JP6187218B2 - 画像形成装置および電圧設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および電圧設定方法に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

上記画像形成装置においては、非画像部にトナーが付着する、いわゆる「地カブリ」という現象が生じる場合がある。特に長時間使用による現像剤の劣化時や、高温高湿時等の環境条件が悪いときにこの現象が顕著に現れる。

地カブリを生じさせないためには、カブリマージンを制御する必要がある。カブリマージンとは、感光体の表面電位（感光体における未露光部電位）と現像バイアス電位の直流成分との電位差（絶対値）である。このカブリマージンが大きくなるように、帯電電位及び現像バイアス電位を設定することにより、地カブリの発生を抑制することができる。

ただし、帯電装置における性能のばらつき、環境変動等によって、感光体の表面電位を所望の電位に制御することは容易でない。そのため、感光体の表面電位を測定する表面電位計を感光体付近に搭載し、表面電位計の測定結果に基づき帯電装置の帯電電圧を変更することによって、感光体の表面電位を所望の電位に制御することが行われている。しかし、表面電位計を画像形成装置に搭載するとコストが増加してしまう。

そこで、表面電位計が搭載されていない画像形成装置において、感光体の表面電位を予測し、その予測結果に基づき帯電装置の帯電電圧を変更する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の技術では、所定の基準画像を感光ドラム上に形成し、画像濃度検知センサにより検知された当該基準画像の検出値に応じて、帯電装置の出力値を補正する。

特開平１１−６５２３７号公報

ところで、上記画像形成装置では、画像形成時に稼動する各部のモーターや定着ヒーター、電源等の様々な熱源で発生する熱により、装置の各部で熱膨張を生じる。その結果、画像形成装置の内部に配置された露光装置では、熱膨張の影響を受けて各光学部品の位置変化やレンズの屈性率の変化を生じるため、感光体位置で結像していたレーザー光がピントズレを起こしてしまう。

上記特許文献１に記載の技術において、レーザー光のピントズレが起きると、感光ドラムの露光潜像の径が太くなり、基準画像の検出値が変化してしまう。そのため、帯電装置の出力値を正しく補正することができず、ひいては感光体の表面電位を正しく制御することができない。よって、カブリマージンを所望の値に制御することができず、地カブリの発生を抑制することができないという問題があった。たとえ、レーザー光のピントズレ量が調整公差の範囲内であっても、ピントズレが起きてしまっている以上、感光体の表面電位を正しく制御することができず、地カブリが発生するおそれはある。

本発明の目的は、露光装置においてピントズレが起きても、地カブリの発生を抑制することが可能な画像形成装置および電圧設定方法を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
帯電部材に帯電電圧を印加することにより像担持体の表面を帯電する帯電部と、
前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
現像部材に現像電圧を印加することにより前記像担持体に形成された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部と、
を有し、
前記帯電部材に印加される帯電電圧と前記現像部材に印加される現像電圧との電位差を複数の異なる値に変化させながら、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より大きい第１パッチ画像、および、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より小さい第２パッチ画像を前記像担持体上に形成する画像形成部と、
前記第１パッチ画像および第２パッチ画像の濃度を検出するパッチ濃度検出部と、
前記画像形成部にて変化させた複数の帯電電圧値のうち、前記パッチ濃度検出部により検出された前記第１パッチ画像の濃度が所定濃度である場合の帯電電圧値を特定する特定部と、
前記特定部により特定された帯電電圧値の帯電電圧が印加された場合に、前記像担持体上に形成され前記パッチ濃度検出部により検出された前記第２パッチ画像の濃度に基づいて、前記露光部のピントズレ量を推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記ピントズレ量に基づいて、前記電位差が所定範囲に含まれるように、前記帯電電圧および前記現像電圧の少なくとも一方の設定値を変更する設定変更部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る電圧設定方法は、
帯電部材に帯電電圧を印加することにより像担持体の表面を帯電する帯電部と、
前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
現像部材に現像電圧を印加することにより前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を付着して可視像を形成する現像部と、
を有する画像形成部を備える画像形成装置の電圧設定変更方法であって、
前記帯電部材に印加される帯電電圧と前記現像部材に印加される現像電圧との電位差を複数の異なる値に変化させながら、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より大きい第１パッチ画像、および、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より小さい第２パッチ画像を前記像担持体上に形成させ、前記第１パッチ画像および第２パッチ画像の濃度を検出するパッチ濃度検出部から検出値を取得する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて変化させた複数の帯電電圧値のうち、前記パッチ濃度検出部により検出された前記第１パッチ画像の濃度が所定濃度である場合の帯電電圧値を特定する第２のステップと、
前記第１のステップにおいて前記第２のステップにより特定された帯電電圧値の帯電電圧が印加された場合に、前記像担持体上に形成され前記パッチ濃度検出部により検出された前記第２パッチ画像の濃度に基づいて、前記露光部のピントズレ量を推定する第３のステップと、
前記第３のステップにより推定された前記ピントズレ量に基づいて、前記電位差が所定範囲に含まれるように、前記帯電電圧および前記現像電圧の少なくとも一方の設定値を変更する第４のステップと、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１パッチ画像の濃度に加えて、第２パッチ画像の濃度に基づいて推定された露光部のピントズレ量も考慮して、帯電電圧と現像電圧との電位差（カブリマージン）が所定電位差となるように制御される。よって、露光部（露光装置）においてピントズレが起きても、地カブリの発生を抑制することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成ユニットの構成を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の電圧設定処理を示すフローチャートである。 ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像の例を示す図である。 ピントズレ量とシャドウパッチ画像の濃度検出値との対応関係を示す図である。 ピントズレ量に応じてカブリマージンとハイライトパッチ画像の濃度検出値との対応関係を示す図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［画像形成装置１の構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。なお、制御部１００は、本発明の「特定部」、「推定部」および「設定変更部」として機能する。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１（本発明の「露光部」に対応）、現像装置４１２（本発明の「現像部」に対応）、感光体ドラム４１３（本発明の「像担持体」に対応）、帯電装置４１４（本発明の「帯電部」に対応）、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０［ｍｍ］のアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

帯電装置４１４は、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。帯電装置４１４は、いわゆるスコロトロン帯電装置であって、放電電極、安定板及びメッシュ状のグリッド電極を備える。帯電装置４１４は、安定板に外囲された放電電極に−４〜−６［ｋＶ］程度の高電圧を印加すると共に、グリッド電極（本発明の「帯電部材」に対応）に例えば−８００［Ｖ］のグリッド電圧（本発明の「帯電電圧」に対応）を印加することによってコロナ放電を発生させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

現像装置４１２は、二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２は、図３に示すように、感光体ドラム４１３と対向するように回転可能に設けられた現像ローラー４３０（本発明の「現像部材」に対応）を有する。現像動作時には、現像バイアス電源（図示せず）から所定の現像バイアス（本発明の「現像電圧」に対応）が現像ローラー４３０に印加される。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

パッチ濃度検出部４１６は、濃度検出センサー（ＩＤＣセンサー）であり、図３に示すように、トナー像が中間転写ベルト４２１に一次転写される一次転写位置Ｐ１よりも感光体ドラム４１３の回転方向上流側で、現像装置４１２による現像位置Ｐ２よりも下流側に、感光体ドラム４１３に対向して配置される。つまり、現像装置４１２によって感光体ドラム４１３に形成されたトナー像が中間転写ベルト４２１に一次転写される前に、このトナー像の濃度を検出できるようにパッチ濃度検出部４１６は配置される。パッチ濃度検出部４１６は、例えば、感光体ドラム４１３の主走査方向略中央に配置される。

なお、パッチ濃度検出部４１６の配置位置は上述した態様に限定されない。つまり、感光体ドラム４１３上に形成されたパッチ画像（後述するハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像）の濃度を検出できるように配置されれば良い。

パッチ濃度検出部４１６は、現像装置４１２の現像動作時において地カブリの発生を抑制するために、カブリマージンを所望の電位に制御する際に用いられる。カブリマージンとは、感光体ドラム４１３の表面電位（感光体ドラム４１３における未露光部電位）と、現像ローラー４３０に印加される現像バイアス（直流成分）との電位差である。パッチ濃度検出部４１６は、感光体ドラム４１３に形成されたパッチ画像の濃度を検出し、検出した濃度を制御部１００に出力する。

パッチ濃度検出部４１６には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの発光素子と、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）などの受光素子とを備え、パッチ画像の濃度を検出する反射型の光センサーを適用することができる。パッチ画像の濃度は、パッチ画像への入射光量をＩ0、パッチ画像からの反射光量をＩとしたとき、−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ0）で表される。この式から明らかなように、感光体ドラム４１３上に形成されたパッチ画像の濃度が高いほど反射光量Ｉは小さく、パッチ濃度検出部４１６から出力されるセンサー出力値（濃度）は大きくなる。逆に、感光体ドラム４１３上に形成されたパッチ画像の濃度が低いほど反射光量Ｉは大きく、パッチ濃度検出部４１６から出力されるセンサー出力値は小さくなる。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に体積抵抗率が８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。なお、中間転写ベルト４２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ｂ（以下「バックアップローラー４２３Ｂ」と称する）に対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１（本発明の「像担持体」に対応）の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

図４は、画像形成装置１の電圧設定動作例を示すフローチャートである。電圧設定動作は、現像剤が新品に交換された場合（つまり、トナーの帯電量がほぼ決まった値である場合）、カブリマージンを所望の電位に制御するための動作である。ステップＳ１００の処理は、画像形成装置１の操作部２２を介してユーザーにより上記電圧設定動作を実行するための調整ボタンが押下されることにより開始する。

まず、制御部１００は、画像形成部４０を制御し、グリッド電極（帯電部材）に印加する帯電電圧（Ｖｇ）を複数の異なる値に変化させながら、ハイライトパッチ画像（本発明の「第１パッチ画像」に対応）およびシャドウパッチ画像（本発明の「第２パッチ画像」に対応）を感光体ドラム４１３上に形成させる（ステップＳ１００）。パッチ濃度検出部４１６は、感光体ドラム４１３上に形成されたハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像の濃度を検出する。本実施の形態では、制御部１００は、帯電電圧を−７６０〜−８４０［Ｖ］まで２０［Ｖ］毎に変化させる。つまり、制御部１００は、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像を形成させる際のカブリマージンを２０［Ｖ］毎に変化させる（現像バイアスは一定）。なお、グリッド電極（帯電部材）に印加する帯電電圧（Ｖｇ）を一定にして、現像バイアスを複数の異なる値に変化させながら、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像を感光体ドラム４１３上に形成させても良い。

ハイライトパッチ画像は、図５Ａに示すように、大きさが８×８ドットである四角形状の白画像（本発明の「白色部」に対応）内に、大きさが２×２ドットである四角形状の黒画像（本発明の「有色部」に対応）を配置した６つの単位ハイライトパッチ画像を隣接して並べた画像である。シャドウパッチ画像は、図５Ｂに示すように、大きさが９×９ドットである四角形状の黒画像内に、大きさが４×４ドットである四角形状の白画像を配置した６つの単位シャドウパッチ画像を隣接して並べた画像である。

なお、本実施の形態では、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像として、ドットパターンを用いているが、ラインパターンを用いても良い。また、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像を構成する黒画像および白画像のドット形状として、四角形状以外のドット形状を用いても良い。また、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像は、白画像と黒以外の有色画像とから構成しても良い。要は、ハイライトパッチ画像は、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より大きい画像であれば良い。また、シャドウパッチ画像は、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より小さい画像であれば良い。

次に、制御部１００は、パッチ濃度検出部４１６により検出されたハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像の濃度検出値（平均濃度検出値）を取得する（ステップＳ１２０）。次に、制御部１００は、ステップＳ１００において変化させた複数の帯電電圧値のうち、パッチ濃度検出部４１６によるハイライトパッチ画像の濃度検出値が所定電圧（本実施の形態では、３．８［Ｖ］）である場合の帯電電圧値（例えば、−７６０［Ｖ］）を特定する（ステップＳ１４０）。なお、現像バイアスを複数の異なる値に変化させながら、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像を感光体ドラム４１３上に形成させた場合、ハイライトパッチ画像の濃度検出値が所定電圧である場合の現像バイアス値を特定する。

ここで、所定電圧を３．８［Ｖ］としているのは、露光装置４１１にピントズレが生じていない画像形成装置１（管理された、標準となる画像形成装置１）において、カブリマージンが地カブリの発生しない１００［Ｖ］（目標値）である条件下で、パッチ濃度検出部４１６によるハイライトパッチ画像の濃度検出値が３．８［Ｖ］であるからである。つまり、露光装置４１１にピントズレが生じていない画像形成装置１において、ステップＳ１４０にて特定した帯電電圧値をグリッド電極の帯電電圧として設定しておけば、カブリマージンが１００［Ｖ］となり、地カブリの発生を抑制することができる。

次に、制御部１００は、ステップＳ１４０において特定された帯電電圧値の帯電電圧が印加された場合に感光体ドラム４１３上に形成されたシャドウパッチ画像について、パッチ濃度検出部４１６による濃度検出値が０．４５[Ｖ]以上０．５０［Ｖ］以下であるか否かについて判定する（ステップＳ１６０）。この判定の結果、濃度検出値が０．４５[Ｖ]以上０．５０［Ｖ］以下である場合（ステップＳ１６０、ＹＥＳ）、制御部１００は、露光装置４１１に生じているピントズレ量が０［μｍ］（ピントズレなし）であると推定する（ステップＳ１８０）。

一方、濃度検出値が０．４５[Ｖ]以上０．５０［Ｖ］以下でない場合（ステップＳ１６０、ＮＯ）、制御部１００は、濃度検出値が０．３５[Ｖ]以上０．４５［Ｖ］未満であるか否かについて判定する（ステップＳ２２０）。この判定の結果、濃度検出値が０．３５[Ｖ]以上０．４５［Ｖ］未満である場合（ステップＳ２２０、ＹＥＳ）、制御部１００は、露光装置４１１に生じているピントズレ量が±５０［μｍ］であると推定する（ステップＳ２４０）。

一方、濃度検出値が０．３５[Ｖ]以上０．４５［Ｖ］未満でない場合（ステップＳ２２０、ＮＯ）、つまり濃度検出値が０．２５[Ｖ]以上０．３５［Ｖ］未満である場合、制御部１００は、露光装置４１１に生じているピントズレ量が±１００［μｍ］であると推定する（ステップＳ２８０）。

本実施の形態では、露光装置４１１に生じているピントズレ量の調整公差が±１００［μｍ］であるため、ピントズレ量が０［μｍ］、±５０［μｍ］または±１００［μｍ］の何れかであるかに応じて処理を分けている。図６は、ピントズレ量とシャドウパッチ画像の濃度検出値との対応関係を示す図である。制御部１００は、図６の対応関係を示す情報を参照することにより、シャドウパッチ画像の濃度検出値から露光装置４１１に生じているピントズレ量を推定することができる。なお、現像バイアスを複数の異なる値に変化させながら、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像を感光体ドラム４１３上に形成させた場合、ステップＳ１４０において特定された現像バイアス値の現像バイアスが印加された場合に感光体ドラム４１３上に形成されたシャドウパッチ画像の濃度検出値に基づいて、露光装置４１１に生じているピントズレ量を推定しても良い。

図６の対応関係を示す情報は、露光装置４１１にピントズレが生じていない画像形成装置１を使用し、予め露光装置４１１のピントズレ量に対するシャドウパッチ画像の濃度検出値を確認して作成され、記憶部７２に記録される。図６に示すように、露光装置４１１のピントズレ量の絶対値が増大するに従い、シャドウパッチ画像の濃度検出値は増大する。露光装置４１１にピントズレが起きると、シャドウパッチ画像の白画像の再現性が悪化するため、シャドウパッチ画像を感光体ドラム４１３上に形成する際、シャドウパッチ画像作成用の画像データと比べて、黒画像の面積が増大するとともに、白画像の面積が減少するからである。

ステップＳ１８０にて露光装置４１１のピントズレ量が０［μｍ］であると推定した後、制御部１００は、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）の値を補正するために用いられる変数（Ｖｇ’）に０［Ｖ］を代入する（ステップＳ２００）。

また、ステップＳ２４０にて露光装置４１１のピントズレ量が±５０［μｍ］であると推定した後、制御部１００は、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）の値を補正するために用いられる変数（Ｖｇ’）に−２０［Ｖ］を代入する。

また、ステップＳ２８０にて露光装置４１１のピントズレ量が±１００［μｍ］であると推定した後、制御部１００は、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）の値を補正するために用いられる変数（補正量Ｖｇ’）に−４０［Ｖ］を代入する。

最後に、制御部１００は、グリッド電極の帯電電圧について設定を行う（ステップＳ３２０）。具体的には、制御部１００は、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）に、ステップＳ２００，Ｓ２６０またはＳ３００において値が代入された変数（補正量Ｖｇ’）の値を加算した電圧値をグリッド電極の帯電電圧として設定する。ステップＳ３２０の処理が完了した後、画像形成装置１は図４における処理を終了する。

ジャストピントである場合（露光装置４１１のピントズレ量が０［μｍ］である場合）と比べてピントズレが生じている場合は、ハイライトパッチ画像の黒画像の再現性が悪化するため、ハイライトパッチ画像の濃度検出値は増大する。露光装置４１１にピントズレが起きると、ハイライトパッチ画像を感光体ドラム４１３上に形成する際、ハイライトパッチ画像作成用の画像データと比べて、黒画像の面積が増大するとともに、白画像の面積が減少するからである。したがって、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）はピントズレによる誤差を含んでおり、ピントズレ量に応じた帯電電圧（Ｖｇ）の補正が必要となる。

図７は、ピントズレ量に応じてカブリマージンとハイライトパッチ画像の濃度検出値との対応関係を示す図である。図７に示すように、ハイライトパッチ画像の濃度検出値がステップＳ１４０にて用いた所定電圧（３．８［Ｖ］）である場合におけるカブリマージンは、露光装置４１１のピントズレ量が±５０［μｍ］、±１００［μｍ］と増大するに従って、それぞれ８０［Ｖ］、６０［Ｖ］に低下する。上述したように、ピントズレが生じている場合に、ハイライトパッチ画像の濃度検出値が増大するという影響を受けるからである。

例えば、露光装置４１１のピントズレ量が±５０［μｍ］である場合、ハイライトパッチ画像の濃度検出値が所定電圧（３．８［Ｖ］）となるカブリマージンは８０［Ｖ］となっており、カブリマージンの目標値である１００［Ｖ］から２０［Ｖ］低い値である。そこで、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）に、シャドウパッチ画像を用いて推定したピントズレ量（±５０［μｍ］）に応じた補正量Ｖｇ’（−２０［Ｖ］）を加算した値を帯電電圧値として設定する。これにより、カブリマージンが目標値の１００［Ｖ］（＝８０［Ｖ］＋２０［Ｖ］）となり、露光装置４１１にピントズレが生じていても、地カブリの発生を抑制することができる。同様に、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）に、シャドウパッチ画像を用いて推定したピントズレ量（±１００［μｍ］）に応じた補正量Ｖｇ’（−４０［Ｖ］）を加算した値を帯電電圧値として設定することにより、地カブリの発生を抑制することができる。

図７の対応関係を示す情報は、露光装置４１１にピントズレが生じていない画像形成装置１を使用し、予め露光装置４１１のピントズレ量が０［μｍ］、±５０［μｍ］または±１００［μｍ］である条件下において、カブリマージンを複数の異なる値に変化させた場合におけるハイライトパッチ画像の濃度検出値を確認して作成され、記憶部７２に記録される。

なお、本実施の形態では、露光装置４１１のピントズレ量が０［μｍ］、±５０［μｍ］または±１００［μｍ］の何れかであると判断して帯電電圧（Ｖｇ）を補正する例について説明したが、露光装置４１１のピントズレ量が０［μｍ］、±２５［μｍ］、±５０［μｍ］、±７５［μｍ］または±１００［μｍ］の何れかであると判断して（つまり、ピントズレ量の推定精度を向上させて）帯電電圧（Ｖｇ）を補正しても良い。この場合、図７の対応関係を示す情報を作成するため、露光装置４１１にピントズレが生じていない画像形成装置１を使用し、予め露光装置４１１のピントズレ量が０［μｍ］、±２５［μｍ］、±５０［μｍ］、±７５［μｍ］または±１００［μｍ］である条件下において、カブリマージンを複数の異なる値に変化させた場合におけるハイライトパッチ画像の濃度検出値を確認しておく。

また、本実施の形態では、露光装置４１１のピントズレ量に応じて帯電電圧（Ｖｇ）を補正する例について説明したが、帯電電圧（Ｖｇ）の代わりに、現像ローラー４３０に印加される現像バイアスを補正しても良い。この場合、補正量の符号は逆となる。例えば、露光装置４１１のピントズレ量が±５０［μｍ］である場合、ステップＳ１４０において特定した帯電電圧（Ｖｇ）に補正量Ｖｇ’（−２０［Ｖ］）を加算した値を帯電電圧値として設定する代わりに、予め設定されている現像バイアスから補正量Ｖｇ’（−２０［Ｖ］）を減算した値を現像バイアス値として新たに設定する。もちろん、露光装置４１１のピントズレ量に応じて帯電電圧（Ｖｇ）および現像バイアスの両方を補正しても良い。要は、カブリマージンが所定電位差（本実施の形態では、１００［Ｖ］）となるように、帯電電圧（Ｖｇ）および現像バイアスの少なくとも一方の設定値を変更すれば良い。さらに言えば、カブリマージンが地カブリの生じない所定範囲（本実施の形態では、１００±１０［Ｖ］）に含まれるように、帯電電圧（Ｖｇ）および現像バイアスの少なくとも一方の設定値を変更しても良い。

［本実施の形態における効果］
以上詳しく説明したように、本実施の形態では、画像形成装置１は、帯電電圧を複数の異なる値に変化させながら、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像を感光体ドラム４１３上に形成させ、ハイライトパッチ画像およびシャドウパッチ画像の濃度検出値をパッチ濃度検出部４１６から取得する。ハイライトパッチ画像の濃度が所定濃度（例えば、３．８［Ｖ］）である場合の帯電電圧値を特定し、その帯電電圧値の帯電電圧が印加された場合に、感光体ドラム４１３上に形成されパッチ濃度検出部４１６により検出されたシャドウパッチ画像の濃度に基づいて露光装置４１１のピントズレ量を推定する。推定されたピントズレ量に基づいて、カブリマージンが所定電位差（例えば、１００［Ｖ］）となるように、帯電電圧の設定値を変更する。

このように構成した本実施の形態によれば、ハイライトパッチ画像の濃度に加えて、シャドウパッチ画像の濃度に基づいて推定された露光装置４１１のピントズレ量も考慮して、カブリマージンが所定電位差となるように制御される。よって、露光装置４１１においてピントズレが起きても、地カブリの発生を抑制することができる。また、感光体ドラム４１３の表面電位を測定する表面電位計を搭載する必要がなく、画像形成装置１のコストが増加することを防止することができる。

［変形例］
なお、上記実施の形態では、感光体ドラム４１３が本発明の「像担持体」に対応する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間転写ベルト４２１が本発明の「像担持体」に対応しても良い。また、画像形成装置１が中間転写ベルト４２１上のトナーを用紙Ｓに転写するための２次転写ベルトを備えている場合には、当該２次転写ベルトが本発明の「像担持体」に対応しても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
７１ 通信部
７２ 記憶部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１６ パッチ濃度検出部
４３０ 現像ローラー

Claims (2)

1. 帯電部材に帯電電圧を印加することにより像担持体の表面を帯電する帯電部と、
   前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
   現像部材に現像電圧を印加することにより前記像担持体に形成された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部と、
   を有し、
   前記帯電部材に印加される帯電電圧と前記現像部材に印加される現像電圧との電位差を複数の異なる値に変化させながら、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より大きい第１パッチ画像、および、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より小さい第２パッチ画像を前記像担持体上に形成する画像形成部と、
   前記第１パッチ画像および第２パッチ画像の濃度を検出するパッチ濃度検出部と、
   前記画像形成部にて変化させた複数の帯電電圧値のうち、前記パッチ濃度検出部により検出された前記第１パッチ画像の濃度が所定濃度である場合の帯電電圧値を特定する特定部と、
   前記特定部により特定された帯電電圧値の帯電電圧が印加された場合に、前記像担持体上に形成され前記パッチ濃度検出部により検出された前記第２パッチ画像の濃度に基づいて、前記露光部のピントズレ量を推定する推定部と、
   前記推定部により推定された前記ピントズレ量に基づいて、前記電位差が所定範囲に含まれるように、前記帯電電圧および前記現像電圧の少なくとも一方の設定値を変更する設定変更部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 帯電部材に帯電電圧を印加することにより像担持体の表面を帯電する帯電部と、
   前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
   現像部材に現像電圧を印加することにより前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を付着して可視像を形成する現像部と、
   を有する画像形成部を備える画像形成装置の電圧設定変更方法であって、
   前記帯電部材に印加される帯電電圧と前記現像部材に印加される現像電圧との電位差を複数の異なる値に変化させながら、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より大きい第１パッチ画像、および、白色部と有色部とを含み当該白色部の面積が当該有色部の面積より小さい第２パッチ画像を前記像担持体上に形成させ、前記第１パッチ画像および第２パッチ画像の濃度を検出するパッチ濃度検出部から検出値を取得する第１のステップと、
   前記第１のステップにおいて変化させた複数の帯電電圧値のうち、前記パッチ濃度検出部により検出された前記第１パッチ画像の濃度が所定濃度である場合の帯電電圧値を特定する第２のステップと、
   前記第１のステップにおいて前記第２のステップにより特定された帯電電圧値の帯電電圧が印加された場合に、前記像担持体上に形成され前記パッチ濃度検出部により検出された前記第２パッチ画像の濃度に基づいて、前記露光部のピントズレ量を推定する第３のステップと、
   前記第３のステップにより推定された前記ピントズレ量に基づいて、前記電位差が所定範囲に含まれるように、前記帯電電圧および前記現像電圧の少なくとも一方の設定値を変更する第４のステップと、
   を有することを特徴とする電圧設定方法。

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