JP5376233B2 - 画像形成装置、プログラム、および制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、プログラム、および制御装置に関する。

例えばプリンタに代表される画像形成装置として、感光体といった像保持体の表面を現像器によってトナーで現像するタイプのものがある。また、現像器内にトナーが長期間留まり劣化することを防ぐために、像保持体上に作像された画像ドット数を計数し、画像ドット数が閾値よりも少ない場合に現像動作を行ってトナーを消費する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、濃度測定用のパッチ画像を形成し、パッチ画像の濃度が基準の濃度以下の場合に現像動作を行ってトナーを消費する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−１２５８２９号公報 特開２００７−１４７７８２号公報

本発明は、無駄なトナーの消費を抑えた画像形成装置、プログラムおよび制御装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る画像形成装置は、
表面に形成されたトナー像を保持する像保持体と、
上記像保持体上にトナーを飛翔させることでトナー像を形成する像形成部と、
上記像形成部によって形成されたトナー像の濃度を検出する検出部と、
画像信号の入力を受け上記像形成部に、この画像信号に応じた画像信号トナー像を形成させる信号画像形成制御部と、
上記像形成部に、予め定められた像密度のパッチトナー像を形成させるとともに、このパッチトナー像のこの検出部による検出結果に応じて、上記像形成部における、上記像保持体上へのトナーの飛翔力を定める現像コントラスト電位差を制御する電位差制御部と、
上記現像コントラスト電位差が予め定められた値となった場合、上記像形成部に、上記画像信号に応じた画像信号トナー像、および上記パッチトナー像のいずれとも別のトナーバンドを形成させることによるトナーの消費量を増大させるバンド形成制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、上記値が、上記電位差制御部による上記現像コントラスト電位差の制御範囲の上限値および下限値のいずれかであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、上記値が、上記電位差制御部による上記現像コントラスト電位差の制御範囲の、上限値から予め定められた第１の範囲内の値および下限値以上の予め定められた第２の範囲内の値のいずれかであることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、上記値が、上記電位差制御部による上記現像コントラスト電位差の制御範囲における、上限値および下限値から離れて設定された範囲を外れた値であることを特徴とする。

請求項５に係る画像形成装置は、上記バンド形成制御部が、上記像形成部に形成させるトナーバンドの、この像保持体がトナー像を保持して移動する方向の長さを大きくすることによって、トナーの消費量を増大させるものであることを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、上記バンド形成制御部が、上記像形成部に形成させるトナーバンドの像密度を高めることによってトナーの消費量を増大させるものであることを特徴とする。

請求項７に係る画像形成装置は、上記バンド形成制御部が、上記像形成部に上記トナーバンドを形成させる頻度を高めることによってトナーの消費量を増大させるものであることを特徴とする。

請求項８に係る制御装置は、画像形成装置を制御する制御装置であって、
上記画像形成装置が、
表面に形成されたトナー像を保持する像保持体と、
上記像保持体上にトナーを飛翔させることでトナー像を形成する像形成部と、
上記像形成部によって形成されたトナー像の濃度を検出する検出部と、
画像信号の入力を受け上記像形成部に、この画像信号に応じた画像信号トナー像を形成させる信号画像形成制御部と、
上記像形成部に、予め定められた像密度のパッチトナー像を形成させるとともに、このパッチトナー像のこの検出部による検出結果に応じて、上記像形成部における、上記像保持体上へのトナーの飛翔力を定める現像コントラスト電位差を制御する電位差制御部とを備えたものであり、
この制御装置が、
上記電位差制御部により制御された現像コントラスト電位差が予め定められた値となった場合、上記像形成部に、上記画像信号に応じた画像信号トナー像、および上記パッチトナー像のいずれとも別のトナーバンドを形成させることによるトナーの消費量を増大させるバンド形成制御部を備えたものであることを特徴とする。

請求項９に係るプログラムは、画像形成装置と通信可能に接続されたコンピュータに組み込まれてこのコンピュータを、この画像形成装置を制御する制御装置として機能させるためのプログラムであって、
上記画像形成装置が、
表面に形成されたトナー像を保持する像保持体と、
上記像保持体上にトナーを飛翔させることでトナー像を形成する像形成部と、
上記像形成部によって形成されたトナー像の濃度を検出する検出部と、
画像信号の入力を受け上記像形成部に、この画像信号に応じた画像信号トナー像を形成させる信号画像形成制御部と、
上記像形成部に、予め定められた像密度のパッチトナー像を形成させるとともに、このパッチトナー像のこの検出部による検出結果に応じて上記像形成部における、上記像保持体上へのトナーの飛翔力を定める現像コントラスト電位差を制御する電位差制御部とを備えたものであり、
このプログラムが上記コンピュータを、
上記電位差制御部により制御された現像コントラスト電位差が予め定められた値となった場合、上記像形成部に、上記画像信号に応じた画像信号トナー像、および上記パッチトナー像のいずれとも別のトナーバンドを形成させることによるトナーの消費量を増大させるバンド形成制御部として機能させることを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーバンドによる無駄なトナーの消費が抑えられる。

請求項２に係る画像形成装置によれば、現像コントラスト電位差が上限値および下限値に至る前にトナーバンドによるトナー消費量を増大させる場合に比べ、トナーの消費が抑えられる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、トナー濃度の修正が余裕をもって実行できる。

請求項４に係る画像形成装置によれば、トナー濃度の修正が余裕をもって実行できる。

請求項５に係る画像形成装置によれば、トナーの消費量を簡易な方法で正確に制御することができる。

請求項６に係る画像形成装置によれば、トナーバンドの形成に要する領域の増大を抑えることができる。

請求項７に係る画像形成装置によれば、回収トナー像自体の状態を変更することなくトナーの消費量を制御することができる。

請求項８に係る制御装置によれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーバンドによる無駄なトナーの消費が抑えられる。

請求項９に係るプログラムによれば、本構成を有しない場合に比べ、トナーバンドによる無駄なトナーの消費が抑えられる。

本発明の第１実施形態である画像形成装置の概略構成図である。 図１に示す制御部の回路構成を示すブロック図である。 感光体表面の電位分布を示すグラフである。 露光量と現像電位差の関係を示すグラフである。 中間転写ベルトの一部を示す図である。 各色の画像形成部に対する現像電位差の制御を示すグラフである。 画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。 図７に示すパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。 捲れ防止用トナーバンドが形成された中間転写ベルトの一部を示す図である。 第２実施形態の画像形成装置の各色の画像形成部に対する現像電位差の推移を示すグラフである。 第２実施形態におけるパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。 第３実施形態における各色の画像形成部に対する現像電位差の制御を示すグラフである。 第３実施形態におけるパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。 第４実施形態の画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。 第４実施形態におけるパターン濃度の算出処理の詳細を示すフローチャートである。 第５実施形態の画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。 第５実施形態におけるパターン作成間隔算出処理の詳細を示すフローチャートである。 第６実施形態の画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。 第７実施形態におけるパターン濃度の算出処理の詳細を示すフローチャートである。 第８実施形態における上限電位差補正処理を説明するフローチャートである。 現像電位差の制御に前回セットアップ処理で測定した結果を用いる変形例における中間転写ベルトの一部を示す図である。 図２１とは別の配置がなされた中間転写ベルトの一部を示す図である。 本発明の第９実施形態を説明するシステムのブロック図である。 図２３に示す制御コンピュータの概略構成を示すブロック図である。 図２３に示す画像形成装置の処理を示すフローチャートである。 図２３に示す画像形成装置の処理を示すフローチャートである。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［第１実施形態 画像形成装置構成］
図１は、本発明の第１実施形態である画像形成装置の概略構成図である。

図１に示す画像形成装置１は、静電潜像を形成しトナーで現像してトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に用紙上に転写および定着することによりその用紙上に定着トナー像からなる画像を形成する装置である。本実施形態の画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および、ブラック（Ｋ）の各色毎に画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタであり、単色の画像をプリントすることができるほか、４色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像形成部１０Ｙを取り上げて説明すると、画像形成部１０Ｙは、感光体１１Ｙと、感光体１１Ｙ表面を帯電させる帯電器１２Ｙと、感光体１１Ｙ表面をトナーで現像する現像器１４Ｙと、トナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写器１５Ｙと、感光体１１Ｙ表面を清掃する感光体クリーナ１６Ｙと、を備えている。感光体１１Ｙは円筒状の表面を有しており、円筒の軸周りである矢印ａ方向に回転する。感光体１１Ｙは付与された電荷を保持することによって表面の電位を維持するが、光の照射を受けると照射を受けた部分が電荷を逃がし表面の電位（電位の絶対値）が低下する。照射を受けた部分の電位は受けた光量に応じたものとなる。

また、画像形成装置１には、外部から供給される画像信号に基づく露光光を画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのそれぞれに照射する露光器２０と、ＣＭＹＫ各色のトナーを収容するトナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋと、各色の感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋからトナー像が転写される中間転写ベルト３０と、中間転写ベルト３０からトナー像を用紙に転写する第２転写器５０と、トナーを用紙に定着する定着器６０と、中間転写ベルト３０からトナーを回収するベルトクリーナ７０と、用紙を搬送する用紙搬送部８０と、用紙を収容する用紙収容器４０と、用紙を外部から供給する手差し給紙部４１と、画像形成装置１の各部を制御する制御部１Ａも備えられている。露光器２０は、発光器２１、ポリゴンミラー２２を有しており、発光器２１から発光された光は、ポリゴンミラー２２や図示しない光学部品によって、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに照射される。中間転写ベルト３０は、ベルト支持ロール３１，３２，３３，３４によって支持された無端の帯状部材であり、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および、第２転写器５０をこの順に経由する方向ｂに循環移動する。ベルトクリーナ７０は、中間転写ベルト３０にブレードを接触させて中間転写ベルト３０上のトナーを掻き取って回収する。中間転写ベルト３０の、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋよりも下流側には濃度センサ３６が設けられている。濃度センサ３６は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで形成され中間転写ベルト３０に転写されたトナー像の濃度を測定する。用紙搬送部８０は、用紙を、第２転写器５０および定着器６０を経由する用紙搬送経路ｒに沿って搬送するものであり、用紙収容器４０に収容された用紙を取り出すピックアップロール８１、取り出された用紙を捌く捌きロール８２、用紙を搬送する搬送ロール８３、用紙を第２転写器５０に搬送するレジストレーションロール８４、および用紙を外部に排出する排出ロール８６，８７を備えている。

ここで、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが、本発明にいう像保持体の一例に相当する。また、露光器２０、帯電器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ、および、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋの組合せが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。

図２は、図１に示す制御部の回路構成を示すブロック図である。

図２に示す制御部１Ａは、画像形成装置１の各部に接続された組み込み型のコンピュータであり、プログラムを実行することによって、演算処理および周辺各部の制御を行うＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１によって実行されるプログラムやデータを格納するとともにＣＰＵ１０１による演算結果を記憶する記憶媒体としてのメモリ１０２と、画像データを表す画像信号を外部から受ける画像データＩＦ（インターフェース）１０３と、図１に示す各部と信号のやり取りを行う機構ＩＦ１０４と、濃度センサ３６からの信号を受信するセンサＩＦ１０５と、外部の機器と通信しデータの送受信を行うための通信ＩＦ１０６とを有する。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、画像データＩＦ１０３、機構ＩＦ１０４、および、センサＩＦ１０５は、バスによって相互に接続されている。制御部１Ａは、ＣＰＵ１０１がメモリ１０２に記憶された制御プログラムを実行することによって、画像データＩＦ１０３が受信した画像信号およびセンサＩＦ１０５が受信した信号に基づき、図１に示す各部の動作を制御する。

［画像形成装置の基本動作］
図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、画像形成部１０Ｙにおいて、感光体１１Ｙが矢印ａ方向に回転駆動され、感光体１１Ｙの表面に帯電器１２Ｙによって電荷が付与される。露光器２０は、外部から供給される画像信号に基づく露光光を各画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに照射することで静電潜像を形成する。露光器２０は、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。代表としてイエロー（Ｙ）について説明すると、露光器２０は、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体１１Ｙの表面に照射することで、感光体１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像器１４Ｙは、静電潜像をイエローのトナーで現像することで、トナー像を形成する。現像器１４Ｙには、トナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給されている。供給されたトナーは現像器１４Ｙ内で磁性キャリアと混合され攪拌されながら、現像器１４Ｙ内を循環しており、現像器１４Ｙの現像によって消費される。感光体１１Ｙは、イエローのトナー像の形成を受けてこのトナー像を保持する。感光体１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写器１５Ｙによって中間転写ベルト３０に転写される。転写後、感光体１１Ｙに残留したトナーは、感光体クリーナ１６Ｙによって回収・除去される。

中間転写ベルト３０は、支持ロール３１〜３４によって矢印ｂ方向に巡回移動されており、イエロー以外の色に対応する画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、画像形成部１０Ｙと同様にしてそれぞれの色に対応するトナー像を形成し、中間転写ベルト３０に、画像形成部１０Ｙで転写されたトナー像に重ねて、それぞれの色のトナー像を転写していく。中間転写ベルト３０には、このようにして画像信号に応じたトナー像が形成され、トナー像を保持して移動する。ここで、画像信号に応じたトナー像が本発明にいう画像信号トナー像の一例に相当する。

一方、用紙収容器４０内の用紙は、ピックアップロール８１によって取り出され、捌きロール８２、搬送ロール８３、およびレジストレーションロール８４によって用紙搬送経路ｒを第２転写器５０に向かう矢印ｃ方向に搬送される。第２転写器５０は、中間転写ベルト３０と用紙との間に転写用のバイアス電位を与えることによって、中間転写ベルト３０のトナー像を用紙に転写する。第２転写器５０によって、トナー像は、最終的に用紙に転写される。用紙はさらに定着器６０に搬送され、用紙上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙上に画像が形成される。第２転写器５０による転写後、中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ７０によって回収・除去される。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋでは、用紙への転写を目的としないトナー像も形成される。このようなトナー像には、トナー濃度の調整にあたって目標濃度と比較するためのパッチ像と、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ内のトナーを強制的に消費させるためのトナーバンド像とがある。パッチ像とトナーバンド像とは、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの帯電器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、そして露光器２０によって形成され、中間転写ベルト３０に転写されるが、第２転写器５０で用紙に転写されることなくベルトクリーナ７０によって回収・除去される。第２転写器５０は、パッチ像およびトナーバンド像が転写位置を通過する時に、転写用のバイアス電位とは電界が逆極性となる逆バイアス電位をかけるか、または、転写ロールを中間転写ベルト３０から離すことによって、転写ロールがトナーで汚れないようにする。つまり、パッチ像とトナーバンド像とは、第２転写器５０での転写領域通過後にベルトクリーナ７０に回収される。ここで、トナーバンド像が、本発明にいうトナーバンドの一例に相当する。トナーバンド像を形成することによって、現像器１４内のトナーが強制的に消費される。トナーバンド像のより詳細な説明は後に行い、先に、パッチ像を用いたトナー濃度の制御について説明する。

［濃度制御］
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのそれぞれで形成されるトナー像のトナー濃度は、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに付与される現像電位差Ｖｄｅｖｅによって制御している。

図３は、感光体表面の電位分布を示すグラフである。

濃度調整は各感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋごと独立に実行されるが、電位の原理や調整方法は各色で共通なので、代表としてイエローの画像形成部１０Ｙについて説明する。

図３のグラフは、感光体１１Ｙの表面が、帯電器１２Ｙによって帯電された後、その一部が露光器２０からの光の照射を受けた状態における電位分布を表わす。グラフの縦軸は電位であり、グラフの下向きは電位０Ｖに近づく向きで、上向きは電位の絶対値が大きくなる向きである。例えば、本実施形態の画像形成装置１は、帯電器１２Ｙが感光体１１Ｙを負に帯電するタイプであり、上向きが負の電位の、絶対値が大きくなる向きであるが、仮に逆極性に帯電するタイプの場合には、上向きが正の電位が大きくなる向きであるとすれば同様に説明される。

図３に示すように、感光体１１Ｙの表面は、まず、帯電器１２Ｙによって帯電電位ＶＨに一様に帯電される。その後、露光器２０によって露光光が照射された露光部分は、電位の絶対値が露光電位ＶＬに低下する。トナーを含んだ現像剤を供給する現像器１４Ｙの現像ロール１４１には、帯電電位ＶＨと同極性であって、帯電電位ＶＨと露光電位ＶＬの中間の電位、より詳細には、帯電電位ＶＨにより近い現像バイアスＶｂが印加される。この結果、トナーは、感光体１１Ｙ表面のうち、帯電電位ＶＨの部分を避けて露光電位ＶＬの部分に付着する。つまり、露光器２０によって露光光が照射された露光部分にトナーが付着する。

ここで、露光電位ＶＬと現像バイアスＶｂとの電位差を現像電位差Ｖｄｅｖｅと称する。トナー濃度は、現像器１４Ｙによって形成されるトナー像のトナー付着部分におけるトナーの濃さであり、露光部分に付着するトナーの単位面積あたりの量である。現像コントラスト電位差Ｖｄｅｖｅは、感光体１１Ｙの表面へのトナーの飛翔力を定めており、トナー濃度は、現像電位差Ｖｄｅｖｅの大きさに対応する。そこで、本実施形態の画像形成装置１では、露光器２０によって照射される光の露光量を制御することによって、露光電位ＶＬを変動させて現像電位差Ｖｄｅｖｅを制御し、形成されるトナー像のトナー濃度を制御している。露光量は光の強さと露光時間の積であるが、本実施形態では、露光光による走査速度が固定されており、露光量は、制御部１Ａの制御に基づき露光器２０に供給される電圧に応じた光の強さによって制御される。

図４は、露光量と現像電位差の関係を示すグラフである。

図４に示すように、露光量（ここでは、光の強さ）が大きいほど、現像電位差Ｖｄｅｖｅが大きい。

露光器２０の光がより強くなり、露光電位ＶＬ（の絶対値）が低下することによって、現像電位差Ｖｄｅｖｅが大きくなり、トナー像のトナー濃度が濃くなる。これとは逆に、露光器２０の光がより弱くなり、露光電位ＶＬ（の絶対値）が上昇することによって、現像電位差Ｖｄｅｖｅが小さくなり、トナー像のトナー濃度が薄くなる。

図３および図４には、画像形成装置１における現像電位差Ｖｄｅｖｅの設定し得る範囲の上限および下限である上限電位差ＶｄｅｖｅＨおよび下限電位差ＶｄｅｖｅＬが示されている。上限電位差ＶｄｅｖｅＨおよび下限電位差ＶｄｅｖｅＬは、露光器２０の能力や、感光体１１Ｙおよび現像器１４Ｙの仕様や装置の状態に応じて定められている。より詳細には、上限電位差ＶｄｅｖｅＨは、磁性キャリア飛びによるいわゆる白抜けの画像欠陥が生じない限度に定められており、一方、下限電位差ＶｄｅｖｅＬは、細線が適正な濃度で形成される限度に定められている。制御部１Ａは、形成されるトナー像のトナー濃度が目標濃度となるように、現像電位差Ｖｄｅｖｅを上限電位差ＶｄｅｖｅＨと下限電位差ＶｄｅｖｅＬとの間で制御する。

用紙に形成される画像の濃度は、部材の磨耗度や、温度および湿度、そして、現像器１４内のトナーの状態の影響を受けて変動し、また、機差もある。そこで、本実施形態の画像形成装置１では、予め定めた枚数の用紙に画像形成を行う毎に調整のためのセットアップ処理を実行るすことで、用紙に形成されるトナー像のトナー濃度を調整する。トナー像のトナー濃度の調整は、テストのためのパッチ像を形成して中間転写ベルト３０上に転写し、中間転写ベルト３０上に転写されたパッチ像の濃度の、目標濃度とのずれを修正することによって行う。

図５は、中間転写ベルトの一部を示す図である。

本実施形態の画像形成装置１では、例えば１００枚といった予め定めた枚数の用紙に画像形成を行う毎にセットアップ処理を実行し、パッチ像を形成する。図５には、中間転写ベルト３０上に、Ｋ色の画像形成部１０Ｋによって形成されたＫ色のパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２、Ｃ色の画像形成部１０Ｃによって形成されたＣ色のパッチ像ＰＣ１，ＰＣ２、Ｍ色の画像形成部１０Ｍによって形成されたＭ色のパッチ像ＰＭ１，ＰＭ２、および、Ｙ色の画像形成部１０Ｙによって形成されたＫ色のパッチ像ＰＹ１，ＰＹ２が示されている。また、図５には、中間転写ベルト３０上に形成されたトナーバンド像ＢＣ，ＢＭも示されている。トナーバンド像ＢＣ，ＢＭについては後に説明する。

パッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２は、中間転写ベルト３０上に互いに重ならないように形成されており、予め定められたパターン濃度（網点密度）で形成されている。図には、ＹＭＣＫの各色ごとに、相対的に濃いパターン濃度のパッチ像ＰＹ１，ＰＭ１，ＰＣ１，ＰＫ１と相対的に薄いパターン濃度のパッチ像ＰＹ２，ＰＭ２，ＰＣ２，ＰＫ２が形成された例が示されている。これらのパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２は、中間転写ベルト３０の移動方向ｂと交わる幅方向で、濃度センサ３６に合わせた位置に形成されている。したがって、パッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２は、中間転写ベルト３０の方向ｂへの移動に伴って濃度センサ３６上を通過し、それぞれの濃度が濃度センサ３６によって順次検出される。濃度センサ３６による検出結果を表わす信号は制御部１Ａに送信される。制御部１Ａは、各色ごとに、濃度センサ３６による検出結果と目標濃度との比較を行い、検出された濃度と目標濃度とのずれを修正するように現像電位差Ｖｄｅｖｅを調整する。例えば、制御部１Ａは、画像形成部１０Ｙによって形成された２つのパッチ像ＰＹ１，ＰＹ２のうちパッチ像ＰＹ１について検出された濃度が、期待される目標濃度よりも薄い場合には、ずれを修正するように現像電位差Ｖｄｅｖｅを増大する。より詳細には、制御部１Ａは、露光器２０への供給電圧を増加することによって、露光器２０の感光体１１Ｙに対する露光光の強度を強め、露光電位ＶＬの絶対値を低下させることによって、現像電位差Ｖｄｅｖｅを増大する。

セットアップ処理で形成されるパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２は、すでに説明したようにベルトクリーナ７０に回収され用紙には転写されないが、これらのパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２を用いて現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御されることにより、通常のプリント動作で用紙上に転写されるトナー像のトナー濃度が目標濃度となるように調整される。

ここで、現像電位差Ｖｄｅｖｅを制御した結果、現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨまたは下限電位差ＶｄｅｖｅＬに達する場合がある。

図６は、各色の画像形成部に対する現像電位差の制御を示すグラフである。

グラフの横軸は、画像形成を行った用紙の枚数（ＰＶ）であり、予め定めた用紙枚数ごとのタイミングＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３においてセットアップ処理が実行される。縦軸は現像電位差Ｖｄｅｖｅであり、各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋについて４つの現像電位差Ｖｄｅｖｅが示されている。タイミングＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３で実行されるセットアップ処理では、パッチ像の濃度検知に基づいて現像電位差Ｖｄｅｖｅが調整されるが、例えば、Ｍ色の現像電位差Ｖｄｅｖｅは、タイミングＰＶ３のセットアップ処理で上限電位差ＶｄｅｖｅＨに達し、現像電位差Ｖｄｅｖｅによるこれ以上の調整が困難となっている。このような状況は、例えば、平均画像密度の小さい画像（つまり白い部分が多い画像）の形成が長く連続して実行された場合に、トナーが現像器１４（ここでは１４Ｍ）で消費されず、現像器１４内で長期間に亘って攪拌されながら循環することによって生じやすい。この場合には、現像器１４内に留まったトナーが長期間の攪拌によってより強く帯電し、磁性キャリアと強く静電結合するため、現像時にトナーが磁性キャリアから離れて感光体１１の表面に付着することが妨げられる。また、長期間に亘って攪拌されることで、トナー粒子の表面の削れも生じる。これらをまとめて、トナーの劣化と称する。なお、平均画像密度の小さい画像の形成が長く連続して実行されると、トナーが必ず劣化するものではない。しかし、トナーの劣化が進むと、現像電位差Ｖｄｅｖｅの制御だけでは、トナー濃度を目標の濃度にすることができない。例えば、現像電位差Ｖｄｅｖｅを上限電位差ＶｄｅｖｅＨまで増加しても、トナー濃度が目標の濃度に達しない場合がある。本実施形態では、現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨに達して、これ以上の制御ができない値となった場合、制御部１Ａが、対応する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに、画像信号に応じたトナー像およびパッチ像とは別のトナーバンドを形成させる。

また、図６のグラフにおいて、Ｃ色の現像電位差Ｖｄｅｖｅは、タイミングＰＶ２およびタイミングＰＶ３のセットアップ処理で、上述したのとは逆に下限電位差ＶｄｅｖｅＬに達している。このような状況は、例えば、現像器１４Ｃ内のトナーが通常に想定される状態よりも高温または高湿の状態となり、現像時にトナーが感光体１１Ｙの表面に過度に付着しやすくなることによって起きる。本実施形態では、現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬに達して、制御可能な範囲を外れた場合も、制御部１Ａが、対応する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにトナーバンドを形成させる。図６中の矢印はトナーバンドが形成されるタイミングを示している。

［トナーバンド］
図５に示す中間転写ベルト３０には、図６に示すタイミングＰＶ３のセットアップ処理で、画像形成部１０Ｍ，１０Ｃのそれぞれによって形成されたトナーバンド像ＢＭ，ＢＣが示されている。トナーバンド像ＢＭ，ＢＣは、移動方向ｂに移動する中間転写ベルト３０上に、パッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２に続いて形成される。トナーバンド像ＢＭ，ＢＣは、移動方向ｂに交わる幅方向略全幅に亘って延びた長方形であり、図６に示す例では、移動方向ｂにおける長さＬが１００ｍｍである。まトナーバンド像ＢＭ，ＢＣは、パターン濃度（網点密度）が７０％である。トナーバンド像ＢＭ，ＢＣは、第２転写器５０では用紙に転写されず、ベルトクリーナ７０によって回収される。トナーバンド像ＢＭが形成されることによって、Ｂ色の現像器１４Ｂでは、劣化したトナーが消費され、この消費を補うように新たなトナーが供給されるので、現像電位差Ｖｄｅｖｅの制御によって目標のトナー濃度となるような制御が再び可能となる。また、Ｍ色の現像器１４Ｍでも、例えば高湿となったトナーが消費されるので、現像電位差Ｖｄｅｖｅの制御によって目標のトナー濃度となるような制御が再び可能となる。なお、タイミングＰＶ３のセットアップ処理では、Ｙ色およびＫ色の現像電位差Ｖｄｅｖｅについては、制御可能な範囲、すなわち下限電位差ＶｄｅｖｅＬよりも大きく上限電位差ＶｄｅｖｅＨよりも小さい範囲にあるので、Ｙ色およびＫ色のトナーバンド像ＢＹ，ＢＫは、長さＬが０ｍｍ、すなわち形成されていない。

［動作］
図７は、画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。

画像形成装置１における処理は、メモリ１０２（図１参照）に記憶されたプログラムを実行する制御部１Ａによって制御されている。図７および後に説明する図８はこのプログラムを表わしている。図７に示す処理は、外部から画像データを伴った画像形成のジョブを受信するたびに実行される。

画像データを受信すると、画像形成装置１では、まず、通常画像形成処理が実行される（ステップＳ１０）。画像形成処理では、制御部１Ａが、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの感光体、帯電器、現像器、および一次転写器や、露光器２０、中間転写ベルト３０、第２転写器５０、定着器６０、および用紙搬送部８０を制御して、画像データに応じた画像を用紙に形成する。

次に、制御部１Ａが、パターン作成実施タイミングか否か、すなわち、セットアップ処理を行うか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部１Ａは、通常画像形成処理で画像を形成した用紙の枚数を計数しておき、計数結果が予め定めた枚数、例えば１００枚になった場合には（ステップＳ１２でＹｅｓ）、セットアップ処理（ステップＳ１３〜Ｓ１５）を実行する。セットアップ処理（ステップＳ１３〜Ｓ１５）は、ＹＭＣＫ各色について独立に実行される。

セットアップ処理では、まず、パッチ像作成および検出処理が実行される（ステップＳ１３）。制御部１Ａは、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのそれぞれを制御し、中間転写ベルト３０上に図５に示すパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＹ１，ＰＹ２を形成させる。そして、制御部１Ａは、パッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＹ１，ＰＹ２の通過タイミングに合わせて、濃度センサ３６による検出信号を読み出す。

次に、制御部１Ａは、パターン長さ算出処理を実行する（ステップＳ１４）。パターン長さ算出処理で、制御部１Ａは、パッチ像作成および検出処理（ステップＳ１３）で検出したパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＹ１，ＰＹ２の濃度を期待される目標濃度と比較し、現像電位差Ｖｄｅｖｅを調整するとともに、現像電位差Ｖｄｅｖｅの値に応じてトナーバンド像の長さＬを算出する。次に、制御部１Ａは、算出したトナーバンド像の長さＬに応じたトナーバンド像のパターンを、パターン作成処理（ステップＳ１５）で作成させる。この処理によって、例えば、図５に示すようなトナーバンド像が形成される。なお、パターン長さ算出処理（ステップＳ１４）で、長さＬが０ｍｍと算出された色についてはトナーバンドは実質的には形成されない。

最後に、受信したジョブについての画像形成が全て終了したか否かを確認し、終了していない場合には（ステップＳ１６でＮｏ）上記ステップＳ１０からの処理を繰返し、終了した場合には（ステップＳ１６でＹｅｓ）、全ての処理を終了する。

図８は、図７に示すパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。なお、図７に示すパターン長さ算出処理は、ステップＳ１４ですでに説明したように、各色ごとに独立して実行される。

まず、制御部１Ａは、前回のセットアップ処理以降に形成した全ての画像の平均画像密度Ｄ％を算出する（ステップＳ１４０）。これは、ベルトクリーナ７０の捲れを防止する、捲れ防止用トナーバンドの作成を判定する際（ステップＳ１４４）に用いる。

次に、制御部１Ａは、現像電位差Ｖｄｅｖｅの算出および設定の処理を実行する（ステップＳ１４１）。この処理で、制御部１Ａは、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋによって形成されたパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２について、濃度センサ３６によって検出された濃度と、目標濃度とを比較し、ずれを修正する現像電位差Ｖｄｅｖｅを算出する。なお、実際の算出方法は、濃度のずれと現像電位差Ｖｄｅｖｅとの対応付けが予め記録されたテーブルの読出しによるものや、経験値を近似するための式の算出によるものが採用可能である。また、制御部１Ａは、算出された値を新たな現像電位差Ｖｄｅｖｅとして設定する。本実施形態では、現像電位差Ｖｄｅｖｅの下限電位差ＶｄｅｖｅＬおよび上限電位差ＶｄｅｖｅＨを含んだ範囲、すなわち下限電位差ＶｄｅｖｅＬ以上で上限電位差ＶｄｅｖｅＨ以下の範囲を、現像電位差Ｖｄｅｖｅによるトナー像のトナー濃度が制御可能な範囲としている。したがって、算出された新たな現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨより大きい場合は、ＶｄｅｖｅＨに制限され、下限電位差ＶｄｅｖｅＬより小さい場合は、ＶｄｅｖｅＬに制限される。上記ステップＳ１４１の処理では、現像電位差Ｖｄｅｖｅの調整によって、トナー像のトナー濃度を目標濃度となるように調整する。

そして、本実施形態では、現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬまたは上限電位差ＶｄｅｖｅＨとなって、制御可能な範囲を外れた場合には、作成されるトナーバンド像の大きさを大きくする。より詳細には、現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御可能な範囲にある場合には、トナーバンド像の長さは０ｍｍつまりトナーバンド像は作成しないか、または長さ１０ｍｍの捲れ防止用のトナーバンドを作成し、現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御可能な範囲を外れた場合には、トナーバンド像の長さは１００ｍｍに拡大する。ここで、トナーバンド像の長さＬは、中間転写ベルト３０が移動する方向の長さ、つまり、感光体１１がトナー像を保持して移動する方向の長さである。以降に、より具体的に説明する。

制御部１Ａは、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しいか否かを判定する（ステップＳ１４２）。算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が定められた範囲を外れた場合には（ステップＳ１４２でＹｅｓ）、トナーバンド像の長さＬは１００ｍｍとする（ステップＳ１４５）。また、この場合、トナーバンド像用のトナー補給を行わせる（ステップＳ１４６）。これによって、トナーバンド像が形成され、現像器内のトナーが消費されたころに（ステップＳ１５）、消費された分に相当する新たなトナーが補充されることとなる。

上記Ｓ１４２の処理で現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しくないと判定した場合（ステップＳ１４２でＮｏ）、制御部１Ａは、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しいか否かを判定する（ステップＳ１４３）。算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が限界に至った場合には（ステップＳ１４３でＹｅｓ）、トナーバンド像の長さＬは１００ｍｍとする（ステップＳ１４７）。なお、現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限の場合は、トナー像のトナー濃度が濃すぎる状態なので、上記ステップＳ１４６とは異なり、トナー補給は実行されない。

算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しくないと判定した場合（ステップＳ１４３でＮｏ）、制御部１Ａは、上記ステップＳ１４０で算出した画像の平均画像密度Ｄ％が３％未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４４）。平均画像密度Ｄ％が３％以上の場合には（ステップＳ１４４でＮｏ）、トナーバンド像の長さＬは０ｍｍとするが（ステップＳ１４８）。平均画像密度Ｄ％が３％未満の場合には（ステップＳ１４４でＹｅｓ）、前回のセットアップ処理以降、トナーがほとんど消費されていないことを意味する。感光体クリーナ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋおよびベルトクリーナ７０は、感光体１１Ｙや中間転写ベルト３０の表面にブレードを接触させて不要なトナーを掻き取っているが、トナーが消費されていない状況では、接触部分で潤滑材の役割を果たすトナーが極度に不足して摩擦力が大きくなり、感光体１１Ｙや中間転写ベルト３０の動きによってブレードが捲れてしまうおそれがある。本実施形態の制御部１Ａは、平均画像密度Ｄ％が３％未満の場合には（ステップＳ１４４でＹｅｓ）、捲れ防止用トナーバンドを作成させる。捲れ防止用トナーバンドはトナーの消費が目的ではなく、潤滑が目的であるので、トナーバンド像の長さＬは１０ｍｍとする（ステップＳ１４９）。

図９は、捲れ防止用トナーバンドが形成された中間転写ベルトの一部を示す図である。

図９に示す中間転写ベルト３０には、図５に示したパッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２および、Ｃ色およびＭ色のトナーバンド像ＢＣ，ＢＭに加え、Ｋ色およびＹ色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｋによって捲れ防止用トナーバンド像ＢＫ，ＢＹも形成されている。

捲れ防止用トナーバンド像の長さが設定されることによって、現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御の範囲を超えない場合でも、平均画像密度が低い場合には捲れ防止用トナーバンドが形成されて、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと感光体クリーナ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋとの表面、および、中間転写ベルト３０とベルトクリーナ７０との潤滑が維持される。

再び、図８に戻って説明を続けると、上記ステップＳ１４４で平均画像密度Ｄ％が３未満でないと判定された場合（ステップＳ１４４でＮｏ）、制御部１Ａは、トナーバンド像の長さＬを０ｍｍとする。この場合、当該色のトナーバンド像は作成されず、トナーは消費されない。

図８のステップＳ１４２〜Ｓ１４６の処理および図７のＳ１５の処理によって、現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御可能な範囲を外れた場合には、形成されるトナーバンド像の長さが１００ｍｍに拡大する。トナーバンド像が形成されることで、現像器内の劣化トナーまたは吸湿トナーが強制的に消費され、現像電位差Ｖｄｅｖｅによるトナー濃度の制御が可能となる。この一方で、現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御可能な範囲にある場合には、トナーバンド像は作成されないか、作成しても長さ１０ｍｍの捲れ防止用トナーバンドが作成されるのみである。トナーバンド像によるトナーの消費量はトナーバンド像の長さに比例するので、トナーの消費量は、トナーバンド像の長さとして正確に制御される。本実施形態では、例えば、濃度が閾値を超えると直ちにトナーバンドを形成する構成に比べ、無駄なトナーの消費が抑えられている。

ここで、上記ステップＳ１０の通常画像形成処理を実行する制御部１Ａが、本発明にいう信号画像形成制御部の一例に相当し、上記ステップＳ１４１の現像電位差の算出および設定の処理を実行する制御部１Ａが本発明にいう電位差制御部の一例に相当する。また上記ステップＳ１４２からＳ１４９までの処理およびステップＳ１５のパターン作成処理を実行する制御部１Ａが本発明にいうバンド成制御部の一例に相当する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態の説明にあたっては、第１実施形態の構成を示す図をそのまま流用して説明するとともに、第１実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて説明し、前述の実施形態との相違点について説明する。

図１０は、第２実施形態の画像形成装置の各色の画像形成部に対する現像電位差の推移を示すグラフである。

第２実施形態の画像形成装置では、上限電位差ＶｄｅｖｅＨから、例えば数％といった予め定めた電位差αだけ低い電位差までの範囲、すなわちＶｄｅｖｅＨ−α以上、ＶｄｅｖｅＨ以下の範囲か、または、下限電位差ＶｄｅｖｅＬから、例えば数％といった予め定めた電位差βだけ高い電位差までの範囲、すなわちＶｄｅｖｅＬ以上、ＶｄｅｖｅＬ＋β以下の範囲のいずれかに、現像電位差Ｖｄｅｖｅが設定された場合にトナーバンド像を形成する。

第２実施形態における、上限電位差ＶｄｅｖｅＨからＶｄｅｖｅＨ−αまでの電位差αの範囲が本発明にいう第１の範囲の一例に相当し、下限電位差ＶｄｅｖｅＬ以上ＶｄｅｖｅＬ＋βまでの電位差βの範囲が本発明にいう第２の範囲の一例に相当する。

図１１は、第２実施形態におけるパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。

上述した第１実施形態では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しいか否かを判定するのに対し（図８のステップＳ１４２）、第２実施形態のパターン長さ算出処理では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが、ＶｄｅｖｅＨ−α以上か否かを判定する（ステップＳ２４２）。また、第１実施形態では算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しいか否かを判定するのに対し（図８のステップＳ１４３）、第２実施形態のパターン長さ算出処理では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが、ＶｄｅｖｅＬ＋β以下か否かを判定する（ステップＳ２４３）。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に無駄なトナーの消費が抑えられることに加え、現像電位差Ｖｄｅｖｅがトナー像のトナー濃度を制御できない値に至る前に、トナーバンド像が形成されることとなり、濃度の修正がより早く余裕を持って実行されている。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の第３実施形態の説明にあたっては、第１実施形態との相違点について説明する。

図１２は、第３実施形態における各色の画像形成部に対する現像電位差の制御を示すグラフである。

第３実施形態の画像形成装置では、下限電位差ＶｄｅｖｅＬから上限電位差ＶｄｅｖｅＨまでの間で、下限電位差ＶｄｅｖｅＬおよび上限電位差ＶｄｅｖｅＨから離れた、余裕を持ってトナー濃度の制御を実行可能な現像電位差Ｖｄｅｖｅの範囲が定常制御範囲と予め定められている。第３実施形態では、現像電位差Ｖｄｅｖｅが定常制御範囲を外れた値である場合にトナーバンド像を形成する。第３実施形態における定常制御範囲が、本発明にいう予め定められた範囲の一例に相当する。

図１３は、第３実施形態におけるパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。

上述した第１実施形態では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しいか否かを判定するのに対し（図８のステップＳ１４２）、第３実施形態のパターン長さ算出処理では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが、定常制御範囲の上限より大きいか否かを判定する（ステップＳ３４２）。また、第１実施形態では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しいか否かを判定するのに対し（図８のステップＳ１４３）、第２実施形態のパターン長さ算出処理では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが、定常制御範囲の下限より小さいか否かを判定する（ステップＳ３４３）。

第３実施形態でも、第２実施形態と同様、トナーバンドを用いたトナー濃度の修正がより早く実行されている。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の第４実施形態の説明にあたっては、第１実施形態との相違点について説明する。

図１４は、第４実施形態の画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。上述した第１実施形態の画像形成装置が、形成されるトナーバンド像の大きさを制御するものであったが、第４実施形態の画像形成装置は、トナーバンドのパターン濃度を制御する。

図１４に示す処理では、制御部１Ａ（図１参照）が、パッチ像作成および検出処理（ステップＳ１３）の後、パターン濃度Ｃｉｎの算出処理を行い（ステップＳ４３）、算出されたパターン濃度（網点密度）でトナーバンド像を形成する（ステップＳ４５）。

図１５は、第４実施形態におけるパターン濃度の算出処理の詳細を示すフローチャートである。

図１５に示す処理では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が定められた範囲を外れた場合には（ステップＳ１４２でＹｅｓ）、トナーバンド像のパターン濃度Ｃｉｎは１００％とする（ステップＳ４４５）。また、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が定められた範囲を外れた場合には（ステップＳ１４３でＹｅｓ）、トナーバンド像のパターン濃度Ｃｉｎは１００％とする（ステップＳ４４７）。また、ステップＳ１４０で算出した画像の平均画像密度Ｄ％が３％以上の場合には（ステップＳ１４４でＮｏ）、トナーバンド像のパターン濃度Ｃｉｎは０％とするが（ステップＳ４４８）、平均画像密度Ｄ％が３％未満の場合には（ステップＳ１４４でＹｅｓ）、トナーバンド像のパターン濃度Ｃｉｎは１０％とする（ステップＳ４４９）。

図１４および図１５に示す処理によって、現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨまたは下限電位差ＶｄｅｖｅＬとなった場合には、形成されるトナーバンド像のパターン濃度が０％（または１０％）から１００％に高まり、トナーの消費量、つまりベルトクリーナ７０によるトナーの回収量が増加する。パターン濃度が１０％から１００％に増加しトナーの消費量が増加する場合でも、トナーバンド像の大きさは固定され、中間転写ベルト３０上に占めるトナーバンド像の領域の拡大が抑えられている。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。以下の第５実施形態の説明にあたっては、第１実施形態との相違点について説明する。

図１６は、第５実施形態の画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。上述した第１実施形態の画像形成装置は、形成されるトナーバンド像の状態を制御するのに対し、第５実施形態の画像形成装置は、トナーバンド像を形成する頻度を制御する。

図１６に示す処理では、制御部１Ａ（図１参照）が、通常画像形成処理が実行した後（ステップＳ１０）、前回のセットアップ処理以降に画像形成した用紙の枚数を表わす用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶに１加算し（ステップＳ５１）。さらに、制御部１Ａは、用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶが、セットアップ処理を行う間隔を表わすパターン作成間隔（ステップＳｅｔｕｐ間隔）以上であるか否か判定する（ステップＳ５２）。なお、パターン作成間隔は、後述するステップＳ５４のパターン作成間隔算出処理によって設定される。用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶが、パターン作成間隔以上である場合には（ステップＳ５２でＹｅｓ）トナーバンド像作成タイミングであるとして、制御部１Ａは、以下のセットアップ処理を実行する。

セットアップ処理で、制御部１Ａは、パッチ像作成および検出処理を実行し（ステップＳ１３）、パターン作成間隔算出処理を実行する（ステップＳ５４）。この後、制御部１Ａは、トナーバンド像のパターンを作成させる（ステップＳ５５）。ここでは、ＣＭＹＫそれぞれについて、長さが１００ｍｍ、パターン濃度が７０％で固定のトナーバンド像が形成される。この後、用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶが０に初期化される（ステップＳ５６）。

図１７は、第５実施形態におけるパターン作成間隔算出処理の詳細を示すフローチャートである。

図１７に示す処理では、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が定められた範囲を外れた場合には（ステップＳ１４２でＹｅｓ）、パターン作成間隔（ステップＳｅｔｕｐ間隔）は４０枚とする（ステップＳ５４５）。また、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が定められた範囲を外れた場合には（ステップＳ１４３でＹｅｓ）、パターン作成間隔（ステップＳｅｔｕｐ間隔）は４０枚とする（ステップＳ５４７）。また、現像電位差Ｖｄｅｖｅが下限電位差ＶｄｅｖｅＬより大きく上限電位差ＶｄｅｖｅＨより小さい場合には（ステップＳ１４３でＮｏ）、パターン作成間隔（ステップＳｅｔｕｐ間隔）は２００枚とする（ステップＳ５４８）。

図１４および図１５の処理によって、現像電位差Ｖｄｅｖｅが、上限電位差ＶｄｅｖｅＨまたは下限電位差ＶｄｅｖｅＬとなった場合には、トナーバンド像が形成される頻度が、通常の画像形成２００枚に１回から、４０枚に１回に増加する。したがって、トナーの消費量が増加する。

［第６実施形態］
これまで説明した実施形態では、濃度センサ３６によってパッチ像の濃度を検出していたが、次に濃度センサを用いない第６実施形態について説明する。第６実施形態は、図１に示す画像形成装置に対し、濃度センサを備えない点、および制御部の処理の点が異なるので、第１実施形態の構成を示す図をそのまま流用して説明し、第１実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて説明し、第１実施形態との相違点について説明する。

図１８は、第６実施形態の画像形成装置における画像形成の処理を説明するフローチャートである。

図１８に示す処理では、制御部１Ａ（図１参照）が、通常画像形成処理が実行した後（ステップＳ１０）、前回のセットアップ処理以降に画像形成した用紙の枚数を表わす用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶに１加算し（ステップＳ６１）、さらに用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶが、セットアップ処理を行う間隔を表わすパターン作成間隔（ステップＳｅｔｕｐ間隔）以上であるか否か判定する（ステップＳ６２）。なお、本実施形態におけるパターン作成間隔は、例えば１００枚といった固定値である。用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶが、パターン作成間隔以上である場合には（ステップＳ６２でＹｅｓ）トナーバンド像作成タイミングであるとして、制御部１Ａは、以下のセットアップ処理を実行する。

セットアップ処理（ステップＳ６３）では、制御部１Ａが、環境温湿度、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの回転数積算値、現像ロール１４１の回転数積算値、および、例えば前回のセットアップ処理以降といった所定期間に形成された画像のドット数（ＩＣＤＣ）を検出する。そして、制御部１Ａが、ステップＳ６３の処理で検出された結果に応じた適正濃度のトナー像を形成するための現像電位差Ｖｄｅｖｅを算出し（ステップＳ６４１）、算出した現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しいか否かを判定する（ステップＳ６４２）。制御部１Ａは、現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しい場合には（ステップＳ６４２でＹｅｓ）、トナーバンド像形成（ステップＳ６５）、およびトナー補給（ステップＳ６４６）を行い、用紙枚数ＳｅｔｕｐＰＶを初期化する（ステップＳ６６）。

上記ステップＳ６３およびステップＳ６４１の処理を実行する制御部１Ａが、本発明にいう濃度制御部の一例に相当する。

［第７実施形態］
これまで説明した実施形態では、トナー像のトナー濃度を目標濃度とするための調整要因として、露光器２０による光の強さの制御による現像電位差Ｖｄｅｖｅが制御されていたが、次に調整要因を現像バイアスＶｂとした第７実施形態について説明する。以下の第７実施形態の説明にあたっては、第１実施形態との相違点について説明する。

現像バイアスＶｂは、図３のグラフを参照して説明したように、現像器１４Ｙの現像ロール１４１に印加される電圧である。感光体への露光による露光電位ＶＬの代わりに現像バイアスＶｂを制御することによっても、現像電位差Ｖｄｅｖｅが変化し、トナー像の濃度を調整することができる。

図１９は、第７実施形態におけるパターン長さ算出処理の詳細を示すフローチャートである。

制御部１Ａは、平均画像密度Ｄ％を算出した後（ステップＳ１４０）、現像バイアスＶｂの算出および設定の処理を実行する（ステップＳ７４１）。この後、制御部１Ａは、算出した現像バイアスＶｂが、現像バイアスＶｂとして設定し得る範囲の上限となっているか否かを判定する（ステップＳ７４２）。現像バイアスＶｂが上限と等しい場合には（ステップＳ７４２でＹｅｓ）、トナーバンド像の長さＬは１００ｍｍとし（ステップＳ１４５）、トナー補給を行う（ステップＳ１４６）。また、現像バイアスＶｂが設定し得る範囲の下限と等しい場合にも（ステップＳ７４３でＹｅｓ）、トナーバンド像の長さＬは１００ｍｍとする（ステップＳ１４７）。

第７実施形態における現像バイアスＶｂが、本発明にいう調整要因の一例に相当する。

［第８実施形態］
上述した第１実施形態では、現像電位差Ｖｄｅｖｅの上限電位差ＶｄｅｖｅＨが、固定値であるとして説明したが、次に、上限電位差が変動する第８実施形態について説明する。以下の第８実施形態の説明にあたっても、第１実施形態との相違点について説明する。

図２０は、第８実施形態における上限電位差補正処理を説明するフローチャートである。

第８実施形態は、図８に示す第１実施形態のパターン長さ算出処理の中の、現像電位差Ｖｄｅｖｅの算出および設定の処理（ステップＳ１４１）の直後に、図２０に示す上限電位差補正処理が実行される点が第１実施形態と異なる。その他の点については第１実施形態と同じであるので、図２０の上限電位差補正処理のみを説明する。

図２０に示す上限電位差補正処理において、制御部１Ａは、画像形成装置の環境の温湿度を図示しない温度センサや湿度センサを用いて検出し（ステップＳ１４１１）、この検出結果に基づいてＶｄｅｖｅ上限環境補正量を算出する（ステップＳ１４１２）。次に、制御部１Ａは、これまでの画像形成された用紙の枚数および平均画像密度から現像剤の劣化の程度を検出し（ステップＳ１４１３）、この検出結果に基づいてＶｄｅｖｅ上限現像劣化補正量を算出する（ステップＳ１４１２）。次に、制御部１Ａは、感光体の累積回転数から、感光体の劣化を検出し（ステップＳ１４１５）、この検出結果に基づいてＶｄｅｖｅ上限感光体劣化補正量を算出する（ステップＳ１４１６）。次に、制御部１Ａは、算出の基準となる基準Ｖｄｅｖｅ上限値に、上記の処理で算出されたＶｄｅｖｅ上限環境補正量、Ｖｄｅｖｅ上限現像劣化補正量、およびＶｄｅｖｅ上限感光体劣化補正量を加算することによって、上限電位差ＶｄｅｖｅＨを得る。得られた上限電位差ＶｄｅｖｅＨを図８に示す判定の処理（ステップＳ１４２）で用いることにより、刻々と変化する環境条件や感光体の劣化程度に応じた適切な判定が行われる。

［変形例］
上述した第１実施形態から第５実施形態では、１回のセットアップ処理で、パッチ像の形成および濃度測定を行い、濃度測定の結果に応じて制御した現像電位差Ｖｄｅｖｅの値の判定結果を反映してトナーバンド像を形成したが、現像電位差Ｖｄｅｖｅの制御には、前回のセットアップ処理で測定したパッチ像の濃度測定の結果を用いるものであってもよい。この場合には、パッチ像の形成からトナーバンド像形成までの時間のずれ（タイムラグ）が短縮される。

図２１は、現像電位差の制御に前回セットアップ処理で測定した濃度測定の結果を用いる変形例における中間転写ベルトの一部を示す図である。

図２１に示すように、パッチ像の形成からトナーバンド像形成までの時間のずれ（タイムラグ）が短縮されることにより、中間転写ベルト３０上に形成されるパッチ像ＰＹ２と、トナーバンド像ＢＫとの間隔が、図９に示す配置に比べ狭まっている。この結果、中間転写ベルト上でセットアップ処理に利用される範囲が縮小され、通常の画像形成がより早く開始される。

図２２は、図２１とは別の配置がなされた中間転写ベルトの一部を示す図である。

現像電位差Ｖｄｅｖｅの制御に、前回のセットアップ処理で測定したパッチ像の濃度測定の結果を用いる場合には、図２２に示すように、パッチ像ＰＫ１，ＰＫ２〜ＰＭ１，ＰＭ２の位置と、トナーバンド像ＢＫとの位置関係を逆にすることも可能である。

［第９実施形態］
これまで説明した画像形成装置１は、内部に組み込まれた制御部によって各制御処理を実行するものであったが、続いて、少なくとも処理の一部を、画像形成装置に接続された外部のコンピュータによって制御する第９実施形態について説明する。

図２３は、本発明の第９実施形態を説明するシステムのブロック図である。

図２３に示す画像形成装置１’には、制御コンピュータ９０が例えばコンピュータネットワークを介して通信可能に接続されている。制御コンピュータ９０は、画像形成装置１’を遠隔操作するための装置であり、画像形成装置１’から、内部状態を表わす各種データを受信し、受信したデータに基づいて、画像形成装置１’の動作を制御するための制御データを画像形成装置１’送信する。画像形成装置１’は、図１および図２に示す第１実施形態の画像形成装置１とは制御部の処理が異なり、内部のハードウェア構成は同様であるので、ハードウェア構成については図１および図２をそのまま流用して説明する。

図２４は、図２３に示す制御コンピュータの概略構成を示すブロック図である。

制御コンピュータ９０は、例えばパーソナルコンピュータであり、演算処理および周辺各部の制御を行うＣＰＵ９０１と、ＣＰＵ９０１によって実行されるプログラム９００を格納するとともにＣＰＵ９０１による演算結果を記憶するメモリ９０２と、画像形成装置１’との間でデータの通信を行う通信ＩＦ９０３と、制御の状況をディスプレイ等に表示させる表示制御部９０４とを有する。通信ＩＦ９０３は、画像形成装置１’の通信ＩＦ１０６と接続され、データのやり取りを行う。ＣＰＵ９０１は、プログラム９００を実行することによって、画像形成装置１’の動作を制御する。ここで、制御コンピュータ９０が本発明の制御装置の一実施形態であり、プログラム９００が本発明のプログラムの一実施形態である。

図２５は、図２３に示す画像形成装置の処理を示すフローチャートである。

図２５に示す処理のうち、図７に示す第１実施形態の画像形成装置の処理と同じ処理については同一の符号を付し、説明を省略する。図２５に示す処理において、画像形成装置の制御部１Ａは、パッチ像作成および検出処理（ステップＳ１３）を実行した後、平均画像密度Ｄ％を算出し（ステップＳ８４）、現像電位差Ｖｄｅｖｅの算出および設定の処理を実行する（ステップＳ８４）。上記ステップＳ８４およびステップＳ８４の処理は、図８に示したステップＳ１４０およびステップＳ１４１の処理と同じである。

次に、制御部１Ａはデータ送信処理を実行し、現像電位差Ｖｄｅｖｅおよび平均画像密度Ｄを表すデータを制御コンピュータ９０に送信する（ステップＳ８７）。次に、制御部１Ａはパターン長さデータ受信処理を実行し、制御コンピュータ９０からパターン長さのデータを得る（ステップＳ８８）。次に、制御部１Ａは、パターン作成処理（ステップＳ８８）で、トナーバンド像の長さＬに応じたトナーバンド像のパターンを作成させる。画像形成装置１’における制御部１Ａのパターン作成処理では、制御コンピュータ９０から得られたパターン長さＬに応じてパターンの形成が実行されており、トナーバンド像の形成は、制御コンピュータ９０によって制御されている。

図２６は、図２３に示す制御コンピュータの処理を示すフローチャートである。

制御コンピュータ９０は、画像形成装置１’から、現像電位差Ｖｄｅｖｅおよび平均画像密度Ｄを表すデータを受信する（ステップＳ９０）。次に、制御コンピュータ９０は、受信したデータの現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限電位差ＶｄｅｖｅＨと等しいか否か（ステップＳ９１）、また、下限電位差ＶｄｅｖｅＬと等しいか否か（ステップＳ９２）判定する。受信で得た現像電位差Ｖｄｅｖｅが、上限電位差ＶｄｅｖｅＨおよび下限電位差ＶｄｅｖｅＬのいずれかと等しく現像電位差Ｖｄｅｖｅによる制御が限界に至った場合には（ステップＳ１４２でＹｅｓ）、トナーバンド像の長さＬを１００ｍｍとする（ステップＳ９６，Ｓ９７）。また、制御コンピュータ９０は、平均画像密度Ｄ％の判定も行い（ステップＳ９８）、捲れ防止用トナーバンドの長さを設定する（ステップＳ９８，Ｓ９８）。上記ステップＳ９１〜Ｓ９８の処理は、第１実施形態の画像形成装置の制御部１ＡにおけるステップＳ１４２〜Ｓ１４９（図８）とそれぞれ同じである。最後に、制御コンピュータ９０は、設定したパターンデータ長さを画像形成装置１’（図２３参照）に送信する。

このようにして、画像形成装置１’におけるトナーバンドの形成が、制御コンピュータ９０によって遠隔制御される。

なお、上述した実施形態では、画像形成装置としてタンデム型のカラープリンタの例を示したが、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、中間転写ベルトを有しないモノクロ専用プリンタであってもよい。中間転写ベルトを用いないプリンタの場合、例えば、濃度センサは感光体表面のパッチ像の濃度を検知し、トナーバンド像のトナーは感光体クリーナのみによって回収する構成が採用可能である。

また、上述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタの例を示したが、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、複写機やファクシミリであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう像形成部として、帯電器と露光器と現像器との組合せの例を示したが、本発明にいう画像形成部はこれに限られず、例えば、電極アレイによって画像に応じた電位を像保持体に直接に付与するものであってもよい。この場合、トナー濃度の制御は、電極アレイによって付与される電位として制御する構成が採用できる。

また、上述した第１実施形態から第５実施形態までは、本発明にいう像形成制御部の例として、現像電位差Ｖｄｅｖｅが上限および下限のいずれかを外れた場合にトナーバンド像を形成する例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、第６実施形態として説明したように、上限を外れた場合のみトナーバンドを形成するものであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう濃度制御部および像形成制御部の例として、予め定まられた枚数の用紙に画像形成する度に実行するセットアップ処理で各処理を実行する例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、トナー像のトナー濃度の制御や、トナーバンドの形成は、例えば、画像形成装置の電源立ち上げ時や、部品交換直後のタイミングで行うものであってもよい。

また、上述した実施形態では、調整要因の制御が外れない場合でも捲れ防止用トナーバンド像を形成する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、捲れ防止用トナーバンド像は形成しないものであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう現像電位差の制御として露光電位ＶＬの制御例と現像バイアスＶｂの制御例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、露光の時間、交流電圧成分であってもよい。

１Ａ 制御部
１ 画像形成装置
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 感光体
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 帯電器
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ 現像器
１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ 一次転写器
１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ 感光体クリーナ
２０ 露光器
３０ 中間転写ベルト
３６ 濃度センサ

Claims (7)

1. 表面に形成されたトナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体上にトナーを飛翔させることでトナー像を形成する像形成部と、
   前記像形成部によって形成されたトナー像の濃度を検出する検出部と、
   画像信号の入力を受け前記像形成部に、該画像信号に応じた画像信号トナー像を形成させる信号画像形成制御部と、
   前記像形成部に、予め定められた像密度のパッチトナー像を形成させるとともに、該パッチトナー像の該検出部による検出結果に応じて、前記像形成部における、前記像保持体上へのトナーの飛翔力を定める現像コントラスト電位差を制御する電位差制御部と、
   前記現像コントラスト電位差が予め定められた値である、前記電位差制御部による前記現像コントラスト電位差の制御範囲の、上限値から予め定められた第１の範囲内の値および下限値以上の予め定められた第２の範囲内の値となった場合、前記像形成部に、前記画像信号に応じた画像信号トナー像、および前記パッチトナー像のいずれとも別の第１トナーバンドを形成させることによるトナーの消費量を増大させるバンド形成制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バンド形成制御部が、前記像形成部に形成させる前記第１トナーバンドの、該像保持体がトナー像を保持して移動する方向の長さを大きくすることによって、トナーの消費量を増大させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記バンド形成制御部が、前記像形成部に形成させる前記第１トナーバンドの像密度を高めることによってトナーの消費量を増大させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記バンド形成制御部が、前記像形成部に前記前記第１トナーバンドを形成させる頻度を高めることによってトナーの消費量を増大させるものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記バンド形成制御部は、前記現像コントラスト電位が予め定められた値でない場合であって、前記電位制御部が前記像形成部に前回前記パッチトナー像を形成させてから今回前記パッチトナー像を形成させるまでの間に前記像形成部により形成された前記トナー像の平均の像密度が予め定められた像密度未満の場合、前記像形成部に、第２トナーバンドを形成させ、前記現像コントラスト電位差が予め定められた値となった場合、前記像形成部に、前記第２トナーバンドよりもトナーの消費量が多い前記第１トナーバンドを形成させることでトナーの消費量を増大させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置を制御する制御装置であって、
   前記画像形成装置が、
   表面に形成されたトナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体上にトナーを飛翔させることでトナー像を形成する像形成部と、
   前記像形成部によって形成されたトナー像の濃度を検出する検出部と、
   画像信号の入力を受け前記像形成部に、該画像信号に応じた画像信号トナー像を形成させる信号画像形成制御部と、
   前記像形成部に、予め定められた像密度のパッチトナー像を形成させるとともに、該パッチトナー像の該検出部による検出結果に応じて、前記像形成部における、前記像保持体上へのトナーの飛翔力を定める現像コントラスト電位差を制御する電位差制御部とを備えたものであり、
   この制御装置が、
   前記電位差制御部により制御された現像コントラスト電位差が予め定められた値である、前記電位差制御部による前記現像コントラスト電位差の制御範囲の、上限値から予め定められた第１の範囲内の値および下限値以上の予め定められた第２の範囲内の値となった場合、前記像形成部に、前記画像信号に応じた画像信号トナー像、および前記パッチトナー像のいずれとも別のトナーバンドを形成させることによるトナーの消費量を増大させるバンド形成制御部を備えたものであることを特徴とする制御装置。
7. 画像形成装置と通信可能に接続されたコンピュータに組み込まれて該コンピュータを、該画像形成装置を制御する制御装置として機能させるためのプログラムであって、
   前記画像形成装置が、
   表面に形成されたトナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体上にトナーを飛翔させることでトナー像を形成する像形成部と、
   前記像形成部によって形成されたトナー像の濃度を検出する検出部と、
   画像信号の入力を受け前記像形成部に、該画像信号に応じた画像信号トナー像を形成させる信号画像形成制御部と、
   前記像形成部に、予め定められた像密度のパッチトナー像を形成させるとともに、該パッチトナー像の該検出部による検出結果に応じて前記像形成部における、前記像保持体上へのトナーの飛翔力を定める現像コントラスト電位差を制御する電位差制御部とを備えたものであり、
   このプログラムが前記コンピュータを、
   前記電位差制御部により制御された現像コントラスト電位差が予め定められた値である、前記電位差制御部による前記現像コントラスト電位差の制御範囲の、上限値から予め定められた第１の範囲内の値および下限値以上の予め定められた第２の範囲内の値となった場合、前記像形成部に、前記画像信号に応じた画像信号トナー像、および前記パッチトナー像のいずれとも別のトナーバンドを形成させることによるトナーの消費量を増大させるバンド形成制御部として機能させるためのプログラム。

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