JP2011085637A - Image forming device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fix an image density before and after replacement, and to provide a high image quality, by controlling an image forming device in consideration of a mixing state of new and old toners, even when a toner characteristic value is fluctuated by replacement of a toner bottle or a process cartridge. <P>SOLUTION: The image forming device includes: an image carrier; a developing device, including a developer storage part, for forming a toner image on the image carrier; a toner image detection means for detecting a toner image; a toner housing means constituted detachably from an image forming device body; a storage means attached to the toner housing means; and a control means for controlling properly the image density based on a detection value of the toner image detected by the toner image detection means. A toner in the toner housing means is supplied into the developer housing part of the developing device though a toner conveyance means, the storage means has data on the characteristic value of the toner in the toner housing means, and the control means performs processing for converting the detection value of the toner image detected by the toner image detection means into a toner adhesion amount based on the data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される電子写真方式の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus applied to a copying machine, a facsimile, a printer, and the like.

従来、感光体表面を帯電手段により所定電位に一様に帯電し、露光手段により静電潜像を形成し、静電潜像を少なくともトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた現像手段により現像してトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置では、現像剤のトナー濃度やトナー帯電量などによって画像濃度が変動する。そのため、感光体、中間転写ベルト、二次転写ローラまたは紙搬送ベルト上にて所定のトナーパッチを形成し、これを光学センサで検出することでトナー付着量の検出を行い、また、そのときの現像剤のトナー濃度の検出を行って、作像条件やトナー補給条件などを決定している。これにより、現像能力が変動した場合でも制御パラメータを最適化することで画像濃度変動を抑止している。画像形成装置によっては、印刷中のトナー補給量を制御するトナー補給制御と、印刷以外のタイミングで作像電位などを主として調整する電位制御を行うものがある。   Conventionally, a photosensitive member surface is uniformly charged to a predetermined potential by a charging unit, an electrostatic latent image is formed by an exposure unit, and the electrostatic latent image is developed by a developing unit using a two-component developer composed of at least a toner and a carrier. In an electrophotographic image forming apparatus that develops and forms a toner image, the image density varies depending on the toner density of the developer, the toner charge amount, and the like. Therefore, a predetermined toner patch is formed on the photosensitive member, the intermediate transfer belt, the secondary transfer roller, or the paper transport belt, and this is detected by an optical sensor to detect the toner adhesion amount. The toner density of the developer is detected to determine image forming conditions, toner supply conditions, and the like. As a result, even when the developing ability fluctuates, image density fluctuations are suppressed by optimizing the control parameters. Some image forming apparatuses perform toner replenishment control for controlling the amount of toner replenished during printing, and potential control for mainly adjusting an image forming potential at a timing other than printing.

ここで、電位制御について説明すると、複数の異なる濃度のトナーパッチ(階調パターン)を感光体上に作像し、各トナーパッチの潜像電位を電位センサで検知し、中間転写ベルトに転写された各トナーパッチのトナー付着量をトナー像検知センサ(Pセンサ)で検出する。このために、画像形成装置の電源ON時や、印刷ジョブが来ていない時や、印刷ジョブ終了時などにある程度の時間をとって電位制御が実行される。この際、電位センサの出力から現像ポテンシャル(現像バイアスVbと潜像電位Vlの差)を求め、Pセンサ出力からトナー付着量を求める。尚、電位センサを設置していない画像形成装置では、潜像電位が一定になるよう露光を行い、現像バイアスを変化させることで現像ポテンシャルを求めつつ、複数の濃度の異なるトナーパッチを作像する。そして、現像ポテンシャルとトナー付着量の関係から、予め決められたトナー付着量となるような現像ポテンシャルを求め、現像バイアス、帯電バイアス、露光光量などの作像条件を決定する。   Here, the potential control will be described. A plurality of toner patches (gradation patterns) having different densities are formed on the photosensitive member, the latent image potential of each toner patch is detected by the potential sensor, and transferred to the intermediate transfer belt. The toner adhesion amount of each toner patch is detected by a toner image detection sensor (P sensor). For this reason, the potential control is executed after a certain amount of time when the power of the image forming apparatus is turned on, when a print job is not received, or when the print job ends. At this time, the developing potential (the difference between the developing bias Vb and the latent image potential Vl) is obtained from the output of the potential sensor, and the toner adhesion amount is obtained from the P sensor output. In an image forming apparatus in which no potential sensor is installed, exposure is performed so that the latent image potential is constant, and a development potential is obtained by changing the development bias, and a plurality of toner patches having different densities are formed. . Then, from the relationship between the development potential and the toner adhesion amount, a development potential that achieves a predetermined toner adhesion amount is obtained, and image forming conditions such as a development bias, a charging bias, and an exposure light amount are determined.

現像装置に設けられたトナー濃度センサ(Tセンサ)と、中間転写ベルトに対向して設けられたトナー像検知センサ(Pセンサ)の検知タイミングと制御方法については、以下のようである。すなわち、Tセンサは、印刷の有無に関わらず随時センシングが実行可能であるので、センシング間隔を短く設定し、センサ出力はトナー補給量の制御に主として用いられる。Tセンサの検知タイミングは、印刷1枚ごとにトナー濃度を検知するものが一般的である。一方、トナー像検知は、予め決められた所定のトナーパッチを中間転写ベルトに作像し、これらをPセンサによって検知することで行われる。従って、印刷を行っている最中はこれらを作像・検知することができず、トナーも消費される。そのため、一般的にPセンサによる検知頻度は、Tセンサによる検知頻度よりも少ない。   The detection timing and control method of the toner density sensor (T sensor) provided in the developing device and the toner image detection sensor (P sensor) provided facing the intermediate transfer belt are as follows. That is, since the T sensor can perform sensing at any time regardless of the presence or absence of printing, the sensing interval is set short, and the sensor output is mainly used for controlling the toner replenishment amount. The detection timing of the T sensor is generally to detect the toner density for each printed sheet. On the other hand, toner image detection is performed by forming predetermined toner patches on the intermediate transfer belt and detecting them with a P sensor. Accordingly, during printing, these cannot be imaged and detected, and toner is consumed. Therefore, the detection frequency by the P sensor is generally lower than the detection frequency by the T sensor.

トナー付着量の検出に用いられるPセンサである光学センサとして、数種類の光学センサが知られており、発光素子としてのLEDと、受光素子としてのフォトダイオード(PD)またはフォトトランジスタ(PTr)とを組み合わせた反射型センサが一般的に知られている。そのセンサ構成としては、図4に示すように、正反射光のみを検出するタイプ(特許文献1など参照)、図5に示すように、拡散反射光のみを検出するタイプ(特許文献2,3など参照)、図6に示すように、両者を検出するタイプ(特許文献4など参照)の3つのタイプがある。図4,5,6において、符号10は光学センサを、20はLEDを、21は正反射受光素子を、8は検知対象面を、23は検知対象面上のトナーパッチを、22は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。   Several types of optical sensors are known as optical sensors that are P sensors used to detect the amount of toner adhesion, and include an LED as a light emitting element and a photodiode (PD) or phototransistor (PTr) as a light receiving element. A combined reflective sensor is generally known. As the sensor configuration, as shown in FIG. 4, a type that detects only specularly reflected light (see Patent Document 1, etc.), and as shown in FIG. 5, a type that detects only diffusely reflected light (Patent Documents 2 and 3). As shown in FIG. 6, there are three types that detect both (see Patent Document 4 and the like). 4, 5, and 6, reference numeral 10 denotes an optical sensor, 20 denotes an LED, 21 denotes a regular reflection light receiving element, 8 denotes a detection target surface, 23 denotes a toner patch on the detection target surface, and 22 denotes diffuse reflection. Each of the light receiving elements is shown.

いずれのタイプの光学センサにしても、センサ検出値(受光光量)からトナー付着量に変換する処理が行われる。変換処理は、センサ出力の校正と、センサ出力のトナー付着量への変換とに大きく分けられる。
センサ出力の校正は、正確な付着量を検出するために必要であり、幾つかの校正方法が開示されている。例えば、センサ内部に白色基準板を有し、定期的にこの白色基準板を用いてセンサ出力の校正を行う方法(特許文献5参照)や、正反射光と拡散反射光を検出する機構を有し、濃度の異なる複数のパッチを検出し、これらのセンサ出力の配列から内部の演算によって自己校正を行う方法(特許文献6参照)がある。
センサ出力のトナー付着量への変換としては、事前に実験的に求めてあるトナー付着量とセンサ出力(校正後)の関係式を用いて変換を行う方法が一般的である。
In any type of optical sensor, processing for converting the sensor detection value (the amount of received light) into the toner adhesion amount is performed. The conversion process is broadly divided into calibration of sensor output and conversion of sensor output into toner adhesion amount.
Calibration of the sensor output is necessary to detect an accurate amount of adhesion, and several calibration methods are disclosed. For example, a sensor has a white reference plate inside, and a method for periodically calibrating the sensor output using this white reference plate (see Patent Document 5) and a mechanism for detecting regular reflection light and diffuse reflection light are provided. There is a method of detecting a plurality of patches having different densities and performing self-calibration by an internal calculation from the array of sensor outputs (see Patent Document 6).
As the conversion of the sensor output into the toner adhesion amount, a method of performing conversion using a relational expression between the toner adhesion amount and the sensor output (after calibration), which is experimentally obtained in advance, is generally used.

特許文献7は、画像形成装置に脱着可能である像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットと、像担持体あるいは転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する光学センサと、光学式センサにより検出した検出結果に応じて画像階調を制御する画像階調制御手段と、画像形成ユニットに設けられたデータを格納する不揮発性メモリとを有する画像形成装置において、検出結果と濃度を対応させた濃度変換情報を不揮発性メモリに記憶し、画像階調制御をする際は、不揮発性メモリに記憶されている濃度変換情報を参照することで、各画像形成ユニットに合った濃度変換情報を基に階調制御を行うことを開示している。   Patent Document 7 discloses an image forming unit that forms a toner image on an image carrier that is detachable from an image forming apparatus, and light reflection characteristics of an unfixed toner image formed on the image carrier or transfer material carrier. Forming an image sensor, an image gradation control means for controlling the image gradation according to the detection result detected by the optical sensor, and a non-volatile memory for storing data provided in the image forming unit In the apparatus, density conversion information corresponding to the detection result and density is stored in a nonvolatile memory, and when image gradation control is performed, each image is referred to by referring to the density conversion information stored in the nonvolatile memory. It discloses that gradation control is performed based on density conversion information suitable for a forming unit.

しかし、着脱自在な画像形成ユニットが必須の構成要件であり、特に、1成分現像方式の場合のように現像装置内のトナーが使い終わった段階でプロセスカートリッジを交換するような構成となっている。また、2成分現像方式でトナーボトルを用いる場合、トナーボトルを交換した際には、現像装置内の現像剤には交換前の旧トナーが残存しており、交換してから初期の段階では新旧のトナーが混在していることになる。光学センサにより検出されたトナーの検知信号を不揮発性メモリに格納されている濃度変換テーブル(濃度変換情報)を参照して濃度に変換するが、新旧のトナーが混在している場合には、新しいトナーのための濃度変換テーブルと旧トナーとの間の不一致が生じてしまう。そして、濃度変換テーブル自体を、画像形成ユニットに設けられたデータを格納する不揮発性メモリに保存しているため、旧トナーのための変換テーブルをもはや参照できなくなってしまうので、新旧トナー混在時の補正を行うことができない。また、ユーザーによって、濃度変換テーブルを補正することを開示するが、スキャナではなく高価な濃度測定器を使用する必要があり、または新旧トナー混在時には随時補正を行う必要があり、現実的ではない。   However, a detachable image forming unit is an indispensable constituent element. In particular, as in the case of the one-component developing method, the process cartridge is replaced when the toner in the developing device is used up. . When a toner bottle is used in the two-component development system, when the toner bottle is replaced, the old toner before replacement remains in the developer in the developing device. The toner is mixed. The toner detection signal detected by the optical sensor is converted into a density by referring to a density conversion table (density conversion information) stored in the non-volatile memory. A mismatch occurs between the density conversion table for toner and the old toner. Since the density conversion table itself is stored in a non-volatile memory for storing data provided in the image forming unit, the conversion table for the old toner can no longer be referred to. Correction cannot be performed. Further, although it is disclosed that the user corrects the density conversion table, it is necessary to use an expensive density measuring device instead of a scanner, or it is necessary to perform correction whenever new and old toners are mixed, which is not realistic.

特許文献8は、着脱可能なカートリッジに現像装置、メモリおよびTセンサを備え、メモリ情報からTセンサ出力に基づくトナー補給か、画素情報に基づくトナー補給かを切り替えるための情報(トナーエンド/ニアエンド情報)から、トナー補給モードを切り替えることを開示している。   Patent Document 8 includes a developing device, a memory, and a T sensor in a detachable cartridge, and information (toner end / near end information) for switching between memory information and toner supply based on T sensor output or toner supply based on pixel information. ) To switch the toner replenishment mode.

このような画像濃度制御を有する画像形成装置において、印刷の途中で画像濃度が変動してしまうことがあった。
通常、画像形成装置は着脱可能なトナーカートリッジが備え付けられており、トナーカートリッジ内のトナーがなくなった場合、ユーザーがトナーカートリッジを交換する。しかし、トナー特性値は、トナーカートリッジの製造した時期や意図しない製造条件の変化などに依存するため、全く同じトナーを作成することはできず、トナー特性値が公差の範囲内でばらつくことがある。そして、大きくトナー特性値が変動したトナーを画像形成装置に供給すると、画像濃度制御が狙い通りに制御できなくなってしまう。つまり、光学センサによりトナー像を検知する画像形成装置では、検出出力がトナーの特性値によって変動してしまい、制御部がずれた画像濃度に合わせこんでしまうことがある。これにより、1000枚連続印刷中にトナーカートリッジを交換した場合には、1枚目と1000枚目で画像濃度が変動してしまう。特にPP市場では、一般オフィス市場と比較して、より高品質な画質が要望されており、このようなリピート濃度変動や1枚の中での左右の濃度差などが問題となり得る。特に新旧のトナーが混合している場合の検出出力のずれに関しては、解決策が開示されていないのが実情である。
In an image forming apparatus having such image density control, the image density may fluctuate during printing.
Usually, the image forming apparatus is provided with a detachable toner cartridge. When the toner in the toner cartridge runs out, the user replaces the toner cartridge. However, since the toner characteristic value depends on the time when the toner cartridge is manufactured, unintended changes in manufacturing conditions, etc., the same toner cannot be created, and the toner characteristic value may vary within a tolerance range. . If toner whose toner characteristic value has greatly fluctuated is supplied to the image forming apparatus, the image density control cannot be performed as intended. That is, in an image forming apparatus that detects a toner image with an optical sensor, the detection output may vary depending on the characteristic value of the toner, and the control unit may adjust to the shifted image density. As a result, when the toner cartridge is replaced during continuous printing of 1000 sheets, the image density varies between the first and 1000th sheets. In particular, in the PP market, higher quality image quality is required compared to the general office market, and such repeat density fluctuations and left and right density differences in one sheet can be problematic. In particular, no solution has been disclosed for the deviation in detection output when old and new toners are mixed.

このような不具合を未然に防止するために、トナー特性値の公差を狭くして均一な品質のトナーを供給すればよいが、トナーの歩留まりが低減しトナーなどのコストアップの要因となる。
以上を鑑みて、本発明は、トナー特性値がトナーボトルまたはプロセスカートリッジの交換により変動した場合であっても、新旧トナーの混在状態を勘案して画像形成装置の制御処理を行うことで、交換前後においても画像濃度を一定とし、高品質な画質を提供することを目的とする。
In order to prevent such a problem in advance, it is only necessary to supply a uniform quality toner by narrowing the tolerance of the toner characteristic value. However, the yield of the toner is reduced, which causes an increase in the cost of the toner and the like.
In view of the above, even when the toner characteristic value fluctuates due to the replacement of the toner bottle or the process cartridge, the present invention replaces the image forming apparatus by performing the control process in consideration of the mixed state of the old and new toner. The object is to provide a high quality image with a constant image density before and after.

この課題は、本発明における画像形成装置が、像担持体と、現像剤収容部を備え該像担持体にトナー像を形成する現像装置と、トナー像を検知するトナー像検知手段と、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたトナー収容手段と、該トナー収容手段に付随する記憶手段と、トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値に基づいて画像濃度を適正に制御する制御手段とを有し、トナー収容手段のトナーは、トナー搬送手段を介して現像装置の現像剤収容部に供給され、記憶手段は、トナー収容手段におけるトナーの特性値に関するデータを有し、制御手段は、データに基づいて、トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量に変換する処理を含むことで解決される。
トナー像検知部の検出誤差原因である粒径などのトナー特性値情報をトナーごとに取得できるので、最適な付着量変換処理が可能となり、高品質な画像を維持できる。
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus according to the present invention, which includes an image carrier, a developing device that includes a developer container and forms a toner image on the image carrier, a toner image detector that detects the toner image, and image formation Control for appropriately controlling the image density based on a toner storage unit configured to be detachable from the apparatus main body, a storage unit associated with the toner storage unit, and a detected value of the toner image detected by the toner image detection unit The toner in the toner storage means is supplied to the developer storage portion of the developing device via the toner transport means, and the storage means has data relating to the characteristic value of the toner in the toner storage means, and the control means Is solved by including processing for converting the detected value of the toner image detected by the toner image detecting means into the toner adhesion amount based on the data.
Since the toner characteristic value information such as the particle diameter that is the cause of the detection error of the toner image detection unit can be acquired for each toner, an optimum adhesion amount conversion process can be performed, and a high-quality image can be maintained.

また、本発明における画像形成装置は、像担持体と、現像剤収容部を備え該像担持体にトナー像を形成する現像装置と、トナー像を検知するトナー像検知手段と、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたトナー収容手段と、該トナー収容手段に付随する第1の記憶手段と、現像剤収容部に付随する第2の記憶手段と、トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値に基づいて画像濃度を適正に制御する制御手段とを有し、トナー収容手段のトナーは、トナー搬送手段を介して現像装置の現像剤収容部に供給され、第1の記憶手段は、トナー収容手段におけるトナーの特性値に関するデータを有し、第2の記憶手段は、現像剤収容部における初期のトナーの特性値に関するデータを有し、第1の記憶手段および第2の記憶手段におけるトナーの特性値に関するデータに基づいて、制御手段は、データに基づいて、トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量に変換する処理を含むと好ましい。トナー収容手段を交換した直後に交換前後のトナーが混ざっている場合でも、特性値情報を用いて付着量検知精度の低下を防ぐことができる。現像剤収容部とトナー収容手段にトナーの特性値情報を記憶しておくことで、どちらが交換されたとしても現在のトナー特性値を特定できるので、その情報を電位制御フロー内で活用して高品質な画像濃度安定性を提供できる。   The image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier, a developing device that includes a developer container and forms a toner image on the image carrier, a toner image detection unit that detects the toner image, and an image forming apparatus main body. A toner storage unit configured to be detachable from the toner storage unit, a first storage unit associated with the toner storage unit, a second storage unit associated with the developer storage unit, and a toner detected by the toner image detection unit Control means for appropriately controlling the image density based on the detected value of the image, and the toner in the toner storage means is supplied to the developer storage portion of the developing device via the toner transport means, and is stored in the first storage means. Has data relating to the characteristic value of the toner in the toner accommodating means, and the second storage means has data relating to the initial characteristic value of the toner in the developer accommodating portion, and the first storage means and the second storage In the means Based on the data relating to the toner characteristic values, the control means on the basis of the data, to include processing for converting the detection value of the toner image with the toner image detection means detects the toner attachment amount preferred. Even when the toner before and after the replacement is mixed immediately after the toner storage means is replaced, it is possible to prevent the adhesion amount detection accuracy from being lowered by using the characteristic value information. By storing the toner characteristic value information in the developer container and the toner container, the current toner characteristic value can be specified regardless of which is replaced. Quality image density stability can be provided.

また、制御手段は、トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値を現在のトナー付着量と正規化値の関係に変換する第1のアルゴリズムを有し、該第1のアルゴリズムにおいて、変換の際に記憶手段のデータの1つであるトナー粒径を用い、このトナー付着量と正規化値の関係を用いてトナー像の検出値をトナー付着量に変換すると好ましい。付着量変換アルゴリズムで光学センサ出力をトナー付着量に変換する際に生じるトナー粒径による誤差を低減できるので、高品質な画質を提供することができる。   The control means has a first algorithm for converting the detected value of the toner image detected by the toner image detecting means into a relationship between the current toner adhesion amount and the normalized value. In the first algorithm, At this time, it is preferable to use the toner particle size which is one of the data of the storage means and convert the detected value of the toner image into the toner adhesion amount using the relationship between the toner adhesion amount and the normalized value. Since the error due to the toner particle size generated when the optical sensor output is converted into the toner adhesion amount by the adhesion amount conversion algorithm can be reduced, high quality image quality can be provided.

また、トナー収容手段が交換された後、制御手段は、第1のアルゴリズムにおいて、現像剤収容部の現像剤全体における新たなトナーの割合を表す新旧トナー入れ替わり割合をさらに算出し、算出された該新旧トナー入替わり割合とトナー粒径とに基づいて、制御手段は、トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量と正規化値の関係に変換すると好ましい。トナー収容手段を交換した直後に交換前後のトナーが混ざっている場合でも、画像形成装置内のトナー全てが交換後のトナーになるまでは、新旧トナーの二つの特性値情報を用いて変換処理を行うことで、高品質な画質を提供することができる。   In addition, after the toner storage unit is replaced, the control unit further calculates, in the first algorithm, a new and old toner replacement ratio representing a ratio of new toner in the entire developer in the developer storage unit, and calculates the calculated The control means preferably converts the detected value of the toner image detected by the toner image detecting means into a relationship between the toner adhesion amount and the normalized value based on the old / new toner replacement ratio and the toner particle size. Even if the toner before and after the replacement is mixed immediately after the toner storage means is replaced, the conversion processing is performed using the two characteristic value information of the old and new toner until all the toner in the image forming apparatus becomes the replaced toner. By doing so, high quality image quality can be provided.

また、制御手段は、トナー検知手段が検知したトナー像の検出値から、現像装置に印加する現像バイアスと像担持体へ露光する露光装置の露光光量とを制御する第2のアルゴリズムを有し、該第2のアルゴリズムにおいて、記憶手段のデータの1つである、所定の付着量のトナーを転写紙上に形成した場合の画像濃度である着色度を用いると好ましい。トナーボトルごとに着色度が異なっている場合でも、着色度に応じて作像条件を決定するので、安定した画像品質を提供できる。また、制御側で着色度のばらつきを吸収できるのでトナーの製造ばらつきの公差を広げることができるので、コストダウンに貢献できる。また、不良トナーを削減にも繋がるので、廃棄物を少なくすることができる。   Further, the control means has a second algorithm for controlling the developing bias applied to the developing device and the exposure light amount of the exposure device for exposing the image carrier from the detected value of the toner image detected by the toner detecting means, In the second algorithm, it is preferable to use a coloring degree, which is one of the data in the storage unit, which is an image density when a predetermined adhesion amount of toner is formed on the transfer paper. Even when the degree of coloring differs for each toner bottle, the image forming conditions are determined according to the degree of coloring, so that stable image quality can be provided. Further, since the variation in coloring degree can be absorbed on the control side, the tolerance of the manufacturing variation of toner can be widened, which can contribute to cost reduction. In addition, waste toner can be reduced because defective toner can be reduced.

また、トナー像検知手段は、光学的にトナー像を検知する、発光素子と受光素子を有する光学センサであると好ましい。トナー粒径が変化した場合、同じ付着量であっても光学センサ出力は異なる値を示してしまう。これを回避するために、検知したトナーのトナー粒径に基づいてトナー付着量に変換することができるので、安定した画像品質を提供できる。また、制御側で粒径のばらつきを吸収できるのでトナーの製造ばらつきの公差を広げることができるので、コストダウンに貢献できる。   The toner image detection means is preferably an optical sensor having a light emitting element and a light receiving element for optically detecting a toner image. When the toner particle size changes, the optical sensor output shows a different value even with the same adhesion amount. In order to avoid this, the toner adhesion amount can be converted based on the detected toner particle diameter, so that stable image quality can be provided. Further, since the variation in particle diameter can be absorbed on the control side, the tolerance of the manufacturing variation of toner can be widened, which can contribute to cost reduction.

また、トナー像検知手段は、定着装置を通過する前の未定着のトナー像を検知すると好ましい。粒径変化のない未定着トナーを光学センサでセンシングしてこの粒径情報を活用することで、正確に付着量が算出される。   The toner image detecting means preferably detects an unfixed toner image before passing through the fixing device. By sensing unfixed toner having no particle size change with an optical sensor and utilizing this particle size information, the amount of adhesion is accurately calculated.

また、トナー像検知手段は、転写紙を搬送する転写搬送部材上に転写されたトナー像であるトナーパッチを検知すると好ましい。光学センサによる検知を2次転写後に行うことで、経時や環境による2次転写工程までのばらつきの影響が含まれた情報で画像濃度を調整できるので、ばらつきの影響をより抑えることができる。   The toner image detecting means preferably detects a toner patch that is a toner image transferred onto a transfer conveying member that conveys the transfer paper. By performing the detection by the optical sensor after the secondary transfer, the image density can be adjusted with the information including the influence of the variation up to the secondary transfer process depending on the time and environment, so that the influence of the variation can be further suppressed.

本発明によれば、トナーボトルまたはプロセスカートリッジに付随する記憶領域から、トナー特性値の情報を取得して制御にフィードバックしているので、トナーボトル毎にトナー特性値が大きく異なり、これらの新旧トナーが混在した場合であっても、これを考慮してトナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量に変換するため、高品質な画像を提供することができる。
また、トナー特性値が大きく変動しても、画像形成装置側で画像濃度を一定に保つような制御が実行されるため、逆にトナー特性値の公差を広げることができ、トナーの歩留まりが向上してコストダウンが期待でき、さらには製造過程における廃棄トナーも減少する。
According to the present invention, the toner characteristic value information is acquired from the storage area associated with the toner bottle or the process cartridge and fed back to the control. Therefore, the toner characteristic value varies greatly from toner bottle to toner bottle. Even in the case where the toner image is mixed, the detected value of the toner image detected by the toner image detecting means is converted into the toner adhesion amount in consideration of this, and thus a high-quality image can be provided.
In addition, even if the toner characteristic value fluctuates greatly, the image forming apparatus performs control to keep the image density constant. Conversely, the tolerance of the toner characteristic value can be widened, and the toner yield is improved. Thus, cost reduction can be expected, and waste toner in the manufacturing process is also reduced.

本発明における画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a full-color printer that is an example of an image forming apparatus according to the present invention. 本発明における電位制御装置の入出力情報を示す図である。It is a figure which shows the input / output information of the electric potential control apparatus in this invention. 本発明における電位制御装置の制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow of the electric potential control apparatus in this invention. 正反射光のみを検出するタイプの光学センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the optical sensor of the type which detects only regular reflection light. 拡散反射光のみを検出するタイプの光学センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the optical sensor of the type which detects only diffuse reflection light. 正反射光および拡散反射光を検出するタイプの光学センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the optical sensor of the type which detects regular reflection light and diffuse reflection light. 異なるトナー粒径を有するトナーの正規化値とトナー付着量の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a normalized value of toners having different toner particle sizes and a toner adhesion amount. 異なるトナー粒径を有するトナーの正規化値とトナー付着量の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a normalized value of toners having different toner particle sizes and a toner adhesion amount. 着色度、現像ポテンシャル、付着量の関係を用いて最適な現像ポテンシャルを求める方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating | requiring the optimal image development potential using the relationship between coloring degree, image development potential, and adhesion amount. 電位制御装置の制御フロー内でのトナー特性値の更新方法を示す図である。It is a figure which shows the update method of the toner characteristic value in the control flow of an electric potential control apparatus. トナーボトルを交換した場合のトナー情報の更新フローを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a toner information update flow when a toner bottle is replaced. プロセスカートリッジを交換した場合のトナー情報の更新フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a toner information update flow when a process cartridge is replaced. プロセスカートリッジとトナーボトルを交換した場合のトナー情報の更新フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a toner information update flow when a process cartridge and a toner bottle are replaced. 電位制御装置の制御フロー内でのトナー特性値の更新方法を示す図である。It is a figure which shows the update method of the toner characteristic value in the control flow of an electric potential control apparatus. トナーボトルを交換した場合のトナー情報の更新フローを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a toner information update flow when a toner bottle is replaced. プロセスカートリッジを交換した場合のトナー情報の更新フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a toner information update flow when a process cartridge is replaced. プロセスカートリッジとトナーボトルを交換した場合のトナー情報の更新フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a toner information update flow when a process cartridge and a toner bottle are replaced.

以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略を示す断面構成図である。
図1に示すフルカラープリンタの装置本体内の中央部には像担持体である4つのドラム状の感光体(感光体ドラムと言う)1Y,1M,1C,1Bkが等間隔で並列に配設されている。なお、Y,M,C,Bkは各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を示す。ここではイエロー画像用の感光体ドラム1Yに着目して以下説明を行う。感光体ドラム1Yは図中時計回り方向に駆動モータ(図示せず)により回転駆動される。感光体1Yの下方側周囲には電子写真プロセスに従い画像形成を行うための帯電装置(図示の例では帯電ローラ)2、現像ローラ3を有する現像装置4、クリーニング装置7等の作像手段が順に配設されている。また、マゼンタ、シアン、ブラックの作像手段についても同様である。
Hereinafter, an embodiment of an image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an outline of a full-color printer as an example of an image forming apparatus according to the present invention.
At the center of the main body of the full-color printer shown in FIG. 1, four drum-shaped photoreceptors (referred to as photoreceptor drums) 1Y, 1M, 1C, and 1Bk as image carriers are arranged in parallel at equal intervals. ing. Y, M, C, and Bk represent yellow, magenta, cyan, and black colors, respectively. Here, the following description will be given focusing on the photosensitive drum 1Y for yellow image. The photosensitive drum 1Y is rotationally driven by a drive motor (not shown) in the clockwise direction in the drawing. Image forming means such as a charging device (charging roller in the illustrated example) 2, a developing device 4 having a developing roller 3, a cleaning device 7 and the like are sequentially formed around the lower side of the photoreceptor 1Y in accordance with an electrophotographic process. It is arranged. The same applies to magenta, cyan, and black image forming means.

感光体ドラム1(1Y,1M,1C,1Bk)は帯電装置の帯電ローラ2により、表面を一様に帯電された後、光書込装置(図示せず)の光学系により図中の矢印のように露光され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。そして現像装置4内の現像ローラ3により、現像装置4内の現像剤は感光体ドラム1と対向する現像ニップ領域に搬送され、感光体ドラム1に形成された静電潜像にトナーを付着させ、顕像化する。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、感光体ドラム1の上部に配置され、駆動ローラ18と複数の従動ローラ15に張架されている中間転写ベルト8上に、1次転写装置(図示の例では1次転写ローラ)6により転写される。中間転写ベルト8上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト8の移動に伴い、Y,M,C,Bkの各色のトナー像が順に中間転写ベルト8上に転写され、色重ねが行われる。色重ねされたトナー像は、2次転写装置(図示の例では接離可能に設けられた2次転写ローラ)12と対向する2次転写部に移動し、図示しない給紙部(給紙カセット、給紙トレイ等)から給紙手段(給紙ローラ、分離ローラ、搬送ローラ等)により給紙・搬送され、レジストローラ11により所定のタイミングで2次転写部に給紙された記録媒体(例えば転写紙)Pに2次転写装置12により転写され、転写紙P上に画像が形成される。一方、クリーニング装置7は、転写後の感光体ドラム1上に残留した不要なトナーを拭い去り、図示しない廃トナーボトルに不要なトナーを貯留する。また、中間転写ベルト8に対してもベルトクリーニング装置14が設けられており、ベルトクリーニング装置14は、2次転写後の中間転写ベルト8上に残留した不要なトナーを拭い去り、図示しない廃トナーボトルに不要なトナーを貯留する。感光体ドラム1や中間転写ベルト8のクリーニング後、上記した手順を再度行うことで、繰り返し画像形成を行う。   The surface of the photosensitive drum 1 (1Y, 1M, 1C, 1Bk) is uniformly charged by the charging roller 2 of the charging device, and then the optical drum of the optical writing device (not shown) shows the arrow in the drawing. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed. The developing roller 3 in the developing device 4 transports the developer in the developing device 4 to a developing nip region facing the photosensitive drum 1, and attaches toner to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1. , Visualize. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is disposed on the upper side of the photosensitive drum 1, and the primary transfer device (on the intermediate transfer belt 8 stretched between the driving roller 18 and the plurality of driven rollers 15. In the illustrated example, the image is transferred by a primary transfer roller 6. As the intermediate transfer belt 8 moves, the toner images transferred onto the intermediate transfer belt 8 are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 8 as toner images of colors Y, M, C, and Bk are overlaid. . The color-superposed toner images are moved to a secondary transfer portion that faces a secondary transfer device (secondary transfer roller provided so as to be able to contact and separate in the example shown), and a paper feed portion (paper cassette) (not shown). A recording medium (for example, a paper feed tray, etc.) fed by a paper feed means (paper feed roller, separation roller, transport roller, etc.) and fed to the secondary transfer unit at a predetermined timing by a registration roller 11 (for example, The image is transferred to the transfer paper P by the secondary transfer device 12 and an image is formed on the transfer paper P. On the other hand, the cleaning device 7 wipes away unnecessary toner remaining on the photosensitive drum 1 after transfer, and stores unnecessary toner in a waste toner bottle (not shown). Also, a belt cleaning device 14 is provided for the intermediate transfer belt 8. The belt cleaning device 14 wipes off unnecessary toner remaining on the intermediate transfer belt 8 after the secondary transfer, and waste toner (not shown). Store unnecessary toner in the bottle. After the photosensitive drum 1 and the intermediate transfer belt 8 are cleaned, the above-described procedure is repeated to repeatedly form an image.

Y,M,C,Bkの各色の作像手段の現像装置4は、現像剤担持体である現像ローラ3を備えており、現像ローラ3は感光体ドラム1に対向させるように配置される。この現像ローラ3は、非磁性トナーと磁性キャリアからなる2成分現像剤を担持搬送する円筒状の現像スリーブと、その現像スリーブの内部に固定配置された複数の磁極(複数の磁石、または複数の磁極が着磁されたマグネットローラ)からなる。また、現像装置4は第1スクリュー13および第2スクリュー19からなる2軸の搬送スクリューを備えている。そして、第2スクリュー19側の現像剤室の下部に位置してトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサ5が設けられている。トナー濃度センサ5または現像装置4には、図示しない不揮発メモリが付随している。この不揮発メモリには、現像装置4内の初期状態において予め充填されているトナーの粒径、着色度、トナー濃度センサ5に関する情報である制御電圧Vtcntの検査値、最新現像能力、トナー濃度、新品情報、製造番号などが記憶されている。   The developing device 4 of the image forming means for each color of Y, M, C, and Bk includes a developing roller 3 that is a developer carrier, and the developing roller 3 is disposed so as to face the photosensitive drum 1. The developing roller 3 includes a cylindrical developing sleeve that carries and conveys a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier, and a plurality of magnetic poles (a plurality of magnets or a plurality of magnetic poles) that are fixedly arranged inside the developing sleeve. A magnetic roller having magnetic poles). Further, the developing device 4 includes a biaxial conveying screw including a first screw 13 and a second screw 19. A toner concentration sensor 5 serving as a toner concentration detecting unit is provided at a lower portion of the developer chamber on the second screw 19 side. The toner concentration sensor 5 or the developing device 4 is accompanied by a non-illustrated nonvolatile memory. In this nonvolatile memory, in the initial state in the developing device 4, the particle size of the toner, the degree of coloring, the inspection value of the control voltage Vtcnt which is information relating to the toner density sensor 5, the latest developing ability, the toner density, the new article Information, serial number, etc. are stored.

本実施例では、感光体1、帯電ローラ2、現像装置4、クリーニング装置7が一体となった着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。ユーザーが交換できる部材は、プロセスカートリッジとトナー補給容器としてのトナーボトル9である。   In this embodiment, the photosensitive member 1, the charging roller 2, the developing device 4, and the cleaning device 7 are integrated into a detachable process cartridge. Members that can be replaced by the user are a process cartridge and a toner bottle 9 as a toner supply container.

ここで、本実施例の画像形成装置における画像濃度制御は、電位制御装置100と図示しないトナー補給制御からなる。
トナー補給制御を行うトナー制御装置は、トナー濃度センサ5の出力値Vtをトナー濃度制御目標値Vtrefと比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給容器(トナーボトル)9に収納されているトナーを、トナー補給手段であるトナー補給装置17により現像装置4にトナー補給を行う。また、トナーボトル9には不揮発メモリ16が具備されている。不揮発メモリ16には、トナーボトル9内のトナーの特性値としてのトナー粒径、着色度、トナーボトルID情報としての製造番号、新品情報、リフィル情報、トナーボトル内のトナー残量情報である累積トナー補給量やトナー残量などが記憶されている。このように、トナーボトルにトナー特性値情報を記憶しておくことで、トナー特性値情報に応じて電位制御フロー内で処理を変更できるので、高品質な画質を提供することができる。
Here, the image density control in the image forming apparatus of the present embodiment includes the potential control device 100 and toner supply control (not shown).
The toner control device that performs toner replenishment control compares the output value Vt of the toner density sensor 5 with the toner density control target value Vtref, calculates a toner replenishment amount from an arithmetic expression according to the difference, and supplies a toner replenishment container (toner bottle). ) The toner stored in 9 is replenished to the developing device 4 by the toner replenishing device 17 which is a toner replenishing means. Further, the toner bottle 9 is provided with a nonvolatile memory 16. The non-volatile memory 16 stores the toner particle size as the characteristic value of the toner in the toner bottle 9, the degree of coloration, the manufacturing number as the toner bottle ID information, the new product information, the refill information, and the remaining amount information of the toner in the toner bottle. The amount of toner replenishment and the remaining amount of toner are stored. As described above, by storing the toner characteristic value information in the toner bottle, the processing can be changed in the potential control flow in accordance with the toner characteristic value information, so that high quality image quality can be provided.

電位制御装置100における入出力情報は図2に示す通りである。すなわち、トナー像検知センサとしての光学センサ10で検知したトナー像の検出値と、トナー濃度センサ5で検出したトナー濃度と、現像装置4の近傍に配置された環境センサである温湿度センサ(図示せず)によって検出された温湿度と、電位センサ30によって検知した感光体の露光後の表面電位と、現像バイアスとを入力すると、電位制御装置100は、トナー濃度制御目標値Vtref、帯電装置の帯電バイアス、現像装置の現像バイアス、露光装置の露光光量を出力する。これらの最適な作像条件に従って各バイアスとトナー補給を制御することで、安定的な画像濃度が維持される。   Input / output information in the potential control apparatus 100 is as shown in FIG. That is, the detected value of the toner image detected by the optical sensor 10 as the toner image detection sensor, the toner concentration detected by the toner density sensor 5, and the temperature / humidity sensor (FIG. 5) which is an environmental sensor disposed in the vicinity of the developing device 4. When the temperature / humidity detected by the sensor (not shown), the surface potential after exposure of the photosensitive member detected by the potential sensor 30, and the developing bias are input, the potential control device 100 sets the toner density control target value Vtref, the charging device A charging bias, a developing bias of the developing device, and an exposure light amount of the exposure device are output. By controlling each bias and toner supply in accordance with these optimum image forming conditions, a stable image density is maintained.

本実施例の光学センサ10は、図6に示すような1発光2受光タイプの光学センサである。光学センサ10は、主に、LEDなどの発光手段としての発光素子20と、正反射光を受光するための第1の受光手段としての正反射受光素子21と、拡散反射光を受光するための第2の受光手段としての拡散反射受光素子22とから構成されている。発光素子20から発した光を、検知対象面である中間転写ベルト8の表面に向けて出射する。そして、中間転写ベルト8の表面や、その表面に転写されたトナーパッチ23で正反射した正反射光を正反射受光素子21によって受光して、受光量に応じた電圧を出力する。更に、中間転写ベルト8の表面や、その表面に転写されたトナーパッチ23で拡散反射した拡散反射光を拡散反射受光素子22によって受光して、受光量に応じた電圧を出力する。   The optical sensor 10 of the present embodiment is a one-emission two-reception type optical sensor as shown in FIG. The optical sensor 10 mainly includes a light emitting element 20 as a light emitting means such as an LED, a regular reflection light receiving element 21 as a first light receiving means for receiving specular reflected light, and a light for receiving diffusely reflected light. It comprises a diffuse reflection light receiving element 22 as a second light receiving means. Light emitted from the light emitting element 20 is emitted toward the surface of the intermediate transfer belt 8 which is a detection target surface. Then, the specularly reflected light regularly reflected by the surface of the intermediate transfer belt 8 and the toner patch 23 transferred to the surface is received by the specular reflection light receiving element 21 and a voltage corresponding to the amount of received light is output. Further, the diffuse reflection light diffused and reflected by the surface of the intermediate transfer belt 8 and the toner patch 23 transferred to the surface is received by the diffuse reflection light receiving element 22, and a voltage corresponding to the amount of received light is output.

次に、電位制御装置100の制御フローについて、図3のフローチャートを用いて詳細に説明する。電位制御装置100による画像濃度制御は、電源ON時や所定枚数(250枚)印刷後などの印刷動作が行われていないときに定期的に実行する。印刷動作が行われていないときに画像濃度制御を行うのは、複数の濃度の異なるトナーパッチ(階調パターン)を作像する必要があるためである。
電位制御装置は、先ずトナー特性値の更新を行う。これについては後に詳細に説明する。次に、光学センサ10のLED光量の調整等を実行する。調整終了後、濃度の異なる複数のトナーパッチを感光体ドラム上に作像し、各トナーパッチの潜像電位を電位センサ30で検出し、検出した電位センサ出力から現像ポテンシャル(現像バイアスVbと潜像電位Vlの差)を求める。同時に、中間転写ベルト上において各トナーパッチの出力を光学センサ10で検知し、正確なトナー付着量を算出するために光学センサ10の感度を校正し、各トナーパッチの出力からトナー付着量を算出する。また、このときの画像形成装置本体内の温湿度を図示しない温湿度センサで検知し、現像装置4内のトナー濃度をトナー濃度センサ5で検知する。
Next, the control flow of the potential control apparatus 100 will be described in detail using the flowchart of FIG. Image density control by the potential control device 100 is periodically executed when a printing operation is not performed, such as when the power is turned on or after printing a predetermined number (250 sheets). The reason why the image density control is performed when the printing operation is not performed is that a plurality of toner patches (tone patterns) having different densities need to be formed.
The potential control device first updates the toner characteristic value. This will be described in detail later. Next, adjustment of the LED light quantity of the optical sensor 10 is performed. After completion of the adjustment, a plurality of toner patches having different densities are formed on the photosensitive drum, the latent image potential of each toner patch is detected by the potential sensor 30, and the development potential (development bias Vb and latent potential is detected from the detected potential sensor output. (Difference in image potential Vl). At the same time, the output of each toner patch is detected by the optical sensor 10 on the intermediate transfer belt, the sensitivity of the optical sensor 10 is calibrated to calculate the accurate toner adhesion amount, and the toner adhesion amount is calculated from the output of each toner patch. To do. Further, the temperature and humidity in the image forming apparatus main body at this time are detected by a temperature and humidity sensor (not shown), and the toner density in the developing device 4 is detected by the toner density sensor 5.

本実施例の光学センサでは、Bkトナーにおける正反射受光素子21の出力を用いて付着量に変換する。Cトナー、Mトナー、Yトナーについては、正反射受光素子21に加えて拡散反射受光素子22の出力に基づいて変換を行う。Cトナー、Mトナー、Yトナーにおける正反射出力は拡散反射出力を校正するために用いる。光学センサ10の校正と、センサ出力の正規化値への変換は、公知の特許文献6と同様のアルゴリズムを用いて行われる。ここで、正規化値とは、0から100までの整数であって、センサ出力からノイズなどを除去してトナー付着量と一対一の関係になるようにした値である。そして、予め決められた正規化値とトナー付着量のパラメータを含む関係式MAnow[n]より、センサ出力のトナー付着量への変換を行う。   In the optical sensor of this embodiment, the output of the regular reflection light receiving element 21 in Bk toner is used to convert it into an adhesion amount. The C toner, M toner, and Y toner are converted based on the output of the diffuse reflection light receiving element 22 in addition to the regular reflection light receiving element 21. The regular reflection output of C toner, M toner, and Y toner is used to calibrate the diffuse reflection output. The calibration of the optical sensor 10 and the conversion of the sensor output into a normalized value are performed using the same algorithm as known in Patent Document 6. Here, the normalized value is an integer from 0 to 100, and is a value obtained by removing noise from the sensor output so as to have a one-to-one relationship with the toner adhesion amount. Then, the sensor output is converted into the toner adhesion amount from the relational expression MAnow [n] including a predetermined normalization value and the toner adhesion amount parameter.

このアルゴリズムを簡単に示すと、以下の手順に従ってBkトナーからの正反射光出力を用いて付着量に変換する。
(1)ベルト地肌部とBkトナーの階調パターンの正反射光出力をサンプリングし、
(2)正規化値を算出し、
正規化値 = (階調パターンの正反射出力)/(ベルト地肌部の正反射出力)×100
=Vsp_reg/Vsg_reg×100
Vsp・・・各階調パターンの出力電圧
Vsg・・・中間転写ベルト8の地肌部の出力電圧
_reg.・・・正反射光出力(Regular Reflectionの略)
(3)予め求めた「付着量」と「正規化値」の関係から、付着量変換処理を行う。
ここで、本発明は、(3)の付着量と正規化値の関係をトナー特性値に応じて変更することに特徴を有する。
In brief, this algorithm is converted into an adhesion amount using the regular reflection light output from the Bk toner according to the following procedure.
(1) Sampling the regular reflection light output of the belt background and the gradation pattern of Bk toner,
(2) Calculate the normalized value,
Normalized value = (regular reflection output of gradation pattern) / (regular reflection output of belt background) × 100
= Vsp_reg / Vsg_reg × 100
Vsp: Output voltage Vsg of each gradation pattern: Output voltage _reg. Of the background portion of the intermediate transfer belt 8 ... Specular reflection light output (Regular Reflection)
(3) An adhesion amount conversion process is performed from the relationship between the “adhesion amount” and the “normalized value” obtained in advance.
Here, the present invention is characterized in that the relationship between the adhesion amount and the normalized value in (3) is changed according to the toner characteristic value.

また、以下の手順に従ってCトナー、Mトナー、Yトナーからの拡散反射光出力を付着量値に変換する。
(1)階調パターンの正反射光出力および拡散反射光出力をサンプリングし、
(2)正反射光出力を「正反射光成分」と「拡散反射光成分」とに成分分解することにより、「正反射光成分」のみを抽出し、
(3)拡散反射光出力から「ベルト地肌部からの拡散反射光成分」を除去することにより、「トナーからの拡散光成分」を抽出し、
(4)(2)、(3)により求めた互いに独立する(交差する)2つの出力変換値の付着量に対する1次線形関係を利用し、正反射光による付着量検知が可能な付着量範囲(低付着量域)において、ある正反射光出力変換値(または付着量)の拡散反射光出力変換値がある値となるように、拡散反射光出力変換値を感度補正することにより、付着量に対する拡散反射光出力(補正値)を一義的に定め、
(5)拡散反射光出力補正値に20を乗じて正規化値に変換し、
(6)予め求めた「付着量」と「正規化値」の関係から、付着量変換処理を行う。
Further, the diffuse reflected light output from the C toner, M toner, and Y toner is converted into an adhesion amount value according to the following procedure.
(1) Sampling the regular reflection light output and diffuse reflection light output of the gradation pattern,
(2) Extracting only the regular reflection light component by decomposing the regular reflection light output into a regular reflection light component and a diffuse reflection light component,
(3) By extracting the “diffuse reflected light component from the belt background” from the diffuse reflected light output, the “diffused light component from the toner” is extracted,
(4) An adhesion amount range in which the adhesion amount can be detected by specular reflection light using a linear relationship with the adhesion amount of two output conversion values that are independent (intersect) obtained from (2) and (3). By adjusting the sensitivity of the diffuse reflection light output conversion value so that the diffuse reflection light output conversion value of a certain regular reflection light output conversion value (or adhesion amount) becomes a certain value in the (low adhesion amount region), the adhesion amount Diffuse reflected light output (correction value) is uniquely determined for
(5) Multiply the diffuse reflection light output correction value by 20 to convert it to a normalized value,
(6) The adhesion amount conversion process is performed from the relationship between the “adhesion amount” and the “normalized value” obtained in advance.

以上のように求められた現像ポテンシャルとトナー付着量の関係から、横軸に現像ポテンシャルをとり、縦軸にトナー付着量をとったときの傾きである現像能力を求める(図3,9)。そして、現像能力と着色度Cnowから所定の画像濃度となるような現像ポテンシャルを算出する。これにより、現像バイアス、帯電バイアス、露光光量といった作像条件を決定する(図3,9)。また、このときの装置本体内の温湿度を温湿度センサで検知し、現像装置4内のトナー濃度をトナー濃度センサによって検知し、そのときの環境に適したトナー濃度を算出してトナー濃度制御目標値を決定または補正する。
以上のような一連の電位制御フローでは図示しないが、検出値全てに対して適正な出力範囲が予め決定されており、適正な出力範囲外であればマシン動作を異常停止する異常停止手段を備える。出力異常の場合には、通知手段によって異常をユーザーやサービスマンに通知できるようになっている。
From the relationship between the development potential and the toner adhesion amount obtained as described above, the development potential, which is an inclination when the development potential is taken on the horizontal axis and the toner adhesion amount is taken on the vertical axis, is obtained (FIGS. 3 and 9). Then, a developing potential that gives a predetermined image density is calculated from the developing ability and the coloring degree Cnow. Thereby, image forming conditions such as a developing bias, a charging bias, and an exposure light amount are determined (FIGS. 3 and 9). Further, the temperature and humidity in the apparatus main body at this time are detected by a temperature and humidity sensor, the toner density in the developing device 4 is detected by the toner density sensor, and the toner density suitable for the environment at that time is calculated to control the toner density. Determine or correct the target value.
Although not shown in the series of potential control flows as described above, an appropriate output range is determined in advance for all the detected values, and an abnormal stop means is provided for abnormally stopping the machine operation if it is outside the proper output range. . In the case of an output abnormality, the notification means can notify the user or service person of the abnormality.

ところで、光センサ10の出力の校正を行っているにも関わらず、センサ出力のトナー付着量への変換にずれが生じてしまうことがあった。この原因解析の結果、このずれはトナー特性値、特にトナー粒径に依存しており、トナー粒径の変換によって、正規化値とトナー付着量の関係にずれが生じていることが分かった。前記のように、光センサの校正は、所定のトナー付着量を検出したときの拡散反射出力を所定の値に変換するものである。光センサの校正は、原理的に光センサの感度を校正するものであるので、拡散反射出力と変換された値は比例の関係にあるはずである。しかし、トナー粒径が変化してしまうと図7,8で示すように、正規化値とトナー付着量の関係のプロファイルが変化してしまい、正規化値とトナー付着量が一対一の関係でなくなり、センサ校正処理の際に行っているような定数倍の校正では校正しきれなくなってしまう。この原因としては、トナー粒径の変化により光の反射の仕方も変動してしまっているからと考えられる。このような変動によって、トナー付着量を誤検知してしまい、画像濃度を変動させる原因となっていた。よって、本実施例では、トナー粒径の変化、すなわち新旧トナーの混在状態におけるトナー粒径をも考慮してトナー付着量への変換を行う。   By the way, although the output of the optical sensor 10 is calibrated, there is a case where a shift occurs in the conversion of the sensor output into the toner adhesion amount. As a result of this cause analysis, it has been found that this deviation depends on the toner characteristic value, particularly the toner particle diameter, and the deviation between the normalized value and the toner adhesion amount is caused by the conversion of the toner particle diameter. As described above, the calibration of the optical sensor converts the diffuse reflection output when a predetermined toner adhesion amount is detected into a predetermined value. Since calibration of the optical sensor is in principle calibrating the sensitivity of the optical sensor, the diffuse reflection output and the converted value should be in a proportional relationship. However, if the toner particle size changes, the profile of the relationship between the normalized value and the toner adhesion amount changes as shown in FIGS. 7 and 8, and the normalized value and the toner adhesion amount have a one-to-one relationship. As a result, it is impossible to calibrate with a constant multiple calibration such as that performed during the sensor calibration process. The reason for this is considered to be that the way in which light is reflected fluctuates due to a change in toner particle diameter. Due to such fluctuations, the toner adhesion amount is erroneously detected, causing the image density to fluctuate. Therefore, in this embodiment, the conversion to the toner adhesion amount is performed in consideration of the change in the toner particle size, that is, the toner particle size in a mixed state of old and new toner.

次に、図3におけるトナー特性値の更新フローに関する制御・演算方法について説明する。先ずは、正規化値とトナー付着量のパラメータを含む関係式MAnow[n]の算出に関して説明する。
さて、本実施例では、図7,8に示すような予め実験により取得したトナー粒径Dvに依存した正規化値とトナー付着量の関係を、図示しない装置本体の不揮発メモリに保存してある。正規化値は、0から100までの整数であって、トナー付着量と一対一の関係になる値である。トナー粒径Dvの水準は、中心値と公差上下限値のトナー粒径を含むものであり、図7,8では、中心値はDv=5.0μm、上限値はDv=6.5μm、下限値はDv=4.3μmで表わされている。そして、装置本体の不揮発メモリ内に格納されたこのトナー粒径Dvの情報と、このトナー濃度センサ5に付随した不揮発メモリ(図示せず)またはトナーボトル9に付随した不揮発メモリ16内のトナー粒径情報を基に、新旧トナーの混在状態における現像装置4内のトナーの正規化値と付着量の関係の算出を行う。
Next, a control / calculation method relating to the toner characteristic value update flow in FIG. 3 will be described. First, the calculation of the relational expression MAnow [n] including the normalized value and the toner adhesion amount parameter will be described.
In the present embodiment, the relationship between the normalized value depending on the toner particle diameter Dv obtained in advance by experiments as shown in FIGS. 7 and 8 and the toner adhesion amount is stored in a non-illustrated nonvolatile memory of the apparatus main body. . The normalized value is an integer from 0 to 100 and has a one-to-one relationship with the toner adhesion amount. The level of the toner particle diameter Dv includes the toner value of the central value and the upper and lower tolerance values. In FIGS. 7 and 8, the central value is Dv = 5.0 μm, the upper limit value is Dv = 6.5 μm, and the lower limit value. The value is expressed as Dv = 4.3 μm. The information on the toner particle diameter Dv stored in the nonvolatile memory of the apparatus main body and the toner particles in the nonvolatile memory (not shown) associated with the toner density sensor 5 or the nonvolatile memory 16 associated with the toner bottle 9 are used. Based on the diameter information, the relationship between the normalized value of the toner in the developing device 4 and the adhesion amount in the mixed state of old and new toner is calculated.

先ず、現像装置4内のトナーの正規化値と付着量の関係を導くために、現像装置4内のトナー粒径情報が記憶されているトナー濃度センサ5に付随した不揮発メモリ内のトナー粒径情報を用いる。現像装置4内に別なトナーが補給される前のこの初期トナーの粒径情報と、装置本体の不揮発メモリにある中心値と公差上下限値のトナー粒径を有するトナーに対する正規化値とトナー付着量に基づき、現在の現像装置4内のトナーの正規化値とトナー付着量の関係を求める。   First, in order to derive the relationship between the normalized value of toner in the developing device 4 and the adhesion amount, the toner particle size in the nonvolatile memory associated with the toner density sensor 5 in which the toner particle size information in the developing device 4 is stored is stored. Use information. This initial toner particle size information before another toner is replenished in the developing device 4, the normalized value for the toner having the toner particle size of the center value and the upper and lower tolerances in the nonvolatile memory of the apparatus main body, and the toner Based on the adhesion amount, the relationship between the toner normalization value in the developing device 4 and the toner adhesion amount is obtained.

(初期および交換時点での)現像装置4内のトナーの正規化値とトナー付着量の関係式MAdev[n]は以下のように算出する。
粒径が中心値5.0μmより大きい場合
MAdev[n] = (MAup[n]−MAc[n])×(Gdev−Gc)/(Gup−Gc) + MAc[n]
粒径が中心値5.0μm以下の場合
MAdev[n] = (MAlow[n]−MAc[n])×(Gdev−Gc)/(Glow−Gc) + MAc[n]
The relational expression MAdev [n] between the normalized value of the toner in the developing device 4 (at the initial time and at the time of replacement) and the toner adhesion amount is calculated as follows.
When the particle size is larger than the center value 5.0 μm MAdev [n] = (MAup [n] −MAc [n]) × (Gdev−Gc) / (Gup−Gc) + MAc [n]
When the particle size is a median value of 5.0 μm or less MAdev [n] = (MAlow [n] −MAc [n]) × (Gdev−Gc) / (Glow−Gc) + MAc [n]

ここで、nは正規化値の序数であって0から100までの整数、MAはトナー付着量、Gはトナー粒径である。添え字は、devは現像装置内のトナーに関し、lowは粒径公差下限、cは粒径公差中心値、upは粒径公差上限をそれぞれ意味する。従って、MAup[n]は、粒径公差上限の正規化値nのトナー付着量を表し、Gdevは現像装置内のトナーのトナー粒径を表す。このようにして、現像装置内のトナーのトナー付着量MAdev[n]を算出することができる。算出後は、MAdev[n]を画像形成装置内の不揮発メモリに格納する。   Here, n is an ordinal number of normalized values and is an integer from 0 to 100, MA is the toner adhesion amount, and G is the toner particle size. In the subscript, dev refers to the toner in the developing device, low means the particle size tolerance lower limit, c means the particle size tolerance center value, and up means the particle size tolerance upper limit. Therefore, MAup [n] represents the toner adhesion amount of the normalized value n that is the upper limit of the particle size tolerance, and Gdev represents the toner particle size of the toner in the developing device. In this way, the toner adhesion amount MAdev [n] of the toner in the developing device can be calculated. After the calculation, MAdev [n] is stored in a non-volatile memory in the image forming apparatus.

また、トナーボトル9内のトナーの正規化値と付着量の関係を導くために、トナーボトル9内のトナー粒径情報が記憶されているトナーボトル9に付随した不揮発メモリ16内のトナー粒径情報を用いる。   Further, in order to derive the relationship between the normalized value of the toner in the toner bottle 9 and the adhesion amount, the toner particle size in the nonvolatile memory 16 attached to the toner bottle 9 in which the toner particle size information in the toner bottle 9 is stored is stored. Use information.

トナーボトル9内のトナーの正規化値とトナー付着量の関係式MAbot[n]は、前記式の添え字のdevをbotとして、以下のように算出する。
粒径が中心値5.0μmより大きい場合
MAbot[n] = (MAup[n]−MAc[n])×(Gdev−Gc)/(Gup−Gc) + MAc[n]
粒径が中心値5.0[μm]以下の場合
MAbot[n] = (MAlow[n]−MAc[n])×(Gdev−Gc)/(Glow−Gc) + MAc[n]
ここで、添え字botはトナーボトルを示す。算出されたMAbot[n]は、同様に画像形成装置内の不揮発メモリに格納する。
The relational expression MAbot [n] between the normalized value of the toner in the toner bottle 9 and the toner adhesion amount is calculated as follows using the subscript dev of the above expression as bot.
When the particle size is larger than the center value of 5.0 μm MAbot [n] = (MAup [n] −MAc [n]) × (Gdev−Gc) / (Gup−Gc) + MAc [n]
When the particle size is less than or equal to the central value 5.0 [μm] MAbot [n] = (MAlow [n] −MAc [n]) × (Gdev−Gc) / (Glow−Gc) + MAc [n]
Here, the suffix bot indicates a toner bottle. The calculated MAbot [n] is similarly stored in a nonvolatile memory in the image forming apparatus.

次に、新旧トナーの入れ替わりの割合R(%)を以下のように計算する。
印刷毎に更新されるトナー補給量累積値Ts(mg)と初期トナー重量Mt(mg)を用いて現像装置内におけるボトルトナー割合R(%)は以下のようになる。
R(%) = Ts/(Mt+Ts)×100
Next, the replacement ratio R (%) of the new and old toner is calculated as follows.
The bottle toner ratio R (%) in the developing device is as follows using the accumulated toner replenishment amount Ts (mg) and the initial toner weight Mt (mg) that are updated each time printing is performed.
R (%) = Ts / (Mt + Ts) × 100

ここで、Mtは、何らかの交換が行われたときの現像装置4内およびトナー補給装置17内に残存するトナー重量を示す。Mtは以下のタイミングで算出を行い、それ以後は算出した値を使用する。   Here, Mt indicates the weight of toner remaining in the developing device 4 and the toner replenishing device 17 when any replacement is performed. Mt is calculated at the following timing, and thereafter, the calculated value is used.

新品時のとき:
Mt=(初期トナー重量)
プロセスカートリッジを交換、またはプロセスカートリッジおよびトナーボトルを同時に交換したとき:
Mt=(初期トナー重量)
トナーボトル交換したとき:
Mt=(Mt−S×M/A)+Ts
ここで、M/Aは、装置本体に保存してある目標トナー付着量M/A(mg/cm)、Sは、印刷ごとに更新される書き込み画像面積累積値S(cm)である。現像装置4内のボトルトナー割合R(%)の算出後には100(%)で上限処理を行う。
When new:
Mt = (initial toner weight)
When the process cartridge is replaced or the process cartridge and toner bottle are replaced at the same time:
Mt = (initial toner weight)
When the toner bottle is replaced:
Mt = (Mt−S × M / A) + Ts
Here, M / A is a target toner adhesion amount M / A (mg / cm 2 ) stored in the apparatus main body, and S is a written image area cumulative value S (cm 2 ) updated for each printing. . After the bottle toner ratio R (%) in the developing device 4 is calculated, the upper limit processing is performed at 100 (%).

以上をまとめると、現像装置4内のトナーの正規化値と付着量の関係式MAdev[n]と、トナーボトル9内のトナーの正規化値と付着量の関係式MAbot[n]と、現像装置4内のボトルトナー割合R(%)を算出した。これらの情報から、現在の正規化値とトナー付着量の関係式MAnow[n]を求める。   In summary, the relational expression MAdev [n] between the normalized value of toner in the developing device 4 and the adhesion amount, the relational expression MAbot [n] between the normalized value of toner in the toner bottle 9 and the adhesion amount, and development The bottle toner ratio R (%) in the apparatus 4 was calculated. From these pieces of information, a relational expression MAnow [n] between the current normalized value and the toner adhesion amount is obtained.

現在の正規化値とトナー付着量の関係式MAnow[n]の算出は以下のようになる。
MAnow[n] = MAbot[n]×R/100+(1−R/100)×MAdev[n]
つまり、トナーを消費するに従ってボトルトナー割合Rが増えていくので、右辺第一項が大きくなり、ボトルトナーの新トナーの寄与が増えていく。一方、現像装置内の旧トナーは減少していくので、それに伴い右辺第2項が小さくなり、現像装置内の旧トナーの寄与が減っていく。現在の正規化値と付着量の関係式MAnow[n]についても、装置本体の不揮発メモリに保存する。
Calculation of the relational expression MAnow [n] between the current normalized value and the toner adhesion amount is as follows.
MAnow [n] = MAbot [n] × R / 100 + (1−R / 100) × MAdev [n]
That is, since the bottle toner ratio R increases as the toner is consumed, the first term on the right side increases, and the contribution of the new toner in the bottle toner increases. On the other hand, since the old toner in the developing device decreases, the second term on the right side decreases accordingly, and the contribution of the old toner in the developing device decreases. The relational expression MAnow [n] between the current normalized value and the adhesion amount is also stored in the nonvolatile memory of the apparatus main body.

次に、目標トナー付着量の補正について説明する。
画像形成の際同一のトナー付着量に制御できたとしても、トナーボトル毎にトナーの着色度が異なっている場合があるため、新旧トナーの混在状態においてはトナーの着色度の変化によって画像濃度が変動してしまうことがある。そこで、本実施例では、トナー濃度センサ5の不揮発メモリ(図示せず)とトナーボトル9の不揮発メモリ16に着色度情報が格納されており、これらを用いて新旧トナーの混在状態における現在の着色度を算出し、これを用いて目標トナー付着量を補正する。ここで、着色度とは、所定のトナー付着量を印刷した場合の紙上の画像濃度である。本実施例での所定の付着量は0.45(mg/cm)である。
Next, correction of the target toner adhesion amount will be described.
Even if the toner adhesion amount can be controlled at the time of image formation, since the toner coloring level may be different for each toner bottle, the image density is changed by the change in the toner coloring degree in a mixed state of old and new toners. May fluctuate. Therefore, in this embodiment, the color degree information is stored in the nonvolatile memory (not shown) of the toner density sensor 5 and the nonvolatile memory 16 of the toner bottle 9, and the current coloring in the mixed state of old and new toner is used by using these. The target toner adhesion amount is corrected using the calculated degree. Here, the coloring degree is an image density on paper when a predetermined toner adhesion amount is printed. The predetermined adhesion amount in the present example is 0.45 (mg / cm 2 ).

現在の着色度Cnowは以下のように算出される。
Cnow = Cbot×R/100+(1−R/100)×Cdev
ここで、Cは着色度を示し、添え字botはトナーボトルを示し、devは現像装置を示す。したがって、Cbotはトナーボトル内トナーの着色度を示し、Cdevは現像装置内トナーの着色度を示す。着色度Cnowも同様に、トナーを消費するに従ってボトルトナーの割合Rが増えていくので、ボトルトナーの新トナーの寄与が増えていく(第一項が大きくなる)。一方、現像装置内の旧トナーは減少しているので、それに伴い第2項の寄与が小さくなっていく。現在の着色度Cnowについても、装置本体の不揮発メモリに保存する。Cdevはトナー濃度センサ5の不揮発メモリ内の値を用いる。
The current coloring degree Cnow is calculated as follows.
Cnow = Cbot × R / 100 + (1−R / 100) × Cdev
Here, C indicates the coloring degree, the subscript bot indicates the toner bottle, and dev indicates the developing device. Therefore, Cbot indicates the color level of the toner in the toner bottle, and Cdev indicates the color level of the toner in the developing device. Similarly, since the ratio R of the bottle toner increases as the toner is consumed, the contribution of the new toner in the bottle toner increases (the first term increases). On the other hand, since the amount of old toner in the developing device is decreasing, the contribution of the second term is reduced accordingly. The current coloring degree Cnow is also stored in the nonvolatile memory of the apparatus main body. Cdev uses a value in the nonvolatile memory of the toner density sensor 5.

図9は、こうして求められた着色度Cnowを用いて最適な現像ポテンシャルを求める方法を示す。
図中右半分の直線は、電位制御装置100の制御フロー内で求められた現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を示す。■は、ブラック(Bk)のトナーパッチに対するプロットであり、▲は、シアン(C)のトナーパッチに対するプロットである。
図中左半分の曲線は、装置本体の不揮発メモリに記憶してある着色度に応じた目標付着量の関係を示す。例えば、一番右上のプロットは、着色度1.2の場合に所定の画像濃度を得るためには付着量が0.5375(mg/cm)必要であることを意味する。上記関係から、本実施例での所定の目標付着量の補正を行う。具体的には、目標付着量を0.45(mg/cm)から、着色度Cnowが1.2の場合には0.5375(mg/cm)に変更する。このように、先ほど算出した着色度Cnowを用いて、目標トナー付着量を算出(補正)し、電位制御装置100の制御フロー内で求めてある現像能力(現像ポテンシャルとトナー付着量の関係)から、最適な現像ポテンシャルを求める(図中右半分)。
このように、最適な現像ポテンシャルを求め、これからそのときのトナー特性値に応じた現像バイアス、帯電バイアス、露光光量といった最適な作像条件を求めることができるので、画像濃度のより一層安定した画像形成が実現される。
FIG. 9 shows a method for obtaining an optimum development potential using the coloration degree Cnow thus obtained.
The straight line in the right half of the figure shows the relationship between the development potential obtained in the control flow of the potential control apparatus 100 and the toner adhesion amount. (1) is a plot for a black (Bk) toner patch, and (2) is a plot for a cyan (C) toner patch.
The curve in the left half of the figure shows the relationship of the target adhesion amount according to the coloring degree stored in the nonvolatile memory of the apparatus main body. For example, the upper right plot indicates that an adhesion amount of 0.5375 (mg / cm 2 ) is necessary to obtain a predetermined image density when the coloring degree is 1.2. From the above relationship, the predetermined target adhesion amount in this embodiment is corrected. Specifically, the target adhesion amount is changed from 0.45 (mg / cm 2 ) to 0.5375 (mg / cm 2 ) when the coloring degree Cnow is 1.2. As described above, the target toner adhesion amount is calculated (corrected) using the previously calculated coloring degree Cnow, and the developing ability (relationship between the development potential and the toner adhesion amount) obtained in the control flow of the potential control device 100 is used. Find the optimal development potential (right half of the figure).
In this way, it is possible to obtain an optimum development potential and to obtain optimum image forming conditions such as a development bias, a charging bias, and an exposure light amount according to the toner characteristic value at that time, so that an image with more stable image density can be obtained. Formation is realized.

これらのMAnow[n]とCnowの情報は、図3に示す電位制御装置100の制御フロー内の「トナー特性値の更新」時に更新する。具体的な更新フローは図10に示す通りであり、トナー混合割合Rの更新を行って、現在のMAnow[n]とCnowを更新する。   These MAnow [n] and Cnow information are updated at the time of “updating toner characteristic values” in the control flow of the potential control apparatus 100 shown in FIG. A specific update flow is as shown in FIG. 10, and the toner mixing ratio R is updated to update the current MAnow [n] and Cnow.

次に、トナーボトルやプロセスカートリッジを交換した場合の制御について説明する。
トナーボトルが交換された場合、図11に示すように、トナーボトル内のトナー情報を更新する必要があるので、MAbot[n]を更新する。一方、着色度Cnowについては不揮発メモリから値を参照するので何もしない。また、図11に示すように、現在のMAnow[n]、Cnowを現像装置内のMAdev[n]、Cdevに代入しておく。この操作は、トナーボトルなどの交換後に、現像装置に入っている混合状態のトナーを1種類のトナーとみなしていることに対応する。ここで、Cdevは現像装置4内の不揮発メモリに保存する。
Next, control when the toner bottle and the process cartridge are replaced will be described.
When the toner bottle is replaced, as shown in FIG. 11, it is necessary to update the toner information in the toner bottle, so MAbot [n] is updated. On the other hand, since the value of the coloring degree Cnow is referred from the nonvolatile memory, nothing is done. Also, as shown in FIG. 11, the current MAnow [n] and Cnow are substituted into MAdev [n] and Cdev in the developing device. This operation corresponds to the case where the mixed toner contained in the developing device is regarded as one type of toner after the toner bottle or the like is replaced. Here, Cdev is stored in a non-volatile memory in the developing device 4.

プロセスカートリッジが交換された場合、図12に示すように、交換したトナー濃度センサ5に付随する不揮発メモリ内のトナー粒径情報を用いて、関係式MAdev[n]を算出する。次に、現在の正規化値とトナー付着量の関係式MAnow[n]にも算出したMAdev[n]を代入する。同時に現在の着色度Cnowもトナー濃度センサ5の不揮発メモリ内のCdevに更新する。   When the process cartridge is replaced, as shown in FIG. 12, the relational expression MAdev [n] is calculated using the toner particle size information in the nonvolatile memory associated with the replaced toner density sensor 5. Next, the calculated MAdev [n] is substituted into the relational expression MAnow [n] between the current normalized value and the toner adhesion amount. At the same time, the current coloring degree Cnow is also updated to Cdev in the nonvolatile memory of the toner density sensor 5.

トナーボトルとプロセスカートリッジの両方が交換された場合、どちらのトナーも変更しているので、図13に示すように、各関係式MAdev[n]、MAbot[n]を算出して、現在の関係式MAnow[n]にも算出したMAdev[n]を代入する。同時に現在のCnowもトナー濃度センサ5の不揮発メモリ内のCdevに更新する。   When both the toner bottle and the process cartridge are exchanged, both toners are changed. Therefore, as shown in FIG. 13, the respective relational expressions MAdev [n] and MAbot [n] are calculated and the current relations are calculated. The calculated MAdev [n] is substituted into the expression MAnow [n]. At the same time, the current Cnow is also updated to Cdev in the nonvolatile memory of the toner density sensor 5.

このようにすることで、トナーボトル内のトナーと現像装置内のトナーの粒径が異なる場合であっても、現像装置内の旧トナーがトナーボトル内の新トナーへ徐々に変化する状況に応じて、正規化値とトナー付着量の関係を最適化することができる。
尚、何らかの交換を行ったフローの最後には必ず、新旧トナー割合R、書き込み画像面積累積値S、トナー補給量累積値Tsをクリアし、同時に旧トナー重量Mtを計算する。
In this way, even when the toner in the toner bottle and the toner in the developing device have different particle sizes, the old toner in the developing device gradually changes to the new toner in the toner bottle. Thus, the relationship between the normalized value and the toner adhesion amount can be optimized.
It should be noted that at the end of the flow after some replacement, the old and new toner ratio R, the written image area cumulative value S, and the toner replenishment amount cumulative value Ts are cleared and the old toner weight Mt is calculated at the same time.

以上のように、正規化値とトナー付着量の関係式と目標トナー付着量を補正することで、トナー付着量の誤検知を大きく低減できるので、特にリピート印刷時の画像濃度安定性が向上する。
また、このような画像形成装置においては、従来の画像濃度安定性を維持したまま、トナー特性値の公差を広げることができる。これにより、トナーの歩留まりが向上し、トナー製法または素材選定の幅が広がるためトナーや装置のコストダウンが期待できる。
As described above, by correcting the relational expression between the normalized value and the toner adhesion amount and the target toner adhesion amount, erroneous detection of the toner adhesion amount can be greatly reduced, so that the image density stability particularly during repeat printing is improved. .
Further, in such an image forming apparatus, it is possible to widen the tolerance of the toner characteristic value while maintaining the conventional image density stability. As a result, the yield of toner is improved, and the range of toner manufacturing methods or material selection is widened, so that the cost of the toner and apparatus can be expected to be reduced.

なお、本実施例では、正規化値とトナー付着量の関係式の補正を行ったが、正規化値に限定されるものではなく、光学センサ出力の生値や校正後の出力(V)であってもよい。   In this embodiment, the relational expression between the normalized value and the toner adhesion amount is corrected. However, the correction is not limited to the normalized value, and the raw value of the optical sensor output or the output (V) after calibration is used. There may be.

次に、本発明の画像形成装置の別な実施形態を説明する。本実施例2は、実施例1と略同様であるが、トナー濃度センサ5に不揮発メモリを搭載しない点で実施例1と異なる。本実施例においては、現像装置4内のトナーに関する情報を取得できない分、実施例1に比べてトナー特性値の変動により画像濃度が不安定になり得るが、本発明によれば従来の画像形成装置よりも画像濃度が安定する。   Next, another embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described. The second embodiment is substantially the same as the first embodiment, but differs from the first embodiment in that a nonvolatile memory is not mounted on the toner density sensor 5. In this embodiment, since the information about the toner in the developing device 4 cannot be acquired, the image density may become unstable due to the fluctuation of the toner characteristic value as compared with the first embodiment. The image density is more stable than the apparatus.

MAnow[n]とCnowの情報は、図3に示す電位制御装置100の制御フロー内の「トナー特性値の更新」時に更新する。具体的な更新フローは図14に示す通りであり、トナー混合割合Rの更新を行って、現在のMAnow[n]とCnowを更新する。   Information on MAnow [n] and Cnow is updated at the time of “updating the toner characteristic value” in the control flow of the potential control apparatus 100 shown in FIG. A specific update flow is as shown in FIG. 14, and the toner mixing ratio R is updated to update the current MAnow [n] and Cnow.

次に、トナーボトルやプロセスカートリッジを交換した場合の制御について説明する。
トナーボトルの交換時は、本実施例におけるトナー情報の更新フローは、図15に示すフローとなり、これは実施例1における図11のフローと同じである。交換時に入っているトナーの特性値に更新を行うので、安定した画像濃度を提供することが可能である。通常、プロセスカートリッジよりもトナーボトルの交換が多いので、本実施例2のみでも画像濃度が安定する。
Next, control when the toner bottle and the process cartridge are replaced will be described.
When the toner bottle is replaced, the toner information update flow in this embodiment is the flow shown in FIG. 15, which is the same as the flow in FIG. 11 in the first embodiment. Since the characteristic value of the toner entered at the time of replacement is updated, a stable image density can be provided. Usually, since the toner bottle is exchanged more than the process cartridge, the image density is stabilized only in the second embodiment.

新品時、プロセスカートリッジ交換時、およびプロセスカートリッジとトナーボトルの交換時には、トナー濃度センサ5に不揮発メモリを搭載していないために現像装置4内のトナーの特性値を参照できないので、各特性値の公差中心値を利用する。図16,17に示すように、MAdev[n]をトナー粒径の公差中心値での関係式MAc[n]とする。また、Cnowには、Cdevに代えて、トナー着色度の公差中心の値Ccを代入する。
そしてフローの最後に、新旧トナー割合R、画像面積累積値S、トナー補給量累積値Tsをクリアし、同時に旧トナー重量Mtを計算する。
When the product is new, when the process cartridge is replaced, or when the process cartridge and the toner bottle are replaced, since the toner density sensor 5 is not equipped with a non-volatile memory, the characteristic value of the toner in the developing device 4 cannot be referred to. Use the tolerance center value. As shown in FIGS. 16 and 17, MAdev [n] is a relational expression MAc [n] at the tolerance center value of the toner particle diameter. Also, instead of Cdev, a value Cc of the tolerance center of the toner coloring degree is substituted for Cnow.
At the end of the flow, the new and old toner ratio R, the image area cumulative value S, and the toner replenishment amount cumulative value Ts are cleared, and the old toner weight Mt is calculated at the same time.

1Y,1M,1C,1Bk 感光体(像担持体)
2 帯電装置
3 現像ローラ
4 現像装置
6 1次転写装置
8 中間転写ベルト(転写搬送部材)
9 トナーボトル(トナー収容手段)
10 光学センサ(トナー像検知手段)
16 不揮発メモリ(記憶手段)
17 トナー補給装置(トナー搬送手段)
1Y, 1M, 1C, 1Bk photoconductor (image carrier)
2 Charging device 3 Developing roller 4 Developing device 6 Primary transfer device 8 Intermediate transfer belt (transfer conveying member)
9 Toner bottle (toner storage means)
10 Optical sensor (toner image detection means)
16 Nonvolatile memory (storage means)
17 Toner supply device (toner conveying means)

特開2001−324840号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-324840 特開平5−249787号明細書JP-A-5-249787 特許第315555号明細書Japanese Patent No. 315555 特開2006−139179号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-139179 特許第3982188号明細書Japanese Patent No. 3982188 特開2004−354624号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-354624 特開2009−42538号明細書JP 2009-42538 A 特開2005−99750号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-99750

Claims (8)

像担持体と、現像剤収容部を備え該像担持体にトナー像を形成する現像装置と、トナー像を検知するトナー像検知手段と、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたトナー収容手段と、該トナー収容手段に付随する記憶手段と、前記トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値に基づいて画像濃度を適正に制御する制御手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー収容手段のトナーは、トナー搬送手段を介して前記現像装置の前記現像剤収容部に供給され、
前記記憶手段は、前記トナー収容手段におけるトナーの特性値に関するデータを有し、
前記制御手段は、前記データに基づいて、前記トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量に変換する処理を含むことを特徴とする画像形成装置。
An image carrier, a developing device that includes a developer container and forms a toner image on the image carrier, a toner image detector that detects the toner image, and a toner that is detachable from the image forming apparatus main body. An image forming apparatus comprising: a storage unit; a storage unit associated with the toner storage unit; and a control unit that appropriately controls an image density based on a detected value of the toner image detected by the toner image detection unit.
The toner in the toner storage unit is supplied to the developer storage unit of the developing device via a toner transport unit,
The storage means has data relating to a characteristic value of toner in the toner storage means,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit includes a process of converting a detected value of the toner image detected by the toner image detecting unit into a toner adhesion amount based on the data.
像担持体と、現像剤収容部を備え該像担持体にトナー像を形成する現像装置と、トナー像を検知するトナー像検知手段と、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたトナー収容手段と、該トナー収容手段に付随する第1の記憶手段と、前記現像剤収容部に付随する第2の記憶手段と、前記トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値に基づいて画像濃度を適正に制御する制御手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー収容手段のトナーは、トナー搬送手段を介して前記現像装置の前記現像剤収容部に供給され、
前記第1の記憶手段は、前記トナー収容手段におけるトナーの特性値に関するデータを有し、
前記第2の記憶手段は、前記現像剤収容部における初期のトナーの特性値に関するデータを有し、
前記第1の記憶手段および前記第2の記憶手段におけるトナーの特性値に関するデータに基づいて、前記制御手段は、前記トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量に変換する処理を含むことを特徴とする画像形成装置。
An image carrier, a developing device that includes a developer container and forms a toner image on the image carrier, a toner image detector that detects the toner image, and a toner that is detachable from the image forming apparatus main body. An image based on a detected value of the toner image detected by the storage unit, a first storage unit associated with the toner storage unit, a second storage unit associated with the developer storage unit, and the toner image detection unit. In an image forming apparatus having a control means for appropriately controlling the density,
The toner in the toner storage unit is supplied to the developer storage unit of the developing device via a toner transport unit,
The first storage means has data relating to a characteristic value of toner in the toner storage means;
The second storage means has data relating to an initial toner characteristic value in the developer container,
Based on the data relating to the characteristic value of the toner in the first storage unit and the second storage unit, the control unit converts the detected value of the toner image detected by the toner image detection unit into a toner adhesion amount. An image forming apparatus comprising:
請求項1または2に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値を現在のトナー付着量と正規化値の関係に変換する第1のアルゴリズムを有し、該第1のアルゴリズムにおいて、変換の際に前記記憶手段のデータの1つであるトナー粒径を用い、このトナー付着量と正規化値の関係を用いてトナー像の検出値をトナー付着量に変換することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The control means has a first algorithm for converting a detected value of the toner image detected by the toner image detecting means into a relationship between a current toner adhesion amount and a normalized value, and in the first algorithm, In this case, the toner particle diameter which is one of the data of the storage means is used, and the detected value of the toner image is converted into the toner adhesion amount using the relationship between the toner adhesion amount and the normalized value. apparatus.
請求項3に記載の画像形成装置において、
前記トナー収容手段が交換された後、前記制御手段は、前記第1のアルゴリズムにおいて、前記現像剤収容部の現像剤全体における新たなトナーの割合を表す新旧トナー入れ替わり割合をさらに算出し、
前記制御手段は、算出された該新旧トナー入替わり割合と前記トナー粒径とに基づいて、前記トナー像検知手段が検出したトナー像の検出値をトナー付着量と正規化値の関係に変換することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 3.
After the toner storage means is replaced, the control means further calculates, in the first algorithm, a new and old toner replacement ratio representing a ratio of new toner in the entire developer in the developer storage section,
The control means converts the detected value of the toner image detected by the toner image detecting means into a relationship between the toner adhesion amount and the normalized value based on the calculated old / old toner replacement ratio and the toner particle size. An image forming apparatus.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー検知手段が検知したトナー像の検出値から、前記現像装置に印加する現像バイアスと前記像担持体へ露光する露光装置の露光光量とを制御する第2のアルゴリズムを有し、該第2のアルゴリズムにおいて、前記記憶手段のデータの1つである、所定の付着量のトナーを転写紙上に形成した場合の画像濃度である着色度を用いることを特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The control means has a second algorithm for controlling a developing bias applied to the developing device and an exposure light amount of the exposure device for exposing the image carrier based on a detected value of the toner image detected by the toner detecting means. In the second algorithm, an image forming apparatus is used, which is one of the data of the storage unit, and a coloring degree which is an image density when a predetermined adhesion amount of toner is formed on a transfer paper. .
請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記トナー像検知手段は、光学的にトナー像を検知する、発光素子と受光素子を有する光学センサであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The image forming apparatus, wherein the toner image detecting means is an optical sensor having a light emitting element and a light receiving element for optically detecting a toner image.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記トナー像検知手段は、定着装置を通過する前の未定着のトナー像を検知することを特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The image forming apparatus, wherein the toner image detecting means detects an unfixed toner image before passing through the fixing device.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の像形成装置において、
前記トナー像検知手段は、転写紙を搬送する転写搬送部材上に転写されたトナー像であるトナーパッチを検知することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The image forming apparatus, wherein the toner image detecting unit detects a toner patch that is a toner image transferred onto a transfer conveyance member that conveys transfer paper.
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