JP2018031881A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の現像器に一括に交流バイスを印加するように構成された画像形成装置において、一部の現像器を用いずに画像を形成するときの用いない現像器からのトナーの飛散を起こりにくくする。【解決手段】第１の潜像担持体と、第２の潜像担持体と、第１のトナーを供給する第１の現像器と、第２のトナーを供給する第２の現像器と、第１の現像器および第２の現像器に一括に交流バイアスを印加する交流電源と、第２の現像器に直流バイアスＶ３を印加するための直流電圧を出力する直流電源と、第２の潜像担持体を用いずに第１の潜像担持体を用いて画像を形成する動作モードにおける直流バイアスの電圧値を、環境条件ＶＨおよび耐久条件Ｎの少なくとも一方に基づいて設定するバイアス設定部と、直流電圧を設定された電圧値の直流電圧に変換する電圧可変回路とを有し、変換後の直流電圧を直流バイアスとして第２の現像器に印加する。【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。

電子写真式の画像形成装置は、潜像担持体の表面に形成された静電潜像を可視化するための現像器を備えている。現像器は、色材であるトナーを例えば撹拌により帯電させて、帯電したトナーを潜像担持体に供給する。現像器から供給されるトナーが潜像担持体の表面のうちの所定電位の部分に付着することにより、静電潜像が現像されて可視のトナー像となる。

静電潜像を可視化する際には、帯電したトナーを現像器から潜像担持体へ移動させる静電力が生じるように、現像器に対して直流バイアスを印加する。そして、トナー像の解像度を高めるために、潜像担持体に余分に付着したトナーが現像器に戻るように交流バイアスを直流バイアスに重畳することが行われている。

ところで、電子写真式のカラー画像形成装置は、一般に、潜像担持体と現像器との組を４組備えており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の４つの色のトナー像を重ねてカラー画像を形成する。そして、カラー画像形成装置は、４組の潜像担持体および現像器を用いてカラー画像を形成するカラー印刷モードだけでなく、１組の潜像担持体および現像器を用いてモノクロ画像を形成するモノクロ印刷モードを有している。モノクロ印刷モードにおいて、画像の形成に用いない３個の潜像担持体は、帯電処理が施されない無帯電状態とされる。

従来、このようなカラー画像形成装置において、４個の現像器に対して１つの交流電源により一括に交流バイアスを印加する構成が採用されている。この構成によると、現像器ごとに交流電源を設ける構成と比べて部品点数が少なくなることから、カラー画像形成装置の小型軽量化および低価格化を図ることができる。

しかし、複数の現像器に一括に交流バイアスを印加するカラー画像形成装置には、次の問題があった。モノクロ印刷モードにおいて、画像の形成に用いない３個の現像器には、直流バイアスは印加されないが、交流バイアスは一括に印加される。このため、これら現像器のそれぞれから一部のトナーが飛散して潜像担持体に付着する。つまり、現像器に留まるべきトナーが無駄に消費されてしまう。

交流バイアスを一括に印加することに起因するトナーの無駄な消費を低減するための先行技術として、特許文献１の技術がある。特許文献１には、トナーと反対極性の一定電圧をツェナーダイオードを用いて生成し、この一定電圧をモノクロ画像の形成に用いない現像器に印加することが開示されている。

また、潜像担持体へのトナーの不要の付着（トナーかぶり）を低減するための先行技術として、特許文献２の技術がある。特許文献２には、複数の潜像担持体をこれらに共通の負のＤＣ電圧の印加により帯電させるように構成された画像形成装置において、複数の現像器に対してそれぞれに適した値の正または負のＤＣ電圧を印加することが開示されている。

特開２０１５−１７９１４８号公報 特開２００４−０７７６９２号公報

ところが、上に述べた特許文献１の技術によると、モノクロ画像の形成に際して、形成に用いない色のトナーが現像器から飛散しない場合もあれば、飛散してしまう場合もある、という問題があった。この問題について状況を分析したところ、温度および相対湿度が画像形成装置の仕様の標準値よりも高い場合に飛散が生じること、およびカラー画像の形成の積算回数が増えるにつれて飛散が顕著になることが分かった。

特許文献２の技術は、複数の潜像担持体を一括に帯電させて画像を形成するときのトナーかぶりを防ぐものである。このため、モノクロ画像を形成する場合のように、複数の潜像担持体の一部を帯電させて残りを帯電させないで画像を形成する場合には、特許文献２の技術によってトナーかぶりを防ぐことができない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、複数の現像器に一括に交流バイスを印加するように構成された画像形成装置における、一部の現像器を用いずに画像を形成するときの用いない現像器からのトナーの飛散を従来よりも起こりにくくすることを目的とする。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、トナーからなる画像を形成する画像形成装置であって、第１の潜像担持体と、第２の潜像担持体と、前記第１の潜像担持体に帯電した第１のトナーを供給する第１の現像器と、前記第２の潜像担持体に帯電した第２のトナーを供給する第２の現像器と、前記第１の現像器および前記第２の現像器に一括に交流バイアスを印加する交流電源と、前記第２の現像器に直流バイアスを印加するための直流電圧を出力する直流電源と、前記第２の潜像担持体を用いずに前記第１の潜像担持体を用いて画像を形成する動作モードにおける前記直流バイアスの電圧値を、環境条件および耐久条件の少なくとも一方に基づいて設定するバイアス設定部と、前記直流電圧を、設定された前記電圧値の直流電圧に変換する電圧可変回路と、を有し、前記動作モードにおいて、変換後の前記直流電圧を前記直流バイアスとして前記第２の現像器に印加する。

好ましくは、前記環境条件は、温度および相対湿度の測定値に基づいて算出される絶対湿度であり、前記バイアス設定部は、前記絶対湿度が高くなると、前記電圧値の絶対値を大きくし、前記絶対湿度が低くなると、前記電圧値の絶対値を小さくする。

前記耐久条件を、前記第２の現像器を用いて行ったトナー像の形成の積算回数とすることができる。前記バイアス設定部は、前記積算回数が増加するにつれて前記電圧値の絶対値を大きくする。

本発明によると、複数の現像器に一括に交流バイスを印加するように構成された画像形成装置において、一部の現像器を用いずに画像を形成するときの用いない現像器からのトナーの飛散を従来よりも起こりにくくすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。 トナー像を形成するためのバイアスの印加に関わる部分を示す図である。 高圧電源部の構成を示す図である。 レギュレータの構成の例を示す図である。 カラー印刷モードおよびモノクロ印刷モードにおける感光体の電位および現像器の電位の推移を模式的に示す図である。 画像形成装置の要部の機能的構成を示す図である。 逆ＤＣバイアスの設定のためのテーブルの例を示す図である。 逆ＤＣバイアスの値の変更の概要を模式的に示す図である。 画像形成装置における処理の流れを示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成の概要が示されている。

画像形成装置１は、電子写真式のカラープリンタであって、タンデム型のプリンタエンジン２０を備えている。画像形成装置１は、フルカラー画像を形成するカラー印刷モードと、モノクロ画像を形成するモノクロ印刷モードとを有している。

プリンタエンジン２０は、トナー像を形成するための４個のユニット、すなわちイメージングステーション４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋを中心に構成される。イメージングステーション４ｙは、イエロー（Ｙ）のトナー像を、イメージングステーション４ｍは、マゼンダ（Ｍ）のトナー像を、イメージングステーション４ｃは、シアン（Ｃ）のトナー像を、イメージングステーション４ｋは、ブラック（Ｋ）のトナー像を、それぞれ形成する。

カラー印刷モードにおいて、プリンタエンジン２０は、４個のイメージングステーション４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋを用いて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫの４色のトナー像を並行して形成する。モノクロ印刷モードにおいて、プリンタエンジン２０は、イメージングステーション４ｋを用いて、Ｋのトナー像のみを形成する。以下、Ｋ（ブラック）を「モノクロ色」といい、他の３色（Ｙ、Ｍ、およびＣ）を総称して「非モノクロ色」ということがある。

イメージングステーション４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋのそれぞれは、筒状の感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋ、帯電ローラ６ｙ，６ｍ，６ｃ，６ｋ、プリントヘッド７ｙ，７ｍ，７ｃ，７ｋ、現像器８ｙ，８ｍ，８ｃ，８ｋ、および除電用の光源などを有している。

感光体５ｋは第１の潜像担持体の例であり、３個の感光体５ｙ，５ｍ，５ｃは第２の潜像担持体の例である。また、現像器８ｋは第１の現像器の例であり、３個の現像器８ｙ，８ｍ，８ｃは第２の現像器の例である。

感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋは、回転駆動される。感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋの周面のうち、帯電ローラ６ｙ，６ｍ，６ｃ，６ｋと対向した部分が均一に帯電する。帯電した感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋに対して、画像に応じたパターン露光がプリントヘッド７ｙ，７ｍ，７ｃ，７ｋにより行われる。露光された部分の帯電荷が消失して各感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋに静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器８ｙ，８ｍ，８ｃ，８ｋにより現像されてトナー像となる。

トナー像は、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋから転写ベルト１６に１次転写される。このとき、１次転写ローラ９ｙ，９ｍ，９ｃ，９ｋがトナーを引き寄せるようにバイアスされる。１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ１４のニップ部で、用紙カセット１０から給紙ローラ１２によって引き出されて搬送されてきた用紙２に２次転写される。２次転写の後、用紙２は定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１８へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像が用紙２に定着する。

図２にはトナー像を形成するためのバイアスの印加に関わる部分が示されている。４個のイメージングステーション４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの基本的な構成は同様であるので、図２では代表としてイメージングステーション４ｙの感光体周りの構成が示されている。

感光体５ｙを帯電させるために、帯電ローラ６ｙには高圧電源部３０により帯電バイアスＶ１が印加される。感光体５ｙの表面電位は、帯電バイアスＶ１の値とほぼ同じ値となる。

プリントヘッド７ｙは、感光体５ｙのうちのトナーを付着させたい部分を露光するように制御される。感光体５ｙにおける露光された部分の表面電位は、無帯電時の電位（０ボルト）またはそれに近い電位（数十ボルト程度）になる。露光されない部分の表面電位は変わらない。

現像器８ｙは、例えば２成分現像器であり、現像ローラ８１および撹拌ローラ８２，８３を有している。撹拌ローラ８２，８３により粉状のトナーと粒状のキャリアとが撹拌され、キャリアの表面にトナーが付着する。トナーで表面が覆われたキャリアが現像ローラ８１の周面に付着する。

現像器８ｙには（詳しくは現像ローラ８１には）、高圧電源部３０により直流の現像バイアスＶ２が印加され、さらにＡＣバイアスＶ２０（交流バイアス）が現像バイアスＶ２に重畳される。現像バイアスＶ２は、帯電したトナーを現像器８ｙから感光体５ｙへ移動させる静電力を生じさせるためのバイアスである。ＡＣバイアスＶ２０は、画質を高めるためのバイアスであり、感光体５ｙの露光されない部分に付着したトナーを現像器８ｙに戻す作用などを奏する。

感光体５ｙにおける露光された部分が感光体５ｙの回転により現像ローラ８１に近づくと、現像ローラ８１に付着しているキャリアからトナーが感光体５ｙの露光された部分に引き寄せられて付着する。キャリアは現像ローラ８１に残る。

また、モノクロ印刷モードにおいては、現像バイアスＶ２に代えて逆ＤＣバイアスＶ３が現像器８ｙに印加される。現像器８ｍおよび現像器８ｃにも逆ＤＣバイアスＶ３が印加される。逆ＤＣバイアスＶ３は、モノクロ画像の形成に使用しない（すなわち、帯電させない）感光体５ｙ，５ｍ，５ｃにトナーが付着するのを防止するためのバイアスである。逆ＤＣバイアスＶ３の極性は、現像器８ｙの内部での撹拌によるトナーの帯電の極性（本例では負）とは反対の極性（本例では正）である。

画像形成装置１では、現像器８ｙの下流側でかつ帯電ローラ６ｙの上流側の位置に、詳しくは感光体５ｙが転写ベルト１６と近接する１次転写位置と帯電ローラ６ｙを配置した位置との間に、濃度センサ２１が配置されている。濃度センサ２１は、感光体５ｙの表面に付着しているトナーの濃度を例えば光学的に測定する。濃度センサ２１により測定された濃度に応じて、１次転写されずに残るトナーが少なくなるように、１次転写ローラ９ｙに印加するバイアスが調整される。また、モノクロ印刷後に検出された濃度に応じて、非モノクロ色のトナーの付着が少なくなるように逆ＤＣバイアスＶ３が補正される。

図３には高圧電源部３０の構成が、図４にはレギュレータ３３ｋ，３３ｃ，３３ｍ，３３ｙの構成の例が、それぞれ示されている。

高圧電源部３０は、４個のＤＣ電源３１ｋ，３１ｃ，３１ｍ，３１ｙ、１個のＡＣ電源３２、および４個のレギュレータ３３ｋ，３３ｃ，３３ｍ，３３ｙを有している。

ＤＣ電源３１ｋ，３１ｃ，３１ｍ，３１ｙは、帯電ローラ６ｋ，６ｃ，６ｍ，６ｙに個別に帯電バイアスＶ１を印加するための電源である。ＤＣ電源３１ｋ，３１ｃ，３１ｍ，３１ｙには、後に述べる制御部１００（図６参照）から帯電バイアスＶ１の値を個別に指定する制御信号Ｓ１ｋ，Ｓ１ｃ，Ｓ１ｍ，Ｓ１ｙが与えられる。ＤＣ電源３１ｋ，３１ｃ，３１ｍ，３１ｙは、指定された値の負極性の直流電圧を帯電バイアスＶ１として出力する。

なお、ＤＣ電源３１ｋは、帯電バイアスＶ１とは別個独立して、正極性の直流電圧を出力することが可能に構成されている。ＤＣ電源３１ｋは、例えば、２つの二次捲線を有するトランスを用いたＤＣ−ＤＣコンバータであり、負極性の帯電バイアスＶ１と正極性の直流電圧とを出力可能である。

なお、正極性の直流電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータを別途設け、これをＤＣ電源３１ｋと連動して動作するように制御することも可能である。

ＡＣ電源３２は、４個の現像器８ｋ，８ｃ，８ｍ，８ｙに対して一括に共通のＡＣバイアスＶ２０を印加するための電源である。ＡＣ電源３２は、制御部１００から与えられる制御信号Ｓ２１，Ｓ２２およびクロックＣＬＫに従って、周波数が数キロヘルツ程度の交流電圧を出力する。制御信号Ｓ２１は、出力のオンオフを指令する信号であり、制御信号Ｓ２２は、ＡＣバイアスＶ２０の振幅（ピーク・トゥ・ピーク）を指定する信号である。

レギュレータ３３ｋ，３３ｃ，３３ｍ，３３ｙのうち、レギュレータ３３ｋは、Ｋの現像用の現像器８ｋに現像バイアスＶ２を印加するための電圧可変回路である。レギュレータ３３ｋには、ＤＣ電源３１ｋから負極性の直流電圧（Ｖ１）が入力される。

図４（Ａ）に示すように、レギュレータ３３ｋは、トランジスタ３３１、抵抗３３２，３３３，３３４，３３５、および安定化回路３３６から構成される。トランジスタ３３１のベースに抵抗３３４，３３５を介して制御信号Ｓ３ｋが入力される。レギュレータ３３ｋは、接地端子から抵抗３３３，３３２を介して負極性の電源端子へ流れ込む電流をトランジスタ３３１により調整する。レギュレータ３３ｋは、入力された負極性の直流電圧の絶対値を制御信号Ｓ３ｋに従って低減するドロッパレギュレータである。絶対値を低減した後の直流電圧が現像バイアスＶ２として出力される。

図３に戻って、残りの３個のレギュレータ３３ｃ，３３ｍ，３３ｙは、Ｃ、Ｍ、およびＹの現像用の現像器８ｃ，８ｍ，８ｙに、現像バイアスＶ２または逆ＤＣバイアスＶ３を印加するための電圧可変回路である。レギュレータ３３ｃ，３３ｍ，３３ｙには、ＤＣ電源３１ｃ，３１ｍ，３１ｙから個別に負極性の直流電圧（Ｖ１）が入力されるとともに、ＤＣ電源３１ｋから２００ボルト程度の正極性の直流電圧が入力される。

図４（Ｂ）に示すように、レギュレータ３３ｃ，３３ｍ，３３ｙは、トランジスタ３４１、抵抗３４２，３４３，３４４，３４５、および安定化回路３４６から構成される。トランジスタ３４１のベースに抵抗３４４，３４５を介して制御信号Ｓ３ｃ，Ｓ３ｍ，Ｓ３ｙが入力される。レギュレータ３３ｃ，３３ｍ，３３ｙは、正極性の電源端子から抵抗３４３，３４２を介して負極性の電源端子へ流れ込む電流をトランジスタ３４１により調整する。レギュレータ３３ｃ，３３ｍ，３３ｙは、入力された直流電圧の絶対値を制御信号Ｓ３ｃ，Ｓ３ｍ，Ｓ３ｙに従って低減するドロッパレギュレータである。絶対値を低減した後の負極性の直流電圧が現像バイアスＶ２として出力され、正極性の直流電圧が逆ＤＣバイアスＶ３として出力される。

高圧電源部３０の構成は、１個のＡＣ電源３２を４個の現像器８ｋ，８ｃ，８ｍ，８ｙが共用する構成であるので、現像器８ｋ，８ｃ，８ｍ，８ｙに個別にＡＣ電源３２を設ける構成と比べて、部品点数が少ない。高圧電源部３０の構成によると、画像形成装置１の小型軽量化および低価格化を図ることができる。

図５にはカラー印刷モードおよびモノクロ印刷モードにおける感光体５ｋ，５ｙ，５ｍ，５ｃの電位および現像器８ｋ，８ｙ，８ｍ，８ｃの電位の推移が模式的に示されている。

カラー印刷モードにおいては、４個の感光体５ｋ，５ｙ，５ｍ，５ｃの各電位の制御は同様であり、４個の現像器８ｋ，８ｙ，８ｍ，８ｃの各電位の制御も同様である。つまり、モノクロ色と非モノクロ色とについて同様の制御が行われる。ただし、帯電バイアスＶ１および現像バイアスＶ２のそれぞれの値は、画像の濃さなどの印刷条件および特性の個体差などに応じて４つの色それぞれについて個別に設定される。

カラー印刷モードにおける電位の制御の概要は次の通りである。

帯電バイアスＶ１の印加により、感光体５ｋ，５ｙ，５ｍ，５ｃを例えば−５００ボルトに帯電させる。次に、現像器８ｋ，８ｙ，８ｍ，８ｃに現像バイアスＶ２を印加する。現像バイアスＶ２の値は、帯電バイアスＶ１よりも絶対値が例えば１００ボルト小さい−４００ボルトとする。現像バイアスＶ２の印加を開始した後に、ＡＣ電源３２をオンにしてＡＣバイアスＶ２０を現像バイアスＶ２に重畳する。ＡＣバイアスＶ２０は、例えば−７００ボルトから＋７００ボルトまでの範囲で推移する交流電圧である。この値のＡＣバイアスＶ２０を重畳すると、現像器８ｋ，８ｙ，８ｍ，８ｃの電位は、−１１００ボルトから＋３００ボルトまでの範囲内で推移する。

トナー像の１次転写が終わると、ＡＣバイアスＶ２０の重畳を終了し、ＡＣバイアスＶ２０の印加を終了し、帯電バイアスＶ１の印加を終了する。そして、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｋを除電する。

一方、モノクロ印刷モードにおいては、モノクロ色と非モノクロ色とで異なる制御が行われる。モノクロ印刷モードにおける電位の制御の概要は次の通りである。

モノクロ色については、カラー印刷モードにおける制御と同様の制御を行う。すなわち、
感光体５ｋを例えば−５００ボルトに帯電させ、現像器８ｋに現像バイアスＶ２を印加し、現像バイアスＶ２にＡＣバイアスＶ２０を重畳する。

これに対して、非モノクロ色については、カラー印刷モードにおける制御とは異なる制御を行う。すなわち、ＤＣ電源３１ｙ，３１ｍ，３１ｃをオフに保って感光体５ｙ，５ｍ，５ｃを帯電させない（なお、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃを回転駆動しない）。そして、現像器８ｙ，８ｍ，８ｃには、逆ＤＣバイアスＶ３を印加する。

逆ＤＣバイアスＶ３を印加することにより、現像器８ｙ，８ｍ，８ｃへのＡＣバイアスＶ２０の印加に起因する感光体５ｙ，５ｍ，５ｃへのトナーの飛散を防ぐことができる。つまり、現像器８ｋにＡＣバイアスＶ２０を印加するためにＡＣ電源３２をオンにしても、非モノクロ色のトナーが無駄に消費されないようにすることができる。

なお、トナーの飛散を低減する他の方法として、ＡＣ電源３２と現像器８ｙ，８ｍ，８ｃのそれぞれとの間に高耐圧スイッチを設けてＡＣバイアスＶ２０を遮断することが考えられる。しかし、それによると、部品点数が増加するので、ＡＣ電源３２を共用する利点が損なわれてしまう。高耐圧スイッチの入手は困難である。したがって、画像形成装置１では、逆ＤＣバイアスＶ３を現像器８ｙ，８ｍ，８ｃに印加してトナーの飛散を低減する。

さて、画像形成装置１は、ユーザによって使用されるときの環境条件および耐久条件の少なくとも一方の変化に応じて、逆ＤＣバイアスＶ３の値を変更する機能を有している。以下、この機能を中心に、画像形成装置１の構成および動作をさらに説明する。

図６には画像形成装置１の要部の機能的構成が、図７には逆ＤＣバイアスＶ３の設定のためのテーブル１２０の例が、それぞれ示されている。また、図８には、逆ＤＣバイアスＶ３の値の変更の概要が模式的に示されている。

図６に示すように、画像形成装置１は、制御部１００、温度センサ４１、および湿度センサ４２を有する。

温度センサ４１は、画像形成装置１の内部の気温または画像形成装置１の周囲の気温を環境条件として測定し、温度Ｔの測定値を示す信号Ｓ４１を制御部１００に送る。

湿度センサ４２は、温度センサ４１により温度が測定される位置の相対湿度ＲＨを環境条件として測定し、相対湿度ＲＨの測定値を示す信号Ｓ４２を制御部１００に送る。

制御部１００は、外部のホストから与えられるジョブに応じて、カラー画像またはモノクロ画像を形成するように、プリンタエンジン２０および高圧電源部３０を制御する。制御部１００は、制御のためのプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit ）、当該プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、およびワークエリアとなるＲＡＭ（Random Access Memory）などを有する。

制御部１００には、バイアス設定部１０１、記憶部１０２、および耐久管理部１０３などが設けられる。これらの機能は、制御部１００のハードウェア構成により、および上に述べたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

バイアス設定部１０１は、モノクロ印刷モードにおいて現像器８ｙ，８ｍ，８ｃにそれぞれ印加する逆ＤＣバイアスＶ３の値を、環境条件および耐久条件の少なくとも一方に基づいて設定する。その際、バイアス設定部１０１は、記憶部１０２により記憶されているテーブル２００を参照する。つまり、ルックアップ方式により逆ＤＣバイアスＶ３の値を設定する。

テーブル２００は、環境条件および耐久条件を組み合わせた参照条件の値に対応する逆ＤＣバイアスＶ３の値を示す。

テーブル２００における環境条件は、絶対湿度（容積絶対湿度：ＶＨ）である。絶対湿度ＶＨは、温度Ｔと相対湿度ＲＨとにより一意に定まる。つまり、温度センサ４１による測定値と湿度センサ４２による測定値とによって絶対湿度ＶＨを特定することができる。なお、相対湿度ＲＨが一定であれば、温度が高いほど絶対湿度は高く、温度Ｔが一定であれば、相対湿度が高いほど絶対湿度は高い。

テーブル２００における耐久条件は、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃを用いて行ったトナー像の形成の積算回数Ｎ、つまり、カラー印刷モードの画像形成の積算回数である。積算回数Ｎは、耐久管理部１０３からバイアス設定部１０１に通知される。

耐久管理部１０３は、例えばカラー画像の印刷枚数またはカラー印刷モードにおける感光体５ｙ，５ｍ，５ｃの回転の回数（１回転を１回とする）を、Ｙ、Ｍ、Ｃの色別にカウントし、３つのカウント値を記憶する。そして、バイアス設定部１０１から問合せがあると、３つのカウント値を積算回数Ｎとしてバイアス設定部１０１に通知する。

耐久管理部１０３は、イメージングステーション４ｙ，４ｍ，４ｃのいずれかが新品と交換されると、交換されたイメージングステーションに対応するカウント値を初期値にリセットする。

テーブル２００により示される逆ＤＣバイアスＶ３の値は、実験の結果に基づいて定められている。その実験とは、トナーの飛散を防ぐとともに感光体５ｙ，５ｍ，５ｃへのキャリアの付着を防ぐことができる逆ＤＣバイアスＶ３の値を、絶対湿度ＶＨおよび積算回数Ｎをそれぞれパラメータとして測定するものである。ただし、絶対湿度ＶＨについては、相対湿度を一定として温度を変化させたり、温度を一定として相対湿度を変化させたりして絶対湿度ＶＨの異なる複数の条件を得た。そして、これらの条件における絶対湿度ＶＨの値を温度および相対湿度に基づいて算出した。

感光体５ｙ，５ｍ，５ｃへのキャリアの付着を防ぐ理由は、キャリアの付着が感光体５ｙ，５ｍ，５ｃに擦り傷の生じる原因となるからである。モノクロ印刷モードにおけるトナーの飛散を防ぐだけであれば、最も飛散が起こりやすい条件であっても飛散が起こらないように逆ＤＣバイアスＶ３を十分に大きい値に固定すればよい。しかし、そのように値を大きくして固定値とすると、トナーの飛散が比較的に起こりにくい条件である場合に、トナーは飛散しないが、キャリアが現像器８ｙ，８ｍ，８ｃから離れて感光体５ｙ，５ｍ，５ｃに付着しやすい。

そこで、テーブル２００の内容を決めるために、上に述べたパラメータの値が異なる複数の条件のそれぞれについて、トナーもキャリアも飛散しない逆ＤＣバイアスＶ３の値の範囲（設定値範囲）を測定した。

そして、測定で得られた各条件の設定値範囲における例えば中間の値を、その条件に対応する逆ＤＣバイアスＶ３の値とした。設定値範囲の中間の値とすることにより、＋側および−側に余裕（マージン）を設けることができる。例えば、設定値範囲が７０〜１３０ボルトであった場合に、逆ＤＣバイアスＶ３の値を１００ボルトとする。この場合には、逆ＤＣバイアスＶ３に±３０ボルトの余裕がある。余裕があれば、実際に逆ＤＣバイアスＶ３の値をテーブル２００に基づいて設定した後に条件の多少の変動があったとしても、トナーもキャリアも飛散しない。

図７に示すように、テーブル２００は、２つのテーブル２００Ａ，２００Ｂから構成される。テーブル２００においては、環境条件としての絶対湿度ＶＨが４段階に区分され、耐久条件としての積算回数Ｎが８段階に区分されている。すなわち、環境条件と耐久条件との組合せとして３２個の組合せが定められている。

テーブル２００Ｂは、３２個の組合せのそれぞれに対応する逆ＤＣバイアスＶ３の値（単位はボルト）を示す。

テーブル２００Ａは、温度Ｔおよび相対湿度ＲＨの各測定値の組合せが絶対湿度ＶＨの４つの段階（段階１〜４）のいずれに対応するかを示す。例えば、温度Ｔが０℃未満で相対湿度ＲＨが９０％未満である組合せに対して、絶対湿度ＶＨの段階１が対応することを示す。

図６に戻って、バイアス設定部１０１は、モノクロ印刷を開始する際に、信号Ｓ４１の示す温度Ｔの測定値、信号Ｓ４２の示す相対湿度ＲＨの測定値、および通知された積算回数Ｎを参照条件としてテーブル２００にアクセスする。Ｙ、Ｍ、Ｃの各色について、参照条件に対応する逆ＤＣバイアスＶ３の値（Ｖ３ｙ，Ｖ３ｍ，Ｖ３ｃ）を取得し、取得した値（Ｖ３ｙ，Ｖ３ｍ，Ｖ３ｃ）の電圧を出力するよう制御信号Ｓ３を高圧電源部３０に与える。制御信号Ｓ３は、上に述べた制御信号Ｓ３ｙ，Ｓ３ｍ，Ｓ３ｃの総称である。

なお、制御信号Ｓ３を与える際に、デジタルの値（Ｖ３ｙ，Ｖ３ｍ，Ｖ３ｃ）に応じたパルス幅変調信号を生成し、パルス幅変調信号を平滑することにより制御信号Ｓ３をアナログ信号とする。変形として、制御信号Ｓ３をパルス幅変調信号とし、パルス幅変調信号を平滑する回路を各レギュレータ３３ｃ，３３ｍ，３３ｙに設けてもよい。

図７に示したテーブル２００の内容に従うと、逆ＤＣバイアスＶ３の値は次のように変更される。

図８をも参照して、バイアス設定部１０１は、絶対湿度ＶＨが高くなると、逆ＤＣバイアスＶ３の値を大きくし、絶対湿度ＶＨが低くなると、逆ＤＣバイアスＶ３の値を小さくする。

つまり、温度Ｔが比較的に低くかつ相対湿度ＲＨが比較的に低い低温低湿の状態から、温度Ｔが比較的に高くかつ相対湿度ＲＨが比較的に高い高温高湿の状態へ環境が変化すると、逆ＤＣバイアスＶ３の値が大きくされ、逆に変化すると、小さくされる。

相対湿度ＲＨが一定であれば、温度Ｔが高くなると、逆ＤＣバイアスＶ３の値が大きくされ、温度Ｔが低くなると、逆ＤＣバイアスＶ３の値が小さくされる。温度Ｔが一定であれば、相対湿度ＲＨが高くなると、逆ＤＣバイアスＶ３の値が大きくされ、相対湿度ＲＨが低くなると、逆ＤＣバイアスＶ３の値が小さくされる。

また、バイアス設定部１０１は、積算回数Ｎが増加するにつれて、逆ＤＣバイアスＶ３の値を大きくする。つまり、積算回数Ｎが０に近い初期段階から積算回数Ｎが仕様における上限値に近い末期段階へ部品の経時変化が進むにつれて、逆ＤＣバイアスＶ３の値が大きくされる。

図８において、耐久条件が初期段階で環境条件が低温低湿である場合に逆ＤＣバイアスＶ３の値は＋１００ボルトであり、初期段階で高温高湿である場合に＋１４０ボルトである。耐久条件が末期段階で環境条件が低温低湿である場合に＋１４０であり、末期段階で高温高湿である場合に＋１８０ボルトである。

図６に戻って、バイアス設定部１０１は、プリンタエンジン２０の濃度センサ群２１Ｇからの信号Ｓ２１に基づいて、テーブル２００に従って設定した逆ＤＣバイアスＶ３の値を補正する。濃度センサ群２１Ｇは、図２に示したようにイメージングステーション４ｙ，４ｍ，４ｃにそれぞれ設けた濃度センサ２１を含む。

信号Ｓ２１の示すトナーの濃度がしきい値を超える場合に、バイアス設定部１０１は、逆ＤＣバイアスＶ３の値を例えば５〜１０％ほど大きくする補正を行うことよって、モノクロ印刷モードにおけるトナーの飛散を抑える。濃度を複数のレベルに区分し、区分ごにに決めておいた量の補正を行うようにしてもよい。

この補正は、モノクロ印刷モードにおけるトナーの飛散の状況を実測して逆ＤＣバイアスＶ３を調整するものであるので、モノクロ画像を形成した後に行われる。モノクロ画像を形成するジョブが終了した後に行ってもよいし、ジョブの実行中に１以上のモノクロ色のトナー像を形成した後に行ってもよい。

補正を行う際には、トナーの濃度を測定するために、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃを回転駆動する。上に述べた通り、モノクロ印刷モードではトナー像を形成するための回転駆動を行わないので、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃにおけるトナーの付着する可能性のある部分（現像器の近傍の部分）は、濃度センサ２１の位置へ移動しない。したがって、トナーの付着する可能性のある部分が濃度センサ２１と対向するように、制御部１００は、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃを回転させる。

図９には画像形成装置１における処理の流れが示されている。

印刷ジョブが与えられるのを待ち（＃５０１）、モノクロ印刷を指定するジョブが与えられると（＃５０２でＹＥＳ）、次のように処理を実行する。

逆ＤＣバイアスＶ３の値を設定する（＃５０３）。モノクロ画像の形成を開始し（＃５０４）、例えばモノクロ色のトナー像の１次転写が終わるタイミングで、感光体５ｙ，５ｍ，５ｃに付着している非モノクロ色の濃度を測定する（＃５０５）。測定した濃度に応じて逆ＤＣバイアスＶ３の設定値を補正する（＃５０６）。

その後、ジョブが完了するまでモノクロ印刷モードの画像形成を続ける（＃５０７、＃５０８）。

与えられた印刷ジョブがモノクロ印刷を指定するジョブではない場合には、すなわちカラー印刷を指定するジョブが与えられると（＃５０２でＮＯ）、カラー画像を形成してジョブを完了させる（＃５０９、＃５１０）。

以上の実施形態によると、環境条件または耐久条件に応じて逆ＤＣバイアスＶ３を設定するので、複数の現像器８ｙ，８ｍ，８ｃ，８ｋに一括にＡＣバイスＶ２０を印加するように構成された画像形成装置１における、一部の現像器８ｙ，８ｍ，８ｃを用いずに画像を形成するときの現像器８ｙ，８ｍ，８ｃからのトナーの飛散を従来よりも起こりにくくすることができる。

トナーの無駄な消費が低減されて印刷の１枚あたりのコストが下がるので、ユーザの経済的な負担が減少する。トナーの飛散による装置または用紙の汚れを防ぐことができる。

モノクロ色をＫ（ブラック）としたが、これに限らない。Ｙ、Ｍ、Ｃのいずれでもよいし、ＹとＭとの混色（赤：Ｒ）、ＹとＣとの混色（緑：Ｇ）、またはＭとＣとの混色（青：Ｂ）であってもよい。

また、３個の現像器８ｙ，８ｍ，８ｃを逆ＤＣバイアスＶ３の印加の対象である第２の現像器としたが、これに限らない。例えば、モノクロ色がＲ、Ｇ、またはＢである場合には、４個の現像器８ｙ，８ｍ，８ｃ，８ｋのうちの２個がモノクロ画像の形成に用いる第１の現像器となり、残りの２個が第２の現像器となる。

また、逆ＤＣバイアスＶ３の印加する画像形成の動作モードは、モノクロ印刷モードに限定されない。２つの色を再現する２色印刷モードを有する場合には、２色印刷モードにおいても逆ＤＣバイアスＶ３の印加する。印加の対象（第２の現像器）は、トナー像の形成に用いない１個または２個の現像器である。例えば、ブラック（Ｋ）と赤（Ｒ）とを再現する２色印刷モードでは、Ｋ、Ｙ、およびＭのトナー像を形成するので、Ｃの現像器８ｃに逆ＤＣバイアスＶ３の印加する。

帯電バイアスＶ１、現像バイアスＶ２、および逆ＤＣバイアスＶ３の極性は、例示の極性と反対の極性であってもよい。

上に述べた実施形態においては、テーブル２００にアクセスする際の参照条件を環境条件および耐久条件の両方からなる条件とした。変形例として、環境条件が一定の環境で使用される場合には、環境条件を参照条件とせずに耐久条件を参照条件としてルックアップ方式により逆ＤＣバイアスＶ３の値を設定することができる。または、トナーおよびキャリアの飛散に部品の経時変化が影響しない場合には、耐久条件を参照条件とせずに環境条件を参照条件としてルックアップ方式により逆ＤＣバイアスＶ３の値を設定することができる。

その他、画像形成装置１の全体または各部の構成、テーブル２００の内容、処理の内容、順序、逆ＤＣバイアスＶ３の設定のタイミング、または逆ＤＣバイアスＶ３の設定値の補正のタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
５ｋ 感光体（第１の潜像担持体）
５ｙ，５ｍ，５ｃ感光体（第２の潜像担持体）
８ｋ 現像器（第１の現像器）
８ｙ，８ｍ，８ｃ 現像器（第２の現像器）
２１ 濃度センサ
３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ ＤＣ電源（直流電源）
３２ ＡＣ電源（交流電源）
３３ｙ，３３ｍ，３３ｃ レギュレータ（電圧可変回路、ドロッパレギュレータ）
１０１ バイアス設定部
１０２ 記憶部
Ｎ 積算回数（耐久条件）
ＲＨ 相対湿度（環境条件）
Ｔ 温度（環境条件）
Ｖ１ 帯電バイアス（直流電圧）
Ｖ２ 現像バイアス（直流バイアス）
Ｖ２０ ＡＣバイアス（交流バイアス）
Ｖ３ 逆ＤＣバイアス（直流バイアス、直流電圧）
ＶＨ 絶対湿度（環境条件）

Claims (10)

1. トナーからなる画像を形成する画像形成装置であって、
   第１の潜像担持体と、
   第２の潜像担持体と、
   前記第１の潜像担持体に帯電した第１のトナーを供給する第１の現像器と、
   前記第２の潜像担持体に帯電した第２のトナーを供給する第２の現像器と、
   前記第１の現像器および前記第２の現像器に一括に交流バイアスを印加する交流電源と、
   前記第２の現像器に直流バイアスを印加するための直流電圧を出力する直流電源と、
   前記第２の潜像担持体を用いずに前記第１の潜像担持体を用いて画像を形成する動作モードにおける前記直流バイアスの電圧値を、環境条件および耐久条件の少なくとも一方に基づいて設定するバイアス設定部と、
   前記直流電圧を、設定された前記電圧値の直流電圧に変換する電圧可変回路と、を有し、
   前記動作モードにおいて、変換後の前記直流電圧を前記直流バイアスとして前記第２の現像器に印加する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記環境条件は、温度および相対湿度の測定値に基づいて特定される絶対湿度であり、
   前記バイアス設定部は、前記絶対湿度が高くなると、前記電圧値の絶対値を大きくし、前記絶対湿度が低くなると、前記電圧値の絶対値を小さくする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記環境条件は、温度または相対湿度であり、
   前記バイアス設定部は、前記温度が高くなり、または前記相対湿度が高くなると、前記電圧値の絶対値を大きくし、前記温度が低くなり、または前記相対湿度が低くなると、前記電圧値の絶対値を小さくする、
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記耐久条件は、前記第２の現像器を用いて行ったトナー像の形成の積算回数であり、
   前記バイアス設定部は、前記積算回数が増加するにつれて前記電圧値の絶対値を大きくする、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記環境条件および前記耐久条件の一方または両方からなる参照条件の値に応じた前記電圧値を示すテーブルを記憶する記憶部を有し、
   前記バイアス設定部は、前記テーブルを参照するルックアップ方式により前記電圧値を設定する
   請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記第２の潜像担持体に付着したトナーの濃度を検出する濃度センサを有し、
   前記バイアス設定部は、検出された前記濃度に応じて、前記電圧値を補正する
   請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記バイアス設定部は、前記動作モードの画像の形成を行った後でありかつ前記第２の潜像担持体を用いて画像を形成する前に検出された前記濃度に応じて、前記電圧値を補正する
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記電圧可変回路は、ドロッパレギュレータである
   請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記第１の現像器は、前記第１のトナーとしてブラックのトナーを供給する現像器であり、
   前記動作モードは、ブラックのトナー像であるモノクロ画像を形成するモードであり、
   前記第２の現像器として、前記第２のトナーであるイエロー、マゼンタ、またはシアンのトナーを供給する３個の現像器を有しており、
   前記バイアス設定部は、前記第２の現像器である前記３個の現像器について個別に前記電圧値を設定する
   請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 潜像担持体と帯電したトナーを前記潜像担持体に供給する現像器との組を複数有する画像形成装置のための画像形成方法であって、
    前記複数の組のうちの少なくともいずれかを除く残りの組を用い、かつ当該複数の組の現像器に一括に交流バイアスを印加して画像を形成する場合に、当該画像の形成に用いない組の現像器に対して、トナーの帯電の極性と反対の極性の直流電圧を印加するにあたって、前記直流電圧の電圧値を環境条件および耐久条件の少なくとも一方に応じて変更する、
    ことを特徴とする画像形成方法。

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