(57)【要約】【課題】作像手段の作像性能をより正確に把握する。【解決手段】作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋや光書込ユニット２０などからなる作像手段によって作像されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像のトナー付着量を把握した結果に基づいて、目標の画像濃度が得られるように作像手段の作像条件（現像ポテンシャルなど）を調整する制御装置を備えるプリンタにおいて、作像手段の現像ユニット７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに収容されているＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーの帯電量を測定する帯電量測定手段を設け、これによる測定結果を利用してＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー付着量を把握するように、制御装置を構成した。【選択図】図１
2016176978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を作像する作像手段と、前記作像手段によって作像されるトナー像のトナー付着量を把握した結果に基づいて、目標の画像濃度が得られるように前記作像手段の作像条件を調整する制御手段とを備える画像形成装置において、
前記作像手段に収容されているトナーの帯電量を測定する帯電量測定手段を設け、前記帯電量測定手段による測定結果を利用して前記トナー付着量を把握するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記作像手段として、トナー及びキャリアを含有する現像剤により、潜像担持体の表面に担持された潜像を現像してトナー像を得る現像手段を有するものを用い、
且つ、前記現像手段内で撹拌搬送される現像剤を互いの対向部に受け入れながら前記対向部から排出する二つの電極からなる電極対における電極間の静電容量に基づいてトナーの帯電量を測定するように、前記帯電量測定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
前記現像手段として、スクリュー部材の回転に伴って現像剤を撹拌搬送するものを用い、前記スクリュー部材の螺旋状空間内に収容されている現像剤に対し、前記スクリュー部材の回転軸部の回転に伴って前記螺旋状空間内から遠心方向に押し出す力を付与する押し出し羽根を前記回転軸部に立設せしめ、前記押し出し羽根によって前記螺旋状空間内から押し出されてくる現像剤を受け入れる位置に前記電極対を設けたことを特徴とする画像形成
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、
前記作像手段によって作像されたトナー像の単位面積あたりのトナー付着量を検知する光学センサを設け、且つ、前記帯電量測定手段による検知結果に基づいて前記光学センサからの出力を補正し、補正後の前記出力に基づいて前記作像条件を調整するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、
前記作像条件の現在設定値と、前記帯電量測定手段による測定結果とに基づいてトナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量の予測値を算出し、前記予測値に基づいて前記作像条件を調整するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
前記作像手段として、トナー及びキャリアを含有する現像剤により、潜像担持体の表面に担持された潜像を現像してトナー像を得る現像手段を有するものを用い、
且つ、前記現在設定値として、少なくとも現像ポテンシャルの現在設定値を用いるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作像手段によって作像されるトナー像のトナー付着量を把握した結果に基づいて、目標の画像濃度が得られるように作像手段の作像条件を調整する画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、感光体、これの表面を一様帯電せしめる帯電装置、帯電後の感光体表面に静電潜像を光書き込みする光書込装置、静電潜像を現像する現像装置などからなる作像手段を備えている。そして、所定のタイミングで作像手段によって作像したテストトナー像の単位面積あたりのトナー付着量を反射型光学センサによって検知する。次いで、その検知結果と、目標トナー付着量との差分に基づいて、目標画像濃度が得られるように現像ポテンシャルや現像剤のトナー濃度などの作像条件を調整する。この調整により、環境変動等によって作像手段の作像性能が変動しても、目標の画像濃度でトナー像を作像することができるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この画像形成装置のように、テストトナー像のトナー付着量を反射型光学センサによって検知する構成では、トナー付着量が同じであっても、テストトナー像の表面形状（凹凸の度合いなど）の誤差によって像表面の光反射性が異なってくる。これにより、トナー付着量の検知結果に誤差が生ずることから、作像手段の作像性能の把握精度を低下させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、トナー像を作像する作像手段と、前記作像手段によって作像されるトナー像のトナー付着量を把握した結果に基づいて、目標の画像濃度が得られるように前記作像手段の作像条件を調整する制御手段とを備える画像形成装置において、前記作像手段に収容されているトナーの帯電量を測定する帯電量測定手段を設け、前記帯電量測定手段による測定結果を利用して前記トナー付着量を把握するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、作像手段の作像性能をより正確に把握することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】同プリンタにおけるＹトナー像を作像するための作像ユニットを拡大して示す拡大概略図。
【図３】同作像ユニットの外観を示す斜視図。
【図４】同作像ユニットの現像ユニットを示す分解平面図。
【図５】同プリンタにおけるＹ用のトナーボトルを示す斜視図。
【図６】ボトル部とホルダー部とに分解した状態の同トナーボトルを示す斜視図。
【図７】同プリンタのトナー補給装置を示す斜視図。
【図８】同トナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図。
【図９】同プリンタにおけるＹ用のトナー濃度センサ１０Ｙの内部構成を示す模式図。
【図１０】同プリンタにおける一部の電気回路を示すブロック図。
【図１１】同プリンタの光学センサを中間転写ベルトとともに示す拡大構成図。
【図１２】同プリンタの中間転写ベルトと、ベルト上に形成されたＫ階調パターン像とを示す平面図。
【図１３】作像条件調整処理で実施される各種の工程を示すフローチャート。
【図１４】トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を示すグラフ。
【図１５】感光体表面電位と、感光体の表面位置との関係を示すグラフ。
【図１６】トナー像の表層におけるトナーの重なり状態の第一例を示す拡大模式図。
【図１７】トナー像の表層におけるトナーの重なり状態の第二例を示す拡大模式図。
【図１８】トナー像の表層におけるトナーの重なり状態の第三例を示す拡大模式図。
【図１９】コンデンサーの原理を説明するための斜視図。
【図２０】電極間に現像剤を介在させた電極対の静電容量と誘電率との関係を示すグラフ。
【図２１】トナーの帯電量と電極対の静電容量との関係を示すグラフ。
【図２２】同プリンタの帯電量測定装置に具備されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対のうち、Ｋ用の電極対を、Ｋ用の現像ユニットの第一搬送スクリューとともに示す拡大図。
【図２３】トナー像のトナー付着量とトナー帯電量との関係を示すグラフ。
【図２４】第一変形例に係るプリンタの帯電量測定装置に具備されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対のうち、Ｋ用の電極対を、Ｋ用の現像ユニットの第一搬送スクリューとともに示す拡大図。
【図２５】第二変形例に係るプリンタの帯電量測定装置に具備されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対のうち、Ｋ用の電極対を、Ｋ用の現像ユニットの第一搬送スクリューとともに示す拡大図。
【図２６】トナー像のトナー付着量と、作像条件の大きさとの関係を示すグラフ。
【図２７】現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。）用の４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
【０００９】
図２は、Ｙトナー像を作像するための作像ユニット１Ｙの構成を示す概略図である。また、図３は、作像ユニット１Ｙの外観を示す斜視図である。これらの図において、作像ユニット１Ｙは、感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙとを有している。感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙは、図３に示されるように、作像ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを感光体ユニットに対して着脱することができる。
【００１０】
感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。帯電手段としての帯電装置５Ｙは、駆動手段によって図２中の時計回り方向に回転駆動する感光体３Ｙの表面を帯電ローラ６Ｙにより一様帯電させる。具体的には、図２において、反時計回りに回転駆動する帯電ローラ６Ｙに対して電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ６Ｙを感光体３Ｙに近接又は接触させることで、感光体３Ｙを一様帯電させる。
【００１１】
なお、帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いてもよい。帯電装置５Ｙによって一様帯電した感光体３Ｙの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット２０から発せられるレーザー光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
【００１２】
図４は、現像ユニット７Ｙ内を示す分解構成図である。現像手段としての現像ユニット７Ｙは、図２や図４に示されるように、現像剤搬送手段としての第一搬送スクリュー８Ｙが配設された第一剤収容室９Ｙを有している。また、トナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、現像剤搬送手段としての第二搬送スクリュー１１Ｙ、現像剤担持体としての現像ロール１２Ｙ、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３Ｙなどが配設された第二剤収容室１４Ｙも有している。
【００１３】
循環経路を形成しているこれら２つの剤収容室内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる二成分現像剤であるＹ現像剤が内包されている。第一搬送スクリュー８Ｙは、駆動手段によって回転駆動することで、第一剤収容室９Ｙ内のＹ現像剤を図２中の手前側（図４中矢印Ｂの方向）へ搬送する。搬送途中のＹ現像剤は、第一搬送スクリュー８Ｙの上方に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙによって、第一剤収容室９Ｙにおけるトナー補給口１７Ｙに対向する箇所（以下「補給位置」という。）よりも現像剤循環方向下流側に位置する所定の検出箇所を通過するＹ現像剤のトナー濃度が検知される。そして、第一搬送スクリュー８Ｙにより第一剤収容室９Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１８Ｙを経て第二剤収容室１４Ｙ内に進入する。
【００１４】
第二剤収容室１４Ｙ内の第二搬送スクリュー１１Ｙは、駆動手段によって回転駆動することで、Ｙ現像剤を図２中の奥側（図４の矢印Ａの方向）へ搬送する。このようにしてＹ現像剤を搬送する第二搬送スクリュー１１Ｙの上方には、現像ロール１２Ｙが第二搬送スクリュー１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。この現像ロール１２Ｙは、図２中で反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ１５Ｙ内に固定配置されたマグネットローラ１６Ｙを内包した構成となっている。
【００１５】
第二搬送スクリュー１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ１５Ｙの表面と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第二搬送スクリュー１１Ｙ上に戻される。そして、第二搬送スクリュー１１Ｙにより第二剤収容室１４Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１９Ｙを経て第一剤収容室９Ｙ内に戻る。このようにして、Ｙ現像剤は現像ユニット内を循環搬送される。
【００１６】
トナー濃度センサ１０ＹによるＹ現像剤のトナー濃度の検出結果は、電気信号として制御装置に送られる。この制御装置は、ＲＡＭの中にトナー濃度センサ１０Ｙからの出力電圧を、Ｙ現像剤のトナー濃度に変換する。また、Ｃ，Ｍ，Ｋ用の現像ユニット（７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ）に搭載されたトナー濃度センサ（１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ）からの出力電圧を、それぞれの現像剤（Ｃ，Ｍ，Ｋ現像剤）のトナー濃度に変換する。なお、透磁率センサからなるトナー濃度センサからの出力電圧は、トナー濃度と相関する。現像剤のトナー濃度が高くなるにつれて現像剤の透磁率が低下してトナー濃度センサからの出力値が低下する。
【００１７】
Ｙ用の現像ユニット７Ｙについては、トナー濃度センサ１０Ｙからの出力電圧に基づいて算出したトナー濃度検知結果と、ＲＡＭに記憶しているＹトナー濃度の制御目標値とを比較する。そして、比較結果に応じた量のＹトナーをトナー補給口１７Ｙから供給するように、トナー補給装置のＹ用の補給モータをその量に応じた時間分だけ駆動する。これにより、現像に伴うＹトナーの消費によってＹトナー濃度が低下したＹ現像剤に対し、第一剤収容室９Ｙで適量のＹトナーが供給される。このため、第二剤収容室１４Ｙ内のＹ現像剤のトナー濃度はトナー濃度の目標値の付近に維持される。他色用の現像ユニット７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ内における現像剤についても同様である。
【００１８】
図１において、感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト４１に中間転写される。感光体ユニット２Ｙのドラムクリーニング装置４Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙの表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙの表面は、除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用の作像ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にＣトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト４１上に中間転写される。
【００１９】
作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの下方には、光書込ユニット２０が配設されている。この光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザー光Ｌを、各作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上には、それぞれＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の静電潜像が形成される。
【００２０】
なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイを採用したものを用いてもよい。
【００２１】
光書込ユニット２０の下方には、第一給紙カセット３１、第二給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録シートＰが複数枚重ねられた記録シート束の状態で収容されており、一番上の記録シートＰには、第一給紙ローラ３１ａ及び第二給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第一給紙ローラ３１ａが駆動手段によって図１中で反時計回りに回転駆動すると、第一給紙カセット３１内の一番上の記録シートＰが、カセットの図１中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第二給紙ローラ３２ａが駆動手段によって図１中で反時計回りに回転駆動すると、第二給紙カセット３２内の一番上の記録シートＰが給紙路３３に向けて排出される。
【００２２】
給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録シートＰは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を鉛直方向の下側から上側に向けて搬送される。
【００２３】
給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる記録シートＰをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録シートＰを適切なタイミングで後述の二次転写ニップに向けて送り出す。
【００２４】
作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの上方には、中間転写ベルト４１を張架しながら反時計回りに無端移動させる転写ユニット４０が配設されている。転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１の他に、ベルトクリーニングユニット４２、第一ブラケット４３、第二ブラケット４４などを備えている。また、４つの一次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋ、二次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、ニップ入口ローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図１中反時計回りに無端移動する。
【００２５】
４つの一次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋは、無端移動する中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の内周面にトナーとは逆極性（本実施形態ではプラス極性）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上の各色トナー像が重なり合うように一次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像が形成される。
【００２６】
二次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された二次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで二次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録シートＰを、中間転写ベルト４１上の４色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色重ね合わせトナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ５０と二次転写バックアップローラ４６との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ内で記録シートＰに一括二次転写される。そして、記録シートＰの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００２７】
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録シートＰに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット４２は、クリーニングブレード４２ａを中間転写ベルト４１のおもて面に当接させており、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
【００２８】
なお、転写ユニット４０の第一ブラケット４３は、ソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ４８の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。
【００２９】
本プリンタは、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第一ブラケット４３を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ４８の回転軸線を中心にしてＹ用、Ｃ用、Ｍ用の一次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト４１をＹ用、Ｃ用、Ｍ用の感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍから離間させる。そして、４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのうち、Ｋ用の作像ユニット１Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にＹ用、Ｃ用、Ｍ用の作像ユニットを無駄に駆動させることによるそれら作像ユニットの消耗を回避することができる。
【００３０】
二次転写ニップの図中上方には、定着手段としての定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５及び駆動ローラ６６によって張架しながら、図２中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。
【００３１】
定着ベルト６４における加熱ローラ６３に対する掛け回し箇所には、図１中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。
【００３２】
定着ベルト６４のループ外側には、温度センサが定着ベルト６４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。この検知結果は、定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。
【００３３】
二次転写ニップを通過した記録シートＰは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録シートＰに定着する。
【００３４】
このようにして定着処理が施された記録シートＰは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録シートＰは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００３５】
転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー，Ｃトナー，Ｍトナー，Ｋトナーをそれぞれ収容する４つのトナー収容器であるトナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋが配設されている。トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋ内の各色トナーは、トナー補給装置により、それぞれ、作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像ユニット７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに適宜供給される。トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋは、作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
【００３６】
図４において、トナー濃度センサ１０Ｙは、第一剤収容室９Ｙ内において、第二剤収容室１４Ｙに進入する直前の現像剤のトナー濃度を検知する。また、トナー補給口１７Ｙは、第二剤収容室１４Ｙから第一剤収容室９Ｙ内に進入した直後の現像剤に対してトナーを補給する位置に設けられている。つまり、第一剤収容室９Ｙ内において、トナー濃度センサ１０Ｙは、トナー補給口１７Ｙよりも下流側の位置で現像剤のトナー濃度を検知する。
【００３７】
図５は、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙを示す斜視図である。同図において、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙは、粉体としてのＹトナーを収容する粉体収容部たるボトル状のボトル部７３Ｙと、粉体排出部たる円筒状のホルダー部７４Ｙとを備えている。
【００３８】
ホルダー部７４Ｙは、図６に示されるように、ボトル状のボトル部７３Ｙの頭部に係合して、ボトル部７３Ｙを回転自在に保持する。ボトル部７３Ｙの内周面には、容器の外側から内側に向けて突出するスクリュー状の螺旋突起がボトル軸線方向に延在するように形成されている。
【００３９】
図７は、本プリンタにおけるトナー補給装置７０を示す斜視図である。同図において、トナー補給手段としてのトナー補給装置７０は、４つのトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍを載置するボトル載置台９５、それぞれのボトル部を個別に回転駆動するボトル駆動部９６などを備えている。ボトル載置台９５上にセットされたトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍは、それぞれホルダー部をボトル駆動部９６に係合させている。
【００４０】
図中矢印Ｘ１で示されるように、ボトル駆動部９６に係合しているトナーボトル７２Ｍをボトル載置台９５上でボトル駆動部９６から遠ざける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６から外れる。このようにして、トナー補給装置７０からトナーボトル７２Ｍを取り外すことができる。
【００４１】
一方、トナーボトル７２Ｍが装着されていない状態のトナー補給装置７０において、図中矢印Ｘ２で示されるように、ボトル載置台９５上でトナーボトル７２Ｍをボトル駆動部９６に近づける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６に係合する。このようにして、トナー補給装置７０にトナーボトル７２Ｍを装着することができる。他色用のトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃについても、同様の操作を行うことでトナー補給装置７０に脱着することができる。
【００４２】
トナーボトル７２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの頭部外周面には、それぞれギヤ部が形成されているが、このギヤ部はホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに覆い隠されている。但し、ホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの周面の一部には、ギヤ部を部分的に露出させるための切り欠きが形成されおり、ギヤ部はこの切り欠きから自らの一部を露出させている。
【００４３】
トナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍのホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍがボトル駆動部９６に係合すると、ボトル駆動部９６に設けられたＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが、前述の切り欠きを介してボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍのギヤ部に噛み合う。そして、ボトル駆動部９６のＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが駆動系によって回転駆動することで、ボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍがホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ上で回転駆動される。
【００４４】
図５において、ボトル部７３Ｙがこのようにしてホルダー部７４Ｙ上で回転せしめられると、ボトル部７３Ｙ内のＹトナーが上述のスクリュー状の螺旋突起に沿ってボトル底側からボトル頭部側に向けて移動する。そして、粉体を収容する収容体たるボトル部７３Ｙの先端に設けられたボトル開口を通って、円筒状のホルダー部７４Ｙ内に流入する。
【００４５】
図８は、トナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図である。同図において、トナーボトルは、ホルダー部７４Ｙの箇所で破断した横断面が示されている。上述したように、このホルダー部７４Ｙには、ホルダー部７４Ｙよりも図中奥側に存在しているボトル部が回転駆動することで、ボトル部内のＹトナーが送り込まれてくる。
【００４６】
トナーボトルのホルダー部７４Ｙは、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに係合している。このホッパ部７６Ｙは、図紙面に直交する方向に扁平な形状に構成され、同図においては、中間転写ベルト４１の手前側に位置している。ホルダー部７４Ｙの底に形成されているトナー排出口７５Ｙと、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに形成されているトナー受入口とは、互いに連通している。
【００４７】
トナーボトルのボトル部からホルダー部７４Ｙに送り込まれたＹトナーは、自重によってホッパ部７６Ｙ内に落とし込まれる。ホッパ部内では、回転可能な回転軸部材７７Ｙに固定された可撓性に富んだ押圧フィルム７８Ｙが回転軸部材７７Ｙとともに回転する。ホッパ部７６Ｙの内壁には、ホッパ部７６Ｙ内におけるＹトナーの有無を検知する圧電素子からなるトナー検知センサ８２Ｙが固定されている。
【００４８】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる押圧フィルム７８Ｙは、その回転に伴ってＹトナーをトナー検知センサ８２Ｙの検知面に向けて押圧する。これにより、トナー検知センサ８２Ｙがホッパ部７６Ｙ内のトナーを良好に検知することが可能になる。トナーボトルのボトル部の回転駆動制御は、このトナー検知センサ８２ＹがＹトナーを良好に検知するようになるように行われる。よって、ボトル部内にＹトナーが十分に存在している限り、ボトル部からホルダー部７４Ｙを介してホッパ部７６Ｙ内に十分量のＹトナーが落とし込まれて、ホッパ部７６Ｙ内は十分量のトナーで満たされる。この状態から、ボトル部を頻繁に回転させているにもかかわらず、トナー検知センサ８２ＹによってＹトナーが検知され難くなる状態に変化すると、制御装置は、ボトル部内のＹトナーが残り僅かであるとみなして、「トナーニアエンド」の警報をユーザーに報知する。
【００４９】
ホッパ部７６Ｙの下部には、横搬送管７９Ｙが接続されており、ホッパ部７６Ｙ内のＹトナーは、自重によってテーパーを滑り落ちでこの横搬送管７９Ｙ内に落とし込まれる。横搬送管７９Ｙ内には、トナー補給スクリュー８０Ｙが配設されており、その回転駆動に伴って、Ｙトナーを横搬送管７９Ｙの長手方向に沿って横搬送する。
【００５０】
横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部には、落下案内管８１Ｙが鉛直方向に延在する姿勢で接続されている。この落下案内管８１Ｙの下端は、現像ユニット７Ｙの第一剤収容室９Ｙのトナー補給口１７Ｙに接続されている。横搬送管７９Ｙ内のトナー補給スクリュー８０Ｙが回転すると、横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部まで搬送されたＹトナーが、落下案内管８１Ｙとトナー補給口１７Ｙとを通じて現像ユニット７Ｙの第一剤収容室９Ｙ内に落下する。これにより、第一剤収容室９Ｙ内にＹトナーが補給される。他色（Ｃ，Ｍ，Ｋ）においても、同様にしてトナーが補給される。
【００５１】
図９は、Ｙ用のトナー濃度センサ１０Ｙの内部構成を示す模式図である。トナー濃度センサ１０Ｙは、現像剤の透磁率を検知してそれに応じた電圧を出力するものである。現像剤の透磁率は現像剤のトナー濃度と相関関係にあることから、トナー濃度センサ１０Ｙは透磁率を検知することで現像剤のＹトナー濃度を間接的に検知していることになる。透磁率を検知する方法としては、コイルのインダクタンス成分を利用する方法が一般的である。その方法はいくつかあるが、同図のトナー濃度センサ１０Ｙでは、差動トランスを使用した磁気ブリッジ型センサによる方法を採用している。差動トランスは、同図における駆動コイルＬ１、基準コイルＬ２、及び検出コイルＬ３を同心に重ねたコイル群で構築されている。駆動コイルＬ１を高周波で駆動すると、次の式で示される差動出力Ｖ０が得られる。
Ｖ０＝（Ｖ２−Ｖ３）
【００５２】
基準トナー濃度の現像剤を被検対象とした場合における基準コイルＬ２からの出力電圧Ｖ２と検出コイルＬ３からの出力電圧Ｖ３とを他が良い等しくなるようにコイル群を設計している。すると、現像剤のトナー濃度の変化に伴って検出コイルＬ３の出力電圧が微小に変化する。この微小変化を△Ｖ３とすると、差動出力Ｖ０は、次の式で示される。
△Ｖ３＝（Ｖ３＋△Ｖ３）−Ｖ２＝−Ｖ０
【００５３】
この式でわかるように、微小変化△Ｖ３はそのまま差動出力Ｖ０となる。但し、実際の△Ｖ３の値は微小であるため、電圧の変化として検出するにはかなりの増幅処理が必要となる。そこで、従来から周知の方式で△Ｖ３を増幅して電圧として出力する。差動トランスを利用した磁気ブリッジ型センサでは、このようにして被検対象の透磁率に応じた電圧を出力する。
【００５４】
Ｙ用のトナー濃度センサ１０Ｙの内部構成について説明したが、Ｃ，Ｍ，Ｋ用のトナー濃度センサ１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋも同様の内部構成になっている。
【００５５】
図１０は、本プリンタにおける一部の電気回路を示すブロック図である。Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーの補給量の調整は、補給制御手段として機能する制御装置１００が、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の補給モータ７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｋの駆動を制御することによって行われる。なお、トナー補給部材としては、補給モータ（例えば７１Ｙ）の駆動力によりトナー補給口（例えば１７Ｙ）から現像ユニット内へのトナーの補給量を調整できるものであれば、公知のものを広く利用することが可能である。
【００５６】
制御装置１００は、演算手段たるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、データ記憶手段であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。そして、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる、ＲＡＭの中にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋについてのトナー濃度の制御目標値をそれぞれ格納している。
【００５７】
予測データ算出部１０１は、トナー濃度センサ（例えば１０Ｙ）によるトナー濃度の検知結果と、ＲＯＭに記憶されている演算プログラムや演算テーブルとに基づいて、トナー濃度の時間変化の予測データを算出する。そして、補給制御手段として機能する補給制御部１０２は、予測データ算出部１０１によって算出された予測データに基づいて、予めいくつか定められた補給パターン（時間や速さ）を適宜組み合わせて補給モータ（例えば７１Ｙ）を駆動することで、現像剤中のトナー濃度を回復させる。
【００５８】
より詳しくは、補給制御部１０２は、トナー濃度の制御目標値と、トナー濃度検知結果とを比較し、比較結果に応じた量のトナーをトナー補給口（例えば１７Ｙ）から現像ユニット内に供給するように、補給モータ（例えば７１Ｙ）の駆動を制御する。この制御により、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度を低下したさせた現像剤に対し、現像ユニットの第一剤収容部（例えば９Ｙ）にて適量のトナーが補給される。このため、第二剤収容部（例えば１４Ｙ）内の現像剤のトナー濃度が制御目標値の付近に維持される。
【００５９】
制御装置１００には、トナーの帯電量を測定する帯電量測定装置６５０が接続されているが、これについては後に詳述する。
【００６０】
図１に示されるように、中間転写ベルト４１の周方向における全域のうち、ニップ入口ローラ４９に対する掛け回し箇所には、光学センサ１５０がベルトおもて面側から対向している。図１１は、光学センサ１５０を中間転写ベルト４１とともに示す拡大構成図である。マルチ反射型光学センサからなる光学センサ１５０は、光源たるＬＥＤ１５０ａと、正反射受光部１５０ｂと、拡散反射受光部１５０ｃとを有している。二つの受光部は、フォトトランジスタやフォトダイオードなどから構成される。光学センサ１５０は、ＬＥＤ１５０ａから発した後、中間転写ベルト４１の表面上で正反射した正反射光を、正反射受光部１５０ｂによって受光しながら、正反射光の受光量に応じた電圧を正反射受光部１５０ｂから出力する。また、ＬＥＤ１５０ａから発した後、中間転写ベルト４１の表面上で拡散反射した拡散反射光を、拡散反射受光部１５０ｃによって受光しながら、拡散反射光の受光量に応じた電圧を拡散反射受光部１５０ｃから出力する。中間転写ベルト４１上に形成されたテストトナー像（詳細は後述する）が光学センサ１５０との対向位置を通過するときには、前述した正反射光や拡散反射光の受光量がテストトナー像の光学特性を示す。また、ベルト地肌が前記対向位置を通過するときには、前述した正反射光や拡散反射光の受光量がベルト地肌の光学特性を示す。
【００６１】
本プリンタの制御装置は、以下のような作像条件調整処理を、電源オン直後や、所定枚数のプリントを行う毎に実施するように構成されている。即ち、作像条件調整処理では、Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＫトナーからなるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ階調パターン像をそれぞれ形成する。これら階調パターン像はそれぞれ、複数個のテストトナー像からなり、光学センサ１５０との対向位置を通過するように、中間転写ベルト４１のベルト幅方向における中央部に形成される。Ｋ階調パターン像ＰＫを例にすると、これは例えば図１２に示されるように、段階的にトナー付着量が徐々に増えていく第一Ｋテストトナー像ＰＫ１、第二Ｋテストトナー像ＰＫ２、第３Ｋテストトナー像ＰＫ３・・・第一４Ｋテストトナー像ＰＫ１４という１４個のＫテストトナー像からなる。これらＫテストトナー像がそれぞれ光学センサ１５０との対向位置に進入したときにおける光学センサ１５０からの出力電圧が、Ｉ／Ｏインターフェースを介して制御装置（１００）に送られてＲＡＭに記憶される。
【００６２】
Ｋと同様にして、Ｙ，Ｃ，Ｍ，についても、それぞれ１４個のＹ，Ｃ，Ｍテストトナー像からなるＹ，Ｃ，Ｍ階調パターン像ＰＹ，ＰＣ，ＰＭが形成される。そして、１４個のＹ，Ｃ，Ｍテストトナー像が光学センサ１５０との対向位置に進入したときにおける光学センサ１５０からの出力電圧がＲＡＭに記憶される。なお、図１１は、中間転写ベルト４１を鉛直方向の下方から上方に向けて見上げた状態を示している。
【００６３】
制御装置（１００）は、ＲＡＭに記憶した光学センサ１５０からの出力電圧と、ＲＯＭ内に予め記憶しているアルゴリズムとに基づいて、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについてそれぞれ、出力電圧を単位面積当りのＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー付着量に換算してＲＡＭに記憶する。
【００６４】
図１３は、作像条件調整処理で実施される各種の工程を示すフローチャートである。作像条件調整処理では、装置立ち上げ処理（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）、フォトセンサの校正処理（Ｓ２）、トナー濃度センサの出力値の取得処理（Ｓ３）、階調パターン像の作成処理（Ｓ４）、階調パターン検出処理（Ｓ５）、トナー付着量の算出処理（Ｓ６）、目標付着量となる現像バイアスの算出処理（Ｓ８）、及びトナー濃度制御目標値（Ｖｔｒｅｆ）の補正処理（Ｓ９）が行われる。
【００６５】
装置立ち上げ処理（Ｓ１）では、各種モータや各種デバイスの駆動が開始されて、それらの駆動が安定するまで処理の進行が待機される。光学センサ１５０は、温度変化や経時劣化などによってＬＥＤの出力を変化させたり、受光部の感度を変化させたりする。このため、ＬＥＤに対して一定の電流を供給し続けたとしても、ベルトの地肌を検知しているときの光学センサ１５０の受光部からの出力電圧値が経時的に変化してしまう。ベルト表面性の経時変化によっても、受光部からの出力電圧値が経時的に変化してしまう。このため、作像条件調整処理を実施するにあたっては、フォトセンサの校正処理を行って、中間転写ベルト４１の地肌部を検知しているときの受光部から一定の電圧を出力させるようにする。
【００６６】
フォトセンサの校正処理（Ｓ２）では、光学センサ１５０ついて、正反射受光部からの出力電圧値が所定の範囲内になるように、ＬＥＤへの電流供給量（ＬＥＤの発光量）が調整される。以下、このときの受光部からの出力電圧値を、地肌出力値Ｖｓｇという。ＬＥＤへの電流供給量を増やすにつれてＬＥＤの発光量が増加して正反射受光部の受光量が増加する。逆に、ＬＥＤへの電流供給量を減らすにつれてＬＥＤの発光量が減少して正反射受光部の受光量が減少する。
【００６７】
フォトセンサの校正処理（Ｓ２）における処理の詳細工程は次の通りである。即ち、各フォトセンサについてそれぞれ、ＬＥＤに対する電流供給が開始された後、正反射受光部からの出力電圧値が４±０．５［Ｖ］になるように、ＬＥＤに対する電流供給量が調整される。以下、この電流供給量をＬＥＤ電流Ｉｆｓｇと記す。
【００６８】
制御装置（１００）は、二分探索法を用いて正反射受光部からの出力電圧値を４．０［Ｖ］に最も近づけ得るＬＥＤ電流Ｉｆｓｇを探索する。二分探索法の結果、正反射受光部からの出力電圧値を４±０．５［Ｖ］の範囲内に収め得るＬＥＤ電流Ｉｆｓｇが存在しなかった場合には、地肌出力値Ｖｓｇ調整エラーとする。この地肌出力値Ｖｓｇ調整エラーが連続して３回発生した場合には、異常発生エラーの処理に移行して装置を緊急停止させてその旨のメッセージを表示する。なお、本プリンタにおいては、過電流を供給することによるＬＥＤの破損を防止する狙いで、ＬＥＤ電流Ｉｆｓｇの上限値が３０［ｍＡ］に設定されている。
【００６９】
制御装置（１００）は、二分探索法により、正反射受光部からの出力電圧値を４±０．５［Ｖ］の範囲内に収め、且つ、４．０［Ｖ］に最も近づけ得るＬＥＤ電流Ｉｆｓｇを見つけた場合には、その値をＲＡＭに記憶する。そして、以降、作像条件調整処理を終了するまで、そのＬＥＤ電流ＩｆｓｇをＬＥＤに供給する。
【００７０】
なお、ＬＥＤ電流Ｉｆｓｇの初期値をかなり低い値に設定していると地肌出力値Ｖｓｇの調整終了までに長時間を要してしまうため、制御装置（１００）は、初期値として、前回の校正処理を実施したときのＬＥＤ電流Ｉｆｓｇの値をＲＡＭから読み出してそれを初期値として採用する。そして、その初期値の条件で地肌出力値Ｖｓｇを所定の時間間隔で測定してそれらの平均値を求め、平均値が４．０±０．５［Ｖ］の範囲内である場合には、そのＬＥＤ電流Ｉｆｓｇをそのまま採用する。
【００７１】
制御装置（１００）は、このようにして光学センサ１５０の校正処理（Ｓ２）を終えると、次に、トナー濃度センサの出力値の取得処理（Ｓ３）を実施する。この取得処理では、上述したＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用のトナー濃度センサ（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ）についてそれぞれ、出力電圧値Ｖｔを取得してＲＡＭに記憶する。Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用のトナー濃度センサの出力電圧値Ｖｔをそれぞれ取得するのは、後に、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについてそれぞれ、トナー濃度の制御目標値の補正に利用するためである。
【００７２】
次に、制御装置（１００）は、階調パターン像の作成処理（Ｓ４）の実施により、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの階調パターン像を中間転写ベルト４１に形成する。図１３では、各色の階調パターン像のうち、Ｋ階調パターン像ＰＫだけを示しているが、階調パターン像の作成処理（Ｓ４）では、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの階調パターン像ＰＹ，ＰＣ，ＰＭ，ＰＫがベルト移動方向に沿って一直線上に並んで形成される。何れの階調パターン像も、１４個のテストトナー像からなり、それらテストトナー像の光学特性が光学センサ１５０によって検知される。
【００７３】
各色の階調パターン像における１４個のテストトナー像のサイズは次の通りである。即ち、ベルト幅方向の長さが１０［ｍｍ］であり、ベルト移動方向の長さが１４．４［ｍｍ］であり、先行するテストトナー像と後続のテストトナー像との間の間隙が５．６［ｍｍ］である。階調パターン像におけるテストトナー像の数は１４個に限定されるものではないが、互いに隣り合う感光体の中心間距離の範囲に収まる個数であることが望ましい。階調パターン像のベルト移動方向における長さが前述の中心間距離によりも長くなると、各色の階調パターン像の形成を同時に開始することができず、先行する階調パターン像の末端部と後続の階調パターン像の先頭部とを重ねないように、形成タイミングをずらす必要が生ずる。これにより、作像条件調整処理の実施時間を長くしてしまうからである。
【００７４】
本プリンタでは、階調パターン像を形成する際、テストトナー像の画像濃度（トナー付着量）にかかわらず、テストトナー像の潜像の光書込強度を最大強度（ベタ画像を形成するときの強度）に設定する。そして、個々のテストトナー像で現像バイアスや帯電バイアスを異ならせることで、個々のテストトナー像の画像濃度を異ならせている。
【００７５】
本プリンタのように、各色の階調パターン像を１つの光学センサ１５０だけで検知する構成では、ベルト幅方向の一端部と他端部とで画像濃度偏差が生じてしまう場合であっても、その画像濃度偏差の影響を受けることなく、テストトナー像の画像濃度を正確に検知することができる。これに対し、各色の階調パターンを互いにベルト幅方向にずれた位置に形成し、それぞれを専用のフォトセンサで検知する構成では、階調パターン像の形成や検知の時間を短縮することが可能になるが、前述の画像濃度偏差の影響を受けてしまう。
【００７６】
各色の階調パターン像を形成したら、制御装置（１００）は、階調パターン検出処理（Ｓ５）を実施して、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの階調パターン像についてそれぞれ、１４個のテストトナー像における単位面積あたりのトナー付着量（画像濃度）を検出する。本プリンタにおいては、Ｋ階調パターン像のテストトナー像については、正反射光量だけを利用してトナー付着量を検出する。これに対し、Ｃ，Ｍ，Ｋ階調パターン像のテストトナー像については、正反射光量と拡散反射光量とを利用してトナー付着量を検出する。
【００７７】
上述したように、階調パターン像は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの４色のうち、Ｙの階調パターン像が１番始めに形成される。Ｙ階調パターン像の形成が開始されてから、Ｙ階調パターン像の１つ目のテストトナー像が光学センサ１５０の直下に進入するまでの時間（以下、検知タイムラグという）は、作像条件調整処理実施時におけるプロセス線速（ベルト等の速度）や、感光体〜センサ間距離などによって予め決まっている。但し、中間転写ベルト４１は厳密に設計速度で移動するわけではなく、且つ感光体〜センサ間距離にも誤差があることから、検知タイムラグにも多少の誤差が発生する。制御装置（１００）は、想定し得る最大の誤差が検知タイムラグに発生したとしても、Ｙ階調パターン像の先頭を確実に捉えることができるタイミングで、光学センサ１５０からの出力電圧値を取得し始める。
【００７８】
次に、制御装置（１００）は、トナー付着量の算出処理（Ｓ６）を実施する。この演算処理では、各色の階調パターン像におけるテストトナー像のトナー付着量を、光学センサ１５０による正反射光や拡散反射光の受光量に基づいて算出する。各色の階調パターン像についてそれぞれ１４個のテストトナー像のトナー付着量を求めたら、次に、目標付着量となる現像バイアスの算出処理（Ｓ８）を実施する。具体的には、まず、図１４に示されるように、テストトナー像を現像したときの現像ポテンシャル（静電潜像と現像スリーブとの電位差）と、そのテストトナー像のトナー付着量との関係を示す近似直線を最小二乗法によって求める。そして、その近似直線の傾きを、現像γとして求める。また、その近似直線のｘ切片を現像開始電圧Ｖｋとして求める。
【００７９】
次に、近似直線に基づいて、目標トナー付着量（図示の例では４．５ｍｇ／ｃｍ２）が得られる現像ポテンシャルを求め、その結果から、目標トナー付着量が得られる現像バイアスを算出する（現像バイアスＶｂ［−Ｖ］＝（現像ポテンシャル−｜潜像電位｜）×（−１））。なお、作像時の帯電バイアスＶｃは、感光体の地肌部電位を現像剤の磁性キャリアを感光体に付着させない程度の値にするように予め決定されている。
【００８０】
現像バイアスＶｂを求めたら、次に、トナー濃度制御目標値（Ｖｔｒｅｆ）の補正処理（Ｓ９）を実施する。この補正処理では、上記Ｓ８で求めた現像γから所定の目標現像γを減ずることで、△γを求める。目標現像γは予め決められた所定の数値であり、例えば現像ポテンシャル＝１０００［−Ｖ］という条件で１．０［ｍｇ／ｃｍ２］のトナー付着量が得られる値などが採用される。この場合、現像開始電圧Ｖｋは０［−Ｖ］として想定され、目標トナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であれば、現像ポテンシャルは５００［−Ｖ］必要である。現像ポテンシャル［−Ｖ］＝現像バイアスＶｂ−潜像電位であるので、潜像電位が５０［−Ｖ］であれば、現像バイアスＶｂ＝５５０［−Ｖ］となる。Δγが所定の値を超えるとＶｂが設定可能な範囲を超えたり、異常画像が発生したりするので、Δγが目標範囲になるようにトナー濃度制御目標値（Ｖｔｒｅｆ）を補正する。ただし、このときのＶｔがＶｔｒｅｆと大きく異なっているときは補正を行わない。
【００８１】
例えば、Δγ≧０．３０［ｍｇ／ｃｍ２／−ｋＶ］（高い）で、且つ、Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ≧−０．２［Ｖ］であったとする（例１）。この場合、Ｖｔｒｅｆ＝Ｖｔ−０．２［Ｖ］となる。つまり、現時点よりトナー濃度を下げるようにトナー濃度制御目標値Ｖｔｒｅｆを設定することになる。一方、Δγ≦０．３０［ｍｇ／ｃｍ２／−ｋＶ］（低い）で、且つ、Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ≦０．２［Ｖ］であったとする（例２）。この場合、Ｖｔｒｅｆ＝Ｖｔ＋０．２［Ｖ］となる。つまり、現時点よりトナー濃度を上げるようにトナー制御目標値を設定することになる。例１や例２とは異なる事例の場合には、トナー濃度制御目標値Ｖｔｒｅｆを補正せずに、前回と同じ値のままにする。
【００８２】
制御装置（１００）は、以上のような作像条件調整処理を、定期的に実施するようになっている。
【００８３】
図１５は、感光体表面電位と、感光体の表面位置との関係を示すグラフである。本プリンタでは、いわゆる反転現像を行うようになっている。そして、トナーとして、マイナス帯電性のものを用い、感光体の表面を帯電装置によってマイナス極性に一様に帯電させる。同図のグラフにおける縦軸の感光体表面電位は、単位が［−Ｖ］になっているため、縦軸の値が原点から遠ざかるほど、マイナス側に大きな値になっていることを意味している。地肌部電位は、感光体の全域のうち、帯電装置によって一様帯電せしめられたままの状態になっている領域の電位である。地肌部に対する露光によって書き込まれた潜像の電位も、地肌部電位と同様にマイナスの極性になっているが、その絶対値が地肌部電位の絶対値よりも小さくなっている。これは、感光体の地肌部におけるマイナス極性の電位が露光によって減衰したからである。
【００８４】
現像ユニットの現像ロールに印加される現像バイアスＶｂは、地肌部電位や潜像電位と同様にマイナス極性の値であるが、その絶対値が、地肌部電位の絶対値と、潜像電位の絶対値との間の値になっている。現像バイアスＶｂと潜像電位との電位差である現像ポテンシャルが、現像ロール上のトナーを静電潜像に引き寄せる力として作用することから、現像ポテンシャルが大きくなるほど、静電潜像に対する単位面積あたりのトナー付着量（現像濃度）が多くなる。
【００８５】
現像ポテンシャルの大きさは、地肌部電位に影響を与える帯電装置の帯電ローラに対する帯電バイアスの大きさや、露光時における地肌部電位の減衰率に影響を与えるレーザー光学系のレーザー強度、現像バイアスＶｂなどによって左右される。トナーは、潜像に対して現像ポテンシャルをトナー集合体の電荷量でほぼ相殺する量で付着することから、トナー付着量は、現像ポテンシャルだけでなく、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）によっても左右される。このため、作像ユニットの現像能力は、トナー帯電量に大きく影響を受ける。そして、トナー帯電量は、温湿度やプリント実施頻度などに影響を受けることから、現像能力も温湿度やプリント実施頻度などに影響を受けてしまう。
【００８６】
具体的には、湿度が比較的高い場合には、中程度である場合に比べて、二成分現像剤におけるトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下する。温度とトナー帯電量との関係も、湿度とトナー帯電量との関係と同様である。よって、湿度や温度が比較的高い場合には、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下して、現像能力が高まって現像濃度を過剰に濃くしてしまい易くなる。これに対し、温湿度が比較的低い場合には、中程度である場合に比べて、二成分現像剤におけるトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が増加することから、現像能力が低下して現像濃度不足を発生させ易くなる。また、プリント実施頻度が比較的高い場合には、現像ユニット内でトナー粒子が撹拌によって摩擦される頻度が増加することから、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が増加する。これにより、現像能力が低下して現像濃度不足を発生させ易くなる。これに対し、プリント実施頻度が比較的低い場合には、現像ユニット内でトナー粒子が摩擦される頻度が低下することから、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下する。これにより、現像能力が増加して現像濃度を過剰に高め易くなる。
【００８７】
トナーの帯電量が変動しても、静電潜像に一定量のトナーを付着させて安定した画像濃度を得るためには、トナーの帯電量の変化分を、現像バイアスやトナー濃度制御目標値などの作像条件の変化で相殺する必要がある。そこで、定期的に作像条件調整処理を実施して前述の相殺を行うことで、画像濃度の安定化を図っているのである。
【００８８】
ところが、光学センサ１５０によってトナー像のトナー付着量を検知する構成では、トナー像のトナー付着量が一定であったとしても、トナー像の表面形状（微妙な凹凸の並び具合など）に誤差があると、光学センサ１５０からの出力電圧がそれに応じて変化する。例えば、図１６に示されるように、トナー像の表層で個々のトナー粒子の重なりによるピラミッド状の山が規則的に並んだ場合には、ピラミッドの斜面に相当する角度への反射光量が多くなる傾向にある。また、図１７のように、トナー像の表層で個々のトナー粒子の重なりによる細長い山が規則的に並んだ場合には、図中右側の山の斜面に相当する角度の反射光量が多くなる傾向にあり、図中左側の山の斜面では光がランダムに反射する。また、図１８のように、トナー像の表層で個々のトナー粒子が一様に均したように平坦に重なった場合には、光の入射角と対をなす角度での反射光量が多くなる傾向にある。図１６〜図１８に示される状態は、何れもトナーのトナー個数は同じであるにもかかわらず、光学センサ１５０からの出力値が互いに異なってしまう。
【００８９】
次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
本プリンタは、図１０に示されるように、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の現像ユニット内のそれぞれで撹拌搬送される現像剤中のトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）を測定する帯電量測定装置６５０を備えている。
【００９０】
この帯電量測定装置６５０における帯電量の測定原理について説明する。
図１９は、コンデンサーの原理を説明するための斜視図である。コンデンサーが蓄積することが可能な電荷の量である静電容量は、互いに対向する二つの電極板９０１，９０２の平面積に比例し、電極間距離ｄに反比例する。このため、電極板９０１，９０２の面積を大きくしたり、電極間距離ｄを小さくしたりするほど、静電容量が大きくなる。また、電極間に介在する誘電体（絶縁物質）９０３の種類によっても、静電容量は大きく変わる。静電容量は、コンデンサーの電気の蓄積能力を示している。電極板の面積をＳで示し、誘電体９０３の誘電率をεで示すと、静電容量は、「ε×Ｓ／ｄ」の解に比例した値になる。となる。誘電率は物質に固有の値であるため，この電極面積や電極間距離に変化がなければ静電容量は誘電率の変化のみで決定される。
【００９１】
本プリンタの帯電量測定装置６５０は、コンデンサーの原理を利用して現像剤中のトナーの帯電量を測定する。そのために、各色の現像ユニット（７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ）のそれぞれに配設された電極対を有している。それらの電極対は、現像ユニット内で撹拌搬送される現像剤を互いの対向部に受け入れながら排出するように配設されている。電極間に現像剤を介在させた電極対の静電容量は、現像剤中のトナーの帯電量に応じた値になる。現像剤中のトナーの帯電量が変化すると、磁性キャリア粒子の表面に付着するトナー粒子の数が変化したり、トナー粒子１個あたりの電荷量が変化したりして、電極間に挟まれるトナーの総電荷量や現像剤量が変化するからである。この変化により、誘電率が変化する。電極板の面積Ｓや電極間距離ｄは変化しないことから、誘電率の変化はトナーの帯電量の変化に起因している。
【００９２】
各色の現像ユニット内に配設される電極対の電極として、導電性の電極周囲を絶縁体で覆った電極を用いた構成を例にして、電極対の静電容量について説明する。図２０は、電極間に現像剤を介在させた電極対の静電容量と誘電率との関係を示すグラフである。電極対における面積Ｓや電極間距離ｄは一定であるので、静電容量Ｃと誘電率εとは、図示のように互いに比例する。
【００９３】
トナー粒子同士の反発力はトナーの帯電量によって異なってくる。トナーの帯電量が大きいと、トナー粒子同士の反発力が大きくなることから、一定の圧力で電極対の電極間に現像剤を押し込もうとしても，電極間に入り込む現像剤中のトナー粒子の個数が減少する。逆に、トナーの帯電量が小さいと、トナー粒子同士の反発力が小さくなることから、電極対の電極間に入り込む現像剤中のトナー粒子の個数が増える。現像剤中における磁性キャリアとトナーとの容積比率は磁性キャリアの方が遙かに高い。また、磁性キャリアは導電性を有していることから、電極間に入り込む量を変化させることで、見かけ上、電極間の誘電率を変化させる。このため、トナーの帯電量の変化に伴って電極間の静電容量が変化する。
【００９４】
図２１は、トナーの帯電量と電極対の静電容量との関係を示すグラフである。このグラフは、電極対の静電容量を測定した結果と、そのときの現像剤からトナーだけを抽出してその帯電量を測定した結果とに基づいて作成されたものである。図示のように、現像剤中のトナーの帯電量が増加すると、電極対の静電容量が大きくなる。これは、トナーの帯電量が増加すると、電極対の電極間に入り込むトナーがその量を減らして現像剤の見かけの誘電率を高くするからである。
【００９５】
一方、トナーの帯電量が低下すると、電極対の静電容量が小さくなる。これは、トナーの帯電量が低下すると、電極対の電極間に入り込むトナーがその量を増加させて現像剤の見かけの誘電率を低下させるからである。同図では、個々のプロット点に基づいて線形の近似直線を求め、それを帯電量と静電容量との関係特性としているが、多次曲線やその他の関数に近似したり、帯電量について複数の区間を定めて区間毎に関係式を補正してもよい。また、トナーの帯電量と静電容量との関係式が、現像剤のトナー濃度や環境（温度・湿度）に応じて変化する場合には、次のようにしてもよい。トナー濃度や環境に応じた複数の関係式を用意したり、トナー濃度や環境に応じて関係式を補正するための補正係数や補正データテーブルを用意したりして、トナー濃度や環境に応じて関係式や補正係数などを適宜選択して使用するようにしてもよい。
【００９６】
図２２は、本プリンタの帯電量測定装置６５０に具備されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対のうち、Ｋ用の電極対６００Ｋを、Ｋ用の現像ユニットの第一搬送スクリュー８Ｋとともに示す拡大図である。電極対６００Ｋや第一搬送スクリュー８Ｋは、何れもＫ用の現像ユニットの第一剤収容室（９Ｙ）内に設けられたものである。
【００９７】
第一搬送スクリュー８Ｋは、回転軸部８ａＫと、これの周面に螺旋状に立設せしめられたスクリュー羽根８ｂＫとを具備している。また、スクリュー羽根８ｂＫの回転軸線方向で互いに対向する２つの羽根部の間を架橋するように回転軸部８ａＫの周面上に立設せしめられた架橋羽根８ｃＫも具備している。同図では便宜上、図示を省略しているが、スクリュー羽根８ａＫによって形成される螺旋状空間内には、現像剤が収容されている。スクリュー羽根８ａＫは、回転軸部８ａＫとともに回転するのに伴って、螺旋状空間内の現像剤に対して図中矢印Ｂ方向に向かう力を付与する。これにより、螺旋状空間内の現像剤が矢印Ｂ方向に移動する。この移動によって架橋羽根８ｃＫの近くまで移動した現像剤には、架橋羽根８ｃＫによって図中矢印Ａ方向に向かう力が付与される。これは、螺旋状空間内の現像剤を遠心方向に押し出す力である。
【００９８】
同図では、便宜上、図示を省略しているが、第一搬送スクリュー８Ｋよりも鉛直方向下方では、第一剤収容室（９Ｙ）の底壁が第一搬送スクリュー８Ｋに所定の微小間隙を介して対向している。また、第一搬送スクリュー８Ｋの右側方（図紙面に直交する方向の手前側）や、左側方（図紙面に直交する方向の奥側）では、それぞれ仕切り壁が第一搬送スクリュー８Ｋに対して所定の微小間隙を介して対向している。第一搬送スクリュー８Ｋの螺旋状空間内の現像剤は、架橋羽根８ｃＫによって遠心方向に沿った側方に向かう力が付与されても、前述した仕切り壁に突き当たることから、螺旋状空間内からの押し出しが阻止される。また、架橋羽根８ｃＫによって遠心方向に沿った鉛直方向上方に向かう力が付与されても重力によって螺旋空間内に引き戻される。また、架橋羽根８ｃＫによって遠心方向に沿った鉛直方向下方に向かう力が付与されても、基本的には、前述した底壁に突き当たることで螺旋空間内からの押し出しが阻止される。但し、第一剤収容室の長手方向において、電極対６００Ｋの存在する位置では、電極対６００Ｋを収容するための窪みが前述した底壁に設けられている。このため、前記位置においては、螺旋状空間内の現像剤が架橋羽根８ｃＫによって鉛直方向下方に向けて押し出されて、電極対６００Ｋの電極間に進入する。
【００９９】
電極対６００Ｋの二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋは、それぞれ第一搬送スクリュウ８Ｋの回転軸線方向、即ち第一搬送スクリュウ８Ｋによる現像剤搬送方向に延在する姿勢で配設されている。そして、二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋの対向部に入りきれなかった現像剤は、電極対６００Ｋの上方に存在する第一搬送スクリュー８Ｋの螺旋状空間内で第一搬送スクリュー８Ｋによる現像剤搬送方向に移動する。この移動に追従して、二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋの対向部内の現像剤も、前記現像剤搬送方向に移動する。
【０１００】
第一剤収容室の底壁において電極対６００Ｋを収容するために設けられた前記窪みは、現像剤搬送方向の下流側に向かうにつれて第一搬送スクリュウ８Ｋに近づくスロープが設けられている。後続の現像剤によって電極対６００Ｋの電極間から押し出された現像剤は、そのスロープに沿って移動して第一搬送スクリュウ８Ｋに徐々に近づいていき、やがて第一搬送スクリュウ８Ｋの螺旋状空間内に回収される。
【０１０１】
このように、電極対６００Ｋは、現像ユニットの第一剤収容室内で第一搬送スクリュー８Ｋによって撹拌搬送される現像剤を二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋの対向部に受け入れながら対向部から排出するように配設されている。二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋの対向部には、架橋羽根８ｃＫによって現像剤が強制的に押し込まれることから、対向部内の現像剤には一定の圧力がかかる。この圧力により、対向部内に進入する現像剤の経時変動が抑えられている。前述の圧力については、架橋羽根８ｃＫの回転軸部８ａＫ表面からの立設高さや、立設姿勢などによって調整することが可能である。
【０１０２】
帯電量測定装置６５０は、電極対６００Ｋにおける二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋの対向部に押し込まれた現像剤の静電容量を形成する。静電容量は絶縁された電極間に電荷を蓄積する能力であることから、二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋ間に電流を流すことで計測することができる。定期的に静電容量の変化を計測したい場合には、電流として交流を用いる方法が有効である。交流を用いることで、電流の極性を一定の周期で反転させる。これにより、二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋの間にプラスの電荷とマイナスの電荷とを交互に蓄積させることで、電極間の誘電体たる現像剤を通じて電極間で電流を流すことがなくなる。このときの交流電流の大きさを測定し、その測定結果に基づいて電極対６００Ｋの静電容量を求めることができる。交流の代わりに、直流の電流を流してもよい。
【０１０３】
このように、本プリンタに搭載された帯電量測定装置６５０は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像ユニット内に配設されたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対と、それぞれの電極対間に測定用の電流を個別に供給する電源と、それぞれの電流を個別に測定する電流計とを有している。そして、電流計で測定した電流値に基づいてトナーの帯電量を測定する。
【０１０４】
図２３は、トナー像のトナー付着量とトナー帯電量との関係を示すグラフである。感光体と現像ユニットの現像スリーブとが対向する現像領域において、感光体上の静電潜像と現像スリーブとの間に作用する現像ポテンシャルについては、レーザー書込強度、帯電バイアス、現像バイアスなどの調整によって容易に調整することが可能である。一方、低画像面積率の画像が連続してプリントされる際には、現像ユニットに少量のトナーを補給する状態が継続し、これによって多くのトナーが現像ユニット内で長期間に渡って撹拌搬送され続けることから、トナーの帯電量が過剰に高くなる。また、高画像面積率の画像が連続してプリントされる際には、現像ユニットに多量のトナーが補給される状態が継続し、これによって多くのトナーが短時間のうちに現像のために消費されることから、現像ユニット内では補給されて間もないトナーの割合が増加する。つまり、撹拌時間が少なくて摩擦帯電が不十分であるトナーの割合が増加することから、現像ユニット内におけるトナーの帯電量が低下する。このほか、湿度変動によって摩擦帯電性が変動することから、その変動に伴ってトナーの帯電量が変動する。
【０１０５】
トナー付着量は、現像ポテンシャルとトナーの電荷との電気的な引き合いのバランスで決まり、トナーの帯電量が標準よりも低ければ、その分、トナー量を標準量よりも増やしてバランスを保つことから、トナー付着量が増加する。この逆に、トナーの帯電量が標準よりも高ければ、トナー量を標準量よりも減らしてバランスを保つことから、トナー付着量が減少する。このように、現像ポテンシャルを一定にしていると、トナーの帯電量の変動に伴ってトナー付着量が変動するから、画像濃度が変動してしまう。そこで、作像条件調整処理では、トナーの帯電量の変動を現像ポテンシャル等の作像条件の変化で相殺して、一定のトナー付着量を維持するのである。
【０１０６】
トナー付着量が一定であっても、図１６、図１７、図１８に示されるように、トナー像の表層におけるトナーの重なり状態は様々に変化する。本発明者は、トナーの重なり状態は、トナーの帯電量に依存することを見出した。トナーの帯電量が多くなるほど、帯電量が飽和帯電量に近づいていき、個々のトナー粒子の電荷量のバラツキが小さくなる。この逆に、トナーの帯電量が少なくなるほど、個々のトナー粒子の電荷量のバラツキが大きくなる。帯電量の少ないトナーで現像が行われるときには、個々のトナー粒子の電荷量のバラツキが大きいことから、感光体表面上で偶然に電荷量の少ないトナー粒子が集合した場所では感光体表面に付着するトナーの個数が多くなる。また、偶然に電荷量の多いトナー粒子が集合した場所では感光体表面に付着するトナーの個数が少なくなる。このような個数のバラツキにより、図１７に示されるような細長い山がトナー像の表層に多く形成される。
【０１０７】
一方、帯電量の多いトナーで現像が行われるときには、個々のトナー粒子の電荷量のバラツキが小さいことから、感光体表面上のトナー像の厚みが均一になって、図１８に示されるような平坦なトナー層になる。また、帯電量が中程度である場合には、図１６に示されるようなピラミッド状の山がトナー像の表層に多く形成される。
【０１０８】
これらの現象は、トナーの帯電量を測定することで、トナー像の表層について、図１６、図１７、図１８の何れの状態であるのかを特定し得ることを意味している。状態が特定できれば、トナー像についてどのような光反射特性であるのかがわかるので、光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧を適切に補正することが可能である。
【０１０９】
そこで、制御装置１００は、光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧を、トナーの帯電量の測定結果に基づいて適切に補正するための補正データテーブルを記憶している。この補正データテーブルは、次のような実験の結果に基づいて構築されたものである。即ち、様々なトナー付着量についてそれぞれ、トナーの帯電量が比較的少ない状態、中程度である状態、比較的多い状態で光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧を測定する。そして、それらの測定結果に基づいて、トナーの帯電量が比較的少ない場合、即ち、トナー像の表層におけるトナーの重なり状態が図１７に示される状態である場合に、光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧を補正するための補正データを解析する。具体的には、その出力電圧を、トナーの帯電量が中程度の場合、即ち、トナー像の表層におけるトナーの重なり状態が図１８に示される状態になっているときに得られる出力電圧と同じ値に補正するための補正データを解析する。また、トナーの帯電量が中程度である場合、即ち、トナー像の表層におけるトナーの重なり状態が図１６に示される状態である場合に、光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧を補正するための補正データを解析する。具体的には、その出力電圧を、トナーの帯電量が中程度の場合、即ち、トナー像の表層におけるトナーの重なり状態が図１８に示される状態になっているときに得られる出力電圧と同じ値に補正するための補正データを解析する。解析した複数の補正データに基づいて補正データテーブルを構築する。
【０１１０】
このような補正データテーブルを記憶している制御装置１００は、上述した作像条件調整処理において、帯電量測定装置６５０による帯電量の測定結果が中程度の値であったり、比較的少ない値であったりした場合に、テストトナー像を被検対象にしている光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧を補正データテーブルに基づいて補正する。この補正により、テストトナー像の表層におけるトナーの重なり状態にかかわらず、光学センサ１５０の二つの受光部からの出力電圧に基づいて、トナー付着量を正確に求めることができるようになる。
【０１１１】
次に、実施形態に係るプリンタの構成の一部を他の構成に置き換えた各変形例に係るプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、各変形例に係るプリンタの構成は、実施形態と同様である。
【０１１２】
［第一変形例］
図２４は、第一変形例に係るプリンタの帯電量測定装置６５０に具備されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対のうち、Ｋ用の電極対６００Ｋを、Ｋ用の現像ユニットの第一搬送スクリュー８Ｋとともに示す拡大図である。実施形態に係るプリンタとの違いとしては、図中奥側の電極６０１Ｋが現像剤搬送方向に対して下流側に少し移動している点である。現像剤は同図における右側から左側に向けて搬送される。図示のように二つの電極６０１Ｋ，６０２Ｋは、現像剤搬送方向の位置が互いに少しだけずれていて、互いに自らの一部を相手に対向させていない。これにより、電極６０１Ｋに対して、スクリュー羽根８ｂＫによって自らに向けて押し込まれてくる現像剤を受け止めさせ易くしている。かかる構成では、電極対向部に対する現像剤の出入りをスムーズにして、電極対向部内での現像剤の滞りを抑えることができる。但し、コンデンサーとして機能する電極対向部における電極面積Ｓを小さくすることから、同じ面積の電極（６０１Ｋ，６０２Ｋ）であれば、実施形態に比べて静電容量の検出精度を低下させるおそれがある。
【０１１３】
［第二変形例］
図２５は、第二変形例に係るプリンタの帯電量測定装置６５０に具備されるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の電極対のうち、Ｋ用の電極対６００Ｋを、Ｋ用の現像ユニットの第一搬送スクリュー８Ｋとともに示す拡大図である。同図において、電極対６００Ｋは、その長手方向を、第一搬送スクリュー８Ｋの回転軸線方向やそれに直交する面方向から傾けた姿勢で配設されている。長手方向を回転軸線方向に沿わせた姿勢になっている場合に比べて、二つの電極対向部への現像剤の出入り性を低下させるが、ある程度の速度で現像剤を電極対向部に通すことが可能である。電極対向部での現像剤の滞留を抑えるために、二つの電極のうち、現像剤搬送方向においてより上流側に配設されている電極６０２Ｋを電極６０１に比べて低くすることが望ましい。このようにすると、搬送中の現像剤が電極６０２Ｋを乗り越え易くなったり、電極６０１Ｋに突き当たって電極間に進入し易くなったりする。
【０１１４】
なお、架橋羽根８ｃＹを設けた例について説明したが、スクリュー羽根８ｂＫの回転だけでも螺旋状空間内の現像剤を二つの電極対向部に良好に押し入れることが可能であれば、架橋羽根８ｃＫを省略することも可能である。実施形態、第一変形例、後述する第三変形例も同様である。
【０１１５】
また、架橋羽根８ｃＫを設けても二つの電極対向部に現像剤を良好に押し入れることが困難である場合には、架橋羽根８ｃＫをスクリュー羽根８ｂＫに対向させる方向、即ち、現像剤の流れを阻害する方向に力を加えさせるような羽根を設けてもよい。
【０１１６】
［第三変形例］
作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋや光書込ユニット２０などから構成される作像手段の作像性能を一定に維持することができれば、トナー像のトナー付着量、即ち画像濃度を一定に維持することが可能である。そして、作像手段の作像性能は、現像バイアス、帯電バイアス、レーザー書込強度、現像剤のトナー濃度などの作像条件と、トナーの帯電量との組み合わせに依存する。トナーの帯電量が一定であっても、作像条件が変化すれば画像濃度が変化するし、作像条件が一定であっても、トナーの帯電量が変化すれば画像濃度が変化する。作像条件については任意に設定するものであるので意図的に一定にすることが可能であるが、作像条件を一定にしていても、トナーの帯電量は既に述べたように出力画像の画像面積率や環境などによって変動してしまう。そして、その変動に伴って画像濃度が変動してしまうが、その変動の間、作像条件については一定に維持しているので、その変動はトナーの帯電量の変動によって引き起こされたものである。このため、画像濃度が変動したことに基づいて、トナーの帯電量について変動したことを把握することができるが、その逆も成立する。即ち、トナーの帯電量が変動したことに基づいて、画像濃度が変動したことを把握することが可能である。トナーの帯電量の変動量と、画像濃度の変動量と、その変動量を相殺し得る作像条件の変動量とには一定の関係が成立する。
【０１１７】
その関係について説明する。図２６は、トナー像のトナー付着量と、作像条件の大きさとの関係を示すグラフである。複数の作像条件のうち、現像ポテンシャルだけを変化させ、その変化の過程でトナーの帯電量が一定である場合に、トナー像のトナー付着量が現像ポテンシャルの変化に伴って同図の点線で示されるグラフのように変化したとする。また、複数の作像条件のうち、単位出力画像面積率あたりのトナー補給量だけを変化させ、その変化の過程でトナーの帯電量が一定である場合に、トナーの付着量がトナー補給量の変化に伴って同図の破線で示されるグラフのように変化したとする。すると、仮に、複数の作像条件のうち、現像ポテンシャル及びトナー補給量の組み合わせだけを変化させ、その変化の過程でトナーの帯電量が一定であれば、トナー付着量は図中の実線で示されるグラフのように変化する。これは、トナーの帯電量が一定であれば、現像ポテンシャルやトナー補給量の現在設定値に基づいてトナー付着量を算出し得ることを意味している。トナーの帯電量が変化した場合には、そのような算出を行うことができないが、実施形態に係るプリンタのように、帯電量測定値６５０によってトナーの帯電量を測定するものにおいては、現像ポテンシャルやトナー補給量に加えて、トナーの帯電量を加味することで、トナー付着量を算出することができる。
【０１１８】
トナー付着量の変動に最も大きな影響を与えるのは、トナーの帯電量及び現像ポテンシャルである。このため、次のようにすれば、トナーの帯電量を予測することが可能である。即ち、様々なトナーの帯電量の条件下でそれぞれ、図２７に示されるように、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を調べた結果に基づいて現像ポテンシャルからトナー付着量を求めるアルゴリズム（例えば図中の相関グラフの式）を構築しておく。そして、それらアルゴリズムのうち、帯電量測定装置６５０によるトナーの帯電量の測定結果に対応するものを用いれば、現像ポテンシャルの現在設定値からトナー付着量を正確に予測することができる。
【０１１９】
なお、感光体の帯電特性は環境や感光体の劣化度合いによって変動することから、同じ帯電バイアスで感光体を帯電させても、環境や感光体の劣化度合いによって感光体の地肌部の電位が変動する。これにより、同じレーザー書込強度で静電潜像を書き込んでいても地肌部の電位に応じて静電潜像の電位が変動し、それに応じて現像ポテンシャルが変動してしまう。このため、現像ポテンシャルについては、表面電位センサによって実際に静電潜像の電位を測定した結果と、現像バイアスの現在設定値とに基づいて把握することが望ましい。
【０１２０】
また、トナーの帯電量と現像ポテンシャルとの組み合わせの他にも、現像剤のトナー濃度など、トナー付着量に少なからず影響を与える作像条件が存在する。よって、前述の組み合わせに加えて、他の作像条件も加味すれば、トナー付着量を更に正確に予測できるようになる。
【０１２１】
そこで、第三変形例に係るプリンタの制御部１００は、様々なトナーの帯電量についてそれぞれ、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を調べた結果に基づいて構築した、現像ポテンシャルからトナー付着量を求めるためのアルゴリズムを記憶している。そして、定期的に次のような作像条件調整処理を実施する。即ち、複数のアルゴリズムのうち、帯電量測定装置６５０によるトナーの帯電量の測定結果に対応するものを用いて、現像ポテンシャルの現在設定値からトナー付着量を予測する。次いで、予測結果と、目標トナー付着量との差分に基づいて、現像ポテンシャルなどの作像条件を調整して目標トナー付着量が得られるようにする。かかる構成では、光学センサ１５０によってトナー付着量を検知する必要がないので、光学センサ１５０を省略して低コスト化を図ることができる。
【０１２２】
なお、図２７では、線形の相関グラフを導出しているが、ｎ次関数で示される曲線の相関グラフを導出してもよいし、指数・対数などの関数としても良い。さらに、システム同定理論や統計手法などを用いて、相関関係ではなく、直接にアルゴリズムを導出する理論手法を用いても良い。
【０１２３】
現像ポテンシャルを調整する方法としては、様々な方法を用いることができる。例えば、現像バイアスの調整によって現像ポテンシャルを調整する方法が挙げられる。トナー付着量の予測結果が目標トナー付着量よりも大きい場合には、現像バイアスの絶対値を小さくして現像ポテンシャルを低下させる。これにより、トナー付着量を低下させて目標トナー付着量に近づけることが可能である。また、トナー付着量の予測結果が目標トナー付着量よりも小さい場合には、現像バイアスの絶対値を大きくして現像ポテンシャルを増加させる。これにより、トナー付着量を増加させて目標トナー付着量に近づけることができる。
【０１２４】
また、レーザー書込強度（ＬＤパワー）の調整によって現像ポテンシャルを調整してもよい。トナー付着量の予測結果が目標トナー付着量よりも大きい場合には、レーザー書込強度を低下させて現像ポテンシャルを低下させる。これにより、トナー付着量を低下させて目標トナー付着量に近づけることが可能である。また、トナー付着量の予測結果が目標トナー付着量よりも小さい場合には、レーザー書込強度を増大させて現像ポテンシャルを増加させる。これにより、トナー付着量を増加させて目標トナー付着量に近づけることができる。
【０１２５】
また、現像ポテンシャルを調整することに加えて、現像剤のトナー濃度を調整して総合的な作像性能を調整してもよい。トナー付着量の予測結果が目標トナー付着量よりも大きい場合には、トナー濃度制御目標値（Ｖｔｒｅｆ）をより小さくして現像ユニットの現像性能を低下させる。これにより、トナー付着量を低下させて目標トナー付着量に近づけることが可能である。また、トナー付着量の予測結果が目標トナー付着量よりも小さい場合には、トナー濃度制御目標値をより大きくして現像ユニットの現像性能を増加させる。これにより、トナー付着量を増加させて目標トナー付着量に近づけることができる。
【０１２６】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、トナー像を作像する作像手段（例えば作像ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋや光書込ユニット２０などからなるもの）と、前記作像手段によって作像されるトナー像のトナー付着量を把握した結果に基づいて、目標の画像濃度が得られるように前記作像手段の作像条件を調整する制御手段（例えば制御装置１００）とを備える画像形成装置（例えばプリンタ）において、前記作像手段に収容されているトナーの帯電量を測定する帯電量測定手段（例えば帯電量測定装置６５０）を設け、前記帯電量測定手段による測定結果を利用して前記トナー付着量を把握するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【０１２７】
かかる構成では、トナーの帯電量の測定結果に基づいて、トナー像の表面形状の違いによる光反射率の誤差を低減するように光学センサの出力値を補正したり、トナーの帯電量と作像条件の現状設定値とに基づいてトナー付着量を予測したりすることが可能である。
具体的には、トナー像の光反射率を光学センサによって検知した結果に基づいてトナー像のトナー付着量を把握する構成では、トナーの帯電量の測定結果に基づいてトナー像の表面形状を特定することが可能である。そして、その特定結果に基づいて、光学センサからの出力を所定の表面形状に対応するものに補正することで、表面形状の誤差にかかわらず、トナー付着量を正確に把握して作像手段の作像性能をより正確に把握することができる。
また、トナー像のトナー付着量は、主に現像ポテンシャルなどの作像条件とトナーの帯電量との組み合わせに依存することから、その組み合わせとトナー付着量との関係を調べれば、次のことが可能になる。即ち、その関係に基づいて、作像条件の現状設定値とトナーの帯電量の測定結果とから、トナー付着量を予測するアルゴリズムを構築しておく。そして、光学センサによってトナー付着量を実際に検知しなくても、そのアルゴリズムと現在設定値とトナーの帯電量の測定結果とに基づいてトナー付着量を正確に把握することが可能になる。その把握結果を利用すれば、トナー像の表面形状の誤差を含んでいる光学センサによる検知結果に基づいてトナー付着量を把握する場合に比べて、作像手段の作像性能をより正確に把握することができる。この場合、光学センサを不要にして低コスト化を図ることもできる。
【０１２８】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記作像手段として、トナー及びキャリアを含有する現像剤により、潜像担持体の表面に担持された潜像を現像してトナー像を得る現像手段（例えば現像ユニット７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ）を有するものを用い、且つ、前記現像手段内で撹拌搬送される現像剤を互いの対向部に受け入れながら前記対向部から排出する二つの電極（例えば６０１Ｋ，６０２Ｋ）からなる電極対（例えば６００Ｋ）における電極間の静電容量に基づいてトナーの帯電量を測定するように、前記帯電量測定手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、電極間に介在させた現像剤の静電容量を測定した結果に基づいて、現像剤中のトナーの帯電量を測定することができる。
【０１２９】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記現像手段として、スクリュー部材（例えば第一搬送スクリュー８Ｋ）の回転に伴って現像剤を撹拌搬送するものを用い、前記スクリュー部材の螺旋状空間内に収容されている現像剤に対し、前記スクリュー部材の回転軸部の回転に伴って前記螺旋状空間内から遠心方向に押し出す力を付与する押し出し羽根（例えば架橋羽根８ｃＫ）を前記回転軸部（例えば８ａＫ）に立設せしめ、前記押し出し羽根によって前記螺旋状空間内から押し出されてくる現像剤を受け入れる位置に前記電極対を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、押し出し羽根によって電極間に現像剤を押し入れることで、電極間の現像剤を一定の圧力にして電極間の現像剤量の変動を抑えて、その変動に起因する帯電量の測定誤差を低減することができる。
【０１３０】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの何れかにおいて、前記作像手段によって作像されたトナー像の単位面積あたりのトナー付着量を検知する光学センサ（例えば光学センサ１５０）を設け、且つ、前記帯電量測定手段による検知結果に基づいて前記光学センサからの出力を補正し、補正後の前記出力に基づいて前記作像条件を調整するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、トナーの帯電量に基づいてテストトナー像の表面形状を把握し、その把握結果に基づいて光学センサからの出力を補正することで、表面形状にかかわらずトナー付着量を正確に把握することができる。
【０１３１】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、請求項Ａ〜Ｃの何れかにおいて、前記作像条件の現在設定値と、前記帯電量測定手段による測定結果と、所定のアルゴリズムとに基づいてトナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量の予測値を算出し、前記予測値に基づいて前記作像条件を調整するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、光学センサによってトナー付着量を実際に検知しなくても、アルゴリズムと作像条件の現在設定値とトナーの帯電量の測定結果とに基づいてトナー付着量を正確に把握する。そして、把握結果に基づいて、目標のトナー付着量を得ることが可能な作像条件を特定し、作像条件を特定結果と同じものに補正することで、作像手段の作像性能を正確に把握することができる。加えて光学センサを不要にして低コスト化を図ることもできる。
【０１３２】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ｅにおいて、前記作像手段として、トナー及びキャリアを含有する現像剤により、潜像担持体の表面に担持された潜像を現像してトナー像を得る現像手段を有するものを用い、且つ、前記現在設定値として、少なくとも現像ポテンシャルの現在設定値を用いるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、現像ポテンシャルの現在設定値とトナーの帯電量とに基づいて、作像手段の作像性能を正確に把握することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ：作像ユニット（作像手段の一部）
２０：光書込ユニット（作像手段の一部）
３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ：感光体（潜像担持体）
７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ：現像ユニット（現像手段）
８Ｋ：第一搬送スクリュー（スクリュー部材）
８ａＫ：回転軸部材
８ｂＫ：スクリュー羽根
８ｃＫ：架橋羽根（押し出し羽根）
２０：光書込ユニット（潜像書込手段）
１００：制御装置（制御手段）
１５０：光学センサ
６００Ｋ：電極対
６０１Ｋ：電極
６０２Ｋ：電極
６５０：帯電量測定装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３４】
【特許文献１】特開２０１４−１８６３１１号公報
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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