(57)【要約】      （修正有）【課題】光学センサーを用いてパッチによる感光体の隠蔽率を検出し、その検出値に基づいてパッチのトナー付着量を算出する際、トナー付着量を精度良く算出できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体１０と、像担持体１０上にトナー像を形成する現像部２０と、トナー像による像担持体１０の隠蔽率を検出する光学センサー１４と、光学センサー１４の検出値に基づいて、像担持体１０へのトナー像のトナー付着量を算出する制御部と、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように隠蔽率を制御する隠蔽率制御手段１３Ａと、を備え、制御部は、形成されたトナー像に対し、隠蔽率制御手段１３Ａによって隠蔽率を制御してから、光学センサー１４に隠蔽率を検出させる。【選択図】図１
2017040728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体上にトナー像を形成する現像部と、
前記トナー像による前記像担持体の隠蔽率を検出する光学センサーと、
前記光学センサーの検出値に基づいて、前記像担持体への前記トナー像のトナー付着量を算出する制御部と、を備える画像形成装置であって、
前記隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように前記隠蔽率を制御する隠蔽率制御手段をさらに備え、
前記制御部は、形成された前記トナー像に対し、前記隠蔽率制御手段によって前記隠蔽率を制御してから、前記光学センサーに前記隠蔽率を検出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記隠蔽率制御手段は、前記像担持体の回転方向において、前記現像部の前記トナー像の形成位置より下流かつ前記光学センサーの検出位置より上流に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記隠蔽率制御手段は、前記トナー像を押圧する均しローラーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記均しローラーの回転速度を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記現像部内の現像スリーブの前記像担持体に対する回転速度比に基づいて前記均しローラーの回転速度を制御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、前記トナー像の階調に基づいて前記均しローラーの回転速度を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記均しローラーに電圧を印加する電源部をさらに備え、
前記制御部は、前記トナー像から前記均しローラーへのトナー転移を防ぐように前記電源部を制御することを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記トナー像から前記均しローラーへのトナー転移量に基づき、前記光学センサーの検出値を補正することを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、算出したトナー付着量に基づき、トナー付着量の制御目標値に対する前記現像部内の現像スリーブの前記像担持体に対する回転速度比を決定し、前記トナー像から前記均しローラーへのトナー転移量に基づき、前記制御目標値を補正することを特徴とする請求項３から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御部は、画像形成装置に関する環境情報及び耐久情報の少なくとも一つに基づき、前記トナー転移量を推定することを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記均しローラーは、前記像担持体に対して接触及び離間可能であり、
前記制御部は、前記隠蔽率の検出に応じて前記均しローラーを接触及び離間させることを特徴とする請求項３から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記隠蔽率制御手段は、時間とともに向きが変化する電圧を印加することで前記トナー像を再配置する電圧印加手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記現像部内の現像スリーブの前記像担持体に対する回転速度比に基づいて前記電圧印加手段の出力を制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記トナー像の階調に基づいて前記電圧印加手段の出力を制御することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御部は、通常の画像形成時は前記電圧印加手段によって電圧を印加させないことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一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、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、一様に帯電した感光体に対して画像情報に基づいてレーザー光が照射されることにより、感光体の表面に潜像が形成される。そして、潜像が形成された感光体に現像部によってトナーが供給されることにより、潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、転写部の圧接によって搬送されてきた用紙に転写され、定着部によって定着されることで用紙に画像が形成される。
【０００３】
このような画像形成装置においては、画像形成枚数や周囲の環境によって画像の濃度、すなわちトナー付着量が変化する。
【０００４】
トナー付着量を一定に保つ技術として、感光体上にトナー付着量を検出するためのトナー像であるパッチを形成し、光学センサーを用いてパッチによる感光体の隠蔽率（パッチが感光体を覆い隠す割合。以下単に隠蔽率）を検出し、その検出値に基づいてパッチのトナー付着量を算出し、そのトナー付着量に基づいて感光体に対する現像部内の現像スリーブの回転速度比（以下現像θ）を決定することでトナー付着量を制御目標値へ制御する画像形成装置が特許文献１に記載されている。
【０００５】
ここで、現像θとは、感光体に対する現像部内の現像スリーブの回転速度比である。すなわち、
現像θ＝現像スリーブの回転速度／感光体の回転速度
である。ここで、回転速度は周速度である。また、感光体の回転速度の正の向きは通常の画像形成時の回転の向きであり、現像スリーブの回転速度の正の向きは感光体の回転の向きと同じ向きである。現像スリーブの回転の向きは通常感光体の回転の向きと同じ向きであるため、現像θは正となる。
【０００６】
つまり、制御部はパッチを形成してトナー付着量を算出した結果、トナー付着量が制御目標値よりも少なければ現像θを大きくしてトナー付着量を多くし、トナー付着量が制御目標値よりも多ければ現像θを小さくしてトナー付着量を少なくするフィードバック制御を行う。
【０００７】
また、光学センサーによって隠蔽率を検出する際、光学センサーは感光体の表面に形成されたパッチへ光を照射し、パッチの隙間を通って感光体表面で反射された光（反射光）を受ける。そして、反射光が多ければパッチの隙間が大きく隠蔽率が低いことが分かり、反射光が少なければパッチの隙間が小さく隠蔽率が高いことが分かる。光学センサーは反射光に応じた検出値を制御部に出力する。制御部は、光学センサーの検出値からトナー付着量を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３１４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、トナー付着量制御において、反射光に応じた光学センサーの検出値からトナー付着量を算出する。このように隠蔽率を検出することによってトナー付着量を算出する際、同じ隠蔽率の検出値が得られた場合でも、例えばパッチ形成時の現像θによって実際のトナー付着量は異なることが発明者の実験により次のように明らかとなった。
【００１０】
図１５は、パッチを形成して感光体上に付着したトナーをパッチ上面から見た図を示しており、図１５（ａ）はパッチ形成時の現像θが小さく、図１５（ｂ）のトナーはパッチ形成時の現像θが大きい場合を示している。また、図１５（ａ）のトナーと図１５（ｂ）のトナーとが同じ量（トナー付着量）になる場合を示している。
【００１１】
同一トナー付着量でも、図１５（ａ）のように現像θが小さいほどトナーの密度（単位体積当たりのトナー個数）が小さく、トナー間の隙間が大きく、その部分はトナーが感光体を覆い隠していないので隠蔽率が低い。逆に、図１５（ｂ）のように現像θが大きいほどトナーの密度が大きく、トナー間の隙間が小さく、隠蔽率が高い。なお、トナーの密度は現像θが大きくなると飽和し、図１５（ｂ）はトナーの密度が最も大きい状態を示している。
【００１２】
このように、同一トナー付着量でも現像θによってトナーの密度が変化するので、トナーの密度の影響を受けて光学センサーの検出値（隠蔽率）は異なる。言い換えると、同じ隠蔽率の検出値が得られた場合でも、パッチ形成時の現像θによって実際のトナー付着量は異なる。このように、トナー付着量と光学センサーの検出値（隠蔽率）とが１対１に対応していないため、隠蔽率の検出値からトナー付着量を精度良く算出することができていなかった。そのため、現像θを調整してトナー付着量を制御するような画像形成装置の場合、トナー付着量制御を精度良く行うことができていなかった。
【００１３】
本発明はこれに鑑み、トナー付着量をさらに精度良く算出できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の様態は、像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する現像部と、トナー像による像担持体の隠蔽率を検出する光学センサーと、光学センサーの検出値に基づいて、像担持体へのトナー像のトナー付着量を算出する制御部と、を備える画像形成装置であって、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように隠蔽率を制御する隠蔽率制御手段をさらに備え、制御部は、形成されたトナー像に対し、隠蔽率制御手段によって隠蔽率を制御してから、光学センサーに隠蔽率を検出させることを特徴とする画像形成装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光学センサーを用いてパッチによる感光体の隠蔽率を検出し、その検出値に基づいてパッチのトナー付着量を算出する際、トナー付着量を精度良く算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図２】機能的構成を示すブロック図である。
【図３】トナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】光学センサーの検出値とトナー付着量との関係を示すグラフである。
【図５】トナー付着量と現像θとの関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態に係るトナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】均しローラーの回転速度比Ｎを決定するための図である。
【図８】補正係数αを決定するための図である。
【図９】第３の実施形態に係るトナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】補正係数βを決定するための図である。
【図１１】第４の実施形態に係る画像形成装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図１２】第４の実施形態に係る機能的構成を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施形態に係るトナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】周波数補正係数Ｍを決定するための図である。
【図１５】同一トナー付着量における現像θと隠蔽率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一部を概略的に示す断面図である。
【００１８】
本実施形態の画像形成装置は、ブラックの現像部２０を有する電子写真方式のモノクロプリンターである。本実施形態の画像形成装置は、外部機器から画像データを取得し、その画像データに基づいてモノクロ画像を記録材に形成することができる。
【００１９】
外部機器として、原稿読取装置、ＰＣ（パーソナルコンピューター）等がある。
【００２０】
記録材として、用紙、フィルム、布等を用いることができる。
【００２１】
感光体１０は、円筒体であり、矢印の方向に回転する。本実施形態において感光体１０の回転速度は一定である。感光体１０は、現像部２０によって形成されたトナー像を担持する像担持体として機能する。
【００２２】
感光体１０の周囲には、帯電部１１、露光部１２、現像部２０、転写部３０、クリーニング部１５が配置されている。
【００２３】
外部機器から画像データを取得し、画像形成が開始されると、感光体１０の表面は帯電部１１によって一様に帯電される。帯電部１１によって帯電が行われる前に、前回の画像形成で帯電した電位が図示しない発光ダイオード等を用いて除電されている。
【００２４】
そして、取得した画像データに基づき、露光部１２によって感光体１０の表面にレーザー光が照射される。これにより、感光体１０の表面が露光され、画像データに対応する潜像が形成される。
【００２５】
感光体１０の表面に形成された潜像は、現像部２０からトナーが供給され、トナー像となる。現像部２０には、図示しないトナー供給部からトナーが供給されている。現像部２０の現像方式として反転現像方式が用いられており、感光体１０表面の露光された部分に現像部２０からのトナーが付着し、トナー像が形成される。
【００２６】
感光体１０の表面に形成されたトナー像は、転写部３０において、図示しない搬送経路上を図１の右方から搬送されてきた記録材に転写される。転写部３０は、複数のローラーと、それらのローラーに架け渡されたベルトから構成されており、ローラーが回転することによりベルトが矢印の方向に回転するようになっている。感光体１０と対向するローラーはベルトを介して感光体に接触し、感光体１０とベルトの間に転写ニップを形成している。搬送されてきた記録材がこの転写ニップを通過する際、記録材に対してトナー像が転写される。
【００２７】
転写部３０においてトナー像が転写された記録材は、図示しない定着部に搬送され、定着部で加熱、加圧される。これによって記録材上のトナーは溶融し、記録材に定着する。その後、記録材は画像形成装置から排出される。
【００２８】
このようにして、本実施形態の画像形成装置は、外部機器から画像データを取得し、その画像データに基づいてモノクロ画像を記録材に形成することができる。
【００２９】
なお、転写部３０において記録材に転写されずに感光体１０に残留したトナーは、クリーニング部１５によって回収される。
【００３０】
次に、現像部２０の構成及び動作について説明する。
【００３１】
現像部２０はその容器内に、トナー及びキャリアーを収納している。トナーは、樹脂、着色剤、その他の添加剤から構成される。キャリアーは、鉄等の金属粒子から構成され、磁性を有する。
【００３２】
現像部２０の容器内には、撹拌スクリュー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、現像スリーブ２３が、その回転軸が感光体１０と平行になるように配置されている。
【００３３】
現像部２０の容器内の空間は、隔壁によって左右に分割されている。撹拌スクリュー２１Ａ及び２１Ｂは隔壁の右側に配置されており、撹拌スクリュー２１Ｃ及び現像スリーブ２３は隔壁の左側に配置されている。左右の空間は、隔壁の端部である連通部において連通している。
【００３４】
撹拌スクリュー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、トナー及びキャリアーを回転により撹拌する。これにより、トナーとキャリアーとの間で摩擦が発生し、トナー及びキャリアーは互いに逆の極性に帯電する。本実施形態では、トナーは負の極性、キャリアーは正の極性に帯電する。負の極性に帯電したトナーは、正の極性に帯電したキャリアーの周囲に互いの電気的な吸引力によって付着する。
【００３５】
トナー及びキャリアーは、撹拌スクリュー２１Ａ及び２１Ｂによって撹拌されながら、現像部２０の容器内を左方に搬送され、連通部を介して隔壁の右側から左側へ移動する。撹拌スクリュー２１Ａ及び２１Ｂによって帯電させられ隔壁の左側へ搬送されたトナー及びキャリアーは、撹拌スクリュー２１Ｃによって搬送され、現像スリーブ２３に引きつけられる。
【００３６】
現像スリーブ２３は、ポリエステル等の樹脂で形成されており、その内部にアルミニウム等の導電性の金属で構成されるマグネットローラーが固定して配置されている。現像スリーブ２３は、矢印の方向に速度可変に回転可能である。マグネットローラーは、周方向に複数の磁極を有し、現像スリーブ２３はマグネットローラーの磁極から発生する磁界によってキャリアーを引きつけ、担持することができる。現像スリーブ２３はキャリアーを担持した状態で矢印の方向に回転し、キャリアー及びキャリアーに引きつけられたトナーを搬送する。
【００３７】
現像スリーブ２３の上方には、図示しない規制部材が現像スリーブ２３から所定距離だけ離間して配置されている。規制部材は磁性体で形成された板状の部材であり、トナー及びキャリアーはマグネットローラー及び規制部材によって形成される磁界によって穂立ちし、磁気ブラシを形成する。そして、トナー及びキャリアーは現像スリーブ２３による搬送中に規制部材によって層厚を一定に規制される。
【００３８】
トナー及びキャリアーは、現像スリーブ２３の回転に伴って感光体１０と対向する現像位置まで搬送される。
【００３９】
現像スリーブ２３には、電源部８０（図２参照）によってＤＣ電圧のみが印加されており、現像スリーブ２３と感光体１０との間に形成される電界によってトナーのみが現像スリーブ２３から脱離し、現像位置において、感光体１０の表面に形成された潜像にトナーが供給され、トナー像が形成される。
【００４０】
このような動作により感光体１０の表面にトナー像を形成することができるが、その際トナーが消費され、現像部２０の容器内のトナーが減少する。そこで、図示しないトナー供給部から現像部２０へトナーが供給されている。
【００４１】
また、撹拌スクリュー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの撹拌に伴ってキャリアーが劣化する。キャリアーが劣化すると、撹拌時の帯電性能が劣化し、画像形成における不具合の原因となるため、現像部２０ごとキャリアーを新しいものに交換することが行われている。
【００４２】
次に、トナー付着量制御について説明する。トナー付着量制御とは、画像形成枚数や周囲の環境の影響によって画像の濃度、すなわちトナー付着量が変化するのを防ぐため、感光体１０に対する現像スリーブ２３の回転速度比（現像θ）を決定することでトナー付着量を一定の制御目標値にする制御である。
【００４３】
図２は、機能的構成を示すブロック図である。
【００４４】
制御部９０は、ＣＰＵ９１と記憶部９２を有する。
【００４５】
ＣＰＵ９１は、プログラムに従って画像形成装置の各部の制御や各種の演算処理を行う。
【００４６】
記憶部９２は、各種センサー又はネットワークを通じて受信した各種データを一時的に記憶したり、ＣＰＵ９１が画像形成装置の各部を制御するためのプログラムや外部機器から取得した画像データを記憶したりする装置である。記憶部９２に記憶されたプログラム及びデータはＣＰＵ９１によって読み出され、処理される。
【００４７】
感光体１０は、現像部２０によって形成されたパッチを担持する。
【００４８】
現像部２０は、制御部９０からの指示を受けると、感光体１０の表面にパッチを形成する。この際、現像部２０は、制御部９０によって決定された現像θに従って現像スリーブ２３を回転させる。現像スリーブ２３の回転速度を上げて現像θを大きくすると、パッチを形成したときのトナー付着量は多くなる。現像スリーブ２３の回転速度を下げて現像θを小さくすると、パッチを形成したときのトナー付着量は少なくなる。
【００４９】
均しローラー１３Ａは、図１に示すように感光体１０と対向する位置に感光体１０に対して接触及び離間可能に配置され、現像部２０によって形成されたパッチを押圧するローラーである。均しローラー１３Ａは、アルミニウム等の導電性の金属によって形成される。均しローラー１３Ａは図示しない駆動源によって矢印の方向に回転するようになっており、回転速度は制御部９０によって制御できるようになっている。均しローラー１３Ａは、パッチを押圧することで、パッチによる感光体１０の隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように隠蔽率を制御する隠蔽率制御手段として機能する。
【００５０】
光学センサー１４は、パッチによる感光体１０の隠蔽率を光学的に検出するセンサーである。光学センサー１４は、感光体１０の表面に形成されたパッチへ光を照射し、それに応じてパッチから反射された光（反射光）を受け、反射光に応じた検出値を制御部９０に送信する。検出値が大きい場合、反射光が多いので隠蔽率が低いことを意味する。逆に、検出値が小さい場合、反射光が少ないので隠蔽率が高いことを意味する。検出値が制御部９０に送信されると、制御部９０によって検出値に基づいてトナー付着量が算出される。
【００５１】
電源部８０は、現像部２０及び均しローラー１３Ａに電圧を印加する装置である。電源部８０が均しローラー１３Ａへ印加する電圧は、パッチから均しローラー１３Ａへトナーが転移しにくい向きとする。例えば、−５００Ｖ等の負のＤＣ電圧とすることができる。これにより、パッチから均しローラー１３Ａへのトナー転移を防ぐことができる。
【００５２】
図３は、トナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。トナー付着量制御は、制御部９０によって行われる。トナー付着量制御を開始するタイミングは、一日の初めの起動時及び画像形成を一旦停止させたときが好ましい。
【００５３】
トナー付着量制御を行っていない場合、均しローラー１３Ａは感光体１０に対して離間している。トナー付着量制御を行うにあたり、制御部９０は、均しローラー１３Ａを感光体に接触させ、感光体１０及び均しローラー１３Ａを回転させる（ステップＳ１０１）。
【００５４】
制御部９０は、現像部２０にパッチを形成させる（ステップＳ１０２）。
【００５５】
なお、本実施形態ではパッチの形成を３回行い、パッチ形成時の現像θは、１回目が１．３、２回目が１．３５、３回目が１．４である。パッチの形成回数及びパッチ形成時の現像θはこの例に限らず、パッチ形成時の現像θは通常の画像形成時における現在（調整前）の現像θやその周辺の値としてもよい。例えば、３回のパッチ形成に対し、現像θを、現在の現像θ×０．９、現在の現像θ×１．０、現在の現像θ×１．１と決定してもよい。
【００５６】
制御部９０は、現像部２０にパッチを形成させる際、パッチ形成時の現像θを決定し、決定した現像θから感光体１０の回転速度に対する現像スリーブ２３の回転速度を決定し、決定した回転速度で現像スリーブ２３を回転させる。
【００５７】
制御部９０は、環境情報及び耐久情報を取得し、パッチ形成時の現像θ及びパッチの階調とともに記憶部９２に記憶する（ステップＳ１０３）。
【００５８】
本実施形態では、環境情報として湿度を取得する。湿度は、図示しない湿度センサーを用いて取得する。現像部２０の付近の湿度を取得するために湿度センサーは現像部２０の付近に配置するのが好ましい。
【００５９】
耐久情報は、キャリアーの劣化度合いに関する情報である。本実施形態では、耐久情報として画像形成枚数を取得する。画像形成枚数は、記憶部９２でカウントし、制御部９０が画像形成を行う指示を受け付けたときに支持された枚数の分だけカウントを増加させる。
【００６０】
キャリアーは摺動距離が長くなればなるほど劣化が進むため、耐久情報の他の例としてキャリアーの摺動距離を取得してもよい。キャリアーの摺動距離とは、画像形成装置が使用され始めてから、現像スリーブ２３の表面が移動した距離である。例えば、現像スリーブ２３の回転速度に現像スリーブ２３が回転した時間を乗じた値だけ記憶部９２のカウントを増加させる。
【００６１】
パッチの階調は、現像θと独立してトナー付着量に影響を与える値であり、０〜１００％で示される。０％のときトナー付着量が最も少なく、１００％（ベタ画像）のときトナー付着量が最も多くなる。パッチの階調は、露光部１２によって照射されるレーザー光のエネルギーや電源部８０によって印加されるＤＣ電圧の調整によって変化させることができる。
【００６２】
制御部９０は、光学センサー１４に光を照射させ、パッチからの反射光を受けさせ、反射光に応じた検出値を制御部９０に送信させる（ステップＳ１０４）。
【００６３】
なお、制御部９０は、光学センサー１４から検出値を受信すると、ステップＳ１０３で取得した情報とともに検出値を記憶部９２に記憶する。
【００６４】
制御部９０は、記憶部９２に記憶されたパッチの形成回数に基づいて次のパッチを形成するか否か判断する（ステップＳ１０５）。次のパッチを形成する場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、現像θを変えてステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を繰り返す。
【００６５】
ステップＳ１０５において、制御部９０が次のパッチを形成しないと判断した場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、記憶部９２に記憶された光学センサー１４の検出値に基づいて、それぞれの検出値に対するパッチのトナー付着量を図４のグラフにより算出し、記憶部９２に記憶する（ステップＳ１０６）。
【００６６】
図４は、光学センサー１４の検出値とトナー付着量との関係を示すグラフである。図４のグラフは、トナー付着量を変えながらパッチを複数回形成する実験を行って予め求められており、記憶部９２に記憶されている。
【００６７】
光学センサー１４の検出値とトナー付着量との関係は、図４のように非線形であり、光学センサー１４の検出値が大きいときほどトナー付着量は少なく、光学センサー１４の検出値が小さいときほどトナー付着量は多い。
【００６８】
なお、図４のグラフにおいてｓｔｅｐは、反射光に応じて決まる検出値の単位である。光学センサー１４は、反射光を検出値として出力する際、アナログ信号をデジタル信号に変換している。例えば、５Ｖを１０２４段階に分けて出力するという場合の１段階が１ｓｔｅｐに相当し、この例の場合、１ｓｔｅｐあたり約０．００５Ｖとなる。
【００６９】
トナー付着量の算出の例として、光学センサー１４による３回の検出に応じて記憶部９２に記憶された検出値が、それぞれ３４０ｓｔｅｐ（現像θ１．３）、２８０ｓｔｅｐ（現像θ１．３５）、２３０ｓｔｅｐ（現像θ１．４）であった場合、図４のグラフによって対応するトナー付着量はそれぞれ３．６ｇ／ｍ２、４．１ｇ／ｍ２、４．６ｇ／ｍ２と算出できる。
【００７０】
図４のグラフを求めるときは、実験においてトナー付着量を変えるために現像θを変えて実験を行うと、トナー付着量が画像形成枚数や周囲の環境の影響を受けて一定の結果が得られない。そこで、図４のグラフを求めるときは、トナー付着量を変えるために電源部８０によって現像スリーブ２３のＤＣ電圧を変え、現像θは固定している（例えば１．８）。ここで、ＤＣ電圧を大きくするとトナー付着量は増え、ＤＣ電圧を小さくするとトナー付着量は減る。
【００７１】
しかし、トナー付着量制御において、実際は現像θを変えてパッチを形成している。図１５を用いて説明したように、同じトナー付着量でも現像θによってトナーの密度が変化するため、隠蔽率が異なる。これを言い換えると、トナー付着量制御において同じ隠蔽率の検出値が得られた場合でも現像θによってトナー付着量は異なることになる。そのため、図４のグラフに基づいてトナー付着量を算出する際、トナー付着量と隠蔽率の検出値とが１対１に対応していないために実際のトナー付着量を精度良くできていないという問題があった。
【００７２】
これに対し、本実施形態では、感光体１０の回転方向において、現像位置より下流かつ光学センサー１４の検出位置より上流に均しローラー１３Ａが配置されている。均しローラー１３Ａはパッチを押圧することにより、パッチのトナーの密度を一定にする。例えば、どのようなトナーの密度に対してもトナーの密度を図１５（ｂ）の状態に変化させる。
【００７３】
これにより、パッチの隠蔽率がトナー付着量によって定まり、トナー付着量と光学センサー１４の検出値（隠蔽率）とが１対１に対応し、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるので、隠蔽率の検出値からトナー付着量を精度良く算出することができる。すなわち、均しローラー１３Ａは隠蔽率を制御する隠蔽率制御手段として機能する。
【００７４】
図３に戻り、制御部９０は、パッチを形成した数だけ記憶部９２に記憶されているパッチ形成時の現像θと算出したトナー付着量との組み合わせの情報を用いて、予め定められたトナー付着量の制御目標値に対する現像θを決定する（ステップＳ１０７）。
【００７５】
ステップＳ１０７の処理について、前述の例を用いて説明する。
【００７６】
図５は、トナー付着量と現像θとの関係を示すグラフである。
【００７７】
図５は、現像θを１．３、１．３５、１．４としてステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を繰り返した結果、パッチ形成時の現像θと算出したトナー付着量との組み合わせの情報として、（現像θ，トナー付着量）＝（１．３，３．６），（１．３５，４．１），（１．４，４．６）が示されている。そして、トナー付着量と現像θとの間には線形な関係があることが分かっているので、３つの点を通るように直線を引いている。
【００７８】
例えば、トナー付着量の制御目標値が４．０ｇ／ｍ２である場合、図５のグラフを用いると、制御目標値に対する現像θを１．３４に決定することができる。
【００７９】
ここで、図５のグラフは、画像形成枚数や周囲の環境によって変わる。そのため、図４のグラフのように予め実験により求めて記憶部９２に記憶しておくことはできず、トナー付着量制御を行う際は毎回パッチを繰り返し形成してトナー付着量と現像θとの関係を求める必要がある。
【００８０】
現像θを決定すると、制御部９０は、均しローラー１３Ａを感光体１０に対して離間させ、均しローラー１３Ａの回転を停止させる（ステップＳ１０８）。
【００８１】
以上でトナー付着量制御が終了する。
【００８２】
第１の実施形態では、上述のように、トナー付着量と光学センサー１４の検出値（隠蔽率）とが１対１に対応し、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるので、隠蔽率の検出値からトナー付着量を精度良く算出することができる。これにより、画像が薄い、画像がガサガサ等の画像形成における不具合を防ぐことができ、画像形成の品質を保つことができる。
【００８３】
また、均しローラー１３Ａは感光体１０に対して接触及び離間可能であり、トナー付着量制御を行っている場合に均しローラー１３Ａを感光体１０に接触させ、トナー付着量制御を行っていない場合に均しローラー１３Ａを感光体１０に対して離間させる。
【００８４】
通常の画像形成時においては、トナー像は均しローラー１３Ａによって押圧されていなくても定着後に形成される画像に問題はなく、むしろ均しローラー１３Ａによって押圧されていると感光体１０上でトナー像が乱れるおそれがある。したがって、トナー付着量制御を行っていない場合に均しローラー１３Ａを感光体１０に対して離間させることで通常の画像形成時にトナー像に影響を与えないようにすることができる。また、トナー像から均しローラー１３Ａへトナーが転移することも防ぐことができる。
【００８５】
また、上記では均しローラー１３Ａが感光体１０に対して接触している例を説明したが、均しローラー１３Ａが感光体１０に対して接触せず、トナーの厚み（例えば数ミクロン）の分だけ感光体１０に対して離間しているものも、パッチを押圧可能な状態であれば本発明の接触に含むものとする。このような状態にすると、均しローラー１３Ａによる感光体１０への負荷を低減することができるので好ましい。
【００８６】
＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態に係るトナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【００８７】
第１の実施形態と共通するステップについては説明を省略し、ステップＳ２０４及びＳ２０７について説明する。
【００８８】
ステップＳ２０４において、制御部９０は、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように、ステップＳ２０３で取得したパッチ形成時の現像θ及びパッチの階調に基づいて均しローラー１３Ａの回転速度を制御する（ステップＳ２０４）。
【００８９】
均しローラー１３Ａの回転速度は次の式によって決定する。
均しローラー１３Ａの回転速度＝感光体１０の回転速度×Ｎ
ここで、Ｎは感光体１０に対する均しローラー１３Ａの回転速度比であり、図７に示すように、現像θ及びパッチの階調に基づいて決定する。
【００９０】
図７は、均しローラー１３Ａの回転速度比Ｎを決定するための図である。
【００９１】
図７に示すように、現像θが小さいときほど均しローラー１３Ａの回転速度比Ｎは大きい。これは、次のような理由による。
【００９２】
現像θが大きくなっていくとトナーの密度は飽和するので隠蔽率への影響が小さい。一方、現像θが小さいときは特にトナーの密度が小さく、隠蔽率への影響が大きい（隠蔽率が低くなる）。したがって、トナーの密度による隠蔽率への影響を小さくするために、現像θが小さいときは均しローラー１３Ａによる均し効果を高くする必要がある。均しローラー１３Ａの回転速度を上げると、感光体１０に対する均しローラー１３Ａの相対速度が増加するため、その分感光体１０側に存在するトナーと均しローラー１３Ａ側に存在するトナーの相対位置がずれやすくなる。したがって、均し効果を高くするために均しローラー１３Ａの回転速度を上げる。
【００９３】
また、パッチの階調が高いときほど均しローラー１３Ａの回転速度比Ｎは大きい。これは、パッチの階調が高いとトナー付着量が多いので、この場合に均しローラー１３Ａの回転速度を上げて均し効果を高くするためである。
【００９４】
ステップＳ２０４では、現像θ及びパッチの階調に基づいて均しローラー１３Ａの回転速度を制御するので、均しローラー１３Ａによる隠蔽率の制御を精度良く行うことができ、隠蔽率の検出値からトナー付着量をさらに精度良く算出することができる。
【００９５】
次に、ステップＳ２０７について説明する。
【００９６】
制御部９０は、パッチから均しローラー１３Ａへのトナー転移を防ぐように電源部８０によって均しローラー１３Ａに電圧を印加するが、画像形成枚数や周囲の環境によって微量ながらパッチから均しローラー１３Ａへトナーが転移する。
【００９７】
そこで、ステップＳ２０７において、制御部９０は、パッチから均しローラー１３Ａへのトナー転移量を推定し、光学センサー１４の検出値を補正する（ステップＳ２０７）。
【００９８】
補正後の光学センサー１４の検出値は次の式によって決定する。
補正後の光学センサー１４の検出値＝補正前の光学センサー１４の検出値×α
ここで、αは補正係数であり、トナー転移量に関する情報であり、トナー転移量が多いと推定すると補正係数αは大きくなる。補正係数αは、図８に示すように、ステップＳ２０３で取得した環境情報及び耐久情報に基づいて決定する。
【００９９】
図８は、補正係数αを決定するための図である。
【０１００】
図８に示すように、環境情報として湿度を用い、耐久情報として画像形成枚数を用いる。なお、画像形成枚数は現像部２０を交換した際にリセットされる。
【０１０１】
湿度が高いときほどパッチから均しローラー１３Ａへトナーが転移しやすいので、湿度が高いときほど補正係数αは大きい。
【０１０２】
また、画像形成枚数が多いとトナーの劣化が進んでおり、パッチから均しローラー１３Ａへトナーが転移しやすいので、画像形成枚数が多いときほど補正係数αは大きい。
【０１０３】
ステップＳ２０７の処理を終えると、制御部９０は、ステップＳ２０８で光学センサー１４の検出値に対するトナー付着量を算出するが、この際、ステップＳ２０７で決定した補正後の光学センサー１４の検出値に基づいてトナー付着量を算出する。
【０１０４】
ステップＳ２０７では、パッチから均しローラー１３Ａへのトナー転移量を推定し、光学センサー１４の検出値を補正するので、隠蔽率の検出値からトナー付着量をさらに精度良く算出することができる。
【０１０５】
＜第３の実施形態＞
図９は、第３の実施形態に係るトナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０６】
第２の実施形態と共通するステップについては説明を省略し、ステップＳ３０７について説明する。
【０１０７】
ステップＳ３０７において、制御部９０は、パッチから均しローラー１３Ａへのトナー転移量を推定し、トナー付着量の制御目標値を補正する（ステップＳ３０７）。
【０１０８】
すなわち、ステップＳ２０７では、パッチから均しローラー１３Ａへトナーが転移する影響を考慮し、光学センサー１４の検出値を補正したのに対し、ステップＳ３０７ではトナー付着量の制御目標値を補正する。
【０１０９】
補正後の制御目標値は次の式によって決定する。
補正後の制御目標値＝補正前の制御目標値×β
ここで、βは補正係数であり、トナー転移量に関する情報であり、トナー転移量が多いと推定すると補正係数βは小さくなる。補正係数βは、図１０に示すように、ステップＳ３０３で取得した環境情報及び耐久情報に基づいて決定する。
【０１１０】
図１０は、補正係数βを決定するための図である。
【０１１１】
ステップＳ３０７の処理を終えた後、ステップＳ３０９において、制御部９０は、パッチ形成時の現像θと算出したトナー付着量とから制御目標値に対する現像θを決定するが、この際、ステップＳ３０７で決定した補正後の制御目標値に対する現像θを決定する。
【０１１２】
例えば、ステップＳ３０７で補正係数βが小さい値に決定した場合、すなわち、制御部９０がトナー転移量を推定した結果トナー転移量が多いと推定した場合、制御部９０はステップＳ３０９において、予め定められた補正前の制御目標値より小さい制御目標値に対する現像θを決定する。図５を参照すると、制御部９０はこの場合、制御目標値を補正しなかった場合と比べて小さい現像θに決定する。
【０１１３】
これにより、通常の画像形成時、均しローラー１３Ａを感光体１０に対して離間させ、トナーの転移を防いだ場合であっても、トナー付着量を過剰に大きく制御してしまうことを防ぐことができる。したがって、隠蔽率の検出値からトナー付着量をさらに精度良く算出することができる。
【０１１４】
＜第４の実施形態＞
図１１は、第４の実施形態に係る画像形成装置の一部を概略的に示す断面図である。
【０１１５】
図１２は、第４の実施形態に係る機能的構成を示すブロック図である。
【０１１６】
第４の実施形態は、均しローラー１３Ａに換わり電圧印加手段１３Ｂが配置される点が異なり、その他の構成はこれまでの実施形態と共通する。
【０１１７】
電圧印加手段１３Ｂは、感光体１０の回転方向において、現像位置より下流かつ光学センサー１４の検出位置より上流に配置され、電圧を印加することにより電界を形成することができる電極である。電圧印加手段１３Ｂの出力は、制御部９０によって制御できるようになっている。電圧印加手段１３Ｂは、電圧印加手段１３Ｂと対向する位置を通過するパッチを電圧の印加によって再配置することで、パッチによる感光体１０の隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように隠蔽率を制御する隠蔽率制御手段として機能する。
【０１１８】
図１３は、第４の実施形態に係るトナー付着量制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１９】
制御部９０は、電圧印加手段１３Ｂの電圧をＯＮにする（ステップＳ４０１）。
【０１２０】
電圧印加手段１３Ｂの出力は、時間とともに向きが変化する電圧である。このような電圧により、感光体１０と電圧印加手段１３Ｂとの間で感光体１０上のトナーに微小な往復運動を生じさせる電界が形成され、感光体１０上のトナーの往復運動によってパッチが再配置される。
【０１２１】
例えば、電圧印加手段１３Ｂの出力として、ＤＣ成分が−５００Ｖ、ＡＣ成分が２ｋＶ、基本周波数が６ｋＨｚの矩形波を用いることができる。
【０１２２】
さらに、電圧印加手段１３Ｂの出力は、感光体１０側へトナーを移動させる電界が生じている時間が、電圧印加手段１３Ｂ側へトナーを移動させる電界が生じている時間よりも長いことが好ましい。これにより、感光体１０側へトナーを安定させることができる。
【０１２３】
例えば、デューティ比が３０％、すなわち、感光体１０側へトナーを移動させる電界と、電圧印加手段１３Ｂの電極側へトナーを移動させる電界とが、７：３の時間の比で形成されるようにすることができる。
【０１２４】
ステップＳ４０２及びＳ４０３は、ステップＳ１０２及びＳ１０３と同様である。
【０１２５】
制御部９０は、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるように、現像θ及びパッチの階調に基づいて電圧印加手段１３Ｂの出力を制御する（ステップＳ４０４）。
【０１２６】
制御部９０は、電圧印加手段１３Ｂの出力を、周波数を変えることで制御する。電圧印加手段１３Ｂの周波数は、次の式によって決定する。
電圧印加手段１３Ｂの周波数＝電圧印加手段１３Ｂの基本周波数×Ｍ
ここで、Ｍは周波数補正係数であり、図１４に示すように、現像θ及びパッチの階調に基づいて決定する。
【０１２７】
図１４は、周波数補正係数Ｍを決定するための図である。
【０１２８】
図１４に示すように、現像θが小さいときほど周波数補正係数Ｍは大きい。これは、現像θが小さいときに特に隠蔽率が小さくなり、隠蔽率の変化が顕著に現れるので、この場合に電圧印加手段１３Ｂの周波数を高くして均し効果を高くするためである。なお、電圧印加手段１３Ｂの周波数を高くすると、トナーの往復が細かくなるのでパッチ再配置の効果が高くなる。
【０１２９】
また、パッチの階調が高いときほど周波数補正係数Ｍは大きい。これは、パッチの階調が高いとトナーの量が多いので、この場合に電圧印加手段１３Ｂの周波数を高くしてパッチ再配置の効果を高くするためである。
【０１３０】
ステップＳ４０４では、現像θ及びパッチの階調に基づいて電圧印加手段１３Ｂの出力を制御するので、電圧印加手段１３Ｂによる隠蔽率の制御を精度良く行うことができ、隠蔽率の検出値からトナー付着量をさらに精度良く算出することができる。
【０１３１】
ステップＳ４０５〜Ｓ４０８は、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７と同様である。
【０１３２】
ステップＳ４０９において、制御部９０は、電圧印加手段１３Ｂの電圧をＯＦＦにする（ステップＳ４０９）。
【０１３３】
以上でトナー付着量制御が終了する。
【０１３４】
第４の実施形態では、電圧印加手段１３Ｂによってパッチを再配置するので、トナー付着量と光学センサー１４の検出値（隠蔽率）とが１対１に対応し、隠蔽率に対するトナー付着量が一義的に決まるので、隠蔽率の検出値からトナー付着量を精度良く算出することができる。
【０１３５】
従来、画像形成時の画質を向上させるために電源部８０によって現像スリーブ２３にＡＣ電圧を印加する技術が知られている。これに対し本実施形態では、パッチによる感光体１０の隠蔽率を制御するために、電圧印加手段１３Ｂの出力は従来の技術のＡＣ電圧より高い周波数に制御されている。
【０１３６】
また、電圧印加手段１３Ｂは、トナー付着量制御を行っている場合に電圧をＯＮにし、トナー付着量制御を行っていない場合に電圧をＯＦＦにするので、通常の画像形成時にトナー像に影響を与えることがない。
【０１３７】
なお、現像スリーブ２３に高い周波数のＡＣ電圧を印加して本発明の電圧印加手段１３Ｂとすることもできるが、現像スリーブ２３にＡＣ電圧を印加する構成は、現像スリーブ２３にＤＣ電圧のみを印加する構成と比べ装置が大型化し、コストがかかる。これに対し現像スリーブ２３と別に電圧印加手段１３Ｂを配置した場合、新たな部材が増えるものの、全体的に見ると現像スリーブ２３にＡＣ電圧を印加する構成よりもスペース及びコスト面で有利である。
【０１３８】
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、上記の実施形態における記述は、本発明に係る画像形成装置の例であり、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【０１３９】
例えば、モノクロプリンターを例に実施形態を説明したが、カラープリンターであってもよい。
【０１４０】
また、本発明の像担持体として感光体１０を例に実施形態を説明したが、像担持体は中間転写ベルトであってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  感光体（像担持体）
１１  帯電部
１２  露光部
１３Ａ  均しローラー（隠蔽率制御手段）
１３Ｂ  電圧印加手段（隠蔽率制御手段）
１４  光学センサー
１５  クリーニング部
２０  現像部
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  撹拌スクリュー
２３  現像スリーブ
３０  転写部
８０  電源部
９０  制御部
９１  ＣＰＵ
９２  記憶部
【図１】
2017040728.tif 000003
【図２】
2017040728.tif 000004
【図３】
2017040728.tif 000005
【図４】
2017040728.tif 000006
【図５】
2017040728.tif 000007
【図６】
2017040728.tif 000008
【図７】
2017040728.tif 000009
【図８】
2017040728.tif 000010
【図９】
2017040728.tif 000011
【図１０】
2017040728.tif 000012
【図１１】
2017040728.tif 000013
【図１２】
2017040728.tif 000014
【図１３】
2017040728.tif 000015
【図１４】
2017040728.tif 000016
【図１５】
2017040728.tif 000017