JP2013122549A - Image density control method and image forming apparatus - Google Patents

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Nobutaka Takeuchi
信貴 竹内
Makoto Komatsu
真 小松
Akira Yoshida
晃 吉田
Atsushi Mori
敦司 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image density control method for predicting a change in a toner charge amount or a change in physical adhesion between toner and a carrier to maintain constant image density during printing, and decreasing costs in an image forming apparatus including a developing device that does not have a toner density sensor for detecting density of toner in a developing unit.SOLUTION: In order to maintain constant image density during printing, a developing potential (developing pot) as an imaging condition is changed in a non-image area in accordance with image output information or operation information of a toner supply device.

Description

本発明は、画像濃度制御方法、該画像濃度制御方法を実施するための複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image density control method, an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a plotter for carrying out the image density control method, and a multifunction machine including at least one of them.

近年の複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、使用環境の変化(連続印字、間欠印字を含む)による画質の変化を小さくし、経時においても、常に安定した画像を提供していかなければならない。
従来技術として、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤(以下「現像剤」と記す)を現像剤担持体(以下「現像スリーブ」と記す)上に保持し、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに潜像担持体(以下「感光体」と記す)と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う二成分現像方式が広く知られている。
In recent image forming apparatuses such as copying machines and laser printers, high image quality is demanded, and high durability and high stability are also desired. In other words, it is necessary to reduce the change in image quality due to changes in the usage environment (including continuous printing and intermittent printing), and to provide a stable image over time.
As a conventional technique, a two-component developer (hereinafter referred to as “developer”) composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier is held on a developer carrier (hereinafter referred to as “development sleeve”), and is magnetized by a magnetic pole contained therein. 2. Description of the Related Art A two-component development system that performs development by forming a brush and applying a development bias to a developing sleeve at a position facing a latent image carrier (hereinafter referred to as “photosensitive member”) is widely known.

この二成分現像方式は、カラー化が容易なことから現在広く用いられている。この方式は、現像スリーブを回転させることにより現像剤を現像領域に搬送する。現像剤は現像領域に搬送されるに従い、現像極の磁力線に沿って多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。
二成分現像方式は、一成分現像方式と異なり、トナーとキャリアの重量比(トナー濃度)を精度よく制御することが、安定性を向上させる上で非常に重要とされている。例えば、トナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れの発生や、細部解像力の低下が生じる。また、トナー濃度が低い場合には、ベタ画像部の濃度低下や、キャリア付着が発生するといった不具合が生じる。
そのため、トナー補給量を制御して、現像剤の中のトナー濃度を適正範囲に調整する必要がある。
This two-component development method is currently widely used because it can be easily colored. In this system, the developer is transported to the development area by rotating the developing sleeve. As the developer is transported to the development area, a large number of magnetic carriers gather with the toner along the magnetic field lines of the development pole to form a magnetic brush.
In the two-component development method, unlike the one-component development method, it is very important to control the weight ratio (toner concentration) of the toner and the carrier with high accuracy in order to improve the stability. For example, if the toner concentration is too high, background stains will occur on the image and the detail resolution will be reduced. Further, when the toner density is low, problems such as a decrease in density of the solid image portion and carrier adhesion occur.
Therefore, it is necessary to control the toner replenishment amount and adjust the toner concentration in the developer to an appropriate range.

近年の画像形成装置は、現像装置に低ストレス化の手法を取り入れたものが多く存在する。これらは、現像装置小型化の要請による現像剤量の低量化と現像剤の長寿命化の相反する目的を両立するために非常に有効な手法であると考えられる。
例えば、二成分方式のカラー画像形成装置においては、トナー分散性を向上するために、シリカ(SiO2)や酸化チタン(TiO2)等の添加剤がトナー表面の多くに外添されている。これら添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに非常に弱い。そのため現像器での攪拌により、トナー内部に埋没したり、表面から離脱したりする現象が発生する。
その結果、現像剤(トナー、キャリアを含む)の流動性や帯電特性、さらにトナーとキャリアの物理的付着力が変化する。低ストレス現像は、上記した現象を極力抑えることを可能とする。
Many image forming apparatuses in recent years adopt a technique for reducing stress in a developing apparatus. These are considered to be very effective techniques in order to achieve the contradictory purpose of reducing the amount of developer due to the demand for downsizing of the developing device and extending the life of the developer.
For example, in a two-component color image forming apparatus, an additive such as silica (SiO 2 ) or titanium oxide (TiO 2 ) is externally added to many toner surfaces in order to improve toner dispersibility. These additives are very vulnerable to mechanical stress and heat stress. For this reason, a phenomenon occurs that the toner is buried in the toner or detached from the surface by stirring in the developing device.
As a result, the flowability and charging characteristics of the developer (including toner and carrier) and the physical adhesion between the toner and the carrier change. Low stress development makes it possible to suppress the above phenomenon as much as possible.

一方、現像器の低ストレス化により、トナー帯電能力(現像器がトナーを帯電させる能力)が低下する場合がある。この現象について簡単に説明すると、例えば、出力画像の面積が比較的低い(単位時間、または単位枚数あたりのトナー入換え量が少ない)場合には、現像能力(現像バイアスに対してトナー現像量をプロットしたグラフの傾き)が、ほぼ一定に保たれるのに対して、高画像面積率の画像を出力する場合には、現像能力が増加するというものである。
つまり、現像剤中でどの程度トナーを入換えたかにより、現像器内に存在するトナーの帯電量が変化し、現像能力に差異が生ずるということである。
上記理由から、現像能力を一定に保つためには印刷中に、なんらかのトナー帯電量調整を実施する必要がある。
On the other hand, there is a case where the toner charging ability (ability of the developing device to charge the toner) is lowered due to the low stress of the developing device. Briefly explaining this phenomenon, for example, when the area of the output image is relatively low (the toner replacement amount per unit time or unit number is small), the developing capacity (the toner development amount with respect to the development bias is set to be smaller). While the slope of the plotted graph is kept substantially constant, when a high image area ratio image is output, the developing ability increases.
That is, depending on how much toner is replaced in the developer, the charge amount of the toner existing in the developing device changes, resulting in a difference in developing ability.
For the above reason, it is necessary to perform some toner charge amount adjustment during printing in order to keep the developing ability constant.

このような特性のある画像形成装置において、トナー帯電量を制御するためには、トナー濃度センサ(トナー濃度検出手段)によりトナー濃度を正確に検知し、その結果を元に、トナー濃度を制御することが必須とされてきた。
ここで、トナー濃度制御としては、トナー濃度検出手段(例えば、透磁率センサ)の出力値:Vtをトナー濃度の制御基準値:Vtrefと比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給装置により現像器中にトナー補給を行う方法が一般的である。
トナー濃度を検知する方法としては、透磁率センサを用いたものが広く用いられている。この方式は、トナー濃度が変化することによる現像剤の透磁率の変化をトナー濃度に換算するものである。カラー画像形成装置において、この透磁率センサはK(ブラック)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の各現像装置に設置されているが、コスト低減の要請から非設置が要求されつつある。
In the image forming apparatus having such characteristics, in order to control the toner charge amount, the toner density is accurately detected by a toner density sensor (toner density detecting means), and the toner density is controlled based on the result. It has been essential.
Here, as the toner density control, the output value: Vt of the toner density detecting means (for example, magnetic permeability sensor) is compared with the control reference value of the toner density: Vtref, and the toner replenishment amount is calculated from the calculation formula according to the difference. A general method is to calculate and replenish toner in the developing device by a toner replenishing device.
As a method for detecting the toner density, a method using a magnetic permeability sensor is widely used. In this method, the change in the magnetic permeability of the developer due to the change in the toner concentration is converted into the toner concentration. In a color image forming apparatus, this magnetic permeability sensor is installed in each developing device for K (black), C (cyan), M (magenta), and Y (yellow). It is being done.

別のトナー濃度検知方法としては、光学センサを用いる方法がある。この方法は、感光体、もしくは中間転写ベルト上に基準パッチ(トナーパターン)を作成し、LED光を照射する。そして、このパターンからの反射光(正反射光、または乱反射光)を光学センサ(フォトダイオードやフォトトランジスタなどで)により検出し、その結果に基づいてトナー濃度(トナー付着量)を検知し、現像器中のトナー濃度情報を得るものである。
印刷中においては、転写紙間(前回の作像終了から今回の作像開始までの間)で基準トナーパターンを作成し、基準トナーパターンからの反射光をフォトセンサで検知することにより、逐次透磁率センサのトナー濃度制御基準値:Vtrefを制御する濃度制御方法が公知である。
例えば、特許文献1、特許文献2には、非画像領域にトナーパターンを作成し、このパターン濃度と、現像器内のトナー濃度を検知する手段を有し、トナーパターンの濃度に応じて、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更して画像濃度を維持する方法が開示されている。
As another toner density detection method, there is a method using an optical sensor. In this method, a reference patch (toner pattern) is created on a photoreceptor or an intermediate transfer belt, and LED light is irradiated. Then, reflected light (regularly reflected light or irregularly reflected light) from this pattern is detected by an optical sensor (with a photodiode, phototransistor, etc.), and toner density (toner adhesion amount) is detected based on the result, and development is performed. The toner density information in the container is obtained.
During printing, a reference toner pattern is created between the transfer sheets (from the end of the previous image formation to the start of the current image formation), and the reflected light from the reference toner pattern is detected by a photosensor, thereby sequentially transmitting. A density control method for controlling the toner density control reference value Vtref of the magnetic sensor is known.
For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 have means for creating a toner pattern in a non-image area and detecting the pattern density and the toner density in the developing device. A method of maintaining the image density by changing the toner density control target value in the container is disclosed.

しかしながら、非画像領域にトナーパターンを作成することにより、画像形成に寄与しないトナーの消費量が増加するという問題があった。そのため、トナーパターンの作像間隔を広げる必要があった。作像間隔を広げると、当然ながら制御精度の低下が懸念される。
トナーパターンを作成する方式では、中間転写ベルト上にトナーパターンを作成するため、二次転写手段を一作像ごとに中間転写ベルトから離間するか、もしくは、二次転写手段にクリーニング装置を併設する必要があり、コスト制約が大きい中低速機層においては、敬遠される傾向にある。
However, creating a toner pattern in a non-image area has a problem of increasing the amount of toner that does not contribute to image formation. Therefore, it is necessary to widen the image formation interval of the toner pattern. If the image forming interval is widened, there is a concern that the control accuracy will naturally decrease.
In the method of creating a toner pattern, in order to create a toner pattern on the intermediate transfer belt, it is necessary to separate the secondary transfer unit from the intermediate transfer belt for each image or to install a cleaning device in the secondary transfer unit. There is a tendency to refrain from the middle- and low-speed planes where cost constraints are large.

さらに、従来では現像器にトナー濃度センサを備えていたが、コストダウン要請により、このセンサを有しない作像装置が提案されている。
このような現像装置においては、トナー濃度制御基準値:Vtrefを制御目標値に設定することができないため、印刷中の画像濃度を一定に保つためには、新規な制御が必要となる。
Further, a developing device has conventionally been provided with a toner density sensor, but an image forming apparatus that does not have this sensor has been proposed in response to a request for cost reduction.
In such a developing device, since the toner density control reference value Vtref cannot be set as the control target value, new control is required to keep the image density constant during printing.

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、現像器中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを有しない現像装置を備えた画像形成装置において、トナー帯電量変化、もしくはトナーとキャリア間の物理的付着力の変化を予測し、印刷中の画像濃度を一定に維持することができ、コストダウンにも応えられる画像濃度制御方法の提供を、その主な目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and in an image forming apparatus having a developing device that does not have a toner concentration sensor for detecting the toner concentration in a developing device, the toner charge amount change or toner The main object of the present invention is to provide an image density control method that can predict a change in physical adhesion force between a carrier and a carrier, maintain a constant image density during printing, and can reduce costs.

上記目的を達成するために、本発明は、像担持体に対向して配置された現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとで構成された二成分現像剤を担持し、前記像担持体との間に形成される現像領域で前記像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置と、作像条件を変更することにより画像濃度を調整する画像濃度調整手段と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、を有し、かつ、前記現像装置は現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段を備えていない画像形成装置において、印刷中における画像濃度を一定に保つべく、画像出力情報、または前記トナー補給装置の動作情報に応じて、前記作像条件を変更することを特徴とする。   To achieve the above object, according to the present invention, a developer carrier disposed opposite to an image carrier carries a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier for holding the toner, A developing device that develops an electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with toner in a development region formed between the image carrier and an image that adjusts the image density by changing imaging conditions In an image forming apparatus, comprising: a density adjusting unit; and a toner replenishing device that replenishes toner to the developing device, wherein the developing device does not include a toner concentration detecting unit that detects a toner concentration in the developer. The image forming condition is changed according to image output information or operation information of the toner replenishing device in order to keep the image density constant during printing.

本発明によれば、一定期間内の画像面積情報、またはトナー補給装置の動作情報を基に、現像剤中におけるトナー入換え量情報を取得し、その結果に基づき作像条件を補正することにより、現像γを大きく変化させることなく、印刷中の画像濃度を安定的に制御することが可能となる。   According to the present invention, the toner replacement amount information in the developer is acquired based on the image area information within a predetermined period or the operation information of the toner supply device, and the image forming condition is corrected based on the result. The image density during printing can be stably controlled without greatly changing the development γ.

本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. プロセスカートリッジの構成を示す概要断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a process cartridge. 制御ブロック図である。It is a control block diagram. 画像濃度調整用パターン(検知パターン、諧調パターン)を示す平面図である。It is a top view which shows the pattern for image density adjustment (a detection pattern, a gradation pattern). 現像γの算出動作を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining an operation of calculating development γ. 現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a development potential and a toner adhesion amount. 画像面積率による現像γの差異を示すグラフである。It is a graph which shows the difference of development (gamma) by an image area rate. 画像面積率による現像γの差異を示す別のグラフである。It is another graph which shows the difference of development (gamma) by an image area rate. 制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control operation. 現像ポテンシャルの変更タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the change timing of development potential. 第2の実施形態における画像出力とトナー補給との関係を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a relationship between image output and toner supply in a second embodiment. 第2の実施形態における制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action in 3rd Embodiment. プリント枚数と画像濃度との関係における比較実験のグラフである。It is a graph of the comparative experiment in the relationship between the number of prints and image density. 画像面積とトナー補給量との関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between an image area and a toner supply amount.

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置(カラー複写機)の概要構成を示す図である。中間転写ベルト10を有する中間転写ユニット12の下側には、中間転写ベルト10の移動方向(矢印方向)に沿って、図示しない装置本体に対して着脱自在な画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ14Y、14M、14C、14Kが備えられており、タンデム型の構成を有している。
プロセスカートリッジ14Y、14M、14C、14Kは同様の構成を有している。プロセスカートリッジ14Yを代表して説明すると、プロセスカートリッジ14Yは、像担持体としての感光体ドラム16Yと、帯電装置18Yと、クリーニング装置22Y等から構成されている。イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応するユニットなどを、符号の末尾に各々Y、M、C、Kを付けて示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus (color copying machine) according to the present embodiment. Below the intermediate transfer unit 12 having the intermediate transfer belt 10, a process cartridge 14 </ b> Y as an image forming unit detachably attached to an apparatus main body (not shown) along the moving direction (arrow direction) of the intermediate transfer belt 10. 14M, 14C, and 14K are provided and have a tandem configuration.
The process cartridges 14Y, 14M, 14C, and 14K have the same configuration. The process cartridge 14Y will be described as a representative. The process cartridge 14Y includes a photosensitive drum 16Y as an image carrier, a charging device 18Y, a cleaning device 22Y, and the like. The units corresponding to the colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are indicated by adding Y, M, C, and K to the end of the reference numerals.

中間転写ベルト10は、複数の支持ローラ24、26、27及び1次転写ローラ28により支持されている。符号30はテンションローラを示している。
駆動ローラとしての支持ローラ24に対向して、2次転写装置としての2次転写ローラ32が配置されている。支持ローラ27の対向部位には、パターン検知手段としての光学センサ34が中間転写ベルト10に非接触状態に配置されている。
中間転写ユニット12の上側には、各現像装置20にトナーを補給するトナー補給装置36が設けられている。トナー補給装置36は、各色のトナータンク38と、各トナータンク38と対応する現像装置20とを結ぶ図示しないトナー搬送経路と、トナー補給駆動モータ(図3参照)40等を備えている。
図示しない装置本体の下部に配置された図示しない給紙装置から給紙された記録媒体としての転写紙42は、上記装置本体内を略垂直方向に搬送され、レジストローラ対44で一旦停止されて斜めずれ等を修正された後、所定のタイミングで2次転写部位へ搬送され、2次転写ローラ32により中間転写ベルト10上の画像を転写される。その後、定着装置46を通り、図示しない装置本体の上部に形成された排紙部に排出される。
The intermediate transfer belt 10 is supported by a plurality of support rollers 24, 26, 27 and a primary transfer roller 28. Reference numeral 30 denotes a tension roller.
A secondary transfer roller 32 as a secondary transfer device is disposed opposite to the support roller 24 as a drive roller. An optical sensor 34 as a pattern detection unit is disposed in a non-contact state with the intermediate transfer belt 10 at a portion facing the support roller 27.
A toner replenishing device 36 that replenishes toner to each developing device 20 is provided above the intermediate transfer unit 12. The toner replenishing device 36 includes a toner tank 38 for each color, a toner transport path (not shown) connecting the toner tanks 38 to the corresponding developing devices 20, a toner replenishing drive motor (see FIG. 3) 40, and the like.
A transfer sheet 42 as a recording medium fed from a paper feeding device (not shown) disposed at a lower portion of the device main body (not shown) is conveyed in the apparatus main body in a substantially vertical direction, and is temporarily stopped by a registration roller pair 44. After correcting the oblique shift and the like, the sheet is conveyed to the secondary transfer portion at a predetermined timing, and the image on the intermediate transfer belt 10 is transferred by the secondary transfer roller 32. Thereafter, the paper passes through the fixing device 46 and is discharged to a paper discharge portion formed on the upper portion of the apparatus main body (not shown).

感光体ドラム16は帯電装置18により、表面を一様に帯電された後、露光装置20により露光され、静電潜像が形成される。現像装置20は現像剤担持体としての現像ローラにより装置内の二成分現像剤を感光体ドラム16と対向する現像領域へ搬送し、感光体ドラム表面に形成されている静電潜像に現像剤中のトナーを付着させ顕像化する。
トナー像は感光体ドラム16と中間転写ベルト10が対向する転写領域において、1次転写手段としての1次転写ローラ28により中間転写ベルト10上に転写される。
中間転写ベルト10上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト10の移動に伴い、他色の転写領域で他色トナーを精度よく、色重ねした状態で、2次転写ローラ32と対向する位置に搬送され、その位置で転写紙42に転写され、転写紙上の画像となる。
感光体ドラム16に残留したトナーはクリーニング装置22のクリーニングブレードにより除去され、図示しない廃トナーボトルに貯留される。クリーニング装置22を通過した感光体ドラム表面は、その後、再度帯電装置18により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰り返す。
The surface of the photosensitive drum 16 is uniformly charged by the charging device 18 and then exposed by the exposure device 20 to form an electrostatic latent image. The developing device 20 conveys the two-component developer in the device to a developing area facing the photosensitive drum 16 by a developing roller as a developer carrying member, and develops the developer into an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum. The toner inside is attached and visualized.
The toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 10 by a primary transfer roller 28 as primary transfer means in a transfer region where the photosensitive drum 16 and the intermediate transfer belt 10 face each other.
As the intermediate transfer belt 10 moves, the toner image transferred onto the intermediate transfer belt 10 faces the secondary transfer roller 32 in a state where the other color toner is accurately overlaid in the other color transfer region. And is transferred to the transfer paper 42 at that position to form an image on the transfer paper.
The toner remaining on the photosensitive drum 16 is removed by the cleaning blade of the cleaning device 22 and stored in a waste toner bottle (not shown). The surface of the photosensitive drum that has passed through the cleaning device 22 is then uniformly charged again by the charging device 18 and the next image forming process is repeated.

図2は、感光体ドラム16の周辺の拡大断面図である。
二成分現像剤(以下、単に「現像剤」という)は、現像ローラ(現像スリーブ)50の図示しない汲み上げ磁極により、現像装置内の搬送スクリュ部52から現像ローラ50に移動する。その後、現像剤は現像ローラ50の回転に伴い、搬送極の磁場と現像ローラ50表面の摩擦力によりドクタブレード54近傍まで搬送される。
ドクタブレード54近傍まで搬送された現像剤はドクタブレード上流部において一旦滞留し、ドクタブレードのエッジ部(先端)と現像ローラ50とのギャップで層厚を規制され、現像領域に搬送される。現像領域には、所定の現像バイアスが印加されており、感光体ドラム16上に形成された静電潜像にトナーを付勢する方向に現像電界が形成されるため、トナーは感光体ドラム16上に現像される。
現像領域を通過した現像剤は、現像ローラ上の現像剤離れ極位置で現像ローラから離れ、搬送スクリュ部52に戻る。その後、搬送スクリュ部56に移動し、トナー補給装置36に接続されたトナー補給部にて適正なトナー濃度に調整され、現像ローラ50に再び搬送される。
FIG. 2 is an enlarged sectional view around the photosensitive drum 16.
A two-component developer (hereinafter simply referred to as “developer”) is moved from the conveying screw portion 52 in the developing device to the developing roller 50 by a pumping magnetic pole (not shown) of the developing roller (developing sleeve) 50. Thereafter, as the developing roller 50 rotates, the developer is transported to the vicinity of the doctor blade 54 by the magnetic field of the transport pole and the frictional force on the surface of the developing roller 50.
The developer transported to the vicinity of the doctor blade 54 temporarily stays in the upstream portion of the doctor blade, the layer thickness is regulated by the gap between the edge portion (tip) of the doctor blade and the developing roller 50, and the developer is transported to the developing region. A predetermined developing bias is applied to the developing region, and a developing electric field is formed in the direction in which the toner is urged to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 16, so that the toner is in the photosensitive drum 16. Developed on top.
The developer that has passed through the developing region leaves the developing roller at the developer separating pole position on the developing roller and returns to the transport screw unit 52. Thereafter, the toner moves to the conveying screw unit 56, adjusted to an appropriate toner density by the toner replenishing unit connected to the toner replenishing device 36, and conveyed again to the developing roller 50.

図3に本実施形態における制御部構成の概略を示す。図中破線で示す画像濃度調整手段としての制御部はCPU60、読み出し専用メモリ(ROM)62、読み出し書き出しメモリ(RAM)64、I/Oボード66からなり、I/Oボード66を介してトナー補給装置36を駆動するトナー補給駆動モータ40に制御信号を伝達するように構成されている。
RAM64には、トナー補給装置駆動履歴、画像面積率を記憶するレジスタや、中間転写ベルト近傍に設置した光学センサ34からの出力値Vsを記憶するVsレジスタ等が設けられている。
ROM62には、トナー濃度制御プログラムが記憶されている。この制御部に画像面積情報が入力されることによりトナー補給量基準値が算出され、トナー濃度制御プログラムによりトナー補給量、もしくはトナー補給装置駆動時間を補正した後、現像装置にトナーが補給される。
トナー補給量は、図15に示すように、画像面積から一義的に決まる値である。図15において、[cm2]は[cm2]を意味する。
FIG. 3 shows an outline of the configuration of the control unit in this embodiment. The control unit as the image density adjustment means indicated by the broken line in the figure comprises a CPU 60, a read only memory (ROM) 62, a read / write memory (RAM) 64, and an I / O board 66, and toner replenishment via the I / O board 66 A control signal is transmitted to a toner replenishment drive motor 40 that drives the device 36.
The RAM 64 is provided with a register for storing the toner supply device driving history and the image area ratio, a Vs register for storing the output value Vs from the optical sensor 34 installed in the vicinity of the intermediate transfer belt, and the like.
The ROM 62 stores a toner density control program. A toner replenishment amount reference value is calculated by inputting image area information to this control unit, and after the toner replenishment amount or toner replenishment device drive time is corrected by the toner density control program, toner is replenished to the developing device. .
As shown in FIG. 15, the toner replenishment amount is a value uniquely determined from the image area. 15 means a [cm @ 2] is [cm 2].

次に本実施形態における現像γ算出フローについて説明する。
図4に画像濃度調整用パターンの概略を示す。画像濃度調整用パターンは、各色直列に作像し、一つの光学センサ34で検知する。本実施形態においては、非画像領域(転写紙間)の作像ピッチに内に収めるように作像し、各色5階調とした。同一のセンサを用いることにより、センサの個体ばらつきによる検知誤差の影響を排除することができるため、色ごとに濃度ばらつきの影響を受けにくくなる。そのため、ハーフトーン部の色味変動に対して非常に有利となる。
また、ベタ部画像濃度とハーフトーン部濃度との整合性を保つことができる。
Next, the development γ calculation flow in this embodiment will be described.
FIG. 4 schematically shows an image density adjustment pattern. The image density adjustment pattern is formed in series for each color and detected by one optical sensor 34. In this embodiment, images are formed so as to be within the image forming pitch of the non-image area (between transfer sheets), and each color has five gradations. By using the same sensor, it is possible to eliminate the influence of detection errors due to individual variations of sensors, and therefore it is less likely to be affected by density variations for each color. For this reason, it is very advantageous with respect to the color fluctuation of the halftone portion.
In addition, it is possible to maintain consistency between the solid portion image density and the halftone portion density.

以下、本実施形態の画像濃度調整方法について、図5のフローチャートに沿って具体的に説明する。
S-1:[光学センサの校正の実行]
ここでは、中間転写ベルト地肌部からの正反射光を、受光素子が4.0±0.5[V]の範囲に収まるように、LED電流を調整する。
S-2:[画像濃度調整用パターンの作成]
ここで作成する画像濃度調整パターンは図4に示したものである。このパターンは書き込み部(露光装置)の電位を固定して、現像バイアスと帯電バイアスを変化させ、現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。他の方法としては、現像バイアスを固定として、書き込みのDuty、もしくはパワーを変更することにより露光量を変化させ、階調を発生させるような手法を用いてもよい。但し、この方式の場合、露光部電位を測定する電位センサを搭載した方がより正確に画像濃度調整用パターンのポテンシャルを設定できる。
Hereinafter, the image density adjustment method of the present embodiment will be specifically described with reference to the flowchart of FIG.
S-1: [Execution of optical sensor calibration]
Here, the LED current is adjusted so that the regular reflection light from the background portion of the intermediate transfer belt is within the range of 4.0 ± 0.5 [V].
S-2: [Create image density adjustment pattern]
The image density adjustment pattern created here is as shown in FIG. In this pattern, the potential of the writing unit (exposure device) is fixed, the developing bias and the charging bias are changed, and images are sequentially formed from the side having the lower developing potential. As another method, a technique may be used in which the development bias is fixed and the exposure is changed by changing the writing duty or power to generate gradation. However, in the case of this method, it is possible to set the potential of the image density adjustment pattern more accurately by mounting a potential sensor that measures the exposure portion potential.

S-3:[階調パターンからの反射光の検知]
ここでは、基準トナーパターンにLED光を照射し、その反射光をフォトトランジスタ(PTr)により検知する。本実施形態において、Kパターンは正反射光のみ検知し、カラーパターン(Y、M、C)は、正反射光と拡散反射光の両方を検知する。
S-4:[センサ検出値のトナー付着量への変換]
S-3で作成した基準パターンからの反射光をトナー付着量に変換する。変換アルゴリズムとしては、特許文献3に開示の方法を用いた。詳細説明は割愛する。
S-5:[現像能力の算出]
画像濃度調整パターン作像時の現像ポテンシャルに対して、上記S-4で算出した付着量データをプロットしたものが図6である。これらの点を最小二乗法により直線近似し得られた関係式の傾きが現像γである。この関係式とX軸との交点を、V現像開始電圧:Vkと呼ぶ。
本実施形態においては、直線近似としたが、2次近似を採用してもよい。但し、2次近似を採用した場合の現像γは、目標付着量を得る点における上記関係式の微分値とする。
S-3: [Detection of reflected light from gradation pattern]
Here, the reference toner pattern is irradiated with LED light, and the reflected light is detected by a phototransistor (PTr). In this embodiment, the K pattern detects only regular reflection light, and the color pattern (Y, M, C) detects both regular reflection light and diffuse reflection light.
S-4: [Conversion of sensor detection value to toner adhesion amount]
The reflected light from the reference pattern created in S-3 is converted into the toner adhesion amount. As the conversion algorithm, the method disclosed in Patent Document 3 was used. Detailed explanation is omitted.
S-5: [Calculation of developing ability]
FIG. 6 is a plot of the adhesion amount data calculated in S-4 above against the development potential at the time of image density adjustment pattern creation. The slope of the relational expression obtained by linearly approximating these points by the least square method is development γ. The intersection of this relational expression and the X axis is called V development start voltage: Vk.
In this embodiment, linear approximation is used, but quadratic approximation may be adopted. However, the development γ when the quadratic approximation is adopted is a differential value of the above relational expression in terms of obtaining the target adhesion amount.

S-6:[作像バイアスの算出]
図6に示すように、S-5で得られた関係式から現像ポテンシャル[-V]を算出する。算出手順は以下のようになる。
(1)現像γの関係式を取得(S−5で得られた近似式)
(2)最大付着量目標値を取得
(3)狙いの付着量が得られる現像ポテンシャルを算出
S-6: [Calculation of image forming bias]
As shown in FIG. 6, the development potential [-V] is calculated from the relational expression obtained in S-5. The calculation procedure is as follows.
(1) Acquire relational expression of development γ (approximate expression obtained in S-5)
(2) Obtain the maximum adhesion amount target value (3) Calculate the development potential to obtain the target adhesion amount

次に、現像ポテンシャルを現像バイアスに変換する方法について説明する。本実施形態においては、露光部電位を固定値とし以下の式を用いて算出した。感光体表面電位計があるシステムでは、露光部電位をその都度を測定するのが望ましい。
現像バイアス[-V]=現像ポテンシャル+50[-V] ・・・・式(1)
ここで、露光部電位:50[-V]とする。
帯電バイアス[-V]=現像バイアス[-V]+200[-V] ・・・・式(2)
ここで、地肌ポテンシャル:200[-V]とする。
地肌ポテンシャルは、地肌汚れ防止のため、現像バイアスとオフセットして設定する電位差である。
S-7:[作像バイアスの設定]
S-6で算出した現像バイアス、帯電バイアスを設定する。
Next, a method for converting the development potential into the development bias will be described. In the present embodiment, the exposure portion potential is a fixed value and is calculated using the following formula. In a system having a photoconductor surface potential meter, it is desirable to measure the exposure portion potential each time.
Development bias [-V] = Development potential +50 [-V] ... Formula (1)
Here, the exposure part potential is set to 50 [-V].
Charging bias [-V] = Development bias [-V] +200 [-V] ・ ・ ・ ・ Formula (2)
Here, the background potential is set to 200 [-V].
The background potential is a potential difference that is set offset from the development bias in order to prevent background contamination.
S-7: [Image bias setting]
Set the development bias and charging bias calculated in S-6.

以下、本実施形態の現像剤特性値測定方法と補正方法について、具体的に説明する。
図7に出力画像面積率移動平均による現像γの差異を示す。
この図は、標準線速モード(144mm/sec)において、印刷中のトナー濃度を一定に合わせるようにトナー補給を実施し、連続100枚出力した際の現像γを示している。図からわかるように、同じトナー濃度でも、一定期間内のトナー入換え量が多い(画像面積率が高い)ほど、現像γが高くなる傾向がある。
これは、トナー濃度を一定に制御しても、トナー帯電量が変化するため、画像濃度を一定に維持することができないことを示唆している。上記現像γの変化は、トナー帯電量変化の他に、トナーとキャリアの物理的付着力や静電的付着力の変化も影響していると考えられる。
つまり、これら一定期間内のトナー入換え量の違いによる現像能力の変化を加味した画像濃度補正が必要ということである。
Hereinafter, the developer characteristic value measuring method and the correcting method of this embodiment will be described in detail.
FIG. 7 shows the difference in development γ by the output image area ratio moving average.
This figure shows the development γ when the toner is supplied so that the toner density during printing is kept constant in the standard linear velocity mode (144 mm / sec) and 100 sheets are continuously output. As can be seen from the figure, even with the same toner concentration, the development γ tends to increase as the toner replacement amount within a certain period increases (the image area ratio increases).
This suggests that even if the toner density is controlled to be constant, the toner charge amount changes, so that the image density cannot be maintained constant. The change in the development γ is considered to be influenced by changes in the physical adhesion force and electrostatic adhesion force between the toner and the carrier in addition to the toner charge amount change.
In other words, it is necessary to perform image density correction that takes into account changes in developing ability due to differences in the toner replacement amount within a certain period.

上記の現像能力変化という課題に対し、本発明者らは、鋭意研究を進め、印刷中の画像濃度を安定化させるためには、トナー帯電量変化を予測し、作像条件を変化させるよう制御することが効果的であるという結論に至った。
トナー濃度センサを搭載している場合には、トナー濃度制御基準値を変化させることにより、トナー濃度を狙いの方向に誘導することができるが、トナー濃度センサを搭載していない本実施形態のような構成においては、トナー消費/補給履歴であるトナー入換え量を元に作像条件、より具体的には現像ポテンシャルを補正する必要がある。
一定期間内のトナー入換え量としては、画像面積率[%]の移動平均を用いるのが最も簡単である。一定期間内のトナー入換え量として画像面積率[%]の移動平均を用いる場合には、[%/page]という単位となり、これに従い補正を行う。
In order to stabilize the image density during printing, the present inventors have made extensive studies on the above problem of developing ability change, and in order to stabilize the image density during printing, control is performed to predict changes in the toner charge amount and to change the image forming conditions. It came to the conclusion that it is effective to do.
When the toner density sensor is mounted, the toner density can be guided in the target direction by changing the toner density control reference value. However, as in the present embodiment in which the toner density sensor is not mounted. In such a configuration, it is necessary to correct the image forming condition, more specifically, the development potential based on the toner replacement amount that is the toner consumption / replenishment history.
As the toner replacement amount within a certain period, it is easiest to use a moving average of the image area ratio [%]. When the moving average of the image area ratio [%] is used as the toner replacement amount within a certain period, the unit is [% / page], and correction is performed accordingly.

転写紙:A4で100%ベタ画像(画像面積率が100%)を10枚出力するとき、過去10枚の移動平均は、100[%/page]となる。A4ベタ出力の一枚あたりのトナー消費量は、約300[mg]であるため、過去10枚における平均トナー消費量は、300[mg/page]となる。
通常は、消費量と等量のトナーを補給する必要があるため、過去10枚の入換え量の平均値も同様に、300[mg/page]となる。
同様に、転写紙:A4で50%ベタ画像(画像面積率が50%)を5枚出力後、100%ベタ画像を出力するとき、過去10枚の移動平均は、75[%/page]となる。
A4ベタ出力の一枚あたりのトナー消費量は、約225[mg]であるため、過去10枚における平均トナー消費量は、225[mg/page]となる。通常は、消費量と等量のトナーを補給する必要があるため、過去10枚の入換え量の平均値も同様に、225[mg/page]となる。
Transfer paper: When 10 sheets of 100% solid images (image area ratio is 100%) are output on A4, the moving average of the past 10 sheets is 100 [% / page]. Since the toner consumption per sheet of A4 solid output is about 300 [mg], the average toner consumption for the past 10 sheets is 300 [mg / page].
Usually, since it is necessary to replenish toner in the same amount as the consumption amount, the average value of the replacement amount of the past 10 sheets is similarly 300 [mg / page].
Similarly, when outputting 100% solid images after outputting 5 sheets of 50% solid images (image area ratio is 50%) with A4 transfer paper, the moving average of the past 10 sheets is 75 [% / page]. Become.
Since the toner consumption per sheet of A4 solid output is about 225 [mg], the average toner consumption for the past 10 sheets is 225 [mg / page]. Normally, since it is necessary to replenish toner in an amount equal to the consumption amount, the average value of the replacement amount of the past 10 sheets is similarly 225 [mg / page].

上記のように画像面積率の移動平均を取得することにより、トナー入換え量を知ることができる。
但し、画像面積率[%]は、現像装置の走行距離情報を含まないため、ある一定期間内のトナー入換え量に換算するためには、例えば基準の転写紙をA4横通紙に設定し、全ての転写紙をこのサイズに換算して画像面積率[%]にするなどの、工夫が必要である(例えば、A3サイズは、A4横を2枚とカウントする等)。
また、画像面積[cm2]をトナー入換え量に換算するためには、現像ローラが特定の期間走行する間に作像した画像面積[cm2]を累積するなどの方法を採用してもよい。この場合、トナー入換え量の単位は、cm2/mmとなる。
By acquiring the moving average of the image area ratio as described above, the toner replacement amount can be known.
However, since the image area ratio [%] does not include the travel distance information of the developing device, in order to convert it to the toner replacement amount within a certain period, for example, the standard transfer paper is set to A4 landscape paper. Therefore, it is necessary to devise such as converting all transfer papers to this size to obtain an image area ratio [%] (for example, A3 size is counted as 2 sheets of A4 side).
Further, in order to convert the image area [cm 2 ] into the toner replacement amount, a method such as accumulating the image area [cm 2 ] formed while the developing roller travels for a specific period may be adopted. Good. In this case, the unit of the toner replacement amount is cm 2 / mm.

次に図8に、横軸を画像面積率(%)、縦軸を現像γ(mg/cm2/kV)としたグラフを示す。実験方法は、上記と同様に、標準線速モード(144mm/sec)において、トナー濃度を一定に保ったまま、画像面積率ごとに100枚連続印刷を行うというものである。
この図からわかるように、画像面積率が基準値:5%を超えると、現像γは高くなる傾向があることを示している。このことから画像面積率が5%よりも高い場合、現像ポテンシャルを低く設定し、画像濃度が低くなるよう誘導する必要がある。
逆に画像面積率が5%未満の場合、現像γは低くなる傾向がある。そのため、現像ポテンシャルを高く設定し、画像濃度が高くなるよう誘導する必要がある。
Next, FIG. 8 shows a graph in which the horizontal axis represents the image area ratio (%) and the vertical axis represents development γ (mg / cm 2 / kV). In the same manner as described above, the experiment method is to perform continuous printing for 100 sheets for each image area ratio while keeping the toner density constant in the standard linear velocity mode (144 mm / sec).
As can be seen from this figure, when the image area ratio exceeds the reference value: 5%, the development γ tends to increase. For this reason, when the image area ratio is higher than 5%, it is necessary to set the developing potential low and induce the image density to be low.
Conversely, when the image area ratio is less than 5%, the development γ tends to be low. Therefore, it is necessary to set the development potential to be high and induce the image density to be high.

この補正の制御フローを図9に基づいて説明する。本補正は印刷ごとの画像面積取得後に実施する。先ずSTEP10において、出力画像の画像面積を取得する。この値を元に、STEP20において、現像ポテンシャルを取得する。この現像ポテンシャルは、図5のフロー中のS-6において、求まる値である。
次にSTEP30において、画像面積率移動平均を算出する。この画像面積率移動平均[%]を算出するため、画像面積率[%]を印刷一枚毎に算出する。本補正を実行する際、画像面積率移動平均[%]はある時点から、例えば、電位制御を行った時点をゼロとして、その時点から全平均する等の全平均でもよいが、移動平均が最も好ましい。
そうすることにより、現時点での現像剤特性を知るのに適した過去数枚〜数十枚のトナー入換え履歴を知ることができる。
この移動平均は、過去数枚毎の画像面積率情報をメモリに保存しておき、所定枚数ごとに平均化することとしてもよいが、本実施形態では、簡単のため下記の式(3)に従って算出することとした。
このような算出式を用いることにより、過去数枚から数十枚の画像面積率をNV−RAMに保存する必要がなくなるため、非常に有効である。
M(i)=(M(i-1)×(N-1)+X(i))/N・・・・・・式(3)
ここで、M(i)は画像面積率移動平均の現在値、M(i-1)は画像面積率移動平均の前回値、Nは累積枚数である。
This correction control flow will be described with reference to FIG. This correction is performed after obtaining the image area for each printing. First, in STEP 10, the image area of the output image is acquired. Based on this value, the development potential is acquired in STEP20. This development potential is a value obtained at S-6 in the flow of FIG.
Next, in STEP 30, an image area ratio moving average is calculated. In order to calculate the image area ratio moving average [%], the image area ratio [%] is calculated for each printing sheet. When performing this correction, the image area ratio moving average [%] may be a total average from a certain point of time, for example, the average point of time when the potential control is performed as zero, and a total average from that point. preferable.
By doing so, the past several to several tens of toner replacement histories suitable for knowing the current developer characteristics can be known.
In this moving average, image area ratio information for several past images may be stored in a memory and averaged for each predetermined number of images. However, in this embodiment, for the sake of simplicity, the following equation (3) is used. It was decided to calculate.
By using such a calculation formula, it is not necessary to store image area ratios of several to several tens of images in the NV-RAM, which is very effective.
M (i) = (M (i-1) x (N-1) + X (i)) / N ... Equation (3)
Here, M (i) is the current value of the image area rate moving average, M (i−1) is the previous value of the image area rate moving average, and N is the cumulative number.

本実施形態において、設定値は10枚である。また、X(i)は、今回の画像面積率[%]である。なお、M(i)、X(i)は色ごとに個別に算出する。
本実施形態のように、前回までの画像面積率の移動平均を用いて、移動平均現在値を求めることによりNV−RAMの使用領域を大幅に減少させることができる。
また、累積枚数を変更することにより、制御のレスポンスを変更することが可能であり。たとえば環境変動や経時において値を変更するとより効果的に制御することができる。
次にSTEP40において、本補正を実行するかどうかの判定をする。このステップの判定条件であるが、前回の画像濃度調整が成功したか否かである。
STEP40で本補正を実行すると判断した場合、STEP50において、予めメモリに記憶されたLUT(参照テーブル)を参照し、現像ポテンシャル補正係数を取得する。ここで表1にLUTの一例を示す。
In the present embodiment, the set value is 10 sheets. X (i) is the current image area ratio [%]. M (i) and X (i) are calculated separately for each color.
As in this embodiment, using the moving average of the image area ratios up to the previous time to obtain the moving average current value can significantly reduce the NV-RAM usage area.
Also, it is possible to change the control response by changing the cumulative number. For example, it is possible to control more effectively if the value is changed in accordance with environmental fluctuations or time.
Next, in STEP 40, it is determined whether or not this correction is executed. The determination condition of this step is whether or not the previous image density adjustment was successful.
If it is determined in STEP 40 that the main correction is to be executed, in STEP 50, the LUT (reference table) stored in advance in the memory is referred to, and the development potential correction coefficient is acquired. Table 1 shows an example of the LUT.

Figure 2013122549
Figure 2013122549

今回のLUT例では、10%未満の場合、補正のステップを画像面積率が1%毎に設定し、画像面積率が10%以上の場合、補正のステップを10%ごとに設定している。この補正のステップは現像剤、現像装置の特性に応じて、任意に変更が可能である。すなわち、さらに細かいテーブルとしても良い。
次にSTEP60において、STEP50で取得した現像ポテンシャル補正係数:βを用い、式(4)により現像ポテンシャル[-V]を補正する。
補正後現像ポテンシャルVpot’[-V]=現像ポテンシャル[-V]×β
・・・・式(4)
色ごとの最大補正量の調整は、例えば以下のような式(5)を用いて補正する。
補正後現像ポテンシャルVpot[-V]=現像ポテンシャル[-V]×β×色補正係数・・・・式(5)
式5であるが、環境や経時を考慮する場合には、さらに環境補正係数や経時補正係数を乗ずるようにすると、より精度を高くすることができる。今回はLUTを用いた制御を提示したが、近似式を用いて、算出しても良い。
In the present LUT example, when it is less than 10%, the correction step is set every 1%, and when the image area ratio is 10% or more, the correction step is set every 10%. This correction step can be arbitrarily changed according to the characteristics of the developer and the developing device. That is, a finer table may be used.
Next, in STEP 60, the development potential [−V] is corrected by the expression (4) using the development potential correction coefficient: β acquired in STEP 50.
Corrected development potential Vpot '[-V] = Development potential [-V] x β
.... Formula (4)
The adjustment of the maximum correction amount for each color is corrected using, for example, the following equation (5).
Development potential after correction Vpot [-V] = Development potential [-V] x β x Color correction coefficient (5)
As shown in Equation 5, when the environment and time are taken into account, the accuracy can be further improved by multiplying the environment correction coefficient and the time correction coefficient. Although control using LUT was presented this time, it may be calculated using an approximate expression.

次にSTEP70おいて、現像バイアス:Vbを次式に従い算出する。
現像バイアス:Vb[-V]=Vpot’+50[-V]・・・・・・・・式(6)
ここで、露光部電位:50[-V]とする。
STEP70で現像バイアスを算出した後、STEP80において、現像バイアスの上下限処理を行う。補正後の現像バイアスが、予め設定した上限値を超える場合、現像バイアスを上限値とする。
次にSTEP80において、上下限処理後のVbを不揮発メモリに保存する。
STEP40において、補正を実行しないと判断した場合は、本補正を実行せず終了する。以上が基本となる現像ポテンシャル補正制御である。
Next, in STEP 70, development bias: Vb is calculated according to the following equation.
Development bias: Vb [-V] = Vpot '+ 50 [-V] (6)
Here, the exposure portion potential is set to 50 [-V].
After calculating the development bias in STEP 70, upper and lower limit processing of the development bias is performed in STEP80. If the corrected developing bias exceeds the preset upper limit value, the developing bias is set as the upper limit value.
Next, in STEP80, Vb after the upper and lower limit processing is stored in the nonvolatile memory.
If it is determined in STEP 40 that the correction is not to be executed, the correction is not executed and the process is terminated. The above is the basic development potential correction control.

次に本実施形態における、現像ポテンシャルの変更タイミングについて説明する。
図10に示すように、作像条件の変更は、非画像領域(非作像領域)、すなわち転写紙間で実施するのが望ましい。なぜならば、画像領域で実施した場合、同一転写紙内で色味変動を引き起こす可能性があるためである。
また非画像領域で補正する場合にも、作像バイアスの変更ステップを小さくして、数段階に分けて補正すると色味変動もなく、なお良好に補正を行うことができる。
Next, the development potential change timing in this embodiment will be described.
As shown in FIG. 10, it is desirable to change the image forming condition between non-image areas (non-image forming areas), that is, between transfer sheets. This is because when it is carried out in the image area, there is a possibility of causing a color variation within the same transfer paper.
Even when correction is performed in a non-image area, if the step of changing the image forming bias is reduced and correction is performed in several stages, the color can be corrected satisfactorily without color variation.

上記のように、作像条件として、現像ポテンシャルを補正することにより、副作用なく、印刷中の画像濃度を安定的に制御することが可能となる。
現像バイアスを変更することにより、現像ポテンシャルを補正する場合には、作像システム制約を受けることなく、比較的簡便に、印刷中の画像濃度を安定的に制御することが可能となる。また、画像濃度に対するレスポンスが高いため、短時間で調整を行うことが可能である。
画像面積、または画像面積率の移動平均を取り入れることにより、現像剤の履歴を考慮した制御が可能となる。このようなパラメータを採用することにより、過去の履歴から現像剤の混合状態をある程度予測できるようになるため、より安定的な方向に画像濃度を導くことができる。
現像能力が高くなると予測される場合に、画像濃度を低下させる方向に誘導すれば、印刷中の画像濃度を安定的に維持することができる。
現像能力が低くなると予測される場合に、画像濃度を上昇させる方向に誘導すれば、印刷中の画像濃度を安定的に維持することができる。
また、非画像領域で現像ポテンシャルを段階的に変更することにより、連続する転写紙間の色味変動を抑制することができる。
本実施形態によれば、トナー濃度センサを有しない画像形成装置においても、印刷中における画像濃度を安定的に維持することが可能となる。
As described above, by correcting the development potential as an image forming condition, it is possible to stably control the image density during printing without side effects.
When correcting the development potential by changing the development bias, it is possible to stably control the image density during printing relatively easily without being restricted by the image forming system. Further, since the response to the image density is high, the adjustment can be performed in a short time.
By taking in the moving average of the image area or the image area ratio, it is possible to control in consideration of the history of the developer. By adopting such parameters, the developer mixing state can be predicted to some extent from the past history, so that the image density can be guided in a more stable direction.
If the development capability is predicted to increase, guiding the image density in the direction of lowering the image density makes it possible to stably maintain the image density during printing.
When the developing ability is predicted to be low, if the image density is guided in the direction of increasing, the image density during printing can be stably maintained.
In addition, by changing the development potential stepwise in the non-image area, it is possible to suppress color variation between successive transfer sheets.
According to this embodiment, even in an image forming apparatus that does not have a toner density sensor, it is possible to stably maintain the image density during printing.

図11及び図12に基づいて第2の実施形態を説明する。なお上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
第1の実施形態においては、画像面積率移動平均を一定期間内のトナー入換え量としたが、一定期間のトナー補給駆動モータ回転時間累積値からも、同様の情報を得ることができる。
この値は、トナー消費量を算出するため既に取得しているので、新たに画像面積率等を計算する必要がなくなるため、ソフト負荷低減にもつながる。
図11に画像出力とトナー補給との関係を示す。過去数枚から数十枚におけるトナー補給時間を記憶しておくことにより、次式を用いて、補給時間移動平均[msec/page]を把握することができる。
補給時間移動平均=累積補給時間/印刷枚数[msec/page]・・・・式(7)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. In addition, the same part as the said embodiment is shown with the same code | symbol, The description on the structure and function which were already demonstrated is abbreviate | omitted as long as there is no special need, and only the principal part is demonstrated (same in other following embodiment).
In the first embodiment, the moving average of the image area ratio is set as the toner replacement amount within a certain period, but similar information can be obtained from the accumulated value of the toner replenishment drive motor rotation time during the certain period.
Since this value has already been acquired to calculate the toner consumption, it is not necessary to newly calculate an image area ratio or the like, which leads to a reduction in software load.
FIG. 11 shows the relationship between image output and toner supply. By storing toner replenishment times for the past several to several tens of sheets, the replenishment time moving average [msec / page] can be grasped using the following equation.
Replenishment time moving average = Cumulative replenishment time / Number of printed sheets [msec / page] ... Formula (7)

上記補給時間移動平均を用いて、トナー補給駆動時間補正を行う。
次にこの補正の制御フローを図12に示す。基本的には、図9で示したフローと同等であるが、STEP30において、トナー補給駆動時間移動平均を取得し、STEP50において、LUTを参照し、Vpot補正係数を取得するというものである。LUTは、例えば、表2のように作成するとよい。
The toner replenishment drive time correction is performed using the replenishment time moving average.
Next, the control flow of this correction is shown in FIG. Basically, the flow is the same as that shown in FIG. 9, but the toner supply driving time moving average is acquired in STEP 30, and the VUT correction coefficient is acquired in STEP 50 by referring to the LUT. The LUT may be created as shown in Table 2, for example.

Figure 2013122549
Figure 2013122549

トナー補給駆動モータの回転時間の移動平均を取り入れることにより、現像剤の履歴を考慮した制御が可能となる。このようなパラメータを採用することにより、過去の履歴から現像剤の混合状態をある程度予測できるようになるため、より安定的な方向に画像濃度を導くことができる。トナー消費量等の算出にも用いているパラメータのため、ソフト設計区負荷を低減することができる。
現像能力が高くなると予測される場合に、画像濃度を低下させる方向に誘導すれば、印刷中の画像濃度を安定的に維持することができる。
現像能力が低くなると予測される場合に、画像濃度を上昇させる方向に誘導すれば、印刷中の画像濃度を安定的に維持することができる。
図13に基づいて第3の実施形態を説明する。
上記各実施形態では、現像バイアスを補正することにより現像ポテンシャルを補正したが、本実施形態においては、LDパワー、もしくはLDデューティを変更することにより、露光電位を変更するものである。
本制御のフローを図13に示す。ここでは、主に第1の実施形態と異なる部分について説明する。
先ず、STEP35において、現像バイアス:Vbを取得する。このVbは、図5のフロー中のS-6において求まる値である。STEP40からSTEP60は、第1の実施形態と同様である。
次に、STEP70において、次式を用いて、目標Vl[-V]を算出する。
目標露光部電位:Vl[-V]=Vb[-V]−Vpot’[-V]・・・・・・・式(8)
ここで、VbはSTEP35で取得した値である。
By taking the moving average of the rotation time of the toner replenishment drive motor, it is possible to control in consideration of the developer history. By adopting such parameters, the developer mixing state can be predicted to some extent from the past history, so that the image density can be guided in a more stable direction. Since the parameters are also used for calculating the toner consumption and the like, the load on the software design section can be reduced.
If the development capability is predicted to increase, guiding the image density in the direction of lowering the image density makes it possible to stably maintain the image density during printing.
When the developing ability is predicted to be low, if the image density is guided in the direction of increasing, the image density during printing can be stably maintained.
A third embodiment will be described with reference to FIG.
In each of the above embodiments, the development potential is corrected by correcting the development bias. However, in this embodiment, the exposure potential is changed by changing the LD power or the LD duty.
The flow of this control is shown in FIG. Here, parts different from those of the first embodiment will be mainly described.
First, in STEP 35, the development bias: Vb is acquired. This Vb is a value obtained in S-6 in the flow of FIG. STEP40 to STEP60 are the same as those in the first embodiment.
Next, in STEP 70, the target Vl [-V] is calculated using the following equation.
Target exposure area potential: Vl [-V] = Vb [-V] -Vpot '[-V]... Equation (8)
Here, Vb is a value acquired in STEP35.

次に、STEP80において、LDパワーを変更する。露光部電位の絶対値を小さくする場合、LDパワーを増加させる。逆に、絶対値を大きくする場合には、LDパワーを減少させる。Dutyの場合も、同様に絶対値を小さくする場合には、Dutyを増加させる。絶対値を大きくする場合には、Dutyを減少させる。STEP90において、感光体表面電位計でVlを測定し、Vlが目標値となったことを確認する。
STEP100で、Vlの上下限処理をし、STEP110でVlを保存する。感光体表面電位計を有しないシステムにおいては、感光体電位:VcとVdパワーとの関係から、Vlをテーブル化して求めてもよい。
トナー入換え量情報を取得し、その結果に基づきLDパワー、またはDutyを補正し、電位センサで露光部電位を測定することにより、さらに正確に補正を行うことが可能である。
Next, in STEP80, the LD power is changed. When the absolute value of the exposed portion potential is reduced, the LD power is increased. Conversely, when increasing the absolute value, the LD power is decreased. Also in the case of Duty, if the absolute value is similarly reduced, Duty is increased. When increasing the absolute value, decrease the duty. In STEP90, measure Vl with a photoreceptor surface potential meter and confirm that Vl has reached the target value.
In step 100, the upper and lower limits of Vl are processed, and in step 110, Vl is saved. In a system that does not have a photoconductor surface potential meter, Vl may be obtained as a table from the relationship between photoconductor potential: Vc and Vd power.
By acquiring the toner replacement amount information, correcting the LD power or Duty based on the result, and measuring the exposure portion potential with the potential sensor, the correction can be performed more accurately.

次に本発明に係る実施形態の制御の性能を総合的に評価するために、ショートランニング試験を実施し、従来のトナー補給制御と本発明に係る実施形態の制御とを比較した。結果を図14に示す。
試験条件であるが、標準線速モード(144mm/s)で、画像面積率を変化させ、100枚連続で通紙したものである。通紙パターンは以下の表3に示す通りである。
Next, in order to comprehensively evaluate the control performance of the embodiment according to the present invention, a short running test was performed, and the conventional toner supply control and the control according to the embodiment of the present invention were compared. The results are shown in FIG.
The test conditions were that the standard linear velocity mode (144 mm / s) changed the image area ratio and passed 100 sheets continuously. The paper passing pattern is as shown in Table 3 below.

Figure 2013122549
Figure 2013122549

比較例は、画像面積率が増加するに従い、画像濃度が上昇した。一方、本実施例(本発明に係る実施形態)の制御は、画像面積率が増加しても画像濃度をほぼ一定に制御することができた。   In the comparative example, the image density increased as the image area ratio increased. On the other hand, the control of the present example (embodiment according to the present invention) was able to control the image density almost constant even when the image area ratio increased.

16 像担持体としての感光体ドラム
20 現像装置
34 パターン検知手段としての光学センサ
36 トナー補給装置
50 現像剤担持体としての現像ローラ
16 Photosensitive drum as image carrier 20 Developing device 34 Optical sensor as pattern detection means 36 Toner replenishing device 50 Developing roller as developer carrier

特開2000-181155号公報JP 2000-181155 A 特開平2-34877号公報JP-A-2-34877 特開2006-139180号公報JP 2006-139180 A

Claims (13)

像担持体に対向して配置された現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとで構成された二成分現像剤を担持し、前記像担持体との間に形成される現像領域で前記像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置と、
作像条件を変更することにより画像濃度を調整する画像濃度調整手段と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
を有し、かつ、前記現像装置は現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段を備えていない画像形成装置において、
印刷中における画像濃度を一定に保つべく、画像出力情報、または前記トナー補給装置の動作情報に応じて、前記作像条件を変更することを特徴とする画像濃度制御方法。
A developer carrier disposed opposite to the image carrier carries a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier for holding the toner, and a development area formed between the image carrier and the image carrier A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with toner,
Image density adjusting means for adjusting the image density by changing image forming conditions;
A toner supply device for supplying toner to the developing device;
And the developing device is not provided with a toner concentration detecting means for detecting the toner concentration in the developer.
An image density control method, wherein the image forming condition is changed according to image output information or operation information of the toner replenishing device in order to keep the image density constant during printing.
請求項1に記載の画像濃度制御方法において、
前記作像条件として、現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 1,
An image density control method, wherein the developing potential is corrected as the image forming condition.
請求項2に記載の画像濃度制御方法において、
現像バイアスを変更することにより、現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 2,
An image density control method, wherein a development potential is corrected by changing a development bias.
請求項2に記載の画像濃度制御方法において、
書き込み条件である、LDパワー、もしくはLD発光デューティを変更することにより、現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 2,
An image density control method, wherein the development potential is corrected by changing LD power or LD light emission duty which is a writing condition.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の画像濃度制御方法において、
画像出力情報が、一定区間内の画像面積、または画像面積率の移動平均であることを特徴とする画像濃度制御方法。
In the image density control method according to any one of claims 1 to 4,
An image density control method, wherein the image output information is an image area within a predetermined section or a moving average of image area ratios.
請求項5に記載の画像濃度制御方法において、
前記一定区間内の画像面積、もしくは画像面積率が基準値よりも高い場合、現像ポテンシャルが小さくなるように現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 5,
An image density control method, comprising: correcting a development potential so that a development potential is reduced when an image area or an image area ratio in the predetermined section is higher than a reference value.
請求項5に記載の画像濃度制御方法において、
前記一定区間内の画像面積、もしくは画像面積率が基準値よりも低い場合、現像ポテンシャルが大きくなるように現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 5,
An image density control method, comprising: correcting a developing potential so that a developing potential becomes large when an image area or an image area ratio in the predetermined section is lower than a reference value.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の画像濃度制御方法において、
画像出力情報が、一定期間内における前記トナー補給装置の駆動時間の平均であることを特徴とする画像濃度制御方法。
In the image density control method according to any one of claims 1 to 4,
An image density control method, wherein the image output information is an average of driving times of the toner replenishing device within a predetermined period.
請求項8に記載の画像濃度制御方法において、
前記トナー補給装置の駆動時間が基準値よりも長い場合、現像ポテンシャルが小さくなるように現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 8.
An image density control method, comprising: correcting a developing potential so that the developing potential is reduced when the driving time of the toner replenishing device is longer than a reference value.
請求項8に記載の画像濃度制御方法において、
前記トナー補給装置の駆動時間が基準値よりも短い場合、現像ポテンシャルが大きくなるように現像ポテンシャルを補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to claim 8.
An image density control method, comprising: correcting a developing potential so that a developing potential is increased when a driving time of the toner replenishing device is shorter than a reference value.
請求項1〜10のいずれか1つに記載の画像濃度制御方法において、
前記作像条件を非作像領域で変更することを特徴とする画像濃度制御方法。
In the image density control method according to any one of claims 1 to 10,
An image density control method, wherein the image forming condition is changed in a non-image forming area.
請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像濃度制御方法において、
前記作像条件を数ステップに分割して変更することを特徴とする画像濃度制御方法。
The image density control method according to any one of claims 1 to 11,
An image density control method, wherein the image forming condition is changed in several steps.
請求項1〜12のいずれか1つに記載の画像濃度制御方法を実施してなる画像形成装置。   An image forming apparatus that implements the image density control method according to claim 1.
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