JP2012123099A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出されたトナーの温度とトナーの湿度に応じて現像コントラストが調整される画像形成装置、詳しくはトナーの温度とトナーの湿度が同時に変化した際の出力画像濃度の変動を抑制する制御に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus in which development contrast is adjusted according to detected toner temperature and toner humidity, and more specifically, suppresses fluctuations in output image density when toner temperature and toner humidity change simultaneously. Regarding control.
像担持体に形成した静電像にトナーを電気的に移転させてトナー像を形成する画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置において出力画像濃度の再現性を高めるためには、現像装置によって像担持体の静電像を現像して形成されるトナー像のトナー載り量の再現性を高める必要がある。そして、トナー像のトナー載り量の再現性を高めるためには、現像剤担持体に印加した現像電圧の直流成分と静電像の差電位である現像コントラストをトナー帯電量の変化に応じて調整する必要がある。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses that form a toner image by electrically transferring toner to an electrostatic image formed on an image carrier are widely used. In order to improve the reproducibility of the output image density in the image forming apparatus, it is necessary to improve the reproducibility of the toner loading amount of the toner image formed by developing the electrostatic image on the image carrier by the developing device. In order to improve the reproducibility of the toner loading amount of the toner image, the development contrast, which is the difference potential between the DC component of the developing voltage applied to the developer carrying member and the electrostatic image, is adjusted according to the change in the toner charge amount. There is a need to.
そして、トナー帯電量は、トナーの温度とトナーの湿度とに応じて変化するため、トナーの温度とトナーの湿度とを測定して現像コントラストを調整する制御が提案されている(特許文献1、2)。
Since the toner charge amount changes according to the temperature of the toner and the humidity of the toner, control for adjusting the development contrast by measuring the temperature of the toner and the humidity of the toner has been proposed (
特許文献1には、過去に遡った湿度データに基づいて、現在の現像コントラストを調整する制御が示される。これにより、画像形成装置内の空間の湿度変化が現像装置内のトナーの湿度に反映されるまでの時間差による現像コントラストの設定誤差を無くしている。
特許文献2には、現像装置内に、現像剤に接触させて温度湿度センサを配置した画像形成装置が示される。現像装置内に温度湿度センサを配置することで、特許文献1よりも現像剤の温度変化と湿度変化とを速やかに検出できるため、現像装置の起動後に発生する現像剤の急激な温度湿度変化にも追従させて、現像コントラストを調整できる。
非特許文献1には、トナー帯電量とトナーの温度との関係、及びトナー帯電量とトナーの湿度との関係が記載されている。ここには、トナーの湿度とトナー帯電量との間には負の相関性があることが報告されている。トナーの雰囲気の湿度上昇が発生すると、トナーの表面抵抗が下がって帯電電荷を放電し易くなるため、トナー帯電量が低下する傾向となる。しかし、トナーの温度とトナー帯電量との関係は、トナーの材料や温度範囲によって、正の相関性、負の相関性、フラットな相関性のいずれもあり得ることが報告されている。
Non-Patent
特許文献2に示されるように、現像装置内のトナーの温度湿度を検出してリアルタイムに現像コントラストを調整する場合、出力画像濃度を一定に保つことが難しいことが判明した。特に、現像装置の起動後のように、トナーの温度変化とトナーの湿度変化とが並行して発生している場合に、出力画像濃度を一定に保つための現像コントラストの調整によって新たな出力画像の濃度が発生する場合があることが判明した。
As shown in
そこで、いくつかの温度湿度の変化パターンについて実際のトナー帯電量の変化を調べたところ、湿度変化に対するトナー帯電量の追従性は、温度変化に対するトナー帯電量の追従性よりも相当に遅いことが確認された。このため、現在の温度と現在の湿度とに応じて調整された現像コントラストでは、実際のトナー帯電量に対してミスマッチを生じていることが確認された。 Therefore, when the change in the actual toner charge amount was examined for several temperature and humidity change patterns, the toner charge amount followability with respect to the humidity change may be considerably slower than the toner charge amount followability with respect to the temperature change. confirmed. For this reason, it was confirmed that there was a mismatch with the actual toner charge amount in the development contrast adjusted according to the current temperature and the current humidity.
本発明は、どのような温度湿度の変化パターンが発生した場合でも、現像コントラスト等の画像形成条件とトナー帯電量のミスマッチを発生させないで、出力画像濃度の変動を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。 The present invention provides an image forming apparatus capable of suppressing fluctuations in output image density without causing a mismatch between the image forming conditions such as development contrast and the toner charge amount regardless of the change pattern of temperature and humidity. The purpose is that.
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、現像剤担持体に現像剤を担持させて前記静電像をトナー像に現像する現像手段と、前記像担持体で形成されたトナー像を転写媒体に転写させる転写手段と、トナーの温度を検出するための温度検出手段と、トナーの湿度を検出するための湿度検出手段と、前記静電像形成手段と前記現像手段と前記転写手段のうち少なくとも1つを、所定の出力画像濃度が得られるように前記トナーの温度及び前記トナーの湿度の検出結果に基づいて制御する制御手段とを備えるものである。そして、前記制御において反映される前記トナーの湿度は、前記制御において反映される前記トナーの温度よりも過去に遡ったトナーの湿度である。 The image forming apparatus of the present invention includes an image carrier, an electrostatic image forming unit that forms an electrostatic image on the image carrier, and a developer carrier that carries a developer to convert the electrostatic image into a toner image. Developing means for developing, transfer means for transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer medium, temperature detecting means for detecting the temperature of the toner, and humidity detecting means for detecting the humidity of the toner And controlling at least one of the electrostatic image forming unit, the developing unit, and the transfer unit based on the detection result of the toner temperature and the toner humidity so that a predetermined output image density is obtained. And a control means. The toner humidity reflected in the control is a toner humidity that goes back in the past from the toner temperature reflected in the control.
本発明の画像形成装置では、トナーの温度変化に対するトナー帯電量の追従性とトナーの湿度変化に対するトナー帯電量の追従性との時間差だけ、トナーの温度よりも過去に遡らせたトナーの湿度を用いる。トナーの温度変化とトナーの湿度変化とが同時に発生した際には、発生した湿度変化に対する現像コントラストの追従を、発生した温度変化に対する現像コントラストの追従よりも遅らせる。 In the image forming apparatus of the present invention, the toner humidity traced back to the past from the toner temperature by the time difference between the followability of the toner charge amount with respect to the toner temperature change and the followability of the toner charge amount with respect to the toner humidity change. Use. When the toner temperature change and the toner humidity change occur at the same time, the development contrast tracking for the generated humidity change is delayed from the development contrast tracking for the generated temperature change.
これにより、トナーの温度とトナーの湿度とを現像コントラストに反映させた場合に発生する現像コントラストとトナー帯電量のミスマッチを解消して、トナー帯電量に応じた適正な現像コントラストが設定される。 As a result, a mismatch between the development contrast and the toner charge amount that occurs when the toner temperature and the toner humidity are reflected in the development contrast is eliminated, and an appropriate development contrast corresponding to the toner charge amount is set.
したがって、トナーの温度変化と湿度変化が同時に発生した場合でも、設定された現像コントラストと実際のトナー帯電量のミスマッチを解消して、出力画像濃度の変動を抑制できる。 Therefore, even when the temperature change and the humidity change of the toner occur at the same time, it is possible to eliminate the mismatch between the set development contrast and the actual toner charge amount, thereby suppressing the fluctuation of the output image density.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、トナー温度とトナー湿度が同時に変化した際に現像コントラストの温度変化への追従が湿度変化への追従よりも早い限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. According to the present invention, as long as the toner temperature and the toner humidity change at the same time, the change of the development contrast is faster than the change of the humidity. Another embodiment in which the configuration is replaced can also be implemented.
従って、像担持体の静電像をトナーで現像する画像形成装置であれば、モノクロ/フルカラー、枚葉型/記録材搬送型/中間転写型、一成分現像剤/二成分現像剤、タンデム型/1ドラム型、帯電形式、露光形式、転写方式、定着方式の区別無く実施できる。 Therefore, in the case of an image forming apparatus that develops an electrostatic image on an image carrier with toner, monochrome / full color, sheet-fed type / recording material conveyance type / intermediate transfer type, one-component developer / two-component developer, tandem type / 1 drum type, charging type, exposure type, transfer method, fixing method can be implemented without distinction.
本実施形態では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。 In the present embodiment, only main parts related to toner image formation / transfer will be described. However, the present invention includes a printer, various printing machines, a copier, a fax machine, a composite machine, in addition to necessary equipment, equipment, and a housing structure. The image forming apparatus can be used for various purposes such as a printer.
なお、特許文献1、2に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
In addition, about the general matter of the image forming apparatus shown by
<画像形成装置>
図1は画像形成装置の構成の説明図である。図2は画像形成装置の制御系のブロック図である。図1に示すように、画像形成装置100は、感光ドラム28の周囲に、帯電ローラ21、露光装置22、現像装置1、転写ローラ23、ドラムクリーニング装置26を配置している。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus. FIG. 2 is a block diagram of a control system of the image forming apparatus. As shown in FIG. 1, the
感光ドラム28は、接地されたアルミニウム製のドラム基体上に主として樹脂からなる機能層を順次に設けた負帯電極性のOPC感光体である。感光ドラム28は、所定のプロセススピードで矢印R1方向に回転する。
The
帯電ローラ21は感光ドラム28の表面を一様な暗部電位VDに帯電させる。露光装置22は、レーザービームを走査して感光ドラム28に静電像を形成する。現像装置1は、静電像にトナーを移転させて感光ドラム28にトナー像を形成する。
The
転写手段の一例である転写ローラ23は、感光ドラム28で形成されたトナー像を転写媒体の一例である記録材Pに転写させる。転写ローラ23は、感光ドラム28に当接して、感光ドラム28との間に転写部T1を形成する。転写部T1が感光ドラム28のトナー像に記録材Pを重ねて挟持搬送する過程で、転写電源D1は、転写ローラ23にトナーの帯電極性と逆極性(プラス)の直流電圧を印加する。これにより、感光ドラム28に担持されたトナー像が記録材Pへ転写される。ドラムクリーニング装置26は、感光ドラム28にクリーニングブレードを摺擦させて、感光ドラム28に残った転写残トナーを回収する。
A
記録材Pは、記録材カセット10からピックアップローラ11により引き出され、分離ローラ12により1枚ずつに分離され、レジストローラ13により、感光ドラム28上のトナー像にタイミングを合わせて転写部T1へ給送される。
The recording material P is pulled out from the
トナー像を転写された記録材Pは、感光ドラム28から分離して定着装置25へ搬送され、定着装置25で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外へ排出される。
The recording material P to which the toner image has been transferred is separated from the
図2に示すように、プリンタ制御部300は、内蔵するCPUなどによって、画像形成装置100の各部分や、帯電電源41、現像電源42などの動作を制御する。外部入力インタフェース(外部入力I/F)213は、必要に応じて、原稿スキャナ、コンピュータ(情報処理装置)等の不図示の外部装置から画像データを入力される。
As shown in FIG. 2, the
<帯電ローラ>
静電像形成手段の一例である帯電ローラ21及び露光装置22は、像担持体の一例である感光ドラム28に静電像を形成する。帯電ローラ21は、感光ドラム28に当接して従動回転し、帯電バイアス電源41から、直流成分Vchg(V)に交流成分を重畳した帯電電圧(振動電圧)を印加されることにより、感光ドラム28の表面を一様に帯電させる。帯電された電位を白地部電位または暗部電位VD(V)と呼ぶ。このような「AC帯電方式」では、直流成分Vchg(V)の値がほぼVD(V)になるように交流成分が調整される。
<Charging roller>
The charging
<露光装置>
図3は暗部電位と明部電位の関係の説明図である。露光装置22は、入力画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを、回転ミラーにより走査して、感光ドラム28の表面を露光して、静電像を形成する。
<Exposure device>
FIG. 3 is an explanatory diagram of the relationship between the dark portion potential and the light portion potential. The
暗部電位VD(V)部に、画像情報に基づいてレーザービームによる最大露光を行うと、その部分が除電されて電位が接地側に近づく。この部分の電位を最大濃度部電位または明部電位VL(V)と呼ぶ。 When the dark portion potential VD (V) is subjected to maximum exposure with a laser beam based on image information, the portion is neutralized and the potential approaches the ground side. This portion of the potential is called the maximum density portion potential or the light portion potential VL (V).
図2に示すように、LOG変換部204へ取り込まれた画像の輝度データは、ROM210に格納されているデータ等により構成されるγLUT(ルックアップテーブル)に基づいて、グレースケールの濃度データに変換される。
As shown in FIG. 2, the luminance data of the image captured by the
LUT部206は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるために、γLUT(ルックアップテーブル)を用いて、グレースケールの濃度データに濃度補正を施す。なお、γLUTは、RAM211上に展開された画像データに基づいて作成され、そのテーブル内容は、CPU209によって設定される。
The
パルス幅変調部207は、LUT部206から入力された画像信号のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいて、レーザドライバ102がレーザー光源22を駆動し、発生したレーザービームを多面体ミラーで走査して感光ドラム28上を照射することで、画像の静電像が形成される。
The pulse
<現像装置>
図3は明部電位と暗部電位の関係の説明図である。図4は現像コントラストの説明図である。現像手段の一例である現像装置1は、現像剤担持体の一例である現像スリーブ3に現像剤を担持させて静電像をトナー像に現像する。
<Developing device>
FIG. 3 is an explanatory diagram of the relationship between the bright part potential and the dark part potential. FIG. 4 is an explanatory diagram of development contrast. A developing
現像装置1は、現像剤として磁性トナーを用いた磁性一成分現像方式により感光ドラム28の静電像を反転現像する。磁性トナーは、ポリエステルを主体とした樹脂に磁性体かつ着色料であるマグネタイトなどを混錬重合したものを粉砕分級し、体積平均粒径6〜7μm程度の粉体としたものである。
The developing
現像装置1は、現像剤担持体として、固定配置されたマグネット5を非磁性金属素管に内包した現像スリーブ3を用いる。現像スリーブ3に薄層担持された磁性トナーは、感光ドラム28に近接対向する。
The developing
現像スリーブ3には、現像バイアス電源42から所定の直流成分Vdev(V)に交流成分を重畳した現像電圧を印加する。現像電圧の交流成分は矩形波であり、周波数は3kHz、ピークトゥピーク電圧Vppは1.5kVである。これにより、現像スリーブ3に薄層担持された磁性トナーは、いわゆるジャンピング現像によって感光ドラム28へ移転する。
A developing voltage in which an AC component is superimposed on a predetermined DC component Vdev (V) is applied to the developing
ジャンピング現像では、実施例2の二成分現像剤による磁気ブラシ現像に比較して現像効率がかなり低くなり、その結果、現像コントラストVcontの電位を埋め合わせるだけのトナーを静電像に移転させることができない。そして、静電像の現像コントラストVcontに現像されるトナー像のトナー載り量は、トナー帯電量に対して正の相関性を持つ。 In the jumping development, the development efficiency is considerably lower than that of the magnetic brush development using the two-component developer of Example 2, and as a result, it is not possible to transfer the toner sufficient to make up the potential of the development contrast Vcont to the electrostatic image. . The toner loading amount of the toner image developed to the electrostatic image development contrast Vcont has a positive correlation with the toner charge amount.
このため、トナー帯電量が下がると、現像されるトナー像のトナー載り量が低下するため、現像コントラストVcontを高める必要がある。逆に、トナー帯電量が上がると、現像されるトナー像のトナー載り量が増加するため、現像コントラストVcontを低くする必要がある。 For this reason, when the toner charge amount is lowered, the toner application amount of the toner image to be developed is lowered, so that it is necessary to increase the development contrast Vcont. On the contrary, when the toner charge amount increases, the toner application amount of the toner image to be developed increases, so it is necessary to lower the development contrast Vcont.
図3に示すように、帯電ローラ21に印加される帯電電圧の直流成分Vchg(V)がそのまま暗部電位VD(V)となる。露光装置22による一定の露光を受けることで、感光ドラム28の表面電位は、暗部電位VD(V)から明部電位VL(V)に低下する。
As shown in FIG. 3, the DC component Vchg (V) of the charging voltage applied to the charging
図4に示すように、明部電位VLと直流成分Vdevの差分の絶対値は、現像コントラストVcontと呼ばれ、現像スリーブ3から見た静電像の最大濃度部の電位のことを指す。また、暗部電位VDと直流成分Vdevの絶対値は、かぶり取りコントラストVbackと呼ばれ、白地部のトナーかぶりを保証するために設けた電位差である。
As shown in FIG. 4, the absolute value of the difference between the bright portion potential VL and the direct current component Vdev is called the development contrast Vcont, and indicates the potential of the maximum density portion of the electrostatic image viewed from the
<温度湿度センサ>
図5は温度湿度センサの構成の説明図である。
<Temperature and humidity sensor>
FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration of the temperature and humidity sensor.
図1に示すように、温度湿度センサ50は、現像装置1の内部の現像剤に接してトナーの温度と湿度を検出する。温度湿度センサ50は、現像装置1内の現像剤に埋没する位置に配置されていて、現像容器2内で撹拌される現像剤に常に接した状態で現像剤の温度湿度を検出する。これは、現像装置1内の環境変動を直接検知し、現像剤に対する環境の影響を考慮することで、様々な制御動作の精度を向上させるためである。
As shown in FIG. 1, the temperature /
温度湿度センサ50は、具体的には、センシリオン(SENSIRION)社製、温度湿度センサSHT1Xシリーズを用いた。
As the temperature /
図5に示すように、温度湿度センサ50は、デジタルインタフェース1004を通じてシリアル出力を行う仕様のCMOSデバイスである。温度湿度センサ50は、湿度検知デバイスとして静電容量ポリマーのセンシング素子1001、温度検知デバイスとしてバンドギャップ温度センサ1002を実装している。センシング素子1001とバンドギャップ温度センサ1002は、いずれも14ビットA/Dコンバータ1003にカップリングされている。
As shown in FIG. 5, the temperature /
温度検知デバイスであるバンドギャップ温度センサ1002は、温度に対して線形に抵抗値が変化するサーミスタを用いており、温度に応じて変化する抵抗値から温度を算出している。
The band
また、湿度検知デバイスであるセンシング素子1001(静電容量ポリマー)は、誘電体としてポリマーを挿入したコンデンサである。コンデンサの電極は、それぞれ微細な櫛葉構造を有しているものを、その歯が互い違いになるように組み合わせた状態にし、その極間に湿度によって誘電率が変わるポリマーを挿入したものである。 A sensing element 1001 (capacitance polymer) that is a humidity detection device is a capacitor in which a polymer is inserted as a dielectric. Capacitor electrodes are obtained by combining finely combed leaves with their teeth interleaved, and inserting a polymer whose dielectric constant changes depending on humidity between the electrodes.
湿度に応じてポリマーに吸着する水分量が変化する結果、コンデンサの静電容量が湿度に対して線形に変化することを利用して、静電容量を湿度に変換している。 Capacitance is converted into humidity by utilizing the fact that the capacitance of the capacitor changes linearly with respect to the humidity as a result of the change in the amount of moisture adsorbed on the polymer in accordance with the humidity.
湿度変化に対する応答速度は4秒である。応答速度とは、時間に対する応答値を指数関数近似した際の時定数に相当する値である。 The response speed to humidity change is 4 seconds. The response speed is a value corresponding to a time constant when a response value with respect to time is approximated by an exponential function.
<現像コントラストの制御>
プリンタ制御部300は、温度湿度で参照して現像コントラストVcontを設定する環境/Vcontテーブルを有する。環境/Vcontテーブルとは、様々な温度湿度環境において、出力濃度が標準最大画像濃度1.4となるような現像コントラストVcontの条件をあらかじめ調べておき、参照テーブルとして記録したものである。反射濃度は、米X−rite社製500シリーズにて測定した。環境/Vcontテーブルは、表1に挙げたようなものであり、各ポイントの間の区間は線形に補完されるものとする。
<Control of development contrast>
The
表1に示すように、現像装置1の磁性トナーは、湿度の上昇に対してはトナー帯電量が低下し、温度の上昇に関してもトナー帯電量が低下する傾向である。このため、上述したジャンピング現像の性質により、温度が高まるほど、また湿度が高まるほど、画像濃度1.4を得るために必要な現像コントラストVcontは大きくなる。
As shown in Table 1, the magnetic toner of the developing
もちろん、この環境/Vcontテーブルを作成する際には、画像形成装置100が標準的な状態にあるときに、現像剤を周囲の環境に十分な時間(少なくとも数日)をかけてなじませることが必要である。
Of course, when the environment / Vcont table is created, when the
プリンタ制御部300は、温度湿度で参照して温度湿度に応じたかぶり取りコントラストを設定する環境/Vbackテーブルを有する。環境/Vbackテーブルとは、様々な温度湿度環境において、画像の白地部にトナーが付着する白地かぶりが発生しないようなかぶり取りコントラストVbackの条件をあらかじめ調べておき、参照テーブルとして記録したものである。環境/Vbackテーブルは、表2に挙げたようなものであり、各ポイントの間の区間は線形に補完されるものとする。
The
プリンタ制御部300は、現像装置1内の現像剤中の温度湿度をプリンタ制御部300に接続された温度湿度センサ50から取得する。そして、温度湿度の検出結果に基づき環境/Vcontテーブル(表1)を参照して現像コントラストVcont(V)を設定する。また、温度湿度の検出結果に基づき環境/Vbackテーブル(表2)を参照してかぶり取りコントラストVback(V)を設定する。
The
図4に示すように、現像コントラストVcontとかぶり取りコントラストVbackの和は、暗部電位VDと明部電位VLの差分に一致し、この値を静電像コントラストと呼ぶ。露光装置22による最大露光量が決まっていれば、暗部電位VDに対して明部電位VLが一意に決まり、その関係は、概略図3に示したようになる。暗部電位VDを調整することによって、潜像コントラストを調整することができ、そこには図3に示した関係式が存在する。
As shown in FIG. 4, the sum of the development contrast Vcont and the fog removal contrast Vback coincides with the difference between the dark part potential VD and the bright part potential VL, and this value is called electrostatic image contrast. If the maximum exposure amount by the
プリンタ制御部300は、図3の関係式を記憶していて、必要とされる現像コントラストVcont及びかぶり取りコントラストVbackの値から適切な暗部電位VDの値、即ち帯電電圧の直流成分Vchgを決定する。そして、帯電電圧の直流成分Vchgの値からかぶり取りコントラストVbackの値を差し引いた値を、現像電圧の直流成分Vdevとして決定する。
The
<比較例>
図6は比較例の現像コントラスト設定制御のフローチャートである。比較例では、特許文献1、2と同様に、リアルタイムに測定した温度と湿度とを、時間差無しに組み合わせて現像コントラストを設定している。このため、温度変化に対するトナー帯電量の追従性と温度変化に対するトナー帯電量の追従性の差によって、設定した現像コントラストと実際のトナー帯電量との間にミスマッチが発生して、出力画像濃度の変動を引き起こす。
<Comparative example>
FIG. 6 is a flowchart of development contrast setting control of the comparative example. In the comparative example, as in
図2を参照して図6に示すように、画像形成装置100は、待機状態にあって、常時、プリントスタート、コピースタートなどのプリントジョブに備えている(S901)。プリンタ制御部300は、プリント開始の指示がない場合(S902のN)、1分おきに温度湿度センサ50から温度Tmp(℃)、相対湿度RH(%)の値を読み込む(S903)。プリンタ制御部300は、温度Tmpと相対湿度RHの値から、表1のテーブルを参照して直接、現像コントラストVcontの値を求める(S904)。
As shown in FIG. 6 with reference to FIG. 2, the
ところで、一定の現像コントラストVcontの静電像を現像した際の画像濃度は、トナー帯電量に相関がある。 Incidentally, the image density when an electrostatic image having a constant development contrast Vcont is developed has a correlation with the toner charge amount.
表3に示すように、ジャンピング現像を行う画像形成装置100では、現像コントラストVcont=230Vに対して、温度の低下や湿度の低下に伴ってトナー帯電量が高まると、画像濃度(反射濃度)が高くなる。逆に、温度の上昇や湿度の上昇に伴ってトナー帯電量が低下すると画像濃度(反射濃度)が低くなる。
As shown in Table 3, in the
ここで、現像装置1内のトナーの帯電量は、「トナーの内部における電子の移動し易さ(トナー帯電量が大きくなる方向)」と、「トナーの表面における電荷の減衰し易さ(トナー帯電量が0に近づく方向)」とによって決定される。
Here, the charge amount of the toner in the developing
「トナーの内部における電子の移動し易さ」は、主としてトナー樹脂自体の誘電率に相関があるが、トナー樹脂自体の誘電率は、低温領域では温度が高まると上昇するが、高温領域では温度が上がると低下し、その中間領域では温度によって変化しない性質がある。そして、樹脂材料によって誘電率のそれぞれの変化が現れる温度範囲が異なるため、温度上昇に伴って誘電率が上がるトナーと下がるトナーとが存在する。 “Ease of movement of electrons inside the toner” is mainly correlated with the dielectric constant of the toner resin itself. The dielectric constant of the toner resin itself increases as the temperature increases in the low temperature region, but the temperature increases in the high temperature region. When it rises, it falls, and in the middle region, there is a property that does not change with temperature. Since the temperature range in which each change in dielectric constant appears varies depending on the resin material, there are toners that increase in dielectric constant and toner that decrease as the temperature increases.
一方、「トナーの表面における電荷の減衰し易さ」は、主としてトナー表面の抵抗値に相関があるため、トナー表面の抵抗値は、トナー表面の水分量(絶対湿度)が高まると下降し、絶対湿度が下がると低下する性質がある。 On the other hand, since “easiness of charge attenuation on the toner surface” is mainly correlated with the resistance value of the toner surface, the resistance value of the toner surface decreases as the amount of water (absolute humidity) on the toner surface increases. It has the property of decreasing as absolute humidity decreases.
したがって、温度湿度センサ50を設けてトナーの温度と絶対湿度を正確に測定すれば、トナー帯電量を精密に推定して、画像濃度が一定になるような現像コントラストVcontを決定できる。
Therefore, if the temperature and
また、プリンタ制御部300は、温度Tmpと相対湿度RHの値から、表2のテーブルを参照して直接、かぶり取りコントラストVbackの値を求める(S904)。
In addition, the
プリンタ制御部300は、新たに求めた現像コントラストVcont及びかぶり取りコントラストVbackをプリンタ制御部300内のメモリに記録する。そして、最も古い60分前の現像コントラストVcont及びかぶり取りコントラストVbackを消去する(S905)。このようにして、最近1時間分の現像コントラストVcont及びかぶり取りコントラストVbackの値(60個)をプリンタ制御部300内に蓄積した状態で再びステップS901のプリント待機状態に戻る(S901)。
The
プリント開始の指示がきた場合(S902のY)、プリンタ制御部300は、メモリに記憶した最近1時間分、60個ずつの現像コントラストVcontとかぶり取りコントラストVbackの値を呼び出す(S906)。プリンタ制御部300は、1時間分の現像コントラストVcontの平均値を求めてVcont(p)とし、1時間分のかぶり取りコントラストVbackの平均値を求めてVback(p)とする(S907)。
When an instruction to start printing is received (Y in S902), the
プリンタ制御部300は、Vcont(p)、Vback(p)を実現するようなVchg、Vdevを図3のデータに基づいて算出して高圧設定し(S908)、続いてプリントを実行する(S909)。
The
比較例では、現在の温度Tmpと現在の相対湿度RHから絶対水分量を求め、その値から「現像コントラスト計算時の変数」を求めている。これは、特許文献1に示された「現像剤の吸湿状態を推定し、その吸湿状態に応じて出力画像濃度に応じた現像コントラストを設定する」という実施形態に相当している。なお、特許文献1では、平均をとっていた時間範囲が過去8時間と長いのに対して、比較例では、その時間を1時間としている。これは、温度湿度センサ50が、特許文献2に示されるように、現像装置1内の現像剤の温度湿度を直接測定する方式のため、周囲の雰囲気から現像剤内にいたるまでの温度湿度のディレイ分を考慮する必要がないからである。
In the comparative example, the absolute water content is obtained from the current temperature Tmp and the current relative humidity RH, and the “variable at the time of developing contrast calculation” is obtained from the value. This corresponds to an embodiment disclosed in
しかし、比較例では、出力画像濃度の安定性において不十分な場合があった。例えば、表1において、現像装置1の起動後、温度湿度が20℃80%から1時間かけて40℃40%に移動していった場合、表1では現像コントラストVcontの値は変化しない。しかし、結果として画像出力濃度が高くなる傾向があった。
However, in the comparative example, the output image density stability may not be sufficient. For example, in Table 1, when the temperature / humidity moves from 20% 80 ° C. to 40 ° C./40% over 1 hour after the
そこで、本発明者らは、上記のメカニズムをもとに、比較例の制御では結果として画像出力濃度が安定しない理由について次のように考察した。
(1)「トナーの内部における電子の移動し易さ」において支配的である、トナー樹脂自体の誘電率は、温度によって変化する。非特許文献1によれば、一般に単調に増加するものでも減少するものでもないことが示唆されている。しかし、温度から誘電率の変化が生じる過程には、時間的な遅れはないものとみてよい。
(2)「トナーの表面における電荷の減衰し易さ」と「トナー表面の水分量」との間にも、時間的な遅れは考えにくい。トナー樹脂表面の水分量がトナーの帯電量に(概ね時間的な遅延なく)反映されていると考えられる。
(3)しかし、温度湿度センサ50によって検出される相対湿度の変化に対して、「トナー表面の水分量」は、ある程度の時間をおいて変化すると考えられる。温度湿度センサ50が測定している相対湿度は、トナーを取り囲んでいる「空気」の相対湿度であるため、これとトナー表面の水分量との間には、時間的に差があると考えられる。
Therefore, the present inventors considered the reason why the image output density is not stabilized as a result in the control of the comparative example based on the above mechanism.
(1) The dielectric constant of the toner resin itself, which is dominant in “ease of movement of electrons inside the toner”, varies depending on the temperature. According to
(2) It is difficult to think of a time delay between “ease of charge attenuation on the toner surface” and “moisture content on the toner surface”. It is considered that the amount of water on the surface of the toner resin is reflected in the charge amount of the toner (with almost no time delay).
(3) However, with respect to the change in relative humidity detected by the temperature /
すなわち、「トナー表面の水分量」と「トナーが含む空気」の相対湿度とは、時間的な遅れを伴って変化する可能性がある。温度湿度センサ50が測定しているのは「トナーが含む空気」の相対湿度であるため、その空気とトナー表面との間で水分をやり取りするために必要となる時間が少なからず存在する可能性がある。この時間が測定された相対湿度に対するトナー帯電量のタイムラグとなって観測されている可能性がある。
That is, the relative humidity of “the amount of water on the toner surface” and “the air contained in the toner” may change with a time delay. Since the temperature /
そこで、以下の実施例では、現像コントラストの温度湿度による調整を行うにあたり、温度情報は現在に最も近い検知データを用い、湿度情報は最近1時間の平均値、すなわち30分間だけ過去に遡った相対湿度を用いている。これにより、比較例の制御で現像装置1の起動後に発生していた画像濃度の上昇が無くなり、出力画像濃度の安定性が向上した。
Therefore, in the following examples, when adjusting the development contrast by temperature and humidity, the temperature information uses the detection data closest to the present, and the humidity information is the average value of the last one hour, that is, the relative value that goes back in the past by 30 minutes. Humidity is used. As a result, the increase in image density that has occurred after the
<実施例1>
図7は実施例1の現像コントラスト設定制御のフローチャートである。実施例1では、現在のトナー温度と30分前相当のトナー湿度とで表1を参照して現像コントラストVcontを設定する。
<Example 1>
FIG. 7 is a flowchart of development contrast setting control according to the first exemplary embodiment. In Example 1, the development contrast Vcont is set with reference to Table 1 with the current toner temperature and the toner humidity corresponding to 30 minutes ago.
図2に示すように、温度検出手段の一例である温度湿度センサ50は、トナーの温度を検出する。湿度検出手段の一例である温度湿度センサ50は、トナーの湿度を検出する。制御手段の一例であるプリンタ制御部300は、静電像形成手段と現像手段と転写手段のうち少なくとも1つの一例である静電像形成手段の暗部電位VDを、所定の出力画像濃度が得られるように、トナーの温度及びトナーの湿度の検出結果に基づいて制御する。
As shown in FIG. 2, a temperature /
プリンタ制御部300の制御において反映されるトナーの湿度は、その制御において反映されるトナーの温度よりも過去に遡ったトナーの湿度である。したがって、トナーの温度変化とトナーの湿度変化とが並行して発生した場合には、トナーの温度変化に応じた制御を行った後に所定時間の遅れを持たせてトナーの湿度変化に応じた制御を行う。そして、所定時間は、温度湿度センサ50によって検出されたトナーの湿度がトナーの表面抵抗に反映されるまでの時間差に相当している。
The toner humidity reflected in the control of the
プリンタ制御部300は、現在のトナーの温度と過去のトナーの湿度変化の経緯とに応じて現像コントラストを変更する制御を行う。現像コントラストは、現像剤担持体に印加した現像電圧の直流成分と静電像の差電位であって像担持体に現像されるトナー像のトナー載り量に相関性を有する。
The
図2を参照して図7に示すように、画像形成装置100は待機状態にあって、常時、プリントスタート、コピースタートなどのプリントジョブに備えている(S101)。
As shown in FIG. 7 with reference to FIG. 2, the
プリンタ制御部300は、プリント開始の指示がない場合(S102のN)、1分おきに温度湿度センサ50から温度Tmp(℃)、相対湿度RH(%)の値を読み込む(S903)。
When there is no instruction to start printing (N in S102), the
プリンタ制御部300は、新たに測定した温度Tmp(℃)及び相対湿度RH(%)の値をプリンタ制御部300内のメモリに記録する。そして、最も古い60分前の温度Tmp(℃)及び相対湿度RH(%)の値を消去する(S905)。このようにして、最近1時間分の温度Tmp(℃)及び相対湿度RH(%)の値(60個)をプリンタ制御部300内に蓄積した状態で再びプリント待機状態に戻る(S101)。
The
プリンタ制御部300は、プリント開始の指示がきた場合(S102のY)、メモリに記憶した最近1時間分、60個の相対湿度RHの値を呼び出し、平均値を算出してRHaveとする(S106)。
When an instruction to start printing is received (Y in S102), the
プリンタ制御部300は、温度の値としては最も最近に読み込まれたTmpの値を用い、相対湿度の値としてはRHaveを用いて、表1のテーブルを参照して現像コントラストVcontを求める。
The
プリンタ制御部300は、温度の値としては最も最近に読み込まれたTmpの値を用い、相対湿度の値としてはRHaveを用いて、表2のテーブルを参照してかぶり取りコントラストVbackの値を求める(S107)。
The
その後、現像コントラストVcont及びかぶり取りコントラストVbackを実現するようなVchg、Vdevを図3のデータに基づいて算出し、高圧設定して(S108)、プリントを実行する(S109)。 Thereafter, Vchg and Vdev that realize the development contrast Vcont and the fog removal contrast Vback are calculated based on the data shown in FIG. 3, set to high pressure (S108), and printing is executed (S109).
プリントが終了したら、プリンタ制御部300は、再び、画像形成装置100を待機状態にする(S101)。
When printing is completed, the
実施例1では、温度の値としては最も最近に読み込まれた値を用いることで、トナー樹脂自体の誘電率と温度との時間的遅延の少ない関係性からトナーの「電子の移動しやすさ」を正確に潜像形成条件に反映させている。 In the first exemplary embodiment, the most recently read value is used as the temperature value, and the “electron mobility” of the toner is obtained from the relationship between the dielectric constant of the toner resin itself and the temperature with a small time delay. Is accurately reflected in the latent image forming conditions.
しかし、湿度の値としては1時間分の平均値を用いて静電像形成条件を決定することで、「トナー樹脂表面の水分量」と、「トナーが含む空気」の湿度との間にある時間的な遅れを考慮した上で静電像形成条件に反映させる。このことによって、実施例では、比較例では不十分であった現像装置1の起動後1時間の出力画像濃度の安定性を飛躍的に向上させることができた。
However, by determining the electrostatic image forming conditions using the average value for one hour as the humidity value, the humidity is between the “water content on the toner resin surface” and the humidity of “air contained in the toner”. This is reflected in the electrostatic image forming conditions in consideration of the time delay. As a result, in the embodiment, the stability of the output image density for one hour after the start-up of the developing
すなわち、トナーの摩擦帯電におけるトナー帯電量は、トナー粒子における「移動した電子を保持する力」と「電子の偏りを緩和する力」とが釣り合った点で決まる。そして、「移動した電子を保持する力」は、トナー材料の分子内での電子の偏りが大きい(=「誘電率」が高い)場合に大きくなる。また、「電子の偏りを緩和する力」は、トナー表面の電荷を減衰させるトナー表面の抵抗率であって、トナー表面の電荷が減衰し易くなることは、トナー表面の抵抗率が下がることである。 That is, the toner charge amount in the frictional charging of the toner is determined by a balance between the “force for holding the moved electrons” and the “force for reducing the bias of electrons” in the toner particles. The “force for holding the moved electrons” increases when the bias of electrons in the toner material molecules is large (= “dielectric constant” is high). Further, the “force to relieve the bias of electrons” is the resistivity of the toner surface that attenuates the charge on the toner surface, and the charge on the toner surface is easily attenuated because the resistivity on the toner surface is reduced. is there.
トナー粒子を取り囲む空気の相対湿度は、空気の含む水分が、空気が含むことのできる水分に対し何%かを表した値である。そして、トナー粒子の隙間にある空気とトナー表面との間で水分の授受が行われているため、トナー表面に付着できる水分付着量の最大値で現在の付着量を割ると、擬似的にトナー表面の相対湿度という値を得ることができる。 The relative humidity of the air surrounding the toner particles is a value representing the percentage of the moisture contained in the air relative to the moisture that the air can contain. Since moisture is exchanged between the air in the gaps between the toner particles and the toner surface, if the current adhesion amount is divided by the maximum amount of moisture adhesion that can adhere to the toner surface, the toner is simulated. A value of relative humidity on the surface can be obtained.
そして、トナー粒子の隙間にある空気とトナー表面との間で行われる水分の授受の速度に関しては種々の要因が関与している。種々の相対湿度環境について、測定された相対湿度と出力画像の実濃度データの相関を見たところ、10分〜1時間程度のタイムラグを想定すれば出力画像の濃度を一定に保つことができるという知見が得られている。 Various factors are involved in the speed of moisture exchange between the air in the gaps of the toner particles and the toner surface. Looking at the correlation between the measured relative humidity and the actual density data of the output image for various relative humidity environments, the output image density can be kept constant if a time lag of about 10 minutes to 1 hour is assumed. Knowledge has been obtained.
実施例1においては、次のように、時刻Ta、Tb、Tc、Tdを定義する。
(1)時刻TaはステップS109でプリントを開始する時刻である。
(2)時刻TbはステップS103で温度湿度センサ50からTmp、RHの値を読み込んだ時刻である。
(3)時刻TdはステップS104でメモリに格納された1時間分のデータのうち最も過去のものを取得した時刻である。
(4)時刻TcはステップS104でメモリに格納された1時間分のデータを取得した時刻の平均時刻である。
In the first embodiment, times Ta, Tb, Tc, and Td are defined as follows.
(1) Time Ta is the time when printing is started in step S109.
(2) Time Tb is the time when the values of Tmp and RH are read from the temperature /
(3) Time Td is the time when the oldest data is acquired from the data for one hour stored in the memory in step S104.
(4) Time Tc is the average time of the time when the data for one hour stored in the memory in step S104 is acquired.
このとき、時刻Ta、Tb、Tc、Tdの間には、以下の関係がある。
Ta≧Tb>Tc≧Td
At this time, the following relationships exist among the times Ta, Tb, Tc, and Td.
Ta ≧ Tb> Tc ≧ Td
プリンタ制御部300のメモリは、時刻Taにおける温度検知結果Tmpa、時刻Taにおける湿度検知結果Huma、時刻Tdにおける湿度検知結果Humdを記憶している。ここで、時刻Tbにおける温度情報Tmpbとは、時刻Tbにおける温度検知結果、ないしは少なくとも温度検知結果Tmpaと時刻Tdにおける温度検知結果Tmpdとから算出された温度算出結果である。また、時刻Tcにおける湿度情報Humcとは、時刻Tcにおける湿度検知結果、ないしは少なくとも湿度検知結果Humaと湿度検知結果Humdとから算出された湿度算出結果である。
The memory of the
そして、画像形成動作開始時刻Taにおける画像形成条件に対し、最も大きく影響する温度情報は、時刻Tbにおける温度情報Tmpb(=ステップS103で読み込まれたTmp)である。現像装置内の雰囲気を検知し、温度は、測定された値を逐次そのまま用いて最も影響が大きくなるようにしている。 The temperature information that has the greatest influence on the image forming condition at the image forming operation start time Ta is the temperature information Tmpb at time Tb (= Tmp read in step S103). The atmosphere in the developing device is detected, and the measured value is used as it is in order to maximize the influence.
これに対して、最も大きく影響する湿度情報は、時刻Tbから所定時間さかのぼった時刻Tcにおける湿度情報Humc(=ステップS105で平均値として得られたRHave)である。現像装置内の雰囲気を検知し、湿度は、それ以前に測定ないしは算出された値を用いて最も影響が大きくなるようにしている。 On the other hand, the humidity information that has the greatest influence is the humidity information Humc (= RHave obtained as an average value in step S105) at time Tc that goes back a predetermined time from time Tb. The atmosphere in the developing device is detected, and the humidity has the greatest influence by using a value measured or calculated before.
そして、これらを含む温度湿度情報に基づいて表1により現像コントラストVcontの設定制御を行うことで、温度と湿度が同時に変化した場合でも、出力画像濃度の変動を阻止している。 Then, by performing setting control of the development contrast Vcont according to Table 1 based on the temperature / humidity information including these, fluctuations in the output image density are prevented even when the temperature and humidity change simultaneously.
なお、時刻Tbは、必ずしも実施例1のような時刻である必要はなく、画像形成条件の決定に用いる温度情報も、画像形成に近い時刻近辺の温度情報を平均、ないしは加重平均するなどして用いてもよい。 Note that the time Tb is not necessarily the time as in the first embodiment, and the temperature information used for determining the image forming conditions is also averaged or weighted averaged around the time close to the image forming time. It may be used.
また、時刻Tcは、必ずしも実施例1のような最近1時間の平均時刻である必要はなく、画像形成条件の決定に用いる湿度情報も、画像形成から所定時間さかのぼった時刻近辺の湿度情報を1点利用してもよい。あるいは、その近辺の区間の湿度情報を平均ないしは加重平均するなどして用いてもよい。 Further, the time Tc is not necessarily the average time of the last one hour as in the first embodiment, and the humidity information used for determining the image forming conditions is also the humidity information around the time that goes back a predetermined time from the image formation. You may use points. Alternatively, the humidity information in the neighborhood section may be averaged or weighted averaged.
また、実施例1では、現像コントラストVcontを調整するための画像形成条件は、感光ドラム28の暗部電位VDとしたが、これには限られない。現像装置で用いる現像電圧の直流成分Vdevを調整してもよく、露光強度を調整してもよい。
In the first exemplary embodiment, the image forming condition for adjusting the development contrast Vcont is the dark portion potential VD of the
また、画像形成装置100は、現像装置1によって感光ドラム28に形成されたトナー像を記録材Pへ転写する転写ローラ23を備える。トナー帯電量に応じて調整される画像形成条件は、転写ローラ23に印加される転写電圧又は転写電流を含む。
Further, the
<別の画像形成装置>
図8は別の画像形成装置の構成の説明図である。図9は別の画像形成装置の制御系のブロック図である。
<Another image forming apparatus>
FIG. 8 is an explanatory diagram of the configuration of another image forming apparatus. FIG. 9 is a block diagram of a control system of another image forming apparatus.
図8に示すように、画像形成装置200は、中間転写ベルト24に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部PY、PM、PC、PKを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
As shown in FIG. 8, the
画像形成部PYでは、感光ドラム28Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト24に一次転写される。画像形成部PMでは、感光ドラム28Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト24に一次転写される。画像形成部PC、PKでは、感光ドラム1C、1Kにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト24に順次一次転写される。
In the image forming unit PY, a yellow toner image is formed on the
記録材Pは、不図示の給送系によって中間転写ベルト24上のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部T2へ給送されて、中間転写ベルト24の4色のトナー像を二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、定着装置25へ搬送され、定着装置25で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外へ排出される。
The recording material P is fed to the secondary transfer portion T2 in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 24 by a feeding system (not shown), and the four color toner images on the intermediate transfer belt 24 are secondary transferred. Is done. The recording material P on which the four-color toner images are secondarily transferred is conveyed to the fixing
画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像装置1Y、1M、1C、1Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、ブラックの画像形成部PKについて説明し、他の画像形成部PY、PM、PCについては、説明中の構成部材に付した符号の末尾のKをY、M、Cに読み替えて説明されるものとする。
The image forming units PY, PM, PC, and PK are configured substantially the same except that the color of toner used in the developing
画像形成部PKは、所定のプロセススピードで回転する感光ドラム28Kの周囲に、帯電ローラ21K、露光装置22K、現像装置1K、一次転写ローラ23K等を配置している。 In the image forming unit PK, a charging roller 21K, an exposure device 22K, a developing device 1K, a primary transfer roller 23K, and the like are disposed around a photosensitive drum 28K that rotates at a predetermined process speed.
帯電ローラ21Kは、感光ドラム28Kの表面を一様な暗部電位VDに帯電させる。露光装置22Kは、レーザービームを走査して感光ドラム28Kに画像の静電像を書き込む。現像装置1Kは、静電像にトナーを移転させて感光ドラム28Kにトナー像を形成する。一次転写ローラ23Kは、直流電圧を印加されることにより、感光ドラム28Kに担持されたトナー像を中間転写ベルト24へ一次転写させる。 The charging roller 21K charges the surface of the photosensitive drum 28K to a uniform dark portion potential VD. The exposure device 22K scans the laser beam and writes an electrostatic image of the image on the photosensitive drum 28K. The developing device 1K transfers toner to the electrostatic image and forms a toner image on the photosensitive drum 28K. The primary transfer roller 23K primarily transfers the toner image carried on the photosensitive drum 28K to the intermediate transfer belt 24 by applying a DC voltage.
<別の現像装置>
現像装置1Kは、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した現像剤を用いる二成分現像方式を採用している。非磁性トナーは、ポリエステルを主体とし、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの色に応じた着色剤、および定着助剤であるワックスを混合した樹脂を粉砕分級したものである。体積平均粒径は5.5μmであって、高精細性を実現している。トナー樹脂は、ポリエステルの他、スチレンアクリル系のものやそれらを混合したものなどを用いることができる。また、粉砕分級法のほかに、重合法を用いて作成した球状のトナーを用いることもできる。
<Another developing device>
The developing device 1K employs a two-component developing method using a developer in which a nonmagnetic toner and a magnetic carrier are mixed. The non-magnetic toner is obtained by pulverizing and classifying a resin mainly composed of polyester and mixed with a colorant corresponding to each color of black, cyan, magenta, and yellow and a wax as a fixing aid. The volume average particle diameter is 5.5 μm, and high definition is realized. As the toner resin, polyester, styrene acrylic, or a mixture thereof can be used. In addition to the pulverization classification method, a spherical toner prepared using a polymerization method can also be used.
一方、磁性キャリアは、フェライトからなるコアをシリコン系樹脂によりコートしたものを用いる。コアとしては、マグネタイトなどの磁性粉末をフェノール樹脂などで固めて球状とした磁性樹脂粒子などを用いてもよい。また、コート剤としては、スチレンアクリル系、フッ素系、その他様々な材料を使用してもよい。 On the other hand, as the magnetic carrier, a ferrite core coated with a silicon resin is used. As the core, magnetic resin particles such as magnetite made by hardening magnetic powder such as magnetite with phenol resin or the like may be used. Moreover, as a coating agent, you may use a styrene acrylic type, a fluorine type, and various other materials.
現像装置1Kは、現像スリーブ3Kに磁気ブラシ状態で二成分現像剤を担持させ、磁気ブラシの穂先を感光ドラム28Kに摺擦させる。特許文献2に示されるように、現像スリーブ3Kには、所定の直流成分Vdev(V)に交流成分を重畳した現像電圧を印加する。これにより、現像スリーブ3の磁気ブラシを構成する磁性キャリアに担持されたトナーは、いわゆる磁気ブラシ現像によって感光ドラム28Kへ移転する。
The developing device 1K causes the developing sleeve 3K to carry a two-component developer in a magnetic brush state, and slides the tip of the magnetic brush on the photosensitive drum 28K. As shown in
図3に示すように、帯電ローラ21に印加される帯電電圧の直流成分Vchg(V)がそのまま暗部電位VD(V)となる。露光装置22による一定の露光を受けることで、感光ドラム28の表面電位は、暗部電位VD(V)から明部電位VL(V)に低下する。
As shown in FIG. 3, the DC component Vchg (V) of the charging voltage applied to the charging
図4に示すように、明部電位VLと直流成分Vdevの差分の絶対値は、現像コントラストVcontと呼ばれ、現像スリーブ3から見た静電像の最大濃度部の電位のことを指す。また、暗部電位VDと直流成分Vdevの絶対値は、かぶり取りコントラストVbackと呼ばれ、白地部のトナーかぶりを保証するために設けた電位差である。
As shown in FIG. 4, the absolute value of the difference between the bright portion potential VL and the direct current component Vdev is called the development contrast Vcont, and indicates the potential of the maximum density portion of the electrostatic image viewed from the
<別の温度湿度センサ>
現像装置1Y、1M、1C、1Kには、それぞれの内部に、温度センサ51Y、51M、51C、51Kを配置している。温度センサ51Y、51M、51C、51Kは、現像剤の現在温度を速やかに反映させるように、循環する現像剤に接触させて配置され、常に現像剤と近接しながらその温度を検知している。
<Another temperature and humidity sensor>
In each of the developing
また、上述したように、湿度に関しては、上述したように、現像剤の過去の相対湿度を使用すれば足りるため、現像装置の外側に、温度湿度を検知するための共通の温度湿度センサ52が配置されている。 As described above, as described above, since it is sufficient to use the past relative humidity of the developer as described above, a common temperature / humidity sensor 52 for detecting temperature / humidity is provided outside the developing device. Has been placed.
図9に示すように、画像形成部PKには、帯電電圧印加のための帯電バイアス電源41K、現像電圧印加のための現像バイアス電源42K、及び現像装置1K内の刻々の現像剤温度を測定するための温度センサ51Kが配置されている。
As shown in FIG. 9, the image forming unit PK measures a charging bias power source 41K for applying a charging voltage, a developing bias power source 42K for applying a developing voltage, and a developer temperature in the developing device 1K. For this purpose, a
プリンタ制御部300は、画像形成部PY、PM、PC、PKを接続されており、現像装置1Y、1M、1C、1K内の温度検知、湿度検知、現像コントラストの設定、及び帯電電圧、現像電圧の制御を行う。プリンタ制御部300には、画像形成装置内の温度湿度を検知するための温度湿度センサ52も接続されている。
The
温度センサ51は、相対湿度を測定する必要がないため、実施例1で述べたような、内部にA/Dコンバータを備えた高価なデジタル出力式のCMOSデバイスを用いなくてもよい。サーミスタ等の安価なアナログ素子やその他の素子を利用することができる。
Since the
また、温度センサ51は、実施例1の温度湿度センサ50と異なり、温度のみを検知し湿度は検知しない。このため、例えば現像装置1の外壁や近傍など、現像剤の温度とほぼ同等の温度条件の箇所であれば、その箇所に設置することも可能である。
Further, unlike the temperature and
温度湿度センサ52は、高速応答性が必要とされないため、温度湿度を電気信号として取り出せる限りにおいて、様々な素子を利用可能である。 Since the temperature / humidity sensor 52 does not require high-speed responsiveness, various elements can be used as long as the temperature / humidity can be extracted as an electrical signal.
LOG変換部204は、ROM210に格納されているデータ等により構成されるγLUT(ルックアップテーブル)に基づいて入力されたRGB画像データの輝度データをCMYの濃度データ(CMY画像データ)に変換する。マスキング・UCR部205は、CMY画像データから黒(K)成分データを抽出し、各色トナーの色濁りを補正すべく、CMYK画像データにマトリクス演算を施す。
The
<実施例2>
図10は実施例2の現像コントラスト設定制御のフローチャートである。実施例2では、現在のトナー温度と現像装置の起動後のトナー湿度の平均値とに応じて現像コントラストVcontを設定する。図10に示したのは、プリンタ制御部300が各画像形成部の制御ユニットに対して並列して行う処理を、あるひとつの画像形成部Pxに着目して説明するフローチャートである。
<Example 2>
FIG. 10 is a flowchart of development contrast setting control according to the second embodiment. In the second embodiment, the development contrast Vcont is set according to the current toner temperature and the average value of the toner humidity after the start of the developing device. FIG. 10 is a flowchart for explaining processing performed by the
図9に示すように、温度検出手段の一例である温度センサ51Kは、現像装置1Kの内部の現像剤に接してトナーの温度を検出する。湿度検出手段の一例である温度湿度センサ52は、現像装置1の外側で現像装置1Kに接する空間の相対湿度を検出する湿度センサを含む。 露光手段の一例である露光装置22Kは、露光パルスのパルス幅変調によって出力画像濃度を調整可能である。
As shown in FIG. 9, a
プリンタ制御部300は、現在のトナーの温度と過去のトナーの湿度変化の経緯とに応じて露光装置22KのγLUTを設定して、最大濃度階調に対応する露光パルスのパルス幅を変更する。
The
画像形成装置200の動作は、プリンタ制御部300によって統括的に制御される。プリンタ制御部300内部の不図示のCPUは、不図示のインタフェースを通じて画像処理部PY、PM、PC、PKのそれぞれのCPU209と連携を取る。
The operation of the
LUT部206は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにγLUT(ルックアップテーブル)を用いて、入力されたCMYK画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γLUTは、RAM211上に展開された画像データに基づいて作成され、そのテーブル内容は、CPU209によって設定される。
The
γLUTは、画像形成装置200のグラデーションが各環境において異なるため、それを補正するためのものである。最大濃度を表す入力256レベル目に、大きい値を格納しておけば濃度薄を補正することができる。小さい値を格納しておけば濃度の出すぎを補正することができる。
The γLUT is for correcting the gradation of the
実施例2では、出力画像濃度を制御するために、γLUT(ルックアップテーブル)の選択を行う。実施例2においては、周囲の雰囲気を温度で4段階、湿度で8段階のマトリックスを組み、32の領域に区分して、第1環境区分から第32環境区分のそれぞれの環境において32本のγLUTを図9のROM210に格納してある。プリンタ制御部300は、CPU209を制御して、CPU209からの指示に従って選択したγLUTを、RAM211上に展開して階調制御に用いさせる。γLUTは、入力された画像信号に対しどのくらいのパルス幅のレーザー露光を行えば、画像形成装置200の出力物が所望の濃度階調を得られるかを記述した、入力256レベルに対し出力256レベルを定めるためのテーブルである。
In the second embodiment, a γLUT (lookup table) is selected to control the output image density. In the second embodiment, the ambient atmosphere is divided into a matrix of 4 levels for temperature and 8 levels for humidity, and is divided into 32 regions, and 32 γLUTs are provided in each of the first to 32nd environment categories. Is stored in the
図10に示すように、プリンタ制御部300は、画像形成装置200を待機状態に保って、常時、プリントスタート、コピースタートなどのプリントジョブに備えている(S201)。実施例1と異なり、実施例2では、待機中の湿度情報の収集をしない。
As shown in FIG. 10, the
プリンタ制御部300は、時刻Tdにプリント開始の指示がきた場合(S202のY)、温度湿度センサ52から画像形成装置内の温度湿度情報Tmp、RHを読み込み(S203)、それらの値から絶対水分量ABSを算出する(S204)。時刻Tdまでは現像装置1xが停止しているため、現像装置1x内の温度湿度は、温度湿度センサ52で測定された値と等しいとみなせるからである。
When an instruction to start printing is received at time Td (Y in S202), the
プリンタ制御部300は、その後、画像形成部Pxの温度センサ51xから、現像装置1xの内部の現像剤の温度Tmpxを読み込む(S205)。そして、先に計算したABSと読み込んだ温度Tmpxとから現像剤の相対湿度RHxを求める(S206)。このようにして算出された相対湿度RHxは、一時的にプリンタ制御部300の揮発性メモリに格納される。相対湿度RHxのデータは、その算出された時刻情報と共に、所定の時間分だけプリンタ制御部300内の不揮発性メモリに記憶されている。
Thereafter, the
実施例2では、現在時刻Taに最も近い時刻Tbにおける温度情報Tmpb、および時刻Taよりも10分前の時刻Tcにおける湿度情報Humcとに基づいて、γLUT(ルックアップテーブル)の選択を行う。γLUTを通じて二値画像のドット露光量を制御することにより、最終的な出力画像濃度を所定値に合わせ込んでいる。
In the second embodiment, a γLUT (lookup table) is selected based on the temperature information Tmpb at the time Tb closest to the current time Ta and the humidity information Humc at the
そして、10分前の時刻Tcにおける湿度情報Humcを求めるために、メモリ内の情報を利用するが、メモリ内に10分前の時刻Tcの湿度情報Humc情報がない場合には、プリント開始の指示がきた時刻Tdにおける湿度検知結果Humdを用いて演算を行う。
In order to obtain the humidity information Humc at the
すなわち、プリンタ制御部300は、これら記憶されたRHxデータのうち最新のものに付帯する時刻情報Taを読み出す(S207)。
In other words, the
プリンタ制御部300は、不揮発性メモリ内の時刻TdにおけるRHxの値RHx(Td)を読み出す(S209)。揮発性メモリ内から読み出した時刻TaのRHxの値と時刻TdにおけるRHx(Td)の値とから、次式にしたがってRHx(Tc)を算出する(S210)。
RHx(Tc)=(RHx(Td)−RHx)× exp(−(Tc−Td)/β)+RHx ・・・(1)
The
RHx (Tc) = (RHx (Td) −RHx) × exp (− (Tc−Td) / β) + RHx (1)
すなわち、時刻Tdにおける相対湿度RHx(Td)と時刻Taにおける相対湿度RHxの間を指数関数で近似し、その近似曲線の中から約10分前の時刻であるTcの点を選び、RHx(Tc)とする。 That is, the relative humidity RHx (Td) at time Td and the relative humidity RHx at time Ta are approximated by an exponential function, and a point of Tc, which is about 10 minutes before, is selected from the approximate curve, and RHx (Tc ).
ここで、βは、時間のディメンジョンをもった定数であり、現像装置1xが周囲の環境になじんでいく「調湿速度」情報をもった調湿時定数である。実施例2では、β=240分としておくが、温度条件や現像装置1xの駆動状態などに応じて変化させることが可能である。 Here, β is a constant having a time dimension, and is a humidity control time constant having “humidity control speed” information that the developing device 1x adapts to the surrounding environment. In the second embodiment, β = 240 minutes, but it can be changed according to the temperature condition, the driving state of the developing device 1x, and the like.
以上のように、約10分前の湿度情報であるRHx(Tc)の値を算出される。RHx(Tc)の値が求まったら、その値と、ステップS205で読み込んだTmpxの値とに基づいて32本のγLUTの中から相当するγLUTを選択する(S211)。その後、実際のプリント動作を行う(S212)。最後に、不揮発性メモリにRHx(Tc)の値を時刻情報と共に記憶して(S213)プリント待機に戻る(S201)。算出された時刻情報と共に、所定の時間分だけプリンタ制御部300内の不揮発性メモリにRHx(Tc)の値が記憶される(S213)。以上のようにして、出力画像濃度の安定性に優れた画像形成装置200の制御を行うことが出来る。
As described above, the value of RHx (Tc) that is humidity information about 10 minutes ago is calculated. When the value of RHx (Tc) is obtained, a corresponding γLUT is selected from 32 γLUTs based on the value and the value of Tmpx read in step S205 (S211). Thereafter, an actual printing operation is performed (S212). Finally, the value of RHx (Tc) is stored in the nonvolatile memory together with time information (S213), and the process returns to the print standby (S201). Along with the calculated time information, the value of RHx (Tc) is stored in the non-volatile memory in the
以上のように、実施例2では、時刻Ta、Tb、Tc、Tdの間にはTa≧Tb>Tc≧Tdの関係がある。そして、現在時刻Taに最も近い温度情報Tmpb、および時刻Taよりも約10分前の時刻Tcにおける湿度情報Humcとに基づいて画像形成条件を決定する。そして、約10分前の時刻Tcにおける湿度情報Humcを求めるためにメモリ内の情報を利用するが、メモリ内にその時刻近辺の情報がない場合にはTc≧Tdなる時刻Tdにおける湿度検知結果Humdを用いて演算を行う。 As described above, in Example 2, there is a relationship of Ta ≧ Tb> Tc ≧ Td among the times Ta, Tb, Tc, and Td. Then, the image forming condition is determined based on the temperature information Tmpb closest to the current time Ta and the humidity information Humc at the time Tc about 10 minutes before the time Ta. Then, information in the memory is used to obtain the humidity information Humc at time Tc about 10 minutes ago, but if there is no information in the vicinity of the time in the memory, the humidity detection result Humd at time Td where Tc ≧ Td. Calculate using.
プリンタ制御部300は、時刻Taにおける温度検知結果Tmpa、時刻Taにおける湿度検知結果Huma、時刻Tdにおける湿度検知結果Humdを記憶している。
The
時刻Tbにおける温度情報Tmpbとは、時刻Tbにおける温度検知結果、ないしは少なくとも温度検知結果Tmpaと時刻Tdにおける温度検知結果Tmpdとから算出された温度算出結果である。また、時刻Tcにおける湿度情報Humcとは、時刻Tcにおける湿度検知結果、ないしは少なくとも湿度検知結果Humaと湿度検知結果Humdとから算出された湿度算出結果である。 The temperature information Tmpb at the time Tb is the temperature detection result at the time Tb, or at least the temperature calculation result calculated from the temperature detection result Tmpa and the temperature detection result Tmpd at the time Td. The humidity information Humc at time Tc is the humidity detection result at time Tc, or at least the humidity calculation result calculated from the humidity detection result Huma and the humidity detection result Humd.
現在時刻Taにおける画像形成条件を決定する温度情報は、時刻Tbにおける温度情報Tmpbのみである。また、現在時刻Taにおける画像形成条件を決定する湿度情報は、時刻Tbから所定時間さかのぼった時刻Tcにおける湿度情報Humcのみである。 The temperature information that determines the image forming condition at the current time Ta is only the temperature information Tmpb at the time Tb. Further, the humidity information that determines the image forming condition at the current time Ta is only the humidity information Humc at the time Tc that goes back a predetermined time from the time Tb.
実施例2では、各環境区分におけるγLUTをそれぞれ用意してそれを選択する方法をとったが、ROM容量の削減のために、記憶するγLUTの数を減らし、そのγLUTに所定の比率を乗じたり差分を加減したりすることで変更を行ってもよい。 In the second embodiment, a method has been adopted in which a γLUT is prepared and selected for each environmental classification. However, in order to reduce the ROM capacity, the number of γLUTs to be stored is reduced and the γLUT is multiplied by a predetermined ratio. Changes may be made by adding or subtracting the difference.
実施例2では、現像装置1x内の温度を直接あるいはそれに近い値が得られるように検出し、その測定された温度の値は逐次そのまま用いる。しかし、湿度に関しては、周囲の雰囲気の温度湿度と現像装置内の温度とから算出された湿度推定値に基づいて湿度変化の履歴に応じた出力画像濃度の制御を行う。 In the second embodiment, the temperature in the developing device 1x is detected so as to obtain a value directly or close to it, and the measured temperature value is used as it is. However, regarding the humidity, the output image density is controlled according to the history of humidity change based on the estimated humidity value calculated from the temperature and humidity of the surrounding atmosphere and the temperature in the developing device.
実施例2では、画像形成装置内の温度湿度を検知する温度湿度検知手段と、現像装置内の温度を検知する現像装置温度検知手段と、温度湿度検知手段の検知結果と現像装置温度検知手段の検出結果に基づいて現像装置の湿度を算出するプリンタ制御部とからなる。 In the second embodiment, the temperature / humidity detecting means for detecting the temperature / humidity in the image forming apparatus, the developing apparatus temperature detecting means for detecting the temperature in the developing apparatus, the detection result of the temperature / humidity detecting means, and the developing apparatus temperature detecting means And a printer control unit that calculates the humidity of the developing device based on the detection result.
<実施例3>
以上2つの実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明の主旨に従う形で様々な様態をとることができるのはいうまでもない。例えば、実施例1では、ジャンピング現像における出力画像濃度の調整のために、感光ドラムの帯電電位、および露光量から決まる静電像の表面電位を変更した。しかし、実施例1において、出力画像濃度の調整のために現像電圧の交流成分を変更してもよい。
<Example 3>
Although the present invention has been described based on the above two embodiments, it goes without saying that various modes can be taken in accordance with the gist of the present invention. For example, in Example 1, in order to adjust the output image density in jumping development, the charging potential of the photosensitive drum and the surface potential of the electrostatic image determined from the exposure amount were changed. However, in Example 1, the AC component of the development voltage may be changed to adjust the output image density.
また、転写工程(一次、二次を含む)における転写電圧の制御電流値及び/または制御電圧値を変更してもよい。出力画像濃度を一定に保つ制御は、転写手段の一例である一次転写部が中間転写ベルト24へ、又は転写手段の別の例である二次転写部が記録材へトナー像を転写する際に用いる電圧条件を変更して転写効率を変化させる制御に置き換え可能である。 Further, the control current value and / or the control voltage value of the transfer voltage in the transfer process (including primary and secondary) may be changed. The control for keeping the output image density constant is performed when the primary transfer portion, which is an example of the transfer unit, transfers the toner image to the intermediate transfer belt 24, or the secondary transfer portion, which is another example of the transfer unit, transfers the toner image to the recording material. It can be replaced with control for changing the transfer efficiency by changing the voltage condition to be used.
また、実施例2では、出力画像濃度の制御を行うために、γLUT(ルックアップテーブル)の選択を行ったが、実施例1と同様に、現像コントラストを調整してもよい。 In the second embodiment, the γLUT (lookup table) is selected to control the output image density. However, as in the first embodiment, the development contrast may be adjusted.
図8に示すように、磁気ブラシ現像では、ジャンピング現像よりもトナーの移動距離が短いため、トナー帯電量が低くても現像効率が100%近くなる。その結果、現像コントラストVcontの電位を埋め合わせるだけのトナーが静電像に移転することになり、静電像の現像コントラストVcontに現像されるトナー像のトナー載り量は、トナー帯電量に反比例する。 As shown in FIG. 8, in the magnetic brush development, since the moving distance of the toner is shorter than the jumping development, the development efficiency is close to 100% even if the toner charge amount is low. As a result, toner sufficient to make up for the potential of the development contrast Vcont is transferred to the electrostatic image, and the toner loading amount of the toner image developed to the development contrast Vcont of the electrostatic image is inversely proportional to the toner charge amount.
したがって、実施例1とは少し異なる方向に、現像コントラストが調整されることになる。トナー帯電量が下がるほど、等しい現像コントラストVcontの静電像に現像されるトナー像のトナー載り量が増加するため、現像コントラストVcontを下げることになる。逆に、トナー帯電量が上がるほど、現像されるトナー像のトナー載り量が減少するため、現像コントラストVcontを高くすることになる。 Therefore, the development contrast is adjusted in a direction slightly different from that in the first embodiment. As the toner charge amount decreases, the toner application amount of the toner image developed into the electrostatic image having the same development contrast Vcont increases, so the development contrast Vcont is lowered. Conversely, as the toner charge amount increases, the toner application amount of the toner image to be developed decreases, so that the development contrast Vcont is increased.
<特許文献1との比較>
特許文献1(特開昭63−177177号公報)には、温度湿度の蓄積データに基づいて現像コントラストを調整する制御が示される。記憶手段に過去所定時間内の複数のタイミングでの湿度の履歴を記憶しておく。制御部は、記憶された複数のデータに従って、現像剤の吸湿状態を推定し、その吸湿状態に応じて画像濃度に関する像形成条件を制御する。これにより、現在の湿度だけでなく、湿度が高くなる方向に変化しているのか低くなる方向に変化しているのかが分かり、現像剤の現在の吸湿状態に適した現像コントラストを選択することにより、常に濃度が適正な高画質の画像形成が可能である。
<Comparison with
Japanese Patent Laid-Open No. 63-177177 discloses control for adjusting the development contrast based on accumulated data of temperature and humidity. Humidity histories at a plurality of timings in the past predetermined time are stored in the storage means. The control unit estimates the moisture absorption state of the developer according to the plurality of stored data, and controls the image forming conditions related to the image density according to the moisture absorption state. As a result, not only the current humidity but also whether the humidity is changing in the increasing or decreasing direction can be determined, and by selecting a development contrast suitable for the current moisture absorption state of the developer. Therefore, it is possible to always form a high-quality image with a proper density.
具体的には、制御部は、割込処理等で、温度と湿度を環境センサで例えば30分ごとに1回又は30分間に数回測定してその平均値を測定し、8時間分をメモリ内のバッファエリアに格納している。 Specifically, the control unit measures the average value by measuring the temperature and humidity with an environmental sensor, for example, once every 30 minutes or several times in 30 minutes, and stores 8 hours in memory. Is stored in the buffer area.
そして、現像コントラストの設定時には、その8時間分のデータを基に絶対湿度を計算する。これは、画像濃度が絶対湿度(空気中の水分量)に比例するからである。絶対湿度の計算を8時間分行なったかどうかを判断し、8時間分行った後に、2時間、4時間、8時間のそれぞれの平均値x、y、zを求める。これら平均値x、y、zは、以下の条件判断を行なって現像コントラスト計算時の変数となる。
(1)2時間平均値xが混合比16.5g以上の場合は、2時間以上高湿状態が続いたと判定する。
(2)2時間平均値xが混合比16.5g未満で現在値が16.5g以上の場合は、2時間低湿であったが現在高湿に向かいつつあると判定する。
(3)8時間の平均値zが9g以上の場合、湿度は8時間以上中湿状態であると判定する。
(4)8時間の平均値zが9g未満で4時間の平均値yが9g以上の場合、低湿から中湿に向かっていると判定する。
(5)4時間平均値yが9g未満の場合、低湿状態と判定する。
When setting the development contrast, the absolute humidity is calculated based on the data for 8 hours. This is because the image density is proportional to absolute humidity (the amount of moisture in the air). It is determined whether or not the absolute humidity has been calculated for 8 hours. After 8 hours, the average values x, y, and z for 2 hours, 4 hours, and 8 hours are obtained. These average values x, y, and z are variables for calculation of development contrast by performing the following condition judgment.
(1) When the two-hour average value x is 16.5 g or more, it is determined that the high humidity state has continued for two hours or more.
(2) When the average value x for 2 hours is less than 16.5 g and the current value is 16.5 g or more, it is determined that the humidity has been low for 2 hours but is currently high.
(3) When the average value z for 8 hours is 9 g or more, it is determined that the humidity is in a medium humidity state for 8 hours or more.
(4) When the average value z for 8 hours is less than 9 g and the average value y for 4 hours is 9 g or more, it is determined that the humidity is moving from low humidity to medium humidity.
(5) When the 4-hour average value y is less than 9 g, it is determined that the humidity is low.
特許文献1の制御の特徴は2つある。特徴のひとつは雰囲気湿度の指標として、相対湿度(%)ではなく絶対水分量(g/乾燥空気1kg)が用いられている点である。相対湿度とは、その温度において飽和水蒸気圧にある空気の絶対水分量に対し、対象となる空気の絶対水分量が何%かを表わす数値である。そして、測定した温度と相対湿度に基づいて時々刻々の絶対水分量を求めているため、雰囲気湿度を示すパラメータとして、時々刻々の温度と相対湿度を一緒に取り扱っている。
There are two control features of
もうひとつの特徴は、絶対湿度(混合比)の計算を8時間分行なったかどうかを判断し、8時間分行った後に、2時間、4時間、8時間のそれぞれの平均値x、y、zを求めることである。すなわち、過去の絶対湿度の履歴データをいくつかサンプルして扱っている点である。 Another feature is to determine whether the absolute humidity (mixing ratio) has been calculated for 8 hours, and after performing for 8 hours, the average values x, y, z for 2 hours, 4 hours, and 8 hours, respectively. Is to seek. In other words, some historical humidity data in the past is sampled and handled.
<特許文献2との比較>
特許文献2(特開2007−65581号公報)には、現像装置内の現像剤に接して温度湿度センサを配置している画像形成装置が示される。現像装置内の環境変動を直接検知し、現像剤に対する環境の影響を考慮して現像剤攪拌条件を設定している。これにより、トナーの帯電量不足を生じさせないように、適切な現像剤帯電立ち上げ動作を行うことができる。
<Comparison with
Japanese Patent Laid-Open No. 2007-65581 discloses an image forming apparatus in which a temperature / humidity sensor is disposed in contact with a developer in a developing device. The developer agitation conditions are set by directly detecting environmental fluctuations in the developing device and taking into consideration the influence of the environment on the developer. As a result, an appropriate developer charging start-up operation can be performed so as not to cause the toner charge amount to be insufficient.
比較例の制御で明らかなように、電子写真方式の画像形成装置の画像濃度安定性に大きく関与するトナーの帯電量の変化は、周囲の温度湿度の変動に大きく依存している。このため特許文献1、特許文献2などの技術が提案されており、あるいはこれらを組み合わせた技術を応用することも可能であった。しかし、本発明者らの検討によれば、単にこれらの技術の組合せだけでは、近年市場において高まっている濃度の安定性の要望に十分に応えられていない場合が生じている。
As is apparent from the control of the comparative example, the change in the charge amount of the toner, which is largely involved in the image density stability of the electrophotographic image forming apparatus, greatly depends on the fluctuation of the ambient temperature and humidity. For this reason, techniques such as
本願発明者らは、その理由について、非特許文献1などを参考にして様々に考察した。その結果、本発明の課題に対して重要なパラメータである温度湿度の扱いに工夫を凝らすことにした。具体的には、現像装置内の雰囲気を直接あるいは間接的に検知し、温度は測定された値を逐次そのまま用い、湿度はそれ以前に測定ないしは算出された値に基づいて履歴制御を行うことで、本発明の課題を解決することが出来るのである。
The inventors of the present application have considered various reasons with reference to
<非特許文献1との比較>
非特許文献1は、「トナーの帯電に及ぼす雰囲気の影響」日本画像学会誌 第39巻 第3号(2000)竹内 学(2000.8.15受理)である。非特許文献1によれば、トナーの帯電量は「電子の移動しやすさ」と、「電荷の減衰しやすさ」とによって決定される。電荷の移動しやすさは、トナー樹脂自体の誘電率とその表面の水分量に相関があり、電荷の減衰しやすさはその表面の水分量に相関があると報告されている。この誘電率が温度によって、また表面の水分量が湿度によって変化することが、温度湿度変化によってトナーの帯電量が変化する理由である。
<Comparison with
1、1Y、1M、1C、1K 現像装置
21、21Y、21M、21C、21K 帯電ローラ
22、22Y、22M、22C、22K 露光装置
23、23Y、23M、23C、23K 転写ローラ
28、28Y、28M、28C、28K 感光ドラム
41 帯電バイアス電源、42 現像バイアス電源
50 温度湿度センサ、51 温度センサ、52 温度湿度センサ
206 LUT部、209 CPU、300 プリンタ制御部
1, 1Y, 1M, 1C,
Claims (7)
前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、
現像剤担持体に現像剤を担持させて前記静電像をトナー像に現像する現像手段と、
前記像担持体で形成されたトナー像を転写媒体に転写させる転写手段と、
トナーの温度を検出するための温度検出手段と、
トナーの湿度を検出するための湿度検出手段と、
前記静電像形成手段と前記現像手段と前記転写手段のうち少なくとも1つを、所定の出力画像濃度が得られるように前記トナーの温度及び前記トナーの湿度の検出結果に基づいて制御する制御手段と、を備え、
前記制御において反映される前記トナーの湿度は、前記制御において反映される前記トナーの温度よりも過去に遡ったトナーの湿度であることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Electrostatic image forming means for forming an electrostatic image on the image carrier;
Developing means for developing the electrostatic image into a toner image by supporting the developer on a developer carrier;
Transfer means for transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer medium;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the toner;
Humidity detecting means for detecting the humidity of the toner;
Control means for controlling at least one of the electrostatic image forming means, the developing means, and the transfer means based on the detection result of the toner temperature and the toner humidity so as to obtain a predetermined output image density And comprising
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner humidity reflected in the control is a toner humidity that goes back in the past from the toner temperature reflected in the control.
前記所定時間は、前記湿度検出手段によって検出されたトナーの湿度がトナーの表面抵抗に反映されるまでの時間差に相当していることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 When the toner temperature change and the toner humidity change occur in parallel, the control means performs the control according to the toner temperature change and delays the toner by a predetermined time. Perform the control according to the humidity change,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the predetermined time corresponds to a time difference until the humidity of the toner detected by the humidity detecting unit is reflected on the surface resistance of the toner.
前記制御手段は、現在のトナーの温度と過去のトナーの湿度変化の経緯とに応じた前記制御を行うことを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 The temperature detecting means and the humidity detecting means are temperature / humidity sensors that detect the temperature and humidity of the toner in contact with the developer inside the developing device,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit performs the control in accordance with a current toner temperature and a past change in the humidity of the toner.
前記湿度検出手段は、前記現像装置の外側で前記現像装置に接する空間の相対湿度を検出する湿度センサを含み、
前記制御手段は、現在のトナーの温度と過去のトナーの湿度変化の経緯とに応じた前記制御を行うことを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 The temperature detecting means is a temperature sensor that detects the temperature of the toner in contact with the developer inside the developing device,
The humidity detecting means includes a humidity sensor that detects a relative humidity of a space in contact with the developing device outside the developing device,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit performs the control in accordance with a current toner temperature and a past change in the humidity of the toner.
前記制御は、最大濃度階調に対応する露光パルスのパルス幅を変更する制御であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The electrostatic image forming unit includes an exposure unit capable of adjusting an output image density by pulse width modulation of an exposure pulse,
5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control is control for changing a pulse width of an exposure pulse corresponding to a maximum density gradation. 6.
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