JP2018097163A - 画像形成装置、及び動作量補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成時に画像濃度低下やトナーかぶりを防止することができ、また、画像濃度低下やトナーかぶりが生じる前に、現像動作に係る動作量を高精度に補正することが可能な画像形成装置、及び動作量補正方法を提供する。【解決手段】画像形成装置１０は、現像装置１８と、感光体ドラム１６と、濃度センサー１５と、制御部３０と、を備える。制御部３０は、予め定められた補正動作モードにおいて、画像形成動作時の現像動作に係わる所定の動作量を補正する。制御部３０は、感光体ドラム１６を停止させた状態で現像ローラー６３を回転駆動させて現像装置１８を予め定められた設定時間だけ駆動させ、前記設定時間後に感光体ドラム１６に飛散した飛散トナーのトナー量を検知させ、前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する。【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置から感光体ドラム等の像担持体にトナー像を供給して現像することが可能な画像形成装置、及び現像装置による現像動作に関わる動作量を補正する動作量補正方法に関する。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置には現像装置が搭載されている。現像装置は、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する。現像装置は、前記像担持体から所定のギャップを隔てて配置された現像ローラーを有している。現像方式としては、現像剤収容室から現像ローラーの表面に磁気的に現像剤を汲み上げて、現像ローラーに印加された現像バイアスによって生じた電界により現像ローラーから前記像担持体の静電潜像へトナーを飛ばして付着させる方式が知られている。この種の現像装置には、現像剤収容室に収容された現像剤を撹拌することによって、トナーを所定の電荷に帯電させるための撹拌部材が設けられている。

ところで、現像装置内のトナーの帯電量が一定レベル未満となって不適正になると、現像バイアスが印加されたときに像担持体上の静電潜像に十分な量のトナーが移動しなくなり、画像濃度低下を生じるおそれがある。また、像担持体上の静電潜像以外の領域に低帯電のトナーが飛散して、所謂トナーかぶりが生じるおそれがある。かかる問題は、経時劣化によってトナーが帯電し難くなった場合や、現像装置内に新たなトナーを補給した直後に生じ易い。

このような問題を解決可能な従来技術として、カラー画像形成装置において、現像装置から直接に転写ベルトにトナー像を転写させ、その転写されたトナー像のトナー量を検出し、その検出されたトナー量に基づいて画像形成処理に関わる電気的設定値を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−１３４０４５号公報

しかしながら、上述の従来技術は、現像装置から転写ベルトに感光体ドラムなどの像担持体を経由せずにトナー像を転写ベルト転写させるため、転写時にトナーが周辺部材に飛び散り、周辺部材をトナーで汚すおそれがある。また、転写ベルトに到達するまでの間に周辺部材にトナーが飛び散るため、転写ベルト上のトナー像のトナー量の検出値の精度が低いという問題もある。かかる問題は、現像装置の現像ローラーと転写ベルトとを近接配置すれば生じないが、一般に現像ローラーと前記像担持体とのギャップが１．０［ｍｍ］以下であることや、転写ベルトの撓みによる現像ローラーとの接触のおそれなどを考慮すると、現像ローラーと転写ベルトとを前記ギャップほどに近接配置することはできず、上述の問題は現像ローラーと転写ベルトとの位置関係だけでは解決できない。また、画像形成装置において前記電気的設定値の補正が必要かどうかの判断を事前に行うことができず、既に補正が必要な状態で画像形成が行われたことによって、上述の画像濃度低下や、トナーかぶりなどが生じてしまう場合がある。

本発明は、画像形成時に画像濃度低下やトナーかぶりを防止することができ、また、画像濃度低下やトナーかぶりが生じる前に、現像動作に係る動作量を高精度に補正することが可能な画像形成装置、及び動作量補正方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、現像装置と、像担持体と、トナー量検知部と、補正制御部と、を備える。前記現像装置は、現像剤が収容される収容室と、前記収容室に設けられ前記現像剤に含まれるトナーを外周面に保持しつつ回転駆動される現像ローラーとを有する。前記像担持体は、前記現像ローラーに対向するように配置され、前記現像ローラーから供給された前記トナーを外周面に担持可能であり、回転駆動可能に構成されている。前記トナー量検知部は、前記像担持体上のトナー量を検知する。前記補正制御部は、予め定められた補正動作モードにおいて、画像形成動作時の現像動作に係わる所定の動作量を補正する。前記補正制御部は、前記像担持体を停止させた状態で前記現像ローラーを回転駆動させて前記現像装置を予め定められた設定時間駆動させ、前記設定時間後に前記像担持体に飛散した飛散トナーのトナー量を前記トナー量検知部に検知させるとともに、前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する。

本発明の他の局面に係る動作量補正方法は、画像形成装置に適用され、前記画像形成装置における画像形成動作時に現像装置が備える現像ローラーから像担持体にトナーを供給して現像する現像動作に係わる動作量を補正する。前記動作量補正方法は、予め定められた補正動作モードにおいて、前記像担持体を停止させた状態で前記現像ローラーを回転駆動させて前記現像装置を予め定められた設定時間駆動し、前記設定時間後に前記像担持体に飛散した飛散トナーのトナー量を検知し、前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する。

本発明によれば、画像形成時に画像濃度低下やトナーかぶりを防止することができ、また、画像濃度低下やトナーかぶりが生じる前に、現像動作に係る動作量を高精度に補正することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 図２は、画像形成装置が備える現像装置の構成を示す断面図である。 図３は、画像形成装置が備える制御部の構成を示すブロック図である。 図４は、画像形成装置の制御部によって実行される動作量補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、画像形成装置が備える濃度センサーによって取得された飛散トナーの濃度分布を示すグラフ図である。

以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０（本発明の画像形成装置の一例）の構成を示す模式図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部１１〜１４と、４つの濃度センサー１５（本発明のトナー量検知部の一例）と、中間転写ベルト２１（本発明の転写ベルトの一例）と、ベルトクリーニング装置２１Ａと、駆動ローラー２２Ａと、従動ローラー２２Ｂと、４つのトナーコンテナ２３と、二次転写装置２４と、定着装置２５と、給紙トレイ２６と、排紙トレイ２７と、露光装置２８，２９と、制御部３０（本発明の補正制御部の一例、図３参照）と、を備えている。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０は、タンデム方式のカラー画像形成装置に限られず、モノクロ画像を形成可能なプリンターや複写機、ファクシミリ、これらの各機能を備えた複合機であってもよい。

画像形成部１１〜１４は、電子写真方式に基づいて画像を形成するものである。画像形成部１１〜１４それぞれは、後述の感光体ドラム１６（本発明の像担持体の一例）を有しており、感光体ドラム１６に各色のトナー像を形成し、そのトナー像を走行中（移動中）の中間転写ベルト２１に順次重ね合わせて転写する。図１に示される例では、矢印Ｄ１で示す中間転写ベルト２１の移動方向（本発明のベルト搬送方向の一例）の下流側から順に、ブラック用の画像形成部１１、イエロー用の画像形成部１２、シアン用の画像形成部１３、及びマゼンタ用の画像形成部１４がその順番で一列に配置されている。

画像形成部１１〜１４それぞれは、感光体ドラム１６、帯電装置１７、現像装置１８（本発明の現像装置の一例）、一次転写装置１９（本発明の転写部の一例）、ドラムクリーニング装置２０等を備えている。つまり、画像形成装置１０は、４つの現像装置１８を備えている。

感光体ドラム１６は、後述する現像ローラー６３に対向するように配置されており、現像ローラー６３から供給されたトナーを外周面に担持可能に構成されている。感光体ドラム１６は、画像形成装置１０の内部フレームなどに回転可能に支持されている。感光体ドラム１６は、外周面に感光層を有するものであり、本実施形態では、直径が２４．０[ｍｍ]の円筒形状のものが用いられる。

帯電装置１７は、対応する感光体ドラム１６の表面を所定の電位に帯電させる。露光装置２８，２９は、各感光体ドラム１６の表面を露光して光を走査して、光が照射した領域の電位を低下させることにより、各感光体ドラム１６の表面に静電潜像を形成する装置である。露光装置２８が画像形成部１１，１２の感光体ドラム１６の表面を露光し、露光装置２９が画像形成部１３，１４の感光体ドラム１６の表面を露光する。

現像装置１８は、露光装置２８，２９によって形成された感光体ドラム１６上の静電潜像をトナーによって現像する。一次転写装置１９は、回転する感光体ドラム１６上のトナー像を中間転写ベルト２１に転写する。ドラムクリーニング装置２０は、感光体ドラム１６上に残存したトナーを除去する。

中間転写ベルト２１は、感光体ドラム１６から転写されたトナー像を保持する。中間転写ベルト２１は、例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端環状のベルトである。中間転写ベルト２１は、駆動ローラー２２Ａ及び従動ローラー２２Ｂによって回転駆動可能に支持されている。従動ローラー２２Ｂは定着装置２５に近い位置（図１において右側）に配置されており、駆動ローラー２２Ａは定着装置２５から離れた位置（図１において左側）に配置されている。駆動ローラー２２Ａの表面は中間転写ベルト２１との摩擦力を高めるために例えばゴムやウレタン等の素材で形成されている。駆動ローラー２２Ａ及び従動ローラー２２Ｂによって支持されることにより、中間転写ベルト２１は、その表面が各感光体ドラム１６の表面に接しながら移動（走行）可能となる。中間転写ベルト２１の左側にベルトクリーニング装置２１Ａが対向配置されている。ベルトクリーニング装置２１Ａは、クリーニングローラーなどのクリーニング部材を有しており、二次転写装置２４によって印刷用紙にトナー像が転写された後に中間転写ベルト２１の表面に残存したトナーを除去する。

そして、中間転写ベルト２１が感光体ドラム１６と一次転写装置１９との間を通過する際に、一次転写装置１９から転写バイアスが印加されることによって、各感光体ドラム１６からトナー像が順に重ね合わせるようにして中間転写ベルト２１に転写される。なお、本実施形態では、一次転写装置１９は、前記転写バイアスとして−２３００[Ｖ]の電圧を感光体ドラム１６の表面に印加する。

感光体ドラム１６や駆動ローラー２２Ａには、不図示のモーターからの回転駆動力が伝達され、この回転駆動力を受けて所定方向へ回転駆動される。本実施形態では、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１は、線速が１６６[ｍｍ／ｓ]となるように回転駆動される。

濃度センサー１５は、中間転写ベルト２１に転写されたトナー像の濃度を検知するセンサーである。図１に示されるように、４つの濃度センサー１５は、画像形成部１１〜１４それぞれに対応して設けられている。各濃度センサー１５は、画像形成部１１〜１４それぞれよりもベルトよりも中間転写ベルト２１の移動方向（矢印Ｄ１参照）の下流側に配置されており、概ね、ドラムクリーニング装置２０と中間転写ベルト２１との間のスペースに設けられている。濃度センサー１５は、具体的には、中間転写ベルト２１に転写されたトナーの付着量を測定するセンサーであり、発光素子及び受光素子を備える。前記発光素子から出射して、中間転写ベルト２１上のトナー像を反射した光が前記受光素子に入力されると、前記受光素子から前記トナー像の濃度に応じた電圧信号が出力される。濃度センサー１５は制御部３０に電気的に接続されており、前記電圧信号は制御部３０に入力される。制御部３０では、ＣＰＵ３１が前記受光素子から入力した前記電圧信号を演算処理することにより、前記トナー像の濃度を算出する。なお、本実施形態では、濃度センサー１５及び制御部３０によって、本発明のトナー量検知部が具体的に実現されている。

二次転写装置２４は、中間転写ベルト２１に転写された４色からなるトナー像を給紙トレイ２６から搬送されてきた印刷用紙に転写させる。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送ローラーによって定着装置２５に搬送される。定着装置２５は、高温に加熱された加熱ローラー２５Ａと、この加熱ローラー２５Ａに対向配置された加圧ローラー２５Ｂとを有する。定着装置２５に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー２５Ａと加圧ローラー２５Ｂとによって挟持されつつ搬送されることによって、トナー像が印刷用紙に溶着される。その後、印刷用紙は排紙トレイ２７に排出される。

このように、画像形成装置１０は、複数の画像形成部１１〜１４によって各色のトナー像を走行中の中間転写ベルト２１上に重ねて転写することにより、カラーのトナー像を中間転写ベルト２１の表面に形成させる。そして、そのカラーのトナー像は、二次転写装置２４によって中間転写ベルト２１から印刷用紙へ転写される。これにより、印刷用紙上にカラー画像が形成される。

一般に、上述した画像形成装置１０のようなカラー画像を形成する装置は、設置環境の温度や湿度等の環境条件や経時変化によって画像出力特性が変化する。具体的には、中間転写ベルト２１に転写される各色のトナー像の濃度がばらついたり、各トナー像の重ね合わせにずれが生じたりする。このような画像出力特性の変化が生じた場合は、常に安定した画像を形成出力するために、制御部３０は、所定のタイミングで、従来周知のキャリブレーションを実行している。当該キャリブレーションは、印刷用紙に画像を形成する通常の画像形成動作モードとは異なるキャリブレーション動作モード時に、各色の特定階調のテストパターンを中間転写ベルト２１上に形成し、その後に、濃度センサー１５を用いて中間転写ベルト２１上のテストパターンの濃度を測定し、その測定された濃度に基づいて各色の濃度のばらつきを補正したり、各色のずれを補正する処理である。つまり、濃度センサー１５は、前記キャリブレーションに用いられるセンサーである。本実施形態では、後述する動作量補正処理においても、濃度センサー１５が用いられる。

図２は、画像形成部１１〜１４が備える現像装置１８の構成を示す断面図である。現像装置１８は、感光体ドラム１６に対して非接触状態でトナーを静電潜像に静電的に付着させる現像方式によって前記静電潜像をトナーで現像する装置である。一般に、現像に用いられる現像剤としては、磁性トナー或いは非磁性トナーを主要成分とする１成分現像剤や、非磁性トナー及び磁性キャリアを主要成分とする２成分現像剤などがある。本実施形態では、２成分現像剤を用いて現像する現像装置１８を例示する。

図２に示されるように、現像装置１８は、現像容器６０、第１撹拌スクリュー６１、第２撹拌スクリュー６２、現像ローラー６３などを備えている。

現像容器６０には、トナーを含む２成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう。）が収納されている。本実施形態では、現像剤として、直径が６．８[μｍ]のトナーと、直径が３６[μｍ]のキャリアと、酸化チタンやシリカなどの外添剤とを含むものを用いる。現像容器６０は、現像剤を収容するとともに、現像装置１８の筐体としての役割も担う。現像容器６０は、現像装置１８の長手方向（図２において紙面に垂直な方向）に長い形状に形成されている。現像容器６０は仕切壁６０Ａによって第１収容室６０Ｂ及び第２収容室６０Ｃ（本発明の収容室の一例）に区画されている。第１収容室６０Ｂ及び第２収容室６０Ｃそれぞれに、現像剤が収容されている。なお、第１収容室６０Ｂ及び第２収容室６０Ｃは、完全に仕切り分けられているのではなく、現像装置１８の長手方向における両端部に両室を連通する連通路（不図示）が設けられている。

第１収容室６０Ｂには、軸周りに螺旋形状の羽部材６６を有する第１撹拌スクリュー６１が回転可能に設けられている。第２収容室６０Ｃには、軸周りに螺旋形状の羽部材６７を有する第２撹拌スクリュー６２が回転可能に設けられている。第１撹拌スクリュー６１及び第２撹拌スクリュー６２は、いずれも、現像容器６０の側壁に回転可能に支持されている。第１収容室６０Ｂの底壁６０Ｇには、現像剤におけるトナー濃度を測定するためのトナー残量検知センサー６８が取り付けられている。トナー残量検知センサー６８は、現像剤における磁性体の透磁率を利用する透磁率検知方式のセンサーや、トナー量の重量を検知する方式のセンサーなどである。

第１撹拌スクリュー６１及び第２撹拌スクリュー６２それぞれの回転軸６１Ａ，６２Ａに第１モーター３７（図３参照）からの回転駆動力が伝達される。第１モーター３７は、回転駆動力を出力するステッピングモーターなどの駆動源である。第１モーター３７は、ギヤなどの伝達機構４１を介して、第１撹拌スクリュー６１、第２撹拌スクリュー６２に連結されている。これにより、第１撹拌スクリュー６１及び第２撹拌スクリュー６２が所定の方向に回転し、収容されている現像剤が撹拌される。第１撹拌スクリュー６１及び第２撹拌スクリュー６２によって現像剤が撹拌されることにより、トナーに電荷が付与される。本実施形態では、現像剤は、仕切壁６０Ａに形成された前記連通路を介して第１収容室６０Ｂ及び第２収容室６０Ｃ間を一方向に循環搬送される。

現像容器６０には、補給口６０Ｄが形成されている。補給口６０Ｄは、第１収容室６０Ｂの上側にある平坦な壁面を構成する上壁６０Ｆに形成されている。補給口６０Ｄは、トナーコンテナ２３から供給されるトナーを現像容器６０に案内する貫通孔である。

トナーコンテナ２３は、画像形成装置１０の内部フレーム（装置本体）に対して着脱可能に構成されている。トナーコンテナ２３には、内部に収容されたトナーを排出する排出口が形成されている。また、トナーコンテナ２３の内部には、補給スクリュー（不図示）が回転可能に設けられている。トナーコンテナ２３が前記内部フレームに装着されると、前記排出口が補給口６０Ｄに位置合わせされて、前記排出口から補給口６０Ｄへトナーが供給可能となる。前記補給スクリューには、図示しないモーターが連結されており、前記モーターからの回転駆動力が入力される。前記モーターは、制御部３０によって駆動制御される。前記補給スクリューが回転すると、トナーコンテナ２３内のトナーが前記排出口へ向けて搬送されて、前記排出口から補給口６０Ｄに供給される。

図２に示されるように、現像容器６０内に現像ローラー６３が回転可能に設けられている。具体的には、現像ローラー６３は、第２収容室６０Ｃ内の第２撹拌スクリュー６２よりも上方に設けられている。詳細には、現像ローラー６３は、第２撹拌スクリュー６２よりも感光体ドラム１６側であって、第２撹拌スクリュー６２に平行に設けられている。現像ローラー６３は、第２撹拌スクリュー６２との間に所定のギャップを隔てた状態で対向するように配置されている。

現像ローラー６３は、現像剤に含まれるトナーを外周面に保持しつつ回転駆動されるローラー部材である。現像ローラー６３は、円筒状の現像スリーブ６３Ａを備えている。本実施形態では、直径が１６．０[ｍｍ]の現像スリーブ６３Ａが用いられる。つまり、現像ローラー６３の直径は１６．０[ｍｍ]に定められている。現像スリーブ６３Ａが第２収容室６０Ｃにおいて回転可能に支持されている。現像スリーブ６３Ａは、アルミニウム製の素管で構成されている。

現像ローラー６３は、感光体ドラム１６に対向している。現像ローラー６３は、感光体ドラム１６の外周面に所定のギャップを隔てた状態で対向するように配置されている。本実施形態では、現像ローラー６３と感光体ドラム１６とのギャップは、０．３６[ｍｍ]に設定されている。

現像装置１８では、現像時に、感光体ドラム１６と現像スリーブ６３Ａとの間に、所定電位の現像バイアスが印加される。本実施形態では、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が現像バイアスとして印加される。

現像ローラー６３は、第２モーター３８（図３参照）から回転駆動力を受けて、図２において矢印Ｄ２に示される反時計回転方向へ回転される。現像ローラー６３は、第２撹拌スクリュー６２と同じ回転方向へ回転される。第２モーター３８は、回転駆動力を出力するステッピングモーターなどの駆動源である。第２モーター３８は、ギヤなどの伝達機構４２を介して、現像ローラー６３に連結されている。これにより、第２モーター３８は、現像ローラー６３に回転駆動力を伝達して現像ローラー６３を回転駆動させる。なお、本実施形態では、撹拌スクリュー６１，６２と、現像ローラー６３とが別々のモーターによって回転駆動される例について説明するが、一つのモーターによって連動して回転駆動される構成であってもよい。

現像ローラー６３は、複数の磁極を有する磁石ユニット６３Ｂを備えている。磁石ユニット６３Ｂは、現像スリーブ６３Ａの内部に設けられている。磁石ユニット６３Ｂは、現像スリーブ６３Ａ内で固定されている。本実施形態では、磁石ユニット６３Ｂは、主極７５、搬送極７６、剥離極７７、汲上極７８、及び規制極７９の５極の磁極を有する。各磁極７５〜７９は、例えば、磁力を発生する永久磁石で構成されている。

主極７５は、感光体ドラム１６と対面する位置にピーク磁力を生じさせる磁極である。主極７５は、その磁極面が感光体ドラム１６側に向けられた状態で磁石ユニット６３Ｂに取り付けられている。

搬送極７６は、主極７５とは異極性の磁極であり、現像スリーブ６３Ａの周方向の磁界を生じさせて、現像スリーブ６３Ａ上の現像剤を保持して周方向へ運ぶ。

剥離極７７は、現像スリーブ６３Ａにおいて感光体ドラム１６とは反対側に実質的に磁束密度が零の剥離領域６９を形成する磁極である。この剥離領域６９に現像剤が運ばれると、現像剤を磁力吸着する力が失われて、現像剤が剥離領域６９から剥離される。剥離された現像剤は、その下方に位置する第２撹拌スクリュー６２に落下し、第２収容室６０Ｃに戻されて、第２撹拌スクリュー６２によって再び撹拌されつつ搬送される。そして、第１撹拌スクリュー６１及び第２撹拌スクリュー６２によって撹拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された現像剤として汲上極７８により再び現像スリーブ６３Ａ上に汲み上げられる。

汲上極７８は、第２撹拌スクリュー６２との対向位置にピーク磁力を生じさせる磁極である。具体的には、汲上極７８は、第２撹拌スクリュー６２の回転軸６２Ａと現像ローラー６３の回転軸とを結ぶ線分の方向に前記ピーク磁力を生じさせる。汲上極７８によって現像剤が現像スリーブ６３Ａの表面上に磁力によって引き寄せられて、磁力によって吸着される。これにより、現像剤が現像スリーブ６３Ａの表面に担持される。そして、この状態で現像スリーブ６３Ａが回転されることによって、現像剤が感光体ドラム１６との対向位置に運ばれる。

現像容器６０には規制ブレード６５が設けられている。規制ブレード６５は、磁性体で構成されており、例えば磁性を有する金属製の板状部材である。規制ブレード６５は、現像容器６０の長手方向（図２の紙面に垂直な方向）に延出している。規制ブレード６５は、現像ローラー６３の回転方向（矢印Ｄ２参照）において、現像ローラー６３と第２撹拌スクリュー６２との対向位置よりも現像ローラー６３の回転方向の下流側に配置されている。規制ブレード６５の先端部６５Ａと現像ローラー６３のローラー面との間には僅かなギャップが形成されている。現像ローラー６３に付着した現像剤は、規制ブレード６５によって前記ギャップに応じた厚みに規制される。

規制極７９は、規制ブレード６５に対向する現像スリーブ６３Ａ上の位置にピーク磁力を生じさせつつ、現像スリーブ６３Ａ上の現像剤を保持して、規制ブレード６５と現像スリーブ６３Ａとのギャップを通過させつつ周方向へ運ぶ磁極である。

次に、図３を参照して、制御部３０について説明する。制御部３０は、画像形成装置１０を統括的に制御する。図３に示されるように、制御部３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４（登録商標）、モータードライバー３５等を有している。ＲＯＭ３２は不揮発性の記憶装置、ＲＡＭ３３は揮発性の記憶装置、ＥＥＰＲＯＭ３４は不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４は、ＣＰＵ３１が実行する各種の処理の一時記憶メモリーとして使用される。モータードライバー３５は、ＣＰＵ３１からの制御信号に基づいて第１モーター３７及び第２モーター３８を駆動制御する。ＲＯＭ３２には、所定の制御プログラムが記憶されている。なお、制御部３０は、集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）等の電子回路により構成されてもよい。また、制御部３０は、画像形成装置１０を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。

制御部３０は、ＲＯＭ３２に記憶された所定の制御プログラムをＣＰＵ３１で実行することによって、画像形成装置１０を統括的に制御する。具体的に、ＲＯＭ３２には、画像形成を実現するためのプログラム（画像形成処理プログラム）が記憶されている。さらに、ＲＯＭ３２には、後述の補正動作モードにおいて、画像形成動作時の現像動作に係わる所定の動作量を補正する動作量補正処理を実行するための補正制御プログラムが記憶されている。

このように構成された画像形成装置１０においては、現像装置１８のトナーの帯電量が一定レベル未満となって不適正になると、感光体ドラム１６上の静電潜像に十分な量のトナーが移動しなくなり、画像濃度低下を生じるおそれがある。また、感光体ドラム１６上の静電潜像以外の領域にも低帯電のトナーが飛散して、所謂トナーかぶりが生じるおそれがある。かかる問題は、経時劣化によってトナーが帯電し難くなった場合や、現像装置１８内にトナーコンテナ２３から新たなトナーが補給された場合に生じ易い。そこで、本実施形態の画像形成装置１０では、制御部３０は、補正動作モードにおいて、前記補正制御プログラムにしたがって前記動作量補正処理をＣＰＵ３１に実行させる。これにより、画像形成動作時に画像濃度低下やトナーかぶりなどの問題が生じることを防止することができ、また、このような問題が生じる前に現像動作に係る動作量を高精度に補正することを可能にしている。

以下、図４のフローチャートを参照して、画像形成装置１０で実行される前記動作量補正処理の手順の一例を説明するとともに、画像形成装置１０に適用される現像動作に係る動作量の補正方法（以下、動作量補正方法という。）について説明する。なお、以下においては、画像形成部１１〜１４のうち任意の一つに対して前記動作量補正処理が行われるものとして説明するが、画像形成部１１〜１４の全てに対して同じタイミングで前記動作量補正処理が行われても良い。ここで、図４におけるＳ１１、Ｓ１２、…は処理手順（ステップ）の番号を表している。

画像形成装置１０に電源が投入されると、制御部３０は、画像形成装置１０の動作モードを補正動作モードに移行させる。ここで、補正動作モードとは、画像形成装置１０における画像形成動作時に現像装置１８が行う現像動作に係わる所定の動作量を補正するための制御モードのことである。現像動作に係わる所定の動作量は、例えば、トナーコンテナ２３から現像装置１８に新たなトナーを補給するトナー補給動作における前記補給スクリューの回転速度や、前記トナー補給動作に要する動作時間、第１撹拌スクリュー６１及び第２撹拌スクリュー６２の回転速度や、各撹拌スクリュー６１，６２が回転されたことによってトナーを帯電させるのに要するトナー帯電動作時間などである。

ステップＳ１１において、画像形成装置１０の動作モードが前記補正動作モードである判定されると、制御部３０は、次のステップＳ１２に進む。なお、前記補正動作モードへの移行は、前記電源が投入された場合に限られない。例えば、制御部３０は、何れかの現像装置１８にトナーが補給されこと、画像形成装置１０が所謂省電力モードから画像形成動作の可能な通常動作モードに復帰したこと、前回実行された前記動作量補正処理から所定時間が経過したこと、の何れかの条件を満たした場合に、前記補正動作モードに移行させて、前記動作量補正処理を実行してもよい。

ステップＳ１２では、制御部３０は、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１の動作を停止させる。例えば、電源投入直後に画像形成装置１０の画像形成準備を行うための初期準備動作が行われたことにより感光体ドラム１６や中間転写ベルト２１が駆動している場合は、初期準備動作が完了した後に、モーターの駆動を停止させて、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１の動作を停止させる。なお、もとより感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１が停止している場合は、その状態を維持する。

次に、ステップＳ１３において、制御部３０は、現像装置１８を駆動させる。具体的には、現像ローラー６３を画像形成時に回転駆動される方向と同方向へ回転駆動させ、また、各撹拌スクリュー６１，６２を回転駆動させる。また、感光体ドラム１６と現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａとの間に、現像時に印加される現像バイアスとは異なる電位が印加される。具体的には、前記現像バイアスに含まれていた交流成分の交流電圧のみ印加される。なお、感光体ドラム１６は、前記補正動作モードにおいて、帯電装置１７によって所定の電位に帯電されている。

本実施形態では、制御部３０は、ステップＳ１３において、前記補正動作モード時の現像ローラー６３の回転速度が、画像形成時の現像ローラー６３の回転数（以下、通常回転数という。）よりも２倍の速さの回転数（以下、補正回転数という。）となるように、現像ローラー６３を回転駆動させる。具体的には、モータードライバー３５から第２モーター３８に前記通常回転数の２倍となる駆動信号を出力して、現像ローラー６３の回転速度を一時的に前記補正回転数まで増速させる。前記補正回転数で現像ローラー６３が回転駆動されることによって、低帯電のトナーが感光体ドラム１６へ向けて飛散しやすい環境を作っている。これにより、通常の画像形成動作時では感光体ドラム１６に飛散しないようなトナーであっても、前記補正回転数で現像ローラー６３が回転駆動されることにより感光体ドラム１６に低帯電のトナーを飛散させることができる。つまり、画像形成動作時の回転速度よりも速い回転速度で現像ローラー６３を回転させることにより、現像ローラー６３から感光体ドラム１６へのトナーの飛散量を増加させることができる。

なお、前記通常回転数は、現像ローラー６３の線速（周速度）であり、本実施形態では２９９［ｍｍ／ｓ］に定められている。また、前記補正回転数は、現像ローラー６３の線速（周速度）であり、本実施形態では４４８［ｍｍ／ｓ］に定められている。

前記補正動作モードにおいては、現像装置１８は、予め定められた設定時間だけ駆動される。具体的には、現像装置１８は、例えば１０[ｓｅｃ]駆動される。本実施形態では、前記補正回転数で現像ローラー６３が前記設定時間だけ回転駆動されることによって、停止中の感光体ドラム１６の表面へ向けてトナーを飛ばして移動させて付着させている。言い換えると、前記補正回転数で現像ローラー６３を前記設定時間だけ回転駆動させることによって、意図的に、低帯電のトナーを感光体ドラム１６の表面へ飛散させている。このとき、感光体ドラム１６は停止しているので、感光体ドラム１６上には、感光体ドラム１６の周方向にある程度の幅を有し、感光体ドラム１６の長手方向に延びる帯状のトナー像が形成される。

ステップＳ１４では、制御部３０は前記設定時間が経過したかどうかを判定する。ステップＳ１４において、前記設定時間が経過したと判定されると、制御部３０は、次のステップＳ１５において、現像装置１８の駆動を停止する。これにより、現像ローラー６３および各撹拌スクリュー６１，６２が停止され、また、前記現像バイアスも印加されなくなる。

続いて、制御部３０は、ステップＳ１６において、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１を駆動させる。また、次のステップＳ１７において、一次転写装置１９を駆動させる。ここで、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１は、画像形成時に駆動されるときの線速と同じ速度（１６６［ｍｍ／ｓ］）で駆動される。また、一次転写装置１９では、画像形成時に印加される転写バイアスと同じ電位（−２３００［Ｖ］）が感光体ドラム１６の表面との間に印加される。

次のステップＳ１８では、制御部３０は、前記設定時間だけ現像装置１８を駆動させたことにより現像ローラー６３から感光体ドラム１６の表面に移動して付着した飛散トナーのトナー量を測定する処理を行う。具体的には、制御部３０は、前記設定時間の経過後に、感光体ドラム１６の表面に付着し、その後に一次転写装置１９によって中間転写ベルト２１に転写された飛散トナーのトナー量を、濃度センサー１５からの電圧信号に基づいて測定する。つまり、本実施形態では、感光体ドラム１６の外周面に付着した飛散トナーのトナー量を感光体ドラム１６の外周面から直接得るのではなく、制御部３０は、一次転写装置１９によって中間転写ベルト２１に一端転写された飛散トナーのトナー量を、濃度センサー１５から出力された電圧信号に基づいて測定する。

上述したように、濃度センサー１５は、発光素子及び受光素子を備えたものであり、前記発光素子から出射して、中間転写ベルト２１上で反射した光が前記受光素子に入力されると、その光量に応じた電圧信号が出力される。制御部３０は、中間転写ベルト２１の移動時に前記受光素子から出力された前記電圧信号に基づいて、中間転写ベルト２１上のトナーの濃度を測定する。本実施形態では、中間転写ベルト２１の移動方向（矢印Ｄ１参照）に沿って中間転写ベルト２１上のトナーの濃度が測定される。その結果、図５の折れ線Ｌ１に示される濃度分布が得られる。詳細には、上述したように、前記補正回転数が４４８［ｍｍ／ｓ］であり、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１の線速が１６６［ｍｍ／ｓ］であり、一次転写装置１９の転写バイアスが−２３００［Ｖ］であるため、この条件の下では、図５の折れ線Ｌ１に示される濃度分布が得られる。図５の折れ線Ｌ１に示されるように、濃度が検知されはじめた中間転写ベルト２１上の位置Ｐ１１から濃度の検知が終了した位置Ｐ２０までの距離Ｔ１は、現像装置１８を前記設定時間だけ駆動したときに感光体ドラム１６の表面に付着した飛散トナーの幅Ｔ１（中間転写ベルト２１の移動方向における長さ）を示す。本実施形態では、制御部３０は、この幅Ｔ１を前記濃度分布から算出（測定）して、その算出値を飛散トナーのトナー量を示すものとして用いている。

次のステップＳ１９では、制御部３０は、飛散トナーのトナー量を示す前記幅Ｔ１が、予め定められた基準値（閾値）よりも大きいか否かを判定する。ここで、前記基準値は、画像形成動作時に画像濃度低下やトナーかぶりなどが生じるか否かを判定するための基準値である。この基準値は、画像形成装置１０に求められる画質レベルに応じて定めることができる。例えば、適正値に帯電されたトナーを含む現像剤を現像装置１８に収容させておき、前記幅Ｔ１を測定したときと同じ条件で中間転写ベルト２１上のトナー濃度を測定してその濃度分布を取得し、その濃度分布の幅を前記基準値とすることができる。このように得られた前記基準値は、制御部３０のＲＡＭ３３又はＥＥＰＲＯＭ３４に記憶されている。

前記幅Ｔ１が前記基準値よりも大きいと判定された場合は、現像装置１８内に低帯電のトナーが比較的多く含まれていて、画像形成動作時にすぐには感光体ドラム１６にトナーの飛散が生じることはないが、トナーの飛散が生じる可能性が高い状態であると判定できる。この場合、制御部３０は、ステップＳ１９以降の処理を行う。一方、前記幅Ｔ１が前記基準値以下と判定された場合は、現像装置１８内に低帯電のトナーが少なく、画像形成装置１０は、トナーの飛散が生じ難い状態であると判定できる。この場合、制御部３０は、ステップＳ２２において補正動作モードを通常動作モードに移行させた後に、一連の処理を終了する。

ステップＳ２０では、制御部３０は、現像装置１８内のトナーの帯電を良好にするために、前記通常動作モード時における各撹拌スクリュー６１，６２の回転速度の設定値を大きくする。つまり、前記通常動作モード時に各撹拌スクリュー６１，６２によって現像剤が撹拌される撹拌速度の設定値を大きくする。これにより、現像装置１８が駆動されたときに、前記設定値の変更前に比べてより現像剤が撹拌されるため、トナーの帯電性が向上する。なお、常動作モード時に各撹拌スクリュー６１，６２によって現像剤が撹拌される現像剤の撹拌時間の設定値を大きくしてもよい。ここで、撹拌スクリュー６１，６２の回転速度の設定値、及び前記撹拌時間の設定値は、本発明の現像動作に係わる所定の動作量の一例である。

また、次のステップＳ２１では、制御部３０は、トナーコンテナ２３からトナーが補給されるときの補給量の設定値を小さくする。具体的には、トナーコンテナ２３の前記補給スクリューの回転速度の設定値を小さくしたり、或いは、前記補給スクリューの駆動時間を短くして、トナーの補給量を少なくする。これにより、現像装置１８に補給される新たなトナーの補給量が少なくなるので、補給後に現像装置１８内のトナーの帯電性が急激に低下することを抑制できる。なお、トナー補給時の補給量の設定値は、本発明の現像動作に係わる所定の動作量の一例である。

その後、制御部３０は、ステップＳ２２において補正動作モードを通常動作モードに移行させた後に、一連の処理を終了する。

このように構成された画像形成装置１０では、補正動作モードにおいて、制御部３０が上述した動作量補正処理を実行するため、画像形成動作時に画像濃度低下やトナーかぶりなどが生じなくなり、画質低下を防止することができる。また、画像濃度低下やトナーかぶりが生じる前に、現像動作に係る動作量を高精度に補正することが可能となる。補正後の動作量にて現像動作が行われることにより、画像濃度低下やトナーかぶりの原因である低帯電のトナーの帯電性が改善されて、現像装置１８に収容されたトナーの帯電が常に良好な状態に維持することができる。その結果として、画像形成時において飛散トナーが感光体ドラム１６に生じなくなり、前記画像濃度低下やトナーかぶりが防止される。

［変形例１］
なお、上述の実施形態では、前記補正動作モードにおいて現像ローラー６３の回転速度を増速する例について説明したが、本発明はこの構成に限られない。例えば、上述の実施形態の変形例として、現像ローラー６３の回転速度を増速する代わりに、前記補正動作モードにおいて、一次転写装置１９による転写バイアスを前記画像形成動作時の電圧値（−２３００［Ｖ］）よりも大きくしてもよい。具体的には、前記補正動作モードにおける前記転写バイアスを−３０００［Ｖ］にする。これにより、感光体ドラム１６に飛散して付着した飛散トナーが中間転写ベルト２１に転写するときの転写量は、前記転写バイアスが前記画像形成動作時の電圧値である場合に比べて、増加する。つまり、前記補正動作モードにおける転写バイアスを、画像形成動作時の転写バイアスよりも大きくすることにより、感光体ドラム１６から中間転写ベルト２１への転写量を増加させることができる。この場合、現像ローラー６３の回転速度が２２９［ｍｍ／ｓ］であり、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１の線速が１６６［ｍｍ／ｓ］であり、一次転写装置１９の転写バイアスが−３０００［Ｖ］であるため、この条件下では、図５の折れ線Ｌ２に示される濃度分布が得られる。図５の折れ線Ｌ２に示されるように、濃度が検知されはじめた中間転写ベルト２１上の位置Ｐ１２から濃度の検知が終了した位置Ｐ２０までの距離Ｔ２は、現像装置１８を前記設定時間だけ駆動させたときに感光体ドラム１６の表面に付着した飛散トナーが更に前記転写バイアスによって中間転写ベルト２１に転写したときの飛散トナーの幅Ｔ２（中間転写ベルト２１の移動方向における長さ）を示す。この幅Ｔ２は、前記幅Ｔ１よりも小さいが、後述の幅Ｔ３よりは大きい。このとき、上述したように通常の画像形成動作時よりも大きい転写バイアスが印加されるため、感光体ドラム１６の外周面に付着した飛散トナーは、感光体ドラム１６にほとんど残留することなく中間転写ベルト２１に転写される。つまり、このように前記補正動作モードにおいて前記転写バイアスを大きくすることにより、感光体ドラム１６に付着した低帯電の飛散トナーが中間転写ベルト２１に転写される転写量を、画像形成動作時の転写量よりも増加させることができる。なお、制御部３０は、この幅Ｔ２を前記濃度分布から算出（測定）して、その算出値を飛散トナーのトナー量として用いている。

［変形例２］
また、他の変形例として、前記補正動作モードにおいて、現像ローラー６３の回転速度を増速させず、また、前記転写バイアスを大きくせずに、画像形成動作時の条件と同じ条件の下で、現像ローラー６３を前記設定時間駆動させて中間転写ベルト２１に転写された飛散トナーの幅Ｔ３（図５参照）を求めても良い。この場合、現像ローラー６３の回転速度が２２９［ｍｍ／ｓ］であり、感光体ドラム１６及び中間転写ベルト２１の線速が１６６［ｍｍ／ｓ］であり、一次転写装置１９の転写バイアスが−２３００［Ｖ］であり、この条件下では、図５の折れ線Ｌ３に示されるような濃度分布が得られる。図５の折れ線Ｌ３に示されるように、濃度が検知されはじめた中間転写ベルト２１上の位置Ｐ１３から濃度の検知が終了した位置Ｐ２０までの距離Ｔ３は、現像装置１８を前記設定時間だけ駆動したときに感光体ドラム１６の表面に付着した飛散トナーの幅Ｔ３（中間転写ベルト２１の移動方向における長さ）を示す。なお、制御部３０は、この幅Ｔ３を前記濃度分布から算出（測定）して、その算出値を飛散トナーのトナー量として用いている。

［他の変形例］
上述の実施形態では、前記補正動作モード時に中間転写ベルト２１に転写された飛散トナーの濃度を前記キャリブレーションに用いられる濃度センサー１５を用いて検知する例について説明したが、本発明はこの構成に限られない。例えば、濃度センサー１５とは別の濃度センサーを用いて、感光体ドラム１６又は中間転写ベルトに付着した飛散トナーの幅を求めるものであってもよい。

１０：画像形成装置
１５：濃度センサー
１６：感光体ドラム
１７：帯電装置
１８：現像装置
１９：一次転写装置
３０：制御部
６１：第１撹拌スクリュー
６２：第２撹拌スクリュー
６３：現像ローラー

Claims (9)

1. 現像剤が収容される収容室と、前記収容室に設けられ前記現像剤に含まれるトナーを外周面に保持しつつ回転駆動される現像ローラーとを有する現像装置と、
   前記現像ローラーに対向するように配置され、前記現像ローラーから供給された前記トナーを外周面に担持可能であり、回転駆動される像担持体と、
   前記像担持体上のトナー量を検知するトナー量検知部と、
   予め定められた補正動作モードにおいて、画像形成動作時の現像動作に係わる所定の動作量を補正する補正制御部と、を備え、
   前記補正制御部は、
   前記像担持体を停止させた状態で前記現像ローラーを回転駆動させて前記現像装置を予め定められた設定時間駆動させ、前記設定時間後に前記像担持体に飛散した飛散トナーのトナー量を前記トナー量検知部に検知させるとともに、前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する画像形成装置。
2. 前記補正制御部は、
   前記現像ローラーを前記画像形成動作時の回転速度よりも速い回転速度で回転させることにより、前記像担持体に飛散する前記飛散トナーの飛散量を増加させ、前記トナー量検知部によって検知された増加後の前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー量検知部は、前記像担持体において前記飛散トナーが付着した領域の周方向の幅を測定し、その測定値を前記飛散トナーのトナー量として検知する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体から転写されるトナーを保持する転写ベルトと、
   印加された転写バイアスによって前記像担持体から前記転写ベルトに前記飛散トナーを転写させる転写部と、を更に備え、
   前記トナー量検知部は、前記転写部によって前記転写ベルトに転写された前記飛散トナーのトナー量を検知することによって前記像担持体上の前記飛散トナーのトナー量を検知する請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー量検知部は、前記転写ベルトにおいて前記飛散トナーが付着した領域のベルト搬送方向の幅を測定し、その測定値を前記飛散トナーのトナー量として検知する請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記補正制御部は、
   前記転写バイアスを前記画像形成動作時の電圧値よりも大きくすることにより、前記像担持体から前記転写ベルトへの前記飛散トナーの転写量を増加させ、前記トナー量検知部によって検知された増加後の前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記動作量は、外部から前記収容室に補給される前記トナーの補給量、前記収容室に収容された前記現像剤の撹拌時間、前記収容室に収容された前記現像剤の撹拌時の撹拌速度、のいずれか一つ又は複数である請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤は、前記トナー及び磁性キャリアを含む請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 画像形成装置に適用され、前記画像形成装置における画像形成動作時に現像装置が備える現像ローラーから像担持体にトナーを供給して現像する現像動作に係わる動作量を補正する動作量補正方法であって、
   予め定められた補正動作モードにおいて、前記像担持体を停止させた状態で前記現像ローラーを回転駆動させて前記現像装置を予め定められた設定時間駆動し、前記設定時間後に前記像担持体に飛散した飛散トナーのトナー量を検知し、前記飛散トナーのトナー量に基づいて前記現像動作における前記動作量を補正する動作量補正方法。

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