JP3843843B2 - 画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の設定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを相互に離間させた状態で前記トナー担持体に交番電圧を印加して前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置（プリンター、ファクシミリ装置および複写機など）として、非接触現像方式のものが従来より知られている。この現像方式の画像形成装置では、感光ドラムや感光体ベルトなどの感光体（像担持体）が所定方向に一定速度で回転して、その周囲に配設された帯電ユニットにより均一に帯電される。次いで感光体には露光ユニットからの光ビームが露光され、感光体上に静電潜像が形成される。そして、この感光体に形成された静電潜像は、感光体の周囲に配設された現像ユニットによって現像される。
【０００３】
この現像ユニットには、帯電したトナーを担持しながら感光体と対向する現像位置にトナーを搬送する現像ローラ（トナー担持体）が感光体から離間して設けられている。そして、現像ローラに交番電圧を印加することによって現像ローラと感光体との間に交番電界を発生させ、現像ローラ上の帯電トナーを感光体に向けて飛翔させることにより、感光体上の静電潜像が顕像化される。ここで、現像ローラに交番電圧を印加する主たる理由は次の通りである。
【０００４】
上記した非接触現像方式では、現像ローラ表面と感光体表面の間隙距離（以下、「ギャップ」という）に応じてトナーを現像する電界強度が変わる。したがって、安定した画像形成を行うためには、ギャップを一定に保つことが重要であり、従来より現像ローラの端部にコロを同心に装着し、このコロを感光体に押しつける等の工夫が成されていた。しかしながら、現像ローラおよび感光体のそれぞれに微小な偏心が存在することは避けられず、現像ローラの長手方向においてギャップが不均一となっている。このようにギャップの面内差が存在すると、電界強度も不均一となり、画像の濃度ムラが発生するおそれがある。また、装置動作中にギャップが変動し、電界強度の変動を引き起こして画像の濃度に変動を発生させることもある。そこで、従来装置では、非接触現像方式においては、現像ローラに交番電圧を与えることでかかる問題の解消を図っている。というのも、現像ローラに印加される交番電圧の振幅がある程度大きいとき、ギャップが広くてもトナーを感光体に飛翔させるのに十分な電界が得られるため、濃度ムラが発生しにくくなるからである。
【０００５】
しかしながら、ギャップの面内差による悪影響を抑制したとしても、現像ローラと感光体の径は部品毎にバラツキ、つまり個体差が存在するため、ギャップの値はそれぞれの画像形成装置毎に微妙に異なる。このため、現像ローラに印加する交番電圧の振幅を固定化したのでは、個体差に起因して良好な画像を形成することができない場合がある。例えば現像ローラの径が個体差の上限値となったとき、ギャップは比較的狭くなってしまう。したがって、ギャップの面内差による悪影響を排除するために予め交番電圧の振幅を大きく設定してしまうと、現像ローラと感光体との間で放電が発生して画像品質の低下を招いてしまうことがある。逆に、放電発生を確実に防止する観点から交番電圧の振幅を低く設定しまうと、ギャップの面内差によりギャップが広くなっている箇所でトナーを感光体に飛翔させるのに十分な電界が得られず、その結果、濃度ムラが発生してしまう。このように、交番電圧の振幅を固定化すると、濃度ムラおよび放電発生を同時に防止することが困難となっている。
【０００６】
そこで、従来、例えば特開２００１−２７８３７号公報に記載されているように、実際の画像形成を行う前に交番電圧の振幅を最適化する技術が提案されている。具体的には、交番電圧の振幅を変化させながらテストパターンを形成するとともに、それらのテストパターンの濃度に基づきギャップを推定し、さらに該ギャップに対応する振幅を最適値として設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術では、２段階のステップ、つまり
(1)複数のテストパターンを形成し、各テストパターンの濃度を測定した後、それぞれの振幅とこれに対応する濃度のデータとに基づきギャップを推定するステップと、
(2)そのギャップに対応する振幅の最適値を求めるステップと
を行う必要があり、振幅の最適化に複雑な演算処理と時間を要するという問題があった。
【０００８】
また、ステップ(1)で求められるギャップは単なる推定値であるため、ステップ(2)において振幅の最適値を求める際、最適値を低めに設定せざるを得ない。というのも、ステップ(1)で求めたギャップに対応して放電を発生させない最大振幅を最適値として設定するのが望ましいのであるが、該ギャップは推定値であり誤差を含んでいるため、その誤差分だけ最大振幅から低い値を最適値として設定せざるを得ないからである。したがって、濃度ムラの解消が十分でない場合がある。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、放電発生を確実に防止しながら、濃度ムラを確実に抑えて高品質の画像を形成することができる画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１態様は、 静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを相互に離間させた状態でトナー担持体に交番電圧を印加してトナー担持体から像担持体にトナーを移動させて静電潜像を顕像化する画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法であって、上記目的を達成するために、基準振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧としてトナー担持体に印加した際の像担持体とトナー担持体の間での放電発生を検出する放電検出工程と、放電検出工程で放電発生が検出されなかったときには交番電圧の振幅を基準振幅に設定する一方、放電検出工程で放電発生が検出されたときには交番電圧の振幅を基準振幅よりも小さな値に変更設定する電圧設定工程とを備え、放電検出工程は、像担持体の表面とトナー担持体の表面との間のギャップが、該ギャップの面内差及び像担持体とトナー担持体の個体差により所定の設定範囲内でばらついたときの当該ギャップの最大値に対する濃度飽和振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧としてトナー担持体に印加して、像担持体とトナー担持体の間での放電発生を検出することを特徴としている。
また、この発明の第２態様は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを相互に離間させた状態でトナー担持体に交番電圧を印加してトナー担持体から像担持体にトナーを移動させて静電潜像を顕像化する画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法であって、上記目的を達成するために、トナー担持体に印加可能である複数の交番電圧の振幅のうち一の振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧としてトナー担持体に印加した際の像担持体とトナー担持体の間での放電発生を検出する検出処理を実行するとともに、放電発生が検出されたときには一の振幅よりも小さな振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧として検出処理を再び実行する放電検出工程と、放電検出工程で放電発生が検出されなかった放電検出用電圧の振幅を、交番電圧の振幅として設定する電圧設定工程とを備え、放電検出工程において最初に検出処理を実行する際は、像担持体の表面とトナー担持体の表面との間のギャップが、該ギャップの面内差及び像担持体とトナー担持体の個体差により所定の設定範囲内でばらついたときの当該ギャップの最大値に対する濃度飽和振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧としてトナー担持体に印加して、像担持体とトナー担持体の間での放電発生を検出することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明では、トナー担持体と像担持体の間で放電発生が発生するか否かに応じて交番電圧の振幅が変更設定される。すなわち、実際に放電が発生するか否かを検証した上で交番電圧の振幅が変更設定されるので、ギャップを推定した上で該ギャップに対応する交番電圧の振幅を決定している従来技術と比べ、放電発生が確実に防止されるとともに、濃度ムラが確実に抑えられて高品質画像の形成を可能とする。
【００１２】
また、この発明では、放電検出を行うに当たって基準振幅（第２態様では「一の振幅」）を有する交番電圧を放電検出用電圧としてトナー担持体に印加するとともに、放電発生が検出されると、交番電圧の振幅を基準振幅（第２態様では「一の振幅」）よりも小さな値に変更設定している。こうすることで、放電発生が検出された際に、振幅を上記のように変更設定することで放電発生がより確実に防止される。
【００１３】
また、この発明では、基準振幅（第２態様では「一の振幅」）を有する交番電圧を放電検出用電圧としてトナー担持体に印加した際に放電発生が検出されなかったときには、交番電圧の振幅を基準振幅（第２態様では「一の振幅」）に設定している。さらに、この発明では、像担持体の表面とトナー担持体の表面との間のギャップが、該ギャップの面内差及び像担持体とトナー担持体の個体差により所定の設定範囲内でばらついたときの当該ギャップの最大値に対する濃度飽和振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧（第２態様では、最初に検出処理を実行する際の放電検出用電圧）としてトナー担持体に印加している。このようにすることで可能な限り振幅を高く設定して濃度ムラをより確実に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット１のメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１２がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２２】
このエンジン部ＥＧでは、７つのユニット：(a)感光体ユニット２；(b)イエロー現像ユニット（以下「Ｙ現像ユニット」という）３Ｙ；(c)マゼンタ現像ユニット（「Ｍ現像ユニット」）３Ｍ；(d)シアン現像ユニット（「Ｃ現像ユニット」）３Ｃ；(e)ブラック現像ユニット（「Ｋ現像ユニット」）３Ｋ；(f)中間転写ユニット４および(g)定着ユニット５が装置本体６に対して着脱自在となっている。そして、すべてのユニット２、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、４、５が装置本体６に装着された状態で、図１に示すように、感光体ユニット２の感光体２１が図１の矢印方向Ｄ1に回転するとともに、その感光体２１の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電部２２、現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋからなるロータリー現像部３およびクリーニング部２３がそれぞれ配置される。
【００２３】
７つのユニット２、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、４、５のうち感光体ユニット２には感光体２１、帯電部２２およびクリーニング部２３が収容されており、これらを一体的に装置本体６に対して着脱自在となっている。帯電部２２には帯電バイアス発生部１２１から帯電バイアスが印加されており、感光体２１の外周面を均一に帯電させる。また、この感光体ユニット２には、感光体２１の回転方向Ｄ1における帯電部２２の上流側にクリーニング部２３が設けられており、一次転写後に感光体２１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。こうして、感光体２１の表面クリーニングを行っている。
【００２４】
帯電部２２によって帯電された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット８から光ビームＬが照射される。この露光ユニット８は、図２に示すように、画像信号切換部１２２と電気的に接続されており、この画像信号切換部１２２を介して与えられる画像信号に応じて露光パワー制御部１２３が露光ユニット８を制御し、光ビームＬを感光体２１上に露光して画像信号に対応する静電潜像を感光体２１上に形成する。
【００２５】
このように構成された画像形成装置では、例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパッチ作成モジュール１２５と導通している際には、パッチ作成モジュール１２５から出力されるパッチ画像信号が露光パワー制御部１２３に与えられてパッチ潜像が形成される。一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と導通している際には、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像信号に応じて光ビームＬが感光体２１上に露光されて画像信号に対応する静電潜像が感光体２１上に形成される。このように感光体２１が本発明の「像担持体」に相当している。
【００２６】
こうして形成された静電潜像はロータリー現像部３によってトナー現像される。このロータリー現像部３では、ブラック用の現像ユニット３Ｋ、シアン用の現像ユニット３Ｃ、マゼンタ用の現像ユニット３Ｍ、およびイエロー用の現像ユニット３Ｙが軸中心に回転自在に設けられている。そして、これらの現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは予め決められた複数の位置に移動位置決めされるとともに、感光体２１に対して選択的に現像位置で位置決めされる。図１ではブラック用の現像ユニット３Ｋが現像位置に位置決めされており、この位置決め状態で現像ユニット３Ｋに設けられた現像ローラ３１が感光体２１から離間した状態で対向配置されるが、その他の現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃについても現像ユニット３Ｋと全く同様に現像ユニットの現像位置への位置決めにより各現像ユニットに設けられた現像ローラ３１が感光体２１と対向配置される。
【００２７】
また、現像位置に位置決めされた現像ユニットでは、ユニットハウジング内に貯留されたトナーは本発明の「トナー担持体」に相当する現像ローラ３１に担持されながら、現像位置に搬送される。そして、現像ローラ３１に対して、図３に示す交番電圧が現像バイアスとして現像バイアス発生部１２６から印加される。ここでは、交流成分として振幅Ｖpp（＝｜Ｖbmax−Ｖbmin｜）で、しかも交流成分の一周期Ｔaに対する電位Ｖmax側のピーク電位期間Ｔbの割合、つまりデューティーパーセント（＝（Ｔb／Ｔa）×１００％）が５０％の矩形波状の交流成分を印加している。なお、交番電圧の交流成分の波形は矩形波に限定されず、正弦波、三角波などの繰り返し波形を用いることができる。また、交番電圧の振幅Ｖppについては後述すように各現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋごとにその個体差を考慮して最適値に設定されており、この点に関しては後で詳述する。
【００２８】
この現像ローラ３１への交番電圧の印加によって現像ローラ３１と感光体２１との間で交番電界が形成され、現像位置に選択位置決めされたユニットハウジング内のトナーが現像ローラ３１から感光体２１に飛翔して静電潜像を顕像化する。こうして、選択された色のトナー像が感光体２１の表面に形成される。
【００２９】
上記のようにして現像部３で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で中間転写ユニット４の中間転写ベルト４１上に一次転写される。すなわち、中間転写ユニット４は複数のローラに掛け渡された中間転写ベルト４１と、中間転写ベルト４１を回転駆動する駆動部（図示省略）とを備えており、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト４１上に重ね合わせてカラー画像を形成する一方、単色画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上に形成されるブラック色のトナー像のみを中間転写ベルト４１上に転写して単色画像を形成する。
【００３０】
また、本実施形態にかかる画像形成装置では、パッチ画像の光学濃度を検出するために、中間転写ベルト４１が掛け渡された一のローラに対向してパッチセンサＰＳが配置されている。特に、この実施形態では、後述する理由からパッチ画像が中間転写ベルト４１の幅方向における略中央部に形成されるように構成され、これに伴いパッチセンサＰＳもローラの長手方向における略中央部に対向して配置されている。
【００３１】
こうして中間転写ベルト４１上に形成された画像については、所定の二次転写領域ＴＲ2において、カセット９から取り出されたシートＳ上に二次転写する。そして、トナー画像が転写されたシートＳを、ヒータ（図示省略）が内蔵された定着ユニット５に導入し、ここで加熱しながら圧力を加えることによってトナーをシートＳに定着させる。こうして画像が形成されたシートＳは装置本体６の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。
【００３２】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１２７はＣＰＵ１２４で行う演算プログラム、ＣＰＵ１２４における演算結果、ならびにエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのメモリ（記憶手段）である。
【００３３】
次に、上記のように構成された画像形成装置において、画像ムラおよび放電発生に対して交番電圧の振幅Ｖppが与える影響について説明する。図４は交番電圧の振幅と画像濃度との関係を示すグラフである。同図では、互いに異なるギャップＧ1，Ｇ2，Ｇ3での上記関係が示されている。各ギャップについて着目すると、振幅Ｖppが比較的小さいとき（同図の左手側において）は、振幅Ｖppの増大に応じて画像濃度が上昇しているが、振幅Ｖppが所定値以上となると、画像濃度はほぼ一定となり、飽和している。例えばギャップＧ1，Ｇ2，Ｇ3では、交番電圧の振幅Ｖppをそれぞれ振幅Ｖpp_1，Ｖpp_2，Ｖpp_3以上に設定すると、それ以上の振幅を有する交番電圧を現像ローラ３１に印加したとしても画像濃度が飽和し、画像濃度を一定に保つことが可能となる。すなわち、各ギャップＧ1，Ｇ2，Ｇ3に対する飽和振幅Ｖpp_1，Ｖpp_2，Ｖpp_3をプロットすると、図５(a)に示す濃度飽和曲線が得られ、この濃度飽和曲線で示される値よりも高い振幅の交番電圧を現像ローラ３１に印加することで画像濃度を飽和状態に維持することができる。
【００３４】
ここで、上記したよう画像形成装置では現像ローラ３１の長手方向においてギャップが不均一となっており、ギャップの面内差が存在しているが、ギャップの面内差に応じて振幅Ｖppを適正値に設定することで濃度ムラを解消することができる。例えばギャップ範囲がギャップＧ1〜Ｇ2である場合、交番電圧の振幅を値Ｖpp_1に設定したのでは、ギャップの面内差により画像濃度がγ1〜γ2の範囲内で変動して濃度ムラが発生してしまうが、振幅を値Ｖpp_2以上に設定すると濃度ムラを効果的に防止することができる。また、個体差によりギャップ範囲が広い側にシフトしてギャップＧ2〜Ｇ3となった場合、振幅を値Ｖpp_3以上に設定することで濃度ムラを効果的に防止することができる。
【００３５】
このように交番電圧の振幅を大きくすることによってギャップの面内差や個体差による濃度ムラを防止することが可能であるが、交番電圧の振幅を大きくした場合、感光体２１と現像ローラ３１との間での放電発生が問題となってくる。すなわち、図５(a)に示した放電限界線を超えて振幅を大きくすると、放電が発生してしまい画像品質を著しく低下させてしまう。例えば、交番電圧の振幅を値Ｖpp_aに設定した状態では、現像ローラ３１と感光体２１とが部分的にでもギャップＧa以下の状態となると、その近接位置で放電が発生してしまう。したがって、同図(b)中の太線矢印で示す面内差を有する装置において、個体差によりギャップ範囲が種々に変動した（ケースＡ，Ｂ，…Ｈ）場合、広ギャップ側のケースＧ，Ｈでは比較的大きな振幅Ｖpp_aに設定したとしても放電は発生しないが、狭ギャップ側のケースＡ〜Ｆでは面内差によるギャップ範囲の一部がギャップＧa以下となり、放電が発生してしまう。
【００３６】
このように、濃度ムラを解消するためには交番電圧の振幅を大きくするのが望ましい一方、放電発生を防止するためには交番電圧の振幅を小さくするのが望ましく、これらの要望をバランスよく、しかも簡単に満足して放電発生を確実に防止しながら、濃度ムラを確実に抑えて高品質の画像を形成するのが望まれる。そこで、この実施形態ではメモリ１２７に予め記憶された振幅調整用プログラムにしたがって装置各部を制御して上記要望を満足されている。
【００３７】
図６は図１の画像形成装置において交番電圧の振幅を調整する動作を示すフローチャートである。この装置では、現像ユニットが装置本体６に新たに装着されると、メモリ１２７に記憶されている振幅調整用のプログラムにしたがってエンジンコントローラ１２が装置各部を制御して交番電圧の振幅を調整する。なお、ここでは、装置本体６への現像ユニットの装着時に振幅調整動作を行っているが、その他のタイミング、例えば感光体ユニット２を交換した時にも振幅調整動作を行うようにしてもよい。
【００３８】
この振幅調整動作では、交番電圧の振幅Ｖppを値Ｖpp_hに仮設定する（ステップＳ１）。この振幅Ｖpp_hについては任意に設定することが可能であるが、最大ギャップＧmaxに対する飽和振幅Ｖpp_hに設定するのが好適である。その理由は以下のとおりである。感光体２１や現像ローラ３１の設計段階でギャップの面内差および個体差は予め設定されているため、ギャップ範囲も当然に既知である。また、図５(b)に示すように最大ギャップＧmaxおよび最小ギャップＧminも予め既知であり、ギャップＧmaxに対する飽和振幅Ｖpp_h、およびギャップＧminに対する飽和振幅も実験などにより既知となっている。したがって、濃度飽和させても濃度ムラを防止するためには、装置構成に応じて振幅Ｖppの取り得る範囲は振幅Ｖpp_hからギャップＧminに対する飽和振幅に限定され、たとえ現像バイアス発生部１２６の能力が上記範囲を超えていたとしても、現像ローラ３１に印加可能な振幅は実質上、ギャップＧminに対する飽和振幅以上で、かつ振幅Ｖpp_h以下に制限される。そこで、この実施形態では可能な限り振幅Ｖppを高く設定して濃度ムラをより確実に防止するため、交番電圧の振幅Ｖppを本発明の「所定の最大値」に相当する値Ｖpp_hに仮設定している。
【００３９】
次に、振幅Ｖpp_hを有する交番電圧を放電検出用電圧として現像ローラ３１に印加してハイライトのパッチ画像（以下「白パッチ画像」という）を感光体２１上に形成した後、そのパッチ画像を中間転写ベルト４１に１次転写する（ステップＳ２）。そして、その白パッチ画像の光学濃度をパッチセンサＰＳで読取り（ステップＳ３）、その光学濃度が所定値以上となっているか否かを判断することで放電が発生したか否かを判定している（ステップＳ４）。このように本実施形態ではパッチセンサＰＳとＣＰＵ１２４とで発明の「放電検出手段」が構成されている。
【００４０】
より詳しく説明すると、放電が発生しない場合にはトナーは付着しておらずハイライト画像を読取ることとなるのに対し、放電が発生すると、その放電発生に伴い黒斑点などの異常な画像が形成され、光学濃度は高くなる。したがって、光学濃度が所定値に達していない場合には、最大振幅Ｖpp_hに設定したとしても放電が発生していないことが確認されるため、ステップＳ１で仮設定した最大振幅Ｖpp_hを交番電圧の振幅として設定する（ステップＳ５）。一方、光学濃度が所定値以上となっている場合には、最大振幅Ｖpp_hで放電が発生してしまうことが確認されるため、本発明の「所定の最小値」に相当する最小振幅Ｖpp_lを交番電圧の振幅として設定して放電発生を確実に防止する（ステップＳ６）。このようにＣＰＵ１２４は上記した「放電検出手段」としてのみならず、本発明の「振幅制御手段」としても機能している。
【００４１】
こうして、交番電圧の振幅についての設定が完了すると、通常動作に戻り、上記において設定した振幅の交番電圧を現像ローラ３１に印加して画像形成を行う。
【００４２】
以上のように、この実施形態によれば、実際に放電が発生するか否かを検証した上で交番電圧の振幅を設定しているので、ギャップを推定した上で該ギャップに対応する交番電圧の振幅を決定している従来技術と比べ、放電発生を確実に防止しながら、濃度ムラを確実に抑えて高品質の画像を形成することができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、放電発生の有無を検出するために基準振幅として最大振幅Ｖpp_hを用いているので、可能な限り振幅Ｖppを高く設定して濃度ムラをより確実に防止することができる。一方、放電発生が検出されたときには、交番電圧の振幅を最小振幅Ｖpp_lに設定しているので、放電発生をより確実に防止しながら濃度ムラを防止することができる。このように、この実施形態では単一のパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の濃度に基づき放電発生の有無を検出することで交番電圧の振幅を決定しているため、複数のパッチ画像を形成した上で交番電圧の振幅を決定する従来技術に比べ、より少ない工程で振幅を決定することができ、簡単に、しかも短時間で交番電圧の振幅を変更設定することができる。
【００４４】
また、パッチ画像の形成位置については任意の位置に形成することができるが、パッチ画像を現像ローラ３１の略中央部に対向して感光体２１上に形成しているので、次のような作用効果が得られる。すなわち、この実施形態では現像ローラ３１の両端部を軸支した状態で現像ローラ３１を回転駆動しているため、図７に示すように現像ローラ３１の長手方向（軸方向）における感光体２１とのギャップが略中央部で最も小さくなり、その部分が他の部分よりも放電が生じやすくなっている。したがって、このようにパッチ画像の形成位置を設定することで放電発生を確実に検出することができ、放電発生をより確実に防止することができる。
【００４５】
さらに、上記実施形態では交番電圧の振幅の設定候補として最大振幅Ｖpp_hと最小振幅Ｖpp_lとの２つがあり、基準振幅（最大振幅Ｖpp_h）での放電発生の有無に応じて交番電圧の振幅を最終的に最大振幅Ｖpp_hまたは最小振幅Ｖpp_lに設定しているが、振幅の設定候補はこの２つに限定されるものではなく、３つ以上の設定候補を設けるようにしてもよい。例えば、上記２つの設定候補に加えて中間振幅Ｖpp_m（Ｖpp_l＜Ｖpp_m＜Ｖpp_h）をさらに設け、放電発生の有無に応じて３つの設定候補から一の設定候補を交番電圧の振幅として設定するようにしてもよい。より具体的には、図８に示す振幅調整動作を実行するようにすればよい。
【００４６】
図８は、この発明にかかる画像形成装置の別の実施形態における振幅調整動作を示すフローチャートである。この実施形態では、先の振幅調整動作と同様に、交番電圧の振幅Ｖppを値Ｖpp_hに仮設定した（ステップＳ１）後、その振幅Ｖpp_hで白パッチ画像を中間転写ベルト４１に形成する（ステップＳ２）。そして、その白パッチ画像の光学濃度をパッチセンサＰＳで読取り（ステップＳ３）、その光学濃度が所定値以上となっているか否かを判断することで振幅Ｖpp_hにおいて放電が発生したか否かを判定している（ステップＳ４）。そして、放電が発生していないことが確認されると、ステップＳ１で仮設定した最大振幅Ｖpp_hを交番電圧の振幅として設定する（ステップＳ５）。
【００４７】
一方、光学濃度が所定値以上となっている場合には、最大振幅Ｖpp_hで放電が発生してしまうことが確認されるため、ステップＳ７〜Ｓ１０を実行して中間振幅Ｖpp_mを有する交番電圧を放電検出用電圧として現像ローラ３１に印加して放電が発生するか否かを判定する。すなわち、ステップＳ７で放電発生の有無を検出するために基準振幅を振幅Ｖpp_mに仮設定し、その振幅Ｖpp_mの放電検出用電圧で白パッチ画像を中間転写ベルト４１に形成した（ステップＳ８）後、その白パッチ画像の光学濃度をパッチセンサＰＳで読取り（ステップＳ９）、その光学濃度が所定値以上となっているか否かを判断することで振幅Ｖpp_mにおいて放電が発生したか否かを判定している（ステップＳ１０）。
【００４８】
すなわち、放電が発生しない場合には、振幅Ｖpp_mの交番電圧を印加したとしても、トナーは付着しておらずハイライト画像を読取ることとなるのに対し、放電が発生すると、その放電発生に伴い黒斑点などの異常な画像が形成され、光学濃度は高くなるため、光学濃度を所定値と対比することで放電の有無を検出することができる。例えば図９に示すように、現像ローラ３１と感光体２１とが部分的にでも中間振幅Ｖpp_mに対応する中間ギャップＧmid以下になると、その近接位置で放電が発生してしまう。したがって、ケースＧ，Ｈのみならず、最大振幅Ｖpp_hで放電が発生していたケースＤ〜Ｆにおいても中間振幅Ｖpp_mでは放電は発生しなくなる。一方、狭ギャップ側のケースＡ〜Ｃではギャップ範囲の一部が中間ギャップＧmid以下となり、放電が発生してしまう。
【００４９】
ステップＳ１０で光学濃度が所定値に達していないと判定した場合には、最大振幅Ｖpp_mに設定したとしても放電が発生していないことが確認されるため、ステップＳ７で仮設定した中間振幅Ｖpp_mを交番電圧の振幅として設定する（ステップＳ１１）。一方、光学濃度が所定値以上となっている場合には、中間振幅Ｖpp_mで放電が発生してしまうことが確認されるため、最小振幅Ｖpp_lを交番電圧の振幅として設定して放電発生を確実に防止する（ステップＳ１２）。
【００５０】
こうして、交番電圧の振幅についての設定が完了すると、通常動作に戻り、上記において設定した振幅の交番電圧を現像ローラ３１に印加して画像形成を行う。
【００５１】
以上のように、この実施形態では放電発生を検出すると、基準振幅を変更して再度放電検出を行っているので、放電発生させることなく交番電圧の振幅を高く設定して濃度ムラをより確実に防止することができる。なお、放電検査用電圧の振幅を切替える際、その振幅変動量（＝Ｖpp_h−Ｖpp_m）については任意であるが、例えば面内差に相当する変動量に設定するようにしてもよい。この点に関しては、後に図１０を参照して説明する実施形態においても同様である。
【００５２】
図１０は、この発明にかかる画像形成装置の他の実施形態における振幅調整動作を示すフローチャートである。この実施形態では、最小振幅Ｖpp_lから最大振幅Ｖpp_hの範囲内で複数の振幅Ｖppを設定する（ステップＳ３１）とともに、各設定振幅Ｖppで白パッチ画像を作成する（ステップＳ３２）。そして、各白パッチ画像の光学濃度を検出し（ステップＳ３３）、それらの白パッチ画像の濃度に基づき各設定振幅で放電が発生したか否かを判断する（ステップＳ３４）。ここでは、上記したように全てのパッチ画像を形成した後に一括して各パッチ画像の濃度を検出し、さらに各設定振幅での放電発生を検出しているが、交番電圧の振幅を設定するたびに該パッチ画像の濃度検出および放電発生の有無判断を行うよにしてもよい。
【００５３】
次のステップＳ３５では、放電が発生しないと判断された設定振幅のうちの最大値を交番電圧の振幅と設定する。ここで、放電が発生しないと判断された設定振幅が複数個存在する場合には、いずれも設定振幅を交番電圧の振幅とすることができるが、上記のように最大値を交番電圧の振幅として選択すると、放電発生させることなく交番電圧の振幅を高く設定することができ、濃度ムラをより確実に防止することができる。
【００５４】
こうして、交番電圧の振幅についての設定が完了すると、通常動作に戻り、上記において設定した振幅の交番電圧を現像ローラ３１に印加して画像形成を行う。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋのそれぞれにメモリなどの記憶素子を取り付けている場合には、現像ユニットごとに上記のようにして求められた交番電圧の振幅に関連する振幅データ（振幅Ｖppそのもの、または該振幅Ｖppを示すコードなどの情報）を記憶しておくことができる。したがって、装置起動時に、振幅調整動作を行ってもよいし、あるいはメモリから振幅データを読み出し、上記振幅調整動作を実行することなく振幅データに基づき交番電圧の振幅を設定するようにしてもよい。また、例えば紙詰まり処理を実行するために装置本体６から一旦取り外されていた現像ユニットを装置本体６に戻した際に、上記実施形態と同様に装置本体６への現像ユニットの装着のたびに振幅調整動作を行ってもよいし、あるいは現像ユニットの装着に応じて該現像ユニットに取り付けられたメモリから振幅データを読出し、上記した振幅調整動作を実行することなく、振幅データに基づき交番電圧の振幅を設定するようにしてもよい。特に、後者の場合には、振幅調整動作が不要となるので、装置本体６への現像ユニットの装着後、直ちに通常動作を行うことができ、画像形成動作を短時間で実行することができ、効率的である。
【００５６】
また、上記実施形態では、放電検出用の交番電圧を印加して形成されるハイライトのパッチ画像の光学濃度に基づく放電が発生したか否かを判断しており、パッチ画像の光学濃度を検出するパッチセンサＰＳと、パッチセンサＰＳの出力に基づき放電発生を判定しているＣＰＵ１２４とで発明の「放電検出手段」を構成しているが、放電検出手段の構成についてはこれに限定されるものではなく、感光体２１と現像ローラ３１との間の放電発生を検出することができる構成であれば如何なる構成であっても「放電検出手段」として採用することができる。例えば、感光体２１と現像ローラ３１との間での電気特性を測定して放電発生を検出するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト４１上に形成されるパッチ画像の濃度に基づき交番電圧の振幅を調整しているが、感光体２１上に形成されるパッチ画像の濃度を測定し、該測定結果から画像形成装置内での放電発生を検出するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、感光体２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト４１上に転写しているが、中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写ベルト、転写シート、中間転写ドラム、中間転写シートなど）にトナー像を転写してカラー画像を形成する画像形成装置にも本発明を適用することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、４色のトナーを用いたカラー画像を形成することができる画像形成装置であったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像のみを形成する画像形成装置にも当然に適用することができる。
【００６０】
さらに、上記実施形態にかかる画像形成装置は、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに形成するプリンタであるが、本発明は複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、トナー担持体と像担持体の間で放電発生が発生するか否かに応じて交番電圧の振幅を変更設定する、つまり実際に放電が発生するか否かを検証した上で交番電圧の振幅を変更設定するように構成しているので、トナー担持体と像担持体との間隔（ギャップ）を推定した上で該間隔に対応する交番電圧の振幅を決定している従来技術と比べ、放電発生を確実に防止することができるとともに、濃度ムラを確実に抑えて高品質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の画像形成装置において現像ローラに印加される交番電圧の電気的特性を示す図である。
【図４】交番電圧の振幅と画像濃度との関係を示すグラフである。
【図５】ギャップ範囲の変動と放電発生との関係を示す図である。
【図６】図１の画像形成装置において交番電圧の振幅を調整する動作を示すフローチャートである。
【図７】図１の画像形成装置において使用されている現像ローラと感光体との関係を示す図である。
【図８】この発明にかかる画像形成装置の別の実施形態における振幅調整動作を示すフローチャートである。
【図９】ギャップ範囲の変動と放電発生との関係を示す図である。
【図１０】この発明にかかる画像形成装置の他の実施形態における振幅調整動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３Ｃ，３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ…現像ユニット
６…装置本体
１２…エンジンコントローラ（制御手段）
２１…感光体（像担持体）
３１…現像ローラ（）
４１…中間転写ベルト（転写媒体）
１２４…ＣＰＵ（制御手段、放電検出手段、振幅制御手段）
１２６…現像バイアス発生部（電圧印加手段）
Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3…ギャップ
Ｇmax…最大ギャップ
Ｇmid…中間ギャップ
Ｇmin…最小ギャップ
ＰＳ…パッチセンサ（濃度センサ）

Claims (2)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを相互に離間させた状態で前記トナー担持体に交番電圧を印加して前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法であって、
   基準振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧として前記トナー担持体に印加した際の前記像担持体と前記トナー担持体の間での放電発生を検出する放電検出工程と、
   前記放電検出工程で放電発生が検出されなかったときには前記交番電圧の振幅を前記基準振幅に設定する一方、前記放電検出工程で放電発生が検出されたときには前記交番電圧の振幅を前記基準振幅よりも小さな値に変更設定する電圧設定工程と
   を備え、
   前記放電検出工程は、前記像担持体の表面と前記トナー担持体の表面との間のギャップが、該ギャップの面内差及び前記像担持体と前記トナー担持体の個体差により所定の設定範囲内でばらついたときの当該ギャップの最大値に対する濃度飽和振幅を有する交番電圧を前記放電検出用電圧として前記トナー担持体に印加して、前記像担持体と前記トナー担持体の間での放電発生を検出することを特徴とする画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法。
2. 静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを相互に離間させた状態で前記トナー担持体に交番電圧を印加して前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法であって、
   前記トナー担持体に印加可能である複数の前記交番電圧の振幅のうち一の振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧として前記トナー担持体に印加した際の前記像担持体と前記トナー担持体の間での放電発生を検出する検出処理を実行するとともに、放電発生が検出されたときには前記一の振幅よりも小さな振幅を有する交番電圧を放電検出用電圧として前記検出処理を再び実行する放電検出工程と、
   前記放電検出工程で放電発生が検出されなかった前記放電検出用電圧の振幅を、前記交番電圧の振幅として設定する電圧設定工程と
   を備え、
   前記放電検出工程において最初に前記検出処理を実行する際は、前記像担持体の表面と前記トナー担持体の表面との間のギャップが、該ギャップの面内差及び前記像担持体と前記トナー担持体の個体差により所定の設定範囲内でばらついたときの当該ギャップの最大値に対する濃度飽和振幅を有する交番電圧を前記放電検出用電圧として前記トナー担持体に印加して、前記像担持体と前記トナー担持体の間での放電発生を検出することを特徴とする画像形成装置のトナー担持体に印加する交番電圧の振幅の設定方法。

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