JP2012128317A - Image-forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、或は、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関し、詳しくは、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を使用した電子写真方式、静電記録方式などの画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE
従来から、電子写真方式や静電記録方式などの作像原理やプロセス手段で記録材にトナー像を形成し、その記録材上のトナー像を定着手段で定着させて画像形成物を出力する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置には、トナー像を形成するための現像装置が組み込まれる。この現像装置として、非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアにより構成する二成分現像剤を用いる二成分現像方式が知られている。この構造の場合、現像剤補給装置から供給されたトナー(キャリアを含む場合もある)と現像装置の現像剤収容部に充填されているキャリアとを撹拌搬送し、摩擦で帯電したトナーにより、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像を顕在化する。このような二成分現像剤を使用した画像形成装置は、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。 Conventionally, an image in which a toner image is formed on a recording material by an image forming principle or process means such as an electrophotographic method or an electrostatic recording method, and the toner image on the recording material is fixed by a fixing means and an image formed product is output. Forming devices are known. Such an image forming apparatus incorporates a developing device for forming a toner image. As this developing device, a two-component developing system using a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier is known. In this structure, the toner supplied from the developer replenishing device (which may include a carrier) and the carrier filled in the developer accommodating portion of the developing device are agitated and conveyed, and the toner charged by friction is photosensitive. An electrostatic latent image formed on an image carrier such as a drum is revealed. Image forming apparatuses using such a two-component developer are widely used because the toner does not need to contain a magnetic material, and the color tone is good.
このような画像形成装置では、画像形成によって消費した分のトナーを補給する必要がある。このために、スキャナなどの画像読取装置やパーソナルコンピュータなどの外部端末から入力された画像データに基づいて、ビデオカウンタなどの画像データ処理手段によりトナーの消費量を算出する。具体的には、画像データに基づいて、デジタル画像信号の画素毎の出力レベルを積算したビデオカウント数を一義的にトナー補給量に換算する。そして、このトナー補給量をトナー補給時間に変換して、補給装置のスクリューなどの現像剤補給搬送部材の駆動時間、回転回数などを決定し、トナーの予測補給を行う{ビデオカウントATR方式(Auto Toner replenishment)}。 In such an image forming apparatus, it is necessary to replenish the toner consumed by the image formation. For this purpose, toner consumption is calculated by image data processing means such as a video counter based on image data input from an image reading device such as a scanner or an external terminal such as a personal computer. Specifically, based on the image data, the video count number obtained by integrating the output levels for each pixel of the digital image signal is uniquely converted into the toner supply amount. Then, the toner replenishment amount is converted into the toner replenishment time, and the driving time and the number of rotations of the developer replenishment conveying member such as a screw of the replenishing device are determined, and the toner is predictedly replenished {Video Count ATR (Auto Toner replenishment)}.
また、このようなビデオカウントATR方式にパッチ検ATR方式を組み合わせた構造も知られている。このパッチ検ATR方式は、感光ドラムまたは中間転写体上にある階調が異なる複数のパッチ画像を形成し、このパッチ画像の濃度を検知して、トナーの過不足を判断し、必要量のトナーを補充するものである。 A structure in which such a video count ATR method is combined with a patch detection ATR method is also known. In this patch detection ATR method, a plurality of patch images having different gradations are formed on a photosensitive drum or an intermediate transfer member, and the density of the patch image is detected to determine whether the toner is excessive or insufficient, and a necessary amount of toner Is to replenish.
このようなビデオカウントATR方式とパッチ検ATR方式の組み合わせた場合、まずビデオカウント方式によって、画像信号から1画素毎に濃度レベルがカウントされ、その積算値が算出される。また、通常の画像形成時に非画像域にパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の濃度信号を読み取って、パッチ画像の適正値と比較する。そして、パッチ画像が適正値よりも濃い場合はトナーが多い状態のため補給を減らすように、パッチ画像が適正値より薄い場合はトナーが少ないため補給を増やすように、それぞれビデオカウントATR方式で算出された濃度レベルの積算値に補正をかける。そして、濃度レベルの積算値が所定の値まで累積されると現像剤補給搬送部材を所定の時間動作させて、適正な量のトナー補給を行う。 When the video count ATR method and the patch detection ATR method are combined, first, the density level is counted for each pixel from the image signal by the video count method, and the integrated value is calculated. Further, a patch image is formed in a non-image area during normal image formation, and the density signal of the patch image is read and compared with an appropriate value of the patch image. When the patch image is darker than the appropriate value, the amount of toner is high, so the supply is reduced. When the patch image is lighter than the appropriate value, the toner is low and the supply is increased. The integrated value of the density level is corrected. Then, when the integrated value of the density level is accumulated to a predetermined value, the developer replenishment conveying member is operated for a predetermined time to replenish an appropriate amount of toner.
しかしながら、近年特に画像形成装置及び現像装置の小型化または画像形成装置の高速化が進み、現像剤の容量が減少したり現像剤の搬送速度が増加する傾向にある。この場合、現像剤を担持して感光ドラム上の静電潜像を現像する現像剤担持体である現像スリーブの現像領域で、トナーが消費されたときのトナー濃度の変動に対して適正なタイミングで適正な量のトナーを補給する必要がある。このようなタイミングや量が適正でなければ、現像装置内部における現像剤のT/D比(現像剤の総量に対するトナーの重量比、トナー濃度比率)にムラが発生し、これによって画像濃度の安定性が損なわれる可能性がある。 However, in recent years, the image forming apparatus and the developing apparatus are particularly downsized or the speed of the image forming apparatus is increasing, and the developer capacity tends to decrease or the developer transport speed increases. In this case, an appropriate timing with respect to fluctuations in toner density when toner is consumed in the developing region of the developing sleeve, which is a developer carrying member that carries the developer and develops the electrostatic latent image on the photosensitive drum. Therefore, it is necessary to supply an appropriate amount of toner. If the timing and amount are not appropriate, unevenness occurs in the developer T / D ratio (toner weight ratio with respect to the total amount of developer, toner density ratio) in the developing device, thereby stabilizing the image density. May be impaired.
このような事情に鑑み、現像装置の攪拌部材の駆動速度をビデオカウンタの値によって可変にすることで、現像剤搬送経路中の現像剤濃度のリップルを低減する構造がある(特許文献1参照)。また、画像の潜像書き込みの面積率によって、現像剤の補給量や補給時間などを設定する構造もある(特許文献2参照)。 In view of such circumstances, there is a structure in which the ripple of the developer concentration in the developer transport path is reduced by making the drive speed of the stirring member of the developing device variable according to the value of the video counter (see Patent Document 1). . There is also a structure in which the amount of developer replenishment, the time for replenishment, and the like are set according to the area ratio for writing the latent image of the image (see Patent Document 2).
しかしながら、上述の特許文献1に記載された構造の場合、画像形成中に現像剤攪拌部材の駆動速度を変えることで、現像剤面の高さなどが変化するために現像スリーブに供給される現像剤量に現像スリーブのスラスト方向でムラが発生する可能性がある。特に、現像装置が小型になるにつれて、この剤面高さムラは大きくなる可能性がある。剤面の高さムラが生じると画像に濃度ムラが生じる可能性がある。
However, in the case of the structure described in
また、上述の特許文献2に記載された構造の場合、記録媒体におよそ均一な画像潜像書き込みが行われる場合には有効であると考えられる。但し、出力する画像が、画像比率が高い領域が記録媒体の画像形成領域で所定の位置に偏っている画像パターンである場合、トナーの消費のタイミングと補給のタイミングを合わせることは難しく、画像濃度ムラを発生させる可能性がある。即ち、特許文献2に記載された構造の場合、画像比率の偏りを考慮して現像剤の補給タイミングを設定していない。このため、例えば、画像比率が高く、トナー消費量が多いタイミングで現像剤が補給されるわけではない。したがって、特に、記録媒体が大きい場合、その高い画像比率の潜像書き込み位置が潜像書き出し位置から離れていると、トナーの補給タイミングが合わずに濃度ムラが発生してしまう。
Further, in the case of the structure described in
例えば、A3用紙の先端及び後端にそれぞれ高濃度の画像パターンがある場合、これらの画像形成に必要なトナー量を画像先端のタイミングで補給すると、トナーの消費量とそのタイミングに対する補給量とそのタイミングが合わない。即ち、画像先端のタイミングでは、消費されるトナーの量に対して補給されるトナーの量が多くなり、画像後端のタイミングでは、消費されるトナーの量に対して補給されるトナーの量が少なくなる。このため、トナー濃度のムラが生じ、画像の濃度ムラが生じる可能性がある。特に、小型の現像装置や高速な画像形成装置の場合、この濃度ムラが顕著に発生してしまう可能性がある。 For example, if there are high-density image patterns at the leading and trailing edges of A3 paper, if the amount of toner necessary for image formation is replenished at the timing of the leading edge of the image, the amount of toner consumed, the amount of replenishment for that timing, The timing is not right. That is, the amount of toner replenished with respect to the amount of toner consumed increases at the timing of the leading edge of the image, and the amount of toner replenished with respect to the amount of toner consumed at the timing of the trailing edge of the image. Less. For this reason, toner density unevenness may occur, and image density unevenness may occur. In particular, in the case of a small developing device or a high-speed image forming apparatus, this density unevenness may occur remarkably.
特に、フルカラーの画像形成装置においては、高画質化のために、各色成分画像の最大濃度や、中間調濃度を規定し、画像形成装置の個体差、環境変動に影響されずに、常に一定の濃度画像が得られるように制御する画像濃度制御が重要である。このため、従来のフルカラー画像形成装置においては、画像濃度制御を行うために定期的に濃度検知を行い、静電潜像の露光や現像バイアス等の条件を制御することにより、画像濃度を制御している。 In particular, in a full-color image forming apparatus, the maximum density and halftone density of each color component image are specified to improve the image quality, and are always fixed without being affected by individual differences of the image forming apparatus and environmental fluctuations. Image density control for controlling the density image to be obtained is important. For this reason, in a conventional full-color image forming apparatus, the image density is controlled by periodically detecting the density in order to control the image density, and controlling conditions such as exposure of the electrostatic latent image and development bias. ing.
しかしながら、このような濃度制御において、現像剤のT/D比が適正値に対して大きく異なっている状態で、最大濃度や中間調濃度の制御を行うための濃度検知を行うと、画像濃度変動が大きくなってしまう。これは、現像剤のT/D比を適正値に戻そうとATRを行っている途中で、画像形成の条件をT/D比の異なる現像剤を基準にして決定してしまうためである。 However, in such density control, if density detection is performed to control the maximum density or halftone density in a state where the T / D ratio of the developer is greatly different from the appropriate value, image density fluctuation Will become bigger. This is because the image forming conditions are determined based on developers having different T / D ratios while ATR is being performed to return the T / D ratio of the developer to an appropriate value.
したがって、画像濃度変動をより安定させるためには、T/D比が適正値になっているタイミングで画像濃度制御を行うことが最も好ましい。T/D比が適正値になっているかどうかを確認するためには、基準濃度のパターンであるパッチ画像を形成し、その濃度を検知する構成が考えられる。しかし、この構成では、画像形成装置のダウンタイムが大きく、またトナーの消費量も多くなってしまう。フルカラー画像形成装置においては、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),Bk(ブラック)の各色の確認を行わないといけないため、さらに問題は大きなものとなる。 Therefore, in order to further stabilize the image density fluctuation, it is most preferable to perform the image density control at a timing when the T / D ratio is an appropriate value. In order to confirm whether or not the T / D ratio is an appropriate value, a configuration in which a patch image which is a reference density pattern is formed and the density is detected can be considered. However, with this configuration, the downtime of the image forming apparatus is large, and the amount of toner consumed increases. In a full-color image forming apparatus, Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and Bk (black) colors must be confirmed, which further increases the problem.
前述のように、現像時のトナー消費とトナー補給とのタイミングが合わないと、このような現像剤のT/D比が適正値に対して大きく異なる状態が生じ、濃度変動が生じ易くなる。 As described above, if the timing of toner consumption and toner replenishment at the time of development does not match, such a state where the T / D ratio of the developer is greatly different from the appropriate value occurs, and the density fluctuation is likely to occur.
本発明は、上述のような事情に鑑み、出力画像の画像比率に拘らず画像濃度ムラを低減できる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the above-described circumstances, the present invention has been invented to realize a structure capable of reducing image density unevenness regardless of the image ratio of an output image.
本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体と対向する現像位置にトナー及びキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、出力画像の所定方向に関する濃度分布に基づいて、前記補給装置の補給タイミングを制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置にある。 The present invention relates to an image carrier that carries a toner image, an electrostatic latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the image carrier, and a development that includes toner and a carrier at a development position facing the image carrier. A developer carrying member for carrying and transporting the agent, developing the electrostatic latent image, a replenishing device for supplying toner to the developing device, and the replenishment based on a density distribution in a predetermined direction of the output image. And an image forming apparatus having a control unit for controlling replenishment timing of the apparatus.
本発明によれば、出力画像の所定方向に関する濃度分布に基づいて、補給装置の補給タイミングを制御するため、出力画像の画像比率に拘らず画像濃度ムラを低減できる。 According to the present invention, since the replenishment timing of the replenishing device is controlled based on the density distribution in the predetermined direction of the output image, the image density unevenness can be reduced regardless of the image ratio of the output image.
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図12を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置について、図1及び図2を用いて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the image forming apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[画像形成装置]
画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材(記録用紙、プラスチックシート、布等)に形成することができる。このような画像形成装置100は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する4つの画像形成ステーションを有するタンデム式である。本実施形態では、各画像形成ステーションの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一であるので、総括的に説明する。
[Image forming apparatus]
The
画像形成ステーションPは、像担持体としてのドラム状の感光体(感光ドラム)1を有する。感光体1の外周には、帯電手段としての帯電装置2、露光手段としての露光装置(本実施例ではレーザー露光光学系)3、現像手段としての現像装置4、転写手段としての転写装置5、クリーニング手段としてのクリーニング装置7が設けられている。転写装置5は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は、複数のローラに掛け回されて、図1の矢印方向に回転(周回移動)する。また、中間転写ベルト51を介して各感光体1に対向する位置には、それぞれ一次転写部材である一次転写ローラ52が配置されている。また、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置に二次転写部材である二次転写ローラ53が設けられている。
The image forming station P includes a drum-shaped photosensitive member (photosensitive drum) 1 as an image carrier. Around the outer periphery of the
画像形成時には、まず、帯電装置2によって、回転する感光体1の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体1の表面を、露光装置3により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光体1上に静電潜像を形成する。なお、帯電装置2及び露光装置3により静電潜像形成手段を構成する。また、画像情報信号は、画像形成装置100本体(装置本体)に接続されたスキャナなどの原稿読み取り装置、或は、装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に基づく。
At the time of image formation, first, the surface of the
感光体1に形成された静電潜像は、現像装置4を用いてトナーによりトナー像として顕像化する。感光体1上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51と感光体1とが当接する1次転写部(一次転写ニップ)N1において、一次転写ローラ52に印加される一次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト51上に転写(一次転写)される。例えば、4色フルカラー画像の形成時には、イエローの画像形成ステーションから順次、各感光体1から中間転写ベルト51上にトナー像が転写され、中間転写ベルト51上に4色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。
The electrostatic latent image formed on the
一方、記録材収容部としてのカセット9に収容されている記録材が、ピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等の記録材搬送部材によって搬送される。そして、記録材が、中間転写ベルト51と二次転写ローラ53とが当接する二次転写部(ニップ部)N2に、中間転写ベルト51上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。そして、中間転写ベルト51上の多重トナー像は、二次転写部N2において、二次転写ローラ53に印加される二次転写バイアスの作用により、記録材S上に転写される。
On the other hand, a recording material accommodated in a
その後、中間転写ベルト51から分離された記録材Sは定着装置6へと搬送される。記録材S上に転写されたトナー像は、定着装置6によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録材S上に定着される。その後、記録材Sは機外へ排出される。一次転写工程後に感光体1上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置7によって回収される。これにより、感光体1は、次の画像形成工程に備える。また、二次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ56によって除去される。
Thereafter, the recording material S separated from the
また、現像装置4には、自動トナー補給制御(ATR)のもと、現像剤収容容器10から現像剤補給装置によって消費した分の現像剤(主としてトナーであるが、キャリアが含まれる場合もある)が補給される。現像剤収容容器10は、各色の現像剤が収容されている。図示の例では、現像剤収容容器10と現像装置4との接続部を省略して示している。
The developing
なお、画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色又は4色のうちいくつかの色用の画像形成ステーションを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。
Note that the
[現像装置]
次に、現像装置4について、図3及び図4を参照して更に説明する。現像装置4は、非磁性トナーと磁性キャリアから成る二成分現像剤を収容する現像容器40を有する。現像容器40の感光体1と対向する部分には、現像剤を担持搬送する現像剤担持体としての円筒状の現像スリーブ41を主走査方向に配置している。現像スリーブ41は非磁性材料で構成され、現像動作時には図3の矢印方向に回転する(副走査方向に移動する)。なお、現像スリーブ41の回転軸と感光体1の回転軸とはほぼ平行である。この現像スリーブ41内には、磁界発生手段としてのマグネットロール(磁石)が固定配置されている。また、現像スリーブ41の表面に近接した位置には、現像スリーブ41に現像剤の薄層を形成するための、現像剤量規制部材としての規制ブレード42が配置されている。
[Developer]
Next, the developing
また、現像容器40の内部は、隔壁43cによって現像室(現像剤搬送経路)43aと攪拌室(現像剤搬送経路)43bとに区画されている。そして、現像室43aに第1の現像剤搬送部材43dが、攪拌室43bに第2の現像剤搬送部材43eが配置されている。隔壁43cの長手方向両端部(図4中左側及び右側)には、現像室43aと攪拌室43bとの間での現像剤の通過を許す受け渡し部(現像剤搬送経路)43f、43gが設けられている。
Further, the inside of the developing
第1、第2の現像剤搬送部材43d、43eは、いずれもスクリュー状部材(以下、それぞれ「第1のスクリュー」、「第2のスクリュー」という。)である。つまり、本実施例では、第1、第2のスクリュー43d、43eは、それぞれ、磁性体の軸(回転軸)43d−1、43e−1の周りに、搬送部としての螺旋形状の羽根43d−2、43e−2を設けて形成されている。また、第2のスクリュー43eは、羽根43e−2に加えて、軸43e−1からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ43e−3を有している。リブ43e−3は、軸43e−1の回転に伴って現像剤を攪拌する。
The first and second
第1のスクリュー43dは、現像室43a内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。また、第2のスクリュー43eは、自動トナー補給制御(ATR)のもとで、現像剤補給装置44によって補給された現像剤と、既に攪拌室43b内にある現像剤とを攪拌しつつ搬送して、現像剤中のトナー濃度を均一化する。
The
第1、第2のスクリュー43d、43eは、現像スリーブ41の回転軸線方向(現像幅方向)に沿ってほぼ平行に配置されている。そして、第1のスクリュー43dと、第2のスクリュー43eとは、現像スリーブ41の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第1、第2のスクリュー43d、43eによって、受け渡し部43f、43gを介して現像容器40内を循環させられる。つまり、第1、第2のスクリュー43d、43eの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室43a内の現像剤が、一方の受け渡し部43f(図4の紙面左側)を介して攪拌室43b内へ移動する。また、トナーが補給されて攪拌された攪拌室43b内の現像剤が他方の受け渡し部43g(図4の紙面右側)を介して現像室43aへ移動する。
The first and
現像装置4の現像室43aは、感光体1に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この現像容器40の開口部に、一部露出するようにして現像スリーブ41が回転可能に配置されている。現像剤は、現像室43aから現像スリーブ41に供給される。現像スリーブ41に供給された現像剤は、マグネットロールの発生する磁界により現像スリーブ41上に所定の量が担持され剤溜まりを形成する。現像スリーブ41上の二成分現像剤は、現像スリーブ41が回転することによって、剤溜まりを通過して規制ブレード42によって層厚が規制されると共に、感光ドラム1と対向する現像領域へと搬送される。現像領域で、現像スリーブ41上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。
The developing
本実施形態では、磁気穂を感光体1に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム1に供給することで、感光ドラム1上の静電像をトナー像として現像する。また、現像効率、即ち、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ41には電圧印加手段としての現像バイアス電源から、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。感光ドラム1にトナーを供給した後の現像スリーブ41上の現像剤は、現像スリーブ41が更に回転することによって現像室43aに戻って現像剤循環の内に戻る。
In this embodiment, an electrostatic image on the
また、現像装置4には、現像剤補給装置44を接続している。補給装置44は、現像剤収容容器10に接続されたトナーホッパ44a内に、トナー補給スクリュー44bを配置している。また、トナーホッパ44aは現像容器40の攪拌室43bの上部で、第2のスクリュー43eによるトナー搬送方向上流に連結されている。現像剤収容容器10から補給される現像剤は、トナー補給スクリュー44bの回転により搬送され、この回転に応じた所定量、トナーホッパ44aから攪拌室43bに供給される。そして、上述の現像工程によって消費した分の現像剤を補給することで次の現像工程に備える。
Further, a
また、本実施形態では、現像装置4は装置本体に着脱可能な現像カートリッジとしている。また、感光体1と帯電装置2、及びクリーニング装置7とを一体として、装置本体に着脱可能なドラムカートリッジを構成している。現像カートリッジとドラムカートリッジとは、離間可能に装置本体に設置され、それぞれを別々に取り出しが可能な構成となっている。
In the present embodiment, the developing
また、現像装置4には、現像スリーブ41と感光体1との間に所定の距離を設定して固定するためのスペーサ部材が備えられており、所定の当接圧でスペーサ部材を感光体表面に突き当てる。このために、装置本体の現像カートリッジ設置部には、現像カートリッジをドラムカートリッジ方向に加圧する加圧レバーが備えられており、レバーを回転させることで所定の当接圧を加える。現像カートリッジを取り外すためには、加圧レバーを回転させて、現像カートリッジとドラムカートリッジ間にかけられている圧力を解除する。そして、それぞれのカートリッジを装置本体に設けられたガイド部材に沿って引き出して交換する。
Further, the developing
なお、図4に示す44hは透磁率を検知する透磁率センサである。透磁率センサ44hは、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンスヘッドを有する。そして、インダクタンスヘッドからの出力信号によって現像容器40内の現像剤中のトナー濃度を検知する。本実施形態の場合、以下に説明する現像剤補給制御に加えて、このように検知したトナー濃度と基準値とを比較することによっても現像剤の補給を行い、現像剤補給制御をより高精度に行えるようにしている。なお、透磁率センサ44hは省略することもできる。
In addition, 44h shown in FIG. 4 is a magnetic permeability sensor which detects a magnetic permeability. The magnetic permeability sensor 44h has an inductance head that detects an apparent magnetic permeability according to a mixing ratio of the magnetic carrier and the nonmagnetic toner and converts it into an electric signal. Then, the toner concentration in the developer in the
[現像剤補給制御]
次に、本実施形態の現像剤補給制御について説明する。このために、まず、画像データ処理手段であるビデオカウンタ80、現像剤の濃度や、階調制御を行うときに使用する検査画像検知手段(以下パッチ検センサ)57について、図2及び図5により説明する。図5に示すように、原稿が画像読取装置であるCCD(Charge Coupled Device)8cによって読み取られると、AMP8iにより信号が増幅され、A/D変換8dに送られる。そして、γ変換8e及びD/A変換8fを経由した入力画像信号と、三角波発生回路8gで発生した三角波とでコンパレータ8hによってPWM信号を生成し、この信号が露光制御回路8jに送られる。この露光制御回路8jでは、スキャナを介して感光体1の帯電表面に静電潜像を形成する。同時にA/D変換された入力画像信号(画像データ)は、その1画素毎にビデオカウンタ80によって濃度が積算される。そして、制御手段であるCPU8aによって、その積算値から画像比率及び現像装置4のスクリュー43d、43eの駆動を、予め用意されたテーブルで変換する。
[Developer supply control]
Next, the developer replenishment control of this embodiment will be described. For this purpose, first, a
また、パッチ検センサ57は、図2に示すように、中間転写ベルト51に対向した位置で、一次転写部N1に対して下流且つ二次転写部N2上流に配置している。なお、感光体1と現像装置4との対向部よりも感光体1の回転方向下流であって、感光体1と転写装置5との対向部よりも回転方向上流に、感光体1に隣接して配置しても良い。このようなパッチ検センサ57は、LED発光部と受光部からなる。そして、発光部から直接受光した数値と、中間転写ベルト51若しくは感光ドラム1上に、あるタイミングで20mm角程度のハーフトーンを現像したパッチ画像に対し、透明板を介して得られる反射光の数値とにより、所定の演算を行ってトナー濃度を検知する。
Further, as shown in FIG. 2, the
この際、反射光の方が明るい場合には、トナー濃度が低く、反射光の方が暗い場合にはトナー濃度が高いと検知される。トナー濃度が低いと検知されると、ある一定の濃度になるまでビデオカウント値に対してトナー補給を増大するように補正を行う。一方、トナー濃度が高いと検知されると、ある一定の濃度になるまでビデカウント値に対してトナー補給を低減するように補正を行う。このようにして、現像剤中のトナー濃度を一定に保っている。 At this time, it is detected that the toner density is low when the reflected light is bright, and the toner density is high when the reflected light is dark. When it is detected that the toner density is low, the video count value is corrected so as to increase the toner supply until a certain density is reached. On the other hand, when it is detected that the toner density is high, correction is performed so as to reduce toner replenishment with respect to the bidet count value until a certain density is reached. In this way, the toner concentration in the developer is kept constant.
次に、ビデオカウンタ80を用いた現像剤補給制御について、図6ないし図12も参照しつつ説明する。まず、画像がスキャナによって読み込まれると、画像データに基づく出力画像の画素毎の濃度をビデオカウンタ80により積算する。詳細には、2つの積算値を算出する。積算値の1つ(第1の積算値)は、出力画像の総画素の濃度積算値である。積算値のもう1つ(第2の積算値)は、図6に示すように、原稿先端からの副走査方向(所定方向)の位置における、その垂直方向である主走査方向の画素の濃度の積算値(ΣDn)である。つまり、ΣDnは、副走査方向の画素の位置をx座標、主走査方向の画素の位置をy座標としたとき、原稿先端からx軸方向に1〜i番目のそれぞれの位置における、y軸方向1〜j番の画素の濃度を積算した値である。このようにビデオカウンタ80により積算した2つの積算値は、CPU(制御部)8aに印加されるとともにRAM8bに記憶される。
Next, the developer replenishment control using the
CPU8aは、上述の第1の積算値に基づき、当該出力画像の画像形成で消費されるトナーの総量、及び、補給装置44から補給すべきトナーの総量を供給するのに要するトナー補給スクリュー44bの回転駆動時間を求める。また、CPU8aは、第2の積算値から、出力画像の副走査方向の位置に対応した画像比率(濃度積算値の分布、濃度分布)を算出し、算出した画像比率に基づいて、補給装置44によりトナーを補給するタイミングを制御する。即ち、画像比率に応じて重み付けした補給タイミングのシーケンスを作成し、そのシーケンスに基づいてトナー補給スクリュー44bを制御する。
Based on the first integrated value, the
トナー補給スクリュー44bの回転駆動時間(回転回数)と、トナーの補給量とは比例関係にある。したがって、トナー補給スクリュー44bを駆動するモータの駆動回路を制御して、上述の積算値から予測したトナー補給量に応じた時間、トナー補給スクリュー44bを駆動すれば良い。このとき、トナー補給はトナー補給スクリュー44bの1回転単位で制御する。即ち、画像濃度積算値がトナー補給スクリュー44bの1回転分のトナー搬送量分積算されることで、初めて補給動作を実行する。このために、トナー補給スクリュー44bの回転回数を検知する回転検知手段44cを設け、回転検知手段44cにより検知した信号をCPU8aに送っている。回転検知手段44cは、例えば、トナー補給スクリュー44bの回転軸にフラグを設け、このフラグの通過をフォトセンサにより検知する構造とする。
The rotation drive time (number of rotations) of the
画像信号を取込み、RAM8bに濃度積算値を記憶すると、CPU8aによって総濃度積算値(第1の積算値)から求めたトナーの総量を供給するために、トナー補給スクリュー44bを何回回転させるかを算出する。このとき、スクリュー(トナー補給スクリュー44b)の回転回数で割り切れなかった分の濃度値は、次の画像形成動作に持ち越して総濃度積算値に加算する。
When the image signal is captured and the density integrated value is stored in the RAM 8b, the
次に、補給タイミングの決定について説明する。まず、出力画像の副走査方向の長さを、スクリューの回転回数に応じた複数の領域に分割する(補給ブロック数を算出する)。例えば、所定の大きさを有する記録材に全面ベタ画像を形成する場合に必要なトナー量を供給するために、スクリューをn回回転させるとする。この場合、記録材の画像形成領域、即ち出力画像を副走査方向にn等分する。なお、ここで言う出力画像とは、記録材の画像形成領域全体の画像で、この画像形成領域内で画像が形成されない部分があれば、それも含むものである。したがって、この出力画像を分割する数は、記録材の大きさ、補給装置44による補給性能(具体的にはスクリュー1回転あたりの現像剤の供給量)により決定される。 Next, determination of the replenishment timing will be described. First, the length of the output image in the sub-scanning direction is divided into a plurality of regions corresponding to the number of screw rotations (the number of supply blocks is calculated). For example, it is assumed that the screw is rotated n times in order to supply a toner amount necessary for forming a solid image on a recording material having a predetermined size. In this case, the image forming area of the recording material, that is, the output image is divided into n equal parts in the sub-scanning direction. The output image referred to here is an image of the entire image forming area of the recording material, and includes any portion where no image is formed in the image forming area. Therefore, the number of divisions of the output image is determined by the size of the recording material and the replenishment performance by the replenishing device 44 (specifically, the amount of developer supplied per one rotation of the screw).
出力画像を複数の領域に分割したら、各領域に対する濃度積算値を計算(画像比率を算出)し、濃度積算値が多い領域で現像剤が補給されるように補給タイミングを決定する。このとき、濃度積算値が記録材全面でほぼ均等の場合には、副走査方向の位置に対して平均的に各領域に補給タイミングを割り当てる。また、1回の画像形成における濃度積算値がトナー補給スクリュー44bの1回転分の補給量に満たない場合には、複数回の画像形成における副走査方向の位置と総濃度積算値とを算出して、平均的な位置に補給を行う。
When the output image is divided into a plurality of areas, density integrated values for each area are calculated (image ratio is calculated), and the replenishment timing is determined so that the developer is replenished in the areas where the density integrated values are large. At this time, if the integrated density value is substantially uniform over the entire surface of the recording material, a replenishment timing is assigned to each area on the average with respect to the position in the sub-scanning direction. If the density integrated value in one image formation is less than the replenishment amount for one rotation of the
上述の現像剤補給制御のフローをまとめると、図7に示すようになる。即ち、画像形成が開始されると(S1)、スキャナなどにより画像データを読み込む(S2)。この画像データからビデオカウンタ80により総画素の濃度積算値(第1の積算値)を求め、この濃度積算値からトナーの総補給量を算出すると共に、補給ブロック数を算出する(S3)。なお、補給ブロック数は、上述したように、記録材に全面ベタ画像を形成した場合のスクリューの回転回数に応じて算出する。次に、ビデオカウンタ80に積算した第2の積算値から、出力画像の副走査方向の位置(各領域)における濃度の積算値(画像比率)を算出する(S4)。そして、算出した画像比率に基づいて補給タイミングを決定し(S5)、補給動作を開始する(S6)。この補給動作は、攪拌室43bに補給されたトナーが現像室43aに搬送され、画像形成に使用されるタイミングを考慮して行われる。
The flow of the developer replenishment control described above is summarized as shown in FIG. That is, when image formation is started (S1), image data is read by a scanner or the like (S2). From the image data, the integrated density value (first integrated value) of all pixels is obtained by the
具体的には、現像スリーブ41に担持された現像剤が感光体1の静電潜像を現像した後に現像室43aに戻されるタイミングで、現像剤が補給されるように補給動作を開始する。言い換えれば、その補給量に対するトナー量が消費された後のタイミングで、消費後の現像剤と補給された現像剤とがほぼ合流するようなタイミングとする。本実施形態では、現像工程によって消費されるトナー量分を予め現像容器に補給しておく点で、制御方式は、フィードフォワード方式であると言える。なお、パッチ検センサ57による補正は、常に行うようにしても良いし、適宜行うようにしても良いし、更には、パッチ検センサ57による補正制御を省略しても良い。
Specifically, the replenishment operation is started so that the developer is replenished at a timing when the developer carried on the developing
[具体例]
次に、本実施形態を適用した具体例について説明する。ビデオカウンタ80に積算された濃度値は、各画素の濃度値を0〜255としてカウントされる。A4サイズの記録用紙の全面に255レベルの濃度(全面ベタ)で画像形成を行った場合、消費するトナーは凡そ0.4gである。ここで、全面ベタの画像形成を行う場合、定着プロセスを終えて出力された用紙に、反射濃度計X−riteで測定した場合に1.4〜1.5の濃度になるように、画像形成プロセスの条件を設定する。
[Concrete example]
Next, a specific example to which the present embodiment is applied will be described. The density value integrated in the
また、トナー補給スクリュー44bの1回転あたり約0.08gの補給が可能であるとする。このことから、A4サイズ1枚の画像形成の間に、トナー補給スクリュー44bの5回転分の補給を行うことが可能である。つまり、A4サイズの記録用紙に対して20%の画像比率分の濃度が積算されると、トナー補給スクリュー44bの1回転分となり、補給が開始されることになる。また、このときA4サイズの用紙の場合の出力画像は、図8(A)に示すように、副走査方向に5個の領域に分割される。
Further, it is assumed that about 0.08 g can be supplied per rotation of the
このような前提の下、A4用紙を用いて図8(B)に示す全面ハーフトーンの画像パターンで画像形成を行う場合、次のような制御を行う。このハーフトーン画像をスキャナで読み込んだとき、全面ベタ画像に対して40%の濃度であるとする。このとき、図9に示すように、A4サイズの副走査方向の長さに対してトナー補給スクリュー44bの5回転分の補給可能時間があるのに対して、2回転分の補給で良い。
Under such a premise, when image formation is performed with an entire halftone image pattern shown in FIG. 8B using A4 paper, the following control is performed. When this halftone image is read by the scanner, it is assumed that the density is 40% with respect to the whole solid image. At this time, as shown in FIG. 9, there is a replenishable time for 5 rotations of the
なお、この図9は、横軸が時間tで、縦軸が濃度又はトナー量である。また、最上段の線図は、A4用紙全面の現像時間(副走査方向の長さに対応)で、下の段の線図に対する基準として示している。2段目は画像濃度プロファイル(副走査方向の濃度積算値)を示し、全面ベタ画像(max)に対して40%の濃度(ハーフトーン)で全面に画像が形成されることを示している。また、3段目は比較例1の、4段目は比較例2の、最下段は本実施形態の、それぞれの補給タイミングで所定のトナー量を補給する場合を示している。 In FIG. 9, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents density or toner amount. The uppermost diagram is the development time (corresponding to the length in the sub-scanning direction) of the entire A4 sheet, and is shown as a reference for the lower diagram. The second row shows an image density profile (density integrated value in the sub-scanning direction), and shows that an image is formed on the entire surface at a density (halftone) of 40% with respect to the entire solid image (max). The third row shows the case of replenishing a predetermined amount of toner at the respective replenishment timings of Comparative Example 1, the fourth row of Comparative Example 2, and the bottom row of this embodiment.
まず、比較例1の場合、最初のタイミング(現像が開始される時間)でトナー補給スクリュー44bを連続して2回転させることにより、必要なトナー量を補給している。この場合、トナーが消費される量とそのタイミングがトナーを補給する量とそのタイミングと一致しないため、濃度ムラが生じる可能性がある。即ち、現像が開始されるタイミングでトナーが補給されるため、補給されたトナーが現像スリーブ41に到達したときにはトナーの消費が既に始まっており、トナー補給が間に合わなかった部分に濃度ムラが生じる可能性がある。また、補給トナーがあるタイミングで集中的に現像スリーブに到達するため、それ以外のタイミングで補給トナーが不足し、やはり、濃度ムラが生じる可能性がある。一方、比較例2の場合、補給装置44からの補給位置から現像スリーブ41にトナーが到達するまでの時間ΔT早めて、トナー補給スクリュー44bを回転させている。この場合、現像の開始タイミングに合わせて補給トナーが現像スリーブ41に到達するため、比較例1よりも濃度ムラが生じにくくなると考えられる。但し、最初に集中してトナー補給が行われる点は比較例1と変わらないので、やはり、濃度ムラが生じる可能性がある。
First, in the case of the comparative example 1, the
これに対して、本実施形態の場合、比較例2のように時間をずらした状態で、更に、補給可能な全時間に対して均等となるタイミングでトナー補給スクリュー44bを回転させている。即ち、A4サイズの現像時間に対してΔTずらした場合の2/5、4/5の時点でそれぞれ補給スクリュー1回転分の補給を行う。この場合、トナー補給タイミングが分散されるため、比較例1、2程、トナーが消費される量とそのタイミングがトナーを補給する量とそのタイミングに対してずれることを抑えられ、濃度ムラを低減できる。なお、トナー補給スクリュー44bの回転タイミングは、例えば、A4サイズの現像時間に対してΔTずらした場合の1/5、3/5の時点でも良い。
On the other hand, in the case of the present embodiment, the
なお、原稿1枚の濃度積算値が補給スクリュー1回転分の補給量相当である20%の濃度に満たない場合は、N数枚の画像形成の濃度および画像形成時間を積算して、N数枚の中間のタイミングで補給スクリュー1回転分の補給を行う。また、余剰した濃度積算値分においても、同様に予測して中間のタイミングで補給を行う。 If the density integrated value of one original is less than 20%, which corresponds to the replenishment amount corresponding to one rotation of the replenishing screw, the N number of image forming densities and image forming times are integrated to obtain N number. Replenishment for one rotation of the replenishing screw is performed at an intermediate timing between the sheets. Further, the surplus concentration integrated value is also predicted in the same manner and replenished at an intermediate timing.
次に、A3用紙を用いて図10に示す画像パターンで画像形成を行う場合について説明する。このときの画像パターンは、A3全面ベタ画像の画像比率を100%としたとき、全体として30%の画像比率であったとする。上述のようにA4用紙では画像比率20%でスクリュー1回転分であるため、A4用紙の2倍の大きさであるA3用紙ではスクリュー1回転は画像比率10%に相当する。したがって、画像比率30%の補給量はスクリュー3回転分である。 Next, a case where image formation is performed with the image pattern shown in FIG. 10 using A3 paper will be described. Assume that the image pattern at this time is 30% as a whole when the image ratio of the A3 full-color image is 100%. As described above, the A4 paper has an image ratio of 20%, which is equivalent to one screw rotation. Therefore, in the A3 paper, which is twice as large as the A4 paper, one screw rotation corresponds to an image ratio of 10%. Therefore, the replenishment amount with an image ratio of 30% is equivalent to three rotations of the screw.
ここで、補給タイミングはA3用紙1枚に対して補給可能なスクリュー回転数が10回であることから、出力画像を副走査方向に10分割し、その各領域に対する濃度積算値(画像比率)から補給タイミングを決定する。図10に示す画像パターンの場合、図11に示す画像濃度プロファイルから、濃度積算値の多い領域が3つあることが分かる。なお、図11は、前述の図9と同様の図である。したがって、これら3つの領域に対して補給タイミングを割り当てて、現像剤の補給位置から現像スリーブ41までのタイムラグΔT秒早めたタイミングで補給スクリューを回転させれば良い。
Here, since the replenishment timing is that the number of screw rotations that can be replenished with respect to one A3 sheet is 10, the output image is divided into 10 in the sub-scanning direction, and the density integrated value (image ratio) for each area is calculated Determine the replenishment timing. In the case of the image pattern shown in FIG. 10, it can be seen from the image density profile shown in FIG. 11 that there are three regions with a large density integrated value. FIG. 11 is the same diagram as FIG. 9 described above. Therefore, it is only necessary to assign a replenishment timing to these three regions and rotate the replenishment screw at a timing that is advanced by a time lag ΔT seconds from the developer replenishment position to the developing
上述のような本実施形態によれば、出力画像の副走査方向の位置に対応した画像比率に基づいて補給装置44によりトナーを補給するタイミングを制御するため、出力画像の画像比率に拘らず画像濃度ムラを低減できる。
According to the present embodiment as described above, the timing for supplying toner by the replenishing
[実施例1]
次に上述の構成のうち、比較例1と本実施形態(実施例1)とで画像濃度変動の推移を調べた実験について説明する。実験では、図8に示すようにA4用紙サイズに対して40%の画像比率のハーフトーン画像を、図10に示すようにA3用紙サイズに対して30%の画像比率のモザイク画像を、それぞれ比較例1と実施例1とのそれぞれの補給タイミングで画像形成動作を行った。そして、形成された画像の濃度をそれぞれ測定した。それぞれの画像形成枚数は15000枚とした。この結果を図12に示す。図12は、画像形成枚数に対する画像濃度の推移を示している。この図12から明らかなように、実施例1によれば、長期にわたる画像形成動作において、特に高画像比率の画像形成時に、画像濃度変動の幅を小さくすることができることが分かった。この結果、本実施形態によれば、長期にわたる画像形成動作を行っても、高品質及び高画質な画像形成を行うことができることが分かった。
[Example 1]
Next, an experiment will be described in which the transition of the image density fluctuation was examined in Comparative Example 1 and the present embodiment (Example 1) in the above-described configuration. In the experiment, a halftone image having an image ratio of 40% with respect to the A4 paper size as shown in FIG. 8 is compared with a mosaic image having an image ratio of 30% with respect to the A3 paper size as shown in FIG. The image forming operation was performed at the replenishment timing in each of Example 1 and Example 1. Then, the density of each formed image was measured. The number of images formed was 15000. The result is shown in FIG. FIG. 12 shows the transition of the image density with respect to the number of formed images. As is apparent from FIG. 12, according to Example 1, it was found that the width of the image density fluctuation can be reduced in the image forming operation over a long period of time, particularly when an image having a high image ratio is formed. As a result, according to the present embodiment, it was found that high-quality and high-quality image formation can be performed even when an image forming operation for a long time is performed.
なお、本実施形態では、フィードフォワード方式を例に説明したが、以下のようなフィードバック方式でも、本発明が適用可能である。即ち、フィードバック方式とは、実際に消費された後に、消費されたトナー分だけトナー補給する方式である。この場合、現像位置でトナー消費された領域が補給位置に到達したときに、消費されたトナー分を補給する方式となる。本発明を適用した場合にフィードフォワード方式と異なる点は、既に現像された出力画像の副走査方向の画像情報に基づいて、補給タイミングを制御する点が異なる。また、本実施形態では、画像比率を画素毎の濃度を積算することにより算出しているが、このような積算値を求めなくても、データとして画像比率が分かるものがあれば、それを利用して現像剤の補給タイミングを制御することもできる。例えば、画像比率が高い領域を座標などで把握できれば、その画像比率が高い領域に対応したタイミングで現像剤が補給されるようにする。 In the present embodiment, the feedforward method has been described as an example, but the present invention can also be applied to the following feedback method. In other words, the feedback method is a method in which toner is replenished by the amount of consumed toner after it is actually consumed. In this case, when the area where toner is consumed at the development position reaches the replenishment position, the consumed toner is replenished. When the present invention is applied, the difference from the feed forward method is that the replenishment timing is controlled based on the image information in the sub-scanning direction of the output image that has already been developed. In the present embodiment, the image ratio is calculated by integrating the density for each pixel. However, if there is data that can be used to determine the image ratio without obtaining such an integrated value, the image ratio is used. The developer replenishment timing can also be controlled. For example, if a region having a high image ratio can be grasped by coordinates or the like, the developer is supplied at a timing corresponding to the region having a high image ratio.
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態について、図13ないし図15を用いて説明する。本実施形態では、出力画像の副走査方向の位置に対する画像比率だけではなく、主走査方向の位置に対する画像比率を加味し、現像剤の補給タイミングを決定する。即ち、CPU8a(図5参照)は、出力画像の副走査方向及び主走査方向の位置に対応した画像比率を算出し、主走査方向下流に向かう程、その画像比率に対する現像剤の補給タイミングを早めるようにしている。即ち、主走査方向下流での現像剤の補給タイミングを、主走査方向上流での現像剤の補給タイミングよりも早める。例えば、前述の図8(A)に示したような、出力画像を副走査方向に5つに分割した場合で、副走査方向1番目と2番目の領域について説明する。この場合、2番目の領域の主走査方向下流の画像比率の値は1番目の領域の画像比率に積算され、1番目の領域の主走査方向上流の画像比率の値は2番目の領域の画像比率に積算される。このため、主走査方向下流の画像比率に対する現像剤の補給量が補給タイミングが1段階早い領域に反映され、主走査方向上流の画像比率に対する現像剤の補給量が補給タイミングが1段階遅い領域に反映される。そして、結果として、主走査方向下流での現像剤の補給タイミングが主走査方向上流での現像剤の補給タイミングよりも早まる。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, not only the image ratio with respect to the position in the sub-scanning direction of the output image but also the image ratio with respect to the position in the main scanning direction is taken into account to determine the developer replenishment timing. That is, the
本実施形態では、このために、出力画像の副走査方向の長さを、スクリューの回転回数に応じた複数の領域に分割する(補給ブロック数を算出する)際に、図13(A)に示すように、出力画像を主走査方向に対して傾斜した領域に分割している。即ち、主走査方向下流の画像比率に対する現像剤の補給が、主走査方向上流の画像比率に対する現像剤の補給よりも早い段階の補給タイミングに反映されるようにしている。そして、各領域の濃度積算値(画像比率)を算出し、補給タイミングを決定している。 In this embodiment, for this purpose, when the length of the output image in the sub-scanning direction is divided into a plurality of regions corresponding to the number of rotations of the screw (calculation of the number of supply blocks), as shown in FIG. As shown, the output image is divided into regions inclined with respect to the main scanning direction. That is, the developer replenishment with respect to the image ratio downstream in the main scanning direction is reflected in the replenishment timing at an earlier stage than the developer replenishment with respect to the image ratio upstream in the main scanning direction. Then, the integrated density value (image ratio) of each region is calculated, and the replenishment timing is determined.
本実施形態の場合、フィードフォワードとフィードバックとの何れの場合も、分割領域の副走査方向に対する傾きαは、感光体1の回転速度と現像室43a内での現像剤の搬送速度(スクリュー43dの回転速度)との関係から導き出した。要するに、出力画像を、現像室43a内(現像装置内)の現像剤搬送速度(主走査方向速度)と、感光体回転速度(副走査方向速度)との比で決まる傾きαで分割する。
In this embodiment, in both feedforward and feedback, the inclination α of the divided region with respect to the sub-scanning direction is determined by the rotational speed of the
即ち、スクリュー43dの回転速度/感光体1の回転速度=αとしたとき、このαが分割領域の傾きθとなり、感光体1の回転方向(像担持体表面の移動方向)に対して傾きαとなる方向(所定方向)に関する濃度分布を見て、補給タイミングを決定する。
That is, when the rotational speed of the
現像装置内の現像剤の搬送速度は、次のように求めることができる。即ち、図4に示すような形で、高速度ビデオカメラによって現像容器上方から現像剤中に異なる色のトナーを補給し、現像室43a内でトナーが搬送されている様子を動画撮影する。そして、画像解析によって補給トナーの色成分が最も濃い位置を特定することで求めることができる。例えば、シアン色の現像剤が充填されている現像剤を用意し、イエローのトナーを図4の受渡し部43gの位置の現像剤上に0.5g程度置く。その後、高速度ビデオカメラによって上方から現像剤が搬送される様子を撮影する。そして、撮影した動画から、イエロートナーの最も濃いポイントが搬送される搬送速度[mm/sec]を算出する。
The transport speed of the developer in the developing device can be obtained as follows. That is, in the form shown in FIG. 4, a high-speed video camera replenishes different colors of toner into the developer from above the developing container, and shoots a moving image of how the toner is conveyed in the developing
消費された現像剤を過不足なく補給するようにするには、分割領域の角度θ=arctanαとすることが理想である。但し、θ=arctanα±16°の範囲にすれば、分割角度θがarctanαからずれてくることによる色味変動ΔEを3以下に抑えることができる。以下これについて説明する。 In order to supply the consumed developer without excess or deficiency, it is ideal that the angle θ of the divided region is set to arctan α. However, if the angle θ is within the range of arctan α ± 16 °, the color variation ΔE due to the division angle θ deviating from arctan α can be suppressed to 3 or less. This will be described below.
上述のようにθを±16°の範囲にすることで、色味変動ΔEを抑えることができるのは、αで決定した分割領域の面積に対するずれ量を20%以下にすることができるためである。θが+方向にずれると、図13(A)の破線が時計まわりに回転し、−方向にずれると反時計まわりに回転し、分割領域がarctanαで決定した領域に対してずれる。そうすると、各領域に割り当てられた消費量と補給トナー量がずれるため、色味変動が大きくなってしまう。θの範囲を±20°±25°で分割した場合、それぞれ最大28%、39%ずつ理想的な分割に対して前後の分割領域の消費量を反映してしまう。この場合、副走査方向の幅40mmのベタ帯が均等に2本形成される画像等を形成し、各領域における画像濃度を分光濃度計X−riteを用いて測定し、色味変動を求めるとΔE>4.5〜5.5(測定濃度差Δ0.1〜0.2目安)となった。また、目視でも濃度ムラが確認された。 As described above, when θ is in the range of ± 16 °, the color variation ΔE can be suppressed because the shift amount with respect to the area of the divided region determined by α can be 20% or less. is there. When θ shifts in the + direction, the broken line in FIG. 13A rotates clockwise, and when it shifts in the − direction, it rotates counterclockwise, and the divided area shifts from the area determined by arctan α. As a result, the consumption amount allocated to each area and the replenishment toner amount deviate, resulting in a large variation in color. When the range of θ is divided by ± 20 ° ± 25 °, the consumption of the preceding and subsequent divided regions is reflected on the ideal division by 28% and 39%, respectively. In this case, when an image or the like in which two solid bands with a width of 40 mm in the sub-scanning direction are evenly formed is formed, the image density in each region is measured using a spectral densitometer X-rite, and the color variation is obtained. ΔE> 4.5 to 5.5 (measured concentration difference Δ0.1 to 0.2 guideline). Also, density unevenness was confirmed visually.
一方、±16°(面積ずれは19%)にすることで、画像濃度の変動はΔE約2.8〜3.0と、目視での濃度ムラ確認が難しいレベルまで変動を抑制可能となった。また、ずれ量をθ±17〜20にすると面積のずれ量が23〜29%と大きくなり、ΔE=3.2〜3.6と認識可能な色味変動が確認されるレベルになった。さらに理想的な分割角度θの中心値を用いると、ΔE=2.4となりより安定した色味を得ることができた。 On the other hand, by setting ± 16 ° (the area deviation is 19%), the fluctuation of the image density is ΔE of about 2.8 to 3.0, and the fluctuation can be suppressed to a level where it is difficult to visually confirm the density unevenness. . Further, when the deviation amount is set to θ ± 17 to 20, the deviation amount of the area becomes as large as 23 to 29%, and the color variation that can be recognized as ΔE = 3.2 to 3.6 is confirmed. Furthermore, when the ideal center value of the division angle θ is used, ΔE = 2.4, and a more stable color can be obtained.
以上より、θ=arctanα±16°の範囲にすることによって色味変動を抑えることができる。 From the above, it is possible to suppress the color variation by setting the range θ = arctan α ± 16 °.
なお、図14のΔT1は、フィードフォワード方式では、補給装置44からの補給位置から現像スリーブ41にトナーが到達するまでの時間である。また、フィードバック方式では、ΔT1は、現像スリーブ41で現像後の現像終了剤が、補給位置44へ到達するまでの時間となる。
In the feed forward method, ΔT1 in FIG. 14 is a time until the toner reaches the developing
これは、図14に示すように、現像室43aの上流に存在する現像剤が下流に移動するまでにΔT2の時間がかかるためである。即ち、現像室43aの上流で現像剤が現像スリーブ41に搬送されるタイミングに対し、現像室43aの下流で現像剤が現像スリーブ41に搬送されるタイミングは、ΔT2の遅れがある。現像室43a内での現像剤の搬送方向は主走査方向に対応する。したがって、図13(B)に示すように、出力画像を主走査方向と平行に分割した場合、出力画像の分割領域のうちの同じ領域内であっても、トナーの消費タイミングに対して補給タイミングがずれてしまう。このために本実施形態の場合には、主走査方向下流に向かう程現像剤の補給タイミングを早め、主走査方向に関するトナーの消費タイミングと補給タイミングとのずれを解消している。
This is because, as shown in FIG. 14, it takes time ΔT2 for the developer existing upstream of the developing
より、具体的に説明する。まず、主走査方向に関し、現像室43aの上流で取り込まれた現像終了剤と下流で取り込まれた現像終了剤にΔT2の時間の遅れが発生する。このため、図13(B)に示すように、画像の現像室43aの下流(主走査方向下流)に近い方で消費された現像終了剤が、上流よりも先にトナー補給位置に到達する。副走査方向の次の領域の現像終了剤と混ざり合うことが繰り返し行われ、補給位置には複数の副走査方向領域の現像終了剤が混ざって到達する。
More specific description will be given. First, with respect to the main scanning direction, a time delay of ΔT2 occurs between the development end agent taken in upstream of the developing
例えば、図13(B)のように、出力画像を主走査方向と平行に分割した場合の、最初に補給位置に到達する領域(図の一番上の領域)の主走査方向上流の現像終了剤は、2番目に到達する領域(図の上から2番目の領域)の主走査方向下流の現像終了剤と混ざる。即ち、最初の領域の主走査方向上流の現像終了剤が搬送されている間に、2番目の領域の現像終了剤が混ざる。同様に、最後に補給位置に到達する領域(図の一番下の領域)の主走査方向下流の現像終了剤は、最後から2番目に到達する領域(図の下から2番目の領域)の主走査方向上流の現像終了剤と混ざる。このため、図13(B)のように出力画像を分割して現像剤の補給制御を行う場合、画像形成時のトナー消費のタイミングに対して最適な補給のタイミングが、ずれてしまうおそれがある。 For example, as shown in FIG. 13B, when the output image is divided in parallel with the main scanning direction, the development end upstream in the main scanning direction of the area that reaches the supply position first (the uppermost area in the figure) The agent is mixed with the development end agent downstream in the main scanning direction of the second-arrival area (second area from the top in the figure). That is, the development end agent in the second region is mixed while the development end agent upstream of the first region in the main scanning direction is being conveyed. Similarly, the development end agent downstream in the main scanning direction of the area that finally reaches the replenishment position (the bottom area in the figure) is the second area that reaches the second from the last (the second area from the bottom in the figure). It is mixed with the development terminator upstream of the main scanning direction. For this reason, when the developer replenishment control is performed by dividing the output image as shown in FIG. 13B, the optimal replenishment timing may deviate from the toner consumption timing during image formation. .
そこで、図13(A)に示すように、補給タイミングを合わせるために、出力画像を副走査方向に対して所定の角度だけ傾斜した領域に分割し、各領域で濃度を積算して補給タイミングを決定する。これにより、補給位置に近い側(主走査方向下流)で現像剤が消費された領域を早いタイミングで補給に反映させることができ、現像剤の消費タイミングと補給タイミングとをより近づけられ、濃度ムラをより低減できる。その他の構造及び作用は、前述の第1の実施形態と同様である。 Therefore, as shown in FIG. 13A, in order to match the replenishment timing, the output image is divided into regions inclined by a predetermined angle with respect to the sub-scanning direction, and the concentration is integrated in each region to set the replenishment timing. decide. As a result, the area where the developer is consumed on the side closer to the replenishment position (downstream in the main scanning direction) can be reflected in the replenishment at an early timing, and the developer consumption timing and the replenishment timing can be brought closer to each other. Can be further reduced. Other structures and operations are the same as those in the first embodiment.
[実施例2]
次に上述の構成で(実施例2)で画像濃度変動の推移を調べた実験について説明する。実験では、A3用紙後端部にA4用紙サイズに対して25%の画像比率の帯画像を通紙して画像形成動作を30000枚行った。そして、形成された画像の濃度をそれぞれ測定した。この結果を図15に示す。図15は、画像形成枚数に対する画像濃度の推移を示している。また、比較例1と実施例1は、前述の第1の実施形態の実施例で説明した比較例1と実施例1とで示した構成で、同様に画像形成を行った場合の結果である。この図15から明らかなように、実施例2によれば、長期にわたる画像形成動作において、特に高画像比率の画像形成時に、実施例1よりも更に画像濃度変動の幅を小さくすることができることが分かった。この結果、本実施形態によれば、長期にわたる画像形成動作を行っても、高品質及び高画質な画像形成を行うことができることが分かった。
[Example 2]
Next, an experiment will be described in which the transition of the image density fluctuation was examined in the above-described configuration (Example 2). In the experiment, a band image having an image ratio of 25% with respect to the A4 paper size was passed through the rear edge of the A3 paper, and 30000 sheets of image forming operations were performed. Then, the density of each formed image was measured. The result is shown in FIG. FIG. 15 shows transition of image density with respect to the number of formed images. Further, Comparative Example 1 and Example 1 are the results when image formation is similarly performed with the configurations shown in Comparative Example 1 and Example 1 described in the example of the first embodiment. . As can be seen from FIG. 15, according to the second embodiment, the width of the image density fluctuation can be further reduced in the image forming operation over a long period of time, particularly when the image having a high image ratio is formed, as compared with the first embodiment. I understood. As a result, according to the present embodiment, it was found that high-quality and high-quality image formation can be performed even when an image forming operation for a long time is performed.
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態について、図16を用いて説明する。上述の各実施形態においては、原稿先端からの副走査方向の位置に対する画像比率を算出することでより高精度な補給制御を行う構成について示した。しかし、原稿をスキャンして、補給量及び補給タイミングを予測してから作像開始するために、ファーストコピーまでに時間を要してしまう。そこで、本実施形態では、画像のスキャンと濃度の積算をほぼ同時に行うことで、画像データの処理時間を短縮し、画像形成装置の最初の画像形成動作までの時間を短縮する構成としている。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In each of the above-described embodiments, a configuration in which more accurate replenishment control is performed by calculating an image ratio with respect to a position in the sub-scanning direction from the front end of the document has been described. However, it takes time until the first copy in order to start image formation after scanning the document and predicting the supply amount and supply timing. In view of this, in the present embodiment, image scanning and density integration are performed almost simultaneously, thereby reducing the processing time of the image data and reducing the time until the first image forming operation of the image forming apparatus.
詳細には、図16に示すように、画像形成が開始されると(S21)、画像データをスキャン開始する(S22)と同時に、一番先頭の副走査方向画素i=1(図6参照)から主走査方向画素を積算(S23)する。そして、その積算値を副走査方向に順次加算していく(S24)。もし前回のジョブの濃度積算値があれば、最初に濃度積算値に加算する(S25)。副走査方向の濃度積算値を加算した後、補給スクリュー1回転分の補給に応じた濃度積算値に達しているか否かを判断する(S26)。もし達していない場合は次の副走査方向の画素に移動して(S27)、主走査方向濃度積算値ΣDnを加算する(S24)。達している場合は補給スクリューを1回転させて補給動作を行う(S28)。このとき、副走査方向画素i=N番目(画像データの最後)になった場合(S29)、スキャンを終了する(S30)。一方、画像データが最後でなければ、濃度積算値から補給1回転分の積算値を引き(S31)、S25に戻る。 Specifically, as shown in FIG. 16, when image formation is started (S21), scanning of image data is started (S22), and at the same time, the first sub-scanning direction pixel i = 1 (see FIG. 6). The pixels in the main scanning direction are integrated (S23). Then, the integrated values are sequentially added in the sub-scanning direction (S24). If there is a density integrated value of the previous job, it is first added to the density integrated value (S25). After adding the density integrated value in the sub-scanning direction, it is determined whether or not the density integrated value corresponding to the supply for one rotation of the supply screw has been reached (S26). If not reached, the pixel moves to the next pixel in the sub-scanning direction (S27), and the main scanning direction density integrated value ΣDn is added (S24). If it has reached, the replenishment operation is performed by rotating the replenishment screw once (S28). At this time, when the sub-scanning direction pixel i = Nth (the last of the image data) is reached (S29), the scanning is terminated (S30). On the other hand, if the image data is not the last, the integrated value for one replenishment rotation is subtracted from the integrated density value (S31), and the process returns to S25.
本実施形態によれば、画像データのスキャン開始と同時に画像処理を開始するため、画像処理時間及び補給制御時間を画像スキャン時間に吸収することができ、ファーストコピーまでに要する時間の短縮を図れる。具体的には、実施例1の構成で画像形成を行った場合、画像データのスキャン開始から作像動作開始までに要する時間はA3用紙サイズで4.00[sec],画像処理時間が1.5[sec],補給量及びタイミングの制御処理時間が0.5[sec]を要した。これに対して、本実施形態の構成によれば、ファーストコピーまでに要する時間を約2.0[sec]短縮することができた。尚、本実施例も、トナー補給位置から現像位置にトナーが搬送される時間分を考慮して補給するタイミングにタイムラグを設けている。 According to this embodiment, since image processing is started simultaneously with the start of scanning of image data, the image processing time and the supply control time can be absorbed in the image scanning time, and the time required for the first copy can be shortened. Specifically, when image formation is performed with the configuration of the first embodiment, the time required from the start of image data scan to the start of image forming operation is 4.00 [sec] for the A3 paper size, and the image processing time is 1. It took 5 [sec], and the replenishment amount and timing control processing time required 0.5 [sec]. On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, the time required for the first copy can be reduced by about 2.0 [sec]. In this embodiment as well, a time lag is provided at the replenishment timing in consideration of the time during which the toner is conveyed from the toner replenishment position to the development position.
以上より、本実施形態の構成を用いることにより、画像濃度に応じた補給を行うことにより画像比率が大きい画像を形成した場合に安定した補給を行い濃度ムラのない安定した高品質な画像を提供することができる。且つ、ダウンタイムの少ない画像形成装置を提供することができる。その他の構造及び作用は、前述の第1の実施形態又は第2の実施形態と同様である。 As described above, by using the configuration of the present embodiment, when an image with a large image ratio is formed by performing replenishment according to image density, stable replenishment is provided and a stable high-quality image without density unevenness is provided. can do. In addition, an image forming apparatus with little downtime can be provided. Other structures and operations are the same as those in the first embodiment or the second embodiment described above.
1・・・像担持体(感光体)、4・・・現像装置、8a・・・制御手段(CPU)、44・・・補給装置、80・・・画像データ処理手段(ビデオカウンタ)、100・・・画像形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記像担持体と対向する現像位置にトナー及びキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、
出力画像の所定方向に関する濃度分布に基づいて、前記補給装置の補給タイミングを制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying a toner image;
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier;
A developing device for developing the electrostatic latent image, comprising a developer carrier that carries and conveys a developer containing toner and a carrier at a development position facing the image carrier;
A replenishing device for replenishing toner to the developing device;
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls a replenishment timing of the replenishing device based on a density distribution in a predetermined direction of the output image.
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JP2016156862A (en) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | コニカミノルタ株式会社 | Image formation apparatus |
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