画像形成装置、及び、現像装置
【課題】各部材の物性値に変動があっても、像担持体の非露光部への現像剤の付着を防止する。
【解決手段】表面に静電潜像が形成される像担持体１１と、像担持体の表面を帯電させる帯電部材１２と、像担持体の表面を部分的に露光して静電潜像を形成する露光装置１３と、静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体１４と、現像剤を現像剤担持体に供給する現像剤供給体１５と、現像剤担持体上の現像剤の層厚を一定に調整する薄層形成器１６と、各部材１２，１４，１５，１６に、所定の同一極性の電圧を印加する電圧印加手段とを有し、現像剤担持体の周速をＳとし、現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、像担持体と現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０＜Ｉ＜４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす。
【解決手段】表面に静電潜像が形成される像担持体１１と、像担持体の表面を帯電させる帯電部材１２と、像担持体の表面を部分的に露光して静電潜像を形成する露光装置１３と、静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体１４と、現像剤を現像剤担持体に供給する現像剤供給体１５と、現像剤担持体上の現像剤の層厚を一定に調整する薄層形成器１６と、各部材１２，１４，１５，１６に、所定の同一極性の電圧を印加する電圧印加手段とを有し、現像剤担持体の周速をＳとし、現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、像担持体と現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０＜Ｉ＜４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する画像形成装置、及び、当該画像形成装置に搭載される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置としては、例えば、プリンタや、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ等がある。なお、「ＭＦＰ」とは、Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒの略称で、プリンタにファクシミリ機能やスキャナ機能、コピー機能等を付加した装置である。
【０００３】
電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置は、内部に、感光体ドラムを有している。感光体ドラムは、表面に静電潜像が形成される像担持体である。「感光体ドラム」は、円筒状の金属製のパイプの表面に、感光体層が形成された構成となっている。
【０００４】
感光体ドラムの周囲には、帯電ローラ、露光装置、及び、現像ローラが設けられている。「帯電ローラ」は、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電部材である。「露光装置」は、印刷データに基づいて、感光体ドラムの表面を部分的に露光して、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する静電潜像書込手段である。「現像ローラ」は、現像剤を感光体ドラムに供給して、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像剤像として現像（可視像化）する現像剤担持体である。
【０００５】
現像ローラの周囲には、供給ローラ及び層形成ブレードが設けられている。「供給ローラ」は、現像剤を現像ローラに供給する現像剤供給体である。「層形成ブレード」は、供給ローラから現像ローラに供給された現像剤の層厚を一定に調整して、現像剤の薄層（以下、「現像剤層」と称する）を現像ローラ上に形成する薄層形成器である。層形成ブレードは、現像ローラの表面に当接された状態で配置されている。
【０００６】
画像形成装置は、感光体ドラムを一方向（例えば、時計周り方向）に回転させるとともに、帯電ローラ、現像ローラ、及び、供給ローラを他方向（例えば、反時計回り方向）に回転させる。
【０００７】
このとき、画像形成装置は、帯電ローラが感光体ドラムの表面を一様に帯電するとともに、露光装置の発光素子が印刷データに基づいて発光して、帯電された感光体ドラムの表面を部分的に露光する。これにより、画像形成装置は、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。
【０００８】
また、このとき、画像形成装置は、供給ローラが現像剤を現像ローラに供給するとともに、層形成ブレードが現像ローラの表面に付着した現像剤の層厚を一様に調整する。これにより、画像形成装置は、摩擦帯電された現像剤層を現像ローラ上に形成する。
【０００９】
そして、画像形成装置は、さらに、現像ローラを回転させることにより、現像ローラ上に形成された現像剤層を、感光体ドラムと接触させる。このとき、現像剤は、静電効果によって、現像ローラから感光体ドラムの表面に形成された静電潜像上に移動する。これによって、画像形成装置は、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像剤像として現像（可視像化）する。
【００１０】
この後、画像形成装置は、現像剤像を感光体ドラムから記録媒体に転写し、さらに、記録媒体を加熱及び加圧して、現像剤像を溶融させて、現像剤像を記録媒体に定着させる。
【００１１】
このような画像形成装置は、１乃至複数の高圧電源が、独立又は共通して、帯電ローラ、現像ローラ、供給ローラ、及び、層形成ブレードに接続されている。そして、１乃至複数の高圧電源は、プラス又はマイナスの電圧を、帯電ローラ、現像ローラ、供給ローラ、及び、層形成ブレードに印加している。
【００１２】
ところで、現像剤は、感光体ドラムの露光装置によって露光されていない部分（以下、「感光体ドラムの非露光部」と称する）に付着すると、「汚れ」として記録媒体に定着する。感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着は、例えば、現像ローラの表面に付着する現像剤が過剰帯電したり、現像ローラ上に形成される現像剤層の層厚が増大して規定された厚さを超えたりすることによって、発生する。
【００１３】
そこで、従来の画像形成装置は、汚れの発生を抑制するために、使用環境の温度及び湿度、並びに、現像ローラと感光体ドラムとの間で流れる電流の値（以下、「現像部の電流値」と称する）をそれぞれ測定して、実験的に得られた電圧補正テーブルを参照して、使用環境の温度及び湿度、並びに、現像部の電流値に応じて、現像ローラ、供給ローラ、及び、層形成ブレードに印加する電圧の値を決定している（例えば、特許文献１参照）。これにより、従来の画像形成装置は、各部材に印加する電圧の補正を行って、現像ローラの表面に付着する現像剤の過剰帯電や現像ローラ上に形成される現像剤層の層厚の増大を抑制し、もって、感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−８５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に開示された画像形成装置は、実験的に得られた電圧補正テーブルを参照して、各部材に印加する電圧の補正を行っている。そのため、特許文献１に開示された画像形成装置は、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラムや、現像ローラ、供給ローラ、層形成ブレード等）の物性値に変動があると、現像ローラの表面に付着する現像剤の過剰帯電や現像ローラ上に形成される現像剤層の層厚の増大を十分に抑制することができず、その結果、現像に関する各部材の物性値の変動に起因して、汚れが発生する場合がある、という課題があった。
【００１６】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制する画像形成装置、及び、当該画像形成装置に搭載される現像装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、第１発明は、電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する画像形成装置であって、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面を部分的に露光して、前記像担持体の表面に前記静電潜像を形成する露光装置と、前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器と、前記帯電部材と前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに、それぞれ、同一極性の所定の電圧を印加する電圧印加手段とを有し、前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成とする。
【００１８】
この画像形成装置は、現像剤担持体の周速をＳとし、現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、像担持体と現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成となっている。
【００１９】
「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、現像ローラ（現像剤担持体）の表面に付着する現像剤の過剰帯電や現像ローラの表面に形成される現像剤の層厚の増大を抑制することができるように、実験データに基づいて、導出された関係である。そのため、第１発明に係る画像形成装置は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、感光体ドラム（像担持体）の非露光部への現像剤の付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、第２発明は、電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置に搭載される現像装置であって、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器とを有し、前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成とする。
【００２１】
この現像装置は、第１発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置である。したがって、第２発明は、第１発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明によれば、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着を防止することができる。これにより、汚れの発生を抑制する画像形成装置を提供することができる。
また、第２発明によれば、第１発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（１）である。
【図２】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（２）である。
【図３】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（３）である。
【図４】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（４）である。
【図５】実施形態１に用いる電流測定部の構成を示す図である。
【図６】実施形態１に係る画像形成装置の実験結果を示すグラフ（１）である。
【図７】実施形態１に係る画像形成装置の実験結果を示すグラフ（２）である。
【図８】実施形態１に係る画像形成装置の実験結果を示すグラフ（３）である。
【図９】実施形態１に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す図（１）である。
【図１１】実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す図（２）である。
【図１２】実施形態２に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２５】
［実施形態１］
＜画像形成装置の構成＞
以下、図１〜図４を参照して、本実施形態１に係る画像形成装置の構成につき説明する。なお、図１〜図４は、それぞれ、実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【００２６】
画像形成装置１は、電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する装置である。ここでは、画像形成装置１としてタンデム型の直接転写方式のカラープリンタを想定して説明する。以下、画像形成装置１を「プリンタ１」と称する。また、ここでは、「画像形成」を「印刷」と称する場合がある。
【００２７】
以下、図１及び図２を参照して、プリンタ１の機構系の構成につき説明する。
図１は、プリンタ１の全体の構成を示している。図１に示すように、プリンタ１は、内部に、用紙Ｐ（図２参照）やＯＨＰシート等の記録媒体が搬送される搬送路６と、搬送路６に沿って記録媒体を搬送するための複数の搬送ローラ３１とを有している。なお、ここでは、記録媒体として用紙Ｐを想定して説明する。
【００２８】
搬送路６の主要経路は、略Ｓ字状に形成されており、プリンタ１の内部の下方側に設けられた用紙カセット４１とプリンタ１の天板の上に設けられたスタッカ４２とを接続している。
【００２９】
用紙カセット４１は、記録媒体としての用紙Ｐ（図２参照）を収容する収容庫である。用紙カセット４１は、プリンタ１に対して搭載（装着及び取り外し）が自在な構成となっている。
【００３０】
スタッカ４２は、印刷済みの用紙Ｐを集積する集積部である。なお、「印刷済み」とは、後記する定着装置２０によって用紙Ｐへの現像剤像の定着処理が行われた状態を意味している。
【００３１】
搬送路６は、一部が転写ベルト３２によって構成されている。転写ベルト３２は、用紙Ｐを搬送するための搬送手段である。転写ベルト３２は、ドライブローラ３３ａ及び従動ローラ３３ｂによって、走行自在に張架されている。転写ベルト３２は、ドライブローラ３３ａが回転することにより、矢印方向に向けて走行する。このとき、従動ローラ３３ｂは、転写ベルト３２の走行に連れ回されて回転する。
【００３２】
プリンタ１は、従動ローラ３３ｂの周囲に、転写ベルトクリーニングブレード３６及び廃棄現像剤タンク３７を有している。
【００３３】
転写ベルトクリーニングブレード３６は、転写ベルト３２の表面に付着した現像剤を除去するためのクリーニング部材である。転写ベルトクリーニングブレード３６は、転写ベルト３２を介して従動ローラ３３ｂと対向するように、設けられている。転写ベルトクリーニングブレード３６は、転写ベルト３２が転写ベルトクリーニングブレード３６と当接した状態で走行することにより、転写ベルト３２の表面に付着した現像剤を転写ベルト３２から掻き落とす。
【００３４】
廃棄現像剤タンク３７は、転写ベルトクリーニングブレード３６によって掻き落とされた現像剤を収容する収容部である。
【００３５】
プリンタ１は、転写ベルト３２の上に、現像装置１０を有している。また、プリンタ１は、転写ベルト３２の内周に、転写部材としての転写ローラ３４を有している。さらに、プリンタ１は、転写ベルト３２の下流側に、定着装置２０を有している。なお、ここでは、「下流」は、用紙Ｐの搬送方向を基準にしている。
【００３６】
現像装置１０は、内部に設けられた感光体ドラム１１（図２参照）の表面に、現像剤像を形成する装置である。現像装置１０は、プリンタ１に対して搭載（装着及び取り外し）が自在な構成となっている。現像装置１０の詳細な構成については、後記する。
【００３７】
なお、図１に示す例では、プリンタ１は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色に対応して、４つの現像装置１０を有している。４つの現像装置１０は、転写ベルト３２の上に、転写ベルト３２の走行方向に沿って、並べて配置されている。４つの現像装置１０は、内部に収容される現像剤の色が異なる以外は、同じ構成となっている。以下、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色に対応する構成要素を区別する場合に、各構成要素に与えられた符号の末尾に、英文字「Ｋ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」を付して説明する。
【００３８】
転写ローラ３４は、現像装置１０の感光体ドラム１１（図２参照）の表面に形成された現像剤像を、用紙Ｐに転写するための転写部材である。転写ローラ３４は、転写ベルト３２を介して現像装置１０の感光体ドラム１１と対向するように、設けられている。プリンタ１は、現像装置１０が感光体ドラム１１の表面に現像剤像を形成すると、転写ローラ３４が転写ベルト３２及び用紙Ｐを介して現像剤像を引き寄せる。これにより、プリンタ１は、現像剤像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写する。
【００３９】
なお、図１に示す例では、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃを有している。そのため、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに対応して４つの転写ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃを有している。
【００４０】
定着装置２０は、現像装置１０の感光体ドラム１１（図２参照）上に形成され、転写ローラ３４によって感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写された現像剤像を、用紙Ｐに定着させる装置である。定着装置２０は、用紙Ｐを加熱及び加圧して、現像剤像を溶融させることにより、現像剤像を用紙Ｐに定着させる。定着装置２０は、加熱ローラ２１、ヒータ２２、加圧ローラ２３、及び、サーミスタ２４を備えている。
【００４１】
加熱ローラ２１は、用紙Ｐを加熱するための部材である。加熱ローラ２１は、例えば、アルミニウムによって構成された中空円筒状の芯金の表面を、シリコンゴムによって構成された耐熱弾性層で被覆し、さらに、耐熱弾性層をＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブで被覆することによって、形成される。
【００４２】
ヒータ２２は、加熱ローラ２１を加熱するための加熱手段である。ヒータ２２は、例えば、ハロゲンランプによって構成されており、加熱ローラ２１の芯金の内部に配置される。
【００４３】
加圧ローラ２３は、用紙Ｐを加圧するための部材である。加圧ローラ２３は、例えば、アルミニウムによって構成された円筒状の芯金の表面を、シリコンゴムによって構成された耐熱弾性層で被覆し、さらに、耐熱弾性層をＰＦＡチューブで被覆することによって、形成される。加圧ローラ２３は、搬送路６を介して加熱ローラ２１と対向するように、設けられている。加圧ローラ２３は、加熱ローラ２１との間に、用紙Ｐを圧接する圧接部が形成される。
【００４４】
サーミスタ２４は、加熱ローラ２１の表面温度を測定する測定手段である。サーミスタ２４は、加熱ローラ２１の近傍に、加熱ローラ２１と非接触な状態で配置されている。
【００４５】
本実施形態１では、プリンタ１は、ローラ方式の定着装置２０を用いている。しかしながら、プリンタ１は、ベルトを使用したベルト方式、又は、フィルムを使用したフィルム方式、発光エネルギーを利用するフラッシュ方式等の定着装置２０を用いることもできる。
【００４６】
なお、ローラ方式又はベルト方式の定着装置２０は、オイル供給ローラや、オイル補給シート、オイルタンク等のオイル補給機構を備えたオイル補給定着方式の構成にすることもできる。この場合に、定着装置２０は、加熱ローラやベルト等にオイルを補給し、積極的にホットオフセット現象が発生するのを防止することができる。また、オイルは、特定の材料に限定する必要はないが、好ましくは、シリコンオイルや鉱物オイル等のうち、比較的粘度の低いものがよい。
【００４７】
さらに、定着装置２０は、オイルレス定着方式の構成にすることもできる。この場合に、定着装置２０は、オイルを補給することなく、ホットオフセット現象が発生するのを防止することができる。
【００４８】
なお、図１に示す例では、搬送路６は、定着装置２０の下流で、用紙Ｐをスタッカ４２に搬送するための排出経路６ａと、両面印刷時に用紙Ｐを反転させて現像装置１０Ｋの手前の位置に戻すための反転経路６ｂとに分岐している。また、反転経路６ｂは、さらに、用紙Ｐを反転用空間６ｃに一時的に繰り出すための一時繰出経路６ｂａと、用紙Ｐを反転用空間６ｃから現像装置１０Ｋの手前の位置に戻すための戻し経路６ｂｂとに分岐している。なお、「反転用空間６ｃ」は、用紙Ｐを反転させるために設けられた空間である。反転用空間６ｃは、転写ベルト３２と用紙カセット４１との間に、設けられている。「戻し経路６ｂｂ」は、その反転用空間６ｃの上方に、設けられている。用紙Ｐは、一旦、反転用空間６ｃに搬送された後に、戻し経路６ｂｂに搬送されることによって、反転された状態となる。
【００４９】
排出経路６ａと反転経路６ｂとの分岐箇所には、可動式の用紙走行ガイド３５ａが設けられている。プリンタ１は、用紙走行ガイド３５ａの向きを切り替えることによって、用紙Ｐの走行経路を排出経路６ａ及び反転経路６ｂのいずれか一方に切り替える。また、反転経路６ｂの一時繰出経路６ｂａと戻し経路６ｂｂとの分岐箇所には、可動式の用紙走行ガイド３５ｂが設けられている。プリンタ１は、両面印刷時に、反転経路６ｂが開放されるように、用紙走行ガイド３５ａの向きを上方向に向けるとともに、反転経路６ｂの一時繰出経路６ｂａが開放されるように、用紙走行ガイド３５ｂの向きを下方向に向けた状態で、用紙Ｐを搬送して、用紙Ｐを反転用空間６ｃに一旦搬送する。この後、プリンタ１は、反転経路６ｂの一時繰出経路６ｂａと戻し経路６ｂｂとが連結されるように、用紙走行ガイド３５ｂの向きを上方向に向けた状態で、用紙Ｐを搬送して、用紙Ｐを反転用空間６ｃから現像装置１０Ｋの手前の位置に戻す。
【００５０】
なお、プリンタ１は、現像装置１０の感光体ドラム１１（図２参照）の周囲に、露光装置１３を有している。露光装置１３は、上位装置２（図３参照）から送信される印刷データに基づいて、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段である。露光装置１３は、印刷データに基づいて、一様に帯電された感光体ドラム１１の表面に、光を部分的に照射する。これによって、露光装置１３は、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。ここでは、露光装置１３としてＬＥＤヘッドを想定して説明する。以下、露光装置１３を「ＬＥＤヘッド１３」と称する場合もある。
【００５１】
なお、図１に示す例では、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃを有している。そのため、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに対応して４つのＬＥＤヘッド１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃを有している。
【００５２】
以下、図２を参照して、現像装置１０の詳細な構成につき説明する。なお、ここでは、現像剤として、以下の特性のトナーＴＮを用いるものとして、説明する。以下、現像剤を「トナーＴＮ」と称する。トナーＴＮは、粉砕法により得られた平均粒子径が「５．８（μｍ）」程度の樹脂粒子となっている。トナーＴＮは、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、内部添加剤として帯電制御剤、離型剤、及び、着色剤を用い、外部添加剤としてシリカを用いている。トナーＴＮは、一般的な「１０１０（Ω・ｃｍ）」以上の体積抵抗率を有する絶縁性の現像剤となっている。ここでは、プリンタ１は、マイナス帯電のトナーＴＮを用いて、反転現像を行うものとする。
【００５３】
図２は、現像装置１０の構成を示している。図２に示すように、現像装置１０は、感光体ドラム１１を有している。感光体ドラム１１は、表面に、静電潜像及び現像剤像が形成される像担持体である。感光体ドラム１１は、中空円筒状の導電性支持体の表面を、光導電層で被覆することによって、形成される。導電性支持体は、例えば、アルミニウム等の金属材によって構成されている。光導電層は、電荷発生層と電荷輸送層とが順次積層された有機系感光体によって構成されている。感光体ドラム１１は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。なお、図示例では、感光体ドラム１１の回転方向は、時計周り方向となっている。
【００５４】
その感光体ドラム１１の周囲には、帯電ローラ１２、ＬＥＤヘッド１３、現像ローラ１４、転写ローラ３４、及び、クリーニングブレード１７が設けられている。さらに、現像ローラ１４の周囲には、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６が設けられている。
【００５５】
帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させるための帯電部材である。帯電ローラ１２は、例えば、金属シャフトの表面を、半導電性エピクロロヒドリンゴム層で被覆した構成となっている。帯電ローラ１２は、帯電電圧電源６１によって、例えば、−１２００〜０（Ｖ）の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、帯電ローラ１２に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「帯電電圧」と称する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１と当接しており、感光体ドラム１１との摩擦力により、感光体ドラム１１の回転に連れ回されて回転する。なお、図示例では、帯電ローラ１２の回転方向は、反時計周り方向となっている。
【００５６】
ＬＥＤヘッド１３は、前記した通り、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段である。ＬＥＤヘッド１３は、帯電ローラ１２と現像ローラ１４との間で、感光体ドラム１１と対向するように、配置されている。ＬＥＤヘッド１３は、上位装置２から送信される印刷データに基づいて、帯電ローラ１２によって一様に帯電された感光体ドラム１１の表面に、光を部分的に照射する。これによって、ＬＥＤヘッド１３は、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。なお、プリンタ１は、ＬＥＤヘッド１３の代わりに、レーザ光源等を用いる構成にすることもできる。
【００５７】
現像ローラ１４は、表面に、現像剤を担持する現像剤担持体である。現像ローラ１４は、感光体ドラム１１に現像剤を供給するために現像剤を担持する。現像ローラ１４は、例えば、金属シャフトの表面を、半導電性ウレタンゴム層で被覆した構成となっている。現像ローラ１４は、現像電圧電源６２によって、例えば、−４５０〜０（Ｖ）の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、現像ローラ１４に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「現像電圧」と称する。現像ローラ１４は、感光体ドラム１１と当接している。現像ローラ１４は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。これにより、現像ローラ１４は、トナーＴＮを現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部（以下、「現像部」と称する）に搬送し、トナーＴＮを感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像に付着させて、静電潜像をトナー像として現像（可視像化）する。なお、現像ローラ１４は、現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部の進行方向が互いに同じ向きになるように、現像ローラ１４と逆方向（図示例では、反時計周り方向）に回転する。現像ローラ１４は、感光体ドラム１１との相対速度や向きをかえて使用することもできる。
【００５８】
転写ローラ３４は、前記した通り、感光体ドラム１１の表面に形成された現像剤像を、用紙Ｐに転写するための転写部材である。転写ローラ３４は、金属シャフトの表面を、半導電性ウレタンスポンジ層で被覆した構成となっている。転写ローラ３４は、転写電圧電源６５によって、例えば、＋３０００（Ｖ）の電圧が印加されて、プラスに帯電する。以下、転写ローラ３４に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「転写電圧」と称する。転写ローラ３４は、感光体ドラム１１と当接している。転写ローラ３４は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。これにより、転写ローラ３４は、用紙Ｐを搬送しながら、感光体ドラム１１上のトナー像を引き寄せて、トナー像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写する。なお、図示例では、転写ローラ３４の回転方向は、反時計周り方向となっている。
【００５９】
クリーニングブレード１７は、トナー像の用紙Ｐへの転写後に、感光体ドラム１１の表面に付着している現像剤を回収するための現像剤回収部材である。クリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１と当接するように、配置されている。クリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１がクリーニングブレード１７と当接した状態で回転することにより、感光体ドラム１１の表面に付着したトナーＴＮを感光体ドラム１１から掻き落とす。クリーニングブレード１７は、ウレタンゴムによって構成されている。
【００６０】
供給ローラ１５は、現像ローラ１４にトナーＴＮを供給するための現像剤供給体である。供給ローラ１５は、金属シャフトの表面を、発泡した半導電性シリコンゴム層で被覆した構成となっている。供給ローラ１５は、現像ローラ１４に対して、押し込まれた状態で配置されている。供給ローラ１５は、供給電圧電源６３によって、現像ローラ１４と略同一の値の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、供給ローラ１５に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「供給電圧」と称する。供給ローラ１５は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。このとき、供給ローラ１５は、供給ローラ１５と現像ローラ１４との間の当接部（以下、「供給領域」と称する）の進行方向が互いに逆向きになるように、現像ローラ１４と同方向に回転する。
【００６１】
層形成ブレード１６は、現像ローラ１４の表面に付着したトナーＴＮの層厚を一定に調整して、トナーＴＮの薄層（以下、「トナー層」と称する）を現像ローラ１４上に形成する薄層形成器である。層形成ブレード１６は、金属材によって構成されており、先端が湾曲した形状となっている。層形成ブレード１６は、層形成電圧電源６４によって、現像ローラ１４と略同一の値の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、層形成ブレード１６に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「層形成電圧」と称する。
【００６２】
係る構成において、図１に示す例では、感光体ドラム１１は、時計周り方向に回転し、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、転写ローラ３４は、反時計周り方向に回転する。
【００６３】
なお、図２に示すように、現像装置１０は、電流測定部５１を有している。
電流測定部５１は、高圧電源６２（現像電圧電源６２）と現像ローラ１４との間の導電経路で、現像ローラ１４から高圧電源６２の方向に流れる電流Ｉ１（以下、「現像ローラ１４の導電経路で流れる電流Ｉ１」と称する）の値を測定する電流測定手段である。
【００６４】
また、図２に示すように、プリンタ１は、高圧電源６１〜６５を有している。なお、図２に示す例では、高圧電源６１〜６５は、それぞれが独立した構成要素となっているが、共通の構成要素として統合することも可能である。以下、高圧電源６１〜６５を総称する場合に、「高圧電源７７（図３及び図４参照）」と称する。
【００６５】
高圧電源６１は、感光体ドラム１１を帯電させるための高電圧を帯電ローラ１２に印加する電源である。以下、高圧電源６１を他の高圧電源６２，６３，６４，６５と区別する場合に、「帯電電圧電源６１」と称する。
【００６６】
高圧電源６２は、トナーＴＮを現像ローラ１４から感光体ドラム１１まで移動させるための高電圧を現像ローラ１４に印加する電源である。以下、高圧電源６２を他の高圧電源６１，６３，６４，６５と区別する場合に、「現像電圧電源６２」と称する。
【００６７】
高圧電源６３は、トナーＴＮを帯電させるための高電圧を供給ローラ１５に印加する電源である。以下、高圧電源６３を他の高圧電源６１，６２，６４，６５と区別する場合に、「供給電圧電源６３」と称する。
【００６８】
高圧電源６４は、トナー層を現像ローラ１４上に形成するための高電圧を層形成ブレード１６に印加する電源である。層形成ブレード１６は、電圧が印加されることによって、層形成ブレード１６を通過できるトナーＴＮの帯電量を選択したり、電圧をトナーＴＮにかけてトナーＴＮの摩擦帯電を促したりすることができる。高圧電源６４は、このような作用を得るために、高電圧を層形成ブレード１６に印加する。以下、高圧電源６４を他の高圧電源６１，６２，６３，６５と区別する場合に、「層形成電圧電源６４」と称する。
【００６９】
高圧電源６５は、トナー像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写させるための高電圧を転写ローラ３４に印加する電源である。以下、高圧電源６５を他の高圧電源６１，６２，６３，６４と区別する場合に、「転写電圧電源６５」と称する。
【００７０】
以下、図３〜図５を参照して、プリンタ１の制御系の構成につき説明する。
図３は、プリンタ１の制御系の構成を示している。図３に示すように、プリンタ１は、プリンタ１に対して、印刷データ及び制御コマンドを送信する上位装置２と接続されている。接続は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｉｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のケーブルやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークによって、行われる。
【００７１】
プリンタ１は、印刷制御部７１、主記憶部７２、高圧電源制御部７３、露光制御部７４、モータ制御部７５、環境測定部７６、電流測定部５１、高圧電源６１〜６５、ＬＥＤヘッド１３、及び、モータ７８を有している。
【００７２】
印刷制御部７１は、プリンタ１の全体の動作を制御して、印刷を実行する機能手段である。印刷制御部７１は、ＣＰＵや、インタフェース等によって構成されている。印刷制御部７１は、電流測定部５１、主記憶部７２、高圧電源制御部７３、露光制御部７４、モータ制御部７５、及び、環境測定部７６に接続されている。
【００７３】
なお、印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａとしても機能する。電圧条件決定部７１ａは、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６に印加する電圧を出力補正条件とし、その出力補正条件を決定する出力補正条件決定部である。
【００７４】
主記憶部７２は、制御条件を記憶する記憶手段である。主記憶部７２は、ＲＯＭや、ＲＡＭ等によって構成されている。主記憶部７２は、制御条件として、例えば、現像ローラ１４の周速Ｓ（ｍ／ｓ）、及び、現像ローラ１４の軸方向の長さＬ（ｍ）を記録している。なお、「周速Ｓ」は、「回転速度×軸径」によって算出される。
【００７５】
高圧電源制御部７３は、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４（図２参照）への印加電圧を制御する機能手段である。
露光制御部７４は、ＬＥＤヘッド１３の動作を制御する機能手段である。
モータ制御部７５は、感光体ドラム１１等を駆動するモータ７８の動作を制御する機能手段である。
環境測定部７６は、プリンタ１の使用環境の温度及び湿度を測定する測定手段である。
モータ７８は、感光体ドラム１１等を駆動する駆動源である。
【００７６】
図４は、プリンタ１の高圧電源周りの構成を示している。図４に示すように、プリンタ１は、高圧電源周りの構成として、高圧電源制御部７３を有している。高圧電源制御部７３は、帯電電圧制御部８１、現像電圧制御部８２、供給電圧制御部８３、層規制電圧制御部８４、及び、転写電圧制御部８５として機能する。
【００７７】
帯電電圧制御部８１は、帯電電圧電源６１から帯電ローラ１２への印加電圧を制御する機能手段である。
現像電圧制御部８２は、現像電圧電源６２から現像ローラ１４への印加電圧を制御する機能手段である。
供給電圧制御部８３は、供給電圧電源６３から供給ローラ１５への印加電圧を制御する機能手段である。
層規制電圧制御部８４は、層形成電圧電源６４から層形成ブレード１６への印加電圧を制御する機能手段である。
転写電圧制御部８５は、転写電圧電源６５から転写ローラ３４への印加電圧を制御する機能手段である。
【００７８】
図５は、電流測定部５１の詳細な構成を示している。
図５に示すように、電流測定部５１は、基準抵抗器Ｒ０、差動増幅回路９１、反転増幅回路９２、及び、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部９３を備えている。なお、差動増幅回路９１は、比較器９１ａ、及び、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６を備えている。また、反転増幅回路９２は、比較器９２ａ、及び、抵抗器Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７を備えている。
【００７９】
基準抵抗器Ｒ０は、図２に示す現像電圧電源６２と現像ローラ１４との間の導電経路の途中に接続される。基準抵抗器Ｒ０の抵抗値は、例えば、１０（ｋΩ）となっている。
【００８０】
基準抵抗器Ｒ０と現像ローラ１４との間の接続端には、抵抗器Ｒ１の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ１の他端は、比較器９１ａの反転入力端（−）に接続されている。また、基準抵抗器Ｒ０と現像電圧電源６２との間の接続端には、抵抗器Ｒ２の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ２の他端は、比較器９１ａの非反転入力端（＋）に接続されている。抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２の抵抗値は、それぞれ、例えば、１００（ｋΩ）となっている。
【００８１】
抵抗器Ｒ１の他端と比較器９１ａの反転入力端との間には、抵抗器Ｒ４の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ４の他端は、比較器９１ａの出力端に接続されている。抵抗器Ｒ４の抵抗値は、例えば、２００（ｋΩ）となっている。
【００８２】
抵抗器Ｒ２の他端と比較器９１ａの非反転入力端との間には、抵抗器Ｒ６の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ６の他端は、接地されている。抵抗器Ｒ６の抵抗値は、例えば、２００（ｋΩ）となっている。
【００８３】
比較器９１ａの出力端には、抵抗器Ｒ３の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ３の他端は、比較器９２ａの反転入力端（−）と接続されている。抵抗器Ｒ３の抵抗値は、例えば、１０（ｋΩ）となっている。
【００８４】
抵抗器Ｒ３の他端と比較器９２ａの反転入力端との間には、抵抗器Ｒ５の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ５の他端は、比較器９２ａの出力端に接続されている。抵抗器Ｒ５の抵抗値は、例えば、１００（ｋΩ）となっている。
【００８５】
比較器９２ａの非反転入力端との間には、抵抗器Ｒ７の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ７の他端は、接地されている。抵抗器Ｒ７の抵抗値は、例えば、１００（ｋΩ）となっている。
【００８６】
電流測定部５１は、基準抵抗器Ｒ０の両端の電圧を差動増幅回路９１によって差動増幅し、さらに、差動増幅回路９１の出力電圧を反転増幅回路９２によって反転増幅する。そして、電流測定部５１は、反転増幅回路９２の出力電圧をＡ／Ｄ変換部９３によってデジタル変換して、現像電圧制御部８２（図４参照）に出力する。図５に示される例では、例えば、１（μＡ）の電流が現像ローラ１４の導電経路で流れた場合に、基準抵抗器Ｒ０の両端の電圧が１０（ｍＶ）となる。電流測定部５１は、その基準抵抗器Ｒ０の両端にかかる電圧を差動増幅回路９１によって２倍に増幅し、さらに、反転増幅回路９２によって１０倍に増幅する。その結果、反転増幅回路９２の出力電圧は、２００（ｍＶ）となる。
【００８７】
＜画像形成装置の動作＞
係る構成において、プリンタ１は、現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚を適切に制御しながら、印刷処理を行う。
以下、図１を参照して、プリンタ１の動作につき説明する。
プリンタ１は、上位装置２から印刷データを受信すると、印刷処理を行う。このとき、プリンタ１は、帯電ローラ１２が感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するとともに、ＬＥＤヘッド１３が印刷データに基づいて発光して、帯電された感光体ドラム１１の表面を部分的に露光する。これにより、プリンタ１は、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。
【００８８】
また、このとき、プリンタ１は、供給ローラ１５がトナーＴＮを現像ローラ１４に供給するとともに、層形成ブレード１６が現像ローラ１４の表面に付着したトナーＴＮの層厚を一定に調整する。これにより、プリンタ１は、摩擦帯電されたトナー層を現像ローラ１４上に形成する。
【００８９】
そして、現像ローラ１４上に形成されたトナー層は、現像ローラ１４の回転に伴って、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）に到達すると、感光体ドラム１１と接触する。このとき、トナーＴＮは、静電効果によって、現像ローラ１４から感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像上に移動する。これによって、プリンタ１は、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像（可視像化）する。
【００９０】
この後、プリンタ１は、搬送ローラ３１及び転写ベルト３２によって用紙Ｐを搬送しながら、転写ローラ３４によってトナー像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写する。そして、プリンタ１は、定着装置２０によって用紙Ｐを加熱及び加圧して、トナー像を溶融させて、トナー像を用紙Ｐに定着させる。
【００９１】
＜汚れの発生を抑制するための構成＞
ところで、特許文献１に開示された画像形成装置は、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラム１１や、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６等）の物性値に変動があると、現像ローラ１４の表面に付着するトナーＴＮの過剰帯電や現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚の増大を十分に抑制することができず、その結果、現像に関する各部材の物性値の変動に起因して、汚れが発生する場合がある、という課題があった。
【００９２】
そこで、プリンタ１は、このような汚れの発生を抑制するために、現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とする場合に、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成となっている。
【００９３】
この「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、現像ローラ１４の表面に付着するトナーＴＮの過剰帯電や現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚の増大を抑制することができるように、以下の実験データに基づいて、導出された関係である。
【００９４】
以下、実験の詳細について、説明する。実験は、プリンタ１を用いて、現像ローラ１４に印加する電圧の値を変化させて、印刷濃度「０％ｄｕｔｙ」の印刷処理（すなわち、まったく印刷せずに、用紙Ｐの搬送のみを実行する通紙処理）を行い、その際に、用紙Ｐの表面に付着する汚れの有無を評価することによって、行った。
【００９５】
帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値は、それぞれ、例えば、以下の範囲で設定される。
・帯電ローラ１２ ：−１２００〜０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −４５０〜０（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ：現像ローラ１４と同電圧。
・層形成ブレード１６：現像ローラ１４と同電圧。
・転写ローラ３４ ：＋３０００（Ｖ）。
【００９６】
なお、実験では、プリンタ１は、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉが現像ローラ１４の導電経路で流れる電流Ｉ１（現像ローラ１４から現像電圧電源６２の方向に流れる電流Ｉ１）と等価な値の電流（すなわち、「Ｉ＝Ｉ１」）として測定できるように、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６の電位が略同電位に設定されていた。
【００９７】
具体的には、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値は、それぞれ、例えば、以下の値に設定されていた。なお、電圧値の許容範囲は、電圧の絶対値が１０００（Ｖ）を超過する場合に、±１０（Ｖ）に設定し、電圧の絶対値が１０００（Ｖ）以下の場合に、±５（Ｖ）に設定した（以下、同様）。
・帯電ローラ１２ ：−１２００±１０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −１９０±５（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ： −１９０±５（Ｖ）。
・層形成ブレード１６： −１９０±５（Ｖ）。
・転写ローラ３４ ：＋３０００±１０（Ｖ）。
【００９８】
なお、実験時のプリンタ１の使用環境は、温度が２０℃で、湿度が４０％であった。
また、実験は、プリンタ１の印刷速度を変更して、３通り行われた。その実験では、プリンタ１の印刷速度を、それぞれ、「０．０２（ｍ／ｓ）」、「０．１２（ｍ／ｓ）」、及び、「０．２０（ｍ／ｓ）」に設定した。
【００９９】
実験では、以上の設定において、プリンタ１は、坪量「８０（ｇ／ｍ２）」のＡ４サイズの標準紙（例えば、沖データ社製のＯＫＩエクセレントホワイト紙）を縦方向（４辺のうち、短い２辺が前端及び後端になる方向）に搬送して、「０％ｄｕｔｙ」で通紙処理を行った。
【０１００】
なお、「ｄｕｔｙ」は、印刷濃度を示している。「ｄｕｔｙ」は、用紙Ｐの印刷可能範囲に対して、全面ベタ印刷する場合（すなわち、面積率１００％で印刷する場合）に、値が１００％となる。「０％ｄｕｔｙ」は、まったく印刷せずに、用紙Ｐの搬送のみを実行する場合の印刷濃度となる。したがって、実験では、上位装置２は、「０％ｄｕｔｙ」の印刷データを、プリンタ１に送信している。
【０１０１】
プリンタ１は、マイナス帯電のトナーＴＮを用いて反転現像を行う場合に、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１の表面をマイナスに帯電させる。
【０１０２】
そして、プリンタ１は、印刷データに基づいて、ＬＥＤヘッド１３によって感光体ドラム１１の表面の印字部を露光して、印字部の電荷を中和する。すなわち、プリンタ１は、感光体ドラム１１の表面の印字部を露光部とし、その印字部の電位を、おおむねゼロとし、一方、感光体ドラム１１の非印字部を非露光部とし、その非印字部の電位を、帯電ローラ１２によって帯電されたマイナスの電位のままとする。ただし、実験では、印刷データが「０％ｄｕｔｙ」の印刷を指示する内容となっているため、ＬＥＤヘッド１３は、実際には、発光しない。
【０１０３】
プリンタ１は、トナーＴＮがマイナスに帯電されている場合で、かつ、マイナスの電圧が印加された現像ローラ１４のマイナスの電位と現像ローラ１４上に形成されたトナー層のマイナスの電位との和が感光体ドラム１１のマイナスの電位よりも大きくなる場合に、感光体ドラム１１側から現像ローラ１４側に向かう電界が形成される。
【０１０４】
すると、マイナスに帯電しているトナーＴＮは、形成された電界からクーロン力を受けて、現像ローラ１４から感光体ドラム１１に移動する。このとき、トナーＴＮが過剰帯電したり、現像ローラ１４上に形成されたトナー層の層厚が増大して規定された厚さを超えたりすると、汚れが発生する。
【０１０５】
ただし、プリンタ１は、汚れが発生しないための条件として、感光体ドラム１１の表面上の電位をＶｏｐｃ、現像ローラ１４の電位をＶｄｖ、及び、トナー層の電位をＶｔｏｎｅｒとし、以下の式１を満たす場合に、汚れが生じることはない。
｜Ｖｏｐｃ｜ ＞ ｜Ｖｄｖ＋Ｖｔｏｎｅｒ｜ ……（式１）
【０１０６】
なお、Ｖｄｖ及びＶｔｏｎｅｒの和とＶｏｐｃとの差分を「δＶ」とすると、式１から以下の式２が得られる。
δＶ＝｜Ｖｄｖ＋Ｖｔｏｎｅｒ｜−｜Ｖｏｐｃ｜ ＜ ０ ……（式２）
したがって、差分δＶは、「δＶ ＜ ０」の関係となっている。
【０１０７】
ここで、図６を参照して、電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）と差分δＶとの関係について考察する。なお、図６は、横軸を電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）とし、縦軸を差分δＶとして、通紙処理を行った場合の評価結果を図形出力したデータを示している。
【０１０８】
ここで、電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）は、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉを、「現像部の面積」で割った値である。なお、現像部の面積は、現像ローラ１４と感光体ドラム１１とが線接触していると見なした場合に、現像ローラ１４は、横方向に「Ｌ」の長さで接触しながら、１秒間に縦方向に「Ｓ×１」の距離を進むため、１秒間あたりの接触面積が「（Ｓ×１×Ｌ）」として算出される。したがって、電流密度Ｊは、以下の式３によって、その相当値を得ることができる。
Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×１×Ｌ）＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ） ……（式３）
【０１０９】
ここで、図６に示す評価結果データに対して最小二乗法を用いて線形近似を行うと、近似直線１を表す式として以下の近似式１が得られる。
δＶ＝−４．０×１０５×Ｊ＋１８０ ……（近似式１）
【０１１０】
さらに、ここで、「式２」及び「近似式１」の２式を用いると、以下の式４が得られる。
−４．０×１０５×Ｊ＋１８０ ＜ ０ ……（式４）
【０１１１】
この式４を変形すると、以下の電流密度Ｊに関する式５が得られる。
Ｊ ＜ −１８０／−４．０×１０５
Ｊ ＜ ４．５×１０−４ ……（式５）
【０１１２】
さらに、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」及び「式５」の２式を用いると、以下の式６が得られる。
Ｉ／（Ｓ×Ｌ） ＜ ４．５×１０−４
Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式６）
なお、電流Ｉは、マイナス帯電のトナーＴＮを現像ローラ１４から感光体ドラム１１に移動させるために、「０（Ｖ）」よりも高く設定される。そのため、電流Ｉに関する式として、以下の式６ｂが得られる。
０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式６ｂ）
【０１１３】
プリンタ１の印刷制御部７１は、汚れの発生を抑制するために、電流Ｉがこの式６ｂの関係を満たすように、現像に関する各部材への印加電圧を制御する必要がある。なお、本実施形態１では、電流Ｉは、電流Ｉ１と等価な値になる。
【０１１４】
ここで、図７を参照して、現像ローラ１４上に形成されたトナー層の層厚について考察する。なお、図７は、横軸を電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）とし、縦軸を現像ローラ１４上に形成されたトナー層を構成するトナーＴＮの単位面積あたりの重量（以下、「付着量」と称する）Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）として、通紙処理を行った場合の評価結果を図形出力したデータを示している。
【０１１５】
図７に示す評価結果データは、領域Ｒ１では、目立った汚れが発生しないものの、付着量Ｍが増加することを示している。そのため、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で、現像ローラ１４から感光体ドラム１１に移動するトナーＴＮの量が多くなる可能性がある。そこで、図７に示す評価結果データに対して最小二乗法を用いて線形近似を行うと、付着量Ｍがほとんど変化しない近似直線２を表す式として、以下の近似式２が得られ、また、付着量Ｍが大きく変化する近似直線３を表す式として、以下の近似式３が得られる。
Ｍ＝０．４３ ……（近似式２）
Ｍ＝１．３×１０３×Ｊ＋０．３６ ……（近似式３）
【０１１６】
さらに、近似式２及び近似式３の２式を用いると、以下の式７が得られる。
０．４３＝１．３×１０３×Ｊ＋０．３６
Ｊ＝５．３８×１０−５ ……（式７）
【０１１７】
したがって、図７を参照すると、電流密度Ｊが「５．３８×１０−５」（Ａ／ｍ２）よりも低い場合に、トナー層を構成するトナーＴＮの単位面積あたりの付着量Ｍの増加が発生しないことが分かる。よって、プリンタ１は、以下の式８の関係を満たしている場合に、付着量Ｍの増加が発生しなくなる。
Ｊ ＜ ５．３８×１０−５ ……（式８）
【０１１８】
ここで、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」及び「式８」の２式を用いると、以下の式９が得られる。
Ｉ ＜ ５．３８×１０−５×（Ｓ×Ｌ） ……（式９）
【０１１９】
ここで、図８を参照して、現像部の電位差によって発生する電流Ｉの値について考察する。なお、図８は、横軸を現像部の電位差（Ｖ）とし、縦軸を電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）として、通紙処理を行った場合の評価結果を図形出力したデータを示している。
【０１２０】
電流測定部５１は、現像部の電位差が０（Ｖ）である場合であっても、電流Ｉと等価な値の電流として電流Ｉ１を測定する。これは、トナーＴＮが感光体ドラム１１と現像ローラ１４との間で摩擦され、その摩擦によって電流Ｉｆが発生するからである。なお、摩擦によって流れる電流は、電位差を付けなくても流れる。そのため、このとき測定される電流Ｉは、電位差で生じる電流を「ΔＩ」とする場合に、「Ｉ＝Ｉｆ＋ΔＩ」となる。その結果、このとき測定される電流Ｉ１は、「Ｉ＞Ｉｆ」となり、電流Ｉｆよりも大きくなる。そのため、この場合に、電流測定部５１によって測定される電流Ｉ１と等価な値の電流である電流Ｉは、以下の式１０のようになる。
Ｉｆ ＜ Ｉ ……（式１０）
なお、電流Ｉｆは、「０（Ｖ）」よりも高くなる。そのため、電流Ｉｆに関する式として、以下の式１０ｂが得られる。
０ ＜ Ｉｆ ＜ Ｉ ……（式１０ｂ）
【０１２１】
ここで、「式６ｂ（０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ））」と「式１０ｂ」とを用いると、汚れの発生を抑制するための条件として、以下の式１１が得られる。
０ ＜ Ｉｆ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式１１）
【０１２２】
プリンタ１は、連続印刷を行う場合に、このようにして得られた式１１の条件に基づいて、図９に示すような制御を行う。これによって、プリンタ１は、汚れの発生を抑制することができる。
【０１２３】
なお、図９は、実施形態１に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
プリンタ１は、上位装置２から印刷データを受信すると、印刷処理を開始する。このとき、まず、印刷制御部７１は、定着装置２０（図１参照）への電圧印加の開始を高圧電源制御部７３（図３参照）に指示する。これに応答して、高圧電源制御部７３が、高圧電源７７に、定着装置２０への電圧印加を開始させる。
【０１２４】
次に、印刷制御部７１は、環境測定部７６に使用環境の温度及び湿度の測定を行わせる。環境測定部７６は、図示せぬ環境センサによってプリンタ１の使用環境の温度及び湿度を測定し、環境測定値を主記憶部７２に記憶させる。これによって、プリンタ１は、環境設定を行う（Ｓ１０５）。
【０１２５】
続いて、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて、主記憶部７２に初期値として予め登録された現像ローラ１４への印加電圧値に対する補正値を決定する。
【０１２６】
ここでは、主記憶部７２は、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値の初期値として、それぞれ、以下の値が予め設定されているものとして説明する。
・帯電ローラ１２ ：−１２００±１０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −１９０±５（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ： −１９０±５（Ｖ）。
・層形成ブレード１６： −１９０±５（Ｖ）。
・転写ローラ３４ ：＋３０００±１０（Ｖ）。
【０１２７】
なお、補正値の決定は、電圧条件決定部７１ａが、使用環境の温度及び湿度に対応して現像ローラ１４に印加する印加電圧値を規定するテーブルデータ（以下、「印加電圧テーブルデータ」と称する）を保持しており、その印加電圧テーブルを参照することによって、環境測定部７６によって測定された使用環境の温度及び湿度に基づいて、行われる。
【０１２８】
印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって現像ローラ１４への印加電圧値に対する補正値が決定されると、現像ローラ１４への印加電圧値に対して補正値を加算して、補正後の現像ローラ１４への印加電圧値を算出し、さらに、補正後の現像ローラ１４への印加電圧値と同一の電圧値を、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値とし、これら３つの補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１１０）。
【０１２９】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値（例えば、「−１９０（Ｖ）」）と同じ値となる。
【０１３０】
次に、印刷制御部７１は、所望の回転速度でのモータ７８の回転開始をモータ制御部７５に指示するとともに、主記憶部７２からＳ１１０で設定登録された３つの補正後の印加電圧値を読み出して、電圧印加の開始を高圧電源制御部７３に指示する。これに応答して、モータ制御部７５が、モータ７８の回転を開始させるとともに、高圧電源制御部７３が、主記憶部７２から読み出されたＳ１１０で設定登録された３つの補正後の印加電圧値に基づいて、高圧電源７７に、各部材１４，１５，１６への電圧印加を開始させる（Ｓ１１５）。なお、このとき、帯電ローラ１２には、主記憶部７２に予め登録された初期値の電圧（例えば、「−１２００（Ｖ）」）が印加される。
【０１３１】
そして、印刷制御部７１は、電流測定部５１によって、現像部で流れる電流Ｉと等価な値の電流として、電流Ｉ１の値を測定する（Ｓ１２０）。
【０１３２】
なお、プリンタ１は、好ましくは、たとえ電流Ｉ（ここでは、電流Ｉと等価な値の電流Ｉ１）を測定するときの電圧印加状態と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの電圧印加状態とが異なる場合であっても、電流Ｉを測定するときの現像部の電位差と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの現像部の電位差とが、等価になるようにするとよい。
【０１３３】
この点について、以下に詳述する。
現像部で流れる電流Ｉは、オームの法則により、Ｉ＝（Ｖ／Ｒ）として定義される。ここで、Ｖは電位差であるため、たとえ電流Ｉを測定するときの電圧印加状態と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの電圧印加状態とが異なる場合であっても成立する。
【０１３４】
例えば、仮に、以下の第１のケース及び第２のケースを想定するものとする。
（第１のケース）
・現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖ ：−３００（Ｖ）。
・感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃ ：−４５０（Ｖ）。
・現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）： １５０（Ｖ）。
（第２のケース）
・現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖ ：−２００（Ｖ）。
・感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃ ：−３５０（Ｖ）。
・現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）： １５０（Ｖ）。
【０１３５】
第１のケースでは、現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖが「−３００（Ｖ）」となっており、また、感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃが「−４５０（Ｖ）」となっている。そのため、第１のケースでは、現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）が「１５０（Ｖ）」となる。
【０１３６】
一方、第２のケースでは、現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖが「−２００（Ｖ）」となっており、また、感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃが「−３５０（Ｖ）」となっている。そのため、第２のケースでは、第１のケースと同様に、現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）が「１５０（Ｖ）」となる。
【０１３７】
したがって、第１のケース及び第２のケースでは、現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）が、ともに、「１５０（Ｖ）」となっており、等価な状態となっている。
【０１３８】
プリンタ１は、好ましくは、電流Ｉを測定するときの現像部の電位差と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの現像部の電位差とが、等価になるようにするとよい。
【０１３９】
印刷制御部７１は、電流測定部５１によって電流Ｉと等価な値の電流として電流Ｉ１の値が測定されると、主記憶部７２から現像ローラ１４の周速Ｓ及び現像ローラ１４の軸方向の長さＬの値を読み出し、電流測定部５１によって測定された電流Ｉ１の値を「Ｉ１＝Ｉ」と見なし、この電流Ｉの値を参照して、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」に基づいて、電流密度Ｊ（相当値）を算出し、算出された電流密度Ｊ（相当値）が式５によって規定された「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満であるか否かを判定する（Ｓ１２５）。
【０１４０】
Ｓ１２５の判定で、算出された電流密度Ｊ（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）以上である場合（“Ｎｏ”の場合）に、印刷制御部７１は、帯電電圧制御部８１（図４参照）に対して印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる指示を出力する（Ｓ１３０）。これに応答して、帯電電圧制御部８１は、帯電電圧電源６１から帯電ローラ１２に印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる。この後、処理は、Ｓ１１５に戻る。その結果、印刷制御部７１は、Ｓ１１５で、帯電電圧電源６１の電圧を降下させた状態でモータ７８を回転させて、Ｓ１２０で、再度、電流測定部５１によって、現像部で流れる電流Ｉと等価な値の電流として、電流Ｉ１の値を測定させる。
【０１４１】
一方、算出された電流密度Ｊ（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満である場合（“Ｙｅｓ”の場合）に、印刷制御部７１は、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて補正された、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値の電圧及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値の電圧を、それぞれ、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６に印加する。
【０１４２】
このとき、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定される現在の環境測定値に応じて、Ｓ１１０で主記憶部７２に設定登録された供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する各補正値を決定する。印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する補正値が決定されると、供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対して各補正値を加算して、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値を算出し、これら補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１３５）。
【０１４３】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値と同じ値となる。
【０１４４】
この後、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値が主記憶部７２に設定登録された補正後の印加電圧値となるように、高圧電源制御部７３に対して、電圧の補正指示を出力する。これに応答して、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値を変化させる。
【０１４５】
したがって、プリンタ１は、電流測定時に、所定の電圧を各部材１２，１４，１５，１６に印加し、その後も、現像に関する各部材に電圧を印加し続けて、電流密度Ｊ（相当値）が閾値「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）を下回った場合に、各部材１５，１６への印加電圧値を変化させて、印刷を開始する。
【０１４６】
この後、プリンタ１は、一連の印刷動作を行った後に（Ｓ１４０）、処理を終了する。プリンタ１は、以上の制御を行うことにより、現像に関する各部材の物性値の変動があっても、印刷時に汚れが発生せず、良好な画像が得られる。
【０１４７】
本発明において、電流Ｉの値（ここでは、電流測定部５１によって、電流Ｉと等価な値の電流として測定される電流Ｉ１の値）に基づいて、環境測定値により得られる現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６へ印加する電圧の値を同時に変化させるフィードバック制御を行ってもよい。特に、帯電ローラ１２の印加電圧は、一般的に、帯電ローラ１２の印加電圧の絶対値が現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６の印加電圧の絶対値に比べて大きいため、制御範囲が大きくなる。そのため、帯電ローラ１２の印加電圧は、フィードバック制御することが好ましい。
【０１４８】
なお、電流Ｉの値の測定は、印刷ジョブ毎に実施することは好ましくない。なぜなら、電流Ｉの値の測定の際に、現像ローラ１４上に形成されたトナー層のトナーＴＮは、層形成ブレード１６、感光体ドラム１１、及び、供給ローラ１５と摩擦され続けるため、負荷がかかり、劣化してしまうからである。さらに、単位時間あたりの印刷枚数のスループットが低下する問題もあるからである。
【０１４９】
したがって、電流Ｉの値の測定は、長期間（例えば、６時間以上）使用されずに放置された場合や、電源が投入された直後の場合、前回の電流Ｉの測定からの印刷枚数が１００枚を超えた場合、及び、トナーカートリッジを交換した場合等に実施するのが好ましい。
【０１５０】
以上の通り、実施形態１に係るプリンタ１によれば、現像剤担持体である現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とした場合に、現像部で流れる電流Ｉ１が「０ ＜ Ｉｆ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係（式１０ｂ及び式１１参照）を満たす値に設定されることにより、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラム１１や、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６等）の物性値に変動があっても、感光体ドラム１１の非露光部へのトナーＴＮの付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制することができる。その結果、プリンタ１によれば、印刷時に、汚れのない良好な画像を得ることができる。しかも、プリンタ１によれば、電圧印加手段６２，６３，６４が現像ローラ１４と供給ローラ１５と層形成ブレード１６とに印加する電圧の値を略同一にすることによって、電流測定部５１が電流Ｉ１を電流Ｉと等価な電流として測定することができる。
【０１５１】
なお、「Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、トナーＴＮの特性によって変化する可能性がある。例えば、トナーＴＮが例えば「１０６Ω・ｃｍ」程度の体積抵抗率しか有していない導電性の現像剤であれば、電流が流れ易くなるため、係数「４．５×１０４」の値が小さくなる。しかしながら、トナーＴＮが一般的な「１０１０（Ω・ｃｍ）」以上の体積抵抗率を有する絶縁性の現像剤であれば、この関係を満たす。
また、「Ｉｆ ＜ Ｉ」という関係は、電流Ｉｆが摩擦によって必ず生じるため、トナーＴＮの特性を変えても成立する。
【０１５２】
［実施形態２］
画像形成装置は、画像品質の更なる向上のために、供給ローラ１５から現像ローラ１４へのトナーＴＮの供給量の調整や、トナー層を形成する際にトナーＴＮの帯電量を増加させることが望まれる。そのため、本実施形態２では、プリンタ１Ｂとして、現像ローラ１４と供給ローラ１５との間、及び、現像ローラ１４と層形成ブレード１６との間に、電位差を設けた構成とする。
【０１５３】
以下、図１０を参照して、本実施形態２に係るプリンタ１Ｂの構成につき説明する。図１０は、実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【０１５４】
図１０に示すように、本実施形態２に係るプリンタ１Ｂは、現像ローラ１４の導電経路で流れる電流Ｉ１を測定する電流測定部５１に加え、電流測定部５２，５３を有する構成となっている。
【０１５５】
電流測定部５２は、供給電圧電源６３と供給ローラ１５との間の導電経路で、供給ローラ１５から供給電圧電源６３の方向に流れる電流Ｉ２（以下、「供給ローラ１５の導電経路で流れる電流Ｉ２」と称する）の値を測定する電流測定部である。
【０１５６】
電流測定部５３は、層形成電圧電源６４と層形成ブレード１６との間の導電経路で、層形成ブレード１６から層形成電圧電源６４の方向に流れる電流Ｉ３（以下、「層形成ブレード１６の導電経路で流れる電流Ｉ３」と称する）の値を測定する電流測定部である。
【０１５７】
以下、電流測定部５１，５２，５３を区別する場合に、それぞれを、「第１電流測定部５１」、「第２電流測定部５２」、及び、「第３電流測定部５３」と称する。第２電流測定部５２及び第３電流測定部５３の構成は、図５に示す第１電流測定部５１の構成と同一である。プリンタ１Ｂのその他の構成は、図１に示すプリンタ１の構成と同一である。
【０１５８】
図１１は、実施形態２に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、第２電流測定部５２及び第３電流測定部５３は、それぞれ、印刷制御部７１に接続されている。
【０１５９】
＜汚れの発生を抑制するための構成＞
プリンタ１Ｂは、現像に関する各部材の物性値の変動に起因する汚れの発生を抑制するために、現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とする場合に、電流Ｉ１、Ｉ２，Ｉ３が、「（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３） ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成となっている。
【０１６０】
この「（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３） ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、現像ローラ１４の表面に付着するトナーＴＮの過剰帯電や現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚の増大を抑制することができるように、以下の理論に基づいて、導出された関係である。
【０１６１】
一般的なマイナス帯電のトナーＴＮを用いたプリンタ１Ｂは、感光体ドラム１１の非印字部の表面電位をＶｏｐｃ、現像ローラ１４に印加する電圧をＶｄｖ、供給ローラ１５に印加する電圧をＶｓｐ、及び、層形成ブレード１６に印加する電圧をＶｂ１とする場合に、以下の式１２、式１３、及び、式１４の関係を満たしている。
Ｖｏｐｃ ＜ Ｖｄｖ ……（式１２）
Ｖｓｐ ＜ Ｖｄｖ ……（式１３）
Ｖｂ１ ＜ Ｖｄｖ ……（式１４）
【０１６２】
そのため、第１電流測定部５１によって測定される電流を「Ｉ１」とし、第２電流測定部５２によって測定される電流を「Ｉ２」とし、第３電流測定部５３によって測定される電流を「Ｉ３」とすると、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉは、第１電流測定部５１によって測定される電流Ｉ１と第２電流測定部５２によって測定される電流Ｉ２、及び、第３電流測定部５３によって測定される電流Ｉ３の和となる。したがって、現像部で流れる電流Ｉは、以下の式１５で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３ ……（式１５）
【０１６３】
ここで、「式６ｂ（０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ））」及び「式１５」の２式を用いると、以下の式１６が得られる。
Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式１６）
【０１６４】
この式１６を変形すると、以下の式１７が得られる。
（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｓ×Ｌ） ＜ ４．５×１０−４ ……（式１７）
【０１６５】
ここで、電流密度をＪ２とすると、電流密度Ｊ２は、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」の関係から、以下の式１８によって、その相当値を得ることができる。
Ｊ２＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｓ×Ｌ） ……（式１８）
【０１６６】
そして、「式１７」及び「式１８」の２式を用いると、以下の式１９が得られる。
Ｊ２ ＜ ４．５×１０−４ ……（式１９）
【０１６７】
プリンタ１Ｂは、連続印刷を行う場合に、このようにして得られた式１９の条件に基づいて、図１２に示すような制御を行う。これによって、プリンタ１Ｂは、汚れの発生を抑制することができる。
【０１６８】
なお、図１２は、実施形態２に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
プリンタ１Ｂは、上位装置２から印刷データを受信すると、印刷処理を開始する。このとき、まず、印刷制御部７１は、定着装置２０（図１参照）への電圧印加の開始を高圧電源制御部７３（図３参照）に指示する。これに応答して、高圧電源制御部７３が、高圧電源７７に、定着装置２０への電圧印加を開始させる。
【０１６９】
次に、印刷制御部７１は、環境測定部７６に使用環境の温度及び湿度の測定を行わせる。環境測定部７６は、環境センサによってプリンタ１Ｂの使用環境の温度及び湿度を測定し、環境測定値を主記憶部７２に記憶させる。これによって、プリンタ１Ｂは、環境設定を行う（Ｓ１０５）。
【０１７０】
続いて、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて、主記憶部７２に初期値として予め登録された、現像ローラ１４への印加電圧値、供給ローラ１５への印加電圧値、及び、層形成ブレード１６への印加電圧値のそれぞれに対する補正値を決定する。
【０１７１】
ここでは、主記憶部７２は、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値の初期値として、それぞれ、以下の値が予め設定されているものとして説明する。
・帯電ローラ１２ ：−１２００±１０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −１９０±５（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ： −３２０±５（Ｖ）。
・層形成ブレード１６： −３２０±５（Ｖ）。
・転写ローラ３４ ：＋３０００±１０（Ｖ）。
【０１７２】
なお、補正値の決定は、電圧条件決定部７１ａが、印加電圧テーブルデータとして、使用環境の温度及び湿度に対応して、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６のそれぞれに印加する印加電圧値を規定するテーブルデータを保持しており、その印加電圧テーブルを参照することによって、環境測定部７６によって測定された使用環境の温度及び湿度に基づいて、行われる。
【０１７３】
印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６のそれぞれの印加電圧値に対する補正値が決定されると、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６のそれぞれの印加電圧値に対して各補正値を加算して、補正後の現像ローラ１４への印加電圧値、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値、及び、補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値を算出し、これら３つの補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１１１）。
【０１７４】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値と同じ値となる。
【０１７５】
次に、印刷制御部７１は、所望の回転速度でのモータ７８の回転開始をモータ制御部７５に指示するとともに、主記憶部７２からＳ１１１で設定登録された３つの補正後の印加電圧値を読み出して、電圧印加の開始を高圧電源制御部７３に指示する。これに応答して、モータ制御部７５が、モータ７８の回転を開始させるとともに、高圧電源制御部７３が、主記憶部７２から読み出されたＳ１１１で設定登録された３つの補正後の印加電圧値に基づいて、高圧電源７７に、各部材１４，１５，１６への電圧印加を開始させる（Ｓ１１６）。なお、このとき、帯電ローラ１２には、主記憶部７２に予め登録された初期値の電圧（例えば、「−１２００（Ｖ）」）が印加される。
【０１７６】
そして、印刷制御部７１は、第１電流測定部５１、第２電流測定部５２、及び、第３電流測定部５３によって現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６の各導電経路で流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を測定する（Ｓ１２１）。
【０１７７】
印刷制御部７１は、第１電流測定部５１、第２電流測定部５２、及び、第３電流測定部５３によって電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の各値が測定されると、主記憶部７２から現像ローラ１４の周速Ｓ及び現像ローラ１４の軸方向の長さＬの値を読み出し、電流測定部５１，５２，５３によって測定された電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の各値を参照して、「式１８（Ｊ２＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｓ×Ｌ））」に基づいて、電流密度Ｊ２（相当値）を算出し、算出された電流密度Ｊ２が式１９によって規定された「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満であるか否かを判定する（Ｓ１２６）。
【０１７８】
Ｓ１２６の判定で、算出された電流密度Ｊ２（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）以上である場合（“Ｎｏ”の場合）に、印刷制御部７１は、帯電電圧制御部８１（図４参照）に対して印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる指示を出力する（Ｓ１３０）。これに応答して、帯電電圧制御部８１は、帯電電圧電源６１から帯電ローラ１２に印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる。この後、処理は、Ｓ１１６に戻る。その結果、印刷制御部７１は、Ｓ１１６で、帯電電圧電源６１の電圧を降下させた状態でモータ７８を回転させて、Ｓ１２１で、再度、電流測定部５１，５２，５３によって電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を測定させる。
【０１７９】
一方、算出された電流密度Ｊ２（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満である場合（“Ｙｅｓ”の場合）に、印刷制御部７１は、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて補正された、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値の電圧及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値の電圧を、それぞれ、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６に印加する。
【０１８０】
このとき、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定される現在の環境測定値に応じて、Ｓ１１１で主記憶部７２に設定登録された供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する各補正値を決定する。印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する各補正値が決定されると、現像ローラ１４、供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対して各補正値を加算して、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値を算出し、これら補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１３６）。
【０１８１】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値と同じ値となる。
【０１８２】
この後、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値が主記憶部７２に設定登録された補正後の印加電圧値となるように、高圧電源制御部７３に対して、電圧の補正指示を出力する。これに応答して、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値を変化させる。
【０１８３】
したがって、プリンタ１Ｂは、電流測定時に、所定の電圧を各部材１２，１４，１５，１６に印加し、その後も、現像に関する各部材に電圧を印加し続けて、電流密度Ｊ２（相当値）が閾値「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）を下回った場合に、各部材１５，１６への印加電圧値を変化させて、印刷を開始する。
【０１８４】
この後、プリンタ１Ｂは、一連の印刷動作を行った後に（Ｓ１４０）、処理を終了する。プリンタ１Ｂは、以上の制御を行うことにより、現像に関する各部材の物性値の変動があっても、印刷時に汚れが発生せず、良好な画像が得られる。
【０１８５】
プリンタ１Ｂは、現像ローラ１４と供給ローラ１５との間の電位差、及び、現像ローラ１４と層形成ブレード１６との間の電位差が変化しないように、これらの電位差を固定して、第１電流測定部５１によって測定される電流Ｉ１の値から、環境測定値により得られる現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６への印加電圧を同時に変化させるフィードバック制御を行ってもよい。例えば、プリンタ１Ｂは、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６への当初の印加電圧が、それぞれ、「−２００（Ｖ）」、「−３００（Ｖ）」、及び、「−３００（Ｖ）」である場合に、これらを、「−３００（Ｖ）」、「−４００（Ｖ）」、及び、「−４００（Ｖ）」のように変化させるフィードバック制御を行ってもよい。特に、帯電ローラ１２の印加電圧は、実施形態１と同様に、フィードバック制御することが好ましい。
【０１８６】
なお、実施形態１と同様に、電流Ｉの値の測定は、印刷ジョブ毎に実施することは好ましくない。なぜなら、電流Ｉの値の測定の際に、現像ローラ１４上に形成されたトナー層のトナーＴＮは、層形成ブレード１６、感光体ドラム１１、及び、供給ローラ１５と摩擦され続けるため、負荷がかかり、劣化してしまうからである。さらに、単位時間あたりの印刷枚数のスループットが低下する問題もあるからである。
【０１８７】
したがって、電流Ｉの値の測定は、長期間（例えば、６時間以上）使用されずに放置された場合や、電源が投入された直後の場合、前回の電流Ｉの測定からの印刷枚数が１００枚を超えた場合、及び、トナーカートリッジを交換した場合等に実施するのが好ましい。
【０１８８】
以上の通り、実施形態２に係るプリンタ１Ｂによれば、現像部で流れる電流Ｉを、第１電流測定部５１、第２電流測定部５２、及び、第３電流測定部５３によって、「Ｉ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）」として測定することができる。そのため、プリンタ１Ｂによれば、現像剤担持体である現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とした場合に、電流Ｉ１と電流Ｉ２と電流Ｉ３とが「０ ＜ Ｉｆ ＜ （Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３） ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係（式１０ｂ及び式１７参照）を満たす値に設定されることにより、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラム１１や、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６等）の物性値に変動があっても、感光体ドラム１１の非露光部へのトナーＴＮの付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制することができる。その結果、プリンタ１Ｂによれば、印刷時に、汚れのない良好な画像を得ることができる。
【０１８９】
本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
例えば、本発明は、プリンタに限らず、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ等の電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置に用いることができる。
【符号の説明】
【０１９０】
１ 画像形成装置（プリンタ）
２ 上位装置
６ 搬送路
１０ 現像装置
１１ 感光体ドラム（像担持体）
１２ 帯電ローラ（帯電部材）
１３ ＬＥＤヘッド（露光装置）
１４ 現像ローラ（現像剤担持体）
１５ 供給ローラ（現像剤供給体）
１６ 層形成ブレード（薄層形成器）
１７ クリーニングブレード（現像剤回収部材）
２０ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ ヒータ
２３ 加圧ローラ
２４ サーミスタ
３１ 搬送ローラ
３２ 転写ベルト
３３ａ ドライブローラ
３３ｂ 従動ローラ
３４ 転写ローラ（転写部材）
３５ａ，３５ｂ 走行ガイド
３６ 転写ベルトクリーニングブレード
３７ 廃棄トナータンク
４１ 用紙カセット
５１ 電流測定部（第１電流測定部）
５２ 電流測定部（第２電流測定部）
５３ 電流測定部（第３電流測定部）
６１ 高圧電源（帯電電圧電源）
６２ 高圧電源（現像電圧電源）
６３ 高圧電源（供給電圧電源）
６４ 高圧電源（層形成電圧電源）
６５ 高圧電源（転写電圧電源）
７１ 印刷制御部
７１ａ 電圧条件決定部
７２ 主記憶部
７３ 高圧電源制御部
７４ 露光制御部
７５ モータ制御部
７６ 環境測定部
７８ モータ
８１ 帯電電圧制御部
８２ 現像電圧制御部
８３ 供給電圧制御部
８４ 層規制電圧制御部
８５ 転写電圧制御部
９１ 差動増幅回路
９２ 反転増幅回路
９３ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉｆ 電流
Ｊ 電流密度
Ｌ 現像ローラの軸方向の長さ
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｓ 現像ローラの周速
ＴＮ トナー（現像剤）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する画像形成装置、及び、当該画像形成装置に搭載される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置としては、例えば、プリンタや、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ等がある。なお、「ＭＦＰ」とは、Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒの略称で、プリンタにファクシミリ機能やスキャナ機能、コピー機能等を付加した装置である。
【０００３】
電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置は、内部に、感光体ドラムを有している。感光体ドラムは、表面に静電潜像が形成される像担持体である。「感光体ドラム」は、円筒状の金属製のパイプの表面に、感光体層が形成された構成となっている。
【０００４】
感光体ドラムの周囲には、帯電ローラ、露光装置、及び、現像ローラが設けられている。「帯電ローラ」は、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電部材である。「露光装置」は、印刷データに基づいて、感光体ドラムの表面を部分的に露光して、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する静電潜像書込手段である。「現像ローラ」は、現像剤を感光体ドラムに供給して、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像剤像として現像（可視像化）する現像剤担持体である。
【０００５】
現像ローラの周囲には、供給ローラ及び層形成ブレードが設けられている。「供給ローラ」は、現像剤を現像ローラに供給する現像剤供給体である。「層形成ブレード」は、供給ローラから現像ローラに供給された現像剤の層厚を一定に調整して、現像剤の薄層（以下、「現像剤層」と称する）を現像ローラ上に形成する薄層形成器である。層形成ブレードは、現像ローラの表面に当接された状態で配置されている。
【０００６】
画像形成装置は、感光体ドラムを一方向（例えば、時計周り方向）に回転させるとともに、帯電ローラ、現像ローラ、及び、供給ローラを他方向（例えば、反時計回り方向）に回転させる。
【０００７】
このとき、画像形成装置は、帯電ローラが感光体ドラムの表面を一様に帯電するとともに、露光装置の発光素子が印刷データに基づいて発光して、帯電された感光体ドラムの表面を部分的に露光する。これにより、画像形成装置は、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。
【０００８】
また、このとき、画像形成装置は、供給ローラが現像剤を現像ローラに供給するとともに、層形成ブレードが現像ローラの表面に付着した現像剤の層厚を一様に調整する。これにより、画像形成装置は、摩擦帯電された現像剤層を現像ローラ上に形成する。
【０００９】
そして、画像形成装置は、さらに、現像ローラを回転させることにより、現像ローラ上に形成された現像剤層を、感光体ドラムと接触させる。このとき、現像剤は、静電効果によって、現像ローラから感光体ドラムの表面に形成された静電潜像上に移動する。これによって、画像形成装置は、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像剤像として現像（可視像化）する。
【００１０】
この後、画像形成装置は、現像剤像を感光体ドラムから記録媒体に転写し、さらに、記録媒体を加熱及び加圧して、現像剤像を溶融させて、現像剤像を記録媒体に定着させる。
【００１１】
このような画像形成装置は、１乃至複数の高圧電源が、独立又は共通して、帯電ローラ、現像ローラ、供給ローラ、及び、層形成ブレードに接続されている。そして、１乃至複数の高圧電源は、プラス又はマイナスの電圧を、帯電ローラ、現像ローラ、供給ローラ、及び、層形成ブレードに印加している。
【００１２】
ところで、現像剤は、感光体ドラムの露光装置によって露光されていない部分（以下、「感光体ドラムの非露光部」と称する）に付着すると、「汚れ」として記録媒体に定着する。感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着は、例えば、現像ローラの表面に付着する現像剤が過剰帯電したり、現像ローラ上に形成される現像剤層の層厚が増大して規定された厚さを超えたりすることによって、発生する。
【００１３】
そこで、従来の画像形成装置は、汚れの発生を抑制するために、使用環境の温度及び湿度、並びに、現像ローラと感光体ドラムとの間で流れる電流の値（以下、「現像部の電流値」と称する）をそれぞれ測定して、実験的に得られた電圧補正テーブルを参照して、使用環境の温度及び湿度、並びに、現像部の電流値に応じて、現像ローラ、供給ローラ、及び、層形成ブレードに印加する電圧の値を決定している（例えば、特許文献１参照）。これにより、従来の画像形成装置は、各部材に印加する電圧の補正を行って、現像ローラの表面に付着する現像剤の過剰帯電や現像ローラ上に形成される現像剤層の層厚の増大を抑制し、もって、感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−８５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に開示された画像形成装置は、実験的に得られた電圧補正テーブルを参照して、各部材に印加する電圧の補正を行っている。そのため、特許文献１に開示された画像形成装置は、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラムや、現像ローラ、供給ローラ、層形成ブレード等）の物性値に変動があると、現像ローラの表面に付着する現像剤の過剰帯電や現像ローラ上に形成される現像剤層の層厚の増大を十分に抑制することができず、その結果、現像に関する各部材の物性値の変動に起因して、汚れが発生する場合がある、という課題があった。
【００１６】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制する画像形成装置、及び、当該画像形成装置に搭載される現像装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、第１発明は、電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する画像形成装置であって、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面を部分的に露光して、前記像担持体の表面に前記静電潜像を形成する露光装置と、前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器と、前記帯電部材と前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに、それぞれ、同一極性の所定の電圧を印加する電圧印加手段とを有し、前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成とする。
【００１８】
この画像形成装置は、現像剤担持体の周速をＳとし、現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、像担持体と現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成となっている。
【００１９】
「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、現像ローラ（現像剤担持体）の表面に付着する現像剤の過剰帯電や現像ローラの表面に形成される現像剤の層厚の増大を抑制することができるように、実験データに基づいて、導出された関係である。そのため、第１発明に係る画像形成装置は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、感光体ドラム（像担持体）の非露光部への現像剤の付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、第２発明は、電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置に搭載される現像装置であって、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器とを有し、前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成とする。
【００２１】
この現像装置は、第１発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置である。したがって、第２発明は、第１発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明によれば、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、感光体ドラムの非露光部への現像剤の付着を防止することができる。これにより、汚れの発生を抑制する画像形成装置を提供することができる。
また、第２発明によれば、第１発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（１）である。
【図２】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（２）である。
【図３】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（３）である。
【図４】実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図（４）である。
【図５】実施形態１に用いる電流測定部の構成を示す図である。
【図６】実施形態１に係る画像形成装置の実験結果を示すグラフ（１）である。
【図７】実施形態１に係る画像形成装置の実験結果を示すグラフ（２）である。
【図８】実施形態１に係る画像形成装置の実験結果を示すグラフ（３）である。
【図９】実施形態１に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す図（１）である。
【図１１】実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す図（２）である。
【図１２】実施形態２に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２５】
［実施形態１］
＜画像形成装置の構成＞
以下、図１〜図４を参照して、本実施形態１に係る画像形成装置の構成につき説明する。なお、図１〜図４は、それぞれ、実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【００２６】
画像形成装置１は、電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する装置である。ここでは、画像形成装置１としてタンデム型の直接転写方式のカラープリンタを想定して説明する。以下、画像形成装置１を「プリンタ１」と称する。また、ここでは、「画像形成」を「印刷」と称する場合がある。
【００２７】
以下、図１及び図２を参照して、プリンタ１の機構系の構成につき説明する。
図１は、プリンタ１の全体の構成を示している。図１に示すように、プリンタ１は、内部に、用紙Ｐ（図２参照）やＯＨＰシート等の記録媒体が搬送される搬送路６と、搬送路６に沿って記録媒体を搬送するための複数の搬送ローラ３１とを有している。なお、ここでは、記録媒体として用紙Ｐを想定して説明する。
【００２８】
搬送路６の主要経路は、略Ｓ字状に形成されており、プリンタ１の内部の下方側に設けられた用紙カセット４１とプリンタ１の天板の上に設けられたスタッカ４２とを接続している。
【００２９】
用紙カセット４１は、記録媒体としての用紙Ｐ（図２参照）を収容する収容庫である。用紙カセット４１は、プリンタ１に対して搭載（装着及び取り外し）が自在な構成となっている。
【００３０】
スタッカ４２は、印刷済みの用紙Ｐを集積する集積部である。なお、「印刷済み」とは、後記する定着装置２０によって用紙Ｐへの現像剤像の定着処理が行われた状態を意味している。
【００３１】
搬送路６は、一部が転写ベルト３２によって構成されている。転写ベルト３２は、用紙Ｐを搬送するための搬送手段である。転写ベルト３２は、ドライブローラ３３ａ及び従動ローラ３３ｂによって、走行自在に張架されている。転写ベルト３２は、ドライブローラ３３ａが回転することにより、矢印方向に向けて走行する。このとき、従動ローラ３３ｂは、転写ベルト３２の走行に連れ回されて回転する。
【００３２】
プリンタ１は、従動ローラ３３ｂの周囲に、転写ベルトクリーニングブレード３６及び廃棄現像剤タンク３７を有している。
【００３３】
転写ベルトクリーニングブレード３６は、転写ベルト３２の表面に付着した現像剤を除去するためのクリーニング部材である。転写ベルトクリーニングブレード３６は、転写ベルト３２を介して従動ローラ３３ｂと対向するように、設けられている。転写ベルトクリーニングブレード３６は、転写ベルト３２が転写ベルトクリーニングブレード３６と当接した状態で走行することにより、転写ベルト３２の表面に付着した現像剤を転写ベルト３２から掻き落とす。
【００３４】
廃棄現像剤タンク３７は、転写ベルトクリーニングブレード３６によって掻き落とされた現像剤を収容する収容部である。
【００３５】
プリンタ１は、転写ベルト３２の上に、現像装置１０を有している。また、プリンタ１は、転写ベルト３２の内周に、転写部材としての転写ローラ３４を有している。さらに、プリンタ１は、転写ベルト３２の下流側に、定着装置２０を有している。なお、ここでは、「下流」は、用紙Ｐの搬送方向を基準にしている。
【００３６】
現像装置１０は、内部に設けられた感光体ドラム１１（図２参照）の表面に、現像剤像を形成する装置である。現像装置１０は、プリンタ１に対して搭載（装着及び取り外し）が自在な構成となっている。現像装置１０の詳細な構成については、後記する。
【００３７】
なお、図１に示す例では、プリンタ１は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色に対応して、４つの現像装置１０を有している。４つの現像装置１０は、転写ベルト３２の上に、転写ベルト３２の走行方向に沿って、並べて配置されている。４つの現像装置１０は、内部に収容される現像剤の色が異なる以外は、同じ構成となっている。以下、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色に対応する構成要素を区別する場合に、各構成要素に与えられた符号の末尾に、英文字「Ｋ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」を付して説明する。
【００３８】
転写ローラ３４は、現像装置１０の感光体ドラム１１（図２参照）の表面に形成された現像剤像を、用紙Ｐに転写するための転写部材である。転写ローラ３４は、転写ベルト３２を介して現像装置１０の感光体ドラム１１と対向するように、設けられている。プリンタ１は、現像装置１０が感光体ドラム１１の表面に現像剤像を形成すると、転写ローラ３４が転写ベルト３２及び用紙Ｐを介して現像剤像を引き寄せる。これにより、プリンタ１は、現像剤像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写する。
【００３９】
なお、図１に示す例では、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃを有している。そのため、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに対応して４つの転写ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃを有している。
【００４０】
定着装置２０は、現像装置１０の感光体ドラム１１（図２参照）上に形成され、転写ローラ３４によって感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写された現像剤像を、用紙Ｐに定着させる装置である。定着装置２０は、用紙Ｐを加熱及び加圧して、現像剤像を溶融させることにより、現像剤像を用紙Ｐに定着させる。定着装置２０は、加熱ローラ２１、ヒータ２２、加圧ローラ２３、及び、サーミスタ２４を備えている。
【００４１】
加熱ローラ２１は、用紙Ｐを加熱するための部材である。加熱ローラ２１は、例えば、アルミニウムによって構成された中空円筒状の芯金の表面を、シリコンゴムによって構成された耐熱弾性層で被覆し、さらに、耐熱弾性層をＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブで被覆することによって、形成される。
【００４２】
ヒータ２２は、加熱ローラ２１を加熱するための加熱手段である。ヒータ２２は、例えば、ハロゲンランプによって構成されており、加熱ローラ２１の芯金の内部に配置される。
【００４３】
加圧ローラ２３は、用紙Ｐを加圧するための部材である。加圧ローラ２３は、例えば、アルミニウムによって構成された円筒状の芯金の表面を、シリコンゴムによって構成された耐熱弾性層で被覆し、さらに、耐熱弾性層をＰＦＡチューブで被覆することによって、形成される。加圧ローラ２３は、搬送路６を介して加熱ローラ２１と対向するように、設けられている。加圧ローラ２３は、加熱ローラ２１との間に、用紙Ｐを圧接する圧接部が形成される。
【００４４】
サーミスタ２４は、加熱ローラ２１の表面温度を測定する測定手段である。サーミスタ２４は、加熱ローラ２１の近傍に、加熱ローラ２１と非接触な状態で配置されている。
【００４５】
本実施形態１では、プリンタ１は、ローラ方式の定着装置２０を用いている。しかしながら、プリンタ１は、ベルトを使用したベルト方式、又は、フィルムを使用したフィルム方式、発光エネルギーを利用するフラッシュ方式等の定着装置２０を用いることもできる。
【００４６】
なお、ローラ方式又はベルト方式の定着装置２０は、オイル供給ローラや、オイル補給シート、オイルタンク等のオイル補給機構を備えたオイル補給定着方式の構成にすることもできる。この場合に、定着装置２０は、加熱ローラやベルト等にオイルを補給し、積極的にホットオフセット現象が発生するのを防止することができる。また、オイルは、特定の材料に限定する必要はないが、好ましくは、シリコンオイルや鉱物オイル等のうち、比較的粘度の低いものがよい。
【００４７】
さらに、定着装置２０は、オイルレス定着方式の構成にすることもできる。この場合に、定着装置２０は、オイルを補給することなく、ホットオフセット現象が発生するのを防止することができる。
【００４８】
なお、図１に示す例では、搬送路６は、定着装置２０の下流で、用紙Ｐをスタッカ４２に搬送するための排出経路６ａと、両面印刷時に用紙Ｐを反転させて現像装置１０Ｋの手前の位置に戻すための反転経路６ｂとに分岐している。また、反転経路６ｂは、さらに、用紙Ｐを反転用空間６ｃに一時的に繰り出すための一時繰出経路６ｂａと、用紙Ｐを反転用空間６ｃから現像装置１０Ｋの手前の位置に戻すための戻し経路６ｂｂとに分岐している。なお、「反転用空間６ｃ」は、用紙Ｐを反転させるために設けられた空間である。反転用空間６ｃは、転写ベルト３２と用紙カセット４１との間に、設けられている。「戻し経路６ｂｂ」は、その反転用空間６ｃの上方に、設けられている。用紙Ｐは、一旦、反転用空間６ｃに搬送された後に、戻し経路６ｂｂに搬送されることによって、反転された状態となる。
【００４９】
排出経路６ａと反転経路６ｂとの分岐箇所には、可動式の用紙走行ガイド３５ａが設けられている。プリンタ１は、用紙走行ガイド３５ａの向きを切り替えることによって、用紙Ｐの走行経路を排出経路６ａ及び反転経路６ｂのいずれか一方に切り替える。また、反転経路６ｂの一時繰出経路６ｂａと戻し経路６ｂｂとの分岐箇所には、可動式の用紙走行ガイド３５ｂが設けられている。プリンタ１は、両面印刷時に、反転経路６ｂが開放されるように、用紙走行ガイド３５ａの向きを上方向に向けるとともに、反転経路６ｂの一時繰出経路６ｂａが開放されるように、用紙走行ガイド３５ｂの向きを下方向に向けた状態で、用紙Ｐを搬送して、用紙Ｐを反転用空間６ｃに一旦搬送する。この後、プリンタ１は、反転経路６ｂの一時繰出経路６ｂａと戻し経路６ｂｂとが連結されるように、用紙走行ガイド３５ｂの向きを上方向に向けた状態で、用紙Ｐを搬送して、用紙Ｐを反転用空間６ｃから現像装置１０Ｋの手前の位置に戻す。
【００５０】
なお、プリンタ１は、現像装置１０の感光体ドラム１１（図２参照）の周囲に、露光装置１３を有している。露光装置１３は、上位装置２（図３参照）から送信される印刷データに基づいて、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段である。露光装置１３は、印刷データに基づいて、一様に帯電された感光体ドラム１１の表面に、光を部分的に照射する。これによって、露光装置１３は、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。ここでは、露光装置１３としてＬＥＤヘッドを想定して説明する。以下、露光装置１３を「ＬＥＤヘッド１３」と称する場合もある。
【００５１】
なお、図１に示す例では、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃを有している。そのため、プリンタ１は、４つの現像装置１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに対応して４つのＬＥＤヘッド１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃを有している。
【００５２】
以下、図２を参照して、現像装置１０の詳細な構成につき説明する。なお、ここでは、現像剤として、以下の特性のトナーＴＮを用いるものとして、説明する。以下、現像剤を「トナーＴＮ」と称する。トナーＴＮは、粉砕法により得られた平均粒子径が「５．８（μｍ）」程度の樹脂粒子となっている。トナーＴＮは、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、内部添加剤として帯電制御剤、離型剤、及び、着色剤を用い、外部添加剤としてシリカを用いている。トナーＴＮは、一般的な「１０１０（Ω・ｃｍ）」以上の体積抵抗率を有する絶縁性の現像剤となっている。ここでは、プリンタ１は、マイナス帯電のトナーＴＮを用いて、反転現像を行うものとする。
【００５３】
図２は、現像装置１０の構成を示している。図２に示すように、現像装置１０は、感光体ドラム１１を有している。感光体ドラム１１は、表面に、静電潜像及び現像剤像が形成される像担持体である。感光体ドラム１１は、中空円筒状の導電性支持体の表面を、光導電層で被覆することによって、形成される。導電性支持体は、例えば、アルミニウム等の金属材によって構成されている。光導電層は、電荷発生層と電荷輸送層とが順次積層された有機系感光体によって構成されている。感光体ドラム１１は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。なお、図示例では、感光体ドラム１１の回転方向は、時計周り方向となっている。
【００５４】
その感光体ドラム１１の周囲には、帯電ローラ１２、ＬＥＤヘッド１３、現像ローラ１４、転写ローラ３４、及び、クリーニングブレード１７が設けられている。さらに、現像ローラ１４の周囲には、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６が設けられている。
【００５５】
帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させるための帯電部材である。帯電ローラ１２は、例えば、金属シャフトの表面を、半導電性エピクロロヒドリンゴム層で被覆した構成となっている。帯電ローラ１２は、帯電電圧電源６１によって、例えば、−１２００〜０（Ｖ）の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、帯電ローラ１２に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「帯電電圧」と称する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１と当接しており、感光体ドラム１１との摩擦力により、感光体ドラム１１の回転に連れ回されて回転する。なお、図示例では、帯電ローラ１２の回転方向は、反時計周り方向となっている。
【００５６】
ＬＥＤヘッド１３は、前記した通り、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段である。ＬＥＤヘッド１３は、帯電ローラ１２と現像ローラ１４との間で、感光体ドラム１１と対向するように、配置されている。ＬＥＤヘッド１３は、上位装置２から送信される印刷データに基づいて、帯電ローラ１２によって一様に帯電された感光体ドラム１１の表面に、光を部分的に照射する。これによって、ＬＥＤヘッド１３は、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。なお、プリンタ１は、ＬＥＤヘッド１３の代わりに、レーザ光源等を用いる構成にすることもできる。
【００５７】
現像ローラ１４は、表面に、現像剤を担持する現像剤担持体である。現像ローラ１４は、感光体ドラム１１に現像剤を供給するために現像剤を担持する。現像ローラ１４は、例えば、金属シャフトの表面を、半導電性ウレタンゴム層で被覆した構成となっている。現像ローラ１４は、現像電圧電源６２によって、例えば、−４５０〜０（Ｖ）の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、現像ローラ１４に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「現像電圧」と称する。現像ローラ１４は、感光体ドラム１１と当接している。現像ローラ１４は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。これにより、現像ローラ１４は、トナーＴＮを現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部（以下、「現像部」と称する）に搬送し、トナーＴＮを感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像に付着させて、静電潜像をトナー像として現像（可視像化）する。なお、現像ローラ１４は、現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部の進行方向が互いに同じ向きになるように、現像ローラ１４と逆方向（図示例では、反時計周り方向）に回転する。現像ローラ１４は、感光体ドラム１１との相対速度や向きをかえて使用することもできる。
【００５８】
転写ローラ３４は、前記した通り、感光体ドラム１１の表面に形成された現像剤像を、用紙Ｐに転写するための転写部材である。転写ローラ３４は、金属シャフトの表面を、半導電性ウレタンスポンジ層で被覆した構成となっている。転写ローラ３４は、転写電圧電源６５によって、例えば、＋３０００（Ｖ）の電圧が印加されて、プラスに帯電する。以下、転写ローラ３４に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「転写電圧」と称する。転写ローラ３４は、感光体ドラム１１と当接している。転写ローラ３４は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。これにより、転写ローラ３４は、用紙Ｐを搬送しながら、感光体ドラム１１上のトナー像を引き寄せて、トナー像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写する。なお、図示例では、転写ローラ３４の回転方向は、反時計周り方向となっている。
【００５９】
クリーニングブレード１７は、トナー像の用紙Ｐへの転写後に、感光体ドラム１１の表面に付着している現像剤を回収するための現像剤回収部材である。クリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１と当接するように、配置されている。クリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１がクリーニングブレード１７と当接した状態で回転することにより、感光体ドラム１１の表面に付着したトナーＴＮを感光体ドラム１１から掻き落とす。クリーニングブレード１７は、ウレタンゴムによって構成されている。
【００６０】
供給ローラ１５は、現像ローラ１４にトナーＴＮを供給するための現像剤供給体である。供給ローラ１５は、金属シャフトの表面を、発泡した半導電性シリコンゴム層で被覆した構成となっている。供給ローラ１５は、現像ローラ１４に対して、押し込まれた状態で配置されている。供給ローラ１５は、供給電圧電源６３によって、現像ローラ１４と略同一の値の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、供給ローラ１５に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「供給電圧」と称する。供給ローラ１５は、駆動用の図示せぬギヤを備えており、ギヤを介して伝達されるモータ７８（図３参照）からの回転駆動力によって回転する。このとき、供給ローラ１５は、供給ローラ１５と現像ローラ１４との間の当接部（以下、「供給領域」と称する）の進行方向が互いに逆向きになるように、現像ローラ１４と同方向に回転する。
【００６１】
層形成ブレード１６は、現像ローラ１４の表面に付着したトナーＴＮの層厚を一定に調整して、トナーＴＮの薄層（以下、「トナー層」と称する）を現像ローラ１４上に形成する薄層形成器である。層形成ブレード１６は、金属材によって構成されており、先端が湾曲した形状となっている。層形成ブレード１６は、層形成電圧電源６４によって、現像ローラ１４と略同一の値の電圧が印加されて、マイナスに帯電する。以下、層形成ブレード１６に印加する電圧を他の電圧と区別する場合に、「層形成電圧」と称する。
【００６２】
係る構成において、図１に示す例では、感光体ドラム１１は、時計周り方向に回転し、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、転写ローラ３４は、反時計周り方向に回転する。
【００６３】
なお、図２に示すように、現像装置１０は、電流測定部５１を有している。
電流測定部５１は、高圧電源６２（現像電圧電源６２）と現像ローラ１４との間の導電経路で、現像ローラ１４から高圧電源６２の方向に流れる電流Ｉ１（以下、「現像ローラ１４の導電経路で流れる電流Ｉ１」と称する）の値を測定する電流測定手段である。
【００６４】
また、図２に示すように、プリンタ１は、高圧電源６１〜６５を有している。なお、図２に示す例では、高圧電源６１〜６５は、それぞれが独立した構成要素となっているが、共通の構成要素として統合することも可能である。以下、高圧電源６１〜６５を総称する場合に、「高圧電源７７（図３及び図４参照）」と称する。
【００６５】
高圧電源６１は、感光体ドラム１１を帯電させるための高電圧を帯電ローラ１２に印加する電源である。以下、高圧電源６１を他の高圧電源６２，６３，６４，６５と区別する場合に、「帯電電圧電源６１」と称する。
【００６６】
高圧電源６２は、トナーＴＮを現像ローラ１４から感光体ドラム１１まで移動させるための高電圧を現像ローラ１４に印加する電源である。以下、高圧電源６２を他の高圧電源６１，６３，６４，６５と区別する場合に、「現像電圧電源６２」と称する。
【００６７】
高圧電源６３は、トナーＴＮを帯電させるための高電圧を供給ローラ１５に印加する電源である。以下、高圧電源６３を他の高圧電源６１，６２，６４，６５と区別する場合に、「供給電圧電源６３」と称する。
【００６８】
高圧電源６４は、トナー層を現像ローラ１４上に形成するための高電圧を層形成ブレード１６に印加する電源である。層形成ブレード１６は、電圧が印加されることによって、層形成ブレード１６を通過できるトナーＴＮの帯電量を選択したり、電圧をトナーＴＮにかけてトナーＴＮの摩擦帯電を促したりすることができる。高圧電源６４は、このような作用を得るために、高電圧を層形成ブレード１６に印加する。以下、高圧電源６４を他の高圧電源６１，６２，６３，６５と区別する場合に、「層形成電圧電源６４」と称する。
【００６９】
高圧電源６５は、トナー像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写させるための高電圧を転写ローラ３４に印加する電源である。以下、高圧電源６５を他の高圧電源６１，６２，６３，６４と区別する場合に、「転写電圧電源６５」と称する。
【００７０】
以下、図３〜図５を参照して、プリンタ１の制御系の構成につき説明する。
図３は、プリンタ１の制御系の構成を示している。図３に示すように、プリンタ１は、プリンタ１に対して、印刷データ及び制御コマンドを送信する上位装置２と接続されている。接続は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｉｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のケーブルやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークによって、行われる。
【００７１】
プリンタ１は、印刷制御部７１、主記憶部７２、高圧電源制御部７３、露光制御部７４、モータ制御部７５、環境測定部７６、電流測定部５１、高圧電源６１〜６５、ＬＥＤヘッド１３、及び、モータ７８を有している。
【００７２】
印刷制御部７１は、プリンタ１の全体の動作を制御して、印刷を実行する機能手段である。印刷制御部７１は、ＣＰＵや、インタフェース等によって構成されている。印刷制御部７１は、電流測定部５１、主記憶部７２、高圧電源制御部７３、露光制御部７４、モータ制御部７５、及び、環境測定部７６に接続されている。
【００７３】
なお、印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａとしても機能する。電圧条件決定部７１ａは、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６に印加する電圧を出力補正条件とし、その出力補正条件を決定する出力補正条件決定部である。
【００７４】
主記憶部７２は、制御条件を記憶する記憶手段である。主記憶部７２は、ＲＯＭや、ＲＡＭ等によって構成されている。主記憶部７２は、制御条件として、例えば、現像ローラ１４の周速Ｓ（ｍ／ｓ）、及び、現像ローラ１４の軸方向の長さＬ（ｍ）を記録している。なお、「周速Ｓ」は、「回転速度×軸径」によって算出される。
【００７５】
高圧電源制御部７３は、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４（図２参照）への印加電圧を制御する機能手段である。
露光制御部７４は、ＬＥＤヘッド１３の動作を制御する機能手段である。
モータ制御部７５は、感光体ドラム１１等を駆動するモータ７８の動作を制御する機能手段である。
環境測定部７６は、プリンタ１の使用環境の温度及び湿度を測定する測定手段である。
モータ７８は、感光体ドラム１１等を駆動する駆動源である。
【００７６】
図４は、プリンタ１の高圧電源周りの構成を示している。図４に示すように、プリンタ１は、高圧電源周りの構成として、高圧電源制御部７３を有している。高圧電源制御部７３は、帯電電圧制御部８１、現像電圧制御部８２、供給電圧制御部８３、層規制電圧制御部８４、及び、転写電圧制御部８５として機能する。
【００７７】
帯電電圧制御部８１は、帯電電圧電源６１から帯電ローラ１２への印加電圧を制御する機能手段である。
現像電圧制御部８２は、現像電圧電源６２から現像ローラ１４への印加電圧を制御する機能手段である。
供給電圧制御部８３は、供給電圧電源６３から供給ローラ１５への印加電圧を制御する機能手段である。
層規制電圧制御部８４は、層形成電圧電源６４から層形成ブレード１６への印加電圧を制御する機能手段である。
転写電圧制御部８５は、転写電圧電源６５から転写ローラ３４への印加電圧を制御する機能手段である。
【００７８】
図５は、電流測定部５１の詳細な構成を示している。
図５に示すように、電流測定部５１は、基準抵抗器Ｒ０、差動増幅回路９１、反転増幅回路９２、及び、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部９３を備えている。なお、差動増幅回路９１は、比較器９１ａ、及び、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６を備えている。また、反転増幅回路９２は、比較器９２ａ、及び、抵抗器Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７を備えている。
【００７９】
基準抵抗器Ｒ０は、図２に示す現像電圧電源６２と現像ローラ１４との間の導電経路の途中に接続される。基準抵抗器Ｒ０の抵抗値は、例えば、１０（ｋΩ）となっている。
【００８０】
基準抵抗器Ｒ０と現像ローラ１４との間の接続端には、抵抗器Ｒ１の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ１の他端は、比較器９１ａの反転入力端（−）に接続されている。また、基準抵抗器Ｒ０と現像電圧電源６２との間の接続端には、抵抗器Ｒ２の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ２の他端は、比較器９１ａの非反転入力端（＋）に接続されている。抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２の抵抗値は、それぞれ、例えば、１００（ｋΩ）となっている。
【００８１】
抵抗器Ｒ１の他端と比較器９１ａの反転入力端との間には、抵抗器Ｒ４の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ４の他端は、比較器９１ａの出力端に接続されている。抵抗器Ｒ４の抵抗値は、例えば、２００（ｋΩ）となっている。
【００８２】
抵抗器Ｒ２の他端と比較器９１ａの非反転入力端との間には、抵抗器Ｒ６の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ６の他端は、接地されている。抵抗器Ｒ６の抵抗値は、例えば、２００（ｋΩ）となっている。
【００８３】
比較器９１ａの出力端には、抵抗器Ｒ３の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ３の他端は、比較器９２ａの反転入力端（−）と接続されている。抵抗器Ｒ３の抵抗値は、例えば、１０（ｋΩ）となっている。
【００８４】
抵抗器Ｒ３の他端と比較器９２ａの反転入力端との間には、抵抗器Ｒ５の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ５の他端は、比較器９２ａの出力端に接続されている。抵抗器Ｒ５の抵抗値は、例えば、１００（ｋΩ）となっている。
【００８５】
比較器９２ａの非反転入力端との間には、抵抗器Ｒ７の一端が接続されている。その抵抗器Ｒ７の他端は、接地されている。抵抗器Ｒ７の抵抗値は、例えば、１００（ｋΩ）となっている。
【００８６】
電流測定部５１は、基準抵抗器Ｒ０の両端の電圧を差動増幅回路９１によって差動増幅し、さらに、差動増幅回路９１の出力電圧を反転増幅回路９２によって反転増幅する。そして、電流測定部５１は、反転増幅回路９２の出力電圧をＡ／Ｄ変換部９３によってデジタル変換して、現像電圧制御部８２（図４参照）に出力する。図５に示される例では、例えば、１（μＡ）の電流が現像ローラ１４の導電経路で流れた場合に、基準抵抗器Ｒ０の両端の電圧が１０（ｍＶ）となる。電流測定部５１は、その基準抵抗器Ｒ０の両端にかかる電圧を差動増幅回路９１によって２倍に増幅し、さらに、反転増幅回路９２によって１０倍に増幅する。その結果、反転増幅回路９２の出力電圧は、２００（ｍＶ）となる。
【００８７】
＜画像形成装置の動作＞
係る構成において、プリンタ１は、現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚を適切に制御しながら、印刷処理を行う。
以下、図１を参照して、プリンタ１の動作につき説明する。
プリンタ１は、上位装置２から印刷データを受信すると、印刷処理を行う。このとき、プリンタ１は、帯電ローラ１２が感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するとともに、ＬＥＤヘッド１３が印刷データに基づいて発光して、帯電された感光体ドラム１１の表面を部分的に露光する。これにより、プリンタ１は、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。
【００８８】
また、このとき、プリンタ１は、供給ローラ１５がトナーＴＮを現像ローラ１４に供給するとともに、層形成ブレード１６が現像ローラ１４の表面に付着したトナーＴＮの層厚を一定に調整する。これにより、プリンタ１は、摩擦帯電されたトナー層を現像ローラ１４上に形成する。
【００８９】
そして、現像ローラ１４上に形成されたトナー層は、現像ローラ１４の回転に伴って、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）に到達すると、感光体ドラム１１と接触する。このとき、トナーＴＮは、静電効果によって、現像ローラ１４から感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像上に移動する。これによって、プリンタ１は、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像（可視像化）する。
【００９０】
この後、プリンタ１は、搬送ローラ３１及び転写ベルト３２によって用紙Ｐを搬送しながら、転写ローラ３４によってトナー像を感光体ドラム１１から用紙Ｐに転写する。そして、プリンタ１は、定着装置２０によって用紙Ｐを加熱及び加圧して、トナー像を溶融させて、トナー像を用紙Ｐに定着させる。
【００９１】
＜汚れの発生を抑制するための構成＞
ところで、特許文献１に開示された画像形成装置は、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラム１１や、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６等）の物性値に変動があると、現像ローラ１４の表面に付着するトナーＴＮの過剰帯電や現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚の増大を十分に抑制することができず、その結果、現像に関する各部材の物性値の変動に起因して、汚れが発生する場合がある、という課題があった。
【００９２】
そこで、プリンタ１は、このような汚れの発生を抑制するために、現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とする場合に、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成となっている。
【００９３】
この「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、現像ローラ１４の表面に付着するトナーＴＮの過剰帯電や現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚の増大を抑制することができるように、以下の実験データに基づいて、導出された関係である。
【００９４】
以下、実験の詳細について、説明する。実験は、プリンタ１を用いて、現像ローラ１４に印加する電圧の値を変化させて、印刷濃度「０％ｄｕｔｙ」の印刷処理（すなわち、まったく印刷せずに、用紙Ｐの搬送のみを実行する通紙処理）を行い、その際に、用紙Ｐの表面に付着する汚れの有無を評価することによって、行った。
【００９５】
帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値は、それぞれ、例えば、以下の範囲で設定される。
・帯電ローラ１２ ：−１２００〜０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −４５０〜０（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ：現像ローラ１４と同電圧。
・層形成ブレード１６：現像ローラ１４と同電圧。
・転写ローラ３４ ：＋３０００（Ｖ）。
【００９６】
なお、実験では、プリンタ１は、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉが現像ローラ１４の導電経路で流れる電流Ｉ１（現像ローラ１４から現像電圧電源６２の方向に流れる電流Ｉ１）と等価な値の電流（すなわち、「Ｉ＝Ｉ１」）として測定できるように、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６の電位が略同電位に設定されていた。
【００９７】
具体的には、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値は、それぞれ、例えば、以下の値に設定されていた。なお、電圧値の許容範囲は、電圧の絶対値が１０００（Ｖ）を超過する場合に、±１０（Ｖ）に設定し、電圧の絶対値が１０００（Ｖ）以下の場合に、±５（Ｖ）に設定した（以下、同様）。
・帯電ローラ１２ ：−１２００±１０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −１９０±５（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ： −１９０±５（Ｖ）。
・層形成ブレード１６： −１９０±５（Ｖ）。
・転写ローラ３４ ：＋３０００±１０（Ｖ）。
【００９８】
なお、実験時のプリンタ１の使用環境は、温度が２０℃で、湿度が４０％であった。
また、実験は、プリンタ１の印刷速度を変更して、３通り行われた。その実験では、プリンタ１の印刷速度を、それぞれ、「０．０２（ｍ／ｓ）」、「０．１２（ｍ／ｓ）」、及び、「０．２０（ｍ／ｓ）」に設定した。
【００９９】
実験では、以上の設定において、プリンタ１は、坪量「８０（ｇ／ｍ２）」のＡ４サイズの標準紙（例えば、沖データ社製のＯＫＩエクセレントホワイト紙）を縦方向（４辺のうち、短い２辺が前端及び後端になる方向）に搬送して、「０％ｄｕｔｙ」で通紙処理を行った。
【０１００】
なお、「ｄｕｔｙ」は、印刷濃度を示している。「ｄｕｔｙ」は、用紙Ｐの印刷可能範囲に対して、全面ベタ印刷する場合（すなわち、面積率１００％で印刷する場合）に、値が１００％となる。「０％ｄｕｔｙ」は、まったく印刷せずに、用紙Ｐの搬送のみを実行する場合の印刷濃度となる。したがって、実験では、上位装置２は、「０％ｄｕｔｙ」の印刷データを、プリンタ１に送信している。
【０１０１】
プリンタ１は、マイナス帯電のトナーＴＮを用いて反転現像を行う場合に、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１の表面をマイナスに帯電させる。
【０１０２】
そして、プリンタ１は、印刷データに基づいて、ＬＥＤヘッド１３によって感光体ドラム１１の表面の印字部を露光して、印字部の電荷を中和する。すなわち、プリンタ１は、感光体ドラム１１の表面の印字部を露光部とし、その印字部の電位を、おおむねゼロとし、一方、感光体ドラム１１の非印字部を非露光部とし、その非印字部の電位を、帯電ローラ１２によって帯電されたマイナスの電位のままとする。ただし、実験では、印刷データが「０％ｄｕｔｙ」の印刷を指示する内容となっているため、ＬＥＤヘッド１３は、実際には、発光しない。
【０１０３】
プリンタ１は、トナーＴＮがマイナスに帯電されている場合で、かつ、マイナスの電圧が印加された現像ローラ１４のマイナスの電位と現像ローラ１４上に形成されたトナー層のマイナスの電位との和が感光体ドラム１１のマイナスの電位よりも大きくなる場合に、感光体ドラム１１側から現像ローラ１４側に向かう電界が形成される。
【０１０４】
すると、マイナスに帯電しているトナーＴＮは、形成された電界からクーロン力を受けて、現像ローラ１４から感光体ドラム１１に移動する。このとき、トナーＴＮが過剰帯電したり、現像ローラ１４上に形成されたトナー層の層厚が増大して規定された厚さを超えたりすると、汚れが発生する。
【０１０５】
ただし、プリンタ１は、汚れが発生しないための条件として、感光体ドラム１１の表面上の電位をＶｏｐｃ、現像ローラ１４の電位をＶｄｖ、及び、トナー層の電位をＶｔｏｎｅｒとし、以下の式１を満たす場合に、汚れが生じることはない。
｜Ｖｏｐｃ｜ ＞ ｜Ｖｄｖ＋Ｖｔｏｎｅｒ｜ ……（式１）
【０１０６】
なお、Ｖｄｖ及びＶｔｏｎｅｒの和とＶｏｐｃとの差分を「δＶ」とすると、式１から以下の式２が得られる。
δＶ＝｜Ｖｄｖ＋Ｖｔｏｎｅｒ｜−｜Ｖｏｐｃ｜ ＜ ０ ……（式２）
したがって、差分δＶは、「δＶ ＜ ０」の関係となっている。
【０１０７】
ここで、図６を参照して、電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）と差分δＶとの関係について考察する。なお、図６は、横軸を電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）とし、縦軸を差分δＶとして、通紙処理を行った場合の評価結果を図形出力したデータを示している。
【０１０８】
ここで、電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）は、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉを、「現像部の面積」で割った値である。なお、現像部の面積は、現像ローラ１４と感光体ドラム１１とが線接触していると見なした場合に、現像ローラ１４は、横方向に「Ｌ」の長さで接触しながら、１秒間に縦方向に「Ｓ×１」の距離を進むため、１秒間あたりの接触面積が「（Ｓ×１×Ｌ）」として算出される。したがって、電流密度Ｊは、以下の式３によって、その相当値を得ることができる。
Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×１×Ｌ）＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ） ……（式３）
【０１０９】
ここで、図６に示す評価結果データに対して最小二乗法を用いて線形近似を行うと、近似直線１を表す式として以下の近似式１が得られる。
δＶ＝−４．０×１０５×Ｊ＋１８０ ……（近似式１）
【０１１０】
さらに、ここで、「式２」及び「近似式１」の２式を用いると、以下の式４が得られる。
−４．０×１０５×Ｊ＋１８０ ＜ ０ ……（式４）
【０１１１】
この式４を変形すると、以下の電流密度Ｊに関する式５が得られる。
Ｊ ＜ −１８０／−４．０×１０５
Ｊ ＜ ４．５×１０−４ ……（式５）
【０１１２】
さらに、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」及び「式５」の２式を用いると、以下の式６が得られる。
Ｉ／（Ｓ×Ｌ） ＜ ４．５×１０−４
Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式６）
なお、電流Ｉは、マイナス帯電のトナーＴＮを現像ローラ１４から感光体ドラム１１に移動させるために、「０（Ｖ）」よりも高く設定される。そのため、電流Ｉに関する式として、以下の式６ｂが得られる。
０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式６ｂ）
【０１１３】
プリンタ１の印刷制御部７１は、汚れの発生を抑制するために、電流Ｉがこの式６ｂの関係を満たすように、現像に関する各部材への印加電圧を制御する必要がある。なお、本実施形態１では、電流Ｉは、電流Ｉ１と等価な値になる。
【０１１４】
ここで、図７を参照して、現像ローラ１４上に形成されたトナー層の層厚について考察する。なお、図７は、横軸を電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）とし、縦軸を現像ローラ１４上に形成されたトナー層を構成するトナーＴＮの単位面積あたりの重量（以下、「付着量」と称する）Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）として、通紙処理を行った場合の評価結果を図形出力したデータを示している。
【０１１５】
図７に示す評価結果データは、領域Ｒ１では、目立った汚れが発生しないものの、付着量Ｍが増加することを示している。そのため、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で、現像ローラ１４から感光体ドラム１１に移動するトナーＴＮの量が多くなる可能性がある。そこで、図７に示す評価結果データに対して最小二乗法を用いて線形近似を行うと、付着量Ｍがほとんど変化しない近似直線２を表す式として、以下の近似式２が得られ、また、付着量Ｍが大きく変化する近似直線３を表す式として、以下の近似式３が得られる。
Ｍ＝０．４３ ……（近似式２）
Ｍ＝１．３×１０３×Ｊ＋０．３６ ……（近似式３）
【０１１６】
さらに、近似式２及び近似式３の２式を用いると、以下の式７が得られる。
０．４３＝１．３×１０３×Ｊ＋０．３６
Ｊ＝５．３８×１０−５ ……（式７）
【０１１７】
したがって、図７を参照すると、電流密度Ｊが「５．３８×１０−５」（Ａ／ｍ２）よりも低い場合に、トナー層を構成するトナーＴＮの単位面積あたりの付着量Ｍの増加が発生しないことが分かる。よって、プリンタ１は、以下の式８の関係を満たしている場合に、付着量Ｍの増加が発生しなくなる。
Ｊ ＜ ５．３８×１０−５ ……（式８）
【０１１８】
ここで、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」及び「式８」の２式を用いると、以下の式９が得られる。
Ｉ ＜ ５．３８×１０−５×（Ｓ×Ｌ） ……（式９）
【０１１９】
ここで、図８を参照して、現像部の電位差によって発生する電流Ｉの値について考察する。なお、図８は、横軸を現像部の電位差（Ｖ）とし、縦軸を電流密度Ｊ（Ａ／ｍ２）として、通紙処理を行った場合の評価結果を図形出力したデータを示している。
【０１２０】
電流測定部５１は、現像部の電位差が０（Ｖ）である場合であっても、電流Ｉと等価な値の電流として電流Ｉ１を測定する。これは、トナーＴＮが感光体ドラム１１と現像ローラ１４との間で摩擦され、その摩擦によって電流Ｉｆが発生するからである。なお、摩擦によって流れる電流は、電位差を付けなくても流れる。そのため、このとき測定される電流Ｉは、電位差で生じる電流を「ΔＩ」とする場合に、「Ｉ＝Ｉｆ＋ΔＩ」となる。その結果、このとき測定される電流Ｉ１は、「Ｉ＞Ｉｆ」となり、電流Ｉｆよりも大きくなる。そのため、この場合に、電流測定部５１によって測定される電流Ｉ１と等価な値の電流である電流Ｉは、以下の式１０のようになる。
Ｉｆ ＜ Ｉ ……（式１０）
なお、電流Ｉｆは、「０（Ｖ）」よりも高くなる。そのため、電流Ｉｆに関する式として、以下の式１０ｂが得られる。
０ ＜ Ｉｆ ＜ Ｉ ……（式１０ｂ）
【０１２１】
ここで、「式６ｂ（０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ））」と「式１０ｂ」とを用いると、汚れの発生を抑制するための条件として、以下の式１１が得られる。
０ ＜ Ｉｆ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式１１）
【０１２２】
プリンタ１は、連続印刷を行う場合に、このようにして得られた式１１の条件に基づいて、図９に示すような制御を行う。これによって、プリンタ１は、汚れの発生を抑制することができる。
【０１２３】
なお、図９は、実施形態１に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
プリンタ１は、上位装置２から印刷データを受信すると、印刷処理を開始する。このとき、まず、印刷制御部７１は、定着装置２０（図１参照）への電圧印加の開始を高圧電源制御部７３（図３参照）に指示する。これに応答して、高圧電源制御部７３が、高圧電源７７に、定着装置２０への電圧印加を開始させる。
【０１２４】
次に、印刷制御部７１は、環境測定部７６に使用環境の温度及び湿度の測定を行わせる。環境測定部７６は、図示せぬ環境センサによってプリンタ１の使用環境の温度及び湿度を測定し、環境測定値を主記憶部７２に記憶させる。これによって、プリンタ１は、環境設定を行う（Ｓ１０５）。
【０１２５】
続いて、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて、主記憶部７２に初期値として予め登録された現像ローラ１４への印加電圧値に対する補正値を決定する。
【０１２６】
ここでは、主記憶部７２は、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値の初期値として、それぞれ、以下の値が予め設定されているものとして説明する。
・帯電ローラ１２ ：−１２００±１０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −１９０±５（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ： −１９０±５（Ｖ）。
・層形成ブレード１６： −１９０±５（Ｖ）。
・転写ローラ３４ ：＋３０００±１０（Ｖ）。
【０１２７】
なお、補正値の決定は、電圧条件決定部７１ａが、使用環境の温度及び湿度に対応して現像ローラ１４に印加する印加電圧値を規定するテーブルデータ（以下、「印加電圧テーブルデータ」と称する）を保持しており、その印加電圧テーブルを参照することによって、環境測定部７６によって測定された使用環境の温度及び湿度に基づいて、行われる。
【０１２８】
印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって現像ローラ１４への印加電圧値に対する補正値が決定されると、現像ローラ１４への印加電圧値に対して補正値を加算して、補正後の現像ローラ１４への印加電圧値を算出し、さらに、補正後の現像ローラ１４への印加電圧値と同一の電圧値を、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値とし、これら３つの補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１１０）。
【０１２９】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値（例えば、「−１９０（Ｖ）」）と同じ値となる。
【０１３０】
次に、印刷制御部７１は、所望の回転速度でのモータ７８の回転開始をモータ制御部７５に指示するとともに、主記憶部７２からＳ１１０で設定登録された３つの補正後の印加電圧値を読み出して、電圧印加の開始を高圧電源制御部７３に指示する。これに応答して、モータ制御部７５が、モータ７８の回転を開始させるとともに、高圧電源制御部７３が、主記憶部７２から読み出されたＳ１１０で設定登録された３つの補正後の印加電圧値に基づいて、高圧電源７７に、各部材１４，１５，１６への電圧印加を開始させる（Ｓ１１５）。なお、このとき、帯電ローラ１２には、主記憶部７２に予め登録された初期値の電圧（例えば、「−１２００（Ｖ）」）が印加される。
【０１３１】
そして、印刷制御部７１は、電流測定部５１によって、現像部で流れる電流Ｉと等価な値の電流として、電流Ｉ１の値を測定する（Ｓ１２０）。
【０１３２】
なお、プリンタ１は、好ましくは、たとえ電流Ｉ（ここでは、電流Ｉと等価な値の電流Ｉ１）を測定するときの電圧印加状態と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの電圧印加状態とが異なる場合であっても、電流Ｉを測定するときの現像部の電位差と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの現像部の電位差とが、等価になるようにするとよい。
【０１３３】
この点について、以下に詳述する。
現像部で流れる電流Ｉは、オームの法則により、Ｉ＝（Ｖ／Ｒ）として定義される。ここで、Ｖは電位差であるため、たとえ電流Ｉを測定するときの電圧印加状態と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの電圧印加状態とが異なる場合であっても成立する。
【０１３４】
例えば、仮に、以下の第１のケース及び第２のケースを想定するものとする。
（第１のケース）
・現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖ ：−３００（Ｖ）。
・感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃ ：−４５０（Ｖ）。
・現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）： １５０（Ｖ）。
（第２のケース）
・現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖ ：−２００（Ｖ）。
・感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃ ：−３５０（Ｖ）。
・現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）： １５０（Ｖ）。
【０１３５】
第１のケースでは、現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖが「−３００（Ｖ）」となっており、また、感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃが「−４５０（Ｖ）」となっている。そのため、第１のケースでは、現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）が「１５０（Ｖ）」となる。
【０１３６】
一方、第２のケースでは、現像ローラ１４の印加電圧Ｖｄｖが「−２００（Ｖ）」となっており、また、感光体ドラム１１の電位Ｖｏｐｃが「−３５０（Ｖ）」となっている。そのため、第２のケースでは、第１のケースと同様に、現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）が「１５０（Ｖ）」となる。
【０１３７】
したがって、第１のケース及び第２のケースでは、現像部の電位差（Ｖｄｖ−Ｖｏｐｃ）が、ともに、「１５０（Ｖ）」となっており、等価な状態となっている。
【０１３８】
プリンタ１は、好ましくは、電流Ｉを測定するときの現像部の電位差と図６〜図８に示す評価結果データを得たときの現像部の電位差とが、等価になるようにするとよい。
【０１３９】
印刷制御部７１は、電流測定部５１によって電流Ｉと等価な値の電流として電流Ｉ１の値が測定されると、主記憶部７２から現像ローラ１４の周速Ｓ及び現像ローラ１４の軸方向の長さＬの値を読み出し、電流測定部５１によって測定された電流Ｉ１の値を「Ｉ１＝Ｉ」と見なし、この電流Ｉの値を参照して、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」に基づいて、電流密度Ｊ（相当値）を算出し、算出された電流密度Ｊ（相当値）が式５によって規定された「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満であるか否かを判定する（Ｓ１２５）。
【０１４０】
Ｓ１２５の判定で、算出された電流密度Ｊ（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）以上である場合（“Ｎｏ”の場合）に、印刷制御部７１は、帯電電圧制御部８１（図４参照）に対して印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる指示を出力する（Ｓ１３０）。これに応答して、帯電電圧制御部８１は、帯電電圧電源６１から帯電ローラ１２に印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる。この後、処理は、Ｓ１１５に戻る。その結果、印刷制御部７１は、Ｓ１１５で、帯電電圧電源６１の電圧を降下させた状態でモータ７８を回転させて、Ｓ１２０で、再度、電流測定部５１によって、現像部で流れる電流Ｉと等価な値の電流として、電流Ｉ１の値を測定させる。
【０１４１】
一方、算出された電流密度Ｊ（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満である場合（“Ｙｅｓ”の場合）に、印刷制御部７１は、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて補正された、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値の電圧及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値の電圧を、それぞれ、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６に印加する。
【０１４２】
このとき、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定される現在の環境測定値に応じて、Ｓ１１０で主記憶部７２に設定登録された供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する各補正値を決定する。印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する補正値が決定されると、供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対して各補正値を加算して、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値を算出し、これら補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１３５）。
【０１４３】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値と同じ値となる。
【０１４４】
この後、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値が主記憶部７２に設定登録された補正後の印加電圧値となるように、高圧電源制御部７３に対して、電圧の補正指示を出力する。これに応答して、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値を変化させる。
【０１４５】
したがって、プリンタ１は、電流測定時に、所定の電圧を各部材１２，１４，１５，１６に印加し、その後も、現像に関する各部材に電圧を印加し続けて、電流密度Ｊ（相当値）が閾値「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）を下回った場合に、各部材１５，１６への印加電圧値を変化させて、印刷を開始する。
【０１４６】
この後、プリンタ１は、一連の印刷動作を行った後に（Ｓ１４０）、処理を終了する。プリンタ１は、以上の制御を行うことにより、現像に関する各部材の物性値の変動があっても、印刷時に汚れが発生せず、良好な画像が得られる。
【０１４７】
本発明において、電流Ｉの値（ここでは、電流測定部５１によって、電流Ｉと等価な値の電流として測定される電流Ｉ１の値）に基づいて、環境測定値により得られる現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６へ印加する電圧の値を同時に変化させるフィードバック制御を行ってもよい。特に、帯電ローラ１２の印加電圧は、一般的に、帯電ローラ１２の印加電圧の絶対値が現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６の印加電圧の絶対値に比べて大きいため、制御範囲が大きくなる。そのため、帯電ローラ１２の印加電圧は、フィードバック制御することが好ましい。
【０１４８】
なお、電流Ｉの値の測定は、印刷ジョブ毎に実施することは好ましくない。なぜなら、電流Ｉの値の測定の際に、現像ローラ１４上に形成されたトナー層のトナーＴＮは、層形成ブレード１６、感光体ドラム１１、及び、供給ローラ１５と摩擦され続けるため、負荷がかかり、劣化してしまうからである。さらに、単位時間あたりの印刷枚数のスループットが低下する問題もあるからである。
【０１４９】
したがって、電流Ｉの値の測定は、長期間（例えば、６時間以上）使用されずに放置された場合や、電源が投入された直後の場合、前回の電流Ｉの測定からの印刷枚数が１００枚を超えた場合、及び、トナーカートリッジを交換した場合等に実施するのが好ましい。
【０１５０】
以上の通り、実施形態１に係るプリンタ１によれば、現像剤担持体である現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とした場合に、現像部で流れる電流Ｉ１が「０ ＜ Ｉｆ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係（式１０ｂ及び式１１参照）を満たす値に設定されることにより、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラム１１や、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６等）の物性値に変動があっても、感光体ドラム１１の非露光部へのトナーＴＮの付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制することができる。その結果、プリンタ１によれば、印刷時に、汚れのない良好な画像を得ることができる。しかも、プリンタ１によれば、電圧印加手段６２，６３，６４が現像ローラ１４と供給ローラ１５と層形成ブレード１６とに印加する電圧の値を略同一にすることによって、電流測定部５１が電流Ｉ１を電流Ｉと等価な電流として測定することができる。
【０１５１】
なお、「Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、トナーＴＮの特性によって変化する可能性がある。例えば、トナーＴＮが例えば「１０６Ω・ｃｍ」程度の体積抵抗率しか有していない導電性の現像剤であれば、電流が流れ易くなるため、係数「４．５×１０４」の値が小さくなる。しかしながら、トナーＴＮが一般的な「１０１０（Ω・ｃｍ）」以上の体積抵抗率を有する絶縁性の現像剤であれば、この関係を満たす。
また、「Ｉｆ ＜ Ｉ」という関係は、電流Ｉｆが摩擦によって必ず生じるため、トナーＴＮの特性を変えても成立する。
【０１５２】
［実施形態２］
画像形成装置は、画像品質の更なる向上のために、供給ローラ１５から現像ローラ１４へのトナーＴＮの供給量の調整や、トナー層を形成する際にトナーＴＮの帯電量を増加させることが望まれる。そのため、本実施形態２では、プリンタ１Ｂとして、現像ローラ１４と供給ローラ１５との間、及び、現像ローラ１４と層形成ブレード１６との間に、電位差を設けた構成とする。
【０１５３】
以下、図１０を参照して、本実施形態２に係るプリンタ１Ｂの構成につき説明する。図１０は、実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【０１５４】
図１０に示すように、本実施形態２に係るプリンタ１Ｂは、現像ローラ１４の導電経路で流れる電流Ｉ１を測定する電流測定部５１に加え、電流測定部５２，５３を有する構成となっている。
【０１５５】
電流測定部５２は、供給電圧電源６３と供給ローラ１５との間の導電経路で、供給ローラ１５から供給電圧電源６３の方向に流れる電流Ｉ２（以下、「供給ローラ１５の導電経路で流れる電流Ｉ２」と称する）の値を測定する電流測定部である。
【０１５６】
電流測定部５３は、層形成電圧電源６４と層形成ブレード１６との間の導電経路で、層形成ブレード１６から層形成電圧電源６４の方向に流れる電流Ｉ３（以下、「層形成ブレード１６の導電経路で流れる電流Ｉ３」と称する）の値を測定する電流測定部である。
【０１５７】
以下、電流測定部５１，５２，５３を区別する場合に、それぞれを、「第１電流測定部５１」、「第２電流測定部５２」、及び、「第３電流測定部５３」と称する。第２電流測定部５２及び第３電流測定部５３の構成は、図５に示す第１電流測定部５１の構成と同一である。プリンタ１Ｂのその他の構成は、図１に示すプリンタ１の構成と同一である。
【０１５８】
図１１は、実施形態２に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、第２電流測定部５２及び第３電流測定部５３は、それぞれ、印刷制御部７１に接続されている。
【０１５９】
＜汚れの発生を抑制するための構成＞
プリンタ１Ｂは、現像に関する各部材の物性値の変動に起因する汚れの発生を抑制するために、現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とする場合に、電流Ｉ１、Ｉ２，Ｉ３が、「（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３） ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす構成となっている。
【０１６０】
この「（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３） ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」という関係は、現像に関する各部材の物性値に変動があっても、現像ローラ１４の表面に付着するトナーＴＮの過剰帯電や現像ローラ１４上に形成されるトナー層の層厚の増大を抑制することができるように、以下の理論に基づいて、導出された関係である。
【０１６１】
一般的なマイナス帯電のトナーＴＮを用いたプリンタ１Ｂは、感光体ドラム１１の非印字部の表面電位をＶｏｐｃ、現像ローラ１４に印加する電圧をＶｄｖ、供給ローラ１５に印加する電圧をＶｓｐ、及び、層形成ブレード１６に印加する電圧をＶｂ１とする場合に、以下の式１２、式１３、及び、式１４の関係を満たしている。
Ｖｏｐｃ ＜ Ｖｄｖ ……（式１２）
Ｖｓｐ ＜ Ｖｄｖ ……（式１３）
Ｖｂ１ ＜ Ｖｄｖ ……（式１４）
【０１６２】
そのため、第１電流測定部５１によって測定される電流を「Ｉ１」とし、第２電流測定部５２によって測定される電流を「Ｉ２」とし、第３電流測定部５３によって測定される電流を「Ｉ３」とすると、現像部（現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間の当接部）で流れる電流Ｉは、第１電流測定部５１によって測定される電流Ｉ１と第２電流測定部５２によって測定される電流Ｉ２、及び、第３電流測定部５３によって測定される電流Ｉ３の和となる。したがって、現像部で流れる電流Ｉは、以下の式１５で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３ ……（式１５）
【０１６３】
ここで、「式６ｂ（０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ））」及び「式１５」の２式を用いると、以下の式１６が得られる。
Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ） ……（式１６）
【０１６４】
この式１６を変形すると、以下の式１７が得られる。
（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｓ×Ｌ） ＜ ４．５×１０−４ ……（式１７）
【０１６５】
ここで、電流密度をＪ２とすると、電流密度Ｊ２は、「式３（Ｊ＝Ｉ／（Ｓ×Ｌ））」の関係から、以下の式１８によって、その相当値を得ることができる。
Ｊ２＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｓ×Ｌ） ……（式１８）
【０１６６】
そして、「式１７」及び「式１８」の２式を用いると、以下の式１９が得られる。
Ｊ２ ＜ ４．５×１０−４ ……（式１９）
【０１６７】
プリンタ１Ｂは、連続印刷を行う場合に、このようにして得られた式１９の条件に基づいて、図１２に示すような制御を行う。これによって、プリンタ１Ｂは、汚れの発生を抑制することができる。
【０１６８】
なお、図１２は、実施形態２に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
プリンタ１Ｂは、上位装置２から印刷データを受信すると、印刷処理を開始する。このとき、まず、印刷制御部７１は、定着装置２０（図１参照）への電圧印加の開始を高圧電源制御部７３（図３参照）に指示する。これに応答して、高圧電源制御部７３が、高圧電源７７に、定着装置２０への電圧印加を開始させる。
【０１６９】
次に、印刷制御部７１は、環境測定部７６に使用環境の温度及び湿度の測定を行わせる。環境測定部７６は、環境センサによってプリンタ１Ｂの使用環境の温度及び湿度を測定し、環境測定値を主記憶部７２に記憶させる。これによって、プリンタ１Ｂは、環境設定を行う（Ｓ１０５）。
【０１７０】
続いて、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて、主記憶部７２に初期値として予め登録された、現像ローラ１４への印加電圧値、供給ローラ１５への印加電圧値、及び、層形成ブレード１６への印加電圧値のそれぞれに対する補正値を決定する。
【０１７１】
ここでは、主記憶部７２は、帯電ローラ１２、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６、及び、転写ローラ３４の印加電圧値の初期値として、それぞれ、以下の値が予め設定されているものとして説明する。
・帯電ローラ１２ ：−１２００±１０（Ｖ）。
・現像ローラ１４ ： −１９０±５（Ｖ）。
・供給ローラ１５ ： −３２０±５（Ｖ）。
・層形成ブレード１６： −３２０±５（Ｖ）。
・転写ローラ３４ ：＋３０００±１０（Ｖ）。
【０１７２】
なお、補正値の決定は、電圧条件決定部７１ａが、印加電圧テーブルデータとして、使用環境の温度及び湿度に対応して、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６のそれぞれに印加する印加電圧値を規定するテーブルデータを保持しており、その印加電圧テーブルを参照することによって、環境測定部７６によって測定された使用環境の温度及び湿度に基づいて、行われる。
【０１７３】
印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６のそれぞれの印加電圧値に対する補正値が決定されると、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６のそれぞれの印加電圧値に対して各補正値を加算して、補正後の現像ローラ１４への印加電圧値、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値、及び、補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値を算出し、これら３つの補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１１１）。
【０１７４】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値と同じ値となる。
【０１７５】
次に、印刷制御部７１は、所望の回転速度でのモータ７８の回転開始をモータ制御部７５に指示するとともに、主記憶部７２からＳ１１１で設定登録された３つの補正後の印加電圧値を読み出して、電圧印加の開始を高圧電源制御部７３に指示する。これに応答して、モータ制御部７５が、モータ７８の回転を開始させるとともに、高圧電源制御部７３が、主記憶部７２から読み出されたＳ１１１で設定登録された３つの補正後の印加電圧値に基づいて、高圧電源７７に、各部材１４，１５，１６への電圧印加を開始させる（Ｓ１１６）。なお、このとき、帯電ローラ１２には、主記憶部７２に予め登録された初期値の電圧（例えば、「−１２００（Ｖ）」）が印加される。
【０１７６】
そして、印刷制御部７１は、第１電流測定部５１、第２電流測定部５２、及び、第３電流測定部５３によって現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６の各導電経路で流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を測定する（Ｓ１２１）。
【０１７７】
印刷制御部７１は、第１電流測定部５１、第２電流測定部５２、及び、第３電流測定部５３によって電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の各値が測定されると、主記憶部７２から現像ローラ１４の周速Ｓ及び現像ローラ１４の軸方向の長さＬの値を読み出し、電流測定部５１，５２，５３によって測定された電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の各値を参照して、「式１８（Ｊ２＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）／（Ｓ×Ｌ））」に基づいて、電流密度Ｊ２（相当値）を算出し、算出された電流密度Ｊ２が式１９によって規定された「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満であるか否かを判定する（Ｓ１２６）。
【０１７８】
Ｓ１２６の判定で、算出された電流密度Ｊ２（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）以上である場合（“Ｎｏ”の場合）に、印刷制御部７１は、帯電電圧制御部８１（図４参照）に対して印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる指示を出力する（Ｓ１３０）。これに応答して、帯電電圧制御部８１は、帯電電圧電源６１から帯電ローラ１２に印加中の帯電電圧の電圧値を降下させる。この後、処理は、Ｓ１１６に戻る。その結果、印刷制御部７１は、Ｓ１１６で、帯電電圧電源６１の電圧を降下させた状態でモータ７８を回転させて、Ｓ１２１で、再度、電流測定部５１，５２，５３によって電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を測定させる。
【０１７９】
一方、算出された電流密度Ｊ２（相当値）が「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）未満である場合（“Ｙｅｓ”の場合）に、印刷制御部７１は、環境測定部７６によって測定された環境測定値に応じて補正された、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値の電圧及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値の電圧を、それぞれ、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６に印加する。
【０１８０】
このとき、印刷制御部７１の電圧条件決定部７１ａは、環境測定部７６によって測定される現在の環境測定値に応じて、Ｓ１１１で主記憶部７２に設定登録された供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する各補正値を決定する。印刷制御部７１は、電圧条件決定部７１ａによって供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対する各補正値が決定されると、現像ローラ１４、供給ローラ１５の印加電圧値及び層形成ブレード１６の印加電圧値に対して各補正値を加算して、補正後の供給ローラ１５への印加電圧値及び補正後の層形成ブレード１６への印加電圧値を算出し、これら補正後の印加電圧値を主記憶部７２に設定登録する（Ｓ１３６）。
【０１８１】
なお、通常の使用環境（例えば、温度が「２０℃」でかつ湿度が「４０％」となる使用環境）では、印加電圧テーブルデータ上の電圧補正値は、「０（Ｖ）」として規定されている。そのため、通常の使用環境では、このとき設定される補正後の各部材１４，１５，１６への印加電圧値は、主記憶部７２に予め登録された初期値と同じ値となる。
【０１８２】
この後、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値が主記憶部７２に設定登録された補正後の印加電圧値となるように、高圧電源制御部７３に対して、電圧の補正指示を出力する。これに応答して、印刷制御部７１が、供給ローラ１５及び層形成ブレード１６への印加電圧値を変化させる。
【０１８３】
したがって、プリンタ１Ｂは、電流測定時に、所定の電圧を各部材１２，１４，１５，１６に印加し、その後も、現像に関する各部材に電圧を印加し続けて、電流密度Ｊ２（相当値）が閾値「４．５×１０−４」（Ａ／ｍ２）を下回った場合に、各部材１５，１６への印加電圧値を変化させて、印刷を開始する。
【０１８４】
この後、プリンタ１Ｂは、一連の印刷動作を行った後に（Ｓ１４０）、処理を終了する。プリンタ１Ｂは、以上の制御を行うことにより、現像に関する各部材の物性値の変動があっても、印刷時に汚れが発生せず、良好な画像が得られる。
【０１８５】
プリンタ１Ｂは、現像ローラ１４と供給ローラ１５との間の電位差、及び、現像ローラ１４と層形成ブレード１６との間の電位差が変化しないように、これらの電位差を固定して、第１電流測定部５１によって測定される電流Ｉ１の値から、環境測定値により得られる現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６への印加電圧を同時に変化させるフィードバック制御を行ってもよい。例えば、プリンタ１Ｂは、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び、層形成ブレード１６への当初の印加電圧が、それぞれ、「−２００（Ｖ）」、「−３００（Ｖ）」、及び、「−３００（Ｖ）」である場合に、これらを、「−３００（Ｖ）」、「−４００（Ｖ）」、及び、「−４００（Ｖ）」のように変化させるフィードバック制御を行ってもよい。特に、帯電ローラ１２の印加電圧は、実施形態１と同様に、フィードバック制御することが好ましい。
【０１８６】
なお、実施形態１と同様に、電流Ｉの値の測定は、印刷ジョブ毎に実施することは好ましくない。なぜなら、電流Ｉの値の測定の際に、現像ローラ１４上に形成されたトナー層のトナーＴＮは、層形成ブレード１６、感光体ドラム１１、及び、供給ローラ１５と摩擦され続けるため、負荷がかかり、劣化してしまうからである。さらに、単位時間あたりの印刷枚数のスループットが低下する問題もあるからである。
【０１８７】
したがって、電流Ｉの値の測定は、長期間（例えば、６時間以上）使用されずに放置された場合や、電源が投入された直後の場合、前回の電流Ｉの測定からの印刷枚数が１００枚を超えた場合、及び、トナーカートリッジを交換した場合等に実施するのが好ましい。
【０１８８】
以上の通り、実施形態２に係るプリンタ１Ｂによれば、現像部で流れる電流Ｉを、第１電流測定部５１、第２電流測定部５２、及び、第３電流測定部５３によって、「Ｉ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）」として測定することができる。そのため、プリンタ１Ｂによれば、現像剤担持体である現像ローラ１４の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、現像ローラ１４の軸方向の長さをＬ（ｍ）とした場合に、電流Ｉ１と電流Ｉ２と電流Ｉ３とが「０ ＜ Ｉｆ ＜ （Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３） ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係（式１０ｂ及び式１７参照）を満たす値に設定されることにより、現像に関する各部材（具体的には、感光体ドラム１１や、現像ローラ１４、供給ローラ１５、層形成ブレード１６等）の物性値に変動があっても、感光体ドラム１１の非露光部へのトナーＴＮの付着を防止し、もって、汚れの発生を抑制することができる。その結果、プリンタ１Ｂによれば、印刷時に、汚れのない良好な画像を得ることができる。
【０１８９】
本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
例えば、本発明は、プリンタに限らず、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ等の電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置に用いることができる。
【符号の説明】
【０１９０】
１ 画像形成装置（プリンタ）
２ 上位装置
６ 搬送路
１０ 現像装置
１１ 感光体ドラム（像担持体）
１２ 帯電ローラ（帯電部材）
１３ ＬＥＤヘッド（露光装置）
１４ 現像ローラ（現像剤担持体）
１５ 供給ローラ（現像剤供給体）
１６ 層形成ブレード（薄層形成器）
１７ クリーニングブレード（現像剤回収部材）
２０ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ ヒータ
２３ 加圧ローラ
２４ サーミスタ
３１ 搬送ローラ
３２ 転写ベルト
３３ａ ドライブローラ
３３ｂ 従動ローラ
３４ 転写ローラ（転写部材）
３５ａ，３５ｂ 走行ガイド
３６ 転写ベルトクリーニングブレード
３７ 廃棄トナータンク
４１ 用紙カセット
５１ 電流測定部（第１電流測定部）
５２ 電流測定部（第２電流測定部）
５３ 電流測定部（第３電流測定部）
６１ 高圧電源（帯電電圧電源）
６２ 高圧電源（現像電圧電源）
６３ 高圧電源（供給電圧電源）
６４ 高圧電源（層形成電圧電源）
６５ 高圧電源（転写電圧電源）
７１ 印刷制御部
７１ａ 電圧条件決定部
７２ 主記憶部
７３ 高圧電源制御部
７４ 露光制御部
７５ モータ制御部
７６ 環境測定部
７８ モータ
８１ 帯電電圧制御部
８２ 現像電圧制御部
８３ 供給電圧制御部
８４ 層規制電圧制御部
８５ 転写電圧制御部
９１ 差動増幅回路
９２ 反転増幅回路
９３ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉｆ 電流
Ｊ 電流密度
Ｌ 現像ローラの軸方向の長さ
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｓ 現像ローラの周速
ＴＮ トナー（現像剤）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する画像形成装置において、
表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面を部分的に露光して、前記像担持体の表面に前記静電潜像を形成する露光装置と、
前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、
前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、
前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器と、
前記帯電部材と前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに、それぞれ、同一極性の所定の電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
さらに、前記現像剤担持体から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部を有し、
前記電圧印加手段が前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに印加する電圧の値を略同一にすることによって、前記第１電流測定部が前記電流Ｉ１を前記電流Ｉと等価な電流として測定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記電圧印加手段は、前記第１電流測定部によって測定された前記電流Ｉ１の値に基づいて前記帯電部材に印加する電圧を変化させる、フィードバック制御を行う
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
さらに、当該画像形成装置の使用環境の温度及び湿度を環境測定値として測定する環境測定部と、
前記環境測定部によって測定された前記使用環境の温度及び湿度に基づいて、前記電圧印加手段と前記現像剤担持体との間に印加される電圧値、前記電圧印加手段と前記現像剤供給体との間に印加される電圧値、及び、前記電圧印加手段と前記薄層形成器との間に印加される電圧値のそれぞれに対する各補正値を決定する電圧条件決定部とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に−１２００±１０（Ｖ）の電圧を印加し、
前記電圧印加手段が前記現像剤担持体に−１９０±５（Ｖ）の電圧を印加し、
前記電圧印加手段が前記現像剤供給体に−１９０±５（Ｖ）の電圧を印加し、
さらに、前記電圧印加手段が前記薄層形成器に−１９０±５（Ｖ）の電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置において、
前記電圧条件決定部は、前記環境測定部によって測定された前記使用環境の温度が２０℃で湿度が４０％の場合に、前記補正値を０（Ｖ）に決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤は、１０１０Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像形成装置において、
さらに、前記現像剤担持体から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部と、
前記現像剤供給体から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ２を測定する第２電流測定部と、
前記薄層形成器から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ３を測定する第３電流測定部とを有し、
前記電流Ｉが、前記第１電流測定部、前記第２電流測定部、及び、前記第３電流測定部によって、「Ｉ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）」として測定される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置に搭載される現像装置において、
表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、
前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、
前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器とを有し、
前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の現像装置において、
さらに、前記画像形成装置の電圧印加手段から前記現像剤担持体に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部を有し、
前記画像形成装置の電圧印加手段が前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに印加する電圧の値を略同一にすることによって、前記第１電流測定部が前記電流Ｉ１を前記電流Ｉと等価な電流として測定する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の現像装置において、
さらに、前記画像形成装置の電圧印加手段から前記現像剤担持体に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部と、
前記画像形成装置の電圧印加手段から前記現像剤供給体に流れる電流Ｉ２を測定する第２電流測定部と、
前記画像形成装置の電圧印加手段から前記薄層形成器に流れる電流Ｉ３を測定する第３電流測定部とを有し、
前記電流Ｉが、前記第１電流測定部、前記第２電流測定部、及び、前記第３電流測定部によって、「Ｉ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）」として測定される
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１】
電子写真記録プロセスを用いて、現像剤によって現像剤像を形成する画像形成装置において、
表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面を部分的に露光して、前記像担持体の表面に前記静電潜像を形成する露光装置と、
前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、
前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、
前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器と、
前記帯電部材と前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに、それぞれ、同一極性の所定の電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
さらに、前記現像剤担持体から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部を有し、
前記電圧印加手段が前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに印加する電圧の値を略同一にすることによって、前記第１電流測定部が前記電流Ｉ１を前記電流Ｉと等価な電流として測定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記電圧印加手段は、前記第１電流測定部によって測定された前記電流Ｉ１の値に基づいて前記帯電部材に印加する電圧を変化させる、フィードバック制御を行う
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
さらに、当該画像形成装置の使用環境の温度及び湿度を環境測定値として測定する環境測定部と、
前記環境測定部によって測定された前記使用環境の温度及び湿度に基づいて、前記電圧印加手段と前記現像剤担持体との間に印加される電圧値、前記電圧印加手段と前記現像剤供給体との間に印加される電圧値、及び、前記電圧印加手段と前記薄層形成器との間に印加される電圧値のそれぞれに対する各補正値を決定する電圧条件決定部とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に−１２００±１０（Ｖ）の電圧を印加し、
前記電圧印加手段が前記現像剤担持体に−１９０±５（Ｖ）の電圧を印加し、
前記電圧印加手段が前記現像剤供給体に−１９０±５（Ｖ）の電圧を印加し、
さらに、前記電圧印加手段が前記薄層形成器に−１９０±５（Ｖ）の電圧を印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置において、
前記電圧条件決定部は、前記環境測定部によって測定された前記使用環境の温度が２０℃で湿度が４０％の場合に、前記補正値を０（Ｖ）に決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤は、１０１０Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像形成装置において、
さらに、前記現像剤担持体から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部と、
前記現像剤供給体から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ２を測定する第２電流測定部と、
前記薄層形成器から前記電圧印加手段の方向に流れる電流Ｉ３を測定する第３電流測定部とを有し、
前記電流Ｉが、前記第１電流測定部、前記第２電流測定部、及び、前記第３電流測定部によって、「Ｉ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）」として測定される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
電子写真記録プロセスを用いる画像形成装置に搭載される現像装置において、
表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記現像剤を前記像担持体に供給して、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体と、
前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給体と、
前記現像剤供給体から前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を一定に調整して、前記現像剤の薄層を前記現像剤担持体上に形成する薄層形成器とを有し、
前記現像剤担持体の周速をＳとし、前記現像剤担持体の軸方向の長さをＬとする場合に、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で流れる電流Ｉが、「０ ＜ Ｉ ＜ ４．５×１０−４×（Ｓ×Ｌ）」の関係を満たす
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の現像装置において、
さらに、前記画像形成装置の電圧印加手段から前記現像剤担持体に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部を有し、
前記画像形成装置の電圧印加手段が前記現像剤担持体と前記現像剤供給体と前記薄層形成器とに印加する電圧の値を略同一にすることによって、前記第１電流測定部が前記電流Ｉ１を前記電流Ｉと等価な電流として測定する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の現像装置において、
さらに、前記画像形成装置の電圧印加手段から前記現像剤担持体に流れる電流Ｉ１を測定する第１電流測定部と、
前記画像形成装置の電圧印加手段から前記現像剤供給体に流れる電流Ｉ２を測定する第２電流測定部と、
前記画像形成装置の電圧印加手段から前記薄層形成器に流れる電流Ｉ３を測定する第３電流測定部とを有し、
前記電流Ｉが、前記第１電流測定部、前記第２電流測定部、及び、前記第３電流測定部によって、「Ｉ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）」として測定される
ことを特徴とする現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２０３１７４（Ｐ２０１２−２０３１７４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７２９７（Ｐ２０１１−６７２９７）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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