JP6717440B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１に記載の画像形成装置は、基準コンデンサと、表面電位計と、濃度センサー（光反射センサー）とを備える。表面電位計が、基準コンデンサの端子部の電位を検出することによって、濃度センサーがトナーの付着量を検出し、トナーの重量を検出する。そして、トナーの帯電量とトナーの重量とを用いてトナーの比電荷を求める。

特開２０１０−４３９２５号公報

特許文献１に記載の画像形成装置によれば、トナーの比電荷に基づき現像条件を設定できるため、画像の品質を向上できる。しかしながら、トナーの付着量は均一ではないため、画像の品質が安定しない可能性がある。

具体的には、上記画像形成装置では、トナーの付着量を濃度センサーによって検出するため、トナーの付着量の平均値が測定される。しかしながら、トナーの付着量は、画像が形成された領域において均一ではない。したがって、トナーの比電荷に基づき現像条件を設定した場合には、画像の品質が安定しない可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像の品質を安定化することが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、感光体ドラムと、現像ローラーと、電圧印加部と、センサーと、第１調整部とを備える。前記感光体ドラムは、静電潜像が形成される。前記現像ローラーは、前記静電潜像にトナーを供給し、トナー像を形成する。前記電圧印加部は、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間に交流電圧を印加する。前記センサーは、前記トナー像の厚みを検出する。前記第１調整部は、前記センサーの検出結果に基づき、前記交流電圧の値を調整する。

本発明の画像形成装置によれば、画像の品質を安定化できる。

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を示す図である。 本発明の実施形態に係る電圧印加部及び電流計の配置を示す図である。 トナー像の厚みの検出方法の一例を示す図である。 トナー像の厚みの検出結果の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る制御部の構成を示す図である。 帯電量の印刷枚数に対する推移の一例を示すグラフである。 制御部の処理の一例を示すフローチャートである。 制御部の処理の一例を示すフローチャートである。 キャリアの粒径が３２μｍである場合の実験結果の一例を示す図であり、比較例の画像濃度の変化の一例を示す図である。 キャリアの粒径が３２μｍである場合の実験結果の一例を示す図であり、実施例における画像濃度の変化の一例を示す図である。 キャリアの粒径が３５μｍである場合の実験結果の一例を示す図であり、比較例の画像濃度の変化の一例を示す図である。 キャリアの粒径が３５μｍである場合の実験結果の一例を示す図であり、実施例における画像濃度の変化の一例を示す図である。 キャリアの粒径が３８μｍである場合の実験結果の一例を示す図であり、比較例の画像濃度の変化の一例を示す図である。 キャリアの粒径が３８μｍである場合の実験結果の一例を示す図であり、実施例における画像濃度の変化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面（図１〜図１１Ｂ）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。

まず、図１を参照して、本発明の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、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１、画像読取ユニット２、原稿搬送ユニット３、制御部６及び操作表示部７を備える。画像形成ユニット１は、用紙Ｐに画像を形成する。画像読取ユニット２は、原稿Ｒに形成された画像を読み取り、画像情報を生成する。原稿搬送ユニット３は、原稿Ｒを画像読取ユニット２に搬送する。制御部６は、画像形成装置１００の動作を制御する。操作表示部７は、ユーザーの操作を受け付ける。

画像形成ユニット１は、給送部１２、搬送部Ｌ、トナー供給部１３、画像形成部４、定着部１６及び排出部１７を備える。画像形成部４は、転写部５を含む。

給送部１２は、用紙Ｐを搬送部Ｌへ供給する。搬送部Ｌは、用紙Ｐを転写部５及び定着部１６を経由して排出部１７まで搬送する。用紙Ｐは、「記録媒体」の一例に相当する。

トナー供給部１３には、トナーコンテナ１３１、トナーコンテナ１３２、トナーコンテナ１３３及びトナーコンテナ１３４が装着される。トナーコンテナ１３１には、シアン色のトナーＴＮ１が収納される。トナーコンテナ１３２には、マゼンタ色のトナーＴＮ２が収納される。トナーコンテナ１３３には、イエロー色のトナーＴＮ３が収納される。トナーコンテナ１３４には、黒色のトナーＴＮ４が収納される。以下の説明において、トナーコンテナ１３１〜トナーコンテナ１３４の各々を、トナーコンテナ１３０と総称する場合がある。また、トナーＴＮ１〜トナーＴＮ４の各々を、トナーＴＮと総称する場合がある。トナーコンテナ１３０は、画像形成部４にトナーＴＮを供給する。画像形成部４は、用紙Ｐに画像を形成する。画像形成部４の構成については、後述にて図２を参照して詳細に説明する。

転写部５は、中間転写ベルト５４を備える。画像形成部４が、中間転写ベルト５４上にシアン色、マゼンタ色、イエロー色、及び黒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５４上で重畳され、中間転写ベルト５４上に画像が形成される。転写部５は、中間転写ベルト５４上に形成された画像を用紙Ｐ上に転写する。その結果、用紙Ｐに画像が形成される。

定着部１６は、用紙Ｐを加熱及び加圧し、用紙Ｐに形成された画像を用紙Ｐに定着する。排出部１７は、用紙Ｐを画像形成装置１００の外部へ排出する。

制御部６は、プロセッサー６１及び記憶部６２を備える。プロセッサー６１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える。記憶部６２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６２は、制御プログラムを記憶している。

操作表示部７は、タッチパネル７１を備える。タッチパネル７１は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を備え、種々の画像を表示する。また、タッチパネル７１は、タッチセンサーを備え、ユーザーからの操作を受け付ける。

次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成部４の構成について説明する。図２は、画像形成部４の構成の一例を示す図である。図２に示すように、画像形成部４は、画像形成部４ｃ、画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋを備える。

画像形成部４ｃ、画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋの各々は、露光部４１、感光体ドラム４２、現像部４３、帯電ローラー４４、クリーニングブレード４５及びセンサー４８を備える。現像部４３は、現像ローラー４３１を有する。画像形成部４ｃ、画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋの各々の構成は、供給されるトナーＴＮの色が異なるのみで、その他の構成は略同一である。したがって、以下の説明では、シアン色のトナーＴＮ１が供給される画像形成部４ｃの構成について説明し、画像形成部４ｃ以外の画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋの構成についての説明は省略する。

画像形成部４ｃは、露光部４１ｃ（４１）、感光体ドラム４２ｃ（４２）、現像部４３ｃ（４３）、帯電ローラー４４ｃ（４４）、クリーニングブレード４５ｃ（４５）及びセンサー４８ｃ（４８）を有する。

帯電ローラー４４ｃは、感光体ドラム４２ｃを所定の電位に帯電させる。露光部４１ｃは、感光体ドラム４２ｃにレーザー光を照射して露光し、感光体ドラム４２ｃに静電潜像を形成する。現像部４３ｃは、現像ローラー４３１ｃ（４３１）を有する。現像ローラー４３１ｃは、感光体ドラム４２ｃにシアン色のトナーＴＮ１を供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。このようにして、感光体ドラム４２ｃの周面にシアン色のトナー像が形成される。

センサー４８ｃは、トナー像の厚みＨＴを検出する。具体的には、センサー４８ｃは、トナー像との間の距離ＬＴを測定して、トナー像の厚みＨＴを検出する。更に具体的には、センサー４８ｃは、次の（１）式を用いてトナー像の厚みＨＴを検出する。
（厚みＨＴ）＝（基準距離ＬＴＡ）−（距離ＬＴ） （１）
なお、基準距離ＬＴＡは、センサー４８ｃと感光体ドラム４２ｃの表面との間の距離を示す。

センサー４８ｃ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、三角測量を用いて距離ＬＴを測定する。

クリーニングブレード４５ｃは、その先端（図２では上端）が、感光体ドラム４２ｃの周面と摺接する。感光体ドラム４２ｃの周面とクリーニングブレード４５ｃの先端とが摺接することで、感光体ドラム４２ｃの周面に残留するシアン色のトナーＴＮ１が除去される。

転写部５は、用紙Ｐにトナー像を転写する。転写部５は、一次転写ローラー５１、二次転写ローラー５２、駆動ローラー５３、中間転写ベルト５４及び従動ローラー５５を備える。一次転写ローラー５１は、感光体ドラム４２からシアン色、マゼンタ色、イエロー色、及び黒色のトナー像を中間転写ベルト５４に転写する。一次転写ローラー５１は、一次転写ローラー５１ｃ、一次転写ローラー５１ｍ、一次転写ローラー５１ｙ及び一次転写ローラー５１ｋを含む。

駆動ローラー５３は、中間転写ベルト５４を駆動する。中間転写ベルト５４は、一次転写ローラー５１、駆動ローラー５３及び従動ローラー５５に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト５４は、駆動ローラー５３によって、矢印ＤＲ１及び矢印ＤＲ２に示すように、反時計回りに回転駆動される。従動ローラー５５は、中間転写ベルト５４の回転に伴って回転駆動される。ブレード５６は、中間転写ベルト５４の表面に残留しているトナーＴＮを除去する。

二次転写ローラー５２は、駆動ローラー５３に押圧され、二次転写ローラー５２と駆動ローラー５３との間にニップ部ＮＱが形成される。二次転写ローラー５２は、用紙Ｐがニップ部ＮＱを通過する際に、中間転写ベルト５４上のトナー像を用紙Ｐに転写する。

次に、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係る電圧印加部４６及び電流計４７について説明する。図３は、電圧印加部４６及び電流計４７の配置を示す図である。画像形成部４は、電圧印加部４６及び電流計４７を更に備える。

電圧印加部４６は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に電圧を印加する。電圧印加部４６は、例えば、感光体ドラム４２ｋと現像ローラー４３１ｋとの間に電圧を印加する。電圧印加部４６は、直流電圧印加部４６１及び交流電圧印加部４６２を備える。

直流電圧印加部４６１は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に直流電圧Ｖ１を印加する。直流電圧印加部４６１は、例えば、感光体ドラム４２ｋと現像ローラー４３１ｋとの間に直流電圧Ｖ１を印加する。

交流電圧印加部４６２は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に交流電圧Ｖ２を印加する。交流電圧印加部４６２は、例えば、感光体ドラム４２ｋと現像ローラー４３１ｋとの間に交流電圧Ｖ２を印加する。交流電圧Ｖ２は、例えば、デューティー比が５０％の矩形波である。以下の説明において、交流電圧Ｖ２の周波数を周波数Ｆと記載し、交流電圧Ｖ２の電圧値（振幅）を値ＶＰと記載する。

感光体ドラム４２は、電流計４７及び抵抗ＲＳを経由して接地されている。すなわち、電流計４７は、感光体ドラム４２と抵抗ＲＳとの間に配置されている。電流計４７は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に流れる電流Ｊの電流値ＪＡを検出する。例えば、正に帯電したトナーＴＮが現像ローラー４３１から感光体ドラム４２に飛翔することによって、電流Ｊが現像ローラー４３１から感光体ドラム４２に向けて流れる。そして、電流Ｊは、電流計４７及び抵抗ＲＳを経由して感光体ドラム４２からアースに向けて流れる。

本発明の実施形態では、画像形成部４が用紙Ｐにモノクロ画像を形成する場合について説明する。すなわち、図３に示すトナーＴＮは、黒色のトナーＴＮ４を示す。トナーＴＮ４は、トナーコンテナ１３４に収納される。また、図３に示す感光体ドラム４２は、感光体ドラム４２ｋを示し、現像ローラー４３１は、現像ローラー４３１ｋを示す。

次に、図１〜図４Ｂを参照して、トナー像の厚みＨＴの検出方法及び測定結果について説明する。図４Ａは、トナー像の厚みＨＴの検出方法の一例を示す図である。図４Ａに示すように、感光体ドラム４２の周面には、トナー像ＰＴが形成されている。トナー像ＰＴは、矩形状の領域ＲＧに形成される。領域ＲＧは、「所定領域」の一例に相当する。また、領域ＲＧの画像は、一定の印字率ＰＲＡで形成される。

「印字率」とは、用紙Ｐに形成される画像の積算面積ＳＲ１の、用紙Ｐの面積ＳＲ２に対する比率（ＳＲ１／ＳＲ２）のことである。具体的には、積算面積ＳＲ１は、用紙Ｐに形成されるシアン色のトナーＴＮ１の画像の積算面積と、用紙Ｐに形成されるマゼンタ色のトナーＴＮ２の画像の積算面積と、用紙Ｐに形成されるイエロー色のトナーＴＮ３の画像の積算面積と、用紙Ｐに形成される黒色のトナーＴＮ４の画像の積算面積との和を示す。本発明の実施形態では、モノクロ画像を形成するため、「印字率」は、用紙Ｐに形成される黒色のトナーＴＮ４の画像の積算面積ＳＲ１の、用紙Ｐの面積ＳＲ２に対する比率（ＳＲ１／ＳＲ２）のことである。

感光体ドラム４２は、感光体ドラム４２の中心軸ＬＣ１を中心として回転方向Ｒ１に回転する。回転方向Ｒ１は、感光体ドラム４２の回転方向を示す。センサー４８ｋは、例えば、感光体ドラム４２の長手方向（中心軸ＬＣ１と平行な方向）の中央位置における感光体ドラム４２の周面との距離ＬＴを検出する。

センサー４８ｋは、感光体ドラム４２が回転しながら、距離ＬＴを検出するため、中心線ＬＣ２に沿って、距離ＬＴを検出する。中心線ＬＣ２は、感光体ドラム４２の周面における感光体ドラム４２の長手方向（中心軸ＬＣ１と平行な方向）の中央位置を示す。その結果、センサー４８ｋは、トナー像ＰＴの第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までのトナー像ＰＴの厚みＨＴを検出する。第１位置Ｐ１は、トナー像ＰＴにおける感光体ドラム４２の回転方向Ｒ１の下流端に対応する。第２位置Ｐ２は、トナー像ＰＴにおける感光体ドラム４２の回転方向Ｒ１の上流端に対応する。中央位置ＰＣは、感光体ドラム４２の周面に沿って第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とを結ぶ円弧の中央の位置を示す。

図４Ｂは、トナー像ＰＴの厚みＨＴの検出結果の一例を示すグラフである。図４Ｂに示すグラフの横軸は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とを結ぶ円弧上における第１位置Ｐ１からの距離ＬＰを示す。グラフの縦軸は、厚みＨＴを示す。グラフＧ１は、距離ＬＰと厚みＨＴとの関係を示す。

グラフＧ１に示すように、第１位置Ｐ１から第１最大位置ＰＥ１までは、距離ＬＰが増加する程、厚みＨＴが急激に増加する。第１最大位置ＰＥ１は、厚みＨＴが最大値ＨＴＥとなる位置を示す。第１最大位置ＰＥ１から中央位置ＰＣまでは、距離ＬＰが増加する程、厚みＨＴが徐々に減少する。中央位置ＰＣから第２最大位置ＰＥ２までは、距離ＬＰが増加する程、厚みＨＴが徐々に増加する。すなわち、中央位置ＰＣにおいて厚みＨＴが最小値ＨＴＣとなる。第２最大位置ＰＥ２から第２位置Ｐ２までは、距離ＬＰが増加する程、厚みＨＴが急激に減少する。

このように、第１最大位置ＰＥ１と第２最大位置ＰＥ２とにおいて、厚みＨＴが最大値ＨＴＥとなり、中央位置ＰＣにおいて厚みＨＴが最小値ＨＴＣとなる。このような厚みＨＴの変化は、いわゆる「エッジ効果」によって発生する。「エッジ効果」は、静電潜像の周辺部分では強い電界（縁端電界という）が生じるために現像され易く、静電潜像の中央部では電界が弱く現像され難いために発生する。以下の説明において、第１最大位置ＰＥ１及び第２最大位置ＰＥ２の各々をエッジ位置ＰＥと総称する場合がある。最大値ＨＴＥは、「第１厚み」に相当し、最小値ＨＴＣは、「第２厚み」に相当する。

次に、図１〜図５を参照して、本発明の実施形態に係る制御部６の構成について説明する。図５は、制御部６の構成を示す図である。図５に示すように、制御部６は、第１検出部６０１、第１判定部６０２、第１調整部６０３、第２調整部６０４、第２検出部６０５、第１算出部６０６、第２算出部６０７、第２判定部６０８及び報知部６０９を備える。具体的には、制御部６のプロセッサー６１が制御プログラムを実行することによって、第１検出部６０１、第１判定部６０２、第１調整部６０３、第２調整部６０４、第２検出部６０５、第１算出部６０６、第２算出部６０７、第２判定部６０８及び報知部６０９として機能する。なお、第２検出部６０５、第１算出部６０６、第２算出部６０７、第２判定部６０８及び報知部６０９については、後述にて図６を参照して詳細に説明する。

第１検出部６０１は、センサー４８ｋを介して、矩形状の領域ＲＧにおけるトナー像ＰＴの厚みＨＴの変化を検出する。具体的には、第１検出部６０１は、トナー像ＰＴの厚みＨＴの最大値ＨＴＥと、トナー像ＰＴの厚みＨＴの最小値ＨＴＣとを検出する。

第１判定部６０２は、最大値ＨＴＥの最小値ＨＴＣに対する比αが所定値α１以上であるか否かを判定する。比αは、最大値ＨＴＥを最小値ＨＴＣで除した商を示す。所定値α１は、例えば、「１．２」である。

第１調整部６０３は、第１判定部６０２の判定結果に応じて、値ＶＰを調整する。具体的には、比αが所定値α１以上であると第１判定部６０２が判定した場合に、第１調整部６０３は、比αが所定値α１未満となるまで、値ＶＰを増加する。

第２調整部６０４は、最小値ＨＴＣに基づいて、直流電圧Ｖ１の電圧値である値ＶＤを調整する。

以上、図１〜図５を参照して説明したように、本発明の実施形態では、センサー４８ｋがトナー像ＰＴの厚みＨＴを検出し、センサー４８ｋの検出結果に基づき、値ＶＰを調整する。「エッジ効果」によって、トナー像ＰＴの中央部における厚みＨＴよりも、トナー像ＰＴのエッジ部における厚みＨＴの方が大きくなる。値ＶＰを大きくすることによって、両者の差を小さくできる。よって、トナー像ＰＴの厚みＨＴを均一化できる。したがって、画像の品質を安定化できる。

また、センサー４８ｋは、矩形状の領域ＲＧにおけるトナー像ＰＴの厚みＨＴの変化を検出する。すなわち、トナー像ＰＴのエッジ部における厚みＨＴとトナー像ＰＴの中央部における厚みＨＴとを検出できる。値ＶＰを大きくすることによって、両者の差を小さくできる。よって、トナー像ＰＴの厚みＨＴを均一化できる。したがって、画像の品質を安定化できる。

更に、最大値ＨＴＥの最小値ＨＴＣに対する比α（＝最大値ＨＴＥ／最小値ＨＴＣ）が所定値α１以上である場合に、第１調整部６０３は値ＶＰを増加する。よって、トナー像ＰＴの厚みＨＴを更に均一化できる。したがって、画像の品質を更に安定化できる。

また、比αが所定値α１以上である場合に、第１調整部６０３は、比αが所定値α１未満となるまで、値ＶＰを増加する。よって、トナー像ＰＴの厚みＨＴを更に均一化にできる。したがって、画像の品質を更に安定化できる。

次に、図５及び図６を参照して、制御部６の構成について更に説明する。図６は、帯電量ＱＰＭの印刷枚数Ｎに対する推移の一例を示すグラフである。図６に示すグラフの横軸は、印刷枚数Ｎを示し、縦軸は帯電量ＱＰＭを示す。印刷枚数Ｎは、現像部４３を新品に更新した時点、又は、新品の現像部４３を含む画像形成装置１００が設置された時点以降に、画像が形成された用紙Ｐの積算枚数を示す。帯電量ＱＰＭは、電荷量Ｑをトナー量Ｍで除した商を示す。

なお、以下の説明では、現像剤が２成分現像剤であり、現像部４３におけるトナーＴＮの質量ＴＷをキャリアの質量ＣＷで除した商ＴＰＣが一定値である場合について説明する。一定値は、例えば、８％である。

図６のグラフＧ２に示すように、帯電量ＱＰＭの初期値は帯電量ＱＰＭ１である。図６に示す点ＰＳは、帯電量ＱＰＭの実測値を示す。また、印刷枚数Ｎが増加する程、帯電量ＱＰＭは減少する。そして、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したときに、帯電量ＱＰＭは帯電量ＱＰＭ２になる。帯電量ＱＰＭ２は、用紙Ｐに良好な品質の画像を形成可能な最小の帯電量ＱＰＭを示す。帯電量ＱＰＭ２は、例えば、１２．５μＣ／ｇである。そこで、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したときに、報知部６０９は、警報を報知する。

図５に示す第１検出部６０１は、センサー４８ｋを介して、トナー像ＰＴのトナー量Ｍを検出する。トナー量Ｍは、トナー像ＰＴを構成するトナーＴＮ４の質量を示す。

第２検出部６０５は、電流計４７を介して、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に流れる電流Ｊの電流値ＪＡを検出する。

第１算出部６０６は、第２検出部６０５が検出した電流値ＪＡに基づき、トナー像ＰＴの電荷量Ｑを算出する。

第２算出部６０７は、曲線ＣＶの近似式を算出する。曲線ＣＶは、帯電量ＱＰＭと印刷枚数Ｎとの関係を示す。曲線ＣＶは、図６のグラフＧ２を示す。具体的には、曲線ＣＶは、次の式（２）で規定される。
（帯電量ＱＰＭ）＝ＱＰＭ１×ＥＸＰ（−Ｎ^0.5／τ） （２）
ここで、帯電量ＱＰＭ１は、帯電量ＱＰＭの初期値を示す。第２算出部６０７は、曲線ＣＶが帯電量ＱＰＭの実測値（点ＰＳ）を近似する曲線になるように定数τを決定する。

第２判定部６０８は、電荷量Ｑとトナー量Ｍとに基づいて、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したか否かを判定する。印刷枚数Ｎは、画像を形成した用紙Ｐの枚数を示す。具体的には、第２判定部６０８は、曲線ＣＶに基づいて、印刷枚数Ｎの上限枚数ＮＡに到達したか否かを判定する。

報知部６０９は、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したと第２判定部６０８が判定した場合に、警報を報知する。具体的には、報知部６０９は、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したことをタッチパネル７１に表示する。

以上、図５及び図６を参照して説明したように、本発明の実施形態では、用紙Ｐの印刷枚数Ｎが増加する程、トナーが帯電し難くなる。すなわち、電荷量Ｑをトナー量Ｍで除した商（帯電量ＱＰＭ）が減少する。電荷量Ｑとトナー量Ｍとに基づいて、画像を形成可能な用紙Ｐの上限枚数ＮＡに到達したか否かを判定する。したがって、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したか否かを適正に判定できる。

また、曲線ＣＶの近似式を算出し、曲線ＣＶの近似式に基づいて、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したか否かを判定する。曲線ＣＶは、帯電量ＱＰＭと印刷枚数Ｎとの関係を示す。したがって、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したか否かを更に適正に判定できる。

更に、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したと判定した場合に、報知部６０９が警報を報知する。したがって、ユーザーは、上限枚数ＮＡに到達したことを確認できる。

なお、本発明の実施形態では、トナーＴＮの質量ＴＷをキャリアの質量ＣＷで除した商ＴＰＣが一定値であるが、本発明はこれに限定されない。商ＴＰＣが一定値でなくてもよい。この場合には、曲線ＣＶは、次の式（３）で規定される。
（帯電量ＱＰＭ）×ＴＰＣ＝ＱＰＭ１×ＥＸＰ（−Ｎ^0.5／τ） （３）
すなわち、図６に示す縦軸を帯電量ＱＰＭから、（帯電量ＱＰＭ）×ＴＰＣに変更すればよい。換言すれば、図６に示す点ＰＳを、（帯電量ＱＰＭ）×ＴＰＣの実測値にすればよい。この場合には、商ＴＰＣが一定値でない場合にも、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡに到達したか否かを更に適正に判定できる。

次に、図５〜図８を参照して、制御部６の処理について説明する。図７及び図８は、制御部６の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、図７に示すように、ステップＳ１０１において、第１検出部６０１が、トナー像ＰＴの厚みＨＴを検出する。
次に、ステップＳ１０３において、第１検出部６０１が、トナー像ＰＴの厚みＨＴの最大値ＨＴＥと、トナー像ＰＴの厚みＨＴの最小値ＨＴＣとを検出する。
次に、ステップＳ１０５において、第１判定部６０２が、比αが所定値α１以上であるか否かを判定する。比αは、最大値ＨＴＥを最小値ＨＴＣで除した商を示す。
比αが所定値α１以上ではないと第１判定部６０２が判定した場合（ステップＳ１０５でＮＯ）には、処理がステップＳ１０９に進む。比αが所定値α１以上であると第１判定部６０２が判定した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０７に進む。
そして、ステップＳ１０７において、第１調整部６０３は、値ＶＰを増加する。具体的には、第１調整部６０３は、値ＶＰが第１所定値ΔＶ１だけ増加するように値ＶＰを更新する。そして、処理がステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０５でＮＯの場合には、ステップＳ１０９において、第２調整部６０４は、最小値ＨＴＣが上限値ＨＴ１より大であるか否かを判定する。上限値ＨＴ１は、最小値ＨＴＣの上限値を示す。
最小値ＨＴＣが上限値ＨＴ１以上より大ではないと第２調整部６０４が判定した場合（ステップＳ１０９でＮＯ）には、処理がステップＳ１１３に進む。最小値ＨＴＣが上限値ＨＴ１以上より大であると第２調整部６０４が判定した場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１１に進む。
そして、ステップＳ１１１において、第２調整部６０４は、値ＶＤを減少する。具体的には、第２調整部６０４は、値ＶＤが、第２所定値ΔＶ２だけ減少するように値ＶＤを更新する。そして、処理がステップＳ１０１に戻る。
ステップＳ１０９でＮＯの場合には、ステップＳ１１３において、第２調整部６０４は、最小値ＨＴＣが下限値ＨＴ２より小であるか否かを判定する。下限値ＨＴ２は、最小値ＨＴＣの下限値を示す。
最小値ＨＴＣが下限値ＨＴ２より小ではないと第２調整部６０４が判定した場合（ステップＳ１１３でＮＯ）には、処理が図８のステップＳ１１７に進む。最小値ＨＴＣが下限値ＨＴ２より小であると第２調整部６０４が判定した場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１５に進む。
そして、ステップＳ１１５において、第２調整部６０４は、値ＶＤを増加する。具体的には、第２調整部６０４は、値ＶＤが、第２所定値ΔＶ２だけ増加するように値ＶＤを更新する。そして、処理がステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１３でＮＯの場合には、図８に示すように、ステップＳ１１７において、第２検出部６０５は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に流れる電流Ｊの電流値ＪＡを検出する。
次に、ステップＳ１１９において、第１算出部６０６は、電流値ＪＡに基づき、トナー像ＰＴの電荷量Ｑを算出する。
次に、ステップＳ１２１において、第１検出部６０１は、トナー像ＰＴのトナー量Ｍを検出する。
次に、ステップＳ１２３において、第２算出部６０７は、曲線ＣＶの近似式を算出する。曲線ＣＶは、帯電量ＱＰＭと印刷枚数Ｎとの関係を示す。
次に、ステップＳ１２５において、第２判定部６０８は、上限枚数ＮＡを算出する。
次に、ステップＳ１２７において、第２判定部６０８は、印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡ以上であるか否かを判定する。
印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡ以上ではないと第２判定部６０８が判定した場合（ステップＳ１２７でＮＯ）には、処理がステップＳ１１７に戻る。印刷枚数Ｎが上限枚数ＮＡ以上であると第２判定部６０８が判定した場合（ステップＳ１２７でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１２９に進む。
そして、ステップＳ１２９において、報知部６０９が、警報を報知して、処理が終了する。

以上、図５〜図８を参照して説明したように、本発明の実施形態では、最小値ＨＴＣに基づいて値ＶＤを調整する。例えば、最小値ＨＴＣが下限値ＨＴ２以上であり、且つ上限値ＨＴ１以下になるように値ＶＤを調整する。よって、トナー像ＰＴの最小値ＨＴＣを下限値ＨＴ２以上、且つ上限値ＨＴ１以下に調整できる。したがって、画像の品質を更に安定化できる。

＜実験方法＞
次に、本発明の効果を検証する実験方法について説明する。実験では、下記の２つの制御方法（制御方法Ａ及び制御方法Ｂ）で現像条件を設定した後、印刷枚数Ｎの増加に伴う画像濃度ＩＤの推移を測定した。
制御方法Ａ（比較例）：中間転写ベルト５４上のトナーＴＮ４の画像濃度ＩＤが基準範囲に入るように直流電圧印加部４６１の値ＶＤを調整した。
制御方法Ｂ（実施例）：最大値ＨＴＥを最小値ＨＴＣで除した比αが所定値α１未満になるように、値ＶＰを調整した。その後、最小値ＨＴＣが下限値ＨＴ２以上、且つ上限値ＨＴ１以下になるように直流電圧印加部４６１の値ＶＤを調整した。

（現像剤）
現像剤としては、２成分現像剤を用いた。２成分現像剤を構成するトナーＴＮ４の平均粒径は６．８μｍであった。また、トナーＴＮ４は、正帯電性であった。２成分現像剤を構成するキャリアの粒径が３２μｍの場合、キャリアの粒径が３５μｍの場合、及びキャリアの粒径が３８μｍの場合で、それぞれ実験を行った。

（耐刷条件）
環境温度２５℃、環境湿度５０％において、ソリッド部と空白部とを含むサンプル画像を３０００００枚連続印刷する耐刷試験を行った。現像ローラー４３１と感光体ドラム４２との間隔は、０．３ｍｍであった。プリント速度は、３０ｐｐｍ（枚／分）であり、感光体ドラム４２の線速は、１８０ｍｍ／秒であった。直流電圧印加部４６１は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に直流電圧Ｖ１として１９０Ｖを印加した。交流電圧印加部４６２は、感光体ドラム４２と現像ローラー４３１との間に交流電圧Ｖ２を印加した。交流電圧Ｖ２の周波数は３．７ｋＨｚであり、デューティー比が５０％の矩形波であった。

（測定方法）
３０００００枚連続印刷中の２００００枚印刷毎に、用紙Ｐに形成された画像のソリッド部の中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤと、画像のソリッド部のエッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤとを、反射濃度計（ＳＤＧ株式会社製「ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅ（登録商標）」）を用いて測定した。

（評価方法）
画像濃度ＩＤが１．２０以上且つ１．４未満であれば○（良い）と判断し、画像濃度ＩＤが１．２０未満又は１．４以上であれば×（良くない）と判断した。

＜実験結果＞
図９Ａ〜図１１Ｂに実験結果を示す。図９は、キャリアの粒径が３２μｍである場合の実験結果の一例を示す図である。図９Ａは、比較例の画像濃度ＩＤの変化の一例を示す図である。図９Ｂは、実施例における画像濃度ＩＤの変化の一例を示す図である。図９Ａ及び図９Ｂの各々の横軸は、印刷枚数Ｎを示し、縦軸は中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤとエッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤとを示す。黒丸は、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤの測定結果を示し、白丸は、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤの測定結果を示す。

図９Ａに示すように、制御方法Ａ（比較例）では、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤは、印刷枚数Ｎが１４００００枚までは、１．２０以上且つ１．４未満であり良好であったが、印刷枚数Ｎが１６００００枚以降において１．４以上となり、不良となった。

一方、図９Ｂに示すように、制御方法Ｂ（実施例）では、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。また、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、キャリアの粒径が３５μｍである場合の実験結果の一例を示す図である。図１０Ａは、比較例の画像濃度ＩＤの変化の一例を示す図である。図１０Ｂは、実施例における画像濃度ＩＤの変化の一例を示す図である。図１０Ａ及び図１０Ｂの各々の横軸は、印刷枚数Ｎを示し、縦軸は中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤとエッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤとを示す。黒丸は、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤの測定結果を示し、白丸は、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤの測定結果を示す。

図１０Ａに示すように、制御方法Ａ（比較例）では、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤは、印刷枚数Ｎが１０００００枚までは、１．２０以上且つ１．４未満であり良好であったが、印刷枚数Ｎが１２００００枚以降において１．４以上となり、不良となった。

一方、図１０Ｂに示すように、制御方法Ｂ（実施例）では、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。また、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、キャリアの粒径が３８μｍである場合の実験結果の一例を示す図である。図１１Ａは、比較例の画像濃度ＩＤの変化の一例を示す図である。図１１Ｂは、実施例における画像濃度ＩＤの変化の一例を示す図である。図１１Ａ及び図１１Ｂの各々の横軸は、印刷枚数Ｎを示し、縦軸は中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤとエッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤとを示す。黒丸は、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤの測定結果を示し、白丸は、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤの測定結果を示す。

図１１Ａに示すように、制御方法Ａ（比較例）では、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤは、印刷枚数Ｎが１０００００枚までは、１．２０以上且つ１．４未満であり良好であったが、印刷枚数Ｎが１２００００枚以降において１．４以上となり、不良となった。

一方、図１１Ｂに示すように、制御方法Ｂ（実施例）では、中央位置ＰＣの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。また、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤは、全ての測定点で１．２０以上且つ１．４未満であり良好であった。

以上、図９Ａ〜図１１Ｂを参照して説明したように、制御方法Ｂ（実施例）は、制御方法Ａ（比較例）と比較して、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤにおいて顕著な効果があった。すなわち、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００では、画像の品質を安定化できることが判った。具体的には、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００では、エッジ位置ＰＥの画像濃度ＩＤを安定化できることが判った。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、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（例えば、下記に示す（１）〜（４））。図面は、理解し易くするために、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場合がある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、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。

（１）図１〜図３を参照して説明したように、本発明の実施形態では、画像形成装置１００がカラー複合機であるが、本発明はこれに限定されない。画像形成装置が用紙Ｐに画像を形成すればよい。画像形成装置が、例えば、カラープリンターでもよい。また、画像形成装置が、例えば、モノクロ複写機でもよい。

（２）図１〜図５を参照して説明したように、報知部６０９が上限枚数ＮＡに到達したことをタッチパネル７１に表示するが、本発明はこれに限定されない。報知部６０９は上限枚数ＮＡに到達したことを報知すればよい。例えば、報知部６０９が、スピーカーを介して、上限枚数ＮＡに到達したことを音声で出力してもよい。

（３）図１〜図５を参照して説明したように、本発明の実施形態では、トナー像ＰＴがトナーＴＮ４で構成されるが、本発明はこれに限定されない。トナー像ＰＴがトナーＴＮで構成されればよい。例えば、トナー像ＰＴがトナーＴＮ１〜トナーＴＮ３のうちのいずれか１つのトナーＴＮで構成されてもよい。

（４）図５、図９Ａ、図９Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して説明したように、本発明の実施形態では、帯電量ＱＰＭが、トナーＴＮ４の１個当たりの電荷量ＱをトナーＴＮ４のトナー量Ｍで除した商を示すが、本発明はこれに限定されない。帯電量ＱＰＭが、トナーＴＮ４の１個当たりの電荷量Ｑに比例すればよい。例えば、帯電量ＱＰＭが、トナーＴＮ４の１個当たりの電荷量ＱをトナーＴＮ４の１個当たりの直径で除した商を示してもよい。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

Claims (8)

1. 静電潜像が形成される感光体ドラムと、
   前記静電潜像にトナーを供給し、トナー像を形成する現像ローラーと、
   前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間に交流電圧を印加する電圧印加部と、
   前記トナー像の厚みを検出するセンサーと、
   前記センサーの検出結果に基づき、前記交流電圧の値を調整する第１調整部と
   を備え、
   前記トナー像は、所定領域の画像に対応し、
   前記所定領域の画像の印字率は、一定値を有し、
   前記センサーは、前記トナー像の前記所定領域における厚みの変化を検出し、
   前記第１調整部は、前記センサーの検出結果に基づき、前記交流電圧の値を調整し、
   第１厚みの第２厚みに対する比が所定値以上であるか否かを判定する第１判定部を更に備え、
   前記第１厚みは、前記所定領域における前記トナー像の厚みの最大値を示し、
   前記第２厚みは、前記所定領域における前記トナー像の厚みの最小値を示し、
   前記第１調整部は、前記第１判定部の判定結果に応じて、前記交流電圧の値を調整する、画像形成装置。
2. 前記比が前記所定値以上であると前記第１判定部が判定した場合に、前記第１調整部は、前記比が前記所定値未満となるまで、前記交流電圧の値を増加する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電圧印加部は、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間に直流電圧を印加し、
   前記直流電圧の値を調整する第２調整部を更に備え、
   前記第２調整部は、前記第２厚みに基づいて、前記直流電圧の値を調整する、請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記感光体ドラム及び前記現像ローラーを含み、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   前記センサーを介して、前記トナー像のトナー量を検出する第１検出部と、
   前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間に流れる電流の電流値を検出する第２検出部と、
   前記第２検出部が検出した前記電流値に基づき、前記トナー像の電荷量を算出する第１算出部と
   前記記録媒体の上限枚数に到達したか否かを判定する第２判定部と
   を更に備え、
   前記上限枚数は、前記画像形成部が前記記録媒体に画像を形成することが可能な最大の前記記録媒体の枚数を示し、
   前記第２判定部は、前記電荷量と前記トナー量とに基づいて、前記上限枚数に到達したか否かを判定する、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 曲線の近似式を算出する第２算出部を更に備え、
   前記曲線は、前記電荷量を前記トナー量で除した商の前記記録媒体の枚数に対する推移を示し、
   前記第２判定部は、前記曲線に基づいて、前記上限枚数に到達したか否かを判定する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記上限枚数に到達したと前記第２判定部が判定した場合に、警報を報知する報知部を更に備える、請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記センサーはレーザー変位センサーを含む、請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記所定領域は矩形状である、請求項１に記載の画像形成装置。

Images