JP2024001410A - 画像形成装置、帯電量取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーを消費することなく、トナーの帯電量を取得可能な画像形成装置、及び帯電量取得方法を提供すること。【解決手段】画像形成装置は、感光体ドラムに対向して設けられ、トナー及びキャリアを含む現像剤を前記感光体ドラムとの間の対向領域に搬送する現像ローラーと、前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像ローラー側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流を検出する第１検出処理部と、前記現像剤におけるトナー濃度を検出する第２検出処理部と、前記非現像電流及び前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する取得処理部と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及び当該画像形成装置で実行される帯電量取得方法に関する。

トナー及びキャリアを含む現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、現像ローラーに印加される現像バイアス電圧などの画像形成条件を調整する調整処理が実行されることがある。例えば、前記現像剤に含まれる前記トナーの帯電量に基づいて、前記調整処理の実行タイミングが到来したか否かを判定する画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。この画像形成装置では、測定用トナー像を形成する処理が実行され、当該処理によって形成された前記測定用トナー像の濃度の検出結果に基づいて、前記トナーの帯電量が取得される。

特開２０２０－３４７９９号公報

しかしながら、前記トナーの帯電量を取得するために前記測定用トナー像を形成する構成では、前記トナーの帯電量が取得される際に前記トナーが消費される。

本発明の目的は、トナーを消費することなく、トナーの帯電量を取得可能な画像形成装置、及び帯電量取得方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、像担持体と、収容部と、現像部材と、第１検出処理部と、第２検出処理部と、取得処理部とを備える。前記像担持体には、静電潜像が形成される。前記収容部は、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する。前記現像部材は、前記像担持体に対向して設けられ、前記収容部に収容された前記現像剤を前記像担持体との間の対向領域に搬送する。前記第１検出処理部は、前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像部材側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流を検出する。前記第２検出処理部は、前記収容部に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検出する。前記取得処理部は、前記第１検出処理部によって検出される前記非現像電流及び前記第２検出処理部によって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する。

本発明の他の局面に係る帯電量取得方法は、静電潜像が形成される像担持体と、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する収容部と、前記像担持体に対向して設けられ、前記収容部に収容された前記現像剤を前記像担持体との間の対向領域に搬送する現像部材と、を備える画像形成装置で実行され、以下の第１検出ステップと、第２検出ステップと、取得ステップとを含む。前記第１検出ステップでは、前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像部材側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流が検出される。前記第２検出ステップでは、前記収容部に収容された前記現像剤におけるトナー濃度が検出される。前記取得ステップでは、前記第１検出ステップによって検出される前記非現像電流及び前記第２検出ステップによって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量が取得される。

本発明によれば、トナーを消費することなく、トナーの帯電量を取得することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成ユニットの構成を示す断面図である。 図４は、図３におけるＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。 図５は、様々な計測条件下で非現像電流を計測する実験の結果を示す表である。 図６は、非現像電流とトナー濃度及びトナーの帯電量の積との関係を示すグラフである。 図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される帯電量制御処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置１００の構成］
まず、図１、及び図２を参照しつつ、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。

なお、説明の便宜上、画像形成装置１００が使用可能な設置状態（図１に示される状態）で鉛直方向を上下方向Ｄ１と定義する。また、図１に示される画像形成装置１００の紙面左側の面を正面（前面）として前後方向Ｄ２を定義する。また、前記設置状態の画像形成装置１００の正面を基準として左右方向Ｄ３を定義する。

画像形成装置１００は、画像データに基づく画像をシートに形成するプリント機能を有する。具体的に、画像形成装置１００は、前記プリント機能、スキャン機能、ファクス機能、及びコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。なお、本発明は、電子写真方式で画像を形成可能なプリンター、ファクス装置、及びコピー機などの画像形成装置に適用されてもよい。

図１、及び図２に示されるように、画像形成装置１００は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、操作表示部５、記憶部６、及び制御部７を備える。

画像読取部２は、原稿から画像を読み取る。画像読取部２は、原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備える。

ＡＤＦ１は、画像読取部２によって画像が読み取られる原稿を搬送する。ＡＤＦ１は、原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備える。

画像形成部３は、前記プリント機能を実現する。具体的に、画像形成部３は、電子写真方式に従って、給紙部４から供給されるシートにカラー又はモノクロの画像を形成する。

給紙部４は、画像形成部３にシートを供給する。給紙部４は、給紙カセット、手差しトレイ、及び複数の搬送ローラーを備える。

操作表示部５は、画像形成装置１００のユーザーインターフェイスである。操作表示部５は、表示部、及び操作部を有する。前記表示部は、制御部７からの制御指示に応じて各種の情報を表示する。具体的に、前記表示部は、液晶ディスプレーなどの表示装置である。前記操作部は、ユーザーの操作に応じて制御部７に各種の情報を入力する。具体的に、前記操作部は、操作キー又はタッチパネルなどの操作装置である。

記憶部６は、不揮発性の記憶装置である。例えば、記憶部６は、フラッシュメモリーなどの不揮発性メモリーである。

制御部７は、画像形成装置１００を統括的に制御する。図２に示されるように、制御部７は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、及びＲＡＭ１３を備える。ＣＰＵ１１は、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１に各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め格納される不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される揮発性、又は不揮発性の記憶装置である。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に予め格納された各種の制御プログラムを実行することにより、画像形成装置１００を統括的に制御する。

なお、制御部７は、画像形成装置１００を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。また、制御部７は、集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路で構成されたものであってもよい。

［画像形成部３の構成］
次に、図１～図３を参照しつつ、画像形成部３の構成について説明する。ここで、図３は画像形成ユニット２４の構成を示す断面図である。なお、図３では、帯電ローラー３２と第１電圧印加部３７との間の通電路、及び現像ローラー４４とグランドとの間の通電路が一点鎖線によって示されている。

図１に示されるように、画像形成部３は、複数の画像形成ユニット２１～２４、光走査装置２５、中間転写ベルト２６、二次転写ローラー２７、定着装置２８、及び排紙トレイ２９を備える。また、図２、及び図３に示されるように、画像形成部３は、濃度センサー３０を備える。

画像形成ユニット２１は、Ｙ（イエロー）のトナー像を形成する。画像形成ユニット２２は、Ｃ（シアン）のトナー像を形成する。画像形成ユニット２３は、Ｍ（マゼンタ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット２４は、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成する。図１に示されるように、画像形成ユニット２１～２４は、画像形成装置１００の前後方向Ｄ２に沿って、画像形成装置１００の前方側からイエロー、シアン、マゼンタ、及びブラックの順に併設される。

図３に示されるように、画像形成ユニット２４は、感光体ドラム３１、帯電ローラー３２、現像装置３３、一次転写ローラー３４、及びドラム清掃部３５を備える。また、画像形成ユニット２１～２３各々は、画像形成ユニット２４と同様の構成を備える。

感光体ドラム３１は、表面に静電潜像が形成される。例えば、感光体ドラム３１は、アモルファスシリコンによって形成された感光層３１Ａを有する。感光体ドラム３１は、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて、図３に示される回転方向Ｄ４に回転する。これにより、感光体ドラム３１は、表面に形成される静電潜像を搬送する。感光体ドラム３１は、本発明の像担持体の一例である。なお、感光層３１Ａは、有機感光材料などの他の感光材料によって形成されてもよい。

帯電ローラー３２は、予め設定された帯電電圧の印加を受けて、感光体ドラム３１の表面を帯電させる。例えば、帯電ローラー３２は、感光体ドラム３１の表面を正極性に帯電させる。帯電ローラー３２によって帯電された感光体ドラム３１の表面には、光走査装置２５から射出される画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。

現像装置３３は、非磁性体のトナー及び磁性体のキャリアを含む現像剤を用いて、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像を現像する。これにより、感光体ドラム３１の表面にトナー像が形成される。

一次転写ローラー３４は、現像装置３３によって感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２６に転写する。

ドラム清掃部３５は、一次転写ローラー３４によるトナー像転写後の感光体ドラム３１の表面に残存する前記トナーを除去する。

画像形成部３は、画像形成ユニット２１～２４各々に対応するトナーコンテナ３６（図１参照）を備える。また、画像形成部３は、画像形成ユニット２１～２４各々に対応する第１電圧印加部３７（図２、及び図３参照）、第２電圧印加部３８（図２、及び図３参照）、及び電流検出部３９（図２、及び図３参照）を備える。

ここで、画像形成ユニット２４に対応するトナーコンテナ３６、第１電圧印加部３７、第２電圧印加部３８、及び電流検出部３９について説明する。なお、図２には、画像形成ユニット２４に対応する第１電圧印加部３７、第２電圧印加部３８、及び電流検出部３９が示されている。

トナーコンテナ３６は、Ｋ（ブラック）の前記トナーを収容する。また、トナーコンテナ３６は、現像装置３３にＫ（ブラック）の前記トナーを供給する。具体的に、トナーコンテナ３６の内部には、前記トナーをトナーコンテナ３６の外部に通じる排出口へ搬送する搬送スクリューが設けられている。前記搬送スクリューは、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて回転し、トナーコンテナ３６の内部に収容された前記トナーを前記排出口へ搬送する。前記排出口から排出された前記トナーは、不図示の供給経路を経由して現像装置３３に供給される。

第１電圧印加部３７は、帯電ローラー３２に前記帯電電圧を印加する電源である。具体的に、前記帯電電圧は、第１直流成分を含む電圧である。ここで、前記第１直流成分は、制御部７によって設定された電圧値の直流電圧である。例えば、前記第１直流成分は、正極性を有する直流電圧である。

第２電圧印加部３８は、現像装置３３の現像ローラー４４（図３参照）に予め定められた現像バイアス電圧を印加する。具体的に、前記現像バイアス電圧は、第２直流成分及び特定交流成分を含む電圧である。ここで、前記第２直流成分は、制御部７によって設定された電圧値の直流電圧である。例えば、前記第２直流成分は、正極性を有し、前記第１直流成分よりも電圧値が低い直流電圧である。また、前記特定交流成分は、矩形波であって、制御部７によって設定された振幅値、デューティー比、及び周波数を有する交流電圧である。

電流検出部３９は、現像装置３３の現像ローラー４４（図３参照）を経由して流れる電流を検出する。図３に示されるように、電流検出部３９は、現像ローラー４４から第２電圧印加部３８を経由してグランドへ至る通電路に設けられる。例えば、電流検出部３９は、抵抗器を含んでおり、当該抵抗器の両端に係る電圧を制御部７に出力する。

光走査装置２５は、画像形成ユニット２１～２４各々の感光体ドラム３１の表面へ向けて、画像データに基づく光を射出する。

中間転写ベルト２６は、画像形成ユニット２１～２４各々の感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー像が転写される無端状のベルト部材である。中間転写ベルト２６は、駆動ローラー及び張架ローラーによって所定のテンションで張架される。中間転写ベルト２６は、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて前記駆動ローラーが回転することで、図３に示される回転方向Ｄ５に回転する。

二次転写ローラー２７は、中間転写ベルト２６の表面に転写されたトナー像を給紙部４から供給されるシートに転写する。

定着装置２８は、二次転写ローラー２７によってシートに転写されたトナー像を当該シートに定着させる。

排紙トレイ２９には、定着装置２８によってトナー像が定着されたシートが排出される。

濃度センサー３０は、中間転写ベルト２６の外周面に転写されたトナー像の濃度を検出する。例えば、濃度センサー３０は、中間転写ベルト２６の外周面へ向けて光を射出する発光部と、前記発光部から射出されて中間転写ベルト２６の外周面で反射された光を受光する受光部とを備える反射型のフォトセンサーである。図３に示されるように、濃度センサー３０は、画像形成ユニット２４よりも中間転写ベルト２６の回転方向Ｄ５の下流側であって、二次転写ローラー２７よりも回転方向Ｄ５の上流側に配置される。

［現像装置３３の構成］
次に、図３、及び図４を参照しつつ、画像形成ユニット２４の現像装置３３の構成について説明する。なお、画像形成ユニット２１～２３各々の現像装置３３も、以下に述べる現像装置３３と同様の構成を備える。

図３、及び図４に示されるように、現像装置３３は、筐体４１、第１搬送部材４２、第２搬送部材４３、現像ローラー４４、規制部材４５、及び透磁率センサー４６を備える。

筐体４１は、図３に示されるように、第１搬送部材４２、第２搬送部材４３、現像ローラー４４、及び規制部材４５を収容する。また、筐体４１は、前記トナー、及び前記キャリアを含む前記現像剤を収容する。具体的に、筐体４１は、底面５１、及び底面５１に立設される側壁によって形成される内部空間において前記現像剤を収容する。筐体４１は、左右方向Ｄ３に長尺に形成される。現像装置３３は、筐体４１に収容される前記現像剤を用いて、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像を現像する。筐体４１は、本発明における収容部の一例である。

図３、及び図４に示されるように、筐体４１は、前記現像剤が搬送される第１搬送路５２、及び第２搬送路５３を有する。具体的に、筐体４１の底面５１には、左右方向Ｄ３に延在する隔壁５４（図４参照）が設けられている。筐体４１の底面５１、側壁、及び隔壁５４により、左右方向Ｄ３に延在する第１搬送路５２、及び第２搬送路５３が形成される。

第１搬送部材４２は、筐体４１において回転可能に設けられる。図４に示されるように、第１搬送部材４２は、第１搬送路５２に設けられる。第１搬送部材４２は、第１搬送路５２に収容された前記現像剤を、図４に示される搬送方向Ｄ６に搬送する。また、第１搬送部材４２は、前記現像剤を撹拌して、前記トナー、及び前記キャリアを摩擦帯電させる。例えば、前記トナーは、前記キャリアとの摩擦帯電により正極性に帯電する。例えば、第１搬送部材４２は、第１搬送路５２において左右方向Ｄ３に沿った回転軸を中心に回転可能に設けられたスクリュー状の部材である。第１搬送部材４２は、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて回転する。なお、第１搬送部材４２は、スクリュー状の部材に限られず、前記現像剤を撹拌及び搬送可能な部材であればよい。

第２搬送部材４３は、筐体４１において回転可能に設けられる。図４に示されるように、第２搬送部材４３は、第２搬送路５３に設けられる。第２搬送部材４３は、第２搬送路５３に収容された前記現像剤を、図４に示される搬送方向Ｄ７に搬送する。また、第２搬送部材４３は、前記現像剤を撹拌して、前記トナー、及び前記キャリアを摩擦帯電させる。例えば、第２搬送部材４３は、第２搬送路５３において左右方向Ｄ３に沿った回転軸を中心に回転可能に設けられたスクリュー状の部材である。第２搬送部材４３は、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて回転する。なお、第２搬送部材４３は、スクリュー状の部材に限られず、前記現像剤を撹拌及び搬送可能な部材であればよい。

図４に示されるように、第１搬送路５２における搬送方向Ｄ６の下流側の端部には、第２搬送路５３へ通じる第１通路５５が設けられている。例えば、第１通路５５は、隔壁５４の右端部に形成される。また、図４に示されるように、第２搬送路５３における搬送方向Ｄ７の下流側の端部には、第１搬送路５２へ通じる第２通路５６が設けられている。例えば、第２通路５６は、隔壁５４の左端部に形成される。つまり、筐体４１の内部には、第１搬送路５２、第１通路５５、第２搬送路５３、及び第２通路５６により、前記現像剤が循環する循環搬送路が形成されている。

現像ローラー４４は、感光体ドラム３１に対向して設けられる。現像ローラー４４は、筐体４１に収容された前記現像剤を感光体ドラム３１との間の対向領域Ｒ１（図３参照）に搬送する。現像ローラー４４には、前記現像バイアス電圧が印加される。現像ローラー４４は、本発明の現像部材の一例である。

図３に示されるように、現像ローラー４４は、第２搬送部材４３、及び感光体ドラム３１に対向して設けられる。現像ローラー４４は、第２搬送路５３から前記現像剤を汲み上げる。現像ローラー４４によって汲み上げられた前記現像剤は、現像ローラー４４の内部に設けられた磁極の磁力により、現像ローラー４４の外周面において磁気ブラシを形成する。

現像ローラー４４は、筐体４１により回転可能に支持されており、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて、図３に示される回転方向Ｄ８に回転する。これにより、現像ローラー４４は、外周面に形成された前記磁気ブラシを対向領域Ｒ１（図３参照）に搬送する。

対向領域Ｒ１には、感光体ドラム３１の回転により、当該感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像が搬送される。ここで、感光体ドラム３１の表面に形成される静電潜像には、前記トナーによって可視化される可視化領域と、前記トナーによって可視化されない非可視化領域とが含まれる。前記可視化領域は、感光体ドラム３１の表面における、光走査装置２５によって射出された光が照射された領域である。また、前記非可視化領域は、感光体ドラム３１の表面における、光走査装置２５によって射出された光が照射されていない領域である。

現像ローラー４４に前記現像バイアス電圧が印加されると、現像ローラー４４と前記可視化領域との間に、前記トナーを感光体ドラム３１側へ移動させる第１電界が形成される。また、現像ローラー４４に前記現像バイアス電圧が印加されると、現像ローラー４４と前記非可視化領域との間に、前記トナーを現像ローラー４４側へ移動させる第２電界が形成される。対向領域Ｒ１に搬送された前記磁気ブラシに含まれる前記トナーは、対向領域Ｒ１に形成される前記第１電界及び前記第２電界の作用により、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像のうちの前記可視化領域に選択的に移動される。これにより、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像が現像（可視化）される。

なお、前記可視化領域は、感光体ドラム３１の表面における、光走査装置２５によって射出された光が照射されていない領域であってもよい。この場合、前記非可視化領域は、感光体ドラム３１の表面における、光走査装置２５によって射出された光が照射された領域であってもよい。また、前記非可視化領域は、感光体ドラム３１の表面における、帯電ローラー３２によって帯電されていない領域であってもよい。前記可視化領域が感光体ドラム３１の表面における光走査装置２５によって射出された光が照射されていない領域である場合、前記トナーは、帯電ローラー３２による帯電極性とは逆極性に帯電される。

規制部材４５は、現像ローラー４４の外周面に形成された前記磁気ブラシの層厚を規制する。図３に示されるように、規制部材４５は、第２搬送部材４３と現像ローラー４４との間の対向領域よりも回転方向Ｄ８の下流側であって、対向領域Ｒ１よりも回転方向Ｄ８の上流側に設けられる。規制部材４５は、現像ローラー４４の外周面との間に所定のギャップが形成されるように、現像ローラー４４の外周面に対向して設けられる。

第１搬送路５２の上側には、開口部５７が設けられている。図３に示されるように、開口部５７は、第１搬送路５２の上側において第１搬送路５２を覆う筐体４１の上面部に設けられる。開口部５７は、第１搬送路５２における搬送方向Ｄ６の上流側の端部と対向して設けられる。開口部５７は、トナーコンテナ３６から供給される前記トナーの第１搬送路５２への搬入に用いられる。具体的に、トナーコンテナ３６から供給される前記トナーは、開口部５７を経由して、第１搬送路５２の搬入位置Ｐ１（図４参照）に搬入される。搬入位置Ｐ１は、底面５１における開口部５７との対向位置である。

透磁率センサー４６は、筐体４１に収容された前記現像剤の透磁率を検出する。具体的に、透磁率センサー４６は、第１搬送路５２における搬入位置Ｐ１よりも搬送方向Ｄ６の下流側の検出位置Ｐ２（図４参照）の前記現像剤の透磁率を検出する。図３に示されるように、透磁率センサー４６は、筐体４１の底面部に設けられる。透磁率センサー４６は、検出される前記現像剤の透磁率に応じた電圧の電気信号を出力する。

ところで、前記トナーの帯電量を取得して、取得された前記トナーの帯電量に基づいて、画像形成条件を調整する調整処理の実行タイミングが到来したか否かを判定する画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、測定用トナー像を形成する処理が実行され、当該処理によって形成された前記測定用トナー像の濃度の検出結果に基づいて、前記トナーの帯電量が取得される。

しかしながら、前記トナーの帯電量を取得するために前記測定用トナー像を形成する構成では、前記トナーの帯電量が取得される際に前記トナーが消費される。

これに対し、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００では、以下に説明するように、前記トナーを消費することなく、前記トナーの帯電量を取得することが可能である。

具体的に、画像形成装置１００では、前記現像剤が存在する対向領域Ｒ１に前記第２電界が形成される場合に流れる非現像電流、及び現像装置３３の内部に収容された前記現像剤における前記キャリアに対する前記トナーの割合（以下、「トナー濃度」という。）に基づいて、前記トナーの帯電量が取得される。

ここで、図５、及び図６を参照しつつ、前記非現像電流と、前記トナーの帯電量と、前記トナー濃度との関係について説明する。図５は、画像形成装置１００を用いて行われた、様々な計測条件下で前記非現像電流を計測する実験の結果を示す表である。また、図６は、図５に示される表に基づいて作成された、前記非現像電流と前記トナー濃度及び前記トナーの帯電量の積との関係を示すグラフである。

なお、図５に示される「ＤＳＧａｐ」は、対向領域Ｒ１における感光体ドラム３１と現像ローラー４４との間の距離を示す記号である。また、図５に示される「Ｖｏ」は、感光体ドラム３１における前記非可視化領域の電位を示す記号である。また、図５に示される「Ｖｄｃ」は、前記現像バイアス電圧に含まれる前記第２直流成分の電圧を示す記号である。また、図５に示される「Ｖｐｐ」は、前記現像バイアス電圧に含まれる前記特定交流成分の最大電圧と最小電圧との差を示す記号である。また、図５、及び図６に示される「Ｔ／Ｃ」は、前記トナー濃度を示す記号である。また、図５、及び図６に示される「Ｑ／Ｍ」は、前記トナーの帯電量を示す記号である。また、図５に示される「Ｉｗ」は、前記非現像電流を示す記号である。また、図６に示される「Ｒ^２」は、決定係数を示す記号である。また、図６では、トナーＸに対応する回帰直線、及びトナーＹに対応する回帰直線が、それぞれ破線によって示されている。

図５、及び図６に示されるように、前記非現像電流と前記トナー濃度及び前記トナーの帯電量の積との間には、強い相関関係がある。また、図５、及び図６に示されるように、前記非現像電流と前記トナー濃度及び前記トナーの帯電量の積との間の相関関係は、前記トナーの種類ごとに異なる。

そのため、前記非現像電流と前記トナー濃度及び前記トナーの帯電量の積との関係は、以下の回帰式（１）で表現することが可能である。なお、回帰式（１）に含まれる「Ａ」、及び「Ｂ」は、前記トナーの種類ごとに定められる定数である。例えば、画像形成装置１００では、当該装置で用いられる前記トナーの種類に対応する定数Ａ、及び定数Ｂが、予め定められている。

Ｔ／Ｃ＊Ｑ／Ｍ＝Ａ＊Ｉｗ＋Ｂ・・・（１）

また、回帰式（１）は、以下の変形式（２）に変形可能である。

Ｑ／Ｍ＝（Ａ＊Ｉｗ＋Ｂ）／（Ｔ／Ｃ）・・・（２）

つまり、前記トナーの帯電量は、変形式（２）に前記非現像電流、及び前記トナー濃度を代入することにより算出可能である。

［制御部７の構成］
次に、図２を参照しつつ、制御部７の構成について説明する。

図２に示されるように、制御部７は、第１検出処理部６１、第２検出処理部６２、取得処理部６３、補給制御部６４、及び供給撹拌処理部６５を含む。

具体的に、制御部７のＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１を第１検出処理部６１、第２検出処理部６２、取得処理部６３、補給制御部６４、及び供給撹拌処理部６５として機能させるための特定制御プログラムが予め格納されている。そして、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納された前記特定制御プログラムを実行することにより、上述の各機能部として機能する。なお、制御部７に含まれる一部、又は全部の機能部は、電子回路で構成されていてもよい。また、前記特定制御プログラムは、複数のプロセッサーを制御部７に含まれる各機能部として機能させるためのプログラムであってもよい。

なお、以下では、画像形成ユニット２１～２４のうち、画像形成ユニット２４に含まれる各部、及び画像形成ユニット２４に対応して設けられる各部を例に挙げて説明を行う。以下の説明は、画像形成ユニット２１～２３各々についても同様に当てはまる。

第１検出処理部６１は、前記現像剤が存在する対向領域Ｒ１に前記トナーを現像ローラー４４側へ移動させる前記第２電界（本発明の特定電界の一例）が形成される場合に流れる前記非現像電流を検出する。

前記非現像電流は、対向領域Ｒ１に形成される前記第２電界の作用により、対向領域Ｒ１に搬送された前記磁気ブラシに含まれる前記トナーが現像ローラー４４側へ移動することにより生じる電流であって、現像ローラー４４を経由して流れる電流である。前記非現像電流は、対向領域Ｒ１に形成される電界が前記第２電界のみである場合に検出されることが望ましい。

具体的に、第１検出処理部６１は、画像データに基づく画像を形成する画像形成処理の実行中における当該画像データに対応する静電潜像が対向領域Ｒ１に存在しない検出タイミングで、前記非現像電流を検出する。

例えば、前記検出タイミングは、前記画像形成処理で最初に形成される画像の静電潜像が対向領域Ｒ１に搬送される前のタイミングを含む。また、前記検出タイミングは、前記画像形成処理で形成される画像の静電潜像が対向領域Ｒ１を通過した後であって、当該画像の次に形成される画像の静電潜像が対向領域Ｒ１に搬送される前のタイミングを含む。また、前記検出タイミングは、前記画像形成処理で最後に形成される画像の静電潜像が対向領域Ｒ１を通過した後のタイミングを含む。なお、前記検出タイミングは、前記画像形成処理の実行中における任意のタイミングであってもよい。また、前記検出タイミングは、前記画像形成処理の実行期間外のタイミングであってもよい。

ここで、画像形成装置１００では、感光体ドラム３１の感光層３１Ａがアモルファスシリコンにより形成されている。これにより、感光層３１Ａが有機感光材料で形成される構成と比較して、感光層３１Ａの電気抵抗を小さくすることが可能である。感光層３１Ａの電気抵抗が小さくなると、前記非現像電流が大きくなる。従って、前記非現像電流の検出誤差を小さくすることが可能である。

第２検出処理部６２は、筐体４１に収容された前記現像剤における前記トナー濃度を検出する。

例えば、第２検出処理部６２は、第１検出処理部６１によって前記非現像電流が検出される場合に、透磁率センサー４６を用いて前記現像剤の透磁率を検出する。つまり、第２検出処理部６２は、透磁率センサー４６に前記現像剤の透磁率に応じた電圧値の電気信号を出力させる。

また、第２検出処理部６２は、予め記憶部６に格納された第２テーブルデータを用いて、透磁率センサー４６から出力される電気信号の電圧値を、前記トナー濃度を示す値に変換する。前記第２テーブルデータは、透磁率センサー４６から出力される電気信号の電圧値と前記トナー濃度を示す値との対応関係を示すデータである。

取得処理部６３は、第１検出処理部６１によって検出される前記非現像電流、及び第２検出処理部６２によって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する。

具体的に、取得処理部６３は、第１検出処理部６１によって検出される前記非現像電流、及び第２検出処理部６２によって検出される前記トナー濃度を、上述の変形式（２）に代入することにより、前記トナーの帯電量を算出する。

なお、取得処理部６３は、トナーコンテナ３６に収容されている前記トナーの種類に基づいて、変形式（２）に含まれる定数Ａ、及び定数Ｂを切り替えてもよい。例えば、取得処理部６３は、予めトナーコンテナ３６に取り付けられた電子タグから読み取られる情報に基づいて、当該トナーコンテナ３６に収容された前記トナーの種類を判定することが可能である。また、取得処理部６３は、予め記憶部６に格納された第１テーブルデータを用いて、前記トナーの種類に対応する定数Ａ、及び定数Ｂを特定することが可能である。前記第１テーブルデータは、前記トナーの種類と、定数Ａ、及び定数Ｂとの対応関係を示すデータである。

補給制御部６４は、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量が予め定められた制御値となるように、筐体４１への前記トナーの補給を制御する。

具体的に、補給制御部６４は、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量が前記制御値を超える場合に、筐体４１への前記トナーの補給を実行する。具体的に、補給制御部６４は、トナーコンテナ３６の前記搬送スクリューを駆動して、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量と前記制御値との差に応じた量の前記トナーを筐体４１に供給する。また、補給制御部６４は、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量が前記制御値以下である場合に、筐体４１への前記トナーの補給を実行しない。

供給撹拌処理部６５は、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量が前記制御値よりも高い上限値を超える場合に、前記画像形成処理を中断させて、筐体４１へ前記トナーを供給するとともに筐体４１内の前記現像剤を撹拌する。

具体的に、供給撹拌処理部６５は、前記画像形成処理の中断後に、前記トナーの帯電量が前記制御値以下になるように、筐体４１へ前記トナーを供給するとともに筐体４１内の前記現像剤を撹拌する。

例えば、供給撹拌処理部６５は、トナーコンテナ３６の前記搬送スクリューを駆動して、予め定められた量の前記トナーを筐体４１に供給する。また、供給撹拌処理部６５は、現像装置３３の第１搬送部材４２、及び第２搬送部材４３を駆動して、予め定められた時間が経過するまで、前記現像剤を撹拌する。

［帯電量制御処理］
以下、図７を参照しつつ、画像形成装置１００において制御部７により実行される帯電量制御処理の手順の一例とともに、本発明の帯電量取得方法について説明する。ここで、ステップＳ１１、Ｓ１２・・・は、制御部７により実行される処理手順（ステップ）の番号を表している。なお、前記帯電量制御処理は、前記画像形成処理が実行される場合に、当該画像形成処理とともに実行される。

＜ステップＳ１１＞
まず、ステップＳ１１において、制御部７は、前記画像形成処理の実行中に前記検出タイミングが到来したか否かを判定する。

ここで、制御部７は、前記検出タイミングが到来したと判定すると（Ｓ１１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１２に移行させる。また、前記検出タイミングが到来していなければ（Ｓ１１のＮｏ側）、制御部７は、ステップＳ１１で前記検出タイミングの到来を待ち受ける。

＜ステップＳ１２＞
ステップＳ１２において、制御部７は、前記非現像電流を検出する。ここで、ステップＳ１２の処理は、本発明の第１検出ステップの一例であって、制御部７の第１検出処理部６１により実行される。

具体的に、制御部７は、画像形成ユニット２４、及び中間転写ベルト２６への駆動力の供給を継続して、感光体ドラム３１、現像装置３３の現像ローラー４４、及び中間転写ベルト２６などを回転させる。また、制御部７は、帯電ローラー３２への前記帯電電圧の印加を継続して、感光体ドラム３１の表面を帯電させる。また、制御部７は、現像ローラー４４への前記現像バイアス電圧の印加を継続する。これにより、帯電された感光体ドラム３１の表面と前記現像バイアス電圧が印加された現像ローラー４４との間で、前記第２電界が形成される。そして、制御部７は、電流検出部３９を用いて、前記現像剤が存在する対向領域Ｒ１に前記第２電界が形成される場合に流れる前記非現像電流を検出する。

＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１３において、制御部７は、前記トナー濃度を検出する。ここで、ステップＳ１３の処理は、本発明の第２検出ステップの一例であって、制御部７の第２検出処理部６２により実行される。

具体的に、制御部７は、透磁率センサー４６を用いて前記現像剤の透磁率を検出する。また、制御部７は、予め記憶部６に格納された前記第２テーブルデータを用いて、透磁率センサー４６から出力される電気信号の電圧値を、前記トナー濃度を示す値に変換する。

＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１４において、制御部７は、前記トナーの帯電量を取得する。ここで、ステップＳ１４の処理は、本発明の取得ステップの一例であって、制御部７の取得処理部６３により実行される。

具体的に、制御部７は、ステップＳ１２の処理によって検出される前記非現像電流、及びステップＳ１３の処理によって検出される前記トナー濃度を、上述の変形式（２）に代入することにより、前記トナーの帯電量を算出する。

＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１５において、制御部７は、ステップＳ１４の処理によって取得された前記トナーの帯電量が前記上限値以下であるか否かを判定する。

ここで、制御部７は、前記トナーの帯電量が前記上限値以下であると判定すると（Ｓ１５のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１６に移行させる。また、前記トナーの帯電量が前記上限値を超えている場合には（Ｓ１５のＮｏ側）、制御部７は、処理をステップＳ１８に移行させる。

＜ステップＳ１６＞
ステップＳ１６において、制御部７は、ステップＳ１４の処理によって取得された前記トナーの帯電量が前記制限値を超えているか否かを判定する。

ここで、制御部７は、前記トナーの帯電量が前記制御値を超えていると判定すると（Ｓ１６のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１７に移行させる。また、前記トナーの帯電量が前記制御値以下であれば（Ｓ１６のＮｏ側）、制御部７は、処理をステップＳ１１に移行させる。

＜ステップＳ１７＞
ステップＳ１７において、制御部７は、筐体４１への前記トナーの補給を実行する。ここで、ステップＳ１７の処理は、制御部７の補給制御部６４により実行される。

具体的に、制御部７は、トナーコンテナ３６の前記搬送スクリューを駆動して、ステップＳ１４の処理によって取得された前記トナーの帯電量と前記制御値との差に応じた量の前記トナーを筐体４１に供給する。

これにより、現像装置３３内の前記トナーの帯電量が、前記制御値に対応する水準に維持される。そのため、現像装置３３内の前記トナーの帯電量が前記制御値よりも低い場合に生じるトナー飛散、及び前記画像形成処理で形成される画像の濃度不良のような不具合の発生が抑制される。また、現像装置３３内の前記トナーの帯電量が前記制御値よりも高い場合に生じるキャリア現像、及び前記画像形成処理で形成される画像の濃度不良のような不具合の発生が抑制される。

＜ステップＳ１８＞
ステップＳ１８において、制御部７は、実行中の前記画像形成処理を中断させる。

＜ステップＳ１９＞
ステップＳ１９において、制御部７は、筐体４１へ前記トナーを供給するとともに筐体４１内の前記現像剤を撹拌する供給撹拌処理を実行する。ここで、ステップＳ１８、及びステップＳ１９の処理は、制御部７の供給撹拌処理部６５により実行される。

具体的に、制御部７は、トナーコンテナ３６の前記搬送スクリューを駆動して、予め定められた量の前記トナーを筐体４１に供給する。また、制御部７は、現像装置３３の第１搬送部材４２、及び第２搬送部材４３を駆動して、予め定められた時間が経過するまで、前記現像剤を撹拌する。これにより、前記画像形成処理の継続中の前記トナーの補給では前記トナーの帯電量を前記制御値以下に抑制することが困難なほど前記トナーの帯電量が上昇した場合であっても、前記トナーの帯電量を前記制御値以下に抑制することが可能である。

＜ステップＳ２０＞
ステップＳ２０において、制御部７は、ステップＳ１８の処理によって中断された前記画像形成処理を再開させる。

このように、画像形成装置１００では、前記非現像電流、及び前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量が取得される。この構成によれば、前記トナーを消費することなく、前記トナーの帯電量を取得することが可能である。

また、画像形成装置１００では、前記画像形成処理の実行中における画像データに対応する静電潜像が対向領域Ｒ１に存在しない前記検出タイミングで前記非現像電流が検出される。これにより、前記画像形成処理の実行を遅延させることなく、前記トナーの帯電量を取得することが可能である。

［他の実施形態］
なお、画像形成装置１００は、補給制御部６４、及び供給撹拌処理部６５に替えて、図８に示される判定処理部６６を備えていてもよい。

判定処理部６６は、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量に基づいて、画像形成条件を調整する調整処理の実行タイミングが到来したか否かを判定する。

例えば、前記調整処理は、予め定められた特定トナー像を形成し、当該特定トナー像の濃度に基づいて前記現像バイアス電圧を調整する現像バイアス調整処理を含む。

例えば、前記現像バイアス調整処理は、前記第２直流成分を調整する処理である。例えば、前記現像バイアス調整処理は、以下の手順で実行される。まず、画像形成ユニット２４が用いられて複数の前記特定トナー像が順次形成され、前記特定トナー像が形成されるごとに前記現像バイアス電圧に含まれる前記第２直流成分の電圧値が所定の変更量だけ増加又は減少される。換言すると、互いに異なる複数の前記第２直流成分の電圧値に対応する複数の前記特定トナー像が形成される。次に、濃度センサー３０が用いられて、中間転写ベルト２６の外周面に転写された前記特定トナー像各々の濃度が検出される。次に、複数の前記第２直流成分の電圧値と、当該電圧値各々に対応する前記特定トナー像の濃度の検出結果とに基づいて、前記第２直流成分の電圧値と前記特定トナー像の濃度との関係を示す関係式が算出される。次に、算出された前記関係式に基づいて、前記特定トナー像の濃度を予め定められた目標濃度とすることが可能な前記第２直流成分の電圧値が取得される。そして、取得された電圧値に基づいて前記第２直流成分が調整される。なお、前記現像バイアス調整処理は、前記特定交流成分を調整する処理であってもよい。また、前記現像バイアス調整処理は、前記第２直流成分及び前記特定交流成分の両方を調整する処理であってもよい。

なお、前記調整処理は、光走査装置２５から射出される光の光量を調整する光量調整処理を含んでいてもよい。また、前記調整処理は、前記帯電電圧を調整する帯電電圧調整処理を含んでいてもよい。また、前記調整処理は、一次転写ローラー３４に印加される一次転写電圧を調整する一次転写電圧調整処理を含んでいてもよい。また、前記調整処理は、二次転写ローラー２７に印加される二次転写電圧を調整する二次転写電圧調整処理を含んでいてもよい。また、前記調整処理は、前記現像バイアス調整処理、前記光量調整処理、前記帯電電圧調整処理、前記一次転写電圧調整処理、及び前記二次転写電圧調整処理のいずれか一つ又は複数を含んでいてもよい。

例えば、判定処理部６６は、取得処理部６３によって取得される前記トナーの帯電量が予め定められた基準範囲に収まらない場合に、前記調整処理の実行タイミングが到来したと判定する。

制御部７は、判定処理部６６によって前記調整処理の実行タイミングが到来したと判定された場合に、前記調整処理を実行する。

これにより、前記トナーの帯電量の変化に起因する、前記画像形成処理で形成される画像の濃度変化を抑制することが可能である。

［発明の付記］
以下、上述の実施形態から抽出される発明の概要について付記する。なお、以下の付記で説明する各構成及び各処理機能は取捨選択して任意に組み合わせることが可能である。

＜付記１＞
静電潜像が形成される像担持体と、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する収容部と、前記像担持体に対向して設けられ、前記収容部に収容された前記現像剤を前記像担持体との間の対向領域に搬送する現像部材と、前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像部材側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流を検出する第１検出処理部と、前記収容部に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検出する第２検出処理部と、前記第１検出処理部によって検出される前記非現像電流及び前記第２検出処理部によって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する取得処理部と、を備える画像形成装置。

＜付記２＞
前記第１検出処理部は、画像データに基づく画像を形成する画像形成処理の実行中における前記画像データに対応する静電潜像が前記対向領域に存在しない検出タイミングで前記非現像電流を検出する、付記１に記載の画像形成装置。

＜付記３＞
前記取得処理部によって取得される前記トナーの帯電量が予め定められた制御値となるように前記収容部への前記トナーの補給を制御する補給制御部を備える、付記２に記載の画像形成装置。

＜付記４＞
前記取得処理部によって取得される前記トナーの帯電量が前記制御値よりも高い上限値を超える場合に、前記画像形成処理を中断させて、前記収容部へ前記トナーを供給するとともに前記収容部内の前記現像剤を撹拌する供給撹拌処理部を備える、付記３に記載の画像形成装置。

＜付記５＞
前記取得処理部によって取得される前記トナーの帯電量に基づいて、画像形成条件を調整する調整処理の実行タイミングが到来したか否かを判定する判定処理部を備える、付記１又は２に記載の画像形成装置。

＜付記６＞
前記像担持体は、アモルファスシリコンによって形成された感光層を有する、付記１～５のいずれかに記載の画像形成装置。

＜付記７＞
静電潜像が形成される像担持体と、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する収容部と、前記像担持体に対向して設けられ、前記収容部に収容された前記現像剤を前記像担持体との間の対向領域に搬送する現像部材と、を備える画像形成装置で実行される帯電量取得方法であって、前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像部材側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流を検出する第１検出ステップと、前記収容部に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検出する第２検出ステップと、前記第１検出ステップによって検出される前記非現像電流及び前記第２検出ステップによって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する取得ステップと、を含む帯電量取得方法。

１ ＡＤＦ
２ 画像読取部
３ 画像形成部
４ 給紙部
５ 操作表示部
６ 記憶部
７ 制御部
２４ 画像形成ユニット
２５ 光走査装置
２６ 中間転写ベルト
２７ 二次転写ローラー
３０ 濃度センサー
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電ローラー
３３ 現像装置
３４ 一次転写ローラー
３７ 第１電圧印加部
３８ 第２電圧印加部
３９ 電流検出部
４１ 筐体
４２ 第１搬送部材
４３ 第２搬送部材
４４ 現像ローラー
４６ 透磁率センサー
６１ 第１検出処理部
６２ 第２検出処理部
６３ 取得処理部
６４ 補給制御部
６５ 供給撹拌処理部
６６ 判定処理部
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する収容部と、
   前記像担持体に対向して設けられ、前記収容部に収容された前記現像剤を前記像担持体との間の対向領域に搬送する現像部材と、
   前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像部材側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流を検出する第１検出処理部と、
   前記収容部に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検出する第２検出処理部と、
   前記第１検出処理部によって検出される前記非現像電流及び前記第２検出処理部によって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する取得処理部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記第１検出処理部は、画像データに基づく画像を形成する画像形成処理の実行中における前記画像データに対応する静電潜像が前記対向領域に存在しない検出タイミングで前記非現像電流を検出する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記取得処理部によって取得される前記トナーの帯電量が予め定められた制御値となるように前記収容部への前記トナーの補給を制御する補給制御部を備える、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記取得処理部によって取得される前記トナーの帯電量が前記制御値よりも高い上限値を超える場合に、前記画像形成処理を中断させて、前記収容部へ前記トナーを供給するとともに前記収容部内の前記現像剤を撹拌する供給撹拌処理部を備える、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記取得処理部によって取得される前記トナーの帯電量に基づいて、画像形成条件を調整する調整処理の実行タイミングが到来したか否かを判定する判定処理部を備える、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体は、アモルファスシリコンによって形成された感光層を有する、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
7. 静電潜像が形成される像担持体と、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する収容部と、前記像担持体に対向して設けられ、前記収容部に収容された前記現像剤を前記像担持体との間の対向領域に搬送する現像部材と、を備える画像形成装置で実行される帯電量取得方法であって、
   前記現像剤が存在する前記対向領域に前記トナーを前記現像部材側へ移動させる特定電界が形成される場合に流れる非現像電流を検出する第１検出ステップと、
   前記収容部に収容された前記現像剤におけるトナー濃度を検出する第２検出ステップと、
   前記第１検出ステップによって検出される前記非現像電流及び前記第２検出ステップによって検出される前記トナー濃度に基づいて、前記トナーの帯電量を取得する取得ステップと、
   を含む帯電量取得方法。