(57)【要約】【課題】濃度補正の精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置１００は、現像ローラー３１および磁気ローラー３０を有する現像装置３ａ〜３ｄと、トナーを収容するトナーコンテナ４ａ〜４ｄと、現像バイアスを印加する現像バイアス電源４６と、現像装置３ａ〜３ｄおよび現像バイアス電源４６を制御する制御部４２と、を備える。制御部４２は、現像ローラー３１および磁気ローラー３０に印加される現像バイアスの電位差ΔＶが所定の上限値で、かつ、現像装置３ａ〜３ｄを用いて形成された濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低い場合、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを排出するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄにトナーを補給する。【選択図】図４
2016200619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、前記現像ローラーと対向して配置され、前記現像ローラーとの対向領域において前記現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、を有する現像装置と、
前記現像装置に補給するためのトナーを収容するトナー収容容器と、
前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーに直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加部と、
前記現像装置および前記電圧印加部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーに印加される現像バイアスの電位差が所定の上限値で、かつ、前記現像装置を用いて形成された濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低い場合、前記現像ローラーから前記像担持体にトナーを排出するとともに、前記トナー収容容器から前記現像装置にトナーを補給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置は、トナーおよびキャリアを含む現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材を有し、
前記制御部は、前記電位差が所定の下限値で、かつ、前記濃度補正パターンの濃度が前記第１の濃度に比べて高い第２の濃度よりも高い場合、前記撹拌搬送部材により前記現像剤を撹拌するエージング動作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】
前記制御部は、前記電位差が所定の上限値で、かつ、次に印字する画像の印字率が第１の印字率以下の場合、前記現像ローラーから前記像担持体にトナーを排出するとともに、前記トナー収容容器から前記現像装置にトナーを補給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】
前記制御部は、前記電位差が所定の下限値で、かつ、次に印字する画像の印字率が第２の印字率以上の場合、前記エージング動作を行う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５】
前記制御部は、次に印字する画像の印字率が高くなるほどエージング時間を長く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】
前記制御部は、前記エージング動作に先立って、前記現像ローラーから前記像担持体にトナーを排出するとともに、前記トナー収容容器から前記現像装置にトナーを補給することを特徴とする請求項２、４および５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、画像形成装置に関し、特に、出力画像の濃度補正を実行可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、装置起動時或いは画像濃度を適正に設定するためのモード（キャリブレーションモード）が設定されたとき、トナー担持体上に直接トナーを転写して濃度補正パターン（基準画像）を形成し、その濃度を検出して濃度補正を行うのが一般的である。例えば画像形成装置の場合、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各画像形成部により像担持体上に各色の基準画像が形成され、中間転写ベルト等のトナー担持体上に転写された基準画像の濃度を検知手段により検知して濃度補正を行う。
【０００３】
このような画像形成装置では、トナーの状態に応じて、現像装置に印加する現像バイアスを変化させる。例えば、トナー帯電量が高い場合やトナーが劣化した場合には、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差は、大きい値に設定される。逆に、トナー帯電量が低い場合やトナーの現像性が良好な（劣化していない）状態である場合には、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差は、小さい値に設定される。
【０００４】
なお、中間転写ベルト上にトナーを転写して濃度補正パターン（基準画像）を形成し、その濃度を検出して濃度補正を行う画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１３５１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の画像形成装置のように、トナー帯電量が高い場合やトナーが劣化した場合に現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差を大きい値（例えば上限値）に設定した場合であっても、十分な画像濃度が得られない場合があるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、濃度補正の精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、現像ローラーと対向して配置され、現像ローラーとの対向領域において現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、を有する現像装置と、現像装置に補給するためのトナーを収容するトナー収容容器と、現像ローラーおよび磁気ローラーに直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加部と、現像装置および電圧印加部を制御する制御部と、を備える。制御部は、現像ローラーおよび磁気ローラーに印加される現像バイアスの電位差が所定の上限値で、かつ、現像装置を用いて形成された濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低い場合、現像ローラーから像担持体にトナーを排出するとともに、トナー収容容器から現像装置にトナーを補給する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の構成によれば、制御部は、現像ローラーおよび磁気ローラーに印加される現像バイアスの電位差が所定の上限値で、かつ、現像装置を用いて形成された濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低い場合、現像ローラーから像担持体にトナーを排出するとともに、トナー収容容器から現像装置にトナーを補給する。すなわち、トナー帯電量が高いこと又はトナーが劣化していることに起因して、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差を所定の上限値に設定しても十分な画像濃度が得られない場合に、現像ローラー上のトナーを強制排出するとともに、トナー収容容器から未使用のトナーを補給する。このリフレッシュ動作により、現像装置内のトナー帯電量およびトナー劣化度合いを平均化することができるので、画像濃度が低くなるのを抑制することができる。このため、濃度補正の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の現像装置の構造を示した側面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の制御経路を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態の画像形成装置における濃度補正制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の画像形成装置における濃度補正制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による画像形成装置１００について説明する。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）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。
【００１３】
これらの画像形成部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（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト（中間転写体、印字媒体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。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。なお、ここでは感光体ドラム１ａ〜１ｄとして、アルミニウム製のドラム素管の外周面にアモルファスシリコン感光層を積層したものを使用している。
【００１４】
トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。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、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー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等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。
【００１５】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能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装置５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）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。
【００１６】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、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、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データ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を含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ（トナー収容容器）４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、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、露光装置５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。
【００１７】
そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、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上に一次転写される。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、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。
【００１８】
中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー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がレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。
【００１９】
定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａ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ー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２０】
一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。そして、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換える。これにより、転写紙Ｐは後端から用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次のトナー像が、二次転写ローラー９によって転写紙Ｐの画像が形成されていない面に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３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。
【００２１】
画像形成部Ｐｄの下流側且つ二次転写ローラー９の上流側直近には濃度検知センサー４５が配置されている。濃度検知センサー４５は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて中間転写ベルト８上に形成される濃度補正パターンに測定光を照射し、これらからの反射光を受光して光電変換して受光出力信号を出力し、出力値はＡ／Ｄ変換された後、センサー出力値（出力値）として後述する制御部４２に送信される。
【００２２】
濃度検知センサー４５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ーが用いられる。濃度補正パターンの濃度を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上の各パッチ画像に対し順次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。
【００２３】
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出力値により各色の濃度補正パターンのトナー付着量（トナー濃度）を検知し、予め定められた目標濃度と比較して現像バイアスなどを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。
【００２４】
次に、図２を参照して、現像装置３ａの詳細構造について説明する。なお、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄ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。
【００２５】
図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器（ケーシング）２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー（撹拌搬送部材）２５ａ及び供給搬送スクリュー（撹拌搬送部材）２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。
【００２６】
そして、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。
【００２７】
現像容器２０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラー３０が配置され、磁気ローラー３０の左斜め上方には現像ローラー３１が対向配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。磁気ローラー３０および現像ローラー３１は、それぞれ図２において時計回り方向に回転する。
【００２８】
磁気ローラー３０は、図２において時計回り方向に回転する非磁性の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成されている。
【００２９】
現像ローラー３１は、図２において時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極で構成されており、磁気ローラー３０と現像ローラー３１とはその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。現像ローラー側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極と異極性である。
【００３０】
また、現像容器２０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３０の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３０の回転方向（図２の時計回り方向）に対し、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向領域Ｒ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３５の先端部と磁気ローラー３０表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００３１】
現像ローラー３１には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）ともいう）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）ともいう）が印加され、磁気ローラー３０には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）ともいう）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）ともいう）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源（電圧印加部）４６（図３参照）からバイアス制御回路（図示せず）を経由して現像ローラー３１及び磁気ローラー３０の各スリーブに印加される。
【００３２】
前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２を循環してトナーが帯電し、供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラー３０に搬送される。そして、磁気ローラー３０上に現像剤から磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー３０上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３０と現像ローラー３１との対向領域Ｒに搬送され、磁気ローラー３０に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３１に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３１上にトナー薄層を形成する。
【００３３】
現像ローラー３１上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３０と現像ローラー３１との回転速度差等によっても変化するが、磁気ローラー３０と現像ローラー３１との間の電位差ΔＶによって制御することができる。この電位差ΔＶを大きくすると現像ローラー３１上のトナー層は厚くなり、電位差ΔＶを小さくするとトナー層は薄くなる。
【００３４】
磁気ブラシによって現像ローラー３１上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３１の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー３１との対向領域（現像領域）に搬送される。現像ローラー３１には所定のバイアスが印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によって現像ローラー３１から感光体ドラム１ａにトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００３５】
現像に用いられずに現像ローラー３１に残ったトナーは、現像ローラー３１の回転により再度現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向領域Ｒに搬送され、磁気ローラー３０上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは磁気ローラー３０の固定マグネット体の同極部分で磁気ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２内に落下する。
【００３６】
図３は、本発明の画像形成装置１００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、制御部４２、記憶部４３、操作パネル４４、定着部１３、中間転写ベルト８、濃度検知センサー４５及び現像バイアス電源４６等を含む構成である。
【００３７】
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ー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ーである場合、パーソナルコンピューター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内の画像メモリー５０に送出される。
【００３８】
記憶部４３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印刷画像データをページ単位で記憶する画像メモリー５０、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される読み書き自在のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５１、及び画像形成装置１００の制御用プログラムや制御上の必要な数値等の画像形成装置１００の使用中に変更されることがないデータ等が収められる読み出し専用のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２を備えている。
【００３９】
また、ＲＡＭ５１には、濃度補正時のセンサー出力値の目標値（目標濃度）などが格納されている。
【００４０】
操作パネル４４は、画像形成装置１００の状態や画像形成状況や印刷部数を表示するとともに、タッチパネルとして両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行う液晶表示部、印刷部数の設定や画像形成装置１００がＦＡＸ機能を有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのテンキー、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられており、ユーザーは操作パネル４４を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。
【００４１】
制御部４２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１３、及び用紙カセット１６（図１参照）からの転写紙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する。露光装置５は、処理後の画像データに基づいてレーザー光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。
【００４２】
さらに制御部４２は、キャリブレーションモードが設定されると、濃度検知センサー４５からのセンサー出力値を受信し、濃度補正パターン（基準画像）の各パッチ画像のセンサー出力値を目標値と比較する機能、比較結果に応じて現像バイアスを設定する濃度補正を行う機能等を有している。
【００４３】
次に、本発明の第１実施形態の画像形成装置１００における濃度補正制御について説明する。図１〜図３を参照しながら、図４のステップに沿って濃度補正制御手順について説明する。
【００４４】
先ず、ユーザーの操作により、若しくは所定枚数印字後にキャリブレーションモードが設定されると、制御部４２は濃度補正パターンの形成を指示する（ステップＳ１）。本発明では、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色について、所定濃度（ここでは１００％）の濃度補正パターンを、現像装置３ａ〜３ｄに印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更して複数組形成する。
【００４５】
現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラー３１には５０ＶのＶｓｌｖ（ＤＣ）が印加され、磁気ローラー３０には２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖ、４００ＶのＶｍａｇ（ＤＣ）の計４段階に変更するものとする。すなわち、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の電位差ΔＶを２００Ｖ、２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖの計４段階に変更する。なお、ここでは直流バイアス値を段階的に変更したが、直流バイアス値に代えて、或いは直流バイアス値と共に、交流バイアスのピークツーピーク値、周波数、Ｄｕｔｙ比の少なくとも１つを段階的に変更した現像バイアスレベルを設定しても良い。
【００４６】
中間転写ベルト８には、所定の現像バイアス（例えば電位差ΔＶ＝２００Ｖ）において、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色について１００％の濃度補正パターンが計４個形成されている。なお、電位差ΔＶが２５０Ｖ、３００Ｖ、３５０Ｖの場合も同様の濃度補正パターンが形成されるので、トータルで４×４＝１６個のパターンが中間転写ベルト８上に形成されることになる。濃度補正パターンの濃度設定は１００％に限らず、濃度検知センサー４５により検知し制御部４２により濃度補正可能であれば、特に限定されるものではない。
【００４７】
次に、ステップＳ１で形成された濃度補正パターンの濃度を濃度検知センサー４５により検知し、センサー出力値が目標値となるような現像バイアスを各色について設定する（ステップＳ２）。このとき、各現像バイアスにおける濃度補正パターンの濃度が記憶部４３に記憶される。
【００４８】
そして、ステップＳ３において、ステップＳ２で設定された現像バイアスによる電位差ΔＶが上限値（ここでは３５０Ｖ）で、かつ、その現像バイアスにおける濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低いか否かが判断される。例えば、トナー帯電量が高い場合やトナーが劣化している場合には、電位差ΔＶを上限値に設定しても十分な画像濃度が得られない場合があり、この場合、ステップＳ４に進むことになる。ステップＳ３において、電位差ΔＶが上限値で、かつ、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低いと判断された場合、ステップＳ４に進み、現像ローラー３１上のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄに強制排出し、そのトナーをクリーニング部７ａ〜７ｄによって除去するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから未使用トナーを補給する。このとき、所定のトナー濃度（例えば０．５％〜１．０％程度）分のトナーを強制排出および補給する。また、このとき、濃度補正パターンの濃度が低いほどトナーの排出量および補給量を増やしてもよい。また、現像装置３ａ内のトナー濃度が基準設定値よりも所定量（例えば０．５％〜１．０％程度）だけ高くなるようにトナー補給量をトナー排出量よりも多くしてもよく、濃度補正パターンの濃度が低いほど現像装置３ａ内のトナー濃度が基準設定値よりも高くなるようにしてもよい。そして、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了する。
【００４９】
ステップＳ３において、電位差ΔＶが上限値ではない、又は、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度以上であると判断された場合、ステップＳ５に進む。
【００５０】
そして、ステップＳ５において、ステップＳ２で設定された現像バイアスによる電位差ΔＶが下限値（ここでは２００Ｖ）で、かつ、その現像バイアスにおける濃度補正パターンの濃度が第１の濃度に比べて高い第２の濃度よりも高いか否かが判断される。例えば、トナー帯電量が低い場合やトナーの現像性が良好な（劣化していない）状態である場合には、電位差ΔＶを下限値に設定しても画像濃度が高くなったり画像かぶりが発生したりする場合があり、この場合、ステップＳ６に進むことになる。ステップＳ６において、電位差ΔＶが下限値で、かつ、濃度補正パターンの濃度が第２の濃度よりも高いと判断された場合、ステップＳ６に進み、現像ローラー３１上のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄに強制排出し、そのトナーをクリーニング部７ａ〜７ｄによって除去するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから未使用トナーを補給する。このとき、所定のトナー濃度（例えば０．５％〜１．０％程度）分のトナーを強制排出および補給する。
【００５１】
その後、ステップＳ７において、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂにより現像剤を撹拌するエージング動作を所定時間（例えば１０秒〜２０秒程度）行う。このとき、濃度補正パターンの濃度が高いほどエージング時間を長くしてもよい。そして、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了する。
【００５２】
ステップＳ５において、電位差ΔＶが下限値ではない、又は、濃度補正パターンの濃度が第２の濃度以下であると判断された場合、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了する。
【００５３】
本実施形態では、上記のように、制御部４２は、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の電位差ΔＶが上限値（ここでは３５０Ｖ）で、かつ、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低い場合、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを排出するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄにトナーを補給する。すなわち、トナー帯電量が高いこと又はトナーが劣化していることに起因して、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の電位差ΔＶを上限値に設定しても十分な画像濃度が得られない場合に、現像ローラー３１上のトナーを強制排出するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから未使用のトナーを補給する。このリフレッシュ動作により、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー帯電量およびトナー劣化度合いを平均化することができるので、画像濃度が低くなるのを抑制することができる。このため、濃度補正の精度を向上させることができる。
【００５４】
また、上記のように、制御部４２は、電位差ΔＶが下限値（ここでは２００Ｖ）で、かつ、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度に比べて高い第２の濃度よりも高い場合、撹拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂにより現像剤を撹拌するエージング動作を行う。すなわち、トナー帯電量が低いこと又はトナーの現像性が良好な（劣化していない）ことに起因して、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の電位差ΔＶを下限値に設定しても画像濃度が高くなる場合に、撹拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂにより現像剤を撹拌するエージング動作を行う。このエージング動作により、トナー帯電量を高くすることができるので、画像濃度上昇や画像かぶりが発生するのを抑制することができる。このため、濃度補正の精度をより向上させることができる。
【００５５】
また、上記のように、制御部４２は、エージング動作に先立って、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを排出するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄにトナーを補給する。このリフレッシュ動作により、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー帯電量およびトナーの現像性（劣化度合い）を平均化することができるので、画像濃度上昇や画像かぶりをより抑制することができる。
【００５６】
次に、電位差ΔＶが上限値で、かつ、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度よりも低い場合に、現像ローラー３１上のトナーを強制排出するとともにトナーを補給することによる効果を確認するために行った確認実験について説明する。この確認実験は、第１実施形態に対応した実施例１と、第１実施形態に対応していない比較例１とについて行った。
【００５７】
比較例１では、長期間（数千枚〜数万枚）にわたって上記トナー強制排出およびトナー補給を実施していない現像装置３ａを用いて、磁気ローラー３０に４００ＶのＶｍａｇ（ＤＣ）を印加して濃度補正パターンを形成した。この濃度補正パターンの濃度を濃度検知センサー４５により検知すると、画像濃度（ＩＤ；Ｉｍａｇｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）は１．２０であった。なお、目標ＩＤは１．３５であった。すなわち、比較例１では、電位差ΔＶを上限値（３５０Ｖ）に設定しても、濃度補正パターンの濃度は第１の濃度（例えば１．２５）よりも低くなり、画像濃度不足が発生した。
【００５８】
実施例１では、比較例１で用いた現像装置３ａを用いて、上記の濃度補正制御を１回行った。このとき、ステップＳ４において、トナー強制排出およびトナー補給が実施された。その後、磁気ローラー３０に３８０ＶのＶｍａｇ（ＤＣ）を印加して濃度補正パターンを形成し、この濃度補正パターンの濃度を濃度検知センサー４５により検知すると、画像濃度（ＩＤ）は１．３５であった。すなわち、実施例１では、上記の濃度補正制御を行うことによって、画像濃度不足を解消することができた。
【００５９】
なお、この確認実験（比較例１、実施例１）では、画像形成装置１００のプロセス速度（印字速度）は２５枚／分（感光体ドラム周速２１０ｍｍ／秒）とした。現像ローラー３１は、最表面にアルマイト処理および樹脂コート処理を施したものを用い、感光体ドラム１ａに対する周速比１．５で順回転（ウィズ回転）させた。磁気ローラー３０は、現像ローラー３１に対する周速比１．２で逆回転（カウンター回転）させた。感光体ドラム１ａと現像ローラー３１との間の距離を０．１２ｍｍとし、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の距離を０．３ｍｍとした。
【００６０】
感光体ドラム１ａの表面電位は、白地部電位（Ｖ０）を４３０Ｖとし、画像部電位（ＶＬ）を１００Ｖとした。また、現像ローラー３１への電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１５００Ｖ、周波数を３．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝２７％とした。また、磁気ローラー３０にはＶｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを２２００Ｖ、周波数を４．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝６８％として逆位相で印加した。また、平均粒径６．８μｍの正帯電トナーと、平均粒径３５μｍ、体積固有抵抗１０10Ωｃｍ、飽和磁化６５ｅｍｕ／ｇのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用いた。また、比較例１および実施例１のその他の構成は上記第１実施形態と同様にした。
【００６１】
（第２実施形態）
この第２実施形態では、図５を参照して、次に印字する画像の印字率（画像領域に対するトナー付着面積の割合）に基づいて、濃度補正制御を実行する場合について説明する。なお、第２実施形態の画像形成装置１００の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
先ず、ユーザーによる操作パネル４４或いはパソコン等の操作により、画像形成処理が開始されると、制御部４２は、パソコン等から入力された画像データに基づいて、次に印字する画像の印字率を算出する（ステップＳ１０１）。
【００６３】
そして、ステップＳ１０２において、記憶部４３に記憶されている現像バイアス（キャリブレーションモードが設定された後に上記ステップＳ２で設定された現像バイアス）による電位差ΔＶが上限値（ここでは３５０Ｖ）で、かつ、ステップＳ１０１で算出された印字率が第１の印字率（例えば２％）以下であるか否かが判断される。ステップＳ１０２において、電位差ΔＶが上限値で、かつ、印字率が第１の印字率以下であると判断された場合、ステップＳ１０３に進み、現像ローラー３１上のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄに強制排出し、そのトナーをクリーニング部７ａ〜７ｄによって除去するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから未使用トナーを補給する。このとき、所定のトナー濃度（例えば０．５％〜１．０％程度）分のトナーを強制排出および補給する。また、このとき、ステップＳ１０１で算出された印字率が低いほどトナーの排出量および補給量を増やしてもよい。また、現像装置３ａ内のトナー濃度が基準設定値よりも所定量（例えば０．５％〜１．０％程度）だけ高くなるようにトナー補給量をトナー排出量よりも多くしてもよく、印字率が低いほど現像装置３ａ内のトナー濃度が基準設定値よりも高くなるようにしてもよい。そして、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了し、画像形成動作を実行する。
【００６４】
ステップＳ１０２において、電位差ΔＶが上限値ではない、又は、印字率が第１の印字率よりも大きいと判断された場合、ステップＳ１０４に進む。
【００６５】
そして、ステップＳ１０４において、記憶部４３に記憶されている現像バイアスによる電位差ΔＶが下限値（ここでは２００Ｖ）で、かつ、ステップＳ１０１で算出された印字率が第１の印字率に比べて高い第２の印字率（例えば５０％）以上であるか否かが判断される。ステップＳ１０４において、電位差ΔＶが下限値で、かつ、印字率が第２の印字率以上であると判断された場合、ステップＳ１０５に進み、現像ローラー３１上のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄに強制排出し、そのトナーをクリーニング部７ａ〜７ｄによって除去するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから未使用トナーを補給する。このとき、所定のトナー濃度（例えば０．５％〜１．０％程度）分のトナーを強制排出および補給する。
【００６６】
その後、ステップＳ１０６において、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂにより現像剤を撹拌するエージング動作を所定時間（例えば１０秒〜２０秒程度）行う。このとき、ステップＳ１０１で算出された印字率が高いほどエージング時間を長くしてもよい。例えば、印字率が５０％の場合にはエージングを１０秒行い、印字率が８０％の場合にはエージングを２０秒行ってもよい。そして、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了し、画像形成動作を実行する。
【００６７】
ステップＳ１０４において、電位差ΔＶが下限値ではない、又は、印字率が第２の印字率よりも小さいと判断された場合、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了し、画像形成動作を実行する。
【００６８】
なお、第２実施形態では、キャリブレーションモードが設定された場合に、上記第１実施形態と同様にステップＳ１〜Ｓ７が実行されてもよいし、ステップＳ１およびＳ２だけが実行されてもよい。
【００６９】
本実施形態では、上記のように、制御部４２は、電位差ΔＶが上限値（ここでは３５０Ｖ）で、かつ、次に印字する画像の印字率が第１の印字率（例えば２％）以下の場合、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを排出するとともに、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄにトナーを補給する。トナー帯電量が高い状態やトナーが劣化した状態で印字率の低い画像を印字すると、画像濃度低下が発生しやすい。このため、上記のように、電位差ΔＶが上限値で、かつ、次に印字する画像の印字率が第１の印字率（例えば２％）以下の場合にリフレッシュ動作を行うことは、特に有効である。
【００７０】
また、上記のように、制御部４２は、電位差ΔＶが下限値（ここでは２００Ｖ）で、かつ、次に印字する画像の印字率が第２の印字率（例えば５０％）以上の場合、エージング動作を行う。トナー帯電量が低い状態やトナーの現像性が良好な（劣化していない）状態で印字率の高い画像を印字すると、画像濃度上昇や画像かぶりが発生しやすい。このため、上記のように、電位差ΔＶが下限値で、かつ、次に印字する画像の印字率が第２の印字率（例えば５０％）以上の場合にエージング動作を行うことは、特に有効である。
【００７１】
また、上記のように、制御部４２は、次に印字する画像の印字率が高くなるほどエージング時間を長くしてもよい。印字率が高くなるほど画像濃度上昇や画像かぶりが発生しやすくなるので、次に印字する画像の印字率が高くなるほどエージング時間を長くすることによって、印字率が高い場合であっても画像濃度上昇や画像かぶりが発生するのを効果的に抑制することができる。また、印字率が低い場合にはエージング時間を短縮することができるので、待機時間が長くなるのを抑制することができる。
【００７２】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７４】
例えば、カラープリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、モノクロプリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、現像ローラーと磁気ローラーとを有する現像装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。
【００７５】
また、例えば上記第１実施形態では、ステップＳ３において、電位差ΔＶが上限値ではない、又は、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度以上であると判断された場合には、ステップＳ５に進み、電位差ΔＶが下限値で、かつ、濃度補正パターンの濃度が第２の濃度よりも高いか否かを判断した例について示したが、本発明はこれに限らない。すなわち、ステップＳ３において、電位差ΔＶが上限値ではない、又は、濃度補正パターンの濃度が第１の濃度以上であると判断された場合には、濃度補正制御を終了してもよい。
【００７６】
また、例えば上記第２実施形態では、ステップＳ１０２において、電位差ΔＶが上限値ではない、又は、印字率が第１の印字率よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ１０４に進み、電位差ΔＶが下限値で、かつ、印字率が第２の印字率以上であるか否かを判断した例について示したが、本発明はこれに限らない。すなわち、ステップＳ１０２において、電位差ΔＶが上限値ではない、又は、印字率が第１の印字率よりも大きいと判断された場合には、濃度補正制御を終了してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、ステップＳ７またはＳ１０６においてエージングを行う前に、トナーの強制排出および補給を行う例について示したが、本発明はこれに限らず、トナーの強制排出および補給を行わずに、エージングだけを行ってもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、中間転写ベルト８に形成された濃度補正パターンを検知したが、その他、直接転写方式のタンデム型画像形成装置を用いる場合には、用紙を搬送する搬送ベルトを印字媒体とし、該搬送ベルト上に形成された濃度補正パターンを検知することもできる。
【００７９】
なお、上記のキャリブレーションモードは、装置の電源投入時に設定されるようにすることもできる。
【００８０】
また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ〜１ｄ  感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ  現像装置
４ａ〜４ｄ  トナーコンテナ（トナー収容容器）
２５ａ  撹拌搬送スクリュー（撹拌搬送部材）
２５ｂ  供給搬送スクリュー（撹拌搬送部材）
３０  磁気ローラー
３１  現像ローラー
４２  制御部
４６  現像バイアス電源（電圧印加部）
１００  画像形成装置
【図１】
2016200619.tif 000003
【図２】
2016200619.tif 000004
【図３】
2016200619.tif 000005
【図４】
2016200619.tif 000006
【図５】
2016200619.tif 000007