(57)【要約】【課題】構成部材の回転変動に伴う中間調画像の濃度ムラと像担持体及びトナー担持体間のリーク発生とを同時に抑制可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２３に印加するＶｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐ１を、Ｖ１〜Ｖ９、Ｖ１〜Ｖ１４に可変して第１及び第２パッチ画像を形成し、濃度検知センサ５１により、第１及び第２パッチ画像を副走査方向に１００分割した領域の濃度を検知し、かかる検知結果の最大値及び最小値から第１比率Ｒ１、第２比率Ｒ２を算出し、Ｖ１〜Ｖ９と第１比率Ｒ１とから算出した近似曲線に基づいて濃度ムラ限界である第１限界Ｖｐｐを算出し、Ｖ１〜Ｖ１４と第２比率Ｒ２とに基づいてリーク発生限界である第２限界Ｖｐｐを算出し、Ｖｐｐ１を、第１限界Ｖｐｐと第２限界Ｖｐｐとの平均値に調整する。【選択図】図９
2011013269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、を有し、前記像担持体表面に形成された静電潜像を現像する現像装置と、
を含む画像形成部を備えた画像形成装置において、
前記画像形成部により印字媒体上に形成された中間調の基準画像の副走査方向の濃度ムラを検知する濃度ムラ検知手段と、
前記像担持体と前記トナー担持体との間のリークの発生を検知するリーク検知手段と、が設けられ、
前記濃度ムラ検知手段の検知結果と前記リーク検知手段の検知結果とに基づいて前記交流電圧を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記基準画像は、前記交流電圧のピークツーピーク値を段階的に可変して形成され、
前記濃度ムラ検知手段の検知結果と前記リーク検知手段の検知結果とに基づいて前記ピークツーピーク値を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ピークツーピーク値を第１の所定段階で段階的に可変して形成された前記基準画像を第１の基準画像とするとき、
前記濃度ムラ検知手段による前記第１の基準画像の検知結果から算出された第１の濃度ムラと、前記ピークツーピーク値と、に基づいて近似曲線を算出し、前記近似曲線に基づいて前記第１の濃度ムラが所定の基準値となる第１の限界ピークツーピーク値を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ピークツーピーク値を第２の所定段階で段階的に可変して形成された前記基準画像を第２の基準画像とするとき、
前記リーク検知手段は、前記濃度ムラ検知手段による前記第２の基準画像の検知結果から算出された第２の濃度ムラに基づいて前記リークの発生を検知可能であり、
前記第２の濃度ムラと前記ピークツーピーク値とに基づいて前記リークの発生限界である第２の限界ピークツーピーク値を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の限界ピークツーピーク値と前記第２の限界ピークツーピーク値とに基づいて前記ピークツーピーク値を調整することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１の限界ピークツーピーク値が前記第２の限界ピークツーピーク値以下の場合、前記ピークツーピーク値を、前記第１の限界ピークツーピーク値以上前記第２の限界ピークツーピーク以下に調整し、
前記第１の限界ピークツーピーク値が前記第２の限界ピークツーピーク値よりも大きい場合、前記交流電圧の周波数、デューティ比及び波形形状のいずれかを可変すると共に前記ピークツーピーク値を前記第１及び第２の所定段階で可変し、再度前記第１及び第２の基準画像を形成して前記第１及び第２の限界ピークツーピーク値を算出することを、前記第１の限界ピークツーピーク値が前記第２の限界ピークツーピーク値以下となるまで繰り返すことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ピークツーピーク値を、前記第１及び第２の限界ピークツーピーク値の平均値に調整することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記濃度ムラ検知手段は、前記基準画像における前記副走査方向に分割された複数の領域のトナー量を検知可能であり、前記濃度ムラは、前記濃度ムラ検知手段による前記複数の領域の検知結果における最大値と最小値とに基づいて、前記最大値と前記最小値との差の前記最大値に対する比率として算出されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記基準画像の前記副走査方向長さは、前記像担持体及び前記トナー担持体のいずれの周長よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナー担持体に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を非接触で現像する現像装置の駆動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００４】
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ（トナー供給部材）を用いて現像剤を像担持体に対して非接触に設置した現像ローラ（トナー担持体）上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。
【０００６】
しかし、このような画像形成装置では、感光体ドラムの偏心や該ドラムを駆動するモータの振動といった機械的要因等により、感光体ドラムの回転数が変動する場合がある。かかる場合には、感光体ドラム上を走査するレーザ光の走査ピッチ等が変動し、画像の濃度ムラが生じるおそれがある。また、特に色重ねを行うカラー画像形成時には、かかる走査線のピッチムラ等が生ずると、色ずれの原因となって画質の低下を引き起こし易い。
【０００７】
そこで、感光体ドラムの回転ムラによる画像ムラを防止する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、感光体（像担持体）の周速度を検知し、検知される周速度の変動に基づいて、感光体上を露光する光ビームを偏向する光路偏向手段に印加する電圧を制御することにより、感光体ドラムの回転ムラに応じてレーザ光路を偏向して、かかる回転ムラに起因する走査線のピッチムラを補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２０００−３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、特許文献１には、感光体ドラムの回転ムラに基づいてビーム光の光路を補正することは開示されている。しかし、特許文献１には、感光体ドラムの回転ムラ等による画像の濃度ムラに基づいて現像ローラに印加される交流電圧を可変する方法に関し、開示も示唆もない。また、画像の濃度ムラは、感光体ドラムの回転ムラだけではなく、現像ローラの回転ムラや、中間転写方式の画像形成装置を用いた場合には中間転写ベルトの回転ムラ等によっても引き起こされるおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、構成部材の回転ムラに伴う中間調画像の濃度ムラの発生と像担持体及びトナー担持体間のリーク発生とを同時に抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、該像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、を有し、前記像担持体表面に形成された静電潜像を現像する現像装置と、を含む画像形成部を備えた画像形成装置において、前記画像形成部により印字媒体上に形成された中間調の基準画像の副走査方向の濃度ムラを検知する濃度ムラ検知手段と、前記像担持体と前記トナー担持体との間のリークの発生を検知するリーク検知手段と、が設けられ、前記濃度ムラ検知手段の検知結果と前記リーク検知手段の検知結果とに基づいて前記交流電圧を調整することを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記基準画像は、前記交流電圧のピークツーピーク値を少なくとも１つの所定段階で段階的に可変して形成され、前記濃度ムラ検知手段の検知結果とリーク検知手段の検知結果とに基づいて前記ピークツーピーク値を調整することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記ピークツーピーク値を第１の所定段階で段階的に可変して形成された前記基準画像を第１の基準画像とするとき、前記濃度ムラ検知手段による前記第１の基準画像の検知結果から算出された第１の濃度ムラと、ピークツーピーク値と、に基づいて近似曲線を算出し、前記近似曲線に基づいて前記第１の濃度ムラが所定の基準値となる第１の限界ピークツーピーク値を算出することを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記ピークツーピーク値を第２の所定段階で段階的に可変して形成された前記基準画像を第２の基準画像とするとき、前記リーク検知手段は、前記濃度ムラ検知手段による前記第２の基準画像の検知結果から算出された第２の濃度ムラに基づいてリークの発生を検知可能であり、前記第２の濃度ムラと前記ピークツーピーク値とに基づいて前記リークの発生限界である第２の限界ピークツーピーク値を算出することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第１の限界ピークツーピーク値と前記第２の限界ピークツーピーク値とに基づいて前記ピークツーピーク値を調整することを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第１の限界ピークツーピーク値が前記第２の限界ピークツーピーク値以下の場合、前記ピークツーピーク値を、前記第１の限界ピークツーピーク値以上前記第２の限界ピークツーピーク以下に調整し、前記第１の限界ピークツーピーク値が前記第２の限界ピークツーピーク値よりも大きい場合、前記交流電圧の周波数、デューティ比及び波形形状のいずれかを可変すると共に前記ピークツーピーク値を前記第１及び第２の所定段階で可変し、再度前記第１及び第２の基準画像を形成して前記第１及び第２の限界ピークツーピーク値を算出することを、前記第１の限界ピークツーピーク値が前記第２の限界ピークツーピーク値以下となるまで繰り返すことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記ピークツーピーク値を、前記第１及び第２の限界ピークツーピーク値の平均値に調整することを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記濃度ムラ検知手段は、前記基準画像における前記副走査方向に分割された複数の領域のトナー量を検知可能であり、前記濃度ムラは、前記濃度ムラ検知手段による前記複数の領域の検知結果における最大値と最小値とに基づいて、前記最大値と前記最小値との差の前記最大値に対する比率として算出されることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記基準画像の前記副走査方向長さは、前記像担持体及び前記トナー担持体のいずれの周長よりも大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の構成によれば、画像形成部により印字媒体上に形成された中間調の基準画像の副走査方向の濃度ムラを検知する濃度ムラ検知手段と、像担持体とトナー担持体との間のリーク発生を検知するリーク検知手段と、が設けられ、濃度ムラ検知手段の検知結果とリーク検知手段の検知結果とに基づいて交流電圧を調整することによって、構成部材の回転ムラに伴う中間調画像の濃度ムラと像担持体及びトナー担持体間のリーク発生とを同時に抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、基準画像を、交流電圧のピークツーピーク値を段階的に可変して形成し、濃度ムラ検知手段の検知結果とリーク検知手段の検知結果とに基づいてピークツーピーク値を調整することにより、効果的に濃度ムラを防止することができる。
【００２２】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、ピークツーピーク値を第１の所定段階で段階的に可変して形成された基準画像を第１の基準画像とし、濃度ムラ検知手段による第１の基準画像の検知結果から算出された第１の濃度ムラと、ピークツーピーク値と、に基づいて近似曲線を算出し、該近似曲線に基づいて第１の濃度ムラが所定の基準値となる第１の限界ピークツーピーク値を算出することにより、より容易に濃度ムラの発生限界を算出できる。
【００２３】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の画像形成装置において、ピークツーピーク値を第２の所定段階で段階的に可変して形成された基準画像を第２の基準画像とし、リーク検知手段を、濃度ムラ検知手段による第２の基準画像の検知結果から算出された第２の濃度ムラに基づいてリークの発生を検知可能とし、第２の濃度ムラとピークツーピーク値とに基づいてリークの発生限界である第２の限界ピークツーピーク値を算出することにより、複雑な構成を別途設けることなくリークの発生を検知できる。また、リークの発生が基準画像に現れるため、より確実にリークの発生限界を算出できる。
【００２４】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第４の構成の画像形成装置において、第１の限界ピークツーピーク値と第２の限界ピークツーピーク値とに基づいてピークツーピーク値を調整することにより、濃度ムラの発生とリークの発生とをより効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成の画像形成装置において、第１の限界ピークツーピーク値が第２の限界ピークツーピーク値以下の場合、ピークツーピーク値を、第１の限界ピークツーピーク値以上第２の限界ピークツーピーク以下に調整し、第１の限界ピークツーピーク値が第２の限界ピークツーピーク値よりも大きい場合、交流電圧の周波数、デューティ比及び波形形状のいずれかを可変すると共にピークツーピーク値を第１及び第２の所定段階で可変し、再度第１及び第２の基準画像を形成して第１及び第２の限界ピークツーピーク値を算出することを、第１の限界ピークツーピーク値が第２の限界ピークツーピーク値以下となるまで繰り返すことにより、より確実に濃度ムラの発生とリークの発生とを抑制することができる。
【００２６】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の画像形成装置において、ピークツーピーク値を、第１及び第２の限界ピークツーピーク値の平均値に調整することにより、より確実に濃度ムラの発生とリークの発生とを抑制できる。
【００２７】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第１〜第７の構成の画像形成装置において、濃度ムラ検知手段を、基準画像における副走査方向に分割された複数の領域のトナー量を検知可能とし、濃度ムラを、濃度ムラ検知手段による複数の領域の検知結果における最大値と最小値とに基づいて、最大値と最小値との差の最大値に対する比率として算出することにより、より詳細に濃度ムラを検知することができる。
【００２８】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第１〜第８の構成の画像形成装置において、基準画像の副走査方向長さを、像担持体及びトナー担持体のいずれの周長よりも大きくすることにより、より適切に濃度ムラやリーク発生を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の構成を示す側面断面図
【図３】現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図４】本実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図５】中間転写ベルト上での第１パッチ画像の形成状態を模式的に示す図
【図６】濃度検知センサによって検知される第１パッチ画像の分割された領域を模式的に示す図
【図７】ブラック画象形成用の第１パッチ画像におけるＶｐｐ１と第１比率Ｒ１との関係を示すグラフ
【図８】ブラック画像形成用の第２パッチ画像におけるＶｐｐ１と第２比率Ｒ２との関係を示すグラフ
【図９】本実施形態の画像形成装置の制御手順を示すフローチャート
【図１０】シアン画像形成用の第１パッチ画像におけるＶｐｐ１と第１比率Ｒ１との関係を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００３１】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８（印字媒体）上に順次転写された後、二次転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００３２】
トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００３３】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００３４】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００３５】
そして、中間転写ローラ（一次転写ローラ）６ａ〜６ｄに所定の転写電圧で電界が付与されることにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。
【００３６】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００３７】
定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３８】
一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００３９】
図２は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１のブラック画象形成用の画像形成部Ｐｄに配置される現像装置３ｄについて説明するが、画像形成部Ｐａ〜Ｐｃに配置される現像装置３ａ〜３ｃの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００４０】
図２に示すように、現像装置３ｄは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。
【００４１】
そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１ｄに対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。
【００４２】
なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサ（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じて補給装置からトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。
【００４３】
磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネットローラ体２２ｂで構成されている。現像ローラ２３は、非磁性の現像スリーブから構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。
【００４４】
また、現像容器２０には穂切りブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４５】
現像ローラ２３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）を印加する第２バイアス回路３１が接続されている。また、第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１は共通のグランドに接地されている。
【００４６】
前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。そして、磁気ローラ２２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成する。磁気ローラ２２上の磁気ブラシは穂切りブレード２５によって層厚規制された後、磁気ローラ２２と現像ローラ２３との対向部分に搬送され、磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び固定マグネットローラ体２２ｂとの間の磁界によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。
【００４７】
現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４８】
図３は、現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が第１バイアス回路３０から印加される。また、磁気ローラ２２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相の異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が第２バイアス回路３１から印加される。
【００４９】
従って、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図３（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図３で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。また、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）の周波数、デューティ比、波形形状等は、適宜設定可能となっている。
【００５０】
磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ２３の回転によって感光体ドラム１ｄと現像ローラ２３との対向部分に搬送される。現像ローラ２３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ｄとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ｄ上の静電潜像が現像される。
【００５１】
現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向部分に搬送され、磁気ローラ２２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネットローラ体２２ｂの同極部分で磁気ローラ２２から引き剥がされた後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラ２２上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード２５へ搬送される。
【００５２】
また、第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１には電圧可変装置３３が接続されており、現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及び磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を可変できるようになっている。
【００５３】
一方、中間転写ベルト８の進行方向において最下流側に配置された感光体ドラム１ｄよりも下流側、且つ二次転写ローラ９よりも上流側には、濃度検知センサ５１が配置されている（図１参照）。濃度検知センサ５１は、露光ユニット４の照射によって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像された基準トナー像が、中間転写ベルト８上に転写されて形成された中間調のパッチ画像（基準画像）を検知する。
【００５４】
濃度検知センサ５１としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。中間転写ベルト８上のパッチ画像を検知する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。なお、基準トナー像としては、一般的な略矩形状のパッチ画像を形成することができる。パッチ画像の詳細については後述する。
【００５５】
トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色のパッチ画像の濃度（トナー量）を検知することができる。
【００５６】
濃度検知センサ５１として、他のセンサを用いることも可能である。例えば、ＣＣＤ素子と、レンズ、ドライバ回路等により構成され、対象物の映像をレンズによってＣＣＤ素子面に結像させ、光の量をビデオパルス信号に変換して出力させるラインセンサやエリアセンサ等が挙げられる。
【００５７】
なお、濃度検知センサ５１は、中間転写ベルト８上のパッチ画像を検知可能な他の位置に配置しても良いが、例えば二次転写ローラ９よりも下流側に配置した場合、中間転写ベルト８上にパッチ画像が転写されてから検知が行われるまでの時間が長くなり、さらにパッチ画像が二次転写ローラ９と接触しないように、二次転写ローラ９を待避させる機構が必要である。
【００５８】
また、転写位置から離れるとパッチ画像の検知時間の誤差を含み易くなるおそれもある。そのため、最も下流側に位置する画像形成部Ｐｄの下流側近傍に配置することが好ましい。濃度検知センサ５１は、検知結果に応じた出力信号を後述する制御部４４に送信する。また、ここでは、濃度検知センサ５１は、本実施形態では中間転写ベルト８のベルト幅方向（走査方向）中央部（図５参照）に配設することとしたが、パッチ画像を検出可能な位置であればベルト幅方向に対しいずれの位置にも設置することができる。
【００５９】
図４は、本実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図１及び図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、画像入力部４０、ＡＤ変換部４１、操作パネル４２、記憶部４３、制御部４４、定着部７、中間転写ベルト８、濃度検知センサ５１等を含む構成である。
【００６０】
画像入力部４０は、画像形成装置１００がカラー複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００が図１に示すようなカラープリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はＡＤ変換部４１においてデジタル信号に変換された後、記憶部４３内の画像メモリ４５に送出される。
【００６１】
記憶部４３は、画像メモリ４５、ＲＡＭ４６、及びＲＯＭ４７を備えており、画像メモリ４５は、画像入力部４０から入力され、ＡＤ変換部４１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部４４に送出する。ＲＡＭ４６及びＲＯＭ４７は、制御部４４の処理プログラムや処理内容等を記憶する。
【００６２】
また、ＲＡＭ４６（或いはＲＯＭ４７）には、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおける画像形成に必要なパラメータや、濃度検知センサ５１の出力値とトナー付着量（トナー量）との関係がトナー付着量データとして記憶されており、トナー付着量からトナー濃度を算出するためのパラメータや、Ｖｐｐ１を後述するＶ１〜Ｖ９、Ｖ１〜Ｖ１４に設定するためのパラメータや、後述する第１及び第２パッチ画像から第１及び第２比率Ｒ１、Ｒ２を算出するためのパラメータや、Ｖｐｐ１と第１比率Ｒ１とから後述する近似曲線を算出するためのパラメータや、近似曲線から後述する第１限界Ｖｐｐを算出するための基準値Ｒｓや、Ｖｐｐ１と第２比率Ｒ２とから後述する第２限界Ｖｐｐを算出するためのパラメータや、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を可変するためのパラメータ等が記憶されており、また、算出された第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐを記憶するようになっている。
【００６３】
操作パネル４２は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部４３にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
【００６４】
制御部（制御手段）４４は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部４０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７、及び用紙カセット１６（図１参照）からの用紙Ｐの搬送等を全般的に制御するとともに、画像入力部４０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換して、露光ユニット４に露光信号を送信する。露光ユニット４は、露光信号を受け、変換処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。
【００６５】
また制御部４４は、操作パネル４２のキー操作等によりキャリブレーションモード（Ｖｐｐ１の調整モード）が設定されると、Ｖｐｐ１をＶ１〜Ｖ９、Ｖ１〜Ｖ１４に設定して第１及び第２パッチ画像を形成する機能、濃度検知センサ５１からの出力信号を受信し、記憶部４３に記憶されたトナー付着量データに基づいてトナー付着量の算出を行う機能、算出されたトナー付着量に基づいて第１及び第２パッチ画像の濃度を算出すると共に第１及び第２比率Ｒ１、Ｒ２を算出する機能、Ｖｐｐ１と第１比率Ｒ１とに基づいて近似曲線を算出し、近似曲線と基準値Ｒｓとから第１限界Ｖｐｐを算出する機能を有している。
【００６６】
さらに制御部４４は、第２比率Ｒ２に基づいてリークが発生したか否かを検知するリーク検知機能（リーク検知手段）、Ｖｐｐ１と第２比率Ｒ２とに基づいて第２限界Ｖｐｐを算出する機能、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐ以下か否かを判定する機能、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐ以下の場合、Ｖｐｐ１を第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐの平均値に調整する機能、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐよりも大きい場合、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を可変して、再度第１及び第２パッチ画像を形成し第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐを算出する機能を有している。なお、キャリブレーションモードは、装置の電源ＯＮ時や所定枚数の画像形成処理が終了した時にも自動的に設定されるようにしてもよい。
【００６７】
次に、本実施形態のＶｐｐ１の調整方法について説明する。また、以下、ブラック画像形成用の現像装置３ｄの現像ローラ２３のＶｓｌｖ（ＡＣ）におけるＶｐｐ１の調整方法について説明するが、他の現像装置３ａ〜３ｃも同様にして設定することができる。
【００６８】
本発明においては、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）を可変して形成したパッチ画像の濃度検知センサ５１による検知結果と、リーク発生検知結果と、に基づいてＶｐｐ１を調整することを特徴としている。図５は、中間転写ベルト上での第１パッチ画像の形成状態を模式的に示す図であり、図６は、濃度検知センサによって検知される第１パッチ画像の分割された領域を模式的に示す図である。なお、図５及び図６において矢印方向は中間転写ベルト８のベルト進行方向（副走査方向）を示す。
【００６９】
感光体ドラム１ｄ、現像ローラ２３や中間転写ベルト８等で回転ムラが生じると、中間転写ベルト８に形成されたパッチ画像の副走査方向の濃度が変動し、濃度ムラが発生するおそれがある。そこで、濃度ムラが発生しないようなＶｐｐ１の限界である第１限界Ｖｐｐ（第１の限界ピークツーピーク値）を算出することとした。
【００７０】
まずＶｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐ１を、第１の所定段階Ｖ１〜Ｖ９で段階的に可変して中間調の第１パッチ画像（第１の基準画像）Ｂ１〜Ｂ９を形成し、濃度検知センサ５１により、各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の副走査方向に分割した領域の濃度を検知し、かかる検知結果に基づいて各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の濃度ムラを算出する。
【００７１】
ここでは、Ｖｐｐ１を、Ｖ１（１６０Ｖ）からＶ９（１９２Ｖ）まで４Ｖずつ増加させた９段階に設定し、各Ｖ１〜Ｖ９により、図５に示すように同じ矩形状から成る９個の第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９を形成する。また、このときのＶｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を４．７ｋＨｚ、デューティ比を４３％に設定する。
【００７２】
また、図６に第１パッチ画像Ｂ１を例示するように、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の副走査方向の長さを１５０ｍｍとし、各Ｖ１〜Ｖ９で形成した第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９を、濃度検知センサ５１を用い、副走査方向において１．５ｍｍピッチで１００の領域に分割し、分割した各領域の濃度を検知する。
【００７３】
またここでは、感光体ドラム１ｄの外径を３０ｍｍ、現像ローラ２３の外径を１６ｍｍとする。このため、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の副走査方向長さは、感光体ドラム１ｄ及び現像ローラ２３のいずれの周長よりも大きくなっている。なお、感光体ドラム１ｄ及び現像ローラ２３の外径は特に限定されるものではなく、装置構成等に応じて例えば感光体ドラム１ｄの外径を３０ｍｍ〜４５ｍｍ、現像ローラ２３の外径を１６ｍｍ〜２０ｍｍとすることができる。
【００７４】
このように、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の副走査方向長さを、感光体ドラム１ｄ及び現像ローラ２３のいずれの周長よりも大きくすることにより、より適切に濃度ムラやリーク発生を検知することができる。なお、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の副走査方向長さは、特に限定されるものではないが、短ければ感光体ドラム１ｄ及び現像ローラ２３の回転ムラに起因する濃度ムラを十分に検知できないおそれがある一方、長ければ作業性が低下するおそれがある。従って、例えばかかる観点を考慮して適宜設定することができる。
【００７５】
また、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の走査方向の長さは、特に限定されるものではなく、濃度検知精度等に応じて適宜設定することができる。また、ここでは第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９を、中間転写ベルト８の走査方向中央部に形成することとしたが、かかる形成位置は、濃度検知センサ５１により検知可能であれば特に限定されるものでなく、濃度検知センサ５１の配置等に応じて適宜設定することができる。
【００７６】
次に、各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の濃度ムラ（第１の濃度ムラ）を算出する。各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９において、それぞれ１００分割した領域が濃度検知センサ５１により検知されると、検知結果が制御部４４に送信される。制御部４４は、各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９ごとに検知結果の最大値（Ｃ１ｍａｘ）及び最小値（Ｃ１ｍｉｎ）を算出した後、Ｃ１ｍａｘ及びＣ１ｍｉｎに基づいて、Ｃ１ｍａｘとＣ１ｍｉｎとの差（Ｃ１ｍａｘ−Ｃ１ｍｉｎ）の、Ｃ１ｍａｘに対する第１比率Ｒ１｛（Ｃ１ｍａｘ−Ｃ１ｍｉｎ）／Ｃ１ｍａｘ｝を算出する。
【００７７】
かかる第１比率Ｒ１は、各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９における濃度ムラに相当する。このように第１比率Ｒ１を算出することにより、より詳細に濃度ムラを検知することが可能となる。図７は、ブラック画像形成用の第１パッチ画像におけるＶｐｐ１と第１比率Ｒ１との関係を示すグラフである。
【００７８】
そして、制御部４４は、図７に示すように、９段階のＶ１〜Ｖ９と、９個の第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９から得られた第１比率Ｒ１と、に基づいて２項式に基づく近似曲線を算出し、かかる近似曲線を示す２次多項式ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃ（ｘはＶｐｐ１、ｙはＲ１、ａ、ｂ及びｃは所定の係数を示し、ａ、ｂ及びｃの数値例を図７に示す。）から、第１比率Ｒ１が所定の基準値Ｒｓ（ここでは０．０８）となる第１限界Ｖｐｐを算出する。
【００７９】
第１限界Ｖｐｐは、濃度ムラの発生限界となるＶｐｐ１を示す。また、Ｖｐｐ１が大きくなると、第１比率Ｒ１は小さくなるため、ｙ＝Ｒｓを満たし得る２つのｘ（１８７Ｖ、１９１Ｖ）のうち、小さい方の値を第１限界Ｖｐｐとした（ここでは約１８７Ｖ）。なお、ｙ＝Ｒｓを満たし得るｘが１つだけの場合には、その値とすればよい。
【００８０】
このように第１限界Ｖｐｐを算出することにより、より的確に濃度ムラの発生限界を算出できる。なお、かかる近似曲線は、Ｖ１〜Ｖ９と第１比率Ｒ１とから第１限界Ｖｐｐ１を算出可能であれば特に限定されるものではなく、予備実験等により適宜設定することができる。また、基準値Ｒｓも、予備実験等により適宜設定することができる。
【００８１】
上記の通り、Ｖｐｐ１を、第１限界Ｖｐｐ以上に調整して画像形成を行うことにより、濃度ムラの発生を防止することが可能となる。しかし、Ｖｐｐ１を大きくし過ぎると、現像ローラ２３と感光体ドラム１ｄとの電位差が大きくなり、感光体ドラム１ｄと現像ローラ２３との間でリークが発生するおそれがある。そこで、リークが発生しないようなＶｐｐ１の限界となる第２限界Ｖｐｐ（第２の限界ピークツーピーク値）を検知することとした。
【００８２】
ここでは、第２の所定段階として、Ｖｐｐ１を、Ｖ１（１６０Ｖ）からＶ１４（２１２Ｖ）まで４Ｖずつ増加させた１４段階に設定し、各Ｖ１〜Ｖ１４により、上記と同様の１４個の中間調の第２パッチ画像（第２の基準画像）Ｂ１〜Ｂ１４（図示せず）を形成する。また、このときのＶｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を４．７ｋＨｚ、デューティ比を４３％に設定する。
【００８３】
また、上記と同様に、各第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４を副走査方向にそれぞれ１００分割した領域の濃度が濃度検知センサ５１により検知される。この検知結果が制御部４４に送信されると、制御部４４は、各第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４ごとに検知結果の最大値（Ｃ２ｍａｘ）及び最小値（Ｃ２ｍｉｎ）を算出する。
【００８４】
そして、Ｃ２ｍａｘとＣ２ｍｉｎとに基づいて、各第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４の第２比率Ｒ２｛＝（Ｃ２ｍａｘ−Ｃ２ｍｉｎ）／Ｃ２ｍａｘ｝を算出する。第２比率Ｒ２は、第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４の濃度ムラ（第２の濃度ムラ）に相当する。このように第２比率Ｒ２を算出することにより、上記と同様、より詳細に濃度ムラを検知することが可能となる。
【００８５】
図８は、ブラック画像形成用の第２パッチ画像におけるＶｐｐ１と第２比率Ｒ２との関係を示すグラフである。なお、Ｖ１〜Ｖ１４のうち、第１〜第９段階目のＶ１〜Ｖ９（１６０Ｖ〜１９２Ｖ）は、上記した第１限界Ｖｐｐ算出時のＶ１〜Ｖ９と同じであり、第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９は、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９と同じであるため、図８においては、Ｖ１０〜Ｖ１４（１９６Ｖ〜２１２Ｖ）で形成された第２パッチ画像Ｂ１０〜Ｂ１４の結果のみを示す。
【００８６】
ここで、リークが発生した場合には、第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４に白抜け画像となって現れるため、濃度ムラが急激に大きくなる。従って、制御部４４は、Ｖ１〜Ｖ１４と第２比率Ｒ２とに基づいて、Ｖｐｐ１を段階的に大きくしたとき第２比率Ｒ２が大きく変化したことを検知することにより、リーク発生を検知する。また、このときのＶｐｐ１（ここでは、２１２Ｖ）をリーク発生電圧とし、その直前のＶｐｐ１（ここでは２０８Ｖ）を第２限界Ｖｐｐとして算出する。
【００８７】
このように第２限界Ｖｐｐを算出することにより、リークの発生が第２ピッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４に現れるため、より確実にリークの発生限界を算出できる。また、Ｖｐｐ１を、第２限界Ｖｐｐ以下に調整することにより、リークの発生を防止した画像形成を行うことが可能となる。
【００８８】
そして、上記の通り算出した第１限界Ｖｐｐと第２限界Ｖｐｐとの関係において、第１限界Ｖｐｐ（１８７Ｖ）が第２限界Ｖｐｐ（２０８Ｖ）以下であるため、Ｖｐｐ１を、第１限界Ｖｐｐ１以上第２限界Ｖｐｐ２以下に調整する。これにより、濃度ムラの発生と共にリークの発生を抑制して画像形成を行うことが可能となる。
【００８９】
また、Ｖｐｐ１を、第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐの平均値（ここでは約１９８Ｖ）に調整する。Ｖｐｐ１は、上記範囲内では特に限定されないが、第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐの平均値に調整することにより、より確実に濃度ムラの発生とリークの発生とを防止することができる。
【００９０】
一方、上記の結果、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐよりも大きい場合には、Ｖ１〜Ｖ９、Ｖ１〜Ｖ１４の設定はそのままにして、例えばＶｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を１０％増加し、再度、Ｖ１〜Ｖ９及びＶ１〜Ｖ１４で第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９及び第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４を形成して第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐの算出を行う。これを、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐ以下となるまで繰り返す。
【００９１】
そして、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐ以下となった場合、上記と同様に、Ｖｐｐ１を、第１限界Ｖｐｐ以上第２限界Ｖｐｐ以下に調整する。このようにしてＶｐｐ１を調整することにより、濃度ムラの発生とリーク発生とを、より確実に防止することができる。なお、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を大きくすると、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の濃度ムラ（第１比率Ｒ１）を小さくすることができるため、第１限界Ｖｐｐを小さくすることができる。
【００９２】
また、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を増加させる他、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のデューティ比を例えば４７％から５０％に増加させることもでき、これにより、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９の濃度ムラを小さくして、第１限界Ｖｐｐを小さくすることができる。また、その他、現像ローラ２３に印加するＶｓｌｖ（ＡＣ）の波形形状の立ち上がりを遅らせて矩形波を三角波に変更する等、波形を変更することもでき、これにより、リークが発生するＶｐｐ１を大きくして、第２限界Ｖｐｐを大きくすることができる。
【００９３】
なお、第１限界Ｖｐｐと第２限界Ｖｐｐとが等しい場合には、Ｖｐｐ１を、第１限界Ｖｐｐ（若しくは第２限界Ｖｐｐ）に設定すればよい。また、上記した第１及び第２の所定段階は、上記したＶ１〜Ｖ９及びＶ１〜Ｖ１４に特に限定されず、予備実験等により予め適宜設定することができる。このように、第１限定Ｖｐｐと第２限定Ｖｐｐとに基づいてＶｐｐ１を設定することにより、濃度ムラの発生とリークの発生とをより効果的に抑制することができる。
【００９４】
次に、本実施形態のＶｐｐ１の調整方法の制御手順について説明する。図９は、本実施形態の画像形成装置の制御手順を示すフローチャートである。図９のステップに従いキャリブレーションの実行手順について説明する。
【００９５】
先ず、キャリブレーションモードが実行されると（スタート）、現像ローラ２３のＶｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐ１がＶ１〜Ｖ９に設定され（ステップＳ１）、各Ｖ１〜Ｖ９で第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９が形成された後（ステップＳ２）、濃度検知センサ５１により、各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９を副走査方向に１００分割した領域の濃度が検知される（ステップＳ３）。
【００９６】
次に、制御部４４により、各第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９における濃度検知結果に基づいて第１比率Ｒ１が算出され（ステップＳ４）、９段階のＶ１〜Ｖ９と、９個の第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９から得られた第１比率Ｒ１と、に基づいて２次多項式（ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃ、図７参照）に基づく近似曲線が算出される（ステップＳ５）。そして、かかる２次近似曲線においてｙ（＝第１比率Ｒ１）が基準値Ｒｓとなるｘ（＝第１限界Ｖｐｐ）が算出され、第１限界Ｖｐｐが記憶部４３に記憶される（ステップＳ６）。
【００９７】
次に、Ｖｐｐ１がＶ１〜Ｖ１４に設定され（ステップＳ７）、各Ｖ１〜Ｖ１４により上記と同様に第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４が形成され（ステップＳ８）、上記と同様に１００分割された領域の濃度が検知され（ステップＳ９）、制御部４４により、第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４における第２比率Ｒ２が算出され（ステップＳ１０）、第２比率Ｒ２が大きく増加した直前のＶ１３が第２限界Ｖｐｐとして算出され（図８参照）、第２限界Ｖｐｐが記憶部４３に記憶される（ステップＳ１１）。
【００９８】
そして、制御部４４により、記憶部４３に記憶された第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐが読み出され、第１限界Ｖｐｐが第２限界Ｖｐｐ以下（第１限界Ｖｐｐ≦第２限界Ｖｐｐ）であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。第１限界Ｖｐｐ≦第２限界Ｖｐｐの場合、Ｖｐｐ１が、第１限界Ｖｐｐと第２限界Ｖｐｐの平均値に調整された後（ステップＳ１３）、終了する。
【００９９】
なお、第１限界Ｖｐｐ＝第２限界Ｖｐｐの場合には、いずれかの値にＶｐｐ１が調整される。一方、第１限界Ｖｐｐ＞第２限界Ｖｐｐの場合には、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数を１０％増加させた後（ステップＳ１４）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ１１を繰り返す。
【０１００】
なお、Ｖｐｐ１の調整制御は、上記制御手順に特に限定されるものではなく、周波数の変化に対する第１比率Ｒ１や第２比率Ｒ２の変動状態等に応じて、適宜設計することができる。例えば、ステップＳ１４からステップＳ１に戻ってステップＳ１〜ステップＳ１１を繰り返す代わりに、ステップＳ１４からステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ６により第１限界Ｖｐｐを算出した後、ステップＳ１２に移行する。
【０１０１】
そして、ステップＳ１２において、新たに算出された第１限界Ｖｐｐを記憶部４３に記憶された第２限定Ｖｐｐと比較することもできる。また、その他例えば、ステップＳ１４からステップＳ７に戻り、ステップＳ７〜ステップＳ１１により第２限界Ｖｐｐを算出し、新たに算出された第２限界Ｖｐｐを記憶部４３に記憶された第１限界Ｖｐｐと比較することもできる。
【０１０２】
上記の通り、本発明により、感光体ドラム１ｄ、現像ローラ２３や中間転写ベルト８等の構成部材の回転ムラに伴う中間調画像の濃度ムラと感光体ドラム１ｄ及び現像ローラ２３間のリーク発生とを同時に抑制することができる。
【０１０３】
また、上記実施形態では、第１限界Ｖｐｐを算出するためのＶ１〜Ｖ９と、第２限界Ｖｐｐを算出するためのＶ１〜Ｖ１４とを、現像ローラ２３に対して別途印加し、第１パッチ画像Ｂ１〜Ｂ９と第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４とを別々に形成したが、かかる形成方法は、特に限定されるものではない。
【０１０４】
その他例えば、共通のＶ１〜Ｖ１４を現像ローラ２３に印加して共通のパッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４を形成し、かかる共通のパッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４における最大値と最小値とから共通の比率Ｒを算出した後、当該共通の比率Ｒを第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２とに分け、第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２からそれぞれ第１限界Ｖｐｐ及び第２限界Ｖｐｐを算出することもできる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、制御部４４がリーク検知機能を有することとし、濃度検知センサ５１による第２パッチ画像Ｂ１〜Ｂ１４の濃度検知結果に基づいて制御部４４によりリークの発生を検知したが、その他、第１バイアス回路３０に図示しないリーク検知装置を接続してリークの発生を検知することもできる。かかる場合、感光体ドラム１ｄと現像ローラ２３との間でリークが発生すると、第１バイアス回路３０に流れる電流が急激に増加するため、第１バイアス回路３０に流れる電流を上記リーク検知装置によってモニタリングすることで、リークの発生を検知することができる。
【０１０６】
なお、上記実施形態では、ブラック画象形成用の現像装置３ｄにおけるＶｐｐ１の調整方法について説明したが、他の現像装置３ａ〜３ｃにおいても上記と同様にＶｐｐ１を調整することができる。図１０は、シアン画像形成用の第１パッチ画像におけるＶｐｐ１と第１比率Ｒ１との関係を示すグラフである。
【０１０７】
例えばシアン画像形成用の現像装置３ａについて、上記と同様にして、Ｖｐｐ１をＶ１（１６０Ｖ）からＶ９（１９２Ｖ）まで４Ｖずつ増加させて、中間調の第１パッチ画像Ｃ１〜Ｃ９（図示せず）を形成し、濃度検知センサ５１により、各第１パッチ画像Ｃ１〜Ｃ９の副走査方向に１００に分割した領域の濃度を検知する。そして、濃度検知結果から第１比率Ｒ１を算出し、図１０に示すように、各Ｖ１〜Ｖ９と第１比率Ｒ１とから２次近似曲線（２次多項式は図１０に示す）を算出し、基準値Ｒｓ（０．０８）となる第１限界Ｖｐｐ（１７１Ｖ）を算出することができる。
【０１０８】
また、第２限界Ｖｐｐについても上記と同様にして算出し、第１限界Ｖｐｐと第２限界Ｖｐｐとに基づいてＶｐｐ１を調整することができる。その他の構成は、上記ブラック画像形成用の現像装置３ｄと全く同様であり、また、マゼンタ、イエロー画像形成用の現像装置３ｂ、３ｃについても同様にして、Ｖｐｐ１を調整することができる。なお、第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２は、トナーの色の違い等により適宜変化する。
【０１０９】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態に示した第１及び第２パッチ画像の副走査方向の分割数や分割ピッチは、濃度ムラの程度や装置構成等に応じて適宜設定することができる。
【０１１０】
また、上記実施形態では、二成分系現像剤及び磁気ローラ２２を用い、現像ローラ２３上に形成されたトナー層から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを移動させる現像装置３ａ〜３ｄを用いたたが、現像装置３ａ〜３ｄとしては、現像ローラ２３上にトナーのみを担持させて感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像を非接触で現像可能であれば特に限定されない。その他例えば、磁気ローラ２２を用いない構成とし、一成分現像剤を現像ローラ２３に直接担持させる構成とすることもできる。
【０１１１】
また、上記実施形態では、濃度検知センサ５１を用いてトナー量を検知したが、その他、表面電位計を用い、パッチ画像の表面電位を測定することによりトナー量を検知することもできる。また、上記実施形態では、中間転写ベルト８を用いたが、その他、本発明の印字媒体として搬送ベルトや転写紙Ｐを用いることもできる。また、その他、感光体ドラム１ａ〜１ｄを印字媒体として用い、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された基準トナー像を濃度検知センサ５１によって検知することもできる。
【０１１２】
また、例えば、上記各実施形態では帯電方向が正（プラス側）である正帯電トナーを用い、感光体表面の露光部にトナーを飛翔させる反転現像方式を例に挙げて説明したが、帯電方向が負（マイナス側）である負帯電トナーを用いる現像装置や、感光体表面の未露光部にトナーを飛翔させる正転現像方式の現像装置にも全く同様に適用可能である。
【０１１３】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ及びロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、画像形成部により印字媒体上に形成された中間調の基準画像の副走査方向の濃度ムラを検知する濃度ムラ検知手段と、像担持体とトナー担持体との間のリーク発生を検知するリーク検知手段と、が設けられ、濃度ムラ検知手段の検知結果とリーク検知手段の検知結果とに基づいて交流電圧を調整するものである。
【０１１５】
これにより、構成部材の回転ムラに伴う中間調画像の濃度ムラと像担持体及びトナー担持体間のリーク発生とを同時に抑制することができるため、画質の低下を防止することができる。また、基準画像を、交流電圧のピークツーピーク値を段階的に可変して形成し、濃度ムラ検知手段の検知結果とリーク検知手段の検知結果とに基づいてピークツーピーク値を調整することにより、効果的に濃度ムラを防止することができる。
【０１１６】
また、濃度ムラ検知手段による第１の基準画像の検知結果から算出された第１の濃度ムラと、ピークツーピーク値と、に基づいて近似曲線を算出し、該近似曲線に基づいて第１の濃度ムラが所定の基準値となる第１の限界ピークツーピーク値を算出することにより、より容易に濃度ムラの発生限界を算出できる。
【０１１７】
また、リーク検知手段を、濃度ムラ検知手段による第２の基準画像の検知結果から算出された第２の濃度ムラに基づいてリークの発生を検知可能とし、第２の濃度ムラとピークツーピーク値とに基づいてリークの発生限界である第２の限界ピークツーピーク値を算出することにより、複雑な構成を別途設けることなく、より確実にリークの発生限界を算出できる。また、第１の限界ピークツーピーク値と第２の限界ピークツーピーク値とに基づいてピークツーピーク値を調整することにより、濃度ムラの発生とリークの発生とをより効果的に抑制することができる。
【０１１８】
また、第１の限界ピークツーピーク値が第２の限界ピークツーピーク値以下の場合、ピークツーピーク値を、第１の限界ピークツーピーク値以上第２の限界ピークツーピーク以下に調整し、第１の限界ピークツーピーク値が第２の限界ピークツーピーク値よりも大きい場合、交流電圧の周波数、デューティ比及び波形形状のいずれかを可変すると共にピークツーピーク値を第１及び第２の所定段階で可変し、再度第１及び第２の基準画像を形成して第１及び第２の限界ピークツーピーク値を算出することを、第１の限界ピークツーピーク値が第２の限界ピークツーピーク値以下となるまで繰り返すことにより、より確実に濃度ムラの発生とリークの発生とを抑制することができる。
【０１１９】
また、ピークツーピーク値を、第１及び第２の限界ピークツーピーク値の平均値に調整することにより、より確実に濃度ムラの発生とリークの発生とを抑制できる。また、濃度ムラ検知手段を、基準画像における副走査方向に分割された複数の領域のトナー量を検知可能とし、濃度ムラを、濃度ムラ検知手段による複数の領域の検知結果における最大値と最小値との差の最大値に対する比率として算出することにより、より詳細に濃度ムラを検知することができる。また、基準画像の副走査方向長さを、像担持体及びトナー担持体のいずれの周長よりも大きくすることにより、より適切に濃度ムラやリーク発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１ａ〜１ｄ        感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ        現像装置
８                中間転写ベルト（印字媒体）
２２              磁気ローラ
２３              現像ローラ（トナー担持体）
２５              穂切りブレード
３０              第１バイアス回路（電圧印加手段）
４３              記憶部
４４              制御部
５１              濃度検知センサ（濃度ムラ検知手段）
１００            画像形成装置
Ｐａ〜Ｐｄ        画像形成部
【図１】
2011013269.tif 000003
【図２】
2011013269.tif 000004
【図３】
2011013269.tif 000005
【図４】
2011013269.tif 000006
【図５】
2011013269.tif 000007
【図６】
2011013269.tif 000008
【図７】
2011013269.tif 000009
【図８】
2011013269.tif 000010
【図９】
2011013269.tif 000011
【図１０】
2011013269.tif 000012