JP5262622B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を帯電させてから露光を行って静電潜像を形成する。静電潜像とは、露光された領域の電位と露光されていない領域の電位との差によって形成される潜像である。この静電潜像は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤によって現像され、用紙に転写されるこの種の画像形成装置において、現像プロセスの継続期間が長くなると現像剤中のトナー量の変化量が大きくなる場合がある。また、感光体は温度や湿度、または帯電による帯電疲労や露光による露光疲労によって、残留電位が上昇したり、感度が低下したり、帯電初期の電位が低下したりする場合がある。そして現像剤中のトナー量や感光体の状態が変化すると、画像の画質が変化する場合がある。

画像の画質を良好に保つための技術として、特許文献１には、現像剤の抵抗を測定して測定結果から現像剤補給量やトリクル排出量を調整する画像形成装置が記載されている。また、特許文献２には、現像剤の抵抗を測定して、測定値が閾値を超えたときに現像バイアス交流成分を補正する画像形成装置が記載されている。また、特許文献３には、電極部材を現像ローラ表面の磁気ブラシに接触するように設置し、現像ローラに現像バイアス電圧が印加されたときに、キャリアを介して電極部材に流れる電流の変化を電流計によって検出し、検出結果に基づいて現像バイアスの電圧を変化させる画像形成装置が記載されている。また、特許文献４には、現像後の電位を測定し、かぶりトナーの帯電量を予測して、転写装置の転写出力条件を制御する画像形成装置が記載されている。
特開平７−７９２１８号公報 特開２００７−０５７６１８号公報 特開平１０−２３２５３９号公報 特開２００５−１７７７０号公報

静電潜像において、露光された領域の電位と露光されていない領域の電位との差が小さくなると、その静電潜像が劣化した状態となり、画像の画質が低下する。本発明は、現像過程での静電潜像の劣化を抑制することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、制御条件に従って画像を形成する画像形成手段であって、像保持体の表面を第１の電位に帯電させ、帯電した当該像保持体の表面を露光し、第２の電位を現像電位として、露光した領域を現像し、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により画像が形成された後の像保持体において、露光した前記領域以外の領域の電位である第３の電位を計測する計測手段と、前記画像形成手段が従う前記制御条件と、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差である第１の電位差と、前記第１の電位と前記第３の電位との電位差である第２の電位差との対応関係を表す、複数の対応関係情報を取得する取得手段と、前記画像形成手段における前記第１の電位と、前記計測手段により計測された前記第３の電位とから、前記第２の電位差を算出する算出手段と、前記取得手段により取得された前記複数の対応関係情報に基づいて、前記画像形成手段における前記第１の電位と前記第２の電位との差である前記第１の電位差、及び、前記算出手段により算出された前記第２の電位差に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に係る画像形成装置において、前記算出手段は、前記画像形成手段における前記第１の電位と、前記像保持体において露光した領域を複数の前記第２の電位でそれぞれ現像した場合に前記計測手段により計測された複数の前記第３の電位とから、複数の前記第２の電位差を算出し、前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記複数の対応関係情報に基づいて、前記画像形成手段における複数の前記第１の電位差、及び、前記算出手段により算出された複数の前記第２の電位差に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１に係る画像形成装置において、前記画像形成手段は、直流電圧に交流電圧を重畳した前記第２の電位を現像電位として用い、前記制御条件は、前記交流電圧の振幅及び周波数の少なくともいずれかについての条件であることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項３に係る画像形成装置において、前記算出手段は、前記画像形成手段における前記第１の電位と、前記交流電圧の振幅及び周波数の少なくともいずれかが変化したときに前記計測手段により計測された複数の前記第３の電位とから、複数の前記第２の電位差を算出し、前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記複数の対応関係情報に基づいて、前記画像形成手段における複数の前記第１の電位差、及び、前記算出手段により算出された複数の前記第２の電位差に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から４までのいずれかに係る画像形成装置において、前記像保持体に対して近接または離間可能で、前記像保持対に対して近接したときに、前記画像形成手段により形成された画像を被転写体に転写する転写手段を具備し、前記計測手段は、前記像保持体において前記転写手段が近接する位置よりも前記像保持体の表面の移動方向下流側に配置され、前記転写手段が前記像保持体に対して離間している場合には、前記第３の電位を計測し、前記転写手段が前記画像を転写する場合には、当該転写がなされた後の像保持体の電位を計測することを特徴とする。

本発明の請求項６に係る画像形成装置は、請求項１に係る画像形成装置において、前記制御条件は、前記画像形成手段における前記第１の電位、前記画像形成手段における前記第２の電位、前記画像形成手段が前記像保持体の表面を露光するときの露光強度、前記画像形成手段が現像に用いる現像剤に含まれるトナーの補給量および当該現像剤の排出量の少なくともいずれかについての条件であることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る画像形成装置は、請求項１に係る画像形成装置において、前記第２の電位を現像電位として前記画像形成手段に画像を形成させ、前記計測手段に前記第３の電位を計測させ、前記第１の電位と計測された当該第３の電位との電位差である第２の電位差と、前記第１の電位差との組により前記画像形成手段の状態である現像状態を特定する特定手段を具備し、前記取得手段は、前記画像形成手段が従う前記制御条件と、前記現像状態との対応関係を表す対応関係情報を取得し、前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記対応関係情報に基づいて、前記特定手段が特定した前記現像状態に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御することを特徴とする。
また、本発明の請求項８に係る画像形成装置は、請求項７に係る画像形成装置において、前記特定手段は、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差である第１の電位差が決められた最小値から最大値まで変化するように、複数回にわたって前記第２の電位を変化させて、前記画像形成手段に画像を形成させ、前記計測手段に前記第３の電位を計測させ、前記第１の電位と計測された当該第３の電位との電位差である第２の電位差と、前記第１の電位差との複数の組により前記画像形成手段の状態である現像状態を特定することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置によれば、現像過程での潜像の劣化を抑制することができる。
本発明の請求項２に係る画像形成装置によれば、この構成を用いない場合に比較して、現像器の状態をより正確に判定して、その状態に応じて現像過程での潜像の劣化を抑制することができる。
本発明の請求項３に係る画像形成装置によれば、交流電圧が印加される現像器において、現像過程での潜像の劣化を抑制することができる。
本発明の請求項４に係る画像形成装置によれば、交流電圧が印加される現像器において、この構成を用いない場合に比較して、現像器の状態をより正確に判定して、その状態に応じて現像過程での潜像の劣化を抑制することができる。
本発明の請求項５に係る画像形成装置によれば、画像形成手段により画像が形成された後の像保持体において、露光した領域以外の領域の電位を計測する計測手段が、転写手段により転写記録された後の像保持体の電位を計測する計測手段を兼ねることができる。
本発明の請求項６に係る画像形成装置によれば、現像過程での潜像の劣化を抑制することができる。
本発明の請求項７，８に係る画像形成装置によれば、現像過程での潜像の劣化を抑制することができる。

以下、本発明による実施形態を説明する。
ここでは、本発明の実施の一態様として、中間転写ベルトといわゆるタンデムエンジンを備えた電子写真方式のプリンタ（画像形成装置）を例示して説明するが、本発明はこの態様に限定されるものではない。

［Ａ．構成］
［Ａ−１．画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示した概略図である。同図に示すように、画像形成装置１００は、制御部１０と、記憶部２０と、通信部３０と、操作部４０と、画像形成部５０と、電位計測部６０とを備えている。

制御部１０はＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等（いずれも図示せず）を備えた演算装置である。制御部１０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに読み込んで実行することによって画像形成装置１００各部の動作を制御する。
記憶部２０はＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置であり、画像形成に用いられる各種データや、後述する第１電位差（ΔＶ_S0）の最大値、最小値および刻み幅等が記憶さ
れる。この記憶部２０には、画像形成部５０における予め定めた部位の測定電位差と、画像形成部５０の現像の状態（以下、現像状態という）との対応関係を実験などにより求めた電位差データ２０１と、現像状態ごとに制御条件を記述した制御条件テーブル２０２が記憶される。電位差データ２０１と制御条件テーブル２０２の詳細については後述する。
通信部３０は、デジタルスチルカメラ、パーソナルコンピュータおよびスキャナ等の外部装置と画像データの授受を行うためのインターフェース装置である。
操作部４０は、タッチパネルを備えた入力装置であり、画像形成に関する各種の情報を表示させると共にユーザからの指示を受けて指示情報を出力する。

電位計測部６０は、制御部１０によって制御される電位計である。電位計測部６０は計測センサ６０１を備えており、この計測センサ６０１により計測された電位を信号化して制御部１０に出力する。
画像形成部５０は、通信部３０を介して入力された画像データに基づいた画像をシート状の記録材（以下、「記録用紙」という）に形成する。この記録用紙には、いわゆる普通紙を始め、表面に樹脂等のコーティングが施された紙や紙以外の材質の記録材が含まれる。この画像形成部５０は、具体的には以下の構成を備えている。

［Ａ−２．画像形成部の構成］
図２は、画像形成部５０の構成を示した図である。なお、同図において、二点鎖線は記録用紙の搬送経路を示している。画像形成部５０は、複数の給紙トレイ５０１と、複数の用紙搬送ロール５０２と、露光装置５０３と、転写ユニット５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４Ｋと、中間転写ベルト５０５と、複数のベルト搬送ロール５０６と、二次転写ロール５０７と、バックアップロール５０８と、定着装置５０９と、排出口５１０と、排出用紙受５１１と、を備える。

給紙トレイ５０１はそれぞれ予め定めた種類およびサイズを有する記録用紙を収容し、制御部１０に指示されたタイミングで記録用紙を供給する。用紙搬送ロール５０２は給紙トレイ５０１により供給された記録用紙を二次転写ロール５０７とバックアップロール５０８とにより形成されるニップ領域に搬送する。露光装置５０３はレーザ発光源やポリゴンミラー等（いずれも図示せず）を備え、画像データに応じたレーザ光を転写ユニット５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４Ｋに向けて照射する。

転写ユニット５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のカラートナーを用いて画像を形成し、これを中間転写ベルト５０５に転写するものである。転写ユニット５０４Ｙ，５０４Ｍ，５０４Ｃ，５０４Ｋのそれぞれは、用いるトナーが異なるのみであって、その構成に大きな差異はない。以下、特に区別する必要がない場合には、トナーの色を示す符号末尾のアルファベットを省略して「転写ユニット５０４」とする。

［Ａ−３．転写ユニットの構成］
図３は、転写ユニット５０４の構成を示した図である。同図に示すように、転写ユニット５０４は、感光体ドラム５０４１と、ローラ帯電器５０４２と、現像器５０４３と、一次転写ロール５０４４と、ドラムクリーナ５０４５と、除電装置５０４６を備え、感光体ドラム５０４１の表面に沿って電位計測部６０の計測センサ６０１が配置されている。感光体ドラム５０４１は電荷発生層や電荷輸送層を有する像保持体であり、図示しない駆動部により図中の矢印Ａの方向に回転させられる。ローラ帯電器５０４２は感光体ドラム５０４１表面を帯電させる。なお、ここでは、計測センサ６０１は、感光体ドラム５０４１の回転方向（矢印Ａ）における現像器５０４３より下流であって、一次転写ロール５０４４より上流に配置されている。

図４は、感光体ドラム５０４１の表面電位の状態を説明するための概念図である。ここでは、説明の便宜のため、トナーの電荷はプラス（＋）であるとし、ローラ帯電器５０４２は、感光体ドラム５０４１の表面をトナーの電荷と同じ符号であるプラスの電位に帯電させるとして説明する。なお、トナーの電荷およびローラ帯電器５０４２による感光体ドラム５０４１の帯電の符号はプラスではなく、マイナス（−）であってもよい。図３に示したローラ帯電器５０４２により、感光体ドラム５０４１の表面電位（Ｖ_dev）は予め定められた或る電位になるように帯電される。以下、この電位を初期電位（Ｖ_S0）という。そして、感光体ドラム５０４１の表面のうち一部は、図４（ａ）に示すように、露光装置５０３により露光されて電荷が除かれ、その表面電位は潜像低部電位（Ｖ_L0）となる。また、これ以外の部分、すなわち、露光装置５０３により露光されていない部分の電位は、初期電位（Ｖ_S0）のまま変化しないと仮定する。図４（ａ）には、露光装置５０３により露光された後における感光体ドラム５０４１の表面電位が示されている。このように露光された部分が画線部となり、露光されていない部分が非画線（背景）部となることによって、感光体ドラム５０４１の表面に静電潜像が形成される。

現像器５０４３はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのいずれかの色のトナーと、フェライト粉などの磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。また、現像器５０４３の電位が、予め定めた電位（Ｖ_b：以下、現像バイアス電位という）となるように電圧が印加されたマグネットローラを備える。ここで、現像器５０４３の電位とは、現像器５０４３に印加する電圧が直流電圧である場合にはその電位であり、現像器５０４３に印加する電圧が直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である場合には、その平均電位をいう。ここでは、現像器５０４３に印加する電圧が直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である場合を説明する。また、現像バイアス電位（Ｖ_b）とは、トナー電荷をプラス（＋）とおいた場合において、初期電位（Ｖ_S0）よりも小さい電位であり、かつ、潜像低部電位（Ｖ_L0）よりも大きい電位が選ばれる。すなわち、トナー電荷をプラス（＋）とおいた場合において、これらの電位の大小関係は、Ｖ_S0＞Ｖ_b＞Ｖ_L0となる。

このマグネットローラ上には回転可能な非磁性のスリーブが設けられており、マグネットローラの磁気力によりスリーブ表面上に磁性キャリアがつながることによって、磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシの穂先が感光体ドラム５０４１の表面に接触することで、トナーは感光体ドラム５０４１表面で露光装置５０３により露光された部分、すなわち静電潜像の画線部に付着し、感光体ドラム５０４１表面には画像が形成（現像）される。より詳細に説明すると、トナーは上述したようにプラス（＋）の電荷を有しているので、現像器５０４３の電位が感光体ドラム５０４１の表面電位よりも大きい（すなわち、プラス側である）ときに、現像器５０４３から感光体ドラム５０４１の表面へ移動する。したがって、非画線部にあっては、現像器５０４３の現像バイアス電位（Ｖ_b）は感光体ドラム５０４１の初期電位（Ｖ_S0）より小さいので、トナーは移動せず、一方、画線部にあっては、現像器５０４３の現像バイアス電位（Ｖ_b）は感光体ドラム５０４１の潜像低部電位（Ｖ_L0）より大きいので、トナーは移動する。

この現像器５０４３による現像中に、現像器５０４３と感光体ドラム５０４１とで電位差によるリーク電流の流れが発生する。具体的には、画線部の電位である潜像低部電位（Ｖ_L0）は正帯電され、現像後低部電位（Ｖ_L）となる。一方、非画線部の電位である初期電位（Ｖ_S0）は現像バイアス電位（Ｖ_b）よりも大きいので、逆に電流が流れ、現像後非画線部電位（Ｖ_S）となる。この現像後の感光体ドラム５０４１の表面電位を計測すると、非画線部においては、現像後非画線部電位（Ｖ_S）が計測される。一方、画線部においては、付着したトナーの電荷が影響し、トナー層電位分だけ嵩上げされた現像後画線部電位（Ｖ_H）が計測される。図４（ｂ）には、現像器５０４３により現像された後における感光体ドラム５０４１の表面電位が示されている。

図３に戻って説明を続ける。一次転写ロール５０４４は中間転写ベルト５０５が感光体ドラム５０４１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト５０５に画像を転写する。ドラムクリーナ５０４５は、画像の転写後に感光体ドラム５０４１表面に残留している未転写のトナーを取り除く。除電装置５０４６は感光体ドラム５０４１表面を除電する。即ち、ドラムクリーナ５０４５および除電装置５０４６は、次の画像形成に備えて、感光体ドラム５０４１から不要なトナーや電荷を除去するものである。

中間転写ベルト５０５は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール５０６はこの中間転写ベルト５０５を張架する（図２、参照）。ベルト搬送ロール５０６の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト５０５を図中の矢印Ｂの方向に移動させる。なお、駆動部を有さないベルト搬送ロール５０６は中間転写ベルト５０５の移動に従動して回転する。中間転写ベルト５０５が図中の矢印Ｂの方向に移動して回転することにより、転写ユニット５０４が転写した画像は二次転写ロール５０７とバックアップロール５０８とにより形成されるニップ領域に移動される。

二次転写ロール５０７およびバックアップロール５０８は、中間転写ベルト５０５が記録用紙と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって記録用紙に画像を転写させる。定着装置５０９は加熱ロール５０９１と加圧ロール５０９２とを備えており、これらのロール部材により記録用紙を加熱および加圧することで記録用紙に転写された画像を定着させる。画像が定着された記録用紙は、用紙搬送ロール５０２によって排出口５１０に導かれ、排出用紙受５１１に積み重ねられる。

［Ａ−４．電位差データの構成］
次に、記憶部２０に記憶された電位差データ２０１について、説明する。図４に示したように、現像を経ると非画線部の初期電位（Ｖ_S0）は現像後非画線部電位（Ｖ_S）となる。ここで、初期電位（Ｖ_S0）と現像バイアス電位（Ｖ_b）との電位差を第１電位差（ΔＶ
_S0）とよび、初期電位（Ｖ_S0）と現像後非画線部電位（Ｖ_S）との電位差を第２電位差（ΔＶ_S）よぶ。
第１電位差（ΔＶ_S0）と第２電位差（ΔＶ_S）との対応関係は、現像状態によって異な
るが、各現像状態とも、第１電位差（ΔＶ_S0）が大きくなるほど第２電位差（ΔＶ_S）が
大きくなることがわかっている。ただし、この対応関係は比例関係でないことがわかっている。電位差データ２０１は、この第１電位差（ΔＶ_S0）と第２電位差（ΔＶ_S）との対
応関係を、複数の現像状態ごとに関連付けたデータである。
なお、現像を経ると画線部の潜像低部電位（Ｖ_L0）は現像後低部電位（Ｖ_L）となるが、画線部にはトナーが付着するため、電位計測部６０で計測できるのは現像後画線部電位（Ｖ_H）であって、現像後低部電位（Ｖ_L）ではない。また、潜像低部電位（Ｖ_L0）と現像後低部電位（Ｖ_L）との電位差は、第１電位差（ΔＶ_S0）だけでなく、付着したトナー
の量にも影響を受ける。したがって、本発明においては、第２電位差（ΔＶ_S）を算出す
るための計測値、すなわち現像後非画線部電位（Ｖ_S）を用いる。具体的には、制御部１０により、感光体ドラム５０４１の回転移動距離と露光装置５０３の制御状況から、電位計測部６０の計測センサ６０１により計測された部位が画線部であるか否かを判定し、この部位が非画線部であるときの計測値を現像後非画線部電位（Ｖ_S）として用いる。
なお、制御部１０は、計測された部位がページ間であるか否かを判定して、この部位が画線部であるか否かを判定してもよい。また、予め、余白に相当する位置に計測センサ６０１を配置することで、このような判定を省略してもよい。この場合には、計測センサ６０１は、非画線部しか計測しないからである。

図５は、記憶部２０に記憶された電位差データ２０１をグラフにプロットした図である。転写ユニット５０４の機能に影響する要因として、温度や湿度などの環境要因や、トナーの材質、現像剤中におけるトナーの割合などの機器要因が挙げられる。これらの各要因が組み合わさって、転写ユニット５０４の現像状態となる。この現像状態は、画像に悪影響を及ぼし易いか否かによって、互いに区別される。

図５に示す電位差データ２０１には、転写ユニット５０４のそれぞれ異なる３つの現像状態である「ＣＡＳＥ I」「ＣＡＳＥ II」「ＣＡＳＥ III」のそれぞれにおいて、複数の第１電位差（ΔＶ_S0）の各々と、これらに対応する第２電位差（ΔＶ_S）の組み合
わせが含まれている。図５に示すように、いずれの現像状態においても、図に横軸で示した第１電位差（ΔＶ_S0）が比較的小さいところでは、縦軸で示した第２電位差（ΔＶ_S）
の傾きは小さいが、第１電位差（ΔＶ_S0）があるところまで大きくなると、急に第２電位
差（ΔＶ_S）の傾きが大きくなるという傾向がある。これは、第１電位差（ΔＶ_S0）が閾
値を超えることにより、現像器５０４３と感光体ドラム５０４１との間で絶縁破壊が生じ、放電が起きるためである。

この放電が起きると、現像剤中の磁性キャリアが感光体ドラム５０４１へ飛翔する、いわゆるキャリアかぶり（ＢＣＯ：Bead Carrier Over）という現象が生じ、画像が乱れるため、画像の画質が著しく劣化する。特に、磁気ブラシ方式を採用する場合には、一般にブラシ密度が粗い（例えば、５．５本／ｍｍ²）ため、ブラシの各穂先からの放電によって、画像の粒状性および線再現性が悪化する。しかし、第１電位差（ΔＶ_S0）をあまり小
さくすると、感光体ドラム５０４１における非画線部の電位（Ｖ_S0〜Ｖ_S）が現像バイアス電位（Ｖ_b）や現像後画線部電位（Ｖ_H）に近くなるため、現像中に現像器５０４３から直接、非画線部へトナーが付着して、画像の画質が劣化する場合がある。また、エッジ効果が高まるので、現像後に感光体ドラム５０４１に形成された画像の画線部から非画線部へトナーが付着する、いわゆる背景かぶりという現象が生じ、画像の画質が劣化する場合がある。したがって、キャリアかぶりが著しく発生しない程度に、第１電位差（ΔＶ_S0
）を大きく設定することが望ましい。

図６は、第２電位差（ΔＶ_S）によるキャリアかぶりへの影響を示す図である。図６に
おいては、横軸に第２電位差（ΔＶ_S）を、縦軸にキャリアかぶりの数（単位：個／ｃｍ
²）をプロットしている。ここで、キャリアかぶりの個数として許容し得る閾値を「１０００個」とすると、全ての現像状態において、第２電位差（ΔＶ_S）を２４Ｖ以下とする
ことで、キャリアかぶりの個数をこの閾値以下にすることができることがわかる。したがって、キャリアかぶりの個数を閾値以下にするためには、図５に示すように、第１電位差（ΔＶ_S0）を「ＣＡＳＥ I」では約３３０V以下に、「ＣＡＳＥ II」では約２６０V
以下に、「ＣＡＳＥ III」では約２４０V以下に、それぞれ設定しなければならないということがわかる。すなわち、これらの現像状態は、「ＣＡＳＥ I」→「ＣＡＳＥ II」→「ＣＡＳＥ III」の順に放電し易くなることがわかる。そして、これらの現像状態のうち、最も放電し難い「ＣＡＳＥ I」では、第１電位差（ΔＶ_S0）を最も大きく設定
することが可能となっている。

［Ａ−５．制御条件テーブルの構成］
図７は、制御条件テーブル２０２の一例を示す図である。図７に示すように、制御条件テーブル２０２には、電位差データ２０１に含まれる複数の現像状態ごとに、転写ユニット５０４を制御する制御条件が記述されている。現像状態は、上述したとおり「ＣＡＳＥ I」→「ＣＡＳＥ II」→「ＣＡＳＥ III」の順に放電し易くなる。制御条件テーブル２０２に記述された各制御条件は、それぞれ、放電し易い現像状態になるにしたがって、第２電位差（ΔＶ_S）がより小さくなるような値が設定されている。例えば、初期電位
（Ｖ_S0）は、放電し易い現像状態になるにしたがって、高→中→低という順序で設定されている。この順序は例えば、現像バイアス電位（Ｖ_b）が固定値である条件下において、第１電位差（ΔＶ_S0）が小さくなっていく順序であるため、結果として第２電位差（ΔＶ
_S）がより小さくなる順序である。また、ここで現像バイアス電位（Ｖ_b）も、放電し易い現像状態になるにしたがって、高→中→低という順序で設定されているが、上記の初期電位（Ｖ_S0）が現像バイアス電位（Ｖ_b）とともに変化しても、それぞれの設定条件は、放電し易い現像状態になるにしたがって、第２電位差（ΔＶ_S）が小さくなるように設定
されている。

なお、制御条件テーブル２０２には、上述した初期電位（Ｖ_S0）、現像バイアス電位（Ｖ_b）および潜像低部電位（Ｖ_L0）に加えて、交流成分振幅（Ｖ_pp）と交流成分周波数（ｆ）とが制御条件として定められている。上述したようにここでは、現像器５０４３には直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加されており、その平均電位が現像バイアス電位（Ｖ_b）となる。この交流電圧の振幅が上記の交流成分振幅（Ｖ_pp）であり、この交流電圧の周波数が上記の交流成分周波数（ｆ）である。

さらに、制御条件テーブル２０２には、単位時間当たりに現像器５０４３へトナーを補給する量であるトナー補給量Ｗ_fと、単位時間当たりに現像器５０４３から現像剤を排出する量である現像剤排出量Ｗ_dとが、それぞれ制御条件として定められている。ここで用いられる現像剤はトナーと磁性キャリアを含んだ二成分現像剤であるが、トナーの消費による現像剤中のトナー濃度の低下や環境変化によって、現像剤のインピーダンスが低下する。現像剤のインピーダンスが低下することにより、静電潜像のコントラストが低下すると、粒状性悪化、ハイライト部調子再現の悪化、キャリアかぶりなどが発生して、画像の画質が劣化する場合がある。そこで、制御部１０がトナー補給量Ｗ_fや現像剤排出量Ｗ_dを制御することによって、この変化を補う。なお、制御条件テーブル２０２には、供給するトナーの種類が記述されていてもよい。
制御部１０は、上述した電位差データ２０１と、この制御条件テーブル２０２とを参照することによって、転写ユニット５０４（画像形成手段）が従う制御条件と、第１電位差と第２電位差との対応関係を表す、複数の対応関係情報を取得する取得手段として機能する。

［Ｂ．動作］
図８は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の動作を示すフロー図である。利用者によって、画像形成装置１００の操作部４０を介して装置の起動を指示する操作がなされると、画像形成装置１００の制御部１０は、転写ユニット５０４を制御する制御条件を初期化する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１０は、記憶部２０に予め記憶された第１電位差（ΔＶ_S0）の最大値、最小値および刻み幅を読み込み（ステップＳ１０２）、
第１電位差（ΔＶ_S0）が読み込んだ最小値となるように、現像バイアス電位（Ｖ_b）を設
定する（ステップＳ１０３）。ここでは、この最大値を４００Ｖ、最小値を０Ｖ、刻み幅を５０Ｖとする。したがって、ステップＳ１０３において、第１電位差（ΔＶ_S0）は０Ｖ
に設定される。

そして、制御部１０は、第１電位差（ΔＶ_S0）が読み込んだ最大値を超えたか否かを判
断する（ステップＳ１０４）。第１電位差（ΔＶ_S0）が最大値を超えていないと判断する
と（ステップＳ１０４；ＮＯ）、制御部１０は、電位計測部６０の計測センサ６０１によって、現像後非画線部電位（Ｖ_S）を計測し（ステップＳ１０５）、初期電位（Ｖ_S0）と、計測したこの現像後非画線部電位（Ｖ_S）との電位差である第２電位差（ΔＶ_S）を算
出して、このときの第１電位差（ΔＶ_S0）に対応付けて記憶部２０に記憶する（ステップ
Ｓ１０６）。第１電位差（ΔＶ_S0）と第２電位差（ΔＶ_S）とを対応付けて記憶すると、
制御部１０は、第１電位差（ΔＶ_S0）がステップＳ１０２で読み込んだ刻み幅だけ増加す
るように現像バイアス電位（Ｖ_b）を設定し（ステップＳ１０７）、処理をステップＳ１０４に戻す。したがって、制御部１０は、第１電位差（ΔＶ_S0）が０Ｖ、５０Ｖ、１００
Ｖ、…、３５０Ｖ、４００Ｖと変化するように現像バイアス電位（Ｖ_b）を設定し、その設定ごとに第２電位差（ΔＶ_S）を算出して、第１電位差（ΔＶ_S0）と第２電位差（ΔＶ
_S）の各組を記憶部２０に記憶する。すなわち、制御部１０は、転写ユニット５０４（画像形成手段）における初期電位（第１の電位）と、感光体ドラム５０４１（像保持体）において露光した領域を複数の現像バイアス電位（第２の電位）でそれぞれ現像した場合に電位計測部６０（計測手段）により計測された複数の現像後非画線部電位（第３の電位）とから、複数の第２電位差（第２の電位差）を算出する算出手段の一例である。

一方、第１電位差（ΔＶ_S0）が最大値を超えていると判断すると（ステップＳ１０４；
ＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ１０６で記憶した第１電位差（ΔＶ_S0）と第２電位
差（ΔＶ_S）の各組と、記憶部２０に記憶されている電位差データ２０１とを照合し（ス
テップＳ１０８）、この各組に対応する現像状態を特定する（ステップＳ１０９）。これは具体的には、例えば、電位差データ２０１と上述した各組との誤差の絶対値を現像状態ごとに合計し、この合計値が最も小さい現像状態を対応する現像状態として特定することによって行う。その後、制御部１０は、特定した現像状態に対応する制御条件を、記憶部２０に記憶されている制御条件テーブル２０２から読み出し（ステップＳ１１０）、読み出したこの制御条件により転写ユニット５０４の制御を開始する（ステップＳ１１１）。

このように、この画像形成装置１００は、現像後非画線部電位（Ｖ_S）を計測することにより、現像状態が画像の画質を劣化させやすいか否かを判定して、判定結果に応じて予め定めた制御条件のいずれかを選択する。したがって、現像状態に応じた最適な制御条件の下、画像形成装置１００の機能が制御される。

［Ｃ．変形例］
上述の実施形態を以下のように変形してもよい。また、以下のように変形した態様を組み合わせてもよい。
（変形例１）上述の実施形態において、第１電位差（ΔＶ_S0）が最小値から最大値まで刻
み幅ごとに増加するように現像バイアス電位（Ｖ_b）を設定し、それらの設定ごとに、現像後非画線部電位（Ｖ_S）を計測して第２電位差（ΔＶ_S）を算出していた。すなわち、
複数の第１電位差（ΔＶ_S0）に対応する第２電位差（ΔＶ_S）を算出していたが、算出す
る第２電位差（ΔＶ_S）に対応する第１電位差（ΔＶ_S0）は一つでもよい。この場合、制
御部１０は、例えば、第１電位差（ΔＶ_S0）が、記憶部２０に予め記憶された値や、制御
部１０のＲＡＭに記憶されている現在使用している値などになるように現像バイアス電位（Ｖ_b）を設定し、このときの第２電位差（ΔＶ_S）を算出して、第１電位差（ΔＶ_S0）
と第２電位差（ΔＶ_S）のこの組を記憶部２０に記憶すればよい。そして、制御部１０は
、この組と、記憶部２０に記憶されている電位差データ２０１とを照合し、この組に対応する現像状態を特定し、特定した現像状態に対応する制御条件を、制御条件テーブル２０２から読み出し、読み出したこの制御条件により転写ユニット５０４の制御を開始すればよい。要するに、制御部１０は、転写ユニット５０４（画像形成手段）における初期電位（第１の電位）と、電位計測部６０（計測手段）により計測された現像後非画線部電位（第３の電位）とから、第２電位差（第２の電位差）を算出する算出手段として機能する。

（変形例２）上述の実施形態において、現像器５０４３に印加する電圧は直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であったが、現像器５０４３に印加する電圧は、直流電圧のみであってもよい。また、制御部１０は、現像器５０４３に印加する電圧の交流成分について、その振幅（Ｖ_pp）や周波数（ｆ）を変化させて、変化後の現像後非画線部電位（Ｖ_S）を計測して第２電位差（ΔＶ_S）を算出し、現像状態を特定するようにしてもよい。この場合
、制御部１０は、転写ユニット５０４（画像形成手段）における初期電位（第１の電位）と、交流電圧の振幅及び周波数の少なくともいずれかが変化したときに電位計測部６０（計測手段）により計測された複数の現像後非画線部電位（第３の電位）とから、複数の第２電位差（第２の電位差）を算出する算出手段として機能する。
図９は、直流電圧に交流電圧を重畳することによる電位差データ２０１への影響を説明するための図である。図９（ａ）は、第１電位差（ΔＶ_S0）を横軸に、第２電位差（ΔＶ
_S）を縦軸にプロットした場合の概念図である。この図に示すように、直流電圧のみを印加して現像器５０４３の電位を現像バイアス電位（Ｖ_b）とする場合に比べ、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加して現像器５０４３の電位を現像バイアス電位（Ｖ_b）とすると、グラフは矢線方向に移動する。すなわち、交流電圧を重畳すると第２電位差（Δ
Ｖ_S）が増加する。一方、図９（ｂ）は、横軸に第２電位差（ΔＶ_S）を、縦軸にキャリ
アかぶりの数（単位：個／ｃｍ²）をプロットした場合の概念図である。このとき、直流電圧のみの場合に比べ、交流電圧を重畳すると、グラフは矢線方向に移動する。すなわち、交流電圧を重畳するとキャリアかぶりの数（ＢＣＯ）が減少する。そして、図９（ａ）における第２電位差（ΔＶ_S）の増加量と図９（ｂ）におけるＢＣＯの減少量は、相殺す
ることがわかっている。すなわち、キャリアかぶりの数は現像器５０４３に印加する電圧の直流成分のみに依存している。

一方、図９（ｃ）は、横軸に第２電位差（ΔＶ_S）を、縦軸に対応する第２電位差（Δ
Ｖ_S）を算出したときの画像についての粒状性の評価（以下、粒状性評価）をプロットした場合の概念図である。このとき、直流電圧のみの場合と、交流電圧を重畳した場合では、ほとんど粒状性評価が変わらない。すなわち、現像器５０４３に印加する電圧が直流成分のみであるか、交流成分が重畳されているかに関わらず、粒状性評価は、第２電位差（ΔＶ_S）によって定まることがわかっている。
したがって、制御条件を変化させて第２電位差（ΔＶ_S）を算出するにあたり、直流電
圧のみを現像器５０４３に印加した場合には、図９（ａ）に示す第１電位差（ΔＶ_S0）−
第２電位差（ΔＶ_S）のグラフ、および、図９（ｂ）に示す第２電位差（ΔＶ_S）−キャ
リアかぶりの数のグラフは、いずれも、その傾きが急峻に増大する領域が存在するグラフとなる。傾きが急峻に増大する領域においては、他の領域と比較して、縦軸（値域）の変化量が大きくても、横軸（定義域）の変化量が小さいので、縦軸に定めた値の誤差による影響が対応する横軸上の値に現れにくい。ここでは、図９（ｂ）により、キャリアかぶりの数として定めた或る数に対応する第２電位差（ΔＶ_S）を特定し、この第２電位差（Δ
Ｖ_S）に対応する第１電位差（ΔＶ_S0）を求めるので、精度の観点から現像器５０４３に
直流電圧のみを印加する場合の方が望ましい。
一方、粒状性評価に対応する第２電位差（ΔＶ_S）を特定する場合には、上述したよう
な相殺はないので、粒状性評価は、現像器５０４３に印加する電圧の直流成分のみに依存しない。すなわち、現像器５０４３に交流電圧を重畳せずに直流電圧のみを変化させて第２電位差（ΔＶ_S）を算出すると、交流成分による影響の度合いを得ることができない。
したがって、第２電位差（ΔＶ_S）を算出する際には、現像器５０４３に印加する電圧を
直流電圧とする場合と、交流電圧を重畳する場合の両方を行うことが望ましい。

（変形例３）上述の実施形態において、制御部１０は、変化させた設定ごとに第２電位差を算出して、第１電位差と第２電位差の各組を記憶部２０に記憶させ、この各組と、記憶部２０に予め記憶されている電位差データ２０１とを照合することにより現像状態を特定し、特定した現像状態に対応する制御条件を読み出していたが、現像状態を特定せずに、直接、制御条件を決定してもよい。この場合、電位差データ２０１と制御条件テーブル２０２はなくてもよい。例えば、制御部１０は、変化させた設定ごとに第２電位差を算出して、第１電位差と第２電位差の各組をプロットし、予め定めた第２電位差が閾値を超える場合に、この第２電位差を小さくするように初期電位および現像バイアス電位の少なくともいずれか一方を設定しなおせばよい。

（変形例４）上述の実施形態において、電位計測部６０の計測センサ６０１は、感光体ドラム５０４１の回転方向における現像器５０４３より下流であって、一次転写ロール５０４４より上流に配置されていたが、計測センサ６０１は、一次転写ロール５０４４より下流に配置されていてもよい。この場合、一次転写ロール５０４４は、感光体ドラム５０４１に対して近接または離間可能に構成されていることが望ましい。図３に破線で示すように、一次転写ロール５０４４は感光体ドラム５０４１に対して近接している場合、すなわち、一次転写ロール５０４４が画像を転写する場合には、計測センサ６０１Ａは転写がなされた後の感光体ドラム５０４１の表面電位を測定する。一方、一次転写ロール５０４４が感光体ドラム５０４１に対して離間している場合には、計測センサ６０１Ａは上述の計測センサ６０１と同様、現像器５０４３により現像された後における感光体ドラム５０４１の表面電位、すなわち、非画線部においては、現像後非画線部電位（Ｖ_S）を測定する。これにより、計測センサ６０１Ａは、転写前後の感光体ドラム５０４１の表面電位を両方測定する。

また、上述の実施形態においては、初期電位は予め定められた値を用いていたが、図３に示すように、電位計測部６０は、初期電位を計測する初期電位計測センサ６０２を備えていてもよい。感光体ドラム５０４１の状態によっては同じ印加電圧であっても初期電位が変動することがあり、制御部１０が設定した通りに、感光体ドラム５０４１が帯電しない場合があり得るからである。このように、初期電位計測センサ６０２を備えることで、制御部１０は、フィードバック制御などを行って、感光体ドラム５０４１の表面電位を設定したとおりの初期電位にさせる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した概略図である。 画像形成部の構成を示した図である。 転写ユニットの構成を示した図である。 感光体ドラムの表面電位の状態を説明するための概念図である。 記憶部に記憶された電位差データをグラフにプロットした図である。 第２電位差によるキャリアかぶりへの影響を示す図である。 制御条件テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフロー図である。 交流電圧を重畳することによる電位差データへの影響を説明する図である。

符号の説明

１０…制御部、１００…画像形成装置、２０…記憶部、２０１…電位差データ、２０２…制御条件テーブル、３０…通信部、４０…操作部、５０…画像形成部、５０１…給紙トレイ、５０２…用紙搬送ロール、５０３…露光装置、５０４…転写ユニット、５０４１…感光体ドラム、５０４２…ローラ帯電器、５０４３…現像器、５０４４…一次転写ロール、５０４５…ドラムクリーナ、５０４６…除電装置、５０５…中間転写ベルト、５０６…ベルト搬送ロール、５０７…二次転写ロール、５０８…バックアップロール、５０９…定着装置、５０９１…加熱ロール、５０９２…加圧ロール、５１０…排出口、５１１…排出用紙受、６０…電位計測部、６０１…計測センサ。

Claims (8)

1. 制御条件に従って画像を形成する画像形成手段であって、像保持体の表面を第１の電位に帯電させ、帯電した当該像保持体の表面を露光し、第２の電位を現像電位として、露光した領域を現像し、画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により画像が形成された後の像保持体において、露光した前記領域以外の領域の電位である第３の電位を計測する計測手段と、
   前記画像形成手段が従う前記制御条件と、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差である第１の電位差と、前記第１の電位と前記第３の電位との電位差である第２の電位差との対応関係を表す、複数の対応関係情報を取得する取得手段と、
   前記画像形成手段における前記第１の電位と、前記計測手段により計測された前記第３の電位とから、前記第２の電位差を算出する算出手段と、
   前記取得手段により取得された前記複数の対応関係情報に基づいて、前記画像形成手段における前記第１の電位と前記第２の電位との差である前記第１の電位差、及び、前記算出手段により算出された前記第２の電位差に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出手段は、前記画像形成手段における前記第１の電位と、前記像保持体において露光した領域を複数の前記第２の電位でそれぞれ現像した場合に前記計測手段により計測された複数の前記第３の電位とから、複数の前記第２の電位差を算出し、
   前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記複数の対応関係情報に基づいて、前記画像形成手段における複数の前記第１の電位差、及び、前記算出手段により算出された複数の前記第２の電位差に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段は、直流電圧に交流電圧を重畳した前記第２の電位を現像電位として用い、
   前記制御条件は、前記交流電圧の振幅及び周波数の少なくともいずれかについての条件である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記算出手段は、前記画像形成手段における前記第１の電位と、前記交流電圧の振幅及び周波数の少なくともいずれかが変化したときに前記計測手段により計測された複数の前記第３の電位とから、複数の前記第２の電位差を算出し、
   前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記複数の対応関係情報に基づいて、前記画像形成手段における複数の前記第１の電位差、及び、前記算出手段により算出された複数の前記第２の電位差に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像保持体に対して近接または離間可能で、前記像保持対に対して近接したときに、前記画像形成手段により形成された画像を被転写体に転写する転写手段を具備し、
   前記計測手段は、前記像保持体において前記転写手段が近接する位置よりも前記像保持体の表面の移動方向下流側に配置され、前記転写手段が前記像保持体に対して離間している場合には、前記第３の電位を計測し、前記転写手段が前記画像を転写する場合には、当該転写がなされた後の像保持体の電位を計測する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御条件は、前記画像形成手段における前記第１の電位、前記画像形成手段における前記第２の電位、前記画像形成手段が前記像保持体の表面を露光するときの露光強度、前記画像形成手段が現像に用いる現像剤に含まれるトナーの補給量および当該現像剤の排出量の少なくともいずれかについての条件である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記第２の電位を現像電位として前記画像形成手段に画像を形成させ、前記計測手段に前記第３の電位を計測させ、前記第１の電位と計測された当該第３の電位との電位差である第２の電位差と、前記第１の電位差との組により前記画像形成手段の状態である現像状態を特定する特定手段
   を具備し、
   前記取得手段は、前記画像形成手段が従う前記制御条件と、前記現像状態との対応関係を表す対応関係情報を取得し、
   前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記対応関係情報に基づいて、前記特定手段が特定した前記現像状態に対応する前記制御条件を特定し、特定した当該制御条件により前記画像形成手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記特定手段は、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差である第１の電位差が決められた最小値から最大値まで変化するように、複数回にわたって前記第２の電位を変化させて、前記画像形成手段に画像を形成させ、前記計測手段に前記第３の電位を計測させ、前記第１の電位と計測された当該第３の電位との電位差である第２の電位差と、前記第１の電位差との複数の組により前記画像形成手段の状態である現像状態を特定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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