JP2005258257A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー担持体と潜像担持体との間での放電の発生を抑制しつつ、しかも、良好な画像品質で画像を形成する。
【解決手段】 取得した装置の稼動情報（ステップＳ１０１）に基づき設定した放電判定用バイアスを現像ローラに印加し、感光体との間で放電が起きるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。その判定結果と、放電判定動作時の環境とに基づいてバイアス調整範囲を定め（ステップＳ１０３）、その範囲内でバイアス最適化動作を行って（ステップＳ１０４）、所望の画像濃度が得られる画像形成条件を求める。
【選択図】 図４

Description

この発明は、静電潜像を担持する潜像担持体とトナーを担持するトナー担持体とを対向配置し、トナー担持体に交流成分を含む現像バイアスを印加することで静電潜像をトナー像として顕像化する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

この種の画像形成装置においては、トナー担持体から潜像担持体へのトナー移動を促進するため、トナー担持体に交番電圧を印加する。この交番電圧により、潜像担持体とトナー担持体との間で放電を生じ、画像品質が劣化することがある。そこで、このような放電の発生を未然に防止しながら、良好な画像品質で画像を形成するための技術が従来より提案されている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置および画像形成方法では、所定振幅の交番電圧を現像ローラ（トナー担持体）に印加し、放電が発生したときには交番電圧の振幅を低下させることによって放電の発生を防止している。

また、例えば、特許文献２に記載の画像形成装置では、画像形成動作に先立って、感光体ドラム（潜像担持体）と現像ローラ（トナー担持体）との間で放電が発生する現像用バイアス電圧の大きさを検出する。具体的には、種々の電圧値の現像用バイアス電圧を現像ローラに印加し、放電に起因して感光体ドラム上に現れるリーク画像を検出することで、放電が発生したことを検知する。そして、放電が発生しない電圧値に現像用バイアスを設定して画像形成動作を実行することによって、画像形成動作時に放電が発生し画像品質が劣化することを防止している。

特開２００３−２０８０００号公報（例えば、段落００４０） 特開２０００−９８７０７号公報（例えば、段落００３３）

上記特許文献１に記載の従来技術においては、これによって直ちに、良好な画像品質を得るために最適な画像形成条件が得られるというわけではない。というのは、トナー担持体に印加する交番電圧の振幅を下げることによって放電の発生は確実に抑制されるとしても、これによってトナー担持体から潜像担持体へ移動するトナーの量が変動し、結果的に画像品質が変化してしまうことがあるからである。

また、上記特許文献２に記載の従来技術においては、現像用バイアスの設定に先立って放電を発生させているため、この放電によって、トナー担持体の表面からトナーが飛散して装置内部を汚染したり、装置にダメージを与えるおそれがある。

このように、放電の発生を抑制しながら、しかも、良好な画像品質で画像を形成することのできる制御技術は未だ十分に確立されているとは言い難い。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー担持体と潜像担持体との間での放電の発生を抑制しつつ、しかも、良好な画像品質で画像を形成することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、静電潜像を担持可能な潜像担持体と、その表面にトナーを担持するトナー担持体と、前記潜像担持体に対向する対向位置に位置決めされた前記トナー担持体に対し、交流電圧または交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を現像バイアスとして印加し、該トナー担持体表面のトナーを前記潜像担持体表面に移動させることで前記静電潜像をトナー像として顕像化する画像形成動作を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定の振幅を有する放電判定用バイアスを前記トナー担持体に印加して前記潜像担持体と前記トナー担持体との間に放電が発生するか否かを判定する放電判定動作を実行し、その判定結果に基づいて設定した調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで、前記画像形成動作を実行する際の画像形成条件を最適化することを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、静電潜像を担持する潜像担持体とトナーを担持するトナー担持体とを対向配置させ、前記トナー担持体に対し、交流電圧または交流電圧に直流電圧を重畳した所定の現像バイアスを印加することによって、前記静電潜像を前記トナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、上記目的を達成するため、所定の振幅を有する放電判定用バイアスを前記トナー担持体に印加し、前記潜像担持体と前記トナー担持体との間に放電が発生するか否かを判定する工程と、前記判定の結果に基づいて前記現像バイアスの調整範囲を設定する工程と、前記調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで画像形成条件を最適化する工程とを有することを特徴としている。

これらの発明では、放電判定用バイアスをトナー担持体に印加し、そのバイアス値で放電が発生するか否かを予め判定しておく。そして、その判定結果に基づいて現像バイアスの調整範囲を設定し、該調整範囲内で現像バイアスの最適化を行う。そのため、放電判定結果に基づいて動作条件を設定することで、画像形成動作を実行する際にはもちろん、画像形成条件の最適化を行う際にも放電が発生するのを効果的に抑制することができる。また、装置の状況に応じた現像バイアスの調整範囲が設定されるので、その調整範囲内で現像バイアスを調整することで良好な画像品質を得ることが可能である。

なお、本発明においては、画像形成条件の調整をする際に常に放電判定および現像バイアスの調整範囲の設定を行うことを要しない。ひとたび放電判定を行い、その結果に応じて現像バイアスの調整範囲を定めておけば、特に必要がない限り、同じ調整範囲で画像形成条件の最適化処理を行うことができる。

このように構成された画像形成装置において、前記制御手段は、前記放電判定動作を実行する時には、装置の稼動状況に応じて、例えば装置内部の温度および湿度の少なくとも一方に応じて前記放電判定用バイアスを設定することができる。放電の起きやすさは装置の稼動状況によって変化するから、その稼動状況に応じた放電判定用バイアスを印加して放電判定を行うことによって、放電判定を行う際に無用の放電を発生させてしまうのを未然に防止することができる。

また、前記制御手段は、前記判定結果に加えて、前記放電判定動作の実行時における装置の稼動状況、例えば、例えば装置内部の温度および湿度の少なくとも一方に応じて前記調整範囲を設定するようにしてもよい。こうして装置の稼動状況に応じて現像バイアスを適切に設定することで画像形成条件が最適され、良好な画像品質を得ることができる。

また、前記制御手段は、パッチ画像として形成された前記トナー像の濃度が予め定められた目標濃度に最も近くなるように、前記調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで前記画像形成条件を最適化するようにしてもよい。このように実際に形成されたトナー像の濃度検出結果に基づいて画像形成条件の調整を行うことで、所望の画像濃度に制御することができる。

この場合において、前記制御手段は、例えば、前記パッチ画像の濃度が前記目標濃度と一致する前記現像バイアスの値が前記調整範囲内にあるときは、その値を前記画像形成動作を実行するときの前記現像バイアスの設定値とする一方、前記パッチ画像の濃度が前記目標濃度と一致する前記現像バイアスの値が前記調整範囲内にないときは、前記調整範囲の上限値または下限値であって前記パッチ画像の濃度が前記目標濃度に最も近くなるときの前記現像バイアスの値を、前記画像形成動作を実行するときの前記現像バイアスの設定値とするようにしてもよい。こうすることで以下のような作用効果が得られる。まず、パッチ画像濃度が目標濃度と一致するような現像バイアスの値が調整範囲内にあれば、画像形成動作時の現像バイアスをその値に設定することで、所望の画像濃度で画像を形成することができる。一方、調整範囲を超えた現像バイアスを印加して画像形成を行うと放電が発生するおそれがある。したがって、調整範囲を超えない範囲で最も目標濃度に近くなる値に現像バイアスを設定して画像形成動作を行えば、放電を発生させず、しかも比較的目標濃度に近い画像濃度を得ることができる。

ここで、前記制御手段は、前記現像バイアスの直流成分について前記調整範囲を設定する、つまり現像バイアスの直流成分を変化させることで画像濃度を制御するように構成されている場合には、該調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで前記パッチ画像の濃度を前記目標濃度と一致させることができないときには、前記現像バイアスの交流成分の振幅を変更設定することができる。現像バイアスの交流成分の振幅も画像濃度に影響を及ぼすので、直流成分の変更のみで画像濃度を目標濃度に調整することができなければ、交流成分（振幅）を変化させることによって画像濃度を制御してもよい。この場合において、変更後の振幅は、放電判定の結果を踏まえ、潜像担持体とトナー担持体との間で放電が発生しない値に選ばれるのが望ましい。

さらに、前記トナー担持体から前記潜像担持体へ移動したトナーを検出するトナー検出手段をさらに備える場合には、前記制御手段は、前記トナー検出手段による検出結果に基づいて前記放電が発生したか否かを判定することができる。放電が発生するとトナー担持体上のトナーの一部が潜像担持体に移動するので、こうして潜像担持体上に付着したトナーを検出することによって、放電の有無を判定することが可能である。特に、画像濃度を検査する目的でこのようなトナー検出手段を備えた装置においてはこれを利用して放電判定を行うことができ、放電判定のための特別な構成を設ける必要がない。

（第１実施形態）
図１はこの発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。なお、この実施形態では各色のトナーはいずれも負に帯電するものとして説明するが、各部の電位を変更して正帯電トナーを使用することも可能である。

各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。そして、各現像器に設けられたコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋのうち必要に応じて選択された１つと、本体側に設けられたコネクタ１０９とが互いに接続され、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１とメモリ９１〜９４との間で通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がＣＰＵ１０１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０およびクリーナ７６が設けられている。濃度センサ６０は、必要に応じ、中間転写ベルト７１上に形成されるトナー像を構成するトナー量を光学的に検出する。すなわち、濃度センサ６０は、トナー像に向けて光を照射するとともに該トナー像からの反射光を受光し、その反射光量に応じた信号を出力する。クリーナ７６は、中間転写ベルト７１に対し離当接自在に構成され、必要に応じて中間転写ベルト７１に当接することで、該ベルト７１上の残留トナーを掻き落とす。

また、この装置１では、装置内部の温度および湿度を測定するための温湿度センサ９１が設けられている。そして、ＣＰＵ１０１は、この温湿度センサ９１による温度および湿度の測定結果を参照して装置の動作条件を設定する。その詳細については後述する。温湿度センサ９１の設置位置は任意であるが、装置の機内温度を精度よく測定するため、ヒータを備える定着ユニット９から離れた位置とするのが好ましい。

さらに、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

図３は感光体および現像ローラの表面電位を示す図である。感光体２２の表面は帯電バイアス電圧Ｖgを印加された帯電ユニット２３により帯電されている。これにより、感光体２２の表面電位Ｖsはほぼ一様の電位Ｖniとなる。ただし、その表面領域のうち露光ユニット６からの光ビームＬが照射され露光された画像部（トナーを付着させるべき領域）においては、その部分の電荷が中和されて表面電位Ｖsは画像部電位Ｖimとなっている。なお、露光されなかった部分の電位は依然としてＶniであり、この部分はトナーを付着させない非画像部である。

一方、感光体２２に対しギャップを隔てて対向配置された現像ローラ４４には、直流電圧Ｖdcに対しピーク間電圧Ｖppなる矩形波交流電圧が重畳された現像バイアスＶbが印加される。このため、現像ローラ４４の表面電位は、図３に示すように、最高電位Ｖmaxと最低電位Ｖminとの間で時間とともに変化する。

このような電位が与えられた感光体２２と現像ローラ４４との間では、ギャップ部における両者の電位差が放電開始電圧を超えると放電が発生する。例えば、現像バイアスＶbの最高電位Ｖmaxと感光体２２の非画像部電位Ｖniとの電位差Ｖ1が放電開始電圧を超えると、現像ローラ４４と感光体２２の非画像部との間で放電が発生する。また、現像バイアスＶbの最低電位Ｖminと感光体２２の画像部電位Ｖimとの電位差Ｖ2が放電開始電圧を超えると、現像ローラ４４と感光体２２の画像部との間で放電が発生する。このような放電を防止するためには、両者の電位差が放電開始電圧を超えることがないように、各部に与える電位を調整する必要がある。

画像形成動作時の放電発生を防止するためには、感光体２２および現像ローラ４４に所定の電位を与えて放電が発生するか否かを確認する放電判定動作を事前に行うことが効果的である。このとき、判定動作の実効性を確保する、つまり放電判定動作を行うことで以後の画像形成動作における放電発生を確実に防止できるようにするとの観点から、各部の電位は、画像形成動作時よりも幾分放電を起こしやすい状態を現出するように選ばれることが望ましい。たとえ画像形成動作時と同じ条件で放電が起きないことを確認しても、周囲環境の変化等により実際の画像形成動作時に放電が発生することもありうるからである。また、画像形成動作時より放電が起きにくい条件で判定動作を行っても無意味である。しかしながら、こうして行う放電判定動作といえども、放電が発生すると装置内部にトナーが飛散したり、装置がダメージを受けるなどの弊害を招くおそれがあるため、実際にはできるだけ放電の発生を回避したい。

ギャップ部における放電の起こりやすさは、ギャップの大きさ、ギャップ部における気圧、湿度などによって変化する。このうち、最も大きく変動し放電の起こりやすさに影響を及ぼすのはギャップの大きさである。というのは、感光体２２や現像ローラ４４、およびそれらを保持する部品には製造上の寸法ばらつきがあり、装置に装着される感光体カートリッジ２や現像器４Ｙ等の組合わせによってギャップの大きさは大きく変化するからである。

そこで、この実施形態では、感光体２２と現像ローラ４４との間のギャップの大きさが変動した可能性のあるときに、放電判定動作を行うようにしている。具体的には、各現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれかが支持フレーム４０に装着されたときには当該現像器について、また感光体カートリッジ２が装置本体に装着されたときには全ての現像器について、ＣＰＵ１０１が図４に示す装着後動作を実行し、その工程の一部として、感光体２２と現像ローラ４４との間で放電が起きるか否かの検査を行う。このように、カートリッジが装着され新たなギャップ部が形成されたときに放電判定動作を行うことにより、新たに形成されたギャップ部に対応して、放電の発生を未然に防ぐバイアス設定が可能となる。また、放電判定動作の実行頻度は現像器または感光体カートリッジの交換頻度と同程度にまで抑制される。その結果、放電判定動作時の放電によるトナー飛散や装置の損傷を効果的に防止することができる。

図４は装着後動作を示すフローチャートである。この装着後動作において、ＣＰＵ１０１は、まず装置の稼動情報を取得する（ステップＳ１０１）。この稼動情報とは装置の現在の稼動状況を示す情報であり、ここでは、温湿度センサ９１により測定されＣＰＵ１０１に対し出力される装置の機内温度および湿度に関する情報を指している。そして、次に放電判定動作を実行する（ステップＳ１０２）。

この放電判定動作の目的は、前述したとおり、画像形成動作時の放電発生を防止することである。すなわち、画像形成動作時に現像ローラ４４に与える現像バイアスＶbおよび感光体２２を帯電させるための帯電バイアスＶgを、ギャップ部Ｇにおいて放電が発生しないように設定できるようにすることである。このためには、画像形成動作を実行する際に設定されうるバイアス条件で放電が発生しないことが確認されれば足り、放電が発生する条件を見出す必要はない。むしろ、放電判定動作においてもできるだけ放電が起きないようにするのが望ましい。

図５はこの実施形態における放電判定の原理を説明するための図である。感光体２２の画像部と現像ローラ４４との間での放電発生の有無は、感光体２２表面を露光するとともに現像ローラ４４に所定の放電判定用バイアスを印加して、実際に放電が起きるか否かを検査することによって行う。この放電判定用バイアスは、画像形成動作時に現像ローラ４４に印加される現像バイアスＶbと同様に、直流電圧に矩形波を重畳した電圧波形を有するバイアスである。ただし、その直流電圧値Ｖdcおよび交流成分の振幅（ピーク間電圧Ｖpp）等は、後述するようにより放電判定に適した値に選ばれる。

ところで、感光体２２表面を露光して放電判定を行うと、ギャップ部において現像ローラ４４から露光された領域にトナーが移動してしまう。このため、感光体２２の表面の広い面積を露光すると多量のトナーを消費してしまい現実的でない。そこで、例えば次のようにして放電の有無を判定することができる。図５（ａ）に示すように、感光体２２表面の一部領域のみを露光し、それをトナー現像することにより小画像Ｉpを形成する。このとき、感光体２２の露光された領域と現像ローラ４４との間に放電が発生すれば、放電により現像ローラ４４上のトナーの一部が弾き飛ばされるため、感光体２２上には放電の痕跡に対応する斑点Ｓp1が現れる。この斑点Ｓp1の存在をもって放電が発生したと判定することができる。

この実施形態では、中間転写ベルト７１上に付着したトナーの濃度を検出するための濃度センサ６０を設けている。この濃度センサ６０を放電判定の目的に利用することが可能である。すなわち、上記のようにして感光体２２上に形成した小画像Ｉpを中間転写ベルト７１に転写し、その濃度を濃度センサ６０により検出する。このとき、放電が発生していなければ、中間転写ベルト７１上において画像Ｉpが転写された位置ではその画像パターン（例えばベタ画像）に対応した所定の画像濃度が検出されるはずである。これに対して、放電が発生していれば異常な濃度が検出される。このように、濃度センサ６０を用いて放電の有無を判定することができる。

一方、感光体２２の非画像部と現像ローラ４４との間で生じる放電については、感光体２２を露光せずに現像ローラ４４に放電判定用バイアスを印加することで判定することができる。この場合にも、放電が発生すれば感光体２２上に放電の痕跡に対応する斑点Ｓp2が現れる。なお、本願発明者らの知見によれば、特に非画像部においては、１箇所で発生した放電がその周囲に広がりながら持続することが多い。このような現象が生じると、図５（ｂ）に示すように、放電により弾き飛ばされたトナーによりツリー状に広がる斑点Ｓp3が感光体２２上に形成されることとなる。したがって、放電が発生していれば、感光体２２から中間転写ベルト７１に転写された斑点Ｓp3を構成するトナーの少なくとも一部が濃度センサ６０により検出されるはずである。

このように、感光体２２の表面を露光した状態、および露光しない状態のいずれにおいても放電判定動作は可能であり、また放電の有無は、放電により感光体２２上に付着し中間転写ベルト７１に転写されるトナーが濃度センサ６０により検出されるか否かで判定することができる。また、トナーを無駄に消費せず、しかも画像形成動作時および放電判定動作時に発生する放電を抑制するためには、高温環境下での放電判定は感光体２２の少なくとも一部を露光して行うのが好ましい一方、低温環境下での放電判定は感光体２２を露光せずに行うのが好ましいということも言える。

図６は放電判定動作を示すフローチャートである。この放電判定動作では、放電判定条件、すなわち放電判定動作を行うとき各部に与えるバイアス電圧の大きさを、先に取得した稼動情報に基づき、その時点の機内温度および湿度に応じて設定する（ステップＳ２０１）。このようにする理由について、図７および図８を参照しつつ説明する。

図７は感光体の表面電位と温度との関係を示す図である。また、図８は放電判定条件の設定例を示す図である。前述したように、ギャップ部における放電の起きやすさはギャップの大きさ、湿度等によって変化する。また、感光体２２の電気的特性が温度により変化することに起因して、帯電・露光された感光体２２の表面電位はその温度によって異なり、このことによっても放電の起きやすさは変化する。つまり、同じ大きさのバイアス電圧を印加しても、その時の温度や湿度によって、ギャップ部において放電が起きる場合と起きない場合とがありうる。

例えば、機内温度と放電との関係について考えると、一般的な感光体材料、例えば有機感光体では、その電気抵抗は高温になるほど低下する。したがって、電荷を保持する能力は高温になるほど低下し、図７に示すように、感光体２２の画像部電位Ｖim、非画像部電位Ｖniはいずれも、温度が高くなるほど小さく（ゼロ電位に近く）なる。このような材料を用いた感光体２２では、現像バイアスＶbの最高電位Ｖmaxと非画像部電位Ｖniとの電位差Ｖ1は高温になるほど小さくなる。つまり、高温環境下では非画像部での放電は起きにくくなるから、このような環境で放電判定動作を行うと非画像部での放電が見落とされやすく、結果的に誤った判定をしてしまうおそれがある。

したがって、放電判定動作において非画像部で発生しうる放電を確実に検知するためには、その時の機内温度が高ければより放電が起きやすい環境となるように、各部の電位を設定するのが好ましい。そこで、感光体２２表面を露光せずに放電判定を行う場合には、その時の装置内部の温度によって帯電バイアスＶgを変化させる。具体的には、装置内部が高温（例えば４０℃以上）であるときには常温（例えば４０℃未満）であるときよりも帯電バイアスＶgを負電位方向に大きくする。こうすることで、高温で低下した感光体２２の非画像部電位Ｖniを負電位方向にシフトさせることができる。

一方、現像バイアスＶbの最低電位Ｖminと画像部電位Ｖimとの電位差Ｖ2は、高温になるほど大きくなる。このため、感光体２２を露光して放電判定を行う場合には、低温になるほど放電の可能性を見落としやすくなる。これを防止するためには、放電判定を行う際に現像バイアスに印加する放電判定用バイアスの直流成分Ｖdcが、高温時よりも常温時においてより（負電位方向に）大きくなるようにすればよい。この場合、画像部電位Ｖimに対する帯電バイアスＶgの影響は小さいので、帯電バイアスＶgを変化させても無意味である。

以上より、例えば、図８のようにして放電判定条件を設定することができる。まず、光ビームＬにより感光体２２を露光して放電判定を行う場合には、現像バイアスの直流成分Ｖdcおよび帯電バイアスＶgを、それぞれ図８（ａ）に示す値に設定する。すなわち、機内温度が低い時には高温時よりも画像部電位Ｖimが高い（ゼロ電位からの偏差が大きい）事に対応して、常温時（例えば４０℃未満）には現像バイアスの直流成分Ｖdcを高温時より大きく設定する。

また、感光体２２を露光せずに放電判定を行う場合には、現像バイアスの直流成分Ｖdcおよび帯電バイアスＶgを、それぞれ図８（ｂ）に示す値に設定する。すなわち、高温側で感光体２２の非画像部電位Ｖniが低下するので、この低下を補うべく帯電バイアスＶgを大きく設定する。

一方、機内の湿度と放電との関係については、一般に湿度が高くなるほどギャップ部における放電が起きやすくなる。このことは、感光体２２の画像部、非画像部のいずれに対しても同じである。そこで、現像バイアスの交流成分Ｖppについては機内の湿度に応じて定める。すなわち、図８（ｃ）に示すように、湿度が低く（例えば相対湿度９０％未満）放電がおきにくい状態にある場合には、比較的高めの値（例えば１６００Ｖ）に設定することで、放電判定動作の実効性を高める。これに対し、湿度が高くもともと放電が起きやすい状態であるときには、交流成分Ｖppをこれより低い値（例えば１５００Ｖ）に設定することで無用な放電の発生を抑制する。

なお、この実施形態では、機内温度４０℃未満の環境を「常温」、それ以上を「高温」と区分することとする。また、機内湿度（相対湿度）９０％未満の環境を「低湿」、それ以上を「高湿」と区分することとする。このような区分はその一例を示したものであって、これらの数値に限定されるものではない。

以上のようにして放電判定条件が定まると、放電判定動作（図５）では、続いて当該放電判定条件の下で画像形成動作を実行し、所定の放電判定用画像を形成する（ステップＳ２０２）。感光体２２を露光して放電判定を行う場合には、図６（ａ）に示す小画像Ｉpがこの「放電判定用画像」に相当する。一方、感光体２２を露光せずに放電判定を行う場合には、トナーを付着させない非画像部のみで構成されたハイライト画像が「放電判定用画像」に相当する。

そして、こうして形成された放電判定用画像の画像濃度を濃度センサ６０により検出し（ステップＳ２０３）、その検出結果から放電の有無を判定する（ステップＳ２０４）。すなわち、形成した放電判定用画像に対応する濃度検出結果が得られた場合には放電なしと判定する一方、異常な濃度が検出された場合には放電が発生したと判定する。

図４に戻って、装着後動作の説明を続ける。装着後動作では、上記のようにして行った放電判定の結果を踏まえて、画像形成条件、つまり画像形成動作時の現像バイアスなど各バイアス電圧を設定する。すなわち、現像バイアスの交流成分Ｖppと、画像濃度を制御する現像バイアスの直流成分Ｖdcの調整範囲とを、放電判定動作の結果に基づいて設定し（ステップＳ１０３）、その設定された条件の下で、所望の画像濃度が得られる現像バイアスの最適値を求めることによって（ステップＳ１０４）、画像形成条件を最適化する。

図９は放電判定結果に基づく各バイアス値の調整範囲を示す図である。まず、放電判定動作において放電なしと判断された場合について説明する。この場合、通常の動作環境では放電判定動作時のバイアス設定値でも放電は起こらないと期待されるが、放電の発生をより確実に防止するため、これよりさらに放電が起こりにくい条件に各バイアス値を設定するのが好ましい。

現像バイアスの交流成分Ｖppについては、原則的に放電判定動作時より１００Ｖだけ小さな値に設定する。図９に示す「第１設定値」がこれに相当する。ただし、放電判定動作が高湿環境の下で行われた場合には、放電判定動作時の設定値と同じとする。図９に示す「第２設定値」がこれに相当する。このようにするのは以下の理由による。

放電判定動作が低湿環境の下で行われ、その結果放電が発生しなかったのであれば、画像形成動作時においても放電は発生しないと期待される。しかしながら、例えば機内が高湿であるなどより放電が起きやすい環境の下で画像形成動作が行われた場合には放電が発生することも考えられる。このような放電を防止するためには、現像バイアスの交流成分Ｖppを放電判定動作時の設定値より小さめの値に設定しておくのが好ましい。そこで、この場合には、放電判定時より１００Ｖ小さい値を画像形成動作時の設定値（第１設定値）とする。

これに対して、放電判定動作が高湿環境の下で行われ、しかもその時放電が発生しなかったという結果は、もともと放電の起きやすい環境の下でも放電が起きなかったことを意味する。したがって、このときの設定値のまま画像形成動作を行ったとしても通常の環境では放電が起こることはなく、さらに高湿環境の下でも放電が起きないことが放電判定動作により確認されているから、現像バイアスの交流成分Ｖppを低下させる必要は必ずしもない。そして、良好な画像品質を得るためには、現像バイアスの交流成分Ｖppについては可能な限り高い値に設定することが望ましい。そこで、この場合には、放電判定時の設定値をそのまま画像形成動作時の設定値（第２設定値）とする。

一方、現像バイアスの直流成分Ｖdcについては、放電判定動作時の設定値から（−１００Ｖ）までの範囲（第１調整範囲）で可変とする。これは装置構成および使用するトナー特性に応じて定められた調整範囲である。そして、後述するバイアス最適化動作においては、この範囲内で所望の画像濃度またはそれに最も近い濃度が得られる値を見出し、その値を画像形成動作時の最適値とする。なお、以下の記載においては、現像バイアスの直流成分Ｖdcの調整範囲の「上限値」および「下限値」を次のように定義する。すなわち、調整範囲内において負電位方向の最大値を調整範囲の上限値とし、反対にゼロ電位に最も近い値を下限値とする。上記した第１調整範囲の場合、その上限値は放電判定時の設定値であり、下限値は（−１００）Ｖである。

また、帯電バイアスＶgについては、画像品質維持の観点から、現像バイアスの直流成分Ｖdcとの電位差が常に一定（３００Ｖ）となるように設定する。これは、現像バイアスの直流成分Ｖdcと感光体２２の非画像部電位Ｖniとの電位差が変化すると、細線画像の太さが変化するなど画像品質に影響が及ぶことを考慮したものである。

次に、放電判定動作において放電ありと判断された場合のバイアス設定値について、図９を用いて説明する。この場合、より放電の起きにくい画像形成条件を得るため、現像バイアスの交流成分Ｖppについては、放電なしの場合よりさらに１００Ｖずつ低い値に設定するものとする。すなわち、放電判定動作が低湿環境の下で行われたのであれば、そのときの設定値より２００Ｖ低い値（第３設定値）とする。また、放電判定動作が高湿環境の下で行われたのであれば、そのときの設定値より１００Ｖ低い値（第１設定値）とする。 現像バイアスの直流成分Ｖdcについても、より放電が起こりにくくなるように設定する。すなわちその可変範囲を狭め、放電判定動作時の設定値より１００Ｖだけ小さい値と（−１００Ｖ）との間とする（第２調整範囲）。帯電バイアスＶgについては、放電なしの場合と同様に設定する。

図１０はバイアス最適化動作を示すフローチャートである。バイアス最適化動作では、上記のようにして定めた各バイアスの設定値またはその調整範囲内において、画像濃度が所望の目標濃度に最も近くなるように、各バイアス値を定める。具体的には、現像バイアスの直流成分Ｖdcを最適化するとともに、その最適化された値に対応した帯電バイアスＶgを設定する。

まず、現像バイアスの直流成分Ｖdcをその調整範囲内の一の値（例えば、画像濃度が最も低くなる値）に仮設定する。帯電バイアスＶgについては、現像バイアスの直流成分Ｖdcとの電位差が常に一定値となるようにする（ステップＳ３０１）。このとき、現像バイアスの交流成分Ｖppについては、放電判定結果に基づいて先に定めた設定値とする。

そして、バイアス値を順次変更設定しながら、各バイアス値それぞれで所定パターン（例えばベタ画像やハーフトーン画像）のパッチ画像を形成する画像形成動作を実行する（ステップＳ３０２）。こうして形成された各パッチ画像の濃度を濃度センサ６０により検出し（ステップＳ３０３）、各パッチ画像の濃度検出結果から、所望の画像濃度が得られる現像バイアスおよび帯電バイアスの最適値を算出する（ステップＳ３０４）。

ここで、設定された調整範囲内の値に現像バイアスを設定することで所望の画像濃度が得られる場合には、その値を最適値とすればよい。しかしながら、この調整範囲内でどのように現像バイアスを設定しても目標とする画像濃度が得られない場合もありうる。この場合、所望の画像濃度を得る目的で現像バイアスを調整範囲外の値に設定することは放電のおそれがあるので避けるべきである。そこで、放電が起こらない範囲、すなわち放電判定の結果に基づき定めた調整範囲内で、画像濃度ができるだけ目標濃度に近くなるような値に現像バイアスを設定することが望ましい。

この実施形態の画像形成装置はいわゆるネガ現像方式の画像形成装置であり、現像バイアスの直流成分Ｖdcと、感光体２２の画像部電位Ｖimとの電位差が大きいほど感光体２２へのトナー付着量が増加し、これに伴って画像濃度も増加する。画像部電位Ｖimは感光体２２の特性で決まるので、現像バイアスの直流成分Ｖdcを負電位方向に大きくするほど画像濃度が高くなる。したがって、現像バイアスの直流成分Ｖdcをその調整範囲における上限値（負電位方向における最大値）に設定した状態で最も高濃度となるが、それでも目標濃度に足りない場合には、この上限値を現像バイアスの最適値とするのが好ましい。これ以上に現像バイアスを大きくすると放電が発生し画像品質が著しく劣化するおそれがあるからである。

一方、現像バイアスの直流成分Ｖdcをその調整範囲における下限値（最もゼロ電位に近い値）に設定した状態でも濃度が高すぎる場合には、さらに濃度が低くなるように設定を変更することが好ましい。必要以上に高濃度の画像を形成することはトナー消費量の増大を招き、また放電発生の危険性を増大させることなく画像濃度を低下させることは比較的容易だからである。ここで、現像バイアスの直流成分Ｖdcの調整範囲を広げ、より小さな（ゼロ電位に近い）値に設定できるようにすると、感光体２２の画像部電位Ｖimとの電位差が小さくなりすぎ、画像コントラストが低下したり、温度変化等に対する濃度ばらつきが大きくなる。そこで、このような場合には、現像バイアスの交流振幅を下げることによって画像濃度を低下させるのが好ましい。現像バイアスの振幅を小さくするとギャップ部において現像ローラ４４から飛翔するトナーの量が減るので、結果的に画像濃度が低下する。また、こうすることによって放電の危険性が増大することはない。

したがって、画像濃度が高すぎる場合には、現像バイアスの直流成分Ｖdcをその下限値に設定するとともに、そのピーク間電圧Ｖppをより小さな値に変更設定することで、画像濃度をより目標濃度に近づけることができる。また、これ以外に、現像バイアスのピーク間電圧Ｖppを低下させた後に、再度パッチ画像を形成して最適バイアス値を算出するようにしてもよい。このように、現像バイアスの直流成分を調整することによって画像濃度を制御する場合、必要に応じてその交流成分の振幅を調整することによって画像濃度の制御可能な範囲を調整することが可能である。

以上を考慮して、この実施形態におけるバイアス最適化動作（図１０）では、パッチ画像の濃度検出結果から算出された最適バイアス値（ステップＳ３０４）がその調整範囲における上限値以上の値であった場合には（ステップＳ３０５）、上限値をその最適値とする（ステップＳ３０９）。一方、算出された最適値が下限値未満であった場合には（ステップＳ３０６）、現像バイアスの直流成分Ｖdcについてはその下限値を最適値とする一方（ステップＳ３０７）、ピーク間電圧Ｖppを１段階（例えば５０Ｖ）低い値に変更する（ステップＳ３０８）。こうして現像バイアスＶbをその最適値に設定するとともに、その値に応じて帯電バイアスＶgを設定することによって（ステップＳ３１０）、画像形成条件が最適化される。このように各バイアスを設定することによって、以後の画像形成動作においては、放電の確実に防止しながら、所望の画像濃度の画像を形成することができる。

なお、バイアス最適化動作は、上記した現像器または感光体カートリッジ交換直後以外にも、必要に応じて適時実行される。例えば装置の電源投入直後や、スリープ状態から復帰したとき、画像形成枚数が所定枚数に達したときなど、所定のタイミングでバイアス最適化動作を行い画像形成条件の再調整を行うことによって、安定した画像品質を維持することができる。このような場合に画像形成条件の調整を行う場合には、改めて放電判定動作を行う必要は必ずしもない。すなわち、このような場合には、先に行った放電判定の結果に基づき定めたバイアス調整範囲を引き継ぐことを前提として、図４に示す各処理ステップのうちステップＳ１０１〜Ｓ１０３については省略することができる。

以上のように、この実施形態では、感光体２２と対向配置された現像ローラ４４に所定の放電判定用バイアスを印加し、その際に放電が発生するか否かを判定する。そして、その判定結果に基づき放電が発生しないバイアス調整範囲を定め、該調整範囲内で所望の画像濃度が得られるように現像バイアスを調整することによって画像形成条件を最適化する。このようにすることで、画像形成動作を実行する際に放電が起きるのが防止されるとともに、品質の良好な画像を形成することができる。

この場合の放電判定は、所定のバイアスを印加したときに放電が発生するか否かによって判定され、特許文献２に記載された従来技術のように常に放電の発生を伴うものではない。また、放電判定を行う際の環境に応じて放電判定条件を設定するので、放電判定時の過大なバイアス印加による無用の放電の発生を防止するとともに、バイアス最適化動作時および画像形成動作時に起こりうる放電をも未然に防止することが可能である。

また、放電判定の結果のみならず、放電判定動作時の環境をも考慮して現像バイアスの調整範囲を定めているので、放電判定の結果をその直後のみならず後刻においても繰り返し使用して画像形成条件の調整を行うことができる。そのため、放電判定動作の実行頻度を抑えることができ、放電判定動作時に発生するトナー飛散や装置の損傷などの弊害を抑制することができる。

ところで、上記した第１実施形態の画像形成装置においては、放電判定動作を行うときの装置の動作条件、つまり放電判定条件を、その時点の機内温度および湿度に応じて設定するようにした。これは、機内の温度および湿度によって放電の起きやすさが変化することを考慮したためである。一方、ギャップ部Ｇにおける放電の起きやすさは、感光体２２の使用状況によっても変化する。というのは、感光体２２自体の特性が使用を重ねるにつれて次第に変化し、これに伴って、同じ動作条件で動作させても感光体２２の表面電位が経時的に変化するからである。

図１１は感光体特性の経時変化を示す図である。感光体２２は使用につれて磨耗し、図１１に示すように、同じ帯電バイアスを与えてもその帯電電位（非画像部電位Ｖni）は次第に低下する。また、変化の度合いは小さいものの、画像部電位Ｖimも感光体２２の使用時間によって変化する。したがって、印加する現像バイアスＶb、帯電バイアスＶgが同じであっても、それまでの感光体２２の使用時間がどれほどであるかによって、放電の起こりやすさは変化することとなる。

そこで、次に説明するこの発明にかかる第２実施形態の画像形成装置では、放電判定条件を感光体の使用時間に応じて設定し放電判定動作を行う。こうすることによって、感光体特性の経時変化によらず、放電判定動作中の放電発生を抑制することができ、また放電判定の実効性を確保することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態における装置の構成および基本的な動作は、前述した第１実施形態の装置構成および動作と同一である。ただし、放電判定動作を行うときの放電判定条件は、第１実施形態のように機内温度や湿度によって定めるのでなく、その時点までの感光体２２の通算使用時間によって定める点で、第１実施形態の装置とは相違している。つまり、装着後動作（図５）のステップＳ１０１にいう「装置の稼動情報」が、第１実施形態では装置内部の温度および湿度を表す情報であったのに対し、この第２実施形態では、感光体２２の通算使用時間がこれに相当する。

より具体的には、エンジンコントローラ１０により管理されている感光体２２の通算使用時間に基づいて、現在の感光体２２の状態がその寿命における初期、中期および末期のいずれにあるかを判断する。そして、その結果に応じて、現像バイアスおよび帯電バイアスをそれぞれ図１２に示す値に設定して放電判定動作を実行する。

図１２は第２実施形態における放電判定条件の設定例を示す図である。まず、光ビームＬで感光体２２を露光して放電判定を行う場合には、図１２（ａ）に示すように、帯電バイアスＶgについては第１実施形態と同様に現像バイアスとの電位差を一定に保つ一方、現像バイアスの直流成分Ｖdcについては、感光体２２の使用時間が短いとき（使用初期）にそれ以後よりも大きな値となるようにする。これは、図１１に示すように、感光体２２の画像部電位Ｖimが、その使用時間の初期段階において比較的大きく低下しその後の変化が小さいことに対応して、現像バイアスＶbの直流レベルをこの変化に合わせてシフトさせるためである。

また、感光体２２表面を露光せずに放電判定を行う場合には、図１２（ｂ）に示すように、現像バイアスの直流成分Ｖdcを一定とする一方、帯電バイアスＶgについては、感光体の使用時間が長くなるにつれて大きくする。これは、図１１に示すように、感光体２２の使用時間が長くなると非画像部電位Ｖniが小さくなるのを補うためである。

なお、現像バイアスの交流成分については、第１実施形態と同様である。すなわち、図１２（ｃ）に示すように、温湿度センサ９１により測定された機内の湿度に応じて放電判定時のピーク間電圧Ｖppを定める。

このように、この第２実施形態においても、放電判定動作を実行する際に、その時点でのギャップ部Ｇでの放電の起きやすさに影響を与える感光体２２の通算使用時間に応じて放電判定条件を定めている。このようにすることで、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、放電判定動作の実効性を確保するとともに、放電判定動作中の放電発生を抑制することができる。また、放電判定動作の結果に基づいて各バイアス値を設定することにより、画像形成動作時における放電の発生も防止することができる。

以上説明したように、上記した各実施形態においては、感光体２２および現像ローラ４４が本発明の「潜像担持体」および「トナー担持体」として機能している。また、エンジンコントローラ１０が本発明の「制御手段」として機能している。また、装置内部に設けられた温湿度センサ９１が本発明の「測定手段」として機能している。また、感光体２２から中間転写ベルト７１に転写されるトナーを検出する濃度センサ６０が本発明の「トナー検出手段」として機能している。

（変形例）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態の画像形成装置は、現像ローラ（トナー担持体）と感光体（潜像担持体）とが離間配置された非接触現像方式の画像形成装置である。しかしながら、トナー担持体と潜像担持体とが当接している接触現像方式の装置であって、交流成分を含む現像バイアスによりトナーが移動するように構成された画像形成装置に対しても、本発明は適用可能である。というのは、接触現像方式の装置においても、振幅の大きな交流バイアスが印加されることによってトナー担持体と潜像担持体との間の放電が起こる場合があり、その起きやすさは両者の当接の状態によって変動するからである。このような装置に対しても、本発明を適用することによって、放電の発生を抑えながら、実効性のある放電判定動作を行うことができるという効果が得られる。

また、上記した各実施形態においては、画像形成時の動作条件（画像形成条件）として、現像ローラに与える現像バイアスの直流成分および交流成分と、感光体を均一に帯電させるための帯電バイアスとのそれぞれの大きさを調整するようにしているが、これら以外にも、画像形成動作時に画像品質に影響を及ぼす他の動作パラメータを調整するように構成されてもよい。

また、上記した各実施形態では、現像ローラ４４に与える現像バイアスＶbを、直流電圧に矩形波交流電圧を重畳した波形を有するものとしているが、現像バイアスの波形はこれに限定されるものではない。また、交流成分のデューティ比は１：１に限定されず、他の値であってもよい。この場合においては、現像バイアスに重畳される直流電圧と、交流成分のデューティ比に応じて生じる直流成分とを合成したものが、本実施形態にいう直流成分Ｖdcに対応することとなる。

また、上記した各実施形態の装置では、現像ローラと感光体とがそれぞれ別のカートリッジに取り付けられており、装置本体に対し個別に着脱自在となっているが、これらが同一のカートリッジに取り付けられ装置本体に対し一体的に着脱自在となっている装置に対しても、本発明を適用可能である。例えば、現像ローラと感光体とを一体のカートリッジに取り付けたモノクロ画像形成装置や、このようなカートリッジを複数色分設けてカラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置に対しても、本発明を適用可能である。これらの装置では、現像ローラと感光体との対向位置における位置関係がカートリッジの各個体ごとにばらついており、これに起因して、装置に装着されたカートリッジごとに放電の起きやすさが異なるからである。

また、上記した第１実施形態では、放電判定動作実行時の機内温度を常温および高温の２段階に分けて放電判定条件を設定した。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、機内温度を低温・中温・高温の３段階あるいはそれ以上に区分して放電判定条件を設定したり、温湿度センサ９１による温度測定値から放電判定条件を算出するようにしてもよい。機内の湿度や感光体の使用時間に基づいて定める放電判定条件についても同様である。

また、上記した第１実施形態では、機内の温度および湿度に基づき放電判定条件を設定する一方、第２実施形態では、感光体の使用時間および機内の湿度に基づき放電判定条件を設定している。つまり、両実施形態では、装置の稼動情報として機内温度と感光体の使用時間とを択一的に使用して放電判定条件を設定しているが、これらを互いに組み合わせて放電判定条件を設定するようにしてもよい。

この発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 感光体および現像ローラの表面電位を示す図である。 装着後動作を示すフローチャートである。 この実施形態における放電判定の原理を説明するための図である。 放電判定動作を示すフローチャートである。 感光体の表面電位と温度との関係を示す図である。 放電判定条件の設定例を示す図である。 放電判定結果に基づく各バイアス値の調整範囲を示す図である。 バイアス最適化動作を示すフローチャートである。 感光体特性の経時変化を示す図である。 第２実施形態における放電判定条件の設定例を示す図である。

符号の説明

２…感光体カートリッジ、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像器（カートリッジ）、１０…エンジンコントローラ（制御手段）、 ２２…感光体（潜像担持体）、 ４４…現像ローラ、 ６０…濃度センサ（トナー検出手段）、 ９１…温湿度センサ

Claims (9)

1. 静電潜像を担持可能な潜像担持体と、
   その表面にトナーを担持するトナー担持体と、
   前記潜像担持体に対向する対向位置に位置決めされた前記トナー担持体に対し、交流電圧または交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を現像バイアスとして印加し、該トナー担持体表面のトナーを前記潜像担持体表面に移動させることで前記静電潜像をトナー像として顕像化する画像形成動作を実行する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、所定の振幅を有する放電判定用バイアスを前記トナー担持体に印加して前記潜像担持体と前記トナー担持体との間に放電が発生するか否かを判定する放電判定動作を実行し、その判定結果に基づいて設定した調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで、前記画像形成動作を実行する際の画像形成条件を最適化する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記放電判定動作を実行する時には、装置の稼動状況に応じて前記放電判定用バイアスを設定する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記判定結果に加えて、前記放電判定動作の実行時における装置の稼動状況に応じて前記調整範囲を設定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記稼動状況を表す情報として、前記放電判定動作の実行時における装置内部の温度および湿度の少なくとも一方を用いる請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、パッチ画像として形成された前記トナー像の濃度が予め定められた目標濃度に最も近くなるように、前記調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで前記画像形成条件を最適化する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記パッチ画像の濃度が前記目標濃度と一致する前記現像バイアスの値が前記調整範囲内にあるときは、その値を前記画像形成動作を実行するときの前記現像バイアスの設定値とする一方、前記パッチ画像の濃度が前記目標濃度と一致する前記現像バイアスの値が前記調整範囲内にないときは、前記調整範囲の上限値または下限値であって前記パッチ画像の濃度が前記目標濃度に最も近くなるときの前記現像バイアスの値を、前記画像形成動作を実行するときの前記現像バイアスの設定値とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記現像バイアスの直流成分について前記調整範囲を設定し、該調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで前記パッチ画像の濃度を前記目標濃度と一致させることができないときには、前記現像バイアスの交流成分の振幅を変更設定する請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー担持体から前記潜像担持体へ移動したトナーを検出するトナー検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記トナー検出手段による検出結果に基づいて前記放電が発生したか否かを判定する請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 静電潜像を担持する潜像担持体とトナーを担持するトナー担持体とを対向配置させ、前記トナー担持体に対し、交流電圧または交流電圧に直流電圧を重畳した所定の現像バイアスを印加することによって、前記静電潜像を前記トナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、
   所定の振幅を有する放電判定用バイアスを前記トナー担持体に印加し、前記潜像担持体と前記トナー担持体との間に放電が発生するか否かを判定する工程と、
   前記判定の結果に基づいて前記現像バイアスの調整範囲を設定する工程と、
   前記調整範囲内で前記現像バイアスを調整することで画像形成条件を最適化する工程と
   を有することを特徴とする画像形成方法。

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