(57)【要約】【課題】帯電ムラによる横スジ等の画像不良を防ぐと共に、ＦＣＯＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｃｏｐｙ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｔｉｍｅ）を短縮する。【解決手段】帯電バイアス出力手段は、帯電バイアス電圧の直流成分（帯電ＤＣ）が出力開始から第１の設定時間をかけて目標電圧値に到達するように制御される。転写バイアス出力手段は、像担持体の第１表面位置が転写部材と像担持体との間の転写部に到達した以降かつ第２表面位置が転写部に到達するより前に転写バイアスの出力を開始し、第２の設定時間をかけて転写電流が目標電流値に到達するように制御される。ただし、第１表面位置は帯電ＤＣの出力開始タイミングで帯電部材と像担持体との間の帯電部を通過する像担持体の表面位置（Ｑ１）であり、第２表面位置は帯電ＤＣが目標電圧値に到達したタイミングで帯電部を通過する表面位置（Ｑ２）である。【選択図】図６
2018159757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、
前記像担持体に対向し、前記像担持体との間に帯電部を形成する帯電部材と、
前記帯電部材に帯電バイアス電圧を出力することで、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電させる帯電バイアス出力手段と、
前記像担持体に対向し、前記像担持体との間に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写材に転写する転写部を形成する転写部材と、
前記転写部材に転写バイアス電圧を出力することで、前記転写部において前記像担持体に担持されたトナー像を前記被転写材に転写させる転写バイアス出力手段と、
前記帯電バイアス出力手段及び前記転写バイアス出力手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
帯電バイアス電圧の直流成分を、前記帯電バイアス出力手段に出力を開始させてから予め設定された第１の設定時間をかけて目標電圧値に到達させ、
帯電バイアス電圧の直流成分の出力が開始されたタイミングで前記帯電部を通過した前記像担持体の表面の位置を第１表面位置とし、帯電バイアス電圧の直流成分が前記目標電圧値に到達したタイミングで前記帯電部を通過した前記像担持体の表面の位置を第２表面位置として、前記転写バイアス出力手段に、前記第１表面位置が前記転写部を通過したタイミング以降であって前記第２表面位置が前記転写部に到達するタイミングより前に転写バイアス電圧の出力を開始させ、
前記転写部において前記転写部材と前記像担持体との間に流れる転写電流が、転写バイアス電圧の出力開始から予め設定された第２の設定時間をかけて目標電流値に到達するように前記転写バイアス出力手段を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記像担持体の前記第２表面位置が前記転写部に到達したタイミングと、前記像担持体の前記第１表面位置が前記転写部を通過してから前記第２の設定時間が経過したタイミングとの時間差が、前記第１の設定時間の２０％以下となるように、前記帯電バイアス出力手段及び前記転写バイアス出力手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記像担持体の前記第２表面位置が前記転写部を通過するタイミングで転写電流が前記目標電流値に到達するように、前記転写バイアス出力手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記像担持体の前記第１表面位置が前記転写部を通過してから前記第１の設定時間の半分の時間が経過する以前に前記転写バイアス出力手段に転写バイアス電圧の出力を開始させ、
前記第２の設定時間が、前記第１の設定時間の半分以上、かつ、前記第１の設定時間以下の長さに設定される、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
帯電バイアス電圧の直流成分が前記第１の設定時間をかけて直線的又は段階的に増大して前記目標電圧値に到達し、
前記転写部に流れる転写電流の大きさが前記第２の設定時間をかけて直線的又は段階的に増大して前記目標電流値に到達するように、
前記帯電バイアス出力手段及び前記転写バイアス出力手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記転写バイアス出力手段に転写バイアス電圧の出力を開始させてから前記第２の設定時間が経過するまでの期間中、前記転写部に流れる転写電流の大きさが、前記転写部に進入する表面位置における前記像担持体の表面電位に応じて定まる所定の閾値より小さい状態が維持されるように、前記転写バイアス出力手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記所定の閾値は、帯電バイアス電圧の直流成分の極性を第１極性として、接地電位に対して前記第１極性の表面電位を有する前記像担持体の表面位置が前記転写部を通過する際に、当該表面位置の表面電位を接地電位に対して前記第１極性とは反対の第２極性に反転させる転写電流の最小値である、
ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体との間に現像部を形成し、磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に非磁性トナーの帯電極性と同極性の現像バイアス電圧を出力することで、前記現像部において、前記像担持体に担持された静電潜像を現像する現像バイアス出力手段と、を備え、
前記制御手段は、前記帯電バイアス出力手段及び前記現像バイアス出力手段に帯電バイアス電圧及び現像バイアス電圧の出力を開始させる際に、
現像バイアス電圧の直流成分が、前記像担持体の前記第１表面位置が前記現像部に到達したタイミングから前記第１の設定時間をかけて目標とする電圧値に到達するように、前記現像バイアス出力手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記転写バイアス出力手段は、転写バイアス電圧を生成する電圧生成回路と、前記電圧生成回路から出力される転写バイアス電圧の電圧値を検出可能な電圧検出回路と、前記電圧生成回路から転写バイアス電圧が出力されている状態で前記転写部に流れる転写電流の電流値を検出可能な電流検出回路と、を備えた電源基板であり、
前記制御手段は、
前記像担持体にトナー像を形成して前記被転写材に転写させる画像形成動作を行っていない状態で前記電圧生成回路に転写バイアス電圧を出力させた際の前記電圧検出回路及び前記電流検出回路の検出結果に基づいて、前記目標電流値に対応する転写バイアス電圧の電圧値を決定し、
前記転写バイアス出力手段に転写バイアス電圧の出力を開始させた後、前記画像形成動作の期間中は、前記目標電流値に対応する転写バイアス電圧の電圧値の下で前記電圧生成回路を定電圧制御する、
ことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体の表面を帯電させた後、露光工程及び現像工程によって形成したトナー像を、記録材に対して直接又は中間転写体を介して間接に転写することで、記録材に画像を形成する。帯電及び転写の工程は、像担持体に対向する帯電部材及び転写部材に対して、高圧基板からバイアス電圧が出力されることで実行される。多くの場合、帯電バイアスは転写バイアスの出力開始より先に出力を開始され、帯電バイアスが安定した状態で転写バイアスの出力が開始される。これは、転写バイアスによって感光ドラムと転写部材との間に流れる転写電流により、感光ドラムの一部領域の表面電位が帯電バイアスとは逆の極性に変化することを防ぐためである。感光ドラムの表面電位が帯電バイアスとは逆の極性に変化すると、次の帯電工程において帯電電位のムラ（帯電ムラ）が発生し、横スジ等の画像不良が発生する可能性がある。
【０００３】
一方、画像形成装置において、ユーザによるコピーボタンの押下等の印刷開始操作が行われてから画像が形成された１枚目の記録材が排出されるまでの時間は、ＦＣＯＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｃｏｐｙ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｔｉｍｅ）と呼ばれる。ＦＣＯＴはユーザの待ち時間となるため、可能な限り短くすることが要求される。
【０００４】
特許文献１には、帯電ローラによる帯電が開始された感光ドラムの表面位置が一次転写ローラによる転写位置に到達した時点で転写バイアスの出力を開始することでＦＣＯＴの短縮を図った画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、パルス幅変調によって転写バイアスの出力を制御しており、立上げ初期の所定時間は転写バイアスのデューティ比を正規の設定値に比べて小さな値に設定している。これにより、転写バイアスの立上げ時に転写電流がオーバーシュートすることを防いで、次の帯電工程においてオーバーシュートの履歴として帯電ムラが残ることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１７０１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、転写ローラ等の転写部材及び帯電ローラ等の帯電部材は、使用環境や累積使用時間等の条件の違いによってインピーダンスにばらつきが発生する。このため、帯電バイアス及び一次転写バイアスの出力が開始されてから、出力が目標とする電圧値又は電流値に到達するまでの時間は条件によって異なる。しかしながら、上記文献に記載の構成はこのような条件の違いを考慮したものとは言えないため、帯電ムラが発生する場合があった。即ち、帯電バイアスの立上りが比較的遅く、かつ、転写バイアスの立上りが比較的早い場合に、感光ドラムの十分に帯電されていない表面領域に対して過大な転写電流が流れ、表面電位が帯電バイアスとは逆の極性となることがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、帯電ムラによる横スジ等の画像不良を防ぐと共に、ＦＣＯＴを短縮可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体に対向し、前記像担持体との間に帯電部を形成する帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアス電圧を出力することで、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電させる帯電バイアス出力手段と、前記像担持体に対向し、前記像担持体との間に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写材に転写する転写部を形成する転写部材と、前記転写部材に転写バイアス電圧を出力することで、前記転写部において前記像担持体に担持されたトナー像を前記被転写材に転写させる転写バイアス出力手段と、前記帯電バイアス出力手段及び前記転写バイアス出力手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、帯電バイアス電圧の直流成分を、前記帯電バイアス出力手段に出力を開始させてから予め設定された第１の設定時間をかけて目標電圧値に到達させ、帯電バイアス電圧の直流成分の出力が開始されたタイミングで前記帯電部を通過した前記像担持体の表面の位置を第１表面位置とし、帯電バイアス電圧の直流成分が前記目標電圧値に到達したタイミングで前記帯電部を通過した前記像担持体の表面の位置を第２表面位置として、前記転写バイアス出力手段に、前記第１表面位置が前記転写部を通過したタイミング以降であって前記第２表面位置が前記転写部に到達するタイミングより前に転写バイアス電圧の出力を開始させ、前記転写部において前記転写部材と前記像担持体との間に流れる転写電流が、転写バイアス電圧の出力開始から予め設定された第２の設定時間をかけて目標電流値に到達するように前記転写バイアス出力手段を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置によれば、帯電ムラによる横スジ等の画像不良を防ぐと共に、ＦＣＯＴを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略図。
【図２】第１の実施例に係るプロセスユニットの構成を示す概略図。
【図３】第１の実施例に係る画像形成装置の帯電高圧基板の構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施例に係る画像形成装置の現像高圧基板の構成を示すブロック図。
【図５】第１の実施例に係る画像形成装置の一次転写高圧基板の構成を示すブロック図。
【図６】第１の実施例に係る画像形成装置における各高圧基板の出力を、感光ドラムの表面位置位相を基準に表したタイミングチャート。
【図７】（ａ）は横スジが発生する一次転写電流の閾値と、第１の実施例に係る高圧立上制御における一次転写電流の推移を表すグラフ。（ｂ）は一次転写バイアスの出力と感光ドラムの表面電位との差に対する一次転写電流の大きさを表すグラフ。
【図８】第２の実施例に係る画像形成装置における各高圧基板の出力を、感光ドラムの表面位置を基準に表したタイミングチャート。
【図９】横スジが発生する一次転写電流の閾値と、第２の実施例に係る高圧立上制御における一次転写電流の推移を表すグラフ。
【図１０】比較用の構成における各高圧基板の出力を、感光ドラムの表面位置を基準に表したタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、画像形成装置の一例としてのフルカラープリンタについて説明する。ただし、画像形成装置はフルカラーであることに限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。
【実施例１】
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置１は電子写真方式の画像形成部４０を備えており、外部ＰＣから入力された画像情報や原稿から読取った画像情報に基づいて記録材Ｓに画像を形成する。画像形成装置１は、装置本体１０と、シート給送部３０と、画像形成部４０と、シート排出部６０と、制御部１１とを備えている。記録材である記録材Ｓは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、記録材Ｓを積載して収容するシートカセット３１と、給送ローラ３２とを備え、記録材Ｓを画像形成部４０に給送する。
【００１３】
画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。本実施例の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２以降の図及びこれに対応する明細書の説明箇所では、色の識別子を付さずに符号のみで説明する。
【００１４】
各画像形成ユニット５０ｙ〜５０ｋは、電子写真方式のプロセスによって各色のトナー像を形成する。即ち、感光体である感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋが帯電させられた後、露光されることで静電潜像が形成され、静電潜像を現像剤によって現像することでトナー像が形成される。感光ドラム５１ｙ〜５１ｋに担持されたトナー像は、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋにより、被転写材である中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。感光ドラム５１ｙ〜５１ｋの表面に残留した転写残留トナー等の残留物は、対応する感光ドラムの表面に接するクリーニングブレード５９ｙ，５９ｍ，５９ｃ，５９ｋによって清掃される。
【００１５】
中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａ、従動ローラ４４ｄ、及び一次転写ローラ４７ｙ〜４７ｋを含む複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂの内周面に当接する。一次転写ローラ４７ｙ〜４７ｋによって中間転写ベルト４４ｂに多重転写されたトナー像は、中間転写ベルト４４ｂによって二次転写部４５へ向けて搬送される。
【００１６】
二次転写部４５は、中間転写ベルト４４ｂの内周面に当接する二次転写内ローラ４５ａと、外周面に当接する二次転写外ローラ４５ｂとを備え、二次転写内ローラ４５ａ及び二次転写外ローラ４５ｂの間のニップ部において二次転写を行う。即ち、中間転写体としての中間転写ベルト４４ｂに担持されたトナー像は、二次転写外ローラ４５ｂにトナー像の帯電極性と反対極性の二次転写バイアス電圧が印加されることにより、被転写材である記録材Ｓに転写される。定着部４６は、定着ローラ４６ａ、加圧ローラ４６ｂ、及び不図示の熱源を備えている。記録材Ｓに転写されたトナー像は、定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間を挟持され搬送されることにより、加熱及び加圧されて記録材Ｓに定着する。
【００１７】
シート排出部６０は、排出経路の下流側に配置された排出ローラ対６１と、装置本体１０の側部に配設された排出口６２及び排出トレイ６３とを備えている。排出ローラ対６１は、排出経路から搬送される記録材Ｓをニップ部から給送し、排出口６２から排出可能である。排出口６２から排出された記録材Ｓは、排出トレイ６３に積載される。
【００１８】
［画像形成プロセス］
次に、画像形成ユニット５０ｙ〜５０ｋの構成と、画像形成ユニット５０ｙ〜５０ｋがトナー像を形成して被転写材に転写する画像形成動作について図２を用いて説明する。各画像形成ユニットの構成は現像に用いるトナーの色が異なる以外は実質的に同様であるため、以下の説明では、上記画像形成ユニット５０ｙ〜５０ｋとして利用可能な画像形成ユニット５０について説明する。
【００１９】
図２に示すように、画像形成ユニット５０は、像担持体としての感光ドラム５１と、帯電部材としての帯電ローラ５２と、露光手段としての露光装置４２と、現像手段としての現像装置５３とを備えている。感光ドラム５１は、不図示のドラムモータによって中間転写ベルト４４ｂに連れ回る方向（矢印Ｒ１）に回転駆動され、帯電ローラ５２も感光ドラム５１に連れ回る方向に回転駆動される。
【００２０】
感光ドラム５１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持つ感光層を形成され、所定のプロセススピード（周速度）で矢印Ｒ１の方向に回転する。帯電ローラ５２には、帯電高圧基板７０が接続されており、帯電高圧基板７０から後述の帯電バイアス電圧（以下、帯電バイアス）Ｖｃが印加される。帯電ローラ５２は感光ドラム５１の表面に接触しており、感光ドラム５１の帯電が行われる帯電部として、感光ドラム５１との間に帯電ニップＮｃを形成している。帯電ローラ５２は、帯電バイアス出力手段としての帯電高圧基板７０から出力された帯電バイアスＶｃが印加されることにより、帯電ニップＮｃにおいて感光ドラム５１の表面を均一に帯電させる。なお、本実施例では、帯電高圧基板７０は直流成分及び交流成分を含む帯電バイアスを出力するものとして説明するが、直流成分のみを含む帯電バイアスを出力する構成としてもよい。
【００２１】
その後、感光ドラム５１は露光装置４２からレーザ光Ｌを照射されることで露光される。即ち、露光装置４２は、光源であるレーザダイオードをドライバ回路によって発光させ、光源からのビーム状レーザ光Ｌを感光ドラム５１の軸線方向（主走査方向）に走査して、矢印Ｒ１方向（副走査方向）に回転する感光ドラム５１の帯電した表面を露光する。これにより、感光ドラム５１の表面には画像情報に基づく静電潜像を書き込まれ、この静電潜像は感光ドラム５１の回転に伴って現像装置５３に向けて移動する。
【００２２】
現像装置５３は、現像剤を収容する現像容器と、現像容器の開口部に配置された現像スリーブ５５とを備える。現像剤担持体である現像スリーブ５５は現像高圧基板８０に接続されており、現像剤に含まれるトナーの帯電極性と同極性の直流成分（以下、現像ＤＣ）を含む現像バイアス電圧（以下、現像バイアス）Ｖｄｅを印加される。なお、本実施例では、正極性の帯電特性を有する磁性キャリアと負極性の帯電特性を有する非磁性トナーとを用いる二成分現像剤を用いるものとして説明するが、磁性トナーを用いる一成分現像方式や液体現像方式等の他の現像方式を用いてもよい。
【００２３】
現像スリーブ５５は感光ドラム５１に対して所定の間隔をあけて対向しており、感光ドラム５１との空間（ギャップ）として、現像が行われる現像部Ｇｄｅを形成している。現像スリーブ５５に高電圧の現像バイアスＶｄｅが印加されると、現像部Ｇｄｅにおいて負電荷のトナーが現像スリーブより正かつ接地電位に対して負である静電潜像の領域（明部）に静電的に吸着され、静電潜像がトナー像に現像される。即ち、現像装置５３は、現像バイアス出力手段としての現像高圧基板８０から出力される現像バイアスＶｄｅにより、感光体に担持された静電潜像を可視化する。
【００２４】
転写部材としての一次転写ローラ４７は、中間転写ベルト４４ｂの内周面に当接しており、中間転写ベルト４４ｂの外周面と感光ドラム５１との間に、トナー像の転写（一次転写）が行われる転写部としての転写ニップＮｔｒ１を形成している。一次転写ローラ４７は一次転写高圧基板９０に接続されている。一次転写高圧基板９０は、トナーの帯電極性とは反対極性の転写バイアス電圧である一次転写バイアスＶｔｒ１を出力し、一次転写ローラ４７に供給する。一次転写ローラ４７に一次転写バイアスＶｔｒ１が印加されると、転写ニップＮｔｒ１においてトナー粒子が一次転写ローラ４７へ向けて静電的に吸引され、感光ドラム５１に担持されたトナー像が中間転写ベルト４４ｂに転写される。即ち、一次転写ローラ４７は、転写バイアス出力手段としての一次転写高圧基板９０から出力される一次転写バイアスＶｔｒ１により、感光体に担持されたトナー像を中間転写体に一次転写する。
【００２５】
以下の説明において、帯電ニップＮｃの位置を帯電位置Ｐ１とし、感光ドラム５１に対するレーザ光Ｌの照射対象位置を露光位置Ｐ２とし、現像部Ｇｄｅの位置を現像位置Ｐ３とし、転写ニップＮｔｒ１の位置を転写位置Ｐ４とする。画像形成ユニット５０による画像形成動作は、感光ドラム５１の各表面位置が帯電位置Ｐ１、露光位置Ｐ２、現像位置Ｐ３、及び転写位置Ｐ４を順に通過することによって行われる。
【００２６】
画像形成ユニット５０の動作は、制御手段の一例である制御部１１によって制御される。制御部１１はコンピュータにより構成され、画像形成装置１の装置本体１０に搭載される（図１参照）。制御部１１は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）１２と、制御プログラムを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１３と、データを一時的に記憶する書換え可能メモリ（ＲＡＭ）１４と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）１５とを備える。ＣＰＵ１２は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３から読出したプログラムを実行し、Ｉ／Ｆ１５を介してシート給送部３０、画像形成部４０及びシート排出部６０と信号をやり取りすると共にその動作を制御する。
【００２７】
また、制御部１１は、帯電高圧基板７０、現像高圧基板８０、及び一次転写高圧基板９０と信号をやり取りして、これらから出力される帯電バイアスＶｃ、現像バイアスＶｄｅ、及び一次転写バイアスＶｔｒ１を制御する。また、制御部１１は、露光装置４２に画像形成すべき画像情報をビデオ信号として送信し、露光装置４２に静電潜像の書込みを実行させる。なお、制御部１１が画像形成ジョブを開始する際に、帯電高圧基板７０、現像高圧基板８０、及び一次転写高圧基板９０の出力を立上げる高圧立上制御の方法については、後に詳しく説明する。
【００２８】
また、制御部１１は、非画像形成時の適当な期間に、画像形成時に一次転写ローラ４７に出力すべき一次転写バイアスＶｔｒ１を算出する調整制御を行っている。即ち、一次転写バイアスＶｔｒ１の値は、感光ドラム５１にトナー像が担持されていない状態で測定された転写電流の大きさが予め設定された目標電流値となるように設定される。ただし、転写電流とは転写部において感光体と転写部材との間に流れる電流を指し、本実施例では転写ニップＮｔｒ１において感光ドラム５１と一次転写ローラ４７の間に流れる電流（以下、一次転写電流）に相当する。また、画像形成時とは、画像形成装置１に備えられたスキャナやパーソナルコンピュータなどの外部端末から入力された画像情報に基づいて画像形成動作が行われる期間、即ち感光体にトナー像を形成して被転写材に転写を行う期間である。一方、非画像形成時とは、これ以外の期間であり、例えば、画像形成ジョブ実行中の、先行シート及び後続シートに転写されるトナー像が形成される期間の間の期間（所謂紙間）や画像形成ジョブの入力を待機しているときである。
【００２９】
［高圧基板］
次に、画像形成装置１の感光ドラム５１の周りのプロセス構成に高圧を供給する電源基板、即ち帯電高圧基板７０、現像高圧基板８０、及び一次転写高圧基板９０の構成例について、図３乃至図５を用いて説明する。
【００３０】
図３に示すように、帯電高圧基板７０は、帯電ＡＣ高圧生成回路７１と、帯電ＤＣ高圧生成回路７２と、帯電ＤＣ電圧制御回路７３と、帯電ＡＣ電圧検出回路７４と、帯電ＤＣ電圧検出回路７５とを有している。帯電高圧基板７０は、制御部１１の信号に基づいて、帯電ＡＣ高圧生成回路７１が生成する交流成分（以下、帯電ＡＣ）及び帯電ＤＣ高圧生成回路７２が生成する直流成分（以下、帯電ＤＣ）を重畳した帯電バイアスＶｃを出力し、帯電ローラ５２へ供給する。
【００３１】
制御部１１は、帯電高圧基板７０に対して、帯電ＡＣ高圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を設定する帯電ＡＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｃａｃと、帯電ＡＣ高圧波形の周波数を決定する帯電ＡＣクロックＣＬＫ１と、を出力する。また、制御部１１は、帯電高圧基板７０に対して、帯電ＤＣ高圧生成回路７２の不図示のトランスの駆動を行う帯電ＤＣクロックＣＬＫ２と、帯電高圧基板７０のＤＣ高圧の電圧値を設定する帯電ＤＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｃｄｃと、を出力する。
【００３２】
帯電ＤＣ電圧制御回路７３は、帯電ＤＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｃｄｃと帯電ＤＣ電圧検出回路７５で検出した帯電ＤＣ電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｃｄｃが一致するように、帯電ＤＣ高圧生成回路７２に対してフィードバック制御を実行する。帯電ＤＣ電圧検出回路７５は、帯電ＤＣ高圧生成回路７２の出力電圧を検出し、帯電ＤＣ電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｃｄｃを帯電ＤＣ電圧制御回路７３に入力する。帯電ＤＣ高圧生成回路７２は、帯電ＤＣクロックＣＬＫ２によって不図示のトランスの一次側を駆動し、帯電ＤＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｃｄｃで設定された電圧値の負電位の直流電圧として、帯電ＤＣを生成し出力する。
【００３３】
帯電ＡＣ高圧生成回路７１は、帯電ＡＣクロックＣＬＫ１の周波数で帯電ＡＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｃａｃにより設定された振幅の正弦波の交流電圧として帯電ＡＣを出力する。帯電ＡＣ電圧検出回路７４は、帯電ＡＣ高圧生成回路７１から出力された帯電ＡＣのピーク間電圧Ｖｐｐを検出し、その値に応じた交流電圧の帯電ＡＣ電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｃａｃを帯電ＡＣ高圧生成回路７１に出力する。帯電ＡＣ高圧生成回路７１は、帯電ＡＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｃａｃと入力された帯電ＡＣ電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｃａｃとが一致するようにフィードバック制御を行い、交流と直流とを重畳した電圧を帯電ローラ５２に出力する。
【００３４】
図４に示すように、現像高圧基板８０は、現像ＤＣ高圧生成回路８１、現像ＤＣ電圧制御回路８２、現像ＤＣ電圧検出回路８３を有し、制御部１１の信号に基づいて負電位の現像バイアスＶｄｅを出力し、現像スリーブ５５へ供給する。
【００３５】
制御部１１は、現像高圧基板８０に対して、現像ＤＣ高圧生成回路８１の不図示のトランスの駆動を行う現像ＤＣクロックＣＬＫ３と、現像高圧基板８０が出力する現像ＤＣの電圧値を設定する現像ＤＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｄｅとを出力する。現像ＤＣ高圧生成回路８１は、現像ＤＣクロックＣＬＫ３によって不図示のトランスの一次側を駆動し、現像ＤＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｄｅで設定された電圧の現像ＤＣを生成し出力する。現像ＤＣ電圧検出回路８３は、現像ＤＣ高圧生成回路８１の出力電圧を検出し、現像ＤＣ電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｄｅを現像ＤＣ電圧制御回路８２に入力する。現像ＤＣ電圧制御回路８２は、現像ＤＣ電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｄｅと現像ＤＣ電圧検出回路８３で検出した現像ＤＣ電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｄｅとが一致するように、現像ＤＣ高圧生成回路８１に対してフィードバック制御を行う。
【００３６】
図５に示すように、一次転写高圧基板９０は、一次転写高圧生成回路９１、一次転写電圧制御回路９２、一次転写電圧検出回路９３、一次転写電流検出回路９４を有する。電圧生成回路の一例である一次転写高圧基板９０は、制御部１１の信号に基づいて直流成分を含む一次転写バイアスＶｔｒ１を出力し、一次転写ローラ４７に一次転写電流Ｉｔｒ１を供給する。
【００３７】
制御部１１は、一次転写高圧基板９０に対して、一次転写高圧生成回路９１の不図示のトランスの駆動を行う一次転写クロックＣＬＫ４を出力する。また、制御部１１は、一次転写高圧基板９０に対して、一次転写バイアスの電圧値を設定する一次転写電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｖもしくは一次転写電流の電流値を設定する一次転写電流設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｉを出力する。
【００３８】
一次転写高圧基板９０は、一次転写バイアスＶｔｒ１が設定電圧値に一致するように制御する定電圧制御と、一次転写電流Ｉｔｒ１が設定電流値に一致するように一次転写バイアスＶｔｒ１を制御する定電流制御と、を切換可能である。定電圧制御の場合、一次転写電圧制御回路９２は、一次転写電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｖと一次転写電圧検出回路９３で検出した一次転写電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｔｒ１とが一致するように一次転写高圧生成回路９１をフィードバック制御する。定電流制御の場合、一次転写電流制御回路９５は、一次転写電流設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｉと一次転写電流検出回路９４で検出した一次転写電流検出信号Ｉｓｎｓ＿ｔｒ１とが一致するように、一次転写高圧生成回路９１をフィードバック制御する。
【００３９】
一次転写電圧検出回路９３は、一次転写高圧生成回路９１の出力電圧を検出し、一次転写電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｔｒ１を一次転写電圧制御回路９２及び制御部１１に入力する。定電圧制御において、一次転写高圧生成回路９１は、一次転写クロックＣＬＫ４によって不図示のトランスの一次側を駆動し、一次転写電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｖで設定された電圧の一次転写バイアスを生成し出力する。
【００４０】
一次転写電流検出回路９４は、一次転写ローラ４７に流れる電流を検出可能であり、画像形成装置１の非画像形成時に一次転写高圧基板９０の出力電流を検出して制御部１１に一次転写電流検出信号Ｉｓｎｓ＿ｔｒ１を出力する。定電流制御において、一次転写高圧生成回路９１は、一次転写クロックＣＬＫ４に基づいて不図示のトランスの一次側を駆動し、一次転写電流設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｉで設定された一次転写電流が流れるように一次転写バイアスを生成し出力する。
【００４１】
本実施例において、制御部１１は、非画像形成時に所定の電流を流した際の電流及び電圧の検出結果を用いて画像形成時に定電圧制御を行う転写電圧制御（Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＴＶＣ）を実行する。即ち、制御部１１は、一次転写電流設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｉで設定された電流を出力したときの一次転写電圧検出信号Ｖｓｎｓ＿ｔｒ１から一次転写ローラ４７の抵抗値（電流電圧特性）を推定する。そして、推定された抵抗値に基づいて、画像形成時に一次転写ローラ４７に印加する一次転写バイアスＶｔｒ１の設定値を算出する。
【００４２】
具体的には、制御部１１は、感光ドラム５１の非画像部（例えば紙間に対応する領域）に対して、転写ニップＮｔｒ１に予め設定された電流値の一次転写電流が流れるように定電流制御を行いながら一次転写バイアスＶｔｒ１を出力させる。そして、このときの設定電流値及び一次転写ローラ４７に印加された電圧値から一次転写ローラ４７の抵抗値を算出し、画像形成時には画像形成装置１の使用環境や耐久状況を考慮して決定された電圧値で一次転写高圧基板９０を定電圧制御する。画像形成時の一次転写バイアスＶｔｒ１を定電圧制御とすることにより、転写ニップＮｔｒ１において負荷変動があっても転写ニップＮｔｒ１のバイアス電界の強度が概ね一定となり、画質の安定性が向上する。
【００４３】
［比較用の構成における動作］
ここで、本実施例に係る各高圧基板の高圧立上制御の説明に先立ち、比較用の構成（以下、比較例）における高圧立上制御について、図１０を用いて説明する。なお、この画像形成装置は、立上げ時の動作を除いて本実施例と同様の構成を備えるものとし、本実施例と同様に非画像形成時にＡＴＶＣを実行し、画像形成時に一次転写ローラに印加すべき一次転写バイアスの目標値を算出するものとする。従って、図１０における高圧立上制御の開始より前の時点で、一次転写バイアスの目標値（例として１０００Ｖ，１５００Ｖ，２０００Ｖのいずれか）が定まっているものとする。
【００４４】
図１０は、比較例における各高圧基板の出力等を、感光ドラムの表面位置を基準として表したタイミングチャートである。図１０の横軸は時間を示すが、各高圧の出力波形は感光ドラムの表面の周上の同一箇所に印加される出力値が横軸の同じ座標に示されている。例えば、図１０において帯電ＤＣと現像ＤＣの出力が開始されるタイミングの横軸位置が揃っている。これは、図２を参照して、帯電ＤＣの出力が開始されてから、感光ドラム５１が帯電ニップＮｃと現像部Ｇｄｅとの位相差分回転した時点で現像ＤＣの出力が開始されることを表している。言い換えると、図１０の各チャートは、画像形成プロセスの各工程が行われる地点の間の角度差と感光ドラムの角速度とに応じて、実時間軸に対してずれた位置に描かれている。
【００４５】
図１０に示すように、比較例における高圧立上制御では、まず、帯電ＡＣの出力が開始され、帯電ＡＣの出力開始から１５０ｍｓ後に帯電ＤＣの出力が開始される。このとき、帯電ＤＣの目標電圧値は、出力開始の時点で画像形成時の目標電圧値と同じ−８００Ｖに設定されるものとする。帯電ＤＣは、画像形成装置の使用環境や耐久状況等を考慮した帯電ローラのインピーダンス変動を考慮しても、出力開始から２００ｍｓ以内に−８００Ｖまで立上ることが分かっているものとする。また、帯電ＤＣの出力開始と同時に帯電位置Ｐ１を通過した感光ドラムの表面位置が現像位置Ｐ３に到達するタイミングで現像ＤＣの出力が開始され、出力開始から２００ｍｓ以内に目標とする電圧値である−４５０Ｖまで立上る。更に、現像ＤＣの出力開始と同時に現像位置Ｐ３を通過した感光ドラムの表面位置が転写位置Ｐ４に到達してから２００ｍｓが経過したタイミングで、一次転写バイアスの出力が開始される。
【００４６】
一次転写バイアスの出力開始から、一次転写バイアスがＡＴＶＣで得られた目標電圧値に安定するまでの見積もり時間である１２０ｍｓが経過したタイミングで、画像形成動作開始のトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮが制御部から出力される。トリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮは、露光装置に感光ドラムの表面をレーザ光Ｌで露光して静電潜像を書き込む書込み動作の実行を指示する信号である。
【００４７】
この画像形成装置では、一次転写バイアスの出力開始から一次転写バイアスがＡＴＶＣで得られた目標電圧値に安定するまでの見積もり時間を１２０ｍｓとしたが、その理由は以下の通りである。一次転写高圧基板が出力する一次転写バイアスの目標電圧値は、一次転写電流が所定値（例えば４０μＡ）になるように設定される。しかし、一次転写バイアスの出力開始から一次転写電流が所定値に到達するまでの一次転写バイアス及び一次転写電流の波形（立上り波形）は、画像形成装置の使用環境や耐久状況等によって発生する一次転写ローラのインピーダンスのばらつきによって異なる。
【００４８】
図１０には、一次転写ローラのインピーダンスが最小である場合、標準的である場合、及び最大である場合の転写電流の立上り波形ｂ１，ｂ２，ｂ３を図示している。ただし、インピーダンスの最小・標準的・最大とは、画像形成装置の使用環境や耐久状況等を考慮して、通常の使用方法で想定される範囲での評価である。一次転写ローラのインピーダンスが小さい場合（ｂ１）、一次転写バイアスの出力開始後、一次転写電流の値が４０μＡに安定するまでの時間は５０ｍｓである。つまり、一次転写バイアスは、出力開始から５０ｍｓで目標とする電圧値１０００Ｖに到達する（ａ１）。一次転写ローラのインピーダンスが標準的である場合（ｂ２）、一次転写バイアスの出力開始後、一次転写電流の値が４０μＡに安定するまでの時間は８０ｍｓである。つまり、一次転写バイアスは、出力開始から８０ｍｓで目標とする電圧値１５００Ｖに到達する（ａ２）。一次転写ローラのインピーダンスが大きい場合（ｂ３）、一次転写バイアスの出力開始後、一次転写電流の値が４０μＡに安定するまでの時間は１２０ｍｓである。つまり、一次転写バイアスは、出力開始から１２０ｍｓで目標とする電圧値２０００Ｖに到達する（ａ３）。
【００４９】
このように、比較例では、一次転写ローラのインピーダンスのばらつきにより、一次転写バイアスが目標とする電圧値に到達するまでに最大で１２０ｍｓ程度の時間を要する。このような一次転写ローラのインピーダンスのばらつき等を考慮して、一次転写バイアスの出力開始から目標とする電圧値に到達するまでの見積り時間は、最も立上りが遅い場合（ｂ３）を見込んで１２０ｍｓに設定されている。
【００５０】
［本実施例における高圧立上制御］
次に、本実施例における各高圧基板の出力を立上げる際の動作について、図６及び図７に沿って説明する。なお、画像形成装置１は、比較例と同様に非画像形成時にＡＴＶＣ制御を実行し、画像形成時に一次転写ローラに印加すべき一次転写バイアスの目標電圧値を算出するものとする。
【００５１】
以下の説明において、帯電ＤＣの出力が開始されたタイミングで帯電位置Ｐ１を通過する感光ドラム５１の表面位置を帯電立上開始点Ｑ１とする。帯電ＤＣが目標電圧値に到達したタイミングで帯電位置Ｐ１を通過する感光ドラムの表面位置を帯電立上完了点Ｑ２とする。一次転写バイアスの出力が開始されたタイミングで転写位置Ｐ４を通過する感光ドラム５１の表面位置を転写立上開始点ｑ１とする。そして、一次転写バイアスの出力が目標電流値に対応する電圧値に到達したタイミングで転写位置４１を通過する感光ドラムの表面位置を転写立上完了点ｑ２とする。
【００５２】
帯電立上開始点Ｑ１は像担持体の第１表面位置に相当し、帯電立上完了点Ｑ２は像担持体の第２表面位置に相当する。本実施例におけるこれらの表面位置（Ｑ１，Ｑ２，ｑ１，ｑ２）は、例えば図２に示すような位置関係となり、帯電立上完了点Ｑ２と転写立上完了点ｑ２は実質的に同一である。ただし、図２は帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４を通過した後、かつ、一次転写バイアスの出力開始前（転写立上開始点ｑ１が転写位置Ｐ４に到達する前）の状態を表している。
【００５３】
図６は、図１０に示すものと同様に、高圧立上制御のタイミングチャートを感光ドラムの表面位置を基準として表したものである。即ち、図１０の横軸は時間を表すが、各高圧の出力波形は感光ドラムの表面の周上の同一箇所に印加される出力値が横軸の同じ座標に示されるように、実時間軸に対してずれた位置に表示されている。
【００５４】
図６に示すように、本実施例における高圧立上制御では、帯電ＡＣの出力開始から１５０ｍｓ後に帯電ＤＣの出力が開始される。このとき、帯電ＤＣは、２００ｍｓの時間をかけて、初期電位である０Ｖから目標電圧値である−８００Ｖまで直線的に、つまり時間経過に伴って線形的に増大して、グラフ上で横軸に対して傾斜した直線（スロープ）を描いて立上るように制御される。また、帯電立上開始点Ｑ１が現像位置Ｐ３に到達するタイミングで現像ＤＣの出力が開始され、帯電ＤＣと同じく２００ｍｓの時間をかけて、初期電位である０Ｖから現像ＤＣの目標電圧値である−４５０Ｖまで直線的に立上るように制御される。
【００５５】
また、一次転写バイアスは、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４を通過したタイミング以降であって帯電立上完了点Ｑ２が転写位置Ｐ４に到達するより前に出力を開始される。一次転写バイアスは、具体的には帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４に到達してから５０ｍｓ後に出力を開始される。また、一次転写バイアスは、出力開始と共に一定の一次転写電流（５μＡ）が流れ始め、１５０ｍｓの時間をかけて、目標電流値である４０μＡまで直線的に立ち上がるように制御される（実線参照）。
【００５６】
以下、各高圧の出力開始から目標とする電圧値又は電流値に到達するまでの所要時間として予め設定された時間の長さを、全立上時間とする。本実施例では、帯電ＤＣの全立上時間Ｔ１及び現像ＤＣの全立上時間Ｔ２は共に２００ｍｓであり、一次転写バイアスの全立上時間Ｔ３は１５０ｍｓである。帯電ＤＣの全立上時間Ｔ１は第１の設定時間に相当し、一次転写バイアスの全立上時間Ｔ３は第２の設定時間に相当する。
【００５７】
ここで、上述の比較例では、高圧立上制御において一次転写バイアスは予め決定された目標電圧値の下で定電圧制御されていた。即ち、図６に破線又は一点鎖線として示すように、一次転写電圧設定信号Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｖの信号レベルが出力開始のタイミングで離散的（瞬間的）に、かつ目標電圧値（−８００［Ｖ］）まで１段階で切換えられていた。しかし、このような構成では、ＦＣＯＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｃｏｐｙ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｔｉｍｅ）を一定の下限より短くすることが難しいことを説明する。
【００５８】
比較例の構成では、一次転写バイアスの立上げは、帯電ＤＣの立上げの完了を待って開始されている。即ち、図１０に示すように帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４に到達してから、２００ｍｓが経過したタイミングで一次転写バイアスＶｔｒ１の出力が開始される。これは、一次転写ローラのインピーダンスのばらつきにより、一次転写電流の立上り波形ｂ１，ｂ２，ｂ３が変化する点を考慮する必要があるためである。
【００５９】
仮に、一次転写バイアスの立上げ開始タイミングを前倒しして、帯電立上開始点が転写位置Ｐ４を通過してから２００ｍｓが経過する前のタイミングとした場合（図６の破線及び一点鎖線参照）、転写メモリ現象（以下、転写メモリ）が発生する可能性がある。転写メモリとは、転写部において転写電流として感光体に供給される電荷によって感光体の表面電位が変動し、次の帯電工程において、濃度段差や横スジ等の画像不良につながる帯電電位のムラが生じることを指す。具体的には、本実施例では負の帯電特性を有するトナーを使用しており、一次転写バイアスは正極性の電圧であるため、転写電流によって感光ドラムの表面電位が過度に高くなった（正に変化した）場合に転写メモリが発生する。この場合、転写メモリが発生した領域が帯電位置Ｐ１に到達して帯電ローラによって帯電されたとしても、周囲の領域に比べて表面電位が高い状態で帯電ニップから抜け出てしまい、露光・現像・転写の工程を経て形成されるトナー像に横スジ等が発生する。従って、比較例の構成では、転写メモリの発生を回避するため、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４に到達してから、帯電ＤＣの立上げ完了に要する見積り時間である２００ｍｓが経過したタイミングで一次転写バイアスの出力が開始される。
【００６０】
そして、露光装置に対する静電潜像書込みのトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮは、一次転写バイアスの立上げ完了を待って出力される。即ち、トリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮは、転写立上開始点ｑ１が露光位置Ｐ２を通過した後、一次転写バイアスの立上げ完了に要する見積り時間で１２０ｍｓの時間が経過したタイミングでＯＮとなる。これより早くトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮの出力を開始した場合、一次転写バイアスが目標とする値に到達していない状態でトナー像の転写が行われることで転写不良が生じる可能性があるためである。１２０ｍｓの時間は、上述した通り一次転写ローラのインピーダンス変化を考慮して設定された、一次転写バイアスの立上げに要する見積り時間である。
【００６１】
従って、比較例の構成では、帯電立上開始点Ｑ１が露光位置Ｐ２に到達してから、少なくとも帯電ＤＣ及び一次転写バイアスの立上げに要する見積り時間を加算した時間（２００＋１２０＝３２０［ｍｓ］）が経過した後に静電潜像の書込みを開始可能となる。これより早くトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮをＯＮとしてＦＣＯＨの短縮を図ろうとすることは、転写メモリ及び転写不良を防ぐ観点から難しかった。
【００６２】
なお、図１０では一次転写ローラのインピーダンス変化による一次転写バイアスＶｔｒ１及び一次転写電流Ｉｔｒ１の立上波形の変化を図示したが、帯電ローラのインピーダンス変化によって帯電ＤＣの立上波形が変化することもある。即ち、一次転写ローラのインピーダンス変化がある場合に限らず、帯電バイアスによって形成される感光ドラムの表面電位に対して過大な転写電流が流れる場合には、転写メモリが生じる可能性がある。
【００６３】
これに対し、本実施例の制御部１１は、高圧立上制御において一次転写バイアスを定電流制御によって制御する。即ち、制御部１１は、一次転写電流の出力を指定する一次転写電流設定信号（Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｉ）の信号レベルを５μＡの設定レベルＩ＿５とすることで一次転写バイアスの出力を開始させた後、４０μＡの設定レベルＩ＿４０まで連続的に変化させている。このとき、一次転写電流設定信号の信号レベルは、全立上時間Ｔ３である１５０ｍｓの時間をかけて直線的に増大するように制御される。これにより、一次転写高圧基板が出力する一次転写バイアス及び一次転写電流は、一次転写電流設定信号の信号レベルの変化に伴って１５０ｍｓの時間をかけて直線的に変化する。
【００６４】
実際には、一次転写バイアスの全立上時間Ｔ３を一次転写高圧基板が対応可能な時間幅で細かく分割し、一次転写電流設定信号を段階的に切り替えることで信号レベルを疑似的に連続変化させている。本実施例では、１ステップあたりの電流増加／時間増加を０．３５μＡ／１．５ｍｓとし、ステップ数１００の設定で一次転写バイアスを立上げている。なお、ステップ数及び１ステップあたりの電流／時間増加は諸条件に応じて変更が可能であり、本実施例で用いられた数値以外を使用することも可能である。
【００６５】
一次転写バイアスの全立上時間Ｔ３は、一次転写電圧設定信号の設定レベルが比較例のように離散的に切換わると仮定した場合に一次転写バイアスの立上げに要する見積り時間より長く設定される。ただし、見積り時間とは、一次転写ローラ４７のインピーダンスのばらつき等を考慮して、一次転写バイアスの出力開始から出力が目標とする電圧値又は電流値で安定するまでに必要な最長の時間として決定される。本実施例では、比較例における一次転写バイアスの立上げに要する見積り時間が１２０ｍｓであることから、全立上時間Ｔ３はこれより長い１５０ｍｓに設定されている。これにより、一次転写バイアスの出力開始から全立上時間Ｔ３をかけて一次転写電流設定信号を変化させたとき、全立上時間Ｔ３の終了と略同時に一次転写電流の値が目標値に到達する。
【００６６】
制御部１１は、高圧立上制御によって帯電ＤＣ及び一次転写バイアスの立上げが完了していることを必要条件として露光装置による静電潜像の書込みを開始可能と判断する。即ち、静電潜像書込みのトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮは、感光ドラムの帯電立上完了点Ｑ２及び転写立上完了点ｑ２の両方が露光位置Ｐ２を通過した後にＯＮとなるように設定される。本実施例では、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４に到達してから一次転写バイアスの出力が開始されるまでの時間Ｔ４と一次転写バイアスの全立上時間Ｔ３の和が帯電ＤＣの全立上時間Ｔ１に等しいため、転写立上完了点ｑ２は帯電立上完了点Ｑ２と同一である。つまり、制御部１１は、露光位置Ｐ２において、帯電立上開始点Ｑ１が通過してから２００ｍｓ後（転写立上開始点ｑ１が通過してから１５０ｍｓ後）に、露光装置に対してトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮを出力する。
【００６７】
次に、このような高圧立上制御によって転写メモリが低減される理由、及び転写メモリを回避するための転写電流の設定範囲について、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）は横スジが発生し得る一次転写電流の閾値と、本実施例の高圧立上制御における一次転写電流の推移を表すグラフである。図７（ｂ）は一次転写バイアスの出力と感光ドラムの表面電位との差と、一次転写電流の大きさとの関係を表すグラフである。
【００６８】
図７（ａ）の実線１００より下側の領域は、横スジ等の画像不良が発生しない領域、即ち転写メモリが発生しない範囲を表し、実線１００より上側の領域は、転写メモリが発生する可能性がある範囲を表す。ここで、横スジとは、例えば同一シートに濃度が一様な画像を形成しようとした場合に適正濃度に対する濃度差が０．２よりも大きくなる濃度ムラとして定義される。図７（ａ）の実線１００は、画像の濃度を反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、反射濃度計モデル５０４）により測定した結果を用いて決定している。
【００６９】
なお、本実施例の感光ドラムは暗減衰無しの特性を有している。即ち、感光ドラムのある領域が帯電位置Ｐ１において帯電され、その後露光されずに転写位置Ｐ４まで到達した場合、帯電位置Ｐ１を通過した直後の表面電位と転写位置Ｐ４に進入する直前の表面電位とが略等しい。従って、以下の説明では、帯電位置Ｐ１を通過した直後の表面電位と転写位置Ｐ４に進入する直前の表面電位とを同一視して「感光ドラムの表面電位」とする。ただし、暗減衰が生じる感光ドラムを用いる構成でも、通常は暗減衰が起こっても表面電位の相対的な高低が保存されるため、本実施例の高圧立上制御を適用可能である。
【００７０】
本実施例において、画像形成時の一次転写バイアスは、感光ドラム５１の表面電位が−８００Ｖの時に一次転写電流が４０μＡとなる電圧（図６の例では１２００Ｖ）に設定されている。図７（ａ）の点１０１は、画像形成時における感光ドラムの表面電位及び一次転写電流を表し、転写メモリが発生しない範囲、即ち実線１００より下側の範囲に設定されている。また、点１０３は、一次転写バイアスの出力が開始された時点、即ち転写立上開始点ｑ１が帯電位置Ｐ１を通過した後の表面電位と、一次転写バイアスの出力開始時点での一次転写電流（５μＡ）とを表している。
【００７１】
一次転写電流は感光ドラムの表面電位と一次転写ローラの電位との差（電位差ΔＶ）によって発生する放電電流であり、この電位差ΔＶと一次転写電流との関係は、パッシェンの法則により定義される。図７（ｂ）の曲線は、本実施例の構成に及びパッシェンの法則に基づいて算出された電位差ΔＶと一次転写電流との関係を表している。例えば、図７（ａ）の点１０３及び図７（ｂ）の点１０４は転写立上開始点に相当し、ΔＶが５００Ｖ、一次転写電流が５μＡである。このときの感光ドラム５１の表面電位は−２００Ｖ、一次転写バイアスは３００Ｖである。図７（ａ）の点１０１及び図７（ｂ）の点１０５は転写立上完了点に相当し、ΔＶが２０００Ｖ、一次転写電流が４０μＡである。このときの感光ドラム５１の表面電位は−８００Ｖ、一次転写バイアスは１２００Ｖである。従って、一次転写バイアスの出力開始から目標電圧値（１２００Ｖ、図６参照）に到達するまでの期間中の一次転写バイアスの出力電圧は、一次転写電流設定信号の設定レベルと図７（ｂ）に示す対応関係とに基づいて決定される。
【００７２】
本実施例の高圧立上制御では、転写位置Ｐ４に進入しつつある表面位置における感光ドラムの表面電位と、この表面位置が転写位置Ｐ４を通過する際に流れる一次転写電流との関係が、図７（ａ）に示す破線１０２をたどるように推移する。即ち、帯電立上開始点が転写位置Ｐ４を通過してから転写立上完了点が転写位置Ｐ４を通過するまでの間、表面電位及び一次転写電流の値は実線１００より下側の領域に位置する状態が維持される。これにより、高圧立上制御の途中で表面電位に対して過大な一次転写電流が流れることが防がれ、転写メモリの発生が防がれる。
【００７３】
一方、図６の一点鎖線のように、一次転写電圧設定信号を離散的に、かつ１段階で変化させた場合には、図７（ａ）に一点鎖線２０１，２０２，２０３として示すように、一次転写電流が急速に大きくなる。なお、一点鎖線２０１は一次転写ローラのインピーダンスが比較的大きい場合、一点鎖線２０３はインピーダンスが比較的小さい場合、一点鎖線２０２はインピーダンスが中程度である場合を表す。一次転写ローラのインピーダンスが小さいほど、一次転写電流の立上りも急激なものとなり、一点鎖線２０３に示すように、立上げの途中で実線１００を上回って転写メモリを発生させる可能性が高まってしまう。
【００７４】
［本実施例の効果］
上述したように、本実施例において、一次転写バイアスの出力は帯電立上開始点Ｑ１（第１表面位置）が転写位置Ｐ４を通過したタイミング以降であって帯電立上完了点Ｑ２（第２表面位置）が転写位置に到達するタイミングより前に開始される。言い換えると、一次転写バイアスの立上げが行われる感光ドラムの表面領域を、帯電ＤＣの立上げが行われる表面領域にオーバーラップさせている。そして、帯電ＤＣが第１の設定時間である２００ｍｓの時間をかけて直線的に増大し、一次転写バイアスが第２の設定時間である１５０ｍｓの時間をかけて直線的に増大するように立上げ波形を制御している。
【００７５】
このため、比較例のように帯電ＤＣや一次転写バイアスの目標出力を離散的かつ１段階で切換える場合に比べて、感光ドラムの表面電位に対して過大な一次転写電流が流れることを防いで、転写メモリの発生を低減することができる。また、比較例のように帯電ＤＣの立上げと一次転写バイアスの立上げとが順に実行される構成に比べて、帯電ＤＣ及び一次転写バイアスの立上げが完了した表面領域の露光位置への到達タイミングが早まる。即ち、本実施例の高圧立上制御によれば、帯電ＤＣ及び一次転写電流の立上波形の制御によって転写メモリの発生を回避しつつ、ＦＣＯＴの短縮を図ることができる。
【００７６】
特に、本実施例では、帯電ＤＣの立上げ完了と一次転写バイアスの立上げ完了が同期するように制御している。即ち、図２及び図６に示すように、感光ドラム５１の表面において帯電立上完了点Ｑ２と転写立上完了点ｑ２が同一の表面位置となるように帯電ＤＣ及び一次転写バイアスの立上げ完了タイミングが制御される。これにより、帯電立上完了点Ｑ２が転写位置Ｐ４を通過した後に一次転写バイアスの立上げが完了する構成に比べて、帯電電位のムラが低減され、出力画像の濃度段差や横スジの発生を効果的に抑制することができる。また、高圧立上制御の開始から静電潜像書込みのトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮがＯＮとなるまでの時間を最小限に抑えることができ、転写メモリの回避を前提としてＦＣＯＴを可能な限り短くすることが可能となる。
【００７７】
なお、帯電ＤＣの立上げ完了と一次転写バイアスの立上げ完了が同期しない構成としてもよい。即ち、一次転写バイアスの全立上時間Ｔ３と、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４に到達してから一次転写バイアスの出力が開始されるまでの待ち時間Ｔ４との和を、帯電ＤＣ及び現像ＤＣの全立上時間Ｔ１，Ｔ２より長く又は短く設定してもよい。しかしながら、帯電立上完了点Ｑ２が転写位置Ｐ４を通過するタイミングと一次転写バイアスの立上げが完了するタイミングとの時間差は、帯電ＤＣの立上げに要する時間（第１の設定時間）の２０％以下であることが好ましい。これにより、帯電電位のムラを低減し、かつ、ＦＣＯＴの効率的な短縮を図ることができる。なお、上記時間差をゼロに近付け、例えば第１の設定時間の１０％以下とすることで、帯電電位のムラをより一層低減することができる。
【００７８】
また、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４を通過してから第１の設定時間の半分の時間が経過する以前に一次転写バイアスの出力が開始されように設定され、第２の設定時間が第１の設定時間の半分以上かつ第１の設定時間以下の長さであると好ましい。言い換えると、転写位置Ｐ４における感光ドラムの表面電位が帯電ＤＣの目標電圧値の５０％以下である状態で、一次転写バイアスの出力が開始される設定とすると好ましい。このような設定により、一次転写電流の立上げを比較的緩やかにして立上げ波形を高い精度で制御しつつ、ＦＣＯＴの短縮を図ることができる。
【００７９】
また、本実施例では、一次転写バイアスの出力が開始されてから第２の設定時間が経過するまでの期間中、一次転写電流の値が所定の閾値、即ち図７（ａ）に示す実線１００より小さい状態が維持されるように一次転写高圧基板の出力を制御している。これにより、転写位置Ｐ４に到達する表面位置の表面電位に対して過大な一次転写電流が流れることを防いで、転写メモリの発生をより確実に回避することができる。
【００８０】
なお、本実施例では一次転写電流の閾値を感光ドラムの表面電位を帯電ＤＣと同じ第１極性（負極性）から反対の第２極性（正極性）へと反転させる転写電流の最小値としたが、転写メモリの生じ易さは、画像形成ユニットの構成によって異なる。例えば、感光ドラムの回転方向における帯電ローラの上流に、感光ドラムの表面の電荷を除去する除電部材を配置する場合には、転写メモリは生じにくくなると考えられる。そこで、上記所定の閾値は、画像形成ユニットの構成に応じて、横スジ等の画像不良として転写メモリが現れないように適宜変更することが好ましい。
【００８１】
さらに、本実施例では、二成分現像剤によって現像を行う構成において、現像バイアスの直流成分（現像ＤＣ）を帯電ＤＣと同期させて立上げる高圧立上制御が行われている。即ち、図６に示すように、現像ＤＣは、帯電立上開始点Ｑ１が現像位置Ｐ３に到達したタイミングから、第１の設定時間である１５０ｍｓの時間をかけて、目標とする電圧値（−４５０Ｖ）まで直線的に変化するように制御される。これにより、現像スリーブ５５（図２参照）の感光ドラム５１に対する電位が、感光ドラムの帯電立上開始点Ｑ１から帯電立上完了点Ｑ２まで領域が現像位置Ｐ３を通過する期間中、感光ドラムへのトナー又はキャリアの付着を防止可能な範囲に維持される。
【００８２】
なお、本実施例では、上述の高圧立上制御をタンデム型の画像形成装置１に適用した場合について説明したが、モノクロやモノカラー等の他の方式の画像形成装置に適用してもよい。また、画像形成装置は、プリンタに限らず、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。また、本実施例の画像形成装置１は、感光ドラムに形成したトナー像を中間転写体である中間転写ベルトを介して記録材に転写する中間転写方式であるが、感光ドラムに形成したトナー像を記録材に直接転写する直接転写方式に本技術を適用してもよい。この場合、感光ドラムの表面に形成したトナー像を記録材に転写する転写ローラ等の転写部材への転写バイアス電圧を、上記一次転写バイアスに対するものと同様の方法で制御すればよい。
【実施例２】
【００８３】
次に、第２の実施例に係る画像形成装置の高圧立上制御について、図８及び図９を用いて説明する。本実施例は、一次転写バイアスを段階的に立上げる点で上記実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と同様である。以下の説明では、実施例１と共通する要素には同符号を付して説明を省略する。
【００８４】
図８は、図６及び図１０に示すものと同様に、高圧立上制御のタイミングチャートを感光ドラムの表面位置を基準として表したものである。図８に示すように、帯電ＤＣ及び現像ＤＣは、実施例１と同じ全立上時間Ｔ１，Ｔ２（２００ｍｓ）をかけて目標とする電圧値（−８００Ｖ，−４５０Ｖ）まで直線的に立上るように制御される。一次転写バイアスは、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４に到達してから一定の待ち時間Ｔ４（４０ｍｓ）が経過したタイミングで出力を開始される。
【００８５】
ここで、本実施例では、一次転写バイアスが、全立上時間Ｔ３である１５０ｍｓの時間をかけて、かつ、目標電流値（４０μＡ）に対応する出力まで５段階に分けて段階的に立上がるように制御される。即ち、制御部１１は、一次転写電流設定信号（Ｖｃｏｎｔ＿ｔｒ１＿Ｉ）を、０μＡの設定レベル（Ｉ＿０）から、５μＡ、１５μＡ、２５μＡ、３５μＡ、及び４０μＡの設定レベル（Ｉ＿５，Ｉ＿１５，Ｉ＿２５，Ｉ＿３５，Ｉ＿４０）へと順に切換える。この一次転写電流設定信号の切換えは、各段階の立上げ時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５を３０ｍｓとして実行される。各段階の切換の間隔は、一次転写ローラのインピーダンス変化等を考慮して、一次転写電流が設定レベルの電流値に到達するまでの見積り時間より長くなるように設定されている。制御部１１は、一次転写電流設定信号を３５μＡの設定レベルＩ＿３５から４０μＡの設定レベルＩ＿４０に切り替えてから３０ｍｓ経過したタイミングで、静電潜像の書込み開始のトリガ信号ＩＭＧ＿ＥＮを出力する。
【００８６】
このような高圧立上制御によって帯電ＤＣ及び一次転写バイアスを立ち上げた場合、転写位置Ｐ４における感光ドラムの表面電位と一次転写電流とは、図９の点線１０６に沿って推移する。ただし、横スジが生じる閾値である実線１００、点１０１，１０３、及び破線１０２が表すものは図６に示すものと同じである。図９に示すように、本実施例では一次転写バイアスが５段階に分けて段階的に立上るため、点線１０６は５段の階段状の曲線となる。そして、点線１０６上のいずれの点についても、実線１００より下側の領域に位置するため転写メモリによる横スジ等の画像不良の発生が防がれる。
【００８７】
本実施例の高圧立上制御においても、上記実施例１と同様に、一次転写バイアスは、帯電立上開始点Ｑ１が転写位置Ｐ４を通過したタイミング以降であって帯電立上完了点Ｑ２が転写位置に到達するタイミングより前に出力を開始される。そして、帯電ＤＣが第１の設定時間である２００ｍｓの時間をかけて直線的に増大し、一次転写バイアスが第２の設定時間である１５０ｍｓの時間をかけて段階的に増大するように立上波形を制御される。
【００８８】
このため、上述の比較例のように帯電ＤＣや一次転写バイアスの目標出力を離散的かつ一度に切換える場合に比べて、転写メモリの発生を低減することができる。また、比較例のように帯電ＤＣの立上げと一次転写バイアスの立上げとが順に実行される構成に比べて、帯電ＤＣ及び一次転写バイアスの立上げが完了した表面領域の露光位置への到達タイミングが早まる。即ち、本実施例の高圧立上制御によれば、帯電ＤＣ及び一次転写電流の立上波形の制御によって転写メモリの発生を回避しつつ、ＦＣＯＴの短縮を図ることができる。特に、本実施例では、一次転写電流の設定レベルを段階的に切換えているため、一次転写電流を直線的に増大させる上記実施例１に比べて制御を容易に行うことができる。即ち、図７（ｂ）に示すような対応関係から一次転写バイアスが出力すべき電圧値を算出する回数が実施例１に比べて少ないため、制御部の処理負荷が低減される。
【００８９】
また、実施例１と同様に、帯電ＤＣの立上げ完了と一次転写バイアスの立上げ完了が同期するように制御されるため、帯電電位のムラが低減され、出力画像の濃度段差や横スジの発生を効果的に抑制することができる。さらに、一次転写バイアスの出力が開始されてから第２の設定時間が経過するまでの期間中、一次転写電流の値が所定の閾値（即ち図８の実線１００）より小さい状態が維持されるように一次転写高圧基板の出力が制御される。これにより、転写メモリの発生をより確実に回避することができる。
【００９０】
なお、一次転写バイアスの立上げは５段階より多い又は少ない段階数としてもよい。また、各段階の立上時間ｔ１〜ｔ５を３０ｍｓ以外の長さに設定してもよく、段階ごとに立上時間の長さが異なる設定としてもよい。いずれにせよ、図９において実線１００の下側の領域を通って点１０１に到達するように一次転写電流の立上げ波形が制御されていれば、転写メモリによる横スジ等の発生を防ぐことができる。また、上記実施例１，２では、一次転写電流が直線的又は段階的に立上るように設定しているが、帯電ＤＣが予め設定された時間（第１の設定時間）をかけて段階的に立上るように設定してもよい。この場合も、転写位置Ｐ４における感光ドラムの表面電位と一次転写電流とを、図７（ｂ）に示す実線１００より下側の領域に相当する適切な関係に保つように高圧立上制御を行うことで、転写メモリの発生を防ぎつつＦＣＯＴの短縮を図ることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１…画像形成装置／１１…制御手段（制御部）／４４ｂ…被転写材（中間転写ベルト）／４７，４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ…転写部材（一次転写ローラ）／５１，５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ…像担持体（感光ドラム）／５２，５２ｙ，５２ｍ，５２ｃ，５２ｋ…帯電部材（帯電ローラ）／５５，５５ｙ，５５ｍ，５５ｃ，５５ｋ…現像剤担持体（現像スリーブ）／７０…帯電バイアス出力手段（帯電高圧基板）／８０…現像バイアス出力手段（現像高圧基板）／９０…転写バイアス出力手段（一次転写高圧基板）／Ｑ１…第１表面位置（帯電立上開始点）／Ｑ２…第２表面位置（帯電立上完了点）／Ｔ１…第１の設定時間（帯電ＤＣの全立上時間）／Ｔ３…第２の設定時間（一次転写バイアスの全立上時間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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