JP5392987B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電させた感光体を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像する電子写真プロセスを用いて画像形成動作を行う画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、現像剤としてのトナーにキャリアを含まない１成分現像方式では、例えば高湿下で一晩以上の長期間にわたり画像形成装置が動作することなく放置された場合、時間の経過に伴いトナーの帯電量が低下するため、そのままでは通常時に比較して現像能力に劣る。このため、長期間放置後に画像形成装置をいきなり作動させると、現像能力が低下している分、用紙等に出力された画像濃度が低くなったり、逆帯電成分の増加によって「背景部かぶり」等の現象が発生するといった問題がある。

このような問題を解決するものとして、以下の先行技術（特許文献１）が知られている。この先行技術では、画像形成装置の休止時間や湿度環境を検出し、これらの検出結果に応じてその都度、現像条件（周波数、Vpp）を設定するとともに、最適な階調補正データを選択して画像の安定化を図っている。
特開２００５−９９２６０号公報

しかしながら、近年の１成分現像方式を用いた高速化への対応や、いわゆるファーストプリントとして最初の出力をなるべく早期化したいという要求から、一般に画像形成装置では、現像開始前に現像器を予備的に回転させてトナーの帯電量を引き上げるための時間を十分に確保することが難しくなっており、たとえ帯電量が低下していたとしても、トナーの帯電量が十分なレベルで安定していないうちから現像を開始しなければならないという問題がある。また現像剤についても、先ず現像器でトナー層を形成した際にトナー層の電位が比較的短時間で減衰しやすいものを使用しなければならない場合がある。このような状況下では、単に上述した先行技術の画像安定化制御を採用しただけでは十分に画像濃度を安定化させることが難しくなってきている。

また上記と別の問題点として、画像形成装置に感光体としてアモルファスシリコンを有するドラムを採用したことに伴うものがある。すなわち、アモルファスシリコンドラムを採用した場合、アモルファスシリコンに付着する酸化生成物が高温高湿環境下で水分を吸着すると、感光体では十分な電荷を保持できずに画像が流れてしまう現象（いわゆる「画像流れ現象」）が発生することがある。この対策としては、トナーに予め酸化チタン等の導電性微粒子を外添しておき、その導電性微粒子の研磨作用でアモルファスシリコンに付着した酸化生成物を除去することが有効である。

このように、トナーに導電性微粒子を外添する技術は、現像器の外部からトナーを補給して現像装置内のトナー量を一定に保つように制御を行う満杯検知方式を採用した場合にも有効である。すなわち、トナー量満杯検知方式の現像器では、内部にトナーが常に一定量以上保持されているため、先に帯電された未現像のトナーが現像部材から回収された後、再び現像部材上に供給されるまでの間、比較的長時間にわたって現像器内に留まることが多い。この場合、トナーの帯電性は残量検知方式に比較して低下しにくくなることから、今度は現像器内のトナーの電位が高くなり過ぎ、実際の現像に消費されるトナー量が低下して画像濃度を低下させることがある。この対策として、導電性微粒子をトナーに外添することで帯電を抑制し、現像に消費されるトナー量を適正に保持することができる。

ところがその一方で、導電性微粒子もまた放置に伴い、トナーの帯電量の低下を促進する作用を有する。このため、現像器で担持されたトナー薄層もある程度の長時間にわたって動作なく放置されると、次第にトナーの帯電量が低下してしまう。したがって、前回の画像形成動作終了後からある程度の時間が経過した後に画像形成動作を再開する場合、やはり上記したような予備回転のための時間を設けるしかないというのが現状である。ここで敢えて予備回転時間を設けなくすると、最初（用紙１枚目）に出力された画像のなかでも、現像器が動作を開始した初期の画像濃度が低く、動作時間の経過に伴って次第に画像濃度が正常値に近づいていくといった濃度むらを生じるおそれがある。

そこで本発明は上記の問題に鑑み、画像形成動作を終了した後にある程度の時間をおいて次の画像形成動作を開始する場合、予備回転のような動作を行うことなく、最初から画像濃度を通常のレベルに安定化させることができる技術を提供するものである。

本発明は、画像信号に基づいて形成された静電潜像を担持する感光体と、この感光体に担持された静電潜像をトナーで現像する現像器とを用いて画像形成動作を実行する画像形成装置である。また現像器には、感光体に近接した位置で現像器に収容されたトナーを外周面に担持しながら回転し、この回転に伴い外周面に担持したトナーを感光体の静電潜像に向けて移行させる現像部材が設けられている。

上記の現像器を用いた画像形成動作の実行中に、現像部材に対して感光体の静電潜像に向けてトナーを移行させるための現像バイアスが印加される。特に本発明では、前回の画像形成動作が終了した時点から所定時間以上が経過した後に新たに画像形成動作を開始する場合、現像部材が回転を開始してから少なくとも１周目の回転を終えるまでの間と２周目以降とでは現像部材に対して印加するべき現像バイアスを可変すること（特に現像バイアスを異なる値に設定すること。これ以降も同様）で上記の課題を解決する。

現像バイアスは、静電潜像をトナーで現像するために印加されるものであり、電子写真プロセスにおいて全体的な画像特性の調整を行うパラメータとしても用いられる。本発明では、上記のように放置時間の経過に伴うトナー帯電量の低下に着目し、前回の画像形成動作を終了してからある程度の時間が経過した後に画像形成動作を開始する場合、現像部材が少なくとも最初に１周し終えるまでの間は印加する現像バイアスを可変し、トナー帯電量の不足を補償するものである。すなわち、最初の１周目ではトナー帯電量が不足する傾向にあるため、２周目以降に印加される現像バイアスと比較してトナー帯電量を高めるように現像バイアスを可変する。そして、２周目〜３周目以降は帯電量が安定するため、１周目で可変していた現像バイアスを通常に戻す制御を行う。このように、現像部材の回転初期に（少なくとも１周目と２周目以降とで）現像バイアスを可変することで、現像部材がある程度の周回数を重ねたときのトナーの帯電状態と同等の画像濃度を得ることができる。

本発明は、非磁性１成分のトナーを用いる画像形成装置として好適する。
また本発明では、トナーの外面に導電性微粒子が添加されている態様であってもよい。好ましくは、導電性微粒子はトナーに対して０．５質量％から３．０質量％までの範囲内にて添加されている。

この場合、画像形成動作の終了後の放置に伴い、導電性微粒子によるトナー電位の低下が発生しても、次の画像形成動作の開始時に現像バイアスを可変することで、現像部材の回転初期から安定した画像濃度を得ることができる。

本発明の画像形成装置は、トナーを蓄えるトナーコンテナをさらに備え、トナーコンテナから現像器に対してトナーを補給する態様であってもよい。好ましくは、トナーコンテナから現像器へのトナーの補給は、現像器に収容されるトナー量を略一定量以上に保持する満杯検知方式により行われる。

この場合、上記のように現像器内に回収された未現像のトナーによってトナーの電位が高くなり過ぎることへの対策として、トナーに導電性微粒子を外添する技術を採用していても、放置に伴って生じるトナー帯電量の低下を現像バイアスの可変によって補い、画像濃度の安定化を図ることができる。

本発明では、現像部材に対して印加される現像バイアスのうち、現像バイアス電圧として印加される電圧中の直流成分（Ｖｄｃ）、現像バイアス電圧の印加時における振幅間電位差（Ｖｐｐ）及び現像バイアス電圧の印加周期における印加時間の割合を定めるデューティ比の少なくとも１つを現像部材の周回数に応じて１周ごとに異なる値に設定する。

また本発明では、現像部材が回転を開始してから数えて１周目、２周目及び３周目ごとに現像部材に印加するべき現像バイアスを可変し、この過程にて、直流成分（Ｖｄｃ）、振幅間電位差（Ｖｐｐ）及びデューティ比の値を現像部材の１周目で最大とし、１周目よりも２周目、２周目よりも３周目でそれぞれ低下させる。これを簡易的に関係式として以下に表す。
１周目の現像バイアス＞２周目の現像バイアス＞３周目の現像バイアス

さらに本発明では、現像部材の１周目、２周目及び３周目ごとに可変される現像バイアスの値は、１周目の値と２周目の値との間の隔たりよりも、２周目の値と３周目の値との間の隔たりの方が小さい。これを簡易的に関係式として以下に表す。
｜１周目の現像バイアス−２周目の現像バイアス｜＞｜２周目の現像バイアス−３周目の現像バイアス｜

また本発明は、感光体として外周面にアモルファスシリコンを有する感光体ドラムを搭載した画像形成装置として構成することができる。この場合、トナーに導電性微粒子を外添することで酸化生成物を除去する対策を採用していても、現像バイアスの可変によって画像濃度の安定化を図ることができる。

本発明は、画像形成動作を停止してある程度の時間が経過した後であっても、特に予備的な動作を行うことなく安定した画像濃度で画像を出力することができる。このため、画像形成要求を発してからの応答速度が短く、高品質で生産効率の高い画像形成装置を得ることができる。

以下、画像形成装置の一実施形態について説明する。
図１は、一実施形態としての画像形成装置１の構成例を示す概略図である。図１中、右方向が画像形成装置１の正面に対応し、左方向は背面に対応している。したがって、図１の左右方向は画像形成装置１の前後方向に一致している。なお図１に示される模式的な断面は、画像形成装置１の縦断面を左側面方向から示したものである。

画像形成装置１は、その本体内に画像形成部２を内蔵している。画像形成部２は主に、感光体ドラム４、帯電器６、レーザースキャニングユニット８及び現像ユニット１０から構成されている。

先ず感光体ドラム４は、その本体が回転式のドラム状部材から構成されており、その外周面には例えばアモルファスシリコンの感光体層が形成されている。感光体ドラム４は図１中の反時計回り方向に回転し、この回転に伴い、感光体ドラム４はその外周面にて静電潜像の形成やトナーによる現像、トナー画像の１次転写といった一連の動作を行う。

感光体ドラム４の周囲には、その上方位置に近接して帯電器６が設けられており、この帯電器６によって感光体ドラム４の外周面が帯電される。感光体ドラム４が帯電された状態で、その外周面に向けて上記のレーザースキャニングユニット８から画像信号としての走査光が照射される。このとき走査光が照射される位置は、感光体ドラム４の回転方向でみて帯電器６よりも下流である。

レーザースキャニングユニット８は、例えばポリゴンミラーを高速回転させながらレーザ光を反射し、感光体ドラム４の軸線方向に走査されたレーザ光（走査光）を平面鏡で反射して感光体ドラム４の外周面を露光する。これにより、感光体ドラム４の外周面上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム４の回転方向でみて、走査光の照射位置よりも下流に感光体ドラム４の外周面に近接して現像ユニット１０が配置されている。現像ユニット１０は、４色（例えばマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）のトナーを用いてロータリー方式により静電潜像を現像する。このため現像ユニット１０もまた回転可能な構造であり、その回転方向でみて各色別に区分された４つの現像器１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有している。各現像器１０ａ〜１０ｄ内にはトナーが収容されており、また各現像器１０ａ〜１０ｄは、外周面にトナーを担持しながら回転する現像ローラ（現像部材）を有している。

本実施形態では、トナー粒子の外面に導電性微粒子を添加（外添）している。トナーに対して導電性微粒子は、例えば０．５質量％〜３．０質量％の範囲内で外添される。また導電性微粒子には、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_３）が好適である。

また、画像形成装置１にはトナーコンテナ９が内蔵されており、各現像器１０ａ〜１０ｄには、補給パイプ１１を通じて各色別のトナーが補給される。なお本実施形態では、図示しないトナー量センサによって各現像器１０ａ〜１０ｄ内のトナー量を検知しつつ、常時トナー量を一定に保持するべくトナー補給が行われている（満杯検知方式）。

ロータリー式の現像ユニット１０はその回転に伴い、現像すべき色に対応する現像器１０ａ〜１０ｄのいずれかを感光体ドラム４の外周面に臨ませた状態で停止する。このとき対応する現像器１０ａ〜１０ｄでは、現像ローラがその外周面にトナー薄層を担持しながら回転し、そして、現像ローラにはＡＣ成分及びＤＣ成分からなる現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアスにより現像ローラに担持されたトナーは感光体ドラム４の静電潜像に向けて移行し、これにより静電潜像が色別のトナーで現像され、感光体ドラム４の外周面上に可視画像としてのトナー画像が形成される。

感光体ドラム４の下方位置には無端状の中間転写ベルト１２が配置されている。この中間転写ベルト１２には、例えば誘電体樹脂製のシート材の両端部を互いに重ね合わせて接合したベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。中間転写ベルト１２は感光体ドラム４の回転に同期しつつ、その外周面に接する位置を通過して周方向に走行している。感光体ドラム４にて形成されたトナー画像は、その回転に伴い外周面から中間転写ベルト１２の表面に１次転写される。

また感光体ドラム４の周囲には、外周面に沿って摺擦部材１４及び清掃部材１６が配置されている。感光体ドラム４の回転方向でみて、摺擦部材１４及び清掃部材１６は、感光体ドラム４が中間転写ベルト１２に接する位置よりも下流で、帯電器６の上流に位置している。摺擦部材１４は、トナー画像を１次転写した後の感光体ドラム４の外周面を研磨し、そのアモルファスシリコン感光体層に付着する酸化生成物を除去する。また清掃部材１６は、感光体ドラム４の外周面に残留したトナーを除去し、次の画像形成前に外周面をクリーニングする。

フルカラー画像の形成時には、感光体ドラム４により各色別の静電潜像を順番に形成し、これを現像ユニット１０で１色ずつ現像したトナー画像を中間転写ベルト１２に順次重ね合わせるようにして１次転写することで、１ページ分のカラー画像が合成される。中間転写ベルト１２の一端部には転写部１８が形成されており、１次転写された１ページ分のトナー画像は転写部１８において用紙上に転写される。また、中間転写ベルト１２の他端部には画像濃度（ＩＤ）センサ１３が配置されており、この画像濃度センサ１３は、例えばキャリブレーション時において中間転写ベルト１２の表面に転写されたパッチの濃度を検出し、その検出信号を出力する。

図１には用紙の搬送方向が矢印で示されており、用紙搬送方向でみて転写部１８よりも下流には定着部２０が設置されている。トナー画像が転写された用紙は、定着部２０においてヒートローラ２０ａと加圧ローラ２０ｂとの間のニップを通過する間に加熱及び加圧され、これにより用紙上にトナー画像が定着される。この後、用紙は画像形成装置１内にて上方向へ搬送され、排出ローラ２１を介して上面トレイ２２に排出される。

トナー画像が転写される用紙は、装置下部の用紙カセット２４内に積層した状態で収容されている。この用紙は、上層位置から１枚ずつ繰り出され、給紙ローラ２６及びレジストローラ２８を介して転写部１８へと搬送される。レジストローラ２８は、用紙を保持した状態で一旦停止し、そして用紙の傾斜やスキューを補正しつつ、中間転写ベルト１２の走行に同期したタイミングで用紙を送り出す。これにより、用紙の所定位置に対して１ページ分のトナー画像が正確に転写される。なお、転写部１８の近傍にはベルト清掃部材２９が設置されており、このベルト清掃部材２９は、トナー画像の転写後に中間転写ベルト１２に付着している残留トナー等を除去する。

以上が画像形成装置１の基本的な構成とその画像形成動作についての説明である。図１では画像形成装置１をカラープリンタとして構成した例を示しているが、本実施形態の画像形成装置１はカラー複写機やカラー複合機として構成することもできる。これらの場合、画像形成装置１は画像形成部２に加えて画像読取部を備えることができる。画像読取部には、例えばスキャナランプ及びミラーが搭載された走査光学系のほか、集光レンズ及びＣＣＤ等の光学素子が内蔵される。また画像読取部に付属して、原稿自動搬送機構（ＡＤＦ）が装備される態様であってもよい。

図２は、画像形成装置１の制御に関する構成を示すブロック図である。上記のように画像形成装置１は、画像形成部２、中間転写ベルト１２、定着部１８、給紙ローラ２６及びレジストローラ２８を備えるほか、制御系の構成要素として画像入力部３０、制御部３２、記憶部３３及び操作パネル３４等を備えている。

画像入力部３０は、例えば外部のパーソナルコンピュータ等から送信される画像データ（全ページ分の画像データ群）を受信する受信部として構成される。画像形成装置１が複写機又は複合機である場合、画像入力部３０は、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される。画像入力部３０に入力された画像信号は、必要に応じて信号処理（Ｐ／Ｓ変換、Ａ／Ｄ変換等）が行われた後に記憶部３３内の画像メモリ４０に転送される。

記憶部３３は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２を備えている。このうち画像メモリ４０は、画像入力部３０から転送された画像信号を記憶し、これを制御部３２に転送するためのバッファである。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３２の処理プログラムや処理内容等を記憶するほか、現像ユニット１０に対する現像バイアスの設定テーブルＴ１，Ｔ２，・・・Ｔｎを記憶している。なお、現像バイアスの設定テーブルＴ１，Ｔ２，・・・Ｔｎについてはさらに実施例を挙げて後述する。

操作パネル３４は、複数の操作キーを有した操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されている。表示部には液晶ディスプレイが好適であり、表示部はその表示画面を介して操作を受け付けるタッチパネルとなっていてもよい。このような操作パネル３４は画像形成装置１の外装カバー表面に設置されており、操作キーを用いてユーザが印刷条件等の設定を受け付けるほか、例えば画像形成装置１がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３３にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

感光体ドラム４や現像ユニット１０、中間転写ベルト１２、定着部２０等を含む駆動部分は、図示しないメインモータによって駆動されている。制御部３２は、メインモータの回転動作を制御し、各種駆動部分を適正に動作させる機能を有する。いずれかの駆動部分のみを駆動又は停止させる場合は、メインモータと各駆動部分との間に設けられたクラッチ機構（図示せず）を接続又は遮断する。なお、各駆動部分にそれぞれ専用モータを接続して、他のユニットとは別個に駆動させる構成としてもよい。

制御部３２には上記の画像濃度センサ１３が接続されており、この画像濃度センサ１３から検出信号が入力される。この他に制御部３２には、転写用紙の供給及び転写済み用紙の搬送と排出を行うための駆動モータ（図示されていない）が接続されており、制御部３２は駆動モータに対して制御信号を送信する。制御部３２が駆動モータの回転状態を制御することで、給紙ローラ２６やレジストローラ２８、排出ローラ２９等の回転状態が制御されている。

また制御部３２は、設定されたプログラムにしたがって画像入力部３０、画像形成部２、定着部２０等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理あるいは階調処理して画像データに変換する。変換された画像データはさらに、カラー画像を形成するためにマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色別に４つの画像信号として構成される。各色別の画像信号は、画像形成部２のレーザースキャニングユニット８に対して一定の順序で伝送される。レーザースキャニングユニット８は、制御部３２から伝送された画像信号に基づいてパルスレーザ光を発生し、ポリゴンミラーで反射しつつ感光体ドラム４の外周面に向けて照射する。

一方で、画像形成部２は、制御部３２に対して個別（各色別）に同期信号を送信する。これら同期信号は、制御部３２が各色別に画像信号を伝送するタイミングを同期させるために用いられる。現像ユニット１０にて各色別の現像器１０ａ〜１０ｄによる現像が行われると、画像形成制御部から順番に同期信号が送信される。そして、各色別の同期信号を制御部３２が順番に受け取ると、その受け取り順に各色別の画像信号が画像形成部２に伝送される。

以上が画像形成装置１における画像形成制御の概要である。加えて本実施形態では、前回の画像形成動作の終了時から所定時間以上が経過した後に画像形成動作が再開される場合において、制御部３２が各現像器１０ａ〜１０ｄの現像ローラに印加する現像バイアスを可変制御することにより、画像形成初期における画像濃度を一定に保持する機能を有している。

図３は、制御部３２が実行する現像バイアス可変制御処理の手順例を示したフローチャートである。以下、現像バイアス可変制御処理について手順を追って説明する。

ステップＳ１：制御部３２は、画像形成装置１において画像形成動作の開始（画像形成要求受信）に伴い、現在のタイマカウント値ｔを参照する。このタイマカウント値ｔは、制御部３２に内蔵された図示しないタイマを用いて計測されており、制御部３２は前回の画像形成動作の終了時点からタイマを起動している。

ステップＳ２：次に制御部３２は、参照したタイマカウント値ｔが所定時間ｔ０以上であるか否かを判断する。この所定時間ｔ０は、画像形成装置１において前回の画像形成動作が終了してから、ある程度のレベルまで現像器１０ａ〜１０ｄ内のトナー電位が低下すると見込まれる時間を基準として定めることができる。前回の画像形成動作終了時から所定時間ｔ０以上が経過していれば（Ｙｅｓ）、制御部３２は次にステップＳ３に進む。特に所定時間ｔ０以上経過していなければ（Ｎｏ）、制御部３２はここで現像バイアス可変制御処理を終了し、通常の画像形成動作を行う。

ステップＳ３：現像バイアス可変制御処理を継続する場合、制御部３２は可変するべき現像バイアスを選択する。本実施形態では、可変する現像バイアスとして、（１）ＤＣ成分、（２）振幅間電位差Ｖｐｐ、（３）デューティ比の少なくとも１つを選択することができる。したがって制御部３２は、ここで現像バイアスとして（１）〜（３）のいずれか１つ、又はいずれか２つの組み合わせ、あるいは３つ全てを選択する。

ステップＳ４：次に制御部３２は、タイマカウント値ｔが６０秒未満であるか否かを判断する。本実施形態では大きく分けて、前回の画像形成動作終了時から６０秒以上が経過している場合と、６０秒未満の場合とで異なる現像バイアスの可変条件（補正量）を定めている。記憶部３３のＲＯＭ４２には現像バイアス設定テーブルＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎが格納されており、これらテーブルＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎには、経過時間別（６０秒未満／６０秒以上）の可変条件（補正量）が記録されている。またテーブルＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎは、可変（補正）するべき現像バイアス（１）ＤＣ成分、（２）振幅間電位差Ｖｐｐ、（３）デューティ比ごとに分類されている。なおデューティ比は、パルス発生周期Ｔにおける現像バイアスの印加時間Ｔｐ（パルス幅）の割合（Ｔｐ／Ｔ）に相当するものである。

ステップＳ５：前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合（ステップＳ４＝Ｙｅｓ）、制御部３２はＲＯＭ４２を参照し、現像バイアス設定テーブルＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎから６０秒未満の時の補正量を読み込む。

ステップＳ６：一方、前回の画像形成動作終了時から６０秒以上が経過している場合（ステップＳ４＝Ｎｏ）、制御部３２はＲＯＭ４２を参照し、現像バイアス設定テーブルＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎから６０秒以上の時の補正量を読み込む。

ステップＳ７：制御部３２は、各現像器１０ａ〜１０ｄについて、現像ローラの周回数と読み込んだ補正量に基づき、実際の現像バイアスを可変制御する。このとき可変制御（補正）される現像バイアスは、先のステップＳ３で選択した（１）ＤＣ成分、（２）振幅間電位差Ｖｐｐ、（３）デューティ比である。

以下、現像バイアスの可変制御について具体的に複数通りの実施例を挙げて説明する。各実施例は、次の条件下で行ったものである。
現像器１０ａ〜１０ｄの現像ローラ外径：２０ｍｍ
感光体ドラム４の外径：３０ｍｍ
現像ローラと感光体ドラム４との間のギャップ：３０μｍ

〔実施例１〕
図４は、実施例１で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ１に基づき、実際に現像バイアスとしてデューティ比の補正を行った。現像バイアス設定テーブルＴ１では、特に現像ローラの周回数に関わりなく補正量は一定である。

現像バイアス設定テーブルＴ１に基づき、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合、通常時よりもデューティ比を１％補正（増加）した。一方、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合、通常時よりもデューティ比を２％補正（増加）した。この結果、現像ローラの１周目から通常の画像濃度を得ることができた（検出結果は図示せず）。

〔実施例２〕
図５は、実施例２で用いた現像バイアス設定テーブルＴ２の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ２は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ２では、現像ローラの周回数（１周目〜３周目）が増えるにしたがってデューティ比の補正量が１％〜０．２％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ２に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもデューティ比を１％補正（増加）した。以下、２周目と３周目まで、それぞれテーブルＴ２に記載の補正量でデューティ比を補正（増加）し、４周目で通常のデューティ比に戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜３周目についても、４周目と同等の画像濃度を得ることができた（図５参照）。

〔実施例３〕
図６は、実施例３で用いた現像バイアス設定テーブルＴ３の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ３は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ３では、現像ローラの周回数（１周目〜４周目）が増えるにしたがってデューティ比の補正量が２％〜０．２％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ３に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもデューティ比を２％補正（増加）した。以下、２周目〜４周目まで、それぞれテーブルＴ３に記載の補正量でデューティ比を補正（増加）し、５周目で通常のデューティ比に戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目から４周目についても、５周目と同等の画像濃度を得ることができた（図６参照）。

〔実施例４〕
図７は、実施例４で用いた現像バイアス設定テーブルＴ４の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ４に基づき、実際に現像バイアスとして振幅間電位差Ｖｐｐの補正を行った。現像バイアス設定テーブルＴ４では、特に現像ローラの周回数に関わりなく補正量は一定である。

現像バイアス設定テーブルＴ４に基づき、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合、通常時よりもＶｐｐを４％補正（増加）した。一方、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合、通常時よりもＶｐｐを８％補正（増加）した。この結果、現像ローラの１周目から通常の画像濃度を得ることができた（検出結果は図示せず）。

〔実施例５〕
図８は、実施例５で用いた現像バイアス設定テーブルＴ５の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ５は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ５では、現像ローラの周回数（１周目〜３周目）が増えるにしたがってＶｐｐの補正量が４％〜０．５％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ５に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもＶｐｐを４％補正（増加）した。以下、２周目と３周目まで、それぞれテーブルＴ５に記載の補正量でＶｐｐを補正（増加）し、４周目で通常のＶｐｐに戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜３周目についても、４周目と同等の画像濃度を得ることができた（図８参照）。

〔実施例６〕
図９は、実施例６で用いた現像バイアス設定テーブルＴ６の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ６は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ６では、現像ローラの周回数（１周目〜４周目）が増えるにしたがってＶｐｐの補正量が８％〜０．５％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ６に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもＶｐｐを８％補正（増加）した。以下、２周目〜４周目まで、それぞれテーブルＴ６に記載の補正量でＶｐｐを補正（増加）し、５周目で通常のＶｐｐに戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜４周目についても、５周目と同等の画像濃度を得ることができた（図９参照）。

〔実施例７〕
図１０は、実施例７で用いた現像バイアス設定テーブルＴ７の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ７に基づき、実際に現像バイアスとしてＤＣ成分Ｖｄｃの補正を行った。現像バイアス設定テーブルＴ７では、特に現像ローラの周回数に関わりなく補正量は一定である。

現像バイアス設定テーブルＴ７に基づき、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合、通常時よりもＶｄｃを５％補正（増加）した。一方、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合、通常時よりもＶｄｃを９％補正（増加）した。この結果、現像ローラの１周目から通常の画像濃度を得ることができた（検出結果は図示せず）。

〔実施例８〕
図１１は、実施例８で用いた現像バイアス設定テーブルＴ８の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ８は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ８では、現像ローラの周回数（１周目〜３周目）が増えるにしたがってＶｄｃの補正量が５％〜１％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ８に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもＶｄｃを５％補正（増加）した。以下、２周目と３周目まで、それぞれテーブルＴ８に記載の補正量でＶｄｃを補正（増加）し、４周目で通常のＶｄｃに戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜３周目についても、４周目と同等の画像濃度を得ることができた（図１１参照）。

〔実施例９〕
図１２は、実施例９で用いた現像バイアス設定テーブルＴ９の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ９は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ９では、現像ローラの周回数（１周目〜４周目）が増えるにしたがってＶｄｃの補正量が９％〜１％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ９に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもＶｄｃを９％補正（増加）した。以下、２周目〜４周目まで、それぞれテーブルＴ９に記載の補正量でＶｄｃを補正（増加）し、５周目で通常のＶｄｃに戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜４周目についても、５周目と同等の画像濃度を得ることができた（図１２参照）。

〔実施例１０〕
図１３は、実施例１０で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１０の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ１０に基づき、実際に現像バイアスとしてデューティ比及びＶｐｐの補正を行った。現像バイアス設定テーブルＴ１０では、特に現像ローラの周回数に関わりなく、デューティ比及びＶｐｐそれぞれの補正量は一定である。

現像バイアス設定テーブルＴ１０に基づき、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合、通常時よりもＶｐｐを２％補正（増加）し、合わせてデューティ比を通常よりも０．８％補正（増加）した。一方、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合、通常時よりもＶｐｐを４％補正（増加）し、合わせてデューティ比を通常よりも１．６％補正（増加）した。この結果、現像ローラの１周目から通常の画像濃度を得ることができた（検出結果は図示せず）。

〔実施例１１〕
図１４は、実施例１１で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１１の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ１１は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ１１では、現像ローラの周回数（１周目〜３周目）が増えるにしたがってＶｐｐの補正量が２％〜０．５％まで段階的に減少し、また、デューティ比の補正量が０．８％〜０．１％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ１１に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもＶｐｐを２％補正（増加）し、合わせてデューティ比を通常よりも０．８％補正（増加）した。以下、２周目と３周目まで、それぞれテーブルＴ１１に記載の補正量でＶｐｐ及びデューティ比を補正（増加）し、４周目で通常のＶｐｐ及びデューティ比に戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜３周目についても、４周目と同等の画像濃度を得ることができた（図１４参照）。

〔実施例１２〕
図１５は、実施例１２で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１２の内容を示す図である。この現像バイアス設定テーブルＴ１２は、前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒以上の場合に使用できるものである。現像バイアス設定テーブルＴ１２では、現像ローラの周回数（１周目〜４周目）が増えるにしたがってＶｐｐの補正量が４％〜０．５％まで段階的に減少し、また、デューティ比の補正量が１．６％〜０．１％まで段階的に減少している。

現像バイアス設定テーブルＴ１２に基づき、現像ローラの１周目では通常時よりもＶｐｐを４％補正（増加）し、合わせてデューティ比を通常よりも１．６％補正（増加）した。以下、２周目〜４周目まで、それぞれテーブルＴ１２に記載の補正量でＶｐｐ及びデューティ比を補正（増加）し、５周目で通常のＶｐｐ及びデューティ比に戻した（補正なし）。この結果、現像ローラの１周目〜４周目についても、５周目と同等の画像濃度を得ることができた（図１５参照）。

次に、これまでに挙げた実施例の優位性について、以下に挙げる比較例との対比をもって検証する。

〔比較例１〕
図１６は、比較例１として現像バイアスの補正を行わない場合に得られた現像ローラの周回数ごとの画像濃度の検出結果を示す図である。比較例１では、前回の画像形成動作終了時から所定時間以上が経過し、かつ経過時間が６０秒未満であった場合に、特に現像バイアスを補正することなく画像形成動作を行った。

図１６から明らかなように、Ｖｐｐ及びデューティ比のいずれも補正することなく画像形成動作を行った結果、現像ローラの１周目では画像濃度が最も低く、これ以降、周回数を重ねるにしたがって画像濃度が段階的に上昇していることが分かる。そして４周目で、各実施例で述べた通常時と同等の画像濃度に達していることが分かる。

〔比較例２〕
図１７は、比較例２として現像バイアスの補正を行わない場合に得られた現像ローラの周回数ごとの画像濃度の検出結果を示す図である。比較例２では、前回の画像形成動作終了時から６０秒以上が経過した後に、特に現像バイアスを補正することなく画像形成動作を行った。

図１７から明らかなように、Ｖｐｐ及びデューティ比のいずれも補正することなく画像形成動作を行った結果、現像ローラの１周目では画像濃度が最も低く、これ以降、周回数を重ねるにしたがって画像濃度が段階的に上昇していることが分かる。そして５周目で、各実施例で述べた通常時と同等の画像濃度に達していることが分かる。

これら比較例と実施例との対比から以下の事項が明らかである。
（１）すなわち、前回の画像形成動作終了時から所定時間以上が経過した後、画像形成動作を再開する場合、現像バイアスとしてデューティ比、Ｖｄｃ、Ｖｐｐの少なくともいずれかを補正することで、現像ローラの回転初期における画像濃度を通常時のレベルにまで引き上げることができる。

（２）補正する現像バイアスがデューティ比、Ｖｄｃ、Ｖｐｐのいずれか１つだけであっても、実施例で示したように現像ローラの１周目から画像濃度を通常時のレベルにまで引き上げることができる。

（３）前回の画像形成動作終了時からの経過時間が６０秒未満の場合と６０秒以上の場合とでは、画像濃度が通常時のレベルに復帰するまでに現像ローラの周回数で１周の開きがある。このため、実施例で挙げたように前者（６０秒未満）の場合と後者（６０秒以上）の場合とで補正量に違いを設けることに合理的な根拠があり、経過時間に合わせた条件で現像バイアスを補正することが画像濃度の安定化に効果的である。

本発明は上述した一実施形態に制約されることなく、各種に変形して実施可能である。また、各実施例で用いた具体的な条件値（補正量）は好ましい例示であり、これらに制限されることはない。

一実施形態ではロータリー式の現像ユニット１０を例に挙げているが、現像ユニットはタンデム式のものであってもよい。この場合、各現像ユニットについてそれぞれ感光体ドラムが設けられるので、現像バイアスの補正は現像ユニットごとに行うことが望ましい。また、一実施形態ではフルカラータイプの画像形成装置を挙げているが、画像形成装置はモノクロタイプであってもよい。

一実施形態としての画像形成装置の構成例を示す概略図である。 画像形成装置の制御に関する構成を示すブロック図である。 現像バイアス可変制御処理の手順例を示したフローチャートである。 実施例１で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１の内容を示す図である。 実施例２で用いた現像バイアス設定テーブルＴ２の内容を示す図である。 実施例３で用いた現像バイアス設定テーブルＴ３の内容を示す図である。 実施例４で用いた現像バイアス設定テーブルＴ４の内容を示す図である。 実施例５で用いた現像バイアス設定テーブルＴ５の内容を示す図である。 実施例６で用いた現像バイアス設定テーブルＴ６の内容を示す図である。 実施例７で用いた現像バイアス設定テーブルＴ７の内容を示す図である。 実施例８で用いた現像バイアス設定テーブルＴ８の内容を示す図である。 実施例９で用いた現像バイアス設定テーブルＴ９の内容を示す図である。 実施例１０で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１０の内容を示す図である。 実施例１１で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１１の内容を示す図である。 実施例１２で用いた現像バイアス設定テーブルＴ１２の内容を示す図である。 比較例１として現像バイアスの補正を行わない場合に得られた現像ローラの周回数ごとの画像濃度の検出結果を示す図である。 比較例２として現像バイアスの補正を行わない場合に得られた現像ローラの周回数ごとの画像濃度の検出結果を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
４ 感光体ドラム
６ 帯電器
８ レーザースキャニングユニット
９ トナーコンテナ
１０ 現像ユニット
１２ 中間転写ベルト
１４ 摺擦部材
１６ 清掃部材
１８ 転写部
２０ 定着部
２１ 排出ローラ

Claims (9)

1. 画像信号に基づいて形成された静電潜像を担持する感光体と、この感光体に担持された静電潜像をトナーで現像する現像器とを用いて画像形成動作を実行する画像形成装置において、
   前記現像器に設けられ、前記感光体に近接した位置で前記現像器に収容されたトナーを外周面に担持しながら回転し、この回転に伴い前記外周面に担持したトナーを前記感光体の静電潜像に向けて移行させる現像部材と、
   前記現像器を用いた画像形成動作の実行中に、前記現像部材に対して前記感光体の静電潜像に向けてトナーを移行させるための現像バイアスを印加する印加手段と、
   前回の画像形成動作が終了した時点から所定時間以上が経過した後に新たに画像形成動作が開始される場合、前記現像部材が回転を開始してから少なくとも１周目の回転を終えるまでの間と２周目以降とでは前記印加手段により印加するべき現像バイアスを異なる値に設定する現像バイアス制御手段とを備え、
   前記現像バイアス制御手段は、
   前記印加手段により前記現像部材に対して印加される現像バイアスのうち、現像バイアス電圧として印加される電圧中の直流成分、現像バイアス電圧の印加時における振幅間電位差及び現像バイアス電圧の印加周期における印加時間の割合を定めるデューティ比の少なくとも１つを前記現像部材の周回数に応じて１周ごとに異なる値に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記トナーとして非磁性１成分のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記トナーの外面には、導電性微粒子が添加されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記導電性微粒子は、前記トナーに対して０．５質量％から３．０質量％までの範囲内にて添加されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記静電潜像の現像に用いるトナーを蓄えるトナーコンテナをさらに備え、このトナーコンテナから前記現像器に対してトナーを補給することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記トナーコンテナから前記現像器へのトナーの補給は、前記現像器に収容されるトナー量を略一定量以上に保持する満杯検知方式により行われることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記現像バイアス制御手段は、
   前記現像部材が回転を開始してから数えて１周目、２周目及び３周目ごとに前記印加手段により印加するべき現像バイアスを異なる値に設定し、この過程にて、前記直流成分、前記振幅間電位差及び前記デューティ比のうち少なくとも１つの値を前記現像部材の１周目で最大とし、１周目よりも２周目、２周目よりも３周目でそれぞれ低下させることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記現像バイアス制御手段により前記現像部材の１周目、２周目及び３周目ごとに異ならせて設定される現像バイアスの値は、１周目の値と２周目の値との間の隔たりよりも、２周目の値と３周目の値との間の隔たりの方が小さいことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記感光体として、外周面にアモルファスシリコンを有する感光体ドラムを搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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