JP2010054752A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体に流れる電流値及び環境に応じて現像剤供給部材及び層形成部材に印加する電圧を決定することによって、現像剤供給部材及び層形成部材に適正な電圧を印加することができ、画像形成動作を繰り返しても過剰帯電による汚れが発生することがなく、高品質の画像を形成することができるようにする。
【解決手段】表面が帯電可能な像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する露光部と、現像剤によって前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤を薄層に形成する層形成部材と、前記現像剤担持体に流れる電流値を測定する電流測定部と、環境を検出する環境検出部と、前記電流測定部が測定した電流値及び前記環境検出部が検出した環境に応じて、前記現像剤供給部材及び層形成部材に印加する電圧を決定する電圧補正条件決定部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真式プリンタ等の画像形成装置においては、像担持体としての感光体ドラムを帯電部材としての帯電ローラによって帯電し、露光部が静電潜像を前記感光体ドラムに書き込み、現像剤担持体としての現像ローラと、該現像ローラに現像剤としてのトナーを供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラと、前記現像ローラ上にトナーの薄層を形成する層形成部材としての規制ブレードとを備える現像装置によって前記感光体ドラムの静電潜像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写部材としての転写ローラによって用紙上に転写する。また、転写後に感光体ドラム上に残留したトナーは、ゴム板から成るクリーニングブレードによって回収される。なお、トナー像が転写された用紙は、定着装置を通過することによって前記トナー像が定着された後に、画像形成装置の本体から排出される。

このような画像形成装置に配設される現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ及び帯電ローラとしては、導電性シャフトの周囲に、少なくとも導電性ゴム弾性層を設けた導電性ローラが用いられる。これらの導電性ローラには、独立又は共通の電源が接続され、正又は負の電圧が印加される。

ところで、前記画像形成装置においては、環境条件によって、前記現像ローラやトナー供給ローラの導電性又はトナー自身の帯電特性が変化するため、前記現像ローラ上のトナーの帯電量や付着量が変化する。これにより、例えば、ＬＬ環境と呼ばれる低温低湿環境では、トナーの帯電量や付着量が高くなるため、非露光部へのトナー付着（以下、「汚れ」と呼ぶ）が発生してしまう。また、例えば、ＨＨ環境と呼ばれる高温多湿環境では、逆にトナーの帯電量が下がり現像ローラへの付着量が低下するため、トナー濃度の低下やかすれなどが発生してしまう。

そのため、電流測定部を配設し、該電流測定部によって測定した現像ローラに流れる電流（以下、「ＤＢ電流」と呼ぶ）の電流値に基づいてトナーの帯電量及び付着量を推定し、現像ローラに印加する電圧を決定する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、測定されたＤＢ電流の電流値が所定値以下のときは、電流値に応じて印刷前のウォーミングアップ動作を延長するようになっている。
特開２００５−３３１７２６号公報

しかしながら、前記従来の画像形成装置においては、ウォーミングアップ動作の時間を制御したり、トナーの帯電量に基づいて現像ローラに印加する電圧を決定したりしても、画像形成装置が使用される環境条件によっては、画像の質が低下してしまうことがある。例えば、ＬＬ環境では、汚れが発生してしまうことがある。また、例えば、ＨＨ環境では用紙の裏面に汚れが発生してしまうことがある。

本発明は、前記従来の画像形成装置の問題点を解決して、現像剤担持体に流れる電流値及び環境に応じて現像剤供給部材及び層形成部材に印加する電圧を決定することによって、現像剤供給部材及び層形成部材に適正な電圧を印加することができ、画像形成動作を繰り返しても過剰帯電による汚れが発生することがなく、高品質の画像を形成す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。

そのために、本発明の画像形成装置においては、表面が帯電可能な像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する露光部と、現像剤によって前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤を薄層に形成する層形成部材と、前記現像剤担持体に流れる電流値を測定する電流測定部と、環境を検出する環境検出部と、前記電流測定部が測定した電流値及び前記環境検出部が検出した環境に応じて、前記現像剤供給部材及び層形成部材に印加する電圧を決定する電圧補正条件決定部とを有する。

本発明によれば、画像形成装置は、現像剤担持体に流れる電流値及び環境に応じて現像剤供給部材及び層形成部材に印加する電圧を決定する。これにより、現像剤供給部材及び層形成部材に適正な電圧を印加することができ、画像形成動作を繰り返しても過剰帯電による汚れが発生することがなく、高品質の画像を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。

図において、１０は本実施の形態における画像形成装置であり、例えば、プリンタ、ファクシミリ機、複写機、プリンタ、ファクシミリ機及び複写機の機能を併せ持つ複合機等であるが、いかなる種類のものであってもよい。ここでは、前記画像形成装置１０が、電子写真方式によって画像を形成する電子写真式プリンタであるものとして説明する。なお、前記画像形成装置１０は、カラー画像を形成する装置であってもよいが、モノクロ画像を形成する装置であるものとする。

ここで、２１は、印刷媒体としての用紙であり、例えば、印刷用紙、ＯＨＰ（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート等である。前記画像形成装置１０の内部には、露光部としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１３を備える画像形成ユニット部２４、及び、定着器としての定着ユニット２５が用紙２１の搬送路に沿って配設されている。

そして、用紙カセット等から成る用紙トレイ部２６内に積層されてセットされた用紙２１は、給紙ローラとしてのホッピングローラ２７によって１枚ずつ分離された状態で給紙され、用紙２１の搬送路に配設されたレジストローラ３１に送り込まれる。

続いて、用紙２１は、レジストローラ３１によって所定のタイミングで送り出され、搬送路に沿って搬送される途中で、画像形成ユニット部２４と転写部材としての転写ローラ２２とを備える画像形成部へ搬送され、トナー像が転写される。

そして、用紙２１が定着ユニット２５に送り込まれると、該定着ユニット２５によって定着プロセスが行われ、加熱及び加圧され、トナー像が用紙２１上に定着される。続いて、トナー像が定着された用紙２１は、搬送ローラ３４及び排出ローラ３３によって排出され、画像形成装置１０の上部におけるスタッカに収容される。

次に、前記画像形成ユニット部２４の構成について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニット部の概略構成図である。

図に示されるように、画像形成ユニット部２４は、回転可能に配設された像担持体としての感光体ドラム１１、該感光体ドラム１１に対向させて配設された回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ１４、該現像ローラ１４に現像剤としてのトナー１６を供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１５、前記現像ローラ１４上にトナー１６の薄層を形成する層形成部材としての規制ブレード１７、前記感光体ドラム１１を帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１２、及び、前記感光体ドラム１１上のかぶりトナー、転写後の残留トナー等を回収するためのゴム板から成るクリーニングブレード２３を有する。なお、前記現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７は、現像装置の一部である。

そして、感光体ドラム１１の表面を帯電ローラ１２によって帯電し、ＬＥＤヘッド１３から照射される光で露光することにより、前記感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。続いて、前記現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７を含む現像装置によって前記静電潜像を現像することにより、前記感光体ドラム１１の表面にトナー像を形成する。そして、該トナー像は、転写ローラ２２によって感光体ドラム１１の表面から用紙２１上に転写される。なお、転写後、感光体ドラム１１上に残留したトナー１６は、クリーニングブレード２３で回収される。

ここで、前記帯電ローラ１２、現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５及び転写ローラ２２は、導電性シャフトの周囲に、少なくとも導電性ゴム弾性層を設けた導電性ローラである。そして、前記帯電ローラ１２、現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５及び転写ローラ２２には、独立又は共通の電源が接続され、正又は負の電圧が印加される。

なお、本実施の形態において、現像ローラ１４は、専用の高圧電源４６に接続され、前記現像ローラ１４に流れるＤＢ電流は、電流検出部としての電流測定部４７によって測定される。また、帯電ローラ１２、トナー供給ローラ１５、規制ブレード１７及び転写ローラ２２にも、それぞれ専用の電源が接続され、前記電流測定部４７の測定結果に応じて適当な電圧が印加されている。

次に、前記画像形成装置１０の制御系の構成について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。

図において、４０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェイス等を備える制御部であり、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブル等のケーブルやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークを介して接続された上位装置３４から印刷データ及び制御コマンドを受信し、画像形成装置１０の全体の動作を制御して印刷動作を行わせる。

そして、制御部４０には、画像形成装置１０の環境を検出する環境検出部３５、制御条件を記憶する主記憶部４１、ＬＥＤヘッド１３を制御する露光制御部４２、感光体ドラム１１等を駆動するモータ４４を制御するモータ制御部４３、画像形成装置１０の各部材へ電圧を印加する高圧電源４６を制御する高圧電源制御部４５、及び、電流測定部４７が接続されている。なお、前記主記憶部４１は、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に印加する電圧を決定する電圧補正条件決定部としての電圧条件決定部４１ａを備える。

次に、前記電流測定部４７の構成について詳細に説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態における電流測定部の構成を示す図である。

図に示されるように、電流測定部４７は、増幅回路Ｕ１、反転増幅回路Ｕ２及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部４８を備える。

そして、ＤＢ電流が流れる現像ローラ１４と高圧電源４６との間の導電経路の途中に基準抵抗Ｒ０（例えば、１０Ｋ〔Ω〕）を接続し、該基準抵抗Ｒ０の両端の電圧を高インピーダンスの増幅回路Ｕ１によって差動増幅する。さらに、該増幅回路Ｕ１の出力電圧を反転増幅回路Ｕ２によって反転増幅する。そして、該反転増幅回路Ｕ２の出力電圧をＡ／Ｄ変換部４８によってデジタル変換し、制御部４０へ送出する。

図に示される例においては、例えば、１〔μＡ〕のＤＢ電流が流れた場合、Ｒ０の両端の電圧は１０〔ｍＶ〕となり、増幅回路Ｕ１によって２倍に増幅され、反転増幅回路Ｕ２によって１０倍に増幅される。その結果、反転増幅回路Ｕ２の出力電圧は、２００〔ｍＶ〕となる。

次に、ＤＢ電流の測定方法について説明する。まず、ＤＢ電流を測定するタイミングについて説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態におけるＤＢ電流を測定するタイミングを示すタイムチャートである。

本実施の形態において、ＤＢ電流は、印刷前動作中にＬＥＤヘッド１３を全面露光させてベタ印刷を行うときに測定される。すなわち、ベタ印刷を行うときに、現像ローラ１４に流れるＤＢ電流を電流測定部４７が測定する。なお、図において、タイミングＴ１は図１における点ａの位置に対応し、タイミングＴ２は図１における点ｂの位置に対応する。

ここで、ＤＢ電流をベタ印刷を行うときに測定する理由は、ＤＢ電流が帯電したトナー１６の移動に伴う電荷の移動で決まるからである。例えば、白紙を印刷する場合のようにトナー１６の移動がない場合、ＤＢ電流は非常に小さい。一方、ベタ印刷の場合は、多量のトナー１６が感光体ドラム１１へ移動するので、大きなＤＢ電流が流れる。つまり、ベタ印刷を行うときにＤＢ電流を測定することによって、ＤＢ電流の測定精度が上がり、トナー１６の帯電量や絶対量を高い精度で推定することが可能となる。

次に、現像ローラ１４上のトナー１６の電位とＤＢ電流値との関係について説明する。

図６は本発明の第１の実施の形態における現像ローラ上のトナーの電位とＤＢ電流値との関係を示す図である。

図において、横軸に示される現像剤担持体上の現像剤の電位、すなわち、現像ローラ１４上のトナー１６の電位は、現像ローラ１４及びトナー供給ローラ１５へ印加する電圧を変化させてトナー１６の量を変え、表面電位計（Ｔｒｅｃｋ Ｍｏｄｅ １３４４）を使用して測定した。

図に示されるように、現像ローラ１４上のトナー１６の電位が大きいほど、ＤＢ電流が多く流れることが分かる。これは、現像ローラ１４上のトナー１６の電位が、前記トナー１６の帯電量及び絶対量で決まるためである。

また、現像ローラ１４上のトナー１６の電位は、画像形成装置１０を使用する環境や使用された印刷条件などで変化する。周知のとおり、トナー１６は摩擦帯電によって帯電するため、低湿環境下では帯電量が大きくなり、多湿環境下では小さくなるからである。また、トナー１６は帯電量が高いと現像ローラ１４との鏡像力が大きくなり、トナー層の厚さが規制ブレード１７によって規制されづらくなり、トナー供給ローラ１５によるトナー１６の掻（か）き取り力も小さくなるため、現像ローラ１４上のトナー１６の絶対量が多くなる。

「背景技術」の項で説明したような従来の画像形成装置では、トナーの電位変化を環境センサで測定し、画像形成装置の各部材に印加する電圧をあらかじめ設定した補正電圧によって補正し、トナーの帯電量や付着量を調整するようになっている。また、環境センサを備えていない画像形成装置では、ＤＢ電流によってトナーの電位を予測し、該トナーの電位が所定値になるように各部材に印加する電圧を補正するようになっている。

しかしながら、トナーの電位変化を環境センサで測定する従来の画像形成装置の場合、実際のトナーの帯電量や付着量は測定しないので、例えば、ＨＨ環境と呼ばれる高温多湿環境下における長期間に亘（わた）る不使用での放置や、トナーの使用劣化などによってトナーの帯電性が変化したときには、最適な電圧を印加するのは困難であった。

また、環境センサを備えていない従来の画像形成装置の場合、ＤＢ電流を検出することによってそのときのトナーの電位を推定することができるが、使用環境によってＤＢ電流が変化したのか、あるいは、使用されたことで受けるトナーのダメージによってＤＢ電流が変化したのかを判別することができない。特に、使用環境が変化することによって現像ローラ及びトナー供給ローラの導電性も変化するので、最適なＤＢ電流値は異なる。そのため、ＤＢ電流を一定にするような補正では、過剰な電圧印加又は印加電圧不足によって、安定した画像を得ることができなかった。

次に、画像形成装置１０を使用する環境を数値化した環境検出値とＤＢ電流値との関係について説明する。

図７は本発明の第１の実施の形態における環境検出値とＤＢ電流値との関係を示す図である。

図において横軸に示される環境検出値は、画像形成装置１０に環境センサを配設し、該環境センサによって画像形成装置１０の使用環境の温度及び湿度を測定し、次の式（１）及び（２）に従って算出した値である。
絶対水蒸気量 ＝（飽和水蒸気量）＊（湿度／１００）
＝（０．０２２５＊（温度）＊（温度）＋０．１５６８＊（温度）＋
５．２０５８）＊（湿度／１００）・・・式（１）
環境検出値 ＝ −０．０００１＊（絶対水蒸気量）＊（絶対水蒸気量）＊
（絶対水蒸気量）＋０．０１４２＊（絶対水蒸気量）＊
（絶対水蒸気量）−０．６２４９＊（絶対水蒸気量）＋８．９８６９ ・・・式（２）
ただし、環境検出値の値は、１以上８以下の範囲内にあるものとし、前記式（２）によって算出された数値が１未満の場合は環境検出値の値を１とし、８を超えた場合は環境検出値の値を８とする。また、環境検出値の値は整数であるものとし、前記式（２）によって算出された数値が小数点以下の数値を備えるときは、小数点以下を切り捨てる。例えば、前記式（２）によって算出された数値が４以上かつ５未満のときは環境検出値＝４とする。

図に示されるように、環境検出値が小さいほど、湿度が高くなるのでトナー１６の帯電量が低下し、ＤＢ電流は小さくなることが分かる。逆に、環境検出値が大きいほど、湿度が低くなるのでトナー１６の帯電量が増加し、ＤＢ電流が大きくなることが分かる。このように、環境によってトナー１６の帯電特性が大きく異なるので、環境によらず、ＤＢ電流を一定にするのは困難である。

そこで、本実施の形態においては、各環境で安定した画質の画像を形成可能なＤＢ電流値（以下、「基準電流値」と言う）をあらかじめ求めておき、測定した画像形成装置１０の使用環境の温度及び湿度から算出された環境検出値によって定められる基準電流値、及び、実際に測定したＤＢ電流値に応じて、トナー供給ローラ１５、規制ブレード１７等に印加する電圧を補正するようになっている。

次に、トナー供給ローラ１５に印加する電圧値を補正するために使用される供給電圧補正テーブルについて説明する。

図８は本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラに印加する電圧値を補正するための供給電圧補正テーブルの例を示す図である。

図に示されるように、供給電圧補正テーブルは、あらかじめ実験によって求められた基準電流値よりも測定したＤＢ電流値が小さいほど、また、環境が多湿環境になるほど、絶対値が大きな補正電圧が印加されるように設定されている。

なお、ＤＢ電流の絶対値はＸ₁ ＜Ｘ₂ ・・・＜Ｘ₂₁の順番となっている。

Ｘ₃ ≦ＤＢ電流＜Ｘ₄ で５≦Ｅ＜６である場合、トナー供給ローラ１５に印加される電圧は、基準となる電圧に−５０〔Ｖ〕が加算される電圧へ補正される。

例えば、基準となる電圧が−３００〔Ｖ〕である場合、トナー供給ローラ１５に印加される電圧は、−３５０〔Ｖ〕へと補正される。

一方、Ｘ₁₈≦ＤＢ電流＜Ｘ₁₉で２≦Ｅ＜３である場合、トナー供給ローラ１５に印加される電圧は、基準となる電圧に１５０〔Ｖ〕が加算される電圧へ補正される。

例えば、基準となる電圧が−３００〔Ｖ〕である場合、トナー供給ローラ１５に印加される電圧は、−１５０〔Ｖ〕へと補正される。

これは、多湿環境では、トナー１６の帯電能力が低下するので、より大きな電圧を印加しないと高品質な画像を得ることができず、また、低湿環境では、トナー１６の帯電能力が上がるので、小さな電圧変化でトナー１６の帯電量は変化するからである。

図に示される供給電圧補正テーブルにおいて、網掛けで表示された範囲は、各環境で良好な画像を得ることができるＤＢ電流の範囲であり、この範囲におけるＤＢ電流の平均値を基準電流値として設定した。なお、基準電流値を前記範囲におけるＤＢ電流の上限値又は下限値に設定することもできる。

また、本実施の形態においては、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に同じ電源から同じ電圧が印加されるように接続されている。

なお、本実施の形態では、トナー供給ローラ１５に印加する電圧を補正する例を示しているが、現像ローラ１４、帯電ローラ１２、転写ローラ２２等に印加する電圧を補正してよいことは言うまでもない。

次に、前記構成の画像形成装置１０の動作について説明する。

図９は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。

まず、上位装置３４から印刷命令を受信すると、画像形成装置１０は動作を開始する。制御部４０は、モータ回転開始及び高圧印加開始を行い、モータ制御部４３にモータ４４の回転を開始させるとともに、高圧電源制御部４５に高圧電源４６から画像形成装置１０の各部材への電圧印加を開始させる。

続いて、制御部４０は、環境検出部３５に環境測定を行わせる。環境検出部３５は、環境センサによって画像形成装置１０の使用環境の温度及び湿度を測定し、環境検出値を算出して主記憶部４１に記憶させる。

続いて、制御部４０は、全面露光開始及びＤＢ電流測定を行う。この場合、露光制御部４２にＬＥＤヘッド１３を全面露光させてベタ印刷を行わせ、電流測定部４７にＤＢ電流値の測定を行わせる。

続いて、電圧条件決定部４１ａは、現像剤供給部材電圧補正テーブルより補正値を取得する。すなわち、図８に示される供給電圧補正テーブルから、主記憶部４１に記憶させた環境検出値と測定したＤＢ電流値とで決定されるトナー供給ローラ１５の補正値を取得し、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に印加する電圧値を決定する。

続いて、制御部４０は、印刷動作を開始させ、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に補正した電圧を印加する。そして、画像形成装置１０は一連の印刷動作を行った後、処理を終了する。

なお、ＤＢ電流値の測定は、ベタ印刷を伴うので、印刷ジョブ毎に実施することは好ましくない。なぜなら、印刷ジョブ毎にベタ印刷を行うと、トナー１６の消費量が多くなるので、保証された枚数の用紙２１に印刷をすることができなくなったり、転写残トナー等を回収しきれなくなったりしてしまう。さらに、スループットが低下する問題もある。そこで、本実施の形態では、使用されずに長期間放置された後（例えば、６時間経過後）、電源がＯＮされた直後、前回のＤＢ電流値の測定からの印刷枚数が１００枚を超えた後、トナーカートリッジを交換した後等に実施するのが好ましい。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 制御部４０は、モータ回転開始及び高圧印加開始を行う。
ステップＳ２ 制御部４０は、環境検出部３５に環境測定を行わせる。
ステップＳ３ 制御部４０は、全面露光開始及びＤＢ電流測定を行う。
ステップＳ４ 電圧条件決定部４１ａは、現像剤供給部材電圧補正テーブルより補正値を取得する。
ステップＳ５ 制御部４０は、印刷動作を開始させ、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に補正した電圧を印加する。
ステップＳ６ 画像形成装置１０は一連の印刷動作を行った後、処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、測定した環境検出値及びＤＢ電流値に応じて、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に印加する電圧値を補正することができるので、印刷動作を繰り返しても、過剰帯電による汚れが発生することがなく、高品質の画像を安定的に形成することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図１０は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。

本実施の形態における画像形成装置１０の主記憶部４１は、図に示されるように、電圧条件決定部４１ａに加えて、現像ローラ１４の空転動作条件を決定する空転動作条件決定部４１ｂと、感光体ドラム１１の回転数をカウントするドラムカウンタ４１ｃとを備える。なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様なので、説明を省略する。

次に、現像ローラ１４の空転動作条件を決定するために使用される空転動作テーブルについて説明する。

図１１は本発明の第２の実施の形態における空転動作条件を決定するための空転動作テーブルの例を示す図である。

本実施の形態においては、ＤＢ電流値が基準電流値より小さいときに、あらかじめ予備動作を行うことによって、トナー１６の帯電量を増加させて正規の状態に近付けた後、再度電圧補正を行って、印刷動作を開始するようになっている。

「背景技術」の項で説明したような従来の画像形成装置でも、このような予備動作を行うことがある。しかしながら、本発明の発明者は、環境検出値及びＤＢ電流値に応じて予備動作の条件を決定する新規な方法を見出したものである。この方法により、非常に効率的に予備動作の条件を決定することができる。

なお、本実施の形態においては、現像ローラ２２と感光体ドラム１１とが互いに連結されて同時に回転することを前提として、感光体ドラム１１の空転動作条件を決定することによって現像ローラ２２の空転動作条件を決定する。また、該空転動作条件は、具体的には、回転数である。そもそも、印刷前にトナー１６をあらかじめ帯電させることを目的とし、トナー１６を摩擦帯電させるためには、現像ローラ２２の回転が必要である。

「特許文献１」には、ＤＢ電流を測定して、予備動作条件を決定する方法が開示されている。しかし、この方法では、例えば、高温多湿環境下では基準電流値以上になるまでウォーミングアップとＤＢ電流の測定とを繰り返さなければならず、トナーを多く消費してしまう。また、ＤＢ電流の測定回数を少なくするために、一回のウォーミングアップ時間を長くすると、逆に、低湿環境下ではトナーを過剰に帯電させ、汚れが発生してしまう。また、一定の電流値以下で予備動作を行うことがよいとされているが、一定の電流値の定義が明確でなく、環境による補正方法も開示されてない。

これに対し、本実施の形態においては、図に示されるような空転動作テーブルに従い、環境検出値及びＤＢ電流値に応じて、感光体ドラム１１の空転動作条件を決定する。そして、決定された空転動作条件に従って感光体ドラム１１を空転させることによって現像ローラ１４も回転させ、これにより、トナー１６の帯電量をあらかじめ上昇させる、すなわち、予備帯電を行う。

前記空転動作テーブルは、あらかじめ実験によって求めた基準電流値と測定したＤＢ電流値との差が大きくなるほど、また、環境が高温環境になるほど、感光体ドラム１１の回転数が多くなるように設定されている。逆に、基準電流値とＤＢ電流値との差が小さくなるほど、また、環境が低湿環境になるぼど、感光体ドラム１１の回転が少なくなるように設定されている。

次に、本実施の形態における予備帯電の動作タイミングについて説明する。

図１２は本発明の第２の実施の形態における予備帯電の動作タイミングを示すタイムチャートである。

本実施の形態においては、タイミングＴ１からタイミングＴ２の間にＬＥＤヘッド１３を全面露光させてベタ印刷を行い、電流測定部４７が１回目のＤＢ電流の測定を行う。そして、空転動作条件決定部４１ｂが図１１に示されるような空転動作テーブルに従い、感光体ドラム１１の空転動作条件を決定する。

続いて、タイミングＴ３からタイミングＴ４の間に空転動作を行い、空転動作条件として決定された回転数だけ感光体ドラム１１を空転させる。これにより、トナー１６の予備帯電が行われる。

続いて、タイミングＴ４からタイミングＴ５の間にＬＥＤヘッド１３を全面露光させてベタ印刷を行い、電流測定部４７が２回目のＤＢ電流の測定を行う。そして、電圧条件決定部４１ａが前記第１の実施の形態において説明した図８に示されるような供給電圧補正テーブルに従い、補正電圧を決定する。

続いて、タイミングＴ６からタイミングＴ７の間に、実際の印刷命令に従ってＬＥＤヘッド１３を露光させて通常印刷を行い、タイミングＴ８で一連の印刷動作を完了し、モータ４４をＯＦＦにし、各部材に印加する電圧をＯＦＦにする。

次に、本実施の形態における画像形成装置１０の動作について説明する。

図１３は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。

まず、上位装置３４から印刷命令を受信すると、画像形成装置１０は動作を開始する。そして、制御部４０は、環境検出部３５に環境測定を行わせる。環境検出部３５は、環境センサによって画像形成装置１０の使用環境の温度及び湿度を測定し、環境検出値を算出して主記憶部４１に記憶させる。

続いて、制御部４０は、モータ回転開始及び高圧印加開始を行い、モータ制御部４３にモータ４４の回転を開始させるとともに、高圧電源制御部４５に高圧電源４６から画像形成装置１０の各部材への電圧印加を開始させる。

続いて、制御部４０は、全面露光開始及びＤＢ電流測定を行う。この場合、露光制御部４２にＬＥＤヘッド１３を全面露光させてベタ印刷を行わせ、電流測定部４７にＤＢ電流値の測定を行わせる。

続いて、空転動作条件決定部４１ｂは、空転動作テーブルより空転回転数Ｄｄを取得する。すなわち、図１１に示される空転動作テーブルから、感光体ドラム１１を空転させる回転数である空転回転数Ｄｄを取得する。また、感光体ドラム１１の空転動作を開始させる直前の感光体ドラム１１の回転数であるドラムカウントＤ０を取得する。

続いて、制御部４０は、空転動作を開始させるとともに、高圧印加を開始させる。この場合、感光体ドラム１１を空転させることによって現像ローラ１４も回転させ、トナー１６の帯電量をあらかじめ上昇させる。また、各部材に電圧を印加する。

続いて、制御部４０は、感光体ドラム１１が空転する回転数であるドラムカウントＤｃを取得する。そして、Ｄｃ−Ｄ０＞Ｄｄになるまで感光体ドラム１１の空転を継続させる。

続いて、Ｄｃ−Ｄ０＞Ｄｄになると、再度、ＤＢ電流値の測定を行い、図８に示される供給電圧補正テーブルからトナー供給ローラ１５の補正値を取得し、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に補正した電圧を印加して通常の印刷動作を行う。なお、Ｄｃ−Ｄ０＞Ｄｄになってから後の動作は、前記第１の実施の形態において説明したステップＳ１〜Ｓ６の動作と同様であるので、その説明を省略する。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１ 制御部４０は、環境検出部３５に環境測定を行わせる。
ステップＳ１２ 制御部４０は、モータ回転開始及び高圧印加開始を行う。
ステップＳ１３ 制御部４０は、全面露光開始及びＤＢ電流測定を行う。
ステップＳ１４ 空転動作条件決定部４１ｂは、空転動作テーブルより空転回転数Ｄｄを取得する。
ステップＳ１５ 制御部４０は、空転動作を開始させるとともに、高圧印加を開始させる。
ステップＳ１６ 制御部４０は、ドラムカウントＤｃを取得する。
ステップＳ１７ 制御部４０は、Ｄｃ−Ｄ０＞Ｄｄになるか否かを判別し、Ｄｃ−Ｄ０＞Ｄｄになる場合はステップＳ１８に進み、Ｄｃ−Ｄ０＞Ｄｄにならない場合はステップＳ１６に戻る。
ステップＳ１８ 制御部４０は、モータ回転開始及び高圧印加開始を行う。
ステップＳ１９ 制御部４０は、環境検出部３５に環境測定を行わせる。
ステップＳ２０ 制御部４０は、全面露光開始及びＤＢ電流測定を行う。
ステップＳ２１ 電圧条件決定部４１ａは、現像剤供給部材電圧補正テーブルより補正値を取得する。
ステップＳ２２ 制御部４０は、印刷動作を開始させ、トナー供給ローラ１５及び規制ブレード１７に補正した電圧を印加する。
ステップＳ２３ 画像形成装置１０は一連の印刷動作を行った後、処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、環境及びＤＢ電流値に応じて印刷前の感光体ドラム１１の空転動作条件を決定して、トナー１６を予備帯電させることができるので、過剰な予備動作による汚れが発生することがない。

さらに、感光体ドラム１１の空転動作によって、トナー１６の帯電量を各環境で良好な画像が得られる帯電量まで上昇させ、最適な補正電圧を決定することができる。これにより、印刷中に補正電圧が大きすぎてトナー１６の帯電量の上昇が大きくなり、画像品質の変化や汚れが発生するという問題を防止することができる。

なお、本実施形態の変形例として、前記第１の実施の形態と本実施の形態とを組み合わせたものを使用することができる。つまり、前記変形例では、１回目のＤＢ電流値の測定後、図１１に示されるような空転動作テーブルに従って感光体ドラム１１の空転数を決定し、同時に、図８に示されるような供給電圧補正テーブルに従ってトナー供給ローラ１５に印加する電圧を決定する。そして、感光体ドラム１１の空転動作を行うときにトナー供給ローラ１５ヘ補正した電圧を印加し、その後、２回目のＤＢ電流値の測定によって印刷時の印加電圧値を再度決定し、印刷動作を行う。

このような方法を採用することによって、感光体ドラム１１の空転動作により効果的にトナー１６を予備帯電させることが可能となるので、感光体ドラム１１の空転数を少なくすることができ、スループットを低下させることなく、高品質の画像を安定的に形成することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニット部の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における電流測定部の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるＤＢ電流を測定するタイミングを示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態における現像ローラ上のトナーの電位とＤＢ電流との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における環境検出値とＤＢ電流との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラに印加する電圧値を補正するための供給電圧補正テーブルの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における空転動作条件を決定するための空転動作テーブルの例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における予備帯電の動作タイミングを示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム
１３ ＬＥＤヘッド
１４ 現像ローラ
１５ トナー供給ローラ
１６ トナー
１７ 規制ブレード
３５ 環境検出部
４１ａ 電圧条件決定部
４１ｂ 空転動作条件決定部
４７ 電流測定部

Claims (5)

1. （ａ）表面が帯電可能な像担持体と、
   （ｂ）該像担持体に静電潜像を形成する露光部と、
   （ｃ）現像剤によって前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   （ｄ）該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   （ｅ）前記現像剤担持体上の現像剤を薄層に形成する層形成部材と、
   （ｆ）前記現像剤担持体に流れる電流値を測定する電流測定部と、
   （ｇ）環境を検出する環境検出部と、
   （ｈ）前記電流測定部が測定した電流値及び前記環境検出部が検出した環境に応じて、前記現像剤供給部材及び層形成部材に印加する電圧を決定する電圧補正条件決定部とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 電源投入後、長期間放置後、又は、所定枚数以上の印刷動作を行った後に、前記電流値を測定し、前記環境を検出する請求項１に記載の画像形成装置。
3. （ａ）表面が帯電可能な像担持体と、
   （ｂ）該像担持体に静電潜像を形成する露光部と、
   （ｃ）現像剤によって前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   （ｄ）該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   （ｅ）前記現像剤担持体上の現像剤を薄層に形成する層形成部材と、
   （ｆ）前記現像剤担持体に流れる電流値を測定する電流測定部と、
   （ｇ）環境を検出する環境検出部と、
   （ｈ）前記電流測定部が測定した電流値及び前記環境検出部が検出した環境に応じて、前記現像剤担持体の空転動作条件を決定する空転動作条件決定部とを有することを特徴とする画像形成装置。
4. 電源投入後、長期間放置後、又は、所定枚数以上の印刷動作を行った後に、前記電流値を測定し、前記環境を検出する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記空転動作条件は、前記像担持体又は現像剤担持体の回転数である請求項３又は４に記載の画像形成装置。

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