JP7837768B2 - 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では一般的に、円筒形状の感光体（以下、感光ドラムと表記する）の表面を一定の電位（以下、帯電電位Ｖｄと表記する）に帯電し、その後露光することで、感光ドラム表面一部を一定の電位（以下、露光電位Ｖｌと表記する）にする工程が存在する。

このような画像形成装置でハーフトーン濃度を安定させるためには、露光電位Ｖｌと現像バイアスの電位差（以下、現像コントラストと表記する）を安定させる必要がある。しかしながら、感光ドラム内部の残留電荷の影響で、画像形成を繰り返すと露光電位Ｖｌが変動してしまうこと（以下、Ｖｌ変動と表記する）がわかっている。Ｖｌ変動により現像コントラストが変動してしまうため、その結果ハーフトーン濃度が変動してしまうという課題がある。

上記課題に対し、例えば特許文献１では、環境温湿度や画像形成時間、画像形成停止時間等により感光ドラム温度、露光電位Ｖｌを逐次予測し、露光電位Ｖｌの変化量に応じて帯電バイアスを補正する構成が提案されている。

特開２００９－９０９５号公報

しかしながら特許文献１は、カートリッジや転写ベルトなどの交換可能な消耗品が交換された場合を考慮していない。そのため、カートリッジや転写ベルトが温度の異なるものに交換されると、露光電位Ｖｌの予測精度が悪化してしまう。その結果、現像コントラストが変動し、ハーフトーン濃度が変動してしまう。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、交換可能な部材が交換された場合においても、精度良く露光電位を予測することで現像コントラストを安定させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
画像形成装置であって、
交換可能な像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材により帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光部材と、
前記像担持体へトナーを供給して前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像部材と、
前記画像形成装置の設置環境の温度を取得する環境温度取得手段と、
前記現像剤像が転写される中間転写体と、
前記中間転写体の温度を取得する中間転写体温度取得手段と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記帯電部材に印加される帯電電圧と、前記露光部材の光量と、前記現像部材に印加される現像電圧と、を制御することにより画像のコントラストを制御し、
前記制御部は、前記像担持体が駆動し始めてから経過した時間を示す画像形成時間と、前記像担持体の駆動が停止してから経過した時間を示す画像形成停止時間と、を取得し、
前記制御部は、前記画像形成時間および前記画像形成停止時間の少なくともいずれかを用いて前記像担持体の温度を予測することにより第１の温度を取得し、
前記制御部は、前記画像形成時間と、前記中間転写体温度取得手段が取得した前記中間転写体の温度と、を用いて前記第１の温度を補正することにより第２の温度を取得し、
前記制御部は、前記環境温度取得手段が取得した前記環境温度と、前記第２の温度と、を用いて、前記帯電電圧、前記光量、および、前記現像電圧の、少なくともいずれかを補正する
ことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、交換可能な部材が交換された場合においても、精度良く露光電位を予測することで現像コントラストを安定させることが可能な画像形成装置を提供できる。

実施例１における画像形成装置の概略構成図 実施例１における１次転写画像形成ステーションの概略構成図 実施例１における感光ドラムの層方向における概略構成図 実施例１における制御態様ブロック説明図 実施例１における露光電位変動補正フローの概略説明図 実施例１におけるＶＬｄｏｗｎ補正量計算手段に関する概略説明図 実施例１におけるドラム温度計算手段に関する概略説明図 実施例１におけるドラム温度補正手段に関する概略説明図 実施例１におけるスキャナ光量決定手段に関する概略説明図 実施例１におけるドラム温度算出に関する概略説明図 実施例１におけるドラム温度算出に関する別の概略説明図 実施例１におけるドラム温度算出に関する別の概略説明図 実施例１における補正光量算出の流れを示すデータフロー図 実施例２における中間転写ベルトの温度と１次転写部における抵抗の関係を示す概略説明図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
（画像形成装置の概要）
図１は本実施例の画像形成装置２００の概略構成を示す断面図である。画像形成装置２００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。ただし、画像形成装置はこのような方式に限られず、カートリッジや転写ベルトなど交換可能な消耗品が設置され、かかる消耗品の温度を取得可能なものであればよい。画像形成装置２００は、不図示のホストＰＣからコントローラ２０１を介しエンジンコントローラ２０２に入力される画像情報に従って、記録材２０３にフルカラー画像を形成する。

画像形成装置２００は、色毎に画像形成ステーションＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。例としてイエローにおける画像形成ステーションＳＹの断面図を図２に記す。画像形成ステーションＳＹは、プロセスカートリッジ２０４Ｙと、図示矢印Ａ方向に回転する中間転写体としての中間転写ベルト２０５と、中間転写ベルト２０５を介してプロセスカートリッジ２０４Ｙと反対側に配置されている１次転写ローラ２０６Ｙから構成される。中間転写ベルト２０５とプロセスカートリッジ２０４はユーザによる交換が可能である。１次転写ローラ２０６Ｙは金属ローラである。中間転写ベルト２０５を介して１次転写ローラ２０６と感光ドラム３０１が接する部分に、現像剤像が中間転写ベルト上に転写される１次転写部が形成される。

各画像形成ステーションＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、中間転写ベルト２０５の回転方向に並んで配置されており、形成する色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すための添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して総括的に説明する。

プロセスカートリッジ２０４は、像担持体としての感光ドラム３０１を有する。感光ドラム３０１は不図示の駆動手段により図示矢印Ｂ方向に回転駆動される。帯電ローラ３０２（帯電部材）は感光ドラム３０１に従動しながら図示矢印Ｅ方向に回転している。不図示の高圧電源から帯電ローラ３０２に高圧を印加することで感光ドラム３０１の表面を均一に帯電する（帯電電圧）。

次に、スキャナユニット２０７（露光部材）が、エンジンコントローラ２０２に入力される画像情報を元に感光ドラム３０１へレーザを照射し、感光ドラム３０１表面に静電潜像を形成する。現像部材としての現像ローラ３０３は、不図示の駆動手段によって図示矢印Ｃ方向に回転している。現像ローラ３０３の表面にコートされた電荷を帯びたトナー３１１（現像剤）が感光ドラム３０１表面の静電潜像に沿って付着することで、静電潜像が現像されて可視像になる。以下、トナーが供給されて形成される可視像をトナー像（現像剤像）と表記する。

１次転写ローラ２０６は、中間転写ベルト２０５を介して感光ドラム３０１と反対側に設置されており、中間転写ベルト２０５に従動しながら図示矢印Ｆ方向に回転している。感光ドラム３０１の基層は接地されており、１次転写ローラ２０６には不図示の高圧手段としての高圧電源によりトナーと逆極性の電圧が印加されている（１次転写電圧）。そのため１次転写ローラ２０６と感光ドラム３０１の間のニップで転写電界が形成され、トナー像が感光ドラム３０１から中間転写ベルト２０５へ転写される。１次転写ローラ２０６から感光ドラム３０１の間に流れる電流は、不図示の電流検知手段としての電流検知回路により測定され、適宜高圧電源の出力が調整される。また、非画像形成時には１次転写ローラ２０６が中間転写ベルト２０５から離間するため、感光ドラム３０１と中間転写ベルト２０５もほぼ接していない。

転写しきれず感光ドラム３０１表面に残ったトナーは、ドラムクリーニングブレード３０４によって感光ドラム３０１から除去され、廃トナー容器３０５に集められる。トナー補給ローラ３０６は、図示矢印Ｄ方向に回転することで現像ローラ３０３へトナーの補給を行う。攪拌機３０７は、図示矢印Ｅ方向に回転することでトナー補給ローラ３０６へトナーの補給を行う。トナー規制ブレード３０８は固定されているため、現像ローラ３０３は自身の回転によりトナー規制ブレード３０８と摺擦する。現像ローラ３０３表面にコートされたトナーはこの摺擦部で帯電しながら量を規制され、その結果濃度の安定した現像が可能になる。

以降、現像ローラ３０３、攪拌機３０７、トナー補給ローラ３０６、トナー規制ブレード３０８からなる構成をまとめて現像ユニット３０９と呼ぶ。また、感光ドラム３０１、帯電ローラ３０２、ドラムクリーニングブレード３０４、廃トナー容器３０５、からなる構成をまとめてドラムユニット３１０と呼ぶ。

図１に戻り、説明を続ける。中間転写ベルト２０５が図示矢印Ａ方向に回転することで、各色の画像ステーションＳで生成されたトナー像が、中間転写ベルト２０５上に形成され搬送される。給紙カセット２０８には記録材２０３が積載収納されている。給紙スタート信号に基づき給紙ローラ２０９が駆動されることで、記録材２０３は給紙される。記録材２０３は、レジストローラ対２１０を介して２次転写ローラ２１１と２次転写対向ローラ２１２の当接ニップ部に所定のタイミングで搬送される。具体的には、中間転写ベルト２０５上のトナー像先端部と記録材２０３の先端部が重なるタイミングで記録材２０３は搬送される。

記録材２０３が２次転写ローラ２１１と２次転写対向ローラ２１２の間で狭持搬送される間、２次転写ローラ２１１には不図示の電源装置からトナーと逆極性の電圧が印加される（２次転写電圧）。２次転写対向ローラ２１２が接地されているため、２次転写ローラ２１１と２次転写対向ローラ２１２の間には転写電界が形成される。この転写電界により、中間転写ベルト２０５から記録材２０３へとトナー像が転写される。記録材２０３は２次転写ローラ２１１と２次転写対向ローラ２１２の間のニップを通過した後、定着装置２１３にて加熱及び加圧処理を受ける。これにより記録材２０３上のトナー像は記録材２０３に定着する。その後、記録材２０３が排紙口２１４から排紙トレイ２１５へ搬送され、画像形成プロセスが完了となる。

一方、２次転写部で転写しきれなかった中間転写ベルト２０５上のトナーは、クリーニング部材２１６にて中間転写ベルト２０５から除去され、中間転写ベルト２０５は再び画像形成が可能な状態にリフレッシュする。クリーニング部材２１６は弾性体のクリーニングブレードを採用しており、中間転写ベルト２０５に当接するように押圧されている。中間転写ベルト２０５が回転しているのに対しクリーニング部材２１６は停止しているため、クリーニング部材２１６と中間転写ベルト２０５との間の当接面は摺動されている。この摺擦により中間転写ベルト２０５上に残るトナーは剥ぎ取られる。

中間転写部材温度取得手段としての中間転写ベルト温度検知センサ２１９は、テンションローラ２２１に対向する位置で、かつクリーニング部材２１６が中間転写ベルト２０５と接触している位置よりも下流側に配置される。中間転写ベルト温度検知センサ２１９は、中間転写ベルト２０５の温度を測定するために用いられ、感光ドラム３０１との温度差を得るために用いるものなので、感光ドラム３０１より上流側でできるだけ近い箇所が望ましい。また、更に画像形成装置内には画像形成装置の設置環境の環境情報を取得するための環境温度検知センサ２２０（環境温度取得手段）を備えている。環境情報には少なくとも温度が含まれており、湿度が含まれていてもよい。設置環境の温湿度を測定するために、環境温度検知センサ２２０の設置場所は、できるだけ機内の温湿度の影響がない場所が望ましい。

（感光ドラム）
感光ドラム３０１の層構成を図３に示す。感光ドラム３０１の支持体には、導電性を有するものが用いられる。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス、バナジウム、モリブデン、クロム、チタン、ニッケル及びインジウム等の金属をドラム上またはシート状に成形したものが挙げられる。本実施例の構成では基体層６０１としてアルミニウム基体を設ける構成とした。

基体層６０１の上層には、バリアー機能と接着機能を有する下引き層６０２が設けられる。適した材料として、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ニトロセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン―アクリル酸コポリマー等が挙げられる。また、アルコール可溶アミド、ポリアミド、ポリウレタン、カゼイン、ニカワ及びゼラチン等を用いることも可能である。下引き層６０２は、これら材料を適当な溶剤に溶解した溶液を基体層６０１に塗布及び乾燥させることで形成される。

下引き層６０２の上層には、中抵抗の正電荷注入防止層６０３が設けられる。正電荷注入防止層６０３は、基体層６０１から注入された正電荷が感光ドラム３０１の表面に移動し感光ドラム３０１表面の負電荷を打ち消すことを防止する。

正電荷注入防止層６０３の上層には、電荷発生物質を含有する電荷発生層６０４が設けられる。電荷発生層６０４に用いられる電荷発生物質としては、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ顔料や、金属フタロシアニン、非金属フタロシアニンなどのフタロシアニン顔料、インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ顔料が挙げられる。

電荷発生層６０４の上層には、電荷発生物質を含有する電荷輸送層６０５が設けられる。電荷輸送層６０５には、トリアリールアミン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾール化合物、チアゾール化合物、トリアリルメタン化合物などが挙げられる。

電荷輸送層６０５の上層には、表面を保護する目的で表面保護層６０６が設けられる。表面保護層６０６は、硬化性フェノール樹脂を溶剤等で溶解または希釈して得た塗工液を塗工して成形することで形成される。

（中間転写ベルト）
中間転写ベルト２０５は、厚さ７０μｍの無端ベルト形状をしている。中間転写ベルト２０５は、テンションローラ２２１と対向ローラ２１７、二次転写対向ローラ２１２とで内側からテンションをかけられた状態で、画像形成装置内に配置されている。テンションローラ２２１と対向ローラ２１７、二次転写対向ローラ２１２はそれぞれ金属ローラであり、対向ローラ２１７の表面には厚さ１．０ｍｍのゴム層が形成されている。対向ローラ２１７を駆動回転するのに伴って中間転写ベルト２０５は回転する。

中間転写ベルト２０５は主にポリイミド樹脂で形成されており、体積抵抗率が１×１０^１０Ω・ｃｍになるように導電剤としてカーボンが混合されている。体積抵抗率１×１０^１０Ω・ｃｍという大きさは、転写性の観点から決めている。体積抵抗率が低すぎると全体のインピーダンスに対してトナーのインピーダンスの割合が増えてしまうため、非画像形成部に転写電流が選択的に流れ画像形成部に転写電界が形成できない不具合が発生してしまう。また、体積抵抗率が高すぎると異常放電による画像不良が発生してしまう。そのため本実施例の構成では、体積抵抗率が１×１０^１０Ω・ｃｍになるように調整された中間転写ベルト２０５を使用する。この測定値は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ－ＵＰ（ＭＣＰ－ＨＴ４５０）で、測定プローブとしてはＵＲを用い、２３℃５０％の環境において印加電圧２５０Ｖ、測定時間１０秒で測定した時に得られた値である。以上の中間転写ベルト２０５を本実施例では採用するが、中間転写ベルト２０５の材質及び体積抵抗率はプロセススピードやトナーの帯電量等により最適な条件が変わるため、ここで採用する構成の限りではない。

（制御態様）
図４に、本実施例の制御態様をブロック図で示す。エンジンコントローラ２０２は、ＣＰＵ５０１と記憶手段５０２を有する。記憶手段５０２としては不揮発性のＥＥＰＲＯＭ
を採用する。

プリント信号を受け取ると、ＣＰＵ５０１は、高圧制御部５０３に適切なタイミングで高圧印加の指示を行う。これにより、１次転写ローラ２０６にトナーと逆極性の電圧が印加され、感光ドラム３０１表面に担持しているトナー像が中間転写ベルト２０５上に転写される。また、２次転写ローラ２１１にトナーと逆極性の電圧が適宜印加され、中間転写ベルト２０５上のトナー像が記録材２０３上に転写される。また、現像ローラ３０３やトナー補給ローラ３０６へ適宜高圧印加を行うことで、トナーを安定して感光ドラム３０１上に現像する（現像電圧、トナー供給電圧）。

また、ＣＰＵ５０１は、駆動制御部５０４に適切なタイミングで駆動の指示を行う。これにより、記録材５０２を搬送するためのローラの回転や、画像形成のための中間転写体２０５、感光ドラム３０１、現像ローラ３０３等の回転が行われる。

また、ＣＰＵ５０１は、環境温湿度検知センサ２２０を動作させることで設置環境の温湿度を測定する。ＣＰＵ５０１は、得られた温湿度に応じて、高圧制御部５０３における高圧を変更したり、設置環境が大きく変わった場合にはＤｍａｘ制御やＤｈａｌｆ制御を実施したりすることで画質の安定化を図る。

ここで記すＤｍａｘ制御とは、各色の最大濃度を一定に保つ制御である。Ｄｍａｘ制御では、感光ドラム３０１の膜厚、画像形成装置の設置環境や使用量等に応じて、最適な帯電ローラ３０２への印加バイアスや、スキャナユニット２０７の光量等が選択される。またＤｈａｌｆ制御とは、ハーフトーンの階調特性を所望のものに調整する制御のことであり、例えば階調特性が画像信号に対してリニアに保たれるようにする。Ｄｈａｌｆ制御では、テスト用トナー像を濃度検知センサ２１８で検知して画像信号と濃度の関係を得たのち、入力された画像信号に対して所望の濃度が得られるように画像信号を変換する。

また、ＣＰＵ５０１は中間転写ベルト温度検知センサ２１９（中間転写体温度取得手段）を用いて中間転写ベルト２０５の温度を測定し、記憶手段５０２に記憶させる。以下、この温度を中間転写ベルト温度Ｔ＿ｉｔｂと表記する。また、ＣＰＵ５０１はタイマー５０５を動かし、画像形成時間ｔ１と画像形成停止時間ｔ２を算出する。画像形成時間ｔ１は、停止状態の感光ドラム３０１が駆動し始めてから経過した時間を示す。画像形成停止時間ｔ２は、感光ドラム３０１の駆動が停止してから経過した時間を示す。

また、ＣＰＵ５０１は補正量計算手段４０１によりスキャナ光量を適宜算出する。その際に記憶手段５０２に格納してある昇温テーブル５０６、降温テーブル５０７、補正テーブル５０８、補正光量テーブル５０９を用いる。これらに関しては後に詳述する。

（画像形成中及び非画像形成中の動作フロー概要）
図５はスキャナユニット２０７における光量の調整フローの概要を示す。ステップＳ５－１で電源オンされると、まずＣＰＵ５０１は、記憶手段５０２に記憶している前回電源オフ時点での画像形成停止時間ｔ２＿ｌａｓｔに前回オフの時点からの経過時間ｔ＿ｏｆｆを加算することで画像形成停止時間ｔ２を更新する（ステップＳ５－２）。経過時間ｔ＿ｏｆｆは例えば、画像形成停止時間ｔ２＿ｌａｓｔの記録された時刻と、現在時刻と、から算出できる。その後ＣＰＵ５０１は、タイマー５０５を稼働し画像形成停止時間ｔ２を更新し続ける（ステップＳ５－３）。

ステップＳ５－４で、ＣＰＵ５０１は、プリント開始信号を受信したかどうかを判定する。プリント開始信号を受信したら（Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０１は、画像形成停止時間ｔ２の更新を停止し、画像形成時間ｔ１の更新を開始する（ステップＳ５－５）。また、ＣＰ
Ｕ５０１は、中間転写ベルト温度検知センサ２１９により中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂを測定し、記憶手段５０２に保存する（ステップＳ５－６）。

ここで、補正量計算手段４０１は、図４に示す通り第一の手段としてのドラム温度計算手段４０２、第二の手段としてのドラム温度補正手段４０３、ＶＬｄｏｗｎ補正量計算手段４０４、スキャナ光量決定手段４０５を含む。これらの手段による処理がそれぞれ図５に示すＳ５－７、Ｓ５－１０、Ｓ５－１１、Ｓ５－１２に該当する。

ドラム温度計算手段４０２は、現在の使用状態に基づきドラム温度Ｔ１を算出する（ステップＳ５－７、第１の温度）。そして、ステップＳ５－８で、現在のプリントが１枚目かどうかを判断する。プリントが１枚目であれば（Ｙｅｓ）、算出されたドラム温度Ｔ１をそのまま保存する（Ｔ１＿０）。一方、２枚目以降のプリントであれば（Ｎｏ）、ドラム温度補正手段４０３はドラム温度Ｔ１を現在の使用状態に基づき補正することで、ドラム温度Ｔ２を算出する（ステップＳ５－１０、第２の温度）。

Ｖｌ変動のうちＶｌの絶対値が小さくなることで現像コントラストが大きくなるＶＬｄｏｗｎという現象に対して、ＶＬｄｏｗｎ補正量計算手段４０４はドラム温度Ｔ２と環境温度から補正量ΔＤを算出する（ステップＳ５－１１）。スキャナ光量決定手段４０５は補正量ΔＤから最適なスキャナ光量を決定する（ステップＳ５－１２）。各色の画像形成ステーション毎、補正量計算手段４０１によってスキャナユニット２０７の光量を決定した後、その光量で画像形成を行う（ステップＳ５－１３）。ドラム温度計算手段４０２、ドラム温度補正手段４０３、ＶＬｄｏｗｎ補正量計算手段４０４、スキャナ光量決定手段４０５による処理の詳細は後述する。

ステップＳ５－１４で、ＣＰＵ５０１は、次ページのプリント信号が既に来ているかどうかを判断する。プリント信号が来ている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５－７に戻り、補正量計算手段４０１により光量を再度決定して画像形成を行う。次のプリント信号が来ていない場合（Ｎｏ）には、画像形成時間ｔ１の更新を停止し、画像形成停止時間ｔ２の更新を開始する（ステップＳ５－１５）。また、最後に得られたドラム温度Ｔ２（以下、Ｔ２＿ｓｔｏｐ、最終取得温度と表記する）を記憶手段５０２に保存する（ステップＳ５－１６）。

ステップＳ５－４で、プリント開始信号を受信していない場合（Ｎｏ）、ＣＰＵ５０１は、例えばユーザの指示があるか等に基づいて、電源オフするかどうかを判断する（ステップＳ５－１７）。電源オフする場合には（Ｙｅｓ）、現時点での画像形成停止時間ｔ２を記憶手段５０２の不揮発領域に記憶する（ステップＳ５－１８）。この時点での画像形成停止時間ｔ２が上記ｔ２＿ｌａｓｔのことである。そして、電源オフする（ステップＳ５－１９）。一方、電源オフしない場合（Ｎｏ）、ステップＳ５－４に戻り、プリント開始信号を待機する。

上記のフローによれば、補正量計算手段４０１が算出した補正量に基づいて画像形成時の発光量などのパラメータが適切に制御されるので、コントラストが良好な画像が形成される。

本実施例の構成では、スキャナ光量決定手段４０５を採用しスキャナユニット２０７の光量を調整した。しかし、１つの変形例として、帯電ローラ３０２への印加バイアスを調整し帯電電位Ｖｄを調整することで露光電位Ｖｌを安定化させることも可能である。その場合は、帯電ローラ３０２への印加バイアスを各色の画像形成ステーション毎に変えられる構成の画像形成装置を用いる。また、本実施例の構成におけるスキャナ光量決定手段４０５が帯電ローラ３０２への印加バイアスを決める手段に置き換わる。

また、別の変形例として、現像ローラ３０３への印加バイアスを調整することで色味安定化を図ることも可能である。その場合は、現像ローラ３０３への印加バイアスを各色の画像形成ステーション毎に変えられる構成の画像形成装置を用いる。また、本実施例の構成におけるスキャナ光量決定手段４０５が現像ローラ３０３への印加バイアスを決める手段に置き換わる。

（ＶＬｄｏｗｎ補正量ΔＤの算出）
図６に、ドラム温度の変化量（横軸：Ｔ２－Ｔｃ［℃］）と、ＶＬｄｏｗｎ補正量ΔＤ（縦軸、［Ｖ］）の関係を示す。ＶＬｄｏｗｎ補正量計算手段４０４はドラム温度の変化量からＶＬｄｏｗｎ補正量ΔＤを算出する。ドラム温度の変化量は、環境温度Ｔｃからの変化分であり、ドラム温度Ｔ２と環境温度Ｔｃの差分を求めることにより取得される。環境温度ＴｃはＤｍａｘ制御を実行したタイミングに環境温湿度検知センサ２２０が測定した設置環境の温度である。図６に示す通り、ＶＬｄｏｗｎ補正量ΔＤはドラム温度の変化量に比例する。ここでドラム温度Ｔ２は実測したものではなく、ドラム温度補正手段４０３が算出する予測値である。ドラム温度を直接測定しない理由としては測定誤差が大きいことが挙げられる。ドラム表面の温度測定をしてもドラム内部の温度と乖離しており、その結果最適なＶｌｄｏｗｎ補正量が得られない。そのため以下に記すようにドラム温度計算手段４０２とドラム温度補正手段４０３による予測値を採用した。

ドラム温度計算手段４０２は、プリント１枚目の場合は降温テーブル５０７を用いてドラム温度Ｔ１を算出し、２枚目以降の場合は昇温テーブル５０６を用いてドラム温度Ｔ１を算出する。降温テーブル５０７及び昇温テーブル５０６は複雑であるため、一部のみ抜き出してグラフ表示したものを使って以下説明する。

図７（ａ）に、降温テーブル５０７の一部を示す。降温テーブル５０７は、画像形成以外の時間でドラム温度がどのように減衰（低下）していくかを表すテーブルである。降温テーブル５０７は２つのパラメータからドラム温度Ｔ１を算出する。１つ目のパラメータは画像形成停止時間ｔ２である。２つ目のパラメータは、画像形成を停止した時（図５のＳ５－１６）に記憶手段５０２に保存される、ドラム温度補正手段４０３が算出した、画像形成停止時の最後のドラム温度Ｔ２＿ｓｔｏｐである。降温テーブル５０７はドラム温度Ｔ２＿ｓｔｏｐが１℃刻みの２０水準からなり、画像形成停止時間ｔ２は３０水準からなる。これらの水準数は温度減衰の仕方で適宜決めればよい。

図７（ａ）では、Ｔ２＿ｓｔｏｐ＝Ｔｃ＋５のテーブルを降温テーブル０５として、Ｔ２＿ｓｔｏｐ＝Ｔｃ＋１０のテーブルを降温テーブル１０として、Ｔ２＿ｓｔｏｐ＝Ｔｃ＋２０のテーブルを降温テーブル２０として示している。画像形成停止時間ｔ２＝０の時のドラム温度Ｔ２＿ｓｔｏｐが高い方が画像形成停止時間ｔ２に対するドラム温度の減衰が速く、例えば降温テーブル２０の方が、降温テーブル０５よりも、温度が落ちやすい。いずれの降温テーブルでも、画像形成停止時間ｔ２が長くなれば、最終的にはドラム温度がＴｃまで落ちて環境温度と等しくなる。

図７（ｂ）に、昇温テーブル５０６の一部を示す。昇温テーブル５０６は、画像形成と共にドラム温度Ｔ１がどのように上昇していくのかを表すテーブルである。昇温テーブル５０６は３つのパラメータからドラム温度Ｔ１を算出する。１つ目のパラメータは画像形成時間ｔ１である。２つ目のパラメータは連続プリント１枚目のドラム温度Ｔ１＿０である。３つ目のパラメータは片面通紙なのか両面通紙なのかを示すプリントモードである。昇温テーブル５０６は画像形成時間ｔ１が３０水準、ドラム温度Ｔ１＿０が１℃刻みの２１水準、プリントモードは２水準（片面印刷または両面印刷）なので、計１２６０個のテーブルである。これらの水準数は温度上昇の仕方で適宜決めればよい。

図７（ｂ）では、Ｔ１＿０＝Ｔｃでかつ片面通紙の場合のテーブルを昇温テーブル００－１として、Ｔ１＿０＝Ｔｃでかつ両面通紙の場合のテーブルを昇温テーブル００－２として示している。また、Ｔ１＿０＝Ｔｃ＋１０でかつ片面通紙の場合のテーブルを昇温テーブル１０－１として、Ｔ１＿０＝Ｔｃ＋１０でかつ両面通紙の場合のテーブルを昇温テーブル１０－２として図示している。図７（ｂ）に示す通り、プリント開始時の温度が同じ場合には片面通紙よりも両面通紙の方がドラム温度Ｔ１が高くなる。これは、定着装置２１３により暖められた記録材２０３の熱が裏面通紙時に中間転写ベルト２０５を経由して感光ドラム３０１まで伝熱するためである。

図８に、補正テーブル５０８の一部をグラフで図示する。補正テーブル５０８に関しても昇温テーブル５０６や降温テーブル５０７同様、一部のみ抜き出してグラフ表示したものを使って以下説明する。ドラム温度補正手段４０３は補正テーブルを元にドラム温度Ｔ１を補正して、ドラム温度Ｔ２を算出する。補正テーブル５０８は２つのパラメータから補正量ΔＴを算出する。１つ目のパラメータは画像形成時間ｔ１である。２つ目のパラメータは、プリント開始時のドラム温度Ｔ１＿０と中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂとの差分値である。以下、上記差分値を温度差分値ΔＴ０（＝Ｔ＿ｉｔｂ－Ｔ１＿０）と表記する。

補正テーブル５０８は、画像形成時間ｔ１が３０水準からなり、温度差分値ΔＴ０が１℃刻みの２１水準からなるため、計６３０個のテーブルである。これらの水準は構成によるものなので構成によって適宜調整して構わない。温度差分値ΔＴ０＝５のものを補正テーブル（＋５）として、温度差分値ΔＴ０＝１０のものを補正テーブル（＋１０）として、温度差分値ΔＴ０＝－３のものを補正テーブル（－３）として図示している。

画像形成中は１次転写ローラ２０６によって転写ニップを形成するため中間転写ベルト２０５と感光ドラム３０１の間で伝熱の影響が大きく、中間転写ベルト２０５の温度を考慮してドラム温度Ｔ１を補正する必要がある。しかし画像形成停止中においては、１次転写ローラ２０６による転写ニップが形成されないため中間転写ベルト２０５と感光ドラム３０１間の伝熱量は小さくなり補正の必要がない。そのため補正テーブル５０８は画像形成停止時間ｔ２には依存していない。ここで得られた補正量ΔＴをドラム温度Ｔ１に足すことでドラム温度Ｔ２を算出する。

温度差分値ΔＴ０が大きい場合には補正量ΔＴは大きくなる。これはドラム温度Ｔ１＿０に対して中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂが大きいため、その分ドラム温度を上げる側に補正することを意味する。温度差分値ΔＴ０がマイナスの場合には補正量もマイナスになる。これはドラム温度Ｔ１＿０に対して中間転写ベルト２０５の温度が低くなるため、画像形成によるドラム温度Ｔ１の昇温を遅らせるように補正を行う。通常使用している範囲では補正量が極端に大きくなったり極端に小さくなったりすることは少ないが、プロセスカートリッジ２０４を交換する場合や中間転写ベルト２０５を交換する場合において温度差分値ΔＴ０の絶対値が極端に大きくなるケースが考えられる。これらの場合においてもドラム温度補正手段４０３による補正を行うことで、正しいドラム温度を算出することができる。両ケースについては後述する。

（スキャナ光量の算出方法）
スキャナ光量決定手段４０５は、まずＶＬｄｏｗｎ補正量計算手段４０４が算出した補正量ΔＤから補正量ΔＶを算出する。本実施例の構成ではΔＶ＝ΔＤであるが、ＶＬｕｐを考慮する場合にはＶＬｕｐの補正量を加味する必要がある。その次にスキャナ光量決定手段４０５は、補正量ΔＶと補正光量テーブル５０９とからスキャナ光量の補正量ΔＩを算出する。

図９に補正光量テーブル５０９を表示する。補正光量テーブル５０９は、補正量ΔＶとスキャナ光量の補正量ΔＩからなるテーブルである。ここで算出される補正光量ΔＩをＤｍａｘ制御で決められたスキャナユニット２０７の光量Ｉに足し合わせることで、最終的な補正後の光量が算出される。補正量ΔＶ［－Ｖ］の絶対値が大きくなるということは、ＶＬｄｏｗｎが顕著であり光量の補正量も大きくする必要があることを意味する。

以上が補正量計算手段４０１によるスキャナ光量補正フローの説明である。図１３は、本フローにおける補正光量算出までの流れをまとめて示すデータフロー図である。図１３においては、各データの算出に用いるパラメータおよび図面と、対応するステップ番号と、を示している。

続いて、ドラム温度計算手段４０３とドラム温度補正手段４０４によるドラム温度算出手順に関して、以下具体例をもって説明を追加する。

（機内が冷えている状態から連続プリントした場合）
ドラム温度Ｔ２の算出方法についてより具体的な例を交えて説明する。まず初めの例として、画像形成装置がしばらく稼働せず冷えている状態から片面プリントをし続けて機内が温まっていくという過程において、どのようにドラム温度Ｔ２が算出されるかを説明する。降温テーブル５０７の説明時に前述した通り、しばらくプリントせずに画像形成装置内が冷えている状態では、ドラム温度は環境温度Ｔｃに等しくなる。そのため今回の例ではプリント１枚目におけるドラム温度Ｔ１＿０は環境温度Ｔｃとなる。よって昇温テーブルとしては、ドラム温度Ｔ１＿０＝Ｔｃの昇温テーブル（以下、昇温テーブル００－１と記す）を用いる。また中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂも環境温度Ｔｃと等しくなっているため、補正テーブル５０８としては、ΔＴ０＝０の補正テーブル（以下、補正テーブル（±０）と記す）を用いる。

図１０（ａ）に昇温テーブル００－１の一部を示し、図１０（ｂ）に補正テーブル（±０）の一部を示す。プリント１枚目においては、昇温テーブル００－１ではポイントＰ１０－１に、補正テーブル（±０）ではポイントＰ１０－１’にいる。この時、昇温テーブル００－１からドラム温度Ｔ１＝Ｔｃであり、補正テーブル（±０）から補正量ΔＴ＝０となる。そのため１枚目プリント時のドラム温度Ｔ２＝Ｔｃとなる。

２枚目以降プリントする時も、ドラム温度Ｔ１＿０も通紙モードも変わらないため、昇温テーブルとしては前回と同じ昇温テーブル００－１を使用する。また補正テーブルに関しても、温度差分値ΔＴ０が変わらないため前回と同じ補正テーブル（±０）を使用する。２枚目プリントする時には画像形成時間ｔ１＝ｔ１＿１０－２になっているため、ポイントＰ１０－１はポイント１０－２に移動し、ポイントＰ１０－１’はポイントＰ１０－２’に移動する。ポイントＰ１０－２におけるドラム温度Ｔ１＝Ｔ１＿１０－２とポイントＰ１０－２’における補正温度ΔＴ＝０より、２枚目プリント時のドラム温度Ｔ２＝Ｔ１＿１０－２となる。３枚目（画像形成時間ｔ１＝ｔ１＿１０－３）も同様に、昇温テーブル００－１（ポイントＰ１０－３、温度Ｔ１＿１０－３）と補正テーブル（±０）（ポイントＰ－１０－３’、補正温度ΔＴ＝０）を用いてドラム温度Ｔ２が算出される。以降も同様にドラム温度が算出される。

（機内が温まった状態でプロセスカートリッジ２０４を交換した場合）
次に、ある程度プリントを繰り返し機内が温まった状態でプロセスカートリッジ２０４を別のプロセスカートリッジ２０４’に交換してプリントするケースを説明する。この例では、プリント１枚目より前にプロセスカートリッジ２０４’に交換しているため、プリント１枚目ではドラム温度Ｔ２＝Ｔｃである。そのため昇温テーブルとしては昇温テーブ
ル００－１を用いる。またＴ＿ｉｔｂ＝Ｔｃ＋５であった例を考えると、補正テーブルはΔＴ０＝Ｔｃ＋５の補正テーブル（以下、補正テーブル（＋５）と記す）を用いる。

図１１（ａ）に昇温テーブル００－１の一部を示し、図１１（ｂ）に補正テーブル（＋５）の一部を示す。プリント１枚目では、ポイントＰ１１－１及びＰ１１－１’にいるため、ドラム温度Ｔ２＝Ｔｃとなる。２枚目以降をプリントする時も先ほどの例同様、１枚目と同じ昇温テーブル００―１及び補正テーブル（＋５）を用いる。その結果、２枚目プリント時には、ポイントＰ１１－２及びＰ１１－２’に移動し、ドラム温度Ｔ２＝Ｔ１＿１１－２＋ΔＴ＿１１－２になる。３枚目以降も同様に、昇温テーブル００―１及び補正テーブル（＋５）を用いてドラム温度Ｔ２が算出される。この例では、プロセスカートリッジ２０４’が交換直後で比較的温度が低いため、補正テーブル５０８によりドラム温度は高くなる側に補正される。

（機内が温まった状態で中間転写ベルト２０５を交換した場合）
次に、ある程度プリントを繰り返し機内が温まった状態で中間転写ベルト２０５を別の中間転写ベルト２０５’に交換して片面プリントするケースを説明する。この例では中間転写ベルト２０５’に交換してプリントする直前に降温テーブル５０７よりドラム温度がＴｃ＋１０になっていたとする。そのため、昇温テーブルとしてはドラム温度Ｔ１＿０＝Ｔｃ＋１０の昇温テーブル（以下、昇温テーブル１０－１と記す）を用いる。中間転写ベルト２０５’の温度が環境温度Ｔｃと等しい場合を考えると、ΔＴ０＝－１０になるため、補正テーブルとしてはΔＴ０＝－１０となる補正テーブル（以下、補正テーブル（－１０）と表記する）を用いる。

図１２（ａ）に昇温テーブル１０－１の一部を示し、図１２（ｂ）に補正テーブル（－１０）の一部を示す。プリント１枚目では、ポイントＰ１２－１及びＰ１２－１’にいるため、ドラム温度Ｔ２＝Ｔｃ＋１０となる。２枚目以降をプリントする時も先ほどの例同様、１枚目と同じ昇温テーブル１０―１及び補正テーブル（－１０）を用いる。その結果、２枚目プリント時には、ポイントＰ１２－２及びＰ１２－２’に移動し、ドラム温度Ｔ２＝Ｔ１＿１２－２＋ΔＴ＿１２－２になる。３枚目以降も同様に、昇温テーブル１０―１及び補正テーブル（－１０）を用いてドラム温度Ｔ２が算出される。この例では、中間転写ベルト２０５’が交換直後で比較的温度が低いため、補正テーブル５０８によりドラム温度は低くなる側に補正される。

本実施例の構成では、ドラム温度計算手段４０２が予測するドラム温度Ｔ１を、中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂを用いてドラム温度補正手段４０３が補正することでドラム温度Ｔ２を算出し、スキャナユニット２０７の光量を決めている。しかし、中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂと感光ドラム３０１の温度がほぼ等しい場合には中間転写ベルト２０５の温度Ｔ＿ｉｔｂを元にスキャナユニット２０７の光量を決めることも可能である。また、必ずしもドラム温度Ｔ２を算出する必要はなく、中間転写ベルトの温度Ｔ＿ｉｔｂと感光ドラム３０１の温度を用いてスキャナユニット２０７の光量補正値を直接算出することも可能である。

以上のように本実施例の構成では、中間転写ベルトの温度を用いて感光ドラム予測温度を補正することで、精度の良い感光ドラム温度の予測が可能になる。これにより、カートリッジや転写ベルトが交換された場合においても精度良く露光電位Ｖｌを予測することができ、その結果現像コントラストの安定した画像形成装置を提供することが可能になる。

［実施例２］
実施例１では中間転写ベルトの温度を測定する構成について説明した。本実施例では中間転写ベルトの温度を予測する構成について説明する。多くの構成は実施例１と同様であ
り説明を省略する。実施例１と異なる点は、中間転写ベルトの温度を測定するための温度検知センサを配置しない点、及び、ＣＰＵが温度検知センサに実測する命令を送る代わりに中間転写部材温度取得手段として温度予測をする点である。

（中間転写ベルトの温度と１次転写部での抵抗測定結果の関係）
図１４に、ベルト温度Ｔ’と１次転写部での抵抗測定結果との関係を示す。図１４に示す通り、１次転写部における抵抗値と中間転写ベルト２０５の温度との間には強い相関がある。このような強い相関は、１次転写ローラ２０６が金属ローラであり抵抗の温度依存性がないことから、中間転写ベルト２０５の抵抗温度特性が表れている。図１４の関係をテーブル（抵抗温度特性）として記憶手段５０２に記憶させておけば、１次転写部での抵抗を得ることで中間転写ベルト２０５の温度が算出できる。

本実施例の構成では、実施例１に記載したプリント開始時の中間転写ベルト温度Ｔ＿ｉｔｂを測定するタイミングで１次転写部の抵抗測定を行い、その結果から中間転写ベルト２０５の温度を算出して用いる。抵抗測定には従来から行っている１次転写部におけるＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御の結果を利用する。ＡＴＶＣ制御は環境毎に決められた最適電流を流すために必要な電圧を探索する制御で、得られた電圧と電流の値から抵抗値に換算が可能である。これによりプリント前の時間を延長する必要なく実現可能である。

以上のように本実施例の構成では、中間転写ベルトの抵抗と温度の関係をあらかじめ記憶しておき、抵抗を測定することで温度を予測する。これにより、中間転写ベルトの温度測定手段を用いることなく、カートリッジや転写ベルトが交換された場合においても精度良く露光電位Ｖｌを予測することができ、その結果現像コントラストの安定した画像形成装置を提供することが可能になる。

２００：画像形成装置、２０１：コントローラ、２０５：中間転写ベルト、２０７：スキャナユニット、２１９：中間転写ベルト温度検知センサ、２２０：環境温湿度検知センサ、３０１：感光ドラム、３０２：帯電ローラ、３０３：現像ローラ、５０１：ＣＰＵ

Claims (13)

1. 画像形成装置であって、
   交換可能な像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材により帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光部材と、
   前記像担持体へトナーを供給して前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像部材と、
   前記画像形成装置が設置される環境温度を取得する環境温度取得手段と、
   前記現像剤像が転写される中間転写体と、
   前記中間転写体の温度を取得する中間転写体温度取得手段と、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記帯電部材に印加される帯電電圧と、前記露光部材の光量と、前記現像部材に印加される現像電圧と、を制御することにより画像のコントラストを制御し、
   前記制御部は、前記像担持体が駆動し始めてから経過した時間を示す画像形成時間と、前記像担持体の駆動が停止してから経過した時間を示す画像形成停止時間と、を取得し、
   前記制御部は、前記画像形成時間および前記画像形成停止時間の少なくともいずれかを用いて前記像担持体の温度を予測することにより第１の温度を取得し、
   前記制御部は、前記画像形成時間と、前記中間転写体温度取得手段が取得した前記中間転写体の温度と、を用いて前記第１の温度を補正することにより第２の温度を取得し、
   前記制御部は、前記環境温度取得手段が取得した前記環境温度と、前記第２の温度と、を用いて、前記帯電電圧、前記光量、および、前記現像電圧の、少なくともいずれかを補正する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第２の温度と前記環境温度の差分に基づいて、前記露光部材の光量に対する補正量を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第２の温度と前記環境温度の差分に基づいて、前記帯電電圧に対する補正量を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第２の温度と前記環境温度の差分に基づいて、前記現像電圧に対する補正量を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記画像形成装置の電源をオンにしてから１枚目の画像形成においては、前記電源を前回オフにしたときの前記像担持体の温度である最終取得温度が、前記画像形成停止時間の経過に従って低下するようなテーブルを用いて、前記第１の温度を取得する
   ことを特徴とする請求項１から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、前記最終取得温度が前記環境温度に対して大きいほど、前記画像形成停止時間の経過に対する前記第１の温度の低下の程度が大きくなるような前記テーブルを用いる
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記電源をオンにしてから２枚目以降の画像形成においては、前記１枚目の画像形成における前記第１の温度が、前記画像形成時間の経過に従って上昇するようなテーブルを用いて、前記第１の温度を取得する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記１枚目の画像形成における前記第１の温度が前記環境温度に対して大きいほど、前記画像形成時間の経過に対する前記第１の温度の上昇の程度が小さくなるような前記テーブルを用いる
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記中間転写体から記録材への前記現像剤像の転写が片面印刷である場合に、前記現像剤像の転写が両面印刷である場合よりも、前記画像形成時間の経過に対する前記第１の温度の上昇の程度が小さくなるような前記テーブルを用いる
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記画像形成装置の電源をオンにしてから１枚目の画像形成における前記第１の温度と、前記中間転写体の温度と、の差分値に応じたテーブルを用いて、前記第２の温度を取得する
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記差分値が正であれば、前記像担持体の温度が前記第１の温度から上昇するような補正量を示すテーブルを用いて、前記第２の温度を取得する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記中間転写体温度取得手段は、温度検知センサである
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記中間転写体を介して前記像担持体と当接して１次転写部を形成する１次転写ローラをさらに備え、
    前記中間転写体温度取得手段は、前記１次転写部における抵抗値を取得し、前記抵抗値に基づいて前記中間転写体の温度を取得する
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。