(57)【要約】      （修正有）【課題】静電容量を介して現像剤担持体と像担持体の対向距離を正確に測定し、現像剤のトナー濃度などに影響されずに測定結果を画像形成条件に反映させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】帯電性のトナーを含む現像剤を収容し、感光ドラム１ａと対向して回転し、感光ドラム１ａの静電潜像に対して現像剤を供給して現像する現像スリーブを備えた現像装置４ａを有する。間隔保持部材４９により規制される感光ドラム１ａと現像スリーブの対向距離は感光ドラム１ａと現像スリーブの間の静電容量を検出を介して測定する。現像スリーブの回転を停止させた状態で現像スリーブに現像高圧を印加しつつ感光ドラム１ａを回転させるトナー除去モードを実行した後、測定手段に対向距離を測定させる。【選択図】図２
2016085411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
帯電性のトナーを含む現像剤を収容し、前記像担持体と対向して回転する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像に対して現像剤担持体に担持された前記現像剤を供給して現像する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像高圧を印加する現像高圧電源と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との対向距離を規制する位置決め部材と、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量を検出し、検出した静電容量から前記対向距離を測定する測定手段と、
前記現像剤担持体の回転を停止させた状態で現像剤担持体に前記現像高圧電源から現像高圧を印加しつつ前記像担持体を回転させるトナー除去モードを実行した後、前記測定手段に前記位置決め部材により規制される前記対向距離を測定させる制御装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記測定手段に測定させた前記対向距離に応じて画像形成条件の変更を行う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】
前記像担持体を帯電させる帯電装置と、前記帯電装置に帯電高圧を印加する帯電高圧電源とを有し、前記測定手段に測定させた前記対向距離に応じて前記現像高圧電源が印加する現像高圧、または前記帯電高圧電源が印加する帯電高圧のいずれかを変更することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御装置は、少なくとも前記像担持体、前記現像装置、および前記位置決め部材が１つのユニットに収容され、前記測定手段により測定した前記対向距離が所定値以下になった時、前記ユニットの交換を促す情報を発生することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー除去モードにおいて、前記現像剤担持体の回転を停止させた状態で現像剤担持体に前記現像高圧電源から現像高圧を印加しつつ前記像担持体を回転させ、その後、前記現像高圧の印加を停止させてからさらに前記像担持体を回転させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤が非磁性トナーと磁性キャリアを所定の比率で混合した２成分の現像剤であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記現像装置の初期設置時に前記測定手段により前記現像装置を初期駆動する前と後の前記対向距離をそれぞれ測定させ、前記現像装置を初期駆動する前と後で測定された前記対向距離に関する情報を記憶装置に記憶させ、前記測定手段により前記対向距離を測定する場合、前記記憶装置に記憶させた前記情報を用いて前記対向距離の測定値を補正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】
前記制御装置は、前記現像装置の初期設置時に、前記測定手段により前記現像装置を初期駆動した後の前記対向距離を測定するに際し、前記トナー除去モードを実行してから前記測定手段により前記対向距離を測定させることを特徴とする請求項７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、帯電性のトナーを含む現像剤を収容し、像担持体と対向して回転する現像剤担持体を備え、像担持体に形成された静電潜像に対して現像剤担持体に担持された現像剤を供給して現像する現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの記録装置として、電子写真方式の画像形成装置が広く用いられている。電子写真方式の画像形成装置では、まず、像担持体である感光ドラムに静電潜像を形成する。感光ドラムに静電潜像を形成するには、原稿画像を光学的に結像させたり、画像信号で変調したレーザ光を照射するなどの手法が用いられる。続いて、現像剤を担持搬送する現像剤担持体である現像スリーブを対向させて、静電潜像を現像剤で現像させる現像プロセスが行われる。この現像剤としては、例えば、非磁性トナーと磁性キャリアを所定の比率で混合させた二成分現像剤などが用いられている。
【０００３】
上記の現像プロセスでは、感光ドラムと現像スリーブを所定の間隔で対向配置し、現像スリーブに現像バイアスを印加することにより現像剤中のトナーにより現像が行われる。ここで、現像剤担持体と像担持体の対向距離、即ち感光ドラムの現像スリーブの間隔は「Ｓ−Ｄギャップ」などとも呼ばれ、現像特性を決定づける重要な要素である。例えば、Ｓ−Ｄギャップが広すぎる場合は、感光ドラムと現像スリーブ間の電界強度が低下するため現像性が低下する。逆に、Ｓ−Ｄギャップが狭すぎると電界強度が強くなるため異常放電が発生しやすく、異常放電によるリング形状の斑点のような画像不良が発生する場合がある。
【０００４】
そこで、感光ドラムと現像スリーブの間に間隔保持部材を配置し、両者が所定のＳ−Ｄギャップで対向するように制御する構造が知られている。しかしながら、この間隔保持部材の寸法のばらつきや、現像スリーブや感光ドラムの芯直度や振れによってＳ−Ｄギャップが変動することがある。このようなＳ−Ｄギャップの変動は、例えば間隔保持部材の摩耗などの経年変化などによっても生じる。この点に鑑み、Ｓ−Ｄギャップを感光ドラムと現像スリーブの間の容量値を介して検出し、その検出結果に基づき画像形成条件を変更する制御を行う技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３００９３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１のような構成で感光ドラムと現像スリーブ間の静電容量を検出する場合、現像剤中のトナー濃度が変わると容量が変化してＳ−Ｄギャップの変化が適正に読み取れず、画像形成条件を適切に制御できない場合があった。
【０００７】
本発明の課題は、上記の問題に鑑み、静電容量を介して現像剤担持体と像担持体の対向距離を正確に測定し、現像剤のトナー濃度などに影響されずに測定結果を画像形成条件に反映させることができるようにすることにある。また、現像剤担持体と像担持体の対向距離の測定結果に応じて、現像剤担持体と像担持体の対向距離を決定づける部材を含むユニットの交換を促すことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明においては、像担持体と、帯電性のトナーを含む現像剤を収容し、前記像担持体と対向して回転する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像に対して現像剤担持体に担持された前記現像剤を供給して現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像高圧を印加する現像高圧電源と、前記像担持体と前記現像剤担持体との対向距離を規制する位置決め部材と、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量を検出し、検出した静電容量から前記対向距離を測定する測定手段と、前記現像剤担持体の回転を停止させた状態で現像剤担持体に前記現像高圧電源から現像高圧を印加しつつ前記像担持体を回転させるトナー除去モードを実行した後、前記測定手段に前記位置決め部材により規制される前記対向距離を測定させる制御装置と、を有する構成を採用した。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、像担持体と現像剤担持体の間の静電容量を介してこれら両者の距離、Ｓ−Ｄギャップを測定するのに先立って、現像剤担持体の回転を停止させた状態で現像剤担持体に現像高圧を印加しつつ像担持体を回転させるトナー除去モードを実行する。このため、位置決め部材の摩耗などに伴ない変化するＳ−Ｄギャップを帯電性のトナー濃度などに影響されずに正確に測定し、測定結果を画像形成条件に反映させることができる。このため現像剤溢れなど障害を防止し、高精度かつ高画質な画像形成を行うことができ、また、Ｓ−Ｄギャップの値に応じて現像装置を含む例えばプロセスカートリッジの交換を促す情報を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施可能な画像形成装置の構成例を示した説明図である。
【図２】図１の画像形成装置の画像形成ステーションの概略構成を示した説明図である。
【図３】図１の画像形成装置の画像形成ステーションの構成をより詳細に示した説明図である。
【図４】図１の画像形成装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図５】図１の画像形成装置の画像形成ステーションで用いられる間隔保持部材の構成を示した説明図である。
【図６】図１の画像形成装置におけるかぶり取り電位、Ｓ−Ｄギャップ、および現像剤の溢れの関係を示した線図である。
【図７】図１の画像形成装置の現像高圧回路の概略構成を示した説明図である。
【図８】図１の画像形成装置におけるＳ−Ｄギャップ測定時の詳細な制御を示したフローチャート図である。
【図９】図１の画像形成装置におけるＳ−Ｄギャップと感光ドラム〜現像スリーブ間の静電容量の関係を示した線図である。
【図１０】図１の画像形成装置における現像剤のトナー濃度と感光ドラム〜現像スリーブ間の静電容量の関係を示した線図である。
【図１１】図１の画像形成装置における感光ドラムと現像スリーブ間のトナーを除去するトナー除去モードの制御シーケンスを示したタイミングチャート図である。
【図１２】図１の画像形成装置における初期設置時の制御手順を示したフローチャート図である。
【図１３】図１の画像形成装置における感光ドラムと現像スリーブ間のトナーを除去するトナー除去モードの制御シーケンスを示したフローチャート図である。
【図１４】図１の画像形成装置におけるＳ−Ｄギャップ測定時の処理手順を示したフローチャート図である。
【図１５】図１の画像形成装置において測定したＳ−Ｄギャップに応じてかぶり取り電位を制御する制御手順を示したフローチャート図である。
【図１６】図１の画像形成装置において測定したＳ−Ｄギャップに応じてプロセスカートリッジの交換を促す情報を発生する制御手順を示したフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。
【実施例】
【００１２】
図１〜図４に本発明を実施可能な画像形成装置の構成を示す。図１は本発明に係る中間転写方式のカラー画像形成装置の全体構成を垂直方向の断面として示している。図２および図３は図１の画像形成装置の画像形成ステーションの構成を、また、図４は図１の画像形成装置の制御系の構成を示している。
【００１３】
本実施例の画像形成装置は接触帯電方式、二成分接触現像方式を採用した電子写真方式のカラーレーザビームプリンタである。本実施例の画像形成装置では、非磁性かつ帯電性のトナーと磁性キャリアを所定範囲の比率で混合した２成分の現像剤を用いるが、後述の構成は帯電性トナーのみの１成分の現像剤を用いる装置においても実施することができる。
【００１４】
本実施例の画像形成装置１００には、図１に示すように、４つの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが記録材（転写材）の搬送方向に直列に並置されている。これら画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄはたとえば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのような記録色に対応して設けられ、それぞれの記録色の現像剤によって画像形成を行う。これら画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、例えば画像形成装置１００から着脱（交換）可能なプロセスカートリッジとして構成することができる。画像形成ステーションＰａは、像担持体である感光ドラム１ａ、帯電ローラ２ａから成る帯電装置、および現像装置４ａ、を備えている。
【００１５】
図１では参照符号を省略してあるが、画像形成ステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄにも画像形成ステーションＰａと同様の構成が設けられる。以下、各画像形成ステーションの構成を、画像形成ステーションＰａを例に説明する。以下の記述は、参照符号の添え字を読み換えることにより、画像形成ステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄの場合にも通用する。
【００１６】
図２は画像形成ステーションＰａの断面を示している。同図に示すように、画像形成ステーションＰａは、不図示の駆動系により回転駆動される感光ドラム１ａを備えている。この感光ドラム１ａの周囲には、接触帯電器を構成する帯電ローラ２ａと、露光装置３ａ、現像装置４ａ、上流帯電補助装置５１ａおよび下流帯電補助装置５２ａが配置される。なお、露光装置３ａは、後述のスキャナユニット３１に対応するが、図２（図３）では露光用のレーザ光などの光路のみを矢印で図示している。
【００１７】
現像剤担持体と像担持体、即ち感光ドラム１ａと現像装置４ａの現像スリーブ４１ａの対向距離は、両者を位置決めする位置決め部材としての間隔保持部材４９によって一定に規制される。帯電ローラ２ａによって暗電位に帯電された感光ドラム１ａに対して、露光装置３ａにより画像信号で変調したレーザ光を照射することにより、感光ドラム１ａに静電潜像が形成される。この感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像は現像装置４ａによってトナー現像される。
【００１８】
再び、図１において、画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、転写ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ（一次転写装置）との間を通るように、中間転写ベルト１１が矢印方向に移動可能に配置されている。中間転写ベルト１１は、例えばカラー画像の中間転写体を構成する。
【００１９】
また、画像形成装置１００の下方部には、レーザビームスキャナとして構成されたスキャナユニット３１が設置されている。スキャナユニット３１は、レーザ光を発生させる光源装置３２およびポリゴンミラー３３および露光窓３４から構成される。スキャナユニット３１の光源装置３２から発せられたポリゴンミラー３３の回転により走査され、その走査光の光束が不図示の反射ミラーによって感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの方向に偏向される。
【００２０】
光源装置３２から照射されるレーザ光は画像信号によって変調されており、これにより各感光ドラム上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。光源装置３２から発せられ、各感光ドラムに向かうレーザ光は、例えば図２（図３）においては、露光装置３ａの光路として示した経路を経て各感光ドラムに照射される。
【００２１】
なお、図１の画像形成装置１００では、原稿画像を読み取るスキャナ９１が最上部に配置されている。光源装置３２から照射されるレーザ光は、例えばスキャナ９１で読み取った原稿画像の画像信号により変調される。あるいは、画像形成装置１００がいわゆるプリンタ機能を有する場合には、後述のインターフェース６５を介して外部のホスト装置（ＰＣなど）から受信した画像信号に応じて光源装置３２から照射されるレーザ光を変調する場合もある。
【００２２】
また、画像形成装置１００の上面には、スキャナ９１とともに操作パネル９２が配置される。操作パネル９２はＬＣＤなどの表示装置、各種ファンクションキーなどから成るキーボードから構成される。操作パネル９２のキーボードは、表示装置上に配置されたタッチパネルなどから構成してもよい。操作パネル９２のＬＣＤなどの表示装置は、装置の動作状態のモニタ表示などに用いられる他、各種エラーなし警告メッセージの出力に用いられる。例えば後述の制御例（図１６）では、Ｓ−Ｄギャップの測定値に応じてプロセスカートリッジの交換を促す情報を生成し、操作パネル９２で表示出力することができる。なお同趣の情報は、操作パネル９２に配置した音声出力手段（スピーカなど）による合成音声の再生などによって出力することもできる。
【００２３】
本実施例の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の非磁性トナーと磁性キャリアが所定の混合比で混合された二成分現像剤が所定量充填されている。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは感光ドラム上の潜像を順次各色のトナーで現像してトナー像を形成し、中間転写ベルト１１上にトナー像が一次転写される。
【００２４】
一方、転写材カセット１４に収容された転写材Ｐは搬送ローラ、搬送ガイドのような搬送機構を介して二次転写装置１２まで搬送される。転写材Ｐは、例えば紙やプラスチックシートなどのシート材から構成される。
【００２５】
二次転写装置１２の位置において、転写材Ｐに対して中間転写ベルト１１上に担持されたトナー像が二次転写される。その後、転写材Ｐに対して定着部９によって加熱及び加圧によりトナー像が定着された後、記録済みの転写材Ｐはスキャナ９１の下部に配置された排出トレイ１００ａに排出される。
【００２６】
また、二次転写位置から中間転写ベルトの進行方向下流において、中間転写ベルト１１にはクリーニングブレード１３が常時、当接され、これにより表面に付着したかぶりトナーや二次転写残トナーなどが清掃される。
【００２７】
以上のように、図１の画像形成装置１００では、画像形成ステーションが４つ並列に配置され、画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの記録色の減色混合によりカラー画像が形成される。
【００２８】
画像形成装置１００は、画像形成装置を制御するＣＰＵ６１を有する。ＣＰＵ６１には、システムバスを介して作業用のメモリとして用いられるＲＡＭ６２、およびＣＰＵが実行するプログラムや各種データを格納するＲＯＭ６３が接続されている。
【００２９】
ＲＯＭ６３には、例えばＥＥＰＲＯＭなどから成る不揮発メモリ領域６３ａを配置する。この不揮発メモリ領域６３ａには、主電源遮断を経ても記憶させておくべき制御情報、例えば、後述のＳ−Ｄギャップ（感光ドラムと現像スリーブの対向距離）に関する情報を記憶させる。また、ＲＯＭ６３は、後述のＣＰＵ６１が実行する制御手順（後述のフローチャートで例示する）を格納したプログラムメモリとして用いられる。
【００３０】
さらに、ＣＰＵ６１のシステムバスには、インターフェース６５が接続されている。このインターフェース６５は例えば外部機器との通信に用いられるもので、ＰＣなどのホスト装置との通信に用いられるインターフェース（例えば各種のシリアルバス）や、ネットワークインターフェース（例えばＩＥＥＥ８０２．３など）などを含む。
【００３１】
次に、本実施例における感光ドラム周りの構成および画像形成動作の詳細について図２および図３に基づいて説明する。ここでは、画像形成ステーションＰａの構成および動作を例に説明するが、画像形成動作の詳細は他の画像形成ステーションにおいても同様である。
【００３２】
図３は画像形成装置の画像形成ステーションＰａを示した概略図である。図３では、理解を容易にするため間隔保持部材４９の図示を省略した形式で画像形成ステーションＰａの構成を示している。
【００３３】
本実施例において画像形成装置１００は、例えば１３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで画像形成処理を実行する。この画像形成処理では、まず画像形成ステーションＰａの帯電ローラ２ａに高圧を印加することにより、感光ドラム１ａの表面を一様に帯電させる。なお、本実施例において、帯電ローラ２ａにはローラ形式の帯電ローラを使用したが、接触帯電手段としては帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルトなどの形状・材質のものも使用可能である。また、各種材質のものの組み合わせることにより、適切な弾性、導電性、表面性、耐久性の接触帯電手段を構成することができる。
【００３４】
帯電ローラ２ａは、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材（不図示）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２１ａによって感光ドラム１ａに向かって付勢され、感光ドラム１ａの表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。これにより、帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａの回転に従動して回転する。帯電ローラ２ａの芯金には、高圧電源１０１ａにより所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。このような構成により、回転する感光ドラム１ａ表面は、所定の極性・電位に接触帯電される。
【００３５】
本実施例において、帯電ローラ２ａに対する帯電バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。例えば、帯電バイアス電圧（帯電高圧）は、−７００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧とする。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム１ａ表面は帯電ローラ２ａに印加した直流電圧と同じ−７００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に帯電される。
【００３６】
次に、画像形成装置１００は、帯電された感光ドラム１ａの面に露光装置３ａ（スキャナユニット３１）から上述の照射経路でレーザ光を照射することにより静電潜像を形成する。
【００３７】
続いて、画像形成装置１００は、感光ドラム１ａ上の静電潜像に従って現像装置４ａによりトナーを含む現像剤を供給し、トナー画像（現像剤像）を形成する。図２、図３において、現像装置４ａは、現像剤担持体として現像スリーブ４１ａを備えており、現像スリーブ４１ａの内部にはマグネット４２ａが配設されている。現像剤は、図３に示すように、現像装置４ａ下部の隔壁４０ａによって画成された相互に連通した２列の収容部に収納され、それぞれスクリュー４４ａ、４５ａによって撹拌される。
【００３８】
本実施例においては、現像装置は非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用い、上記マグネット４２ａの磁界によって非磁性トナーと磁性キャリアが形成する磁気ブラシを感光ドラムに接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を用いる。現像スリーブ４１ａの周面上の現像剤の層厚（磁気ブラシの長さ）は例えば現像スリーブ４１ａ上部に配置された層厚規制ブレード４３ａによって調整される。
【００３９】
図３において、現像スリーブ４１ａは、その外周面の一部を現像装置の外部に露呈させて、感光ドラム１ａに対しては最近接部位において対向距離（Ｓ−Ｄギャップ）を例えば３００μｍに保持して近接対向配設される。この感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａとの対向部位が現像部を構成する。
【００４０】
現像スリーブ４１ａの両軸端部には、後述する間隔保持部材４９（図５）が装着される。間隔保持部材４９は現像スリーブ４１ａの軸に軸支されるリング状部位４９ａと感光ドラム１ａに摺接する円弧状部位４９ｂを中間部４９ｃで結合した構造を有する。この間隔保持部材４９を感光ドラム１ａに突き当てるように配置することにより、間隔保持部材４９によって、Ｓ−Ｄギャップの値が一定となるよう規制される。
【００４１】
本実施例において、二成分現像剤の磁性キャリアには、例えば体積抵抗値は約１０１３Ω・ｃｍ、粒径は４０μｍ程度とする。なお、この粒径は、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定した体積５０％メジアン径を体積平均粒径とする。
【００４２】
一方、非磁性トナーはポリエステルを主体とした樹脂に着色料、荷電制御剤などを分散し、体積平均粒径が７μｍ程度の粉体としたものであり、現像剤中において、非磁性トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００４３】
現像スリーブ４１ａには、高圧電源１０２ａから交直重畳の現像バイアス（現像高圧）が印加される。本実施例において現像バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像バイアス電圧は、例えば−５００Ｖの直流電圧と、周波数が１１．５ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．７５ｋＶの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像バイアスと、感光ドラム１ａ表面に形成された静電潜像の電位勾配によって静電潜像が反転現像される。感光ドラム１ａ上に現像されたトナーの帯電量は、温度２３度、絶対水分量１０ｇ／ｍ３の環境下ではおおよそ−２５μＣ／ｇ程度となる。
【００４４】
次に、画像形成装置１００は、図１に示すように転写ローラ７ａにより、感光ドラム１ａ上に形成された現像剤像を中間転写ベルト１１に一次転写する。本実施例においては、一次転写装置は転写ローラ７ａによって構成され、転写ローラ７ａは感光ドラム１ａに不図示の付勢手段により所定の押圧力で圧接されている。転写ローラ７ａには高圧電源１０３ａからトナーの帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では＋２ｋＶが印加され、これによりトナーが中間転写ベルト１１に一次転写される。なお、感光ドラム１ｂ、１ｃ、１ｄのトナー像は、それぞれ転写ローラ７ｂ、７ｃ、７ｄによって中間転写ベルト１１に一次転写され、これらの記録色の重畳によってカラー記録が行われる。
【００４５】
このとき、現像された現像剤像のうち、一次転写されなかった転写残トナーやかぶりトナーは感光ドラム１ａの回転に従って上流帯電補助装置５１ａおよび下流帯電補助装置５２ａの位置に搬送され、トナーの帯電極性が正規帯電の状態となるよう調整される。本実施例においては、上流帯電補助装置５１ａおよび下流帯電補助装置５２ａはどちらも帯電ブラシであるが、帯電補助装置は固定のブラシ状部材に限定されるものではなく、ブラシ回転体、弾性ローラ、シート状部材など任意の形態の部材であっても良い。
【００４６】
上流帯電補助装置５１ａには高圧電源１０４ａ、下流帯電補助装置５２ａには高圧電源１０５ａがそれぞれ接続される。上流帯電補助装置５１ａには高圧電源１０４ａからトナーの正規帯電極性である負極性と逆極性の直流電圧、本実施例では＋３００Ｖが印加される。また、下流帯電補助装置５２ａには高圧電源１０５ａからトナーの正規帯電極性である負極性と同極性の直流電圧、本実施例では−８００Ｖが印加される。この２つの帯電補助装置（５１ａ、５２ａ）により、転写残トナーの帯電極性は正規帯電の状態である負極性に調整される。次に、正規帯電の極性に調整された転写残トナーは、帯電ローラ２ａの直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電界により、さらに帯電量調整が行なわれ、トナーの帯電量分布が狭域分布になる。
【００４７】
そして、以上のように帯電量調整された転写残トナーやかぶりトナーは、感光ドラムの暗電位（Ｖｄ）と現像スリーブ４１ａの直流電圧（Ｖｄｃ）との電位差に相当するかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）現像装置４ａにより現像と同時に回収される。このかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）は例えば２００Ｖ前後の値に調整される。本実施例では、後述のようにして測定したＳ−Ｄギャップの値に応じて画像形成条件を変更するが、その１つとして、このかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）の調整を行う。
【００４８】
以上のように、本実施例の画像形成装置１００の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、画像形成ステーション、トナーを現像同時回収するいわゆるクリーナレス方式によって構成されている。ただし、後述のＳ−Ｄギャップ測定、およびこれに伴なうトナー除去動作（トナー除去モード）については、例えば帯電ローラ２ａの上流にクリーニングブレードを配置するような画像形成ステーションを用いる場合にも実施できる。
【００４９】
図５は、本実施例におけるＳ−Ｄギャップを維持するために用いられる間隔保持部材４９の構造を詳細に示している。間隔保持部材４９の円弧状部位４９ｂの曲面Ａは感光ドラム１ａに摺接し、リング状部位４９ａの円周面Ｂには現像スリーブ４１ａの軸端部が貫通する。曲面Ａと円周面Ｂの曲率は、それぞれが接している感光ドラムや現像スリーブと略同等である。間隔保持部材４９は、例えばポリアミド（Ｐａ）を材質として一体形成することができる。間隔保持部材４９の材質としては、その他にポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの樹脂を用いることができる。間隔保持部材４９は、例えば不図示のスプリングなどの付勢手段によって現像スリーブ側から感光ドラム側に突き当てるように加圧され、これによりＳ−Ｄギャップが保持される。
【００５０】
図５に示すような形状の間隔保持部材は、円弧状部位４９ｂの感光ドラム１ａとの接触面積を比較的広くとっているため、加圧による圧力が分散され間隔保持部材の摩耗を良化させる効果がある。また、トナー塊やキャリアなどが感光ドラムと間隔保持部材４９の間に入り込んでも、現像スリーブ４１ａや感光ドラム１ａの周期的なＳ−Ｄギャップの変動を起こしにくい。
【００５１】
しかしながら、多量の画像形成動作が繰り返されると、曲面Ａは感光ドラム１ａと、円周面Ｂは現像スリーブ４１ａの端部軸と接触して摩擦しているため、間隔保持部材４９の曲面Ａおよび円周面Ｂが摩耗し、Ｓ−Ｄギャップが狭くなってしまう傾向がある。
【００５２】
Ｓ−Ｄギャップが変動し狭くなった場合、現像スリーブ４１ａによって担持搬送されている現像剤がＳ−Ｄギャップを通過しにくくなり、現像剤が溢れるという現象、いわゆる現像剤溢れが発生する。この現象は、Ｓ−Ｄギャップだけではなく、上記のかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）の値にも依存する。
【００５３】
図６は、本実施例におけるＳ−Ｄギャップ、かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）と、現像剤溢れの関係を示している。図６にプロットされている黒丸は、各々のＳ−Ｄギャップ値において、現像剤溢れの生じるかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）の境界値であり、同図において、ハッチングで示したグラフより上側の領域において現像剤溢れが発生しやすくなる。即ち、Ｓ−Ｄギャップが同じであれば、かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）がが大きいほど現像剤溢れが発生する可能性が高くなる。これは現像剤のキャリアに加わる現像スリーブ４１ａから感光ドラム１ａへと向かう方向への力が大きくなり、現像スリーブ４１ａによる現像剤の搬送速度を低下させるためである、と考えられる。
【００５４】
また、高電圧の現像バイアス電圧が狭くなったＳ−Ｄギャップに印加される結果、Ｓ−Ｄギャップの電界は非常に大きなものになる。このとき、現像器の内部に導電性の異物が混入すると、導電性の異物が存在する部分では更にＳ−Ｄギャップが狭くなり、その部分で異常放電が発生することがある。その結果、画像にリング状の斑点が形成され著しく画像品位を落とすという問題が発生する場合がある。
【００５５】
そこで、本実施例では、感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間の静電容量を介してＳ−Ｄギャップを予測的に測定し、画像形成条件を変更する制御を行う。ここで、感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間のＳ−Ｄギャップと静電容量Ｃの関係を図９に示す。同図に示すように、感光ドラム−現像スリーブ間の静電容量Ｃは、Ｓ−Ｄギャップに反比例して変化する。従って、この静電容量Ｃを介して感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間のＳ−Ｄギャップを測定することができる。
【００５６】
例えば、この感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間の静電容量とＳ−Ｄギャップの関係は、あらかじめ当該の画像形成ステーションについて実測などに基づき求め、テーブルデータとしてＲＯＭ６３などに格納しておく。そして、下記のような構成によって感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間の静電容量を検出し、得られた静電容量から当該のテーブルデータを参照することによりＳ−Ｄギャップの実際値を取得することができる。
【００５７】
また、図６の現像剤溢れに関するＳ−Ｄギャップ〜かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）の関係をＲＯＭ６３などにテーブルデータとして用意しておけば測定したＳ−Ｄギャップの実際値に基づき現像剤溢れが生じないようなかぶり取り電位を設定することができる。以下、上記のようなＳ−Ｄギャップ測定、およびそれに基づく画像形成条件の変更を行うための具体的な構成につき、より詳細に説明する。
【００５８】
本実施例の画像形成装置１００において、Ｓ−Ｄギャップ測定を行うには、例えば図４および図７に示すような回路構成を用いることができる。
【００５９】
図４は、画像形成装置１００のＣＰＵ６１、ＲＯＭ６３、ＲＡＭ６２を備えた制御系の上述の画像形成ステーション関係の制御回路を示している。ＣＰＵ６１は図示の各ブロックを制御することにより画像形成ステーションの動作を制御する。図４において、現像スリーブ駆動装置６１０１は現像スリーブ４１ａの回転駆動を制御し、感光ドラム駆動装置６１０２は感光ドラム１ａの回転駆動を制御する。ＣＰＵ６１は、これらの駆動装置を介して、画像形成中の現像スリーブ４１ａおよび感光ドラム１ａの回転を制御することができる。また、後述の測定動作においては、現像スリーブ４１ａおよび感光ドラム１ａを所定の回転量だけ回転駆動したり、また所定の回転角度（位相）で現像スリーブ４１ａおよび感光ドラム１ａを停止させたりすることができる。
【００６０】
図４において、現像高圧電源６１０４は上述の現像スリーブ４１ａに現像高圧を印加する高圧電源１０２ａ（図３）に相当する。また、帯電高圧電源６１０５は上述の帯電ローラ２ａに帯電高圧を印加する高圧電源１０１ａ（図３）に相当する。
【００６１】
さらに、現像高圧電源６１０４に関連して容量検出装置６１０３（図７の３０４）が配置されている。図７は、現像高圧電源６１０４および容量検出装置６１０３の部分の構成をより詳細に示している。
【００６２】
上述のように現像高圧は交直重畳の現像バイアスであって、そのため、現像高圧電源６１０４（１０２ａ）としては、図７に示すようにＡＣ高圧駆動回路３０１、ＡＣトランス３０２、ＤＣ高圧駆動回路３０３を配置する。図７では、ＡＣ高圧駆動回路３０１はＡＣトランス３０２の一次側に接続され、また、ＡＣトランス３０２の二次側には、ＤＣ高圧駆動回路３０３と現像スリーブ４１ａが直列的に接続される。現像スリーブ４１ａは上述のように感光ドラム１ａとＳ−Ｄギャップを介して対向し、この両者は静電容量Ｃを持つ。ＡＣ高圧駆動回路３０１およびＤＣ高圧駆動回路３０３の出力シーケンスは、画像形成プロセスの進行に従ってＣＰＵ６１によって制御される。
【００６３】
容量検出回路３０４（図４では６１０３）は、ＡＣトランス３０２の二次側に接続される。細部の図示は省略しているが、容量検出回路３０４は、例えばＡＣトランス３０２の二次側の接続点を分圧する分圧回路と、その端子電圧を入力するオペアンプなどから構成することができる。また、容量検出回路３０４にはＡ−Ｄコンバータなどが設けられ、ＣＰＵ６１は、容量検出回路３０４のＡ−Ｄ変換された検出値を読み取ることができる。
【００６４】
上記構成において、ＡＣトランス３０２の二次側はＬＣＲ直列回路であり、Ｓ−Ｄギャップを介して対向する感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃ以外の回路定数は設計値などから既知である。従って、ＣＰＵ６１は容量検出回路３０４で測定した分圧値から感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃを算出することができる。感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃを取得できれば、例えばＳ−Ｄギャップと感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃの関係（図９）から、ＣＰＵ６１はＳ−Ｄギャップの実際値を取得することができる。
【００６５】
以上のようにしてＣＰＵ６１は、感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃを検出し、その容量値を用いて両者のＳ−Ｄギャップの実際値を（予測的に）取得することができる。
【００６６】
ＣＰＵ６１のＳ−Ｄギャップ測定制御は、例えば図８に示すような流れで実行することができる。図８は本実施例におけるＳ−Ｄギャップ測定制御の一例を示している。図示の制御手順は、ＣＰＵ６１が実行する制御プログラムとして例えばＲＯＭ６３に格納しておく（後述の他の制御手順についても同様）。なお、以下の図８のフローチャートの説明において、図中のステップ番号は主に括弧書きによって示す（以下の他のフローチャートでも同様）。
【００６７】
まず、Ｓ−Ｄギャップ測定制御が開始される（Ｓ１０１）と、ＣＰＵ６１は感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａを所定の位相に固定させる（Ｓ１０２）。これはＳ−Ｄギャップ測定を行う場合の感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの測定位相を固定させて、現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａの偏芯による変動を除去するためである。この測定位相の固定を行うことにより、再現性の高いＳ−Ｄギャップ測定を行うことができる。
【００６８】
続いて、ＣＰＵ６１は、現像高圧電源６１０４（１０２ａ）を構成するＡＣ高圧駆動回路３０１、ＤＣ高圧駆動回路３０３から現像高圧を印加させる（Ｓ１０３）。さらに、ＣＰＵ６１は容量検出回路３０４で感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間の静電容量を測定し（Ｓ１０４）、測定値を読み取る。そして、図９のようなＳ−Ｄギャップと感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃの関係（図９）から、検出した静電容量に対応するＳ−Ｄギャップを算出する（Ｓ１０５）。感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃの関係（図９）は、上述のようにＲＯＭ６３に格納しておく。
【００６９】
しかしながら、容量検出回路３０４で検出される感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量Ｃは、現像スリーブ４１ａに現像剤がコートされた状態であれば、現像剤中の帯電性を有するトナーにも影響を受ける。これにより静電容量Ｃの検出値が変化すれば、当然、Ｓ−Ｄギャップの測定結果が変化してしまうことになる。
【００７０】
図１０は、実測した現像剤中のトナーの濃度と、感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量（Ｃ）の関係の一例を示している。図１０に示すように現像剤中の帯電性を有するトナーの濃度が増加するに従い、測定される感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａの静電容量（Ｃ）も増加する傾向がある。
【００７１】
もし、現像剤中のトナー濃度の現在値を正確に測定する手段があれば、図１０のトナー濃度〜静電容量の関係のテーブルをＲＯＭ６３に用意し、Ｓ−Ｄギャップ測定に係る静電容量の検出値を補正する構成も考えられないことはない。しかしながら、本実施例では、図８のＳ−Ｄギャップ測定を行う前に、後述のようなトナー除去動作（トナー除去モード）を実行し、現像スリーブ４１ａの現像部位（感光ドラム１ａとの対向部位）のトナーを除去する。
【００７２】
また、Ｓ−Ｄギャップの測定は、上記のような事情から、トナーを含む現像剤が現像スリーブ４１ａの現像部位（感光ドラム１ａとの対向部位）に存在しない状態で行えば、帯電性のトナーの影響を受けず最も正確に実施できるものと考えられる。
【００７３】
そこで、本実施例では、画像形成ステーションのユニットの初期設置時を利用して、現像剤が現像スリーブ４１ａの現像部位（感光ドラム１ａとの対向部位）に存在しない状態で、一度、図８の測定手順によりＳ−Ｄギャップ（Ｇ０）を測定する。このＳ−Ｄギャップ（Ｇ０）は、当該の画像形成ステーションに固有の特性、例えば各部品の寸法ばらつきなどが反映された値である。続いて現像スリーブ４１ａを駆動し、スクリュー４４ａ、４５ａにより現像剤を攪拌させて現像装置４ａを初期化する。ここで初めて現像スリーブ４１ａに現像剤がコートされた状態となる。
【００７４】
そして、後述のトナー除去モードを実行してから図８の測定手順を実行し、Ｓ−Ｄギャップ（Ｇ１）を測定する。そして、画像形成ステーションのユニットの初期化時に測定した上記の２つのＳ−Ｄギャップ（Ｇ０とＧ１）に関する情報を記憶装置に記憶させ、Ｓ−Ｄギャップの測定値を補正する。
【００７５】
なお、本実施例では、現像スリーブ４１ａの現像部位が現像剤によりコートされる前と後のＳ−Ｄギャップ（Ｇ０とＧ１）に関する情報として、これら２つの値を記憶させるが、２つの値の差分を記憶させるようにしてもよい。
【００７６】
ここで、上記のＳ−Ｄギャップ（Ｇ０）は、トナーも磁性キャリアも含め現像剤が現像スリーブ４１ａの現像部位に存在しない状態での測定値である。一方、Ｓ−Ｄギャップ（Ｇ１）は、帯電性のトナーを除去した後、現像剤の磁性キャリアのみが（当該の装置の特性に応じた量だけ）現像スリーブ４１ａの現像部位に分布している状態での測定値、ということになる。
【００７７】
ここで、例えば後述のＳ−Ｄギャップ測定（図１４）において、トナー除去モードの後、Ｓ−Ｄギャップ（Ｇ２）を測定した場合は、帯電性のトナーを除去して現像剤の磁性キャリアのみが現像スリーブ４１ａの現像部位に分布している状態である。従って、Ｓ−Ｄギャップ（Ｇ２）の測定ではＳ−Ｄギャップ（Ｇ１）の場合とほぼ同様の測定条件が成立している、と考えることができる。
【００７８】
そこで、本実施例では、初期設置動作時に現像部位が現像剤によりコートされる前と後のＳ−Ｄギャップ（Ｇ１−Ｇ０）に関する情報を不揮発メモリ領域６３ａに記憶させておく。そして、このＳ−Ｄギャップ（Ｇ１−Ｇ０）に関する情報を用いて後述のＳ−Ｄギャップ測定（図１４）で測定したＳ−Ｄギャップ（Ｇ２）を補正する。この補正により、その時点において、トナーも磁性キャリアも含め現像剤が現像部位に存在しない状態でのＳ−Ｄギャップ（Ｇｐ）を予測的に算出できることになる。
【００７９】
図１２は、現像装置４ａを含む画像形成ステーションＰａ（あるいはＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）のユニットが初期設置（交換により新品が装着される場合も含む）される際にＣＰＵ６１が実行する初期化制御手順を示している。同図では、特に現像装置４ａの初期化とＳ−Ｄギャップの初期測定手順を示している。
【００８０】
初期化されていない新品の現像装置４ａを含む画像形成ステーションＰａのユニットが画像形成装置に挿入されると、図１２の現像器の初期設置動作が開始される（Ｓ２０１）。初期化されていない新品の現像装置４ａの場合、例えば図３のスクリュー４５ａの配置された収容部にのみ現像剤が格納された状態でユニットが供給され、手動ないし自動操作によってスクリュー４４ａ側の収納部とのシールが除去される。この状態では、現像装置４ａの各部を動作させない限り、まだ現像スリーブ４１ａには現像剤は供給されていない。
【００８１】
本実施例では、この状態で、初期設置時に、現像装置４ａの各部を初期駆動する前に、ＣＰＵ６１は図８で説明したＳ−Ｄギャップ測定手順を実行し、現像スリーブ４１ａに現像剤がコートされていない状態でＳ−ＤギャップＧ０を算出する（Ｓ２０２）。そして、このＳ−ＤギャップＧ０を初期値として、ＲＯＭ６３の不揮発メモリ領域６３ａに格納する（Ｓ２０３）。
【００８２】
続いて、ＣＰＵ６１は、現像装置４ａの初期化動作を実行する（Ｓ２０４）。ここでは、現像スリーブ４１ａおよびスクリュー４４ａ、４５ａを回転駆動し、現像剤を攪拌することにより現像剤中のトナーを帯電させる。この段階で初めて現像スリーブ４１ａまで現像剤が供給される。
【００８３】
次に、ステップＳ２０６において、現像スリーブ４１ａに現像剤がコートされている状態からＳ−Ｄギャップを測定するが、その前にＣＰＵ６１はトナー除去動作を実行する（Ｓ２０５）。このトナー除去動作（トナー除去モード）については、図１１および図１３により詳細に説明する。
【００８４】
トナー除去動作（Ｓ２０５）を行って感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間のトナーを除去した後、再度Ｓ−ＤギャップＧ１を測定する（Ｓ２０６）。測定したＳ−ＤギャップＧ１は変動前値として不揮発メモリ領域６３ａに格納し（Ｓ２０７）、初期設置動作を完了する（Ｓ２０８）。
【００８５】
次に、図１１および図１３を参照してトナー除去動作（トナー除去モード）につき説明する。図１１はトナー除去の際の現像スリーブ４１ａ、感光ドラム１ａの駆動シーケンスと、現像高圧電源６１０４の現像高圧、および帯電高圧電源６１０５の帯電高圧の印加シーケンスを示している。
【００８６】
図１１において、このトナー除去制御（トナー除去モード）では、まず、現像スリーブ４１ａおよび感光ドラム１ａを所定の位相で停止させる（図１１のａ、ｂ）。この時の現像スリーブ４１ａを停止させる位相は図８で述べた測定位相とするが、感光ドラム１ａを停止させる位相は上記測定位相よりも２７０°上流の位相とする。一方、帯電高圧電源６１０５の帯電高圧は、このトナー除去動作を通じてＯＦＦであり、感光ドラム１ａの表面はほぼ０Ｖに制御される。
【００８７】
その後、現像高圧電源６１０４の現像ＤＣ高圧を印加（図１１のｃ）しつつ、後述するように感光ドラム１ａを回転させ、現像スリーブ４１ａ上のトナーを感光ドラム１ａへアナログ現像させる。この時、帯電高圧がＯＦＦとなっているため、あたかも感光ドラム１ａに捨てられるように現像スリーブ４１ａの現像部位（感光ドラム１ａの対向部位）のトナーがアナログ現像により消費される。その後、現像高圧を停止させてから、さらに感光ドラム１ａを駆動して所定の位相に合わせて（図１１のｄ）、トナー除去制御が終了する。
【００８８】
図１３は、ＣＰＵ６１が実行する上記トナー除去モードの制御手順を示している。
【００８９】
上記トナー除去モードが開始（Ｓ３０１）されると、まず感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａを所定の位相に固定する（Ｓ３０２）。このとき現像スリーブ４１ａは図８で説明したＳ−Ｄギャップの測定位相で停止させる（図１１のａ）。一方、感光ドラム１ａはＳ−Ｄギャップ測定点の位相から中心角で２７０°上流で停止させる（図１１のｂ）。
【００９０】
次に、感光ドラム１ａの回転駆動を開始するとともに、現像ＤＣ高圧の印加を開始する（Ｓ３０３）。これにより現像スリーブ４１ａ上のトナーが感光ドラム１ａへ現像され、現像スリーブ４１ａの現像部位（現像部）のトナーが除去される（Ｓ３０４）。このとき、本実施例では感光ドラム１ａの表面電位は０Ｖ、現像スリーブ４１ａに与えられる現像ＤＣ高圧は−２３０Ｖとし、この電位勾配によってマイナス電位に帯電されたトナーが感光ドラム１ａに現像される。
【００９１】
ステップＳ３０４のアナログ現像によるトナー除去は、感光ドラム１ａの所定の回転角度分だけ行う（図１１のｃ）。本実施例では、例えば、感光ドラム１ａを１８０°回転させた時点で現像ＤＣ高圧を停止させる（Ｓ３０５）。
【００９２】
現像ＤＣ高圧を停止させた後、感光ドラム１ａのまだトナー除去に用いられていない面が現像スリーブ４１ａに対向するよう、感光ドラム１ａをさらに９０°回転（Ｓ３０６）させて（図１１のｄ）、トナー除去制御を完了する（Ｓ３０７）。
【００９３】
以上のようにして、本実施例によれば、Ｓ−Ｄギャップ測定に先立ち、感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間のトナーを除去してしまうため、現像剤中のトナー濃度がどれだけであっても、それに影響されずに正確ににＳ−Ｄギャップを測定することができる。図１１および図１３に示したトナー除去モードは、上述の通り装置の初期設置時や、画像形成ステーションのユニットの交換に伴う初期化手順（図１２のＳ２０５）において実行する他、後述の通常のＳ−Ｄギャップ測定処理（図１４）においても実行する。
【００９４】
以上のように、例えば画像形成ステーション（プロセスカートリッジ）初期設置動作時にＳ−ＤギャップＧ０およびＧ１を測定し、これらの測定値にに関する情報を不揮発メモリ領域６３ａに格納しておく。そして、この初期設置動作終了後においては、測定したＳ−Ｄギャップ値を補正し、現在のＳ−ＤギャップＧｐ（実際値）を予測的に算出することができる。
【００９５】
また、画像形成ステーション（プロセスカートリッジ）の初期設置動作終了後に、Ｓ−Ｄギャップを測定する目的は、現在のＳ−Ｄギャップの値に応じて、後述のかぶり取り電位の補正のような画像形成条件の変更を行うことにある。また、測定したＳ−Ｄギャップの値に応じて、現像装置ないし、画像形成ステーションのユニット交換を促す情報を生成することもできる。
【００９６】
このような目的で行う画像形成ステーション（プロセスカートリッジ）の初期設置動作終了後のＳ−Ｄギャップ測定は、例えば画像形成装置１００の電源投入時に実行することができる。また、所定枚数の画像形成ごと、タイマ割込みなどの条件が成立するのに応じて実行することもできる。そして、新たなＳ−Ｄギャップの測定値を得た場合は、これに応じて上記の画像形成条件の変更や現像装置ないし画像形成ステーションのユニット交換を促す情報の生成を実施することができる。
【００９７】
図１４は、初期設置動作終了後の画像形成装置１００の電源投入時や、タイマ割込みなどに応じてＣＰＵ６１が実行するＳ−Ｄギャップ測定手順を示している。
【００９８】
図１４において、上記の画像形成装置１００の電源投入時、所定枚数の画像形成や、タイマ割込みなど、所定の条件が満たされるとＳ−Ｄギャップ変動量測定制御が実行される（Ｓ４０１）。本実施例では所定枚数の画像形成ごとにＳ−Ｄギャップを測定した。
【００９９】
この場合、既に現像スリーブ４１ａに現像剤がコートされた状態であるから、ＣＰＵ６１は図１３に示したトナー除去モードを実行し、現像スリーブ４１ａの現像部位からトナーを除去する（Ｓ４０２）。
【０１００】
続いて、ＣＰＵ６１は、図８の測定手順によって容量検出回路３０４を制御し、Ｓ−ＤギャップＧ２を測定させる（Ｓ４０３）。この時測定したＳ−ＤギャップＧ２はいわゆる生データであって、下記のような制御によって補正される。
【０１０１】
次に、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３の初期設置動作時に不揮発メモリ領域６３ａに格納したＳ−ＤギャップＧ０、Ｇ１に関する情報を用いてＳ−ＤギャップＧ２を補正するための補正量として変動量ｄＧ（＝Ｇ１−Ｇ０）を算出する（Ｓ４０４）。なお、本実施例ではこの段階で変動量ｄＧ（＝Ｇ１−Ｇ０）を算出している。しかしながら、前述のように初期設置動作時に現像部位が現像剤によりコートされる前と後のＳ−Ｄギャップ（Ｇ０とＧ１）に関する情報として変動量ｄＧ（＝Ｇ１−Ｇ０）を算出しておいてもよい。
【０１０２】
そして、ＣＰＵ６１は、初期設置動作時に現像部位が現像剤によりコートされる前と後のＳ−Ｄギャップの変動量ｄＧ（＝Ｇ１−Ｇ０）を用いてステップＳ４０３で測定したＳ−ＤギャップＧ２を補正する（Ｓ４０５）。ここでは、現在値（実際値）としてＳ−ＤギャップＧｐ（Ｇｐ＝Ｇ２−ｄＧ）を算出する。このＳ−ＤギャップＧｐは、上記の初期設置動作時のＳ−Ｄギャップ（Ｇ０とＧ１）の性質から、例えば、その時点で磁性キャリアも含め、現像剤のまったく無い状態で測定したＳ−Ｄギャップの現在値（の予測値）と考えることができる。
【０１０３】
その後に算出したＳ−ＤギャップＧｐをＲＯＭ６３の不揮発メモリ領域６３ａに記憶させ（Ｓ４０６）、Ｓ−Ｄギャップ測定制御を終了する（Ｓ４０７）。ここで不揮発メモリ領域６３ａに記憶させたＳ−ＤギャップＧｐは、例えば図１５（画像形成条件の変更）の制御手順で利用することができる。また、図１４と同等のＳ−Ｄギャップ測定制御は、後述の図１６（現像装置ないし画像形成ステーションのユニットの交換条件の検出）のステップＳ６０２で実施することができる。
【０１０４】
図１５は、上記のようにして算出し、不揮発メモリ領域６３ａに記憶させたＳ−ＤギャップＧｐに応じてＣＰＵ６１が画像形成条件の変更を行う制御手順の一例を示している。
【０１０５】
図１５の制御手順は、Ｓ−ＤギャップＧｐに応じて高圧制御を行うが、ここでは、現像高圧電源６１０４、または帯電高圧電源６１０５を制御することにより、かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）を制御する例である。なお、図１５の制御手順は、例えば１回の画像形成ごとの制御として記述してある。しかしながら、図１５のかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）の決定制御（Ｓ５０２〜Ｓ５０５）は、数回の画像形成、あるいは複数枚の画像形成を行う１ジョブ、のような単位で実行してもよい。
【０１０６】
図１５において、記録すべき画像データが用意され、画像形成装置の動作が開始される（Ｓ５０１）と、ＣＰＵ６１はＳ−ＤギャップＧｐをＲＯＭ６３の不揮発メモリ領域６３ａから読み出す（Ｓ５０２）。
【０１０７】
次に、ＣＰＵ６１は、Ｓ−ＤギャップＧｐの値に応じて、現像剤溢れ（図６）が生じないようにかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）を決定する。かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）の決定制御は、図１５の決定制御は場合、以下のように構成されている。
【０１０８】
まずＣＰＵ６１は、Ｓ−ＤギャップＧｐが所定値（所定のしきい値）より以下か否かを判断する（Ｓ５０３）。ここでＳ−ＤギャップＧｐが所定値より小さい場合はＳ−ＤギャップＧｐに応じたＶｂａｃｋオフセットＷを計算する（Ｓ５０４）。
【０１０９】
本実施例ではこの所定値を２４０μｍとした。図６よりＳ−ＤギャップＧｐが２４０μｍである場合、Ｖｂａｃｋが２００Ｖ以上であると現像剤の溢れが発生するので、Ｖｂａｃｋを小さくする制御を行い現像剤の溢れを防止する。
【０１１０】
このＶｂａｃｋオフセットＷは、図６のような現像剤の溢れ特性においては、例えばＳ−ＤギャップＧｐが２４０μｍを超えて１μｍ狭くなるにつき−５Ｖのオフセットを加える、といった手法で算出することができる。この演算手法は、図６の特性で、現像剤の溢れを生じないようにするには、Ｓ−ＤギャップＧｐが１０μｍ狭くなるのにつれてＶｂａｃｋを５０Ｖ小さくする必要がある、との制御思想に基づく。
【０１１１】
なお、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋは、感光ドラムの暗電位Ｖｄと現像スリーブ４１ａの直流電圧（Ｖｄｃ＝現像ＤＣ高圧）との電位差（Ｖｂａｃｋ＝ＶＤ−Ｖｄｃ）と定義される。従って、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋは、現像高圧電源６１０４または帯電高圧電源６１０５のいずれかを制御し、現像ＤＣ高圧、または感光ドラム上の暗電位ＶＤのいずれかを制御することにより決定できる。本実施例では、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋは、例えば帯電高圧電源６１０５のいずれかを制御し、感光ドラム１ａの暗電位ＶＤを制御することにより変更する。
【０１１２】
図１５のステップＳ５０５では、ＣＰＵ６１は、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋの初期値に以上のようにして決定したＶｂａｃｋオフセットＷを加え、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを決定する（Ｓ５０５）。さらに、ＣＰＵ６１は、帯電高圧電源６１０５、現像高圧電源６１０４などを制御し、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスなどの各高圧設定を決定（Ｓ５０６）し、その高圧制御条件を用いて上述の画像形成動作を行う（Ｓ５０６）。
【０１１３】
一方、ステップＳ５０３において、Ｓ−ＤギャップＧｐが所定値以下となっていない場合には、ＶｂａｃｋオフセットＷは計算されずにＶｂａｃｋの設定が行われる（Ｓ５０３〜Ｓ５０６）。なお、以上では、ステップＳ５０３においてＳ−ＤギャップＧｐと所定のしきい値を比較し、Ｓ−ＤギャップＧｐがしきい値以下の場合にＶｂａｃｋオフセットの計算を行うようにしている。しかしながら、図６のような現像剤溢れ特性のテーブルデータを用意し、Ｓ−ＤギャップＧｐの値の全領域において、Ｖｂａｃｋオフセットの計算を行うようにしてもよい。
【０１１４】
本実施例では、以上のような制御を行うことにより、トナー除去モードを経てＳ−Ｄギャップ測定を行うようにしている。従って、現像剤中のトナー濃度に係わらずＳ−Ｄギャップを正確かつ高信頼度で測定することができ、測定結果に応じて画像形成条件を適切に制御することができる。
【０１１５】
また、本実施例では、画像形成ステーションのユニットの初期設置時に、現像スリーブ４１ａの現像部位が現像剤によりコートされる前と後のＳ−ＤギャップＧ０およびＧ１をそれぞれ測定している。このうち、Ｓ−ＤギャップＧ０はトナーも磁性キャリアも含め現像剤が現像スリーブ４１ａの現像部位に存在しない状態での測定値である。また、Ｓ−ＤギャップＧ１は現像剤の磁性キャリアのみが現像スリーブ４１ａの現像部位に分布している状態での測定値である。
【０１１６】
そして、本実施例では、これらＳ−ＤギャップＧ０およびＧ１に関する情報を用いて、磁性キャリアのみが現像スリーブ４１ａの現像部位に分布している状態で測定したＳ−ＤギャップＧ２を補正する。この補正は、トナーも磁性キャリアも含め現像剤が現像スリーブ４１ａの現像部位に存在しない状態で測定した実際値を予測的に求める処理に相当する。本実施例では、このような補正を行うことによりＳ−Ｄギャップを正確かつ高信頼度で測定することができ、測定結果に応じて画像形成条件を適切に制御することができる。
【０１１７】
従って、本実施例によれば、Ｓ−Ｄギャップの実際値を、感光ドラム１ａと現像スリーブ４１ａ間の容量値を介して正確に測定することができる。そして、測定したＳ−Ｄギャップに応じて適切に画像形成条件を設定することで現像剤のかぶりや溢れを確実に防止することができる。
【０１１８】
すなわち、本実施例によれば、現像スリーブと感光ドラムの対向距離、即ちＳ−Ｄギャップを測定するに先立って、現像スリーブの回転を停止させた状態で現像スリーブに現像高圧を印加しつつ像担持体を回転させるトナー除去モードを実行する。このため、間隔保持部材４９の摩耗などに伴ない変化するＳ−Ｄギャップを帯電性のトナー濃度などに影響されずに正確に測定し、測定結果を画像形成条件に反映させることができる。このため現像剤溢れなど障害を防止し、高精度かつ高画質な画像形成を行うことができる。
【０１１９】
図１４のＳ−Ｄギャップ測定手順によりＳ−Ｄギャップを測定した場合、測定された実際値は、図１６に示すような制御に利用することもできる。図１６の制御は、Ｓ−Ｄギャップが小さくなっている場合に、上述の現像装置を含む画像形成ステーションＰａ（またはＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）のユニットの交換を促す情報を生成するためのものである。なお、この現像装置を含む画像形成ステーションのユニットは、画像形成ユニット、あるいはプロセスカートリッジなどと呼ばれる。
【０１２０】
図１６のようにＳ−Ｄギャップの実際値に応じて画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）の交換を促す場合、Ｓ−Ｄギャップが所定値以下になったときに画像形成ユニットの交換を促しながら、実施例１と同様の制御を続けるよう構成するのが望ましい。
【０１２１】
そこで、図１６の制御手順は、例えば図１５の画像形成条件の制御とは独立してＣＰＵ６１により実行される別のサブルーチンとしてＲＯＭ６３に実装しておくとよい。例えば、図１６の制御手順は、画像形成装置１００の電源投入時などに実行し、Ｓ−Ｄギャップが所定値以下になった時は画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）の交換を促す情報を発生させる。そして通常の画像形成動作においては、図１５に示したＳ−Ｄギャップの測定値に応じた画像形成条件の制御を行うようにする。
【０１２２】
図１６の制御手順が開始されると（Ｓ６０１）、ＣＰＵ６１は上述のＳ−Ｄギャップ測定制御を実行させる。このＳ−Ｄギャップ測定制御は、図１４に示したトナー除去モードを経てＳ−Ｄギャップを測定する手順とする。その場合、図１６の処理では、測定、補正されたＳ−ＤギャップＧｐを不揮発メモリ領域６３ａに記憶させる処理（図１４のステップＳ４０６）を行うか否かはどちらでもよい。もし、測定、補正されたＳ−ＤギャップＧｐで不揮発メモリ領域６３ａの記憶値を更新するようにしても通常は問題は生じない。もし、Ｓ−ＤギャップＧｐで不揮発メモリ領域６３ａの記憶値を更新した場合には、例えば、次回に図１４のＳ−Ｄギャップ測定を行う条件（所定枚数の画像形成や、タイマ割込みなど）が成立した場合にその測定と記憶値の更新を省略できる可能性がある。
【０１２３】
続いて、ＣＰＵ６１は、測定されたＳ−Ｄギャップ（Ｇｐ）が所定値（しきい値）より小さいかどうか判断する（Ｓ６０３）。このしきい値は、例えば図１５の制御手順と同じく２４０μｍとすることが考えられるが、他のしきい値を用いてもよい。例えばステップＳ６０３で用いるしきい値を図１５の制御手順と同じく２４０μｍとすれば、上述のかぶり取り電位オフセットの制御（Ｓ５０４、Ｓ５０５）が開始されるとカートリッジの交換を促す情報を発生し始める、という制御になる。なお、ステップＳ６０３で他のしきい値を用いる場合には、上記の２４０μｍよりももっと小さい、例えば図１５のかぶり取り電位制御の限界に相当する値を採用することも考えられる。
【０１２４】
ステップＳ６０３において、測定されたＳ−Ｄギャップ（Ｇｐ）が所定値より小さい場合は、プロセスカートリッジの交換を促す情報を生成する。このプロセスカートリッジの交換を促す情報は、操作パネル９２の表示（あるいは音声出力）手段によって、プロセスカートリッジの交換を促す情報を出力し（Ｓ６０４）、Ｓ−Ｄギャップ測定制御を終了する（Ｓ６０５）。ステップ（Ｓ６０３）において、Ｓ−Ｄギャップが所定値以上である場合は何も表示しない。
【０１２５】
なお、上記のようにして発生させたプロセスカートリッジの交換を促す情報は操作パネルに表示するのみならず、インターフェース６５を介して、ネットワーク経由でサーバコンピュータなどに通知してもよい。
【０１２６】
図１６のような制御を行うことにより、間隔保持部材４９の摩耗量に相当するＳ−Ｄギャップを予測的に算出し、Ｓ−Ｄギャップが所定値以下になったらプロセスカートリッジの交換を促す情報を発生することができる。もちろん、通常の画像形成においては、図１５の手順を併用し、Ｓ−Ｄギャップの測定値に応じて画像形成条件を制御することができる。これにより、Ｓ−Ｄギャップがカートリッジ交換を促すべき所定値に達していない間は、間隔保持部材４９の摩耗などに応じて変化するＳ−Ｄギャップに応じて、現像剤のあふれが発生しないよう画像形成条件を制御することができる。
【０１２７】
これによって、間隔保持部材４９の主に工作精度などに係る偏芯やガタ、あるいは摩耗のような経年変化、耐久条件に応じて適切な画像形成条件を設定でき、高画質の画像形成を行うことができる。さらに、間隔保持部材４９の磨耗量に相当するＳ−Ｄギャップの測定値に応じてユーザ（あるいはサービスマンや管理者）にプロセスカートリッジの交換を促すことができる。その場合、例えば、ステップＳ６０３で用いる所定値（しきい値）の設定に応じて、間隔保持部材４９の摩耗が進む前に予防的にプロセスカートリッジ交換を促すことも可能であり、画像劣化を回避でき、高い記録画像品位を維持することができる。
【０１２８】
なお、図１６において、Ｓ−Ｄギャップを測定する手順は、上述の図１４に示したトナー除去モードを経て測定を行う手順と同じである。従って、正確なＳ−Ｄギャップ測定値に基づき、プロセスカートリッジの交換を促す情報を的確に生成することができる。
【０１２９】
なお、図１６の制御手順は、画像形成装置１００に対して着脱可能な感光ドラムと現像装置を含むプロセスカートリッジ（画像形成ステーション）の構成を前提としている。しかしながら、図１６の制御手順は、像担持体（感光ドラム）と現像剤担持体（現像スリーブ）の位置決め部材（間隔保持部材）を介して位置決めされ、またユニット化されている構成であれば上記同様に実施することができる。
【０１３０】
なお、上述の実施例は、上流帯電補助装置５１および下流帯電補助装置５２を備えたクリーナレス方式の画像形成装置である。しかしながら、上述の実施例の構成および制御は、上記帯電補助装置に代えてクリーニングブレードのようなクリーニング装置を用いて転写残トナーを清掃する画像形成装置においても実施できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１ａ…感光ドラム、２ａ…帯電ローラ、３ａ…露光装置、４ａ…現像装置、７ａ…転写ローラ、１１…中間転写ベルト、１２…二次転写装置、１３…クリーニングブレード、３２…光源装置、４１ａ…現像スリーブ、４９…間隔保持部材、６１…ＣＰＵ、６２…ＲＡＭ、６３…ＲＯＭ、１００…画像形成装置、６１０３…容量検出装置、６１０４…現像高圧電源
【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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