(57)【要約】      （修正有）【課題】高画質の画像を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】デジタル複合機は、アモルファスシリコン製の感光体と、露光装置と、現像ローラーと、磁気ローラーと、周速比変更部６０と、中間転写体と、トナー量測定部と、第一の電圧印加部と、第二の電圧印加部と、パッチ画像形成部５６と、差分算出部５７と、判断部５８と、電位差導出部５９とを備える。差分算出部５７は、複数の第一のパッチ画像間におけるトナー量の差分を算出する。判断部５８は、差分が所定の範囲内にある第一のパッチ画像のトナー量に関するデータが所定数以上あるか否かを判断する。電位差導出部５９は、判断部５８により所定数以上あると判断されれば、第一のパッチ画像のトナー量に関するデータから、目標とするトナー量を中間転写体上に付着させる電位差を導出する。【選択図】図３
2016224144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成を行う画像形成部を備える画像形成装置であって、
アモルファスシリコン製の感光体と、
前記感光体に光を照射して前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、
前記感光体にトナーを供給して、前記静電潜像からトナーによる可視画像を形成する現像ローラーと、
二成分現像剤を保持して、前記現像ローラーに前記二成分現像剤を構成するトナーを供給する磁気ローラーと、
前記現像ローラーと前記感光体との周速比を変更する周速比変更部と、
前記感光体上に形成された前記可視画像をその上に一次転写される中間転写体と、
前記現像ローラーに第一の電圧を印加する第一の電圧印加部と、
前記磁気ローラーに第二の電圧を印加する第二の電圧印加部と、
前記周速比変更部により前記感光体と前記現像ローラーとの周速比を画像形成時の第一の周速比として、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差を複数割り振って、前記画像形成部により、前記中間転写体の上にトナー量調整用の第一のパッチ画像を形成するパッチ画像形成部と、
前記パッチ画像形成部により形成された前記第一のパッチ画像のトナー量を測定するトナー量測定部と、
複数の前記第一のパッチ画像間におけるトナー量の差分を算出する差分算出部と、
前記差分が所定の範囲内にある前記第一のパッチ画像のトナー量に関するデータが所定数以上あるか否かを判断する判断部と、
前記判断部により所定数以上あると判断されれば、前記第一のパッチ画像のトナー量に関するデータから、目標とするトナー量を前記中間転写体上に付着させる前記電位差を導出する電位差導出部とを備える、画像形成装置。
【請求項２】
前記周速比変更部は、前記判断部により所定数以上ないと判断されれば、前記所定数以上あると判断されるまで、前記周速比を変更し、
前記パッチ画像形成部は、前記周速比変更部により変更された前記第二の周速比として、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差を複数割り振って、前記画像形成部により、前記中間転写体の上にトナー量調整用の第二のパッチ画像を形成し、
前記トナー量測定部は、前記第二のパッチ画像のトナー量を測定し、
前記差分算出部は、複数の前記第二のパッチ画像間におけるトナー量の差分を算出し、
前記電位差導出部は、前記周速比変更部により変更された第二の周速比、前記第一の周速比、および前記第二のパッチ画像のトナー量に関するデータから、前記電位差を導出する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記周速比と前記トナー量との相関関係のデータを格納する格納部を備え、
前記電位差導出部は、前記格納部に格納された前記周速比と前記トナー量との相関関係のデータに基づいて、前記電位差を導出する、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記所定数は、２である、請求項１〜３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】
この発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複合機等に代表される画像形成装置においては、画像読み取り部で原稿の画像を読み取った後、画像形成部に備えられる感光体に対して読み取った画像を基に光を照射し、感光体上に静電潜像を形成する。その後、形成した静電潜像の上に帯電したトナー等の現像剤を供給して可視画像とした後、用紙に転写して定着させ、装置外に排出する。
【０００３】
ここで、画像形成装置における画像形成に関する技術が、特開２００５−３０８８２１号公報（特許文献１）、および特開２００３−２７０８７３号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、固定磁極部材を内包する供給ローラーの外周に磁性キャリアとトナーからなる磁気ブラシを形成して、磁気ブラシを現像ローラーに摺擦させつつ供給ローラーおよび現像ローラー間の電位差に応じて現像ローラーへトナーを転移させて現像ローラー上にトナー薄層を形成して現像を行う現像装置が開示されている。現像装置は、電位差を変化させて複数の互いに異なる電位差毎に形成されたトナー薄層よりトナー像として濃度検知パターンを形成するパターン形成手段と、濃度検知パターン毎にその濃度を検知して画像濃度を得る濃度検知手段と、電位差毎のトナー薄層のトナー量と電位差毎の画像濃度とに応じて設定電位差を決定する電位差決定手段とを有することを特徴としている。
【０００５】
特許文献２には、帯電した感光体の表面に光ビームを露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成する現像手段と、現像手段によって感光体上に形成されたトナー像あるいはトナー像が転写媒体に転写されてなるトナー像をパッチ画像として、その画像濃度を検出する濃度検出手段と、濃度検出手段の検出結果に基づき所定の目標濃度のトナー像を形成するために必要な画像形成条件を最適条件として求める制御手段とを備える画像形成装置が開示されている。画像形成装置に備えられる制御手段は、画像形成条件を多段階に変化させながら各画像形成条件で目標濃度よりも低濃度のパッチ画像を形成するとともに、それらのパッチ画像の画像濃度に基づき最適条件を求めることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０８８２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高画質の画像を形成するためには、トナー濃度を高精度に調整する必要がある。この場合、画像調整用に中間転写体上に形成されたパッチ画像のトナー量を正確に検知しなければならない。中間転写体上に形成されたパッチ画像のトナー量の測定については、特許文献１に示されるように、光学センサーが用いられることが多い。すなわち、トナーによって形成されたパッチ画像に光を照射し、照射された照射光の光量、パッチ画像により反射された反射光の光量、およびトナーが付着していない中間転写体の表面からの反射光の光量に基づいて、トナー量を算出する。
【０００８】
このような光学センサーを用いたトナー量の算出によれば、低濃度〜中濃度の領域のトナー量については、反射光の光量の差が比較的大きいため、高精度にトナー量を算出することができる。しかし、高濃度の領域のトナー量については、反射光の光量の差が微小であるため、トナー量を高精度に算出することは困難である。特にブラックのトナーについては、この傾向が顕著である。
【０００９】
この場合、特許文献２に示すように、静電潜像に対して電界を中和するトナー量を現像するためのコントラスト電位を現像バイアスとして算出し、設定することも考えられる。しかし、長寿命化を図る観点からアモルファスシリコン製の感光体を用いる場合には、アモルファスシリコンの比誘電率が比較的高いことから、現像ローラーと感光体とのギャップ変動に基づく現像量の変化が大きい。したがって、特許文献２に開示のような手法を採用することができない。
【００１０】
この発明の目的は、高画質の画像を得ることができる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】
【００１１】
この発明の一の局面においては、画像形成装置は、画像形成を行う画像形成部を備える。画像形成装置は、アモルファスシリコン製の感光体と、露光装置と、現像ローラーと、磁気ローラーと、周速比変更部と、中間転写体と、トナー量測定部と、第一の電圧印加部と、第二の電圧印加部と、パッチ画像形成部と、差分算出部と、判断部と、電位差導出部とを備える。露光装置は、感光体に光を照射して感光体の表面に静電潜像を形成する。現像ローラーは、感光体にトナーを供給して、静電潜像からトナーによる可視画像を形成する。磁気ローラーは、二成分現像剤を保持して、現像ローラーに二成分現像剤を構成するトナーを供給する。周速比変更部は、現像ローラーと感光体との周速比を変更する。中間転写体は、感光体上に形成された可視画像をその上に一次転写される。第一の電圧印加部は、現像ローラーに第一の電圧を印加する。第二の電圧印加部は、磁気ローラーに第二の電圧を印加する。パッチ画像形成部は、周速比変更部により感光体と現像ローラーとの周速比を画像形成時の第一の周速比として、第一の電圧と第二の電圧との電位差を複数割り振って、画像形成部により、中間転写体の上にトナー量調整用の第一のパッチ画像を形成する。トナー量測定部は、パッチ画像形成部により形成された第一のパッチ画像のトナー量を測定する。差分算出部は、複数の第一のパッチ画像間におけるトナー量の差分を算出する。判断部は、差分が所定の範囲内にある第一のパッチ画像のトナー量に関するデータが所定数以上あるか否かを判断する。電位差導出部は、判断部により所定数以上あると判断されれば、第一のパッチ画像のトナー量に関するデータから、目標とするトナー量を中間転写体上に付着させる電位差を導出する。
【発明の効果】
【００１２】
このような画像形成装置によると、低濃度の領域から高濃度の領域に亘って幅広く正確にトナー量の調整を図ることができる。したがって、このような画像形成装置は、高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像形成装置をデジタル複合機に適用した場合のデジタル複合機の外観を示す概略図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る画像形成装置をデジタル複合機に適用した場合のデジタル複合機の構成を示すブロック図である。
【図３】制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示すデジタル複合機に含まれる画像形成部の構成を示す概略図である。
【図５】ブラックの現像ユニットの概略的な構成を示す断面図である。
【図６】トナー量検知センサーの構成を示す概略図である。
【図７】デジタル複合機を用いて磁気ローラーと現像ローラーとの間の電位差ΔＶを調整する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】転写ベルトの表面上に形成した各パッチ画像を示す図である。
【図９】異なった現像器における電位差ΔＶと検出したトナー量との関係を示すグラフである。
【図１０】感光体に対する現像ローラーの周速比と検出したトナー量との関係を示すグラフである。
【図１１】現像ローラーの材質が異なる場合の電位差ΔＶと検出したトナー量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置をデジタル複合機に適用した場合のデジタル複合機の外観を示す概略図である。図２は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置をデジタル複合機に適用した場合のデジタル複合機の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１および図２を参照して、デジタル複合機１１は、制御部１２と、操作部１３と、画像読み取り部１４と、画像形成部１５と、用紙セット部１９と、排出トレイ３０と、トナー量検知センサー５１と、格納部としてのハードディスク１６と、ファクシミリ通信部１７と、ネットワーク２５と接続するためのネットワークインターフェース部１８とを備える。
【００１６】
制御部１２は、デジタル複合機１１全体の制御を行う。操作部１３は、デジタル複合機１１側から発信する情報やユーザーの入力内容を表示する表示画面２１を含む。操作部１３は、印刷部数や階調等の画像形成の条件や電源のオンまたはオフを入力させる。画像読み取り部１４は、セット位置にセットされた原稿を読み取り位置に搬送する原稿搬送装置としてのＡＤＦ（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ）２２を含む。画像読み取り部１４は、ＡＤＦ２２または載置台上にセットされた原稿の画像を読み取る。用紙セット部１９は、手差しで用紙をセットする手差しトレイ２８やサイズの異なる複数枚の用紙を収納可能な給紙カセット群２９を含む。用紙セット部１９は、画像形成部１５に供給する用紙をセットさせる。画像形成部１５は、トナーによる可視画像を形成する作像ユニット３３を含む。画像形成部１５は、画像読み取り部１４により読み取られた画像やネットワーク２５を介して送信された画像データを基に、搬送されてきた用紙に画像を形成する。画像形成部１５により画像を形成された用紙は、排出トレイ３０に排出される。ハードディスク１６は、送信された画像データや入力された画像形成条件等の格納を行う。ファクシミリ通信部１７は、公衆回線２４に接続されており、ファクシミリ送信やファクシミリ受信を行う。
【００１７】
なお、デジタル複合機１１は、画像データの書き出しや読み出しを行うＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるが、これらについては、図示および説明を省略する。また、図２中の矢印は、制御信号や制御、画像に関するデータの流れを示している。なお、図１に示すように、この実施形態においては、給紙カセット群２９は、３つの給紙カセット２３ａ、２３ｂ、２３ｃから構成されている。
【００１８】
デジタル複合機１１は、画像読み取り部１４により読み取られた原稿を用いて画像形成部１５において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、デジタル複合機１１は、ネットワークインターフェース部１８を通じて、ネットワーク２５に接続されたコンピューター２６ａ、２６ｂ、２６ｃから送信された画像データを用いて、画像形成部１５において画像を形成して用紙に印刷することにより、プリンターとして作動する。すなわち、画像形成部１５は、要求された画像を印刷する印刷部として作動する。デジタル複合機１１は、ファクシミリ通信部１７を通じて、公衆回線２４から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭを介して画像形成部１５において画像を形成することにより、また、画像読み取り部１４により読み取られた原稿の画像データを、ファクシミリ通信部１７を通じて公衆回線２４に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。デジタル複合機１１は、画像処理に関し、複写機能、プリンター機能、ファクシミリ機能等、複数の機能を有する。さらに、各機能に対しても、詳細に設定可能な機能を有する。
【００１９】
この発明の一実施形態に係るデジタル複合機１１を含む画像形成システム２７は、上記した構成のデジタル複合機１１と、ネットワーク２５を介してデジタル複合機１１に接続される複数のコンピューター２６ａ、２６ｂ、２６ｃとを備える。この実施形態においては、複数のコンピューター２６ａ〜２６ｃについては、３台示している。各コンピューター２６ａ〜２６ｃはそれぞれ、デジタル複合機１１に対して、ネットワーク２５を介して印刷要求を行って印刷をすることができる。デジタル複合機１１とコンピューター２６ａ〜２６ｃとは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブル等を用いて有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよく、ネットワーク２５内には、他のデジタル複合機やサーバーが接続されている構成でもよい。
【００２０】
次に、制御部１２の構成について説明する。図３は、制御部１２の構成を示すブロック図である。図３を参照して、制御部１２は、周速比変更部６０と、パッチ画像形成部５６と、差分算出部５７と、判断部５８と、電位差導出部５９とを備える。周速比変更部６０は、現像ローラーと感光体との周速比を変更する。パッチ画像形成部５６は、周速比変更部６０により感光体と現像ローラーとの周速比を画像形成時の第一の周速比として、第一の電圧と第二の電圧との電位差を複数割り振って、画像形成部１５により、中間転写体の上にトナー量調整用の第一のパッチ画像を形成する。差分算出部５７は、複数の第一のパッチ画像間におけるトナー量の差分を算出する。判断部５８は、差分が所定の範囲内にある第一のパッチ画像のトナー量に関するデータが所定数以上あるか否かを判断する。電位差導出部５９は、判断部５８により所定数以上あると判断されれば、第一のパッチ画像のトナー量に関するデータから、目標とするトナー量を中間転写体上に付着させる電位差を導出する。これらの構成については、後述する。
【００２１】
次に、デジタル複合機１１に備えられる画像形成部１５の構成について、さらに詳細に説明する。図４は、デジタル複合機１１に備えられる画像形成部１５の概略的な構成を示す概略断面図である。なお、理解の容易の観点から、図４において、部材のハッチングを省略する。また、図４は、上下方向に延びる平面でデジタル複合機１１を切断した場合の断面図である。
【００２２】
図４を参照して、画像形成部１５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各４色に対応する四つの感光体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、および四つの現像ユニット３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを含む作像ユニット３３と、露光装置としてのＬＳＵ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｎｎｅｒ  Ｕｎｉｔ）３４と、中間転写体としての転写ベルト３５と、四つの一次転写ローラー３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを含む一次転写ユニット３７と、二次転写ローラー３８と、クリーニングブレード３９と、トナー量検知センサー５１とを含む。長寿命化を図る観点から、感光体３１ａ〜３１ｄは全て、アモルファスシリコン製である。ＬＳＵ３４については、一点鎖線で概略的に示している。トナー量検知センサー５１については、二点鎖線で概略的に示している。なお、デジタル複合機１１は、いわゆる四連タンデム形式の画像形成部１５を備えることとなる。図４において、現像ユニット３２ａ〜３２ｄについては、概略的に示している。
【００２３】
ＬＳＵ３４は、画像読み取り部１４によって読み取った画像を基に、四つの感光体３１ａ〜３１ｄにそれぞれ露光する。露光された各色の成分の光を基に、感光体３１ａ〜３１ｄに静電潜像が形成される。感光体３１ａ〜３１ｄに形成された静電潜像に現像ユニット３２ａ〜３２ｄからそれぞれ各色のトナーを供給する。トナーは、現像ユニット３２ａ〜３２ｄ内において撹拌されており、例えば、プラスの電荷を帯びるよう帯電している。この帯電したトナーを感光体３１ａ〜３１ｄに供給して、感光体３１ａ〜３１ｄ上にトナーによる可視画像を形成する。このようにして感光体３１ａ〜３１ｄ上に形成されたトナーによる可視画像は、転写ベルト３５に一次転写される。
【００２４】
転写ベルト３５は、無端状である。転写ベルト３５は、駆動ローラー４１ａ、および従動ローラー４１ｂによって一方方向に回転する。転写ベルト３５の回転方向は、図４中の矢印Ｄ１で示される。すなわち、転写ベルト３５の回転方向については、感光体３１ａ〜３１ｄが設けられている下方領域においては、左側から右側に向かう方向、その逆の上方領域においては、右側から左側に向かう方向である。転写ベルト３５の回転方向において、現像ユニット３２ａ〜３２ｄのうち、イエローの現像ユニット３２ａが最も上流側に配置されており、ブラックの現像ユニット３２ｄが最も下流側に配置されている。なお、転写ベルト３５は、上流側から下流側に向かって回転するものとする。
【００２５】
四つの一次転写ローラー３６ａ〜３６ｄはそれぞれ、転写ベルト３５を介して各色の感光体３１ａ〜３１ｄに対向する位置に配置される。一次転写ユニット３７によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像ユニット３２ａ〜３２ｄにより形成されたトナーによる可視画像が転写ベルト３５に一次転写される。具体的には、一次転写ローラー３６ａ〜３６ｄのそれぞれにバイアスを印加することによって、現像ユニット３２ａ〜３２ｄにより感光体３１ａ〜３１ｄ上に形成されたトナーによる可視画像が、転写ベルト３５の表面４２に一次転写される。この時に、各色の画像が転写ベルト３５に重ねられて、転写ベルト３５上にフルカラーの画像が形成される。
【００２６】
二次転写ローラー３８は、転写ベルト３５を介して、従動ローラー４１ｂと対向する位置に設けられる。画像形成部１５は、二次転写ローラー３８と転写ベルト３５の表面４２とが当接する位置に記録媒体としての用紙を搬送するための用紙搬送路４３ａを備える。また、画像形成部１５は、二次転写された用紙を不図示の定着ユニット側へ搬送するための用紙搬送路４３ｂを備える。給紙カセット２３ａ〜２３ｃが位置する上流側となる用紙搬送路４３ａから、二次転写ローラー３８と転写ベルト３５の表面４２とが当接する位置に用紙が供給される。用紙の搬送のタイミングに合わせて、二次転写ローラー３８へのトナーと逆の極性のバイアスが印加される。二次転写ローラー３８へのバイアスの印加により、転写ベルト３５の表面４２上に形成されたトナーによる可視画像が、供給された用紙側に電気的に引き寄せられ、用紙に二次転写される。トナーによる可視画像が転写された用紙は、用紙搬送路４３ｂを利用して図示しない定着ユニットまで搬送される。
【００２７】
クリーニングブレード３９は、転写ベルト３５を介して、駆動ローラー４１ａと対向する位置に設けられている。クリーニングブレード３９は、イエローの現像ユニット３２ａの上流側に設けられている。クリーニングブレード３９は、弾性を有するゴム状の細長い板状の部材から構成されている。クリーニングブレード３９は、デジタル複合機１１の主走査方向が長手方向となるように取り付けられる。クリーニングブレード３９は、その先端部をいわゆるカウンター方向で転写ベルト３５の表面４２に当接させるようにして配置されている。クリーニングブレード３９は、所定の箇所に固定されており、一方方向に回転する転写ベルト３５の表面４２に付着したトナーを物理的に除去する。クリーニングブレード３９の材質としては、例えば、ウレタンゴムが用いられる。トナーによる可視画像が用紙に転写された後、転写ベルト３５上に残留したトナーは、クリーニングブレード３９によって物理的に除去される。そして、次の画像形成が行われる。
【００２８】
なお、デジタル複合機１１は、ブラックの現像ユニット３２ｄのみを用いたモノクロ印刷が可能である。また、デジタル複合機１１は、イエローの現像ユニット３２ａ、マゼンタの現像ユニット３２ｂ、およびシアンの現像ユニット３２ｃの少なくともいずれか一つを用いたカラー印刷が可能である。
【００２９】
次に、ブラックの現像ユニット３２ｄの構成について説明する。図５は、ブラックの現像ユニット３２ｄの概略的な構成を示す断面図である。図５を参照して、現像ユニット３２ｄは、磁気ローラー４５および現像ローラー４６を含む。磁気ローラー４５は、マグローラーとも呼ばれるものである。現像ローラー４６は、現像スリーブとも呼ばれるものである。
【００３０】
磁気ローラー４５および現像ローラー４６は共に、一部を図示した現像容器４４内に配置されている。現像容器４４には、トナーおよびキャリアから構成される図示しない二成分現像剤が充填されている。現像により消費されたトナーは随時、現像容器４４内に供給される。なお、現像容器４４内には、トナーや現像剤を撹拌する撹拌ローラー（図示せず）も設けられている。
【００３１】
磁気ローラー４５の内部には、周方向に交互にＮ極およびＳ極が形成されている。磁気ローラー４５は、その表面４７に二成分現像剤を保持する。磁気ローラー４５は、その表面４７に保持した二成分現像剤から現像ローラー４６側にトナーを供給する。現像ローラー４６の表面４８には、磁気ローラー４５側から供給されたトナーの薄層が形成される。
【００３２】
現像ローラー４６は、図５中の矢印Ｒ２の方向に回転しながら、ブラックの感光体３１ｄの表面４９にトナーを供給する。なお、感光体３１ｄは、図５中の矢印Ｒ１の方向に回転する。感光体３１ｄの表面４９に形成された静電潜像にトナーが供給されると、トナーによる可視画像が感光体３１ｄの表面４９に形成される。
【００３３】
現像ユニット３２ｄは、磁気ローラー４５に第一の電圧を印加する第一の電圧印加部５０ａを備える。また、現像ユニット３２ｄは、現像ローラー４６に第二の電圧を印加する第二の電圧印加部５０ｂを備える。第一の電圧印加部５０ａと第二の電圧印加部５０ｂとは、別途設けられている。磁気ローラー４５および現像ローラー４６に印加される電圧には、差が設けられている。すなわち、磁気ローラー４５に印加される第一の電圧と、現像ローラー４６に印加される第二の電圧とは異なる。この第一の電圧と第二の電圧との電位差ΔＶに基づいて、現像ローラー４６上に形成されるトナーの層厚が決まる。すなわち、電位差ΔＶを可変にして、現像ローラー４６上のトナーの層厚を設定する。
【００３４】
次に、トナー量検知センサー５１の構成について、簡単に説明する。図６は、トナー量検知センサー５１の構成を示す概略図である。なお、図６においては、トナー量検知センサー５１は、二点鎖線で概略的に示している。
【００３５】
図１〜図６を参照して、トナー量測定部としてのトナー量検知センサー５１は、転写ベルト３５の回転方向において、ブラックの現像ユニット３２ｄの下流側に配置されている。トナー量検知センサー５１は、転写ベルト３５の表面４２側に光を照射する発光素子５２ａと、転写ベルト３５の表面４２側から反射された反射光を受光する受光素子５２ｂと、受光素子５２ｂによって受光した反射光の光量からトナー量を算出するトナー量算出部５３とを備える。この実施形態においては、発光素子５２ａと受光素子５２ｂとは、転写ベルト３５の表面４２に垂直な方向に延びる平面５４に対して、対称の位置となるように設置されている。すなわち、受光素子５２ｂは、発光素子５２ａによって発光された光に対して正反射光を受光する位置に設けられている。発光素子５２ａの一例として、具体的には、赤外光を照射する赤外発光ダイオードが採用される。また、受光素子５２ｂの一例として、具体的には、赤外受光素子が採用される。
【００３６】
発光素子５２ａは、転写ベルト３５の表面４２またはトナーによる可視画像４０に向かって、図６中の矢印Ｅ１で示す左斜め上方向に赤外光といった光５５ａを照射する。トナーによる可視画像４０が形成されていない場合には、発光素子５２ａは、転写ベルト３５の表面４２に向かって光５５ａを照射することになる。
【００３７】
受光素子５２ｂは、図６中の矢印Ｅ２で示す左斜め下方向に向かうトナーによる可視画像４０からの反射光５５ｂおよび転写ベルト３５の表面４２からの反射光５５ｂのいずれか一方か、またはトナーによる可視画像４０と転写ベルト３５の表面４２との双方からの反射光５５ｂを受光する。トナーによる可視画像４０が転写ベルト３５の表面４２を完全に覆っていれば、トナーによる可視画像４０からの反射光５５ｂのみを受光する。トナーによる可視画像４０が転写ベルト３５の表面４２上に形成されていなければ、転写ベルト３５の表面４２からの反射光５５ｂのみを受光する。トナーによる可視画像４０が転写ベルト３５の表面４２を完全に覆っておらず、トナーによる可視画像４０のトナー量が少なければ、トナーによる可視画像４０と転写ベルト３５の表面４２との双方からの反射光５５ｂを受光する。
【００３８】
トナー量検知センサー５１は、その表面４２にトナーによる可視画像４０が形成された転写ベルト３５に対して、図６中の矢印Ｅ１で示す方向に光５５ａを照射する。光５５ａは、トナーによる可視画像４０および転写ベルト３５の表面４２のいずれか一方か、またはトナーによる可視画像４０と転写ベルト３５の表面４２との双方に当たって反射する。反射された反射光５５ｂは、受光素子５２ｂによって受光される。受光素子５２ｂは、受光した光の光量に応じた電流をそれぞれ出力する。トナー量算出部５３は、受光素子５２ｂによって出力された電流を電圧値に変換する。そして、この電圧値に基づいてトナー量を算出する。このようにして、トナー濃度検知センサー５１は、トナー量を検知する。
【００３９】
デジタル複合機１１においては、所定のタイミングで、上記した電位差ΔＶは調整されるものである。すなわち、画像形成部１５を構成する部材の経年変化やデジタル複合機１１が設置されている環境の変化等に応じて、目標とするトナー量を転写ベルト３５の表面４２に付着させる際の電位差ΔＶを、初期の設定値から変更し、調整する。低濃度の領域から高濃度の領域に亘って幅広く正確にトナー量の調整を図ることにより、高精度の画質を維持することができる。
【００４０】
次に、このデジタル複合機１１を用いて磁気ローラー４５と現像ローラー４６との間の電位差ΔＶを調整する場合について説明する。図７は、デジタル複合機１１を用いて磁気ローラー４５と現像ローラー４６との間の電位差ΔＶを調整する場合の処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、ブラックの現像ユニット３２ｄにおいて電位差ΔＶを調整する場合について説明する。なお、この実施形態においては、電位差ΔＶについては、４水準変化させるものとし、電位差ΔＶを調整するのに有用なデータ数を４と設定されているものとする。なお、以下において、ブラックの画像について説明を行うが、イエロー、マゼンタ、シアンの各色についても、それらの処理の流れはブラックの場合と同じである。
【００４１】
図１〜図７を参照して、制御部１２は、電位差ΔＶを調整するに際し、まず、電位差ΔＶを４水準に割り振り、画像形成部１５により、転写ベルト３５の表面４２上にトナー量調整用の第一のパッチ画像を形成する（図７において、ステップＳ１１、以下、「ステップ」を省略する）。この場合、現像ローラー４６と感光体３１ｄとの周速比Ｓ／Ｄとしては、通常の画像形成時における第一の周速比とする。なお、実際の第一の周速比としては、例えば、１．６が挙げられる。また、磁気ローラー４５と現像ローラー４６との周速比Ｍ／Ｓについては、一定の値で固定されている。
【００４２】
この場合、現像ローラー４６への電圧の値を固定とし、磁気ローラー４５に印加する電圧の値を可変とする。具体的には、それぞれの水準間での電位差ΔＶを約１００Ｖと設定して同等とする。図８に、転写ベルト３５の表面４２上に形成した各パッチ画像６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを示す。図８を参照して、パッチ画像６１ａ〜６１ｄは、それぞれ矩形状に構成されている。また、パッチ画像６１ａ〜６１ｄは、矢印Ｄ１で示す転写ベルト３５の搬送方向において、それぞれ間隔を開けて設けられている。
【００４３】
次に、形成した第一の各パッチ画像６１ａ〜６１ｄのトナー量を測定する（Ｓ１２）。このトナー量の測定については、上記したトナー量検知センサー５１により行う。なお、この設定した電位差ΔＶとトナー量との関係は、現像ユニット毎に傾向がある。
【００４４】
ここで、それぞれ異なる現像ユニット毎の電位差ΔＶとトナー量との関係について説明する。図９は、異なった現像ユニットにおける電位差ΔＶと検出したトナー量との関係を示すグラフである。図９中、縦軸は、トナー量（ｍｇ／ｃｍ２）を示し、横軸は、電位差Δ（ボルト）を示す。図９に示す三つの線６２ａ〜６２ｃにおいて、三つのそれぞれ異なる現像ユニットの場合を示している。
【００４５】
図９を参照して、線６２ａ、線６２ｂ、線６２ｃからも把握できるように、同じ電位差ΔＶであっても、現像ユニット毎に検知されるトナー量は異なる。電位差Δと検知されたトナー量との関係については、現像ユニット間で差はあるものの、おおよそ比例関係にある。
【００４６】
ここで、図９に示す場合においては、電位差Δと検知されたトナー量との関係について、線形となっている。具体的には、線６２ａで示す現像ユニットにおいて、電位差ΔＶが１００Ｖから２００Ｖとなれば、測定されるトナー量が約０．１５ｍｇ／ｃｍ２から０．３１ｍｇ／ｃｍ２となる。また、電位差ΔＶが２００Ｖから３００Ｖとなれば、測定されるトナー量が約０．３１ｍｇ／ｃｍ２から０．４１ｍｇ／ｃｍ２となる。すなわち、電位差ΔＶが１００Ｖ上がれば、測定されるトナー量が少なくとも約０．１ｍｇ／ｃｍ２上がっている。
【００４７】
しかし、電位差ΔＶが高い場合、例えば、４００Ｖ以上である場合において、測定されるトナー量の値がほとんど変化しない場合が生ずる。すなわち、電位差ΔＶが比較的高い場合同士で比較して、電位差ΔＶが１００Ｖ程度あるにも関わらず、トナー量検知センサー５１により測定したトナー量の変化がほとんどないといった状況が生じる。これは、高濃度の画像を形成する場合の電位差ΔＶに相当するものである。
【００４８】
ここで、制御部１２は、複数の第一のパッチ画像６１ａ〜６１ｄ間におけるトナー量の差分を算出する（Ｓ１３）。そして、判断部５８として、算出された差分が所定の範囲内にある第一のパッチ画像６１ａ〜６１ｄのトナー量に関するデータが所定数、ここでは４以上あるか否かを判断する（Ｓ１４）。上記した電位差ΔＶが１００Ｖの場合、トナー量の差分について、検知されるトナー量が少なくとも所定の範囲として０．１ｍｇ／ｃｍ２以上である第一のパッチ画像６１ａ〜６１ｄのトナー量に関するデータが４つ以上あるか否かを判断する。
【００４９】
データ数が４つ以上あると判断されれば（Ｓ１４において、ＹＥＳ）、得られた４つのデータに基づき、電位差Δと検知されるトナー量との関係から、線形近似を行い、目標とするトナー量、ここでは、トナー量検知センサー５１により測定できないレベルのトナー量に対応する電位差Δを算出する（Ｓ１５）。そして、算出された電位差Δを画像形成における設定に反映させて、電位差ΔＶの調整を終了する（Ｓ１６）。その後、ＬＳＵ３４の光量やガンマ補正等のキャリブレーションを実施する。なお、トナー量検知センサー５１の感度としては、画像濃度ＩＤを１．２とした場合のトナー量を０．４ｍｇ／ｃｍ２とするものである。また、画像濃度ＩＤの目標値を１．４とする場合、トナー量は、０．５ｍｇ／ｃｍ２となるものである。
【００５０】
一方、データ数が４つ未満であると判断されれば（Ｓ１４において、ＮＯ）、周速比変更部６０により、現像ローラー４６と感光体３１ｄとの周速比を、第一の周速比から第二の周速比に変更する（Ｓ１７）。第一の周速比は、第二の周速比よりも小さいものである。なお、実際の第二の周速比としては、例えば、０．８が挙げられる。
【００５１】
図１０は、感光体３１ｄに対する現像ローラー４６の周速比と検出したトナー量との関係を示すグラフである。図１０中、縦軸は、トナー量（ｍｇ／ｃｍ２）を示し、横軸は、周速比を示す。
【００５２】
図１０を参照して、周速比を小さくするに従い、測定されるトナー量は少なくなる。これは、感光体３１ｄと現像ローラー４６とのニップ部分に供給されるトナー量が少なくなるからであると考えられる。また、周速比とトナー量とは、ほぼ比例関係にある。
【００５３】
そして、第二の周速比とした後、再び、電位差ΔＶを４水準に割り振り、画像形成部１５を利用して、転写ベルト３５の表面４２上にトナー量調整用の第二のパッチ画像を形成する（Ｓ１８）。そして、形成した第二の各パッチ画像のトナー量をトナー量検知センサー５１による測定する（Ｓ１９）。
【００５４】
測定されたトナー量について、再び差分を算出し（Ｓ２０）、算出された差分が所定の範囲内にある第二のパッチ画像のトナー量に関するデータが所定数、ここでは４以上あるか否かを判断する（Ｓ２１）。データ数が４つ以上あると判断されれば（Ｓ２１において、ＹＥＳ）、さらに第二の周速比よりも小さい第三の周速比に変更する（Ｓ２２）。そして、電位差ΔＶを４水準に割り振り、画像形成部１５により、転写ベルト３５の表面４２上にトナー量調整用の第三のパッチ画像を形成する（Ｓ２３）。そして、形成した第三の各パッチ画像のトナー量をトナー量検知センサー５１による測定する（Ｓ２４）。この場合、上記した図１０に基づき、周速比が小さくなれば、トナー量も少なくなるものである。したがって、測定したトナー量と電位差ΔＶとの関係については、算出された差分が所定の範囲内にある第三のパッチ画像のトナー量に関するデータ数が４となるものである。
【００５５】
そして、第二の周速比と第三の周速比との関係、および第二の周速比の場合に得られた第二のパッチ画像のトナー量に関する４つのデータと、第三の周速比の場合に得られた第三のパッチ画像のトナー量に関する４つのデータから、第一の周速比、すなわち、画像形成時の周速比と第二の周速比との関係を導出し、さらに第一の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係を導出する（Ｓ２５）。
【００５６】
そして、導出された第一の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係から、目標とされるトナー量が得られる電位差ΔＶを算出する（Ｓ１５）。そして、算出された電位差Δを画像形成における設定に反映させて、電位差ΔＶの調整を終了する（Ｓ１６）。
【００５７】
なお、第二の周速比で得られたデータ数が４つ未満であると判断されれば（Ｓ１９において、ＮＯ）、データ数が４つ以上となるまで、周速比を小さくし、これを新たに第二の周速比と設定して、同様にパッチ画像の形成およびトナー量の測定を行う。すなわち、データ数が４つ得られるまで周速比を小さくし、４つ得られた時点でその時の周速比を第二の周速比とする。そして、さらに周速比の低い第三の周速比で、再びパッチ画像の形成およびトナー量の測定を行う。その後、第二の周速比と第三の周速比との関係、および第二の周速比の場合に得られた４つのデータと、第三の周速比の場合に得られた４つのデータから、第一の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係を導出する。
【００５８】
このように構成することにより、低濃度の領域から高濃度の領域に亘って幅広く正確にトナー量の調整を図ることができる。したがって、このような画像形成装置は、高画質の画像を得ることができる。
【００５９】
なお、予め周速比とトナー量との関係、すなわち、周速比とトナー量との相関関係のデータが把握できており、このデータが、例えば、ハードディスク１６に格納されている場合には、第三の周速比におけるデータを取得せず、このデータを利用することにしてもよい。こうすることにより、より効率的にトナー量の調整を図ることができる。
【００６０】
具体的には、図１０に示すような関係が予め把握できていれば、第二の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係から、第一の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係を導出することができる。例えば、第一の周速比が１．６であり、第二の周速比が０．８であった場合、それぞれの周速比で測定されたトナー量は、約０．５ｍｇ／ｃｍ２、約０．２９ｍｇ／ｃｍ２である。これらの関係性を利用して、第二の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係から、第一の周速比における電位差ΔＶとトナー量との関係を導出する。
【００６１】
なお、現像ローラー４６の材質が異なる場合について説明する。図１１は、現像ローラー４６の材質が異なる場合の電位差ΔＶと検出したトナー量との関係を示すグラフである。図１１中、縦軸は、トナー量（ｍｇ／ｃｍ２）を示し、横軸は、電位差Δ（ボルト）を示す。図１１に示す二つの線６３ａ〜６３ｂにおいて、二つのそれぞれ材質の異なる現像ローラー４６を用いた現像器の場合を示している。
【００６２】
図１１を参照して、線６３ａに示す現像ユニットにおいて、電位差ΔＶが１００Ｖ未満の場合、線６３ｂに示す現像ユニットの場合と比較して、線形性が崩れている。具体的には、付与される電位差ΔＶに対して、トナーの量が多く測定される傾向がある。これについては、線６３ａに示す現像ユニットに含まれる現像ローラーは、線６３ｂに示す現像ユニットに含まれる現像ローラーと比較して、低い電位差ΔＶにおける電界追従性が低いものである。
【００６３】
したがって、このような現像ローラー、すなわち、電界追従性の低い現像ローラーを使用する場合においても、上記したように電位差ΔＶとトナー量との関係を導出し、目標となる画像濃度に対応するトナー量に相当する電位差ΔＶを算出することができる。
【００６４】
また、上記の実施の形態においては、現像ローラー４６に印加される電圧を固定し、磁気ローラー４５に印加される電圧を変更することとしたが、これに限らず、磁気ローラー４５に印加される電圧を固定し、現像ローラー４６に印加される電圧を変更するようにしてもよい。
【００６５】
なお、上記の実施の形態においては、４つのデータ数としたが、これに限らず、線形性の関係を得るために必要な最低２つの有用なデータ数としてもよい。すなわち、所定数としてのデータ数を２以上とするよう構成してもよい。
【００６６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、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ことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
この発明に係る画像形成装置は、高画質の画像を得ることが要求される場合に、特に有効に利用される。
【符号の説明】
【００６８】
１１  デジタル複合機、１２  制御部、１３  操作部、１４  画像読み取り部、１５  画像形成部、１６  ハードディスク、１７  ファクシミリ通信部、１８  ネットワークインターフェース部、１９  用紙セット部、２１  表示画面、２２  ＡＤＦ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  給紙カセット、２４  公衆回線、２５  ネットワーク、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  コンピューター、２７  画像形成システム、２８  手差しトレイ、２９  給紙カセット群、３０  排出トレイ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  感光体、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  現像ユニット、３３  作像ユニット、３４  ＬＳＵ、３５  転写ベルト、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ  一次転写ローラー、３７  一次転写ユニット、３８  二次転写ローラー、３９  クリーニングブレード、４１ａ  駆動ローラー、４０  可視画像、４１ｂ  従動ローラー、４２，４７，４８，４９  表面、４３ａ，４３ｂ  用紙搬送路、４４  現像容器、４５  磁気ローラー、４６  現像ローラー、５０ａ，５０ｂ  電圧印加部、５１  トナー量検知センサー、５２ａ  発光素子、５２ｂ  受光素子、５３  トナー量算出部、５４  平面、５５ａ，５５ｂ  光、５６  パッチ画像形成部、５７  差分算出部、５８  判断部、５９  電位差導出部、６０  周速比変更部、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ  パッチ画像、６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ  線。
【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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