JP2022012771A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、像担持体の表面電位を高精度に得る。【解決手段】画像形成装置は、感光体ドラム６５に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置６４Ｙと、感光体ドラム６５を帯電させる帯電装置６３と、現像装置に所定のバイアス電圧を印加する現像電源６４８と、現像装置を流れる現像電流を測定する電流測定部６４６と、現像電流に基づいて、感光体ドラム６５の表面電位を算出する算出部６４７とを備える。１つのジョブにおいて、現像装置が複数のトナー像を順に形成することにより、各用紙に印字領域及び余白領域を形成する。電流測定部６４６は、余白形成期間、及び記録媒体間期間の少なくともいずれか一方において現像電流を測定する。算出部６４７は、ジョブごとに、測定された現像電流の平均値に基づいて表面電位を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、均一に帯電された感光体ドラム（像担持体）の表面を露光することで形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像として現像する画像形成プロセスが広く利用されている。高品質な画像を得るためには、感光体ドラムの表面電位に対し、適正な電位差を設けた現像バイアスによって現像を行うことが求められる。

このため、画像形成を行うときの、実際の感光体ドラムの表面電位を検出する必要があり、従来、表面電位センサーを用いて感光体ドラムの表面電位を検出していた。

しかしながら、表面電位センサーは、高価であり、さらに飛散したトナー等が付着すると、正しく測定することができなくなるといった課題があった。そこで、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、感光体ドラムの表面電位を得る技術が提案され、その一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の電子写真装置は、感光体上にパルス状の静電電位パターンを形成し、現像ローラーにバイアスを印加し、静電電位パターンを現像する際に感光体から現像ローラーに流れ込む電流を測定して感光体上の表面電位を得る。具体的には、パルス状の静電電位パターンの切り替わるポイントで電流をモニターすることで、感光体の表面電位を推定する。これにより、表面電位センサーを用いることなく、感光体上の表面電位を得ることができる。

特開２００３－２９５５４０号公報

特許文献１で開示された電子写真装置でモニターする電流は、感光体や帯電部材等の経年変化等の影響を受け易く、不安定であって、誤差を含み易いことが課題であった。これにより、感光体上の表面電位の精度が低下することが懸念された。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、像担持体の表面電位を高精度に得ることが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、現像装置と、現像電源と、電流測定部と、算出部とを備える。前記像担持体には、表面に静電潜像が形成される。前記帯電装置は、前記像担持体を帯電させる。前記現像装置は、前記像担持体にトナーを供給し、前記像担持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する。前記現像電源は、前記現像装置に所定のバイアス電圧を印加する。前記電流測定部は、前記現像装置を流れる現像電流を測定する。前記算出部は、前記電流測定部によって測定された前記現像電流に基づいて、前記像担持体の表面電位を算出する。前記現像装置は、１つのジョブにおいて、対応する記録媒体における印字領域に画像を形成するための複数の前記トナー像を順に形成する。前記現像装置は、前記トナー像の形成を行う印字期間において、前記トナー像を形成することにより、前記記録媒体に前記印字領域及び余白領域を形成する。前記電流測定部は、前記現像装置が前記余白領域を形成する余白形成期間、及び搬送される２枚の前記記録媒体の間の期間に相当する記録媒体間期間の少なくともいずれか一方において前記現像電流を測定する。前記算出部は、前記ジョブごとに、前記電流測定部によって測定された複数の前記現像電流の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記表面電位を算出する。

本発明によれば、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、像担持体の表面電位を高精度に得ることが可能となる。

画像形成装置１の構成の一例を示す図である。 現像装置６４の構成の一例を示す図である。 電流測定部６４６によって測定される現像電流を示す図である。 電流測定部６４６によって測定される現像電流を示す図である。 現像電流とバイアス電圧との対応関係を示すグラフである。 用紙Ｐに形成される画像を示す図である。 用紙Ｐに転写されるトナー像が形成される様子を示す図である。 ジョブごとに測定される現像電流を示す図である。 高印字率の用紙Ｐがある場合の現像電流の平均値の算出を模式的に示す図である。 本実施形態に係る表面電位算出プロセスを示すフローチャートである。 本実施形態に係る表面電位算出プロセスを示すフローチャートである。 本実施例に係る画像形成装置１において、ジョブ１～３が実行された際に、３段階のバイアス電圧を現像ローラー６４１に印加した場合に測定されたジョブごとの現像電流の平均値を示す表である。 図１０に示すバイアス電圧と現像電流の平均値との関係を示すグラフである。

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、同一又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。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成について説明する。図１は、画像形成装置１の構成の一例を示す図である。画像形成装置１は、例えば、タンデム方式のカラープリンターである。

図１に示すように、画像形成装置１は、操作部２、給紙部３、搬送部４、トナー補給部５、画像形成部６、転写部７、定着部８、排出部９、及び制御部１０を備える。

操作部２は、ユーザーからの指示を受け付ける。操作部２は、ユーザーからの指示を受け付けると、ユーザーからの指示を示す信号を制御部１０へ送信する。操作部２は、液晶ディスプレー２１及び複数の操作キー２２を含む。液晶ディスプレー２１は、例えば、各種処理結果を表示する。操作キー２２は、例えば、テンキー、及びスタートキーを含む。操作部２は、画像形成処理の実行を示す指示が入力されると、画像形成処理の実行を示す信号を制御部１０へ送信する。この結果、画像形成装置１による画像形成動作が開始される。

給紙部３は、給紙カセット３１、及び給紙ローラー群３２を有する。給紙カセット３１は、複数枚の用紙Ｐを収容可能である。給紙ローラー群３２は、給紙カセット３１に収容された用紙Ｐを１枚ずつ搬送部４へ給紙する。用紙Ｐは記録媒体の一例である。

搬送部４は、ローラー及びガイド部材を備える。搬送部４は、給紙部３から排出部９まで延在する。搬送部４は、画像形成部６及び定着部８を経由するように、給紙部３から排出部９まで用紙Ｐを搬送する。

トナー補給部５は、画像形成部６にトナーを補給する。トナー補給部５は、第１装着部５１Ｙ、第２装着部５１Ｃ、第３装着部５１Ｍ、及び第４装着部５１Ｋを備える。トナー補給部５は現像剤補給部の一例である。トナーは現像剤の一例である。

第１装着部５１Ｙには第１トナーコンテナ５２Ｙが、装着される。同様に、第２装着部５１Ｃには第２トナーコンテナ５２Ｃが、第３装着部５１Ｍには第３トナーコンテナ５２Ｍが、第４装着部５１Ｋには第４トナーコンテナ５２Ｋが装着される。なお、第１装着部５１Ｙ～第４装着部５１Ｋの構成は、装着されるトナーコンテナの種類が異なるのみで他の構成は同様である。このため、第１装着部５１Ｙ～第４装着部５１Ｋを総称して、「装着部５１」と記載する場合がある。

第１トナーコンテナ５２Ｙ、第２トナーコンテナ５２Ｃ、第３トナーコンテナ５２Ｍ、及び第４トナーコンテナ５２Ｋには、トナーがそれぞれ収容される。本実施形態において、第１トナーコンテナ５２Ｙには、イエロートナーが収容される。第２トナーコンテナ５２Ｃには、シアントナーが収容される。第３トナーコンテナ５２Ｍには、マゼンタトナーが収容される。第４トナーコンテナ５２Ｋには、ブラックトナーが収容される。

画像形成部６は、露光装置６１、第１画像形成ユニット６２Ｙ、第２画像形成ユニット６２Ｃ、第３画像形成ユニット６２Ｍ、及び第４画像形成ユニット６２Ｋを備える。

第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの各々は、帯電装置６３、現像装置６４、及び感光体ドラム６５を有する。感光体ドラム６５は、像担持体の一例である。

帯電装置６３、及び現像装置６４は、感光体ドラム６５の周面に沿って配置される。本実施形態において、感光体ドラム６５は、図１の矢印Ｒ１で示す方向（時計回り）に回転する。

帯電装置６３は、感光体ドラム６５を放電によって所定の極性に均一に帯電させる。本実施形態において、帯電装置６３は、感光体ドラム６５を正の極性に帯電させる。露光装置６１は、帯電した感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。

現像装置６４は、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像装置６４は、トナー補給部５からトナーが補給される。現像装置６４は、トナー補給部５から補給されたトナーを感光体ドラム６５の表面に供給する。この結果、感光体ドラム６５の表面にトナー像が形成される。

本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４は、第１装着部５１Ｙと接続する。したがって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４には、イエロートナーが補給される。よって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する感光体ドラム６５の表面には、イエロートナー像が形成される。

第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４は、第２装着部５１Ｃと接続する。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４には、シアントナーが補給される。よって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する感光体ドラム６５の表面には、シアントナー像が形成される。

第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４は、第３装着部５１Ｍと接続する。したがって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４には、マゼンタトナーが補給される。よって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する感光体ドラム６５の表面には、マゼンタトナー像が形成される。

第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４は、第４装着部５１Ｋと接続する。したがって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４には、ブラックトナーが補給される。よって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する感光体ドラム６５の表面には、ブラックトナー像が形成される。

転写部７は、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋが有する各感光体ドラム６５の表面に形成された各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。本実施形態において、転写部７は、二次転写方式によって各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。詳しくは、転写部７は、４つの一次転写ローラー７１、中間転写ベルト７２、駆動ローラー７３、従動ローラー７４、二次転写ローラー７５、及び濃度センサー７６を有する。

中間転写ベルト７２は、４つの一次転写ローラー７１、駆動ローラー７３、及び、従動ローラー７４に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト７２は、駆動ローラー７３の回転に応じて駆動する。図１において、中間転写ベルト７２は、反時計回りに周回する。従動ローラー７４は、中間転写ベルト７２の駆動に応じて回転駆動する。

第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄに沿って、中間転写ベルト７２の下面と対向して配置される。本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄの上流側から下流側に向けて第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの順で配置される。

各一次転写ローラー７１は、中間転写ベルト７２を介して各感光体ドラム６５に対向して配置され、各感光体ドラム６５に向けて押圧されている。このため、各感光体ドラム６５の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト７２に順次転写される。本実施形態において、中間転写ベルト７２には、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で重ねて転写される。以下、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像が重ねられたトナー像を「積層トナー像」と記載する場合がある。

二次転写ローラー７５は、中間転写ベルト７２を介して駆動ローラー７３に対向して配置される。二次転写ローラー７５は、駆動ローラー７３に向けて押圧されている。これにより、二次転写ローラー７５と駆動ローラー７３との間に転写ニップが形成される。用紙Ｐが転写ニップを通過すると、中間転写ベルト７２上の積層トナー像が用紙Ｐに転写される。本実施形態において、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で、上層から下層となるように用紙Ｐに転写される。積層トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８へ向けて搬送される。

濃度センサー７６は、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋよりも下流側において中間転写ベルト７２に対向して配置されており、感光体ドラム６５上に形成された積層トナー像の濃度を測定する。なお、濃度センサー７６は、中間転写ベルト７２上の積層トナー像の濃度を測定するものでもよく、また、用紙Ｐ上に定着されたトナー像の濃度を測定するものでもよい。

定着部８は、加熱部材８１、及び加圧部材８２を備える。加熱部材８１、及び加圧部材８２は互いに対向して配置され、定着ニップを形成する。画像形成部６から搬送された用紙Ｐは、定着ニップを通過することにより所定の定着温度で加熱されながら、加圧される。この結果、積層トナー像が用紙Ｐに定着する。用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８から排出部９へ向けて搬送される。

排出部９は、排出ローラー対９１及び排出トレイ９３を有する。排出ローラー対９１は、排出口９２を介して排出トレイ９３へ用紙Ｐを搬送する。排出口９２は、画像形成装置１の上部に形成される。

制御部１０は、画像形成装置１が備える各部の動作を制御する。制御部１０は、プロセッサー１１と、記憶部１２とを備える。プロセッサー１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える。記憶部１２は、半導体メモリーのようなメモリーを備え、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。記憶部１２は、制御プログラムを記憶している。プロセッサー１１は、制御プログラムを実行することによって、画像形成装置１の動作を制御する。

次に、図２を参照して、現像装置６４の構成について詳細に説明する。図２は、現像装置６４の構成の一例を示す図である。詳しくは、図２は、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する第１現像装置６４Ｙを示す。なお、図２では、理解を容易にするために感光体ドラム６５を２点鎖線で図示している。本実施形態において、第１現像装置６４Ｙは、２成分現像方式によって感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像する。図１を参照して既に説明したように、第１現像装置６４Ｙの現像容器６４０は、第１トナーコンテナ５２Ｙに接続する。したがって、第１現像装置６４Ｙの現像容器６４０には、イエロートナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。

図２に示すように、第１現像装置６４Ｙは、現像容器６４０の内部に現像ローラー６４１、第１攪拌スクリュー６４３、第２攪拌スクリュー６４４、及びブレード６４５を有する。詳しくは、現像ローラー６４１は、第２攪拌スクリュー６４４と対向して配置される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と対向して配置される。

現像容器６４０は、仕切り壁６４０ｃによって第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとに区画される。仕切り壁６４０ｃは、現像ローラー６４１の軸方向に延びる。第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとは、仕切り壁６４０ｃの長手方向の両端の外方において連通している。

第１攪拌室６４０ａには、第１攪拌スクリュー６４３が配置される。第１攪拌室６４０ａには、磁性体キャリアが収容されている。第１攪拌室６４０ａには、非磁性体のトナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。図２に示す例では、第１攪拌室６４０ａには、イエロートナーが補給される。

第２攪拌室６４０ｂには、第２攪拌スクリュー６４４が配置される。第２攪拌室６４０ｂには、磁性体のキャリアが収容されている。

イエロートナーは、第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４によって攪拌されてキャリアと混合される。この結果、キャリア、及びイエロートナーからなる２成分現像剤が構成される。２成分現像剤は、現像剤の一例であるため、以下「現像剤」と省略して記載することがある。

第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４は、第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとの間で現像剤を循環させて攪拌する。この結果、トナーが所定の極性に帯電する。本実施形態において、トナーは、正の極性に帯電する。

現像ローラー６４１は、非磁性の回転スリーブ６４１ａと、マグネット体６４１ｂとによって構成される。マグネット体６４１ｂは、回転スリーブ６４１ａの内部に固定して配置される。マグネット体６４１ｂは、複数の磁極を含む。現像剤は、マグネット体６４１ｂの磁力によって、現像ローラー６４１に吸着する。この結果、現像ローラー６４１の表面に磁気ブラシが形成される。

本実施形態において、現像ローラー６４１は、図２の矢印Ｒ２（反時計回り）で示す方向に回転する。現像ローラー６４１は、回転することによって磁気ブラシをブレード６４５と対向する位置まで搬送する。ブレード６４５は、現像ローラー６４１との間にギャップ（隙間）が形成されるように配置されている。したがって、磁気ブラシの厚さがブレード６４５によって規定される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と感光体ドラム６５とが対向する位置よりも磁気ローラー６４２の回転方向の上流側に配置される。

現像ローラー６４１には、所定の電圧が印加される。これにより、表面に形成された現像剤層が感光体ドラム６５と対向する位置まで搬送され、現像剤中のトナーが感光体ドラム６５に付着される。

具体的には、第１現像装置６４Ｙは、電流測定部６４６と、算出部６４７と、現像電源６４８とを更に備える。

電流測定部６４６は、例えば、現像電源６４８と現像ローラー６４１との間に接続される。現像電源６４８は、第１現像装置６４Ｙの現像ローラー６４１に所定のバイアス電圧を印加する。電流測定部６４６は、現像電源６４８によって印加されたバイアス電圧に応じて、第１現像装置６４Ｙ及び感光体ドラム６５と現像ローラー６４１との間を流れる現像電流を検知する。電流測定部６４６は、例えば、電流計からなり、現像電流の電流値を測定する。

次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、第１現像装置６４Ｙを流れる現像電流について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、電流測定部６４６によって測定される現像電流を示す図である。

例えば、電流測定部６４６は、第１現像装置６４Ｙが感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像している間の現像電流の電流値を測定する。

本実施形態において、ユーザーによる画像形成処理の実行を示す指示が画像形成装置１に入力されると、制御部１０は、画像形成装置１が備える各部に画像形成動作を開始するよう画像形成部６を制御する。具体的には、制御部１０は、帯電装置６３、第１現像装置６４Ｙ、現像電源６４８及び露光装置６１を制御する。

帯電装置６３は、制御部１０による制御により、感光体ドラム６５の表面を所定の帯電電位（表面電位Ｖ０）に帯電させる。詳しくは、帯電装置６３が感光体ドラム６５に帯電バイアスを印加すると、感光体ドラム６５の表面が表面電位Ｖ０に帯電する。

現像電源６４８は、制御部１０による制御により、現像ローラー６４１にバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流成分及び交流成分を含む。図３Ａは、直流成分の大きさ（Ｖｄｃ１）が表面電位Ｖ０より小さいバイアス電圧が、現像ローラー６４１に印加された場合を示す。なお、バイアス電圧は、交流成分を含まなくてもよい。

露光装置６１は、制御部１０による制御により、帯電装置６３が表面電位Ｖ０に帯電させた感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。

第１現像装置６４Ｙは、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成されると、制御部１０による制御により、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像する。

このとき、電流測定部６４６は、現像電流の電流値を測定する。図３Ａにおいて、現像電流Ｉｄ１は、現像ローラー６４１に形成された磁気ブラシ中のトナーが現像ローラー６４１へ移動するときに流れる電流と、現像ローラー６４１に形成された磁気ブラシを通して感光体ドラム６５から流れる電流Ｉａ１とを合わせた電流である。

一方、図３Ｂは、直流成分の大きさ（Ｖｄｃ２）が表面電位Ｖ０より大きいバイアス電圧が、現像ローラー６４１に印加された場合を示す。図３Ｂにおいて、現像電流Ｉｄ２は、トナーが感光体ドラム６５へ現像されるときに流れる電流Ｉａ２と、現像ローラー６４１に形成された磁気ブラシを通して感光体ドラム６５へ流れる電流とを合わせた電流である。

このように、電流測定部６４６によって計測される現像電流の向きは、バイアス電圧の直流成分が表面電位Ｖ０より大きい場合と、バイアス電圧の直流成分が表面電位Ｖ０より小さい場合とで逆になる。

また、バイアス電圧の直流成分が表面電位Ｖ０と等しい場合、現像電界強度がゼロとなり、現像電流の大きさはゼロを示す。このことから、現像電流の大きさがゼロとなる場合のバイアス電圧の直流成分を表面電位Ｖ０と予測することができる。

次に、図３Ａ，図３Ｂ及び図４を参照して、表面電位の算出について説明する。図４は、現像電流とバイアス電圧との対応関係を示すグラフである。図４は、縦軸に現像電流を示し、横軸にバイアス電圧を示す。

例えば、現像電源６４８は、バイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加する。このとき、電流測定部６４６は、現像電流Ｉｄ１の電流値を測定する。算出部６４７は、現像電源６４８が印加しているバイアス電圧Ｖｄｃ１と、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ１の電流値とを取得する（図３Ａ）。

また、現像電源６４８は、バイアス電圧Ｖｄｃ２を現像ローラー６４１に印加する。このとき、電流測定部６４６は、現像電流Ｉｄ２の電流値を測定する。算出部６４７は、現像電源６４８が印加しているバイアス電圧Ｖｄｃ２と、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ２の電流値とを取得する（図３Ｂ）。

算出部６４７は、取得したバイアス電圧Ｖｄｃ１及び現像電流Ｉｄ１と、バイアス電圧Ｖｄｃ２及び現像電流Ｉｄ２とに基づいて、現像電流が流れなくなるバイアス電圧を表面電位Ｖ０として算出する。

本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの各々が有する現像装置６４の構成は、トナー補給部５から補給されるトナーの種類が異なるのみで、他の構成は略同様である。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃ～第４画像形成ユニット６２Ｋが有する第２現像装置６４Ｃ～第４現像装置６４Ｋの構成の説明については、説明を省略する。

例えば、制御部１０は、算出部６４７が算出した表面電位Ｖ０に基づいて、現像電源６４８が現像ローラー６４１に印加するバイアス電圧Ｖｄｃを決定する。

これにより、静電潜像の現像を行う際、適正な電位差を設けたバイアス電圧を現像ローラー６４１に印加することができ、より高品質な画像の形成が可能になる。

このような表面電位の算出は、例えば、画像形成処理の実行を示す指示がユーザーによって画像形成装置１に入力されてから、制御部１０が画像形成動作を開始するよう画像形成部６を制御する前に行われる。

しかしながら、表面電位の算出には、複数段階のバイアス電圧を現像ローラー６４１に印加することが必要であるため、時間がかかる。

また、多くの枚数の画像形成が行われる場合には、その間の表面電位の変化を把握することができない。

これに対して、画像形成部６によるある用紙Ｐへの画像形成と次の用紙Ｐへの画像形成との間において現像電流を測定して表面電位を算出する方法、又は用紙Ｐの余白領域を利用して現像電流の測定及び表面電位の算出を行う方法が考えられる。

例えば、表面電位は、形成する画像の印字率等によって変化するため、用紙Ｐごとに表面電位を算出すると、算出結果のばらつきが大きくなり、正確性が低下する。

一方、複数の用紙Ｐを１つのグループとして表面電位を算出することで、算出結果のばらつきを抑えることができる。例えば、複数の用紙Ｐへの画像形成処理を行う１つのジョブにおいて現像電流を同じ条件で複数回測定し、平均化された現像電流を、表面電位の算出に用いる方法が考えられる。

次に、図１、図５及び図６を参照して、余白領域を利用した現像電流の測定について説明する。図５は、用紙Ｐに形成される画像を示す図である。

用紙Ｐが図５に示す向きに搬送部４を搬送されて二次転写ローラー７５と駆動ローラー７３との間の転写ニップを通過すると、用紙Ｐの印字領域ＰＲには、トナー像が転写され、画像が形成される。このとき、印字領域ＰＲの前後に、余白領域が形成される。余白領域には、例えば、先端余白領域ＥＲ１及び後端余白領域ＥＲ２が含まれる。

ここで、印字領域ＰＲに転写されるトナー像は、回転する感光体ドラム６５に形成された静電潜像が現像装置６４によって現像されて形成される。この静電潜像は、露光装置６１がレーザー光を回転する感光体ドラム６５に、感光体ドラム６５の軸方向に沿って連続的に照射することで形成される。

一方、余白領域は、搬送方向と直交する方向（感光体ドラム６５の軸方向）に画像が形成されることがない領域である。詳しくは、露光装置６１からのレーザー光が照射されず、静電潜像が感光体ドラム６５に形成されない領域に相当する。

図６は、用紙Ｐに転写されるトナー像が形成される様子を示す図である。具体的には、現像装置６４が静電潜像を現像するとトナー像が形成される。

本実施形態において、複数の用紙Ｐへの画像形成処理を行うジョブを実行する指示がユーザーによって画像形成装置１に入力されると、現像装置６４は、順に、ある用紙Ｐ１における印字領域ＰＲに形成される画像に対応するトナー像Ｆ１と、次の用紙Ｐ２における印字領域ＰＲに形成される画像に対応するトナー像Ｆ２を形成する。

例えば、現像装置６４は、まず、期間ＴＡ１においてトナー像Ｆ１の形成を行い、次に、トナー像の形成を行わず、搬送部４を搬送される２枚の用紙Ｐ（用紙Ｐと次の用紙Ｐ）の間の期間に相当する記録媒体間期間ＴＢ１（用紙Ｐと次の用紙Ｐとの間に相当）が経過した後、期間ＴＡ２においてトナー像Ｆ２の形成を行う。

具体的には、現像装置６４は、期間ＴＡ１のうちの印字期間ＴＰ１においてトナー像Ｆ１の形成を行う。これにより、期間ＴＡ１のうちの印字期間ＴＰ１の前後の期間は、それぞれ、先端余白領域ＥＲ１が形成される第１余白形成期間（余白形成期間ＴＥ１１）及び後端余白領域ＥＲ２が形成される第２余白形成期間（余白形成期間ＴＥ１２）となる。

現像装置６４は、余白形成期間ＴＥ１２が終了してから、記録媒体間期間ＴＢ１が経過した後、次の期間ＴＡ２のうちの印字期間ＴＰ２においてトナー像Ｆ２の形成を行う。期間ＴＡ２において、印字期間ＴＰ２の前後の期間は、それぞれ、第１余白形成期間（余白形成期間ＴＥ２１）及び第２余白形成期間（余白形成期間ＴＥ２２）となる。

本実施形態において、電流測定部６４６は、各余白形成期間において現像電流を測定する。例えば、電流測定部６４６は、余白形成期間ＴＥ１１、ＴＥ１２、ＴＥ２１、ＴＥ２２において現像電流を測定する。

具体的には、現像電源６４８は、例えば、各余白形成期間においてバイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加する。ここで、バイアス電圧Ｖｄｃ１は、例えば、制御部１０によってジョブごとに大きさが決定され、トナー像Ｆ１の形成時に現像ローラー６４１に印加されるバイアス電圧の設定（例えば５００Ｖ）と同じでもよいし、異なっていてもよい（例えば３００Ｖ）。

このとき、電流測定部６４６は、各余白形成期間において測定される現像電流の電流値を測定する。具体的には、余白形成期間ＴＥ１１において、現像電流Ｉｄ１Ａが電流測定部６４６によって測定される。余白形成期間ＴＥ１２において、現像電流Ｉｄ１Ｂが電流測定部６４６によって測定される。余白形成期間ＴＥ２１において、現像電流Ｉｄ１Ｄが電流測定部６４６によって測定される。余白形成期間ＴＥ２２において、現像電流Ｉｄ１Ｅが電流測定部６４６によって測定される。

また、電流測定部６４６は、記録媒体間期間ＴＢ１において現像電流を測定する。具体的には、現像電源６４８は、例えば、記録媒体間期間ＴＢ１においてもバイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加する。このとき、電流測定部６４６は、記録媒体間期間ＴＢ１において測定される現像電流Ｉｄ１Ｃの電流値を測定する。

次に、図１、図５～図７を参照して、余白領域を利用した表面電位の算出について説明する。図７は、ジョブごとに測定される現像電流を示す図である。

例えば、現像電源６４８は、ジョブ１における各余白形成期間及び各記録媒体間期間においてバイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加する。

このとき、ジョブ１における最初のトナー像Ｆ１１が形成される期間ＴＡ１１に含まれる各余白形成期間において、現像電流Ｉｄ１１Ａ及び現像電流Ｉｄ１１Ｂが電流測定部６４６によって測定される。

また、期間ＴＡ１１の直後の記録媒体間期間ＴＢ１１において、現像電流ＩｄＴ１１が電流測定部６４６によって測定される。

また、ジョブ１における２番目のトナー像Ｆ１２が形成される期間ＴＡ１２に含まれる各余白形成期間において、現像電流Ｉｄ１２Ａ及び現像電流Ｉｄ１２Ｂが電流測定部６４６によって測定される。

このような、ジョブ１における現像電流の測定が繰り返され、その結果、ジョブ１における最後のトナー像Ｆ１Ｌが形成される期間ＴＡ１Ｌに含まれる余白形成期間において、現像電流Ｉｄ１ＬＢが電流測定部６４６によって測定される。

算出部６４７は、ジョブ１において現像電源６４８が印加しているバイアス電圧Ｖｄｃ１と、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ１１Ａ～Ｉｄ１ＬＢの各電流値とを取得する。

算出部６４７は、取得した現像電流Ｉｄ１１Ａ～Ｉｄ１ＬＢの平均値を、ジョブ１における現像電流Ｉｄ１として算出し、現像電流Ｉｄ１とバイアス電圧Ｖｄｃ１とを保持する。例えば、算出部６４７は、現像電流Ｉｄ１とバイアス電圧Ｖｄｃ１とを記憶部１２に記憶させる。

同様に、現像電源６４８は、ジョブ２における各余白形成期間及び各記録媒体間期間においてバイアス電圧Ｖｄｃ２を現像ローラー６４１に印加する。

このとき、ジョブ２における最初のトナー像Ｆ２１が形成される期間ＴＡ２１に含まれる各余白形成期間において、現像電流Ｉｄ２１Ａ及び現像電流Ｉｄ２１Ｂが電流測定部６４６によって測定される。

また、期間ＴＡ２１の直後の記録媒体間期間ＴＢ２１において、現像電流ＩｄＴ２１が電流測定部６４６によって測定される。

また、ジョブ１における２番目のトナー像Ｆ２２が形成される期間ＴＡ２２に含まれる各余白形成期間において、現像電流Ｉｄ２２Ａ及び現像電流Ｉｄ２２Ｂが電流測定部６４６によって測定される。

このような、ジョブ２における現像電流の測定が繰り返され、その結果、ジョブ２における最後のトナー像Ｆ２Ｌが形成される期間ＴＡ２Ｌに含まれる余白形成期間において、現像電流Ｉｄ２ＬＢが電流測定部６４６によって測定される。

算出部６４７は、ジョブ２において現像電源６４８が印加しているバイアス電圧Ｖｄｃ２と、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ２１Ａ～Ｉｄ２ＬＢの各電流値とを取得する。

算出部６４７は、取得した現像電流Ｉｄ２１Ａ～Ｉｄ２ＬＢの平均値を、ジョブ２における現像電流Ｉｄ２として算出し、現像電流Ｉｄ２とバイアス電圧Ｖｄｃ２とを保持する。

本実施形態において、算出部６４７は、ジョブごとに現像ローラー６４１に印加されたバイアス電圧と、ジョブごとの現像電流の平均値とに基づいて、表面電位を算出する。

具体的には、算出部６４７は、ジョブ１において現像ローラー６４１に印加されたバイアス電圧Ｖｄｃ１及びジョブ１における現像電流の平均値（現像電流Ｉｄ１）と、ジョブ２において現像ローラー６４１に印加されたバイアス電圧Ｖｄｃ２及びジョブ２における現像電流の平均値（現像電流Ｉｄ２）とに基づいて、図４に示すような現像電流が流れなくなるバイアス電圧を表面電位Ｖ０として算出する。

例えば、制御部１０は、算出部６４７によって算出された表面電位Ｖ０に基づいて、次のジョブにおけるトナー像の形成時に現像ローラー６４１に印加するバイアス電圧を設定する。

このように、各ジョブにおいて同じ条件で現像電流を複数回測定して平均化することで、算出される表面電位もジョブごと平均化された表面電位になることから、算出結果のばらつきを抑えることができる。

本実施形態において、算出部６４７は、例えば、算出した表面電位Ｖ０Ｂが、表面電位Ｖ０Ａと所定の基準値以上異なっている場合、表面電位Ｖ０Ｂを測定ミスであると判定する。この場合、算出部６４７は、表面電位の再計算を行ってもよいし、表面電位Ｖ０Ａを算出結果としてもよい。

［高印字率の用紙Ｐがある場合］
本実施形態において、ある用紙Ｐの印字率が高くなる場合、対応するトナー像が形成される期間において、現像容器６４０内のトナーの濃度が一時的に低下するため、表面電位の算出精度が悪くなる。

そこで、算出部６４７は、所定の閾値より高い印字率の画像がある場合、対応するトナー像が形成される期間、及び直後の記録媒体間期間において測定された現像電流の電流値を除外して平均値の算出を行う。

次に、図８を参照して、高印字率の用紙Ｐがある場合の現像電流の平均値の算出について説明する。図８は、高印字率の用紙Ｐがある場合の現像電流の平均値の算出を模式的に示す図である。図８は、トナー像Ｆ１１が高印字率の場合を示す。

具体的には、制御部１０は、ジョブ１の実行を示す指示が画像形成装置１に入力されると、ジョブ１に対応する画像形成処理用の画像データを参照して、複数の用紙Ｐへそれぞれ形成する画像の印字率を取得し、取得した印字率のうち所定の閾値より高い印字率が存在する場合、対応する画像の順番を取得する。

図８の例では、制御部１０は、取得した順番の画像に対応するトナー像Ｆ１１が形成される期間ＴＡ１１及び記録媒体間期間ＴＢ１１において、電流測定部６４６によって測定された現像電流の電流値を、算出部６４７が平均値の算出に用いないように制御する。

この結果、算出部６４７は、期間ＴＡ２以降に測定された現像電流Ｉｄ１２Ａ～Ｉｄ１ＬＢを用いて、ジョブ１における現像電流の平均値（現像電流Ｉｄ１）を算出する。

また、本実施形態において、算出部６４７は、現像電流が流れなくなるバイアス電圧を表面電位として算出する構成としたが、これに限らず、感光体ドラム６５の表面が帯電していない状態において流れる現像電流と同じ大きさの現像電流が流れる場合のバイアス電圧を表面電位として算出してもよい。

［余白領域の他の例］
本実施形態において、余白領域は、図５に示す先端余白領域ＥＲ１及び後端余白領域ＥＲ２に限定されない。余白領域は、搬送方向と直交する方向に画像が形成されることがない領域であればよい。例えば、余白領域は、印字領域ＰＲにおける空白を含む領域、又は印字領域ＰＲにおいて形成される画像の搬送方向と直交する方向に占める割合が所定の割合より低い領域であってもよい。

例えば、制御部１０は、対応する画像データを参照して、画像データの示す画像が空白を含む画像の場合、対応する空白を含む領域が形成される期間において、現像電流を測定するように現像電源６４８及び電流測定部６４６を制御する。

次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照して、本実施形態に係る表面電位算出プロセスについて説明する。図９及び図９Ｂは、本実施形態に係る表面電位算出プロセスを示すフローチャートである。図９Ｂは、図９Ａの続きである。

まず、制御部１０は、ユーザーによる複数枚（複数ページ）の画像形成処理を行うジョブを実行する指示が画像形成装置１に入力されると（ステップＳ１１）、対応する画像データを参照し、複数枚のうちの１枚の用紙Ｐに形成するトナー像の印字率を取得する（ステップＳ１２）。

制御部１０は、取得したトナー像の印字率が所定の閾値より高い場合（ステップＳ１２でＮｏ）、トナー像を形成するよう現像装置６４を制御する（ステップＳ１８）。処理は、ステップＳ１６へ進む。

一方、制御部１０は、取得したトナー像Ｆの印字率が所定の閾値以下の場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、第１余白形成期間においてバイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加するよう現像電源６４８を制御する。電流測定部６４６は、第１余白形成期間において現像電流を測定する（ステップＳ１３）。

制御部１０は、トナー像を形成するよう現像装置６４を制御する（ステップＳ１４）。

制御部１０は、第２余白形成期間においてバイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加するよう現像電源６４８を制御する。電流測定部６４６は、第２余白形成期間において現像電流を測定する（ステップＳ１５）。

制御部１０は、現像装置６４が形成したトナー像が最終ページ以外に相当する場合（ステップＳ１６でＮｏ）、記録媒体間期間においてバイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加するよう現像電源６４８を制御する。電流測定部６４６は、記録媒体間期間において現像電流を測定する（ステップＳ１７）。制御部１０は、次のページの画像形成処理を行うよう現像装置６４を制御する（ステップＳ１２）。

一方、制御部１０は、現像装置６４が形成したトナー像が最終ページに相当する場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、画像形成処理を終了する。処理は、ステップＳ１９へ進む。

算出部６４７は、電流測定部６４６によって、第１余白形成期間及び第２余白形成期間と記録媒体間期間とにおいてそれぞれ測定された各現像電流の平均値を算出する（ステップＳ１９）。

算出部６４７は、複数のジョブにおいて現像電流の平均値を算出済みであり、表面電位の算出が可能な場合（ステップＳ２０でＹｅｓ）、表面電位を算出する（ステップＳ２１）。

制御部１０は、算出部６４７によって算出された表面電位に基づいて、次のトナー像の形成時に現像ローラー６４１に印加するバイアス電圧を設定する（ステップＳ２２）。

一方、算出部６４７は、表面電位の算出が不可能な場合（ステップＳ２０でＮｏ）、次のジョブを実行する指示が画像形成装置１に入力されるまで待機する（ステップＳ１１）。

本実施形態において、１つの用紙Ｐに含まれる２つの余白領域のうちの一方の余白領域が形成される期間を第１余白形成期間とし、他方の余白領域が形成される期間を第２余白形成期間とする構成としたが、これに限らず、複数の用紙Ｐに含まれる余白領域のうちの１つの余白領域が形成される期間を第１余白形成期間とし、他の１つの余白領域が形成される期間を第２余白形成期間として、現像電流を測定して表面電位を算出してもよい。

また、本実施形態において、１つの用紙Ｐには、２つの余白領域が含まれる構成としたが、これに限らず、３つ以上の余白領域が含まれる構成、又は１つの余白領域が含まれる構成であってもよい。

次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。

本発明の実施例では、画像形成装置１として複合機を使用した。複合機は、ＴＡＳＫａｌｆａ２５５０Ｃｉ（京セラドキュメントソリューションズ株式会社）改造機であった。

複合機の実験条件は次の通りであった。
・感光体ドラム６５：アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）ドラム
・感光体ドラム６５の膜厚：２０μｍ
・帯電装置６３：帯電ローラーの芯金の外径 ６ｍｍ、ゴム肉厚３ｍｍ、ゴム抵抗６．０ＬｏｇΩ
・帯電バイアス：直流のみ
・ブレード６４５:ＳＵＳ４３０、磁性
・ブレード６４５の厚み:１．５ｍｍ
・現像ローラー６４１の表面形状：ローレット加工＋ブラスト
・現像ローラー６４１の外径：２０ｍｍ
・現像ローラー６４１の凹部：周方向８０列
・現像ローラー６４１の周速／感光体ドラム６５の周速：１．８
・現像ローラー６４１及び感光体ドラム６５間の距離：０．３０ｍｍ
・バイアス電圧の交流成分：Ｖｐｐ１２００Ｖ、ｄｕｔｙ５０％、短形波、８ｋＨｚ
・トナー：粒子径６．８μｍ、正帯電性
・キャリア：粒子径３８μｍ、フェライト・樹脂コートキャリア
・トナー濃度：６％
・プリント速度：５５枚／分

次に、図１０及び図１１を参照して、本実施例に係る画像形成装置１において算出された表面電位について説明する。

図１０は、本実施例に係る画像形成装置１において、ジョブ１～３が実行された際に、３段階のバイアス電圧を現像ローラー６４１に印加した場合に測定されたジョブごとの現像電流の平均値を示す表である。

図１１は、図１０に示すバイアス電圧と現像電流の平均値との関係を示すグラフである。図１１は、縦軸に現像電流を示し、横軸にバイアス電圧を示す。

本実施例において、ジョブ１において、２４０［Ｖ］のバイアス電圧を印加した場合、測定された現像電流の平均値は、－０．１６［μＡ］である。ジョブ２において、３００［Ｖ］のバイアス電圧を印加した場合、測定された現像電流の平均値は、０．１１［μＡ］である。ジョブ３において、３６０［Ｖ］のバイアス電圧を印加した場合、測定された現像電流の平均値は、０．３１［μＡ］である。

図１１に示すように、本実施例に係る画像形成装置１において、表面電位は、２７３［Ｖ］と算出される。

本実施例において、印加するバイアス電圧の差を最大１２０Ｖとしたが、これに限らず、最大１００Ｖであってもよい。ただし、印加するバイアス電圧の差は、５０Ｖ程度が望ましい。

また、本実施例において、感光体ドラム６５は、アモルファスシリコンドラムであったが、これに限らず、正帯電有機感光体ドラムであってもよい。感光体ドラム６５にアモルファスシリコンドラムを用いた場合、感光層の誘電率が正帯電有機感光体ドラムよりも高くなり、電流が流れやすく、また、キャリア抵抗値が小さくなることから、測定精度が高くなる。

また、本実施例において、２成分現像剤を用いたが、これに限らず、１成分現像剤を用いてもよい。

以上、図面（図１～図１１）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。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材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果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、画像形成装置の分野に利用可能である。

１ ：画像形成装置
６３ ：帯電装置
６４ ：現像装置
６５ ：感光体ドラム
６４６ ：電流測定部
６４７ ：算出部
６４８ ：現像電源
ＥＲ１ ：先端余白領域
ＥＲ２ ：後端余白領域
Ｆ、Ｆ１、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１Ｌ、Ｆ２、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２Ｌ ：トナー像
Ｉｄ１、Ｉｄ１１Ａ、Ｉｄ１１Ｂ、Ｉｄ１２Ａ、Ｉｄ１２Ｂ、Ｉｄ１Ａ～Ｅ、Ｉｄ１ＬＢ、Ｉｄ２、Ｉｄ２１Ａ、Ｉｄ２１Ｂ、Ｉｄ２２Ａ、Ｉｄ２２Ｂ、Ｉｄ２ＬＢ、ＩｄＴ１１、ＩｄＴ２１ ：現像電流
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ ：用紙
ＰＲ ：印字領域
ＴＢ１、ＴＢ１１、ＴＢ２１ ：記録媒体間期間
ＴＥ１１、ＴＥ１２、ＴＥ２１、ＴＥ２２ ：余白形成期間
ＴＰ１、ＴＰ２ ：印字期間
Ｖ０、Ｖ０Ａ、Ｖ０Ｂ ：表面電位
Ｖｄｃ、Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２ ：バイアス電圧

Claims (4)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   前記像担持体にトナーを供給し、前記像担持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像装置に所定のバイアス電圧を印加する現像電源と、
   前記現像装置を流れる現像電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部によって測定された前記現像電流に基づいて、前記像担持体の表面電位を算出する算出部と
   を備え、
   前記現像装置は、１つのジョブにおいて、対応する記録媒体における印字領域に画像を形成するための複数の前記トナー像を順に形成し、
   前記現像装置は、前記トナー像の形成を行う印字期間において、前記トナー像を形成することにより、前記記録媒体に前記印字領域及び余白領域を形成し、
   前記電流測定部は、前記現像装置が前記余白領域を形成する余白形成期間、及び搬送される２枚の前記記録媒体の間の期間に相当する記録媒体間期間の少なくともいずれか一方において前記現像電流を測定し、
   前記算出部は、前記ジョブごとに、前記電流測定部によって測定された複数の前記現像電流の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記表面電位を算出する、画像形成装置。
2. 前記現像電源は、前記ジョブごとに複数段階のバイアス電圧を前記現像装置に印加する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記算出部は、印字率が所定の閾値より高い前記トナー像の形成が行われることにより形成される前記余白領域を形成する前記余白形成期間、及び前記トナー像の形成直後の前記記録媒体間期間の少なくともいずれか一方において測定された前記現像電流を、前記表面電位の算出に用いない、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像電源は、前記トナー像の形成において、前記算出部によって算出された前記表面電位に基づいて設定されたバイアス電圧を前記現像装置に印加する、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。

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