期追従印字率をP0とし、前記キャリアが劣化した時点での前記緩和時間をTsxとし、前記キャリアが劣化した時点において実際の印字率と比較されて、画像品質を保つために生産性を低下させるか否かの判定に用いられる補正追従印字率をPxとすると、
前記制御部は、次式(2)に基づき、前記補正追従印字率Pxを求め、
Px=(Ts0/Tsx)×P0 …(2)
前記制御部は、前記キャリアが劣化した時点において実際の印字率と前記補正追従印字率Pxを比較して、実際の印字率が前記補正追従印字率Pxよりも大きくなったときに画像品質を保つために生産性を低下させると判定し、実際の印字率が大きいほど、(i)現像剤のエイジング時間を長くする、又は(ii)印刷される記録紙の間隔を長くする制御を行う画像形成装置。
An image carrier for carrying an electrostatic latent image;
A developing device that contains a developer obtained by mixing toner and a carrier, applies the toner of the developer to the electrostatic latent image on the image carrier, and develops the electrostatic latent image;
A toner replenishing section for replenishing toner to the developing device;
A toner detector for detecting the toner concentration of the developer in the developing device;
After the output of the toner detection unit from the time when the toner is supplied to the developing device by the toner supply unit shows a ripple, until the output of the toner detection unit converges to a value within a predetermined range. based on the time required is relaxation time, and a control unit that determines the degree of deterioration of the carrier,
The relaxation time before the carrier deteriorates is set to Ts0, and compared with an actual printing rate before the carrier deteriorates, an initial stage used for determining whether to reduce the productivity in order to maintain the image quality. Whether the follow-up printing rate is P0, the relaxation time when the carrier deteriorates is Tsx, and compared with the actual printing rate when the carrier deteriorates, is productivity lowered to maintain image quality? If the correction follow-up printing rate used to determine whether or not is Px,
The control unit obtains the corrected follow-up printing rate Px based on the following equation (2):
Px = (Ts0 / Tsx) × P0 (2)
The control unit compares the actual print rate with the corrected follow-up print rate Px when the carrier deteriorates, and maintains the image quality when the actual print rate becomes larger than the corrected follow-up print rate Px. Therefore, it is determined that the productivity is reduced, and the larger the actual printing rate, the longer the aging time of the developer (i) the longer the aging time of the developer, or (ii) the longer the interval between the recording sheets to be printed. apparatus.
前記トナー補給部によりトナーが前記現像装置に補給されてからの経過時間をtとし、前記トナー検出部の出力をyとし、定数をAとし、前記トナー検出部の出力が示す振幅が、ピーク値を示したときにおける振幅から、当該ピーク値を示したときにおける振幅の1/eに減衰するまでの時間としての緩和時間をTsとすると、
前記制御部は、前記トナー検出部の出力がピーク値及び次のピーク値となった少なくとも2つの経過時間t、該各経過時間tにおける前記トナー検出部のそれぞれの出力yを用いて、次式(1)から前記緩和時間Tsを導出し、この緩和時間Tsを前記キャリアの劣化度の指標として、前記キャリアの劣化度を判定する請求項1に記載の画像形成装置。
ln(y)=ln(A)−t/Ts …(1)
The elapsed time since toner is supplied to the developing device by the toner supply unit is t, the output of the toner detection unit is y, the constant is A, and the amplitude indicated by the output of the toner detection unit is a peak value. When Ts is a relaxation time as a time from the amplitude at the time of showing the peak value to 1 / e of the amplitude at the time of showing the peak value,
The control unit uses at least two elapsed times t when the output of the toner detection unit becomes a peak value and the next peak value, and outputs y of the toner detection unit at the respective elapsed times t, The image forming apparatus according to claim 1, wherein the relaxation time Ts is derived from (1), and the deterioration degree of the carrier is determined using the relaxation time Ts as an index of the deterioration degree of the carrier.
ln (y) = ln (A) -t / Ts (1)
前記制御部は、前記判定したキャリアの劣化度から、前記キャリアの寿命を判定する請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit determines a lifetime of the carrier based on the determined degree of deterioration of the carrier. 前記制御部は、前記判定したキャリアの劣化度に応じて、前記像担持体の表面電位を補正する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects a surface potential of the image carrier according to the determined degree of deterioration of the carrier. 前記現像装置は、前記現像剤を担持して、この現像剤を前記像担持体上の静電潜像に付与する現像剤担持体を有し、
前記制御部は、前記判定したキャリアの劣化度に基づいて、前記現像剤担持体に印加される現像バイアスを補正する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
The developing device has a developer carrying member that carries the developer and imparts the developer to an electrostatic latent image on the image carrier,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects a developing bias applied to the developer carrying member based on the determined degree of deterioration of the carrier.
前記制御部は、前記判定したキャリアの劣化度に基づいて、前記トナー検出部の出力を補正する請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects an output of the toner detection unit based on the determined degree of deterioration of the carrier.
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