JP2009053397A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファーストプリントまでの時間を短くしても、画像形成開始直後から画像の濃度低下や濃度ムラ等の不具合を抑制して、常に安定した画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、感光体１１と、該感光体１１を所定の電位に帯電させる帯電器１２と、帯電された感光体１１を露光して静電潜像を形成する露光器１４と、トナーを収容し感光体１１上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像器１６と、現像器１６に交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する電源９０と、前回の画像形成から次回の画像形成までの停止時間を検出する停止時間検出部８２と、画像形成における印刷枚数を数える枚数計数部８３とを備える。この停止時間検出部８２が所定値以上の停止時間を検出すると、枚数計数部８３の計数結果に応じて、現像器１６に印加するバイアス電圧を補正するバイアス補正部８５を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置における画像の安定化技術に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器で一様に帯電した感光体表面に、レーザ等の露光器によってレーザを感光体表面に照射することにより、静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器によりトナー像として現像した後、そのトナー像を転写部材で用紙に転写し、定着器で用紙上のトナー像を該用紙上に定着して出力している。

そして、１成分現像方式の現像器として、現像ローラ上に規制部材を配し、規制部材を通過時にトナーを帯電させると同時に薄層に形成し、現像ローラを感光体に近接させた状態で、現像ローラにＡＣ成分とＤＣ成分からなる現像バイアス電圧を印加して、感光体上の静電潜像と現像ローラの電位差によって、現像を行う方法が用いられており、一般に現像特性は現像バイアス電圧によって変化する。

現像特性は、装置の使用環境や使用枚数によって大きく変動する。これは、主に使用環境や使用枚数によってトナーが劣化したり、特性が変化したりするためである。トナーが劣化してくると、トナーの帯電能力が変化し、現像ローラ上のトナーの電荷が変化する場合がある。現像ローラを回転させ続け、トナーに電荷を与え続けることにより、トナーの電荷は均一になり安定するが、長時間放置後の画像形成では、現像ローラ上のトナーの電荷が安定していない状態で画像形成が行われるため、画像上に不具合を生じる。具体的には、長時間放置後の画像形成では、印字開始直後のトナーの電荷が不均一になり、逆極性に帯電したトナーや帯電が不十分なトナーによるカブリ現象が発生したり、トナーの帯電が低くなり、現像能力が低下するために画像濃度の低下が発生する。

そこで、特許文献１では、帯電された感光体を露光して静電潜像を形成する露光器と、感光体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器とを備える画像形成装置において、前回から次回の画像形成までの停止時間や湿度環境を検出し、停止時間や湿度の検出結果に応じて、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数及び／又は振幅を設定するとともに、停止時間や湿度の検出結果に応じて、最適な階調補正データを選択している。そして、露光器が該階調補正データに基づいて露光量を制御して感光体に静電潜像を形成するが、現像前に現像ローラに該現像バイアス電圧を印加して予備回転させて、トナーの帯電を十分に安定させる。トナーの帯電が安定すると、現像器が感光体上に形成された静電潜像を現像して、画像の安定化を図っていた。

しかしながら、近年、１成分現像方式の画像形成装置においては、操作レスポンスの高速化やプリントスピードの高速化への対応に伴って、画像形成開始の操作指示からファーストプリントまでの時間を短くする要求があり、上述した従来技術では、ファーストプリントまでの時間を短くすると、現像前に現像ローラに該現像バイアス電圧を印加して予備回転させる時間を十分に確保することが難しくなり、トナーの帯電量が低下した状態から現像を始めなくてはならないという問題があった。このようにファーストプリントまでの時間を短くすると、画像の濃度低下や濃度ムラ等の不具合が発生し、十分に画像を安定化することが難しいという課題があった。
特開２００５−９９２６０号公報（段落［００１２］、図１）

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ファーストプリントまでの時間を短くしても、画像形成開始直後から画像の濃度低下や濃度ムラ等の不具合を抑制して、常に安定した画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、感光体と、該感光体を所定の電位に帯電させる帯電器と、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光器と、トナーを収容し前記感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像器と、前記現像器に交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する電源と、前回の画像形成から次回の画像形成までの停止時間を検出する停止時間検出部と、画像形成における印刷枚数を数える枚数計数部とを備える画像形成装置において、前記停止時間検出部が所定値以上の画像形成の停止時間を検出すると、前記枚数計数部の計数結果に応じて、前記電源のバイアス電圧を補正するバイアス補正部を備えることを特徴としている。

この構成によれば、画像形成の停止時間及び画像形成の開始時からの印刷枚数に応じて、キャリブレーション処理等に基づく現像バイアス電圧の基準値を補正すると、トナーの帯電が不十分であっても、トナーの感光体への飛翔性能が画像形成の開始時からの印刷枚数に係わらず略同一になる。また、現像前にトナーの帯電を十分に安定させる現像ローラの予備回転を採用しなくてもよい。

また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記バイアス補正部は、交流電圧の振幅を補正することを特徴としている。この構成によれば、画像形成の開始時からの印刷枚数に係わらず、トナーの感光体への飛翔性能が向上して、ベタ画像の濃度低下を抑制するとともに、ハーフトーン画像の画像ムラを抑制する。

また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記バイアス補正部は、交流電圧の振幅と直流電圧値を補正することを特徴としている。この構成によれば、画像形成の開始時からの印刷枚数に係わらず、濃度低下や濃度ムラ等の画像の不具合を抑制する。

請求項１に記載の発明によれば、画像形成の停止時間及び画像形成の開始時からの印刷枚数に応じて、キャリブレーション処理等に基づく現像バイアス電圧の基準値を補正すると、トナーの帯電が不十分であっても、トナーの感光体への飛翔性能が画像形成の開始時からの印刷枚数に係わらず略同一になるために、ファーストプリントから濃度低下や濃度ムラ等の画像の不具合を抑制して、常に安定した画像を得ることができる。またトナーの帯電を十分に安定させる現像ローラの予備回転を採用しなくてもよいので、ファーストプリントまでの時間を短くすることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、画像形成の開始時からの印刷枚数に係わらず、トナーの感光体への飛翔性能が向上して、ベタ画像の濃度低下を抑制するとともに、ハーフトーン画像の画像ムラを抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、画像形成の開始時からの印刷枚数に係わらず、濃度低下や濃度ムラ等の画像の不具合を抑制することができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明するための模式断面図である。

画像形成装置１は、画像形成部１０、トナー補給装置２０、中間転写部２４、給紙部３０、用紙搬送部３５、２次転写部４５及び定着装置４７等から構成される。

図１に示すように、画像形成部１０は、ロータリー式現像ユニット２、感光体１１、帯電器１２、ドラムクリーニング装置１３及び露光器１４等を備える。

感光体１１は、像担持体として表面に静電潜像が形成されるものであり、画像形成装置１のほぼ中央で回転駆動される（回転方向を矢印で図示）。その回転軸（不図示）は、図１の紙面に対して垂直に延びて設けられる。又、感光体１１は、アモルファスシリコンやＯＰＣ感光体等の感光層を有するように形成される。

帯電器１２は、ローラで形成され、感光体１１の表面を一様に帯電させるため、感光体１１と接しており、回転可能に支持される。帯電器１２の上部には、帯電器１２に付着している付着物をクリーニングするクリーナー１２ａが設けられる。

ドラムクリーニング装置１３は、図１における感光体１１の右側方に設けられていて、感光体１１の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのものである。

ロータリー式現像ユニット２は、感光体１１に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するためのものであり、図１における感光体１１の左側方に隣接して設けられる。又、ロータリー式現像ユニット２は、ロータリーラック１５と、ロータリーラック１５に支持された４つの現像器１６Ｂ（ブラック）、１６Ｙ（イエロー）、１６Ｃ（シアン）、１６Ｍ（マゼンタ）とを有し、軸１５ａを中心として回転自在な円筒形状である。軸１５ａは、ロータリーラック１５の中心を通り、その軸線方向は、感光体１１の回転軸の軸線方向と平行である。

ロータリーラック１５は、軸１５ａの中心から放射状に延びる仕切り枠１５ｂによって円周方向に４等分された４つの区画を有している。各区画には、ブラック、イエロー、シアン及びマゼンタの４つのトナー色に対応した現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍが配置され、各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍは、それぞれ同様の構成である。そして、ロータリー式現像ユニット２が回転すると、各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍの現像ローラ５３が、感光体１１に所定の隙間を有しつつ対向する。尚、各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍの詳細な構成については、後述する。

露光器１４は、外部のコンピュータ等からの画像情報に基づいて、感光体１１を走査露光するためのものであり、ロータリー式現像ユニット２の上方に設けられる。露光器１４にレーザ光１４Ｌを出力させるためのデータは、画像情報を受け付けるデータ処理部１７により作成される。そして、露光器１４からはレーザ光１４Ｌが、発射される。レーザ光１４Ｌは、レーザ光１４Ｌの光路上に設けられた反射ミラー１８により感光体１１の表面に照射される（２点鎖線にてレーザ光１４Ｌを図示）。尚、露光器１４は、その内部の構成として、レーザ光源、ポリゴンミラー及びポリゴンミラー駆動用モータ等を有している（不図示）。

トナー補給装置２０は、トナー収納容器２１及びトナー補給部材２２等から構成される。トナー収納容器２１は、感光体１１及び中間転写ベルト２５の上方に設けられ、各色のトナーに対応して、図１の紙面垂直方向に並べて４つ配置されている。各トナー収納容器２１はロータリー式現像ユニット２の各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍに対して補給するトナーを収納する部分である。即ち、各トナー収納容器２１は、それぞれ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのいずれかの色のトナーを収容する。尚、トナー収納容器２１は、図１では、１つのトナー収納容器２１以外は不可視となっている。

トナー補給部材２２は、感光体１１の上方において、露光器１４とトナー収納容器２１との間のスペースに配置されていて、上下動可能に構成され、各色に対応して４本設けられる。各トナー補給部材２２は、対応するトナー収納容器２１とパイプやホース等で接続され、トナー収納容器２１に収容された各色のトナーを対応する各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍに供給する。

中間転写部２４は、感光体１１に形成された各色のトナー像が順次転写される中間転写ベルト２５と、中間転写ベルト２５を張架し回転駆動させるための駆動ローラ２６と、テンションローラ２７と、感光体１１と中間転写ベルト２５を介して対向する１次転写ローラ２８と、１次転写ローラ２８の近傍であって駆動ローラ２６と１次転写ローラ２８との間に設けられた従動ローラ２８ａと、中間転写ベルト２５を清掃するためのベルトクリーニング装置２９等から構成されている。各ローラに張架された中間転写ベルト２５は、回転して感光体１１と１次転写ローラ２８のニップを通過し、各色のトナー像が順次１次転写され、各色のトナー像が後に２次転写部４５で用紙Ｐに転写される。

濃度センサ７１は、中間転写ベルト２５に対面し、テンションローラ２７と駆動ローラ２６との間に配置され、中間転写ベルト２５上に形成された各色のトナー像からなるパッチパターンの濃度を測定するものである。測定された濃度の信号が後述する画像形成制御手段に出力され、画像形成制御手段がその測定結果に基づくキャリブレーション処理により画像濃度の補正を行う。

給紙部３０は、給紙カセット３１、手差しトレイ３２等から構成される。画像形成装置１の底部には、用紙Ｐが載置される載置板３１ａを有する給紙カセット３１が設けられる。又、給紙部３０は、載置板３１ａ上の用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すために給紙カセット３１の右上部にピックアップローラ３３と、ピックアップローラ３３の右方に重送防止ローラ対３４を有する。更に、装置右側面には、別途給紙できるように手差しトレイ３２が設けられる。そして、手差しトレイ３２にも用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すためのピックアップローラ３３が設けられる。

用紙搬送部３５は、画像形成装置１内で用紙Ｐを搬送するためのものである。用紙搬送部３５は、給紙部３０から２次転写ローラ４６に至る第１搬送路３６と、２次転写ローラ４６から定着装置４７を経て画像形成済みの用紙Ｐを排出するための用紙排出口４２に至る第２搬送路３７と、定着装置４７よりもシート搬送方向下流側における第２搬送路３７の途中から第１搬送路３６の途中をつなぐように設けられる反転搬送路３８等から構成される。第２搬送路３７の最後端には、排出された用紙Ｐを受け止めるための排出トレイ４３が設けられる。尚、用紙搬送方向は、矢印で図示している。

湾曲部３９が、給紙カセット３１から送り出された用紙Ｐの搬送方向を逆にするため第１搬送路３６に設けられる。又、湾曲部３９上部では、手差しトレイ３２からの搬送路が合流する。２次転写ローラ４６の手前には、用紙Ｐの搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対４０が配置される。これら要素が設けられる搬送路には、搬送ローラ対４１が複数設けられ、又、用紙Ｐを案内するガイド板（不図示）も適宜設けられる。

２次転写部４５は、２次転写ローラ４６及び駆動ローラ２６から構成される。２次転写ローラ４６は、中間転写ベルト２５に転写されたトナー像を、２次転写ローラ４６と中間転写ベルト２５の間に挟まれるように搬送される用紙Ｐに転写するためのものである。そのため、２次転写ローラ４６は、駆動ローラ２６と中間転写ベルト２５を介してニップを形成するように、回転可能かつ中間転写ベルト２５と接離自在に支持される。又、この２次転写ローラ４６には、電圧印加手段（不図示）によって、所定のタイミングで用紙Ｐにトナーが転写されるようにするための電圧が印加される。

定着装置４７は、用紙Ｐに転写されたトナーを溶融定着させるためのものであり、第２搬送路３７の途中であって、ロータリー式現像ユニット２の下方に設けられる。この定着装置４７は、ヒータを内蔵する加熱ローラ４８とこれに圧接する加圧ローラ４９とを有し、両ローラ間に用紙Ｐを挟持して搬送する。トナーは加熱・加圧され用紙Ｐに定着する。

次に、画像形成動作について説明する。この画像形成装置１は、入力された画像データに基づき、以下のように画像形成動作を実行する。

まず、帯電器１２により感光体１１が帯電される。この感光体１１に対して、画像データが入力されたデータ処理部１７からのデータに従い、露光器１４が感光体１１の表面の走査露光を行い、感光体１１には静電潜像が形成される。次に、ロータリー式現像ユニット２が図１中の反時計方向に回転され、対応する色の現像器１６のいずれかが感光体１１に対向する。この状態で、感光体１１の静電潜像が対応する色のトナー供給によって現像される。現像されたトナー像は、中間転写ベルト２５に転写される。感光体１１上に転写後に残留したトナー等は、ドラムクリーニング装置１３により清掃される。以上の動作を各色順次繰り返し、中間転写ベルト２５上にはフルカラーのトナー像が形成される。

一方で、給紙部３０において、給紙カセット３１又は手差しトレイ３２から１枚の用紙Ｐがピックアップローラ３３により取り出され、レジストローラ対４０まで搬送される。その後、用紙Ｐは、レジストローラ対４０から中間転写ベルト２５上のトナー像にタイミングを合わせて搬送され、２次転写部４５に案内される。２次転写ローラ４６は、中間転写ベルト２５に当接しつつ所定の電圧が印加され、中間転写ベルト２５上のトナー像が用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは第２搬送路３７により定着装置４７に案内され、この定着装置４７により用紙Ｐにトナー像が定着する。定着された用紙Ｐが分岐爪４４を経て、用紙排出口４２から排出トレイ４３に排出される。

次に、ロータリー式現像ユニット２に支持される各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍについて、図２を参照しつつ説明する。ここで、各現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍの有する構成は同様であるから、以下の説明及び図面の符号については、特に示さない限り、Ｂ、Ｙ、Ｃ、Ｍの符号を省略し現像器１６と統一して説明する。従って以下の説明は、特に説明がない限り現像器１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍに共通して適用される。

図２は、本発明の実施形態に係る現像器１６の概略構成を示す断面図である。現像器１６は、枠体５１、仕切り部材５２、現像ローラ５３、供給ローラ５４、規制部材５５、撹拌部材５６等により構成される。

枠体５１は、現像器１６の底部である、図２に示す下側の内壁部分５１ａと、図２に示す上側の内壁部分５１ｂ等で現像器１６の外殻を構成するものである。この内部に各部材が備え付けられ、トナーを収容している。

仕切り部材５２は、第１仕切り部材６１と第２仕切り部材６２から構成される。仕切り部材５２がトナー供給部５８とトナー収容部５９に隔てられる。トナー供給部５８は、感光体１１にトナーを供給する部分であり、現像ローラ５３、供給ローラ５４、規制部材５５等が配され、トナー収容部５９には、撹拌部材５６が配される。第１仕切り部材６１と第２仕切り部材６２との間の部分は、トナーがトナー収容部５９からトナー供給部５８に移動するための通路部６４となっている。

現像ローラ５３は、一部が枠体５１から露出し、感光体１１（図２において一部を破線で図示）に一定の隙間を有しつつ、対向配置され軸心５３ｂを中心に回転可能に支持され、電源９０が接続される。電源９０は現像ローラ５３に交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する。そして、後述する規制部材５５により帯電したトナー薄層が形成された現像ローラ５３が、感光体１１に対向させられ、現像ローラ５３と感光体１１との電位差により、感光体１１に対しトナーを供給する。尚、現像ローラ５３と枠体５１の間には、トナーの漏れ出し防止のためシール部材５３ａが設けられる。

規制部材５５は、軸線５３ｂ方向に延在するフィルム状、又はブレード状に形成され、一端部が枠体５１の支持部材６６に固定保持され、他端部が現像ローラ５３に当接して、現像ローラ５３が回転すると、現像ローラ５３上にトナーの薄層を形成するためのものであり、更に、摩擦によりトナーを帯電させる機能も有する。

供給ローラ５４は、発泡成形されたポリウレタン等で形成され、その表面でトナーを担持し、現像ローラ５３にトナーを供給・搬送する。そのため、供給ローラ５４は、回転可能かつ供給ローラ５４の軸線５４ｂと現像ローラ５３の軸線５３ｂは平行になるように支持され、ギア、モータ等から構成される駆動機構（不図示）により、現像ローラ５３と同方向に回転される（図２の時計方向）。そして、供給ローラ５４は、現像ローラ５３と供給ローラ５４の接触部分において、図２の上方の接触部分（規制部材５５の近傍）では、現像ローラ５３にトナーを供給し、図２の下方の接触部分（内壁部分５１ａの近傍）では、現像に使用されなかったトナーを掻き取るという機能を果たす。

撹拌部材５６は、トナー収容部５９内のトナーを撹拌するためのものであり、供給ローラ５４、現像ローラ５３と軸線が平行かつ並列して設けられ、軸部５６ａ及び撹拌羽根５６ｂ等により構成される。軸部５６ａはトナー収容部５９内を架け渡されるようにして設けられ回転可能に支持される。

現像動作について説明する。撹拌部材５６が回転すると、トナーが撹拌されながら、撹拌羽根５６ｂによりトナー収容部５９内で跳ね上げられる。跳ね上げられたトナーは、通路部６４に入り込み、トナー供給部５８に搬送される。供給ローラ５４が回転すると、トナーは現像ローラ５３に搬送され、現像ローラ５３が規制部材５５に当接しながら回転すると、帯電したトナー薄層が現像ローラ５３上に形成される。さらに現像ローラ５３に電源９０によりバイアス電圧が印加されると、現像ローラ５３上のトナーは感光体１１に供給され、感光体１１上の静電潜像がトナー像として形成される。現像に用いられず現像ローラ５３上に残ったトナーは、現像ローラ５３がさらに回転して供給ローラ５４に掻きとられて、トナー供給部５８内に戻され、現像が完了する。

次に、キャリブレーション処理と現像バイアス電圧の制御について、図３〜図５に基づいて説明する。図３は、本発明の実施形態である画像形成装置の現像バイアス電圧を制御する画像形成制御手段と電源手段を示すブロック図であり、図４は、現像バイアス電圧を補正する補正テーブルを示す図であり、図５は、現像バイアス電圧を制御するフローチャートである。

図３に示すように、画像形成制御手段８０は、バイアス制御部８１、停止時間検出部８２、枚数計数部８３を備える。

バイアス制御部８１は、パッチパターンの濃度を測定した濃度センサ７１から各色の濃度の信号が入力されると、メモリに記憶された各色のトナーの基準濃度と入力された各色のトナーの測定濃度を比較して、各色トナーの基準濃度に対する各色トナーの測定濃度のズレ量を求めるキャリブレーション処理を行う。そして、次回の印刷時から、中間転写ベルト２５上に形成されるトナー像の濃度のズレ量が無くなるように、現像ローラ５３に印加するバイアス電圧が切り換えられる。切り換えられたバイアス電圧は、交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐ及びデューティ値は各現像器１６の現像性に基づいて設定され、直流バイアス電圧の電圧値Ｖｄｃは、例えば６０Ｖに設定されて、新たな基準値としてメモリに記憶され、そしてバイアス設定部８４に送信される。このキャリブレーション処理は、画像形成装置１の電源投入後の立ち上げ時や所定の枚数の印刷完了後に実施される。

停止時間検出部８２は、前回の画像形成から次回の画像形成時までの停止時間を検出するものである。停止時間検出部８２では、タイマにより現像器１６の最後の現像が終了してから次回の現像器１６の作動が開始されるまでの時間がカウントされて、その検出した停止時間をバイアス変換部８５に送信する。

枚数計数部８３は、次回の画像形成時において次に印刷する印刷枚数を算出するものである。枚数計数部８３では、停止していた現像器１６の作動が開始された時からの印刷済みの枚数をカウントして、そのカウント値に基づいて次に印刷する印刷枚数を割り出し、その印刷枚数のデータをバイアス変換部８５に送信する。

バイアス変換部８５は、バイアス設定部８４から送信されるバイアス電圧の基準値と、停止時間検出部８２から送信される停止時間と、枚数計数部８３から送信される印刷枚数値に基づいて、現像器１６に印加するバイアス電圧を決定する。

つまり、バイアス変換部８５は、画像形成の停止時間と印刷枚数値に応じて基準バイアス電圧を補正する補正テーブルをメモリから読み出す。そして、バイアス変換部８５は、その補正テーブルに基づいて、停止時間検出部８２及び枚数計数部８３から送信される各信号に応じてバイアス設定部８４から送信された基準値を補正して、バイアス電圧を決定する。そのバイアス電圧値が電源９０に送信される。

図４に補正テーブルを示す。図４は、停止時間と印刷枚数に応じて、補正されるバイアス電圧を示し、その縦欄が現像器１６の停止時間（単位は秒）を示し、その横欄は印刷枚数を示す。また、「Ｖｐ−ｐ補正」は振幅Ｖｐ−ｐの基準値からの補正量を示し、「Ｖｄｃ補正」は直流電圧値Ｖｄｃの基準値からの補正量を示し、「無し」は、バイアス電圧がバイアス変換部８５から送信される基準値で設定されることを示す。

図４に示すように、画像形成の停止時間が６０秒未満である場合には、先回の画像形成からの停止時間が短いために、トナー層の電位が極端に低下することがないので、キュリブレーション処理に基づく現像バイアス電圧の基準値が補正されることなく、現像が行われても、画像の濃度低下や濃度ムラが発生しない。

また、図４に示すように、画像形成の停止時間が６０秒以上３６０秒未満である場合には、先回の画像形成からの停止時間が比較的に長いために、停止時間が６０秒未満である場合に比べると、トナー層の電位が非常に低下しているので、印刷枚数が１枚目である現像では、交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐ及び直流電圧値Ｖｄｃを基準値に対して上昇させるように補正すると、画像の濃度低下や濃度ムラが発生しない。２枚目以降の印刷では、１枚目の印刷時に現像バイアス電圧を上昇させる補正をおこなっているために、トナー電位が上がっているので、現像バイアス電圧を基準値に設定しても、画像の濃度低下や濃度ムラが発生しない。

また、図４に示すように、画像形成の停止時間が３６０秒以上である場合には、先回の画像形成からの停止時間が長くなっているために、停止時間が６０秒以上３６０秒未満である場合に比べると、トナー層の電位がさらに低下しているので、印刷枚数が１枚目及び２枚目である現像では、交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐ及び直流電圧値Ｖｄｃを基準値に対して上昇させるように補正するが、２枚目の印刷では、１枚目の印刷時より直流電圧値Ｖｄｃを低く補正しても、１枚目の印刷とともに画像の濃度低下や濃度ムラが発生しすることがない。３枚目以降の印刷では、１枚目、２枚目の印刷時に現像バイアス電圧を上昇させる補正をおこなっているために、トナー電位が上がっているので、現像バイアス電圧を基準値に設定しても、画像の濃度低下や濃度ムラが発生しない。

次に、本発明の画像形成装置における現像バイアス電圧の制御について、図２〜図４を参照しながら、図５のステップに従い説明する。

画像形成動作スタート後、ステップＳ１で、前回の画像形成からの経過時間を検知し、経過時間が６０秒未満であるなら、ステップＳ２で、キュリブレーション処理に基づく基準値の交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐ、直流電圧値Ｖｄｃを設定して、ステップＳ３で、その基準値の現像バイアス電圧が電源９０に印加され、現像が行われる。

ステップＳ１で前回の画像形成からの経過時間が６０秒以上であり、３６０秒未満であるなら（ステップＳ４のＹＥＳ）であるなら、ステップＳ５で現在の印刷枚数を判定する。印刷枚数が１枚目であるなら（ステップＳ５でＹＥＳ）、トナー電位が低下しているので、スッテップＳ６で、基準値の交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐに１００Ｖを追加し、基準値の直流電圧値Ｖｄｃに１５Ｖを追加する補正を行い、ステップＳ３で、補正した現像バイアス電圧が電源９０に印加され、現像が行われる。

ステップＳ５で現在の印刷枚数が２枚目以降であるなら（ステップＳ５でＮＯ）、１枚目の印刷時における現像バイアス電圧の補正によりトナー電位が上がっているので、スッテップＳ７で、基準値の交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐ、直流電圧値Ｖｄｃを設定して、ステップＳ３で、その基準値の現像バイアス電圧が電源９０に印加され、現像が行われる。

ステップＳ４で、前回の画像形成からの経過時間が３６０秒以上であるなら（ステップＳ４のＮＯ）であるなら、ステップＳ８で現在の印刷枚数を判定する。印刷枚数が１枚目であるなら（ステップＳ８でＹＥＳ）、画像形成からの経過時間が長くなっているためにトナー電位が一層低下しているので、ステップＳ９で、基準値の交流電圧の振幅Ｖｐ−ｐに１００Ｖを追加し、基準値の直流電圧値Ｖｄｃに３０Ｖを追加する補正を行い、ステップＳ３で、補正した現像バイアス電圧が電源９０に印加され、現像が行われる。

ステップＳ８で現在の印刷枚数が１枚目でなく（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ１０で２枚目であるなら（ステップＳ１０でＹＥＳ）、経過時間が長くなっているが１枚目の現像バイアス電圧の補正によりトナー電位が上がっているので、スッテップＳ１１で、交流電圧の振幅Ｖｐ−ｐの補正量を１枚目の印刷と同様に１００Ｖにして、直流電圧値Ｖｄｃの補正量を１枚目の印刷から下げて１５Ｖにして、ステップＳ３で、補正した現像バイアス電圧が電源９０に印加され、現像が行われる。

ステップＳ１０で現在の印刷枚数が３枚目以降であるなら（ステップＳ１０でＮＯ）、１枚目及び２枚目の印刷時における現像バイアス電圧の補正によりトナー電位が上がっているので、スッテップＳ１２で、基準値の交流バイアス電圧の振幅Ｖｐ−ｐ及び直流電圧値Ｖｄｃを設定して、ステップＳ３で、その基準値の現像バイアス電圧が電源９０に印加され、現像が行われる。

以上のように画像形成の停止時間が長い場合に、現像バイアス電圧を補正して現像すると、図６、図７に示す結果の画像が得られた。図６は、ベタ画像において印刷枚数に対する画像濃度の変化を示す図であり、図７は、ハーフトーン画像（５０％のハーフトーン）において印刷枚数に対する画像濃度の変化を示す図である。各図は、横軸に印刷枚数（印字枚数）、縦軸に透過濃度ＴＤを示し、１分間（１ｍｉｎ放置）、６分間（６ｍｉｎ放置）及び１０分間（１０ｍｉｎ放置）の停止時間をパラメータにしたものである。

図６に示すように、ベタ画像では１枚目から３枚目までの印刷において、上述の現像バイアス電圧の補正を行うことにより、目標とする透過濃度ＴＤ１．１〜１．２内にあり、画像濃度が高くなっている。尚、参考に現像バイアス電圧の補正を行わない場合の画像濃度を図８に示す。図８に示すように、停止時間１０分間（１０ｍｉｎ放置）の１枚目の印刷は、目標の画像濃度を大きくずれている。また、１枚目の印刷において、停止時間１０分間（１０ｍｉｎ放置）と停止時間１分間（１ｍｉｎ放置）の各印刷では、透過濃度ＴＤの差が０．０８程度あるが、図６に示すように、１枚目の印刷で現像バイアス電圧の補正を行うと、透過濃度ＴＤの差が０．０３程度に改善している。

一般にハーフトーン画像では、画像形成の開始時の印刷ではトナー層電位が低下しているために、画像にスジ、ピッチムラが発生するおそれがある。この画像改善のために、交流電圧のデューティまたは直流電圧値のみを上げても、トナーが感光体１１に十分に飛翔することがなく、濃度ムラが残存するが、本実施形態のように交流電圧の振幅Ｖｐ−ｐを補正することにより、トナーの感光体１１への飛翔性能が向上して、１枚目〜３枚目の印刷におけるハーフトーン画像の画像ムラを抑制することができ、また画像濃度が安定している。

上記実施形態によれば、画像形成装置１は、感光体１１と、該感光体１１を所定の電位に帯電させる帯電器１２と、帯電された感光体１１を露光して静電潜像を形成する露光器１４と、トナーを収容し感光体１１上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像器１６と、現像器１６に交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する電源９０と、前回の画像形成から次回の画像形成までの停止時間を検出する停止時間検出部８２と、画像形成における印刷枚数を数える枚数計数部８３とを備える。この停止時間検出部８２が所定値以上の停止時間を検出すると、枚数計数部８３の計数結果を応じて、現像器１６に印加するバイアス電圧を補正するバイアス補正部８５を備える。

このことによって、画像形成の停止時間及び画像形成の開始時からの印刷枚数に応じて、キャリブレーション処理に基づく現像バイアス電圧の基準値を補正すると、トナーの感光体１１への飛翔性能を画像形成開始時の１枚目の印刷から印刷枚数に係わらず、略同一にすることができるために、画像形成開始時の１枚目の印刷から濃度低下や濃度ムラ等の画像の不具合を抑制して、常に安定した画像を得ることができる。またトナーの帯電を十分に安定させる現像ローラ５３の予備回転を採用しなくてもよいので、ファーストプリントまでの時間を短くすることができる。

また、バイアス補正部８５は、交流電圧の振幅Ｖｐ−ｐを補正することによって、画像形成開始時の１枚目の印刷から、トナーの感光体１１への飛翔性能が向上して、ベタ画像の濃度低下を抑制するとともに、ハーフトーン画像の画像ムラを抑制することができる。

また、バイアス補正部８５は、交流電圧の振幅Ｖｐ−ｐと直流電圧値Ｖｄｃを補正することによって、画像形成開始時の１枚目の印刷から、濃度低下や濃度ムラ等の画像の不具合を抑制することができる。

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に利用することができる。

は、本発明の実施形態である画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置に係る現像器の構成を示す側面断面図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置の現像バイアス電圧を制御する構成を示すブロック図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置の現像バイアス電圧を補正する補正テーブルを示す図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置の現像バイアス電圧を制御するフローチャートである。 は、本発明の実施形態である画像形成装置の現像特性を示す図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置の現像特性を示す図である。 は、従来技術に係る画像形成装置の現像特性を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ ロータリー式現像ユニット
１１ 感光体
１２ 帯電器
１４ 露光器
１５ ロータリーラック
１６、１６Ｂ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍ 現像器
５３ 現像ローラ
５４ 供給ローラ
５５ 規制部材
５６ 撹拌部材
７１ 濃度センサ
８０ 画像形成制御手段
８１ バイアス制御部
８２ 停止時間検出部
８３ 枚数計数部
８４ バイアス設定部
８５ バイアス補正部
９０ 電源

Claims (3)

1. 感光体と、該感光体を所定の電位に帯電させる帯電器と、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光器と、トナーを収容し前記感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像器と、前記現像器に交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する電源と、前回の画像形成から次回の画像形成までの停止時間を検出する停止時間検出部と、画像形成における印刷枚数を数える枚数計数部とを備える画像形成装置において、
   前記停止時間検出部が所定値以上の画像形成の停止時間を検出すると、前記枚数計数部の計数結果に応じて、前記電源のバイアス電圧を補正するバイアス補正部を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス補正部は、交流電圧の振幅を補正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. 前記バイアス補正部は、交流電圧の振幅と直流電圧値を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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