特許 7600578 画像形成装置

(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】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/06 20060101AFI20241210BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20241210BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G03G15/06 101

G03G15/08 235

G03G15/00 303

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020152070

(22)【出願日】2020-09-10

(65)【公開番号】P2022046157

(43)【公開日】2022-03-23

【審査請求日】2023-08-28

(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】110003443

【氏名又は名称】弁理士法人ＴＮＫアジア国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】中井 潤

【審査官】藤井 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－３２４８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６８９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３９０３６（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 １３／０６

Ｇ０３Ｇ １３／０８

Ｇ０３Ｇ １３／０９５

Ｇ０３Ｇ １３／３４

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／０６

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ １５／０９５

Ｇ０３Ｇ １５／３６

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ ２１／０２

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給し、前記像担持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記現像装置による前記トナー像の現像の際に前記現像装置に印加する印加電圧を制御する制御部と、
前記トナー像のトナー濃度を測定する濃度測定部とを備え、
前記現像装置は、前記トナー濃度を測定するための複数の第１パッチトナー像を形成し、
前記制御部は、前記現像装置が前記複数の第１パッチトナー像をそれぞれ形成する際の前記印加電圧を、それぞれ異なる印加電圧に制御し、
前記濃度測定部は、前記現像装置によって形成された前記複数の第１パッチトナー像の前記トナー濃度を測定し、
前記制御部は、
前記濃度測定部によって測定された複数の第１パッチトナー像の前記トナー濃度と、前記複数の第１パッチトナー像が形成される際に前記現像装置に印加した前記印加電圧との関係を算出し、算出結果に基づいて前記印加電圧の調整を行い、
算出した前記印加電圧及び前記トナー濃度の関係に基づいて、所望のトナー濃度の前記トナー像を形成するための電圧値を算出し、前記印加電圧を算出した電圧値に調整し、
前記複数の第１パッチトナー像のうち、２つの第１パッチトナー像を選択し、前記２つの第１パッチトナー像の前記トナー濃度と、前記２つの第１パッチトナー像が形成される際に前記現像装置に印加した前記印加電圧との関係を一次関数として算出し、
前記所望のトナー濃度が、前記複数の第１パッチトナー像の前記トナー濃度のうちの最小濃度より小さい場合、前記複数の第１パッチトナー像のうち、前記最小濃度を有する第１パッチトナー像を含む２つの第１パッチトナー像を選択し、前記２つの第１パッチトナー像が形成される際に前記現像装置に印加した前記印加電圧との関係を示す一次関数の切片がプラスの値である場合、前記最小濃度を有する第１パッチトナー像の前記トナー濃度と、前記最小濃度を有する第１パッチトナー像が形成される際に前記現像装置に印加した前記印加電圧とに基づいて、前記電圧値を算出する、画像形成装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記所望のトナー濃度が、前記複数の第１パッチトナー像の前記トナー濃度のうちの最大濃度より大きい場合、前記複数の第１パッチトナー像のうち、前記最大濃度を有する第１パッチトナー像を含む２つの第１パッチトナー像を選択し、選択した２つの前記第１パッチトナー像の前記トナー濃度と、前記２つの第１パッチトナー像が形成される際に前記現像装置に印加した前記印加電圧とを用いた外挿法で前記電圧値を算出する、請求項１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、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式を採用するプリンター、コピー機などの画像形成装置は、画像データに基づいて用紙などの記録媒体に画像を形成する。特許文献１には、形成された画像における画質を安定化することを目的として、現像工程にて印字チェックパターンを感光体ドラム上に形成するときに現像ローラーに流れ込む現像電流を検知して、その検知結果に基づいて帯電電位及び現像バイアスを制御する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－３３３７４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、画像形成装置において用いられているトナーの帯電量が、環境又は経時によって変動したときに、感光体ドラム上に形成するトナー像のトナー付着量がばらついて、出力画像の画像濃度が安定しないことがある。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定した画像濃度の画像形成が可能な画像形成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、現像装置と、制御部と、濃度測定部とを備える。前記像担持体には、表面に静電潜像が形成される。前記現像装置は、前記像担持体にトナーを供給し、前記像担持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する。前記制御部は、前記現像装置による前記トナー像の現像の際に前記現像装置に印加する印加電圧を制御する。前記濃度測定部は、前記トナー像のトナー濃度を測定する。前記現像装置は、トナー濃度を測定するための複数の第１パッチトナー像を形成する。前記制御部は、前記現像装置が前記複数の第１パッチトナー像をそれぞれ形成する際の前記印加電圧を、それぞれ異なる印加電圧に制御する。前記濃度測定部は、前記現像装置によって形成された前記複数の第１パッチトナー像の前記トナー濃度を測定する。前記制御部は、前記濃度測定部によって測定された複数の第１パッチトナー像の前記トナー濃度と、前記複数の第１パッチトナー像が形成される際に前記現像装置に印加した前記印加電圧との関係を算出し、算出結果に基づいて前記印加電圧の調整を行う。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、安定した画像濃度の画像形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】画像形成装置１の構成の一例を示す図である。

【図2】現像装置６４の構成の一例を示す図である。

【図3】用紙Ｐに形成された複数の第１パッチ画像を示す図である。

【図4】本実施形態におけるトナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係を示すグラフである。

【図5】図４のグラフ上に所望のトナー濃度となる点を加えた図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は、図４のグラフにおける相関関係Ｌ１に注目した図である。

【図7】（ａ）及び（ｂ）は、図４のグラフにおける相関関係Ｌ３に注目した図である。

【図8】トナー濃度ＣＴＤ３よりトナー濃度ＣＴＤ４が薄い場合の相関関係Ｌ３を示す図である。

【図9】本実施形態におけるトナー帯電量を予測するための第２パッチトナー像を示す図である。

【図10】本実施形態におけるトナー帯電量予測プロセスを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0010】

図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成について説明する。図１は、画像形成装置１の構成の一例を示す図である。画像形成装置１は、例えば、タンデム方式のカラープリンターである。

【0011】

図１に示すように、画像形成装置１は、操作部２、給紙部３、搬送部４、トナー補給部５、画像形成部６、転写部７、定着部８、排出部９、及び制御部１０を備える。

【0012】

操作部２は、ユーザーからの指示を受け付ける。操作部２は、ユーザーからの指示を受け付けると、ユーザーからの指示を示す信号を制御部１０へ送信する。操作部２は、液晶ディスプレー２１及び複数の操作キー２２を含む。液晶ディスプレー２１は、例えば、各種処理結果を表示する。操作キー２２は、例えば、テンキー、及びスタートキーを含む。操作部２は、画像形成処理の実行を示す指示が入力されると、画像形成処理の実行を示す信号を制御部１０へ送信する。この結果、画像形成装置１による画像形成動作が開始される。

【0013】

給紙部３は、給紙カセット３１、及び給紙ローラー群３２を有する。給紙カセット３１は、複数枚の用紙Ｐを収容可能である。給紙ローラー群３２は、給紙カセット３１に収容された用紙Ｐを１枚ずつ搬送部４へ給紙する。用紙Ｐは記録媒体の一例である。

【0014】

搬送部４は、ローラー及びガイド部材を備える。搬送部４は、給紙部３から排出部９まで延在する。搬送部４は、画像形成部６及び定着部８を経由するように、給紙部３から排出部９まで用紙Ｐを搬送する。

【0015】

トナー補給部５は、画像形成部６にトナーを補給する。トナー補給部５は、第１装着部５１Ｙ、第２装着部５１Ｃ、第３装着部５１Ｍ、及び第４装着部５１Ｋを備える。トナー補給部５は現像剤補給部の一例である。トナーは現像剤の一例である。

【0016】

第１装着部５１Ｙには第１トナーコンテナ５２Ｙが、装着される。同様に、第２装着部５１Ｃには第２トナーコンテナ５２Ｃが、第３装着部５１Ｍには第３トナーコンテナ５２Ｍが、第４装着部５１Ｋには第４トナーコンテナ５２Ｋが装着される。なお、第１装着部５１Ｙ～第４装着部５１Ｋの構成は、装着されるトナーコンテナの種類が異なるのみで他の構成は同様である。このため、第１装着部５１Ｙ～第４装着部５１Ｋを総称して、「装着部５１」と記載する場合がある。

【0017】

第１トナーコンテナ５２Ｙ、第２トナーコンテナ５２Ｃ、第３トナーコンテナ５２Ｍ、及び第４トナーコンテナ５２Ｋには、トナーがそれぞれ収容される。本実施形態において、第１トナーコンテナ５２Ｙには、イエロートナーが収容される。第２トナーコンテナ５２Ｃには、シアントナーが収容される。第３トナーコンテナ５２Ｍには、マゼンタトナーが収容される。第４トナーコンテナ５２Ｋには、ブラックトナーが収容される。

【0018】

画像形成部６は、露光装置６１、第１画像形成ユニット６２Ｙ、第２画像形成ユニット６２Ｃ、第３画像形成ユニット６２Ｍ、及び第４画像形成ユニット６２Ｋを備える。

【0019】

第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの各々は、帯電装置６３、現像装置６４、及び感光体ドラム６５を有する。感光体ドラム６５は、像担持体の一例である。

【0020】

帯電装置６３、及び現像装置６４は、感光体ドラム６５の周面に沿って配置される。本実施形態において、感光体ドラム６５は、図１の矢印Ｒ１で示す方向（時計回り）に回転する。

【0021】

帯電装置６３は、感光体ドラム６５を放電によって所定の極性に均一に帯電させる。本実施形態において、帯電装置６３は、感光体ドラム６５を正の極性に帯電させる。露光装置６１は、帯電した感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。

【0022】

現像装置６４は、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像装置６４は、トナー補給部５からトナーが補給される。現像装置６４は、トナー補給部５から補給されたトナーを感光体ドラム６５の表面に供給する。この結果、感光体ドラム６５の表面にトナー像が形成される。

【0023】

本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４は、第１装着部５１Ｙと接続する。したがって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４には、イエロートナーが補給される。よって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する感光体ドラム６５の表面には、イエロートナー像が形成される。

【0024】

第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４は、第２装着部５１Ｃと接続する。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４には、シアントナーが補給される。よって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する感光体ドラム６５の表面には、シアントナー像が形成される。

【0025】

第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４は、第３装着部５１Ｍと接続する。したがって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４には、マゼンタトナーが補給される。よって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する感光体ドラム６５の表面には、マゼンタトナー像が形成される。

【0026】

第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４は、第４装着部５１Ｋと接続する。したがって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４には、ブラックトナーが補給される。よって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する感光体ドラム６５の表面には、ブラックトナー像が形成される。

【0027】

転写部７は、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋが有する各感光体ドラム６５の表面に形成された各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。本実施形態において、転写部７は、二次転写方式によって各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。詳しくは、転写部７は、４つの一次転写ローラー７１、中間転写ベルト７２、駆動ローラー７３、従動ローラー７４、二次転写ローラー７５、及び濃度センサー７６を有する。

【0028】

中間転写ベルト７２は、４つの一次転写ローラー７１、駆動ローラー７３、及び、従動ローラー７４に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト７２は、駆動ローラー７３の回転に応じて駆動する。図１において、中間転写ベルト７２は、反時計回りに周回する。従動ローラー７４は、中間転写ベルト７２の駆動に応じて回転駆動する。

【0029】

第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄに沿って、中間転写ベルト７２の下面と対向して配置される。本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄの上流側から下流側に向けて第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの順で配置される。

【0030】

各一次転写ローラー７１は、中間転写ベルト７２を介して各感光体ドラム６５に対向して配置され、各感光体ドラム６５に向けて押圧されている。このため、各感光体ドラム６５の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト７２に順次転写される。本実施形態において、中間転写ベルト７２には、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で重ねて転写される。以下、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像が重ねられたトナー像を「積層トナー像」と記載する場合がある。

【0031】

二次転写ローラー７５は、中間転写ベルト７２を介して駆動ローラー７３に対向して配置される。二次転写ローラー７５は、駆動ローラー７３に向けて押圧されている。これにより、二次転写ローラー７５と駆動ローラー７３との間に転写ニップが形成される。用紙Ｐが転写ニップを通過すると、中間転写ベルト７２上の積層トナー像が用紙Ｐに転写される。本実施形態において、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で、上層から下層となるように用紙Ｐに転写される。積層トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８へ向けて搬送される。

【0032】

濃度センサー７６は、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋよりも下流側において中間転写ベルト７２に対向して配置されており、感光体ドラム６５上に形成された積層トナー像の濃度（トナー濃度）を測定する。なお、濃度センサー７６は、中間転写ベルト７２上の積層トナー像の濃度を測定するものでもよく、また、用紙Ｐ上に定着されたトナー像の濃度を測定するものでもよい。

【0033】

定着部８は、加熱部材８１、及び加圧部材８２を備える。加熱部材８１、及び加圧部材８２は互いに対向して配置され、定着ニップを形成する。画像形成部６から搬送された用紙Ｐは、定着ニップを通過することにより所定の定着温度で加熱されながら、加圧される。この結果、積層トナー像が用紙Ｐに定着する。用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８から排出部９へ向けて搬送される。

【0034】

排出部９は、排出ローラー対９１及び排出トレイ９３を有する。排出ローラー対９１は、排出口９２を介して排出トレイ９３へ用紙Ｐを搬送する。排出口９２は、画像形成装置１の上部に形成される。

【0035】

制御部１０は、画像形成装置１が備える各部の動作を制御する。制御部１０は、プロセッサー１１と、記憶部１２とを備える。プロセッサー１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える。記憶部１２は、半導体メモリーのようなメモリーを備え、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。記憶部１２は、制御プログラムを記憶している。プロセッサー１１は、制御プログラムを実行することによって、画像形成装置１の動作を制御する。

【0036】

次に、図２を参照して、現像装置６４の構成について詳細に説明する。図２は、現像装置６４の構成の一例を示す図である。詳しくは、図２は、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する第１現像装置６４Ｙを示す。なお、図２では、理解を容易にするために感光体ドラム６５を２点鎖線で図示している。本実施形態において、第１現像装置６４Ｙは、２成分現像方式によって感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像する。図１を参照して既に説明したように、第１現像装置６４Ｙの現像容器６４０は、第１トナーコンテナ５２Ｙに接続する。したがって、第１現像装置６４Ｙの現像容器６４０には、イエロートナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。

【0037】

図２に示すように、第１現像装置６４Ｙは、現像容器６４０の内部に現像ローラー６４１、第１攪拌スクリュー６４３、第２攪拌スクリュー６４４、及びブレード６４５を有する。詳しくは、現像ローラー６４１は、第２攪拌スクリュー６４４と対向して配置される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と対向して配置される。

【0038】

現像容器６４０は、仕切り壁６４０ｃによって第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとに区画される。仕切り壁６４０ｃは、現像ローラー６４１の軸方向に延びる。第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとは、仕切り壁６４０ｃの長手方向の両端の外方において連通している。

【0039】

第１攪拌室６４０ａには、第１攪拌スクリュー６４３が配置される。第１攪拌室６４０ａには、磁性体キャリアが収容されている。第１攪拌室６４０ａには、非磁性体のトナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。図２に示す例では、第１攪拌室６４０ａには、イエロートナーが補給される。

【0040】

第２攪拌室６４０ｂには、第２攪拌スクリュー６４４が配置される。第２攪拌室６４０ｂには、磁性体のキャリアが収容されている。

【0041】

イエロートナーは、第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４によって攪拌されてキャリアと混合される。この結果、キャリア、及びイエロートナーからなる２成分現像剤が構成される。２成分現像剤は、現像剤の一例であるため、以下「現像剤」と省略して記載することがある。

【0042】

第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４は、第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとの間で現像剤を循環させて攪拌する。この結果、トナーが所定の極性に帯電する。本実施形態において、トナーは、正の極性に帯電する。

【0043】

現像ローラー６４１は、非磁性の回転スリーブ６４１ａと、マグネット体６４１ｂとによって構成される。マグネット体６４１ｂは、回転スリーブ６４１ａの内部に固定して配置される。マグネット体６４１ｂは、複数の磁極を含む。現像剤は、マグネット体６４１ｂの磁力によって、現像ローラー６４１に吸着する。この結果、現像ローラー６４１の表面に磁気ブラシが形成される。

【0044】

本実施形態において、現像ローラー６４１は、図２の矢印Ｒ２（反時計回り）で示す方向に回転する。現像ローラー６４１は、回転することによって磁気ブラシをブレード６４５と対向する位置まで搬送する。ブレード６４５は、現像ローラー６４１との間にギャップ（隙間）が形成されるように配置されている。したがって、磁気ブラシの厚さがブレード６４５によって規定される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と感光体ドラム６５とが対向する位置よりも磁気ローラー６４２の回転方向の上流側に配置される。

【0045】

現像ローラー６４１には、制御部１０の制御により、所定の電圧（現像バイアス電圧）が印加される。これにより、表面に形成された現像剤層が感光体ドラム６５と対向する位置まで搬送され、現像剤中のトナーが感光体ドラム６５に付着される。

【0046】

例えば、ユーザーによる画像形成処理の実行を示す指示が画像形成装置１に入力されると、制御部１０は、画像形成装置１が備える各部に画像形成動作を開始するよう画像形成部６を制御する。具体的には、制御部１０は、帯電装置６３、第１現像装置６４Ｙ、現像電源６４８及び露光装置６１を制御する。

【0047】

帯電装置６３は、制御部１０による制御により、感光体ドラム６５の表面を所定の帯電電位（表面電位Ｖ０）に帯電させる。詳しくは、帯電装置６３が感光体ドラム６５に帯電バイアスを印加すると、感光体ドラム６５の表面が表面電位Ｖ０に帯電する。

【0048】

現像電源６４８は、制御部１０による制御により、現像ローラー６４１に現像バイアス電圧を印加する。現像バイアス電圧は、直流成分及び交流成分を含む。図２は、直流成分の大きさ（Ｖｄｃ１）が表面電位Ｖ０より大きい現像バイアス電圧が、現像ローラー６４１に印加された場合を示す。なお、バイアス電圧は、交流成分を含まなくてもよい。

【0049】

露光装置６１は、制御部１０による制御により、帯電装置６３が表面電位Ｖ０に帯電させた感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム６５の表面における静電潜像が形成された部分の帯電電位Ｖ１は、表面電位Ｖ０より小さくなる。

【0050】

第１現像装置６４Ｙは、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成されると、制御部１０による制御により、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像する。

【0051】

このとき、感光体ドラム６５へ現像されるトナーが、現像電流Ｉｄとして測定される。つまり、現像電流Ｉｄは、表面電位Ｖ０と帯電電位Ｖ１との差分（コントラスト電圧）に応じて、現像ローラー６４１から感光体ドラム６５へ移動したトナーの量を示す。

【0052】

なお、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの各々が有する現像装置６４の構成は、トナー補給部５から補給されるトナーの種類が異なるのみで、他の構成は略同様である。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃ～第４画像形成ユニット６２Ｋが有する第２現像装置６４Ｃ～第４現像装置６４Ｋの構成の説明については、説明を省略する。

【0053】

ここで、放電及び露光によるコントラスト電圧が一定であって、トナーの帯電量が常に一定である場合、現像ローラー６４１から感光体ドラム６５へ移動するトナーの量は一定になるため、濃度センサー７６によって測定されるトナー濃度は一定になる。

【0054】

しかしながら、例えば、材質が異なる感光体ドラム６５に同じ露光エネルギーのレーザー光を照射した場合、コントラスト電圧が異なる。具体的には、ａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）製の感光体ドラム６５では、有機感光体（ＯＰＣ）製の感光体ドラム６５と比べて、コントラスト電圧の電圧が大きく変化しやすい。

【0055】

また、トナーの帯電量は、環境条件等により、常に一定ではないため、コントラスト電圧が同じ場合においても、現像ローラー６４１から感光体ドラム６５へ移動するトナーの量は常に一定にはならない。

【0056】

濃度センサー７６によって一定のトナー濃度が測定されるようにするため、例えば、本実施形態において、現像ローラー６４１に印加される現像バイアス電圧を調整する現像バイアス電圧調整モードを有する。現像バイアス電圧調整モードは、例えば、画像形成処理の合間に、現像バイアス電圧調整モードの実行を示す指示がユーザーによって入力されると開始される。

【0057】

［現像バイアス電圧調整］
現像バイアス電圧調整モードが開始されると、画像形成部６は、用紙Ｐに複数の第１パッチ画像を形成する。具体的には、現像装置６４は、複数の第１パッチトナー像を形成する。第１パッチトナー像は、例えば、１０ｍｍ四方の四角形である。このような大きさにすることで、トナーの消費量を抑えることができる。

【0058】

次に、図３を参照して、第１パッチ画像及び第１パッチトナー像について説明する。図３は、用紙Ｐに形成された複数の第１パッチ画像を示す図である。

【0059】

現像装置６４は、第１パッチトナー像Ｓ１～Ｓ４を形成する。第１パッチトナー像Ｓ１～Ｓ４の形成の際、現像ローラー６４１には、それぞれ異なる現像バイアス電圧が印加される。例えば、制御部１０の制御により、第１パッチトナー像Ｓ１の形成時には、現像バイアス電圧Ｖｄｃ１が印加され、第１パッチトナー像Ｓ２の形成時には、現像バイアス電圧Ｖｄｃ２が印加され、第１パッチトナー像Ｓ３の形成時には、現像バイアス電圧Ｖｄｃ３が印加され、第１パッチトナー像Ｓ４の形成時には、現像バイアス電圧Ｖｄｃ４が印加される。

【0060】

また、濃度センサー７６は、現像装置６４によって形成された第１パッチトナー像Ｓ１～Ｓ４のトナー濃度を測定する。制御部１０は、濃度センサー７６の測定結果を取得する。例えば、制御部１０は、濃度センサー７６によって測定された第１パッチトナー像Ｓ１～Ｓ４のそれぞれのトナー濃度ＣＴＤ１～ＣＴＤ４を取得する。

【0061】

制御部１０は、取得したトナー濃度ＣＴＤ１～ＣＴＤ４と、現像バイアス電圧Ｖｄｃ１～Ｖｄｃ４とに基づいて、トナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係を算出する。

【0062】

次に、図４を参照して、本実施形態におけるトナー濃度及び現像バイアス電圧について説明する。図４は、本実施形態におけるトナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係を示すグラフである。図４は、縦軸にトナー濃度を示し、横軸に現像バイアス電圧を示す。

【0063】

本実施形態において、トナー濃度は、ＣＴＤ４が最も濃く、ＣＴＤ３、ＣＴＤ２、ＣＴＤ１の順に薄くなるものとする。現像バイアス電圧は、Ｖｄｃ４が最も大きく、Ｖｄｃ３、Ｖｄｃ２、Ｖｄｃ１の順に小さくなるものとする。一般的には、現像バイアス電圧が高くなるほど、トナー濃度の濃い画像が形成される。

【0064】

制御部１０は、例えば、第１パッチトナー像Ｓ１～Ｓ４のうち、２つの第１パッチトナー像を選択し、２つの第１パッチトナー像のトナー濃度と、２つの第１パッチトナー像が形成される際の現像バイアス電圧との関係を一次関数として算出する。具体的には、制御部１０は、第１パッチトナー像Ｓ１、Ｓ２を選択し、トナー濃度ＣＴＤ１及び現像バイアス電圧Ｖｄｃ１と、トナー濃度ＣＴＤ２及び現像バイアス電圧Ｖｄｃ２とに基づいて、第１パッチトナー像Ｓ１、Ｓ２におけるトナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係Ｌ１の一次関数を算出する。

【0065】

同様に、制御部１０は、トナー濃度ＣＴＤ２及び現像バイアス電圧Ｖｄｃ２と、トナー濃度ＣＴＤ３及び現像バイアス電圧Ｖｄｃ３とに基づいて、第１パッチトナー像Ｓ２、Ｓ３におけるトナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係Ｌ２の一次関数を算出し、トナー濃度ＣＴＤ３及び現像バイアス電圧Ｖｄｃ３と、トナー濃度ＣＴＤ４及び現像バイアス電圧Ｖｄｃ４とに基づいて、第１パッチトナー像Ｓ３、Ｓ４におけるトナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係Ｌ３の一次関数を算出する。

【0066】

このように、トナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係がわかると、所望のトナー濃度の画像を形成するための現像バイアス電圧を求めることが可能になる。

【0067】

次に、図５～図８を参照して、本実施形態において、所望のトナー濃度の画像を形成するための現像バイアス電圧の算出方法について説明する。図５は、図４のグラフ上に所望のトナー濃度となる点を加えた図である。図５は、所望のトナー濃度がトナー濃度ＣＴＤ１～ＣＴＤ４の間の濃度である場合を示す。

【0068】

例えば、所望のトナー濃度がトナー濃度ＣＴＤ１とトナー濃度ＣＴＤ２との間のトナー濃度ＣＴＤａである場合（ＣＴＤ１＜ＣＴＤａ＜ＣＴＤ２）、トナー濃度ＣＴＤａの画像を形成するための現像バイアス電圧Ｖｄｃａは、数式（１）で算出される。

【0069】

【数1】

【0070】

また、同様に、所望のトナー濃度が、トナー濃度ＣＴＤ２とトナー濃度ＣＴＤ３との間のトナー濃度ＣＴＤｂである場合（ＣＴＤ２＜ＣＴＤｂ＜ＣＴＤ３）、及びトナー濃度ＣＴＤ３とトナー濃度ＣＴＤ４との間のトナー濃度ＣＴＤｃである場合（ＣＴＤ３＜ＣＴＤｃ＜ＣＴＤ４）、それぞれ対応する現像バイアス電圧Ｖｄｃｂ及び現像バイアス電圧Ｖｄｃｃは、数式（１）を変形させて算出される。

【0071】

このように、所望のトナー濃度が、複数の第１パッチトナー像のトナー濃度のうちの最大濃度と最小濃度との間のトナー濃度である場合、内挿法により適切な現像バイアス電圧を求めることができる。

【0072】

次に、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、所望のトナー濃度が複数の第１パッチトナー像のトナー濃度のうちの最小濃度より薄い場合における現像バイアス電圧の算出方法を説明する。この場合、制御部１０は、最小濃度を有する第１パッチトナー像Ｓ１を含む２つの第１パッチトナー像（第１パッチトナー像Ｓ１、Ｓ２）を選択する。また、この場合、相関関係Ｌ１の切片ＣＴＤｉｎｔの符号により算出方法が異なる。図６（ａ）及び（ｂ）は、図４のグラフにおける相関関係Ｌ１に注目した図である。図６（ａ）は、相関関係Ｌ１の切片ＣＴＤｉｎｔがゼロ以上（ＣＴＤｉｎｔ１）である場合を示し、図６（ｂ）は、相関関係Ｌ１の切片ＣＴＤｉｎｔがゼロ未満（ＣＴＤｉｎｔ２）である場合を示す。切片ＣＴＤｉｎｔは、数式（２）で算出される。

【0073】

【数2】

【0074】

図６（ａ）に示す場合（ＣＴＤｉｎｔ≧０）において、所望のトナー濃度が、トナー濃度ＣＴＤ１より薄いトナー濃度ＣＴＤｄである場合（ＣＴＤｄ＜ＣＴＤ１）、トナー濃度ＣＴＤｄの画像を形成するための現像バイアス電圧Ｖｄｃｄは、数式（３）で算出される。

【0075】

このように計算することで、切片ＣＴＤｉｎｔがゼロ以上（ＣＴＤｉｎｔ１）である場合に現像バイアス電圧Ｖｄｃｄがマイナスの値になることを防ぐことができる。

【0076】

【数3】

【0077】

一方、図６（ｂ）に示す場合（ＣＴＤｉｎｔ＜０）において、所望のトナー濃度が、トナー濃度ＣＴＤ１より薄いトナー濃度ＣＴＤｄである場合（ＣＴＤｄ＜ＣＴＤ１）、トナー濃度ＣＴＤｄの画像を形成するための現像バイアス電圧Ｖｄｃｄは、外挿法により数式（４）で算出される。

【0078】

【数4】

【0079】

次に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、所望のトナー濃度が複数の第１パッチトナー像のトナー濃度のうちの最大濃度より濃い場合における現像バイアス電圧の算出方法を説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は、図４のグラフにおける相関関係Ｌ３に注目した図である。

【0080】

図７（ａ）に示すように、所望のトナー濃度が、トナー濃度ＣＴＤ４より濃いトナー濃度ＣＴＤｅである場合（ＣＴＤ４＜ＣＴＤｅ）、制御部１０は、最大濃度を有する第１パッチトナー像Ｓ４を含む２つの第１パッチトナー像（第１パッチトナー像Ｓ３、Ｓ４）を選択する。この場合、トナー濃度ＣＴＤｅの画像を形成するための現像バイアス電圧Ｖｄｃｅは、外挿法により数式（５）で算出される。

【0081】

【数5】

【0082】

なお、算出された現像バイアス電圧Ｖｄｃｅが、図７（ｂ）に示すように、現像バイアス電圧の最大出力値ＶｄｃＬより大きくなる場合、最大出力値ＶｄｃＬを現像バイアス電圧Ｖｄｃｅとする。

【0083】

次に、図８に示すように、例えば、トナー濃度ＣＴＤ３よりトナー濃度ＣＴＤ４が薄い場合において、トナー濃度ＣＴＤ３より濃いトナー濃度ＣＴＤｅの画像を形成するための現像バイアス電圧Ｖｄｃｅの算出方法を説明する（ＣＴＤ４＜ＣＴＤ３＜ＣＴＤｅ）。図８は、トナー濃度ＣＴＤ３よりトナー濃度ＣＴＤ４が薄い場合の相関関係Ｌ３を示す図である。この場合、相関関係Ｌ３の一次関数の傾きがマイナスになるため、外挿法の数式（５）では現像バイアス電圧Ｖｄｃｅを正しく算出できない。

【0084】

そこで、相関関係Ｌ３の一次関数の傾きがマイナスである場合、現像バイアス電圧Ｖｄｃｅは、現像バイアス電圧の最大出力値ＶｄｃＬ又は現像バイアス電圧Ｖｄｃ４とする。

【0085】

本実施形態において、所望のトナー濃度の画像を形成するための現像バイアス電圧を算出すると、現像バイアス電圧調整モードを終了する。

【0086】

［トナー帯電量の予測］
本実施形態において、所望のトナー濃度の画像を形成するための現像バイアス電圧がわかると、現像容器６４０内のトナーのトナー帯電量をより正確に知ることができる。例えば、本実施形態では、トナー帯電量を予測するためのトナー帯電量予測モードを有する。

【0087】

次に、図９を参照して、本実施形態におけるトナー帯電量の予測について説明する。図９は、本実施形態におけるトナー帯電量を予測するための第２パッチトナー像を示す図である。

【0088】

本実施形態において、トナー帯電量予測モードが開始されると、現像装置６４は、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６を形成する。例えば、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６は、サイズがＷ×Ｔの長方形である。Ｗは、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６の、用紙Ｐの搬送方向に直交する方向の長さを示す。Ｔは、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６の、用紙Ｐの搬送方向の長さを示す。Ｗは、例えば、感光体ドラム６５の幅方向（軸方向）における画像形成可能な最大長である。Ｔは、例えば、濃度センサー７６がトナー濃度を測定可能な最小長である。

【0089】

第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６の形成の際、制御部１０の制御により、現像ローラー６４１には、現像バイアス電圧調整モードにおいて算出された、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６が所望のトナー濃度になるように調整された現像バイアス電圧が印加される。

【0090】

具体的には、制御部１０の制御により、第２パッチトナー像Ｓ５の形成時には、現像バイアス電圧Ｖｄｃ５が印加され、第２パッチトナー像Ｓ６の形成時には、現像バイアス電圧Ｖｄｃ６が印加される。このとき、制御部１０は、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６が現像される際に測定される現像電流Ｉｄ５、Ｉｄ６を取得する。

【0091】

また、濃度センサー７６は、現像装置６４によって形成された第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６のトナー濃度を測定する。制御部１０は、濃度センサー７６の測定結果を取得する。例えば、制御部１０は、濃度センサー７６によって測定された第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６のそれぞれのトナー濃度ＣＴＤ５、ＣＴＤ６を取得する。

【0092】

制御部１０は、取得した現像電流Ｉｄ５及びＩｄ６の差分と、トナー濃度ＣＴＤ５及びＣＴＤ６の差分と、第２パッチトナー像Ｓ５、Ｓ６における用紙Ｐの搬送方向に直交する方向の長さＷとに基づいて、現像容器６４０内のトナーのトナー帯電量を算出する。

【0093】

次に、図１０を参照して、本実施形態におけるトナー帯電量予測プロセスについて説明する。図１０は、本実施形態におけるトナー帯電量予測プロセスを示すフローチャートである。

【0094】

本実施形態において、現像バイアス電圧調整モードが開始されると（ステップＳ１１）、現像装置６４は、複数の第１パッチトナー像を形成する（ステップＳ１２）。

【0095】

制御部１０は、複数の第１パッチトナー像のトナー濃度と、複数の第１パッチトナー像を形成する際の現像バイアス電圧とに基づいて、トナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係を算出する（ステップＳ１３）。

【0096】

制御部１０は、トナー濃度及び現像バイアス電圧の相関関係に基づいて、トナー帯電量予測モードにおいて所望のトナー濃度の第２パッチトナー像が形成されるように、現像バイアス電圧を調整する（ステップＳ１４）。

【0097】

現像装置６４は、トナー帯電量予測モードにおいて（ステップＳ１５）、第２パッチトナー像を形成する（ステップＳ１６）。

【0098】

制御部１０は、第２パッチトナー像が形成される際の現像電流と、第２パッチトナー像のトナー濃度と、第２パッチトナー像における用紙Ｐの搬送方向に直交する方向の長さＷとに基づいて、現像容器６４０内のトナーのトナー帯電量を算出する（ステップＳ１７）。

【0099】

本実施形態において、濃度センサー７６は、中間転写ベルト７２に対向して配置され、中間転写ベルト７２上の積層トナー像の濃度を測定する構成としたが、これに限らず、感光体ドラム６５に対向して配置され、感光体ドラム６５上のトナー像の濃度を測定するものであってもよい。

【0100】

以上、図面（図１～図１０）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0101】

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0102】

１ ：画像形成装置
１０ ：制御部
６４ ：現像装置
６５ ：感光体ドラム
７６ ：濃度センサー
６４１ ：現像ローラー
６４８ ：現像電源
ＣＴＤ１～ＣＴＤ６ ：トナー濃度
ＣＴＤａ～ＣＴＤｅ ：トナー濃度
Ｉｄ、Ｉｄ５、Ｉｄ６ ：現像電流
Ｌ１～Ｌ３ ：相関関係
Ｐ ：用紙
Ｓ１～Ｓ４ ：第１パッチトナー像
Ｓ５、Ｓ６ ：第２パッチトナー像
Ｖ０、Ｖ１ ：表面電位
Ｖｄｃ１～Ｖｄｃ６ ：現像バイアス電圧
ＶｄｃＬ ：最大出力値
Ｖｄｃａ～Ｖｄｃｅ ：現像バイアス電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】