JP2012189680A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写体が保持するトナーの濃度に基づき、一次転写手段が印加する電圧を、像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラがより抑制される電圧に変えること。
【解決手段】画像形成装置は、像保持体の電荷を除去する除電部と、中間転写ベルトのトナー像の濃度を測定する濃度センサと、温度及び湿度と転写電圧の出力範囲とを対応させた出力範囲テーブルと、温湿度計とを備える。画像形成装置は、一次転写された画像の履歴部分に形成された画像の濃度Ｉ１、Ｉ２、Ｆ１、Ｆ２と、非履歴部分に形成された当該画像の濃度Ｇ１、Ｇ２とを測定する。画像形成装置は、座標（Ｅ１、Ｉ１）、（Ｅ２、Ｉ２）による第１直線Ｉと、座標（Ｅ１、Ｇ１）、（Ｅ２、Ｇ２）による第２直線Ｇとの交点Ｊが、温湿度計により計測された温度又は湿度に対応する出力範囲Ｄに含まれている場合、一次転写電圧を交点Ｊの電圧Ｊ１に設定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、中間転写体が保持するトナー像の濃度を測定した結果に従って帯電電圧を制御する技術が開示されている。

特開２００２−３１１６５８号公報

本発明は、中間転写体が保持するトナーの濃度に基づき、一次転写手段が印加する電圧を、像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラがより抑制される電圧に変えることを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、第１トナー像を保持し、前記第１トナー像が一次転写された後に当該第１トナー像が保持されていた第１部分と前記第１部分以外の第２部分とに第２トナー像を保持する像保持体と、前記像保持体から一次転写される前記第１トナー像及び前記第２トナー像を保持する中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像保持体と対向して設けられ、前記像保持体に前記中間転写体を介して電圧を印加して前記第１トナー像及び前記第２トナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写手段と、前記一次転写手段により第１電圧が印加されて前記第１トナー像及び前記第２トナー像が一次転写された場合に、前記中間転写体が保持する前記第２トナー像の前記第１部分の第１濃度と当該第２トナー像の前記第２部分の第２濃度とを測定する測定手段と、前記測定手段により測定された第１濃度及び第２濃度の差よりも前記第１濃度と前記第２濃度との差が小さくなる電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として算出する算出手段とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記測定手段は、前記一次転写手段により前記第１電圧と異なる第２電圧が印加されて前記第１トナー像及び前記第２トナー像が一次転写された場合の前記第１濃度及び前記第２濃度を測定し、前記算出手段は、前記一次転写手段により前記第１電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された第１濃度及び第２濃度と、前記一次転写手段により前記第２電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された第１濃度及び第２濃度と、前記第１電圧と、前記第２電圧とに応じて前記一次転写手段が印加する電圧を算出することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項２に記載の構成において、前記算出手段は、電圧と濃度とで表される座標系において、前記一次転写手段により前記第１電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第１濃度と前記第１電圧とにより示される座標と、前記一次転写手段により前記第２電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第１濃度と前記第２電圧とにより示される座標と、を結ぶ第１直線と、前記一次転写手段により前記第１電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第２濃度と前記第１電圧とにより示される座標と、前記一次転写手段により前記第２電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第２濃度と前記第２電圧とにより示される座標と、を結ぶ第２直線と、が交わる点の電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として算出することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記測定手段は、前記一次転写手段により少なくとも３通り以上の電圧が印加されて前記第１トナー像及び前記第２トナー像が一次転写された場合の前記第１濃度及び前記第２濃度をそれぞれ測定し、前記算出手段は、前記一次転写手段により印加された電圧と当該電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第１濃度とが示す３通り以上の座標により表される第１直線と、前記一次転写手段により印加された電圧と当該電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第２濃度とが示す３通り以上の座標により表される第２直線と、が交わる点の電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として算出することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項３又は４に記載の構成において、前記一次転写手段により前記中間転写体へ転写されるトナー像の濃度に影響を与える値を計測する計測手段と、前記値に対応する前記一次転写手段が印加する電圧の範囲を記憶する記憶手段と、前記計測手段により計測された値に対応する前記記憶手段により記憶された範囲に前記算出手段により算出された電圧がある場合、当該電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定し、当該範囲に前記算出手段により算出された電圧がない場合、前記第１直線と前記第２直線との濃度の差の絶対値が当該範囲において最も小さい電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定する設定手段とを備えることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る画像形成装置は、請求項５に記載の構成において、前記像保持体は、表面に電荷を蓄積し、前記一次転写手段により前記第１トナー像が一次転写された後の前記像保持体の表面から前記電荷を除去する除去手段を備え、前記算出手段は、前記一次転写手段が印加する電圧を算出する処理を、前記除去手段が当該電荷を除去する場合と、前記除去手段が当該電荷を除去しない場合とでそれぞれ実行し、前記設定手段は、前記計測手段により計測された値に対応する前記記憶手段により記憶された範囲に当該算出手段により算出された電圧がある場合、当該電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定し、当該算出手段により算出されたいずれの電圧も当該範囲にない場合、前記第１直線と前記第２直線との濃度の差の絶対値が当該範囲において最も小さい電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定することを特徴とする。

本発明の請求項７に係る画像形成装置は、請求項６に記載の構成において、前記設定手段により設定された電圧において前記第２直線との濃度の差の絶対値が最も小さい前記第１直線を示す濃度が測定されたときに、前記除去手段が電荷を除去していれば前記除去手段による電荷の除去を行うと判断し、前記除去手段が電荷を除去していなければ前記除去手段による電荷の除去を行わないと判断する判断手段を備え、前記除去手段は、前記判断手段による判断に従って動作することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、中間転写体が保持するトナーの濃度に基づき、一次転写手段が印加する電圧を、当該濃度を測定したときの電圧に比べて像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラが抑制される電圧に変えることができる。
請求項２に係る発明によれば、一次転写手段が印加する電圧を、一次転写電圧を１通り印加して濃度を測定する場合に比べて像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラが抑制される電圧に変えることができる。
請求項３に係る発明によれば、一次転写手段が印加する電圧を、第１直線及び第２直線の交点の電圧としない場合に比べて像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラが抑制される電圧に変えることができる。
請求項４に係る発明によれば、一次転写手段が印加する電圧を、測定された濃度の測定誤差を補正して算出した電圧に変えることができる。
請求項５に係る発明によれば、周囲の環境や装置自身の状態に適した一次転写電圧を設定することができる。
請求項６に係る発明によれば、像保持体の表面の電荷を除去する場合としない場合の両方において、像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラが最も抑制される一次転写電圧を設定することができる。
請求項７に係る発明によれば、像保持体に残留したトナーにより生じる画像ムラが最も抑制される一次転写電圧を印加可能な除去手段の動作を判断することができる。

実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 画像形成部の構成を示す図である。 一次転写における転写電圧を説明するための図である。 制御部の機能的構成を示すブロック図である。 画像形成装置により形成される画像の一例を示す図である。 設定処理の有無を判定する処理を示すフローチャートである。 設定処理を示すフローチャートである。 濃度センサによる測定結果の一例を示すグラフである。 濃度センサによる測定結果の一例を示すグラフである。 濃度センサによる測定結果の一例を示すグラフである。 濃度センサによる測定結果の一例を示すグラフである。 算出部による電圧の算出方法を説明するためのグラフである。 算出部による電圧の算出方法を説明するためのグラフである。 算出部による電圧の算出方法を説明するためのグラフである。 算出部による電圧の算出方法を説明するためのグラフである。

［実施形態］
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。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成を示す図である。画像形成装置１は、感光体ドラム１１０に形成したトナー像を中間転写ベルト４０を介して用紙等の記録媒体に転写して画像を形成する電子写真方式のプリンタである。画像形成装置１は、感光体ドラム１１０から中間転写ベルト４０へトナー像を一次転写する際印加する電圧（一次転写電圧）を、温度や湿度といった周囲の環境や装置自身の状態に適した値に設定するものである。

画像形成装置１は、計測部９１０と、記憶部９２０と、制御部９３０と、画像形成部１０とを具備する。計測部９１０は、温湿度計９１１と、カウンタ９１２とを備える。温湿度計９１１は、温度及び湿度を計測する機器であり、計測した温度及び湿度の値を示すデータを生成し、これを記憶部９２０に供給する。温湿度計９１１は、予め定められた時刻や、画像形成装置１に電源が投入されたときに、上記動作を実行する。カウンタ９１２は、感光体ドラム１１０の延べ回転数を計測する機器であり、予め定められた日時や、予め定められた延べ回転数（例えば１０００回毎）が計測された場合に、計測した延べ回転数の値を示すデータを生成して記憶部９２０に供給する。計測部９１０は、本発明に係る「計測手段」の一例に相当する。

記憶部９２０は、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の補助記憶装置を有し、機能プログラムや計測結果データベース（ＤＢ）９２１、実行条件データ９２２、出力範囲テーブル９２３などを記憶する。計測結果ＤＢ９２１は、計測部９１０により供給されたデータを、供給された時刻と対応付けて蓄積する。

実行条件データ９２２は、画像を形成する動作に関する条件（動作条件）を設定する処理（設定処理）を実行するか否かを判定するための条件（実行条件）を示すデータである。ここでいう動作条件とは、一次転写電圧の値と、後述する除電装置１４０の動作の有無である。一次転写電圧によりトナー像が一次転写される場合、このトナー像の濃度は、上述した周囲の環境（温度や湿度）や、感光体ドラム１１０の表面に積層されている感光層の厚さなどの影響を受ける。感光層の厚さは、上記延べ回転数が増えるに連れて感光層の表面が摩耗することで変化する。つまり、上述した温度や湿度、延べ回転数は、一次転写されるトナー像の濃度に影響を与える値である。設定処理は、これらの影響が予め定められた目安よりも大きいと判定された場合に実行される。実行条件とは、この目安を定めたものであり、例えば、過去１日間の平均温度が過去１０日間の平均温度よりも５℃以上異なる場合や、感光体ドラム１１０の延べ回転数が５０００回に達した場合などである。実行条件は、画像形成装置１の性能やこれが動作する環境に応じて定められている。画像形成装置１は、実行条件が満たされた場合に設定処理を行うことで、周囲の環境や装置自身の状態（感光層の厚さ）が変化した場合に、その環境や状態に適した動作条件を設定する。

出力範囲テーブル９２３は、画像形成装置１が画像を形成する処理（画像形成処理）を行う際の温度や湿度などを示すデータと、出力する一次転写電圧の範囲（出力範囲）とが対応づけられたテーブルである。記憶部９２０は、本発明に係る「記憶手段」の一例に相当する。

制御部９３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、記憶部９２０に記憶されている機能プログラムをＲＡＭにロードして実行することによって、機能ブロックを構築する。ＲＡＭは、ＣＰＵが機能プログラムを実行する際に、後述する電圧印加部３１が印加する電圧を含む各種電圧や、濃度センサ５０が測定するトナー像の濃度を示すデータ等を一時的に記憶する領域としても機能する。

画像形成部１０は、制御部９３０により動作を制御されて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを用いてカラー画像を形成する。以下、図２を参照して、画像形成部１０の全体の構成を説明する。
図２は、画像形成部１０の構成を示す図である。画像形成部１０には、感光体ドラム１１０と、帯電装置１２０と、現像装置１３０と、除電装置１４０と、一次転写ロール３０とが、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色毎に、矢印Ａ２の方向に順番に中間転写ベルト４０に沿って設けられている。図２では、これらの各部の符号の末尾にアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を付し、各部がアルファベットに対応する色の画像形成に関わる構成であることを示している。これら各構成の各々を特に区別する必要がない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略して説明する。

感光体ドラム１１０は、回転軸を中心に矢印Ａ１の方向に回転しながら、表面に電荷を蓄積し、蓄積された電荷の量により表される静電潜像を保持する。また、感光体ドラム１１０は、静電潜像が現像されたトナー像を保持する。感光体ドラム１１０は、本発明に係る「像保持体」の一例に相当する。感光体ドラム１１０の周囲には、矢印Ａ１の方向に順番に帯電装置１２０、現像装置１３０、一次転写ロール３０、除電装置１４０が設けられている。帯電装置１２０は、静電潜像が形成される前の感光体ドラム１１０の表面を予め定められた電位に帯電させる。露光部２０は、強度や照射位置を制御された光（露光光）を帯電した感光体ドラム１１０の表面に照射(露光）し、露光光に応じた静電潜像を形成する。現像装置１３０は、帯電しているトナーを含む現像剤により静電潜像をトナー像に現像する。

一次転写ロール３０は、中間転写ベルト４０を介して感光体ドラム１１０と対向して設けられている。感光体ドラム１１０には、一次転写ロール３０と中間転写ベルト４０とを介して一次転写電圧が印加される。印加された一次転写電圧により感光体ドラム１１０と中間転写ベルト４０とに電位差が生じることで、帯電しているトナーが中間転写ベルト４０に移動する。こうして、一次転写ロール３０は、トナー像を感光体ドラム１１０の表面から中間転写ベルト４０に一次転写する。除電装置１４０は、トナー像が一次転写された後の感光体ドラム１１０の表面に光を照射し、この表面に蓄積されている電荷を除去する。なお、除電装置１４０は、感光体ドラム１１０の表面から電荷を除去するものであれば、光の照射以外の手段により電荷を除去するものであっても良い。除電装置１４０は、本発明に係る「除去手段」の一例に相当する。

中間転写ベルト４０は、無端のベルトであり、一次転写されたトナー像を保持する。中間転写ベルト４０は、複数の支持ロールにより回転可能に支持され、駆動力を与えられて矢印Ａ２の方向に回転する。中間転写ベルト４０は、本発明に係る「中間転写体」の一例に相当する。濃度センサ５０は、対象物に照射した光の光量を、反射光の光量で除した値を濃度（光学濃度）として測定するセンサであり、中間転写ベルト４０が保持するトナー像の濃度を測定する。濃度センサ５０は、測定した濃度を示すデータを生成し、図１に示す制御部９３０に供給する。濃度センサ５０は、本発明に係る「測定手段」の一例に相当する。

二次転写ロール７１０とバックアップロール７２０は、中間転写ベルト４０を挟んで互いに対向して設けられ、ニップ部を形成している。搬送ロール６０は、ニップ部に記録媒体を搬送する。記録媒体は、ニップ部において中間転写ベルト４０と接触する。二次転写ロール７１０を介して中間転写ベルト４０に二次転写電圧が印加されることで、中間転写ベルト４０から記録媒体にトナー像が二次転写される。定着部８０は、トナー像が二次転写された記録媒体を加熱及び加圧し、トナー像を記録媒体に定着させる。以上の構成により、画像形成部１０においては、破線の矢印Ａ３の方向に搬送される記録媒体に画像が形成される。

図３は、一次転写電圧が一次転写ロール３０に印加される構成を示す図である。感光体ドラム１１０は、配線等を有する接地部１１１により接地している。一次転写ロール３０は、電源等を有する電圧印加部３１に接続されている。電圧印加部３１は、感光体ドラム１１０と一次転写ロール３０とに予め定められた電圧（一次転写電圧）を印加する。電圧印加部３１によりトナーが帯電する極性とは逆極性の電圧が印加されると、感光体ドラム１１０が保持するトナー像は、図２に示す中間転写ベルト４０に静電吸引され、その表面に移動する。こうして、トナー像が感光体ドラム１１０から中間転写ベルト４０に一次転写される。一次転写ロール３０と電圧印加部３１とが協働することで、本発明に係る「一次転写手段」として機能する。

次に、上述したハードウェア構成において、制御部９３０が機能プログラムを実行したときに構築される機能ブロックについて説明する。
図４は、制御部９３０の機能的構成を示すブロック図である。第１判定部９３１は、図１に示す計測結果ＤＢ９２１に記憶されたデータが示す過去の計測結果（温度、湿度又は延べ回転数）と、計測部９１０から供給されるデータが示す現在の計測結果とから、図１に示す実行条件データ９２２に示される実行条件が満たされるか否かの判定を行う。第１判定部９３１は、実行条件が満たされると判定した場合、判定した結果を示すデータと過去及び現在の計測結果を示すデータとを設定処理部９３０ａに供給する。

設定処理部９３０ａは、これらのデータが供給されると、上述した設定処理を実行する。設定処理部９３０ａは、第１設定部９３２と、濃度測定制御部９３３と、算出部９３４と、第２判定部９３６と、第２設定部９３６と、判断部９３７とを備える。第１設定部９３２は、出力範囲テーブル９２３を参照し、現在の測定結果に対応する出力範囲の下限値を第１電圧、上限値を第２電圧として設定する。濃度測定制御部９３３は、電圧印加部３１及び濃度センサ５０を含む画像形成部１０の各部の動作を制御し、一次転写電圧として第１電圧又は第２電圧を印加させ、中間転写ベルト４０の表面に保持されているトナー像の濃度を測定させる。また、濃度測定制御部９３３は、画像形成部１０の各部の動作を制御し、上記濃度を、除電装置１４０が電荷を除去する場合（除電有り）としない場合（除電無し）とで測定させる。濃度測定制御部９３３は、測定された濃度を示すデータと、第１電圧又は第２電圧を示すデータとを算出部９３４に供給する。

算出部９３４は、濃度センサ５０により測定された濃度と、第１電圧と、第２電圧とに基づき、後述する電圧を算出する処理を実行する。算出部９３４は、本発明に係る「算出手段」の一例に相当する。第２判定部９３６は、現在の計測結果（温度、湿度）に対応する出力範囲に算出部９３４が算出した電圧が含まれるか否かを判定する。第２判定部９３６は、判定した結果を示すデータを、濃度測定制御部９３３、第２設定部９３６に供給する。また、第２判定部９３６は、上記対応する出力範囲を示すデータを、第２設定部９３６に供給する。第２設定部９３６は、上記対応する出力範囲に算出部９３４が算出した電圧が含まれない場合に、この出力範囲及び電圧と、第１電圧と、第２電圧とから、電圧印加部３１が印加する電圧を設定する。第２判定部９３６と第２設定部９３６とが協働することで、本発明に係る「設定手段」として機能する。

判断部９３７は、第２設定部９３６により設定された電圧で一次転写を行う場合において、除電装置１４０により電荷を除去させるか否か（除電有りか無しか）を判断する。判断部９３７は、本発明に係る「判断手段」の一例に相当する。画像形成制御部９３８は、第２設定部９３６により設定された電圧を一次転写電圧として、また、除電装置１４０を判断部９３７による判断に従って動作させて、画像形成部１０が画像を形成する動作を制御する。なお、判断部９３７による判断に従って動作させるとは、判断部９３７が除電有りと判断した場合は除電装置１４０に電荷を除去させ、除電無しと判断した場合は電荷を除去させないということである。続いて、濃度測定制御部９３３の制御により形成されるトナー像について、図５を参照して説明する。

図５は、図２に示す感光体ドラム１１０及び中間転写ベルト４０の表面に形成されたトナー像の例を示す図である。図５では、図２に示す矢印Ａ１の方向及び矢印Ａ２の方向を示している。また、図５では、トナー像の画像密度を間隔の異なるハッチングで示しており、線の間隔が広いほど、画像密度が小さい画像を示している。ここにおいて、「画像密度」とは、単位面積当たりの下地（感光体ドラム１１０の表面）に対するトナーの被覆率を示し、０％で無色（下地色）を、１００％でいわゆるベタ色を表す。図５（ａ）、（ｂ）は、いずれも、感光体ドラム１１０の表面における共通の領域を示している。図５（ａ）は、楕円形のトナー像Ｂ１が形成された状態を示している。トナー像Ｂ１は、画像密度を１００％としたＫのトナーで形成されている。図５（ｂ）は、トナー像Ｂ１が一次転写された後であって他のトナー像が形成される前の状態を示している。この状態では、トナー像Ｂ１が保持されていた部分にトナーが残っている場合がある。以下においては、感光体ドラム１１０の表面のうち、直前に一次転写されたトナー像Ｂ１が保持されていた部分であって、トナー像Ｂ１のトナーが履歴として残っている場合がある部分を履歴部分Ｃ１という。また、感光体ドラム１１０の表面のうち、履歴部分Ｃ１以外の部分を非履歴部分Ｃ２という。履歴部分Ｃ１は、本発明に係る「第１部分」の一例に相当し、非履歴部分Ｃ２は、本発明に係る「第２部分」の一例に相当する。

図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、いずれも、中間転写ベルト４０の表面における共通の領域を示している。図５（ｃ）は、長方形状のトナー像Ｂ２が一次転写された状態を示している。トナー像Ｂ２は、画像密度を３０％としたＫのトナーで形成されている。図５（ｄ）、（ｅ）は、履歴部分Ｃ１と非履歴部分Ｃ２とを含む部分に形成されたトナー像Ｂ２が一次転写された状態を示している。図５（ｄ）では、履歴部分Ｃ１に残存したトナーの影響を受け、トナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１にＫのトナーの画像密度が３０％よりも高い画像Ｂ３が形成されている。また、図５（ｅ）では、履歴部分Ｃ１に残存したトナーの影響を受け、トナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１にＫのトナーの画像密度が３０％よりも低い画像Ｂ４が形成されている。画像Ｂ３、Ｂ４は、感光体ドラム１１０に残留したトナーにより生じる、いわゆるゴーストと呼ばれる画像ムラであり、画像Ｂ３はポジゴースト、画像Ｂ４はネガゴーストと呼ばれる。

図４に示す濃度測定制御部９３３は、画像形成部１０の各部を制御して、感光体ドラム１１０の表面にトナー像Ｂ１を形成させる。そして、履歴部分Ｃ１及び非履歴部分Ｃ２を含む部分にトナー像Ｂ２を形成させる。濃度測定制御部９３３は、これらのトナー像を中間転写ベルト４０に一次転写させ、履歴部分Ｃ１に形成されたトナー像Ｂ２及び非履歴部分Ｃ２に形成されたトナー像Ｂ２の濃度を濃度センサ５０により測定させる。トナー像Ｂ１は、本発明に係る「第１トナー像」の一例に相当する。トナー像Ｂ２は、本発明に係る「第２トナー像」の一例に相当する。また、履歴部分Ｃ１に形成されたトナー像Ｂ２の濃度は、本発明に係る「第１濃度」の一例に相当し、非履歴部分Ｃ２に形成されたトナー像Ｂ２の濃度は、本発明に係る「第２濃度」の一例に相当する。

続いて、制御部９３０の動作について説明する。
図６は、制御部９３０が上述した設定処理の有無を判定する処理を示すフローチャートである。制御部９３０は、上述した画像形成処理（ステップＳ３０）を行う前に、設定処理（ステップＳ２０）を実行するか否かを判定する（ステップＳ１０）。詳細には、制御部９３０は、電源が投入されたとき又は定められた日時に、計測部９１０に各値（温度、湿度及び延べ回転数）を計測させ、計測された値が上述した実行条件を満たす場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、設定処理を実行する（ステップＳ２０）。また、制御部９３０は、この実行条件が満たされない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、設定処理を行わずに、画像形成処理を実行する（ステップＳ３０）。続いて、設定処理の詳細を説明する。

図７は、設定処理を示すフローチャートである。制御部９３０は、ステップＳ１０で計測された各値と対応する出力範囲の下限値（第１電圧）及び上限値（第２電圧）を一次転写電圧として設定する（ステップＳ２１）。次に、制御部９３０は、設定された第１電圧を一次転写電圧として電圧印加部３１に印加させ、かつ、除電無しでトナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１の濃度及び非履歴部分Ｃ２の濃度を濃度センサ５０に測定させる。制御部９３０は、濃度センサ５０に濃度を測定させる処理を、第２電圧を一次転写電圧として印加させた場合についても実行する（ステップＳ２２）。これにより、濃度センサ５０は、一次転写電圧が第１電圧の場合と第２電圧の場合の２通りの濃度を測定する。制御部９３０は、ステップＳ２２での測定結果に応じて、次に実行する処理を判定する（ステップＳ２３）。この判定方法について、図８、図９、図１０、図１１に示す濃度センサ５０による測定結果の例を参照しながら説明する。これらの図では、縦軸がトナー像の濃度であり、横軸がこの濃度を測定する際一次転写電圧として印加される電圧であるグラフを示している。これらのグラフは、本発明に係る「座標系」の一例を示している。

図８では、出力範囲Ｄにおける最も小さい（下限の）一次転写電圧がＥ１であり、最も大きい（上限の）一次転写電圧がＥ２である。また、Ｅ１を第１電圧として測定されたトナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１の濃度がＦ１、非履歴部分Ｃ２の濃度がＧ１である。また、Ｅ２を第２電圧として測定されたトナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１の濃度がＦ２、非履歴部分Ｃ２の濃度がＧ２である。一次転写電圧がＥ１の場合、濃度Ｆ１が濃度Ｇ１よりも大きいことから、履歴部分Ｃ１の濃度が非履歴部分Ｃ２の濃度よりも大きい画像（上述したポジゴースト）が形成されていることが分かる。また、一次転写電圧がＥ２の場合、濃度Ｆ１が濃度Ｇ１よりも小さいことから、履歴部分Ｃ１の濃度が非履歴部分Ｃ２の濃度よりも小さい画像（上述したネガゴースト）が形成されていることが分かる。

ここで、図８に、座標（Ｅ１、Ｆ１）と（Ｅ２、Ｆ２）とを結ぶ第１直線Ｆと、座標（Ｅ１、Ｇ１）と（Ｅ２、Ｇ２）とを結ぶ第２直線Ｇとを表した。画像形成装置１においては、濃度を測定する際に印加する一次転写電圧を変化させた場合、これらの直線と印加した一次転写電圧とで表される濃度が測定されることが実験により分かっている。そこで、第１直線Ｆと第２直線Ｇとが交わる点（交点）Ｈにおける電圧Ｈ１を一次転写電圧とすると、履歴部分Ｃ１の濃度と非履歴部分Ｃ２の濃度とが共通となり、これらの濃度差が０となる。この場合、図５の例であれば、図５（ｃ）に示すトナー像Ｂ２が形成される。

図８の例では、濃度差が０となる一次転写電圧が、出力範囲Ｄに含まれている（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）。この場合、制御部９３０は、次にステップＳ２５の処理を行う。ステップＳ２５において、制御部９３０は、上述した動作条件として、一次転写電圧と、除電の有無とを設定する。図８に示す例の場合、制御部９３０は、一次転写電圧をＨ１に設定する。また、制御部９３０は、電圧Ｈ１を示した交点Ｈにおける濃度が測定されたときの動作条件のとおりに除電の有無を設定する。つまり、制御部９３０は、交点Ｈにおける濃度が除電有りで測定された場合は、動作条件を除電有りに設定し、除電無しで測定された場合は、除電無しに設定する。図８の例では、制御部９３０は、除電無しで測定した濃度により一次転写電圧を設定したため、動作条件を除電無しと設定する。こうして制御部９３０が設定した動作条件で画像形成装置１が画像を形成することで、上述した各濃度が測定されたとき（トナー像Ｂ２が形成されたとき）に比べて、感光体ドラム１１０に残留したトナーにより生じる画像ムラが抑制される。

図９は、出力範囲に濃度差が０となる一次転写電圧がない場合の測定結果の一例を示したグラフである。図９では、図８と共通する部分は、共通の符号を付して示している。図９の例は、交点Ｈが出力範囲Ｄに含まれていない点が図８の例と異なっている。この場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、制御部９３０は、除電有りでステップＳ２２と共通の動作を行い、濃度センサ５０に各濃度を測定させる（ステップＳ２４）。制御部９３０は、ステップＳ２４の測定結果とステップＳ２２の測定結果を用いて、上述した動作条件を設定する（ステップＳ２５）。この場合のステップＳ２５の処理について、図１０、図１１を参照しながら説明する。

図１０は、ステップＳ２４における測定結果の一例を図９に重ねて示したグラフである。除電有りの場合、第１電圧をＥ１として測定されたトナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１の濃度がＩ１、第２電圧をＥ２として測定されたトナー像Ｂ２の履歴部分Ｃ１の濃度がＩ２である。一方、非履歴部分Ｃ２については、除電の有無に関わらず、測定結果が共通であった。図１０の例では、除電有りの状態での測定結果の座標（Ｅ１、Ｉ１）、（Ｅ２、Ｉ２）による第１直線Ｉと、座標（Ｅ１、Ｇ１）、（Ｅ２、Ｇ２）による第２直線Ｇとの交点Ｊが、出力範囲Ｄに含まれている。この場合、制御部９３０は、一次転写電圧を交点Ｊの電圧Ｊ１に設定し、交点Ｊを通る第２直線Ｇが除電有りの状態で測定された濃度Ｉ１、Ｉ２により示されるため、動作条件を除電有りと設定する。

図１１は、除電の有無に関わらず、出力範囲に濃度差が０となる一次転写電圧がない場合の測定結果の一例を示すグラフであり、出力範囲及び測定された各濃度を図１０と共通する符号で示している。図１１に示すとおり、交点Ｈの電圧Ｈ２と交点Ｋの電圧Ｋ２は、いずれも出力範囲Ｄに含まれていない。この場合、制御部９３０は、出力範囲Ｄにおいて、第１直線と第２直線との濃度差が最も小さい電圧を一次転写電圧として設定する。図１１の例では、濃度Ｇ２と濃度Ｉ２との濃度差が最も小さいため、制御部９３０は、Ｅ２を一次転写電圧として設定する（ステップＳ２５）。この場合、制御部９３０は、除電有りで測定した濃度Ｉ２により一次転写電圧を設定したため、除電装置１４０の動作を除電有り（電荷を除去する）と設定する。画像形成装置１においては、図１０、図１１で説明した処理が実行されることで、電圧印加部３１により印加される電圧が、除電有り及び除電無しの両方において上述した画像ムラが最も抑制される電圧に設定される。

［変形例］
上述した実施形態は、本発明の実施の一例に過ぎず、次のように種々の応用・変形が可能であり、また、必要に応じて組み合わせることも可能である。

（変形例１）
算出部９３４は、１種類の一次転写電圧（例えば第１電圧）により一次転写されたトナー像Ｂ２の濃度とその電圧とに基づき、電圧を算出しても良い。詳細には、算出部９３４は、測定された履歴部分Ｃ１の濃度が非履歴部分Ｃ２の濃度よりも大きければ、第１電圧よりも予め定められた値大きな電圧を算出し、測定された履歴部分Ｃ１の濃度が非履歴部分Ｃ２の濃度よりも小さければ、第１電圧よりも予め定められた値小さな電圧を算出すれば良い。

図１２は、本変形例に係る電圧の算出方法を説明するため、濃度センサによる測定結果の一例を示したグラフである。このグラフの縦軸、横軸は、図８と共通であり、各値などで図８と共通するものは、共通の符号が付されている。図１２（ａ）では、第１電圧Ｅ１を印加して測定された履歴部分Ｃ１の濃度Ｆ１が非履歴部分Ｃ２の濃度Ｇ１よりも大きい。この場合、算出部９３４は、第１電圧Ｅ１よりも予め定められた電圧ΔＥ大きい電圧Ｈ３を算出する。図１２（ｂ）では、濃度Ｆ１が濃度Ｇ１よりも小さい。この場合、算出部９３４は、第１電圧Ｅ１よりも予め定められた電圧ΔＥ小さい電圧Ｈ４を算出する。これにより、画像形成装置１においては、電圧印加部３１により印加される電圧が、濃度Ｆ１、Ｇ１を測定したときの電圧（第１電圧Ｅ１）に比べて上述した画像ムラが抑制される電圧に変更される。

なお、算出部９３４は、濃度Ｆ１と濃度Ｇ１との差ΔＦの大きさに応じて、電圧ΔＥを定めても良い。例えば、算出部９３４は、差ΔＦに予め定められた係数を乗じた値を電圧ΔＥとしても良いし、差ΔＦと電圧ΔＥとを対応させたテーブルに基づいて、ΔＥを算出しても良い。上述したΔＥ及び係数は、画像形成装置１における一次転写電圧と濃度センサ５０により測定される濃度との関係を予め求めておき、この関係に基づき定めれば良い。図１２のグラフでは、この関係を二点鎖線ＦとＧとで示している。例えば、差ΔＦが共通であれば、二点鎖線Ｇの傾きが小さいほど、二点鎖線ＧとＦとの交点の電圧と第１電圧Ｅ１との差が大きくなるので、ΔＥ及び係数の値を大きくすれば良い。また、二点鎖線Ｇの傾きが大きい場合は、反対に、ΔＥ及び係数の値を小さくすれば良い。

（変形例２）
算出部９３４は、上述した第１直線Ｆ及び第２直線Ｇを用いずに、濃度Ｆ１、Ｇ１と濃度Ｆ２、Ｇ２と第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２とに応じて電圧を算出しても良い。
図１３は、本変形例に係る電圧の算出方法を説明するため、濃度センサによる測定結果の一例を示したグラフである。グラフの縦軸、横軸は図１０と共通である。また、図１０と共通する部分は、共通の符号を付して示しており、第１直線Ｆ及び第２直線Ｇは、図１３（ａ）は、第１電圧Ｅ１では濃度Ｆ１が濃度Ｇ１より大きく、第２電圧Ｅ２では濃度Ｆ２が濃度Ｇ２よりも小さい場合を示している。この場合、算出部９３４は、第１電圧Ｅ１から第２電圧Ｅ２までの電圧のうち、濃度Ｆ１、Ｇ１の差ΔＦ１と濃度Ｆ２、Ｇ２の差ΔＦ２との大きさの比率に応じた電圧を算出する。詳細には、算出部９３４は、第１電圧Ｅ１から第２電圧Ｅ２までの電圧のうち、第１電圧Ｅ１との差ΔＥ１と、第２電圧Ｅ２との差ΔＥ２との比率が差ΔＦ１と差ΔＦ２との比率になる電圧Ｈ５を算出する。

図１３（ｂ）は、濃度Ｆ１、Ｆ２が濃度Ｇ１、Ｇ２よりそれぞれ小さく、かつ、濃度Ｇ１が濃度Ｇ２よりも小さい場合を示している。この場合、算出部９３４は、第１電圧Ｅ１よりも小さい電圧のうち、第１電圧Ｅ１との差ΔＥ１と、第２電圧Ｅ２との差ΔＥ２との比率が差ΔＦ１と差ΔＦ２との比率になる電圧Ｈ６を算出する。なお、濃度Ｇ１が濃度Ｇ２よりも大きい場合であれば、算出部９３４は、第２電圧Ｅ２よりも大きい電圧のうち、第１電圧Ｅ１との差ΔＥ１と、第２電圧Ｅ２との差ΔＥ２との比率が差ΔＦ１と差ΔＦ２との比率になる電圧を算出する。

（変形例３）
第１設定部９３２は、上述した実施形態では、出力範囲の下限値を第１電圧、上限値を第２電圧として設定したが、これに限らず、他の電圧を第１電圧及び第２電圧として設定しても良い。この場合、第１電圧と第２電圧とが互いに異なる電圧であれば、上述した第１直線及び第２直線が特定され、それらの交点の電圧が算出部９３４により算出される。

（変形例４）
第１設定部９３２は、３通り以上の電圧を設定しても良い。この場合、濃度測定制御部９３３は、設定された各電圧がそれぞれ印加された場合の濃度をそれぞれ測定させる。そして、算出部９３４は、印加された各電圧と、各電圧が印加された場合の履歴部分（又は非履歴部分）の濃度とが示す３通り（非履歴部分の濃度を合わせると６通り）以上の座標から、最小二乗法などで近似することで表される第１直線（又は第２直線）の式を求め、これらの直線の交点における電圧を算出すれば良い。

図１４は、本変形例に係る電圧の算出方法を説明するため、濃度センサによる測定結果の一例を示したグラフである。このグラフの縦軸、横軸は、図８と共通であり、各値などで図８と共通するものは、共通の符号が付されている。濃度測定制御部９３３は、第３電圧Ｅ３を一次転写電圧として印加した場合のトナー像Ｂ２の濃度Ｆ３、Ｇ３を濃度センサ５０に測定させる。算出部９３４は、第１電圧Ｅ１と濃度Ｆ１、第２電圧Ｅ２と濃度Ｆ２、第３電圧Ｅ３と濃度Ｆ３とがそれぞれ示す３通りの座標から、最小二乗法で近似した第１直線Ｆの式と、濃度がＧ１、Ｇ２、Ｇ３の場合の第２直線Ｇの式とを求め、第１直線Ｆと第２直線Ｇとの交点Ｈの電圧Ｈ７を算出する。本変形例においては、算出部９３４は、上述のとおり、測定された濃度の測定誤差を補正して電圧を算出する。画像形成装置１においては、第１設定部９３２が設定する電圧の数が多いほど、測定における誤差を補正する精度が高められる。これにより、画像形成装置１においては、より適した動作条件で画像が形成され、上述した画像ムラがより抑制される。

（変形例５）
上述した実施形態では、濃度を測定する際の一次転写電圧と濃度とが線形の関係になる場合において電圧が算出されたが、本発明においては、これらが非線形の関係になる場合であっても、その関係式が表されるものであれば、電圧が算出される。
図１５は、本変形例に係る電圧の算出方法を説明するため、濃度センサによる測定結果の一例を示したグラフである。このグラフの縦軸、横軸は、図８と共通であり、各値などで図８と共通するものは、共通の符号が付されている。本変形例に係る画像形成装置は、非履歴部分Ｃ２の濃度が、一次転写電圧に対して、二次曲線的に増加している。この場合であっても、画像形成装置は、予め様々な温度及び湿度の条件で測定した濃度と一次転写電圧との関係から、これらの条件に対応する二次曲線Ｊの係数を算出しておき、これに基づき交点Ｈを算出すれば良い。図１５の例では、二次曲線Ｊは、温度及び湿度の条件に対応する係数と、第１電圧Ｅ１における非履歴部分Ｃ２の濃度Ｊ１と、第２電圧Ｅ２における非履歴部分Ｃ２の濃度Ｊ２とから、特定されている。画像形成装置は、特定された二次曲線Ｊと第１直線Ｆとの交点Ｈを算出し、交点Ｈの電圧Ｈ８を算出する。

（変形例６）
計測部９１０は、一次転写されるトナー像の濃度に影響を与える値であれば、温度、湿度又は延べ回転数以外の他の値を計測しても良い。例えば、計測部９１０は、感光体ドラム１１０の表面の摩耗量を計測する、又は、感光層の厚さそのものを計測しても良い。

（変形例７）
本発明は、上述した実施形態では、用紙搬送ベルトに沿って並んだ複数の感光体ユニットによりカラー画像を形成する画像形成装置であったが、これに限らず、複数の現像器（上述した現像装置に相当するもの）が回転体の周方向に沿って設けられたいわゆるロータリー式の現像装置を備えたものであっても良いし、モノクロ画像を形成するものであっても良い。いずれの場合も、本発明は、中間転写体（上述した中間転写ベルトに相当するもの）を備えた中間転写方式の画像形成装置であれば良い。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、１１０…感光体ドラム、１２０…帯電装置、１３０…現像装置、１４０…除電装置、２０…露光部、３０…一次転写ロール、３１…電圧印加部、４０…中間転写ベルト、５０…濃度センサ、７１０…二次転写ロール、７２０…バックアップロール、９１０…計測部、９１１…温湿度計、９１２…カウンタ、９２０…記憶部、９２１…計測結果データベース（ＤＢ）、９２２…実行条件データ、９２３…出力範囲テーブル、９３０…制御部、９３１…第１判定部、９３２…第１設定部、９３３…濃度測定制御部、９３４…算出部、９３５…第２判定部、９３６…第２設定部、９３７…判断部、９３８…画像形成制御部

Claims (7)

1. 第１トナー像を保持し、前記第１トナー像が一次転写された後に当該第１トナー像が保持されていた第１部分と前記第１部分以外の第２部分とに第２トナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体から一次転写される前記第１トナー像及び前記第２トナー像を保持する中間転写体と、
   前記中間転写体を介して前記像保持体と対向して設けられ、前記像保持体に前記中間転写体を介して電圧を印加して前記第１トナー像及び前記第２トナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写手段と、
   前記一次転写手段により第１電圧が印加されて前記第１トナー像及び前記第２トナー像が一次転写された場合に、前記中間転写体が保持する前記第２トナー像の前記第１部分の第１濃度と当該第２トナー像の前記第２部分の第２濃度とを測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された第１濃度及び第２濃度の差よりも前記第１濃度と前記第２濃度との差が小さくなる電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記測定手段は、前記一次転写手段により前記第１電圧と異なる第２電圧が印加されて前記第１トナー像及び前記第２トナー像が一次転写された場合の前記第１濃度及び前記第２濃度を測定し、
   前記算出手段は、前記一次転写手段により前記第１電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された第１濃度及び第２濃度と、前記一次転写手段により前記第２電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された第１濃度及び第２濃度と、前記第１電圧と、前記第２電圧とに応じて前記一次転写手段が印加する電圧を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記算出手段は、電圧と濃度とで表される座標系において、前記一次転写手段により前記第１電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第１濃度と前記第１電圧とにより示される座標と、前記一次転写手段により前記第２電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第１濃度と前記第２電圧とにより示される座標と、を結ぶ第１直線と、前記一次転写手段により前記第１電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第２濃度と前記第１電圧とにより示される座標と、前記一次転写手段により前記第２電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第２濃度と前記第２電圧とにより示される座標と、を結ぶ第２直線と、が交わる点の電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記測定手段は、前記一次転写手段により少なくとも３通り以上の電圧が印加されて前記第１トナー像及び前記第２トナー像が一次転写された場合の前記第１濃度及び前記第２濃度をそれぞれ測定し、
   前記算出手段は、前記一次転写手段により印加された電圧と当該電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第１濃度とが示す３通り以上の座標により表される第１直線と、前記一次転写手段により印加された電圧と当該電圧が印加された場合に前記測定手段により測定された前記第２濃度とが示す３通り以上の座標により表される第２直線と、が交わる点の電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記一次転写手段により前記中間転写体へ転写されるトナー像の濃度に影響を与える値を計測する計測手段と、
   前記値に対応する前記一次転写手段が印加する電圧の範囲を記憶する記憶手段と、
   前記計測手段により計測された値に対応する前記記憶手段により記憶された範囲に前記算出手段により算出された電圧がある場合、当該電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定し、当該範囲に前記算出手段により算出された電圧がない場合、前記第１直線と前記第２直線との濃度の差の絶対値が当該範囲において最も小さい電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定する設定手段と
   を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記像保持体は、表面に電荷を蓄積し、
   前記一次転写手段により前記第１トナー像が一次転写された後の前記像保持体の表面から前記電荷を除去する除去手段を備え、
   前記算出手段は、前記一次転写手段が印加する電圧を算出する処理を、前記除去手段が当該電荷を除去する場合と、前記除去手段が当該電荷を除去しない場合とでそれぞれ実行し、
   前記設定手段は、前記計測手段により計測された値に対応する前記記憶手段により記憶された範囲に当該算出手段により算出された電圧がある場合、当該電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定し、当該算出手段により算出されたいずれの電圧も当該範囲にない場合、前記第１直線と前記第２直線との濃度の差の絶対値が当該範囲において最も小さい電圧を前記一次転写手段が印加する電圧として設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記設定手段により設定された電圧において前記第２直線との濃度の差の絶対値が最も小さい前記第１直線を示す濃度が測定されたときに、前記除去手段が電荷を除去していれば前記除去手段による電荷の除去を行うと判断し、前記除去手段が電荷を除去していなければ前記除去手段による電荷の除去を行わないと判断する判断手段を備え、
   前記除去手段は、前記判断手段による判断に従って動作する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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