JP6428594B2 - 現像装置、画像形成装置、現像装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、画像形成装置および現像装置の制御方法に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置において、現像装置が、磁気ローラーと現像ローラーとを備え、インタラクティブタッチダウン方式で現像する場合がある。なお、インタラクティブタッチダウン方式が、ハイブリッド現像方式と称されることもある。

前記インタラクティブタッチダウン方式の前記現像装置において、前記磁気ローラーは、トナーおよびキャリアを含む二成分の現像剤を担持して回転する。前記現像ローラーは、前記磁気ローラーから供給される前記トナーを担持して回転し、静電潜像が形成された像担持体へ前記トナーを供給する。通常、前記像担持体へ移行せずに前記現像ローラーに残留した前記トナーは、前記磁気ローラーによって前記現像装置内に回収される。

また、前記現像装置において、前記現像ローラー上の前記トナーの層厚がセンサーで検出され、前記現像ローラーに印加されるバイアス電圧における交流成分のデューティー比が、前記トナーの層厚の検出結果に応じて調節されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２０６４０号公報

ところで、低温低湿の環境において前記トナーの帯電量が上昇すると、前記像担持体へ移行しなかった前記現像ローラー上の前記トナーが、前記磁気ローラーへ回収されにくくなる。特に、粒径の小さな前記トナーである微粉トナーが前記現像ローラーに滞留しやすい。そうすると、前記現像ローラーに滞留した前記トナーがいわゆるチャージアップを引き起こし、現像性が悪化する。また、前記トナーの帯電凝集によるノイズ画像が生じやすくなる。

本発明の目的は、像担持体へ移行しなかった現像ローラー上のトナーが前記現像ローラーに滞留することによる現像性の悪化およびノイズ画像の発生を防止できる現像装置、それを備える画像形成装置および現像装置の制御方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係る現像装置は、現像ローラーと、磁気ローラーと、第１バイアス印加部と、第２バイアス印加部と、直流バイアス調節部と、交流バイアス調節部とを備える。前記現像ローラーは、トナーを担持して回転し、前記トナーを像担持体へ供給することによって前記像担持体の表面の静電潜像をトナー像へ現像する。前記磁気ローラーは、前記トナーおよびキャリアを含む現像剤を担持して回転し、前記トナーを前記現像ローラーへ供給する。前記第１バイアス印加部は、第１基準電圧を基準にしてプラス側およびマイナス側へ予め設定されたデューティー比で変化する第１交流成分を含む第１バイアス電圧を前記現像ローラーに印加する。前記第２バイアス印加部は、第２基準電圧を基準にして前記第１バイアス電圧の前記第１交流成分のレベルに対応したレベルでプラス側およびマイナス側へ変化し、かつ、前記第１交流成分に対し逆位相で変化する第２交流成分を含む第２バイアス電圧を前記磁気ローラーに印加する。前記直流バイアス調節部は、予め定められたキャリブレーション処理によって前記第２基準電圧を調節する。前記交流バイアス調節部は、前記第１基準電圧と前記直流バイアス調節部による調節後の前記第２基準電圧との差である基準電位差が予め定められた許容差を超える場合に、前記第１バイアス印加部における前記第１バイアス電圧の前記デューティー比を下げる補正を実行する。前記第１バイアス印加部は、前記第１交流成分の前記デューティー比が変更された場合に、前記第１バイアス電圧の最大電圧を一定に維持しつつ、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のマイナス側ピーク電圧と前記第１交流成分におけるマイナス側の電圧の発生期間が占める割合を表す残余比との積の絶対値が、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のプラス側ピーク電圧と前記デューティー比との積の絶対値に一致する方向へ、前記第１バイアス電圧の最小電圧を調節する。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、像担持体と、前記現像装置と、転写装置とを備える。前記像担持体の表面には、静電潜像が形成される。前記現像装置は、前記像担持体の表面の前記静電潜像をトナー像へ現像する。前記転写装置は、前記像担持体の前記トナー像をシートへ転写する。

本発明の他の局面に係る現像装置の制御方法は、前記現像ローラーと、前記磁気ローラーと、前記第１バイアス印加部と、前記第２バイアス印加部とを備える現像装置を制御する方法である。本方法は、以下の複数の工程を含む。前記複数の工程の１つは、予め定められたキャリブレーション処理によって前記第２基準電圧を調節する工程である。前記複数の工程の他の１つは、前記第１基準電圧と前記直流バイアス調節部による調節後の前記第２基準電圧との差である基準電位差が予め定められた許容差を超える場合に、前記第１バイアス印加部における前記第１バイアス電圧の前記デューティー比を下げる補正を実行する工程である。前記第１バイアス印加部は、前記第１交流成分の前記デューティー比が変更された場合に、前記第１バイアス電圧の最大電圧を一定に維持しつつ、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のマイナス側ピーク電圧と前記第１交流成分におけるマイナス側の電圧の発生期間が占める割合を表す残余比との積の絶対値が、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のプラス側ピーク電圧と前記デューティー比との積の絶対値に一致する方向へ、前記第１バイアス電圧の最小電圧を調節する。

本発明によれば、像担持体へ移行しなかった現像ローラー上のトナーが前記現像ローラーに滞留することによる現像性の悪化およびノイズ画像の発生を防止できる現像装置、それを備える画像形成装置および現像装置の制御方法を提供することが可能になる。

図１は、実施形態に係る現像装置を備える画像形成装置の構成図である。 図２は、実施形態に係る現像装置の構成図である。 図３は、実施形態に係る現像装置における第１バイアス電圧および第２バイアス電圧のタイムチャートである。 図４は、実施形態に係る現像装置における第１バイアス電圧および第２バイアス電圧の１周期分の変化を表す図である。 図５は、実施形態に係る現像装置における第１バイアス電圧の交流成分のデューティー比およびそれに関連する電圧の具体例を表す図である。 図６は、実施形態に係る現像装置を備える画像形成装置における制御関連部のブロック図である。 図７は、実施形態に係る現像装置におけるバイアス調節処理の手順の一例を表すフローチャートである。 図８は、現像ローラーのバイアス電圧のデューティー比が異なる条件の下で連続画像形成処理が行われた場合におけるシートの枚数とノイズ画素の数との関係を表すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

まず、図１を参照しつつ、実施形態に係る現像装置４３を備える画像形成装置１０の構成について説明する。画像形成装置１０は、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。前記シートは、用紙および封筒などのシート状の画像形成媒体である。

画像形成装置１０は、本体部１内にシート供給部２、シート搬送部３、作像部４０、光走査部４６、定着装置４９、複数のトナー補給部４００および制御部８などを備える。

作像部４０は、前記シートへの現像剤９による画像形成に関する機器の総称であり、現像ユニット４を含む。現像剤９は、トナー９ａおよびキャリア９ｂを含む。

キャリア９ｂは、磁性を有する粒状物である。例えば、キャリア９ｂが、粒状の磁性体およびその磁性体の表面にコーティングされたエポキシ樹脂などの合成樹脂被膜とを含む粒状体であることが考えられる。

図１に示される画像形成装置１０は、タンデム式画像形成装置であり、カラープリンターである。そのため、画像形成装置１０は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色に対応した複数の現像ユニット４を備える。

現像ユニット４各々は、感光体４１、帯電装置４２、現像装置４３、一次転写部４４および一次クリーニング装置４５などを備える。

タンデム式の画像形成装置１０は、さらに、中間転写ベルト４７、二次転写部４８および二次クリーニング装置４７０を備える。

シート供給部２において、シート送出部２２が、複数の前記シートを収容するシートカセット２１から、前記シートを１枚ずつ搬送路３０へ送り出す。

シート搬送部３は、複数の搬送ローラー３１により、前記シートを搬送路３０に沿って搬送する。さらに搬送路３０の出口に配置された搬送ローラー３１が、画像が形成された前記シートを搬送路３０から排出トレイ１０１上へ排出する。

中間転写ベルト４７は、環状に形成された帯状部材である。中間転写ベルト４７は、２つのローラーに架け渡された状態で回転する。

現像ユニット４各々において、ドラム状の感光体４１が回転し、帯電装置４２が感光体４１の表面を一様に帯電させる。光走査部４６は、レーザー光を走査することにより感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。

現像装置４３は、二成分の現像剤９を用いて、感光体４１上の前記静電潜像をトナー９ａの像として現像する。これにより、トナー９ａの像が感光体４１の表面に形成される。

トナー補給部４００は、トナー９ａの色ごとに設けられている。トナー補給部４００各々は、トナー９ａを現像装置４３各々へ補給する。

一次転写部４４は、感光体４１表面のトナー９ａの像を中間転写ベルト４７に転写する。中間転写ベルト４７は、複数の感光体４１各々からトナー９ａの像が転写される。これにより、複数の色のトナー９ａの像を含むカラー画像が中間転写ベルト４７に形成される。一次クリーニング装置４５は、感光体４１表面に残存するトナー９ａを除去する。

二次転写部４８は、搬送路３０におおいて、中間転写ベルト４７に形成された前記カラー画像を前記シートに転写する。二次クリーニング装置４７０は、中間転写ベルト４７に残存するトナー９ａを除去する。

定着装置４９は、搬送路３０において、前記シートに転写された前記カラー画像を加熱し、前記カラー画像を前記シートに定着させる。

以上に示されるように、前記静電潜像が感光体４１の表面に形成され、現像装置４３が、感光体４１の表面の前記静電潜像をトナー像へ現像する。さらに、一次転写部４４、中間転写ベルト４７および二次転写部４８が、感光体４１の前記トナー像を前記シートへ転写する。

なお、感光体４１は像担持体の一例であり、一次転写部４４、中間転写ベルト４７および二次転写部４８は転写装置の一例である。

画像形成装置１０は、さらに濃度センサー８００を備える。濃度センサー８００は、中間転写ベルト４７に転写されたパターン像の濃度を検出するセンサーである。前記パターン像は、予め定められたパターンの前記トナー像である。前記パターン増は、作像パラメーターを調整するキャリブレーション処理が行われる際に、現像ユニット４によって中間転写ベルト４７に形成される。

例えば、濃度センサー８００は、発光部および受光部を備える反射式のフォトセンサーである。この場合、前記発光部は、中間転写ベルト４７における前記パターン像が形成される部分に光を照射し、前記受光部は、前記パターン像で乱反射した光を受光する。

前記濃度センサー８００において、前記受光部によって検出される中間転写ベルト４７からの反射光の光量が、前記パターン像の濃度を表す。

濃度センサー８００により検出される前記パターン像の濃度が予め設定された目標濃度に近づくように、前記作像パラメーターが調整される。後述するように、前記作像パラメーターは、現像装置４３におけるバイアス電圧を含む。

制御部８は、現像装置４３を含む現像ユニット４およびその他の機器を制御する。制御部８の一部は、現像装置４３の一部を構成している。

例えば、制御部８が、不図示の不揮発性かつコンピューター読取可能な記憶部に記憶されたプログラムを実行するＭＰＵ（Micro Processor Unit）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えることが考えられる。また、制御部８が、前記ＭＰＵ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）のうちの１つまたは複数の組合せにより構成されることも考えられる。

［現像装置４３の構成］
図２に示されるように、現像装置４３は、現像容器４３００、現像ローラー４３０、磁気ローラー４３１、磁石４３２、ブレード４３４および撹拌機構４３５などを備える。磁気ローラー４３１は磁石４３２を内包するドラム状の非磁性体である。

磁気ローラー４３１および現像ローラー４３０を備える現像装置４３は、いわゆるインタラクティブタッチダウン方式の現像装置である。

現像剤９を収容する現像容器４３００内で、現像ローラー４３０、磁気ローラー４３１および撹拌機構４３５が回転する。撹拌機構４３５が現像剤９を撹拌し、トナー９ａは撹拌されることによって帯電する。

磁気ローラー４３１は、二成分の現像剤９を担持しつつ回転する。磁気ローラー４３１は、内包する複数の磁石４３２の磁力によってキャリア９ｂを担持する。磁気ローラー４３１は、担持した現像剤９のうちのトナー９ａを現像ローラー４３０に供給する。

現像ローラー４３０は、磁気ローラー４３１から供給されたトナー９ａを外周面に担持して回転する。さらに、現像ローラー４３０は、感光体４１の表面における前記静電潜像の部分にトナー９ａを供給する。これにより、現像ローラー４３０は、前記静電潜像を前記トナー像として現像する。

磁気ローラー４３１上の複数のキャリア９ｂは、磁石４３２の磁界によって磁気ブラシを形成する。前記磁気ブラシは、現像ローラー４３０の外周面に接触する。その際、キャリア９ｂに付着しているトナー９ａが磁気ローラー４３１から現像ローラー４３０へ移行する。

ブレード４３４は、磁気ローラー４３１が担持する現像剤９の層厚を制限する。ブレード４３４は、磁気ローラー４３１における現像ローラー４３０に対向する位置に対し磁気ローラー４３１の回転方向の上流側の位置において、磁気ローラー４３１に対して隙間を隔てて設けられている。これにより、前記磁気ブラシの高さが概ね一定に揃えられる。

現像ローラー４３０に担持されたトナー９ａの層における感光体４１の前記静電潜像に対向する一部において、トナー９ａが現像ローラー４３０から感光体４１へ移行する。感光体４１へ移行せずに現像ローラー４３０に残留したトナー９ａは、磁気ローラー４３１によって現像容器４３００内に回収される。

図２に示されるように、現像装置４３は、現像ローラー４３０および磁気ローラー４３１の各々にバイアス電圧を印加するバイアス印加部７を備える。バイアス印加部７は、現像ローラー４３０に第１バイアス電圧Ｖ１を印加する第１バイアス印加部７１と、磁気ローラー４３１に第２バイアス電圧Ｖ２を印加する第２バイアス印加部７２とを含む。

第１バイアス電圧Ｖ１は、直流の第１基準電圧Ｖｄ１に、第１交流電圧Ｖａ１が重畳された電圧である。即ち、第１交流電圧Ｖａ１は、第１基準電圧Ｖｄ１を基準にしてプラス側およびマイナス側へ一定周期で変化する、第１バイアス電圧Ｖ１の交流成分である（図３参照）。以下、この交流成分のことを第１交流成分と称する。

第２バイアス電圧Ｖ２は、直流の第２基準電圧Ｖｄ２に、第２交流電圧Ｖａ２が重畳された電圧である。即ち、第２交流電圧Ｖａ２は、第２基準電圧Ｖｄ２を基準にしてプラス側およびマイナス側へ一定周期で変化する、第１バイアス電圧Ｖ１の交流成分である。以下、この交流成分のことを第２交流成分と称する。

図３に示されるように、前記第１交流成分である第１交流電圧Ｖａ１は、第１基準電圧Ｖｄ１を基準にしてプラス側およびマイナス側へ予め設定されたデューティー比Ｄｔ１０で変化する。デューティー比Ｄｔ１０は、前記第１交流成分におけるプラス側の電圧の発生期間が占める割合を表す比である。

なお、以下の説明において、前記第１交流成分におけるマイナス側の電圧の発生期間が占める割合を表す比のことを残余比Ｄｔ１１と称する。

デューティー比Ｄｔ１０が百分率で表される場合、デューティー比Ｄｔ１０および残余比Ｄｔ１１の合計は１００％である。即ち、１００％からデューティー比Ｄｔ１０を差し引いた残りが残余比Ｄｔ１１である。

図４に示されるように、第１基準電圧Ｖｄ１を基準とする前記第１交流成分のプラス側ピーク電圧、即ち、第１基準電圧Ｖｄ１を基準にして変化する第１交流電圧Ｖａ１のプラス側の振幅のことを第１プラス側ピーク電圧Ｖｐ１１と称する。同様に、第１基準電圧Ｖｄ１を基準とする前記第１交流成分のマイナス側ピーク電圧のことを第１マイナス側ピーク電圧Ｖｐ１２と称する。

同様に、第２基準電圧Ｖｄ２を基準とする前記第２交流成分のプラス側ピーク電圧、即ち、第２基準電圧Ｖｄ２を基準にして変化する第２交流電圧Ｖａ２のプラス側の振幅のことを第２プラス側ピーク電圧Ｖｐ２１と称する。同様に、第２基準電圧Ｖｄ２を基準とする前記第２交流成分のマイナス側ピーク電圧のことを第２マイナス側ピーク電圧Ｖｐ２２と称する。

第１バイアス印加部７１は、第１バイアス電圧Ｖ１の最大電圧Ｖ１ｍａｘを予め設定された一定レベルに維持する。さらに、第１バイアス印加部７１は、第１プラス側ピーク電圧Ｖｐ１１とデューティー比Ｄｔ１０との積の絶対値と、第１マイナス側ピーク電圧Ｖｐ１２と残余比Ｄｔ１１との積の絶対値とが一致するように、第１バイアス電圧Ｖ１の最小電圧Ｖ１ｍｉｎを調節する。

従って、第１バイアス印加部７１は、前記第１交流成分のデューティー比Ｄｔ１０が変更された場合に、最大電圧Ｖ１ｍａｘを一定に維持しつつ、第１マイナス側ピーク電圧Ｖｐ１２と残余比Ｄｔ１１との積の絶対値が、第１プラス側ピーク電圧Ｖｐ１１とデューティー比Ｄｔ１０との積の絶対値に一致する方向へ、最小電圧Ｖ１ｍｉｎを調節する。

一方、第２バイアス印加部７２は、図３，４に示されるような第２バイアス電圧Ｖ２を生成し、磁気ローラー４３１に印加する。

図３に示されるように、前記第２交流成分である第２交流電圧Ｖａ２は、第２基準電圧Ｖｄ２を基準にして、前記第１交流成分に対し逆位相で変化する。従って、前記第２交流成分のデューティー比Ｄｔ２０は、前記第１交流成分の残余比Ｄｔ１１と等しい。同様に、前記第２交流成分の残余比Ｄｔ２１は、前記第１交流成分のデューティー比Ｄｔ１０と等しい。

なお、デューティー比Ｄｔ２０は、前記第２交流成分におけるプラス側の電圧の発生期間が占める割合を表す比である。また、残余比Ｄｔ２１は、前記第２交流成分におけるマイナス側の電圧の発生期間が占める割合を表す比である。

さらに、第２バイアス印加部７２は、第２バイアス電圧Ｖ２における前記第２交流成分のレベルである第２交流電圧Ｖａ２を、第１バイアス電圧Ｖ１の前記第１交流成分のレベルである第１交流電圧Ｖａ１に比例させる。

前記第１交流成分と前記第２交流成分とは、位相が１８０°ずれているため、第１交流電圧Ｖａ１と第２交流電圧Ｖａ２とは、正負が逆である。従って、第１交流電圧Ｖａ１から第２交流電圧Ｖａ２への比例係数がＫ０である場合、Ｖａ２＝−Ｋ０×Ｖａ１である。

なお、比例係数Ｋ０は、第２バイアス印加部７２が備えるトランスにおける一対のコイルの巻き数の比によって定まる係数である。

従って、第２プラス側ピーク電圧Ｖｐ２１とデューティー比Ｄｔ２０との積の絶対値と、第２マイナス側ピーク電圧Ｖｐ２２と残余比Ｄｔ２１との積の絶対値とが一致する。

以下の説明において、第２基準電圧Ｖｄ２から第１基準電圧Ｖｄ１を差し引いた電位差のことを基準電位差ΔＶｄと称する。現像が行われる場合に、バイアス印加部７は、基準電位差ΔＶｄが、トナー９ａの帯電極性に対して同極性となるように第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２を設定する。

キャリア９ｂは、摩擦帯電によってトナー９ａの帯電極性に対して逆極性に帯電する。接地電位を基準にした第２基準電圧Ｖｄ２は、キャリア９ｂの帯電極性に対して逆極性の電圧である。

例えば、トナー９ａの帯電極性がプラスである場合、基準電位差ΔＶｄはプラスである。また、トナー９ａの帯電極性がプラスである場合、キャリア９ｂの帯電極性はマイナスである。従って、前記接地電位を基準にした第２基準電圧Ｖｄ２の極性はプラスである。

例えば、比例係数Ｋ０が０．７０５３であるバイアス印加部７において、第１基準電圧Ｖｄ１が７０（Ｖ）、第１プラス側ピーク電圧Ｖｐ１１が９００（Ｖ）、第２基準電圧Ｖｄ２が３６０（Ｖ）に設定された場合を考える。

上記の場合、基準電位差ΔＶｄは２９０（Ｖ）である。また、第２マイナス側ピーク電圧Ｖｐ２２は６３５（Ｖ）であり、第１バイアス電圧Ｖ１の最大電圧Ｖ１ｍａｘは９７０（Ｖ）である。

上記の場合、バイアス印加部７は、別途設定される前記第１交流成分のデューティー比Ｄｔ１０に応じて、図５に示されるように第１バイアス電圧Ｖ１および第２バイアス電圧Ｖ２に関連する電圧を調節する。

例えば、デューティー比Ｄｔ１０が４０％に設定された場合、第１バイアス印加部７１は、Ｄｔ１１×Ｖｐ１２の絶対値がＤｔ１０×Ｖｐ１１の絶対値と一致するように、第１マイナス側ピーク電圧Ｖｐ１２を−６００（Ｖ）に調節する。従って、第１バイアス電圧Ｖ１の最小電圧Ｖ１ｍｉｎが−５３０（Ｖ）に調節される。なお、この場合の残余比Ｄｔ１１は６０％である。

さらに、第２バイアス印加部７２が、Ｖｐ２２＝−Ｋ０×Ｖｐ１１となるように、第２マイナス側ピーク電圧Ｖｐ２２を−６３５（Ｖ）に調節し、Ｖｐ２１＝−Ｋ０×Ｖｐ１２となるように、第２プラス側ピーク電圧Ｖｐ２１を４２３（Ｖ）に調節する。その結果、第２バイアス電圧Ｖ２の最小電圧Ｖ２ｍｉｎが−５３０（Ｖ）に調節され

従って、第２バイアス電圧Ｖ２の最小電圧Ｖ２ｍｉｎが−２７５（Ｖ）になり、第２バイアス電圧Ｖ２の最大電圧Ｖ２ｍａｘが７８３（Ｖ）になる。

また、第１バイアス電圧Ｖ１の最大電圧Ｖ１ｍａｘと第２バイアス電圧Ｖ２の最小電圧Ｖ２ｍｉｎとの差である第１ピーク電位差ΔＶｐ１が１２４５（Ｖ）になる（図４，５参照）。また、第２バイアス電圧Ｖ２の最大電圧Ｖ２ｍａｘと第１バイアス電圧Ｖ１の最小電圧Ｖ１ｍｉｎとの差である第２ピーク電位差ΔＶｐ２が１３１３（Ｖ）になる。

また、前記第１交流成分のデューティー比Ｄｔ１０が３６％および３２％の各々に設定された場合、上記と同様に、第１マイナス側ピーク電圧Ｖｐ１２、第２プラス側ピーク電圧Ｖｐ２１および第２マイナス側ピーク電圧Ｖｐ２２が、図５に示されるような電圧に調節される。

ところで、低温低湿の環境においてトナー９ａの帯電量が上昇すると、感光体４１へ移行しなかった現像ローラー４３０上のトナー９ａが、磁気ローラー４３１へ回収されにくくなる。特に、粒径の小さなトナー９ａである微粉トナーが現像ローラー４３０に滞留しやすい。そうすると、現像ローラー４３０に滞留したトナー９ａがいわゆるチャージアップを引き起こし、現像性が悪化する。また、トナー９ａの帯電凝集によるノイズ画像が生じやすくなる。

現像装置４３は、感光体４１へ移行しなかった現像ローラー４３０上のトナー９ａが現像ローラー４３０に滞留することによる現像性の悪化およびノイズ画像の発生を防止する機能を備える。以下、その機能を実現するための第１バイアス電圧Ｖ１および第２バイアス電圧Ｖ２の制御について説明する。

［制御部８の構成］
図６に示されるように、制御部８は、作像制御部８１、直流バイアス調節部８２および交流バイアス調節部８３などを含む。作像制御部８１は、作像部４０を制御する。

例えば、作像制御部８１は、前記キャリブレーション処理が行われる際に、中間転写ベルト４７に前記パターン像を形成する処理を現像ユニット４に実行させる。前述したように、濃度センサー８００は、前記パターン像の濃度を検出する。

直流バイアス調節部８２は、後述するバイアス調節処理において、前記パターン像の検出濃度に基づいて第２バイアス印加部７２を制御する。これにより、直流バイアス調節部８２は、第２基準電圧Ｖｄ２を調節する。

交流バイアス調節部８３は、後述するバイアス調節処理において、所定条件が成立する場合に第１バイアス印加部７１を制御する。これにより、交流バイアス調節部８３は、第１バイアス電圧Ｖ１の前記第１交流成分のパラメーターを調節する。

［バイアス調節処理］
次に、図７に示されるフローチャートを参照しつつ、制御部８が実行するバイアス調節処理の手順の一例について説明する。

前記バイアス調節処理は、画像形成装置１０の起動時、および、画像形成処理の終了時などに実行される。以下の説明において、Ｓ１，Ｓ２，…は、制御部８が実行する工程の識別符号を表す。

＜工程Ｓ１＞
前記バイアス調節処理において、まず、前記キャリブレーション処理が実行される。前記キャリブレーション処理において、作像制御部８１が、中間転写ベルト４７に予め定められた前記パターン像を形成する処理を現像ユニット４に実行させる。

さらに、前記キャリブレーション処理において、直流バイアス調節部８２が、濃度センサー８００による前記パターン像の検出濃度に応じて、第２バイアス印加部７２の第２基準電圧Ｖｄ２を調節する。

前記キャリブレーション処理において、直流バイアス調節部８２は、少なくとも第２基準電圧Ｖｄ２を調節する。また、直流バイアス調節部８２が、第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２の両方を調節することも考えられる。

例えば、前記キャリブレーション処理において、直流バイアス調節部８２が、第１バイアス印加部７１および第２バイアス印加部７２に対し、それぞれ基準電位差ΔＶｄが異なる複数組の第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２を順次設定する。

また、第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２が設定されるごとに、作像制御部８１が、同じ前記パターン像を形成する処理を現像ユニット４に実行させる。これにより、設定された第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２の複数の組合せに対応する複数の前記パターン画像の検出濃度が、濃度センサー８００によって得られる。

そして、直流バイアス調節部８２は、濃度センサー８００によって得られた複数の前記検出濃度のうち、予め設定された目標濃度に最も近い前記検出濃度が得られたときの第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２を、第１バイアス印加部７１および第２バイアス印加部７２に設定する。

＜工程Ｓ２＞
次に、交流バイアス調節部８３が、第１基準電圧Ｖｄ１と直流バイアス調節部８２による調節後の第２基準電圧Ｖｄ２との差である基準電位差ΔＶｄが予め定められた許容差ΔＶ０を超えているか否かを判定する。

なお、第１基準電圧Ｖｄ１が直流バイアス調節部８２によって調節される場合、許容差ΔＶ０と比較される基準電位差ΔＶｄは、調節後の第１基準電圧Ｖｄ１および第２基準電圧Ｖｄ２の差である。

＜工程Ｓ３＞
基準電位差ΔＶｄが許容差ΔＶ０を超えている場合、交流バイアス調節部８３は、第１バイアス印加部７１に対し、第１バイアス電圧Ｖ１のデューティー比Ｄｔ１０を下げる補正を実行する。

例えば、交流バイアス調節部８３は、デューティー比Ｄｔ１０を１割から２割程度下げる補正を実行する。この場合、補正前のデューティー比Ｄｔ１０が４０％であれば、デューティー比Ｄｔ１０が３６％から３２％程度の範囲に補正される。

上記の補正は、第１バイアス印加部７１を、第１バイアス電圧Ｖ１の最大電圧Ｖ１ｍａｘを変えずに最小電圧Ｖ１ｍｉｎを上げる方向へ調節することを意味する。これにより、第２バイアス印加部７２は、第２バイアス電圧Ｖ１を、その最小電圧Ｖ２ｍｉｎを変えずに最大電圧Ｖ２ｍｉｎを下げる方向へ調節する。

＜工程Ｓ４＞
一方、基準電位差ΔＶｄが許容差ΔＶ０を超えていない場合、交流バイアス調節部８３は、第１バイアス印加部７１に対するデューティー比Ｄｔ１０の補正を解除する。

工程Ｓ３または工程Ｓ４の処理が行われた後、前記バイアス調節処理は終了する。

トナー９ａの帯電量が高い状況下で前記キャリブレーション処理が行われると、必要量のトナー９ａが現像ローラー４３０上に確保されるように、基準電位差ΔＶｄが大きくなる。

従って、前記キャリブレーション処理によって画像濃度の最適化が行われた場合に、基準電位差ΔＶｄが大きいことは、トナー９ａの帯電量が高い状況であることを示している。そのような状況下では、微粉トナーが現像ローラー４３０に滞留し、前記チャージアップによる現像性の悪化、および、トナー９ａの帯電凝集によるノイズ画像が生じやすくなる。

一方、第２ピーク電位差ΔＶｐ２が小さいほど、磁気ローラー４３１による現像ローラー４３０からのトナー９ａの引き剥がしが促進される。前述したように、第２ピーク電位差ΔＶｐ２は、第２バイアス電圧Ｖ２の最大電圧Ｖ２ｍａｘと第１バイアス電圧Ｖ１の最小電圧Ｖ１ｍｉｎとの差である（図４参照）。

従って、トナー９ａの帯電量が高い状況下において、第２ピーク電位差ΔＶｐ２が小さくなるように第１バイアス電圧Ｖ１および第２バイアス電圧Ｖ２が調節されれば、現像ローラー４３０上のトナー９ａのチャージアップが抑制される。その結果、現像性の悪化、および、ノイズ画像の発生を回避することができる。

一方、第１ピーク電位差ΔＶｐ１が小さくなると、磁気ローラー４３１上のトナー９ａが現像ローラー４３０へ移行しにくくなってしまう。そのため、第１ピーク電位差ΔＶｐ１は、適切なレベルで維持されることが必要である。

図４，５に示されるように、第１バイアス電圧Ｖ１の前記第１交流成分のデューティー比Ｄｔ１０が下げられると、第１バイアス電圧Ｖ１の最小電圧Ｖ１ｍｉｎが高くなり、第２バイアス電圧Ｖ２の最大電圧Ｖ２ｍａｘが低くなる。その結果、第２ピーク電位差ΔＶｐ２が小さくなる。

従って、基準電位差ΔＶｄが大きい場合に、交流バイアス調節部８３が、第１バイアス電圧Ｖ１の前記第１交流成分のデューティー比Ｄｔ１０を下げる補正を実行する（Ｓ３）。これにより、現像ローラー４３０上のトナー９ａのチャージアップが抑制され、現像性の悪化、および、ノイズ画像の発生を回避することができる。

また、図５に示されるように、デューティー比Ｄｔ１０が下がっても、第１ピーク電位差ΔＶｐ１は維持される。そのため、磁気ローラー４３１から現像ローラー４３０へのトナー９ａの移行性は、適切に維持される。

図８は、図５に示される３種類のデューティー比Ｄｔ１０の条件の下で、５枚の前記シートへの連続画像形成処理が行われた場合における、前記シート各々にノイズ画素が現れる状況のテスト結果を示す。

図８に示されるように、基準電位差ΔＶｄが２９０（Ｖ）である場合に、デューティー比Ｄｔ１０が４０％であれば、前記連続画像形成のシート枚数が増えるほど、多くのノイズ画素が前記シートに現れる。

一方、基準電位差ΔＶｄが２９０（Ｖ）であっても、デューティー比Ｄｔ１０が３６％または３２％まで下げられれば、前記シートに現れるノイズ画素の数が、画質への悪化を感じない程度まで大幅に減少する。

また、前記キャリブレーション処理が行われた後の状態からデューティー比Ｄｔ１０が１割から２割程度下げられても、目立った画質への悪影響は生じなかった。

[応用例]
以上に示された現像装置４３が、モノクロの画像形成装置に適用されることも考えられる。この場合、前記キャリブレーション処理において、濃度センサー８００は、例えば感光体４１の表面に形成された前記パターン像の濃度を検出する。

なお、本発明に係る現像装置、画像形成装置および現像装置の制御方法は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

１ ：本体部
２ ：シート供給部
３ ：シート搬送部
４ ：現像ユニット
７ ：バイアス印加部
８ ：制御部
９ ：現像剤
９ａ ：トナー
９ｂ ：キャリア
１０ ：画像形成装置
２１ ：シートカセット
２２ ：シート送出部
３０ ：搬送路
３１ ：搬送ローラー
４０ ：作像部
４１ ：感光体（像担持体）
４２ ：帯電装置
４３ ：現像装置
４４ ：一次転写部
４５ ：一次クリーニング装置
４６ ：光走査部
４７ ：中間転写ベルト
４８ ：二次転写部
４９ ：定着装置
７１ ：第１バイアス印加部
７２ ：第２バイアス印加部
８１ ：作像制御部
８２ ：直流バイアス調節部
８３ ：交流バイアス調節部
１０１ ：排出トレイ
４００ ：トナー補給部
４３０ ：現像ローラー
４３１ ：磁気ローラー
４３２ ：磁石
４３４ ：ブレード
４３５ ：撹拌機構
４７０ ：二次クリーニング装置
８００ ：濃度センサー
４３００ ：現像容器
Ｄｔ１０ ：デューティー比
Ｄｔ１１ ：残余比
Ｄｔ２０ ：デューティー比
Ｄｔ２１ ：残余比
Ｋ０ ：比例係数
Ｖ１ ：第１バイアス電圧
Ｖ１ｍａｘ ：第１バイアス電圧の最大電圧
Ｖ１ｍｉｎ ：第１バイアス電圧の最小電圧
Ｖ２ ：第２バイアス電圧
Ｖ２ｍａｘ ：第２バイアス電圧の最大電圧
Ｖ２ｍｉｎ ：第２バイアス電圧の最小電圧
Ｖａ１ ：第１交流電圧
Ｖａ２ ：第２交流電圧
Ｖｄ１ ：第１基準電圧
Ｖｄ２ ：第２基準電圧
Ｖｐ１１ ：第１プラス側ピーク電圧
Ｖｐ１２ ：第１マイナス側ピーク電圧
Ｖｐ２１ ：第２プラス側ピーク電圧
Ｖｐ２２ ：第２マイナス側ピーク電圧
ΔＶ０ ：許容差
ΔＶｄ ：基準電位差
ΔＶｐ１ ：第１ピーク電位差
ΔＶｐ２ ：第２ピーク電位差

Claims (4)

1. トナーを担持して回転し、前記トナーを像担持体へ供給することによって前記像担持体の表面の静電潜像をトナー像へ現像する現像ローラーと、
   前記トナーおよびキャリアを含む現像剤を担持して回転し、前記トナーを前記現像ローラーへ供給する磁気ローラーと、
   第１基準電圧を基準にしてプラス側およびマイナス側へ予め設定されたデューティー比で変化する第１交流成分を含む第１バイアス電圧を前記現像ローラーに印加する第１バイアス印加部と、
   第２基準電圧を基準にして前記第１バイアス電圧の前記第１交流成分のレベルに対応したレベルでプラス側およびマイナス側へ変化し、かつ、前記第１交流成分に対し逆位相で変化する第２交流成分を含む第２バイアス電圧を前記磁気ローラーに印加する第２バイアス印加部と、
   予め定められたキャリブレーション処理によって前記第２基準電圧を調節する直流バイアス調節部と、
   前記第１基準電圧と前記直流バイアス調節部による調節後の前記第２基準電圧との差である基準電位差が予め定められた許容差を超える場合に、前記第１バイアス印加部における前記第１バイアス電圧の前記デューティー比を下げる補正を実行する交流バイアス調節部と、を備え、
   前記第１バイアス印加部は、前記第１交流成分の前記デューティー比が変更された場合に、前記第１バイアス電圧の最大電圧を一定に維持しつつ、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のマイナス側ピーク電圧と前記第１交流成分におけるマイナス側の電圧の発生期間が占める割合を表す残余比との積の絶対値が、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のプラス側ピーク電圧と前記デューティー比との積の絶対値に一致する方向へ、前記第１バイアス電圧の最小電圧を調節する、現像装置。
2. 前記第２バイアス印加部は、前記第２バイアス電圧における前記第２交流成分のレベルを、前記第１バイアス電圧の前記第１交流成分のレベルに比例させる、請求項１に記載の現像装置。
3. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面の前記静電潜像をトナー像へ現像する請求項１または請求項２に記載の現像装置と、
   前記像担持体の前記トナー像をシートへ転写する転写装置と、を備える画像形成装置。
4. トナーを担持して回転し、前記トナーを像担持体へ供給する現像ローラーと、
   前記トナーおよびキャリアを含む現像剤を担持して回転し、前記トナーを前記現像ローラーへ供給する磁気ローラーと、
   第１基準電圧を基準にしてプラス側およびマイナス側へ予め設定されたデューティー比で変化する第１交流成分を含む第１バイアス電圧を前記現像ローラーに印加する第１バイアス印加部と、
   第２基準電圧を基準にして前記第１バイアス電圧の前記第１交流成分の変化に応じて変化し、かつ、前記第１交流成分に対し逆位相で変化する第２交流成分を含む第２バイアス電圧を前記磁気ローラーに印加する第２バイアス印加部と、を備える現像装置の制御方法であって、
   予め定められたキャリブレーション処理によって前記第２基準電圧を調節する工程と、
   前記第１基準電圧と前記キャリブレーション処理による調節後の前記第２基準電圧との差である基準電位差が予め定められた許容差を超える場合に、前記第１バイアス印加部における前記第１バイアス電圧の前記デューティー比を下げる補正を実行する工程と、を含み、
   前記第１バイアス印加部は、前記第１交流成分の前記デューティー比が変更された場合に、前記第１バイアス電圧の最大電圧を一定に維持しつつ、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のマイナス側ピーク電圧と前記第１交流成分におけるマイナス側の電圧の発生期間が占める割合を表す残余比との積の絶対値が、前記第１基準電圧を基準とする前記第１交流成分のプラス側ピーク電圧と前記デューティー比との積の絶対値に一致する方向へ、前記第１バイアス電圧の最小電圧を調節する、現像装置の制御方法。

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