(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
該帯電手段によって帯電された該潜像担持体の表面を画像情報に基づいて露光し静電潜像を形成する露光手段と、
該潜像担持体上の該静電潜像にトナーを転移させて現像する現像手段と、
該潜像担持体の表面移動方向における該露光手段によって該静電潜像が形成される潜像形成位置と該現像手段によって現像される現像位置との間の位置で該潜像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、
該潜像担持体の表面上における該露光手段によって露光された露光部の表面電位である露光部電位を算出する露光部電位算出手段と、を有し、
該露光部電位算出手段は、該電位検出手段が検出した表面電位のうち、帯電電位側の極性について、予め設定された電位閾値よりも小さい値となる表面電位の検出値に基づいて該露光部電位を算出する画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面上の帯電後に露光がされなかった非露光部の表面電位である非露光部電位の変化と、該潜像担持体の経時変化と、使用環境の変化と、の少なくとも何れか一つに基づいて、上記露光部電位と、該非露光部電位との間の値となるように上記電位閾値を設定する電位閾値設定手段を備え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、
上記電位閾値は、上記非露光部電位と予め設定された所定の電位との差であ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、
装置内の温湿度を検出する温湿度検出手段を有し、
該温湿度検出手段によって検出した温湿度情報に基づいて、上記所定の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の何れかに記載の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面移動距離を検出する表面移動距離検出手段を有し、
該表面移動距離検出手段によって検出した表面移動距離情報に基づいて、上記所定の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１の画像形成装置において、
装置内の温湿度を検出する温湿度検出手段を有し、
該温湿度検出手段によって検出した温湿度情報に基づいて、上記電位閾値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１または５の何れかに記載の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面移動距離を検出する表面移動距離検出手段を有し、
該表面移動距離検出手段によって検出した表面移動距離情報に基づいて、上記電位閾値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置において、
上記露光部電位算出手段によって電位を算出する上記静電潜像を形成するときの上記露光手段による露光光量を通常の画像形成時よりも大きく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、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体等の潜像担持体の表面上を一様帯電し、帯電後の表面に画像情報に応じた露光光を照射して潜像を形成し、現像手段によって潜像を現像することによって潜像担持体上にトナー像等の可視像を形成する。
この種の画像形成装置は、使用環境（温度・湿度）の変化や経時変化に対して、画像濃度が変化することがある。安定した画像濃度を得るために、所謂プロセスコントロールという制御を実行する画像形成装置が知られている。このプロセスコントロールは、潜像担持体上に画像濃度調整用の階調パターンを作成し、潜像担持体上または被転写体上の階調パターンの画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて作像条件を変更するものである。
【０００３】
プロセスコントロールでは、階調パターンの画像濃度を光学的検出手段（以下、光学センサという）により検出し、その検出値から階調パターンのトナー付着量を求める。また、階調パターン作像時に潜像担持体上に形成される潜像の露光部の電位である露光部電位と現像バイアスとから現像ポテンシャルを求める。そして、現像ポテンシャル（Ｘ軸）に対するトナー付着量（Ｙ軸）の関係式「ｙ＝ａｘ＋ｂ」（傾きａ：現像γ、Ｘ軸切片：現像開始電圧Ｖｋ）を求める。
プロセスコントロールを実行した後は、求めた上記関係式から、目標のトナー付着量となるように露光量、帯電バイアスまたは現像バイアス等の作像条件を変更する。これにより、使用環境（温度・湿度）の変化や経時変化が生じても画像濃度の安定化を図ることができる。
【０００４】
上述した階調パターン作像時の露光部電位は、潜像担持体の表面電位を検出する電位センサの検出結果に基づいて抽出される。露光部電位の抽出方法としては、次のようなものが知られている。すなわち、潜像が書き込まれる露光位置から電位センサの電位検出位置までのレイアウト距離と、潜像担持体の表面移動速度とに基づいて、階調パターンの露光部が電位検出位置に到達するタイミングに同期した電位センサの検出結果から露光部電位を抽出する。
また、露光部電位を抽出する他の方法としては、一様帯電後に露光されない非露光部の電位である非露光部電位と上記露光部電位との間の値となるように予め設定された電位閾値を用いて露光部電位を抽出する方法が特許文献１に記載されている。この露光部電位の抽出方法では、所定の周期で連続的に潜像担持体の表面電位を検出し、その検出結果が帯電電位側の極性について上記電位閾値未満の表面電位となってから所定時間の検出結果を用いて露光部電位を算出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した階調パターンの露光部が電位検出位置に到達するタイミングに同期した検出結果から露光部電位を抽出する抽出方法では、次のような不具合が生じることがある。すなわち、ソフトの負荷によるタイマ誤差の影響で階調パターンの露光部が実際に電位検出位置を通過したタイミングと、電位センサが階調パターンの露光部電位として表面電位を検出したタイミングとにずれが生じる。その結果、階調パターンの露光部電位を誤って抽出してしまう。
【０００６】
特許文献１に記載の露光部電位の抽出方法では、連続的に検出した潜像担持体の表面電位のうち、上記電位閾値未満となった値を露光部電位の算出に用いるため、ソフトの負荷によるタイマ誤差の影響を受けることなく露光部電位の抽出を行うことができる。
しかしながら、次のような不具合が生じるおそれがある。
【０００７】
すなわち、帯電装置に印加される帯電バイアスが一定であっても、潜像担持体の経時変化や使用環境によって一様帯電後の潜像担持体の帯電電位（＝非露光部電位）は変化する。このため、ある条件で非露光部電位と露光部電位との間の値に電位閾値を設定しても、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化によって非露光部電位が小さくなり、帯電電位側の極性について非露光部電位が電位閾値よりも小さくなるおそれがある。
また、一様帯電した潜像担持体の表面を露光したときの表面電位の減少量も潜像担持体の経時変化や使用環境によって変化する。このため、ある条件で非露光部電位と露光部電位との間に電位閾値を設定しても、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化によって露光したときの表面電位の減少量が小さくなり、帯電電位側の極性について露光部電位が電位閾値よりも大きくなるおそれもある。
これらの場合、電位閾値が非露光部電位と露光部電位との間の範囲から外れてしまい、電位閾値に基づいて露光部電位を抽出することができなくなる。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化が生じても安定的に露光部電位を抽出することが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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該帯電手段によって帯電された該潜像担持体の表面を画像情報に基づいて露光し静電潜像を形成する露光手段と、該潜像担持体上の該静電潜像にトナーを転移させて現像する現像手段と、該潜像担持体の表面移動方向における該露光手段によって該静電潜像が形成される潜像形成位置と該現像手段によって現像される現像位置との間の位置で該潜像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、該潜像担持体の表面上における該露光手段によって露光された露光部の表面電位である露光部電位を算出する露光部電位算出手段と、を有し、該露光部電位算出手段は、該電位検出手段が検出した表面電位のうち、帯電電位側の極性について、予め設定された電位閾値よりも小さい値となる表面電位の検出値に基づいて該露光部電位を算出する画像形成装置において、上記潜像担持体の表面上の帯電後に露光がされなかった非露光部の表面電位である非露光部電位の変化と、該潜像担持体の経時変化と、使用環境の変化と、の少なくとも何れか一つに基づいて、上記露光部電位と、該非露光部電位との間の値となるように上記電位閾値を設定する電位閾値設定手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化が生じても安定的に露光部電位を抽出することができる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のプリンタで実行されるプロセスコントロール動作の制御フロー図。
【図２】実施形態に係るプリンタの一例を示す概略構成図。
【図３】プリンタにおける制御手段を構成する電気回路の一部を示すブロック図。
【図４】中間転写ベルト上に形成された階調パターンと、トナー付着量センサとを模式的に示す説明図。
【図５】電位センサによって検出される階調パターンの検出結果の一例を示すグラフ。
【図６】Ｐ１０のパッチの露光部の位置の抽出方法を模式的に示す説明図。
【図７】Ｐ１〜Ｐ９のパッチの露光部電位の算出方法の説明図。
【図８】Ｐ１０の露光光量を大きくした条件で作像したときの階調パターンの検出結果を示すグラフ。
【図９】Ｐ１０の帯電電位を小さくした条件で作像したときの階調パターンの検出結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を、電子写真方式によって画像を形成する画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図２は、実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタ１００を示す概略構成図である。
【００１３】
プリンタ１００は、二つの光書込ユニット１（ＹＭ，ＣＫ）と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成するための四つのプロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とを備えている。また、給紙路３０、転写前搬送路３１、手差し給紙路３２、手差しトレイ３３、レジストローラ対３４及び搬送ベルトユニット３５を備えている。さらに、定着装置４０、搬送切替装置５０、排紙路５１、排紙ローラ対５２、排紙トレイ５３、第一給紙カセット１０１、第二給紙カセット１０２及び再送装置（再送路５４、スイッチバック路５５及びスイッチバック後搬送路５６）等も備えている。
【００１４】
第一給紙カセット１０１及び第二給紙カセット１０２は、それぞれ内部に記録媒体としての転写紙Ｐの束を収容している。そして、第一給紙ローラ１０１ａまたは第二給紙ローラ１０２ａの何れかが回転駆動することにより、第一給紙カセット１０１または第二給紙カセット１０２内の紙束における一番上の転写紙Ｐを給紙路３０に向けて送り出す。この給紙路３０には、後述する二次転写ニップの直前で転写紙Ｐを搬送するための転写前搬送路３１が続いている。第一給紙カセット１０１または第二給紙カセット１０２から送り出された転写紙Ｐは、給紙路３０を経て転写前搬送路３１に進入する。
【００１５】
プリンタ１００の筺体における図２中の右側面には、手差しトレイ３３が筺体に対して開閉可能に配設されており、筺体に対して開いた状態でトレイ上面に紙束が手差しされる。手差しされた紙束における一番上の転写紙Ｐは、手差しトレイ３３の送出ローラによって転写前搬送路３１に向けて送り出される。
【００１６】
二つの光書込ユニット１（第一光書込ユニット１ＹＭ、第二光書込ユニット１ＣＫ）は、それぞれ、レーザーダイオード、ポリゴンミラー、各種レンズなどを有している。そして、プリンタ１００の外部のスキャナによって読み取られた画像情報や、パーソナルコンピュータから送られてくる画像情報に基づいて、レーザーダイオードを駆動する。これにより、プロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が備える潜像担持体としての感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が、光走査される。具体的には、プロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図示しない駆動手段によってそれぞれ図２中の反時計回り方向に回転駆動される。
【００１７】
第一光書込ユニット１ＹＭは、駆動中のイエロー用感光体３Ｙ及びマゼンタ用感光体３Ｍに対して、レーザー光をそれぞれ回転軸線方向に偏向させながら照射することで、光走査処理を行う。これにより、イエロー用感光体３Ｙ及びマゼンタ用感光体３Ｍには、それぞれ、Ｙ画像情報及びＭ画像情報に基づいた静電潜像が形成される。
また、第二光書込ユニット１ＣＫは、駆動中のシアン用感光体３Ｃ及びブラック用感光体３Ｋに対して、レーザー光をそれぞれ回転軸線方向に偏向させながら照射することで、光走査処理を行う。これにより、シアン用感光体３Ｃ及びブラック用感光体３Ｋには、それぞれ、Ｃ画像情報及びＫ画像情報に基づいた静電潜像が形成される。
【００１８】
プロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を有している。また、プロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、その周囲に配設される各種機器とを一つのユニットとして共通の支持体によって支持しており、それらがプリンタ１００本体に対して着脱可能になっている。
各プロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、互いに使用するトナーの色が異なる点を除いて同様の構成になっている。このため、以下の説明では、使用するトナーの色を示す「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」という添字は適宜省略する。
【００１９】
各色のプロセスユニット２は、感光体３のほか、これの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像装置４を有している。また、回転駆動される感光体３の表面に対して一様帯電処理を施す帯電装置９や、後述する一次転写ニップを通過した後の感光体３の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするドラムクリーニング装置６なども有している。また、帯電装置９によって帯電された感光体３の表面に光書込ユニット１からのレーザー光が照射される潜像形成位置に対して感光体３の表面移動方向下流側の感光体３の表面と対向する位置には、感光体３の表面電位を検出する電位センサ５を備える。
【００２０】
図２に示すプリンタ１００は、四つのプロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を、後述する中間転写ベルト６１に対してその無端移動方向に沿って並べたいわゆるタンデム型の構成になっている。
【００２１】
感光体３としては、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材の塗布による感光層を形成したドラム状のものを用いている。但し、感光体としてはドラム状のものに限らず無端ベルト状のものを用いてもよい。
【００２２】
現像装置４は、図示しない磁性キャリアと非磁性のＹトナーとを含有する二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いて潜像を現像するものである。現像装置４として、二成分現像剤の代わりに、磁性キャリアを含まない一成分現像剤によって現像を行うタイプのものを使用してもよい。各色の現像装置４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対しては、図示しない各色用のトナー補給装置によって、各色のトナーを収容するトナーボトル１０３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内のトナーがそれぞれ適宜補給される。
【００２３】
現像装置４には図示しないトナー濃度検知手段であるトナー濃度センサが設けられている。トナー濃度センサは、現像装置４内の現像剤に対して、磁性体であるキャリアに起因する透磁率を検出し、一定体積中に含まれるキャリア量からトナーの濃度を算出している。このトナー濃度センサによって現像装置４内のトナー濃度を検出し、この検出結果に基づいてトナー補給装置の駆動を制御して、現像装置４内のトナー濃度を一定範囲内（例えば５［ｗｔ％］〜９［ｗｔ％］）に調整している。
【００２４】
ドラムクリーニング装置６としては、クリーニング部材であるポリウレタンゴム製のクリーニングブレードを感光体３に押し当てる方式のものを用いているが、他の方式のものを用いてもよい。クリーニング性を高める目的で、図２に示すドラムクリーニング装置６では、回転自在なファーブラシを感光体３に当接させる方式のものを採用している。このファーブラシは、図示しない固形潤滑剤から潤滑剤を掻き取って微粉末にしながら感光体３表面に塗布する役割も兼ねている。
【００２５】
ドラムクリーニング装置６に対して感光体３の表面移動方向下流側、且つ、帯電装置９に対して感光体３の表面移動方向上流側には不図示の除電ランプが配設されており、この除電ランプもプロセスユニット２の一部になっている。除電ランプは、ドラムクリーニング装置６を通過した後の感光体３表面を光照射によって除電する。除電された感光体３の表面は、帯電装置９によって一様に帯電された後、上述した光書込ユニット１による光走査が施される。なお、帯電装置９は、図示しない電源から帯電バイアスの供給を受けながら回転駆動するものである。かかる方式に代えて、感光体３に対して非接触で帯電処理を行うスコロトロンチャージャ方式を採用してもよい。
【００２６】
四つのプロセスユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、転写ユニット６０が配設されている。この転写ユニット６０は、複数の支持ローラによって張架している無端ベルトである像担持体としての中間転写ベルト６１を、四つの感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に当接させている。そして、複数の支持ローラ（６３、６７、６８、６９、７１）のうちの一つである駆動ローラ６７が回転駆動することによって、中間転写ベルト６１が図２中の時計回り方向に走行（無端移動）する。また、四つの感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のそれぞれと中間転写ベルト６１とが当接する位置では、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）用の一次転写ニップが形成されている。
【００２７】
一次転写ニップの近傍には、一次転写部材としての一次転写ローラ６２が、中間転写ベルトの内周面に囲まれた空間すなわちベルトループ内に配設されている。そして、一次転写ローラ６２によって中間転写ベルト６１は、感光体３に向けて押圧されている。これら一次転写ローラ６２には、それぞれ図示しない電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、それぞれの一次転写ニップでは、感光体３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のトナー像を中間転写ベルト６１に向けて静電移動させる一次転写電界が形成される。
【００２８】
図２中の時計回り方向の無端移動に伴ってＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく中間転写ベルト６１の外周面には、各一次転写ニップでトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト６１の外周面には四色重ね合わせトナー像（以下「四色トナー像」という。）が形成される。
【００２９】
図２中の中間転写ベルト６１の下方には、二次転写ローラ７２が配設されており、これは中間転写ベルト６１における二次転写バックアップローラ６８に対する掛け回し箇所にベルト外周面から当接して二次転写ニップを形成している。これにより、中間転写ベルト６１の外周面と、二次転写ローラ７２の表面とが当接する二次転写ニップが形成されている。
【００３０】
二次転写ローラ７２には図示しない電源によって二次転写バイアスが印加されている。一方、中間転写ベルト６１のループ内の二次転写バックアップローラ６８は接地されている。これにより、二次転写ニップ内に二次転写電界が形成されている。
【００３１】
二次転写ニップの図２中の右側には、上述のレジストローラ対３４が配設されており、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを中間転写ベルト６１上の四色トナー像に同期させ得るタイミングで二次転写ニップに送り出す。二次転写ニップ内では、中間転写ベルト６１上の四色トナー像が二次転写電界やニップ圧の影響によって転写紙Ｐに一括二次転写され、転写紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。
【００３２】
二次転写ニップを通過した中間転写ベルト６１の外周面には、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、中間転写ベルト６１に当接するベルトクリーニング装置７５によってクリーニングされる。
【００３３】
二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、中間転写ベルト６１から離間して、搬送ベルトユニット３５に受け渡される。この搬送ベルトユニット３５は、無端ベルト状の搬送ベルト３６を搬送駆動ローラ３７と搬送従動ローラ３８とによって張架しながら、搬送駆動ローラ３７の回転駆動によって図２中の反時計回り方向に搬送ベルト３６を無端移動させる。そして、二次転写ニップから受け渡された転写紙Ｐを搬送ベルト３６の外周面の張架面に保持しながら、搬送ベルト３６の無端移動に伴って搬送して定着手段としての定着装置４０に受け渡す。
【００３４】
二次転写ニップを通過し、搬送ベルト３６によって定着装置４０に受け渡された転写紙Ｐは、定着装置４０内に送られて定着ニップに挟み込まれる。そして、定着ニップでの加圧や加熱などの作用により、転写紙Ｐに対するトナー像の定着処理が施される。二次転写ニップで第一面にトナー像が転写され、且つ、定着装置４０でその第一面にトナー像が定着された転写紙Ｐは、搬送切替装置５０に向けて送り出される。
【００３５】
プリンタ１００においては、搬送切替装置５０、再送路５４、スイッチバック路５５、スイッチバック後搬送路５６等により、再送手段が構成されている。具体的には、搬送切替装置５０は、定着装置４０から受け取った転写紙Ｐのその後の搬送先を、排紙路５１と再送路５４との何れかに切り替える。
【００３６】
転写紙Ｐの第一面だけに画像を形成する片面モードのプリントジョブの実行時には、転写紙Ｐの搬送先を排紙路５１に設定する。これにより、第一面だけに画像が形成された転写紙Ｐを、排紙路５１経由で排紙ローラ対５２に送って、機外の排紙トレイ５３上に排紙する。また、転写紙Ｐの両面に対してそれぞれ画像を形成する両面モードのプリントジョブの実行時において、両面にそれぞれ画像が定着された転写紙Ｐを定着装置４０から受け取ったときにも、転写紙Ｐの搬送先を排紙路５１に設定する。これにより、両面に画像が形成された転写紙Ｐを、機外の排紙トレイ５３上に排紙する。
一方、両面モードのプリントジョブの実行時において、第一面だけに画像が定着された転写紙Ｐを定着装置４０から受け取ったときには、転写紙Ｐの搬送先を再送路５４に設定する。
【００３７】
再送路５４には、スイッチバック路５５が繋がっており、再送路５４に送られた転写紙Ｐはこのスイッチバック路５５に進入する。そして、転写紙Ｐの搬送方向の全領域がスイッチバック路５５に進入すると、転写紙Ｐの搬送方向が逆転されて、転写紙Ｐがスイッチバックする。スイッチバック路５５には、再送路５４の他に、スイッチバック後搬送路５６が繋がっており、スイッチバックした転写紙Ｐは、このスイッチバック後搬送路５６に進入する。このとき、転写紙Ｐの上下が反転する。
【００３８】
そして、上下反転した転写紙Ｐは、スイッチバック後搬送路５６と給紙路３０とを経由して二次転写ニップに再送される。二次転写ニップで第二面にもトナー像が転写された転写紙Ｐは、定着装置４０を経由して第二面にトナー像が定着された後、搬送切替装置５０と排紙路５１と排紙ローラ対５２とを経由して、排紙トレイ５３上に排紙される。
【００３９】
プリンタ１００は、Ｋ用の一次転写ニップに対して中間転写ベルト６１の表面移動方向下流側で、且つ、二次転写ニップに対して中間転写ベルト６１の表面移動方向上流側、となる中間転写ベルト６１の表面と対向する位置にトナー付着量センサ６４を備える。トナー付着量センサ６４は、反射型の光学式センサである。
反射型の光学式センサであるトナー付着量センサ６４は、発光素子と受光素子とを有し、発光素子から照射された光は、中間転写ベルト６１上に作成されたトナーパッチによって反射され、受光素子にて受光され信号に変換される。その信号の変化を読み取ることでテストパターンの情報を類推し、トナーパッチの付着量を検知している。
【００４０】
また、各色のプロセスユニット２は、潜像形成位置に対して感光体３の表面移動方向下流側で、且つ、現像ローラが感光体３と対向する現像領域に対して感光体３の表面移動方向上流側となる感光体３の表面に対向する位置に電位センサ５を備える。電位センサ５は、感光体３の表面上の対向する位置（電位検出位置）の電位を検出する電位検出手段である。この電位検出手段の検出結果に基づいて、感光体３の表面上において一様帯電された後にレーザー光が照射されなかった非露光部の表面電位である非露光部電位と、一様帯電された後にレーザー光が照射された露光部の表面電位である露光部電位とを検出する。
プリンタ１００では、電位センサ５によって感光体３の表面電位を測定し、現像バイアスと露光後の感光体３の表面電位（露光部電位ＶＬ）との電位差分の値から現像ポテンシャルを算出している。
【００４１】
プリンタ１００においては、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を定期的に実行する。
図３は、プリンタ１００における制御手段を構成する電気回路の一部を示すブロック図である。この制御手段では、画像濃度制御手段の一つとして、電位制御装置１１０を備える。電位制御装置１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、制御プログラムや各種データを記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備えている。
【００４２】
電位制御装置１１０は、図３中の左側に示す各種センサやメモリから取得される情報を用いて画像形成条件を決定し、図３中の右側に示す各装置の制御条件を決定する。電位制御装置１１０による画像濃度制御をプリンタ１００の電源ＯＮ時、印刷開始前、所定枚数（例えば、５００枚）印刷後、印刷終了後などの印刷動作と排他的に定期的に実行する。
【００４３】
画像濃度制御では、四つのプロセスユニット２のそれぞれにおいて、複数の濃度の異なるトナーパッチからなる階調パターンを作像し、この階調パターン作像時の静電潜像の電位を電位センサ５で検出する。また、作像した階調パターンの各トナーパッチの中間転写ベルト６１上でのトナー付着量をトナー付着量センサ６４で検出する。さらに、この作像時の現像装置４内の現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ１０６で検出する。電位制御装置１１０は、これらの検出結果に基づいて、目標のトナー付着量となる帯電バイアス、現像バイアス、露光量を算出する装置である。
【００４４】
すなわち、各トナーパッチについて、トナー付着量センサ６４で検出した検出値と、トナー濃度センサ１０６で検出したトナー濃度と、電位センサ５によって検出した感光体３の露光後の表面電位とを電位制御装置１１０に入力する。さらに、各トナーパッチ作成時の現像バイアスと、目標付着量とを電位制御装置１１０に入力する。これらの入力に基づいて、電位制御装置１１０は帯電装置９の帯電バイアス、現像装置４の現像ローラに印加する現像バイアス、露光手段である光書込ユニット１の露光量、及び、トナー濃度制御目標値を出力する。
【００４５】
プリンタ１００では、ここで出力した作像条件にしたがって、各バイアス、トナー補給を制御することで、安定的な画像濃度を提供している。トナー補給の制御は、出力したトナー濃度制御目標値とトナー濃度センサ１０６の検出結果とを比較し、トナー濃度制御目標値よりも検出したトナー濃度が低い場合にトナー補給装置１０４を駆動し、現像装置４にトナーを補給する。
プリンタ１００では、図２に示す中間転写ベルト６１上に濃度の異なる複数のトナーパッチからなる階調パターンを作像し、トナー付着量センサ６４を用いてトナー付着量を検出し、上述した画像濃度制御を実行する。
【００４６】
プリンタ１００では、画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するために、上述した画像濃度制御として調整モード（以下、「プロセスコントロール動作」ともいう）が実行される。
【００４７】
図１は、本実施形態のプリンタ１００で実行されるプロセスコントロール動作の制御フロー図である。
このプロセスコントロール動作では、濃度検知を行うために各色複数の階調パターンを、帯電バイアス、現像バイアスを適当なタイミングで順次切り替えることにより中間転写ベルト６１上に作像する（Ｓ３）。そして、これらの階調パターンの反射光を、図２に示すように、駆動ローラ６７近傍の中間転写ベルト６１の外周面に対向するように配置されたトナー付着量センサ６４によって検知し、その出力電圧を付着量に変換する（Ｓ５）。また、感光体３の表面上における潜像形成位置に対して表面移動方向下流側、且つ、現像ローラとの対向位置に対して表面移動方向上流側の位置に配置された電位検出手段である電位センサ５によって感光体３の表面電位を検出する（Ｓ４）。そして、この検出した表面電位のうちの露光された感光体３の表面電位である露光部電位（ＶＬ）と、現像バイアスとの電位の差分値から現像ポテンシャルを算出する（Ｓ６）。
【００４８】
このプロセスコントロール動作で算出する階調パターンの各パッチ部の現像ポテンシャルは、現像ローラ印可された現像バイアスＶｂと、電位センサ５により検出した感光体３表面上で露光後の各パッチの露光部電位ＶＬと、から下記（１）式により求められる。
現像ポテンシャル［−Ｖ］＝現像バイアスＶｂ［−Ｖ］−露光部電位ＶＬ［−Ｖ］  ・・・・（１）
【００４９】
そして、トナー付着量センサ６４で検出したトナー付着量と、上記現像ポテンシャルとの関係より、現像能力を表す現像γと、現像開始電圧Ｖｋとの算出を行い、現像ポテンシャル（Ｘ軸）とトナー付着量（Ｙ軸）との関係式（下記（２）式）を算出する。
ｙ＝ａｘ＋ｂ  ・・・・（２）
上記（２）式において、一次関数の傾きを示す「ａ」は現像能力を示す「現像γ」であり、上記（２）式のグラフのＸ軸切片は現像開始電圧Ｖｋとなる。
この算出した関係式に基づき、現像バイアス値などの印刷時の作像条件を決定する制御を行う。
【００５０】
露光部電位ＶＬは、電位センサ５の検出結果に基づいて算出されるが、電位センサ５の検出結果は、周期的に検出される電位の情報であり、この電位の情報の中には帯電の後に露光されていない部分の電位（非露光部電位）の情報も含まれている。このため、電位センサ５の検出結果から露光部電位ＶＬを抽出する必要がある。
プリンタ１００では、階調パターンを形成する複数のトナーパッチのうちの一つのトナーパッチを形成する際の非露光部電位と露光部電位との間の値となるように設定された電位閾値を用いて露光部電位を抽出する。具体的には、電位センサ５が所定の周期で連続的に感光体３の表面電位を検出し、電位センサ５が検出した表面電位のうち、帯電電位側の極性について電位閾値以下となる表面電位の値を用いて露光部電位ＶＬを算出する。
【００５１】
ここで、電位閾値が予め定められた一定の値だと、次のような不具合が生じる。
すなわち、帯電装置９に印加される帯電バイアスが一定であっても、感光体３の経時変化や使用環境によって感光体３の帯電電位は変化する。また、一様帯電した感光体３の表面を露光したときの表面電位の減少量、すなわち、非露光部電位と露光部電位との電位差も感光体３の経時変化や使用環境によって変化する。
このため、プリンタ１００の使用開始時等のある条件で非露光部電位と露光部電位ＶＬとの間の値となるように電位閾値を設定したとしても、感光体３の経時変化や使用環境によって、帯電電位側の極性について非露光部電位が電位閾値よりも小さくなるおそれがある。また、帯電電位側の極性について露光部電位ＶＬが電位閾値よりも大きくなるおそれもある。これらの場合、電位閾値が帯電電位と露光部電位ＶＬとの間の範囲から外れてしまい、電位閾値に基づいて露光部電位ＶＬを算出することができなくなる。
【００５２】
これに対して本実施形態のプリンタ１００の電位制御装置１１０は、感光体３の表面上の帯電後に露光がされなかった非露光部の表面電位、感光体３の経時変化または使用環境の少なくとも何れか一つに基づいて、電位閾値を設定する。これにより、感光体３の表面上の帯電後に露光がされた露光部の表面電位である露光部電位ＶＬと、非露光部の表面電位である非露光部電位との間の値となるように電位閾値を設定することができる。
【００５３】
図１に示すように、プロセスコントロール動作では、まず帯電装置９によって感光体３の表面を一様帯電する（Ｓ１）。このときの感光体３の表面電位を電位センサ５で検出し、その検出結果に基づいて電位閾値を設定する（Ｓ２）。電位閾値は、非露光部電位と露光部電位ＶＬとの間の値となるように設定される。
【００５４】
電位閾値は、階調パターンを作成時の感光体３の表面電位の情報から各パッチ部の露光部電位を抽出する際に用いる値である。この一様帯電における帯電バイアスは、前回のプロセスコントロール動作で調整したトップ濃度となるような作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光光量）における帯電バイアスと同じ値に設定する。また、詳細は後述するが、階調パターンを形成するトナーパッチのうち、最も画像濃度が高いトナーパッチ（Ｐ１０）を作成する際の帯電電位も前回のプロセスコントロール動作で調整したトップ濃度となるような作像条件における帯電バイアスと同じ値に設定する。本実施形態では、電位閾値を一様帯電時の感光体３の表面電位よりもマイナス極性について小さい値に設定する。これにより、電位閾値が最も画像濃度が高いトナーパッチ（Ｐ１０）を作成する際の帯電電位（非露光部電位）よりもマイナス極性についての電位が大きくなることを防止できる。
【００５５】
そこで、本実施形態の電位閾値設定手段である電位制御装置１１０は、この一様帯電を行ったときの表面電位（帯電電位）に対して、下記（３）式の関係を満たすように電位閾値を設定する。
電位閾値［−Ｖ］＝帯電電位［−Ｖ］−α［−Ｖ］  ・・・・（３）
【００５６】
上記（３）式において、「α」の初期値としては、例えば、「α＝２００［Ｖ］」に設定する。これにより、電位閾値は、最も画像濃度が高いトナーパッチを作成する際の非露光部電位の値に応じて変化し、この非露光部電位よりも「α」だけマイナス極性の電位が低い値となる。よって、帯電電位側の極性（本実施形態では「マイナス極性」）について非露光部電位が電位閾値よりも小さくなることを防止できる。
【００５７】
また、経時変化等によって感光体３の特性が変化した場合、一様帯電がなされた感光体３の表面電位が同じで露光量が同じであっても電荷の減少量が低下し、露光部電位ＶＬが上昇してしまい、露光部電位ＶＬよりも電位閾値が小さくなってしまうおそれがある。
例えば、最も画像濃度が高いトナーパッチを作成する際の非露光部電位が３００［−Ｖ］、露光部電位が１５０［−Ｖ］の場合、上記（３）式の「α」の値を初期値の「２００［−Ｖ］」のままで電位閾値を算出すると下記（４）式のようになる。
電位閾値＝表面電位（３００［−Ｖ］）−α（２００［−Ｖ］）＝１００［−Ｖ］  ・・・・（４）
【００５８】
上記（４）式のようになると、電位閾値（１００［−Ｖ］）が露光部電位ＶＬ（１５０［−Ｖ］）よりも帯電電位側の極性について値が小さくなるため、電位閾値を用いて露光部電位ＶＬを抽出できない。
このような露光部電位ＶＬの上昇は、感光体３の走行距離による経時劣化の他に環境変動（高温環境から低温環境）によって生じることがわかっている（特許文献３等）。
そこで、感光体３の走行距離の情報やプリンタ１００の設置環境の温湿度情報から、露光部電位ＶＬの変化量を予測し、「露光部電位ＶＬ＜電位閾値＜非露光部電位」となるよう上記（３）式のαの値を調整する。これにより、感光体３の経時劣化や環境変動に起因する感光体３の特性変化の影響を受けずに露光部電位を抽出可能となる。
【００５９】
上記（３）式の「α」の値の調節方法としては、走行距離が大きくなればなるほど、感光体３の経時劣化が進み、同じ非露光部電位の表面に対して同じ露光量で露光したときの表面電位が落ちる（絶対値が小さくなる）割合が小さくなる。よって、感光体３の経時劣化の進み具合を制御に反映させるために、電位制御装置１１０は、感光体３の駆動情報から感光体３の走行距離を算出する。そして、例えば、感光体３の走行距離が一万プリントに達したら「α」の値を初期値（２００［−Ｖ］）に「０．９」を掛けた値にし、走行距離が二万プリントに達したらαの値を初期値に「０．８」を掛けた値にすることが考えられる。
【００６０】
また、温湿度変化に対しては、低温低湿度の環境であるほど、同じ露光量で露光したときの表面電位が落ちる割合が小さくなる傾向にあるため、低温低湿度の環境であるほど、上記「α」の値を小さくするように制御する。また、プリンタ１００では温湿度情報を検出する不図示の温湿度センサを備える。
【００６１】
次に、階調パターンを作成する（Ｓ３）。
図４は、中間転写ベルト６１上に形成された各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の階調パターンと、各色のトナー付着量を検出するトナー付着量センサ６４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とを模式的に示す説明図である。図４中の矢印Ａ方向が中間転写ベルト６１の表面移動方向である。
【００６２】
図４に示すように、各色のトナー付着量センサ６４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が設けられた位置に対応するように、各色１０個からなるＰ１〜Ｐ１０にかけてトナーパッチの画像濃度が濃くなるように階調パターンを作成する。本実施形態では、階調パターンを形成するトナーパッチの一つの主走査方向（表面移動方向に直交する方向）の幅を２０［ｍｍ］、副走査方向の幅（後述する「パッチ長さ」）を４７［ｍｍ］としている。また、トナーパッチ同士の間隔（後述する「パッチ間隔」）を４５［ｍｍ］としている。
【００６３】
階調パターン作成時には、階調パターンの潜像を電位センサ５で検出する（Ｓ４）。そして、各色の感光体３上に作成し、中間転写ベルト６１に転写した階調パターンのトナー像をトナー付着量センサ６４によって検出し、トナー付着量を算出する（Ｓ５、Ｓ６）。ここで、光学センサからなるトナー付着量センサ６４にはトナーの付着量を感度よく検出することができる所定の検出範囲が存在する。よって、印刷時の作像条件を精度よく求めるためには、階調パターンを構成する複数のトナーパッチのトナー付着量が、光学センサにより感度よく検知することのできるトナー付着量検知範囲内で、低付着側から高付着側にかけて、等間隔で分布する必要がある。
【００６４】
そのため、階調パターンを形成する条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光光量）を前回のプロセスコントロール動作で算出した現像γに基づいて、すべてのトナーパッチが所定の検出範囲内となるように各階調の形成条件を決定する方式がある（特許文献２）。
本実施形態のプリンタ１００では、階調パターンの最終パッチ（Ｐ１０）は前回のプロセスコントロール動作で調整したトップ濃度（最も画像濃度が高いパッチ）となるような作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光光量）とする。そして、他のトナーパッチはそれを基準に均等となるように形成する。
【００６５】
また、詳細は図７を用いて後述するが、本実施形態では、トップ濃度が得られるように作成した最終パッチ（Ｐ１０）の露光部の位置を電位閾値に基づいて抽出し、他のトナーパッチについてはレイアウト距離を考慮してそれぞれの露光部の位置を特定する。そして、特定した露光部の位置の表面電位から各トナーパッチ作像時の露光部電位（ＶＬ）を算出する。
【００６６】
作成した階調パターンにおける各トナーパッチ（トナー像）の反射光量をトナー付着量センサ６４で検出する（Ｓ５）。本実施形態では、ブラックのトナーパッチを検出するブラック用トナー付着量センサ６４Ｋは正反射光のみを検出し、他のトナー付着量センサ６４（Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、正反射光と拡散反射光との両方を検出する。また、四つのトナー付着量センサ６４は図４に示すように設置している。
【００６７】
階調パターンを形成する各トナーパッチのそれぞれについて、作像時の現像ポテンシャルと、トナー付着量とを算出する（Ｓ６）。
ここで、光学センサであるトナー付着量センサ６４の出力値から、トナー付着量を算出する方法について説明する。
【００６８】
本実施形態では、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とを備えた光学センサを使用して、高付着量のトナーパッチを検知できるようにしている。光学センサは、温度変化、経時劣化などにより発光素子の出力が変化したり、受光素子の出力が変化したりする。さらに、トナー像担持体である中間転写ベルト６１の経時劣化によっても受光素子の出力が変化する。
【００６９】
このため、受光素子の出力値を何ら補正（校正）することなく受光素子の出力値からトナー付着量を一義的に求めると、正確なトナー付着量の算出を行うことができないという問題がある。そこで、光学センサの補正（校正）制御を行って、拡散反射光を受光する受光素子（以下、拡散反射受光素子）の出力値から、トナーパッチの付着量を求めている。
本実施形態では、特許文献４に記載の方法を用いてトナー付着量の算出を行う。
【００７０】
次に、現像γと現像開始電圧Ｖｋの算出について説明する。
上述した手順で算出した、各トナーパッチ作像時の露光部電位（ＶＬ）と、上記（１）式から各トナーパッチの現像ポテンシャルが算出できる。
そして、各トナーパッチについて算出した現像ポテンシャルと、トナー付着量との関係から現像γと、現像開始電圧Ｖｋとを求める。
ここで横軸を現像ポテンシャル、縦軸をトナー付着量とし、最小二乗法により一次直線式を求める。その一次直線式の傾きを現像γと呼び、Ｘ切片を現像開始電圧Ｖｋと呼ぶ。
【００７１】
次に目標トナー付着量を得るのに必要な現像バイアスを求める。
上記（２）式の一次関数にもとづき、目標トナー付着量（縦軸）から現像ポテンシャル（横軸）を算出する。目標トナー付着量はあらかじめトップ濃度を得るのに必要な値が決められている（トナー顔料の着色度合いとトナー粒径で決まるが、一般的には０．４〜０．６［ｍｇ／ｃｍ２］程度である）。
【００７２】
次に、算出した現像ポテンシャルを現像バイアスに変換する。
現像バイアスは現像ポテンシャルから下記（５）式を用いて算出することができる。
現像バイアスＶｂ［−Ｖ］＝現像ポテンシャル［−Ｖ］＋露光部電位ＶＬ［−Ｖ］  ・・・・（５）
ここで求めた現像バイアス値を画像部の現像バイアス「Ｖｂ」とする。帯電バイアス「Ｖｃ」は、キャリアが感光体３に飛翔しない程度の値であらかじめ決定されている（Ｖｂ＝４００〜７５０［−Ｖ］，Ｖc＝Ｖｂ＋１００〜２００［−Ｖ］程度が一般的である）。このようにして求めた現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｃを作像時のバイアス（作像条件）として設定する（Ｓ６）。
【００７３】
次に、光書込ユニット１の露光量であるＬＤ光量を設定する。
算出した目標トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを用いて、目標の中間調濃度となるための狙いの中間調部電位「Ｖｐｌ」を算出する。この「Ｖｐｌ」は下記（６）式を用いて算出する。
Ｖｐｌ＝ａ（係数）×現像ポテンシャル＋露光部電位ＶＬ  ・・・・（６）
ここで、係数「ａ」は作像システムに対して設計される値であり、狙いの中間調濃度やライン幅などから決定する。
【００７４】
中間調部電位Ｖｐｌを算出した後に、ＬＤパワー調整用のパターンを作成する。このとき作成するパターンはディザパターンを用いる。現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｃは固定の状態で、ＬＤパワーを複数の段階で変化させて前記パターンを作成する。これらのパターンの露光部電位ＶＬを電位センサ５で検出する。
横軸をＬＤパワー（ＬＤ光量）とし、縦軸を露光部電位として、最小二乗法より一次式直線式を求める。そして、狙いの中間調部電位ＶｐｌとなるＬＤパワーを算出し、作像時のＬＤパワーとして設定する（Ｓ６）。
【００７５】
図５は、図１中の「Ｓ４」で電位センサ５によって検出される階調パターンの検出結果の一例を示すグラフである。図５中の横軸は、一定の周期で電位の検出を行うサンプリング点を示し、縦軸が各サンプリング点での電位センサ５の出力値を示している。
プロセスコントロールでは、Ｐ１〜Ｐ１０にかけてトナーパッチの画像濃度が濃くなるよう帯電バイアス及び現像バイアスを順次切り替えることで階調パターンを形成する。そして、この階調パターン形成時の感光体３上の電位検出位置の電位を所定の周期（後述する「サンプリング周期」）（図５に示す例では２．０［ｍｓ］）でサンプリングして抽出した表面電位の情報からＰ１０の露光部の位置を抽出する。
【００７６】
図６は、Ｐ１０の露光部の位置の抽出方法を模式的に示す説明図である。
まず、図５に示すサンプリング結果にうち、検出した表面電位が最後に電位閾値未満となったサンプリング点の集合とその前後（マイナス極性についての電位が電位閾値よりも大きくなる）サンプリング結果を抽出する。
【００７７】
図６に示すように、上記サンプリング点の集合のうち最初に検出電位が電位閾値未満となったサンプリング結果を得た位置をパッチ前端エッジＥ１とする。また、上記サンプリング点の集合の直後、すなわち、検出した表面電位が最後に電位閾値未満となった後、最初に検出結果が電位閾値よりも大きくなったサンプリング結果を得た位置をパッチ後端エッジＥ２とする。
【００７８】
次に、パッチ前端エッジＥ１とパッチ後端エッジＥ２との間の距離であるパッチ部の長さ（感光体３の表面移動方向の長さ）を「Ｗ」としたときのパッチ中央部の位置「Ｘｃ」を算出する。パッチ中央部の位置は、パッチ前端エッジＥ１の位置を「Ｘ１」、パッチ後端エッジＥ２の位置を「Ｘ２」としたときに、以下の（７）式で算出できる。
Ｘｃ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・・（７）
そして、算出したパッチ中央部を中心とした所定数のサンプリング分の出力値の平均値をＰ１０のパッチ部の露光部電位データとして扱う。
【００７９】
図６は、パッチ部に含まれる（パッチ前端エッジＥ１とパッチ後端エッジＥ２との間にある）サンプリング点は四つとなっているが、これは模式的に示したグラフであり、実際の出力としてはパッチ部に含まれるサンプリング点が八つ以上であることが望ましい。そして、パッチ中央部を中心とした所定数のサンプリング分の出力値としては、パッチ部に含まれるサンプリング点の半分以下となることが望ましい。例えば、パッチ部に含まれるサンプリング点が八つである場合は、パッチ中央部の前後二点ずつ、四つのサンプリング点の検出電位の平均値をＰ１０のパッチ部の露光部電位データとして扱う。
このように、マイナス極性側の電位が電位閾値未満となる表面電位の検出結果から、パッチ部の露光部電位を抽出することにより、電位センサ５による電位検出制御時のタイマ誤差の影響を受けずにＰ１０のパッチ部の露光部電位を抽出できる。
【００８０】
次に、Ｐ１〜Ｐ９の露光部電位の算出方法について説明する。
図７は、算出したＰ１０のパッチ中央部の位置に基づいてＰ１〜Ｐ９のパッチ中央部の位置を算出する算出方法の説明図である。
図７ではＰ１〜Ｐ１０の各パッチ部の範囲（露光部電位を算出するのに使用する電位を含む範囲）を分かり易くするために、便宜的にＰ１〜Ｐ１０の非露光部電位の値が同一のように表している。しかし、実際の検出結果は、図５に示すように、Ｐ１〜Ｐ１０のそれぞれについて非露光部電位は異なる値となる。
【００８１】
隣り合うパッチのパッチ中央部同士の距離（以下、「固定ピッチＤ」と呼ぶ）は、一つのパッチの感光体３の表面移動方向の長さ（パッチ長さ）と、パッチ同士の間隔（パッチ間隔）との和より算出できる。すなわち、下記（８）式が成り立つ。
固定ピッチ長さＤ＝パッチ長さ＋パッチ間隔  ・・・・（８）
【００８２】
そして、Ｐ１０からｍ個分だけ前のパッチとＰ１０とのパッチ中央部同士の距離であるパッチ中央部間距離Ｄｍは下記（９）式で表すことができる。
パッチ中央部間距離Ｄｍ＝固定ピッチ長さＤ×ｍ  ・・・・（９）
なお、Ｐ１とＰ１０とのパッチ中央部同士の距離を算出する場合は「ｍ＝９」とであり、Ｐ９とＰ１０とのパッチ中央部同士の距離を算出する場合は「ｍ＝１」となる。
【００８３】
また、Ｐ１０からｍ個分だけ前のパッチとＰ１０との形成タイミングの時間差をパッチ時差Ｔｍ、感光体３の表面移動速度を線速Ｓとすると、下記（１０）式が成り立つ。
パッチ時差Ｔｍ＝パッチ中央部間距離Ｄｍ／線速Ｓ  ・・・・（１０）
【００８４】
さらに、Ｐ１０からｍ個分だけ前のパッチのパッチ中央部とＰ１０のパッチ中央部とのサンプリング数の差をサンプリング間隔Ｓｍとし、サンプリング周期Ｔｓとすると、下記（１１）式が成り立つ。
サンプリング間隔Ｓｍ＝パッチ時差Ｔｍ／サンプリング周期Ｔｓ  ・・・・（１１）
上記（８）式から（１１）式の関係より、以下の（１２）式が成り立つ。
サンプリング間隔Ｓｍ＝パッチ中央部間距離Ｄｍ／線速Ｓ／サンプリング周期Ｔｓ
＝固定ピッチ長さＤ×ｍ／線速Ｓ／サンプリング周期Ｔｓ
＝（パッチ長さ＋パッチ間隔）×ｍ／線速Ｓ／サンプリング周期Ｔｓ  ・・・・（１２）
【００８５】
一例として、上記（１２）式で算出されるＰ８とＰ１０とのサンプリング間隔Ｓｍ（ｍ＝８）が１５０で、Ｐ１０のパッチ中央部の直前となるサンプリング点が検出開始から７００点目だった場合について考える。この場合、Ｐ８のパッチ中央部の直前となるサンプリング点は検出開始から５５０点目となり、Ｐ８のパッチ中央部は５５０点目と５５１点目との間になると特定できる。そして、特定したパッチ中央部を中心とした所定数のサンプリング分（Ｐ１０と同じサンプリング数）の出力値の平均値をＰ８のパッチ部の露光部電位データとして扱う。
このようにして、Ｐ１〜Ｐ９までのパッチ部の露光部電位データを算出する。
【００８６】
また、上記（１２）式で示す「パッチ長さ」及び「パッチ間隔」の情報は階調パターンの作像条件から取得することができ、線速Ｓの情報は感光体３の駆動源の制御条件から取得することができる。また、サンプリング周期Ｔｓは、電位センサ５の制御情報から取得できる。電位センサ５による電位検出制御時のタイマ誤差が生じると、電位を検出した感光体３の表面が電位検出位置を通過したタイミングと、制御上で当該電位を検出した感光体３の表面が電位検出位置を通過したと認識するタイミングとに誤差が生じる。しかし、電位センサ５による電位検出制御時のタイマ誤差が生じても、サンプリング周期Ｔｓは一定で影響はないため、電位検出制御時のタイマ誤差の影響を受けることなくＰ１〜Ｐ９のパッチ部の露光部電位を抽出できる。
【００８７】
図８は、階調パターンのうちＰ１〜Ｐ９のトナーパッチを図５と同じ条件で作像し、Ｐ１０のトナーパッチは図５に示すものよりも露光光量を大きくした条件で階調パターンを作像したときのサンプリング点と電位センサ５の出力値との関係を示すグラフである。
図８に示すように、電位閾値に基づいて露光部電位を抽出するＰ１０のトナーパッチの作像条件の露光光量を大きくすることで、非露光部電位と露光部電位との電位差を大きくすることができ、電位閾値の設定範囲の余裕度を向上させることができる。
【００８８】
図９は、階調パターンのうちＰ１〜Ｐ９のトナーパッチを図５と同じ条件で作像し、Ｐ１０のトナーパッチは図５に示すものよりも帯電電位を小さくした条件で作像したときのサンプリング点と電位センサ５の出力値との関係を示すグラフである。
図９に示すように、帯電電位（非露光部電位）を小さくしてもその帯電電位からα分だけマイナス極性側の電位が低い値に電位閾値を設定する。このため、マイナス極性側の電位について、非露光部電位が電位閾値よりも小さくなることなく、電位閾値に基づいて露光部電位の検出を行うことができる。
【００８９】
なお、図９に示すように帯電電位を小さくする場合は、前回のプロセスコントロール動作で調整したトップ濃度となるような作像条件の帯電電位で一様帯電して帯電電位を検出した後に、帯電電位を小さくしたＰ１０の作像条件の帯電バイアスで一様帯電を行う。このときの帯電電位を検出することで、Ｐ１０における非露光部電位の検出を行うことができる。
【００９０】
感光体３としては、表面層にフィラーなどを含有させることによって感光体表面硬度を高めて、摩耗に対する耐性を向上させる感光体が知られている。このような感光体は長寿命の観点で非常に有益である。しかしこのような感光体は、画像形成時に使用する露光量範囲内において、露光量と露光部電位ＶＬとの対応関係が経時的に、また、環境変動によって、大きく変化することが確認された。また、このような感光体は、帯電バイアスに対する帯電電位の関係（同じ帯電装置、同じ感光体を使用したとしても帯電電位は環境や経時で変わる）についても、経時的に、また、環境変動によっても、大きく変化することが確認された。
【００９１】
露光量と露光部電位ＶＬとの対応関係や帯電バイアスに対する帯電電位の関係が変化すると、予め設定した電位閾値が露光部電位と非露光部電位との間の範囲から外れるおそれがある。これに対して、本発明の構成を備えた画像形成装置であれば、帯電バイアスに対する帯電電位の関係が変化しても、非露光部電位を検出し、その変化に基づいて電位閾値を設定する。このため、電位閾値が非露光部電位よりもマイナス極性側の電位が大きくなることを防止できる。
【００９２】
また、露光量と露光部電位ＶＬとの対応関係が変化しても、その変化の原因となる感光体３の経時変化や使用環境の変化に基づいて非露光部電位と電位閾値との差を変化させるように電位閾値を設定する。具体的には、同じ露光量に対して露光部電位ＶＬのマイナス極性側の電位が下がり難くなる場合、すなわち、感光体３の経時劣化が進行した場合や低温低湿度の環境の場合に非露光部電位と電位閾値との電位差が小さくなるように電位閾値を設定する。これにより、電位閾値が露光部電位よりもマイナス極性側の電位が小さくなることを防止できる。
【００９３】
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）
感光体３等の潜像担持体と、潜像担持体の表面を帯電する帯電装置９等の帯電手段と、帯電手段によって帯電された潜像担持体の表面を画像情報に基づいて露光し静電潜像を形成する光書込ユニット１等の露光手段と、潜像担持体上の静電潜像にトナーを転移させて現像する現像装置４等の現像手段と、潜像担持体の表面移動方向における露光手段によって静電潜像が形成される潜像形成位置と現像手段によって現像される現像位置との間の位置で潜像担持体の表面電位を検出する電位センサ５等の電位検出手段と、潜像担持体の表面上における露光手段によって露光された露光部の表面電位である露光部電位を算出する電位制御装置１１０等の露光部電位算出手段と、を有し、露光部電位算出手段は、電位検出手段が検出した表面電位のうち、マイナス極性等の帯電電位側の極性について、予め設定された電位閾値よりも小さい値となる表面電位の検出値に基づいて露光部電位を算出するプリンタ１００等の画像形成装置において、潜像担持体の表面上の帯電後に露光がされなかった非露光部の表面電位である非露光部電位の変化と、潜像担持体の走行距離等の潜像担持体の経時変化と、温湿度等の使用環境の変化と、の少なくとも何れか一つに基づいて、露光部電位と、非露光部電位との間の値となるように電位閾値を設定する電位制御装置１１０等の電位閾値設定手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、非露光部電位の変化に基づいて電位閾値を設定する。これにより、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化によって帯電バイアスに対する非露光部電位が変化しても帯電電位側の極性について非露光部電位よりも電位閾値が大きくなることを防止することが可能である。また、一様帯電した潜像担持体の表面を露光したときの表面電位の減少量に影響を与える潜像担持体の経時変化や温湿度等の使用環境の変化に基づいて電位閾値を設定する。これにより、帯電電位側の極性について露光部電位よりも電位閾値の絶対値が小さくなることを防止することが可能である。このように、態様Ａでは、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化が生じても、電位閾値を非露光部電位と露光部電位との間の値となるように設定することが可能である。よって、よって、態様Ａでは、潜像担持体の経時変化や使用環境の変化が生じても安定的に露光部電位を抽出することが可能となる。
【００９４】
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、電位閾値は、非露光部電位と予め設定された「α」等の所定の電位との差である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、電位閾値を非露光部電位に基づいて設定するため、マイナス極性等の帯電電位側の極性について電位閾値を非露光部電位よりも常に低い値とすることが可能となる。
【００９５】
（態様Ｃ）
態様Ｂにおいて、装置内の温湿度を検出する温湿度センサ等の温湿度検出手段を有し、温湿度検出手段によって検出した温湿度情報に基づいて、「α」等の所定の電位を決定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、温湿度情報に基づいて露光部電位ＶＬの変化量等の潜像担持体の特性の変化を推測し、電位閾値を決定するため、環境変化による潜像担持体の特性の変化の影響を受けずに露光部電位を抽出できる。
【００９６】
（態様Ｄ）
態様ＢまたはＣの何れかの態様において、感光体３等の潜像担持体の表面移動距離を検出する電位制御装置１１０等の表面移動距離検出手段を有し、表面移動距離検出手段によって検出した表面移動距離情報に基づいて、「α」等の所定の電位を決定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、潜像担持体の表面移動距離に基づいて露光部電位ＶＬの変化量等の潜像担持体の特性の変化を推測し、電位閾値を決定する。このため、潜像担持体の経時変化による潜像担持体の特性の変化の影響を受けずに露光部電位を抽出できる。
【００９７】
（態様Ｅ）
態様Ａにおいて、装置内の温湿度を検出する温湿度センサ等の温湿度検出手段を有し、温湿度検出手段によって検出した温湿度情報に基づいて、「帯電電位−α［−Ｖ］」等の電位閾値を決定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、温湿度情報に基づいて露光部電位ＶＬの変化量等の潜像担持体の特性の変化を推測し、電位閾値を決定するため、環境変化による潜像担持体の特性の変化の影響を受けずに露光部電位を抽出できる。
【００９８】
（態様Ｆ）
態様ＡまたはＥの何れかの態様において、感光体３等の潜像担持体の表面移動距離を検出する電位制御装置１１０等の表面移動距離検出手段を有し、表面移動距離検出手段によって検出した表面移動距離情報に基づいて、「帯電電位−α［−Ｖ］」等の電位閾値を決定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、潜像担持体の表面移動距離に基づいて露光部電位ＶＬの変化量等の潜像担持体の特性の変化を推測し、電位閾値を決定する。このため、潜像担持体の経時変化による潜像担持体の特性の変化の影響を受けずに露光部電位を抽出できる。
【００９９】
（態様Ｇ）
態様Ａ乃至Ｆの何れかの態様において、電位制御装置１１０等の露光部電位算出手段によって電位を算出するＰ１０のパッチ等の静電潜像を形成するときの光書込ユニット１等の露光手段による露光光量を通常の画像形成時よりも大きくする。
これによれば、上記実施形態について図８を用いて説明したように、非露光部電位と露光部電位との電位差を大きくすることができ、電位閾値の設定範囲の余裕度を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  光書込ユニット
１ＹＭ  第一光書込ユニット
１ＣＫ  第二光書込ユニット
２  プロセスユニット
３  感光体
３Ｙ  イエロー用感光体
３Ｃ  シアン用感光体
３Ｋ  ブラック用感光体
３Ｍ  マゼンタ用感光体
４  現像装置
５  電位センサ
６  ドラムクリーニング装置
９  帯電装置
３０  給紙路
３１  転写前搬送路
３２  手差し給紙路
３３  手差しトレイ
３４  レジストローラ対
３５  搬送ベルトユニット
３６  搬送ベルト
３７  搬送駆動ローラ
３８  搬送従動ローラ
４０  定着装置
５０  搬送切替装置
５１  排紙路
５２  排紙ローラ対
５３  排紙トレイ
５４  再送路
５５  スイッチバック路
５６  スイッチバック後搬送路
６０  転写ユニット
６１  中間転写ベルト
６２  一次転写ローラ
６４  トナー付着量センサ
６４Ｋ  ブラック用トナー付着量センサ
６７  駆動ローラ
６８  二次転写バックアップローラ
７２  二次転写ローラ
７５  ベルトクリーニング装置
１００  プリンタ
１０１  第一給紙カセット
１０１ａ  第一給紙ローラ
１０２  第二給紙カセット
１０２ａ  第二給紙ローラ
１０３  トナーボトル
１０４  トナー補給装置
１０６  トナー濃度センサ
１１０  電位制御装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０１】
【特許文献１】特開２０１０−７９２９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−００８９６０号公報
【特許文献３】特開２０１０−４４２１５号公報
【特許文献４】特開２００６−１３９１８０号公報
【図１】
0006341452.tif 000002
【図２】
0006341452.tif 000003
【図３】
0006341452.tif 000004
【図４】
0006341452.tif 000005
【図５】
0006341452.tif 000006
【図６】
0006341452.tif 000007
【図７】
0006341452.tif 000008
【図８】
0006341452.tif 000009
【図９】
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