JP7362362B2 - Image forming device - Google Patents
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Images
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Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunctional device having multiple functions thereof.
画像形成装置は、感光ドラムなどの像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を備えている。現像装置は、現像剤担持体と所定の隙間を介して対向する規制部材を備えており、規制部材により現像剤に担持される現像剤の層厚(量)を規制し、規制部材により所定の層厚とした現像剤を像担持体との対向領域に搬送している。そして、この対向領域において、現像剤担持体から像担持体に現像剤を供給して、静電潜像をトナーにより現像している(特許文献1)。 The image forming apparatus includes a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photosensitive drum using toner. The developing device includes a regulating member that faces the developer carrier with a predetermined gap therebetween, and the regulating member regulates the layer thickness (amount) of the developer carried by the developer. A thick layer of developer is conveyed to an area facing the image carrier. In this opposing region, developer is supplied from the developer carrier to the image carrier to develop the electrostatic latent image with toner (Patent Document 1).
ここで、規制部材は、現像剤との接触により徐々に摩耗していく。そして、摩耗により規制部材と現像剤担持体との隙間が大きくなると、規制部材を通過した後に現像剤担持体に担持される現像剤の層厚が大きくなり、像担持体との対向領域で現像剤が滞留し、画像不良が生じてしまう。この場合、現像装置の寿命となり、現像装置を交換する。このため、このような規制部材の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測することが求められている。 Here, the regulating member gradually wears out due to contact with the developer. When the gap between the regulating member and the developer carrier increases due to wear, the layer thickness of the developer carried on the developer carrier after passing through the regulating member increases, and the developer is developed in the area facing the image carrier. The agent will remain and cause image defects. In this case, the developing device has reached the end of its service life and must be replaced. Therefore, it is required to accurately predict the replacement life of the developing device due to wear of such a regulating member.
本発明は、規制部材の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる構成を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a configuration that can accurately predict the replacement life of a developing device due to wear of a regulating member.
本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と所定の隙間を介して対向し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の走行距離とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する表示手段と、を備え、前記表示手段は、前記現像剤担持体の走行距離が同じで、且つ、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第1の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第1の濃度よりも高い第2の濃度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を遅く表示することを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention is a cartridge that is removably attached to the image forming apparatus and includes a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier with toner, the cartridge including a toner and a carrier. a developer container that accommodates a developer, a developer carrier that rotates while supporting the developer in the developer container, and a developer that faces the developer carrier with a predetermined gap therebetween and that is The cartridge has a regulating member that regulates the amount of developer that has been applied, and a concentration detection means that detects the toner concentration in the developer container, and a toner concentration detected by the concentration detection means and a display means for displaying information regarding replacement of the cartridge based on the distance traveled, the display means configured to display information regarding replacement of the cartridge based on the distance traveled by the developer carrying member, and the display means displays information regarding replacement of the cartridge based on the distance traveled by the toner cartridge, and the display means is configured to display information regarding replacement of the cartridge based on the distance traveled by the developer carrying member; Assuming that the density is constant, the information regarding replacement of the cartridge is better when the toner density is higher than the first density than when the toner density is the first density. It is characterized by being displayed slowly .
また、本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と所定の隙間を介して対向し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の走行距離とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を外部装置に送信する送信手段と、を備え、前記送信手段は、前記現像剤担持体の走行距離が同じで、且つ、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第1の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第1の濃度よりも高い第2の濃度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を遅く、前記外部装置に送信することを特徴とする。 Further, the image forming apparatus of the present invention is a cartridge that is removably attached to the image forming apparatus and includes a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image bearing member with toner, and the cartridge includes a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier with toner. a developer container that contains a developer, a developer carrier that rotates while supporting the developer in the developer container, and a developer carrier that faces the developer carrier through a predetermined gap and that The cartridge includes a regulating member that regulates the amount of developer carried thereon, a concentration detection means that detects the toner concentration in the developer container, a toner concentration detected by the concentration detection means, and the developer carried. transmitting means for transmitting information regarding replacement of the cartridge to an external device based on the traveling distance of the developer carrier; Assuming that the toner concentration detected by the means is constant, when the toner concentration is higher than the first concentration, the second concentration is higher than when the toner concentration is the first concentration. The present invention is characterized in that information regarding cartridge replacement is transmitted to the external device late .
本発明によれば、規制部材の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる。 According to the present invention, the replacement life of the developing device due to wear of the regulating member can be accurately predicted.
<第1の実施形態>
第1の実施形態について、図1ないし図16を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1ないし図3を用いて説明する。
<First embodiment>
A first embodiment will be described using FIGS. 1 to 16. First, the schematic configuration of the image forming apparatus of this embodiment will be explained using FIGS. 1 to 3.
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置100は、装置本体101に接続された原稿読み取り装置或いは装置本体101に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ(PC)等のホスト機器からの画像情報に従って記録材に画像を形成する。例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色フルカラー画像を後述の電子写真方式の画像形成部を利用して、記録材としての用紙やプラスチックシート、布等のシートに形成する。
[Image forming device]
The
本実施形態の画像形成装置100は、4連タンデム式の画像形成装置であり、複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部PY,PM,PC,PKを有する。そして、転写装置5が備える中間転写体としての中間転写ベルト51が図2の矢印方向に移動して各画像形成部PY~PKを通過する間に、中間転写ベルト51上に各画像形成部PY~PKで形成された各色のトナー像(画像)が重ねられる。そして、この中間転写ベルト51上で重ね合わされたトナー像を記録材に転写することで記録画像が得られる。
The
なお、以下の実施形態では、各画像形成部PY,PM,PC,PKの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。以下、代表して画像形成部PKを用いて説明する。 In the following embodiments, the configurations of the image forming units PY, PM, PC, and PK are substantially the same except for different developing colors. Hereinafter, the image forming unit PK will be used as a representative example.
画像形成部PKは、画像情報に応じて静電潜像を担持する像担持体としてのドラム状の感光体からなる感光ドラム1を有する。感光ドラム1の外周には、帯電装置となる帯電ローラ2、レーザ露光光学系からなる露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置7が設けられている。現像装置4には、補給用現像剤収容容器(トナーカートリッジ)8から現像剤が補給される。転写装置5は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は、複数のローラに掛け回されて、図2の矢印方向に回転する。また、中間転写ベルト51を介して各画像形成部の感光ドラム1に対向する位置には一次転写部材52がそれぞれ配置されている。また、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置には、二次転写部材としての二次転写ローラ53が設けられている。
The image forming section PK includes a
画像形成時には、先ず、帯電ローラ2によって、回転する感光ドラム1の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光ドラム1の表面を、露光装置3により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光ドラム1上に静電潜像を形成する。感光ドラム1に形成された静電潜像は、現像装置4を用いて現像剤のトナーによりトナー像として顕像化される。
During image formation, first, the charging
感光ドラム1上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51と感光ドラム1とが当接する一次転写ニップ部において、一次転写部材52に印加される一次転写バイアス電圧の作用によって中間転写ベルト51上に一次転写される。例えば、4色フルカラー画像の形成時には、画像形成部PYから順次に、各感光ドラム1から中間転写ベルト51上にトナー像が転写され、中間転写ベルト51上に4色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。
The toner image formed on the
一方、給送カセット9に収容されている記録材がピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等によって、中間転写ベルト51と二次転写ローラ53とが当接する二次転写ニップ部に中間転写ベルト51上のトナー画像と同期がとられて搬送される。そして、中間転写ベルト51上の多重トナー像は、二次転写ニップ部において、二次転写ローラ53に印加される二次転写バイアス電圧の作用により、記録材上に転写される。
On the other hand, the recording material stored in the feeding
その後、中間転写ベルト51から分離された記録材は定着装置6へと搬送される。記録材上に転写されたトナー画像は、定着装置6によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録材上に定着される。その後、記録材は機外へ排出される。
Thereafter, the recording material separated from the
一次転写工程後に感光ドラム1上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置7によって回収される。これにより、感光ドラム1は、次の画像形成工程に備える。また、二次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ54によって除去される。
The toner and other deposits remaining on the
なお、本実施形態の画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または4色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。
Note that the
次に、本実施形態の画像形成装置100における画像処理ユニットのシステム構成について図3を用いて説明する。画像処理ユニットには、外部入力インタフェース(外部入力I/F)200を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ(情報処理装置)等の不図示の外部装置からRGB画像データとしてカラー画像データが入力される。
Next, the system configuration of the image processing unit in the
LOG変換部201は、ROM210に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル(LUT)に基づいて入力されたRGB画像データの輝度データをCMYの濃度データ(CMY画像データ)に変換する。マスキング・UCR部202は、CMY画像データから黒(K)成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、CMYK画像データにマトリクス演算を施す。
The
ルックアップテーブル部(LUT部)203は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル(γルックアップテーブル)を用いて入力されたCMYK画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはRAM211上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はCPU206によって設定される。
A lookup table unit (LUT unit) 203 uses a gamma lookup table (γ lookup table) to match the image data to the ideal gradation characteristics of the printer unit. Perform density correction. Note that the γ lookup table is created based on data developed on the
パルス幅変調部204は、LUT部203から入力された画像データ(画像信号)のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ205が露光装置3のレーザ発光素子を駆動し、感光ドラム1上を照射することで静電潜像が形成される。
The pulse
ビデオ信号カウント部207はLUT部203に入力された画像データの(本実施形態では600dpiにおける)1画素毎のレベル(0~255レベル)を画像1面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像がA4片面の全面すべて255レベルだった場合に最大値1023となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部207のかわりにレーザ信号カウント部208を用いて、レーザドライバ205からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。
The video
また、画像形成制御部209は、前述した各画像形成ステーションの各部の構成を駆動制御する。例えば、レーザドライバ205が画像データに基づくパルス信号により画像形成制御部209を介してレーザ発光素子を駆動する。
Further, the image forming
また、画像形成装置100は、操作パネルなどの表示部220を備えている。表示手段としての表示部220は、ユーザが画像形成装置を操作する側、即ち、手前側に配置され、画像形成装置100の各種状態を表示したり、画像形成装置100の各種設定が可能である。例えば、詳しくは後述するCPU206からの出力が表示部220に表示される。なお、画像形成装置100の各種状態は、画像形成装置100に接続される、パーソナルコンピュータなどの外部端末に表示しても良い。この場合、CPU206からの出力は、パーソナルコンピュータに送られる。
The
[現像装置]
次に、図4及び図5を参照して現像装置4の構成について更に説明する。カートリッジとしての現像装置4は、画像形成装置100の装置本体101(図1)に対して着脱可能である。非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、現像剤担持体としての現像スリーブ44、現像スリーブ44内に固定して配置された磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール44aが設けられる。更に現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する規制ブレード42、現像容器41内の現像剤を攪拌し且つ搬送するスクリュー部材41d,41eが配置されている。
[Developing device]
Next, the configuration of the developing
現像容器41の内部は垂直方向に延在する隔壁41cによって現像室41aと攪拌室41bとに区画されている。そして、現像室41aにスクリュー部材41dが配置され、攪拌室41bにスクリュー部材41eが配置されている。隔壁41cの長手方向(現像スリーブ44の回転軸線方向)両端部には、現像室41aと攪拌室41bとの間での現像剤の通過を許す受渡し部41f,41gが設けられている。本実施形態では、現像室41aと攪拌室41bは水平方向の左右に配置されるが、現像室41aと攪拌室41bが上下に配置された現像装置、或いは、その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。
The inside of the
スクリュー部材41d,41eは、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って略平行に配置されている。そして、現像駆動モータ230(図10)によりスクリュー部材41dと、スクリュー部材41eとは、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を撹拌し且つ搬送する。こうして、現像剤はスクリュー部材41d,41eによって受渡し部41f,41gを介して現像容器41内を循環する。つまり、スクリュー部材41d,41eの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室41a内の現像剤が、一方の受渡し部41fを介して攪拌室41b内へ移動する。
The
また、攪拌室41bの最上流部にはトナーを補給するための補給口43が設けられており、図5に示す補給用トナーが収容される補給容器となる補給用現像剤収容容器8へと連絡している。また、スクリュー部材41eは、自動トナー補給制御(以下、「ATR:Automatic Toner Replenisher」制御という)のもとでトナー濃度を均一化する。即ち、補給口43において供給されたトナーと、既に攪拌室41b内にあるトナーと磁性キャリアとからなる現像剤とを攪拌し且つ搬送してトナー濃度を均一化する。
Further, a
ここで、図5に示すように、攪拌室41bの外側(現像室41aと反対側)の壁の下方には、検出面が攪拌室41bに露出するように、濃度検知手段としてのトナー濃度センサ45が固定配置されている。トナー濃度センサ45は、現像容器内の透磁率を検知するインダクタンスセンサであり、スクリュー部材41eによって搬送されている現像剤のトナー濃度(TD比)を検知して、検知結果に応じた電圧を出力する。また、トナー濃度センサ45は、攪拌室41bの現像剤の搬送方向中央よりも下流側で、かつ、攪拌室41bから現像室41aへ現像剤を受け渡す受渡し部41gの手前に配置されている。
Here, as shown in FIG. 5, a toner concentration sensor as a concentration detection means is provided below the wall of the outside of the stirring
CPU206は、上述のATR制御によって補給用現像剤収容容器8から現像剤を補給する。本実施形態では、画像形成時の画像比率、トナー濃度センサ45、パッチ画像濃度検知センサ55(図2)によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて補給用現像剤収容容器8の動作を制御し、トナーを攪拌室41bの最上流部に補給する。そして、トナーが補給されて攪拌された攪拌室41b内の現像剤が他方の受渡し部41gを介して現像室41aへ移動する。パッチ画像濃度検知センサ55は、例えば、発光部と受光部とを有し、図2に示すように、中間転写ベルト51と対向して配置され、発光部から中間転写ベルト51上に光を照射し、受光部によりその反射光を検知している。これにより、中間転写ベルト51上に形成された制御用トナー像としてのパッチ画像の画像濃度を検知する。
The
また、現像装置4の現像室41aは、感光ドラム1に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この現像容器41の開口部41jに、一部露出するようにして現像スリーブ44が回転可能に配置されている。本実施形態では、現像スリーブ44は非磁性材料で構成され、現像動作時には図4の矢印方向に回転する。また、現像スリーブ44は、外周面に現像スリーブ44の回転軸線方向と平行に複数の溝が全周に亙って形成した溝スリーブとしている。なお、現像スリーブ44の外周面は、このような複数の溝以外の構成であっても良い。例えば、ブラスト加工により複数の凹部を形成したものであっても良いし、ブラスト加工により形成された凹部よりも大きい楕円などの形状の凹部を規則的に複数形成したようなものであっても良い。
The developing
現像スリーブ44の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール44aが固定されている。本実施形態では5極の磁極が着磁されたマグネットロールを用いた。S2極は、スクリュー部材41dから送られてきた現像剤を現像スリーブ44に担持させる吸着用磁極である。N1極は、現像領域に搬送する現像剤の搬送量を規制する層厚規制磁極である。S1極は、現像に寄与する現像極である。N2極は、現像剤を搬送する搬送用磁極である。S3極は、現像スリーブ44に担持された現像剤を剥ぎ落とす離間用磁極である。
A
現像室41a内の現像剤は、スクリュー部材41dにより現像スリーブ44に供給され、現像スリーブ44に供給された現像剤は、マグネットロール44aが発生する吸着用磁極S2により現像スリーブ44上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ44上の二成分現像剤(現像剤の磁気穂)は、現像スリーブ44が回転することによって層厚規制磁極N1に搬送される。そして、後述する規制ブレード42によって層厚(現像剤コート量)が規制されると共に、感光ドラム1と対向する現像領域へと搬送されて静電潜像にトナーを供給する。
The developer in the developing
その後、現像スリーブ44上の現像剤は、搬送用磁極N2により、現像スリーブ44の表面に対する現像剤の吸着を維持し現像容器内部へと現像剤を搬送し、離間用磁極S3により現像剤が現像スリーブ表面から離間される。本実施形態では、現像スリーブ44の直径は20mm、感光ドラム1の直径は30mm、又、この現像スリーブ44と感光ドラム1との最近接領域を約300μmの距離とする。この構成によって、現像部に搬送した現像剤を感光ドラム1と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。この時、現像スリーブ44には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、-500Vの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが1800V、周波数fが12kHzの交流電圧とした。
Thereafter, the developer on the developing
現像スリーブ44の回転線速度(周速度)は感光ドラム1の回転線速度より早くすることで、感光ドラム1の単位面積あたりの接触する現像剤の磁気穂の量を多くしてトナーを供給できる量を大きくする。本実施形態では記録材として普通紙を用いる時は、感光ドラム1の回転線速度を300mm/s、現像スリーブ44の回転線速度は周速比1.8をかけた540mm/sとする。また、坪量100g/m2以上の厚紙を用いる時は感光ドラム1の回転線速度を200mm/sまたは150mm/sに変更され、現像スリーブ44の回転線速度はそれぞれ360mm/sまたは270mm/sとなる。
By setting the rotational linear velocity (circumferential velocity) of the developing
一般に、上述のような2成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ44に印加する直流電圧と感光ドラム1の帯電電位(即ち白地部電位)との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。本実施形態においては、現像スリーブ44に印加する直流電圧と感光ドラム1の帯電電位との電位差を150Vに設定することにより、カブリを発生しにくくしている。
Generally, in the two-component magnetic brush development method as described above, application of an alternating current voltage increases development efficiency and produces a high-quality image, but conversely fog is more likely to occur. For this reason, fogging is prevented by providing a potential difference between the DC voltage applied to the developing
規制部材としての規制ブレード42は、樹脂製である。即ち、規制ブレード42は、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って延在した樹脂部材で、現像容器41と一体的に成型されている。規制ブレード42に用いる樹脂材料としては、PC+AS樹脂材料やPC+ABS樹脂材料など、比較的高い剛性を有するものを選択している。なお、規制ブレード42は、このような樹脂材料以外に、例えば、アルミニウム合金などの軟金属を用いても良い。また、規制ブレード42は、現像容器41と一体に形成する以外に、現像容器41と別体とし、ネジなどの固定部材により現像容器41に固定されるものであっても良い。
The regulating
また、規制ブレード42は、感光ドラム1と対向する対向領域よりも現像スリーブ44の回転方向上流側に、現像スリーブ44と所定の隙間を介して対向するように配設されている。そして、この規制ブレード42と現像スリーブ44の間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。
Further, the regulating
なお、規制ブレード42と現像スリーブ44の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ44上に担持した現像剤の磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード42によって、現像スリーブ44上の単位面積当りの現像剤コート量を30mg/cm2に規制している。また、規制ブレード42と現像スリーブ44は、間隙を200~1000μmとすることが好ましく、本実施形態では間隙を300μmに設定した。
Note that by adjusting the gap between the regulating
[補給装置]
次に、図6を用いてトナーの補給構成について説明する。本実施形態の現像剤の補給装置80は、補給用現像剤収容容器8の排出口82から補給用搬送経路83が延び、現像装置4の補給口43に連結している構成を基とする。具体的に説明する。上述の現像装置4において、補給口43は攪拌室41bの最上流且つ現像剤循環経路の外側に備えられている。補給口43の近傍の現像剤搬送部材には、現像剤循環経路の現像剤は殆ど存在しなく、補給用現像剤が通過するのみである。そして、補給口43は補給用搬送経路83である正方形断面の筒状部材の下方端部と連結している。また、前記筒状部材のもう一方の端部である上方端部は、補給用現像剤収容容器8の排出口82と連結している。
[Replenishment device]
Next, a toner replenishment configuration will be described using FIG. 6. The
補給用現像剤収容容器8は、円筒状の容器の内壁に螺旋状の溝を掘った構成となっており、不図示の補給駆動モータを駆動し補給用現像剤収容容器8自体が回転することで長手方向へと搬送力を発生させて排出口82へと補給用現像剤を搬送する。排出口82まで搬送された補給用現像剤は、補給用現像剤収容容器8内の体積を可変とするポンプ81によって発生する空気圧で排出口82を通って補給用搬送経路83に排出される。
The replenishment
[トナー補給制御]
次に、本実施形態のトナー補給制御について、図7及び図8を用いて説明する。本実施形態では、ビデオカウント補給方式とインダクタンス補給方式を併用した補給制御を行う。図7にトナー消費量とビデオカウント値との関係を示す。ビデオカウント補給方式では、所定のビデオカウントに応じて予測される予測トナー消費量Tvを第1補給量とする。
[Toner supply control]
Next, toner replenishment control according to this embodiment will be explained using FIGS. 7 and 8. In this embodiment, replenishment control is performed using both a video count replenishment method and an inductance replenishment method. FIG. 7 shows the relationship between toner consumption and video count value. In the video count replenishment method, the predicted toner consumption amount Tv predicted according to a predetermined video count is set as the first replenishment amount.
但し、画像形成装置の個体差、経年劣化、あるいはユーザの使用環境や出力画像等、ビデオカウントとトナー消費量の関係が常に同じとは限らない。図7に示すように同じビデオカウントにおいても、消費量誤差が生じる。予測されるトナー消費量と実際に消費されるトナー消費量に差分が生じると、現像容器41内のトナー濃度が増減する。このため、トナー濃度を検知するトナー濃度センサ45の出力に基づいて補給量を決定するインダクタンス補給方式も併用する。
However, the relationship between the video count and the amount of toner consumption is not always the same due to individual differences in image forming apparatuses, deterioration over time, user usage environment, output images, etc. As shown in FIG. 7, a consumption error occurs even in the same video count. When a difference occurs between the predicted toner consumption amount and the actual toner consumption amount, the toner concentration within the
図8にインダクタンス補給方式における、トナー濃度目標値とトナー濃度の偏差に対するトナー補給量の関係を示す。目標のトナー濃度と検出されたトナー濃度の差をΔTDとし、補給トナー量への換算率つまりトナー濃度フィードバック率(FB率)をKpとすると、インダクタンス方式におけるトナー補給量Ttd(第2補給量)は、次式で表せる。
Ttd=Kp×ΔTD ・・・(1)
FIG. 8 shows the relationship between the toner replenishment amount and the deviation between the toner concentration target value and the toner concentration in the inductance replenishment method. If the difference between the target toner concentration and the detected toner concentration is ΔTD, and the conversion rate to the replenishment toner amount, that is, the toner concentration feedback rate (FB rate) is Kp, the toner replenishment amount Ttd (second replenishment amount) in the inductance method can be expressed by the following formula.
Ttd=Kp×ΔTD...(1)
トナー濃度が目標値よりも低い場合においては、必要トナー量を補給し、目標値より高ければトナー過剰とみなし、補給量から減ずることによりトナー濃度を一定に保つ。従って、本実施形態において実際に補給される補給量は、次式のようになる。
T=Tv-Ttd ・・・(2)
When the toner concentration is lower than the target value, the necessary amount of toner is replenished, and if it is higher than the target value, it is regarded as excess toner, and the toner concentration is kept constant by subtracting from the replenishment amount. Therefore, the amount of replenishment that is actually replenished in this embodiment is as shown in the following equation.
T=Tv-Ttd...(2)
また、トナー濃度目標値は、パッチ画像濃度検知センサ55によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて変更される。
Further, the toner density target value is changed according to the density detection result of the patch image by the patch image
[現像剤の概要]
ここで、現像容器41に収容されているトナーとキャリアからなる二成分現像剤について詳しく説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。
[Overview of developer]
Here, the two-component developer containing toner and carrier contained in the
外添剤粒子としては、アモルファスシリカに疎水性処理を施したものや、或いは、酸化チタンや、チタン化合物等の無機酸化物微粒子が挙げられる。これらの微粒子をトナー母体に外添することで、トナーの粉体流動性や帯電量を制御するのが好適である。外添剤粒子の粒径としては1nmから100nm程度のものが望ましい。本実施形態においては、平均粒径50nmの酸化チタンを重量比で0.5wt%、平均粒径2nmと100nmのアモルファスシリカをそれぞれ0.5wt%、1.0wt%ずつ外添させたものを用いた。 Examples of external additive particles include amorphous silica subjected to hydrophobic treatment, and fine particles of inorganic oxides such as titanium oxide and titanium compounds. It is preferable to control the powder fluidity and charge amount of the toner by externally adding these fine particles to the toner matrix. The particle size of the external additive particles is preferably about 1 nm to 100 nm. In this embodiment, 0.5 wt% of titanium oxide with an average particle size of 50 nm and 0.5 wt% and 1.0 wt% of amorphous silica with average particle sizes of 2 nm and 100 nm, respectively, are used. there was.
トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は4μm以上、8μm以下が好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Tg(例えばTg≦70℃)のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。本実施形態の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。 The toner is a negatively chargeable polyester resin, and preferably has a volume average particle diameter of 4 μm or more and 8 μm or less. Furthermore, in recent toners, toners with a low melting point or toners with a low glass transition point Tg (for example, Tg≦70° C.) are often used to improve fixing properties. Furthermore, the toner may contain wax in order to improve its separation after fixing. The developer of this embodiment is a pulverized toner containing wax.
また、キャリアは、例えば表面酸化或いは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或いは酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が20~60μm、好ましくは30~50μmであり、抵抗率が107Ωcm以上、好ましくは108Ωcm以上である。本実施形態では108Ωcmのものを用いた。 Further, as the carrier, for example, surface oxidized or unoxidized metals such as iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earths, alloys thereof, or oxide ferrite can be suitably used. The manufacturing method is not particularly limited. The carrier has a weight average particle diameter of 20 to 60 μm, preferably 30 to 50 μm, and a resistivity of 10 7 Ωcm or more, preferably 10 8 Ωcm or more. In this embodiment, one with a resistance of 10 8 Ωcm was used.
なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、SD-2000シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置(シスメックス社製)を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液の電解水溶液100~150ml中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1ml加え、測定試料を0.5~50mg加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約1~3分間分散処理を行なう。そして、上記のSD-2000シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて2~40μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。 Note that the volume average particle diameter of the toner used in this embodiment was measured using the apparatus and method shown below. As a measuring device, an SD-2000 sheath flow electrical resistance particle size distribution measuring device (manufactured by Sysmex Corporation) was used. The measurement method is as shown below. That is, in 100 to 150 ml of an electrolytic aqueous solution of 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride, 0.1 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant, and 0.5 to 50 mg of the measurement sample is added. Add. The electrolytic aqueous solution in which the sample is suspended is dispersed using an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes. Then, the particle size distribution of particles of 2 to 40 μm is measured using the SD-2000 sheath flow electrical resistance particle size distribution analyzer described above using a 100 μm aperture as an aperture to obtain a volume average distribution. The volume average particle diameter is obtained from the volume average distribution thus determined.
また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積4cm、電極間間隔0.4cmのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に1kgの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧E(V/cm)を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。 Further, for the resistivity of the carrier used in this embodiment, a sandwich type cell with a measurement electrode area of 4 cm and an inter-electrode spacing of 0.4 cm was used. The measurement was performed by applying a voltage E (V/cm) between both electrodes under a pressure of 1 kg to one electrode, and obtaining the resistivity of the carrier from the current flowing through the circuit.
二成分現像剤に占めるトナーの重量比、即ちトナー濃度はおよそ9wt%である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径、または画像形成装置の構成や使用状況などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。本実施形態においては初期の現像剤量200g、トナー濃度を9%とした。 The weight ratio of the toner in the two-component developer, that is, the toner concentration is approximately 9 wt%. This ratio should be appropriately adjusted depending on the amount of charge of the toner, the carrier particle size, the configuration of the image forming apparatus, the usage conditions, etc., and does not necessarily have to be in accordance with this numerical value. In this embodiment, the initial developer amount was 200 g and the toner concentration was 9%.
[規制ブレードの摩耗]
次に、規制ブレード42の摩耗について、図9を用いて説明する。図9は、現像スリーブ44の回転中における規制ブレード42近傍の層厚規制の模式図である。現像スリーブ44に担持された現像剤は、現像スリーブ44の回転によって層厚規制磁極N1に近づくと磁気穂を形成する。現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙は、磁気穂の長さよりも狭く設定され、規制ブレード42と接触した磁気穂は、間隙の長さに切られて、現像領域に搬送される。そのため、規制ブレード42よりも現像スリーブ44の回転方向上流では現像剤が滞留し、滞留した現像剤が現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙に流れこもうとして規制ブレード42近傍の現像剤密度が高まる。このとき、現像剤中のキャリア及びトナーとその外添剤との摺擦によって、規制ブレード42が摩耗する。
[Wear of regulation blade]
Next, wear of the
規制ブレード42の摩耗量は、Ratnerの摩耗式を用いて、
V=K×N×v×t
で示される。
The amount of wear of the
V=K×N×v×t
It is indicated by.
ここで、
V:摩耗量(mm3)
N:規制ブレードにかかる荷重の垂直成分(N)
v:現像剤の移動速度(mm/s)
t:時間(s)
K:現像剤と規制ブレードの材質間に応じて変動する係数
である。
here,
V: Amount of wear (mm 3 )
N: Vertical component of load on regulation blade (N)
v: moving speed of developer (mm/s)
t: time (s)
K: A coefficient that varies depending on the material of the developer and the regulation blade.
特に、現像剤の特性はユーザの使用環境や出力画像によって変動する。現像剤の特性が変動すると、現像剤と規制ブレード42の材質間に応じて変動する係数Kが変動する。ここで、現像剤の特性として、例えばトナー濃度があげられる。一般的に樹脂で構成されるトナーに対して金属で構成されるキャリアの硬度は大きい。したがって、トナー濃度が低下するとキャリアに対するトナーの被覆率が低下(キャリアの露出量が増加)し、規制ブレード42が摩耗しやすくなる。
In particular, the characteristics of the developer vary depending on the usage environment of the user and the output image. When the characteristics of the developer change, the coefficient K, which varies depending on the material of the developer and the
また、現像剤の特性として、トナー表面の外添剤の被覆状態も挙げられる。画像比率の低い画像が続くと、トナーが現像装置内に留まる時間が長くなり外添剤がトナーから遊離、或いは、トナー表面に埋め込まれる、所謂、トナー劣化が生じる。そのため、トナー劣化が進行すると、規制ブレード42と接触する外添剤の状態が変化するため、規制ブレード42の摩耗量が変化する。トナー劣化が進行すると、トナーに対する外添剤の被覆率が低下し、規制ブレード42は摩耗しにくくなる。そこで、本実施形態では、トナー濃度の変化に応じて規制ブレード42の摩耗量の予測を行うようにしている。
Further, the characteristics of the developer include the state of coating of the external additive on the surface of the toner. If images with a low image ratio continue, the toner remains in the developing device for a long time, and the external additive is released from the toner or embedded in the toner surface, resulting in so-called toner deterioration. Therefore, as toner deterioration progresses, the state of the external additive that comes into contact with the
[規制ブレードの摩耗による現像装置の寿命判定]
次に、規制ブレード42の摩耗量の予測と現像装置の寿命判定の方法について述べる。本実施形態では、規制ブレード42の摩耗量を、現像スリーブ44の走行距離とトナー濃度に基づいて予測するようにしている。図10は、本実施形態における規制ブレード42の摩耗量の予測と現像装置の寿命判定の回路ブロック図である。画像形成動作が開始されると、CPU206が現像駆動モータ230を駆動することで現像スリーブ44が回転駆動する。CPU206は、駆動時間算出部212、平均トナー濃度算出部213、補給量算出部214、トナー劣化指数算出部215、摩耗量算出部216、現像装置寿命算出部217を備え、各種演算を行う。なお、本実施形態では、トナー劣化指数算出部215は省略しても良い。また、図10では、CPU206が現像装置メモリタグ900と通信部901を介して通信可能であるが、本実施形態では、現像装置メモリタグ900と通信部901を省略しても良い。
[Determining the lifespan of the developing device based on the wear of the regulating blade]
Next, a method for predicting the amount of wear of the
まず、駆動時間算出部212は、現像駆動モータ230の駆動時間tを取得する。平均トナー濃度算出部213は、所定のタイミングでトナー濃度センサ45の出力に応じて算出されたトナー濃度を平均化処理する。平均化処理するのはトナー濃度センサ45の検知誤差や現像装置内の局所的なトナー濃度ばらつきを低減するためである。本実施形態では現像剤が現像容器41内を循環する循環周期で平均化を行う。但し、トナー濃度の平均化処理の方法は、これに限らない。
First, the driving
摩耗量算出部216では、規制ブレード42の摩耗量を以下のように算出する。本実施形態における規制ブレード42の摩耗量を算出するタイミングは画像形成毎(記録材1枚毎)とする。但し、画像形成毎に限らず、複数の画像形成毎でも構わない。また、1秒毎など固定時間毎に算出しても良い。更には、画像形成ジョブの実行中(連続する記録材と記録材との間の時間)などに、各種調整が入った後や画像形成ジョブの終了時或いは終了後などにも行っても良い。
The wear
次に、上述のRatnerの摩耗式から、m枚目における規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を以下のように定義する。
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β(m) ・・・(3)
Next, from the Ratner's wear equation described above, the wear amount Δd(m) of the m-
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β(m)...(3)
ここで
Δd(m):計算区間mでの摩耗量(μm)
Δt(m):現像駆動モータの駆動時間(s)
α(m):現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レート
β(m):現像剤のトナー濃度に応じた補正係数
である。
Here, Δd (m): Amount of wear in calculation interval m (μm)
Δt (m): Drive time of development drive motor (s)
α(m): Wear rate proportional to the rotational linear speed of the developing sleeve β(m): Correction coefficient according to the toner concentration of the developer.
α(m)は、現像スリーブ44の回転線速度に比例した単位時間当たりの摩耗量(摩耗レート)である。上述したように、規制ブレード42は、現像剤中のキャリアなどとの接触により摩耗し易い。このため、現像スリーブ44の回転線速度が速いと規制ブレード42と現像剤との接触機会が多くなり、規制ブレード42が摩耗し易い。即ち、現像スリーブ44の回転線速度が速い場合と遅い場合とを比べると、同じ時間における現像スリーブ44の走行距離(回転線速度×時間)が、回転線速度が早い方が長くなる。そして、現像スリーブ44の走行距離が長いと、その分、規制ブレード42と現像剤が接触する機会が増えて規制ブレード42が摩耗し易くなる。
α(m) is the amount of wear (wear rate) per unit time that is proportional to the rotational linear speed of the developing
図11にトナー濃度9%における各現像スリーブ44の回転線速度における摩耗レートを示す。図11から明らかなように、現像スリーブ44の回転線速度が速いほど規制ブレード42が摩耗し易い。図11では、3段階のプロセススピード(感光ドラムの回転線速)に対する摩耗レートα(m)示したが、摩耗レートα(m)は、画像形成装置のプロセススピードに応じた数、設定することが好ましい。
FIG. 11 shows the wear rate of each developing
また、β(m)は、現像剤のトナー濃度に応じた補正係数である。上述したように、トナー濃度によってキャリアに対するトナーの被覆率が変わるため摩耗レートが変わる。したがって、本実施形態では、上述のように現像スリーブ44の走行距離に応じた規制ブレード42の摩耗量を、トナー濃度に応じて補正するようにしている。
Further, β(m) is a correction coefficient depending on the toner concentration of the developer. As described above, the wear rate changes because the toner coverage rate on the carrier changes depending on the toner concentration. Therefore, in this embodiment, as described above, the amount of wear of the
図12に現像剤の平均トナー濃度と補正係数βの関係を示した表を示す。トナー濃度9%を基準とし、トナーの被覆率に応じて補正係数βを変更している。図12から明らかなように、トナー濃度が高いほど規制ブレード42が摩耗しにくく、トナー濃度が低いほど規制ブレード42が摩耗し易い。なお、図12のテーブルにおいて、テーブル間は線形補間する。
FIG. 12 shows a table showing the relationship between the average toner density of the developer and the correction coefficient β. Based on a toner concentration of 9%, the correction coefficient β is changed depending on the toner coverage. As is clear from FIG. 12, the higher the toner concentration, the harder the
次に、m枚目の摩耗量Δd(m)と前回までの総摩耗量d(m―1)を用いてm枚目の総摩耗量は、
d(m)=d(m―1)+Δd(m) ・・・(4)
となる。
Next, using the wear amount Δd (m) of the m-th piece and the total wear amount d (m-1) up to the previous time, the total wear amount of the m-th piece is:
d(m)=d(m-1)+Δd(m)...(4)
becomes.
本実施形態では、このようの上述の式(3)及び式(4)を用いることで、規制ブレード42の摩耗量を現像スリーブ44の走行距離とトナー濃度に基づいて予測している。
In this embodiment, the amount of wear of the
現像装置寿命算出部217は、摩耗量算出部216で算出された総摩耗量d(m)を基に現像装置の寿命Lを算出する。図13は、規制ブレード42の総摩耗量d(m)と、規制ブレード42により層厚(現像剤の量)が規制された現像スリーブ44の現像剤コート量の変動を示したグラフである。総摩耗量d(m)の増加に応じてコート量が増加する。そして、コート量が45mg/cm2を超えると画像不良が発生する。したがって、このときの総摩耗量をd1(=10μm)を閾値として現像装置の寿命と判断する。即ち、現像装置の寿命Lは以下の算出式で算出される。
L=d(m)/dl ×100[%] ・・・(5)
The developing device
L=d(m)/dl ×100[%] ...(5)
また、CPU206は、現像装置寿命算出部217において算出された現像装置の寿命Lを表示手段としての表示部220に表示し、ユーザに知らせる。ユーザに通知する現像装置の寿命Lは1%単位で通知し、現像装置の寿命が進むにつれてカウントアップする。そして、現像装置の寿命Lが所定値Lthに達したとき、表示部220に現像装置の交換を促すメッセージを表示する。本実施形態では、現像装置の寿命Lがカートリッジの寿命に関する情報に相当し、現像装置の交換を促すメッセージがカートリッジの交換に関する情報に相当する。
Further, the
また、本実施形態の画像形成装置100は、外部のサーバやPCなどの外部装置と通信可能な通知部800を備えている。CPU206は、所定のタイミングで通知部800によってサーバを介してサービスマンに現在の現像装置の寿命Lを通知し、計画的なサービス部品の交換を促す。そして、現像装置の寿命Lが所定値Lthに達したとき、通知部800によってサーバに交換通知を行い、サービスマンに部品の交換を促す。即ち、送信手段としての通知部800は、カートリッジの交換に関する情報をサーバなどの外部装置に送信する。
Further, the
[現像装置の寿命算出のフロー]
図14に、本実施形態における現像装置の寿命算出のフローチャートを示す。現像装置の寿命予測が開始されると、CPU206は、画像形成毎の現像駆動モータ230の駆動時間(現像駆動時間)Δt(m)を取得する(S101)。次に、CPU206は、画像形成中の現像スリーブ44の回転線速度(即ち、プロセススピード)と摩耗レートαのテーブル(図11)から摩耗レートα(m)を選択する(S102)。次に、トナー濃度センサ45によりトナー濃度を検知し(S103)、トナー濃度の平均化処理を行う(S104)。そして、CPU206は、平均化処理により算出した平均トナー濃度とトナー濃度補正係数βのテーブル(図12)からトナー濃度補正係数β(m)を取得する(S105)。
[Flow of calculating the lifespan of the developing device]
FIG. 14 shows a flowchart for calculating the life of the developing device in this embodiment. When the life prediction of the developing device is started, the
次に、CPU206は、S105までに取得されたΔt、α、βを用いて、上述の式(3)により規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を算出する(S106)。次いで、m-1枚目の総摩耗量d(m-1)にm枚目の摩耗量Δd(m)を足して、総摩耗量d(m)を更新する(S107)。CPU206は、総摩耗量d(m)と閾値d1を基に現像装置の寿命L(m)を算出し(S108)、表示部220に表示又は通知部800によりサーバへ通知する(S109)。また、CPU206は、S108で算出した現像装置の寿命L(m)が所定値Lth未満か否かを判断する(S110)。CPU206は、寿命L(m)が所定値Lth以上の場合(S110のN)、表示部220に交換メッセージを表示するか通知部800によりサーバへ交換通知を行う(S111)。
Next, the
このような本実施形態の場合、現像スリーブ44の走行距離が同じで、且つ、トナー濃度センサ45により検知したトナー濃度が一定であるとした場合、表示部220がトナー濃度に応じて次のような表示を行う。まず、CPU206は、表示部220に、トナー濃度が第1の濃度である場合よりも、トナー濃度が第1の濃度よりも高い第2の濃度の方が、現像装置の交換メッセージを遅く表示する。同様にCPU206は、トナー濃度が第1の濃度である場合よりも、トナー濃度が第1の濃度よりも高い第2の濃度の方が、現像装置の寿命が長くなるように、寿命L(m)を表示する。
In this embodiment, if the traveling distance of the developing
[本実施形態の効果]
次に、本実施形態の構成を満たす実施例1と比較例とを用いて、本実施形態の効果を説明する。実施例1において、画像形成条件として30℃、80%の高湿環境下で画像比率5%の画像を連続して画像形成する。高湿環境下において、トナーの帯電量を一定に保つために、トナー濃度を7%で制御した。一方、比較例として、トナー濃度で摩耗レートを補正しない場合の規制ブレード42の予測摩耗量を示す。比較例では、実施例1と同じ条件で画像形成した場合に、トナー濃度9%として現像スリーブ44の走行時間から規制ブレード42の摩耗量を予測した。
[Effects of this embodiment]
Next, the effects of this embodiment will be described using Example 1 and a comparative example that satisfy the configuration of this embodiment. In Example 1, images with an image ratio of 5% are continuously formed under the image forming conditions of 30° C. and 80% high humidity. In a high humidity environment, the toner concentration was controlled at 7% in order to maintain a constant charge amount of the toner. On the other hand, as a comparative example, the predicted wear amount of the
図15に、このような画像形成条件における規制ブレード42の摩耗量と画像形成枚数の関係を示す。図15の黒丸は、実際に計測した規制ブレード42の摩耗量、実線は比較例によって予測される規制ブレード42の摩耗量、破線は実施例1によって予測される規制ブレード42の摩耗量である。
FIG. 15 shows the relationship between the amount of wear of the
図15に示す通り、トナー濃度7%で画像形成を行うと規制ブレード42の摩耗量が増大していく。一方で、トナー濃度を考慮せずに、現像スリーブ44の走行時間で算出された比較例の摩耗量は、画像形成が進むにつれて、実際に計測した摩耗量(図15の黒丸)から徐々に離れている。このため、比較例では、ユーザの使用環境によっては摩耗量予測の精度が低いことがわかる。これに対して実施例1は、トナー濃度を考慮して摩耗量を予測しているため、実際に計測した摩耗量から乖離が小さく、予測精度が高いことが分かる。
As shown in FIG. 15, when an image is formed with a toner concentration of 7%, the amount of wear on the
図16に、図15の摩耗量を基にした現像装置の寿命推移を示す。また、現像装置の寿命は表示部220により1%単位で確認可能である。図16によると、約500000枚で実際の現像装置の寿命に達するのに対して、比較例では現像装置の寿命が75%と表示される。その結果、表示される現像装置の寿命が100%に達していないにもかかわらず画像不良が発生する虞がある。これに対して実施例1では、規制ブレード42の摩耗量に対する予測精度が高いため、比較例よりも精度良く現像装置の寿命を予測できることが分かった。
FIG. 16 shows the life transition of the developing device based on the amount of wear shown in FIG. 15. Further, the lifespan of the developing device can be confirmed in units of 1% on the
このように本実施形態では、トナー濃度を考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測することで、規制ブレード42の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる。
As described above, in this embodiment, by predicting the amount of wear of the
<第2の実施形態>
第2の実施形態について、図1ないし図6、図10を参照しつつ、図17ないし図24を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、現像剤の特性としてトナー濃度を用いて規制ブレード42の摩耗量を補正した。これに対して本実施形態では、現像剤の特性としてトナー劣化指数を用いて規制ブレード42の摩耗量の補正を行う。その他の構成及び作用については、第1の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described using FIGS. 17 to 24 while referring to FIGS. 1 to 6 and 10. In the first embodiment described above, the amount of wear of the
まず、図17に画像比率と規制ブレードの摩耗量比の関係を示す。規制ブレードの摩耗量比とは、所定の画像比率で画像形成した場合の規制ブレード42の摩耗量を基準摩耗量とした場合に、所定の画像比率と異なる画像比率で画像形成した場合の規制ブレード42の摩耗量の基準摩耗量に対する比である。基準摩耗量は、現像装置内(現像容器41内)の現像剤量200g、現像剤のトナー濃度9%の条件において、画像比率5%で連続画像形成したときの規制ブレード42の摩耗量とした。発明者の検討によると、現像剤量200g、トナー濃度9%の条件で、画像比率5%と画像比率40%でそれぞれ連続画像形成した場合、画像比率40%の方が、約1.2倍、規制ブレードの摩耗量が大きいことが分かった。但し、外添剤の種類や添加量に応じて規制ブレード摩耗量比は変わるため、この限りではない。
First, FIG. 17 shows the relationship between the image ratio and the wear amount ratio of the regulating blade. The wear amount ratio of the regulating blade is defined as the wear amount of the
画像比率の低い画像が続くと、トナーが現像装置内に留まる時間が長くなり外添剤がトナーから遊離、或いは、トナー表面に埋め込まれるトナー劣化が生じる。そのため、トナー劣化が進行すると、トナーに対する外添剤の被覆率が低下する。外添剤は、トナーよりも硬度が高いため、トナー劣化の進行により、規制ブレード42は摩耗しにくくなる。このため、画像比率が低い方が規制ブレード42の摩耗量も少なくなる。
If images with a low image ratio continue, the toner remains in the developing device for a long time, causing toner deterioration in which external additives are separated from the toner or embedded in the toner surface. Therefore, as toner deterioration progresses, the coverage rate of the external additive to the toner decreases. Since the external additive has a higher hardness than the toner, the
そこで、本実施形態では、トナー劣化を現像装置内のトナーが補給と消費を繰り返して現像装置内に滞在する平均的な時間と定義し、その指標であるトナー劣化指数T_indexを以下の式で定義する。
T_index(m)={T_index(m-1)+Δt(m)}×Mt(m)/{Mt(m)+mt(m)} ・・・(6)
Therefore, in this embodiment, toner deterioration is defined as the average time that the toner in the developing device stays in the developing device by repeating replenishment and consumption, and the toner deterioration index T_index, which is an index thereof, is defined by the following formula. do.
T_index(m)={T_index(m-1)+Δt(m)}×Mt(m)/{Mt(m)+mt(m)}...(6)
ここで
Δt(m):計算区間mにおける現像駆動モータの駆動時間(s)
Mt(m):計算区間mにおける現像装置内のトナー量
mt(m):計算区間mにおける補給量
である。
Here, Δt (m): Drive time (s) of the development drive motor in calculation interval m
Mt(m): Amount of toner in the developing device in calculation interval m mt(m): Replenishment amount in calculation interval m.
現像装置内のトナー量Mtは、現像装置内の現像剤量の設計中心値を200gとした場合、トナー濃度9%の場合は18gとなる。計算区間mにおける補給量mt(m)は、ビデオカウントに応じて予測される予測トナー消費量Tv(第1補給量)を用いたが、補給用現像剤収容容器8の回転時間等にしても構わない。或いは、インダクタンス方式におけるトナー補給量Ttd(第2補給量)を考慮したT=Tv-Ttd(上述の式(2))としても良い。
The amount Mt of toner in the developing device is 18 g when the toner concentration is 9%, assuming that the design center value of the amount of developer in the developing device is 200 g. For the replenishment amount mt(m) in the calculation interval m, the predicted toner consumption amount Tv (first replenishment amount) predicted according to the video count is used, but the rotation time of the replenishment
図18は、現像剤量200g、トナー濃度9%、画像比率5%と40%で画像形成したときのトナー劣化指数T_indexの推移である。画像比率の低い方が、消費と補給によるトナーの入れ替わりが遅いため、現像装置内の平均滞在時間を示すトナー劣化指数は大きい。図19に上記条件における、画像比率とその画像比率におけるトナー劣化指数の飽和値(飽和トナー劣化指数)を示す。 FIG. 18 shows the transition of the toner deterioration index T_index when an image is formed with a developer amount of 200 g, a toner concentration of 9%, and an image ratio of 5% and 40%. The lower the image ratio, the slower the replacement of toner due to consumption and replenishment, so the toner deterioration index indicating the average residence time in the developing device is large. FIG. 19 shows the image ratio and the saturation value of the toner deterioration index (saturated toner deterioration index) at that image ratio under the above conditions.
本実施形態では、上述のRatnerの摩耗式から、m枚目における規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を以下のように定義する。
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β´(m) ・・・(7)
In this embodiment, the wear amount Δd(m) of the m-
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β′(m)...(7)
ここで
Δd(m):計算区間mでの摩耗量(μm)
Δt(m):現像駆動モータの駆動時間(s)
α(m):現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レート
β´(m):トナー劣化指数に応じた補正係数
である。
Here, Δd (m): Amount of wear in calculation interval m (μm)
Δt (m): Drive time of development drive motor (s)
α(m): Wear rate proportional to the rotational linear speed of the developing sleeve β'(m): Correction coefficient according to the toner deterioration index.
α(m)は、第1の実施形態と同様に現像スリーブの回転線速度に比例した単位時間当たりの摩耗量(摩耗レート)である。また、β´(m)は、トナー劣化指数T_indexに応じた補正係数である。上述したように、トナー劣化によってトナーに対する外添剤の被覆率が変わるため摩耗レートが変わる。上述したように、トナー劣化指数は、画像比率と相関がある。したがって、本実施形態では、上述のように現像スリーブ44の走行距離に応じた規制ブレード42の摩耗量を、画像比率(具体的にはトナー劣化指数)に応じて補正するようにしている。
α(m) is the amount of wear per unit time (wear rate) that is proportional to the rotational linear speed of the developing sleeve, as in the first embodiment. Further, β'(m) is a correction coefficient according to the toner deterioration index T_index. As described above, as the toner deteriorates, the coverage ratio of the external additive to the toner changes, so the wear rate changes. As described above, the toner deterioration index has a correlation with the image ratio. Therefore, in this embodiment, as described above, the amount of wear of the
図20にトナー劣化指数と補正係数β´の関係を示した表を示す。トナー濃度9%を基準とし、トナー劣化指数に応じて補正係数β´を変更している。図20から明らかなように、トナー劣化指数が大きいほど、外添剤の被覆率が小さいため規制ブレード42が摩耗しにくく、トナー劣化指数が小さいほど規制ブレード42が摩耗し易い。図20のテーブルにおいて、テーブル間は線形補間する。
FIG. 20 shows a table showing the relationship between the toner deterioration index and the correction coefficient β'. Based on a toner concentration of 9%, the correction coefficient β' is changed according to the toner deterioration index. As is clear from FIG. 20, the larger the toner deterioration index is, the smaller the coverage of the external additive is, so the regulating
ここで、図10を参照して、本実施形態における規制ブレード42の摩耗量の予測と現像装置の寿命判定の回路ブロック図について説明する。本実施形態では、第1の実施形態の構成に加え、ビデオ信号カウント部207、補給量算出部214、トナー劣化指数算出部215を用いて規制ブレードの摩耗量を算出する。
Here, with reference to FIG. 10, a circuit block diagram for predicting the wear amount of the
補給量算出部214では、ビデオ信号カウント部207で算出されたビデオカウント値を基に、計算区間mにおける補給量mt(m)を算出する。補給量mt(m)は予測トナー消費量Tv(第1補給量)とする。トナー劣化指数算出部215では、上述の式(6)を用いて、現像駆動モータの駆動時間Δt(m)、現像装置内のトナー量Mt(m)、補給量mt(m)を基にトナー劣化指数T_index(m)を算出する。
The replenishment
摩耗量算出部216では、上述の式(7)を用いて、規制ブレード42の摩耗量d(m)を現像駆動モータの駆動時間Δt(m)、現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レートα(m)、トナー劣化指数に応じた補正係数β´(m)を基に算出する。現像装置寿命算出部217は、第1の実施形態と同様に、摩耗量算出部216で算出された総摩耗量d(m)を基に現像装置の寿命Lを算出する(式(4)、(5)参照)。
The wear
第1の実施形態と同様に、CPU206は、現像装置寿命算出部217において算出された現像装置の寿命Lを表示手段としての表示部220に表示し、ユーザに知らせる。ユーザに通知する現像装置の寿命Lは1%単位で通知し、現像装置の寿命が進むにつれてカウントアップする。そして、現像装置の寿命Lが所定値Lthに達したとき、表示部220に現像装置の交換を促すメッセージを表示する。また、CPU206は、所定のタイミングで通知部800によってサーバを介してサービスマンに現在の現像装置の寿命Lを通知し、計画的なサービス部品の交換を促す。そして、現像装置の寿命Lが所定値Lthに達したとき、通知部800によってサーバに交換通知を行い、サービスマンに部品の交換を促す。
Similarly to the first embodiment, the
[現像装置の寿命算出のフロー]
図21に、本実施形態における現像装置の寿命算出のフローチャートを示す。トナー劣化指数補正係数β´(m)を算出するフロー以外は、第1の実施形態の図14と同様のため、説明を省略する。即ち、図21のS201~S203は、図14のS101~S103にそれぞれ対応し、図21のS209~S213は、図14のS107~S111にそれぞれ対応する。
[Flow of calculating the lifespan of the developing device]
FIG. 21 shows a flowchart for calculating the life of the developing device in this embodiment. The flow other than the flow for calculating the toner deterioration index correction coefficient β'(m) is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 14, so the description thereof will be omitted. That is, S201 to S203 in FIG. 21 correspond to S101 to S103 in FIG. 14, respectively, and S209 to S213 in FIG. 21 correspond to S107 to S111 in FIG. 14, respectively.
本実施形態では、CPU206は、S203の後、各画像のビデオカウントを取得する(S204)。そして、CPU206は、補給量算出部214で第1補給量Tv(m)を算出する(S205)。CPU206は、S201、S203、S205で得られた情報を基に、式(6)を用いて、トナー劣化指数T_index(m)を算出する(S206)。そして、CPU206は、図21のトナー劣化指数と補正係数β´のテーブルからトナー劣化指数補正係数β´(m)を取得する(S207)。次に、CPU206は、S207までに取得されたΔt、α、β´を用いて、上述の式(7)により規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を算出する(S208)。以降、総摩耗量d(m)、現像装置の寿命L(m)を算出し、情報を表示部220に表示したり、サーバに通知したりするフローは、第1の実施形態と同様である。
In this embodiment, the
このような本実施形態の場合、現像スリーブ44の走行距離が同じで、且つ、画像比率が一定であるとした場合、表示部220が画像比率に応じて次のような表示を行う。まず、CPU206は、表示部220に、画像比率が第1の比率である場合よりも、画像比率が第1の比率よりも高い第2の比率の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にCPU206は、画像比率が第1の比率である場合よりも、画像比率が第1の比率よりも高い第2の比率の方が、現像装置の寿命が短くなるように、寿命L(m)を表示する。
In the case of this embodiment, if the traveling distance of the developing
[本実施形態の効果]
次に、本実施形態の構成を満たす実施例2と比較例を用いて、本実施形態の効果を説明する。実施例2では、現像装置内の現像剤量200g、現像剤のトナー濃度9%の条件で、画像比率40%の画像と画像比率5%の画像を10枚ずつ交互に画像形成したときの規制ブレードの摩耗量予測の動作について説明する。但し、初期条件としてトナー劣化指数を190(図19参照、画像比率40%時の飽和トナー劣化指数)とする。比較例として、トナー劣化指数補正を行わない(つまりトナー劣化指数補正係数β´=1)場合を比較例1、画像比率でトナー劣化指数補正係数β´を変更する場合(図17のテーブル)を比較例2として示す。比較例1、2の場合も、実施例2と同様の条件で画像形成を行った。
[Effects of this embodiment]
Next, the effects of this embodiment will be described using Example 2 and a comparative example that satisfy the configuration of this embodiment. In Example 2, the regulations apply when 10 images with an image ratio of 40% and images with an image ratio of 5% are alternately formed on 10 sheets under the conditions that the amount of developer in the developing device is 200 g and the toner concentration of the developer is 9%. The operation of predicting the amount of blade wear will be explained. However, as an initial condition, the toner deterioration index is set to 190 (see FIG. 19, the saturated toner deterioration index when the image ratio is 40%). As comparative examples, Comparative Example 1 is a case in which toner deterioration index correction coefficient β' is not performed (that is, toner deterioration index correction coefficient β' = 1), and a case in which toner deterioration index correction coefficient β' is changed by image ratio (table in FIG. 17). This is shown as Comparative Example 2. In Comparative Examples 1 and 2, image formation was also performed under the same conditions as in Example 2.
図22に、このような画像形成条件における画像比率とトナー劣化指数T_index(m)の推移を示す。図22に示す通り、初期条件である画像比率40%時の飽和トナー劣化指数からトナー劣化指数が徐々に増加していく。実施例2では画像比率の切り替えに対してトナー劣化指数が徐々に変化するのに対して、比較例2の補正の場合、画像比率が切り替わるとトナー劣化指数が各画像比率の飽和トナー劣化指数に瞬時に切り替わることを意味している。 FIG. 22 shows changes in image ratio and toner deterioration index T_index (m) under such image forming conditions. As shown in FIG. 22, the toner deterioration index gradually increases from the saturated toner deterioration index when the image ratio is 40%, which is the initial condition. In Example 2, the toner deterioration index gradually changes as the image ratio is switched, whereas in the case of the correction in Comparative Example 2, when the image ratio is switched, the toner deterioration index changes to the saturated toner deterioration index for each image ratio. This means instant switching.
図23に、前記条件で画像形成したときの補正係数β´(m)の推移を示す。実線は比較例1、破線は比較例2、点線は実施例2の補正係数β´の推移である。比較例1では画像比率によらず補正係数β´=1である。比較例2では画像比率毎に補正係数β´を変更している。つまり、図17によれば画像比率40%の時β´=1.2、画像比率5%の時β´=1としている。一方で、実施例2ではトナー劣化指数に応じて補正係数β´を変更している。従って、実施例2における補正係数β´は画像比率の切り替えに対して徐々に変化している。 FIG. 23 shows the change in the correction coefficient β'(m) when an image is formed under the above conditions. The solid line is the change in the correction coefficient β' of Comparative Example 1, the broken line is Comparative Example 2, and the dotted line is Example 2. In Comparative Example 1, the correction coefficient β'=1 regardless of the image ratio. In Comparative Example 2, the correction coefficient β' is changed for each image ratio. That is, according to FIG. 17, β'=1.2 when the image ratio is 40%, and β'=1 when the image ratio is 5%. On the other hand, in the second embodiment, the correction coefficient β' is changed depending on the toner deterioration index. Therefore, the correction coefficient β' in Example 2 gradually changes as the image ratio is switched.
図24に、前記条件における現像装置の寿命推移を示す。図24の黒丸は、実際の計測した規制ブレードの摩耗量に基づく現像装置の寿命、実線は比較例1によって予測される現像装置の寿命、破線は比較例2によって予測される現像装置の寿命、点線は実施例2によって予測される現像装置の寿命である。 FIG. 24 shows the life transition of the developing device under the above conditions. The black circles in FIG. 24 indicate the life of the developing device based on the actually measured wear amount of the regulation blade, the solid line indicates the life of the developing device predicted by Comparative Example 1, and the broken line indicates the life of the developing device predicted by Comparative Example 2. The dotted line is the life expectancy of the developing device predicted by Example 2.
図24に示す通り、画像比率を切り替えて画像形成を行うと、現像スリーブの走行時間で算出された比較例1(補正係数β´=1)はユーザの使用環境によって摩耗量予測の精度が低く、現像装置の寿命予測の精度が低いことがわかる。また、画像比率に応じて補正係数β´を変更している比較例2は、比較例1に比べて現像装置の寿命予測の精度が高いことが分かる。更に、トナー劣化指数に応じて補正係数β´を変更した実施例2は、比較例2よりも現像装置の寿命予測の精度が高いことがわかる。 As shown in FIG. 24, when forming an image by switching the image ratio, Comparative Example 1 (correction coefficient β' = 1), which is calculated based on the running time of the developing sleeve, has low accuracy in predicting the amount of wear depending on the user's usage environment. , it can be seen that the accuracy of predicting the life of the developing device is low. Furthermore, it can be seen that Comparative Example 2, in which the correction coefficient β' is changed according to the image ratio, has higher accuracy in predicting the life of the developing device than Comparative Example 1. Furthermore, it can be seen that Example 2, in which the correction coefficient β' was changed according to the toner deterioration index, has higher accuracy in predicting the life of the developing device than Comparative Example 2.
このように本実施形態では、画像比率を考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測することで、規制ブレード42の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる。また、トナー劣化指数を用いた場合には、現像装置の交換寿命を更に精度良く予測できる。
As described above, in this embodiment, by predicting the amount of wear of the
なお、トナー劣化指数を用いた場合、上述の式(6)で説明したように、現像装置内のトナー量Mt(m)を求める際に、現像装置内の現像装置の設計中心値にトナー濃度を乗じている。このため、トナー劣化指数を用いた現像装置の寿命予測は、画像比率に加えてトナー濃度に基づいて行っているとも言える。 Note that when using the toner deterioration index, as explained in equation (6) above, when calculating the toner amount Mt (m) in the developing device, the toner concentration is set to the design central value of the developing device in the developing device. is multiplied by Therefore, it can be said that the life prediction of the developing device using the toner deterioration index is based on the toner concentration in addition to the image ratio.
また、図20では、トナー濃度9%を基準としたトナー劣化指数と補正係数β´を示しているが、複数のトナー濃度毎にトナー劣化指数と補正係数β´のテーブルを有していても良い。この場合、トナー劣化指数を用いた現像装置の寿命予測は、画像比率に加えてトナー濃度に基づいて行っている。 Further, although FIG. 20 shows the toner deterioration index and correction coefficient β' based on a toner concentration of 9%, it is also possible to have a table of toner deterioration index and correction coefficient β' for each of a plurality of toner concentrations. good. In this case, the lifetime prediction of the developing device using the toner deterioration index is performed based on the toner density in addition to the image ratio.
<第3の実施形態>
第3の実施形態について、図1ないし図6、図10、図17ないし図20を参照しつつ、図25ないし図29を用いて説明する。上述の第1、第2の実施形態では、α(m)を現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レートとして、現像スリーブの回転線速度に対し線形に変化する摩耗レートを用いて規制ブレード42の摩耗量を補正した。これに対して本実施形態では、現像スリーブの回転線速度に対し非線形に変化する摩耗レートα´(m)を用いて規制ブレード42の摩耗量の補正を行う。その他の構成及び作用については、第2の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Third embodiment>
The third embodiment will be described using FIGS. 25 to 29 while referring to FIGS. 1 to 6, FIG. 10, and FIGS. 17 to 20. In the first and second embodiments described above, α(m) is a wear rate proportional to the rotational linear speed of the developing sleeve, and the
現像スリーブ44の回転線速度(周速)が一定の場合、規制ブレード42の摩耗量は現像スリーブ44の回転線速度に比例した摩耗レートα(m)と駆動時間(回転時間)tの積である走行距離に比例する。但し、現像スリーブ44を駆動する周速が複数ある場合には、規制ブレード42の摩耗量に誤差が生じてしまう場合がある。これは、規制ブレード42の近傍を通過する現像剤の速度(つまりブレード近傍を通過し摩耗する原因となる現像剤の量)が、現像スリーブ44の周速によって非線形に変わることが原因である。摩耗量は現像剤の通過に伴い摩耗するため、ブレード近傍の現像剤の通過量(及び通過速度)に応じて補正することが望ましい。
When the rotational linear speed (peripheral speed) of the developing
このため、本実施形態では、現像スリーブ44の回転線速度によって変わる現像剤速度と駆動時間で摩耗量を補正する。本実施形態において摩耗レート以外の構成については、第2の実施形態と同様である。
Therefore, in this embodiment, the amount of wear is corrected based on the developer speed and drive time, which vary depending on the rotational linear speed of the developing
図25、図26に現像スリーブ44の回転線速度(スリーブ周速)に応じた摩耗レートα´(m)の関係を示す。この摩耗レートは、現像装置内の現像剤量200g、トナー濃度9%の条件において、画像比率5%で連続画像形成した時の規制ブレード42の摩耗量を基準とし、各スリーブ周速で画像形成した時の摩耗量データから算出した。これは、スリーブ周速に対するブレード近傍部の現像剤の速度の比率と同じ関係である。スリーブ周速が早くなると、スリーブ周速に対する現像剤の速度比は遅くなるため、摩耗レートα´(m)の傾きは小さくなるためである。但し、スリーブの形状、ブレード部近傍のマグネットロール44aの磁力、キャリアなどによって、現像スリーブに搬送される現像剤の速度が変わるため、この摩耗量のグラフの形状は変化する。また、トナーの外添剤の種類や添加量に応じて規制ブレードの摩耗量は変わる。
FIGS. 25 and 26 show the relationship between the wear rate α' (m) and the rotation linear speed (sleeve peripheral speed) of the developing
本実施形態では、上述のRatnerの摩耗式から、m枚目における規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を以下のように定義する。
Δd(m)=Δt(m)×α´(m)×β´(m) ・・・(8)
In this embodiment, the wear amount Δd(m) of the m-
Δd (m) = Δt (m) × α' (m) × β' (m) ... (8)
ここで
Δd(m):計算区間mでの摩耗量(μm)
Δt(m):現像駆動モータの駆動時間(s)
α´(m):現像スリーブの回転線速度に応じた摩耗レート
β´(m):トナー劣化指数に応じた補正係数
である。
Here, Δd (m): Amount of wear in calculation interval m (μm)
Δt (m): Drive time of development drive motor (s)
α'(m): Wear rate according to the rotational linear speed of the developing sleeve β'(m): Correction coefficient according to the toner deterioration index.
α´(m)は、現像スリーブの回転線速度に依る単位時間当たりの摩耗量(摩耗レート)である。また、β´(m)は、第2の実施形態と同様に、トナー劣化指数T_indexに応じた補正係数である。第2の実施形態で説明したように、トナー劣化によってトナーに対する外添剤の被覆率が変わるため摩耗レートが変わる。本実施形態では画像比率5%を連続画像形成して、トナー劣化指数T_indexが安定した領域での摩耗レートで説明する。第2の実施形態で説明したように、図19、図20はトナー劣化指数と補正係数β´の関係を示した表である。本実施形態では、トナー濃度9%、画像比率5%で画像形成するため、β´は1として算出する。 α'(m) is the amount of wear per unit time (wear rate) depending on the rotational linear speed of the developing sleeve. Further, β'(m) is a correction coefficient according to the toner deterioration index T_index, as in the second embodiment. As described in the second embodiment, the coverage rate of the external additive to the toner changes due to toner deterioration, so the wear rate changes. In this embodiment, images will be continuously formed at an image ratio of 5%, and the wear rate in a region where the toner deterioration index T_index is stable will be described. As described in the second embodiment, FIGS. 19 and 20 are tables showing the relationship between the toner deterioration index and the correction coefficient β'. In this embodiment, since an image is formed with a toner density of 9% and an image ratio of 5%, β' is calculated as 1.
ここで、図10を参照して、本実施形態における規制ブレード42の摩耗量の予測と現像装置の寿命判定の回路ブロック図について説明する。本実施形態でも、第1の実施形態の構成に加え、ビデオ信号カウント部207、補給量算出部214、トナー劣化指数算出部215を用いて規制ブレードの摩耗量を算出する。
Here, with reference to FIG. 10, a circuit block diagram for predicting the wear amount of the
本実施形態の場合も、第2の実施形態と同様に、補給量算出部214では、ビデオ信号カウント部207で算出されたビデオカウント値を基に、計算区間mにおける補給量mt(m)を算出する。補給量mt(m)は予測トナー消費量Tv(第1補給量)とする。トナー劣化指数算出部215では、上述の式(6)を用いて、現像駆動モータの駆動時間Δt(m)、現像装置内のトナー量Mt(m)、補給量mt(m)を基にトナー劣化指数T_index(m)を算出する。
In the case of the present embodiment, as in the second embodiment, the replenishment
摩耗量算出部216では、上述の式(8)を用いて、規制ブレード42の摩耗量d(m)を現像駆動モータの駆動時間Δt(m)、現像スリーブの回転線速度に応じた摩耗レートα´(m)、トナー劣化指数に応じた補正係数β´(m)を基に算出する。現像装置寿命算出部217は、第1の実施形態と同様に、摩耗量算出部216で算出された総摩耗量d(m)を基に現像装置の寿命Lを算出する(式(4)、(5)参照)。
The wear
[現像装置の寿命算出のフロー]
図27に、本実施形態における現像装置の寿命算出のフローチャートを示す。摩耗レートとしてα´(m)を使用する以外は、第2の実施形態と同様である。即ち、本実施形態では、異なるプロセススピードで画像形成する場合に、現像剤速度に応じた摩耗レートα´(m)を用いる。
[Flow of calculating the lifespan of the developing device]
FIG. 27 shows a flowchart for calculating the life of the developing device in this embodiment. This embodiment is the same as the second embodiment except that α'(m) is used as the wear rate. That is, in this embodiment, when images are formed at different process speeds, the wear rate α'(m) is used depending on the developer speed.
現像装置寿命予測が開始されると、CPU206は、画像形成毎の現像駆動時間Δt(m)を取得する(S301)。次に、画像形成中の現像スリーブの回転線速度と摩耗レートα´のテーブル(図25)から摩耗レートα´(m)を取得する(S302)。次に、トナー濃度を検知し、平均化処理を行う(S303)。S304で各画像のビデオカウントを取得する。そして、第1補給量Tv(m)を算出する(S305)。S301、S303、S305で得られた情報を基にトナー劣化指数T_index(m)を算出する(S306)。そして、図20のトナー劣化指数と補正係数β´のテーブルからトナー劣化指数補正係数β´(m)を取得する(S307)。
When the developing device life prediction is started, the
そして、S307までに取得されたΔt、α´、β´を用いて摩耗量Δd(m)を算出する(S308)。S309でm-1枚目の総摩耗量d(m-1)にm枚目の摩耗量Δd(m)を足して、総摩耗量d(m)を更新する。現像装置の寿命L(m)は閾値dlを基に算出され(S310)、表示部220に表示又はサーバへ通知される(S311)。また、S312では現像装置の寿命L(m)が所定値Lthに未満か否かを判断する。所定値以上の場合(S312のN)、表示部220に交換メッセージを表示するかサーバへ交換通知を行う(S313)。このように本実施形態の場合、現像スリーブ44の回転線速度に基づいて、現像装置の交換メッセージや寿命を表示部220に表示したり、サーバに送ったりしている。
Then, the amount of wear Δd(m) is calculated using Δt, α', and β' acquired up to S307 (S308). In S309, the total wear amount d(m) is updated by adding the m-th sheet wear amount Δd(m) to the m-1 sheet total wear amount d(m-1). The lifespan L(m) of the developing device is calculated based on the threshold value dl (S310), and is displayed on the
[本実施形態の効果]
次に、本実施形態の構成を満たす実施例3と比較例を用いて、本実施形態の効果を説明する。実施例3では、現像装置内の現像剤量200g、現像剤のトナー濃度9%の条件で、画像比率5%の画像を連続して形成したときの規制ブレード42の摩耗量予測の動作について説明する。現像スリーブ44の周速は、270mm/s(PS150mm/s)と540mm/s(PS300mm/s)との2つで比較する。なお、「PS」はプロセススピードであり、図25の感光ドラムの回転線速度に対応する。
[Effects of this embodiment]
Next, the effects of this embodiment will be described using Example 3 and a comparative example that satisfy the configuration of this embodiment.
現像スリーブ44の周速270mm/s(PS150mm/s)の場合、α(m):現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レートと、α´(m):現像剤速度に応じた摩耗レートとが同じである。このため、摩耗量と画像形成枚数の関係は図15の比較例と同じものになる。
When the circumferential speed of the developing
図28に、現像スリーブ44の周速540mm/s(PS300mm/s)で画像形成したときの規制ブレード42の摩耗量と画像形成枚数の関係を示す。図28の黒丸は、現像スリーブ44の周速540mm/sで実際に計測した規制ブレード42の摩耗量である。実線は、現像スリーブ44の回転線速度に比例した摩耗レートαから予測した場合であり(比較例3)、破線は、実施例3によって予測される規制ブレード42の摩耗量である。
FIG. 28 shows the relationship between the amount of wear of the
図28に示す通り、トナー濃度7%で画像形成を行うと規制ブレード42の摩耗量が増大していく。現像スリーブ44の回転線速度に比例した摩耗レートαから予測した比較例3は、実施例3よりも摩耗量予測の精度が低いことがわかる。
As shown in FIG. 28, when an image is formed with a toner concentration of 7%, the amount of wear on the
図29に、図28の摩耗量を基にした現像装置の寿命推移を示す。図29によると、約734100枚で実際の現像装置の寿命に達するのに対して、比較例3では現像装置の寿命666600で100%と表示される。その結果、実際の寿命よりも早く現像装置の寿命が100%に達してしまうため、メンテナンスに伴うコストが増加してしまう。実施例3では、規制ブレード42の摩耗量に対する予測精度が高いため、比較例3に対して精度良く現像装置の寿命を予測できる。
FIG. 29 shows the life transition of the developing device based on the amount of wear shown in FIG. 28. According to FIG. 29, the actual life of the developing device is reached at approximately 734,100 sheets, whereas in Comparative Example 3, the life of the developing device is displayed as 100% at 666,600 sheets. As a result, the lifespan of the developing device reaches 100% earlier than its actual lifespan, resulting in an increase in costs associated with maintenance. In Example 3, the prediction accuracy for the amount of wear of the
このように本実施形態では、現像剤速度に応じた摩耗レートα´を用いて規制ブレード42の摩耗量を予測することで、規制ブレード42の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる。なお、本実施形態では、第2の実施形態の構成で摩耗レートαをα´としたが、第1の実施形態で摩耗レートαをα´とするようにしても良い。
As described above, in this embodiment, by predicting the amount of wear of the
<第4の実施形態>
第4の実施形態について、図1ないし図6、図10を参照しつつ、図30及び図31を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、現像剤の特性としてトナー濃度を用いて規制ブレード42の摩耗量を補正した。これに対して本実施形態では、更に現像スリーブ44に内包されるマグネットロール44aの磁気力を考慮して規制ブレード42の摩耗量の補正を行う。その他の構成及び作用については、第1の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Fourth embodiment>
The fourth embodiment will be described using FIGS. 30 and 31 while referring to FIGS. 1 to 6 and 10. In the first embodiment described above, the amount of wear of the
現像スリーブ44に内包されるマグネットロール44aには製造バラつきがあり、磁束密度の大きさと磁極位置に差が生じる。特に、マグネットロール44aの複数の磁極のうち、規制ブレード42と対向する位置の層厚規制磁極N1のバラつきは、規制ブレード42の先端位置での磁気力Fr_bの大きさに影響し、規制ブレード42の摩耗レートに大きく依存する。
There are manufacturing variations in the
そこで、本実施形態では、磁気力Frのバラつきを考慮して、上述のRatnerの摩耗式から、m枚目における規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を以下のように定義する。
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β(m)×γ(m) ・・・(9)
Therefore, in this embodiment, the amount of wear Δd(m) of the m-
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β(m)×γ(m)...(9)
ここで
Δd(m):計算区間mでの摩耗量(μm)
Δt(m):現像駆動モータの駆動時間(s)
α(m):現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レート
β(m):現像剤のトナー濃度に応じた補正係数
γ(m):規制ブレード先端でのFr_bに応じた磁気力補正係数
である。
Here, Δd (m): Amount of wear in calculation interval m (μm)
Δt (m): Drive time of development drive motor (s)
α (m): Wear rate proportional to the rotational linear speed of the developing sleeve β (m): Correction coefficient according to the toner concentration of the developer γ (m): Magnetic force correction coefficient according to Fr_b at the tip of the regulation blade be.
図30に現像スリーブ44の層厚規制磁極N1のバラつきと、規制ブレード42周辺での磁気力Frの関係を示す。層厚規制磁極N1の磁束密度の製造バラつきの上下限で磁気力Frは増減し、また、磁極位置のバラつきにより層厚規制磁極N1が規制ブレード42と対向する位置が変わる。そのため、図30に示すように、規制ブレード42の先端位置での磁気力Fr_bは、層厚規制磁極N1の中心の位置及び磁束密度中心の磁気力Fr_mに対して最大でFr_max、最低でFr_minまでばらつく。本実施形態では、層厚規制磁極N1の磁束密度を65mT±5mT、磁極位置(角度)を規制ブレード42の対向位置から±3度とした。このとき、
Fr_max=1.33×Fr_m
Fr_min=0.72×Fr_m
となった。
FIG. 30 shows the relationship between variations in the layer thickness regulating magnetic pole N1 of the developing
Fr_max=1.33×Fr_m
Fr_min=0.72×Fr_m
It became.
規制ブレード42先端における磁気力Fr_bが大きいほど規制ブレード42と現像剤との摺擦が大きくなり、規制ブレード42の摩耗が進行する。このため、規制ブレード42先端でのFr_b、即ち、現像スリーブ44と対向する規制ブレード22の先端位置における磁気力に応じた磁気力補正係数補正係数γは、以下のようになる。
γ(m)=Fr_b/Fr_m ・・・(10)
The larger the magnetic force Fr_b at the tip of the
γ(m)=Fr_b/Fr_m...(10)
現像装置固有の現像スリーブ44の磁束密度データは、現像装置4の製造工程において測定され、測定結果より磁気力Fr_bが算出されて磁気力補正係数γ(m)が決定する。磁気力補正係数γ(m)毎に割り当てられた番号が現像装置4のLot番号と一緒に現像装置4に記載される。そして、画像形成装置100に現像装置4が設置される際に、操作パネルなどの表示部220から各画像形成部PY,PM,PC,PKのそれぞれに対して記載された番号を入力する。
The magnetic flux density data of the developing
なお、図10に示すように、第1の実施形態の構成に加え、画像形成装置100は、現像装置メモリタグ900、通信部901を備えていても良い。現像装置メモリタグ900は、現像装置4に設けられ、上述の磁束密度データ、磁気力Fr_b、磁気力補正係数γ(m)の少なくとも何れかが記憶されている。通信部901は、画像形成装置100の装置本体101に設けられ、装置本体101に装着された現像装置4の現像装置メモリタグ900と通信し、現像装置メモリタグ900からデータを読み取る。CPU206は、読み取ったデータが磁気力補正係数γ(m)であれば、これを上述の式(9)による計算に使用し、それ以外のデータであれば、上述の式(10)を用いて磁気力補正係数γ(m)を算出する。
Note that, as shown in FIG. 10, in addition to the configuration of the first embodiment, the
[現像装置の寿命算出のフロー]
図31に、本実施形態における現像装置の寿命算出のフローチャートを示す。磁気力補正係数γ(m)を使用する以外は、第1の実施形態と同様である。まず、S401~S405は、第1の実施形態の図14のS101~S105と同じである。S405の後、CPU206は、現像装置設置時に入力された情報からFr_bに応じた磁気力補正係数γ(m)を取得する(S406)。そして、CPU206は、S406までに取得されたΔt、α、β、γを用いて摩耗量Δd(m)を算出する(S407)。
[Flow of calculating the lifespan of the developing device]
FIG. 31 shows a flowchart for calculating the life of the developing device in this embodiment. This embodiment is the same as the first embodiment except that the magnetic force correction coefficient γ(m) is used. First, S401 to S405 are the same as S101 to S105 in FIG. 14 of the first embodiment. After S405, the
次いで、m-1枚目の総摩耗量d(m-1)にm枚目の摩耗量Δd(m)を足して、総摩耗量d(m)を更新する(S408)。CPU206は、総摩耗量d(m)と閾値d1を基に現像装置の寿命L(m)を算出し(S409)、表示部220に表示又は通知部800によりサーバへ通知する(S410)。また、CPU206は、S409で算出した現像装置の寿命L(m)が所定値Lth未満か否かを判断する(S411)。CPU206は、寿命L(m)が所定値Lth以上の場合(S411のN)、表示部220に交換メッセージを表示するか通知部800によりサーバへ交換通知を行う(S412)。
Next, the total wear amount d(m) is updated by adding the wear amount Δd(m) of the m-th sheet to the total wear amount d(m-1) of the m-1th sheet (S408). The
このような本実施形態では、現像スリーブ44と対向する規制ブレード22の先端位置における磁気力Fr_bを考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測することで、規制ブレード42の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる。なお、本実施形態では、第1の実施形態の構成に加えて磁気力Fr_bを考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測した。但し、第2の実施形態や第3の実施形態の構成に加えて磁気力Fr_bを考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測し、現像装置の交換メッセージや寿命などの表示を行うようにしても良い。
In this embodiment, the amount of wear of the
<第5の実施形態>
第5の実施形態について、図1ないし図6、図10、図30及び図31を参照しつつ、図32ないし図37を用いて説明する。上述の第4の実施形態では、現像スリーブ44に内包されるマグネットロール44aの磁気力を考慮して規制ブレード42の摩耗量の補正を行った。これに対して本実施形態では、現像スリーブ44と規制ブレード42との間の所定の隙間(間隙量)も考慮して規制ブレード42の摩耗量の補正を行う。その他の構成及び作用については、第1、第4の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1、第4の実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Fifth embodiment>
The fifth embodiment will be described using FIGS. 32 to 37 while referring to FIGS. 1 to 6, FIG. 10, FIG. 30, and FIG. 31. In the fourth embodiment described above, the amount of wear of the
本実施形態では、現像装置4の現像スリーブ44と規制ブレード42の所定の隙間(間隙量)の大きさに応じて摩耗量d(m)の補正および現像装置4の寿命閾値となるdlの決定を行う。現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙は、製造バラつきによって現像装置毎に例えば270~330μmの間で差が生じる。
In this embodiment, the amount of wear d(m) is corrected according to the size of a predetermined gap (gap amount) between the developing
ここで、間隙量D(m)は、以下のように算出する。
間隙量D(m)=D(m-1)+Δd(m) ・・・(11)
Here, the gap amount D (m) is calculated as follows.
Gap amount D (m) = D (m-1) + Δd (m) ... (11)
なお、間隙量D(m)の算出に使用するΔd(m)は、上述の第4の実施形態における式(9)を用いて算出する。また、m=1の場合、間隙量D(1)=D(0)+Δd(m)となるが、このD(0)は、現像装置4の製造時における現像スリーブ44と規制ブレード42との間の所定の隙間(初期間隙量)である。初期間隙量D(0)は、後述するように、現像装置4の製造時に測定され、現像装置4を画像形成装置100の装置本体101に装着したとき(設置したとき)に、CPU206が取得するものである。
Note that Δd(m) used to calculate the gap amount D(m) is calculated using equation (9) in the above-mentioned fourth embodiment. Further, when m=1, the gap amount D(1)=D(0)+Δd(m) is obtained, and this D(0) is the difference between the developing
図32は、現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙量D(m)と間隙補正係数σ(m)の関係を示した表である。間隙が狭いほど現像スリーブ44と規制ブレード42の間での現像剤の圧力が高まり、規制ブレード42と現像剤との摺擦が大きくなって、規制ブレード42の摩耗量が増加する。図32のテーブルにおいて、テーブル間は線形補間する。
FIG. 32 is a table showing the relationship between the gap amount D(m) between the developing
本実施形態では、現像装置4の製造時における現像スリーブ44と規制ブレード42との間の間隙量のバラつきを考慮して、上述のRatnerの摩耗式から、m枚目における規制ブレード42の摩耗量Δd(m)を以下のように定義する。
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β(m)×γ(m)×σ(m)・・・(12)
In this embodiment, considering the variation in the amount of gap between the developing
Δd(m)=Δt(m)×α(m)×β(m)×γ(m)×σ(m)...(12)
ここで
Δd(m):計算区間mでの摩耗量(μm)
Δt(m):現像駆動モータの駆動時間(s)
α(m):現像スリーブの回転線速度に比例した摩耗レート
β(m):現像剤のトナー濃度に応じた補正係数
γ(m):規制ブレード先端でのFr_bに応じた磁気力補正係数
σ(m):現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙に応じた間隙補正係数
である。
Here, Δd (m): Amount of wear in calculation interval m (μm)
Δt (m): Drive time of development drive motor (s)
α (m): Wear rate proportional to the rotational linear speed of the developing sleeve β (m): Correction coefficient according to the toner concentration of the developer γ (m): Magnetic force correction coefficient according to Fr_b at the tip of the regulating blade σ (m): Gap correction coefficient according to the gap between the developing
次に、本実施形態における寿命閾値となるd1の算出について説明する。図33に現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙量D(m)と現像剤コート量(層厚)及び摩耗量dとの関係を示す。間隙量D(m)が狭いと現像剤コート量が小さいため、規制ブレード42よりも現像スリーブ44の回転方向上流における現像剤の滞留によるかぶり画像が発生するコート量閾値に到達する摩耗閾値d1が大きくなる。
Next, calculation of d1 , which is the life threshold in this embodiment, will be explained. FIG. 33 shows the relationship between the gap D (m) between the developing
この関係より算出された初期間隙量D(0)と摩耗閾値d1の関係を図34に示す。現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙は、現像装置4の製造時に間隙部をカメラで撮影して現像スリーブ44と規制ブレード42それぞれのエッジを画像判定してエッジ間の差を測定する。測定された初期間隙量D(0)はLot番号と一緒に現像装置4に記載され、画像形成装置100に現像装置4が設置される際に、操作パネルなどの表示部220から各画像形成部PY,PM,PC,PKのそれぞれに対して記載された番号を入力する。
FIG. 34 shows the relationship between the initial gap amount D(0) and the wear threshold value d1 calculated from this relationship. The gap between the developing
なお、本実施形態の場合も、図10に示すように、第1の実施形態の構成に加え、画像形成装置100は、現像装置メモリタグ900、通信部901を備えていても良い。現像装置メモリタグ900は、現像装置4に設けられ、上述の初期間隙量D(0)が記憶されている。通信部901は、画像形成装置100の装置本体101に設けられ、装置本体101に装着された現像装置4の現像装置メモリタグ900と通信し、現像装置メモリタグ900からデータを読み取る。
In the case of this embodiment as well, as shown in FIG. 10, in addition to the configuration of the first embodiment, the
[現像装置の寿命算出のフロー]
図35に、本実施形態における現像装置の寿命算出のフローチャートを示す。間隙力補正係数σ(m)を使用し、初期間隙量D(0)から摩耗閾値d1を取得する以外は、第4の実施形態と同様である。まず、S501~S506は、第4の実施形態の図31のS401~S406と同じである。S506の後、CPU206は、間隙量D(m)を上述の式(11)により算出する(S507)。この際、CPU206は、S506までに取得されたΔt、α、β、γを用いて、第4の実施形態の式(9)を用いて摩耗量Δd(m)を算出する。また、D(m)の算出の際、初期間隙量D(0)は、現像装置設置時に入力された情報から取得する。
[Flow of calculating the lifespan of the developing device]
FIG. 35 shows a flowchart for calculating the life of the developing device in this embodiment. This embodiment is the same as the fourth embodiment except that the gap force correction coefficient σ(m) is used and the wear threshold value d1 is obtained from the initial gap amount D(0). First, S501 to S506 are the same as S401 to S406 in FIG. 31 of the fourth embodiment. After S506, the
次に、CPU206は、間隙量D(m)と間隙補正係数σ(m)のテーブル(図32)から間隙補正係数σ(m)を取得する(S508)。そして、S508までに取得されたΔt、α、β、γ、σを用いて、上述の式(12)により摩耗量Δd(m)を再度、算出する(S509)。
Next, the
次いで、m-1枚目の総摩耗量d(m-1)にm枚目の摩耗量Δd(m)を足して、総摩耗量d(m)を更新する(S510)。また、CPU206は、初期間隙量D(0)から図34のテーブルを用いて摩耗閾値d1を取得する(S511)。そして、CPU206は、総摩耗量d(m)と摩耗閾値d1を基に現像装置の寿命L(m)を算出し(S512)、表示部220に表示又は通知部800によりサーバへ通知する(S513)。また、CPU206は、S512で算出した現像装置の寿命L(m)が所定値Lth未満か否かを判断する(S514)。CPU206は、寿命L(m)が所定値Lth以上の場合(S514のN)、表示部220に交換メッセージを表示するか通知部800によりサーバへ交換通知を行う(S515)。
Next, the total wear amount d(m) is updated by adding the wear amount Δd(m) of the m-th sheet to the total wear amount d(m-1) of the m-1th sheet (S510). Further, the
[本実施形態の効果]
次に、本実施形態の構成を満たす実施例4、5と比較例とを用いて、本実施形態の効果を説明する。実施例4、5において、画像形成条件として30℃、80%の高湿環境下で画像比率5%の画像を連続して画像形成する。実施例4、5は、層厚規制磁極N1の磁束密度が大きくFr_b=1.2×Fr_mとなるもの、つまり磁気力補正係数γ(m)=1.2となるものを用意した。更に、実施例4、5の初期間隙量D(0)はそれぞれ300μm(実施例4)、280μm(実施例5)のものを用意した。また、現像スリーブ44の回転線速度は540mm/s、トナー濃度は9%に固定して係数α(m)、β(m)が同一の条件で行った。一方、比較例4として、磁気力と間隙量で摩耗レートを補正しない場合の規制ブレード42の予測摩耗量を示す。比較例4では、実施例4、5と同じ条件で画像形成した場合に、トナー濃度9%として現像スリーブ44の走行時間から規制ブレード42の摩耗量を予測した。
[Effects of this embodiment]
Next, the effects of this embodiment will be described using Examples 4 and 5 and a comparative example that satisfy the configuration of this embodiment. In Examples 4 and 5, images with an image ratio of 5% are continuously formed under the image forming conditions of 30° C. and 80% high humidity. In Examples 4 and 5, the magnetic flux density of the layer thickness regulating magnetic pole N1 was large and Fr_b=1.2×Fr_m, that is, the magnetic force correction coefficient γ(m)=1.2. Further, Examples 4 and 5 were prepared in which the initial gap amount D(0) was 300 μm (Example 4) and 280 μm (Example 5), respectively. Further, the rotational linear speed of the developing
図36に、このような画像形成条件における規制ブレード42の摩耗量と画像形成枚数の関係を示す。図36の四角は実施例4の条件で、同じく黒丸は実施例5の条件で、それぞれ実際に計測した規制ブレード42の摩耗量を示している。実線は比較例4によって予測される規制ブレード42の摩耗量を示している。破線は実施例4によって予測される規制ブレード42の摩耗量を、鎖線は実施例5によって予測される規制ブレード42の摩耗量を示している。
FIG. 36 shows the relationship between the amount of wear of the
図36に示す通り、現像装置固有の層厚規制磁極N1の磁気力、現像スリーブ44と規制ブレード42の間隙量によって規制ブレード42の摩耗量が変動する。一方で、現像装置の特性値のバラつきを考慮せずに算出された比較例4は、摩耗量予測の精度が実施例4、5よりも低いことがわかる。これに対して実施例4、5は、磁気力及び間隙量を考慮して摩耗量を予測しているため、実際に計測した摩耗量から乖離が小さく、予測精度が高いことが分かる。
As shown in FIG. 36, the amount of wear on the
図37に、図36の摩耗量を基にした現像装置の寿命推移を示す。実施例4、5の寿命判断の摩耗閾値d1は、図34よりそれぞれ10μm、12.2μmとなる。また、現像装置の寿命は表示部220により1%単位で確認可能である。図36によると、実施例4、5の画像形成枚数500,000枚時点の総摩耗量はそれぞれ8.8μm、9.8μmで、現像装置の寿命は、図37から88%、80%となる。初期間隙量D(0)が小さい実施例5の方が総摩耗量は大きくなるが、寿命判断の摩耗閾値d1の差で達成寿命は小さくなる。
FIG. 37 shows the life transition of the developing device based on the amount of wear shown in FIG. 36. From FIG. 34, the wear threshold value d1 for life judgment in Examples 4 and 5 is 10 μm and 12.2 μm, respectively. Further, the lifespan of the developing device can be confirmed in units of 1% on the
このような本実施形態では、磁気力及び間隙量を考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測することで、規制ブレード42の摩耗による現像装置の交換寿命を精度良く予測できる。なお、本実施形態では、第1の実施形態の構成に加えて磁気力及び間隙量を考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測した。但し、第2の実施形態や第3の実施形態の構成に加えて磁気力及び間隙量を考慮して規制ブレード42の摩耗量を予測し、現像装置の交換メッセージや寿命などの表示を行うようにしても良い。また、本実施形態では、第4の実施形態で説明した磁気力Fr_bも考慮したが、これを考慮せずに、例えば、第1ないし第3のうちの何れかの実施形態の構成に間隙量を考慮した規制ブレード42の摩耗量の予測を行うようにしても良い。
In this embodiment, by predicting the wear amount of the
<他の実施形態>
上述の第1の実施形態ではトナー濃度を考慮して、第2の実施形態では画像比率(具体的にはトナー劣化指数)を考慮して、それぞれ規制ブレード42の摩耗量を予測し、現像装置の寿命予測を行った。但し、これらの実施形態を組み合わせても良い。例えば、第1の実施形態のようにトナー濃度を考慮して求めた規制ブレード42の摩耗量を、トナー劣化指数を考慮して補正するようにしても良い。また、第1ないし第5の実施形態は、2ないし複数の実施形態を適宜組み合わせて実施可能である。
<Other embodiments>
In the first embodiment described above, the amount of wear of the
なお、上述の各実施形態では、カートリッジとして現像装置が交換可能な構成について説明したが、カートリッジは、現像装置と像担持体としての感光ドラムを含むプロセスカートリッジであっても良い。 In each of the above-described embodiments, a configuration in which the developing device is replaceable as a cartridge has been described, but the cartridge may be a process cartridge that includes a developing device and a photosensitive drum as an image carrier.
1・・・感光ドラム(像担持体)/4・・・現像装置(カートリッジ)/41・・・現像容器/42・・・規制ブレード(規制部材)/44・・・現像スリーブ(現像剤担持体)/44a・・・マグネットロール(磁界発生手段)/45・・・トナー濃度センサ(濃度検知手段)/100・・・画像形成装置/101・・・装置本体/206・・・CPU/220・・・表示部(表示手段)/800・・・通知部(送信手段) 1... Photosensitive drum (image carrier) / 4... Developing device (cartridge) / 41... Developing container / 42... Regulating blade (regulating member) / 44... Developing sleeve (developer carrying member) Body)/44a...Magnet roll (magnetic field generating means)/45...Toner density sensor (density detection means)/100...Image forming apparatus/101...Device main body/206...CPU/220 ...Display section (display means)/800...Notification section (transmission means)
Claims (16)
前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と所定の隙間を介して対向し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、
前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の走行距離とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する表示手段と、を備え、
前記表示手段は、前記現像剤担持体の走行距離が同じで、且つ、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第1の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第1の濃度よりも高い第2の濃度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を遅く表示する、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus,
a developing container that is removably attached to the image forming apparatus and includes a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier with toner, and that stores a developer containing toner and a carrier; A developer carrier that rotates while carrying the developer in the developer container, and a developer carrier that faces the developer carrier with a predetermined gap therebetween and regulates the amount of developer carried on the developer carrier. the cartridge including a regulating member and a concentration detection means for detecting the toner concentration in the developer container;
Display means for displaying information regarding replacement of the cartridge based on the toner concentration detected by the concentration detection means and the travel distance of the developer carrier,
The display means may be configured to display an image of a first density when the traveling distance of the developer carrier is the same and the toner density detected by the density detection means is a first density. , displaying information regarding replacement of the cartridge later at a second density in which the toner density is higher than the first density;
An image forming apparatus characterized by:
ことを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。 The display means displays information regarding the lifespan of the cartridge based on the toner concentration detected by the concentration detection means and the travel distance of the developer carrier.
The image forming apparatus according to claim 1 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項2に記載の画像形成装置。 The display means may be configured to display an image of a first density when the traveling distance of the developer carrier is the same and the toner density detected by the density detection means is a first density. , displaying information regarding the lifespan of the cartridge such that the lifespan of the cartridge is longer when the toner density is higher at a second density than the first density;
The image forming apparatus according to claim 2 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1ないし3の何れか1項に記載の画像形成装置。 The display means further displays information regarding replacement of the cartridge based on the image ratio of the toner image formed on the image carrier.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項4に記載の画像形成装置。 The display means further displays information regarding the lifespan of the cartridge based on the image ratio of the toner image formed on the image carrier.
The image forming apparatus according to claim 4 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1ないし5の何れか1項に記載の画像形成装置。 The display means displays information regarding replacement of the cartridge based on the rotational linear velocity of the developer carrier.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that:
前記表示手段は、前記現像剤担持体と対向する前記規制部材の先端位置における磁気力に基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する、
ことを特徴とする、請求項1ないし6の何れか1項に記載の画像形成装置。 The developer carrier has a magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles therein,
The display means displays information regarding replacement of the cartridge based on magnetic force at a tip position of the regulating member facing the developer carrier.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1ないし7の何れか1項に記載の画像形成装置。 The display means displays information regarding replacement of the cartridge based on the predetermined gap between the developer carrier and the regulating member.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1ないし8の何れか1項に記載の画像形成装置。 The display means displays information regarding replacement of the cartridge based on the predetermined gap between the developer carrier and the regulating member at the time of manufacturing the cartridge.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 8 , characterized in that:
前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と所定の隙間を介して対向し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、
前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の走行距離とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を外部装置に送信する送信手段と、を備え、
前記送信手段は、前記現像剤担持体の走行距離が同じで、且つ、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第1の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第1の濃度よりも高い第2の濃度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を遅く、前記外部装置に送信する、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus,
a developing container that is removably attached to the image forming apparatus and includes a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier with toner, and that stores a developer containing toner and a carrier; A developer carrier that rotates while carrying the developer in the developer container, and a developer carrier that faces the developer carrier with a predetermined gap therebetween and regulates the amount of developer carried on the developer carrier. the cartridge including a regulating member and a concentration detection means for detecting the toner concentration in the developer container;
transmitting means for transmitting information regarding replacement of the cartridge to an external device based on the toner concentration detected by the concentration detecting means and the travel distance of the developer carrier ;
The transmitting means may be configured to detect a first density of toner when the traveling distance of the developer carrier is the same and the toner density detected by the density detecting means is a first density. , when the second toner density is higher than the first density, information regarding replacement of the cartridge is transmitted to the external device later;
An image forming apparatus characterized by:
ことを特徴とする、請求項10に記載の画像形成装置。 The transmitting means transmits information regarding the lifespan of the cartridge to the external device based on the toner concentration detected by the concentration detecting means and the traveling distance of the developer carrier.
The image forming apparatus according to claim 10 .
ことを特徴とする、請求項11に記載の画像形成装置。 The transmitting means may be configured to detect a first density of toner when the traveling distance of the developer carrier is the same and the toner density detected by the density detecting means is a first density. , transmitting information regarding the lifespan of the cartridge to the external device so that the lifespan of the cartridge is longer when the toner density is higher at a second density than the first density;
The image forming apparatus according to claim 11 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項10ないし12の何れか1項に記載の画像形成装置。 The transmitting means further transmits information regarding replacement of the cartridge to the external device based on an image ratio of the toner image formed on the image carrier.
The image forming apparatus according to any one of claims 10 to 12 .
ことを特徴とする、請求項13に記載の画像形成装置。 The transmitting means further transmits information regarding the lifespan of the cartridge to the external device based on the image ratio of the toner image formed on the image carrier.
The image forming apparatus according to claim 13 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1ないし14の何れか1項に記載の画像形成装置。 The regulating member is made of resin.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 14 , characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1ないし15の何れか1項に記載の画像形成装置。 The cartridge is the developing device,
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 15 , characterized in that:
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