JP2017107119A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電バイアス調整制御を不要に実施してしまうことによる装置のダウンタイムの発生を抑える。
【解決手段】地肌ポテンシャルを段階的に変化させながら感光体２の表面に地汚れパターンを形成し、その地汚れパターンのトナー付着量を光学センサーユニット２０によって検知した結果に基づいて、帯電電源ユニットからの帯電バイアスの出力値を調整する帯電バイアス調整制御を実施したり、環境を検知する環境センサーによる検知結果に基づいて帯電バイアス調整制御の実施の要否を判定する判定処理を実施したりする制御部とを備えるプリンタにおいて、前記判定処理にて、前回の帯電バイアス調整制御を実施してから現時点におけるまでの環境変動量が所定の閾値以下又は閾値未満である場合には、今回の前記帯電バイアス調整制御の実施について不要であると判定するように、制御部を構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関するものである。

従来より、感光体などの潜像担持体の表面に形成した地汚れパターンのトナー付着量を検知した結果に基づいて、帯電電源からの帯電バイアスの出力値を調整する帯電バイアス調整制御を実施する画像形成装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、前回の帯電バイアス調整制御を実施してからの感光体の累積走行距離が所定の閾値以上になっていて、且つ現状の環境（温度や湿度）が適切でない場合に、次のような帯電バイアス調整制御を実施する。即ち、感光体を回転させながら、感光体を帯電させる帯電装置に供給する帯電バイアスを段階的に変化させる。そして、感光体におけるそれぞれの帯電バイアスの条件で帯電させた領域を現像装置との対向位置に順に通していくことで、感光体表面に地汚れパターンを形成する。次いで、その地汚れパターンにおけるそれぞれの領域のトナー付着量をトナー付着量検知センサーによって検知した結果に基づいて、帯電バイアスの値と地汚れ量との関係を特定し、特定結果に基づいて、地汚れを生じない値に帯電バイアスを調整する。

この画像形成装置によれば、帯電バイアス調整処理を定期的に実施することで、環境の変化、帯電部材の電気抵抗の経時変化、及び感光体表面層の厚み変化にかかわらず、感光体の地肌部の電位を適切な値に維持して地汚れの発生を抑えることができる。

しかしながら、この画像形成装置においては、帯電バイアス調整制御を不要に実施して装置のダウンタイムを不要に増加させてしまうことがあった。具体的には、前回の帯電バイアス調整制御を実施してからの環境変動量がそれほど大きくない場合には、上記累積走行距離が所定の閾値以上になっていて且つ現状の環境が適切でなくても、帯電バイアスの現状の設定値はほぼ適正であることが多い。特許文献１に記載の画像形成装置では、このような場合であっても、帯電バイアス調整制御を実施して装置のダウンタイムを不要に増加させてしまうのである。

上述した課題を解決するために、本発明は、潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に供給する帯電バイアスを出力する帯電電源と、帯電後の前記表面に静電潜像を書き込む潜像書込手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、地肌ポテンシャルを段階的に変化させながら前記潜像担持体の表面に地汚れパターンを形成し、前記地汚れパターンのトナー付着量をトナー付着量検知手段によって検知した結果に基づいて、前記帯電電源からの帯電バイアスの出力値を調整する帯電バイアス調整制御を実施したり、環境を検知する環境検知手段による検知結果に基づいて前記帯電バイアス調整制御の実施の要否を判定する判定処理を実施したりする制御手段とを備える画像形成装置において、前記判定処理にて、前回の前記帯電バイアス調整制御を実施してから現時点におけるまでの環境変動量が所定の閾値以下又は閾値未満である場合には、今回の前記帯電バイアス調整制御の実施について不要であると判定するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、帯電バイアス調整制御を不要に実施してしまうことによる装置のダウンタイムの発生を抑え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構成を示す概略構成図。 同プリンタの画像形成ユニットの要部構成を示す構成図。 同プリンタの電気回路の要部を示すブロック図。 プロセスコントロールにおける演算処理の流れを示すフローチャート。 中間転写ベルト上のパッチパターン像を説明する模式図。 現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す特性図。 現像ポテンシャルや地肌ポテンシャルを説明するためのグラフ。 地肌ポテンシャルと、地汚れやキャリア付着の度合いとの関係を示すグラフ。 帯電電位Ｖｄと帯電バイスＶｃとの関係を示すグラフ。 帯電電位Ｖｄと感光体走行距離との関係を示すグラフ。 帯電電位Ｖｄと露光量適正値との関係を示すグラフ。 地汚れＩＤと、地肌ポテンシャルと、エッジキャリア付着（感光体に対するキャリア付着量）との関係を示すグラフ。 Ｙ用の画像形成ユニット１Ｙにおける地汚れパターン形成時の各電位の経時変化を示すグラフ。 同プリンタの中間転写ベルト上に転写されたＹ地汚れパターンＹＪＰを示す模式平面図。 地汚れパターンの各区画における地汚れトナー量と、地肌ポテンシャルとの関係を示すグラフ。 地汚れトナー量−地肌ポテンシャルの特性曲線と、その近似直線の傾きとの関係を説明するためのグラフ。 近似直線と抽出データ群との関係を説明するためのグラフ。 感光体走行距離がある程度まで大きくなった感光体における帯電電位Ｖｄと、感光体の軸線方向における位置との関係を示すグラフ。 感光体走行距離がある程度まで大きくなった画像形成ユニットの帯電ローラの電気抵抗と、帯電ローラの軸線方向における位置との関係を示すグラフ。 同プリンタの中間転写ベルト上に転写されるＹ地汚れパターンＹＪＰの変形例を示す模式平面図。 実施形態に係るプリンタの制御部によって実施される定期ルーチン処理の流れを示すフローチャート。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタについて説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの構成を示す概略構成図である。図１に示されるように、このプリンタは、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒用の部材であることを示す。Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの色順は、図１に示される順に限られるものでなく、他の並び順であっても構わない。

図２は、本プリンタの画像形成ユニットの構成を示す構成図である。図２に示されるように、画像形成ユニット１Ｙに備えられた潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｙの周囲には、帯電手段たる帯電ローラ３Ｙ、現像手段たる現像装置４Ｙ、クリーニング装置５Ｙなどが配設されている。ゴムローラからなる帯電ローラ３Ｙは、感光体２Ｙの表面に接触しながら回転するようになっている。本プリンタでは、かかる帯電ローラ３Ｙに対して、帯電バイアスとして、ＡＣ成分を含まないＤＣバイアスを印加する接触ＤＣ帯電方式を採用している。なお、帯電ローラ３Ｙには、接触ＡＣ帯電ローラ方式や非接触帯電ローラ方式などの他の方式を採用することもできる。

現像装置４Ｙ内には、イエロートナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は、平均粒径４．９〜５．５［μｍ］のトナーと、ブリッジ抵抗が１２．１［ＬｏｇΩ・ｃｍ］以下である小粒径・低抵抗キャリアとを含有するものである。現像装置４Ｙは、感光体２に対向した現像部材たる現像ローラ４ａＹ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサー等から構成される。現像ローラ４ａＹは、中空で回転自在なスリーブと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラとから構成されている。

画像形成ユニット１Ｙでは、感光体２Ｙと、その周囲に配設される帯電ローラ３Ｙ、現像装置４Ｙ、クリーニング装置５Ｙとが１つのユニットとして共通の支持体に支持されるプロセスカートリッジとして構成されている。これにより、画像形成ユニット１Ｙは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、その寿命到達持に一度に消耗部品を交換できるようになっている。他の画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、トナーとしてシアントナー、マゼンタトナー、黒トナーを用いるが、それ以外の構成は、Ｙ用の画像形成ユニットと同様である。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの下方には、潜像書込手段たる光書込ユニット６が配置されている。光書込ユニット６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各色の感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの表面に対してレーザー光Ｌの光走査を行う。この光走査により、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上に、複数のドットからなるデジタル画像又はドットパターンの前駆体となるイエロー，シアン，マゼンタ，黒用の静電潜像が形成される。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの上方には、各色のトナー像を各色の感光体（２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ）から中間転写ベルト７を介して記録シートＳに転写する中間転写ユニット８が配置されている。中間転写ベルト７は、複数のローラに張架されながら、少なくともいずれか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回り方向に無端移動せしめられる。中間転写ユニット８は、中間転写ベルト７の他、一次転写ローラ９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ、ブラシローラやクリーニングブレードなどから構成されるクリーニング装置１０、二次転写バックアップローラ１１、光学センサーユニット２０などを備えている。

一次転写ローラ９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋは、中間転写ベルト７を各色の感光体との間に挟み込んでいる。これにより、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、中間転写ベルト７のおもて面とが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。中間転写ユニット８は、画像形成ユニット１Ｋよりもベルト移動方向下流側で、二次転写バックアップローラ１１の近傍にてベルトループ外側に位置する二次転写ローラ１２を備えている。二次転写ローラ１２は、二次転写バックアップローラ１１との間に中間転写ベルト７挟み込んで二次転写ニップを形成している。

二次転写ローラ１２の上方には、定着ユニット１３が配設されている。定着ユニット１３は、互いに回転しながら当接して定着ニップを形成する定着ローラと加圧ローラとを備えている。定着ローラは、ハロゲンヒータを内蔵し、定着ローラ表面が所定の温度となるように、電源からのヒータへ電力が供給され、加圧ローラとの間に定着ニップを形成している。

プリンタ本体の下部には、出力画像が記録される記録媒体たる記録シートＳを複数枚重ねて収容する給紙カセット１４ａ、１４ｂ、給紙ローラ、レジストローラ対１５などが配設されている。また、プリンタ本体の側面には、側面から手差しで給紙を行うための手差しトレイ１４ｃが備えられている。また、中間転写ユニット８や定着ユニット１３の図中右側には、両面印刷時に記録シートＳを再び二次転写ニップへ搬送するための両面ユニット１６が設けられている。

プリンタ本体の上部には、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像装置へトナーを補給するトナー補給容器１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｋが配設されている。また、プリンタ本体には、制御手段たる制御部３０、廃トナーボトル、電源ユニットなども設けられている。

プリントジョブが開始されると、まず、帯電ローラ３Ｙの帯電ローラに電源より所定の電圧が印加されて、対向する感光体２Ｙ表面が帯電せしめられる。所定の電位に帯電した感光体２Ｙの表面には、光書込ユニット６によって画像データに基づくレーザー光Ｌの走査がなされ、これによって感光体２Ｙに静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した感光体２Ｙの表面が感光体２Ｙの回転に伴って現像装置４Ｙに到達すると、感光体２Ｙと対向配置される現像ローラ４ａＹにより、感光体２Ｙの表面の静電潜像にＹトナーが供給される。これにより、感光体２Ｙの表面にＹトナー像が形成される。現像装置３Ｙ内には、トナー濃度センサーの出力に応じて、トナー補給容器１７Ｙから適量のＹトナーが補給される。

同様の動作が画像形成ユニット１Ｃ，Ｍ，Ｋにおいても所定のタイミングで行われる。これにより、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの表面に、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像が形成される。これらＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の一次転写ニップで中間転写ベルト７のおもて面に順に重ね合わせて一次転写されていく。この一次転写は、一次転写ローラ９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋに、一次転写電源から出力されるトナーと逆極性の一次転写バイアスが印加されることで行われる。

実施形態に係るプリンタでは、一次転写ローラ９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋや一次転写電源が、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像を潜像担持体たる感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの表面から転写体たる中間転写ベルト７に転写する転写手段として機能している。中間転写ベルト方式に代えて、次のような搬送ベルト方式を採用した場合であっても、一次転写ローラや一次転写電源が転写手段として機能する。即ち、無端状の搬送ベルトを感光体と一次転写ローラとの間に挟み込んで形成した一次転写ニップに、搬送ベルトの表面に保持した記録シートＳを進入させて、感光体上のトナー像を記録シートＳに直接転写する方式である。かかる構成においては、感光体上に形成したテストトナー像を記録シートＳではなく、転写体たる搬送ベルトの表面に転写した後、ベルト表面上のテストトナー像のトナー付着量を検知することが可能である。

記録シートＳは、給紙カセット１４ａ、１４ｂ、もしくは手差しトレイ１４ｃのいずれかから搬送され、レジストローラ対１５に到達したところで一旦停止する。そして、所定のタイミングに合わせてレジストローラ対１５が回転して記録シートＳを二次転写ニップへ向けて送り出す。

中間転写ベルト７上に重ね合わされたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像は、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト７とが当接する二次転写ニップで記録シートＳに二次転写される。この二次転写は、二次転写電源によって二次転写ローラ１２にトナーと逆極性の電圧が印加されることで行われる。

記録シートＳは、二次転写ニップを出た後に定着ユニット１３に向けて搬送されて定着ニップに挟み込まれる。記録シートＳ上のトナー像は、定着ニップにて定着ローラからの熱により加熱定着される。トナー像が定着せしめられた記録シートＳは、片面印刷の場合には、各搬送ローラによって機外に排出される。また、両面印刷の場合、記録シートＳは、各搬送ローラによって両面ユニット１６へ搬送されて反転され、先に画像が形成された面とは反対側の面に、上述したように画像が形成された後に機外に排出される。

本プリンタにおいては、環境変動や経時における画像品質の安定化を図るために、所定のタイミングでプロセスコントロールと呼ばれる制御を実施する。プロセスコントロール処理では、感光体２Ｙに複数のパッチ状Ｙトナー像からなるＹパッチパターン像を現像し、それを中間転写ベルト７に転写する。また、感光体２Ｃ，２Ｍ，２Ｋにも、同様にしてＣ，Ｍ，Ｋパッチパターン像を形成する。そして、それらのパッチパターン像における各トナー像のトナー付着量を、トナー付着量検知手段たる光学センサーユニット２０で検出し、その検出結果に基づいて現像バイアスＶｂなどの作像条件を調整する。

図３は、本プリンタの電気回路の要部を示すブロック図である。また、図４は、プロセスコントロールにおける演算処理の流れを示すフローチャートである。図３に示されるように、制御部３０には、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ、光書込ユニット６、給紙モータ８１、レジストモータ８２、中間転写ユニット８、光学センサーユニット２０、入力装置５３などが電気的に接続されている。この制御部３０は、演算処理や各種プログラムを実行するＣＰＵ３０ａと、データを記憶するＲＡＭ３０ｂとを備えている。なお、給紙モータ８１は、各給紙カセットや給紙トレイの給紙ローラの駆動源になっている。また、レジストモータ８２は、レジストローラの駆動源になっている。

光学センサーユニット２０は、中間転写ベルト７のベルト幅方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の反射型フォトセンサーを有している。それぞれの反射型フォトセンサーは、中間転写ベルト７や中間転写ベルト７上の後述するパッチ状トナー像の光反射率に応じた信号を出力するように構成されている。この反射型フォトセンサーは、４つ設けられている。そのうちの３つは、Ｙ，Ｍ，Ｃトナー像やＹ，Ｃ，Ｍ付着トナーに応じた出力を行えるように、ベルト表面上における正反射光及び拡散反射光の両方をとらえて、それぞれの光量に応じた出力を行う。残りの１つは、Ｋトナー像やＫ付着トナーに応じた出力を行うように、ベルト表面上における正反射光だけをとらえてその光量に応じた出力を行う。

制御部３０は、主電源の投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力したあとの待機時など、所定のタイミングで、プロセスコントロール処理を実施する。具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず、図４に示されるように、通紙枚数、印字率、温度、湿度などの環境情報を取得する（ステップＳ１）。次に、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおけるそれぞれの現像特性を把握する。具体的には、それぞれの色について、現像ガンマγと現像開始電圧を算出する（ステップＳ２）。具体的には、次のように行う。即ち、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋを回転させながらそれぞれを一様に帯電せしめる。この帯電については、帯電バイアスＶｃとして通常のプリント時における一様な値（例えば−７００Ｖ）とは異なり、その絶対値を段階的に大きくしていく。光書込ユニット６によるレーザー光Ｌの走査によって感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに、パッチ状Ｙトナー像，パッチ状Ｃトナー像、パッチ状Ｍトナー像、パッチ状Ｋトナー像用の静電潜像を形成する。このときのレーザー光量は露光による感光体電位の減衰量を飽和させるのに十分な光量に設定されている。それらの静電潜像を現像装置１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋによって現像することで、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋパッチパターン像を形成する。なお、現像の際に、制御部３０は、各色の現像ローラ（４ａ）に印加する現像バイアスＶｂの絶対値も前述した帯電電位に合わせて段階的に徐々に大きくしていく。これらの異なる現像バイアスＶｂに応じて感光体上には異なる付着量のトナーパターンが現像される。現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｃは、何れも負極性のＤＣバイアスからなる。

Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋパッチパターン像は、図５に示されるように、中間転写ベルト７上に重なり合わずに、ベルト幅方向に並ぶように転写される。具体的には、Ｙパッチパターン像ＹＰＰは、中間転写ベルト７の幅方向における一端部に転写される。また、Ｃパッチパターン像ＣＰＰは、ベルト幅方向において、Ｙパッチパターン像よりも少し中央側にずれた位置に転写される。また、Ｍパッチパターン像ＭＰＰは、中間転写ベルト７の幅方向における他端部に転写される。また、Ｋパッチパターン像ＫＰＰは、ベルト幅方向において、Ｋパッチパターン像よりも少し中央側にずれた位置に転写される。

光学センサーユニット２０は、互いにベルト幅方向の異なる位置でベルトの光反射特性を検知する第１反射型フォトセンサー２０ａ、第２反射型フォトセンサー２０ｂ、第３反射型フォトセンサー２０ｃ、及び第４反射型フォトセンサー２０ｄを有している。これら４つの反射型フォトセンサーのうち、第３反射型フォトセンサー２０ｃは、黒トナーの付着に起因するベルト表面の光反射特性の変化を検知するように、正反射光だけを検知するものを採用している。これに対し、その他の反射型フォトセンサーは、Ｙ，Ｃ又はＭトナーの付着に起因するベルト表面の光反射特性の変化を検知するように、正反射光と拡散反射光との両方を検知するタイプのものである。

第１反射型フォトセンサー２０ａは、中間転写ベルト７の幅方向の一端部に形成されたＹパッチパターン像ＹＰＰのパッチ状Ｙトナー像のＹトナー付着量を検知する位置に配設されている。また、第２反射型フォトセンサー２０ｂは、ベルト幅方向において、Ｙパッチパターン像ＹＰＰの近くに位置するＣパッチパターン像ＣＰＰのパッチ状Ｃトナー像のＣトナー付着量を検知する位置に配設されている。また、第４反射型フォトセンサー２０ｄは、中間転写ベルト７の幅方向の他端部に形成されたＭパッチパターン像ＭＰＰのパッチ状Ｍトナー像のＭトナー付着量を検知する位置に配設されている。また、第３反射型フォトセンサー２０ｃは、ベルト幅方向において、Ｍパッチパターン像ＭＰＰの近くに位置するＫパッチパターン像ＫＰＰのパッチ状Ｋトナー像のＫトナー付着量を検知する位置に配設されている。なお、第１反射型フォトセンサー２０ａ、第２反射フォトセンサー２０ｂ、及び第４反射型フォトセンサー２０ｄの３つは、それぞれトナー像の色が黒以外の３色（Ｙ，Ｃ，Ｍ）であれば、そのトナー付着量を検知することができる。

制御部３０は、光学センサーユニット２０の４つの反射型フォトセンサーから順次送られてくる出力信号に基づいて、各色のパッチ状トナー像の光反射率を演算し、演算結果に基づいてトナー付着量を求めてＲＡＭ３０ａに格納していく。なお、中間転写ベルト７の走行に伴って光学センサーユニット２０との対向位置を通過した各色のパッチパターン像は、クリーニング装置１０によってベルトおもて面からクリーニングされる。

次に、ＲＡＭ３０ａに格納した画像濃度データ（トナー付着量）と、別途ＲＡＭ１５０ｂに格納されている露光部電位（潜像電位）とパターン作像に用いた現像バイアスとの差分である現像ポテンシャルのデータとから、直線近似式を算出する。図６に示される直線近似式（Ｙ＝ａ×（Ｖｌ−Ｖｂ）＋ｂ）である。同図の２次元座標において、ｘ軸は、露光部電位Ｖｌから、そのときに印加した現像バイアスＶｂを減じた値、即ち、現像ポテンシャル（Ｖｌ−Ｖｂ）を示している。Ｙ軸は、単位面積当たりのトナー付着量（ｙ）を示す。図６には、パッチ状トナー像の数に対応した数だけ、Ｘ−Ｙ平面上にデータがプロットされる。そのプロットされた複数のデータに基づいて、直線近似をおこなうＸ−Ｙ平面上の区間を決定する。その後、その区間内で、最小自乗法をおこなって直線近似式（ｙ＝ａ×Ｖｂ＋ｂ）を得る。このとき直線近似式に基づいて、現像ガンマγと現像開始電圧Ｖｋとが算出される。現像ガンマγは直線近似式の傾きとして算出され（γ＝ａ）、現像開始電圧Ｖｋは直線近似式とＸ軸との交点として算出される（Ｖｋ＝−ｂ／ａ）。こうして、各色の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像特性が算出される（ステップＳ２）。

次に、求めた現像特性に基づいて、帯電電位（地肌部電位）Ｖｄの目標値（目標帯電電位）と、露光部電位Ｖｌと、現像バイアスＶｂとが求められる（ステップ３）。具体的には、現像バイアスＶｂは、次のようにして求められる。即ち、現像ガンマγと現像開始電圧Ｖｋとの組み合わせによって最大トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを求める。そして、その現像ポテンシャルを得ることができる現像バイアスＶｂを前回のプロセスコントロール実施時の露光部電位Ｖｌに基づいて求める。次に、その現像バイアスＶｂと予め設定された地肌ポテンシャルとに基づいて、目標帯電電位を求める。

このようにして目標帯電電位が求められると、予めの実験結果に基づいて構築されてＲＡＭ中にルックアップテーブルを利用して、目標帯電電位に対応する露光部電位Ｖｌが特定される。露光部電位は帯電電位が大きく変化しても、あまり変化しない。前回のプロセスコントロール実施時に求められた露光部電位Ｖｌと今回新たに求められた露光部電位Ｖｌとの差が所定値以内であれば、帯電電位Ｖｄ、露光部電位Ｖｌ、現像バイアスＶｂの決定が終了される。

露光部電位Ｖｌの変化が所定値以上であれば、現像バイアスＶｂを新たな露光部電位Ｖｌに基づいて再計算され、帯電電位Ｖｄも再計算される。そして、帯電電位Ｖｄ、露光部電位Ｖｌ、現像バイアスＶｂの決定が終了される。現像ローラの現像スリーブの表面は、現像バイアスＶｂとほぼ同じ値になることから、感光体の表面が目標帯電電位に帯電し、適切に露光していれば、狙いの現像ポテンシャルや地肌ポテンシャルを得ることができる。

制御部３０は、次に、帯電バイアスＶｃを決定する。具体的には、目標帯電電位が得られる帯電バイアスＶｃは、感光体表面層の摩耗量や、環境に影響される帯電ローラの電気抵抗などに応じて変化する。そこで、制御部３０は、環境（温湿度）及び感光体走行距離、その走行距離における平均印字率の組み合わせから、目標帯電電位を得ることが可能な帯電バイアスＶｃを求めるためのアルゴリズムを記憶している。このアルゴリズムは、予めの実験に基づいて構築されたものである。そして、環境センサー５２による温湿度の検知結果、及びＲＡＭに記憶している感光体走行距離、平均印字率の組み合わせにより、目標帯電電位を得ることが可能な帯電バイアスＶｃを、アルゴリズムを用いて求める。

現像剤の性質として、地汚れは初期に比べて経時の方が悪く、逆にキャリア付着（エッジキャリア付着）は経時に比べて初期の方が悪い状態である。そのため、現像剤の使用に伴って、最適な地肌ポテンシャルは大きな値の方にシフトする。また一般的に、高温高湿環境では、トナーの帯電量が低いために地汚れが悪化し、逆に低温低湿環境では、キャリア付着が不利になる。このため、本実施形態に係る画像濃度制御においては、地肌ポテンシャルを初期／経時＋環境で最適な値にシフトさせる。

既に実験によって地肌汚れとキャリア付着を目標以下にするのに最適な地肌ポテンシャルは各条件において求められている。このため、帯電ローラやキャリアの劣化及び温湿度の変化などの環境情報があれば、ある程度の補正は可能である。しかし、実験時との誤差や予想外の因子により最適な地肌ポテンシャルが変動する可能性がある。一方、現像開始電圧Ｖｋは感光体２上への現像が開始される電圧として考えることができるので、現像開始電圧Ｖｋの絶対値と同等以上の地肌ポテンシャルがないと地汚れが悪くなると考えられる。

そこで、制御部３０は、図４に示されるように、ステップＳ３の工程後に、狙いの現像開始電圧Ｖｋ'を決定する（ステップＳ４）。狙いの現像開始電圧Ｖｋ'はあらかじめ実験により環境情報と紐付けされテーブル化されており、最初に取得した環境情報からテーブルを参照して狙いの現像開始電圧Ｖｋ'を決定する。そして、現像開始電圧Ｖｋと狙いの現像開始電圧Ｖｋ'との差分の量で区分を決定する（ステップＳ５）。例えば、現像開始電圧Ｖｋが狙いの現像開始電圧Ｖｋ'に対して＋４０Ｖ以上離れていれば区分１、＋４０Ｖ未満＋２０Ｖ以上で区分２、＋２０Ｖ未満０Ｖ以上で区分３というように区分分けする。そして、現像開始電圧Ｖｋがどの区分にあるか特定し、区分毎に補正量を決定する（ステップＳ６）。次に、ステップＳ３で求めた帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｂとから算出される地肌ポテンシャルに対して、ステップＳ５で決定された補正量を加算して目標地肌ポテンシャルを算出する。そして、この目標地肌ポテンシャルが得られるように帯電バイアスＶｃを決定する（ステップＳ７）。

図７は、現像ポテンシャルや地肌ポテンシャルを説明するためのグラフである。図７に示されるように、地肌ポテンシャルは、帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｂとの差分であり、画像の非画像部（地肌部分）において作用するものである。地肌ポテンシャルが小さいと地汚れが発生し易くなる一方で、地肌ポテンシャルが大きいとキャリア付着が発生し易くなることから、地肌ポテンシャルを適切な値に設定する必要がある。

図８は、地肌ポテンシャルと、地汚れやキャリア付着の度合いとの関係の一例を示すグラフである。この例では、プロセスコントロールの実施により、地肌ポテンシャルの理論値が１４０［Ｖ］に設定された例を示している。理論値と表現したのは、次に説明する理由による。即ち、プロセスコントロールにより、適切な帯電電圧Ｖｄと現像バイアスＶｂとの関係に基づいて地肌ポテンシャルが決定され、それに基づいて帯電バイアスＶｃが決定されることは既に述べた通りである。しかし、その帯電バイアスＶｃにより、帯電電位Ｖｄが目標帯電電位になっているとは限らない。これは、帯電ローラと感光体との間の放電開始電圧が、様々な要因によって変化し、それによって同じ帯電電位Ｖｄを得るための帯電バイアスＶｃが変化するからである。プロセスコントロールでは、帯電バイアスＶｃを決定するにあたり、環境や感光体走行距離を考慮しているが、あくまでも理論的なアルゴリズムによるものであるので、その通りになるとは限らない。また、同じ帯電電位Ｖｄを得るための帯電バイアスＶｃの値は、環境や感光体走行距離とは異なる他のパラメータによって変化する。

同図に示される例では、地肌ポテンシャルが１４０［Ｖ］になっていれば、地汚れ及びキャリア付着の両方を抑えることができる。そこで、制御部３０は、プロセスコントロールの際に、たとえば１４０［Ｖ］の地肌ポテンシャルと、所望の現像ポテンシャルとが得られるように、目標帯電電位を決定している。ところが、帯電電位Ｖｄを得るための帯電バイアスＶｃの値が様々な要因によって変化してしまうことから、プロセスコントロールによって決定した帯電バイアスＶｃによってその目標帯電電位が得られているとは限らない。場合によっては、実際の帯電電位Ｖｄが目標帯電電位（図示の例では１４０Ｖ）から大きくずれることもある。すると、同図において、実際の地肌ポテンシャルが１７０Ｖを超えてキャリア付着が発生したり、実際の地肌ポテンシャルが１１０Ｖを下回って地汚れが発生したりする。

既に述べたように、ゴムローラからなる帯電ローラ（例えば３Ｙ）には、帯電バイアスＶｃが印加される。感光体（例えば２Ｙ）の帯電電位Ｖｄは、図９に示されるように、「Ｖｄ＝ａ×Ｖｃ＋ｂ」という式で表される特性を示す。ａは図９に示されるグラフの傾きであり、ｂはグラフにおけるＶｄ軸切片であり、マイナスの値になる。グラフにおけるＶｃ軸切片は、帯電ローラと感光体との間における放電開始電圧とほぼ同じ値になる。また、傾きａは、ほぼ１になる。

本プリンタにおいては、既に述べたように、感光体に接触させた帯電ローラに対して直流成分だけからなる帯電バイアスを印加する接触ＤＣ帯電方式を採用している。接触ＤＣ帯電方式では、帯電バイアスとしてＡＣ／ＤＣ重畳バイアスを用いる方式とは異なり、ＡＣ電源を必要としないことから、低コスト化を図ることができる。その一方で、帯電ローラと感光体との間に交番電界を形成しないことから、帯電バイアスＶｃの値を同図のグラフに示される放電開始電圧よりも大きくしないと、帯電ローラと感光体との間で放電を生じせしめることができず、感光体を全く帯電させることができない。また、帯電させることができたとしても、放電開始電圧が環境、感光体表面層の摩耗量、帯電ローラの電気抵抗や汚れ量などに応じて変動することから、同じ帯電バイアスＶｃの条件下では帯電電位Ｖｄが変動してしまう。このため、ＡＣ帯電方式に比べて、所望の帯電電位Ｖｄを安定して得ることが難しくなる。

図１０は、帯電電位Ｖｄと感光体走行距離ｘとの関係を示すグラフである。感光体走行距離ｘは、感光体の回転に伴う感光体表面の移動距離の累積値である。図示のように、帯電電位Ｖｄは、「Ｖｄ＝ｅｘ＋ｆ」という式で表される特性を示す。ｅは同グラフの傾きである。ｆは、グラフのＶｄ軸切片である。傾きｅや切片ｆの値は一定ではなく、経時的にランダムに変化する。これは次に説明する理由による。即ち、感光体の表面には、クリーニングブレードや現像剤などが摺擦することから、感光体表面層は経時的に摩耗していく。この摩耗に伴って、感光体の静電容量は経時的に大きくなっていき、それに伴って放電開始電圧が低下して、帯電電位Ｖｄが上昇していく。また、画像面積、画像の形状（例えば縦帯のように主走査方向に一部分だけ画像が存在する形状：この場合には画像に接触する感光体箇所の摩耗が進む）、環境、キャリア付着量など、多様な因子によって磨耗量が変化する。加えて、帯電ローラの表面のトナーやトナー添加剤による汚れの状況はランダムに変化して、それに応じて放電開始電圧も変化する。これらのことから、傾きｅや切片ｆは経時的にランダムに変化するのである。このような変化があったり、感光体表面層の磨耗量を直接計測することができなかったりすることから、算術的な手法によって帯電
電位Ｖｄを求めることは非常に困難である。

一方、電子写真プロセスにおいて、安定した画像濃度を得るためには、露光量（潜像の書込光量）を適切に制御する必要がある。露光量が適正値よりも多くなると、ドット径やライン幅が大きくなって、中間調部において画像形状が潰れたようになる。また、適正値よりも少なくなると、ハイライト部が白抜けになることもある。

図１１は、帯電電位Ｖｄと露光量適正値との関係を示すグラフである。感光体の状態が初期状態である場合には、帯電電位Ｖｄは、「Ｖｄ＝ｃＫ＋ｄ」という式で表される特性を示す。ｃはグラフの傾きであり、ｄはグラフのＶｄ軸切片である。露光量を一定にした場合、所望の画像濃度を得るためには帯電電位Ｖｄを安定化させる必要がある。また、感光体の状態が古くなっていくと、帯電電位Ｖｄと露光量適正値との関係式は、「Ｖｄ＝ｃ'Ｋ＋ｄ'」というように変化していく。このため、露光量を一定にしただけでは、所望の画像濃度を維持することはできない。

図１２は、地汚れＩＤと、地肌ポテンシャルと、エッジキャリア付着（感光体に対するキャリア付着量）との関係を示すグラフである。地汚れＩＤは、感光体の地肌部のトナーを粘着テープに転写して画像濃度を測定した値である。また、エッジキャリア付着は、エッジ部を強調した領域を多く含む特定の画像を出力した際に、感光体における画像のエッジ付近に付着した磁性キャリアをカウントした値である。図示のように、地肌ポテンシャルが下がると地肌汚れＩＤが上昇し、この逆に地肌ポテンシャルが上がるとエッジキャリア付着が上昇する。図示の例では、地肌ポテンシャルの適正値が１８０Ｖ程度になっており、地肌ポテンシャルについては適正値の±３０Ｖ内に留めないと、地肌汚れやキャリア付着が発生してしまう。この適正値は、機種毎によって異なるが、同じ機種であれば、それほど大きく変動しない。

そこで、制御部３０は、プロセスコントロールを実施した後、必要に応じて、目標帯電電位が得られるように帯電バイアスＶｃを調整するための帯電バイアス調整制御を実施するようになっている。

帯電バイアス調整制御において、制御部３０は、各色についてそれぞれ次のような処理を行って、各色の地汚れパターンを中間転写ベルト７上に形成する。即ち、まず、光書込ユニット６を停止させた状態で感光体を回転駆動させながら、帯電バイアスＶｃを段階的に変化させて、感光体表面の周方向において帯電電位Ｖｄの異なる複数の区画を形成する。そして、それら区画を感光体の回転に伴って現像位置に通すことで、互いに地汚れ量の異なる複数の区画（互いに異なる地肌ポテンシャルが作用している）からなる地汚れパターンを感光体表面に形成する。そして、この地汚れパターンを中間転写ベルト７に一次転写する。なお、各色の地汚れパターンは、ベルト移動方向において互いに重ならないようにベルトおもて面に一次転写される。

図１３は、Ｙ用の画像形成ユニット１Ｙにおける地汚れパターン形成時の各電位の経時変化を示すグラフである。制御部３０は、Ｙ地汚れパターンを形成する際に、図示のように、現像バイアスＶｂを一定の値に維持したまま、帯電バイアスＶｃを段階的に変化させて、異なる帯電電位Ｖｄのパターンを作っていく。本プリンタでは、現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｃともに、マイナス極性のものを用いていることから、同図に示されるグラフの位置が下になるほど、バイアスの絶対値が大きいことを示している。帯電バイアスＶｃについては、９段階に変化させているが、例えば初めの１段階目では、帯電バイアスＶｃとして１３５０［−Ｖ］の直流バイアスを出力する。その後、感光体表面移動距離で１０ｍｍに相当する時間が経過する毎に、帯電バイアスＶｃの絶対値を２０Ｖずつ小さくしていく。つまり、２段目は１３３０[−Ｖ]、３段目は１３１０［−Ｖ］・・・である。

このようにしてＹ用の感光体２Ｙの表面に形成したＹ地汚れパターンをＹ用の一次転写ニップで中間転写ベルト７のおもて面に転写する。他色の地汚れパターンについても同様にして形成して中間転写ベルト７のおもて面に転写する。

制御部３０は、地汚れパターンを形成しながら、中間転写ベルト７の地汚れパターンが光学センサーユニット２０との対向位置（検知位置）に進入するタイミングで、反射型フォトセンサーからの出力を取得、記憶する。そして、各区画についてそれぞれ、出力値の平均に基づいてトナー付着量（地汚れトナー量）を取得する。その後、それらの地汚れトナー量や、それぞれの地汚れトナー量に対応する区画の帯電バイアスＶｃに基づいて、地汚れＩＤを許容範囲にする帯電バイアスＶｃを特定し、その結果に基づいて、帯電バイアス補正量を求める。そして、通常のプリント時に採用する帯電バイアスＶｃの設定値を、帯電バイアス補正量の分だけシフトさせて更新する。これにより、感光体の表面をほぼ目標帯電電位で帯電させて所望の地肌ポテンシャルを確保することで、地汚れやキャリア付着の発生を抑えることができる。

通常のプリント動作時において、制御手段としての制御部３０は、帯電電源ユニット５０に対して帯電バイアスＶｃの出力命令信号を送るが、このときに、帯電バイアスＶｃの設定値に応じた信号を送る。これにより、帯電電源ユニット５０から設定値と同じ帯電バイアスＶｃを出力させる。なお、帯電電源ユニット５０は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の帯電ローラに対してそれぞれ独立した値の帯電バイアスＶｃを出力することが可能である。

図１４は、中間転写ベルト７上に転写されたＹ地汚れパターンＹＪＰを示す模式平面図である。同図では、便宜上、Ｙ地汚れパターンＹＪＰの各区画の境界に一点鎖線を描いている。なお、本発明において、地汚れパターンをベルト幅方向の全域に渡って存在させる必要は必ずしもない。ベルト幅方向の全域のうち、反射型フォトセンサーによって検知される領域だけに地汚れパターンを存在させればよく、反射型フォトセンサーによって検知されない領域については、地肌部のままにしておかないでトナー像を形成してもよい。図１４では、実際には、地汚れトナーをベルト幅方向の全域に渡って付着させており、中間転写ベルト７上にトナー像を形成していない。但し、地汚れパターンの存在領域を明確にするために、あえてベルト幅方向の一部領域だけに点線を付し、その点線の領域だけをＹ地汚れパターンＹＪＰとしている。具体的には、本プリンタでは、４つの反射型フォトセンサーのうち、第１反射型フォトセンサー２０ａによってＹ地汚れパターンＹＪＰの地汚れトナー量を検知する。このため、図中点線で示されるように、第１反射型フォトセンサー２０ａの直下を通る領域だけをＹ地汚れパターンＹＪＰとしている。仮に、Ｙ地汚れパターンの地汚れトナー量を第４反射型フォトセンサー２０ｄによって検知する場合には、Ｙ地汚れパターンは同図の点線の領域ではなく、２点鎖線で示される領域になる。

同図に示されるように、本プリンタでは、Ｙ地汚れパターンＹＪＰの直後に、位置特定用のＹトナー像ＹＳＴを形成する。これは、図１４に示されるように、９段階目の帯電バイアスＶｃが出力された後、帯電バイアスＶｃの絶対値を１段階目の値よりも大きくした感光体領域に対して光書込が行われることで静電潜像が形成されたものである。

制御部３０は、図１４のＹ地汚れパターンＹＪＰが第１反射型フォトセンサー２０ａの直下（検知位置）に進入する理論上のタイミング（所定の計時値）よりも少し早いタイミングで、サンプリング処理を開始する。このサンプリング処理は、第１反射型フォトセンサー２０ａの出力値を高速の時間間隔でサンプリングして記憶していく処理である。そして、第１反射型フォトセンサー２０ａの出力値が大きく変化したタイミングを、位置特定用のＹトナー像ＹＳＴが第１反射型フォトセンサー２０ａの直下に進入したタイミングとして記憶するとともに、サンプリング処理を終了する。そして、サンプリングデータを時系列で区分けして、Ｙ地汚れパターンＹＪＰの各区画に対応するサンプリングデータ群をそれぞれ構築する。このようにしてサンプリングデータ群を構築することは、各区画についてそれぞれ検知位置への進入タイミングを特定することと同意である。

各区画についてそれぞれサンプリングデータ群を構築したら、それぞれのサンプリングデータを平均した結果に基づいて、各区画のトナー付着量を求める。

Ｙ地汚れパターンＹＪＰについてだけ説明したが、Ｃ，Ｍ，Ｋ地汚れパターンについても、それぞれ同様にしてパターンの直後に形成した位置特定用のトナー像を形成し、その検知タイミングに基づいて、各区画のサンプリングデータ群を構築する。なお、Ｙ，Ｃ，Ｍの３色についてはそれぞれ、第１反射型フォトセンサー２０ａ、第２反射型フォトセンサー２０ｂ、又は第４反射型フォトセンサー２０ｄの何れかに検知される位置であれば、地汚れパターンをベルト幅方向のどの位置に形成してもかまわない。但し、本プリンタでは、後述する理由により、第１反射型フォトセンサー２０ａ又は第４反射型フォトセンサー２０ｄに検知される位置に形成している。

また、Ｋについては、４つの反射型フォトセンサーの何れかに検知される位置であれば、Ｋ地汚れパターンをベルト幅方向のどの位置に形成してもかまわない。第１反射型フォトセンサー２０ａ、第２反射型フォトセンサー２０ｂ、又は第４反射型フォトセンサー２０ｄであっても、正反射光の出力値だけを用いれば、Ｋトナー付着量を正確に求めることができるからである。但し、本プリンタでは、後述する理由により、Ｋ地汚れパターンも、第１反射型フォトセンサー２０ａ又は第４反射型フォトセンサー２０ｄに検知される位置に形成している。

本プリンタにおいては、現像ポテンシャルによって静電潜像へのトナーの転移を積極的に促した位置特定用のトナー像が反射型フォトセンサーによる検知位置に進入すると、センサーの出力値が大きく変化する。このため、反射型フォトセンサーの出力変化に基づいて、位置特定用のトナー像が検知位置に進入したタイミングを正確に測定することが可能である。そのタイミングと、地汚れパターンにおける各区画がそれぞれ検知位置に進入するタイミングとの時差は、次のようになる。即ち、地汚れパターンを形成するために帯電バイアスＶｃを段階的に変化させ始めたタイミングと、地汚れパターンの各区画がそれぞれ検知位置に進入するタイミングとの時差よりも大幅に小さくなる。このように時差が小さくなることで、帯電バイアスＶｃを段階的に変化させ始めたタイミングを基準にして各区画の検知位置への進入タイミングを特定する場合とは異なり、進入タイミングを正確に特定することが可能になる。これにより、地汚れパターンの各区画の検知位置への進入タイミングを精度良く特定することができないことに起因する地汚れやキャリア付着の発生を抑えることができる。

本プリンタにおいて、ステーション間距離は１００ｍｍに設定されている。ステーション間距離は、互いに隣り合う画像形成ユニットのベルト移動方向の配設ピッチであり、これは、互いに隣り合う一次転写ニップの距離と同じである。そして、ベルト移動方向において、地汚れパターンの先端から、位置特定用のトナー像の後端に至るまでの長さを、ステーション間距離（１００ｍｍ）よりも短くしている。これにより、全ての色の地汚れパターンをベルト幅方向の同じ位置に形成しているにもかかわらず、それらの重なり合いを回避することができている。しかも、それぞれの地汚れパターンの形成をほぼ同時に開始して、帯電バイアス調整制御の実行時間の短縮化を図ることができている。

図１５は、地汚れパターンの各区画における地汚れトナー量と、地肌ポテンシャルとの関係を示すグラフである。同図では、互いに異なる形状のプロット点で結ばれる複数のグラフが描かれているが、それらは、互いに異なる感光体走行距離の画像形成ユニットで実験した結果に基づく特性を示している。図示のように、画像形成ユニットによって、グラフの特性が大きく異なっている。図中で一番上側のグラフ（▲のプロット点で結ばれたグラフ）の特性を示した画像形成ユニットでは、比較的小さな地肌ポテンシャルで比較的多くの地汚れトナー量を発生させている。このことから、その画像形成ユニットは、現像剤の劣化によってトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が比較的低くなったり、放電開始電圧が比較的高くなって帯電電位ＶＤが目標帯電電位よりも低くなったりして、地汚れが発生し易くなっていると考えられる。このような画像形成ユニットでは、帯電バイアスＶｃをより大きな値（負極性のバイアスなので絶対値をより大きな値）に調整して、実際の帯電電位Ｖｄを引き上げることで、地汚れの発生を抑える必要がある。

一方、図中で「□」のプロット点で結ばれたグラフの特性を示した画像形成ユニットでは、比較的大きな地肌ポテンシャルでも比較的少ない地汚れトナー量になっている。このことから、その画像形成ユニットは、放電開始電圧が比較的低くなって帯電電位ＶＤが目標帯電電位よりも高くなって、キャリア付着が発生し易くなっていると考えられる。このような画像形成ユニットでは、帯電バイアスＶｃをより小さな値（負極性のバイアスなので絶対値をより小さな値）に調整して、実際の帯電電位Ｖｄを引き下げることで、キャリア付着の発生を抑える必要がある。

図１６は、地汚れトナー量−地肌ポテンシャルの特性曲線と、その近似直線の傾きとの関係を説明するためのグラフである。同図において、地汚れトナー量−地肌ポテンシャルの特性曲線は、２つ存在する。それぞれ、実験データを取得した画像形成ユニットについて全てのプロット点を結んだものである。帯電バイアス補正量を求める際には、このような特性曲線を用いるのではなく、その近似直線を求める。そして、後述するように、近似直線のうち、地汚れトナー量が中程度になる領域だけを使用する。このため、中程度の地汚れトナー量の領域（以下、中程度付着領域という）で適切な傾きになる近似直線を得る必要がある。ところが、図中における上側の特性曲線のように、特性曲線が全体的に比較的多い地汚れトナー量の領域（以下、高付着領域という）に存在していると、特性曲線の高付着量側が立ち上がった形状になる。これにより、中程度付着領域で適正値よりも大きな傾きの近似直線になってしまう。また、図中における下側の特性曲線のように、特性曲線が全体的に比較的少ない地汚れトナー量の領域（以下、低付着領域という）に存在していると、特性曲線の低付着量側が横に寝た形状になる。これにより、中程度付着領域で適正値よりも小さな傾きの近似直線になってしまう。

そこで、制御部３０は、地汚れパターンの各区画にそれぞれ対向するサンプリングデータ群について、地汚れトナー量が所定の下限値から上限値までの範囲内にあるサンプリングデータだけを抽出する。そして、抽出したサンプリングデータだけからなる抽出データ群に基づいて、近似直線を求める。なお、サンプリング数の抽出数が２つ以下であった場合には、直線近似ができないことから、帯電バイアス調整処理を終了する。

図１７は、近似直線と抽出データ群との関係を説明するためのグラフである。同図では、４つの抽出データ群に基づいて、４つの近似直線が求められている。何れの抽出データ群（同じ形状のプロット点の集合）も、サンプリングデータの地汚れトナー付着量が、下限値から上限値までの範囲内に収まっていることがわかる。なお、本プリンタでは、下限値として０．００５［ｍｇ／ｃｍ^２］を採用している。また、上限値として０．０５［ｍｇ／ｃｍ^２］を採用している。

制御部３０は、このようにして近似直線を求めたら、次に、その近似直線に基づいて、限界超え付着量となる地肌ポテンシャルを限界超え地肌ポテンシャルとして特定する。限界超え付着量は、地汚れＩＤを許容範囲のギリギリに留める地汚れトナー量よりも僅かに多い値であり、予めの実験によって定められた定数である。そして、下限値と上限値との間の値になっている。換言すると、限界超え付着量を下限値と上限値との間にするように、下限値や上限値が定められている。本プリンタでは、限界超え付着量として０．００７［ｍｇ／ｃｍ^２］を採用している。

次に、制御部３０は、限界超え付着量となる限界超え地肌ポテンシャルＰ_１を特定したら、帯電バイアス補正量βを次の式に基づいて求める。即ち、「β＝Ｐ_１−（Ｐ_２−Ｓ_１）」という式である。この式において、Ｐ_２は、前段のプロセスコントロールで決定された帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｂとから求められた地肌ポテンシャル理論値である。また、Ｓ_１は、所定のマージン量である。このマージン量Ｓ_１は、予めの実験によって定められた定数である。これを地肌ポテンシャル理論値Ｐ_２から減じることで、地肌ポテンシャル理論値Ｐ_２を採用している条件における限界超え付着量が得られる地肌ポテンシャルである理論限界超えポテンシャルが求められる。換言すると、限界超え地肌ポテンシャルＰ_１からマージンＳ_１を減じることで、現状で地汚れトナー量を確実に許容範囲にする地肌ポテンシャルが求められる。先に示される式では、理論限界超えポテンシャルを限界超え地肌ポテンシャルＰ_１から減じることで、帯電バイアスＶｃについて、帯電電位Ｖｄをほぼ目標帯電電位にするための適切な補正量である帯電バイアス補正量βを求めている。

なお、この説明では帯電バイアスＶｃと帯電電位Ｖｄとの関係である図９に示されるグラフの傾きが１であること想定している。この傾きが１であれば、地肌ポテンシャルの変更量はそのまま帯電バイアスの補正値となる。帯電バイアスＶｃと帯電電位Ｖｄとの関係が異なる場合、例えば図９のグラフの傾きが２である場合には、上述した式は、β＝２×｛Ｐ_１−（Ｐ_２−Ｓ_１）｝となる。

本プリンタでは、マージン量Ｓ_１として９０［Ｖ］を採用している。このため、例えば、地肌ポテンシャル理論値Ｐ_２が１６０［Ｖ］であり、且つマージン量Ｓ１が９０［Ｖ］であり、限界超え地肌ポテンシャルＰ_１が１３９［Ｖ］である場合には、帯電バイアス補正量βは、次のようにして求められる。即ち、「β＝１３９−（１６０−９０）＝６９［Ｖ］」と求められる。

制御部３０は、帯電バイアス補正量βを求めたら、プロセスコントロールで決定した帯電バイアスＶｃから帯電バイアス補正量βを減じることで、帯電電位Ｖｄをほぼ目標帯電電位にすることが可能な値に帯電バイアスＶｃを補正する。なお、帯電バイアス補正量βがプラスの値である場合、帯電バイアスＶｃはよりマイナス側に大きな値に補正されることから、実際の地肌ポテンシャルがより大きくなって地汚れの発生が抑えられるようになる。これに対し、帯電バイアス補正量βがマイナスの値である場合、制御部３０は、帯電バイアスＶｃを帯電バイアス補正量βの絶対値の分だけプラス側にシフトさせた値（絶対値を小さくした値）に補正する。これにより、実際の地肌ポテンシャルがより小さくなってキャリア付着の発生が抑えられるようになる。

本プリンタでは、既に説明したように、次のようにして帯電バイアス補正量βを決定している。即ち、近似直線を下限値と上限値との間のサンプリングデータだけに基づいて算出し、限界超え付着量を下限値と上限値との間に設定し、且つ、限界超え地肌ポテンシャルＰ_１、地肌ポテンシャル理論値Ｐ_２及びマージン量Ｓ_１に基づいて決定している。かかる構成では、サンプリングデータの地汚れトナー量の座標が全て地汚れＩＤの許容範囲を超える値であったとしても、地汚れＩＤを許容範囲に留め得る帯電バイアス補正量βを求めることが可能である。このため、キャリア付着を生じてしまうほど地肌ポテンシャルを大きくすることなく地汚れパターンを形成することができるので、地汚れパターン形成時のキャリア付着の発生を回避することができる。

図１８は、感光体走行距離がある程度まで大きくなった感光体における帯電電位Ｖｄと、感光体の軸線方向における位置との関係を示すグラフである。Ａ３サイズの画像幅＝３００ｍｍに対して、作像幅を３２０ｍｍとし、１０ｍｍ位置と、１６０ｍｍ位置と、３１０ｍｍ位置とに反射型フォトセンサーを設けて帯電電位Ｖｄを測定した結果に基づいて作成されたものである。感光体の軸線方向においては、端部箇所のほうが中央箇所に比べて帯電電位Ｖｄが低下しており、地汚れを発生させ易くなることがわかる。

図１９は、感光体走行距離がある程度まで大きくなった画像形成ユニットの帯電ローラの電気抵抗と、帯電ローラの軸線方向における位置との関係を示すグラフである。感光体走行距離がある程度大きくなると、帯電ローラの軸線方向の端部がシリカ（トナー添加剤）で汚れることで、端部の電気抵抗が中央部よりも上がる。これにより感光体の１０ｍｍ位置と、１６０ｍｍ位置と、３１０ｍｍ位置とで帯電電位Ｖｄの偏差が生ずる。

そこで、本プリンタにおいては、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの各色の地汚れパターン及び位置特定用のトナー像の組み合わせを、感光体や帯電ローラの端部に対応するベルト幅方向端部に形成する。より詳しくは、各色についてそれぞれ、前述の組み合わせを、第１反射型フォトセンサー２０ａに対応するベルト幅方向一端部、又は第４反射型フォトセンサー２０ｄに対応するベルト幅方向他端部に形成する。これにより、地汚れの発生を敏感に検知することができる。

なお、望ましくは、各色についてそれぞれ、前述の組み合わせをベルト幅方向一端部、ベルト幅方向他端部の両方に形成し、地汚れパターンの各区画のトナー付着量をそれぞれ一端部と他端部とで検知し、それらの平均値を求めることが望ましい。これにより、より適切な帯電バイアス補正量βを求めることができるようになる。

図１３に示されるように、本プリンタでは、地汚れパターンを形成する際に、帯電バイアスＶｃを段階的に上昇させている。これは、帯電バイアスを絶対値の大きな値から小さな値に段階的に変化させることを意味しており（帯電バイアスＶｃがマイナス極性であることから下降するほど絶対値が大きくなる）、地肌ポテンシャルを段階的に小さくしていくことになる。つまり、各区画を地汚れトナー量の小さなものから順に帯電バイアスＶｃの設定によって感光体に形成していく。地汚れが発生するということは、僅かではあるものの、現像剤のトナーが消費されてトナー濃度を低下させていることになる。地汚れトナー量の小さな区画から順に感光体に形成していくことで、地汚れパターンの先端から後端までを形成する過程でトナー濃度を少しずつ低下させていくようにしている。これにより、トナー濃度の低下に起因する区画に対する地汚れトナー量の不適切化を抑えて、地汚れ性能をより高精度に検出することができる。そして、トナーを多く消費する位置特定用のトナー像を地汚れパターンよりもベルト移動方向の後側に形成することで、その現像タイミングを地汚れパターン後端部の現像タイミングよりも後にしている。これにより、位置特定用のトナー像の現像によるトナー濃度の低下による地汚れ性能検出精度の低下を回避することができる。

また、位置特定用のトナー像については、必ずしも、地汚れパターンよりもベルト移動方向の前側や後側に形成する必要はない。例えば、図２０に示されるように、位置特定用のＹトナー像を、Ｙ地汚れパターンＹＪＰに対してベルト幅方向に並べて形成してもよい。図示の例では、第１反射型フォトセンサー２０ａによる検知位置を通るようにベルト幅方向の一端部に形成されたＹ地汚れパターンＹＪＰの横に位置特定用のＹトナー像ＹＳＴを形成している。そして、そのＹトナー像ＹＳＴが第２反射型フォトセンサー２０ｂによる検知位置に進入したタイミングに基づいて、一端部のＹ地汚れパターンＹＪＰの各区画が第１反射型フォトセンサー２０ａによる検知位置に進入するタイミングを特定する。他端部のＹ地汚れパターンＹＪＰの各区画が第４反射型フォトセンサー２０ｄによる検知位置に進入するタイミングも特定する。かかる構成では、各区画の進入タイミングをより精度良く特定することができる。

次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
上述した帯電バイアス調整制御では、帯電バイアスＶｃを段階的に変化させながら地汚れパターンを形成する都合上、ユーザーの命令に基づく画像を形成することができない。このため、実施に伴って装置のダウンタイムを増加させてしまう。特許文献１の画像形成装置では、感光体走行距離が１０［ｋｍ］以上になり、且つ温度が１０［℃］以下になるか、あるいは絶対湿度が適正でなくなるかした場合には、必ず帯電バイアス調整制御が実施されることになる。しかしながら、温度が例えば６［℃］などと比較的低かったり、絶対湿度が適正でなかったり（低すぎたり高すぎたり）しても、次のような場合には、今回の実施の必要性は低い。即ち、前回においてその温度や絶対湿度の条件、あるいはそれに近い条件で帯電バイアス調整制御を実施しており、且つ前回の実施時からの温度変化量や絶対湿度変化量が比較的小さい場合である。

そこで、実施形態に係るプリンタの制御部３０は、帯電バイアス調整制御を実施したときに環境センサー５２による環境の検知結果をＲＡＭに記憶しておく。そして、帯電バイアス調整制御の実施の必要性を判定するときに、温度が比較的低かったり、絶対湿度が適正でなかったりした場合であっても、次のような場合には、帯電バイアス調整制御を実施しないことにする。即ち、前回の帯電バイアス調整制御実施時からの温度変化量が比較的小さかったり、絶対湿度変化量が比較的小さかったりした場合である。このようにすることで、帯電バイアス調整制御を不要に実施することによる装置のダウンタイムの発生を抑えることができる。

図２１は、制御部３０によって実施される定期ルーチン処理の流れを示すフローチャートである。この定期ルーチン処理において、制御部３０は、まず、プロセスコントロールの実行タイミングについて、到来したか否かを判定する（Ｓ１）。そして、到来していない場合には（Ｓ１でＮ）、定期ルーチン処理を直ちに終了する。一方、到来した場合には（Ｓ１でＹ）、Ｓ２以降のフローを実行する。

Ｓ２においては、上述したプロセスコントロールを実施する。なお、連続プリント動作を行っている場合には、連続プリント動作を一時中止してから、プロセスコントロールを開始する。

制御部３０は、プロセスコントロールを終えると、次に、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの各色の現像装置にそれぞれ収容されている現像剤のトナー濃度を調整するトナー濃度調整処理を実施する（Ｓ３）。プロセスコントロールにおいては、トナー濃度の目標値を変更することもあることから、プロセスコントロールの後に、トナー濃度を調整するのである。現状のトナー濃度が目標値よりも低い場合には現像剤にトナーを補給し、現状のトナー濃度が目標値よりも高い場合には、必要に応じてトナー消費量のトナー像を現像してトナーを強制消費させる。

トナー濃度調整処理を終えると、次に、帯電バイアス調整制御の必要性について判断する。まず、前回の帯電バイアスの調整量について、１５［Ｖ］を超えていたか否かを判定する（Ｓ４）。この判定は、次に説明する理由によって行われる。即ち、帯電バイアス調整制御では、パッチ状トナー像を検知するプロセスコントロール処理とは異なり、地肌部というトナー付着量の極めて少ない感光体領域のトナー付着量を検知する。このため、例えばトナー飛散によるトナー付着など、地肌ポテンシャルとは直接的に関連しない突発的な要因によって地肌部に付着したトナーを敏感に検知したことにより、帯電バイアスＶｃを不要に大きな調整量で調整してキャリア付着を引き起こすことがある。一般に、帯電電位Ｖｄが狙いからずれていく現象は徐々に起こるため、帯電バイアス調整制御で帯電バイアスＶｃが大きく調整されることは少ない。このため、大きく調整された場合には、感光体地肌部に対して突発的な要因によって付着したトナーが検知されたことにより、調整量が不要に大きくなってしまっている可能性が高い（以下、このケースを「不要調整」という）。そこで、制御部３０は、調整量が１５［Ｖ］を超えている場合には（Ｓ４でＮ）、環境にかかわらず帯電バイアス調整制御を実施するために、処理フローをＳ１０に進めて、フラグをセットする。このフラグがセットされると、今回の帯電バイアス調整制御が実施されることになる（Ｓ１２→Ｓ１３）。これにより、前回の帯電バイアス調整制御で「不要調整」が発生して帯電電位Ｖｄが過剰に高くなっている場合に、帯電電位Ｖｄを迅速に適切な値まで下げて、感光体の不要な劣化を抑えることができる。また、帯電電位が過剰に高くなることに起因するキャリア付着の発生も迅速に抑えることができる。

なお、制御部３０は、帯電バイアス調整制御を実施したときには、そのときの帯電バイアスの調整量、温度、及び絶対湿度をＲＡＭに記憶しておく。

一方、制御部３０は、Ｓ４の工程で前回の帯電バイアスの調整量について１５［Ｖ］を超えていないと判定すると（Ｓ４でＮ）、次に、前回の帯電バイアス調整制御を実施してからの感光体２の表面の走行距離について、１０［ｋｍ］以上であるか否かを判定する（Ｓ５）。この判定は次に説明する理由によって行われるものである。即ち、感光体２の走行距離がある閾値まで長くなると、プロセスコントロールにおいて求めた目標帯電電位と、実際の帯電電位Ｖｄとのずれが生じ始めることが経験的に解っている。これに対し、感光体走行距離が閾値まで到達していない場合には、前述のずれはそれほど生じないことが経験的に解っている。そこで、制御部３０は、感光体走行距離が１０ｋｍ（閾値）未満である場合には（Ｓ５でＮ）、上述したフラグをＯＦＦにした後に（Ｓ１１）、処理フローを後述するＳ１２に進める。

感光体２の走行距離が閾値に達していても、環境によっては、目標帯電電位と実際の帯電電位Ｖｄとのずれ量が比較的小さい値になることも経験的に解っている。具体的には、温度がある閾値以下の場合には、ずれ量が大きくなるので帯電バイアス調整処理の実施が必要になることがある。また、温度が閾値を超えていても、絶対湿度が低すぎたり高すぎたりする場合には、ずれ量が大きくなるので帯電バイアス調整処理の実施が必要になることがある。但し、温度が閾値以下であったり、絶対湿度が低すぎたり高すぎたりしている場合であっても、前回の帯電バイアス調整制御を実施してからの温度変化量が比較的小さかったり、絶対湿度変化量が比較的小さかったりした場合には、帯電バイアス調整処理の必要性は低い。

そこで、制御部３０は、感光体走行距離が１０［ｋｍ］以上である場合には（Ｓ５でＹ）、次に、温度について１０℃（閾値）以下であるか否かを判定する（Ｓ６）。そして、１０℃以下である場合には（Ｓ６でＹ）、次に、前回の帯電バイアス調整制御を実施してからの温度変化量について所定の閾値以上であるか否かを判定（Ｓ７）し、閾値以上である場合に、フラグをセットする（Ｓ７）。その閾値として、例えば２［℃］以上を例示することができる。

一方、温度が１０℃以下でない場合に（Ｓ６でＮ）、制御部３０は、次に、絶対湿度について適正範囲内であるか否かを判定する（Ｓ８）。そして、適正範囲内でない場合には（Ｓ８でＮ）、前回の帯電バイアス調整制御を実施してからの絶対湿度変化量について所定の閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ９）、閾値以上である場合に、フラグをセットする（Ｓ７）。その閾値として、例えば２［ｍｇ／ｍ^３］以上を例示することができる。

また一方、温度が１０℃以下であったり、絶対湿度が適正範囲外であったりしても、温度変化量や絶対湿度変化量が閾値以上でない場合には（Ｓ７でＮ、又はＳ９でＮ）、帯電バイアス調整制御を実施せずに、帯電バイアスの値をそのまま維持する（Ｓ１４）。そして、定期ルーチン処理を終了する。これにより、帯電バイアス調整制御を不要に実施することによるダウンタイムの増加を回避することができる。なお、絶対湿度が適正範囲内である場合には（Ｓ８でＹ）、フラグがＯＦＦされた後に（Ｓ１１）、処理フローがＳ１２に進められる。

Ｓ１２の工程において、制御部３０は、フラグについてセット中であるか否かを判定する。そして、セット中である場合（Ｓ１２でＹ）、帯電バイアス調整制御を実施した後（Ｓ１３）、定期ルーチン処理を終了する。また、フラグがセット中でない場合（Ｓ１２でＮ）には、帯電バイアス調整制御を実施することなく、定期ルーチン処理を直ちに終了する。

なお、大きく調整されたか否かの判断基準として、１５［Ｖ］を採用しているが、その理由は、予めの実験によって１５［Ｖ］の場合に「不要調整」の発生率が１０［％］になることが判明したからである。発生率がより高くなる値や、より低くなる値を基準にしてもよい。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、潜像担持体（例えば感光体２）の表面を帯電させる帯電手段（例えば帯電ローラ３）と、前記帯電手段に供給する帯電バイアスを出力する帯電電源（例えば帯電電源ユニット５０）と、帯電後の前記表面に静電潜像を書き込む潜像書込手段（例えば光書込ユニット６）と、前記静電潜像を現像してトナー像を得る現像手段（例えば現像装置４）と、地肌ポテンシャルを段階的に変化させながら前記潜像担持体の表面に地汚れパターンを形成し、前記地汚れパターンのトナー付着量をトナー付着量検知手段（例えば光学センサーユニット２０）によって検知した結果に基づいて、前記帯電電源からの帯電バイアスの出力値を調整する帯電バイアス調整制御を実施したり、環境を検知する環境検知手段（例えば環境センサー５２）による検知結果に基づいて前記帯電バイアス調整制御の実施の要否を判定する判定処理（例えば、図２１のＳ４〜Ｓ１２）を実施したりする制御手段（例えば制御部３０）とを備える画像形成装置において、前記判定処理にて、前回の前記帯電バイアス調整制御を実施してから現時点におけるまでの環境変動量が所定の閾値以下又は閾値未満である場合には、今回の前記帯電バイアス調整制御の実施について不要であると判定する（例えば図２１のＳ７でＮ、又はＳ９でＮ）ように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。

かかる構成では、環境変動量が所定の閾値以下又は閾値未満である場合に、今回の帯電バイアス調整制御の実施について不要であると判定することで、帯電バイアス調整制御を不要に実施してしまうことによる装置のダウンタイムの発生を抑えることができる。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記判定処理にて、前回の前記帯電バイアス調整制御における帯電バイアスの調整量が所定の閾値を超えるか閾値以上である場合には、前記環境変動量にかかわらず、今回の前記帯電バイアス調整制御の実施について必要であると判定するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。

かかる構成では、実施形態で説明したように、前回の帯電バイアス調整制御で「不要調整」が発生して潜像担持体の帯電電位が過剰に高くなっている場合に、帯電電位を迅速に適切な値まで下げて、潜像担持体の不要な劣化を抑えることができる。また、潜像担持体の帯電電位が過剰に高くなることに起因するキャリア付着の発生も迅速に抑えることができる。

２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ：感光体（潜像担持体）
３Ｙ：帯電ローラ（帯電手段）
４Ｙ：現像装置（現像手段）
６：光書込ユニット（潜像書込手段）
８：中間転写ユニット（転写手段）
９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ（転写手段の一部）
２０：光学センサーユニット（トナー付着量検知手段）
３０：制御部（制御手段）
５０：帯電電源ユニット（帯電電源）
５２：環境センサー（環境検知手段）
１００：プリンタ（画像形成装置）
２００：管理装置
ＹＪＰ：Ｙ地汚れパターン
ＹＳＴ：位置特定用のトナー像

特開２０１５−８７５６３号公報

Claims (2)

1. 潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に供給する帯電バイアスを出力する帯電電源と、帯電後の前記表面に静電潜像を書き込む潜像書込手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、地肌ポテンシャルを段階的に変化させながら前記潜像担持体の表面に地汚れパターンを形成し、前記地汚れパターンのトナー付着量をトナー付着量検知手段によって検知した結果に基づいて、前記帯電電源からの帯電バイアスの出力値を調整する帯電バイアス調整制御を実施したり、環境を検知する環境検知手段による検知結果に基づいて前記帯電バイアス調整制御の実施の要否を判定する判定処理を実施したりする制御手段とを備える画像形成装置において、
   前記判定処理にて、前回の前記帯電バイアス調整制御を実施してから現時点におけるまでの環境変動量が所定の閾値以下又は閾値未満である場合には、今回の前記帯電バイアス調整制御の実施について不要であると判定するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記判定処理にて、前回の前記帯電バイアス調整制御における帯電バイアスの調整量が所定の閾値を超えるか閾値以上である場合には、前記環境変動量にかかわらず、今回の前記帯電バイアス調整制御の実施について必要であると判定するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

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