JP2009276559A - Image density control device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】画像出力モードの急激な変化が生じた場合であっても適正に且つ安定した画像濃度を維持可能な画像濃度制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像面積率累積移動平均値の時間に対する変化曲線の傾きが所定の閾値Kの範囲を逸脱する場合に、閾値を逸脱した時点X1〜X3での当該変化曲線の微分値(当該曲線の傾斜)に応じて矢印Z1、Z2、Z3で示すように、強制的に、電位制御を行って、現像γを狙いの現像γ(Y値)に近づくように、目標出力値Vtrefの値を補正するようにしている。画像面積率累積移動平均値が所定の閾値K内にある場合には第2の目標出力値補正装置で1枚毎に目標出力値の補正量(ΔVtref)を算出して目標出力値(Vtref)を補正するようにして、電位制御によるトナーの消耗を抑制すると共に、目標出力値を精度良く補正可能としたものである。
【選択図】図5An image density control apparatus capable of maintaining an appropriate and stable image density even when an abrupt change in an image output mode occurs, and an image forming apparatus including the image density control apparatus.
When an inclination of a change curve with respect to time of an image area ratio cumulative moving average value deviates from a predetermined threshold value K range, a differential value of the change curve at the time point X1 to X3 when the value deviates from the threshold value (the curve concerned). The target output value Vtref is set so that the potential control is forcibly performed as indicated by arrows Z1, Z2, and Z3 in accordance with the inclination of the image and the development γ approaches the target development γ (Y value). I am trying to correct it. When the image area ratio cumulative moving average value is within the predetermined threshold value K, the second target output value correction device calculates the target output value correction amount (ΔVtref) for each sheet and calculates the target output value (Vtref). Thus, toner consumption due to potential control is suppressed and the target output value can be corrected with high accuracy.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される画像濃度制御装置に係り、特に、トナーと磁性キャリアとで構成された2成分現像剤を用いた画像濃度制御装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image density control device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and in particular, an image density control device using a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier and the same. The present invention relates to an image forming apparatus including
近年の複写機、レーザプリンタにおいては高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、使用環境の変化(連続印字、間欠印字を含む)による画質の変化を小さくし、経時においても、常に安定した画像を提供していかなければならない。従来から、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる2成分現像剤(以下現像剤と記す)を現像剤担持体(以下現像スリーブと記す)上に保持し、現像スリーブ内に内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに静電潜像(以下潜像と記す)を担持する像担持体(以下感光体と記す)と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う2成分現像方式が広く知られている。
この2成分現像方式は、カラー化が容易であったり、ハイライト側の諧調が比較的リニアに得られる等の理由から現在広く用いられている。この方式において、2成分現像剤は現像スリーブの回転に伴い、感光体に近接する現像領域に搬送される。現像剤が現像領域に搬送されるに従い、現像スリーブ内に内包される磁極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。そして、この磁気ブラシからトナーが電界作用で感光体上の潜像に転移して潜像をトナー像化して現像するようになっている。
このような2成分現像方式は、1成分現像方式と異なり、トナーと磁性キャリアの重量比(トナー濃度)を精度よく制御することが、画像形成の安定性を向上させる上で非常に重要とされている。例えばトナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れの発生や、細部解像力の低下が生じる。また、トナー濃度が低い場合には、ベタ画像部のトナー濃度の低下や、キャリア付着が発生するといった不具合が生じる。そのため、トナー補給量を制御して、現像剤の中のトナー濃度を適正範囲に調整する必要がある。
このようなトナー濃度の制御は、現像装置内のトナー濃度を透磁率センサ等の検出手段で検出される出力値(Vt)を予め設定しているトナー濃度の制御基準値(Vtref) と比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給装置から現像装置中にトナー補給を行うことによってなされている。
In recent copying machines and laser printers, high image quality is demanded, and at the same time, high durability and high stability are also desired. In other words, it is necessary to reduce the change in image quality due to changes in the usage environment (including continuous printing and intermittent printing), and to provide a stable image over time. Conventionally, a two-component developer (hereinafter referred to as a developer) composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier is held on a developer carrier (hereinafter referred to as a development sleeve) and is magnetically generated by a magnetic pole contained in the development sleeve. Two-component development in which a brush is formed and development is applied by applying a developing bias at a position facing an image carrier (hereinafter referred to as a photoreceptor) that carries an electrostatic latent image (hereinafter referred to as a latent image) on the developing sleeve. The method is widely known.
This two-component development system is currently widely used because it is easy to colorize and the gradation on the highlight side is relatively linear. In this system, the two-component developer is transported to a developing area close to the photosensitive member as the developing sleeve rotates. As the developer is transported to the developing area, a large number of magnetic carriers in the developer gather together with the toner along the magnetic field lines of the magnetic poles contained in the developing sleeve to form a magnetic brush. The toner is transferred from the magnetic brush to a latent image on the photosensitive member by an electric field action, and the latent image is converted into a toner image and developed.
In such a two-component development method, unlike the one-component development method, it is very important to accurately control the weight ratio (toner concentration) of the toner and the magnetic carrier in order to improve the stability of image formation. ing. For example, if the toner concentration is too high, background stains are generated on the image and the detail resolution is reduced. Further, when the toner density is low, problems such as a decrease in toner density in the solid image portion and carrier adhesion occur. Therefore, it is necessary to control the toner replenishment amount and adjust the toner concentration in the developer to an appropriate range.
Such toner density control is performed by comparing the toner density in the developing device with an output value (Vt) detected by a detecting means such as a magnetic permeability sensor and a preset toner density control reference value (Vtref). The toner replenishing amount is calculated from an arithmetic expression according to the difference, and toner is replenished from the toner replenishing device into the developing device.
また、画像形成装置においては、一般に、常に一定の画像濃度が得られるように画像形成を行うことが重要である。画像濃度は、主として現像装置の現像能力によって決まる。この現像能力とは、現像時に潜像に対してどの程度のトナーを付着させることができるかを示す能力であり、トナー濃度のほか、感光体表面の潜像と現像バイアスが印加される現像スリーブ表面との電位差である現像ポテンシャル等の現像条件や、現像に寄与するトナーの帯電量によっても変化する。この現像能力を示す指標としては、現像ポテンシャルに対するトナー付着量を示す関係式の傾き(現像γ)が広く知られている。このように画像濃度は現像装置の現像能力によって決まることから、上述したように透磁率センサにより一定のトナー濃度に保つトナー濃度制御を行うだけでは、画像濃度を一定にすることはできない。
そして、現像ポテンシャル等の現像条件については比較的容易に一定にすることはできるものの、現像に寄与するトナーの帯電量を一定にすることは困難である。そのため、現像条件を一定にし、かつ、トナー濃度が一定となるようにトナー濃度制御したとしても、現像能力を一定にすることができずに一定の画像濃度が得られないという不具合が発生する。
具体的に説明すると、例えば、画像面積率の低い画像を出力した場合、その現像によって消費されたトナーの量は比較的少ないので、所望のトナー濃度に維持すべく補給されるトナーの量が少ない。そのため、現像装置内に比較的長い時間存在しているトナーの量が多い。現像装置内に比較的長い時間存在しているトナーは、撹拌作用を長く受けているため、現像装置内のトナーが過度に帯電したものとなりやすい。よって、現像能力が比較的低いものとなる。
In an image forming apparatus, it is generally important to perform image formation so that a constant image density is always obtained. The image density is mainly determined by the developing ability of the developing device. The developing ability is the ability to indicate how much toner can be attached to the latent image during development. In addition to the toner density, the developing sleeve to which the latent image on the surface of the photoreceptor and the developing bias are applied. It also changes depending on development conditions such as development potential, which is a potential difference from the surface, and the charge amount of toner that contributes to development. As an index indicating the developing ability, a slope (development γ) of a relational expression indicating a toner adhesion amount with respect to the developing potential is widely known. As described above, since the image density is determined by the developing ability of the developing device, the image density cannot be made constant only by performing the toner density control that maintains the constant toner density by the magnetic permeability sensor as described above.
Although development conditions such as development potential can be made relatively easily constant, it is difficult to make the toner charge amount contributing to development constant. For this reason, even if the developing conditions are made constant and the toner density is controlled so that the toner density becomes constant, the developing ability cannot be made constant and a constant image density cannot be obtained.
More specifically, for example, when an image with a low image area ratio is output, the amount of toner consumed by the development is relatively small, so the amount of toner replenished to maintain a desired toner density is small. . For this reason, the amount of toner present in the developing device for a relatively long time is large. Since the toner that has been present in the developing device for a relatively long time has been subjected to a stirring action for a long time, the toner in the developing device tends to be excessively charged. Therefore, the developing ability is relatively low.
これに対し、画像面積率の高い画像を出力した場合には、十分に帯電されていない補給されたばかりの新しいトナーが多く存在し、現像に寄与するトナーの中における所望の帯電量まで十分に帯電されていないトナーが占める割合が多い。その結果、現像能力は比較的高いものとなる。特に、近年は現像装置の小型化の要求に応えるべく現像装置内に保有する現像剤の量をなるべく少なくする傾向にある。そのため、画像面積率の高い画像を出力した後に行われる画像形成時において、所望の帯電量まで十分に帯電されていないトナーが現像に寄与する割合がより多くなっている。よって、画像面積率の高い画像を出力した後の画像形成時における現像能力は比較的高くなりやすい。
また、構成によっては、画像面積率の低い画像を出力した場合の方が画像面積率の高い画像を出力した場合に比べて現像能力が高くなる場合もあり得る。例えば、外添剤が付着したトナーを用い、トナーに対するストレスが高い現像装置を用いる場合、現像装置内に比較的長い時間存在しているトナーは、撹拌作用を長く受ける結果、トナー表面に外添剤が埋没したり、トナー表面から外添剤が離脱したりする。このようなトナーが多い場合、現像剤の流動性が悪化したり、トナー自体の帯電能力が低下したりして、現像に寄与するトナーを所望の帯電量まで十分に帯電させることができない。
したがって、画像面積率の低い画像を出力した場合には、現像に寄与するトナーの中における所望の帯電量まで十分に帯電されていないトナーが占める割合が多くなるので、現像能力が比較的高いものとなる。これに対し、画像面積率の高い画像を出力した場合には、トナー補給量が多いため、現像装置内に比較的長い時間存在しているトナーの量が少ない。よって、現像剤の流動性が十分に良好で、かつ、帯電能力が十分に高いトナーが多い。したがって、現像に寄与するトナーを所望の帯電量まで十分に帯電させることが可能であるので、現像能力は比較的低いものとなる。
以上のように、画像面積率の低い画像を出力する場合と画像面積率の高い画像を出力する場合とでは、その後のトナー補給により現像装置内に存在する新しいトナーの比率が異なることから、現像能力に違いが生じてくる。よって、現像条件を一定にし、かつ、トナー濃度が一定となるようにトナー濃度制御したとしても、現像能力を一定にすることができずに一定の画像濃度が得られないという不具合が発生する。
On the other hand, when an image with a high image area ratio is output, there are many new toners that have not been sufficiently charged and have just been replenished, and are sufficiently charged to the desired charge amount in the toner that contributes to development. A large proportion of toner is not used. As a result, the developing ability is relatively high. In particular, in recent years, there is a tendency to reduce the amount of developer held in the developing device as much as possible in order to meet the demand for downsizing the developing device. For this reason, at the time of image formation performed after outputting an image with a high image area ratio, the proportion of toner that is not sufficiently charged to a desired charge amount contributes to development. Therefore, the developing ability at the time of image formation after outputting an image having a high image area ratio tends to be relatively high.
Further, depending on the configuration, the developing ability may be higher when an image with a low image area ratio is output than when an image with a high image area ratio is output. For example, when using a toner with an external additive attached and using a developing device with a high stress on the toner, the toner existing in the developing device for a relatively long time is subjected to a stirring action for a long time. The agent is buried or the external additive is detached from the toner surface. When such toner is abundant, the fluidity of the developer is deteriorated or the charging ability of the toner itself is lowered, so that the toner contributing to development cannot be sufficiently charged to a desired charge amount.
Therefore, when an image with a low image area ratio is output, the proportion of toner that is not sufficiently charged up to the desired charge amount in the toner that contributes to development increases, so that the development ability is relatively high It becomes. On the other hand, when an image with a high image area ratio is output, the amount of toner replenished is large, so that the amount of toner present in the developing device for a relatively long time is small. Therefore, there are many toners having sufficiently good developer fluidity and sufficiently high charging ability. Therefore, the toner that contributes to development can be sufficiently charged up to a desired charge amount, so that the developing ability is relatively low.
As described above, when an image with a low image area ratio is output and when an image with a high image area ratio is output, the ratio of new toner existing in the developing device differs depending on the subsequent toner supply. There will be a difference in ability. Therefore, even if the developing conditions are made constant and the toner density is controlled so that the toner density becomes constant, the developing ability cannot be made constant and a constant image density cannot be obtained.
この不具合を抑制し得るものとしては、例えば特許文献1や特許文献2に記載された画像形成装置が挙げられる。この画像形成装置は、現像装置内の2成分現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段を有し、そのトナー濃度検知手段の出力値とトナー濃度制御基準値とを比較してその比較結果に基づいてトナー補給装置を制御し、現像装置内の2成分現像剤のトナー濃度が所望のトナー濃度となるように制御する。そして、非画像部に形成した基準トナーパターンの濃度を検知することにより、当該基準トナーパターン形成時における画像濃度を把握し、その検知結果に基づいてトナー濃度制御基準値の補正をする。この方法によれば、その補正後のしばらくの期間は所望の画像濃度で画像形成を行うことが可能である。よって、基準トナーパターンの形成及びその検知結果に応じたトナー濃度制御基準値の補正を定期的に行うことで、一定の画像濃度を得ることが可能である。
しかしながら、これら特許文献1及び2記載のものでは、トナー濃度制御基準値の補正を行うためには、その都度、基準トナーパターンを形成しなければならない。そのため、画像形成に用いないトナーの消費量が増大してしまうという問題が生じる。
本発明者らは、上記問題を解決するために、特許文献3記載の画像形成装置を提案した。詳しく説明すると、特許文献3に記載された画像形成装置は、所定期間内における現像装置内のトナー入換量を把握するための情報、例えば出力された画像の画像面積率の移動平均値を検出する情報検出手段を有している。この情報検出手段の検出結果によって、現像装置内に存在する新しいトナーの比率あるいは古いトナーの比率がどの程度なのかを把握し、現像装置の現像能力を把握する。
そして、情報検出手段の検出結果に基づいて、トナー濃度制御基準値補正手段によってトナー濃度制御基準値の補正を行い、現像装置内のトナー濃度を調整することで、一定の画像濃度を得る。この特許文献3記載の画像形成装置において、トナー濃度制御基準値の補正に用いるトナー入換量の情報は、出力された画像の画像面積率を検出するなどトナーパターンを作らず余計なトナーを消費しないで検出できるので、画像形成に用いないトナーの消費量が増大するのを抑制できる。
However, in these
In order to solve the above problems, the present inventors have proposed an image forming apparatus described in
Then, based on the detection result of the information detection means, the toner density control reference value correction means corrects the toner density control reference value and adjusts the toner density in the developing device, thereby obtaining a constant image density. In the image forming apparatus described in
特許文献3記載のものでは、目標出力値(Vtref)を補正するに際してトナーパターンを作らず余計なトナーを消費せずに、トナー濃度が調整されて現像能力が一定に維持され、一定の画像濃度を得ることが可能となる。しかしながら、この方法では、画像出力モードの急激な変化が生じた場合には、追従することができず、画像濃度を安定化させることが困難であるという問題がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、画像出力モードの急激な変化が生じた場合であっても適正に且つ安定した画像濃度を維持可能な画像濃度制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
According to the method described in
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and includes an image density control device capable of maintaining an appropriate and stable image density even when a sudden change in the image output mode occurs, and the same. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、潜像を担持する像担持体と、当該像担持体を所定の電位に帯電させる帯電装置と、所定電位に帯電した当該像担持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアスを印加しながら当該現像剤担持体上のトナーを前記像担持体上の潜像に転移させて当該潜像を現像する現像装置と、当該現像装置内にトナーを補給する補給装置と、前記現像装置内の前記2成分現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記現像装置内のトナー濃度を制御するために参照されるトナー濃度制御基準値に応じて前記補給装置からのトナーの補給を制御して前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御装置とを備えた画像濃度制御装置において、前記現像によって得られたトナー像を前記像担持体から転写体に転写する転写装置と、前記転写体上に、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成する階調パターン形成装置と、当該階調パターンからの反射光を検出する光学的検知装置と、当該光学的検知装置によって検出された前記階調パターンの出力から算出されるトナー付着量と、前記帯電装置の帯電電位と前記現像バイアスとから算出される現像ポテンシャルとから現像γを算出する現像γ算出装置と、当該現像γ算出装置から算出された現像γから前記現像ポテンシャルを変動させて前記トナー濃度制御基準値を補正する第1のトナー濃度制御基準値補正装置と、前記像担持体上に形成されるトナー像の画像面積率平均値の変化率を算出する画像面積率平均値変化率算出装置と、当該画像面積率平均値変化率算出装置から算出されるトナー像の画像面積率平均値の変化率に応じて前記トナー濃度制御基準値を補正する第2のトナー濃度制御基準値補正装置と、当該画像面積率平均値変化率算出装置から算出される画像面積率平均値の変化率が所定範囲を逸脱したときに、前記第1のトナー濃度制御基準値補正装置を作動させる強制操作制御装置とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1記載の画像濃度制御装置において、前記トナー像の画像面積率平均値は、所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値であることを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項2記載の画像濃度制御装置において、前記所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値は、
M(i)=(1/N)×{M(i−1)×(N−1)+X(i)}
(但し、上式中、「N」が画像面積率のサンプリング数であり、「M(i−1)」は、前回算出した移動平均値であり、「X(i)」は今回検出した画像面積率)
に基づいて算出されることを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項記載の画像濃度制御装置において、前記強制操作制御装置は、
|ΔMn|≧K
(但し、「|ΔMn|」は、所定枚数の画像面積率平均値の変化率の絶対値、「K」は25%/(所定枚数))
を満足するときに前記第1のトナー濃度制御基準値補正装置を作動させるように制御していることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the image density control apparatus according to the first aspect, the average image area ratio of the toner image is a moving average of the image area ratio of an image formed within a predetermined period. Features.
According to a third aspect of the present invention, in the image density control apparatus according to the second aspect, the moving average value of the image area ratio of the image formed within the predetermined period is:
M (i) = (1 / N) × {M (i−1) × (N−1) + X (i)}
(In the above equation, “N” is the sampling number of the image area ratio, “M (i−1)” is the moving average value calculated last time, and “X (i)” is the image detected this time. Area ratio)
It is calculated based on.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image density control device according to any one of the first to third aspects, the forced operation control device includes:
| ΔMn | ≧ K
(Where “| ΔMn |” is the absolute value of the rate of change of the average value of the image area ratio of the predetermined number of sheets, and “K” is 25% / (predetermined number of sheets))
The first toner density control reference value correction device is controlled to operate when the above condition is satisfied.
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の画像濃度制御装置において、前記強制操作制御装置は、前記画像濃度制御装置の受ける湿度変化率が所定範囲を逸脱したときに作動するように制御されていることを特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項5記載の画像濃度制御装置において、前記湿度変化率は、時間当りの湿度変化率であることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6記載の画像濃度制御装置において、前記現像装置は、前記トナーと磁性キャリアとを攪拌する攪拌装置を備え、当該攪拌装置は、前記第2のトナー濃度制御基準値補正装置によって前記トナー濃度制御基準値を補正したときに、当該トナーと磁性キャリアとを攪拌するように制御されていることを特徴とする。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項記載の画像濃度制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the image density control device according to any one of the first to fourth aspects, the humidity change rate received by the image density control device deviates from a predetermined range. It is controlled to operate sometimes.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image density control apparatus according to the fifth aspect, the humidity change rate is a humidity change rate per time.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image density control device according to any one of the first to sixth aspects, the developing device includes a stirring device that stirs the toner and the magnetic carrier, and the stirring device includes the second stirrer. When the toner density control reference value is corrected by the toner density control reference value correction device, the toner and the magnetic carrier are controlled to be agitated.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the image density control apparatus according to any one of the first to seventh aspects.
本発明によれば、現像によって得られたトナー像を像担持体から転写体に転写する転写装置と、前記転写体上に、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成する階調パターン形成装置と、当該階調パターンからの反射光を検出する光学的検知装置と、当該光学的検知装置によって検出された前記階調パターンの出力から算出されるトナー付着量と、前記帯電装置の帯電電位と前記現像バイアスとから算出される現像ポテンシャルとから現像γを算出する現像γ算出装置と、当該現像γ算出装置から算出された現像γから前記現像ポテンシャルを変動させて前記トナー濃度制御基準値を補正する第1のトナー濃度制御基準値補正装置と、前記像担持体上に形成されるトナー像の画像面積率平均値の変化率を算出する画像面積率平均値変化率算出装置と、当該画像面積率平均値変化率算出装置から算出されるトナー像の画像面積率平均値の変化率に応じて前記トナー濃度制御基準値を補正する第2のトナー濃度制御基準値補正装置と、当該画像面積率平均値変化率算出装置から算出される画像面積率平均値の変化率が所定範囲を逸脱したときに、前記第1のトナー濃度制御基準値補正装置を作動させる強制操作制御装置とを備えたことによって、画像出力モードの急激な変化が生じた場合であっても適正に且つ安定した画像濃度を維持可能な画像濃度制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, a transfer device that transfers a toner image obtained by development from an image carrier to a transfer body, and a plurality of toners that are formed on the transfer body under image forming conditions with different adhesion amounts. Calculated from a gradation pattern forming device that forms a gradation pattern composed of patches, an optical detection device that detects reflected light from the gradation pattern, and an output of the gradation pattern detected by the optical detection device A developing γ calculating device that calculates a development γ from a toner adhesion amount that is generated, a developing potential calculated from the charging potential of the charging device and the developing bias, and the developing γ calculated from the developing γ calculating device. A first toner density control reference value correction device that corrects the toner density control reference value by changing a development potential; and an image surface of a toner image formed on the image carrier. An image area rate average value change rate calculating device that calculates a rate average value change rate, and the toner according to a change rate of an image area rate average value of a toner image calculated from the image area rate average value change rate calculating device When the rate of change of the image area rate average value calculated from the second toner density control reference value correction device for correcting the density control reference value and the image area rate average value change rate calculating device deviates from a predetermined range, By providing a forcible operation control device that operates the first toner concentration control reference value correction device, it is possible to maintain an appropriate and stable image density even when an abrupt change in the image output mode occurs. Image density control apparatus and an image forming apparatus including the same can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置は、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成するための4組の作像手段1Y、1C、1M、1Bk(以下、各符号の添字Y、C、M、Bkは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の部材であることを示す。)が、中間転写体としての複数のローラ12に張架された無端状の中間転写ベルト6の表面移動方向(図1中の矢印A方向)における上流側から順に配置されている。この作像手段1Y、1C、1M、1Bkは、それぞれ、像担持体としてのドラム状の感光体11Y、11C、11M、11Bkを有する感光体ユニット10Y、10C、10M、10Bkと、現像装置20Y、20C、20M、20Bkとを備えている。また、各作像手段1Y、1C、1M、1Bkの配置は、各感光体ユニット内の感光体11Y、11C、11M、11Bkの回転軸が平行になるように且つ中間転写ベルト6の表面移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus includes four image forming units 1Y, 1C, 1M, 1Bk (hereinafter referred to as “image forming units”) for forming images of magenta (M), cyan (C), yellow (Y), and black (Bk) colors. The subscripts Y, C, M, and Bk of the respective symbols indicate that they are members for yellow, cyan, magenta, and black, respectively), but are endlessly stretched around a plurality of
各作像手段1Y、1C、1M、1Bkによって形成された感光体11Y、11C、11M、11Bk上のトナー像は、1次転写ローラ13によって中間転写ベルト6上に順次重ね合わされて1次転写される。この重なり合って得られるカラー画像は、中間転写ベルト6の表面移動に伴って2次転写ローラ3との間の2次転写部に搬送される。
また、本画像形成装置においては、上記作像手段1Y、1C、1M、1Bkのほか、その下方に図示しない光書込ユニットが配置されており、さらにその下に図示しない給紙カセットが配置されている。図1中の一点鎖線は、転写紙Pの搬送経路を示している。不図示の給紙カセットから給送された転写紙Pは、図示しない搬送ガイドによってガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ5が設けられている一時停止位置に送られる。転写紙Pは、レジストローラ5により所定のタイミングで2次転写ローラ3に供給される。そして、中間転写ベルト6上に形成されたカラー画像が、転写紙P上に2次転写され、転写紙P上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙Pは、定着ユニット7でトナー像が定着された後、不図示の排紙トレイ上に排出される。
The toner images on the
In the image forming apparatus, in addition to the image forming units 1Y, 1C, 1M, and 1Bk, an optical writing unit (not shown) is disposed below the image forming unit 1Y, 1C, 1M, and 1Bk. ing. A one-dot chain line in FIG. 1 indicates a conveyance path of the transfer paper P. The transfer paper P fed from a paper feed cassette (not shown) is transported by a transport roller while being guided by a transport guide (not shown), and is sent to a temporary stop position where a
図2は、図1の上記作像手段1Y、1C、1M、1Bkのうち、イエローの作像手段1Yの概略構成を示す拡大断面図である。他の作像手段1M、1C、1Bkについてもそれぞれ同じ構成となっているので、それらの説明は省略する。図2において、作像手段1Yは、上述したように、感光体ユニット10Y及び現像装置20Yを備えている。感光体ユニット10Yは、感光体11Yのほか、その感光体表面をクリーニングするクリーニングブレード13Y、その感光体表面を一様帯電する帯電ローラ15Y等を備えている。
また、感光体表面に潤滑剤を塗布するとともに、感光体表面を除電する機能を有する潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ14Yも備えている。この潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ14Yは、ブラシ部が導電性繊維で構成され、その芯金部には除電バイアスを印加するための図示しない除電用電源が接続されている。
上記構成の感光体ユニット10Yにおいて、感光体11Yの表面は、電圧が印加された帯電ローラ15Yにより一様帯電される。この感光体11Yの表面に図示しない光書込ユニットで画像情報に応じて変調及び偏向されたレーザ光LY(図1参照)が走査されながら照射されると、感光体11Yの表面に静電潜像が形成される。この感光体11Y上の静電潜像は、後述の現像装置20Yで現像されてイエローのトナー像となる。感光体11Yと中間転写ベルト6とが対向する1次転写部の1次転写ローラ13(図1参照)では、感光体11Y上のトナー像が中間転写ベルト6上に転写される。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a schematic configuration of the yellow image forming means 1Y among the image forming means 1Y, 1C, 1M, and 1Bk shown in FIG. Since the other image forming means 1M, 1C, and 1Bk have the same configuration, their descriptions are omitted. In FIG. 2, the image forming unit 1Y includes the
Also provided is a lubricant application and static
In the
トナー像が転写された後の感光体11Yの表面は、感光体クリーニング手段としてのクリーニングブレード13Yでクリーニングされた後、潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ12Yで所定量の潤滑剤が塗布されるとともに除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。
上記現像装置20Yは、上記静電潜像を現像するための現像剤として、磁性キャリア及び、例えば、負帯電のトナーを含む2成分現像剤(以下、単に「現像剤」という。)を使用している。また、この現像装置20Yは、現像ケース20Yaの感光体側の開口20Ybから一部露出するように配設された現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ22Yや、現像スリーブ22Yの内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ(不図示)、撹拌搬送部材としての撹拌搬送スクリュー23Y、24Y、現像ドクタ25Y、トナー濃度検知手段としての透磁率センサ26Y、トナー補給装置としての粉体ポンプ27Y等を備えている。
現像スリーブ22Yには現像電界形成手段としての図示を省略した現像バイアス電源により負の直流電圧DC(直流成分)に交流電圧AC(交流成分)が重畳された現像バイアス電圧が印加され、現像スリーブ22Yが感光体11Yの金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。なお、現像バイアス電圧は、負の直流電圧DC(直流成分)のみを印加するようにしてもよい。
The surface of the
The developing
A developing bias voltage in which an AC voltage AC (AC component) is superimposed on a negative DC voltage DC (DC component) is applied to the developing
図2において、現像ケース20Ya内に収容された現像剤が撹拌搬送スクリュー23Y、24Yで撹拌搬送されることによりトナーが摩擦帯電される。そして、第1撹拌搬送スクリュー23Yが配置された第1撹拌搬送路内の現像剤の一部が現像スリーブ22Yの表面に担持され、現像ドクタ25Yで層厚が規制された後、感光体11Yと対向する現像領域に搬送される。現像領域では、現像スリーブ22Y上の現像剤中のトナーが現像電界によって感光体11Y上の静電潜像に付着し、トナー像となる。
その後、現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ22Y上の現像剤離れ極位置で現像スリーブ22Yから離れ、第1撹拌搬送路に戻る。第1撹拌搬送路をその下流端まで搬送された現像剤は、第2撹拌搬送スクリュー24Yが配置された第2撹拌搬送路の上流端へ移動し、第2撹拌搬送路内でトナー補給を受ける。その後、第2撹拌搬送路をその下流端まで搬送された現像剤は、第1撹拌搬送路の上流端へ移動する。第2撹拌搬送路の底部を構成する現像ケース20Yaには、透磁率センサ26Yが設置されている。
現像ケース20Ya内の現像剤のトナー濃度は、画像形成に伴うトナー消費により低下するので、透磁率センサ26Yの出力値Vtに基づいて、必要により図1に示したトナーカートリッジ30Yから粉体ポンプ27Yによりトナーが補給されることで適正な範囲に制御される。
In FIG. 2, the developer contained in the developing case 20Ya is agitated and conveyed by the agitating and conveying
Thereafter, the developer that has passed through the developing region leaves the developing
Since the toner density of the developer in the developing case 20Ya is lowered due to toner consumption accompanying image formation, the
トナー補給制御は、出力値Vtとトナー濃度制御基準値である目標出力値Vtrefとの差分値Tn(=Vtref−Vt)に基づいて、差分値Tnが+(プラス)の場合はトナー濃度が十分高いと判断してトナーを補給せず、差分値Tnが−(マイナス)の場合は差分値Tnの絶対値が大きいほどトナー補給量を多くするようにして、出力値Vtが目標出力値Vtrefの値に近づくようにして行う。
この目標出力値Vtrefの値は、安定した画像濃度を得るために、画像形成条件に応じて補正する必要があり、後述するように、本発明においては、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置及び後述する画像面積率平均値変化率に基づく第2の目標出力値補正装置によって補正するようにしている。
また、4つの感光体11Y、11C、11M、11Bkのうち、最下流側にあるブラック用の感光体11Bkのみ中間転写ベルト6に常に接触している転写ニップ常接状態であり、残りの感光体11M、11C、11Yは中間転写ベルトに対して接離可能となっている。転写紙上にカラー画像を形成する場合、4つの感光体11Y、11C、11M、11Bkは、それぞれ中間転写ベルト6に当接する。一方、転写紙上にブラックの単色画像を形成する場合、各カラー用の感光体11Y、11C、11Mを中間転写ベルト6から離間させ、ブラックトナーによるトナー像が形成されるブラック用の感光体11Bkのみを中間転写ベルト6に当接させるようにする。
In the toner replenishment control, based on the difference value Tn (= Vtref−Vt) between the output value Vt and the target output value Vtref which is the toner density control reference value, the toner density is sufficient when the difference value Tn is + (plus). When the difference value Tn is-(minus) when the toner value is determined to be high and the difference value Tn is-(minus), the toner supply amount is increased as the absolute value of the difference value Tn increases, and the output value Vt becomes equal to the target output value Vtref. Do as close to the value.
This target output value Vtref needs to be corrected according to the image forming conditions in order to obtain a stable image density. As will be described later, in the present invention, the first target output value Vtref is based on the potential control. Correction is performed by a correction device and a second target output value correction device based on an image area ratio average value change rate described later.
Of the four
次に、トナー濃度制御を行う制御手段としての制御部について説明する。図3は、トナー濃度制御を行う本発明による一実施形態の制御部の構成を示す説明図である。この制御部100は、各現像装置毎に設けられているが、その基本的構成はいずれも同様であるので、以下色分け符号(Y、C、M、Bk)を省略して説明する。なお、各現像装置の制御部100の一部(CPU101、ROM102、RAM103等)は各現像装置間で共用されている。
本実施形態の制御部100は、CPU101、ROM102、RAM103、I/Oユニット104等から構成されている。I/Oユニット104には、上記透磁率センサ26及び上記反射濃度センサ62がそれぞれ図示しないA/D変換器を介して接続されている。制御部100は、CPU101が所定のトナー濃度制御プログラムを実行することにより、I/Oユニット104を介して粉体ポンプ27を駆動するトナー補給駆動モータ31に制御信号を伝達し、トナー補給動作を制御する。
また、所定の目標出力値補正プログラムを実行することにより、1回の画像形成ごとに目標出力値Vtrefを補正し、一定の画像濃度が得られるようにする。ROM102には、CPUが実行するトナー濃度制御プログラム及び画像濃度制御パラメータ補正プログラムなどが記憶されている。RAM(NV−RAM)103には、I/Oユニット104を介して取得した透磁率センサ26の出力値Vtを一時保存するVtレジスタ、現像装置20内の現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度であるときに透磁率センサ26が出力すべき目標出力値(トナー濃度制御基準値)Vtrefを記憶するVtrefレジスタ、反射濃度センサ62からの出力値Vsを記憶するVsレジスタ等が設けられている。
なお、本実施形態において制御部100は、後述する電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置及び後述する画像面積率平均値変化率に基づく第2の目標出力値補正装置としても機能するものであるが、本発明を把握しやすいように、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置及び後述する画像面積率平均値変化率に基づく第2の目標出力値補正装置という表現をそのまま用いる。
Next, a control unit as a control unit that performs toner density control will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a control unit according to an embodiment of the present invention that performs toner density control. The
The
In addition, by executing a predetermined target output value correction program, the target output value Vtref is corrected for each image formation so that a constant image density can be obtained. The
In this embodiment, the
図4は、透磁率センサ26の出力値を縦軸にとり、検知対象の現像剤のトナー濃度を横軸にとった透磁率センサ26の特性を示すグラフ図である。図4に示すように、実用的なトナー濃度の範囲では、透磁率センサ26の出力値と現像剤のトナー濃度との関係は直線近似することができる。そして、現像剤中のトナー濃度が高いほど、透磁率センサ26の出力値が小さくなる特性を示す。この特性を利用して、透磁率センサ26の出力値Vtが目標出力値Vtrefより大きい場合に粉体ポンプ27を駆動してトナー補給を行う。逆に、出力値Vtが目標出力値Vtrefより小さい場合には、粉体ポンプ27を停止させトナー補給を行わない。本実施形態では、1回の画像形成ごとに透磁率センサ26の出力値Vtに基づいてトナー補給制御を行う。
FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the
(第1実施形態)
次に、本発明の特徴部分である目標出力値補正処理に係る第1実施形態に係る制御の全体概要について、図5を用いて説明する。図5は、本実施形態に係る制御の関係を示す図で(a)は、本実施形態に係る制御方法による現像γの時間的変動を示すグラフ図、(b)は、後述する画像面積率累積移動平均値に基づく第2の目標出力値補正装置による目標出力値Vtrefの補正量(ΔVtref)の時間的変動を示すグラフ図、(c)は、画像面積率累積移動平均値の時間的変動を示すグラフ図である。
本実施形態においては、図5(c)で示す画像面積率累積移動平均値の時間に対する変化曲線の傾き(当該変化曲線の微分値)が後述する所定の閾値Kの範囲を逸脱する場合に、閾値を逸脱した時点X1〜X3での当該変化曲線の微分値(当該曲線の傾斜)に応じて矢印Z1、Z2、Z3で示すように、強制的に、電位制御を行って、図5(a)で示すように、現像γを狙いの現像γ(Y値)に近づくように、目標出力値Vtrefの値を補正するようにしている。そして、さらに、画像面積率累積移動平均値が所定の閾値K内にある場合には、図5(b)で示すように、第2の目標出力値補正装置で1枚毎に目標出力値の補正量(ΔVtref)を算出して目標出力値(Vtref)を補正するようにして、電位制御によるトナーの消耗を抑制すると共に、目標出力値を精度良く補正可能としたものである。
(First embodiment)
Next, an overall outline of the control according to the first embodiment relating to the target output value correction process which is a characteristic part of the present invention will be described with reference to FIG. 5A and 5B are diagrams showing the relationship of control according to the present embodiment, in which FIG. 5A is a graph showing the temporal variation of development γ by the control method according to the present embodiment, and FIG. 5B is an image area ratio described later. The graph which shows the time fluctuation | variation of the correction amount ((DELTA) Vtref) of the target output value Vtref by the 2nd target output value correction | amendment apparatus based on a cumulative moving average value, (c) is a time fluctuation | variation of an image area ratio cumulative moving average value. FIG.
In the present embodiment, when the slope of the change curve with respect to time of the image area ratio cumulative moving average value shown in FIG. 5C (the differential value of the change curve) deviates from a predetermined threshold K range described later, As shown by arrows Z1, Z2, and Z3 according to the differential values of the change curve at the time points X1 to X3 that deviate from the threshold value (inclination of the curve), the potential control is forcibly performed, and FIG. ), The value of the target output value Vtref is corrected so that the development γ approaches the target development γ (Y value). Further, when the image area ratio cumulative moving average value is within the predetermined threshold value K, as shown in FIG. 5B, the second target output value correction device sets the target output value for each sheet. By correcting the target output value (Vtref) by calculating a correction amount (ΔVtref), toner consumption due to potential control is suppressed and the target output value can be corrected with high accuracy.
図3で示す制御部100が、後述する現像γ算出装置、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置、後述する画像面積率平均値変化率算出装置、後述する画像面積率平均値の変化率に基づく第2の目標出力値補正装置及び強制操作制御装置としても機能するものである。そのため、本発明を把握しやすいように、制御部100としての説明ではなく、現像γ算出装置、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置、画像面積率平均値変化率算出装置、画像面積率平均値の変化率に基づく第2の目標出力値補正装置及び強制操作制御装置という表現をそのまま用いて説明する。
本実施形態に係る電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置は、後述するように、第2の目標出力値補正装置において、目標出力値の補正量を算出する際に得られる画像面積率平均値変化率の変化が所定の閾値を逸脱する際に、強制操作制御装置が作動して電位制御によって強制的に、目標出力値を補正するようにしている。
The
As will be described later, the first target output value correction apparatus based on the potential control according to the present embodiment uses the second target output value correction apparatus to obtain the image area ratio obtained when calculating the correction amount of the target output value. When the change in the average value change rate deviates from a predetermined threshold value, the forcible operation control device is activated and the target output value is forcibly corrected by potential control.
先ず、この電位制御による目標出力値の補正について説明する。
第一ステップとして現像γ(現像能力)を測定するために、現像ポテンシャルを変化させ、それぞれの感光体11Y、11M、11C、11Bk上に、10階調の濃度測定用トナーパッチからなる階調パターンを作成する。この階調パターンは書き込み部の電位を固定して、現像バイアスと帯電バイアスを変化させて作像される。地肌部ポテンシャルは帯電バイアスと現像バイアスの差分で100Vに固定するように作像する。なお、トナーパッチであるが、現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。
次に、各ステーションの感光体11Y、11M、11C、11Bk上に現像されたトナーパッチからなる階調パターンを中間転写ベルト6上に転写する。(本実施形態においては、濃度測定用パッチを、それぞれの感光体11Y、11M、11C、11Bk上に10個作成したが、より少ないパッチでも現像γの測定は可能である。望ましくは濃度を変えて3種類以上である。)中間転写ベルト6上に、各色並列に転写された濃度測定用パッチは、中間転写ベルト6の回転方向下流に設置してあるフォトセンサからなる反射濃度センサ62により、順次各パッチのトナー濃度に対応する出力が測定される。
その後、この出力をトナー付着量(mg/cm2)に換算し、この付着量(mg/cm2)と現像ポテンシャル(−KV)の関係式を得る。上記関係式の傾きが現像能力を示す現像γである。また上記関係式から、目標のトナー付着量を得るための現像バイアス値を算出することができる。同時に所定の現像γ目標値と測定により得た現像γとズレに応じてトナー濃度制御基準値(Vtref)を補正する。
First, correction of the target output value by this potential control will be described.
In order to measure development γ (development ability) as the first step, the development potential is changed, and a gradation pattern composed of toner patches for density measurement of 10 gradations on the
Next, a gradation pattern composed of toner patches developed on the
Thereafter, this output is converted into a toner adhesion amount (mg / cm 2 ), and a relational expression between the adhesion amount (mg / cm 2 ) and the development potential (−KV) is obtained. The slope of the above relational expression is development γ indicating development ability. Further, the development bias value for obtaining the target toner adhesion amount can be calculated from the above relational expression. At the same time, the toner density control reference value (Vtref) is corrected in accordance with the predetermined development γ target value and the deviation of development γ obtained by measurement.
本実施形態における電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による制御においては、各環境や現像スリーブの回転距離(m)、感光体回転時間(秒)などにより、所定の現像γ目標値(狙いの現像γ)が設定してある。その現像γ目標値と先ほど算出した現像γの現在値を比較して、目標値よりも現在値が著しく大きい場合には、Vtrefを高くして、トナー濃度を低めに誘導する。また目標値よりも現在値が小さい場合には、Vtrefを低く設定し、トナー濃度を高めに誘導するという制御を行っている。
従来においては、この電位制御の実行頻度は、例えば、カラー画像を200枚出力毎に固定となっていた。しかしながら、このような固定方式による電位制御では、安定した画像濃度を得ることが困難となるので、本発明においては、画像面積率の所定画像形成回数間の平均値の変化(つまり画像面積率移動平均値の変化率)が大きく変化した際に、電位制御を介入させるものとしている。その結果、画像面積率移動平均値の変化率が大きい場合においても、必要最小限度でトナーパッチを作成して、適切に、現像γを制御して安定した画像濃度を得ることが可能となった。
In the control by the first target output value correction device based on the potential control in the present embodiment, a predetermined development γ target value (in accordance with each environment, the rotation distance (m) of the developing sleeve, the rotation time (second) of the photosensitive member, and the like. The target development γ) is set. The development γ target value is compared with the current value of development γ calculated earlier. If the current value is significantly larger than the target value, Vtref is increased to induce a lower toner density. When the current value is smaller than the target value, control is performed such that Vtref is set low and the toner density is guided higher.
Conventionally, the execution frequency of this potential control is fixed, for example, every 200 color images output. However, since it is difficult to obtain a stable image density by the potential control using such a fixed method, in the present invention, the change in the average value of the image area ratio between the predetermined number of image formations (that is, the image area ratio shift). The potential control is intervened when the change rate of the average value changes significantly. As a result, even when the rate of change in the image area ratio moving average value is large, it is possible to create a toner patch with the minimum necessary level and appropriately control the development γ to obtain a stable image density. .
画像面積率平均値の変化率(ΔMn)は、画像面積率の移動平均の現在値(Mn)、画像面積率の移動平均のm枚前の値をM(n−m)とすると以下の式(1)のように表すことができる。
ΔMn=(Mn−M(n−m))/m(%/(m枚)) ・・・・・(1)
(但し、本実施形態においてはm=5である。)
本実施形態においては、簡単のため所定枚数前の画像面積率の移動平均値M(n−m)と今回の画像面積率の移動平均値Mnを使用して上記(1)式から算出したが、例えば、Mn、M(n−1)、・・・・・M(n−10)の直線近似から変化率を算出してもよい。また同様にMn、M(n−1)、・・・・・M(n−10)を2次曲線に近似することにより、その傾きを算出する手法を用いてもよい。
本実施形態において、上記電位制御は、画像面積率の移動平均値の変化率が所定の閾値の範囲を逸脱した場合、特に、所定の閾値以上となった場合に、強制操作制御装置が作動して直接電位制御実行フラグをセットし、強制実行するようにしている。この場合における実行条件としては、次の(1−A)式を利用することができる。
|ΔMn|≧K ・・・・・(1−A)
(但し、|ΔMn|は、画像面積率平均値の変化率の絶対値、Kは、個々のマシンにより実験的に決定される値であるが本実施形態においては25%/(m枚)である。)
また、図6に示すように、画像面積率平均値の変化率ΔMnに応じて変動する電位制御補正係数を使用して、次式(1−B)から通常の電位補正制御とは異なる実行枚数を算出し、この実行枚数に基づいて電位制御を実行してもよい。
実行枚数=通常実行枚数×電位制御補正係数 ・・・・・(1−B)
本実施形態においては、画像面積率平均値の変化率ΔMnから電位制御による目標出力値Vtrefの調整動作の介入時期を変化させるものであるが、放置時間などの情報を組み込んで介入時期を決定してもよい。なお、本実施形態においては、印刷枚数毎とし変化率の単位を(%/(m枚))としたが、現像装置の走行距離(mm)に換算し、(%/mm)としてもよい。
The change rate (ΔMn) of the image area ratio average value is expressed by the following equation, where the current value (Mn) of the moving average of the image area ratio and m (n−m) is the value of the moving average of the image area ratio. It can be expressed as (1).
ΔMn = (Mn−M (n−m)) / m (% / (m sheets)) (1)
(However, in this embodiment, m = 5.)
In the present embodiment, for simplicity, the moving average value M (nm) of the image area ratio before a predetermined number of sheets and the moving average value Mn of the current image area ratio are calculated from the above equation (1). For example, the rate of change may be calculated from a linear approximation of Mn, M (n−1),... M (n−10). Similarly, a method of calculating the inclination by approximating Mn, M (n−1),... M (n−10) to a quadratic curve may be used.
In the present embodiment, the potential control is performed when the change rate of the moving average value of the image area ratio deviates from a predetermined threshold range, particularly when the change rate of the moving average value exceeds a predetermined threshold value. The direct potential control execution flag is set to force execution. As an execution condition in this case, the following equation (1-A) can be used.
| ΔMn | ≧ K (1-A)
(Where | ΔMn | is the absolute value of the rate of change of the average image area ratio, and K is a value determined experimentally by each machine, but in this embodiment it is 25% / (m sheets). is there.)
Further, as shown in FIG. 6, by using a potential control correction coefficient that fluctuates according to the change rate ΔMn of the average image area ratio, the number of executions that is different from the normal potential correction control from the following equation (1-B) May be calculated, and the potential control may be executed based on the number of executions.
Number of executions = normal number of executions × potential control correction coefficient (1-B)
In this embodiment, the intervention time of the adjustment operation of the target output value Vtref by potential control is changed from the change rate ΔMn of the average image area ratio, but the intervention time is determined by incorporating information such as the leaving time. May be. In the present embodiment, the unit of change rate is (% / (m sheets)) for each number of printed sheets, but it may be converted to the travel distance (mm) of the developing device (% / mm).
次に、画像面積率平均値の変化率が所定の閾値内にある場合の第2の目標出力値補正装置を用いた目標出力値Vtrefの補正について説明する。
本実施形態における第2の目標出力値補正装置による制御手段は、現像装置中のトナーの入換え量に従って、Vtrefを変化させるものである。この制御に用いた現像剤特性値測定方法と補正方法は以下の通りである。
図7は、出力画像面積率を変えた際の現像ポテンシャルとトナー付着量の関係即ち現像γ(現像ポテンシャルに対するトナー付着量関係式の傾き)の差異を示すグラフ図である。図7中、直線1は、画像面積率の累積平均値が5%の場合における目標現像γを示すもので、直線2は、画像面積率の累積平均値が80%の場合を示す。これは同一の画像面積率画像を、標準線速モード(100mm/sec)で、連続200枚出力した際の値であるが、この図5からわかるように、同じトナー濃度でも、一定期間内のトナー入換え量が多い(画像面積率が高い)ほど現像γが高くなっている。これはトナーとキャリアの物理的付着力や静電的付着力が変化していることを示唆している。つまり、これら一定期間内のトナー入換え量の違いによる現像能力の差異を加味した補正が必要であることを示唆している。
Next, correction of the target output value Vtref using the second target output value correction device when the change rate of the image area ratio average value is within a predetermined threshold will be described.
The control means by the second target output value correcting device in the present embodiment changes Vtref according to the toner replacement amount in the developing device. The developer characteristic value measurement method and correction method used for this control are as follows.
FIG. 7 is a graph showing the difference between the development potential and the toner adhesion amount when the output image area ratio is changed, that is, the difference in development γ (the slope of the toner adhesion amount relational expression with respect to the development potential). In FIG. 7, a
これらの課題に対して本発明者らは、鋭意研究を進め現像剤を安定化させる方向にトナー濃度を誘導するように制御することが最も効果的であるという結論に至った。原理的には現像γが一定になるように、言い換えるとトナー帯電量が一定となるように、トナー濃度制御基準値を変化させるものである。一定期間内の現像装置内のトナー入換え量としては、画像面積(cm2)、画像面積率(%)などが考えられるが、画像面積率(%)を用いるのが、最も単純で理解しやすい。一定期間内のトナー入換え量として画像面積率(%)を用いる場合には、(mg/page)という単位となり、これに従い補正が行われる。転写紙がA4サイズで100%ベタ画像を出力するとき、300mgのトナーを消費するため、300mgのトナー補給を行うため、入換え量は300(mg/page)となる。ただし、画像面積率(%)をトナー入換え量とするためには、例えば基準の転写紙をA4サイズ横通紙に設定し、全ての転写紙をこのサイズに換算して画像面積率(%)にするなどの、工夫が必要である。ちなみに、本実験に用いた現像装置の現像剤容量は225gである。 In order to solve these problems, the inventors of the present invention have made extensive studies and have come to the conclusion that it is most effective to control the toner density so as to stabilize the developer. In principle, the toner density control reference value is changed so that the development γ is constant, in other words, the toner charge amount is constant. As the toner replacement amount in the developing device within a certain period, an image area (cm 2 ), an image area ratio (%), and the like can be considered, but using the image area ratio (%) is the simplest and understandable. Cheap. When the image area ratio (%) is used as the toner replacement amount within a certain period, the unit is (mg / page), and correction is performed accordingly. When the transfer paper is A4 size and outputs a 100% solid image, 300 mg of toner is consumed, and 300 mg of toner is supplied, so the replacement amount is 300 (mg / page). However, in order to set the image area ratio (%) as the toner replacement amount, for example, the standard transfer paper is set to A4 size horizontal paper, and all the transfer papers are converted into this size, and the image area ratio (% ) Is necessary. Incidentally, the developer capacity of the developing device used in this experiment is 225 g.
次に、図8に画像面積率の累積平均値(%)と現像γ(mg/cm2/kV)との関係を示す。実験方法は、上記と同様に、標準線速モード(138mm/sec)において、トナー濃度を一定に保ったまま、画像面積率ごとに100枚連続印刷を行うというものである。この図からわかるように、画像面積率の累積平均値が5%を超えると、現像γは目標とする基準値0.85より高くなる傾向があることを示している。このことから画像面積率の累積平均値が5%よりも高い場合、目標出力値(トナー制御基準値:Vtref)を高くすることにより、トナー濃度を低めに誘導する必要がある。逆に画像面積率が5%未満の場合、現像γが低くなる傾向がある。そのため、目標出力値(Vtref)を低くすることにより、トナー濃度を高めに誘導する必要がある。 Next, FIG. 8 shows the relationship between the cumulative average value (%) of the image area ratio and the development γ (mg / cm 2 / kV). In the same manner as described above, the experimental method is to perform 100 continuous printing for each image area ratio while keeping the toner density constant in the standard linear velocity mode (138 mm / sec). As can be seen from this figure, when the cumulative average value of the image area ratio exceeds 5%, the development γ tends to be higher than the target reference value 0.85. Therefore, when the cumulative average value of the image area ratio is higher than 5%, it is necessary to induce the toner density to be lower by increasing the target output value (toner control reference value: Vtref). Conversely, when the image area ratio is less than 5%, the development γ tends to be low. Therefore, it is necessary to induce a higher toner density by lowering the target output value (Vtref).
このような目標出力値(Vtref)の補正について、図9に示すフローチャート図に基づいて説明する。この補正処理は、各印刷の1JOBの終了毎に開始される。先ずSTEP1(S1)において、後述する方法で出力画像の画像面積率(%)の累積移動平均値を算出する。この画像面積率(%)の累積移動平均値を算出するにあたり、画像面積率(%)を印刷一枚毎に算出する。本補正を実行するに際、画像面積率(%)はある時点から(例えば、電位制御を行った時点をゼロとして、その時点から全平均する等)の全平均でもよいが、より望ましくは移動平均を用いるのがよい。この、移動平均を用いることにより、現時点での現像剤特性を知るのに適した、過去数枚のトナー入換え履歴を知ることができる。
この累積移動平均は、単純に過去数枚毎の平均としてもよいが、本実施形態においては、簡単のため下記の式(2)に従って算出することとする。このような算出式を用いることにより、過去数枚から数十枚の画像面積率をNV−RAM(Non Volatile Random Access Memory)に保存する必要がなくなるため、非常に有効である。
M(i)=(1/N){M(i−1)×(N−1)+X(i)}・・・・(2)
ここで、M(i)は画像面積率累積移動平均の現在値、M(i−1)は画像面積率累積移動平均の前回値、Nは累積枚数である。また、X(i)は、今回の画像面積率(%)である。
なお、M(i)、X(i)は色ごとに個別に算出する。本実施形態のように、前回までの画像面積率の累積移動平均値を用いて移動平均現在値を求めることによりNV−RAMの使用領域を大幅に減少させることができる。また累積枚数を変更することにより、制御のレスポンスを変更することが可能であり。たとえば環境変動や経時において値を変更するとより効果的に制御することができる。
Such correction of the target output value (Vtref) will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This correction process is started every time one JOB of each printing is completed. First, in STEP 1 (S1), the cumulative moving average value of the image area ratio (%) of the output image is calculated by a method described later. In calculating the cumulative moving average value of the image area ratio (%), the image area ratio (%) is calculated for each printing sheet. When this correction is executed, the image area ratio (%) may be the total average from a certain point in time (for example, the time point when the potential control is performed is set to zero, and the total average is performed from that point). The average should be used. By using this moving average, it is possible to know past toner replacement histories of several sheets suitable for knowing the current developer characteristics.
The cumulative moving average may be simply an average of several past images, but in the present embodiment, it is calculated according to the following equation (2) for simplicity. By using such a calculation formula, it is not necessary to store the image area ratio of the past several to several tens of images in NV-RAM (Non Volatile Random Access Memory), which is very effective.
M (i) = (1 / N) {M (i−1) × (N−1) + X (i)} (2)
Here, M (i) is the current value of the image area rate cumulative moving average, M (i−1) is the previous value of the image area rate cumulative moving average, and N is the cumulative number. X (i) is the current image area ratio (%).
Note that M (i) and X (i) are calculated individually for each color. As in this embodiment, the use area of the NV-RAM can be significantly reduced by obtaining the moving average current value using the cumulative moving average value of the image area ratio up to the previous time. Also, it is possible to change the control response by changing the cumulative number. For example, it is possible to control more effectively if the value is changed in accordance with environmental fluctuations or time.
次に、STEP2(S2)において、Vtref現在値(先の第2の目標出力値補正装置制御により後述するS8で算出されたVtref現在値)とVtref初期値(前回の電位制御によって補正されたVtref値)を取得する。ここでVtref初期値とVtref現在値との関係は、以下の式(3)のように定義する。
Vtref現在値=Vtref初期値+ΔVtref ・・・・・(3)
この場合に、Vtref現在とVtref初期値は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色毎に、個別に算出する。
ΔVtrefは、後述する図10に示すLUT(Look Up Table)から算出するVtrefの補正量であり、下記する式(4)から求められる。詳しくは後述する。
次に、STEP3(S3)において、透磁率センサ(Tセンサ)26の感度情報を取得する。透磁率センサ26の感度は単位が(V/wt%)で表されるものであり、センサ固有の値であリ、センサのトナー濃度とVt出力値の関係直線の傾きの絶対値が感度である(本実施形態においては、図4で示す関係直線の傾きの絶対値が感度である)。
次に、STEP4(S4)において、直前の透磁率センサの出力値(Vt)を取得する。続いてSTEP5(S5)においてS4で取得したVt値とS2で取得したVtrefとからVt−Vtrefを算出する。その後、S5で算出されたVt−Vtrefの結果から目標出力値(Vtref)の補正の要否をSTEP6(S6)において判定をする。この場合における判断基準は、例えば、前回の電位制御が“成功”しているかどうかやVt−Vtrefが所定の値に収まっているかどうか(トナー濃度制御は正常に実行されているか)等を用いると良い。本補正を実行しない場合(N)は、そのまま終了する。
Next, in STEP2 (S2), the Vtref current value (the Vtref current value calculated in S8 described later by the control of the second target output value correction device) and the Vtref initial value (Vtref corrected by the previous potential control). Value). Here, the relationship between the Vtref initial value and the Vtref current value is defined as in the following equation (3).
Vtref current value = Vtref initial value + ΔVtref (3)
In this case, the current Vtref and the initial value of Vtref are calculated individually for each color of black, magenta, cyan, and yellow.
ΔVtref is a correction amount of Vtref calculated from an LUT (Look Up Table) shown in FIG. 10 described later, and is obtained from the following equation (4). Details will be described later.
Next, in STEP 3 (S3), sensitivity information of the magnetic permeability sensor (T sensor) 26 is acquired. The sensitivity of the
Next, in STEP 4 (S4), the output value (Vt) of the immediately preceding magnetic permeability sensor is acquired. Subsequently, in STEP 5 (S5), Vt−Vtref is calculated from the Vt value acquired in S4 and the Vtref acquired in S2. Thereafter, it is determined in STEP 6 (S6) whether or not the target output value (Vtref) needs to be corrected based on the result of Vt−Vtref calculated in S5. The determination criteria in this case are, for example, whether or not the previous potential control is “successful”, whether or not Vt−Vtref is within a predetermined value (whether toner density control is executed normally), and the like. good. If this correction is not executed (N), the process is terminated as it is.
本補正を実行する場合(Y)は、STEP7(S7)において、LUTを参照する。LUTの一例を図10に示す。先ずLUTで示す画像面積率の累積移動平均値Miに応じて、変化させるΔTC(トナー濃度を変化させる量)を決定する。続いてΔTCを決定した後、S3で算出した透磁率センサの感度を用いて次式(4)によって目標出力値の補正量ΔVtrefを演算する。ΔVtrefを算出後、NV−RAMに保存する。
ΔVtref=(−1)×ΔTC×透磁率センサ感度 ・・・・・(4)
この場合においてもΔVtrefは、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色毎に、個別に算出する。
本実施形態で使用するLUTは以下の手法を用いて作成した。
図11は、ある基準のTC(トナー濃度)に対して現像γを一定にするためのトナー濃度を変化させる補正量(ΔTC)(wt%)と画像面積率の累積移動平均値Mi(%)の関係を示すグラフ図である。例えば、画像面積率の累積移動平均値Miが80%の場合、ΔTCを1wt%として、画像を出力すると現像γが一定に保たれるということである。画像面積率の累積移動平均値Miに対するΔTC補正量は、対数近似がもっとも精度よく近似できる。そのため、LUTに用いる画像面積率の累積移動平均値Miに対するΔTC量は、この方法を用いて決定した。
When this correction is executed (Y), the LUT is referred to in STEP 7 (S7). An example of the LUT is shown in FIG. First, ΔTC (amount for changing the toner density) to be changed is determined according to the cumulative moving average value Mi of the image area ratio indicated by the LUT. Subsequently, after determining ΔTC, the correction amount ΔVtref of the target output value is calculated by the following equation (4) using the sensitivity of the magnetic permeability sensor calculated in S3. After calculating ΔVtref, it is stored in NV-RAM.
ΔVtref = (− 1) × ΔTC × permeability sensor sensitivity (4)
In this case, ΔVtref is calculated individually for each color of black, magenta, cyan, and yellow.
The LUT used in this embodiment was created using the following method.
FIG. 11 shows a correction amount (ΔTC) (wt%) for changing the toner density for making the development γ constant with respect to a certain reference TC (toner density) and the cumulative moving average value Mi (%) of the image area ratio. It is a graph which shows the relationship. For example, when the cumulative moving average value Mi of the image area ratio is 80%, ΔTC is set to 1 wt%, and when the image is output, the development γ is kept constant. The ΔTC correction amount for the cumulative moving average value Mi of the image area ratio can be approximated most accurately by logarithmic approximation. Therefore, the ΔTC amount with respect to the cumulative moving average value Mi of the image area ratio used for the LUT is determined using this method.
また、今回の例では、画像面積率の累積移動平均値が10%未満の場合、補正のステップを画像面積率の累積移動平均値を1%毎に設定し、画像面積率の累積平均値が10%以上の場合、補正のステップを10%ごとに設定している。この補正のステップは現像剤、現像装置の特性に応じて、任意に変更が可能である。色ごとの最大補正量の調整は例えば以下のような式(5)を用いて補正することができる。
ΔVtref=(−1)×ΔTC×透磁率センサ感度×色補正係数・・・・・(5)
STEP7(S7)でΔVtrefを算出した後、STEP8(S8)において、新たなVtref現在値を算出する。Vtref現在値は上記で算出したΔVtrefとVtref初期値の以下の式(6)に従い算出する。
Vtref現在値=Vtref初期値+ΔVtref ・・・・・(6)
この場合においてもVtref現在値は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色毎に、個別に算出する。
次に、STEP9(S9)において、Vtref現在値の上下限処理を行う。補正後のVtref現在値が、予め設定した上限値以上の場合、Vtrefを変えずそのまま先のVtref現在値とする。補正後のVtrefが下限値を超えていた場合は、Vtref現在値をあらかじめ設定した下限値とする。上下限処理終了後、STEP10(S10)にて、Vtref現在値をNV−RAMに保存する。
なお、本補正は印刷中において、転写紙間(前回の作像終了から今回作像開始の間の時間、または距離)で補正値を算出し実行することが望ましい。そのような頻度で実行することにより、出力画像1枚ごとに適切にトナー濃度制御基準値:Vtrefを算出できるため、より画像濃度を安定化させることができる。
Further, in this example, when the cumulative moving average value of the image area ratio is less than 10%, the correction step sets the cumulative moving average value of the image area ratio every 1%, and the cumulative average value of the image area ratio is In the case of 10% or more, the correction step is set every 10%. This correction step can be arbitrarily changed according to the characteristics of the developer and the developing device. Adjustment of the maximum correction amount for each color can be performed using, for example, the following equation (5).
ΔVtref = (− 1) × ΔTC × permeability sensor sensitivity × color correction coefficient (5)
After calculating ΔVtref in STEP 7 (S7), a new Vtref current value is calculated in STEP 8 (S8). The current Vtref value is calculated according to the following equation (6) of ΔVtref and Vtref initial value calculated above.
Vtref current value = Vtref initial value + ΔVtref (6)
Even in this case, the Vtref current value is calculated individually for each color of black, magenta, cyan, and yellow.
Next, in STEP 9 (S9), upper and lower limit processing of the current Vtref value is performed. If the corrected Vtref current value is greater than or equal to a preset upper limit value, the Vtref is not changed and is used as the previous Vtref current value. When the corrected Vtref exceeds the lower limit value, the Vtref current value is set to a preset lower limit value. After the upper / lower limit processing is completed, the current Vtref value is stored in the NV-RAM in STEP 10 (S10).
Note that this correction is preferably executed by calculating a correction value between the transfer sheets (time or distance between the end of the previous image formation and the start of the current image formation) during printing. By executing at such a frequency, the toner density control reference value: Vtref can be calculated appropriately for each output image, so that the image density can be further stabilized.
上述のような第2のトナー濃度制御装置のみを用いることにより、出力画像の安定性は大幅に向上することとなったが、制御にあたり、次のようないくつか改良すべき点が存在した。
[1]過剰補正とならないよう、補正量を小さめにする必要があったため、画像濃度を補正しきれない場合があったこと。
[2]急激な環境変動や、画像出力モードの急激な変化で、画像濃度を補正しきれない場合があったこと。
これら問題は、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置と、第2の目標出力値補正装置によるトナー濃度制御手段とが連携した制御を行っていなかったことに起因するものであると考えられる。
そこで、本発明者らは、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による制御と第2の目標出力値補正装置による制御とを単独でのタイミングで実行せず、それぞれの長所を生かした形で融合するという方法を案出した。
By using only the second toner density control device as described above, the stability of the output image is greatly improved. However, there are some points to be improved in the control.
[1] Since it was necessary to make the correction amount small so as not to over-correct, the image density could not be completely corrected.
[2] The image density could not be corrected due to sudden environmental changes or sudden changes in the image output mode.
These problems are considered to be caused by the fact that the first target output value correction device based on the potential control and the toner density control means by the second target output value correction device do not perform the coordinated control. It is done.
Therefore, the present inventors did not execute the control by the first target output value correction device based on the potential control and the control by the second target output value correction device at a single timing, but took advantage of each advantage. I devised a way to merge in form.
第2の目標出力値補正装置によるトナー濃度制御は、パラメータが動作開始点により変化する傾向がある。そのためパラメータの測定、マシンの公差により、誤差が生じてきてしまう可能性がある。従って第2の目標出力値補正装置によるトナー濃度制御手段のみでは、これらにより生じる誤差は、そのまま制御誤差になってしまう。また外乱(環境変動、放置時間)があった場合でも、それら外乱にたいして、対処するすべがない。そのため、この制御のみで制御すると、過剰補正を抑えるために変化させるパラメータの移動量を小さくせざるをえなかった。そのような意味でこの制御だけで、プロセスを完全に制御するのは困難であったと言える。
本実施形態のように、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による制御と第2の目標出力値補正装置によるトナー濃度制御の実行判定をするために参照する参照先を画像面積率平均値の変化率を使用して一致させることにより、第1の目標出力値補正装置の電位制御の実行タイミングを最適化することができる。そのため、画像濃度をより高精度に制御し、かつお待たせ時間(印刷開始までの準備時間)の発生を極力抑えることができるため、セールス上の大きなアドバンテージとなる。
なお、本実施形態においては、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置と第2の目標出力値補正装置を用いたが、電位制御をのみによる制御を行う場合においても、本実施形態のように電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置を介入させることによっても十分な効果を得ることができる。
In the toner density control by the second target output value correction device, the parameter tends to change depending on the operation start point. Therefore, errors may occur due to parameter measurement and machine tolerances. Therefore, with only the toner density control means by the second target output value correction device, the error caused by these becomes the control error as it is. Even if there are disturbances (environmental fluctuations, leaving time), there is no way to deal with these disturbances. For this reason, if only this control is used, the amount of parameter movement to be changed to suppress overcorrection has to be reduced. In this sense, it can be said that it is difficult to completely control the process only with this control.
As in the present embodiment, the image area ratio average is used as a reference to be referred to for execution determination of control by the first target output value correction device based on potential control and toner density control by the second target output value correction device. By using the rate of change of values to match, the execution timing of the potential control of the first target output value correction device can be optimized. For this reason, the image density can be controlled with higher accuracy, and generation of waiting time (preparation time until the start of printing) can be suppressed as much as possible, which is a great sales advantage.
In the present embodiment, the first target output value correction device and the second target output value correction device based on the potential control are used. However, even when the control is performed only by the potential control, As described above, a sufficient effect can be obtained by intervening the first target output value correction device based on the potential control.
(第2実施形態)
お待たせ時間を最短にするために、画像面積率及び画像面積率平均値の変化率から、以下のように実施する調整動作を変化させることも可能である。例えば、画像面積率平均値の変化率(ΔMn)は大きいが、該当画像の画像面積率(Xi)自体が小さい場合には、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による電位制御を行わず、現像装置内のトナーとキャリアの攪拌のみを実行してトナーの帯電量を上げることによって安定した画像濃度を得ることが可能である。
この第2実施形態の構成では、コストダウンのために中間転写ベルト6から転写紙Pへのトナー像の2次転写の際に中間転写ベルト6に残存する残存トナーをクリーニングするクリーニング部材を併設していない。このような場合には、諧調パッチが2次転写ローラ3に付着するのを防止するために、2次転写ローラ3の離間動作を行う必要がある。
この離間動作は、機械的なカム機構の採用によりなされるものであるが、離間、当接を確定するためにそれぞれ1秒程度の時間を要するため、それだけでお待たせ時間を生じさせてしまう。上記のように、目標出力値Vtrefの補正のために、トナーとキャリアの攪拌動作のみを実行する場合には、この2次転写ローラ3の離間当接動作が必要なくなるため、お待たせ時間を短縮した上で画像濃度を安定させることが可能となる。
(Second Embodiment)
In order to minimize the waiting time, it is possible to change the adjustment operation performed as follows from the change rate of the image area ratio and the average value of the image area ratio. For example, when the rate of change (ΔMn) of the average image area ratio is large, but the image area ratio (Xi) itself of the image is small, the potential control is performed by the first target output value correction device based on the potential control. First, it is possible to obtain a stable image density by increasing the charge amount of the toner only by stirring the toner and the carrier in the developing device.
In the configuration of the second embodiment, a cleaning member that cleans the residual toner remaining on the
This separation operation is performed by adopting a mechanical cam mechanism. However, since it takes about 1 second each to determine separation and contact, this alone causes a waiting time. . As described above, when only the agitation operation of the toner and the carrier is executed for correcting the target output value Vtref, the separation contact operation of the
また、画像面積率平均値の変化率(ΔMn)が大きく、画像面積率(Xi)も大きい場合には、前述の電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による電位制御と共に、現像装置内での攪拌搬送スクリュー23、24によるトナーとキャリアの攪拌動作を実行する。上記のように設定することにより、お待たせ時間を最短にすると同時に適正に画像濃度を調整することができる。具体的には、図12に示すように、画像面積率累積移動平均値(Mi)と当該画像の面積率(Xi)とがそれぞれの所定範囲内を示す場合における実行調整動作を示している。なお、図12中、画像面積率の「大」、「中」、「小」は、それぞれ、「大」は、画像面積率Xi>30%、「中」は、10%≦画像面積率Xi≦30%、「小」は、画像面積率Xi<10%を示している。
また、図12中の「攪拌」は、現像装置内での攪拌搬送スクリュー23、24によるトナーとキャリアの攪拌動作を、「電位制御」は、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による電位制御を、また「攪拌+電位制御」は、電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置による電位制御と共に、現像装置内での攪拌搬送スクリュー23、24によるトナーとキャリアの攪拌動作を示している。
このように、画像面積率平均値の変化率(ΔMn)と当該画像の画像面積率(Xi)とに応じて調整動作を選択することによって、適切な画像濃度に制御することが可能となるだけでなく、トナーパッチの必要な「電位制御」を最小必要限度に抑制することが可能となって、トナー消費を抑制することが可能となる。
Further, when the rate of change (ΔMn) of the average image area ratio is large and the image area ratio (Xi) is also large, along with the potential control by the first target output value correction device based on the potential control described above, The toner and the carrier are agitated by the agitating and conveying
Further, “stirring” in FIG. 12 indicates the stirring operation of the toner and the carrier by the stirring and conveying
Thus, by selecting the adjustment operation according to the change rate (ΔMn) of the average image area rate (ΔMn) and the image area rate (Xi) of the image, it is possible to control the image density to an appropriate value. In addition, the necessary “potential control” of the toner patch can be suppressed to the minimum necessary limit, and toner consumption can be suppressed.
(第3実施形態)
本実施形態においては、第1及び第2実施形態と同様の目標出力値の補正動作を環境の変化を加味した状態で実行するものである。低温低湿観環境では、トナーの帯電量は増加傾向となるため、何らかの画質調整動作を実行する必要がある。また、逆に高温高湿環境においては、トナー帯電量は低下傾向となるため、何らかの画質調整動作を実行する必要がある。通常は、単純に湿度のみを見て、調整動作の実行を判断する(例えば、絶対湿度<3g/m3及び絶対湿度>16g/m3の条件の際に調整動作を実行する)。
しかしながら、低温低湿環境、もしくは高温高湿環境において定常的に印刷を行う場合には、その環境条件において現像剤は安定する。そのため、調整動作を多く介入させる必要がない。逆に、通常は調整動作を介入させる必要がない環境条件においても、急激に環境条件が変化した場合においては、調整動作を実行する必要となってくる。そのため、本実施形態においては、絶対湿度そのものではなく、絶対湿度の所定時間当りの変化率に従って調整動作を実行させるものとした。
(Third embodiment)
In the present embodiment, the same target output value correction operation as that in the first and second embodiments is executed in a state where changes in the environment are taken into account. In a low-temperature and low-humidity environment, the toner charge amount tends to increase, so it is necessary to perform some image quality adjustment operation. Conversely, in a high temperature and high humidity environment, the toner charge amount tends to decrease, so it is necessary to perform some image quality adjustment operation. Usually, the execution of the adjustment operation is determined simply by looking only at the humidity (for example, the adjustment operation is executed under the conditions of absolute humidity <3 g / m 3 and absolute humidity> 16 g / m 3 ).
However, when printing is performed constantly in a low-temperature and low-humidity environment or a high-temperature and high-humidity environment, the developer is stable under the environmental conditions. Therefore, it is not necessary to intervene a lot of adjustment operations. Conversely, even in an environmental condition that normally does not require intervention of the adjustment operation, the adjustment operation needs to be executed if the environmental condition suddenly changes. Therefore, in the present embodiment, the adjustment operation is executed according to the rate of change of absolute humidity per predetermined time, not the absolute humidity itself.
即ち、前回の調整動作を実施した際の絶対湿度と今回の絶対湿度の時間当りの変化を考慮して、この変化量が所定の範囲を逸脱したときに、調整動作を行うようにしている。
具体的には、前回の絶対湿度を(A(n−1))とし、今回の絶対湿度を(An)とした場合に、時間当りの平均変化率(ΔMAn)は、以下の式(7)で与えられる。
ΔMAn=(An−A(n−1))/時間 ・・・・・(7)
この場合、絶対湿度の測定は、1枚ごとに実行してもよいし、数枚から数十枚ごとに測定してもよい(ただし、印刷ごとに時間を記憶する必要がある)。また、ある一定時間ごとに測定するようなシステムとしてもよい。実行条件は以下式(7−A)に従う。
|ΔMAn|≧R ・・・・・(7−A)
ここで、R(g/m3/枚)とする。なお、本実施形態においては、絶対湿度のみを指標としたが、相対湿度や温度を指標としてもよい。
このように湿度変化を考慮することにより、調整動作の介入回数を減少させることが可能となる。さらに、環境の変化率で介入の有無を決定することが可能なため、画像濃度をより安定化させることができる。
That is, in consideration of the change in absolute humidity at the time of the previous adjustment operation and the current absolute humidity per time, the adjustment operation is performed when the amount of change deviates from a predetermined range.
Specifically, when the previous absolute humidity is (A (n-1)) and the current absolute humidity is (An), the average rate of change per hour (ΔMAn) is expressed by the following equation (7). Given in.
ΔMAn = (An−A (n−1)) / hour (7)
In this case, the absolute humidity may be measured for each sheet or may be measured for several to several tens of sheets (however, it is necessary to store time for each printing). Moreover, it is good also as a system which measures at every fixed time. The execution condition follows formula (7-A) below.
| ΔMAn | ≧ R (7-A)
Here, R (g / m 3 / sheet) is used. In the present embodiment, only absolute humidity is used as an index, but relative humidity or temperature may be used as an index.
In this way, by considering the humidity change, it is possible to reduce the number of interventions of the adjustment operation. Furthermore, since it is possible to determine the presence or absence of intervention based on the change rate of the environment, the image density can be further stabilized.
図13は第1実施形態における電位制御に基づく第1の目標出力値補正装置と第2の目標出力値補正装置を併用して目標出力値Vtrefを補正した場合(曲線3)と比較例としての第2の目標出力値補正装置をのみに使用し、固定的に電位制御した場合(曲線4)における画像濃度の制御状態を示すグラフ図である。なお図13中、符号A、B、Cは、作像バイアスを変更して強制的に電位制御を行ったことを示している。
この場合、標準線速モード(120mm/秒)で、70%のベタ画像を100枚連続で通紙したものである。曲線4で示す比較例のものでは、印刷JOBが進むに従い画像濃度が高くなっている。印刷枚数が80枚で電位制御を介入させているが、電位制御の実行前後で画像濃度差が大きくなっている。これは、電位制御の介入が遅いことを示している。
これに対して、曲線3で示す本実施形態に係るものでは、印刷JOBの進行に伴う画像濃度上昇が適切に抑制されている。また、電位制御の介入タイミングも適切であるため、電位制御前後での画像濃度差も小さく抑えられている。本実施形態のような制御を取り入れることにより、トナーの入換えが多い画像、つまり画像面積率の高い画像を出力した場合の画像濃度安定性を大幅に改善させることが可能となった。
FIG. 13 shows a case where the target output value Vtref is corrected by using both the first target output value correcting device and the second target output value correcting device based on the potential control in the first embodiment (curve 3) and as a comparative example. It is a graph which shows the control state of the image density in the case of using only the second target output value correction device and performing a fixed potential control (curve 4). In FIG. 13, symbols A, B, and C indicate that the potential control is forcibly performed by changing the image forming bias.
In this case, in the standard linear velocity mode (120 mm / second), 100 sheets of 70% solid images are continuously passed. In the comparative example shown by the
On the other hand, in the embodiment according to the present embodiment indicated by the
1Y、1C、1M、1Bk 作像手段、2 帯電装置、3 2次転写ローラ、5 レジストローラ、6 中間転写ベルト、7 定着ユニット、10Y、10C、10M、10Bk 感光体ユニット、11Y、11C、11M、11Bk 感光体、13Y クリーニングブレード、14Y 潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ、15Y 帯電ローラ、20Y、20C、20M、20Bk 現像装置、20Ya 現像ケース、20Yb 開口、22Y 現像スリーブ、23Y、24Y 攪拌、搬送スクリュー、25Y 現像ドクタ、26、26Y、26C、26M、26Bk 透磁率センサ、27Y 粉体ポンプ、62 反射濃度センサ、100 制御部、101 CPU、102 ROM、103 RAM、104 I/Oユニット 1Y, 1C, 1M, 1Bk Image forming means, 2 charging device, 3 secondary transfer roller, 5 registration roller, 6 intermediate transfer belt, 7 fixing unit, 10Y, 10C, 10M, 10Bk photoconductor unit, 11Y, 11C, 11M , 11Bk photoconductor, 13Y cleaning blade, 14Y lubricant application and static elimination brush roller, 15Y charging roller, 20Y, 20C, 20M, 20Bk developing device, 20Ya developing case, 20Yb opening, 22Y developing sleeve, 23Y, 24Y stirring, conveying screw , 25Y Developing doctor, 26, 26Y, 26C, 26M, 26Bk Permeability sensor, 27Y Powder pump, 62 Reflection density sensor, 100 Control unit, 101 CPU, 102 ROM, 103 RAM, 104 I / O unit
Claims (8)
当該像担持体を所定の電位に帯電させる帯電装置と、
所定電位に帯電した当該像担持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアスを印加しながら当該現像剤担持体上のトナーを前記像担持体上の潜像に転移させて当該潜像を現像する現像装置と、
当該現像装置内にトナーを補給する補給装置と、
前記現像装置内の前記2成分現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記現像装置内のトナー濃度を制御するために参照されるトナー濃度制御基準値に応じて前記補給装置からのトナーの補給を制御して前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御装置とを備えた画像濃度制御装置において、
前記現像によって得られたトナー像を前記像担持体から転写体に転写する転写装置と、
前記転写体上に、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成する階調パターン形成装置と、
当該階調パターンからの反射光を検出する光学的検知装置と、
当該光学的検知装置によって検出された前記階調パターンの出力から算出されるトナー付着量と、前記帯電装置の帯電電位と前記現像バイアスとから算出される現像ポテンシャルとから現像γを算出する現像γ算出装置と、
当該現像γ算出装置から算出された現像γから前記現像ポテンシャルを変動させて前記トナー濃度制御基準値を補正する第1のトナー濃度制御基準値補正装置と、
前記像担持体上に形成されるトナー像の画像面積率平均値の変化率を算出する画像面積率平均値変化率算出装置と、
当該画像面積率平均値変化率算出装置から算出されるトナー像の画像面積率平均値の変化率に応じて前記トナー濃度制御基準値を補正する第2のトナー濃度制御基準値補正装置と、
当該画像面積率平均値変化率算出装置から算出される画像面積率平均値の変化率が所定範囲を逸脱したときに、前記第1のトナー濃度制御基準値補正装置を作動させる強制操作制御装置とを備えたことを特徴とする画像濃度制御装置。 An image carrier for carrying a latent image;
A charging device for charging the image carrier to a predetermined potential;
A latent image forming apparatus that forms a latent image on the surface of the image carrier charged to a predetermined potential;
While applying a developing bias to a developer carrying member carrying a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, the toner on the developer carrying member is transferred to a latent image on the image carrying member, and the latent image is transferred. A developing device for developing;
A replenishing device for replenishing toner in the developing device;
A toner concentration detecting means for detecting a toner concentration in the two-component developer in the developing device;
An image provided with a toner concentration control device for controlling the toner concentration by controlling the replenishment of toner from the replenishing device in accordance with a toner concentration control reference value referred to for controlling the toner concentration in the developing device; In the concentration control device,
A transfer device for transferring the toner image obtained by the development from the image carrier to a transfer member;
A gradation pattern forming apparatus for forming a gradation pattern composed of a plurality of toner patches formed on the transfer body under image forming conditions with different adhesion amounts;
An optical detection device for detecting reflected light from the gradation pattern;
Development γ for calculating development γ from the toner adhesion amount calculated from the output of the gradation pattern detected by the optical detection device and the development potential calculated from the charging potential of the charging device and the development bias A calculation device;
A first toner density control reference value correction device that corrects the toner density control reference value by varying the development potential from the development γ calculated by the development γ calculation device;
An image area rate average value change rate calculating device for calculating a change rate of an image area rate average value of a toner image formed on the image carrier;
A second toner density control reference value correction device that corrects the toner density control reference value according to the change rate of the image area ratio average value of the toner image calculated from the image area ratio average value change rate calculation device;
A forcible operation control device that activates the first toner density control reference value correction device when the change rate of the average image area rate value calculated from the average image area rate change rate calculation device deviates from a predetermined range; An image density control apparatus comprising:
前記トナー像の画像面積率平均値は、所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値であることを特徴とする画像濃度制御装置。 The image density control apparatus according to claim 1,
2. The image density control apparatus according to claim 1, wherein the average image area ratio of the toner image is a moving average value of the image area ratio of an image formed within a predetermined period.
前記所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値は、
M(i)=(1/N)×{M(i−1)×(N−1)+X(i)}
(但し、上式中、「N」が画像面積率のサンプリング数であり、「M(i−1)」は、前回算出した移動平均値であり、「X(i)」は今回検出した画像面積率)
に基づいて算出されることを特徴とする画像濃度制御装置。 The image density control device according to claim 2.
The moving average value of the image area ratio of the image formed within the predetermined period is
M (i) = (1 / N) × {M (i−1) × (N−1) + X (i)}
(In the above equation, “N” is the sampling number of the image area ratio, “M (i−1)” is the moving average value calculated last time, and “X (i)” is the image detected this time. Area ratio)
The image density control device is calculated based on the above.
前記強制操作制御装置は、
|ΔMn|≧K
(但し、「|ΔMn|」は、所定枚数の画像面積率平均値の変化率の絶対値、「K」は25%/(所定枚数))
を満足するときに前記第1のトナー濃度制御基準値補正装置を作動させるように制御していることを特徴とする画像濃度制御装置。 The image density control device according to any one of claims 1 to 3,
The forced operation control device is:
| ΔMn | ≧ K
(Where “| ΔMn |” is the absolute value of the rate of change of the average value of the image area ratio of the predetermined number of sheets, and “K” is 25% / (predetermined number of sheets))
And controlling the first toner density control reference value correcting device to satisfy the above condition.
前記強制操作制御装置は、前記画像濃度制御装置の受ける湿度変化率が所定範囲を逸脱したときに作動するように制御されていることを特徴とする画像濃度制御装置。 The image density control apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The forced operation control device is controlled to operate when a humidity change rate received by the image density control device deviates from a predetermined range.
前記湿度変化率は、時間当りの湿度変化率であることを特徴とする画像濃度制御装置。 The image density control device according to claim 5.
2. The image density control apparatus according to claim 1, wherein the humidity change rate is a humidity change rate per hour.
前記現像装置は、前記トナーと磁性キャリアとを攪拌する攪拌装置を備え、当該攪拌装置は、前記第2のトナー濃度制御基準値補正装置によって前記トナー濃度制御基準値を補正したときに、当該トナーと磁性キャリアとを攪拌するように制御されていることを特徴とする画像濃度制御装置。 The image density control device according to any one of claims 1 to 6,
The developing device includes a stirring device that stirs the toner and the magnetic carrier, and the stirring device corrects the toner concentration control reference value when the toner concentration control reference value correction device corrects the toner concentration control reference value. An image density control device controlled to agitate the magnetic carrier and the magnetic carrier.
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