(57)【要約】      （修正有）【課題】定着動作における供給熱量をトナー濃度に応じて適切に制御する画像形成装置の提供。【解決手段】画像形成装置が静電潜像を現像する現像装置と、像担持体から１次転写されたトナー像を担持する中間転写ベルトと、記録媒体へと２次転写されたトナー像を加熱する定着部材と、圧接して加圧領域を形成し、加圧領域を通過する記録媒体を加圧する加圧部材と、定着部材を加熱する熱源を備えた定着装置と、トナー濃度を検知するトナー濃度センサーと、現像動作および定着動作を制御する制御装置を備える。制御装置は、キャリブレーションの実行時に、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定する一方、所定トナー濃度が確保可能である場合に、ベタ画像に対して印字面積を省略する間引き制御を適用するように制御し、所定トナー濃度が確保可能でない場合は、ベタ画像に対して間引き制御を適用しないと共に定着装置における供給熱量を増加させるよう制御する。【選択図】図１８
2019200338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する現像装置と、
像担持体から１次転写された前記トナー像を担持する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトから記録媒体へと２次転写された前記トナー像を加熱する定着部材と、前記定着部材に圧接して加圧領域を形成し、前記加圧領域を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、を備えた定着装置と、
前記中間転写ベルトにおけるトナー濃度を検知するトナー濃度センサーと、
前記現像装置における現像動作および前記定着装置における定着動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置であって、
前記制御装置は、
キャリブレーションの実行時に、前記トナー濃度センサーが検知した前記トナー濃度に基づいて、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定し、
前記所定トナー濃度が確保可能である場合には、ベタ画像に対して印字面積を省略する間引き制御を適用するように制御する一方、前記所定トナー濃度が確保可能でない場合には、前記ベタ画像に対して前記間引き制御を適用しないと共に前記定着装置における供給熱量を増加させるように制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の前記現像装置を備えており、
前記制御装置は、複数の前記現像装置の各々について所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定し、前記所定トナー濃度が確保可能でない前記現像装置が多いほど前記定着装置における前記供給熱量をより増加させるように制御する、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】
前記制御装置は、前記熱源の温度を上昇させることによって前記供給熱量を増加させる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記加圧領域における荷重を増大させることによって前記供給熱量を増加させる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ベタ画像の後端部のトナー濃度から前記ベタ画像の中央部のトナー濃度を引いた差分値が大きいほど、前記供給熱量をより増加させるように制御する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか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、トナーを用いて静電潜像をトナー像に現像する現像装置とトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する現像装置と、感光体ドラムから転写されたトナー像を加熱および加圧して記録媒体上に定着させる定着装置と、を備える。
【０００３】
画像形成装置における現像方式の一例として、タッチダウン現像方式が挙げられる。タッチダウン現像方式の現像装置は、磁気ローラー（マグローラー）と現像ローラー（スリーブローラー）とを備える。以上の現像装置では、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が磁気ローラーに供給された後、磁気ローラーから現像ローラーにトナーが供給され、現像ローラー上のトナー層から感光体ドラムにトナーが飛翔することにより、感光体ドラム上の静電潜像が現像される。
【０００４】
一般的に、画像形成装置において、ベタ画像（ベタ塗り画像）やハーフ画像（ハーフトーン画像）等の画像パターンにおけるトナー濃度（トナー付着量）は、キャリブレーションによる現像バイアスやレーザーパワーの補正に基づいて適正な値に制御されている。ところが、保持可能なトナー量が相対的に多い感光体を用いた感光体ドラムを採用する場合には、特許文献１に記載されているように、以下のような現象が発生する場合がある。
【０００５】
保持可能なトナー量が多い感光体（高保持感光体）として、例えば、アモルファスシリコン感光体が挙げられる。アモルファスシリコン感光体は、有機感光体（Organic Photoconductor，ＯＰＣ）に比して約３倍の比誘電率を有するので、同じ現像バイアス（現像コントラスト電圧）での保持可能なトナー量も有機感光体と比して多い。したがって、有機感光体が飽和状態となるように形成したベタ画像の濃度をアモルファスシリコン感光体において実現する場合、アモルファスシリコン感光体上のそのベタ画像が形成された箇所は非飽和状態となる。
【０００６】
ベタ画像パターンを現像する際、現像ローラー上に形成されたトナーが略全て感光体ドラムに飛翔することによって、感光体ドラム上にベタ画像が形成される。ベタ画像の濃度は、概略的には、以上のように飛翔したトナーの量によって定まる。
【０００７】
しかしながら、ベタ画像の後端部には未消費のトナーを保持した現像ローラーの表面が対向している。一般的に、現像ローラーの線速は感光体ドラムの線速よりも速く設定されているので、ベタ画像の現像後に、感光体ドラム上に形成されたベタ画像の後端部の上空を、未消費トナーを保持する現像ローラーの表面が通過していく。その際、感光体ドラムが非飽和状態であると、未消費トナーがベタ画像の後端部に飛翔し付着してしまい、結果として、後端部のトナー濃度が目標濃度よりも高くなる現象、いわゆる「後端溜まり」現象が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１６１７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
画像パターン中央部のトナー濃度（トナー付着量）は、磁気ローラーと現像ローラーとの電位差である搬送バイアスに基づいて、現像ローラー上のトナー層高を制御することによって調整できる。一方で、画像パターン後端部のトナー濃度（トナー付着量）はトナーの帯電量により強く依存して増減するので、画像パターン中央部と比して、トナー濃度（トナー付着量）を制御することが困難である。
【００１０】
感光体ドラムに付着したトナーは、感光体ドラムから中間転写ベルトを経て記録媒体に転写され、定着装置によって定着される。記録媒体上のトナー量が多いほど、そのトナーを溶融させるために定着処理時に供給すべき熱量（供給熱量）も増大する。したがって、後端溜まりも考慮して画像パターン後端部に形成され得る最大トナー濃度に基づいて供給熱量を制御すると、温度設定が最適値より高すぎる可能性がある（特に、トナー帯電量が高い場合）。温度設定が高すぎると、不要な熱量が供給され、ひいては不要な電力が消費されてしまう。
【００１１】
以上の事情を考慮して、本発明は、定着動作における供給熱量を、トナー濃度に応じて適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する現像装置と、像担持体から１次転写された前記トナー像を担持する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトから記録媒体へと２次転写された前記トナー像を加熱する定着部材と、前記定着部材に圧接して加圧領域を形成し、前記加圧領域を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、を備えた定着装置と、前記中間転写ベルトにおけるトナー濃度を検知するトナー濃度センサーと、前記現像装置における現像動作および前記定着装置における定着動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置であって、前記制御装置は、キャリブレーションの実行時に、前記トナー濃度センサーが検知した前記トナー濃度に基づいて、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定し、前記所定トナー濃度が確保可能である場合には、ベタ画像に対して印字面積を省略する間引き制御を適用するように制御する一方、前記所定トナー濃度が確保可能でない場合には、前記ベタ画像に対して前記間引き制御を適用しないと共に前記定着装置における供給熱量を増加させるように制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
好適には、上記した画像形成装置は、複数の前記現像装置を備えており、前記制御装置は、複数の前記現像装置の各々について所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定し、前記所定トナー濃度が確保可能でない前記現像装置が多いほど前記定着装置における前記供給熱量をより増加させるように制御する。
【００１４】
好適には、前記制御装置は、前記熱源の温度を上昇させることによって前記供給熱量を増加させる。
【００１５】
好適には、前記制御装置は、前記加圧領域における荷重を増大させることによって前記供給熱量を増加させる。
【００１６】
好適には、前記制御装置は、前記ベタ画像の後端部のトナー濃度から前記ベタ画像の中央部のトナー濃度を引いた差分値が大きいほど、前記供給熱量をより増加させるように制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、定着動作における供給熱量が、トナー濃度（トナー付着量）に応じて適切に制御される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に掛かる定着装置の内部構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る制御装置等の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る現像装置からのトナー飛翔の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る現像装置からのトナー飛翔の説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る中間転写ベルト上に形成されたベタ画像を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る中間転写ベルト上に形成されたベタ画像を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る現像処理における線幅とトナー付着量との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る定着処理における線幅と定着下限温度との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係るトナーの包み込み効果の説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るトナーの包み込み効果の説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る定着処理における線画の線幅と定着下限温度との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施形態に係る定着処理における線間隔と定着下限温度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態に係る線間隔および線幅の説明図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る定着処理におけるニップ幅と定着下限温度との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施形態に係る定着処理における定着荷重とニップ幅との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施形態に係る定着装置の供給熱量制御フローチャートである。
【図１９】本発明の変形例に係る定着装置の供給熱量制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．画像形成装置の全体構成
本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体的な構成について、図１を参照しながら説明する。画像形成装置１は、例えば、カラープリント機能、カラーコピー機能、およびファックス機能等を複合的に備える複合機である。
【００２０】
以下、説明の便宜上、図１の紙面手前側を画像形成装置１の前側とする。また、以下の各図に示す「Ｌ」は左側を示し、「Ｒ」は右側を示し、「Ｕ」は上側を示し、「Ｌｏ」は下側を示す。
【００２１】
図１は、画像形成装置１の内部構造を模式的に示す断面図である。画像形成装置１は、略箱型形状の装置本体２を備える。装置本体２の下部には、普通紙等の用紙Ｓを収容する給紙カセット３が着脱可能に設けられ、装置本体２の上部には、排紙トレイ４が設けられる。なお、媒体の一例としての用紙Ｓは、紙製に限定されず樹脂製であってもよい。装置本体２の上部には、ユーザーに種々の情報を提示するディスプレイ５が設けられる。
【００２２】
画像形成装置１は、給紙カセット３内の用紙Ｓを搬送経路１０に供給する給紙部１１と、図１において反時計回りに周回走行しながらトナー像を担持する中間転写ベルト１２と、中間転写ベルト１２にトナー像を一次転写する画像形成部１３と、一次転写されたトナー像を用紙Ｓに二次転写する二次転写部１４と、二次転写されたトナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１５と、各部を制御する制御装置１６と、トナー像のトナー濃度を検出するトナー濃度センサー１７と、中間転写ベルト１２とトナー濃度センサー１７との距離を安定させるバックアップローラー１８と、を装置本体２内に備える。
【００２３】
画像形成部１３は、４つのトナーコンテナ２０に収納される４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像剤を用いて画像形成を行うように構成されている。以上の現像剤は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤である。画像形成部１３は、４つのドラムユニット２１と、各感光体ドラム２４の表面にレーザー光を照射する露光装置２２と、を含む。
【００２４】
４つのドラムユニット２１は、中間転写ベルト１２の下側に前後方向に並んで設けられる。各ドラムユニット２１は、回転可能に支持される像担持体としての感光体ドラム２４と、感光体ドラム２４の周囲に転写プロセス順に配置される帯電装置２５と、現像装置２６と、一次転写ローラー２７と、クリーニング装置２８と、を含む。
【００２５】
２．画像形成動作の概略
次いで、画像形成装置１の動作について概説する。画像形成装置１に電源が投入されると、制御装置１６は、各種パラメーターの初期化等を実行する。画像形成装置１は、ネットワーク等を介して接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、制御装置１６の制御の下、以下のように画像形成動作を実行する。
【００２６】
まず、露光装置２２が、帯電装置２５によって所定電位に帯電された感光体ドラム２４の表面に、画像データに対応する露光（図１の破線矢印）を行うことで、静電潜像が形成される。各現像装置２６は、対応するトナーコンテナ２０から供給されたトナーによって静電潜像をトナー像に現像する。中間転写ベルト１２は、一次転写バイアスが印加された各一次転写ローラー２７によって一次転写された各色のトナー像を順次に担持する。以上から理解されるように、感光体ドラム２４は静電潜像およびトナー像を表面に担持する。
【００２７】
一方、給紙カセット３から供給された用紙Ｓは、搬送経路１０に沿って搬送され、二次転写部１４を通過する。二次転写部１４は、印加された二次転写バイアスによってフルカラーのトナー像を用紙Ｓに転写する。定着装置１５は、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着処理後の用紙Ｓは排紙トレイ４に排出される。クリーニング装置２８は、転写後に感光体ドラム２４の表面に残ったトナーを除去する。
【００２８】
３．現像装置
図２を参照して、現像装置２６について説明する。図２は現像装置２６の内部構造を示す断面図である。４つの現像装置２６は同様の構成を有するため、以下の説明では、１つの現像装置２６を代表として例示する。
【００２９】
図２に示すように、現像装置２６は、トナーコンテナ２０から供給されるトナーとキャリアとを含む現像剤を収容する筐体３０と、筐体３０内で回転して筐体３０内の現像剤を撹拌する攪拌部材３１と、攪拌部材３１から感光体ドラム２４に向けて筐体３０内の現像剤を搬送し、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム２４に付着させる現像器本体３２と、を備える。
【００３０】
筐体３０は、例えば、樹脂材料によって構成されている。筐体３０の上部右側面には開口部３０ａが形成される。筐体３０の内側下部には仕切壁３０ｂが形成される。筐体３０の左側にはトナーコンテナ２０からトナーを供給するための補給口４４が形成される。
【００３１】
攪拌部材３１は、第１搬送路４０に沿って配置される第１攪拌部材５０と、第２搬送路４１に沿って配置される第２攪拌部材５１と、から構成される。第１攪拌部材５０および第２攪拌部材５１は、軸回りに回転可能（図２において反時計回り）であるように筐体３０に支持されている。
【００３２】
現像器本体３２は、第２攪拌部材５１の上方に対向して配置される磁気ローラー５２と、磁気ローラー５２の右斜め上方に対向して配置される現像ローラー５３と、を備える。
【００３３】
磁気ローラー５２は、筐体３０に回転不能に支持されるローラー軸部５２ａと、ローラー軸部５２ａに固定される扇形状断面の磁極部材５２ｂと、磁極部材５２ｂを覆うように設けられる回転スリーブ５２ｃと、を有する。
【００３４】
回転スリーブ５２ｃは、非磁性材料によって円筒状に形成される。回転スリーブ５２ｃは、駆動装置３３に駆動されて軸回りに回転可能（図２において反時計回り）であるように筐体３０に支持されている。磁気ローラー５２は、第１バイアス電源５４と電気的に接続されている。第１バイアス電源５４は、直流電圧Ｖ１および交流電圧を重畳した第１バイアスを磁気ローラー５２に印加する。
【００３５】
現像ローラー５３は、筐体３０に回転不能に支持される固定軸部５３ａと、磁気ローラー５２の磁極部材５２ｂに対向して設けられる現像磁極部材５３ｂと、現像磁極部材５３ｂを覆うように設けられる現像スリーブ５３ｃと、を有する。
【００３６】
現像磁極部材５３ｂは、磁極部材５２ｂの磁極に対し、異極性の磁石で形成される。現像スリーブ５３ｃは、非磁性材料によって円筒状に形成されている。現像スリーブ５３ｃは、現像磁極部材５３ｂとの間に隙間を有し、駆動装置３３に駆動されて軸回りに回転可能（図２において反時計回り）であるように固定軸部５３ａに支持されている。
【００３７】
現像ローラー５３は、磁気ローラー５２との間にギャップを有して配置される。現像ローラー５３は、筐体３０の開口部３０ａから露出し、感光体ドラム２４に対向して配置される。現像ローラー５３は、第２バイアス電源５５に電気的に接続されている。第２バイアス電源５５は、直流電圧Ｖ２および交流電圧を重畳した第２バイアスを現像ローラー５３に印加する。
【００３８】
筐体３０には、規制ブレード５６が、図２において右側に向けて下方に傾斜する姿勢で設けられている。規制ブレード５６は、対向部よりも磁気ローラー５２の回転方向上流側に配置されている。規制ブレード５６は、磁気ローラー５２の外周面との間にギャップを有して配置されている。
【００３９】
４．定着装置
図３を参照して、定着装置１５について説明する。図３は定着装置１５の内部構造を示す断面図である。定着装置１５は、定着ベルト６０（定着部材）と、押圧部材６１と、加圧ローラー６２（加圧部材）と、加熱ユニット６４（熱源）と、を備えている。
【００４０】
定着ベルト６０および加圧ローラー６２は、前後方向（軸方向）に長い略円筒状の部材である。押圧部材６１は、定着ベルト６０の内側に設けられ、定着ベルト６０を加圧ローラー６２に押し付ける部材である。加熱ユニット６４は、定着ベルト６０を加熱する装置である。
【００４１】
定着ベルト６０は、無端状かつ可撓性のあるベルトであり、定着基材層と、定着基材層の周囲に設けられる定着弾性層と、定着弾性層を被覆する定着離型層とによって構成されている。定着基材層は、例えば、ニッケル等の磁性金属に、メッキ処理または圧延処理を施すことによって形成される。定着弾性層は、シリコーンゴム等のシリコーン系材料によって形成される。定着離型層は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等のフッ素系樹脂によって形成される。
【００４２】
押圧部材６１は、支持部材６１ａと押圧パッド６１ｂとベルトガイド６１ｃとを備える。支持部材６１ａは、押圧パッド６１ｂとベルトガイド６１ｃとを支持する。押圧パッド６１ｂは、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂によって構成される。押圧パッド６１ｂは、定着ベルト６０を加圧ローラー６２に対して押し付ける。ベルトガイド６１ｃは、定着ベルト６０の上側内面に沿って円弧状に形成される。ベルトガイド６１ｃの外周面は、定着ベルト６０の内周面に接触している。
【００４３】
加圧ローラー６２は、加圧芯金６２ａと加圧弾性層６２ｂと加圧離型層６２ｃとを備える。加圧芯金６２ａは、例えば、金属材料で略円筒状に形成されている。加圧芯金６２ａの前後両端部は、一対の可動板金（図示せず）に回転可能に支持されている。加圧弾性層６２ｂは、例えば、シリコーンゴム等で構成され、加圧芯金６２ａの外周面に積層されている。加圧離型層６２ｃは、例えば、ＰＦＡチューブ等で構成され、加圧弾性層６２ｂを覆うように設けられている。
【００４４】
加圧ローラー６２は、ギア列等を介してモーター等（図示せず）に接続され、モーターの駆動力を受けて回転する。加圧ローラー６２は、各可動板金を介してバネ（図示せず）に付勢されて定着ベルト６０に押し付けられている。加圧ローラー６２への付勢力は、制御装置１６によって可変に制御される。定着ベルト６０は、加圧ローラー６２に従動して軸周りに回転する。加圧ローラー６２は、回転しながら定着ベルト６０とで定着ニップＮ（加圧領域）を形成する。定着ニップＮには、加圧ローラー６２が定着ベルト６０に圧接することによって生じる定着荷重が付与されている。
【００４５】
定着ニップＮよりも搬送路１０の上流側には、用紙Ｓを定着ニップＮに導くための進入ガイド６６が設けられる。定着ニップＮよりも搬送路１０の下流側には、定着ニップＮを通過した用紙Ｓを定着ベルト６０から剥がすための分離板６７が設けられている。なお、本実施形態では、加圧ローラー６２が回転駆動され、定着ベルト６０が従動回転されるが、定着ベルト６０が回転駆動され、加圧ローラー６２が従動回転される構成も採用可能である。
【００４６】
加熱ユニット６４は、定着ベルト６０を挟んで定着ニップＮの反対側に設けられる。加熱ユニット６４は、ホルダー６４ａと複数のＩＨコイル６４ｂとアーチコア６４ｃとを備える。ホルダー６４ａは、略半円筒状に形成され、定着ベルト６０を覆うように設けられる。複数のＩＨコイル６４ｂは、ホルダー６４ａに支持される。アーチコア６４ｃは、フェライト等の強磁性体で形成され、複数のＩＨコイル６４ｂを覆うように設けられる。各ＩＨコイル６４ｂは、制御装置１６の制御に基づき不図示の電源から電力の供給を受けて高周波磁界を発生させ、回転している定着ベルト６０を加熱する。加熱された定着ベルト６０は、用紙Ｓ上に２次転写されたトナー像を加熱する。
【００４７】
５．制御装置
図４を参照して、画像形成装置１が備える制御装置１６について説明する。図４は、制御装置１６とその関連要素との電気的構成を示すブロック図である。概略的には、制御装置１６は、現像装置２６における現像動作および定着装置１５における定着動作を制御する。
【００４８】
図４に示すように、制御装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリー等の記憶装置で構成されたメモリー７１と、要素間の信号伝送に用いられるバス７２と、外部装置との接点となるインターフェース７３と、を含む。
【００４９】
ＣＰＵ７０は、メモリー７１に記憶された制御プログラムおよび制御用データに基づいて演算処理を実行する。メモリー７１は、ＣＰＵ７０による演算処理（画像形成制御）に用いる制御プログラム、制御データ、および所定の閾値等を記憶する。また、メモリー７１は、ＣＰＵ７０の演算結果等を一時的に記憶する。バス７２は、ＣＰＵ７０、メモリー７１およびインターフェース７３を接続している。インターフェース７３には、複数の現像装置２６、定着装置１５、トナー濃度センサー１７等が電気的に接続されている。
【００５０】
トナー濃度センサー１７は、中間転写ベルト１２に対して測定光を照射し反射光を受光することにより輝度（単位：ｃｄ／ｍ２）を測定し、輝度に対応する信号を制御装置１６に出力する反射型光学センサーである。制御装置１６は、トナー像からの反射光の輝度と、トナー像が存在しない中間転写ベルトの表面（中間転写ベルトの地肌）からの反射光の輝度とを比較することにより、そのトナー像のトナー濃度を検出する。
【００５１】
６．後端溜まりと定着温度とに関する考察
図５および図６を参照して、後端溜まりの形成について説明する。図５は後端溜まりが形成されていない状態を示し、図６は後端溜まりが形成された状態を示す。図５および図６は、現像装置２６（現像ローラー５３）から感光体ドラム２４へ正帯電したトナー粒子Ｐが飛翔する様子を示している。また、図５および図６において、感光体ドラム２４の上下方向の高さは電位の高さを示している。
【００５２】
図５および図６において、図面上側の現像ローラー５３からその下側にある感光体ドラム２４に向けてトナー粒子Ｐが飛翔する。図５および図６は、パッチトナー像を形成するための静電潜像が感光体ドラム２４上に形成されている。パッチトナー像は、キャリブレーションに用いられるトナー像であって、例えば、トナー像の搬送方向と平行な２辺を有する矩形状に形成される。パッチトナー像は、例えば、矩形状のベタ画像（ソリッド画像）であってもよい。
【００５３】
本実施形態において、現像ローラー５３の周速は、感光体ドラム２４の周速よりも速くなるように（すなわち、増速して）設定される。例えば、相対値で、感光体ドラム２４の周速１．０に対し、現像ローラー５３の周速が１．６に設定されると好適である。以上のように設定されることで、より多くのトナー粒子Ｐが感光体ドラム２４の上空を通過することとなる。結果として、感光体ドラム２４に対して十分量のトナーが供給される。
【００５４】
図５は感光体ドラム２４が飽和状態となったケースを示し、図６は感光体ドラム２４が非飽和状態となったケースを示す。例えば、図５は、感光体ドラム２４として有機感光体を用いたケースであり、図６は、感光体ドラム２４として有機感光体よりも比誘電率の高いアモルファスシリコン感光体を用いたケースである。
【００５５】
図５のケースにおいては、現像ローラー５３から飛翔したトナーによって感光体ドラム２４上に存在する電位差が十分に埋められて飽和状態となり、像全体に亘ってトナー付着量（トナー濃度）が均一なトナー像が形成されている。
【００５６】
対照的に、図６のケースにおいては、当初、感光体ドラム２４に存在する電位差が十分に埋められず非飽和状態となり、その後、未消費トナーを保持する現像ローラー５３が感光体ドラム２４の上空を通過する。そして、電界の回り込みによって、静電潜像の後端部に対してより多くのトナー粒子Ｐが飛翔し、後端部のトナー付着量（トナー濃度）が他の部分よりも多くなる「後端溜まり」が発生している。
【００５７】
図７および図８は、感光体ドラム２４上にて後端溜まりが発生したベタ画像が、中間転写ベルト１２に１次転写された様子を示す図である。図７は中間転写ベルト１２の表面を上側から見た図であり、図８は中間転写ベルト１２の断面を横側から見た図である。図７および図８に示すように、中間転写ベルト１２上に形成されたベタ画像Ｂにおいて、中央部Ｒ１よりも多くのトナーが後端部Ｒ２に付着している（すなわち、１次転写を経ても、後端溜まりが維持されている）。
【００５８】
後端溜まりが発生しているベタ画像後端部におけるトナー付着量（トナー現像量）の増加は、感光体ドラム２４における画像形成箇所と画像非形成箇所との電位差によって生じるエッジ効果（画像の周辺部（エッジ部分）により多くのトナーが付着すること）の一例である。エッジ効果によるトナー付着量は、例えば、形成すべき画像の線幅に対するトナー付着量として表現され、以下に示すような所定のピーク特性を示す。
【００５９】
図９は、線幅とトナー付着量との関係（エッジ効果）を示すグラフである。横軸が線幅を示し、縦軸が単位面積当たりのトナー付着量（トナー濃度）を示す。単位面積当たりのトナー付着量は、線幅が増大するのに従って、その増大の初期に急峻な増加を示し、その後になだらかな減少を示す。図９の例では、線幅約０．１ｍｍにおいてトナー付着量が極大値を示している。極大値においては、ベタ画像範囲（線幅が広い範囲、例えば線幅０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲）と比して約２倍のトナーが消費される（トナーが飛翔し付着する）。
【００６０】
図１０は、線幅と定着下限温度との関係を示すグラフである。横軸が線幅を示し、縦軸が定着下限温度を示す。本グラフには、複数のトナー濃度（トナー付着量）における線幅と定着下限温度との関係を示している。図示の通り、トナー濃度が一定であれば、線幅が大きくなるほど定着下限温度も上昇する。すなわち、画像幅の小さい線画よりも、画像幅の大きいベタ画像の方が、定着性が低い（定着性が悪い）。
【００６１】
以上の現象は、定着ベルト６０の定着弾性層によるトナーの包み込み効果によるものである。すなわち、線幅が小さい場合には、図１１に示すようにトナー層が形成されていない箇所からもトナーに熱供給がなされる一方で、線幅が大きい場合には、図１２に示すようにトナーの周囲から熱供給がなされない。
【００６２】
図１３は、線画の線幅と定着下限温度との関係を示すグラフである。図９にて示した通り、トナー付着量自体のピークは線幅０．１ｍｍ程度の箇所にあるものの、上記した包み込み効果が存在するので定着下限温度はそれほど高くない。線幅が大きく包み込み効果が弱いベタ画像範囲（例えば、線幅０．５ｍｍ以上の範囲）において、定着下限温度が最大値（約１７０℃）を取る。
【００６３】
以上から、定着温度を制御する場合には、線画部分のみならずベタ画像部分も考慮に入れる必要があると理解できる。敷衍すると、線画またはベタ画像のみに基づいた定着温度の制御は不十分であって、過度または過少な熱供給が行われる可能性がある。
【００６４】
図１４および図１５を参照して、線間隔と定着下限温度との関係について説明する。図１４は、図１５のような複数の線画を並べた縞状画像の定着に関し、線間隔を変動させた場合の定着下限温度の変化を示すグラフである。
【００６５】
図１４において、線幅を０．５ｍｍに固定した場合の２種類のトナー付着量（トナー濃度）における定着下限温度の変化が示されている。いずれのトナー付着量においても、線間隔が減少するにつれて（すなわち、ベタ画像に近付くにつれて）定着下限温度が上昇している。線間隔０ｍｍのときの定着下限温度は、図１０のベタ画像（線幅２．０ｍｍ）における定着下限温度に一致する。
【００６６】
以上から理解されるように、ベタ画像においては周囲からトナーへの熱供給がなされないので、線画と比較して定着下限温度が高い。ベタ画像において後端溜まりのような局所的なトナー付着量の増大が発生すると、高い定着下限温度と相俟って、トナーの定着性が極端に悪化する。したがって、後端溜まりが発生するような状況においては、定着装置１５における供給熱量を適切に制御することが求められる。
【００６７】
後端溜まりを抑制する手法として、間引き制御が提案されている。制御装置１６が間引き制御を実行する際は、ハーフ画像の初期面積率をベタ画像の印刷に適用する。つまり、間引き制御においては、ベタ画像から印字面積を一部省略することによって（すなわち、印字ドットを間引くことによって）、印字面積を減らし、後端溜まりを抑制することが企図されている。
【００６８】
以上の間引き制御を実行しつつも所定の画像濃度を得るためには、相対的に高い現像能力が必要である。そのため、環境変動や耐久劣化等に起因するトナー帯電量の変化やドラム表面電位の変化によって所定の画像濃度が得られない場合には、間引き制御を中止せざるを得ない。間引き制御の中止は後端溜まりを引き起こすので、定着時の供給熱量をより多く設定する必要が生じ、ひいては消費電力が増大してしまう。
【００６９】
後端溜まりが生じているベタ画像（図７，図８）において、後端部Ｒ２（後端溜まり部）のトナー付着量は、中央部Ｒ１等の他領域のトナー付着量よりも多い。例えば、中央部Ｒ１のトナー濃度が１．０ｍｇ／ｃｍ２程度である場合、後端部Ｒ２のトナー濃度は１．６ｍｇ／ｃｍ２程度である。
【００７０】
図１６は、定着ニップＮの幅（ニップ幅）と定着下限温度との関係を示したグラフである。複数のトナー濃度に関して、以上の関係をそれぞれ示している。各トナー濃度において、ニップ幅が増大するほど、定着下限温度は低下する。また、図１７は、定着ニップＮにおける定着荷重とニップ幅との関係を示したグラフである。定着装置１５において、定着荷重が増大するほど、ニップ幅も増大する。
【００７１】
上記した図１６および図１７の関係に基づき、トナー付着量（トナー濃度）が周囲よりも過剰となる後端溜まりが生じる可能性がある場合には、定着装置１５における定着時の供給熱量を増加させることが好ましい。供給熱量は、定着温度と定着荷重とに影響される値であり、定着温度および定着荷重のいずれか一方または双方の増大に伴って増大する。
【００７２】
より具体的には、例えば、上述したように、中央部Ｒ１のトナー濃度が１．０ｍｇ／ｃｍ２であり、後端部Ｒ２のトナー濃度が１．６ｍｇ／ｃｍ２である場合、定着温度を１０℃上昇させ、定着荷重を２０％（１７３Ｎから２０８Ｎへ）上昇させると好ましい。なお、以上の定着荷重の２０％の上昇は、ニップ幅で８．０ｍｍから８．５ｍｍへの増大に相当する。
【００７３】
７．定着装置における供給熱量の制御
上記した知見および考察に基づいて、本実施形態では、制御装置１６が、キャリブレーションの実行時に、トナー濃度センサー１７が検知したトナー濃度に基づいて、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定する。所定トナー濃度が確保可能である場合には、ベタ画像（ベタ塗り画像、ベタパッチ）に対して間引き制御を適用するように制御し、所定トナー濃度が確保可能でない場合には、ベタ画像に対して間引き制御を適用しないと共に定着装置１５における供給熱量を増加させるように制御する。制御装置１６による制御動作の詳細は、以下の図１８のフローチャートの説明の通りである。
【００７４】
まず、制御装置１６は、所定の契機に基づいて、キャリブレーションを開始する（ステップＳ１００）。制御装置１６は、例えば、画像形成装置１の電源投入時や、所定枚数（例えば、３０００枚）の印字完了時、ユーザーからの指示操作があった場合等に、キャリブレーションを開始することができる。
【００７５】
次いで、制御装置１６は、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御装置１６は、画像形成部１３を制御してキャリブレーション用のベタ画像を中間転写ベルト１２上に形成させる。そして、制御装置１６は、トナー濃度センサー１７が検知したそのベタ画像のトナー濃度と、メモリー７１に記憶されている所定トナー濃度とを比較する。
【００７６】
キャリブレーション用のベタ画像のトナー濃度が所定トナー濃度（例えば、反射濃度１．３５）以上であれば、制御装置１６は、所定トナー濃度が確保可能であると判定し（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２０へ進める。他方、ベタ画像のトナー濃度が所定トナー濃度未満であれば、制御装置１６は、所定トナー濃度が確保可能ではないと判定し（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理をステップＳ１４０へ進める。
【００７７】
所定トナー濃度が確保可能である場合、ステップＳ１２０において、制御装置１６は、間引き制御の適用を開始し、以後の印字動作において、面積率１００％のベタ画像に対して印字箇所を間引いた（すなわち、印字面積を省略した）ハーフパッチを適用して印字を実行するように制御する。ハーフパッチとは、例えば、ベタ画像（ベタパッチ）から所定の間隔を空けた複数の斜め線の印字箇所を間引いた印字パターンである。なお、ベタ画像から間引く線の形状は任意であり、例えば、搬送方向に対して平行な縦線を間引いてもよいし、搬送方向に対して垂直な横線を間引いてもよい。ハーフパッチの面積率（印字箇所の割合）は、例えば６０％〜９０％の範囲内に設定され、好適には７５％である。
【００７８】
間引き制御を適用した場合、制御装置１６は、供給熱量の補正を実行しないことを決定する（ステップＳ１３０）。以後の印字動作において上記のように設定した間引き制御を実行するので、後端溜まりが発生しないからである。
【００７９】
一方、所定トナー濃度が確保可能でない場合、ステップＳ１４０において、制御装置１６は、間引き制御を適用しないことを決定する。すなわち、制御装置１６は、以後の印字動作において、面積率１００％のベタ画像をそのまま印字するように制御する。
【００８０】
間引き制御を適用しない場合、制御装置１６は、供給熱量の補正を実行する（ステップＳ１５０）。すなわち、以後の印字動作において、定着装置１５における供給熱量を増加させるように制御を行う。なお、制御装置１６は、加熱ユニット６４に供給される電力を増大させ加熱ユニット６４の温度を上昇させる（例えば、１０℃上昇）ことによって供給熱量を増加させてもよいし、可動板金で加圧ローラー６２を付勢して定着ニップＮにおける荷重を増大させる（例えば、２０％増大）ことによって供給熱量を増加させてもよい。また、上記の双方を適用して供給熱量を増加させてもよい。
【００８１】
なお、制御装置１６は、トナー濃度センサー１７からの出力に基づいて、ベタ画像における中央部Ｒ１のトナー濃度Ｄ１と後端部Ｒ２のトナー濃度Ｄ２とを検出してもよい。ここで、中央部Ｒ１は、ベタ画像の２本の対角線の交点である中心点を含む領域であり、後端部Ｒ２は、ベタ画像の後端辺から１ｍｍ以内の範囲にある後端溜まりが発生し易い領域である。そして、制御装置１６は、後端部Ｒ２のトナー濃度Ｄ２から中央部Ｒ１のトナー濃度Ｄ１を引いた差分値が大きいほど供給熱量をより増加させるように制御してもよい。
【００８２】
上記したステップＳ１３０またはステップＳ１５０が完了すると、制御装置１６は、キャリブレーションを終了する（ステップＳ１６０）。キャリブレーションの終了後は、キャリブレーション時の設定に従って、実際の印字動作が実行される。
【００８３】
８．本実施形態の効果
上記した本実施形態の構成によれば、制御装置１６が、キャリブレーションの実行時に、トナー濃度センサー１７が検知したトナー濃度に基づいて、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定し、所定トナー濃度が確保可能である場合には、ベタ画像に対して間引き制御を適用するように制御し、所定トナー濃度が確保可能でない場合には、ベタ画像に対して間引き制御を適用しないと共に定着装置１５における供給熱量を増加させるように制御する。以上の構成によれば、所定トナー濃度が確保できず間引き制御を実現できない場合には、定着装置１５における供給熱量が増加するように制御されるので、後端溜まりを定着できるように適切に供給熱量が設定される。他方、間引き制御が実現できる場合には、供給熱量の増加が抑制されるので、消費電力を低く維持することができる。
【００８４】
また、制御装置１６が、加熱ユニット６４の温度を上昇させることによって供給熱量を増加させる構成によれば、温度上昇によって供給熱量の増加が実現される。
【００８５】
また、制御装置１６が、定着ニップＮにおける荷重を増大させることによって供給熱量を増加させる構成によれば、荷重の増大によって供給熱量の増加が実現される。
【００８６】
また、制御装置１６が、ベタ画像の後端部Ｒ２のトナー濃度からベタ画像の中央部Ｒ１のトナー濃度を引いた差分値が大きいほど供給熱量をより増加させるように制御する構成によれば、後端溜まりの発生がより顕著であるほど、供給熱量がより増加するように制御される。したがって、より確実な定着動作が実現される。
【００８７】
９．変形例
以上の実施形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以上の実施の形態および以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
【００８８】
複数の現像装置２６（例えば、ＹＭＣＫの４個）を備えた画像形成装置１において、制御装置１６が、複数の現像装置２６の各々について所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定し、所定トナー濃度が確保可能でないと判定された現像装置２６が多いほど定着装置１５における供給熱量をより増加させるように制御する構成も採用可能である。より具体的には、以下の図１９のフローチャートの説明の通りである。
【００８９】
図１８のフローと同様、制御装置１６は、所定の契機に基づいて、キャリブレーションを開始する（ステップＳ２００）。
【００９０】
次いで、制御装置１６は、１つの現像装置２６（例えば、イエロー用）に関して、所定トナー濃度が確保可能であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。すなわち、制御装置１６は、イエロー用のドラムユニット２１を制御して、キャリブレーション用の単色（イエロー）のベタ画像を中間転写ベルト１２上に形成させる。そして、制御装置１６は、トナー濃度センサー１７が検知したそのベタ画像のトナー濃度と、メモリー７１に記憶されている所定トナー濃度とを比較する。
【００９１】
キャリブレーション用のベタ画像のトナー濃度が所定トナー濃度以上であれば、制御装置１６は、そのカラーの所定トナー濃度が確保可能であると判定し（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２２０へ進める。他方、ベタ画像のトナー濃度が所定トナー濃度未満であれば、制御装置１６は、そのカラーの所定トナー濃度が確保可能ではないと判定し（Ｓ２１０：ＮＯ）、処理をステップＳ２３０へ進める。
【００９２】
そのカラーの所定トナー濃度が確保可能である場合、ステップＳ２２０において、制御装置１６は、間引き制御の適用を開始し、以後のそのカラーの印字動作において、面積率１００％のベタ画像に対して印字箇所を間引いたハーフパッチを適用して印字を実行するように制御する。ハーフパッチに関しては、前述の実施形態と同様である。
【００９３】
一方、そのカラーの所定トナー濃度が確保可能でない場合、ステップＳ２３０において、制御装置１６は、間引き制御をそのカラーに適用しないことを決定する。すなわち、制御装置１６は、以後のそのカラーの印字動作において、面積率１００％のベタ画像をそのまま印字するように制御する。
【００９４】
制御装置１６は、１つのカラーに対応する現像装置２６について間引き制御の適用要否を判定すると、全ての現像装置２６について間引き制御の設定が完了したか否かを判定する（ステップＳ２４０）。まだ完了していないと判定すると（Ｓ２４０：ＮＯ）、制御装置１６は、設定対象の現像装置２６を切替えて（ステップＳ２５０）、上記した動作をステップＳ２１０から繰り返す。他方、全ての現像装置２６について設定が完了したと判定すると（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２６０へ進める。
【００９５】
次いで、制御装置１６は、間引き制御を適用した現像装置２６の数に応じて、供給熱量を補正する（ステップＳ２６０〜ステップＳ３００）。間引き制御を適用した現像装置２６が３〜４個の場合、制御装置１６は、供給熱量の補正を実行しないことを決定する（ステップＳ２７０）。間引き制御を適用した現像装置２６が２個の場合、制御装置１６は、加熱ユニット６４に供給される電力を増大させ定着温度を５℃上昇させる（ステップＳ２８０）。間引き制御を適用した現像装置２６が１個の場合、制御装置１６は、加熱ユニット６４に供給される電力を増大させ定着温度を１０℃上昇させる（ステップＳ２９０）。間引き制御を適用した現像装置２６が０個の場合、制御装置１６は、加熱ユニット６４に供給される電力を増大させ定着温度を１５℃上昇させる（ステップＳ３００）。なお、制御装置１６は、上記のように定着温度を５℃，１０℃，１５℃上昇させるのに代えて、加圧ローラー６２を付勢して定着荷重を１０％，２０％，３０％増大させてもよい。また、上記の双方を適用して供給熱量を増加させてもよい。
【００９６】
上記したステップＳ２６０〜ステップＳ３００が完了すると、制御装置１６は、キャリブレーションを終了する（ステップＳ３１０）。キャリブレーションの終了後は、キャリブレーション時の設定に従って、実際の印字動作が実行される。
【００９７】
上記した変形例によれば、所定トナー濃度が確保可能でないと判定された現像装置２６が多いほど定着装置１５における供給熱量をより増加させるように制御するので、より精度良く定着装置１５における供給熱量が設定される。
【００９８】
なお、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置１における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。さらに、上記した本発明の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００９９】
１  画像形成装置
１２  中間転写ベルト
１５  定着装置
１６  制御装置
１７  トナー濃度センサー
２４  感光体ドラム（像担持体）
２６  現像装置
６０  定着ベルト（定着部材）
６２  加圧ローラー（加圧部材）
６４  加熱ユニット（熱源）
Ｎ    定着ニップ（加圧領域）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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