JP2016130796A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー帯電量の推定における誤差を低減する。【解決手段】画像形成装置１は、それぞれが感光体ドラム１２、帯電器１３、露光器１４および現像器１５等を有する６つの画像形成ユニット１１Ｙ〜１１Ｓを備えており、現像器１５は、感光体ドラム１２に対向して配置される現像ロールを有している。そして、各画像形成ユニット１１において、帯電器１３および露光器１４を用いて感光体ドラム１２に形成された静電潜像を現像器１５で現像して得られた画像からの反射光量と、画像を現像する際に現像ロールから感光体ドラム１２に流れた流入電流とを用いて、現像器１５で用いた二成分現像剤におけるトナーの帯電量を推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、トナーおよびキャリアを含む現像剤を用いて、像担持体上の静電像をトナー像に現像する現像装置と、トナー像が転写される被転写体と、画像形成時に、放電開始電圧よりも高い第一の転写電圧を用いてトナー像を被転写体へ転写する転写装置と、転写装置がトナー像を転写する際の転写電流に対応した出力を発生する第一の検出部と、転写装置が被転写体上に転写したトナー像のトナー量に対応した出力を発生する第二の検出部と、現像装置にトナーを補給する補給装置と、非画像形成時に、像担持体に測定用トナー像を形成して、転写装置により放電開始電圧よりも低い第二の転写電圧を用いて被転写体へ転写して、転写された単位トナー量当たりの転写電流量が所定範囲となるように、第一の検出部と第二の検出部の検出結果に基づいて補給装置の補給動作を制御する制御手段と、を有する画像形成装置が開示されている。

特開２０１３−５４１０７号公報

例えば大きさが異なる複数の転写電圧を用いてトナー像の転写を行い、その結果に基づいてトナーの帯電量を推定する場合、その推定結果には、転写に起因する誤差が含まれる。このため、トナー帯電量の推定結果における誤差が大きくなることがあった。
本発明は、トナー帯電量の推定における誤差を低減することを目的とする。

請求項１記載の発明は、静電潜像を保持する潜像保持体と、トナーおよびキャリアを含む現像剤を保持し且つ前記潜像保持体に対向して配置される現像剤保持体を備え、前記静電潜像を当該トナーで現像する現像器と、前記潜像保持体に保持された静電潜像を前記現像器にて現像して得られた画像からの反射光量と、当該画像の現像において前記現像剤保持体から当該潜像保持体に流入する流入電流とを用いて、前記トナーの帯電量を推定する推定部とを含む画像形成装置である。
請求項２記載の発明は、前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲を上回った場合に、前記現像器から前記潜像保持体にトナーを転移させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
請求項３記載の発明は、前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲から外れた場合に、前記現像器における現像条件を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
請求項４記載の発明は、前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲から外れた場合に、前記現像器における前記現像剤の攪拌搬送条件を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
請求項５記載の発明は、前記現像器に設けられた前記現像剤保持体は磁石を内蔵し、前記現像器は、前記現像剤保持体に対向して配置され、当該現像剤保持体に保持された現像剤の層厚さを規制する層厚規制部材をさらに備え、前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲から外れた場合に、前記現像剤保持体に設けられた前記磁石を介して前記層厚規制部材にかかる磁力を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
請求項６記載の発明は、静電潜像を保持する潜像保持体と、トナーおよびキャリアを含む現像剤を保持し且つ当該潜像保持体に対向して配置される現像剤保持体を備え、前記静電潜像を当該トナーで現像する現像器と、をそれぞれが有する複数の画像形成ユニットと、各々の前記画像形成ユニットに関し、前記潜像保持体に保持された静電潜像を前記現像器にて現像して得られた画像からの反射光量と、当該画像の現像において前記現像剤保持体から当該潜像保持体に流入する流入電流とを用いて、前記トナーの帯電量を推定する推定部とを含む画像形成装置である。

請求項１記載の発明によれば、トナー帯電量の推定における誤差を低減することができる。
請求項２記載の発明によれば、トナーの帯電量が過剰である場合にトナーの帯電量を低下させることができる。
請求項３記載の発明によれば、トナーの帯電量を適正な範囲に収めることができる。
請求項４記載の発明によれば、トナーの帯電量を適正な範囲に収めることができる。
請求項５記載の発明によれば、トナーの帯電量を適正な範囲に収めることができる。
請求項６記載の発明によれば、トナー帯電量の推定における誤差を低減することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成例を示す図である。 画像形成ユニットに設けられた現像器の構成例を示す図である。 トナー帯電量の推定および調整手順を示すフローチャートである。 現像器の他の構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を示した図である。
図１に示す画像形成装置１は、所謂「タンデム型」のカラープリンタである。この画像形成装置１は、画像形成部１０と、主制御部５０と、ユーザインターフェース（ＵＩ）部９０とを備えている。ここで、画像形成部１０は、画像データに基づき画像形成を行う。また、推定部の一例としての主制御部５０は、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等との通信、画像データに対する画像処理等を実行する。さらに、ＵＩ部９０は、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行う。

画像形成部１０は、電子写真方式により画像を形成する。この画像形成部１０は、並べて配置される６つの画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、１１Ｇ、１１Ｓ（以下では、これら全体を画像形成ユニット１１と称することがある）を備えている。

画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。これに対し、画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓは、それぞれ、金（Ｇ）、銀（Ｓ）のトナー像を形成する。なお、以下の説明においては、イエロー、マゼンタ、シアンおよび黒の各色を通常色と称し、金および銀の各色を特殊色と称する。なお、特殊色としては、上述した金や銀以外に、白、クリア（透明）、ライトシアン、ライトマゼンタ、オレンジ、バイオレット、グリーン等が挙げられる。

この画像形成装置１では、通常色すなわちイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒のトナーを用いたフルカラー画像の形成が行えるようになっている。また、この画像形成装置１では、通常色の画像に特殊色の画像を重畳させたフルカラー画像の形成も行えるようになっている。なお、この画像形成装置１では、使用可能な特殊色を２色としているが、1色であってもよいし３色以上であってもかまわない。

各画像形成ユニット１１は、感光体ドラム１２、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、光量測定部１６およびドラムクリーナ１７を有している。ここで、感光体ドラム１２は、図中に示す矢印方向に回転可能に設けられる。また、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、光量測定部１６およびドラムクリーナ１７は、感光体ドラム１２の周囲に、矢印方向に沿って設けられる。

潜像保持体の一例としての感光体ドラム１２は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層（図示せず）を形成してなる。この例において、有機感光層は負極性に帯電する材料で構成されている。また、感光体ドラム１２は接地されている。

帯電器１３は、感光体ドラム１２の表面（有機感光層）を、予め定められた負の電位に帯電する。なお、帯電器１３による帯電方式としては、接触帯電方式あるいは非接触帯電方式のどちらを採用してもかまわない。

露光器１４は、帯電器１３によって負の電位に帯電された感光体ドラム１２に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光等を用いて光書き込みを行うことで、静電潜像を形成する。この露光器１４は、トナー像（画像）となる部位（画像部）に対して光を照射し、背景となる部位（背景部）に対しては光を照射しない、所謂画像部露光方式にて露光を行う。なお、露光器１４における光源としては、ＬＥＤ光源以外に、レーザ光源を用いてもかまわない。

現像器１５は、感光体ドラム１２に形成された静電潜像を、対応する色のトナーで現像してトナー像を形成する。現像器１５の内部には、予め決められた色のトナーを含む現像剤が収容されている。この現像器１５では、現像剤として、磁性を有するキャリアと、予め決められた色に着色されたトナーとを含む、所謂二成分現像剤を用いている。この現像剤には、必要に応じて、トナーの帯電量を調整するための外添剤（電荷制御剤）が添加される。また、この現像剤において、キャリアは正の帯電極性を有しており、トナーは負の帯電極性を有している。そして、この現像器１５は、静電潜像のうち負極性に帯電している画像部に、負極性に帯電したトナーを転移させる、所謂反転現像方式にて現像を行う。

光量測定部１６は、感光体ドラム１２の表面（有機感光層）に光を照射する光源と、その反射光を受光する受光部とを有する反射型光センサで構成される。この光量測定部１６は、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像からの反射光量を測定する。
ドラムクリーナ１７は、転写（一次転写）後の感光体ドラム１２の表面を清掃する。

この画像形成装置１は、それぞれに対応する色のトナーを貯蔵するトナー貯蔵容器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ、１８Ｇ、１８Ｓ（以下では、これら全体をトナー貯蔵容器１８と称することがある）をさらに備える。トナー貯蔵容器１８は、対応する色の現像器１５と、それぞれ、トナー搬送路（図示せず）によって連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー（図示せず）により、トナー貯蔵容器１８から現像器１５に各色トナーが補給される。

また、画像形成部１０は、中間転写ベルト２０と、複数（この例では６個）の一次転写ロール２１とを備えている。中間転写ベルト２０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像の転写対象となる。一次転写ロール２１は、各画像形成ユニット１１にて感光体ドラム１２に形成された各色トナー像を、中間転写ベルト２０に転写（一次転写）する。

さらに、画像形成部１０は、二次転写ロール２２と、ベルトクリーナ２３と、定着器６０とを備える。二次転写ロール２２は、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を、記録材である用紙に一括転写（二次転写）する。ベルトクリーナ２３は、転写（二次転写）後の中間転写ベルト２０の表面を清掃する。定着器６０は、二次転写された各色トナー像を用紙上に定着させる。

加えて、画像形成部１０は、冷却器７０と、カール矯正器８０とを備える。冷却器７０は、定着器６０にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する。カール矯正器８０は、冷却器７０に冷却された用紙の曲がり（カール）を矯正する。

また、画像形成部１０は、用紙搬送系として、複数（本実施の形態では２個）の用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂと、繰出しロール４１Ａ、４１Ｂと、第１搬送路Ｒ１と、第２搬送路Ｒ２とを備えている。用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂは、それぞれが用紙を収容する。繰出しロール４１Ａ、４１Ｂは、用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂに収容された用紙を繰り出して搬送する。第１搬送路Ｒ１は、用紙収容容器４０Ａから繰り出された用紙を搬送する。第２搬送路Ｒ２は、用紙収容容器４０Ｂから繰り出された用紙を搬送する。

さらに、画像形成部１０は、用紙搬送系として、第３搬送路Ｒ３、第４搬送路Ｒ４および第５搬送路Ｒ５を備える。第３搬送路Ｒ３は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙を、二次転写ロール２２が配置される二次転写領域に向けて搬送する。第４搬送路Ｒ４は、二次転写領域にて各色トナー像が転写された用紙を、定着器６０、冷却器７０、およびカール矯正器８０を通過するように搬送する。第５搬送路Ｒ５は、カール矯正器８０からの用紙を画像形成装置１の外側に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する。第１搬送路Ｒ１乃至第５搬送路Ｒ５には、それぞれに沿って用紙を順次搬送する搬送ロールや搬送ベルトが配置されている。

また、画像形成部１０は、両面搬送系として、中間用紙収容容器４２と、第６搬送路Ｒ６と、第７搬送路Ｒ７とを備えている。中間用紙収容容器４２は、定着器６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する。第６搬送路Ｒ６は、カール矯正器８０からの用紙を中間用紙収容容器４２に向けて搬送する。第７搬送路Ｒ７は、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する。

さらに、画像形成部１０は、両面搬送系として、振分機構部４３と、用紙積載部４４と、繰出しロール４５とを備えている。振分機構部４３は、カール矯正器８０の用紙搬送方向下流側に配置される。そして、振分機構部４３は、用紙を、用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける。繰出しロール４５は、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の画像形成ユニット１１各々は、電子写真プロセスによりＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色、Ｇ色、Ｓ色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像は、各一次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に一次転写される。これにより、中間転写ベルト２０上には、各色トナーが重畳された合成トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って、二次転写ロール２２が配置された二次転写領域に搬送される。

一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニット１１での画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１が回転動作する。そして、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙が繰出しロール４１Ａまたは４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａまたは４１Ｂにより繰り出された用紙は、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、二次転写領域に到達する。
二次転写領域では、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。

その後、合成トナー像が転写された用紙は、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着器６０に搬送される。定着器６０に搬送された用紙上の合成トナー像は、定着器６０によって定着処理を受けて用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、冷却器７０にて冷却され、カール矯正器８０にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正器８０を通過した用紙は、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）は、ドラムクリーナ１７によって除去される。また、二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、ベルトクリーナ２３によって除去される。

一方、両面印刷時には、用紙の第１面上に定着画像が形成された用紙は、カール矯正器８０を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれる。この用紙は、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙が繰り出される。繰出しロール４１により繰り出された用紙は、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、二次転写領域に到達する。
二次転写領域では、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。

そして、両面にトナー像が転写された用紙は、定着器６０にて定着され、冷却器７０にて冷却され、さらにはカール矯正器８０にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正器８０を通過した用紙は、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成動作が、プリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

図２は、画像形成ユニット１１に設けられた現像器１５の構成例を示す図である。
現像器１５は、現像ハウジング１５１と、現像ロール１５２とを有している。現像ハウジング１５１は、感光体ドラム１２の外周面に対向する位置に開口が形成され、内部にはキャリアおよびトナーを含む現像剤（図示せず）を収容する。現像ロール１５２は、現像ハウジング１５１の開口に面した箇所に配置される。

また、現像器１５は、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４をさらに備える。ここで、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４は、現像ハウジング１５１内であって、感光体ドラム１２からみて現像ロール１５２の背面下側に配置される。また、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４は、感光体ドラム１２の軸方向に沿って配置される。さらに、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４は、回転可能に配置される。そして、第１攪拌搬送部材１５３と第２攪拌搬送部材１５４との間には、現像ハウジング１５１に設けられて両者を仕切る仕切り壁が設けられる。なお、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４の軸方向両端側には仕切り壁を設けておらず、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４によって、現像ハウジング１５１内を現像剤が循環搬送されるようになっている。

さらに、現像器１５は、層厚規制部材１５５を備えている。層厚規制部材１５５は、現像ロール１５２の図中上方に配置されている。ここで、現像ロール１５２の外周面と層厚規制部材１５５の先端部との間には間隙が形成されている。そして、層厚規制部材１５５は、現像ロール１５２に付着する現像剤の層厚さを規制する。

また、現像剤保持体の一例としての現像ロール１５２は、現像スリーブ１５２ａと磁石ロール１５２ｂとを有している。ここで、現像スリーブ１５２ａは、円筒状に形成されるとともに回転可能に配置される。また、磁石ロール１５２ｂは、円柱状に形成され、現像スリーブ１５２ａの内側に配置されるとともに現像ハウジング１５１に固定して取り付けられる。そして、磁石ロール１５２ｂの内部には、複数の磁極（図中に「Ｎ（極）」、「Ｓ（極）」として示す）が配置される。なお、この例において、磁石ロール１５２ｂのうち層厚規制部材１５５と対向する部位には、Ｎ極が配置されている。

ここで、本実施の形態では、現像器１５内に収容される現像剤に占めるトナーの濃度が、５ｗｔ．％〜１０ｗｔ．％となるように制御される。すなわち、現像に伴って現像器１５から排出されたトナーについては、対応するトナー貯蔵容器１８から補給が行われる。

また、現像スリーブ１５２ａには、現像バイアスを供給する現像電源５１が接続されている。さらに、現像スリーブ１５２ａと現像電源５１との間には、電流測定部５２が設けられている。電流測定部５２は、現像電源５１から現像スリーブ１５２ａおよび現像剤を介して感光体ドラム１２に流れる電流（以下では、流入電流と称する）を測定する。

ここで、現像器１５による現像動作について説明を行う。
現像器１５では、駆動力の伝達に伴って第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４が回転し、現像ハウジング１５１内で現像剤の攪拌搬送が行われている。この攪拌搬送により、現像剤を構成するトナーおよびキャリアは互いに摩擦し合うことになり、トナーが負極性に、キャリアが正極性に、それぞれ帯電する。その結果、攪拌搬送される現像剤において、キャリアに対しトナーが静電吸着した状態となる。そして、攪拌搬送される現像剤が現像ロール１５２との対向部に到達すると、磁石ロール１５２ｂに設けられた磁極と現像剤に含まれるキャリアとの間に働く磁力により、一部のキャリアが現像ロール１５２側に転移する。このとき、転移するキャリアにはトナーが静電吸着しているため、結果として現像剤が現像ロール１５２側に転移することになる。これにより、現像スリーブ１５２ａの外周面には、現像剤による現像剤層が形成される。

また、現像器１５では、駆動力の伝達に伴って現像スリーブ１５２ａが回転している。これにより、現像スリーブ１５２ａに形成された現像剤層は、現像スリーブ１５２ａの回転に伴って搬送される。そして、現像スリーブ１５２ａ上の現像剤層は、層厚規制部材１５５との対向部を通過する際に、その厚さが規制され、感光体ドラム１２と対向する現像ハウジング１５１の開口に運ばれる。なお、層厚規制部材１５５によって規制された現像剤は、重力によって第１攪拌搬送部材１５３側に戻される。また、層厚規制部材１５５との対向部を通過する際、現像スリーブ１５２ａ上の現像剤にはパッキングによる圧力が加わる。このため、対向部を通過したトナーは、キャリアとの摩擦により、さらに帯電されることになる。

ここで、現像器１５では、現像電源５１から現像スリーブ１５２ａに対し、現像バイアスとして直流現像バイアスおよび交流現像バイアスが供給されている。これにより、感光体ドラム１２と現像ロール１５２（現像スリーブ１５２ａ）とが対向する現像領域において、現像スリーブ１５２ａ上の現像剤層から、感光体ドラム１２上の画像部にトナーが静電的に転移し、静電潜像を現像して可視像化する。

その後、現像領域を通過した現像スリーブ１５２ａ上の現像剤層は、現像スリーブ１５２ａの回転に伴って現像ハウジング１５１内に戻される。そして、現像ハウジング１５１内に戻された現像スリーブ１５２ａ上の現像剤層は、磁石ロール１４２ｂに設けられた磁極によって形成される反発磁界により、現像ロール１５２上から離脱して現像ハウジング１５１内に落下し、再び第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４によって攪拌搬送され、次の現像を待つこととなる。

本実施の形態の画像形成装置１は、上述したように、通常色４色を含むフルカラー画像に加えて、通常色４色および特殊色２色（合計６色）を含むフルカラー画像を形成することが可能である。ここで、複数色のトナーにて画像を形成する場合、各色トナーの帯電量に大きな相違があると、一次転写における各色画像の転写効率にずれが生じる。すると、最終的に得られるフルカラー画像における色味が、本来得ようとしていた色からずれてしまうおそれがある。特に、５色以上でフルカラー画像を形成しようとする場合、転写効率の違いに起因する色ずれが生じやすくなる。
なお、複数色のトナーにて画像を形成する場合において、一次転写における各色トナーの転写効率を８０％以上とするためには、各色トナーの帯電量を４０μＣ／ｇ〜６０μＣ／ｇの範囲とすることが好ましいとされる。

そこで、この画像形成装置１では、画像形成動作（以下ではジョブと称する）を実行するのに先立って、各色トナーの帯電量の推定を行うとともに、必要に応じてトナー帯電量の調整を行っている。

図３は、トナー帯電量の推定および調整手順を示すフローチャートである。
例えばＵＩ部９０等を介してジョブの実行指示を受け付けた場合、主制御部５０は、まず、各画像形成ユニット１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、１１Ｇ、１１Ｓ）を用いて、試験画像の作成を行わせる（ステップ１０）。ここで、試験画像の作成においては、大きさ（面積）や画像濃度が予め決められた試験画像データを使用して露光（静電潜像の形成）を行う。また、試験画像の作成においては、予め決められた画像形成条件（帯電条件（帯電電位）、露光条件（露光電位）、現像条件（現像バイアス））が設定される。これにより、感光体ドラム１２上には、現像により試験画像が形成される。

次に、主制御部５０は、試験画像に対応する静電潜像をトナーで現像する際に、現像電源５１から現像スリーブ１５２ａおよび現像剤を介して感光体ドラム１２に流れ込んだ電流（流入電流）を、電流測定部５２から取得する（ステップ２０）。

また、主制御部５０は、感光体ドラム１２上に形成された試験画像が、光量測定部１６との対向部を通過する際に測定された反射光量を、光量測定部１６から取得する（ステップ３０）。なお、ステップ２０およびステップ３０の順番については、入れ替えてもかまわない。

続いて、主制御部５０は、ステップ２０で取得した流入電流とステップ３０で取得した反射光量とを用いて、試験画像を構成するトナーのトナー帯電量を推定する（ステップ４０）。

それから、主制御部５０は、ステップ４０で得られたトナー帯電量が、目標範囲内にあるか否かを判定する（ステップ５０）。なお、ステップ５０では、トナー帯電量が目標範囲外であった場合に、目標範囲の下側に外れたのか上側に外れたのかも、併せて判定する。ここで、目標範囲は、例えば上述した４０μＣ／ｇ〜６０μＣ／ｇに設定される。

ステップ５０において肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合、後述するステップ７０へと移行する。一方、ステップ５０において否定の判断（ＮＯ）を行った場合、主制御部５０は、トナー帯電量を調整するための制御を実行する（ステップ６０）。なお、ステップ６０では、該当する色のトナー帯電量を、４０μＣ／ｇ〜６０μＣ／ｇとすべく調整が行われるのであるが、その詳細については後述する。ここで、上述したステップ１０〜ステップ６０は、画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、１１Ｇ、１１Ｓのそれぞれにおいて個別（色別）に行われる。

そして、６色（ＹＭＣＫＧＳ）すべてのトナーについてトナー帯電量が目標範囲内に設定された状態で、ジョブを実行する（ステップ７０）。以上により、処理が完了する。

本実施の形態では、ステップ２０において取得した流入電流とステップ３０で取得した反射光量とを用いて、トナー帯電量の推定を行っているが、これは次の理由による。
まず、トナー帯電量（μＣ／ｇ）は、トナーの単位重量あたりの電荷量を意味する。
また、感光体ドラム１２に現像された試験画像からの反射光量は、試験画像の画像濃度と相関がある。また、試験画像の画像濃度は、試験画像を構成するトナーの重量と相関がある。したがって、試験画像からの反射光量は、試験画像を構成するトナーの重量と相関があることになる。
さらに、現像では、電荷を有するトナーが現像ロール１５２から感光体ドラム１２に移動することから、現像スリーブ１５２ａには電荷の流れすなわち電流が生じる。したがって、流入電流の大きさは、試験画像を構成するトナーの電荷量と相関があることになる。本実施の形態では、試験画像からの反射光量と試験画像を構成するトナーの重量との相関に基づいて決められたテーブルと、流入電流の大きさと試験画像を構成するトナーの電荷量との相関に基づいて決められたテーブルとを用意している。そして、ステップ２０で取得した流入電流から得られたトナーの電荷量と、ステップ３０で取得した試験画像からの反射光量から得られたトナーの重量とを用いて、トナー帯電量の推定を行っている。

次に、上記ステップ６０におけるトナー帯電量の調整手法について説明を行う。トナー帯電量の調整手法としては、例えば以下に示す４つの手法が挙げられる。

（１）現像器内のトナー量の調整
感光体ドラム１２上に低濃度の画像を連続して形成する場合、高濃度の画像を連続して形成する場合に比べて、トナーの消費量が減少する。したがって、低濃度の画像を連続して形成する場合、現像器１５内では、現像剤が、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４によって循環搬送される回数が増加する。すると、攪拌搬送に伴ってトナー帯電量が上がってしまうことになり、場合によっては、トナー帯電量が目標範囲の上側に外れることとなってしまう。

このような場合は、感光体ドラム１２上に、試験画像とは別の吐き出し用画像を形成させ、感光体ドラム１２上に形成された吐き出し用画像をドラムクリーナ１７で除去させるようにする。また、感光体ドラム１２上に形成された吐き出し用画像を中間転写ベルト２０に一次転写させ、中間転写ベルト２０上に一次転写された吐き出し用画像をベルトクリーナ２３で除去させるようにしてもよい。その一方で、トナー貯蔵容器１８から、新たなトナーを現像器１５に補給させる。これにより、現像器１５内の現像剤において帯電量が高いトナーを減らすとともに帯電量が低いトナーを増やすことができ、全体としてのトナー帯電量を低下させることが可能になる。

（２）現像条件の変更
現像器１５内でのトナー帯電量が目標範囲を上回ってしまう場合、現像ロール１５２側から感光体ドラム１２側へとトナーが転移しやすくなる。
そこで、トナー帯電量が高すぎる場合には、現像器１５における現像能力を低くするように現像条件を変更する。例えば、現像バイアスにおける交流成分のピークトゥピーク値を小さくしたり、現像バイアスにおける交流成分のデューティ比を大きくしたり、現像ロール１５２における現像スリーブ１５２ａの回転速度を遅くしたりすることが挙げられる。

一方、現像器１５内でのトナー帯電量が目標範囲を下回ってしまう場合、現像ロール１５２側から感光体ドラム１２側へとトナーが転移しにくくなる。
そこで、トナー帯電量が低すぎる場合には、現像器１５における現像能力を高くするように現像条件を変更する。例えば、現像バイアスにおける交流成分のピークトゥピーク値を大きくしたり、現像バイアスにおける交流成分のデューティ比を小さくしたり、現像ロール１５２における現像スリーブ１５２ａの回転速度を速くしたりすることが挙げられる。

（３）攪拌搬送条件の変更
現像器１５において、上述した現像条件に代えて、攪拌搬送条件を変更するようにしてもよい。

例えば、トナー帯電量が高すぎる場合には、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４の回転速度を低下させることで、現像器１５内での現像剤の攪拌搬送速度を低下させるようにする。これにより、キャリアおよびトナーの摩擦が抑制されることになり、結果としてトナー帯電量が減少する。

一方、トナー帯電量が低すぎる場合には、第１攪拌搬送部材１５３および第２攪拌搬送部材１５４の回転速度を上昇させることで、現像器１５内での現像剤の攪拌搬送速度を上昇させるようにする。これにより、キャリアおよびトナーの摩擦が促進されることになり、結果としてトナー帯電量が増加する。

（４）層厚規制部材周辺の磁界の変更
図４は、現像器１５の他の構成例を示す図である。
この現像器１５は、層厚規制部材１５５が本体板１５５ａと磁性板１５５ｂとを含んでいる点で、図２に示したものとは異なる。また、この現像器１５は、磁石１５６およびカム１５７をさらに備えている点で、図２に示したものとは異なる。

ここで、層厚規制部材１５５を構成する本体板１５５ａは、例えば非磁性体にて構成される。これに対し、本体板１５５ａとともに層厚規制部材１５５を構成する磁性板１５５ｂは、磁性体にて構成される。そして、本体板１５５ａと磁性板１５５ｂとを貼り合わせることにより、層厚規制部材１５５が構成されている。

また、磁石１５６は、現像ハウジング１５１の内側且つ層厚規制部材１５５の上方において、層厚規制部材１５５に対して進退可能に設けられている。そして、磁石１５６のうち層厚規制部材１５５と対向する部位には、Ｓ極が配置される。ここで、磁石ロール１５２ｂのうち層厚規制部材１５５と対向する部位には、上記Ｓ極とは逆極性となるＮ極が配置されている。

カム１５７は、現像ハウジング１５１の内側且つ磁石１５６の上方において、回転可能に配置されている。また、カム１５７は、磁石１５６と連結されており、カム１５７の回転に伴って、磁石１５６を上下方向に進退移動させるようになっている。

この例において、トナー帯電量が高すぎる場合には、カム１５７を回転させて、磁石１５６を層厚規制部材１５５から遠ざける側に移動させる。すると、層厚規制部材１５５に設けられた磁性板１５５ｂを介して、磁石１５６のＳ極と層厚規制部材１５５に対向する磁石ロール１５２ｂのＮ極との間に働く磁力が弱くなる。これにより、層厚規制部材１５５との対向部を通過する際に、現像スリーブ１５２ａ上の現像剤に、パッキングにより加えられる圧力がより弱くなる。その結果、対向部を通過したトナーは、キャリアとの摩擦による帯電が行われにくくなることにより、トナー帯電量が減少することになる。

一方、この例において、トナー帯電量が低すぎる場合には、カム１５７を回転させて、磁石１５６を層厚規制部材１５５に近づける側に移動させる。すると、層厚規制部材１５５に設けられた磁性板１５５ｂを介して、磁石１５６のＳ極と層厚規制部材１５５に対向する磁石ロール１５２ｂのＮ極との間に働く磁力が強くなる。これにより、層厚規制部材１５５との対向部を通過する際に、現像スリーブ１５２ａ上の現像剤に、パッキングにより加えられる圧力がより強くなる。その結果、対向部を通過したトナーは、キャリアとの摩擦による帯電が行われやすくなることにより、トナー帯電量が増加することになる。

なお、上述した（１）〜（４）の手法については、それぞれ独立して適用してもかまわないし、２以上の手法を組み合わせて適用してもかまわない。

以上説明したように、本実施の形態では、予め決められた条件にて感光体ドラム１２上に作成された試験画像からの反射光量と、試験画像の作成において現像ロール１５２から現像剤を介して感光体ドラム１２に流れた流入電流とを用いて、現像器１５内のトナー帯電量を推定するようにした。これにより、推定されるトナー帯電量における誤差を低減することが可能になる。

また、本実施の形態では、推定されたトナー帯電量が目標範囲から外れていた場合に、「現像器内のトナー量の調整」、「現像条件の変更」、「攪拌搬送条件の変更」、「層厚規制部材周辺の磁界の変更」等を行うことにより、トナー帯電量を目標範囲内に収めるようにした。これにより、各色トナー像の転写効率のばらつきを抑制することが可能になる。その結果、４色以上さらには５色以上のトナー像の形成において、目標とする色からの色ずれを抑制することができる。

ここで、本実施の形態では、各色のトナー帯電量の目標範囲を、４０μＣ／ｇ〜６０μＣ／ｇに設定するようにした。これにより、各色トナーの転写効率を８０％以上にすることができる。また、各色トナーの転写効率を高くできることにより、得られる重ねトナー像における色ずれを低減することが可能になる。

なお、各実施の形態では、感光体ドラム１２上に現像された試験画像の反射光量を測定していたが、これに限られるものではない。例えば、感光体ドラム１２上に現像された後、中間転写ベルト２０に一次転写された試験画像の反射光量を測定するようにしてもかまわない。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、１１…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…露光器、１５…現像器、１６…光量測定部、１７…ドラムクリーナ、１８…トナー貯蔵容器、２０…中間転写ベルト、５０…主制御部、５１…現像電源、５２…電流測定部、１５１…現像ハウジング、１５２…現像ロール、１５２ａ…現像スリーブ、１５２ｂ…磁石ロール、１５３…第１攪拌搬送部材、１５４…第２攪拌搬送部材、１５５…層厚規制部材

Claims (6)

1. 静電潜像を保持する潜像保持体と、
   トナーおよびキャリアを含む現像剤を保持し且つ前記潜像保持体に対向して配置される現像剤保持体を備え、前記静電潜像を当該トナーで現像する現像器と、
   前記潜像保持体に保持された静電潜像を前記現像器にて現像して得られた画像からの反射光量と、当該画像の現像において前記現像剤保持体から当該潜像保持体に流入する流入電流とを用いて、前記トナーの帯電量を推定する推定部と
   を含む画像形成装置。
2. 前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲を上回った場合に、前記現像器から前記潜像保持体にトナーを転移させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲から外れた場合に、前記現像器における現像条件を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲から外れた場合に、前記現像器における前記現像剤の攪拌搬送条件を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記現像器に設けられた前記現像剤保持体は磁石を内蔵し、
   前記現像器は、前記現像剤保持体に対向して配置され、当該現像剤保持体に保持された現像剤の層厚さを規制する層厚規制部材をさらに備え、
   前記推定部により推定された前記トナーの帯電量が予め決められた範囲から外れた場合に、前記現像剤保持体に設けられた前記磁石を介して前記層厚規制部材にかかる磁力を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 静電潜像を保持する潜像保持体と、トナーおよびキャリアを含む現像剤を保持し且つ当該潜像保持体に対向して配置される現像剤保持体を備え、前記静電潜像を当該トナーで現像する現像器と、をそれぞれが有する複数の画像形成ユニットと、
   各々の前記画像形成ユニットに関し、前記潜像保持体に保持された静電潜像を前記現像器にて現像して得られた画像からの反射光量と、当該画像の現像において前記現像剤保持体から当該潜像保持体に流入する流入電流とを用いて、前記トナーの帯電量を推定する推定部と
   を含む画像形成装置。

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