JP2008015397A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質を損ねることなく像流れの発生を効率的に防止できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された帯電バイアス電圧が印加される帯電ローラ１８によって感光体ドラム１６表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該感光体ドラム１６に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧が印加される現像ローラ３８により帯電された外添剤を含むトナーにより静電潜像を現像し、現像されたトナー像を中間転写体ベルト１４に転写し、中間転写体ベルト１４上のトナー像をさらに用紙２８に転写して画像を形成するに際し、環境センサ４８により検出した相対湿度と、直近５００枚の画像形成における帯電ローラ１８への電圧の印加状態と、に基づいて、感光体ドラム１６の周速度と中間転写体ベルト１４の周速度との周速度差及び現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ−ｐを設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧によって像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、レーザプリンタやファクシミリ装置、複写機等の画像形成装置には、像担持体としての感光体ドラムを備え、感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、その後に画像データに基づく光ビームを照射して感光体ドラム上に静電潜像を形成し、トナーを用いて静電潜像を現像し、適宜中間転写体を介して感光体ドラム上で現像された画像を記録媒体に転写して画像を形成するものがあった。

この種の画像形成装置では、感光体ドラム上の現像済みの画像を中間転写体等に転写する際に、全てのトナーを転写させることができず、転写後の感光体ドラム上には、トナーがわずかに残留する。転写後に感光体ドラム上に付着しているトナーは、感光体ドラムの周囲に設けられる帯電器や露光装置に付着したり、現像器に混入したりすることがあり、以後の良好な画像形成を妨げることになる。

このため、感光体ドラムの周囲には、転写位置の下流側に感光体ドラム上のトナーを回収する機構及び回収したトナーを廃棄する機構を備えたクリーナが配設される。

ここで、この種の画像形成装置では、感光体ドラムを均一に帯電させるべく、接触型の帯電器を用い、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加して帯電させるようにしているものがある。これにより、感光体ドラムを均一に帯電させることができるものの、ＮＯｘ等の放電生成物が発生してしまう。当該放電生成物は、感光体ドラムの表面に放電生成物が堆積し、空気中の湿気を吸収しやすい。このため、放電生成物を感光体ドラムの表面に付着したままにすると、感光体ドラム表面の電気抵抗が低下し、電荷保持能力が著しく落ち、電荷が感光ドラムの表面上でリークして静電潜像が崩れ、画像が形成されない現象（像流れ）が発生する。

特に、長寿命化、高信頼性を図るべく、感光体表面に保護層を設けることで膜減り速度（磨耗レート）及び傷の発生を抑制し、感光体表面を削れ難くした低摩耗感光体においては、保護層のない柔らかい感光体と比較すると放電生成物が除去され難いため、上記のような像流れの発生が顕著となる。

この放電生成物による像流れを防止するために、出願人らは、感光体の移動速度と中間転写体の移動速度との間に差を設け、感光体と中間転写体との間でトナーを転がして、トナーにより放電生成物を回収することを提案している。

この提案においては、感光体と中間転写体との間の速度差が大きいほど、像流れの抑止効果が高いことが確認されている。

なお、従来、感光ドラムの移動速度と中間転写ベルトの移動速度との間に所定の移動速度差を持たせる技術として、転写不良に起因する濃度ムラや中抜け、色ムラ等の発生を防止すべく、環境温湿度、画像形成回数、感光体種類、画像種類等に応じて移動速度差を変更することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１１７７２２公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術を適用した場合、像流れ防止の観点から上述したように速度差を大きくすると、感光体と中間転写体との間の摩擦力が大きくなって中間転写体の移動速度は一定にはならず、微小な速度変動が発生してしまう、と言う問題点があった。

すなわち、中間転写体の微小な速度変動は、転写像の位置ズレや飛びちり発生の原因となり、形成された画像の粒状性の悪化につながる。さらに、カラー画像を形成する場合には、色ずれの原因ともなる。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、画質を損ねることなく像流れの発生を効率的に防止できる画像形成装置を提供することが目的である。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像を外添剤が含まれたトナーによって現像し、現像されたトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体上のトナー像をさらに記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧が印加され、前記像担持体表面を所定の電位に一様に帯電するための帯電手段と、直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧が印加され、前記トナーを帯電させると共に帯電させたトナーを前記像担持体上に供給するための現像手段と、装置内の環境状態を検出する環境状態検出手段と、直近の所定枚数分の画像形成における前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報を取得する状態取得手段と、前記環境状態検出手段による検出結果と前記状態取得手段により取得した情報とに基づいて、前記像担持体の移動速度と前記中間転写体との移動速度差及び前記現像バイアス電圧の前記交流電圧の振幅を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された前記設定手段により設定された前記移動速度差及び前記現像バイアス電圧の前記交流電圧の振幅で画像形成を実行するように各部位を制御する制御手段と、を備えている。

また、請求項２の発明は、前記環境状態は、相対湿度であることを特徴としている。

請求項３の発明は、前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報は、前記帯電手段に対して直流電圧を印加した時間の総和に対する交流電圧を印加した時間の割合であることを特徴としている。

請求項４の発明は、前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報は、１ジョブあたりの平均プリント枚数であることを特徴としている。

請求項５の発明は、前記像担持体は、回転ドラム状であり、前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報は、前記像担持体の回転時間に対する前記帯電手段への帯電バイアス電圧の印加時間の割合であることを特徴としている。

請求項６の発明は、前記設定手段は、前記移動速度差を５％以内で設定することを特徴としている。

請求項７の発明は、前記設定手段は、前記移動速度差を３％以内で設定することを特徴としている。

請求項８の発明は、前記現像手段は、前記トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いることを特徴としている。

請求項９の発明は、前記像担持体は、表面に保護層が設けられていることを特徴としている。

請求項１０の発明は、前記トナー像の中間転写体への転写後に前記像担持体表面に残留したトナーを回収する回収手段を更に備えたことを特徴としている。

本発明は、画質を損ねることなく像流れの発生を効率的に防止できる画像形成装置を提供する、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。

図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成が概略的に示されている。同図に示されるように、画像形成装置１０には、複数の巻きかけローラ１２に張架され、モータ（図示省略）の駆動により矢印Ｅ方向に搬送される無端ベルト状の中間転写体ベルト１４の長手方向に沿って、複数の画像形成ユニット１５（詳細は後述する）が配設されている。

なお、本実施の形態における画像形成装置１０は、カラー画像の形成にも対応しており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応するトナー像を形成する画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配設されている。以下、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。

各画像形成ユニット１５により形成された互いに異なる色のトナー像は、中間転写体ベルト１４のベルト面上で、互いに重なり合うように中間転写体ベルト１４に各々転写される。これにより、中間転写体ベルト１４上にカラーのトナー像が形成される。なお、本実施の形態では、このようにして４色のトナー像が重ねて転写されたトナー像を最終トナー像と称する。

４つの画像形成ユニット１５よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、対向する２つのローラ２６Ａ、２６Ｂからなる転写装置２６が配設されている。中間転写体ベルト１４上に形成された最終トナー像は、このローラ２６Ａ、２６Ｂの間に送り込まれ、画像形成装置１０の底部に設けられた用紙トレイ２９から取り出されて、同じくローラ２６Ａ、２６Ｂの間に搬送されてきた用紙２８に転写される。

また、最終トナー像が転写された用紙２８の搬送経路には、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとからなる定着装置３０が配設されている。定着装置３０に搬送された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとによって挟持搬送されることにより用紙２８上のトナーが溶融すると共に用紙２８に圧着されて、定着される。これにより、用紙２８上に所望の画像（カラー画像）が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。

一方、転写装置２６よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、転写装置２６によって用紙２８に転写されずに中間転写体ベルト上に残留したトナーを回収するクリーナ３２が配設されている。クリーナ３２には、中間転写体ベルト１４に接するようにブレード３４が備えられており、残留したトナーを擦り取ることによって回収する。

なお、画像形成ユニット１５の中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、中間転写体ベルト１４上の画像形成領域以外の所定位置に転写されたトナーの濃度検出等を行なうセンサユニット３６が設けられている。

図２には、画像形成ユニット１５の構成が示されている。なお、各色の画像形成ユニット１５の構成は同様であるので、ここでは各々の色を示す末尾の符号を省略して説明する。

同図に示されるように、画像形成ユニット１５は、中間転写体ベルト１４に接するように配設され、矢印Ｆ方向に所定速度で回転する感光体ドラム１６を備えている。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１６として、低摩耗性の材質のものを適用することが好ましい。低摩耗性の感光体ドラムでは、例えば、直径Φ３０ｍｍ、クリーナとしてクリーニングブレードを使用して１０００回転分画像形成を行なったときに、１〜１０ｎｍ程度表面が磨耗する（この値は、画像形成装置の仕様によって異なる）。この低摩耗性の感光体ドラムは、表面を削りながら使用するタイプの感光体ドラムと比較して、およそ１０分の１程度しか磨耗しない。

各感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６を帯電させるための帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、導電性のローラであり、その周面が感光体ドラム１６の周面に接触し、かつ帯電ローラ１８の軸線方向と感光体ドラム１６の軸線方向とが一致するように配設されている。

帯電ローラ１８には、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された所定の電圧（本実施の形態では、ＤＣ電圧−６５０Ｖ）が印加され、感光体ドラム１６の回転に追従するように回転しながら、感光体ドラム１６の表面を所定の電位（本実施の形態では、約−７００Ｖ）に一様に帯電させる。

また、各感光体ドラム１６の回転方向Ｆの帯電ローラ１８よりも下流側の周面には、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するための露光器２０が備えられている。露光器２０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が配列されたＬＥＤアレイを含んで構成されており、帯電ローラ１８により一様に帯電された感光体ドラム１６の軸線方向に、画像データに基づく光ビームを走査しながら照射する。露光器２０により光ビームが照射された領域の電位は上昇し（本実施の形態では、約−３００Ｖ）、感光体ドラム１６上に静電潜像が形成される。なお、ここでは、「光ビームが照射された領域の電位は上昇する」と記載したが、帯電電位が０Ｖに近くなるという意味で絶対値だけを取出して、「光ビームが照射された領域の電位が落ちる」ともいう。

さらに、各感光体ドラム１６の回転方向Ｆの露光器２０よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を所定色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラック）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像器２２が配設されている。なお、本実施の形態では、負極性であるトナー及び正極性であるキャリアの二成分を含む現像剤が適用されている。また、現像効率及び後述する転写効率の向上と、クリーニング性とを両立させるためには、トナーの粒状は形状係数ＳＦが１２５〜１３５であることが好ましい。

なお、形状係数ＳＦは、トナー粒子の絶対最大長ＭＬ、トナー粒子の投影面積Ａとすると、以下の（１）式で表される。

ＳＦ＝１００×π×ＭＬ^２/４Ａ ・・・ （１）

現像器２２は、同図に示されるように、感光体ドラム１６に近接配置された現像ローラ３８及びブレード４０を含んで構成されている。現像ローラ３８は、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した現像バイアスが印加され、感光体ドラム１６の表面と同極性（本実施の形態では、負極性）に帯電され、現像器２２内に装填された正極性のキャリアによってトナーが周面に付着される。また、現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の回転方向Ｆと同じ方向（図中矢印Ｇの方向）に回転駆動され、現像ローラ３８に余分に付着したトナーがブレード４０によって落とされて現像ローラ３８に均一に付着される。

現像ローラの回転方向Ｇの回転により、現像ローラ３８に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に搬送され、感光体ドラム１６の表面とトナーとが逆方向に移動される。これにより、トナーが感光体ドラム１６に擦りつけられるので、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像が効率よく現像される。

なお、感光体ドラム１６の露光されていない部位の表面電位Ｖｈを−７００Ｖ、露光された部位の表面電位Ｖｌを−３００Ｖとすると、現像ローラ３８にバイアス電圧をかけて現像ローラ３８の表面電位Ｖｄｅｖｅを−６００Ｖにした場合、現像ローラ３８に付着していたトナーは感光体ドラム１６上の露光された部位に付着する。よって、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像は、反転現像される。

また、各感光体ドラム１６の回転方向Ｆの現像器２２よりも下流側の周囲には、各感光体ドラム１６上のトナー像を中間転写体ベルト１４に転写する転写ローラ２５が備えられている。転写ローラ２５は、矢印Ｈで示す方向に回転して中間転写体ベルト１４を所定の速度で搬送して感光体ドラム１６に順次対向させる。また、転写ローラ２５は、正極性に帯電され、感光体ドラム１６上のトナーを中間転写体ベルト１４上に転写させる。

ここで、転写ローラ２５では、感光体ドラム１６上の全てのトナーを中間転写体ベルト１４に転写させることはできず、転写ローラ２５を通過した感光体ドラム１６上には、トナーがわずかに残留する（転写残トナー）。

また、転写ローラ２５によって極性がプラスに反転され、感光体ドラム１６上に再び付着するトナー（リトランスファートナー）も存在する。なお、転写ローラ２５を通過する際に、中間転写体ベルト１４上に他色のトナー像が既に転写されている場合には、リトランスファートナーには、他色のトナーも含まれる。

そこで、感光体ドラム１６の周面の転写ローラ２５よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナーやリトランスファートナー等の残留トナーを回収するクリーニングブレード２４が配置されている。クリーニングブレード２４は、一辺が感光体ドラム１６と接触するように配設されており、感光体ドラム１６の表面のトナー等を削ぎとって回収するようになっている。

なお、トナーには、外添剤として、潤滑剤や研磨助剤等の無機微粒子等が含まれており、当該無機微粒子もトナーと同様、一部が転写後の感光体ドラム１６上に残留する。

ところで、上述した帯電ローラ１８に印加される電圧のＡＣバイアス成分は、帯電時に感光体ドラム１６の表面上に放電生成物が発生する原因となる。当該放電生成物は、高湿度化において吸湿して像流れを誘発させるため、感光体ドラム１６上における放電生成物の堆積を防止する必要がある。

特に、本実施の形態においては、表面に保護層を有する低摩耗感光体を用いているため、保護層を有しないタイプの感光体と比較すると、クリーニングブレード２４により感光体表面が削れられることがほとんどないため、放電生成物も除去され難い。よって、像流れも発生し易く、大きな問題となる。

そこで、本実施の形態では、感光体ドラム１６の周速度と中間転写体ベルト１４の周速度とに差（周速度差）を設けることにより、感光体ドラム１６と中間転写体ベルト１４との間のトナーが回転すべりを行なうことを利用して、トナーの回転すべりにより放電生成物を感光体ドラム１６から引き剥がすようにしている。

また、周速度差を設けることにより、感光体ドラム上に形成されたトナー像へのせん断力が働き、トナーの中間転写ベルト１４への転写効率が上がる。しかし、感光体ドラム１６上にトナーと一緒に現像される潤滑剤や研磨助剤等の無機微粒子は中間転写ベルトへは転写され難いため、感光体ドラム１６上に残留するトナー内の無機微粒子の濃度があがり、クリーニングブレードにてこれらの研磨剤や潤滑剤の作用により、放電生成物を除去する効果を高めることができる。

一方、周速度差は大きすぎると転写時に中抜けや位置ズレ等が発生して画質の低下を招くため、環境及び稼動状況に応じて周速度差を制御することにより、転写及び画像形成の双方を良好に行えるようにしている。

このため、画像形成装置１０には、画像形成ユニット１５近傍に、画像形成ユニット１５の配設環境における温度（度）及び相対湿度（％）を検出するための環境センサ４８（図１では図示省略、図３参照）が配設されている。

図３には、本実施の形態の画像形成装置１０における周速度差制御に関する制御ブロック図が示されている。

同図に示されるように、画像形成装置１０は、画像形成装置１０全体の制御を司る不図示の制御部により制御される周速度差制御部５０を含んで構成されている。当該周速度差制御部５０は、環境センサ４８、帯電制御部６０、感光体ドラム回転制御部６４、露光制御部６６及び現像制御部６８とそれぞれ接続されている。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１６の回転速度を変更することにより周速度差を変更するようにしている。このため、感光体ドラム１６の回転速度の変化に応じて、露光時の書込みタイミング等を変更している。

また、周速度差制御部５０、帯電制御部６０、感光体ドラム回転制御部５２、露光制御部６６及び現像制御部６８は、それぞれ各色の画像形成ユニット１５毎に設けられている。

したがって、各画像形成ユニット１５は、それぞれ独立して周速度差を制御可能となっている。

帯電制御部６０は、帯電ローラ１８への電圧の印加及び回転を制御することにより感光体ドラム１６の帯電制御を実行する。帯電制御部６０では、少なくとも画像形成領域を帯電させる際には、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した帯電バイアス電圧を印加する。しかし、画像形成時以外の処理においては、ＡＣ電圧を重畳しない場合もあり得る。

また、帯電制御部６０は、動作履歴メモリ５２を含んで構成されている。当該動作履歴メモリ５２には、動作履歴として、直近所定枚数分の画像形成における帯電ローラ１８への電圧の印加時間及びＡＣバイアスの印加時間をそれぞれ記憶している。なお、当該動作履歴メモリ５２に記憶される動作履歴は、１枚画像形成を実行する毎に、最も古い履歴を削除して最新の履歴を記憶するように更新記憶される。

また、感光体ドラム回転制御部６４は、感光体ドラム１６を矢印Ｆ方向に所定の速度で回転させる制御を行う。

露光制御部６６では、感光体ドラム１６の回転速度に応じたタイミングで、入力された画像データに基づいてＬＥＤの点灯制御を行い、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成する。

現像制御部６８では、トナーにより静電潜像を現像すべく、現像ローラ３８への電圧の印加制御及び回転制御を実行する。

周速度差制御部５０は、環境レベル設定部５２、特性値レベル設定部５４及び制御パラメータ設定部５６を含んで構成されており、環境レベル設定部５２及び特性値レベル設定部５４は、それぞれ制御パラメータ設定部５６に接続されている。

環境レベル設定部５２は、環境センサ４８において検出された環境温度及び環境湿度に基づいて、環境レベルの設定を行なう。この環境レベルの設定は、以下の表１に示されるような環境レベル設定テーブルを用いて設定される。また、設定された環境レベルを示す情報が制御パラメータ設定部５６に出力される。

なお、本実施の形態では、相対湿度６０％より低い場合、像流れが発生しない。このため、環境レベル設定部５２では、相対湿度が６０％よりも低い場合には環境レベルを設定することなく、デフォルトのパラメータの設定指示を制御パラメータ設定部５６に対して出力する。

すなわち、表１に示されるように、環境レベル１は、像流れが発生し難い程度に湿度が低い環境であり、環境レベル２は、像流れが発生する程度に湿度が高い環境である。また、環境レベル３は、湿度が９０％以上であり、像流れが特に発生しやすい環境である。

また、特性値レベル設定部５４は、放電生成物の発生に関連する動作状態を示す特性値のレベルを設定するものであり、以下の表２に示されるような特性値レベル設定テーブルを用いて設定される。また、設定された特性値レベルを示す情報が制御パラメータ設定部５６に出力される。

なお、当該特性値レベルは、上記環境レベルと同様に、相対湿度が６０％より低い場合には設定されない。

ここで、放電生成物は、帯電ローラ１８へのＡＣバイアスの印加により多量に感光体ドラム１６上に生じることが分かっている。本実施の形態では、感光体ドラム１６上に堆積する放電生成物の量を、直近の所定枚数の画像形成処理における帯電ローラ１８への電圧印加時間に対するＡＣバイアス印加時間を上記放電生成物の発生に関連する動作状態として適用している。なお、電圧印加時間に対するＡＣバイアス印加時間は、ＡＣバイアス印加時間を電圧印加時間で除して１００を乗じることにより得られる。

したがって、特性値レベル１は、電圧印加時間に対するＡＣバイアス印加時間が６０％以下であり、放電生成物が比較的少ない状態である。特性値レベル２は、感光体ドラム１６上に放電生成物が存在する可能性が特性値レベル１よりもやや高く、特性値レベル３は、感光体ドラム１６上に存在する放電生成物の量が多い可能性が高い。

また、制御パラメータ設定部５６では、環境レベル設定部５２により設定された環境レベル及び特性値レベル設定部５４により設定された特性値レベルに応じて、周速度差に関する制御パラメータを決定する。

前述したように、周速度差を大きくするほど、トナーの中間転写体ベルト１４への転写効率が上がり、クリーニングブレードへ、研磨剤や潤滑剤濃度の高い転写残トナーを供給できるので、放電生成物の除去性が向上する。

このため、多量の放電生成物が感光体ドラム１６上に存在する場合や、相対湿度が高く、放電生成物が吸湿しやすい場合は、感光体ドラム１６上に多くの無機微粒子が存在することが好ましい。

無機微粒子は、現像時に感光体ドラム１６上に飛翔する。この無機微粒子の感光体ドラム１６上への飛翔量は、現像ローラ３８に印加する現像バイアスのＡＣ成分（以下、「現像ＡＣバイアス」という）の振幅Ｖｐ-ｐ（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ電圧）が大きいほど多くなる。

図４（Ａ）には、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐを変化させたときのクリーニングブレード２４における無機微粒子の回収量の測定結果が示されている。なお、トナー比は、クリーニングブレードにより回収された研磨剤量又は潤滑剤量を、回収物の全体量で除したものである。

同図に示されるように、画像部、非画像部共に、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐを大きくした方が、トナー比が大きくなっている。

また、図４（Ｂ）には、相対湿度９０％、印加電圧時間比（ＡＣ／ＤＣ）８０％、回転時間に対する帯電ローラ１８への電圧印加時間８０％、１０００ｐｖ／ｊｏｂの条件下で測定した、周速度差０．３％、３％、５％における現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐの変化による像流れの発生状況が示されている。なお、同図に示すグレードは、グレード０に近いほど像流れの影響が画像に現れていない状態を示し、グレード５に近いほど、像流れの影響が大きく画像に現れている状態を示す。また、グレード０からグレード２までは、像流れによる画質の劣化が人間の目では識別されない程度であり、グレード本実施の形態では、グレード２までの範囲であれば像流れの影響が出ても許容するものとして説明する。

同図に示されるように、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐが０．９ｋＶの場合、周速度差を５％まで大きくしても、像流れの影響を許容範囲まで抑制することができないが、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐを１．５ｋＶとした場合には、周速度差を０．３％とした場合でも、像流れの影響を許容範囲内まで抑えることができる。

なお、周速度差を大きくすると、トナーの転写効率は増大するものの、無機微粒子の転写効率には顕著な変化は見られない。

そこで、本実施の形態では、周速度差と現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐとを制御して像流れの発生を防止すべく、以下の表３に示されるような制御パラメータ設定テーブルを用いて、環境レベル及び特性値レベルに応じて予め定められた制御パラメータを設定する。

すなわち、像流れが発生しやすい状況下においては、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐを大きくすることで周速度差の増大を最小限に抑え、画質の劣化を防止するようにしている。

なお、相対湿度が６０％よりも低く、環境レベルが設定されない場合には、特性値レベルについても設定されず、制御パラメータ設定部５６では、デフォルトの制御パラメータとして、周速度差０．３％、現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐ０．９ｋＶを設定する。

なお、周速度差が大きすぎると、トナーの飛び散りや各画像形成ユニット１５において転写されたトナー像間の色ずれなどの転写不良を招くことになる。このため、本実施の形態では、周速度差が３％以内になるように現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ−ｐを設定している。

周速度差制御部５０では、制御パラメータ設定部５６により設定されたパラメータに基づく制御信号を帯電制御部６０、感光体ドラム回転制御部６４、露光制御部６６及び現像制御部６８に出力する。

これにより、帯電制御部６０、感光体ドラム回転制御部６４、露光制御部６６及び現像制御部６８では、制御信号に応じてそれぞれ回転制御及び電圧印加を実行する。

以下、本実施の形態の作用を説明する。

画像形成装置１０では、印刷ジョブが入力されると、印刷ジョブ単位で印刷条件に従い入力された画像データに基づく印刷処理を実行する。

また、周速度差制御部５０では、印刷処理における感光体ドラム１６の周速度と中間転写体ベルト１４の周速度との間の周速度差、及び現像ローラ３８に印加する現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐの大きさを、環境及び動作状態に応じて適宜変更する周速度差制御処理を実行するようにしている。

図５には、主として周速度差制御部５０により実行される周速度差制御処理プログラムの処理の流れが示されている。以下、同図を参照して、本実施の形態に係る周速度差制御処理について説明する。

まず、ステップ２００では、環境センサ４８により検出される相対湿度を示す相対湿度情報を取得し、次のステップ２０２では、取得した相対湿度情報により示される相対湿度が６０％よりも小さいか否かを判定する。

ここで、相対湿度が６０％より小さい場合には、感光体ドラム１６上に放電生成物が存在する場合であっても、放電生成物が吸湿することがないので、像流れは発生しない。

上記ステップ２０２で否定判定となった場合は、像流れを防止すべくステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、環境レベルの設定を実行し、その後にステップ２０６に移行する。この環境レベルは、相対湿度に応じて予め定められており、上記表１に示すような環境レベル設定テーブルを用いて設定される。

次のステップ２０６では、直近の所定枚数（本実施の形態では、５００枚）分の印刷処理における帯電制御部６０による帯電ローラ１８への電圧の印加状態を示す動作履歴を動作履歴メモリ５２から読出して取得し、その後にステップ２０８に移行する。

ステップ２０８では、取得した動作履歴に基づいて特性値レベルを設定し、その後にステップ２１０に移行する。

一方、上記ステップ２０４で肯定判定となった場合は、ステップ２０４乃至ステップ２０８の処理を実行することなく、ステップ２１０に移行する。

ステップ２１０では、設定された環境レベル及び特性値レベル、又はデフォルトのパラメータの設定指示に応じて、制御パラメータを設定する。

次のステップ２１２では、設定した制御パラメータに応じた周速度差及び現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ-ｐで画像形成が実行されるように、各部位に制御信号を出力し、その後に本周速度差制御処理プログラムを終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された帯電バイアス電圧が印加される帯電ローラ１８によって感光体ドラム１６表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該感光体ドラム１６に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧が印加される現像ローラ３８により帯電された外添剤を含むトナーにより、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を現像し、現像されたトナー像を中間転写体ベルト１４に転写し、中間転写体ベルト１４上のトナー像をさらに用紙２８に転写して画像を形成するに際し、装置内の環境状態として、環境センサ４８により相対湿度を検出し、動作履歴メモリ５２に更新記憶される直近５００枚の画像形成におけるＤＣバイアス印加時間とＡＣバイアス印加時間に基づいて、特性値レベル設定部５４により、直近の所定枚数分の画像形成における帯電ローラ１８への電圧の印加状態に関する情報として、ＤＣ電圧を印加した時間の総和に対するＡＣ電圧を印加した時間の割合を導出して、環境センサ４８による検出結果と印加状態に関する情報とに基づいて、感光体ドラム１６の周速度と中間転写体ベルト１４の周速度との周速度差及び現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ−ｐを設定し、設定された周速度差及び現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ−ｐで画像形成を実行するように各部位を制御するようにしているので、画質を損ねることなく像流れの発生を効率的に防止できる。

すなわち、環境条件に応じて、像流れが生じやすい場合には周速度差を大きくすると共に現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ−ｐについても大きくするように制御し、像流れが生じにくい場合には、周速度差を小さくすると共に現像ＡＣバイアスの振幅Ｖｐ−ｐも小さくするように制御しているので、周速度差だけの変更により像流れを防止する制御を実行する場合と比較して、像流れ発生及び画質の劣化の双方を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、制御パラメータ設定部５６は、周速度差を３％以内で設定するようにしているので、トナーの飛び散りや各画像形成ユニット１５により得られたトナー像同士での色ずれ等の転写不良の発生を防止できる。

なお、本実施の形態では、直近の所定枚数分の画像形成における帯電ローラ１８への電圧の印加状態に関する情報として、ＤＣ電圧を印加した時間の総和に対するＡＣ電圧を印加した時間の割合を適用する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、帯電ローラ１８への電圧の印加状態に関する情報として、感光体ドラム１６の回転時間に対する帯電ローラ１８への帯電バイアス電圧の印加時間の割合を適用してもよい。

この場合、直近の所定枚数分の画像形成における感光体ドラム１６の回転時間を把握可能に構成する必要がある。このため、例えば、感光体ドラム回転制御部６４に、動作履歴メモリを設けて、直近所定枚数分の画像形成における感光体ドラム１６の回転制御時間を更新記憶するように構成する。

また、特性値レベル設定部５４において、放電生成物の発生に関連する動作状態を示す特性値のレベルを設定する際に用いるテーブルとして、上記実施の形態で用いた表２に示すテーブルに代えて、例えば、以下の表４に示すテーブルを用いるとよい。

ここで、帯電ローラ１８に電圧が印加されない状態で感光体ドラム１６が回転するとリフレッシュ効果が働く。したがって、感光体回転時間に対する帯電ローラ１８への電圧印加時間が多いほど、感光体ドラム１６の表面上に放電生成物が付着している可能性が大きいと考えられる。

また、帯電ローラ１８への電圧の印加状態に関する情報として、１ジョブあたりの平均プリント枚数を適用してもよい。

なお、画像形成装置１０において、ジョブの実行が指示されると、画像形成動作を開始し、印刷が終了すると画像形成動作を停止するので、１ジョブに複数のプリント枚数が含まれる場合、当該プリント枚数の画像形成動作を連続して実行する。通常、画像形成装置においては、動作開始指示と停止時において、帯電ローラ１８に電圧を印加することなく感光体ドラム１６を回転させる種々の動作が実行される。このため、同じ枚数の画像形成を行なっても、１ジョブあたりのプリント枚数が少ない方が、頻繁にリフレッシュ効果が働くことになり、放電生成物の付着量が少ないといえる。

このように構成する場合、不図示のメモリ等に、直近に実行したジョブのプリント枚数を、所定枚数分記憶しておく必要がある。すなわち、１ジョブあたりのプリント枚数はジョブ毎に異なるため、所定枚数分に対応するジョブの数は一定ではない。

また、特性値レベル設定部５４において、放電生成物の発生に関連する動作状態を示す特性値のレベルを設定する際に用いるテーブルとして、上記実施の形態で用いた表２に示すテーブルに代えて、例えば、以下の表５に示すテーブルを用いるとよい。

なお、上記実施の形態に係る画像形成装置１０の構成（図１参照）は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、単一の画像形成ユニット１５を備え、モノクロ印刷を実行するように構成してもよい。

この場合、画像形成ユニット間の色ずれを考慮する必要がないので、周速度差の設定範囲を５％まで拡大してもよい。

また、上記実施の形態に係る各処理の流れ（図５参照）も一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、感光体ドラム１６の回転速度を変更し、これに伴い、露光タイミング等を変更するように制御する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、周速度差が可変な構成であればよく、中間転写体ベルト１４の周速度を変更して、用紙２８の搬送速度や定着器の制御パラメータ等を変更する形態とすることもできる。

実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 実施の形態に係る画像形成ユニットの構成を示す概略図である。 実施の形態に係る周速度差制御に関するブロック図である。 （Ａ）は、現像ＡＣバイアスの振幅を変化させたときの、クリーニングブレードで回収されるトナーに含まれる研磨剤及び潤滑剤の割合を示すグラフ、（Ｂ）は、現像ＡＣバイアスの振幅を変化させたときの、像流れの発生による画質の劣化度合いの評価結果を示すグラフである。 実施の形態に係る周速度差制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４ 中間転写体ベルト（中間転写体）
１６ 感光体ドラム（像担持体）
１８ 帯電ローラ（帯電手段）
２０ 露光器
２２ 現像器（現像手段）
２４ クリーニングブレード
４８ 環境センサ（環境状態検出手段）
５０ 周速度差制御部（制御手段）
５２ 環境レベル設定部
５４ 特性値レベル設定部（状態取得手段）
５６ 制御パラメータ設定部（設定手段）
６０ 帯電制御部
６２ 動作履歴メモリ
６４ 感光体ドラム回転制御部
６６ 露光制御部
６８ 現像制御部

Claims (10)

1. 像担持体表面を所定の電位に一様に帯電した状態で、当該像担持体に光ビームを走査することで静電潜像を形成し、この像担持体上に形成された静電潜像を外添剤が含まれたトナーによって現像し、現像されたトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体上のトナー像をさらに記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
   直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電バイアス電圧が印加され、前記像担持体表面を所定の電位に一様に帯電するための帯電手段と、
   直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧が印加され、前記トナーを帯電させると共に帯電させたトナーを前記像担持体上に供給するための現像手段と、
   装置内の環境状態を検出する環境状態検出手段と、
   直近の所定枚数分の画像形成における前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報を取得する状態取得手段と、
   前記環境状態検出手段による検出結果と前記状態取得手段により取得した情報とに基づいて、前記像担持体の移動速度と前記中間転写体との移動速度差及び前記現像バイアス電圧の前記交流電圧の振幅を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された前記移動速度差及び前記現像バイアス電圧の前記交流電圧の振幅で画像形成を実行するように各部位を制御する制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記環境状態は、相対湿度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. 前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報は、前記帯電手段に対して直流電圧を印加した時間の総和に対する交流電圧を印加した時間の割合であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報は、１ジョブあたりの平均プリント枚数であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体は、回転ドラム状であり、
   前記帯電手段への電圧の印加状態に関する情報は、前記像担持体の回転時間に対する前記帯電手段への帯電バイアス電圧の印加時間の割合であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記設定手段は、前記移動速度差を５％以内で設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の画像形成装置。
7. 前記設定手段は、前記移動速度差を３％以内で設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の画像形成装置。
8. 前記現像手段は、前記トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体は、表面に保護層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項記載の画像形成装置。
10. 前記トナー像の中間転写体への転写後に前記像担持体表面に残留したトナーを回収する回収手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項記載の画像形成装置。

Images