(57)【要約】【課題】  潜像担持体表面の非画像形成領域にトナーが付着することをより確実に抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】  潜像担持体である感光体表面の非画像形成領域の表面電位から現像ローラ表面電位の電位を引いた値である非画像形成領域電位差ΔＶ４を、感光体表面の画像形成領域の非潜像部での電位から現像剤担持体である現像ローラの電位である現像ローラ表面電位の電位を引いた値である非潜像部電位差ΔＶ３より大きく（マイナス極性方向としては「より小さく」）、トナー層電位差ΔＶｔ以下（マイナス極性方向としては「以上」）に設定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体と接触し、トナーをその表面に担持し、該潜像担持体と対向する現像部で該トナーを該潜像担持体上の該静電潜像に供給する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを有し、
該現像剤担持体の表面電位と該潜像担持体上の該静電潜像が形成された潜像部の表面電位との電位差によって、該現像剤担持体上の該トナーを該潜像担持体上に移動させることで該静電潜像を現像して画像形成を行う画像形成装置において、
該潜像担持体の表面で、該静電潜像を形成しないように設定された領域である非画像形成領域の表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差が、該潜像担持体の表面で、該静電潜像を形成するように設定された領域である画像形成領域での該潜像部以外の部分である非潜像部の表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差よりも小さく、且つ、該現像剤担持体表面上のトナーの層の表面の電位であるトナー層表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差以上となるように設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記潜像部の電位である潜像電位と上記現像剤担持体の表面電位との電位差である潜像部電位差を複数回変更してテストパターン画像を形成し、該テストパターン画像の画像濃度を画像濃度検出手段で検出し、該画像濃度検出手段の検出結果から複数の該潜像部電位差にそれぞれ対応する複数のテストパターン画像濃度を求め、
複数の該潜像部電位差と複数の該テストパターン画像濃度との対応関係に基づいて、上記トナー層表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
上記潜像担持体を帯電手段で帯電した状態の表面電位である帯電電位に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該帯電電位の値によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２または３の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面に上記静電潜像を形成する露光の光量である露光量に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該露光量の値によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２、３または４の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面層厚に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該表面層厚の値によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
上記表面層厚を算出する層厚算出手段が、上記潜像担持体の走行距離に基づいて該表面層厚を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項２、３、４、５または６の画像形成装置において、
環境条件に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該環境条件によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、
上記現像剤担持体の周辺の温度を検知する温度センサを備え、該温度センサの検知結果に基づいて上記トナー層表面電位の値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、
上記現像剤担持体の周辺の湿度を検知する湿度センサを備え、該湿度センサの検知結果に基づいて上記トナー層表面電位の値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
上記潜像担持体及び上記現像剤担持体の運転履歴情報に基づいて上記トナー層表面電位の値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、
上記運転履歴情報は、作像枚数カウント情報に基づいて算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１の画像形成装置において、
上記運転履歴情報は、上記潜像担持体の走行距離情報に基づいて算出することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における現像方式としては、トナーのみからなる現像剤を用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式とがある。一般に、二成分現像方式よりも一成分現像方式の方が、構成が簡素であるため、メンテナンスが容易で、低コストな現像装置を提供することが可能である。
一成分現像方式は、トナーを現像剤担持体表面に担持させ、そのトナーを現像剤担持体の表面移動により層厚規制部材を通過させることで摩擦帯電させると同時に層厚を規制してトナー層を形成する。そして、層厚規制部材を通過した薄層状態のトナーを潜像担持体に対向させ、そのトナーを電気的な力により潜像担持体表面上の静電潜像が形成された潜像部に付着させることで現像を行う。
一方、二成分現像方式は、トナーとキャリアとからなる現像剤を攪拌することによりトナーを摩擦帯電させる。そして、その現像剤を現像剤担持体表面に担持させた後、その現像剤を現像剤担持体の表面移動により現像剤規制部材を通過させることでトナーを更に摩擦帯電させると同時に層厚を規制する。その後、現像剤規制部材を通過した現像剤層を潜像担持体に対向させ、その現像剤中のトナーを電気的な力により潜像担持体表面上の静電潜像が形成された潜像部に付着させることで現像を行う。
【０００３】
二成分現像方式においては、主にキャリアがトナーの帯電、搬送の役割を担っており、トナーの帯電機会が多く、飽和帯電量まで帯電させることが出来る。しかし、これらの混合比や攪拌状態が画像形成に大きく影響するため、現像剤中のトナー濃度を検知、制御する機構や、これらを十分に攪拌するための機構が必要となり、一般に装置構成が複雑化し、高コストで大きなスペースが必要になる。これに対し、一成分現像方式においては、これらの機構が必要でないため、装置の簡素化が容易である。また、接触型の一成分現像方式の場合は、潜像担持体と現像剤担持体とを接触させて現像をおこなうため、トナーは潜像担持体に移動しやすくなり静電潜像の再現性に優れている。
【０００４】
しかし、一成分現像方式では、トナーは主に現像剤担持体の表面移動により層厚規制部材を通過するときに帯電されるため、トナーの帯電機会が少なく、弱帯電や逆極性のトナーの割合が多くなる。そのため、一成分現像方式の場合は、逆極性のトナーが潜像担持体表面の潜像部以外に付着しやすくなる。以上のように、接触型の一成分現像方式では、逆極性のトナーによる電気的な要因と、潜像担持体と現像剤担持体とが接触することによる機械的な要因とが重なり、潜像担持体上の潜像部以外へのトナー付着が生じやすい。潜像担持体上の画像形成領域における潜像部以外の部分である非潜像部にトナーが付着すると地汚れにつながる。
【０００５】
また、上述の接触型の一成分現像方式では、像間や潜像担持体クリーニング時等で現像剤担持体と対向する潜像担持体表面上の静電潜像を含まない領域である非画像形成領域へのトナー付着が生じ易い。そして、非画像形成領域へのトナー付着によるトナー消費量が多くなってしまう。以下、非画像形成領域へのトナー付着によるトナーの消費について説明する。像間や潜像担持体クリーニング時等に現像剤担持体と対向する潜像担持体表面は静電潜像を含まない非画像形成領域であるにもかかわらず、潜像担持体や現像剤担持体を回転させることがある。そして、潜像担持体表面の非画像形成領域と現像剤担持体との電位差が、画像形成領域の非潜像部と現像剤担持体との電位差と同じであると、画像形成領域の非潜像部と同様に非画像形成領域への逆帯電トナー付着が生じる。非画像形成領域に付着したトナーは、転写紙への画像形成に寄与することなくクリーニングされたり、転写紙の地汚れや裏汚れ、装置内汚れの原因となったりする。そのため、非画像形成領域にトナーが付着することはトナーが無駄に消費されることなる。また近年の中間転写体を備えた画像形成装置では、低コスト化のために現像部のモータと中間転写装置のモータを同一にし、二次転写後の中間転写体のクリーニング時にも現像剤担持体と潜像担持体とが回転する場合もある。この場合、非画像形成領域と現像剤担持体とが対向した状態で潜像担持体と現像剤担持体とが駆動する時間が長くなるため、非画像形成領域に付着することで消費されるトナーはさらに多くなる。
【０００６】
特許文献１には、磁性トナーを使用し、潜像担持体と現像剤担持体との間に間隙を設け、振動限界により現像する画像形成装置が記載されている。このように、潜像担持体と現像剤担持体との間に間隙を設けることで、潜像担持体と現像剤担持体とが接触することによる機械的なトナー付着の要因を回避できる。しかし、特許文献１の画像形成装置では磁性トナーを用いるため、カラー機には不向きである。
【０００７】
特許文献２には、潜像担持体表面の非画像形成領域と現像剤担持体との電位差が、画像形成領域の非潜像部の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差よりも小さく設定する画像形成装置が記載されている。非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差を小さく設定することにより、逆極性のトナーが潜像担持体表面に付着することを抑制することができ、非画像形成領域に逆帯電トナーが付着することで消費されるトナーの量を抑制できる。
【０００８】
【特許文献１】特許第２７２８８８１号
【特許文献２】特開平０７−２０９９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差を小さくしすぎると、非画像形成領域へのトナーの付着量が増加することがあった。
【００１０】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、接触型の一成分現像方式で、潜像担持体表面の非画像形成領域にトナーが付着することをより確実に抑制できる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体と接触し、トナーをその表面に担持し、該潜像担持体と対向する現像部で該トナーを該潜像担持体上の該静電潜像に供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを有し、該現像剤担持体の表面電位と該潜像担持体上の該静電潜像が形成された潜像部の表面電位との電位差によって、該現像剤担持体上の該トナーを該潜像担持体上に移動させることで該静電潜像を現像して画像形成を行う画像形成装置において、該潜像担持体の表面で、該静電潜像を形成しないように設定された領域である非画像形成領域の表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差が、該潜像担持体の表面で、該静電潜像を形成するように設定された領域である画像形成領域での該潜像部以外の部分である非潜像部の表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差よりも小さく、且つ、該現像剤担持体表面上のトナーの層の表面の電位であるトナー層表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差以上となるように設定する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の画像形成装置において、上記潜像部の電位である潜像電位と上記現像剤担持体の表面電位との電位差である潜像部電位差を複数回変更してテストパターン画像を形成し、該テストパターン画像の画像濃度を画像濃度検出手段で検出し、該画像濃度検出手段の検出結果から複数の該潜像部電位差にそれぞれ対応する複数のテストパターン画像濃度を求め、複数の該潜像部電位差と複数の該テストパターン画像濃度との対応関係に基づいて、上記トナー層表面電位と該現像剤担持体の表面電位との電位差を算出す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２の画像形成装置において、上記潜像担持体を帯電手段で帯電した状態の表面電位である帯電電位に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該帯電電位の値によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３の画像形成装置において、上記潜像担持体の表面に上記静電潜像を形成する露光の光量である露光量に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該露光量の値によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２、３または４の画像形成装置において、上記潜像担持体の表面層厚に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該表面層厚の値によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記表面層厚を算出する層厚算出手段が、上記潜像担持体の走行距離に基づいて該表面層厚を算出することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項２、３、４、５または６の画像形成装置において、環境条件に対応する上記潜像電位を記憶する記憶手段を持ち、該環境条件によって上記非画像形成領域または／及び上記現像剤担持体の表面電位を決定することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記現像剤担持体の周辺の温度を検知する温度センサを備え、該温度センサの検知結果に基づいて上記トナー層表面電位の値を決定することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記現像剤担持体の周辺の湿度を検知する湿度センサを備え、該湿度センサの検知結果に基づいて上記トナー層表面電位の値を決定することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記潜像担持体及び上記現像剤担持体の運転履歴情報に基づいて上記トナー層表面電位の値を決定することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記運転履歴情報は、作像枚数カウント情報に基づいて算出することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１の画像形成装置において、上記運転履歴情報は、上記潜像担持体の走行距離情報に基づいて算出することを特徴とするものである。
【００１２】
接触型の一成分現像方式の画像形成装置では、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差を小さくしすぎると、現像剤担持体上の正常に帯電されたトナー（以下、正常帯電トナーと呼ぶ）が潜像担持体表面の非画像形成領域に付着するという問題が生じる。これは、以下の理由による。
現像剤担持体表面はトナー層で覆われており、現像剤担持体側から潜像担持体側に最初に移動するのはトナー層表面のトナーであり、トナー層表面のトナーの挙動はこのトナーの位置での電界の向きで決まる。そして、トナーの位置での電界の向きはトナーが位置するトナー層表面の電位であるトナー層表面電位と潜像担持体の表面電位との電位差で決まる。現像剤担持体表面上のトナー層は、所定の極性に帯電したトナーが集まって形成されるため、トナー層はある程度の大きさの電荷を持った電荷層となっている。これにより、トナー層の表面は現像剤担持体表面の電位にトナー層の電荷を加えた電位となる。
画像形成領域の非潜像部の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差は、トナー層表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差よりも十分大きく、画像形成領域の非潜像部とトナー層表面との間には正常帯電トナーが現像剤担持体側に引き付けられる向きの電界が形成される。しかし、非画像形成領域の表面電位が画像形成領域の非潜像部の表面電位と同じ値であると、多くの逆帯電トナーが潜像担持体表面に付着する。
これに対して、非画像形成領域の表面電位を画像形成領域の非潜像部の表面電位よりも現像剤担持体の表面電位に近づけていくことで、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体との電位差が小さくなり、潜像担持体表面に付着する逆帯電トナーの量を少なくしていくことができる。
しかし、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差を小さくしつづけると、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差がゼロになる前に、非画像形成領域の表面電位とトナー層表面電位との電位差がゼロになる。この状態から、さらに非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差を小さくしつづけると、非画像形成領域の表面電位とトナー層表面電位との電位の大小関係が逆転し、トナー層表面での電界の向きが逆になる。正常帯電トナーが現像剤担持体側に引き付けられる向きから電界の向きが逆になると、正常帯電トナーが潜像担持体表面の非画像形成領域に引き付けられる向きの電界となる。これにより、現像剤担持体上の正常帯電トナーが潜像担持体表面の非画像形成領域に付着するという問題が生じる。
そして、トナーの大半を占める正常帯電したトナーが潜像担持体に引き寄せられることにより、非画像形成領域の表面に付着するトナーの量が増加する。
【００１３】
上記請求項１乃至１２の画像形成装置においては、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電との電位差が、トナー層表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差以上の値である。これにより、トナーの大半を占める正常に帯電したトナーが潜像担持体表面の非画像形成領域に付着することを防止できる。
また、上記請求項１乃至１２の画像形成装置においては、非画像形成領域の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差が、画像形成領域の非潜像部の表面電位と現像剤担持体の表面電位との電位差よりも小さい値である。これにより、上記特許文献１と同様に、潜像担持体表面の非画像形成領域に逆帯電トナーが付着することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至１２の発明によれば、逆帯電トナーが非画像領域に付着することを抑制しつつ、正常に帯電したトナーが非画像領域に付着することを防止できる。これにより、潜像担持体表面の非画像形成領域にトナーが付着することをより確実に抑制できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、画像形成装置であるプリンタ１００に適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置であるプリンタ１００の概略構成図である。まず、実施形態１に係るプリンタ１００全体の構成及び動作について説明する。
このプリンタ１００は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を斜めに並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段であるトナー像形成部２０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）が、図１中左上から順に配置されている。ここで、各符号の添字（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々トナー像形成部２０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）のまわりに、帯電装置１３（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）、現像装置１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を備えている。また、各感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は不図示の感光体クリーニング装置等を備えている。
【００１６】
タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源としてのレーザダイオード、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感光体２１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００１７】
また、斜めに配置されたタンデム画像形成部に沿うように、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂ、１ｃに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂ、１ｃが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置１１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を設ける。
【００１８】
また、中間転写ベルト１表面に対向する位置には、トナー濃度検知手段としての反射型の光学センサ１５が設置されている。この光学センサ１５で中間転写ベルト上のトナー像における光学的反射率を検出し、この検出結果からトナー単位付着量を求めて帯電バイアス、現像バイアス、露光量などの画像形成プロセス条件を変更する。
また、プリンタ１００本体には不図示の温湿度センサ、記憶デバイスが設けられている。記憶デバイスには、温湿度センサの出力結果に応じたトナー消費量算出用のデータテーブルなどのルックアップテーブル、光学センサ１５の出力結果と固体バラツキ補正値の相関関係を記述したルックアップテーブルが保存されている。
【００１９】
また、一次転写装置１１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）より中間転写ベルト１の駆動方向下流に二次転写装置としての二次転写ローラ５を設ける。この二次転写ローラ５と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、二次転写ローラ５によりトナー像を転写された記録媒体としての転写紙Ｐの進行方向に関して二次転写ローラ５の下流部には、転写紙Ｐ上の画像を定着する定着装置４、排紙ローラ３を備えている。
【００２０】
つぎに、プリンタ１００の動作を説明する。個々のトナー像形成部でその感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を回転し、感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の回転とともに、まず帯電装置１３（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）で感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の表面を一様に帯電する。次いで画像データを露光手段である光書込ユニット９からのレーザによる書込み光を照射して感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の表面上を露光して静電潜像を形成する。その後、現像装置１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）によりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂおよび１ｃ、二次転写ローラ５を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を一次転写装置１１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）で中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
【００２１】
また、画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは転写紙Ｐ先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ５と中間転写ベルト１の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１と二次転写ローラ５とは転写紙Ｐを挟んでいわゆる二次転写ニップを形成し、二次転写ローラ５にて中間転写ベルト１上のトナー像を転写紙Ｐ上に二次転写する。
【００２２】
画像転写後の転写紙Ｐは定着装置４へと送り込まれ、定着装置４で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。このプリンタ１００では、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４色のトナーを用いるフルカラー画像の形成や、ブラックのみを用いるモノクロ画像の形成を行うことができる。
【００２３】
なお、上述の各色のトナー像形成部２０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）が、一体的に形成され、プリンタ１００本体に着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。そして、これらの一体的なプロセスカートリッジは、プリンタ１００本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ１００本体の手前側に引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ１００本体の奥側に押し込むことによって、トナー像形成部２０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を所定の位置に装填できる。
【００２４】
図２は、トナー像形成部２０の概略構成を示す図である。トナー像形成部２０は、感光体２１の周りに感光体２１の表面を所定の電位に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１３０を備える帯電装置１３、感光体クリーニング装置１７、及び現像装置１０などを備えている。現像装置１０は、感光体２１に接触対向して配置され、感光体２１との接触部である現像部でトナーを感光体２１上に現像する現像剤担持体である現像ローラ１０７を備えている。また、現像ローラ１０７に当接して設けられた供給ローラ１０６、現像ローラ１０７に所定の間隙をもって対向する層厚規制部材としてのトナー層規制部材１１０を備えている。さらに、非磁性一成分現像剤であるトナー３００を収容するトナー収容室１０１を備えている。
また、プリンタ１００本体には、現像ローラ１０７に現像バイアスを印加する現像バイアス電源１０８と、帯電ローラ１３０に帯電バイアスを印加する帯電電源１０９とを備えている。制御部１２０が、現像バイアス電源１０８及び帯電電源１０９を制御し、現像バイアス及び帯電バイアスを調節することによって、現像ローラ１０７の表面電位及び感光体２１の帯電電位を制御することができる。さらに、現像ローラ１０７が感光体２１と対向する箇所よりも現像ローラ１０７の表面移動方向下流側の現像ローラ１０７と対向する位置に、現像ローラ１０７表面上のトナーの電位を除電する不図示の除電部材を備えている。除電された現像ローラ１０７表面上のトナーは、供給ローラ１０６に移動し、トナー収容室１０１やトナー供給室１０３に戻る。
【００２５】
トナー収容室１０１内のトナー３００は、トナー搬送部材１０２によってトナー供給室１０３へと移動せしめられる。トナー供給室１０３に移動したトナー３００は、供給ローラ１０６の表面に付着して、現像ローラ１０７の表面に塗布供給される。現像ローラ１０７に供給されたトナーは、トナー層規制部材１１０によってトナー層を一定量の薄層とされる。現像ローラ１０７の表面上でトナー層規制部材１１０によって薄層化されたトナーは、現像ローラ１０７の回転によって感光体２１と対向する現像位置へ搬送される。そして、現像バイアスが印加された現像ローラ１０７の表面電位と感光体２１上の静電潜像が形成された潜像部の表面電位との電位差によって形成される潜像電界に応じて、感光体２１表面に移動し現像される。
【００２６】
また、プロセスカートリッジである各色のトナー像形成部２０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）には不図示のメモリータグが実装されている。
メモリータグには不揮発性メモリが搭載されており、各色のトナー像形成部２０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の制御に必要な情報、カートリッジＩＤ、製造年月日、使用開始年月日、リサイクル回数、コピー枚数、現在の年月日等が記憶されている。メモリータグの変わりに、ＩＣチップを搭載したプリント基板又は非接触型ＩＣチップを搭載したプリント基板を実装しても良い。
また、本実施形態で用いたプリンタ１００としては、画像解像度は、６００［ｄｐｉ］の装置を用いた。
【００２７】
次に、感光体２１の表面電位と現像ローラ１０７の表面電位との電位差と、プリンタ１００の感光体２１の表面に付着するトナーの量との関係について説明する。
まず、感光体の単位面積あたりに付着するトナーの量（以下、トナー単位付着量と呼ぶ）の測定方法について説明する。
トナー単位付着量の測定では、負帯電したトナーを用い、感光体表面を負に帯電させて、負の現像バイアスを印加して感光体上に付着したトナーの量の測定をする。なお、本実施形態において潜像を現像するために負帯電トナーを用いる。すなわち、負に帯電したトナーが正常帯電トナーである。
トナー単位付着量は以下のように測定する。事前に、感光体の表面電位と現像ローラの表面電位とが所定の電位差の状態で回転させたときに、感光体上に付着したトナーを透明のテープで採取し、白い紙に貼り付ける。その白紙部分とテープ部との明度の差であるΔＬ＊を測定する。そして、感光体表面と現像ローラとが現像部で常に上記所定の電位差となるようにバイアスを印加した状態で耐久駆動を実施する。ここでの耐久駆動は感光体上に潜像を形成せずに、感光体と現像ローラとを所定の回数（例えば、Ａ４を１００枚プリントするのに相当する回転数）を回転させるものである。耐久駆動を実施する前後の現像装置内のトナーの重量差を測定することにより、耐久駆動により消費された消費トナー量を算出する。そして、耐久駆動によって現像部を通過した感光体の総面積［ｍｍ２］で消費トナー量［ｇ］を割ることにより、ある明度差ΔＬ＊に対応するトナー単位付着量［ｇ／ｍｍ２］を算出できる。同様にして、複数の明度差ΔＬ＊に対応するトナー単位付着量を算出し、明度差ΔＬ＊とトナー単位付着量とのデータテーブルを作成する。そして、このデータテーブルに基づいて明度差ΔＬ＊とトナー単位付着量との関係式を作成する。この関係式に明度差ΔＬ＊を代入することで、耐久駆動を行うことなく、明度差ΔＬ＊に対応したトナー単位付着量を算出できる。
【００２８】
図３は、現像部電位差ΔＶを変化させたときの、現像部電位差と感光体２１へのトナー単位付着量との関係を示すグラフである。なお、現像部電位差ΔＶは、現像部での感光体２１の表面電位から現像ローラ１０７の表面電位を引いた値（感光体表面電位−現像ローラ表面電位）である。現像部電位差ΔＶは、帯電バイアスと現像バイアスとの両方または何れか一方を変化させることにより変化する。ここでの現像バイアスは現像ローラ１０７の芯金に印加するバイアスを指す。図３のトナー単位付着量は、現像部電位差ΔＶを変化させて、上述した方法で明度差ΔＬ＊を検出し、検出した明度差ΔＬ＊を上述した明度差ΔＬ＊とトナー単位付着量との関係式に代入することにより、算出したものである。図３では、横軸に現像部電位差ΔＶを示し、縦軸には各現像部電位差ΔＶにおけるトナー単位付着量を示している。
【００２９】
感光体表面で静電潜像を形成するように設定された領域である画像形成領域の潜像部の表面電位と現像ローラの表面電位との電位差を図３中のΔＶ１（以下、潜像部電位差ΔＶ１と呼ぶ）で示す。また、画像形成領域の非潜像部の表面電位と現像ローラの表面電位との電位差を図３中のΔＶ３（以下、非潜像部電位差ΔＶ３と呼ぶ）で示す。現像部電位差ΔＶを潜像部電位差ΔＶ１よりも図３中の非潜像部電位差ΔＶ３を小さくしていくと、トナー単位付着量が線形に減少しているのがわかる。しかし、ある値ΔＶ２（以下、現像開始電位差ΔＶ２と呼ぶ）を境に再びトナー単位付着量が増加していることがわかる。そして、図３中の現像開始電位差ΔＶ２は、ΔＶ２≠０［Ｖ］である。これは、現像ローラ上のトナー層自体が電荷をもっているため、現像ローラの表面電位と現像ローラ表面上に形成されたトナー層の最表面の電位（以下、トナー層表面電位Ｖｔと呼ぶ）との電位が異なるためおこる現象である。そして、トナー層表面電位Ｖｔと現像ローラの表面電位との電位差であるトナー層電位差ΔＶｔは、トナー単位付着量がゼロになるときの現像部電位差ΔＶである現像開始電位差ΔＶ２と等しくなる。
【００３０】
現像部電位差ΔＶが現像開始電位差ΔＶ２よりもマイナス極性について大きく（図３中のΔＶ２よりも左側の領域）なるように設定すると、逆帯電トナーが感光体に付着する。よって、感光体上で静電潜像を形成しないように設定された領域である非画像形成領域の電位と現像ローラの表面電位との電位差が、図３中のΔＶ２よりも左側となるように設定すると、非画像形成領域にトナーが付着してしまい、余計なトナー消費が生じてしまう。
一方、現像部電位差ΔＶが現像開始電位差ΔＶ２よりもマイナス極性（正常帯電トナーの帯電極性と同一の極性）について小さく（図３中のΔＶ２よりも右側の領域）となるように設定すると、トナー層の大半を占める正常帯電トナーが感光体に付着する。
そのため、感光体表面の非画像形成領域の表面電位と現像ローラの表面電位との電位差である非画像形成領域電位差ΔＶ４を、マイナス極性について非潜像部電位差ΔＶ３より小さく、トナー層電位差ΔＶｔ（＝ΔＶ２）との間に設定しなくてはならない。
感光体上の画像形成領域と非画像形成領域とは、感光体の表面移動方向に区切られるものであって、感光体の表面移動方向に区切られる静電潜像を含む領域が画像形成領域であり、感光体の表面移動方向に区切られる静電潜像を含まない領域が非画像形成領域である。
【００３１】
このように、非画像形成領域電位差ΔＶ４を非潜像部電位差ΔＶ３よりもトナー層電位差ΔＶｔに近い値となるように設定することにより、非画像形成領域に逆帯電トナーが付着することを抑制できる。また、非画像形成領域電位差ΔＶ４をトナー層電位差ΔＶｔ（＝ΔＶ２）以下の値となるように設定することにより、非画像形成領域に正常帯電トナーが付着することを防止できる。
【００３２】
具体的には、プリンタ１００が備える感光体２１表面の画像形成領域の潜像部の表面電位を−７０［Ｖ］、現像ローラ１０７の表面電位を−３００［Ｖ］とすると、潜像部電位差ΔＶ１＝２３０［Ｖ］となる。このようなプリンタ１００で現像部電位差ΔＶに対するトナー単位付着量を算出したところ、トナー単位付着量がゼロとなる現像開始電位差ΔＶ２は、−１００［Ｖ］であった。これより、プリンタ１００のトナー層電位差ΔＶｔは、ΔＶｔ＝−１００［Ｖ］と求める事ができる。
そして、感光体２１表面の画像形成領域の非潜像部の電位を−５００［Ｖ］とすると、現像ローラの表面電位は−３００［Ｖ］であるので、非潜像部電位差ΔＶ３＝−２００［Ｖ］となる。よって、非画像形成領域電位差ΔＶ４が、−２００［Ｖ］より大きく（マイナス極性方向としては「より小さく」）、−１００［Ｖ］以下（マイナス極性方向としては「以上」）の、できるだけ−１００［Ｖ］に近い値になるように設定することが望ましい。
【００３３】
本実施形態では、非画像形成領域が現像部に到達する非画像形成時として、像間、や起動シーケンス時、印字終了シーケンス時（転写クリーニング）を選択する。そして、このときに非画像形成領域となる感光体２１表面が帯電ローラ１３０との対向部を通過するタイミングで帯電電源１０９が帯電ローラ１３０に印加するマイナス極性の電圧を所定量小さくする。これにより、感光体２１表面の電位を非潜像部の電位である−５００［Ｖ］から、−４００［Ｖ］（ΔＶ４=−１００［Ｖ］）に低下させる。感光体２１の表面電位を低下させることで、非画像形成領域にトナーが付着することを抑制することができる。なお、このような設定は、像間や起動シーケンス、転写クリーニングシーケンスの全てもしくは、少なくとも一箇所において実行しても良い。なお、感光体２１表面上の非画像形成領域と画像形成領域との区切りとしては、感光体２１と対向した中間転写ベルト２１の表面が転写紙Ｐと対向するような転写紙Ｐに対応する感光体２１の表面を画像形成領域とし、転写紙Ｐに対応しない起動シーケンス、転写クリーニングシーケンスの感光体２１の表面を非画像形成領域と区切ることができる。また、転写紙Ｐと対応するか否かに限らず、転写紙Ｐと対応する感光体２１表面の領域であっても感光体２１の表面移動方向に直角な方向である感光体の幅方向に潜像が形成されず静電潜像を含まない領域を非画像形成領域とし、幅方向に潜像が形成された部分を含む領域を画像形成領域と区切るようにしても良い。
また、本実施形態では、帯電電源１０９を制御し感光体２１の表面電位のみを変化させたが、現像バイアス電源１０８のみ制御して、現像ローラ１０７の表面電位のみを変化させても良い。さらに、帯電電源１０９と現像バイアス電源１０８との両方を制御して、感光体２１の表面電位と現像ローラ１０７の表面電位との両方の電位を変化させても良い。
【００３４】
トナー層の電荷は、環境の変動やプロセス条件の変更によって変動するため、これに合わせてトナー層電位差ΔＶｔも変動する。以下、プリンタ１００でのトナー層電位差ΔＶｔの算出方法について説明する。
図４は、ユーザーが行う印字要求に対応する画像形成に先立って、実行するプロセス制御のフローチャートである。まず、実行タイミングとなったか否かを判断する（Ｓ１）。図４に示すプロセス制御は、環境変動が生じたり、プリンタ１００が所定の枚数以上の画像形成を行ったりして、画像濃度に変動があると判断された実行タイミングであるとき（Ｓ１：Ｙｅｓ）に、実行される制御である。
実行タイミングはプリンタ１００では外乱（環境変動や耐久枚数）により濃度変動が生じた時には、濃度を安定するために濃度制御を行う。実際は、濃度変化の許容限界を超えた時に濃度制御を行っている。この許容限界が超えると思われる外乱が生じた時をトリガーとして、このトリガーがかかった時を実行タイミングとする。
【００３５】
実行タイミングであると判断した（Ｓ１：Ｙｅｓ）ときは、中間転写ベルト１の素地を基準板の代わりとして光学センサ１５の初期補正を行う。具体的には、光学センサ１５の発光素子ＬＥＤから中間転写ベルト１に照射して、中間転写ベルト１で反射したを光学センサ１５の受光素子で受け取る。受光素子は受け取った光の量を測定するものであり、受光素子で受光した光量を電圧に変換した値Ｖｒｅｆが基準値Ｖｂａになるように、発光素子ＬＥＤに流す電流（Ｉｆ）を調整する（Ｓ２）。
【００３６】
次に、エンジンコントローラにより、各色のベタのテストパターン画像を形成して、現像バイアスを変化させ、この場合のトナー付着量を光学センサ１５によって読み取る。読み取った値Ｖｒｅｆとトナー付着量との相関関係を記述したルックアップテーブルにより、適正な現像バイアス設定する制御を予め行う。
図５に、光学センサ１５の出力値とトナー付着量との関係を示す。図５ａは、ブラックのテストパターンに対する光学センサの出力値とトナー付着量との関係を示すグラフであり、図５ｂは、カラーのテストパターンに対する光学センサの出力値とトナー付着量との関係を示すグラフである。図５に示す関係に基づいて、上述のルックアップテーブルを作成する。なお、光学センサ１５は、製造誤差により出力値とトナー付着量との相関関係が個々の光学センサ１５で異なる場合がある。このような場合、プリンタ１００の出荷前に光学センサ１５の固体バラツキ補正値を算出し、ルックアップテーブルに個体バラツキ補正値を記述しておく。
【００３７】
トナー層電位差を算出するときには、ベタのテストパターンを所定の帯電電位Ｖｃ１と所定の露光量Ｌ１との状態で、Ｖｂｎ＝Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３・・・・・・と現像ローラ１０７の表面電位である現像ローラ表面電位Ｖｂをｎ回順次変化させながら印字する。そして、画像濃度検出手段である光学センサ１５により各テストパターン画像の画像濃度を検出する。テストパターン画像の画像濃度を検出することはテストパターンと同じプロセス条件での感光体２１へのトナー付着量を求めることである。よって、テストパター画像の画像濃度の検出値から演算により各現像ローラ表面電位Ｖｂｎ（Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３・・・・・・）に対応するトナー付着量Ｍｎ＝（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・・・・・・）を求めることができる（Ｓ３）。これにより、各プロセス条件としての各現像ローラ表面電位Ｖｂｎに対応した画像濃度情報としての各トナー付着量Ｍｎを算出することができる。そして、各現像ローラ表面電位Ｖｂｎと各トナー付着量Ｍｎとの対応関係を記憶手段に記憶する。ここで、帯電電位Ｖｃは、帯電ローラ１３０によって表面が帯電され、露光が行われる前の感光体２１の表面電位である。
求められたトナー付着量Ｍｎと、現像ローラ表面電位Ｖｂｎの関係から、画像形成時に最適なトナー量が現像できるような現像ローラ表面電位である画像部現像ローラ表面電位Ｖｂｉを決定する（Ｓ４）。これにより、画像濃度情報としてのトナー付着量Ｍｎのデータに基づいて、所定の画像濃度となるプロセス条件を決定することができる。
【００３８】
プリンタ１００本体は、複数の帯電電位Ｖｃと複数の露光量Ｌとの組み合わせに対応する潜像電位Ｖｉのデータを予め記憶させておく記憶手段を備えている。そして、所定の帯電電位Ｖｃ１と所定の露光量Ｌ１との組み合わせに対応する潜像電位Ｖｉの値を呼び出して、プロセス制御における潜像電位Ｖｉを決定する（Ｓ５）。
呼び出した潜像電位Ｖｉと、先に用いた各Ｖｂｎから、各ＶｂｎのそれぞれについてΔＶｎ＝Ｖｉ−Ｖｂｎをもとめる。そして、各現像ローラ表面電位Ｖｂｎに対応する各現像部電位差ΔＶｎ（感光体表面電位−現像ローラ表面電位）を算出する（Ｓ６）。このときの各現像像領域電位差ΔＶｎは、各テストパターン画像の潜像部電位差である。
【００３９】
Ｓ３で求めた各現像ローラ表面電位Ｖｂｎに対応する各トナー付着量Ｍｎと、Ｓ６で求めた各現像ローラ表面電位Ｖｂｎに対応する各現像部電位差ΔＶｎより、トナー付着量Ｍｎと現像部電位差ΔＶｎとの対応関係がわかる。図６は、トナー付着量Ｍｎと現像部電位差ΔＶｎとの対応関係を示すグラフである。図６に示すようなトナー付着量Ｍｎと現像部電位差ΔＶｎとの対応関係に基づいて、線形近似を行い、トナー付着量Ｍｎと現像部電位差ΔＶｎとの関係式を求める。この関係式でトナー付着量Ｍｎが最小値（本実施形態ではＭｎ＝０）となるときの現像部電位差ΔＶｎ（現像開始電位差ΔＶ０）を算出する。ここで、現像開始電位差ΔＶ０＝トナー層電位差ΔＶｔで有るので、図３を用いて求めたΔＶ２と同じトナー層電位差ΔＶｔを算出することができる。
ここで、現像開始電電位差を求める際に、線形近似を用いたのは、トナー付着量の測定に光学センサを用いたため、１［ｇ／ｍ２］以下の低濃度の測定が不安定になるためである。よって、１［ｇ／ｍ２］以下の領域は近似により求めた。
【００４０】
トナー層表面電位Ｖｔを求める方法としては、現像ローラ１０７の表面のトナー層の電位を測定する表面電位計を設置し、トナー層表面電位Ｖｔを直接測定する方法がある。しかしながら、表面電位計により測定する方法だと表面電位計を設置する分、コスト高につながる。一方、本実施形態のように、トナー付着量Ｍｎと現像部電位差ΔＶｎとの対応関係に基づいて、トナー層電位差ΔＶｔを算出する方法であれば、表面電位計を設ける必要がなく、コスト削減を図ることができる。
【００４１】
プロセス制御では、非画像形成領域の帯電電位と現像ローラ表面電位との電位差の値が、画像形成領域の非画像部の電位である帯電電位Ｖｃ１と画像部現像ローラ表面電位Ｖｂｉとの電位差の値と、トナー層電位差ΔＶｔとの間になるように非画像形成領域の帯電電位を設定する（Ｓ８）。これにより、非画像形成領域にトナーが付着する消費されるトナーの量を削減することができる。特に、非画像形成領域の帯電電位と現像ローラ表面電位との電位差の値が、トナー層電位差ΔＶｔと同一になるように設定することにより、さらにトナーの消費量を削減することができる。
【００４２】
図６を用いて説明したトナー層電位差ΔＶｔの算出では、潜像電位Ｖｉを用いたが、この潜像電位Ｖｉは露光前の感光体２１の表面電位である帯電電位Ｖｃが異なると潜像電位Ｖｉも変化する。また、帯電電位Ｖｃが一定であっても露光量Ｌが異なると潜像電位Ｖｉも変化する。図７は、帯電電位Ｖｃ及び露光量Ｌと潜像部の感光体表面電位との関係を示すグラフである。図７では、３つの異なる帯電電位Ｖｃである初期帯電電位１〜３のそれぞれについて、横軸を露光量として縦軸に各露光量における感光体表面電位を示している。図７の３つの各帯電電位Ｖｃは、それぞれ、初期帯電電位１＝―５５０［Ｖ］、初期帯電電位２＝−４５０［Ｖ］、及び初期帯電電位３＝−３５０［Ｖ］であり、露光量については、Ｌａ＜Ｌｂである。このように、帯電電位及び露光量によって潜像電位は変化するため、図７に示すような帯電電位及び露光量に対応した光放電曲線（ＰＩＤＣ）を記憶手段に記憶しておき、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、其々の露光量、帯電電位における潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。
【００４３】
同様に、感光体２１の表面層の層厚が変化した場合でも潜像電位Ｖｉは変化する。図８は、層厚及び露光量と潜像部の感光体表面電位との関係を示すグラフである。図８は、感光体２１の表面層が２つの異なる層厚である表面層厚１及び表面層厚２のそれぞれについて、横軸を露光量として縦軸に露光量に対する感光体表面電位を示している。図８の２つの層厚は、それぞれ、表面層厚１＝２６［μｍ］、表面層厚２＝１７［μｍ］である。感光体２１の表面は、画像形成によって削れ、経時で薄くなっていく。よって、図８に示すような層厚に対応した光放電曲線（ＰＩＤＣ）を記憶手段に記憶しておき、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、其々の層厚における潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。
【００４４】
なお、層厚を求める方法としては、感光体２１に層厚を測定する層厚測定手段を設け、測定結果に基づいて潜像部の感光体電位を呼び出しても良い。また、感光体２１の走行距離に基づいて層厚を算出しても良い。この場合、感光体２１は経時で薄くなっていくため、感光体２１の走行距離と層厚との関係を予め計測し、記憶手段に記憶しておき、走行距離に基づいて層厚を呼び出し、呼び出した層厚に基づいて感光体電位を呼び出す。このように、感光体２１の走行距離に基づいて層厚を算出することにより、層厚測定手段を設ける必要がなく、コストの削減を図ることができる。
【００４５】
同様に、プリンタ１００の環境条件が変化した場合でも潜像電位Ｖｉは変化する。図９は、環境条件及び露光量と潜像部の感光体表面電位との関係を示すグラフである。図９は、２つの異なる環境条件である環境１及び環境２のそれぞれについて、横軸を露光量として縦軸に露光量に対する感光体表面電位を示している。図９の２つの環境条件について、環境１は、低温低湿環境（１０［℃］、１５［％］時）であり、環境２は、高温高湿環境（３０［℃］、８０［％］時）である。プリンタ１００の設置環境によって潜像電位Ｖｉは変化するので、図９に示すような環境に対応した光放電曲線（ＰＩＤＣ）を記憶手段に記憶しておき、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、其々の環境における潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。
【００４６】
図７、８及び９を用いて説明では、帯電電位、層厚、環境に関しては、一つのパラメータを測定する際には、他のパラメータは標準値を用い測定した実験結果を示した。しかし、帯電電位を変えて層厚を変化させると、光放電曲線は変化する。そのため、帯電電位、層厚、環境、露光量の其々の組み合わせで、潜像電位の値を記憶しておいても良い。
【００４７】
また、環境条件が異なるとトナー層電位差ΔＶｔも異なることがある。これは、環境の変化によりトナーの帯電量や搬送量が変化し、トナー層の電荷も変化するためである。そのため、トナー帯電量や搬送量が変化する温度条件や湿度条件を検知して検知結果に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを求め、このΔＶｔの値に応じて非画像形成領域の電位差ΔＶを決定する。例えば、環境条件１、環境条件２、及び環境条件３とある場合、それぞれについて、非画像形成領域の電位差ΔＶＩ、ΔＶＩＩ及びΔＶＩＩＩを決定する。図１０は、異なる環境条件におけるΔＶとトナー付着量との関係をグラフである。図１０ａは、高温高湿環境（３０［℃］、８０［％］時）である環境条件１のときのグラフであり、図１０ｂは、低温低湿環境（１０［℃］、１５［％］時）である環境条件２のときのグラフである。図１０についてΔＶＩ＞ΔＶＩＩであり、環境条件１の場合は、トナー層電位差ΔＶｔ＝ΔＶＩとなり、環境条件２の場合は、トナー層電位差ΔＶｔ＝ΔＶＩＩとなる。
温度湿度に応じたトナーの帯電量・搬送量の変化を予めして記憶部に記憶しておき、検出した環境に対応した帯電量・搬送量を記憶部から呼び出し、呼び出した値に基づいてトナー層電位Ｖｔを決定する。この場合、実測によるトナー層電位Ｖｔの決定は行わず、環境を検出（温度湿度の測定）することにより、トナー層電位Ｖｔを決定することができる。
【００４８】
同様に、感光体２１と現像ローラ１０７とを備えるトナー像形成部２０の運転履歴によっても、トナーの帯電量や搬送量が変化し、トナー層電位差ΔＶｔが異なる場合がある。よって、トナー像形成部２０の運転履歴（作像枚数カウントや、感光体走行距離）に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを求め、このＶｔの値に応じて非画像形成領域の電位差ΔＶを決定する。例えば、運転履歴１、運転履歴２、及び運転履歴３とある場合、それぞれについて、非画像形成領域の電位差ΔＶＩ、ΔＶＩＩ及びΔＶＩＩＩを決定する。図１１は、異なる運転履歴におけるΔＶとトナー付着量との関係をグラフである。図１１ａは、使用初期である運転履歴１のときのグラフであり、図１１ｂは、ある程度の枚数プリントした後である運転履歴２のときのグラフである。図１１についてΔＶＩ＜ΔＶＩＩであり、運転履歴１の場合は、トナー層電位差ΔＶｔ＝ΔＶＩとなり、運転履歴２の場合は、トナー層電位差ΔＶｔ＝ΔＶＩＩとなる。トナー像形成部２０による作像枚数が多いほど、または、感光体２１の走行距離が多いほど、トナー層電位差ΔＶｔは小さくなり、非画像形成領域の電位差ΔＶも小さくなるように設定する。
運転履歴に応じたトナーの帯電量・搬送量の変化を予めして記憶部に記憶しておき、検出した運転履歴に対応した帯電量・搬送量を記憶部から呼び出し、呼び出した値に基づいてトナー層電位Ｖｔを決定する。この場合、実測によるトナー層電位Ｖｔの決定は行わず、運転履歴を検出することにより、トナー層電位Ｖｔを決定することができる。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、潜像担持体である感光体２１表面の非画像形成領域の表面電位から現像ローラ表面電位の電位を引いた値である非画像形成領域電位差ΔＶ４を、感光体２１表面の画像形成領域の非潜像部での電位から現像剤担持体である現像ローラ１０７の電位である現像ローラ表面電位の電位を引いた値である非潜像部電位差ΔＶ３より大きく（マイナス極性方向としては「より小さく」）、トナー層電位差ΔＶｔ以下（マイナス極性方向としては「以上」）に設定している。このように、非画像形成領域電位差ΔＶ４を非潜像部電位差ΔＶ３よりもトナー層電位差ΔＶｔに近い値となるように設定することにより、非画像形成領域に逆帯電トナーが付着することを抑制できる。また、非画像形成領域電位差ΔＶ４をトナー層電位差ΔＶｔ（＝ΔＶ２）以下となるように設定することにより、非画像形成領域に正常帯電トナーが付着することを防止できる。
また、複数のテストパターン画像濃度であるトナー付着量Ｍｎと複数の潜像部電位差である現像部電位差ΔＶｎとの対応関係に基づいて、トナー層電位差ΔＶｔを算出する方法であれば、表面電位計を設ける必要がなく、コスト削減を図ることができる。
また、帯電電位Ｖｃに対応する潜像電位を記憶手段に記憶し、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、そのときの帯電電位Ｖｃにおける潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。このトナー層電位差ΔＶｔに基づいて非画像形成領域の帯電電位を決定することにより、帯電電位Ｖｃの変更に対応した非画像形成領域の帯電電位とすることができる。
また、露光量Ｌに対応する潜像電位を記憶手段に記憶し、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、そのときの露光量Ｌにおける潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。このトナー層電位差ΔＶｔに基づいて非画像形成領域の帯電電位を決定することにより、露光量Ｌの変更に対応した非画像形成領域の帯電電位とすることができる。
また、感光体２１の表面層の層厚に対応する潜像電位を記憶手段に記憶し、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、そのときの層厚における潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。このトナー層電位差ΔＶｔに基づいて非画像形成領域の帯電電位を決定することにより、層厚の変化に対応した非画像形成領域の帯電電位とすることができる。
特に、層厚を算出する層厚算出手段が、感光体２１の走行距離に基づいて層厚を算出することにより、層厚測定手段を設ける必要がなく、コストの削減を図ることができる。
また、環境条件に対応する潜像電位を記憶手段に記憶し、非画像形成領域の帯電電位を設定するときに、そのときの環境条件における潜像電位を記憶手段から読み出し、読み出した値に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを算出する。このトナー層電位差ΔＶｔに基づいて非画像形成領域の帯電電位を決定することにより、環境条件の変化に対応した非画像形成領域の帯電電位とすることができる。
また、温度センサの検知結果に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを決定することにより、温度の変化に対応したトナー層電位差ΔＶｔに基づいて、非画像形成領域の帯電電位を算出することができる。
また、湿度センサの検知結果に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを決定することにより、湿度の変化に対応したトナー層電位差ΔＶｔに基づいて、非画像形成領域の帯電電位を算出することができる。
また、感光体２１及び現像ローラ１０７を備えるトナー像形成部２０の運転履歴情報に基づいてトナー層電位差ΔＶｔを決定することにより、トナー像形成部２０の経時劣化に対応したトナー層電位差ΔＶｔに基づいて、非画像形成領域の帯電電位を算出することができる。
特に、運転履歴情報を、作像枚数カウント情報に基づいて算出することにより、特別な部材設けることなく非画像形成領域の帯電電位を算出することができ、コスト削減を図ることができる。
一方、運転履歴情報を、感光体２１の走行距離情報に基づいて算出するものであっても、特別な部材設けることなく非画像形成領域の帯電電位を算出することができ、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】トナー像形成部の概略構成図。
【図３】現像部電位差を変化させたときの、現像部電位差と感光体へのトナー単位付着量との関係を示すグラフ。
【図４】実行タイミングで行われるプロセス制御のフローチャート。
【図５】光学センサの出力値とトナー付着量との関係を示すグラフ、（ａ）は、ブラックのテストパターンに対する光学センサの出力値とトナー付着量との関係を示すグラフ、（ｂ）は、カラーのテストパターンに対する光学センサの出力値とトナー付着量との関係を示すグラフ。
【図６】トナー付着量と現像部電位差との対応関係を示すグラフ。
【図７】帯電電位及び露光量と潜像部の感光体表面電位との関係を示すグラフ。
【図８】層厚及び露光量と潜像部の感光体表面電位との関係を示すグラフ。
【図９】環境条件及び露光量と潜像部の感光体表面電位との関係を示すグラフ。
【図１０】異なる環境条件におけるΔＶとトナー付着量との関係をグラフ、（ａ）は、高温高湿環境（３０［℃］、８０［％］時）のときのグラフで、（ｂ）は、低温低湿環境（１０［℃］、１５［％］時）のときのグラフ。
【図１１】異なる運転履歴におけるΔＶとトナー付着量との関係をグラフ、（ａ）は、使用初期のときのグラフであり、（ｂ）は、ある程度の枚数プリントした後のときのグラフ。
【符号の説明】
【００５１】
１      中間転写ベルト
５      二次転写ローラ
６      レジストローラ
９      光書込ユニット
１０    現像装置
２０    トナー像形成部
２１    感光体
１００  プリンタ
１０６  供給ローラ
１０７  現像ローラ
１０８  現像バイアス電源
１０９  帯電電源
１１０  トナー層規制部材
１２０  制御部
１３０  帯電ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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