JP2016109961A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インターロック部を備えた二成分現像方式の画像形成装置において、緊急停止時にインターロック部によって電力供給が遮断された場合に、遮断前に蓄積された電力を有効に使用して、現像部に印加する現像バイアス電圧の出力保持時間を長くする。【解決手段】画像形成装置は、現像部に現像バイアス電圧を印加すると共に帯電部に電圧を印加する高圧基板と、緊急停止時に電源からの高圧基板への電力を遮断するインターロック部と、を備える。この高圧基板は、インターロック部により電力が遮断された場合、帯電部での帯電の停止後に徐々に低下する感光体ドラムの表面電位と比べた電位差が、所定値以下になるように上記現像バイアス電圧を生成して印加する。【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、緊急停止時に作動するインターロック部を備えた二成分現像方式の画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置には、例えば、ＤＣ５Ｖ及びＤＣ２４Ｖの２系統の直流を出力するＤＣ電源が内蔵されている。通常、ＤＣ５Ｖは制御系のロジック部などに供給され、また、ＤＣ２４Ｖはモータなどの駆動系の大電流消費部に供給される。このような画像形成装置の中には、緊急停止を必要とする場合に、モータや高圧回路などのＤＣ２４Ｖ電源を機械的に遮断する、所謂インターロック部（インターロックスイッチを有するインターロック機構）を備えたものがある。

緊急停止を必要とする場合とは、例えば、画像形成中に紙詰まりが発生したときや、そのような紙詰まりなどの不具合に対処するためにユーザが画像形成装置の外装カバーを開けたときなどが挙げられる。このようなインターロック部を備えておくことで、例えば外装カバーが開かれたときなどに、これと連動してインターロックスイッチがオープンになり、このインターロックスイッチの後段側に接続される負荷への電力供給が遮断される。

図４Ａ、図４Ｂ、及び図５Ａを参照し、インターロック部による電力供給遮断後の、従来の現像保持方法について説明する。図４Ａに示すように、画像形成装置は、感光体ドラム３、それを帯電させるための帯電器５、及び現像ローラ２ａを有する現像器２を備えると共に、図４Ｂに示すような高圧基板２４が設けられている。そして、高圧基板２４は、現像正バイアス回路２４ｃ及び現像逆バイアス回路２４ｄを有し、現像ローラ２ａに印加される現像バイアス電圧（現像実高圧出力とも言う）として「−４５０Ｖ」が必要な場合、高圧基板２４では、現像正バイアス回路２４ｃで「−５５０Ｖ」を発生させ、さらに、現像逆バイアス回路２４ｄで「＋１００Ｖ」を発生させ、これらを合成する。

ＤＣ２４ＶのＤＣ電源から高圧基板２４を経て駆動系に電力が供給された状態から、インターロック部による電力供給遮断がなされたとき（インターロックＯＦＦ時）について説明する。このとき、帯電器５において感光体ドラム３の帯電に用いる帯電電圧であるグリッド実高圧出力（例えば−６３０Ｖ）は直ぐに０Ｖになるが、感光体ドラム３の表面電位は、帯電中の電位（例えば−６００Ｖ）から急に０Ｖにはならず残電荷の存在により徐々に低下していく。また、インターロックＯＦＦ時には感光体ドラム３の回転の動力源が無くなるが、感光体ドラム３は、電力供給遮断後も一定時間（例えば３００ｍｓｅｃ）、惰性で回転し続ける。

そして、感光体ドラム３の惰性回転の間、感光体ドラム３にキャリアが付着してしまうことを防止するために、現像用の高圧基板は現像ローラ２ａに対してインターロックＯＦＦ前の現像バイアス電圧（例えば−４５０Ｖ）を出力し続ける。なお、このような電力供給遮断後の現像バイアス電圧の出力のために、画像形成装置にはコンデンサ（現像保持用コンデンサ）が設けられている。このコンデンサは、そのチャージされた電荷による電圧（例えば２４Ｖ）が現像バイアス電圧の出力によってインターロックＯＦＦ時から低下していき、例えば上記所定時間以上の時間で０Ｖに達するような容量を有する。このように、現像バイアス電圧の出力保持期間は、このコンデンサの容量に依存することになる。

また、特許文献１には、インターロック部を備えた画像形成装置において、緊急停止によりインターロック部が作動してその後段の負荷への電力供給が遮断されたときに、現像保持用コンデンサに蓄積された電力を、現像正バイアス回路及び現像逆バイアス回路のうち現像正バイアス回路のみに供給できるようにして、現像バイアス電圧の出力保持時間を長くする技術が開示されている。

特開２０１３−１０９１１５号公報

上述のように、従来技術では、インターロックＯＦＦ後に感光体ドラム３の表面電位が徐々に低下するのに対して、現像バイアス電圧は直前の電圧を維持している。しかしながら、この現像バイアス電圧は、感光体ドラム３の表面電位の低下によって、感光体ドラム３へのキャリア付着防止に必要な電圧より徐々に大きくなっていく。従って、従来技術では、コンデンサに蓄電された電力を有効に利用できているとは言えない。なお、特許文献１に記載の技術でも、現像バイアス電圧はインターロックＯＦＦ直前の電圧を維持しているため、同様のことが言える。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インターロック部を備えた二成分現像方式の画像形成装置において、緊急停止時にインターロック部によって電力供給が遮断された場合に、遮断前に蓄積された電力を有効に使用して、現像部に印加する現像バイアス電圧の出力保持時間（現像保持時間）を長くすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、感光体ドラムと、該感光体ドラムの表面を帯電させる帯電部と、静電潜像が形成された前記感光体ドラムにトナーを付与して該静電潜像を顕像化する現像部と、該現像部に現像バイアス電圧を印加すると共に前記帯電部に電圧を印加する高圧基板と、前記高圧基板に電力を供給する電源と、緊急停止時に該電源からの前記高圧基板への前記電力を遮断するインターロック部と、を備えた二成分現像方式の画像形成装置であって、前記高圧基板は、前記インターロック部により前記電力が遮断された場合、前記帯電部での帯電の停止後に徐々に低下する前記感光体ドラムの表面電位と比べた電位差が、所定値以下になるように前記現像バイアス電圧を生成して印加することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記帯電部における緊急停止直前の出力値に基づき、緊急停止時の前記表面電位を決定することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記表面電位を、前記帯電部での帯電の停止後の低下予測を示す、前記感光体ドラムが惰性で回転する間の予測値に基づき決定することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記予測値は、前記感光体ドラムの使用状態に応じた値であることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第４の技術手段において、前記使用状態は、緊急停止前における前記感光体ドラムの回転速度、使用回数、周囲湿度のいずれか１又は複数を含むことを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１の技術手段において、前記感光体ドラムの表面の電位を計測する計測部を備え、前記表面電位として該計測部での計測結果を用いることを特徴としたものである。

本発明によれば、インターロック部を備えた二成分現像方式の画像形成装置において、緊急停止時にインターロック部によって電力供給が遮断された場合に、遮断前に蓄積された電力を有効に使用して、現像部に印加する現像バイアス電圧の出力保持時間（現像保持時間）を長くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の一構成例を示す図である。 図１の画像形成装置における要部の一構成例を示す図である。 図１の画像形成装置における要部の他の構成例を示す図である。 図２Ａの構成例を電気回路で示した図である。 図２Ａの要部における高圧基板から出力される印刷開始時の現像バイアス電圧の一例を説明するための図である。 図２Ａの要部における感光体ドラム、帯電器、及び現像器を示す図である。 図２Ａの画像形成装置における印刷開始時の現像バイアス電圧の状態の一例を説明するための図である。 従来の画像形成装置による緊急停止時のタイミングチャートの一例を示す図である。 図２Ａの画像形成装置による緊急停止時のタイミングチャートの一例を示す図である。 図２Ａの画像形成装置における緊急停止時の処理例を説明するためのフロー図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置における感光体ドラムの表面電位について、プロセス速度との関係の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置における感光体ドラムの表面電位の緊急停止後の低下の様子について、感光体ドラムが新品である場合と使用品である場合との違いを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置における感光体ドラムの表面電位の緊急停止後の低下の様子について、湿度との関係の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る画像形成装置の様々な実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の一構成例を示す図である。本発明に適用可能な画像形成装置は、図示する複合機に限ったものではなく、例えば複写機や単機能プリンタ装置であってもよいし、ファクシミリ装置等であってもよい。

画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とにより構成されている。装置本体１１０は、露光ユニット１、現像ローラ２ａを有する現像器２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１を有して構成されている。

装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２の上に自動で原稿を搬送する。また、自動原稿処理装置１２０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上面を開放することにより原稿を手置きできるようになっている。

画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を帯電させるための帯電部の一例であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。帯電器５は、上記表面が所定の電位に均一になるように帯電させる。

露光ユニット１は、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット１は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。露光ユニット１としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法も採用できる。

露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器２は、静電潜像が形成された感光体ドラム３にトナーを付与してその静電潜像を顕像化する現像部の一例である。この構成例における現像器２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。上記中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。

中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述のように各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト６１で積層される。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト６１の回転によって、用紙と中間転写ベルト６１の接触位置に配置される転写ローラ１０によって用紙上に転写される。

このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１０にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１０は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１０若しくは中間転写ベルト駆動ローラ６２のいずれか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、又は発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。

また、上述のように、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、若しくは、転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。

給紙カセット８１は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また、手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用するシートを置くことができる。また、装置本体１１０の上方に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済みのシートをフェイスダウンで集積するためのトレイである。

また、装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２のシートを転写ローラ１０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１ないし手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ，レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。

搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。またピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。同様に、ピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。

また、レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写ローラ１０に搬送する機能を有している。

定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、シートを挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づき、図示しない制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ７２とともにトナーをシートに熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７１を外部から加熱するための外部加熱ベルト７３が設けられている。

本発明の主たる目的は、インターロック部を備えた二成分現像方式の画像形成装置において、緊急停止時にインターロック部によって電力供給が遮断された場合に、遮断前に蓄積された電力を有効に使用して、現像部に印加する現像バイアス電圧の出力保持時間（現像保持時間）を長くすることにある。このための画像形成装置１００の要部の一構成例について、図２Ａ等を参照しながら説明する。

図２Ａにおいて、画像形成装置は、感光体ドラム３と、帯電器５と、現像ローラ２ａを有する現像器２と、インターロック部の一例であるインターロックスイッチ２２と、現像ローラ２ａに現像バイアス電圧を印加する高圧基板２４と、インターロックスイッチ２２を介して高圧基板２４と接続され高圧基板２４に電力を供給する電源の一例であるＤＣ電源２１と、を備える。さらに、画像形成装置は、高圧基板２４での出力を制御する制御部２５を備える。制御部２５は、画像形成装置の全体を制御する主制御部に設けてもよいし、その主制御部により制御される副制御部として設けてもよい。

上記のインターロック部は、緊急停止時に上記電源からの高圧基板２４への電力を遮断するために設けられている。高圧基板２４は、帯電器５にも電圧を印加する。但し、高圧基板２４は、現像器２用の高圧基板と、帯電器５用の高圧基板とで別々に構成することもできる。また、以下ではＤＣ電源２１が２４Ｖ電源である例を挙げる。その他、図２Ａでは説明の簡略化のために図示しないが、この画像形成装置には、高圧基板２４と並列に接続された駆動系負荷も具備されている。

このような駆動系負荷の一例としてモータを設けた場合の好適な例について、図２Ｂを参照しながら、簡単に説明する。図２Ｂの構成例では画像形成装置にモータ２３が設けられている。モータ２３としては、例えば感光体ドラム３を回転させるためのモータが挙げられるが、一般的にこれ以外のモータも具備される。そして、画像形成装置は、モータ２３等の駆動系負荷を設けた場合、インターロックＯＦＦ時にモータ２３等の駆動系負荷から現像逆バイアス回路２４ｄへの逆電流を遮断するための遮断スイッチ２４ｅ等の遮断部も設けることが好ましい。その詳細な説明については、特許文献１に記載されているため省略する。このような遮断部を設けることで、現像保持時間を延ばすこと（及び／又は蓄電容量を削減すること）が可能となる。

また、図２Ａの高圧基板２４は、ダイオード２４ａと、現像正バイアス電圧を生成する現像正バイアス回路２４ｃと、現像逆バイアス電圧を生成する現像逆バイアス回路２４ｄと、現像正バイアス回路２４ｃの前段に設けられた蓄電部の一例であるコンデンサ２４ｂとを備え、現像正バイアス回路２４ｃと現像逆バイアス回路２４ｄとが並列に接続され、現像正バイアス電圧と現像逆バイアス電圧とを合成して現像バイアス電圧を生成する。

図３の電気回路の例を参照しながら、図２Ａの構成例について説明する。図３で例示する現像正バイアス回路２４ｃは、現像正バイアストランスＴ１と、制御部２５からの正バイアス電圧用（正バイ用）出力命令２６に応じて駆動するトランス駆動回路２７と、を有し、現像正バイアストランスＴ１で現像正バイアス電圧（−５５０Ｖ）を発生させる。同様に、現像逆バイアス回路２４ｄは、現像逆バイアストランスＴ２と、制御部２５からの逆バイアス電圧用（逆バイ用）出力命令２８に応じて駆動するトランス駆動回路２９と、を有し、現像逆バイアストランスＴ２で現像逆バイアス電圧（＋１００Ｖ）を発生させる。このように、高圧基板２４では、通常時、Ｖｃに「−４５０Ｖ」の一定の現像バイアス電圧を発生させるように制御されている。なお、この通常時の制御については、後述の図４Ａでもその概要を示している。これに対して、緊急停止時は、インターロックスイッチ２２がオフとなるため、両方のトランスＴ１，Ｔ２への２４Ｖ電源供給は、現像保持用のコンデンサ２４ｂにチャージされた電圧のみとなる。

ここで、コンデンサ２４ｂを設ける主たる理由について、図４Ａ〜図５Ａを参照しながら説明する。図４Ａは、図２Ａの要部における高圧基板から出力される印刷開始時の現像バイアス電圧の一例を説明するための図、図４Ｂは、図２Ａの要部における感光体ドラム、帯電器、及び現像器を示す図、図４Ｃは、図２Ａの画像形成装置における印刷開始時の現像バイアス電圧の状態の一例を説明するための図である。また、図５Ａは、従来の画像形成装置による緊急停止時のタイミングチャートの一例を示す図である。

まず、図４Ａに示すように、現像ローラ２ａに印加される現像バイアス電圧（現像実高圧出力とも言う）として、「−４５０Ｖ」が必要な場合、高圧基板２４では、現像正バイアス回路２４ｃで「−５５０Ｖ」を発生させ、さらに、現像逆バイアス回路２４ｄで「＋１００Ｖ」を発生させ、これらを合成して現像バイアス電圧として「−４５０Ｖ」を生成する。

図４Ｂを参照して停止時及び印刷開始時の処理について説明する。停止時には、感光体ドラム３の表面は帯電しておらずその表面電位は「０Ｖ」となる。そして、印刷開始時に、感光体ドラム３、帯電器５、及び現像ローラ２ａに通電され、感光体ドラム３が矢印の方向に回転し出すと、帯電器５によって「−６３０Ｖ」で帯電させることにより感光体ドラム３のＸ点より左側の部分が「−６００Ｖ」によりに帯電されていくが、Ｘ点〜Ｙ点間は帯電されていないため、ＸＹ部分の表面電位は「０Ｖ」の状態のままである。従って、現像ローラ２ａを通過するＸＹ部分には、−極性のトナーが強制的に付着してしまう。

これに対して、図４Ｃに示すように、印刷開始前に、前回転処理を行うことで、ＸＹ部分にトナーが付着することを防止できる。すなわち、感光体ドラム３の回転開始から、感光体ドラム３のＸＹ部分が現像ローラ２ａを通過する間、現像ローラ２ａに現像バイアス電圧（現像実高圧出力）として、現像逆バイアス電圧の「＋１００Ｖ」を印加するように構成することで、−極性のトナーを現像ローラ２ａ側に引き付け、感光体ドラム３のＸＹ部分にトナーが付着することを防止している。この技術は、主に二成分現像剤（トナー及びキャリア）が用いられるカラー機では一般的に行われている技術である。なお、このようなトナー付着防止のため、現像正バイアス回路２４ｃ及び現像逆バイアス回路２４ｄを設けた構成例を挙げて説明しているが、これに限らず、高圧基板２４は現像バイアス電圧を生成して印加できればよい。

ここで、二成分系の現像剤は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアからなる。このキャリアの主成分は鉄であり、マグネットローラである現像ローラ２ａの磁力によって現像ローラ２ａ上に保持されており、電気的には、現像バイアス電圧とは逆極性（＋）を有している。そのため、感光体ドラム３の表面電位と現像バイアス電圧との電位差が大きくなると、磁力よりも電気的な力が強くなり、感光体ドラム３上にキャリアが付着してしまうという問題がある。

例えば、図４Ｂにおいて、印字中に緊急停止され、インターロックスイッチ２２がオフされた場合を想定する。この際、感光体ドラム３のＸ点は帯電器５の位置にあり、Ｙ点は現像ローラ２ａの位置にあるものとする。この場合、感光体ドラム３のＸＹ部分は、帯電器５から出力される例えば−６３０Ｖの帯電電圧（グリッド実高圧出力とも言う）によって「−６００Ｖ」に帯電されている。そして、インターロックスイッチ２２がオフされたことで、現像ローラ２ａは停止するが、仮にコンデンサ２４ｂが具備されていない場合には、現像バイアス電圧は停止前の−４５０Ｖから０Ｖとなる。一方、緊急停止後も感光体ドラム３は惰性で回転し、感光体ドラム３のＸＹ部分が現像ローラ２ａを通過する。このとき、現像ローラ２ａの現像バイアス電圧は「０Ｖ」、感光体ドラム３のＸＹ部分の表面電位は「−６００Ｖ」である。よって、これらの電位差が大きくなり、磁力よりも電気的な力が強くなり、感光体ドラム３上にキャリアが付着してしまう。

このような問題を回避するために、高圧基板２４は、コンデンサ２４ｂを具備し、緊急停止によりインターロックスイッチ２２がオフされた後、感光体ドラム３が惰性回転する間、コンデンサ２４ｂに蓄積された電力（チャージ電荷）により現像バイアス電圧を出力できるようにしている。

しかし、コンデンサ２４ｂを単に設け、感光体ドラム３の惰性回転の間（例えば３００ｍｓｅｃ）、停止前と同じ「−４５０Ｖ」の現像デバイス電圧を出力するだけでは、図５Ａに示すように、感光体ドラム３の表面電位がインターロックＯＦＦ時から徐々に小さくなっていき、現像実高圧出力との電位差が変化していくため、コンデンサ２４ｂに蓄電された電力を有効に利用できているとは言えない。

これに対し、本発明の主たる特徴として、高圧基板２４は、緊急停止時にインターロック部により電力が遮断された場合、帯電器５での帯電の停止後に徐々に低下する感光体ドラム３の表面電位と比べた電位差が所定値（緊急停止前以下の値）以下になるように現像バイアス電圧を生成して印加する。無論、このような電力遮断時の電力供給のためには、コンデンサ２４ｂを高圧基板２４に設けた例を挙げているように、コンデンサ等の蓄電部を設けておく必要がある。また、キャリアの付着を問題としていることからも分かるように、上記電位差とは、現像ローラ２ａと感光体ドラム３との最短距離の位置における電位差を指し、現像ローラ２ａの電圧（例えば−４５０Ｖ）が感光体ドラム３の表面電位（例えば−６００Ｖ）より高い（絶対値は小さい）ものとする。

図５Ｂの具体例を参照しながら、このような現像デバイス電圧の生成及びそれによる現像保持について説明する。図５Ｂは、図２Ａの画像形成装置による緊急停止時のタイミングチャートの一例を示す図である。

図５Ｂの例では、感光体ドラム３の表面電位が−６００Ｖから徐々に低下するため、現像バイアス電圧（現像実高圧出力）を、上記表面電位との電位差が所定値（ここでは１５０Ｖ程度）以下を保つように階段状に下げながら出力する。この所定値は、感光体ドラム３へのキャリア付着が防止できる電位差に基づき決めておけばよく、この例では、感光体ドラム３の表面電位と現像実高圧出力との電位差を１５０Ｖ程度にすればキャリア付着が防止できる例を挙げているため、電位差を１５０Ｖ程度に保てばよい。

実際の現像実高圧出力の制御は、例えば、図３に示した正バイ用出力命令２６において、このような電位差の条件を満たすように連続的に或いは階段状に変化させる信号を出力するなどにより実現できる。このとき、逆バイ用出力命令２８はそのままでよい。このような制御は制御部２５によってなされる。無論、上記条件を満たすように双方の命令２６，２８のパルスを出力するようにしてもよい。なお、実際には所定の値に保つように階段がほぼ滑らかになるように制御することが好ましい。

また、上記所定値以下であれば、範囲を決めておいてもよい。つまり、上記所定値以下であれば、所定範囲内になるように高圧基板２４が現像バイアス電圧を生成してもよい。例えば、上記電位差が１４０Ｖ以上、１５０Ｖ未満の範囲に収まるように現像バイアス電圧を生成するようにしてもよい。この場合にも、正バイ用出力命令２６及び／又は逆バイ用出力命令２８を、上記所定範囲内といった条件を満たすような信号を出力するなどにより、現像バイアス電圧を生成すればよい。

このようにして、上記電位差が上記所定値以下になるように現像バイアス電圧を生成して印加することで、単に感光体ドラム３へのキャリア付着を防止するだけでなく、コンデンサ２４ｂにおけるチャージされた電荷の電位低下が遅くなり、その分、現像保持時間を延ばすこと（及び／又はコンデンサ２４ｂの容量を削減すること）が可能となる。

具体的に図５Ｂの例でその理由を説明する。まず、現像正バイアス回路２４ｃの現像正バイアス電圧Ｖｂを「−５５０Ｖ」のままではなく徐々に小さくすることで、消費電力が小さくなる。そして、この消費電力が小さくなった分、図５Ａの領域Ｉと図５Ｂの領域ＩＩにおいてコンデンサ２４ｂのチャージされた電荷による電圧の減少の様子を図示したように、領域Ｉより領域ＩＩの方が減少の傾きが緩やかになり（電位低下が遅くなり）、結果としてチャージ電荷が消費される時間が長くなる。これにより、図５Ｂの例は、図５Ａの例における３００ｍｓｅｃに対して、同じ容量のコンデンサ２４ｂを使用した状態で、２００ｍｓｅｃだけ伸びて５００ｍｓｅｃとなっている。

次に、このような制御に用いる感光体ドラム３の表面電位（つまりドラム表面電位）の取得方法について説明する。本実施形態では、この表面電位を直接測定するのではなく、緊急停止（インターロックＯＦＦ）時のグリッド実高圧出力の命令値（例えば−６３０Ｖ）を確認することで、その時のドラム表面電位のおおよその値を推測する。このように、画像形成装置は、感光体ドラム３に帯電させる帯電器５における緊急停止直前の出力値（出力命令値）に基づき、緊急停止時のドラム表面電位を決定することが好ましい。

このような決定は、制御部２５（又は高圧基板２４）が行うように構成しておけばよい。例えば、制御部２５内のテーブル２５ａに、出力値と決定値（推測値）との関係を登録しておき、制御時（決定時）にそのテーブル２５ａを読み出せばよい。なお、出力値の代わりに、その出力値になるような画像形成モードやプロセス速度など、印刷条件を登録しておいてもよい。

また、緊急停止後の感光体ドラム３の惰性回転の間のドラム表面電位の変移についても、その出力命令値からおおよその値が推測できる。よって、画像形成装置は、ドラム表面電位を、帯電器５での帯電の停止後の低下予測を示す予測値に基づき決定することが好ましい。この予測値は、感光体ドラム３が惰性で回転する間の（時系列の）予測値である。無論、この予測値は、キャリア付着防止に用いるものであるため、惰性回転による位置変化を考慮する必要がある。よって、この予測値としては、現像ローラ２ａとの最近接位置（図４Ｂで説明したＹ点）におけるドラム表面電位の予測値が用いられる。

このような決定についても、制御部２５（又は高圧基板２４）が行うように構成しておけばよい。例えば、制御部２５内のテーブル２５ａに、出力値（又は印刷条件）と惰性回転開始時からの経過時間と予測値との関係を登録しておき、制御時（決定時）にそのテーブル２５ａを読み出せばよい。

次に、図６を参照しながら、図２Ａの画像形成装置における緊急停止時の処理の一例を説明する。制御部２５からの制御などによってインターロックがＯＦＦされると（ステップＳ１）、現像実高圧出力以外の高圧出力が停止する（ステップＳ２）。次に、制御部２５は、グリッド実高圧出力命令における出力値、現像実高圧出力命令における出力値を確認する（ステップＳ３）。次いで、制御部２５は、それらの出力値の電位差（両者の電位の差分の絶対値）が所定値（例えば１５０Ｖ）以上あるか否かを判定する（ステップＳ４）。なお、簡略化のために１５０Ｖの例を挙げたが、ステップＳ３においてグリッド実高圧出力を−６３０Ｖとしたことによりドラム表面電位が−６００Ｖになっていることを考慮し、ステップＳ４での判定には所定値として１８０Ｖを用いるようにしてもよい。ステップＳ４でＹＥＳの場合、制御部２５は、現像実高圧出力値を目標値（上記電位差が上記所定値以下になるような値）まで下げるように制御する（ステップＳ５）。

次いで、制御部２５は、テーブル２５ａを参照して、インターロックＯＦＦ時からの経過時間に応じたドラム表面電位の予測値を読み出して確認すると共に、現在の現像実高圧出力値も確認し（ステップＳ６）、ドラム表面電位の予測値が０Ｖとなったか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ４でＮＯの場合には、ステップＳ５を経ずにステップＳ６に進む。

ステップＳ７でＹＥＳの場合、処理を終了し、ステップＳ７でＮＯの場合、ステップＳ４に戻り、ステップＳ６で確認した２つの値を比較して、それらの電位差の判定を行う。このようにして、ステップＳ７でＹＥＳとなるまで処理を繰り返し、常にキャリア付着防止に必要な分だけコンデンサ２４ｂから電力を供給する。

図５Ｂの例を挙げて、このような処理の一場面を説明する。キャリア付着防止に必要な電位差が１５０Ｖ程度であるとすると、ドラム表面電位が−２００Ｖとなった場面では、現像実高圧出力としては−３５０Ｖを出力すれば十分であるため、その値（つまり−３５０Ｖ）になるように制御すればよい。これに対し、図５Ａで示した従来の例では、ドラム表面電位が−２００Ｖとなった場面でも現像実高圧出力が−４５０Ｖで維持されているため、電位差が２５０Ｖもあり、コンデンサ２４ｂのチャージ電荷を無駄に消費し、結果保持時間が短くなってしまっている。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について、図７Ａ〜図７Ｃを併せて参照しながら説明する。図７Ａは感光体ドラムの表面電位とプロセス速度との関係の一例を示す図、図７Ｂは感光体ドラムの表面電位の緊急停止後の低下の様子について、感光体ドラムが新品である場合と使用品である場合との違いを説明するための図、図７Ｃは感光体ドラムの表面電位の緊急停止後の低下の様子について、湿度との関係の一例を示す図である。

本実施形態では、上記予測値は感光体ドラム３の使用状態に応じた値とすることを特徴とする。特に、上記使用状態は、緊急停止前における感光体ドラム３の回転速度、使用回数、周囲湿度のいずれか１又は複数を含むことが好ましい。

上記使用状態について個々に説明する。実際、図７Ａに傾向を示すように、感光体ドラム３の表面電位はプロセス速度に応じて（換言すれば感光体ドラム３の回転速度に応じて）変わる。基本的に、プロセス速度や回転速度が速い程、帯電期間の短さから、帯電し難くなり、ドラム表面電位は小さくなる。従って、上記予測値として、緊急停止前における感光体３の回転速度に応じた値（回転速度が大きい程、小さい値）を用いることが、ドラム表面電位を精確に予測する上で好ましいと言える。

また、図７Ｂに傾向を示すように、感光体ドラム３が使用品（使用済み品）の方が新品に比べて、帯電終了時点からの時間経過に応じたドラム表面電位の下がり方が大きくなる。従って、上記予測値として、（緊急停止前における）感光体ドラム３の使用回数に応じた値（使用回数、つまり回転回数が多い程、下がり方を早くした予測値）を用いることが、ドラム表面電位を精確に予測する上で好ましいと言える。

また、図７Ｃに傾向を示すように、感光体ドラム３の湿度が高い方が、帯電終了時点からの時間経過に応じたドラム表面電位の下がり方が大きくなる。従って、上記予測値として、感光体ドラム３付近の湿度に応じた値（湿度が高い程、下がり方を早くした予測値）を用いることが、ドラム表面電位を精確に予測する上で好ましいと言える。感光体ドラム３付近とは、画像形成装置の内部であることが好ましいが、画像形成装置の外部であって近隣であればよい。無論、湿度の情報を得るために、画像形成装置に湿度計を設けておくか、湿度情報を外部の湿度計から得るような経路が必要になる。また、湿度の計測は、予測時に行えばよく、緊急停止時に行えば済む。

（第３の実施形態）
第１，第２の実施形態では感光体ドラム３の表面電位を予測等により見積もって得たが、本発明の第３の実施形態では、この表面電位を実際に計測する。そのため、本実施形態に係る画像形成装置は、感光体ドラム３の表面の電位を計測する計測部を備えるものとする。この計測部は、感光体ドラム３の表面に対して若干離間させて設置した表面電位センサなどでなる。そして、高圧基板２４（又は制御部２５）は、感光体ドラム３の表面電位としてこの計測部での計測結果を用いればよい。

１…露光ユニット、２…現像器、２ａ…現像ローラ、３…感光体ドラム、４…クリーナユニット、５…帯電器、６…中間転写ベルトユニット、７…定着ユニット、１０…転写ローラ、１１ａ，１１ｂ…ピックアップローラ、１２ａ〜１２ｄ…搬送ローラ、１３…レジストローラ、２１…ＤＣ電源、２２…インターロックスイッチ、２３…モータ、２４…高圧基板、２４ａ…ダイオード、２４ｂ…コンデンサ、２４ｃ…現像正バイアス回路、２４ｄ…現像逆バイアス回路、２４ｅ…遮断スイッチ、２５…制御部、２５ａ…テーブル、２７，２９…トランス駆動回路、８１…給紙カセット、８２…手差し給紙カセット、９１…排紙トレイ、９２…原稿載置台、１００…画像形成装置、１１０…装置本体、１２０…自動原稿処理装置。

Claims (6)

1. 感光体ドラムと、該感光体ドラムの表面を帯電させる帯電部と、静電潜像が形成された前記感光体ドラムにトナーを付与して該静電潜像を顕像化する現像部と、該現像部に現像バイアス電圧を印加すると共に前記帯電部に電圧を印加する高圧基板と、前記高圧基板に電力を供給する電源と、緊急停止時に該電源からの前記高圧基板への前記電力を遮断するインターロック部と、を備えた二成分現像方式の画像形成装置であって、
   前記高圧基板は、前記インターロック部により前記電力が遮断された場合、前記帯電部での帯電の停止後に徐々に低下する前記感光体ドラムの表面電位と比べた電位差が、所定値以下になるように前記現像バイアス電圧を生成して印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部における緊急停止直前の出力値に基づき、緊急停止時の前記表面電位を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記表面電位を、前記帯電部での帯電の停止後の低下予測を示す、前記感光体ドラムが惰性で回転する間の予測値に基づき決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記予測値は、前記感光体ドラムの使用状態に応じた値であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記使用状態は、緊急停止前における前記感光体ドラムの回転速度、使用回数、周囲湿度のいずれか１又は複数を含むことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記感光体ドラムの表面の電位を計測する計測部を備え、
   前記表面電位として該計測部での計測結果を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   

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