JP5734024B2 - Analysis method and program - Google Patents
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本発明は、解析方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an analysis method and a program.
電子写真方式によるフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置における現像装置には、発色性や混合性といった点から非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤が多く使用される。一般に用いられる現像装置は、隔壁によって区画された現像室と攪拌室で構成されており、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容されている。現像室、攪拌室には、各々現像スクリューと攪拌スクリューが設置されており、各スクリューの搬送力により現像剤が循環する仕組みとなっている。 A developing device in a color image forming apparatus that forms a full-color or multi-color image by an electrophotographic method often uses a two-component developer in which a nonmagnetic toner and a magnetic carrier are mixed from the viewpoint of color developability and mixing properties. The developing device generally used is composed of a developing chamber and an agitating chamber partitioned by a partition, and contains a two-component developer containing a nonmagnetic toner and a magnetic carrier. A developing screw and a stirring screw are installed in the developing chamber and the stirring chamber, respectively, and the developer is circulated by the conveying force of each screw.
また、本方式では、現像過程に伴いトナーが次第に減少していくので、その減少量に対応する量のトナーを現像器内に補給するトナー濃度制御装置が設けてあり、現像剤のトナー濃度を一定に保つようにしている。補給されたトナーは現像器内でキャリアと混合されることにより帯電する。また、現像器内の二成分現像剤の混合比を表すトナー濃度(即ち、キャリア及びトナーの合計質量に対するトナー質量の割合)やトナーの帯電量の空間分布は、画像品質の向上や画像濃度を安定化する上できわめて重要な要素となっている。 In this method, since the toner gradually decreases with the development process, a toner concentration control device that replenishes the developing device with an amount of toner corresponding to the reduction amount is provided, and the toner concentration of the developer is reduced. I try to keep it constant. The replenished toner is charged by being mixed with the carrier in the developing device. In addition, the toner density (that is, the ratio of the toner mass to the total mass of the carrier and the toner) representing the mixing ratio of the two-component developer in the developing unit and the spatial distribution of the toner charge amount can improve the image quality and improve the image density. It is a very important factor in stabilizing.
一方、近年の開発スピードの短縮化、コスト削減の要求から、設計活動へのシミュレーションの導入が進められており、電子写真においてもシミュレーション技術の開発や適用が積極的に行われている。 On the other hand, the introduction of simulation into design activities has been promoted due to the recent demand for reduction in development speed and cost reduction, and the development and application of simulation technology are being actively carried out in electrophotography.
上記トナー濃度やトナー帯電量のシミュレーション技術においては、特許文献1に示すようにトナーの混合攪拌を流動拡散として扱いトナー濃度分布を計算する方法が提案されている。また、トナー補給に伴うトナー帯電量の計算方法についても、各補給トナーに対応する移流拡散方程式を複数計算し、さらには補給トナーを投入した時刻からの経過時間に伴う帯電量を計算する方法が提案されている。
In the above-described simulation technique of toner density and toner charge amount, as shown in
実際の現像器においては、現像室と攪拌室でトナー帯電量の立ち上がり速さが異なるなど、現像器の位置によってトナー帯電量の付与能力が異なることが知られている。また、トナー濃度の値によってトナー帯電量が異なることも知られている。しかしながら、特許文献1の方法では補給経過時間しか考慮できないため、現像器の位置やトナー濃度の違いによるトナー帯電量の違いを計算することはできない。
In an actual developing device, it is known that the toner charge amount imparting ability varies depending on the position of the developer device, for example, the rising speed of the toner charge amount differs between the developing chamber and the stirring chamber. It is also known that the toner charge amount varies depending on the toner density value. However, since only the replenishment elapsed time can be considered in the method of
また、特許文献1の方法ではトナー補給を考慮するためには、補給回数と同じ数の移流拡散方程式を解く必要があり、計算時間が長くなる課題がある。
Further, in the method of
従って、本発明の目的は、トナー濃度に依存するトナー帯電量の違い、さらには、現像器の位置によるトナー帯電量の付与能力の違いを考慮して、トナー濃度とトナー帯電量の空間分布の時間変化を計算する方法を提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to consider the difference in toner charge amount depending on the toner concentration, and further, the difference in toner charge amount imparting ability depending on the position of the developing device. It is to provide a method for calculating the time change.
係る課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、電子写真の現像剤におけるトナー濃度およびトナー帯電量の移流拡散モデルの解析方法であって、情報処理装置が、前記現像剤の物理量に関する条件、および、前記現像剤を用いて現像を行う現像器に関する条件を設定する設定ステップと、前記情報処理装置が、トナー濃度の空間分布の時間変化を表す移流拡散方程式を計算するトナー濃度計算ステップ1と、前記情報処理装置が、トナー帯電量の空間分布の時間変化を表す移流拡散方程式を計算するトナー帯電量計算ステップ2と、前記情報処理装置が、トナー帯電量の時間変化を表す帯電量変化式を前記現像器の各位置において計算し、トナー帯電量を更新する帯電量変化計算ステップ3と、を有することを特徴とする解析方法である。
In order to solve the problem, the present invention adopts the following configuration. That is, a method for analyzing an advection diffusion model of toner density and toner charge amount in an electrophotographic developer, in which the information processing device performs development using the developer with respect to a condition relating to the physical quantity of the developer a setting step of setting a condition related to vessels, the information processing apparatus, a toner
本発明によれば、トナー濃度に依存するトナー帯電量の違い、さらには、現像器の位置によるトナー帯電量の付与能力の違いを考慮して、トナー濃度とトナー帯電量の空間分布の時間変化を計算する方法を提供することができる。 According to the present invention, the time variation of the spatial distribution of the toner concentration and the toner charge amount in consideration of the difference in the toner charge amount depending on the toner concentration and the difference in the toner charge amount imparting ability depending on the position of the developing device. Can provide a way to calculate
<実施例1>
以下に、本発明を実施するための形態について必要に応じて図面を参照しつつ詳しく説明する。実施例1においては、二成分現像器を構成する現像室と攪拌室間を現像剤が循環する場合について、1次元流れとみなした場合を代表例として説明する。
対象となる二成分現像器の構成の模式図を図7に示す。かかる二成分現像器は、電子写真の二成分現像プロセスに用いられる。図中、701は攪拌室を、702は攪拌室に内包されているスクリューを、703は現像室を、704は現像室に内包されているスクリューを表している。この2本のスクリューの回転によりトナーとキャリアは混合され接触して帯電するとともに回転軸の方向に搬送され、図中の矢印で示した方向に循環している。705はトナー補給位置を表しており、現像に伴うトナーの消費を補うよう、トナーが補給される。
<Example 1>
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the first embodiment, the case where the developer circulates between the developing chamber and the stirring chamber constituting the two-component developing device will be described as a representative example.
FIG. 7 shows a schematic diagram of the configuration of the target two-component developing device. Such a two-component developing device is used in an electrophotographic two-component developing process. In the drawing,
本発明の本質は、二成分現像器では現像剤の流れが支配的であることに着目し、トナー濃度の移流拡散方程式と、トナー帯電量の移流拡散方程式の2式を用いて、両者の空間分布変化を表すことである。ここで、トナー濃度の移流拡散方程式においては、トナーが現像剤とともに拡散しながら移流すると仮定している。また、トナー帯電量の移流拡散方程式においては、トナーが保持している電荷がトナーの流れに従い拡散しながら移流すると仮定している。さらには、現像剤との混合によるトナー帯電量の立ち上がりを表すモデル式と連成して計算することで、現像器内のトナー濃度とトナー帯電量の空間分布の経時変化を求めることである。 The essence of the present invention pays attention to the fact that the developer flow is dominant in the two-component developer, and uses the two equations of the toner concentration advection diffusion equation and the toner charge amount advection diffusion equation to determine the space between the two. It represents the distribution change. Here, in the advection diffusion equation of toner density, it is assumed that the toner advects while diffusing with the developer. In the advection-diffusion equation of toner charge amount, it is assumed that the charge held by the toner is advected while diffusing according to the toner flow. Furthermore, the temporal change in the spatial distribution of the toner concentration and the toner charge amount in the developing device is obtained by calculating in combination with a model expression representing the rise of the toner charge amount due to mixing with the developer.
以下にこれらのモデルの詳細について、より詳しく説明する。 The details of these models are described in more detail below.
以下の式1はトナー濃度の移流拡散方程式である。ここで、Tは現像剤質量に対するト
ナー質量比であるトナー濃度を、mは現像剤の質量密度分布を、vは現像剤の流速を、Dは拡散係数を表している。
トナー濃度Tと現像剤の質量密度分布mの積はトナーの質量密度分布を表すことから、
式1はトナーの質量密度分布が、現像剤の移流速度や拡散係数に従い移流拡散する現象をモデル化した式となっている。
Since the product of the toner density T and the developer mass density distribution m represents the toner mass density distribution,
以下の式2はトナー帯電量の移流拡散方程式である。ここで、Qはトナーの電荷量をト
ナー質量で除したトナー帯電量(所謂Q/M)を表しており、その他は式1と同じである。
トナー帯電量Qとトナー濃度Tと現像剤の質量密度分布mの積はトナー電荷量の空間分布を表すことから、式2はトナーの移流拡散に伴ってトナー電荷が移流拡散する現象をモデル化した式となっている。
Since the product of the toner charge amount Q, the toner concentration T, and the developer mass density distribution m represents the spatial distribution of the toner charge amount,
トナーの帯電量はトナーと現像剤の混合に伴い時間変化することが知られており、一般には以下の式3に代表される指数関数的な立ち上がり式を用いる場合が多い。ここで、飽和帯電量Qsat、時定数τであり、現像器の構成や現像剤の材料特性などで決まる帯電量の付与能力を表す値である。また、tはトナーの帯電量の立ち上がり時間を表し、tが0の場合は帯電量が0の場合に相当する。
また、式3を時間微分することで、Δt間のトナー帯電量変化ΔQを以下の式4のよう
に求めることができる。この帯電量変化式を用いて、帯電量変化計算が可能になる。
本発明では、式1、式2、及び式4を連成させて解くことにより、トナーが現像剤とともに移流拡散する現象、及び、トナーが現像剤と混合することにより帯電量が増加する現象を考慮し、トナー濃度やトナー帯電量の空間分布の時間変化の計算が可能となる。
In the present invention, the phenomenon in which the toner advects and diffuses together with the developer and the phenomenon in which the charge amount increases when the toner is mixed with the developer are solved by coupling
本発明による好適な一例を表す装置の構成を図1に示す。本装置は、CPU100、RAM101、ディスプレイなどの表示装置102、キーボードやマウスなどの入力部103、ハードディスクなどの外部記憶装置104及びバス105を備える構成となっている。
FIG. 1 shows the configuration of an apparatus representing a preferred example according to the present invention. The apparatus includes a
CPU100は情報処理装置であり、メモリとして機能するRAM101に格納されたプログラムやデータを読み出し情報処理を実行することにより本発明の目的を達成する。情報処理の結果をCPU100が表示装置102に出力することにより利用可能とする。更に、上記CPU100内部において、符号100aは制御部であり、プログラム全体を制御する。符号100bは計算条件設定部であり、計算条件を設定する。符号100cはトナー濃度計算部であり、トナー濃度に対する移流拡散方程式を解き、トナー濃度を計算する。このブロックにてトナー濃度計算ステップ1が実行される。符号100dはトナー帯電量計算部であり、トナー帯電量に対する移流拡散方程式を解き、トナー帯電量を計算する。さらには、各位置でのトナー帯電量の時間変化を表す式を解き、トナー帯電量の時間変化量を求める。このブロックにてトナー帯電量計算ステップ2と帯電量変化計算ステップ3が実行される。また、上記RAM101は、プログラム101a、計算条件データ101b、トナー濃度データ101c、トナー帯電量データ101d、Δt間のトナー帯電量変化データ101eを格納する。
The
ここで、各データの内容を説明する。計算条件データとして、現像器の流路長の長さ、現像剤の流速分布や拡散係数、現像剤の質量密度分布などの現像器を表す値がある。また、初期トナー濃度分布や初期トナー帯電量分布などのトナーの物理量に関する初期条件がある。また、計算格子数やタイムステップなどの計算条件に関する値がある。トナー濃度データとは、タイムステップ毎に計算されるトナー濃度分布であり、逐次更新されていく値である。トナー帯電量データとは、タイムステップごとに計算されるトナー帯電量分布であり、逐次更新されていく値である。Δt間のトナー帯電量変化データとは、Δt秒間のトナー帯電量変化量である。 Here, the contents of each data will be described. As the calculation condition data, there are values representing the developing device such as the length of the flow path of the developing device, the flow velocity distribution and diffusion coefficient of the developer, and the developer mass density distribution. In addition, there are initial conditions regarding the physical quantity of toner such as initial toner density distribution and initial toner charge amount distribution. There are also values related to calculation conditions such as the number of calculation grids and time steps. The toner density data is a toner density distribution calculated for each time step, and is a value that is sequentially updated. The toner charge amount data is a toner charge amount distribution calculated at each time step, and is a value that is sequentially updated. The toner charge amount change data during Δt is the toner charge amount change amount during Δt seconds.
以下、二成分現像剤のトナー濃度とトナー帯電量の計算方法の一例について説明する。具体的には二成分現像器を構成する現像室と攪拌室間を現像剤が循環する場合について、1次元流れとみなした場合を想定する。また、説明を簡単にするため、現像室と攪拌室では、流速、拡散係数、現像剤の質量密度分布は全て同じとし、式3乃至式4の時定数τのみが異なるとする。具体的には現像室の方が攪拌室に比べて時定数を小さいものとする。
また、二成分現像器内のある一部分の領域のトナー濃度とトナー帯電量が、他の領域の値と異なる場合を初期条件として、現像器内のトナー濃度とトナー帯電量の空間分布の経時変化を求める。その際、トナーの補給や現像によるトナーの消費はないものとする。
Hereinafter, an example of a method for calculating the toner concentration and the toner charge amount of the two-component developer will be described. Specifically, it is assumed that the developer circulates between the developing chamber and the stirring chamber constituting the two-component developing device as a one-dimensional flow. For simplicity of explanation, it is assumed that the flow rate, the diffusion coefficient, and the mass density distribution of the developer are all the same in the developing chamber and the stirring chamber, and only the time constant τ in
Also, the temporal change in the spatial distribution of the toner density and toner charge amount in the developer unit, assuming that the toner concentration and toner charge amount in one part of the two-component developer unit are different from the values in other regions. Ask for. At this time, it is assumed that toner is not consumed due to toner replenishment or development.
図2は本発明の計算方法の流れを表すフローチャートである。同図を用いて現像剤のトナー濃度分布計算方法の流れを説明する。 FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the calculation method of the present invention. The flow of the toner concentration distribution calculation method for the developer will be described with reference to FIG.
(1)計算条件設定部100bにおいて、現像剤の流速分布や拡散係数、現像剤の質量密度分布などの現像器を表す値、タイムステップや計算終了時間、計算格子などの計算条件を設定し、計算条件データ101bに格納する。また、初期トナー濃度や初期帯電量などの初期条件を設定し、トナー濃度データ101c及びトナー帯電量データ101dに格納する(ステップS201)。
(1) In the calculation
(2)次に、トナー濃度計算部100cにおいて、計算条件データ101bとトナー濃度データ101cを用いて、式1の移流拡散方程式を解くことにより時刻tのトナー濃度分布を計算し、トナー濃度データ101cに格納する(ステップS202)。なお、計算にはCIP法を用いる。
(2) Next, the toner
(3)次に、トナー帯電量計算部100dにおいて、計算条件データ101bとトナー濃度データ101c、トナー帯電量データ101dを用いて、式2の移流拡散方程式を解く。これにより時刻tのトナー帯電量分布を計算し、トナー帯電量データ101dに格納する(ステップS203)。なお、計算にはCIP法を用いる。
(3) Next, the toner charge
(4)次に、計算条件データ101bとトナー帯電量データ101dを用いて、式4を用いて各計算格子でのΔt秒間のトナー帯電量の変化分ΔQを計算し、Δt間のトナー帯
電量変化データ101eに格納する(ステップS204)。
(4) Next, using the
(5)次に、トナー帯電量データ101dとΔt間のトナー帯電量変化データ101eの和を求め、トナー帯電量データ101dに格納する(ステップS205)。
(5) Next, the sum of the toner charge
(6)計算時間が、(1)において設定した計算終了時間になっているか判定し、真であれば時間を更新し、(2)に戻る(ステップS206=Yes、S207)。偽であれば、計算を終了する。 (6) It is determined whether the calculation time is the calculation end time set in (1). If true, the time is updated, and the process returns to (2) (steps S206 = Yes, S207). If it is false, the calculation is terminated.
図3は、実施に計算したトナー濃度分布とトナー帯電量分布の計算結果の一例である。攪拌室のトナー帯電量の時定数(式4におけるτ)のみが異なる2ケースを計算しており、Case2はCase1に比べて時定数が大きい場合に相当する。その他の計算条件はCase1とCase2で同じである。すなわち、攪拌室の一部の領域ではトナー濃度が12wt%、同じ位置の帯電量が21μC/gである。その他の領域ではトナー濃度が8wt%、トナー帯電量が35μC/gで均一になっている場合を初期条件として計算した結果である。
FIG. 3 shows an example of calculation results of the toner density distribution and toner charge amount distribution calculated in the implementation. Two cases differing only in the time constant (τ in Equation 4) of the toner charge amount in the stirring chamber are calculated, and
図3(a)〜(e)はトナー濃度分布の時間変化を表しており、縦軸はトナー濃度、横軸は現像器内での搬送方向の位置を表している。(f)〜(i)はトナー帯電量分布の時間変化を表しており、縦軸はトナー帯電量、横軸は現像器の位置を表している。全てのグラフにおいて、横軸の左半分は攪拌室を、右半分は現像室を表している。現像剤は左から右方向へ搬送しており、現像室の右端の剤は攪拌室の左端へと循環する。また、グラフは時間毎に示してあり、0〜4secまでの時間推移を示している。 3A to 3E show changes in toner density distribution over time, the vertical axis shows the toner density, and the horizontal axis shows the position in the transport direction in the developing device. (F) to (i) represent changes in the toner charge amount distribution with time, the vertical axis represents the toner charge amount, and the horizontal axis represents the position of the developing device. In all the graphs, the left half of the horizontal axis represents the stirring chamber and the right half represents the developing chamber. The developer is conveyed from the left to the right, and the agent at the right end of the developing chamber circulates to the left end of the stirring chamber. Moreover, the graph is shown for every time and shows the time transition from 0 to 4 sec.
図からわかるように、トナー濃度は、Case1、Case2とも、同様に変動し、時間が経つにつれて拡散しながら搬送されていき、平坦な分布に近づいているのがわかる。一方、トナー帯電量については、攪拌室の時定数が小さいCase1の方が、同じ時刻で比較したときのCase2に比べて帯電量が大きいことがわかる。このように、現像器内の搬送方向の位置によってトナー帯電量の付与能力が異なる場合について、その違いを計算できていることがわかる。
As can be seen from the figure, the toner density varies in the same way for both
以上、説明してきたように、本発明ではトナー濃度とトナー帯電量の移流拡散モデルとトナー混合による帯電量モデルを用いて解析をおこなう。これにより、現像器の位置によるトナー帯電量の付与能力の違いを考慮して、トナー濃度とトナー帯電量の空間分布の時間変化を計算することが可能となる。 As described above, in the present invention, analysis is performed using the advection diffusion model of toner density and toner charge amount and the charge amount model by toner mixing. Accordingly, it is possible to calculate the temporal change in the spatial distribution of the toner density and the toner charge amount in consideration of the difference in the toner charge amount imparting ability depending on the position of the developing device.
なお、本実施例においては、循環方向への1次元流れとみなした場合について説明してきたが、縦攪拌型の現像器のように、流路が分岐や合流する場合に対しても適用可能である。また、式1と式2に、2次元や3次元の移流拡散方程式を適用することにより、循環
方向の1次元流れだけでなく、循環方向に対して断面方向の流れを考慮することができる。
In this embodiment, the case where the flow is regarded as a one-dimensional flow in the circulation direction has been described. However, the present invention can also be applied to a case where the flow path branches or merges like a vertical stirring type developer. is there. Further, by applying a two-dimensional or three-dimensional advection diffusion equation to
すなわち、式2に適用した場合、トナーの帯電量の空間分布の時間変化を表す移流拡散方程式は、以下の式5で表される。ここで、トナー帯電量Q、現像剤質量に対するトナー
質量比T、現像剤の質量密度分布m、現像剤流速v、拡散係数Dとする。
また、式1に適用した場合、トナーとキャリアの混合比(トナー濃度)の空間分布の時間変化を表す移流拡散方程式は、以下の式6で表される。ここで、現像剤質量に対するトナー質量比T、現像剤の質量密度分布m、現像剤流速v、拡散係数Dとする。
また、現像剤の流速や拡散係数、現像剤の質量密度分布が現像器内の位置によって異なる場合や、帯電量の時定数だけでなく飽和帯電量が異なる場合についても、式1乃至式4で用いる各値を位置ごとに設定することで、容易に考慮することができる。これにより、様々な構成の現像器に対しても本発明を容易に適用することが可能である。
Also, when the developer flow rate, diffusion coefficient, developer mass density distribution varies depending on the position in the developing device, and when not only the time constant of the charge amount but also the saturated charge amount,
また、本実施例では、現像剤の流速や拡散係数、現像剤の質量密度分布は既知としているが、これらの時間変化を表す式を連成させて計算することも可能である。これにより、現像剤の排出機構に伴い現像剤の質量密度分布などが時間的に変化する場合についても、本発明を用いてトナー濃度や帯電量を計算することができる。 Further, in this embodiment, the flow rate and diffusion coefficient of the developer and the mass density distribution of the developer are known, but it is also possible to calculate by combining these expressions representing changes with time. As a result, the toner density and the charge amount can be calculated using the present invention even when the developer mass density distribution or the like changes with time in accordance with the developer discharge mechanism.
また、式3乃至式4に示す指数関数型の帯電特性を表す式を用いて説明しているが、本発明ではそれに限らない。実際にはトナー濃度とトナー帯電量は相関することが知られているが、トナー濃度依存性を考慮したトナー帯電量のモデル式を用いるなど、帯電量に関する他のモデル式を用いることで、より多くの因子を考慮した計算が可能となる。
In addition, although the description is made using the expression representing the exponential charging characteristics shown in
なお、本実施例においては、式1、式2、及び式4を順番に計算するとして説明しているが、順番を入れ替えても計算可能である。例えば、フローにおいて式2を式1より先に計算する場合、一つ前に(Δt秒前のループで)式1により求めたトナー濃度を用いてトナー帯電量の計算を行うことになる。
In addition, in the present Example, although demonstrated as calculating
また、式1と式2を連立方程式として同時に計算する方法を用いてもよい。具体的には、式1と式2におけるトナー帯電量とトナー濃度を未知数とした連立方程式をニュートン法などの方法で解くことにより、各時刻におけるトナー濃度とトナー帯電量を求めることが可能である。さらには、式1、式2、及び式4の3つの方程式を連立させて一度に計算する数値計算方法を用いて計算してもよい。
Moreover, you may use the method of calculating simultaneously
また、本実施例においては、移流拡散方程式を解く際にCIP法を用いたが、数値計算
の差分スキームは多々有り、風上差分、Leap−Frogスキーム、Lax−Wendoroffスキーム、流束制限法などの他の差分スキームを用いても構わない。
In this embodiment, the CIP method is used to solve the advection diffusion equation. However, there are many difference schemes for numerical calculation, such as upwind difference, Leap-Frog scheme, Lax-Wendoroff scheme, flux limiting method, etc. Other difference schemes may be used.
また、トナー帯電量がトナー濃度に依存する場合は、その影響を考慮することで対応可能である。具体的にはトナー濃度に依存した時定数τや飽和帯電量Qsatの値を用いて、式4を計算する方法などが考えられる。
Further, when the toner charge amount depends on the toner concentration, it can be dealt with by taking the influence into consideration. Specifically, a method of calculating
<実施例2>
実施例1では、トナーの補給や現像によるトナー消費はないものとしていた。本実施例2においては、トナー補給や現像によるトナー消費を考慮した方法を説明する。なお、実施例2の本質は、補給位置や消費位置のトナー濃度とトナー帯電量を、補給条件や消費条件に従って補正する処理を設けることである。
<Example 2>
In Example 1, it is assumed that there is no toner consumption due to toner replenishment and development. In the second embodiment, a method that takes into account toner consumption due to toner replenishment and development will be described. The essence of the second embodiment is to provide a process for correcting the toner density and the toner charge amount at the replenishment position and the consumption position according to the replenishment condition and the consumption condition.
以下に、実施例1の形態を参照に、トナー補給や現像によるトナー消費を考慮した方法を説明する。 A method that takes into account toner consumption due to toner replenishment and development will be described below with reference to the form of the first embodiment.
本発明による好適な一例を表す装置の構成を図4に示す。図中、100〜105、及び100a〜100dは図1と同じであるので説明を省略する。図401は補給・消費計算部であり、補給や消費の条件に従い、補給位置や消費位置のトナー濃度とトナー帯電量を補正する。なお、計算条件データには、実施例1のデータに加えて、トナー補給条件や現像に伴うトナー消費条件が追加されている。
FIG. 4 shows a configuration of an apparatus representing a preferred example according to the present invention. In the figure,
以下、二成分現像剤のトナー濃度とトナー帯電量の計算方法の一例について説明する。具体的には実施例1と同様の条件に加えて、トナー補給を考慮した場合を想定して説明する。 Hereinafter, an example of a method for calculating the toner concentration and the toner charge amount of the two-component developer will be described. Specifically, description will be made assuming that toner replenishment is considered in addition to the same conditions as in the first embodiment.
図5は本発明の計算方法の流れを表すフローチャートである。同図を用いて現像剤のトナー濃度分布計算方法の流れを説明する。なお、S202〜S207は実施例1と同じであるので、ここでは違いのみを説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the calculation method of the present invention. The flow of the toner concentration distribution calculation method for the developer will be described with reference to FIG. Since S202 to S207 are the same as those in the first embodiment, only the differences will be described here.
(1)計算条件設定部100bにおいては、実施例1の計算条件設定に加えて、トナーの補給条件である補給位置、補給量、補給タイミング等を設定し、計算条件データ101bに格納する(ステップS201)。
(1) In addition to the calculation condition setting of the first embodiment, the calculation
(2)補給・消費計算部401において、計算条件データ101bをもとに、現時刻でトナーを補給するかどうかを判断する(ステップS501)。真の場合、計算条件データ101b、トナー濃度データ101c、トナー帯電量データ101dを用いて補給位置に相当する計算格子のトナー濃度とトナー帯電量を補正する。そして補正後の値をトナー濃度データ101cとトナー帯電量データ101dに格納する(ステップS502)。具体的には、補給位置のトナー濃度と補給されたトナー量をもとに、補給後のトナー濃度を算出する。また、トナー帯電量については、補給位置のトナー帯電量と補給トナーの初期帯電量の重量比から、補給後のトナー帯電量を算出する。
(2) The replenishment /
図6は、図3の計算条件に加えて、計算開始2.5秒後に帯電量が0のトナーを補給した場合の計算結果を示す。図からわかるように、トナー補給によるトナー濃度とトナー帯電量の時間推移を計算できていることがわかる。 FIG. 6 shows the calculation result when the toner having the charge amount of 0 is replenished 2.5 seconds after the calculation is started in addition to the calculation conditions of FIG. As can be seen from the figure, the time transitions of the toner concentration and the toner charge amount due to toner replenishment can be calculated.
以上、説明してきたように、本発明ではトナー補給を考慮した場合においても、トナー濃度とトナー帯電量の移流拡散モデルとトナー混合による帯電量モデルを用いて解析を行う。これにより、現像器の位置によるトナー帯電量の付与能力の違いや、トナー濃度に依
存するトナー帯電量の違いを考慮して、トナー濃度とトナー帯電量の空間分布の時間変化を計算するなどのトナー補給補正が可能となる。
As described above, in the present invention, even when toner replenishment is considered, analysis is performed using the advection diffusion model of toner density and toner charge amount and the charge amount model by toner mixing. This makes it possible to calculate the temporal change in the spatial distribution of the toner concentration and the toner charge amount, taking into account the difference in the toner charge amount imparting ability depending on the position of the developing device and the difference in the toner charge amount depending on the toner concentration. Toner replenishment correction is possible.
なお、本実施例ではトナー補給のみを考慮しているが、同様の方法を用いることでトナー消費も容易に考慮することができる。すなわち、トナーの消費条件である消費位置、消費量、消費タイミング等を設定し、トナー濃度やトナー帯電量の補正を行う。これにより、画像条件に伴うトナー濃度やトナー帯電量の変化を予測したトナー消費補正をすることが可能となる。 In this embodiment, only toner replenishment is considered, but toner consumption can be easily considered by using the same method. That is, the toner consumption conditions, such as the consumption position, consumption amount, and consumption timing, are set, and the toner density and toner charge amount are corrected. This makes it possible to perform toner consumption correction that predicts changes in toner density and toner charge amount associated with image conditions.
100a:制御部,100b:計算条件設定部,100c:トナー濃度計算部,100d:トナー帯電量計算部,101:RAM,101a:プログラム,101b:計算条件データ,101c:トナー濃度データ,101d:トナー帯電量データ,101e:Δt間のトナー帯電量変化データ 100a: control unit, 100b: calculation condition setting unit, 100c: toner density calculation unit, 100d: toner charge amount calculation unit, 101: RAM, 101a: program, 101b: calculation condition data, 101c: toner density data, 101d: toner Charge amount data, 101e: Toner charge amount change data between Δt
Claims (11)
情報処理装置が、前記現像剤の物理量に関する条件、および、前記現像剤を用いて現像を行う現像器に関する条件を設定する設定ステップと、
前記情報処理装置が、トナー濃度の空間分布の時間変化を表す移流拡散方程式を計算するトナー濃度計算ステップ1と、
前記情報処理装置が、トナー帯電量の空間分布の時間変化を表す移流拡散方程式を計算するトナー帯電量計算ステップ2と、
前記情報処理装置が、トナー帯電量の時間変化を表す帯電量変化式を前記現像器の各位置において計算し、トナー帯電量を更新する帯電量変化計算ステップ3と、
を有することを特徴とする解析方法。 An analysis method of an advection diffusion model of toner density and toner charge amount in an electrophotographic developer,
A setting step in which the information processing apparatus sets conditions relating to the physical quantity of the developer, and conditions relating to a developing device that performs development using the developer;
A toner concentration calculating step 1 in which the information processing apparatus calculates an advection diffusion equation representing a temporal change in a spatial distribution of toner concentration;
A toner charge amount calculation step 2 in which the information processing apparatus calculates an advection diffusion equation representing a temporal change in a spatial distribution of the toner charge amount;
A charge amount change calculation step 3 in which the information processing device calculates a charge amount change expression representing a change in toner charge amount with time at each position of the developing device, and updates the toner charge amount;
The analysis method characterized by having.
ことを特徴とする請求項1に記載の解析方法。 The analysis method according to claim 1, wherein the toner density calculation step 1, the toner charge amount calculation step 2, and the charge amount change calculation step 3 are simultaneously calculated.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の解析方法。 The condition relating to the physical amount of the developer set in the setting step includes an initial toner density distribution and an initial toner charge amount distribution, and the condition relating to the developing device includes a flow path of the developer. The analysis method according to claim 1 or 2 .
前記情報処理装置が、前記補給条件に基づいて、補給位置におけるトナー濃度とトナー帯電量を補正するトナー補給補正ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の解析方法。 In the setting step, the information processing apparatus further sets a supply condition including a toner supply position in the developing unit,
The information processing apparatus, based on said supply condition, according to any one of claims 1 to 3, further comprising a toner replenishment correction step of correcting the toner density and the toner charge amount at the supplying position analysis method.
ことを特徴とする請求項4に記載の解析方法。 The analysis method according to claim 4 , wherein the replenishment condition includes a toner replenishment amount and a replenishment timing.
前記情報処理装置が、前記消費条件に基づいて、消費位置におけるトナー濃度とトナー帯電量を補正するトナー消費補正ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の解析方法。 In the setting step, the information processing apparatus further sets a consumption condition including a toner consumption position in the developing device,
The information processing apparatus, based on the consumption condition, according to any one of claims 1 to 5, further comprising a toner consumption correction step of correcting the toner density and the toner charge amount at the consumption location analysis method.
ことを特徴とする請求項6に記載の解析方法。 The analysis method according to claim 6 , wherein the consumption condition includes a toner consumption amount and a consumption timing.
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の解析方法。
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の解析方法。
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の解析方法。
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