JP4319833B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置に関する。特に感光体のような像担持体に形成された静電潜像を、トナーと磁性体キャリア(以下、単に「キャリア」という)とからなる二成分現像剤を用いて可視像化する現像器と、消費したトナーを現像器に供給する手段とを備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた電子写真装置においては、その混合比によって出力画像の濃度が影響を受ける。そのため、出力画像の濃度を安定化させるために、印字により消費された量に相当するトナーを現像器に供給して現像剤中のトナー濃度を制御することが不可欠である。これを行う従来のトナー供給装置は、例えば特許文献1に記載されている。この従来のトナー供給装置について、図面を用いて説明する。
【0003】
電子写真方式による画像形成装置については、画像を一色で記録するものが一般的である。しかし近年のコンピュータによるカラー画像処理の普及や印字物の多色化に伴い、二色あるいはそれ以上の多色で記録するものが普及している。ここでは、簡単のため二色で記録する装置について説明する。
【0004】
図10に、従来のトナー供給装置を用いた画像形成装置における感光体ドラム近傍の構成図を示す。感光体ドラム101の周囲には、第1の記録色で現像を行う第1の現像器104と、第2の記録色で現像を行う第2の現像器107とが配置されている。図10において、感光体ドラム101は矢印Aの方向に回転する。第1の現像器104の上流側には、感光体ドラム101の表面を一様に帯電させるための帯電器108が配置されている。この帯電器108と第1の現像器104との間には、第1の露光器102が設けられており、これからのレーザビーム103が感光体ドラム101上を走査する。また、第1の現像器104と第2の現像器107との間には、第2の露光器105が設けられており、これからのレーザビーム106が感光体ドラム101上を走査する。
【0005】
第1の現像器104は、レーザビーム103の走査によって感光体ドラム101上に形成された第1の静電潜像を、例えば黒のトナーで現像し、感光体ドラム101上に黒のトナー像を形成する。第2の現像器107は第1の現像器104と略同一構造を有しており、レーザビーム106の走査によって感光体ドラム101上に形成された第2の静電潜像を第1の現像器104で使用したトナーとは逆極性のトナーで現像し、感光体ドラム101上に例えば赤のトナー像を重畳する。
【0006】
第2の現像器107の下流側には転写器109が配置されており、矢印Bの方向に搬送される搬送ベルト110によって搬送される記録紙(図示せず)にトナー像を転写する。転写後の感光体ドラム101はクリーニングブレード111によって不要なトナーを除去された後、除電ランプ112で照射され、不要電荷の除去が行われる。
【0007】
次に、現像器とトナー供給装置について説明する。第1の現像器104と第2の現像器107とは略同一構造であるので、ここでは第1の現像器104についてのみ説明する。図10に示すように、現像器には、この現像器にトナーを供給するトナー供給装置113が一体的に組み付けられている。また、トナー供給装置113の上側端部には、トナー供給装置113にトナーを供給する図示しないトナー溜めが設けられている。
【0008】
現像器は、トナー供給装置113の下方に配置された現像剤撹拌ロール114と、感光体ドラム101に対向する位置に配置された現像ロール115と、現像ロール115に現像剤を搬送する現像剤搬送ロール116とを備え、各ロールはそれぞれ矢印の方向に回転する。また、現像ロール115の上方には現像ロール115上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材117が設けられ、現像剤搬送ロール116の上方には現像剤を現像ロール115側より現像剤撹拌ロール114側へ戻すためのリバースプレート118が設けられている。
【0009】
この現像器内には図示しないキャリアが収容されており、このキャリアとトナー供給装置113から供給されるトナーとが現像剤撹拌ロール114によって混合撹拌されて現像剤となる。この現像剤は、現像剤搬送ロール116によって現像ロール115側に搬送され、現像ロール115の外周面に付着して搬送され、層厚規制部材117による層厚規制を受けた後、現像部において感光体ドラム101上の静電潜像にトナーが転写され付着される。
【0010】
図11に、トナー供給装置113の一部の斜視図を示す。図12に、トナー供給装置113の発砲部材ロール123と孔付部材122の斜視図を示す。図11および図12に示すように、トナー供給装置113のハウジング120の底部に現像剤撹拌ロール114の回転軸方向に沿った開口部121が形成され、この開口部121には孔付部材122が取り付けられている。この孔付部材122は、板に多数の孔を形成したものである。この孔付部材122の上部には発砲部材ロール123が配設されている。この発砲部材ロール123の上方には、仕切り部124を挟んで二つのスクリュー125、126が配設されている。このスクリュー125、126は互いに逆方向に回転し、発泡部材ロール123の上方にてトナーを循環しながら、発泡部材ロール123上に略均等にトナーを落とす。ハウジング120の上面には、トナー溜め(図示せず)から供給されるトナーを受け入れる孔127が形成されている。
【0011】
トナー溜めに保持されたトナーは、重力によってトナー供給装置113内に落下し、スクリュー125、126によって循環され、発砲部材ロール123上に落下し、この発砲部材ロール123に付着する。発泡部材ロール123は、後述するトナー供給モータにより回転駆動されることで、付着したトナーを孔付部材122にこすりつけてトナーを孔を通して落下させて現像器104,107に供給する。
【0012】
図13に、トナー供給装置113の制御部のブロック図を示す。図13に示すように、制御部は、互いにバス137で接続されたCPU130と、ROM131と、RAM132と、入出力制御装置133とを備えている。入出力制御装置133には、印字しようとする画像データが入力されるインターフェース134、画像形成装置の筐体前面に配置されたコンソール135、トナー供給装置113の発砲部材ロール123を駆動するトナー供給モータ136等が接続されている。この制御部では、CPU130がRAM132をワークエリアとして、ROM131に格納されたプログラムを実行することによってトナー供給制御を行う。
【0013】
図14に、トナー供給装置の制御部の機能を示す機能ブロック図を示す。このように、制御部は画像データの印字画素数を積算して記憶する画素数積算・記憶手段143と、所定画素数あたりのトナー供給モータ136の駆動時間を複数の段階に対応させて記憶する記憶手段140と、この記憶手段140に記憶された複数の段階のうちの任意の一つの段階を選択する選択手段141と、画素数積算・記憶手段143によって求められた積算値が所定画素数に達したときに、選択手段141で選択した段階に対応した駆動時間でトナー供給モータ136を駆動するモータ制御手段142とを備えている。ここで、画素数積算・記憶手段143は、インターフェース134に入力される画像データから画素数を演算し記憶するCPU130、RAM132およびROM131によって実現される。また、モータ制御手段142は図13のCPU130、ROM131およびRAM132によって実現される。図14の画素数積算・記憶手段143は、画素数の積算値144をモータ制御手段142に送ると共に、このモ−タ制御手段142からのリセット信号145を受けて画素数の積算値をリセットする。また、モータ制御手段142は、画素数積算・記憶手段143から送られてくる画素数の積算値144が所定画素数に達したら、選択手段141で選択した段階に対応した駆動時間だけ駆動信号146を出力し、トナー供給モータ136を駆動すると共に、リセット信号145を画素数積算・記憶手段143へ送る。
【0014】
ここで、選択手段141は、画像形成装置に求められる基準出力濃度を維持するために、画像形成装置固有の単位画素数当たりのトナー消費量に対応したトナー供給モータ136の駆動時間に関する段階を選択する。ただし、同じ画像形成装置であっても感光体材料の上の電位状態、現像特性、転写特性によって装置個々に選択しうる段階が変化する。
【0015】
インターフェース134に画像データが入力されると印字動作が開始する。また、画像データに基づいて画素数積算・記憶手段143は画素数の積算値144を計算する。この積算値144が所定画素数に達すると、モータ制御手段142は選択手段141で選択した段階に対応した駆動時間だけ、トナー供給モータ136を駆動すると共に、積算値144をリセットするためのリセット信号145を出力する。画素数積算・記憶手段143はリセット信号145を受けて新たに画素数の積算を開始する。トナー供給モータ136が駆動されている間だけ、トナー供給装置113から第1の現像器104および第2の現像器107へトナーが供給される。このようにして、画像データの画素数の積算値が所定値に達する毎に所定量のトナーが供給されることになる。従って、画像サイズが変化してもトナー供給動作間でのトナー消費量の変動が少なくなり、消費量に近い量のトナーを供給することができる。
【0016】
【特許文献1】
特開平11−15248号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の画像形成装置においては、印字される画素数のみをカウントしてその積算値(印字総画素数)が所定数に達した時点でトナー供給を行っている。従って、トナー供給を行った直後のトナー濃度と、次回のトナー供給を行う直前のトナー濃度との差が大きくなる。その結果、印字画像の濃度が安定しないという課題があった。
【0018】
また、トナー供給は、選択手段141が選択した段階に対応した駆動時間だけトナー供給モータ136を駆動することにより行われる。そして、選択手段141が選択する段階は、感光体材料の上の電位状態、現像特性、転写特性などによって変化する。即ち、トナー供給動作時に実際に供給されるトナー量は各回ごとに異なり、しかも、その供給されるトナー量の制御はトナー供給モータ136の駆動時間を変更することにより行われる。現像器104,107内では現像剤は常時循環されているから、現像剤のうち、トナー供給モータ136が駆動されている時間にトナー供給装置113の下部を流動していた部分ではトナー濃度が大きく、トナー供給モータ136が駆動されていない時間にトナー供給装置113の下部を流動していた部分ではトナー濃度が小さくなり、現像器内でトナー濃度にむらが生じる。このトナー濃度むらにより、印字画像の濃度のむらが生じるという課題があった。
【0019】
トナー濃度むらを小さくするために、単位時間あたりのトナー供給量を少なくすると、必要な量のトナー供給を行うための時間が長くなるという課題があった。
【0020】
本発明は、上記の従来の課題を解決し、濃度が安定した画像を印字できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
【0022】
本発明の第の画像形成装置は、トナーと磁性体キャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式の画像形成装置であって、複数の画素で成る画像の特性情報を印字される頁ごとに計数する画像特性計数手段と、前記画像特性計数手段が計数した特性情報に基づいて、印字される頁ごとに消費されたトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段と、前記トナー消費量推定手段が推定した前記トナー消費量の推定値を順次積算して積算値として記憶するメモリと、トナーを現像器内に供給するトナー供給手段とを備え、前記特性情報には、複数の画素で成る前記画像における、画素数、エッジ数、及び局所的な角を構成している画素の数が含まれ、前記トナー消費量推定手段は、前記画素数、前記エッジ数、及び前記局所的な角を構成している画素の数のそれぞれに所定の係数を乗じて求めた値をトナー消費量推定値とし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が予め設定された1回当たりのトナー供給動作における最小供給量以上になったとき、前記トナー供給手段は、前記積算値に相当するトナーを現像器内に供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の積算値が前記最小供給量未満のときは、前記トナー供給手段はトナー供給を行わないことを特徴とする。
【0023】
本発明の第の画像形成装置は、トナーと磁性体キャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式の画像形成装置であって、複数の画素で成る画像の特性情報を印字される頁ごとに計数する画像特性計数手段と、前記画像特性計数手段が計数した特性情報に基づいて、印字される頁ごとに消費されたトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段と、前記トナー消費量推定手段が推定した前記トナー消費量の推定値を順次積算して積算値として記憶するメモリと、トナーを現像器内に供給するトナー供給手段とを備え、前記特性情報には、複数の画素で成る前記画像における、画素数、エッジ数、及び局所的な角を構成している画素の数が含まれ、前記トナー消費量推定手段は、前記画素数、前記エッジ数、及び前記局所的な角を構成している画素の数のそれぞれに所定の係数を乗じて求めた値をトナー消費量推定値とし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が予め設定された1回当たりのトナー供給動作における最大供給量以下のとき、前記トナー供給手段は、前記メモリに記憶された前記積算値に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が前記最大供給量を超え、且つ、未印字頁が存在するとき、前記トナー供給手段は、前記最大供給量に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値から前記最大供給量を減算し、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が前記最大供給量を超え、且つ、未印字頁が存在しないとき、前記トナー供給手段は、前記メモリに記憶された前記積算値に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアすることを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
【0027】
本発明の第の画像形成装置は、トナーと磁性体キャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式の画像形成装置であって、複数の画素で成る画像の特性情報を印字される頁ごとに計数する画像特性計数手段と、前記画像特性計数手段が計数した特性情報に基づいて、印字される頁ごとに消費されたトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段と、前記トナー消費量推定手段が推定した前記トナー消費量の推定値を順次積算して積算値として記憶するメモリと、トナーを現像器内に供給するトナー供給手段とを備え、前記特性情報には、複数の画素で成る前記画像における、画素数、エッジ数、及び局所的な角を構成している画素の数が含まれ、前記トナー消費量推定手段は、前記画素数、前記エッジ数、及び前記局所的な角を構成している画素の数のそれぞれに所定の係数を乗じて求めた値をトナー消費量推定値とし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が予め設定された1回当たりのトナー供給動作における最小供給量以上になったとき、前記トナー供給手段は、前記積算値に相当するトナーを現像器内に供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の積算値が前記最小供給量未満のときは、前記トナー供給手段はトナー供給を行わないことを特徴とする。
【0028】
これにより、トナー供給動作の回数を減らすことができるので、トナー供給手段における供給誤差も少なくなる。従って、現像器内のトナー濃度の累積誤差が小さくなる。その結果、濃度が安定した印字画像を提供できる。
【0029】
上記の本発明の第の画像形成装置において、前記最小供給量は、前記トナー供給手段が前記トナーを安定して供給できる量の範囲の下限値に基づいて決定されていることが好ましい。これにより、トナー供給手段における供給誤差が一層少なくなるので、現像器内のトナー濃度の累積誤差を一層小さくできる。
【0030】
本発明の第の画像形成装置は、トナーと磁性体キャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式の画像形成装置であって、複数の画素で成る画像の特性情報を印字される頁ごとに計数する画像特性計数手段と、前記画像特性計数手段が計数した特性情報に基づいて、印字される頁ごとに消費されたトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段と、前記トナー消費量推定手段が推定した前記トナー消費量の推定値を順次積算して積算値として記憶するメモリと、トナーを現像器内に供給するトナー供給手段とを備え、前記特性情報には、複数の画素で成る前記画像における、画素数、エッジ数、及び局所的な角を構成している画素の数が含まれ、前記トナー消費量推定手段は、前記画素数、前記エッジ数、及び前記局所的な角を構成している画素の数のそれぞれに所定の係数を乗じて求めた値をトナー消費量推定値とし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が予め設定された1回当たりのトナー供給動作における最大供給量以下のとき、前記トナー供給手段は、前記メモリに記憶された前記積算値に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアし、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が前記最大供給量を超え、且つ、未印字頁が存在するとき、前記トナー供給手段は、前記最大供給量に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値から前記最大供給量を減算し、前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が前記最大供給量を超え、且つ、未印字頁が存在しないとき、前記トナー供給手段は、前記メモリに記憶された前記積算値に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアすることを特徴とする。
【0031】
これにより、現像器内のトナー濃度のばらつきを抑えることができる。その結果、濃度が安定した印字画像を提供できる。
【0032】
上記の本発明の第の画像形成装置において、前記最大供給量は、前記トナー供給手段が前記トナーを安定して供給できる量の範囲の上限値に基づいて決定されていることが好ましい。これにより、トナー供給手段における供給誤差が一層少なくなるので、現像器内のトナー濃度の累積誤差を一層小さくできる。
【0034】
また、本発明の第1〜第の画像形成装置において、前記画像特性計数手段が、印字画素とその周辺画素とが所定のパターンを構成する前記印字画素数を計数するパターンカウンタを含むことが好ましい。これにより、トナー消費量のより正確な推定が行える。
【0035】
以下に、本発明の具体的な実施の形態を詳細に説明する。
【0036】
図1に、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図を示す。図1の画像形成装置は、大きく分けて、入力される画像データを処理する画像信号処理部、画像信号処理部で処理された画像データに基づいて露光するための光を発生させるレーザ光学系部、電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成部、画像形成部の現像器にトナーを供給するトナー供給機構部、およびトナー供給機構部を制御するトナー供給制御部から構成される。以下に、それぞれについて説明する。
【0037】
画像信号処理部は、入力される画像データに対して各種補正処理を行う画像信号処理回路1および処理された画像データに基づいてレーザ駆動信号を生成するレーザ駆動回路2から構成される。
【0038】
レーザ光学系部は、レーザ駆動信号に基づいて発光するレーザ3と、レーザ3から発したレーザ光を掃引する回転多面鏡4と、掃引された光を導くf/θレンズ等を含むレンズ系5と、導かれた光を感光体ドラム7上へ指向させるミラー6とから構成される。
【0039】
画像形成部は、電子写真プロセスを実現するものであり、感光体ドラム7と、これを中心として、感光体ドラム7の表面を一様に帯電させる帯電器8と、帯電後レーザ光学系部によって露光されてできた静電潜像をトナーを付着させて可視像化させる現像器9と、支持ローラ11,12で支持される中間転写ベルト13上に可視像化されたトナー像を転写する第1転写器10と、記録紙32を搬送する搬送ローラ15と、中間転写ベルト13上のトナー像を搬送ベルト15で搬送されてくる記録紙32に転写する第2転写ローラ14と、中間転写ベルト13に転写されずに感光体ドラム7上に残ったトナーを除去するクリーナ16と、感光体ドラム7の表面に残っている残留電荷を除去する除電器17とから構成される。トナー像を転写された記録紙32は、その後図示しない定着器によって熱と圧力を加えられトナー像が定着された後、機外に排出される。また、現像器9は、内部に収容されているトナーとキャリアとからなる現像剤を感光体ドラム7の表面に付着させる現像スリーブ18と、現像剤をトナーとキャリアとが均一に混合されるように撹拌しながら現像器9の内部を循環させる撹拌スクリュー19,20とを備えている。また、中間転写ベルト13の近傍には、中間転写ベルト13上のトナー像の濃度を検出する濃度センサ31が設置される。
【0040】
トナー供給制御部26およびトナー供給機構部は、現像プロセスにより感光体ドラム7に付着するトナーによって現像器9内部の現像剤中のトナー濃度が低下することを防ぐために、必要に応じて現像器9にトナーを供給する。
【0041】
トナー供給制御部26は、入力される画像データからその画像の特性を検出する画像特性検出部27と、画像特性検出部27で検出された数値情報を積算して記憶する積算部28と、積算部に記憶されている数値に基づいて消費された思われるトナー量を推定する消費量推定部29と、推定た消費量分のトナーを供給するために必要なトナー供給モータ24の駆動時間を演算する供給量演算部30とからなる。
【0042】
トナー供給機構部は、トナー溜め21から現像器9にトナーを搬送する搬送スクリュー22と、搬送スクリュー22を駆動するトナー供給モータ24と、トナー供給モータ24の回転を搬送スクリュー22に伝達するギア列23と、供給量演算部30で算出された駆動時間の間だけトナー供給モータ24に駆動信号を出力するモータ駆動回路25とからなる。
【0043】
以上のように構成された本実施の形態の画像形成装置の動作を説明する。
【0044】
最初に、入力された画像データは画像信号処理回路1に入る。ここでは、スキュー補正といった傾き補正に必要な画像処理を施される。画像信号処理回路1は、処理した画像データを後段のレーザ駆動回路2と画像特性検出部27とに出力する。
【0045】
レーザ駆動回路2は、入力された画像データに基づいてレーザ3を発光させるためのレーザ駆動信号を生成する。レーザ3は、レーザ駆動回路2が生成した駆動信号に基づいて発光する。発光した光は、回転多面鏡4、レンズ系5およびミラー6を経て感光体ドラム7の表面を走査する。
【0046】
感光体ドラム7は所定のタイミングで矢印の方向に回転している。電子写真プロセスの順番に説明する。まず、帯電器8が、感光体ドラム7の表面を一様な電位に帯電させる。次に、一様な電位に帯電している感光体ドラム7の表面をレーザ光学系部から照射される光で走査して、画像データに対応した静電潜像が感光体ドラム7の表面に形成される。その後、トナー粒子とキャリア粒子とが混合した二成分現像剤を用いた現像器9が、感光体ドラム7上の静電潜像にトナーを付着させ可視像化する。現像器9の内部では、撹拌スクリュー19,20が回転することで、トナーとキャリアが均一に混ざった状態になっている。以上までの流れで、感光体ドラム7の表面に画像データに対応したトナー像が形成される。
【0047】
支持ローラ11,12は、露光のタイミングに合わせて駆動される。支持ローラ11,12が駆動されると、それに懸架されている中間転写ベルト13が矢印の方向に回転する。そして、第1転写器10は、中間転写ベルト13上に感光体ドラム7上のトナー像を転写する。第2転写ローラ14は、回転している中間転写ベルト13上のトナー像を、搬送ローラ15によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙32に転写する。記録紙32に転写されたトナー像は、この時点では記録紙32の上に載っているだけである。記録紙32は、その後、図示しない定着器で加熱および圧接されて未定着トナー像が定着された後、機外に排出される。
【0048】
クリーナ16は、転写した後の感光体ドラム7上に残っている残留トナーを除去する。次いで、除電器17が感光体ドラム7上の残留電荷を除電して、一連の電子写真プロセスを完了する。
【0049】
ここでは、単色の画像形成装置の例を用いて説明しているが、多色画像形成装置またはカラー画像形成装置の場合には、感光体ドラム7および現像器9を含む周辺要素が構成色の数だけ並べられ、中間転写ベルト13の上に各色のトナー像が重畳されて画像が形成される。
【0050】
次に、トナー供給動作について説明する。画像信号処理回路1で画像処理された画像データは、画像特性検出部27にも入力される。画像特性検出部27は、入力される画像データに基づいてその画像の特性を検出する。具体的には、記録紙1頁に印字される画像について順次入力される画像データに基づいて、印字画素数と、エッジ数と、所定のパターンに合致する画素パターン数(パターンマッチング数)とを検出し、積算部28に出力する。ここで、エッジ数とは、印字される1画素の4辺の内、エッジとなっている辺の数である。例えば、全ての印字画素が孤立点である場合には、エッジ数は印字画素数の4倍となる。ただし、主走査方向のエッジと副走査方向のエッジは分けてカウントする必要がある。積算部28は、逐次入力される画素数、エッジ数、およびパターンマッチング数をそれぞれ積算し記憶する。1頁の印字が完了すると、積算部28には印字した1頁の画像の特性情報が記憶されていることになる。この特性情報は消費量推定部29に出力される。
【0051】
消費量推定部29は、積算部28から読み出した画像特性情報に基づいて当該頁の印字よって消費されたトナー量を推定する。具体的には、トナー消費量は、画像特性情報のそれぞれの積算値に所定の係数を乗じて加算される。この所定の係数は、あらかじめ実験的に求めた値である。
【0052】
供給量演算部30は、推定したトナー消費量に相当する量のトナーを供給するために必要な、トナー供給モータ24の駆動時間を算出する。トナー溜め21内部に収容されているトナーは、トナー供給モータ24が駆動する搬送スクリュー22が回転することによって搬送されて、現像器9の内部に落下する。本実施の形態では、トナー供給モータ24としてステッピングモータを使用しており、最大パルスレートを固定にしておけば、現像器9に供給されるトナー量は総パルス数によって一意的に定まる。よって、供給量演算部30は、供給すべきトナー量からトナー供給モータ24を駆動するための総パルス数を算出し、モータ駆動回路25に出力する。ここで、トナー供給モータ24の駆動開始時および停止時にパルスレートを段階的に変化させるいわゆるスローアップおよびスローダウン動作をさせる場合にも、その変化の傾きを一定にしておけば総パルス数と供給トナー量とは相関が取れる。モータ駆動回路25は、入力される総パルス数に対応する時間だけトナー供給モータ24を駆動する。トナー供給モータ24は、ギア列23を通して搬送スクリュー22を回転させ、所定の量のトナーを現像器9に供給する。
【0053】
以上により、記録紙1頁の印字動作が終了した時点で、その頁の印字のために消費されたトナー量が推定され、直ちにトナー供給動作が行われることになり、現像器9内部のトナー濃度が略一定に保たれるため、常に安定した濃度の画像を得ることができる。
【0054】
次に、トナー供給制御部26について詳細に説明する。図2に、トナー供給制御部26のブロック図を示す。画像特性検出部27は、画像の印字画素を検出するピクセル検出回路40と、印字画素が主走査方向のエッジであるかどうかを検出する主走査エッジ検出回路41と、同様に副走査方向のエッジであるかどうかを検出する副走査エッジ検出回路42と、印字画素を中心とする複数の画素があらかじめ設定されている基準パターン44と一致するか否かを検出するパターン検出回路43とからなる。また積算部28は、ピクセル検出回路40の検出数をカウントするピクセルカウンタ45と、ピクセルカウンタ45の値を一時的に記憶するピクセルレジスタ49と、主走査エッジ検出回路41の検出数をカウントする主走査エッジカウンタ46と、主走査エッジカウンタ46の値を一時的に記憶する主走査エッジレジスタ50と、副走査エッジ検出回路42の検出数をカウントする副走査エッジカウンタ47と、副走査エッジカウンタ47の値を一時的に記憶する副走査エッジレジスタ51と、パターン検出回路43の検出数をカウントするパターンカウンタ48と、パターンカウンタ48の値を一時的に記憶するパターンレジスタ52とから構成される。
【0055】
以上の構成のトナー供給制御部26について、その動作を説明する。画像信号処理回路1で処理された画像データは、ピクセル検出回路40、主走査エッジ検出回路41、副走査エッジ検出回路42、およびパターン検出回路43に並列に入力される。ここで、主走査エッジ検出回路41、副走査エッジ検出回路42、およびパターン検出回路43に入力される画像データは、着目画素を中心とする周囲の複数画素の画像データである。すなわち、主走査エッジ検出回路41に入力されるのは、着目画素とその左右の画素の画像データであり、副走査エッジ検出回路42に入力されるのは着目画素とその上下の画素の画像データである。また、パターン検出回路43に入力されるのは、着目画素を中心とする3×3画素の画像データである。これは、あらかじめ設定されている基準パターン44のサイズによって定まる。
【0056】
このとき、ピクセル検出回路40、主走査エッジ検出回路41、副走査エッジ検出回路42およびパターン検出回路43から出力される検出信号は、それぞれの条件に適合したときにハイレベルとなる。
【0057】
すなわち、ピクセル検出回路40は、着目画素が印字画素であるときにハイレベルの検出信号を出力し、それ以外の時にはローレベルのままとなる。
【0058】
主走査エッジ検出回路41は、着目画素が主走査方向のエッジであるかどうかを検出する。つまり、着目画素が印字画素であり、かつその左右の画素が非印字画素の時にハイレベルの検出信号を出力する。このとき、左右の画素のそれぞれについて非印字画素であるか否かが判断され、左右の画素が共に非印字画素の場合もあり得るので、検出信号は2ビット必要である。同様に、副走査エッジ検出回路42は、着目画素が印字画素であり、かつその上下の画素が非印字画素の時にハイレベルの検出信号を出力する。このときも、上下の画素のそれぞれについて非印字画素であるか否かが判断され、上下の画素が共に非印字画素の場合もあり得るので、検出信号は2ビット必要である。
【0059】
パターン検出回路43は、着目画素とその周辺画素において印字画素の配置が、あらかじめ設定されている基準パターン44と一致したときにハイレベルの検出信号を出力する。このとき、検出信号のビット数は、基準パターンの個数によって決められる。図3に、本実施の形態で使用する4つの基準パターンを示す。着目画素(黒塗りの部分)を中心として縦横方向に最大3×3画素を参照する。黒が印字画素、白が非印字画素、斜線がどちらでも良いことを示す。図3の(a)ないし(d)から分かるように、ここでは着目画素が局所的な角を構成する印字画素であるかどうかを検出している。この例では、基準パターンが4通りなので、0から4までの信号を出力する必要があるため、検出信号は最低3ビット必要である。このように基準パターンが予め決まっており、変更する必要がない場合には、パターン検出回路43を3×3画素の最大9画素の画像信号から基準パターンに合致するか否かを判断する組合せ論理回路で構成しても良い。
【0060】
画像特性検出部27の各検出回路40,41,42,43で生成されるそれぞれの検出信号は、積算部28の対応するカウンタに入力される。ピクセルカウンタ45、主走査エッジカウンタ46、副走査エッジカウンタ47およびパターンカウンタ48は、1頁の印字開始直前にクリアされ、印字中はそれぞれの検出信号を積算する。それぞれの後段のピクセルレジスタ49、主走査エッジレジスタ50、副走査エッジレジスタ51およびパターンレジスタ52は、それぞれに対応するカウンタ値を印字終了時にラッチして記憶する。
【0061】
その後、ピクセルレジスタ49、主走査エッジレジスタ50、副走査エッジレジスタ51およびパターンレジスタ52の値は、後段の消費量推定部29に入力され、今回の印字で消費したと思われるトナー量を推定する。推定処理は、それぞれのレジスタ値の関数として定義され、具体的にはそれぞれのレジスタの値に所定の係数を乗じてそれらの総和をとったものとなる。ここで、ピクセルレジスタ49に格納されている値をCpix、主走査エッジレジスタ50に格納されている値をCem、副走査エッジレジスタ51に格納されている値をCes、そしてパターンレジスタ52に格納されている値をCpatとすると、トナー消費量Tconは以下の式を用いて推定される。
【0062】
Tcon=K1×Cpix+K2×Cem+K3×Ces+K4×Cpat
ここで、係数K1、K2、K3およびK4は、あらかじめ実験的に定められる。
【0063】
以上で、印字によるトナー消費量が推定できるので、この消費分のトナーが供給される。供給量演算部30は、供給すべきトナー量から必要なモータ駆動時間を算出する。モータ駆動回路25は、供給量演算部30が算出した駆動時間に基づいて、モータ駆動信号を生成する。
【0064】
図4にモータ駆動信号の第1の実施例を示す。ここで、供給されるトナー量は(b)<(a)<(c)の関係にあるが、駆動パルスレートの最大値はPmaxでいずれの場合も同じである。また、スローアップおよびスローダウンのパルスレートの変化量(図4の傾斜部の傾斜角度)も同じである。すなわち、最大パルスレートPmaxが出力されている時間を制御することで、トナー供給量を制御する。供給動作は、当該頁の印字が終了して供給すべきトナー量を算出した後に行う。
【0065】
ここで、供給すべきトナー量が多い場合に、大量のトナーを短時間に供給してしまうと、現像器9内のトナー濃度分布にばらつきができてしまい、結果として画像濃度にむらができてしまう。従って、トナーの供給は、できる限りゆっくりと行うことが望ましい。第1の実施例では、トナー供給モータ24を駆動するための駆動パルスの最大パルスレートPmaxを、むらが出ない程度の値に固定して、その最大パルスレートPmaxを出力する時間を変えることでトナー供給量を制御している。
【0066】
次に、トナー供給制御の第2の実施例について説明する。第2の実施例では、トナーの供給をできる限り長い一定時間で行う。但し、印字により消費した分のトナーの供給を、次頁の印字が終了するまでに行う。具体的には、一分間に20頁の印字が可能なエンジンを用いた場合、1頁当たりの印字に必要な時間は3秒となるので、3秒以内にトナー供給を完了させる。この方法では、トナー供給モータ24の最大パルスレートを頁毎に変えてやる必要があるので、1頁の印字に対応するトナー供給が終了した時点でモータ24の駆動を一旦停止させる必要がある。そのため、各レジスタへのアクセスやトナー消費量推定処理等にかかる時間も考慮して、2.5秒程度でトナー供給を終了させることが望ましい。図5に、本発明の第2の実施例におけるモータ駆動信号を示す。図5においても、トナー供給量は、(b)<(a)<(c)の関係にある。ここでも、スローアップおよびスローダウン動作におけるパルスレートの変化量、すなわち傾斜部の傾きは同じにする。
【0067】
次に、上記の第1の実施例(図4)と第2の実施例(図5)とを図6を用いて比較検討する。図6(a)及び図6(b)において、F1は第1頁の印字に対応したトナー供給を行うためのモータ駆動信号を示し、F2はこれに続く第2頁の印字に対応したトナー供給を行うためのモータ駆動信号を示す。横軸は時間を示し、T0は各頁の印字に要する時間を意味する。また、縦軸はトナー供給モータ24を駆動するための駆動パルスのパルスレートである。パルスレートは、単位時間当たりのトナー供給量と一意に相関があるので、縦軸は単位時間当たりのトナー供給量と見なすことができる。従って、駆動信号F1、F2と時間軸とで囲まれた台形の面積V1,V2は、それぞれ第1頁及び第2頁の印字に対応して供給されるトナーの総供給量と見なすことができる。本例では、V1<V2である。
【0068】
図6(a)は上記の第1の実施例(図4)に対応し、最大パルスレートをPcで一定にして、第1頁及び第2頁のトナー供給量に応じてトナー供給時間をT1及びT2に変える(時間制御)ことで、必要なトナー供給量V1,V2を確保している。
【0069】
図6(b)は上記の第2の実施例(図5)に対応し、トナー供給時間をTcで一定にして、第1頁及び第2頁のトナー供給量に応じてパルスレート(すなわち単位時間当たりの供給量)をP1及びP2に変える(供給量制御)ことで、必要なトナー供給量V1,V2を確保している。
【0070】
図6(a)及び図6(b)より、トナーの総供給量をトナーの供給時間により制御する第1の実施例(図6(a))では、トナー供給している時間としていない時間とが明確に区別されるために、現像器9内でのトナー濃度のばらつきが大きくなりやすい。これに対して、トナーの総供給量をトナーの単位時間当たりの供給量により制御する第2の実施例(図6(b))では、量の違いはあるもののほぼ常時トナー供給がなされているので、現像器9内でのトナー濃度のばらつきが生じにくい。従って、第2の実施例(図6(b))のように、トナー供給時間をTcで一定にしてトナー供給を行う方が、印字画像の濃度むらが低減されるので好ましい。
【0071】
この場合、トナー供給時間Tcは、1頁の印字に要する時間T0と略一致していることが好ましい。これにより、トナー供給がされない時間を少なくできるので、現像器9内でのトナー濃度のばらつきを一層低減できる。
【0072】
上記の第1の実施例(図4)及び第2の実施例(図5)において、1回のトナー供給動作で供給されるトナーの最大供給量を設定しておくことが好ましい。そして、1頁の印字ごとに算出されるトナー消費量推定値を順次積算してメモリに記憶する。メモリに記憶されたトナー消費量推定値の積算値が前記最大供給量以下の場合には、その積算値に相当する量のトナーを供給し、メモリに記憶された積算値をクリアする。メモリに記憶された積算値が前記最大供給量を超える場合は、印字すべき次頁が存在するか否かが判断される。次頁が存在する場合は、前記最大供給量に相当する量のトナーを供給し、メモリに記憶された積算値からトナー供給が行われた前記最大供給量に相当する量を減算する。次頁が存在しない場合には、メモリに記憶された積算値に相当する量のトナーを供給するとともに、メモリに記憶された積算値をクリアする。このように、1回のトナー供給動作当たりの最大供給量を設定し、最大供給量を超える部分については未供給分としてメモリに積算しておき、以後に算出されるトナー消費量推定値が最大供給量を下回るときにメモリに記憶された未供給分を上積みして供給する。
【0073】
第1の実施例(図4)において、上記のように1回のトナー供給動作当たりの最大供給量を設定すると、例えば、印刷率の大きな頁を連続して印刷する場合には、最大パルスレートPmaxでトナー供給モータ24が連続駆動されることになる。これにより、現像器9内のトナー濃度のばらつきを抑えることができる。また、トナー供給モータ24の連続駆動により、駆動と停止とを繰り返したときにギア列23のバックラッシュで生じる供給誤差を少なくすることができる。これによっても、現像器9内のトナー濃度のばらつきを抑えることができる。これらの結果、画像の濃度ばらつきを低減できる。従って、トナーの最大供給量は、トナー供給機構部がトナーを安定して供給できる量の範囲の上限値に基づいて決定されるのが好ましい。
【0074】
また、第2の実施例(図5)において、上記のように1回のトナー供給動作当たりの最大供給量を設定すると、各トナー供給動作間においてパルスレート(図6(b)のP1,P2)の差が小さくなる。これにより、現像器9内のトナー濃度のばらつきを抑えることができる。また、搬送スクリュー22,トナー供給モータ24,ギア列23からなるトナー供給機構部のトナー供給精度が向上し、これによっても、現像器9内のトナー濃度のばらつきを抑えることができる。これらの結果、画像の濃度ばらつきを低減できる。従って、トナー供給量の最大値は、各頁に対応したトナー供給のためのパルスレートの差が小さくでき、その結果、トナー供給機構部がトナーを安定して供給できる量の範囲の上限値に基づいて決定されるのが好ましい。
【0075】
但し、このように1回のトナー供給動作で供給可能なトナー供給量の最大値を設定し、連続して複数頁を印字する場合、前半に印字率(印字画素数/総画素数)の大きな画像を含む頁を印字すると、場合によってはトナーの消費量が供給量を大きく上回った状態(即ち、メモリ内の積算値が大きな状態)で次の新たな頁の印字を行わなければならないことも起こり得る。従って、メモリに記憶された積算値から求められるトナー濃度(現像剤中のトナーの割合)が正常な範囲を超えたときには、印字動作を強制的に停止して、トナー濃度が正常な範囲の中央値近辺に戻るまでトナーの強制供給を行うことが好ましい。ここで、トナー濃度の正常な範囲とは、例えば良好な印字画質を保証できるトナー濃度の設計値(例えば8%±2%の範囲)に設定することができる。
【0076】
また、逆に、上記の第1の実施例(図4)及び第2の実施例(図5)において、1回のトナー供給動作で供給されるトナーの最小供給量を設定しておいてもよい。そして、1頁の印字ごとに算出されるトナー消費量推定値を順次積算してメモリに記憶する。メモリに記憶されたトナー消費量推定値の積算値が前記最小供給量未満の場合には、トナー供給を行わない。一方、積算値が前記最小供給量以上になったとき、頁の印字の終了した時点でトナー供給するとともに、前記メモリに記憶された積算値をクリアする。これにより、トナー供給動作の回数を減らすことができる。特に本実施の形態のようにトナー供給モータ24の回転をギヤ列23を通して搬送スクリュー22に伝達しているような場合には、トナー供給頻度が減少することは、ギヤ列23のバックラッシュで生じる供給誤差に基づいて発生するトナー濃度の累積誤差を小さくすることができるので好ましい。従って、トナー供給量の最小値は、トナー供給機構部がトナーを安定して供給できる量の範囲の下限値に基づいて決定されるのが好ましい。
【0077】
更に、上記の1回のトナー供給動作で供給されるトナーの最大供給量及び最小供給量とを設定しておいても良い。これにより、画像の濃度ばらつきを一層低減できる。
【0078】
以上で、印字動作毎に行うトナー供給動作について説明した。ここで、トナー供給量として算出した値は、あくまで推定値であるので、実際のトナー消費量との間にはどうしても誤差が発生することは避けられない。たとえ、1回のトナー消費量の推定値における誤差は小さくとも、それが累積されていくことで、無視できない誤差に膨らんでいくことがある。よって、この累積誤差をキャンセルするための手段が必要となる。以下で、累積誤差をキャンセルするための濃度補正処理について説明する。
【0079】
濃度補正処理を行うためには、何らかの方法で現像器9内のトナー濃度を検出することが必要となる。従来は、トナーとキャリアの混合比が変わると現像剤の透磁率が変わることを利用して、現像器9の内部に透磁率センサを設置してトナー濃度を検出を行っていた。しかし、この透磁率センサは比較的高価な部品であり、カラー画像形成装置ではシアン、マゼンタ、イエローおよび黒の4つの現像器で画像形成を行うので、透磁率センサも4個必要となり、コストアップの要因となっていた。そこで、直接現像器内のトナー濃度を検出するのではなく、所定のパターンで現像されたトナー像の濃度を検出することで現像器内部のトナー濃度を間接的に検出する方法がとられることがある。この場合、感光体ドラム7上に濃度検出用のパターンを形成し、感光体ドラム7近傍に設置した発光素子と受光素子からなる安価な濃度センサを用いて検出することができる。さらに、コストを低減するため、感光体ドラム7上のトナー像を検出するのではなく、中間転写体上のトナー像で検出することもできる。カラー画像形成装置においては、感光体ドラム上で検出しようとすると4個の濃度センサが必要となるからである。本実施の形態においても、中間転写ベルト13上で濃度検出を行う。
【0080】
図7に、濃度センサ31の構成図を示す。図7に示す濃度センサ31は、赤外光を発する発光素子32と、当該赤外光を受光する受光センサ33,34とから構成される。ここで、発光素子32は発せられた赤外光が所定の入射角で中間転写ベルト13に入射するように取り付けられており、受光センサ33は、発光素子32からの赤外光のうち、中間転写ベルト13にて上記入射角と同じ反射角で反射した赤外光が入射する位置に取り付けられている。一方、受光センサ34は、散乱光を受光するように、上記入射角と同じ反射角で反射した反射光が入射しない位置に配置されている。
【0081】
以上の構成において、その動作を説明する。発光素子32は、中間転写ベルト13上に形成された濃度パッチ(すなわち所定のパターンで形成されたトナー像)35が移動してくると所定の入射角で赤外光を照射する。照射された光は、濃度パッチ35で反射する。反射する光のうち、入射角と同じ反射角で反射した反射光は受光センサ33に入射する。一方、トナー像の表面で乱反射した光の一部が散乱光として受光センサ34に入射する。受光センサ33および34のどちらで検出するかは、検出する色によって変える。シアン、マゼンタ、イエローの3色は、散乱光によって濃度検出する。中間転写ベルト13上のトナー濃度が高くなると、それだけトナーの付着量も多くなるのでそれだけ散乱光成分の光量も多くなり、受光センサ34のセンサ出力も高くなる。一方、黒については直接反射光を利用して濃度検出する。黒トナーは光を吸収してしまうので、散乱光成分は殆ど検出できなくなるためである。一般的に、中間転写ベルトは黒で、その表面の反射率は比較的高い。そのため、トナーが付着していないときには直接反射光の光量は多く、トナー付着量が増えてくると、散乱光成分が増えて直接反射光成分が減ってくる。従って、受光センサ33の受光レベルで黒トナーの濃度が検出できる。
【0082】
上記の濃度センサを用いた濃度補正処理について説明する。手順としては、中間転写ベルト13に濃度パッチ35を形成し、中間転写ベルト13が回転して濃度センサ31の位置に濃度パッチ35が来たときに前述したように濃度検出を行う。ここで、検出された濃度とあらかじめ基準濃度の現像剤を用いて形成した濃度パッチ35から検出した濃度との差が累積誤差に相当する。よって検出した濃度からトナー量の過不足を算出し、不足している場合にはトナー供給モータ24を駆動して強制的にトナーを供給する。逆に多すぎる場合には、次回の印字から多すぎる分のトナー量を消費するまでトナー供給モータ24の駆動を停止する。
【0083】
以上の手順の濃度補正処理を行うことで、各頁の印字時のトナー消費量推定値の累積誤差をキャンセルすることができる。
【0084】
しかし、この濃度補正処理が使用者の意志に関わらず実行されると、トナーを余分に消費したり、あるいは連続印字中にトナー供給のために印字が中断したりするという不都合が生じる。よって、この補正処理はできる限り行わない、またはその頻度を極力減らすことが望ましい。そこで、本発明では、濃度補正処理を行った後のトナー消費量の推定値を積算し、その積算値が所定量(閾値)を超えたときに、濃度補正処理を行う。
【0085】
図8に、濃度補正処理タイミングのフローチャートを示す。図8に示すように、印字指示待ちの状態(S1)のときには、印字指示が来るまで待機しておく。印字指示が来ると、通常の印字動作を行い(S2)、前述したようにトナー消費量を推定し(S3)、トナー供給を行う。そして、推定値を積算し(S4)、その積算値をあらかじめ決めてある閾値と比較する(S5)。このとき、積算値≦閾値のときには、濃度補正処理はまだ必要ないので、何もせず印字指示待ち(S1)となる。しかし、積算値>閾値のときには、印字頁数によらずトナー消費量が所定量以上になったということなので、前述の濃度補正処理を行い(S6)、その後、上記積算値をクリアする(S7)。それから、印字指示待ちの状態(S1)に戻り、初期状態となる。
【0086】
このように、濃度補正処理のタイミングを、印字頁数ではなく、トナー消費量推定値の積算値に基づいて決定する利点は、濃度補正処理の頻度を必要以上に増やさないという点にある。すなわち、印字率(印字画素数/総画素数)の低い画像を連続印字するときには、トナー消費量は少ないのでトナー消費量推定値の累積誤差も少なくなるため、たとえ印字頁数が多くても濃度補正処理を頻繁に行う必要はない。本実施の形態のように、印字頁数ではなくトナー消費量に基づいて濃度補正処理のタイミングを決定することで、印字率の低い印字を行う場合には濃度補正処理を行う間隔が広がることになる。逆に、印字率の高い画像を印字する場合には、トナー消費量も多くなるので、印字枚数に基づいて濃度補正処理のタイミングを決定する場合に比べて、本発明の方が濃度補正処理の頻度が多くなる可能性がある。しかし、トナー消費量が多いということは、誤差もそれ応じて多くなるはずなので、累積誤差も多くなる。そのため、本発明によれば、累積誤差が許容量を超える前に濃度補正処理を行うことになり、実際の現像器9内のトナー濃度の状態に即した濃度補正が行えることになり、良好な印字画質を維持できる。
【0087】
さらに、積算値を比較する閾値を2つ設けて使用者からの印字ジョブの実行途中ではできる限り印字動作を停止しないようにすることで、使用者が待たされないようにすることができる。すなわち、これ以上は画質保証ができないから直ちに濃度補正処理を実行すべきであるという要求レベルの高い第1の閾値と、できれば濃度補正処理をするのが望ましいという要求レベルの低い第2の閾値とを設定する。当然、第1の閾値の方が大きな値が設定される。ここで、印字ジョブとは、印字要求文書単位で判断され、一人の使用者が一度に要求できる印字単位である。一つの印字ジョブに含まれる印字ページ数は1頁の場合もあればそれ以上の場合もある。
【0088】
図9に、第2の濃度補正タイミングのフローチャートを示す。図9を用いて、濃度補正処理のタイミング制御について説明する。ここで、2つの閾値は前述のように閾値1>閾値2で設定されている。まず、使用者から印字ジョブが要求されると(S11)、まず1頁を印字する(S12)。そして、印字終了時点で前述したようにトナー消費量を推定し、トナー供給を行う。併せて、トナー消費量の推定値を積算する。その積算値を閾値1と比較して(S13)、積算値が閾値1より大きければ、画質保証範囲外である可能性が非常に高いということになるので、その時点で印字動作を中断して、濃度補正処理を行い(S14)、積算値をクリアする。積算値が閾値1以下であれば、まだ画質保証の範囲内である可能性が高いということになるので、濃度補正処理を行わず、当該印字ジョブ内に未印字頁があるかどうかを調べる(S15)。もし、未印字頁があるのなら、その次頁の印字動作を行う(S12)。そして、上記S12からS14の処理を当該印字ジョブが終了するまでループする。その後、1つの印字ジョブが終わった時点でトナー消費量の推定値の積算値と閾値2とを比較する(S16)。積算値が閾値2よりも大きければ、濃度補正処理を行い(S17)、積算値をクリアして初期状態に戻る。積算値が閾値2以下であれば、何も行わないで初期状態に戻り、新たな印字ジョブが要求されるまで待機する。
【0089】
上記の処理では、トナー消費量推定値の積算値が閾値2を超えてはいるが、閾値1以下である場合には、濃度補正処理はその印字ジョブの途中では行わず、当該印字ジョブが終了した時点で行う。これにより、使用者が印字ジョブの途中で印字動作が停止して待たされることがなくなる。ただし、1つの印字ジョブが大量頁の印字要求である場合には、その印字ジョブの実行途中でトナー消費量推定値に含まれる誤差の累積値が画質保証に関する許容範囲を超えてしまう可能性がある。よって、閾値1を、トナー消費量推定値に含まれる可能性がある誤差と、画質保証の観点から要求されるトナー濃度の許容範囲とを考慮して決定し、トナー消費量推定値の積算値がこれを超えた場合には、印字ジョブの途中であっても頁の印字が終了した時点で濃度補正処理を行う。これにより、画質が劣化した無駄な印字が行われるのを防止できる。
【0090】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、濃度が安定した印字画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナー供給制御部のブロック図である。
【図3】(a)〜(d)は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の画像特性検出部が検出する印字画素の基準パターンである。
【図4】(a)〜(c)は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の第1の実施例におけるモータ駆動信号である。
【図5】(a)〜(c)は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の第2の実施例におけるモータ駆動信号である。
【図6】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における時間制御と供給量制御におけるモータ駆動信号である。
【図7】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における濃度センサの構成図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における濃度補正処理のタイミングフローチャートである。
【図9】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における別の濃度補正処理のタイミングフローチャートである。
【図10】従来のトナー供給装置を用いた画像形成装置における感光体ドラム近傍の構成図を示した側面図である。
【図11】従来の画像形成装置におけるトナー供給装置の一部の斜視図である。
【図12】従来の画像形成装置におけるトナー供給装置の発砲部材ロールと孔付部材との斜視図である。
【図13】従来の画像形成装置におけるトナー供給装置の制御部のブロック図である。
【図14】従来の画像形成装置におけるトナー供給装置の制御部の機能を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
9 現像器
21 トナー溜め
22 搬送スクリュー
24 トナー供給モータ
27 画像特性検出部
28 積算部
29 消費量予測部
30 供給量演算部
31 濃度センサ
32 発光素子
33、34 受光センサ
35 濃度パッチ
40 ピクセル検出回路
41 主走査エッジ検出回路
42 副走査エッジ検出回路
43 パターン検出回路
44 基準パターン
45 ピクセルカウンタ
46 主走査エッジカウンタ
47 副走査エッジカウンタ
48 パターンカウンタ
49 ピクセルレジスタ
50 主走査エッジレジスタ
51 副走査エッジレジスタ
52 パターンレジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer. In particular, a developing device that visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photoreceptor using a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier (hereinafter simply referred to as “carrier”). And an image forming apparatus including means for supplying consumed toner to a developing device.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic apparatus using a two-component developer composed of toner and carrier, the density of the output image is affected by the mixing ratio. Therefore, in order to stabilize the density of the output image, it is essential to control the toner density in the developer by supplying toner corresponding to the amount consumed by printing to the developing device. A conventional toner supply device that performs this is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707. This conventional toner supply apparatus will be described with reference to the drawings.
[0003]
Generally, an electrophotographic image forming apparatus records an image in one color. However, with the recent spread of color image processing by computers and the increase in the number of printed materials, what is recorded in two or more colors has become widespread. Here, for simplicity, an apparatus for recording in two colors will be described.
[0004]
FIG. 10 is a configuration diagram in the vicinity of a photosensitive drum in an image forming apparatus using a conventional toner supply device. Around the photosensitive drum 101, a first developing unit 104 that performs development with the first recording color and a second developing unit 107 that performs development with the second recording color are arranged. In FIG. 10, the photosensitive drum 101 rotates in the direction of arrow A. A charger 108 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is disposed on the upstream side of the first developing unit 104. A first exposure unit 102 is provided between the charging unit 108 and the first developing unit 104, and a laser beam 103 from the first exposure unit 102 scans the photosensitive drum 101. Further, a second exposure unit 105 is provided between the first developing unit 104 and the second developing unit 107, and the laser beam 106 from there scans the photosensitive drum 101.
[0005]
The first developing device 104 develops the first electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101 by the scanning of the laser beam 103 with, for example, black toner, and the black toner image on the photosensitive drum 101. Form. The second developing device 107 has substantially the same structure as the first developing device 104, and the first electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101 by scanning with the laser beam 106 is used for the first development. Development is performed using toner having a polarity opposite to that of the toner used in the device 104, and a red toner image, for example, is superimposed on the photosensitive drum 101.
[0006]
A transfer unit 109 is disposed downstream of the second developing unit 107 and transfers a toner image onto a recording sheet (not shown) conveyed by a conveyance belt 110 conveyed in the direction of arrow B. Unnecessary toner is removed from the photosensitive drum 101 after the transfer by the cleaning blade 111 and then irradiated by the static elimination lamp 112 to remove unnecessary charges.
[0007]
Next, the developing device and the toner supply device will be described. Since the first developing device 104 and the second developing device 107 have substantially the same structure, only the first developing device 104 will be described here. As shown in FIG. 10, a toner supply device 113 that supplies toner to the developing device is integrally assembled with the developing device. A toner reservoir (not shown) that supplies toner to the toner supply device 113 is provided at the upper end of the toner supply device 113.
[0008]
The developing unit includes a developer stirring roll 114 disposed below the toner supply device 113, a developing roll 115 disposed at a position facing the photosensitive drum 101, and a developer transport that transports the developer to the developing roll 115. Each roll is rotated in the direction of an arrow. Further, a layer thickness regulating member 117 that regulates the layer thickness of the developer on the developing roll 115 is provided above the developing roll 115, and the developer is supplied from the developing roll 115 side above the developer conveying roll 116. A reverse plate 118 for returning to the stirring roll 114 side is provided.
[0009]
A carrier (not shown) is accommodated in the developing device, and the carrier and the toner supplied from the toner supply device 113 are mixed and stirred by the developer stirring roll 114 to become a developer. The developer is conveyed to the developing roll 115 side by the developer conveying roll 116, is adhered to the outer peripheral surface of the developing roll 115, is conveyed, is subjected to layer thickness regulation by the layer thickness regulating member 117, and then is exposed to light in the developing unit. Toner is transferred and attached to the electrostatic latent image on the body drum 101.
[0010]
FIG. 11 is a perspective view of a part of the toner supply device 113. FIG. 12 is a perspective view of the firing member roll 123 and the holed member 122 of the toner supply device 113. As shown in FIGS. 11 and 12, an opening 121 is formed at the bottom of the housing 120 of the toner supply device 113 along the rotation axis direction of the developer stirring roll 114, and a holed member 122 is formed in the opening 121. It is attached. The holed member 122 is formed by forming a large number of holes in a plate. A firing member roll 123 is disposed above the holed member 122. Two screws 125 and 126 are arranged above the firing member roll 123 with the partition portion 124 interposed therebetween. The screws 125 and 126 rotate in opposite directions to drop the toner substantially evenly on the foam member roll 123 while circulating the toner above the foam member roll 123. A hole 127 for receiving toner supplied from a toner reservoir (not shown) is formed on the upper surface of the housing 120.
[0011]
The toner held in the toner reservoir falls into the toner supply device 113 by gravity, is circulated by the screws 125 and 126, falls onto the firing member roll 123, and adheres to the firing member roll 123. The foaming member roll 123 is driven to rotate by a toner supply motor, which will be described later, so that the adhered toner is rubbed against the holed member 122 and the toner is dropped through the hole and supplied to the developing devices 104 and 107.
[0012]
FIG. 13 is a block diagram of the control unit of the toner supply device 113. As illustrated in FIG. 13, the control unit includes a CPU 130, a ROM 131, a RAM 132, and an input / output control device 133 that are connected to each other via a bus 137. The input / output control device 133 includes an interface 134 for inputting image data to be printed, a console 135 disposed on the front surface of the housing of the image forming apparatus, and a toner supply motor that drives the firing member roll 123 of the toner supply device 113. 136 etc. are connected. In this control unit, the CPU 130 performs toner supply control by executing a program stored in the ROM 131 using the RAM 132 as a work area.
[0013]
FIG. 14 is a functional block diagram illustrating functions of the control unit of the toner supply device. In this way, the control unit stores the pixel number integration / storage unit 143 that accumulates and stores the number of print pixels of the image data, and the driving time of the toner supply motor 136 per predetermined number of pixels corresponding to a plurality of stages. The storage unit 140, the selection unit 141 for selecting any one of the plurality of steps stored in the storage unit 140, and the integrated value obtained by the pixel number integration / storage unit 143 is set to a predetermined number of pixels. And a motor control unit 142 that drives the toner supply motor 136 for a driving time corresponding to the stage selected by the selection unit 141. Here, the pixel number integration / storage unit 143 is realized by the CPU 130, the RAM 132, and the ROM 131 that calculate and store the number of pixels from the image data input to the interface 134. The motor control unit 142 is realized by the CPU 130, the ROM 131, and the RAM 132 in FIG. The pixel number integration / storage unit 143 in FIG. 14 sends the pixel number integration value 144 to the motor control unit 142 and receives a reset signal 145 from the motor control unit 142 to reset the pixel number integration value. . When the integrated value 144 of the number of pixels sent from the pixel number integration / storage unit 143 reaches a predetermined number of pixels, the motor control unit 142 drives the drive signal 146 for the drive time corresponding to the stage selected by the selection unit 141. And the toner supply motor 136 is driven, and a reset signal 145 is sent to the pixel number integration / storage means 143.
[0014]
Here, the selection unit 141 selects a stage relating to the driving time of the toner supply motor 136 corresponding to the toner consumption per unit pixel specific to the image forming apparatus in order to maintain the reference output density required for the image forming apparatus. To do. However, even in the same image forming apparatus, the stage that can be selected for each apparatus varies depending on the potential state on the photosensitive material, development characteristics, and transfer characteristics.
[0015]
When image data is input to the interface 134, the printing operation starts. Further, based on the image data, the pixel number integration / storage means 143 calculates an integration value 144 of the number of pixels. When the integrated value 144 reaches a predetermined number of pixels, the motor control unit 142 drives the toner supply motor 136 for the driving time corresponding to the stage selected by the selecting unit 141, and reset signal for resetting the integrated value 144. 145 is output. In response to the reset signal 145, the pixel number integration / storage unit 143 newly starts the integration of the number of pixels. Only while the toner supply motor 136 is driven, toner is supplied from the toner supply device 113 to the first developing device 104 and the second developing device 107. In this way, a predetermined amount of toner is supplied each time the integrated value of the number of pixels of the image data reaches a predetermined value. Therefore, even if the image size changes, the fluctuation of the toner consumption amount between the toner supply operations is reduced, and an amount of toner close to the consumption amount can be supplied.
[0016]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-15248
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional image forming apparatus, only the number of pixels to be printed is counted, and toner is supplied when the integrated value (total number of printed pixels) reaches a predetermined number. Therefore, the difference between the toner concentration immediately after the toner supply and the toner concentration immediately before the next toner supply becomes large. As a result, there is a problem that the density of the printed image is not stable.
[0018]
In addition, toner supply is performed by driving the toner supply motor 136 for a driving time corresponding to the stage selected by the selection unit 141. The stage selected by the selection unit 141 varies depending on the potential state on the photosensitive material, development characteristics, transfer characteristics, and the like. That is, the amount of toner that is actually supplied during the toner supply operation varies from time to time, and the amount of toner supplied is controlled by changing the drive time of the toner supply motor 136. Since the developer is constantly circulated in the developing units 104 and 107, the toner density is large in the portion of the developer that flows under the toner supply device 113 during the time when the toner supply motor 136 is driven. When the toner supply motor 136 is not driven, the toner density is reduced in the portion that has flowed in the lower part of the toner supply device 113, and the toner density is uneven in the developing device. There has been a problem that unevenness of the density of the printed image is caused by the unevenness of the toner density.
[0019]
If the toner supply amount per unit time is reduced in order to reduce the toner density unevenness, there is a problem that the time for supplying a necessary amount of toner becomes longer.
[0020]
An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to provide an image forming apparatus capable of printing an image having a stable density.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
[0022]
A first image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus of a two-component developing system using a developer composed of toner and a magnetic carrier, and each page on which image characteristic information of a plurality of pixels is printed. An image characteristic counting unit that counts the toner consumption amount, a toner consumption amount estimation unit that estimates a consumed toner amount for each page to be printed based on the characteristic information counted by the image characteristic counting unit, and the toner consumption amount estimation unit A memory that sequentially accumulates the estimated values of the toner consumption estimated by the means and stores them as an integrated value; and a toner supply means that supplies toner into the developing device. The characteristic information includes a plurality of pixels. The image includes the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting a local angle, and the toner consumption estimation means calculates the number of pixels, the number of edges, and the local angle. Configure A value obtained by multiplying each of the number of pixels to be multiplied by a predetermined coefficient is used as a toner consumption estimated value, and the integrated value of the toner consumption estimated value stored in the memory is preset per toner. When the toner supply means exceeds the minimum supply amount in the supply operation, the toner supply means supplies toner corresponding to the integrated value into the developing device, clears the integrated value stored in the memory, and stores it in the memory. The toner supply means does not supply toner when the accumulated value of the stored estimated toner consumption value is less than the minimum supply amount.
[0023]
A second image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus of a two-component development system using a developer composed of toner and a magnetic carrier, and each page on which characteristic information of an image composed of a plurality of pixels is printed. An image characteristic counting unit that counts the toner consumption amount, a toner consumption amount estimation unit that estimates a consumed toner amount for each page to be printed based on the characteristic information counted by the image characteristic counting unit, and the toner consumption amount estimation unit A memory that sequentially accumulates the estimated values of the toner consumption estimated by the means and stores them as an integrated value; and a toner supply means that supplies toner into the developing device. The characteristic information includes a plurality of pixels. The image includes the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting a local angle, and the toner consumption estimation means calculates the number of pixels, the number of edges, and the local angle. Configure A value obtained by multiplying each of the number of pixels to be multiplied by a predetermined coefficient is used as a toner consumption estimated value, and the integrated value of the toner consumption estimated value stored in the memory is preset per toner. When less than the maximum supply amount in the supply operation, the toner supply means supplies toner corresponding to the integrated value stored in the memory, clears the integrated value stored in the memory, and stores the accumulated value in the memory. When the accumulated value of the stored estimated toner consumption value exceeds the maximum supply amount and there is an unprinted page, the toner supply means supplies toner corresponding to the maximum supply amount, and The maximum supply amount is subtracted from the integrated value stored in the memory, the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory exceeds the maximum supply amount, and an unprinted page exists. When not, the toner supply unit supplies toner corresponding to the integrated value stored in said memory, and wherein the clearing stored the accumulated value in the memory.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0027]
A first image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus of a two-component developing system using a developer composed of toner and a magnetic carrier, and each page on which image characteristic information of a plurality of pixels is printed. An image characteristic counting unit that counts the toner consumption amount, a toner consumption amount estimation unit that estimates a consumed toner amount for each page to be printed based on the characteristic information counted by the image characteristic counting unit, and the toner consumption amount estimation unit A memory that sequentially accumulates the estimated values of the toner consumption estimated by the means and stores them as an integrated value; and a toner supply means that supplies toner into the developing device. The characteristic information includes a plurality of pixels. The image includes the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting a local angle, and the toner consumption estimation means calculates the number of pixels, the number of edges, and the local angle. Configure A value obtained by multiplying each of the number of pixels to be multiplied by a predetermined coefficient is used as a toner consumption estimated value, and the integrated value of the toner consumption estimated value stored in the memory is preset per toner. When the toner supply means exceeds the minimum supply amount in the supply operation, the toner supply means supplies toner corresponding to the integrated value into the developing device, clears the integrated value stored in the memory, and stores it in the memory. The toner supply means does not supply toner when the accumulated value of the stored estimated toner consumption value is less than the minimum supply amount.
[0028]
As a result, the number of toner supply operations can be reduced, and the supply error in the toner supply means is also reduced. Accordingly, the accumulated error of the toner density in the developing device is reduced. As a result, a print image with a stable density can be provided.
[0029]
In the first image forming apparatus of the present invention, it is preferable that the minimum supply amount is determined based on a lower limit value of a range in which the toner supply unit can stably supply the toner. As a result, the supply error in the toner supply means is further reduced, and the accumulated error of the toner density in the developing device can be further reduced.
[0030]
A second image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus of a two-component development system using a developer composed of toner and a magnetic carrier, and each page on which characteristic information of an image composed of a plurality of pixels is printed. An image characteristic counting unit that counts the toner consumption amount, a toner consumption amount estimation unit that estimates a consumed toner amount for each page to be printed based on the characteristic information counted by the image characteristic counting unit, and the toner consumption amount estimation unit A memory that sequentially accumulates the estimated values of the toner consumption estimated by the means and stores them as an integrated value; and a toner supply means that supplies toner into the developing device. The characteristic information includes a plurality of pixels. The image includes the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting a local angle, and the toner consumption estimation means calculates the number of pixels, the number of edges, and the local angle. Configure A value obtained by multiplying each of the number of pixels to be multiplied by a predetermined coefficient is used as a toner consumption estimated value, and the integrated value of the toner consumption estimated value stored in the memory is preset per toner. When less than the maximum supply amount in the supply operation, the toner supply means supplies toner corresponding to the integrated value stored in the memory, clears the integrated value stored in the memory, and stores the accumulated value in the memory. When the accumulated value of the stored estimated toner consumption value exceeds the maximum supply amount and there is an unprinted page, the toner supply means supplies toner corresponding to the maximum supply amount, and The maximum supply amount is subtracted from the integrated value stored in the memory, the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory exceeds the maximum supply amount, and an unprinted page exists. When not, the toner supply unit supplies toner corresponding to the integrated value stored in said memory, and wherein the clearing stored the accumulated value in the memory.
[0031]
Thereby, it is possible to suppress the variation in the toner density in the developing device. As a result, a print image with a stable density can be provided.
[0032]
In the second image forming apparatus of the present invention, it is preferable that the maximum supply amount is determined based on an upper limit value of a range in which the toner supply unit can stably supply the toner. As a result, the supply error in the toner supply means is further reduced, and the accumulated error of the toner density in the developing device can be further reduced.
[0034]
In the first and second image forming apparatuses of the present invention, the image characteristic counting unit may include a pattern counter that counts the number of print pixels in which a print pixel and its peripheral pixels form a predetermined pattern. preferable. This makes it possible to estimate the toner consumption more accurately.
[0035]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
[0036]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. The image forming apparatus of FIG. 1 is roughly divided into an image signal processing unit that processes input image data, and a laser optical system unit that generates light for exposure based on the image data processed by the image signal processing unit. An image forming unit that forms an image by an electrophotographic process, a toner supply mechanism that supplies toner to a developing device of the image forming unit, and a toner supply control unit that controls the toner supply mechanism. Each will be described below.
[0037]
The image signal processing unit includes an image signal processing circuit 1 that performs various correction processes on input image data and a laser driving circuit 2 that generates a laser driving signal based on the processed image data.
[0038]
The laser optical system unit includes a laser 3 that emits light based on a laser drive signal, a rotary polygon mirror 4 that sweeps laser light emitted from the laser 3, a lens system 5 that includes an f / θ lens that guides the swept light, and the like. And a mirror 6 for directing the guided light onto the photosensitive drum 7.
[0039]
The image forming unit realizes an electrophotographic process, and includes a photosensitive drum 7, a charger 8 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 7 around the photosensitive drum 7, and a post-charging laser optical system unit. A developing device 9 that visualizes an electrostatic latent image formed by exposure by attaching toner, and a toner image visualized on an intermediate transfer belt 13 supported by support rollers 11 and 12 are transferred. A first transfer device 10 that transports the recording paper 32, a second transfer roller 14 that transfers the toner image on the intermediate transfer belt 13 to the recording paper 32 transported by the transport belt 15, and an intermediate The cleaner 16 removes toner remaining on the photosensitive drum 7 without being transferred to the transfer belt 13, and the static eliminator 17 that removes residual charge remaining on the surface of the photosensitive drum 7. The recording paper 32 to which the toner image has been transferred is then heated and pressured by a fixing device (not shown) to fix the toner image, and then discharged outside the apparatus. Further, the developing device 9 is configured so that the developer composed of toner and carrier accommodated in the developer 9 adheres to the surface of the photosensitive drum 7, and the developer and toner are mixed uniformly with the carrier. And stirring screws 19 and 20 for circulating the inside of the developing device 9 while stirring. A density sensor 31 that detects the density of the toner image on the intermediate transfer belt 13 is installed in the vicinity of the intermediate transfer belt 13.
[0040]
The toner supply control unit 26 and the toner supply mechanism unit prevent the toner concentration in the developer inside the developing device 9 from being lowered by the toner adhering to the photosensitive drum 7 by the developing process, as necessary. Toner is supplied.
[0041]
The toner supply control unit 26 includes an image characteristic detection unit 27 that detects characteristics of the image from input image data, an integration unit 28 that integrates and stores numerical information detected by the image characteristic detection unit 27, and integration. A consumption amount estimation unit 29 that estimates the amount of toner that is expected to be consumed based on the numerical value stored in the unit, and the driving time of the toner supply motor 24 that is necessary to supply the estimated amount of toner And a supply amount calculation unit 30.
[0042]
The toner supply mechanism unit includes a conveyance screw 22 that conveys toner from the toner reservoir 21 to the developing device 9, a toner supply motor 24 that drives the conveyance screw 22, and a gear train that transmits the rotation of the toner supply motor 24 to the conveyance screw 22. And a motor drive circuit 25 that outputs a drive signal to the toner supply motor 24 only during the drive time calculated by the supply amount calculation unit 30.
[0043]
The operation of the image forming apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.
[0044]
First, the input image data enters the image signal processing circuit 1. Here, image processing necessary for tilt correction such as skew correction is performed. The image signal processing circuit 1 outputs the processed image data to the subsequent laser driving circuit 2 and the image characteristic detection unit 27.
[0045]
The laser drive circuit 2 generates a laser drive signal for causing the laser 3 to emit light based on the input image data. The laser 3 emits light based on the drive signal generated by the laser drive circuit 2. The emitted light scans the surface of the photosensitive drum 7 through the rotary polygon mirror 4, the lens system 5 and the mirror 6.
[0046]
The photosensitive drum 7 rotates in the direction of the arrow at a predetermined timing. This will be described in the order of the electrophotographic process. First, the charger 8 charges the surface of the photosensitive drum 7 to a uniform potential. Next, the surface of the photosensitive drum 7 charged to a uniform potential is scanned with light irradiated from the laser optical system unit, and an electrostatic latent image corresponding to image data is formed on the surface of the photosensitive drum 7. It is formed. Thereafter, a developing device 9 using a two-component developer in which toner particles and carrier particles are mixed attaches toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 7 to form a visible image. Inside the developing device 9, the agitating screws 19 and 20 are rotated so that the toner and the carrier are uniformly mixed. Through the flow described above, a toner image corresponding to the image data is formed on the surface of the photosensitive drum 7.
[0047]
The support rollers 11 and 12 are driven according to the timing of exposure. When the support rollers 11 and 12 are driven, the intermediate transfer belt 13 suspended thereon rotates in the direction of the arrow. Then, the first transfer device 10 transfers the toner image on the photosensitive drum 7 onto the intermediate transfer belt 13. The second transfer roller 14 transfers the toner image on the rotating intermediate transfer belt 13 onto the recording paper 32 that is conveyed by the conveyance roller 15 in time. The toner image transferred to the recording paper 32 is only placed on the recording paper 32 at this time. Thereafter, the recording paper 32 is heated and pressed by a fixing device (not shown) to fix the unfixed toner image, and is then discharged outside the apparatus.
[0048]
The cleaner 16 removes residual toner remaining on the photosensitive drum 7 after the transfer. Next, the static eliminator 17 neutralizes the residual charge on the photosensitive drum 7 to complete a series of electrophotographic processes.
[0049]
Here, the description is made using an example of a single color image forming apparatus. However, in the case of a multicolor image forming apparatus or a color image forming apparatus, peripheral elements including the photosensitive drum 7 and the developing device 9 have constituent colors. The toner images of the respective colors are superimposed on the intermediate transfer belt 13 to form an image.
[0050]
Next, the toner supply operation will be described. The image data processed by the image signal processing circuit 1 is also input to the image characteristic detection unit 27. The image characteristic detection unit 27 detects the characteristic of the image based on the input image data. Specifically, based on image data sequentially input for an image printed on one page of recording paper, the number of print pixels, the number of edges, and the number of pixel patterns that match a predetermined pattern (number of pattern matching) are determined. Detect and output to the integrating unit 28. Here, the number of edges is the number of sides that are edges among the four sides of one pixel to be printed. For example, when all the print pixels are isolated points, the number of edges is four times the number of print pixels. However, the edge in the main scanning direction and the edge in the sub scanning direction need to be counted separately. The accumulating unit 28 accumulates and stores the number of pixels, the number of edges, and the number of pattern matching that are sequentially input. When the printing of one page is completed, the accumulating unit 28 stores characteristic information of the printed one page image. This characteristic information is output to the consumption amount estimation unit 29.
[0051]
The consumption amount estimation unit 29 estimates the amount of toner consumed by printing the page based on the image characteristic information read from the integration unit 28. Specifically, the toner consumption amount is added by multiplying each integrated value of the image characteristic information by a predetermined coefficient. This predetermined coefficient is a value obtained experimentally in advance.
[0052]
The supply amount calculation unit 30 calculates a driving time of the toner supply motor 24 necessary for supplying an amount of toner corresponding to the estimated toner consumption amount. The toner accommodated in the toner reservoir 21 is conveyed by the rotation of the conveying screw 22 driven by the toner supply motor 24 and falls into the developing device 9. In this embodiment, a stepping motor is used as the toner supply motor 24. If the maximum pulse rate is fixed, the amount of toner supplied to the developing device 9 is uniquely determined by the total number of pulses. Therefore, the supply amount calculation unit 30 calculates the total number of pulses for driving the toner supply motor 24 from the amount of toner to be supplied, and outputs it to the motor drive circuit 25. Here, even when the so-called slow-up and slow-down operations in which the pulse rate is changed stepwise at the start and stop of driving of the toner supply motor 24, the total number of pulses and the supply are provided if the slope of the change is kept constant. A correlation can be obtained with the toner amount. The motor drive circuit 25 drives the toner supply motor 24 for a time corresponding to the total number of pulses input. The toner supply motor 24 rotates the conveying screw 22 through the gear train 23 and supplies a predetermined amount of toner to the developing device 9.
[0053]
As described above, when the printing operation for one page of recording paper is completed, the amount of toner consumed for printing the page is estimated, and the toner supply operation is immediately performed. Is kept substantially constant, so that an image having a stable density can always be obtained.
[0054]
Next, the toner supply control unit 26 will be described in detail. FIG. 2 shows a block diagram of the toner supply control unit 26. The image characteristic detection unit 27 includes a pixel detection circuit 40 that detects a print pixel of an image, a main scan edge detection circuit 41 that detects whether the print pixel is an edge in the main scanning direction, and an edge in the sub scanning direction as well. A sub-scanning edge detection circuit 42 for detecting whether or not a plurality of pixels, and a pattern detection circuit 43 for detecting whether or not a plurality of pixels centering on a print pixel coincide with a preset reference pattern 44. The accumulating unit 28 also counts the pixel counter 45 that counts the number of detections by the pixel detection circuit 40, the pixel register 49 that temporarily stores the value of the pixel counter 45, and the main scanning edge detection circuit 41 that counts the number of detections by the main scanning edge detection circuit 41. A scanning edge counter 46, a main scanning edge register 50 that temporarily stores the value of the main scanning edge counter 46, a sub scanning edge counter 47 that counts the number of detections by the sub scanning edge detection circuit 42, and a sub scanning edge counter 47 The sub-scanning edge register 51 that temporarily stores the value of the pattern counter 48, the pattern counter 48 that counts the number of detections of the pattern detection circuit 43, and the pattern register 52 that temporarily stores the value of the pattern counter 48.
[0055]
The operation of the toner supply control unit 26 having the above configuration will be described. The image data processed by the image signal processing circuit 1 is input in parallel to the pixel detection circuit 40, the main scanning edge detection circuit 41, the sub-scanning edge detection circuit 42, and the pattern detection circuit 43. Here, the image data input to the main scanning edge detection circuit 41, the sub-scanning edge detection circuit 42, and the pattern detection circuit 43 is image data of a plurality of pixels around the pixel of interest. That is, the image data of the target pixel and its left and right pixels are input to the main scanning edge detection circuit 41, and the image data of the target pixel and its upper and lower pixels are input to the sub-scanning edge detection circuit 42. It is. Also, the 3 × 3 pixel image data centered on the pixel of interest is input to the pattern detection circuit 43. This is determined by the size of the reference pattern 44 set in advance.
[0056]
At this time, the detection signals output from the pixel detection circuit 40, the main scanning edge detection circuit 41, the sub-scanning edge detection circuit 42, and the pattern detection circuit 43 are at a high level when they meet the respective conditions.
[0057]
That is, the pixel detection circuit 40 outputs a high-level detection signal when the pixel of interest is a print pixel, and remains at a low level otherwise.
[0058]
The main scanning edge detection circuit 41 detects whether the pixel of interest is an edge in the main scanning direction. That is, a high-level detection signal is output when the pixel of interest is a printing pixel and the left and right pixels are non-printing pixels. At this time, it is determined whether each of the left and right pixels is a non-printing pixel, and both the left and right pixels may be non-printing pixels. Therefore, the detection signal needs 2 bits. Similarly, the sub-scanning edge detection circuit 42 outputs a high-level detection signal when the pixel of interest is a print pixel and the upper and lower pixels are non-print pixels. Also at this time, it is determined whether or not each of the upper and lower pixels is a non-printing pixel, and both the upper and lower pixels may be non-printing pixels, so that the detection signal requires 2 bits.
[0059]
The pattern detection circuit 43 outputs a high-level detection signal when the arrangement of print pixels in the target pixel and its peripheral pixels matches a preset reference pattern 44. At this time, the number of bits of the detection signal is determined by the number of reference patterns. FIG. 3 shows four reference patterns used in the present embodiment. Reference is made to a maximum of 3 × 3 pixels in the vertical and horizontal directions around the pixel of interest (blacked portion). Black indicates printing pixels, white indicates non-printing pixels, and diagonal lines may be used. As can be seen from FIGS. 3A to 3D, it is detected here whether or not the pixel of interest is a print pixel constituting a local corner. In this example, since there are four reference patterns, it is necessary to output signals from 0 to 4, so that the detection signal requires at least 3 bits. In this way, when the reference pattern is determined in advance and does not need to be changed, the combinational logic for determining whether the pattern detection circuit 43 matches the reference pattern from the image signal of a maximum of 9 pixels of 3 × 3 pixels is determined. You may comprise with a circuit.
[0060]
Each detection signal generated by each detection circuit 40, 41, 42, 43 of the image characteristic detection unit 27 is input to a corresponding counter of the integration unit 28. The pixel counter 45, the main scanning edge counter 46, the sub-scanning edge counter 47, and the pattern counter 48 are cleared immediately before the printing of one page, and the respective detection signals are integrated during printing. Each subsequent pixel register 49, main scanning edge register 50, sub-scanning edge register 51, and pattern register 52 latch and store the corresponding counter values at the end of printing.
[0061]
Thereafter, the values of the pixel register 49, the main scanning edge register 50, the sub-scanning edge register 51, and the pattern register 52 are input to the subsequent consumption estimation unit 29 to estimate the amount of toner that may have been consumed in the current printing. . The estimation process is defined as a function of each register value. Specifically, the estimation process is obtained by multiplying each register value by a predetermined coefficient and summing them. Here, the value stored in the pixel register 49 is Cpix, the value stored in the main scanning edge register 50 is Cem, the value stored in the sub-scanning edge register 51 is Ces, and stored in the pattern register 52. If the current value is Cpat, the toner consumption amount Tcon is estimated using the following equation.
[0062]
Tcon = K1 × Cpix + K2 × Cem + K3 × Ces + K4 × Cpat
Here, the coefficients K1, K2, K3 and K4 are experimentally determined in advance.
[0063]
As described above, since the toner consumption amount due to printing can be estimated, the toner for this consumption is supplied. The supply amount calculation unit 30 calculates a necessary motor driving time from the amount of toner to be supplied. The motor drive circuit 25 generates a motor drive signal based on the drive time calculated by the supply amount calculation unit 30.
[0064]
FIG. 4 shows a first embodiment of the motor drive signal. Here, the supplied toner amount has a relationship of (b) <(a) <(c), but the maximum value of the drive pulse rate is Pmax, which is the same in any case. The amount of change in the pulse rate of the slow-up and slow-down (inclination angle of the inclined portion in FIG. 4) is also the same. That is, the toner supply amount is controlled by controlling the time during which the maximum pulse rate Pmax is output. The supply operation is performed after the printing of the page is completed and the toner amount to be supplied is calculated.
[0065]
Here, if a large amount of toner is supplied in a short time when the amount of toner to be supplied is large, the toner density distribution in the developing device 9 may vary, resulting in uneven image density. End up. Therefore, it is desirable to supply the toner as slowly as possible. In the first embodiment, the maximum pulse rate Pmax of the drive pulse for driving the toner supply motor 24 is fixed to a value that does not cause unevenness, and the time for outputting the maximum pulse rate Pmax is changed. The toner supply amount is controlled.
[0066]
Next, a second embodiment of toner supply control will be described. In the second embodiment, the toner is supplied for as long a time as possible. However, the amount of toner consumed for printing is supplied until the printing of the next page is completed. Specifically, when an engine capable of printing 20 pages per minute is used, the time required for printing per page is 3 seconds, so the toner supply is completed within 3 seconds. In this method, since it is necessary to change the maximum pulse rate of the toner supply motor 24 for each page, it is necessary to temporarily stop the driving of the motor 24 when the toner supply corresponding to printing of one page is completed. Therefore, it is desirable that the toner supply be completed in about 2.5 seconds in consideration of the time required for accessing each register and the toner consumption estimation process. FIG. 5 shows a motor drive signal in the second embodiment of the present invention. Also in FIG. 5, the toner supply amount has a relationship of (b) <(a) <(c). Again, the amount of change in pulse rate in the slow-up and slow-down operations, that is, the slope of the slope is the same.
[0067]
Next, the first embodiment (FIG. 4) and the second embodiment (FIG. 5) will be compared and examined with reference to FIG. In FIGS. 6A and 6B, F1 represents a motor drive signal for supplying toner corresponding to printing of the first page, and F2 represents toner supply corresponding to printing of the second page following this. The motor drive signal for performing is shown. The horizontal axis indicates time, and T0 means the time required for printing each page. The vertical axis represents the pulse rate of the drive pulse for driving the toner supply motor 24. Since the pulse rate is uniquely correlated with the toner supply amount per unit time, the vertical axis can be regarded as the toner supply amount per unit time. Accordingly, the trapezoidal areas V1 and V2 surrounded by the drive signals F1 and F2 and the time axis can be regarded as the total amount of toner supplied corresponding to the printing of the first page and the second page, respectively. . In this example, V1 <V2.
[0068]
FIG. 6A corresponds to the first embodiment (FIG. 4), and the maximum pulse rate is made constant at Pc, and the toner supply time is set to T1 according to the toner supply amounts of the first and second pages. By changing to T2 (time control), necessary toner supply amounts V1 and V2 are secured.
[0069]
FIG. 6B corresponds to the second embodiment (FIG. 5). The toner supply time is made constant at Tc, and the pulse rate (that is, the unit) according to the toner supply amount of the first page and the second page. By changing the supply amount per hour) to P1 and P2 (supply amount control), necessary toner supply amounts V1 and V2 are secured.
[0070]
From FIG. 6A and FIG. 6B, in the first embodiment (FIG. 6A) in which the total toner supply amount is controlled by the toner supply time, the toner supply time is not set as the time. Are clearly distinguished from each other, the toner density variation in the developing device 9 tends to increase. On the other hand, in the second embodiment (FIG. 6B) in which the total supply amount of toner is controlled by the supply amount of toner per unit time (FIG. 6B), although there is a difference in amount, toner is supplied almost constantly. Therefore, toner density variations in the developing device 9 are unlikely to occur. Therefore, as in the second embodiment (FIG. 6B), it is preferable to supply the toner with the toner supply time constant at Tc, since the density unevenness of the printed image is reduced.
[0071]
In this case, it is preferable that the toner supply time Tc substantially coincides with the time T0 required for printing one page. As a result, the time during which toner is not supplied can be reduced, so that variations in toner density in the developing device 9 can be further reduced.
[0072]
In the first embodiment (FIG. 4) and the second embodiment (FIG. 5), it is preferable to set a maximum supply amount of toner supplied in one toner supply operation. Then, the estimated toner consumption amount calculated for each printing of one page is sequentially accumulated and stored in the memory. When the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory is equal to or less than the maximum supply amount, an amount of toner corresponding to the integrated value is supplied, and the integrated value stored in the memory is cleared. When the integrated value stored in the memory exceeds the maximum supply amount, it is determined whether there is a next page to be printed. If there is a next page, an amount of toner corresponding to the maximum supply amount is supplied, and an amount corresponding to the maximum supply amount to which toner has been supplied is subtracted from the integrated value stored in the memory. When there is no next page, the toner corresponding to the accumulated value stored in the memory is supplied and the accumulated value stored in the memory is cleared. In this way, the maximum supply amount per one toner supply operation is set, and the portion exceeding the maximum supply amount is accumulated in the memory as an unsupplied portion, and the estimated toner consumption amount calculated thereafter is maximum. When the supply amount falls below, the unsupplied portion stored in the memory is added and supplied.
[0073]
In the first embodiment (FIG. 4), when the maximum supply amount per one toner supply operation is set as described above, for example, when continuously printing pages with a high printing rate, the maximum pulse rate is set. The toner supply motor 24 is continuously driven at Pmax. Thereby, the variation in the toner density in the developing device 9 can be suppressed. Further, the continuous driving of the toner supply motor 24 can reduce supply errors caused by backlash of the gear train 23 when driving and stopping are repeated. Also by this, it is possible to suppress variation in toner density in the developing device 9. As a result, image density variations can be reduced. Therefore, it is preferable that the maximum supply amount of the toner is determined based on an upper limit value of a range in which the toner supply mechanism unit can stably supply the toner.
[0074]
In the second embodiment (FIG. 5), when the maximum supply amount per one toner supply operation is set as described above, the pulse rate (P1, P2 in FIG. 6B) is set between the toner supply operations. ) Becomes smaller. Thereby, the variation in the toner density in the developing device 9 can be suppressed. In addition, the toner supply accuracy of the toner supply mechanism unit including the conveying screw 22, the toner supply motor 24, and the gear train 23 is improved, and the variation in the toner density in the developing device 9 can also be suppressed. As a result, image density variations can be reduced. Therefore, the maximum value of the toner supply amount can reduce the difference in the pulse rate for supplying toner corresponding to each page, and as a result, the upper limit value of the range in which the toner supply mechanism unit can stably supply toner. It is preferable to be determined based on this.
[0075]
However, when the maximum value of the toner supply amount that can be supplied by one toner supply operation is set as described above and a plurality of pages are continuously printed, the printing rate (number of printing pixels / total number of pixels) is large in the first half. When a page including an image is printed, in some cases, the next new page must be printed in a state in which the amount of toner consumption greatly exceeds the supply amount (that is, the integrated value in the memory is large). Can happen. Therefore, when the toner concentration (ratio of toner in the developer) obtained from the integrated value stored in the memory exceeds the normal range, the printing operation is forcibly stopped and the toner concentration is in the center of the normal range. It is preferable to forcibly supply the toner until the value returns to the vicinity. Here, the normal range of the toner density can be set to, for example, a design value (for example, a range of 8% ± 2%) of the toner density that can guarantee good print image quality.
[0076]
Conversely, in the first embodiment (FIG. 4) and the second embodiment (FIG. 5), the minimum supply amount of toner supplied in one toner supply operation may be set. Good. Then, the estimated toner consumption amount calculated for each printing of one page is sequentially accumulated and stored in the memory. When the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory is less than the minimum supply amount, toner supply is not performed. On the other hand, when the integrated value is equal to or greater than the minimum supply amount, toner is supplied when printing of the page is completed, and the integrated value stored in the memory is cleared. As a result, the number of toner supply operations can be reduced. In particular, when the rotation of the toner supply motor 24 is transmitted to the conveying screw 22 through the gear train 23 as in the present embodiment, the toner supply frequency decreases due to backlash of the gear train 23. This is preferable because a cumulative error of toner density generated based on the supply error can be reduced. Therefore, it is preferable that the minimum value of the toner supply amount is determined based on the lower limit value of the range in which the toner supply mechanism can stably supply the toner.
[0077]
Furthermore, the maximum supply amount and the minimum supply amount of the toner supplied in the above one toner supply operation may be set. Thereby, the density variation of the image can be further reduced.
[0078]
The toner supply operation performed for each printing operation has been described above. Here, since the value calculated as the toner supply amount is only an estimated value, it is inevitable that an error will occur between the actual toner consumption amount. Even if the error in the estimated value of toner consumption for one time is small, the error may swell to a non-negligible error as it accumulates. Therefore, a means for canceling this accumulated error is required. Hereinafter, the density correction process for canceling the accumulated error will be described.
[0079]
In order to perform the density correction process, it is necessary to detect the toner density in the developing device 9 by some method. Conventionally, a magnetic permeability sensor is installed inside the developing device 9 to detect the toner concentration by utilizing the fact that the magnetic permeability of the developer changes when the mixing ratio of the toner and the carrier changes. However, this magnetic permeability sensor is a relatively expensive component, and the color image forming apparatus forms images with four developing units of cyan, magenta, yellow, and black, so that four magnetic permeability sensors are required and the cost is increased. It was a factor. Therefore, instead of directly detecting the toner density in the developing unit, a method of indirectly detecting the toner density in the developing unit by detecting the density of the toner image developed in a predetermined pattern may be used. is there. In this case, a pattern for density detection can be formed on the photosensitive drum 7 and the detection can be performed using an inexpensive density sensor including a light emitting element and a light receiving element installed in the vicinity of the photosensitive drum 7. Further, in order to reduce the cost, the toner image on the photosensitive drum 7 can be detected with the toner image on the intermediate transfer member instead of being detected. This is because the color image forming apparatus requires four density sensors to detect on the photosensitive drum. Also in this embodiment, density detection is performed on the intermediate transfer belt 13.
[0080]
FIG. 7 shows a configuration diagram of the density sensor 31. The density sensor 31 shown in FIG. 7 includes a light emitting element 32 that emits infrared light, and light receiving sensors 33 and 34 that receive the infrared light. Here, the light emitting element 32 is attached so that the emitted infrared light is incident on the intermediate transfer belt 13 at a predetermined incident angle, and the light receiving sensor 33 is an intermediate part of the infrared light from the light emitting element 32. The transfer belt 13 is attached to a position where infrared light reflected at the same reflection angle as the incident angle is incident. On the other hand, the light receiving sensor 34 is disposed at a position where the reflected light reflected at the same reflection angle as the incident angle does not enter so as to receive the scattered light.
[0081]
The operation of the above configuration will be described. The light emitting element 32 irradiates infrared light at a predetermined incident angle when a density patch (that is, a toner image formed in a predetermined pattern) 35 formed on the intermediate transfer belt 13 moves. The irradiated light is reflected by the density patch 35. Of the reflected light, the reflected light reflected at the same reflection angle as the incident angle enters the light receiving sensor 33. On the other hand, a part of the light irregularly reflected on the surface of the toner image enters the light receiving sensor 34 as scattered light. Which one of the light receiving sensors 33 and 34 detects is changed depending on the color to be detected. For three colors of cyan, magenta, and yellow, the density is detected by scattered light. As the toner density on the intermediate transfer belt 13 increases, the amount of toner adhering increases accordingly, so the amount of scattered light components also increases, and the sensor output of the light receiving sensor 34 also increases. On the other hand, for black, the density is detected using directly reflected light. This is because the black toner absorbs light, so that the scattered light component can hardly be detected. In general, the intermediate transfer belt is black, and its surface has a relatively high reflectance. Therefore, when the toner is not attached, the amount of the directly reflected light is large, and when the toner attached amount increases, the scattered light component increases and the directly reflected light component decreases. Accordingly, the density of the black toner can be detected based on the light receiving level of the light receiving sensor 33.
[0082]
A density correction process using the above density sensor will be described. As a procedure, the density patch 35 is formed on the intermediate transfer belt 13, and the density detection is performed as described above when the intermediate transfer belt 13 rotates and the density patch 35 comes to the position of the density sensor 31. Here, the difference between the detected density and the density detected from the density patch 35 formed in advance using a developer having a reference density corresponds to the cumulative error. Accordingly, the excess or deficiency of the toner amount is calculated from the detected density, and if it is insufficient, the toner supply motor 24 is driven to forcibly supply the toner. On the other hand, when the amount is too large, the driving of the toner supply motor 24 is stopped until an excessive amount of toner is consumed from the next printing.
[0083]
By performing the density correction process of the above procedure, it is possible to cancel the accumulated error of the estimated toner consumption when printing each page.
[0084]
However, if this density correction processing is executed regardless of the user's intention, there is a disadvantage that the toner is consumed excessively or printing is interrupted due to toner supply during continuous printing. Therefore, it is desirable not to perform this correction process as much as possible, or to reduce the frequency as much as possible. Therefore, in the present invention, the estimated value of the toner consumption after the density correction process is integrated, and the density correction process is performed when the integrated value exceeds a predetermined amount (threshold value).
[0085]
FIG. 8 shows a flowchart of the density correction processing timing. As shown in FIG. 8, when waiting for a print instruction (S1), the apparatus waits until a print instruction is received. When a printing instruction is received, a normal printing operation is performed (S2), the toner consumption is estimated as described above (S3), and toner is supplied. Then, the estimated values are integrated (S4), and the integrated value is compared with a predetermined threshold value (S5). At this time, when the integrated value ≦ the threshold value, the density correction process is not necessary yet, so nothing is done and the print instruction waits (S1). However, when the integrated value> the threshold value, it means that the toner consumption amount is equal to or greater than the predetermined amount regardless of the number of printed pages. Therefore, the above-described density correction processing is performed (S6), and then the integrated value is cleared (S7). ). Then, the process returns to the print instruction waiting state (S1), and enters the initial state.
[0086]
As described above, the advantage of determining the timing of the density correction process based on the integrated value of the estimated toner consumption amount instead of the number of printed pages is that the frequency of the density correction process is not increased more than necessary. That is, when continuously printing an image with a low printing rate (number of printing pixels / total number of pixels), since the toner consumption is small, the accumulated error of the toner consumption estimation value is also small. It is not necessary to perform correction processing frequently. As in the present embodiment, by determining the density correction processing timing based on the toner consumption instead of the number of printed pages, the interval for performing the density correction processing is widened when printing with a low printing rate is performed. Become. On the contrary, when an image with a high printing rate is printed, the amount of toner consumption also increases. Therefore, compared to the case where the density correction processing timing is determined based on the number of printed sheets, the present invention performs the density correction processing. The frequency may increase. However, if the toner consumption is large, the error should be increased accordingly, so that the accumulated error also increases. Therefore, according to the present invention, the density correction process is performed before the accumulated error exceeds the allowable amount, and the density correction according to the actual toner density state in the developing device 9 can be performed. Print quality can be maintained.
[0087]
Furthermore, by providing two threshold values for comparing the integrated values so that the printing operation is not stopped as much as possible during the execution of the print job from the user, the user can be kept from waiting. That is, since the image quality cannot be guaranteed any more than this, the first threshold value having a high requirement level that the density correction processing should be executed immediately, and the second threshold value having a low requirement level that it is desirable to perform the density correction processing if possible. Set. Naturally, a larger value is set for the first threshold value. Here, the print job is a print unit that is determined in units of print request documents and can be requested by one user at a time. The number of print pages included in one print job may be one page or more.
[0088]
FIG. 9 shows a flowchart of the second density correction timing. The timing control of the density correction process will be described with reference to FIG. Here, the two threshold values are set such that threshold value 1> threshold value 2 as described above. First, when a print job is requested by the user (S11), first, one page is printed (S12). Then, as described above, the toner consumption is estimated and the toner is supplied at the end of printing. At the same time, the estimated value of toner consumption is integrated. The integrated value is compared with the threshold value 1 (S13). If the integrated value is larger than the threshold value 1, it is very likely that the image quality is out of the guaranteed range. Therefore, the printing operation is interrupted at that time. Then, density correction processing is performed (S14), and the integrated value is cleared. If the integrated value is equal to or less than the threshold value 1, it means that there is a high possibility that the image quality is still within the guaranteed range of image quality. Therefore, it is checked whether there is an unprinted page in the print job without performing density correction processing ( S15). If there is an unprinted page, the next page is printed (S12). Then, the processing from S12 to S14 is looped until the print job is completed. After that, when one print job is finished, the integrated value of the estimated toner consumption is compared with the threshold 2 (S16). If the integrated value is larger than the threshold value 2, density correction processing is performed (S17), the integrated value is cleared, and the initial state is restored. If the integrated value is equal to or less than the threshold value 2, nothing is performed and the process returns to the initial state and waits until a new print job is requested.
[0089]
In the above processing, if the integrated value of the estimated toner consumption amount exceeds the threshold value 2 but is equal to or less than the threshold value 1, the density correction processing is not performed in the middle of the print job, and the print job ends. When you do. This prevents the user from waiting for the printing operation to stop in the middle of the print job. However, if one print job is a print request for a large number of pages, there is a possibility that the accumulated value of errors included in the estimated toner consumption amount may exceed the allowable range for image quality guarantee during the execution of the print job. is there. Therefore, the threshold value 1 is determined in consideration of an error that may be included in the estimated toner consumption amount and an allowable range of toner concentration required from the viewpoint of image quality assurance, and an integrated value of the estimated toner consumption amount If this exceeds this, density correction processing is performed when printing of the page is completed even during the print job. Thereby, it is possible to prevent unnecessary printing with degraded image quality.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to provide a print image with a stable density.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a toner supply control unit of the image forming apparatus according to the embodiment of the invention.
FIGS. 3A to 3D are reference patterns of print pixels detected by an image characteristic detection unit of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are motor drive signals in the first example of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 5A to 5C are motor drive signals in the second example of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a motor drive signal in time control and supply amount control in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a density sensor in an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a timing flowchart of density correction processing in the image forming apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 9 is a timing flowchart of another density correction process in the image forming apparatus according to the embodiment of the present disclosure.
FIG. 10 is a side view showing a configuration diagram in the vicinity of a photosensitive drum in an image forming apparatus using a conventional toner supply device.
FIG. 11 is a perspective view of a part of a toner supply device in a conventional image forming apparatus.
FIG. 12 is a perspective view of a foaming member roll and a holed member of a toner supply device in a conventional image forming apparatus.
FIG. 13 is a block diagram of a control unit of a toner supply device in a conventional image forming apparatus.
FIG. 14 is a functional block diagram illustrating functions of a control unit of a toner supply device in a conventional image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Developing device 21 Toner reservoir 22 Conveyor screw 24 Toner supply motor 27 Image characteristic detection part 28 Accumulation part 29 Consumption estimation part 30 Supply amount calculation part 31 Density sensor 32 Light emitting element 33, 34 Light reception sensor 35 Density patch 40 Pixel detection circuit 41 Main scanning edge detection circuit 42 Sub scanning edge detection circuit 43 Pattern detection circuit 44 Reference pattern 45 Pixel counter 46 Main scanning edge counter 47 Sub scanning edge counter 48 Pattern counter 49 Pixel register 50 Main scanning edge register 51 Sub scanning edge register 52 Pattern register

Claims (5)

トナーと磁性体キャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式の画像形成装置であって、
複数の画素で成る画像の特性情報を印字される頁ごとに計数する画像特性計数手段と、
前記画像特性計数手段が計数した特性情報に基づいて、印字される頁ごとに消費されたトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段と、
前記トナー消費量推定手段が推定した前記トナー消費量の推定値を順次積算して積算値として記憶するメモリと、
トナーを現像器内に供給するトナー供給手段とを備え、
前記特性情報には、複数の画素で成る前記画像における、画素数、エッジ数、及び局所的な角を構成している画素の数が含まれ、
前記トナー消費量推定手段は、前記画素数、前記エッジ数、及び前記局所的な角を構成している画素の数のそれぞれに所定の係数を乗じて求めた値をトナー消費量推定値とし、
前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が予め設定された1回当たりのトナー供給動作における最小供給量以上になったとき、前記トナー供給手段は、前記積算値に相当するトナーを現像器内に供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアし、
前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の積算値が前記最小供給量未満のときは、前記トナー供給手段はトナー供給を行わないことを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus of a two-component development system using a developer composed of toner and a magnetic carrier,
Image characteristic counting means for counting characteristic information of an image composed of a plurality of pixels for each printed page;
Toner consumption estimation means for estimating toner consumption consumed for each printed page based on the characteristic information counted by the image characteristic counting means;
A memory that sequentially accumulates the estimated values of the toner consumption estimated by the toner consumption estimation means and stores them as integrated values;
Toner supply means for supplying toner into the developing device,
The characteristic information includes the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting a local corner in the image composed of a plurality of pixels.
The toner consumption amount estimation means sets a value obtained by multiplying each of the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting the local corner by a predetermined coefficient as a toner consumption amount estimated value,
When the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory is equal to or greater than a preset minimum supply amount per toner supply operation, the toner supply means corresponds to the integrated value. Supplying toner into the developing device, and clearing the integrated value stored in the memory;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner supply unit does not supply toner when the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory is less than the minimum supply amount.
前記最小供給量は、前記トナー供給手段が前記トナーを安定して供給できる量の範囲の下限値に基づいて決定されている請求項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the minimum supply amount is determined based on a lower limit value of a range in which the toner supply unit can stably supply the toner. トナーと磁性体キャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式の画像形成装置であって、
複数の画素で成る画像の特性情報を印字される頁ごとに計数する画像特性計数手段と、
前記画像特性計数手段が計数した特性情報に基づいて、印字される頁ごとに消費されたトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段と、
前記トナー消費量推定手段が推定した前記トナー消費量の推定値を順次積算して積算値として記憶するメモリと、
トナーを現像器内に供給するトナー供給手段とを備え、
前記特性情報には、複数の画素で成る前記画像における、画素数、エッジ数、及び局所的な角を構成している画素の数が含まれ、
前記トナー消費量推定手段は、前記画素数、前記エッジ数、及び前記局所的な角を構成している画素の数のそれぞれに所定の係数を乗じて求めた値をトナー消費量推定値とし、
前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が予め設定された1回当たりのトナー供給動作における最大供給量以下のとき、前記トナー供給手段は、前記メモリに記憶された前記積算値に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアし、
前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が前記最大供給量を超え、且つ、未印字頁が存在するとき、前記トナー供給手段は、前記最大供給量に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値から前記最大供給量を減算し、
前記メモリに記憶された前記トナー消費量推定値の前記積算値が前記最大供給量を超え、且つ、未印字頁が存在しないとき、前記トナー供給手段は、前記メモリに記憶された前記積算値に相当するトナーを供給し、且つ前記メモリに記憶された前記積算値をクリアすることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus of a two-component development system using a developer composed of toner and a magnetic carrier,
Image characteristic counting means for counting characteristic information of an image composed of a plurality of pixels for each printed page;
Toner consumption estimation means for estimating toner consumption consumed for each printed page based on the characteristic information counted by the image characteristic counting means;
A memory that sequentially accumulates the estimated values of the toner consumption estimated by the toner consumption estimation means and stores them as integrated values;
Toner supply means for supplying toner into the developing device,
The characteristic information includes the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting a local corner in the image composed of a plurality of pixels.
The toner consumption amount estimation means sets a value obtained by multiplying each of the number of pixels, the number of edges, and the number of pixels constituting the local corner by a predetermined coefficient as a toner consumption amount estimated value,
When the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory is equal to or less than a preset maximum supply amount in a single toner supply operation, the toner supply means stores the integrated value stored in the memory. Supplying the toner corresponding to the value, and clearing the integrated value stored in the memory;
When the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory exceeds the maximum supply amount and there is an unprinted page, the toner supply unit supplies toner corresponding to the maximum supply amount. And subtracting the maximum supply amount from the integrated value stored in the memory,
When the integrated value of the estimated toner consumption amount stored in the memory exceeds the maximum supply amount and there is no unprinted page, the toner supply means adds the integrated value stored in the memory to the integrated value. An image forming apparatus that supplies corresponding toner and clears the integrated value stored in the memory.
前記最大供給量は、前記トナー供給手段が前記トナーを安定して供給できる量の範囲の上限値に基づいて決定されている請求項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3 , wherein the maximum supply amount is determined based on an upper limit value of a range in which the toner supply unit can stably supply the toner. 前記画像特性計数手段が、印字画素とその周辺画素とが所定のパターンを構成する前記印字画素数を計数するパターンカウンタを含む請求項1又は3に記載の画像形成装置。It said image characteristic counting means, the image forming apparatus according to claim 1 or 3 print pixel and its surrounding pixels comprises a pattern counter for counting the number of the print pixels constituting the predetermined pattern.
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