(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/06 20060101AFI20231219BHJP
G03G 15/08 20060101ALI20231219BHJP
G03G 21/00 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
G03G15/06 101
G03G15/08 235
G03G21/00 370
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020023313
(22)【出願日】2020-02-14
(65)【公開番号】P2021128272
(43)【公開日】2021-09-02
【審査請求日】2023-01-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000006150
【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100178582
【弁理士】
【氏名又は名称】行武 孝
(72)【発明者】
【氏名】清水 保
(72)【発明者】
【氏名】田内 康大
(72)【発明者】
【氏名】又吉 晃
(72)【発明者】
【氏名】藤島 正之
【審査官】三橋 健二
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－２１４４５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０５６４２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０２７８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０１３２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０１２９２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２４７５０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１１０４２２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １５／０６
Ｇ０３Ｇ １５／０８
Ｇ０３Ｇ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シートに画像を形成する画像形成動作を実行することが可能な画像形成装置であって、回転され、静電潜像が形成されることを許容するとともに前記静電潜像がトナーによって顕在化されたトナー像を担持する表面を有する像担持体と、
前記像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電装置と、
前記帯電装置よりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記帯電電位に帯電された前記像担持体の表面を所定の画像情報に応じて露光することで前記静電潜像を形成する露光装置と、
前記露光装置よりも前記回転方向下流側の所定の現像ニップ部において前記像担持体に対向して配置される現像装置であって、回転されトナーおよびキャリアからなる現像剤を担持する周面を有し前記像担持体にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラーを含む現像装置と、
前記像担持体上に担持された前記トナー像をシートに転写する転写部と、
直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを前記現像ローラーに印加可能な現像バイアス印加部と、
前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる現像電流の直流成分を検出することが可能な電流検出部と、
前記像担持体上に形成される所定の測定用潜像に対応して前記現像ローラーに前記現像バイアスを印加することで前記測定用潜像をトナーで現像する際に前記電流検出部によって検出される前記現像電流の直流成分に基づいて、前記画像形成動作において前記現像ローラーに印加される前記現像バイアスの前記交流電圧のピーク間電圧の基準となる基準ピーク間電圧を決定するバイアス条件決定モードを実行するバイアス条件決定部と、
を備え、
前記バイアス条件決定部は、前記バイアス条件決定モードにおいて、
前記現像バイアスの前記交流電圧の前記ピーク間電圧を所定の第１測定範囲に含まれる少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧にそれぞれ設定した条件で前記現像電流の直流成分をそれぞれ取得し、前記第１測定範囲における前記第１測定用ピーク間電圧と前記取得された現像電流の直流成分との関係を示す一次近似式である第１近似式を決定する第１近似式決定動作と、
前記現像バイアスの前記交流電圧の前記ピーク間電圧を前記第１測定範囲の最大値よりも大きな最小値を有するように設定された第２測定範囲に含まれる少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧にそれぞれ設定した条件で前記現像電流の直流成分をそれぞれ取得し、前記第２測定範囲における前記第２測定用ピーク間電圧と前記取得された現像電流の直流成分との関係を示す一次近似式である第２近似式を決定する第２近似式決定動作と、
前記第１近似式決定動作で決定された前記第１近似式と前記第２近似式決定動作で決定された前記第２近似式とが互いに交差する交点におけるピーク間電圧を前記基準ピーク間電圧として決定する、基準電圧決定動作と、
をそれぞれ実行する、画像形成装置。
【請求項2】
前記バイアス条件決定部は、前記第１測定範囲に含まれる前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧においてそれぞれ取得された前記現像電流の直流成分から最小二乗法によって前記第１近似式を決定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記バイアス条件決定部は、前記第２測定範囲に含まれる前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧においてそれぞれ取得された前記現像電流の直流成分から最小二乗法によって決定された一次近似式である第１判定用近似式の傾きが予め設定された第１閾値よりも大きい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用前記ピーク間電圧においてそれぞれ取得された現像電流の直流成分の平均値がピーク間電圧の変化に対して一定となる直線式を前記第２近似式として設定し、前記第１判定用近似式の傾きが前記第１閾値よりも小さい場合には、前記第１判定用近似式を前記第２近似式として設定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記第１測定範囲における前記複数の第１測定用ピーク間電圧の間隔、および、前記第２測定範囲における前記複数の第２測定用ピーク間電圧の間隔は、それぞれ、前記第１測定範囲の前記最大値と前記第２測定範囲の前記最小値との間隔よりも小さく設定されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記バイアス条件決定部は、前記第１近似式決定動作において、前記第１近似式の相関係数が予め設定された第２閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧から少なくとも一のピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第１近似式を決定する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記バイアス条件決定部は、前記第１近似式決定動作において、前記第１近似式の相関係数が前記第２閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧のうちの最も大きなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第１近似式を決定する、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記バイアス条件決定部は、前記第２近似式決定動作において、前記第２近似式の相関係数が予め設定された第３閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧から少なくとも一のピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第２近似式を決定する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記バイアス条件決定部は、前記第２近似式決定動作において、前記第２近似式の相関係数が前記第３閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧のうちの最も大きなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて決定された第２判定用近似式の相関係数と、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧のうちの最も小さなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて決定された第３判定用近似式の相関係数とを互いに比較し、前記第２判定用近似式および前記第３判定用近似式のうち相関係数が大きい方の判定用近似式を前記第２近似式として決定する、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記バイアス条件決定部は、前記第２近似式決定動作において除外された前記最も大きなピーク間電圧または前記最も小さなピーク間電圧を、前記第２測定範囲から予め除外して次のバイアス条件決定モードを実行する、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記第１測定範囲における前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧の数が、前記第２測定範囲における前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧の数よりも多く設定されている、請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記バイアス条件決定部は、前記現像電流の直流成分を構成する３つの電流であって、前記現像ニップ部の画像形成部分において前記現像ローラーから前記像担持体にトナーが移動することで生じる電流であるトナー移動電流と、前記トナーおよび前記キャリアによって前記現像ローラーと前記像担持体とに跨るように形成される磁気ブラシに沿って前記トナー移動電流と同じ向きに流れる電流である画像部磁気ブラシ電流と、更に、前記現像ニップ部の非画像形成部分において前記トナーおよび前記キャリアによって前記現像ローラーと前記像担持体とに跨るように形成される磁気ブラシに沿って前記トナー移動電流とは逆向きに流れる電流である非画像部磁気ブラシ電流とのバランスが前記ピーク間電圧の変化に応じて変化する点である変化点を、前記第１近似式と前記第２近似式との前記交点によって取得し、前記変化点に対応するピーク間電圧を前記基準ピーク間電圧として決定する、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二成分現像方式が適用された現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シートに画像を形成する画像形成装置として、感光体ドラム（像担持体）と、現像装置と、転写部材と、を備えるものが知られている。感光体ドラム上に形成された静電潜像が、現像装置によってトナーで顕在化されると、感光体ドラム上にトナー像が形成される。転写部材によって、トナー像がシートに転写される。このような画像形成装置に適用される現像装置として、トナーおよびキャリアを含む現像剤が使用される二成分現像技術が知られている。
【0003】
二成分現像技術においては、現像装置が現像ローラーを有し、当該現像ローラーにＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳された現像バイアスが印加されることで、好適なトナー像が形成される。特に、ＡＣバイアスのうちＶｐｐ（ピーク間電圧）を高く設定すると画像濃度が上昇するとともに、ハーフトーン画像のキメの向上や現像ローラーの回転周期で発生しやすいハーフピッチムラが改善する傾向がある。一方、Ｖｐｐを高く設定しすぎると、感光体ドラムと現像ローラーとが対向する現像ニップ部においてリークが発生することがある。このため、現像バイアスのうちＡＣバイアスのＶｐｐを適切に設定する技術が提案されている。
【0004】
特許文献１には、テスト用の静電潜像が現像される際の現像電流が検知され、当該検知された現像電流に応じて感光体ドラムの表面電位や現像バイアスのＶｐｐなどを含む画像形成条件が変更される技術が開示されている。また、特許文献２には、現像電流と感光体ドラムにおけるトナー付着量とからトナー帯電量が推定され、当該トナー帯電量に基づいてＡＣバイアスのＶｐｐおよびデューティのうちの少なくとも一方が調整される技術が開示されている。また、特許文献３には、基準となる原稿に対する現像時の現像電流が検知され、当該検知された現像電流によって基準原稿に対する画像濃度が判定される技術が開示されている。更に、特許文献４には、検知された現像電流に応じて、露光条件や現像ギャップなどの現像条件が変更される技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平５－１０７８３５号公報
【文献】特開２０１５－２０３７３１号公報
【文献】特開平９－１３８５８１号公報
【文献】特開２００６－６４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のような従来の技術では、現像電流やトナーの帯電量に基づいて画像形成条件が変更される。前述のように現像バイアスのＶｐｐを増大させるとトナーの現像量が増えることによって、現像電流のうちＤＣ成分が増加する。このため、従来の技術では、Ｖｐｐを増大させながら現像電流を確認し、狙いの画像濃度（現像電流）となるように好適なＶｐｐが設定されている。
【0007】
しかしながら、このようなＶｐｐに基づく画像濃度の調整では、現像装置内におけるトナー帯電量が変化すると画像濃度が変化するとともに、感光体ドラムと現像ローラーとの距離に相当する現像ギャップが変動すると両者の間に形成されるＡＣ電界が変動することで同様に画像濃度が変化してしまうという問題がある。すなわち、Ｖｐｐを連続的に変化させると画像濃度が確かに変化するため、Ｖｐｐは画像濃度の調整パラメータとして選択される傾向にあったが、実際には、Ｖｐｐの設定域次第では外乱によって画像濃度が変動しやすいという問題があった。
【0008】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、画像形成装置に備えられる二成分現像方式が適用された現像装置の現像バイアスの交流バイアスに関して、外乱の変化に対して画像濃度を変動させにくいロバスト性を有するピーク間電圧を設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一局面に係る現像装置は、シートに画像を形成する画像形成動作を実行することが可能な画像形成装置であって、回転され、静電潜像が形成されることを許容するとともに前記静電潜像がトナーによって顕在化されたトナー像を担持する表面を有する像担持体と、前記像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電装置と、前記帯電装置よりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記帯電電位に帯電された前記像担持体の表面を所定の画像情報に応じて露光することで前記静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置よりも前記回転方向下流側の所定の現像ニップ部において前記像担持体に対向して配置される現像装置であって、回転されトナーおよびキャリアからなる現像剤を担持する周面を有し前記像担持体にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラーを含む現像装置と、前記像担持体上に担持された前記トナー像をシートに転写する転写部と、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを前記現像ローラーに印加可能な現像バイアス印加部と、前記現像ローラーと前記現像バイアス印加部との間を流れる現像電流の直流成分を検出することが可能な電流検出部と、前記像担持体上に形成される所定の測定用潜像に対応して前記現像ローラーに前記現像バイアスを印加することで前記測定用潜像をトナーで現像する際に前記電流検出部によって検出される前記現像電流の直流成分に基づいて、前記画像形成動作において前記現像ローラーに印加される前記現像バイアスの前記交流電圧のピーク間電圧の基準となる基準ピーク間電圧を決定するバイアス条件決定モードを実行するバイアス条件決定部と、を備える。前記バイアス条件決定部は、前記バイアス条件決定モードにおいて、第１近似式決定動作と、第２近似式決定動作と、基準電圧決定動作と、をそれぞれ実行する。前記バイアス条件決定部は、第１近似式決定動作では、前記現像バイアスの前記交流成分の前記ピーク間電圧を所定の第１測定範囲に含まれる少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧にそれぞれ設定した条件で前記現像電流の直流成分をそれぞれ取得し、前記第１測定範囲における前記第１測定用ピーク間電圧と前記取得された現像電流の直流成分との関係を示す一次近似式である第１近似式を決定する。前記バイアス条件決定部は、第２近似式決定動作では、前記現像バイアスの前記交流成分の前記ピーク間電圧を前記第１測定範囲の最大値よりも大きな最小値を有するように設定された第２測定範囲に含まれる少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧にそれぞれ設定した条件で前記現像電流の直流成分をそれぞれ取得し、前記第２測定範囲における前記第２測定用ピーク間電圧と前記取得された現像電流の直流成分との関係を示す一次近似式である第２近似式を決定する。前記バイアス条件決定部は、基準電圧決定動作では、前記第１近似式決定動作で決定された前記第１近似式と前記第２近似式決定動作で決定された前記第２近似式とが互いに交差する交点におけるピーク間電圧を前記基準ピーク間電圧として決定する。また、画像形成動作時の実ピーク間電圧は、前記基準ピーク間電圧に対して、その基準ピーク間電圧そのままの値、もしくはその基準ピーク間電圧に一定比率を乗じた値、もしくは一定値を加えた値、または一定比率を乗じた上に一定値を加えた値を用いる。
【0010】
本構成によれば、第１測定範囲および第２測定範囲のそれぞれの範囲において交流バイアスのピーク間電圧と現像電流との関係を示す第１近似式と第２近似式との交点から基準ピーク間電圧が設定される。上記の交点の近傍では、交流バイアスのピーク間電圧と現像電流との関係の変化点が存在するため、第１測定範囲における第１近似式の傾きの影響を受けにくく、トナーの帯電量や現像ギャップの変動によって画像濃度が変化することを抑止することができる。また、キャリアの抵抗などの変動に応じて第２近似式の傾きが所定の閾値よりも小さくなる領域であってピーク間電圧の増加に応じて現像電流が低下しやすい領域に基準ピーク間電圧を設定することが抑止される。この結果、画像形成動作において安定した画像濃度を出力することが可能な現像バイアスの交流バイアスを設定することが可能となる。
【0011】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第１測定範囲に含まれる前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧においてそれぞれ取得された前記現像電流の直流成分から最小二乗法によって前記第１近似式を決定することが望ましい。
【0012】
本構成によれば、第１測定範囲に含まれる第１測定用ピーク間電圧から、簡易な演算処理によって第１近似式を決定することができる。
【0013】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第２測定範囲に含まれる前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧においてそれぞれ取得された前記現像電流の直流成分から最小二乗法によって決定された一次近似式である第１判定用近似式の傾きが予め設定された第１閾値よりも大きい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用前記ピーク間電圧においてそれぞれ取得された現像電流の直流成分の平均値がピーク間電圧の変化に対して一定となる直線式を前記第２近似式として設定し、前記第１判定用近似式の傾きが前記第１閾値よりも小さい場合には、前記第１判定用近似式を前記第２近似式として設定することが望ましい。
【0014】
本構成によれば、キャリアの抵抗値などの影響によって、その傾きが変化しやすい第２近似式の決定過程において、第１判定用近似式の傾きに応じてより適切な近似式を第２近似式として選択することができる。
【0015】
上記の構成において、前記第１測定範囲における前記複数の第１測定用ピーク間電圧の間隔、および、前記第２測定範囲における前記複数の第２測定用ピーク間電圧の間隔は、それぞれ、前記第１測定範囲の前記最大値と前記第２測定範囲の前記最小値との間隔よりも小さく設定されていることが望ましい。
【0016】
本構成によれば、第１測定範囲と第２測定範囲とを明確に区別し、更にそれぞれの測定範囲においてピーク間電圧の間隔を細かく設定することで、第１近似式、第２近似式の決定精度を高めることができる。
【0017】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第１近似式決定動作において、前記第１近似式の相関係数が予め設定された第２閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧から少なくとも一のピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第１近似式を決定することが望ましい。
【0018】
本構成によれば、第１近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、少なくとも一のピーク間電圧のデータを除外することで、より精度の高い第１近似式を決定することができる。
【0019】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第１近似式決定動作において、前記第１近似式の相関係数が前記第２閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧のうちの最も大きなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第１近似式を決定することが望ましい。
【0020】
本構成によれば、第１近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、第２測定範囲に近いピーク間電圧のデータを除外することで、更に精度の高い第１近似式を決定することができる。
【0021】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第２近似式決定動作において、前記第２近似式の相関係数が予め設定された第３閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧から少なくとも一のピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第２近似式を決定することが望ましい。
【0022】
本構成によれば、第２近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、少なくとも一のピーク間電圧のデータを除外することで、より精度の高い第２近似式を決定することができる。
【0023】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第２近似式決定動作において、前記第２近似式の相関係数が前記第３閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧のうちの最も大きなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて決定された第２判定用近似式の相関係数と、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧のうちの最も小さなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対応する前記現像電流の直流成分に基づいて決定された第３判定用近似式の相関係数とを互いに比較し、前記第２判定用近似式および前記第３判定用近似式のうち相関係数が大きい方の判定用近似式を前記第２近似式として決定することが望ましい。
【0024】
本構成によれば、第２近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、第２測定範囲のうち第１測定範囲に最も近い最小のピーク間電圧、または、放電リークが生じやすくノイズを含みやすい最大のピーク間電圧のデータうちのいずれかのデータを除外することで、より精度の高い第２近似式を決定することができる。
【0025】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記第２近似式決定動作において除外された前記最も大きなピーク間電圧または前記最も小さなピーク間電圧を、前記第２測定範囲から予め除外して次のバイアス条件決定モードを実行することが望ましい。
【0026】
本構成によれば、前回のバイアス条件決定モードにおいて除外されたデータを次のバイアス条件決定モードでは最初から除外しておくことで、モード実行時間を短縮し精度の高い基準ピーク間電圧を決定することができる。
【0027】
上記の構成において、前記第１測定範囲における前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧の数が、前記第２測定範囲における前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧の数よりも多く設定されていることが望ましい。
【0028】
本構成によれば、現像電流が大きく変化しやすい第１測定範囲において相対的に多くのデータを取得することで、より精度の高い基準ピーク間電圧を決定することができる。
【0029】
上記の構成において、前記バイアス条件決定部は、前記現像電流の直流成分を構成する３つの電流であって、前記現像ニップ部の画像形成部分において前記現像ローラーから前記像担持体にトナーが移動することで生じる電流であるトナー移動電流と、前記トナーおよび前記キャリアによって前記現像ローラーと前記像担持体とに跨るように形成される磁気ブラシに沿って前記トナー移動電流とは同じ向きに流れる電流である画像部磁気ブラシ電流と、更に、前記現像ニップ部の非画像形成部分において前記トナーおよび前記キャリアによって前記現像ローラーと前記像担持体とに跨るように形成される磁気ブラシに沿って前記トナー移動電流とは逆向きに流れる電流である非画像部磁気ブラシ電流とのバランスによって決定される。この際、前記ピーク間電圧の変化に応じて変化する変化点を前記第１近似式と前記第２近似式との前記交点によって取得し、前記変化点に対応するピーク間電圧を前記基準ピーク間電圧として決定することが望ましい。
【0030】
本構成によれば、トナー移動電流、画像部磁気ブラシ電流および非画像部磁気ブラシ電流の３つの電流のバランスが変化する変化点を２つの近似式の交点によって予測し、基準ピーク間電圧を決定することができる。
【発明の効果】
【0031】
本発明によれば、画像形成装置に備えられる二成分現像方式が適用された現像装置の現像バイアスの交流バイアスに関して、外乱の変化に対して画像濃度を変動させにくいロバストなピーク間電圧を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図および制御部の電気的構成を示したブロック図である。
【図3A】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像動作を示す模式図である。
【図3B】本発明の一実施形態に係る像担持体および現像ローラーの電位の大小関係を示す模式図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションのフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションの第１近似式決定ステップのフローチャートである。
【図6】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションの第２近似式決定ステップのフローチャートである。
【図7】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションのＶｐｐと現像電流との関係を示すグラフである。
【図8】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションのＶｐｐと現像電流との関係を示すグラフである。
【図9】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションのＶｐｐと現像電流との関係を示すグラフである。
【図10】本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションの第２近似式決定ステップのフローチャートである。
【図11】本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションの第２近似式決定ステップの一部のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置の一例として、タンデム方式のカラープリンタを例示する。画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等であってもよい。また、画像形成装置は、単色（モノクロ）画像を形成するものでもよい。画像形成装置１０は、シートＰに画像を形成する画像形成動作を実行することが可能とされている。
【0034】
図１は、画像形成装置１０の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置１０は、箱形の筐体構造を備える装置本体１１を備える。この装置本体１１内には、シートＰを給紙する給紙部１２、給紙部１２から給紙されたシートＰに転写するトナー像を形成する画像形成部１３、前記トナー像が一次転写される中間転写ユニット１４（転写部）、画像形成部１３にトナーを補給するトナー補給部１５、及び、シートＰ上に形成された未定着トナー像をシートＰに定着する処理を施す定着部１６が内装されている。さらに、装置本体１１の上部には、定着部１６で定着処理の施されたシートＰが排紙される排紙部１７が備えられている。
【0035】
装置本体１１の上面の適所には、シートＰに対する出力条件等を入力操作するための図略の操作パネルが設けられている。この操作パネルには、電源キーや出力条件を入力するためのタッチパネルや各種の操作キーが設けられている。
【0036】
装置本体１１内には、さらに、画像形成部１３より右側位置に、上下方向に延びるシート搬送路１１１が形成されている。シート搬送路１１１には、適所にシートを搬送する搬送ローラー対１１２が設けられている。また、シートのスキュー矯正を行うと共に、後述する二次転写のニップ部に所定のタイミングでシートを送り込むレジストローラー対１１３が、シート搬送路１１１における前記ニップ部の上流側に設けられている。シート搬送路１１１は、シートＰを給紙部１２から排紙部１７まで、画像形成部１３及び定着部１６を経由して搬送させる搬送路である。
【0037】
給紙部１２は、給紙トレイ１２１、ピックアップローラー１２２、及び給紙ローラー対１２３を備える。給紙トレイ１２１は、装置本体１１の下方位置に挿脱可能に装着され、複数枚のシートＰが積層されたシート束Ｐ１を貯留する。ピックアップローラー１２２は、給紙トレイ１２１に貯留されたシート束Ｐ１の最上面のシートＰを１枚ずつ繰り出す。給紙ローラー対１２３は、ピックアップローラー１２２によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。
【0038】
給紙部１２は、装置本体１１の、図１に示す左側面に取り付けられる手差し給紙部を備える。手差し給紙部は、手差しトレイ１２４、ピックアップローラー１２５、及び給紙ローラー対１２６を備える。手差しトレイ１２４は、手差しされるシートＰが載置されるトレイであり、手差しでシートＰを給紙する際、図１に示すように、装置本体１１の側面から開放される。ピックアップローラー１２５は、手差しトレイ１２４に載置されたシートＰを繰り出す。給紙ローラー対１２６は、ピックアップローラー１２５によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。
【0039】
画像形成部１３は、シートＰに転写するトナー像を形成するものであって、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットを備える。この画像形成ユニットとして、本実施形態では、後述する中間転写ベルト１４１の回転方向上流側から下流側に向けて（図１に示す左側から右側へ）順次配設された、マゼンタ（Ｍ）色の現像剤を用いるマゼンタ用ユニット１３Ｍ、シアン（Ｃ）色の現像剤を用いるシアン用ユニット１３Ｃ、イエロー（Ｙ）色の現像剤を用いるイエロー用ユニット１３Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）色の現像剤を用いるブラック用ユニット１３Ｂｋが備えられている。各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋは、それぞれ感光体ドラム２０（像担持体）と、感光体ドラム２０の周囲に配置された帯電装置２１、現像装置２３、一次転写ローラー２４及びクリーニング装置２５とを備える。また、各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋ共通の露光装置２２が、画像形成ユニットの下方に配置されている。
【0040】
感光体ドラム２０は、その軸回りに回転駆動され、静電潜像が形成されることを許容するとともに前記静電潜像がトナーによって顕在化されたトナー像を担持する円筒状の表面を有する。この感光体ドラム２０としては、一例として、公知のアモルファスシリコン（α－Ｓｉ）感光体ドラムや有機（ＯＰＣ）感光体ドラムが用いられる。帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面を所定の帯電電位に均一に帯電する。帯電装置２１は、帯電ローラーと、前記帯電ローラーに付着したトナーを除去するための帯電クリーニングブラシとを備える。露光装置２２は、帯電装置２１よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側に配置され、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有する。露光装置２２は、前記帯電電位に均一に帯電された感光体ドラム２０の表面に、画像データ（所定の画像情報）に基づき変調された光を照射して露光することで、静電潜像を形成する。
【0041】
現像装置２３は、露光装置２２よりも感光体ドラム２０の回転方向下流側の所定の現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）において感光体ドラム２０に対向して配置される。現像装置２３は、回転されトナーおよびキャリアからなる現像剤を担持する周面を有し、感光体ドラム２０にトナーを供給することで前記トナー像を形成する現像ローラー２３１を含む。
【0042】
一次転写ローラー２４は、中間転写ユニット１４に備えられている中間転写ベルト１４１を挟んで感光体ドラム２０とニップ部を形成する。更に、一次転写ローラー２４は、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト１４１上に一次転写する。クリーニング装置２５は、トナー像転写後の感光体ドラム２０の周面を清掃する。
【0043】
中間転写ユニット１４は、画像形成部１３とトナー補給部１５との間に設けられた空間に配置され、中間転写ベルト１４１と、図略のユニットフレームにて回転可能に支持された駆動ローラー１４２と、従動ローラー１４３と、バックアップローラー１４６と、濃度センサ１００と、を備える。中間転写ベルト１４１は、無端状のベルト状回転体であって、その周面側が各感光体ドラム２０の周面にそれぞれ当接するように、駆動ローラー１４２及び従動ローラー１４３、バックアップローラー１４６に架け渡されている。中間転写ベルト１４１は駆動ローラー１４２の回転により周回駆動される。従動ローラー１４３の近傍には、中間転写ベルト１４１の周面上に残存したトナーを除去するベルトクリーニング装置１４４が配置されている。濃度センサ１００（濃度検出部）は、ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋよりも下流側において中間転写ベルト１４１に対向して配置されており、中間転写ベルト１４１上に形成されたトナー像の濃度を反射光によって検出する（反射式）。なお、他の実施形態において、濃度センサ１００は、感光体ドラム２０上のトナー像の濃度を検出するものでもよく、また、シートＰ上に定着されたトナー像の濃度を検出するものでもよい。
【0044】
駆動ローラー１４２に対向して、中間転写ベルト１４１の外側には、二次転写ローラー１４５が配置されている。二次転写ローラー１４５は、中間転写ベルト１４１の周面に圧接されて、駆動ローラー１４２との間で転写ニップ部を形成している。中間転写ベルト１４１上に一次転写されたトナー像は、給紙部１２から供給されるシートＰに、転写ニップ部において二次転写される。すなわち、中間転写ユニット１４および二次転写ローラー１４５は、感光体ドラム２０上に担持されたトナー像をシートＰに転写する転写部として機能する。また、駆動ローラー１４２には、その周面を清掃するためのロールクリーナー２００が配置されている。
【0045】
トナー補給部１５は、画像形成に用いられるトナーを貯留するものであり、本実施形態ではマゼンタ用トナーコンテナ１５Ｍ、シアン用トナーコンテナ１５Ｃ、イエロー用トナーコンテナ１５Ｙ及びブラック用トナーコンテナ１５Ｂｋを備える。これらトナーコンテナ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋは、それぞれＭ／Ｃ／Ｙ／Ｂｋ各色の補給用トナーを貯留するものである。コンテナ底面に形成されたトナー排出口１５Ｈから、Ｍ／Ｃ／Ｙ／Ｂｋ各色に対応する画像形成ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋの現像装置２３に各色のトナーが補給される。
【0046】
定着部１６は、内部に加熱源を備えた加熱ローラー１６１と、加熱ローラー１６１に対向配置された定着ローラー１６２と、定着ローラー１６２と加熱ローラー１６１とに張架された定着ベルト１６３と、定着ベルト１６３を介して定着ローラー１６２と対向配置され定着ニップ部を形成する加圧ローラー１６４とを備えている。定着部１６へ供給されたシートＰは、前記定着ニップ部を通過することで、加熱加圧される。これにより、前記転写ニップ部でシートＰに転写されたトナー像は、シートＰに定着される。
【0047】
排紙部１７は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹部の底部に排紙されたシートＰを受ける排紙トレイ１７１が形成されている。定着処理が施されたシートＰは、定着部１６の上部から延設されたシート搬送路１１１を経由して、排紙トレイ１５１へ向けて排紙される。
【0048】
＜現像装置について＞
図２は、本実施形態に係る現像装置２３の断面図および制御部９８０の電気的構成を示したブロック図である。現像装置２３は、現像ハウジング２３０と、現像ローラー２３１と、第１スクリューフィーダー２３２と、第２スクリューフィーダー２３３と、規制ブレード２３４とを備える。現像装置２３には、二成分現像方式が適用されている。
図２は、本実施形態に係る現像装置２３の断面図および制御部９８０の電気的構成を示したブロック図である。現像装置２３は、現像ハウジング２３０と、現像ローラー２３１と、第１スクリューフィーダー２３２と、第２スクリューフィーダー２３３と、規制ブレード２３４とを備える。現像装置２３には、二成分現像方式が適用されている。
【0049】
現像ハウジング２３０には、現像剤収容部２３０Ｈが備えられている。現像剤収容部２３０Ｈには、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が収容されている。また、現像剤収容部２３０Ｈは、現像剤が現像ローラー２３１の軸方向の一端側から他端側に向かう第１搬送方向（図２の紙面と直交する方向、後から前に向かう方向）に搬送される第１搬送部２３０Ａと、軸方向の両端部において第１搬送部２３０Ａに連通され、第１搬送方向とは逆の第２搬送方向に現像剤が搬送される第２搬送部２３０Ｂとを含む。第１スクリューフィーダー２３２および第２スクリューフィーダー２３３は、図２の矢印Ｄ２２、Ｄ２３方向に回転され、それぞれ、現像剤を第１搬送方向および第２搬送方向に搬送する。特に、第１スクリューフィーダー２３２は、現像剤を第１搬送方向に搬送しながら、現像ローラー２３１に現像剤を供給する。
【0050】
現像ローラー２３１は、現像ニップ部ＮＰ（図３Ａ）において、感光体ドラム２０に対向して配置されている。現像ローラー２３１は、回転されるスリーブ２３１Ｓと、スリーブ２３１Ｓの内部に固定配置された磁石２３１Ｍとを備える。磁石２３１Ｍは、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２およびＳ３極を備える。Ｎ１極は主極とし機能し、Ｓ１極およびＮ２極は搬送極として機能し、Ｓ２極は剥離極として機能する。また、Ｓ３極は、汲み上げ極および規制極として機能する。一例として、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極およびＳ３極の磁束密度は、５４ｍＴ、９６ｍＴ、３５ｍＴ、４４ｍＴおよび４５ｍＴに設定される。現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｓは、図２の矢印Ｄ２１方向に回転される。現像ローラー２３１は、回転され、現像ハウジング２３０内の現像剤を受け取って現像剤層を担持し、感光体ドラム２０にトナーを供給する。なお、本実施形態では、現像ローラー２３１は、感光体ドラム２０と対向する位置において、同方向（ウィズ方向）に回転する。また、現像ローラー２３１の軸方向（幅方向）において、二成分現像剤の磁気ブラシが形成される範囲は、一例として、３０４ｍｍである。
【0051】
規制ブレード２３４（層厚規制部材）は、現像ローラー２３１に所定の間隔をおいて配置され、第１スクリューフィーダー２３２から現像ローラー２３１の周面上に供給された現像剤の層厚を規制する。
【0052】
現像装置２３を備える画像形成装置１０は、更に、現像バイアス印加部９７１と、駆動部９７２と、電流計９７３（電流検出部）と、制御部９８０とを備える。制御部９８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。
【0053】
現像バイアス印加部９７１は、直流電源と交流電源とから構成され、後記のバイアス制御部９８２からの制御信号に基づき、現像装置２３の現像ローラー２３１に、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加する。
【0054】
駆動部９７２は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、後記の駆動制御部９８１からの制御信号に応じて、現像動作時に、感光体ドラム２０に加え、現像装置２３内の現像ローラー２３１および第１スクリューフィーダー２３２、第２スクリューフィーダー２３３を回転駆動させる。
【0055】
電流計９７３は、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる直流電流（現像電流の直流成分）を検出する。
【0056】
制御部９８０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部９８１、バイアス制御部９８２、記憶部９８３およびキャリブレーション実行部９８４（バイアス条件決定部）を備えるように機能する。
【0057】
駆動制御部９８１は、駆動部９７２を制御して、現像ローラー２３１、第１スクリューフィーダー２３２、第２スクリューフィーダー２３３を回転駆動させる。また、駆動制御部９８１は、不図示の駆動機構を制御して、感光体ドラム２０を回転駆動させる。
【0058】
バイアス制御部９８２は、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０にトナーが供給される現像動作時（画像形成動作時）に、現像バイアス印加部９７１を制御して、感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間に直流電圧および交流電圧の電位差を設ける。前記電位差によって、トナーが現像ローラー２３１から感光体ドラム２０に移動される。
【0059】
記憶部９８３は、駆動制御部９８１、バイアス制御部９８２およびキャリブレーション実行部９８４によって参照される各種の情報を記憶している。一例として、現像ローラー２３１の回転数や環境に応じて調整される現像バイアスの値などが記憶されている。また、記憶部９８３は、複数の測定用トナー像を形成する際の各トナー像に応じて設定された印字率およびライン線数を格納している。なお、記憶部９８３に格納されるデータは、グラフやテーブルなどの形式でもよい。
【0060】
キャリブレーション実行部９８４は、後記のＡＣキャリブレーション（バイアス条件決定モード）を実行する。キャリブレーション実行部９８４は、ＡＣキャリブレーションにおいて、感光体ドラム２０、帯電装置２１、露光装置２２および現像装置２３を制御しながら、感光体ドラム２０上に複数の測定用トナー像を形成する。そして、キャリブレーション実行部９８４は、感光体ドラム２０上に形成される所定の測定用潜像に対応して現像ローラー２３１に前記現像バイアスを印加することで前記測定用潜像をトナーで現像する際に電流計９７３によって検出される直流電流に基づいて、前記画像形成動作において現像ローラー２３１に印加される現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧の基準となる基準ピーク間電圧を決定する。
【0061】
＜現像動作について＞
図３Ａは、本実施形態に係る画像形成装置１０の現像動作の模式図、図３Ｂは、感光体ドラム２０および現像ローラー２３１の電位の大小関係を示す模式図である。図３Ａを参照して、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間に、現像ニップ部ＮＰが形成されている。現像ローラー２３１上に担持されるトナーＴＮおよびキャリアＣＡは磁気ブラシを形成する。現像ニップ部ＮＰにおいて、磁気ブラシからトナーＴＮが感光体ドラム２０側に供給され、トナー像ＴＩが形成される。図３Ｂを参照して、感光体ドラム２０の表面電位は、帯電装置２１によって、背景部電位Ｖ０（Ｖ）に帯電される。その後、露光装置２２によって露光光が照射されると、感光体ドラム２０の表面電位が、印刷される画像に応じて背景部電位Ｖ０から最大で画像部電位ＶＬ（Ｖ）まで変化される。一方、現像ローラー２３１には、現像バイアスの直流電圧Ｖｄｃが印加されるとともに、直流電圧Ｖｄｃに不図示の交流電圧が重畳されている。
図３Ａは、本実施形態に係る画像形成装置１０の現像動作の模式図、図３Ｂは、感光体ドラム２０および現像ローラー２３１の電位の大小関係を示す模式図である。図３Ａを参照して、現像ローラー２３１と感光体ドラム２０との間に、現像ニップ部ＮＰが形成されている。現像ローラー２３１上に担持されるトナーＴＮおよびキャリアＣＡは磁気ブラシを形成する。現像ニップ部ＮＰにおいて、磁気ブラシからトナーＴＮが感光体ドラム２０側に供給され、トナー像ＴＩが形成される。図３Ｂを参照して、感光体ドラム２０の表面電位は、帯電装置２１によって、背景部電位Ｖ０（Ｖ）に帯電される。その後、露光装置２２によって露光光が照射されると、感光体ドラム２０の表面電位が、印刷される画像に応じて背景部電位Ｖ０から最大で画像部電位ＶＬ（Ｖ）まで変化される。一方、現像ローラー２３１には、現像バイアスの直流電圧Ｖｄｃが印加されるとともに、直流電圧Ｖｄｃに不図示の交流電圧が重畳されている。
【0062】
このような反転現像方式の場合、表面電位Ｖ０と現像バイアスの直流成分Ｖｄｃ（ＤＣバイアス）との電位差が、感光体ドラム２０の背景部へのトナーかぶりを抑制する電位差である。一方、露光後の表面電位ＶＬと現像バイアスの直流成分Ｖｄｃとの電位差が、感光体ドラム２０の画像部に、プラス極性のトナーを移動させる現像電位差となる。更に、現像ローラー２３１に印加される現像バイアスの交流成分（ＡＣバイアス）によって、現像ローラー２３１から感光体ドラム２０へのトナーの移動が促進される。
【0063】
＜現像バイアスと画像濃度との関係について＞
ここで、現像装置２３内のトナーの帯電量が変化した場合や、現像ローラー２３１の振れなどによって現像ギャップが変化した場合には、上記のＤＣバイアスおよびＡＣバイアスのいずれにおいても、トナーに付与される移動力Ｆ（＝トナーの電荷量Ｑ×電界の大きさＥ）が変化し、画像濃度が変動するという性質を持っている。ただし、厳密にはＤＣバイアスとＡＣバイアスとでは互いに異なった特性も持っている。ＡＣバイアスの場合、そのＶｐｐ（ピーク間電圧）を増大させていくと、画像濃度は上昇するが、やがて画像濃度の上昇はほとんどなくなり、更にアップさせると、逆に画像濃度は低下していく。一方、ＤＣバイアスにおける前記現像電位差（Ｖｄｃ－ＶＬ）を増大させていくと画像濃度は上昇を続けるとともに、やがて画像濃度の上昇量は小さくなるがＡＣバイアスのような画像濃度低下は確認されなかった。これは、ＡＣ電界が現像ニップ部において感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間で双方向の電界（往復電界）を形成する一方、ＤＣ電界は一方向の電界を形成することに起因していると推察される。
ここで、現像装置２３内のトナーの帯電量が変化した場合や、現像ローラー２３１の振れなどによって現像ギャップが変化した場合には、上記のＤＣバイアスおよびＡＣバイアスのいずれにおいても、トナーに付与される移動力Ｆ（＝トナーの電荷量Ｑ×電界の大きさＥ）が変化し、画像濃度が変動するという性質を持っている。ただし、厳密にはＤＣバイアスとＡＣバイアスとでは互いに異なった特性も持っている。ＡＣバイアスの場合、そのＶｐｐ（ピーク間電圧）を増大させていくと、画像濃度は上昇するが、やがて画像濃度の上昇はほとんどなくなり、更にアップさせると、逆に画像濃度は低下していく。一方、ＤＣバイアスにおける前記現像電位差（Ｖｄｃ－ＶＬ）を増大させていくと画像濃度は上昇を続けるとともに、やがて画像濃度の上昇量は小さくなるがＡＣバイアスのような画像濃度低下は確認されなかった。これは、ＡＣ電界が現像ニップ部において感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間で双方向の電界（往復電界）を形成する一方、ＤＣ電界は一方向の電界を形成することに起因していると推察される。
【0064】
より詳しくは、ＡＣバイアスの前記往復電界は、トナーを現像ローラー２３１から感光体ドラム２０に供給する現像電界と、トナーを感光体ドラム２０から現像ローラー２３１に回収する回収電界という互いに逆方向の２つの電界から成り立っている。そして、Ｖｐｐを上昇させた場合には、この両方の電界が上昇するが、やがて現像電界によるトナーの供給量は最大となる。その後、更にＶｐｐを上昇させると回収電界の上昇によりトナーの回収量はアップするが、現像電界によるトナーの供給量は既に最大となっている。この結果、感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間でのトナーの供給と回収との大小関係によって、最終的なトナーの現像量はＶｐｐの上昇に応じて低下する。
【0065】
＜Ｖｐｐと現像電流との関係について＞
このように、ＤＣバイアスおよびＡＣバイアスとトナーの現像量との関係を把握することはできる一方、ＡＣバイアスのＶｐｐを増大させた場合に、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流がどのような挙動を示すかは十分知られていなかった。
このように、ＤＣバイアスおよびＡＣバイアスとトナーの現像量との関係を把握することはできる一方、ＡＣバイアスのＶｐｐを増大させた場合に、現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流がどのような挙動を示すかは十分知られていなかった。
【0066】
この原因は、現像ニップ部ＮＰにおいて生成される現像電流が、「トナーの移動によって流れるトナー移動電流」と、「画像部において現像剤の磁気ブラシを流れる磁気ブラシ電流（画像部磁気ブラシ電流）」と、「非画像部で現像剤の磁気ブラシを流れる磁気ブラシ電流（非画像部磁気ブラシ電流）」とから構成されているためであると推察される。なぜなら、トナー移動電流はトナーの移動量に応じて変化するため、Ｖｐｐをアップさせていくと、トナー移動電流は上昇した後、低下していくが、画像部磁気ブラシ電流は、現像ニップ部ＮＰにおいて磁気ブラシを流れる電流であるため、Ｖｐｐの上昇と共に上昇する傾向にある。更に、非画像部磁気ブラシ電流は、画像形成領域の長手方向両端部に存在する非画像形成領域において、Ｖｐｐの上昇とともに逆方向の電流を上昇させる傾向にある。このため、トナー移動電流、画像部磁気ブラシ電流および非画像部磁気ブラシ電流の合計の電流の挙動の影響を複雑に受ける現像電流が、Ｖｐｐの増大に応じてどのような挙動を示すかは十分知られていなかった。
【0067】
そこで、本発明者は現像バイアスのＡＣバイアスのＶｐｐを増大させた時の現像電流の挙動を確認する実験を鋭意実施することで、その傾向に複数のパターンが存在することを新たに知見した。すなわち、ＡＣバイアスのＶｐｐを増大させると、現像電流（直流電流）は上昇していくが、やがてその勾配が変化する変化点に到達するとともにその後も現像電流が緩やかに上昇するパターンや、逆に前記変化点から現像電流が低下するパターンがあることが明らかになった。
【0068】
本発明者は、このような現像電流のパターンに基づいて、ＡＣバイアスのＶｐｐを画像濃度の変化が少ない領域に設定することに新たに着目した。この結果、トナー帯電量や現像ギャップが変化しても、画像濃度の変化を少なくすることが可能となった。以下に、このようなＶｐｐを設定するためのＡＣキャリブレーションの詳細について説明する。
【0069】
＜ＡＣキャリブレーションについて＞
図４は、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションのフローチャートである。図５は、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションの第１近似式決定ステップのフローチャートである。図６は、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションの第２近似式決定ステップのフローチャートである。
図４は、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションのフローチャートである。図５は、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションの第１近似式決定ステップのフローチャートである。図６は、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションの第２近似式決定ステップのフローチャートである。
【0070】
本実施形態では、画像形成動作が行われていないタイミングで、キャリブレーション実行部９８４がＡＣキャリブレーション（バイアス条件決定モード）を実行する。ＡＣキャリブレーションは、前記画像形成動作において現像ローラー２３１に印加される現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）の基準となる基準ピーク間電圧（ターゲット電圧）を決定するモードである。
【0071】
ＡＣキャリブレーションが開始されると、キャリブレーション実行部９８４は、第１近似式決定ステップ（図４のステップＳ０１）、第２近似式決定ステップ（図４のステップＳ０２）、ターゲット電圧決定ステップ（図４のステップＳ０３）を順に実行する。
【0072】
図５を参照して、第１近似式決定ステップについて詳述する。第１近似式決定ステップが開始されると、キャリブレーション実行部９８４は、記憶部９８３に記憶されている第１測定範囲に関する情報を取得する。第１測定範囲は、第１近似式決定ステップにおいて現像ローラー２３１に印加される交流バイアスのＶｐｐの範囲および間隔に関する情報である。本実施形態では、一例として、４つの第１測定用ピーク間電圧に関する情報がキャリブレーション実行部９８４によって取得される。この結果、第１近似式決定ステップにおける第１測定範囲が決定される（ステップＳ１１）。
【0073】
次に、キャリブレーション実行部９８４は、感光体ドラム２０上に測定用潜像を形成し、現像ローラー２３１に現像バイアスを印加することで、前記測定用潜像を現像する。具体的に、画像形成時と同様に、感光体ドラム２０が回転され、帯電装置２１によって感光体ドラム２０の周面が２５０Ｖに一様帯電される。なお、一例として、感光体ドラム２０の軸方向（幅方向）における帯電範囲は３２２ｍｍに設定される。そして、露光装置２２から照射される露光光によって感光体ドラム２０の一部の電位が１０Ｖまで低下され、測定用潜像が感光体ドラム２０上に形成される。本実施形態では、シート幅２９７ｍｍ（Ａ４横）に対して、測定用潜像の幅は２８７ｍｍ、現像ローラーの磁気ブラシの幅は３０４ｍｍに設定され、磁気ブラシの幅と測定用潜像の幅との差が、非画像磁気ブラシ電流が流れる領域となる。
【0074】
一方、現像ローラー２３１には、直流電圧１５０Ｖに、周波数１０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％の交流バイアスが重畳される。なお、交流バイアスのＶｐｐは、前記４つの第１測定用ピーク間電圧に順に設定される。この結果、各第１測定用ピーク間電圧に関して、上記の測定用潜像が現像ローラー２３１によって現像される際に、電流計９７３が現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流の直流成分（直流電流Ｉｄｃ）をそれぞれ測定する（ステップＳ１２）。この結果、４つの第１測定用ピーク間電圧に対応した４つの現像電流が取得され、第１測定用ピーク間電圧および現像電流に関する４組のデータが取得される。なお、現像電流の計算は現像ローラー２３１の回転について１周分以上の平均電流によって行われるものが望ましく、１周の整数倍の回転について平均されることが更に望ましい。
【0075】
次に、キャリブレーション実行部９８４は、上記の４つの第１測定用ピーク間電圧と４つの現像電流との関係を一次式で回帰し、その相関係数Ｒを演算する（ステップＳ１３）。一例として、キャリブレーション実行部９８４は最小二乗法によって前記一次式を演算し、相関係数Ｒを取得する。
【0076】
次に、キャリブレーション実行部９８４は、上記で取得した相関係数Ｒと予め記憶部９８３に格納された閾値Ｒ１との大小関係を比較する（ステップＳ１４）。一例として、閾値Ｒ１は、０．９０に設定されている。ここで、閾値Ｒ１≦相関係数Ｒの場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、キャリブレーション実行部９８４は、上記で回帰した一次式を第１近似式として決定する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４において閾値Ｒ１＞相関係数Ｒの場合（ステップＳ１４でＮＯ）、キャリブレーション実行部９８４は、上記の４組のデータのうち、最も大きなＶｐｐのデータを取り除いた状態で残りの３つのデータに基づいて、相関係数Ｒを再度演算する。その後、キャリブレーション実行部９８４は、上記と同様にステップＳ１４、Ｓ１５を実行する。なお、ステップＳ１６において最大Ｖｐｐのデータを取り除いたあとも閾値Ｒ１≦相関係数Ｒの関係が満たされない場合、キャリブレーション実行部９８４は、更に一部のデータを取り除いてステップを繰り返してもよいし、ＡＣキャリブレーションの実行を中断して前回行われたＡＣキャリブレーションの結果を援用してもよい。
【0077】
上記のように、第１近似式決定ステップが完了すると、第２近似式決定ステップが開始される。図６を参照して、第２近似式決定ステップについて詳述する。第２近似式決定ステップが開始されると、キャリブレーション実行部９８４は、記憶部９８３に記憶されている第２測定範囲に関する情報を取得する。第２測定範囲は、第２近似式決定ステップにおいて現像ローラー２３１に印加される交流バイアスのＶｐｐの範囲および間隔に関する情報である。本実施形態では、一例として、３つの第２測定用ピーク間電圧に関する情報がキャリブレーション実行部９８４によって取得される。この結果、第２近似式決定ステップにおける第２測定範囲が決定される（ステップＳ２１）。なお、第１測定範囲（４つの第１測定用ピーク間電圧）の最大値よりも、第２測定範囲（３つの第２測定用ピーク間電圧）の最小値は大きく設定されている。
【0078】
次に、キャリブレーション実行部９８４は、図５のステップＳ１２と同様に、感光体ドラム２０上に測定用潜像を形成し、現像ローラー２３１に現像バイアスを印加することで、前記測定用潜像を現像する。この際、現像ローラー２３１には、直流電圧１５０Ｖに、周波数１０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％の交流バイアスが重畳され、交流バイアスのＶｐｐは、前記３つの第２測定用ピーク間電圧に順に設定される。この結果、各第２測定用ピーク間電圧に関して、上記の測定用潜像が現像ローラー２３１によって現像される際に、電流計９７３が現像ローラー２３１と現像バイアス印加部９７１との間を流れる現像電流の直流成分（直流電流Ｉｄｃ）をそれぞれ測定する（ステップＳ２２）。この結果、３つの第２測定用ピーク間電圧に対応した３つの現像電流が取得され、第２測定用ピーク間電圧および現像電流に関する３組のデータが取得される。
【0079】
次に、キャリブレーション実行部９８４は、上記の３つの第２測定用ピーク間電圧と３つの現像電流との関係を一次式（第１判定用近似式）で回帰し、その傾きＬを演算する（ステップＳ２３）。一例として、キャリブレーション実行部９８４は最小二乗法によって前記一次式を演算し、傾きＬを取得する。
【0080】
次に、キャリブレーション実行部９８４は、上記で取得した傾きＬと予め記憶部９８３に格納された閾値Ｌ１との大小関係を比較する（ステップＳ２４）。一例として、閾値Ｌ１は、０（ゼロ）に設定されている。ここで、傾きＬ＜閾値Ｌ１の場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、キャリブレーション実行部９８４は、上記で回帰した一次式を第２近似式として決定する（ステップＳ２５）。一方、ステップＳ２４において傾きＬ≧閾値Ｌ１の場合（ステップＳ２４でＮＯ）、キャリブレーション実行部９８４は、上記の３組のデータのＶｐｐの平均値を演算し、当該平均値がピーク間電圧の変化に対して一定となる直線式を前記第２近似式として設定する（ステップＳ２６）。
【0081】
図５、図６に示される第１近似式決定ステップおよび第２近似式決定ステップがそれぞれ終了すると、キャリブレーション実行部９８４は、ターゲット電圧決定ステップを実行する（図４のステップＳ０３）。当該ターゲット電圧決定ステップでは、キャリブレーション実行部９８４は、第１近似式と第２近似式とが互いに交差する交点におけるピーク間電圧を基準ピーク間電圧（ターゲット電圧ＶＴ）として決定する。この結果、第１測定範囲および第２測定範囲のそれぞれにおけるピーク間電圧と現像電流との関係の境界付近（ピーク付近）において画像形成動作時のピーク間電圧を設定することができる。なお、本実施形態では、上記のように決定された基準ピーク間電圧を、所定の安全率を含めて、１．２倍したピーク間電圧を画像形成動作時の実ピーク間電圧として適用する。
【0082】
以下、本実施形態におけるＡＣキャリブレーションについてデータを基に更に詳述する。後記のデータは以下の各条件において行ったものである。
【0083】
＜共通条件＞
・プリント速度：５５枚／分
・感光体ドラム２０：アモルファスシリコン感光体（α－Ｓｉ）
・現像ローラー２３１：外径２０ｍｍ、表面形状ローレット溝加工＋ブラスト加工（周方向に沿って８０列の凹部（溝）が形成されている）、
・規制ブレード２３４：ＳＵＳ４３０製、磁性、厚み１．５ｍｍ
・規制ブレード２３４後の現像剤搬送量：２５０ｇ／ｍ２
・現像ローラー２３１の感光体ドラム２０に対する周速：１．８（対向位置でトレール方向）
・感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間の距離：０．２５ｍｍ
・感光体ドラム２０の白地部（背景部）電位Ｖ０：＋２５０Ｖ
・感光体ドラム２０の画像部電位ＶＬ：＋１０Ｖ
・現像ローラー２３１の現像バイアス：周波数＝７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％の交流電圧矩形波（Ｖｐｐは各実験条件に応じて調整）、Ｖｄｃ（直流電圧）＝１５０Ｖ
・トナー：正帯電極性トナー、体積平均粒子径６．８μｍ、トナー濃度６％
・キャリア：体積平均粒子径３５μｍ、フェライト・樹脂コートキャリア
・プリント速度：５５枚／分
・感光体ドラム２０：アモルファスシリコン感光体（α－Ｓｉ）
・現像ローラー２３１：外径２０ｍｍ、表面形状ローレット溝加工＋ブラスト加工（周方向に沿って８０列の凹部（溝）が形成されている）、
・規制ブレード２３４：ＳＵＳ４３０製、磁性、厚み１．５ｍｍ
・規制ブレード２３４後の現像剤搬送量：２５０ｇ／ｍ２
・現像ローラー２３１の感光体ドラム２０に対する周速：１．８（対向位置でトレール方向）
・感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間の距離：０．２５ｍｍ
・感光体ドラム２０の白地部（背景部）電位Ｖ０：＋２５０Ｖ
・感光体ドラム２０の画像部電位ＶＬ：＋１０Ｖ
・現像ローラー２３１の現像バイアス：周波数＝７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％の交流電圧矩形波（Ｖｐｐは各実験条件に応じて調整）、Ｖｄｃ（直流電圧）＝１５０Ｖ
・トナー：正帯電極性トナー、体積平均粒子径６．８μｍ、トナー濃度６％
・キャリア：体積平均粒子径３５μｍ、フェライト・樹脂コートキャリア
【0084】
＜現像剤について＞
トナーは粉砕型トナー、コアシェル構造のトナーのどちらであっても同様の効果が確認されている。また、トナー濃度についても、３％から１２％までの範囲で同様の効果が奏されることが確認された。交流電界によるトナーの移動は、磁気ブラシが細かいほどより顕著に起こりやすいことから、キャリアの体積平均粒子径は４５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。また、フェライトキャリアよりも真比重の小さい、樹脂キャリアの方がより好ましい。
トナーは粉砕型トナー、コアシェル構造のトナーのどちらであっても同様の効果が確認されている。また、トナー濃度についても、３％から１２％までの範囲で同様の効果が奏されることが確認された。交流電界によるトナーの移動は、磁気ブラシが細かいほどより顕著に起こりやすいことから、キャリアの体積平均粒子径は４５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。また、フェライトキャリアよりも真比重の小さい、樹脂キャリアの方がより好ましい。
【0085】
＜キャリアについて＞
キャリアは、体積平均粒子径３５μｍのフェライトコアにシリコンやフッ素などをコーティングしたものであり、具体的には以下の手順で作成した。キャリアコアＥＦ－３５（パウダーテック社製）１０００重量部に、シリコン樹脂ＫＲ－２７１（信越化学社製）２０質量部をトルエン２００質量部に溶解させて、塗布液を作製する。そして、流動層塗布装置により、塗布液を噴霧塗布した後、２００℃で６０分間熱処理して、キャリアを得た。この塗布液の中に、導電剤や荷電制御剤をそれぞれコート樹脂１００部に対し、０～２０部の範囲で混合し、分散させることで、抵抗調整・帯電調整を行なっている。
キャリアは、体積平均粒子径３５μｍのフェライトコアにシリコンやフッ素などをコーティングしたものであり、具体的には以下の手順で作成した。キャリアコアＥＦ－３５（パウダーテック社製）１０００重量部に、シリコン樹脂ＫＲ－２７１（信越化学社製）２０質量部をトルエン２００質量部に溶解させて、塗布液を作製する。そして、流動層塗布装置により、塗布液を噴霧塗布した後、２００℃で６０分間熱処理して、キャリアを得た。この塗布液の中に、導電剤や荷電制御剤をそれぞれコート樹脂１００部に対し、０～２０部の範囲で混合し、分散させることで、抵抗調整・帯電調整を行なっている。
【0086】
図７、図８および図９は、それぞれ、本実施形態に係る画像形成装置１において実行されるＡＣキャリブレーションのＶｐｐと現像電流との関係を示すグラフである。各図では、現像電流が縦軸（Ｙ軸）、Ｖｐｐが横軸（Ｘ軸）で示されている。
【0087】
表１、２は、図７に示される第１測定範囲、第２測定範囲におけるＶｐｐと現像電流との関係を示したものである。
【0088】
【表1】
【0089】
【表2】
【0090】
図７では、図５に示される第１近似式決定ステップにおいて、第１近似式としてｙ＝０．０１ｘ＋７の一次式が算出されている。一方、図６に示される第２近似式決定ステップでは、傾きＬがマイナス（Ｌ＜Ｌ１＝０）であるため、ステップＳ２５において第２近似式としてｙ＝－０．００７５ｘ＋２０．７６７の一次式が算出されている。この結果、ターゲット電圧決定ステップＳ０３において、第１近似式と第２近似式との交点として、Ｖｐｐ＝ターゲット電圧ＶＴ＝７８７Ｖが演算され、安全係数として１．２が設定されることで、画像形成動作時のＶｐｐ＝７８７×１．２＝９４４（Ｖ）が選択される。
【0091】
表３、４は、図８に示される第１測定範囲、第２測定範囲におけるＶｐｐと現像電流との関係を示したものである。
【0092】
【表3】
【0093】
【表4】
【0094】
図８では、図５に示される第１近似式決定ステップにおいて、第１近似式としてｙ＝０．０１ｘ＋７の一次式が算出されている。一方、図６に示される第２近似式決定ステップでは、傾きＬがプラス（Ｌ＞Ｌ１＝０）であるため、ステップＳ０２６において現像電流の平均値が演算され、第２近似式としてｙ＝１４．１の一次式が算出されている。この結果、ターゲット電圧決定ステップＳ０３において、第１近似式と第２近似式との交点として、Ｖｐｐ＝ターゲット電圧ＶＴ＝７１０Ｖが演算され、安全係数として１．２が設定されることで、画像形成動作時のＶｐｐ＝７１０×１．２＝８５２（Ｖ）が選択される。
【0095】
表５、６は、図９に示される第１測定範囲、第２測定範囲におけるＶｐｐと現像電流との関係を示したものである。
【0096】
【表5】
【0097】
【表6】
【0098】
図９では、図５に示される第１近似式決定ステップにおいて、第１近似式としてｙ＝０．００４２ｘ＋６．７１の一次式が算出されている。一方、図６に示される第２近似式決定ステップでは、傾きＬがプラス（Ｌ＞Ｌ１＝０）であるため、ステップＳ０２６において現像電流の平均値が演算され、第２近似式としてｙ＝１２．４の一次式が算出されている。この結果、ターゲット電圧決定ステップＳ０３において、第１近似式と第２近似式との交点として、Ｖｐｐ＝ターゲット電圧ＶＴ＝１３１０Ｖが演算され、安全係数として１．２が設定されることで、画像形成動作時のＶｐｐ＝１３１０×１．２＝１５７２（Ｖ）が選択される。
【0099】
＜現像電流（ＤＣ成分）がピーク（変化点）を持つ理由について＞
次に、前述の各データのように、現像電流（ＤＣ成分）がＶｐｐに対してピーク（変化点）をもつ理由について推察する。現像電流は、前述のように「トナー移動電流＋画像部磁気ブラシ電流＋非画像部磁気ブラシ電流」から構成されるが、現像電流を取得する際、静電潜像のうち画像部に対応する部分（ベタ画像部分）では、この「トナー移動電流＋画像部磁気ブラシ電流」の両方が流れるが、幅方向端部の白地部分では、画像部とは反対方向に「非画像部磁気ブラシ電流」のみが流れる。このため、Ｖｐｐを増加させていくと、この白地部分の非画像部磁気ブラシ電流が増加して、トータルの現像電流が低下する。
次に、前述の各データのように、現像電流（ＤＣ成分）がＶｐｐに対してピーク（変化点）をもつ理由について推察する。現像電流は、前述のように「トナー移動電流＋画像部磁気ブラシ電流＋非画像部磁気ブラシ電流」から構成されるが、現像電流を取得する際、静電潜像のうち画像部に対応する部分（ベタ画像部分）では、この「トナー移動電流＋画像部磁気ブラシ電流」の両方が流れるが、幅方向端部の白地部分では、画像部とは反対方向に「非画像部磁気ブラシ電流」のみが流れる。このため、Ｖｐｐを増加させていくと、この白地部分の非画像部磁気ブラシ電流が増加して、トータルの現像電流が低下する。
【0100】
なお、Ｖｐｐの増加に応じて画像部の画像部磁気ブラシ電流も増加するが、トナーが感光体ドラム２０の表面に付着することで形成されるトナー層が抵抗層になり、画像部磁気ブラシ電流の極端な増加が抑えられる。一方、白地部分では、多少のトナーは現像ローラー２３１のスリーブ表面に移動するが、その量は画像部に比べ圧倒的に少ないため、前記スリーブ表面に付着したトナー層は画像部と比較して高い抵抗にはならない。この結果、白地部分の非画像部磁気ブラシ電流は、Ｖｐｐの増加とともに大きく増加し、この磁気ブラシ電流がトナー移動電流とは逆方向に流れるため、現像電流は変化点（ピーク）を持つことになるものと推察される。
【0101】
本発明者は、鋭意実験を重ねることで、現像電流とＶｐｐとの上記の関係を新たに知見した。また、この現象は、キャリアの抵抗が低いほど発生しやすく、ギャップ１ｍｍの平行平板（面積２４０ｍｍ２）の間にキャリアを０．２ｇ充填し１０００Ｖの電圧を印可した時に流れる電流に基づいて、キャリアの抵抗値を求めた場合、１０の９乗オーム以下でこの現象が顕著に現れることを更に知見した。
【0102】
すなわち、感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との間に二成分現像剤が介在し、かつ、静電潜像の軸方向（幅方向）の中央部に測定用潜像が形成され、その両端部に白地部分が配置されると、本実施形態における第１測定範囲、第２測定範囲の２つの範囲の境界において、上記のような変化点が発生する。特に、第２近似式の傾きが正および負の広い範囲に分布する現象は、上記のような現像ローラー２３１の軸方向の両端部に中央部とは逆方向の電流が流れることに起因している。特に、本実施形態では、軸方向において、感光体ドラム２０上の帯電範囲よりも現像ローラー２３１上の磁気ブラシの範囲の方が狭く、更に、感光体ドラム２０上に形成される測定用潜像のうち画像部（ベタ画像部）の範囲が、磁気ブラシの範囲よりも更に狭く設定されている。この結果、上記のように、現像ローラー２３１の軸方向の両端部では画像部とは逆方向の電流が磁気ブラシに流れる領域が形成されている。そして、このような現象は、たとえば感光体ドラム２０とその周面に当接する帯電ローラーとの間に発生する放電電流には生じえない、現像ニップ部における固有の現象であり、上記のような繰り返し行った実験によって知見されたものである。特に、帯電ローラーと感光体ドラム２０との間にはキャリアの抵抗が変動要因となる現像剤が介在していないため、ピーク間電圧を増加させるとやがて電流が低下するという特性が生じにくい。
【0103】
以上のように、本実施形態では、第１測定範囲および第２測定範囲のそれぞれの範囲において交流バイアスのピーク間電圧と現像電流との関係を代表する第１近似式と第２近似式との交点から基準ピーク間電圧が設定される。上記の交点の近傍では、交流バイアスのピーク間電圧と現像電流との関係の変化点が存在するため、第１測定範囲における第１近似式の傾きの影響を受けにくく、トナーの帯電量や現像ギャップの変動によって画像濃度が変化することを抑止することができる。また、キャリアの抵抗などの変動に応じて第２近似式の傾きが所定の閾値よりも小さくなる領域であってピーク間電圧の増加に応じて現像電流が低下しやすい領域に基準ピーク間電圧を設定することが抑止される。この結果、画像形成動作において安定した画像濃度を出力することが可能な現像バイアスの交流バイアスを設定することが可能となる。なお、画像形成動作時の実ピーク間電圧は、前記基準ピーク間電圧に対して、その基準ピーク間電圧そのままの値、もしくはその基準ピーク間電圧に一定比率を乗じた値、もしくは一定値を加えた値、または一定比率を乗じた上に一定値を加えた値を用いることができる。
【0104】
また、本実施形態では、キャリブレーション実行部９８４は、前記第１測定範囲に含まれる前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧においてそれぞれ取得された前記現像電流の直流成分から最小二乗法によって前記第１近似式を決定する。本構成によれば、第１測定範囲に含まれる第１測定用ピーク間電圧から、簡易な演算処理によって第１近似式を決定することができる。
【0105】
また、本実施形態では、キャリブレーション実行部９８４は、前記第２測定範囲に含まれる前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧においてそれぞれ取得された前記現像電流の直流成分から最小二乗法によって決定された一次近似式である第１判定用近似式の傾きが予め設定された第１閾値Ｌ１よりも大きい場合には、前記少なくとも３つの第２測定用前記ピーク間電圧においてそれぞれ取得された現像電流の直流成分の平均値がピーク間電圧の変化に対して一定となる直線式を前記第２近似式として設定し、前記第１判定用近似式の傾きが前記第１閾値Ｌ１よりも小さい場合には、前記第１判定用近似式を前記第２近似式として設定する。本構成によれば、キャリアの抵抗値などの影響によって、その傾きが変化しやすい第２近似式の決定過程において、第１判定用近似式の傾きに応じてより適切な近似式を第２近似式として選択することができる。
【0106】
また、本実施形態では、前記第１測定範囲における前記複数の第１測定用ピーク間電圧の間隔、および、前記第２測定範囲における前記複数の第２測定用ピーク間電圧の間隔は、それぞれ、前記第１測定範囲の前記最大値と前記第２測定範囲の前記最小値との間隔よりも小さく設定されている。本構成によれば、第１測定範囲と第２測定範囲とを明確に区別し、更にそれぞれの測定範囲においてピーク間電圧の間隔を細かく設定することで、第１近似式、第２近似式の決定精度を高めることができる。
【0107】
また、キャリブレーション実行部９８４は、前記第１近似式決定動作において、前記第１近似式の相関係数が予め設定された第２閾値よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧から少なくとも一のピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第１近似式を決定する。本構成によれば、第１近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、少なくとも一のピーク間電圧のデータを除外することで、より精度の高い第１近似式を決定することができる。
【0108】
特に、キャリブレーション実行部９８４は、前記第１近似式決定動作において、前記第１近似式の相関係数が予め設定された第２閾値Ｒ１よりも小さい場合には、前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧のうちの最も大きなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対する前記現像電流の直流成分に基づいて前記第１近似式を決定する。本構成によれば、第１近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、第２測定範囲に近いピーク間電圧のデータを除外することで、更に精度の高い第１近似式を決定することができる。
【0109】
また、キャリブレーション実行部９８４は、前記第２近似式決定動作において除外された前記最も大きなピーク間電圧または前記最も小さなピーク間電圧を、前記第２測定範囲から予め除外して次のバイアス条件決定モードを実行する。本構成によれば、前回のバイアス条件決定モードにおいて除外されたデータを次のバイアス条件決定モードでは最初から除外しておくことで、モード実行時間を短縮し精度の高い基準ピーク間電圧を決定することができる。
【0110】
また、本実施形態では、前記第１測定範囲における前記少なくとも３つの第１測定用ピーク間電圧の数が、前記第２測定範囲における前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧の数よりもが多く設定されている。本構成によれば、第１近似式の傾きが正であり、現像電流が大きく変化しやすい第１測定範囲において相対的に多くのデータを取得することで、より精度の高い基準ピーク間電圧を決定することができる。
【0111】
また、本実施形態では、トナー移動電流と画像部磁気ブラシ電流と非画像部磁気ブラシ電流のバランス（各電流の合計）が変化する変化点を２つの近似式の交点によって予測し、基準ピーク間電圧を決定することができる。
【0112】
なお、本実施形態では、基準ピーク間電圧の設定を現像電流に基づいて決定している。従来では、画像濃度を測定してその安定性から基準ピーク間電圧を決定することも考えられたが、たとえば感光体ドラム２０や中間転写ベルト１４１上の画像濃度を測定する濃度センサは画像濃度が高くなると測定精度が低下しやすく、本発明の第２測定範囲における画像濃度を精度よく検出することができない。この点からも、第１測定範囲および第２測定範囲において基準ピーク間電圧を決定するためのデータは現像電流であることが好適とされる。
【0113】
また、第１測定範囲では現像電流が大きく変化しやすいため、可能な限り広いピーク間電圧の範囲で測定を行うことが望ましい。一方、第２測定範囲では、現像電流の変化が比較的小さく、またピーク間電圧を過剰に大きく設定すると現像ニップ部においてリークが発生する可能性がある。このため、第２測定範囲は第１測定範囲よりも狭く、測定ポイントを少なく設定することが望ましい。この結果、モード実行時間の短縮、消費トナー量の抑制が可能となる。
【0114】
また、現像電流の測定は、現像バイアス印加部９７１内の回路において行ってもよい。なお、トナーの移動電流は感光体ドラム２０側でも測定可能であるが、感光体ドラム２０には転写ローラーから流入する電流も含まれるため、これらの電流を分離することができない。したがって、現像電流は現像バイアス印加部９７１側において測定することが望ましい。
【0115】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取り得る。
【0116】
（１）上記実施形態では、現像ローラー２３１の表面にローレット溝加工＋ブラスト加工が施される態様にて説明したが、現像ローラー２３１の表面に凹形状（ディンプル）＋ブラスト加工を有するものや、ブラスト加工のみ、ローレット溝のみ、凹形状（ディンプル）のみ、メッキ加工が施されたものでもよい。
【0117】
（２）図１のように画像形成装置１０が複数の現像装置２３を有する場合、上記実施形態に係るＡＣキャリブレーションを１つもしくは２つの現像装置２３で行い、その結果を他の現像装置２３で利用するものでもよい。
【0118】
（３）図１０は、本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において実行されるＡＣキャリブレーションの第２近似式決定ステップのフローチャートである。図１１は、同第２近似式決定ステップの一部のフローチャートである。本変形実施形態では、先の実施形態と比較して、図１０のステップＳ２２Ａ、Ｓ２２ＢおよびＳ２２Ｃにおいて相違する。すなわち、ステップＳ２２において現像電流の直流成分（直流電流Ｉｄｃ）が測定される。この際、本変形実施形態では、第１近似式決定ステップと同様に、４つの第２測定用ピーク間電圧に対応した４つの現像電流の直流成分が取得され、第２測定用ピーク間電圧および現像電流の直流成分に関する４組のデータが取得される。
【0119】
ここで、キャリブレーション実行部９８４は、第１近似式決定ステップと同様に、相関係数Ｒを演算する（ステップＳ２２Ａ）。そして、当該相関係数Ｒと予め記憶部９８３に格納された閾値Ｒ２との大小関係を比較する（ステップＳ２２Ｂ）。一例として、閾値Ｒ２は、０．９０に設定されている。ここで、閾値Ｒ２≦相関係数Ｒの場合（ステップＳ２２ＢでＹＥＳ）、キャリブレーション実行部９８４は、先の実施形態と同様に、ステップＳ２３で傾きＬを演算し、ステップＳ２４における判定結果に基づいて、ステップＳ２５またはステップＳ２６において第２近似式をそれぞれ演算する。一方、ステップＳ２２Ｂにおいて、Ｒ２＞Ｒの場合（ステップＳ２２ＢでＮＯ）、キャリブレーション実行部９８４は、ステップＳ２２Ｃの修正相関係数Ｒを決定する。
【0120】
図１１を参照して、当該修正相関係数Ｒの決定ステップが開始されるとステップＳ３１において、キャリブレーション実行部９８４は、上記の４組のデータのうち、最も大きなＶｐｐのデータを取り除いた状態で残りの３つのデータに基づいて、相関係数Ｒｍを演算する（ステップＳ３１）。次に、キャリブレーション実行部９８４は、上記の４組のデータのうち、最も小さなＶｐｐのデータを取り除いた状態で残りの３つのデータに基づいて、相関係数Ｒｎを演算する（ステップＳ３２）。そして、キャリブレーション実行部９８４は、上記で演算された相関係数Ｒｍ、Ｒｎの大小関係を比較し、大きい方の相関係数を修正相関係数Ｒとして選択する（ステップＳ３３）。その後、図１０に戻って、選択された修正相関係数Ｒに基づいて、ステップＳ２２Ｂ以降の処理が繰り返される。
【0121】
このように、本変形実施形態では、第２近似式決定ステップにおいて、相関係数が小さい場合には、相関係数の高いデータを選択し、そのデータに基づいて第２近似式が設定される。このため、少なくとも一のピーク間電圧のデータを除外することで、より精度の高い第２近似式を決定することができる。
【0122】
特に、キャリブレーション実行部９８４は、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧のうちの最も大きなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対する前記現像電流の直流成分に基づいて決定された第２判定用近似式の相関係数Ｒｍと、前記少なくとも３つの第２測定用ピーク間電圧のうちの最も小さなピーク間電圧を除外した残りのピーク間電圧に対する前記現像電流の直流成分に基づいて決定された第３判定用近似式の相関係数Ｒｎとを互いに比較し、前記第２判定用近似式および前記第３判定用近似式のうち相関係数が大きい方の判定用近似式を前記第２近似式として決定する。本構成によれば、第２近似式の決定過程において相関係数が小さい場合には、第２測定範囲のうち第１測定範囲に最も近い最小のピーク間電圧、または、放電リークが生じやすくノイズを含みやすい最大のピーク間電圧のデータうちのいずれかのデータを除外することで、より精度の高い第２近似式を決定することができる。
【符号の説明】
【0123】
１０ 画像形成装置
２０ 感光体ドラム
２３ 現像装置
２３１ 現像ローラー
９７１ 現像バイアス印加部
９７２ 駆動部
９７３ 電流計（電流検出部）
９８０ 制御部
９８１ 駆動制御部
９８２ バイアス制御部
９８３ 記憶部
９８４ キャリブレーション実行部（バイアス条件決定部）
２０ 感光体ドラム
２３ 現像装置
２３１ 現像ローラー
９７１ 現像バイアス印加部
９７２ 駆動部
９７３ 電流計（電流検出部）
９８０ 制御部
９８１ 駆動制御部
９８２ バイアス制御部
９８３ 記憶部
９８４ キャリブレーション実行部（バイアス条件決定部）
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】