JP6531727B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体にトナーを供給する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置には、画像データに基づく静電潜像が形成された感光体ドラム等の像担持体にトナー像を形成するために、高電圧を用いて像担持体へとトナーを供給する現像装置が設けられている。

現像装置は、像担持体と平行な回転軸を有する現像ローラーを備える。現像装置は、高圧基板によって交流電圧と直流電圧とを重畳させた高電圧を現像ローラーに印加して、帯電されたトナーを現像ローラーに担持させていて、像担持体と現像ローラーとが近接している箇所で、帯電されたトナーを電気的に像担持体へと供給する。しかしながら、現像ローラーの表面が、像担持体の表面に対してと完全な平行ではなく、数十μｍの振れを持つことがある。そのため、像担持体と現像ローラーとの間の近接距離は、現像ローラーの回転周期において変動する。現像ローラーに印加される高電圧が安定していても、像担持体と現像ローラーとの間の近接距離が変動すると、像担持体と現像ローラーとの間の電界が変動することにより、トナー供給量が変動する。例えば、像担持体と現像ローラーとの間の近接距離が近くなると、トナー供給量が増加し、遠くなると減少する。このように、現像ローラーの１回転周期において像担持体へのトナー供給量が変動すると、印刷される画像には現像ローラーの回転周期毎の濃度ムラが発生してしまう。

この濃度ムラを抑制するために、像担持体と現像ローラーとの間の近接距離の変動に応じて、直流電圧を変動させる直流電圧補正が知られている。具体的には、像担持体と現像ローラーとの間の近接距離が変動すると、像担持体と現像ローラーとの間の交流電流が変動するため、高電圧を現像ローラーへと印加する高圧基板によって交流電流を検知すると共に、直流電圧補正によって交流電流の変動に応じて直流電圧を変動させる。例えば、直流電圧補正によって、交流電流が増加した場合には直流電圧を低くし、交流電流が減少した場合には直流電圧を高くすることにより、像担持体と現像ローラーとの間の電界を一定に保つ。

例えば、特許文献１の現像装置は、感光体ドラムのような像担持体と、現像スリーブのような現像剤担持体との間に印加する振動バイアス電圧のうち、交流成分の電流を検出し、その検出値に従い直流成分の電圧を逐次変動させる。

また、画像形成装置は、現像装置の現像バイアスに重畳する最適な交流電圧を測定するために、放電検知回路を備えるものがある。放電検知回路は、像担持体と現像ローラーとの間に生じる気中放電を検知する。現像装置は、最適な交流電圧を測定する期間において、直流電圧を一定値に固定すると共に交流電圧を徐々に大きくするように制御される。そして、現像装置は、交流電圧を徐々に大きくする間に、上記のような重畳電圧を現像ローラーに印加する。このとき、放電検知回路は、像担持体と現像ローラーとの間の放電を検知しているので、放電が検知されたときの交流電圧に基づいて、最適な交流電圧が測定される。

例えば、特許文献２の画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラムとの間にギャップが設けられていて交流電圧印加部が接続される現像ローラーと、現像ローラーと感光体ドラムとの間の放電発生を検出する検出部と、装置の各部を制御すると共に、検出部１４の出力が入力されて放電発生を認識する制御部１０とを有している。

特開平０９−０５４４８７号公報 特開２０１０−０５４７４４号公報

しかしながら、上記のように高電圧を構成する直流電圧を補正する場合、交流電圧の立ち上げ時に交流電流が増加するので、直流電圧を低くさせることとなる。そのため、交流電圧が目標電圧に安定して交流電流が安定するまで直流電圧を立ち上げることができず、その結果、印刷開始時の直流電圧の立ち上げが遅延する。このように、直流電圧が立ち上がらない期間では、現像ローラーに十分な高電圧を印加できないので、像担持体へと十分な量のトナーを供給することができないため、先端部分のトナーが薄い画像が印刷されてしまう。

また、現像装置には、トナーを像担持体へと供給する現像ローラーと、現像ローラーへとトナーを供給するマグネットローラーとを備えてタッチダウン現像方式で構成されたものがある。このタッチダウン現像方式の現像装置では、動作モードとして、通常の印刷モードに加えて、用紙間において現像ローラー上の古いトナーをマグネットローラーに回収するためのトナー剥ぎ取りモード（清掃モード）がある。この清掃モードでは、現像ローラーからトナーを剥ぎ取るために、現像ローラーに印加する高電圧（交流電圧）を低くしている。そのため、連続印刷の用紙間において清掃モードから印刷モードへと切り替わるとき、再度、交流電圧を高くする必要があるが、上記したように、交流電流が安定するまで直流電圧を立ち上げることができないので、印刷モードに切り替わった直後に印刷される画像は、先端部分のトナーが薄くなってしまう。

また、上記のように放電検知回路を備える画像形成装置では、現像バイアスに重畳する最適な交流電圧を測定するために、現像装置が、交流電圧を徐々に大きくしつつ重畳電圧を現像ローラーに印加する。しかしながら、交流電圧を大きくすると、上記したような直流電圧補正によって、直流電圧が小さくなるように制御されてしまう。放電検知回路は、像担持体と現像ローラーとの間に気中放電が生じていないにも拘らず、このような直流電圧の変動を気中放電として誤検知してしまうおそれがある。

そこで、本発明は上記の事情を考慮し、現像バイアスに重畳される直流電圧を適切に制御しつつ、現像ローラーの振れによる画像の濃度ムラを抑制することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、トナーを像担持体へと供給する現像ローラーと、交流電圧と直流電圧との重畳電圧を前記現像ローラーへと印加する電圧印加部と、前記電圧印加部と前記現像ローラーとの間に流れる交流電流の変動に基づいて前記直流電圧を補正する直流電圧補正部と、前記直流電圧補正部を動作状態と非動作状態とに切り替える補正切替部と、を備えることを特徴とする。

このような構成を採用することで、画像形成装置では、電圧印加部と現像ローラーとの間の交流電流に基づいて直流電圧補正部が直流電圧を補正することで、像担持体と現像ローラーとの間の電界を一定に保ち、現像ローラーの振れによる画像の濃度ムラを抑制することができる。更に、画像形成装置では、補正切替部が直流電圧補正部を非動作状態に設定することにより、交流電圧の立ち上げ時等で交流電流が増加する場合でも、直流電圧を低くされることがなく、直流電圧の立ち上げの遅延を防ぐことが可能となる。従って、交流電圧と直流電圧との重畳電圧である現像バイアスの準備の遅延を回避することができ、動作速度を最適化することができる。また、直流電圧の立ち上げ遅延に起因するトナーの供給不足を回避することができ、画像不良を防ぐことができる。なお、交流電圧は、立ち上げ時等では、目標電圧（現像用交流電圧等）に安定していないため、直流電圧補正部を非動作状態にしても、交流電圧が現像等に使用されないので、問題は生じない。

前記補正切替部は、印刷開始後に前記交流電圧が現像用交流電圧に安定して前記交流電流が安定電流となるときに、前記直流電圧補正部を前記動作状態に切り替える一方、印刷終了時に、前記直流電圧補正部を前記非動作状態に切り替えるとよい。

このような構成を採用することで、印刷開始直後において、現像バイアスを構成する交流電圧を増加させても、直流電圧補正部が直流電圧を低くすることはなく、現像開始時の直流電圧の立ち上げの遅延を防ぐことができる。そのため、現像開始直後でも、現像ローラーには十分な高電圧の現像バイアスが印加されるので、感光体ドラム１０へと十分な量のトナーを供給することができ、用紙の位置（例えば、先端部分）に拘らず、トナーを薄くすることなく、適切な画像を印刷することができる。

前記補正切替部は、連続印刷時の用紙間において、動作モードが印刷モードから清掃モードへと切り替えられたときに、前記直流電圧補正部を前記非動作状態に切り替える一方、前記動作モードが前記清掃モードから前記印刷モードへと切り替えられた後に前記交流電圧が現像用交流電圧に安定して前記交流電流が安定電流となるときに、前記直流電圧補正部を前記動作状態に切り替えるとよい。

このような構成を採用することで、清掃モードからの印刷再開直後において、現像バイアスを構成する交流電圧を増加させても、直流電圧補正部が直流電圧を低くすることはなく、現像開始時の直流電圧の立ち上げの遅延を防ぐことができる。そのため、上記と同様に、トナーを薄くすることなく、適切な画像を印刷することができる。

また、上記の画像形成装置は、前記現像ローラーの現像用交流電圧の判定時に前記電圧印加部によって前記交流電圧を上昇させつつ前記重畳電圧を前記現像ローラーへと印加する際に、前記現像ローラーで生じる放電電流を検知する放電検知部を更に備え、前記補正切替部は、前記現像ローラーの現像用交流電圧の判定時に前記電圧印加部によって前記交流電圧を上昇させる間、前記直流電圧補正部を前記非動作状態に切り替えるとよい。

このような構成を採用することで、現像ローラーの最適な現像用交流電圧を判定するために放電検知部が動作する場合には、直流電圧補正部が非動作状態となるため、現像ローラーに印加される重畳電圧の直流成分の変動を回避することができる。これにより、放電検知部の誤検知を防ぐことが可能となる。

本発明によれば、現像バイアスに重畳される直流電圧を適切に制御しつつ、現像ローラーの振れによる画像の濃度ムラを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターの構成の概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける現像装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける現像装置の制御システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおいて、印刷に伴う現像バイアスの交流電圧及び直流電圧の制御や、直流電圧の補正切替の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおいて、現像ローラーについて最適な現像用交流電圧を測定する際の、現像ローラーの放電検知や、直流電圧の補正切替の動作を示すフローチャートである。

まず、図１を用いてカラープリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をカラープリンター１の前側とする。

カラープリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備える。プリンター本体２の下部には、用紙（記録媒体）を収納した給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には、排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の中央部には、左右方向に亘って中間転写ベルト５が複数のローラー間に架設される。中間転写ベルト５の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）からなる露光装置６が設けられる。中間転写ベルト５の下面側に沿って、４個の画像形成部７がトナーの色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）ごとに設けられる。各画像形成部７は、回転可能な感光体ドラム１０（像担持体）を備え、感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１１と、現像装置１２と、一次転写部１３と、クリーニング装置１４と、除電器１５とが、一次転写のプロセス順に配置される。現像装置１２の上方には、各画像形成部７と対応するトナーコンテナ８が、トナーの色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）ごとに設けられる。

プリンター本体２の右側部には、用紙の搬送経路１６が上下方向に設けられる。搬送経路１６の上流端には給紙部１７が設けられる。搬送経路１６の中流部には中間転写ベルト５の右端側に二次転写部１８が設けられる。二次転写部１８は、中間転写ベルト５の右端側の一部と二次転写ローラー１８ａとで構成される。搬送経路１６の下流部には、定着装置が設けられ、搬送経路１６の下流端には排紙口が設けられる。

次に、上記のようなカラープリンター１の画像形成動作について説明する。カラープリンター１では、外部のコンピューター等から画像データが入力されると共に、印刷開始の指示がなされる。そして、各画像形成部７では、感光体ドラム１０が、帯電器１１によって帯電された後、露光装置６によって画像データに基づいて露光されることで、感光体ドラム１０上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１０上の静電潜像は、現像装置１２によって各色のトナー像に現像される。感光体ドラム１０上のトナー像は、一次転写部１３によって中間転写ベルト５の表面に一次転写される。以上の動作を４つの画像形成部７が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト５上にフルカラーのトナー像（カラートナー像）が形成される。カラートナー像は、中間転写ベルト５の回転によって、所定の二次転写タイミングで二次転写部１８へと供給される。

一方、給紙カセット３又は手差しトレイ（図示せず）に収納された用紙は、給紙部１７によって取り出されて搬送経路１６上を搬送される。そして、搬送経路１６上の用紙は、上記の所定の二次転写タイミングで二次転写部１８へと搬送される。二次転写部１８では、中間転写ベルト５上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像を二次転写された用紙は、搬送経路１６を下流側へと搬送されて、定着装置によってカラートナー像が用紙に定着された後、排紙口から排紙トレイ４へと排出される。

次に、各画像形成部７の現像装置１２について、図２を参照して説明する。なお、各画像形成部７の現像装置１２は、それぞれ同様の構成を有するため、以下では１つの現像装置１２について説明する。

図２に示すように、現像装置１２は、筐体２０内に、撹拌ローラー２１と、搬送ローラー２２と、マグネットローラー２３と、現像ローラー２４と、規制部材２５とを備える。

筐体２０は、トナーとして、例えば、磁性トナーとキャリアから成る２成分現像剤を収容する。筐体２０は、その右上部に開口部２０ａを有し、開口部２０ａが感光体ドラム１０に対向するように配置される。筐体２０は、その左下部に供給口２０ｂを有し、供給口２０ｂを介して当該現像装置１２に対応するトナーコンテナ８に接続されてトナーコンテナ８からトナーの補給を受ける。筐体２０の底部には、前後方向に延びる隔壁２０ｃが立設される。なお、隔壁２０ｃは、前後方向において撹拌ローラー２１及び搬送ローラー２２よりも短く形成され、前後方向の両端が筐体２０の内面から隙間を空けるように設けられる。

撹拌ローラー２１及び搬送ローラー２２は、前後方向に延びる回転軸を有する回転部材であり、筐体２０の底部で隔壁２０ｃを挟んで並列に配置され、筐体２０に回転可能に取り付けられる。なお、撹拌ローラー２１は、筐体２０の供給口２０ｂの近傍に設けられる。

撹拌ローラー２１は、回転することでトナーを撹拌しつつ摩擦帯電し、更に筐体２０の隔壁２０ｃの隙間の一方を介してトナーを搬送ローラー２２へと供給する。搬送ローラー２２は、回転することでトナーをマグネットローラー２３へと搬送する。また、搬送ローラー２２は、マグネットローラー２３から戻されたトナーをその回転により撹拌しつつ隔壁２０ｃの隙間の他方を介して撹拌ローラー２１へと戻す。即ち、撹拌ローラー２１及び搬送ローラー２２はトナーを循環させる。

マグネットローラー２３は、現像ローラー２４へと供給するトナーを保持するもので、前後方向に延びる回転軸を有する回転部材である。マグネットローラー２３は、搬送ローラー２２から間隔を空けて搬送ローラー２２の上方に配置され、筐体２０に回転可能に取り付けられる。なお、マグネットローラー２３は、その軸方向が現像ローラー２４の軸方向と平行となるように配置される。

マグネットローラー２３は、トナーをその表面に担持するように構成され、例えば、内部に磁性体を有し、その磁性体の磁力線によって、トナーの磁気ブラシをその表面に形成する。マグネットローラー２３は、画像形成時（後述の印刷モード時）には、トナーを現像ローラー２４に搬送する一方、トナー回収時（後述の清掃モード時）には、現像ローラー２４からトナーを回収するように構成される。例えば、マグネットローラー２３は、画像形成時には、その軸方向に亘ってバイアス電圧が印加されて、トナー搬送に要する電界を、現像ローラー２４との間に又はその近傍に生成する。マグネットローラー２３に保持されたトナーは、この電界によって現像ローラー２４側に移動する。また、マグネットローラー２３は、トナー回収時には、現像ローラー２４で現像されずに残されたトナーを、マグネットローラー２３の表面に形成された磁気ブラシによって引き剥がして回収する。

現像ローラー２４は、感光体ドラム１０へと供給するトナーを保持するもので、前後方向に延びる回転軸を有する回転部材である。現像ローラー２４は、マグネットローラー２３と互いの回転面を対向させるようにマグネットローラー２３の上方に配置され、筐体２０に回転可能に取り付けられる。また、現像ローラー２４は、筐体２０の開口部２０ａの近傍に配置され、開口部２０ａを介して感光体ドラム１０と互いの回転面を対向させている。なお、現像ローラー２４は、その軸方向が感光体ドラム１０の軸方向と平行となるように配置される。

現像ローラー２４は、マグネットローラー２３との間又はその近傍で、マグネットローラー２３から搬送されたトナーを担持するように構成される。例えば、現像ローラー２４は、その軸方向に亘ってバイアス電圧が印加されて、これによりその表面に所定の層厚で均一なトナー層が形成される。現像ローラー２４のバイアス電圧はマグネットローラー２３のバイアス電圧と所定の電位差を有し、この電位差によって現像ローラー２４に搬送されるトナー量が調整され、現像ローラー２４の表面のトナー層が所定の層厚に達しているとき、搬送されるトナーの量は飽和する。

規制部材２５は、前後方向に長形の板状部材であり、例えば、穂切ブレード等で構成される。規制部材２５は、マグネットローラー２３の回転方向において、マグネットローラー２３と現像ローラー２４との対向位置よりも上流側に配置される。規制部材２５は、その長手方向がマグネットローラー２３の軸方向に平行であり、短手方向の一端が筐体２０の右側内面に固定され、短手方向の他端がマグネットローラー２３の表面との間に僅かなギャップを有するように設けられる。

次に、カラープリンター１の現像装置１２周辺の電気的な構成について図３を参照して説明する。カラープリンター１は、制御部３０と、記憶部３１とをプリンター本体２の内部に備える。なお、カラープリンター１では、現像装置１２の動作モードとして、通常の印刷モードと、用紙間において現像ローラー２４上の古いトナーをマグネットローラー２３に回収するためのトナー剥ぎ取りモード（清掃モード）と、現像ローラー２４について最適な現像用交流電圧を測定するための現像バイアス測定モードとがある。

制御部３０は、ＣＰＵ等からなり、記憶部３１に接続されると共に、電源基板３２、補正切替部３３及びその他のカラープリンター１に備わる各部に接続され、各部を制御可能に構成される。電源基板３２は、交流電圧制御部３５、交流電圧生成部３６、直流電圧制御部３７、直流電圧生成部３８、現像バイアス供給部３９、交流電流検出部４０、直流電圧補正部４１及び放電検知部４２を備える。

記憶部３１は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなり、カラープリンター１の画像形成処理やその他の各種機能を実現するプログラムやデータを記憶する。制御部３０は、記憶部３１に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、カラープリンター１の各部を制御するように構成される。記憶部２１には、例えば、現像用交流電圧や現像用直流電圧の最適値（実効値）が記憶される。なお、図３では、補正切替部３３、交流電圧制御部３５、直流電圧制御部３７及び直流電圧補正部４１は、記憶部３１とは別に図示されているが、記憶部３１に記憶されて制御部３０によって実行されるプログラムで構成されてよい。

電源基板３２は、カラープリンター１に備わる各部に電力を供給するように構成され、以下では、現像装置１２の現像ローラー２４へと現像バイアスを供給する例を説明し、他の構成部については説明を省略する。電源基板３２において、交流電圧制御部３５、交流電圧生成部３６、直流電圧制御部３７、直流電圧生成部３８及び現像バイアス供給部３９は、現像ローラー２４へと現像バイアスを供給する電圧印加部として機能する。

交流電圧制御部３５は、印刷モード時には現像用交流電圧の生成を指示し、清掃モード時には清掃用交流電圧の生成を指示し、現像バイアス測定モード時には放電検知用交流電圧の生成を指示する交流電圧生成信号を、交流電圧生成部３６へと送信する。交流電圧制御部３５は、交流電圧生成信号によって、現像用交流電圧や清掃用交流電圧、放電検知用交流電圧の電圧値を指示してもよい。また、交流電圧制御部３５は、非動作時には交流電圧の生成停止を指示する交流電圧停止信号を交流電圧生成部３６へと送信する。

なお、清掃モードでは、現像ローラー２４にトナーを保持させる必要がなく、現像バイアスを高く設定する必要がないので、清掃用交流電圧は、現像用交流電圧よりも低く設定される。放電検知用交流電圧は、現像バイアス測定モード時（現像用交流電圧の最適値を測定する期間）に、現像ローラー２４で放電が生じない電圧値（例えば、０Ｖや他の低い電圧値）から、徐々に増加するように制御される。

交流電圧生成部３６は、電源（図示せず）に接続されていて、交流電圧制御部３５からの交流電圧生成信号に応じて、現像用交流電圧や清掃用交流電圧、放電検知用交流電圧を生成し、生成した交流電圧を現像バイアス供給部３９へと供給する。あるいは、交流電圧生成部３６は、交流電圧制御部３５からの交流電圧停止信号に応じて、交流電圧の生成及び供給を停止する。

直流電圧制御部３７は、印刷モード時には現像用直流電圧の生成を指示し、清掃モード時には清掃用直流電圧の生成を指示し、現像バイアス測定モード時には放電検知用直流電圧の生成を指示する直流電圧生成信号を、直流電圧生成部３８へと送信する。直流電圧制御部３７は、直流電圧生成信号によって、現像用直流電圧や清掃用直流電圧、放電検知用直流電圧の電圧値を指示してもよい。直流電圧制御部３７は、直流電圧補正部４１から補正信号を受信した場合には、この補正信号に基づいて補正された現像用直流電圧や清掃用直流電圧の電圧値を指示する。また、直流電圧制御部３７は、非動作時には直流電圧の生成停止を指示する直流電圧停止信号を直流電圧生成部３８へと送信する。

なお、現像用直流電圧、清掃用直流電圧及び放電検知用直流電圧のベースとなる電圧値は、一定の電圧値（例えば、５０Ｖ）に設定されてよいが、各カラープリンター１の特性に合わせて個別に設定されてもよい。現像用直流電圧及び清掃用直流電圧は、マグネットローラー２３へと印加する直流電圧の変動や、各ローラー（例えば、マグネットローラー２３や現像ローラー２４）へと印加する交流電圧の変動に応じて、直流電圧補正部４１によってベース電圧値から補正されてよい。現像バイアス測定モード時には、後述するように直流電圧補正部４１が非動作状態となるので、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間の交流電流に拘らず、放電検知用直流電圧は、直流電圧補正部４１で補正されることはなく、一定の電圧値に維持される。

直流電圧生成部３８は、電源（図示せず）に接続されていて、直流電圧制御部３７からの直流電圧生成信号に応じて、現像用直流電圧や清掃用直流電圧、放電検知用直流電圧を生成し、生成した直流電圧を現像バイアス供給部３９へと供給する。あるいは、直流電圧生成部３８は、直流電圧制御部３７からの直流電圧停止信号に応じて、直流電圧の生成及び供給を停止する。

現像バイアス供給部３９は、交流電圧生成部３６から供給された交流電圧と、直流電圧生成部３８から供給された直流電圧とを重畳し、その重畳電圧を現像バイアスとして現像ローラー２４へと供給する。なお、現像バイアス供給部３９は、現像バイアス測定モード時に放電検知用交流電圧が徐々に増加する間、この放電検知用交流電圧に基づく重畳電圧を現像ローラー２４へと印加するが、所定時間毎又は現像ローラー２４の所定回転毎に電圧を重畳してもよい。

交流電流検出部４０は、現像バイアス供給部３９から現像ローラー２４へと現像バイアス（重畳電圧）が供給されることで、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる電流の内、交流成分（交流電流値）を検知する。本実施形態では、交流電流検出部４０が電源基板３２に設けられる例を説明するが、交流電流検出部４０は、電源基板３２とは別体で設けられてもよい。

直流電圧補正部４１は、交流電流検出部４０で検知される交流電流値の変動に基づいて、直流電圧生成部３８で生成される直流電圧を補正するように、直流電圧制御部３７へと補正信号を送信する。例えば、直流電圧補正部４１は、交流電流値が増加した場合には直流電圧を低くし、交流電流値が減少した場合には直流電圧を高くするように補正信号を生成する。

なお、直流電圧補正部４１は、補正切替部３３から動作信号を受信している場合に動作状態となり、交流電流値に基づいた補正信号の生成及び送信を実行する一方、補正切替部３３から非動作信号を受信している場合に非動作状態となり、交流電流値に基づいた補正信号の生成及び送信を停止する。本実施形態では、直流電圧補正部４１が電源基板３２に設けられる例を説明するが、直流電圧補正部４１は、電源基板３２とは別体で設けられてもよい。

放電検知部４２は、感光体ドラム１０と現像ローラー２４との間に生じる気中放電を検知するもので、例えば、感光体ドラム１０と現像ローラー２４との間に流れる数μＡの微弱放電電流を検知する。放電検知部４２は、上記の放電を検知した場合、検知信号を制御部３０へと送信する。本実施形態では、放電検知部４２が電源基板３２に設けられる例を説明するが、放電検知部４２は、電源基板３２とは別体で設けられてもよい。

例えば、放電検知部４２は、放電未発生時の現像ローラー２４に流れる電流を変換した電圧値と、放電発生時の現像ローラー２４に流れる電流を変換した電圧値とを比較し、その差分（変化分）に基づいて、放電が生じたか否かを判定するように構成される。なお、放電検知部４２は、このような構成に限定されず、感光体ドラム１０と現像ローラー２４との間に生じる気中放電を検知できれば他の構成が採用されてもよい。

また、放電検知部４２は、現像バイアス測定モード時に動作し、徐々に増加する放電検知用交流電圧に基づく重畳電圧が現像ローラー２４へと印加される間に、感光体ドラム１０と現像ローラー２４との間で生じる放電を検知する。現像バイアス測定モードでは、制御部３０によって、放電検知部４２が放電を検知した時点の放電検知用交流電圧に基づいて、気中放電がなく現像性の高い現像用交流電圧の最適値が測定される。

補正切替部３３は、所定の切替条件に応じて直流電圧補正部４１の動作状態及び非動作状態を切り替える。例えば、補正切替部３３は、直流電圧補正部４１を非動作状態に設定しておく。そして、補正切替部３３は、印刷モード時に交流電圧生成部３６によって現像用交流電圧を生成する場合に、生成する交流電圧が上昇して現像用交流電圧に安定すると共に、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となるときを所定の切替条件として、直流電圧補正部４１を動作状態へと切り替える。また、補正切替部３３は、印刷が終了するとき（印刷モードがオフになるとき）を所定の切替条件として直流電圧補正部４１を非動作状態へと切り替える。更に、補正切替部３３は、連続印刷が行われるときの用紙間において、動作モードが印刷モードから清掃モードへと切り替えられたときを所定の切替条件として直流電圧補正部４１を非動作状態へと切り替える。

次に、カラープリンター１による印刷に伴う交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７や補正切替部３３の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。

先ず、印刷開始が指示されて動作モードが印刷モードへと切り替えられると（ステップＳ１）、交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７に制御されて、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８が、現像用交流電圧及び現像用直流電圧の生成を開始する（ステップＳ２）。現像バイアス供給部３９は、交流電圧生成部３６で生成された交流電圧及び直流電圧生成部３８で生成された直流電圧の重畳電圧を生成して、現像ローラー２４へと印加する。

補正切替部３３は、交流電圧生成部３６で生成される交流電圧が現像用交流電圧に安定して、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となっているか否かを判定する（ステップＳ３）。

なお、補正切替部３３は、印刷開始によって交流電圧生成部３６による現像用交流電圧の生成が開始したときに、生成する交流電圧が現像用交流電圧に安定して、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となる第１安定タイミングを把握しておく。この第１安定タイミングは、例えば、交流電圧生成部３６による現像用交流電圧の生成開始からの所定の準備時間として設定され、タイマーでカウントした時間がこの所定の準備時間を経過したか否かを判定してもよい。あるいは、この第１安定タイミングは、印刷処理（画像形成処理）に要する他の構成部の動作信号（例えば、露光装置６が感光体ドラム１０を照射するレーザー光のオン・オフの信号等）に基づいて設定されてもよい。

そして、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となっている場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、補正切替部３３は、直流電圧補正部４１を動作状態へと切り替える（ステップＳ４）。このとき、交流電流検出部４０で検出される交流電流が安定しているので、直流電圧補正部４１では、直流電圧を低下させるような補正信号を出力することがなく、直流電圧生成部３８では遅延なく現像用直流電圧を生成する。

そして、現像バイアス供給部３９は、現像用交流電圧及び現像用直流電圧を重畳した現像バイアスを現像ローラー２４へと印加するので、現像装置１２での現像処理が可能となり、印刷処理が実行される（ステップＳ５）。

また、制御部３０では、１枚の用紙の印刷が終了したときの用紙間において、連続印刷する次の用紙の有無を判定する（ステップＳ６）。

連続印刷する次の用紙がない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、印刷モードはオフになり、補正切替部３３は、直流電圧補正部４１を非動作状態へと切り替え、交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７は、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８による現像用交流電圧及び現像用直流電圧の生成を停止させる（ステップＳ７）。その後、印刷終了となる（ステップＳ８）。

一方、連続印刷する次の用紙がある場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部３０は、現像ローラー２４の表面に溜まったトナーを剥ぎ取る（清掃する）清掃タイミングか否かを判定する（ステップＳ９）。なお、清掃タイミングは、印刷開始又は現像バイアス印加開始から、及び前回の清掃から所定枚数毎又は所定時間毎のタイミングに設定される。

そして、清掃タイミングでない場合には（ステップＳ９：ＮＯ）、次の用紙の印刷実行（ステップ５）へと移行する。

一方、清掃タイミングである場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、動作モードが印刷モードから清掃モードへと切り替わり、補正切替部３３によって、直流電圧補正部４１が非動作状態へと切り替えられ、交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７に制御されて、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８は清掃用交流電圧及び清掃用直流電圧の生成を開始する（ステップＳ１０）。ここで、清掃用交流電圧は、印刷用交流電圧よりも低く設定されているので、交流電圧生成部３６は生成する交流電圧を低くすることになる。

そして、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８で生成される交流電圧及び直流電圧が清掃用交流電圧及び清掃用直流電圧になると、現像ローラー２４の清掃を実行し、現像ローラー２４上の古いトナーが引き剥がされる。現像ローラー２４の清掃が終了すると（清掃のために設定された一定時間経過すると）、動作モードが清掃モードから印刷モードへと切り替わり、交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７に制御されて、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８は現像用交流電圧及び現像用直流電圧の生成を再度、開始する（ステップＳ１１）。このとき、交流電圧生成部３６は、生成する交流電圧を清掃用交流電圧から現像用交流電圧へと引き上げることになる。

そこで、補正切替部３３は、上記と同様にして、交流電圧生成部３６で生成される交流電圧が現像用交流電圧に安定して、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となっているか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、補正切替部３３は、現像ローラー２４の清掃後に交流電圧生成部３６による現像用交流電圧の生成が再開したときに、生成する交流電圧が現像用交流電圧に安定して、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となる第２安定タイミングを把握しておく。

そして、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、上記と同様にして、補正切替部３３は、直流電圧補正部４１を動作状態へと切り替え（ステップＳ４）、現像装置１２での現像処理が可能となり、次の用紙の印刷処理が実行される（ステップＳ５）。

次に、現像ローラー２４について最適な現像用交流電圧を測定する際の放電検知部４２や補正切替部３３の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。

カラープリンター１では、起動時や起動から所定時間経過時、印刷開始から所定時間毎や所定枚数毎等の所定のタイミングで、現像ローラー２４の最適な現像用交流電圧を測定するために、動作モードが現像バイアス測定モードに切り換えられ、放電検知部４２による放電検知が開始する（ステップＳ２１）。

補正切替部３３は、動作モードが現像バイアス測定モードに切り換えられると、直流電圧補正部４１を非動作状態へと切り替える（ステップＳ２２）。現像バイアス測定モードでは、交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７に制御されて、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８が、放電検知用交流電圧及び放電検知用直流電圧の生成を開始する（ステップＳ２３）。

そして、現像バイアス供給部３９が、放電検知用交流電圧及び放電検知用直流電圧の重畳電圧を生成して現像ローラー２４へと印加し、放電検知部４２が、感光体ドラム１０と現像ローラー２４との間で放電が生じているか否かを検知する（ステップＳ２４）。

この放電が生じていない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、交流電圧制御部３５は交流電圧生成部３６で生成される放電検知用交流電圧を増加させる（ステップＳ２５）。そして、増加した放電検知用交流電圧と一定の放電検知用直流電圧との重畳電圧の現像ローラー２４への印加、及び放電検知部４２による放電検知（ステップＳ２４）が繰り返される。

一方、放電が生じている場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、放電検知部４２が放電を検知した時点の放電検知用交流電圧に基づいて、制御部３０によって現像用交流電圧の最適値が測定される。また、現像バイアス測定モードはオフになり、交流電圧制御部３５及び直流電圧制御部３７に制御されて、交流電圧生成部３６及び直流電圧生成部３８が、放電検知用交流電圧及び放電検知用直流電圧の生成を停止する（ステップＳ２６）。その後、放電検知制御は終了する（ステップＳ２７）。

なお、連続印刷の実行中に動作モードが印刷モードから現像バイアス測定モードへと切り替えられたときも、上記の例と同様に動作する。そして、放電検知制御の終了後（ステップＳ２７）、動作モードは現像バイアス測定モードから印刷モードへと切り替えられる。この場合、図４のフローチャートの例と同様に、補正切替部３３は、交流電圧生成部３６で生成される交流電圧が現像用交流電圧に安定して、現像バイアス供給部３９と現像ローラー２４との間に流れる交流電流が安定電流となるタイミングで、直流電圧補正部４１を動作状態へと切り替える。

本実施形態によれば、上述のように、カラープリンター１は、トナーを感光体ドラム１０（像担持体）へと供給する現像ローラー２４と、交流電圧と直流電圧との重畳電圧を現像ローラー２４へと印加する電圧印加部（交流電圧制御部３５、交流電圧生成部３６、直流電圧制御部３７、直流電圧生成部３８及び現像バイアス供給部３９）とを備える。更に、カラープリンター１は、この電圧印加部（現像バイアス供給部３９）と現像ローラー２４との間に流れる交流電流の変動に基づいて直流電圧を補正する直流電圧補正部４１と、直流電圧補正部４１を動作状態と非動作状態とに切り替える補正切替部３３とを備える。

これにより、カラープリンター１では、電圧印加部（現像バイアス供給部３９）と現像ローラー２４との間の交流電流に基づいて直流電圧補正部４１が直流電圧を補正することで、感光体ドラム１０と現像ローラー２４との間の電界を一定に保ち、現像ローラー２４の振れによる画像の濃度ムラを抑制することができる。更に、カラープリンター１では、補正切替部３３が直流電圧補正部４１を非動作状態に設定することにより、交流電圧の立ち上げ時等で交流電流が増加する場合でも、直流電圧を低くされることがなく、直流電圧の立ち上げの遅延を防ぐことが可能となる。従って、交流電圧と直流電圧との重畳電圧である現像バイアスの準備の遅延を回避することができ、動作速度を最適化することができる。また、直流電圧の立ち上げ遅延に起因するトナーの供給不足を回避することができ、画像不良を防ぐことができる。なお、交流電圧は、立ち上げ時等では、目標電圧（現像用交流電圧等）に安定していないため、直流電圧補正部４１を非動作状態にしても、交流電圧が現像等に使用されないので、問題は生じない。

更に、本実施形態によれば、補正切替部３３は、印刷開始後に交流電圧が現像用交流電圧に安定して交流電流が安定電流となるときに、直流電圧補正部４１を動作状態に切り替える。また、補正切替部３３は、印刷終了時に、直流電圧補正部４１を非動作状態に切り替える。

これにより、印刷開始直後において、現像バイアスを構成する交流電圧を増加させても、直流電圧補正部４１が直流電圧を低くすることはなく、現像開始時の直流電圧の立ち上げの遅延を防ぐことができる。そのため、現像開始直後でも、現像ローラー２４には十分な高電圧の現像バイアスが印加されるので、感光体ドラム１０へと十分な量のトナーを供給することができ、用紙の位置（例えば、先端部分）に拘らず、トナーを薄くすることなく、適切な画像を印刷することができる。

更に、本実施形態によれば、補正切替部３３は、連続印刷時の用紙間において、動作モードが印刷モードから清掃モードへと切り替えられたときに、直流電圧補正部４１を非動作状態に切り替える。また、補正切替部３３は、動作モードが清掃モードから印刷モードへと切り替えられた後に交流電圧が現像用交流電圧に安定して交流電流が安定電流となるときに、直流電圧補正部４１を動作状態に切り替える。

これにより、清掃モードからの印刷再開直後において、現像バイアスを構成する交流電圧を増加させても、直流電圧補正部４１が直流電圧を低くすることはなく、現像開始時の直流電圧の立ち上げの遅延を防ぐことができる。そのため、上記と同様に、トナーを薄くすることなく、適切な画像を印刷することができる。

更に、本実施形態によれば、カラープリンター１は、現像ローラー２４の現像用交流電圧の判定時に電圧印加部（交流電圧制御部３５、交流電圧生成部３６、直流電圧制御部３７、直流電圧生成部３８及び現像バイアス供給部３９）によって交流電圧を上昇させつつ重畳電圧を現像ローラー２４へと印加する際に、現像ローラー２４で生じる放電電流を検知する放電検知部４２を更に備える。補正切替部３３は、現像ローラー２４の現像用交流電圧の判定時に電圧印加部によって交流電圧を上昇させる間、直流電圧補正部４１を非動作状態に切り替える。

これにより、現像ローラー２４の最適な現像用交流電圧を判定する際に放電検知部４２が動作する場合には、直流電圧補正部４１が非動作状態となるため、現像ローラー２４に印加される重畳電圧の直流成分の変動を回避することができる。これにより、放電検知部４２の誤検知を防ぐことが可能となる。

本実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ カラープリンター（画像形成装置）
５ 中間転写ベルト
７ 画像形成部
１０ 感光体ドラム（像担持体）
１２ 現像装置
２０ 筐体
２１ 撹拌ローラー
２２ 搬送ローラー
２３ 磁気ローラー
２４ 現像ローラー
２５ 規制部材
３０ 制御部
３１ 記憶部
３２ 電源基板
３３ 補正切替部
３５ 交流電圧制御部
３６ 交流電圧生成部
３７ 直流電圧制御部
３８ 直流電圧生成部
３９ 現像バイアス供給部
４０ 交流電流検出部
４１ 直流電圧補正部
４２ 放電検知部

Claims (3)

1. トナーを像担持体へと供給する現像ローラーと、
   交流電圧と直流電圧との重畳電圧を前記現像ローラーへと印加する電圧印加部と、
   前記電圧印加部と前記現像ローラーとの間に流れる交流電流の変動に基づいて前記直流電圧を補正する直流電圧補正部と、
   前記直流電圧補正部を動作状態と非動作状態とに切り替える補正切替部と、を備え、
   前記補正切替部は、印刷開始後に前記交流電圧が現像用交流電圧に安定して前記交流電流が安定電流となる第１安定タイミングで、前記直流電圧補正部を前記動作状態に切り替える一方、印刷終了時に、前記直流電圧補正部を前記非動作状態に切り替え、
   前記補正切替部は、連続印刷時の用紙間において、動作モードが印刷モードから清掃モードへと切り替えられたときに、前記直流電圧補正部を前記非動作状態に切り替えると共に、前記電圧印加部によって前記現像用交流電圧よりも低い清掃用交流電圧である前記交流電圧と前記直流電圧との前記重畳電圧を前記現像ローラーへと印加する一方、前記動作モードが前記清掃モードから前記印刷モードへと切り替えられて前記現像ローラーの清掃後に前記現像用交流電圧の生成を再開した後に前記交流電圧が前記現像用交流電圧に安定して前記交流電流が安定電流となる第２安定タイミングで、前記直流電圧補正部を前記動作状態に切り替え、
   前記動作モードが現像バイアス測定モードの場合に、前記現像ローラーの前記現像用交流電圧の判定時に前記電圧印加部によって前記交流電圧を上昇させつつ前記直流電圧を一定の電圧値に維持して前記重畳電圧を前記現像ローラーへと印加する際に、前記現像ローラーで生じる放電電流を検知する放電検知部を更に備え、
   前記放電検知部は、放電未発生時の前記現像ローラーに流れる電流を変換した電圧値と、放電発生時の前記現像ローラーに流れる電流を変換した電圧値とを比較し、その差分に基づいて、放電が生じたか否かを判定するように構成され、
   前記補正切替部は、前記動作モードが前記現像バイアス測定モードの場合に、前記現像ローラーの前記現像用交流電圧の判定時に前記電圧印加部によって前記交流電圧を上昇させる間、前記直流電圧補正部を前記非動作状態に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正切替部は、前記第１安定タイミングとして、前記像担持体の露光を開始するタイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電圧印加部は、前記動作モードが前記現像バイアス測定モードの場合に、所定時間毎又は前記現像ローラーの所定回転毎に前記交流電圧及び前記直流電圧を重畳して前記重畳電圧を前記現像ローラーへと印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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