JP2019124765A - 画像形成装置及び補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの劣化状態に応じて現像電圧を補正する。【解決手段】制御部は、現像スリーブに現像電圧Ｖｄｃ１が印加されたときに電流検知回路によって検知される検知電流値（Ｓ３０３、Ｓ３０４）と、現像スリーブに現像電圧Ｖｄｃ１より低い現像電圧Ｖｄｃ２が印加されたときに電流検知回路によって検知される検知電流値（Ｓ３０６、Ｓ３０４）と、の電流値の差に基づいて、プリント時に現像スリーブに印加する現像電圧Ｖｄｃ２の補正を行う（Ｓ３０９〜Ｓ３１１）。【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置及び補正方法に関し、特に、露光による静電潜像を形成する電子写真記録方式を用いたレーザビームプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置及び補正方法に関する。

トナー（現像剤）が充填された開封直後のカートリッジと、使用開始されてから時間が経過した（耐久が進んだ）カートリッジと、では、適切な画像のコントラストを得る上で必要な高電圧の設定が異なる。なお、高電圧とは感光ドラム上に形成した静電潜像を現像する際に現像スリーブに印加する高電圧である。これは、トナーの劣化により、現像ローラ（現像スリーブともいう）から感光ドラムへのトナーの移動量が変化するためである。そのため、例えば特許文献１では、現像容器内におけるトナーの抵抗値を検知したり、例えば特許文献２では、感光ドラム上のトナー量を濃度センサで検知したりすることにより、トナーの劣化状態を判断し、高電圧の補正を行う構成が提案されている。

特開２００７−７９２１８号公報 特開２００７−１０１９８０号公報

しかしながら、より安価な構成でトナーの劣化状態をより高精度に判断し、現像スリーブに印加する高電圧の補正を行うことが望まれていた。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、トナーの劣化状態に応じてプリント時の現像電圧を補正することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体に光を照射して前記像担持体の表面を露光し、前記静電潜像を形成する露光手段と、現像剤を担持する現像部材と、前記現像剤を前記像担持体の表面に付着させ、前記像担持体上の前記静電潜像を現像するために、前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加手段と、前記像担持体と電流経路を形成する転写部材と、前記像担持体の表面に現像された画像を被転写体に転写するために、前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧印加手段と、前記転写部材に前記転写電圧が印加されたときに前記転写部材と前記像担持体を介して流れる電流値を検知する電流検知手段と、を備える画像形成装置であって、前記現像電圧印加手段により前記現像部材に第一の現像電圧が印加されたときに前記電流検知手段によって検知される第一の電流値と、前記現像電圧印加手段により前記現像部材に前記第一の現像電圧よりも低い第二の現像電圧が印加されたときに前記電流検知手段によって検知される第二の電流値と、の電流値の差に基づいて、前記現像部材に印加する電圧を設定する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、トナーの劣化状態に応じて現像電圧を補正することができる。

実施例１、２の画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例１、２の画像形成部の構成を示す模式図 実施例１、２のレーザ駆動回路の構成を示す模式図 実施例１、２の転写電圧印加回路の構成を示す模式図 実施例１、２の転写電圧と検知電流値との関係を説明するグラフ 実施例１の現像電圧と検知電流値との関係を説明するグラフ 実施例１の現像電圧と検知電流値との関係を説明するグラフ 実施例１の現像電圧の制御シーケンスを示すフローチャート 実施例２の現像電圧と検知電流値との関係を示すグラフ 実施例２の現像電圧の制御シーケンスを示すフローチャート

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［画像形成装置］
図１は、実施例１の画像形成装置であるレーザビームプリンタ１００（以下、プリンタ１００という）の構成を示す概略断面図である。図１において、給紙カセット１０１に載置された記録材である用紙Ｓは、ピックアップローラ１０２によりピックアップされ、駆動部（不図示）により駆動される給紙ローラ１０３によって、画像形成部１０６に搬送される。画像形成部１０６では、帯電ローラ２０２により所定の電位に帯電された感光ドラム２０１上に、レーザ光源２０７から出射されたレーザ光の走査により静電潜像が形成される。感光ドラム２０１上に形成された静電潜像は、現像部材である現像スリーブ２０３に高電圧を印加することにより、現像スリーブ２０３から移動して感光ドラム２０１に付着したトナー（現像剤）によって現像され、トナー像が形成される。そして、感光ドラム２０１上に形成されたトナー像は、転写ローラ２０４により、給紙カセット１０１から搬送された被転写体である用紙Ｓに転写され、用紙Ｓは定着装置１０４に搬送される。定着装置１０４では、用紙Ｓ上の未定着のトナー像が加圧・加熱処理され、用紙Ｓに定着される。その後、定着装置１０４から排出された用紙Ｓは、排出ローラ１０５により排出され、プリンタ１００の機外に排出される。上述した画像形成動作は、プリンタ１００の動作を制御するＣＰＵやＡＳＩＣ等で構成される制御手段である制御部２０８により制御される。

［画像形成部］
図２は、画像形成部１０６の構成を示す模式図である。帯電手段である帯電装置２１１の電圧印加部である帯電電圧印加回路２０５は、帯電ローラ２０２に帯電電圧を印加することにより、像担持体である感光ドラム２０１を所定の電位に帯電する。続いて、所定の電位に帯電された感光ドラム２０１は、画像信号に応じて、露光手段である露光装置２１２のレーザ光源２０７から出射されたレーザ光により走査され、感光ドラム２０１上（像担持体上）に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像手段である現像装置２１３の現像電圧印加回路２１０により現像スリーブ２０３に高電圧が印加される。これにより、現像スリーブ２０３上のトナーが感光ドラム２０１に移動し、静電潜像に付着することによりトナー像が形成される。転写手段である転写装置２１４の転写電圧印加回路２０６は、転写部材である転写ローラ２０４に転写電圧を印加することにより、感光ドラム２０１上のトナー像は、転写ローラ２０４と感光ドラム２０１が当接するニップ部に挟持された用紙Ｓに転写される。制御部２０８は、このように、帯電装置２１１、露光装置２１２、現像装置２１３、転写装置２１４を制御して画像形成を行う。

［露光装置］
図３は、感光ドラム２０１にレーザ光を照射する露光手段である露光装置２１２の構成を示す模式図である。露光装置２１２は、制御回路部４０１、レーザドライバ４０４、レーザ光源２０７から構成されている。更に、レーザ光源２０７は、レーザ光を出射するレーザダイオード４０５と、レーザダイオード４０５が出射するレーザ光の光量を検知するＰＤ４０６から構成されている。レーザドライバ４０４は、レーザダイオード４０５の発光量をＰＤ４０６でモニタしながら、光量が一定になるように制御を行う。制御回路部４０１は、レーザドライバ４０４へＶＤＯ信号４０２を出力する。ＶＤＯ信号４０２は、画像形成するための画像データであり、レーザダイオード４０５の発光、消灯を制御する信号である。また、制御回路部４０１はレーザドライバ４０４に、パルス幅で変調されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である光量可変信号４０３を出力する。そして、レーザドライバ４０４は、光量可変信号４０３の信号に応じてレーザダイオード４０５の光量を可変する構成となっている。

［転写電圧印加回路］
図４は、本実施例の転写装置２１４の転写電圧印加回路２０６の概略構成を示す模式図である。転写電圧印加回路２０６は、電流検知回路３０１、正電圧及び負電圧の転写電圧を生成し、出力する高電圧電源３０２、所定の転写電圧が出力されるように高電圧電源３０２を制御するＦＢ（フィードバック）回路３０３から構成されている。転写電圧印加回路２０６は、負荷３０４に転写電圧を出力する。なお、負荷３０４は、転写電圧印加回路２０６からの出力電流Ｉ３が流れる電流経路を構成する転写ローラ２０４、感光ドラム２０１を指す。

電流検知手段である電流検知回路３０１は、図４に示すように、ＦＢ回路３０３に流れる電流Ｉ２と負荷３０４に流れる電流Ｉ３を合わせた電流Ｉ１（＝Ｉ２＋Ｉ３）を検知する回路である。高電圧電源３０２は、出力電圧を正極性又は負極性に可変可能な定電圧電源であり、転写ローラ２０４に直流電圧である転写電圧を印加する。

本実施例では、現像装置２１３の現像電圧印加回路２１０より現像スリーブ２０３に所定の現像電圧（例えば−３５０Ｖ）を印加し、例えば高濃度設定の場合のように、感光ドラム２０１上にプリント時以上のトナー（現像剤）を付着させる。この状態で、転写電圧印加回路２０６より転写ローラ２０４に負極性の転写電圧を印加し、感光ドラム２０１上のトナーが付着している面が転写ローラ２０４に到達したときの電流値を、電流検知回路３０１により検知する。このとき検知された電流値を電流検知結果１とする。

同様に、現像電圧印加回路２１０より現像スリーブ２０３にプリント時の電圧（例えば−２００Ｖ）を印加し、感光ドラム２０１上にプリント時と同量のトナー（現像剤）を付着させる。この状態で、転写電圧印加回路２０６より転写ローラ２０４に負極性の転写電圧を印加し、感光ドラム２０１上のトナーが付着している面が転写ローラ２０４に到達したときの電流値を電流検知回路３０１により検知する。このとき検知された電流値を電流検知結果２とする。そして、本実施例では、電流検知結果１と電流検知結果２との比較、すなわち感光ドラム２０１のトナー付着量が異なる場合の電流値の比較を行うことにより、感光ドラム２０１上のトナーの付着状態を検知し、トナーの劣化状態を判断する。そして、トナーの劣化状態の判断結果に基づいて、プリント時に、現像電圧印加回路２１０より現像スリーブ２０３に印加する現像電圧の設定値を補正する。なお、現像電圧の補正方法については後述する。

また、本実施例では、感光ドラム２０１へのトナーの付着量の調整を、現像電圧印加回路２１０が現像スリーブ２０３に印加する現像電圧により行っているが、本構成に限定されるものではない。例えば、レーザ光源２０７の光量設定を変えることで、感光ドラム２０１上の電位を調整してもよい。また、本実施例では、転写ローラ２０４を介して感光ドラム２０１に流れる電流値を、転写装置２１４に設けられた電流検知回路３０１を用いて検知しているが、この構成に限定するものではない。例えば、感光ドラム２０１上に当接するローラのうち、負電圧を印加でき、印加した際の電流値を検知できる回路を有する構成であれば、容易に置き換え可能である。また、本実施例は、転写ローラ２０４に流れる電流値を測定するため、構成上、トナーを感光ドラム２０１上に付着させる必要がある。しかしながら、必ずしもプリント時に行う必要はなく、トナーパッチやクリーニングブレード捲れ防止のため、クリーニングブレードにトナーを付着させるタイミングで行うことが可能である。そのため、トナーの劣化状態を検知するために、新たにトナーの消費量が増加することはない。

［転写電圧と検知電流値との関係］
図５は、感光ドラム２０１上にトナーが付着していない状態での転写電圧と電流検知回路３０１による検知電流値との関係を説明するグラフである。図５において、横軸は転写電圧［単位：Ｖ］を示し、縦軸は電流検知回路３０１による検知電流値［単位：μＡ］を示す。本実施例では、感光ドラム２０１は、現像スリーブ２０３の位置において、−１００Ｖに帯電されているものとする。図５の直線（１）に示すように、転写電圧が放電開始電圧に到達するまでは、転写電圧を増加させても、検知電流値は小さく、殆ど変化は生じていない。そして、転写電圧が放電開始電圧よりも高い電圧になった後は、曲線（２）に示すように、急激に検知電流値が増加する。一方、感光ドラム２０１上にトナーが所定の量以上載っている（付着している）場合には、感光ドラム２０１と転写ローラ２０４との間で、付着しているトナーにより放電に必要な電位差が得られない。その結果、放電が阻害されるため、検知電流値は、放電開始電圧相当の転写電圧を印加しても放電が生じず、直線（１）の状態となるため、電流検知回路３０１の検知電流値は、電流値が殆ど変化しない飽和傾向を示す。

［現像電圧と検知電流値との関係］
図６は、現像電圧の印加電圧と、電流検知回路３０１による検知電流値との関係を説明するグラフである。図６において、横軸は現像電圧［単位：Ｖ］を示し、縦軸は電流検知回路３０１による検知電流値［単位：μＡ］を示す。本実施例では、感光ドラム２０１上は、帯電装置２１１により、−１００Ｖに帯電され、転写装置２１４の転写ローラ２０４には、−６００Ｖの転写電圧が印加されているものとする。ここで、感光ドラム２０１と現像電圧との間に電位差があるほど、現像スリーブ２０３上のトナーは感光ドラム２０１に付着しやすくなる。そのため、現像スリーブ２０３に印加される現像電圧が負（マイナス）側に大きくなるほど、トナーの感光ドラム２０１への付着量は増加する。そして、感光ドラム２０１に付着するトナーが多いほど、転写ローラ２０４と感光ドラム２０１間のインピーダンスが増加するため、一定の転写電圧が転写ローラ２０４に印加されている場合には、電流検知回路３０１による検知電流値は減少する。

図６に示すように、現像電圧が−１００Ｖ、−３００Ｖのときには、それぞれ検知電流値が−３．０、−１．０μＡとなる。そして、現像電圧が−１００Ｖから−３００Ｖ程度の間までは、現像電圧が負側に増加すると、検知電流値は減少する方向の傾きを示している（図６中の領域１）。一方、感光ドラム２０１上のトナーの付着量が一定以上になると、現像電圧を負（マイナス）側に大きくしても、検知電流値は殆ど変化せず、飽和傾向を示している（図６中の領域２）。このとき、実際には微小な検知電流値の変化はあるものの無視できるレベルである。これは、感光ドラム２０１の表面がトナーで覆われているため、転写ローラ２０４と感光ドラム２０１との間での放電が発生しなくなったことによるものである。

［トナーの劣化状態の判断と補正］
次に、トナーの劣化状態の判断と補正方法について説明する。一般的なトナーの特性として、摩擦や熱により、トナー自体の特性が変わり、帯電しにくくなる劣化状態となる。感光ドラム２０１上に適切な画質となる量のトナーが付着している場合には、電流検知回路３０１による検知電流値は、図６の領域２に示すような飽和傾向となる。一方、使用期間が長くなり、トナーが劣化してくると、同じ現像電圧を現像スリーブ２０３に印加しても、感光ドラム２０１上に付着するトナー量が減少するのに応じて、電流検知回路３０１による検知電流値は、反対に増加することになる。

図７は、感光ドラム２０１にトナーが付着している場合の、現像スリーブ２０３に印加する現像電圧と電流検知回路３０１による検知電流値との関係を説明するグラフである。図７において、横軸は現像電圧［単位：Ｖ］を示し、縦軸は電流検知回路３０１による検知電流値［単位：μＡ］を示す。本実施例では、図７に示すように、感光ドラム２０１上にプリント時以上のトナーが付着する第一の現像電圧である現像電圧Ｖｄｃ１（検知電流値が飽和状態を示す現像電圧値）を印加する。検知電流値の飽和状態に相当する現像電圧の設定値は、予め制御部２０８に記憶されているものとする。

感光ドラム２０１にプリント時以上のトナーが付着した状態で、電流検知回路３０１により検知された検知電流値を検知電流値１（第一の電流値）とする。一方、感光ドラム２０１上にプリント時のトナーが付着する第二の現像電圧である現像電圧Ｖｄｃ２を印加する。感光ドラム２０１にプリント時のトナーが付着した状態で、電流検知回路３０１により検知された検知電流値を検知電流値２（第二の電流値）とする。プリント時の現像電圧Ｖｄｃ２を印加したときのトナー量での電流検知回路３０１により検知された検知電流値２が、検知電流値１に比べて、所定量である閾値以上（例えば０．１μＡ）増加していれば、トナーが劣化していると判断する。そして、プリント時に現像スリーブ２０３に印加する現像電圧の補正を行う。なお、トナーが劣化していると判断する電流値の所定量（閾値）は、予め制御部２０８に記憶されているものとする。

現像電圧を補正する場合には、まず、図７に示す現像電圧の変化に対して検知電流値が飽和状態となり、変化しない現像電圧値である変極点を導出する。そして、変極点に相当する電圧（図７中の点Ａ）より、数十Ｖ負（マイナス）側に高い電圧値（図７中の点Ｂ）をプリント時の現像電圧として設定することで、現像電圧の補正を行う。変極点の導出には、トナー劣化の判断に用いた検知電流値２と、そのときに現像スリーブ２０３に印加した現像電圧Ｖｄｃ２の他に、次の検知電流値３を測定して、特性式の導出を行う。検知電流値３（第三の電流値）は、トナーが感光ドラム２０１上に付着しない第三の現像電圧である現像電圧Ｖｄｃ３（例えば０Ｖ）を現像スリーブ２０３に印加し、トナーが感光ドラム２０１にない状態で電流検知回路３０１により測定された電流値である。

そして、検知電流値２と現像電圧Ｖｄｃ２、検知電流値３に基づいて、特性式を導出する。本実施例では、特性式を、図７に示すような、ｙ＝αｘ＋βで示される一次方程式とする。検知電流値３は、現像電圧が０Ｖのときの検知電流値とすると、一次方程式のβは、検知電流値３の値である。また、一次方程式の直線の傾きαは、検知電流値２と現像電圧Ｖｄｃ２、及び検知電流値３と現像電圧０Ｖより算出する。そして、導出した式ｙ＝αｘ＋βのｙに検知電流値１を代入することにより、変極点の現像電圧値Ａ（一次方程式のｘ）を求める。そして、変極点に相当する現像電圧Ａよりも負側に数十Ｖ（例えば−３０Ｖ）高い現像電圧値Ｂをプリント時の現像電圧値として設定する。これにより、トナー劣化によりトナーが感光ドラム２０１へ付着しにくくなっても、現像スリーブ２０３と感光ドラム２０１との間の電位差が適切になる。このように、画質を向上しつつ、トナーの劣化状態を判断するために構成を追加する必要がないため、安価な回路構成でトナーの劣化状態の検知を実現することができる。

［現像電圧の制御シーケンス］
図８は、上述した現像電圧を制御する制御シーケンスを示すフローチャートである。図８の処理は、プリンタ１００の電源オン、又はプリンタ１００の制御部２０８が記録紙Ｓへの画像形成を指示するプリントコマンドを受信したときに起動され、制御部２０８により実行される。なお、制御部２０８には、プリント時の現像電圧値を変更する場合の補正値が、予め記憶されているものとする。

ステップ（以下、Ｓとする）３０１では、制御部２０８は、プリント前のキャリブレーション等の、プリント動作が実行される前の感光ドラム２０１が回転している準備動作（前多回転ともいう）のタイミングで、次のような制御を行う。すなわち、制御部２０８は、帯電装置２１１の帯電電圧印加回路２０５から帯電ローラ２０２に帯電電圧を印加し、感光ドラム２０１を所定の電位に帯電する。Ｓ３０２では、制御部２０８は、露光装置２１２のレーザ光源２０７よりレーザ光を感光ドラム２０１に照射して、感光ドラム２０１を露光する。Ｓ３０３では、制御部２０８は、現像装置２１３の現像電圧印加回路２１０から現像スリーブ２０３に現像電圧Ｖｄｃ１を印加して、感光ドラム２０１上にトナーを付着させる。Ｓ３０４では、制御部２０８は、トナーが付着した感光ドラム２０１が転写ローラ２０４に対向する位置を通過するときに、転写装置２１４の転写電圧印加回路２０６より転写電圧を印加し、そのとき、電流検知回路３０１により検知された電流値を記憶する。なお、制御部２０８は、電流検知回路３０１により検知された電流値を、現像スリーブ２０３に印加した現像電圧がＶｄｃ１であれば検知電流値１、現像スリーブ２０３に印加した現像電圧がＶｄｃ２ならば検知電流値２として記憶する。

Ｓ３０５では、制御部２０８は、検知電流値１、２の測定を行ったかどうかを判断するために、直前に現像スリーブ２０３に印加した現像電圧がＶｄｃ２かどうか判断する。制御部２０８は、現像電圧がＶｄｃ２と判断した場合には処理をＳ３０７へ進め、現像電圧がＶｄｃ２ではない（Ｖｄｃ１である）と判断した場合には処理をＳ３０６へ進める。Ｓ３０６では、制御部２０８は、現像装置２１３の現像電圧印加回路２１０から現像スリーブ２０３に現像電圧Ｖｄｃ２を印加して、感光ドラム２０１上にトナーを付着させ、処理をＳ３０４に戻す。

Ｓ３０７では、制御部２０８は、検知電流値２と検知電流値１との差（検知電流値２−検知電流値１）を算出する。Ｓ３０８では、制御部２０８は、Ｓ３０７で算出した検知電流値２と検知電流値１との差に基づいて、トナーが劣化状態かどうか判断する。制御部２０８は、（検知電流値２−検知電流値１）が０．１μＡ以上の場合には、トナーは劣化状態と判断して、処理をＳ３０９に進め、（検知電流値２−検知電流値１）が０．１μＡ未満の場合には、トナーは劣化状態ではないと判断し、処理を終了する。

Ｓ３０９では、制御部２０８は、現像装置２１３の現像電圧印加回路２１０から現像スリーブ２０３に、トナーが感光ドラム２０１に付着しない現像電圧Ｖｄｃ３を印加する。そして、制御部２０８は、感光ドラム２０１上の現像電圧Ｖｄｃ３を印加した位置が転写ローラ２０４まで回転した時点で転写装置２１４の転写電圧印加回路２０６より転写電圧を印加し、電流検知回路３０１により検知された電流値（検知電流値３）を記憶する。

Ｓ３１０では、制御部２０８は、図７に示すような、現像電圧印加回路２１０から現像スリーブ２０３に印加する現像電圧と電流検知回路３０１による検知電流値との関係を示す特性式を導出する。この、「特性式を導出する」とは、図７の特性式をｙ＝αｘ＋βとした場合のαとβとを算出することを意味する。そして、制御部２０８は、導出された特性式に基づいて、変極点の現像電圧値を算出する。Ｓ３１１では、制御部２０８は、Ｓ３０９で算出した変極点の現像電圧値に、制御部２０８に予め記憶されている補正値を加算した現像電圧値により、プリント時（画像形成時）の現像電圧を補正して、処理を終了する。

なお、Ｓ３０８においてトナーの劣化状態を判断しているが、劣化状態は必須ではない。例えば、検知電流値１と検知電流値の差の値が閾値より大きいか否かを判断する工程に置き換えても良い。

以上説明したように、本実施例では、所定の量以上のトナー量が現像スリーブから感光ドラムに付着された際に、転写ローラに流れる転写電流値が飽和する点を利用して、プリント時の濃度設定におけるトナー量における転写電流値との比較を行う。そして、転写電流値の差に基づいて、トナーの劣化状態を判断し、トナーが劣化している場合には、現像電圧を補正することにより、濃度補正を行う。その結果、安価な回路構成で画質を向上させることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、トナーの劣化状態に応じてプリント時の現像電圧を補正することができる。

感光ドラム２０１や転写ローラ２０４の近傍の環境（温度、湿度）の変化や、感光ドラム２０１や転写ローラ２０４の負荷特性が変化することにより、電流検知回路３０１が検知する電流値が影響される場合がある。実施例２では、転写ローラの抵抗値による影響を考慮して、トナーの劣化判断を行う例について説明する。なお、実施例２におけるプリンタ１００や画像形成部１０６の構成は実施例１と同様であり、同じ構成には同じ符号を使用することで、説明を省略する。

［トナー劣化判断の閾値の算出］
図９は、転写ローラ２０４の抵抗値の影響を説明するための、現像電圧と検知電流値との関係を示すグラフである。図９（ａ）は、感光ドラム２０１の表面は、−１００Ｖに帯電され、転写電圧は、−６００Ｖが印加されているときの、現像電圧と検知電流値の関係を示すグラフである。図９（ａ）において、横軸は現像電圧［単位：Ｖ］を示し、縦軸は電流検知回路３０１による検知電流値［単位：μＡ］を示す。図９（ａ）において、上側の直線のグラフは、転写ローラの抵抗値が小さい場合の現像電圧と検知電流値との関係を示している。一方、下側の直線のグラフは、転写ローラの抵抗値が大きい場合の現像電圧と検知電流値との関係を示している。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の破線部分を拡大した図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、転写ローラ２０４の抵抗値が高い場合と低い場合とでは、現像電圧と検知電流値の関係を示す直線の傾きが異なる。なお、本実施例においても、実施例１と同様に、トナーの劣化状態を判断する閾値である検知電流値の差（検知電流値２−検知電流値１）を０．１μＡとして説明する。

図９（ｂ）に示すように、転写ローラ２０４の抵抗値が高い場合と低い場合とでは、トナーが劣化していると判断されるタイミングが異なる。すなわち、トナーが劣化していると判断される現像電圧は、転写ローラ２０４の抵抗値が小さい場合の方が大きく、転写ローラの抵抗値が小さい場合の方は小さいことが分かる。言い換えるならば、トナーによる抵抗値変化が転写ローラ２０４の抵抗値が小さい場合には、グラフの傾きが大きいため、検知電流値に顕著に表れるのに対し、抵抗値が大きい場合には、グラフの傾きが小さくなるため、検知電流値の変化が見えにくいことになる。その結果、トナーの劣化状態を判断する検知電流値の差が固定値であると、閾値（０．１μＡ）を超えるタイミングが転写ローラ２０４の抵抗値により異なり、現像電圧を補正できるタイミングに差が生じてしまうことになる。そのため、例えば転写ローラ２０４の近傍に環境センサ（不図示）を設け、環境センサにより検知した環境温度、湿度に基づいて、トナーの劣化状態を判断するための閾値である検知電流値の差を変更することができる。しかしながら、コストアップや環境センサを配置するスペースの制約があり、好ましくない。

そこで、本実施例では、環境センサを設けずに、トナーの劣化状態を判断する閾値（検知電流値の差）を調整し、適切なタイミングでトナー劣化を判断できる構成について、以下に説明する。具体的には、検知電流値１、２の測定に先立ち、転写ローラ２０４の抵抗値を測定し、測定された抵抗値に基づいて、トナー劣化状態を判断する検知電流値の差を調整する。なお、実施例１では、トナー劣化を判断する電流値の差の調整を行っていない。後述するように、転写ローラ２０４の抵抗値の測定を行っている間、画像形成動作の開始が遅れることになる。一方、実施例１では、画像形成が行われないダウンタイム（画像形成前の待ち時間）を短くすることを優先させているため、転写ローラ２０４の抵抗値の測定を行っていない。

トナーの劣化状態を判断する閾値の調整動作について説明する。まず、感光ドラム２０１上にトナーが付着していない状態において、転写装置２１４の転写電圧印加回路２０６から転写ローラ２０４に転写電圧を印加する。そして、印加した転写電圧値と電流検知回路３０１により検知された検知電流値とにより、転写ローラ２０４の抵抗値Ｒ（＝Ｖ（印加した転写電圧値）／Ｉ（検知電流値）を算出することができる。算出された転写ローラ２０４の抵抗値に基づいて、次のような方法で、トナーの劣化状態を判断する閾値（検知電流値の差）を決定すればよい。例えば、転写ローラ２０４の抵抗値と、トナーが劣化状態であると判断する検知電流値の差（＝検知電流値２−検知電流値１）とを対応付けたテーブルを予め、記憶手段でもある制御部２０８に記憶しておく。そして、制御部２０８は、算出された転写ローラ２０４の抵抗値に応じた検知電流値の差をテーブルから選択し、閾値とすればよい。また、例えば、算出した転写ローラ２０４の抵抗値より、１Ｖ当たりの電流値（電流変化量）を求め、求めた電流変化量の５倍を閾値として用いてもよい。

［現像電圧の制御シーケンス］
図１０は、上述した本実施例の現像電圧を制御する制御シーケンスを示すフローチャートである。図９の処理は、プリンタ１００の電源オン、又はプリンタ１００の制御部２０８が記録紙Ｓへの画像形成を指示するプリントコマンドを受信したときに起動され、制御部２０８により実行される。なお、制御部２０８は、上述した転写ローラ２０４の抵抗値と、トナー劣化判断の閾値となる検知電流値の差（＝検知電流値２−検知電流値１）とを対応付けたテーブルを記憶しているものとする。

Ｓ４０１では、制御部２０８は、帯電装置２１１の帯電電圧印加回路２０５から帯電ローラ２０２に帯電電圧を印加し、感光ドラム２０１を所定の電位に帯電する。本実施例では、帯電電圧は、実施例１と同様に、−１００Ｖとする。Ｓ４０２では、制御部２０８は、露光装置２１２のレーザ光源２０７よりレーザ光を感光ドラム２０１に照射して、感光ドラム２０１を露光する。Ｓ４０３では、制御部２０８は、現像装置２１３の現像電圧印加回路２１０から現像スリーブ２０３に、トナーが感光ドラム２０１に付着しない現像電圧Ｖｄｃ３を印加する。そして、制御部２０８は、感光ドラム２０１の現像電圧Ｖｄｃ３を印加した位置が転写ローラ２０４まで回転した時点で、転写電圧印加回路２０６から転写電圧を印加し、電流検知回路３０１により検知された電流値（検知電流値３）を取得して、記憶する。なお、本実施例でも、実施例１と同様に、転写電圧は−６００Ｖが印加された状態で、現像電圧Ｖｄｃ３（例えば０Ｖ）を印加するものとする。

Ｓ４０４では、制御部２０８は、転写電圧（−６００Ｖ）をＳ４０３で取得した検知電流値で除することにより、転写ローラ２０４の抵抗値を算出する。Ｓ４０５では、制御部２０８は、Ｓ４０４で算出した転写ローラ２０４の抵抗値に対応付けられたトナー劣化判断の閾値である検知電流値の差を、上述したテーブルより選択する。Ｓ４０６〜Ｓ４１１、Ｓ４１２、Ｓ４１３の処理は、それぞれ実施例１の図８のＳ３０３〜Ｓ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１１の処理と同様であり、ここでの説明は省略する。

なお、本実施例では、Ｓ４１１において、制御部２０８は、検知電流値２と検知電流値１との差（検知電流値２−検知電流値１）に基づいて、トナーが劣化状態と判断した場合には、Ｓ４１２、Ｓ４１３の処理を実行する。その際、実施例１では、図８のＳ３０９において、制御部２０８は、現像電圧印加回路２１０から現像スリーブ２０３に、トナーが感光ドラム２０１に付着しない現像電圧Ｖｄｃ３を印加し、電流検知回路３０１により検知電流値３を取得する処理を行っていた。本実施例では、制御部２０８は、Ｓ４０３で同様の処理を行い、その際取得した検知電流値３を記憶している。そのため、Ｓ４１２では、制御部２０８は、Ｓ４０３で記憶した検知電流値３を用いて、特性式を導出するため、改めて、電流検知回路３０１による検知電流値３を取得する処理は行っていない。

以上説明したように、本実施例では、転写ローラの抵抗値を算出し、算出された抵抗値に応じて、トナーの劣化状態を判断する閾値である検知電流値の差を決定する。これにより、より適切なタイミングで、トナーの劣化を判断し、高画質を実現するための適切な現像電圧の設定を行うことができる。

以上説明したように、本実施例によれば、トナーの劣化状態に応じてプリント時の現像電圧を補正することができる。

２０１ 感光ドラム
２０３ 現像スリーブ
２０８ 制御部
３０１ 電流検知回路

Claims (12)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体に光を照射して前記像担持体の表面を露光し、前記静電潜像を形成する露光手段と、
   現像剤を担持する現像部材と、
   前記現像剤を前記像担持体の表面に付着させ、前記像担持体上の前記静電潜像を現像するために、前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加手段と、
   前記像担持体と電流経路を形成する転写部材と、
   前記像担持体の表面に現像された画像を被転写体に転写するために、前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧印加手段と、
   前記転写部材に前記転写電圧が印加されたときに前記転写部材と前記像担持体を介して流れる電流値を検知する電流検知手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記現像電圧印加手段により前記現像部材に第一の現像電圧が印加されたときに前記電流検知手段によって検知される第一の電流値と、前記現像電圧印加手段により前記現像部材に前記第一の現像電圧よりも低い第二の現像電圧が印加されたときに前記電流検知手段によって検知される第二の電流値と、の電流値の差に基づいて、前記現像部材に印加する電圧を設定する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第一の電流値と前記第二の電流値との電流値の差が所定の閾値以上の場合にはプリント時に前記現像部材に印加する前記第二の現像電圧の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像電圧印加手段により前記第一の現像電圧を前記現像部材に印加すると、前記像担持体に前記現像剤がプリント時以上に付着し、
   前記現像電圧印加手段により前記第二の現像電圧を前記現像部材に印加すると、前記像担持体に前記現像剤がプリント時と同量に付着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. 前記制御手段は、前記第一の電流値と前記第二の電流値との電流値の差が前記所定の閾値以上の場合には、
   前記像担持体に前記現像剤が付着しない第三の現像電圧が前記現像部材に印加されたときに前記電流検知手段によって検知される第三の電流値と、前記第二の現像電圧と、前記第二の電流値と、基づいて、前記電流検知手段によって前記第一の電流値が検知されるために前記現像部材に印加されるべき現像電圧を算出し、算出された現像電圧を補正した電圧をプリント時に前記現像部材に印加する前記第二の現像電圧とすることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記転写部材の抵抗値と、前記抵抗値に対応付けられた前記第一の電流値と前記第二の電流値との電流値の差の閾値と、を記憶する記憶手段を有し、
   前記制御手段は、前記第三の現像電圧が前記現像部材に印加されたときに前記電流検知手段によって検知される前記第三の電流値と、前記電流検知手段が電流検知を行うときに前記転写部材に印加された前記転写電圧と、に基づいて、前記転写部材の前記抵抗値を算出し、算出した前記抵抗値に対応付けられた前記閾値を前記記憶手段より取得することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記第一の電流値及び前記第二の電流値の検知を行う前に前記抵抗値に応じた前記閾値を取得し、取得した前記閾値と前記電流値の差とに基づいて、前記現像剤の劣化状態を判断することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体に光を照射して前記像担持体の表面を露光し、前記静電潜像を形成する露光手段と、
   現像剤を担持する現像部材と、
   前記現像剤を前記像担持体の表面に付着させ、前記像担持体上の前記静電潜像を現像するために、前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加手段と、
   前記像担持体と電流経路を形成する転写部材と、
   前記像担持体の表面に現像された画像を被転写体に転写するために、前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧印加手段と、
   前記転写部材に前記転写電圧が印加されたときに前記転写部材と前記像担持体を介して流れる電流値を検知する電流検知手段と、
   を備える画像形成装置の補正方法であって、
   前記現像電圧印加手段により前記現像部材に第一の現像電圧が印加されたときに前記電流検知手段によって第一の電流値を検知する工程、
   前記現像電圧印加手段により前記現像部材に前記第一の現像電圧よりも低い第二の現像電圧が印加されたときに前記電流検知手段によって第二の電流値を検知する工程、及び
   前記第一の電流値と前記第二の電流値の差に基づいて、前記現像部材に印加する電圧を設定する工程、を実行することを特徴とする補正方法。
8. 前記第一の電流値と前記第二の電流値との電流値の差が所定の閾値以上の場合には、プリント時に前記現像部材に印加する前記第二の現像電圧の補正を行う工程、を実行することを特徴とする請求項７に記載の補正方法。
9. 前記現像電圧印加手段により前記第一の現像電圧を前記現像部材に印加すると、前記像担持体に前記現像剤がプリント時以上に付着し、
   前記現像電圧印加手段により前記第二の現像電圧を前記現像部材に印加すると、前記像担持体に前記現像剤がプリント時と同量に付着することを特徴とする請求項８に記載の補正方法。
10. 前記第二の現像電圧の補正を行う工程は、
    前記像担持体に前記現像剤が付着しない第三の現像電圧を前記現像部材に印加して、前記電流検知手段によって第三の電流値を検知する工程と、
    前記第三の現像電圧、前記第三の電流値、前記第二の現像電圧、及び前記第二の電流値に基づいて、前記電流検知手段によって前記第一の電流値が検知されるために前記現像部材に印加されるべき現像電圧を算出する工程と、
    前記算出された現像電圧を補正した電圧を、プリント時に前記現像部材に印加する前記第二の現像電圧とする工程と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の補正方法。
11. 前記転写部材の抵抗値と、前記抵抗値に対応付けられた前記第一の電流値と前記第二の電流値との電流値の差の閾値と、を記憶する記憶手段を有し、
    前記第三の電流値を検知する工程により検知された前記第三の電流値と、前記電流検知手段が前記第三の電流値を検知したときに前記転写部材に印加された前記転写電圧と、に基づいて、前記転写部材の前記抵抗値を算出する算出工程と、
    前記算出した前記抵抗値に応じた閾値を前記記憶手段より取得する取得工程と、
    を実行することを特徴とする請求項１０に記載の補正方法。
12. 前記算出工程、及び前記取得工程は、前記第一の電流値を検知する工程を実行する前に、実行されることを特徴とする請求項１１に記載の補正方法。

Images