JP2013246344A - Image forming apparatus and density adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置とその濃度調整方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and a density adjustment method thereof.
電子写真方式を利用した画像形成装置において、画像濃度を目標濃度に設定し安定した画像品質を維持するため、画像濃度調整制御(プロセスコントロール)が行われている。この画像濃度調整制御では、例えば特許文献1(特開2005−49701)に記載の濃度センサ方式が知られている。この濃度センサ方式は、像担持体上(感光ドラム、中間転写ベルト、中間転写ドラム、記録媒体としての用紙等)にテストパターンを形成し、当該テストパターンを像担持体上で光学式反射濃度センサにより検知し、この検知結果を作像条件(現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等)へ反映するようにしている。また、近年ローエンド向け画像形成装置として、単位プリント当たりの低コスト化(低CPP化)を狙い、トナーとしてのトナーの追加補給方式の採用が増加している。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system, image density adjustment control (process control) is performed in order to set an image density to a target density and maintain stable image quality. In this image density adjustment control, for example, a density sensor system described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-49701) is known. In this density sensor system, a test pattern is formed on an image carrier (photosensitive drum, intermediate transfer belt, intermediate transfer drum, paper as a recording medium, etc.), and the test pattern is optically reflected on the image carrier. The detection result is reflected in the image forming conditions (development bias, charging bias, exposure energy, etc.). Further, in recent years, as a low-end image forming apparatus, the use of an additional toner replenishment method as a toner is increasing with the aim of reducing the cost per unit print (lowering CPP).
しかし、濃度センサ方式はテストパターンの作成と検知のために一定のユーザー待機時間が発生し、テストパターンのためのトナーも無駄になる。また濃度センサはコストが高く、センサ光源であるLEDや受光素子であるフォトダイオードの経時劣化、汚損等のために安定した検出結果を得ることが難しい。センサの検出結果を安定させるためには定期的に像担持体に所定の標準画像を顕像化して検出特性を校正する等の必要があり、前記待機時間が長くなる。このように濃度センサ方式では濃度調整の正確性と信頼性及びユーザー待機時間に改善の余地があった。 However, in the density sensor method, a certain user waiting time is generated for creating and detecting a test pattern, and toner for the test pattern is also wasted. Further, the density sensor is expensive, and it is difficult to obtain a stable detection result due to deterioration with time, contamination, and the like of the LED that is the sensor light source and the photodiode that is the light receiving element. In order to stabilize the detection result of the sensor, it is necessary to periodically develop a predetermined standard image on the image carrier to calibrate the detection characteristics, and the waiting time becomes longer. Thus, the density sensor method has room for improvement in the accuracy and reliability of density adjustment and the user standby time.
一方、近年の画像形成装置では低コスト化、濃度調整動作時間の削減のためテストパターン作成と濃度センサ検知を行わない濃度調整方式が採用されている(以下、濃度センサレス方式と呼称する)。この濃度センサレス方式では、環境(温度、湿度)や、現像器の耐久度から予め作像条件(現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等)のテーブルを作成しておき、実使用時に使用条件からテーブル値を引用し、作像条件を決定する手法が主流となっている。しかし、このようなテーブル参照型の制御は、環境、現像器の耐久度等からトナーの現像能力を予測しており、トナー濃度に直接的に関わるパラメータは一切監視していない。また、制御値のステップ幅が大きいため、作像中に現像バイアス等を変更すると画像濃度が例えばID=1.0〜1.9程度まで一時的に急変するなどして、作像中の画像濃度調整が困難であった。 On the other hand, in recent image forming apparatuses, a density adjustment method in which test pattern creation and density sensor detection are not performed is employed to reduce cost and reduce density adjustment operation time (hereinafter referred to as a density sensorless method). In this density sensorless system, a table of image forming conditions (development bias, charging bias, exposure energy, etc.) is created in advance from the environment (temperature, humidity) and the durability of the developing device, and the table is based on the usage conditions in actual use. The method of quoting values and determining the imaging conditions has become the mainstream. However, such table reference type control predicts the developing capability of the toner from the environment, the durability of the developing device, etc., and does not monitor any parameters directly related to the toner density. In addition, since the step width of the control value is large, changing the developing bias or the like during image formation causes the image density to change suddenly, for example, from about ID = 1.0 to 1.9. It was difficult to adjust the concentration.
そこで、改良型の濃度センサレス方式として、特許文献2(特開2001‐296706)の画像形成方法が提案されている。この方法は2成分トナーを用いた画像形成装置の画像濃度を目標値に設定・維持する目的で、現像装置の動作時間、トナー濃度、トナー消費量、トナー補給量、補給トナー残量、検出用パターンの光学的センサによる反射濃度比、トナー周辺の温湿度、及び、これらの履歴情報の少なくとも一つの履歴情報を含めた複数の情報を入力として、現像装置の現像能力を総合的に推論し、この推論結果に基づいて、潜像形成条件、トナー補給条件、トナーの帯電付与部材、現像バイアス条件の少なくとも一つを選択的に制御するようにしている。 Therefore, as an improved density sensorless method, an image forming method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-296706 has been proposed. This method is for the purpose of setting and maintaining the image density of an image forming apparatus using two-component toner at a target value, and for developing device operation time, toner density, toner consumption, toner replenishment amount, replenishment toner remaining amount, and detection. Reflecting the reflection density ratio by the optical sensor of the pattern, the temperature and humidity around the toner, and a plurality of information including at least one history information of these history information as input, comprehensively inferring the developing capability of the developing device, Based on this inference result, at least one of a latent image forming condition, a toner supply condition, a toner charging member, and a developing bias condition is selectively controlled.
その中の一実施例では、温湿度センサと感光体の動作時間カウンタからそれぞれトナーの荷電とトナーの劣化度を予測し、さらに現像器内トナー濃度を予測している。そして狙いの現像器内トナー濃度と現在の予測トナー濃度の差分を算出し、その差分を打ち消すようなトナー濃度を設定し、補給制御等を行うようにしている。 In one embodiment, the toner charge and the degree of toner deterioration are predicted from the temperature / humidity sensor and the operation time counter of the photosensitive member, respectively, and the toner density in the developing unit is predicted. Then, the difference between the target toner density in the developing device and the current predicted toner density is calculated, the toner density is set so as to cancel the difference, and replenishment control or the like is performed.
しかし、前記改良型の濃度センサレス方式でも、トナー濃度に直接的に関わるパラメータは一切監視していないので、濃度のばらつき範囲が大きいという課題がある。 However, even the improved density sensorless system does not monitor any parameters directly related to the toner density, so that there is a problem that the density variation range is large.
本発明は、画像形成装置における濃度の調整を適正に行うため、濃度センサ方式の濃度調整の正確性と信頼性を高め、また濃度センサレス方式の画像濃度を安定化することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the accuracy and reliability of density adjustment using a density sensor system and to stabilize image density using a density sensorless system in order to appropriately perform density adjustment in an image forming apparatus.
前記課題を解決するため、本発明は、印刷画像情報に基づいて現像剤を顕像化して担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記現像剤担持体上の顕像を所定の目標濃度で記録媒体上に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記画像形成装置が稼動している間の所定期間において前記顕像を前記目標濃度で前記記録媒体上に転写するために必要な現像剤量を前記印刷画像情報に基づき演算する演算手段と、前記現像剤供給手段の前記所定期間に対応する現像剤供給量を検知する供給量検知手段とを有し、前記演算手段による必要現像剤量と前記供給量検知手段による現像剤供給量に基づいて、前記顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を前記目標濃度に近付けるように調整するようにした画像形成装置である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a developer carrying body that visualizes and carries a developer based on print image information, a developer supply unit that supplies the developer to the developer carrying body, An image forming apparatus having transfer means for transferring a visible image on a developer bearing member to a recording medium at a predetermined target density; and the visible image is transferred to the target in a predetermined period while the image forming apparatus is operating. A calculating means for calculating a developer amount necessary for transferring the developer onto the recording medium at a density based on the print image information, and a supply amount for detecting the developer supply amount corresponding to the predetermined period of the developer supplying means. Detecting means, and changing the image forming condition including the visualization condition or the transfer condition based on the required developer amount by the calculating means and the developer supply amount by the supply amount detecting means, The image density on the medium. Serial is an image forming apparatus that is adjusted to approach the target concentration.
本発明によれば、記録媒体上における目標濃度での顕像化に必要な所定期間の必要現像剤量と当該所定期間に現像剤担持体に供給された現像剤供給量から当該現像剤供給量の過不足を容易に判断することができるので、当該判断に基づいて作像条件を変更することで記録媒体上の顕像濃度を目標濃度に近付けるように調整することができる。 According to the present invention, the developer supply amount from the necessary developer amount for a predetermined period required for visualization at a target density on the recording medium and the developer supply amount supplied to the developer carrier during the predetermined period. Therefore, it is possible to easily determine whether the visible image density on the recording medium is close to the target density by changing the image forming condition based on the determination.
また、現像剤供給量の過不足を判断することで濃度調整制御の要否を簡便に判断することができるから濃度センサを使用しないで済み、濃度調整の要否をより簡単、迅速かつ正確に行うことが可能となる。さらに、濃度センサ方式のテストパターン作成とその検知を省略することができ、それによるユーザー待機時間を短縮し、テストパターン用トナーも節約することができる。 In addition, it is possible to easily determine whether or not density adjustment control is necessary by determining whether the developer supply amount is excessive or insufficient, so there is no need to use a density sensor, and it is easier, faster and more accurate to determine whether or not density adjustment is necessary. Can be done. Furthermore, it is possible to omit the density sensor type test pattern creation and detection thereof, thereby shortening the user waiting time and saving the test pattern toner.
以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each drawing for explaining the embodiment of the present invention, components such as members and components having the same function or shape are once described by giving the same reference numerals as much as possible. The description is omitted.
(画像形成装置)
まず、図1を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、プリンタ本体100には、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、本実施形態では、現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を用いている。
(Image forming device)
First, an overall configuration and operation of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a color laser printer, and four
具体的には、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、潜像担持体ないし現像剤担持体としての感光体ドラム2と、感光体ドラム2の表面を帯電させる帯電ローラ3等を備えた帯電装置と、感光体ドラム2の表面にトナーを供給するトナー供給手段(現像剤供給手段)としての現像装置4と、感光体ドラム2の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード5a等を備えたクリーニング装置5などで構成されている。なお、図1では、ブラックのプロセスユニット1Bkが備える感光体ドラム2、帯電ローラ3、現像装置4、クリーニングブレード5のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット1C,1M,1Yにおいては符号を省略している。
Specifically, each
図1において、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの上方には、感光体ドラム2の表面を露光する露光手段としての露光装置6が配設されている。露光装置6は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体ドラム2の表面へレーザー光を照射するようになっている。
In FIG. 1, an
また、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト8を有する。中間転写ベルト8は、支持部材としての駆動ローラ9と従動ローラ10の間に所定の張力で掛け渡されており、駆動ローラ9が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト8は図の矢印に示す方向に周回走行(回転)するように構成されている。なお、従動ローラ10の近傍に中間転写ベルト8の表面に向けて反射センサ25が配設されている。
A transfer device 7 is disposed below each
4つの感光体ドラム2に対向した位置に、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11はそれぞれの位置で中間転写ベルト8の内周面を押圧しており、中間転写ベルト8の押圧された部分と各感光体ドラム2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。
Four
また、駆動ローラ9に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は中間転写ベルト8の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
A
また、中間転写ベルト8の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト8の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置13が配設されている。このベルトクリーニング装置13はクリーニングブレード13a、搬送コイル13b、クリーニング対向ローラ13cを有し、クリーニングブレード13aで掻き取った中間転写ベルト8上のトナーを、搬送コイル13bと、ベルトクリーニング装置13から伸びた図示しない廃トナー移送ホースとを介して、転写装置7の下方に配設された廃トナー収容器14に送るようにしている。
A
プリンタ本体100の下部には、紙やOHPシート等の記録媒体Pを収容した給紙カセット15が配設されている。給紙カセット15には、収容されている記録媒体Pを送り出す給紙ローラ16が設けてある。一方、プリンタ本体100の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ17と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ18とが配設されている。
A
プリンタ本体100内には、記録媒体Pを給紙カセット15から二次転写ニップを通って排紙トレイ18へ搬送するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ12の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には一対のタイミングローラ19が配設されている。また、二次転写ローラ12の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置20が配設されている。
In the printer
(画像形成装置の動作)
前記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの感光体ドラム2が図1の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体ドラム2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から各感光体ドラム2の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体ドラム2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
(Operation of image forming apparatus)
The image forming apparatus operates as follows.
When the image forming operation is started, the
中間転写ベルト8の片側を所定の張力で巻き掛けている駆動ローラ9が回転駆動し、中間転写ベルト8を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体ドラム2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体ドラム2上の各色のトナー画像が、前記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト8はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト8に転写しきれなかった各感光体ドラム2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
A
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ16が回転して、給紙カセット15から記録媒体Pが搬出される。搬出された記録媒体Pは、タイミングローラ19によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12には、中間転写ベルト8上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上のトナー画像が記録媒体P上に一括して転写される。その後、記録媒体Pは定着装置20に送り込まれトナー画像が記録媒体P上に定着される。そして、記録媒体Pは一対の排紙ローラ17によって排紙トレイ18に排出される。
When the image forming operation is started, the
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスユニットを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
The above description is an image forming operation when a full-color image is formed on a recording medium. A single color image is formed using any one of the four
(現像装置及びトナーカートリッジ)
図2は、現像装置4及びトナーカートリッジ50の概略断面図である。
図2に示すように、現像装置4は、トナーを収容するトナー収容部を有する現像ハウジング40と、感光体ドラム2にトナーを供給する現像ローラ41と、現像ローラ41にトナーを供給する供給ローラ42と、現像ローラ41上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての規制ブレード43と、トナーを搬送するスクリューなどの第1のトナー搬送部材44及び第2のトナー搬送部材45等を備える。
(Developing device and toner cartridge)
FIG. 2 is a schematic sectional view of the developing
As shown in FIG. 2, the developing
現像ローラ41は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ6、導電性ゴムの外周をφ12、ゴム硬度Hs75に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約105〜107Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ41は、図2において反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを規制ブレード43及び感光体ドラム2との対向位置へと搬送する。
The developing
供給ローラ42には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。本実施形態では、芯金の外径をφ6、スポンジ部分の外径をφ12に設定している。供給ローラ42は、現像ローラ41に対して当接している。供給ローラ42と現像ローラ41とが当接して形成されるニップ部は、通常約1mm〜3mm程度に設定されている。本実施形態では、そのニップ部を2mmとしている。また、供給ローラ42は、現像ローラ41に対してカウンタ方向(図2において反時計回り)に回転することで、現像ハウジング40内のトナーを現像ローラ41の表層まで効率よく供給できる。なお、本実施形態では、現像ローラ41と供給ローラ42の回転数比を1に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。
Generally, a sponge roller or the like is used as the
規制ブレード43は、例えば、厚さ0.1mm程度のSUSなどの金属板で構成される。規制ブレード43は、その先端側で現像ローラ41の表面に当接しており、供給ローラ42によって現像ローラ41上に供給されたトナーは、現像ローラ41と規制ブレード43とのニップ部を通過することにより、厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。現像ローラ41上のトナー量の制御は、現像特性を安定させ良好な画質を得るために非常に重要なパラメータであるため、通常の製品においては現像ローラ41に対する規制ブレード43の当接圧は20〜60N/m程度、ニップ部の位置は規制ブレード43の先端から0.5±0.5mm程度に厳しく管理されている。また、これらのパラメータは、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本実施形態では、規制ブレード43を厚さ0.1mmのSUS材で構成し、当接圧45N/m、ニップ部の位置を規制ブレード43の先端から0.2mm、規制ブレード43の支持端部から自由端(先端)までの長さ(自由長)を14mmに設定することで、現像ローラ41上に安定したトナーの薄層を形成できるようにしている。
The regulating
現像ハウジング40には、現像剤残量検知手段としてトナーセンサ46が所定の高さ位置に設けられている。このトナーセンサとしては、例えば光透過式センサ、圧電式センサ、メカ式センサなど任意型式のセンサを採用可能である。この実施形態では発光素子及び受光素子から成る光学式センサを使用するものとする。そして現像ローラ41から感光体ドラム2にトナーが供給されることで現像ハウジング40内のトナー残量が所定量以下になると、トナーの喫水面がトナーセンサ46の検知先端部を上から下に通過し、これをトナーセンサ46が検知するようになっている。
In the developing
また、現像ハウジング40の上部には、補給用のトナーを収容するトナー収容器としてのトナーカートリッジ50が着脱可能に装着されている。現像装置4及びトナーカートリッジ50の構成は、現像装置4、トナーカートリッジ50及び感光体ドラム2等を一体化したプロセスユニットとして構成する他、現像装置4とトナーカートリッジ50とを一体化し、感光体ドラム2は別体とする構成など種々の組み合わせが可能である。
Further, a
トナーカートリッジ50の下部と現像ハウジング40の上部には、それぞれ、トナーカートリッジ50内のトナーを現像ハウジング40内へ補給するための補給口50a,40aが形成されている。また、トナーカートリッジ50内には、内部のトナーを補給口50aまで搬送するためのスクリューあるいはコイルによる第3のトナー搬送部材51と、トナーカートリッジ50内のトナーの流動性を確保すると共に、この第3のトナー搬送部材51側へ内部のトナーを寄せるためのアジテータ52とが回転可能に設けられている。第3のトナー搬送部材51は、非図示の本体駆動部と連結可能に構成され、本体駆動部と第3のトナー搬送部材51はクラッチなど公知の方法で連結、非連結を制御可能とし、トナー補給駆動が自在な構成となっている。トナー補給量は前記本体駆動部の駆動時間、駆動速度により制御することが可能であり、例えば温湿度環境でトナーの流動性が変化することに対応させて駆動時間、駆動速度を変化させるなどの制御も可能である。
Replenishing
トナーの補給は、前記トナー残量検知手段としてのトナーセンサ46の検知結果に基づいて行われるようになっている。すなわち、トナーの喫水面がトナーセンサ46の検知先端部を上から下に通過すると、トナーセンサ46がこれを検知し、現像ハウジング40内のトナー残量が所定量以下になったことが検知される。そしてこの検知結果に基づいてトナーカートリッジ50の第3のトナー搬送部材51が所定時間・所定速度(所定回転数)で駆動される。
The toner is replenished based on the detection result of the
この第3のトナー搬送部材51の所定時間・所定速度の駆動により、所定量のトナーがトナーカートリッジ50から補給口50a、40aを通して現像ハウジング40へ定量補給される。このようにトナーが定量補給されることで、現像ハウジング40内のトナーの喫水面がトナーセンサ46の検知先端部よりも上に上昇し、当該検知先端部が再びトナーに埋没する。そして以上のトナーの定量補給動作を繰り返すことで、現像ハウジング40内のトナーの喫水面の最高と最低の高さ位置がほぼ一定になる。
By driving the third
また、現像ハウジング40の内部は、連通口48aを有する仕切部材48によって、補給口40aを配設した第1の領域Aと、現像ローラ41や規制ブレード43等の現像手段を配設した第2の領域Bとに分割されている。このように仕切部材48によって現像ハウジング40の内部を分割することにより、供給ローラ42にトナーの粉圧が集中して大きな負荷がかかるのを抑制することが可能である。また、第1の領域A内には、第1のトナー搬送部材44が配設され、第2の領域B内には、第2のトナー搬送部材45が配設されている。
Further, the interior of the developing
供給ローラ42と現像ローラ41には不図示の電気回路により所定のバイアス電圧差が印加される。このバイアス電圧差により、現像ハウジング40内の第2の領域Bのトナーが供給ローラ42から現像ローラ41に供給され、現像ローラ41の表面に薄いトナー層が形成される。こうして現像ローラ41に移動したトナーは、規制ブレード43により現像ローラ表面に付着するトナー層を均一化された後、現像ローラ41が感光体ドラム2に近接した位置で回転されることで、感光体ドラム2の静電潜像との間の電位差により、現像ローラ41上のトナーが感光体ドラム2へ移動し、該静電潜像に基づいてトナー画像が感光体ドラム2の表面に形成される(顕像化)。なお、このような現像デバイスは一例であり、磁性トナー又は非磁性トナーの選択や、接触現像法又は非接触現像法の選択等は任意である。
A predetermined bias voltage difference is applied to the
前述のとおり、感光体ドラム2に移動したトナーで転写残として感光体ドラム2上に残留したトナーは、クリーニング手段5のクリーニングブレード5aにより除去された後、搬送コイル5b及び図示しない廃トナー移送ホースを介して画像形成プリンタ本体100内に設置された廃トナー収容器14に回収される。クリーニングブレード5aには不図示の電気回路から定電圧が印加され、クリーニングブレード5aの先端が感光体ドラム51の表面に当接することで残留トナーや紙粉を除去するとともに静電潜像を消去する。これにより、感光体ドラム51の表面が清掃されて連続使用が可能となる。なお、クリーニング手段としては、クリーニングローラ等による他の接触型の方式や非接触方式も採用でき、また、クリーニング手段を用いないクリーニングレス方式とすることもできる。
As described above, the toner that has moved to the
(濃度調整)
前述したように、中間転写ベルト8上のトナー画像は記録媒体P上に一括して転写されるが、この時の記録媒体P上の画像濃度(顕像濃度)は、上流側の現像ローラ41上のトナー量や、現像ローラ41と感光体ドラム2との間の電位差等を含む顕像化条件、及び感光体ドラム2から中間転写ベルト8への転写条件、中間転写ベルト8から記録媒体Pへの転写条件等によって変化する。この実施形態では、これら顕像化条件と転写条件を含む作像条件(現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等)を、図3の画像濃度制御手段60で制御するようにしている。この画像濃度制御手段60は、必要トナー量演算手段(必要現像剤量演算手段)60aと、トナー供給量検知手段(現像剤供給量検知手段)60bと、作像条件変更手段60cを有し、例えば図4A又は図4Bの制御フローで示すように制御される。
(Density adjustment)
As described above, the toner images on the
前記必要トナー量演算手段60aは、プリンタ本体100が稼動している間の所定期間において、感光体ドラム2上に形成するトナー顕像を目標濃度で記録媒体P上に転写するために必要なトナー量を印刷画像情報に基づいて演算するものである。この印刷画像情報には、印字率の他に顕像のドット配置やドット密度等が含まれる。印字率に加えてドット配置やドット密度等も前記演算に取り込むことで必要トナー量の演算精度が向上する。
The necessary toner
またトナー供給量検知手段60bは、前記所定期間に対応して、供給ローラ42→現像ローラ41→感光体ドラム2の順に供給されるトナー供給量を検知するもので、この実施形態では当該期間に対応して第3のトナー搬送部材51でトナーハウジング40に供給されるトナーの量を当該供給量検知手段60bで検知するようにしている。供給量検知手段60bは第3のトナー搬送部材51の駆動時間、駆動速度(回転速度)からトナー供給量を検知することができる。この検知方法は既存のトナー補給用トナーセンサ46をそのまま活用することができるという利点があるが、トナー供給量の検知はこのような方法に限定されない。すなわち、現像ローラ41から感光体ドラム2に移動するトナーの量、感光体ドラム2から中間転写ベルト8に移動するトナーの量、或いは中間転写ベルト8から記録媒体Pへ移動するトナーの量を、これら移動経路に適当な検知手段を配設することによって検知するようにしてもよい。
Further, the toner supply amount detection means 60b detects the toner supply amount supplied in the order of the
次に、画像濃度制御手段60の制御フローについて説明する。ここでは図4Aと図4Bの2つの制御フローを例示し、これら制御フローで参照する目標濃度、必要トナー量及び供給トナー量の関係を図5Aと図5Bに例示する。 Next, the control flow of the image density control means 60 will be described. Here, the two control flows of FIGS. 4A and 4B are illustrated, and the relationship among the target density, the necessary toner amount, and the supplied toner amount referred to in these control flows is illustrated in FIGS. 5A and 5B.
図4Aの制御フローは、現像ハウジング40内のトナーの喫水線の高さがトナーセンサ46の検知先端部よりも下がることでトナーの補給動作と共に開始する。ここで、トナーの喫水線の高さがトナーセンサ46の検知先端部に到達した時の現像ハウジング40内のトナー残量をX1とし、トナーセンサ46がトナーの喫水線を検出すると、「現像ハウジング内トナー量<X1」と判定され(ステップA1)、次にトナーの補給動作実行とトナーの補給量の算出が行われる(ステップA2)。現像ハウジング内トナー量がX1以上であれば「END」となって濃度調整は行わない。
The control flow in FIG. 4A starts with the toner replenishment operation when the height of the water draft of the toner in the developing
ステップA2のトナーの補給動作は、前述したように図2の第3のトナー搬送部材51が所定時間駆動されることで行われる(定量補給)。この補給が前記所定期間の間に複数回行われた場合、トナーの補給量(供給量)は当該複数回の積算値として算出される。次に、必要トナー量演算手段60aで前記所定期間の必要トナー量が演算され(ステップA3)、続いてトナー供給量検知手段60bによるトナー供給量の検知が行われる(ステップA4)。
The toner replenishing operation in step A2 is performed by driving the third
ステップA3の必要トナー量の演算は、書込み制御系からのドット配置、ドット密度又は印字率等の印刷画像情報からトナーの消費量を予測する従来公知の制御技術を利用することができる。この実施形態では記録媒体P上の目標濃度が得られる時の感光体ドラム2上のトナー付着量を予め測定しておき、このトナー付着量から当該目標濃度で前記所定期間に記録媒体P上にトナー像を顕像化した際のトナー消費量を演算することができる。またステップA4で検知される「トナー供給量」は、基本的に前回補給量分がそのまま「トナー供給量」として使用される。すなわち、この「トナー供給量」が前回補給動作完了時から今回補給動作開始時までのトナーの実消費量と見なされる。
For the calculation of the necessary toner amount in step A3, a conventionally known control technique for predicting the toner consumption amount from print image information such as dot arrangement, dot density, or print rate from the writing control system can be used. In this embodiment, the toner adhesion amount on the
その後、ステップA3とA4の結果からトナーの過不足量D(=|必要トナー量−トナー供給量|)の演算が行われる(ステップA5)。ただし、ここでは制御フローの以下の構成上Dを絶対値として演算する。 Thereafter, an excess / deficiency amount D of toner (= | necessary toner amount−toner supply amount |) is calculated from the results of steps A3 and A4 (step A5). However, here, D is calculated as an absolute value in the following configuration of the control flow.
過不足量Dが所定値B1よりも大きい場合は何らかの異常(画像のカスレ、現像ハウジングからのトナーこぼれ等)が発生している可能性が考えられるためエラーが表示される(ステップA7)。過不足量Dが所定値B1未満の場合は続いて所定値B2超であるかどうかが判定され(ステップA8)、B2<D<B1の場合に濃度調整が開始され(ステップA9)、過不足量Dが所定値B2以下であると「END」となって濃度調整は行われない。 If the excess / deficiency amount D is larger than the predetermined value B1, an error is displayed because there is a possibility that some abnormality (image blurring, toner spillage from the developing housing, etc.) has occurred (step A7). If the excess / deficiency amount D is less than the predetermined value B1, it is subsequently determined whether or not it exceeds the predetermined value B2 (step A8). If B2 <D <B1, density adjustment is started (step A9). If the amount D is less than or equal to the predetermined value B2, “END” is obtained and density adjustment is not performed.
前記濃度調整(ステップA9)は、作像条件を変更することにより記録媒体P上の顕像濃度を目標濃度に近付けるように調整するもので、作像条件変更手段60cで作像条件(現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等)を変更する場合、複数の作像条件のパラメータ毎に固定した変更量(固定値)で作像条件の1回の変更(濃度調整)を行うことができる。作像条件を固定値で変更することで制御を簡単にできる。
In the density adjustment (step A9), the image forming condition is adjusted so as to bring the visible image density on the recording medium P close to the target density. The image forming
また、前記過不足量Dから所定期間における目標濃度達成率を演算し、当該目標濃度達成率に基づいて作像条件を変更することができる。この場合、複数の作像条件のパラメータ毎に過不足量Dの大きさに対応して段階的に設定された複数の変更量で行うこともできる。このように段階的に設定された複数の変更量で作像条件を変更することで、目標濃度により速やかに調整することができる。 Further, the target density achievement rate in a predetermined period can be calculated from the excess / deficiency amount D, and the image forming condition can be changed based on the target density achievement rate. In this case, it can also be performed with a plurality of change amounts set stepwise corresponding to the magnitude of the excess / deficiency amount D for each parameter of the plurality of image forming conditions. By changing the image forming conditions with a plurality of change amounts set stepwise in this way, the target density can be quickly adjusted.
図4Bは図4Aに代わる別の制御フローを示すもので、この制御フローでは現像ハウジング40内のトナー残量について、図2のようにワンポイントのトナー残量X1のみをトナーセンサ46で検知するのではなく、最大トナー残量から最少トナー残量まで任意のトナー残量を検知可能なトナーセンサを使用した制御フローである。このようなトナーセンサを使用した場合、トナーの補給制御は任意のトナー残量の時に開始することが可能であり、またトナー補給量も当該トナー補給制御時に必要な適量供給が可能である。
FIG. 4B shows another control flow in place of FIG. 4A. In this control flow, only the one-point toner remaining amount X1 is detected by the
図4Bの制御フローでは、所定の濃度調整動作実行判定タイミングに達した際、濃度調整実行判定フローを開始する(ステップB1)。この判定タイミングに達していない場合は「END」となって濃度調整は行わない。この濃度調整動作実行判定タイミングとしては、例えば現像器内トナー残量検知結果、記録媒体Pの印刷枚数、感光体ドラム2又は現像ローラ41の積算回転数等のいずれか1のパラメータ又はいくつかのパラメータを組み合わせて決定することができる。そして当該パラメータが所定の値に到達する毎に濃度調整実行判定フローを開始することができる。前記パラメータが到達する「所定の値」を小さくすることにより細かい検知タイミングによってより精度の高い濃度調整を行うことができる。
In the control flow of FIG. 4B, when the predetermined density adjustment operation execution determination timing is reached, the density adjustment execution determination flow is started (step B1). If the determination timing has not been reached, “END” is set and density adjustment is not performed. This density adjustment operation execution determination timing includes, for example, any one parameter such as the result of detecting the remaining amount of toner in the developing device, the number of prints of the recording medium P, the total number of rotations of the
濃度調整実行判定フローを開始すると、まず必要トナー量が演算される(ステップB2)。この必要トナー量の演算は、プリンタ本体100が稼動している間の所定期間において、感光体ドラム2上に形成するトナー顕像を目標濃度で記録媒体P上に転写するために必要なトナー量を印刷画像情報に基づいて演算するものである。この印刷画像情報には、顕像のドット配置、ドット密度又は印字率などが含まれる。
When the density adjustment execution determination flow is started, a necessary toner amount is first calculated (step B2). The calculation of the necessary toner amount is the amount of toner necessary for transferring the visible toner image formed on the
続いて現像ハウジング40内のトナー残量の検知とトナーの補給量の算出が行われる(ステップB3)。この「トナーの補給量」は前回補給動作完了後、今回補給動作開始前までのトナーの補給量であり、その間に複数回の補給があれば累積補給量である。そして前記所定期間におけるトナー供給量(消費量)がトナー供給量検知手段60bによって検知される(ステップB4)。続くステップB5以降は図4AのステップA5以降と同じである。
Subsequently, the remaining amount of toner in the developing
図5Aに、前記制御フロー(図4A)の濃度調整における目標濃度、必要トナー量、積算供給トナー量の関係を簡略化して示す。目標濃度と印刷画像情報が一定であると、必要トナー量はプリンタの稼動時間(又は印刷枚数)と共に増大する。これに対して積算供給トナー量は、トナーセンサ46によってトナー喫水面の低下を検知する毎にトナーが間欠的に補給されることで段階的に増大する。今回濃度調整は、トナーセンサ46によるトナー喫水面の検知とその後のトナー補給動作に続いて開始される。この濃度調整では、図4Aの制御フローで説明したように、前回補給動作完了時から今回補給動作開始時までの(積算)供給トナー量と必要トナー量が比較され、(積算)供給トナー量の過不足量Dに基づいて作像条件の変更(今回濃度調整)が行われる。
FIG. 5A shows a simplified relationship among the target density, the necessary toner amount, and the integrated supply toner amount in the density adjustment of the control flow (FIG. 4A). When the target density and the print image information are constant, the required toner amount increases with the operation time (or the number of printed sheets) of the printer. On the other hand, the cumulative amount of toner supplied increases stepwise as the toner is intermittently replenished each time the
図5Bに、前記制御フロー(図4B)の濃度調整における目標濃度、必要トナー量、積算供給トナー量の関係を簡略化して示す。目標濃度と印刷画像情報が一定であると、必要トナー量はプリンタの稼動時間(又は印刷枚数)と共に増大する。これに対して積算供給トナー量は、例えばプリンタの稼動状況等に応じて現像ハウジング40内のトナー量を最適化するために、トナーカートリッジ50から現像ハウジング40にトナーが適時に適量供給されることで段階的に増大する。今回濃度調整は適時のトナー補給動作に続いて開始される。この濃度調整では、図4Bの制御フローで説明したように、前回補給動作完了時から今回補給動作開始時までの(積算)供給トナー量と必要トナー量が比較され、(積算)供給トナー量の過不足量Dに基づいて作像条件の変更(今回濃度調整)が行われる。
FIG. 5B shows a simplified relationship between the target density, the necessary toner amount, and the integrated supply toner amount in the density adjustment of the control flow (FIG. 4B). When the target density and the print image information are constant, the required toner amount increases with the operation time (or the number of printed sheets) of the printer. On the other hand, with respect to the cumulative supply toner amount, for example, an appropriate amount of toner is supplied from the
図6は、制御フローの簡略化のため、図4AのステップA6以降及び図4BのステップB6以降と置き換え可能な制御フローを示す。この簡略型の制御フローでは、過不足量Dを絶対値ではなく正負を含む形で算出し、この過不足量Dの正負を判断する(ステップC1)。過不足量Dが0以上であるときは、必要トナー量(目標消費量)に対してトナー供給量(実消費量)が少ないため、現時点での画像濃度が目標濃度に対して薄いと推測する。そこで、画像濃度を上げるため、現像バイアス、露光エネルギー、定着温度といった作像条件を濃度上昇側へ制御する(ステップC2)。 FIG. 6 shows a control flow that can be replaced with step A6 and subsequent steps in FIG. 4A and step B6 and subsequent steps in FIG. 4B to simplify the control flow. In this simplified control flow, the excess / deficiency amount D is calculated in a form including positive and negative instead of an absolute value, and whether the excess / deficiency amount D is positive or negative is determined (step C1). When the excess / deficiency amount D is 0 or more, the toner supply amount (actual consumption amount) is smaller than the necessary toner amount (target consumption amount), so it is estimated that the current image density is lower than the target density. . Therefore, in order to increase the image density, the image forming conditions such as developing bias, exposure energy, and fixing temperature are controlled to the density increasing side (step C2).
逆に過不足量Dが0以下であるとき、必要トナー量(目標消費量)に対してトナー供給量(実消費量)が多いため、現時点での画像濃度が目標濃度に対して濃いと推測される。そこで、画像濃度を上げるため、現像バイアス、露光エネルギー、定着温度といった作像条件を濃度低下側へ制御する(ステップC3)。 Conversely, when the excess / deficiency amount D is 0 or less, the toner supply amount (actual consumption amount) is larger than the necessary toner amount (target consumption amount), so it is estimated that the current image density is higher than the target density. Is done. Therefore, in order to increase the image density, the image forming conditions such as the developing bias, exposure energy, and fixing temperature are controlled to the density lowering side (step C3).
前記ステップC2又はC3の濃度制御において、現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等の作像条件変化量については、これら複数の作像条件のパラメータ毎に固定した変更量(固定値)で作像条件の1回の変更(濃度調整)を行うことができる。この場合、作像条件を固定値で変更することで制御を簡単にできる。 In the density control in step C2 or C3, the image forming condition change amount such as the developing bias, the charging bias, and the exposure energy is the image forming condition with a change amount (fixed value) fixed for each parameter of the plurality of image forming conditions. Can be changed once (density adjustment). In this case, the control can be simplified by changing the imaging condition with a fixed value.
また、前記ステップC2又はC3の濃度制御において、現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等の作像条件変化量については、前記過不足量Dから所定期間における目標濃度達成率を演算し、当該目標濃度達成率に基づいて作像条件を変更することができる。この場合、複数の作像条件のパラメータ毎に過不足量Dの大きさに対応して段階的に設定された複数の変更量で行うこともできる。このように段階的に設定された複数の変更量で作像条件を変更することで、目標濃度により速やかに調整することができる。 Further, in the density control in step C2 or C3, for the image forming condition change amount such as the developing bias, the charging bias, and the exposure energy, the target density achievement rate in a predetermined period is calculated from the excess / deficiency D, and the target density is calculated. The image forming conditions can be changed based on the achievement rate. In this case, it can also be performed with a plurality of change amounts set stepwise corresponding to the magnitude of the excess / deficiency amount D for each parameter of the plurality of image forming conditions. By changing the image forming conditions with a plurality of change amounts set stepwise in this way, the target density can be quickly adjusted.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を使用したが、トナーとキャリアで構成した二成分現像剤を使用してもよく、この場合は現像ハウジング40内のトナー濃度を一定に維持するためにトナー濃度制御手段を配設することができる。また、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はプリンタ以外の複写機、ファクシミリあるいはこれらの複合機にも適用可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above-described embodiment, a one-component developer composed of toner is used as the developer, but a two-component developer composed of toner and carrier may be used. In this case, the toner concentration in the
1Y,1M,1C,1Bk:プロセスユニット
2:感光体ドラム
4:現像装置
40:現像ハウジング
41:現像ローラ
42:供給ローラ
46:トナーセンサ
50:トナーカートリッジ
51:第3の現像剤搬送部材
60:画像濃度制御手段
60a:必要現像剤量演算手段
60b:現像剤供給量検知手段
60c:作像条件変更手段
1Y, 1M, 1C, 1Bk: process unit 2: photosensitive drum 4: developing device 40: developing housing 41: developing roller 42: supply roller 46: toner sensor 50: toner cartridge 51: third developer conveying member 60: Image density control means 60a: Necessary developer amount calculation means 60b: Developer supply amount detection means 60c: Image forming condition change means
Claims (14)
前記画像形成装置が稼動している間の所定期間において前記顕像を前記目標濃度で前記記録媒体上に転写するために必要な現像剤量を前記印刷画像情報に基づき演算する演算手段と、
前記現像剤供給手段の前記所定期間に対応する現像剤供給量を検知する供給量検知手段とを有し、
前記演算手段による必要現像剤量と前記供給量検知手段による現像剤供給量に基づいて、前記顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を前記目標濃度に近付けるように調整するようにした画像形成装置。 A developer carrying member that visualizes and carries the developer based on the print image information, developer supply means for supplying the developer to the developer carrying member, and a developed image on the developer carrying member; In an image forming apparatus having transfer means for transferring onto a recording medium at a target density,
A calculation means for calculating an amount of developer necessary for transferring the visible image on the recording medium at the target density in a predetermined period while the image forming apparatus is operating, based on the print image information;
A supply amount detection means for detecting a developer supply amount corresponding to the predetermined period of the developer supply means;
Based on the required developer amount by the calculation means and the developer supply amount by the supply amount detection means, the image density on the recording medium is changed by changing the image forming condition including the visualization condition or the transfer condition. An image forming apparatus that is adjusted so as to approach the target density.
前記画像形成装置が稼動している間の所定期間において前記顕像を前記目標濃度で記録媒体上に転写するための必要現像剤量と、前記所定期間に対応して前記現像剤担持体に供給された現像剤供給量に基づいて、前記顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を前記目標濃度に近付けるように調整するようにした画像形成装置の濃度調整方法。 In the density adjustment method of the image forming apparatus, the developer is visualized on the surface of the developer carrier based on the print image information, and the developed image on the developer carrier is transferred to the recording medium with a predetermined target density.
A required amount of developer for transferring the visible image onto the recording medium at the target density in a predetermined period while the image forming apparatus is in operation, and supplying the developer to the developer carrier corresponding to the predetermined period An image in which the developed image density on the recording medium is adjusted to be close to the target density by changing the imaging condition including the visualization condition or the transfer condition based on the supplied developer supply amount. Density adjustment method for forming apparatus.
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