JP2012150293A - 画像形成装置、および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像データに基づき、二成分現像剤に含まれるトナーとキャリアとを担持した現像スリーブの回転により像担持体への画像形成を行う画像形成装置であって、前記現像スリーブに担持されたトナーにより、前記像担持体に濃度検知用のトナー像を形成する形成手段と、前記形成手段にて形成された濃度検知用のトナー像の濃度を検知する検知手段と、前記二成分現像剤におけるトナー帯電量を予測する予測手段と、前記予測手段により予測したトナー帯電量と、前記検知手段にて検知したトナー像の濃度とに基づいて、前記二成分現像剤におけるトナー帯電量を補正する補正手段と、前記形成手段により形成される濃度検知用のトナー像を形成する際に、画像データに基づく画像形成時と比較して、現像効率を向上させるように制御する制御手段とを有する。
【選択図】図11
Description
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、現像効率を向上させた状態でのパッチ検知した結果に応じて2成分現像剤における予測トナー帯電量を制御する限りにおいて、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。
図1は画像形成装置の構成の説明図である。画像形成装置100は、中間転写ベルト6に沿ってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)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。
図2は、画像読取部Aが有するリーダ画像処理部108における信号処理のブロック図である。図3は、リーダ画像処理部108における各制御信号のタイミングの説明図である。
図4は、画像形成部の制御系のブロック図である。図4に示すように、画像形成装置100は、画像形成動作を統括的に制御する制御部110を有する。制御部110は、CPU111とRAM112とROM113とを有する。
現像装置4は、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用する二成分現像方式を採用する。非磁性トナー(以下、トナー)は、スチレン系共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させたもので平均直径が5μmである。現像装置4は、二成分現像剤を攪拌して、磁性キャリアを正極性に、トナーを負極性にそれぞれ帯電させる。
T/D=(SGNL値−SGNLi値)/Rate+初期T/D ・・・(式1)
SGNL値:トナー濃度センサの測定値
SGNLi値:トナー濃度センサの初期測定値(初期値)
Rate:感度
トナー補給量は、本実施形態では以下の方法で算出する。画像形成装置100では、感光ドラム1の静電像の連続的な現像により現像装置4内の現像剤のトナー濃度が低下する。そのため、制御部110は、トナー補給制御を実行してトナー補給槽33からトナーを現像装置4に補給することにより、現像剤のトナー濃度を可及的に一定に制御して、画像濃度を可及的に一定に制御する。画像形成装置100は、感光ドラム1上の静電像を、面積階調によるデジタル方式で形成する。このため、トナー補給動作は、パッチ画像の画像濃度センサ12による検知結果に基づいて行われるとともに、感光ドラム1上に形成される静電像の画素毎のデジタル画像信号に基づいて行われる。
Msum=Mv+(Mp/パッチ検ATR頻度) ・・・(式2)
Mv:ビデオカウントATRにより求まった補給トナー量
Mp:パッチ検ATRにより求まった補給トナー量
ビデオカウンタ220から求められる画像中の画素ごとの画像信号の出力レベルから必要なトナー補給量を算出することにより、トナー濃度を制御する方式であるビデオカウントATRについて述べる。上記の式2にて用いられるビデオカウントATRにより求まったトナー補給量(基礎補給量)Mvは、画像読取部(リーダ部)Aで読み込んだ画像信号、あるいはコンピュータ等から送られてきた画像信号から求められる。これら画像信号の処理を行う回路構成は、図2のブロック図に示したとおりである。
形成したパッチの濃度を検知することによりトナー濃度を制御する方式であるパッチ検ATRについて述べる。図5はパッチ画像の形成工程の説明図である。図6はパッチ濃度の測定工程の説明図である。図7は画像濃度とフォトセンサ出力の関係の説明図である。
Mp=ΔD/ΔDrate ・・・(式3)
次に現在のトナー帯電量の求め方を説明する。図4のブロック図、図8のフロー図を用いて説明する。トナー帯電量は、制御部110により算出される。制御部110は、各信号による計算を行うための作業バッファ用のRAM112、演算を行うためのCPU111、演算に必要なテーブルを含むROM113で構成される。
画像比率D=V/Td×0.162 ・・・(式4)
V:ビデオカウント値
Td:駆動時間
収束Q/M2=収束Q/M1×(−0.1×TDrate+1.8) ・・・(式5)
収束Q/M3=収束Q/M2+5−0.5×H ・・・(式6)
収束Q/M4=収束Q/M3×(−0.000021×Tt+1) ・・・(式7)
仮Q/M(n分)=α×(収束Q/M4−Q/M(n−1分))×Td/60+Q/M(n−1分)
α=0.01 ・・・(式8)
Q/M(n分)=−β×Ts/60×仮Q/M(n分)+仮Q/M(n分)
β=0.001 ・・・(式9)
図10に、感光ドラム1の電位の模式図を示す。電位は絶対値で示している。図10は、前述した帯電、露光、現像のプロセスを経た直後を示している。図10中で、Vdは、暗部電位(露光されていない部分の電位)を示している。Vdcは前述したように、現像スリーブ41に印加された負極性の直流電圧である。Vlは、明部電位(露光された部分の電位)であり、ここの部分にトナーが現像工程により現像される。
現像効率=(Vtoner−Vl)/(Vdc−Vl)×100(%)・・・(式10)
Vtoner−Vl=Q/C ・・・(式11)
Q/(Vtoner−Vl)=一定 ・・・(式12)
Q/(Vtoner−Vl)=Q’/(Vtoner’−Vl’)・・・(式13)
(Vtoner’−Vl’)/(Vdc−Vl)=α ・・・(式14)
現像効率=(Vtoner−Vl)/(Vdc−Vl)×100(%)
=Q/Q’×α(%) ・・・(式15)
図11に、画像形成に係る処理フローを示す。また、画像形成処理において、前述のトナー帯電量算出値をオブザーバー補正する処理を含む。なお、本実施形態において、本処理は制御部110にて各種処理が制御されるものとする。
トナー帯電量(μC/g)=20/パッチ画像Q濃度・・・(式16)
補正後のQ/M=((式9から算出のQ/M)+(パッチQ濃度(式16)から算出のQ/M))/2 ・・・(式17)
本実施形態では、現像バイアスの高圧成分の振幅のピークトウピークを1.75kVから2.0kVへ上げたが、その限りである必要はない。現像効率が略100%の状態にすることが重要である。この状態により、パッチQの濃度から適切にトナー帯電量を算出できる。本実施形態での現像バイアスの高圧成分の振幅のピークトウピークと現像効率との関係を図13に示す。
次に、レーザー光量補正の説明を行う。制御系のブロック図としては図4を用いて説明する。先述のように適宜求められたトナー帯電量に基づき、レーザー光量制御回路190を制御部110により制御することで、レーザー光量を制御する。具体的には、電源オン直後に算出されたトナー帯電量を基準に差分で制御する。図14にトナー帯電量からレーザー光量を求める関係を示す。電源オン後に求まったトナー帯電量から図14のレーザー光量を求める。そのレーザー光量値を基準として制御する。
本実施形態では、現像設定を変更したパッチQを形成する際に、現像バイアスのピークトウピークを変更せずに現像スリーブ41の回転スピードを変更する。それ以外は、第一実施形態と同様である。図16に、現像スリーブ41のスピードと現像効率との関係を示す。図16では、現像スリーブ41のスピードは対向している感光ドラム1との線速度の比により示している。
Claims (5)
- 画像データに基づき、二成分現像剤に含まれるトナーとキャリアとを担持した現像スリーブの回転により像担持体への画像形成を行う画像形成装置であって、
前記現像スリーブに担持されたトナーにより、前記像担持体に濃度検知用のトナー像を形成する形成手段と、
前記形成手段にて形成された濃度検知用のトナー像の濃度を検知する検知手段と、
前記二成分現像剤におけるトナー帯電量を予測する予測手段と、
前記予測手段により予測したトナー帯電量と、前記検知手段にて検知したトナー像の濃度とに基づいて、前記二成分現像剤におけるトナー帯電量を補正する補正手段と、
前記形成手段により形成される濃度検知用のトナー像を形成する際に、画像データに基づく画像形成時と比較して、現像効率を向上させるように制御する制御手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、現像効率を向上させる際に、前記現像スリーブの回転スピードを上げることを特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
- 前記制御手段は、現像効率を向上させる際に、前記現像スリーブに印加するバイアスを上げることを特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
- 前記制御手段は、現像効率が略100%になるように制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載された画像形成装置。
- 画像データに基づき、二成分現像剤に含まれるトナーとキャリアとを担持した現像スリーブの回転により像担持体への画像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
形成手段が、前記現像スリーブに担持されたトナーにより、前記像担持体に濃度検知用のトナー像を形成する形成工程と、
検知手段が、前記形成工程にて形成された濃度検知用のトナー像の濃度を検知する検知工程と、
予測手段が、前記二成分現像剤におけるトナー帯電量を予測する予測工程と、
補正手段が、前記予測工程により予測したトナー帯電量と、前記検知工程にて検知したトナー像の濃度とに基づいて、前記二成分現像剤におけるトナー帯電量を補正する補正工程と、
制御手段が、前記形成工程により形成される濃度検知用のトナー像を形成する際に、画像データに基づく画像形成時と比較して、現像効率を向上させるように制御する制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
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