JP2011197334A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体上に形成したトナー画像を中間転写体を介して記録媒体に転写する中間転写方式の画像形成装置において、経時劣化トナーに起因する中間調画像濃度の低下を抑制する。
【解決手段】感光体２０２上にトナー劣化度検出用のトナーパターンを作成し、一次転写手段１０６により画像形成時とは異なる転写条件で中間転写ベルト１０１上に転写し、トナー付着量検出手段１１０によりトナーパターンのトナー付着量を複数箇所検出する。そして、トナー劣化度算出手段によりトナー付着量検出手段により検出された複数箇所のトナー付着量のデータのバラツキに基づきトナー劣化度を算出し、トナー劣化度算出手段により算出したトナー劣化度に基づき、プロセス制御手段での地肌ポテンシャル決定係数を制御する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

画像形成装置においては、長期に渡り安定して高品位の画像を得ることが望まれるが、経時のトナー劣化により、画像品質が変動する。例えば、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を付与してトナー像を形成する画像形成装置においては、現像剤担持体上の現像剤の量を適正化するために設けられた現像剤規制部材等から受ける繰り返しのストレスによってトナー劣化が発生しトナー帯電量が変動する。これにより、所望の画像濃度が得られなくなったり、地肌汚れや、トナー飛散による機内汚染等を引き起こしてしまったりする。

また、一成分現像剤においても二成分現像剤と同様に、現像ローラと現像剤規制部材等から受ける繰り返しのストレスによってトナー劣化が発生して、トナー表面に付着している添加剤がトナーに埋没したり、トナーから遊離したりする。また、これらの事象が発生することにより、劣化したトナーと新たに補給されたトナーの帯電量が大きく異なることによって地汚れやぼそつきも発生してしまう。

さらに、中間転写方式の画像形成装置では、現像剤の劣化により、その帯電量が不安定となることで、像担持体上から中間転写体上へのトナー像の転写が不安定なって、一次転写効率が低下するとともに、紙などの転写材への転写画像の劣化がより顕著となる傾向がある。

以上のようにトナー劣化が発生して現像剤が劣化してしまうと、紙などの転写材への転写画像の画像品質を低下させてしまう。ここで、上述した現象は現像剤中のトナーが劣化していることが主要因である。したがって、劣化したトナーを排出し、新たなトナーを現像剤中に投入して攪拌することにより、紙などの転写材への転写画像の画像品質の良好な出力を得ることができる。

従来、長期に渡って高品位の画像を得るために、劣化トナーの割合が多くなったと考えられる際、現像剤中のトナーを入れ替える技術が知られている。例えば、特許文献１には、画像面積が小さくトナー消費量が少ない場合に、トナーを画像領域外で強制消費させる装置が開示されている。トナー消費量が少ない場合は、トナーが繰り返しストレスを受けるためトナー劣化は顕著になる。よって、トナーを画像領域外で強制消費させて、現像剤中のトナーを入れ替えて現像を行う。しかしながら、この方法は無駄なトナー消費をしてしまい、コストの増大につながるという問題がある。また、トナー劣化の程度を検知して必要量のトナーを入れ替えるのではなく、トナー消費量が少ないと予想されるとトナーを入れ替えているので実際のトナー劣化にどの程度対応できているか不明であるという問題もある。このように、従来の現像剤中の劣化トナーを入れ替える技術には種々の問題点がある。そして、現像剤中に劣化トナーを含んだ状態でも、高品位な画像を得ることが望まれる。

また、長期に渡って高品位の画像を得るために、実際のトナー付着量を測定してプロセス制御を行う技術が知られている。例えば、特許文献２には、感光体上に形成したトナーパターンを中間転写体上に転写し、中間転写体上でトナーパターンのトナー付着量を検出して感光体上への帯電条件や現像条件等のトナー像形成条件にフィードバックするという技術が開示されている。この技術では、実際のトナー付着量を測定してトナー像形成条件を決定しているので、適正なトナー付着量を得やすいというメリットがある。

しかしながら、上述したプロセス制御により像担持体上で適正なトナー付着量が得られても、像担持体上に形成されたトナー像中に経時劣化したトナーが含まれていると、劣化トナーは転写され難い傾向があり、記録媒体上に形成されるトナー像のトナー付着量が不均一になり、画像品質が低下するという問題がある。

画像品質の指標として階調の滑らかさが挙げられる。階調とは色の濃淡の変化部分、つまり色の段階のことである。例えば白と黒の場合、その中間には灰色があり、さらに灰色には薄いものや濃いものがある。この段階を多く取ることで、白と黒のたった２色でも、滑らかな色の変化を持った表現力豊かな画像を構成することができる。この階調の中で、最も明るい階調部分をハイライト、中間の階調部分を中間調、最も暗い階調部分をシャドウと呼ぶ。これらにおいて、劣化トナーによる影響が大きいのが中間調部分である。劣化トナーの影響により、中間調部分での画像濃度の低下が顕著であり、これにより階調の滑らかさ低下してしまう。図１５に新品現像剤と劣化状態現像剤での入力画像面積率に対する画像濃度の関係を示す。図１５に示すように劣化トナーが含まれる劣化状態現像剤を用いた場合、新品現像剤と比較して中間調での画像濃度が低下し、また画像濃度の変化が一定にならず適切な濃度階調が得られない。

本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、感光体上に形成したトナー画像を記録媒体に転写する中間転写方式の画像形成装置において、経時劣化トナーに起因する画像濃度の低下を抑制し、それにより安定した印刷濃度の階調を得ることのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
上記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する一次転写手段と、上記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段と、上記中間転写体上に転写されたトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、所定のタイミングで、通常の画像形成動作により所定のトナーパターンを上記像担持体上の表面に形成して上記中間転写体上に転写し、該トナーパターンのトナー付着量を上記トナー付着量検知手段により検知し、その検知結果に基づいて、所定の静電潜像に対するトナー付着量が目標のトナー付着量となるような静電潜像部の電位と現像バイアスとの差である現像ポテンシャルを得るべく、帯電バイアスと、露光量及び現像バイアスの少なくとも一方とを調整するプロセス制御手段と、を備えた画像形成装置において、上記トナー付着量検出手段により検出されたトナー付着量からトナー劣化度を算出するトナー劣化度算出手段を有し、上記トナー像形成手段を用いて上記像担持体上にトナー劣化度検出用のトナーパターンを作成し、上記一次転写手段を用いて画像形成時の転写条件に比べて転写効率が低下するような転写条件で該トナーパターンを該像担持体上から上記中間転写体上に転写し、上記トナー付着量検出手段により該トナーパターンのトナー付着量を複数箇所検出し、上記トナー劣化度算出手段により該トナー付着量検出手段により検出された複数箇所のトナー付着量のデータのバラツキに基づきトナー劣化度を算出し、該トナー劣化度算出手段により算出したトナー劣化度に応じて、現像ポテンシャルに対する非静電潜像部の電位と現像バイアスとの差の比率を制御する上記プロセス制御を行うことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、像担持体上からトナー劣化度検出用のトナーパターンを中間転写体上に転写する際の一次転写手段の転写条件は、画像形成時の転写条件から転写電流を１０〜５０％低くしたものであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、トナー付着量検出手段は光学式センサで、黒トナーではトナーパターンで反射される正反射光出力データＲｅｇに基づきトナー付着量を検出するセンサであり、複数箇所の正反射光出力データのうち最大値をＲｅｇ＿ｍａｘ、最小値をＲｅｇ＿ｍｉｎとすると、トナー劣化度算出手段はトナー劣化度として、下式によりより算出される粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを用いることを特徴とするものである。
Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）
ここで、αは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載の画像形成装置において、トナー付着量検出手段は光学式センサで、カラートナーではトナーパターンで反射される正反射光出力データＲｅｇと拡散反射光Ｄｉｆとに基づきトナー付着量を検出するセンサであり、複数箇所の正反射光出力データのうち最大値をＲｅｇ＿ｍａｘ、最小値をＲｅｇ＿ｍｉｎ、拡散反射光出力データのうち最大値をＤｉｆ＿ｍａｘ、最小値をＤｉｆ＿ｍｉｎとすると、トナー劣化度算出手段はトナー劣化度として、下式によりより算出される粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを用いることを特徴とするものである。
Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）＋β×（Ｄｉｆ＿ｍａｘ−Ｄｉｆ＿ｍｉｎ）
ここでα、βは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数であり、α＞βである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一に記載の画像形成装置において、トナー像形成手段制御手段は中間転写体上のトナー付着量を検出してトナー像形成手段のトナー像形成条件を制御するものであり、上記中間転写体上に転写された劣化トナー用のトナーパターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段が、プロセス制御手段に用いられるトナー付着量を検出する手段を兼ねることを特徴とするのである。
本発明においては、像担持体上にトナー劣化度検出用のトナーパターンを作成し、通常の一次転写手段の転写条件に比べて転写効率が低下するような転写条件でトナーパターンを中間転写体上に転写し、トナー付着量検出手段によりトナー劣化度検出用のトナーパターンのトナー付着量を複数箇所検出する。この検出された複数箇所のトナー付着量のデータのバラツキに基づき、トナー劣化度算出手段によりトナー劣化度を算出する。このことで、トナー付着量データの不均一性を定量的に求めてトナー劣化度を表す特性値とすることができる。そして、通常の画像形成時の大きな余裕度を有するよう最適化されている一次転写条件では、あまり顕著とならない劣化トナーによる中間転写体上のトナーパターンのトナー付着量データのバラツキを、トナーパターンに含まれる劣化トナーを通常より一次転転写され難くしてトナー付着量のデータのバラツキをより顕著なものとすることができる。また、上述したようにして算出したトナー劣化度に応じて、現像ポテンシャルに対する非静電潜像部の電位と現像バイアスとの差（以下、地肌ポテンシャルという）の比率を制御するプロセス制御を行う。このことで、中間転写体上に形成されたトナー像に含まれる劣化トナーの影響が大きい中間調画像濃度を、一定な画像濃度となるように制御することができる。

本発明によれば、感光体上に形成したトナー画像を中間転写体を介して記録媒体に転写する中間転写方式の画像形成装置において、経時劣化トナーに起因する中間調画像濃度の低下を抑制し、記録媒体上に高品位な画像を得ることができるという優れた効果がある。

実施形態に係るプリンタの要部の概略構成を示した説明図である。 同プリンタの画像形成部の概略構成を示した説明図である。 実施形態におけるプロセス制御に関わる制御系を示すブロック図である。 （ａ）は、黒用の画像検出装置を構成する光学センサの概略構成を示す説明図であり、（ｂ）は、他色（カラー）用の画像検出装置を構成する光学センサの概略構成を示す説明図である。 光学センサ３０１及び光学センサ３０２の配置例を示す説明図である。 実施形態におけるプロセス制御の主要な処理の流れを示すフローチャートである。 高温高湿環境と低温低湿環境の環境下においてトナー階調パターンを形成したときの現像ポテンシャルに対するトナー付着量を実測した結果を示すグラフである。 帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス上限値ＶｇＭＡＸに設定された場合に、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正するための処理の流れを示すフローチャートである。 帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス下限値ＶｇＭＩＮに設定された場合に、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正するための処理の流れを示すフローチャートである。 帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス上限値ＶｇＭＡＸと帯電バイアス下限値ＶｇＭＩＮとの間に設定された場合に、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正するための処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、高温高湿環境下において、所定回数の作像後におけるレーザダイオード（ＬＤ）の露光パワーと各露光部電位ＶＬとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、低温低湿環境下において、同じ回数の作像後におけるＬＤの露光パワーと各露光部電位ＶＬとの関係を示すグラフである。 トナー付着量と第１受光素子と第２受光素子との出力電圧値の関係を示すグラフである。 黒トナーおよびカラートナー劣化度を検出してプロセス制御における地肌ポテンシャル決定係数を制御するフローチャートである。 中間転写ベルト上のトナーパターンの付着状態とトナー付着量検出センサの出力データＲｅｇ（ｎ）の関係の説明図である。 トナー劣化状態における中間調濃度の状態を示すグラフである。 地肌ポテンシャル決定係数を変化させたときの、網点面積率と画像濃度の関係を示すグラフである。 粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎと地肌ポテンシャル決定係数の関係を示すグラフである。 粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎとぼそつきランクの関係を示した説明図。 本実施形態で、ぼそつきランク付けに用いた段階見本の画像例。

以下、本発明を適用した画像形成装置として電子写真方式のプリンタを用いた一実施形態について説明する。まず、プリンタの全体構成及び動作について説明する。

＜装置の全体構成、及び動作＞
図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの有色トナー像を形成する有色トナー像形成手段としての画像形成部１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋを備えている。これらの画像形成部１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋは複数の張架ローラに張架され表面移動する中間転写ベルト１０１に沿って並列配置されている、いわゆるタンデム型プリンタである。中間転写ベルト１０１の内周部の各画像形成部に対向する位置には、各画像形成部により形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各有色トナー像を中間転写ベルト１０１上に転写する一次転写手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋを備えている。また、中間転写ベルト１０１の表面移動方向に関して一次転写手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋよりも下流部に、中間転写ベルト１０１上に転写されたトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段としての画像検出手段１１０が中間転写ベルト１０１に対向して設けられている。また、画像検出手段１１０より下流部には、中間転写ベルト１０１上のトナー像を記録体１１２に転写する二次転写手段１１１を備えており、さらに下流部には中間転写ベルト１０１上の転写残トナーなどをクリーニングするクリーニング手段としての中間転写ベルトクリーナ１１４を備えている。

次に、画像形成部１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋについて説明する。各画像形成部１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋは、収容されるトナーの色が異なる以外は同様の構成を有するものであるため、以下、各色に対応する符号を省略して、互いに区別することなく説明する。

図２は、画像形成部１０２の概略構成図である。画像形成部１０２は、像担持体としての感光体２０２を備えている。感光体２０２の周りには、感光体２０２表面を帯電させる帯電手段としての帯電装置２０１、書き込み光Ｌにより感光体表面に静電潜像を書き込む露光手段としての書込装置２０３、静電潜像をトナーによって現像する現像手段としての現像装置２０５、感光体２０２上の転写残トナーなどをクリーニングするクリーニング手段としての感光体クリーナ２０６、及び、感光体表面を除電する除電手段としてのイレーズ（除電装置）２０７、電位検知手段としての電位センサ２１０が設けられている。

本実施形態の帯電装置２０１は、スコロトロンチャージャからなる非接触式帯電器であり、スコロトロンチャージャのグリット電圧（帯電バイアス）Ｖｇを目標帯電電位（本実施形態ではマイナス電位）に設定することで、感光体表面の電位をその目標帯電電位するものである。ここで、帯電装置２０１は、スコロトロンチャージャに限らず、他の非接触式帯電器や、接触式帯電器を用いることも出来る。

本実施形態の書込装置２０３は、光源としてレーザーダイオード（ＬＤ）を用い、断続的な書き込み光、すなわち繰り返しパルス状の書き込み光Ｌを照射することで、感光体表面上に１ドットごとの静電潜像（以下、１ドット静電潜像という）を形成する。本実施形態では、１ドット静電潜像を形成する際の露光時間（単位露光時間）を変更することで、１ドット静電潜像に付着するトナー付着量を制御して階調制御を行うことが可能となっている。本実施形態では、最大単位露光時間を１５分割（それぞれの単位露光時間を以下「露光デューティ」という）して、１６階調の階調制御が可能となっている。したがって、本実施形態では、露光デューティを０（露光しない）〜１５（最大単位露光時間）の１６段階で調整可能となっている。

本実施形態の現像装置２０５は、感光体２０２表面に対向配置される現像剤担持体としての現像ローラを備えており、所定極性（本実施形態ではマイナス極性）に帯電したトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を現像ローラ上に担持させて、感光体２０２表面にトナーを供給する。現像ローラには、絶対値が露光部電位ＶＬよりも十分に大きくかつ帯電電位Ｖｄよりも十分に小さい現像バイアスＶｂを印加されている。これにより感光体２０２表面と現像ローラとが対向する現像領域において、感光体２０２表面の静電潜像（露光部）に向けてトナーを移動させ、かつ、感光体２０２表面の非静電潜像（非露光部）にはトナーが移動しないような電界を形成される。この電界により静電潜像をトナーで現像することができる。

上記構成の画像形成部１０２でトナー像形成を行うときには、まず、感光体２０２の表面が一様に目標帯電電位（マイナス電位）となるように、帯電装置２０１により感光体表面を帯電する。次に、帯電された感光体表面部分に対し、画像データに応じた書き込み光Ｌを書込装置２０３の光源（ＬＤ）から感光体２０２へ露光し、これにより感光体表面の露光部の電位（絶対値）が下がることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。この後、感光体２０２上に形成された静電潜像（本実施形態では露光部）は、現像装置２０５の現像剤担持体である現像ローラ上に担持されたトナーによってトナー像に現像される。具体的には、現像ローラに対し、絶対値が露光部電位ＶＬよりも大きくかつ帯電電位Ｖｄよりも小さい現像バイアスＶｂを印加して、所定極性（本実施形態ではマイナス極性）に帯電したトナーを静電的に静電潜像に付着させることにより現像する。

感光体２０２上に形成されたトナー像は、一次転写手段１０６により中間転写ベルト１０１上に転写される。中間転写ベルト１０１に転写されずに感光体２０２上に残った転写残トナーは感光体クリーナ２０６で回収される。また、中間転写ベルト１０１上にトナー像を転写した後の感光体表面は、イレーズ２０７により一様に除電光が照射されることにより、非静電潜像部分が除去されて、一様に除電された状態になる。

このようにして各画像形成部１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋにより各感光体２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ上に形成されたトナー像は、一次転写手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにより中間転写ベルト１０１上へ転写される。

二次転写手段１１１は、中間転写ベルト１０１に当接して、記録媒体としての転写紙１１２を挟持する当接部材としての二次転写ローラ４５１を有している。二次転写ローラ４５１には図示しない電源から電圧が印加され、中間転写ベルト１０１との間に所定の転写電流が流れるように構成されている。二次転写手段１１１は、中間転写ベルト１０１上のトナー像を、二次転写ローラ４５１による転写ニップ圧と転写電流とにより転写紙１１２へ転写する。このとき、転写紙１１２に転写されずに中間転写ベルト１０１上に残った転写残トナーは中間転写ベルトクリーナ１１４で回収される。その後、図示しない定着装置によってトナー像が転写紙１１２に定着され一連のプロセスが終了する。

＜プロセス制御＞
次に、出力画像の安定化を図るために、規定の１ドット静電潜像に対するトナー付着量を安定させるためのプロセス制御にについて説明する。また、ここでは、説明を簡略化するため、帯電バイアスＶｇ、現像バイアスＶｂ及び露光パワー（以下「ＬＤパワー」という）を調整する制御を中心に説明する。ここで、本実施形態では、このプロセス制御中に、書込装置２０３が画像形成時に用いる基準露光量を調整する露光量調整制御が含まれるが、露光量調整制御をプロセス制御とは別に行ってもよい。

図３は、本実施形態におけるプロセス制御に関わる制御系を示すブロック図である。本実施形態のプロセス制御では、まず、中間転写ベルト１０１に所定の条件によって通常の画像形成動作によりトナーパターン（トナー像）である濃度パッチ１１３を形成し、この濃度パッチ１１３のトナー付着量を光学式反射濃度センサである後述する光学センサ３０１、３０２で構成される画像検出手段１１０で検出する。制御部４１は、画像検出手段１１０の検出結果に基づき、帯電装置２０１のグリッド電圧（帯電バイアス）Ｖｇ、現像装置２０５の現像バイアスＶｂ及び書込装置２０３のＬＤパワーを調整する。

図４（ａ）は、黒用の画像検出手段１１０を構成する光学センサ３０１の概略構成を示す説明図であり、図４（ｂ）は、他色（カラー）用の画像検出手段１１０を構成する光学センサ３０２の概略構成を示す説明図である。光学センサ３０１は、発光素子３０３と、濃度パッチ１１３や中間転写ベルト１０１の表面からの正反射光を受光する正反射光受光素子３０４とから構成されている。一方、光学センサ３０２は、発光素子３０３、濃度パッチ１１３や中間転写ベルト１０１の表面からの正反射光を受光する正反射光受光素子３０４のほか、さらに、濃度パッチ１１３や中間転写ベルト１０１の表面からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光素子３０５から構成されている。

光学センサ３０１及び光学センサ３０２は、図５に示すように、中間転写ベルト１０１上に形成した濃度パッチ１１３と対向し得る位置にそれぞれ配置されている。制御部４１は、書き込み光Ｌの書き込み開始後、濃度パッチ１１３が光学センサ３０１及び光学センサ３０２との対向位置に到達するタイミングに合わせて、正反射光受光素子３０４や拡散反射光受光素子３０５からの出力電圧を検出し、その検出結果（センサ検知結果）に対して付着量変換処理を行うことにより、各濃度パッチ１１３のトナー付着量を導出する。具体的には、例えば、出力電圧とトナー付着量との対応関係を記述した変換テーブルを予めＲＯＭ４４に記憶しておき、この変換テーブルを用いてトナー付着量を導出する。または、例えば、出力電圧をトナー付着量に変換する変換式を演算させてトナー付着量を導出するようにしてもよい。

図６は、本実施形態におけるプロセス制御の主要な処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態においては、転写紙１１２上に形成される低濃度から高濃度までの画像に対して適切に付着量変換処理を実行できるようにプロセス制御を行うときのトナー階調パターンの目標トナー付着量範囲が、０［ｍｇ／ｃｍ^２］付近から０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］までの範囲内である場合について説明する。

（Ｓ１〜Ｓ３）
プロセス制御においては、画像検出手段１１０の校正や異常検査などの前処理工程を終えた後、まず、現在設定されている帯電バイアスＶｇ０、現像バイアスＶｂ０、露光パワーＬＤＰ等の画像形成条件（前回のプロセス制御で設定された画像形成条件）で、１０階調の濃度パッチを感光体表面上に形成する（Ｓ１）。そして、このときの帯電電位（非露光部電位）Ｖｄ０を電位センサ２１０で検知する（Ｓ２）。また、これらの１０階調の濃度パッチに付着したトナー付着量を、画像検出手段１１０で検知する（Ｓ３）。そして、上記Ｓ２で検知した帯電電位Ｖｄ０と、上記Ｓ３で検知した検知した１０階調分のトナー付着量とから、現時点における現像γ（ガンマ）を算出する（Ｓ４）。

ここで、図７は、高温高湿環境（３２［℃］、５４［％］）と低温低湿環境（１０［℃］、１５［％］）の環境下においてトナー階調パターンを形成したときの現像ポテンシャルに対するトナー付着量を実測した結果を示すグラフである。このグラフは、横軸に現像ポテンシャルをとり、縦軸にトナー付着量をとっている。現像γとは、このグラフの傾きを示すパラメータであり、現像ポテンシャルとトナー付着量との対応関係を示すパラメータである。現像ポテンシャルとは、感光体上の露光部電位ＶＬと現像バイアスＶｂとの電位差を示すものであり、現像ポテンシャルが大きければ１ドット静電潜像に付着するトナー量が多くなり、画像濃度が高まることになる。また、後述する地肌ポテンシャルとは、感光体上の非露光部電位すなわち帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｂとの電位差を示すものである。そして、この地肌ポテンシャルが小さすぎると非露光部にトナーが付着してしまう地汚れが発生し、地肌ポテンシャルが大きすぎると現像剤中の磁性キャリアが感光体表面に付着してしまうキャリア付着が発生する。

高温高湿環境の場合、本実施形態における目標トナー付着量範囲の最大トナー付着量（目標最大トナー付着量）である０．５［ｍｇ／ｃｍ２］の濃度パッチを形成するためには、図７に示されるように現像ポテンシャルとして３６０［Ｖ］が必要となる。これに対し、低温低湿環境では０．５［ｍｇ／ｃｍ２］の濃度パッチを形成するためには、５００［Ｖ］の現像ポテンシャルが必要となる。このように０．５［ｍｇ／ｃｍ２］という同じトナー付着量で濃度パッチを形成するのに必要な現像ポテンシャルは温度湿度環境によって異なってしまう。温度湿度環境によって現像ポテンシャルが異なる理由は、温度湿度環境によりトナーの帯電量が変化することが挙げられる。一般的に高温高湿度環境ではトナーの帯電量が小さくなるため、同じ現像ポテンシャルでもトナー付着量が増加し、反対に低温低湿度環境ではトナーの帯電量が大きくなるためトナー付着量が減少するためである。

このように、温度湿度環境の変動によって、目標の画像濃度（目標のトナー付着量）を得るための現像ポテンシャルが変わってくる。また、温度湿度環境以外の要因でも目標のトナー付着量を得るための現像ポテンシャルが変わってくる。したがって、適当なタイミングで現時点における現像γを確認し、その現像γから目標のトナー付着量を得るための現像ポテンシャルを求めて、各種画像形成条件（帯電バイアスＶｇ、現像バイアスＶｂ、基準露光量（基準露光パワー、基準露光デューティ））を決定する必要がある。

（Ｓ５）
そこで、本実施形態では、上記Ｓ４で算出した現像γから、目標最大トナー付着量である０．５［ｍｇ／ｃｍ２］のトナー付着量を得るための現像ポテンシャルＶｂＬを算出する（Ｓ５）。そして、目標最大トナー付着量を得るべく画像形成するときの現像ポテンシャルが、上記Ｓ５で算出した現像ポテンシャルＶｂＬとなるように、各種画像形成条件を調整する。以下、この調整方法について、具体的に説明する。

（Ｓ６）
本実施形態においては、現在設定されている帯電バイアスＶｇ０及び現像バイアスＶｂ０を印加した状態で、基本露光パワーＬＤＰ０の１．５倍（１５０％）の露光パワーＬＤＰ’で、かつ、露光デューティを最大値（１５）にして、感光体表面を露光する。そして、これにより形成された静電潜像（露光部）の電位を、残留露光部電位Ｖｒ’として、電位センサ２１０により検知する（Ｓ６）。この残留露光部電位Ｖｒ’は、最終的な残留露光部電位Ｖｒを検知する際に用いる現像バイアスＶｂ’と目標帯電電位Ｖｄ’とを求めるためのものである。

（Ｓ７）
次に、本実施形態においては、上記Ｓ６で検知した残留露光部電位Ｖｒ’から、下記の数式（１）により、このときの暫定的な基準露光部電位ＶＬ０’を算出する（Ｓ７）。なお、基準露光部電位とは、基準露光量（基準露光パワーＬＤＰ、基準露光デューティ）で露光したときの露光部電位である。
ＶＬ０’＝ Ｖｒ’−５０ ・・・（１）
ここで、残留露光部電位Ｖｒ’に−５０［Ｖ］を加算した値を基準露光部電位ＶＬ０’と設定しているのは、一般に、基準露光部電位は、残留露光部電位Ｖｒ’に−５０［Ｖ］を加算した値付近に存在することが経験的に認められるからである。また、この暫定の基準露光部電位ＶＬ０’と実際の基準露光部電位ＶＬ０との誤差は、後述する補正処理により補正される。

次に、このようにして求めた暫定の基準露光部電位ＶＬ０’から、まず、最終的な残留露光部電位Ｖｒを検知する際に用いるＶｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を、下記の数式（２）により算出する。
Ｖｂ’＝ ＶｂＬ＋ＶＬ０’ ・・・（２）
続いて、上記数式（２）により算出したＶｒ検知用の現像バイアスＶｂ’から、Ｖｒ検知用の目標帯電電位Ｖｄ’を、下記の数式（３）により算出する。
Ｖｄ’＝ Ｖｂ’＋Ｖｂｇ ・・・（３）

（Ｓ８）
ここで、上記数式（３）中の地肌ポテンシャルＶｂｇは、従来は一定値（例えば２００［Ｖ］）が使用されていたが、後述する理由により、本実施形態では現像ポテンシャルＶｂＬに応じて変更される可変値とする。具体的には、地肌ポテンシャルＶｂｇは下記の数式（４）から算出される（Ｓ８）。
Ｖｂｇ ＝ ＶｂＬ×Ｋｂ ・・・（４）
上記数式（４）中のＫｂは、現像ポテンシャルＶｂＬに対する地肌ポテンシャルＶｂｇの好適な比率を示すパラメータであり、以下、地肌ポテンシャル決定係数という。この地肌ポテンシャル決定係数Ｋｂは、実験結果より０．４０〜０．８０の範囲内、好ましくは０．４０〜０．４５の範囲内であれば、上述した画質変化を良好に抑制できる。なお、本実施形態では、地肌ポテンシャル決定係数Ｋｂの基準値を０．４に設定するものとする。

（Ｓ９）
次に、上記Ｓ７で算出した暫定の基準露光部電位ＶＬ０’から、最終的な残留露光部電位Ｖｒを検知する際に用いるＶｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を上記数式（２）により算出する（Ｓ９）。また、上記数式（２）により算出したＶｒ検知用の現像バイアスＶｂ’と、上記Ｓ８で算出した地肌ポテンシャルＶｂｇとを用いて、上記数式（３）により、Ｖｒ検知用の目標帯電電位Ｖｄ’を算出する（Ｓ９）。

（Ｓ１０）
そして、帯電電位がＶｒ検知用の目標帯電電位Ｖｄ’となるように、Ｖｒ検知用の帯電バイアスＶｇ’を設定する（Ｓ１０）。具体的には、まず、帯電バイアスを予め決められた固定値（本実施形態では−５５０［Ｖ］）に設定し、また、現像バイアスも予め決められた固定値（本実施形態では−３５０［Ｖ］）に設定した条件下で、感光体表面を帯電させ、このときの帯電電位を電位センサ２１０で検知する。この検知結果が上記Ｓ９で算出した目標帯電電位Ｖｄ’を中心とした目標範囲内（本実施形態ではＶｄ’±５［Ｖ］）であれば、この測定に用いた上記固定値（−５５０［Ｖ］）をＶｒ検知用の帯電バイアスＶｇ’に設定する。

一方、この検知結果が目標範囲内から外れている場合には、帯電バイアスの固定値（−５５０［Ｖ］）及びその検知結果（帯電電位）と、プロセス制御の前処理時に用いた帯電バイアス（本実施形態では−７００［Ｖ］）及びそのときに電位センサ２１０で検知した帯電電位とを用いて、現時点における帯電バイアスと帯電電位との関係を最小二乗法により１次近似して概略関係式（１次近似式）を求める。そして、この１次近似式から、Ｖｒ検知用の目標帯電電位Ｖｄ’に対応するＶｒ検知用の帯電バイアスを特定する。その後、ここで特定したＶｒ検知用の帯電バイアスを用いて再び感光体表面を帯電させ、このときの帯電電位を電位センサ２１０で検知する。この検知結果が目標範囲内であれば、上述した１次近似式を用いて特定したＶｒ検知用の帯電バイアスをＶｒ検知用の帯電バイアスＶｇ’に決定する。この検知結果が目標範囲内から外れている場合には、さらに、このときの測定結果も加えて、さらに帯電バイアスと帯電電位との関係を示す１次近似式を求め、検知結果が目標範囲内に入るまで同様の処理を繰り返す。

ここで、使用する帯電装置２０１の仕様等により、設定できる帯電バイアスの範囲に制限がある場合が多い。本実施形態では、帯電バイアスの設定可能範囲は、−４５０［Ｖ］以上−９００［Ｖ］以下の範囲に制限される。よって、本実施形態では、上述したように決定したＶｒ検知用の帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアスの設定可能範囲の上限値（ＶｇＭＡＸ＝−９００［Ｖ］）を越える場合には、その上限値ＶｇＭＡＸを帯電バイアスＶｇ’として設定する。一方、上記のように決定したＶｒ検知用の帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアスの設定可能範囲の下限値（ＶｇＭＩＮ＝−４５０［Ｖ］）を下回る場合には、その下限値ＶｇＭＩＮを帯電バイアスＶｇ’として設定する。

また、上記のように設定したＶｒ検知用の帯電バイアスＶｇ’に応じ、地肌ポテンシャルが上記Ｓ８で算出した地肌ポテンシャルＶｂｇとなるように、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正して設定する（Ｓ１０）。

ここで、上記Ｓ１０で行われる処理をより詳しく図８〜１０を用いて説明する。図８は、帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス上限値ＶｇＭＡＸに設定された場合に、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正するための処理の流れを示すフローチャートである（Ｓ２１〜Ｓ２９）。また、図９は、帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス下限値ＶｇＭＩＮに設定された場合に、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正するための処理の流れを示すフローチャートである（Ｓ３１〜Ｓ３９）。そして、図１０は、帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス上限値ＶｇＭＡＸと帯電バイアス下限値ＶｇＭＩＮとの間に設定された場合に、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を修正するための処理の流れを示すフローチャートである（Ｓ４１〜Ｓ４６）。

（Ｓ１０：Ｓ２１〜Ｓ２９）
帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス上限値ＶｇＭＡＸに設定された場合、図８に示すように、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸに設定されていれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（５）により求まる値に修正する（Ｓ２２）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ１＝ＶｂｇＭＡＸ−（Ｖｄ’［算出値］−ＶｇＭＡＸ）×Ｋｃ１ ・・・（５）
上記数式（５）中のＶｄ’［算出値］とは、上記Ｓ９で算出したＶｒ検知用の目標帯電電位Ｖｄ’であり、上記Ｓ１０で検出した帯電電位Ｖｄ’［検出値］と区別したものである。また、上記数式（５）中のＫｃ１は、帯電バイアスの設定可能範囲内で現像ポテンシャルに対する地肌ポテンシャルの比率を一定にするための係数であり、通常は地肌ポテンシャル決定係数Ｋｂと同様の値に設定される。

一方、地肌ポテンシャルＶｂｇが下限値ＶｂｇＭＩＮに設定されていれば（Ｓ２３のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇの修正は行わず、そのまま下限値ＶｂｇＭＩＮとする（Ｓ２４）。

他方、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸと下限値ＶｂｇＭＩＮとの間に設定されていれば（Ｓ２３のＮｏ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（６）により求まる値に修正する（Ｓ２５）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ２＝Ｖｂｇ−（Ｖｄ’［算出値］−ＶｇＭＡＸ）×Ｋｃ１ ・・・（６）

続いて、地肌ポテンシャルＶｂｇが下限値ＶｂｇＭＩＮ以下である場合（Ｓ２６のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下限値ＶｂｇＭＩＮに再修正した後（Ｓ２７）、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を下記の数式（７）により求まる値に設定する（Ｓ２８）。
Ｖｂ’＝ ＶｇＭＡＸ−ＶｂｇＭＩＮ ・・・（７）

他方、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸと下限値ＶｂｇＭＩＮとの間である場合（Ｓ２６のＮｏ）、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を下記の数式（８）により求まる値に設定する（Ｓ２９）。
Ｖｂ’＝ ＶｇＭＡＸ−Ｖｂｇ ・・・（８）

（Ｓ１０：Ｓ３１〜Ｓ３９）
また、帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアス下限値ＶｇＭＩＮに設定された場合、図９に示すように、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸに設定されていれば（Ｓ３１のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇの修正は行わず（Ｓ３２）、そのまま上限値ＶｂｇＭＡＸとする。

一方、地肌ポテンシャルＶｂｇが下限値ＶｂｇＭＩＮに設定されていれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（９）により求まる値に修正する（Ｓ３４）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ３＝ＶｂｇＭＩＮ−（Ｖｄ’［算出値］−ＶｇＭＩＮ）×Ｋｃ２ ・・・（９）
上記数式（９）中のＫｃ２は、式（５）及び式（６）で用いたＫｃ１と同様、帯電バイアスの設定可能範囲内で現像ポテンシャルに対する地肌ポテンシャルの比率を一定にするための係数であり、通常は地肌ポテンシャル決定係数Ｋｂと同様の値に設定される。

他方、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸと下限値ＶｂｇＭＩＮとの間に設定されていれば（Ｓ３３のＮｏ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（１０）により求まる値に修正する（Ｓ３５）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ４＝Ｖｂｇ−（Ｖｄ’［算出値］−ＶｇＭＩＮ）×Ｋｃ２ ・・・（１０）

続いて、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸ以上である場合（Ｓ３６のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを上限値ＶｂｇＭＡＸに再修正した後（Ｓ３７）、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を下記の数式（１１）により求まる値に設定する（Ｓ３８）。
Ｖｂ’＝ ＶｇＭＩＮ−ＶｂｇＭＡＸ ・・・（１１）

他方、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸと下限値ＶｂｇＭＩＮとの間である場合（Ｓ３６のＮｏ）、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を下記の数式（１２）により求まる値に設定する（Ｓ３９）。
Ｖｂ’＝ ＶｇＭＩＮ−Ｖｂｇ ・・・（１２）

（Ｓ１０：Ｓ４１〜Ｓ４６）
また、帯電バイアスＶｇ’が帯電バイアスの上限値ＶｇＭＡＸと下限値ＶｇＭＩＮとの間に設定された場合、図１０に示すように、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸに設定されていれば（Ｓ４１のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（１３）により求まる値に修正する（Ｓ４２）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ５＝ＶｂｇＭＡＸ−（Ｖｄ’［算出値］−Ｖｄ’［検出値］） ・・・（１３）

一方、地肌ポテンシャルＶｂｇが下限値ＶｂｇＭＩＮに設定されていれば（Ｓ４３のＹｅｓ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（１４）により求まる値に修正する（Ｓ４４）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ６＝ＶｂｇＭＩＮ−（Ｖｄ’［算出値］−Ｖｄ’［検出値］） ・・・（１４）

他方、地肌ポテンシャルＶｂｇが上限値ＶｂｇＭＡＸと下限値ＶｂｇＭＩＮとの間に設定されていれば（Ｓ４３のＮｏ）、地肌ポテンシャルＶｂｇを下記の数式（１５）により求まる値に修正する（Ｓ４５）。
Ｖｂｇ＝Ｖｂｇ７＝Ｖｂｇ−（Ｖｄ’［算出値］−Ｖｄ’［検出値］） ・・・（１５）

その後、Ｖｒ検知用の現像バイアスＶｂ’を下記の数式（１６）により求まる値に設定する（Ｓ４６）。
Ｖｂ’＝ Ｖｄ’［検出値］−Ｖｂｇ ・・・（１６）

（Ｓ１１）
次に、以上のようにＳ１０で設定したＶｒ検知用の暫定の帯電バイアスＶｇ’及び現像バイアスＶｂ’を用い、上述したＳ６の場合と同様の方法、具体的には、基本露光パワーＬＤＰ０の１．５倍（１５０％）の露光パワーＬＤＰ’で、かつ、露光デューティを最大値（１５）にして、感光体表面を露光する。そして、これにより形成された静電潜像（露光部）の電位を、最終的な残留露光部電位（検知残留電位）Ｖｒとして、電位センサ２１０により検知する（Ｓ１１）。

（Ｓ１２）
その後、本実施形態では、目標帯電電位Ｖｄ’と残留露光部電位Ｖｒとから、露光量の変化に対する感光体表面の露光部電位の変化割合が大きい低露光量領域、図１１（ａ）及び（ｂ）に示したグラフで言えばおおよそグラフ中央からその左側にわたる領域、に属する調整用露光部電位Ｖｐｌを、下記の数式（１７）により算出する（Ｓ１２）。
Ｖｐｌ ＝ （Ｖｄ’−Ｖｒ）÷３＋Ｖｒ ・・・（１７）

（Ｓ１３）
そして、ここで新たに検出した残留露光部電位Ｖｒを用いて上記Ｓ７〜Ｓ１０までの処理と同様の処理を行うことにより、暫定の帯電バイアスＶｇ''及び現像バイアスＶｂ''を再設定する（Ｓ１３）。

（Ｓ１４）
次に、調整用露光部電位Ｖｐｌを得るためのＶｐｌ用露光パワー（プレ基準露光量）を特定する（Ｓ１４）。ただし、本実施形態の調整用露光部電位Ｖｐｌは、おおよそ、基準露光部電位の１／３に相当する付近をとる。そのため、この付近で最適なＶｐｌ用露光パワーを探すために、このときの露光デューティは、基準露光量（露光デューティ＝１５／１５）の１／３である５／１５の露光デューティを用いる。

調整用露光部電位Ｖｐｌを得るためのＶｐｌ用露光パワーを特定するにあたり、露光デューティを５／１５に固定したまま、露光パワーを基本露光パワーＬＤＰ０の６０％、８０％、１００％、１２０％、１５０％と順次切り替えて、静電潜像（露光部）を作成する。また、このときの帯電バイアス及び現像バイアスは、上記Ｓ１３で設定した暫定の帯電バイアスＶｇ''及び現像バイアスＶｂ''である。そして、各露光部の電位を電位センサ２１０で検知するとともに、このときの帯電電位Ｖｄも電位センサ２１０で検知する。そして、各露光部に対応する露光パワーと、そのときの帯電電位Ｖｄ及び残留露光部電位Ｖｒとから上記数式（１７）により求まる各調整用露光部電位Ｖｐｌとの対応関係を示す５つのデータ組を算出する。そして、各データ組により、露光パワーと調整用露光部電位Ｖｐｌとの関係を最小二乗法により１次近似して概略関係式（１次近似式）を求め、この１次近似式から、上記Ｓ１２で算出した調整用露光部電位Ｖｐｌを得るためのＶｐｌ用露光パワーを特定する。

その後、ここで特定したＶｐｌ用露光パワー（露光デューティ＝５／１５）を用いて感光体表面を露光し、このときの露光部電位を電位センサ２１０で検知する。この検知結果が目標範囲内（上記Ｓ１２で算出した調整用露光部電位Ｖｐｌの±３［Ｖ］以内）であれば、上記で特定したＶｐｌ用露光パワーをそのまま用いる。一方、この検知結果が目標範囲内から外れている場合には、さらに、上記で特定した特定したＶｐｌ用露光パワーを所定の調整値で調整し、この調整したＶｐｌ用露光パワーを用いて感光体表面を再び露光し、このときの露光部電位を電位センサ２１０で検知する処理を、その検知結果が目標範囲内に入るまで繰り返し行う。

（Ｓ１５）
このようにして、調整用露光部電位Ｖｐｌを得るためのＶｐｌ用露光パワーを特定したら、次に、このＶｐｌ用露光パワーを、基準露光量の露光デューティである１５／１５露光デューティの露光パワーに換算する（Ｓ１５）。本実施形態では、Ｖｐｌ用露光パワーを特定するために用いた露光デューティが基準露光量の露光デューティ（１５／１５）の１／３であったので、上記Ｓ１４で特定したＶｐｌ用露光パワーを３倍して１５／１５露光デューティの露光パワーに換算する。

（Ｓ１６）
次に、このようにして換算して得た換算露光パワーから基準露光パワーを決定する（Ｓ１６）。ここで、本実施形態の条件では、換算露光パワーと基準露光パワーとの関係は、約２／３になることが予め実験等により把握されている。したがって、本実施形態では、換算露光パワーに２／３を乗じて得られる値を基準露光パワーとして決定する。なお、この換算値（本実施形態では２／３）は、実験等により適宜設定される。

（Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９）
以上のようにして基準露光パワーを求めたら、最後に、上記Ｓ７におおいて暫定的に決めた基準露光部電位ＶＬ０’と実際の基準露光部電位ＶＬ０との誤差を補正するための補正処理を行う。具体的には、まず、基準露光量（上記Ｓ１６で決定した基準露光パワー、１５／１５露光デューティ）で静電潜像（露光部）を作成し、その露光部の電位（基準露光部電位ＶＬ０）を電位センサ２１０で検知する（Ｓ１７）。なお、このときの帯電バイアス及び現像バイアスは、上記Ｓ１３で設定した暫定の帯電バイアスＶｇ''及び現像バイアスＶｂ''である。このようにして検知した基準露光部電位ＶＬ０と、上記Ｓ７におおいて暫定的に決めた基準露光部電位ＶＬ０'との差分ΔＶＬを算出する（Ｓ１８）。そして、この差分ΔＶＬを補正値とし、上記Ｓ１３で設定した暫定の帯電バイアスＶｇ''及び現像バイアスＶｂ''を補正して、最終的な帯電バイアスＶｇ及び現像バイアスＶｂを決定する（Ｓ１９）。

したがって、最終的な帯電バイアスＶｇは下記の数式（１８）となり、最終的な現像バイアスＶｂは下記の数式（１９）となる。ただし、補正後の帯電バイアスＶｇ及び現像バイアスＶｂが予め設定されているそれぞれ上下限値を越える場合には、補正前の帯電バイアスＶｇ及び現像バイアスＶｂを最終的な値として用いる。
Ｖｇ ＝ Ｖｇ''−ΔＶＬ ・・・（１８）
Ｖｂ ＝ Ｖｂ''−ΔＶＬ ・・・（１９）

さらに、本実施形態では、中間転写ベルト１０１上で現像剤中のトナー劣化度を検知し、検知したトナー劣化度に基づいて、プロセス制御手段における現像ポテンシャルに対する地肌ポテンシャルの比率を制御する。つまり、トナー劣化度に基づいて、地肌ポテンシャル決定係数を制御する。

＜地肌ポテンシャル決定係数の制御＞
次に、モノクロ画像形成時での黒用現像剤中の黒トナー劣化度を検知、またはフルカラー画像形成時でのカラー用現像剤中のカラートナー劣化度を検出して地肌ポテンシャル決定係数を決定する制御について、図１３のフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、上記画像検出手段１１０を用いて、各感光体２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ上から一次転写手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにより中間転写ベルト１０１上へ転写されたトナーパターン中のトナー劣化度を検知する。

ここで、検知した値からトナーの劣化度合の定量化を行なう後述する式は、本発明の発明者が、トナーが劣化するほど中間転写体へ転写がされずらくなり、中間転写体上に形成した検出用トナーパターンについて付着量を検出すると、その値のバラツキが大きくなることに着目して実験を重ね見出したものである。そして、トナーの劣化が進むほど、中間転写体上に形成した検出用トナーパターンについての付着量の値のバラツキが大きくなる理由は、現像剤が現像剤規制部材から受ける繰り返しストレスによって劣化してしまうと現像剤の帯電量も変動してしまいうためと考えられる。そして、トナーの劣化度が進むほど現像剤に含まれる帯電量が変動したトナーの量が多くなり、検出用トナーパターンについての付着量の値のバラツキが大きくなるためと考えられる。

（ステップ１）
まず、メイン制御部４１よりトナー劣化度の検知の実行命令があったら、一次転写手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの一次転写電流を現在設定されている値からトナー劣化度検知用の転写電流値に変更する。トナー劣化度検知用の転写電流値は、使用するトナー、現像剤、および現像装置によって設定する値が異なる。また、転写条件以外の作像条件は、上述したプロセス制御により決定されている。

このようにトナー劣化度検知用の転写電流値に変更する理由としては、以下の２点が挙げられる。１点目は、転写電流を下げると、感光体２０２上のトナーの中間転写ベルト１０１上への転写効率は低下する。そして、転写余裕度も低下するため、帯電量が不安定な状態となっている劣化トナーは中間転写ベルト１０１上に転写されづらく、トナーバターンが不均一状態になりやすい。そのため、転写電流を下げた方がトナーパターンを画像検知手段１１０で検知したときに取得した値がばらつきやすく、トナー劣化度を検知する感度を高くできることができるためである。

２点目は、転写電流を下げると、中間転写ベルト上に転写されるトナー量が減るため、中間転写ベルト１０１上ではトナー付着量が少ない状態になる。図１２に示すように、中間転写ベルト上に転写されたトナー付着量０．２ｍｇ／ｃｍ^２近傍と０．５ｍｇ／ｃｍ^２近傍で正反射光出力と拡散反射光出力の特性を見ると、トナー付着量の少ない０．２ｍｇ／ｃｍ^２近傍の方が正反射光出力のバラツキが大きいことが分かる（ｒ１＞ｒ２）。一方、拡散反射光出力は、どちらのトナー付着量においてもほぼ同じバラツキであることが分かる（ｄ１≒ｄ２）。そのため、転写電流を下げ、中間転写ベルト１０１上のトナーの付着量を低くして正反射光出力、拡散反射光出力を取得した方が、正反射光出力のバラツキを大きくでき、トナー劣化度を検知する感度を高くできるためである。

（ステップ２）
次に、画像形成部１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋにより各感光体２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ上にトナー劣化度検出用のトナーパターンを作成する。なお、作成するトナー劣化度検出用の各トナーパターンの大きさは主走査方向が１５ｍｍで、副走査方向の大きさが３９ｍｍである。また、本実施形態ではトナーパターンとして、ソリッドなベタ書き込みのパターンを用いる。

各感光体２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ上に形成されたトナーパターンは、一次転写手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋによりステップ１にて設定したトナー劣化度検知用の一次転写電流値で中間転写ベルト１０１上にそれぞれ転写される。
中間転写ベルト１０１上に転写された各トナーパターンは、画像検知手段１１０によって検知される。このトナーパターンを検知するとき、サンプリング時間の間隔は４ｍｓｅｃとし、中間転写ベルト１０１の反射ムラの影響を受けないようにするため、少なくとも１００ポイント以上サンプリングし、５点移動平均値を求める。

画像検知手段１１０の黒トナー付着量検出センサ３０１は正反射光を受光する第１受光素子３０４を備えているので、第１受光素子３０４から正反射光出力が得られる。また画像検知手段１１０のカラートナー付着量検出センサ３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃは、それぞれ正反射光を受光する第１受光素子３０４と、拡散反射光を受光する第２受光素子３０５とを備えているので、それぞれの受光素子からの出力を得られる。ここでは、第１受光素子３０４からの出力をＲｅｇ（ｎ）、第２受光素子３０５からの出力をＤｉｆ（ｎ）とする。仮に、１００ポイントサンプリングし、５点移動平均値を求めたとすると、Ｙ，Ｍ，Ｃに対して下記に示すような２つのデータセットが得られる。
正反射光出力データ：Ｒｅｇ（１）、Ｒｅｇ（２）、…、Ｒｅｇ（２０）
拡散反射光出力データ：Ｄｉｆ（１）、Ｄｉｆ（２）、…、Ｄｉｆ（２０）

（ステップ３）
正反射光出力データおよび拡散反射光出力データからから最大値と最小値を選択し、それぞれをＲＡＭ４３に記録する。この最大値、最小値をそれぞれＲｅｇ＿ｍａｘ、Ｄｉｆ＿ｍａｘ、Ｒｅｇ＿ｍｉｎ、Ｄｉｆ＿ｍｉｎと呼ぶ。

（ステップ４）
そして、Ｒｅｇ＿ｍａｘ、Ｄｉｆ＿ｍａｘ、Ｒｅｇ＿ｍｉｎ、Ｄｉｆ＿ｍｉｎが取得できたら、これらの値から現像剤中のトナー劣化度として、粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを算出する。算出式は下記となる。
Ｙ、Ｍ、Ｃの場合は下式となる。
Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）＋β×（Ｄｉｆ＿ｍａｘ−Ｄｉｆ＿ｍｉｎ）
ここで、α、βは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数であり、α＞βとする。
また、Ｋの場合は下式となる。
Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）
ここでα、βは、実験的に求める値である。
そして、基本的にα≒１であり、βは、付着量と拡散反射光出力の関係の一次近似式の傾きｓｌｏｐｅ（ｄｉｆ）とすると、算出式はβ＝１／ｓｌｏｐｅ（ｄｉｆ）となる。
また、図１２のマセンダのトナーについてのグラフの付着量と拡散反射光出力の関係の一次近似式は以下のようになり、βの値は２．４７１８となる。
ｙ＝２．４７１８ｘ＋０．１１０４

図１４は、中間転写ベルト１０１上のトナーパターンの付着状態と黒トナー付着量検出センサ３０１の出力データＲｅｇ（ｎ）の関係の説明図である。黒トナー付着量検出センサ３０１による上記サンプリング方法では、トナーパターンの付着状態が均一の場合、第１受光素子３０４が受ける受光量にバラツキは無いため、Ｒｅｇ＿ｍａｘ、Ｒｅｇ＿ｍｉｎの差が小さくなる。一方、トナーパターンの付着状態が不均一の場合、第１受光素子３０４が受ける受光量にバラツキが生じ、Ｒｅｇ＿ｍａｘ、Ｒｅｇ＿ｍｉｎの差が小さくなる。なお、ここでは黒トナー付着量検出センサ３０１を用いているため出力データＲｅｇ（ｎ）だけを用いて説明したが、カラートナー付着量検出センサ３０２Ｙ、３０２Ｍ，３０２Ｃにより検出される反射光出力に関しても同様のことが言える。すなわち、Ｒｅｇ＿ｍａｘ、Ｒｅｇ＿ｍｉｎから求めた粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを、トナー劣化度として用いることができる。

このようにして算出したイエロートナーの粒状感の度合いをＤ＿Ｇｒａｎ（Ｙ）、マゼンダトナーのトナー劣化度合いをＤ＿Ｇｒａｎ（Ｍ）、シアントナーのトナー劣化度合いをＤ＿Ｇｒａｎ（Ｃ）、ブラックトナーの粒状感の度合いをＤ＿Ｇｒａｎ（Ｋ）とする。

上式で求められたＤ＿Ｇｒａｎ（Ｙ）、Ｄ＿Ｇｒａｎ（Ｍ）、Ｄ＿Ｇｒａｎ（Ｃ）、Ｄ＿Ｇｒａｎ（Ｋ）に応じて、各色の地肌ポテンシャル決定係数を決定する。

このようなステップ３およびステップ４がトナー劣化度算出手段を構成する。

（ステップ５）
各色の現像剤中のトナー劣化度はＤ＿Ｇｒａｎの値により判断を行う。図１７はＤ＿Ｇｒａｎの値と地肌ポテンシャル決定係数の関係を示すグラフである。図１７に基づきＤ＿Ｇｒａｎの値に応じた地肌ポテンシャル決定係数を決定する。ここで図１７中のＡ、Ｂ、Ｃは、予め求めておいたプリンタ固有のトナー劣化度判定定数であり、Ｃ＞Ｂ＞Ａとする。

（ステップ６）
地肌ポテンシャル決定係数が決定後、前述したプロセス制御を実行し、適切な露光基準パワー、帯電バイアスＶｇ及び現像バイアスＶｂに変更する。

このようなステップ５およびステップ６が、地肌ポテンシャル決定係数の制御手段を構成している。

また、上述したように、順序としてはまずプロセス制御を行い、中間転写ベルト１０１上のトナーパターンのトナー付着量を安定させてから、トナー劣化度を検出することが好ましい。

また、トナー劣化度に応じて地肌ポテンシャル決定係数を変化させる理由について、図１６を用いて説明する。図１６は網点面積率と画像濃度の関係を示す図である。ここで、図中のグラフＴ１は地肌ポテンシャル決定係数が０．２の場合を示し、グラフＴ２は地肌ポテンシャル決定係数が０．４、グラフＴ３は地肌ポテンシャル決定係数が０．６の場合を示している。当然ながら、網点面積率が大きくなると印刷濃度は大きくなる。また、地肌ポテンシャル決定係数を小さくしたほうが中間調の画像濃度は大きくなる。

このため、トナー劣化度を算出して、これに応じて地肌ポテンシャル係数を変更するように制御することで、長期に渡って良好な中間調の画像濃度を得ることができる。

ここで、本実施形態で行ったＡ、Ｂ、Ｃを求める実験に使用した構成を以下に示す。実験機はＩｍａｇｉｏ ＰｒｏＣ９００で、紙種はＮＢＳリコー製Ｔｙｐｅ６２００を使用した。これらの実験機、評価用紙を用いて実験機の環境条件（温度・湿度１０℃・１５％、２３℃・５０％、２７℃・８０％）や、現像剤の劣化状態（新品状態、１０分攪拌状態、６０分攪拌状態）を変化させ、そのときのＤ＿Ｇｒａｎおよび２ｂｙ２画像のぼそつきランク付けを行った。ぼそつきランク付けとは段階見本にて目視評価を行うものである。その結果を示したものが図１８である。このとき、ぼそつきランクがランク４となるときのＤ＿Ｇｒａｎの値をＡ、ランク３となるときのＤ＿Ｇｒａｎの値をＢ、ランク２となるときのＤ＿Ｇｒａｎの値をＣとした。

また、今回行った２ｂｙ２画像のぼそつきランク付けについても簡単に説明しておく。２ｂｙ２画像とは、縦横２ドットの大きさのドットパターンをタイル状に印字する画像である。この画像において、ハーフトーンの均一性よりぼそつきを評価できる。評価方法は、段階見本と比較し、どのレベルであるのかを目視にて判断する。図１９に、ぼそつきランク付けに用いた段階見本の画像例を示す。この見本において、ランク４以上を問題なしとし、ランク３以下を問題ありと判断している。また、図１９の段階見本の画像例は、各ランクごと違いを分かりやすく示すため、黒のトナーについてのグラフを例示している。

以上、本実施形態によれば、像担持体としての感光体２０２上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像を中間転写体としての中間転写ベルト１０１上に転写する一次転写手段１０６と、中間転写ベルト１０１上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段１１１とを備える。また、中間転写ベルト１０１上に転写されたトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段としての画像検出手段１１０と、感光体２０２上に形成されるトナー像が所定のトナー付着量となるようにトナー像形成手段のトナー像形成条件を制御するプロセス制御手段とを備える。さらに、画像検出手段１１０により検出されたトナー付着量からトナー劣化度を算出するトナー劣化度算出手段を有している。そして、感光体２０２上にトナー劣化度検出用のトナーパターンを作成し、通常の一次転写手段１０６の転写条件に比べて転写効率が低下するような転写条件でトナーパターンを中間転写ベルト１０１上に転写し、トナー付着量検出手段１１０によりトナーパターンのトナー付着量を複数箇所検出する。この検出された複数箇所のトナー付着量のデータのバラツキに基づき、トナー劣化度算出手段によりトナー劣化度を算出する。このことで、トナー付着量データの不均一性を定量的に求めてトナー劣化度を表す特性値とすることができる。そして、通常の画像形成時の大きな余裕度を有するよう最適化されている一次転写条件では、あまり顕著とならない劣化トナーによる中間転写ベルト１０１上のトナーパターンのトナー付着量データのバラツキを、トナーパターンに含まれる劣化トナーを通常より一次転転写され難くしてトナー付着量のデータのバラツキをより顕著なものとすることができる。よって、トナー劣化度、つまりトナー中の劣化トナーの割合を精度良く検知することができる。また、上述したようにして算出したトナー劣化度に応じて、現像ポテンシャルに対する非静電潜像部の電位と現像バイアスとの差の比率である地肌ポテンシャル決定係数を制御するプロセス制御を行う。このことで、中間転写ベルト１０１上に形成されたトナー像に含まれる劣化トナーの影響が大きい中間調画像濃度を、一定な画像濃度となるように制御することができる。よって、トナー像に劣化トナーが含まれていても中間調画像濃度を安定させることができ、経時劣化トナーに起因する中間調画像濃度の低下を抑制し、転写紙１１２上に高品位な画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、トナー劣化度検出用のトナーパターンを中間転写ベルト１０１上に転写する際の一次転写手段の転写条件は、転写電流を１０〜５０％低くなるように変化させている。このことで、一次転写効率を確実に低下させることができ、劣化トナーが転写され難くなり、中間転写ベルト上での劣化トナーの割合を精度良く検知するすることができる。
また、本実施形態によれば、黒トナー付着量検出手段３０１は正反射光出力データＲｅｇに基づきトナー付着量を検出する光学式センサであり、複数箇所の正反射光出力データのうち最大値をＲｅｇ＿ｍａｘ、最小値をＲｅｇ＿ｍｉｎとすると、トナー劣化度算出手段はトナー劣化度として、下式によりより算出される粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを用いる。このことで、これにより、トナー中のトナー劣化度を精度良く定量的に検出することができる。
Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）
ここで、αは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数。
また、本実施形態によれば、カラートナー付着量検出手段は正反射光出力データＲｅｇと拡散反射光Ｄｉｆとに基づきトナー付着量を検出する光学式センサであり、複数箇所の正反射光出力データのうち最大値をＲｅｇ＿ｍａｘ、最小値をＲｅｇ＿ｍｉｎ、拡散反射光出力データのうち最大値をＤｉｆ＿ｍａｘ、最小値をＤｉｆ＿ｍｉｎとすると、トナー劣化度算出手段はトナー劣化度として、下式によりより算出される粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを用いる。このことで、トナー中のトナー劣化度を精度良く定量的に検出することができる。
Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）＋β×（Ｄｉｆ＿ｍａｘ−Ｄｉｆ＿ｍｉｎ）
ここでα、βは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数であり、α＞β。
また、本実施形態によれば、劣化トナー用のトナーパターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、通常のプロセス制御手段に用いられるトナー付着量を検出手段を兼ねることにより、装置の簡素化が図れる。

４１ メイン制御部
４２ ＣＰＵ
４３ ＲＯＭ
４４ ＲＡＭ
１０１ 中間転写ベルト
１０２ 画像形成部
１０６ 一次転写手段
１１０ 画像検出手段
１１１ 二次転写手段
２０２ 感光体
３１１ トナー付着量検出センサ
３０２ 発光素子
３０４ 第１受光素子
３０５ 第２受光素子
４５１ 二次転写ローラ

特開２００６−１７１７８８号公報 特開２００７−１０１９８０号公報

Claims (5)

1. 像担持体と、
   該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   上記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する一次転写手段と、
   上記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段と、
   上記中間転写体上に転写されたトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、
   所定のタイミングで、通常の画像形成動作により所定のトナーパターンを上記像担持体上の表面に形成して上記中間転写体上に転写し、該トナーパターンのトナー付着量を上記トナー付着量検知手段により検知し、その検知結果に基づいて、所定の静電潜像に対するトナー付着量が目標のトナー付着量となるような静電潜像部の電位と現像バイアスとの差である現像ポテンシャルを得るべく、帯電バイアスと、露光量及び現像バイアスの少なくとも一方とを調整するプロセス制御手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   上記トナー付着量検出手段により検出されたトナー付着量からトナー劣化度を算出するトナー劣化度算出手段を有し、
   上記トナー像形成手段を用いて上記像担持体上にトナー劣化度検出用のトナーパターンを作成し、上記一次転写手段を用いて画像形成時の転写条件に比べて転写効率が低下するような転写条件で該トナーパターンを該像担持体上から上記中間転写体上に転写し、上記トナー付着量検出手段により該トナーパターンのトナー付着量を複数箇所検出し、上記トナー劣化度算出手段により該トナー付着量検出手段により検出された複数箇所のトナー付着量のデータのバラツキに基づきトナー劣化度を算出し、該トナー劣化度算出手段により算出したトナー劣化度に応じて、現像ポテンシャルに対する非静電潜像部の電位と現像バイアスとの差の比率を制御する上記プロセス制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   像担持体上からトナー劣化度検出用のトナーパターンを中間転写体上に転写する際の一次転写手段の転写条件は、画像形成時の転写条件から転写電流を１０〜５０％低くしたものであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   トナー付着量検出手段は光学式センサで、黒トナーではトナーパターンで反射される正反射光出力データＲｅｇに基づきトナー付着量を検出するセンサであり、複数箇所の正反射光出力データのうち最大値をＲｅｇ＿ｍａｘ、最小値をＲｅｇ＿ｍｉｎとすると、トナー劣化度算出手段はトナー劣化度として、下式によりより算出される粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを用いることを特徴とする画像形成装置。
   Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）
   ここで、αは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数
4. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の画像形成装置において、
   トナー付着量検出手段は光学式センサで、カラートナーではトナーパターンで反射される正反射光出力データＲｅｇと拡散反射光Ｄｉｆとに基づきトナー付着量を検出するセンサであり、複数箇所の正反射光出力データのうち最大値をＲｅｇ＿ｍａｘ、最小値をＲｅｇ＿ｍｉｎ、拡散反射光出力データのうち最大値をＤｉｆ＿ｍａｘ、最小値をＤｉｆ＿ｍｉｎとすると、トナー劣化度算出手段はトナー劣化度として、下式によりより算出される粒状感の度合いＤ＿Ｇｒａｎを用いることを特徴とする画像形成装置。
   Ｄ＿Ｇｒａｎ＝α×（Ｒｅｇ＿ｍａｘ−Ｒｅｇ＿ｍｉｎ）＋β×（Ｄｉｆ＿ｍａｘ−Ｄｉｆ＿ｍｉｎ）
   ここでα、βは予め求めておいた画像形成装置固有の劣化トナー判定係数であり、α＞β
5. 請求項１乃至４のいずれか一に記載の画像形成装置において、
   トナー像形成手段制御手段は中間転写体上のトナー付着量を検出してトナー像形成手段のトナー像形成条件を制御するものであり、上記中間転写体上に転写された劣化トナー用のトナーパターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段が、プロセス制御手段に用いられるトナー付着量を検出する手段を兼ねることを特徴とする画像形成装置。