JP6593014B2 - 画像形成装置、制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、帯電器に印加する帯電電圧と、現像ローラに印加する現像電圧と、現像ローラの感光体に対する周速比とを変更可能な制御部を有する画像形成装置と、前記制御部による制御方法と、前記制御部を動作させるためのプログラムに関する。

従来、感光体と、感光体を帯電させる帯電器と、感光体に現像剤を供給する現像ローラとを備え、帯電電圧と現像電圧との電圧差を制御する画像形成装置が知られている。当該装置の一例として、下記の先行技術文献に記載の画像形成装置は、非画像形成時において、帯電電圧と現像電圧との電圧差が基準値未満となるように現像電圧を制御している。これにより、感光体の非露光部分に現像剤が付着する現象を抑制している。

特開２００１−１６６５７３号公報

ところで、本願発明者は、感光体に対する現像ローラの周速比や湿度などが、上記の現象の発生に関与することを発見した。しかしながら、上記文献に記載の画像形成装置では、帯電電圧と現像電圧との電圧差を制御する際に、周速比や湿度などの条件がいずれも考慮されていない。そのため、例えば、周速比が変更された場合や、湿度が変化した場合などにおいて、電圧差が好適な値とならず、上記の現象を抑制できないおそれがある。

そこで、本発明は、周速比や湿度の条件が変化した場合であっても、感光体の非露光部分に現像剤が付着する現象を抑制することができる画像形成装置、制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、回転駆動される感光体と、感光体を帯電する帯電器と、感光体に接触して現像剤を供給する現像ローラと、湿度を検出する湿度センサと、制御部と、を備える。
制御部は、帯電器に帯電電圧を印加し、かつ現像ローラに現像電圧を印加する印加処理を実行し、印加処理において、感光体に対する現像ローラの周速比と、湿度とに基づいて、帯電電圧と現像電圧との電圧差を制御する。

また、本発明に係る制御方法は、感光体を帯電させる帯電器に印加する帯電電圧と、感光体に現像剤を供給する現像ローラに印加する現像電圧とを制御する制御方法であって、感光体に対する現像ローラの周速比と、湿度とに基づいて、帯電電圧と現像電圧との電圧差を制御する。

また、本発明に係るプログラムは、感光体を帯電させる帯電器に印加する帯電電圧と、感光体に現像剤を供給する現像ローラに印加する現像電圧とを制御する制御部を動作させるプログラムであって、制御部を、感光体に対する現像ローラの周速比と、湿度とに基づいて、帯電電圧と現像電圧との電圧差を制御する手段として機能させる。

前述した各構成によれば、周速比や湿度の条件が変化した場合であっても、周速比および湿度の条件に基づいて電圧差が制御されるので、周速比や湿度の変化に関わらず、感光体の非露光部分に現像剤が付着する現象を抑えることができる。なお、この効果は、実験により確認されている。

本発明によれば、周速比や湿度の条件が変化した場合であっても、周速比および湿度の条件に基づいて電圧差が制御されるので、周速比や湿度の変化に関わらず、感光体の非露光部分に現像剤が付着する現象を抑えることができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 プロセスカートリッジの後部の構造を拡大して示す拡大断面図である。 制御部と、制御部によって電圧が印加される各部材との関係を示す図である。 プロセスカートリッジの各部材を駆動するためのモータおよび変速機構と制御部との関係を示す図である。 周速比大のときの実験結果を示すグラフ（ａ）と、周速比小のときの実験結果を示すグラフ（ｂ）である。 周速比大のときの温度、湿度および電圧差の関係を示す表（ａ）と、周速比小のときの温度、湿度および電圧差の関係を示す表（ｂ）である。 第１帯電用テーブルを示す図（ａ）と、第２帯電用テーブルを示す図（ｂ）である。 第１現像用テーブルを示す図（ａ）と、第２現像用テーブルを示す図（ｂ）である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 制御部の動作の一例を示すタイムチャートである。 周速比が中程度であるときの実験結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明し、その後、本発明の特徴部分の詳細な構成について説明する。また、以下の説明において、方向は、図１に示す方向で説明する。具体的には、図１の右側を「前」とし、図１の左側を「後」とし、図１の紙面手前側を「左」とし、図１の紙面奥側を「右」とする。また、図１の上下方向を「上下」とする。

図１に示すように、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１は、本体筐体２と、用紙Ｓを供給する給紙部３と、給紙された用紙Ｓに画像を形成する画像形成部Ｇとを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｓを収容する給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３と、レジストレーションローラ３４とを主に備えている。給紙部３は、給紙トレイ３１内の用紙Ｓを、用紙押圧板３２によって上方に寄せ、給紙機構３３によって１枚ずつ送り出して画像形成部Ｇに供給する。

画像形成部Ｇは、露光装置４と、プロセスカートリッジ５と、定着装置８とを備えている。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、図示しないレーザ発光部や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。露光装置４は、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）を、感光体ドラム６１の表面で高速走査することで、感光体ドラム６１の表面を露光する。

プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に構成されている。プロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像ユニット７とを備えている。ドラムユニット６は、感光体の一例としての感光体ドラム６１と、スコロトロン型の帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に有している。現像ユニット７は、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、現像剤としての正帯電性のトナーを収容する収容部７４と、アジテータ７５とを主に有している。

プロセスカートリッジ５は、回転駆動される感光体ドラム６１の表面を、帯電器６２によって一様に帯電し、露光装置４からのレーザ光によって露光することで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像を形成する。アジテータ７５は、収容部７４の中で回転することで、収容部７４内のトナーを攪拌しながら現像ローラ７１側に向けて搬送する。供給ローラ７２は、現像ローラ７１に接触して回転することで、アジテータ７５によって収容部７４から排出されたトナーを現像ローラ７１に供給する。現像ローラ７１は、層厚規制ブレード７３に接触して回転することで、層厚規制ブレード７３との間で一定の厚さに規制されたトナーを表面に担持する。

その後、現像ユニット７は、現像ローラ７１上に担持されたトナーを、感光体ドラム６１に供給することで静電潜像を可視像化し、感光体ドラム６１上にトナー像を形成する。そして、給紙部３から供給された用紙Ｓを、感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間で搬送することで、感光体ドラム６１上のトナー像を用紙Ｓに転写する。

定着装置８は、プロセスカートリッジ５の後方に配置され、ハロゲンヒータ８１Ａ、定着ベルト８１Ｂ、ニップ板８１Ｃなどを有する加熱ユニット８１と、加熱ユニット８１のニップ板８１Ｃとの間で定着ベルト８１Ｂを挟持する加圧ローラ８２とを主に備えている。定着装置８は、トナー像が転写された用紙Ｓを、加熱ユニット８１と加圧ローラ８２との間で搬送することで、用紙Ｓにトナー像を熱定着する。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、排紙ローラ２３によって排紙トレイ２２上に排出される。

図２に示すように、プロセスカートリッジ５、詳細には、プロセスカートリッジ５を構成するドラムユニット６は、感光体ドラム６１や帯電器６２、転写ローラ６３などのほか、さらに、クリーニングユニット６４と、除電ランプ９０と、ドラムフレーム２００とを有している。なお、本実施形態に係る帯電器６２は、帯電ワイヤ６２Ａと、帯電ワイヤ６２Ａと感光体ドラム６１との間に配置されるグリッド電極６２Ｂとを備える構成となっている。

感光体ドラム６１は、導電性を有する円筒状のドラム本体６１Ｂの外周面に感光層を形成した部材であり、ドラム本体６１Ｂに導通する軸６１Ａが接地された状態で設けられている。この感光体ドラム６１に対し、帯電器６２は、感光体ドラム６１の上方で感光体ドラム６１に対向して配置され、転写ローラ６３は、感光体ドラム６１の下方で感光体ドラム６１に接触して配置されている。また、現像ユニット７の現像ローラ７１は、感光体ドラム６１の矢印で示す回転方向における、感光体ドラム６１と帯電器６２とが対向する位置よりも下流側であって、感光体ドラム６１と転写ローラ６３とが対向する位置よりも上流側で、感光体ドラム６１に接触して配置されている。

クリーニングユニット６４は、トナー像転写後の感光体ドラム６１の外周面に付着したトナーや紙粉などの付着物を回収するためのユニットであり、クリーニングローラ６４Ａと、回収ローラ６４Ｂと、掻取部材６４Ｃと、クリーニングローラ６４Ａなどを支持するクリーニングフレーム６４Ｄとを主に有している。クリーニングローラ６４Ａは、感光体ドラム６１の回転方向における、感光体ドラム６１と転写ローラ６３とが対向する位置よりも下流側であって、感光体ドラム６１と帯電器６２とが対向する位置よりも上流側で、付着物を回収できる程度に感光体ドラム６１に近接して配置されている。

クリーニングユニット６４は、感光体ドラム６１上の付着物をクリーニングローラ６４Ａによって回収し、クリーニングローラ６４Ａ上に付着した付着物を回収ローラ６４Ｂで回収する。そして、回収ローラ６４Ｂ上に付着した付着物を掻取部材６４Ｃによって回収ローラ６４Ｂ上から掻き取り、クリーニングフレーム６４Ｄに形成された貯留部６４Ｅに貯留する。

除電ランプ９０は、感光体ドラム６１の表面に対向する発光部９１を有し、発光部９１から感光体ドラム６１の表面に光を出射することで、転写後の感光体ドラム６１の表面に残留する電荷を減衰させるように構成されている。除電ランプ９０の発光部９１は、感光体ドラム６１の回転方向における、感光体ドラム６１と転写ローラ６３とが対向する位置よりも下流側であって、感光体ドラム６１とクリーニングローラ６４Ａとが対向する位置よりも上流側で、感光体ドラム６１に対向して配置されている。

ドラムフレーム２００は、ドラムユニット６のフレームを形成する部材であり、感光体ドラム６１や転写ローラ６３などを回転可能に支持するとともに、クリーニングユニット６４を支持している。また、ドラムフレーム２００は、現像ユニット７が着脱自在に装着されるように構成されている。

次に、本発明の特徴部分について詳細に説明する。
図１に示すように、本体筐体２内には、温度センサの一例としての機内温度センサＳＥ１と、湿度センサＳＥ２と、制御部１００（図３参照）とが設けられている。

機内温度センサＳＥ１は、例えば、サーミスタであり、本体筐体２内の温度である機内温度を検出するように構成されている。機内温度センサＳＥ１は、前後方向において本体筐体２内の定着装置８とプロセスカートリッジ５との間の位置に配置されている。すなわち、機内温度センサＳＥ１は、本体筐体２内でプロセスカートリッジ５の外に配置されている。

湿度センサＳＥ２は、例えば、相対湿度を検出するセンサであり、本体筐体２に形成された吸気口２４の内側に対面して配置されている。この湿度センサＳＥ２は、吸気口２４から取り込まれた空気の湿度を検出することで、本体筐体２外の湿度を検出するように構成されている。そして、機内温度センサＳＥ１で検出された温度と、湿度センサＳＥ２で検出された湿度は、図３に示す制御部１００に出力される。

制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力回路などを備えており、帯電器６２、現像ローラ７１、転写ローラ６３、供給ローラ７２、クリーニングローラ６４Ａ、除電ランプ９０などに電圧を印加する印加処理を実行する機能を有している。また、図４に示すように、制御部１００は、本体筐体２に設けられたモータ２１０と変速機構２２０を制御する機能も有している。

モータ２１０は、感光体ドラム６１、現像ローラ７１、供給ローラ７２、アジテータ７５、クリーニングローラ６４Ａなどに駆動力を供給するための駆動源である。このモータ２１０は、感光体ドラム６１およびクリーニングローラ６４Ａに対しては、所定数のギヤを介して連結され、現像ローラ７１、供給ローラ７２およびアジテータ７５に対しては、現像ローラ７１等の回転速度を変更するための変速機構２２０を介して連結されている。

変速機構２２０は、モータ２１０と現像ローラ７１とのギヤ比を切り換える機構である。変速機構２２０は、現像ローラ７１の周速ｖを、大周速ｖ１と、当該大周速ｖ１よりも小さく、かつ、０よりも大きな小周速ｖ２とに切り替える。この変速機構２２０により現像ローラ７１の周速ｖを切り替えると、感光体ドラム６１に対する現像ローラ７１の周速比が切り替わるようになっている。本実施形態においては、現像ローラ７１の周速ｖを小周速ｖ２にした場合に、感光体ドラム６１に対する現像ローラ７１の周速比が１未満となり、現像ローラ７１の周速ｖを大周速ｖ１にした場合に、感光体ドラム６１に対する現像ローラ７１の周速比が１以上となっている。なお、以下の説明において、周速比が１未満であるときの状態を、「周速比小」とも称し、周速比が１以上であるときの状態を、「周速比大」とも称する。

具体的に、変速機構２２０は、現像ローラ７１を大周速ｖ１で回転させるための第１ギヤ比で構成される第１伝達機構２２１と、現像ローラ７１を小周速ｖ２で回転させるための第２ギヤ比で構成される第２伝達機構２２２と、モータ２１０からの駆動力の伝達経路を第１伝達機構２２１または第２伝達機構２２２に切り替えるための電磁クラッチ２２３とを備えている。この変速機構２２０では、電磁クラッチ２２３をＯＦＦにすると、モータ２１０からの駆動力が第２伝達機構２２２を介して現像ローラ７１に伝達され、電磁クラッチ２２３をＯＮにすると、モータ２１０からの駆動力が第１伝達機構２２１を介して現像ローラ７１に伝達されるようになっている。

制御部１００は、帯電器６２に対して印加処理を実行する場合には、帯電器６２の帯電ワイヤ６２Ａにワイヤ電圧Ｖｗを印加することで、グリッド電極６２Ｂに帯電電圧の一例としての正のグリッド電圧Ｖｇを印加する。また、制御部１００は、現像ローラ７１に対して電圧を印加する場合には、現像ローラ７１にグリッド電圧Ｖｇよりも小さな正の現像電圧Ｖｂを印加する。さらに、制御部１００は、印加処理において、感光体ドラム６１に対する現像ローラ７１の周速比と、湿度と、温度とに基づいて、グリッド電圧Ｖｇと現像電圧Ｖｂとの電圧差を制御するように構成されている。言い換えると、制御部１００は、図示せぬ記憶部に記憶されたプログラムに基づいて動作することで、電圧差を制御する手段として機能している。

なお、本実施形態では、グリッド電圧Ｖｇを制御することで感光体ドラム６１の表面電位を制御するように構成するが、本発明はこれに限定されず、例えば帯電ワイヤ６２Ａに印加される電圧を制御してもよい。

制御部１００は、図５（ａ），（ｂ）に示す実験結果に基づいて設定された複数のテーブル（図７および図８参照）を参照することで、様々な温湿度環境下に適したグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定するように構成されている。

ここで、図５（ａ），（ｂ）に示す各グラフは、電圧差（Ｖｇ−Ｖｂ）、湿度（Ｈ）および温度（Ｔ）と、感光体ドラム６１の非露光部分にトナーが付着する現象との関係を示す実験結果である。詳しくは、電圧差、湿度および温度を様々な値に設定して、感光体ドラム６１および現像ローラ７１を所定時間駆動させた後に感光体ドラム６１上に付着するトナーの有無を視認する実験の結果である。

各グラフにおいて、第１付着領域は、電圧差が大きな環境下において、帯電量が低くなっているトナーの極性が逆極性、つまり負になることによってトナーの付着が生じたと考えられる領域である。第２付着領域は、電圧差が小さな環境下において、トナーの帯電量の低下とは別の原因でトナーの付着が生じたと考えられる領域である。

付着抑制領域は、トナーの付着量が規定値未満となる領域であり、付着抑制領域における電圧差の上限値および下限値は、温度条件に基づいて決定される。つまり、例えば低湿の環境下において、温度を低温から高温に振ったときに、上記付着が抑制される電圧差の取り得る値によって、付着抑制領域における電圧差の上限値と下限値とが定まる。言い換えると、例えば低湿の環境下において、温度がどのような温度であっても上記付着が抑制される電圧差の範囲が、付着抑制領域と第１付着領域との境界と、付着抑制領域と第２付着領域との境界とによって定まる。

この実験結果によれば、周速比大のときの方が、周速比小のときよりも付着抑制領域が大きくなることが確認された。また、周速比大のときと周速比小のときの両方において、付着抑制領域における電圧差の上限値および下限値は、湿度が高くなるほど、徐々に小さくなることが確認された。

図６に示す各表は、図５に示す各実験結果と、画質等を考慮して設定される、温度・湿度に対応した電圧差を示す表である。具体的に、図６（ａ）に示す周速比大のときの電圧差は、図５（ａ）に示す大きな付着抑制領域の範囲内であって、かつ、良好な画質の形成に適した値に設定されている。詳しくは、温度が１５℃未満の場合には、湿度に関わらず、電圧差を第１電圧差ΔＶ２１とし、温度が１５℃以上、かつ、２０℃未満の場合には、湿度に関わらず、電圧差を第１電圧差ΔＶ２１よりも大きな第２電圧差ΔＶ２２とし、温度が２０℃以上の場合には、湿度に関わらず、電圧差を第２電圧差ΔＶ２２よりも大きな第３電圧差ΔＶ２３としている。

図６（ｂ）に示す周速比小のときの電圧差は、図５（ｂ）に示す小さな付着抑制領域の範囲内であって、かつ、良好な画質の形成に適した値に設定されている。詳しくは、湿度が３０％未満である場合には、温度に関わらず、電圧差を第４電圧差ΔＶ１５としている。湿度が３０％以上、かつ、５０％未満である場合には、温度に関わらず、電圧差を第４電圧差ΔＶ１５よりも小さな第５電圧差ΔＶ１４としている。

湿度が５０％以上、かつ、６０％未満である場合には、電圧差を、温度が３０℃未満のときに第５電圧差ΔＶ１４とし、温度が３０℃以上のときに第５電圧差ΔＶ１４よりも小さな第６電圧差ΔＶ１３としている。湿度が６０％以上、かつ、７０％未満である場合には、電圧差を、温度が２０℃未満のときに第５電圧差ΔＶ１４とし、温度が２０℃以上、かつ、３５℃未満のときに第６電圧差ΔＶ１３とし、温度が３５℃以上のときに第６電圧差ΔＶ１３よりも小さな第７電圧差ΔＶ１２としている。

湿度が７０％以上、かつ、８０％未満である場合には、電圧差を、温度が１０℃未満のときに第５電圧差ΔＶ１４とし、温度が１０℃以上、かつ、２０℃未満のときに第６電圧差ΔＶ１３とし、温度が２０℃以上、かつ、３０℃未満のときに第７電圧差ΔＶ１２とし、温度が３０℃以上のときに第７電圧差ΔＶ１２よりも小さな第８電圧差ΔＶ１１としている。湿度が８０％以上である場合には、電圧差を、温度が１０℃未満のときに第６電圧差ΔＶ１３とし、温度が１０℃以上、かつ、３０℃未満のときに第７電圧差ΔＶ１２とし、温度が３０℃以上のときに第８電圧差ΔＶ１１としている。

つまり、図６（ｂ）に示す周速比小のときの表は、湿度が高いほど、電圧差が小さくなるように構成されている。詳しくは、所定温度における電圧差は、湿度が高いほど、小さくなっている。ここで、湿度が高いほど電圧差が小さいとは、湿度と電圧差が比例の関係にあることを意味するのではなく、湿度が所定の値から高くなった場合には、電圧差が所定の値に対応した値と同じかそれ以上の値となることを意味している。なお、本明細書において「・・・が高いほど・・・が小さい」とは、特に説明を追記しない限り、上述と同じ意味である。

また、周速比小のときの表は、湿度が、第２湿度の一例としての５０％以上である場合には、温度が高いほど、電圧差が小さくなるように構成されている。詳しくは、５０％以上の所定湿度における電圧差は、温度が高いほど、小さくなっている。

また、周速比小のときの第４電圧差ΔＶ１５および第５電圧差ΔＶ１４は、周速比大のときの電圧差の上限値、つまり第３電圧差ΔＶ２３よりも大きな値となっている。そのため、湿度が、第１湿度の一例として５０％未満である場合には、周速比小のときの電圧差ΔＶ１４，Ｖ１５が、周速比大のときの電圧差ΔＶ２１〜ΔＶ２３よりも大きくなっている。

また、周速比小のときの電圧差の上限値である第４電圧差ΔＶ１５と下限値である第８電圧差ΔＶ１１との差は、周速比大のときの電圧差の上限値である第３電圧差ΔＶ２３と下限値である第１電圧差ΔＶ２１との差よりも大きくなっている。また、周速比小のときの電圧差の下限値である第８電圧差ΔＶ１１は、周速比大のときの電圧差の下限値である第１電圧差ΔＶ２１よりも小さくなっている。

制御部１００は、前述した各表で示したように電圧差が周速比・温度・湿度の環境に応じて変化するように、グリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを制御する。詳しくは、制御部１００は、図示せぬ記憶部に記憶された、図７に示す第１帯電用テーブルおよび第２帯電用テーブルと、図８に示す第１現像用テーブルおよび第２現像用テーブルとに基づいて、各電圧Ｖｇ，Ｖｂを制御する。ここで、図７に示す第１帯電用テーブルおよび第２帯電用テーブルは、グリッド電圧Ｖｇを周速比等に基づいて設定するためのテーブルであり、図６に示す各表に基づいて作成される。また、図８に示す第１現像用テーブルおよび第２現像用テーブルは、現像電圧Ｖｂを周速比等に基づいて設定するためのテーブルであって、図６に示す各表に基づいて作成される。

具体的に、図７（ａ）に示す第１帯電用テーブルは、周速比大のときにグリッド電圧Ｖｇを設定するためのテーブルであり、グリッド電圧Ｖｇは、温度および湿度に関わらずに、一定値、詳しくは第３グリッド電圧Ｖｇ３に設定されている。図７（ｂ）に示す第２帯電用テーブルは、周速比小のときにグリッド電圧Ｖｇを設定するためのテーブルであり、湿度が５０％未満である場合には、温度に関わらず、グリッド電圧Ｖｇが第３グリッド電圧Ｖｇ３に設定されている。

湿度が５０％以上、かつ、６０％未満である場合には、グリッド電圧Ｖｇは、温度が３０℃未満のときに第３グリッド電圧Ｖｇ３に設定され、温度が３０℃以上のときに第３グリッド電圧Ｖｇ３よりも小さな第２グリッド電圧Ｖｇ２に設定されている。湿度が６０％以上、かつ、７０％未満である場合には、グリッド電圧Ｖｇは、温度が２０℃未満のときに第３グリッド電圧Ｖｇ３に設定され、温度が２０℃以上のときに第２グリッド電圧Ｖｇ２に設定されている。

湿度が７０％以上、かつ、８０％未満である場合には、グリッド電圧Ｖｇは、温度が１０℃未満のときに第３グリッド電圧Ｖｇ３に設定され、温度が１０℃以上、かつ、３０℃未満のときに第２グリッド電圧Ｖｇ２に設定され、温度が３０℃以上のときに第２グリッド電圧Ｖｇ２よりも小さな第１グリッド電圧Ｖｇ１に設定されている。湿度が８０％以上である場合には、グリッド電圧Ｖｇは、温度が３０℃未満のときに第２グリッド電圧Ｖｇ２に設定され、温度が３０℃以上のときに第１グリッド電圧Ｖｇ１に設定されている。

つまり、図７（ｂ）に示す第２帯電用テーブルは、湿度が高いほど、グリッド電圧Ｖｇが小さくなるように構成されている。詳しくは、所定温度におけるグリッド電圧Ｖｇは、湿度が高いほど、小さくなっている。

図８（ａ）に示す第１現像用テーブルは、周速比大のときに現像電圧Ｖｂを設定するためのテーブルであり、温度が１５℃未満である場合には、湿度に関わらず、現像電圧Ｖｂが第６現像電圧Ｖｂ６に設定されている。

温度が１５℃以上、かつ、２０℃未満である場合には、湿度に関わらず、現像電圧Ｖｂは、第６現像電圧Ｖｂ６よりも小さな第５現像電圧Ｖｂ５に設定されている。温度が２０℃以上である場合には、湿度に関わらず、現像電圧Ｖｂは、第５現像電圧Ｖｂ５よりも小さな第４現像電圧Ｖｂ４に設定されている。

図８（ｂ）に示す第２現像用テーブルは、周速比小のときに現像電圧Ｖｂを設定するためのテーブルであり、湿度が３０％未満である場合には、温度に関わらず、現像電圧Ｖｂが、第４現像電圧Ｖｂ４よりも小さな第１現像電圧Ｖｂ１に設定されている。湿度が３０％以上、かつ、６０％未満である場合には、温度に関わらず、現像電圧Ｖｂは、第１現像電圧Ｖｂ１よりも大きく、かつ、第４現像電圧Ｖｂ４よりも小さな第２現像電圧Ｖｂ２に設定されている。

湿度が６０％以上、かつ、７０％未満である場合には、グリッド電圧Ｖｇは、温度が３５℃未満のときに第２現像電圧Ｖｂ２に設定され、温度が３５℃以上のときに第２現像電圧Ｖｂ２よりも大きく、かつ、第４現像電圧Ｖｂ４よりも小さな第３現像電圧Ｖｂ３に設定されている。湿度が７０％以上、かつ、８０％未満である場合には、現像電圧Ｖｂは、温度が２０℃未満のときに第２現像電圧Ｖｂ２に設定され、温度が２０℃以上のときに第３現像電圧Ｖｂ３に設定されている。湿度が８０％以上である場合には、現像電圧Ｖｂは、温度が１０℃未満のときに第２現像電圧Ｖｄ２に設定され、温度が１０℃以上のときに第３現像電圧Ｖｂ３に設定されている。

つまり、図８（ｂ）に示す第２現像用テーブルは、湿度が高いほど、現像電圧Ｖｂが大きくなるように構成されている。詳しくは、所定温度における現像電圧Ｖｂは、湿度が高いほど、小さくなっている。また、周速比小のときの現像電圧Ｖｂの上限値である第３現像電圧Ｖｂ３は、周速比大のときの現像電圧Ｖｂの下限値である第４現像電圧Ｖｂ４よりも小さくなっている。これにより、周速比小のときの現像電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３は、それぞれ、周速比大のときの現像電圧Ｖｂ４〜Ｖｂ６よりも小さくなっている。

以上のように、制御部１００は、周速比、温度および湿度と図７および図８に示す各テーブルとに基づいてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂの各値を設定するとともに、変速機構２２０の電磁クラッチ２２３のＯＮ・ＯＦＦを切り替えることで周速比を変更する。さらに、制御部１００は、周速比を上げる場合には、電磁クラッチ２２３をＯＦＦからＯＮに切り替えて周速比を小から大に変更した後に、周速比に基づいてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定し直す。

次に、制御部１００によるグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂの設定方法について詳細に説明する。なお、制御部１００による各電圧のＯＮ・ＯＦＦのタイミングや周速比を変更するタイミング等は、公知の方法を採用すればよいため、説明は省略する。

図９に示すように、制御部１００は、まず、印刷指令があったか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印刷指令があったと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、機内温度センサＳＥ１から温度を取得するとともに、湿度センサＳＥ２から湿度を取得する（Ｓ２）。

ステップＳ２の後、制御部１００は、電磁クラッチ２２３の状態がＯＮ状態であるか否かを判断する（Ｓ３）。ステップＳ３において電磁クラッチ２２３の状態がＯＮ状態でないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、周速比小に対応した第２帯電用テーブルおよび第２現像用テーブルと、取得した温度・湿度とに基づいてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定する（Ｓ４）。

ステップＳ３において電磁クラッチ２２３の状態がＯＮ状態であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、画像形成後の所定のタイミングか否か、詳しくは、印刷指令で指示された印刷枚数分の画像形成が終了した後、グリッド電圧Ｖｇを画像形成時の値よりも小さな値に下げるタイミングになったか否かを判断する（Ｓ５）。

ここで、グリッド電圧Ｖｇを下げるタイミングは、最後の用紙Ｓが感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間のニップ部を通り抜けた後であれば、どのようなタイミングに設定してもよい。

ステップＳ５において所定のタイミングでないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、周速比大に対応した第１帯電用テーブルおよび第１現像用テーブルと、温度・湿度とに基づいてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定する（Ｓ６）。なお、電圧の切り替えは、グリッド電圧Ｖｇの変更により表面電位が変化した感光体ドラム６１の表面の一部が現像ローラ７１に到達したときに合わせて現像電圧Ｖｂを変更すべく、グリッド電圧Ｖｇを先に変更し、その所定時間後に現像電圧Ｖｂを変更するようになっている。

ステップＳ５において所定のタイミングであると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、周速比小に対応した帯電用テーブルと、温度・湿度とに基づいてグリッド電圧Ｖｇのみを設定する（Ｓ７）。つまり、ステップＳ７において、現像電圧Ｖｂは変更されないようになっている。

ステップＳ４、ステップＳ６またはステップＳ７の後、制御部１００は、印刷制御が終了したか否かを判断する（Ｓ８）。ここで、印刷制御とは、印刷指令を受けてから、印刷指令で指示された印刷枚数分の用紙Ｓへの画像形成の終了後に行われる公知のクーリング制御が完了するまでの制御をいう。

ステップＳ８において印刷制御が終了していないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＳ３の処理に戻る。ステップＳ８において印刷制御が終了したと判断した場合や（Ｙｅｓ）、ステップＳ１において印刷指令がないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、本制御を終了する。

次に、温度が４０℃以上で、湿度が８０％以上の高温・高湿時における制御部１００の動作の一例を図１０に示すタイムチャートを参照して説明する。

図１０に示すように、制御部１００は、印刷指令を受けると（時刻ｔ１）、モータ２１０に電力を供給してモータ２１０を駆動させるとともに、ステップＳ４の処理においてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定し、グリッド電極６２Ｂへのグリッド電圧Ｖｇの印加を開始する。詳しくは、図７（ｂ）の第２帯電用テーブルによってグリッド電圧Ｖｇを第１グリッド電圧Ｖｇ１に設定し、図８（ｂ）の第２現像用テーブルによって現像電圧Ｖｂを第３現像電圧Ｖｂ３に設定する。

制御部１００は、グリッド電圧Ｖｇの印加開始から所定時間後に、時刻ｔ１において第３現像電圧Ｖｂ３に設定された現像電圧Ｖｂを現像ローラ７１に印加する（時刻ｔ２）。これにより、このときの電圧差は、図６（ｂ）に示す周速比小のときの表の電圧差の下限値である第８電圧差ΔＶ１１となる。

その後、制御部１００は、画像形成を開始するタイミングになると（時刻ｔ３）、電磁クラッチ２２３をＯＮにするとともに、ステップＳ６の処理においてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定する。詳しくは、図７（ａ）の第１帯電用テーブルによってグリッド電圧Ｖｇを第１グリッド電圧Ｖｇ１よりも大きな第３グリッド電圧Ｖｇ３に設定し、図８（ａ）の第１現像用テーブルによって現像電圧Ｖｂを第３現像電圧Ｖｂ３よりも大きな第４現像電圧Ｖｂ４に設定する。そして、電圧の切り替えは、グリッド電圧Ｖｇを先に変更し、その所定時間後に現像電圧Ｖｂを変更する。これにより、電磁クラッチ２２３のＯＮとともにグリッド電圧Ｖｇが第１グリッド電圧Ｖｇ１から第３グリッド電圧Ｖｇ３に上昇し（時刻ｔ３）、その所定時間後に現像電圧Ｖｂが第３現像電圧Ｖｂ３から第４現像電圧Ｖｂ４に上昇する（時刻ｔ４）。

そのため、このときの電圧差は、図６（ａ）に示す周速比大のときの表の電圧差の上限値である第３電圧差ΔＶ２３となる。これにより、周速比大のときの電圧差（ΔＶ２３）が、周速比小のときの電圧差（ΔＶ１１）よりも大きくなっている。

画像形成の終了後所定のタイミングになると（時刻ｔ５）、制御部１００は、ステップＳ７の処理においてグリッド電圧Ｖｇのみを設定する。詳しくは、図７（ｂ）の第２帯電用テーブルによってグリッド電圧Ｖｇを第１グリッド電圧Ｖｇ１に設定する。これにより、時刻ｔ５において、グリッド電圧Ｖｇが、第３グリッド電圧Ｖｇ３から第１グリッド電圧Ｖｇ１に下がる。

その後、電磁クラッチ２２３がＯＦＦされると（時刻ｔ６）、制御部１００は、ステップＳ４の処理においてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定する。詳しくは、グリッド電圧Ｖｇは時刻ｔ５において既に設定された値と同じ値に設定され、現像電圧Ｖｂは、図８（ｂ）の第２現像用テーブルによって第３現像電圧Ｖｂ３に設定される。これにより、時刻ｔ６において、現像電圧Ｖｂが、第４現像電圧Ｖｂ４から第３現像電圧Ｖｂ３に下がる。

その後、制御部１００は、クーリング制御が完了すると（時刻ｔ７）、モータ２１０への電力供給を停止するとともに、グリッド電極６２Ｂおよび現像ローラ７１への各電圧の印加を停止する。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
周速比、温度または湿度の条件が変化した場合であっても、周速比等の条件に基づいてグリッド電圧Ｖｇおよび現像電圧Ｖｂを設定することで電圧差を適切な値にすることができるので、周速比等の変化に関わらず、感光体ドラム６１の非露光部分にトナーが付着する現象を抑えることができる。

周速比小の場合には、湿度が高いほど電圧差を小さくするように構成したので、感光体ドラム６１の非露光部分へのトナーの付着を良好に抑えることができる。ここで、湿度が高いほど、トナーが帯電されにくくなる傾向があり、トナーの帯電量が低くなった状態において周速比を小さくした場合には、感光体ドラム６１の非露光部分にトナーが付着する現象（以下、「第１現象」ともいう。）が発生するおそれがある。第１現象は、電圧差が大きな環境下において高湿により帯電量が低くなっているトナーの極性が逆極性になることによって起こると考えられている。前記した構成では、周速比小の場合において湿度が高いほど電圧差を小さくするので、第１現象を良好に抑制することができる。

周速比小の場合における電圧差の上限値と下限値との差（ΔＶ１５−ΔＶ１１）が、周速比大の場合における電圧差の上限値と下限値との差（ΔＶ２３−ΔＶ２１）よりも大きいので、周速比小の場合における電圧差を環境に適した様々な値に設定することができ、第１現象を良好に抑制することができる。ここで、周速比小の場合には、湿度の変化によるトナーの帯電量の変化の影響を大きく受ける。そのため、周速比小の場合に、周速比大の場合よりも大きな範囲（上限値から下限値までの範囲）において電圧差を決めることで、トナーの帯電量の大きな変化に応じて電圧差を決めることができ、良好に第１現象を抑制することができる。

周速比小の場合には、湿度が高いほどグリッド電圧Ｖｇを小さくするように制御部１００が構成されているので、例えばグリッド電圧を小さくしないで電圧差を小さくする場合に比べ、帯電器６２から感光体ドラム６１への放電を抑えることができる。

湿度が５０％未満である場合には、周速比小であるときの電圧差を、周速比大であるときの電圧差よりも大きくしたので、感光体ドラム６１の非露光部分へのトナーの付着を良好に抑えることができる。ここで、高湿ではない環境下において周速比小で、かつ、電圧差が小さい場合には、トナーの帯電量の低下とは別の原因で、感光体ドラム６１の非露光部分へトナーが付着する現象（以下、「第２現象」ともいう。）が発生しやすい傾向にある。第２現象は、周速比が小さい場合に感光体ドラム６１と現像ローラ７１との間のトナーに加わる摩擦が大きくなることで、感光体ドラム６１から電荷を奪ったトナーの帯電量が高くなる一方、電荷が奪われた感光体ドラム６１の表面電位が下がり、小さな電圧差がさらに小さくなって発生すると考えられている。前記した構成では、高湿ではない環境下において周速比小である場合に、周速比大であるときよりも電圧差を大きくするので、第２現象を良好に抑制することができる。

周速比小の場合における現像電圧Ｖｂを、周速比大の場合における現像電圧Ｖｂよりも小さくしたので、例えば現像電圧を小さくしないで電圧差を大きくする場合に比べ、グリッド電圧Ｖｇを増加させる必要がないので、帯電器６２から感光体ドラム６１への放電を抑制することができる。

周速比を小さな値から大きな値に変更した後に、電圧差を変更するので、第１現象および第２現象を良好に抑えることができる。ここで、周速比小の場合には、周速比大の場合に比べ、第１現象または第２現象が発生しやすい傾向にある（図５参照）。なお、第１現象は、第１付着領域で発生する現象であり、第２現象は、第２付着領域で発生する現象である。そのため、例えば周速比を小さい値から大きな値に変更する前に電圧差を先に変更してしまうと、電圧差が第１付着領域または第２付着領域に入ってしまい、第１現象または第２現象が発生するおそれがある。これに対し、周速比を小から大に変更した後に電圧差を変更することで、付着抑制領域が広がった後に電圧差が変更されるので、第１現象または第２現象を良好に抑制することができる。

周速比小で、かつ、湿度が５０％以上である場合には、温度が高いほど電圧差を小さくするので、第１現象を良好に抑えることができる。ここで、湿度がある程度高い状況においては温度が高いほど、トナーが帯電されにくくなる傾向があり、このようにトナーの帯電量が低くなった状態において、仮に周速比を小さくし、電圧差を大きくした場合には、第１現象が発生するおそれがある。前記した構成では、周速比小で、かつ、湿度が５０％以上である場合において、温度が高いほど電圧差を小さくするので、第１現象を良好に抑制することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。

前記実施形態では、周速比を２段階で切り替える構成に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、例えば周速比を３段階以上で切り替える構成に本発明を適用してもよい。例えば、図１１に示すように、前記実施形態における周速比小のときの周速比よりも大きく、かつ、周速比大のときの周速比よりも小さな周速比（以下、中程度の周速比ともいう。）にも切り替えることができる構成に本発明を適用してもよい。ここで、本願発明者は、図５および図１１に示すように、周速比が大きくなるほど付着抑制領域が広がっていくことを発見した。そのため、周速比が中程度である場合の付着抑制領域の範囲に入るように、グリッド電圧および現像電圧を設定することで、中程度の周速比においても感光体ドラム６１の非露光部分へのトナーの付着を抑えることができる。

前記実施形態では、感光体として感光体ドラム６１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体であってもよい。

前記実施形態では、帯電器としてスコロトロン型の帯電器６２を例示したが、本発明はこれに限定されず、帯電器は、例えばコロトロン型の帯電器であってもよいし、感光体に接触する帯電ローラであってもよい。

前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、現像剤として正帯電性のトナーを例示したが、本発明はこれに限定されず、負帯電性のトナーであってもよい。なお、この場合には、グリッド電圧や現像電圧等は、極性のみを、負のトナーに合わせて負に変更すればよく、その大きさ（絶対値）は前記実施形態と同様の関係にすればよい。

１ レーザプリンタ
６１ 感光体ドラム
６２ 帯電器
７１ 現像ローラ
１００ 制御部
ＳＥ２ 湿度センサ

Claims (12)

1. 回転駆動される感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電器と、
   前記感光体に接触して回転し、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラと、
   湿度を検出する湿度センサと、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記帯電器に帯電電圧を印加し、かつ前記現像ローラに現像電圧を印加する印加処理を実行し、
   前記印加処理において、
   画像形成を開始する前には、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を１未満に設定して、湿度が高いほど、前記帯電電圧と前記現像電圧との電圧差を小さくし、
   画像形成を開始するときに、前記周速比を１未満の値から１以上の値に変更し、前記電圧差を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記周速比が１未満の場合における前記電圧差の上限値と下限値との差は、前記周速比が１以上の場合における前記電圧差の上限値と下限値との差よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記周速比が１未満の場合における前記電圧差の下限値は、前記周速比が１以上の場合における前記電圧差の下限値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記周速比が１未満の場合には、湿度が高いほど、前記帯電電圧を小さくすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記周速比が１以上の場合には、湿度に関わらず、前記帯電電圧を一定値とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、湿度が第１湿度未満である場合には、前記周速比が１未満であるときの前記電圧差を、前記周速比が１以上であるときの前記電圧差よりも大きくすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記周速比が１未満の場合における現像電圧は、前記周速比が１以上の場合における現像電圧よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 温度を検出する温度センサを備え、
   前記制御部は、前記周速比と前記湿度と前記温度とに基づいて、前記帯電電圧と前記現像電圧との電圧差を制御することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記周速比が１未満で、かつ、湿度が第２湿度以上である場合には、温度が高いほど、前記電圧差を小さくすることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記周速比が１以上の場合には、湿度に関わらず、温度が高いほど、前記電圧差を大きくすることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像形成装置。
11. 感光体を帯電させる帯電器に印加する帯電電圧と、前記感光体に接触して回転し、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラに印加する現像電圧とを制御する制御方法であって、
    画像形成を開始する前には、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を１未満に設定して、湿度が高いほど、前記帯電電圧と前記現像電圧との電圧差を小さくし、
    画像形成を開始するときに、前記周速比を１未満の値から１以上の値に変更し、前記電圧差を変更することを特徴とする制御方法。
12. 感光体を帯電させる帯電器に印加する帯電電圧と、前記感光体に接触して回転し、前記感光体に現像剤を供給する現像ローラに印加する現像電圧とを制御する制御部を動作させるプログラムであって、
    前記制御部を、
    画像形成を開始する前には、前記感光体に対する前記現像ローラの周速比を１未満に設定して、湿度が高いほど、前記帯電電圧と前記現像電圧との電圧差を小さくし、画像形成を開始するときに、前記周速比を１未満の値から１以上の値に変更し、前記電圧差を変更する手段として機能させることを特徴とするプログラム。

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