JP5278065B2 - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、潜像担持体上の潜像を二成分現像剤により現像することで得られるトナー像を記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置および画像形成方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for forming an image by transferring a toner image obtained by developing a latent image on a latent image carrier with a two-component developer onto a recording material.
現像装置(現像手段)内を現像剤循環搬送路に沿って循環搬送される二成分現像剤が画像形成によりトナーを消費すると、その消費分のトナーがトナー補給手段により二成分現像剤に補給される。このトナー補給の際に採用される従来のトナー補給方法としては、次のような2つの補給方法が知られている。 When the two-component developer circulated and conveyed in the developing device (developing unit) along the developer circulation conveyance path consumes toner due to image formation, the consumed toner is replenished to the two-component developer by the toner replenishing unit. The As conventional toner replenishing methods employed for this toner replenishment, the following two replenishing methods are known.
第1の方法では、例えば、潜像担持体上に露光装置(潜像形成手段)が潜像形成する際に用いる画素書込情報(画像情報)から、その潜像を現像することで消費すると予想されるトナー消費量を算出する。そして、算出したトナー消費量に見合った量のトナーを一括してまたは一定間隔で断続的に二成分現像剤に補給する。 In the first method, for example, when the latent image is consumed by developing the latent image from pixel writing information (image information) used when the exposure device (latent image forming means) forms the latent image on the latent image carrier. Calculate the expected toner consumption. Then, an amount of toner corresponding to the calculated toner consumption is supplied to the two-component developer all at once or at a constant interval.
また、第2の方法では、現像装置内で二成分現像剤を循環搬送するための搬送スクリュー(現像剤搬送手段)上の所定箇所(所定の検出箇所)にトナー濃度センサ(トナー濃度検出手段)を設ける。そして、このトナー濃度センサで上記所定の検出箇所におけるトナー濃度を測定し、そのトナー濃度が目標トナー濃度となるように、トナーを一括してまたは一定間隔で断続的に二成分現像剤に補給する。 In the second method, a toner concentration sensor (toner concentration detecting means) is provided at a predetermined position (predetermined detection position) on a conveying screw (developer conveying means) for circulating and conveying the two-component developer in the developing device. Is provided. The toner density sensor measures the toner density at the predetermined detection location, and replenishes the two-component developer all at once or at regular intervals so that the toner density becomes the target toner density. .
しかし、いずれのトナー補給方法も、トナーを一括してまたは一定間隔で断続的に二成分現像剤へ補給するものであった。このため、現像装置内を循環搬送される二成分現像剤の循環方向のトナー濃度ムラ(以下、単に「トナー濃度ムラ」という。)を解消することは困難であった。以下、図面を参照して詳しく説明する。 However, in any of the toner replenishing methods, toner is replenished to the two-component developer all at once or at regular intervals. For this reason, it has been difficult to eliminate toner density unevenness (hereinafter simply referred to as “toner density unevenness”) in the circulation direction of the two-component developer circulated through the developing device. Hereinafter, it will be described in detail with reference to the drawings.
図29は、現像剤循環搬送路に沿って二成分現像剤を循環搬送する現像装置の一例を示す説明図である。 FIG. 29 is an explanatory diagram illustrating an example of a developing device that circulates and conveys a two-component developer along the developer circulation and conveyance path.
この現像装置では、2本の搬送スクリュー8,11により図中矢印Aで示す方向に二成分現像剤が循環搬送される。現像剤循環搬送路のうち第2搬送スクリュー11が設置された部分には現像ロール12が対向しており、この部分では二成分現像剤が現像ロール表面に汲み上げられ、かつ、現像領域を通過した二成分現像剤が戻される。また、現像剤循環搬送路のうち第2搬送スクリュー11が設置された部分には、その上部にトナー補給口17が設けられ、このトナー補給口17を介して図示しないトナー補給手段によりトナーが補給される。また、図中Bに示す箇所は、トナー濃度センサによりトナー濃度ムラを測定する測定箇所である。
In this developing device, the two-component developer is circulated and conveyed in the direction indicated by the arrow A in the figure by the two conveying
図30は、トナーを一括して二成分現像剤へ補給する場合のトナー補給とトナー濃度ムラとの関係を示すグラフである。図31は、トナーを一定間隔で断続的に二成分現像剤へ補給する場合のトナー補給とトナー濃度ムラとの関係を示すグラフである。 FIG. 30 is a graph showing a relationship between toner replenishment and toner density unevenness when toner is replenished to the two-component developer at once. FIG. 31 is a graph showing the relationship between toner replenishment and toner density unevenness when toner is replenished to the two-component developer intermittently at regular intervals.
これらのグラフで細実線で示す波形(消費波形)は、トナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて所定の潜像を現像した後の二成分現像剤について、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサによりトナー濃度を測定した結果を示す波形である。すなわち、この消費波形は、現像後に生じるトナー濃度ムラの一例を示している。 In these graphs, the waveform (consumption waveform) indicated by a thin solid line indicates that the two-component developer after developing a predetermined latent image using the two-component developer without toner density unevenness is not replenished with toner. 6 is a waveform showing a result of measuring a toner density by the toner density sensor. That is, this consumption waveform shows an example of toner density unevenness that occurs after development.
また、点線で示す波形(補給波形)は、トナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤に対してそれぞれの方法でトナー補給を行った後の二成分現像剤について、上記トナー濃度センサによりトナー濃度を測定した結果を示す波形である。なお、図31の二点鎖線で示す各波形は、断続的に行われる各トナー補給の個別補給波形を示すものであり、二点鎖線で示す各個別補給波形を合成した波形が点線で示す補給波形となる。 A waveform indicated by a dotted line (replenishment waveform) indicates the toner concentration of the two-component developer after toner replenishment is performed with respect to the two-component developer without toner density unevenness by the toner concentration sensor. It is a waveform which shows the result of having measured. Each waveform shown by a two-dot chain line in FIG. 31 shows an individual supply waveform of each toner supply performed intermittently, and a waveform obtained by synthesizing each individual supply waveform shown by a two-dot chain line shows a supply indicated by a dotted line. It becomes a waveform.
また、太実線で示す波形は、消費波形と補給波形とを合成したものであり、所定の潜像を現像した後の二成分現像剤についてそれぞれの補給方法によりトナー補給を行った後のトナー濃度ムラを示すものである。 The waveform indicated by the thick solid line is a composite of the consumption waveform and the replenishment waveform, and the toner density after replenishing toner by each replenishment method for the two-component developer after developing a predetermined latent image. It shows unevenness.
図30および図31の太実線で示すように、トナーを一括して二成分現像剤に補給する方法(上記第1の方法)や、トナーを一定間隔で断続的に二成分現像剤に補給する方法(上記第2の方法)では、トナー補給後の二成分現像剤でトナー濃度ムラが存在することがわかる。 As shown by thick solid lines in FIG. 30 and FIG. 31, a method of supplying toner to the two-component developer all at once (the first method described above), or a toner is supplied to the two-component developer intermittently at regular intervals. In the method (the second method), it can be seen that there is toner density unevenness in the two-component developer after toner replenishment.
特に、実際の画像形成における消費波形は、形成する画像によって、具体的には現像対象となる潜像の位置や大きさ等によって変化するため、一定でない。そのため、従来の補給方法のように、消費波形の違いに関わらず消費分のトナーを一定のタイミングおよび一定の速度で補給する場合には、トナー補給後の二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することはできない。 In particular, the consumption waveform in actual image formation is not constant because it varies depending on the image to be formed, specifically the position and size of the latent image to be developed. Therefore, as with conventional replenishment methods, when toner is replenished at a constant timing and at a constant speed regardless of the difference in consumption waveform, the toner density unevenness of the two-component developer after toner replenishment is eliminated. I can't do it.
この点についてさらに説明する。図29に示した現像装置では、第2搬送スクリュー11により搬送される二成分現像剤は、現像ロール12による現像剤搬送方向に対して直交する方向へ現像剤循環搬送路に沿って搬送され、現像ロール12の表面に担持されて現像領域へ搬送される。そして、現像領域で現像に寄与した後、再び現像剤循環搬送路へ戻され、第2搬送スクリュー11により搬送される。
This point will be further described. In the developing device shown in FIG. 29, the two-component developer conveyed by the second conveying
潜像担持体上で潜像の位置が偏在していると、現像後の二成分現像剤にはトナーを多く消費する部分とトナーをほとんど消費していない部分とが存在しうる。そして、そのような状態の二成分現像剤が現像剤循環搬送路へ戻されることになる。この場合、現像剤循環搬送路に戻された後の二成分現像剤にはトナー濃度ムラが発生する。しかも、そのトナー濃度ムラの状態は、潜像担持体上における潜像の偏在状況によって変わってくる。 If the position of the latent image is unevenly distributed on the latent image carrier, the developed two-component developer may have a portion that consumes a large amount of toner and a portion that consumes little toner. Then, the two-component developer in such a state is returned to the developer circulation conveyance path. In this case, toner density unevenness occurs in the two-component developer after being returned to the developer circulation conveyance path. In addition, the toner density unevenness varies depending on the uneven distribution of the latent image on the latent image carrier.
図32は、潜像担持体上における潜像の偏在状況と、トナー濃度ムラの状態との関係を示す説明図である。なお、図中矢印Aは、第2搬送スクリュー11による二成分現像剤の搬送方向を示す。また、図中矢印Cは、潜像担持体の表面移動方向を示す。
FIG. 32 is an explanatory diagram showing the relationship between the uneven distribution of latent images on the latent image carrier and the state of uneven toner density. Note that an arrow A in the figure indicates the direction in which the two-component developer is conveyed by the
同図の上部は、記録材上に形成された3つの画像パターンを示す。同図の下部は、各画像パターンにそれぞれ対応する潜像をトナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて現像した後の二成分現像剤について、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサによりトナー濃度を測定したときの測定結果(消費波形)を示すグラフである。 The upper part of the figure shows three image patterns formed on the recording material. The lower part of the figure shows the toner density sensor without replenishing toner for the two-component developer after developing the latent image corresponding to each image pattern using the two-component developer in a state where there is no toner density unevenness. 6 is a graph showing a measurement result (consumption waveform) when the toner density is measured by the method of FIG.
同図に示すように、潜像担持体上における潜像の偏在状況によって、消費波形すなわちトナー濃度ムラの状態が変わってくることがわかる。なお、図中左に描かれた画像パターンと図中右に描かれた画像パターンとを比較すると、後者の方が前者よりも消費波形がブロードになっている。これは、トナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される位置からトナー濃度センサによる測定箇所Bまでの現像剤搬送距離が後者の方が長く、搬送スクリューによる攪拌を多く受けることによる違いである。すなわち、後者の方が、トナーを消費した二成分現像剤の部分がトナー濃度センサの測定箇所Bへ搬送されるまでに搬送スクリューによる攪拌を多く受けているため、前者よりもトナー濃度ムラが幾分解消された結果、消費波形がブロードになったものである。 As shown in the figure, it can be seen that the consumption waveform, that is, the state of toner density unevenness varies depending on the uneven distribution of the latent image on the latent image carrier. In addition, when the image pattern drawn on the left in the figure is compared with the image pattern drawn on the right in the figure, the latter has a broader consumption waveform than the former. This is because the latter has a longer developer conveyance distance from the position where the toner-consumed two-component developer part is returned to the developer circulation conveyance path to the measurement point B by the toner density sensor, and the agitation by the conveyance screw is increased. It is a difference by receiving. That is, in the latter case, the toner density is more uneven than the former because the two-component developer that has consumed the toner is more agitated by the conveying screw until it is conveyed to the measurement location B of the toner concentration sensor. As a result of canceling the part, the consumption waveform becomes broad.
図33は、潜像担持体上における潜像の位置と、トナー濃度ムラの状態との関係を更に詳しく示した説明図である。 FIG. 33 is an explanatory diagram showing in more detail the relationship between the position of the latent image on the latent image carrier and the state of toner density unevenness.
同図には、第2搬送スクリューによる二成分現像剤の搬送方向で互いに異なる3つの位置に潜像が形成された3つの画像パターンと、潜像担持体表面移動方向で互いに異なる2つの位置に潜像が形成された2つの画像パターンとが描かれている。なお、一部の画像パターンは重複している。また、いずれの画像パターンも画像面積は同じである。 The figure shows three image patterns in which latent images are formed at three different positions in the transport direction of the two-component developer by the second transport screw, and two different positions in the latent image carrier surface movement direction. Two image patterns on which a latent image is formed are drawn. Note that some image patterns overlap. In addition, the image area is the same for all image patterns.
また、同図の下部は、上記3つの画像パターンそれぞれに対応する潜像をトナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて現像した後に、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサにより二成分現像剤のトナー濃度を測定したときの測定結果(消費波形)を示すグラフである。また、同図の左部は、上記2つの画像パターンそれぞれに対応する潜像をトナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて現像した後に、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサにより二成分現像剤のトナー濃度を測定したときの測定結果(消費波形)を示すグラフである。 In the lower part of the figure, the latent image corresponding to each of the three image patterns is developed using a two-component developer in a state where there is no toner density unevenness, and then the toner density sensor does not supply toner. It is a graph which shows the measurement result (consumption waveform) when measuring the toner density of a component developer. Further, the left part of the figure shows the latent image corresponding to each of the two image patterns developed by using the two-component developer without toner density unevenness, and then the toner density sensor does not supply the toner. It is a graph which shows the measurement result (consumption waveform) when measuring the toner density of a two-component developer.
第2搬送スクリュー11による二成分現像剤搬送方向で互いに異なる位置に同一面積の潜像を形成した場合、同図の下部に示すように、各画像パターンに対応する消費波形は、そのピーク時期および半値幅(ブロード状態)および最小トナー濃度が異なる。これは、上述したように、トナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される位置からトナー濃度センサによる測定箇所Bまでの現像剤搬送距離の違いによるものである。詳しくは、ピーク時期の違いは、単純に、トナーを消費した二成分現像剤の部分がトナー濃度センサによる測定箇所Bへ到達するまでの時間の違いによるものである。また、半値幅(ブロード状態)および最小トナー濃度の違いは、トナーを消費した二成分現像剤の部分がトナー濃度センサによる測定箇所Bへ到達するまでに受けた攪拌の量の違いによるものである。
When latent images of the same area are formed at different positions in the two-component developer conveying direction by the
一方、潜像担持体表面移動方向で互いに異なる位置に同一面積の潜像を形成した場合、同図の左部に示すように、各画像パターンに対応する消費波形は、そのピーク時期が異なるだけでその半値幅(ブロード状態)および最小トナー濃度に違いはない。これは、各画像パターンは、いずれもトナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される位置が同じであり、トナー濃度センサによる測定箇所Bまでの現像剤搬送距離に違いはないためである。したがってトナー濃度センサによる測定箇所Bへ到達するまでに受ける攪拌量に違いは生じない。すなわち、半値幅(ブロード状態)および最小トナー濃度に違いは発生しない。しかし、トナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される時期が異なるため、ピーク時期に違いが生じる。 On the other hand, when latent images of the same area are formed at different positions in the surface movement direction of the latent image carrier, as shown in the left part of the figure, the consumption waveform corresponding to each image pattern has only a different peak time. There is no difference in the half width (broad state) and the minimum toner density. This is because each image pattern has the same position where the portion of the two-component developer that has consumed toner is returned to the developer circulation conveyance path, and differs in the developer conveyance distance to the measurement point B by the toner density sensor. Because there is no. Accordingly, there is no difference in the amount of agitation received before reaching the measurement location B by the toner concentration sensor. That is, no difference occurs in the half width (broad state) and the minimum toner density. However, since the time when the two-component developer that has consumed the toner is returned to the developer circulation conveyance path is different, the peak time is different.
以上のように、消費波形は、潜像担持体上における潜像の大きさはもとより、潜像の位置によっても変わってくるので、実際の画像形成では一定にならない。そのため、従来の補給方法では、現像装置内に存在する二成分現像剤全体の平均トナー濃度を目標トナー濃度に維持することはできても、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することはできない。 As described above, the consumption waveform varies depending not only on the size of the latent image on the latent image carrier but also on the position of the latent image, and thus does not become constant in actual image formation. Therefore, the conventional replenishment method can maintain the average toner concentration of the entire two-component developer existing in the developing device at the target toner concentration, but cannot eliminate the uneven toner concentration of the two-component developer. .
特許文献1には、画像データの濃度分布をヒストグラム解析し、その解析結果に基づいて複数のトナー補給口から補給量を互いに独立して制御できる構成により現像装置内のトナー濃度ムラを抑えるというトナー補給方法が提案されている。この方法によれば、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することも可能である。
また、特許文献2では、画像データを有限個の区画に分割し、各区画内のドット数に基づいて各区画に対応したトナー補給手段からトナーを補給する構成により、現像装置内のトナー濃度ムラを抑えるというトナー補給方法が提案されている。 Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260688, image density is divided into a finite number of sections, and toner density unevenness in the developing device is configured by supplying toner from a toner replenishing unit corresponding to each section based on the number of dots in each section. A toner replenishing method that suppresses toner is proposed.
しかしながら、特許文献1に記載されたトナー補給方法では、トナー濃度ムラを解消するために、複数のトナー補給口から補給量を互いに独立して制御できる構成が必要である。具体的には、特許文献1の実施例では、6つのトナー補給口から補給量を互いに独立して同時に制御できる構成を採用しており、実際にはこの程度の数のトナー補給口に対して同時に独立した補給制御ができる構成がなければトナー濃度ムラを解消することができない。
However, the toner replenishing method described in
複数のトナー補給口それぞれに対して独立した補給制御を同時に行うためには、各トナー補給口からトナーを補給するためのトナー補給部材を駆動する駆動源をトナー補給口ごとに個別に備えることが必要となる。そのため、トナー補給用の駆動源が1つだけである従来の一般的な装置に比べて、複数の駆動源の配置スペースが必要となるので装置が大型化するという問題や、駆動源複数個分の部品コストがかかるためコストが高騰するという問題があった。 In order to simultaneously perform independent replenishment control for each of the plurality of toner replenishing ports, a drive source for driving a toner replenishing member for replenishing toner from each toner replenishing port is individually provided for each toner replenishing port. Necessary. For this reason, compared to a conventional general apparatus having only one drive source for supplying toner, a space for arranging a plurality of drive sources is required. There is a problem that the cost increases due to the cost of parts.
なお、特許文献2のトナー補給方法も、複数のトナー補給口を独立して制御することが必要であるため、特許文献1と同様の問題が生じる。
Note that the toner replenishing method of Patent Document 2 also requires the same control as that of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化やコストを高騰させることなく、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides an image forming apparatus and an image forming method capable of eliminating toner density unevenness of a two-component developer without increasing the size and cost of the apparatus. The purpose is to do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、前記画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記トナーの特性を表す特性情報を検出する特性検出手段と、前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な、前記特性情報に応じて予め定められた複数のフィルタ手段と、複数の前記フィルタ手段のうち、検出された前記特性情報に応じた前記フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出手段と、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a latent image forming unit that forms a latent image by irradiating a light beam corresponding to image information onto a rotating or moving image carrier, and a toner. A conveying unit that circulates and conveys a two-component developer including a carrier and a carrier on a conveying path; a toner replenishing unit that can replenish toner to the two-component developer at a predetermined replenishment location on the conveying path; A developing unit that develops the latent image formed on the image carrier with the two-component developer, an image information acquiring unit that acquires the image information, and a characteristic detection unit that detects characteristic information representing the characteristics of the toner; Toner replenishment that eliminates temporal changes in the toner concentration of the two-component developer at a specific location on the transport path by developing a latent image according to the image information by performing a filter operation on the image information The toner replenishment amount can be calculated using a plurality of filter units that are predetermined according to the characteristic information and the filter unit that corresponds to the detected characteristic information among the plurality of filter units. And a replenishment control means for controlling the toner replenishing means to replenish the calculated toner replenishment amount of toner at the replenishment location.
また、本発明は、回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、を備えた画像形成装置で実行される画像形成方法であって、画像情報取得手段が、前記画像情報を取得する画像情報取得ステップと、特性検出手段が、前記トナーの特性を表す特性情報を検出する特性検出ステップと、補給量算出手段が、前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な、前記特性情報に応じて予め定められた複数のフィルタ手段のうち、検出された前記特性情報に応じた前記フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出ステップと、補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、を備えたことを特徴とする。 The present invention also provides a latent image forming means for forming a latent image by irradiating a rotating or moving image carrier with a light beam according to image information, and a two-component developer including a toner and a carrier on a conveyance path. A conveying unit that circulates and conveys the toner, a toner replenishing unit that can replenish toner to the two-component developer at a predetermined replenishment location on the conveying path, and a latent image formed on the image carrier. An image forming method executed by an image forming apparatus including a developing unit that develops with a two-component developer, wherein the image information acquiring unit acquires the image information, and the characteristic detecting unit includes: A characteristic detecting step for detecting characteristic information representing the characteristic of the toner; and a replenishment amount calculating unit that performs a filter operation on the image information, thereby developing the latent image according to the image information. The characteristic detected from among a plurality of filter means predetermined according to the characteristic information capable of calculating a toner replenishment amount that eliminates a time change in the toner concentration of the two-component developer at a specific location A replenishment amount calculating step for calculating the toner replenishment amount using the filter unit according to information; and a replenishment control unit for replenishing the calculated toner replenishment amount of toner at the replenishment location. And a replenishment control step for controlling.
本発明によれば、画像情報に応じたトナー補給量を指示する波形を出力するフィルタを用いて、トナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給動作を決定し、決定したトナー補給動作でトナー補給量を制御することができる。このため、装置の大型化やコストを高騰させることなく、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することができるという効果を奏する。 According to the present invention, a toner replenishment operation that eliminates a change in toner density over time is determined using a filter that outputs a waveform that indicates a toner replenishment amount according to image information, and toner replenishment is performed using the determined toner replenishment operation. The amount can be controlled. For this reason, there is an effect that the toner density unevenness of the two-component developer can be eliminated without increasing the size and cost of the apparatus.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of an image forming apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施形態1)
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)に適用した一実施形態(以下、本実施形態を「実施形態1」という。)について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment (hereinafter, this embodiment is referred to as “
まず、本実施形態1に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本実施形態1に係るプリンタを示す概略構成図である。 First, the basic configuration of the printer according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a printer according to the first embodiment.
このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す。)用の4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY、C、M、Kのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。 The printer includes four process units 1Y, 1C, 1M, and 1K for yellow, cyan, magenta, and black (hereinafter referred to as Y, C, M, and K). These use Y, C, M, and K toners of different colors as image forming substances for forming an image, but the other configurations are the same.
図2は、Yトナー像を生成するためのプロセスユニット1Yの構成を示す概略図である。図3は、プロセスユニット1Yの外観を示す斜視図である。このプロセスユニット1Yは、感光体ユニット2Yと現像ユニット7Yとを有している。感光体ユニット2Y及び現像ユニット7Yは、図3に示すように、プロセスユニット1Yとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット7Yを感光体ユニット2Yに対して着脱することができる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a process unit 1Y for generating a Y toner image. FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the process unit 1Y. The process unit 1Y includes a
感光体ユニット2Yは、潜像担持体としてのドラム状の感光体3Y、ドラムクリーニング装置4Y、図示しない除電装置、帯電装置5Yなどを有している。帯電手段である帯電装置5Yは、図示しない駆動手段によって図2中時計回り方向に回転駆動する感光体3Yの表面を帯電ローラ6Yにより一様帯電させる。具体的には、図2中反時計回りに回転駆動する帯電ローラ6Yに対して図示しない電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ6Yを感光体3Yに近接又は接触させることで、感光体3Yを一様帯電させる。なお、帯電ローラ6Yの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体3Yを一様帯電させるものを用いてもよい。帯電装置5Yによって一様帯電した感光体3Yの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット20から発せられるレーザー光によって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。
The
図4は、現像ユニット内を二成分現像剤が循環する現像剤循環搬送路周辺の現像ユニット構成を示す説明図である。現像手段である現像ユニット7Yは、図2や図4に示すように、現像剤搬送手段としての第1搬送スクリュー8Yが配設された第1剤収容部9Yを有している。また、トナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ(図示せず)、現像剤搬送手段としての第2搬送スクリュー11Y、現像剤担持体としての現像ロール12Y、現像剤規制部材としてのドクターブレード13Yなどが配設された第2剤収容部14Yも有している。これら2つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のYトナーとからなる二成分現像剤である図示しないY現像剤が内包されている。第1搬送スクリュー8Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、第1剤収容部9Y内のY現像剤を図2中手前側(図4中矢印Aの方向)へ搬送する。搬送途中のY現像剤は、第1搬送スクリュー8Y上に固定されたトナー濃度センサによって、第1剤収容部9Yにおけるトナー補給口17Yに対向する箇所(以下「補給箇所」という。)よりも現像剤循環方向上流側に位置する所定の検出箇所を通過するY現像剤のトナー濃度が検知される。そして、第1搬送スクリュー8Yにより第1剤収容部9Yの端部まで搬送されたY現像剤は、連通口18Yを経て第2剤収容部14Y内に進入する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the developing unit around the developer circulation conveyance path in which the two-component developer circulates in the developing unit. As shown in FIGS. 2 and 4, the developing unit 7 </ b> Y that is a developing unit includes a first agent containing portion 9 </ b> Y in which a first conveying screw 8 </ b> Y as a developer conveying unit is disposed. Further, a toner concentration sensor (not shown) including a magnetic permeability sensor as a toner concentration detecting unit, a second conveying
第2剤収容部14Y内の第2搬送スクリュー11Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、Y現像剤を図2中奥側(図4中矢印Aの方向)へ搬送する。このようにしてY現像剤を搬送する第2搬送スクリュー11Yの図2中上方には、現像ロール12Yが第2搬送スクリュー11Yと平行な姿勢で配設されている。この現像ロール12Yは、図2中反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ15Y内に固定配置されたマグネットローラ16Yを内包した構成となっている。第2搬送スクリュー11Yによって搬送されるY現像剤の一部は、マグネットローラ16Yの発する磁力によって現像スリーブ15Yの表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ15Yの表面と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード13Yによってその層厚が規制された後、感光体3Yと対向する現像領域まで搬送され、感光体3Y上のY用の静電潜像にYトナーを付着させる。この付着により、感光体3Y上にYトナー像が形成される。現像によってYトナーを消費したY現像剤は、現像スリーブ15Yの回転に伴って第2搬送スクリュー11Y上に戻される。そして、第2搬送スクリュー11Yにより第2剤収容部14Yの端部まで搬送されたY現像剤は、連通口19Yを経て第1剤収容部9Y内に戻る。このようにして、Y現像剤は現像ユニット内を循環搬送される。
The second conveying
ここで、消費されたトナーを補給するトナー補給制御の概要について説明する。図5は、トナー補給制御を行う機構の機能ブロック図である。本実施形態1では、パーソナルコンピュータや画像読取装置からの画像データ(画像情報)を取得する画像情報取得手段としての画像情報取得部103が制御部100に設けられている。画像情報取得部103は、取得した画像情報を予測データ算出手段としての予測データ算出部101へ送る。予測データ算出部101は、受信した画像情報から、当該画像情報に基づく潜像を現像することでトナーを消費した現像剤に生じる測定箇所Bでのトナー濃度の時間変化(予測データ)を算出する。
Here, an outline of toner replenishment control for replenishing consumed toner will be described. FIG. 5 is a functional block diagram of a mechanism that performs toner supply control. In the first embodiment, the
なお、本実施形態1では、パーソナルコンピュータや画像読取装置から画像情報を入力し、その画像情報に基づいて予測データの算出を行うが、光書込ユニット20から発せられるレーザー光の数(ドット数)をカウントした情報を画像情報とし、その画像情報に基づいて予測データの算出を行うようにしてもよい。
In the first embodiment, image information is input from a personal computer or an image reading apparatus, and prediction data is calculated based on the image information. The number of laser beams (number of dots) emitted from the
補給制御手段として機能する補給制御部102は、予測データ算出手段として機能する制御部100の予測データ算出部101が算出した予測データに基づいて、トナー補給手段としてのトナー補給装置70がもつ1つの駆動源71Yを制御する。ここで、予測データ算出部101は、画像情報に基づき、ROMに記憶されている演算プログラムや演算テーブルを用いて、測定箇所BにおけるY現像剤のトナー濃度の時間変化の予測データを算出する。そして、補給制御部102は、予測データ算出部101が算出した予測データに基づき、後述する各種の基本補給パターンの組み合わせで1つの駆動源71Yの駆動制御を行うことで、トナー濃度ムラを解消する。トナー濃度センサによるY現像剤のトナー濃度の検出結果は、電気信号として図示しない制御部100に送られる。この制御部100は、演算手段たるCPU(Central Processing Unit)、データ記憶手段であるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等から構成され、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる。制御部100は、RAMの中にトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるY用Vtrefや、他の現像ユニット7C,7M,7Kに搭載された各トナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるC用Vtref、M用Vtref、K用Vtrefのデータを格納している。Y用の現像ユニット7Yについては、トナー濃度センサからの出力電圧の値とY用Vtrefを比較し、比較結果に応じた量のYトナーをトナー補給口17Yから供給するように、Y用のトナー補給装置70の駆動源71Yを制御する。この制御により、現像に伴うYトナーの消費によってYトナー濃度が低下したY現像剤に対し、第1剤収容部9Yで適量のYトナーが供給される。このため、第2剤収容部14Y内のY現像剤のトナー濃度は目標トナー濃度範囲内に維持される。他色用の現像ユニット7C,7M,7K内における現像剤についても同様である。なお、本実施形態1におけるトナー補給制御は、トナー濃度ムラを打ち消すように行うものであるが、その詳細については後述する。
The
次に、感光体3Y上にYトナー像を形成した後の処理についてさらに説明する。感光体3Y上に形成されたYトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト41に中間転写される。感光体ユニット2Yのドラムクリーニング装置4Yは、中間転写工程を経た後の感光体3Yの表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体3Yの表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体3Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用のプロセスユニット1C,1M,1Kにおいても、同様にして感光体3C,3M,3K上にCトナー像、Mトナー像、Kトナー像が形成されて、中間転写ベルト41上に中間転写される。
Next, processing after forming a Y toner image on the
プロセスユニット1Y,1C,1M,1Kの図1中下方には、光書込ユニット20が配設されている。光書込ユニット20は、画像情報に基づいて発したレーザー光Lを、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Kの感光体3Y,3C,3M,3Kに照射する。これにより、感光体3Y,3C,3M,3K上には、それぞれY用、C用、M用、K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット20は、光源から発したレーザー光Lを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー21によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y,3C,3M,3Kに照射するものである。かかる構成のものに代えて、LEDアレイを採用したものを用いてもよい。
An
光書込ユニット20の下方には、第1給紙カセット31、第2給紙カセット32が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録紙Pが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Pには、第1給紙ローラ31a及び第2給紙ローラ32aがそれぞれ当接している。第1給紙ローラ31aが図示しない駆動手段によって図1中反時計回りに回転駆動すると、第1給紙カセット31内の一番上の記録紙Pが、カセットの図1中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路33に向けて排出される。また、第2給紙ローラ32aが図示しない駆動手段によって図1中反時計回りに回転駆動すると、第2給紙カセット32内の一番上の記録紙Pが給紙路33に向けて排出される。給紙路33内には、複数の搬送ローラ対34が配設されており、給紙路33に送り込まれた記録紙Pは、これら搬送ローラ対34のローラ間に挟み込まれながら、給紙路33内を図1中下側から上側に向けて搬送される。また、給紙路33の末端には、レジストローラ対35が配設されている。レジストローラ対35は、搬送ローラ対34から送られてくる記録紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Pを適切なタイミングで後述の2次転写ニップに向けて送り出す。
A first
各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Kの図1中上方には、中間転写ベルト41を張架しながら図1中反時計回りに無端移動させる転写ユニット40が配設されている。転写ユニット40は、中間転写ベルト41のほか、ベルトクリーニングユニット42、第1ブラケット43、第2ブラケット44などを備えている。また、4つの1次転写ローラ45Y,45C,45M,45K、2次転写バックアップローラ46、駆動ローラ47、補助ローラ48、テンションローラ49なども備えている。中間転写ベルト41は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ47の回転駆動によって図1中反時計回りに無端移動する。4つの1次転写ローラ45Y,45C,45M,45Kは、このように無端移動する中間転写ベルト41を感光体3Y,3C,3M,3Kとの間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト41の内周面にトナーとは逆極性(本実施形態1ではプラス極性)の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト41は、
その無端移動に伴ってY用、C用、M用、K用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体3Y,3C,3M,3K上の各色トナー像が重なり合うように1次転写される。これにより、中間転写ベルト41上に4色重ね合わせトナー像(以下「4色トナー像」という。)が形成される。
Above each process unit 1Y, 1C, 1M, and 1K in FIG. 1, a transfer unit 40 is disposed to endlessly move the intermediate transfer belt 41 counterclockwise in FIG. In addition to the intermediate transfer belt 41, the transfer unit 40 includes a belt cleaning unit 42, a first bracket 43, a second bracket 44, and the like. Also provided are four primary transfer rollers 45Y, 45C, 45M, 45K, a secondary transfer backup roller 46, a drive roller 47, an auxiliary roller 48, a tension roller 49, and the like. The intermediate transfer belt 41 is endlessly moved counterclockwise in FIG. 1 by the rotational driving of the driving roller 47 while being stretched around these rollers. The four primary transfer rollers 45Y, 45C, 45M, and 45K sandwich the intermediate transfer belt 41 that moves endlessly between the
In the process of sequentially passing through the primary transfer nips for Y, C, M, and K along with the endless movement, the respective color toner images on the
2次転写バックアップローラ46は、中間転写ベルト41のループ外側に配設された2次転写ローラ50との間に中間転写ベルト41を挟み込んで2次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対35は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Pを、中間転写ベルト41上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで、2次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト41上の4色トナー像は、2次転写バイアスが印加される2次転写ローラ50と2次転写バックアップローラ46との間に形成される2次転写電界や、ニップ圧の影響により、2次転写ニップ内で記録紙Pに一括2次転写される。そして、記録紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。 The secondary transfer backup roller 46 sandwiches the intermediate transfer belt 41 with the secondary transfer roller 50 disposed outside the loop of the intermediate transfer belt 41 to form a secondary transfer nip. The registration roller pair 35 described above feeds the recording paper P sandwiched between the rollers toward the secondary transfer nip at a timing at which the recording paper P can be synchronized with the four-color toner image on the intermediate transfer belt 41. The four-color toner image on the intermediate transfer belt 41 is affected by the secondary transfer electric field formed between the secondary transfer roller 50 to which the secondary transfer bias is applied and the secondary transfer backup roller 46, and the influence of the nip pressure. The secondary transfer is batch-transferred onto the recording paper P in the secondary transfer nip. Then, combined with the white color of the recording paper P, a full color toner image is obtained.
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト41には、記録紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット42によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット42は、クリーニングブレード42aを中間転写ベルト41のおもて面に当接させており、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
Untransferred toner that has not been transferred to the recording paper P adheres to the intermediate transfer belt 41 after passing through the secondary transfer nip. This is cleaned by the belt cleaning unit 42. In the belt cleaning unit 42, the
なお、転写ユニット40の第1ブラケット43は、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ48の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。本実施形態1のプリンタは、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第1ブラケット43を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ48の回転軸線を中心にしてY用、C用、M用の1次転写ローラ45Y,45C,45Mを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト41をY用、C用、M用の感光体3Y,3C,3Mから離間させる。そして、4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Kのうち、K用のプロセスユニット1Kだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にY用、C用、M用のプロセスユニットを無駄に駆動させることによるそれらプロセスユニットの消耗を回避することができる。
The first bracket 43 of the transfer unit 40 swings at a predetermined rotation angle about the rotation axis of the auxiliary roller 48 as the solenoid (not shown) is turned on / off. In the case of forming a monochrome image, the printer of the first embodiment rotates the first bracket 43 a little counterclockwise in the drawing by driving the solenoid described above. By this rotation, the Y, C, and M primary transfer rollers 45Y, 45C, and 45M are revolved counterclockwise in the drawing around the rotation axis of the auxiliary roller 48, whereby the intermediate transfer belt 41 is moved to the Y direction. , C and
2次転写ニップの図中上方には、定着手段としての定着ユニット60が配設されている。この定着ユニット60は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ61と、定着ベルトユニット62とを備えている。定着ベルトユニット62は、定着ベルト64、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ63、テンションローラ65、駆動ローラ66、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト64を加熱ローラ63、テンションローラ65及び駆動ローラ66によって張架しながら、図1中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト64は加熱ローラ63によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト64の加熱ローラ63の掛け回し箇所には、図1中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ61がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ61と定着ベルト64とが当接する定着ニップが形成されている。 A fixing unit 60 as a fixing unit is disposed above the secondary transfer nip in the figure. The fixing unit 60 includes a pressure heating roller 61 that includes a heat source such as a halogen lamp, and a fixing belt unit 62. The fixing belt unit 62 includes a fixing belt 64, a heating roller 63 containing a heat source such as a halogen lamp, a tension roller 65, a driving roller 66, a temperature sensor (not shown), and the like. Then, the endless fixing belt 64 is endlessly moved in the counterclockwise direction in FIG. 1 while being stretched by the heating roller 63, the tension roller 65, and the driving roller 66. In the process of endless movement, the fixing belt 64 is heated from the back side by the heating roller 63. A pressure heating roller 61 that is driven to rotate in the clockwise direction in FIG. 1 is in contact with the surface of the fixing belt 64 that is heated in this manner. Thereby, a fixing nip where the pressure heating roller 61 and the fixing belt 64 abut is formed.
定着ベルト64のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト64のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト64の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ63に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ61に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト64の表面温度が約140℃に維持される。2次転写ニップを通過した記録紙Pは、中間転写ベルト41から分離した後、定着ユニット60内に送られる。そして、定着ユニット60内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト64によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録紙Pに定着する。 Outside the loop of the fixing belt 64, a temperature sensor (not shown) is disposed so as to face the front surface of the fixing belt 64 with a predetermined gap, and the fixing belt 64 just before entering the fixing nip. Detect surface temperature. This detection result is sent to a fixing power supply circuit (not shown). The fixing power supply circuit performs on / off control of power supply to the heat generation source included in the heating roller 63 and the heat generation source included in the pressure heating roller 61 based on the detection result of the temperature sensor. As a result, the surface temperature of the fixing belt 64 is maintained at about 140.degree. The recording paper P that has passed through the secondary transfer nip is separated from the intermediate transfer belt 41 and then fed into the fixing unit 60. Then, in the process of being conveyed from the lower side to the upper side in the drawing while being sandwiched by the fixing nip in the fixing unit 60, the full-color toner image is applied to the recording paper P by being heated or pressed by the fixing belt 64. To settle.
このようにして定着処理が施された記録紙Pは、排紙ローラ対67のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部68が形成されており、排紙ローラ対67によって機外に排出された記録紙Pは、このスタック部68に順次スタックされる。 The recording paper P subjected to the fixing process in this manner is discharged outside the apparatus after passing between the rollers of the paper discharge roller pair 67. A stack unit 68 is formed on the upper surface of the housing of the printer main body, and the recording paper P discharged to the outside by the discharge roller pair 67 is sequentially stacked on the stack unit 68.
転写ユニット40の上方には、Yトナー、Cトナー、Mトナー、Kトナーをそれぞれ収容する4つのトナー収容器であるトナーカートリッジ72Y,72C,72M,72Kが配設されている。トナーカートリッジ72Y,72C,72M,72K内の各色トナーは、トナー補給装置70により、それぞれ、プロセスユニット1Y,1C,1M,1Kの現像ユニット7Y,7C,7M,7Kに適宜供給される。トナーカートリッジ72Y,72C,72M,72Kは、プロセスユニット1Y,1C,1M,1Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
Above the transfer unit 40,
次に、画像情報取得部103が取得する画像情報の詳細について図6を用いて説明する。なお、説明の便宜上、同図は、プリンタの機能に加えてコピー機能、スキャナ機能等を含むMFPとして画像形成装置を実現した場合の画像情報の流れを示している。まずコピーの画像フローについて説明する。
Next, details of the image information acquired by the image
原稿を読み取る場合、エンジン部610内の読み取りユニット611が、セットされた原稿から画像情報を読取る。そして、読み取りユニット611は、RGBに色分解されたデータとして読み取った画像情報をスキャナ補正部612に送る。なお、エンジンコントローラ616は、エンジン部610内の各構成部の処理を制御する。
When reading a document, a
図7は、スキャナ補正部612の詳細な構成を示すブロック図である。同図に示すように、スキャナ補正部612は、スキャナガンマ補正を行うスキャナγ処理部612aと、フィルタ処理を行うフィルタ処理部612bと、変倍処理を行う変倍処理部612cと、色補正処理を行う色補正処理部612dとを備えている。これらの各処理により、RGBの色信号(画像情報)はCMYKの色信号(画像情報)に変換される。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the
図6に戻り、変倍後のCMYK各色8ビット(4×8ビット)の色データ(画像情報)は、固定長に圧縮するカラー多値データ圧縮器613によって各色nビット(n≦8)の色データ(画像情報)に変換される。
Returning to FIG. 6, the color data (image information) of CMYK 8 bits (4 × 8 bits) for each color after scaling is converted into n bits (n ≦ 8) for each color by a color
カラー多値データ圧縮器613で圧縮後のCMYKの画像情報は、汎用バス620を通ってプリンタコントローラ604に送られる。プリンタコントローラ604は、各色毎に独立した半導体メモリ605を有し、送られた画像情報を蓄積するようになっている。
The CMYK image information compressed by the color
蓄積された画像情報は随時ハードディスク(HDD)606に書き込まれる。これはプリントアウト時に用紙がつまり、印字が正常に終了しなかった場合でも、再び原稿を読み直すのを避けるため、または、電子ソートを行うためである。また、読み取った原稿をハードディスク606に蓄積しておき、必要なときに再出力するように構成してもよい。
The stored image information is written to a hard disk (HDD) 606 as needed. This is for avoiding rereading the original again or performing electronic sorting even when the paper is clogged at the time of printout, that is, when the printing has not ended normally. Further, the read original may be stored in the
画像情報を出力する場合、ハードディスク606内の画像情報は、一度半導体メモリ605に展開され、次に汎用バス620をとおりエンジン部610に送られる。送られた画像情報は、エンジン部610内の固定長で画像を伸張するカラー多値データ伸張器614により再びCMYK8ビットの画像情報に変換される。そして、変換後の画像情報は、プリンタ補正部615に送られる。
When outputting image information, the image information in the
図8は、プリンタ補正部615の詳細な構成を示すブロック図である。同図に示すように、プリンタ補正部615は、CMYKの各色に対してプリンタガンマ補正を行うプリンタγ処理部615aと、プロセスユニット1Y、1C、1M、1Kの特性に応じた中間調処理を行う中間調処理部615bとを備えている。中間調処理が行われた画像情報は、光書込ユニット20でレーザー光に変調されて転写紙に出力される。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the
以上はコピー処理の場合であるが、プリンタ処理の場合はプリンタコントローラ604が半導体メモリ605上に直接ビットマップイメージ(画像情報)を描画する。ビットマップデータである画像情報は、汎用バス620を通り、カラー多値データ伸張器614とプリンタ補正部615を経由せずに光書込ユニット20に直接送られて印字される。
The above is the case of copy processing. In the case of printer processing, the
光書込ユニット20に送られる前のCMYK2ビット×4チャンネルの画像情報は、画像情報取得部103に送られる。このように、画像情報取得部103は、階調処理後の画像情報を取得する。階調処理後の画像情報は、作像エンジンの能力に合わせてビット数が減らされている。このため、画像情報を計数するときの演算量が少なくて済む。
The image information of CMYK 2 bits × 4 channels before being sent to the
なお、画像情報取得部103は、主走査方向の画像情報の有効範囲(主走査有効範囲)、および、副走査方向の画像情報の有効範囲(副走査有効範囲)の少なくとも一方で範囲を分割した領域ごとに画像情報を取得する。図9は、画像情報取得領域の一例を示す図である。
The image
同図に示すように、画像情報は、画像情報に並走して主走査有効範囲を現す信号XLGATEと、(副走査有効範囲)を現す信号XFGATEと、画素クロック(図示せず)とが送られている。例えば、各信号がアサートされてからの画素クロックをカウントすることにより、2次元平面上(同図の画像情報取得領域)のいずれの部分の画素が送られているか特定できるようになっている。 As shown in the figure, the image information is transmitted in parallel with the image information by a signal XLGATE indicating the main scanning effective range, a signal XFGATE indicating (sub-scanning effective range), and a pixel clock (not shown). It has been. For example, by counting the pixel clock after each signal is asserted, it is possible to specify which part of the pixel on the two-dimensional plane (the image information acquisition region in the figure) is being sent.
なお、画像情報取得領域を分割する領域のサイズは、後述するようにセンサの分解能やノイズの影響あるいはトナー補給装置70の微小量補給性能などにより制限されるが、出力する画像のサイズに依存するものではない。そのため、図10に示すように印刷するときの転写紙のサイズによらず、分割する領域のサイズを常に一定にする。これにより、演算量を抑えつつトナー濃度の安定化に対する最大限の効果を得ることができる。
Note that the size of the area into which the image information acquisition area is divided is limited by the resolution of the sensor, the influence of noise, or the minute amount replenishment performance of the
画像情報取得部103は、XFGATEがネゲートされた時に各領域の画像情報を予測データ算出部101に渡す。現像ユニット内の現像剤の移流速度が遅い画像形成装置で、転写紙の副走査方向の長さが短い場合には、XFGATEがネゲートされた後に補給すべきトナー量を計算し、トナー補給装置70によりトナー補給を行うように構成しても、次のトナー消費に間に合って補給を行うことができる。なお、トナー補給量の計算方法の詳細については後述する。
The image
次に、補給制御部102が駆動源71を駆動制御するときに用いる基本補給パターンについて説明する。基本補給パターンは、予め実験等を行うことで得ることができる。以下、基本補給パターンの具体的な作成手順について説明する。
Next, a basic supply pattern used when the
まず、第1剤収容部9Yにおける上記トナー補給口17Yよりも現像剤循環方向下流側に位置する測定箇所B(図4参照)を通過するY現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを配置する。
First, a toner concentration sensor for detecting the toner concentration of the Y developer passing through the measurement point B (see FIG. 4) located downstream of the
そして、最初に、トナー補給装置70によるトナー補給動作の基礎パターン(以下「補給基礎パターン」という。)を測定する。図11は、本実施形態1におけるトナー補給装置70の補給基礎パターンを示すグラフである。
First, a basic pattern of toner supply operation by the toner supply device 70 (hereinafter referred to as “replenishment basic pattern”) is measured. FIG. 11 is a graph showing a basic supply pattern of the
各波形H1,H2,H3,H4,H5は、トナー濃度ムラがない状態のY現像剤に対し、1回の駆動源71Yの駆動動作(以下「補給動作」という。)により補給されるトナー量(以下「単位補給量」という。)が互いに異なる5つの補給パターンでトナー補給を行ったときに、トナー濃度センサにより測定箇所Bでのトナー濃度の時間変化を検出した結果を示す波形(以下「補給基礎波形」という。)である。なお、補給基礎波形H1,H2,H3,H4,H5の順に、単位補給量が多くなる。また、単位補給量は、1回の補給動作における駆動源71Yの駆動時間や駆動速度を変更することで変動させることができる。
The waveforms H1, H2, H3, H4, and H5 indicate the amount of toner that is replenished by a single drive operation of the
次に、感光体表面移動方向に対して直交する方向(以下「感光体軸方向」という。)について感光体3Yの表面を複数の領域に分割し、各領域にトナー濃度検出用の単位面積に相当する同一の単位画像の潜像をそれぞれ形成し、各潜像をトナー濃度ムラがない状態のY現像剤を用いてそれぞれ現像した後のY現像剤を、トナー補給を行わずに測定箇所Bのトナー濃度センサでトナー濃度の時間変化(基本消費波形)を測定する。なお、基本消費波形を求める際のトナー濃度検出用の単位面積としては、画像情報の1ドット面積が理想ではあるが、現実的にはセンサの分解能やノイズの影響あるいはトナー補給装置70の微小量補給性能などにより制限されるので、これらを考慮してなるべく小さく設定可能なトナー濃度検出用の単位面積を決定するのがよい。また、感光体3Yの表面を上述したように複数の領域に分割する場合の分割間隔は、トナー濃度検出用の単位面積に応じて適宜設定される。このようにして測定される基本消費波形は、図32の下部に記載したグラフのようになる。ただし、図32の下部のグラフに描かれているのは、上述した複数の領域のうち、その両端に位置する2つの領域と中央に位置する1つの領域だけである。
Next, the surface of the
図32の下部に示すグラフで、感光体表面上の感光体軸方向位置が互いに異なる3つの潜像についての基本消費波形を互いに比較すると、半値幅(ブロード状態)および最小トナー濃度とが互いに異なっている。これは、潜像を現像してトナーを消費したY現像剤部分が現像剤循環搬送路に戻される位置から測定箇所Bまでの距離が互いに異なることにより、戻されたY現像剤が測定箇所Bまで搬送される間に第1搬送スクリュー8Yから受ける攪拌量が違うことによるものである。
In the graph shown in the lower part of FIG. 32, when the basic consumption waveforms of three latent images having different positions on the surface of the photosensitive member in the axial direction of the photosensitive member are compared with each other, the half width (broad state) and the minimum toner density are different from each other. ing. This is because the Y developer portion that has developed the latent image and consumed the toner is different in distance from the position where the Y developer portion is returned to the developer circulation conveyance path to the measurement location B, so that the returned Y developer is measured at the measurement location B. This is because the amount of agitation received from the first conveying
なお、感光体表面移動方向における互いに異なる位置に形成した各潜像を現像した後の消費波形は、上述したように、そのピーク時期が異なるだけでその半値幅(ブロード状態)および最小トナー濃度に違いはない。よって、感光体軸方向の同一位置に形成された潜像についての基本消費波形を把握していれば、感光体表面移動方向における互いに異なる位置に形成した潜像についての消費波形は、当該基本消費波形の位相を所定時間だけ進ませるまたは遅らせるだけで得ることができる。したがって、感光体軸方向について感光体3Yの表面を分割した各領域の単位画像の潜像についての各基本消費波形を測定するだけで、感光体上の全位置に形成される潜像についての消費波形を把握することができる。
As described above, the consumption waveform after developing the latent images formed at different positions in the direction of movement of the surface of the photosensitive member has a full width at half maximum (broad state) and a minimum toner density, as the peak time is different. There is no difference. Therefore, if the basic consumption waveform for the latent images formed at the same position in the photoconductor axis direction is grasped, the consumption waveforms for the latent images formed at different positions in the photosensitive body surface movement direction It can be obtained simply by advancing or delaying the phase of the waveform by a predetermined time. Therefore, the consumption of the latent image formed at all positions on the photosensitive member can be measured only by measuring each basic consumption waveform for the latent image of the unit image of each region obtained by dividing the surface of the
次に、各基本消費波形Knによるトナー濃度ムラを打ち消す基本補給波形をそれぞれ求める。図12は、ある基本消費波形Knと、その基本消費波形Knによるトナー濃度ムラを打ち消す基本補給波形Jn’とを示すグラフである。 Next, a basic replenishment waveform for canceling toner density unevenness due to each basic consumption waveform Kn is obtained. FIG. 12 is a graph showing a certain basic consumption waveform Kn and a basic supply waveform Jn ′ that cancels toner density unevenness due to the basic consumption waveform Kn.
基本消費波形Knと、各補給基礎波形H1,H2,H3,H4,H5とから、基本消費波形Knを打ち消すような波形を各補給基礎波形H1,H2,H3,H4,H5を組み合わせて作成し、その波形を基本補給波形Jn’として求める。このようにして求めた基本補給波形Jn’となるようなトナー補給動作を行えば、当該基本消費波形Knに対応する潜像を現像したことによるトナー濃度ムラを、少なくとも上記測定箇所Bでは解消することができる。そして、各基本補給波形Jn’を構成する補給基礎波形H1,H2,H3,H4,H5の組み合わせにそれぞれ対応するトナー補給動作(トナー補給量の制御パターン)が、各基本補給パターンとなる。 From the basic consumption waveform Kn and each supply basic waveform H1, H2, H3, H4, and H5, a waveform that cancels the basic consumption waveform Kn is created by combining each supply basic waveform H1, H2, H3, H4, and H5. The waveform is obtained as a basic supply waveform Jn ′. By performing the toner replenishment operation so as to obtain the basic replenishment waveform Jn ′ thus obtained, the toner density unevenness due to the development of the latent image corresponding to the basic consumption waveform Kn is eliminated at least at the measurement location B. be able to. Each toner supply pattern (toner supply amount control pattern) corresponding to each combination of the supply basic waveforms H1, H2, H3, H4, and H5 constituting each basic supply waveform Jn 'becomes each basic supply pattern.
次に、本実施形態1におけるトナー補給制御の具体的内容について説明する。図13は、図中上部に記載した任意の画像を形成したときにおける任意消費波形Kと、その任意消費波形Kによるトナー濃度ムラを打ち消す補給波形Jとを示すグラフである。 Next, specific contents of toner replenishment control in the first exemplary embodiment will be described. FIG. 13 is a graph showing an arbitrary consumption waveform K when an arbitrary image described in the upper part of the figure is formed, and a replenishment waveform J that cancels toner density unevenness due to the arbitrary consumption waveform K.
実際の画像形成時に任意の画像を形成する際、その画像情報が制御部100の予測データ算出部101に送られる。予測データ算出部101では、この画像情報に基づく潜像を感光体3Y上の各位置に分解し、各分解潜像に対応する基本消費波形Knを得る。このようにして得た各基本消費波形Knを合成したものは、同図に示す任意消費波形Kに近似した波形(予測値)、すなわち、当該画像情報に基づく潜像を現像した現像剤が測定箇所Bを通過するときのトナー濃度の時間変化を示す消費波形に近似したものとなる。
When an arbitrary image is formed during actual image formation, the image information is sent to the prediction
なお、基本消費波形Knを求める際の単位画像は、分解した領域に対応する単位面積内の各画素で画素値が最大となる画像である。本実施形態1では、上述のように画素値は2ビット(0〜3)の値を取る。したがって、単位面積内に画素値が最大値より小さい画素が含まれる場合は、それに応じて予測値を変更する必要がある。すなわち、予測データ算出部101は、まず分割した領域内の各画素の画素値の平均値を算出し、算出した平均値の最大画素値(例えば3)に対する割合を基本消費波形Knに乗じて得られる波形を合成して予測データを算出する。なお、画素値の平均値を最大画素値で除算した値の代わりに、画素値が0でない画素数を単位面積内の総画素数で除算した値を用いるように構成してもよい。
Note that the unit image for obtaining the basic consumption waveform Kn is an image in which the pixel value is the maximum at each pixel within the unit area corresponding to the decomposed region. In the first embodiment, as described above, the pixel value takes a value of 2 bits (0 to 3). Therefore, when a pixel whose pixel value is smaller than the maximum value is included in the unit area, it is necessary to change the predicted value accordingly. That is, the prediction
このように、予測データ算出部101は、所定の演算プログラムを実行することで、上述したメカニズムに基づき、画像情報から、その画像情報に基づく潜像を現像した現像剤が測定箇所Bを通過するときのトナー濃度の時間変化である任意消費波形Kの分解成分である複数の基本消費波形Knの組み合わせを、予測データとして算出する。
As described above, the prediction
このようにして予測データ算出部101が算出した予測データ(複数の基本消費波形Knの組み合わせのデータ)は、補給制御部102に送られる。補給制御部102は、これらの基本消費波形Knにそれぞれ対応した複数の基本補給波形Jn’を組み合わせることで、同図に示すように、任意消費波形Kが示すトナー濃度ムラを打ち消すような補給波形J、すなわち、任意消費波形Kの逆位相となる波形に近い補給波形Jを作り出すことができる。したがって、補給制御部102は、予測データに基づき、その複数の基本消費波形Knの組み合わせに対応する基本補給波形Jn’の組み合わせを求める。次に、求めた基本補給波形Jn’の組み合わせに対応するように、予めRAMに記憶しておいた各種基本補給パターンを組み合わせることで、その予測データに対応するトナー補給動作(トナー補給パターン)を決定する。
The prediction data (the combination data of a plurality of basic consumption waveforms Kn) calculated by the prediction
なお、予測データ算出部101と同様に、補給制御部102は、分割した領域内の各画素の画素値の平均値を最大画素値で除算した値を基本補給波形Jn’に乗じて得られる波形を組み合わせてトナー補給パターンを求めることによりトナー補給動作を決定する。
Similar to the prediction
そして、補給制御部102は、決定したトナー補給動作(トナー補給パターン)で駆動源71Yの駆動制御を行う。このようなトナー補給動作により得られる補給波形は、各基本補給パターンによる基本補給波形Jn’を合成したものとなるので、同図に示す補給波形Jとなる。したがって、任意消費波形Kが示すトナー濃度ムラは、このようなトナー補給制御により、同図の太い実線で示すように測定箇所Bでは十分に解消されることになる。
Then, the
また、本実施形態1では、上述のように画像情報取得部103が画像情報取得領域を複数に分割した領域に相当する分割単位で画像情報を取得する。そして、このように分割された画像情報それぞれに基づき、上述のようなトナー補給制御を実行することができる。このため、画像情報を分割せずに一括して取得し、取得した画像情報を元にトナーの補給量を算出する方法と比較すると、より高精度にトナー補給量を算出することが可能となる。
In the first embodiment, as described above, the image
(変形例1)
上述の実施形態では、図9に示すように画像情報取得領域の主走査方向および副走査方向の両方で画像情報を分割している。これに対し、副走査方向のみで領域を分割して画像情報を取得するように構成してもよい。図14は、このように構成した場合の画像情報取得領域の一例を示す図である。このような構成により分割数を少なくすることができるため、トナー補給量を決めるための演算量を低減することが可能となる。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 9, the image information is divided in both the main scanning direction and the sub-scanning direction of the image information acquisition region. On the other hand, the image information may be acquired by dividing the region only in the sub-scanning direction. FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an image information acquisition region configured as described above. With such a configuration, the number of divisions can be reduced, so that it is possible to reduce the calculation amount for determining the toner replenishment amount.
また、上述の実施形態では、画像情報取得部103は、XFGATEがネゲートされた時に各領域の画像情報を予測データ算出部101に渡していた。これに対し、光書込ユニット20による書き込みが行われて、書き込まれた部分の画像情報の取得が終わったら即座に予測データ算出部101に画像情報を渡すように構成してもよい。図14は、このように構成した場合の画像情報の取得の様子も示している。
In the above-described embodiment, the image
すなわち、同図のように画像情報取得領域を領域1〜領域4の4つに分割した場合は、各領域の画像情報の取得が完了した時点で、取得した領域ごとの画像情報が予測データ算出部101に送出される。
That is, when the image information acquisition area is divided into four
このような構成により、現像剤の移流速度が速い場合であっても、所定の条件を満たせば消費されたトナーの補給を遅れなく実施可能となる。 With such a configuration, even when the developer advancing speed is high, replenishment of consumed toner can be performed without delay if a predetermined condition is satisfied.
(変形例2)
上述の実施形態では、図8に示すようにプリンタ補正部615内の中間調処理部615bで階調処理後の画像情報が画像情報取得部103に出力されていた。これに対し、プリンタガンマ補正を行う前の画像情報を画像情報取得部103に出力するように構成してもよい。図15は、このように構成した本変形例のプリンタ補正部2015の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本変形例ではγ変換前の画像情報が画像情報取得部103に送られている。γ変換前の画像情報は、画像情報の値と最終画像の濃度値とが対応している。濃度値とトナー消費量とは比例するので、γ変換前の画像情報を用いることで、消費されるトナー量をより正確に求め、濃度の安定した画像形成装置を得ることができる。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, image information after gradation processing is output to the image
このように、本実施形態1にかかる画像形成装置では、現像を行ったことにより特定箇所で生じるトナー濃度の時間変化の予測データを算出し、この予測データに基づいて所定の補給箇所でのトナー補給量を調整する。二成分現像剤は現像剤循環搬送路を循環しているので、その二成分現像剤のトナー濃度ムラは特定箇所を通過する二成分現像剤のトナー濃度の時間変化として把握することができる。そして、このようなトナー濃度の時間変化の予測値である予測データに基づいて、特定箇所を通過する二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすように所定の補給箇所でのトナー補給量を調整するので、少なくとも特定箇所における二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することができる。 As described above, in the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment, the prediction data of the temporal change in the toner density generated at the specific location by the development is calculated, and the toner at the predetermined supply location is calculated based on the prediction data. Adjust the replenishment amount. Since the two-component developer circulates in the developer circulation conveyance path, the toner concentration unevenness of the two-component developer can be grasped as a change with time in the toner concentration of the two-component developer passing through a specific location. Then, based on the prediction data, which is a predicted value of the change in toner density over time, the toner supply amount at a predetermined supply point is set so as to eliminate the change in toner concentration over time of the two-component developer passing through the specific part. Since the adjustment is performed, toner density unevenness of the two-component developer at least at a specific location can be eliminated.
また、本実施形態1の補給制御手段の制御対象は、トナー補給手段がもつ1つ(単一)の駆動源である。そのため、トナー濃度ムラを打ち消すために必要なトナー補給用の駆動源は1つで済む。したがって、トナー濃度ムラを打ち消すために駆動源が複数必要となる特許文献1および2に記載の装置等がもつ装置の大型化やコストの高騰の問題は発生しない。
In addition, the control target of the replenishment control unit according to the first exemplary embodiment is one (single) drive source of the toner replenishment unit. For this reason, only one drive source for replenishing toner is required to cancel out the toner density unevenness. Therefore, the problem of the increase in the size of the device and the increase in the cost of the devices described in
また、本実施形態1では、分割された画像情報それぞれに基づいてトナー補給量を算出し、トナー補給制御を実行することができるため、より高精度な制御を実現できる。 In the first embodiment, since the toner replenishment amount can be calculated based on each of the divided image information and the toner replenishment control can be executed, more accurate control can be realized.
(実施形態2)
実施形態2の画像情報取得部103は実施形態1と構成は同じである。これを踏まえて本実施形態2では、実施形態1の予測データ算出部101が算出する予測データに対して補給波形を用いて分解を行う方法と同等の効果を得る方法として、後述するように補給波形を事前に考慮して消費波形に対して逆位相となる補給波形を生成するトナー補給量を指示する逆位相フィルタを用いることにより、補給結果が予測データの逆位相となるための制御サンプリング毎の補給量を画像情報より直接的に算出する。
(Embodiment 2)
The image
図16は、実施形態2のトナー補給制御を行う機構の機能ブロック図である。同図に示すように、実施形態1と同様に、パーソナルコンピュータや画像読取装置からの画像データ(画像情報)を取得する画像情報取得手段としての画像情報取得部2103が制御部2100に設けられている。
FIG. 16 is a functional block diagram of a mechanism that performs toner supply control according to the second embodiment. As shown in the figure, as in the first embodiment, the
特性検出手段、補給量算出手段、および補給制御手段としての補給制御部2102は、画像情報から直接補給量を算出するフィルタ手段としての逆位相フィルタ(図示せず)を備えている。画像情報取得部2103は、取得した画像情報に応じた擬似インパルス信号(後述)を逆位相フィルタへ送る。逆位相フィルタは、受信した擬似インパルス信号から、補給結果が逆位相波形となる補給パターンを生成し、画像情報に基づく補給パターンにより、制御サンプリング周期毎の補給量を算出する。なお、本実施形態2でも、パーソナルコンピュータや画像読取装置からの画像情報を入力し、その画像情報に基づいて補給量の算出を行うが、光書込ユニット20から発せられるレーザー光の数(ドット数)をカウントした情報を画像情報とし、その画像情報に基づいて補給量の算出を行うようにしてもよい。
The
上記逆位相フィルタは、予め実験等を行うことで得ることができる。以下、逆位相フィルタの作成手順について説明する。 The antiphase filter can be obtained by conducting an experiment or the like in advance. Hereinafter, a procedure for creating an antiphase filter will be described.
まず、第1剤収容部9Yにおける上記トナー補給口17よりも現像剤循環方向下流側に位置する測定箇所B(図4参照)を通過する現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを配置する。そして、トナー補給口17よりトナーの補給を行い、測定箇所Bのトナー濃度センサでトナー濃度の時間変化(補給波形)を測定する。このように測定して測定される補給波形は、図17(b)に示したグラフのようになる。また、本実施形態2で補給波形は代表的な補給量でトナーの補給をした際に生じる1パターンのみを単位補給波形として計測している。
First, a toner concentration sensor that detects the toner concentration of the developer passing through the measurement point B (see FIG. 4) located downstream of the
次に、感光体表面移動方向に対して直交する方向(以下「主走査方向」という)について感光体3の表面を複数の領域に分割し、各領域にトナー濃度検出用の単位面積に相当する同一の単位画像の潜像をそれぞれ形成する。そして、各潜像をトナー濃度ムラがない状態の現像剤を用いてそれぞれ現像した後の現像剤を、トナー補給を行わずに測定箇所Bのトナー濃度センサでトナー濃度の時間変化(消費波形)を測定する。 Next, the surface of the photosensitive member 3 is divided into a plurality of regions in a direction orthogonal to the moving direction of the photosensitive member surface (hereinafter referred to as “main scanning direction”), and each region corresponds to a unit area for toner density detection. A latent image of the same unit image is formed. Then, the developer after developing each latent image using a developer in a state where there is no toner density unevenness is a time change (consumption waveform) of the toner density by the toner density sensor at the measurement location B without replenishing the toner. Measure.
ここで、消費波形を求める際のトナー濃度検出用の単位面積としては、画像情報の1ドット面積が理想ではある。ところが、現実的にはセンサの分解能やノイズの影響あるいはトナー補給装置70の微小量補給性能などにより制限される。よって、これらを考慮してなるべく小さく設定可能なトナー濃度検出用の単位面積を決定するのがよい。例えば、画像情報の分解能が低い場合やコントローラの処理速度に制限のある場合には、単位面積の最小単位を印刷用紙1枚全部として、消費波形の振幅を印刷1枚毎のトータル画像面積として近似しても良い。
Here, as a unit area for toner density detection when obtaining a consumption waveform, one dot area of image information is ideal. However, it is actually limited by the resolution of the sensor, the influence of noise, or the minute amount replenishment performance of the
また、感光体3Yの表面を上述したように複数の領域に分割する場合の分割間隔は、トナー濃度検出用の単位面積に応じて適宜設定される。
Further, the division interval when the surface of the
このようにして測定される消費波形は、同図(b)に示したグラフのようになる。ただし、同図(b)に描かれている消費波形のグラフは、同図(a)に示す上述した複数の領域の領域Aだけについてのものである。 The consumption waveform measured in this way is like the graph shown in FIG. However, the graph of the consumption waveform depicted in FIG. 7B is only for the region A of the plurality of regions shown in FIG.
上述したようにして求めた補給波形および消費波形から図18の関係を満たすような逆位相フィルタを構築する。同図に示す逆位相フィルタの縦軸は、制御サンプリング周期毎の補給量指示値(トナー量[mg]やモータ駆動時間換算値[msec]など)である。また、逆位相フィルタの横軸は、制御サンプリング周期(逆位相フィルタのグラフに示される棒と棒との間が1サンプル周期であり、通常固定値であって例えば200[msec]など)である。 An antiphase filter that satisfies the relationship of FIG. 18 is constructed from the supply waveform and the consumption waveform obtained as described above. The vertical axis of the antiphase filter shown in the figure is a replenishment amount instruction value (toner amount [mg], motor drive time conversion value [msec], etc.) for each control sampling period. The horizontal axis of the antiphase filter is the control sampling period (the interval between bars shown in the antiphase filter graph is one sample period, which is usually a fixed value, for example, 200 [msec]). .
ここで、図18を図19を用いて簡単に説明すると次のようになる。任意の画像面積率の消費を1回行うと、画像面積率に応じた擬似インパルス信号が逆位相フィルタに与えられる。なお、画像面積率とは、単位面積内での画素値が0でない画素の割合を表す。画素値が2値(0または1)の場合は、画像面積率は画素値の平均値に相当する。画素値が多値(例えば0〜3)の場合は、画像面積率の代わりに画素値の平均値を最大画素値で除算した値を用いればよい。以下では、画像面積率を用いる場合を例に説明する。 Here, FIG. 18 will be briefly described with reference to FIG. When consumption of an arbitrary image area ratio is performed once, a pseudo impulse signal corresponding to the image area ratio is given to the antiphase filter. Note that the image area ratio represents the ratio of pixels whose pixel values are not 0 within a unit area. When the pixel value is binary (0 or 1), the image area ratio corresponds to the average value of the pixel values. When the pixel value is multivalued (for example, 0 to 3), a value obtained by dividing the average value of the pixel values by the maximum pixel value may be used instead of the image area ratio. Hereinafter, a case where the image area ratio is used will be described as an example.
逆位相フィルタは、この擬似インパルス信号により制御サンプリング周期毎にインパルス応答を作成し、インパルス応答の振幅に従って補給量を指示する逆位相波形が作成される。この逆位相波形により指示された補給量を補給することにより、逆位相波形は消費波形の逆位相であるので、消費波形を打ち消すこととなる。また、逆位相フィルタの作成方法としては、一般に知られている「Filtered−X LMS」というシステム同定手法を用いたが、これに限るものではない。逆位相フィルタとしては、DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)などに実装されているFIRフィルタなどでも良いし、IIRフィルタを用いたパラトリックモデルで近似しても良い。 The anti-phase filter creates an impulse response for each control sampling period using this pseudo impulse signal, and creates an anti-phase waveform indicating the replenishment amount according to the amplitude of the impulse response. By replenishing the replenishment amount indicated by the reverse phase waveform, the reverse phase waveform is the reverse phase of the consumption waveform, and thus the consumption waveform is canceled. In addition, as a method for creating an anti-phase filter, a generally known system identification method called “Filtered-X LMS” is used, but is not limited thereto. The antiphase filter may be an FIR filter mounted on a DSP (digital signal processor) or the like, or may be approximated by a paratric model using an IIR filter.
また、消費波形と補給波形とにタイムラグが生じる場合には、逆位相フィルタの前後に時間遅れ要素を別途設けるなどしても良い。 In addition, when a time lag occurs between the consumption waveform and the replenishment waveform, a time delay element may be separately provided before and after the antiphase filter.
図20(a)に示すような画像情報を基に主走査方向を領域A,B,C,Dに区分けした感光体3の表面に形成される画像の主走査方向の領域毎の最小単位面積での各消費波形A,B,C,Dに対する各逆位相フィルタA,B,C,Dを上述した手法により作成すると同図(b)に示すようなものになる。 The minimum unit area for each region in the main scanning direction of the image formed on the surface of the photoreceptor 3 in which the main scanning direction is divided into regions A, B, C, and D based on the image information as shown in FIG. When the anti-phase filters A, B, C, and D for the consumption waveforms A, B, C, and D are created by the above-described method, the result is as shown in FIG.
ここで、画像位置や画像面積が変化したとき、トナー補給量は最小単位面積の逆位相フィルタの出力結果の重ね合わせによって求めることができ、任意の逆位相波形を作ることができる。つまり、逆位相フィルタは、任意の時刻に任意の振幅の擬似インパルス信号を入力すると、以降入力振幅に比例した振幅の出力を自動的に行う。上記主走査方向の各領域での逆位相フィルタの形状や個数はあくまでも1つであり、逆位相フィルタに別々の擬似インパルス信号を順次入力していくと、それらが自動的に入力振幅に比例し、またタイムラグ分ずらして重ね合わせた逆位相波形を出力する。 Here, when the image position and the image area change, the toner replenishment amount can be obtained by superimposing the output results of the antiphase filter having the minimum unit area, and an arbitrary antiphase waveform can be created. In other words, when a pseudo impulse signal having an arbitrary amplitude is input at an arbitrary time, the antiphase filter automatically outputs an amplitude proportional to the input amplitude thereafter. The shape and number of anti-phase filters in each region in the main scanning direction is only one. When different pseudo impulse signals are sequentially input to the anti-phase filter, they are automatically proportional to the input amplitude. In addition, an antiphase waveform superimposed with a time lag shift is output.
また、実際の画像面積率が最小単位面積よりも小さい場合は、逆位相フィルタに与える擬似インパルス信号の振幅を、最小単位面積に対する画像面積率倍したものとする。これによって、逆位相フィルタの出力値は自動的に最小単位面積に対する画像面積率倍に変更される。 When the actual image area ratio is smaller than the minimum unit area, the amplitude of the pseudo impulse signal given to the antiphase filter is multiplied by the image area ratio with respect to the minimum unit area. As a result, the output value of the antiphase filter is automatically changed to the image area ratio times the minimum unit area.
次に、図21に示す画像情報から逆位相フィルタを用いて消費波形に対して逆位相となる逆位相波形を予測データとして算出し、算出した逆位相波形その予測データに基づいた補給量でトナー補給することで測定箇所Bにおけるトナー濃度ムラを解消する場合について説明を行う。 Next, an anti-phase waveform having an anti-phase with respect to the consumption waveform is calculated as prediction data using the anti-phase filter from the image information shown in FIG. 21, and the toner with the replenishment amount based on the calculated anti-phase waveform and prediction data The case where the toner density unevenness at the measurement location B is eliminated by replenishment will be described.
ユーザーが同図に示す画像情報に基づいた印刷を行うと、画像情報取得部2103によって感光体3の表面における主走査方向の領域A,B,C,D毎に各最小単位面積の位置での画像面積率が算出される。そして、画像情報取得部2103により印刷のタイムラグを考慮して、画像面積率に応じた振幅の擬似インパルス信号が主走査方向の領域毎の各逆位相フィルタに与えられる。各逆位相フィルタは、この擬似インパルス信号により制御サンプリング周期毎にインパルス応答を生成し、インパルス応答の振幅に従って補給量を指示する主走査方向の領域毎の消費波形に対して補給結果が逆位相波形となる補給パターンを算出する。このように算出した主走査方向の領域毎の補給量は制御サンプリング周期毎に合計され、補給結果が測定箇所Bを通過する、トナー補給を行わないときの現像剤のトナー濃度の時間変化の予測データの逆位相となる補給量が算出される。この補給量を基にして補給制御部2102によってトナー補給動作を制御されたトナー補給装置70が制御サンプリング周期毎に所定の補給量でトナーを補給する。この補給に係る主走査方向の領域毎の逆位相波形を重ね合わせた波形予測データが消費波形の逆位相波形であるので、上記補給量に応じてトナー補給装置70がトナー補給を行うことにより、上記画像情報に基づいて印刷を行ったときの消費波形を打ち消すことができる。よって、測定箇所Bにおけるトナー濃度ムラを十分に解消することができる。
When the user performs printing based on the image information shown in the figure, the image
上述のように、逆位相フィルタは予め実験を行うことによって設計される。一方、現像装置内のトナー特性は、経時的に、または、温度・湿度などの環境変化によって変化しうる。トナー特性が変化するとトナー消費波形も変化するため、ある時点で最適に設計された逆位相フィルタを用いてトナー補給量を算出しても、実際のトナー消費波形の逆位相波形と誤差が生じ、結果としてトナー濃度変動が生じる場合がある。 As described above, the antiphase filter is designed by conducting an experiment in advance. On the other hand, the toner characteristics in the developing device can change over time or due to environmental changes such as temperature and humidity. When the toner characteristics change, the toner consumption waveform also changes, so even if the toner replenishment amount is calculated using an optimally designed anti-phase filter at a certain point, an error occurs with the reverse phase waveform of the actual toner consumption waveform, As a result, toner density fluctuation may occur.
そこで、本実施形態では、現像装置内のトナー特性を表す特性情報を検出し、検出された特性情報に最も適した逆位相フィルタに切り替える。これにより、トナー特性が変化する場合であってもトナー補給量算出精度を向上させ、トナー濃度変動を抑えることができる。 Therefore, in the present embodiment, characteristic information representing toner characteristics in the developing device is detected, and the anti-phase filter that is most suitable for the detected characteristic information is switched. Thereby, even when the toner characteristics change, the toner supply amount calculation accuracy can be improved and the toner density fluctuation can be suppressed.
例えば、トナー濃度センサを利用することにより、トナー濃度の時間変化を特性情報として検出することができる。本実施形態では、トナー濃度の時間変化が急峻であるか否かを表すトナーの拡散性を特性情報として検出する。逆位相フィルタによるトナー補給量の算出精度に最も影響する現像装置内のトナーの拡散性を検出することによって、その拡散性に対応した逆位相フィルタを用いることが可能となり、高精度にトナー補給量を算出することができる。なお、適用可能な特性情報はトナーの拡散性に限られるものではなく、例えば経時的または環境変化に応じて変化しうる他のトナー特性を表す特性情報を用いるように構成してもよい。 For example, by using a toner density sensor, it is possible to detect a change in toner density over time as characteristic information. In the present exemplary embodiment, toner diffusivity indicating whether the temporal change in toner density is steep is detected as characteristic information. By detecting the diffusibility of the toner in the developing device that most affects the calculation accuracy of the toner replenishment amount by the antiphase filter, it becomes possible to use an antiphase filter corresponding to the diffusivity, and the toner replenishment amount with high accuracy. Can be calculated. The applicable characteristic information is not limited to the diffusibility of the toner, and for example, characteristic information representing other toner characteristics that can change with time or according to environmental changes may be used.
また、本実施形態では、トナー特性に応じて切り替えるための複数の逆位相フィルタを予め設計し保持しておく。上述の図20および図21の例では、主走査方向の領域A,B,C,Dそれぞれについて、異なるトナー拡散性に対応する複数セットの逆位相フィルタを予め設計しておき、それを保持しておく。例えば、トナーの拡散性をw、トナーの拡散性について予め定められた2つの閾値をw1、w2(w1<w2)としたとき、以下のように3種類のセットの逆位相フィルタA〜Dを設計しておく。
(1)w1<wの場合: 逆位相フィルタA1〜D1
(2)w1≦w<w2の場合:逆位相フィルタA2〜D2
(3)w≦w2の場合: 逆位相フィルタA3〜D3
In this embodiment, a plurality of antiphase filters for switching according to the toner characteristics are designed and held in advance. In the example of FIGS. 20 and 21 described above, a plurality of sets of anti-phase filters corresponding to different toner diffusivities are designed in advance for each of the regions A, B, C, and D in the main scanning direction, and are retained. Keep it. For example, when the toner diffusivity is w and the two threshold values predetermined for the toner diffusivity are w1 and w2 (w1 <w2), three types of antiphase filters A to D are set as follows: Design it.
(1) When w1 <w: Antiphase filters A1 to D1
(2) When w1 ≦ w <w2: antiphase filters A2 to D2
(3) When w ≦ w2: Antiphase filters A3 to D3
そして、補給制御部2102は、検出されたトナーの拡散性wがこの3種類のセットのうちいずれに属するかによって、それに対応する逆位相フィルタA〜Dのセットを選択する。このように構成することにより、リアルタイムで逆位相フィルタの切り替えを行うことが可能となる。
Then, the
各逆位相フィルタは、図18等を用いて説明した設計方法と同様の方法で設計できる。ただし、各セットそれぞれのトナーの拡散性に対応した逆位相フィルタを設計する必要がある。例えば、上記の逆位相フィルタA1〜D1を設計するには、トナーの拡散性wがw1<wの状態における消費波形Aと単位補給波形のデータを計測し、そのデータを用いて逆位相フィルタを設計する。この消費波形と単位補給波形のデータは、トナーの拡散性wがw1<wの条件を満たすように実験的にトナーの特性を変えて計測しても良い。また、消費波形と補給波形のデータを、現像装置内部の振る舞いをシミュレートするシミュレータを用いて計算しても良い。 Each anti-phase filter can be designed by a method similar to the design method described with reference to FIG. However, it is necessary to design an antiphase filter corresponding to the diffusibility of the toner of each set. For example, in order to design the anti-phase filters A1 to D1, the data of the consumption waveform A and the unit supply waveform when the toner diffusivity w is w1 <w is measured, and the anti-phase filter is measured using the data. design. The consumption waveform and unit supply waveform data may be measured by experimentally changing the characteristics of the toner so that the diffusibility w of the toner satisfies the condition of w1 <w. Further, the consumption waveform and replenishment waveform data may be calculated using a simulator that simulates the behavior inside the developing device.
なお、切り替える逆位相フィルタの個数は3個に限られるものではない。例えば、2つの逆位相フィルタを用意し、検出された特性情報と予め定められた1つの閾値との大小により2つのうちいずれかの逆位相フィルタを選択するように構成してもよい。また、3つ以上の閾値を用いて、4つ以上の逆位相フィルタのいずれかを選択するように構成してもよい。 Note that the number of anti-phase filters to be switched is not limited to three. For example, two anti-phase filters may be prepared, and one of the two anti-phase filters may be selected depending on the magnitude of detected characteristic information and a predetermined threshold value. Moreover, you may comprise so that any of a 4 or more antiphase filter may be selected using a 3 or more threshold value.
以下に、トナー特性(特性情報)に応じて逆位相フィルタを切り替えるフィルタ切替処理について説明する。図22は、実施形態2のフィルタ切替処理の全体の流れを示すフローチャートである。なお、フィルタ切替処理は、予め定められた時間が経過するごとに定期的に実行される。 Hereinafter, a filter switching process for switching the antiphase filter according to the toner characteristics (characteristic information) will be described. FIG. 22 is a flowchart illustrating an overall flow of the filter switching process according to the second embodiment. The filter switching process is periodically executed every time a predetermined time elapses.
まず、補給制御部2102は、前回のフィルタ切替処理から所定時間経過したか否かを判断する(ステップS1)。なお、フィルタ切替処理中は、画像形成装置からの画像出力が停止されるので、頻繁に処理を実行することは望ましくない。よって、例えば数時間毎にフィルタ切替処理を実行するようにする。なお、予め定められた数(例えば数百枚)の画像を出力するごとにフィルタ切替処理を実行するようにしても良い。
First, the
所定時間が経過していない場合は(ステップS1:No)フィルタ切替処理を終了する。所定時間が経過した場合(ステップS1:Yes)、補給制御部2102は、現像装置内のトナーの拡散性を検出する。
If the predetermined time has not elapsed (step S1: No), the filter switching process is terminated. When the predetermined time has elapsed (step S1: Yes), the
具体的には、補給制御部2102は、まず、所定の画像パターンを現像し(ステップS2)、その際にトナー濃度センサで検出されるトナー濃度の時間変化(トナー消費波形)を記憶しておく。そして、補給制御部2102は、記憶したトナー消費波形の半値幅をトナーの拡散性として検出する(ステップS3)。
Specifically, the
以下に、トナーの拡散性(トナー消費波形の半値幅)の検出方法について説明する。図23は、検出時に用いる画像パターンの一例を示す図である。同図は、全面ベタ画像(全面黒で塗りつぶされた画像)である画像パターンを例示している。 A method for detecting toner diffusibility (half-value width of toner consumption waveform) will be described below. FIG. 23 is a diagram illustrating an example of an image pattern used at the time of detection. This figure exemplifies an image pattern which is a full-color image (an image filled with a full-color black).
図24および図25は、検出されるトナー濃度の時間変化の一例を示す図である。縦軸はトナー濃度センサの変動値(以下、トナー濃度変動値という)を表す。なお、所定の画像パターンの現像を開始した時点のトナー濃度センサの出力値を0としている。 FIG. 24 and FIG. 25 are diagrams illustrating an example of a temporal change in the detected toner density. The vertical axis represents the fluctuation value of the toner density sensor (hereinafter referred to as the toner density fluctuation value). Note that the output value of the toner density sensor when development of a predetermined image pattern is started is set to zero.
図24は、現像装置内のトナーの拡散性が低い場合に検出されるトナー濃度の時間変化の一例を示す。また、図25は、現像装置内のトナーの拡散性が高い場合に検出されるトナー濃度の時間変化の一例を示す。 FIG. 24 shows an example of the change over time in the toner concentration detected when the diffusibility of the toner in the developing device is low. FIG. 25 shows an example of a change over time in the toner concentration detected when the diffusibility of the toner in the developing device is high.
T1およびT2は、トナー濃度変動値のピーク値を表す。w1およびw2は、トナー濃度変動値がピーク値の1/2の値以上である時間の長さを意味する半値幅を表す。ピーク値Tは、記憶されたトナー濃度変動値から求めることができる。また、半値幅wは、トナー濃度変動値がT/2以上である時間の長さから求めることができる。上述のように、本実施形態では、この半値幅をトナーの拡散性を表す特性情報として用いる。なお、トナーの拡散性を示すものであれば他の指標を用いるように構成してもよい。 T1 and T2 represent peak values of toner density fluctuation values. w1 and w2 represent a half-value width that means a length of time during which the toner density fluctuation value is equal to or greater than half the peak value. The peak value T can be obtained from the stored toner density fluctuation value. The half-value width w can be obtained from the length of time during which the toner density fluctuation value is T / 2 or more. As described above, in the present embodiment, this half width is used as characteristic information representing toner diffusibility. Other indicators may be used as long as they exhibit toner diffusibility.
図24に示すようにトナーの拡散性が低ければ、消費波形のピーク値(T1)は高くなり、半値幅(w1)は小さくなる。逆に、図25に示すようにトナーの拡散性が高ければ、消費波形のピーク値(T2)は低くなり、半値幅(w2)は大きくなる。 As shown in FIG. 24, when the diffusibility of the toner is low, the peak value (T1) of the consumption waveform is high and the half-value width (w1) is small. On the other hand, as shown in FIG. 25, if the diffusibility of the toner is high, the peak value (T2) of the consumption waveform is low and the full width at half maximum (w2) is large.
なお、図24および図25は、上述したトナーの拡散性の閾値であるw1およびw2に対応するトナー濃度の時間変化を表す。 FIGS. 24 and 25 show the change in toner density over time corresponding to w1 and w2, which are the above-described threshold values of toner diffusivity.
図22に戻り、補給制御部2102は、検出されたトナーの拡散性(消費波形の半値幅w)から、最適な逆位相フィルタを選択する(ステップS4)。例えば、補給制御部2102は、検出されたトナーの拡散性wと閾値w1、w2とを比較し、比較結果に応じて定められた上述の(1)〜(3)のいずれかに対応する逆位相フィルタを選択する。
Returning to FIG. 22, the
以上の構成により、現像装置内のトナーの拡散性が変化した場合でも、その拡散性に対応した最適な逆位相フィルタを用いてトナー補給量の算出を行うことができ、トナー濃度変動が生じるのを防止することができる。また、所定の画像パターンを用いることにより簡易な動作によって現像装置内のトナーの拡散性を検出することができる。 With the above configuration, even when the diffusibility of the toner in the developing device changes, the toner replenishment amount can be calculated using the optimum antiphase filter corresponding to the diffusivity, and the toner density fluctuation occurs. Can be prevented. Further, by using a predetermined image pattern, the diffusibility of the toner in the developing device can be detected by a simple operation.
(変形例3)
実施形態2では、全面ベタ画像を現像してトナーの拡散性を検出し、逆位相フィルタA〜Dを一括して切り替えていた。本変形例では、画像情報を分割した領域A〜Dに対してそれぞれトナーの拡散性を検出し、逆位相フィルタA〜Dを分割領域ごとに独立して切り替える。
(Modification 3)
In the second embodiment, the entire solid image is developed to detect the diffusibility of the toner, and the antiphase filters A to D are switched at once. In this modification, the toner diffusibility is detected for each of the regions A to D into which the image information is divided, and the antiphase filters A to D are switched independently for each divided region.
図26は、本変形例のフィルタ切替処理の全体の流れを示すフローチャートである。ステップS11は、実施形態2のステップS1と同様の処理なので、その説明を省略する。 FIG. 26 is a flowchart showing the overall flow of the filter switching process of the present modification. Since step S11 is the same process as step S1 of Embodiment 2, the description thereof is omitted.
ステップS11で所定時間が経過したと判断した場合(ステップS11:Yes)、補給制御部2102は、未処理の分割領域に対して、分割領域の主走査方向の位置(画像分割位置)に対応して予め定められた画像パターンを現像し(ステップS12)、トナー消費波形を記憶する。例えば、補給制御部2102は、図20の主走査方向の位置A〜Dのうち、最初にAの位置に対応した画像パターンを現像する。図27は、分割領域ごとの画像パターンの一例を示す図である。同図は、分割領域ごとに全面黒で塗りつぶした画像パターンを例示している。
If it is determined in step S11 that the predetermined time has elapsed (step S11: Yes), the
図26に戻り、補給制御部2102は、記憶したトナー消費波形の半値幅を、現在処理している分割領域の画像パターンに対するトナーの拡散性として検出する(ステップS13)。次に、補給制御部2102は、検出されたトナーの拡散性から、現在処理している分割領域に対する最適な逆位相フィルタを選択する(ステップS14)。例えば、分割領域Aを対象としている場合は、補給制御部2102は、予め異なるトナーの拡散性に対応して設計された逆位相フィルタA1,A2,A3の中から、検出されたトナーの拡散性に応じて最適な逆位相フィルタを選択する。
Returning to FIG. 26, the
次に、補給制御部2102は、すべての分割領域を処理したか否かを判断し(ステップS15)、処理していない場合は(ステップS15:No)、次の未処理の分割領域に対して処理を繰り返す(ステップS12)。図20の例では、このようにして分割領域A〜Dそれぞれに対して最適な逆位相フィルタが選択される。
Next, the
以上の構成により、画像分割位置A〜Dに対して個別にトナーの拡散性の変化を検出して逆位相フィルタを切り替えることができるので、逆位相フィルタの切り替えに時間は要するものの、より高精度なトナー補給量の算出が可能となる。 With the above configuration, since the change in the toner diffusibility can be individually detected for the image division positions A to D and the anti-phase filter can be switched, more time is required to switch the anti-phase filter, but with higher accuracy. It is possible to calculate the toner replenishment amount.
なお、予め異なるトナーの拡散性に対応して設計された逆位相フィルタの数を画像分割位置によって変えることも可能である。例えば、現像装置の攪拌経路の上流側にある位置Dで現像された画像のトナー消費波形は、トナー濃度センサまでの攪拌経路が最も長いため、トナーの拡散性の変化の影響を最も受けやすい。そこで、例えば、位置AおよびBに対しては3種類、位置Cに対しては4種類、位置Dに対しては5種類の異なるトナーの拡散性に対応した逆位相フィルタを設計しておく。これにより、トナーの拡散性の変化の影響を最も受けやすい位置に対して、より細かく逆位相フィルタを切り替えるようにすることが可能となる。 Note that the number of anti-phase filters designed in advance corresponding to different toner diffusibility can be changed depending on the image division position. For example, the toner consumption waveform of an image developed at position D on the upstream side of the stirring path of the developing device is most susceptible to changes in toner diffusivity because the stirring path to the toner density sensor is the longest. Therefore, for example, three types of anti-phase filters corresponding to different toner diffusivities are designed for positions A and B, four types for position C, and five types for position D. As a result, it is possible to switch the anti-phase filter more finely to the position that is most susceptible to the change in the diffusibility of the toner.
(変形例4)
実施形態2では、所定の画像パターンを現像したときのトナーの拡散性を検出していた。本変形例では、所定量のトナー補給を行い、その際にトナー濃度センサで検出されるトナー濃度の時間変化(トナー補給波形)から、現像装置内のトナーの拡散性を検出する。
(Modification 4)
In Embodiment 2, the diffusibility of toner when a predetermined image pattern is developed is detected. In this modification, a predetermined amount of toner is replenished, and the diffusibility of the toner in the developing device is detected from the temporal change (toner replenishment waveform) of the toner concentration detected by the toner concentration sensor.
図28は、本変形例のフィルタ切替処理の全体の流れを示すフローチャートである。基本的な動作は実施形態2と同様であり、ステップS22での処理が実施形態2のステップS2と異なる。 FIG. 28 is a flowchart showing the overall flow of the filter switching process of the present modification. The basic operation is the same as that in the second embodiment, and the processing in step S22 is different from step S2 in the second embodiment.
すなわち、本変形例では、補給制御部2102が、所定量(例えば1秒程度)のトナー補給を実行し、その際にトナー濃度センサで検出されるトナー濃度の時間変化を記憶する(ステップS22)。
In other words, in the present modification, the
なお、このようにトナーを補給した場合には、トナー濃度変動値は、トナーを消費する実施形態2とは逆方向の変動になる。すなわち、例えば図24および図25の例ではトナー濃度変動値が基準0より上方に変動するのに対し、本変形例では基準0の下方に変動する(下側に山ができる形になる)。なお、半値幅wを算出する方法は実施形態2と同様である。
When the toner is replenished in this way, the toner density fluctuation value is a fluctuation in the opposite direction to that of the second embodiment in which the toner is consumed. That is, for example, in the examples of FIGS. 24 and 25, the toner density fluctuation value fluctuates above the
以上の構成により、実施形態2と同様に、現像装置内のトナーの拡散性に対応した逆位相フィルタを用いてトナー補給量の算出を行うことができる。 With the above configuration, as in the second embodiment, the toner replenishment amount can be calculated using an antiphase filter corresponding to the diffusibility of the toner in the developing device.
(変形例5)
実施形態2および変形例3〜4では、トナー濃度センサで検出したトナー濃度の時間変化からトナーの拡散性を検出して、自動的に逆位相フィルタを切り替える構成としている。これに対し、画像形成装置の操作パネル上から、例えば画像形成装置のメンテナンス担当者が手動で逆位相フィルタを切り替える構成にしても良い。この場合、トナー濃度センサでトナーの拡散性を検出し、トナーの拡散性が初期状態よりも高くなっている/低くなっているという情報を操作パネル上に表示して、手動で逆位相フィルタを選択する際の判断情報として与えることも可能である。
(Modification 5)
In the second embodiment and the third to fourth modifications, the toner diffusibility is detected from the change over time in the toner density detected by the toner density sensor, and the antiphase filter is automatically switched. On the other hand, for example, a person in charge of maintenance of the image forming apparatus may manually switch the antiphase filter from the operation panel of the image forming apparatus. In this case, the toner density sensor detects the toner diffusibility, displays information on the operation panel that the toner diffusivity is higher / lower than the initial state, and manually operates the anti-phase filter. It is also possible to give it as judgment information at the time of selection.
1Y,1C,1M,1K プロセスユニット
3Y,3C,3M,3K 感光体
7Y,7C,7M,7K 現像ユニット
8Y 第1搬送スクリュー
9Y 第1剤収容部
11Y 第2搬送スクリュー
12Y 現像ロール
14Y 第2剤収容部
17Y トナー補給口
20 光書込ユニット
40 転写ユニット
50 2次転写ローラ
60 定着ユニット
70 トナー補給装置
71Y 駆動源
72Y,72C,72M,72K トナーカートリッジ
100、2100 制御部
101 予測データ算出部
102、2102 補給制御部
103、2103 画像情報取得部
604 プリンタコントローラ
605 半導体メモリ
606 ハードディスク
610 エンジン部
611 読み取りユニット
612 スキャナ補正部
613 カラー多値データ圧縮器
614 カラー多値データ伸張器
615、2015 プリンタ補正部
616 エンジンコントローラ
620 汎用バス
1Y, 1C, 1M,
Claims (9)
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、
前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、
前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、
前記画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記トナーの特性を表す特性情報を検出する特性検出手段と、
前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な、前記特性情報に応じて予め定められた複数のフィルタ手段と、
複数の前記フィルタ手段のうち、検出された前記特性情報に応じた前記フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出手段と、
算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A latent image forming means for forming a latent image by irradiating a rotating or moving image carrier with a light beam according to image information;
Conveying means for circulating and conveying a two-component developer containing toner and carrier on the conveying path;
Toner supply means capable of supplying toner to the two-component developer at a predetermined supply location on the transport path;
Developing means for developing the latent image formed on the image carrier with the two-component developer;
Image information acquisition means for acquiring the image information;
Characteristic detection means for detecting characteristic information representing the characteristic of the toner;
A toner replenishment amount that eliminates a temporal change in toner concentration of the two-component developer at a specific location on the transport path by developing a latent image corresponding to the image information by performing a filter operation on the image information. A plurality of filter means predetermined according to the characteristic information,
A replenishment amount calculating means for calculating the toner replenishment amount using the filter means corresponding to the detected characteristic information among the plurality of filter means;
Replenishment control means for controlling the toner replenishing means to replenish the calculated toner replenishment amount of toner at the replenishment location;
An image forming apparatus comprising:
を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The characteristic detection means detects the characteristic information representing a change in toner density over time at a predetermined detection location on the conveyance path;
The image forming apparatus according to claim 1.
を特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The characteristic detecting means detects, as the characteristic information, toner diffusivity indicating whether or not a change in toner density with time at the detection location is steep;
The image forming apparatus according to claim 2.
を特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The characteristic detection means detects the characteristic information representing a temporal change in toner density at the detection location when developing image information of a predetermined pattern;
The image forming apparatus according to claim 2.
前記特性検出手段は、前記分割単位ごとに、前記分割単位ごとに予め定められたパターンの画像情報を現像するときの前記検出箇所でのトナー濃度の時間変化を表す前記特性情報を検出し、
前記補給量算出手段は、前記分割単位ごとに、前記複数の前記フィルタ手段のうち、検出された前記特性情報に応じた前記フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 The image information acquisition means acquires the image information in a division unit obtained by dividing the image information in at least one of a main scanning direction and a sub-scanning direction,
The characteristic detection means detects the characteristic information representing a change over time in toner density at the detection location when developing image information of a pattern predetermined for each division unit for each division unit;
The replenishment amount calculating means calculates the toner replenishment amount for each of the divided units using the filter means corresponding to the detected characteristic information among the plurality of filter means.
The image forming apparatus according to claim 4.
を特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The characteristic detection means detects the characteristic information representing a change in toner density over time at the detection location when a predetermined amount of toner is replenished;
The image forming apparatus according to claim 2.
を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The characteristic detection means detects the characteristic information every time a predetermined time elapses;
The image forming apparatus according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The characteristic detection means detects the characteristic information every time a predetermined number of the image information is developed;
The image forming apparatus according to claim 1.
画像情報取得手段が、前記画像情報を取得する画像情報取得ステップと、
特性検出手段が、前記トナーの特性を表す特性情報を検出する特性検出ステップと、
補給量算出手段が、前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な、前記特性情報に応じて予め定められた複数のフィルタ手段のうち、検出された前記特性情報に応じた前記フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出ステップと、
補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、
を備えたことを特徴とする画像形成方法。 A latent image forming means for forming a latent image by irradiating a light beam according to image information onto a rotating or moving image carrier, and a two-component developer including toner and a carrier are circulated and conveyed on the conveyance path. A toner supply unit capable of supplying toner to the two-component developer at a predetermined supply point on the conveyance path, and a latent image formed on the image carrier is developed by the two-component developer. An image forming method executed by an image forming apparatus comprising:
An image information acquisition means for acquiring the image information;
A characteristic detecting step for detecting characteristic information representing the characteristic of the toner;
The replenishment amount calculating means performs a filter operation on the image information to develop a temporal change in the toner concentration of the two-component developer at a specific location on the conveyance path by developing the latent image according to the image information. The toner replenishment amount is calculated by using the filter unit according to the detected characteristic information among a plurality of filter units predetermined according to the characteristic information and capable of calculating the toner replenishment amount that can be eliminated. A replenishment amount calculating step;
A replenishment control step for controlling the toner replenishment means so that the replenishment control means replenishes the calculated toner replenishment amount of toner at the replenishment location;
An image forming method comprising:
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