(57)【要約】【課題】トナー像の濃度を適正範囲に安定して収めることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、トナー帯電量Ｑを取得するトナー帯電量推定部（トナー帯電量取得部）６４と、感光層１０ｂの厚みｄｐｃを取得する膜厚センサー（膜厚取得部）７２と、感光体１０の表面における露光時電位Ｖｉを取得する露光時電位推定部（露光時電位取得部）６５と、トナー帯電量Ｑ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃおよび露光時電位Ｖｉに基づいて現像電圧Ｖｄｃを決定する現像電圧決定部６６と、現像電圧Ｖｄｃを現像ローラー１３ｄに印加する電源部５０とを備える。【選択図】図４
2018092028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光層が形成された感光体と、
前記感光体の表面を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記感光体を露光する露光装置と、
前記露光装置により露光された前記感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナーの帯電量を取得するトナー帯電量取得部と、
前記感光層の厚みを取得する膜厚取得部と、
前記感光体の表面における露光時の電位を取得する露光時電位取得部と、
前記トナーの帯電量と、前記感光層の厚みと、前記露光時の電位とに基づいて、前記現像装置に印加すべき現像電圧を決定する現像電圧決定部と、
前記現像電圧を前記現像装置に印加する電源部と、を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像槽を含み、
前記感光体は、回転可能なドラム状に構成されており、
前記トナー帯電量取得部は、前記現像剤中におけるトナーの割合を示すトナー濃度と、前記現像装置の周囲の温度と、前記現像装置の周囲の湿度と、前記現像装置の累積使用量と、前記感光体の周速度との少なくとも１つに基づいて、前記トナーの帯電量を推定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記膜厚取得部は、前記感光層の厚みを測定するセンサーを含む、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記膜厚取得部は、前記感光体の未使用時における前記感光層の初期厚みと、前記感光体の累積回転数とに基づいて、前記感光層の厚みを算出する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光時電位取得部は、前記露光装置により露光された後の前記感光体の表面電位を測定する電位センサーを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記露光時電位取得部は、前記感光体の周囲の温度と、前記感光体の周囲の湿度と、前記露光装置の露光量と、前記感光体の累積回転数との少なくとも１つに基づいて、前記露光時の電位を推定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー像の目標濃度を設定する目標濃度設定部をさらに備え、
前記現像電圧決定部は、さらに前記目標濃度に基づいて前記現像電圧を決定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記画像形成装置は、複数の色のトナーごとに、前記感光体と、前記帯電装置と、前記露光装置と、前記現像装置とを備え、
前記目標濃度設定部は、トナーの色ごとに前記目標濃度を設定し、
前記現像電圧決定部は、トナーの色ごとに前記現像電圧を決定する、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像電圧決定部は、前記目標濃度が濃くなるほど、絶対値が高くなるように前記現像電圧を決定する、請求項７または８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像電圧決定部は、前記画像形成装置が印刷命令を受けたときに、前記現像電圧を決定する、請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像電圧決定部は、前記現像電圧における直流成分を決定する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像電圧決定部は、前記トナーの帯電量の絶対値が大きくなるほど、絶対値が高くなるように前記現像電圧を決定する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記現像電圧決定部は、前記感光層の厚みが厚くなるほど、絶対値が高くなるように前記現像電圧を決定する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像電圧決定部は、前記露光時の電位の絶対値が高くなるほど、絶対値が高くなるように前記現像電圧を決定する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
表面に感光層が形成された感光体と、
前記感光体の表面を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記感光体を露光する露光装置と、
前記露光装置により露光された前記感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを備えた画像形成装置における制御方法であって、
前記トナーの帯電量を取得するステップと、
前記感光層の厚みを取得するステップと、
前記感光体の表面における露光時の電位を取得するステップと、
前記トナーの帯電量と、前記感光層の厚みと、前記露光時の電位とに基づいて、前記現像装置に印加すべき現像電圧を決定するステップと、
前記現像電圧を前記現像装置に印加するステップと、を備える制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、感光体と感光体の表面にトナー像を形成させる現像装置とを備えた、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ファクシミリおよびこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置が知られている。画像形成装置では、一般に、感光層が形成された感光体の表面を帯電装置によって帯電させた後、露光装置により画像データに従った露光を感光体に行なうことにより感光体の表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体に、現像電圧が印加された現像ローラーからトナーが供給されることにより、感光体の表面に静電潜像に対応したトナー像が形成される。
【０００３】
現像ローラーには直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されており、そのうちの直流電圧成分である現像電圧Ｖｄｃは、従来以下のようにして決定される。なお、すなわち、一定の現像電圧Ｖｄｃを現像ローラーに印加することにより、感光体上に形成されたトナーパッチを現像し、感光体上のトナー像の濃度をＩＤＣ（Image  Density  Control）センサーにより検出する。異なる現像電圧Ｖｄｃを用いて当該処理を複数回行ない、現像電圧Ｖｄｃと感光体上のトナー像の濃度との関係を得る。当該関係から、トナー像の目標濃度を得るための現像電圧Ｖｄｃが決定される。
【０００４】
ところが、近年では低コスト化のために、ＩＤＣセンサーを用いることなく現像電圧Ｖｄｃを決定する方法が開発されている。
【０００５】
特開２００１−４２６１３号公報（特許文献１）には、現像器内のトナー帯電量を予測し、予測したトナー帯電量に基づき現像電圧Ｖｄｃを決定する技術が開示されている。
【０００６】
特開２００６−２４３３５７号公報（特許文献２）には、感光体近傍の温度と感光体における感光層の厚みとに基づいて現像電圧Ｖｄｃを決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−４２６１３号公報
【特許文献２】特開２００６−２４３３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２００１−４２６１３号公報および特開２００６−２４３３５７号公報の技術では、目標濃度を含む適正範囲からトナー像の濃度が外れる場合があるという問題が生じる。
【０００９】
本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、トナー像の濃度を適正範囲に安定して収めることができる画像形成装置および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある局面に従うと、画像形成装置は、表面に感光層が形成された感光体と、感光体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された感光体を露光する露光装置と、露光装置により露光された感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、トナーの帯電量を取得するトナー帯電量取得部と、感光層の厚みを取得する膜厚取得部と、感光体の表面における露光時の電位を取得する露光時電位取得部と、トナーの帯電量、感光層の厚みと、露光時の電位とに基づいて、現像装置に印加すべき現像電圧を決定する現像電圧決定部と、現像電圧を現像装置に印加する電源部と、を備える。
【００１１】
好ましくは、現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像槽を含む。感光体は、回転可能なドラム状に構成されている。トナー帯電量取得部は、現像剤中におけるトナーの割合を示すトナー濃度と、現像装置の周囲の温度と、現像装置の周囲の相対湿度と、現像装置の累積使用量と、感光体の周速度と、トナーの色との少なくとも１つに基づいて、トナーの帯電量を推定する。
【００１２】
好ましくは、膜厚取得部は、感光層の厚みを測定するセンサーを含む。もしくは、膜厚取得部は、感光体の未使用時における感光層の初期厚みと、感光体の累積回転数とに基づいて、感光層の厚みを算出してもよい。
【００１３】
好ましくは、露光時電位取得部は、露光装置により露光された後の感光体の表面電位を測定する電位センサーを含む。もしくは、露光時電位取得部は、感光体の周囲の温度と、感光体の周囲の相対湿度と、露光装置の露光量と、感光体の累積回転数との少なくとも１つに基づいて、露光時の電位を推定してもよい。
【００１４】
好ましくは、画像形成装置は、トナー像の目標濃度を設定する目標濃度設定部をさらに備える。現像電圧決定部は、さらに目標濃度に基づいて現像電圧を決定する。
【００１５】
好ましくは、画像形成装置は、複数の色のトナーごとに、感光体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置とを備える。目標濃度設定部は、トナーの色ごとに目標濃度を設定する。現像電圧決定部は、トナーの色ごとに現像電圧を決定する。
【００１６】
好ましくは、現像電圧決定部は、目標濃度が濃くなるほど、絶対値が高くなるように現像電圧を決定する。
【００１７】
好ましくは、現像電圧決定部は、画像形成装置が印刷命令を受けたときに、現像電圧を決定する。好ましくは、現像電圧決定部は、現像電圧における直流成分を決定する。
【００１８】
好ましくは、現像電圧決定部は、トナー帯電量の絶対値が大きくなるほど、絶対値が高くなるように現像電圧を決定する。
【００１９】
好ましくは、現像電圧決定部は、感光層の厚みが厚くなるほど、絶対値が高くなるように現像電圧を決定する。
【００２０】
好ましくは、現像電圧決定部は、露光時電位の絶対値が高くなるほど、絶対値が高くなるように現像電圧を決定する。
【００２１】
別の局面に従うと、表面に感光層が形成された感光体と、感光体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された感光体を露光する露光装置と、露光装置により露光された感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを備えた画像形成装置における制御方法は、トナーの帯電量を取得するステップと、感光層の厚みを取得するステップと、感光体の表面における露光時の電位を取得するステップと、トナーの帯電量と、感光層の厚みと、露光時の電位とに基づいて、現像装置に印加すべき現像電圧を決定するステップと、現像電圧を現像装置に印加するステップと、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
ある局面において、トナー像の濃度を適正範囲に安定して収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の内部構造の一例を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置が備える画像形成ユニットの内部構造の一例を示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す画像形成装置における現像電圧の制御に関する構成を示すブロック図である。
【図５】トナー濃度および温度とトナー帯電量との相関関係を示すグラフである。
【図６】露光量および累積回転数と露光時電位との相関関係を示すグラフである。
【図７】図１に示す画像形成装置における印刷処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２の画像形成装置における現像電圧の制御に関する構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３の画像形成装置における現像電圧の制御に関する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【００２５】
＜実施の形態１＞
［画像形成装置の内部構成］
図１を参照して、画像形成装置１００の内部構造について説明する。図１は、画像形成装置１００の内部構造の一例を示す図である。
【００２６】
図１には、カラープリンターとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンターとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンターに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリや複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional  Peripheral）であってもよい。
【００２７】
画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、ピックアップローラー４１と、タイミングローラー４２と、定着装置４３とを備える。
【００２８】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０に沿って順に並べられている。画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル２Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル２Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル２Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル２Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。
【００２９】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと中間転写ベルト３０とは、一次転写ローラー３１を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー３１は、回転可能に構成されている。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されることによって、トナー像が画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから中間転写ベルト３０に転写される。
【００３０】
カラー印刷モードの場合、イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０上に形成される。一方、モノクロ印刷モードの場合、ブラック（ＢＫ）のトナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。
【００３１】
中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９に張架されている。駆動ローラー３９は、たとえばモーター（図示しない）によって回転駆動される。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が二次転写ローラー３３に搬送される。
【００３２】
カセット３７には、用紙Ｓがセットされる。用紙Ｓは、カセット３７から１枚ずつピックアップローラー４１およびタイミングローラー４２によって搬送経路４０に沿って二次転写ローラー３３に送られる。二次転写ローラー３３は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Ｓに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３に引き付けられ、用紙Ｓの適切な位置に転写される。
【００３３】
定着装置４３は、自身を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。これにより、用紙Ｓ上に形成されているトナー像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。
【００３４】
［画像形成ユニットの内部構成］
図２を参照して、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの内部構造について説明する。図２は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの内部構造の一例を示す図である。
【００３５】
図２に示されるように、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、ドラムユニット１５と、露光装置１２と、現像装置１３とを備える。
【００３６】
ドラムユニット１５は、感光体１０と、帯電装置１１と、クリーニング装置１７と、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ１８と、支持体１９とを含む。ドラムユニット１５は、画像形成装置１００に対して着脱可能である。主要部品である感光体１０が劣化した場合、画像形成装置１００からドラムユニット１５が取り外され、新たなドラムユニット１５が画像形成装置１００に装着される。
【００３７】
支持体１９は、感光体１０と、帯電装置１１と、クリーニング装置１７と、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ１８とを支持することにより、これら各部材をユニット化する。
【００３８】
感光体１０は、アルミニウム等からなるドラム状（円筒状）の基体１０ａと、基体１０ａの外周面上に形成された感光層１０ｂとを含む。感光体１０の外周面上にトナー像が形成される。
【００３９】
感光層１０ｂは、有機材料で構成され、電荷発生層と電荷発生層の上に形成された電荷輸送層とを含む。電荷発生層は、露光により電荷を発生する層であり、電荷輸送層は、電荷発生層で発生した正孔を感光体１０の表面まで輸送する層である。感光層１０ｂは、電荷発生層および電荷輸送層の他に、電荷発生層よりも基体１０ａ側に位置し、電荷発生層において生成した電子を基体１０ａに導くアンダーコート層と、電荷輸送層の上に形成され、電荷輸送層を保護するオーバーコート層とを含んでもよい。
【００４０】
感光層１０ｂのうちの電荷発生層は、電荷発生物質とバインダー樹脂を含有している。電荷発生物質としては、例えば、スーダンレッドやダイアンブルー等のアゾ原料、ピレンキノンやアントアントロン等のキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴ及びチオインジゴ等のインジゴ顔料、フタロシアニン顔料等が挙げられる。また、バインダー樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、並びにこれらの樹脂の内２つ以上を含む共重合体樹脂（例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂）及びポリビニルカルバゾール樹脂等が挙げられる。
【００４１】
感光層１０ｂのうちの電荷輸送層は、電荷輸送物質とバインダー樹脂を含有している。電荷輸送物質としては、例えば、カルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１−ビニルピレン及びポリ−９−ビニルアントラセン等の化合物を単独あるいは２種類以上混合したものが挙げられる。
【００４２】
また、電荷輸送層用のバインダー樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂等が挙げられる。
【００４３】
帯電装置１１は、感光体１０の周面を一様に負極性に帯電するローラーである。帯電装置１１は、感光体１０の回転軸に沿った長尺状である。帯電装置１１の回転軸は、感光体１０の回転軸に平行である。
【００４４】
帯電装置１１は、金属（たとえば、ステンレス材）を用いた剛性を有する円柱状のシャフトと、シャフトの周面上に形成された導電性または半導電性の弾性材料からなる弾性層とを含む。
【００４５】
クリーニング装置１７は、感光体１０に圧接される。クリーニング装置１７は、トナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。
【００４６】
ＩＣチップ１８は、支持体１９に取り付けられ、各種の情報を記憶する。ＩＣチップ１８が記憶する情報には、感光体１０の使用開始からの累積回転数Ｒが含まれる。ドラムユニット１５は、感光体１０の使用開始からの累積回転数をカウントするカウンター（図示せず）を備える。カウンターによりカウントされた累積回転数ＲがＩＣチップ１８に随時書き込まれる。
【００４７】
露光装置１２は、後述する制御装置６０からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、露光された部分において感光層１０ｂの電荷発生層により電荷が発生し、露光された部分の表面電位（負極性）の絶対値は、露光されていない部分の表面電位（負極性）の絶対値よりも低くなる。このようにして、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。
【００４８】
現像装置１３は、感光体１０の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する。現像装置１３は、現像槽１３ａと、一対の撹拌スクリュー１３ｂ，１３ｃと、トナー濃度センサー７３と、現像ローラー１３ｄとを備える。
【００４９】
現像槽１３ａは、非磁性のトナーと、フェライト粉，鉄粉等により形成されたキャリアとからなる二成分現像剤を収容する。現像槽１３ａは、感光体１０の軸方向に沿った２つの収容室１３ｅ，１３ｆを有する。２つの収容室１３ｅ，１３ｆは、両端部にて連通している。収容室１３ｅ，１３ｆには、撹拌スクリュー１３ｂ，１３ｃがそれぞれ配置される。撹拌スクリュー１３ｂ，１３ｃを回転させることにより、収容室１３ｅ，１３ｆに収容された二成分現像剤は、収容室１３ｅと収容室１３ｆとの間を循環する過程で撹拌され、トナーとキャリアが混合されるとともに、摩擦帯電される。
【００５０】
本実施形態の二成分現像剤として使用されるトナーは負帯電特性を有し、キャリアは正帯電特性を有するように、トナーを構成する樹脂粒子、及びキャリアの表面をコートする樹脂の材質が選定される。そのため、撹拌により摩擦されることにより、トナーは負極性に、キャリアは正極性に帯電される。そして、負極性に帯電したトナーは、正極性に帯電したキャリアの周囲に付着する。
【００５１】
現像ローラー１３ｄは、例えばステンレス材を用いた非磁性の円筒状の部材である。現像ローラー１３ｄは、複数の磁極を有する磁石（図示せず）を内蔵し、感光体１０と僅かな間隔を保持して回転駆動される。
【００５２】
収容室１３ｅにおいて撹拌スクリュー１３ｂの軸方向に搬送される二成分現像剤、すなわちトナーが付着されたキャリアは、現像ローラー１３ｄに内蔵される磁石により現像ローラー１３ｄの周面に付着する。
【００５３】
回転する現像ローラー１３ｄは、周面に付着した二成分現像剤を感光体１０との対向位置（現像領域）に搬送する。
【００５４】
現像ローラー１３ｄには、後述する電源部から供給される電圧が印加される。現像ローラー１３ｄには、直流電圧に交流電圧が重畳した電圧が印加される。感光体１０の回転により、静電潜像形成部分が現像ローラー１３ｄと対向する位置（現像領域）に到達すると、現像ローラー１３ｄの周面からトナー（負極性に帯電されている）がキャリアから離れて感光体１０に移行する。このとき、キャリアは、現像ローラー１３ｄに内蔵される磁石の磁力により現像ローラー１３ｄに吸引されており、感光体１０には移行しない。このようにして、トナーが現像ローラー１３ｄから感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に現像される。
【００５５】
トナー濃度センサー７３は、現像槽１３ａ内における二成分現像剤のトナー濃度を検出する。トナー濃度は、（トナー重量）／（トナー重量＋キャリア重量）を意味する。現像槽１３ａ内におけるトナー濃度は５〜８重量部に調整されている。
【００５６】
［画像形成装置のハードウェア構成］
図３を参照して、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図３は、画像形成装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
【００５７】
図３に示されるように、画像形成装置１００は、電源部５０と、制御装置６０と、センサー群７０と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０３と、操作パネル１０７と、ネットワークインターフェース８０と、記憶装置１２０とを含む。
【００５８】
電源部５０は、画像形成装置１００の各部（たとえば、図２の帯電装置１１や現像装置１３など）に電力を供給する。
【００５９】
制御装置６０は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＤＳＰ、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。
【００６０】
制御装置６０は、画像形成装置１００の制御プログラム１２２を実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。制御装置６０は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
【００６１】
制御装置６０は、感光体１０上に形成されるトナー像の濃度が目標濃度を含む適正範囲内となるように、電源部５０から現像ローラー１３ｄに印加される電圧の直流電圧成分である現像電圧Ｖｄｃの大きさを制御する。
【００６２】
センサー群７０は、画像形成装置１００における各種の物理量を計測する複数のセンサーから構成される。センサー群７０には、上記のトナー濃度センサー７３が含まれる。センサー群７０に含まれる他のセンサーの詳細については後述する。
【００６３】
操作パネル１０７は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル１０７は、たとえば、画像形成装置１００に対する印刷命令やスキャン命令などを受け付ける。
【００６４】
ネットワークインターフェース８０には、アンテナ（図示しない）などが接続される。画像形成装置１００は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置１００は、アンテナを介して制御プログラム１２２をサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。
【００６５】
記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置１２０は、画像形成装置１００の制御プログラム１２２などを格納する。制御プログラム１２２の格納場所は記憶装置１２０に限定されず、制御プログラム１２２は、制御装置６０の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。
【００６６】
制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置１００が構成されてもよい。
【００６７】
［現像ローラーに印加する現像電圧Ｖｄｃの制御］
図４〜図６を参照して、現像ローラー１３ｄに印加する現像電圧Ｖｄｃの制御の詳細について説明する。図４は、現像電圧Ｖｄｃの制御に関する構成を示すブロック図である。
【００６８】
図４に示されるように、画像形成装置１００は、現像電圧Ｖｄｃの制御に関する構成として、現像ローラー１３ｄと、電源部５０と、制御装置６０と、温湿度センサー７１と、膜厚センサー７２と、トナー濃度センサー７３と、ＩＣチップ１８と、累積使用量カウンター７４とを備える。温湿度センサー７１と、膜厚センサー７２と、トナー濃度センサー７３と、累積使用量カウンター７４とは、図３に示すセンサー群７０に含まれる。
【００６９】
電源部５０は、現像電圧Ｖｄｃに交流成分電圧を重畳して現像ローラー１３ｄに印加する。ここでは、電源部５０は、負極性の直流電圧である現像電圧Ｖｄｃを現像ローラー１３ｄに印加する。
【００７０】
感光体１０（図２参照）の表面電位は負極性であるが、露光装置１２により露光された箇所の表面電位の絶対値は、現像電圧Ｖｄｃの絶対値よりも低い。一方、露光装置１２により露光されていない箇所の表面電位の絶対値は、現像電圧Ｖｄｃの絶対値よりも高い。そのため、負極性の電位を帯びたトナーは、現像ローラー１３ｄから感光体１０の露光された箇所のみに転写する。これにより、感光体１０上にトナー像が形成される。
【００７１】
温湿度センサー７１は、感光体１０および現像ローラー１３ｄの近傍に設置され、感光体１０および現像ローラー１３ｄの周囲の温度Ｔ（℃）および相対湿度Ｈ（％）を計測する。
【００７２】
膜厚センサー７２は、感光体１０が備える感光層１０ｂの厚みｄｐｃ（μｍ）を検出する。膜厚センサー７２は、たとえば、感光体１０の表面に光を照射し、感光層１０ｂの表面で反射した光と、感光層１０ｂと基体１０ａとの界面において反射した光との位相差に基づき、感光層１０ｂの厚みを検出する。たとえば、膜厚センサー７２として、フィッシャーインストルメンツ製ＭＰＯＲ−ＦＰを用いることができる。
【００７３】
トナー濃度センサー７３は、上述したように、現像槽１３ａ内のトナー濃度Ｄｔ（重量％）を検出する。
【００７４】
ＩＣチップ１８には、上述したように、感光体１０の使用開始からの累積回転数Ｒが書き込まれる。
【００７５】
累積使用量カウンター７４は、現像装置１３の使用開始からの累積使用量Ｕを出力する。具体的には、累積使用量カウンター７４は、現像装置１３における耐用枚数を予め記憶している。累積使用量カウンター７４は、現像装置１３の使用開始からの積算印刷枚数をカウントし、耐用枚数に対する積算印刷枚数の割合を累積使用量Ｕ（％）として出力する。累積使用量カウンター７４は、現像装置１３が新品に交換された場合、累積使用量Ｕを０にリセットする。
【００７６】
制御装置６０は、速度制御部６１と、露光制御部６２と、目標濃度設定部６３と、トナー帯電量推定部６４と、露光時電位推定部６５と、現像電圧決定部６６と、電源制御部６７とを含む。
【００７７】
速度制御部６１は、画像形成装置１００におけるプロセス速度Ｐｓ（ｍｍ／ｓ）を制御する。プロセス速度Ｐｓは、用紙Ｓの搬送速度であり、感光体１０の周速度でもある。速度制御部６１は、用紙Ｓの種類や印刷条件（たとえばカラー印刷，モノクロ印刷）などに応じて、プロセス速度を決定する。速度制御部６１は、たとえば、３００ｍｍ／ｓの超高速モード、１６５ｍｍ／ｓの高速モード、１００ｍｍ／ｓの通常モードの中からいずれかのモードを選択し、選択したモードの速度をプロセス速度Ｐｓとして決定する。速度制御部６１は、決定したプロセス速度Ｐｓに従って、感光体１０、中間転写ベルト３０、各種のローラーなどの動作を制御する。
【００７８】
露光制御部６２は、露光装置１２の動作を制御する。露光制御部６２は、入力画像に応じた制御信号を露光装置１２に出力し、感光体１０にレーザー光を照射させる。露光制御部６２は、露光装置１２の露光量Ｌ（ｍＪ／ｃｍ２）が所定値になるように露光装置１２を制御する。露光制御部６２は、トナーの色に応じて露光量Ｌを異ならせてもよい。
【００７９】
目標濃度設定部６３は、用紙Ｓに形成される画像（つまり、感光体１０の表面に形成されるトナー像）の目標濃度Ｍ（ｇ／ｍ２）を設定する。目標濃度Ｍは、単位面積当たりのトナー重量により規定される。目標濃度設定部６３は、目標濃度Ｍを入力するための画面を操作パネル１０７に表示し、操作パネル１０７へのユーザ入力に従って目標濃度Ｍを設定する。目標濃度設定部６３は、ユーザ入力がない場合、デフォルト値の目標濃度Ｍを設定する。目標濃度設定部６３は、トナーの色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）ごとに目標濃度Ｍを設定する。
【００８０】
トナー帯電量推定部６４は、現像装置１３内のトナー帯電量Ｑ（−μＣ／ｇ）を推定する。トナー帯電量推定部６４は、当該表面電位Ｖｏから、トナー濃度センサー７３によって検出されたトナー濃度Ｄｔ、温湿度センサーによって計測された温度Ｔ，相対湿度Ｈ、累積使用量カウンター７４によって計測された累積使用量Ｕ、速度制御部６１によって決定されたプロセス速度Ｐｓの少なくとも１つとトナー帯電量Ｑとの相関関係に基づいてトナー帯電量を推定する。
【００８１】
図５は、トナー濃度Ｄｔおよび温度Ｔとトナー帯電量Ｑとの相関関係を示すグラフである。図５に示されるように、トナー濃度Ｄｔが高くなるにつれてトナー帯電量Ｑの絶対値は小さくなる。二成分現像剤において、トナーは、キャリアとの摩擦によって帯電する。トナー濃度が高い場合、キャリアに対するトナー量が多くなるため、各々のトナーがキャリアと接触して摩擦を受ける頻度が低下する。そのため、トナー濃度が高くなるにつれて、トナー帯電量の絶対値は小さくなる。
【００８２】
また、図５に示されるように、温度Ｔが高くなるにつれてトナー帯電量Ｑは減少する。同様に、相対湿度Ｈが高くなるにつれてトナー帯電量Ｑの絶対値は小さくなる。
【００８３】
累積使用量Ｕが増大すると、現像装置１３の性能が劣化する。そのため、累積使用量Ｕが増大するにつれてトナー帯電量Ｑは減少する。また、プロセス速度Ｐｓが速くなるにつれて、トナーとキャリアとの摩擦力が上がり、トナー帯電量Ｑの絶対値は大きくなることがある。
【００８４】
トナー帯電量Ｑは、トナーを構成する色材によっても影響される。そのため、トナー帯電量Ｑは、トナーの色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）にも依存する。
【００８５】
トナー帯電量推定部６４は、トナー濃度Ｄｔ、温度Ｔ、相対湿度Ｈ、累積使用量Ｕおよびプロセス速度Ｐｓの少なくとも１つを説明変数とし、トナー帯電量Ｑを目的変数とする相関式Ｑ＝ｆ１（Ｄｔ，Ｔ，Ｈ，Ｕ，Ｐｓ）をトナーの色ごとに予め記憶しておき、当該相関式Ｑ＝ｆ１（Ｄｔ，Ｔ，Ｈ，Ｕ，Ｐｓ）に基づいてトナー帯電量Ｑを推定する。もしくは、トナー帯電量推定部６４は、トナー濃度Ｄｔ、温度Ｔ、相対湿度Ｈ、累積使用量Ｕおよびプロセス速度Ｐｓの少なくとも１つとトナー帯電量Ｑとの相関関係を示すテーブルをトナーの色ごとに予め記憶し、当該テーブルに従ってトナー帯電量Ｑを推定してもよい。
【００８６】
具体的には、トナー帯電量推定部６４は、トナー濃度Ｄｔが高くなるにつれて、絶対値が小さくなるようにトナー帯電量Ｑを推定する。トナー帯電量推定部６４は、温度Ｔが高くなるにつれて、絶対値が小さくなるようにトナー帯電量Ｑを推定する。トナー帯電量推定部６４は、相対湿度Ｈが高くなるにつれて、絶対値が小さくなるようにトナー帯電量Ｑを推定する。トナー帯電量推定部６４は、累積使用量Ｕが増大するにつれて、絶対値が小さくなるようにトナー帯電量Ｑを推定する。トナー帯電量推定部６４は、プロセス速度Ｐｓが速くなるにつれて、絶対値が大きくなるようにトナー帯電量Ｑを推定する。
【００８７】
図４に戻って、露光時電位推定部６５は、感光体１０において露光装置１２によって露光された部分の表面電位（以下、露光時電位Ｖｉという）を推定する。露光時電位Ｖｉは、言い換えると、露光後の感光体１０の表面電位（露光後電位）である。露光時電位推定部６５は、帯電装置１１により帯電された感光体１０の表面電位Ｖｏを予め記憶している。露光時電位推定部６５は、当該表面電位Ｖｏを、温湿度センサー７１によって検出された温度Ｔと、温湿度センサー７１によって検出された相対湿度Ｈと、露光制御部６２によって決定された露光量Ｌと、ＩＣチップ１８から読み出された累積回転数Ｒとの少なくとも１つと露光時電位Ｖｉとの相関関係に基づいて、露光時電位Ｖｉを推定する。
【００８８】
図６は、露光量Ｌおよび累積回転数Ｒと露光時電位Ｖｉとの相関関係を示すグラフである。図６に示されるように、露光量Ｌが増大するにつれて露光時電位Ｖｉの絶対値は低下する。露光量の増大によって感光層１０ｂで発生する電荷が増大するためである。
【００８９】
図６に示されるように、感光体１０の累積回転数Ｒが大きくなるにつれて露光時電位Ｖｉの絶対値は高くなる。累積回転数Ｒが大きくなるにつれて、感光体１０の感光層１０ｂの性能劣化が生じ、露光したときに発生する電荷量が減少するためである。
【００９０】
また、温度Ｔが高くなるにつれて露光時電位Ｖｉの絶対値は低下する。同様に、相対湿度Ｈが高くなるにつれて露光時電位Ｖｉの絶対値は低下する。
【００９１】
露光時電位推定部６５は、露光量Ｌ、温度Ｔ、相対湿度Ｈおよび累積回転数Ｒの少なくとも１つを説明変数とし、露光時電位Ｖｉを目的変数とする相関式Ｖｉ＝ｆ２（Ｌ，Ｔ，Ｈ，Ｒ）を予め記憶しておき、当該相関式Ｖｉ＝ｆ２（Ｌ，Ｔ，Ｈ，Ｒ）に基づいて露光時電位Ｖｉを推定する。当該相関式Ｖｉ＝ｆ２（Ｌ，Ｔ，Ｈ，Ｒ）では、帯電装置１１により帯電された感光体１０の表面電位Ｖｏが定数として規定されており、表面電位Ｖｏから、露光量Ｌ、温度Ｔ、相対湿度Ｈおよび累積回転数Ｒを含む項で求まる値を差し引くことで、露光時電位Ｖｉを規定する。
【００９２】
もしくは、露光時電位推定部６５は、露光量Ｌ、温度Ｔ、相対湿度Ｈおよび累積回転数Ｒの少なくとも１つと露光時電位Ｖｉとの相関関係を示すテーブルを予め記憶し、当該テーブルに従って露光時電位Ｖｉを推定してもよい。
【００９３】
具体的には、露光時電位推定部６５は、露光量Ｌが増大するにつれて、絶対値が低くなるように露光時電位Ｖｉを推定する。露光時電位推定部６５は、温度Ｔが高くなるにつれて、絶対値が低くなるように露光時電位Ｖｉを推定する。露光時電位推定部６５は、相対湿度Ｈが高くなるにつれて、絶対値が低くなるように露光時電位Ｖｉを推定する。露光時電位推定部６５は、累積回転数Ｒが大きくなるにつれて、絶対値が高くなるように露光時電位Ｖｉを推定する。
【００９４】
現像電圧決定部６６は、トナー帯電量推定部６４によって推定されたトナー帯電量Ｑと、膜厚センサー７２によって測定された感光層１０ｂの厚みｄｐｃと、露光時電位推定部６５によって推定された露光時電位Ｖｉと、目標濃度設定部６３によって設定された目標濃度Ｍとに基づいて、現像電圧Ｖｄｃを決定する。
【００９５】
上述したように、特開２００１−４２６１３号公報の技術では、トナー帯電量に基づき現像電圧Ｖｄｃを決定しているが、目標濃度を含む適正範囲からトナー像の濃度が外れ得る。特開２００６−２４３３５７号公報の技術では、温度と感光体における感光層の厚みとに基づいて現像電圧Ｖｄｃを決定しているが、目標濃度を含む適正範囲からトナー像の濃度が外れ得る。
【００９６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、トナー像の濃度を適正範囲内に収めるためには、トナー帯電量Ｑと感光層１０ｂの厚みｄｐｃとに加えて、感光体１０における露光時電位Ｖｉを考慮する必要があることを確認した。
【００９７】
そのため、本実施の形態では、現像電圧決定部６６は、現像電圧Ｖｄｃを目的変数とし、トナー帯電量Ｑ、厚みｄｐｃ、露光時電位Ｖｉおよび目標濃度Ｍを説明変数とする相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）に従って、現像電圧Ｖｄｃを決定する。
【００９８】
電源制御部６７は、現像電圧決定部６６により決定された現像電圧Ｖｄｃを現像ローラー１３ｄに出力するように電源部５０を制御する。
【００９９】
［相関式について］
次に、相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）について説明する。トナー帯電量Ｑが高くなるにつれて、トナー像の濃度が低くなる傾向にある。これは、感光体１０の表面電位Ｖｉと現像電圧Ｖｄｃとが一定である場合、現像電圧Ｖｄｃと表面電位Ｖｉとの電位差をトナー帯電量Ｑが高いトナーによって中和させることになるため、感光体１０に付着するトナー量が減少するためである。そのため、一定量のトナーを感光体１０に付着させるために、トナー帯電量Ｑが高くなるにつれて現像電圧Ｖｄｃの絶対値が高くなるように、相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）が規定される。
【０１００】
感光層１０ｂの厚みｄｐｃが厚くなるにつれて、トナー像の濃度が低くなる傾向にある。これは、感光層１０ｂの厚みｄｐｃが厚くなると感光層１０ｂの静電容量が低下し、現像電圧Ｖｄｃが一定である場合、感光体１０に付着するトナーの電気量が静電容量に比例して低下するためである。そのため、感光層１０ｂの厚みｄｐｃが厚くなるにつれて現像電圧Ｖｄｃの絶対値が高くなるように、相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）が規定される。
【０１０１】
感光体１０の露光時電位Ｖｉの絶対値が高くなるにつれて、トナー像の濃度が低くなる傾向にある。これは、現像電圧Ｖｄｃが一定である場合、露光時電位Ｖｉの絶対値が高くなると、現像電圧Ｖｄｃと露光時電位Ｖｉとの電位差が小さくなるためである。そのため、露光時電位Ｖｉの絶対値が高くなるにつれて現像電圧Ｖｄｃの絶対値が高くなるように、相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）が規定される。
【０１０２】
目標濃度Ｍが高くなるにつれて現像電圧Ｖｄｃの絶対値が高くなるように、相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）が規定される。
【０１０３】
これにより、画像形成装置１００は、トナー像の濃度を目標濃度Ｍを含む適正範囲内に安定させることができる。
【０１０４】
［画像形成装置の処理の流れ］
図７を参照して、画像形成装置１００における印刷処理の流れについて説明する。図７は、印刷処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０５】
画像形成装置１００が印刷命令を受けると、トナー帯電量推定部６４は、トナー濃度Ｄｔ、温度Ｔ、相対湿度Ｈ、累積使用量Ｕ、プロセス速度Ｐｓ、対象トナーの色の少なくとも１つに基づいて、トナー帯電量Ｑを推定する（ステップＳ１）。たとえば、トナー帯電量推定部６４は、トナー濃度Ｄｔが７％、温度Ｔが２５℃、相対湿度Ｈが６０％、累積使用量Ｕが３０％、プロセス速度Ｐｓが１６５ｍｍ／ｓ、対象トナーの色がブラック（Ｂｋ）である場合、トナー帯電量Ｑを−４０μＣ／ｇと推定する。
【０１０６】
その後、膜厚センサー７２は、感光層１０ｂの厚みｄｐｃを検出する（ステップＳ２）。
【０１０７】
次に、露光時電位推定部６５は、温度Ｔ、相対湿度Ｈ、露光量Ｌ、および感光体１０の累積回転数Ｒの少なくとも１つに基づいて、感光体１０における露光時電位Ｖｉを推定する（ステップＳ３）。たとえば、露光時電位推定部６５は、温度Ｔが２５℃、相対湿度Ｈが６０％、露光量Ｌが２．５ｍＪ／ｃｍ２、累積回転数Ｒが１０万回である場合、露光時電位Ｖｉを−１００Ｖと推定する。
【０１０８】
次に、目標濃度設定部６３は、操作パネル１０７へのユーザ入力に従って、用紙Ｓに形成される画像の目標濃度Ｍを設定する（ステップＳ４）。たとえば、目標濃度設定部６３は、ユーザ入力がない場合には、目標濃度Ｍをデフォルト値５．０ｇ／ｍ２と設定し、ユーザ入力（たとえば、「濃さ＋１」、「濃さ＋２」など）があった場合には、当該ユーザ入力に応じて、目標濃度Ｍをデフォルト値から変更する。
【０１０９】
現像電圧決定部６６は、ステップＳ１〜Ｓ４にて取得したトナー帯電量Ｑ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃ、露光時電位Ｖｉおよび目標濃度Ｍを相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）に代入して、現像ローラー１３ｄに印加すべき現像電圧Ｖｄｃを算出する（ステップＳ５）。現像電圧決定部６６は、トナーの色ごとに、現像電圧Ｖｄｃを算出する。
【０１１０】
たとえば、現像電圧決定部６６は、トナー帯電量Ｑが−４０μＣ／ｇ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃが３８μｍ、露光時電位Ｖｉが−１００Ｖである場合、現像電圧Ｖｄｃを−４４０Ｖと決定する。
【０１１１】
次に、電源制御部６７は、ステップＳ５で算出された現像電圧Ｖｄｃに交流成分電圧を重畳させた電圧が現像ローラー１３ｄに印加されるように、電源部５０を制御する。これにより、現像電圧Ｖｄｃに交流成分電圧を重畳させた電圧が現像ローラー１３ｄに印加される（ステップＳ６）。
【０１１２】
その後、帯電装置１１による帯電処理、露光装置１２による露光処理、現像装置１３による現像処理、中間転写ベルトへの一次転写処理、用紙Ｓへの二次転写処理および定着装置４３による定着処理が実行される（ステップＳ７）。これにより、印刷処理が完了する。
【０１１３】
［変形例］
上記説明では、現像電圧決定部６６は、相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ，Ｍ）を用いて現像電圧Ｖｄｃを決定したが、現像電圧Ｖｄｃの決定方法はこれに限定されない。たとえば、現像電圧決定部６６は、トナー帯電量Ｑ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃ、露光時電位Ｖｉおよび目標濃度Ｍと、現像電圧Ｖｄｃとを対応付けたテーブルを予め記憶しておき、当該テーブルに従って現像電圧Ｖｄｃを決定してもよい。
【０１１４】
上記説明では、目標濃度設定部６３は、操作パネル１０７に入力された指示に従って目標濃度を設定するものとした。しかしながら、目標濃度設定部６３は、ユーザからの指示を受け付けることなく、デフォルト値の目標濃度を常に設定するものとしてもよい。この場合、目標濃度Ｍは一定値となるため、現像電圧決定部６６は、現像電圧Ｖｄｃを目的変数とし、トナー帯電量Ｑ、厚みｄｐｃおよび露光時電位Ｖｉを説明変数とする相関式Ｖｄｃ＝ｆ（Ｑ，ｄｐｃ，Ｖｉ）に従って、現像電圧Ｖｄｃを決定すればよい。もしくは、現像電圧決定部６６は、トナー帯電量Ｑ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃおよび露光時電位Ｖｉと、現像電圧Ｖｄｃとを対応付けたテーブルを予め記憶しておき、当該テーブルに従って現像電圧Ｖｄｃを決定してもよい。
【０１１５】
上記の説明では、直流成分電圧である現像電圧Ｖｄｃに交流成分電圧が重畳された電圧が現像ローラー１３ｄに印加されるものとした。しかしながら、現像ローラー１３ｄには、直流電圧である現像電圧Ｖｄｃのみが印加されてもよい。
【０１１６】
上記の説明では、温湿度センサー７１が感光体１０および現像装置１３の近傍に配置される。そのため、温湿度センサー７１によって検出された温度Ｔおよび相対湿度Ｈは、感光体１０の周囲の温度および相対湿度を示すとともに、現像装置１３の周囲の温度および相対湿度も示す。しかしながら、画像形成装置１００は、感光体１０の周囲の温度および相対湿度を検出する温湿度センサーと、現像装置１３の周囲の温度および相対湿度を検出する温湿度センサーとを別々に備えていてもよい。
【０１１７】
［利点］
以上のように、画像形成装置１００は、トナー帯電量Ｑを取得するトナー帯電量推定部（トナー帯電量取得部）６４と、感光層１０ｂの厚みｄｐｃを取得する膜厚センサー（膜厚取得部）７２と、感光体１０の表面における露光時電位Ｖｉを取得する露光時電位推定部（露光時電位取得部）６５と、トナー帯電量Ｑ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃおよび露光時電位Ｖｉと、現像ローラー１３ｄに印加すべき現像電圧Ｖｄｃとの相関関係に基づいて、現像電圧Ｖｄｃを決定する現像電圧決定部６６と、現像電圧Ｖｄｃを現像ローラー１３ｄに印加する電源部５０とを備える。
【０１１８】
トナー帯電量Ｑ、厚みｄｐｃおよび露光時電位Ｖｉと現像電圧Ｖｄｃと相関関係は、トナー像の濃度が一定になるように予め規定される。当該相関関係を用いて、トナー帯電量Ｑと感光層１０ｂの厚みｄｐｃとに加えて、露光時電位Ｖｉを考慮したうえで現像電圧Ｖｄｃが決定される。これにより、トナー像の濃度を目標濃度を含む適正範囲内に安定して収めることができる。
【０１１９】
具体的には、現像電圧決定部６６は、目標濃度Ｍが濃くなるほど絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。現像電圧決定部６６は、トナー帯電量Ｑの絶対値が大きくなるほど絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。現像電圧決定部６６は、感光層１０ｂの厚みｄｐｃが厚くなるほど絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。現像電圧決定部６６は、露光時電位Ｖｉの絶対値が高くなるほど絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。
【０１２０】
トナー帯電量Ｑ、感光層１０ｂの厚みｄｐｃ、感光体１０の露光時電位Ｖｉ、目標濃度Ｍが異なる複数のケースａ〜ｉにおいて、画像形成装置１００から出力される用紙Ｓの画像品質を評価したところ、表１のような結果が得られた。
【０１２１】
【表１】
2018092028.tif 000003
【０１２２】
画像品質の評価において、画像濃度が目標濃度を中心とする適正範囲内に収まっている場合を「良」とした。
【０１２３】
ケースａ〜ｃは、トナー帯電量Ｑのみが異なる。現像電圧決定部６６は、表１に示されるように、トナー帯電量Ｑの絶対値が高いほど、絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。これにより、現像ローラー１３ｄから感光体１０へのトナーの転写量が安定し、画像濃度が適正範囲内に収まることが確認できた。
【０１２４】
ケースａ，ｄ，ｅは、感光層１０ｂの厚みｄｐｃのみが異なる。現像電圧決定部６６は、厚みｄｐｃが厚いほど、絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。これにより、現像ローラー１３ｄから感光体１０へのトナーの転写量が安定し、画像濃度が適正範囲内に収まることが確認できた。
【０１２５】
ケースａ，ｆ，ｇは、感光体１０の露光時電位Ｖｉのみが異なる。現像電圧決定部６６は、露光時電位Ｖｉの絶対値が高いほど、絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。これにより、現像ローラー１３ｄから感光体１０へのトナーの転写量が安定し、画像濃度が適正範囲内に収まることが確認できた。
【０１２６】
ケースａ，ｈ，ｉは、目標濃度Ｍのみが異なる。現像電圧決定部６６は、目標濃度Ｍが高いほど、絶対値の高い現像電圧Ｖｄｃを決定する。これにより、現像ローラー１３ｄから感光体１０へのトナーの転写量が安定し、画像濃度が適正範囲内に収まることが確認できた。
【０１２７】
トナー帯電量推定部６４は、現像槽１３ａにおけるトナー濃度Ｄｔと、現像装置１３の周囲の温度Ｔと、現像装置１３の周囲の相対湿度Ｈと、現像装置１３の累積使用量Ｕと、感光体１０に周速度（プロセス速度）と、トナーの色との少なくとも１つに基づいて、トナー帯電量Ｑを推定する。これにより、現像装置１３の状態に応じたトナー帯電量Ｑを推定することができる。
【０１２８】
露光時電位推定部６５は、感光体１０の周囲の温度Ｔと、感光体１０の周囲の相対湿度Ｈと、露光装置１２の露光量Ｌと、感光体１０の累積回転数Ｒとの少なくとも１つに基づいて、露光時電位Ｖｉを推定する。これにより、感光体１０および露光装置１２の状態に応じた露光時電位Ｖｉを推定することができる。
【０１２９】
画像形成装置１００は、トナー像の目標濃度Ｍを設定する目標濃度設定部６３をさらに備える。現像電圧決定部６６は、さらに目標濃度Ｍと現像電圧Ｖｄｃとの相関関係に基づいて、現像電圧Ｖｄｃを決定する。これにより、目標濃度Ｍが変更された場合であっても、トナー像の濃度を目標濃度を含む適正範囲内に安定して収めることができる。
【０１３０】
目標濃度設定部６３は、トナーの色ごとに目標濃度Ｍを設定する。これにより、ユーザは、所望の濃度のカラー画像を得ることができる。
【０１３１】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、現像電圧決定部６６は、膜厚センサー７２により計測された感光層１０ｂの厚みｄｐｃを用いて、現像電圧Ｖｄｃを決定する。これに対し、実施の形態２では、現像電圧決定部６６は、感光体１０の累積回転数Ｒに基づいて推定された感光層１０ｂの厚みｄｐｃを用いて、現像電圧Ｖｄｃを決定する。
【０１３２】
図８を参照して、実施の形態２に係る画像形成装置１００Ａの内部構成について説明する。図８は、画像形成装置１００Ａにおける現像電圧Ｖｄｃの制御に関する構成を示すブロック図である。
【０１３３】
図８に示されるように、画像形成装置１００Ａは、膜厚センサー７２を備えておらず、ＩＣチップ１８および制御装置６０の代わりにＩＣチップ１８ａおよび制御装置６０ａを備える点で図４に示す画像形成装置１００と相違する。制御装置６０ａは、膜厚推定部６８をさらに備える点で図４に示す制御装置６０と相違する。
【０１３４】
ＩＣチップ１８ａは、感光体１０の使用開始からの累積回転数Ｒとともに、ドラムユニット１５の未使用時（たとえば出荷時）における感光体１０の感光層１０ｂの厚み（初期厚みｄｐｃｎｅｗ）を記憶する。
【０１３５】
膜厚推定部（膜厚取得部）６８は、ＩＣチップ１８ａから累積回転数Ｒおよび初期厚みｄｐｃｎｅｗを読み出し、読み出した累積回転数Ｒおよび初期厚みｄｐｃｎｅｗに基づいて、感光体１０の感光層１０ｂにおける現状の厚みｄｐｃを推定する。膜厚推定部６８は、以下の式（１）に従って、厚みｄｐｃを算出する。
【０１３６】
ｄｐｃ＝ｄｐｃｎｅｗ−（Ｃ×Ｒ）・・・（１）
式（１）において、係数Ｃは、単位回転数当たりの感光層１０ｂの厚みの減少量を示す定数であり、実験等により予め設定される。膜厚推定部６８は、係数Ｃを予め記憶している。たとえば、Ｃが０．０２μｍ／１０００回、ｄｐｃｎｅｗが４０μｍ、累積回転数Ｒが１０００００回である場合、膜厚推定部６８は、厚みｄｐｃ＝３８μｍと推定する。
【０１３７】
現像電圧決定部６６は、膜厚推定部６８により推定された厚みｄｐｃと、トナー帯電量Ｑと、露光時電位Ｖｉと、目標濃度Ｍとに基づいて、実施の形態１と同様に現像電圧Ｖｄｃを決定することができる。これにより、用紙Ｓに形成される画像濃度を適正範囲内に安定して収めることができる。
【０１３８】
＜実施の形態３＞
実施の形態１では、現像電圧決定部６６は、露光時電位推定部６５により推定された露光時電位Ｖｉを用いて、現像電圧Ｖｄｃを決定する。これに対し、実施の形態３では、現像電圧決定部６６は、感光体１０の露光部分の電位を計測する電位センサーの計測値を露光時電位Ｖｉとして用いて、現像電圧Ｖｄｃを決定する。
【０１３９】
図９を参照して、実施の形態３に係る画像形成装置１００Ｂの内部構成について説明する。図９は、画像形成装置１００Ｂにおける現像電圧Ｖｄｃの制御に関する構成を示すブロック図である。
【０１４０】
図９に示されるように、画像形成装置１００Ｂは、制御装置６０の代わりに制御装置６０ｂを備え、かつ、さらに電位センサー７５を備える点で図４に示す画像形成装置１００と相違する。制御装置６０ｂは、露光時電位推定部６５を備えない点で図４に示す制御装置６０と相違する。
【０１４１】
電位センサー７５は、露光装置１２と現像装置１３との間において、感光体１０の表面に対向するように配置され、露光装置１２によって露光された感光体１０の表面部分の電位（露光時電位Ｖｉ）を計測する。電位センサー７５は、たとえば音さ型振動子を用いたセンサーであり、ＴＤＫ社製EFS22DXX-XXを用いることができる。
【０１４２】
現像電圧決定部６６は、電位センサー７５により計測された露光時電位Ｖｉと、感光層１０ｂの厚みｄｐｃと、トナー帯電量Ｑと、目標濃度Ｍとに基づいて、実施の形態１と同様に現像電圧Ｖｄｃを決定する。これにより、用紙Ｓに形成される画像濃度を適正範囲に収めることができる。
【０１４３】
なお、現像電圧決定部６６は、印刷命令を受けてから電位センサー７５により計測された露光時電位Ｖｉを用いて現像電圧Ｖｄｃを決定してもよいし、前回までの印刷命令時に電位センサー７５により計測された露光時電位Ｖｉを用いて現像電圧Ｖｄｃを決定してもよい。もしくは、現像電圧決定部６６は、定期的に実施される画質調整（プロセスコントロール）の際に電位センサー７５により計測された露光時電位Ｖｉを用いて、現像電圧Ｖｄｃを決定してもよい。
【０１４４】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４５】
１Ｃ，１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ  画像形成ユニット、２Ｃ，２Ｋ，２Ｍ，２Ｙ  トナーボトル
１０  感光体、１０ａ  基体、１０ｂ  感光層、１１  帯電装置、１２  露光装置、１３  現像装置、１３ａ  現像槽、１３ｂ，１３ｃ  撹拌スクリュー、１３ｄ  現像ローラー、１３ｅ，１３ｆ  収容室、１５  ドラムユニット、１７  クリーニング装置、１８，１８ａ  チップ、１９  支持体、３０  中間転写ベルト、３１  一次転写ローラー、３３  二次転写ローラー、３７  カセット、３８  従動ローラー、３９  駆動ローラー、４０  搬送経路、４１  ピックアップローラー、４２  タイミングローラー、４３  定着装置、４８  トレー、５０  電源部、６０，６０ａ，６０ｂ  制御装置、６１  速度制御部、６２  露光制御部、６３  目標濃度設定部、６４  トナー帯電量推定部、６５  露光時電位推定部、６６  現像電圧決定部、６７  電源制御部、６８  膜厚推定部、７０  センサー群、７１  温湿度センサー、７２  膜厚センサー、７３  トナー濃度センサー、７４  累積使用量カウンター、７５  電位センサー、８０  ネットワークインターフェース、１００，１００Ａ，１００Ｂ  画像形成装置、１０２  ＲＯＭ、１０３  ＲＡＭ、１０７  操作パネル、１２０  記憶装置、１２２  制御プログラム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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