JP2019012234A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine having a plurality of these functions.
画像形成装置は、現像装置により感光ドラムに形成された静電潜像をトナーにより現像することでトナー画像を形成する。ここで、トナー消費量が少ない低画像比率の画像を多く形成すると、現像装置内のトナーが消費されにくいため、トナーが劣化して画質が低下する。 The image forming apparatus forms a toner image by developing the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum by the developing device with toner. Here, if a large number of low-image-ratio images with low toner consumption are formed, the toner in the developing device is hardly consumed, so that the toner deteriorates and the image quality is lowered.
このため、トナー消費量が少ない場合には、感光ドラム上に制御用のトナー画像を形成することで、現像装置内のトナーを強制的に消費させる制御を行うことが提案されている（特許文献１、２）。 For this reason, when the toner consumption is small, it has been proposed to control to forcibly consume the toner in the developing device by forming a control toner image on the photosensitive drum (Patent Document). 1, 2).
ここで、画像形成を繰り返し行うと、形成される画像の濃度が所望の濃度からずれてしまう場合がある。このため、例えば、画像形成ジョブが実行される前などのタイミングで記録材に画像を形成し、その画像の濃度を検知することで画像の濃度を調整する制御を行っていた。そして、トナーを強制的に消費させる制御を行う場合にも、このときに設定された画像形成条件を用いてこの制御を行っていた。例えば、所定の濃度となるような画像形成条件で感光ドラム上に制御用のトナー画像を形成することで、現像装置内のトナーを強制的に消費させていた。 Here, when image formation is repeatedly performed, the density of the formed image may deviate from a desired density. For this reason, for example, an image is formed on a recording material at a timing before an image forming job is executed, and control for adjusting the image density is performed by detecting the density of the image. Even when the control for forcibly consuming the toner is performed, this control is performed using the image forming conditions set at this time. For example, the toner in the developing device is forcibly consumed by forming a control toner image on the photosensitive drum under image forming conditions that give a predetermined density.
しかしながら、画像の濃度が所定の濃度で一定であっても、その画像のトナー載り量（単位面積当たりのトナーの重量）が一定とならない場合がある。例えば、使用するトナーの個体のばらつきや、トナーの製造からの経過時間によって、トナー画像のトナー載り量に対する反射濃度が変化する場合がある。この場合、制御用のトナー画像の濃度が所定の濃度となる制御を行っても、形成されるトナー画像のトナー載り量が所望の載り量とならない可能性がある。 However, even if the density of an image is constant at a predetermined density, the amount of applied toner (weight of toner per unit area) of the image may not be constant. For example, the reflection density with respect to the toner loading amount of the toner image may change depending on the variation of individual toners used and the elapsed time since the manufacture of the toner. In this case, even if control is performed so that the density of the control toner image becomes a predetermined density, there is a possibility that the applied toner amount of the formed toner image does not become a desired applied amount.
したがって、トナーを強制的に消費させる制御を、画像の濃度を調整する制御で設定された画像形成条件で実行した場合、トナー載り量が所望の載り量にならずに、その制御で消費されるトナーの量が所望の量とならない可能性がある。具体的には、この制御で消費されるトナーの量が少ない場合にはトナー劣化を十分に防ぐことができず、逆に、消費されるトナー量が多い場合には、過度に現像装置内のトナーが消費されることになる。 Therefore, when the control for forcibly consuming the toner is executed under the image forming conditions set by the control for adjusting the image density, the applied toner amount is not a desired applied amount but is consumed by the control. The amount of toner may not be the desired amount. Specifically, when the amount of toner consumed by this control is small, toner deterioration cannot be sufficiently prevented. Conversely, when the amount of toner consumed is large, Toner is consumed.
本発明は、トナーを強制的に消費させる制御で、トナーの消費量を安定させることができる構成を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a configuration capable of stabilizing the amount of toner consumption by control for forcibly consuming toner.
本発明は、感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体の表面を露光して、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、現像バイアスが印加され、前記現像バイアスと前記静電潜像の画像部の電位との電位差である現像コントラストを形成することで、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を有する画像形成部と、前記画像形成部により記録材に形成されたトナー画像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、前記濃度検知手段により検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の前記現像コントラストを設定する第１モードと、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて前記現像コントラストを設定する第２モードと、制御用の第２トナー画像を前記感光体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードとを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記第２モードで設定された前記現像コントラストにより前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。 The present invention includes a photoconductor, a charging unit that charges the surface of the photoconductor, an exposure unit that exposes the surface of the charged photoconductor to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor, A developing bias is applied to form a developing contrast that is a potential difference between the developing bias and the potential of the image portion of the electrostatic latent image, thereby developing the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor with toner. An image forming unit including a developing unit, a density detecting unit configured to detect a density of a toner image formed on a recording material by the image forming unit, and a first toner image for control formed by the image forming unit. A toner amount detection unit for detecting the toner application amount, a first mode for setting the development contrast at the time of image formation based on density information of the image detected by the density detection unit, and detection by the above-described toner amount detection unit The second mode for setting the development contrast based on the result and the forced consumption mode for forcibly consuming the toner of the developing unit by forming a second toner image for control on the photosensitive member can be executed. And a control unit that controls the image forming unit to form the second toner image with the development contrast set in the second mode when the forced consumption mode is executed. In the image forming apparatus.
また、本発明は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を有する画像形成部と、前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、制御用の第２トナー画像を前記像担持体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記強制消費モードの実行前において記録材に画像を形成する画像形成時に設定された画像形成条件に拘らず、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて設定された画像形成条件で前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。 The present invention also provides an image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with toner. An image forming unit including: an image forming unit; a loading amount detecting unit that detects a toner loading amount of the first toner image for control formed by the image forming unit; and a second toner image for control on the image carrier. By forming, it is possible to execute a forced consumption mode in which the toner of the developing unit is forcibly consumed, and when executing the forced consumption mode, when forming an image on a recording material before executing the forced consumption mode Control means for controlling the image forming unit so as to form the second toner image under the image forming condition set based on the detection result of the above-described detection amount detecting means regardless of the set image forming condition. Features provided In the image forming apparatus.
本発明によれば、トナーを強制的に消費させる制御で、トナーの消費量を安定させることができる。 According to the present invention, the amount of toner consumption can be stabilized by the control of forcibly consuming the toner.
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし１４を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the image forming apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
［画像形成装置］
図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）に接続された原稿読取装置あるいは装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に従って画像を形成する。画像形成装置１００が形成するトナー画像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色フルカラー画像である。フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材に形成する。記録材として、記録用紙、プラスチックシート、布等が挙げられる。
[Image forming apparatus]
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 is configured to display an image according to image information from a document reading apparatus connected to an image forming apparatus main body (apparatus main body) or a host device such as a personal computer connected to the apparatus main body. Form. The toner image formed by the image forming apparatus 100 is a four-color full-color image of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk). A full-color image is formed on a recording material using an electrophotographic method. Examples of the recording material include recording paper, plastic sheet, cloth, and the like.
画像形成装置１００は、複数（本実施形態では４つ）の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを中間転写ベルト５１に沿って並べて配置した、タンデム式の画像形成装置である。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を形成する。 The image forming apparatus 100 is a tandem type image forming apparatus in which a plurality (four in this embodiment) of image forming portions PY, PM, PC, and PBk are arranged along the intermediate transfer belt 51. The image forming units PY, PM, PC, and PBk form yellow, magenta, cyan, and black toner images, respectively.
中間転写部５は、中間転写ベルト５１を有する。中間転写ベルト５１は、複数のローラに掛け回され、図１の矢印方向に回転（周回移動）し、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを通過する。この間、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋにて形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト５１上に重ねられる。中間転写ベルト５１上で重ね合わされた多重トナー画像は、記録材に転写される。これにより記録画像が得られる。 The intermediate transfer unit 5 includes an intermediate transfer belt 51. The intermediate transfer belt 51 is wound around a plurality of rollers, rotates (circulates) in the direction of the arrow in FIG. 1, and passes through the image forming units PY, PM, PC, and PBk. During this time, the toner images of the respective colors formed by the image forming units PY, PM, PC, and PBk are superimposed on the intermediate transfer belt 51. The multiple toner images superimposed on the intermediate transfer belt 51 are transferred to a recording material. Thereby, a recorded image is obtained.
次に、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋについて説明する。なお、各画像形成部の構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一である。このため、以下の説明では、代表して画像形成部ＰＹについて説明する。 Next, each image forming unit PY, PM, PC, and PBk will be described. The configuration of each image forming unit is substantially the same except that the development colors are different. Therefore, in the following description, the image forming unit PY will be described as a representative.
画像形成部ＰＹは、像担持体としてのドラム状の感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の外周には、帯電手段としての帯電器２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、一次転写ローラ５２、クリーニング部７、除電部８が設けられている。 The image forming unit PY includes a drum-shaped photoreceptor as an image carrier, that is, a photosensitive drum 1. On the outer periphery of the photosensitive drum 1, a charger 2 as a charging unit, an exposure device 3 as an exposure unit, a development device 4 as a development unit, a primary transfer roller 52, a cleaning unit 7, and a charge removal unit 8 are provided.
帯電器２は、例えば、コロナ帯電器や接触式の帯電ローラであり、本実施形態ではコロナ帯電器としている。露光装置３は、レーザスキャナである。現像装置４は、現像剤が収容される現像容器４２と、現像容器４２内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ４１とを有する。 The charger 2 is, for example, a corona charger or a contact-type charging roller, and is a corona charger in this embodiment. The exposure device 3 is a laser scanner. The developing device 4 includes a developing container 42 in which the developer is accommodated, and a developing sleeve 41 as a developer carrying member that carries and rotates the developer in the developing container 42.
本実施形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む２成分現像剤を用いている。トナーは、例えば、ポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものに、酸化チタン、シリカ等の微粉末を表面に添加したものである。キャリアは、例えば、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。 In this embodiment, a two-component developer containing a nonmagnetic toner and a magnetic carrier is used as the developer. For example, the toner includes a resin such as polyester or styrene acryl, in which a colorant or a wax component is encapsulated and powdered by pulverization or polymerization, and a fine powder such as titanium oxide or silica is added to the surface. . The carrier is obtained, for example, by applying a resin coat to the surface layer of a core made of resin particles kneaded with ferrite particles or magnetic powder.
また、中間転写ベルト５１を介して各色の感光ドラム１に対向する位置には、一次転写部材としての一次転写ローラ５２が配置される。中間転写ベルト５１が掛け回されたローラのうちの一つである二次転写対向ローラ５３ａと中間転写ベルト５１を介して対向する位置に、転写手段としての二次転写ローラ５３ｂが設けられている。 A primary transfer roller 52 as a primary transfer member is disposed at a position facing the photosensitive drum 1 of each color via the intermediate transfer belt 51. A secondary transfer roller 53b as a transfer unit is provided at a position facing the secondary transfer counter roller 53a, which is one of the rollers around which the intermediate transfer belt 51 is wound, via the intermediate transfer belt 51. .
画像形成時には、まず、帯電器２によって、回転する感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。これにより、感光ドラム１の表面電位が帯電電位Ｖｄとなる。次いで、帯電した感光ドラム１の表面を、露光装置３により画像情報信号に応じて走査露光する。これにより、感光ドラム１上（像担持体上）に静電潜像が形成される。本実施形態では、帯電器２及び露光装置３により、静電潜像形成手段としての静電潜像形成部３ａを構成している。 At the time of image formation, first, the charger 2 uniformly charges the surface of the rotating photosensitive drum 1. As a result, the surface potential of the photosensitive drum 1 becomes the charging potential Vd. Next, the surface of the charged photosensitive drum 1 is scanned and exposed by the exposure device 3 in accordance with the image information signal. Thereby, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1 (on the image carrier). In the present embodiment, the charger 2 and the exposure device 3 constitute an electrostatic latent image forming unit 3a as an electrostatic latent image forming unit.
感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像装置４を用いて現像剤中のトナーによりトナー画像として現像される。具体的には、現像スリーブ４１に現像バイアス電源４４（図９参照）から現像バイアスが印加される。そして、現像バイアス（Ｖｄｃ）と静電潜像の画像部の電位（露光電位Ｖｌ）との電位差である現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を形成することで、静電潜像がトナーにより現像される。本実施形態の現像バイアスは、直流成分（ＤＣ成分）に交流成分（ＡＣ成分）が重畳された電圧であり、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）は、直流成分（Ｖｄｃ）と画像部の電位（Ｖｌ）との電位差となる。 The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed as a toner image with toner in the developer using the developing device 4. Specifically, a developing bias is applied to the developing sleeve 41 from a developing bias power source 44 (see FIG. 9). The electrostatic latent image is developed with toner by forming a development contrast (Vcont) that is a potential difference between the developing bias (Vdc) and the potential of the image portion of the electrostatic latent image (exposure potential Vl). The development bias of the present embodiment is a voltage in which an alternating current component (AC component) is superimposed on a direct current component (DC component), and the development contrast (Vcont) is a direct current component (Vdc) and an image portion potential (Vl). The potential difference becomes.
画像形成により現像装置４の現像容器４２内のトナーが消費されると、消費されたトナー量に応じて、イエローのトナーが収容されたトナー補給部３０Ｙから補給剤が現像容器４２へ供給される。マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置の現像容器４２には、それぞれマゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収容されたトナー補給部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂｋから補給剤が供給される。 When the toner in the developing container 42 of the developing device 4 is consumed by image formation, the replenisher is supplied to the developing container 42 from the toner replenishing unit 30Y containing yellow toner according to the consumed toner amount. . A replenisher is supplied to the developing containers 42 of the magenta, cyan, and black developing devices from toner replenishing units 30M, 30C, and 30Bk that respectively accommodate magenta, cyan, and black toners.
感光ドラム１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト５１と感光ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１（一次転写ニップ部）において、中間転写ベルト５１上に転写（一次転写）される。一次転写は、一次転写ローラ５２に印加される一次転写バイアスの作用によって行われる。 The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred (primary transfer) onto the intermediate transfer belt 51 at a primary transfer portion N1 (primary transfer nip portion) where the intermediate transfer belt 51 and the photosensitive drum 1 abut. The primary transfer is performed by the action of a primary transfer bias applied to the primary transfer roller 52.
４色フルカラー画像の形成時には、中間転写ベルト５１の回転方向最上流の画像形成部ＰＹから順に、各色の感光ドラム１から中間転写ベルト５１上にトナー画像が重なるように一次転写される。これにより、中間転写ベルト５１上に４色のトナー画像が重ね合わされた多重トナー画像が形成される。 When a four-color full-color image is formed, the toner images are primarily transferred from the photosensitive drums 1 of the respective colors sequentially onto the intermediate transfer belt 51 in order from the most upstream image forming portion PY in the rotation direction of the intermediate transfer belt 51. As a result, a multiple toner image is formed by superimposing four color toner images on the intermediate transfer belt 51.
一方、記録材は、記録材収容部としてのカセット９に収容されている。記録材は、カセット９の搬送方向下流側に配設されるピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストレーションローラ等の記録材搬送部材によって搬送される。その後、記録材は中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５３ｂとが当接する二次転写部Ｎ２（二次転写ニップ部）に搬送される。 On the other hand, the recording material is accommodated in a cassette 9 as a recording material accommodating portion. The recording material is conveyed by a recording material conveying member such as a pickup roller, a conveying roller, and a registration roller disposed on the downstream side of the cassette 9 in the conveying direction. Thereafter, the recording material is conveyed to a secondary transfer portion N2 (secondary transfer nip portion) where the intermediate transfer belt 51 and the secondary transfer roller 53b abut.
前述の中間転写ベルト５１上の多重トナー画像は、記録材の搬送と同期がとられて二次転写部Ｎ２に搬送される。中間転写ベルト５１上の多重トナー画像は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ５３ｂに印加される二次転写バイアスの作用により、記録材に転写される。 The multiple toner images on the intermediate transfer belt 51 are conveyed to the secondary transfer portion N2 in synchronization with the conveyance of the recording material. The multiple toner images on the intermediate transfer belt 51 are transferred to the recording material by the action of the secondary transfer bias applied to the secondary transfer roller 53b in the secondary transfer portion N2.
その後、中間転写ベルト５１から分離された記録材は、定着手段としての定着装置６へと搬送される。記録材上に転写されたトナー画像は、定着装置６によって加熱、加圧される。これにより、トナー画像は溶融混合されると共に、記録材上に定着する。その後、記録材は、機外へ排出され、排出トレイ１０に積載される。 Thereafter, the recording material separated from the intermediate transfer belt 51 is conveyed to a fixing device 6 as a fixing unit. The toner image transferred onto the recording material is heated and pressurized by the fixing device 6. As a result, the toner image is melted and mixed and fixed on the recording material. Thereafter, the recording material is discharged out of the apparatus and loaded on the discharge tray 10.
一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング部７によって回収される。また、感光ドラム１に残留した静電潜像は、除電部８によって消去される。これにより、感光ドラム１は、次の画像形成工程に備えることとなる。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５１上に残留したトナー等の付着物は、ベルトクリーナ５４によって除去される。 Deposits such as toner remaining on the photosensitive drum 1 after the primary transfer step are collected by the cleaning unit 7. Further, the electrostatic latent image remaining on the photosensitive drum 1 is erased by the static elimination unit 8. Thus, the photosensitive drum 1 is prepared for the next image forming process. Further, deposits such as toner remaining on the intermediate transfer belt 51 after the secondary transfer step are removed by the belt cleaner 54.
なお、画像形成装置として、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。 As an image forming apparatus, it is also possible to form a single-color or multi-color image using an image forming unit for a desired single color or some of four colors, such as a black single-color image.
ここで、画像形成が繰り返し行われると、形成される画像の濃度が所望の濃度からずれてしまう場合がある。本実施形態では、これを補正するために、画像形成ジョブが実行される前のタイミングで、ＰＡＳＣＡＬ制御と呼ばれる濃度補正制御を行うようにしている。この制御は、複数のパッチ画像を記録材上に形成し、この濃度を読み込むことで最大画像濃度及び階調濃度を補正するものである。 Here, when image formation is repeatedly performed, the density of the formed image may deviate from a desired density. In the present embodiment, in order to correct this, density correction control called PASCAL control is performed at a timing before the image forming job is executed. In this control, a plurality of patch images are formed on a recording material, and the maximum image density and gradation density are corrected by reading the density.
なお、画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの期間である。具体的には、プリント信号を受けた（画像形成ジョブの入力）後の前回転時から、後回転までのことを指し、画像形成期間、紙間（非画像形成時）を含む期間である。 The image forming job is a period from the start of image formation to the completion of the image forming operation based on a print signal for forming an image on a recording material. Specifically, it refers to the period from the pre-rotation to the post-rotation after receiving the print signal (input of the image forming job), and includes the image forming period and the interval between sheets (during non-image forming).
また、前回転とは、画像形成前の準備動作として、感光ドラム及び中間転写ベルトの回転を開始し、各種電圧の順次立ち上げや、各種電圧の調整などを行う期間である。後回転とは、画像形成後の動作として、感光ドラム及び中間転写ベルトの回転を継続しつつ各種電圧を順次立ち下げ、最終的に感光ドラム及び中間転写ベルトの回転を停止する期間である。紙間とは、二次転写部Ｎ２を連続して通過する記録材と記録材との間に対応する期間である。したがって、感光ドラム上で紙間に対応する期間は、記録材１枚に形成されるトナー画像と次の記録材１枚に形成されるトナー画像との間（画像間）の期間である。以下、画像制御における最大濃度調整と階調制御について説明する。 The pre-rotation is a period in which rotation of the photosensitive drum and the intermediate transfer belt is started as a preparatory operation before image formation, and various voltages are sequentially raised and various voltages are adjusted. The post-rotation is a period in which as the operation after image formation, various voltages are sequentially lowered while the rotation of the photosensitive drum and the intermediate transfer belt is continued, and finally the rotation of the photosensitive drum and the intermediate transfer belt is stopped. The interval between the sheets is a period corresponding to the interval between the recording material that continuously passes through the secondary transfer portion N2. Therefore, the period corresponding to the interval between sheets on the photosensitive drum is a period between the toner image formed on one recording material and the toner image formed on the next recording material (between images). Hereinafter, maximum density adjustment and gradation control in image control will be described.
［通常画像形成時における最大画像濃度のＶｃｏｎｔ設定］
まず、後述する吐き出し動作時以外の画像形成時である通常画像形成時の最大画像濃度制御（Ｄｍａｘ制御）について説明する。なお、通常画像形成とは、原稿読取装置やホスト機器などから送られた画像情報に基づいて、上述の画像形成ジョブを開始して、記録材にトナー画像を形成する動作である。したがって、通常画像形成は、後述する制御用のトナー画像を形成する動作とは異なる。
[Vcont setting for maximum image density during normal image formation]
First, maximum image density control (Dmax control) during normal image formation, which is during image formation other than during the discharge operation described later, will be described. Note that normal image formation is an operation of starting the above-described image formation job and forming a toner image on a recording material based on image information sent from a document reading device or a host device. Therefore, normal image formation is different from the operation of forming a control toner image described later.
図２に示すように、画像形成装置１００は、制御手段としての制御部１２０を有する。制御部１２０は、プリンタ制御部１０９と画像形成エンジン部１１０とを有し、画像形成装置１００が備える操作パネル１８０や画像形成装置に接続されるホストコンピュータから指令を受けて、各種制御を実行する。 As illustrated in FIG. 2, the image forming apparatus 100 includes a control unit 120 as a control unit. The control unit 120 includes a printer control unit 109 and an image forming engine unit 110, and executes various controls in response to commands from an operation panel 180 provided in the image forming apparatus 100 or a host computer connected to the image forming apparatus. .
第１モードとしての最大濃度調整は、濃度検知手段としての分光センサ５００により検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の現像コントラストを設定する制御である。このような最大濃度調整は、プリンタ制御ＣＰＵ３１３によって、後述する電位制御で決定した帯電電位Ｖｄ、現像電位Ｖｄｃを用いて行なわれる。なお、生産性を重視するプリンタなどでは、下記の処理を省略し電位制御のみで最大濃度を調整する制御も提案されている。しかし、現像容器４２内のトナー帯電量（単位重量あたりの電荷量）も、環境やトナーの耐久性によって変化してしまう。このため、電位制御のみで最大濃度を合わせることは難しい。 The maximum density adjustment as the first mode is a control for setting the development contrast at the time of image formation based on the density information of the image detected by the spectroscopic sensor 500 as the density detecting means. Such maximum density adjustment is performed by the printer control CPU 313 using a charging potential Vd and a developing potential Vdc determined by potential control described later. For printers that place importance on productivity, there has also been proposed control for adjusting the maximum density only by potential control while omitting the following processing. However, the toner charge amount (charge amount per unit weight) in the developing container 42 also changes depending on the environment and the durability of the toner. For this reason, it is difficult to adjust the maximum density only by controlling the potential.
そこで、本実施形態では、レーザパワー（ＬＰＷ）を数段階変更したトナー画像（パッチ画像、制御用のトナー画像）を記録材上に出力する。そして、記録材上に形成されたパッチ画像の濃度を分光センサ５００により検知する。分光センサ５００は、図１に示すように、定着手段としての定着装置６の記録材搬送方向下流に配置され、定着装置６により記録材に定着されたトナー画像の濃度を検知する。このように分光センサ５００でパッチ画像の濃度を検知して、通常画像形成に用いるＬＰＷを決定するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, a toner image (patch image, control toner image) in which the laser power (LPW) is changed in several stages is output onto the recording material. Then, the spectral sensor 500 detects the density of the patch image formed on the recording material. As shown in FIG. 1, the spectroscopic sensor 500 is disposed downstream of the fixing device 6 as a fixing unit in the recording material conveyance direction, and detects the density of the toner image fixed on the recording material by the fixing device 6. In this way, the spectral sensor 500 detects the density of the patch image to determine the LPW used for normal image formation.
図３は、通常画像形成における最大濃度調整及び階調制御のフローチャートである。図３に示すように、操作パネル１８０から「自動階調補正」あるい「自動多次色補正」の指令を受けた場合、通常画像形成を行う（Ｓ１）前に、最大濃度制御及び階調制御を行うこととなる。そして、プリンタ制御ＣＰＵ３１３が最大濃度制御を行うと判断した場合（Ｓ２）、次の手順で最大濃度調整を行う。 FIG. 3 is a flowchart of maximum density adjustment and gradation control in normal image formation. As shown in FIG. 3, when an “automatic gradation correction” or “automatic multi-order color correction” command is received from the operation panel 180, the maximum density control and gradation are performed before normal image formation (S1). Control will be performed. If the printer control CPU 313 determines that maximum density control is to be performed (S2), maximum density adjustment is performed according to the following procedure.
まず、画像形成エンジン部１１０内のエンジン制御ＣＰＵ１１１は、画像形成装置１００内部に配設される環境センサ５０１の検出値を基に絶対水分量を算出する。環境センサ５０１は、画像形成装置の装置本体内の温度及び湿度を検知する。そして、エンジン制御ＣＰＵ１１１が検知した温度及び湿度から絶対水分量を算出する。次に、エンジン制御ＣＰＵ１１１は、算出した絶対水分量を基に、現在適切な潜像コントラストである帯電電位Ｖｄと露光電位Ｖｌとのコントラスト電位を算出する。 First, the engine control CPU 111 in the image forming engine unit 110 calculates the absolute water content based on the detection value of the environment sensor 501 provided in the image forming apparatus 100. The environment sensor 501 detects the temperature and humidity in the apparatus main body of the image forming apparatus. Then, the absolute water content is calculated from the temperature and humidity detected by the engine control CPU 111. Next, the engine control CPU 111 calculates a contrast potential between the charging potential Vd and the exposure potential Vl, which is a currently suitable latent image contrast, based on the calculated absolute water content.
そして、感光ドラム１がこのコントラスト電位になるように電位制御を行う。エンジン制御ＣＰＵ１１１は、電位センサ５０２で感光ドラム１の表面の電位を検出し、上述のコントラスト電位になるようＶｄとＶｌの条件を決定する。そして、所定のかぶり取り電位であるＶｂａｃｋを確保し、現像電位Ｖｄｃを決定する（Ｓ３）。このように、電位制御では、帯電電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃの作像条件を確定する。 Then, potential control is performed so that the photosensitive drum 1 has this contrast potential. The engine control CPU 111 detects the surface potential of the photosensitive drum 1 with the potential sensor 502 and determines the conditions of Vd and Vl so that the above-described contrast potential is obtained. Then, a predetermined back-fogging potential Vback is secured, and the developing potential Vdc is determined (S3). Thus, in the potential control, the image forming conditions of the charging potential Vd and the development potential Vdc are determined.
電位制御での露光条件決定結果は、後述するＤｍａｘ制御で使用する露光中心条件に反映される。なお、上述の各値の関係は、
Ｖｄ−Ｖｄｃ＝Ｖｂａｃｋ（かぶり取り電位）
Ｖｄｃ−Ｖｌ＝Ｖｃｏｎｔ（現像コントラスト）
Ｖｄ−Ｖｌ＝潜像コントラスト
である。
The exposure condition determination result in the potential control is reflected in the exposure center condition used in the Dmax control described later. The relationship between the above values is as follows:
Vd−Vdc = Vback (fogging potential)
Vdc-Vl = Vcont (development contrast)
Vd−Vl = latent image contrast.
図４は、パッチ画像の各色のパターンとＬＰＷ設定値との関係を示している。即ち、露光量（ＬＰＷ）を変更した場合の各パターンとＬＰＷ設定値の関係を対応させて示したものである。具体的には、図４の上側の図は、最大濃度調整用のパッチ画像を記録材上にレイアウトした図であり、下側の図は、そのときのＬＰＷ設定値と光量の関係を表したものである。 FIG. 4 shows the relationship between the pattern of each color of the patch image and the LPW set value. That is, the relationship between each pattern and the LPW set value when the exposure amount (LPW) is changed is shown in correspondence. Specifically, the upper diagram in FIG. 4 is a diagram in which patch images for maximum density adjustment are laid out on a recording material, and the lower diagram shows the relationship between the LPW set value and the light quantity at that time. Is.
図４において、プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、上述の電位制御で決定した帯電電位Ｖｄ、現像電位Ｖｄｃを用いてトナーの最大濃度の調整を行う。このため、図４の上側の図に示すような１色あたり５つ、各色（上から順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の一連のパッチ画像４００を形成する（Ｓ４）。なお、各色のパッチ画像は、複数であればよく、必ずしも５つに限るものではない。 In FIG. 4, the printer control CPU 313 adjusts the maximum toner density using the charging potential Vd and the development potential Vdc determined by the above-described potential control. For this reason, a series of patch images 400 of each color (yellow, magenta, cyan, and black in order from the top) as shown in the upper diagram of FIG. 4 are formed (S4). The number of patch images of each color is not limited to five as long as it is plural.
各色の５つのパッチ画像の画像形成条件は、それぞれＬＰＷが異なる。図４の下側に示すように、左端からＬＰＷ１、ＬＰＷ２、電位制御に用いた基準ＬＰＷ３、ＬＰＷ４、ＬＰＷ５である。ＬＰＷ１よりもＬＰＷ５の方が露光電位Ｖｌが低く、濃度が高くなる。そして、最大濃度調整のパッチ画像を分光センサ５００で検出して、分光反射率から演算によって濃度に変換する（Ｓ５）。 The LPW is different for the image forming conditions of the five patch images of each color. As shown on the lower side of FIG. 4, LPW1 and LPW2 from the left end, and reference LPW3, LPW4, and LPW5 used for potential control. LPW5 has a lower exposure potential Vl and a higher density than LPW1. Then, the patch image for maximum density adjustment is detected by the spectral sensor 500 and converted from spectral reflectance into a density by calculation (S5).
図５は、最大濃度調整時のＬＰＷと濃度との関係を示す図である。プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、図５に示す所望の最大濃度になるＬＰＷを、ＬＰＷ値の５レベルから線形補完によって算出して決定する（Ｓ６）。そして、通常画像形成時のＬＰＷとして記憶する。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between LPW and density at the time of maximum density adjustment. The printer control CPU 313 calculates and determines the LPW having the desired maximum density shown in FIG. 5 by linear interpolation from the five levels of the LPW value (S6). Then, it is stored as LPW during normal image formation.
以上が最大濃度調整であり、プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、画像形成エンジン部１１０内のエンジン制御ＣＰＵ１１１に対し、上記で決定された画像形成条件で画像形成を行うように指示を送る。画像形成条件は、決定した帯電電位Ｖｄになる帯電バイアス、現像電位Ｖｄｃ、規定濃度になる露光電位Ｖｌ、電位潜像となるＬＰＷなどである。 The above is the maximum density adjustment, and the printer control CPU 313 sends an instruction to the engine control CPU 111 in the image forming engine unit 110 to perform image formation under the image forming conditions determined above. The image forming conditions include a charging bias that becomes a determined charging potential Vd, a developing potential Vdc, an exposure potential Vl that becomes a specified density, and LPW that becomes a potential latent image.
また、画像形成動作が繰り返された時に発生する最大濃度のズレを補正するために、次のような制御を行うようにしている。まず、上述の最大濃度調整時に決定したＶｃｏｎｔで形成されたパッチ画像のトナー載り量を、後述する載り量検知手段としてのトナー載り量検知センサ５５によって検知し、その検知値をＲＡＭ１１２に記憶しておく。次いで、所定のタイミングで、Ｖｃｏｎｔを数段階に変更した複数のパッチ画像を形成して、トナー載り量検知センサ５５によってそれぞれのトナー載り量を検知する。そして、トナー載り量検知センサ５５による検知値が、ＲＡＭ１１２に記憶していた値と同等となるように、画像形成条件を変更する。 Further, the following control is performed in order to correct the maximum density deviation that occurs when the image forming operation is repeated. First, a toner application amount of a patch image formed with Vcont determined at the time of adjusting the maximum density is detected by a toner application amount detection sensor 55 as an application amount detection unit described later, and the detected value is stored in the RAM 112. deep. Next, a plurality of patch images in which Vcont is changed in several stages are formed at a predetermined timing, and the applied toner amount detection sensor 55 detects each applied toner amount. Then, the image forming condition is changed so that the detection value by the toner application amount detection sensor 55 is equal to the value stored in the RAM 112.
次に、階調制御について説明する。階調制御は、トナーの最大濃度条件である帯電電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃならびに露光条件（ＬＰＷ）を決定した後、これらの画像形成条件を用いて濃度補正テーブルを作成する制御である。 Next, gradation control will be described. Gradation control is control for creating a density correction table using these image forming conditions after determining a charging potential Vd, a developing potential Vdc, and an exposure condition (LPW), which are maximum toner density conditions.
階調制御が開始すると（Ｓ７）、プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、プログラムＲＯＭ３０４内の画像情報生成部３０５に対し、２２階調の単色のトナーパッチの画像情報を作成させる。画像情報は、ＲＩＰ部３１４や色処理部３１５、階調補正部３１６をバイパスし、疑似中間調処理部３１７に至る。そして、疑似中間調処理部３１７において、点の大きさ濃淡を表現する組織的ディザ法や、面積率で濃淡を表現する誤差拡散手法を用いた擬似中間調処理を施す。擬似中間調処理を施された２２階調画像のパターンは、画像形成エンジン部１１０に出力される（Ｓ８）。プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、画像形成エンジン部１１０に対し、分光センサ５００による濃度検出指令を出す。 When the gradation control is started (S7), the printer control CPU 313 causes the image information generation unit 305 in the program ROM 304 to create image information of a single gradation toner patch of 22 gradations. The image information bypasses the RIP unit 314, the color processing unit 315, and the gradation correction unit 316 and reaches the pseudo halftone processing unit 317. Then, the pseudo halftone processing unit 317 performs pseudo halftone processing using a systematic dither method that expresses the size and density of the points and an error diffusion method that expresses the density with the area ratio. The 22 gradation image pattern subjected to the pseudo halftone processing is output to the image forming engine unit 110 (S8). The printer control CPU 313 issues a density detection command from the spectral sensor 500 to the image forming engine unit 110.
画像形成エンジン部１１０は、この濃度検出指令を基に、２２階調画像（パッチ画像）を記録材上に形成し、分光センサ５００によりパッチ画像の濃度を検知する。そして、分光センサ５００の検知結果から濃度を算出していく（Ｓ９）。 The image forming engine unit 110 forms a 22 gradation image (patch image) on the recording material based on the density detection command, and the spectral sensor 500 detects the density of the patch image. Then, the density is calculated from the detection result of the spectroscopic sensor 500 (S9).
プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、階調補正テーブル生成部３０７に対し、ハーフトーニング処理前の入力画像データ信号値と、分光センサ５００で検知算出されたパッチ画像の濃度とを比較する。そして、出力画像が規定階調になるように、濃度補正テーブル（以下γＬＵＴ）を作成する（Ｓ１０）。 The printer control CPU 313 compares the input image data signal value before the halftoning process with the density of the patch image detected and calculated by the spectroscopic sensor 500 with respect to the gradation correction table generation unit 307. Then, a density correction table (hereinafter referred to as γLUT) is created so that the output image has a specified gradation (S10).
図６は、濃度補正テーブルの一例を示す図である。図６では、出力画像（γＬＵＴｏｆｆ）が規定階調になるように作成された濃度補正テーブル（γＬＵＴ）を示す。通常、画像形成時はγＬＵＴの作成をハーフトーニング処理前に開始し、画像データを変更しながら画像形成を行っていく。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the density correction table. FIG. 6 shows a density correction table (γLUT) created so that the output image (γLUToff) has a specified gradation. Usually, at the time of image formation, creation of γLUT is started before halftoning processing, and image formation is performed while changing image data.
なお、本実施形態では、規定階調として累積色差リニア階調を採用しているが、これに限るものではない。このため、例えば、入力信号値に対し「明度リニア」や「濃度リニア」、印刷の階調特性に近づけた「ドットゲイン階調特性」などを採用してもよい。 In this embodiment, the accumulated color difference linear gradation is adopted as the specified gradation, but the present invention is not limited to this. For this reason, for example, “lightness linear” or “density linear” with respect to the input signal value, “dot gain gradation characteristics” close to the gradation characteristics of printing, and the like may be employed.
プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、γＬＵＴ作成後に、通常画像形成時にこのγＬＵＴを使用するため、階調補正部３１６に作成されたγＬＵＴを登録し、通常画像形成（Ｓ１１、Ｓ１２）に備える。 The printer control CPU 313 registers the γLUT created in the gradation correction unit 316 in preparation for normal image formation (S11, S12) in order to use this γLUT during normal image formation after γLUT creation.
［トナー吐き出し動作］
次に、強制消費モードとしてのトナー吐き出し動作（吐き出しモード）について説明する。前述したように、特に低画像比率の画像が連続で画像形成されると、現像容器４２内のトナーが殆ど消費されずに、トナーが現像容器４２内に留まり続ける。このため、トナーに流動性や帯電性を付与するためにトナーに付着している外添剤がトナーから剥がれたり、外添剤がトナーに埋め込まれたりしてしまう場合がある。その結果、現像性の低下や転写効率の変化が発生してしまい、画像品質の低下が懸念される。
[Toner discharging operation]
Next, the toner discharge operation (discharge mode) as the forced consumption mode will be described. As described above, particularly when images with a low image ratio are continuously formed, the toner in the developing container 42 is hardly consumed and the toner continues to stay in the developing container 42. For this reason, in order to impart fluidity and chargeability to the toner, the external additive attached to the toner may be peeled off from the toner, or the external additive may be embedded in the toner. As a result, a decrease in developability and a change in transfer efficiency occur, and there is a concern about a decrease in image quality.
そこで、本実施形態では、現像スリーブ４１の回転時間やビデオカウント値などを参照し、トナー消費量を算出する。なお、ビデオカウント値は、入力された画像データの１画素毎のレベル（例えば、０〜２５５レベル）を画像１面分積算した値である。そして、トナー消費量がある所定値を超えた場合、記録材に画像形成されないトナーを現像装置４から強制的に消費させるとともに、トナー補給部３０Ｙなどから各色の現像装置４へのトナー補給を行う。即ち、現像容器４２内のトナーを強制的に入れ替えるトナー吐き出し動作を実行可能である。 Therefore, in this embodiment, the toner consumption is calculated with reference to the rotation time of the developing sleeve 41, the video count value, and the like. Note that the video count value is a value obtained by integrating the level (for example, 0 to 255 level) for each pixel of the input image data for one image. When the toner consumption exceeds a predetermined value, toner that does not form an image on the recording material is forcibly consumed from the developing device 4 and toner is replenished from the toner replenishing unit 30Y to the developing device 4 of each color. . That is, a toner discharge operation for forcibly replacing the toner in the developing container 42 can be executed.
具体的には、画像形成エンジン部１１０は、吐き出し用のトナー画像（制御用の第２トナー画像）を感光ドラム１に形成することで、現像装置４のトナーを強制的に消費させるトナー吐き出し動作（強制消費モード）を実行可能である。これにより、現像容器４２内のトナーを新しい状態に保つことができ、画像品質の低下を抑制する。 Specifically, the image forming engine unit 110 forms a toner image for discharge (second toner image for control) on the photosensitive drum 1, thereby forcibly discharging the toner of the developing device 4. (Forced consumption mode) can be executed. Thereby, the toner in the developing container 42 can be kept in a new state, and the deterioration of the image quality is suppressed.
しかしながら、様々な要因により、トナー吐き出し動作が十分機能しない虞がある。例えば、トナー濃度が変動した時に、通常画像形成時と同様の画像形成条件でトナー吐き出し動作を行うと、吐き出すべきトナーの量に過不足が生じる虞がる。図７は、画像形成枚数によって、トナー濃度及び消費量の目標値（ターゲット）と実際の値が乖離する様子を示す図である。図７では、ターゲット濃度と、ターゲット消費量とを例示している。 However, the toner discharge operation may not function sufficiently due to various factors. For example, if the toner discharge operation is performed under the same image forming conditions as those during normal image formation when the toner density fluctuates, the amount of toner to be discharged may be excessive or insufficient. FIG. 7 is a diagram illustrating how the target values (targets) of toner density and consumption amount deviate from the actual values depending on the number of formed images. FIG. 7 illustrates target concentration and target consumption.
トナー吐き出し動作において吐き出すべきトナーの量に過不足が生じる原因としては、次のようなことが挙げられる。例えば、画像形成枚数が多くなると、現像効率の変化や転写効率の変化、感光ドラムの電位の変化などが生じる。これらの事情が要因となって、現像容器４２内のトナーの濃度が変動することがある。また、トナー製造日によって、所定濃度を出すためのトナー載り量が変化することが挙げられる。また、ユーザが出力物に求める条件の多様化で所定の濃度がユーザ毎に変わってしまうことが挙げられる。 The cause of the excess or deficiency in the amount of toner to be discharged in the toner discharging operation is as follows. For example, when the number of formed images increases, a change in development efficiency, a change in transfer efficiency, a change in the potential of the photosensitive drum, and the like occur. Due to these circumstances, the concentration of toner in the developing container 42 may fluctuate. In addition, the amount of applied toner for producing a predetermined density varies depending on the toner production date. Another example is that the predetermined density changes for each user due to diversification of conditions required for the output by the user.
また、次のような課題もある。図８は、トナー載り量と画像濃度の関係を示す図である。図８に示すように、トナー載り量と画像濃度の関係において、画像濃度が高い領域ではトナー載り量を増やしても画像濃度が変化しにくくなる傾向にある。よって、濃度変動や色味変動が許容範囲であっても、画像濃度が高い領域では、トナー吐き出し動作によるトナー入れ替えが不十分になる虞がある。 There are also the following problems. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the toner application amount and the image density. As shown in FIG. 8, in the relationship between the applied toner amount and the image density, in a region where the image density is high, the image density tends to hardly change even if the applied toner amount is increased. Therefore, even if the density variation and the color variation are within an allowable range, there is a possibility that the toner replacement by the toner discharging operation may be insufficient in a region where the image density is high.
画像品質を保つためには、所定のトナー載り量でトナー吐き出し動作を行い、現像容器４２内のトナーを所定量だけ入れ替えることが要求される。即ち、所定量のトナーを吐出し、外添剤の剥がれや埋め込みの無いトナーを補給すれば、画像品質の低下を防止しつつ、無駄なトナー消費を抑えることができる。 In order to maintain the image quality, it is required to perform a toner discharging operation with a predetermined amount of applied toner and replace the toner in the developing container 42 by a predetermined amount. That is, by discharging a predetermined amount of toner and supplying toner without peeling or embedding of the external additive, wasteful toner consumption can be suppressed while preventing deterioration in image quality.
なお、トナー吐き出し動作は、通常の画像形成条件で出すことができる最大濃度の画像形成条件で行うことが好適である。これは、最大濃度で吐き出し用のトナー画像を形成することで、短い時間で多くのトナーを吐き出すことができ、ダウンタイムを極力減らすことができるためである。しかしながら、通常の画像形成条件で出力可能な最大濃度をユーザの要求に応じて変化させた場合などには、トナー吐き出し動作で最大濃度のトナー画像を形成しても、所定のトナー量を入れ替えることができなくなる虞がある。 The toner discharging operation is preferably performed under the image forming conditions with the maximum density that can be discharged under normal image forming conditions. This is because by forming a toner image for discharge at the maximum density, a large amount of toner can be discharged in a short time, and downtime can be reduced as much as possible. However, when the maximum density that can be output under normal image forming conditions is changed according to the user's request, the predetermined toner amount is changed even if the toner image of the maximum density is formed by the toner discharge operation. There is a risk that it will not be possible.
そこで、本実施形態においては、通常画像形成時と、トナー吐き出し動作時との各々において、感光ドラムの画像部の電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｃの差分（Ｖｃｏｎｔ）が別々に設定可能になっている。即ち、所定のトナー量を入れ替えるための、後述するトナー載り量制御（第２モード）で決定されたＶｃｏｎｔを、トナー吐き出し動作の実行前に設定する。そして、トナー吐き出し動作の実行時には、トナー載り量制御で設定されたＶｃｏｎｔにより吐き出し用のトナー画像を感光ドラム１に形成する。この構成により、最大画像濃度を調整しながら、トナー吐き出し量の変動を抑制することができる。 Therefore, in this embodiment, the difference (Vcont) between the potential Vl of the image portion of the photosensitive drum and the development potential Vdc can be set separately for each of the normal image formation and the toner discharge operation. In other words, Vcont determined by toner applied amount control (second mode) described later for replacing a predetermined toner amount is set before execution of the toner discharge operation. When the toner discharging operation is executed, a toner image for discharging is formed on the photosensitive drum 1 by Vcont set by the toner applied amount control. With this configuration, it is possible to suppress fluctuations in the toner discharge amount while adjusting the maximum image density.
具体的には、本実施形態では、中間転写ベルト５１上に形成された階調パッチ（制御用の第１トナー画像）のトナー載り量を検知するため、載り量検知手段としてのトナー載り量検知センサ５５が設けられている。トナー載り量検知センサ５５の位置は、図１に示すように、中間転写ベルト５１が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置で、且つ、画像形成部ＰＢｋの中間転写ベルト５１の回転方向下流側とした。画像形成エンジン部１１０は、トナー載り量検知センサ５５の検知結果により、トナー載り量が所定となる条件を決定する。 Specifically, in the present embodiment, the toner application amount detection means as an application amount detection unit for detecting the toner application amount of the gradation patch (first toner image for control) formed on the intermediate transfer belt 51. A sensor 55 is provided. As shown in FIG. 1, the toner application amount detection sensor 55 is positioned opposite to one of the rollers around which the intermediate transfer belt 51 is wound, and the rotation of the intermediate transfer belt 51 of the image forming unit PBk. The direction downstream. The image forming engine unit 110 determines a condition for the toner application amount to be predetermined based on the detection result of the toner application amount detection sensor 55.
［吐き出しＶｃｏｎｔ設定］
次に、吐き出し動作時のＶｃｏｎｔの設定方法、即ち、第２モードとしてのトナー載り量制御について説明する。図９は、本実施形態のトナー吐き出し動作制御に係る制御ブロック図である。画像形成装置１００は、帯電器２に帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源２１と、現像スリーブ４１に現像バイアスを印加する現像バイアス電源４４を有する。
[Discharge Vcont Setting]
Next, a method for setting Vcont during the discharging operation, that is, toner applied amount control as the second mode will be described. FIG. 9 is a control block diagram according to the toner discharge operation control of the present embodiment. The image forming apparatus 100 includes a charging bias power source 21 that applies a charging bias to the charger 2 and a developing bias power source 44 that applies a developing bias to the developing sleeve 41.
また、画像形成装置１００は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの動作を統括的に制御する画像形成エンジン部１１０を有する。画像形成エンジン部１１０は、エンジン制御ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１２と、ＲＯＭ１１３とを有する。本実施形態では、この画像形成エンジン部１１０は、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを制御する機能も有する。 In addition, the image forming apparatus 100 includes an image forming engine unit 110 that comprehensively controls operations of the image forming units PY, PM, PC, and PBk. The image forming engine unit 110 includes an engine control CPU 111, a RAM 112, and a ROM 113. In the present embodiment, the image forming engine unit 110 also has a function of controlling the toner discharge Vcont.
更に、画像形成装置１００は、トナー補給部３０Ｙ（３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂｋ）、画像形成エンジン部１１０、プリンタ制御部１０９、リーダ画像処理部１０８等を有する。トナー補給部３０Ｙは、モータ３１を有する。プリンタ制御部１０９は、パターンジェネレータ、パルス幅変調回路を有する。リーダ画像処理部１０８は、画像比率を検知するビデオカウンタ２２０（画像比率検知部）及びγ補正回路２０９を有する。 Further, the image forming apparatus 100 includes a toner replenishing unit 30Y (30M, 30C, 30Bk), an image forming engine unit 110, a printer control unit 109, a reader image processing unit 108, and the like. The toner supply unit 30 </ b> Y includes a motor 31. The printer control unit 109 includes a pattern generator and a pulse width modulation circuit. The reader image processing unit 108 includes a video counter 220 (image ratio detection unit) that detects an image ratio and a γ correction circuit 209.
画像形成エンジン部１１０は、ＲＡＭ１１２に格納されているターゲット載り量となるトナー載り量信号値となるように、エンジン制御ＣＰＵ１１１によって露光装置３からのレーザパワー（ＬＰＷ）を制御し、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを制御する。また、ターゲット載り量とは異なり、記録材上の最大濃度を最適化するために、ターゲット濃度もＲＡＭ１１２に格納されている。エンジン制御ＣＰＵ１１１は、画像濃度が所定となるように分光センサ５００による濃度検知結果により、露光装置３からのレーザパワー（露光強度）を制御することでＶｃｏｎｔを制御する。即ち、エンジン制御ＣＰＵ１１１は、露光装置３のレーザパワーを変更することで、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を変更する。 The image forming engine unit 110 controls the laser power (LPW) from the exposure device 3 by the engine control CPU 111 so that the toner applied amount signal value that is the target applied amount stored in the RAM 112 is obtained, and the toner discharge Vcont is set. Control. Unlike the target loading amount, the target density is also stored in the RAM 112 in order to optimize the maximum density on the recording material. The engine control CPU 111 controls Vcont by controlling the laser power (exposure intensity) from the exposure device 3 based on the density detection result by the spectroscopic sensor 500 so that the image density becomes predetermined. That is, the engine control CPU 111 changes the development contrast (Vcont) by changing the laser power of the exposure apparatus 3.
画像形成エンジン部１１０は、特に、リーダ画像処理部１０８のビデオカウンタ２２０からの信号に基づいて画像比率を求め、閾値の差分の積算値を格納する。本実施形態において画像比率は、ビデオカウンタ２２０からの信号値であるビデオカウント値を用いた。画像比率の算出方法の一例としては、Ａ４ベタ画像（画像比率１００％の画像）で消費するビデオカウント値を５００としている。閾値に関しては、本実施形態のおいては各色共通でベタ画像の３％「１５（５００×３％）」としている。そして、ビデオカウント値が１５以下である場合（即ち、低画像比率の画像である場合）に、閾値である「１５」と画像形成中のビデオカウント値の差分を積算している。そして、Ａ４ベタ画像の相当であるビデオカウント値の５００（所定値）を、差分の積算値（トナー消費量）が超えた場合（所定の条件を満たした場合）に、ダウンタイムを設けてトナー吐き出し動作に移行する。 In particular, the image forming engine unit 110 obtains an image ratio based on a signal from the video counter 220 of the reader image processing unit 108, and stores an integrated value of threshold difference. In this embodiment, a video count value that is a signal value from the video counter 220 is used as the image ratio. As an example of the image ratio calculation method, the video count value consumed in an A4 solid image (an image with an image ratio of 100%) is set to 500. In this embodiment, the threshold is 3% “15 (500 × 3%)” of the solid image common to all colors. When the video count value is 15 or less (that is, when the image has a low image ratio), the difference between the threshold value “15” and the video count value during image formation is integrated. When the integrated value (toner consumption amount) of the difference exceeds the video count value 500 (predetermined value) corresponding to the A4 solid image (when a predetermined condition is satisfied), a downtime is provided to provide toner. Transition to discharge operation.
ここでは、１枚の画像形成毎に差分を積算し、所定枚数経過後に差分の積算値が所定値を超えた場合にトナー吐き出し動作に移行する。但し、トナー吐き出し動作への移行タイミングは、前回転や、紙間など画像形成が行われていない時に現像スリーブ４１が回転している場合、現像スリーブ４１の回転時間基準など様々な基準で決めても良い。 Here, the difference is integrated every time one image is formed, and when the integrated value of the difference exceeds a predetermined value after the predetermined number of sheets has elapsed, the operation proceeds to the toner discharging operation. However, the transition timing to the toner discharge operation is determined based on various criteria such as the rotation time reference of the developing sleeve 41 when the developing sleeve 41 is rotating when image formation is not performed such as pre-rotation or between papers. Also good.
図１０は、本実施形態の階調パッチ（制御用の第１トナー画像）の一例を示す図である。トナー吐き出し動作に移行すると、まず、トナー載り量制御を実行する。トナー載り量制御では、図１０に示すように、通常の画像形成条件のレーザパワー（０％の画像）を中心に、数段階レーザパワーを変更させた（ここでは１０％刻みの３段階）階調パッチを形成する。階調パッチは、中間転写ベルト５１上に形成され、この階調パッチのトナー載り量をトナー載り量検知センサ５５で検知する。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a gradation patch (a first toner image for control) according to the present embodiment. When the operation shifts to the toner discharge operation, first, toner applied amount control is executed. In the toner application amount control, as shown in FIG. 10, the laser power is changed by several steps (here, three steps in increments of 10%) around the laser power (0% image) under normal image forming conditions. Form a tonal patch. The gradation patch is formed on the intermediate transfer belt 51, and the toner application amount of the gradation patch is detected by the toner application amount detection sensor 55.
トナー載り量検知センサ５５は、発光部と受光部とを備え、発光部により中間転写ベルト５１上に向けて光を照射し、受光部により乱反射光（Ｓ波）を受光する。そして、受光部により受光した光に基づく信号を出力する。エンジン制御ＣＰＵ１１１は、この信号に基づいて階調パッチのトナー載り量を算出する。なお、受光部により受光する光は、正反射光（Ｐ波）でも良いが、乱反射光の方がトナー載り量に対して信号がほぼ単調増加する傾向にあるため好ましい。 The applied toner amount detection sensor 55 includes a light emitting unit and a light receiving unit. The light emitting unit emits light toward the intermediate transfer belt 51, and the light receiving unit receives irregularly reflected light (S wave). And the signal based on the light received by the light-receiving part is output. The engine control CPU 111 calculates the toner application amount of the gradation patch based on this signal. The light received by the light receiving unit may be specularly reflected light (P wave), but irregularly reflected light is preferable because the signal tends to monotonously increase with respect to the toner loading.
トナー載り量検知センサ５５によりトナー載り量を検知すると、エンジン制御ＣＰＵ１１１は、目標のトナー載り量となるトナー載り量検知センサ５５の検知値に対応したレーザパワーを算出する。図１１は、本実施形態のトナー量とトナー載り量検知センサ５５の検知結果（検知出力）との関係を示す図である。 When the toner application amount is detected by the toner application amount detection sensor 55, the engine control CPU 111 calculates the laser power corresponding to the detection value of the toner application amount detection sensor 55 that becomes the target toner application amount. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the toner amount and the detection result (detection output) of the applied toner amount detection sensor 55 according to the present embodiment.
図１１に示すように、本実施形態ではトナー載り量の狙い値（目標値）を０．６ｍｇ／ｃｍ２とする。そして、この狙い値に対応するトナー載り量の出力値が６０ｍＶとなるレーザパワーを、トナー吐き出しＶｃｏｎｔとして設定する。ここで、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定するフローに於いて、同時に濃度調整用の狙い値になるようにＶｃｏｎｔを設定しても良い。 As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the target value (target value) of the applied toner amount is set to 0.6 mg / cm 2 . Then, the laser power at which the output value of the applied toner amount corresponding to the target value becomes 60 mV is set as the toner discharge Vcont. Here, in the flow for determining the toner discharge Vcont, Vcont may be set so as to be the target value for density adjustment at the same time.
本実施形態では、上述のように、トナー載り量制御で、トナー載り量検知センサ５５の検知結果に基づいて現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ、本実施形態ではレーザパワー）を設定する。そして、画像形成エンジン部１１０は、トナー吐き出し動作の実行時には、トナー載り量制御で設定された現像コントラストにより、吐き出し用のトナー画像を感光ドラム１に形成するように画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを制御する。 In the present embodiment, as described above, the development contrast (Vcont, laser power in the present embodiment) is set based on the detection result of the applied toner amount detection sensor 55 in the applied toner amount control. The image forming engine unit 110, when executing the toner discharging operation, forms the toner image for discharging on the photosensitive drum 1 with the development contrast set by the toner applied amount control. , PBk is controlled.
即ち、本実施形態では、上述のトナー載り量制御を実行し、トナー吐き出し動作をこの制御で設定した画像形成条件で行い、所定のトナー量を吐き出し、その分の補給動作を行うことで、現像装置４内のトナーの入れ替えを行う。トナー吐き出し動作実行後は、閾値とビデオカウント値の差分の積算をリセットし、通常画像形成へ戻る。 In other words, in the present embodiment, the above-described toner applied amount control is executed, the toner discharge operation is performed under the image forming conditions set by this control, a predetermined amount of toner is discharged, and the replenishment operation for that amount is performed. The toner in the apparatus 4 is replaced. After execution of the toner discharge operation, the integration of the difference between the threshold value and the video count value is reset, and the process returns to normal image formation.
次に、本実施形態のトナーの吐き出し動作実行時について、図１２のタイミングチャートを用いて説明する。図１２に示すように、通常画像形成中にトナー吐き出し動作が実行される所定の条件を満たすと、画像形成エンジン部１１０は、まず、画像形成を中断する。次いで、画像形成エンジン部１１０は、レーザパワーを変更した階調パッチを作成し、トナー載り量検知センサ５５により階調パッチのトナー載り量を検知する。そして、所定のトナー吐き出し量となるレーザパワーを決定する。画像形成エンジン部１１０は、決定したレーザパワーを用いてトナー吐き出し動作を実行する。即ち、画像形成エンジン部１１０は、所定の条件を満たした場合にトナー載り量制御を実行してからトナー吐き出し制御を実行する。その後、通常画像形成へ戻る。 Next, the execution of the toner discharging operation of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. As shown in FIG. 12, when a predetermined condition for executing the toner discharging operation during normal image formation is satisfied, the image forming engine unit 110 first suspends image formation. Next, the image forming engine unit 110 creates a gradation patch in which the laser power is changed, and the toner application amount detection sensor 55 detects the toner application amount of the gradation patch. Then, the laser power to be a predetermined toner discharge amount is determined. The image forming engine unit 110 executes a toner discharging operation using the determined laser power. In other words, the image forming engine unit 110 executes toner ejection control after executing toner applied amount control when a predetermined condition is satisfied. Thereafter, the process returns to normal image formation.
このような本実施形態のトナー吐き出し動作の流れについて、図１３を用いて説明する。まず、制御部１２０（図２）は、画像形成装置の電源が入り、画像形成ジョブが入力されたら（Ｓ２１）、画像形成動作を開始する（Ｓ２２）。そして、制御部１２０は、画像形成動作時に、画像比率を確認し（Ｓ２３）、閾値（例えば１５）と画像比率の差分を積算する（Ｓ２４）。そして、積算値が所定値（例えば５００）を超えたか否か、即ち、トナー吐き出し動作を行うか否かを判断する（Ｓ２５）。 The flow of the toner discharging operation of this embodiment will be described with reference to FIG. First, when the image forming apparatus is turned on and an image forming job is input (S21), the control unit 120 (FIG. 2) starts an image forming operation (S22). Then, the control unit 120 confirms the image ratio during the image forming operation (S23), and integrates the difference between the threshold (for example, 15) and the image ratio (S24). Then, it is determined whether or not the integrated value exceeds a predetermined value (for example, 500), that is, whether or not the toner discharge operation is performed (S25).
積算値が所定値を超えない場合は、トナー吐き出し動作には移行せず、画像形成ジョブが終了か否かを判断する（Ｓ３１）。ここで、画像形成ジョブが続いている場合には、再び画像比率を確認し、閾値との差分を積算していく（Ｓ２３、Ｓ２４）。画像形成ジョブが終了の場合は画像形成動作を終了する。 If the integrated value does not exceed the predetermined value, it is determined whether or not the image forming job is finished without shifting to the toner discharging operation (S31). Here, when the image forming job continues, the image ratio is confirmed again, and the difference from the threshold is integrated (S23, S24). When the image forming job is finished, the image forming operation is finished.
一方、Ｓ２５で、積算値が所定値を超えた場合は、トナー吐き出し動作へ移行する。即ち、連続画像形成中に所定の条件を満たした場合に、画像形成動作を中断してトナー載り量制御及びトナー吐き出し動作を実行する。まず、トナー吐き出し制御を実行する前に、トナー載り量制御を実行する。具体的には、トナー載り量を数段階変化させるために、露光装置３からのレーザパワー（ＬＰＷ：露光強度）を段階的に変化させる。そして、段階的に変化させた静電潜像を感光ドラム１上で現像し、階調パッチのパターンを感光ドラム１上に形成する（Ｓ２６）。次に、感光ドラム１から中間転写ベルト５１へ階調パッチを転写させ、中間転写ベルト５１に転写された階調パッチのパターンを、トナー載り量検知センサ５５で読み取る（Ｓ２７）。 On the other hand, if the integrated value exceeds the predetermined value in S25, the operation proceeds to the toner discharging operation. That is, when a predetermined condition is satisfied during continuous image formation, the image forming operation is interrupted, and the applied toner amount control and toner discharge operation are executed. First, the toner applied amount control is executed before the toner discharge control is executed. Specifically, the laser power (LPW: exposure intensity) from the exposure device 3 is changed stepwise in order to change the toner application amount by several steps. Then, the electrostatic latent image changed stepwise is developed on the photosensitive drum 1, and a gradation patch pattern is formed on the photosensitive drum 1 (S26). Next, the gradation patch is transferred from the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer belt 51, and the gradation patch pattern transferred to the intermediate transfer belt 51 is read by the toner application amount detection sensor 55 (S27).
エンジン制御ＣＰＵ１１１は、トナー載り量検知センサ５５の検知結果から所定のトナー載り量となる信号値が検知されたレーザパワー（Ｖｃｏｎｔ）を決定する（Ｓ２８）。そして、そのレーザパワーを使ってトナー吐き出し動作を実行する（Ｓ２９）。トナー吐き出し動作実行後は、閾値と画像比率の差分の積算値をリセットする（Ｓ３０）。この後、前述のように、画像形成ジョブが終了か否かを判断する（Ｓ３１）。 The engine control CPU 111 determines the laser power (Vcont) at which a signal value that is a predetermined toner amount is detected from the detection result of the toner amount sensor 55 (S28). Then, the toner discharge operation is executed using the laser power (S29). After executing the toner discharging operation, the integrated value of the difference between the threshold value and the image ratio is reset (S30). Thereafter, as described above, it is determined whether or not the image forming job is finished (S31).
このように本実施形態においては、トナー吐き出し動作に移行した後、ダウンタイムを設けて、トナー載り量制御を実行すべく、中間転写ベルト５１上に階調パッチを形成する。そして、トナー載り量検知センサ５５によるトナー載り量の検知結果からトナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定する。そして、トナー吐き出し動作を実行する。この構成によって、画像品質の低下が発生せず、且つ無駄にトナーを消費させない画像形成装置を提供することができる。 As described above, in the present exemplary embodiment, after the transition to the toner discharging operation, a gradation patch is formed on the intermediate transfer belt 51 in order to perform a toner application amount control with a downtime. Then, the toner discharge amount Vcont is determined from the detection result of the toner application amount by the toner application amount detection sensor 55. Then, a toner discharging operation is executed. With this configuration, it is possible to provide an image forming apparatus in which image quality is not deteriorated and toner is not consumed unnecessarily.
なお、本実施形態においては、トナー吐き出し動作に移行した際に、トナー載り量制御を実行しているが、これに限るものではない。例えば、連続する２回のトナー載り量制御の検知結果が、ほぼ同等の場合は、その次のトナー吐き出し動作に移行した際のトナー載り量制御を省略してもよい。また、トナー載り量制御を毎回行わなくても良いと判断した場合は、そのように設定できるようにしてもよい。これにより、ダウンタイムを減らすことができる。 In the present exemplary embodiment, the applied toner amount control is performed when the toner discharge operation is performed, but the present invention is not limited to this. For example, when the detection results of the two consecutive toner application amount controls are substantially the same, the toner application amount control when the next toner discharge operation is shifted may be omitted. Further, when it is determined that it is not necessary to perform the toner application amount control every time, the setting may be made so. Thereby, downtime can be reduced.
以上のように、本実施形態では、トナー吐き出し動作の実行の際に、トナー載り量制御を実行することで、トナー吐き出し量を最適化している。即ち、トナー吐き出し動作の実行前において記録材に画像を形成する画像形成時（通常画像形成時）に設定された画像形成条件に拘らず、トナー載り量検知センサ５５の検知結果に基づいて設定された画像形成条件で吐き出し用のトナー画像を形成している。これにより、トナーを強制的に消費させる制御、即ち、トナー吐き出し動作で、トナーの消費量（吐き出し量）を安定させることができる。この結果、所望の量のトナー入れ替えが可能となり、画像品質の低下を抑制及び無駄なトナー消費を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the toner discharge amount is optimized by executing the toner applied amount control when the toner discharge operation is executed. That is, it is set based on the detection result of the applied toner amount detection sensor 55 regardless of the image forming conditions set at the time of image formation for forming an image on the recording material (during normal image formation) before the execution of the toner discharge operation. The toner image for ejection is formed under the image forming conditions. Thereby, the toner consumption (discharge amount) can be stabilized by the control for forcibly consuming the toner, that is, the toner discharge operation. As a result, a desired amount of toner can be replaced, so that deterioration in image quality can be suppressed and wasteful toner consumption can be suppressed.
即ち、従来は、画像形成前の濃度調整で決められたＶｃｏｎｔや各種制御結果から算出されたトナー吐き出し動作直前で使用されていたＶｃｏｎｔでトナー吐き出し動作を行っていた。言い換えれば、従来の構成では、通常画像形成時のＶｃｏｎｔと、吐き出し動作時のＶｃｏｎｔが共通であった。この場合、その時の濃度変動によるトナー消費量の乖離や、ユーザ毎に要望された濃度で画像形成を行ったことによるトナー消費量の乖離など、所定の状況でトナー吐き出し動作が行われない可能性があった。 That is, conventionally, the toner discharging operation is performed using Vcont determined by density adjustment before image formation and Vcont used immediately before the toner discharging operation calculated from various control results. In other words, in the conventional configuration, the Vcont during normal image formation and the Vcont during the discharge operation are common. In this case, there is a possibility that the toner discharge operation may not be performed in a predetermined situation such as a deviation in toner consumption due to density fluctuation at that time, or a deviation in toner consumption due to image formation at a density desired by each user. was there.
これに対して本実施形態の場合、トナー吐き出し動作の実行の際に、トナー載り量制御を実行することで、トナー吐き出し量を最適化している。このため、このような課題を解消することができる。なお、本実施形態におけるトナー載り量制御と最大濃度調整の結果を組み合わせて、トナー載り量と画像濃度の相関関係をとり、トナー載り量制御と同時に最大濃度調整を行うことも可能である。 On the other hand, in the case of the present embodiment, the toner discharge amount is optimized by executing the applied toner amount control when the toner discharge operation is executed. For this reason, such a subject can be solved. It should be noted that the toner density control and the maximum density adjustment result in this embodiment can be combined to obtain a correlation between the toner density and the image density, and the maximum density adjustment can be performed simultaneously with the toner density control.
次に、トナーの吐き出し量と画像品質ランクの関係について、図１４を用いて説明する。図１４では、トナー吐き出し動作によるトナー吐き出し量を変化させた時、ベタ白画像（画像比率０％の画像）を連続５００００枚形成した後の画像品質ランクを示す。 Next, the relationship between the toner discharge amount and the image quality rank will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows the image quality rank after continuously forming 50000 solid white images (images with an image ratio of 0%) when the amount of toner discharged by the toner discharging operation is changed.
トナー吐き出し動作条件は上述と同じ条件で行った。また、図１４では、画像形成前である初期状態での画像品質ランクを１０とし、各々の条件での画像形成後の画像品質ランクを示している。ランクの数字が高いほど、品質も高い。発明者らの検討の結果、ランクが８以上ではユーザの指摘が殆どない品質であることが確認できている。 The toner discharge operation conditions were the same as described above. In FIG. 14, the image quality rank in the initial state before image formation is set to 10, and the image quality rank after image formation under each condition is shown. The higher the rank number, the higher the quality. As a result of investigations by the inventors, it has been confirmed that the quality is hardly noticed by the user when the rank is 8 or more.
図１４に示すように、トナー吐き出し量がトナー吐き出し動作時の狙い値（０．６ｍｇ／ｃｍ２）の時は、ほぼユーザの指摘がない程度の高品質であった。しかしながら、吐き出し量が狙い値より少ない場合や、トナー吐き出し動作がない場合、ユーザの指摘を受ける可能性がある程度まで画像品質が低下した。 As shown in FIG. 14, when the toner discharge amount is the target value (0.6 mg / cm 2 ) during the toner discharge operation, the quality is high enough that the user does not point out. However, when the discharge amount is smaller than the target value or when the toner discharge operation is not performed, the image quality is reduced to a certain extent that the possibility of receiving a user's indication is reduced.
一方、吐き出し量が狙い値より多い場合は、ほぼ初期と同じ品質であった。ユーザによって求める品質が変化するが、殆どのユーザにおいては狙い値より多くトナーを吐き出すと、ややトナーの消費の無駄が発生する可能性が高い。 On the other hand, when the discharge amount was larger than the target value, the quality was almost the same as the initial value. Although the desired quality varies depending on the user, in most users, if toner is ejected more than the target value, there is a high possibility that waste of toner will be slightly generated.
ここで、画像品質の低下を抑えつつ、トナーの消費を無駄に行わない設定とするため、トナー吐き出し量の狙い値を、本実施形態のように０．６［ｍｇ／ｃｍ２］とすることが好適であることが分かった。 Here, in order to prevent a wasteful consumption of toner while suppressing a decrease in image quality, the target value of the toner discharge amount is set to 0.6 [mg / cm 2 ] as in the present embodiment. Was found to be suitable.
＜第２実施形態＞
第２実施形態について、図１５ないし図１７を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定するため、画像形成動作を中断して、複数の階調パッチを形成するモードを実行していた。これに対して本実施形態においては、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定するための階調パッチを、画像形成動作中の連続する画像間（紙間に対応する領域）に形成する。これにより、画像形成動作を中断することなく、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを調整可能な構成となっている。その他の構成及び作用は、第１の実施形態と同様である。したがって、以下、第１の実施形態の構成と同一又はそれに相当する機能を有する構成については、同一の符号を付して詳しい説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17. In the first embodiment described above, in order to determine the toner discharge Vcont, the image forming operation is interrupted and a mode for forming a plurality of gradation patches is executed. On the other hand, in the present embodiment, a gradation patch for determining the toner discharge Vcont is formed between consecutive images during the image forming operation (a region corresponding to the space between sheets). Thus, the toner discharge Vcont can be adjusted without interrupting the image forming operation. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or corresponding functions as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. .
図１５は、本実施形態のトナー吐き出し動作制御に係る制御ブロック図である。本実施形態の画像形成装置１００Ａは、第１実施形態と異なり、トナー載り量検知センサ５５を感光ドラム１の表面に対向して配置している。そして、トナー載り量検知センサ５５により、感光ドラム１上に形成されたトナー画像のトナー載り量を検知可能としている。 FIG. 15 is a control block diagram according to toner discharge operation control of the present embodiment. Unlike the first embodiment, the image forming apparatus 100 </ b> A of the present embodiment is arranged with a toner application amount detection sensor 55 facing the surface of the photosensitive drum 1. The toner application amount detection sensor 55 can detect the toner application amount of the toner image formed on the photosensitive drum 1.
また、本実施形態の場合、第２モードとしてのトナー載り量制御を次のように実行する。まず、画像形成エンジン部１１０は、連続画像形成中に所定の条件を満たした場合、即ち、閾値とビデオカウント値の差分の積算値が所定値を超えた場合、画像形成動作を継続する。そして、記録材１枚に形成されるトナー画像と次の記録材１枚に形成されるトナー画像との間の期間（画像間）に、図１０に示したような階調パッチを形成することで、トナー載り量制御を実行する。トナー載り量制御の実行後、画像形成動作を中断して、強制消費モードとしてのトナー吐き出し動作を実行する。 In the present embodiment, the applied toner amount control as the second mode is executed as follows. First, the image forming engine unit 110 continues the image forming operation when a predetermined condition is satisfied during continuous image formation, that is, when the integrated value of the difference between the threshold value and the video count value exceeds a predetermined value. Then, a gradation patch as shown in FIG. 10 is formed in a period (between images) between a toner image formed on one recording material and a toner image formed on the next recording material. Thus, toner application amount control is executed. After the applied toner amount control, the image forming operation is interrupted, and the toner discharge operation as the forced consumption mode is executed.
次に、本実施形態のトナー吐き出し動作実行時について、図１６のタイミングチャートを用いて説明する。図１６に示すように、本実施形態においては、通常画像形成中において、画像形成エンジン部１１０は、画像間でレーザパワーを変更した階調パッチを数種類作成し、トナー載り量検知センサ５５によりこの階調パッチのトナー載り量を検知する。 Next, the execution of the toner discharging operation of the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. As shown in FIG. 16, in this embodiment, during normal image formation, the image forming engine unit 110 creates several types of gradation patches in which the laser power is changed between images, and the applied toner amount detection sensor 55 detects this. The amount of toner on the gradation patch is detected.
この動作は数回継続して行われる。所定回数、階調パッチを形成し、それぞれトナー載り量検知センサ５５により検知したら、画像形成エンジン部１１０は、所定のトナー吐き出し量となるレーザパワーを決定する。その後、画像形成を中断して、トナー吐き出し動作を実行し、通常画像形成へ戻る。 This operation is continued several times. When the gradation patch is formed a predetermined number of times and detected by the applied toner amount detection sensor 55, the image forming engine unit 110 determines a laser power that provides a predetermined toner discharge amount. Thereafter, the image formation is interrupted, the toner discharging operation is executed, and the process returns to the normal image formation.
このような本実施形態のトナー吐き出し動作の流れについて、図１７を用いて説明する。なお、Ｓ４１〜Ｓ４５は、それぞれ図１３のＳ２１〜２５と同じである。 The flow of the toner discharging operation of this embodiment will be described with reference to FIG. S41 to S45 are the same as S21 to 25 in FIG.
Ｓ４５で、積算値が所定値を超えた場合、即ち、トナー吐き出し動作を行うと判断した場合には、トナー載り量制御を実行する。このとき、本実施形態では、画像形成を継続しつつ、トナー載り量制御を行う。まず、トナー載り量を数段階変化させるために、露光装置３からのレーザパワー（ＬＰＷ）を段階的に変化させる。そして、段階的に変化させた静電潜像を感光ドラム１上の画像間で現像し、階調パッチのパターンを感光ドラム１上の画像間に形成する（Ｓ４６）。そして、感光ドラム１上の階調パッチをトナー載り量検知センサ５５で読み取る（Ｓ４７）。 If the integrated value exceeds a predetermined value in S45, that is, if it is determined that the toner discharge operation is to be performed, toner applied amount control is executed. At this time, in the present embodiment, the applied toner amount is controlled while image formation is continued. First, the laser power (LPW) from the exposure device 3 is changed stepwise in order to change the amount of applied toner by several steps. Then, the electrostatic latent image changed in stages is developed between the images on the photosensitive drum 1, and a gradation patch pattern is formed between the images on the photosensitive drum 1 (S46). Then, the gradation patch on the photosensitive drum 1 is read by the toner amount detection sensor 55 (S47).
エンジン制御ＣＰＵ１１１は、トナー載り量検知センサ５５の検知結果から所定のトナー載り量となる信号値が検知されたレーザパワー（Ｖｃｏｎｔ）を決定する（Ｓ４８）。レーザパワーが決定されたら、画像形成動作を中断して、そのレーザパワーを使ってトナー吐き出し動作を実行する（Ｓ４９）。トナー吐き出し動作実行後は、閾値と画像比率の差分の積算値をリセットする（Ｓ５０）。この後、画像形成ジョブが終了か否かを判断する（Ｓ５１）。 The engine control CPU 111 determines the laser power (Vcont) at which a signal value that is a predetermined toner amount is detected from the detection result of the toner amount sensor 55 (S48). When the laser power is determined, the image forming operation is interrupted, and the toner discharging operation is executed using the laser power (S49). After executing the toner discharging operation, the integrated value of the difference between the threshold value and the image ratio is reset (S50). Thereafter, it is determined whether or not the image forming job is finished (S51).
ここで、積算値が所定値を超えてから、即ち、トナー吐き出し動作を実行するための所定の条件を満たしてから、直ちに吐き出し動作をせずに画像形成を継続しても問題ないことを説明する。 Here, it is explained that there is no problem even if image formation is continued without performing the ejection operation immediately after the integrated value exceeds the predetermined value, that is, after the predetermined condition for executing the toner ejection operation is satisfied. To do.
本実施形態でも第１実施形態と同様に、トナー載り量制御では、図１０に示した７段階に変化させた階調パッチを形成する。このため、７段階の階調パッチを各画像間に形成した場合、所定の条件を満たしてから、最大、７個の画像形成を行った後にトナー吐き出し動作を実行することになる。このとき、７個の画像形成を行った後にトナー吐き出し動作を実行しても、画像品質は殆ど低下しないことは発明者らの検討で明らかとなっている。 In the present embodiment, similarly to the first embodiment, in the applied toner amount control, gradation patches changed in seven stages shown in FIG. 10 are formed. For this reason, when a seven-level gradation patch is formed between the images, the toner discharge operation is executed after forming a maximum of seven images after satisfying a predetermined condition. At this time, it has been made clear by the inventors that the image quality hardly deteriorates even if the toner discharge operation is executed after seven images are formed.
なお、所定の条件を満たした後、直ちにトナー吐き出し動作を実行するために、次のようにしても良い。まず、所定の条件を満たしていない通常画像形成時の画像間で、常に、或いは、所定の間隔で、トナー吐き出しＶｃｏｎｔ決定用の階調パターンを形成し、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを記憶しておく。即ち、トナー載り量制御を通常画像形成と平行して行う。そして、閾値と画像比率の差分がある所定値を超えた時、即ち、所定の条件を満たした時、すぐに画像形成を中断して、トナー吐き出し動作を実行する。 In order to execute the toner discharging operation immediately after satisfying a predetermined condition, the following may be performed. First, a gradation pattern for determining the toner discharge Vcont is formed between images at the time of normal image formation that does not satisfy the predetermined condition, or at a predetermined interval, and the toner discharge Vcont is stored. That is, toner application amount control is performed in parallel with normal image formation. Then, when the difference between the threshold and the image ratio exceeds a predetermined value, that is, when a predetermined condition is satisfied, the image formation is immediately interrupted and the toner discharge operation is executed.
このように本実施形態では、画像形成を継続しつつ、感光ドラム１上の画像間で形成された階調パッチをトナー載り量検知センサ５５で読み込み、数枚画像形成を行った後にトナー吐き出し動作を行う。これにより、画像形成動作を中断せずにトナー載り量制御を行えるため、極力ダウンタイムを削減しつつ、所望の量のトナー入れ替えが可能となり、画像品質の低下を抑制及び無駄なトナー消費を抑制することができる。 As described above, in this embodiment, the gradation discharge formed between the images on the photosensitive drum 1 is read by the toner application amount detection sensor 55 while the image formation is continued, and the toner discharge operation is performed after several sheets of images are formed. I do. As a result, it is possible to control the amount of applied toner without interrupting the image forming operation. Therefore, it is possible to replace a desired amount of toner while reducing downtime as much as possible, thereby suppressing deterioration of image quality and unnecessary toner consumption. can do.
また、トナー載り量検知センサ５５による階調パッチの検知を感光ドラム１上で行うため、転写効率が変動した時のトナー載り量変化の影響を受けない状況で、トナー吐き出し量を決定することができる。即ち、第１の実施形態のように、階調パッチを中間転写ベルト上に転写させてから検知した場合、トナー載り量が転写効率の変動の影響を受けてしまう。これに対して、階調パッチを感光ドラム１上で検知すれば、このような影響をなくすことができ、トナー吐き出し量の決定をより正確に行え、高精度に所定のトナー量の入れ替えを行うことができる。 Further, since the gradation patch is detected on the photosensitive drum 1 by the toner application amount detection sensor 55, the toner discharge amount can be determined without being affected by the change in the toner application amount when the transfer efficiency fluctuates. it can. That is, as in the first embodiment, when the gradation patch is detected after being transferred onto the intermediate transfer belt, the amount of applied toner is affected by fluctuations in transfer efficiency. On the other hand, if the gradation patch is detected on the photosensitive drum 1, such an influence can be eliminated, the determination of the toner discharge amount can be made more accurately, and the predetermined toner amount is replaced with high accuracy. be able to.
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像コントラストの変更を露光装置３のレーザパワーを変更することで行った。但し、現像コントラストの変更は、現像バイアスや帯電バイアスなど、他の画像形成条件を変更することにより行っても良い。例えば、レーザパワーは一定で現像バイアスを変更したり、レーザパワーと現像バイアスの両方を変更したりしても良い。更には、レーザパワー、現像バイアス、帯電バイアスの３つの条件のうち、１つないし３つの条件を変更することで現像コントラストを変更するようにしても良い。
<Other embodiments>
In each of the above-described embodiments, the development contrast is changed by changing the laser power of the exposure apparatus 3. However, the development contrast may be changed by changing other image forming conditions such as a development bias and a charging bias. For example, the laser power may be constant and the development bias may be changed, or both the laser power and the development bias may be changed. Furthermore, the development contrast may be changed by changing one to three of the three conditions of laser power, development bias, and charging bias.
上述の各実施形態の構成や制御は、それぞれ適宜入れ替えたり、組み合わせたりして実行可能である。例えば、第１の実施形態の制御において、トナー載り量検知センサ５５を感光ドラム１の表面に対向して配置し、感光ドラム１上に形成された階調パッチを検知するようにしても良い。また、第２の実施形態の制御において、トナー載り量検知センサ５５を中間転写ベルト５１の表面に対向して配置し、中間転写ベルト５１上に形成された階調パッチを検知するようにしても良い。 The configuration and control of each of the above-described embodiments can be executed by appropriately replacing or combining them. For example, in the control of the first embodiment, the applied toner amount detection sensor 55 may be disposed to face the surface of the photosensitive drum 1 so as to detect a gradation patch formed on the photosensitive drum 1. Further, in the control of the second embodiment, the toner application amount detection sensor 55 is disposed to face the surface of the intermediate transfer belt 51 so as to detect the gradation patch formed on the intermediate transfer belt 51. good.
また、上述の各実施形態の画像形成装置で用いた感光ドラムの材質、現像剤および画像形成装置の構成等はこれらに限るものではなく、本発明は、様々な現像剤および画像形成装置に適用可能である。具体的にはトナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、レーザパワーの変更数、トナー吐き出し動作への移行となるパラメータや画像比率の閾値、トナー吐き出し量、Ｖｃｏｎｔ変更手段などは本実施形態の構成に限定されるものではない。 Further, the material of the photosensitive drum, the developer, the configuration of the image forming apparatus, and the like used in the image forming apparatus of each of the embodiments described above are not limited to these, and the present invention is applied to various developers and image forming apparatuses. Is possible. Specifically, the color and number of toners, the order in which toner development for each color is performed, the number of laser power changes, the parameters for shifting to the toner discharge operation, the threshold of the image ratio, the toner discharge amount, the Vcont changing means, etc. It is not limited to the configuration of the embodiment.
１・・・感光ドラム（感光体、像担持体）／２・・・帯電器（帯電手段）／３・・・露光装置（露光手段）／３ａ・・・静電潜像形成部（静電潜像形成手段）／４・・・現像装置（現像手段）／６・・・定着装置（定着手段）／５３ｂ・・・二次転写ローラ（転写手段）／５５・・・トナー載り量検知センサ（載り量検知手段）／１２０・・・制御部（制御手段）／５００・・・分光センサ（濃度検知手段）／ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋ・・・画像形成部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum (photosensitive body, image carrier) / 2 ... Charger (charging means) / 3 ... Exposure apparatus (exposure means) / 3a ... Electrostatic latent image formation part (electrostatic Latent image forming means) / 4 ... developing device (developing means) / 6 ... fixing device (fixing means) / 53b ... secondary transfer roller (transfer means) / 55 ... toner applied amount detection sensor (Mounting amount detection means) / 120... Control section (control means) / 500... Spectroscopic sensor (density detection means) / PY, PM, PC, PBk.
Claims (8)
前記画像形成部により記録材に形成されたトナー画像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、
前記濃度検知手段により検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の前記現像コントラストを設定する第１モードと、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて前記現像コントラストを設定する第２モードと、制御用の第２トナー画像を前記感光体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードとを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記第２モードで設定された前記現像コントラストにより前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 A photoconductor, a charging unit for charging the surface of the photoconductor, an exposure unit for exposing the charged surface of the photoconductor to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor, and a developing bias applied Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor with toner by forming a development contrast that is a potential difference between the development bias and the potential of the image portion of the electrostatic latent image. And an image forming unit having
Density detecting means for detecting the density of the toner image formed on the recording material by the image forming unit;
A loading amount detecting means for detecting a toner loading amount of the first toner image for control formed by the image forming unit;
A first mode in which the development contrast at the time of image formation is set based on the density information of the image detected by the density detection means, and a second mode in which the development contrast is set based on the detection result of the preceding amount detection means. And a forced consumption mode in which the toner of the developing means is forcibly consumed by forming a second toner image for control on the photoconductor, and when the forced consumption mode is executed, the second toner image can be executed. Control means for controlling the image forming unit to form the second toner image with the development contrast set in a mode,
An image forming apparatus.
ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。 The control means executes the forced consumption mode after executing the second mode when a predetermined condition is satisfied,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。 The control means interrupts an image forming operation and executes the second mode and the forced consumption mode when the predetermined condition is satisfied during continuous image formation.
The image forming apparatus according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。 The control means continues the image forming operation when the predetermined condition is satisfied during continuous image formation, and a toner image formed on one recording material and a toner formed on the next recording material. Executing the second mode by forming the first toner image in a period between the image and executing the forced consumption mode after executing the second mode;
The image forming apparatus according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。 The control means executes the second mode by forming the first toner image during a period between a toner image formed on one recording material and a toner image formed on the next recording material. To
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。 The control means changes the development contrast by changing the exposure intensity of the exposure means.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記転写手段により記録材に転写されたトナー画像を記録材に定着させる定着手段と、を備え、
前記濃度検知手段は、前記定着手段により記録材に定着されたトナー画像の濃度を検知する、
ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。 Transfer means for transferring the toner image formed by the image forming unit to a recording material;
Fixing means for fixing the toner image transferred to the recording material by the transfer means to the recording material,
The density detector detects the density of the toner image fixed on the recording material by the fixing unit;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、
制御用の第２トナー画像を前記像担持体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記強制消費モードの実行前において記録材に画像を形成する画像形成時に設定された画像形成条件に拘らず、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて設定された画像形成条件で前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 Image formation comprising: an image carrier; a latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the image carrier; and a developing unit that develops the electrostatic latent image formed on the image carrier with toner. And
A loading amount detecting means for detecting a toner loading amount of the first toner image for control formed by the image forming unit;
By forming the second toner image for control on the image carrier, a forced consumption mode for forcibly consuming the toner of the developing unit can be executed. When the forced consumption mode is executed, the forced consumption mode Regardless of the image forming conditions set at the time of image formation for forming an image on the recording material before execution, the second toner image is formed under the image forming conditions set based on the detection result of the preceding amount detecting means. And a control means for controlling the image forming unit.
An image forming apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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