(57)【要約】【課題】１回のテストパッチパターンの濃度検出に基づいて環境湿度に適した現像バイアスと帯電バイアスを決定して暗部と明部ともに適正な濃度の画像を印刷する画像形成方法および画像形成装置を提供する。【解決手段】制御部６０は濃度制御のタイミングであると判断すると（Ｓ１）、温度センサ７１と湿度センサ７２で測定された各々の値から絶対水分量（Ｅ値）を算出し（Ｓ２）、Ｅ値に対応する現像バイアスと帯電バイアスを設定し（Ｓ３、Ｓ４）、帯電バイアスに対応する光量と一次転写バイアスを設定して（Ｓ５）、濃度パッチを作成し（Ｓ６）、濃度パッチをパッチ濃度センサ３０で読み取り（Ｓ７）、読み取り値をＡＤ変換した合計値（Ｓ８）と、標準パッチ濃度の合計値と比較し（Ｓ９）、予め記憶する濃度差と現像バイアス差の関係から補正値を算出し（Ｓ１０）、更に環境係数を乗じて補正現像バイアスを決定し（Ｓ１１）、関係テーブルにより補正現像バイアスに対応する帯電バイアスと（Ｓ１２）、照射光量と一次転写バイアスを設定する（Ｓ１３）。【選択図】図１１
2015102719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光書込みヘッドにより像担持体に形成された静電潜像を現像器に収容されたトナーを含む現像剤により現像し、
該現像されたパッチパターンの濃度をパッチ濃度センサにより読み取る一方、
記憶装置に基準パッチパターンの基準濃度を記憶し、
現像バイアス電源により前記現像器に現像バイアス電圧を供給し、
帯電バイアス電源により前記像担持体に帯電バイアス電圧を印加して当該像担持体に初期電位を付与して、画像を形成する画像形成方法であって、
前記現像バイアス電圧の任意の値と環境絶対湿度とが対応する情報と、前記現像バイアス電圧の任意の値と前記像担持体の初期電位とが対応する情報と、に基づいて、前記現像バイアスと前記帯電バイアスを決定すべく制御する
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記制御は、
前記パッチ濃度センサが読み取った前記パッチパターンの濃度の合計値と、前記記憶装置に記憶されている前記基準パッチパターンの前記基準濃度の合計値とを算出し、
該算出された前記パッチパターンの濃度合計値と前記基準パッチパターンの濃度合計値との差分に基づいて暫定現像バイアス電圧を算出し、
該算出された暫定現像バイアス電圧に環境係数を乗じて現在環境の現像バイアスを決定し、
印字中の環境における絶対水分量に応じて予め設定されている現像バイアス電圧と、該現像バイアス電圧から前記帯電バイアス電圧を減算した電位差と、を対応付けた電位差テーブルに基づいて前記現在環境の現像バイアスに対応する帯電バイアスを決定する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記電位差テーブルは、前記絶対水分量が少ないほど前記電位差は大きく、前記絶対水分量が大きいほど前記電位差は小さくなる、
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
【請求項４】
像担持体と、
該像担持体に静電潜像を形成する光書込みヘッドと、
前記静電潜像を現像するトナーを含む現像剤を収容する現像器と、
該現像器により形成されるパッチパターンの濃度を読み取るパッチ濃度センサと、
基準パッチパターンの基準濃度が記憶される記憶装置と、
前記現像器に現像バイアス電圧を供給する現像バイアス電源と、
前記像担持体に帯電バイアス電圧を印加して当該像担持体に初期電位を付与する帯電バイアス電源と、
前記現像バイアス電圧の任意の値と環境絶対湿度とが対応する情報と、
前記現像バイアス電圧の任意の値と前記像担持体の初期電位とが対応する情報と、
制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記パッチ濃度センサが読み取った前記パッチパターンの濃度の合計値と、前記記憶装置に記憶されている前記基準パッチパターンの前記基準濃度の合計値とを算出し、
該算出された前記パッチパターンの濃度合計値と前記基準パッチパターンの濃度合計値との差分に基づいて暫定現像バイアス電圧を算出し、
該算出された暫定現像バイアス電圧に環境係数を乗じて現在環境の現像バイアスを決定し、
印字中の環境における絶対水分量に応じて予め設定されている現像バイアス電圧と、該現像バイアス電圧から前記帯電バイアス電圧を減算した電位差と、を対応付けた電位差テーブルに基づいて前記現在環境の現像バイアスに対応する帯電バイアスを決定する、
ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電位差テーブルは、前記絶対水分量が少ないほど前記電位差は大きく、前記絶対水分量が大きいほど前記電位差は小さくなる、
ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テストパッチと基準濃度パッチとの濃度比較結果に基づき算出された現在環境湿度に適した現像バイアスとこれに対応する帯電バイアスとを決定して暗部と明部ともに適正な濃度の画像を印刷する画像形成方法および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化して、そのトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。
【０００３】
このような電子写真方式の画像形成装置には、トナーのみから成る一成分現像剤を用いるものと、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いるものとがある。近年、要望が強い印字（以下、印刷ともいう）処理の高速化に対処するには二成分現像剤を用いる方式の方がよく対応できる。
【０００４】
上記の二成分現像剤のキャリアは、現像器内でトナーと混合撹拌されてトナーに所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナーはキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。キャリアは磁性体の現像ローラに付着して、電荷を帯びたトナーを感光体上に運び、感光体上の静電潜像にトナーを転移させて静電潜像上にトナー像を現像させる。
【０００５】
表面のトナーを放出したキャリアは現像ローラ上に残り、再び現像器内に戻って現像器に補給される新たなトナーと再び混合撹拌され、トナーに電荷を与え、そのトナーを感光体上に運ぶ、というように繰り返し使用される。この現像器へのトナーの補給はトナー供給部から行われる。
【０００６】
ここで、現像器の現像剤中のトナー濃度が高すぎると地汚れ等が発生する。逆にトナー濃度が低すぎると高濃度な画像が得られない。したがって高画質な画像を得るためには、現像器内の現像剤のトナー濃度を一定範囲内に制御して、適正なトナー画像を感光体上に現像することが必要である。
【０００７】
ところが、現像剤のトナー濃度に関わり無く、環境の絶対湿度によって、感光体上に現像されるトナー画像の濃度が変化する。したがって、トナー画像の濃度を一定に制御するためには、先ず、感光体や転写ベルトに所定パターンの濃度画像を印字する。
【０００８】
そして、この印字した所定パターンをパターンセンサで読み取り、読み取った所定パターンの画像の濃度と基準濃度とを比較してその差分を取得し、取得した差分から濃度の高低を判断し、この判断に基づいて、現像バイアス、感光体帯電電位、ヘッド光量等を調整して、トナー画像の濃度をほぼ一定に保つことは従来から実施されている。
【０００９】
ところで、上記の濃度制御に用いられる所定パターンとは通常はベタ画像を印字したパッチパターンである。しかし実際に必要なのは、ベタ印字の濃度ばかりでなく、高明度から中間明度の部分に渡って濃度を一定に合わせるように現像ガンマ特性を合わせることである。
【００１０】
ところが、現像ガンマ特性を合わせるためには、各種の印字パターンを印字し、これらを読み取ってガンマ特性を把握した上で制御することが必要となる。これでは、制御の過程が複雑になって時間が取られすぎ、印字時間が長くなるという問題ある。
【００１１】
また、更には、ガンマ特性を把握するために各種パターンを印字する際に消費されるトナーの量が多くなり、トナーのコストパフォーマンスが低下するという問題もあった。
【００１２】
ところで、環境の変化によって現像画像のトナー濃度の変化を防止するものとして、透磁率検知方式により２成分系現像剤のトナー濃度を検出し、この検出に基づいて、トナー濃度センサの出力を補正するか或いは現像器への現像バイアスを補正する画像形成装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【００１３】
この特許文献１の濃度センサの出力補正は、現像剤の同一トナー濃度に対してより高い濃度であるように出力させる補正であり、高湿環境で画像濃度が上昇するのを抑える場合である。また、現像バイアスの補正は、現像剤の同一トナー濃度に対して画像濃度を増大させる補正であり、低湿環境で画像濃度が低下するのを抑える場合である。
【００１４】
また、セットアップ時の濃度制御時間を短縮するために、２種類の現像バイアスでそれぞれ高濃度と低濃度の画像濃度パターンを現像し、これら４種類の画像濃度パターンのうち高濃度の２種類の濃度検出値により最適の現像バイアスを算出し、低濃度の２種類の濃度検出値により階調補正量を算出する画像形成装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１２２５３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７６１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、環境が高湿か低湿かによって制御方式が濃度センサの出力補正か現像バイアスの出力補正かの２通りに分岐するものであり、分岐点となる湿度の閾値の設定と、分岐後も湿度の高低に応じて制御を変化させるものであるから、制御の方法が煩雑で高度な技術を要するという問題がある。
【００１７】
また、特許文献１に記載の技術は、セットアップ時の濃度制御時間の短縮に寄与するとはいうものの、濃淡２種類の画像濃度パターンを２種類の現像バイアスごとに作成するのであるから、通常のテストパターンパッチによる濃度設定に比較して２倍のトナーを消費するという問題を有している。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、テストパッチと基準濃度パッチとの濃度比較結果に基づき算出された現在環境湿度に適した現像バイアスとこれに対応する帯電バイアスとを決定して暗部と明部ともに適正な濃度の画像を印刷する画像形成方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、光書込みヘッドにより像担持体に形成された静電潜像を現像器に収容されたトナーを含む現像剤により現像し、該現像されたパッチパターンの濃度をパッチ濃度センサにより読み取る一方、記憶装置に基準パッチパターンの基準濃度を記憶し、現像バイアス電源により上記現像器に現像バイアス電圧を供給し、帯電バイアス電源により上記像担持体に帯電バイアス電圧を印加して当該像担持体に初期電位を付与して、画像を形成する画像形成方法であって、上記現像バイアス電圧の任意の値と環境絶対湿度とが対応する情報と、上記現像バイアス電圧の任意の値と上記像担持体の初期電位とが対応する情報と、に基づいて、上記現像バイアスと上記帯電バイアスを決定すべく制御するように構成される。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する光書込みヘッドと、上記静電潜像を現像するトナーを含む現像剤を収容する現像器と、該現像器により形成されるパッチパターンの濃度を読み取るパッチ濃度センサと、基準パッチパターンの基準濃度が記憶される記憶装置と、上記現像器に現像バイアス電圧を供給する現像バイアス電源と、上記像担持体に帯電バイアス電圧を印加して当該像担持体に初期電位を付与する帯電バイアス電源と、上記現像バイアス電圧の任意の値と環境絶対湿度とが対応する情報と、上記現像バイアス電圧の任意の値と上記像担持体の初期電位とが対応する情報と、制御部と、を有するように構成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、テストパッチと基準濃度パッチとの濃度比較結果に基づき算出された現在環境湿度に適した現像バイアスとこれに対応する帯電バイアスとを決定して暗部と明部ともに適正な濃度の画像を印刷する画像形成方法および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ、装置本体）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】(a)は実施例１に係るプリンタの現像装置を示す拡大断面図、(b)は(a)の構成を矢印ｃで示す方向に切断して内部構成と現像剤の還流経路を示す断面図である。
【図３】実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図４】環境湿度が変化して画像濃度が基準濃度からずれた場合の従来からある濃度補正方法を説明する図である。
【図５】図の従来からある濃度補正方法において現像バイアスと帯電バイアスの関係を示す図である。
【図６】実施例１に係る現像バイアスと感光体初期電位の環境湿度に対応して補正される値とその関係を説明する図である。
【図７】実施例１に係る現像バイアスと感光体初期電位の環境湿度に対応して補正される値とその関係を、各環境の絶対水分量（Ｅ値）に対する現像バイアスＶｂ（ｖ）の関係及びこの現像バイアスＶｂ（ｖ）に対する感光体初期電位Ｖｐｏの電位差（ｖ）との関係として示す図である。
【図８】実施例１に係る画像濃度の補正方法において例として両パッチ濃度の合計値の差と現像バイアスの関係から求めた補正値が−３００ｖであった場合の補正パッチパターンの曲線ｄを示す図である。
【図９】実施例１に係る画像濃度の補正方法における感光体初期電位、光書込みヘッドによる露光量、及び一次転写バイアスの対応関係を示すテーブルである。
【図１０】図５及び図６に示した現像バイアスと感光体初期電位の関係を示す特性図（直線ｃ、曲線ｄ）である。
【図１１】(a),(b)は実施例１に係る画像濃度を制御する処理の処理動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、印字と印刷は同義に用いられる。
［実施例１］
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタ又は装置本体という）の内部構成を説明する断面図である。
【００２５】
図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。
【００２６】
上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｋ、９ｃ、９ｍ、９ｙ）を多段式に並設して構成される。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００２７】
上記４個の現像装置９のうち上流側（図の左側）の３個の現像装置９ｙ、９ｍ及び９ｃは、それぞれ減法混色の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００２８】
上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下イエロー（Ｙ）のトナー用の現像装置９ｙを例にしてその構成を説明する。
【００２９】
現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面に接して又は近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。
【００３０】
現像器１４は、外部を覆う筐体１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の攪拌搬送スクリュー１８、及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えている。第１及び第２の攪拌搬送スクリュー１８及び１９は、詳しくは後述するが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。
【００３１】
この現像器１４には、トナー供給部４の右から左に示す４個のトナーカートリッジ２０（２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ）から、同図にＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙで示すブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のいずれかのトナーが供給される。
【００３２】
転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２１と従動ローラ２２を備えている。
【００３３】
転写ベルトユニット３は、更に、駆動ローラ２１の上方で転写ベルト８を掛け渡されている二次転写バックアップローラ２３を備えている。二次転写バックアップローラ２３には、転写ベルト８を介して二次転写ローラ２４が圧接して、ここに二次転写部２５を形成している。
【００３４】
また、上記の転写ベルト８には、一次転写ローラ２６がユニットと一体に組み込まれている。一次転写ローラ２６は感光体ドラム１０に対し転写ベルト８の循環移動方向下流側にややシフトした位置で転写ベルト８を挟むように配置されている。
【００３５】
一次転写ローラ２６は、循環移動する転写ベルト８の下部走行部の表面８ａに、トナー像を直接転写（一次転写）する。転写ベルト８は、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく、二次転写部２５まで搬送する。
【００３６】
また、転写ベルト８には、従動ローラ２２に掛け渡されている表面に当接するベルトクリーナ２７が配置されている。ベルトクリーナ２７の下方には、ベルトクリーナ２７が転写ベルト８から除去した廃トナーを収容する廃トナー回収容器２８が着脱自在に配置されている。
【００３７】
この廃トナー回収容器２８の上方に電装部２９が配設されている。電装部２９には、複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤が装着されている。転写ベルト８の現像装置９ｋと駆動ローラ２１の中間に対応する位置に面してパッチ濃度センサ３０が配置されている。
【００３８】
パッチ濃度センサ３０は、４個の現像装置９、つまり現像器１４、により転写ベルト８の下部走行部の表面８ａに形成されるテストパッチパターンの濃度を読み取るように配置されている。
【００３９】
トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行面の上方に配置されている前述した４個のトナーカートリッジ２０で構成される。これら４個のトナーカートリッジ２０は、図１では転写ベルトユニット３の向う側に隠れて見えないトナー供給路を介して、収容しているトナーの色に対応する現像装置９の現像器１４にトナーを供給する。
【００４０】
給紙部５は、上下２段に配置された２個の給紙カセット３１（３１ａ、３１ｂ）を備えている。２個の給紙カセット３１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ３２、給送ローラ３３、捌きローラ３４、待機搬送ローラ対３５が配置されている。
【００４１】
待機搬送ローラ対３５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、前述した二次転写部２５が形成されている。この二次転写部２５の下流（図では上方）側にはベルト式定着ユニット６が配置されている。
【００４２】
ベルト式定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。
【００４３】
両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。
【００４４】
この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する返送開始路３９ａ、それから下方に曲がる返送中間路３９ｂ、更に左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる返送終端路３９ｃを有する返送路３９を備えている。
【００４５】
また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記返送終端路３９ｃの出口は、給紙部５の下方の給紙カセット３１ｂに対応する待機搬送ローラ対３５への搬送路に合流している。
【００４６】
図２(a)は、上記現像装置９を示す拡大断面図であり、図２(b)は、その現像器１４を図２(a)の矢印ｃで示す方向に切断して内部構成と現像剤の還流経路を示す断面図である。なお、図２(a),(b)には図１の構成と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００４７】
また、図２(b)には、図２(a)に示すドクターブレード４３の図示を省略している。また、トナー濃度センサ４４を極めて簡略に示している。
【００４８】
図２(a),(b)に示すように、現像器１４は、筐体１６と隔壁１７とで仕切られる２つの現像槽４２（４２ａ、４２ｂ）を備えている。上方の現像槽４２ａには、前述した現像ローラ１５と第２の攪拌搬送スクリュー１９が配置されている。
【００４９】
現像ローラ１５には、ドクターブレード４３が当接している。下方の現像槽４２ａには前述した第１の攪拌搬送スクリュー１８が配置されている。この現像槽４２ａにはトナー濃度センサ４４がその検知面４５を槽内に露出して配置されている。
【００５０】
第２の攪拌搬送スクリュー１９は、回転軸４６とこの回転軸４６に螺旋状に固設された螺旋状フィン４７とで構成されている。第１の攪拌搬送スクリュー１８は、回転軸４８とこの回転軸４８に螺旋状に固設された螺旋状フィン４９とで構成されている。
【００５１】
第２の攪拌搬送スクリュー１９は、図２(a)の矢印ｄで示すように反時計回り方向に回転し、現像槽４２ａ内の現像剤を螺旋状フィン４７で攪拌しながら、矢印ｅ（図２(b)の矢印ｅ１、ｅ２、ｅ３）で示すように、図２(a)の紙面奥行き方向手前から向こう側、図２(b)では右から左方へ搬送し、その現像剤を現像ローラ１５に供給する。
【００５２】
現像ローラ１５は、現像剤のトナーのみを感光体ドラム１０に供給して、感光体ドラム１０周面上の静電潜像をトナー像化（現像）する。トナーのみを感光体ドラム１０に引き取られた現像ローラ１５上の現像剤のキャリアは、現像槽４２ａ内の現像剤に混合され、図２(a)の紙面奥行き方向向こう側、図２(b)では左端部の出口５１で現像槽４２ｂに送り戻される。
【００５３】
現像槽４２ｂ内の第１の攪拌搬送スクリュー１８は、図２(a)の矢印ｇで示すように反時計回り方向に回転し、現像槽４２ｂ内の現像剤を螺旋状フィン４９で攪拌しながら矢印ｆ（図２(b)の矢印ｆ１、ｆ２、ｆ３）で示すように図２(a)の紙面奥行き方向向こう側から手前、図２(b)では左から右方へ搬送する。
【００５４】
もし、現像剤のトナー濃度が規定以下に薄くなっていれば、トナー濃度センサ４４がトナー濃度低下を検出する。トナー濃度低下が検出されると、トナー供給部４の当該現像器１４に対応するトナーカートリッジ２０から不図示のトナー補給路を介して、図２(b)に示すように、トナーＴｎが補給される。
【００５５】
なお、図２(b)には、トナー補給口を特には示していないが、トナー補給口は出口５１とほぼ同じ位置に連結されている。つまり、現像でトナー濃度が低下した現像槽４２ａ内の現像剤が現像槽４２ｂに送り戻される出口５１近傍で、補給トナーが補給されるようになっている。
【００５６】
第１の攪拌搬送スクリュー１８は、現像剤を攪拌搬送しながら、図２(a)の紙面奥行き方向手前側、図２(b)の右側の供給口５２で、現像剤を現像槽４２ａに送り出す。このように、現像剤の還流とトナーの補給が繰り返されて、トナーによる現像が逐次進行する。
【００５７】
説明が前後したが、上記の現像処理に関しては、図２(a)に示すクリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３が協働している。すなわち、先ず、クリーナ１１のトナー除去ブレード５３が感光体ドラム１０上の残留トナーを廃トナーとして除去し、廃トナー搬送パイプ５４及び図１では図示を省略して搬送路を介して廃トナーを廃トナー回収容器２８に送り出す。
【００５８】
帯電ローラ１２は、後述する高圧ユニットから印加される帯電用直流電源５５のマイナス高電圧と帯電用交流電源５６の高圧交流とが重畳するマイナス高電圧により、廃トナーが除去されて清掃された感光体ドラム１０の周面をマイナス高電位（例えば、−６５０ｖ（ボルト））に一様に初期化する。
【００５９】
光書込ヘッド１３は、マイナス高電位の感光体ドラム１０の周面を、画像情報に応じて選択的に露光してマイナス高電位部を選択的に減衰させてマイナス低電位部（例えば、−５０ｖ）を形成する。これにより感光体ドラム１０の周面には、−６５０ｖのマイナス高電位部と−５０ｖのマイナス低電位部による静電潜像が形成される。
【００６０】
現像ローラ１５は、高圧ユニットの現像バイアス電源５７からマイナスの高バイアス電圧（例えば、−２５０ｖ）を印加され、−５０ｖの静電潜像の低電位部との間に−２００ｖの電位差を形成する。
【００６１】
これにより、静電潜像の低電位部は、現像ローラ１５に対して相対的にプラス極性の＋５０ｖの電位を形成する。この電位差による電界により、キャリアに付着してマイナス極性に帯電しているトナーが感光体ドラム１０の静電潜像のプラス極性の低電位部に転移してトナー像を形成する。
【００６２】
図３は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図３に示すように回路ブロックは、プリンタコントローラ部６０が中心となっている。このプリンタコントローラ部６０には、複数のバス６１を介してＩ／Ｆ（インターフェイス）コントローラ部６２、ヘッドコントローラ部６３が接続されている。
【００６３】
上記のＩ／Ｆコントローラ部６２には他のバス６４、６４を介して操作パネル部６５と上記のヘッドコントローラ部６３とが接続されている。また、Ｉ／Ｆコントローラ部６２には、例えばパーソナルコンピュータ等の図外のホスト機器から印字データ等の信号６６が入力される。
【００６４】
Ｉ／Ｆコントローラ部６２は、特には図示していないが、現像装置９ｙ、９ｍ、９ｃ、９ｋに対応する４個のフレームメモリを備えている。Ｉ／Ｆコントローラ部６２は、外部から入力される信号６６の印字データを、対応するフレームメモリに展開したのち、その展開データをヘッドコントローラ部６３に送信する。
【００６５】
また、Ｉ／Ｆコントローラ部６２は、印字データに含まれるコマンドデータや操作パネル部６５から入力される指示データをプリンタコントローラ部６０に送信する。プリンタコントローラ部６０には、バス６１を介して、ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable ROM) ６７、ＲＯＭ(read only memory)６８が接続されている。
【００６６】
更に、プリンタコントローラ部６０には、その信号入力ポートに、複数の信号線６９を介してＹＭＣＫごとのトナー濃度センサ（以下、単に濃度センサという）４４、図１には図示を省略したがプリンタ１内部の温度を検知する温度センサ７１と、湿度を検知する湿度センサ７２が接続されている。
【００６７】
これらの温度センサ７１と湿度センサ７２は、これらが検知した値に基づいてプリンタ１装置本体内の絶対水分量を算出するために配設されている。
【００６８】
また、プリンタコントローラ部６０の出力ポートには、信号線７３を介して、高圧ユニット７４が接続されている。高圧ユニット７４の出力ポートには、複数の送電線７５を介してＹ帯電装置１２ｙ（以下、帯電装置の番号には帯電ローラの番号１２を用いる）、Ｍ帯電装置１２ｍ、Ｃ帯電装置１２ｃ、Ｋ帯電装置１２ｋが接続されている。
【００６９】
更に、高圧ユニット７４の出力ポートには、上記複数の送電線７５を介して、図１（図２(a),(b)も参照）に示したＹ現像装置９ｙ、Ｍ現像装置９ｍ、Ｃ現像装置９ｃ、Ｋ現像装置９ｋ、一次転写装置２６及び二次転写装置２４（以下、一次転写装置及び二次転写装置の番号には一次転写ローラ２６及び二次転写ローラ２４の番号を用いる）が接続されている。
【００７０】
次に、上記構成のプリンタ１における画像形成処理の基本動作を図１及び図２(a)を用いて説明する。なお、以下に説明する画像形成処理は図３に示したプリンタコントローラ部６０の制御の基づいて行われる。また以下の基本動作の説明では、カラー印字の状態における動作について説明する。
【００７１】
先ず、電源が投入され、使用する用紙の枚数、印字モード、その他の指定が操作パネル６５からのキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号６６として入力されると印字（印刷）が開始される。
【００７２】
すなわち、駆動ローラ２１が図１の反時計回り方向に回転して、矢印ａで示すように転写ベルト８の循環移動を開始させる。各画像形成ユニット９が順次駆動され感光体ドラム１０が図の時計回り方向に回転する。
【００７３】
帯電ローラ１２が感光体ドラム１０周面に一様な高マイナス電荷を付与して初期化し、光書込ヘッド１３は、感光体ドラム１０周面に画像信号に応じた露光を行って初期化による高マイナス電位部と上記露光による低マイナス電位部からなる静電潜像を形成する。
【００７４】
現像ローラ１５は、静電潜像の低電位部に現像器１４内のトナーを転移させて感光体ドラム１０周面上にトナー像を形成（反転現像）する。用紙搬送方向最上流の画像形成ユニット９ｙにより感光体ドラム１０の周面上に形成されたイエローのトナー像が転写ベルト８との対向面へと回転搬送される。
【００７５】
一次転写ローラ２６は、高圧ユニット７４の転写バイアス電源から出力される転写電流を転写ベルト８に印加する。これにより、感光体ドラム１０上のイエローのトナー像が転写ベルト８に一次転写される。
【００７６】
転写ベルト８に一次転写されたトナー像に重ねて、この後、画像形成ユニット９ｍにより感光体ドラム１０の周面上に形成されたマゼンタのトナー像が、画像形成ユニット９ｍに対応する一次転写ローラ２６によって転写される。
【００７７】
更に、画像形成ユニット９ｃにより感光体ドラム１０の周面上に形成されたシアンのトナー像が、画像形成ユニット９ｃに対応する一次転写ローラ２６によって重ね転写され、そして最後に、画像形成ユニット９ｋにより感光体ドラム１０の周面上に形成されたブラックのトナー像が、画像形成ユニット９ｋに対応する一次転写ローラ２６によって重ね転写される。
【００７８】
このように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像が順次重ねて一次転写されたフルカラーの画像が、転写ベルト８の下部走行面８ａに完成する。
【００７９】
４色のトナー像を重ねて一次転写された転写ベルト８の下部走行面９ａは、そのまま循環移動を続けて４色のトナー像を、二次転写バックアップローラ２３と二次転写ローラ２４とが対向する二次転写部２５へと搬送する。
【００８０】
他方、用紙への印字タイミングよりやや早めに、上下いずれかの用紙取出ローラ３２が回転して対応する給紙カセット３１ａ又は３１ｂに収容されている用紙を取り出す。この給紙カセット３１ａ又は３１ｂから取り出された用紙の最上部の一枚のみを送り出すべく下方の用紙の連れ送りを禁止するために捌きローラ３４が逆方向に回転する。給送ローラ３３は、順方向に回転して用紙を待機搬送ローラ対３５へ給送する。
【００８１】
待機搬送ローラ対３５は、回転を一時停止して用紙の進行を制止し、用紙の斜行等の搬送姿勢を補正して、搬送タイミングを待機し、用紙の印字開始位置が、転写ベルト８により二次転写部２５に搬送されてくる４色のトナー像の先端と一致するタイミングに合わせて、用紙の搬送を再開し、用紙を二次転写部２５へ給送する。
【００８２】
二次転写部２５において、二次転写ローラ２４は、高圧ユニット７４の不図示の一次転写バイアス電源から供給されるバイアス電圧を用紙に印加する。これにより、転写ベルト８上の４色のトナー像が用紙に二次転写される。
【００８３】
４色のトナー像を転写された用紙は、そのままベルト式定着ユニット６に搬入される。ベルト式定着ユニット６は、特には番号を付与して示していないが、断熱性の筐体の内部に、熱源を内蔵する発熱ローラ、熱伝導ベルト、熱伝導ベルトを掛け渡された定着ローラ、定着ローラに対向配置された加圧ローラを備えている。
【００８４】
ベルト式定着ユニット６は，定着ローラと加圧ローラにより適宜の圧力で熱伝導ベルトを介して用紙を押圧挟持し、用紙に熱と圧力を加えて４色のトナー像を紙面に定着させ、用紙を上方へ排出する。
【００８５】
ベルト式定着ユニット６から排出された用紙は、搬送ローラ対３６により挟持されて搬送を引き継がれ、排紙ローラ対３８によって排紙トレイ３７上に、４色のトナー像による画像形成面を下にして排出される。
【００８６】
上記はカラー印字について述べたが、モノクロ印字については、転写ベルト８が、画像形成ユニット９ｋの感光体ドラム１０のみに接触し、他の感光体ドラム１０から離れる位置に移動する点と、画像形成ユニット９ｋのみが稼動される点を除けば、他の動作は上述したカラー印字の場合とほぼ同一である。
【００８７】
また、両面印刷の場合は、上記のようにして、第１面（表面）にトナー像を形成され、ベルト式定着ユニット６で紙面にトナー像を定着された用紙は、排紙ローラ対３８によって、途中まで排紙トレー３７上に排紙される。
【００８８】
そして、用紙の後端が、返送開始路３９ａとの分岐点に来たタイミングで搬送が停止され、続いて、排紙ローラ対３８が逆方向に回転する。これにより、用紙はそれまでの後端を先端にして返送開始路３９ａに搬入される。
【００８９】
続いて、用紙は、返送ローラ対４１ａ〜４１ｄにより搬送され、返送終端路３９ｃで表裏を反転させて待機搬送ローラ対３５に給送される。これにより、二次転写部２５において、前後表裏を反転させた用紙の第２面（裏面）にトナー像が二次転写される。以後の動作は上述したカラー印字の場合と同一である。
【００９０】
ところで、上記は印字処理の基本動作を述べたものであるが、この印字処理によって紙面に形成されるトナー画像には、環境湿度の高低によって、濃度や階調に変化が現れることは前述した。これについて、本実施例と比較のため、視点を換えていまいちど説明する。
【００９１】
図４は、環境湿度が変化して画像濃度が標準濃度からずれた場合の従来からある濃度補正方法を説明する図である。図４は濃度パッチの濃度特性を示しており、横軸には、現像ローラ１５の現像バイアスをＶｂ、感光体ドラム１０の露光部の平均電位をＶｐとしたときの「Ｖｂ−Ｖｐ」（Ｖ：ボルト）を示している。
【００９２】
また、縦軸には、軸の負方向に、感光体ドラム１０に印字するパッチパターンの光学濃度を示し、軸の正方向にパッチパターン（標準パッチパターン、テストパッチパターン）の各パッチの濃度と、それぞれ補正すべき濃度を示している。
【００９３】
なお、標準パッチパターンとテストパッチパターンは、それぞれＹＭＣＫの各色ごとに作成される。また、以下の、説明では、代表的にいずれか任意の１色を取り上げて説明する。その説明を時に応じて他の３色に敷衍する。
【００９４】
先ず、標準パッチパターンは、濃度の薄いほうから順次濃度が濃くなるほうへ、番号１から番号６まで６種類のパッチからなる。これらの番号ａ１、ａ２、〜ａ６の標準パッチの生成に当たっては、先ず、白地の階調からベタ印字の階調まで０〜２５５の２５６階調のデジタル値で表現し、これを６段階に当分に分ける。
【００９５】
次に、白地の階調「０」を番号ａ１、ベタ印字の階調「２５５」を番号ａ６とし、これらの中間の４段階に分けられている各階調の中間の階調に順次番号ａ２、ａ３、ａ４、ａ５を付与する。
【００９６】
そして、標準としての通常湿度の環境において、現像ローラ１５への現像バイアスを−７５０ｖ、感光体ドラム１０の初期電位が−９５０ｖになるように帯電ローラ１２の帯電電圧を設定する。
【００９７】
次に、番号ａ１、ａ２、〜ａ６の６個のパッチデータがＩ／Ｆコントローラ部６２のフレームメモリに生成される。これら６個のパッチデータはヘッドコントローラ部６３を介してＹＭＣＫそれぞれの光書込ヘッド１３（１３ｋ、１３ｃ、１３ｍ、１３ｙ）により、それぞれの感光体ドラム１０に静電潜像として書き込まれる。
【００９８】
書き込まれた静電潜像は、現像装置９でトナー像に現像され、一次転写装置２６で転写ベルト８に転写される。転写ベルト８に転写されたパッチのトナー像をパッチ濃度センサ３０で読み取る。
【００９９】
このとき読み取った濃度が図４に示すａ１、ａ２、〜ａ６の黒丸プロットで示す濃度に相当する。これらａ１、ａ２、〜ａ６の黒丸プロットで示されるパッチ濃度による曲線ａは、標準濃度曲線ａとしてＥＥＰＲＯＭ６７又はＲＯＭ６８に予め格納される。
【０１００】
また、図４にｂ１、ｂ２、〜ｂ６で示す黒丸のプロットは、高湿度環境において転写ベルト８に転写された番号ｂ１、ｂ２、〜ｂ６からなるテストパッチパターンの各パッチをパッチ濃度センサ３０で読み取ったときのパッチ画像の濃度を示している。
【０１０１】
これらのテストパッチｂ１、ｂ２、〜ｂ６は、それぞれ標準パッチａ１、ａ２、〜ａ６と同一条件の帯電バイアス、現像バイアス、一次転写バイアスによって、転写ベルト８に形成されたものである。
【０１０２】
しかし、高湿度環境においては、トナーの摩擦帯電量が減少する等の種々の要因によって、テストパッチｂ２、ｂ３を除いて、テストパッチｂ４、ｂ５、ｂ６の濃度は、標準パッチａ４、ａ５、ａ６の濃度から濃度差ａｂ４、ａｂ５、ａｂ６と大きく濃度の高い方に変化している。逆に、テストパッチｂ１の濃度は、標準パッチａ１の濃度から濃度差ａｂ１とやや大きく濃度の低い方に変化している。
【０１０３】
ここで、濃度曲線がプロットされている横軸に目を転じると、先ず、標準パッチａ１（テストパッチｂ１も同様）は白印字であるから、感光体ドラム１０のパッチ部は非露光である。すなわち、感光体ドラム１０のパッチ部の初期電位に減衰はない。
【０１０４】
したがって、前述したように現像バイアス−７５０ｖ、感光体初期電位−９５０ｖに設定されているものとすると、標準パッチａ１を作成時の感光体ドラム１０のパッチ部の電位（以下、感光体電位という）に電位の減衰は無いから、現像バイアスと感光体電位の差は、−７５０−（−９５０）＝２００であり、２００ｖとなる。
【０１０５】
また、標準パッチａ６（テストパッチｂ６も同様）はベタ印字の画像であるから、感光体電位はベタ露光により一様に−５０ｖに減衰している。したがって、標準パッチａ６を作成時の現像バイアスと感光体電位の差は−７５０−（−５０）＝−７００で−７００ｖとなる。
【０１０６】
そして、中間の標準パッチａ２〜ａ５（テストパッチｂ２〜ｂ５も同様）の作成時の感光体電位は、−５０ｖに減衰して階調に応じてパッチ領域内に分散している画素の電位の平均値で示される電位となっている。
【０１０７】
図４の標準パッチａ１〜ａ６（テストパッチｂ１〜ｂ６も同様）の濃度値プロットから垂直に降ろした直線が横軸と交わる交点が、上述した各パッチ作成時の現像バイアスと感光体電位との差を表している。
【０１０８】
ここで、図４に示すテストパッチパターンの濃度曲線ｂが示す高湿度時における高階調部分の標準濃度曲線ａから大きく上に離れた濃度のまま通常画像を形成したのでは、地汚れ等の不具合が発生することは前述した。
【０１０９】
そこで、標準パッチａ１〜ａ６の濃度とテストパッチｂ１〜ｂ６の濃度を用いて濃度補正処理を行う。先ず、テストパッチパターンのテストパッチｂ１〜ｂ６の濃度を読み取ったパッチ濃度センサ３０の出力をＡＤ変換してその合計値をテスト濃度合計値とする。
【０１１０】
次に、標準濃度曲線ａの標準パッチａ１〜ａ６の印字データをＡＤ変換してその合計値を標準濃度合計値とする。そして、テスト濃度合計値が標準濃度合計値に近似するようにプリンタコントローラ部６０において演算処理する。
【０１１１】
そして、この演算処理により得られた現像バイアスと、この現像バイアスよりも−２００ｖマイナス値が大きい帯電バイアスを、それぞれＹＭＣＫの現像装置９の現像ローラ１５、帯電ローラ１２へ、高圧ユニット７４から供給する。
【０１１２】
また、これと同時に帯電バイアス値から得られるヘッド光量を減衰電位が−５０ｖとなるように演算する。そして、その光量を光書き込み時間に換算し、その光書き込み時間をヘッドコントローラ６３を介してＹＭＣＫの光書込ヘッド１３へ供給する。
【０１１３】
これで、補正パッチパターンとして感光体ドラム１０を露光したときに得られる濃度曲線が図４に補正パッチｃ１〜ｃ６の黒丸プロットで示す濃度曲線ｃである。
【０１１４】
なお、この濃度補正のための濃度曲線ｃの例では、上記の演算処理により得られた現像バイアスは−４５０ｖである場合を示している。そして、この現像バイアスよりも−２００ｖマイナス値が大きい帯電バイアス−６５０ｖで初期化された感光体ドラム１０の静電潜像の電位は、この場合も−５０ｖとする。
【０１１５】
図４の例では、補正パッチｃ１に対応する現像バイアスと感光体電位の差「Ｖｂ−Ｖｐ」は、露光による減衰が無いので、−４５０ｖ−（−６５０ｖ）＝２００ｖ、補正パッチｃ６に対応する「Ｖｂ−Ｖｐ」は、ベタ画像であるので、−４５０ｖ−（−５０ｖ）＝−４００ｖである。また補正パッチｃ２〜ｃ５に対応する「Ｖｂ−Ｖｐ」は、２００ｖと−４００ｖの間の横軸を５等分する位置の電圧となっている。
【０１１６】
この図４の補正された濃度曲線ｃを見ると、高濃度（低明度）部における標準パッチａ４〜ａ６との濃度差ａｃ４〜ａｃ６は明確にあるものの、補正前のテストパッチｂ４〜ｂ６と標準パッチａ４〜ａ６との濃度差ａｂ４〜ａｂ６に比較して大きく改善されている。
【０１１７】
しかし、濃度曲線ｃにおける高明度から中間明度部の標準パッチａ１〜ａ３との濃度差ａｃ１〜ａｃ３は、補正前のテストパッチｂ１〜ｂ３の標準パッチａ１〜ａ３との濃度差ａｂ１〜ａｂ３よりも、同じか又はかえって大きくなっている。
【０１１８】
これでは、通常の画像を形成したとき、低明度部（高濃度部）の地汚れは改善されるものの、高明度から中間明度部の画像に、かすれが発生するおそれが多分にある。
【０１１９】
ここで観点を換えて、定時的に濃度補正をするために、高湿度時と低湿度時において、テストパッチパターンの検知濃度に基づいて上述したように算出された現像バイアスと帯電バイアスの値の関係を考察する。
【０１２０】
図５は、標準湿度時の現像バイアスと感光体初期電位に対する高湿度時と低湿度時においてそれぞれ補正により設定される現像バイアスと感光体初期電位の関係を示す図である。同図は最下部の細い実線は接地電位０ｖ、その上の細い実線は露光減衰電位−５０ｖを表している。
【０１２１】
それより上方の細い実線で示す縦軸は、−５０ｖ〜−１０００ｖまでのマイナス電位を表している。その中間に示す下方の実線横軸は、標準環境時の現像バイアス電圧Ｖｂである−７５０ｖの縦軸位置を表し、上方の実線横軸は、同じく感光体初期電位Ｖｐｏである−９５０ｖの縦軸位置を表している。
【０１２２】
また、二本の破線のうち下方の破線は高湿度時の補正現像バイアスＶｂ´の限度電位−５００ｖの縦軸位置を示し、これに対応する高湿度時の補正感光体初期電位Ｖｐｏ´の限度電位−７００ｖの縦軸位置を上方の破線で示している。
【０１２３】
また、二本の一点鎖線のうち下方の一点鎖線は低湿度時の補正現像バイアスＶｂ〃の限度電位−８００ｖの縦軸位置を示し、これに対応する低湿度時の補正感光体初期電位Ｖｐｏ〃の限度電位−１０００ｖの縦軸位置を上方の一点鎖線で示している。
【０１２４】
図５に示すように、現像バイアスが、低湿度時の限度電位−８００ｖから高湿度時の限度電位−５００ｖまで変化することに応じて、感光体初期電位は、低湿度時の限度電位−１０００ｖから高湿度時の限度電位−７００ｖまで変化する。
【０１２５】
この間、現像バイアスと感光体初期電位の差は、「−８００ｖ−（−１０００ｖ）＝２００ｖ」から「−５００ｖ−（−７００ｖ）＝２００ｖ」であって２００ｖを維持したままである。
【０１２６】
発明者は、従来の濃度制御方法において、テストパッチパターンの濃度検知に基づいて決定される現像バイアスが環境湿度によって変化しても、この現像バイアスと感光体初期電位との差を２００ｖと常に一定に維持しているために、図４に示す不具合が生じると考えた。
【０１２７】
本発明はこのような場合の不具合を解決するためになされたもので、図１に示したパッチ濃度センサ３０により検出されたテストパッチパターンの濃度と、図３に示した温度センサ７１、湿度センサ７２により求められる絶対水分量とに応じて、現像バイアスと帯電バイアスの電位差を変更するようにする。
【０１２８】
つまり発明者は、現像バイアスと感光体初期電位の電位差を−２００ｖに一定させず変動させることにした。つまり、現像バイアスと帯電バイアスの電位差を環境に応じて変化させるようにする。
【０１２９】
この場合、標準湿度時における現像バイアスと感光体初期電位は従来通り−７５０ｖと−９５０ｖとする。そして、高湿時に画像濃度が限界まで高くなったとき、例えば２８℃８０％の絶対水分量の環境においては、現像バイアスと帯電バイアスの電位差を１００ｖにように小さくする。
【０１３０】
図６は、上記の考えに基づく実施例１としての現像バイアスと感光体初期電位の環境湿度に対応して補正される値とその関係を説明する図である。同図も最下部の細い実線は接地電位０ｖ、その上の細い実線は露光減衰電位−５０ｖを表している。
【０１３１】
また、それより上方の細い実線で示す縦軸は、−５０ｖ〜−１０５０ｖまでのマイナス電位を表している。その中間に示す下方の実線横軸は標準環境時の現像バイアスＶｂの電位−７５０ｖの縦軸位置を表し、上方の実線横軸は同じく感光体初期電位Ｖｐｏの電位−９５０ｖの縦軸位置を表している。
【０１３２】
また、二本の破線のうち下方の破線は高湿度時の補正現像バイアスＶｂ´の限度電位−５００ｖの縦軸位置を示し、これに対応する高湿度時の補正感光体初期電位Ｖｐｏ´の限度電位−６００ｖの縦軸位置を上方の破線で示している。
【０１３３】
また、二本の一点鎖線のうち下方の一点鎖線は低湿度時の補正現像バイアスＶｂ〃の限度電位−８００ｖの縦軸位置を示し、これに対応する低湿度時の補正感光体初期電位Ｖｐｏ〃の限度電位−１０５０ｖの縦軸位置を上方の一点鎖線で示している。
【０１３４】
図６に示すように、現像バイアスは、テストパッチパターンの濃度と標準パッチパターンの濃度から演算により決定される低湿度時の限界値−８００ｖと、高湿度時の限界値−５００ｖの変動範囲は、図５の場合と同様である。
【０１３５】
しかし、本実施例では、高湿度時の現像バイアスの限度電位−５００ｖに対して感光体初期電位の限度電位は−６００ｖに設定され、それら限度電位の電位差は、−５００ｖ−（−６００ｖ）＝１００ｖと、２００ｖよりも小さくなる。
【０１３６】
また、低湿度時の現像バイアスの限度電位−８００ｖに対して感光体初期電位の限度電位は−１０５０ｖに設定され、それら限度電位の電位差は、−８００ｖ−（−１０５０ｖ）＝２５０ｖと、２００ｖよりも大きくなる。
【０１３７】
すなわち本実施例では、低湿度になるほど（絶対水分量が少ないほど）現像バイアスと感光体初期電位との電位差は大きくなる。また、高湿度になるほど（絶対水分量が大きいほど）現像バイアスと感光体初期電位との電位差は小さくなる。
【０１３８】
図７は、上述した本例の現像バイアスと感光体初期電位の環境湿度に対応して補正される値とその関係を、各環境の絶対水分量（Ｅ値）に対する現像バイアスＶｂ（ｖ）の関係及びこの現像バイアスＶｂ（ｖ）に対する感光体初期電位Ｖｐｏの電位差（ｖ）との関係として示す図である。
【０１３９】
この図７は、１０℃２０％環境の絶対水分量から２８℃８０％の絶対水分量までを２５６分割し、それぞれに対して適正な現像バイアスＶｂと、この現像バイアスＶｂと感光体初期電位Ｖｐｏとの電位差「Ｖｂ−Ｖｐｏ」を割り振った表である。
【０１４０】
換言すれば、テストパッチパターンの濃度が検出されたとき、そのときの環境に対する現像バイアスＶｂを決定する際に用いられるＥ値（絶対水分量）、決定された現像バイアスＶｂ、及びこの現像バイアスＶｂに対して設定される現像バイアスと感光体初期電位との電位差「Ｖｂ−Ｖｐｏ」、の対応関係を示すテーブルである。
【０１４１】
ただし、図７に示すテーブルには、２５６分割の最初の分割値「０」とやや中間の分割値「１００」と末尾の分割値「２５５」に対応する現像バイアスの「−８００ｖ」、「−７５０ｖ」、「−２００ｖ」のみを示している。
【０１４２】
また、それに対する感光体初期電位の電位差の「２５０ｖ」、「２００ｖ」、「１００ｖ」のみを示している。そして、その間の絶対水分量に対する現像バイアスとそれに対する感光体初期電位の電位差は記載を省略している。
【０１４３】
環境湿度から現像バイアスを決定する方法は、パッチ濃度センサ３０で読み取った図４のテストパッチパターンのテストパッチｂ１〜ｂ６の濃度出力を、ＡＤ変換してその合計値が、標準パッチパターンの標準パッチａ１〜ａ６の濃度出力のＡＤ変換した合計値と合わせるようにする。
【０１４４】
濃度出力のＡＤ変換した両合計値を合わせるには、あらかじめ現像バイアスを変化させながらパッチパターンの画像濃度の合計値と現像バイアスの関係テーブルを実験により求めて記憶しておき、必要なときに関係テーブルを使用して、テストパッチパターンの合計値が関係テーブルの合計値に一致する又は近似する合計値に対応する現像バイアスを求めるようにする。
【０１４５】
そして、上記のようにして求められた（決定された）現像バイアスＶｂに対して、本例では図７に示すように、絶対水分量が少ないほど現像バイアスと感光体初期電位との電位差は大きくなり、絶対水分量が大きいほど現像バイアスと感光体初期電位との電位差は小さくなる。
【０１４６】
図８は、例として濃度の合計値の差と現像バイアスの関係から求めた補正値が−３００ｖであった場合の補正パッチパターンの曲線ｄを示す図である。
【０１４７】
この場合、現像バイアスＶｂの設定値は「−７５０ｖ−（−３００ｖ）＝−４５０ｖ」となり、感光体初期電位と現像バイアスとの差を「１００ｖ」としてあるので、感光体初期電位Ｖｐｏは「−４５０ｖ−（−１００ｖ）＝−５５０ｖ」となる。
【０１４８】
したがって、横軸「Ｖｂ−Ｖｐ」の値は、補正パッチｄ１に対応する「１００ｖ」から補正パッチｄ６に対応する「−４００ｖ」まで順次変化する。また、そのときパターン濃度センサ３０で読み取った補正パッチターンの補正パッチｄ１〜ｄ６の濃度出力のＡＤ値の合計は、標準パッチパターンの標準パッチの濃度出力の合計値と同じ値になる。
【０１４９】
図８を見ると分かるように、補正パッチｄ１からｄ６までの各パッチと、標準パッチａ１からａ６までの各パッチとの濃度差ａｄ１、ａｄ２、ａｄ３、ａｄ４、ａｄ５、ａｄ６は、いずれも値が０又は極めて小さい。
【０１５０】
このように、絶対水分量が高い場合は現像バイアスと帯電バイアスの電位差を小さくし、絶対水分量が低い場合は現像バイアスと帯電バイアスの電位差を大きくすることで、現像画像の濃度特性を補正し、常にテストパッチパターンの濃度を標準パッチパターンの濃度に一致するようほぼ一定にすることが出来るものである。
【０１５１】
図９は、感光体初期電位、光書込みヘッドによる露光量、及び一次転写バイアスの対応関係を示すテーブルである。図９において、感光体初期電位「−１０５０ｖ、−９５０ｖ、−３００ｖ」は、図８のＥ値「０、１００、２５５」に対応している。
【０１５２】
すなわち、図８において、Ｅ値０に対して現像バイアスは−８００ｖ、電位差（Ｖｂ−Ｖｐｏ）は２５０であるから、図９に示す感光体初期電位Ｖｐｏは「Ｖｂ＋（−２５０）＝−８００ｖ＋（−２５０）＝−１０５０ｖ」である。
【０１５３】
同様に、図８において、Ｅ値１００に対して現像バイアスは−７５０ｖ、電位差（Ｖｂ−Ｖｐｏ）は２００であるから、図９に示す感光体初期電位Ｖｐｏは「Ｖｂ＋（−２００）＝−７５０ｖ＋（−２００）＝−９５０ｖ」である。
【０１５４】
更に、図８において、Ｅ値２５５に対して現像バイアスは−２００ｖ、電位差（Ｖｂ−Ｖｐｏ）は１００であるから、図９に示す感光体初期電位Ｖｐｏは「Ｖｂ＋（−１００）＝−２００ｖ＋（−１００）＝−３００ｖ」である。
【０１５５】
この感光体初期電位Ｖｐｏ＝−０５０ｖ・・・−９５０ｖ・・・−３００ｖには、露光量（μＪ／ｃｍ^2）＝０．３１・・・０．２８・・・０．１３が対応し、一次転写バイアス（μＡ）＝１３０・・・１０５・・・３９が対応している。これにより、感光体初期電位が決定された後の各々のパラメータは決定される。
【０１５６】
なお、図９の場合も、感光体初期電位−０５０ｖと−９５０ｖの間及び−９５０と−３００ｖの間の感光体初期電位Ｖｐｏの値、及びこれらに対応する露光量（μＪ／ｃｍ^2）と一次転写バイアス（μＡ）の値の記載は省略している。
【０１５７】
図１０は、図５及び図６に示した現像バイアスと感光体初期電位の関係を示す特性図である。図１０は、横軸に現像バイス電圧（ｖ）を示し、縦軸に感光体初期電位（ｖ）を示している。
【０１５８】
図１０に示す直線ｃは、図５に示した従来の補正現像バイアスに対応する感光体初期電位の関係を示し、電位差が常に２００ｖであるので特性図は一次式「（感光体初期電位）＝（現像バイアス電圧）＋（−２００）」となって角度が一定の直線ｃになっている。
【０１５９】
これに対して、破線で示す曲線ｄは、図６に示した本実施例の補正現像バイアスに対応する感光体初期電位の関係を示し、電位差が１００ｖから２５０ｖまで変化するので、特性図は二次式「（感光体初期電位）＝（現像バイアス電圧）＋（−α^2）」（ただし「α^2」は１００〜２５０の範囲の値を取るものとする）で表される曲線ｄとなる。
【０１６０】
このように、各環境の絶対水分量と、この絶対水分量に対する現像バイアスとこの現像バイアスに対する感光体初期電位の電位差を対応付けることによって、環境湿度による現像画像の濃度変化に対し、それを補完することが可能となる。
【０１６１】
図１１(a),(b)は、実施例１に係る画像濃度を制御する処理の処理動作を説明するフローチャートである。なお、この処理は図３に示すプリンタコントローラ部６０によって行われる処理である。
【０１６２】
また、感光体初期電位は、帯電ローラ１５に対して印加される帯電用直流電源５５の直流マイナス高電圧と帯電用交流電源５６の高圧交流とが重畳するマイナス高電圧を印加されて電位を初期化される。
【０１６３】
このように、高圧交流が重畳していることにより、直流マイナス高電圧の帯電バイアスがムラ無く感光体ドラムに印加されるので、感光体初期電位は、ほぼ帯電ローラ１５の帯電バイアスと同等の電位に帯電する。したがって、以下の説明では、感光体初期電位と帯電バイアスとを同義に用いている。
【０１６４】
先ず、先ず、電源が投入され、使用する用紙の枚数、印字モード、その他の指定が操作パネル６５からのキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号６６として入力されると、プリンタコントローラ部６０により印字処理の不図示のメインプログラムに基づいて印字（印刷）が開始される。
【０１６５】
そして、印字処理メインプログラムに基づく処理中に、所定の時期ごとに図１１(a)に示す濃度制御処理の手順に移行し、濃度制御を実行するタイミングであるか否か判別する（ステップＳ１）、そして、濃度制御を実行するタイミングでないときは（ステップＳ１の判別がＮｏ）、直ちに当該濃度制御処理を終了してメインプログラムに復帰する。
【０１６６】
一方、ステップＳ１の判別において、濃度制御を実行するタイミングであると判別された場合は（ステップＳ１の判別がＹｅｓ）、図１１(b)に示す絶対水分量（Ｅ値）算出処理Ｓ２０１に移行する（ステップＳ２）。
【０１６７】
この処理では、温度センサ７１による装置内部の温度の測定と（ステップＳ２０２）、湿度センサ７２による装置内部の湿度の測定を行い（ステップＳ２０３）、これら測定された各々の値から、絶対水分量（Ｅ値）を算出する（ステップＳ２０４）。そして、濃度制御処理に戻る（ステップＳ２０５）。
【０１６８】
次に、上記算出されたＥ値に対応する現像バイアスを、図７に示すテーブルから求めて、その求めた現像バイアスを高圧ユニット７４の所定の出力領域に設定する（ステップＳ３）。
【０１６９】
また、この処理と並行して、上記現像バイアスとＥ値に対応する帯電バイアスを、図７に示すテーブルから求めて、その求めた帯電バイアスを高圧ユニット７４の所定の出力領域に設定する（ステップＳ４）。
【０１７０】
続いて、プリンタコントローラ部６０は、上記設定された帯電バイアスに対応する光量及び一次転写バイアスを設定する（ステップＳ５）。この処理は、先ず、図９に示すテーブルを参照する。
【０１７１】
そして、上記の帯電バイアスに対応する光書込ヘッド１３の露光量と、同じく一次転写ローラ２６に印加する一次転写バイアスの値を読み出し、その読み出した露光量と一次転写バイアスを、対応する現像装置９に設定する処理である。
【０１７２】
次に、プリンタコントローラ部６０は、上記のように設定した露光量と一次転写バイアスにより、転写ベルト８に濃度パッチパターンの各濃度パッチを作成し（ステップＳ６）、その作成された濃度パッチをパッチ濃度センサ３０で読み取る（ステップＳ７）。
【０１７３】
そして、読み取った各濃度パッチの読み取り値をＡＤ変換し、その合計値を算出する（ステップＳ８）。そして、その合計値と基準濃度パッチパターンの各基準パッチの濃度の合計値と比較する（ステップＳ９）。
【０１７４】
ここで、プリンタコントローラ部６０は、あらかじめ取得した濃度差と現像バイアス差の関係から補正値を算出し（ステップＳ１０）、更に環境によって異なる環境係数を乗じて、現像補正バイアスを決定する（ステップＳ１１）。
【０１７５】
続いて、プリンタコントローラ部６０は、図７のテーブルを用いて、上記補正された現像バイスに対応する帯電バイアスを算出し、この算出した現像バイアスを当該現像装置９に設定する（ステップＳ１２）。
【０１７６】
更に、プリンタコントローラ部６０は、図９のテーブルを参照して、光書込ヘッド１３で照射すべき光量と、一次転写ローラ２６に印加すべき一次転写バイアスとを当該現像装置９設定して（ステップＳ１３）、この濃度制御の処理を終了する。
【０１７７】
このように、本発明の実施例によれば、ベタ濃度ばかりでなく、現像画像の濃度特性を合わせることにより高明度部分から低明度部分にわたって濃度を一定に合わせることができる。
【０１７８】
また、各種の印字パターンを印字して読み取ることを繰り返して濃度特性を把握した上で濃度制御を実行するような手数や時間を必要とせず、一度のテストパッチパターンの印字濃度を読み取るだけで濃度制御を実行することが出来、濃度制御を簡単かつ短時間で出来るようになる。
【０１７９】
また、濃度特性を把握するために各種のパッチパターンを印字してトナーを多量に消費することなく、１回のテストパッチパターンを作成する最低限の量のトナーの消費でよいので経済的である。
【０１８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]
【０１８１】
光書込みヘッドにより像担持体に形成された静電潜像を現像器に収容されたトナーを含む現像剤により現像し、
該現像されたパッチパターンの濃度をパッチ濃度センサにより読み取る一方、
記憶装置に基準パッチパターンの基準濃度を記憶し、
現像バイアス電源により前記現像器に現像バイアス電圧を供給し、
帯電バイアス電源により前記像担持体に帯電バイアス電圧を印加して当該像担持体に初期電位を付与して、画像を形成する画像形成方法であって、
前記現像バイアス電圧の任意の値と環境絶対湿度とが対応する情報と、前記現像バイアス電圧の任意の値と前記像担持体の初期電位とが対応する情報と、に基づいて、前記現像バイアスと前記帯電バイアスを決定すべく制御する
ことを特徴とする画像形成方法。
[付記２]
【０１８２】
前記制御は、
前記パッチ濃度センサが読み取った前記パッチパターンの濃度の合計値と、前記記憶装置に記憶されている前記基準パッチパターンの前記基準濃度の合計値とを算出し、
該算出された前記パッチパターンの濃度合計値と前記基準パッチパターンの濃度合計値との差分に基づいて暫定現像バイアス電圧を算出し、
該算出された暫定現像バイアス電圧に環境係数を乗じて現在環境の現像バイアスを決定し、
印字中の環境における絶対水分量に応じて予め設定されている現像バイアス電圧と、該現像バイアス電圧から前記帯電バイアス電圧を減算した電位差と、を対応付けた電位差テーブルに基づいて前記現在環境の現像バイアスに対応する帯電バイアスを決定する、
ことを特徴とする付記１記載の画像形成方法。
[付記３]
【０１８３】
前記電位差テーブルは、前記絶対水分量が少ないほど前記電位差は大きく、前記絶対水分量が大きいほど前記電位差は小さくなる、
ことを特徴とする付記２記載の画像形成方法。
[付記４]
【０１８４】
像担持体と、
該像担持体に静電潜像を形成する光書込みヘッドと、
前記静電潜像を現像するトナーを含む現像剤を収容する現像器と、
該現像器により形成されるパッチパターンの濃度を読み取るパッチ濃度センサと、
基準パッチパターンの基準濃度が記憶される記憶装置と、
前記現像器に現像バイアス電圧を供給する現像バイアス電源と、
前記像担持体に帯電バイアス電圧を印加して当該像担持体に初期電位を付与する帯電バイアス電源と、
前記現像バイアス電圧の任意の値と環境絶対湿度とが対応する情報と、
前記現像バイアス電圧の任意の値と前記像担持体の初期電位とが対応する情報と、
制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
[付記５]
【０１８５】
前記制御部は、
前記パッチ濃度センサが読み取った前記パッチパターンの濃度の合計値と、前記記憶装置に記憶されている前記基準パッチパターンの前記基準濃度の合計値とを算出し、
該算出された前記パッチパターンの濃度合計値と前記基準パッチパターンの濃度合計値との差分に基づいて暫定現像バイアス電圧を算出し、
該算出された暫定現像バイアス電圧に環境係数を乗じて現在環境の現像バイアスを決定し、
印字中の環境における絶対水分量に応じて予め設定されている現像バイアス電圧と、該現像バイアス電圧から前記帯電バイアス電圧を減算した電位差と、を対応付けた電位差テーブルに基づいて前記現在環境の現像バイアスに対応する帯電バイアスを決定する、
ことを特徴とする付記１記載の画像形成装置。
[付記６]
【０１８６】
前記電位差テーブルは、前記絶対水分量が少ないほど前記電位差は大きく、前記絶対水分量が大きいほど前記電位差は小さくなる、
ことを特徴とする付記２記載の画像形成装置
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本発明は、現在環境湿度に適した現像バイアスと帯電バイアスを決定して暗部と明部ともに適正な濃度の画像を印刷する画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１８８】
１  フルカラー画像形成装置（プリンタ、装置本体）
２  画像形成部
３  転写ベルトユニット
４  トナー供給部
５  給紙部
６  ベルト式定着ユニット
７  両面印刷用搬送ユニット
８  転写ベルト
８ａ  下部走行部表面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ）  現像装置
１０  感光体ドラム
１１  クリーナ
１２  帯電ローラ（帯電装置）
１３（１３ｋ、１３ｃ、１３ｍ、１３ｙ）  光書込ヘッド
１４  現像器
１５  現像ローラ
１６  筐体
１７  隔壁
１８  第１の攪拌搬送スクリュー
１９  第２の攪拌搬送スクリュー
２０  トナーカートリッジ
２１  駆動ローラ
２２  従動ローラ
２３  二次転写バックアップローラ
２４  二次転写ローラ
２５  二次転写部
２６  一次転写ローラ（一次転写装置）
２７  ベルトクリーナ
２８  廃トナー回収容器
２９  電装部
３０  パッチ濃度センサ
３１（３１ａ、３１ｂ）  給紙カセット
３２  用紙取出ローラ
３３  給送ローラ
３４  捌きローラ
３５  待機搬送ローラ対
３６  搬出ローラ対
３７  排紙トレー
３８  排紙ローラ対
３９  返送路
３９ａ  返送開始路
３９ｂ  返送中間路
３９ｃ  返送終端路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）  返送ローラ対
４２（４２ａ、４２ｂ）  現像槽
４３  ドクターブレード
４４  トナー濃度センサ
４５  検知面
４６  回転軸
４７  螺旋状フィン
４８  回転軸
４９  螺旋状フィン
５１  出口
５２  供給口
５３  トナー除去ブレード
５４  廃トナー搬送パイプ
５５  帯電用直流電源
５６  帯電用交流電源
５７  現像バイアス電源
６０  プリンタコントローラ部
６１  バス
６２  Ｉ／Ｆ（インターフェイス）コントローラ部
６３  ヘッドコントローラ部
６４  バス
６５  操作パネル部
６６  印字データ等の信号
６７  ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable ROM)
６８  ＲＯＭ(read only memory)
６９  信号線
７１  温度センサ
７２  湿度センサ
７３  信号線
７４  高圧ユニット
７５  送電線
【図３】
2015102719.tif 000003
【図４】
2015102719.tif 000004
【図５】
2015102719.tif 000005
【図６】
2015102719.tif 000006
【図７】
2015102719.tif 000007
【図８】
2015102719.tif 000008
【図９】
2015102719.tif 000009
【図１０】
2015102719.tif 000010
【図１１】
2015102719.tif 000011
【図１】
2015102719.tif 000012
【図２】
2015102719.tif 000013