JP2004177928A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form a toner image having good image quality by performing processing for optimizing a density control factor in appropriate timing. <P>SOLUTION: Density control processing is performed when a parameter showing the state of toner in a developing device reaches predetermined threshold. The threshold (shown by a dashed line) which triggers performance of the density control processing is set on each of two parameters, namely, a dot count value (an integrated value of the number of dots formed using an exposing beam) which is indicative of the amount of consumption of the toner and a developing roller rotating time which is indicative of the degree of toner fatigue. The density control processing is performed at the timing ((1)-(6)) that the path (d) of dots shown by the combination of the parameters intersects each dashed line. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、像担持体に静電潜像を形成するとともに、トナーを収容した現像器に現像バイアスを与えて該トナーを前記像担持体表面に付与することで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真技術を応用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置では、装置の個体差、経時変化や、温湿度など装置の周囲環境の変化に起因してトナー像の画像濃度が異なることがある。そこで、従来より、画像濃度の安定化を図るための種々の技術が提案されている。このような技術としては、例えば像担持体上にテスト用の小画像(パッチ画像)を形成し、そのパッチ画像の濃度に基づいて、画像の濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化する技術がある。この技術は、濃度制御因子を種々に変更設定しながら像担持体上に所定のトナー像を形成するとともに、像担持体上のトナー像、もしくは該トナー像を中間転写媒体などの他の転写体に転写してなるトナー像をパッチ画像としてその画像濃度を検出し、そのパッチ画像濃度が予め設定された目標濃度と一致するように濃度制御因子を調節することで、所望の画像濃度を得ようとするものである。
【0003】
このような濃度制御因子の調節は、その管理の容易さから、一定の時間毎に、あるいは画像形成枚数が一定枚数に達する毎に実行されるのが一般的である。これに対し、装置特性の経時変化の実態に鑑みより適切な濃度制御を行うべく、画像形成枚数に応じて濃度制御処理(濃度制御因子の最適化処理)を実行する間隔を異ならせているものがある(例えば、特許文献1参照)。すなわち、この画像形成装置では、画像形成枚数が少なく現像器が新しい場合(初期)および画像形成枚数が多く現像器の劣化が進んでいるとみられる場合(性能劣化期)には、画像濃度の変化が激しいことから比較的短いインターバルで濃度制御処理を実行する。その一方、画像形成枚数が中程度で画像濃度の安定している期間(安定期)には、濃度制御処理のインターバルを長くする。こうすることで、画像濃度の安定した画像形成を可能にするとともに、濃度制御処理に伴う時間およびトナーのロスの低減を図っている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−186769号公報(図3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報でも指摘されているように、画像濃度の経時変化の程度は一様ではなく、装置の稼動状況によって濃度変化の程度は異なっている。したがって、一定時間または一定枚数毎に濃度制御因子の調節を行うのみでは安定した画像濃度を得られない場合がある。すなわち、濃度制御因子の再調節を行うより先に画像濃度が大きく変化してしまったり、濃度制御因子の調節を行うことでその前後において形成される画像の濃度が大きく異なってしまうことがある。
【0006】
また、画像濃度は画像の形成枚数の増加とともに次第に変化してゆくが、その変化の程度には、形成された画像の枚数のみならずその内容も影響を及ぼしている。例えば、塗りつぶしを多用したり、文字数が多いなどの理由により比較的高濃度となっている画像と、細線や少ない文字数で構成された比較的低濃度の画像とでは、画像形成枚数は同じであっても消費されるトナーの量は大きく相違しており、この相違に伴って画像濃度の経時変化の程度も異なったものとなる。
【0007】
したがって、上記公報に記載されたように、画像形成枚数に応じて濃度制御処理の実行タイミングを異ならせるだけでは十分とはいえず、濃度変化の少ない安定した画像を形成するためには、画像濃度の経時変化に即してより適切なタイミングで濃度制御因子の最適化処理を実行することが求められる。
【0008】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、適切なタイミングで濃度制御因子の最適化処理を実行し、画質の良好なトナー像を安定して形成することの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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、その内部にトナーを収容し、該トナーを前記像担持体の表面に向けて搬送する現像器と、前記現像器に所定の現像バイアスを与えて前記トナーを前記像担持体に移動させることで前記像担持体表面に形成された前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、前記現像器内に収容されているトナーの状態に関するトナー状態情報を記憶する記憶手段とを備え、装置の稼動状況に応じて前記トナー状態情報を更新記憶するとともに、前記トナー状態情報が所定の制御開始条件に達したときに、パッチ画像としてのトナー像を形成し、該パッチ画像のトナー濃度に基づいて画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化することで画像濃度を制御することを特徴としている。
【0010】
このように構成された発明では、現像器内のトナーの状態を表す情報に基づいて濃度制御因子の最適化を行うようにしている。すなわち、経時的に変化してゆく現像器内のトナーの状態は、随時更新されるトナー状態情報によって把握することができる。そして、そのトナー状態情報が所定の条件、つまり制御開始条件を満たすに至ったときに濃度制御因子の最適化を実行するようにすることで、現像器内のトナーの状態に応じた適切なタイミングで濃度制御因子の調節を行うことができる。その結果、この画像形成装置では、画質の良好な画像を安定して形成することができる。
【0011】
なお、濃度制御因子の最適化処理については、できるだけ頻繁にこれを実行することで画像濃度の変化をより小さく抑えることができる。しかし、その頻度をあまりに多くしすぎると、その処理のためにユーザの待ち時間が増加したり、画像形成に寄与せずに消費されるトナーの量が多くなってランニングコストが上昇するなどの問題を生じる。したがって、濃度制御因子の最適化処理は、上記のような問題が生じず、しかも画像濃度の変化があまり目立たないという2つの要求を満足するタイミングで実行されるのが望ましい。
【0012】
そこで、この制御開始条件は、例えば次のようにして定めることができる。すなわち、トナー状態情報の変化に対する画像濃度の変化を実験等により予め求め、画像濃度の変化がその許容範囲の上限または下限に達するときのトナー状態情報を制御開始条件とすればよい。こうすることにより、画像濃度の変動がその許容範囲を超えてしまうより先に濃度制御因子の最適化が実施されることとなり、画像濃度の変化を所定の範囲内に抑えながら、併せて時間およびトナーのロスを低減することが可能となる。
【0013】
また、前記パッチ画像のトナー濃度が所定の濃度目標値とほぼ一致するように前記濃度制御因子を設定することで前記濃度制御因子を最適化する画像形成装置においては、前記トナー状態情報に応じて前記パッチ画像の濃度目標値を変更設定するようにしてもよい。このように構成された発明では、トナーの状態変化によって形成される画像の濃度も変動することに鑑みて、トナー状態情報に応じてパッチ画像の濃度目標値を変更設定する。つまり、そのときのトナーの状態に応じた濃度目標値が随時設定されるので、トナーの状態変化によらず濃度の安定した画像を形成することができる。
【0014】
そして、例えば、前記濃度目標値が変更されたときに前記濃度制御因子の最適化を実行して、前記パッチ画像のトナー濃度が変更後の濃度目標値とほぼ一致するように前記濃度制御因子を設定するようにする、つまり、トナー状態情報に基づく濃度目標値の変更が必要になったときを制御開始条件とすれば、濃度目標値が変更されて濃度制御因子の再調整が必要となるタイミングで、濃度制御因子の最適化を確実に実行することが可能となる。さらに、濃度目標値の変更がない、あるいはその変化量が所定値以下である場合には濃度制御因子の最適化を実行しないようにすれば、その実行回数は必要最少限に抑えられ、トナーおよび時間のロスを低減することができる。
【0015】
また、トナーの状態は、新品の状態から寿命が尽きるに至るまで、次第に変化してゆくが、その状態変化に対する画像濃度の変化は必ずしも一様ではない。そこで、前記トナー状態情報に対して複数の前記制御開始条件が設定され、しかも、前記トナー状態情報の変化に対する画像濃度の変化率が大きいときには前記変化率が小さいときよりも高い頻度で前記濃度制御因子の最適化が実行されるように、前記複数の制御開始条件が設定されるようにしてもよい。
【0016】
こうすることにより、画像濃度の変化率が大きい状態では比較的高い頻度で濃度制御因子の最適化を実行して画像濃度の変化を効果的に抑制することができる一方、画像濃度の変化が小さい状態ではその頻度を低くしてトナーのロスを抑えることができる。
【0017】
また、所定の表面電位に帯電された前記像担持体の表面を光ビームで露光することにより前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段をさらに備える場合には、前記トナー状態情報として、前記光ビームの露光により前記像担持体の表面に形成したドット数と、前記現像器の稼動時間とを用いるとともに、前記ドット数および前記稼動時間の少なくとも一方が所定のしきい値に達したことを前記制御開始条件とするようにしてもよい。
【0018】
トナー像を形成すべく現像器から像担持体へ移動するトナーの量は、静電潜像として像担持体上に形成したドットの数が多いほど大きくなる。したがって、このドット数からおおよそのトナー消費量を見積もることができる。また、現像器内に残存するトナーの特性は使用につれて次第に変化してゆくが、現像器の稼動時間の長短からその特性変化の程度を推定することができる。そこで、これらの情報から現像器内のトナー残量およびその特性を推定することが可能である。また、これらの情報は装置の使用を重ねるにつれて積算されて増加してゆく性質を有する。したがって、これらの情報に対してそのしきい値を予め定めておき、使用につれて積算されてゆくこれらの情報がそのしきい値に達したときに濃度制御因子の最適化を実行することにより、その実行タイミングは現像器内のトナーの状態に即したものとなる。
【0019】
ここで、前記現像器が、その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記像担持体との対向位置に該トナーを搬送するトナー担持体を備えている装置においては、前記トナー担持体の回転時間を前記現像器の稼動時間とすることができる。現像器の稼動に伴うトナー特性の経時変化は、主にトナー担持体上へのトナーの付着・剥離が繰り返されることによって起こるものである。したがって、トナー担持体の回転時間をもって現像器の稼動時間を表すことで、トナーの状態をより正確に反映したトナー状態情報とすることができる。
【0020】
また、複数のトナー状態情報の各々について濃度目標値を対応させた目標値対応情報を予め設定しておき、装置の稼動状況に応じたトナー状態情報が所定のしきい値に達したときに、該トナー状態情報に対応する濃度目標値に変更設定してもよい。ところで、濃度目標値が全く変動しない、あるいは変動値が小さい場合には、濃度変動は小さい。したがって、これらのタイミングでの濃度制御因子の最適化(濃度制御処理)を省いたとしても、画像濃度の変動はほとんど無視できる程度である。また、これを省くことで、トナー消費量が抑えられ、現像器寿命の延長やユーザの待ち時間の低減などを図ることが可能となる。したがって、前記しきい値に達したときの該トナー状態情報に対応する濃度目標値と、前記しきい値に達する前の濃度目標値との差が所定の変動値以上であることを前記制御開始条件とすることができる。また、装置の稼動状況に応じたトナー状態情報が所定のしきい値に達したとしても、前記しきい値に達したときの該トナー状態情報に対応する濃度目標値と、前記しきい値に達する前の濃度目標値との差が所定の変動値未満であるときには、濃度制御因子の最適化を行わないようにすることもできる。なお、その変動値としては、例えば光学濃度で0.03以下に設定することができる。
【0021】
また、互いに異なる複数色のトナーを用いてカラー画像を形成し、また前記複数色のうちのブラック色のトナーを用いて単色画像を形成する画像形成装置では、前記ブラック色についての前記目標値対応情報と、前記ブラック色以外の前記目標値対応情報とが互いに相違するように構成することができる。これは、ブラック色のトナー状態の変動に伴う濃度変動が、それ以外の色のトナー状態の変動に伴う濃度変動と相違することに起因する。このように色毎に前記目標値対応情報を設定することで、より適正な濃度目標値に変更設定することができる。その結果、濃度制御因子の最適化をより適正なタイミングで行うことができる。
【0022】
また、互いに異なる複数色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置においては、前記複数色のうち最も選択消費が激しい色を基準色として前記目標値対応情報を予め設定する一方、その他の色の前記目標値対応情報を前記基準色の前記目標値対応情報と一致させるように構成してもよい。このように選択消費が最も激しい色を基準に目標値対応情報を設定することで濃度制御因子の最適化をより適正なタイミングで行うことができる。
【0023】
また、このような画像形成装置では、前記現像器内に収容された前記トナーの初期状態に応じて前記制御開始条件を変更設定するようにしてもよい。現像器内に収容されたトナーの特性は現像器の各個体間で同一であるとは限らず、例えば製造上のばらつきのため現像器毎に微妙に異なっていることがあり、これに起因して画像濃度の変化の程度も異なっている。そこで、例えば、濃度変化が大きく出易い傾向のあるトナーを収容した現像器を使用する場合には比較的早いタイミングで濃度制御因子の最適化を実行するようにする一方、濃度変化の出にくいトナーを使用するときにはその実行頻度を減らすというように、トナーの初期状態に応じたタイミングで濃度制御因子の最適化を行うことが可能となる。
【0024】
ここでいう「初期状態」は、現像器にトナーが充填された時点でのトナーの諸特性を指しており、新たに製造された現像器においては製造時に充填されたトナーの特性を表すものであるほか、使用済み現像器にトナーが再充填されて再使用に供される場合には、その再充填されたトナーの特性を表すものである。このようなトナーの初期状態、すなわちその粒径分布や帯電性などの諸特性は、トナーの製造時に実測することで求めることができる。
【0025】
また、この画像形成装置では、前記現像器は、装置本体に対して着脱可能に構成されるとともに、前記記憶手段の少なくとも一部として機能する記憶素子を備えるようにしてもよい。こうすることで、内部のトナー状態に関する情報の管理が容易となり、現像器の消耗状況の管理や交換の際のメンテナンスの便宜を図ることができる。
【0026】
また、この発明にかかる画像形成方法は、像担持体の表面に静電潜像を形成し、トナーを収容する現像器に所定の現像バイアスを与えて前記トナーを前記像担持体に移動させることで前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、装置の稼動状況に応じて、前記現像器内に収容されているトナーの状態に関するトナー状態情報を更新するとともに、前記トナー状態情報が所定の制御開始条件に達したときには、パッチ画像としてのトナー像を形成し、該パッチ画像のトナー濃度に基づいて画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御することを特徴としている。
【0027】
このように構成された発明では、上記した画像形成装置と同様に、濃度制御因子の最適化処理の実行タイミングが現像器内のトナーの状態に基づいて決まる。そのため、トナーの状態に応じた適切なタイミングで濃度制御因子の最適化を行うことができ、こうして最適化された条件の下で画像形成を行うことにより、画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能である。
【0028】
また、この画像形成方法において、所定の表面電位に帯電された前記像担持体の表面を光ビームで露光することにより前記像担持体の表面に静電潜像を形成する場合には、上記装置と同様に、前記トナー状態情報として、前記光ビームの露光により前記像担持体の表面に形成したドット数と、前記現像器の稼動時間とを用いるとともに、前記ドット数および前記稼動時間の少なくとも一方が所定のしきい値に達したことを前記制御開始条件とするようにしてもよい。こうすることで、現像器内のトナー残量およびその特性に応じた適切なタイミングで濃度制御因子の最適化を行うことができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11からの指令に応じて本発明の「像形成手段」として機能するエンジンコントローラ10がエンジン部EGの各部を制御してシートSに画像信号に対応する画像を形成する。
【0030】
このエンジン部EGでは、感光体2が図1の矢印方向D1に回転自在に設けられている。また、この感光体2の周りにその回転方向D1に沿って、帯電ユニット3、ロータリー現像ユニット4およびクリーニング部5がそれぞれ配置されている。帯電ユニット3は帯電制御部103から帯電バイアスが印加されており、感光体2の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。
【0031】
そして、この帯電ユニット3によって帯電された感光体2の外周面に向けて露光ユニット6から光ビームLが照射される。この露光ユニット6は、本発明の「露光手段」として機能するものであり、露光制御部102から与えられる制御指令に応じて光ビームLを感光体2上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介してメインコントローラ11のCPU111に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ10のCPU101が露光制御部102に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力し、これに応じて露光ユニット6から光ビームLが感光体2上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体2上に形成される。また、必要に応じて後述するパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターンのパッチ画像信号に対応した制御信号がCPU101から露光制御部102に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体2上に形成される。このように、この実施形態では、感光体2が本発明の「像担持体」として機能する。
【0032】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット4によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット4は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム40、図示を省略する回転駆動部、支持フレーム40に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器4Y、シアン用の現像器4C、マゼンタ用の現像器4M、およびブラック用の現像器4Kを備えている。この現像ユニット4は、図2に示すように、現像器制御部104により制御されている。そして、この現像器制御部104からの制御指令に基づいて、現像ユニット4が回転駆動されるとともにこれらの現像器4Y、4C、4M、4Kが選択的に感光体2と対向する所定の現像位置に位置決めされて、選択された色のトナーを感光体2の表面に付与する。これによって、感光体2上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。なお、図1は、イエロー用の現像器4Yが現像位置に位置決めされた状態を示している。
【0033】
これらの現像器4Y、4C、4M、4Kはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器4Kの構成について図3を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器4Y、4C、4Mについてもその構造および機能は同じである。
【0034】
図3は、この画像形成装置の現像器を示す断面図である。この現像器4Kでは、その内部にトナーTを収容するハウジング41に供給ローラ43および現像ローラ44が軸着されており、当該現像器4Kが上記した現像位置に位置決めされると、本発明の「トナー担持体」として機能する現像ローラ44が感光体2と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ43、44が本体側に設けられた回転駆動部(図示省略)と係合されて所定の方向に回転する。この現像ローラ44は、後述する現像バイアスを印加されるべく銅、ステンレス、アルミニウム等の金属または合金により円筒状に形成されている。そして、2つのローラ43、44が接触しながら回転することでブラックトナーが現像ローラ44の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ44表面に形成される。
【0035】
また、この現像器4Kでは、現像ローラ44の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード45が配置されている。この規制ブレード45は、ステンレスやリン青銅などの板状部材451と、板状部材451の先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材452とで構成されている。この板状部材451の後端部はハウジング41に固着されており、現像ローラ44の回転方向D3において、板状部材451の先端部に取り付けられた弾性部材452が板状部材451の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材452が現像ローラ44表面に弾性的に当接して現像ローラ44の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。
【0036】
なお、現像ローラ44表面のトナー層を構成する各トナー粒子は、供給ローラ43、規制ブレード45と摩擦されたことによって帯電しており、ここではトナーが負に帯電するものとして以下説明するが、装置各部の電位を適宜変更することで正に帯電するトナーも使用可能である。
【0037】
このようにして現像ローラ44の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ44の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体2との対向位置に搬送される。そして、現像器制御部104からの現像バイアスが現像ローラ44に印加されると、現像ローラ44上に担持されたトナーは、感光体2の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体2上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。また、感光体2に移行せず、現像ローラ44に残ったトナーはさらに下流側に搬送され、供給ローラ43によって掻き落とされる。
【0038】
現像ローラ44に与える現像バイアスとしては、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いることができるが、特に感光体2と現像ローラ44とを離間配置し、両者の間でトナーを飛翔させることでトナー現像を行う非接触現像方式の画像形成装置では、効率よくトナーを飛翔させるために直流電圧に対して正弦波、三角波、矩形波等の交流電圧を重畳した電圧波形とすることが好ましい。このような直流電圧の大きさおよび交流電圧の振幅、周波数、デューティ比等については任意であるが、以下、本明細書においては、現像バイアスが交流成分を有すると否とにかかわらず、その直流成分(平均値)を直流現像バイアスVavgと称することとする。
【0039】
また、図2に示すように、各現像器4Y、4C、4M、4Kには該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの特性などに関するデータを記憶するメモリ91〜94がそれぞれ設けられている。これらのメモリ91〜94は、本発明の「記憶手段」として機能するものである。さらに、各現像器4Y、4C、4M、4Kにはコネクタ49Y、49C、49M、49Kがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられたコネクタ108と接続され、インターフェース105を介してCPU101と各メモリ91〜94との間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では本体側コネクタ108と各現像器側のコネクタ49K等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。また、各現像器4Y、4C、4M、4Kに固有のデータを記憶するメモリ91〜94は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ、EEPROMなどを用いることができる。
【0040】
図1に戻って、装置構成の説明を続ける。上記のようにして現像ユニット4で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。転写ユニット7は、複数のローラ72〜75に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ73を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向D2に回転させる駆動部(図示省略)とを備えている。さらに、中間転写ベルト71を挟んでローラ73と対向する位置には、該ベルト71表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ78が設けられている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体2上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト71上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット8から取り出されて中間転写ベルト71と二次転写ローラ78との間の二次転写領域TR2に搬送されてくるシートS上にカラー画像を二次転写する。また、こうしてカラー画像が形成されたシートSは定着ユニット9を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。
【0041】
なお、中間転写ベルト71へトナー像を一次転写した後の感光体2は、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部5により除去された後、帯電ユニット3により次の帯電を受ける。
【0042】
また、ローラ75の近傍には、クリーナ76、濃度センサ60および垂直同期センサ77が配置されている。これらのうち、クリーナ76は図示を省略する電磁クラッチによってローラ75に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ75側に移動した状態でクリーナ76のブレードがローラ75に掛け渡された中間転写ベルト71の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト71の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、垂直同期センサ77は、中間転写ベルト71の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト71の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Vsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Vsyncに基づいて制御される。さらに、濃度センサ60は中間転写ベルト71の表面に対向して設けられており、後述するようにして中間転写ベルト71の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。
【0043】
なお、図2において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリであり、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
【0044】
このように構成された画像形成装置では、画像濃度の経時変化を抑制して安定した画像を形成するために、所定のタイミングで濃度制御処理を実行している。具体的には、画像濃度に影響を与える濃度制御因子として、現像ローラ44に印加する直流現像バイアスVavgおよび露光ビームLの単位面積あたりのエネルギー(以下、単に「露光エネルギー」という)Eを用い、これらを様々に変化させながら所定パターンのパッチ画像を形成して、その画像濃度が濃度目標値とほぼ一致するような直流現像バイアスVavgおよび露光エネルギーEを求めることで、これらの濃度制御因子を最適化している。この濃度制御処理、つまり濃度制御因子の最適化処理について以下に詳述する。
【0045】
この画像形成装置では、次のようなタイミング:
(a)装置の電源が投入された直後;
(b)先の濃度制御処理から長時間経過しているとき;
(c)露光ビームLにより感光体2上に形成したドット数と現像ローラ44の回転時間とが各現像器毎にカウントされており、これらのカウント値が所定のしきい値に達したとき;
(d)現像器が交換されたとき;
濃度制御処理を実行する。
【0046】
ここで、現像器が交換されると、直ちに濃度制御処理を実行するようにしてもよい。しかしながら、次の点を考慮すると、現像器交換(d)に加えて、さらに所定条件が満足された場合に限って濃度制御処理を実行するようにしてもよい。すなわち、先に取り出されたものと異なる現像器が装着されたとき、現像器の特性ばらつきに伴う画像濃度の変動を抑制するため、濃度制御処理を行う必要がある。そこで、各現像器4Y、4C、4M、4Kに取り付けられたメモリ91〜94に記憶される各種情報、例えば該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの特性などに関する情報に基づき、装着された現像器が先に装着されていたものと同一か否かを判断する。そして、異なる場合には濃度制御処理を実行することができる。一方、装着された現像器がもともと当該装置本体に装着されていたものである場合には、濃度制御処理は必ずしも必要でない。特に、ユーザによりいったん取り出された現像器がすぐに再装着されたような場合には、濃度制御処理を行う必要がないばかりか、トナーや処理時間の無駄となるので、むしろ再調整をしない方が好ましい。
【0047】
しかし、現像器が取り出された状態で長時間放置されていた場合など、先に濃度調整処理を行ってから長時間が経過している場合には、気温や湿度など装置の周囲環境が大きく変わっている可能性があるので、この場合、装着された現像器がたとえ先に取り出された現像器と同じものであったとしても、濃度制御処理を行うのが好ましい。したがって、これらを踏まえて本実施形態では、次のタイミング:
(d-1)現像器が交換され、しかも取出/装着前後で現像器が異なるとき;
(d-2)取出/装着前後で現像器が同一であっても、前回の濃度制御処理から所定時間だけ経過しているとき;
濃度制御処理を実行している。
【0048】
(e)新品の感光体2が装着されたとき;
ここで、感光体2が交換された場合も、現像器の場合と同様にして、交換前後で感光体が同一であるか否かを判断し、その異同に応じて濃度制御処理の実行タイミングを設定するようにしてもよい。
【0049】
このように、図1の画像形成装置では、種々のタイミングで濃度制御処理が実行されるが、この明細書では、条件(c)について以下に詳述する。
【0050】
図4は画像形成枚数に対する画像濃度の変化を例示する図であり、図5は濃度制御処理を実行するタイミングの設定原理を示す図である。また、図6はドットカウント値と現像ローラ回転時間との関係を示す図であり、図7は濃度制御処理を実行するタイミングを示す図である。
【0051】
この種の画像形成装置では、濃度制御因子を一定としたまま多数枚の画像形成を行うと、画像形成枚数の増加とともに画像濃度も次第に変化してゆく。このような濃度変化が生じる原因の一つは、次のようなものと考えられる。すなわち、現像器内に収容されているトナーは、その粒径や帯電性などの諸特性が一様であることが望ましいが、実際にはある程度のばらつきがあり現像器内には様々な粒径や帯電性を有するトナー粒子が混在している。このようなばらつきを有するトナーを用いて画像形成を行うと、トナーの選択消費、つまり特定の特性を有するトナー粒子ばかりが選択的に消費される一方、他のトナー粒子があまり消費されず現像器内に残るという現象が起こる。その結果、画像形成枚数の増加とともに現像器内のトナー特性の分布の状態が変化し、これに伴って画像濃度も変化してしまう。
【0052】
ここでは、その代表的な例として、図4に示すように、画像形成枚数の増加とともに画像濃度が増加する場合について検討する。通常の画像形成装置における画像形成枚数と画像濃度との間では、図4に示すように、その初期(画像形成枚数が少ないとき)に画像濃度の変動が大きく、画像形成枚数の増加とともに次第にその変動が小さくなるという関係を示すことが一般的である。
【0053】
さらに、印字デューティ、つまり画像1枚分に相当する領域のうち実際にトナーが付着している部分が占める面積の比率が大きいほど初期の濃度変動は顕著となる。これは、画像形成枚数が同じであっても、印字デューティが大きければトナーの消費量が多くなり、現像器内のトナー特性がより急速に変化するからと考えられる。
【0054】
このような画像形成装置において、画像濃度の変化を小さく抑えるためには、画像濃度の変化がその許容範囲を超えてしまう前に新たに濃度制御処理を実行し、濃度制御因子を最適な状態に再調整することが必要である。例えば、図5に示すように、当初の画像濃度が濃度D0である装置では、濃度制御因子の再調整を行わなければ、曲線aに示すように画像濃度は次第に上昇してゆく。しかし、画像濃度がその許容範囲ΔDの上限濃度D1まで上昇するより先に濃度制御因子の再調整を行えば、画像濃度は当初の濃度D0に引き戻される。図5の例では、画像形成枚数が、画像濃度が上限濃度D1となる枚数N1、N2に達したときまたはそれより前に濃度制御因子の再調整を行うことで、画像濃度の変化をその許容範囲ΔDの範囲内に抑えることが可能となる。
【0055】
ところで、上記では画像形成枚数と画像濃度との関係について説明したが、この関係は厳密には印字デューティが一定の場合にのみ成り立つ関係である。実際の画像形成装置では、形成される画像毎に印字デューティは異なっており、したがって、濃度制御因子の最適化を行うタイミングを画像形成枚数のみに基づいて決定するのは好ましくない。
【0056】
図6は、現像ローラ回転時間と露光ビームLにより形成したドット数のカウント値との対応関係を示している。ここで、現像ローラ回転時間は、形成した画像ののべ長さに対応しているから、おおよその画像形成枚数を表すものと考えることができる。また、1ドットあたりのトナー付着量がほぼ一定であるとすれば、ドットカウント値はおおよそのトナー消費量を表すものと考えることができる。例えば、印字デューティが5%(文字のみで構成された書類の平均的な印字デューティとされる値)と一定であれば、画像形成枚数とトナー消費量とはほぼ比例する(直線b)。一方、印字デューティがこれより大きく、例えば20%であれば直線の傾きはより大きくなり(直線a)、印字デューティが小さく、例えば1%であれば直線の傾きは小さくなる(直線c)。
【0057】
なお、実際の画像形成動作においては、様々な印字デューティを有する画像が混在しているため、現像ローラ回転時間とドットカウント値との組み合わせを表す点の軌跡はこのような直線関係となるとは限らず、より一般的には複雑な軌跡を描きながら原点から右上方に向かう曲線となる。これらの値は積算値であるから、その軌跡が下方や左方に進むことはあり得ない。ただし、画像信号が無地(何も印刷しない)の画像に対応したものや、いずれかのトナー色を全く使用しないものであった場合には、当該トナー色についてはドットカウント値は増加せず現像ローラ回転時間のみが加算されることとなり、この場合の軌跡は横軸に平行な直線となる。
【0058】
さらに、特に印字デューティが小さい画像を多数枚形成した場合には、現像器内のトナー疲労が問題となる。すなわち、先に述べたように、画像形成に使用されなかった帯電トナーは現像器内に回収されて現像ローラ44から剥離され、再び画像形成に供される。そのため、印字デューティの低い画像では使用されずに回収されるトナーの量が多くなり、このように帯電、剥離を繰り返すことによってトナーが疲労し、その特性が次第に変化してゆく。こうしてトナーの特性が変化するのに伴って、同じ条件で画像形成を行ってもその画像濃度は次第に変化してゆくこととなる。
【0059】
現像器内のトナー量およびその特性の変化は、装置の他の特性における経時変化、例えば感光体2の摩耗による特性変化等と比較してより短いサイクルで生じ、しかもその変化量が大きい。したがって、このようなトナー特性の変化は、画像形成装置における画像濃度の経時変化を引き起こす主要な原因の一つとなっている。
【0060】
以上のことから明らかなように、画像濃度をほぼ一定に保つためには、濃度制御因子の最適化をどのようなタイミングで実行するかがきわめて重要である。また、そのタイミングは、現像器内に残存しているトナーの状態に応じて決められるべきものである。しかしながら、画像形成枚数またはトナー消費量(もしくはトナー残量)のみに基づいてこのようなトナーの状態を精度よく把握することは困難である。そのため、よりトナーの状態を反映した情報に基づいて濃度制御処理の実行タイミングを決定する必要がある。従来の画像形成装置では、必ずしも適切なタイミングで濃度制御処理が行われておらず、その結果、画像濃度の変動が大きくなったり、トナーのロスが大きくなるなどの問題を生じることがあった。
【0061】
上記に鑑みて、この実施形態では、画像形成を行うときには、トナーの消費量を表す指標となる露光ビームLにより形成したドット数と、トナーの疲労度を表す指標となる現像ローラ44の回転時間とをカウントしてRAM107に記憶しておき、CPU101が、これらの値のいずれかが所定のしきい値に達したと判定したときに、後述する濃度制御処理を実行するようにしている。つまり、ドット数をカウントしておくことでおおよそのトナー残量を把握することができ、またトナー残量と現像ローラ回転時間との対応からトナー疲労の程度を把握することができるから、これらの組み合わせに基づいて濃度制御処理の実行タイミングを設定することで、トナーの状態に応じた適切なタイミングで濃度制御処理を行うことが可能となる。
【0062】
具体的には、図7の各破線に示すように、現像ローラ回転時間およびドットカウント値のそれぞれについていくつかのしきい値を予め定めておき、積算されてゆくこれらの値のうちいずれかがそのしきい値に達したときを「制御開始条件」として、この条件が満たされたときに濃度制御処理を実行する。この実施形態では、しきい値を以下のように定めた:現像ローラ回転時間については、1325(単位sec、以下同じ)、3975および6625;ドットカウント値については、1000000、2000000および6666666。
【0063】
このうち、現像ローラ回転時間のしきい値は、A4版用紙で連続印刷を行ったときの画像形成枚数に換算してそれぞれ1000枚、3000枚、5000枚に相当する値である。しかし、上記したように、現像器内のトナーの状態をより正確に反映しているのは現像ローラ回転時間であるから、このように画像形成枚数でなく現像ローラ回転時間で濃度制御処理の実行タイミングを管理することで、よりトナーの状態に応じた適切なタイミングでの濃度制御処理を行うことができる。
【0064】
また、この画像形成装置では、1ドットあたりの平均的なトナー消費量は約0.015mgである。すなわち、上記したドットカウント値のしきい値は、トナー消費量に換算してそれぞれ15g、30gおよび100gに相当する値として定めたものである。この数値には、トナー像を形成するトナーのほか、飛散やカブリにより消費されるトナーの量も算入されている。
【0065】
なお、図4に示したように、画像濃度の変動は現像器の使用初期に大きく、次第にその変動は小さくなる。そこで、上記しきい値は、図7に示すように、現像ローラ回転時間またはドットカウント値が小さいときには比較的小刻みとなる一方、これらの値が大きくなるにつれてその刻みが粗くなるように設定している。つまり、現像器の使用初期で濃度変動が大きいときには比較的高い頻度で濃度制御処理が実行されるのに対し、濃度変動が小さくなればその頻度が低下するように構成されている。このように、画像濃度の変動の程度に応じて濃度制御処理の開始条件となるしきい値の刻みを変えることによって、より適切なタイミングで濃度制御処理を実行し、画像濃度の安定とトナーロスの低減との両立を図ることができる。
【0066】
また、トナー残量が極端に少なくなったり、その特性が極端に低下してしまうと画像品質は急速に劣化する。そこで、この実施形態では、ドットカウント値がトナー消費量180gに相当する値120000000、または、現像ローラ回転時間が画像形成枚数8000枚に相当する値10600secに達したときには、CPU101が当該現像器の寿命が尽きたと判断し、図示を省略する表示部にトナーエンドを知らせる旨のメッセージを表示して、ユーザに当該現像器の交換を促すようにしている。
【0067】
これらトナーの状態を表す情報、すなわち本発明の「トナー状態情報」としての現像ローラ回転時間およびドットカウント値については、エンジンコントローラ10に設けられたRAM107に各現像器毎に個別に記憶しておき、必要に応じて行われるCPU101からのアクセスによって随時更新、読み出しが行われる。すなわち、この実施形態においては、RAM107が本発明の「記憶手段」として機能している。
【0068】
また、現像器交換の際には、現像器が取り外されるのに先立って各現像器4Y、4C、4M、4Kに設けられたメモリ91〜94にこれらの情報を書き込む一方、新たな現像器が装着されたときにはこれらのメモリに記憶された情報を読み出して用いることで、使用途中の現像器をいったん取り外して再度取り付けたり、他の装置に取り付けたりした場合でも当該現像器の使用履歴を適切に管理することができる。
【0069】
以上のように構成しているので、現像ローラ回転時間およびドットカウント値の組み合わせが例えば図7の曲線dに示すように推移した場合を考えると、この画像形成装置では、電源投入直後に実行されるもの以外に、しきい値を示す各破線と曲線dとの交点に相当する符号▲1▼〜▲6▼のそれぞれに対応するタイミングで濃度制御処理が実行される。そのため、現像器内のトナーの状態の変化に対応して適切なタイミングで濃度制御処理を行うことが可能となっている。
【0070】
図8はこの実施形態における濃度制御処理を示すフローチャートであり、図9は図8の処理において参照されるルックアップテーブルの例を示す図である。以下に、上記のようなタイミングで行う濃度制御処理の動作について、図8および図9を参照しつつ説明する。この濃度制御処理では、各トナー色毎に、現像器内に残存するトナーの特性に応じてパッチ画像の濃度目標値を設定するとともに、パッチ画像を形成してその濃度を検出し、その検出結果と設定した濃度目標値とに基づいて濃度制御因子の最適化を行っている。ここでは、その一例としてブラックトナー色での濃度制御処理について説明するが、他のトナー色についても同様の処理を行っている。
【0071】
この画像形成装置では、トナー製造上のばらつきに起因して、現像器内のトナーの諸特性、すなわち粒径分布や帯電性などが現像器の各個体毎に微妙に異なっていることに鑑み、製造段階でトナーの初期特性を実測し、これをいくつかのタイプに分類して各現像器に付している。ここでは、現像器内に充填されたトナーがどのタイプに該当しているかを示す情報を「トナー個性情報」と称する。このようなトナー特性のばらつきは、異なる製造設備で同一仕様にて製造されたトナー間で相互に異なるのはもちろん、同一の設備で製造されたものであってもその製造ロットによって異なる場合もある。
【0072】
このトナー個性情報は、トナーが現像器4Kに充填されたときに現像器内のメモリ94に書き込まれる。そして、当該現像器4Kが現像ユニット4に装着されたときにエンジンコントローラ10のCPU101がこの情報を読み出すことにより当該トナーの初期特性を把握することが可能となり、この初期特性に応じて装置各部の動作条件を設定することによって、トナーの製造ばらつきにかかわらず、より画質の優れた画像を安定して形成することができるようにしている。このように、この実施形態では、メモリ91〜94が本発明の「記憶素子」として機能している。
【0073】
より具体的には、この画像形成装置では、図9に例示するように、現像ローラ回転時間とドットカウント値に応じてパッチ画像の濃度目標値を設定するためのルックアップテーブルをROM106内に有しており、このテーブルをトナーのタイプ毎に用意しておくとともに、トナー個性情報に基づきそれらの中から1つを選択して用いることで、トナータイプに応じた濃度目標値が設定される。図9(a)は、「タイプ0」に該当するブラックトナーに対して定められた、後述する高濃度パッチ画像の濃度目標値を示しており、図9(b)は同じトナーにおいて後述する低濃度パッチ画像の濃度目標値を示している。また、この濃度目標値は、そのトナー色における最大濃度が1となるように正規化された値である。
【0074】
ここで、パッチ画像の濃度目標値を現像ローラ回転時間およびドットカウント値によって変更するのは以下の理由による。すなわち、後述するように、パッチ画像としてのトナー像の濃度は、中間転写ベルト71上に担持された状態で測定される。そのため、こうして測定されたトナー像の濃度と、最終的にシートS上に転写された画像の濃度とは若干のずれがある。ここで、トナーが選択消費されることによって現像器4K内のトナーの粒径分布が経時的に変化すると、トナー像を構成するトナーの粒径も変化するから、上記したずれ量は現像器4K内のトナーの状態によって変化することとなる。そこで、このずれを補正すべく、この実施形態では、現像ローラ回転時間およびドットカウント値から現像器内の残存トナーの状態を推定し、それに基づいてパッチ画像の濃度目標値を変えるようにしている。すなわち、同図に示すように、ルックアップテーブルには、現像ローラ回転時間およびドットカウント値(この実施形態では、これらが本発明の「トナー状態情報」に相当する)の各々について濃度目標値が対応して予め設定されており、このルックアップテーブルが本発明の「目標値対応情報」として機能している。もちろん、テーブル形式ではなく、関数形式で目標値対応情報を予め設定するようにしてもよいことは言うまでもない。この点については、後で説明する図13のルックアップテーブルについても全く同様である。
【0075】
この濃度目標値を変更する区切りは、濃度制御開始条件である現像ローラ回転時間、ドットカウント値のしきい値と一致するようにしている。そのため、これらの値がしきい値に達する度毎に、そのときのトナーの状態に応じた濃度目標値が新たに設定され、その濃度目標値に基づいて濃度制御因子の最適化が行われることとなる。ただし、図9のテーブルにおいては、互いに隣り合う欄の間で濃度目標値が同じ場合があり、この場合には新たに設定された濃度目標値は設定前の値と同一となる。
【0076】
この濃度制御処理では、図8に示すように、まず現像器4Kに付されたトナー個性情報に応じて1つのルックアップテーブルを選択し(ステップS1)、トナー状態情報、すなわち、その時点での現像ローラ回転時間とドットカウント値に基づいてそのテーブルを参照し、そのときの濃度目標値を設定する(ステップS2)。例えば、現像ローラ回転時間が2000sec、ドットカウント値が1500000カウントであれば、これらの組み合わせに相当する値、つまり高濃度パッチ画像について0.984、低濃度パッチ画像について0.181がこの場合の濃度目標値である。
【0077】
そして、露光エネルギーEを一定に保ちながら、直流現像バイアスVavgを多段階に変更設定しながら、各現像バイアスで、高濃度パッチ画像として例えばベタ画像を形成する(ステップS3)。こうして形成され中間転写ベルト71に転写されたパッチ画像が中間転写ベルト71の移動によって搬送され、濃度センサ60との対向位置に到達するタイミングで、各パッチ画像の光学濃度を濃度センサ60により検出する(ステップS4)。
【0078】
このようにして各現像バイアスでのパッチ画像の濃度がそれぞれ求まると、その検出結果と先に求めた濃度目標値とに基づき直流現像バイアスVavgの最適値を求める(ステップS5)。ここでは、例えば濃度目標値に最も近い濃度が得られたバイアス値をその最適値としてもよいし、また、検出結果から直流現像バイアスVavgと画像濃度との相関を求め、それに基づいて画像濃度が濃度目標値と一致するようなバイアス値を算出するようにしてもよい。
【0079】
こうして直流現像バイアスVavgの最適値が求まれば、次に露光エネルギーEの最適値を求める。まず、直流現像バイアスVavgを今求めた最適値に設定し(ステップS6)、露光エネルギーEを多段階に変更設定しながら、各エネルギーで、低濃度パッチ画像として例えば1オン10オフの細線画像を形成する(ステップS7)。そして、上記と同様にして、各パッチ画像の濃度を濃度センサ60により検出し(ステップS8)、その検出結果と先に求めた濃度目標値とに基づき露光エネルギーEの最適値を求める(ステップS9)。
【0080】
こうして求めた直流現像バイアスVavgおよび露光エネルギーEの最適値については、エンジンコントローラ10のRAM107に記憶しておき、これ以後ブラック色での画像形成を行う際にはこの値を呼び出し、これに基づいて直流現像バイアスVavgおよび露光エネルギーEを設定し、画像形成を行うことにより、画質の優れた画像を形成することができる。
【0081】
そして、このような濃度制御処理を、現像ローラ回転時間およびドットカウント値の変化に応じて適時実行することにより、画像濃度の変化が少なく安定した画像形成を行うことができる。
【0082】
上記のように構成された画像形成装置において、本発明の効果を検証すべく、多数枚の画像を連続して形成したときの画像濃度の変化を調べた。その結果の一例として、ブラックトナーを用いてベタ画像を形成したときの画像濃度変化を図10および図11に示す。
【0083】
図10は濃度制御処理を実施せず各印字デューティで画像形成を行ったときの画像濃度の変化を示すグラフである。また、図11は本発明による濃度制御処理を実施した場合および実施しない場合での画像濃度の変化を示すグラフである。これらの図において、縦軸の画像濃度は、最終的にシートS上に転写・定着された画像での光学濃度(OD値)でプロットしている。
【0084】
濃度制御処理を実施しない場合には、図10に示すように、ドットカウント値の増加とともにシート上OD値は当初急激に上昇し、その後上昇率は次第に小さくなってゆく。また、当初の濃度変化は印字デューティによって異なり、印字デューティが大きいほど大きくなっている。このような濃度変化の傾向は、現像ローラ回転時間を横軸としてプロットしても同様である。このように、濃度制御処理を行わなければ、画像濃度は経時的に大きく変化することとなる。
【0085】
次に、印字デューティを一定(例えば5%)としたときの、本発明による濃度制御処理の実施の有無による画像濃度の変化を比較する。図11の曲線eは、図10における印字デューティ5%の曲線に対応しており、濃度制御処理を実施しないときの画像濃度変化である。一方、本発明による濃度制御処理を実施すると、図11の曲線fに示すように、濃度変化がある程度以上に大きくならないうちに濃度制御処理が実行されて濃度制御因子が再調整されており、画像濃度の変化は一定範囲内に抑えられている。なお、図示を省略するものの、印字デューティを種々に変化させて同様の実験を行い、そのいずれの場合においても、上記のような濃度制御処理を実行することで画像濃度の変化を所定範囲内に抑えられることが確認された。
【0086】
図12は、濃度制御開始条件の他の設定方法を説明するチャートである。先に述べたように、現像器内のトナーの状態は現像ローラ回転時間およびドットカウント値から推定することができ、上記実施形態ではこれらの値のいずれかが、それぞれについて独立に設けられたしきい値に達したときに濃度制御処理を開始するようにしている。しかし、より厳密には、トナーの状態はこれら2つの情報の組み合わせとして表される。したがって、濃度制御開始条件はこれらの組み合わせに基づいて定めることが好ましい。
【0087】
例えば、現像ローラ回転時間とドットカウント値との組み合わせから得られる画像濃度を予め実験的に測定し、図12に示すように、(現像ローラ回転時間,ドットカウント値)で表される座標空間を、ほぼ同じ画像濃度を得られる組み合わせが同一領域に属するような複数の領域に区分しておく。そして、現在の現像ローラ回転時間およびドットカウント値に対応する点Qがこれらの領域間の境界線に達したときに濃度制御処理を開始するようにすれば、上記要求が達成される。ただし、このような判断を行うと処理が複雑となり、またより多くのメモリが必要となり装置コストの上昇を招く。したがって、例えば、画質に対する要求のより厳しい装置においては図12のチャートに基づいて濃度制御処理を実行する一方、より簡易的な装置では図7のしきい値に基づいて濃度制御処理を実行するというように、装置構成やその仕様に応じて適宜使い分けることが望ましい。
【0088】
なお、図12の括弧内に記した数字は、各領域における濃度目標値の例を示したものであり、図9(a)のテーブルの数値に対応するものである。このように、このチャートに基づいて濃度制御処理を実行するタイミングを設定する場合においても、そのときのトナーの状態に応じて濃度目標値を変更設定するようにすれば、画像濃度の変動をより小さく抑えることが可能である。
【0089】
以上のように、この実施形態では、各現像器毎に、現像ローラ回転時間と形成したドット数とをカウントしておき、これらのカウント値の組み合わせに基づいて、濃度制御因子を最適化するための濃度制御処理を実行している。これらのカウント値は当該現像器内に残存するトナーの状態を反映するものである。したがって、これらの値に基づいて濃度制御処理の実行タイミングを管理することにより、トナーの状態変化に伴う画像濃度の変化に対応して適切なタイミングで濃度制御処理を実行することができる。その結果、この画像形成装置では、画像濃度の変動を効果的に抑制し、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【0090】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、濃度制御因子として直流現像バイアスVavgおよ露光エネルギーEを用いているが、画像濃度に影響を与える濃度制御因子としてはこれ以外にも、現像バイアスの交流振幅、帯電バイアス、現像ローラ44によるトナー搬送量などのパラメータが公知であり、本発明はこれらのパラメータを濃度制御因子とする画像形成装置に対しても適用が可能である。
【0091】
また、例えば、上記実施形態では、ドットカウント値および現像ローラ回転時間の値によって濃度制御処理を実行するタイミングを規定しているが、トナー状態情報としてはこれに限定されるものではなく、各時点での現像器内のトナーの状態を表す他の情報を用いてもよい。例えば、外部から与えられる画像信号を解析してトナー消費量を算出したり、現像器内のトナー残量を検知するトナー残量センサを備えた装置ではその検出結果からトナー残量を求め、こうして求めたトナー量をトナー状態情報の一つとして用いるようにしてもよい。また現像ローラ回転時間の代わりに、現像ローラ回転数を積算するようにしてもよい。
【0092】
また、濃度制御処理実行のきっかけとなるドットカウント値および現像ローラ回転時間のしきい値については、上記した例に限定するものではなく、使用するトナーの特性等に応じて適宜変更してよいことはいうまでもない。
【0093】
例えば、上記した実施形態では、図9に例示するルックアップテーブルに基づいて、(現像ローラ回転時間,ドットカウント値)の組み合わせで表されるトナーの状態が1つの欄から他の欄に移行するときには濃度目標値の変更があるか否かにかかわらず濃度制御処理を実行するようにしている。しかし、例えば図9(a)において、現像ローラ回転時間が「〜3975」の列に属する各欄のうち、ドットカウント値が「〜6666666」の欄と「〜12000000」の欄とでは、その濃度目標値はいずれも0.982と共通である。したがって、ドットカウント値がしきい値6666666を超えたとしても、現像ローラ回転時間が「〜3975」の列に属している限り濃度目標値の変更はない。濃度目標値の変更がないのは予想される画像濃度の変動も小さいと考えられるからであり(図4参照)、したがって、濃度制御処理の実行タイミングを次のようにしてもよい。
【0094】
すなわち、ドットカウント値あるいは現像ローラ回転時間がしきい値に達したとき、図9に例示するルックアップテーブルを参照して濃度目標値の変更があるか否かを判断し、その変更がある場合には上記実施形態と同様に濃度制御処理を実行する一方、変更のない場合またはその変化量が小さい(例えば0.001未満)場合には濃度制御処理を実行しないようにしてもよい。つまり、この変化量が本発明の「所定の変動値」に相当するものである。なお、その「所定の変動値」については、上記した0.001に限定されるものではなく、任意である。例えば後で詳述する図13に示すルックアップテーブルを用いた実施形態では、「所定の変動値」として、光学濃度(OD値)で0.003や0.002に設定されている。
【0095】
ここで、一例として、(現像ローラ回転時間,ドットカウント値)の組み合わせが図7に示す曲線dのように変化した場合を考えてみる。この場合、図9(a)を参照して、符号▲4▼〜▲6▼で示すタイミングでの濃度目標値の変更がないことから、これらのタイミングでの濃度制御処理が省かれることとなる。ここで、例えば図4に示すように、現像器の使用が進むと画像濃度の変動は少なくなるから、これらのタイミングでの濃度制御処理を省くことによる画像濃度の変動はさほど大きくならない。その一方、濃度制御処理の実行回数を削減することによってトナー消費量が抑えられ、現像器寿命の延長やユーザの待ち時間の低減を図ることが可能となる。
【0096】
また、上記実施形態では、トナーのタイプ毎にルックアップテーブルを用意し、パッチ画像の濃度目標値をトナータイプに合わせて変更するようにしているが、濃度制御処理を実行するタイミングはどのタイプのトナーについても同一としている。これに対して、トナータイプ毎に濃度制御処理の実行タイミングを異ならせるようにしてもよい。すなわち、ドットカウント値または現像ローラ回転時間のしきい値を各トナータイプ毎に個別に設定しておき、このしきい値に基づいて濃度制御処理を実行するタイミングを決めることによって、それぞれのタイプ毎に異なるタイミングで濃度制御処理が実行されるようにしてもよい。
【0097】
こうすることで、互いに異なる特性を有するトナーを選択的に使用して、画像濃度の安定した画像を形成することが可能となる。そのため、当該装置において使用可能なトナーの特性の幅が広くなり、ユーザにとってはトナー品種の選択自由度が高くなる一方、トナー供給者にとってはトナー特性に対する品質要求が緩和され、製造コストの低減や歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【0098】
また、しきい値の個数については任意である。トナー色に対応してルックアップテーブルを作成するようにしてもよい。例えば、図13に示すようなルックアップテーブルに基づき以下のようにして濃度制御処理を実行するようにしてもよい。
【0099】
図13はルックアップテーブルの他の例を示す図である。同図(a)は「タイプ0」に該当するブラックトナーに対して定められた高濃度パッチ画像の濃度目標値を示しており、同図(b)は「タイプ0」に該当するマゼンタトナーに対して定められた高濃度パッチ画像の濃度目標値を示している。なお、この濃度目標値は、そのトナー色における最大濃度が1となるように正規化された値である。
【0100】
図9と図13との対比から明らかなように、次の点で大きく相違している。まず、この実施形態ではドットカウント値および現像ローラ回転時間のしきい値の個数を先の実施形態(図9)に比べて多くなっている。つまり、しきい値を増大させることできめ細かい制御が可能となっている。また、この実施形態では、マゼンタトナーは、トナー状態の変動に伴う濃度変動が大きいという特性を有していることから、該マゼンタトナーを基準色としてルックアップを作成している。すなわち、濃度目標値を固定値とした場合に、同図(b)に示すように、濃度変動値が光学濃度(OD値)で0.03を超えるところがしきい値となるように設定している。そして、他のカラー色、つまりイエローおよびシアンについてもマゼンタトナーと同様のルックアップテーブルを設けている。ここで、マゼンタトナーの濃度変動が大きい理由は、他の色に比べてトナーの選択消費が激しいからであると考えられる。なお、この選択消費は特に顔料の種類に依存していると考えられるため、これらの点を考慮してルックアップテーブルの基準色を決めるのが望ましい。
【0101】
一方、ブラックトナーについては、マゼンタトナーに比べてトナー状態の変動に伴う濃度変動が小さいため、同図(a)に示すように、濃度変動値が光学濃度(OD値)で0.02を超えるところがしきい値となるように設定している。このように、この実施形態では、カラー(マゼンタ、イエローおよびシアン)とブラックとでルックアップテーブルを相違させている。なお、ここでは、高濃度用パッチ画像についてのみ図示しているが、低濃度用パッチ画像についても、しきい値および濃度目標値の設定方針は同じである。
【0102】
また、上記のようにしきい値の設定数を増やした場合、濃度制御処理の実行タイミングを次のように制限するのが望ましい。その理由は以下のとおりである。ここで、先の実施形態と同様に、しきい値に達した際に濃度制御処理を無条件に実行すると、しきい値の増大に伴い濃度制御処理の実行頻度が増えてしまい、濃度変動が少ないにもかかわらず濃度制御処理が実行されてしまうという問題がある。また、ドットカウント値や現像ローラ回転時間は各色ごとに相違するのが一般的であり、全色が同じタイミングでしきい値に達することは稀である。したがって、この点からもしきい値に達するたびに濃度制御処理を実行することの弊害は大きい。そこで、特にしきい値の設定数を増やした場合には、ドットカウント値あるいは現像ローラ回転時間がしきい値に達したとき、濃度目標値の変更があるという条件がさらに加わった場合のみ濃度制御処理を実行するのが望ましい。すなわち、たとえドットカウント値あるいは現像ローラ回転時間がしきい値に達したとしても、濃度目標値が変更されていない場合には、光学濃度(OD値)は0.03未満であり、濃度変動は小さい。したがって、これらのタイミングでの濃度制御処理を省いたとしても、画像濃度の変動はほとんど無視できる程度である。また、濃度制御処理を省くことで、トナー消費量が抑えられ、現像器寿命の延長やユーザの待ち時間の低減を図ることが可能となる。
【0103】
なお、上記実施形態では、濃度(高濃度用/低濃度用)、トナー色、トナー個性情報などが相違したとしても、ルックアップテーブルのしきい値は共通させているため、濃度目標値が同一であるにもかかわらず、しきい値を設定する必要がある。しかしながら、ルックアップテーブルにおけるしきい値の共通化は必須事項ではなく、濃度目標値が変わるところをしきい値に設定してもよい。これによって、しきい値の設定数を低減させることができ、ひいてはルックアップテーブルの容量を減らすことができ、メモリの節約に大きく寄与する。
【0104】
また、上記した実施形態は、感光体2上で現像されたトナー像を一時的に担持する中間転写ベルト71を有する画像形成装置であるが、転写ドラムや転写ローラなど他の転写体を有する画像形成装置や、転写体を備えず感光体2上に形成されたトナー像を最終的な転写材であるシートSに直接転写するように構成された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【0105】
また、上記した実施形態は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のトナーを用いてフルカラー画像を形成可能に構成された画像形成装置であるが、使用するトナー色およびその色数はこれに限定されるものでなく任意であり、例えばブラックトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【0106】
さらに、上記実施形態では、装置外部からの画像信号に基づき画像形成動作を実行するプリンタに本発明を適用しているが、ユーザの画像形成要求、例えばコピーボタンの押動に応じて装置内部で画像信号を作成し、その画像信号に基づき画像形成動作を実行する複写機や、通信回線を介して与えられた画像信号に基づき画像形成動作を実行するファクシミリ装置に対しても本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図2】図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】この画像形成装置の現像器を示す断面図である。
【図4】画像形成枚数に対する画像濃度の変化を例示する図である。
【図5】濃度制御処理を実行するタイミングの設定原理を示す図である。
【図6】ドットカウント値と現像ローラ回転時間との関係を示す図である。
【図7】濃度制御処理を実行するタイミングを示す図である。
【図8】この実施形態における濃度制御処理を示すフローチャートである。
【図9】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図10】各印字デューティでの画像の濃度変化を示すグラフである。
【図11】濃度制御処理を実施した場合の濃度変化を示すグラフである。
【図12】濃度制御開始条件の他の設定方法を説明するチャートである。
【図13】ルックアップテーブルの他の例を示す図である。
【符号の説明】
2…感光体(像担持体)、 4Y,4C,4M,4K…現像器、 6…露光ユニット(露光手段)、 10…エンジンコントローラ(像形成手段)、 44…現像ローラ(トナー担持体)、 91〜94…メモリ(記憶素子)、 107…RAM(記憶手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, an electrostatic latent image is formed on an image carrier, and a developing bias is applied to a developing unit containing toner to apply the toner to the surface of the image carrier, thereby revealing the electrostatic latent image. The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for forming a toner image by forming an image.
[0002]
[Prior art]
In image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimile machines that apply electrophotographic technology, the image density of the toner image varies due to individual differences, changes over time, and changes in the surrounding environment such as temperature and humidity. There is. In view of this, various techniques for stabilizing the image density have been proposed. As such a technique, for example, a test small image (patch image) is formed on an image carrier, and a density control factor that affects the image density is optimized based on the density of the patch image. There is. This technique forms a predetermined toner image on the image carrier while changing the density control factor in various ways, and also transfers the toner image on the image carrier or the toner image to another transfer member such as an intermediate transfer medium. The image density is detected using the toner image transferred to the patch image as the patch image, and the density control factor is adjusted so that the patch image density matches the preset target density, thereby obtaining a desired image density. It is what.
[0003]
In general, such adjustment of the density control factor is executed at regular time intervals or every time the number of formed images reaches a certain number because of easy management. On the other hand, in order to perform more appropriate density control in view of the actual change in apparatus characteristics over time, the interval at which density control processing (density control factor optimization processing) is executed is varied according to the number of images formed. (For example, refer to Patent Document 1). That is, in this image forming apparatus, when the number of image forming sheets is small and the developing device is new (initial stage), and when the number of image forming sheets is large and the developing unit seems to be deteriorating (performance deterioration period), the change in image density Therefore, the density control process is executed at a relatively short interval. On the other hand, the interval of the density control process is lengthened during a period when the number of formed images is medium and the image density is stable (stable period). This makes it possible to form an image with a stable image density, and to reduce the time and toner loss associated with the density control process.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-186769 (FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As pointed out in the above publication, the degree of change in image density with time is not uniform, and the degree of change in density varies depending on the operating status of the apparatus. Therefore, there may be a case where a stable image density cannot be obtained only by adjusting the density control factor every certain time or every certain number of sheets. That is, the image density may change greatly before the readjustment of the density control factor, or the density of the image formed before and after the density control factor may be greatly changed.
[0006]
The image density gradually changes as the number of formed images increases, but the degree of the change affects not only the number of formed images but also the contents thereof. For example, the number of images formed is the same between an image that has a relatively high density due to heavy painting or a large number of characters, and a relatively low density image that is composed of fine lines and a small number of characters. However, the amount of toner consumed is greatly different, and the degree of change in image density with time varies with this difference.
[0007]
Therefore, as described in the above publication, it is not sufficient to change the execution timing of the density control process according to the number of image formations. In order to form a stable image with little density change, the image density Therefore, it is required to execute the optimization process of the concentration control factor at a more appropriate timing in accordance with the change with time.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an image forming apparatus and an image forming method capable of stably forming a toner image with good image quality by executing optimization processing of a density control factor at an appropriate timing. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention has an image carrier configured to carry an electrostatic latent image, and contains toner therein, and the toner is placed on the surface of the image carrier. A developing device that transports the toner toward the image carrier, and a predetermined developing bias applied to the developing device to move the toner to the image carrier, whereby the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier is visualized with toner. Image forming means for forming a toner image and storage means for storing toner status information relating to the status of the toner contained in the developing device, and updating the toner status information according to the operating status of the apparatus A density control factor that stores a toner image as a patch image when the toner status information reaches a predetermined control start condition and affects the image density based on the toner density of the patch image It is characterized by controlling the image density by optimizing.
[0010]
In the invention configured as described above, the density control factor is optimized based on the information indicating the state of the toner in the developing device. That is, the state of the toner in the developing device that changes with time can be grasped by the toner state information updated as needed. Then, when the toner status information reaches a predetermined condition, that is, the control start condition is satisfied, optimization of the density control factor is executed, so that an appropriate timing according to the status of the toner in the developing device can be obtained. To adjust the concentration control factor. As a result, this image forming apparatus can stably form an image with good image quality.
[0011]
Note that the density control factor optimization process is executed as frequently as possible, so that the change in the image density can be further suppressed. However, if the frequency is increased too much, the waiting time of the user increases for the processing, or the amount of toner consumed without contributing to image formation increases and the running cost increases. Produce. Therefore, it is desirable that the density control factor optimization process be executed at a timing that satisfies the two requirements that the above-described problems do not occur and the change in the image density is not so noticeable.
[0012]
Therefore, this control start condition can be determined as follows, for example. That is, the change in the image density with respect to the change in the toner state information is obtained in advance by experiment or the like, and the toner state information when the change in the image density reaches the upper limit or the lower limit of the allowable range may be used as the control start condition. By doing this, optimization of the density control factor is performed before the fluctuation of the image density exceeds the allowable range, and the time and time are controlled while keeping the change in the image density within the predetermined range. It is possible to reduce toner loss.
[0013]
Further, in the image forming apparatus that optimizes the density control factor by setting the density control factor so that the toner density of the patch image substantially matches a predetermined density target value, according to the toner state information The target density value of the patch image may be changed and set. In the invention configured as described above, the density target value of the patch image is changed and set in accordance with the toner state information in view of the fact that the density of the image formed by the change in the toner state also varies. That is, since the density target value corresponding to the toner state at that time is set as needed, an image with a stable density can be formed regardless of the change in the toner state.
[0014]
Then, for example, the density control factor is optimized when the density target value is changed, and the density control factor is set so that the toner density of the patch image substantially matches the density target value after the change. If it is set, that is, if the control start condition is when the density target value needs to be changed based on the toner state information, the timing at which the density target value is changed and the density control factor needs to be readjusted Thus, the optimization of the concentration control factor can be reliably executed. Further, if the density target value is not changed or the amount of change is equal to or less than a predetermined value, if the optimization of the density control factor is not executed, the number of executions can be suppressed to the minimum necessary, and toner and Time loss can be reduced.
[0015]
Further, the toner state gradually changes from the new state to the end of its life, but the change in image density with respect to the state change is not necessarily uniform. Accordingly, a plurality of the control start conditions are set for the toner state information, and the density control is performed more frequently when the change rate of the image density with respect to the change of the toner state information is large than when the change rate is small. The plurality of control start conditions may be set so that factor optimization is performed.
[0016]
In this way, when the rate of change of the image density is large, optimization of the density control factor can be executed with a relatively high frequency to effectively suppress the change of the image density, while the change of the image density is small. In the state, the frequency can be lowered to suppress the toner loss.
[0017]
In the case where the toner state is further provided with exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier by exposing the surface of the image carrier charged to a predetermined surface potential with a light beam. As information, the number of dots formed on the surface of the image carrier by exposure to the light beam and the operating time of the developing device are used, and at least one of the number of dots and the operating time is set to a predetermined threshold value. You may make it make the said control start condition reach | attained.
[0018]
The amount of toner that moves from the developing device to the image carrier to form a toner image increases as the number of dots formed on the image carrier as an electrostatic latent image increases. Therefore, an approximate toner consumption can be estimated from the number of dots. In addition, the characteristics of the toner remaining in the developing unit gradually change with use, but the degree of the characteristic change can be estimated from the length of the operating time of the developing unit. Therefore, it is possible to estimate the remaining amount of toner in the developing device and its characteristics from these pieces of information. Further, these pieces of information have a property of being accumulated and increased as the apparatus is used. Therefore, by setting a threshold value for these information in advance and optimizing the concentration control factor when the information reaches the threshold value as it accumulates as it is used, The execution timing is in accordance with the state of toner in the developing device.
[0019]
Here, in the apparatus in which the developing device includes a toner carrier that conveys the toner to a position facing the image carrier by rotating in a predetermined direction while carrying the toner on the surface thereof, The rotation time of the toner carrier can be set as the operation time of the developing device. The change in the toner characteristics with the lapse of time with the operation of the developing device is mainly caused by repeated adhesion and separation of the toner on the toner carrier. Therefore, by representing the operation time of the developing device by the rotation time of the toner carrier, it is possible to obtain toner state information that more accurately reflects the toner state.
[0020]
Further, target value correspondence information in which a density target value is associated with each of a plurality of toner status information is set in advance, and when the toner status information corresponding to the operation status of the apparatus reaches a predetermined threshold value, The density target value corresponding to the toner state information may be changed and set. By the way, when the density target value does not change at all or when the fluctuation value is small, the density fluctuation is small. Therefore, even if the optimization of the density control factor (density control processing) at these timings is omitted, the fluctuation of the image density is almost negligible. Also, by omitting this, the toner consumption can be suppressed, and it is possible to extend the life of the developing device and reduce the waiting time of the user. Therefore, the control starts that the difference between the density target value corresponding to the toner state information when the threshold value is reached and the density target value before reaching the threshold value is equal to or greater than a predetermined fluctuation value. It can be a condition. Even if the toner status information corresponding to the operating status of the apparatus reaches a predetermined threshold value, the density target value corresponding to the toner status information when the threshold value is reached and the threshold value When the difference from the target concentration value before reaching it is less than the predetermined fluctuation value, the concentration control factor may not be optimized. As the variation value, for example, the optical density can be set to 0.03 or less.
[0021]
Further, in an image forming apparatus that forms a color image using a plurality of different color toners and forms a single color image using a black toner of the plurality of colors, the black color corresponds to the target value The information and the target value correspondence information other than the black color may be different from each other. This is due to the fact that the density fluctuation accompanying the fluctuation of the black toner state is different from the density fluctuation accompanying the fluctuation of the toner state of the other colors. Thus, by setting the target value correspondence information for each color, it is possible to change and set to a more appropriate density target value. As a result, the concentration control factor can be optimized at a more appropriate timing.
[0022]
In addition, in an image forming apparatus that forms a color image using a plurality of different colors of toner, the target value correspondence information is set in advance using the most frequently consumed color among the plurality of colors as a reference color. The target value correspondence information of color may be configured to match the target value correspondence information of the reference color. In this way, by setting the target value correspondence information based on the color with the most selective consumption, the density control factor can be optimized at a more appropriate timing.
[0023]
In such an image forming apparatus, the control start condition may be changed and set according to the initial state of the toner contained in the developing device. The characteristics of the toner contained in the developing unit are not necessarily the same among the individual developing units, and may vary slightly from one developing unit to another due to manufacturing variations, for example. The degree of change in image density is also different. Therefore, for example, when using a developing device containing toner that tends to have a large density change, the density control factor is optimized at a relatively early timing, while the toner that does not easily change the density. When the toner is used, the density control factor can be optimized at a timing according to the initial state of the toner so that the execution frequency is reduced.
[0024]
The “initial state” here refers to various characteristics of the toner at the time when the developing device is filled with toner, and in the newly manufactured developing device, it represents the characteristics of the toner filled at the time of manufacture. In addition, when the used developer is refilled with toner and used for reuse, it represents the characteristics of the refilled toner. Various characteristics such as the initial state of the toner, that is, its particle size distribution and chargeability, can be obtained by actual measurement at the time of toner production.
[0025]
In the image forming apparatus, the developing unit may be configured to be detachable from the apparatus main body, and may include a storage element that functions as at least a part of the storage unit. In this way, management of information relating to the internal toner state is facilitated, and it is possible to manage the consumption status of the developing device and facilitate maintenance during replacement.
[0026]
In the image forming method according to the present invention, an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier, and a predetermined developing bias is applied to a developing unit that contains toner to move the toner to the image carrier. An image forming method for forming a toner image by visualizing the electrostatic latent image with toner, and in order to achieve the above object, the toner accommodated in the developing device according to the operation status of the apparatus In addition, the toner status information relating to the current status is updated, and when the toner status information reaches a predetermined control start condition, a toner image is formed as a patch image, and the image density is affected based on the toner density of the patch image. The image density is controlled by optimizing the density control factor to be given.
[0027]
In the invention configured as described above, the execution timing of the density control factor optimization processing is determined based on the state of the toner in the developing device, as in the above-described image forming apparatus. Therefore, it is possible to optimize the density control factor at an appropriate timing according to the state of the toner, and by forming an image under the conditions optimized in this way, a toner image with good image quality can be stably obtained. It is possible to form.
[0028]
Further, in this image forming method, when an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier by exposing the surface of the image carrier charged to a predetermined surface potential with a light beam, the above apparatus is used. Similarly to the toner state information, the number of dots formed on the surface of the image carrier by the exposure of the light beam and the operation time of the developing unit are used, and at least one of the number of dots and the operation time is used. The control start condition may be that has reached a predetermined threshold value. In this way, the density control factor can be optimized at an appropriate timing according to the remaining amount of toner in the developing device and its characteristics.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus forms a full color image by superposing four color toners of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or uses only black (K) toner. This is an apparatus for forming a monochrome image. In this image forming apparatus, when an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer in response to an image formation request from the user, the “image forming means” of the present invention is in response to an instruction from the main controller 11. The engine controller 10 functioning as “controls each part of the engine unit EG to form an image corresponding to the image signal on the sheet S.
[0030]
In the engine unit EG, the photosensitive member 2 is provided so as to be rotatable in an arrow direction D1 in FIG. Further, a charging unit 3, a rotary developing unit 4 and a cleaning unit 5 are arranged around the photosensitive member 2 along the rotation direction D1. The charging unit 3 is applied with a charging bias from the charging controller 103 and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoreceptor 2 to a predetermined surface potential.
[0031]
Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 functions as an “exposure unit” of the present invention. The exposure unit 6 exposes the light beam L onto the photoconductor 2 in accordance with a control command given from the exposure control unit 102, and generates a static image corresponding to the image signal. An electrostatic latent image is formed. For example, when an image signal is given from an external device such as a host computer to the CPU 111 of the main controller 11 via the interface 112, the CPU 101 of the engine controller 10 sends a control signal corresponding to the image signal to the exposure control unit 102 at a predetermined timing. In response to this, a light beam L is irradiated onto the photosensitive member 2 from the exposure unit 6, and an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the photosensitive member 2. When forming a patch image, which will be described later, as necessary, a control signal corresponding to a predetermined pattern of patch image signals is given from the CPU 101 to the exposure control unit 102, and the electrostatic image corresponding to the pattern is output. A latent image is formed on the photoreceptor 2. Thus, in this embodiment, the photoreceptor 2 functions as the “image carrier” of the present invention.
[0032]
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4. In other words, in this embodiment, the developing unit 4 is configured to be detachably attached to the support frame 40 that is rotatably provided about the shaft center, a rotation drive unit that is not shown, and the support frame 40, and each color toner. Are provided with a yellow developing device 4Y, a cyan developing device 4C, a magenta developing device 4M, and a black developing device 4K. The developing unit 4 is controlled by the developing device controller 104 as shown in FIG. Based on a control command from the developing device controller 104, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are selectively opposed to the photoreceptor 2 at a predetermined developing position. The toner of the selected color is applied to the surface of the photoreceptor 2. As a result, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized with the selected toner color. FIG. 1 shows a state in which the developing device 4Y for yellow is positioned at the developing position.
[0033]
These developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K all have the same structure. Therefore, the configuration of the developing device 4K will be described in more detail with reference to FIG. 3, but the structures and functions of the other developing devices 4Y, 4C, and 4M are the same.
[0034]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a developing device of the image forming apparatus. In the developing device 4K, a supply roller 43 and a developing roller 44 are axially attached to a housing 41 that accommodates toner T therein, and when the developing device 4K is positioned at the development position described above, “ A developing roller 44 functioning as a “toner carrying member” is positioned in contact with the photosensitive member 2 or with a predetermined gap therebetween, and a rotation driving unit (not shown) provided on the main body side. ) And rotate in a predetermined direction. The developing roller 44 is formed in a cylindrical shape from a metal or alloy such as copper, stainless steel, or aluminum so that a developing bias described later is applied. Then, the two rollers 43 and 44 rotate while being in contact with each other, whereby the black toner is rubbed against the surface of the developing roller 44 and a toner layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the developing roller 44.
[0035]
In the developing device 4K, a regulating blade 45 for regulating the thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 to a predetermined thickness is disposed. The regulation blade 45 is composed of a plate-like member 451 such as stainless steel or phosphor bronze and an elastic member 452 such as rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 451. The rear end portion of the plate member 451 is fixed to the housing 41, and the elastic member 452 attached to the front end portion of the plate member 451 is the rear end portion of the plate member 451 in the rotation direction D3 of the developing roller 44. It arrange | positions so that it may be located in the upstream rather than. Then, the elastic member 452 elastically contacts the surface of the developing roller 44, and the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 is finally restricted to a predetermined thickness.
[0036]
Each toner particle constituting the toner layer on the surface of the developing roller 44 is charged by being rubbed with the supply roller 43 and the regulating blade 45, and here, the toner will be negatively charged. Toner that is positively charged by appropriately changing the potential of each part of the apparatus can also be used.
[0037]
The toner layer thus formed on the surface of the developing roller 44 is sequentially conveyed to a position facing the photoreceptor 2 on which the electrostatic latent image is formed by the rotation of the developing roller 44. When the developing bias from the developing device controller 104 is applied to the developing roller 44, the toner carried on the developing roller 44 partially adheres to each surface portion of the photoreceptor 2 according to the surface potential. Thus, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized as a toner image of the toner color. Further, the toner that does not move to the photosensitive member 2 and remains on the developing roller 44 is further conveyed downstream, and is scraped off by the supply roller 43.
[0038]
As the developing bias applied to the developing roller 44, a DC voltage or a voltage obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage can be used. In particular, the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are separated from each other, and toner is supplied between them. In a non-contact development type image forming apparatus that develops toner by flying, in order to efficiently fly toner, a voltage waveform in which an AC voltage such as a sine wave, a triangular wave, or a rectangular wave is superimposed on a DC voltage is used. Is preferred. The magnitude of the DC voltage and the amplitude, frequency, duty ratio, etc. of the AC voltage are arbitrary. Hereinafter, in the present specification, the DC will be applied regardless of whether or not the developing bias has an AC component. The component (average value) is referred to as a direct current developing bias Vavg.
[0039]
Further, as shown in FIG. 2, each of the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K is provided with memories 91 to 94 for storing data relating to the manufacturing lots and usage histories of the developing units, characteristics of the built-in toner, and the like. Yes. These memories 91 to 94 function as “storage means” of the present invention. Further, connectors 49Y, 49C, 49M, and 49K are provided in the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K, respectively. If necessary, these are selectively connected to a connector 108 provided on the main body side, and data is transmitted and received between the CPU 101 and each of the memories 91 to 94 via the interface 105 to relate to the developing device. It manages various information such as consumables management. In this embodiment, the main body side connector 108 and each developing device side connector 49K and the like are mechanically fitted to each other to exchange data, but for example using electromagnetic means such as wireless communication. Data transmission / reception may be performed without contact. The memories 91 to 94 for storing data unique to each of the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are nonvolatile memories that can store the data even when the power is off or the developing device is removed from the main body. As such a nonvolatile memory, for example, a flash memory, a ferroelectric memory, an EEPROM, or the like can be used.
[0040]
Returning to FIG. 1, the description of the device configuration will be continued. The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched between a plurality of rollers 72 to 75, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction D2 by rotationally driving the roller 73. It has. Further, a secondary transfer roller 78 is provided at a position facing the roller 73 with the intermediate transfer belt 71 interposed therebetween, and is configured to be able to contact and separate with respect to the surface of the belt 71 by an electromagnetic clutch (not shown). Yes. When a color image is transferred to the sheet S, the color toner images formed on the photoreceptor 2 are superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image, and the color image is taken out from the cassette 8 to be intermediate. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer region TR2 between the transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78. Further, the sheet S on which the color image is formed in this way is conveyed via the fixing unit 9 to a discharge tray portion provided on the upper surface portion of the apparatus main body.
[0041]
Note that the surface potential of the photosensitive member 2 after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 71 is reset by a neutralizing unit (not shown), and the toner remaining on the surface is removed by the cleaning unit 5. Then, the charging unit 3 receives the next charging.
[0042]
Further, a cleaner 76, a density sensor 60, and a vertical synchronization sensor 77 are disposed in the vicinity of the roller 75. Among these, the cleaner 76 can be moved toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, the blade of the cleaner 76 abuts on the surface of the intermediate transfer belt 71 that is stretched over the roller 75 while moving to the roller 75 side, and the toner remaining on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Remove. The vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting the reference position of the intermediate transfer belt 71 and is used to obtain a synchronization signal output in association with the rotational drive of the intermediate transfer belt 71, that is, a vertical synchronization signal Vsync. Functions as a vertical sync sensor. In this apparatus, the operation of each part of the apparatus is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync in order to align the operation timing of each part and accurately superimpose the toner images formed in the respective colors. Further, the density sensor 60 is provided to face the surface of the intermediate transfer belt 71, and measures the optical density of the patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 as described later.
[0043]
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image given from an external device such as a host computer via the interface 112, and reference numeral 106 denotes an operation executed by the CPU 101. A ROM for storing control data for controlling the program, the engine unit EG, and the like, and a reference numeral 107 are a RAM for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data.
[0044]
In the image forming apparatus configured as described above, density control processing is executed at a predetermined timing in order to form a stable image while suppressing a change in image density with time. Specifically, as a density control factor that affects the image density, DC development bias Vavg applied to the developing roller 44 and energy per unit area of the exposure beam L (hereinafter simply referred to as “exposure energy”) E are used. These density control factors are optimized by forming a patch image of a predetermined pattern while changing these variously, and obtaining the DC development bias Vavg and exposure energy E so that the image density substantially matches the density target value. It has become. This concentration control process, that is, a process for optimizing the concentration control factor will be described in detail below.
[0045]
In this image forming apparatus, the timing is as follows:
(a) Immediately after the device is turned on;
(b) When a long time has passed since the previous concentration control process;
(c) The number of dots formed on the photosensitive member 2 by the exposure beam L and the rotation time of the developing roller 44 are counted for each developing device, and when these count values reach a predetermined threshold value;
(d) When the developer is replaced;
Execute density control processing.
[0046]
Here, when the developing device is replaced, the density control process may be executed immediately. However, considering the following points, in addition to the developer replacement (d), the density control process may be executed only when a predetermined condition is satisfied. That is, when a developing device different from that previously taken out is mounted, it is necessary to perform density control processing in order to suppress fluctuations in image density due to variations in characteristics of the developing device. Therefore, it is mounted on the basis of various information stored in the memories 91 to 94 attached to the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K, for example, information on manufacturing lots and usage history of the developing devices, characteristics of the built-in toner, and the like. It is determined whether or not the developing device is the same as that previously installed. If they are different, the density control process can be executed. On the other hand, when the attached developing device is originally attached to the apparatus main body, the density control process is not necessarily required. In particular, when a developer once taken out by the user is immediately remounted, it is not necessary to perform density control processing, and toner and processing time are wasted. Is preferred.
[0047]
However, if the developer has been removed for a long time, such as when the density adjustment process has been performed for a long time, the ambient environment of the device, such as temperature and humidity, will change significantly. In this case, it is preferable to perform the density control process even if the installed developing device is the same as the previously-developed developing device. Therefore, based on these, in the present embodiment, the following timing:
(d-1) When the developing device is replaced and the developing device is different before and after removal / installation;
(d-2) Even if the developing device is the same before and after removal / mounting, when a predetermined time has elapsed since the previous density control processing;
The density control process is executed.
[0048]
(e) When a new photoconductor 2 is mounted;
Here, when the photoconductor 2 is replaced, it is determined whether or not the photoconductor is the same before and after replacement as in the case of the developing device, and the execution timing of the density control processing is determined according to the difference. You may make it set.
[0049]
As described above, in the image forming apparatus of FIG. 1, the density control processing is executed at various timings. In this specification, the condition (c) will be described in detail below.
[0050]
FIG. 4 is a diagram exemplifying a change in image density with respect to the number of formed images, and FIG. 5 is a diagram showing a setting principle of timing for executing density control processing. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the dot count value and the developing roller rotation time, and FIG. 7 is a diagram showing the timing for executing the density control process.
[0051]
In this type of image forming apparatus, when a large number of images are formed with a constant density control factor, the image density gradually changes as the number of image forming sheets increases. One of the causes of such density change is considered as follows. In other words, it is desirable that the toner contained in the developing device has uniform characteristics such as particle size and chargeability, but in practice there are some variations, and there are various particle sizes in the developing device. Or toner particles having chargeability are mixed. When image formation is performed using toner having such variations, the toner is selectively consumed, that is, only toner particles having specific characteristics are selectively consumed, while other toner particles are not consumed so much. The phenomenon of remaining inside occurs. As a result, as the number of images formed increases, the state of toner characteristic distribution in the developing device changes, and the image density also changes accordingly.
[0052]
Here, as a representative example, a case where the image density increases with an increase in the number of image formations as shown in FIG. 4 will be considered. As shown in FIG. 4, the fluctuation of the image density is large between the number of image formations and the image density in a normal image forming apparatus at the initial stage (when the number of image formations is small), and gradually increases as the number of image formations increases. It is common to show the relationship that the fluctuation is small.
[0053]
Furthermore, the larger the ratio of the area occupied by the portion where the toner is actually attached in the area corresponding to one sheet of printing duty, that is, the initial density fluctuation becomes more prominent. This is presumably because even if the number of formed images is the same, if the printing duty is large, the amount of toner consumption increases, and the toner characteristics in the developing device change more rapidly.
[0054]
In such an image forming apparatus, in order to suppress the change in the image density to be small, a density control process is newly executed before the change in the image density exceeds the allowable range, and the density control factor is set to an optimum state. It is necessary to readjust. For example, as shown in FIG. 5, in an apparatus having an initial image density of D0, unless the density control factor is readjusted, the image density gradually increases as shown by curve a. However, if the density control factor is readjusted before the image density rises to the upper limit density D1 of the allowable range ΔD, the image density is pulled back to the original density D0. In the example of FIG. 5, the density control factor is readjusted when the number of formed images reaches the number N1, N2 at which the image density reaches the upper limit density D1, or before that, the change in the image density is allowed. It becomes possible to suppress within the range ΔD.
[0055]
In the above description, the relationship between the number of image formations and the image density has been described. However, this relationship is strictly established only when the printing duty is constant. In an actual image forming apparatus, the print duty differs for each image to be formed. Therefore, it is not preferable to determine the timing for optimizing the density control factor based only on the number of formed images.
[0056]
FIG. 6 shows the correspondence between the developing roller rotation time and the count value of the number of dots formed by the exposure beam L. Here, since the developing roller rotation time corresponds to the total length of the formed image, it can be considered to represent the approximate number of images formed. If the toner adhesion amount per dot is substantially constant, the dot count value can be considered to represent an approximate toner consumption amount. For example, if the printing duty is constant at 5% (a value that is an average printing duty of a document composed only of characters), the number of images formed and the toner consumption amount are substantially proportional (straight line b). On the other hand, if the printing duty is larger than this, for example 20%, the slope of the straight line becomes larger (straight line a), and if the printing duty is small, for example, 1%, the slope of the straight line becomes smaller (straight line c).
[0057]
In an actual image forming operation, since images having various printing duties are mixed, the locus of points representing a combination of the developing roller rotation time and the dot count value does not always have such a linear relationship. Rather, it is generally a curve that goes from the origin to the upper right while drawing a complicated trajectory. Since these values are integrated values, the trajectory cannot advance downward or leftward. However, if the image signal corresponds to a solid image (no printing) or one that does not use any toner color, the dot count value does not increase for that toner color and develops. Only the roller rotation time is added, and the locus in this case is a straight line parallel to the horizontal axis.
[0058]
Further, when a large number of images having a small print duty are formed, toner fatigue in the developing device becomes a problem. That is, as described above, the charged toner that has not been used for image formation is collected in the developing device, peeled off from the developing roller 44, and again used for image formation. For this reason, the amount of toner collected without being used in an image with a low print duty increases, and the toner is fatigued by repeating charging and peeling in this manner, and its characteristics gradually change. As the toner characteristics change, the image density gradually changes even if the image is formed under the same conditions.
[0059]
The amount of toner in the developing unit and the change in its characteristics occur in a shorter cycle than the time-dependent change in other characteristics of the apparatus, for example, the characteristic change due to wear of the photosensitive member 2, and the amount of change is large. Therefore, such a change in toner characteristics is one of the main causes that cause a change in image density over time in the image forming apparatus.
[0060]
As is clear from the above, in order to keep the image density substantially constant, it is extremely important at what timing the optimization of the density control factor is executed. The timing should be determined according to the state of the toner remaining in the developing device. However, it is difficult to accurately grasp the state of such toner based only on the number of images formed or the amount of toner consumed (or the remaining amount of toner). Therefore, it is necessary to determine the execution timing of the density control process based on information that more reflects the toner state. In the conventional image forming apparatus, the density control process is not always performed at an appropriate timing, and as a result, problems such as large fluctuations in image density and increased toner loss may occur.
[0061]
In view of the above, in this embodiment, when image formation is performed, the number of dots formed by the exposure beam L serving as an index representing the amount of toner consumption and the rotation time of the developing roller 44 serving as an index representing the degree of toner fatigue. Are stored in the RAM 107, and when the CPU 101 determines that any of these values has reached a predetermined threshold value, a density control process described later is executed. In other words, by counting the number of dots, it is possible to grasp the approximate toner remaining amount, and it is possible to grasp the degree of toner fatigue from the correspondence between the toner remaining amount and the developing roller rotation time. By setting the execution timing of the density control process based on the combination, the density control process can be performed at an appropriate timing according to the toner state.
[0062]
Specifically, as indicated by the broken lines in FIG. 7, several threshold values are determined in advance for each of the developing roller rotation time and the dot count value, and any one of these values accumulated is determined. When the threshold value is reached, the “control start condition” is set, and the density control process is executed when this condition is satisfied. In this embodiment, the threshold values were determined as follows: 1325 for developing roller rotation time (unit sec, the same applies hereinafter), 3975 and 6625; 1000000, 2000000 and 6666666 for dot count values.
[0063]
Among these, the threshold value of the developing roller rotation time is a value corresponding to 1000 sheets, 3000 sheets, and 5000 sheets, respectively, in terms of the number of images formed when continuous printing is performed on A4 size paper. However, as described above, it is the developing roller rotation time that more accurately reflects the state of the toner in the developing device. Thus, the density control process is executed not based on the number of image formations but the developing roller rotation time. By managing the timing, it is possible to perform density control processing at a more appropriate timing according to the toner state.
[0064]
In this image forming apparatus, the average toner consumption per dot is about 0.015 mg. That is, the threshold value of the dot count value described above is determined as a value corresponding to 15 g, 30 g, and 100 g in terms of toner consumption. In addition to the toner forming the toner image, this numerical value includes the amount of toner consumed by scattering and fogging.
[0065]
As shown in FIG. 4, the variation in image density is large at the beginning of use of the developing device, and the variation gradually decreases. Therefore, as shown in FIG. 7, the threshold value is set to be relatively small when the developing roller rotation time or the dot count value is small, and to be coarser as these values increase. Yes. In other words, the density control process is executed at a relatively high frequency when the density fluctuation is large at the initial stage of use of the developing device, whereas the frequency decreases when the density fluctuation becomes small. In this way, by changing the threshold increment, which is the starting condition of the density control process, according to the degree of fluctuation of the image density, the density control process is executed at a more appropriate timing, thereby stabilizing the image density and reducing the toner loss. It is possible to achieve both reduction.
[0066]
Further, when the remaining amount of toner is extremely reduced or its characteristics are extremely lowered, the image quality is rapidly deteriorated. Therefore, in this embodiment, when the dot count value reaches a value of 120000000 corresponding to the toner consumption amount of 180 g, or when the developing roller rotation time reaches a value of 10600 sec corresponding to the image forming number of 8000 sheets, the CPU 101 determines the life of the developing device. Therefore, a message notifying the toner end is displayed on a display unit (not shown) to prompt the user to replace the developing device.
[0067]
Information representing the toner state, that is, the developing roller rotation time and the dot count value as the “toner state information” of the present invention are individually stored in the RAM 107 provided in the engine controller 10 for each developing device. Updating and reading are performed at any time by access from the CPU 101 performed as necessary. That is, in this embodiment, the RAM 107 functions as the “storage unit” of the present invention.
[0068]
In addition, when the developing device is replaced, the information is written in the memories 91 to 94 provided in the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K before the developing device is removed. When installed, the information stored in these memories is read and used, so that even if a developing device in use is removed and then reattached or attached to another device, the usage history of the developing device is properly stored. Can be managed.
[0069]
Since it is configured as described above, in consideration of the case where the combination of the developing roller rotation time and the dot count value changes as shown by the curve d in FIG. 7, for example, this image forming apparatus is executed immediately after the power is turned on. In addition to the above, the density control process is executed at timings corresponding to the signs {circle around (1)} to {circle around (6)} corresponding to the intersections of the broken lines indicating the threshold and the curve d. Therefore, it is possible to perform density control processing at an appropriate timing in response to a change in the state of toner in the developing device.
[0070]
FIG. 8 is a flowchart showing density control processing in this embodiment, and FIG. 9 is a diagram showing an example of a lookup table referred to in the processing of FIG. Hereinafter, the operation of the density control process performed at the above timing will be described with reference to FIGS. In this density control process, for each toner color, the target density value of the patch image is set according to the characteristics of the toner remaining in the developing device, the patch image is formed, its density is detected, and the detection result And a concentration control factor are optimized based on the set concentration target value. Here, the density control process using the black toner color will be described as an example, but the same process is performed for other toner colors.
[0071]
In this image forming apparatus, due to variations in toner production, various characteristics of the toner in the developing unit, that is, particle size distribution, charging property, and the like are slightly different for each individual developing unit. The initial characteristics of the toner are actually measured at the manufacturing stage, and these are classified into several types and attached to each developing device. Here, information indicating which type of toner filled in the developing device corresponds to “toner individuality information”. Such variations in toner characteristics may differ between toners manufactured with the same specifications at different manufacturing facilities, and may vary depending on the manufacturing lot even if they are manufactured with the same facilities. .
[0072]
This toner individuality information is written in the memory 94 in the developing device when the toner is filled in the developing device 4K. The CPU 101 of the engine controller 10 can read out this information when the developing unit 4K is attached to the developing unit 4 and can grasp the initial characteristics of the toner. By setting the operating conditions, an image with higher image quality can be stably formed regardless of toner manufacturing variations. Thus, in this embodiment, the memories 91 to 94 function as “memory elements” of the present invention.
[0073]
More specifically, in this image forming apparatus, as illustrated in FIG. 9, the ROM 106 has a lookup table for setting the density target value of the patch image according to the developing roller rotation time and the dot count value. This table is prepared for each toner type, and one of them is selected and used based on the toner individuality information, so that a density target value corresponding to the toner type is set. FIG. 9A shows a density target value of a high density patch image to be described later, which is determined for the black toner corresponding to “type 0”, and FIG. The density target value of the density patch image is shown. The target density value is a value normalized so that the maximum density of the toner color is 1.
[0074]
Here, the density target value of the patch image is changed depending on the developing roller rotation time and the dot count value for the following reason. That is, as will be described later, the density of the toner image as a patch image is measured in a state of being carried on the intermediate transfer belt 71. For this reason, there is a slight deviation between the density of the toner image thus measured and the density of the image finally transferred onto the sheet S. Here, when the toner particle size distribution in the developing device 4K changes with time due to selective consumption of the toner, the particle size of the toner constituting the toner image also changes. It changes depending on the state of the toner inside. Therefore, in order to correct this deviation, in this embodiment, the state of the residual toner in the developing device is estimated from the developing roller rotation time and the dot count value, and the density target value of the patch image is changed based on the estimated state. . That is, as shown in the figure, the look-up table includes a density target value for each of the developing roller rotation time and the dot count value (in this embodiment, these correspond to the “toner state information” of the present invention). Correspondingly, the look-up table functions as “target value correspondence information” of the present invention. Of course, it goes without saying that the target value correspondence information may be set in advance in the function format instead of the table format. This is also true for the look-up table of FIG. 13 described later.
[0075]
The interval for changing the density target value matches the threshold values of the developing roller rotation time and the dot count value, which are the density control start conditions. Therefore, every time these values reach the threshold value, a new density target value corresponding to the toner state at that time is newly set, and the density control factor is optimized based on the density target value. It becomes. However, in the table of FIG. 9, the density target value may be the same between adjacent columns. In this case, the newly set density target value is the same as the value before setting.
[0076]
In this density control process, as shown in FIG. 8, first, one look-up table is selected in accordance with the toner individuality information attached to the developing device 4K (step S1), and the toner status information, that is, the current point in time is selected. The table is referred to based on the developing roller rotation time and the dot count value, and the density target value at that time is set (step S2). For example, if the developing roller rotation time is 2000 sec and the dot count value is 1500,000, the values corresponding to these combinations, that is, 0.984 for the high density patch image and 0.181 for the low density patch image in this case. It is a target value.
[0077]
Then, for example, a solid image is formed as a high density patch image with each developing bias while keeping the exposure energy E constant and changing and setting the DC developing bias Vavg in multiple stages (step S3). The patch image formed in this way and transferred to the intermediate transfer belt 71 is conveyed by the movement of the intermediate transfer belt 71, and the optical density of each patch image is detected by the density sensor 60 at the timing when it reaches the position facing the density sensor 60. (Step S4).
[0078]
When the density of the patch image at each developing bias is thus obtained, the optimum value of the DC developing bias Vavg is obtained based on the detection result and the previously obtained density target value (step S5). Here, for example, the bias value at which the density closest to the density target value is obtained may be set as the optimum value, or the correlation between the DC developing bias Vavg and the image density is obtained from the detection result, and the image density is determined based on the correlation. A bias value that matches the density target value may be calculated.
[0079]
If the optimum value of the DC developing bias Vavg is thus obtained, then the optimum value of the exposure energy E is obtained. First, the DC developing bias Vavg is set to the optimum value just obtained (step S6), and the exposure energy E is changed and set in multiple stages, and for each energy, for example, a 1-on 10-off thin line image is formed as a low-density patch image. Form (step S7). In the same manner as described above, the density of each patch image is detected by the density sensor 60 (step S8), and the optimum value of the exposure energy E is obtained based on the detection result and the previously obtained density target value (step S9). ).
[0080]
The optimum values of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E thus obtained are stored in the RAM 107 of the engine controller 10, and thereafter, these values are called when performing image formation in black, and based on this value. By setting the DC developing bias Vavg and the exposure energy E and performing image formation, an image with excellent image quality can be formed.
[0081]
Such density control processing is executed in a timely manner in accordance with changes in the developing roller rotation time and dot count value, so that stable image formation with little change in image density can be performed.
[0082]
In the image forming apparatus configured as described above, in order to verify the effect of the present invention, the change in the image density when a large number of images were continuously formed was examined. As an example of the result, FIG. 10 and FIG. 11 show changes in image density when a solid image is formed using black toner.
[0083]
FIG. 10 is a graph showing changes in image density when image formation is performed at each print duty without performing density control processing. FIG. 11 is a graph showing changes in image density when the density control processing according to the present invention is performed and when it is not performed. In these figures, the image density on the vertical axis is plotted as the optical density (OD value) of the image finally transferred and fixed on the sheet S.
[0084]
When the density control process is not performed, as shown in FIG. 10, the on-sheet OD value rapidly increases as the dot count value increases, and then the rate of increase gradually decreases. The initial density change varies depending on the print duty, and increases as the print duty increases. Such a tendency of density change is the same even if the developing roller rotation time is plotted on the horizontal axis. In this way, if the density control process is not performed, the image density greatly changes with time.
[0085]
Next, a change in image density according to whether or not the density control processing according to the present invention is performed when the printing duty is constant (for example, 5%) is compared. A curve e in FIG. 11 corresponds to the curve with a print duty of 5% in FIG. 10 and is a change in image density when the density control process is not performed. On the other hand, when the density control process according to the present invention is performed, as shown by a curve f in FIG. 11, the density control process is executed and the density control factor is readjusted before the density change becomes larger than a certain level. The change in concentration is kept within a certain range. Although not shown, the same experiment was performed by changing the print duty in various ways, and in any case, the density control process as described above is executed to keep the change in the image density within a predetermined range. It was confirmed that it could be suppressed.
[0086]
FIG. 12 is a chart for explaining another setting method of the density control start condition. As described above, the state of the toner in the developing device can be estimated from the developing roller rotation time and the dot count value. In the above embodiment, one of these values is provided independently for each. When the threshold value is reached, the density control process is started. More precisely, however, the toner state is expressed as a combination of these two pieces of information. Therefore, it is preferable to determine the density control start condition based on these combinations.
[0087]
For example, an image density obtained from a combination of the developing roller rotation time and the dot count value is experimentally measured in advance, and a coordinate space represented by (developing roller rotation time, dot count value) is represented as shown in FIG. Then, it is divided into a plurality of areas in which combinations that can obtain substantially the same image density belong to the same area. Then, if the density control process is started when the point Q corresponding to the current developing roller rotation time and the dot count value reaches the boundary line between these areas, the above request is achieved. However, if such a determination is made, the processing becomes complicated, and more memory is required, resulting in an increase in apparatus cost. Therefore, for example, in a device with more demanding image quality, the density control process is executed based on the chart of FIG. 12, while in a simpler apparatus, the density control process is executed based on the threshold value of FIG. Thus, it is desirable to use properly according to the device configuration and its specifications.
[0088]
Note that the numbers in parentheses in FIG. 12 show examples of density target values in each region, and correspond to the numerical values in the table in FIG. 9A. As described above, even when the timing for executing the density control process is set based on this chart, if the density target value is changed and set according to the state of the toner at that time, the fluctuation of the image density can be further increased. It can be kept small.
[0089]
As described above, in this embodiment, the developing roller rotation time and the number of dots formed are counted for each developing device, and the density control factor is optimized based on the combination of these count values. Concentration control processing is executed. These count values reflect the state of toner remaining in the developing unit. Therefore, by managing the execution timing of the density control process based on these values, the density control process can be executed at an appropriate timing corresponding to the change in the image density accompanying the change in the toner state. As a result, this image forming apparatus can effectively suppress fluctuations in image density and stably form a toner image with good image quality.
[0090]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the DC development bias Vavg and the exposure energy E are used as the density control factors. However, other than the density control factors that affect the image density, the AC amplitude of the development bias, the charging Parameters such as the bias and the amount of toner transported by the developing roller 44 are known, and the present invention can also be applied to an image forming apparatus using these parameters as a density control factor.
[0091]
Further, for example, in the above embodiment, the timing for executing the density control process is defined by the dot count value and the developing roller rotation time value, but the toner state information is not limited to this. Other information indicating the state of the toner in the developing device in the above may be used. For example, in an apparatus equipped with a toner remaining amount sensor that analyzes an externally supplied image signal to calculate the toner consumption amount or detects the toner remaining amount in the developing device, the toner remaining amount is obtained from the detection result, and thus The obtained toner amount may be used as one of the toner status information. Further, the developing roller rotation speed may be integrated instead of the developing roller rotation time.
[0092]
Further, the dot count value and the developing roller rotation time threshold value that trigger the density control processing are not limited to the above-described examples, and may be appropriately changed according to the characteristics of the toner to be used. Needless to say.
[0093]
For example, in the above-described embodiment, based on the look-up table illustrated in FIG. 9, the toner state represented by a combination of (developing roller rotation time, dot count value) is shifted from one column to another column. Sometimes the density control process is executed regardless of whether or not the density target value is changed. However, for example, in FIG. 9A, among the columns belonging to the column of the developing roller rotation time “˜3975”, the density of the column where the dot count value is “˜66666666” and the column “˜12000000”. Both target values are common with 0.982. Therefore, even if the dot count value exceeds the threshold value 6666666, the density target value is not changed as long as the developing roller rotation time belongs to the column “˜3975”. The reason why the density target value is not changed is that the expected fluctuation in image density is considered to be small (see FIG. 4). Therefore, the execution timing of the density control process may be as follows.
[0094]
That is, when the dot count value or the developing roller rotation time reaches the threshold value, it is determined whether there is a change in the density target value with reference to the lookup table illustrated in FIG. On the other hand, the density control process may be executed in the same manner as in the above embodiment, but the density control process may not be executed when there is no change or when the amount of change is small (for example, less than 0.001). That is, this change amount corresponds to the “predetermined fluctuation value” of the present invention. The “predetermined fluctuation value” is not limited to 0.001 described above, and is arbitrary. For example, in the embodiment using the lookup table shown in FIG. 13 described in detail later, the optical density (OD value) is set to 0.003 or 0.002 as the “predetermined fluctuation value”.
[0095]
Here, as an example, consider the case where the combination of (developing roller rotation time, dot count value) changes as shown by a curve d shown in FIG. In this case, referring to FIG. 9A, since there is no change in the density target value at the timings indicated by reference numerals (4) to (6), the density control processing at these timings is omitted. . Here, for example, as shown in FIG. 4, as the use of the developing device progresses, the fluctuation of the image density decreases. Therefore, the fluctuation of the image density by omitting the density control processing at these timings does not increase so much. On the other hand, by reducing the number of executions of the density control process, the toner consumption can be suppressed, and the life of the developing device can be extended and the waiting time of the user can be reduced.
[0096]
In the above embodiment, a lookup table is prepared for each toner type, and the density target value of the patch image is changed according to the toner type. However, the timing for executing the density control process is any type. The same applies to the toner. On the other hand, the execution timing of the density control process may be varied for each toner type. That is, the threshold value of the dot count value or the developing roller rotation time is set individually for each toner type, and the timing for executing the density control processing is determined based on this threshold value. Alternatively, the density control process may be executed at different timings.
[0097]
This makes it possible to selectively use toners having different characteristics and form an image with a stable image density. As a result, the range of characteristics of toner that can be used in the apparatus is widened, and the user has a higher degree of freedom in selecting the type of toner. On the other hand, the quality requirements for the toner characteristics are eased for the toner supplier, and the manufacturing cost is reduced. The yield can be improved.
[0098]
Further, the number of threshold values is arbitrary. A lookup table may be created corresponding to the toner color. For example, the density control process may be executed as follows based on a lookup table as shown in FIG.
[0099]
FIG. 13 is a diagram showing another example of the lookup table. FIG. 5A shows the density target value of the high density patch image determined for the black toner corresponding to “type 0”, and FIG. 5B shows the magenta toner corresponding to “type 0”. The density target value of the high density patch image determined for the image is shown. The density target value is a value normalized so that the maximum density of the toner color is 1.
[0100]
As is clear from the comparison between FIG. 9 and FIG. 13, the following points are greatly different. First, in this embodiment, the number of threshold values of the dot count value and the developing roller rotation time is larger than in the previous embodiment (FIG. 9). That is, fine control can be performed by increasing the threshold value. Further, in this embodiment, since the magenta toner has a characteristic that the density fluctuation accompanying the fluctuation of the toner state is large, the lookup is created using the magenta toner as a reference color. That is, when the density target value is a fixed value, the threshold value is set so that the density fluctuation value exceeds 0.03 in the optical density (OD value) as shown in FIG. Yes. For other color colors, that is, yellow and cyan, a lookup table similar to magenta toner is provided. Here, it is considered that the reason why the density fluctuation of the magenta toner is large is that the selective consumption of the toner is larger than that of other colors. Since this selective consumption is considered to depend on the type of pigment, it is desirable to determine the reference color of the lookup table in consideration of these points.
[0101]
On the other hand, with black toner, since the density fluctuation accompanying the fluctuation of the toner state is smaller than that of magenta toner, the density fluctuation value exceeds 0.02 in optical density (OD value) as shown in FIG. However, the threshold is set. Thus, in this embodiment, the look-up tables are different for color (magenta, yellow and cyan) and black. Here, only the high density patch image is shown, but the threshold value and the density target value setting policy are the same for the low density patch image.
[0102]
Further, when the set number of thresholds is increased as described above, it is desirable to limit the execution timing of the density control process as follows. The reason is as follows. Here, as in the previous embodiment, if the density control process is unconditionally executed when the threshold value is reached, the frequency of execution of the density control process increases as the threshold value increases, resulting in density fluctuations. There is a problem that the density control process is executed despite the small amount. In general, the dot count value and the developing roller rotation time are different for each color, and it is rare that all colors reach the threshold value at the same timing. Therefore, the negative effect of executing the density control process every time the threshold value is reached is significant from this point. Therefore, especially when the set number of thresholds is increased, density control is performed only when the condition that there is a change in the density target value when the dot count value or developing roller rotation time reaches the threshold value is added. It is desirable to execute processing. That is, even if the dot count value or the developing roller rotation time reaches the threshold value, if the density target value is not changed, the optical density (OD value) is less than 0.03, and the density fluctuation is small. Therefore, even if the density control processing at these timings is omitted, the fluctuation of the image density is almost negligible. Further, by omitting the density control process, the amount of toner consumption can be suppressed, and the life of the developing device can be extended and the waiting time of the user can be reduced.
[0103]
In the above embodiment, even if the density (for high density / low density), toner color, toner individuality information, and the like are different, the threshold value of the lookup table is made common, so the density target value is the same. However, it is necessary to set a threshold value. However, the common use of the threshold value in the lookup table is not an essential matter, and the threshold value may be set where the density target value changes. As a result, the number of threshold values set can be reduced, and the capacity of the lookup table can be reduced, which greatly contributes to memory saving.
[0104]
The above-described embodiment is an image forming apparatus having the intermediate transfer belt 71 that temporarily carries the toner image developed on the photosensitive member 2, but the image having other transfer bodies such as a transfer drum and a transfer roller. The present invention is also applied to a forming apparatus and an image forming apparatus configured to directly transfer a toner image formed on the photosensitive member 2 without a transfer member to a sheet S as a final transfer material. be able to.
[0105]
In the above-described embodiment, the image forming apparatus is configured to be capable of forming a full-color image using toners of four colors of yellow, cyan, magenta, and black. For example, the present invention can be applied to an apparatus that forms a monochrome image using only black toner.
[0106]
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a printer that executes an image forming operation based on an image signal from the outside of the apparatus. However, in response to a user's image formation request, for example, a copy button push, The present invention can also be applied to a copying machine that creates an image signal and executes an image forming operation based on the image signal, and a facsimile machine that executes an image forming operation based on an image signal given through a communication line. Needless to say.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a developing device of the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram exemplifying a change in image density with respect to the number of formed images.
FIG. 5 is a diagram illustrating a setting principle of timing for executing density control processing;
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a dot count value and a developing roller rotation time.
FIG. 7 is a diagram illustrating timing for executing density control processing.
FIG. 8 is a flowchart showing density control processing in this embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a lookup table.
FIG. 10 is a graph showing changes in image density at each printing duty.
FIG. 11 is a graph showing changes in density when density control processing is performed.
FIG. 12 is a chart for explaining another setting method of density control start conditions.
FIG. 13 is a diagram illustrating another example of a lookup table.
[Explanation of symbols]
2 ... photosensitive body (image carrier), 4Y, 4C, 4M, 4K ... developer, 6 ... exposure unit (exposure means), 10 ... engine controller (image forming means), 44 ... developing roller (toner carrier), 91-94 ... memory (storage element), 107 ... RAM (storage means)

Claims (15)

静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、
その内部にトナーを収容し、該トナーを前記像担持体の表面に向けて搬送する現像器と、
前記現像器に所定の現像バイアスを与えて前記トナーを前記像担持体に移動させることで前記像担持体表面に形成された前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、
前記現像器内に収容されているトナーの状態に関するトナー状態情報を記憶する記憶手段と
を備え、
装置の稼動状況に応じて前記トナー状態情報を更新記憶するとともに、
前記トナー状態情報が所定の制御開始条件に達したときに、パッチ画像としてのトナー像を形成し、該パッチ画像のトナー濃度に基づいて画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化することで画像濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
An image carrier configured to carry an electrostatic latent image;
A developing device that contains toner therein and conveys the toner toward the surface of the image carrier;
An image that forms a toner image by applying a predetermined developing bias to the developing device and moving the toner to the image carrier to visualize the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with toner. Forming means;
Storage means for storing toner state information relating to the state of toner contained in the developing unit;
The toner status information is updated and stored according to the operating status of the apparatus, and
When the toner status information reaches a predetermined control start condition, a toner image is formed as a patch image, and a density control factor that affects the image density is optimized based on the toner density of the patch image. An image forming apparatus that controls image density.
前記パッチ画像のトナー濃度が所定の濃度目標値とほぼ一致するように前記濃度制御因子を設定することで前記濃度制御因子を最適化し、しかも、
前記トナー状態情報に応じて前記濃度目標値を変更設定する請求項1に記載の画像形成装置。
Optimizing the density control factor by setting the density control factor so that the toner density of the patch image substantially matches a predetermined density target value;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the density target value is changed and set according to the toner state information.
前記濃度目標値が変更されたときに、前記濃度制御因子の最適化を実行して、前記パッチ画像のトナー濃度が変更後の濃度目標値とほぼ一致するように前記濃度制御因子を設定する請求項2に記載の画像形成装置。When the density target value is changed, the density control factor is optimized, and the density control factor is set so that the toner density of the patch image substantially matches the density target value after the change. Item 3. The image forming apparatus according to Item 2. 前記トナー状態情報に対して複数の前記制御開始条件が設定されており、しかも、
前記トナー状態情報の変化に対する画像濃度の変化率が大きいときには、前記変化率が小さいときよりも高い頻度で前記濃度制御因子の最適化が実行されるように、前記複数の制御開始条件が設定されている請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
A plurality of the control start conditions are set for the toner status information, and
The plurality of control start conditions are set so that when the change rate of the image density with respect to the change in the toner state information is large, the density control factor is optimized more frequently than when the change rate is small. The image forming apparatus according to claim 1.
所定の表面電位に帯電された前記像担持体の表面を光ビームで露光することにより前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段をさらに備え、
前記トナー状態情報として、前記光ビームの露光により前記像担持体の表面に形成したドット数と、前記現像器の稼動時間とを用いるとともに、前記ドット数および前記稼動時間の少なくとも一方が所定のしきい値に達したことを前記制御開始条件とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
Exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier by exposing the surface of the image carrier charged to a predetermined surface potential with a light beam;
As the toner status information, the number of dots formed on the surface of the image carrier by the light beam exposure and the operation time of the developing device are used, and at least one of the number of dots and the operation time is a predetermined value. 5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control start condition is that a threshold value has been reached.
前記現像器は、その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記像担持体との対向位置に該トナーを搬送するトナー担持体を備えており、
前記トナー担持体の回転時間を前記現像器の稼動時間とする請求項5に記載の画像形成装置。
The developing device includes a toner carrier that conveys the toner to a position facing the image carrier by rotating in a predetermined direction while carrying toner on the surface thereof,
The image forming apparatus according to claim 5, wherein a rotation time of the toner carrier is an operation time of the developing device.
複数のトナー状態情報の各々について濃度目標値を対応させた目標値対応情報が予め設定されており、
装置の稼動状況に応じたトナー状態情報が所定のしきい値に達し、しかも、
前記しきい値に達したときの該トナー状態情報に対応する濃度目標値と、前記しきい値に達する前の濃度目標値との差が所定の変動値以上であることを前記制御開始条件とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
Target value correspondence information in which the density target value is associated with each of the plurality of toner state information is preset,
The toner status information corresponding to the operating status of the device reaches a predetermined threshold value,
The control start condition is that a difference between a density target value corresponding to the toner state information when the threshold value is reached and a density target value before reaching the threshold value is greater than or equal to a predetermined fluctuation value. The image forming apparatus according to claim 1.
装置の稼動状況に応じたトナー状態情報が所定のしきい値に達したとしても、
前記しきい値に達したときの該トナー状態情報に対応する濃度目標値と、前記しきい値に達する前の濃度目標値との差が所定の変動値未満であるときには、濃度制御因子の最適化を行わない請求項7に記載の画像形成装置。
Even if the toner status information according to the operating status of the device reaches a predetermined threshold value,
When the difference between the density target value corresponding to the toner state information when the threshold is reached and the density target value before reaching the threshold is less than a predetermined fluctuation value, the density control factor is optimal. The image forming apparatus according to claim 7, wherein the image forming is not performed.
前記変動値は光学濃度で0.03以下である請求項8記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 8, wherein the fluctuation value is 0.03 or less in optical density. 互いに異なる複数色のトナーを用いてカラー画像を形成し、また前記複数色のうちブラック色のトナーを用いて単色画像を形成する請求項7ないし9のいずれかに記載の画像形成装置であって、
前記ブラック色についての前記目標値対応情報と、前記ブラック色以外の前記目標値対応情報とが互いに相違している画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 7, wherein a color image is formed using a plurality of different color toners, and a single color image is formed using a black toner among the plurality of colors. ,
The image forming apparatus in which the target value correspondence information for the black color is different from the target value correspondence information for the non-black color.
互いに異なる複数色のトナーを用いてカラー画像を形成する請求項7ないし9のいずれかに記載の画像形成装置であって、
前記複数色のうち最も選択消費が激しい色を基準色として前記目標値対応情報が予め設定される一方、
その他の色の前記目標値対応情報が前記基準色の前記目標値対応情報と一致している画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 7, wherein a color image is formed using toners of different colors.
While the target value correspondence information is set in advance using a color having the most selective consumption among the plurality of colors as a reference color,
An image forming apparatus in which the target value correspondence information of other colors matches the target value correspondence information of the reference color.
前記現像器内に収容された前記トナーの初期状態に応じて前記制御開始条件を変更設定する請求項1ないし11のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control start condition is changed and set according to an initial state of the toner accommodated in the developing device. 前記現像器は、装置本体に対して着脱可能に構成されるとともに、前記記憶手段の少なくとも一部として機能する記憶素子を備える請求項1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing device is configured to be detachable from the apparatus main body and includes a storage element that functions as at least a part of the storage unit. 像担持体の表面に静電潜像を形成し、トナーを収容する現像器に所定の現像バイアスを与えて前記トナーを前記像担持体に移動させることで前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、
装置の稼動状況に応じて、前記現像器内に収容されているトナーの状態に関するトナー状態情報を更新するとともに、
前記トナー状態情報が所定の制御開始条件に達したときには、パッチ画像としてのトナー像を形成し、該パッチ画像のトナー濃度に基づいて画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御することを特徴とする画像形成方法。
An electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier, and a predetermined developing bias is applied to a developing unit that contains toner to move the toner to the image carrier, whereby the electrostatic latent image is visualized with toner. In an image forming method for forming a toner image by converting
According to the operating status of the apparatus, the toner status information regarding the status of the toner stored in the developing device is updated, and
When the toner status information reaches a predetermined control start condition, a toner image is formed as a patch image, and an image density is adjusted by optimizing a density control factor that affects the image density based on the toner density of the patch image. An image forming method comprising controlling the image forming method.
所定の表面電位に帯電された前記像担持体の表面を光ビームで露光することにより前記像担持体の表面に静電潜像を形成する請求項14に記載の画像形成方法において、
前記トナー状態情報として、前記光ビームの露光により前記像担持体の表面に形成したドット数と、前記現像器の稼動時間とを用いるとともに、前記ドット数および前記稼動時間の少なくとも一方が所定のしきい値に達したことを前記制御開始条件とする画像形成方法。
The image forming method according to claim 14, wherein an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier by exposing the surface of the image carrier charged to a predetermined surface potential with a light beam.
As the toner status information, the number of dots formed on the surface of the image carrier by the light beam exposure and the operation time of the developing device are used, and at least one of the number of dots and the operation time is a predetermined value. An image forming method wherein the control start condition is that a threshold has been reached.
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