JP2020197645A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体ドラム上の潜像状態を正確に推定する画像形成装置を得る。【解決手段】 測定モード＃１でトナー帯電量測定用トナー像が感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成され、測定モード＃１とは異なる測定モード＃２でトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される。トナー帯電量特定部４２は、測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値を特定し、測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値を特定する。潜像状態推定部４３は、測定モード＃１および測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値に基づいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像の状態を示す所定の潜像状態指標の値を導出する。【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、感光体ドラム上で濃度検出用のトナー像を形成し、そのトナー像の濃度を測定し、その濃度に基づいて画像流れの強度を判定している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−３２７５８号公報

しかしながら、上述のように、トナー像の濃度から画像流れの強度を判定する場合、感光体ドラム上の潜像状態以外の要因でもトナー像濃度が変動するため、感光体ドラム上の潜像状態が正確に推定されない可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、感光体ドラム上の潜像状態を正確に推定する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに光を照射し前記感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、トナー帯電量測定用トナー像の濃度を測定する濃度センサーと、第１測定モードで前記露光装置および前記現像装置に前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成させ、前記第１測定モードとは異なる第２測定モードで前記露光装置および前記現像装置に前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成させる制御部と、前記第１測定モードでの前記トナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて前記第１測定モードでのトナー帯電量の測定値を特定し、前記第２測定モードでの前記トナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて前記第２測定モードでのトナー帯電量の測定値を特定するトナー帯電量特定部と、前記第１測定モードでのトナー帯電量の測定値および前記第２測定モードでのトナー帯電量の測定値に基づいて、前記感光体ドラム上の静電潜像の状態を示す所定の潜像状態指標の値を導出する潜像状態推定部とを備える。

本発明によれば、感光体ドラム上の潜像状態を正確に推定する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。 図２は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図３は、測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像（トナーパッチ像）の一例を示す図である。 図４は、図３に示すトナー帯電量測定用トナー像（トナーパッチ像２１〜２３）についての感光体ドラム１ａの表面電位分布（静電潜像）を説明する図である。 図５は、実施の形態１における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像についての感光体ドラム１ａの表面電位分布（静電潜像）を説明する図である。 図７は、トナー濃度に基づくトナー帯電量の測定方法の一例を説明する図である。 図８は、図７で説明した測定方法における測定モード＃２での測定結果の一例を説明する図である。 図９は、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。 図１０は、実施の形態２における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態２における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像についての感光体ドラム１ａの表面電位分布（静電潜像）を説明する図である。 図１２は、実施の形態３における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの一例を示す図である。 図１３は、実施の形態４におけるリフレッシュ動作の回数に対するトナー帯電量の推移を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式のプリント機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体であり、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上には静電潜像が形成される。露光装置２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄへ光（ここではレーザー光）を照射して感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像を形成する装置である。露光装置２は、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。なお、感光体ドラム１ａ〜１ｄは、アモルファスシリコン製でも、有機感光体（ＯＰＣ）でもよい。

現像装置３ａ〜３ｄは、トナーカートリッジ内のトナーを現像ローラー４で感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。感光体ドラム１ａおよび現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂおよび現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃおよび現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄおよび現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト５は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を転写され担持する環状の像担持体である。中間転写ベルト５は、駆動ローラー６ａおよびテンションローラー６ｂに張架され、駆動ローラー６ａからの駆動力によって、感光体ドラム１ａとの接触位置から感光体ドラム１ｄとの接触位置への方向へ周回していく。

２次転写ローラー７は、搬送されてくるプリントシート（プリント用紙など）を中間転写ベルト５に接触させ、中間転写ベルト５上のトナー像をプリントシートに２次転写する。トナー像を２次転写されたプリントシートは、定着器１０へ搬送される。定着器１０は、ヒーターを備え、ヒーターを使用して加熱加圧方式でトナー像をプリントシートに定着する。

濃度センサー８は、中間転写ベルト５に光を照射し、その反射光（例えば正反射光と拡散反射光）を受光し、受光した反射光の光量に対応する電気信号を出力する反射型光学式センサーである。濃度センサー８は、キャリブレーション用トナー像（トナーパッチ像など）が中間転写ベルト５に１次転写された後、中間転写ベルト５上のそのトナー像の濃度を光学的に検出する。例えば、濃度センサー８は、主走査方向において所定位置に配置され、その位置を通過するトナー帯電量測定用トナー像の濃度を測定する。より具体的には、濃度センサー８は、測定領域に光を照射し、その反射光を受光するため、その測定領域を通過するトナー帯電量測定用トナー像の濃度を測定する。各濃度センサー８は、主走査方向において、トナー画像の現像可能範囲の端部以外の位置に配置されている。

１次転写ローラー９ａ〜９ｄは、それぞれ、中間転写ベルト５を挟んで、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向して配置され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を感光体ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト５へ１次転写する。

図２は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２に示すように、図１に示す画像形成装置は、コントローラー３１および帯電装置３２をさらに備える。

コントローラー３１は、画像形成装置内の各部を電気的に制御する。コントローラー３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロコンピューターなどを備え、ハードウェア処理およびソフトウェア処理の一方または両方を行う各種処理部として動作する。

帯電装置３２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を所定電位（暗電位）に帯電させたり、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位をゼロボルト（グランドレベル）に設定したりする。

そして、コントローラー３１は、制御部４１、トナー帯電量特定部４２、および潜像状態推定部４３として動作する。

制御部４１は、図１に示す機械的構成（感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２、現像装置３ａ〜３ｄなど）を制御して、プリントやキャリブレーションを実行する。

キャリブレーションにおいて、制御部４１は、測定モード＃１で感光体ドラム１ａ、露光装置２および現像装置３ａなどを制御してトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ上に形成させ、測定モード＃１とは異なる測定モード＃２で感光体ドラム１ａ、露光装置２および現像装置３ａなどを制御してトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ上に形成させる。その際、制御部４１は、１または複数のトナー帯電量測定用トナー像（各トナー像内で略一定の濃度で所定形状のトナー像）を含むテストパターンを形成する。

また、キャリブレーションにおいて、トナー帯電量特定部４２は、濃度センサー８で測定された測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値を特定し、濃度センサー８で測定された測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モードで＃２のトナー帯電量の測定値を特定する。

ここで、測定モード＃１および測定モード＃２には、測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値が、測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値に比べ、結露に起因する変動量が少なくなる測定方法が使用される。

なお、ここでは、感光体ドラム１ａ、現像装置３ａなどに対するコントローラー３１の機能について説明するが、他の感光体ドラム１ｂ〜１ｄ、現像装置３ｂ〜３ｄなどに対するコントローラー３１の機能も同様である。

測定モード＃１では、制御部４１は、帯電装置３２で感光体ドラム１ａを所定電位に帯電させ、かつ露光装置２で感光体ドラム１ａに光を照射してトナー帯電量測定用トナー像としてのトナーパッチ像（各トナーパッチ像内で一定の濃度で所定形状のトナー像）の静電潜像を形成させ、現像装置３ａの現像バイアスの直流成分を所定第１電位で印加し、その現像バイアスと感光体ドラム１ａの帯電電位との電位差で現像装置３ａから感光体ドラム１ａへトナーを移動させて、トナーパッチ像を感光体ドラム１ａ上に形成する。

図３は、測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像（トナーパッチ像）の一例を示す図である。例えば図３に示すように、プロセス設定の互いに異なる複数のトナーパッチ像２１〜２３が中間転写ベルト５に転写される。トナーパッチ像２１〜２３は、中間転写ベルト５の幅方向において、濃度センサー８の配置位置に対応する位置に転写される。
なお、複数のトナーパッチ像２１〜２３に対するプロセス設定は、トナー帯電量の測定方法によって指定される。

また、トナーパッチ像２１〜２３は、トナードット密度で濃度を表現しており、トナードットありの画素およびトナードットなしの画素の両方を含む。なお、トナーパッチ像２１〜２３は、トナードットなしの画素を含む方がトナー消費量を削減できるため好適であるが、トナードットなしの画素を含まずとも実現可能である。

図４は、図３に示すトナー帯電量測定用トナー像（トナーパッチ像２１〜２３）についての感光体ドラム１ａの表面電位分布（静電潜像）を説明する図である。

トナーパッチ像２１〜２３はトナードットありの画素およびトナードットなしの画素の両方を含んでおり、図４に示すように、トナードットありの画素とトナードットなしの画素との境界を含んでいる。つまり、トナーパッチ像２１〜２３の静電潜像における上述の境界では、正常状態では、急峻な電位差のエッジが現れる。

しかしながら、そのような境界周辺が結露している場合、露光された部分の電位が上昇し電位変化がなだらかになり、静電潜像における境界の内側のトナー画像が小さくなるため、トナー画像の濃度も低くなる。このように、結露に起因していわゆる画像流れが発生することがある。

他方、実施の形態１では、測定モード＃２では、制御部４１は、感光体ドラム１ａを帯電せずに（つまり、感光体ドラム１ａの表面電位をゼロボルトとし）、かつ露光装置２で感光体ドラム１ａに光を照射せずに、現像装置３ａの現像バイアスの直流成分を所定電位で印加し、その現像バイアスで（つまり、感光体ドラム１ａと現像ローラー４との間の電位差である現像バイアスで）、現像装置３ａから感光体ドラム１ａへトナーを移動させて、上述のトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ上に形成する。

現像ローラー４は、プリント時に主走査方向においてトナー画像を現像可能な所定の幅を有しているため、このようにして形成されたトナー帯電量測定用トナー像は、当該幅と同一の幅を有する。

具体的には、測定モード＃２では、制御部４１は、感光体ドラム１ａの表面電位をゼロボルト（グランドレベル）とし、現像装置３ａの現像バイアスの直流成分を所定第２電位で印加し、その現像バイアスで、現像装置３ａから感光体ドラム１ａへトナーを移動させて、上述のトナーパッチ像を感光体ドラム１ａ上に形成する。ここで、所定第２電位は、感光体ドラム１ａへのトナー付着が可能な所定電位に設定され、所定第１電位に対して同一でも異なっていてもよい。

例えば、測定モード＃２では、測定モード＃１（およびプリント時）における帯電状態の感光体ドラム１ａ上の露光箇所の表面電位に比べ、さらに、感光体ドラム１ａの表面電位が低くなるため、この所定第２電位は、所定第１電位より低く設定される。

図５は、実施の形態１における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の一例を示す図である。図６は、実施の形態１における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像についての感光体ドラム１ａの表面電位分布（静電潜像）を説明する図である。例えば図５および図６に示すように、プロセス設定の互いに異なる複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａが中間転写ベルト５に転写される。

測定モード＃２では、現像ローラー４の現像可能範囲の全域から感光体ドラム１ａ上の対応する位置へトナーが付着するため、測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａにおいては、ドットなしの箇所は存在しない。

また、測定モード＃２では、トナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａは、中間転写ベルト５の幅方向（主走査方向）において、濃度センサー８の測定範囲Ｗｓを含む、現像装置３ａの現像ローラー４の現像可能範囲Ｗｄ（つまり、感光体ドラム１ａへのトナー付着の可能な有効範囲）と略同一の幅を有する。なお、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａのプロセス設定（例えば後述の現像バイアス周波数）は、トナー帯電量の測定方法によって指定される。

より具体的には、濃度センサー８の測定範囲Ｗｓの両端に、上述の画像流れの影響を受ける幅をマージンとして設定した安定測定範囲Ｗｍを含む。つまり、安定測定範囲Ｗｍの全域が、現像可能範囲Ｗｄに含まれる。

例えば図６に示すように、測定モード＃２のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの両端に結露に起因する画像流れが発生しても、画像流れの範囲が安定測定範囲Ｗｍに含まれないため、測定モード＃２のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの濃度測定結果は画像流れの影響を受けずに済む。

また、キャリブレーションにおいて、潜像状態推定部４３は、上述したように特定された測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値および測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値に基づいて、感光体ドラム１ａ上の静電潜像の状態を示す所定の潜像状態指標の値を導出する。なお、潜像状態指標の値は、例えば、測定モード＃１でのトナー帯電量と測定モード＃２でのトナー帯電量との差または比、あるいはその差または比の所定の関数として導出される。

例えば、潜像状態指標が測定モード＃１でのトナー帯電量Ｑ１と測定モード＃２でのトナー帯電量Ｑ２との差または比である場合、両者の差分（絶対値）が０以外であり、かつ所定値より大きいとき、または、両者の比が１以外であり、かつ所定値より大きい（あるいは所定値より小さい）とき、潜像状態指標は、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が結露の影響を受けていることを示す。

さらに、制御部４１は、キャリブレーションにおいて、潜像状態推定部４３により導出された感光体ドラム１ａ〜１ｄの潜像状態指標の値に基づいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄのリフレッシュ動作（表面研磨など）を行うか否かを判定したり、リフレッシュ動作の動作時間などを調整したりする。なお、リフレッシュ動作については、既存の方法で行われる。例えば、潜像状態指標が測定モード＃１でのトナー帯電量Ｑ１と測定モード＃２でのトナー帯電量Ｑ２との差または比である場合、両者の差分（絶対値）が０以外であり、かつ所定値より大きいとき、または、両者の比が１以外であり、かつ所定値より大きい（あるいは所定値より小さい）とき、リフレッシュ動作が行われる。

ここで、トナー帯電量特定部４２におけるトナー帯電量の測定方法について説明する。

図７は、トナー濃度に基づくトナー帯電量の測定方法の一例を説明する図である。この実施の形態では、現像装置３ａは、２成分方式の現像剤を使用し、直流成分に交流成分（ここでは矩形波）を重畳させた現像バイアスを現像装置３ａの現像ローラー４（マグローラー）に印加し、図７に示すように、制御部４１は、その現像バイアスの交流成分の周波数を、上述の複数のトナー帯電量測定用トナー像２１〜２３（２１ａ〜２３ａ）に対して互いに異ならせ、トナー帯電量特定部４２は、そのトナー帯電量測定用トナー像２１〜２３（２１ａ〜２３ａ）の濃度と現像バイアスの周波数との間の１次関数の傾きに基づいて、トナー帯電量を特定する。つまり、上述のプロセス設定として現像バイアスの周波数を変化させて複数のトナー帯電量測定用トナー像２１〜２３（２１ａ〜２３ａ）が現像される。

図７に示すように、２成分方式の現像装置３ａにおいては、現像バイアスとトナー濃度測定値との間に略１次関数の相関があり、さらに、その１次関数の傾きがトナー帯電量に応じて変動することが実験により認められた。図７では、トナーの外添剤の量が異なる３つの場合についての特性を示しており、３つの場合についての傾きとトナー帯電量（実験における実測値）との関係が略１次関数（線形）となっている。そのため、この実施の形態では、当該画像形成装置についての、その傾きとトナー帯電量との対応関係を予め実験などで特定し、トナー帯電量特定部４２は、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１〜２３（２１ａ〜２３ａ）についての現像バイアス周波数と濃度測定値との間の関係を示す１次関数を平均２乗法などで導出し、その対応関係を示すテーブル、変換式などを使用して、その１次関数の傾きからトナー帯電量を導出する。

図８は、図７で説明した測定方法における測定モード＃２での測定結果の一例を説明する図である。図８に示すように、測定モード＃２では、誤差の小さい１次関数が得られ、その傾きから正確なトナー帯電量が得られる。他方、測定モード＃１では、不均等な結露状態に起因する画像流れの影響の違いによって、誤差の小さい１次関数が得られず、正確なトナー帯電量は得られない。さらに、図７および図８に示す測定モード＃２での傾きとトナー帯電量との対応関係を上述の機内の温湿度に従って補正するようにしてもよい。

なお、トナー帯電量の測定について別の測定方法を使用してもよい。例えば、トナーパッチ像の現像時の現像ローラー４に流入する現像電流を測定し、トナー帯電量特定部４２は、その現像に使用されたトナーの電荷Ｑを現像電流の測定値から導出し、現像に使用されたトナーの重量Ｍをトナー帯電量測定用トナー像の濃度測定値から導出し、両者の比Ｑ／Ｍをトナー帯電量として導出するようにしてもよい。その場合、現像電流値と電荷Ｑとの対応関係、および濃度測定値と電荷Ｑとの対応関係は、それぞれ、予め実験などで特定され、トナー帯電量特定部４２は、その対応関係を示すテーブル、変換式などを使用して、現像電流値から電荷Ｑを導出し、濃度測定値から重量Ｍを導出する。

次に、実施の形態１に係る上記画像形成装置の動作について説明する。図９は、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

キャリブレーションにおいて、制御部４１は、まず、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２、現像装置３ａ〜３ｄなどを使用して、測定モード＃１でテストパターン（複数のトナーパッチ像２１〜２３）を形成し（ステップＳ１）、濃度センサー８で、そのテストパターンにおける各トナーパッチ像２１〜２３の濃度を測定し（ステップＳ２）、トナー帯電量特定部４２は、その濃度の測定値に基づいて、上述のようにして、測定モード＃１でのトナー帯電量を導出する（ステップＳ３）。

次に、制御部４１は、上述のようにして、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２、現像装置３ａ〜３ｄなどを使用して、測定モード＃２でテストパターン（トナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａ）を形成し（ステップＳ４）、濃度センサー８で、そのテストパターンにおける各トナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの濃度を測定し（ステップＳ５）、トナー帯電量特定部４２は、その濃度の測定値に基づいて、上述のようにして、測定モード＃２でのトナー帯電量を導出する（ステップＳ６）。

そして、潜像状態推定部４３は、測定モード＃１でのトナー帯電量および測定モード＃２でのトナー帯電量に基づいて上述の潜像状態の指標値を導出する（ステップＳ７）。

さらに、各感光体ドラム１ａ〜１ｄについて、制御部４１は、潜像状態の指標値に基づいて、リフレッシュ動作（表面研磨など）を行うか否かを判定したり、リフレッシュ動作の動作時間などを調整したりする。

以上のように、上記実施の形態１によれば、制御部４１は、測定モード＃１で露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄにトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成させ、測定モード＃１とは異なる測定モード＃２で露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄにトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成させる。トナー帯電量特定部４２は、測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値を特定し、測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値を特定する。潜像状態推定部４３は、測定モード＃１でのトナー帯電量および測定モード＃２でのトナー帯電量に基づいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像の状態を示す所定の潜像状態指標の値を導出する。

これにより、（結露に対する感度の異なる）２つの測定モードでのトナー帯電量の測定値に基づいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の潜像状態が正確に推定される。

実施の形態２．

実施の形態２に係る画像形成装置は、実施の形態１とは異なる測定モード＃２でのトナー帯電量の測定方法を使用する。

実施の形態２では、測定モード＃２において、制御部４１は、主走査方向における濃度センサー８の測定範囲Ｗｓと測定範囲Ｗｓの両側における画像流れ回避のための所定幅のマージンとを含む安定測定範囲Ｗｍに対して、露光装置２に連続露光をさせるとともに、副走査方向において静電潜像が連続するように露光装置２に露光させることでトナー帯電量測定用トナー像の静電潜像を形成させ、現像装置３ａ〜３ｄでトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。

また、実施の形態２では、測定モード＃２では、上述のように、制御部４１は、主走査方向において上述の安定測定範囲Ｗｍに対して露光装置２に連続露光をさせるとともに、副走査方向において静電潜像が連続するように露光装置２に露光させることでトナー帯電量測定用トナー像の静電潜像を形成させ、現像装置３ａ〜３ｄでトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ上に形成する。このようにすることで、トナー帯電量測定用トナー像の内部にドットなしの箇所が発生しない。

例えば、測定モード＃２では、制御部４１は、主走査方向において、上述の安定測定範囲Ｗｍを含む、静電潜像の形成可能幅の全範囲に対して露光装置２に連続露光をさせることでトナー帯電量測定用トナー像の静電潜像を形成させる。

ここでは、第２測定モードでの露光装置２の露光光量は、第１測定モードでの露光装置２の露光光量より小さく設定される。

図１０は、実施の形態２における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像の一例を示す図である。図１１は、実施の形態２における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像についての感光体ドラム１ａの表面電位分布（静電潜像）を説明する図である。例えば図１０および図１１に示すように、プロセス設定の互いに異なる複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａが中間転写ベルト５に転写される。

測定モード＃２では、空間的に連続なトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの静電潜像が形成されるため、測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａにおいては、ドットなしの箇所は存在しない。

また、測定モード＃２では、トナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａは、中間転写ベルト５の幅方向（主走査方向）において、上述の安定測定範囲Ｗｍを含む所定の幅Ｗを有する。なお、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａのプロセス設定（例えば上述の現像バイアス周波数）は、トナー帯電量の測定方法によって指定される。

例えば図１１に示すように、測定モード＃２のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの両端に結露に起因する画像流れが発生しても、画像流れの範囲が安定測定範囲Ｗｍに含まれないため、測定モード＃２のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの濃度測定結果は画像流れの影響を受けずに済む。

そして、トナー帯電量特定部４２は、所定の測定方法に従って、濃度センサー８により得られたトナー帯電量測定用の複数のトナーパッチ像の濃度に基づいてトナーのトナー帯電量を特定する。

したがって、測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値は、測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値に比べ、結露に起因する変動量が少なくなる。

なお、実施の形態２に係る画像形成装置のその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態３．

実施の形態３に係る画像形成装置は、実施の形態１，２とは異なる測定モード＃２でのトナー帯電量の測定方法を使用する。

実施の形態３では、測定モード＃２において、制御部４１は、露光装置２を制御して、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転周期の整数倍となる時間間隔で、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの静電潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。

なお、測定モード＃１において、制御部４１は、露光装置２を制御して、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転周期の整数倍以外の時間間隔（第２測定モードの場合の時間間隔より短い時間間隔）で、複数のトナー帯電量測定用トナー像の静電潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。例えば、測定モード＃１では、制御部４１は、略連続的に複数のトナーパッチ像の静電潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成させるようにしてもよい。

例えば図３に示すように、測定モード＃１において、プロセス設定の互いに異なる複数のトナーパッチ像２１〜２３が中間転写ベルト５に転写される。トナーパッチ像２１〜２３は、中間転写ベルト５の幅方向において、濃度センサー８の配置位置に対応する位置に転写される。なお、複数のトナーパッチ像２１〜２３に対するプロセス設定は、トナー帯電量の測定方法によって指定される。

図１２は、実施の形態３における測定モード＃２でのトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの一例を示す図である。図１２に示すように、測定モード＃２では、距離Ｌｄｒｕｍごとにトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａが形成される。距離Ｌｄｒｕｍは、上述の時間間隔と感光体ドラム１ａの表面の線速度との積である。

感光体ドラム１ａの周方向における周辺環境（つまり、現像装置３ａなどといった内部装置の有無など）に起因して、感光体ドラム１ａの周方向に沿って不均等に結露が発生している場合、感光体ドラム１ａの略同じ位置で上述の複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａが順次現像される。つまり、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａが、同じ条件で現像されるため、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａに対する結露の影響が均等になり、複数のトナー帯電量測定用トナー像２１ａ〜２３ａの濃度からトナー帯電量を導出する際の結露の影響が小さくなる。

他方、測定モード＃１では、略連続的にトナーパッチ像２１〜２３が形成されるため、トナー帯電量の測定時間が短くなるものの、複数のトナーパッチ像２１〜２３が、不均等な表面状態（結露の有無など）に起因して異なる条件で現像され、複数のトナーパッチ像２１〜２３に対する結露の影響が不均等になる可能性があり、複数のトナーパッチ像２１〜２３の濃度からトナー帯電量を導出する際の結露の影響が大きくなる。

したがって、測定モード＃２でのトナー帯電量の測定値は、測定モード＃１でのトナー帯電量の測定値に比べ、結露に起因する変動量が少なくなる。

なお、実施の形態３に係る画像形成装置のその他の構成および動作については実施の形態１または２と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態４．

実施の形態４に係る画像形成装置では、キャリブレーションにおいて、各感光体ドラム１ａ〜１ｄについて、上述の潜像状態指標の値が所定の条件を満たさない場合、制御部４１は、（ａ１）感光体ドラム１ａ〜１ｄのリフレッシュ動作を所定回数（１回、または所定複数回）実行し、（ａ２）その所定回数のリフレッシュ動作の後、再度、測定モード＃１で露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄにトナー帯電量測定用トナー像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成させ、トナー帯電量特定部４２は、（ｂ）測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて測定モード＃１でのトナー帯電量Ｑ１の測定値を特定する。制御部４１およびトナー帯電量特定部４２は、潜像状態指標の値が所定の条件を満たすまで、その所定回数のリフレッシュ動作、測定モード＃１でのトナー帯電量測定用トナー像の形成、および測定モード＃１でのトナー帯電量Ｑ１の測定値の特定を繰り返し実行する。

なお、測定モード＃２でのトナー帯電量Ｑ２の測定値は、１度だけ特定されるようにしてもよいし、測定モード＃１でのトナー帯電量Ｑ１の測定値とともに、同様にして繰り返し特定されるようにしてもよい。

また、リフレッシュ動作の回数は、例えば、感光体ドラム１ａ〜１ｄの所定周回数で１回とカウントしてもよいし、リフレッシュ動作の所定動作時間で１回とカウントしてもよい。

さらに、上述の所定の条件は、例えば、測定モード＃１，＃２でのトナー帯電量の測定値の差（絶対値）が所定値（例えば、測定モード＃２でのトナー帯電量の１０％）未満となること、測定モード＃１，＃２でのトナー帯電量の測定値の比と１との差（絶対値）が所定値未満となること、などである。

図１３は、実施の形態４におけるリフレッシュ動作の回数に対するトナー帯電量の推移を説明する図である。例えば図１３に示すように、キャリブレーションにおいて、最初に導出された潜像状態指標の値が所定の条件を満たさない場合、Ｎ１回のリフレッシュ動作が実行され、その後、トナー帯電量Ｑ１，Ｑ２の測定値が特定される。そして、その際、潜像状態指標の値が所定の条件を満たさない場合、再度、Ｎ１回のリフレッシュ動作が実行され（つまり、合計でＮ２回のリフレッシュ動作が実行され）、その後、トナー帯電量Ｑ１，Ｑ２の測定値が特定される。このようにして、繰り返し、Ｎ１回のリフレッシュ動作が実行され、図１３に示す場合では、Ｎ５回のリフレッシュ動作（つまり、５セットのＮ１回のリフレッシュ動作）で、潜像状態指標の値が所定の条件を満たし、リフレッシュ動作が終了する。

なお、実施の形態４に係る画像形成装置のその他の構成および動作については実施の形態１〜３のいずれかと同様であるので、その説明を省略する。

以上のように、上記実施の形態４では、潜像状態指標の値が所定の条件を満たすまで繰り返しトナー帯電量Ｑ１，Ｑ２の測定およびリフレッシュ動作を行うことで、不要なリフレッシュ動作を行わずに済む。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
８ 濃度センサー
４１ 制御部
４２ トナー帯電量特定部
４３ 潜像状態推定部

Claims (8)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに光を照射し前記感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   トナー帯電量測定用トナー像の濃度を測定する濃度センサーと、
   第１測定モードで前記露光装置および前記現像装置に前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成させ、前記第１測定モードとは異なる第２測定モードで前記露光装置および前記現像装置に前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成させる制御部と、
   前記第１測定モードでの前記トナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて前記第１測定モードでのトナー帯電量の測定値を特定し、前記第２測定モードでの前記トナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて前記第２測定モードでのトナー帯電量の測定値を特定するトナー帯電量特定部と、
   前記第１測定モードでのトナー帯電量の測定値および前記第２測定モードでのトナー帯電量の測定値に基づいて、前記感光体ドラム上の静電潜像の状態を示す所定の潜像状態指標の値を導出する潜像状態推定部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２測定モードでの前記トナー帯電量の測定値は、前記第１測定モードでの前記トナー帯電量の測定値に比べ、結露に起因する変動量が少ないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記潜像状態推定部は、前記第１測定モードでのトナー帯電量および前記第２測定モードでのトナー帯電量の差または比に基づく前記所定の潜像状態指標の値を導出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第２測定モードでは、前記感光体ドラムを帯電せずに、かつ前記露光装置で前記感光体ドラムに光を照射せずに、前記現像装置の現像バイアスの直流成分を所定電位で印加し、前記現像バイアスで前記現像装置から前記感光体ドラムへトナーを移動させて、前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記第２測定モードでは、主走査方向における前記濃度センサーの測定範囲と前記測定範囲の両側における画像流れ回避のための所定幅のマージンとを含む安定測定範囲に対して、前記露光装置に連続露光をさせるとともに、副走査方向において静電潜像が連続するように前記露光装置に露光させることで前記トナー帯電量測定用トナー像の静電潜像を形成させ、前記現像装置で前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記第２測定モードでは、前記露光装置を制御して、前記感光体ドラムの回転周期の整数倍となる時間間隔で、前記複数のトナー帯電量測定用トナー像の静電潜像を前記感光体ドラム上に形成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記現像装置は、前記直流成分に交流成分を重畳させた現像バイアスを前記現像装置の現像ローラーに印加し、
   前記制御部は、前記交流成分の周波数を、複数のトナー帯電量測定用トナー像に対して互いに異ならせ、
   前記トナー帯電量特定部は、前記複数のトナー帯電量測定用トナー像の濃度と前記周波数との間の１次関数の傾きに基づいて、前記トナー帯電量を特定すること、
   を特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記潜像状態指標の値が所定の条件を満たさない場合、前記制御部は、（ａ１）前記感光体ドラムのリフレッシュ動作を所定回数実行し、（ａ２）前記所定回数のリフレッシュ動作の後、再度、前記第１測定モードで前記露光装置および前記現像装置に前記トナー帯電量測定用トナー像を前記感光体ドラム上に形成させ、前記トナー帯電量特定部は、（ｂ）前記第１測定モードでの前記トナー帯電量測定用トナー像の濃度に基づいて前記第１測定モードでのトナー帯電量の測定値を特定し、
   前記制御部および前記トナー帯電量特定部は、前記潜像状態指標の値が所定の条件を満たすまで、前記所定回数のリフレッシュ動作、前記第１測定モードでの前記トナー帯電量測定用トナー像の形成、および前記第１測定モードでのトナー帯電量の測定値の特定を繰り返し実行すること、
   を特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。