JP3693547B2 - Toner density control device for electrophotographic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとキャリアとからなる2成分の現像剤中の透磁率を検出し、この検出値に基づいて現像剤中のトナー濃度を求め、現像剤中のトナー濃度が所定のトナー濃度となるようにトナーの補給量を調整して、トナー濃度を制御するための電子写真装置のトナー濃度制御装置に関し、特に、それぞれ収容する現像剤の色が異なる複数の現像器を有するカラー電子写真装置現像器に好適なトナー濃度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子写真プロセスを採用した複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置においては、経時変化等に起因する画質劣化を防ぐために、画質補償制御(以下、プロセスコントロールと称する)を行うようになっている。すなわち、画像形成装置において、常に同一条件で画像形成を行うと、徐々に画質状態が劣化して行く。この画質の劣化は、経時的な変化、例えば画像形成回数に応じて、記録媒体である感光体の帯電性等が変化することにより初期の画像濃度が得られなくなる。また、下地(バックグランド)において、トナー等が付着してはいけない領域にもトナーが付着する画像劣化を生じる。このため、プロセスコントロールが必要となる。このようなプロセスコントロールは、例えば特開平10−213928号公報等に詳細に開示されている。
【0003】 また、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いる画像形成装置においては、上述したプロセスコントロールに加えて、現像器内の現像剤のトナー濃度(キャリアとトナーとの混合比)を一定に保つためのトナー濃度制御も行われている。
すなわち、図10(a)に示すように、静電潜像に付着するトナー量は、現像剤中のトナー濃度にほぼ比例し、現像剤中のトナー濃度が、記録画像の画像濃度(ID)等の画質に直接的に影響を及ぼすこととなる。このため、上述したトナー濃度制御が行われている。
【0004】
従来実施されているトナー濃度制御では、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出し、このトナー濃度が予め定めた目標トナー濃度値より低い場合に、目標トナー濃度値となるようにトナー補給機構を駆動して現像器内ヘトナーを補給するとともに、目標トナー濃度値に到達すると、トナー補給を停止するという方法が採用されている。
【0005】
現像器内に備えられ、現像剤中のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出手段としては、一般的に、透磁率センサが用いられている。この透磁率センサは、摩擦帯電により磁性のキャリアに付着したトナー量(トナーの混合比)に応じて変化する現像剤の透磁率を、現像剤に近接させたコイルのインダクタンスの大きさとして検出する。現像剤中のトナー濃度と、現像剤の透磁率との間には、現像剤中のトナー濃度が上がると透磁率が下がり、トナー濃度が下がると透磁率が上がるという相関関係があり、現像剤の透磁率を検出することによりトナー濃度を求めることができる。
【0006】
ところが、温度や湿度の影響により現像剤の流動性やトナーの帯電量が変化すると、トナー濃度は同じであるにもかかわらず、透磁率センサの出力値(透磁率)が変化してしまうという問題があった。
すなわち、図10(b)に示すように、たとえ現像剤中のトナー濃度が一定であっても、現像剤の温度が変化すると、透磁率センサの出力値が変化する。具体的には、透磁率センサの出力値は、低温となるに従って低くなり、高温となるに従って高くなる。
【0007】
また、現像剤の透磁率は、磁性キャリアヘのトナーの付着量によって変化するが、このキャリアヘのトナー付着量は、トナーの帯電量によって変化する。したがって、透磁率センサの出力値(透磁率)も、トナーの帯電量によって変化してしまう。具体的には、トナーの帯電量は、特に高湿で低くなり、低湿で高くなる。
すなわち、図10(c)に示すように、透磁率センサは、予め定められた目標トナー濃度の検出において、常温/常湿(N/N)時に所定のセンサ出力(TD)を出力するように調整を受けているが、トナーの摩擦による帯電量の影響により、高温/高湿(H/H)の環境下ではセンサ出力が大きくなり、反対に低温/低湿(L/L)の環境下ではセンサ出力が小さくなる。
【0008】
図11に、トナー比濃度(現像剤中のトナー濃度)に対する透磁率センサ(ATCセンサ)の出力の変化を示す。図11に示すように、トナー比濃度に対する透磁率センサの出力は、多湿状態では常温状態より高くシフトし、低温状態では常温状態より低くシフトする。
このため、H/H環境下では、図12(b)に示すように、トナー濃度が何ら変化していないにもかかわらず、見掛け上のトナー濃度が低下した状態を呈することにより、トナー補給が開始され、N/Nと同じセンサ出力となるまで、トナーが補給される。したがって、キャリアに対して過剰なトナーが供給されることとなり、実際のトナー濃度が上がり過ぎる。なお、図12(b)中、Cによりトナー補給開始点を示し、Dによりトナー補給終了点を示す。
【0009】
また、L/L環境下では、図12(a)に示すように、見掛け上のトナー濃度が増加した状態を呈するので、その後、N/Nと同じセンサ出力となるまで、キャリアに対するトナーの混合量が不足しても一切補給されない。したがって、キャリアに対してトナーが不足し、実際のトナー濃度が下がり過ぎる。なお、図12(a)中、Aにより見掛け上トナー濃度が増加した点を示し、A〜Bの区間はトナーが補給されない。
すなわち、現像剤の透磁率を検出し、その透磁率から求めることができるトナー濃度を、予め定めた目標トナー濃度(目標混合比)に保持されるようにトナーの補給を行う従来のトナー濃度制御では、上述したような湿度や温度といった環境変化に追随できず、現像器内の現像剤のトナー濃度を正確に調整できないこととなる。
【0010】
このような不具合に鑑み、従来より、温度や湿度等の環境変化を考慮したトナー濃度制御が種々提案されている。
例えば、特開昭57−116370号公報や特開昭56−101166号公報には、特に湿度条件に関して、相対湿度に応じた補正制御を行うための技術が記載されている。しかしながら、このような方法では、十分な補正効果を得ることができない場合が存在する。
【0011】
すなわち、図10(c)に示すように、高温/低湿(相対湿度)、および低温/高湿(相対湿度)の環境下では、常温/常湿(相対湿度)の場合と同様な透磁率センサ出力となり、見掛け上は所定のトナー濃度を維持しているような状態となる。したがって、相対湿度を単純に参照してトナー濃度の補正制御を行うと、環境条件によっては誤った補正制御となり画像濃度に悪影響を及ぼす。このため、相対湿度に応じた補正制御を行う方法では、十分な補正効果が得られない場合がある。
【0012】
また、特開平6−282166号公報には、環境状態の変化、特に湿度変化を検出し、この検出結果に応じて現像器のトナーとキャリアの混合比、(=目標トナー濃度=目標透磁率センサ出力)を制御する技術が記載されている。当該公報においては、画像形成装置における湿度、特に絶対湿度を検出する手段を備え、常湿度である場合の現像剤の混合比目標値を基準として、絶対湿度が高い湯合には現像剤混合比目標値(TD)を低くし、絶対湿度が低い場合には現像剤混合比目標値(TD)を高くするようにトナー補給を制御する装置が開示されている。このため、湿度変化に対応して、感光体上に形成された潜像を現像する場合の濃度を一定に保つように制御することができ、画質を安定化できることになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平6−282166号公報に記載された技術では、相対湿度において環境変化による透磁率の変化に対して誤った補正を行う事があり十分な補正を行うことができない点を補うため、絶対湿度を検出するようにし、これに基づいて現像剤の混合比制御を行っている。
しかしながら、このような制御方法を採用した場合には、絶対湿度を検出するためのセンサを設置しなければならず、当該センサは非常に高価であるため、製造コストが上昇するという問題がある。
【0014】
ところで、上述した環境変化によりトナー濃度制御を正確に行うことができない場合の悪影響は、モノクロ機に比べてカラー機において顕著である。
すなわち、モノクロ機においては、周囲環境の影響を考慮し、静電潜像へのトナーの付着量が多少変化しても画像濃度が変化しない領域、つまりトナー付着量変化に対して画像濃度変化が飽和している領域に現像特性を設定している。このため、周囲環境の変化により静電潜像へのトナーの付着量が多少変化しても画像濃度はあまり変化しない。
【0015】
一方、カラー機は、感光体表面に複数色のトナー像を重ねたカラートナー像を形成し、記録用紙に転写、定着してカラー画像印刷を作成するものである。このため、各色のトナー像の層厚が変化すると、カラー画像の色相が変化したり、OHPシートに印刷した場合の光透過率が変化して画質が低下する。そして、一般的に、カラー画像の色相や、OHPシートに印刷した場合の透過率が良好となる現像特性は、モノクロ機における飽和領域ではなく、静電潜像へのトナーの付着量が変化すると画像濃度が変化する不飽和領域にあるため、環境条件の変化により静電潜像へのトナーの付着量が変化すると画像濃度が変化することとなる。
【0016】
さらに、カラー機の場合には、上述したような環境条件の変化による影響とともに、現像剤各色間の特性(主に帯電性)の差違も関係しており、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)各色の使用色剤の違いなどにより環境条件が変化した際の帯電特性も大きく変化するため、各色間の帯電特性を合わせることが大変難しいという問題もある(図12(a)(b)参照)。
【0017】
ところが、上述した各公報をはじめ、従来の技術では、環境に対する考慮は一通りなされているが、現像剤各色における環境変化時の帯電特性の違いまでは補償されていない。すなわち、従来の補正制御方法では、環境に対する補正はできるが、現像剤の各色毎の対環境特性を補正していないため、環境変化に対する画像濃度の安定性向上に対する効果が十分ではない。
【0018】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、周囲環境が変化した際に、現像剤の帯電特性が変化してトナーの濃度が変化することを防止し、環境条件と現像剤色とトナー濃度情報とに基づいて、現像剤の各色毎の対環境特性を考慮に入れて、実測値に近似した補正制御を行うことにより、良好な品質のカラー画像を得ることができる電子写真装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
【0020】
すなわち、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置は、磁率を検出するための透磁率センサを備え、該透磁率センサによりトナーとキャリアとからなる2成分現像剤の透磁率を検出し、検出した透磁率が予め定めたトナー濃度に基づいて決定される目標透磁率となるようにトナー補給を行う電子写真装置のトナー濃度制御装置において、前記電子写真装置内の相対湿度と温度とを作動環境状態として検出するための環境検出手段と、前記環境検出手段により検出可能な作動環境状態を複数エリアに分割し、各エリア毎に当該作動環境状態における前記透磁率に応じた透磁率の変化を表す環境補正値と、現像剤を交換した際での作動環境における前記透磁率センサの出力値とを記憶する記憶手段と、前記環境検出手段により検出した作動環境状態に基づいて、前記記憶手段に記憶された各エリア毎の環境補正値のうちから対応するものを選択し、選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値とから前記目標透磁率を演算するための目標透磁率演算手段とを備え、前記目標透磁率演算手段は、選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値との差分値が、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における透磁率センサの出力値との差よりも、所定値以上の場合に、前記環境補正値に代えて、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における前記透磁率センサの出力値から前記目標透磁率を算出することを特徴とするものである。
【0022】
また、前記トナー濃度制御装置が搭載される電子写真装置は、それぞれ収容する現像剤の色が異なる複数の現像器を有するカラー電子写真装置からなり、前記記憶手段に記憶された透磁率の変化値は、各現像器毎に設定されており、前記目標透磁率演算手段は、各現像器毎に、目標透磁率の補正を行うことが好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置の実施形態の一例を説明する。
【0024】
図2は、本発明の一実施形態に係るトナー濃度制御装置を備えた電子写真装置の概略縦断面図である。なお、図2に示す実施形態は、代表的な電子写真装置の一例として、カラープリンタを示しているが、本発明はカラープリンタに限定されるものではなく、電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。
【0025】
本発明に係るトナー濃度制御装置を備えたカラープリンタは、図2に示すように、潜像担持体であるドラム状の感光体1を備えており、この感光体1は、図中の矢印方向に回転駆動される。感光体1は、まず帯電器2により特定の極性に均一帯電された後、LSU(レーザビームスキャナユニット)3からのレーザビームにより露光されることにより、その表面に画像に応じて静電潜像が形成される。このレーザビームの露光位置の回転下流側には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の4色現像を行うことができるようにした現像装置である現像ユニット4a,4b,4c,4dが順に配置されており、1回の露光毎に1つの現像ユニットが選択的に駆動されて現像が行われる。
【0026】
各現像ユニットに収容されている現像剤は、何れも、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤である。現像ユニット内には、それぞれ、現像剤を攪拌するための攪拌ローラと、攪拌ローラにより供給される現像剤をユニットの開口部から感光体1へ供給するための現像ローラとが設けられている。また、各現像ユニット内には、現像ユニット内の現像剤のトナー濃度(トナー比濃度)を検出するための透磁率センサ(ATCセンサ)が配設されており、さらに、各現像ユニットには、現像ユニット内にトナーを補給するためのトナーカートリッジが接続されている。
【0027】
現像ユニットにより形成された感光体1上のトナー像は、感光体1と同じ周速度で回転駆動される転写ドラム5に保持された普通紙等のシートに転写される。転写ドラム5は、感光体1を駆動するモータによって回転駆動され、図の矢印方向に回転しており、そのドラム基体に印加される電圧によって表面にシートを静電的に吸着する。シートは、シート給紙カセット6内に収容されており、該シート給紙カセット6より1枚ずつ給紙され、搬送される。
【0028】
感光体1上に形成されたトナー像は、感光体1と転写ドラム5の接点で、転写ドラム5上のシートヘ転写される。このとき転写されずに感光体1上に残留したトナーは、感光体クリーナ7によって除去され、また感光体1の表面は除電ランプ8により除電される。
【0029】
こうして1色目のトナー像のシートヘの転写が完了すると、次色のトナー像の形成が、上述した手順と同様にして実施され、転写ドラム5上に吸着されているシートに重ねて転写される。その後、4色すべてのトナー像の形成ならびにシートヘの転写が完了すると、シートは転写ドラム5より剥離爪9により隔離され、定着装置10へ搬送される。そして、定着装置10によりトナー像が加熱定着された後、排出トレイ11ヘ排出される。
【0030】
次に、図3に基づいて、上述したカラープリンタに設けられたトナー濃度(トナー比濃度)を制御するための制御装置を説明する。
図3は、制御装置の概略構成を示すブロック図である。
トナー濃度を制御するための制御装置21は、図3に示すように、演算装置23と記憶装置22の機能を有するCPUからなる。この制御装置21は、湿度センサ12とATCセンサ13からの入力信号を受けて、トナーカートリッジ駆動モータ14を制御することにより、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各現像ユニット4a,4b,4c,4dに対するトナーカートリッジからのトナー補給を制御する。
【0031】
各現像ユニット4a,4b,4c,4dに対するトナーの補給量は、トナーカートリッジ駆動モータ14のON時間により決まる。すなわち、制御装置21は、各現像ユニット4a,4b,4c,4d毎に設けられたATCセンサ13からの出力値を監視しており、トナーが消費されて現像剤中のトナー濃度が低下すると、当該現像ユニット4a,4b,4c,4dに対して、トナーを補給するようになっている。
【0032】
具体的に説明すると、制御装置21は、トナーが消費されると、ATCセンサ13からの出力値が、予め定めた基準トナー濃度に応じた目標センサ出力(TD)となるように、トナー補給を行って、各現像ユニット4a,4b,4c,4d内の現像剤のトナー濃度を一定に保つように制御する。
【0033】
上述したように、ATCセンサ13からの出力値である透磁率は、トナー濃度の変化のみならず、現像剤の流動性の変化に大きく左右される。また、現像剤の流動性は、その作動環境である温度および湿度に大きく左右される。そこで、カラープリンタには、湿度センサ12(図2参照)が配設されている。この湿度センサ12により、カラープリンタが設置されている環境状態を検出し、測定結果を制御装置21を構成するCPUへ出力して、環境変化に基づくATCセンサ13からの出力の変化を、制御装置21により補正するようになっている。
【0034】
湿度センサ12は、温度と相対湿度とをそれぞれ測定するようになっており、測定結果を制御装置21へ出力する。制御装置21は、記憶装置22に記憶された絶対湿度算出テーブルを参照し、湿度センサ12の測定結果に基づいて、カラープリンタが設置されている環境状態を、「1」〜「93」の数字からなる湿度値を割り当てて表現する。
【0035】
なお、記憶装置22に記憶された絶対湿度算出テーブルは、図4に示すように、温度と相対湿度とを対応付けて絶対湿度に相当する値として表したテーブルである。
【0036】
また、記憶装置22には、図5に示すような環境補正値テーブル(以下、LUTと称する)が格納されている。このLUTでは、湿度センサ12の出力値である「1」〜「93」を、「1」〜「6」、「7」〜「18」、「19」〜「35」、「36」〜「56」、「57」以上というように5つに分割して、湿度値の低い方から順にA、B、C、D、Eの5つの湿度エリアとしている。なお、エリアCが、常温、常湿のN/N環境となる。
【0037】
各湿度エリア毎に、目標センサ出力を補正するために用いる環境補正値が、使用される現像剤の色毎に設定されている。この環境補正値は、256のカウント値で与えられている。つまり、ATCセンサ13の最大電圧が5Vの場合、5V÷255で求めた約0.02Vが1カウントとなっている。
【0038】
この環境補正値は、目標センサ出力(TD)に対して加算する底上げ値であり、例えば、現像剤を交換した状態(前記基準となる作動環境状態)において、ATCセンサ13により検出した初期の現像剤中のトナー濃度、つまり基準トナー濃度のセンサ出力が、N/N環境のエリアCにおいて、2Vであったとすると、2Vを基準センサ出力とし、これにN/N環境のエリアCにおけるTD補正値である「50」に対する差分を加算した値が、目標センサ出力、すなわちTDとなる。
【0039】
例えば、黒の現像剤について見てみると、前記基準となる作動環境状態がエリアCで、目標センサ出力(TD)が2Vであるとした場合、エリアCより低湿となるエリアBでは、2V−{(50−40)}×0.02で求められた約1.8VがTD補正値となる。低湿では、トナー濃度が同じでも、ATCセンサ13の出力値が低くなるので(見掛け上のトナー濃度UP)、エリアCと同じATCセンサ13の電圧では、TD値が高くなりトナー不足となるが、このようにATCセンサ13の電圧を小さくしてTDを下げることにより、環境変化によるATCセンサ13の出力値変化を補正することできる。
【0040】
一方、エリアCより高湿となるエリアDでは、TD補正値は、2V−{(50−65)}×0.02で求められた約2.3Vとなる。高湿では、トナー濃度が同じでも、ATCセンサ13の出力値が高くなるので(見掛け上のトナー濃度低下)、エリアCと同じATCセンサ13の電圧では、TD値が低過ぎることとなりトナーの過剰供給が起こるが、このようにATCセンサ13の電圧を大きくしてTDを上げることにより、環境変化によるATCセンサ13の出力値変化を補正することできる。
【0041】
エリアBよりさらに低湿のエリアAでは、さらにTD補正値が小さく設定されている。一方、エリアDよりさらに高湿のエリアEでは、さらにTD補正値が大きく設定されている。
【0042】
同様に、各湿度エリア毎のTD補正値が、黒、シアン、マゼンタ、イエローという色の違いに基づくトナーの帯電特性を考慮して、各々設定されている。このようなTD補正値は、経験的データあるいは実験的データに基づいて設定される。
【0043】
このようなLUTにおける湿度エリア数は、細かく分割するほど、TDを細かく補正することができる。しかしながら、本実施形態では、現像剤の色毎に環境補正値を設定しているので、現像剤の色数に応じて記憶手段の容量が増加し、エリアを細分化するには限界がある。そこで、本実施形態では、エリアを5分割して5つの湿度エリアとするとともに、各湿度エリアに対して各色毎にTD補正値を設定し、このTD補正値に基づいてTDを補正するようにしている。
【0044】
ここで、湿度エリアは異なるが、実際の現像ユニット内の状態は、TDを補正するほど変動していない場合や、反対に、湿度エリアが同一であるか、あるいは1エリアの違いであっても、実際にはTDの補正が絶対に要求される場合や、1エリア分程度の補正でなくもっと大きな補正が必要な重大な状態変動が生じる場合が想定される。
【0045】
例えば、図4において、温度が15℃で相対湿度が80%の場合の絶対湿度値は「35」であり、この絶対湿度値「35」はCエリアに属するため、基準TD値に加算されるTD補正値は「50」となる。ここで、相対湿度のみが20%にまで変化して絶対湿度値が「7」となると、この絶対湿度値「7」はBエリアに属することとなり、TD補正値は「40」となる。しかしながら、ここで用いられるTD補正値は、温度が15℃で相対湿度が50%の場合の絶対湿度値「20」が、温度が15℃で相対湿度が40%の場合の絶対湿度値「16」となった場合のTD補正値と同じであり、前者ではTDの補正量が不足し、後者ではTDの補正量が過剰となる。つまり、LUTは、各湿度エリアの中央の湿度値で最も最適なTD補正値となるように設定されているので、湿度エリアの境界付近に属する湿度値の場合には、補正過剰となったり、あるいは補正不足となってしまう。もちろん、このような問題は、エリアを細分化することにより解決することができるが、記憶手段の容量の関係から事実上不可能である。
【0046】
そこで、本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、演算装置23により、ATCセンサ13の出力値の実際の変化量を求めて、当該変化量とLUTとを用いて、TD補正を行うようにしている。
【0047】
次に、上述したトナー濃度補正装置によるトナー濃度補正の制御手順を説明する。
図1は、トナー濃度補正の制御手順を示すフローチャートである。なお、図1に示すフローチャートには、画質補償の制御手順も含んでいる。また、図1において、「トナコン」とはトナーコントロール(トナー濃度補償制御)のことを表し、「プロコン」とは、プロセスコントロール(画質補償制御)のことを表す。
【0048】
本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、トナーコントロールの最初のステップとして、記憶装置22に対して初期のトナー濃度を記憶させるために、カラープリンタに対して各現像ユニットの交換状態を確認する。
【0049】
したがって、まず初めに、現像剤が交換直後か否かを判断する(S1)。ここで、現像ユニットが新しいものとして検出されている場合には、現像剤を1分間攪拌し、トナーとキャリアとが十分に混合され、トナー混合比、すなわち現像剤中のトナー濃度が安定した状態で、ATCセンサ13を読み取り、これを基準値として記憶装置22に記憶する(S2)。また、このときの湿度センサ12の出力値も初期湿度値として記憶装置22に記憶される(S3)。ここで、検出した基準値に基づいて、上述した基準センサ出力が決定される。この初期湿度値および基準センサ出力は、電源がOFFされた後も保持される。
【0050】
一方、現像剤の交換直後における処理(S2,S3)を終了した後、あるいは、現像剤が交換直後でない場合(S1においてNo)には、プロセスコントロールを行うタイミングであるか否かを判断する(S4)。本実施形態に係るカラープリンタにおけるプロセスコントロールを行うタイミングは、電源がONされた際とする。なお、印刷枚数が所定枚数に達した毎に、プロセスコントロールを行わせることも可能である。
【0051】
ここで、プロセスコントロールを行うタイミングである場合には、湿度センサ12の出力値を読み込み(S5)、プロセスコントロールを実行する(S6)。なお、このプロセスコントロールの詳細については、本願出願人が先に出願している特開平10−213928号公報等に詳述されている。
【0052】
そして、プロセスコントロールが終了すると、現在の湿度センサ12の出力値が、トナー混合比の基準値(TD)を設定した際に該当する湿度エリアに対して、変化したか否かを判断する(S7)。なお、プロセスコントロールを行うタイミングでない場合(S4においてNo)には、上述した各ステップ(S5〜S7)をスキップする。
【0053】
ここで、湿度エリアが変化している場合には、ATCセンサ13の出力値を読み取り、これを「S1」とする(S11)。続いて、記憶装置22に記憶されている前回のATCセンサ13の出力値「S」を読み取る(S12)。ここで、現像剤の交換直後であれば、上述したステップ(S2)で得た値が「S」となる。また、現像剤を交換してから時間が経過していれば、前日の電源をOFFする前に実施したトナー濃度制御時に読み込んだ値が「S0」となる。さらに、LUTより、上述したステップ(S7)において、ステップ(S7)への移行を判断した際の、環境補正値の差分値である「Z」を読み取る(S13)。
【0054】
次に、前回と今回のATCセンサ13の出力差である透磁率変化量「Y」を、「S−S1」として求め、求めた透磁率変化量を環境補正値と対応するカウント値に換算し、その値「Y」を、LUTより読み取った環境補正値の差分値である「Z」と比較する(S14)。ここで、環境補正値の差分値「Z」と透磁率変化量「Y」の差「Z−Y」が、予め定めた閾値より大きい場合には、求めた透磁率変化量「Y」は信頼性があるものとして、この透磁率変化量「Y」を、LUTの環境補正値に代えて使用する(S15)。つまり、LUTの環境補正値の場合と同様、前回と今回のATCセンサ13の出力値から目標センサ出力(TD)を求めることになる。
【0055】
一方、環境補正値の差分値「Z」と透磁率変化量「Y」の差「Z−Y」が、予め定めた閾値未満であった場合には、求めた透磁率変化量「Y」は信頼性がないものとして、求めた透磁率変化量「Y」を用いることなく、上述したステップ(S13)で読み取ったLUTの環境補正値の差分値「Z」を使用する(S16)。
【0056】
本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、上述した閾値を「5」としている。ここで、この閾値について説明する。
【0057】
図13に示すように、高湿側になるにしたがって、ATCセンサ13の出力変化が大きくなる。また、各湿度エリアにおけるTD補正値は、各湿度エリアのセンターの湿度におけるTD変化を用いている。このため、高湿側になるにしたがって、湿度値に基づいて補正した後のTD変化に信頼性がなくなる。これを補正するために、本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、閾値を設けている。なお、閾値を「5」としたのは、図13における湿度値「20」以上では、各湿度エリアにおけるATCセンサ13の出力変化幅が約20あり、また、TD補正値の湿度までは、ATCセンサ13の出力変化幅が約10あるため、閾値を「5」とすることにより、高湿側の各湿度エリア内の上下限の湿度における補正精度を上げることができるためである。このように、使用するATCセンサ13の感度および湿度に対するATCセンサ13の出力変化により、閾値を決定すればよい。
環境補正値を決定(S15またはS16)すると、補正値として選択した値を、上述した基準センサ出力に加算して、これをTD補正値とする。
【0058】
続いて、新しいTDに基づいて、トナー補給を行う。すなわち、ATCセンサ13の出力値が、TD以下と判断されるまで、トナーカートリッジ駆動ローラを回転させて、現像ユニット内にトナーを補給する(S9,S10)。
【0059】
また、プロセスコントロールのタイミングでない場合(S4においてNo)、および湿度エリアが変化していない場合(S7においてNo)には、上述したステップ(S8〜S10)の処理を行う。
なお、上述したフローチャートでは、1つの現像ユニットに対する補償制御を示しているが、本実施形態に係るトナー濃度補正装置はカラープリンタに使用されるため、4つの現像ユニット4a,4b,4c,4dの各々に対して補償制御が行われる。
【0060】
次に、具体的な例を挙げて、上述したトナー濃度の補正を説明する。例えば、現像剤(黒)を交換した後、始めてプロセスコントロールのタイミングになったとする。また、現像剤交換時の環境が、エリアCであるとすると、ステップ12(S12)において読み込まれる値「S」は、「50」となる。一方、ステップ5(S5)において湿度センサ12が読み取った出力値が、エリアがDに移行していたとすると、ステップ13(S13)において読み取られるLUTの環境補正値の差分値「Z」は、「65−50」となる。
【0061】
また、ステップ11(S11)において読み取ったATCセンサ13の出力値は、湿度エリアが高くなっている分だけ値が大きくなっており、ステップ14(S14)において、透磁率変化量「S−S1」を環境補正値と対応するカウント値に換算すると、その値「Y」が「5」で、「Z−Y」が「65−50−5=10」となる。ここで得た「10」は、閾値「5」を超えているため、これをステップ13(S13)で求めたLUTの環境補正値の差分値「Z」に代えて、前回と今回のATCセンサ13の出力値から目標センサ出力(TD)を求める。
【0062】
図6(a)(b)に、LUTのみを用いて、環境変化によりTD補正を行い、トナー濃度制御を行った場合における、画像濃度(ID)と、白ベタ部にトナーが散るカブリ(BG)の発生状態を調べた結果を示す。同様に、図7(a)(b)に、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を用いた場合における、画像濃度と、カブリの発生状態を調べた結果を示す。
【0063】
図6(a)と図7(a)とを比較して分かるように、LUTのみに頼るTD補正では、環境の違いを受けて画像濃度が大きく変化してしまう現象が、実際の透磁率変化量「Y」を用いることにより改善されている。
カブリ現象は、トナー不足となるL/Lではさほど問題とならないが、H/Hでは、大きな影響を受ける。図6(b)と図7(b)とを比較して分かるように、LUTのみに頼るTD補正では、H/Hで生じるカブリ現象が、実際の透磁率変化量「Y」を用いることにより改善されている。
【0064】
図8に、LUTのみに頼るTD補正を用いた従来の画像形成装置と、実際の透磁率変化量「Y」を用いた本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生する現像剤中のトナー濃度のばらつきを調べた結果を示す。
【0065】
図8から明らかなように、LUTのみを用いた従来の画像形成装置では、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色において、2〜4%ものばらつきが生じている。これに対して、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置では、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色において、1%程度のばらつきで収まっており、トナー濃度のばらつきが大きく改善されていることがわかる。
【0066】
また、図9に、LUTのみに頼るTD補正を用いた従来の画像形成装置と、実際の透磁率変化量「Y」を用いた本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生するIDのばらつきを調べた結果を示す。
図9から明らかなように、黒色については、LUTのみを用いた場合であっても、さほどばらつきはないが、シアン、マゼンタ、イエローの各色においては、IDのばらつきが大きく改善されていることがわかる。
【0067】
【発明の効果】
本発明係る電子写真装置のトナー濃度制御装置21は、上述した構成を備えているため、以下に説明する効果を奏することができる。
すなわち、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置21によれば、作動環境状態が複数エリアに分割され、各エリア毎に透磁率の変化量が記憶されている。
【0068】
このため、僅かな作動環境状態の変化であって、目標透磁率を補正する必要が殆どない場合にも補正が行われることがなく、ある程度の環境変化が起こって初めて目標透磁率の補正を行う。
したがって、温度や湿度が僅かに変化しただけで、実際には目標透磁率の調整が必要ないのにもかかわらず、目標透磁率の補正を行うという不都合を回避することができる。
【0069】
また、目標透磁率演算手段は、前回検出した透磁率と今回検出した透磁率との差分値を求めることが可能な場合、すなわち、現像剤交換時等を除いて、実際の透磁率の変化量に基づいて目標透磁率の算出を行う。
このため、目標透磁率は、実際の環境に即した値となる。したがって、必要がないにもかかわらず目標透磁率を補正することがなくなり、適切なタイミングで実測に基づいて正確な目標透磁率の補正を行い、作動環境が変化しても、安定したトナー濃度の制御が可能となる。この結果、現像剤の透磁率に基づいてトナー濃度を調整する構成ではあるが、透磁率の環境による影響を除いて、あたかも現像剤のキャリアに対するトナーの混合比を直接検出したような、精度の高いトナー濃度制御が可能となる。
【0070】
また、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置21によれば、現像剤の透磁率を検知して得た実際の変化量である差分値が、予め定める閾値以上の場合にのみ、当該差分値を用いて目標透磁率を補正する。したがって、得られた差分値が閾値未満である場合には、記憶手段に記憶されている各環境エリアに対応した変化値に基づいて目標透磁率を補正する。例えば、透磁率センサの出力振れに基づいて、信頼できる値が所定値X以上であるならば、この値Xを閾値とする。そして、透磁率を検知して得た実際の変化量である差分値に対して信頼性がある場合にのみ、当該差分値を用いて補正を行い、差分値に対して信頼性が低い場合には、記憶手段に記憶された補正値、すなわち、実験データや経験データに基づいた補正値を採用することにより、目標透磁率をより正確に補正することができる。
【0071】
また、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置21によれば、環境に対する補正に加えて、現像剤各色における環境変化時の帯電特性の違いまで補償することが可能となる。すなわち、環境に対する補正に加えて、現像剤の各色毎の対環境特性をも補正するので、環境変化に対する画像濃度の安定性が向上し、優れたカラー電子写真装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トナー濃度補正の制御手順を示すフローチャートである。
【図2】本発明の一実施形態に係るトナー濃度制御装置21を備えた電子写真装置の概略縦断面図である。
【図3】制御装置21の概略構成を示すブロック図である。
【図4】記憶装置22に記憶された絶対湿度算出テーブルの説明図である。
【図5】記憶装置22に記憶された環境補正値テーブルの説明図である。
【図6】環境補正値テーブルのみを用いて、環境変化によりTD補正を行い、トナー濃度制御を行った場合における、画像濃度と、白ベタ部にトナーが散るカブリの発生状態を調べた結果を示す説明図である。
【図7】本実施形態に係るトナー濃度補正装置を用いた場合における、画像濃度と、カブリの発生状態を調べた結果を示す説明図である。
【図8】従来の画像形成装置と、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生する現像剤中のトナー濃度のばらつきを調べた結果を示す説明図である。
【図9】従来の画像形成装置と、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生するIDのばらつきを調べた結果を示す説明図である。
【図10】トナー濃度に対する静電潜像に付着するトナー量の変化を示すグラフ(a)、湿度に対する透磁率センサ出力の変化を示すグラフ(b)、現像攪拌時間に対する透磁率センサ出力の変化を示すグラフ(c)である。
【図11】トナー比濃度に対する透磁率センサの出力の変化を示すグラフである。
【図12】環境状態の変化とATCセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図13】絶対湿度値に対するセンサ出力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 感光体
2 帯電器
3 LSU(レーザビームスキャナユニット)
4a〜d 現像ユニット
5 転写ドラム
6 シート給紙カセット
7 感光体クリーナ
8 除電ランプ
9 剥離爪
10 定着装置
11 排出トレイ
12 湿度センサ
13 ATCセンサ
14 トナーカートリッジ駆動モータ
21 制御装置
22 記憶装置
23 演算装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention detects the magnetic permeability in a two-component developer composed of toner and carrier, obtains the toner concentration in the developer based on the detected value, and the toner concentration in the developer is a predetermined toner concentration. BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copying machines and laser printers that employ an electrophotographic process, image quality compensation control (hereinafter referred to as process control) is performed in order to prevent deterioration in image quality due to changes over time. ing. That is, when an image is always formed under the same conditions in the image forming apparatus, the image quality state gradually deteriorates. The deterioration of the image quality is such that the initial image density cannot be obtained due to a change with time, for example, the charging property of the photoconductor as a recording medium according to the number of image formations. Further, in the background (background), image deterioration in which toner adheres to an area where toner or the like should not adhere occurs. For this reason, process control is required. Such process control is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-213928.
In addition, in an image forming apparatus using a two-component developer composed of a toner and a carrier, in addition to the process control described above, the toner concentration (mixing ratio of carrier and toner) of the developer in the developing device is set. Toner density control is also performed to keep it constant.
That is, as shown in FIG. 10A, the amount of toner adhering to the electrostatic latent image is substantially proportional to the toner concentration in the developer, and the toner concentration in the developer is the image density (ID) of the recorded image. This directly affects the image quality. For this reason, the above-described toner density control is performed.
[0004]
In the conventional toner density control, the toner density of the developer in the developing device is detected, and when the toner density is lower than a predetermined target toner density value, a toner replenishment mechanism is set so that the target toner density value is obtained. Is used to replenish the toner in the developing device and stop the toner replenishment when the target toner density value is reached.
[0005]
In general, a magnetic permeability sensor is used as a toner concentration detecting means provided in the developing unit and for detecting the toner concentration in the developer. This magnetic permeability sensor detects the magnetic permeability of the developer that changes in accordance with the amount of toner (toner mixing ratio) adhering to the magnetic carrier due to frictional charging, as the magnitude of the inductance of the coil placed close to the developer. . There is a correlation between the toner concentration in the developer and the magnetic permeability of the developer, in which the magnetic permeability decreases as the toner concentration in the developer increases, and the magnetic permeability increases as the toner concentration decreases. By detecting the magnetic permeability of the toner, the toner concentration can be obtained.
[0006]
However, when the developer fluidity and the toner charge amount change due to the influence of temperature and humidity, the output value (magnetic permeability) of the magnetic permeability sensor changes even though the toner concentration is the same. was there.
That is, as shown in FIG. 10B, even if the toner concentration in the developer is constant, the output value of the magnetic permeability sensor changes when the temperature of the developer changes. Specifically, the output value of the magnetic permeability sensor decreases as the temperature decreases and increases as the temperature increases.
[0007]
Further, the magnetic permeability of the developer changes depending on the amount of toner attached to the magnetic carrier, and the amount of toner attached to the carrier changes depending on the amount of toner charged. Therefore, the output value (magnetic permeability) of the magnetic permeability sensor also changes depending on the charge amount of the toner. Specifically, the charge amount of the toner is particularly low at high humidity and high at low humidity.
That is, as shown in FIG. 10C, the magnetic permeability sensor outputs a predetermined sensor output (TD) at normal temperature / normal humidity (N / N) in the detection of a predetermined target toner concentration. Although adjusted, the sensor output increases under the high temperature / high humidity (H / H) environment due to the influence of the charge amount due to the friction of the toner, and conversely, under the low temperature / low humidity (L / L) environment. Sensor output decreases.
[0008]
FIG. 11 shows changes in the output of the magnetic permeability sensor (ATC sensor) with respect to the toner specific density (toner density in the developer). As shown in FIG. 11, the output of the magnetic permeability sensor with respect to the toner specific concentration shifts higher than the normal temperature state in the humid state and shifts lower than the normal temperature state in the low temperature state.
For this reason, in the H / H environment, as shown in FIG. 12B, although the toner density has not changed at all, the apparent toner density is lowered, so that toner replenishment is achieved. The toner is supplied until the sensor output is the same as N / N. Therefore, excessive toner is supplied to the carrier, and the actual toner density increases excessively. In FIG. 12B, the toner supply start point is indicated by C, and the toner supply end point is indicated by D.
[0009]
Further, in the L / L environment, as shown in FIG. 12A, the apparent toner density is increased, and thereafter, the toner is mixed with the carrier until the same sensor output as N / N is obtained. Even if the amount is insufficient, it is not replenished at all. Therefore, the toner is insufficient with respect to the carrier, and the actual toner density is too low. In FIG. 12A, A indicates the point where the toner density is apparently increased by A, and toner is not replenished in the section from A to B.
That is, conventional toner concentration control that detects the magnetic permeability of the developer and replenishes the toner so that the toner concentration that can be obtained from the magnetic permeability is maintained at a predetermined target toner concentration (target mixing ratio). Thus, it is impossible to follow environmental changes such as humidity and temperature as described above, and the toner concentration of the developer in the developing device cannot be adjusted accurately.
[0010]
In view of such problems, various toner density controls have been conventionally proposed in consideration of environmental changes such as temperature and humidity.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-116370 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-101166 describe a technique for performing correction control according to relative humidity, particularly regarding humidity conditions. However, there are cases where such a method cannot obtain a sufficient correction effect.
[0011]
That is, as shown in FIG. 10C, in the environment of high temperature / low humidity (relative humidity) and low temperature / high humidity (relative humidity), the same magnetic permeability sensor as in the case of normal temperature / normal humidity (relative humidity). It becomes an output, and it looks like it maintains a predetermined toner density. Therefore, if the toner density correction control is performed simply by referring to the relative humidity, the correction control may be incorrect depending on the environmental conditions, which adversely affects the image density. For this reason, there is a case where a sufficient correction effect cannot be obtained by the method of performing the correction control according to the relative humidity.
[0012]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-282166 discloses a change in environmental state, particularly a change in humidity, and the toner / carrier mixing ratio of the developing device according to the detection result (= target toner concentration = target magnetic permeability sensor). A technique for controlling the output) is described. In this publication, there is provided a means for detecting the humidity in the image forming apparatus, in particular, the absolute humidity, and the developer mixing ratio for a high absolute humidity based on the developer mixing ratio target value at normal humidity. An apparatus is disclosed that controls toner supply so that the target value (TD) is lowered and the developer mixture ratio target value (TD) is increased when the absolute humidity is low. For this reason, it is possible to control to maintain a constant density when developing a latent image formed on the photoreceptor in response to a change in humidity, and to stabilize the image quality.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the technique described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-282166, in order to compensate for the fact that an incorrect correction may be performed with respect to a change in magnetic permeability due to an environmental change at a relative humidity, a sufficient correction cannot be performed. The absolute humidity is detected, and based on this, the developer mixing ratio is controlled.
However, when such a control method is adopted, a sensor for detecting the absolute humidity must be installed, and the sensor is very expensive, which increases the manufacturing cost.
[0014]
By the way, the adverse effect when the toner density control cannot be performed accurately due to the environmental change described above is more conspicuous in the color machine than in the monochrome machine.
That is, in a monochrome machine, considering the influence of the surrounding environment, the image density changes with respect to the area where the image density does not change even if the amount of toner attached to the electrostatic latent image changes somewhat, that is, the change in the toner attached amount. Development characteristics are set in a saturated area. For this reason, the image density does not change much even if the amount of toner attached to the electrostatic latent image slightly changes due to a change in the surrounding environment.
[0015]
On the other hand, a color machine forms a color toner image by superimposing a plurality of color toner images on the surface of a photoconductor, and transfers and fixes it on a recording sheet to create a color image print. For this reason, when the layer thickness of the toner image of each color changes, the hue of the color image changes, or the light transmittance when printed on the OHP sheet changes, thereby degrading the image quality. In general, the hue of a color image and the development characteristics that improve the transmittance when printed on an OHP sheet are not the saturation region in a monochrome machine, but the amount of toner attached to the electrostatic latent image changes. Since it is in the unsaturated region where the image density changes, the image density changes when the amount of toner attached to the electrostatic latent image changes due to a change in environmental conditions.
[0016]
Furthermore, in the case of a color machine, in addition to the influence due to the change in the environmental conditions as described above, the difference in the characteristics (mainly chargeability) between the colors of the developer is also related. Y (yellow), M (magenta) There is also a problem that it is very difficult to match the charging characteristics between the colors because the charging characteristics when the environmental conditions are changed greatly due to differences in the colorants used for C, C, and K (black). (Refer FIG. 12 (a) (b)).
[0017]
However, in the conventional techniques such as the above-mentioned publications, consideration is given to the environment, but the difference in charging characteristics when the environment changes in each color of the developer is not compensated. In other words, the conventional correction control method can correct the environment, but does not correct the environmental characteristics for each color of the developer, so that the effect of improving the stability of the image density against environmental changes is not sufficient.
[0018]
The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances. When the ambient environment changes, the charging characteristics of the developer are prevented from changing, and the toner density is prevented from changing. An electrophotographic apparatus capable of obtaining a color image of good quality by performing correction control that approximates to an actual measurement value in consideration of environmental characteristics for each color of the developer based on toner density information. The purpose is to provide.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The toner density control device for an electrophotographic apparatus according to the present invention has the following features in order to achieve the above-described object.
[0020]
That is, the toner concentration control device of the electrophotographic apparatus according to the present invention includes a magnetic permeability sensor for detecting magnetic susceptibility, and detects the magnetic permeability of the two-component developer composed of toner and carrier by the magnetic permeability sensor, Toner replenishment is performed so that the detected permeability becomes a target permeability determined based on a predetermined toner concentration.UdenIn a toner density control device of a child photographic device,Relative humidity and temperature as operating environment conditionsEnvironment detection means for detecting, and an environmental correction that divides the operating environment state detectable by the environment detection means into a plurality of areas and represents a change in permeability according to the permeability in the operating environment state for each area Value andWhen the developer is changedThe storage means for storing the output value of the magnetic permeability sensor in the operating environment, and the storage means stored based on the operating environment state detected by the environment detection meansFor each areaSelect the corresponding environmental compensation value, and select the environmental compensation valueWhen the developer is changedA target permeability calculating means for calculating the target permeability from an environmental correction value in an operating environment state, the target permeability calculating means including the selected environmental correction value and theWhen the developer is changedThe difference value with the environmental correction value in the operating environment state is the output value of the magnetic permeability sensor and theWhen the developer is changedThe operating environment when the output value of the magnetic permeability sensor is replaced with the developer instead of the environmental correction value when the difference is greater than a predetermined value than the difference between the output value of the magnetic permeability sensor in the operating environment state. The target permeability is calculated from the output value of the permeability sensor in a state.
[0022]
The electrophotographic apparatus on which the toner density control device is mounted is a color electrophotographic apparatus having a plurality of developing devices having different developer colors, and the change value of the magnetic permeability stored in the storage means. Is set for each developing unit, and the target permeability calculating means preferably corrects the target permeability for each developing unit.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a toner density control device of an electrophotographic apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an electrophotographic apparatus provided with a toner concentration control apparatus according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 2 shows a color printer as an example of a typical electrophotographic apparatus. However, the present invention is not limited to a color printer, and the electrophotographic image forming apparatus in general. Can be applied.
[0025]
As shown in FIG. 2, a color printer including a toner density control device according to the present invention includes a drum-shaped
[0026]
Each developer contained in each developing unit is a two-component developer composed of a carrier and a toner. In the developing unit, a stirring roller for stirring the developer and a developing roller for supplying the developer supplied by the stirring roller to the
[0027]
The toner image on the
[0028]
The toner image formed on the
[0029]
When the transfer of the first color toner image to the sheet is completed in this way, the next color toner image is formed in the same manner as described above, and transferred onto the sheet adsorbed on the
[0030]
Next, a control device for controlling the toner density (toner specific density) provided in the above-described color printer will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the control device.
As shown in FIG. 3, the
[0031]
The amount of toner replenished to each developing
[0032]
More specifically, when the toner is consumed, the
[0033]
As described above, the magnetic permeability, which is the output value from the
[0034]
The
[0035]
The absolute humidity calculation table stored in the
[0036]
The
[0037]
Environmental correction used to correct the target sensor output for each humidity areavalueThis is set for each color of the developer used. thisEnvironmental compensation valueIs256Given in count valueYes. That isThe ATC sensor 13When the maximum voltage is 5V5V /
[0038]
thisEnvironmental compensation valueIs the target sensor output(TD)For example, the developer is replaced.In the state (operating environment state as the standard)If the toner density in the initial developer detected by the
[0039]
For example, if you look at the black developer,When the reference operating environment is area C and the target sensor output (TD) is 2VIn the area B where the humidity is lower than the area C, about 1.8 V obtained by 2V − {(50−40)} × 0.02 is the TD correction value. At low humidity, even if the toner concentration is the same, the output value of the
[0040]
On the other hand, in the area D where the humidity is higher than the area C, the TD correction value is about 2.3 V obtained by 2V − {(50−65)} × 0.02. At high humidity, the output value of the
[0041]
In the area A where the humidity is lower than the area B, the TD correction value is set smaller. On the other hand, in the area E of higher humidity than the area D, a larger TD correction value is set.
[0042]
Similarly, the TD correction value for each humidity area is set in consideration of the charging characteristics of the toner based on the color differences of black, cyan, magenta, and yellow. Such a TD correction value is set based on empirical data or experimental data.
[0043]
As the number of humidity areas in such an LUT is finely divided, TD can be corrected more finely. However, in this embodiment, since the environmental correction value is set for each color of the developer, the capacity of the storage means increases according to the number of colors of the developer, and there is a limit to subdividing the area. Therefore, in this embodiment, the area is divided into five humidity areas, and a TD correction value is set for each color for each humidity area, and the TD is corrected based on the TD correction value. ing.
[0044]
Here, although the humidity area is different, the actual state in the developing unit is not changed enough to correct the TD, or conversely, even if the humidity area is the same or a difference of one area. Actually, it is assumed that TD correction is absolutely required, or that there is a serious state change that requires a larger correction instead of correction for one area.
[0045]
For example, in FIG. 4, when the temperature is 15 ° C. and the relative humidity is 80%, the absolute humidity value is “35”, and since this absolute humidity value “35” belongs to the C area, it is added to the reference TD value. The TD correction value is “50”. Here, when only the relative humidity changes to 20% and the absolute humidity value becomes “7”, the absolute humidity value “7” belongs to the B area, and the TD correction value becomes “40”. However, the TD correction value used here is the absolute humidity value “20” when the temperature is 15 ° C. and the relative humidity is 50%, and the absolute humidity value “16” when the temperature is 15 ° C. and the relative humidity is 40%. Is the same as the TD correction value, the TD correction amount is insufficient in the former, and the TD correction amount is excessive in the latter. That is, since the LUT is set to be the most optimal TD correction value at the central humidity value of each humidity area, in the case of the humidity value belonging to the vicinity of the boundary of the humidity area, the correction becomes excessive, Or correction will be insufficient. Of course, such a problem can be solved by subdividing the area, but it is practically impossible due to the capacity of the storage means.
[0046]
Therefore, in the toner density correction device according to the present embodiment, the
[0047]
Next, a control procedure of toner density correction by the above-described toner density correction apparatus will be described.
FIG. 1 is a flowchart showing a control procedure of toner density correction. Note that the flowchart shown in FIG. 1 also includes an image quality compensation control procedure. In FIG. 1, “tonacon” represents toner control (toner density compensation control), and “procon” represents process control (image quality compensation control).
[0048]
In the toner density correction apparatus according to the present embodiment, as a first step of toner control, in order to store the initial toner density in the
[0049]
Therefore, first, it is determined whether or not the developer has just been replaced (S1). Here, when the developing unit is detected as a new one, the developer is stirred for 1 minute, the toner and the carrier are sufficiently mixed, and the toner mixing ratio, that is, the toner concentration in the developer is stable. Then, the
[0050]
On the other hand, after the processing (S2, S3) immediately after the replacement of the developer is completed, or when the developer is not immediately after the replacement (No in S1), it is determined whether or not it is time to perform process control (No. S4). The timing for performing process control in the color printer according to the present embodiment is when the power is turned on. It is also possible to perform process control every time the number of printed sheets reaches a predetermined number.
[0051]
If it is time to perform process control, the output value of the
[0052]
When the process control is completed, it is determined whether or not the current output value of the
[0053]
Here, if the humidity area has changed, the output value of the
[0054]
Next, the magnetic permeability change amount “Y” which is the output difference between the previous and
[0055]
on the other hand,Difference value of environmental compensation valueWhen the difference “Z−Y” between “Z” and the magnetic permeability change amount “Y” is less than a predetermined threshold value, the obtained magnetic permeability change amount “Y” is determined to be unreliable. Without using the magnetic permeability change amount “Y”, the LUT read in the above step (S13)Difference value of environmental compensation value“Z” is used (S16).
[0056]
In the toner density correction apparatus according to this embodiment, the above-described threshold value is set to “5”. Here, this threshold value will be described.
[0057]
As shown in FIG. 13, the output change of the
When the environmental correction value is determined (S15 or S16), the value selected as the correction value is added to the reference sensor output described above, and this is used as the TD correction value.
[0058]
Subsequently, toner supply is performed based on the new TD. That is, until the output value of the
[0059]
Further, when it is not the process control timing (No in S4) and when the humidity area is not changed (No in S7), the above-described steps (S8 to S10) are performed.
Although the above-described flowchart shows compensation control for one developing unit, since the toner density correction device according to the present embodiment is used in a color printer, the four developing
[0060]
Next, the above-described correction of toner density will be described with a specific example. For example, it is assumed that the process control timing is reached after the developer (black) is replaced. If the environment at the time of developer replacement is area C, the value “S” read in step 12 (S12) is “50" On the other hand, if the output value read by the
[0061]
In addition, the output value of the
[0062]
6A and 6B, only the LUT is used, and when the TD correction is performed by the environmental change and the toner density control is performed, the image density (ID) and the fog (BG) in which the toner is scattered in the solid white portion are illustrated. ) Shows the result of examining the state of occurrence. Similarly, FIGS. 7A and 7B show the results of examining the image density and the state of occurrence of fog when the toner density correction apparatus according to this embodiment is used.
[0063]
As can be seen by comparing FIG. 6A and FIG. 7A, in the TD correction relying only on the LUT, the phenomenon that the image density greatly changes due to the difference in environment is the actual change in magnetic permeability. This is improved by using the quantity “Y”.
The fog phenomenon is not a problem at L / L where the toner is insufficient, but is greatly affected at H / H. As can be seen by comparing FIG. 6B and FIG. 7B, in the TD correction relying only on the LUT, the fog phenomenon caused by H / H is caused by using the actual permeability change amount “Y”. It has been improved.
[0064]
FIG. 8 shows a conventional image forming apparatus that uses TD correction that relies only on the LUT and an image forming apparatus that includes the toner density correction device according to the present embodiment that uses the actual magnetic permeability change amount “Y”. The result of investigating the variation of the toner density in the developer generated for each humidity area is shown.
[0065]
As is apparent from FIG. 8, in the conventional image forming apparatus using only the LUT, variations of 2 to 4% occur in the respective colors of black, cyan, magenta, and yellow. On the other hand, in the image forming apparatus including the toner density correction apparatus according to the present embodiment, the black, cyan, magenta, and yellow colors are accommodated with a variation of about 1%, and the toner density variation is greatly improved. You can see that
[0066]
FIG. 9 shows a conventional image forming apparatus that uses TD correction that relies only on the LUT, and an image forming apparatus that includes the toner density correction device according to the present embodiment that uses the actual magnetic permeability change amount “Y”. Fig. 5 shows the result of examining the variation in ID generated for each humidity area.
As is clear from FIG. 9, there is no significant variation in black even when only the LUT is used, but the variation in ID is greatly improved in each color of cyan, magenta, and yellow. Understand.
[0067]
【The invention's effect】
Since the toner
That is, according to the toner
[0068]
For this reason, even if there is a slight change in the operating environment state and there is almost no need to correct the target permeability, the correction is not performed, and the target permeability is corrected only after some environmental change occurs. .
Therefore, it is possible to avoid the inconvenience of correcting the target permeability even though the temperature and humidity are slightly changed and the adjustment of the target permeability is not actually required.
[0069]
Further, the target permeability calculating means can calculate the difference value between the magnetic permeability detected last time and the magnetic permeability detected this time, that is, the actual magnetic permeability change amount except when the developer is replaced. Based on the above, the target permeability is calculated.
For this reason, the target permeability is a value according to the actual environment. Therefore, the target magnetic permeability is not corrected even though it is not necessary, and the correct target magnetic permeability is corrected based on actual measurement at an appropriate timing. Control becomes possible. As a result, although the toner concentration is adjusted based on the magnetic permeability of the developer, the accuracy is as if the mixing ratio of the toner to the carrier of the developer is directly detected, except for the influence of the magnetic permeability environment. High toner density control is possible.
[0070]
Further, according to the toner
[0071]
Further, according to the toner
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a control procedure for toner density correction.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an electrophotographic apparatus provided with a toner
3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a
4 is an explanatory diagram of an absolute humidity calculation table stored in a
FIG. 5 is an explanatory diagram of an environment correction value table stored in a
FIG. 6 shows the result of examining the image density and the occurrence state of fog in which toner is scattered in a white solid portion when TD correction is performed by environmental change using only the environmental correction value table and toner density control is performed. It is explanatory drawing shown.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the results of examining the image density and the state of occurrence of fog when the toner density correction apparatus according to the present embodiment is used.
FIG. 8 shows the result of examining the variation in the toner density in the developer generated in each humidity area in the conventional image forming apparatus and the image forming apparatus provided with the toner density correction device according to the present embodiment. It is explanatory drawing.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a result of examining variations in IDs generated in each humidity area in a conventional image forming apparatus and an image forming apparatus including a toner density correction device according to the present embodiment.
FIG. 10 is a graph (a) showing a change in the amount of toner adhering to an electrostatic latent image with respect to toner density, a graph (b) showing a change in permeability sensor output with respect to humidity, and a change in permeability sensor output with respect to development stirring time. It is a graph (c) which shows.
FIG. 11 is a graph showing changes in the output of the magnetic permeability sensor with respect to the toner specific concentration.
FIG. 12 is a graph showing a relationship between a change in environmental state and an ATC sensor output.
FIG. 13 is a graph showing a change in sensor output with respect to an absolute humidity value.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Charger
3 LSU (Laser Beam Scanner Unit)
4a to d Development unit
5 Transfer drum
6 Sheet feeding cassette
7 Photoconductor cleaner
8 Static elimination lamp
9 Peeling nails
10 Fixing device
11 Discharge tray
12 Humidity sensor
13 ATC sensor
14 Toner cartridge drive motor
21 Control device
22 Storage device
23 Arithmetic unit
Claims (2)
前記電子写真装置内の相対湿度と温度とを作動環境状態として検出するための環境検出手段と、
前記環境検出手段により検出可能な作動環境状態を複数エリアに分割し、各エリア毎に当該作動環境状態における前記透磁率に応じた透磁率の変化を表す環境補正値と、現像剤を交換した際での作動環境における前記透磁率センサの出力値とを記憶する記憶手段と、
前記環境検出手段により検出した作動環境状態に基づいて、前記記憶手段に記憶された各エリア毎の環境補正値のうちから対応するものを選択し、
選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値とから前記目標透磁率を演算するための目標透磁率演算手段とを備え、
前記目標透磁率演算手段は、選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値との差分値が、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における透磁率センサの出力値との差よりも、所定値以上の場合に、前記環境補正値に代えて、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における前記透磁率センサの出力値から前記目標透磁率を算出することを特徴とする電子写真装置のトナー濃度制御装置。A magnetic permeability sensor for detecting magnetic permeability is provided, and the magnetic permeability of the two-component developer composed of toner and carrier is detected by the magnetic permeability sensor, and the detected magnetic permeability is determined based on a predetermined toner concentration. in the toner density control device line power sale child photographic apparatus toner supply so that the target permeability,
Environment detecting means for detecting relative humidity and temperature in the electrophotographic apparatus as an operating environment state ;
When the operating environment state that can be detected by the environment detecting means is divided into a plurality of areas, and an environmental correction value that represents a change in magnetic permeability according to the magnetic permeability in the operating environment state for each area is replaced with a developer. Storage means for storing the output value of the magnetic permeability sensor in the operating environment at
Based on the operating environment state detected by the environment detection means, select a corresponding one of the environmental correction values for each area stored in the storage means,
A target permeability calculating means for calculating the target permeability from the selected environment correction value and the environment correction value in the operating environment when the developer is replaced ;
The target permeability calculating means is configured such that the difference value between the selected environmental correction value and the environmental correction value in the operating environment state when the developer is replaced , the output value of the magnetic permeability sensor and the developer are replaced. In the case where the output value of the magnetic permeability sensor is replaced with the environmental correction value instead of the environmental correction value when the difference is greater than the difference between the output value of the magnetic permeability sensor in the operating environment at the time and the developer. A toner concentration control device for an electrophotographic apparatus, wherein the target magnetic permeability is calculated from an output value of the magnetic permeability sensor in an operating environment state of the electrophotographic apparatus.
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