JP6332116B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、出力画像の濃度補正を実行可能な画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、装置起動時或いは画像濃度を適正に設定するためのモード（キャリブレーションモード）が設定されたとき、トナー担持体上に直接トナーを転写して濃度補正パターン（基準画像）を形成し、その濃度を検出して濃度補正を行うのが一般的である。例えば画像形成装置の場合、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各画像形成部により像担持体上に各色の基準画像が形成され、中間転写ベルト等のトナー担持体上に転写された基準画像の濃度を濃度検知センサーにより検知する。そして、検知結果に基づいて現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差を変更して現像ローラー上のトナーを目標層厚に設定することによって、濃度補正を行う。基準画像の濃度を検出する濃度検知センサーとしては、一般的に反射型光学センサーが用いられる。

なお、搬送ベルト（中間転写体）上にトナーを転写して濃度補正パターン（基準画像）を形成し、その濃度を検出して濃度補正を行う画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００５−３０８８２１号公報

ところで、反射型光学センサーは、画像のトナー濃度（トナー付着量）が低濃度〜中間濃度の場合に比べて高濃度の場合の方が、トナー濃度検出精度が低い。このため、低いトナー濃度で濃度補正パターンを形成し、そのトナー濃度を反射型光学センサーで検出して濃度補正を行うことが考えられる。

しかしながら、現像ローラーと磁気ローラーとを有する現像装置では、濃度補正パターンのトナー濃度を低くするために、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差を小さくすると、ＡＣバイアスのマイナスの電位の影響を受け、現像ローラーから磁気ローラーにトナーを移動させる力が働き、磁気ローラー上のトナー量が過剰となる。その状態で現像し続けると、磁気ローラー上に移動したトナーが電位を持っているため、磁気ローラー上の過剰トナーが現像ローラーへ移動する。これにより、現像ローラー上のトナー量が過多になり、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差と、濃度補正パターンのトナー層厚と、の関係において、線形性が失われる。その結果、濃度補正パターンのトナー濃度が低い場合にトナー濃度検出精度が低くなるという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、濃度補正の精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、現像ローラーと対向して配置され、現像ローラーとの対向領域において現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、を有する現像装置と、現像ローラーおよび磁気ローラーに直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加部と、現像装置を用いて形成された複数の濃度補正パターンのトナー濃度を検出する濃度検知センサーと、現像装置および電圧印加部を制御する制御部と、を備える。制御部は、最初の濃度補正パターンを形成する直前の現像ローラーと磁気ローラーとの間の第１電位差を、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差よりも大きくする。

本発明の第２の構成の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、現像ローラーと対向して配置され、現像ローラーとの対向領域において現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、を有する現像装置と、現像ローラーおよび磁気ローラーに直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加部と、現像装置を用いて形成された複数の濃度補正パターンのトナー濃度を検出する濃度検知センサーと、現像装置および電圧印加部を制御する制御部と、を備える。制御部は、それぞれの濃度補正パターンを形成する直前の現像ローラーと磁気ローラーとの間の第１電位差を、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差よりも大きくする。

本発明の第１の構成によれば、制御部は、最初の濃度補正パターンを形成する直前の現像ローラーと磁気ローラーとの間の第１電位差を、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差よりも大きくする。これにより、低いトナー濃度で濃度補正パターンを形成するために現像ローラーと磁気ローラーとの間の第２電位差を小さくする場合であっても、濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差を大きくすることによって、ＡＣバイアスのマイナスの電位の影響を受けて現像ローラーから磁気ローラーにトナーが移動するのを抑制することができるので、磁気ローラー上のトナー量が過剰になるのを抑制することができる。このため、磁気ローラー上に移動した過剰トナーが再び現像ローラーへ移動して、現像ローラー上のトナー量が過多になり、現像ローラーと磁気ローラーとの間の第２電位差と、濃度補正パターンのトナー層厚と、の関係において、線形性が失われるのを抑制することができる。その結果、濃度補正パターンのトナー濃度が低い場合であってもトナー濃度検出精度が低くなるのを抑制することができるので、濃度補正の精度を向上させることができる。

本発明の第２の構成によれば、制御部は、濃度補正パターンを形成する直前の現像ローラーと磁気ローラーとの間の第１電位差を、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差よりも大きくする。これにより、低いトナー濃度で濃度補正パターンを形成するために現像ローラーと磁気ローラーとの間の第２電位差を小さくする場合であっても、濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差を大きくすることによって、ＡＣバイアスのマイナスの電位の影響を受けて現像ローラーから磁気ローラーにトナーが移動するのを抑制することができるので、磁気ローラー上のトナー量が過剰になるのを抑制することができる。このため、磁気ローラー上に移動した過剰トナーが再び現像ローラーへ移動して、現像ローラー上のトナー量が過多になり、現像ローラーと磁気ローラーとの間の第２電位差と、濃度補正パターンのトナー層厚と、の関係において、線形性が失われるのを抑制することができる。その結果、濃度補正パターンのトナー濃度が低い場合であってもトナー濃度検出精度が低くなるのを抑制することができるので、濃度補正の精度を向上させることができる。

また、制御部は、それぞれの濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差を第２電位差よりも大きくする。これにより、第２電位差と濃度補正パターンのトナー層厚との関係において線形性が失われるのをより抑制することができるので、濃度補正の精度をより向上させることができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の現像装置の構造を示した側面断面図である。 本発明の一実施形態の制御経路を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の画像形成装置において濃度補正パターンを形成する際の現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差（第１電位差、第２電位差）を示す図である。 本発明の変形例において濃度補正パターンを形成する際の現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差（第１電位差、第２電位差）を示す図である。 比較例１おいて濃度補正パターンを形成する際の現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差（第１電位差、第２電位差）を示す図である。 実施例１および比較例１における、現像ローラーと磁気ローラーとの間の第２電位差と、トナー量と、の関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による画像形成装置１００について説明する。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト（中間転写体、印字媒体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。なお、ここでは感光体ドラム１ａ〜１ｄとして、アルミニウム製のドラム素管の外周面にアモルファスシリコン感光層を積層したものを使用している。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ（トナー収容容器）４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。そして、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換える。これにより、転写紙Ｐは後端から用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次のトナー像が、二次転写ローラー９によって転写紙Ｐの画像が形成されていない面に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

画像形成部Ｐｄの下流側且つ二次転写ローラー９の上流側直近には濃度検知センサー４５が配置されている。濃度検知センサー４５は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて中間転写ベルト８上に形成される濃度補正パターンに測定光を照射し、これらからの反射光を受光して光電変換して受光出力信号を出力し、出力値はＡ／Ｄ変換された後、センサー出力値（出力値）として後述する制御部４２に送信される。

濃度検知センサー４５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた反射型光学センサーが用いられる。濃度補正パターンのトナー濃度を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上の各パッチ画像に対し順次測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく出力値により各色の濃度補正パターンのトナー付着量（トナー濃度）を検知し、予め定められた目標濃度と比較して現像バイアスなどを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。

ただし、反射型光学センサーは、画像（濃度補正パターン）のトナー濃度が低濃度〜中間濃度の場合に比べて高濃度の場合の方が、トナー濃度検出精度が低い。このため、後述するように、画像形成装置１００では、濃度補正パターンを比較的低いトナー濃度にするために、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電位差（後述する第２電位差）ΔＶを比較的低くして濃度補正パターンを形成し、そのトナー濃度を反射型光学センサーで検出して濃度補正を行う。

次に、図２を参照して、現像装置３ａの詳細構造について説明する。なお、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器（ケーシング）２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー（撹拌搬送部材）２５ａ及び供給搬送スクリュー（撹拌搬送部材）２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラー３０が配置され、磁気ローラー３０の左斜め上方には現像ローラー３１が対向配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。磁気ローラー３０および現像ローラー３１は、それぞれ図２において時計回り方向に回転する。

磁気ローラー３０は、図２において時計回り方向に回転する非磁性の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成されている。

現像ローラー３１は、図２において時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極で構成されており、磁気ローラー３０と現像ローラー３１とはその対向位置において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極と異極性である。

また、現像容器２０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３０の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３０の回転方向（図２の時計回り方向）に対し、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向領域Ｒよりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラー３０表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラー３１には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）ともいう）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）ともいう）が印加され、磁気ローラー３０には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）ともいう）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）ともいう）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源（電圧印加部）４６（図３参照）からバイアス制御回路（図示せず）を経由して現像ローラー３１及び磁気ローラー３０の各スリーブに印加される。

前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２を循環してトナーが帯電し、供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラー３０に搬送される。そして、磁気ローラー３０上に現像剤から磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー３０上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３０と現像ローラー３１との対向領域Ｒに搬送され、磁気ローラー３０に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３１に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３１上にトナー薄層を形成する。

現像ローラー３１上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３０と現像ローラー３１との回転速度差等によっても変化するが、磁気ローラー３０と現像ローラー３１との間の電位差（後述する第２電位差）ΔＶによって制御することができる。この電位差ΔＶを大きくすると現像ローラー３１上のトナー層は厚くなり、電位差ΔＶを小さくするとトナー層は薄くなる。現像時における電位差ΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

磁気ブラシによって現像ローラー３１上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３１の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー３１との対向領域（現像領域）に搬送される。現像ローラー３１には所定のバイアスが印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によって現像ローラー３１から感光体ドラム１ａにトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに現像ローラー３１に残ったトナーは、現像ローラー３１の回転により再度現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向領域Ｒに搬送され、磁気ローラー３０上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは磁気ローラー３０の固定マグネット体の同極部分で磁気ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２内に落下する。

図３は、本発明の画像形成装置１００の制御経路を示すブロック図である。図１及び図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、画像入力部４０、ＡＤ変換部４１、制御部４２、記憶部４３、操作パネル４４、定着部１３、中間転写ベルト８、濃度検知センサー４５及び現像バイアス電源４６等を含む構成である。

画像入力部４０は、画像形成装置１００がカラー複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナーランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００が図１に示すようなカラープリンターである場合、パーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はＡＤ変換部４１においてデジタル信号に変換された後、記憶部４３内の画像メモリー５０に送出される。

記憶部４３は、画像入力部４０から入力されＡＤ変換部４１においてデジタル変換された印刷画像データをページ単位で記憶する画像メモリー５０、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される読み書き自在のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５１、及び画像形成装置１００の制御用プログラムや制御上の必要な数値等の画像形成装置１００の使用中に変更されることがないデータ等が収められる読み出し専用のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２を備えている。

また、ＲＡＭ５１には、濃度補正時のセンサー出力値の目標値（目標濃度）などが格納されている。

操作パネル４４は、画像形成装置１００の状態や画像形成状況や印刷部数を表示するとともに、タッチパネルとして両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行う液晶表示部、印刷部数の設定や画像形成装置１００がＦＡＸ機能を有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのテンキー、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられており、ユーザーは操作パネル４４を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。

制御部４２は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部４０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部１３、及び用紙カセット１６（図１参照）からの転写紙Ｐの搬送等を全般的に制御するとともに、画像入力部４０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光装置５は、処理後の画像データに基づいてレーザー光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。

さらに制御部４２は、キャリブレーションモードが設定されると、濃度検知センサー４５からのセンサー出力値を受信し、濃度補正パターン（基準画像）の各パッチ画像のセンサー出力値を目標値と比較する機能、比較結果に応じて現像バイアスを設定する濃度補正を行う機能等を有している。

次に、本発明の一実施形態の画像形成装置１００における濃度補正制御について説明する。

先ず、ユーザーの操作により、若しくは所定枚数印字後にキャリブレーションモードが設定されると、制御部４２は濃度補正パターンの形成を指示する。本発明では、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色について、所定濃度（ここでは１００％）の濃度補正パターンを、現像装置３ａ〜３ｄに印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更して複数組形成する。

現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラー３１には５０ＶのＶｓｌｖ（ＤＣ）が印加され、磁気ローラー３０には９０Ｖ、１３０Ｖ、１７０Ｖ、２１０ＶのＶｍａｇ（ＤＣ）の計４段階に変更するものとする。すなわち、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の第２電位差ΔＶを、現像時の第２電位差ΔＶとしては比較的小さい４０Ｖ、８０Ｖ、１２０Ｖ、１６０Ｖの計４段階に変更する。

ここで、本実施形態では、制御部４２は図４に示すように、最初の濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差ΔＶよりも大きい例えば３００Ｖ以上（ここでは３００Ｖ）に設定する。なお、制御部４２は図５に示すように、それぞれの（全ての）濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差ΔＶよりも大きい例えば３００Ｖ以上（ここでは３００Ｖ）に設定してもよい。

ここでは直流バイアス値を段階的に変更したが、直流バイアス値に代えて、或いは直流バイアス値と共に、交流バイアスのピークツーピーク値、周波数、Ｄｕｔｙ比の少なくとも１つを段階的に変更した現像バイアスレベルを設定しても良い。

中間転写ベルト８には、所定の現像バイアス（例えば第２電位差ΔＶ＝４０Ｖ）において、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色について１００％の濃度補正パターンが計４個形成されている。なお、第２電位差ΔＶが８０Ｖ、１２０Ｖ、１６０Ｖの場合も同様の濃度補正パターンが形成されるので、トータルで４×４＝１６個のパターンが中間転写ベルト８上に形成されることになる。

次に、中間転写ベルト８に形成された濃度補正パターンのトナー濃度を濃度検知センサー４５により検知し、センサー出力値が目標値となるような現像バイアスを各色について設定する。このとき、各現像バイアスにおける濃度補正パターンの濃度が記憶部４３に記憶される。そして、画像形成装置１００の濃度補正制御を終了する。

本実施形態では、上記のように、制御部４２は、最初の濃度補正パターンを形成する直前（又は、それぞれの濃度補正パターンを形成する直前）の現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の第１電位差ΔＶを、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差ΔＶよりも大きくする。これにより、低いトナー濃度で濃度補正パターンを形成するために第２電位差ΔＶを小さくする場合であっても、濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを大きくすることによって、ＡＣバイアスのマイナスの電位の影響を受けて現像ローラー３１から磁気ローラー３０にトナーが移動するのを抑制することができるので、磁気ローラー３０上のトナー量が過剰になるのを抑制することができる。このため、磁気ローラー３０上に移動した過剰トナーが再び現像ローラー３１へ移動して、現像ローラー３１上のトナー量が過多になり、第２電位差ΔＶと濃度補正パターンのトナー層厚との関係において線形性が失われるのを抑制することができる。その結果、濃度補正パターンのトナー濃度が低い場合であってもトナー濃度検出精度が低くなるのを抑制することができるので、濃度補正の精度を向上させることができる。

また、制御部４２が、それぞれの（全ての）濃度補正パターンを形成する直前に、第１電位差ΔＶを第２電位差ΔＶよりも大きくした場合、第２電位差ΔＶと濃度補正パターンのトナー層厚との関係において線形性が失われるのをより抑制することができるので、濃度補正の精度をより向上させることができる。

また、後述するように、第２電位差ΔＶが１００Ｖ以下の場合に第２電位差ΔＶとトナー層厚との関係において線形性が失われやすいので、少なくとも第２電位差ΔＶが１００Ｖ以下のときの第１電位差ΔＶを第２電位差ΔＶよりも大きくすることは、特に効果的である。

また、上記のように、画像のトナー濃度を検出する濃度検知センサー４５として一般的に用いられる反射型光学センサーを用いた場合であっても、濃度補正の精度を向上させることができるので、特に有効である。

また、上記のように、制御部４２は、第１電位差ΔＶを３００Ｖ以上に設定する。これにより、第２電位差ΔＶとトナー層厚との関係において線形性が失われるのを十分に抑制することができるので、濃度補正の精度を十分に向上させることができる。

次に、濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを、濃度補正パターンを形成するときの第２電位差ΔＶよりも大きくすることによる効果を確認するために行った確認実験について説明する。この確認実験は、本実施形態のように第１電位差ΔＶを大きくする実施例１および２と、本実施形態に対応していない比較例１とについて行った。

実施例１では、現像装置３ａを用いて、第２電位差ΔＶを０Ｖ〜４００Ｖまで４０Ｖ毎に設定して濃度補正パターンを形成した。このとき、図４に示したように、最初の濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを第２電位差ΔＶよりも大きく設定した。

実施例２では、現像装置３ａを用いて、第２電位差ΔＶを０Ｖ〜４００Ｖまで４０Ｖ毎に設定して濃度補正パターンを形成した。このとき、図５に示したように、各濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを第２電位差ΔＶよりも大きく設定した。

比較例１では、現像装置３ａを用いて、第２電位差ΔＶを０Ｖ〜４００Ｖまで４０Ｖ毎に設定して濃度補正パターンを形成した。このとき、図６に示すように、４０Ｖずつ順に大きくして濃度補正パターンを形成した。すなわち、各濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを第２電位差ΔＶよりも大きくしなかった。

なお、この確認実験（実施例１、２および比較例１）では、現像ローラー３１への電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１５００Ｖとした。また、磁気ローラー３０にはＶｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを２２００Ｖとして逆位相で印加した。また、実施例１、２および比較例１のその他の構成は上記実施形態と同様にした。

そして、実施例１、２および比較例１の濃度補正パターンのトナー層厚（ここでは単位面積当たりのトナー量［ｍｇ／ｃｍ²］）をトナー量検知センサー（図示せず）により検知した。その結果を図７に示す。

図７を参照して、比較例１では、濃度補正パターンを形成する際の第２電位差ΔＶが小さい（約１００Ｖ以下）場合に、第２電位差ΔＶと濃度補正パターンのトナー層厚（単位面積当たりのトナー量）との関係において、線形性が失われることが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の第２電位差ΔＶが小さい領域では、ＡＣバイアスのマイナスの電位の影響を受け、現像ローラー３１から磁気ローラー３０にトナーを移動させる力が働き、磁気ローラー３０上のトナー量が過剰となった。その状態で現像し続けることにより、磁気ローラー３０上に移動したトナーが電位を持っているため、磁気ローラー３０上の過剰トナーが再び現像ローラー３１へ移動した。これにより、現像ローラー３１上のトナー量が過多になり、第２電位差ΔＶと濃度補正パターンのトナー層厚との関係において、線形性が失われた。

その一方、実施例１および２では、濃度補正パターンを形成する直前の第１電位差ΔＶを第２電位差ΔＶよりも大きくすることによって、第２電位差ΔＶと濃度補正パターンのトナー層厚との関係において、線形性が失われるのを抑制できることが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第２電位差ΔＶが小さい領域であっても、濃度補正パターンを形成する直前に第１電位差ΔＶを大きくすることによって、ＡＣバイアスのマイナスの電位の影響を受けて現像ローラー３１から磁気ローラー３０にトナーが移動するのを抑制することができたので、磁気ローラー３０上のトナー量が過剰になるのを抑制することができた。このため、磁気ローラー３０上に移動した過剰トナーが再び現像ローラー３１へ移動して、現像ローラー３１上のトナー量が過多になり、第２電位差ΔＶと濃度補正パターンのトナー層厚との関係において、線形性が失われるのを抑制することができた。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、カラープリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、モノクロプリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、現像ローラーと磁気ローラーとを有する現像装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、例えば全ての濃度補正パターンを形成する直前に第１電位差ΔＶを大きくする例について示したが、本発明はこれに限らない。第２電位差ΔＶが１００Ｖ以下の場合に第２電位差ΔＶとトナー層厚との関係において線形性が失われやすいので、少なくとも第２電位差ΔＶが１００Ｖ以下で濃度補正パターンを形成する直前に第１電位差ΔＶを大きくすれば、濃度補正の精度向上に有効である。

また、濃度補正パターンを形成する直前に第１電位差ΔＶを大きくすることにより現像ローラー３１に担持されたトナーを、濃度補正パターンを形成する直前に感光体ドラム１ａ〜１ｄに排出させてもよい。このように構成すれば、低印字率のときに現像ローラー３１上の未現像トナーが磁気ローラー３０に回収され、磁気ローラー３０にトナーが過剰に付着した場合であっても、過剰トナーを現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄに排出することができる。このため、濃度補正パターン形成時に、低印字率による過剰トナーの影響を受けるのを抑制することができるので、濃度補正の精度をより向上させることができる。

また、本実施形態では、中間転写ベルト８に形成された濃度補正パターンを検知したが、その他、直接転写方式のタンデム型画像形成装置を用いる場合には、用紙を搬送する搬送ベルトを印字媒体とし、該搬送ベルト上に形成された濃度補正パターンを検知することもできる。

なお、上記のキャリブレーションモードは、装置の電源投入時に設定されるようにすることもできる。

また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
３０ 磁気ローラー
３１ 現像ローラー
４２ 制御部
４５ 濃度検知センサー
４６ 現像バイアス電源（電圧印加部）
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、前記現像ローラーと対向して配置され、前記現像ローラーとの対向領域において前記現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、を有する現像装置と、
   前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーに直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加部と、
   前記現像装置を用いて形成された複数の濃度補正パターンのトナー濃度を検出する濃度検知センサーと、
   前記現像装置および前記電圧印加部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、最初の前記濃度補正パターンを形成する直前の前記現像ローラーに印加される直流電圧と前記磁気ローラーに印加される直流電圧との第１電位差を、前記濃度補正パターンを形成するときの第２電位差よりも大きくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、前記現像ローラーと対向して配置され、前記現像ローラーとの対向領域において前記現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、を有する現像装置と、
   前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーに直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加部と、
   前記現像装置を用いて形成された複数の濃度補正パターンのトナー濃度を検出する濃度検知センサーと、
   前記現像装置および前記電圧印加部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、それぞれの前記濃度補正パターンを形成する直前の前記現像ローラーに印加される直流電圧と前記磁気ローラーに印加される直流電圧との第１電位差を、前記濃度補正パターンを形成するときの第２電位差よりも大きくすることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第２電位差が１００Ｖ以下のときの前記第１電位差を前記第２電位差よりも大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第１電位差を前記第２電位差よりも大きくすることにより前記現像ローラーに担持されたトナーを、前記濃度補正パターンを形成する直前に前記像担持体に排出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記濃度検知センサーは、反射型光学センサーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記第１電位差を３００Ｖ以上に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images