JP2020134775A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流検知回路の精度を維持しつつ、比較的大きな現像電流を検知できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光体ドラム１０１と、現像部１１０と、電流検知回路７０と、コンピューターと、シフト回路２４と備える。現像部１１０は、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像を現像してトナー像を感光体ドラム１０１に形成する。電流検知回路７０は、トナー像が形成されるときの感光体ドラム１０１と現像部１１０との間に流れる現像電流を検知して、現像電流の電流値を示す検知信号ＳＧ１を出力する。コンピューター２０は、規定の入力レンジを有し、検知信号ＳＧ１が入力される。シフト回路２４は、コンピューター２０が出力したシフト信号ＳＧ２にしたがって、電流検知回路７０が検知可能な現像電流の検知レンジをシフトする。コンピューター２０は、トナー像に起因する物理量に基づいて、シフト信号ＳＧ２を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

特許文献１に記載の画像形成装置は、現像電源と、フォトセンサーとを備える。現像電源は、現像ローラーに現像バイアスを印加する。現像電源は、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像してトナー像を形成するときに現像電流を検知する。フォトセンサーは、感光体ドラムに形成されたトナー像のトナー付着量を検知する。

一般的に、現像電流の電流値は小さいため、現像電流を精度良く検知することが求められている。また、小さい電流値を精度良く検知するため、現像電源の電流検知回路の検知レンジは、一定範囲に固定されている。

特許文献１に記載の画像形成装置では、電流検知回路が検知した現像電流の電流値を示す検知信号が演算部に入力される。つまり、現像検知回路は、現像電流の電流値を電圧値に変換している。そして、一般的には、演算部では、検知信号の入力レンジが一定範囲に固定されている。したがって、電流検知回路による現像電流の検知レンジを狭めることによって、現像電流を精度よく検知できる。

特開２００５−１８９７９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、現像電流の検知レンジを狭めると、トナーを多く消費するトナー像を形成する場合には、現像ローラーから感光体ドラムに移動するトナーの単位時間当たりのトナーの移動量が多くなり、現像電流が過大になって現像電流の検知レンジを超える可能性がある。

そして、過大な現像電流の電流値を検知信号に変換すると演算部の入力レンジを超える可能性がある。この場合、現像電流の検知レンジを広げると、検知信号が入力レンジ内に収まるが現像電流の検知精度が低下する。よって、電流検知回路の精度を維持しつつ、比較的大きな現像電流を検知することが困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電流検知回路の精度を維持しつつ、比較的大きな現像電流を検知できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、現像部と、電流検知回路と、コンピューターと、シフト回路とを備える。前記現像部は、前記感光体ドラムに形成された静電潜像を現像してトナー像を前記感光体ドラムに形成する。前記電流検知回路は、前記トナー像が形成されるときの前記感光体ドラムと前記現像部との間に流れる現像電流を検知して、前記現像電流の電流値を示す検知信号を出力する。前記コンピューターは、規定の入力レンジを有し、前記検知信号が入力される。前記シフト回路は、前記コンピューターが出力したシフト信号にしたがって、前記電流検知回路が検知可能な前記現像電流の検知レンジをシフトする。前記コンピューターは、前記トナー像に起因する物理量に基づいて、前記シフト信号を生成する。前記トナー像に起因する前記物理量は、前記現像電流の電流値に相関のある物理量である。

本発明の一局面に係る画像形成方法は、形成するステップと、出力するステップと、入力されるステップと、シフトするステップとを包含する。前記形成するステップは、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像してトナー像を前記感光体ドラムに現像部が形成する。前記出力するステップは、前記トナー像が形成されるときの前記感光体ドラムと前記現像部との間に流れる現像電流を検知して、前記現像電流の電流値を示す検知信号を電流検知回路が出力する。前記入力されるステップは、規定の入力レンジを有するコンピューターに前記検知信号が入力される。前記シフトするステップは、前記コンピューターが出力したシフト信号にしたがって、前記電流検知回路が検知可能な前記現像電流の検知レンジをシフト回路がシフトする。前記入力されるステップにおいて、前記コンピューターは、前記トナー像に起因する物理量に基づいて、前記シフト信号を生成する。前記トナー像に起因する前記物理量は、前記現像電流の電流値に相関のある物理量である。

本発明によれば、電流検知回路の精度を維持しつつ、比較的大きな現像電流を検知できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成部の構成の一例を示す断面図である。 第１参考検知レンジにおける電流値に対応する電圧値を示す図である。 第２参考検知レンジにおける電流値に対応する電圧値を示す図である。 本発明の実施形態における第１検知レンジと第２検知レンジとを示す図である。 本発明の実施形態におけるコンピューターが実行する処理のフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。実施形態において、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に沿っており、Ｚ軸は鉛直方向に沿っており、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１００の構成について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、例えば、カラー複合機である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成ユニット１０、給送部３０、搬送部４０、定着部５０、及び、排出部６０を備える。

給送部３０は、シートＰを搬送部４０へ供給する。搬送部４０は、シートＰを画像形成ユニット１０、及び定着部５０を経由して排出部６０まで搬送する。画像形成ユニット１０は、シートＰに画像を形成する。定着部５０は、シートＰを加熱、及び加圧し、シートＰに形成された画像をシートＰに定着する。排出部６０は、シートＰを画像形成装置１００の外部へ排出する。

次に、画像形成ユニット１０の構成について説明する。画像形成ユニット１０は、複数の画像形成部１１、露光部１３、及び転写部１２を備える。

複数の画像形成部１１には、それぞれ、互いに異なる色の複数のトナーが供給される。トナーは多数のトナーを含む。複数の画像形成部１１の各々は感光体ドラム１０１を含む。例えば、複数の画像形成部１１は、シアン色のトナーが供給される画像形成部１１ｃ、マゼンタ色のトナーが供給される画像形成部１１ｍ、イエロー色のトナーが供給される画像形成部１１ｙ、及び、ブラック色のトナーが供給される画像形成部１１ｋを含む。画像形成部１１ｃ、画像形成部１１ｍ、画像形成部１１ｙ及び画像形成部１１ｋの構成は、互いに略同一である。

露光部１３は、感光体ドラム１０１の表面を露光する。具体的には、露光部１３は、画像データに基づいて、複数の感光体ドラム１０１の各々に光を照射する。その結果、複数の感光体ドラム１０１の各々に静電潜像が形成される。露光部１３は、例えば、光源、ポリゴンミラー、反射ミラー、及び偏向ミラーを有する。

そして、複数の画像形成部１１の各々は、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像を現像して、感光体ドラム１０１にトナー像を形成する。その結果、複数の感光体ドラム１０１に、それぞれ、互いに異なる複数色のトナー像が形成される。

転写部１２は、中間転写ベルト１２ａと駆動ローラー１２ｂと濃度検知部１０４とを備える。中間転写ベルト１２ａは、駆動ローラー１２ｂによって回転方向ＲＡに回転駆動される。複数の画像形成部１１が、中間転写ベルト１２ａ上に、互いに異なる複数色のトナー像を転写する。複数色のトナー像が中間転写ベルト１２ａ上で重畳されることで、中間転写ベルト１２ａ上にトナー像（具体的にはカラー画像）が形成される。転写部１２は、中間転写ベルト１２ａ上に形成されたトナー像をシートＰ上に転写する。その結果、シートＰに画像が形成される。

濃度検知部１０４は、中間転写ベルト１２ａに転写されたトナー像の濃度を検知する。本実施形態では、トナー像の濃度は、単位面積当たりのトナー像を形成するトナーの質量を示す。トナー像の濃度は、例えば、トナー像の厚みに基づいて算出される。よって、濃度検知部１０４は、所定面積のトナー像の厚みを検知する。詳細には、濃度検知部１０４は、トナー像との間の距離を測定して、トナー像の厚みを検知する。

濃度検知部１０４は、例えば、レーザー変位センサーである。レーザー変位センサーは、半導体レーザーとリニアイメージセンサー（Ｌｉｎｅａｒ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）とを備え、三角測距を用いて距離を測定する。そして、濃度検知部１０４は、トナー像の濃度を示す検知信号を出力する。検知信号は、例えば、電圧信号である。

次に、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る画像形成部１１の構成について説明する。図２は、画像形成部１１の構成の一例を示す断面図である。

図２に示すように、画像形成部１１は、感光体ドラム１０１に加えて、クリーニング部１０３と、現像部１１０、及び帯電部１０２を更に備える。

感光体ドラム１０１は、略円柱形状または略円筒形状を有する。感光体ドラム１０１は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸを中心として回転方向ＲＢに回転する。感光体ドラム１０１は、例えばアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）感光体ドラム１０１または有機感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ドラムである。

帯電部１０２は、感光体ドラム１０１の表面を所定電位に帯電させる。帯電部１０２は、例えば、帯電ローラーを含む。帯電部１０２が感光体ドラム１０１の表面を所定電位に帯電させた後、露光部１３が感光体ドラム１０１の所定領域に露光することで、感光体ドラム１０１の所定領域に静電潜像が形成される。

現像部１１０は、トナーによってトナー像を感光体ドラム１０１に形成する。具体的には、現像部１１０は、回転する感光体ドラム１０１にトナー像を形成する。例えば、現像部１１０は、第２回転速度で回転する感光体ドラム１０１に形成された静電潜像をトナーによって現像し、感光体ドラム１０１にトナー像を形成する。

現像部１１０は、現像ハウジング１１１と、現像ローラー１１２と、第１スクリューフィーダー１１３と、第２スクリューフィーダー１１４と、規制ブレード１１５と、吸引ファン（不図示）とを備える。

現像ハウジング１１１は２成分現像剤を収容する。現像ハウジング１１１は、第１搬送部１３１と第２搬送部１３２とを含む。第１搬送部１３１では、２成分現像剤が現像ローラー１１２の軸方向の一端側から他端側に向かう第１搬送方向に搬送される。第２搬送部１３２では、現像ローラー１１２の軸方向の両端部において第１搬送部１３１に連通される。第２搬送部１３２では、第１搬送方向とは逆の第２搬送方向に２成分現像剤が搬送される。

具体的には、第２搬送部１３２は第２スクリューフィーダー１１４を含む。第２スクリューフィーダー１１４は、回転方向ＲＥに回転され、２成分現像剤を第２搬送方向に搬送する。第１搬送部１３１は第１スクリューフィーダー１１３を含む。第１スクリューフィーダー１１３は、回転方向ＲＤに回転され、２成分現像剤を第１搬送方向に搬送する。第１スクリューフィーダー１１３は、２成分現像剤を第１搬送方向に搬送しながら、現像ローラー１１２に２成分現像剤を供給する。

２成分現像剤は、複数のトナー（具体的には多数のトナー）と、複数のキャリア（具体的には多数のキャリア）を含む。複数のトナーは粉体であり、複数のキャリアは粉体である。トナーは、例えば正帯電性トナーである。正帯電性トナーは、キャリアとの摩擦により正に帯電する。キャリアは、磁性を有する。キャリアは、例えば、樹脂被覆型のキャリアである。樹脂被覆型のキャリアのコアは、例えば、フェライトまたはマグネタイトである。

現像ローラー１１２は、トナーを担持する。現像ローラー１１２は、感光体ドラム１０１に対向して配置される。現像ローラー１１２は、スリーブ１１２Ｓと磁石１１２Ｍとを備える。現像ローラー１１２は、所定の速度で回転する。

スリーブ１１２Ｓは、非磁性の筒体（例えば、アルミニウムパイプ）である。スリーブ１１２Ｓは、例えばモーターによって駆動されて、磁石１１２Ｍの周りを回転方向ＲＣに回転する。

磁石１１２Ｍは、スリーブ１１２Ｓの内部に配置されている。磁石１１２Ｍは、キャリアを磁石１１２Ｍの磁力により引き付ける。その結果、キャリアによる磁気ブラシがスリーブ１１２Ｓの表面に形成される。トナーはキャリアの表面に担持される。すなわち、トナーは磁気ブラシに担持された状態で現像ローラー１１２の表面に担持される。

規制ブレード１１５は、現像ローラー１１２に対して所定間隔をおいて配置される。規制ブレード１１５は、現像ローラー１１２の表面に形成された磁気ブラシの長さを規制する。

吸引ファンは、感光体ドラム１０１と現像ローラー１１２との間で浮遊するトナーを吸引する。

クリーニング部１０３は、感光体ドラム１０１の表面に付着しているトナーを除去する。クリーニング部１０３は、クリーニングブレード１０３ａを含む。

クリーニングブレード１０３ａは、感光体ドラム１０１の表面と摺接する。感光体ドラム１０１の表面とクリーニングブレード１０３ａの先端とが摺接することで、感光体ドラム１０１の表面に残留するトナーが除去される。

また、クリーニング部１０３は、感光体ドラム１０１の表面を研磨する。具体的には、クリーニング部１０３のクリーニングブレード１０３ａは、感光体ドラム１０１の表面に形成された矩形状のトナー像を感光体ドラム１０１の表面に押し付け、トナー像を構成するトナーを移動させる。この結果、感光体ドラム１０１の表面を研磨できる。

引き続き、図２を参照して制御基板ＣＢと高圧電源基板ＰＳＢとを説明する。制御基板ＣＢは、マイクロコンピューター２０を有する。マイクロコンピューター２０は、「コンピューター」の一例に相当する。

マイクロコンピューター２０は、画像形成ユニット１０、給送部３０、搬送部４０、定着部５０、排出部６０のような画像形成装置１００の各要素を制御する。マイクロコンピューター２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）のようなプロセッサー、及び記憶部を含む。

マイクロコンピューター２０は、規定の入力レンジを有し、検知信号ＳＧ１が入力される。検知信号ＳＧ１は、例えば、電圧信号である。

記憶部は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。具体的には、記憶部は、半導体メモリーのような主記憶装置、並びに、半導体メモリー及び／またはハードディスクドライブのような補助記憶装置を含む。記憶部は、リムーバルメディアを含んでもよい。記憶部が記憶するデータは、トナー像の主走査方向の長さ、トナー像の副走査方向の長さ、トナー像の面積、トナー像の濃度、感光体ドラム１０１の周速度、及び、トナー像の電流値を含む。

高圧電源基板ＰＳＢは、高圧電源２３と、電流検知回路７０と、シフト回路２４とを有する。

高圧電源２３は、現像ローラー１１２に現像バイアス（所定の電圧）を印加する。現像ローラー１１２に現像バイアスを印加することで高圧電源２３は、感光体ドラム１０１と現像ローラー１１２との間に電位差を付与する。

現像ローラー１１２に現像バイアスが印加されて、感光体ドラム１０１と現像ローラー１１２との間が所定の電位差になると、現像ローラー１１２に担持されたトナーが、電気的に引き付けられる。そして、トナーが現像ローラー１１２から感光体ドラム１０１の静電潜像に向かって飛翔し、現像ローラー１１２から感光体ドラム１０１に向けてトナーが移動する。この結果、感光体ドラム１０１の表面にトナー像が形成される。

電流検知回路７０は、感光体ドラム１０１と現像部１１０との間に流れる電流を検知する。具体的には、電流検知回路７０は、トナー像が形成されるときの感光体ドラム１０１と現像部１１０との間に流れる現像電流を検知して、現像電流の電流値を示す検知信号ＳＧ１を出力する。検知信号ＳＧ１は、電圧信号である。電流検知回路７０が出力した検知信号ＳＧ１は、マイクロコンピューター２０に送信される。

また、電流検知回路７０は、入力される電流に比例する電圧を出力する。この場合、比例定数は負の値を示す。したがって、電流検知回路７０は、入力される電流値が小さくなればなるほど、大きな電圧値を出力する。一方、電流検知回路７０は、入力される電流値が大きくなればなるほど、小さな電圧値を出力する。例えば、電流検知回路７０は、電流検知用抵抗素子を含み、電流検知用抵抗素子を流れる電流に比例する電圧を出力する。

シフト回路２４は、コンピューターが出力したシフト信号ＳＧ２にしたがって、電流検知回路７０が検知可能な現像電流の検知レンジをシフトする。電流検知回路７０の検知レンジは、電流検知回路７０から出力される検知信号ＳＧ１のレベルが、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジを超えない範囲で設定される。

シフト回路２４は、例えば、シフト信号ＳＧ２が入力されるトランジスタ、オペアンプ、複数の抵抗素子を含む。トランジスタは、オペアンプの出力電圧値をオンオフして制御する。また、オペアンプの出力電圧値は、電流検知回路７０の初期出力電圧に設定される。

本実施形態のマイクロコンピューター２０は、トナー像に起因する物理量に基づいて、シフト信号ＳＧ２を生成する。トナー像に起因する物理量は、現像電流の電流値に相関のある物理量である。

トナー像に起因する物理量に基づいて、現像電流の電流値を予測できる。予測した電流値に基づいて、マイクロコンピューター２０はシフト信号ＳＧ２を出力できる。そして、シフト回路２４は、現像電流の電流値に応じた検知レンジに検知レンジをシフトできる。したがって、比較的大きな現像電流が流れた場合であっても、精度良く現像電流の電流値を検知できる。この結果、電流検知回路７０の精度を維持しつつ、比較的大きな現像電流を検知できる。

例えば、トナー像のサイズが「現像電流の電流値に相関のある物理量」の一例に相当する場合、マイクロコンピューター２０は、トナー像に起因する物理量に基づいて、シフト信号ＳＧ２を生成する。トナー像のサイズは、トナー像の長さ、またはトナー像の面積を示す。

例えば、マイクロコンピューター２０が第１トナー像を感光体ドラム１０１に形成すること決定している場合、マイクロコンピューター２０は、第１トナー像に起因する物理量に基づいて、シフト信号ＳＧ２を生成する。第１トナー像に起因する物理量は、例えば、第１トナー像の長さである。第１トナー像は、矩形状のソリッド画像である。第１トナー像の長さは、感光体ドラム１０１の軸方向の長さの半分以下である。第１トナー像の長さは、例えば、１００ｍｍである。

マイクロコンピューター２０は、記憶部から第１トナー像のサイズに対応する現像電流の電流値を取得する。第１トナー像の電流値は、例えば、「２μＡ」である。そして、マイクロコンピューター２０は、取得した電流値に基づいて、第１トナー像の電流値を検知可能な検知レンジに検知レンジをシフトするシフト信号ＳＧ２を生成する。更に、シフト回路２４は、マイクロコンピューター２０が出力したシフト信号ＳＧ２にしたがって、第１トナー像の電流値を検知可能な検知レンジに検知レンジをシフトする。第１トナー像の電流値を検知可能な検知レンジは、例えば、最小電流値「１．２μＡ」〜最大電流値「２．４μＡ」である。

また、マイクロコンピューター２０が第２トナー像を感光体ドラム１０１に形成すること決定している場合、マイクロコンピューター２０は、第２トナー像に起因する物理量に基づいて、シフト信号ＳＧ２を生成する。第２トナー像に起因する物理量は、例えば、第２トナー像のサイズである。第２トナー像は、矩形状のソリッド画像である。第２トナー像の長さは、感光体ドラム１０１の軸方向の長さに相当する。第２トナー像の長さは、例えば、「２００ｍｍ」である。

マイクロコンピューター２０は、記憶部から第２トナー像の長さに対応する現像電流の電流値を取得する。第２トナー像の電流値は、例えば、「４μＡ」である。そして、マイクロコンピューター２０は、取得した電流値に基づいて、第２トナー像の電流値を検知可能な検知レンジに検知レンジをシフトするシフト信号ＳＧ２を生成する。更に、シフト回路２４は、マイクロコンピューター２０が出力したシフト信号ＳＧ２にしたがって、第２トナー像の電流値を検知可能な検知レンジに検知レンジをシフトする。第２トナー像の電流値を検知可能な検知レンジは、例えば、最小電流値「２．４μＡ」〜最大電流値「４．８μＡ」である。

現像電流の電流値に応じた検知レンジに検知レンジをシフトできるため、比較的大きな現像電流が流れた場合であっても、精度良く現像電流の電流値を検知できる。この結果、電流検知回路７０の精度を維持しつつ、比較的大きな現像電流を検知できる。

なお、マイクロコンピューター２０は電流検知回路７０の検知レンジの情報を取得し、検知レンジを変更するか否かを判定してもよい。マイクロコンピューター２０は、検知レンジを変更する場合、シフト信号ＳＧ２を生成する。また、マイクロコンピューター２０は、検知レンジを変更する必要がない場合、シフト信号ＳＧ２を生成しない。

また、本実施形態の物理量は、１以上の物理量である。１以上の物理量は、トナー像のサイズとトナー像の濃度と感光体ドラム１０１の周速度とのうちの少なくとも１つを含む。

複数の物理量に基づいて現像電流の電流値を予測するため、電流値の予測の精度が良くなる。したがって、マイクロコンピューター２０は、精度の良い予測に基づいて、シフト信号ＳＧ２をシフト回路２４に出力できる。この結果、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジに適合する検知信号ＳＧ１を出力できる。

また、本実施形態の電流検知回路７０の検知レンジは、第１検知レンジＩＲＡと第２検知レンジＩＲＢとを含む。第１検知レンジＩＲＡは、物理量が所定の値未満のときの検知レンジである。第２検知レンジＩＲＢは、物理量が所定の値以上のときの検知レンジである。

シフト回路２４は、マイクロコンピューター２０が出力したシフト信号ＳＧ２にしたがって、電流検知回路７０の検知レンジを第１検知レンジＩＲＡと第２検知レンジＩＲＢとの間で切り替える。また、第１検知レンジＩＲＡの検知精度と第２検知レンジＩＲＢの検知精度とは、等しい。

検知信号ＳＧ１のレベルがマイクロコンピューター２０の規定の入力レンジに適合しない場合、マイクロコンピューター２０は、シフト回路２４にシフト信号ＳＧ２を送信する。そして、シフト回路２４は、マイクロコンピューター２０が出力したシフト信号ＳＧ２にしたがって、電流検知回路７０が検知可能な現像電流の検知レンジを第１検知レンジＩＲＡと第２検知レンジＩＲＢとの間でシフトする。

したがって、電流検知回路７０が出力する検知信号ＳＧ１のレベルが、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジに適合する。この結果、比較的大きな現像電流が流れた場合であっても、電流検知回路７０の精度を維持しつつ、精度良く現像電流の電流値を検知できる。

次に、図３と図４を参照して、参考例の検知レンジについて説明する。図３は、第１参考検知レンジＲ１における電流値に対応する電圧値を示す図である。第１参考検知レンジＲ１は、電流値０（μＡ）以上電流値Ｉａ（μＡ）以下に設定される。第１参考検知レンジＲ１の最小電流値と最大電流値とは固定値である。図３では、電流値に対応する電圧値は、直線Ｇ１で表される。直線Ｇ１は、第１参考検知レンジＲ１における電流値と電圧値との特性を示す直線である。図３において、横軸は電流値（Ｉ）を示し、縦軸は電圧値（Ｖ）を示す。

横軸には、電流値０と電流値ＩＡと電流値Ｉａと電流値ＩＢとが表される。電流値０は、第１参考検知レンジＲ１の最小電流値を示す。電流値ＩＡは、第１トナー像が形成されるときの現像電流の電流値を示す。電流値Ｉａは、第１参考検知レンジＲ１の最大電流値を示す。電流値ＩＢは、第２トナー像が形成されるときの現像電流の電流値を示す。電流値ＩＡは、第１参考検知レンジＲ１に含まれる。電流値ＩＢは、第１参考検知レンジＲ１を超える。

縦軸には、電圧値０と電圧値Ｖｕと電圧値ＶＰＡとが表される。電圧値０は、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジの最小電圧値である。電圧値ＶＰＡは、電流値ＩＡに対応する電圧値を示す。電圧値Ｖｕは、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジの最大電圧値である。

図４は、第２参考検知レンジＲ２における電流値に対応する電圧値を示す図である。第２参考検知レンジＲ２は、電流値０（μＡ）以上電流値Ｉｂ（μＡ）以下に設定される。第２参考検知レンジＲ２の最小電流値と最大電流値とは固定値である。図４では、電流値に対応する電圧値は、直線Ｇ２で表される。直線Ｇ２は、第２参考検知レンジＲ２における電流値と電圧値との特性を示す直線である。

図４において、横軸は電流値（Ｉ）を示し、縦軸は電圧値（Ｖ）を示す。横軸には、電流値０と電流値ＩＡと電流値ＩＢと電流値Ｉｂとが表される。電流値０は、第２参考検知レンジＲ２の最小電流値を示す。電流値ＩＡは、第１トナー像が形成されるときの現像電流の電流値を示す。図４に示す電流値ＩＡは、図３に示す電流値ＩＡと同じ電流値を示す。電流値ＩＢは、第２トナー像が形成されるときの現像電流の電流値を示す。図４に示す電流値ＩＢは、図３に示す電流値ＩＢと同じ電流値を示す。電流値Ｉｂは、第２参考検知レンジＲ２の最大電流値を示す。図４に示す電流値Ｉｂは、図３に示す電流値Ｉａより大きい。電流値ＩＡと電流値ＩＢとは、第２参考検知レンジＲ２に含まれる。

縦軸には、電圧値０と電圧値Ｖｕと電圧値ＶＰＡと電圧値ＶＰＢとが表される。電圧値０は、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジの最小電圧値である。電圧値Ｖｕは、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジの最大電圧値である。図４に示す電圧値Ｖｕは、図３に示す電圧値Ｖｕと等しい。電圧値ＶＰＡは、電流値ＩＡに対応する電圧値を示す。図４に示す電圧値ＶＰＡは、図３に示す電圧値ＶＰＡより大きい電圧値を示す。電圧値ＶＰＢは、電流値ＩＢに対応する電圧値を示す。

図４の直線Ｇ２の傾きは、図３に示す直線Ｇ１の傾きと異なる。例えば、図４に示す電流値ＩＡが「１μＡ」の場合、電流値ＩＡに対応する電圧値ＶＰＡは「２．５Ｖ」である。図３に示す電流値ＩＡが「０．５μＡ」の場合、電流値ＩＡに対応する電圧値ＶＰＡは「２．５Ｖ」である。したがって、直線の傾斜が大きいほど、電流値の検知精度が良くなる。

現像電流は小さいため、現像電流を精度良く検知する必要がある。したがって、電流の検知幅を狭めることで、現像電流を精度良く検知できる。しかし、図３に示す電流値ＩＢのように検知信号ＳＧ１のレベルが第１参考検知レンジＲ１を超える場合、マイクロコンピューター２０の入力レンジを超える。したがって、マイクロコンピューター２０は電流値ＩＢを電圧値に変換できない。図３に示す第１参考検知レンジＲ１では、広い検知レンジで現像電流を検知できない。

一方、図４に示す第２参考検知レンジＲ２ように、電流の検知幅を大きくすることで電流値ＩＢを検知できるが、現像電流の検知精度が低下する。したがって、第２参考検知レンジＲ２のように電流の検知幅を大きくする場合、精度の良い現像電流を検知できない。

次に、図５を参照して、本実施形態の検知レンジのシフト処理について説明する。本実施形態では、シフト信号ＳＧ２によって、検知レンジは第１検知レンジＩＲＡと第２検知レンジＩＲＢとの間で切り替えられる。

図５は、第１検知レンジＩＲＡと第２検知レンジＩＲＢとを示す図である。図５において、横軸は電流値（Ｉ）を示し、縦軸は電圧値（Ｖ）を示す。

横軸には、電流値０と電流値ＩＡと電流値ＩＭ１と電流値ＩＢと電流値ＩＭ２が表される。

電流値０は、第１検知レンジＩＲＡの最小電流値を示す。電流値ＩＡは、第１トナー像が形成されるときの現像電流の電流値を示す。電流値ＩＭ１は、第１検知レンジＩＲＡの最大電流値を示す。第１検知レンジＩＲＡは、電流値０（μＡ）以上電流値ＩＭ１（μＡ）以下に設定される。電流値ＩＡは、第１検知レンジＩＲＡに含まれる。

また、電流値ＩＭ１は、第２検知レンジＩＲＢの最小電流値を示す。電流値ＩＢは、第２トナー像が形成されるときの現像電流の電流値を示す。電流値ＩＭ２は、第２検知レンジＩＲＢの最大電流値を示す。第２検知レンジＩＲＢは、電流値ＩＭ１（μＡ）以上電流値ＩＭ２（μＡ）以下に設定される。電流値ＩＢは、第２検知レンジＩＲＢに含まれる。

縦軸には、電圧値０と電圧値Ｖｕと電圧値ＶＰ１と電圧値ＶＰ２とが表される。電圧値０は、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジの最小電圧値である。電圧値Ｖｕは、マイクロコンピューター２０の規定の入力レンジの最大電圧値である。電圧値ＶＰ１は、電流値ＩＡに対応する電圧値を示す。電圧値ＶＰ２は、電流値ＩＢに対応する電圧値を示す。

図５では、第１検知レンジＩＲＡの電流値に対応する電圧値は、直線Ｇ３で表される。直線Ｇ３は、第１検知レンジＩＲＡにおける電流値と電圧値との特性を示す直線である。また、第２検知レンジＩＲＢの電流値に対応する電圧値は、直線Ｇ４で表される。直線Ｇ４は、第２検知レンジＩＲＢにおける電流値と電圧値との特性を示す直線である。

本実施形態では、検知レンジを第１検知レンジＩＲＡにシフトする場合、シフト回路２４は、シフト信号ＳＧ２に基づいて電流検知回路７０の初期出力電圧を制御する。例えば、第１レベル（例えば０Ｖ）のシフト信号ＳＧ２がマイクロコンピューター２０からシフト回路２４に入力されると、シフト回路２４は、電流検知回路７０の初期出力電圧を電圧値Ｖ１になるように、電流検知回路７０を制御する。第１検知レンジＩＲＡの初期出力電圧Ｖ１は、電流値０（μＡ）に対応する電圧の電圧値を示す。具体的には、図５に示すように、電流値０（μＡ）のときの電圧値は、電圧値Ｖｕになる。この結果、電流検知回路７０の検知レンジが、電流値０（μＡ）以上電流値ＩＭ１（μＡ）以下に設定される。

また、検知レンジを第２検知レンジＩＲＢにシフトする場合、シフト回路２４は、シフト信号ＳＧ２に基づいて電流検知回路７０の初期出力電圧を制御する。例えば、第２レベル（例えばＶａ＞０Ｖ）のシフト信号ＳＧ２がマイクロコンピューター２０からシフト回路２４に入力されると、シフト回路２４は、電流検知回路７０の初期出力電圧を電圧値Ｖ２になるように、電流検知回路７０を制御する。第２検知レンジＩＲＢの初期出力電圧Ｖ２は、電流値ＩＭ１（μＡ）に対応する電圧の電圧値を示す。第２検知レンジＩＲＢの初期出力電圧は、第１検知レンジＩＲＡの初期出力電圧よりも大きい。

本実施形態の第２検知レンジＩＲＢの初期出力電圧Ｖ２は、Ｖ２＝２×Ｖ１、である。したがって、電流検知回路７０の検知レンジが、電流値ＩＭ１（μＡ）以上電流値ＩＭ２（μＡ）以下に設定される。電流値ＩＭ２は、ＩＭ２＝２×ＩＭ１、である。電流値が電流値ＩＭ１のとき、電流検知回路７０の出力電圧は、Ｖ２／２（＝Ｖ１）であり、電流値が電流値ＩＭ２のとき、出力電圧は、「０Ｖ」である。具体的には、図５に示すように、電流値ＩＭ１（μＡ）のときの電圧値は、電圧値Ｖｕになる。この結果、電流検知回路７０の検知レンジが、電流値ＩＭ１（μＡ）以上電流値ＩＭ２（μＡ）以下に設定される。

また、本実施形態の電流検知回路７０は、電流検知用抵抗素子に流れる電流に比例する電圧を出力する。したがって、直線Ｇ３と直線Ｇ４との傾きは一致する。つまり、シフト前の検知精度とシフト後の検知精度は同じである。この結果、電流の検知範囲を拡大しつつ、電流を精度良く検知できる。

なお、電流検知回路７０は、電流検知回路７０の出力電圧の最大値を設定する電圧制限回路を有してもよい。電圧制限回路は、例えば、ツェナーダイオードを含む。したがって、マイクロコンピューター２０の入力レンジの最大電圧値である電圧値Ｖｕを超える検知信号ＳＧ１がマイクロコンピューター２０に入力されない。したがって、マイクロコンピューター２０が保護される。

また、本実施形態のマイクロコンピューター２０は、予め定められた変換式に基づいて検知信号ＳＧ１を電流値に変換する。そして、マイクロコンピューター２０は、電流値に基づいて、帯電量を算出する。更に、マイクロコンピューター２０は、帯電量に基づいて、シートＰに画像を形成する条件を設定する。

したがって、精度良く検知した電流値から精度の良い帯電量を算出できる。そして、精度良く算出した帯電量からシートＰに画像を形成するときの条件を設定できる。この結果、品質の高い画像をシートＰに形成できる。

例えば、第１トナー像の検知信号ＳＧ１を変換した電流値から帯電量を算出する場合、マイクロコンピューター２０は、第１トナー像のトナーの量と、検知信号ＳＧ１とに基づいて、トナーの帯電量ＱＰＭを算出する。

例えば、帯電量ＱＰＭを算出する場合、マイクロコンピューター２０は、感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１２１に転写された第１トナー像の濃度を、濃度検知部１０４から受信する。そして、マイクロコンピューター２０は、第１トナー像の濃度に基づいて、第１トナー像を形成しているトナーの量Ｍを算出する。トナーの量Ｍは、第１トナー像を形成しているトナーの質量を示す。なお、第１トナー像の形状が予め定められた形状の場合、第１トナー像の濃度は記憶部に記憶されてもよい。マイクロコンピューター２０は、記憶部に記憶された第１トナー像の濃度に基づいて、第１トナー像を形成しているトナーの量Ｍを算出してもよい。

更に、マイクロコンピューター２０は、第１トナー像の検知信号ＳＧ１を、電流検知回路７０から受信する。そして、マイクロコンピューター２０は、検知信号ＳＧ１を電流値に変換する。更に、マイクロコンピューター２０は、変換した電流値に基づいて、第１トナー像を形成しているトナーの電荷量Ｑを算出する。

更に、マイクロコンピューター２０は、トナーの量Ｍとトナーの電荷量Ｑとに基づいて、トナーの帯電量ＱＰＭを算出する。具体的には、トナーの帯電量ＱＰＭは、ＱＰＭ＝Ｑ／Ｍ、によって表される。よって、トナーの帯電量ＱＰＭは、単位質量当たりのトナーの電荷量を示す。

また、本実施形態のマイクロコンピューター２０は、帯電量ＱＰＭに基づいて、現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されるトナーの量と、現像部１１０の現像ローラー１１２の回転速度と、現像ローラー１１２に印加する現像バイアスと、感光体ドラム１０１の表面電位と、吸引ファンの出力とのうちの少なくとも１つを調整する。

したがって、トナーの帯電量ＱＰＭの変化からシートＰに画像を形成するときの条件を設定できる。この結果、画像濃度の低下、かぶりの発生、トナー飛散の増加を抑制し、適切な条件でシートＰに画像を形成できる。

例えば、マイクロコンピューター２０は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、帯電部１０２が感光体ドラム１０１の表面を所定電位に帯電させる際の電位を調整する。この結果、画像濃度の低下を抑制できる。例えば、マイクロコンピューター２０は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、高圧電源２３が現像ローラー１１２に現像バイアスを印加する際の現像バイアスを調整する。この結果、画像濃度の低下とかぶりの悪化を抑制できる。例えば、マイクロコンピューター２０は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、現像ローラー１１２の回転速度を調整する。この結果、画像濃度の低下を抑制しつつ、かぶりの悪化を抑制できる。

次に、図６を参照して、マイクロコンピューター２０が実行する処理を説明する。図６は、マイクロコンピューター２０が実行する処理のフローチャートを示す図である。マイクロコンピューター２０が実行する処理は、ステップＳ２０１からステップＳ２１６を含む。

ステップＳ２０１において、マイクロコンピューター２０は、感光体ドラム１０１に形成するトナー像のサイズを決定する。処理は、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、マイクロコンピューター２０は、トナー像に起因し、現像電流の電流値に相関のある物理量を取得する。なお、物理量は、１以上の物理量であってもよい。処理は、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、マイクロコンピューター２０は、取得した物理量に基づいて、シフト信号ＳＧ２を生成するか否かを判定する。シフト信号ＳＧ２を生成しない場合（ステップＳ２０３においてＮｏ）、処理はステップＳ２１１に進む。シフト信号ＳＧ２を生成する場合（ステップＳ２０３においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０３でＹｅｓの場合、ステップＳ２０４において、マイクロコンピューター２０は、シフト信号ＳＧ２をシフト回路２４に出力する。処理は、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、マイクロコンピューター２０は、露光部１３が感光体ドラム１０１に静電潜像を形成するように、露光部１３を制御する。処理は、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、マイクロコンピューター２０は、現像部１１０が感光体ドラム１０１に形成された静電潜像を現像してトナー像を感光体ドラム１０１に形成するように、現像部１１０を制御する。処理は、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７において、マイクロコンピューター２０は、電流検知回路７０の検知信号ＳＧ１を受信する。処理は、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８において、マイクロコンピューター２０は、予め定められた変換式に基づいて、検知信号ＳＧ１を電流値に変換する。処理は、ステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０９において、マイクロコンピューター２０は、濃度検知部１０４が検知したトナー像の濃度と電流検知回路７０が検知した電流値とに基づいて、帯電量を算出する。処理は、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、マイクロコンピューター２０は、帯電量に基づいて、シートＰに画像を形成する条件を設定する。処理は終了する。

ステップＳ２０３でＮｏの場合、ステップＳ２１１において、マイクロコンピューター２０は、露光部１３が感光体ドラム１０１に静電潜像を形成するように、露光部１３を制御する。処理は、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２において、マイクロコンピューター２０は、現像部１１０が感光体ドラム１０１に形成された静電潜像を現像してトナー像を感光体ドラム１０１に形成するように、現像部１１０を制御する。処理は、ステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３において、マイクロコンピューター２０は、検知部の検知信号ＳＧ１を受信する。処理は、ステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１４において、マイクロコンピューター２０は、予め定められた変換式に基づいて、検知信号ＳＧ１を電流値に変換する。処理は、ステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１５において、マイクロコンピューター２０は、濃度検知部１０４が検知したトナー像の濃度と電流検知回路７０が検知した電流値とに基づいて、帯電量を算出する。処理は、ステップＳ２１６に進む。

ステップＳ２１６において、マイクロコンピューター２０は、帯電量に基づいて、シートＰに画像を形成する条件を設定する。処理は終了する。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の速度、材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法の分野に利用可能である。

２０ マイクロコンピューター（コンピューター）
２４ シフト回路
７０ 電流検知回路
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体ドラム
１１０ 現像部
１２１ 中間転写ベルト
ＩＲＡ 第１検知レンジ
ＩＲＢ 第２検知レンジ
Ｐ シート
ＳＧ１ 検知信号
ＳＧ２ シフト信号

Claims (6)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに形成された静電潜像を現像してトナー像を前記感光体ドラムに形成する現像部と、
   前記トナー像が形成されるときの前記感光体ドラムと前記現像部との間に流れる現像電流を検知して、前記現像電流の電流値を示す検知信号を出力する電流検知回路と、
   規定の入力レンジを有し、前記検知信号が入力されるコンピューターと、
   前記コンピューターが出力したシフト信号にしたがって、前記電流検知回路が検知可能な前記現像電流の検知レンジをシフトするシフト回路と
   を備え、
   前記コンピューターは、前記トナー像に起因する物理量に基づいて、前記シフト信号を生成し、
   前記トナー像に起因する前記物理量は、前記現像電流の電流値に相関のある物理量である、画像形成装置。
2. 前記物理量は、１以上の物理量であり、
   前記１以上の前記物理量は、トナー像のサイズとトナー像の濃度と感光体ドラムの周速度とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知レンジは、第１検知レンジと第２検知レンジとを含み、
   前記第１検知レンジは、前記物理量が所定の値未満のときの検知レンジであり、
   前記第２検知レンジは、前記物理量が所定の値以上のときの検知レンジであり、
   前記シフト回路は、前記検知レンジを前記第１検知レンジと前記第２検知レンジとの間でシフトし、
   前記第１検知レンジの検知精度と前記第２検知レンジの検知精度とは、等しい、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記コンピューターは、
   予め定められた変換式に基づいて前記検知信号を電流値に変換して、前記電流値に基づいて、帯電量を算出し、
   前記帯電量に基づいて、シートに画像を形成する条件を設定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記コンピューターは、前記帯電量に基づいて、前記現像部から前記感光体ドラムに供給されるトナーの量と、前記現像部の現像ローラーの回転速度と、前記現像ローラーに印加する現像バイアスと、前記感光体ドラムの表面電位と、前記現像部において飛散したトナーを吸引する吸引ファンの出力とのうちの少なくとも１つを調整する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 感光体ドラムに形成された静電潜像を現像してトナー像を前記感光体ドラムに現像部が形成するステップと、
   前記トナー像が形成されるときの前記感光体ドラムと前記現像部との間に流れる現像電流を検知して、前記現像電流の電流値を示す検知信号を電流検知回路が出力するステップと、
   規定の入力レンジを有するコンピューターに前記検知信号が入力されるステップと、
   前記コンピューターが出力したシフト信号にしたがって、前記電流検知回路が検知可能な前記現像電流の検知レンジをシフト回路がシフトするステップと
   を包含し、
   前記入力されるステップにおいて、前記コンピューターは、前記トナー像に起因する物理量に基づいて、前記シフト信号を生成し、
   前記トナー像に起因する前記物理量は、前記現像電流の電流値に相関のある物理量である、画像形成方法。
   

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