(57)【要約】      （修正有）【課題】形成される画像の品質を向上させた印加電圧制御装置を有した二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置を提供する。【解決手段】静電潜像を現像するために印加される交流電圧を制御するための印加電圧制御装置であって、主制御部が、前記静電潜像を現像するための現像剤の劣化状態を取得し、取得された前記劣化状態に応じて、前記交流電圧１周期における最大電圧値の印加時間の割合であるＤｕｔｙを決定し、決定された前記Ｄｕｔｙとなるように前記交流電圧を制御する。【選択図】図１４
2017083754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を現像するために印加される交流電圧を制御する印加電圧制御装置であって、
前記静電潜像を現像するための現像剤の劣化状態を取得する劣化状態取得部と、
取得された前記劣化状態に応じて、前記交流電圧１周期における最大電圧値の印加時間の割合であるＤｕｔｙを決定するＤｕｔｙ決定部と、
決定された前記Ｄｕｔｙとなるように前記交流電圧を制御する印加電圧制御部と、
を備えることを特徴とする印加電圧制御装置。
【請求項２】
前記劣化状態取得部は、前記劣化状態として、前記現像剤の搬送に関わる駆動部の累積駆動量を取得することを特徴とする請求項１に記載の印加電圧制御装置。
【請求項３】
前記劣化状態取得部は、前記劣化状態として、画像面積率を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の印加電圧制御装置。
【請求項４】
前記劣化状態取得部は、前記劣化状態として、前記現像剤に供給されたトナーの供給量を取得することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の印加電圧制御装置。
【請求項５】
前記劣化状態取得部は、前記劣化状態として、前記現像剤の現像剤抵抗値を取得することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の印加電圧制御装置。
【請求項６】
前記劣化状態取得部は、前記劣化状態として、前記現像剤の現像領域への流入量を取得することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の印加電圧制御装置。
【請求項７】
前記Ｄｕｔｙ決定部は、決定した前記Ｄｕｔｙが予め定められた下限値未満となる場合、前記Ｄｕｔｙを前記下限値として決定し直し、前記交流電圧の最大電圧値と最小電圧値との電位差であるＶｐｐの値を変更し、
前記印加電圧制御部は、決定し直された前記Ｄｕｔｙ、変更されたＶｐｐとなるように前記交流電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の印加電圧制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれか１項に記載の印加電圧制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
静電潜像を現像するために印加される交流電圧を制御するための印加電圧制御方法であって、
前記静電潜像を現像するための現像剤の劣化状態を取得し、
取得された前記劣化状態に応じて、前記交流電圧１周期における最大電圧値の印加時間の割合であるＤｕｔｙを決定し、
決定された前記Ｄｕｔｙとなるように前記交流電圧を制御することを特徴とする印加電圧制御方法。
【請求項１０】
静電潜像を現像するために印加される交流電圧を制御するための印加電圧制御プログラムであって、
前記静電潜像を現像するための現像剤の劣化状態を取得するステップと、
取得された前記劣化状態に応じて、前記交流電圧１周期における最大電圧値の印加時間の割合であるＤｕｔｙを決定するステップと、
決定された前記Ｄｕｔｙとなるように前記交流電圧を制御するするステップと、
を実行させることを特徴とする印加電圧制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加電圧制御装置、画像形成装置、印加電圧制御方法、印加電圧制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の複製に用いられる複写機等の画像形成装置は欠かせない機器となっている。このような画像形成装置のうち、電子写真方式を利用した画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような電子写真方式の画像形成装置のうち、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用い、静電潜像を現像する際の現像バイアスとして、直流電圧であるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧に対して交流電圧であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を重畳したものを用いる二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置がある。
【０００４】
そして、このような二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置において、静電潜像が現像される際、現像バイアスの交流成分であるＡＣ電圧が最小電圧値のときにキャリアから感光体ドラムへトナーが移動し、最大電圧値のときに感光体ドラムに一度付着したトナーの一部がキャリアへ引き戻されることになる。
【０００５】
そして、このような二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置においては、キャリアが劣化すると、形成される画像の品質が低下するといった問題がある。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、キャリアの劣化に応じて、現像バイアスの交流成分であるＡＣ電圧の最大電圧値と最小電圧値との電位差（以下、「Ｖｐｐ」とする）を変化させるように制御する画像形成装置が提案され既に知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載の画像形成装置においては、キャリアの劣化に応じてＶｐｐを低下させた場合、トナーを感光体ドラムとキャリアとの間で移動させるための力が低下し、トナーがキャリア側に付着し続けるか、感光体ドラム側に付着し続けるかの一方に偏ることになる。そのため、特許文献１に記載の画像形成装置においては、形成される画像の品質が低下するといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置において、形成される画像の品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、静電潜像を現像するために印加される交流電圧を制御する印加電圧制御装置であって、前記静電潜像を現像するための現像剤の劣化状態を取得する劣化状態取得部と、取得された前記劣化状態に応じて、前記交流電圧１周期における最大電圧値の印加時間の割合であるＤｕｔｙを決定するＤｕｔｙ決定部と、決定された前記Ｄｕｔｙとなるように前記交流電圧を制御する印加電圧制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置において、形成される画像の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の主走査方向からの断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置に取り付けられている作像ユニットの主走査方向からの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置に取り付けられている作像ユニットの斜め上からの透過図である。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置の主走査方向からの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像形成装置が、現像ローラに印加する現像バイアスの経時変化を示す図である。
【図８】現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図ある。
【図９】現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図ある。
【図１０】現像バイアスとしてＤＣ電圧のみが印加されているときの現像領域付近におけるトナーの移動軌跡を示す図ある。
【図１１】往復終端位置における現像ローラと感光体ドラムとの間の距離を示す図である。
【図１２】現像バイアスとしてＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図である。
【図１３】現像バイアスとしてＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る画像形成装置がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態に係る画像形成装置がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本発明の実施形態に係る画像形成装置がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用い、静電潜像を現像する際の現像バイアスとして、直流電圧であるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧に対して交流電圧であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を重畳したものを用いる二成分ＡＣ現像方式の画像形成装置を例として説明する。
【００１３】
まず、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。尚、画像形成装置１は、図１に示すハードウェア構成に加えて、プリンタ、スキャナ、ファクシミリを実現するためのエンジンを備える。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、一般的なサーバやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等と同様の構成を含む。即ち、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）４０及びＩ／Ｆ５０がバス９０を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ５０には表示部６０、操作部７０及び専用デバイス８０が接続されている。
【００１５】
ＣＰＵ１０は演算手段であり、画像形成装置１全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ３０は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ４０は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や、印加電圧制御プログラムなどの各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納される。
【００１６】
Ｉ／Ｆ５０は、バス９０と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。表示部６０は、ユーザが画像形成装置１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースであり、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置によって実現される。操作部７０は、キーボードやマウス等、ユーザが画像形成装置１に情報を入力するためのユーザインタフェースである。専用デバイス８０は、プリンタ、スキャナ、ファクシミリにおいて専用の機能を実現するためのハードウェアである。
【００１７】
このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ３０やＨＤＤ４０若しくは図示しない光学ディスク等の記憶媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２０に読み出され、ＣＰＵ１０がＲＡＭ２０にロードされたプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る画像形成装置１の機能を実現する機能ブロックが構成される。
【００１８】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を模式的に示すブロック図である。尚、図２においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、転写紙若しくは文書束の流れを破線の矢印で示している。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、コントローラ１００、給紙テーブル２００、プリントエンジン３００、プリント用排紙トレイ４００、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ：原稿自動搬送装置）５００、スキャナエンジン６００、スキャン用排紙トレイ７００、ディスプレイパネル８００、ネットワークＩ／Ｆ９００を有する。また、コントローラ１００は、主制御部１１０、エンジン制御部１２０、画像処理部１３０、操作表示制御部１４０、入出力制御部１５０、記憶部１６０を有する。
【００２０】
給紙テーブル２００は、画像形成部であるプリントエンジン３００に転写紙を給紙する。プリントエンジン３００は、給紙テーブル２００から搬送されてきた転写紙に対して画像形成出力を実行することにより画像を描画する画像形成部である。本実施形態に係るプリントエンジン３００の具体的態様としては、電子写真方式による画像形成機構である。このプリントエンジン３００により画像が描画された画像形成済みの転写紙は、プリント用排紙トレイ４００に排紙される。プリントエンジン３００は、図１に示す専用デバイス８０によって実現される。
【００２１】
ＡＤＦ５００は、原稿読取部であるスキャナエンジン６００に原稿を自動搬送する。スキャナエンジン６００は、光学情報を電気信号に変換する光電変換素子を含む原稿読取部であり、ＡＤＦ５００により自動搬送されてきた原稿、若しくは、図示しない原稿台ガラスにセットされた原稿を光学的に走査して読み取って画像情報を生成する原稿読取部である。ＡＤＦ５００により自動搬送されてスキャナエンジン６００により読み取られた原稿は、スキャン用排紙トレイ７００に排紙される。ＡＤＦ５００及びスキャナエンジン６００は、図１に示す専用デバイス８０によって実現される。
【００２２】
ディスプレイパネル８００は、画像形成装置１の状態を視覚的に表示する出力インタフェースであると共に、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置１を直接操作し若しくは画像形成装置１に対して情報を入力する際の入力インタフェースでもある。即ち、ディスプレイパネル８００は、ユーザによる操作を受けるための画像を表示する機能を含む。ディスプレイパネル８００は、図１に示す表示部６０及び操作部７０によって実現される。
【００２３】
ネットワークＩ／Ｆ９００は、画像形成装置１がネットワークを介して管理者用端末やＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）等のインタフェースが用いられる。このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、ネットワークＩ／Ｆ９００を介して接続された端末から印刷依頼の画像データや、印刷要求などの各種制御コマンドを受信する。ネットワークＩ／Ｆ９００は、図１に示すＩ／Ｆ５０によって実現される。
【００２４】
コントローラ１００は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成される。具体的には、ＲＯＭ３０やＨＤＤ４０等の不揮発性記憶媒体に格納されたファームウェア等の制御プログラムが、ＲＡＭ２０にロードされ、それらのプログラムに従ってＣＰＵ１０が演算を行うことにより構成されるソフトウェア制御部と集積回路などのハードウェアとによってコントローラ１００が構成される。コントローラ１００は、画像形成装置１全体を制御する制御部として機能する。そのため、本実施形態においては、コントローラ１００が印加電圧制御装置として機能する。
【００２５】
主制御部１１０は、コントローラ１００に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ１００の各部に命令を与える。また、主制御部１１０は、入出力制御部１５０を制御し、ネットワークＩ／Ｆ９００及びネットワークを介して他の装置にアクセスする。エンジン制御部１２０は、プリントエンジン３００、スキャナエンジン６００等の駆動部を制御し若しくは駆動させる。
【００２６】
画像処理部１３０は、主制御部１１０の制御に従い、ＰＤＬ（Ｐａｇｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）等により記述された画像情報、例えば、入力された印刷ジョブに含まれる文書データ若しくは画像データに基づいて描画情報を出力情報として生成する。この描画情報とは、ＣＭＹＫのビットマップデータ等の情報であり、画像形成部であるプリントエンジン３００が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報である。
【００２７】
また、画像処理部１３０は、スキャナエンジン６００から入力される撮像データを処理し、画像データを生成する。この画像データとは、スキャナ動作の結果物として画像形成装置１に格納され若しくはネットワークＩ／Ｆ９００及びネットワークを介して他の機器に送信される情報である。尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像情報の代わりに描画情報が直接入力され、直接入力された描画情報に基づいて画像形成出力を実行することも可能である。
【００２８】
操作表示制御部１４０は、ディスプレイパネル８００に情報表示を行い若しくはディスプレイパネル８００を介して入力された情報を主制御部１１０に通知する。入出力制御部１５０は、ネットワークＩ／Ｆ９００及びネットワークを介して入力される信号や命令を主制御部１１０に入力する。
【００２９】
記憶部１６０は、印刷枚数の累積（以下、「累積印刷枚数」とする）や画像面積率の履歴など、画像形成装置１の使用状況を記憶する。尚、この画像面積率は、主制御部１１０により算出され各色の作像ユニット毎に独立して記憶されている。
【００３０】
また、この累積印刷枚数は、主制御部１１０によりカウントされ、各色の作像ユニット毎に独立して記憶されている。また、この累積印刷枚数は、作像ユニットの交換時にゼロリセットされるものであるが、そうでない場合は、作像ユニット交換時の累積印刷枚数が別途記憶され、作像ユニット交換後にジョブの実行により更新された累積印刷枚数からその別途記憶されている累積印刷枚数が減算されることにより求められる。
【００３１】
また、記憶部１６０は、テーブルＡ、テーブルＢ、テーブルＣを記憶する。テーブルＡは、累積印刷枚数と現像剤抵抗値とが関連付けられたテーブルであって、累積印刷枚数から現像剤抵抗値を求めるためのテーブルである。ここで、現像剤抵抗値とは、現像剤の堆積抵抗率等である。
【００３２】
テーブルＢは、累積印刷枚数と汲み上げ量とが関連付けられたテーブルであって、累積印刷枚数から汲み上げ量を求めるためのテーブルである。テーブルＣは、現像剤抵抗値、汲み上げ量、現像バイアスのＤｕｔｙが関連付けられたテーブルであって、現像剤抵抗値、及び、汲み上げ量から最適な現像バイアスのＤｕｔｙを求めるためのテーブルである。
【００３３】
尚、テーブルＡ、Ｂはそれぞれ、累積印刷枚数毎に現像剤抵抗値と汲み上げ量とを実験的に測定することにより予め作成されたものである。また、テーブルＣは、汲み上げ量を固定した系で現像剤抵抗値毎に異なるＤｕｔｙで画像形成出力を実行し、最も画像品質の良いＤｕｔｙを最適なＤｕｔｙとするといった実験を汲み上げ量を変化させて行うことにより予め作成されたものである。
【００３４】
尚、本実施形態においては、累積印刷枚数と現像剤抵抗値、累積印刷枚数と汲み上げ量、累現像剤抵抗値と汲み上げ量とＤｕｔｙをそれぞれ関連付けるためにテーブルＡ、テーブルＢ、テーブルＣを用いる例について説明するが、数式によりそれぞれを関連付けるように構成されていても良い。また、テーブルＡ、テーブルＢ、テーブルＣを一つにまとめて、累積印刷枚数から直接Ｄｕｔｙが求められるように構成されていても良い。
【００３５】
次に、本実施形態に係るプリントエンジン３００の詳細な構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る画像形成装置１の主走査方向からの断面図である。図４は、本実施形態に係る画像形成装置１に取り付けられている作像ユニット３２０の主走査方向からの断面図である。図５は、本実施形態に係る画像形成装置１に取り付けられている作像ユニット３２０の斜め上からの透過図である。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、給紙テーブル２００から給紙された転写紙２に対してプリントエンジン３００により画像を形成した後、プリント用排紙トレイ４００に排紙する構成を備えるものである。
【００３７】
また、図３に示すように、本実施形態に係るプリントエンジン３００は、無端状搬送手段３１０に沿って各色の各作像ユニット３２０が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。即ち、本実施形態に係るプリントエンジン３００は、駆動ローラ３１２と従動ローラ３１３とに架け渡された搬送ベルト３１１に沿って、この搬送ベルト３１１の搬送方向の上流側から順に、複数の作像ユニット、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃ、Ｍ版作像ユニット３２０Ｍ、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙ、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋが配列されて構成されている。
【００３８】
これら複数の作像ユニット３２０Ｃ、３２０Ｍ、３２０Ｙ、３２０Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。Ｃ版作像ユニット３２０Ｃはシアンの画像を、Ｍ版作像ユニット３２０Ｍはマゼンタの画像を、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙはイエローの画像を、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋはブラックの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃについて具体的に説明するが、他の作像ユニット３２０Ｍ、３２０Ｙ、３２０ＫはＣ版作像ユニット３２０Ｃと同様であるので、その他の作像ユニット３２０Ｍ、３２０Ｙ、３２０Ｋの各構成要素については、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃの各構成要素に付したＣに替えて、Ｍ、Ｙ、Ｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
【００３９】
搬送ベルト３１１は、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料により構成され、回転駆動される駆動ローラ３１２と従動ローラ３１３とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち、無端状ベルトであって、各作像ユニット、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃ、Ｍ版作像ユニット３２０Ｍ、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙ、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋによって中間転写画像が形成される中間転写ベルトである。駆動ローラ３１２は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ３１２と、従動ローラ３１３とが搬送ベルト３１１を移動させる。
【００４０】
Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、搬送ベルト３１１にシアンの中間転写画像を作像する。尚、図４及び図５に示すように、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、感光体としての感光体ドラム３２１Ｃ、この感光体ドラム３２１Ｃの周囲に配置された帯電ユニット３２２Ｃ、現像ユニット３２３Ｃ、除電器３２４Ｃ、トナー回収ユニット３２５Ｃ、潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃ、潤滑剤均一化ブレード３２７Ｃを備える。このＣ版作像ユニット３２０Ｃは、それぞれが独立して構成されていても良いが、帯電ユニット３２２Ｃ、現像ユニット３２３Ｃ、除電器３２４Ｃ、トナー回収ユニット３２５Ｃ、潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃ、潤滑剤均一化ブレード３２７Ｃの少なくとも一つと感光体ドラム３２１Ｃとが一体的に構成され、画像形成装置１から着脱自在なプロセスカートリッジとして構成されていても良い。図４、図５は、図３の各版の作像ユニット３２０を切り出した図である。
【００４１】
このように構成されたＣ版作像ユニット３２０Ｃは、画像形成に先だって、潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃにより潤滑剤を感光体ドラム３２１Ｃの表面上に塗布し、塗布された潤滑剤を潤滑剤均一化ブレード３２７Ｃにより均一な厚さになるように均して感光体ドラム３２１Ｃの表面上に定着させる。
【００４２】
このように、画像形成に先だって感光体ドラム３２１Ｃの表面上に潤滑剤を塗布する理由としては、感光体ドラム３２１Ｃの表面上とこれに接触する機構部との間の摩擦係数を低下させて、感光体ドラム３２１Ｃと上記機構部との上記接触部の摩耗を低減させたり、トナー回収ユニット３２５Ｃが感光体ドラム３２１Ｃの表面上に残留したトナーを回収する際の効率を向上させたり、像担持体の表面とクリーニングブレードのエッジ部分とで摩擦音が発生することを防止したりするためである。
【００４３】
また、この他、画像形成に先だって感光体ドラム３２１Ｃの表面上に潤滑剤を塗布する理由としては、帯電ユニット３２２Ｃが感光体ドラム３２１Ｃの表面を帯電させる際の電流からその表面を保護することで、その際の帯電電流により感光体ドラム３２１Ｃの表面が消耗するといった問題を防止するためである。
【００４４】
そして、感光体ドラム３２１Ｃの表面上に塗布された潤滑剤は、継時的に、若しくは、感光体ドラム３２１Ｃの駆動に伴って劣化や消耗が進行するが、その分は新たに潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃから塗布されることで、継続的に潤滑剤塗布による効果が得られる。
【００４５】
尚、図４に示すように、本実施形態に係る潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃは、感光体ドラム３２１Ｃの回転方向においてトナー回収ユニット３２５よりも下流側に配置され、現像ユニット３２３Ｃよりも上流側に配置されている。また、図４に示すように、本実施形態に係る潤滑剤塗布ユニット３２６Ｃは、固形潤滑剤３２６ａ、潤滑剤塗布ローラ３２６ｂ、固形潤滑剤押圧スプリング３２６ｃを備える。
【００４６】
潤滑剤塗布ローラ３２６ｂは、感光体ドラム３２１Ｃに対向する位置に配置され、感光体ドラム３２１Ｃ及び固形潤滑剤３２６ａに接触しながら回転することで固形潤滑剤３２６ａを削り取り、削り取った潤滑剤を感光体ドラム３２１に塗布する。固形潤滑剤押圧スプリング３２６ｃは、固形潤滑剤３２６ａを潤滑剤塗布ローラ３２６ｂに押し付けるための押圧力を発生する圧縮スプリングである。
【００４７】
そして、上記のようにして感光体ドラム３２１Ｃの表面上に潤滑剤が塗布されると、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、画像形成に際してシアンの中間転写画像を搬送ベルト３１１に形成する。即ち、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、画像形成に際してまず、感光体ドラム３２１Ｃの表面を暗中にて帯電ユニット３２２Ｃにより一様に帯電させる。そして、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、一様に帯電した感光体ドラム３２１Ｃへ光書き込み装置３３０Ｃからシアン画像に対応した光を照射させることにより静電的に書き込みを行い、感光体ドラム３２１Ｃの表面にシアン画像に対応した静電潜像を形成する。
【００４８】
また、図４に示すように、本実施形態に係る帯電ユニット３２２Ｃは、帯電ローラ３２２ａ、帯電ローラクリーナ３２２ｂを備える。帯電ローラ３２２ａは、帯電バイアスが印加されて感光体ドラム３２１Ｃの表面に近接することで、印加された帯電バイアスの作用により感光体ドラム３２１Ｃの表面を一様に帯電させる。
【００４９】
帯電ローラクリーナ３２２ｂは、帯電ローラ３２２ａに当接することで、帯電ローラ３２２ａの表面上の汚れを除去する。このように、帯電ローラ３２２ａの表面上の汚れを除去する理由として、帯電ローラ３２２ａの表面が汚れた場合、汚れが付着した部分の帯電能力が落ち、感光体ドラム３２１Ｃを狙いの電位に帯電させることができなくなり、帯電不良による異常画像が発生することを防ぐためである。
【００５０】
そして、上記のようにして感光体ドラム３２１Ｃの表面にシアン画像に対応した静電潜像が形成されると、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、現像ユニット３２３Ｃによりこの静電潜像をシアントナーで可視像化することにより感光体ドラム３２１Ｃの表面上にシアンのトナー画像を形成する。
【００５１】
尚、図４及び図５に示すように、本実施形態に係る現像ユニット３２３Ｃは、第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａ、第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂ、現像ローラ３２３ｃを備える。現像ローラ３２３ｃは、感光体ドラム３２１Ｃと対向する位置に配置され、内部で電界を発生することで、感光体ドラム３２１Ｃに付着させるためのトナーを担持するトナー担持体としての役割を担う。このとき、現像ローラ３２３ｃは、図４に破線で示すＰ１〜Ｐ５の５か所の法線方向の磁束密度に磁力が及ぶように電界を発生させる。
【００５２】
第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａ及び第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂは、現像ローラ３２３ｃの下方に配置され、夫々が互いに反対の方向に回転することにより、トナーボトル３５０Ｃから不図示のトナー供給機構により供給されるシアントナーをキャリアと共に攪拌しながら主走査方向（スクリューの回転方向）の全体に行き渡るように搬送する。このとき、第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａにより現像ユニット３２３Ｃの端部まで搬送されたトナー及びキャリアは、他方の第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂに受け渡され、第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂにより現像ユニット３２３Ｃのもう一方の端部まで搬送されたトナー及びキャリアは、他方の第一の現像剤搬送スクリュー３２３ａに受け渡されることで現像ユニット３２３Ｃ内において主走査方向の全体に行き渡るように循環搬送される。
【００５３】
そして、第二の現像剤搬送スクリュー３２３ｂにより搬送されている現像剤は、現像ローラ３２３ｃ内部で発生する電界によりその表面に汲み上げられて付着し、現像ローラ３２３ｃの回転に伴って搬送され、ドクターブレードにより所定の層厚に規制された後、感光体ドラム３２１Ｃと対向する対向領域、即ち、静電潜像を現像する領域（以下、「現像領域」とする）まで搬送される。
【００５４】
このようにして、現像領域まで搬送されてきた現像剤中のトナーは、現像ローラ３２３ｃと感光体ドラム３２１Ｃとの間で発生する現像バイアスの作用により、現像領域において、感光体ドラム３２１Ｃの表面に形成されたシアン画像に対応した静電潜像へ静電的に移動して感光体ドラム３２１Ｃの表面に付着する。このようにして、現像ユニット３２３Ｃは、静電潜像をシアントナーで可視像化することにより感光体ドラム３２１Ｃの表面上にシアンのトナー画像を形成する。即ち、本実施形態においては、感光体ドラム３２１が画像担持部として機能する。
【００５５】
Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、このトナー画像を、感光体ドラム３２１Ｃと搬送ベルト３１１とが当接若しくは最も接近する位置（以下、「前段転写位置」とする）で、一次転写ローラ３４０Ｃを付勢部材によって感光体ドラム３２１Ｃに押し当てることで搬送ベルト３１１上に転写する。
【００５６】
この転写により、搬送ベルト３１１上にはシアンのトナーによる画像、即ち、シアンの中間転写画像が形成される。尚、このとき、一次転写ローラ３４０Ｃには転写バイアスが印加され、その転写バイアスによって前段転写位置における感光体ドラム３２１Ｃと一次転写ローラ３４０Ｃの間で転写電界が形成されており、この転写電界の作用により感光体ドラム３２１Ｃから搬送ベルト３１１にトナー画像が転写される。
【００５７】
Ｃ版作像ユニット３２０Ｃは、シアンの中間転写画像を搬送ベルト３１１に形成し終えると、感光体ドラム３２１Ｃの表面上に残留したトナー（以下、「残留トナー」とする）をトナー回収ユニット３２５Ｃにより回収した後、感光体ドラム３２１Ｃの表面を除電器３２４Ｃにより除電し、次の画像形成のための準備、例えば、トナーボトル３５０Ｃから不図示のトナー供給機構により現像ユニット３２３Ｃへシアンのトナーの補給等を行って待機する。このトナーボトル３５０Ｃは、画像形成装置１の上部に形成されるプリント用排紙トレイ４００を開くことにより、画像形成装置１から脱着可能なように構成されている。尚、トナーボトル３５０Ｃから現像ユニット３２３Ｃへのトナーの補給は、画像形成動作の直後でなくとも所定のタイミングで必要に応じて行われる。
【００５８】
尚、図４に示すように、本実施形態に係るトナー回収ユニット３２５Ｃは、クリーニングブレード３２５ａ、回収トナー搬送スクリュー３２５ｂ、回収トナー搬送路３２５ｃを備える。
【００５９】
クリーニングブレード３２５ａは、ウレタンゴム等の弾性を有する素材により構成されたエッジ部分が、感光体ドラム３２１Ｃの回転方向に対向する向きからその表面に押し当てられることにより、そのエッジ部分で感光体ドラム３２１Ｃの表面上に残留したトナーを掻きとり、掻きとったトナーを回収トナー搬送路３２５ｃ内に回収する。
【００６０】
回収トナー搬送スクリュー３２５ｂは、回収トナー搬送路３２５ｃ内に回収されたトナー（以下、「回収トナー」とする）を回収トナー搬送路３２５ｃに沿って搬送する。このようにして搬送される回収トナーは、廃棄されたトナーを収納するための容器である不図示の廃棄トナー収納容器に向かって搬送されて廃棄され、若しくは、現像ユニット３２３Ｃに向かって搬送されて再利用される。
【００６１】
以上のようにして、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃにより搬送ベルト３１１上に転写されたシアンのトナーによる画像、即ち、シアンの中間転写画像は、駆動モータと駆動ローラ３１２と従動ローラ３１３とにより搬送ベルト３１１を移動させることで次のＭ版作像ユニット３２０Ｍに搬送される。Ｍ版作像ユニット３２０Ｍは、Ｃ版作像ユニット３２０Ｃでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム３２１Ｍ上にマゼンタのトナー画像を形成し、そのマゼンタのトナー画像を既に形成されたシアンの中間転写画像に重畳して搬送ベルト３１１上に転写する。この転写により、搬送ベルト３１１上にはマゼンタのトナーによる画像、即ち、マゼンタの中間転写画像が形成される。このようにして、搬送ベルト３１１上にシアンとマゼンタとの中間転写画像が形成される。
【００６２】
搬送ベルト３１１上に形成されたシアン、マゼンタの中間転写画像は、さらに次の作像ユニット、Ｙ版作像ユニット３２０Ｙ、Ｋ版作像ユニット３２０Ｋに順次搬送され、同様の動作により、感光体ドラム３２１Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像と、感光体ドラム３２１Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に形成されている中間転写画像に重畳されて搬送ベルト３１１上に転写される。この転写により、搬送ベルト３１１上にはイエローのトナーによる画像とブラックのトナーによる画像、即ち、イエローとブラックとの中間転写画像が形成される。こうして、搬送ベルト３１１上にフルカラーの中間転写画像が形成される。
【００６３】
このようにして搬送ベルト３１１上にフルカラーの中間転写画像が形成されると、給紙テーブル２００に収納された転写紙２が最も上のものから順に給紙ローラ２１０と分離ローラ対２２０とにより分離給紙されてレジストローラ対２３０に向かって送り出される。そして、転写紙２は、レジストローラ対２３０でスキューが修正された後、レジストローラ対２３０により搬送ベルト３１１の搬送タイミングに合わせてその搬送経路上において転写紙２と搬送ベルト３１１とが接触する位置若しくは最も接近する位置（以下、「後段転写位置」とする）に搬送される。
【００６４】
このようにして搬送された転写紙２は、後段転写位置において二次転写ローラ３６０が不図示の付勢部材によって従動ローラ３１３に押し当てられることで、搬送ベルト３１１上に形成されているフルカラーの中間転写画像が転写される。これにより、転写紙２の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された転写紙２は、更に搬送されて定着ユニット３７０にて画像形成面に垂直な方向から挟み込まれて加熱されながら加圧されることにより画像が定着された後、排紙ローラ対４１０によりプリント用排紙トレイ４００に排紙される。
【００６５】
尚、本実施形態に係る定着ユニット３７０は、画像形成面に垂直な方向から転写紙２を挟み込みながら回転することにより転写紙２を搬送しつつ加圧するための定着ローラ対３７１を備える。また、定着ローラ対３７１の定着面上には加熱素子が備えられており、本実施形態に係る定着ユニット３７０は、この定着ローラ対３７１により転写紙２を加熱するようになっている。このように、本実施形態に係る定着ユニット３７０は、定着ローラ対３７１により転写紙２を画像形成面に垂直な方向から挟み込むことで加熱しながら加圧し、画像を定着するようになっている。
【００６６】
ベルトクリーナー３８０は、後段転写位置の下流側であってＣ版作像ユニット３２０Ｃよりも上流側において搬送ベルト３１１に押し当てられたクリーニングブレード３２５ａにより搬送ベルト３１１の表面に付着したトナーを掻きとることで、搬送ベルト３１１をクリーニングする。
【００６７】
このように、本実施形態においては、無端状搬送手段３１０、作像ユニット３２０、光書き込み装置３３０、一次転写ローラ３４０、トナーボトル３５０、二次転写ローラ３６０、定着ユニット３７０、ベルトクリーナー３８０によりプリントエンジン３００が構成される。
【００６８】
また、図３に示したように、本実施形態においては、中間転写画像が搬送ベルト３１１上に形成されてその中間転写画像が転写紙に転写される方式、即ち、間接転写方式の画像形成装置を例にして説明するが、図６に示すように、転写紙に画像が直接形成される方式、即ち、直接転写方式の画像形成装置であっても適用可能である。
【００６９】
図３〜図５を参照して説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像を形成する際にはまず、感光体ドラム３２１の表面を帯電させることで静電潜像を形成し、帯電した顕像剤であるトナーをその静電潜像に沿って付着させることにより現像する。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、上記感光体ドラム３２１の表面に顕像剤画像であるトナー画像を作像する。そして、本実施形態に係る画像形成装置は、感光体ドラム３２１の表面に形成されたトナー画像を転写紙上に転写し、トナー画像が転写された転写紙を加熱しながら加圧することにより、付着されたトナーを上記転写紙に定着させることで画像を形成するようになっている。
【００７０】
また、図３〜図５を参照して説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、内部で発生した磁力による静電的引力により表面にトナーを担持しながら回転することで、感光体ドラムに対向する領域、即ち、静電潜像を現像する領域（現像領域）までトナーを搬送する現像ローラ３２３ｃを備えている。
【００７１】
その上で、本実施形態に係る画像形成装置１は、静電潜像を現像する際にはまず、表面にトナーが担持された状態の現像ローラ３２３ｃを回転させることで現像領域までトナーを搬送すると共に、現像領域において現像ローラ３２３ｃに現像バイアスを印加する。そして、本実施形態に係る画像形成装置１は、上記現像バイアスがトナーと現像ローラ３２３ｃ表面との静電気的引力を上回ることで、現像ローラ３２３ｃの表面からトナーを離脱させ、離脱させたトナーを回転する感光体ドラム３２１表面に形成された静電潜像に向けて静電的に移動させる。このようにして本実施形態に係る画像形成装置１は、静電潜像を現像するようになっている。
【００７２】
このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像バイアスとして、直流電圧であるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧に対して交流電圧であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧（矩形波、のこぎり波等）を重畳して現像ローラ３２３ｃに印加するＡＣ現像（交流現像）により静電潜像を現像するように構成されている。
【００７３】
ここで、本実施形態に係る画像形成装置１が、感光体ドラム３２１に形成された静電潜像を現像する際のＡＣ現像の原理について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る画像形成装置１が、現像ローラ３２３ｃに印加する現像バイアスの経時変化を示す図である。
【００７４】
このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＡＣ電圧の最大電圧値と最小電圧値との電位差（以下、「Ｖｐｐ」とする）がＰａ−Ｐｂボルト（Ｖ）となるように、最大電圧値がＰａＶ、最小電圧値がＰｂＶのＡＣ電圧とＤＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されている。
【００７５】
また、このとき、本実施形態に係る画像形成装置１は、最大電圧値（ＰａＶ）と最小電圧値（ＰｂＶ）とがＡｍｓ周期で繰り返されるように、周波数が１／ＡｋＨｚのＡＣ電圧を現像バイアスとして現像ローラ３２３ｃに印加するように構成されている。このときのＡＣ電圧１周期における最大電圧値（ＰａＶ）の印加時間の割合（以下、「Ｄｕｔｙ」とする）は、最大電圧値（ＰａＶ）の印加時間をＢｍｓとすると、Ｂ／Ａにより算出され、図７においてはα％である。従って、図７においては、ＡＣ現像の平均電圧Ｖａｖｅは、（α／１００）・Ｐａ＋（１−α／１００）・Ｐｂ（Ｖ）となる。この平均電圧がＡＣ現像における現像バイアスのＤＣ電圧（成分）であり、この平均電圧と感光体ドラム３２１の露光部の電位との差の絶対値が後述する現像ポテンシャルである。
【００７６】
そして、このようなＡＣ現像の現像バイアスとして静電潜像が現像される際、本実施形態に係る画像形成装置１においては、現像バイアスが最小電圧値（ＰｂＶ）のときに現像ローラ３２３ｃから感光体ドラム３２１へトナーが移動し、一方、現像バイアスが最大電圧値（ＰａＶ）のときには感光体ドラム３２１に一度付着したトナーの一部が現像ローラ３２３ｃへ引き戻されることになる。
【００７７】
このように、本実施形態に係る画像形成装置１においては、現像バイアスが最小電圧値のときに静電潜像が現像され、一方、現像バイアスが最大電圧値のときには、キャリアから感光体ドラム３２１に一度移動したトナーの一部がキャリアへ引き戻されることになる。以下では、現像バイアスにおける最小電圧値を「現像時のバイアス」、最大電圧値を「引き戻し時のバイアス」と呼称する。
【００７８】
尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧、例えば、１ｋＨｚ程度のＡＣ電圧を用いるように構成されている。このように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧が用いられる場合、上述したように、トナーが感光体ドラム３２１−キャリア間を往復運動する。このときの様子を図８に示す。図８は、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図ある。ここで、現像ニップとは、トナーに現像バイアスの電界が働く範囲のことである。
【００７９】
ところが、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧やＤＣ電圧のみが用いられる場合、キャリアから感光体ドラム３２１へ一度移動したトナーが感光体ドラム３２１に留まり、キャリア側に戻らない。このときの様子を図９、図１０に示す。図９は、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図ある。図１０は、現像バイアスとしてＤＣ電圧のみが印加されているときの現像領域付近におけるトナーの移動軌跡を示す図ある。
【００８０】
ところで、キャリアから感光体ドラム３２１へ移動するトナーの量、即ち、感光体ドラム３２１へのトナーの付着量（以下、「現像量」とする）は、トナーに働く電界によって決まる。そのため、電界が最も強くなる現像ローラ３２３ｃと感光体ドラム３２１との最近接部で現像量が最大になる。
【００８１】
そして、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧やＤＣ電圧のみが用いられる場合、図９、図１０に示したように、キャリアから感光体ドラム３２１へ一度移動したトナーが感光体ドラム３２１に留まるため、その最近接部分で現像量が最終的な現像量となる。
【００８２】
ところで、通常、現像領域における現像ローラ３２３ｃ表面と感光体ドラム３２１表面との間の距離（以下、「現像ギャップ」とする）は、現像ローラ３２３ｃ及び感光体ドラム３２１の偏心等により、現像ローラ３２３ｃ及び感光体ドラム３２１の回転に伴って周期的に変動する。そして、このように現像ギャップが変動すると、現像バイアスによりトナーに働く電界は、現像ギャップが小さいときには強くなり、一方、現像ギャップが大きいときには弱くなる。
【００８３】
そのため、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧やＤＣ電圧のみが用いられる場合、現像ギャップが小さいときには最終的な現像量が増えてその部分に対応する画像の濃度は濃くなり、一方、現像ギャップが大きいときには最終的な現像量が減ってその部分に対応する画像の濃度は薄くなるといった現象が生じる。その結果、現像バイアスとして高周波数のＡＣ電圧やＤＣ電圧のみが用いられる場合、現像ギャップが変動する画像形成装置においては、現像ギャップの変動に由来して、周期的な画像濃度ムラが発生してしまうといった問題がある。
【００８４】
一方、本実施形態に係る画像形成装置１のように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を用いる場合、キャリアから感光体ドラム３２１に移動したトナーは再度キャリア側に戻る。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１のように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を用いる場合、最終的な現像量は、現像ローラ３２３ｃと感光体ドラム３２１との最近接部ではなく、トナーの往復運動が終了する位置（以下、「往復運動終端位置」とする）における現像量になる。
【００８５】
ところで、往復運動終端位置における現像ローラ３２３ｃと感光体ドラム３２１との間の距離は現像ギャップによらず一定である。このときの様子を図１１に示す。図１１は、往復終端位置における現像ローラ３２３ｃと感光体ドラム３２１との間の距離を示す図である。
【００８６】
そのため、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧が用いられる場合、トナーに働く電界の強さが同じであれば、即ち、現像ローラ３２３ｃに印加される現像バイアスが同じであれば、往復運動終端位置における現像量は現像ギャップによらず一定となる。
【００８７】
従って、本実施形態に係る画像形成装置１のように、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を用いる場合、現像ローラ３２３ｃ及び感光体ドラム３２１の回転に伴って現像ギャップが変動しても、画像濃度ムラを低減させることが可能となる。
【００８８】
ところが、このような画像濃度ムラを低減させるためには、現像バイアスとして低周波数のＡＣ電圧を用いれば良いが、図８に示したように、トナーが往復運動する範囲が現像ニップ中央付近になるように現像バイアスの条件を最適化しなければならない。
【００８９】
例えば、引き戻し時のバイアスが印加される時間が短すぎたり、即ち、Ｄｕｔｙが小さすぎたり、引き戻し時のバイアスが弱すぎたりすると、現像ニップにおいて感光体ドラム３２１に一度移動したトナーがキャリア側に戻ることができず、画像濃度ムラを低減させる効果が得られない。このときの様子を図１２に示す。図１２は、現像バイアスとしてＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図である。
【００９０】
また、例えば、引き戻し時のバイアスが印加される時間が長すぎたり、即ち、Ｄｕｔｙが大きすぎたり、引き戻し時のバイアスが強すぎたりすると、現像ニップ終端までトナーが往復運動を続けてしまう。そうすると、現像時のバイアスで本来感光体ドラム３２１に付着するはずのトナーがキャリア側に残ったまま現像ニップを通過してしまうため、引き戻し時のバイアスによるトナーの剥がれ痕が感光体ドラム３２１上のトナー画像に残ってしまい、ボソついた画像となってしまう。このときの様子を図１３に示す。図１３は、現像バイアスとしてＡＣ電圧が印加されているときの現像ニップ付近におけるトナーの移動軌跡を示す図である。
【００９１】
このように、画像濃度ムラを低減させると共に画像のボソつきを抑制するためには、トナーが往復運動する範囲が現像ニップ中央付近になるように現像バイアスの条件を最適化しなければならない。
【００９２】
ところが、この現像バイアスの最適条件はキャリアの劣化に伴って変化する。例えば、キャリアの表面コート層が削れて現像剤抵抗値が低下した場合、現像バイアスの条件を最適化するために、引き戻し時のバイアス、Ｄｕｔｙを小さくする必要がある。また、例えば、キャリア表面にトナー由来の成分が付着するスペントが発生して現像剤抵抗値が上昇した場合、現像バイアスの条件を最適化するために、引き戻し時のバイアス、Ｄｕｔｙを大きくする必要がある。
【００９３】
また、例えば、キャリアの劣化により現像剤の流動性が変化すると、現像剤の現像領域への流入量、即ち、現像ローラ３２３ｃにより現像領域に運ばれてくる現像剤の、現像ローラ３２３ｃの表面における単位面積当たりの重量（以下、「汲み上げ量」とする）が変動する。そして、汲み上げ量が上昇した場合、現像バイアスの条件を最適化するために、引き戻し時のバイアス、Ｄｕｔｙを小さくする必要があり、汲み上げ量が低下した場合、現像バイアスの条件を最適化するために、引き戻し時のバイアス、Ｄｕｔｙを大きくする必要がある。
【００９４】
ところが、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化することを目的として引き戻し時のバイアスを変化させるためにＶｐｐを小さくすると、引き戻し時のバイアスによりトナーを感光体ドラム３２１からキャリア側に引き戻すための力の大きさが、トナーの感光体ドラム３２１への付着力の大きさに近づいてしまう。
【００９５】
そうすると、印刷画像の面積率の変化、即ち、トナー消費量の変化や、温湿度の変化、トナーの帯電量の変化などによるトナーの感光体ドラム３２１への付着力の変化によって、トナーが感光体ドラム３２１−キャリア間を往復運動する範囲が変化しやすくなる。これにより、現像量が不安定になってページ間での画像濃度の差が悪化したり、トナーの感光体ドラム３２１への付着力のムラによる画像のボソつきが発生したりして、画像品質が低下する。
【００９６】
また、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化することを目的として引き戻し時のバイアスを変化させるためにＶｐｐを大きくすると、感光体ドラム３２１−キャリア間で放電が発生しやすくなる。これにより、感光体ドラム３２１上のトナー画像上に放電痕が生じ、画像品質が低下する。
【００９７】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置１は、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化するために、感光体ドラム３２１−キャリア間で放電が発生しないＶｐｐに設定した上で、引き戻し時のバイアスを印加する時間、即ち、Ｄｕｔｙを変化させるように構成されている。本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成されることで、キャリアが劣化しても画像品質の低下を防ぐことが可能となる。
【００９８】
尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、キャリアの劣化状態を累積印刷枚数に基づいて推定するように構成されていている。
【００９９】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理について、図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理を説明するためのフローチャートである。尚、図１４に示す処理は、画像形成装置１が作像開始前に行う。これは、作像中にＤｕｔｙを変更することによるページ間で画像濃度の差が発生することを防ぐためである。
【０１００】
図１４に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際にはまず、主制御部１１０は、記憶部１６０からテーブルＡ、テーブルＢ、テーブルＣを読み出すと共に（Ｓ１４０１）、累積印刷枚数を読み出す（Ｓ１４０２）。
【０１０１】
上述したように、テーブルＡは、累積印刷枚数と現像剤抵抗値とが関連付けられたテーブルであって、累積印刷枚数から現像剤抵抗値を求めるためのテーブルである。ここで、現像剤抵抗値とは、現像剤の堆積抵抗率等である。
【０１０２】
また、テーブルＢは、累積印刷枚数と汲み上げ量とが関連付けられたテーブルであって、累積印刷枚数から汲み上げ量を求めるためのテーブルである。また、テーブルＣは、現像剤抵抗値、汲み上げ量、現像バイアスのＤｕｔｙが関連付けられたテーブルであって、現像剤抵抗値、及び、汲み上げ量から最適な現像バイアスのＤｕｔｙを求めるためのテーブルである。
【０１０３】
そして、主制御部１１０は、累積印刷枚数とテーブルＡとから現像剤抵抗値を求め（Ｓ１４０３）、累積印刷枚数とテーブルＢとから汲み上げ量を求め（Ｓ１４０４）、その現像剤抵抗値、汲み上げ量、テーブルＣから最適なＤｕｔｙを求める（Ｓ１４０５）。即ち、本実施形態においては、主制御部１１０が劣化状態取得部、Ｄｕｔｙ決定部として機能する。
【０１０４】
そして、主制御部１１０は、現像バイアスのＤｔｕｙをＳ１４０５において求めた最適なＤｕｔｙに変更する（Ｓ１４０６）。そして、エンジン制御部１２０は、現像バイアスのＤｕｔｙがＳ１４０６において変更されたＤｕｔｙになるように現像バイアスを制御して作像を開始する（Ｓ１４０７）。即ち、本実施形態においては、エンジン制御部１２０が印加電圧制御部として機能する。
【０１０５】
以上、説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化するために、感光体ドラム３２１−キャリア間で放電が発生しないＶｐｐに設定した上で、引き戻し時のバイアスを印加する時間、即ち、Ｄｕｔｙを変化させるように構成されている。本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成されることで、キャリアが劣化しても画像品質の低下を防ぐことが可能となる。
【０１０６】
尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、キャリアの劣化状態を累積印刷枚数に基づいて推定するように構成されていているが、この他、例えば、現像ローラ３２３ｃとドクターブレードとの間に電圧をかけたときに流れる電流や、ドクターブレードにかかる圧力はキャリア劣化により変化するので、これを測定することでキャリアの劣化状態を推定するように構成されていても良い。
【０１０７】
但し、累積印刷枚数をカウントする構成は、消耗品の耐久性記録や交換時期の判断のために電子写真方式の画像形成装置に備えられている構成であるため、キャリアの劣化状態を累積印刷枚数に基づいて推定するようにすれば相互に活用でき追加コストが必要ない。
【０１０８】
また、この他、本実施形態に係る画像形成装置１は、キャリアの劣化状態を累積印刷枚数に基づいて推定するように構成されていているが、現像剤の搬送に関わる駆動部の累積駆動距離、累積駆動時間、累積駆動回数などの累積駆動量に基づいて推定するように構成されていても良い。本実施形態に係る画像形成装置１は、このように構成されても既存の構成を利用することができ、追加コストが必要ない。
【０１０９】
実施の形態２．
実施の形態１においては、キャリアの劣化状態を累積印刷枚数に基づいて推定するように構成されている画像形成装置１について説明した。一方、本実施形態においては、キャリアの劣化状態を画像面積率の履歴に基づいて推定するように構成されている画像形成装置１について説明する。
【０１１０】
キャリアの劣化にはキャリアの表面コート層が削れる削れモードと、キャリア表面にトナー由来の成分が付着するスペントが発生するスペントモードとがあり、それら両者で現像剤抵抗値の変化や現像剤の流動性の変化に違いがある。現像剤抵抗値は削れモードでは低下し、スペントモードでは上昇する。また、現像剤の流動性は、どちらのモードでも悪化するが、スペントモードの方がより悪化する。
【０１１１】
また、スペントモードの後に削れモードになると、スペント物質がキャリアから剥がれ落ちて現像剤の流動性が上昇する。現像剤へのトナー供給量が多いとトナーから遊離した外添剤や微粉が多くキャリアに付着するため、画像面積率が低いほど削れモードに、高いほどスペントモードになりやすい。そのため、画像面積率の履歴を利用すると、どちらのモードに傾倒しやすいかがわかるため、画像面積率の履歴を用いて現像剤の抵抗値や汲み上げ量を算出することで、累積印刷枚数を用いるよりも高い精度でＤｕｔｙを最適化できる。
【０１１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、実施の形態１と同様の符号を付す構成については、同一または相当部を示すものとし、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
まず、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理を説明するためのフローチャートである。尚、図１５に示す処理は、図１４の処理同様に、画像形成装置１が作像開始前に行う。これは、作像中にＤｕｔｙを変更することによるページ間で画像濃度の差が発生することを防ぐためである。
【０１１４】
本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際にはまず、主制御部１１０は、記憶部１６０から画像面積率、累積印刷枚数を読み出す（Ｓ１５０１）。
【０１１５】
そして、主制御部１１０は、画像面積率からキャリアの表面コート層が削れる速度である削れ速度と、キャリア表面にトナー由来の成分が付着するスペントが発生する速度であるスペント速度を算出式を用いて算出する（Ｓ１５０２）。
【０１１６】
そして、主制御部１１０は、削れ速度とスペント速度とにそれぞれ累積印刷枚数をかけて、キャリアの表面コート層が削れた総量である削れ量と、キャリア表面にトナー由来の成分が付着するスペントが発生した総量であるスペント量を算出式を用いて算出する（Ｓ１５０３）。
【０１１７】
そして、主制御部１１０は、削れ量とスペント量から現像剤抵抗値と汲み上げ量とを算出し（Ｓ１５０４、Ｓ１５０５）、その現像剤抵抗値、汲み上げ量、テーブルＣから最適なＤｕｔｙを求める（Ｓ１５０６）。
【０１１８】
そして、主制御部１１０は、現像バイアスのＤｔｕｙをＳ１５０６において求めた最適なＤｕｔｙに変更する（Ｓ１５０７）。そして、エンジン制御部１２０は、現像バイアスのＤｕｔｙを、Ｓ１５０７において変更されたＤｕｔｙになるように現像バイアスを制御して作像を開始する（Ｓ１５０８）。尚、各算出式は事前に実験的に予め求められている。
【０１１９】
以上、説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、キャリアの劣化状態を画像面積率の履歴に基づいて推定するように構成されている。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１は、より高い精度でＤｕｔｙを最適化することが可能となる。
【０１２０】
尚、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像面積率の履歴を記憶し、それを用いて最適なＤｕｔｙを求めるように構成されている例について説明した。この他、本実施形態に係る画像形成装置１は、印刷する毎に、画像面積から現在のキャリアの劣化状態、即ち、削れ量とスペント量、若しくは、現像剤抵抗値と汲み上げ量を更新して記憶し、それを用いて最適なＤｕｔｙを求めるように構成されていても良い。
【０１２１】
また、この他、本実施形態に係る画像形成装置１は、より簡単に最適なＤｕｔｙを求めることができる代わりに精度は低下するが、累積印刷枚数と現像剤使用開始時からの平均画像面積率とを用いても良い。この場合、本実施形態に係る画像形成装置１は、実施の形態１で算出した現像剤抵抗値と汲み上げ量に対し、テーブルＡ、Ｂ作成時の画像面積率より平均画像面積率が高ければ、算出した現像剤抵抗値にプラスの補正、汲み上げ量にマイナスの補正をかけ、逆に平均画像面積率が低ければこれと逆の補正をかければ良い。
【０１２２】
また、この他、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像面積率の代わりに、画像面積率に応じて変化するトナー消費量、即ち、トナー消費された分のトナー供給を行うので、現像剤へのトナー供給量を用いても良い。
【０１２３】
実施の形態３．
実施の形態１、２においては、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化するために、感光体ドラム３２１−キャリア間で放電が発生しないＶｐｐに設定した上で、引き戻し時のバイアスを印加する時間、即ち、Ｄｕｔｙを変化させるように構成されている画像形成装置１について説明した。
【０１２４】
一方、本実施形態においては、予めＤｕｔｙに下限値を設定しておき、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化するためにＤｕｔｙを算出するとＤｕｔｙが下限値を下回るような場合、Ｄｕｔｙを下限値に補正した上でＶｐｐを下げる補正を行うように構成されている画像形成装置１について説明する。
【０１２５】
本実施形態に係る画像形成装置１は、上述したようにＶｐｐを下げるとトナー付着力の変化の影響を受けやすくなるが、下限値まではＤｕｔｙを優先して変化させるため、最初からＶｐｐを変化させる場合と比較してトナー付着力の影響を受けにくい。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＡＣ電源性能を考慮した画質品質の改善が可能になる。
【０１２６】
本実施形態に係る画像形成装置１は、Ｖｐｐの補正倍率をＤｕｔｙの補正倍率の逆数の二乗とする、即ち、補正後のＶｐｐ＝元のＶｐｐ×（算出Ｄｕｔｙ／下限値）＾２とするように構成されている。これは、補正前後で、引き戻し時のバイアスがかかっている間にトナーが感光体ドラム３２１からキャリア側に向かって移動する距離が変わらないようにするためである。
【０１２７】
また、Ｄｕｔｙに下限値を設けるのは、Ｄｕｔｙが小さすぎると引き戻し時のバイアスがかかり切る前に現像時のバイアスに切り替わってしまい、トナーが安定してキャリア側に戻りきれなくなるためである。尚、この下限値はＡＣバイアス電源の応答性能によって決まる値である。
【０１２８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、実施の形態１と同様の符号を付す構成については、同一または相当部を示すものとし、詳細な説明を省略する。
【０１２９】
まず、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理について、図１６を参照して説明する。図１６は、本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際の処理を説明するためのフローチャートである。尚、図１６に示す処理は、画像形成装置１がジョブの開始時に行う。これは、ジョブの実行中にＤｕｔｙを変更することによるページ間で画像濃度の差が発生することを防ぐためである。
【０１３０】
本実施形態に係る画像形成装置１がキャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化する際にはまず、主制御部１１０は、図１４におけるＳ１４０１〜Ｓ１４０５と同様の処理を行う（Ｓ１６０１〜Ｓ１６０５）。
【０１３１】
そして、主制御部１１０は、Ｓ１６０５において算出したＤｕｔｙが下限値以上であるか否かを判定する（Ｓ１６０６）。
【０１３２】
主制御部１１０は、Ｓ１６０６における判定処理において、算出したＤｕｔｙが下限値未満であると判定した場合（Ｓ１６０６／ＮＯ）、現像バイアスのＤｔｕｙを下限値に変更すると共に（Ｓ１６０７）、Ｖｐｐを元のＶｐｐ×（算出Ｄｕｔｙ／下限値）＾２に変更する（Ｓ１６０８）。そして、エンジン制御部１２０は、現像バイアスのＤｕｔｙがＳ１６０７において変更されたＤｕｔｙに、現像バイアスのＶｐｐがＳ１６０８において変更されたＶｐｐになるように現像バイアスを制御して作像を開始する（Ｓ１６０９）。
【０１３３】
一方、主制御部１１０は、Ｓ１６０６における判定処理において、算出したＤｕｔｙが下限値以上であると判定した場合（Ｓ１６０６／ＹＥＳ）、現像バイアスのＤｔｕｙをＳ１６０５において算出したＤｕｔｙに変更する（Ｓ１６１０）。そして、エンジン制御部１２０は、現像バイアスのＤｕｔｙがＳ１６０５において変更されたＤｕｔｙになるように現像バイアスを制御して作像を開始する（Ｓ１６０９）。
【０１３４】
以上、説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、予めＤｕｔｙに下限値を設定しておき、キャリアの劣化に伴って現像バイアスの条件を最適化するためにＤｕｔｙを算出するとＤｕｔｙが下限値を下回るような場合、Ｄｕｔｙを下限値に補正した上でＶｐｐを下げる補正を行うように構成されている。これにより、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＡＣ電源性能を考慮した画質品質の改善が可能になる。
【符号の説明】
【０１３５】
１  画像形成装置
２  転写紙
１０  ＣＰＵ
２０  ＲＡＭ
３０  ＲＯＭ
４０  ＨＤＤ
５０  Ｉ／Ｆ
６０  表示部
７０  操作部
８０  専用デバイス
９０  バス
１００  コントローラ
１０１  現像電源
１０２  電流検知部
１１０  主制御部
１２０  エンジン制御部
１３０  画像処理部
１４０  操作表示制御部
１５０  入出力制御部
１６０  記憶部
２００  給紙テーブル
２１０  給紙ローラ
２２０  分離ローラ対
２３０  レジストローラ対
３００  プリントエンジン
３１０  無端状搬送手段
３１１  搬送ベルト
３１２  駆動ローラ
３１３  従動ローラ
３１４  第一のテンションローラ
３１５  第二のテンションローラ
３２０  作像ユニット
３２１  感光体ドラム
３２２  帯電ユニット
３２２ａ  帯電ローラ
３２２ｂ  帯電ローラクリーナ
３２３  現像ユニット
３２３ａ  第一のトナー搬送スクリュー
３２３ｂ  第二のトナー搬送スクリュー
３２３ｃ  現像ローラ
３２４  除電器
３２５  トナー回収ユニット
３２５ａ  クリーニングブレード
３２５ｂ  回収トナー搬送スクリュー
３２５ｃ  回収トナー搬送路
３２５ｄ  クリーニングブレード位置制御ローラ
３２６  潤滑剤塗布ユニット
３２６ａ  固形潤滑剤
３２６ｂ  潤滑剤塗布ローラ
３２６ｃ  固形潤滑剤押圧スプリング
３２７  潤滑剤均一化ブレード
３３０  光書き込み装置
３４０  一次転写ローラ
３５０  トナーボトル
３６０  二次転写ローラ
３７０  定着ユニット
３７１  定着ローラ対
３８０  ベルトクリーナー
４００  プリント用排紙トレイ
４１０  排紙ローラ対
５００  ＡＤＦ
６００  スキャナエンジン
７００  スキャン用排紙トレイ
８００  ディスプレイパネル
９００  ネットワークＩ／Ｆ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３６】
【特許文献１】特開平１１−６５２４４号公報
【図１】
2017083754.tif 000003
【図２】
2017083754.tif 000004
【図３】
2017083754.tif 000005
【図４】
2017083754.tif 000006
【図５】
2017083754.tif 000007
【図６】
2017083754.tif 000008
【図７】
2017083754.tif 000009
【図８】
2017083754.tif 000010
【図９】
2017083754.tif 000011
【図１０】
2017083754.tif 000012
【図１１】
2017083754.tif 000013
【図１２】
2017083754.tif 000014
【図１３】
2017083754.tif 000015
【図１４】
2017083754.tif 000016
【図１５】
2017083754.tif 000017
【図１６】
2017083754.tif 000018