JP2016126297A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control supply of toner to a developing unit.SOLUTION: A supply controller 110 comprises a band stop filter 113 and a first determination part 114. The band stop filter 113 reduces a long-period ripples that are generated according to a period of circulation of developer caused by screws 58 and 59 in the density of toner detected by a density sensor 20. The first determination part 114 determines a first supply amount R1n on the basis of the density of toner with a long-period ripples reduced by the band stop filter 113. This configuration can accurately control supply of toner to a developing unit 44.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に現像器内のトナー濃度を目標濃度に維持するための補給制御に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to replenishment control for maintaining a toner density in a developing device at a target density.

トナーとキャリアとを含む2成分現像剤を使用する現像器はトナー濃度を目標濃度に維持するためにトナー濃度をセンサにより検出する(特許文献1)。画像の形成にトナーが使用されると、トナータンクからトナーが現像器に補給され、攪拌機によりトナーとキャリアとが攪拌される。   A developing device that uses a two-component developer including toner and carrier detects the toner concentration with a sensor in order to maintain the toner concentration at a target concentration (Patent Document 1). When the toner is used for image formation, the toner is supplied from the toner tank to the developing device, and the toner and the carrier are stirred by the stirrer.

特開平8−110696号公報JP-A-8-110696

近年、現像器の小型化や低容量化が求められている。現像器を小型化すると、現像器の容量に対して一回あたりに補給されるトナーの量が増加するため、トナーとキャリアとが十分に攪拌されないことがある。とりわけ、トナーを補給した直後ではセンサが出力するトナー濃度が変動しやすい。これは特に小型の現像器で顕著である。センサの出力値は増減を繰り返しながら、やがて実際のトナー濃度に収束する。したがって、トナーとキャリアとが十分に攪拌されていないときにセンサにより取得されたトナー濃度を用いてトナーを補給すると、トナー濃度を目標濃度に制御できなくなってしまう。そこで、本発明は、現像器へのトナーの補給を高精度に制御することを目的とする。   In recent years, there has been a demand for downsizing and reducing the capacity of developing units. When the developing device is downsized, the amount of toner replenished per time with respect to the capacity of the developing device increases, and the toner and the carrier may not be sufficiently stirred. In particular, the toner density output from the sensor is likely to fluctuate immediately after the toner is replenished. This is particularly noticeable in a small developing device. The output value of the sensor converges to the actual toner density over time while repeating increase and decrease. Therefore, if the toner is replenished using the toner density acquired by the sensor when the toner and the carrier are not sufficiently stirred, the toner density cannot be controlled to the target density. Accordingly, an object of the present invention is to control toner replenishment to a developing device with high accuracy.

本発明は、たとえば、
像担持体に画像信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、
現像剤を用いて前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記現像手段の内部で現像剤を攪拌しながら循環させる攪拌手段と、
前記現像手段の内部に存在する現像剤のトナー濃度を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された前記トナー濃度が目標濃度に近づくように前記現像手段へのトナーの補給量を制御する制御手段と、
前記補給量に応じて前記現像手段にトナーを補給する補給手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記検知手段により検知される前記トナー濃度において前記攪拌手段による現像剤の循環周期に応じて発生する長周期のリップルを低減するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により前記リップルを低減された前記トナー濃度に基づき前記補給量のうち第1補給量を決定する第1決定手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
The present invention is, for example,
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to the image signal on the image carrier;
Developing means for developing the electrostatic latent image using a developer;
Stirring means for circulating the developer inside the developing means while stirring;
Detecting means for detecting the toner concentration of the developer present in the developing means;
Control means for controlling the replenishment amount of toner to the developing means so that the toner density detected by the detecting means approaches a target density;
Replenishing means for replenishing toner to the developing means according to the replenishment amount;
The control means includes
Filter means for reducing long-cycle ripples generated according to the developer circulation cycle by the stirring means at the toner concentration detected by the detection means;
An image forming apparatus comprising: a first determination unit configured to determine a first supply amount of the supply amount based on the toner density in which the ripple is reduced by the filter unit.

本発明によれば現像器へのトナーの補給を高精度に制御することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to control toner replenishment to the developing device with high accuracy.

画像形成装置の一例を示す図The figure which shows an example of an image forming apparatus 現像器の一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing an example of developing device 補給コントローラの一例を示すブロック図Block diagram showing an example of a replenishment controller 補給制御の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of replenishment control バンドストップフィルタの特性の一例を示す図Diagram showing an example of the characteristics of the band stop filter トナー消費量に基づき補給量の決定方法の一例を示すフローチャートA flowchart illustrating an example of a method for determining a replenishment amount based on toner consumption 平均化部の効果を説明する図The figure explaining the effect of the averaging part 平均化及びマスク処理の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of averaging and mask processing 比較例1の補給コントローラを示すブロック図The block diagram which shows the replenishment controller of the comparative example 1. 実施例の効果を説明する図The figure explaining the effect of an Example 実施例の効果を説明する図The figure explaining the effect of an Example

<画像形成装置について>
本実施例は、たとえば感光体や誘電体等を用いた像担持体上に電子写真方式や静電記録方式等により画像を形成する画像形成装置に適用できる。画像形成装置は、画像信号に対応した潜像を像担持体上に形成し、二成分現像剤を用いた現像装置によって潜像を現像して可視画像(トナー像)を形成する。二成分現像剤は、トナー粒子とキャリア粒子を主成分としている。画像形成装置は、可視画像を紙等の転写材に転写し、定着装置にて転写材に定着させる。また、画像形成装置は、プリンタや複写機、複合機、ファクシミリなどのいずれの製品でもよい。
<About image forming apparatus>
The present embodiment can be applied to an image forming apparatus that forms an image on an image carrier using, for example, a photosensitive member or a dielectric by an electrophotographic method or an electrostatic recording method. The image forming apparatus forms a latent image corresponding to an image signal on an image carrier, and develops the latent image by a developing device using a two-component developer to form a visible image (toner image). The two-component developer contains toner particles and carrier particles as main components. The image forming apparatus transfers a visible image onto a transfer material such as paper and fixes the image on the transfer material with a fixing device. In addition, the image forming apparatus may be any product such as a printer, a copier, a multifunction machine, or a facsimile.

図1において、複写されるべき原稿31の画像はレンズ32によってCCD等の撮像素子33に投影される。撮像素子33は原稿31の画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。撮像素子33から出力されるアナログ画像信号は画像処理回路34に送られる。画像処理回路34は画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号にアナログ画像信号を変換し、パルス幅変調回路35に送る。パルス幅変調回路35は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅(時間長)のレーザ駆動パルスを形成して出力する。高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスが生成され、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスが生成される。パルス幅変調回路35から出力されたレーザ駆動パルスは潜像形成手段である半導体レーザ36に供給される。半導体レーザ36はパルス幅に対応する時間だけ発光する。従って、半導体レーザ36は高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動される。   In FIG. 1, an image of a document 31 to be copied is projected onto an image sensor 33 such as a CCD by a lens 32. The image sensor 33 decomposes the image of the document 31 into a large number of pixels and generates a photoelectric conversion signal corresponding to the density of each pixel. The analog image signal output from the image sensor 33 is sent to the image processing circuit 34. The image processing circuit 34 converts the analog image signal into a pixel image signal having an output level corresponding to the density of the pixel for each pixel, and sends it to the pulse width modulation circuit 35. For each input pixel image signal, the pulse width modulation circuit 35 forms and outputs a laser driving pulse having a width (time length) corresponding to the level. A wider driving pulse is generated for a high-density pixel image signal, and a narrower driving pulse is generated for a low-density pixel image signal. The laser driving pulse output from the pulse width modulation circuit 35 is supplied to a semiconductor laser 36 which is a latent image forming unit. The semiconductor laser 36 emits light for a time corresponding to the pulse width. Therefore, the semiconductor laser 36 is driven for a longer time with respect to the high density pixel and is driven with a shorter time for the low density pixel.

回転多面鏡37は半導体レーザ36から放射されたレーザ光81を偏向および走査する。f/θレンズ等のレンズ38および固定ミラー39は感光ドラム40上にレーザ光81をスポット結像させる。かくして、レーザ光81は感光ドラム40の回転軸とほぼ平行な方向(主走査方向)に感光ドラム40上を走査し、静電潜像を形成する。なお、潜像形成手段としては本実施例のような半導体レーザ36以外にもLEDアレイ等の光源を用いるものもあり、それらについても本発明は好適に適用される。   The rotary polygon mirror 37 deflects and scans the laser beam 81 emitted from the semiconductor laser 36. A lens 38 such as an f / θ lens and a fixed mirror 39 spot-form a laser beam 81 on the photosensitive drum 40. Thus, the laser beam 81 scans the photosensitive drum 40 in a direction (main scanning direction) substantially parallel to the rotation axis of the photosensitive drum 40 to form an electrostatic latent image. In addition to the semiconductor laser 36 as in the present embodiment, some latent image forming means uses a light source such as an LED array, and the present invention is also suitably applied to these.

感光ドラム40は像担持体の一例である。感光ドラム40は、たとえば、アモルファスシリコン、セレン、OPC等の感光層を表面に有し、矢印方向に回転する。感光ドラム40は除電器41で均一に除電された後で一次帯電器42により均一に帯電する。その後、画像信号に対応して変調されたレーザ光81で露光走査される。これによって画像信号に対応した静電潜像が形成される。現像手段である現像器44はトナー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤(現像剤43)を使用して静電潜像を反転現像し、可視画像(トナー像)を形成する。反転現像とは、感光ドラム40の表面のうちレーザ光81で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。転写帯電器49は担持ベルト47上に保持された転写材48に対してトナー像を転写する。無端状の担持ベルト47はローラ45およびローラ46に架張され、矢印方向に駆動される。   The photosensitive drum 40 is an example of an image carrier. The photosensitive drum 40 has, for example, a photosensitive layer such as amorphous silicon, selenium, or OPC on its surface and rotates in the direction of the arrow. The photosensitive drum 40 is uniformly charged by the static eliminator 41 and then uniformly charged by the primary charger 42. Thereafter, exposure scanning is performed with a laser beam 81 modulated in accordance with the image signal. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed. A developing unit 44 as developing means reversely develops the electrostatic latent image using a two-component developer (developer 43) in which toner particles and carrier particles are mixed to form a visible image (toner image). The reversal development is a development method in which a toner charged with the same polarity as the latent image is attached to a region exposed to the laser beam 81 on the surface of the photosensitive drum 40 to visualize the toner. The transfer charger 49 transfers the toner image to the transfer material 48 held on the carrier belt 47. The endless carrier belt 47 is stretched around the rollers 45 and 46 and driven in the direction of the arrow.

なお、説明を簡単にするために1つの画像形成ステーション(感光ドラム40、除電器41、一次帯電器42、現像器44等を含む)のみを図示している。カラー画像形成装置では、たとえばシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色に対する4つの画像形成ステーションが担持ベルト47上にその移動方向に沿って順次に配列される。各画像形成ステーションの感光ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎の静電潜像が順次に形成され、それぞれ対応する色のトナーを有する現像器で現像され、担持ベルト47によって保持および搬送される転写材48に順次に転写される。トナー像が転写された転写材48は担持ベルト47から分離されて図示しない定着器に搬送され、定着されて永久像に変換される。また、転写後に感光ドラム40上に残った残留トナーはクリーナ50によって除去される。   For the sake of simplicity, only one image forming station (including the photosensitive drum 40, the static eliminator 41, the primary charger 42, the developing device 44, etc.) is illustrated. In the color image forming apparatus, for example, four image forming stations for cyan, magenta, yellow, and black colors are sequentially arranged on the carrier belt 47 along the moving direction thereof. An electrostatic latent image for each color obtained by color-separating the original image on the photosensitive drum of each image forming station is sequentially formed, developed by a developing device having a corresponding color toner, and held and conveyed by a carrier belt 47. The transfer material 48 is sequentially transferred. The transfer material 48 onto which the toner image has been transferred is separated from the carrier belt 47, conveyed to a fixing device (not shown), fixed, and converted into a permanent image. Residual toner remaining on the photosensitive drum 40 after the transfer is removed by the cleaner 50.

図1にはさらに画像形成に使用されたトナー量を推定するためのクロックパルスを発生する発振器65、ANDゲート64、カウンタ66が示されている。また、現像器44内のトナー濃度を検出する濃度センサ20、増幅器21なども示されている。補給コントローラ110はCPU67や記憶部68を備え、トナーの補給量を制御する。   FIG. 1 further shows an oscillator 65, an AND gate 64, and a counter 66 that generate clock pulses for estimating the amount of toner used for image formation. Also shown are a density sensor 20 for detecting the toner density in the developing device 44, an amplifier 21 and the like. The replenishment controller 110 includes a CPU 67 and a storage unit 68 and controls the amount of toner replenishment.

図1および図2を参照し、現像器44の一例を説明する。現像器44は感光ドラム40に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁51によって第1室(現像室)52と第2室(撹拌室)53とに区画されている。第1室52には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ54が配置されている。現像スリーブ54は像担持体へ現像剤を搬送する搬送手段として機能する。現像スリーブ54内にはマグネット55が固定されている。現像スリーブ54は二成分現像剤を担持搬送し、感光ドラム40と対向する現像領域で現像剤を感光ドラム40に供給して静電潜像を現像する。現像スリーブ54上のトナーの層はブレード56によって層厚を規制される。現像効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ54には電源57から直流電圧を交流電圧に重畳した現像電圧が印加される。   An example of the developing device 44 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The developing device 44 is disposed so as to face the photosensitive drum 40, and the inside thereof is partitioned into a first chamber (developing chamber) 52 and a second chamber (stirring chamber) 53 by a partition wall 51 extending in the vertical direction. Yes. A nonmagnetic developing sleeve 54 that rotates in the direction of the arrow is disposed in the first chamber 52. The developing sleeve 54 functions as a conveying unit that conveys the developer to the image carrier. A magnet 55 is fixed in the developing sleeve 54. The developing sleeve 54 carries and conveys the two-component developer, and develops the electrostatic latent image by supplying the developer to the photosensitive drum 40 in a developing region facing the photosensitive drum 40. The thickness of the toner layer on the developing sleeve 54 is regulated by a blade 56. In order to improve the development efficiency, that is, the application rate of toner to the latent image, a development voltage obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage is applied to the development sleeve 54 from a power source 57.

第1室52にはスクリュー58が設けられている。スクリュー58は、第1室52に存在する二成分現像剤を攪拌するともに、二成分現像剤を第1室52と第2室52との間で循環させる第1循環手段として機能する。第2室53にはスクリュー59が設けられている。スクリュー59は、第2室53に存在していた現像剤43とトナー補給槽60により供給されたトナー63とを攪拌するともに、現像剤43を第1室52と第2室53との間で循環させる第2循環手段として機能する。また、スクリュー58、59は、現像器44の内部で二成分現像剤を撹拌する攪拌手段としても機能する。搬送スクリュー62はトナー補給槽60のトナーを回転しながら搬送し、トナー排出口61から第2室53へトナーを供給する。スクリュー59がトナー補給槽60から供給されたトナー63と既に現像器44に存在していた現像剤43とを撹拌することで、現像剤43におけるトナー粒子の濃度(トナー濃度)を均一になる。隔壁51には図2における手前側と奥側の端部において第1室52と第2室53とを相互に連通させる通路(図示せず)が形成されている。第1室52内の現像剤43は現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下する。第1室52内の現像剤43はスクリュー58により一方の通路から第2室53内へ移動する。第2室53内でトナー濃度の回復した現像剤43がスクリュー59により他方の通路から第1室52内へ移動する。   A screw 58 is provided in the first chamber 52. The screw 58 functions as a first circulation means for stirring the two-component developer present in the first chamber 52 and circulating the two-component developer between the first chamber 52 and the second chamber 52. The second chamber 53 is provided with a screw 59. The screw 59 stirs the developer 43 existing in the second chamber 53 and the toner 63 supplied from the toner replenishing tank 60, and removes the developer 43 between the first chamber 52 and the second chamber 53. It functions as a second circulation means for circulation. The screws 58 and 59 also function as a stirring unit that stirs the two-component developer inside the developing device 44. The conveyance screw 62 conveys the toner in the toner replenishing tank 60 while rotating, and supplies the toner from the toner discharge port 61 to the second chamber 53. The screw 59 agitates the toner 63 supplied from the toner replenishing tank 60 and the developer 43 already present in the developing device 44, so that the toner particle concentration (toner concentration) in the developer 43 becomes uniform. The partition wall 51 is formed with a passage (not shown) that allows the first chamber 52 and the second chamber 53 to communicate with each other at the front and back end portions in FIG. The developer 43 in the first chamber 52 consumes toner due to development, and the toner density decreases. The developer 43 in the first chamber 52 is moved from one passage into the second chamber 53 by the screw 58. The developer 43 whose toner concentration has been recovered in the second chamber 53 is moved into the first chamber 52 from the other passage by the screw 59.

現像器44の第1室(現像室)52の底壁にはトナー濃度検知手段である濃度センサ20が設置されている。濃度センサ20は現像器44の第1現像室52の内部に存在する現像剤43のトナー濃度を検知する検知手段である。濃度センサ20は現像剤43の透磁率を検知するインダクタンスセンサなどである。濃度センサ20はトナー濃度に対応した検出値を補給コントローラ110に出力する。補給コントローラ110は、濃度センサ20により検知されたトナー濃度が目標濃度に近づくように現像器44へのトナーの補給量を制御する制御手段として機能する。   On the bottom wall of the first chamber (developing chamber) 52 of the developing device 44, a density sensor 20 as a toner concentration detecting means is installed. The density sensor 20 is a detecting unit that detects the toner density of the developer 43 existing in the first developing chamber 52 of the developing device 44. The density sensor 20 is an inductance sensor that detects the magnetic permeability of the developer 43. The density sensor 20 outputs a detection value corresponding to the toner density to the replenishment controller 110. The replenishment controller 110 functions as a control unit that controls the amount of toner replenished to the developing device 44 so that the toner density detected by the density sensor 20 approaches the target density.

カウンタ66はビデオカウント方式による消費トナーの算出手段であり、画像処理回路34の出力信号のレベルを画素毎にカウントする。パルス幅変調回路35の出力信号がANDゲート64の一方の入力に供給され、ANDゲート64の他方の入力には発振器65からのクロックパルスが供給される。従って、ANDゲート64はレーザ駆動パルスのパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスを出力する。カウンタ66は画像(原稿)毎にクロックパルス数を積算してビデオカウント値を求める(A4原稿での最大ビデオカウント値は3707×106である)。しかして、カウンタ66からの画像毎のパルス積算信号(ビデオカウント値)は、原稿31のトナー像を1つ形成するために現像器44で消費されるトナー量に対応している。カウンタ66のようなビデオカウンタはレーザ駆動パルスに同期したもの以外にも、画像データから直接的にカウントするカウンタ等様々であり、どのカウンタであっても本発明には適用できる。   The counter 66 is a means for calculating consumed toner by the video count method, and counts the level of the output signal of the image processing circuit 34 for each pixel. An output signal of the pulse width modulation circuit 35 is supplied to one input of the AND gate 64, and a clock pulse from the oscillator 65 is supplied to the other input of the AND gate 64. Therefore, the AND gate 64 outputs a number of clock pulses corresponding to the pulse width of the laser driving pulse, that is, a number of clock pulses corresponding to the density of each pixel. The counter 66 calculates the video count value by accumulating the number of clock pulses for each image (original) (the maximum video count value for the A4 original is 3707 × 106). Thus, the pulse integration signal (video count value) for each image from the counter 66 corresponds to the amount of toner consumed by the developing device 44 in order to form one toner image of the document 31. The video counter such as the counter 66 is not limited to the one synchronized with the laser drive pulse, but various counters such as a counter that directly counts from image data, and any counter can be applied to the present invention.

補給コントローラ110は濃度センサ20の出力とビデオカウント値に基づいてトナー63の補給量を決定し、補給ドライバ69を通じてトナー補給手段であるモータ70を制御する。モータ70の駆動時間や駆動回数は基本的に補給量に比例する。モータ70の駆動力はギア列71を介して搬送スクリュー62に伝達される。搬送スクリュー62はトナー補給槽60内のトナー63を搬送して現像器44に補給する。   The replenishment controller 110 determines the replenishment amount of the toner 63 based on the output of the density sensor 20 and the video count value, and controls the motor 70 as toner replenishment means through the replenishment driver 69. The driving time and the number of driving times of the motor 70 are basically proportional to the replenishment amount. The driving force of the motor 70 is transmitted to the conveying screw 62 via the gear train 71. The conveying screw 62 conveys the toner 63 in the toner replenishing tank 60 and replenishes it to the developing device 44.

<補給制御について>
図3は実施例の補給コントローラ110のブロック図である。補給コントローラ110は、とりわけ、バンドストップフィルタ113と第1決定部114を有している。バンドストップフィルタ113は、濃度センサ20により検知されるトナー濃度においてスクリュー58、59による現像剤の循環周期に応じて発生する長周期のリップルを低減するフィルタ手段の一例である。第1決定部114は、バンドストップフィルタ113により長周期のリップルを低減されたトナー濃度に基づき補給量のうち第1補給量を決定する第1決定手段の一例である。図3が示すその他の機能については図4を参照しながら説明する。現像剤の循環周期に応じて発生するリップルの周期は、たとえば、30secや60secなどである。一方で、スクリュー58、59の回転周期(攪拌周期)に応じてトナー濃度には短周期のリップルが生じする。このリップルの周期は、たとえば、0.1secや0.2sec程度である。短周期のリップルについては平均化部121によって低減される。
<About supply control>
FIG. 3 is a block diagram of the replenishment controller 110 of the embodiment. The supply controller 110 has a band stop filter 113 and a first determination unit 114, among others. The band stop filter 113 is an example of a filter unit that reduces a long-period ripple generated according to the developer circulation cycle by the screws 58 and 59 in the toner density detected by the density sensor 20. The first determination unit 114 is an example of a first determination unit that determines the first supply amount of the supply amount based on the toner density whose long-period ripple is reduced by the band stop filter 113. The other functions shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. The period of the ripple generated according to the developer circulation period is, for example, 30 sec or 60 sec. On the other hand, a short-cycle ripple occurs in the toner density according to the rotation cycle (stirring cycle) of the screws 58 and 59. The period of this ripple is, for example, about 0.1 sec or 0.2 sec. Short period ripples are reduced by the averaging unit 121.

図4はCPU67の動作を示すフローチャートである。画像形成装置に外部電源から電力が供給されて起動すると、CPU67は記憶部68のROMから制御プログラムを読み出して実行することで図3に示したような様々な機能を実現する。なお、各機能は論理回路によってハードウエア化されてもよい。   FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the CPU 67. When power is supplied to the image forming apparatus from an external power source and the CPU 67 is activated, the CPU 67 reads out and executes the control program from the ROM of the storage unit 68, thereby realizing various functions as shown in FIG. Each function may be realized by hardware by a logic circuit.

S201でCPU67は待機状態に入り、操作部や外部のコンピュータから画像形成の要求を受信したかどうかを判定する。画像形成の要求がなければS215に進む。S215でCPU67は操作部から電源OFFを指示されたかどうかを判定する。電源OFFを指示されていなければS201に戻る。電源OFFを指示されれば、CPU67は画像形成装置のシャットダウンを実行する。S201で画像形成の要求があればS202に進む。   In step S201, the CPU 67 enters a standby state, and determines whether an image formation request has been received from the operation unit or an external computer. If there is no request for image formation, the process proceeds to S215. In S215, the CPU 67 determines whether or not a power-off instruction has been given from the operation unit. If power-off is not instructed, the process returns to S201. When instructed to turn off the power, the CPU 67 executes shutdown of the image forming apparatus. If there is a request for image formation in S201, the process proceeds to S202.

S202でCPU67は記憶部68のRAMに記憶されている前回の遅延演算変数を読み出し、現像器コントローラ120にスクリュー58、59の回転を指示する。現像器コントローラ120はスクリュードライバ122にモータ72を駆動させる。モータ72はスクリュー58、59を回転させる。   In S202, the CPU 67 reads the previous delay calculation variable stored in the RAM of the storage unit 68 and instructs the developer controller 120 to rotate the screws 58 and 59. The developing device controller 120 causes the screw driver 122 to drive the motor 72. The motor 72 rotates the screws 58 and 59.

S203でCPU67(差分部111)は、平均化部121の出力値と目標値決定部112により設定された目標値との差分を演算して求める。平均化部121は濃度センサ20の出力を平滑化する機能である。平均化部121は、攪拌周期に応じてトナー濃度に発生する短周期のリップルを低減する低減手段として機能する。   In S203, the CPU 67 (difference unit 111) calculates and calculates the difference between the output value of the averaging unit 121 and the target value set by the target value determination unit 112. The averaging unit 121 has a function of smoothing the output of the density sensor 20. The averaging unit 121 functions as a reducing unit that reduces a short-cycle ripple that occurs in the toner density according to the stirring cycle.

S204でCPU67(バンドストップフィルタ113)は差分部111から出力される差分Xnに対して次式を用いてフィルタ演算を実行し、Ynを求める。
Yn=b0×Xn+Pn−1 ・・・(1)
Pn=b1×Xn−a1×Yn+Qn−1 ・・・(2)
Qn=b2×Xn−a2×Yn ・・・(3)
ここで、Xnは差分部111の現在の出力値である。Ynはバンドストップフィルタ113の今回の出力値である。Pn、Qnは今回の遅延演算変数である。Pn−1、Qn−1は前回の遅延演算変数であり、記憶部68から読み出されたものである。CPU67は今回の演算で求めた遅延演算変数Pn、Qnを記憶部68に記憶し、次回の演算時に利用する。係数a1、a2、b0、b1、b2は画像形成装置の設計時や工場出荷時に予め決定されるフィルタ係数である。本実施例では、Ynが0.1secごとに演算される。
In S204, the CPU 67 (band stop filter 113) performs a filter operation on the difference Xn output from the difference unit 111 using the following equation to obtain Yn.
Yn = b0 × Xn + P n−1 (1)
Pn = b1 * Xn-a1 * Yn + Qn -1 (2)
Qn = b2 * Xn-a2 * Yn (3)
Here, Xn is the current output value of the difference unit 111. Yn is the current output value of the band stop filter 113. Pn and Qn are the current delay calculation variables. P n−1 and Q n−1 are the previous delay calculation variables and are read from the storage unit 68. The CPU 67 stores the delay calculation variables Pn and Qn obtained in this calculation in the storage unit 68 and uses them in the next calculation. The coefficients a1, a2, b0, b1, and b2 are filter coefficients that are determined in advance when the image forming apparatus is designed or shipped from the factory. In this embodiment, Yn is calculated every 0.1 sec.

図5(A)はバンドストップフィルタ113について周波数とゲインとの関係を示すボード線図である。図5(B)はバンドストップフィルタ113について周波数と位相との関係を示すボード線図である。図5(A)や図5(B)は30sec周期の入力リップルを低減することを示している。このような特性のバンドストップフィルタ113を構成するための係数は以下のとおりである。
a1=−1.97723・・・(4)
a2=0.977668・・・(5)
b0=0.990025・・・(6)
b1=−1.97723・・・(7)
b2=0.987643・・・(8)
このようにこれらの係数は低減すべきリップルの周期に応じて予め決定される。
FIG. 5A is a Bode diagram showing the relationship between frequency and gain for the band stop filter 113. FIG. 5B is a Bode diagram showing the relationship between frequency and phase for the band stop filter 113. FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B) show that the input ripple of 30 sec period is reduced. The coefficients for configuring the band stop filter 113 having such characteristics are as follows.
a1 = −1.97723 (4)
a2 = 0.977668 (5)
b0 = 0.990025 (6)
b1 = -1.97723 (7)
b2 = 0.987643 (8)
Thus, these coefficients are determined in advance according to the period of the ripple to be reduced.

S205でCPU67(第1決定部114)はバンドストップフィルタ113の出力値Ynに基づき第1補給量を決定する。第1決定部114は、PIコントローラ(比例・積分コントローラ)であり、現在の出力値Ynと前回までの出力値の累積値Tnとを加算して第1補給量R1nを決定する。   In S205, the CPU 67 (first determination unit 114) determines the first supply amount based on the output value Yn of the band stop filter 113. The first determination unit 114 is a PI controller (proportional / integration controller), and determines the first supply amount R1n by adding the current output value Yn and the accumulated value Tn of the output value up to the previous time.

R1n=g1×Yn + g2×Tn・・・(9)
Tn=Tn−1+Yn・・・(10)
g1、g2はゲインであり、予め設定される係数である。
R1n = g1 × Yn + g2 × Tn (9)
Tn = T n-1 + Yn (10)
g1 and g2 are gains, which are coefficients set in advance.

S206でCPU67(第2決定部116)はカウンタ66からビデオカウント値を入力する。S207でCPU67(第2決定部116)はビデオカウント値に後述する演算を適用して第2補給量R2nを決定する。S208でCPU67(合算部117)は第1補給量R1nと第2補給量R2nを合算して合算値Rnを求める(Rn=R1n+R2n)。S209でCPU67(演算部118)は補給量のバッファ値Bnに合算値Rnを加算する(Bn=Bn−1+Rn)。なお、バッファ値Bnの初期値は、たとえば、ゼロである。 In S <b> 206, the CPU 67 (second determination unit 116) inputs the video count value from the counter 66. In S207, the CPU 67 (second determination unit 116) determines the second supply amount R2n by applying a calculation described later to the video count value. In S208, the CPU 67 (summing unit 117) sums the first replenishing amount R1n and the second replenishing amount R2n to obtain a summed value Rn (Rn = R1n + R2n). In S209, the CPU 67 (arithmetic unit 118) adds the total value Rn to the replenishment amount buffer value Bn (Bn = Bn -1 + Rn). The initial value of the buffer value Bn is, for example, zero.

S210でCPU67は補給ドライバ69に対して前回補給を指示してからの経過時間が所定時間を超えたかどうかを判定する。CPU67はタイマーやカウンタを用いて補給を指示してからの経過時間を計時しているものとする。CPU67は補給を指示するとタイマーをゼロにリセットする。補給が指示されると、補給ドライバ69はモータ70を駆動し、スクリュー58、59を回転させ、トナー63を現像器44に補給する。経過時間が所定時間を超えていなければS211に進む。経過時間が所定時間を超えていればS213に進む。所定時間は、現像器44におけるトナー濃度の均一化を図るための時間であり、実験やシミュレーションによって予め決定される。現像器44において現像剤43とトナー63の撹拌が不十分な状態で次の補給を実行してしまうと、現像器44には局所的にトナー濃度の濃い部分ができてしまう。そこで、補給開始から所定時間にわたって攪拌を継続し、その後に補給を許可することで、トナー濃度の均一化が達成される。   In S <b> 210, the CPU 67 determines whether or not an elapsed time after instructing the replenishment driver 69 to replenish last time exceeds a predetermined time. It is assumed that the CPU 67 measures the elapsed time since the replenishment is instructed using a timer or a counter. When the CPU 67 instructs replenishment, the timer is reset to zero. When replenishment is instructed, the replenishment driver 69 drives the motor 70 to rotate the screws 58 and 59 to replenish the toner 63 to the developing device 44. If the elapsed time does not exceed the predetermined time, the process proceeds to S211. If the elapsed time exceeds the predetermined time, the process proceeds to S213. The predetermined time is a time for making the toner density uniform in the developing device 44, and is determined in advance by experiments and simulations. If the next replenishment is executed in a state where the developer 43 and the toner 63 are not sufficiently stirred in the developing unit 44, a portion having a high toner density is locally formed in the developing unit 44. Therefore, the toner density is made uniform by continuing stirring for a predetermined time from the start of replenishment and then permitting replenishment.

S211でCPU67(演算部118)はバッファ値Bnが所定の単位補給量r以上に達したかどうかを判定する。バッファ値Bnが単位補給量r以上であれば、S212に進む。バッファ値Bnが単位補給量r以上でなければ、S213に進む。   In S211, the CPU 67 (arithmetic unit 118) determines whether or not the buffer value Bn has reached a predetermined unit supply amount r or more. If the buffer value Bn is greater than or equal to the unit supply amount r, the process proceeds to S212. If the buffer value Bn is not equal to or greater than the unit supply amount r, the process proceeds to S213.

S212でCPU67(演算部118)は補給ドライバ69に補給を指示するとともに、バッファ値Bnから単位補給量rを減算する。補給ドライバ69は指示にしたがってモータ70を駆動して現像器にトナー63を補給する。   In S212, the CPU 67 (arithmetic unit 118) instructs the supply driver 69 to supply, and subtracts the unit supply amount r from the buffer value Bn. The replenishment driver 69 drives the motor 70 according to the instruction to replenish the toner 63 to the developing device.

S213でCPU67はスクリュー58、59による攪拌を継続するかどうかを判定する。たとえば、CPU67は、S201で検知された画像形成要求による画像形成が継続していれば、攪拌を継続すべきと判定する。また、CPU67は画像形成が終了すれば、攪拌も停止すべきと判定する。攪拌を継続すべき場合はS203に戻り、CPU67は次の差分を算出する。攪拌を停止すべき場合はS214に進む。S214でCPU67は各種の演算値(例:遅延演算変数Pn、Qn、Bnなど)を記憶部68に記憶させる。なお、バッファ値Bnや第1補給量R1n、第2補給量R2nなどはゼロにリセットされる。その後、S201に戻る。このようにS203ないしS213までの一連の処理は、たとえば、0.1secごとに行われるものとする。そのため、単位補給量rは0.1secごとに補給されるトナー量に対応している。   In S213, the CPU 67 determines whether or not the stirring by the screws 58 and 59 is continued. For example, if the image formation according to the image formation request detected in S201 is continued, the CPU 67 determines that stirring should be continued. Further, the CPU 67 determines that stirring should be stopped when the image formation is completed. If stirring is to be continued, the process returns to S203, and the CPU 67 calculates the next difference. When stirring should be stopped, it progresses to S214. In S214, the CPU 67 stores various calculation values (eg, delay calculation variables Pn, Qn, Bn, etc.) in the storage unit 68. The buffer value Bn, the first supply amount R1n, the second supply amount R2n, etc. are reset to zero. Thereafter, the process returns to S201. In this way, a series of processing from S203 to S213 is performed, for example, every 0.1 sec. Therefore, the unit replenishment amount r corresponds to the toner amount replenished every 0.1 sec.

<第2補給量の決定方法>
本実施例では濃度センサ20の出力値をフィードバックする補給量の決定処理はスクリュー58、59の動作中に0.1sec間隔で実行される。ただし、ビデオカウント値は1枚の画像あたりの積算値である。積算値をそのまま補給量に換算してしまうと、0.1secごとの補給量が過剰になってしまう。これは第1補給量R1nが0.1secごとに出力される濃度センサ20の出力値に基づいて決定されるからである。よって、ビデオカウント値に基づいて決定される第2補給量R2nも0.1secごとに分散された補給量とされる。そこで、第2決定部116はビデオカウント値に基づく補給量を所定回数に分割して出力する。
<Method for determining the second supply amount>
In this embodiment, the replenishment amount determination process for feeding back the output value of the concentration sensor 20 is executed at intervals of 0.1 sec during the operation of the screws 58 and 59. However, the video count value is an integrated value per image. If the integrated value is converted into the replenishment amount as it is, the replenishment amount every 0.1 sec becomes excessive. This is because the first supply amount R1n is determined based on the output value of the density sensor 20 output every 0.1 sec. Therefore, the second supply amount R2n determined based on the video count value is also set as the supply amount dispersed every 0.1 sec. Therefore, the second determination unit 116 divides the supply amount based on the video count value into a predetermined number of times and outputs it.

図7はCPU67(第2決定部116)の動作を示すフローチャートである。第2決定部116はスクリュー58、59が回転を開始すると同時に補給量決定の演算を開始する。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the CPU 67 (second determination unit 116). The second determination unit 116 starts calculating the replenishment amount at the same time as the screws 58 and 59 start rotating.

S301で第2決定部116は記憶部68から前回の演算値を読み出す。S302で第2決定部116はカウンタ66からビデオカウント値(積算値)を入力する。S302はスクリュー58、59が回転している間にわたり、0.1secごとに行われるが、画像1枚あたりのビデオカウント値の積算が終了するまでは、ビデオカウント値として0が入力される。積算が終了した時点で積算値が1回で入力される。   In S301, the second determination unit 116 reads the previous calculation value from the storage unit 68. In S <b> 302, the second determination unit 116 inputs a video count value (integrated value) from the counter 66. S302 is performed every 0.1 sec while the screws 58 and 59 are rotating, but 0 is input as the video count value until the integration of the video count value per image is completed. When the integration is completed, the integrated value is input once.

S303で第2決定部116は入力されたビデオカウント値が0かどうかを判定する。ビデオカウント値が0の場合、第2決定部116は現在の第2補給量を変更せずにS307に進む。ビデオカウント値が0でなければS305に進む。   In S303, the second determination unit 116 determines whether the input video count value is zero. If the video count value is 0, the second determination unit 116 proceeds to S307 without changing the current second supply amount. If the video count value is not 0, the process proceeds to S305.

S305で第2決定部116は第2補給量U2kを決定する。第2補給量U2kは、たとえば、以下の式で決定される。
U2k=g2×(U2k−1×C+V)÷D・・・(11)
ここでU2kは今回決定された第2補給量である。U2k−1は前回決定された第2補給量である。Vは入力されたビデオカウント値(積算値)である。Dは分割数である。Cは分割カウンタの現在値である。分割カウンタCは0以上の整数であり、初期値は分割数Dである。分割カウンタCは0になるまでS308において0.1secごとに1ずつ減算される。
In S305, the second determination unit 116 determines the second supply amount U2k. The second supply amount U2k is determined by the following equation, for example.
U2k = g2 * (U2k -1 * C + V) / D ... (11)
Here, U2k is the second supply amount determined this time. U2 k-1 is the second supply amount determined last time. V is an input video count value (integrated value). D is the number of divisions. C is the current value of the division counter. The division counter C is an integer greater than or equal to 0, and the initial value is the division number D. The division counter C is decremented by 1 every 0.1 sec in S308 until it reaches zero.

なお、U2kはS305を実行する度に更新される。つまり、U2kはS305を実行するか、または、カウント値Cがゼロになるまで更新されず、R2nとして使用される。ところで、1つ目のビデオカウント値が入力されてそれに対応する補給量のトナーを補給し終わる前に、次のビデオカウント値が入力されてしまうことがある。つまり、1つ目のビデオカウント値についての総補給量のうちの残量を次のビデオカウント値についての補給量に対して繰り越す必要がある。U2k−1×Cは、この繰り越される補給量を意味している。たとえば、1つ目のビデオカウント値に対して次のビデオカウント値がすぐに入力されると、Cはまだ大きな値であり、1つ目のビデオカウント値に対応する補給量の大部分が繰り越される。Cがゼロであれば、1つ目のビデオカウント値に対応する補給量が繰り越されることはない。 U2k is updated every time S305 is executed. That is, U2k is not updated until S305 is executed or the count value C becomes zero, and is used as R2n. Incidentally, the next video count value may be input before the first video count value is input and the supply of the corresponding supply amount of toner is completed. That is, it is necessary to carry over the remaining amount of the total supply amount for the first video count value with respect to the supply amount for the next video count value. U2 k-1 × C means the replenishment amount carried over. For example, if the next video count value is input immediately with respect to the first video count value, C is still a large value, and the majority of the supply amount corresponding to the first video count value is carried forward. It is. If C is zero, the supply amount corresponding to the first video count value is not carried over.

このように分割カウンタCが0でない場合、前回のビデオカウント値に対する分割補給量の出力が終了してない。そのため、(11)式が示すように、第2決定部116は残補給数(U2k−1×C)と新規に入力されたビデオカウント値Vとを合算することで、再度、第2補給量U2kを求める。分割カウンタCが0の場合、第2決定部116は今回のビデオカウント値Vから第2補給量U2kを決定する。ここで決定された第2補給量がそれ以降、第2補給量R2nとして用いられる(R2n=U2k)。 In this way, when the division counter C is not 0, the output of the division replenishment amount for the previous video count value is not completed. Therefore, as shown in the equation (11), the second determining unit 116 adds the remaining supply number (U2 k−1 × C) and the newly input video count value V, thereby again providing the second supply. The quantity U2k is determined. When the division counter C is 0, the second determination unit 116 determines the second supply amount U2k from the current video count value V. The second supply amount determined here is thereafter used as the second supply amount R2n (R2n = U2k).

S306で第2決定部116は分割カウンタCに分割数Dを設定する。
C=D ・・・(12)
S307で第2決定部116は分割カウンタCが0かどうかを判定する。分割カウンタCが0でなければビデオカウント値Vに基づく分割補給が完了していないため、S308に進む。S308で第2決定部116は分割カウンタCから1を減算する。一方で、分割カウンタCが0であれば分割補給が完了しているため、S309に進む。S309で第2決定部116は第2補給量R2nに0を設定する。
In S306, the second determination unit 116 sets the division number D in the division counter C.
C = D (12)
In S307, the second determination unit 116 determines whether the division counter C is zero. If the division counter C is not 0, the division replenishment based on the video count value V is not completed, and the process proceeds to S308. In S308, the second determination unit 116 subtracts 1 from the division counter C. On the other hand, if the division counter C is 0, the division replenishment is completed, and the process proceeds to S309. In S309, the second determination unit 116 sets the second supply amount R2n to 0.

S310で第2決定部116は第2補給量R2nを合算部117に出力する。S311で第2決定部116は攪拌を継続すべきかどうかを判定する。S311の判断手法はS213と同様である。攪拌を継続すべき場合、S302に戻る。攪拌を停止すべき場合、S312に進む。S312で第2決定部116は記憶部68に分割カウンタCと第2補給量R2nを記憶させる。   In S310, the second determination unit 116 outputs the second supply amount R2n to the summation unit 117. In S311, the second determination unit 116 determines whether or not stirring should be continued. The determination method of S311 is the same as that of S213. If stirring is to be continued, the process returns to S302. When stirring should be stopped, it progresses to S312. In S312, the second determination unit 116 causes the storage unit 68 to store the division counter C and the second supply amount R2n.

<バンドストップフィルタの導入に伴う処理>
スクリュー58が回転している間、濃度センサ20の検出値には特定の周波数のリップルが生じる。長周期のリップルの周波数は現像剤の循環周期の逆数である。バンドストップフィルタ113は、この長周期のリップルを濃度センサ20の検出値から低減するために設けられている。さらに、スクリュー58の攪拌周期(回転周期)に応じた短周期のリップルも発生する。現像剤の循環に伴うリップルの周期は30sec程度であるのに対して、回転周期に伴うリップルの周期は0.1sec程度である。これらの周期の数値は例示にすぎない。よって、短周期のリップルを低減するための手段も必要となる。なお、スクリュー58が回転している間、濃度センサ20の検出値は所定間隔で取得される。
<Processing with the introduction of the band stop filter>
While the screw 58 is rotating, a ripple having a specific frequency is generated in the detection value of the concentration sensor 20. The frequency of the long period ripple is the reciprocal of the developer circulation period. The band stop filter 113 is provided to reduce the long-period ripple from the detection value of the density sensor 20. Furthermore, a short-cycle ripple corresponding to the stirring cycle (rotation cycle) of the screw 58 is also generated. The ripple period accompanying the developer circulation is about 30 sec, whereas the ripple period accompanying the rotation period is about 0.1 sec. The numerical values of these periods are merely examples. Therefore, means for reducing the short-cycle ripple is also required. While the screw 58 is rotating, the detection value of the concentration sensor 20 is acquired at a predetermined interval.

図7(A)は濃度センサ20の検出値D1と、検出値の移動平均D2と、初期マスクを伴う平均値D3とを例示している。図7(B)は図7(A)のうち初期マスクが適用される期間の部分を拡大した図である。図7(A)および図7(B)において実線は濃度センサ20の検出値D1を示している。破線は検出値の移動平均D2を示している。一点鎖線は初期マスクを伴う平均値D3を示している。   FIG. 7A illustrates a detection value D1 of the density sensor 20, a moving average D2 of detection values, and an average value D3 with an initial mask. FIG. 7B is an enlarged view of a portion in FIG. 7A in which the initial mask is applied. 7A and 7B, the solid line indicates the detection value D1 of the density sensor 20. The broken line indicates the moving average D2 of the detected values. The alternate long and short dash line indicates the average value D3 with the initial mask.

図7(A)および図7(B)の実線が示すように、スクリュー58の回転に伴い、濃度センサ20の検出値D1は脈動する。これは、濃度センサ20によって検出される現像剤43のトナー濃度がスクリュー58の回転周期に応じて変動するからである。そこで、平均化部121はスクリュー58の回転周期に応じて検出値D1を平均化し、平均値を差分部111に出力している。   As indicated by the solid lines in FIGS. 7A and 7B, the detection value D1 of the concentration sensor 20 pulsates as the screw 58 rotates. This is because the toner density of the developer 43 detected by the density sensor 20 varies according to the rotation period of the screw 58. Therefore, the averaging unit 121 averages the detection value D1 according to the rotation period of the screw 58, and outputs the average value to the difference unit 111.

ページごとに補給量を演算する場合、スクリュー58が回転し始めてから十分に余裕をもって平均化が実行されれば、短周期のリップルは小さくなる。しかし、バンドストップフィルタ113は、スクリュー58が回転している間は所定間隔で濃度センサ20の検出値を必要とする。つまり、スクリュー58が回転し始めてすぐに平均値が必要になる。   When calculating the replenishment amount for each page, if the averaging is executed with a sufficient margin after the screw 58 starts to rotate, the short-cycle ripple is reduced. However, the band stop filter 113 requires the detection value of the density sensor 20 at a predetermined interval while the screw 58 is rotating. That is, the average value is required immediately after the screw 58 starts to rotate.

図7(A)および図7(B)の破線が示すように、単純に濃度センサ20の検出値D1に対して移動平均D2を求めると、スクリュー58の回転し始めのところでは移動平均D2が収束しない。そこで、平均化部121は図8に示すフローによって平均化処理を行っている。とりわけ、平均化部121は、スクリュー58の回転を開始した直後の所定期間にわたって発生する不安定領域をマスクして平均化を実行する。これは、演算に必要となるメモリ容量を削減できる効果ももたらす。このように、平均化部121は、スクリュー58、59が作動を開始してから所定期間にわたって濃度センサ20から出力されるトナー濃度についてはマスクして第1補給量R1nに反映させないマスク手段の一例である。   As shown by the broken lines in FIGS. 7A and 7B, when the moving average D2 is simply obtained with respect to the detection value D1 of the density sensor 20, the moving average D2 is obtained at the beginning of the rotation of the screw 58. Does not converge. Therefore, the averaging unit 121 performs the averaging process according to the flow shown in FIG. In particular, the averaging unit 121 performs averaging by masking an unstable region generated over a predetermined period immediately after the rotation of the screw 58 is started. This also brings about an effect that the memory capacity required for the calculation can be reduced. As described above, the averaging unit 121 masks the toner density output from the density sensor 20 over a predetermined period after the operation of the screws 58 and 59 and does not reflect the toner density in the first supply amount R1n. It is.

図8を用いて平均化部121が実行する平均化演算について説明する。平均化部121はスクリュー58、59が回転を開始すると平均化の演算を開始する。   The averaging calculation executed by the averaging unit 121 will be described with reference to FIG. The averaging unit 121 starts the averaging calculation when the screws 58 and 59 start to rotate.

S401で平均化部121は、前回、スクリュー58、59が停止したときに保存した最後の平均化出力値(平均値)を記憶部68から読み出す。S402で平均化部121はマスクカウンタCmと累積カウンタCaに0を設定する。マスクカウンタCmは、濃度センサ20の検出値D1のうちマスク対象となるものを管理するためのカウンタである。累積カウンタCaは、検出値D1を何回累積したかをカウントするためのカウンタである。S403で平均化部121は累積カウンタCaに1を加算する。S404で平均化部121はマスクカウンタCmが所定値Cmxに達しているかどうかを判定する。所定値Cmxは、マスクされる平均値の総数を示している。マスクカウンタCmが所定値CmxであればS406に進む。マスクカウンタCmが所定値でなければ、S405に進む。S405で平均化部121はマスクカウンタCmに1を加算する。   In S <b> 401, the averaging unit 121 reads the last averaged output value (average value) stored when the screws 58 and 59 were stopped last time from the storage unit 68. In S402, the averaging unit 121 sets 0 to the mask counter Cm and the cumulative counter Ca. The mask counter Cm is a counter for managing the detection value D1 of the density sensor 20 that is to be masked. The accumulation counter Ca is a counter for counting how many times the detection value D1 is accumulated. In S403, the averaging unit 121 adds 1 to the cumulative counter Ca. In S404, the averaging unit 121 determines whether or not the mask counter Cm has reached a predetermined value Cmx. The predetermined value Cmx indicates the total number of masked average values. If the mask counter Cm is a predetermined value Cmx, the process proceeds to S406. If the mask counter Cm is not a predetermined value, the process proceeds to S405. In S405, the averaging unit 121 adds 1 to the mask counter Cm.

S406で平均化部121は検出値D1の累積値Daに現在の濃度センサ20の検出値D1を加算(累積演算)する。S407で平均化部121は累積カウンタCaが所定値Caxに達したかどうかを判定する。累積カウンタCaが所定値Caxに達していなければS408およびS409をスキップしてS410に進む。所定値Caxは検出値D1の累積総数であり、予め定められている。累積カウンタCaが所定値Caxに達していればS408に進む。   In S406, the averaging unit 121 adds (accumulates) the current detection value D1 of the density sensor 20 to the accumulated value Da of the detection value D1. In S407, the averaging unit 121 determines whether or not the cumulative counter Ca has reached a predetermined value Cax. If the cumulative counter Ca has not reached the predetermined value Cax, S408 and S409 are skipped and the process proceeds to S410. The predetermined value Cax is a cumulative total of the detection values D1, and is determined in advance. If the cumulative counter Ca has reached the predetermined value Cax, the process proceeds to S408.

S408で平均化部121は累積カウンタCaを0に設定する。S409でマスクカウンタCmが所定値Cmx達しているかどうかを判定する。所定値Cmxの値は、図7(B)が示すようにスクリュー58の回転を開始したタイミングから、移動平均D2が最終的な平均値D3に収束するタイミングまでの時間に対応している。マスクカウンタCmが所定値Cmxに達していなければ、検出値D1には初期の変動成分が残存しているため、マスクされるべきである。よって、S410に進む。なお、マスクカウンタCmが所定値Cmxに達していれば、検出値D1には初期の変動成分が残存していないため、マスクは不要である。よって、S411に進む。   In S408, the averaging unit 121 sets the cumulative counter Ca to zero. In step S409, it is determined whether the mask counter Cm has reached a predetermined value Cmx. The value of the predetermined value Cmx corresponds to the time from the timing at which the rotation of the screw 58 is started to the timing at which the moving average D2 converges to the final average value D3, as shown in FIG. 7B. If the mask counter Cm does not reach the predetermined value Cmx, an initial fluctuation component remains in the detection value D1, and it should be masked. Therefore, it progresses to S410. If the mask counter Cm has reached the predetermined value Cmx, no initial fluctuation component remains in the detection value D1, and therefore no mask is required. Therefore, it progresses to S411.

S410で平均化部121は差分部111へ出力する平均値D3として記憶部68に記憶しておいた前回の平均値D3’を設定する。S411で平均化部121は累積値Daを累積数である所定値Caxで除算して平均値D3を求める。S412で平均化部121は平均値D3を差分部111に出力する。S413で平均化部121は撹拌を継続すべきかどうかを判定する。これはS213やS311と同様の判定処理である。撹拌を継続すべきであればS403に戻る。撹拌を停止すべきであればS414に進む。S414で平均化部121は記憶部68に最後の平均値D3を記憶させる。   In S410, the averaging unit 121 sets the previous average value D3 'stored in the storage unit 68 as the average value D3 output to the difference unit 111. In S411, the averaging unit 121 divides the accumulated value Da by the predetermined value Cax that is the accumulated number to obtain the average value D3. In S <b> 412, the averaging unit 121 outputs the average value D <b> 3 to the difference unit 111. In S413, the averaging unit 121 determines whether or not stirring should be continued. This is a determination process similar to S213 and S311. If stirring should be continued, the process returns to S403. If stirring should be stopped, the process proceeds to S414. In S414, the averaging unit 121 stores the last average value D3 in the storage unit 68.

このように本実施例によればバンドストップフィルタ113を採用することで、現像剤の循環周期に依存してトナー濃度に生じる長周期のリップルを低減できるようになる。さらに平均化部121を採用することでスクリュー58、59の攪拌周期に依存してトナー濃度に生じる短周期のリップルを低減できるようになる。さらに、トナー濃度の検出値のうち、スクリュー58、59の回転を開始してからの所定期間において取得されたトナー濃度をマスクすることで、回転初期の変動成分の影響を削減できる。なお、所定期間においては過去の検出値の平均値D3’を用いることで、バンドストップフィルタ113にとって必要なデータを用意することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, by adopting the band stop filter 113, it is possible to reduce a long-period ripple generated in the toner density depending on the circulation cycle of the developer. Further, by adopting the averaging unit 121, it is possible to reduce a short period ripple generated in the toner density depending on the stirring period of the screws 58 and 59. Further, by masking the toner density acquired in a predetermined period after the rotation of the screws 58 and 59 from the detected value of the toner density, the influence of the fluctuation component at the initial rotation can be reduced. In addition, it becomes possible to prepare data required for the band stop filter 113 by using the average value D3 'of the past detection values in the predetermined period.

<比較例1について>
実施例の効果を説明するために比較例1について説明する。比較例1は実施例から平均化部121とバンドストップフィルタ113を省略したものである。
<About Comparative Example 1>
Comparative example 1 will be described in order to explain the effect of the example. In Comparative Example 1, the averaging unit 121 and the band stop filter 113 are omitted from the example.

図9は比較例1の補給コントローラのブロック図である。平均化部121が省略されるため、差分部111は、濃度センサ20からの検出値D1nと目標値決定部112により決定された目標値Dtとの差分Xnを算出する。またバンドストップフィルタ113が省略されるため、第1決定部114は今回の差分Xnに所定のゲインg1を乗じたものと、前回までの差分の累積値Tnに所定のゲインg2を乗じたものとの和を第1補給量R1nとして決定する。
R1n=g1×Xn + g2×Tn・・・(13)
Tn=Tn−1 + Xn・・・(14)
なお、比較例1の第2補給量R2nは実施例のものと同じである。比較例1のフローチャートは実施例のフローチャートから平均化部121とバンドストップフィルタ113に関連したステップを省略したものとなる。つまり、省略されるステップは、S202の変数の読み出しやS204のフィルタ演算などである。
FIG. 9 is a block diagram of the replenishment controller of the first comparative example. Since the averaging unit 121 is omitted, the difference unit 111 calculates a difference Xn between the detection value D1n from the density sensor 20 and the target value Dt determined by the target value determination unit 112. Since the band stop filter 113 is omitted, the first determination unit 114 is obtained by multiplying the current difference Xn by a predetermined gain g1 and by multiplying the accumulated value Tn of the previous difference by a predetermined gain g2. Is determined as the first supply amount R1n.
R1n = g1 × Xn + g2 × Tn (13)
Tn = T n-1 + Xn (14)
The second supply amount R2n of Comparative Example 1 is the same as that of the example. The flowchart of the comparative example 1 is obtained by omitting the steps related to the averaging unit 121 and the band stop filter 113 from the flowchart of the embodiment. In other words, the omitted steps are the reading of the variable in S202 and the filter operation in S204.

<比較例2について>
比較例2は、実施例1のS207で、図6に示すビデオカウント値に基づく補給量を所定回数に分割して出力する処理を省略したものである。つまり、ビデオカウント値(1枚の画像あたりの積算値)から換算される補給量が一度に合算値に反映されることになる。比較例2において実施例のS207および図6に示した処理を除くその他の処理は実施例と同じである。つまり、比較例2のブロック図は図3と同じものとなる。また、図8に示したマスク処理も使用される。第2の補給量R2nはゼロでないVが入力されたときは(15)式で算出される。Vがゼロのときは、第2の補給量R2nもゼロとなる
R2n=g2×V・・・(15)
<実施例の補給制御の効果の説明>
実施例を比較例1と比較例2と比較することで実施例の効果を説明する。図10(A)は実施例における濃度センサ20の出力値を示している。図10(B)は比較例1の濃度センサ20の出力値を示している。なお、実施例の出力値と比較例1の出力値にはそれぞれ等価なフィードバックゲインが設定されている。図10(C)は比較例1のゲインを実施例よりも低下させたときの出力値を示している。
<About Comparative Example 2>
In the second comparative example, the process of dividing the replenishment amount based on the video count value shown in FIG. That is, the replenishment amount converted from the video count value (integrated value per image) is reflected on the total value at a time. In Comparative Example 2, the other processes except for S207 of the example and the process shown in FIG. 6 are the same as those of the example. That is, the block diagram of Comparative Example 2 is the same as FIG. The mask process shown in FIG. 8 is also used. The second supply amount R2n is calculated by equation (15) when non-zero V is input. When V is zero, the second supply amount R2n is also zero. R2n = g2 × V (15)
<Description of Effect of Supply Control of Example>
The effect of the example will be described by comparing the example with comparative example 1 and comparative example 2. FIG. 10A shows the output value of the density sensor 20 in the embodiment. FIG. 10B shows the output value of the density sensor 20 of Comparative Example 1. Note that an equivalent feedback gain is set for each of the output value of the embodiment and the output value of the comparative example 1. FIG. 10C shows an output value when the gain of the comparative example 1 is lower than that of the example.

図10(A)と図10(B)を比較すると、実施例は平均化処理とフィルタによって周期の異なる複数のリップルを十分に低減できていることがわかる。つまり実施例では出力値が目標値に素早く収束している。比較例1では実施例と等価なフィードバックゲインが設定されているため、出力値に大きなリップルが生じてしまう。これは、現像器44の小型化によりトナーが十分に撹拌できていないからである。つまり、比較例1では濃度センサ20の検知部分にはトナー濃度が均一でない現像剤が押し寄せる。その影響がトナーの補給量にフィードバックされてしまい、制御発振が発生する。この発振を防ぐために、フィードバックゲインを下げることが考えられる。しかし、フィードバックゲインを下げると図10(C)が示すように、出力値が目標値に戻る能力が低下してしまう。よって、外乱によって出力値が一旦目標値から乖離すると、乖離した状態が長く続くようになってしまう。   Comparing FIG. 10 (A) and FIG. 10 (B), it can be seen that the embodiment can sufficiently reduce a plurality of ripples having different periods by the averaging process and the filter. That is, in the embodiment, the output value quickly converges to the target value. In Comparative Example 1, since a feedback gain equivalent to that of the embodiment is set, a large ripple occurs in the output value. This is because the toner cannot be sufficiently stirred due to the downsizing of the developing device 44. That is, in the first comparative example, the developer having a non-uniform toner density approaches the detection portion of the density sensor 20. The influence is fed back to the toner replenishment amount, and control oscillation occurs. In order to prevent this oscillation, it is conceivable to lower the feedback gain. However, when the feedback gain is lowered, as shown in FIG. 10C, the ability of the output value to return to the target value is lowered. Therefore, once the output value deviates from the target value due to disturbance, the deviated state continues for a long time.

これに対し、実施例では、現像剤の循環周期に依存した濃度センサ20の出力値の変動をバンドストップフィルタ113により低減できている。また、攪拌周期に応じた濃度センサ20の出力値の変動を平均化部121により低減できている。よって、実施例は、フィードバック制御への変動の影響も小さくなり、目標値への良好な追従性と良好な収束性を実現できる。   On the other hand, in the embodiment, the fluctuation of the output value of the density sensor 20 depending on the developer circulation cycle can be reduced by the band stop filter 113. Moreover, the fluctuation of the output value of the concentration sensor 20 according to the stirring cycle can be reduced by the averaging unit 121. Therefore, in the embodiment, the influence of fluctuation on the feedback control is reduced, and good followability to the target value and good convergence can be realized.

また、実施例ではバンドストップフィルタ113の演算周期をスクリューの動作に同期させてもよい。これはバンドストップフィルタ113の演算周期が画像サイズの影響を受けないことを意味する。   In the embodiment, the calculation cycle of the band stop filter 113 may be synchronized with the operation of the screw. This means that the calculation cycle of the band stop filter 113 is not affected by the image size.

図10(D)は比較例2の濃度センサの出力値を示している。図10(D)を図10(A)と比較すると、図10(D)では所々、波形のリップルが大きくなっているところがある。図11(A)は実施例の合算部117が出力する合算値を示している。図11(B)は実施例の演算部118における補給バッファ値を示している。図11(C)は比較例2の合算部117が出力する合算値を示している。図11(D)は比較例2の演算部118の補給バッファ値を示している。   FIG. 10D shows the output value of the density sensor of Comparative Example 2. When FIG. 10D is compared with FIG. 10A, in FIG. 10D, there are places where the ripple of the waveform is increased in some places. FIG. 11A shows the sum value output by the summing unit 117 of the embodiment. FIG. 11B shows the replenishment buffer value in the calculation unit 118 of the embodiment. FIG. 11C shows the sum value output by the summing unit 117 of the second comparative example. FIG. 11D shows the replenishment buffer value of the computing unit 118 of the second comparative example.

比較例2では実施例のようにスクリューの動作に同期して、細かいステップで補給量の演算が実行される。そのため、図11(C)が示すように、離散的に入力されるビデオカウント値が相対的に大きな値になってしまうことがある。つまり比較例2では過剰な補給量となることがある。これが、図10(D)に示したリップルの原因になっていた。   In Comparative Example 2, the replenishment amount is calculated in fine steps in synchronism with the operation of the screw as in the embodiment. Therefore, as shown in FIG. 11C, the video count value that is discretely input may be a relatively large value. That is, in Comparative Example 2, an excessive supply amount may occur. This has caused the ripple shown in FIG.

これに対して実施例では図11(A)が示すようにバランスよくビデオカウント値が分散されて補給量に反映される。そのため、実施例では図10(A)が示すように濃度センサ20の出力値が良好に推移する。   In contrast, in the embodiment, as shown in FIG. 11A, the video count values are distributed in a balanced manner and reflected in the replenishment amount. For this reason, in the embodiment, as shown in FIG. 10A, the output value of the density sensor 20 changes favorably.

<まとめ>
本実施例によれば、補給コントローラ110はバンドストップフィルタ113と第1決定部114を備えている。バンドストップフィルタ113は濃度センサ20により検知されるトナー濃度においてスクリュー58、59による現像剤の循環周期に応じて発生する長周期のリップルを低減する。第1決定部114はバンドストップフィルタ113により長周期のリップルを低減されたトナー濃度に基づき第1補給量R1nを決定する。これにより現像器44へのトナーの補給を高精度に制御することが可能となる。とりわけ、現像器44の小型化や低容量化を図ろうとすると、長周期のリップルが目立つようになる。よって、この長周期のリップルを低減することで、現像器44へのトナーの補給を高精度になる。つまり、これまでは両立の難しかった補給の高精度化と現像器44の小型化や低容量化とを両立できるようになる。
<Summary>
According to the present embodiment, the replenishment controller 110 includes a band stop filter 113 and a first determination unit 114. The band stop filter 113 reduces a long-cycle ripple generated according to the developer circulation cycle by the screws 58 and 59 at the toner concentration detected by the density sensor 20. The first determining unit 114 determines the first supply amount R1n based on the toner density whose long-period ripple is reduced by the band stop filter 113. This makes it possible to control the replenishment of toner to the developing device 44 with high accuracy. In particular, when trying to reduce the size and capacity of the developing device 44, long-period ripples become conspicuous. Therefore, by reducing the long-cycle ripple, toner can be replenished to the developing device 44 with high accuracy. That is, it is possible to achieve both the high accuracy of replenishment, which has been difficult to achieve so far, and the downsizing and low capacity of the developing device 44.

図4を用いて説明したように、バンドストップフィルタ113は、たとえば、スクリュー58、59の作動中に所定間隔でフィルタ演算を実行するように構成されている。S214などに関して説明したように、補給コントローラ110は、スクリュー58、59が停止したときにバンドストップフィルタ113により使用されていた演算変数を記憶する記憶部68を有している。S202やS204に関して説明したように、バンドストップフィルタ113は、スクリュー58、59が作動を開始すると、記憶部68から読み出した演算変数Pn、Qnなどを用いてフィルタ演算を実行するように構成されている。これにより、前回の演算変数Pn、Qnを引き続き用いて精度よくリップルを低減できるようになる。   As described with reference to FIG. 4, the band stop filter 113 is configured to execute a filter operation at predetermined intervals while the screws 58 and 59 are operating, for example. As described with respect to S214 and the like, the replenishment controller 110 has the storage unit 68 that stores the calculation variables used by the band stop filter 113 when the screws 58 and 59 are stopped. As described with respect to S202 and S204, the band stop filter 113 is configured to execute a filter operation using the operation variables Pn and Qn read from the storage unit 68 when the screws 58 and 59 start operating. Yes. As a result, the ripple can be reduced with high accuracy by continuously using the previous calculation variables Pn and Qn.

補給コントローラ110は、スクリュー58、59が作動を開始してから所定期間にわたって濃度センサ20から出力されるトナー濃度についてはマスクして第1補給量R1nに反映させない平均化部121をさらに有していてもよい。図7に関して説明したように、濃度センサ20の検出値D1について移動平均D2を求めたとしても、スクリュー58、59が作動を開始してから所定期間では、移動平均D2が実際の値に収束しない。そこで、スクリュー58、59が作動を開始してから所定期間について、検出値D1について移動平均D2をマスクすることで、さらに、現像器44へのトナーの補給を高精度に制御することが可能となる。   The replenishment controller 110 further includes an averaging unit 121 that masks the toner density output from the density sensor 20 over a predetermined period after the operation of the screws 58 and 59 and does not reflect the toner density in the first replenishment amount R1n. May be. As described with reference to FIG. 7, even if the moving average D2 is obtained for the detection value D1 of the density sensor 20, the moving average D2 does not converge to the actual value in a predetermined period after the screws 58 and 59 start operating. . Therefore, by masking the moving average D2 with respect to the detection value D1 for a predetermined period after the operation of the screws 58 and 59, it is possible to control toner supply to the developing device 44 with high accuracy. Become.

また、平均化部121は、スクリュー58、59の攪拌周期に応じてトナー濃度に発生する短周期のリップルを低減する低減手段として機能してもよい。上述したように、スクリュー58、59はモータによって駆動されて回転し、トナーを攪拌しながら搬送する。よって、スクリュー58、59の回転周期に応じた短周期のリップルが発生する。よって、平均化部121が短周期のリップルを低減することで、現像器44へのトナーの補給を高精度に制御することが可能となる。   In addition, the averaging unit 121 may function as a reduction unit that reduces a short-cycle ripple generated in the toner concentration according to the stirring cycle of the screws 58 and 59. As described above, the screws 58 and 59 are driven and rotated by the motor to convey the toner while stirring. Therefore, a short cycle ripple corresponding to the rotation cycle of the screws 58 and 59 is generated. Therefore, the averaging unit 121 can reduce the short-cycle ripple, thereby controlling the toner supply to the developing unit 44 with high accuracy.

図8に関して説明したように、平均化部121は、スクリュー58、59が停止したときのトナー濃度(例:検出値D1や平均値D3など)を記憶部68に保持しておいてもよい。平均化部121は、スクリュー58、59が作動を再開すると所定期間においては、マスクされたトナー濃度に代えて記憶部68に保持しておいたトナー濃度を第1補給量R1nに反映させてもよい。バンドストップフィルタ113は、スクリュー58、59が作動を再開するとすぐにトナー濃度のデータが必要となる。しかし、マスク期間においてはトナー濃度が提供されない。そこで、記憶部68はスクリュー58、59が停止するときにトナー濃度を記憶し、スクリュー58、59の回転を再開するときに平均化部121がそれを読み出して使用する。これにより、スクリュー58、59が作動を再開するとすぐにトナー濃度(平均値)をバンドストップフィルタ113に供給できるようになる。スクリュー58、59が停止している間は、トナー63が補給されることはないため、現像剤43のトナー濃度も変化しない。よって、前回の補給時のトナー濃度を今回の補給時のトナー濃度として活用しても、補給量の演算精度はそれほど低下しないだろう。   As described with reference to FIG. 8, the averaging unit 121 may hold the toner density (for example, the detection value D1 or the average value D3) when the screws 58 and 59 are stopped in the storage unit 68. The averaging unit 121 may reflect the toner concentration held in the storage unit 68 instead of the masked toner concentration in the first supply amount R1n for a predetermined period when the screws 58 and 59 resume operation. Good. The band stop filter 113 needs toner density data as soon as the screws 58 and 59 resume operation. However, no toner density is provided during the mask period. Therefore, the storage unit 68 stores the toner density when the screws 58 and 59 are stopped, and the averaging unit 121 reads and uses them when the rotation of the screws 58 and 59 is resumed. As a result, the toner density (average value) can be supplied to the band stop filter 113 as soon as the screws 58 and 59 resume operation. Since the toner 63 is not replenished while the screws 58 and 59 are stopped, the toner concentration of the developer 43 does not change. Therefore, even if the toner density at the previous replenishment is utilized as the toner density at the current replenishment, the calculation accuracy of the replenishment amount will not decrease so much.

平均化部121は、濃度センサ20が出力するトナー濃度の平均値を求める平均化手段として機能してもよい。この場合、補給コントローラ110はトナー濃度の平均値を用いて補給量を制御する。平均化部121は、濃度センサ20が出力するトナー濃度の移動平均値を求めてもよい。移動平均値を求めるにはそれほど多くのトナー濃度の検出値を必要としないため、トナー濃度の検出値を保持するための記憶容量を削減できるようになる。なお、移動平均値を算出するために使用されるサンプル数(トナー濃度の検出値の数)は、短周期のリップルを低減できる程度の数に設定される。   The averaging unit 121 may function as an averaging unit that calculates an average value of the toner density output from the density sensor 20. In this case, the replenishment controller 110 controls the replenishment amount using the average value of the toner density. The averaging unit 121 may obtain a moving average value of the toner density output from the density sensor 20. Since not so many toner density detection values are required to obtain the moving average value, the storage capacity for holding the toner density detection value can be reduced. Note that the number of samples (the number of detected toner density values) used to calculate the moving average value is set to a number that can reduce the short-cycle ripple.

図3を用いて説明したように、差分部111はトナー濃度(平均値)と目標濃度との差分Xnを算出してもよい。この場合、バンドストップフィルタ113はトナー濃度についての差分Xnに対してフィルタ演算を施して差分に含まれている周波数成分のうちリップルの周波数成分を低減する。このようなバンドストップフィルタ113の周波数通過特性は図5(A)に示したように、リップルの周波数成分を低減するような周波数通過特性となる。このように、フィルタ演算に必要となる係数はリップルの周波数に依存して決定される。   As described with reference to FIG. 3, the difference unit 111 may calculate the difference Xn between the toner density (average value) and the target density. In this case, the band stop filter 113 performs a filter operation on the difference Xn regarding the toner concentration to reduce the ripple frequency component among the frequency components included in the difference. The frequency pass characteristic of such a band stop filter 113 is a frequency pass characteristic that reduces the frequency component of the ripple, as shown in FIG. Thus, the coefficient required for the filter operation is determined depending on the ripple frequency.

図3を用いて説明したように、トナー濃度だけでなく、画像信号から求められるトナー消費量も加味して補給量を決定することで、トナーの補給量を安定的に制御できるようになる。この場合、カウンタ66は画像信号に基づき静電潜像を現像するために消費されるトナー量をカウントする。第2決定部116は、カウンタ66のカウント値に基づき第2補給量R2nを決定する。合算部117は、第1決定部114が決定した第1補給量R1nと第2決定部116が決定した第2補給量R2nとを合算する。CPU67、現像器コントローラ120およびトナー補給槽60は合算部117の合算値に基づきトナーを現像器44に補給する。これにより、トナーの補給量を安定的に制御できるようになる。なお、第2決定部116は、カウント値を換算して得られる補給量を複数に分割して第2補給量R2nを決定してもよい。1つの画像あたりのトナー消費量はカウントが終了するまで判明しない。このトナー消費量を一度に補給量に反映すると、図11(C)や図11(D)を用いて説明したように補給量が安定しない。これはリップルの増加をもたらす。そこで、1つの画像あたりのトナー消費量を時間的に分散して補給量に反映させることで、図11(A)や図11(B)を用いて説明したように補給量が安定する。つまり、トナー濃度のリップルも低減される。   As described with reference to FIG. 3, by determining the replenishment amount in consideration of not only the toner density but also the toner consumption amount obtained from the image signal, the toner replenishment amount can be stably controlled. In this case, the counter 66 counts the amount of toner consumed for developing the electrostatic latent image based on the image signal. The second determination unit 116 determines the second supply amount R2n based on the count value of the counter 66. The summation unit 117 sums the first supply amount R1n determined by the first determination unit 114 and the second supply amount R2n determined by the second determination unit 116. The CPU 67, the developing device controller 120, and the toner replenishing tank 60 replenish toner to the developing device 44 based on the sum value of the summing unit 117. As a result, the toner replenishment amount can be stably controlled. The second determination unit 116 may determine the second supply amount R2n by dividing the supply amount obtained by converting the count value into a plurality of parts. The toner consumption per image is not known until the count is completed. If this toner consumption amount is reflected in the replenishment amount at once, the replenishment amount is not stable as described with reference to FIGS. 11C and 11D. This leads to an increase in ripple. Therefore, by dispersing the toner consumption amount per image and reflecting it in the replenishment amount, the replenishment amount is stabilized as described with reference to FIGS. 11A and 11B. That is, the toner density ripple is also reduced.

現像室と攪拌室とに分かれているような現像器44ではリップルが発生することがある。よって、本実施例を適用することで、現像器44へのトナーの補給を高精度に制御することが可能となる。   Ripple may occur in the developing device 44 that is divided into a developing chamber and a stirring chamber. Therefore, by applying this embodiment, it is possible to control the toner supply to the developing device 44 with high accuracy.

20…濃度センサ、44…現像器、60…トナー補給槽、67…CPU、68…記憶部、110…補給コントローラ、113…バンドストップフィルタ、114…第1決定部、116…第2決定部、117…合算部、121…平均化部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Density sensor, 44 ... Developing device, 60 ... Toner supply tank, 67 ... CPU, 68 ... Memory | storage part, 110 ... Supply controller, 113 ... Band stop filter, 114 ... 1st determination part, 116 ... 2nd determination part, 117 ... Summing unit, 121 ... Averaging unit

Claims (11)

像担持体に画像信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、
現像剤を用いて前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記現像手段の内部で現像剤を攪拌しながら循環させる攪拌手段と、
前記現像手段の内部に存在する現像剤のトナー濃度を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された前記トナー濃度が目標濃度に近づくように前記現像手段へのトナーの補給量を制御する制御手段と、
前記補給量に応じて前記現像手段にトナーを補給する補給手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記検知手段により検知される前記トナー濃度において前記攪拌手段による現像剤の循環周期に応じて発生する長周期のリップルを低減するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により前記リップルを低減された前記トナー濃度に基づき前記補給量のうち第1補給量を決定する第1決定手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to the image signal on the image carrier;
Developing means for developing the electrostatic latent image using a developer;
Stirring means for circulating the developer inside the developing means while stirring;
Detecting means for detecting the toner concentration of the developer present in the developing means;
Control means for controlling the replenishment amount of toner to the developing means so that the toner density detected by the detecting means approaches a target density;
Replenishing means for replenishing toner to the developing means according to the replenishment amount;
The control means includes
Filter means for reducing long-cycle ripples generated according to the developer circulation cycle by the stirring means at the toner concentration detected by the detection means;
An image forming apparatus comprising: a first determining unit configured to determine a first supply amount of the supply amount based on the toner density in which the ripple is reduced by the filter unit.
前記フィルタ手段は、前記攪拌手段の作動中に所定間隔でフィルタ演算を実行するように構成されており、
前記制御手段は、さらに、前記攪拌手段が停止したときに前記フィルタ手段により使用されていた演算変数を記憶する記憶手段を有し、
前記フィルタ手段は、前記攪拌手段が作動を開始すると、前記記憶手段から読み出した演算変数を用いてフィルタ演算を実行するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
The filter means is configured to perform a filter operation at predetermined intervals during the operation of the stirring means,
The control means further includes a storage means for storing a calculation variable used by the filter means when the stirring means is stopped,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the filter unit is configured to perform a filter operation using an operation variable read from the storage unit when the agitation unit starts operating. 3. .
前記制御手段は、
前記攪拌手段が作動を開始してから所定期間にわたって前記検知手段から出力されるトナー濃度についてはマスクして前記第1補給量に反映させないマスク手段をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
The control means includes
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a mask unit that masks the toner concentration output from the detection unit over a predetermined period after the stirring unit starts operating and does not reflect the toner concentration in the first supply amount. The image forming apparatus described in 1.
前記マスク手段は、前記攪拌手段が停止したときの前記トナー濃度を保持しておき、前記攪拌手段が作動を再開すると前記所定期間においては、前記マスクされたトナー濃度に代えて前記保持しておいたトナー濃度を前記第1補給量に反映させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。   The mask means retains the toner concentration when the stirring means stops, and when the stirring means resumes operation, the mask means retains the toner density instead of the masked toner density for the predetermined period. 4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the toner density reflected is reflected in the first supply amount. 前記攪拌手段の攪拌周期に応じて前記トナー濃度に発生する短周期のリップルを低減する低減手段をさらに有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像形成装置。   5. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a reduction unit configured to reduce a short-cycle ripple generated in the toner density in accordance with a stirring cycle of the stirring unit. 前記低減手段は、前記検知手段が出力するトナー濃度の平均値を求める平均化手段をさらに有し、
前記制御手段は前記トナー濃度の平均値を用いて前記補給量を制御することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
The reduction means further includes an averaging means for obtaining an average value of the toner density output from the detection means,
The image forming apparatus according to claim 5, wherein the control unit controls the replenishment amount using an average value of the toner density.
前記平均化手段は、前記検知手段が出力するトナー濃度の移動平均値を求めることを特徴する請求項6に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 6, wherein the averaging unit obtains a moving average value of the toner density output from the detection unit. 前記トナー濃度と前記目標濃度との差分を算出する差分手段をさらに有し、
前記フィルタ手段は前記トナー濃度についての前記差分に対してフィルタ演算を施して前記差分に含まれている前記長周期のリップルを低減することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
A difference means for calculating a difference between the toner density and the target density;
8. The filter according to claim 1, wherein the filter means performs a filter operation on the difference with respect to the toner density to reduce the long-period ripple included in the difference. The image forming apparatus described.
前記画像信号に基づき前記静電潜像を現像するために消費されるトナー量をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値に基づき第2補給量を決定する第2決定手段と、
前記第1決定手段が決定した前記第1補給量と前記第2決定手段が決定した前記第2補給量とを合算する合算手段と
をさらに有し、
前記補給手段は、前記合算手段の合算値に基づきトナーを前記現像手段に補給することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
Counting means for counting the amount of toner consumed to develop the electrostatic latent image based on the image signal;
Second determining means for determining a second supply amount based on the count value of the counting means;
A summing means for summing the first supply amount determined by the first determination means and the second supply amount determined by the second determination means;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the replenishing unit replenishes toner to the developing unit based on a sum value of the summing unit.
前記第2決定手段は、前記カウント値を換算して得られる補給量を複数に分割して第2補給量を決定することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 9, wherein the second determination unit determines the second supply amount by dividing the supply amount obtained by converting the count value into a plurality of portions. 前記現像手段は、
前記像担持体へ前記現像剤を搬送する搬送手段を有する第1室と、
前記第1室と連通し、前記補給手段からトナーを供給される第2室と
を有し、
前記攪拌手段は、
前記第1室に設けられ、前記第1室に存在する現像剤を攪拌するともに、前記現像剤を前記第1室と前記第2室との間で循環させる第1循環手段と、
前記第2室に設けられ、前記第2室に存在していた現像剤と前記補給手段により供給されたトナーとを攪拌するともに、前記現像剤を前記第1室と前記第2室との間で循環させる第2循環手段と
を有していることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The developing means includes
A first chamber having conveying means for conveying the developer to the image carrier;
A second chamber that communicates with the first chamber and is supplied with toner from the replenishing means;
The stirring means includes
A first circulation means provided in the first chamber for stirring the developer present in the first chamber and circulating the developer between the first chamber and the second chamber;
The developer provided in the second chamber is stirred between the developer present in the second chamber and the toner supplied by the replenishing means, and the developer is placed between the first chamber and the second chamber. 11. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a second circulation unit that circulates the liquid.
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