JP2015082080A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】トナーの残量検出の精度を向上させる手段を提供する。【解決手段】現像剤を収容し、前記現像剤を担持する現像剤担持体から前記現像剤を供給して像担持体の表面に現像剤像を形成する現像装置と、前記現像装置内の現像剤残量を検出する現像剤残量検出部と、前記現像剤像を転写して保持する転写部材と、前記転写部材に現像剤残量検出用画像を形成する検出用画像形成部と、前記現像剤残量検出用画像の濃度を検出し、前記濃度に基づいて前記現像装置の交換時期を判定する判定部とを備え、前記現像剤残量検出用画像は、基準濃度検出画像と、前記基準濃度検出画像に対して前記現像剤担持体の1周分の長さに相当する間隔を保持した少なくとも1つの比較用濃度検出画像とからなり、前記判定部は、前記基準濃度検出画像と前記比較用濃度検出画像との検出濃度差に基づいて前記現像装置の交換時期を判定し、その判定結果を報知する。【選択図】 図1Means for improving the accuracy of toner remaining amount detection is provided. A developing device for containing a developer and supplying the developer from a developer carrying member carrying the developer to form a developer image on the surface of the image carrier, and development in the developing device A developer remaining amount detecting unit for detecting the remaining amount of the developer; a transfer member for transferring and holding the developer image; a detection image forming unit for forming an image for detecting the remaining amount of developer on the transfer member; A determination unit that detects the density of the developer remaining amount detection image and determines the replacement timing of the developing device based on the density, and the developer remaining amount detection image includes a reference density detection image, The reference density detection image is composed of at least one comparison density detection image having an interval corresponding to the length of one circumference of the developer carrier relative to the reference density detection image, and the determination unit includes the reference density detection image and the reference density detection image. The developing device is based on the detected density difference with the comparative density detection image. To determine the replacement timing of, to notify the result of the determination. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or a copying machine.
従来の画像形成装置は、トナー収容器が一体化された画像形成ユニットを備え、トナー収容器に収容されたトナーは供給ローラを介して現像ローラに供給されて画像形成とともに消費され、画像形成ユニット内のトナー残量が少なくなり過ぎると印刷品位を維持することができなくなるため、トナーの消費量が所定の消費量を超えるとトナー残量検出部がトナーエンプティを検出して表示部にアラームを表示してユーザに画像形成ユニットの交換を促すようにしている。 A conventional image forming apparatus includes an image forming unit in which a toner container is integrated, and the toner stored in the toner container is supplied to a developing roller via a supply roller and consumed together with image formation. If the toner remaining in the printer becomes too low, the print quality cannot be maintained. Therefore, if the toner consumption exceeds the predetermined consumption, the toner remaining amount detection unit detects toner empty and an alarm is displayed on the display unit. It is displayed to prompt the user to replace the image forming unit.
また、トナー残量が十分にある場合であっても、トナーが著しく劣化した状態では画像品質が低下するため、トナー残量と現像動作の回数との関係からトナーの劣化度を算出し、算出したトナーの劣化度に基づいて寿命に達しているか否かを判断し、寿命に達していると判断した場合に印刷動作を禁止して画像形成ユニットの交換を促すようにしているものある(例えば、特許文献1参照)。 Even when there is a sufficient amount of toner, image quality deteriorates when the toner is significantly deteriorated. Therefore, the degree of toner deterioration is calculated from the relationship between the amount of remaining toner and the number of development operations. Based on the degree of deterioration of the toner, it is determined whether or not it has reached the end of its life, and if it is determined that it has reached the end of its life, the printing operation is prohibited and the replacement of the image forming unit is encouraged (for example, , See Patent Document 1).
しかしながら、従来の技術においては、画像形成ユニット内のトナーの残量に応じて現像動作の回数に伴ってトナーの劣化度が積算されるため、現像動作1回あたりのトナー消費量が少ない低画像面積率の印刷が繰り返して行われた場合、画像面積率が高い印刷が連続して行われた場合と比較してトナー残量に対するトナー劣化度が大きくなり、トナーの残量がまだ十分にある状態にもかかわらず画像形成ユニットが寿命に達したと判断されて印刷動作が禁止されてしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、トナーの残量検出の精度を向上させることを目的とする。
However, in the conventional technology, the degree of toner deterioration is integrated with the number of development operations according to the remaining amount of toner in the image forming unit, so that a low image with a small amount of toner consumption per development operation. When the area ratio printing is repeated, the degree of toner deterioration relative to the remaining amount of toner becomes larger than when printing with a high image area ratio is continuously performed, and the remaining amount of toner is still sufficient. There is a problem that the printing operation is prohibited because it is determined that the image forming unit has reached the end of its life regardless of the state.
An object of the present invention is to solve such a problem and to improve the accuracy of toner remaining amount detection.
そのため、本発明は、現像剤を収容し、前記現像剤を担持する現像剤担持体から前記現像剤を供給して像担持体の表面に現像剤像を形成する現像装置と、前記現像装置内の現像剤残量を検出する現像剤残量検出部と、前記現像剤像を転写して保持する転写部材と、前記転写部材に現像剤残量検出用画像を形成する検出用画像形成部と、前記現像剤残量検出用画像の濃度を検出し、前記濃度に基づいて前記現像装置の交換時期を判定する判定部とを備え、前記現像剤残量検出用画像は、基準濃度検出画像と、前記基準濃度検出画像に対して前記現像剤担持体の1周分の長さに相当する間隔を保持した少なくとも1つの比較用濃度検出画像とからなり、前記判定部は、前記基準濃度検出画像と前記比較用濃度検出画像との検出濃度差に基づいて前記現像装置の交換時期を判定し、その判定結果を報知することを特徴とする。 Therefore, the present invention provides a developing device that contains a developer and supplies the developer from a developer carrying member carrying the developer to form a developer image on the surface of the image carrier, and the inside of the developing device. A developer remaining amount detecting unit that detects the remaining amount of developer, a transfer member that transfers and holds the developer image, and a detection image forming unit that forms a developer remaining amount detecting image on the transfer member; A determination unit that detects a density of the developer remaining amount detection image and determines a replacement timing of the developing device based on the density, and the developer remaining amount detection image includes a reference density detection image The reference density detection image includes at least one comparison density detection image having an interval corresponding to the length of one round of the developer carrier, and the determination unit includes the reference density detection image. Based on the detected density difference between the image and the comparative density detection image. Determines the replacement timing of the developing device, and wherein the notifying the determination result.
このようにした本発明は、トナーの残量検出の精度を向上させることができるという効果が得られる。 According to the present invention as described above, it is possible to improve the accuracy of toner remaining amount detection.
以下、図面を参照して本発明による画像形成装置の実施例を説明する。 Embodiments of an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2は実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
図2において、画像形成装置10は、例えばカラープリンタであり、ブラック、イエロー、マゼンタ、およびシアンの各色の画像をそれぞれ形成する4つの現像装置としてのプロセスカートリッジ11a、11b、11c、11dを有し、これらが記録媒体Pの搬送経路30の図中矢印Aが示す媒体搬送方向における上流側からプロセスカートリッジ(ブラック)11a、プロセスカートリッジ(イエロー)11b、プロセスカートリッジ(マゼンタ)11c、プロセスカートリッジ(シアン)11dの順に画像形成装置10に対して着脱可能に配設されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional side view showing the configuration of the image forming apparatus in the embodiment.
In FIG. 2, an
プロセスカートリッジ11a、11b、11c、11dのそれぞれに対向する位置には、LED(Light Emitting Diode)プリントヘッド13a、13b、13c、13dが配設されている。
プロセスカートリッジ11a、11b、11c、11dの内部構成は共通であり、像担持体としての感光体ドラム15の周囲に、帯電部材としての帯電ローラ16、現像剤担持体としての現像ローラ17、クリーニング部材としてのクリーニング部14が配設され、現像剤としてのトナーを収容するトナー収容部20とともに一体化されている。
感光体ドラム15は、表面に現像剤像としてのトナー像が形成されるものであり、アルミニウム等の導体に感光層が塗布され、軸端部には駆動カップリングを備え回転自在に配設されている。
LED (Light Emitting Diode)
The
The
帯電ローラ16は、例えばステンレス等の金属を軸としてエピクロロヒドリン等の導電性の弾性体を被覆したものであり、感光体ドラム15の回転に従動して回転し、高電圧が印加されて感光体ドラム15の表面を帯電させる。
現像ローラ17は、トナーを担持する現像剤担持体である。この現像ローラ17は、例えばステンレス等の金属を軸としてウレタン等の導電性の弾性体を被覆したものであり、軸の端部に駆動カップリングを備え、画像形成装置10からの駆動伝達により回転し、高電圧が印加され感光体ドラム15表面との間に電界を形成し、LEDヘッド13の露光により帯電された感光体ドラム15の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を現像させる。また、現像ローラ17の周囲には、供給ローラ18および規制ブレード19が配設されている。
The
The developing
供給ローラ18は、例えばステンレス等の金属を軸としてシリコン等の発泡性の弾性体を被覆したものであり、軸の端部にギアを備え、現像ローラ17からの駆動伝達により回転し、現像ローラ17との摩擦によりトナーを摩擦帯電させ現像ローラ17へトナーを供給する。
規制ブレード19は、例えばステンレスの薄板からなり、一端がホルダに固定された弾性体ブレードであり、他端が現像ローラ17へ押し当てられて配設され、トナーを摩擦帯電させつつ現像ローラ17上のトナー層厚を規制して帯電されたトナーの薄層を形成する。
The
The regulating
クリーニングブレード14は、転写後に感光体ドラム15に残留したトナーを掻き落して回収する。
各プロセスカートリッジ11a〜11dのトナー収容部20には各色のトナーが収容され、そのトナーが供給ローラ18を介して現像ローラ17に供給される。
LEDプリントヘッド13a、13b、13c、13dの構成は共通であり、LEDアレイチップが複数個並べられたプリント配線基板と、LEDアレイから出射した光を感光体ドラム15の表面に等倍に結像するロッドレンズアレイから構成され、それぞれのLEDプリントヘッド13a〜13dがそれぞれのプロセスカートリッジ11a〜11dに対向するように配設されている。
The
The
The configurations of the
画像形成装置10の下部には、記録媒体Pを収納する給紙カセット31、積層された記録媒体Pを1枚ずつ分離して給紙するためのホッピングローラ32が配設されている。記録媒体Pはホッピングローラ32により給紙された後、斜行(スキュー)取り等を行なうレジストローラ対33、34により搬送経路30に沿って搬送され、さらに転写部(転写ベルトユニット)35により各プロセスカートリッジ11a〜11dを順次経由して搬送される。
Under the
転写部(転写ベルトユニット)35のプロセスカートリッジ11a〜11dに対向する位置には、トナー像を転写して保持する転写部材としての転写ベルト36を介して感光体ドラム15に対して電界を形成するための電圧が印加される転写ローラ37がそれぞれ配設され、転写ベルト36を介して搬送される記録媒体Pの背面から電界を形成し、感光体ドラム15のトナー像を電気的に引き付けて記録媒体Pへ順次転写する。
An electric field is formed on the
濃度センサ21は、発光部と受光部の対からなる反射型光センサであり、図中矢印Aが示す転写ベルト36の搬送方向における最下流に配設されているプロセスカートリッジ11dよりもさらに下流の領域の転写ベルト36に対向する位置に配設されている。
定着部(定着器)41は、加熱ローラとバックアップローラとを接触させて配設し、記録媒体P上に転写されたトナーは加熱ローラとバックアップローラとの加圧、加熱により記録媒体Pに定着される。
定着部(定着器)41から排出された記録媒体Pは、搬送経路30に沿って排出ローラ42によりスタッカ43へ排出される。
The
The fixing unit (fixing device) 41 is disposed in contact with the heating roller and the backup roller, and the toner transferred onto the recording medium P is fixed to the recording medium P by pressurization and heating of the heating roller and the backup roller. Is done.
The recording medium P discharged from the fixing unit (fixing device) 41 is discharged to the
図1は実施例における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図であり、図1に基づいて画像形成装置の制御系の構成を、図2を参照しながら説明する。
図1において、画像形成装置10は、プロセスカートリッジ11(11a〜11d)と、LEDヘッド13(13a〜13d)と、転写部35と、定着部41と、給紙部50と、表示部51と、濃度センサ21と、制御部60と、画像形成電圧制御部65と、LEDヘッド制御部66と、転写制御部67と、定着制御部68と、給紙制御部69と、表示制御部70と、濃度測定制御部71と、I/F(InterFace)81とにより構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the control system of the image forming apparatus in the embodiment. Based on FIG. 1, the configuration of the control system of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
1, the
制御部60は、CPU(Central Processing Unit)61を有し、画像形成装置10全体の動作を制御するものである。I/F81に外部の上位装置から画像データが送信されるとI/F81はその画像データを制御部60に出力する。制御部60は、画像データを受信するとCPU61により生成される印刷タイミングに従って給紙部50の動作を制御する給紙制御部69の各種モータ等の駆動信号を出力する。これにより、ホッピングローラ32等により記録媒体Pの給紙が開始される。
給紙の開始とともに、制御部60は、LEDヘッド13の発光動作を制御するLEDヘッド制御部66に画像データを送信し、記録媒体Pがプロセスカートリッジ11に達するタイミングで画像形成電圧制御部65に制御信号を出力する。
The
The
画像形成電圧制御部65は各プロセスカートリッジ11の帯電ローラ16、現像ローラ17、および供給ローラ18に印加する高電圧を制御し、LEDヘッド制御部66はLEDヘッド13を画像データに応じて点灯することで感光体ドラム15の表面にトナー像を形成する。
また、制御部60は転写制御部67に制御信号を出力し、転写制御部67は転写部35に記録媒体Pの搬送に同期して高電圧を印加するように制御し、トナー像を記録媒体P上に転写する。
制御部60は定着制御部68に制御信号を出力し、定着制御部68は定着部41の定着速度および定着温度を制御し、定着部41を通過する記録媒体Pにトナー像を定着させる。
The image forming
Further, the
The
表示制御部70は、制御部60から入力した制御信号に従って表示部51を制御し、表示部51に各種情報等を表示する。この表示部51は、メニュー項目の選択や設定内容を変更する入力キーとともに、画像形成装置10のフロント部に配設される。
また、制御部60は、プロセスカートリッジ11内のトナー残量を検出する現像剤残量検出部としてのトナー残量検出部62と、転写ベルト36上に現像剤残量検出用画像としての濃度検出用テストパターンを形成する検出用画像形成部63と、濃度測定制御部71および濃度センサ21により測定され検出される濃度検出用パターンの濃度値に基づいてプロセスカートリッジ11の寿命による交換時期を判定する判定部としての寿命判定部64とを備えている。
The
The
トナー残量検出部62は、画像形成処理時においてプロセスカートリッジ11が形成するトナー像のドットカウントの積算値をトナー消費量に換算(計測)し、初期のトナー量からの差分からプロセスカートリッジ11内のトナー残量を算出し、検出する。ドットカウントあたりのトナー消費量は実験的に決定され、ドットカウントの単位量をトナーの消費量に変換する変換係数が予め記憶部に保存され、またプロセスカートリッジ11内に充填される初期のトナー量も記憶部に保存されている。
The toner remaining
トナー残量検出部62は、画像形成動作が実行されると動作毎にドットカウント値を計数した後、プロセスカートリッジ11の使用開始から計測されているドットカウント積算値に加算する。トナー残量検出部62は、ドットカウント積算値とトナー消費量変換係数とを用いてトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量と初期トナー量との差分を求めることでトナー残量を算出する。
When the image forming operation is executed, the toner remaining
トナー残量検出部62は、算出したトナー残量と、予め設定され記憶部に保存されているトナーロー閾値とを比較し、トナー残量がトナーロー閾値に達するとトナー残量が少ない状態であることを示すトナーロー状態と確定し、表示部51にトナーロー状態であることを表示する。例えば、初期のトナー充填量に対してトナー残量が20%となる時点をトナーロー状態と判定するようにトナーロー閾値を設定する。
このようなトナー残量検出方式は、光センサなどのトナー残量検知機構を設ける必要がなく、小型機や低価格機の画像形成装置10には好適であるが、例えば印刷画像面積率など画像形成装置10の使用状態の違いによりトナー残量の検出値に誤差が生じる場合がある。
The toner remaining
Such a toner remaining amount detection method does not require a toner remaining amount detection mechanism such as an optical sensor, and is suitable for the
画像形成装置10においては、画像品質を維持した状態においてもカブリトナー等、画像形成時にドットカウントに計数されないトナー消費が若干量生じてしまう。従って、例えば画像面積率の低い、いわゆる低デューティー画像を継続して印刷する場合、ドットカウント値から算出したトナー消費量と、実際のトナー消費量との間に誤差が発生しやすくなる。また、画像形成装置10の周辺の温度や湿度によってもカブリトナー量が変動し、トナー消費量の誤差は一定とは限らない。さらに、低デューティー画像を継続して印刷している場合は、トナー消費が少ないため、プロセスカートリッジ11の印刷枚数が多くなり、例えば感光体ドラム15や供給ローラ18の磨耗、トナーの劣化等による経時変動が発生しやすくなり、トナー消費量の誤差が発生する要因となる。
In the
本実施例では、トナー残量検出部62は、トナーロー状態を検出した後、転写ベルト36上に形成したテストパターンの濃度を測定してトナー残量の低下に起因する画像濃度の低下を検出することにより、プロセスカートリッジ11内のトナー残量がエンプティ状態に達しているか、または未だ十分に残っているかを検出して当該プロセスカートリッジ11の寿命を判定する。
In this embodiment, the toner remaining
図3は実施例におけるトナー残量検出用テストパターンの説明図であり、図3に基づいて本実施例におけるトナー残量検出用テストパターンを、図1および図2を参照しながら説明する。
図3において、トナー残量検出用テストパターン631は、検出用画像形成部63により転写ベルト36上に形成される一例である。なお、本実施例では、単色のみ、例えばブラック色のプロセスカートリッジ11aにより形成されるトナー残量検出用テストパターン631について説明する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a remaining toner amount detection test pattern in the embodiment. The remaining toner amount detection test pattern in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 based on FIG.
In FIG. 3, a toner remaining amount
トナー残量検出用テストパターン631は、転写ベルト36上に形成され、2つの矩形の基準濃度測定用パッチ631aおよび比較濃度測定用パッチ631bからなる。
トナー残量検出用テストパターン631の形成位置は、濃度センサ21が対向する位置であり、図中矢印Dが示す方向を転写ベルト36の搬送方向(以下、「搬送方向D」という。)としたとき、搬送方向Dと直交する方向における基準濃度測定用パッチ631aおよび比較濃度測定用パッチ631bの中心位置Mと、濃度センサ21の配設位置とが一致するようにトナー残量検出用テストパターン631を形成する。
The toner remaining amount
The formation position of the toner remaining amount
比較濃度測定用パッチ631bは、基準濃度測定用パッチ631aに対して転写ベルト36の搬送方向Dにおける下流側に現像ローラ17の1周分(1回転周期)の長さである間隔P1を保持して少なくとも1つ形成される。
現像ローラ17の1周分の長さである間隔P1は、転写ベルト36と、感光体ドラム15と、現像ローラ17との表面速度が同一の場合は、現像ローラ17の外周に相当する。また、転写ベルト36と、感光体ドラム15との表面速度が同一であり、現像ローラ17は感光体ドラム15に対して1.2倍の表面速度で回転している場合は、現像ローラ17の1周分の長さである間隔P1は、現像ローラ17の外周の1.2分の1の長さとなる。
The comparative
The interval P1 which is the length of one circumference of the developing
なお、基準濃度測定用パッチ631aに対して転写ベルト36の搬送方向Dにおける上流側に現像ローラ17の1周分の長さである間隔P1を隔てた位置(領域)には、濃度測定用パッチは形成されない。
基準濃度測定用パッチ631aおよび比較濃度測定用パッチ631bの画像面積率は任意であるが、例えば画像面積率が100%のいわゆるベタパターン(100%デューティ画像)等の画像面積率が高い画像が望ましい。
基準濃度測定用パッチ631aおよび比較濃度測定用パッチ631bの各辺の長さW11、W12、W21、W22は、濃度センサ21の測定範囲が完全に覆われるような寸法であれば良い。
It should be noted that the density measurement patch is located at a position (region) that is separated from the reference
The image area ratio of the reference
The lengths W11, W12, W21, and W22 of each side of the reference
さらに、基準濃度測定用パッチ631aおよび比較濃度測定用パッチ631bは、分離して形成した例で説明しているが、これはトナーの消費量をできる限り少なくするためであり、基準濃度測定用パッチ631aと比較濃度測定用パッチ631bとを1つの画像パターンの中にそれぞれ形成するようにしても良い。少なくとも、現像ローラ17の1周分の長さである間隔P1で形成された測定用パッチの画像濃度が濃度センサ21により測定され、それぞれの濃度値が比較できる位置と画像面積率であれば良い。
Further, although the reference
以上の説明のように、基準濃度測定用パッチ631aは少なくとも現像ローラ17の1周分の前において画像形成が行われていない状態であり、例えばウォームアップ時などのように、現像ローラ17上のトナー供給と帯電が安定している状態から画像パターンが形成された状態に相当する。
一方、比較濃度測定用パッチ631bは、現像ローラ17の1周分の前において画像形成が行われた状態であり、供給ローラ18からの現像ローラ17へのトナー供給と帯電が1回のみであり、供給ローラ18の周囲に収容されているトナーの量により現像ローラ17へのトナー供給量が影響を受け易い状態から画像パターンが形成された状態に相当する。
As described above, the reference
On the other hand, the comparative
通常、プロセスカートリッジ11内のトナー残量が充分にある場合は、供給ローラ18の周囲のトナー量も多く存在し、現像ローラ17へのトナー供給量が多くなるため、現像ローラ17の1周分以前に画像形成が行われていてもトナーの濃度低下は発生しない。これは、例えばベタパターンのような高デューティーの画像を印刷しても現像ローラ17の2周目以降のトナー濃度の低下やトナー不足によるカスレ印刷がなく、良好なベタパターンの画像が形成できる状態であることを示しており、高い画像品質が維持できていると判断することができる。
Normally, when the remaining amount of toner in the process cartridge 11 is sufficient, the amount of toner around the
ところが、プロセスカートリッジ11内のトナー残量が少なくなり、供給ローラ18の周囲のトナー量が少なくなると、現像ローラ17へのトナー供給量が少なくなるため、現像ローラ17の1周分以前に画像形成が行われていた場合は、現像ローラ17上に形成されるトナー層の層厚が薄くなり、画像のトナー濃度が低下しやすい状態となる。
さらに、トナー残量が少なくなると、個々のトナーの供給ローラ18等に対する接触回数が増加し、トナーの帯電量が高くなりやすくなり、現像ローラ17から感光体ドラム15の静電潜像へトナーが移動し難くなる。従って、画像のトナー濃度が低下し易い状態となる。このとき、例えばベタパターンのような高デューティーの画像を印刷した場合は、現像ローラ17の2周目以降のトナー濃度の低下が発生し、いわゆるカスレやゴーストと呼ばれる印刷不良が発生し易く、良好な画像品質が維持できない状態であると判断することができる。
However, if the remaining amount of toner in the process cartridge 11 decreases and the amount of toner around the
Further, when the remaining amount of toner decreases, the number of contact times of individual toners with respect to the
寿命判定部64は、検出用画像形成部63により形成されたトナー残量検出用テストパターン631の基準濃度測定用パッチ631aの基準濃度と、比較濃度測定用パッチ631bの比較濃度とを濃度センサ21により測定し、比較濃度と基準濃度との差分を濃度検出値として検出し、その濃度検出値と、記憶部に記憶されたトナーエンプティ閾値(交換時期判定閾値)とを比較してプロセスカートリッジ11がトナー残量の低下により良好な画像品質を維持できない状態であり、寿命に達しているか否か、すなわちプロセスカートリッジ11の交換時期であるか否かを判定する。
次に、寿命判定部64が行うプロセスカートリッジ11の寿命判定方法を図4の実施例におけるトナーの残量と濃度検出値の関係を示したグラフを用いて図1および図2を参照しながら説明する。
The life determination unit 64 determines the reference density of the reference
Next, the life determination method of the process cartridge 11 performed by the life determination unit 64 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 using a graph showing the relationship between the remaining amount of toner and the detected density value in the embodiment of FIG. To do.
図4は、プロセスカートリッジ11内のトナーの残量と濃度検出値の関係を示したグラフであり、横軸をトナー残量[g]、縦軸を濃度検出値[OD]とし、実線C1はプロセスカートリッジ11の印刷枚数が、例えば1000枚程度のときの状態を示し、破線C2はプロセスカートリッジ11の印刷動作が実線C1よりも多く繰り返された状態であり、例えば5000枚程度の印刷を行った後の状態を示している。
濃度検出値は、濃度センサ21で測定した比較濃度から基準濃度を減算した値であり、検知光の反射率の検出値を画像濃度としての指標であるOD(Optical Density)値に変換した値で表している。例えば、比較濃度が1.4[OD]、基準濃度1.5[OD]と測定された場合、濃度検出値は−0.10[OD]となり、低下していることを示す。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the remaining amount of toner in the process cartridge 11 and the density detection value, where the horizontal axis represents the toner remaining amount [g], the vertical axis represents the density detection value [OD], and the solid line C1 represents the solid line C1. For example, the number of printed sheets of the process cartridge 11 is about 1000 sheets, and the broken line C2 is a state in which the printing operation of the process cartridge 11 is repeated more than the solid line C1, for example, about 5000 sheets are printed. The later state is shown.
The density detection value is a value obtained by subtracting the reference density from the comparison density measured by the
図4に示すように、画像形成動作によるトナーの消費に伴いプロセスカートリッジ11内のトナーの残量は少なくなるが、ある程度のトナーが残っていれば比較濃度は基準濃度と同等であり、濃度基準値は低下しない。図4においてはトナー残量が15[g]付近まで減少しても濃度検出値は低下しない。
ところが、トナー残量がさらに少なくなると、トナー残量の減少に従って濃度検出値の低下量は大きくなる。上述したように、濃度検出値が低下すると良好な画像品質が維持できない状態であることにより、濃度検出値の所定の値をトナー残量が無くなっていることを示すトナーエンプティ閾値として記憶部に設定し、濃度検出値がトナーエンプティ閾値に達した場合にはプロセスカートリッジ11が寿命に達したと判定する。
As shown in FIG. 4, the remaining amount of toner in the process cartridge 11 decreases as the toner is consumed by the image forming operation. However, if a certain amount of toner remains, the comparative density is equal to the reference density, and the density reference The value does not decrease. In FIG. 4, the density detection value does not decrease even when the remaining amount of toner is reduced to about 15 [g].
However, when the remaining amount of toner further decreases, the amount of decrease in the density detection value increases as the remaining amount of toner decreases. As described above, when the density detection value decreases, a good image quality cannot be maintained, so that a predetermined value of the density detection value is set in the storage unit as a toner empty threshold indicating that the remaining amount of toner is exhausted. When the density detection value reaches the toner empty threshold, it is determined that the process cartridge 11 has reached the end of its life.
交換時期判定閾値としてのトナーエンプティ閾値は、濃度検出値に対する画像品質の客観的な評価値に基づき、画像形成装置10の仕様やユーザの要求等の様々な要因を鑑みて適宜決定すれば良い。決定されたトナーエンプティ閾値は予め記憶部に保持される。なお、図4では、濃度検出値の低下量が−0.10をトナーエンプティ閾値として設定し、トナーエンプティ閾値を破線Tで表している。
また、トナー残量に対する濃度検出値の変動は一律でなく、印刷枚数や画像デューティー等のプロセスカートリッジ11の動作条件、または温度、湿度等の画像形成装置10の稼働環境条件等によって変動する場合がある。
The toner empty threshold as the replacement time determination threshold may be appropriately determined in consideration of various factors such as the specifications of the
Further, the variation of the density detection value with respect to the remaining amount of toner is not uniform, and may vary depending on the operating conditions of the process cartridge 11 such as the number of printed sheets and the image duty, or the operating environment conditions of the
図4においては、一例としてプロセスカートリッジ11の印刷枚数が、例えば5000枚前後の状態を破線C2に示している。破線C2においては実線C1と比較してトナー残量が多い状態から濃度検出値が低下し始め、トナーエンプティ閾値に達するときのトナー残量も多い。
これはプロセスカートリッジ11の経時特性変動によるものであり、原因としては供給ローラ18の磨耗によりトナーの搬送性が低下し、現像ローラ17へのトナー供給量が減少することが主要因であると考えられる。
In FIG. 4, as an example, a state where the number of printed sheets of the process cartridge 11 is about 5000, for example, is indicated by a broken line C2. In the broken line C2, compared to the solid line C1, the density detection value starts to decrease from the state where the toner remaining amount is large, and the toner remaining amount when the toner empty threshold is reached is also large.
This is due to fluctuations in the characteristics of the process cartridge 11 over time, and is considered to be mainly caused by a decrease in the toner transportability due to wear of the
プロセスカートリッジ11の経時特性変動の他の要因としてはトナーの劣化が考えられる。印刷枚数が増加する条件としては、1枚の記録媒体Pの印刷におけるトナー消費量が少ない、いわゆる低デューティー画像を継続して印刷している状態であり、このためプロセスカートリッジ11内のトナーは内部で循環を繰返して摩擦回数が増加し、ダメージを受けることにより、流動性が低下し現像ローラ17へのトナー供給量が減少する場合がある。また、トナーの劣化により帯電性も低下し、低帯電トナートナーによるカブリが発生して画像品質が低下する場合もあった。
Another factor that may cause a change in the characteristics of the process cartridge 11 with time is toner deterioration. The condition for increasing the number of printed sheets is a state in which a so-called low duty image is continuously printed with a small amount of toner consumption in printing on one recording medium P. If the circulation is repeated and the number of friction increases and damage occurs, the fluidity may decrease and the amount of toner supplied to the developing
このトナー劣化に対して、本実施例では、供給ローラ18の現像ローラ17に対する押込み量を規定することで、トナーが受けるダメージを最小限に抑える構成としている。
次に、現像ローラと供給ローラの接触状態を図5の実施例における現像ローラと供給ローラの接触状態の説明図を用いて図2を参照しながら説明する。
プロセスカートリッジ11における現像ローラ17は、感光体ドラム15に接触するように配設されている。
In this embodiment, the toner deterioration is minimized by defining the amount of pressing of the
Next, the contact state between the developing roller and the supply roller will be described with reference to FIG. 2 using the explanatory diagram of the contact state between the development roller and the supply roller in the embodiment of FIG.
The developing
また、供給ローラ18は、金属軸18aの周囲に発泡性弾性部材としてのスポンジ層18bが被覆された構成であり、現像ローラ17に形成されているトナー層の掻き取り動作と、現像ローラ17へのトナー供給動作と、トナーの摩擦帯電動作とを行うため、一定の押し込み量Nを得るように現像ローラ17に押し当てて配設されている。
本実施例では、現像ローラ17の外径を16mmとしている。また、供給ローラ18の外径を14.6mm、外径6mmの金属軸18aの周りに4.3mm厚でスポンジ層18bを形成し、現像ローラ17への押し込み量Nが0.6mmとなるように配置して構成している。
Further, the
In this embodiment, the outer diameter of the developing
このとき、スポンジ層18bへの押し込み量Nとスポンジ厚Sとの比、即ちスポンジ層18bの厚みSに対する現像ローラ17への押込み量Nの割合であるスポンジ圧縮比(N/S)は、0.6/4.3≒0.14である。
押し込み量Nとトナーのダメージには相関関係があり、押し込み量Nが大きい程、供給ローラ18と現像ローラ17との接触領域におけるトナーへの摩擦力が大きくなり、従ってトナーのダメージが大きくなる。
一方、供給ローラ18への押し込み量Nが小さくなるとトナーに対する摩擦力が小さくなり、トナー帯電量が低下する傾向がある。
At this time, the ratio of the pushing amount N to the
There is a correlation between the pushing amount N and the toner damage, and as the pushing amount N increases, the frictional force to the toner in the contact area between the
On the other hand, when the pushing amount N into the
図6は実施例における供給ローラ押し込み量に対するトナー帯電量の変動を示すグラフであり、供給ローラ押し込み量Nが0.5mm未満になると、押し込み量の低下に伴いトナー帯電量が低下することがわかる。また、供給ローラ押し込み量Nは、トナーへのダメージを押さえるために1.0mm以下であることが好ましく、本実施例では、トナーへのダメージを抑えつつトナー帯電量を維持するため、供給ローラ押し込み量Nを0.6mmに設定している。 FIG. 6 is a graph showing the variation of the toner charge amount with respect to the supply roller push-in amount in the example, and it can be seen that when the supply roller push-in amount N is less than 0.5 mm, the toner charge amount decreases as the push-in amount decreases. . The supply roller push-in amount N is preferably 1.0 mm or less in order to suppress damage to the toner. In this embodiment, the supply roller push-in amount is maintained in order to maintain the toner charge amount while suppressing damage to the toner. The amount N is set to 0.6 mm.
また、スポンジ圧縮比が大きい程、スポンジの摩耗による劣化進行が早くなる傾向があるが、スポンジ圧縮比が0.20以下であれば十分な耐久性を確保できることを実験的に確認している。
本実施例のプロセスカートリッジ11は、このようにトナー劣化を最小限に抑えることができる構成としているため、カブリの発生を抑えることができ、カスレやゴースト等の印刷不良が発生しない状態のトナー残量まで使用することができる。
In addition, the larger the sponge compression ratio, the faster the deterioration progress due to wear of the sponge. However, it has been experimentally confirmed that sufficient durability can be secured if the sponge compression ratio is 0.20 or less.
Since the process cartridge 11 of this embodiment is configured to minimize toner deterioration in this way, it is possible to suppress the occurrence of fogging, and to leave the toner remaining in a state where printing defects such as blurring and ghosting do not occur. Can be used up to quantity.
このように構成されたプロセスカートリッジ11を用いた本実施例では、図1に示す、トナー残量検出部62において、トナー残量20gをトナーロー閾値と設定し、トナー消費量の算出によりトナーロー状態を確定した後、検出用画像形成部63によりトナー残量検出用パターンを形成し、寿命判定部64により濃度検出値を求め、トナーエンプティ閾値と比較する。従って、寿命判定部64は、プロセスカートリッジ11の印刷枚数が少ない図4に示す実線C1ではトナー残量が8gのときにトナーエンプティ状態であると判定し、プロセスカートリッジ11の印刷枚数が多い図4に示す破線C2ではトナー残量が10gのときにトナーエンプティ状態であると判定する。
このように寿命判定部64は、プロセスカートリッジ11の使用状況に係わらず、トナー残量が良好な印刷品質を維持できないトナーエンプティ状態まで低下していると判断した場合、プロセスカートリッジ11が寿命に達したと判定し、表示部51にプロセスカートリッジ11の交換が必要である旨を表示する。
In this embodiment using the process cartridge 11 configured as described above, the remaining toner
As described above, when the life determination unit 64 determines that the remaining amount of toner has decreased to a toner empty state in which good print quality cannot be maintained regardless of the use state of the process cartridge 11, the process cartridge 11 reaches the end of its life. The
上述した構成の作用について説明する。
画像形成装置が行うプロセスカートリッジの寿命判定処理を図7の実施例における寿命判定処理の流れを示すフローチャートの図中Sで表すステップにしたがって図1および図2を参照しながら説明する。
S1:画像形成装置10が画像形成動作を行い記録媒体Pへの画像形成が終了すると、制御部60はプロセスカートリッジ11の寿命判定処理を開始する。
S2:制御部60のトナー残量検出部62は、画像形成動作によるプロセスカートリッジ11の初期からのドットカウントを積算した値に基づいてトナー消費量を算出する。
The operation of the above configuration will be described.
The process cartridge life determination process performed by the image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2 in accordance with a step represented by S in the flowchart showing the flow of the life determination process in the embodiment of FIG.
S1: When the
S2: The toner remaining
S3:トナー残量検出部62は、算出したトナー消費量と、予め記憶部に保存されているトナーロー閾値とを比較し、トナー消費量がトナーロー閾値に達していないと判定すると本処理を終了して次の画像形成動作を待機し、トナー消費量がトナーロー閾値に達したと判定すると処理をS4へ移行する。
S4:トナー残量検出部62によりトナー消費量がトナーロー閾値に達したと判定されると、検出用画像形成部63および寿命判定部64は現像ローラ周期の濃度低下量測定の処理を行う。
S3: The toner remaining
S4: When the toner remaining
ここで、検出用画像形成部63は転写ベルト36上にトナー残量検出用のテストパターンを形成し、寿命判定部64は濃度測定制御部71による制御に基づいてトナー残量検出用のテストパターンの画像パッチの濃度を濃度センサ21で測定し、現像ローラ周期の濃度低下量を濃度検出値として検出する。
S5:寿命判定部64は、検出した濃度検出値と、予め記憶部に保存されているトナーエンプティ閾値とを比較し、濃度検出値がトナーエンプティ閾値に達していないと判定すると処理をS7へ移行し、濃度検出値がトナーエンプティ閾値に達したと判定すると処理をS6へ移行する。
Here, the detection
S5: The life determination unit 64 compares the detected density detection value with the toner empty threshold value stored in the storage unit in advance. If it is determined that the density detection value has not reached the toner empty threshold value, the process proceeds to S7. If it is determined that the density detection value has reached the toner empty threshold, the process proceeds to S6.
S6:寿命判定部64は、濃度検出値がトナーエンプティ閾値に達したと判定すると、トナー残量が良好な画像品質を維持できない状態まで低下しているトナーエンプティ状態であると判断し、表示部51にトナーエンプティである旨を表示して報知し、ユーザにプロセスカートリッジ11の交換を促して本処理を終了する。
S7:一方、濃度検出値がトナーエンプティ閾値に達していないと判定した寿命判定部64は、トナー残量が少なくなっているが、良好な画像品質を維持できるトナー残量のトナーロー状態であると判断し、表示部51にトナーローである旨を表示して報知し、ユーザにプロセスカートリッジ11の交換を準備するように促して本処理を終了する。
S6: When the life determination unit 64 determines that the density detection value has reached the toner empty threshold, the life determination unit 64 determines that the toner remaining state has decreased to a state where the remaining amount of toner cannot maintain good image quality, and the display unit The fact that the toner is empty is displayed and informed at 51, prompting the user to replace the process cartridge 11, and the process is terminated.
S7: On the other hand, the life determination unit 64 that has determined that the density detection value has not reached the toner empty threshold value indicates that the remaining amount of toner is low but the toner is in a low toner state that can maintain good image quality. The determination is made, the fact that the toner is low is displayed on the
このように、トナー残量検出部62が、算出したトナー消費量に基づいてトナーロー状態を確定した後、検出用画像形成部63によりトナー残量検出用パターンを転写ベルト36に形成し、寿命判定部64はトナー残量検出用パターンを濃度センサ21で読み取って濃度検出値を求め、トナーエンプティ閾値と比較してトナーエンプティ状態であると判定された場合、プロセスカートリッジ11が寿命に達したと判定し、表示部51にプロセスカートリッジ11の交換が必要である旨を表示する。
したがって、トナー残量センサを用いることなく、トナーの残量検出の精度を向上させることができる。
As described above, after the toner remaining
Therefore, the accuracy of toner remaining amount detection can be improved without using a toner remaining amount sensor.
また、プロセスカートリッジ11の使用状態にかかわらず、トナーエンプティによるプロセスカートリッジ11の寿命に達するまで良好な印刷品質を維持しつつトナーを最大限消費することが可能になり、印刷コストを低減させることができる。
なお、プロセスカートリッジ11の寿命判定処理の起動タイミングは任意であり、例えば印刷動作のジョブが終了したタイミングで実行すれば良い。ただし、上述したS4における現像ローラ周期の濃度低下測定の処理では、トナー残量検出用のテストパターンの形成によりトナーを消費してしまうため、当該処理の実行頻度が高くトナー消費量が多すぎる場合は、例えば所定の印刷枚数を超える毎に当該処理を実行するようにすれば良い。
In addition, regardless of the use state of the process cartridge 11, it is possible to consume the toner to the maximum while maintaining good print quality until the life of the process cartridge 11 due to toner empty is reached, thereby reducing the printing cost. it can.
The start timing of the process for determining the life of the process cartridge 11 is arbitrary, and may be executed, for example, at the timing when the job of the printing operation is completed. However, in the above-described processing for measuring the density decrease in the developing roller cycle in S4, the toner is consumed due to the formation of the test pattern for detecting the remaining amount of toner, and therefore the processing is frequently executed and the amount of toner consumption is excessive. For example, the processing may be executed every time a predetermined number of printed sheets is exceeded.
さらに、トナー残量検出用のテストパターンの形成回数を低減させる他の手段として、S5における濃度検出値とトナーエンプティ閾値とを比較する処理において、濃度検出値とトナーエンプティ閾値との差分を算出し、その差分の値に基づいてプロセスカートリッジ11の寿命まで使用可能なトナー残量(使用可能現像剤残量)、例えば図8に示すトナー残量決定テーブルで決定されるプロセスカートリッジの寿命まで使用可能なトナー残量、を設定し、S7においてトナーローを表示して処理を終了した後、トナー残量検出部62が算出したトナー消費量が、設定したトナー残量に達したとき、トナーエンプティ状態であると判断し、表示部51にトナーエンプティである旨を表示するようにしても良い。
Further, as another means for reducing the number of times the test pattern for detecting the remaining amount of toner is formed, a difference between the detected density value and the toner empty threshold value is calculated in the process of comparing the detected density value with the toner empty threshold value in S5. The remaining amount of toner that can be used until the lifetime of the process cartridge 11 based on the value of the difference (the remaining amount of usable developer), for example, can be used until the lifetime of the process cartridge determined by the toner remaining amount determination table shown in FIG. When the toner consumption calculated by the toner remaining
図8は実施例におけるトナー残量決定テーブルの説明図であり、濃度検出値とトナーエンプティ閾値との差分の範囲と、プロセスカートリッジ11の寿命まで使用可能なトナー残量との関係をテーブルとしたものである。
例えば、図4に示したように、濃度検出値が−0.05のとき、トナーエンプティ閾値は−0.10に設定してあるため、濃度検出値とトナーエンプティ閾値との差分は0.05として算出される。そして、図8に示すテーブルを参照し、プロセスカートリッジ11の寿命まで使用可能なトナー残量3gを抽出して設定し、引き続き画像形成動作を実行する。このようにすることで、図7に示すS4におけるトナー残量検出用のテストパターンの形成回数を1回とし、トナーエンプティ状態を検出することができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a toner remaining amount determination table in the embodiment. The relationship between the range of difference between the density detection value and the toner empty threshold and the remaining amount of toner that can be used until the lifetime of the process cartridge 11 is used as a table. Is.
For example, as shown in FIG. 4, when the detected density value is −0.05, the toner empty threshold is set to −0.10. Therefore, the difference between the detected density value and the toner empty threshold is 0.05. Is calculated as Then, with reference to the table shown in FIG. 8, the remaining toner amount 3g that can be used until the lifetime of the process cartridge 11 is extracted and set, and the image forming operation is continued. By doing so, the number of times of formation of the test pattern for detecting the remaining amount of toner in S4 shown in FIG. 7 can be set to 1, and the toner empty state can be detected.
また、図9は実施例におけるトナー残量検出用テストパターンの変形例の説明図である。
図9において、トナー残量検出用テストパターン632は、基準濃度測定用パッチ632aの転写ベルト36の搬送方向Dの下流側に現像ローラの周期の間隔P1を保持して画像パッチ632bを形成し、さらに画像パッチ632bの転写ベルト36の搬送方向Dの下流側に現像ローラの周期の間隔P1を保持して比較濃度測定用パッチ632cを形成する。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a modified example of the remaining toner amount detection test pattern in the embodiment.
In FIG. 9, the toner remaining amount
図1に示す寿命判定部64による濃度検出値の検出処理においては、比較濃度測定用パッチ632cの濃度と、基準濃度測定用パッチ632aの濃度との差を濃度検出値として算出する。これにより、濃度検出値は、ベタパターンのような高デューティーの画像形成時の現像ローラ2周分の濃度低下を検出することとなり、濃度低下が生じやすい条件で濃度検出を行うため、トナー残量低下によるカスレ印刷や残像印刷等の印刷品質低下が発生する状態であることをより確実に検出することができる。
また、プロセスカートリッジに印加される電圧のタイミングを図10の実施例におけるプロセスカートリッジに印加される電圧のタイミングチャートに基づき図1および図2を参照しながら説明する。
In the density detection value detection process by the life determination unit 64 shown in FIG. 1, the difference between the density of the comparative
The timing of the voltage applied to the process cartridge will be described with reference to FIGS. 1 and 2 based on the timing chart of the voltage applied to the process cartridge in the embodiment of FIG.
図10は、検出用画像形成部63によるトナー残量検出用テストパターン形成時に画像形成電圧制御部65において制御されるプロセスカートリッジ11の印加バイアス電圧のシーケンスを示したものであり、帯電ローラ16へ印加する帯電バイアス電圧CB、現像ローラ17へ印加する現像バイアス電圧DB、および供給ローラ18へ印加する供給バイアス電圧SBについて、それぞれ通常の画像形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT1およびトナー残量検出用テストパターン形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT2を示している。
FIG. 10 shows a sequence of bias voltage applied to the process cartridge 11 controlled by the image forming
上述した実施例では、トナー残量検出用テストパターン形成時の印加バイアス電圧のシーケンスは、通常の画像形成時の印加バイアス電圧のシーケンスと同じであるが、図10は、変形例としてトナー残量検出用テストパターン形成時の印加バイアス電圧と、通常の画像形成時の印加バイアス電圧とを異なるように制御した例を示している。
図10において、通常の画像形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT1における供給バイアス電圧SBをVsb1としているのに対してトナー残量検出用テストパターン形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT2における供給バイアス電圧SBのVsb2の絶対値を小さくしている。例えば、Vsb1が−350Vに対してVsb2を−250Vに、絶対値を低下させている。
In the embodiment described above, the sequence of the applied bias voltage when forming the test pattern for detecting the remaining amount of toner is the same as the sequence of the applied bias voltage during normal image formation. FIG. An example is shown in which the applied bias voltage at the time of detection test pattern formation is controlled to be different from the applied bias voltage at the time of normal image formation.
In FIG. 10, the supply bias voltage SB in the sequence T1 of the applied bias voltage during normal image formation is Vsb1, whereas the supply bias voltage SB in the sequence T2 of the applied bias voltage in forming the remaining toner amount detection test pattern. The absolute value of Vsb2 is reduced. For example, Vsb1 is −350V, Vsb2 is −250V, and the absolute value is reduced.
また、帯電バイアス電圧CBはVchとし、現像バイアス電圧DBはVdbとし、通常の画像形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT1とトナー残量検出用テストパターン形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT2では同一であり、例えばVcbを−1000V、Vdbを−200Vに設定する。
このとき、供給バイアス電圧SBと現像バイアス電圧DBとの差分の絶対値は、通常の画像形成時の150Vからトナー残量検出用テストパターン形成時には50Vに低下している。供給バイアス電圧SBと現像バイアス電圧DBとの差分は、供給ローラ18から現像ローラ17へトナー供給するときの電界の大きであり、電界が小さいと帯電したトナーにかかる静電気力が小さくなり現像ローラ17へのトナー供給量が低下する。従って、トナー残量検出用テストパターンの濃度が通常の画像の濃度より低下する。
The charging bias voltage CB is Vch, the development bias voltage DB is Vdb, and the applied bias voltage sequence T1 during normal image formation is the same as the applied bias voltage sequence T2 during toner remaining amount detection test pattern formation. Yes, for example, Vcb is set to -1000V, and Vdb is set to -200V.
At this time, the absolute value of the difference between the supply bias voltage SB and the development bias voltage DB is reduced from 150 V at the time of normal image formation to 50 V at the time of forming the remaining toner amount detection test pattern. The difference between the supply bias voltage SB and the development bias voltage DB is the magnitude of the electric field when toner is supplied from the
図11は変形例におけるトナー残量に対する濃度検出値の変動を示すグラフであり、実線C1は図4と同一であり、破線C3は実線C1と同じ使用状態のプロセスカートリッジ11において、図10で示したトナー残量検出用テストパターン形成時の印加バイアス電圧のシーケンスT2により形成したトナー残量検出用テストパターンの濃度を測定して算出した濃度検出値のトナー残量に対する変動を示したものである。
図11に示すように、破線C3は実線C1に対してトナー残量が多い状態から濃度検出値の低下が生じている。そして、トナーエンプティ閾値を破線T1で示した−0.10から破線T2で示した−0.25に変更することで、同じトナー残量のときの濃度検出値を大きい絶対値で比較することができるため、トナーエンプティ状態の判定をより正確に行うことができる。
FIG. 11 is a graph showing the variation of the density detection value with respect to the remaining amount of toner in the modified example. The solid line C1 is the same as that in FIG. 4, and the broken line C3 is shown in FIG. 6 shows the variation of the density detection value calculated by measuring the density of the toner remaining amount detection test pattern formed by the sequence T2 of the applied bias voltage when forming the remaining toner amount detecting test pattern with respect to the remaining amount of toner. .
As shown in FIG. 11, the broken line C3 has a decrease in density detection value from a state where the remaining amount of toner is larger than the solid line C1. Then, by changing the toner empty threshold from −0.10 indicated by the broken line T1 to −0.25 indicated by the broken line T2, it is possible to compare the detected density values when the toner amount is the same with a large absolute value. Therefore, the determination of the toner empty state can be performed more accurately.
以上説明したように、本実施例では、トナー残量検出部がトナー消費量に基づいてトナーロー状態を確定した後、検出用画像形成部によりトナー残量検出用パターンを転写ベルトに形成し、寿命判定部がトナー残量検出用パターンの濃度検出値を求め、トナーエンプティ閾値と比較してプロセスカートリッジのトナーエンプティ状態を検出するようにしたことにより、トナーの残量検出の精度を向上させることができるという効果が得られる。 As described above, in this embodiment, after the toner remaining amount detection unit determines the toner low state based on the toner consumption, the detection image forming unit forms a toner remaining amount detection pattern on the transfer belt, and the life The determination unit obtains the density detection value of the toner remaining amount detection pattern and detects the toner empty state of the process cartridge in comparison with the toner empty threshold value, thereby improving the accuracy of toner remaining amount detection. The effect that it can be obtained.
また、低デューティー画像を連続して印刷した場合等のプロセスカートリッジの使用状態にかかわらず、トナーエンプティによるプロセスカートリッジの寿命に達するまで良好な印刷品質を維持しつつトナーを最大限消費することが可能になり、印刷コストを低減させることができるという効果が得られる。
なお、本実施例では、画像形成装置をカラープリンタとして説明したが、それに限られることなく、複合機、ファクシミリ装置、モノクロプリンタ等としても良い。
Regardless of the state of use of the process cartridge, such as when low-duty images are continuously printed, it is possible to consume the maximum amount of toner while maintaining good print quality until the end of the process cartridge life due to toner empty. As a result, the printing cost can be reduced.
In this embodiment, the image forming apparatus is described as a color printer. However, the image forming apparatus is not limited thereto, and may be a multifunction machine, a facsimile machine, a monochrome printer, or the like.
10 画像形成装置
11(11a、11b、11c、11d) プロセスカートリッジ
13 LEDプリントヘッド
14 クリーニング部
15 感光体ドラム
16 帯電ローラ
17 現像ローラ
18 供給ローラ
19 規制ブレード
20 トナー収容部
21 濃度センサ
35 転写部(転写ベルトユニット)
36 転写ベルト
41 定着部
50 給紙部
51 表示部
60 制御部
62 トナー残量検出部
63 検出用画像形成部
64 寿命判定部
65 画像形成電圧制御部
66 LEDヘッド制御部
67 転写制御部
68 定着制御部
69 給紙制御部
70 表示制御部
71 濃度測定制御部
DESCRIPTION OF
36
Claims (9)
前記現像装置内の現像剤残量を検出する現像剤残量検出部と、
前記現像剤像を転写して保持する転写部材と、
前記転写部材に現像剤残量検出用画像を形成する検出用画像形成部と、
前記現像剤残量検出用画像の濃度を検出し、前記濃度に基づいて前記現像装置の交換時期を判定する判定部とを備え、
前記現像剤残量検出用画像は、基準濃度検出画像と、前記基準濃度検出画像に対して前記現像剤担持体の1周分の長さに相当する間隔を保持した少なくとも1つの比較用濃度検出画像とからなり、
前記判定部は、前記基準濃度検出画像と前記比較用濃度検出画像との検出濃度差に基づいて前記現像装置の交換時期を判定し、その判定結果を報知することを特徴とする画像形成装置。 A developing device that contains a developer and forms the developer image on the surface of the image carrier by supplying the developer from a developer carrier that carries the developer;
A developer remaining amount detecting unit for detecting the remaining amount of developer in the developing device;
A transfer member for transferring and holding the developer image;
An image forming unit for detection that forms an image for detecting the remaining amount of developer on the transfer member;
A determination unit that detects a density of the developer remaining amount detection image and determines a replacement timing of the developing device based on the density;
The developer remaining amount detection image includes a reference density detection image and at least one comparison density detection having an interval corresponding to the length of one round of the developer carrier relative to the reference density detection image. Image and
The image forming apparatus, wherein the determination unit determines a replacement time of the developing device based on a detected density difference between the reference density detection image and the comparative density detection image, and notifies the determination result.
前記比較用濃度検出画像は、前記基準濃度検出画像に対して前記転写部材の搬送方向における下流側に、前記現像剤担持体の回転周期に相当する間隔を保持して少なくとも1つ形成され、
前記基準濃度検出画像に対して前記転写部材の搬送方向における上流側の前記現像剤担持体の1周分の長さに相当する間隔を隔てた領域には画像が形成されていないことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
At least one of the comparative density detection images is formed downstream of the reference density detection image in the transport direction of the transfer member while maintaining an interval corresponding to the rotation period of the developer carrier.
An image is not formed in a region spaced from the reference density detection image by an interval corresponding to the length of one circumference of the developer carrier on the upstream side in the conveyance direction of the transfer member. Image forming apparatus.
前記判定部は、前記検出濃度差が、記憶部に記憶された交換時期判定閾値に達したとき、前記現像装置の交換時期であると判定することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
The determination unit determines that it is a replacement time of the developing device when the detected density difference reaches a replacement time determination threshold stored in a storage unit.
前記判定部は、前記検出濃度差と、記憶部に記憶した交換時期判定閾値との差に基づき使用可能現像剤残量を検出し、前記使用可能現像剤残量からの現像剤の消費量を計測し、前記使用可能現像剤残量がなくなったとき、前記現像装置の交換時期であると判定することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The determination unit detects a remaining amount of usable developer based on a difference between the detected density difference and a replacement time determination threshold value stored in a storage unit, and calculates a consumption amount of the developer from the remaining usable developer amount. An image forming apparatus that measures and determines that it is time to replace the developing device when the remaining amount of usable developer runs out.
前記現像剤残量検出部は、前記現像剤像の画像形成処理におけるドットカウント値に基づいて現像剤消費量を計測し、前記現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置。 5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
The image forming apparatus, wherein the developer remaining amount detecting unit measures a developer consumption amount based on a dot count value in an image forming process of the developer image, and detects the developer remaining amount.
通常の画像形成時および前記現像剤残量検出用画像の画像形成時に前記現像装置に印加する電圧を制御する画像形成電圧制御部をさらに備え、
前記画像形成電圧制御部は、前記現像剤残量検出用画像の画像形成時の電圧値を、前記通常の画像形成時の電圧値と異なるように制御することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
An image forming voltage control unit that controls a voltage applied to the developing device during normal image formation and image formation of the developer remaining amount detection image;
The image forming voltage control unit controls the voltage value at the time of image formation of the developer remaining amount detection image so as to be different from the voltage value at the time of the normal image formation.
前記画像形成電圧制御部は、前記現像剤残量検出用画像の画像形成時の電圧値を、前記通常の画像形成時の電圧値に対し、前記現像剤残量検出用画像の濃度が前記通常の画像の濃度より低下するように制御することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6.
The image forming voltage control unit is configured such that a voltage value at the time of image formation of the developer remaining amount detection image is equal to a voltage value at the time of normal image formation, and the density of the developer remaining amount detection image is the normal value. The image forming apparatus is controlled so as to be lower than the image density.
前記現像装置は、前記現像剤を前記現像剤担持体へ供給する現像剤供給部材をさらに備え、
前記現像剤供給部材の前記現像剤担持体への押込み量が0.5mm以上、かつ1.0mm以下の範囲であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The developing device further includes a developer supply member that supplies the developer to the developer carrier,
An image forming apparatus, wherein an amount of pressing of the developer supply member into the developer carrying member is in a range of 0.5 mm or more and 1.0 mm or less.
前記現像剤供給部材は、金属軸の周囲に発泡性弾性部材を被覆した構成であり、
前記発泡性弾性部材の厚みに対する前記現像剤担持体への押込み量の割合が0.20以下であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8.
The developer supply member has a configuration in which a foaming elastic member is coated around a metal shaft,
An image forming apparatus, wherein a ratio of an amount of pressing into the developer carrying member with respect to a thickness of the foamable elastic member is 0.20 or less.
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