(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像の現像に用いる現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記静電潜像を前記現像剤を用いて現像することで画像形成を行う画像形成装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間に現像電界を形成するための現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加する印加手段と、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間の容量を検出する検出手段と、
前記像担持体が回転している間に前記検出手段により検出された容量に従って、前記像担持体の外周の複数個所における前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップについてのプロファイルであって、前記現像剤担持体の偏芯成分を除去したプロファイルを、画像形成動作に先立って作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された前記現像剤担持体の偏芯成分を除去したプロファイルに基づいて、前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップの変動が画像に及ぼす影響を解消するように、画像形成を行う条件を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成を行う条件には、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分である現像ＡＣバイアス電圧のピークツーピーク値、前記現像バイアス電圧のＤＣ成分である現像ＤＣバイアス電圧の電圧値、前記像担持体を帯電するための帯電バイアス電圧のＤＣ成分である帯電ＤＣバイアス電圧の電圧値、前記像担持体を露光するレーザ光の光量、のいずれかが含まれることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップの変動が画像に及ぼす影響は、当該画像の濃度変動であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像の現像に用いる現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記静電潜像を前記現像剤を用いて現像することで画像形成を行う画像形成装置の制御方法において、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間に現像電界を形成するための現像バイアス電圧を印加手段により前記現像剤担持体に印加する印加工程と、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間の容量を検出手段により検出する検出工程と、
前記像担持体が回転している間に前記検出工程で検出された容量に従って、前記像担持体の外周の複数個所における前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップについてのプロファイルであって、前記現像剤担持体の偏芯成分を除去したプロファイルを、画像形成動作に先立って作成手段により作成する作成工程と、
前記作成工程で作成された前記現像剤担持体の偏芯成分を除去したプロファイルに基づいて、前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップの変動が画像に及ぼす影響を解消するように、前記静電潜像の現像を含む画像形成を行う条件を制御手段により変更する制御工程と、を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像により画像を形成する画像形成装置及び画像形成装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置や静電記録方式で画像形成を行う画像形成装置では、静電潜像を担持した像担持体（感光ドラム）に、現像剤を担持した現像器の現像剤担持体（現像スリーブ）を対応させて現像を行うことが一般的である。現像を行う際は、感光ドラムと現像スリーブの間に現像電界を形成するために、現像スリーブに現像バイアス電圧を印加する。
【０００３】
現像バイアス電圧としては、例えば図１８に示すようにＤＣ（直流）成分にＡＣ（交流）成分を重畳した現像バイアス電圧が用いられている。即ち、図１８に示す現像バイアス電圧（本明細書では矩形バイアス電圧と称する）のＡＣ成分の矩形波としては、従来、周波数が２ｋＨｚ（１／２周期＝２５０μ秒）程度、ピークツーピーク電圧（Ｖｐ−ｐ）が２ｋＶ程度のものが用いられている。
【０００４】
また、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた現像（２成分現像）に関しては、図１９に示すようにＤＣ成分にＡＣ成分を断続的に重畳した現像バイアス電圧を用いる技術が提案されている。図１９に示す現像バイアス電圧（本明細書ではブランクパルスバイアス電圧（ＢＰバイアス電圧）と称する）は、パルス部と休止部（ブランク部）から構成されている。
【０００５】
現像バイアス電圧のＡＣ成分であるＡＣバイアス電圧の波形に関する技術については各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。尚、各特許文献では、画像形成装置の感光ドラムと現像スリーブの間に設けられる所定のギャップ（Ｓ−Ｄギャップ）のばらつきに対する対策については開示されていない。
【特許文献１】特開２００１−１９４８７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１１７３３２号公報
【特許文献３】特開２００１−１２５３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術においては以下のような問題がある。
【０００７】
図１９の現像バイアス電圧を用いた場合は、図１８の現像バイアス電圧を用いた場合に比べて現像性が良いが、現像で得られた画像のハイライト部のがさつきをなくすためには現像バイアス電圧のパルス部の周波数を４ｋＨｚ以上に上げることが必要である。また、画像の濃度を出す条件として、現像バイアス電圧のパルス部のＶｐ−ｐを矩形バイアス電圧と同様に約２ｋＶ以上に設定することが必要である。図１８、図１９のようにＤＣ成分に重畳したＡＣ成分（ＡＣバイアス電圧）は現像性の向上に役立っているが、ＡＣバイアス電圧が過大であると、現像器の内部に異物が混入した際にリングマークが発生する等の画像不良を生ずる。
【０００８】
一方、画像形成装置では感光ドラムと現像スリーブの間に所定のギャップ（以下Ｓ−Ｄギャップと表記）を設けている。Ｓ−Ｄギャップを維持するため、現像スリーブの端部に設けた突き当てコロを感光ドラムの表面に突き当てる構成、もしくは現像スリーブの回転軸と感光ドラムの回転軸の間にスペーサを固定する構成をとっている。Ｓ−Ｄギャップが狭いと現像性は向上するものの、上述したＡＣバイアス電圧が過大な時のように画像不良が生じる。また、Ｓ−Ｄギャップが広いと現像性が低下する。
【０００９】
しかし、突き当てコロの径のばらつきやスペーサの寸法のばらつき等により、Ｓ−Ｄギャップは画像形成装置毎にばらつくという問題がある。元々、設計上の中心値である、Ｓ−Ｄギャップの称呼値は、例えば３００ｕｍといった非常に狭いものであるため、部品の公差等によるばらつきにより±２０％程度変わる場合がある。Ｓ−Ｄギャップが狭い側にばらついて３００ｕｍの称呼値に対して例えば２４０ｕｍになった場合、高電圧（以下高圧）の現像バイアス電圧が狭くなったＳ−Ｄギャップに印加される結果、Ｓ−Ｄギャップの電界は非常に大きなものになる。
【００１０】
また、現像器の内部に導電性の異物が混入した場合、現像スリーブにおける感光ドラムと対向する側の導電性の異物が存在する部分では更にＳ−Ｄギャップが狭くなり、その部分で異常放電が発生する。その結果、画像にリング状の斑点が形成され著しく画像品位を落とすという問題が発生する。また、逆にＳ−Ｄギャップが広くなった場合、上述したように現像性が低下するという問題が発生する。
【００１１】
他方、磁性体を含むトナーからなる１成分現像剤を用いた１成分ジャンピング現像では、現像スリーブと感光ドラムの間の電界により現像剤が飛翔する現象を利用して現像を行う。１成分ジャンピング現像では、Ｓ−Ｄギャップが広いか狭いかに応じて画像の濃度が変わるという問題がある。この場合、１成分ジャンピング現像では、矩形波のＡＣ成分とＤＣ成分を重畳した現像バイアス電圧が主に用いられる。現像を行う際は、現像スリーブの現像剤の穂が感光ドラムに接触せず、感光ドラムの潜像を形成するための電位と現像スリーブの電位との間の電位差によって生じた電界により、現像剤を飛翔させて現像を行う。
【００１２】
しかし、１成分ジャンピング現像では、Ｓ−Ｄギャップの広さにより電界が異なる結果、画像の濃度まで変化するという問題がある。そのため、Ｓ−Ｄギャップの動的変動があると、Ｓ−Ｄギャップの広いところでは画像濃度が薄く、Ｓ−Ｄギャップの狭いところでは画像濃度が濃くなり、画像に帯状の濃淡が発生するという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制すると共に画像濃度を一定に保つことを可能とした画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像の現像に用いる現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記静電潜像を前記現像剤を用いて現像することで画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体と前記現像剤担持体の間に現像電界を形成するための現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加する印加手段と、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の容量を検出する検出手段と、前記像担持体が回転している間に前記検出手段により検出された容量に従って、前記像担持体の外周の複数個所における前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップについてのプロファイルであって、前記現像剤担持体の偏芯成分を除去したプロファイルを、画像形成動作に先立って作成する作成手段と、前記作成手段により作成された前記現像剤担持体の偏芯成分を除去したプロファイルに基づいて、前記像担持体と前記現像剤担持体との間のギャップの変動が画像に及ぼす影響を解消するように、画像形成を行う条件を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、像担持体と現像剤担持体の間の検出した容量に基づいて、画像形成を行う条件を変更するので、像担持体と現像剤担持体の間の間隔のばらつきに対応することが可能となる。これにより、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムと現像器を中心とした構成を示す構成図である。
【００１８】
図１において、画像形成装置は、感光ドラム１の周囲に、一次帯電器２、現像器４、転写帯電器５、クリーニング部６、前露光部１１を配置した構造を有する。画像形成装置は、感光ドラム１に形成した静電潜像を現像したトナー像を用紙に転写する電子写真方式の画像形成を行う。感光ドラム１は、静電潜像を担持する像担持体であり、駆動機構（不図示）により矢印Ｒ方向に回転駆動される。帯電工程では、感光ドラム１の表面は一次帯電器２により均一に帯電される。露光工程では、形成対象の画像に応じたレーザ光Ｌがレーザ駆動部（不図示）により感光ドラム１の表面に露光され、静電潜像が形成される。
【００１９】
現像器４は、現像スリーブ４ａ、現像スクリュー４ｂ、現像スクリュー４ｃを備えると共に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容しており、感光ドラム表面の静電潜像の現像を行う。現像スリーブ４ａは、現像剤を担持する現像剤担持体であり、感光ドラム１に対向して配置される。現像工程では、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの間に現像電界を形成するために、現像高圧基板（図３参照）から現像スリーブ４ａに現像バイアスを印加する。これに伴い、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像は、現像器４により現像されトナー像として可視化される。本実施の形態では、トナーはマイナス極性に帯電されている。
【００２０】
転写工程では、紙搬送機構（不図示）により搬送されてくる用紙に感光ドラム上のトナー像が転写帯電器５により転写される。感光ドラム上の転写残りトナーは、感光ドラム１に押圧されたクリーニングブレードを有するクリーニング部６により除去される。トナー像が転写された用紙は、定着器（不図示）に搬送される。定着工程では、定着器により用紙上のトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、機外に排出される。その後、感光ドラム１は、前露光部１１により除電され再度の画像形成に供される。
【００２１】
図２は、感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。
【００２２】
図２において、感光ドラム１の中心部には、感光ドラム１を回転可能に支持する回転軸１ａと軸受１ｂが設けられている。また、現像スリーブ４ａの中心部には、現像スリーブ４ａを回転可能に支持する回転軸４ｄと軸受４ｅが設けられている。また、感光ドラム１の軸受１ｂの外周部と現像スリーブ４ａの軸受４ｅの外周部との間には、スペーサ２０１が固定されている。これにより、感光ドラム１の回転軸１ａと現像スリーブ４ａの回転軸４ｄとの間は、スペーサ２０１によって位置決めされている。
【００２３】
本実施の形態では、スペーサ２０１によって位置決めされた感光ドラム１と現像スリーブ４ａとの間の距離（Ｓ−Ｄギャップ：間隔）は、称呼値で３００ｕｍに設定されている。この場合、Ｓ−Ｄギャップは公差により±６０ｕｍずれる可能性があり、Ｓ−Ｄギャップの最小値は２４０ｕｍ、Ｓ−Ｄギャップの最大値は３６０ｕｍである。
【００２４】
上記の帯電工程では、感光ドラム１の表面は一次帯電器２により例えば−６００Ｖに帯電される。感光ドラム１の表面にレーザ光により形成される静電潜像（潜像部）の電位は−１５０Ｖとなっている。現像バイアス電圧のＤＣ成分（現像ＤＣバイアス電圧）として−４００Ｖが現像スリーブ４ａに印加されることで、画像濃度を決定するためのコントラスト電位Ｖｃｏｎｔ（感光ドラム１の潜像部と現像スリーブ４ａの間の電位）が２５０Ｖになる。また、かぶり（潜像部でない箇所にトナーが飛散する現象）を防ぐためのかぶり取り電位Ｖｂａｃｋが２００Ｖになる。
【００２５】
本実施の形態では、現像バイアスとして、図１９に示したＤＣ成分にＡＣ成分を断続的に重畳したＢＰバイアスを使用している。ＤＣ成分（現像ＤＣバイアス電圧）にＡＣ成分（現像ＡＣバイアス電圧）を加えることで、画像のがさつきを抑制することが可能となると共に画像濃度を十分に得ることが可能となる。Ｓ−Ｄギャップが称呼値３００ｕｍの場合、現像バイアス電圧のＡＣ成分（現像ＡＣバイアス電圧）のパルス部のＶｐ−ｐは２ｋＶである。また、Ｓ−Ｄギャップが称呼値３００ｕｍの場合、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの間における静電容量の容量性負荷は３５０ｐＦである。
【００２６】
図３は、画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。尚、図３に示す構成は、本発明の印加手段、検出手段、制御手段を実現するための一例である。
【００２７】
図３において、画像形成装置には、現像高圧基板３００、制御基板３０５が装備されている。現像高圧基板３００には、ＡＣ高圧駆動回路３０１（印加手段）、ＡＣトランス３０２、ＤＣ高圧回路３０３（印加手段）、ｐ−ｐ電圧検出回路３０４（検出手段）、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、出力抵抗が実装されている。制御基板３０５には、Ａ／Ｄ変換回路３０６、Ｄ／Ａ変換回路３０７、ＣＰＵ３０８（制御手段）が実装されている。
【００２８】
現像高圧基板３００において、ＡＣ高圧駆動回路３０１は、現像ＡＣバイアス電圧を生成し、現像スリーブ４ａに供給する。ＤＣ高圧回路３０３は、現像ＤＣバイアス電圧を生成し、現像スリーブ４ａに供給する。ｐ−ｐ電圧検出回路３０４は、コンデンサＣ２の両端のピークツーピーク電圧（ｐ−ｐ電圧）をＤＣ電圧に変換し、容量検出信号として取り出す。
【００２９】
制御基板３０５において、Ａ／Ｄ変換回路３０６は、ｐ−ｐ電圧検出回路３０４から出力される容量検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＣＰＵ３０８は、上記各部の制御を司るものであり、プログラムに基づき図６のフローチャートに示す処理を実行する。
【００３０】
また、ＣＰＵ３０８は、ｐ−ｐ電圧検出回路３０４の容量検出信号に基づき、換言すれば感光ドラム−現像スリーブ間容量（現像容量）に基づき、現像を含む画像形成を行う条件を変更する。画像形成を行う条件には、現像ＡＣバイアス電圧のピークツーピーク値（ｐ−ｐ値）、現像ＤＣバイアス電圧の電圧値、帯電ＤＣバイアス電圧の電圧値（第５の実施の形態）、感光ドラム１を露光するレーザ光の光量（第６の実施の形態）を含む。Ｄ／Ａ変換回路３０７は、ＣＰＵ３０８から出力されるＶｐ−ｐ設定信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。
【００３１】
現像バイアス生成回路は、現像高圧基板３００において、現像ＤＣバイアス生成部（ＤＣ高圧回路３０３）と、現像ＡＣバイアス生成部（ＡＣ高圧駆動回路３０１、ＡＣトランス３０２）に大別される。ＡＣトランス３０２の一次側には、ＡＣ高圧駆動回路３０１が並列に接続されている。これにより、ＡＣトランス３０２の一次側は、ＡＣ高圧駆動回路３０１により駆動される。ＡＣトランス３０２の二次側には、ＤＣ高圧回路３０３が直列に接続されると共に、容量検出のためにコンデンサＣ１、コンデンサＣ２が接続されている。
【００３２】
ＡＣトランス３０２の二次側は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの間の容量である負荷容量ＣＬと、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量とに分割された容量分圧回路となっている。負荷容量ＣＬが称呼値３５０ｐＦの場合、ＣＬ、Ｃ１、Ｃ２の合成直列容量は２９７ｐＦである。コンデンサのインピーダンスは容量の逆数であるから、現像ＡＣバイアス電圧のうちコンデンサＣ２の両端に印加されるピークツーピーク電圧（ｐ−ｐ電圧）：Ｖｐ−ｐは、計算上、２ｋＶ×２９７ｐＦ／０．１ｕＦ＝５．９４Ｖとなる。
【００３３】
本出願の発明者は、上記コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧：Ｖｐ−ｐについて次の測定を行った。即ち、Ｖｐ−ｐの測定値もほぼ上記計算値に近い６．０２Ｖという結果が得られた。但し、感光ドラム１や現像スリーブ４ａの各々の偏芯成分によりコンデンサＣ２の両端電圧も影響を受ける（動的Ｓ−Ｄギャップ変動）。そのため、Ｖｐ−ｐを測定する際は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの回転を停止させ、Ｓ−Ｄギャップが所定値になるようにした状態で測定している。
【００３４】
また、本出願の発明者は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの間に配置するスペーサとして、長さの異なるスペーサを用意して交換することで次の測定を行った。即ち、Ｓ−Ｄギャップを称呼値の３００ｕｍから±２０％変更し、Ｓ−Ｄギャップを２４０ｕｍと３６０ｕｍに各々設定した場合のコンデンサＣ２の両端の電圧を測定したところ、Ｖｐ−ｐで以下の結果が得られた。
【００３５】
Ｓ−Ｄギャップが２４０ｕｍの場合・・・Ｃ２両端電圧＝７．２Ｖ
Ｓ−Ｄギャップが３６０ｕｍの場合・・・Ｃ２両端電圧＝５．１５Ｖ
上記Ｓ−ＤギャップとコンデンサＣ２の両端電圧の関係をグラフにしたものを図４に示す。図４において、黒点はコンデンサＣ２の両端電圧であり、黒点を結んだ実線はコンデンサＣ２の両端電圧を多項式で示したものである。Ｓ−Ｄギャップに反比例して感光ドラム−現像スリーブ間容量が変化し、その結果、Ｓ−Ｄギャップが広がるとコンデンサＣ２の両端電圧が小さくなることが分かる。つまり、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧を測定することで、Ｓ−Ｄギャップの距離を検出することが可能である。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、図３に示したようにコンデンサＣ２の両端にｐ−ｐ電圧検出回路３０４を接続する構成とすることで、ｐ−ｐ電圧検出回路３０４によりコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧をＤＣ電圧に変換し、容量検出信号として取り出している。
【００３７】
感光ドラム１が回転軸１ａを介して回転すると共に現像スリーブ４ａが回転軸４ｄを介して回転した状態では、感光ドラム１及び現像スリーブ４ａの各々の偏芯成分により、Ｓ−Ｄギャップが変動（動的Ｓ−Ｄ変動）する。そのため、動的Ｓ−Ｄ変動分を平均化する必要がある。
【００３８】
動的Ｓ−Ｄ変動によりコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧が変動している例を図５に示す。図５において、細い実線はｐ−ｐ電圧検出回路３０４によるｐ−ｐ電圧の検出波形であり、黒点はコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧をサンプリングしたものであり、太い実線は平均値である。また、矢印で示す範囲は感光ドラム一周分である。動的Ｓ−Ｄ変動への影響度は感光ドラム１の偏芯によるものが大きい。現像スリーブ４ａの偏芯によるものは振幅が小さく周期も短い。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、動的Ｓ−Ｄ変動による影響を取り除くため、Ｓ−Ｄギャップの検出は次のように平均化する。即ち、感光ドラム１及び現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、感光ドラム一周分の時間（感光ドラム１が１回転する時間）に感光ドラム１を例えば８等分した８箇所の点のサンプリングを行って平均化する。本実施の形態では、感光ドラム一周分の時間が５００ｍｓであるため、６２．５ｍｓ間隔のサンプリングとなり、図５の例で言えば、平均化したコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧は６．２Ｖである。
【００４０】
現像高圧基板３００のｐ−ｐ電圧検出回路３０４は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧をＤＣ電圧に変換して容量検出信号として取り出し、制御基板３０５のＡ／Ｄ変換回路３０６に入力する。Ａ／Ｄ変換回路３０６は、容量検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＣＰＵ３０８は、Ａ／Ｄ変換回路３０６から入力された容量検出信号に基づき、感光ドラム−現像スリーブ間容量を検出すると共に、Ｖｐ−ｐ設定値を決定する。
【００４１】
図６は、本実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出とコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧の設定値の決定に関わる処理を示すフローチャートである。
【００４２】
図６において、制御基板３０５のＣＰＵ３０８は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧：Ｖｐ−ｐを初期値である２ｋＶに設定する（ステップＳ６０１）。次に、ＣＰＵ３０８は、一次帯電器２に高圧を供給する帯電高圧回路（不図示）の出力と、現像スリーブ４ａに高圧を供給するＡＣ高圧駆動回路３０１の出力と、ＤＣ高圧回路３０３の出力をそれぞれＯＮ状態とする（ステップＳ６０２）。これにより、ＣＰＵ３０８は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、容量検出信号をＡ／Ｄ変換回路３０６を介して読み取る。
【００４３】
次に、ＣＰＵ３０８は、感光ドラム一周分を例えば８等分した８箇所の点について容量検出信号のサンプリングを行い、サンプリングした容量検出信号の値を平均化する処理を行うことで動的Ｓ−Ｄ変動を平均化する（ステップＳ６０３）。次に、ＣＰＵ３０８は、下記の表１に示すように容量検出信号の平均値に応じて、現像ＡＣバイアス電圧のＶｐ−ｐ設定値を決定する（ステップＳ６０４）。
【００４４】
即ち、表１において、容量検出信号（容量検出電圧）を３段階（〜５．３４、５．３５〜６．５３、６．５４〜）に分ける。容量検出電圧の称呼値５．９４Ｖの±１０％以内に相当する容量検出電圧の場合は、現像ＡＣバイアス電圧を基準値の２．０ｋＶｐ−ｐに設定するための信号をＤ／Ａ変換回路３０７を介してＶｐ−ｐ設定信号として出力する。
【００４５】
また、称呼値５．９４Ｖの＋１０％以上に相当する容量検出電圧の場合は、Ｖｐ−ｐを１０％減じる。また、称呼値５．９４Ｖの−１０％以下に相当する容量検出電圧の場合は、Ｖｐ−ｐを１０％増やす。
【００４６】
【表１】
0005361258.tif 000002
【００４７】
図５の例で言えば、平均化した容量検出電圧が６．２Ｖであったので、現像ＡＣバイアス電圧の設定値は２．０ｋＶｐ−ｐとなる。
【００４８】
感光ドラム−現像スリーブ間容量（現像容量）のサンプリングは、画像形成装置の立上げ時（例えば当日の朝の最初の立上げ時）に行うようにしてもよい。また、前記サンプリングは、Ｓ−Ｄギャップが画像形成装置の機内温度によって変動する場合には、画像形成を行った用紙の枚数が所定枚数に達する毎にもしくは画像形成装置の稼動時間が所定時間に達する毎に行うようにしてもよい。
【００４９】
尚、本実施の形態では、現像ＡＣバイアス電圧を切り替えるための容量検出信号のランクを３つに分けて制御したが、これに限定されるものではない。感光ドラム−現像スリーブ間容量の測定値に応じて現像ＡＣバイアス電圧を無段階に設定するようにしてもよい。
【００５０】
以上説明したように本実施の形態によれば、上記制御を行うことにより、実際のＳ−Ｄギャップに対応した現像ＡＣバイアス電圧のＶｐ−ｐ設定値を決定することが可能となる。これに伴い、現像バイアス電圧を適正に設定することが可能となると共にそれに合わせた帯電バイアス電圧の設定が可能となる。これにより、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。
【００５１】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、現像ＡＣバイアス電圧の設定を制御基板のＣＰＵからの指令ではなく現像高圧基板内でフィードバック制御により行う点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態（図１、図２）の対応するものと同一なので説明を省略する。
【００５２】
図７は、本実施の形態に係る画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。図８は、図７のＡＣ高圧駆動回路の詳細構成を示すブロック図である。尚、図７に示す構成は、本発明の印加手段、検出手段、制御手段を実現するための一例である。
【００５３】
図７、図８において、画像形成装置には、現像高圧基板７００、制御基板７０５が装備されている。現像高圧基板７００には、ＡＣ高圧駆動回路７０１（印加手段）、ＡＣトランス７０２、ＤＣ高圧回路７０３（印加手段）、ｐ−ｐ電圧検出回路７０４（検出手段、制御手段）、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、出力抵抗が実装されている。更に、ＡＣ高圧駆動回路７０１は、誤差増幅器７０１１、トランス駆動回路７０１２から構成されている。制御基板７０５には、Ｄ／Ａ変換回路７０７、ＣＰＵ７０８（制御手段）が実装されている。
【００５４】
図７の構成では、図３の構成とは異なり、現像高圧基板７００において感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出値がＡＣ高圧駆動回路７０１に入力される。即ち、ＡＣ高圧駆動回路７０１の誤差増幅器７０１１には、ｐ−ｐ電圧検出回路７０４から容量検出信号が入力される。また、誤差増幅器７０１１には、制御基板７０５のＤ／Ａ変換回路７０７からＶｐ−ｐ設定信号が入力される。誤差増幅器７０１１は、Ｖｐ−ｐ設定信号と容量検出信号に基づき、トランス駆動制御信号をトランス駆動回路７０１２に出力する。
【００５５】
トランス駆動回路７０１２は、トランス駆動制御信号が設定値より小さい場合はＡＣトランス７０２の一次側駆動電圧を小さくし、トランス駆動制御信号が設定値より大きい場合はＡＣトランス７０２の一次側駆動電圧を大きくする。その結果、次のフィードバック制御が行われる。
【００５６】
Ｖｐ−ｐ設定信号に比較して容量検出信号が小さい場合は、トランス駆動回路７０１２は、Ｖｐ−ｐを大きくするトランス駆動制御電圧をＡＣトランス７０２に出力する。他方、Ｖｐ−ｐ設定信号に比較して容量検出信号が大きい場合は、トランス駆動回路７０１２は、Ｖｐ−ｐを小さくするトランス駆動制御電圧をＡＣトランス７０２に出力する。
【００５７】
図４から分かるように、Ｓ−Ｄギャップが小さい場合は感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出値が大きくなるため、検出値が所定値になるようにトランス駆動制御電圧を出力する。これにより、Ｓ−Ｄギャップが小さい場合はＡＣ高圧駆動回路３０１のＶｐ−ｐ出力が小さくなり、Ｓ−Ｄギャップが大きい場合はＡＣ高圧駆動回路３０１のＶｐ−ｐ出力が大きくなる。
【００５８】
本実施の形態では、Ｖｐ−ｐを制御することでリングマークの発生を抑制し、現像性を安定化させることが可能となる。尚、Ｓ−Ｄギャップの変動で画像濃度が変動する場合は、感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出値に応じて現像ＤＣバイアス電圧の値を制御することで、画像濃度を一定に保ち画像濃度の帯ムラ等の画像不良を抑制することが可能となる。
【００５９】
以上説明したように本実施の形態によれば、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。
【００６０】
〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、現像ＡＣバイアス電圧のＶｐ−ｐ設定値の変更をユーザ或いはサービス員が操作部を操作することで行う点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態（図１、図２）の対応するものと同一なので説明を省略する。
【００６１】
図９は、本実施の形態に係る画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。尚、図９に示す構成は、本発明の印加手段、検出手段、制御手段、表示手段、設定手段を実現するための一例である。
【００６２】
図９において、画像形成装置には、現像高圧基板９００、制御基板９０５が装備されている。現像高圧基板９００には、ＡＣ高圧駆動回路９０１（印加手段）、ＡＣトランス９０２、ＤＣ高圧回路９０３（印加手段）、ｐ−ｐ電圧検出回路９０４（検出手段）、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、出力抵抗が実装されている。制御基板９０５には、Ａ／Ｄ変換回路９０６、Ｄ／Ａ変換回路９０７、ＣＰＵ９０８（制御手段）が実装されている。更に、制御基板９０５のＣＰＵ９０８には、操作部９０９（表示手段、設定手段）が信号線により接続されている。
【００６３】
操作部９０９は、図１０に示すように表示パネル１００１、キーボード１００２を備えている。ｐ−ｐ電圧検出回路９０４により検出されＣＰＵ９０８によりサンプリングされた感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出値（容量を示す情報）は、操作部９０９の表示パネル１００１に電圧値で表示される。
【００６４】
サービス員（操作者）はＳ−Ｄギャップの変動につながると判断した感光ドラム１または現像器４のメンテナンス或いは交換を行った後で、表示パネル１００１に表示された感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出値（電圧値）を確認する。更に、サービス員は表示パネル１００１の表示内容の確認に基づき、Ｖｐ−ｐ設定値が適正な値になるようにキーボード１００２のキー操作により設定値を変更する。この処理を図１１で詳細に説明する。
【００６５】
図１１は、画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出とコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧の設定値の変更に関わる処理を示すフローチャートである。
【００６６】
図１１において、制御基板９０５のＣＰＵ９０８は、感光ドラム−現像スリーブ間容量を検出する現像容量検出モードによる処理を開始する（ステップＳ１１０１）。まず、ＣＰＵ９０８は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧：Ｖｐ−ｐを初期値である２ｋＶに設定する（ステップＳ１１１１）。次に、ＣＰＵ９０８は、一次帯電器２に高圧を供給する帯電高圧回路（不図示）の出力と、現像スリーブ４ａに高圧を供給するＡＣ高圧駆動回路９０１の出力をそれぞれＯＮ状態とする（ステップＳ１１１２）。これにより、ＣＰＵ９０８は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、容量検出信号をＡ／Ｄ変換回路９０６を介して読み取る。
【００６７】
次に、ＣＰＵ９０８は、感光ドラム一周分を例えば８等分した８箇所の点について容量検出信号のサンプリングを行い、サンプリングした容量検出信号の値を平均化する処理を行う（ステップＳ１１１３）。次に、ＣＰＵ９０８は、操作部９０９の表示パネル１００１に容量検出信号に相当する容量検出電圧値を表示する（ステップＳ１１１４）。サービス員は表示に基づき操作部９０９を介して、容量検出電圧値が大きい場合はＶｐ−ｐ設定値を小さくし、容量検出電圧値が小さい場合はＶｐ−ｐ設定値を大きくする。ＣＰＵ９０８は、入力されたＶｐ−ｐ設定値に応じた制御を行う（ステップＳ１１０２）。
【００６８】
以上説明したように本実施の形態によれば、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。
【００６９】
〔第４の実施の形態〕
本発明の第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、現像器４で１成分現像剤（磁性体を含むトナーからなる現像剤）を用いる点において相違する。更に、現像ＡＣバイアスを用いて感光ドラム−現像スリーブ間容量を検出する点は上記第１の実施の形態と同様であるが、検出結果により現像ＤＣバイアス電圧の条件（画像形成を行う条件）を変更する点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態（図１〜図３）の対応するものと同一なので説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態では１成分現像剤を用いる。即ち、１成分現像剤を用いて感光ドラム１の静電潜像を現像する際は、現像スリーブ４ａの現像剤の穂が感光ドラム１と接触せず、現像スリーブ４ａと感光ドラム１の間の電界により現像剤が飛翔する現象（ジャンピング現像）を利用して現像を行う。
【００７１】
図１２は、本実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出と現像ＤＣバイアス電圧設定値の決定に関わる処理を示すフローチャートである。
【００７２】
図１２において、制御基板３０５のＣＰＵ３０８は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧：Ｖｐ−ｐを初期値である２ｋＶに設定する（ステップＳ１２０１）。次に、ＣＰＵ３０８は、一次帯電器２に高圧を供給する帯電高圧回路（不図示）の出力と、現像スリーブ４ａに高圧を供給するＡＣ高圧駆動回路３０１の出力と、ＤＣ高圧回路３０３の出力をそれぞれＯＮ状態とする（ステップＳ１２０２）。これにより、ＣＰＵ３０８は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、容量検出信号をＡ／Ｄ変換回路３０６を介して読み取る。
【００７３】
次に、ＣＰＵ３０８は、感光ドラム一周分を例えば８等分した８箇所の点について容量検出信号のサンプリングを行い、サンプリングした容量検出信号の値を平均化する処理を行うことで動的Ｓ−Ｄ変動を平均化する（ステップＳ１２０３）。次に、ＣＰＵ３０８は、下記の表２に示すように容量検出信号の平均値に応じて現像ＤＣバイアス電圧の設定値を決定する（ステップＳ１２０４）。
【００７４】
即ち、表２において、容量検出信号（容量検出電圧）を３段階（〜５．３４、５．３５〜６．５３、６．５４〜）に分ける。容量検出電圧の称呼値５．９４Ｖの±１０％以内に相当する容量検出電圧の場合は、現像ＤＣバイアス電圧を基準値の−４００Ｖに設定するための信号をＤ／Ａ変換回路３０７を介してＤＣ高圧設定信号として出力する。現像ＤＣバイアス電圧の設定値が−４００Ｖの時の帯電バイアス電圧の設定値は−６００Ｖである。
【００７５】
また、称呼値５．９４Ｖの＋１０％以上に相当する容量検出電圧の場合は、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを２５Ｖ小さくするために現像ＤＣバイアス電圧を−３７５Ｖに設定する。現像ＤＣバイアス電圧の設定値が−３７５Ｖの時の帯電バイアス電圧の設定値は−５７５Ｖである。また、称呼値５．９４Ｖの−１０％以下に相当する容量検出電圧の場合は、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを２５Ｖ大きくするために現像ＤＣバイアス電圧を−４２５Ｖに設定する。現像ＤＣバイアス電圧の設定値が−４２５Ｖの時の帯電バイアス電圧の設定値は−６２５Ｖである。
【００７６】
現像ＤＣバイアス電圧の設定値は、称呼値のＳ−Ｄギャップ＝３００ｕｍの時に、画像に所定の濃度を出すためのコントラスト電位ＶｃｏｎｔがＶｃｏｎｔ＝２５０Ｖとなるように、上記の−４００Ｖを基準値としている。
【００７７】
容量検出信号が大きく検出された（容量検出電圧が大きい）場合は、Ｓ−Ｄギャップが小さくなっているため、その分、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔが小さくなるように制御する。逆に、容量検出信号が小さく検出された（容量検出電圧が小さい）場合は、Ｓ−Ｄギャップが大きくなっているため、その分、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔが大きくなるように制御する。これにより、Ｓ−Ｄギャップの違い（大小）による画像濃度への影響を減らしている。
【００７８】
また、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの変更により、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが変化するため、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが一定になるように更に帯電電位を変更することも効果がある。
【００７９】
【表２】
0005361258.tif 000003
【００８０】
図５の例で言えば、平均化した容量検出電圧が６．２Ｖであったので、現像ＤＣバイアス電圧の設定値は−４００Ｖとなる。
【００８１】
感光ドラム−現像スリーブ間容量（現像容量）のサンプリングは、画像形成装置の立上げ時（例えば当日の朝の最初の立上げ時）に行うようにしてもよい。また、前記サンプリングは、Ｓ−Ｄギャップが画像形成装置の機内温度によって変動する場合には、画像形成を行った用紙の枚数が所定枚数に達する毎にもしくは画像形成装置の稼動時間が所定時間に達する毎に行うようにしてもよい。
【００８２】
尚、本実施の形態では、現像ＤＣバイアス電圧を切り替えるための容量検出信号のランクを３つに分けて制御したが、これに限定されるものではない。感光ドラム−現像スリーブ間容量の測定値に応じて現像ＤＣバイアス電圧を無段階に設定するようにしてもよい。
【００８３】
以上説明したように本実施の形態によれば、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。
【００８４】
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、現像ＤＣバイアス電圧の設定値の変更をユーザ或いはサービス員が操作部を操作することで行う点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態（図１、図２）、上記第３の実施の形態（図９）の対応するものと同一なので説明を省略する。
【００８５】
図１３は、本実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出と現像ＤＣバイアス電圧の設定値の変更に関わる処理を示すフローチャートである。
【００８６】
図１３において、制御基板９０５のＣＰＵ９０８は、感光ドラム−現像スリーブ間容量を検出する現像容量検出モードによる処理を開始する（ステップＳ１３０１）。まず、ＣＰＵ９０８は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧：Ｖｐ−ｐを初期値である２ｋＶに設定する（ステップＳ１３１１）。次に、ＣＰＵ９０８は、一次帯電器２に高圧を供給する帯電高圧回路（不図示）の出力と、現像スリーブ４ａに高圧を供給するＡＣ高圧駆動回路９０１の出力と、ＤＣ高圧回路９０３の出力をそれぞれＯＮ状態とする（ステップＳ１３１２）。これにより、ＣＰＵ９０８は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、容量検出信号をＡ／Ｄ変換回路９０６を介して読み取る。
【００８７】
次に、ＣＰＵ９０８は、感光ドラム一周分を例えば８等分した８箇所の点について容量検出信号のサンプリングを行い、サンプリングした容量検出信号の値を平均化する処理を行う（ステップＳ１３１３）。次に、ＣＰＵ９０８は、操作部９０９の表示パネル１００１に容量検出信号に相当する容量検出電圧値を表示する（ステップＳ１３１４）。サービス員は表示に基づき操作部９０９を介して、容量検出電圧値が大きい場合は現像ＤＣバイアス電圧の設定値を小さくし、容量検出電圧値が小さい場合は現像ＤＣバイアス電圧の設定値を大きくする。ＣＰＵ９０８は、入力された現像ＤＣバイアス電圧の設定値に応じた制御を行う（ステップＳ１３０２）。
【００８８】
現像ＤＣバイアス電圧の設定は現像ＤＣバイアス電圧の電圧を入力するようにしてもよいし、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの値を調整するようにしてもよい。また、上記第４の実施の形態で説明したように現像ＤＣバイアス電圧の設定を変更することでかぶり取り電位Ｖｂａｃｋも影響を受けるため、現像ＤＣバイアス電圧の設定に応じて帯電バイアス電圧の設定値も変更されるようにした方が好適である。
【００８９】
以上説明したように本実施の形態によれば、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。
【００９０】
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、現像器４で２成分現像剤ではなく１成分現像剤を用いる点において相違する。更に、現像ＡＣバイアス電圧を用いて感光ドラム−現像スリーブ間容量を検出する点は上記第１の実施の形態と同様であるが、検出結果により現像バイアス電圧の条件（画像形成を行う条件）を変更する点において相違する。
【００９１】
図１４は、本実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。
【００９２】
図１４において、感光ドラム１の端部には、ホームポジション（以下ＨＰ）フラグ１４０１が設けられている。また、感光ドラム１の近傍には、ＨＰセンサ１４０２が配置されている。ＨＰセンサ１４０２は、ＨＰフラグ１４０１を読み取り、感光ドラム１のＨＰを検出したことを示すＨＰ信号をＣＰＵ（図１５）に出力する。ＨＰフラグ１４０１をＨＰセンサ１４０２で読み取る構成以外は、図２の構成と同様であり同様箇所の説明は省略する。
【００９３】
本実施の形態では、スペーサ２０１によって位置決めされた感光ドラム１と現像スリーブ４ａとの間の距離（Ｓ−Ｄギャップ）は、称呼値で３００ｕｍに設定されている。この場合、Ｓ−Ｄギャップは感光ドラム１の偏芯により±３０ｕｍずれる可能性があり、Ｓ−Ｄギャップの平均距離が３００ｕｍの場合でも感光ドラム１の回転により、Ｓ−Ｄギャップの最小値は２７０ｕｍ、Ｓ−Ｄギャップの最大値は３３０ｕｍとなる。
【００９４】
感光ドラム１の表面は一次帯電器２により例えば−６００Ｖに帯電される。感光ドラム１の表面にレーザ光により形成される静電潜像（潜像部）の電位は−１５０Ｖとなっている。現像ＤＣバイアスとして−４００Ｖが現像スリーブ４ａに印加されることで、画像濃度を決定するためのコントラスト電位Ｖｃｏｎｔが２５０Ｖ、かぶりを防ぐためのかぶり取り電位Ｖｂａｃｋが２００Ｖになる。
【００９５】
本実施の形態では、現像バイアス電圧として、図１８に示した矩形波のバイアス電圧を使用している。ＤＣ成分（ＤＣバイアス）にＡＣ成分（ＡＣバイアス）を加えることで、画像のがさつきを抑制することが可能となると共に画像濃度を十分に得ることが可能となる。Ｓ−Ｄギャップが称呼値の場合、現像ＡＣバイアス電圧のパルス部のＶｐ−ｐは２ｋＶである。また、Ｓ−Ｄギャップが称呼値の場合、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの間の容量性負荷は３５０ｐＦである。
【００９６】
図１５は、画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。尚、図１５に示す構成は、本発明の印加手段、検出手段、制御手段、記憶手段を実現するための一例である。
【００９７】
図１５において、画像形成装置には、現像高圧基板１５００、制御基板１５０５、帯電高圧基板１５１３が装備されている。現像高圧基板１５００には、ＡＣ高圧駆動回路１５０１（印加手段）、ＡＣトランス１５０２、ＤＣ高圧回路１５０３（印加手段）、ｐ−ｐ電圧検出回路１５０４（検出手段）、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、出力抵抗が実装されている。制御基板１５０５には、Ａ／Ｄ変換回路１５０６、Ｄ／Ａ変換回路１５０７、ＣＰＵ１５０８（制御手段）、Ｄ／Ａ変換回路１５０９、Ｄ／Ａ変換回路１５１０、メモリ１５１１（記憶手段）が実装されている。帯電高圧基板１５１３には、ＤＣ高圧回路１５１４が実装されている。
【００９８】
図１５における図３との相違点を中心に説明する。ｐ−ｐ電圧検出回路１５０４によりコンデンサＣ２の両端の電圧をＤＣ電圧（容量検出信号）に変換し、Ａ／Ｄ変換回路１５０６により容量検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１５０８により読み取る。メモリ１５１１は、ＣＰＵ１５０８に接続されており、ＣＰＵ１５０８で読み取ったデジタルの容量検出信号の変動を記憶する。Ｄ／Ａ変換回路１５０９は、ＤＣ高圧回路１５０３の出力電圧を制御する。Ｄ／Ａ変換回路１５１０は、ＤＣ高圧回路１５１４の出力電圧を制御する。
【００９９】
本出願の発明者は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａの間に配置するスペーサとして、長さの異なるスペーサを用意して交換することで次の測定を行った。即ち、Ｓ−Ｄギャップを称呼値の３００ｕｍから動的に変動する可能性のある増減分として±１０％変更し、Ｓ−Ｄギャップを２７０ｕｍと３３０ｕｍに各々設定した場合のコンデンサＣ２の両端電圧を測定したところ、Ｖｐ−ｐで以下の結果が得られた。
【０１００】
Ｓ−Ｄギャップが２７０ｕｍの場合・・・Ｃ２両端電圧＝６．６０Ｖ
Ｓ−Ｄギャップが３３０ｕｍの場合・・・Ｃ２両端電圧＝５．６１Ｖ
図４で示したようにＳ−Ｄギャップに反比例して感光ドラム−現像スリーブ間容量が変化し、その結果、Ｓ−Ｄギャップが広がるとコンデンサＣ２の両端電圧が小さくなることが分かる。つまり、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧を測定することで、Ｓ−Ｄギャップの距離を検出することが可能である。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、コンデンサＣ２の両端にｐ−ｐ電圧検出回路１５０４を接続する構成とすることで、ｐ−ｐ電圧検出回路１５０４によりコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧をＤＣ電圧に変換し、容量検出信号として取り出している。
【０１０２】
感光ドラム１が回転軸１ａを介して回転すると共に現像スリーブ４ａが回転軸４ｄを介して回転した状態では、感光ドラム１及び現像スリーブ４ａの各々の偏芯成分により、Ｓ−Ｄギャップが変動（動的Ｓ−Ｄ変動）する。
【０１０３】
動的Ｓ−Ｄ変動によりコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧が変動している例を図１６に示す。図１６において、細い実線はｐ−ｐ電圧検出回路１５０４によるｐ−ｐ電圧の検出波形であり、黒点はコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧をサンプリングしたものであり、太い実線は平均値であり、パルス波形はＨＰ信号である。動的Ｓ−Ｄ変動への影響度は感光ドラム１の偏芯によるものが大きい。現像スリーブ４ａの偏芯によるものは振幅が小さく周期も短い。
【０１０４】
そこで、本実施の形態では、動的Ｓ−Ｄ変動の影響を取り除くため、Ｓ−Ｄギャップの検出は次のように平均化する。即ち、感光ドラム１及び現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、ＨＰセンサ１４０２から出力されるＨＰ信号を基準として、感光ドラム一周あたり例えば８等分した８箇所の点のサンプリングを行って平均化する。本実施の形態では、感光ドラム一周分の時間が５００ｍｓであるため、６２．５ｍｓ間隔のサンプリングとなる。
【０１０５】
現像高圧基板１５００のｐ−ｐ電圧検出回路１５０４は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧をＤＣ電圧に変換して容量検出信号として取り出し、制御基板１５０５のＡ／Ｄ変換回路１５０６に入力する。ＣＰＵ１５０８は、Ａ／Ｄ変換回路１５０６から入力された容量検出信号に基づき、感光ドラム−現像スリーブ間容量を検出すると共に、Ｓ−Ｄギャッププロファイルを取得する。
【０１０６】
図１７は、画像形成装置のＳ−Ｄギャッププロファイルの取得に関わる処理を示すフローチャートである。
【０１０７】
図１７において、制御基板１５０５のＣＰＵ１５０８は、コンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧：Ｖｐ−ｐを初期値である２ｋＶに設定する（ステップＳ１７１１）。次に、ＣＰＵ１５０８は、一次帯電器２に高圧を供給するＤＣ高圧回路１５１４の出力と、現像スリーブ４ａに高圧を供給するＡＣ高圧駆動回路１５０１の出力と、ＤＣ高圧回路１５０３の出力をそれぞれＯＮ状態とする（ステップＳ１７０２）。これにより、ＣＰＵ１５０８は、感光ドラム１と現像スリーブ４ａを回転駆動した状態で、容量検出信号をＡ／Ｄ変換回路１５０６を介して読み取る。
【０１０８】
次に、ＣＰＵ１５０８は、感光ドラム一周あたり例えば８等分した８箇所の点について且つ感光ドラム四周分について容量検出信号のサンプリングを行い、サンプリングした容量検出信号の値を平均化する処理を行い、処理結果をメモリ１５１１に記憶する。このように感光ドラム一周あたり８箇所の点を感光ドラム四周分について平均する。これにより、ＣＰＵ１５０８は、感光ドラム１の偏芯以外（例えば現像スリーブ４ａの偏芯）が原因となって発生する微小な振れを除去することで、動的Ｓ−Ｄ変動のプロファイル（Ｓ−Ｄギャッププロファイル）を取得する（ステップＳ１７０３）。
【０１０９】
ｐ−ｐ電圧検出回路１５０４の出力である容量検出信号（容量検出電圧）とＳ−Ｄギャップの関係から、上記の各測定点のＳ−Ｄギャップを算出し、Ｓ−Ｄギャップの変動による濃度変動を打ち消すように現像ＤＣバイアス電圧を決定し制御する。これにより、動的Ｓ−Ｄ変動による濃度ムラの無い画像を得ることができる。
【０１１０】
上述したように、本実施の形態では、Ｓ−Ｄギャップが中央値の３００ｕｍの場合、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを２５０Ｖに設定している。Ｓ−Ｄギャップが１０％狭くなって２７０ｕｍになった時の濃度をＳ−Ｄギャップの中央値と同じようにする場合は、Ｖｃｏｎｔを３０Ｖ小さくする必要がある。Ｓ−Ｄギャップが１０％広くなった場合は、Ｖｃｏｎｔを３０Ｖ大きくして濃度を補ってやる必要がある。また、現像バイアスを変化させた場合は、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが変動するため、帯電ＤＣバイアス電圧を同時に制御して、Ｖｂａｃｋを一定にすることが好ましい。
【０１１１】
図１７に示した処理で取得したＳ−Ｄギャッププロファイルを用いて、現像ＤＣバイアス電圧と帯電ＤＣバイアス電圧を求めたものを下記の表３に示す。
【０１１２】
【表３】
0005361258.tif 000004
【０１１３】
感光ドラム−現像スリーブ間容量（現像容量）のサンプリングは、画像形成装置の立上げ時（例えば当日の朝の最初の立上げ時）に行うようにしてもよい。また、前記サンプリングは、Ｓ−Ｄギャップが画像形成装置の機内温度によって変動する場合には、画像形成を行った用紙の枚数が所定枚数に達する毎にもしくは画像形成装置の稼動時間が所定時間に達する毎に行うようにしてもよい。
【０１１４】
尚、本実施の形態では、濃度安定化のためにＶｃｏｎｔを制御するにあたり、Ｓ−Ｄギャップ変動に合わせて現像ＤＣバイアス電圧を変更するようにしたが、これに限定されるものではない。感光ドラム１の潜像部の電位を変化させるために感光ドラム１を露光するレーザ光の光量を変更してもよい。
【０１１５】
また、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、動的Ｓ−Ｄ変動により感光ドラム−現像スリーブ間の現像ＡＣバイアス電圧による電界が過大／過少になることで、リングマークの発生や現像性の低下が起きる可能性がある。そこで、取得したＳ−Ｄギャッププロファイルに応じて、現像ＡＣバイアス電圧のＶｐ−ｐを制御することも有効である。
【０１１６】
以上説明したように本実施の形態によれば、実際のＳ−Ｄギャップに合った現像ＤＣバイアスを設定することが可能となる。これにより、現像性を向上させた上で、画像不良の発生を抑制することが可能となると共に画像濃度を一定に保つことが可能となる。更に、無駄なトナー消費を抑制することも可能となる。
【０１１７】
〔他の実施の形態〕
第１乃至第６の実施の形態では、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではなく、静電記録方式で画像形成を行う画像形成装置にも適用が可能である。
【０１１８】
第１乃至第６の実施の形態では、画像形成装置の種類については言及しなかったが、本発明は、複写機やプリンタを含む各種の画像形成装置に適用が可能である。
【０１１９】
第１乃至第６の実施の形態では、上述したように各種の具体例について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内であらゆる変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムと現像器を中心とした構成を示す構成図である。
【図２】感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。
【図３】画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。
【図４】感光ドラムと現像スリーブの間の距離であるＳ−ＤギャップとコンデンサＣ２の両端電圧の関係を示す図である。
【図５】動的Ｓ−Ｄ変動によりコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧が変動している例を示す図である。
【図６】画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出とコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧の設定値の決定に関わる処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。
【図８】図７のＡＣ高圧駆動回路の詳細構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。
【図１０】画像形成装置の操作部の構成を示す図である。
【図１１】画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出とコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧の設定値の変更に関わる処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出と現像ＤＣバイアス電圧の設定値の決定に関わる処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム−現像スリーブ間容量の検出と現像ＤＣバイアス電圧の設定値の変更に関わる処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第６の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。
【図１５】画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。
【図１６】動的Ｓ−Ｄ変動によりコンデンサＣ２の両端のｐ−ｐ電圧が変動している例を示す図である。
【図１７】画像形成装置のＳ−Ｄギャッププロファイルの取得に関わる処理を示すフローチャートである。
【図１８】画像形成装置の現像器の現像スリーブに印加するＤＣ成分にＡＣ成分を重畳した現像バイアス電圧を示す図である。
【図１９】画像形成装置の現像器の現像スリーブに印加するＤＣ成分にＡＣ成分を断続的に重畳した現像バイアス電圧を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  感光ドラム
４  現像器
４ａ  現像スリーブ
２０１  スペーサ
３００、７００、９００、１５００  現像高圧基板
３０１、７０１、９０１  ＡＣ高圧駆動回路
３０２、７０２、９０２、１５０２  ＡＣトランス
３０３、７０３、９０３、１５０３  ＤＣ高圧回路
３０４、７０４、９０４、１５０４  ｐ−ｐ電圧検出回路
３０５、７０５、９０５、１５０５  制御基板
３０８、７０８、９０８、１５０８  ＣＰＵ
９０９  操作部
１４０１  ＨＰフラグ
１４０２  ＨＰセンサ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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