(57)【要約】【課題】形成される潜像の画質の劣化を抑制すべく、より適切に現像バイアス電圧の補正を行う。【解決手段】周面に現像剤を担持する現像剤担持体７２と、周面に潜像を担持する像担持体３７との間に電位差を生じさせる高圧電源装置９であって、直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を現像剤担持体７２と像担持体３７との間に出力することによって、現像剤を像担持体３７に向けて供給して潜像を現像する現像制御部１２と、現像剤担持体７２と像担持体３７との間の静電容量Ｃ１を検出する負荷検出部９５と、負荷検出部９５で検出された静電容量Ｃ１の変化量を検出する変化量検出部１３と、前記変化量が増大するほど、現像バイアス電圧を減少させ、前記変化量が減少するほど、現像バイアス電圧を増加させるように、現像バイアス電圧を補正する補正処理を実行する電圧補正部１４と、を備える。【選択図】図３
2013250302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に現像剤を担持する現像剤担持体と、周面に潜像を担持する像担持体との間に電位差を生じさせる高圧電源装置であって、
直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を前記現像剤担持体と前記像担持体との間に出力することによって、前記現像剤を前記像担持体に向けて供給して前記潜像を現像する現像制御部と、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間の静電容量を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部で検出された前記静電容量の変化量を検出する変化量検出部と、
前記変化量が増大するほど、前記現像バイアス電圧を減少させ、前記変化量が減少するほど、前記現像バイアス電圧を増加させるように、前記現像バイアス電圧を補正する補正処理を実行する電圧補正部と、
を備える高圧電源装置。
【請求項２】
前記変化量と、その変化量に応じて前記現像バイアス電圧を増減させる量と、を対応付けて記憶する変化量記憶部を更に備える請求項１に記載の高圧電源装置。
【請求項３】
前記高圧電源装置に関する温度を検出する温度検出部と、
前記高圧電源装置に関する湿度を検出する湿度検出部と、
前記温度検出部で検出された温度及び前記湿度検出部で検出された湿度に応じた前記現像剤の帯電特性に基づいて、前記現像制御部により出力される前記現像バイアス電圧の初期値を設定する初期電圧設定部と、
を更に備え、
前記電圧補正部は、前記初期電圧設定部によって前記初期値が設定された後、前記補正処理を実行する請求項１または２に記載の高圧電源装置。
【請求項４】
前記変化量検出部は、前記初期電圧設定部によって前記初期値が設定されたとき、前記負荷検出部で検出された前記静電容量を基準静電容量として、前記基準静電容量から前記静電容量が変化した量を前記変化量として検出する請求項３に記載の高圧電源装置。
【請求項５】
前記初期電圧設定部は、前記直流電圧及び前記交流電圧を供給する電源の投入時に、前記初期値を設定する請求項３または４に記載の高圧電源装置。
【請求項６】
前記初期電圧設定部は、前記温度検出部によって検出された前記高圧電源装置に関する温度が予め定められた温度以上変化したときに、前記初期値を設定する請求項３または４に記載の高圧電源装置。
【請求項７】
前記初期電圧設定部は、前記湿度検出部によって検出された前記高圧電源装置に関する湿度が予め定められた湿度以上変化したときに、前記初期値を設定する請求項３または４に記載の高圧電源装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の高圧電源装置と、
前記像担持体と、
前記現像剤担持体と、
前記高圧電源装置の前記現像制御部によって現像された前記潜像を用いて用紙に画像を形成する画像形成部と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧電源装置及び画像形成装置に関し、特に、現像バイアス電圧を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を現像ローラー（現像剤担持体）に印加することによって、感光体（像担持体）と現像ローラーとの間に生じる電界の強度を一定に維持して潜像を現像し、画質の劣化を抑制する技術が知られている。この直流電圧及び交流電圧は、例えば現像剤の磁性の強度、感光体表面を形成する感光材料（例えば、アモルファスシリコン）等に応じて最適に定められている。
【０００３】
また、最適化した現像バイアス電圧を印加しても、感光体と現像ローラーとの間の距離が現像中の感光体の偏心等の何らかの要因で変動した場合には、これに伴って、感光体と現像ローラーとの間に生じる電界の強度が変動するため、感光体に供給されるはずの現像剤の量に過不足が生じる虞があった。このため、例えば下記特許文献１等には、感光体と現像ローラーとの間の距離を示すものとして、感光体と現像ローラーとの間の静電容量を検出し、検出した静電容量の大きさの絶対値に対応付けて、試験運転等の実験値に基づいて予め定めた適正値に、現像バイアス電圧を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、感光体と現像ローラーとの間の静電容量は、感光体と現像ローラーとの間の距離だけでなく、感光体と現像ローラーとの間の湿度や気圧等の環境条件によっても変動する。したがって、上記従来技術のように、検出した静電容量に対応する適正値に現像バイアス電圧を補正する場合には、その検出した静電容量に環境条件によって変動した静電容量が含まれているため、感光体と現像ローラーとの間の距離を誤って把握する虞があった。
【０００６】
このため、本来の感光体と現像ローラーとの間の距離よりも長い距離分現像剤を移動させようとして、現像バイアス電圧を必要以上に大きく補正したり、これとは反対に、本来の感光体と現像ローラーとの間の距離よりも短い距離分現像剤を移動させようとして、現像バイアス電圧を必要分よりも小さく補正する虞があった。これによって、感光体に供給する現像剤の量に過不足が生じると、感光体に形成される潜像の画質の劣化を招く虞があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、形成される潜像の画質の劣化を抑制すべく、より適切に現像バイアス電圧の補正を行うことができる高圧電源装置及び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】
本発明に係る高圧電源装置は、周面に現像剤を担持する現像剤担持体と、周面に潜像を担持する像担持体との間に電位差を生じさせる高圧電源装置であって、直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を前記現像剤担持体と前記像担持体との間に出力することによって、前記現像剤を前記像担持体に向けて供給して前記潜像を現像する現像制御部と、前記現像剤担持体と前記像担持体との間の静電容量を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部で検出された前記静電容量の変化量を検出する変化量検出部と、前記変化量が増大するほど、前記現像バイアス電圧を減少させ、前記変化量が減少するほど、前記現像バイアス電圧を増加させるように、前記現像バイアス電圧を補正する補正処理を実行する電圧補正部と、を備える。
【０００９】
この構成において、変化量検出部で検出された静電容量の変化量は、負荷検出部により検出された静電容量に含まれている当該変化の開始時点の環境条件によって変動する静電容量と、負荷検出部によって検出された静電容量に含まれている当該変化の終了時点の環境条件によって変動する静電容量と、が相殺されているので、現像剤担持体と像担持体との間の距離の変化に起因して変動した静電容量の変化量を示している。
【００１０】
したがって、この構成によれば、静電容量の変化量が増大するほど、その増大した変化量に応じた分だけ、現像剤担持体と像担持体の間隔が狭くなり、現像剤を像担持体に供給しやすくなったものとして、現像バイアス電圧を適切に減少することができる。反対に、静電容量の変化量が減少するほど、その減少した変化量に応じた分だけ、現像剤担持体と像担持体の間隔が広くなり、現像剤を像担持体に供給することが困難になったものとして、現像バイアス電圧を適切に増大することができる。
【００１１】
このため、上記従来技術のように、環境条件によって変動する静電容量を含んだまま、静電容量の大きさの絶対値に対応する適正値になるように現像バイアス電圧を補正する場合に比して、現像剤担持体と像担持体との間の距離の変化の影響を適切に反映して、現像バイアス電圧をより適切に補正することができる。これによって、像担持体に適切な量の現像剤を供給することができ、形成される潜像の画質の劣化を抑制することができる。
【００１２】
また、前記変化量と、その変化量に応じて前記現像バイアス電圧を増減させる量と、を対応付けて記憶する変化量記憶部を更に備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、変化量記憶部に記憶されている、静電容量の変化量とその変化量に応じて現像バイアス電圧を増減させる量とを用いて、簡便に現像バイアス電圧を補正することができる。
【００１４】
また、前記高圧電源装置に関する温度を検出する温度検出部と、前記高圧電源装置に関する湿度を検出する湿度検出部と、前記温度検出部で検出された温度及び前記湿度検出部で検出された湿度に応じた前記現像剤の帯電特性に基づいて、前記現像制御部により出力される前記現像バイアス電圧の初期値を設定する初期電圧設定部と、を更に備え、前記電圧補正部は、前記初期電圧設定部によって前記初期値が設定された後、前記補正処理を実行することが好ましい。
【００１５】
異なる帯電特性の現像剤に共に同じ電圧値の現像バイアス電圧を印加した場合、各帯電特性に応じて現像剤の移動距離は異なってしまう。この構成によれば、初期電圧設定部によって、温度検出部で検出された温度及び湿度検出部で検出された湿度に応じた現像剤の帯電特性を加味して、現像剤を適切な距離移動させることができる現像バイアス電圧の初期値を設定することができる。そして、このように環境条件に応じて適切に初期値を設定した後に現像バイアス電圧を補正する補正処理を行うことによって、より適切に現像バイアス電圧値を補正することができる。
【００１６】
また、前記変化量検出部は、前記初期電圧設定部によって前記初期値が設定されたとき、前記負荷検出部で検出された前記静電容量を基準静電容量として、前記基準静電容量から前記静電容量が変化した量を前記変化量として検出することが好ましい。
【００１７】
この構成において、変化量検出部で検出された静電容量の変化量は、初期電圧設定部によって設定された初期値の現像バイアス電圧が出力されたときと同じ環境下において変化したときの変化量を示しているといえる。したがって、この構成によれば、その静電容量の変化量を用いて、当該環境下において適切に現像バイアス電圧を補正することができる。
【００１８】
また、前記初期電圧設定部は、前記直流電圧及び前記交流電圧を供給する電源の投入時に、前記初期値を設定することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、現像バイアス電圧を構成する直流電圧及び交流電圧を供給する電源の投入時に、つまり、電源が投入されることによって何らかの環境条件を検出する制御が可能になると考えられる時点で、適切に現像バイアス電圧の初期値を設定することができる。
【００２０】
また、前記初期電圧設定部は、前記温度検出部によって検出された前記高圧電源装置に関する温度が予め定められた温度以上変化したときに、前記初期値を設定することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、高圧電源装置に関する温度が予め定められた温度以上変化することによって、現像剤の帯電特性が異なり、現像バイアス電圧の初期値を変更する必要が生じるものと考えられるタイミングで、適切に現像バイアス電圧の初期値を変更することができる。
【００２２】
また、前記初期電圧設定部は、前記湿度検出部によって検出された前記高圧電源装置に関する湿度が予め定められた湿度以上変化したときに、前記初期値を設定することが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、高圧電源装置に関する湿度が予め定められた湿度以上変化することによって、現像剤の帯電特性が異なり、現像バイアス電圧の初期値を変更する必要が生じるものと考えられるタイミングで、適切に現像バイアス電圧の初期値を変更することができる。
【００２４】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記高圧電源装置と、前記像担持体と、前記現像剤担持体と、前記高圧電源装置の前記現像制御部によって現像された前記潜像を用いて用紙に画像を形成する画像形成部と、を備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、形成される潜像の画質の劣化を抑制すべく、より適切に現像バイアス電圧の補正を行うことができる高圧電源装置及び画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る高圧電源装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンターの全体構成を示した概略断面図。
【図２】現像装置の概略構成を示す断面図。
【図３】高圧電源装置の電気的構成の一例を示すブロック図。
【図４】高圧電源装置から出力される現像バイアス電圧の波形の一例を示す説明図。
【図５】現像バイアス電圧を補正する補正処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る高圧電源装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンター１の全体構成を示した概略断面図である。
【００２８】
図１に示すように、プリンター１は、箱型の機器本体１ａを有している。機器本体１ａ内には、用紙Ｐを給紙する給紙部２、給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部３、画像形成部３で用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部４が設けられている。また、機器本体１ａの上面には、定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が設けられている。
【００２９】
給紙部２は、給紙カセット２１、ピックアップローラー２２、給紙ローラー２３，２４，２５、及びレジストローラー２６を備えている。給紙カセット２１は、機器本体１ａから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Ｐを貯留する。ピックアップローラー２２は、給紙カセット２１の図１に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラー２３，２４，２５は、ピックアップローラー２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路に送り出す。レジストローラー２６は、給紙ローラー２３，２４，２５によって用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部３に供給する。
【００３０】
また、給紙部２は、機器本体１ａの図１に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラー２７とを更に備えている。ピックアップローラー２７は、手差しトレイに載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラー２７によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラー２３，２５によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラー２６によって、所定のタイミングで画像形成部３に供給される。
【００３１】
画像形成部３は、画像形成ユニット７と、画像形成ユニット７によってその表面（接触面）に外部のコンピューター等から受信した画像データに基づくトナー像が１次転写される中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１上のトナー像を給紙カセット２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラー３２とを備えている。
【００３２】
画像形成ユニット７は、上流側（図１では右側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋと、シアン用ユニット７Ｃと、マゼンタ用ユニット７Ｍと、イエロー用ユニット７Ｙと、を備えている。各ユニット７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ及び７Ｙは、それぞれ感光体ドラム３７（像担持体）を備えている。感光体ドラム３７は、図１に示す矢印方向（時計回り）に回転可能に配置されている。また、各感光体ドラム３７の周囲には、帯電器３９、露光装置３８、現像装置７１、不図示のクリーニング装置及び除電器等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。
【００３３】
感光体ドラム３７の周面は、例えば、アモルファスシリコンから成る感光層が積層されたものであり、帯電器３９により、表面を帯電させるようになっている。アモルファスシリコン感光体は、静電潜像形成時における感光体ドラム３７の表面の電荷密度を向上させる特性を有し、現像性能の向上を図ることができる。また、アモルファスシリコン感光体は、有機感光体に比べて高価であるが、無害な物質で取り扱いが容易なこと、長寿命である特性を有する。
【００３４】
帯電器３９としては、例えば、非接触型放電方式のコロトロン型及びスコロトロン型の帯電器、接触方式の帯電ローラー及び帯電ブラシ等が挙げられる。露光装置３８は、帯電器３９によって均一に帯電された感光体ドラム３７の周面に、外部のコンピューター等から受信した画像データに基づくレーザー光を照射し、感光体ドラム３７上に画像データに基づく静電潜像を形成する。
【００３５】
現像装置７１は、静電潜像が形成された感光体ドラム３７の周面にトナーを供給することで、画像データに基づくトナー像を形成させる。このトナー像が中間転写ベルト３１に１次転写される。クリーニング装置は、中間転写ベルト３１へのトナー像の１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面を除電する。クリーニング装置及び除電器によって清浄化処理された感光体ドラム３７の周面は、新たな帯電処理のために帯電器３９へ向かい、新たな１次転写が行われる。
【００３６】
中間転写ベルト３１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各感光体ドラム３７の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラー３３、従動ローラー３４、バックアップローラー３５、及び一次転写ローラー３６等の複数のローラーに架け渡されている。また、中間転写ベルト３１は、各感光体ドラム３７と対向配置された一次転写ローラー３６によって感光体ドラム３７に押圧された状態で、複数のローラーによって無端回転するように構成されている。
【００３７】
駆動ローラー３３は、ステッピングモーター等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト３１を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラー３４、バックアップローラー３５、及び一次転写ローラー３６は、回転自在に設けられ、駆動ローラー３３による中間転写ベルト３１の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラー３４，３５，３６は、駆動ローラー３３の主動回転に応じて中間転写ベルト３１を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト３１を支持する。
【００３８】
１次転写ローラー３６は、１次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト３１に印加する。これにより、各感光体ドラム３７上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム３７と１次転写ローラー３６との間で、駆動ローラー３３の駆動によって図１に示す矢印（反時計回り）方向に周回する中間転写ベルト３１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）される。
【００３９】
２次転写ローラー３２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。これにより、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラー３２とバックアップローラー３５との間で用紙Ｐに転写され、用紙Ｐにカラーの転写画像が転写される。
【００４０】
定着部４は、画像形成部３で用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラー４１と、この加熱ローラー４１に対向配置され、周面が加熱ローラー４１の周面に押圧当接される加圧ローラー４２とを備えている。
【００４１】
画像形成部３で２次転写ローラー３２により用紙Ｐに転写された転写画像は、当該用紙Ｐが加熱ローラー４１と加圧ローラー４２との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Ｐに定着される。定着処理の施された用紙Ｐは、排紙部５へ排紙されるようになっている。また、本実施の形態のプリンター１では、定着部４と排紙部５との間に適所に搬送ローラー６が配設されている。
【００４２】
排紙部５は、プリンター１の機器本体１ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ５１が形成されている。
【００４３】
また、機器本体１ａ内には、制御部１０が設けられている。制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、各種処理の実行時にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェース回路及びこれらを接続するバスを備えたマイクロコンピューターによって構成されている。制御部１０は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって、装置内の各部の動作を制御する。
【００４４】
次に、現像装置７１の構成について説明する。図２は、現像装置７１の概略構成を示す断面図である。尚、画像形成ユニット７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ及び７Ｙのそれぞれに備えられた現像装置７１は、全て同じ構成である。
【００４５】
現像装置７１は、現像ローラー７２、磁気ローラー７３、パドルミキサー７４、攪拌ミキサー７５、穂切りブレード７６、仕切板７７、直流電源部９３、及び交流電源部９４を備える。感光体ドラム３７と現像ローラー７２は、それぞれドラムモーターＭ１と現像モーターＭ２によって独立して駆動する。
【００４６】
現像ローラー７２は、周面にトナー（現像剤）を担持して搬送することにより、感光体ドラム３７の周面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化（現像）する。また、現像ローラー７２は、磁気ローラー７３と対向する位置に磁極が形成されているように磁石が内蔵されている。磁気ローラー７３は、内部に配置された磁石によって磁気ブラシを発生させ、現像ローラー７２にトナーを供給する。
【００４７】
パドルミキサー７４及び攪拌ミキサー７５は、らせん状羽根を有して互いに逆方向にトナーを搬送しながら攪拌して、トナーを帯電させる。更に、パドルミキサー７４は、帯電させたトナーを磁気ローラー７３に供給する。穂切りブレード７６は、磁気ローラー７３上に形成された磁気ブラシの厚さを規制する。仕切板７７は、パドルミキサー７４と攪拌ミキサー７５との間に設けられ、仕切板７７の両端側より外側でトナーが自由に通過できるようになっている。
【００４８】
パドルミキサー７４及び攪拌ミキサー７５で帯電されたトナーは、磁気ローラー７３に供給される。磁気ローラー７３に供給されたトナーは、磁気ローラー７３の内部の磁石によって磁気ブラシとなって搬送される。その後、磁気ブラシは、磁気ローラー７３の表面のスリーブの回転によって、移動し、穂切りブレード７６と磁気ローラー７３との間を通過する際に、厚さが規制される。
【００４９】
直流電源部９３は、現像ローラー７２に直流電圧を印加する。交流電源部９４は、現像ローラー７２に交流電圧を印加する。直流電源部９３から出力される直流電圧と交流電源部９４から出力される交流電圧とが重畳された電圧である現像バイアス電圧が現像ローラー７２に印加されることによって、感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間には、電位差が発生する。この電位差によって、現像ローラー７２の周面に担持されたトナーが、感光体ドラム３７に向けて供給され、感光体ドラム３７上に形成されている静電潜像の現像が行われる。
【００５０】
以下では、特に、高圧電源装置９によって、現像バイアス電圧の出力制御が行われる態様について説明する。図３は、高圧電源装置９の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【００５１】
図３に示すように、高圧電源装置９は、温度センサー（温度検出部）９１、湿度センサー（湿度検出部）９２、直流電源部９３、交流電源部９４、及び制御部１０を備えている。
【００５２】
温度センサー９１は、高圧電源装置９に関する温度を検出する。温度センサー９１は、例えば、画像形成部３から予め定められた近距離内に設けられている。つまり、温度センサー９１は、高圧電源装置９によって現像バイアス電圧を出力する対象となる現像ローラー７２を備えた現像装置７１付近の温度を検出し、当該検出した温度を示す検出信号を制御部１０に向けて出力する。
【００５３】
湿度センサー９２は、高圧電源装置９に関する湿度を検出する。湿度センサー９２は、例えば、画像形成部３から予め定められた近距離内に設けられている。つまり、湿度センサー９２は、高圧電源装置９によって現像バイアス電圧を出力する対象となる現像ローラー７２を備えた現像装置７１付近の湿度を検出し、当該検出した湿度を示す検出信号を制御部１０に向けて出力する。
【００５４】
直流電源部９３は、後述の現像制御部１２から出力された制御信号を入力して、例えば、商用電源等の交流電源から供給される交流電圧を図略のＡＣ／ＤＣコンバーターによって、所定の電圧値の直流電圧に変換後、当該直流電圧を再び図略のＤＣ／ＡＣコンバーターによって交流電圧に変換し、その交流電圧を整流回路で整流して、当該制御信号により定められた電圧値の直流電圧を出力する。尚、直流電源部９３が、後述の現像制御部１２から出力された制御信号により定められた電圧値の直流電圧を出力する方法をこれに限定する趣旨ではない。
【００５５】
交流電源部９４は、後述の現像制御部１２から出力された制御信号を入力して、例えば、商用電源等の交流電源から供給される交流電圧を図略のＡＣ／ＤＣコンバーターによって、所定の電圧値の直流電圧に変換後、当該直流電圧を再び図略のＤＣ／ＡＣコンバーターによって、当該制御信号により定められたピーク電圧やデューティー比等の所定の設定値の交流電圧に変換して出力し、当該交流電圧と直流電源部９３から出力された直流電圧とを重畳した電圧を現像バイアス電圧として現像ローラー７２に印加する。尚、交流電源部９４が、後述の現像制御部１２から出力された制御信号により定められたピーク電圧やデューティー比等の所定の設定値の交流電圧を出力する方法を、これに限定する趣旨ではない。
【００５６】
負荷検出部９５は、現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の静電容量Ｃ１を検出し、当該検出した静電容量Ｃ１を示す検出信号を変化量検出部１３に向けて出力する。例えば、負荷検出部９５は、交流電源部９４から現像ローラー７２に向けて出力される電流の電流値を測定し、その測定した電流値と交流電源部９４によって現像ローラー７２に印加される交流電圧とを用いて、現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の静電容量Ｃ１を算出する。例えば、負荷検出部９５は、交流電圧の印加によって流れる交流電流は、静電容量が大きいほど電流値が大きくなることに基づいて、交流電流の検出値から静電容量Ｃ１を算出する。ただし、負荷検出部９５が現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の静電容量を検出する方法をこれに限定する趣旨ではない。
【００５７】
尚、図３における破線矩形部に示す、直流電源部９３、交流電源部９４、負荷検出部９５、及び、現像ローラー７２は、ブラック用ユニット７Ｋ、シアン用ユニット７Ｃ、マゼンタ用ユニット７Ｍ、及びイエロー用ユニット７Ｙのそれぞれに備えられており、全て同じ構成になっている。
【００５８】
制御部１０は、現像バイアス電圧の制御に関連して、特に、初期電圧設定部１１、現像制御部１２、電圧補正部１４、変化量検出部１３及び変化量記憶部１５として機能する。
【００５９】
初期電圧設定部１１は、温度センサー９１で検出された温度及び湿度センサー９２で検出された湿度を用いて、当該温度及び湿度に応じた各色のトナーの帯電特性に基づいて、後述の現像制御部１２によって直流電源部９３に出力させる直流電圧及び交流電源部９４に出力させる交流電圧の初期値を設定する。
【００６０】
具体的には、温度及び湿度の組み合わせと当該組み合わせの温度及び湿度における各色のトナーの帯電特性とを対応付ける情報が、試験運転等の実験値に基づいて予め定められ、ＲＯＭ等に記憶されている。また、各色のトナーの帯電特性と、当該帯電特性の各色のトナーを各色の現像ローラー７２から感光体ドラム３７に移動させるために必要な、現像ローラー７２に供給すべき直流電圧の電圧値、交流電圧のピーク電圧、及び交流電圧のデューティー比とを対応付ける情報が、試験運転等の実験値に基づいて予め定められ、ＲＯＭ等に記憶されている。
【００６１】
図４は、高圧電源装置９によって出力される現像バイアス電圧の波形の一例を示す説明図である。初期電圧設定部１１は、例えば、商用電源等の交流電源が投入されたとき、交流電源を投入してから温度センサー９１によって検出された温度が予め定められた温度以上変化する度に、又は、交流電源を投入してから湿度センサー９２によって検出された湿度が予め定められた湿度以上変化する度に等の所定の時期に、ＲＯＭ等に記憶されている上記情報を用いて、温度センサー９１で検出された温度及び湿度センサー９２で検出された湿度の組み合わせに対応する各色のトナーの帯電特性を取得する。そして、初期電圧設定部１１は、ＲＯＭ等に記憶されている上記情報を用いて、例えば図４に示すように、当該取得した各色のトナーの帯電特性に対応付けられた直流電圧の電圧値２００Ｖと、交流電圧のピーク電圧１．５ｋＶと、交流電圧のデューティー比３０％を取得し、当該取得した各値を現像バイアス電圧の初期値として設定する。尚、交流電圧の設定項目は、上記のピーク電圧やデューティー比に限らず、振幅や、実効値、周波数等であってもよい。また、交流電圧の設定項目に設定される値を設定値と示す。
【００６２】
現像制御部１２は、初期電圧設定部１１又は後述の電圧補正部１４によって設定された所定の電圧値の直流電圧を直流電源部９３によって現像ローラー７２に印加させるとともに、初期電圧設定部１１又は後述の電圧補正部１４によって定められた所定の設定値の交流電圧を交流電源部９４によって現像ローラー７２に印加させる。これによって、現像制御部１２は、感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間に電位差を生じさせ、この電位差によってトナーを現像ローラー７２から感光体ドラム３７に向けて供給して潜像を現像する。
【００６３】
変化量検出部１３は、負荷検出部９５で検出された現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の静電容量Ｃ１の変化量を検出する。例えば、変化量検出部１３は、試験運転等の実験値に基づいて、初期電圧設定部１１によって設定された初期値の現像バイアス電圧が現像ローラー７２に印加されたとき、負荷検出部９５で検出された感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の静電容量を基準静電容量Ｃ０として、負荷検出部９５で検出された静電容量Ｃ１がその基準静電容量Ｃ０から変化した量を検出する。
【００６４】
電圧補正部１４は、変化量検出部１３によって検出された変化量が増大するほど、その増大した変化量に応じて直流電源部９３によって出力される直流電圧及び交流電源部９４によって出力される交流電圧のうち少なくとも一方を減少させることにより、現像バイアス電圧を低下させる。また、電圧補正部１４は、変化量検出部１３によって検出された変化量が減少するほど、その減少した変化量に応じて上記の少なくとも一方を増加させることにより、現像バイアス電圧を上昇させる。これにより、電圧補正部１４は、上記の少なくとも一方を補正する補正処理を実行する。
【００６５】
変化量記憶部１５は、例えば、ＲＯＭ等の記憶媒体によって構成されている。変化量記憶部１５には、試験運転等の実験値に基づいて、感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の静電容量の変化量と、その変化量に応じて現像ローラー７２に印加する現像バイアス電圧を増減させる量と、が対応付けて記憶されている。
【００６６】
例えば、変化量記憶部１５には、静電容量が１０ｐＦ増加することに対応付けて、当該増加に伴って感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の距離が狭くなったものとして、現像ローラー７２に印加する直流電圧を２０Ｖ減少させるという情報が記憶されている。また、これとは反対に、静電容量が１０ｐＦ減少することに対応付けて、当該減少に伴って感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の距離が広くなったものとして、現像ローラー７２に印加する直流電圧を２０Ｖ増加させるという情報が記憶されている。
【００６７】
尚、変化量記憶部１５には、静電容量の変化量に対応付けて、上記直流電圧を増減させる情報に加えて、静電容量の変化量に対応付けて、交流電圧を増減させる情報が記憶されていてもよい。または、変化量記憶部１５には、静電容量の変化量に対応付けて上記直流電圧を増減させる情報は記憶されておらず、静電容量の変化量に対応付けて交流電圧を増減させる情報のみが記憶されていてもよい。
【００６８】
つまり、変化量記憶部１５には、感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の静電容量の変化量と、その変化量に応じて現像ローラー７２に印加する現像バイアス電圧に含まれる直流電圧及び交流電圧のうちの少なくとも一方を増減させる量と、が対応付けて記憶されている。電圧補正部１４は、上記補正処理において、変化量記憶部１５に記憶されている情報を用いて、直流電圧及び交流電圧のうちの少なくとも一方を補正する。
【００６９】
以下では、現像バイアス電圧を補正する補正処理について図５を用いて説明する。図５は、現像バイアス電圧を補正する補正処理の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
初期電圧設定部１１は、例えば、商用電源等の交流電源が投入されたとき、交流電源を投入してから温度センサー９１によって検出された温度が予め定められた温度以上変化する度に、又は、交流電源を投入してから湿度センサー９２によって検出された湿度が予め定められた湿度以上変化する度に等の所定の時期に、ＲＯＭ等に記憶されている情報を用いて、温度センサー９１で検出された温度及び湿度センサー９２で検出された湿度の組み合わせに対応する各色のトナーの帯電特性を取得し、当該取得した帯電特性の各色のトナーを現像ローラー７２から感光体ドラム３７に移動させるために必要な、現像ローラー７２に供給すべき直流電圧の電圧値と交流電圧の各設定値とを対応付ける情報を取得し、当該取得した各値を現像バイアス電圧を構成する直流電圧及び交流電圧の初期値として設定する（Ｓ１）。
【００７１】
そして、制御部１０によって、外部のコンピューター等から画像データとともに当該画像データを印刷出力する指示を示す制御信号が受信されること等によって、画像形成ユニット７による画像の形成動作が開始されると、現像制御部１２は、ステップＳ１において、初期電圧設定部１１で設定された初期値の直流電圧及び交流電圧とを重畳した現像バイアス電圧の現像ローラー７２への印加を開始する（Ｓ２）。
【００７２】
現像ローラー７２への現像バイアス電圧の印加が開始されると、負荷検出部９５は、現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の静電容量Ｃ１を検出し、当該検出した静電容量Ｃ１を示す検出信号を変化量検出部１３に向けて出力する（Ｓ３）。そして、変化量検出部１３は、試験運転等の実験値に基づいて、ステップＳ１で定められた初期値の直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が現像ローラー７２に印加されたときの、負荷検出部９５で検出された感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の静電容量を基準静電容量Ｃ０として、その基準静電容量Ｃ０から、ステップＳ３で入力された検出信号が示す静電容量Ｃ１がどの程度変化したかを示す変化量を検出する（Ｓ４）。
【００７３】
そして、電圧補正部１４は、ステップＳ４で検出された変化量に対応する直流電圧及び交流電圧のうちの少なくとも一方の増減量を変化量記憶部１５から取得し（Ｓ５）、取得した増減量を用いて、当該直流電圧及び交流電圧のうちの少なくとも一方を補正する補正処理を行う。現像制御部１２は、当該補正処理が行われた後の直流電圧の電圧値及び交流電圧の各設定値を示す制御信号をそれぞれ直流電源部９３及び交流電源部９４に向けて出力して、補正後の現像バイアス電圧を現像ローラー７２に印加させる（Ｓ６）。
【００７４】
例えば、ステップＳ１において、初期電圧設定部１１によって、直流電圧の初期値が２００Ｖ、交流電圧のピーク電圧の初期値が１．５ｋＶに設定されたものとする。そして、当該初期値の直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が現像ローラー７２に印加されたとき、負荷検出部９５で検出された静電容量が、試験運転等の実験値に基づいて７０ｐＦに定められているものとする。この場合、例えば、ステップＳ３において負荷検出部９５によって検出された感光体ドラム３７と現像ローラー７２との間の静電容量Ｃ１が８０ｐＦであったときは、ステップＳ４において変化量検出部１３は、基準静電容量Ｃ０を７０ｐＦとして静電容量Ｃ１が１０ｐＦ増加したことを検出する。
【００７５】
そして、変化量記憶部１５に、静電容量Ｃ１が１０ｐＦ増加することに対応付けて、直流電圧を２０Ｖ減少させるという情報だけが記憶されているものとすると、ステップＳ６において、電圧補正部１４は、直流電圧の電圧値を、初期値の２００Ｖから２０Ｖ減少した１８０Ｖに補正する。そして、現像制御部１２は、当該補正処理が行われた後の直流電圧の電圧値である１８０Ｖを示す制御信号を直流電源部９３に向けて出力し、当該補正処理が行われた後の、当該補正処理によっては補正されていない初期値のままの、交流電圧のピーク電圧である１．５ｋＶを示す制御信号を交流電源部９４に向けて出力する。これによって、直流電源部９３から１８０Ｖの直流電圧が出力され、且つ、交流電源部９４からピーク電圧が１．５ｋＶの交流電圧が出力され、当該直流電圧と交流電圧とが重畳された、補正された現像バイアス電圧が現像ローラー７２に印加される。
【００７６】
図５に戻り、ステップＳ６の実行後、ステップＳ２で現像バイアス電圧の印加を開始することによって開始した現像が終了していない間（Ｓ７；ＮＯ）、現像制御部１２は、ステップＳ３に戻ることを繰り返す。そして、ステップＳ２で現像バイアス電圧の印加を開始することによって開始した現像が終了した場合は（Ｓ７；ＹＥＳ）、これに合わせて、電圧補正部１４は、現像バイアス電圧を補正する補正処理を終了する。
【００７７】
上記実施形態の構成において、変化量検出部１３で検出された静電容量の変化量は、負荷検出部９５により検出された静電容量に含まれている当該変化の開始時点の環境条件によって変動する静電容量と、負荷検出部９５によって検出された静電容量に含まれている当該変化の終了時点の環境条件によって変動する静電容量と、が相殺されているので、現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の距離の変化に起因して変動した静電容量の変化量を示している。
【００７８】
したがって、この構成によれば、静電容量の変化量が増大するほど、その増大した変化量に応じた分だけ、現像ローラー７２と感光体ドラム３７の間隔が狭くなり、トナーを感光体ドラム３７に供給しやすくなったものとして、現像バイアス電圧を適切に減少することができる。反対に、静電容量の変化量が減少するほど、その減少した変化量に応じた分だけ、現像ローラー７２と感光体ドラム３７の間隔が広くなり、トナーを感光体ドラム３７に供給することが困難になったものとして、現像バイアス電圧を適切に増大することができる。
【００７９】
このため、上記実施形態の構成によれば、上記従来技術のように、環境条件によって変動する静電容量を含んだまま、静電容量の大きさの絶対値に対応する適正値になるように現像バイアス電圧を補正する場合に比して、現像ローラー７２と感光体ドラム３７との間の距離の変化の影響を適切に反映して、現像バイアス電圧をより適切に補正することができる。これによって、感光体ドラム３７に適切な量のトナーを供給することができ、形成される潜像の画質の劣化を抑制することができる。
【００８０】
また、上記実施形態の構成によれば、変化量記憶部１５に記憶されている、静電容量の変化量とその変化量に応じて現像バイアス電圧を増減させる量とを用いて、簡便に現像バイアス電圧を補正することができる。
【００８１】
異なる帯電特性の現像剤に共に同じ電圧値の現像バイアス電圧を印加した場合、各帯電特性に応じて現像剤の移動距離は異なってしまう。上記実施形態の構成によれば、初期電圧設定部１１によって、温度センサー９１で検出された温度及び湿度センサー９２で検出された湿度に応じたトナーの帯電特性を加味して、トナーを適切な距離移動させることができる現像バイアス電圧の初期値を設定することができる。そして、このように環境条件に応じて適切に初期値を設定した後に現像バイアス電圧を補正する補正処理を行うことによって、より適切に現像バイアス電圧値を補正することができる。
【００８２】
また、変化量検出部１３は、初期電圧設定部１１によって現像バイアス電圧の初期値が設定されたとき、負荷検出部９５で検出された静電容量を基準静電容量Ｃ０として、負荷検出部９５で検出された静電容量Ｃ１がその基準静電容量Ｃ０から変化した量を検出する。
【００８３】
このため、変化量検出部１３で検出された静電容量の変化量は、初期電圧設定部１１によって設定された初期値の現像バイアス電圧が出力されたときと同じ環境下において変化したときの変化量を示しているといえる。したがって、この構成によれば、その静電容量の変化量を用いて、当該環境下において適切に現像バイアス電圧を補正することができる。
【００８４】
また、上記実施形態の構成によれば、初期電圧設定部１１は、商用電源等の交流電源が投入されたときに、現像バイアス電圧の初期値を設定する。このため、現像バイアス電圧を構成する直流電圧及び交流電圧を供給する電源の投入時に、つまり、電源が投入されることによって何らかの環境条件を検出する制御が可能になると考えられる時点で、適切に現像バイアス電圧の初期値を設定することができる。
【００８５】
また、上記実施形態の構成によれば、初期電圧設定部１１は、温度センサー９１によって検出された温度が予め定められた温度以上変化したときや、湿度センサー９２によって検出された湿度が予め定められた湿度以上変化したときに、現像バイアス電圧の初期値を設定する。このため、高圧電源装置９に関する温度が予め定められた温度以上変化することや、高圧電源装置９に関する湿度が予め定められた湿度以上変化することによって、トナーの帯電特性が異なり、現像バイアス電圧の初期値を変更する必要が生じるものと考えられるタイミングで、適切に現像バイアス電圧の初期値を変更することができる。
【００８６】
尚、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、初期電圧設定部１１は、現像制御部１２によって現像が開始される度に、その開始時点で現像バイアス電圧の初期値を設定するように構成してもよい。
【００８７】
また、変化量記憶部１５を備えない構成にしてもよい。これに合わせて、電圧補正部１４は、変化量検出部１３で検出された変化量に、予め定めた定数を乗じて現像バイアス電圧を線形的に増減させる等、変化量検出部１３で検出された変化量を、変化量検出部１３で検出される変化量と補正後の現像バイアス電圧の相関を示す予め定められた関数に入力したときの出力値を用いて、現像バイアス電圧を増減させる構成にしてもよい。
【００８８】
または、温度センサー９１と、湿度センサー９２と、初期電圧設定部１１と、を備えない構成とし、直流電源部９３から出力させる直流電圧の電圧値の初期値及び交流電源部９４から出力させる交流電圧の各設定値の初期値が固定値であるように構成してもよい。
【００８９】
また、制御部１０は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって、装置内各部の動作を制御する構成に限らず、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）やアナログ回路等の専用ハードウェアを用いて、装置内各部の動作を制御するように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、本発明に係る高圧電源装置を備えた画像形成装置をカラープリンターに適用する例について説明したが、これに限らず、モノクロプリンター、ファクシミリ装置、コピー機、及び、複合機に適用してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１      プリンター（画像形成装置）
１０    制御部
１１    初期電圧設定部
１２    現像制御部
１３    変化量検出部
１４    電圧補正部
１５    変化量記憶部
２      給紙部
３      画像形成部
３７    感光体ドラム（像担持体）
３８    露光装置
３９    帯電器
４      定着部
５      排紙部
７      画像形成ユニット
７１    現像装置
７２    現像ローラー（現像剤担持体）
７３    磁気ローラー
７４    パドルミキサー
７５    攪拌ミキサー
７６    ブレード
７７    仕切板
９      高圧電源装置
９１    温度センサー
９２    湿度センサー
９３    直流電源部
９４    交流電源部
９５    負荷検出部
【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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