画像形成装置
【課題】画像形成動作を開始または終了する際に、感光体ドラムにトナーかぶりおよびキャリア付着が発生することを防止する。
【解決手段】感光体ドラム１１Ｋの表面を帯電器１２Ｋによって帯電して、プリントヘッド１３Ｋによって静電潜像を形成し、現像器１４Ｋから供給されるトナーによって現像する。帯電器１２Ｋには帯電電源部６０Ｋによって帯電バイアス電圧が印加され、現像器１４Ｋの現像スリーブ１４１Ｋには現像電源部６３Ｋによって現像バイアス電圧が印加される。画像形成動作を開始また終了する際には、現像電源部６３Ｋの出力が所定電圧にそれぞれ達する時間を算出して、算出された時間に帯電電源部６０Ｋの出力が所定電圧に達するように帯電電源部６０Ｋを制御する。
【解決手段】感光体ドラム１１Ｋの表面を帯電器１２Ｋによって帯電して、プリントヘッド１３Ｋによって静電潜像を形成し、現像器１４Ｋから供給されるトナーによって現像する。帯電器１２Ｋには帯電電源部６０Ｋによって帯電バイアス電圧が印加され、現像器１４Ｋの現像スリーブ１４１Ｋには現像電源部６３Ｋによって現像バイアス電圧が印加される。画像形成動作を開始また終了する際には、現像電源部６３Ｋの出力が所定電圧にそれぞれ達する時間を算出して、算出された時間に帯電電源部６０Ｋの出力が所定電圧に達するように帯電電源部６０Ｋを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高画質のトナー画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の一般的な画像形成装置では、通常、帯電器によって所定の表面電位になるように一様に帯電された感光体ドラムに、画像データに対応したレーザ光を照射して静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像器によってトナー現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を記録シートに転写するようになっている。現像器には、例えば、トナーと、磁性粒子であるキャリアとを有する二成分系現像剤が用いられる。
【０００３】
二成分系現像剤を用いる現像器には、二成分系現像剤が収容されるハウジング内に、現像マグネットローラが感光体ドラムと対向するように配置されている。現像マグネットローラは、回転可能になった円筒状の現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定的に配置された円柱状のマグネット体とを備えており、現像スリーブが回転することによって現像スリーブの外周面（表面）にキャリアによる磁気ブラシが形成され、磁気ブラシによってハウジング内のトナーが搬送される。現像スリーブには、現像電源部から出力される現像バイアス電圧が印加されるようになっており、感光体ドラムの表面電位と、現像バイアス電圧が印加された現像スリーブの表面電位との電位差によって、現像スリーブの外周面を搬送されるトナーが、感光体ドラム表面の静電潜像の部分に付着して、静電潜像がトナーによって現像される。
【０００４】
感光体ドラムの表面を帯電させる帯電器には、例えば、帯電電源部から出力される−９００Ｖ程度の高電圧が帯電バイアス電圧として印加される。現像スリーブには、例えば、現像電源部から−７００Ｖ程度の直流電圧に周波数４〜７ｋＨｚの矩形波交流電圧が重畳されることによって、ピークｔｏピーク電圧が１．２〜１．４ｋＶｐｐ程度になった現像バイアス電圧が印加される。このように、直流電圧成分に矩形波交流電圧成分を重畳した現像バイアス電圧を現像スリーブに印加することにより、現像スリーブの表面に形成される磁気ブラシを揺動させることができ、トナーによる現像効率を向上させることができるとともに、感光体ドラムに形成されるトナー画像の画質を向上させることができる。なお、現像電源部から直流成分のみのバイアス電圧を出力して現像スリーブに印加する場合もある。現像器におけるハウジング内のトナーは、現像によって消費されるために、ハウジング内には適宜トナーが補給される。
【０００５】
静電潜像に付着するトナーの濃度は、感光体ドラムの表面電位と、現像バイアス電圧が印加された現像スリーブの表面電位との電位差によって調整される。感光体ドラムの表面電位は、現像スリーブの表面電位よりも絶対値が大きくなるように設定されており、その絶対値の電位差の最大値は２００数十Ｖ程度になっている。従って、感光体ドラムの表面電位と現像スリーブの表面電位との電位差を、絶対値で数十〜２００数十Ｖの範囲で調整することによって、静電潜像に付着するトナーの濃度を調整することができる。
【０００６】
このような現像器では、感光体ドラムの表面電位と現像スリーブの表面電位との関係によっては、感光体ドラムに形成されるトナー画像に画像欠陥が生じるおそれがある。すなわち、感光体ドラムの表面電位の絶対値と現像スリーブの表面電位の絶対値との差が小さい場合には、感光体ドラムにおける非画像領域にトナーが付着する「トナーかぶり」が発生する。「トナーかぶり」によるトナーの付着量が多くなると画質が著しく低下し、記録シートに形成されるトナー画像として許容できない画質になる。
【０００７】
現像バイアス電圧として直流成分のみが印加される場合には、現像スリーブの表面電位が感光体ドラムの表面電位の絶対値に対して１００Ｖ程度以上小さくなることによって、また、現像バイアス電圧として交流電圧成分が直流電圧に重畳されている場合には、現像スリーブの表面電位が感光体ドラムの表面電位に対して絶対値で少しでも小さくなることによって、「トナーかぶり」によって許容できない画質のトナー画像が形成されるおそれがある。なお、このような「トナーカブリ」は、二成分系現像剤を用いる場合に限らず、トナーのみを用いる一成分系現像剤を用いる場合にも発生する。
【０００８】
感光体ドラムにおける表面電位の絶対値が、現像スリーブの表面電位の絶対値よりも非常に大きくなると、磁気ブラシを形成するキャリアが感光体ドラムに付着する「キャリア付着」が発生し、画質が低下するおそれがある。現像器内のキャリアは補給されないために、「キャリア付着」によって消費されるキャリア量が多くなって現像器内のキャリア量が少なくなると、キャリアが形成する磁気ブラシによるトナー搬送効率が低下し、静電潜像におけるトナー濃度が低下するおそれがある。さらにキャリアが消費されると、感光体ドラム表面の静電潜像をトナーによって確実に現像できなくなり、現像器として機能できる期間（寿命）が短くなる。
【０００９】
現像バイアス電圧として直流成分のみが印加される場合には、現像スリーブの表面電位の絶対値に対して感光体ドラムの表面電位の絶対値が約５００Ｖ以上大きくなることにより、また、交流電圧成分が重畳されている場合には、現像スリーブの表面電位の絶対値に対して感光体ドラムの表面電位の絶対値が約３００Ｖ以上大きくなることにより、「キャリア付着」によって許容できない画質のトナー画像が形成されるおそれがある。
【００１０】
特に、画像形成を開始する場合および終了する場合には、感光体ドラムの表面電位の絶対値と現像スリーブの表面電位の絶対値との差が大きくなるおそれがある。例えば、スコロトロン方式の帯電器の場合、電源仕様、回路構成等の要因により、帯電電源部は、数ｍｓの短時間で、感光体ドラムを所定の表面電位に帯電させるために必要な電圧（帯電バイアス電圧）を出力し得る状態に立ち上がることができるのに対して、現像スリーブに現像バイアス電圧を印加する現像電源部は、現像バイアス電圧として必要な電圧を出力し得る状態に立ち上がるまでに数十ｍｓ程度の時間を要する。このことから、画像形成動作を開始するために、帯電電源部および現像電源部を同時に起動させると、感光体ドラムが所定の表面電位になっても、その時点では、現像スリーブには、現像バイアス電圧よりも低い電圧しか印加されていないことになり、両者の電位差が大きくなって、「キャリア付着」が発生する確率が高くなる。
【００１１】
現像電源部を帯電電源部よりも先に起動することによって、感光体ドラム表面の帯電電位の絶対値が現像スリーブの表面電位の絶対値よりも大きくなることを抑制でき、「キャリア付着」を抑制することができる。しかし、この場合には、感光体ドラムの帯電が開始されるまでの間は現像スリーブに印加される電圧が上昇し、現像スリーブの表面電位の方が、感光体ドラムの表面電位よりも高くなり、現像スリーブの表面電位と感光体ドラムの表面電位との電位差によっては、「トナーかぶり」が発生するおそれがあり、それにより、許容することができない画質のトナー画像になるおそれがある。「トナーかぶり」が発生することを抑制するために、現像電源部の立ち上がり時に、現像スリーブに印加される現像バイアス電圧を、矩形波交流電圧が重畳されていない直流電圧のみとして、現像スリーブに短時間で高電圧を印加することにより「キャリア付着」を防止することも行われているが、この場合にも、「トナーかぶり」が発生することを確実に防止することができない。
【００１２】
画像形成終了時においても、帯電電源部は、帯電バイアス電圧が出力される状態から短時間で待機状態になるのに対して、現像電源部は現像バイアス電圧が出力される状態から待機状態になるまでに比較的長い時間を要するために、感光体ドラムと現像スリーブとの電位差が大きくなって「キャリア付着」、「トナーかぶり」が発生するおそれがある。
特許文献１には、画像形成動作の開始時および終了時に、帯電ローラに連続的または断続的に帯電バイアス電圧を印加するとともに、帯電バイアス電圧に連動させて、現像スリーブに印加される現像バイアス電圧を連続的または断続的に変動させることにより、感光体ドラムの表面電位と、現像スリーブの現像バイアス電位とのそれぞれの絶対値の差を３００Ｖ以下とし、感光体ドラムの表面にキャリアが付着する「キャリア付着」を防止する構成が開示されている。また、特許文献２には、感光体ドラムの帯電電位および現像バイアス電位の立ち上げ時または立ち下げ時に、いずれか一方を、他方の立ち上がりまたは立ち下がり時の電位に基づいて段階的に制御することによって、感光体ドラムにトナーおよびキャリアが付着することを防止する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−９２１９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、帯電電源部および現像電源部は、立ち上がり時および立ち下がり時において、個々の性能のばらつき、負荷側抵抗値の変動、環境変動等によって、所定の電圧を安定的に出力できるまでの時間が一定せず出力電圧が不安定であるために、特許文献１および２に記載されているように、帯電ローラ、帯電チャージャー等の帯電器に印加される帯電バイアス電圧と現像スリーブに印加される現像バイアス電圧とを、画像形成開始時および終了時に段階的に制御する構成では、帯電バイアス電圧および現像バイアス電圧をそれぞれ所望の電位に制御することが容易でなく、感光体ドラムに対する「トナーかぶり」および「キャリア付着」を確実に防止することができないおそれがある。
【００１５】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像形成動作を開始および終了する際に、「トナーかぶり」が発生することを確実に防止することができる画像形成装置を提供すること、および、「トナーかぶり」および「キャリア付着」の両方が発生することも確実に防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電器と、前記帯電器に帯電バイアス電圧を印加する帯電電源部と、帯電された前記像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体に対向して配置された現像剤担持体を有し、当該現像剤担持体によって搬送される現像剤により前記静電潜像を現像する現像器と、前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像電源部と、前記帯電バイアス電圧が出力されるように前記帯電電源部を制御するとともに、前記現像バイアス電圧が出力されるように前記現像電源部を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成動作を開始または終了する際に、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達すると想定される到達予想時間を算出して、算出されたそれぞれの到達予想時間に前記帯電電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するように当該帯電電源部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置では、画像形成動作を開始する際または終了する際において、現像バイアス電圧を印加する現像電源部が、現像バイアス電圧を安定的に出力する状態または所定の待機状態になると同時に、帯電バイアス電圧を印加する帯電電源部も、帯電バイアス電圧を安定的に出力する状態または所定の待機状態になるために、像担持体（感光体）表面の電位と現像剤担持体（現像スリーブ）表面の電位との差をそれぞれ所定の範囲にすることができる。これにより、画像形成動作開始時または終了時に「トナーかぶり」が生じることを確実に防止することができ、また、二成分系現像剤を用いる場合には、感光体にキャリアが付着する「キャリア付着」も確実に防止することができる。
【００１８】
好ましくは、前記制御手段は、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するまでの間に、予め設定された測定時間における当該現像電源部の出力に基づいて、前記到達予想時間を算出し、前記測定時間が経過した時点で前記帯電電源部の制御を開始することを特徴とする。
好ましくは、前記制御手段は、前記測定時間において、所定の時間間隔毎に前記現像電源部の出力を測定し、測定された出力に基づいて、前記到達予想時間を算出することを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、前記帯電器は、スコロトロン方式の帯電器であることを特徴とする。
好ましくは、前記現像剤が二成分系現像剤であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるタンデム型カラーデジタルプリンタの概略構成を示す模式図である。
【図２】そのプリンタにおける黒色のトナー画像を形成する画像形成ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図３】その画像形成ユニットの制御系の主要部を示すブロック図である。
【図４】画像形成動作開始時に帯電現像制御部において実行される処理を示すタイムチャートである。
【図５】その画像形成動作開始時における帯電電源部および現像電源部の出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図６】その画像形成動作開始時に帯電現像制御部において実行される処理を示すフローチャートである。
【図７】画像形成動作終了時に帯電現像制御部において実行される処理を示すタイムチャートである。
【図８】その画像形成動作終了時における帯電電源部および現像電源部の出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図９】その画像形成動作終了時に帯電現像制御部において実行される処理を示すフローチャートである。
【図１０】比較例における画像形成動作開始時の制御を示すタイムチャートである。
【図１１】比較例における画像形成動作終了時の制御を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例にして説明する。図１は、プリンタ１の全体の概略構成を示す模式図である。プリンタ１は、周知の電子写真方式によりトナー画像を形成する画像プロセス部１０と、プリンタ１の下部に設けられた給紙カセット３１内の記録シートＳを画像プロセス部１０へ搬送するシート搬送部３０とを備えている。シート搬送部３０にて搬送される記録シートＳは、画像プロセス部１０においてトナー画像が転写された後に定着装置４０に搬送され、定着装置４０において記録シートＳに転写されたトナー画像が定着される。
【００２２】
画像プロセス部１０は、プリンタ１の上下方向の略中央部において矢印Ｘで示す水平方向に周回移動する中間転写ベルト１８と、水平方向に周回移動する中間転写ベルト１８の上方に、周回移動方向に沿って順番に配置された画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとを備えている。画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、主制御部７０によって制御されるようになっている。主制御部７０は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）を介して、外部の端末装置等からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれに対して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のトナーによるトナー画像の形成動作を実行する。
【００２３】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、トナー画像を形成するためのトナーの色のみがそれぞれ異なっていること以外は概略同様の構成になっていることから、画像形成ユニット１０Ｋの構成のみを説明して、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃの構成の説明は省略する。画像形成ユニット１０Ｋは、像担持体である感光体ドラム１１Ｋと、その周囲に配置された帯電器１２Ｋ、静電潜像形成手段としてのプリントヘッド（ＰＨ）１３Ｋ、現像器１４Ｋとを備えており、公知の帯電、露光、現像の各工程を経て感光体ドラム１１Ｋ上にＫ色のトナー画像を形成する。感光体ドラム１１Ｋに形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１８に転写され、トナー画像が転写された感光体ドラム１１Ｋは、除電ランプ１７Ｋによって除電されて、クリーナ１６Ｋによってクリーニングされる。
【００２４】
各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの下方には、水平方向に走行する中間転写ベルト１８を介して、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配置されており、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上のトナー画像が、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋそれぞれと感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋそれぞれとの間に生じる電界の静電力によって中間転写ベルト１８の外周面上に１次転写される。この場合、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるトナー画像の形成動作は、中間転写ベルト１８上の同じ領域に多重転写されるように、それぞれの画像形成動作タイミングをずらした状態で実行される。
【００２５】
各色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト１８は、下側の周回移動域において、上側の周回移動域とは反対方向へ周回移動する。中間転写ベルト１８の下側の周回移動域における搬送方向下流側端部近傍には、中間転写ベルト１８の外周面に対向して２次転写ローラ１９が配置されており、中間転写ベルト１８と２次転写ローラ１９との間に、給紙カセット３１から繰り出された記録シートＳが搬送される搬送経路３２が通過している。搬送経路３２に沿って搬送される記録シートＳは、中間転写ベルト１８と２次転写ローラ１９との間を通過する間に、中間転写ベルト１８の外周面に多重転写されたトナー画像が２次転写される。トナー画像が転写された記録シートＳは、搬送経路３２に沿って搬送される間に、中間転写ベルト１８から分離されて、２次転写ローラ１９に対して中間転写ベルト１８の下側の周回移動方向側に配置された定着装置４０内へ供給される。トナー画像が２次転写された記録シートＳは、定着装置４０に設けられた加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に、トナー画像が定着され、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの上方に設けられた排紙トレイ３３上に排出される。
【００２６】
図２は、Ｋ色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋの概略構成を示す模式図である。感光体ドラム１１Ｋは、感光体モータ６５Ｋによって、矢印Ｚで示す方向に回転される。感光体ドラム１１Ｋの上部近傍には、感光体ドラム１１Ｋの軸方向に沿って配置されたスコロトロン方式の帯電器１２Ｋが設けられており、この帯電器１２Ｋによって、感光体ドラム１１Ｋの表面が一様に帯電される。スコロトロン方式の帯電器１２Ｋは、断面矩形状の中空直方体形状であって感光体ドラム１１Ｋ側の一側面が開口したシールド１２２Ｋと、このシールド１２２Ｋの内部に感光体ドラム１１Ｋの軸方向に沿って設けられた針状電極１２１Ｋと、シールド１２２Ｋの開口内に設けられたグリッド電極１２３Ｋとを有している。
【００２７】
帯電器１２Ｋは、帯電電源部６０Ｋから出力される電流および電圧によって制御される。帯電電源部６０Ｋは、針状電極１２１Ｋに接続された針状電極電源部６１Ｋと、シールド１２２Ｋに接続されたシールド電圧生成部６２Ｋとを有している。針状電極電源部６１Ｋは、針状電極１２１Ｋに−７００μＡ程度の定電流を供給し、シールド電圧生成部６２Ｋは、−２００Ｖ〜−１１００Ｖの範囲から選択された所定の電圧を帯電バイアス電圧としてシールド１２２Ｋに印加する。シールド１２２Ｋに帯電バイアス電圧が印加された状態で、針状電極１２１Ｋに−７００μＡ程度の定電流が供給されることによってコロナ放電が生じ、感光体ドラム１１Ｋの表面が所定の電位に帯電される。シールド１２２Ｋに発生する定電圧は、シールド電圧生成部６２Ｋから供給される帯電バイアス電圧を変更することによって変更される。
【００２８】
所定の電位に帯電された感光体ドラム１１Ｋの表面には、露光手段であるプリントヘッド１３Ｋから照射されるレーザ光によって静電潜像が形成される。感光体ドラム１１Ｋの表面に形成された静電潜像は、感光体ドラム１１Ｋに対して中間転写ベルト１８の周回移動方向の上流側の側方に設けられた現像器１４ＫにおいてＫ色（黒色）のトナーにより現像される。現像器１４Ｋでは、磁性粒子であるキャリアとＫ色（黒色）のトナーとによって構成された二成分現像剤が使用されており、現像器１４Ｋにおけるハウジングの内部に二成分現像剤が収容されている。ハウジング内には、感光体ドラム１１Ｋに対向して配置された現像マグネットローラ１４０Ｋが設けられている。現像マグネットローラ１４０Ｋは、現像剤担持体である円筒状の現像スリーブ１４１Ｋと、現像スリーブ１４１Ｋの内部に固定状態で配置された円柱状のマグネット体１４２Ｋとを有しており、現像スリーブ１４１Ｋが現像モータ６６Ｋによって所定方向に回転駆動される。現像スリーブ１４１Ｋには、現像電源部６３Ｋの出力端子が接続されており、現像電源部６３Ｋからは、−１００Ｖ〜−８００Ｖの範囲から選択された所定の電位（本実施形態では−７００Ｖ）の直流電圧と、周波数が４〜７ｋＨｚの交流電圧とが重畳されることによって、ピークｔｏピーク電圧が１２００〜１４００Ｖｐｐの範囲から選択された所定の現像バイアス電圧が出力され、この現像バイアス電圧が現像スリーブ１４１Ｋに印加される。
【００２９】
現像バイアス電圧が印加された現像スリーブ１４１Ｋが現像モータ６６Ｋによって回転されると、現像スリーブ１４１Ｋの表面にはキャリアによって磁気ブラシが形成され、磁気ブラシによって、ハウジング内のトナーが搬送されて、感光体ドラム１１Ｋの表面の静電潜像に付着する。これにより、静電潜像がトナー現像されて、感光体ドラム１１Ｋの表面にＫ色のトナー画像が形成される。
【００３０】
感光体ドラム１１Ｋの表面のトナー画像は、感光体ドラム１１Ｋの下方において中間転写ベルト１８を挟んで対向配置された１次転写ローラ１５Ｋによって、中間転写ベルト１８の外周面上に転写される。１次転写ローラ１５Ｋには、転写電源部６４Ｋから、＋５００Ｖ〜＋３０００Ｖの範囲から選択された所定の転写バイアス電圧が印加されており、感光体ドラム１１Ｋの表面に形成されたＫ色のトナー画像が、中間転写ベルト１８の外周面に密着すると、１次転写ローラ１５Ｋに印加される所定の正極性の転写バイアス電圧によって、中間転写ベルト１８の外周面上に転写される。
【００３１】
転写ローラ１５Ｋに印加される転写バイアス電圧は、感光体ドラム１１Ｋの表面に形成されたトナー画像が効率的に中間転写ベルト１８に転写されるように所定の電位に予め設定されているが、感光体ドラム１１Ｋの表面に形成されたトナー画像の全てのトナーを中間転写ベルト１８に転写することができず、十数％程度のトナーが感光体ドラム１１Ｋの表面に残留する。感光体ドラム１１Ｋの表面に残留するトナーは、クリーナ１６Ｋによって掻き落とされて、図示しない廃トナーボトルに回収される。残留トナーが掻き落とされた感光体ドラム１１Ｋは、除電ランプ１７Ｋによって表面の電荷が消去される。トナー画像が転写された中間転写ベルト１８は、前述したように、中間転写ベルト１８の周回移動域の下側において、給紙カセット３１から搬送される記録シートＳに２次転写され、トナー画像が転写された記録シートＳは、定着装置４０にてトナー画像が定着された後に、排紙トレイ３３上に排出される。
【００３２】
図３は、画像プロセス部１０におけるＫ色のトナーによるトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋの制御系の主要部を示すブロック図である。画像形成ユニット１０Ｋは、主制御部７０における帯電現像制御部５０Ｋによって制御される。帯電現像制御部５０ＫはＣＰＵ（図示せず）を備えており、ＣＰＵのソフトウェアに基づいて、画像形成ユニット１０Ｋにおける感光体ドラム１１Ｋを回転させる感光体モータ６５Ｋおよび現像器１４Ｋの現像スリーブ１４１Ｋを回転させる現像モータ６６Ｋを制御するとともに、帯電電源部６０Ｋの針状電極電源部６１Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋ、現像電源部６３Ｋ、転写電源部６４Ｋ等を制御する。従って、帯電現像制御部５０Ｋには、誤差アンプ等のハードウェア要素は設けられていない。なお、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにも同様の構成の帯電現像制御部が設けられており、それぞれの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにおいても、それぞれ帯電現像制御部によって同様の制御が実行される。
【００３３】
帯電現像制御部５０Ｋは、感光体ドラム１１Ｋを回転させる感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力して、感光体ドラム１１Ｋが所定のタイミングで回転および停止するように感光体モータ６５Ｋを制御する。同様に、帯電現像制御部５０Ｋは、現像器１４Ｋにおける現像スリーブ１４１Ｋを回転させる現像モータ６６Ｋに制御信号を出力して、現像スリーブ１４１Ｋが所定のタイミングで回転および停止するように現像モータ６６Ｋを制御する。
【００３４】
帯電電源部６０Ｋの針状電極電源部６１Ｋには、針状電極電流生成部６１１Ｋが設けられており、針状電極電流生成部６１１Ｋには、帯電現像制御部５０Ｋから出力される制御信号が制御信号線５４を介して入力されている。針状電極電流生成部６１１Ｋは、制御信号線５４を介して入力される制御信号に基づいて−７００μＡの定電流を生成し、出力端子６１３Ｋを介して帯電器１２Ｋの針状電極１２１Ｋに供給する。針状電極電流生成部６１１Ｋの出力端子から出力される電流は、電流電圧変換部６１２Ｋによって所定のレベルの電圧とされ、モニター信号線５５を介して帯電現像制御部５０Ｋにモニター信号として与えられている。帯電現像制御部５０Ｋは、モニター信号線５５を介して入力されるモニター信号に基づいて、針状電極電流生成部６１１Ｋにて生成される電流が−７００μＡになるように、制御信号線５４を介して制御信号を針状電極電流生成部６１１Ｋに出力する。
【００３５】
シールド電圧生成部６２Ｋは、制御信号線５７を介して入力される制御信号に基づいて、−２００Ｖ〜−１１００Ｖの範囲において選択された所定の電位の帯電バイアス電圧を生成し、生成された帯電バイアス電圧を、出力端子６２２Ｋを介して帯電器１２Ｋのシールド１２２Ｋに供給し、グリッド電極１２３Ｋを所定の電位に制御する。シールド電圧生成部６２Ｋから出力される帯電バイアス電圧は分圧されており、分圧された電圧が、モニター信号としてモニター信号線５６を介して帯電現像制御部５０Ｋに与えられている。帯電現像制御部５０Ｋでは、モニター信号線５６を介して入力されるモニター信号に基づいて、シールド電圧生成部６２Ｋにて所定の電位の帯電バイアス電圧が生成されるように、シールド電圧生成部６２Ｋに制御信号線５７を介して制御信号を供給する。シールド電圧生成部６２Ｋからは、例えば−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力される。
【００３６】
現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋには、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋと、直流電圧生成部６３２Ｋとが設けられている。矩形波交流電圧生成部６３１Ｋは、予め設定されたピークｔｏピーク電圧であって、帯電現像制御部５０Ｋからクロック信号線５１を介して入力されるクロック信号に基づく周波数の矩形波交流電圧を生成する。矩形波交流電圧生成部６３１Ｋの出力を停止する場合には、クロック信号をハイレベルまたはローレベルに固定すればよく、画像形成を開始する際および終了する際には、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋの出力は停止される。直流電圧生成部６３２Ｋは、制御信号線５３を介して入力される制御信号に基づいて、所定電位の電圧を生成して、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋに供給する。直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧は分圧されて、分圧された電圧が、モニター信号としてモニター信号線５２を介して帯電現像制御部５０Ｋに与えられている。
【００３７】
帯電現像制御部５０Ｋでは、モニター信号線５２を介して入力されるモニター信号に基づいて、直流電圧生成部６３２Ｋにて所定の電位（本実施形態では−７００Ｖ）の直流電圧が生成されるように、直流電圧生成部６３２Ｋに制御信号線５３を介して制御信号を供給する。矩形波交流電圧生成部６３１Ｋは、生成した所定周波数の交流電圧に、直流電圧生成部６３２Ｋから供給される所定電位の直流電圧を重畳することにより、ピークｔｏピーク電圧が１２００Ｖｐｐ〜１４００Ｖｐｐ程度の現像バイアス電圧を生成して、出力端子６３３Ｋを介して現像スリーブ１４１Ｋに印加する。
【００３８】
帯電現像制御部５０Ｋは、転写電源部６４Ｋが１次転写ローラ１５Ｋに印加する正極性の転写バイアス電圧を、例えば、プリンタ１の電源スイッチがオンされた直後の初期動作において決定する。転写バイアス電圧は、転写電源部６４Ｋによって１次転写ローラ１５Ｋに対する定電流制御を行うことにより得られた中間転写ベルト１８の電圧に基づいて求められる中間転写ベルト１８の抵抗成分と、プリンタ１の使用環境を検出するためにプリンタ１内に設けられた温度、湿度等を検出する環境センサによって得られた環境情報とに基づいて、例えば、帯電現像制御部５０Ｋに記憶されたテーブルを用いて決定される。帯電現像制御部５０Ｋは、このようにして決定された転写バイアス電圧が転写電源部６４Ｋにおいて生成されるように、転写電源部６４Ｋに制御信号を出力する。転写電源部６４Ｋにて生成された転写バイアス電圧は、１次転写ローラ１５Ｋに印加される。
【００３９】
このような構成のプリンタ１におけるＫ色トナー用の現像器１０Ｋが画像形成動作を開始する場合における帯電現像制御部５０Ｋによる制御を、図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、プリントジョブを受け取ると制御を開始し、感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力して感光体ドラム１１Ｋを回転させるとともに、現像器１４Ｋの現像モータ６６Ｋに制御信号を出力して現像スリーブ１４１Ｋを回転させる。感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１４１Ｋは、所定時間（０．４ｓ（秒））が経過することによって、それぞれ、一定の回転数で安定回転する安定回転状態になる。
【００４０】
帯電現像制御部５０Ｋは、感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１４１Ｋのそれぞれが安定回転状態になったとみなされる所定時間が経過すると、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋから現像バイアス電圧を出力させる現像バイアス制御の実行と、帯電電源部６０Ｋにおけるシールド電圧生成部６２Ｋから帯電バイアス電圧を出力させる帯電バイアス制御の実行とを開始する。この制御開始時には、現像電源部６３Ｋにおける現像バイアス電圧の制御が開始されてから、予め設定された測定時間ｔ１が経過した時点で、帯電電源部６０Ｋにおける帯電バイアス電圧の制御が開始され、それぞれから出力される電圧値が、予め設定された−７００Ｖおよび−９００Ｖという絶対値の大きな電圧に同時に達するように、シールド電圧生成部６２Ｋが制御される。
【００４１】
この場合の帯電現像制御部５０Ｋにおける制御の詳細について、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋのそれぞれにおける出力電圧と時間との関係を示す図５のグラフおよび図６のフローチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、まず、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋにおける矩形波交流電圧生成部６３１Ｋおよび直流電圧生成部６３２Ｋにそれぞれ制御信号を出力して、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋを出力停止状態にするとともに、直流電圧生成部６３２Ｋから−７００Ｖの直流電圧が出力されるように立ち上げる制御を開始する（図６のステップＳ１参照）。
【００４２】
直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧は、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋからの出力（この場合は出力停止状態）と重畳されて現像スリーブ１４１Ｋに印加される。これと同時に、帯電現像制御部５０Ｋは、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧のモニター信号に基づいて、例えば、予め設定された測定時間ｔ１にわたって、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧の電位を所定時間間隔Δｔ毎に測定する（ステップＳ２）。帯電現像制御部５０Ｋは、測定時間ｔ１にわたって所定時間間隔Δｔ毎に直流電圧の電位を測定すると、所定時間間隔Δｔにおける直流電圧の変化（増加）量を算出して平均化処理し、得られた平均化処理値に基づいて、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧が、測定時間ｔ１の終了後に、−７００Ｖの現像バイアス電圧に達するまでに要する時間を、制御時間ｔ２として算出する（ステップＳ３）。測定時間ｔ１が終了すると（ステップＳ４）、帯電電源部６０Ｋにおける針状電極電流生成部６１１Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋの立ち上げを開始する（ステップＳ５）。
【００４３】
例えば、所定時間間隔Δｔを２００μｓとし、測定時間ｔ１を１ｍｓとした場合に、所定時間間隔Δｔにおける電圧の増加量の平均として−１０Ｖが得られると、現像電源部６３Ｋの制御開始から１４ｍｓ後に−７００Ｖに達することになり、測定時間ｔ１が終了した時点から−７００Ｖに達するまでに要する制御時間ｔ２は１３ｍｓになる。なお、この場合には、測定時間ｔ１に達するまで、所定時間間隔Δｔ毎に電圧変化の平均化処理を繰り返す必要はなく、例えば、新たに得られた平均化処理値と前回に得られた平均化処理値との差が所定の範囲になると、以後は、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の電位測定を中止して、最終的に得られた平均化処理値に基づいて制御時間ｔ２を算出するようにしてもよい。あるいは、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の電位測定によって、現像電源部６３Ｋから出力される直流電圧の変化を１次関数、２次関数等として近似することができる場合には、その関数が求められた時点で電位測定を中止し、求められた関数に基づいて制御時間ｔ２を算出するようにしてもよい。
【００４４】
帯電現像制御部５０Ｋは、制御時間ｔ２（＝１３ｍｓ）後に、シールド電圧生成部６２Ｋから−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力されるように、シールド電圧生成部６２Ｋを制御する（ステップＳ６）。この場合、帯電現像制御部５０Ｋは、モニター信号線５６を介して入力されるモニター信号に基づいて、シールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧値を測定しており、例えば、１ｍｓの時間間隔毎にシールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧値を測定し、１ｍｓ時間当たりの電圧増加量が、９００Ｖ／１３ｍｓ（＝約６９．２）になるように、シールド電圧生成部６２Ｋに所定の制御信号を出力する。これにより、現像電源部６３Ｋの制御開始から、測定時間ｔ１（１ｍｓ）が経過した後に、制御時間ｔ２（１３ｍｓ、制御開始から１４ｍｓ）が経過すると（ステップＳ７において「ＹＥＳ」）、現像電源部６３Ｋの直流電圧生成部６３２Ｋからの出力が−７００Ｖに達すると同時に、シールド電圧生成部６２Ｋからの出力が−９００Ｖの帯電バイアス電圧に達することになる。
【００４５】
なお、制御時間ｔ２の算出に際して、感光体ドラム１１Ｋにおける帯電器１２Ｋによる帯電位置と、現像器１４Ｋによる現像位置とが異なっており、両者が距離Ｌだけ離れていることから、この距離Ｌを感光体ドラム１１Ｋの表面が移動する時間Ｔが考量される。また、この距離Ｌにより、帯電器１２Ｋに対向する位置における感光体ドラム１１Ｋの表面の帯電電位と、現像器１４Ｋに対向する位置における感光体ドラム１１Ｋの表面の帯電電位とに電位差が生じることになるが、この電位差は許容範囲であり、無視することができる。
【００４６】
このようにして、帯電電源部６０Ｋから−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力される状態になるとともに、現像電源部６３Ｋから−７００Ｖの電圧が出力される状態になると、現像電源部６３Ｋにおける矩形波交流電圧生成部６３１Ｋから所定の矩形波交流電圧が出力されて（ステップＳ８）、現像スリーブ１４１Ｋに対して、−７００Ｖの直流電圧に矩形波交流電圧が重畳された所定の現像バイアス電圧が印加される。これにより、画像形成動作開始時における制御が終了し、以降は、所定の現像バイアス電圧および帯電バイアス電圧が出力されるように、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋがそれぞれ制御されることになる（ステップＳ９）。画像プロセス部１０では、画像形成動作が実行されることにより、感光体ドラム１１Ｋに形成される静電潜像が、現像器１７Ｋによってトナー現像されて、形成されたトナー画像が記録シートＳに転写されて定着される。
【００４７】
以上のように、画像形成動作を開始する際に、感光体ドラム１１Ｋの表面を所定の電位に帯電させるための帯電電源６０Ｋの立ち上げの開始を、現像スリーブ１４１Ｋに現像バイアス電圧を印加するための現像電源部６３Ｋの立ち上げの開始よりも遅らせて、しかも、それぞれからの出力が、それぞれ所定電圧に同時に達するように制御しているために、帯電電源６０Ｋから出力される電圧の絶対値が、現像電源部６３Ｋから出力される電圧の絶対値に対して、所定の電位差以上に上回るおそれがない。その結果、感光体ドラム１１Ｋにキャリアが付着する「キャリア付着」を確実に防止することができる。また、帯電電源６０Ｋから出力される電圧の絶対値が、現像電源部６３Ｋから出力される電圧の絶対値に対して所定の電位差以上に下回るおそれもなく、感光体ドラム１１Ｋにおける非画像領域にトナーが付着する「トナーかぶり」も確実に防止することができる。
【００４８】
さらには、感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１４１Ｋの回転制御を同時に開始してそれぞれが安定回転状態になった後に、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋが同時にそれぞれの出力が所定電圧に達するために、感光体ドラム１１Ｋの回転開始から、画像形成動作が可能な状態になるまでの時間が短くなる。その結果、感光体ドラム１１Ｋが回転される時間を短くすることができ、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができる。
【００４９】
次に、画像形成動作を終了させる場合における帯電現像制御部５０Ｋによる制御を図７のタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、画像形成動作の終了が通知されると、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋを出力停止状態にして、−７００Ｖの直流電圧が出力されている現像電源部６３Ｋの出力を、−２００Ｖ（待機状態における現像バイアス電圧の電位）とする立ち下げを開始する。この場合、予め設定された測定時間ｔ３が経過した時点で、−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力された状態になっている帯電電源部６０Ｋを−３００Ｖ（待機状態における出力電圧の電位）とする立ち下げを開始する。そして、現像電源部６３Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋのそれぞれの出力が、同時に、−２００Ｖおよび−３００Ｖの待機状態に達するように、シールド電圧生成部６２Ｋを制御する。現像電源部６３Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋのそれぞれが−２００Ｖおよび−３００Ｖの待機状態になると、所定の回転数で安定回転している感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１７１Ｋの回転を停止させるために、感光体モータ６５Ｋおよび現像モータ６６Ｋに制御信号を出力する。これにより、感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１７１Ｋは、例えば０．５ｓ（５００ｍｓ）後に回転停止状態になる。
【００５０】
この場合の帯電現像制御部５０Ｋにおける制御の詳細について、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋのそれぞれにおける出力電圧と時間との関係を示す図８のグラフおよび図９に示すフローチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、まず、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋにおける矩形波交流電圧生成部６３１Ｋおよび直流電圧生成部６３２Ｋにそれぞれ制御信号を出力して、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋを出力停止状態に制御するとともに、直流電圧生成部６３２Ｋを待機状態にする立ち下げを開始する（図９のステップＳ１１参照）。これと同時に、帯電現像制御部５０Ｋは、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧のモニター信号に基づいて、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧値を所定時間間隔Δｔ毎に測定する（ステップＳ１２）。そして、測定時間ｔ３にわたって得られた所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧値に基づいて、所定時間間隔Δｔにおける直流電圧の変化（減少）量を算出して平均化処理し、得られた平均化処理値に基づいて、現像電源部６３Ｋから出力される電圧が、測定時間ｔ３の終了から−２００Ｖの待機状態に達するまでに要する時間を制御時間ｔ４として算出する（ステップＳ１３）。その後、予め設定された測定時間ｔ３が経過すると（ステップＳ１４）、シールド電圧生成部６２Ｋを−３００Ｖの待機状態にする立ち下げを開始する（ステップＳ１５）。
【００５１】
例えば、所定時間間隔Δｔを２００μｓとし、測定時間ｔ３を１ｍｓとした場合に、所定時間間隔Δｔにおける電圧変化の平均として−１０Ｖが得られると、現像電源部６３Ｋの立ち下げ開始から１０ｍｓ後に−２００Ｖの待機状態に達することになり、測定時間ｔ３が終了した時点から−２００Ｖの待機状態に達するまでに要する制御時間ｔ４は９ｍｓになる。なお、この場合にも、測定時間ｔ３に達するまで、所定時間間隔Δｔ毎に電圧変化の平均化処理を繰り返す必要はなく、例えば、新たに得られた平均化処理値と前回に得られた平均化処理値との差が所定の範囲になれば、以後は、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の測定を中止して、最終的に得られた平均化処理値に基づいて制御時間ｔ4を算出するようにしてもよい。あるいは、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の電位測定によって、現像電源部６３Ｋから出力される直流電圧の変化を、１次関数、２次関数等として近似することができる場合には、その関数が求められた時点で電位測定を中止し、求められた関数に基づいて制御時間ｔ４を算出するようにしてもよい。
【００５２】
帯電現像制御部５０Ｋは、制御時間ｔ４（＝９ｍｓ）後に、シールド電圧生成部６２Ｋから−３００Ｖの電圧が出力される待機状態になるように、シールド電圧生成部６２Ｋを制御する（ステップＳ１６）。この場合、帯電現像制御部５０Ｋは、モニター信号線５７を介して入力されるモニター信号に基づいて、シールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧を測定しており、例えば、１ｍｓ時間間隔毎にシールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧を測定して、１ｍｓ時間当たりの電圧減少値が、６００Ｖ／９ｍｓ（＝約６６．７）になるように、シールド電圧生成部６２Ｋに所定の制御信号を出力する。これにより、現像電源部６３Ｋの立ち下げの開始から、測定時間ｔ３（１ｍｓ）と制御時間ｔ４（９ｍｓ）との合計時間ｔ３＋ｔ４（＝１０ｍｓ）が経過すると（ステップＳ１７）、現像電源部６３Ｋの直流電圧生成部６３２Ｋから−２００Ｖの直流電圧が出力される待機状態になると同時に、シールド電圧生成部６２Ｋから−３００Ｖの電圧が出力される待機状態になり、現像電源部６３Ｋおよび帯電電源部６０Ｋの制御が終了する。
【００５３】
このように、画像形成動作を終了させる際において、感光体ドラム１１Ｋを所定の待機状態とするための帯電電源部６０Ｋの立ち下げの開始を、現像スリーブ１４１Ｋに電圧を印加するための現像電源部６３Ｋの立ち下げの開始よりも遅らせて、しかも、それぞれからの出力が予め設定された待機状態に同時になるようにしているために、帯電電源部６０Ｋから出力される電圧の電位が現像電源部６３Ｋから出力される電位に対して所定値以上に上回るおそれがない。
【００５４】
その結果、画像形成終了時に、感光体ドラム１１Ｋにキャリアが付着する「キャリア付着」を確実に防止することができるとともに、感光体ドラム１１Ｋにおける非画像領域にトナーが付着する「トナーかぶり」も確実に防止することができる。さらには、現像電源部６３Ｋが待機状態になる時間が経過すると同時に、感光体ドラム１１Ｋの駆動停止制御が開始されて感光体ドラム１１Ｋの回転が停止されるために、感光体ドラム１１Ｋが回転される時間が短くなり、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができる。
【００５５】
なお、待機状態において、現像電源部６３Ｋおよび帯電電源部６０Ｋから現像スリーブ１４１Ｋおよび帯電器１２Ｋにそれぞれ出力される電圧として−２００Ｖおよび−３００Ｖとしたが、それぞれの電圧が０Ｖ（出力停止状態）となるようにしてもよい。
また、上記の説明では、Ｋ色のトナーの画像形成ユニット１０Ｋにおいて実行される制御について説明したが、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにおいても、同様の制御が実行される。
【００５６】
比較のために、画像形成装置におけるＫ色トナー用の現像器１０Ｋの画像形成動作を開始する際における帯電現像制御部５０Ｋによって実行されている従来の制御の一例を、図１０に示すタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、プリントジョブを受け付けると、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋの制御を開始する。現像電源部６３Ｋは、最初に、出力停止状態（０Ｖ）から、例えば−２００Ｖの待機状態になるように制御される。現像電源部６３Ｋの制御の開始から例えば１００ｍｓ程度の所定時間が経過すると、感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力して感光体ドラム１１Ｋを回転させる。感光体ドラム１１Ｋは所定時間（０．４ｓ（秒））が経過することによって所定の回転数で回転する安定回転状態になる。感光体ドラム１１Ｋが安定回転状態になると、帯電電源部６０Ｋにおけるシールド電圧生成部６２Ｋの制御が開始されるとともに、現像電源部６３Ｋを、例えば−６００Ｖの中間出力状態になるように制御が切り替えられる。これと同時に、シールド電圧生成部６２Ｋは、−９００Ｖの電圧が出力される状態になるように制御を開始する。その後、予め設定された所定時間が経過することによって、シールド電圧生成部６２Ｋの出力電圧が−９００Ｖになった後に、現像器１４Ｋの現像モータ６６Ｋに制御信号を出力して現像スリーブ１４１Ｋを回転させる。そして、現像スリーブ１４１Ｋの回転が安定回転状態になったとみなされる所定時間（例えば０．４ｓ）が経過した時点で、現像電源部６３Ｋの出力が予め設定された−７００Ｖの電圧が出力されるように制御が切り替えられる。その後、現像電源部６３Ｋから−７００Ｖの電圧が出力される状態になると、画像形成動作が実行される。
【００５７】
この場合には、現像電源部６３Ｋの出力が段階的に上昇するように制御することにより、現像スリーブの表面電位の絶対値が感光体ドラム１１Ｋの表面電位の絶対値を所定値以上に上回ることを防止することができる。しかし、制御に長時間を要するために、画像形成動作の開始が遅れ、しかも、感光体ドラム１１Ｋが、安定回転になった後においても、比較的長い時間にわたって回転されることから、本発明のように、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができるものではない。
【００５８】
さらに、比較のために、画像形成装置におけるＫ色トナー用の現像器１０Ｋの画像形成動作を終了する際の帯電現像制御部５０Ｋによる制御の一例を、図１１に示すタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、画像プロセス部１０における画像形成動作の終了が通知されると、現像電源部６３Ｋに対する制御を開始し、例えば−７００Ｖの直流電圧が出力される状態とした後に、−６００Ｖの中間電圧が出力されるように制御する。そして、予め設定された所定時間が経過した時点で、所定の回転数で安定回転している現像スリーブ１７１Ｋの回転を停止させるために、現像モータ６６Ｋに制御信号を出力する。その後、例えば０.５ｓ（５００ｍｓ）程度の予め設定された所定時間が経過すると、現像電源部６３Ｋに対して−２００Ｖの待機状態になるように制御を切り替える。この制御の切り替えが実行された後に、予め設定された所定時間が経過すると、所定の回転数で安定回転している感光体ドラム１１Ｋの回転を停止させるために、感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力する。このような状態で、例えば０.５ｓ（５００ｍｓ）程度の予め設定された所定時間が経過すると、現像電源部６３Ｋに対して出力が停止するように制御を切り替える。これにより、現像電源部６３Ｋは出力停止状態になる。
【００５９】
この場合も、現像電源部６３Ｋが待機状態になるまでに、比較的長い時間を要する。その結果、感光体ドラム１１Ｋの回転時間が長くなり、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができるものではない。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではない。上記の実施形態では、予め設定された測定時間にわたって、現像電源部６３Ｋから出力される電圧を測定して、所定電圧に達する時間（到達予想時間）を算出し、測定時間が経過した時点で、帯電電源部６０Ｋの制御を開始する構成であったが、例えば、測定時間を設定することなく、現像電源部６３Ｋから出力される電圧に基づいて所定電圧に達する到達予想時間を算出し、到達予想時間が算出された時点で、帯電電源部６０Ｋが所定の出力状態（例えば最大出力状態）で到達予想時間に所定電圧に達するために要する必要時間を算出し、到達予想時間から必要時間を差し引いた時点を制御の開始時とし、その開始時において帯電電源部６０Ｋの立ち上げを開始し、帯電電源部６０Ｋを所定の出力状態に維持するように制御するようにしてもよい。
【００６０】
また、本発明に係る画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これら４つの現像装置を、順次、静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を形成する、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置であってもよい。また、本発明は、プリンタに限らず、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Printer）等にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、トナー画像を形成する画像形成装置において、画像形成開示時および終了時に、「トナーかぶり」および「キャリア付着」が発生することを防止することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 画像プロセス部
３０ シート搬送部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ トナー画像形成ユニット
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電器
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ プリントヘッド
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 現像器
１４１Ｋ 現像スリーブ
１８ 中間転写ベルト
４０ 定着装置
５０Ｋ 帯電現像制御部
６０Ｋ 帯電電源部
６１Ｋ 針状電極電源部
６２Ｋ シールド電圧生成部
６３Ｋ 現像電源部
６３１Ｋ 矩形波交流電圧生成部
６３２Ｋ 直流電圧生成部
６５Ｋ 感光体モータ
６６Ｋ 現像モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高画質のトナー画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の一般的な画像形成装置では、通常、帯電器によって所定の表面電位になるように一様に帯電された感光体ドラムに、画像データに対応したレーザ光を照射して静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像器によってトナー現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を記録シートに転写するようになっている。現像器には、例えば、トナーと、磁性粒子であるキャリアとを有する二成分系現像剤が用いられる。
【０００３】
二成分系現像剤を用いる現像器には、二成分系現像剤が収容されるハウジング内に、現像マグネットローラが感光体ドラムと対向するように配置されている。現像マグネットローラは、回転可能になった円筒状の現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定的に配置された円柱状のマグネット体とを備えており、現像スリーブが回転することによって現像スリーブの外周面（表面）にキャリアによる磁気ブラシが形成され、磁気ブラシによってハウジング内のトナーが搬送される。現像スリーブには、現像電源部から出力される現像バイアス電圧が印加されるようになっており、感光体ドラムの表面電位と、現像バイアス電圧が印加された現像スリーブの表面電位との電位差によって、現像スリーブの外周面を搬送されるトナーが、感光体ドラム表面の静電潜像の部分に付着して、静電潜像がトナーによって現像される。
【０００４】
感光体ドラムの表面を帯電させる帯電器には、例えば、帯電電源部から出力される−９００Ｖ程度の高電圧が帯電バイアス電圧として印加される。現像スリーブには、例えば、現像電源部から−７００Ｖ程度の直流電圧に周波数４〜７ｋＨｚの矩形波交流電圧が重畳されることによって、ピークｔｏピーク電圧が１．２〜１．４ｋＶｐｐ程度になった現像バイアス電圧が印加される。このように、直流電圧成分に矩形波交流電圧成分を重畳した現像バイアス電圧を現像スリーブに印加することにより、現像スリーブの表面に形成される磁気ブラシを揺動させることができ、トナーによる現像効率を向上させることができるとともに、感光体ドラムに形成されるトナー画像の画質を向上させることができる。なお、現像電源部から直流成分のみのバイアス電圧を出力して現像スリーブに印加する場合もある。現像器におけるハウジング内のトナーは、現像によって消費されるために、ハウジング内には適宜トナーが補給される。
【０００５】
静電潜像に付着するトナーの濃度は、感光体ドラムの表面電位と、現像バイアス電圧が印加された現像スリーブの表面電位との電位差によって調整される。感光体ドラムの表面電位は、現像スリーブの表面電位よりも絶対値が大きくなるように設定されており、その絶対値の電位差の最大値は２００数十Ｖ程度になっている。従って、感光体ドラムの表面電位と現像スリーブの表面電位との電位差を、絶対値で数十〜２００数十Ｖの範囲で調整することによって、静電潜像に付着するトナーの濃度を調整することができる。
【０００６】
このような現像器では、感光体ドラムの表面電位と現像スリーブの表面電位との関係によっては、感光体ドラムに形成されるトナー画像に画像欠陥が生じるおそれがある。すなわち、感光体ドラムの表面電位の絶対値と現像スリーブの表面電位の絶対値との差が小さい場合には、感光体ドラムにおける非画像領域にトナーが付着する「トナーかぶり」が発生する。「トナーかぶり」によるトナーの付着量が多くなると画質が著しく低下し、記録シートに形成されるトナー画像として許容できない画質になる。
【０００７】
現像バイアス電圧として直流成分のみが印加される場合には、現像スリーブの表面電位が感光体ドラムの表面電位の絶対値に対して１００Ｖ程度以上小さくなることによって、また、現像バイアス電圧として交流電圧成分が直流電圧に重畳されている場合には、現像スリーブの表面電位が感光体ドラムの表面電位に対して絶対値で少しでも小さくなることによって、「トナーかぶり」によって許容できない画質のトナー画像が形成されるおそれがある。なお、このような「トナーカブリ」は、二成分系現像剤を用いる場合に限らず、トナーのみを用いる一成分系現像剤を用いる場合にも発生する。
【０００８】
感光体ドラムにおける表面電位の絶対値が、現像スリーブの表面電位の絶対値よりも非常に大きくなると、磁気ブラシを形成するキャリアが感光体ドラムに付着する「キャリア付着」が発生し、画質が低下するおそれがある。現像器内のキャリアは補給されないために、「キャリア付着」によって消費されるキャリア量が多くなって現像器内のキャリア量が少なくなると、キャリアが形成する磁気ブラシによるトナー搬送効率が低下し、静電潜像におけるトナー濃度が低下するおそれがある。さらにキャリアが消費されると、感光体ドラム表面の静電潜像をトナーによって確実に現像できなくなり、現像器として機能できる期間（寿命）が短くなる。
【０００９】
現像バイアス電圧として直流成分のみが印加される場合には、現像スリーブの表面電位の絶対値に対して感光体ドラムの表面電位の絶対値が約５００Ｖ以上大きくなることにより、また、交流電圧成分が重畳されている場合には、現像スリーブの表面電位の絶対値に対して感光体ドラムの表面電位の絶対値が約３００Ｖ以上大きくなることにより、「キャリア付着」によって許容できない画質のトナー画像が形成されるおそれがある。
【００１０】
特に、画像形成を開始する場合および終了する場合には、感光体ドラムの表面電位の絶対値と現像スリーブの表面電位の絶対値との差が大きくなるおそれがある。例えば、スコロトロン方式の帯電器の場合、電源仕様、回路構成等の要因により、帯電電源部は、数ｍｓの短時間で、感光体ドラムを所定の表面電位に帯電させるために必要な電圧（帯電バイアス電圧）を出力し得る状態に立ち上がることができるのに対して、現像スリーブに現像バイアス電圧を印加する現像電源部は、現像バイアス電圧として必要な電圧を出力し得る状態に立ち上がるまでに数十ｍｓ程度の時間を要する。このことから、画像形成動作を開始するために、帯電電源部および現像電源部を同時に起動させると、感光体ドラムが所定の表面電位になっても、その時点では、現像スリーブには、現像バイアス電圧よりも低い電圧しか印加されていないことになり、両者の電位差が大きくなって、「キャリア付着」が発生する確率が高くなる。
【００１１】
現像電源部を帯電電源部よりも先に起動することによって、感光体ドラム表面の帯電電位の絶対値が現像スリーブの表面電位の絶対値よりも大きくなることを抑制でき、「キャリア付着」を抑制することができる。しかし、この場合には、感光体ドラムの帯電が開始されるまでの間は現像スリーブに印加される電圧が上昇し、現像スリーブの表面電位の方が、感光体ドラムの表面電位よりも高くなり、現像スリーブの表面電位と感光体ドラムの表面電位との電位差によっては、「トナーかぶり」が発生するおそれがあり、それにより、許容することができない画質のトナー画像になるおそれがある。「トナーかぶり」が発生することを抑制するために、現像電源部の立ち上がり時に、現像スリーブに印加される現像バイアス電圧を、矩形波交流電圧が重畳されていない直流電圧のみとして、現像スリーブに短時間で高電圧を印加することにより「キャリア付着」を防止することも行われているが、この場合にも、「トナーかぶり」が発生することを確実に防止することができない。
【００１２】
画像形成終了時においても、帯電電源部は、帯電バイアス電圧が出力される状態から短時間で待機状態になるのに対して、現像電源部は現像バイアス電圧が出力される状態から待機状態になるまでに比較的長い時間を要するために、感光体ドラムと現像スリーブとの電位差が大きくなって「キャリア付着」、「トナーかぶり」が発生するおそれがある。
特許文献１には、画像形成動作の開始時および終了時に、帯電ローラに連続的または断続的に帯電バイアス電圧を印加するとともに、帯電バイアス電圧に連動させて、現像スリーブに印加される現像バイアス電圧を連続的または断続的に変動させることにより、感光体ドラムの表面電位と、現像スリーブの現像バイアス電位とのそれぞれの絶対値の差を３００Ｖ以下とし、感光体ドラムの表面にキャリアが付着する「キャリア付着」を防止する構成が開示されている。また、特許文献２には、感光体ドラムの帯電電位および現像バイアス電位の立ち上げ時または立ち下げ時に、いずれか一方を、他方の立ち上がりまたは立ち下がり時の電位に基づいて段階的に制御することによって、感光体ドラムにトナーおよびキャリアが付着することを防止する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−９２１９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、帯電電源部および現像電源部は、立ち上がり時および立ち下がり時において、個々の性能のばらつき、負荷側抵抗値の変動、環境変動等によって、所定の電圧を安定的に出力できるまでの時間が一定せず出力電圧が不安定であるために、特許文献１および２に記載されているように、帯電ローラ、帯電チャージャー等の帯電器に印加される帯電バイアス電圧と現像スリーブに印加される現像バイアス電圧とを、画像形成開始時および終了時に段階的に制御する構成では、帯電バイアス電圧および現像バイアス電圧をそれぞれ所望の電位に制御することが容易でなく、感光体ドラムに対する「トナーかぶり」および「キャリア付着」を確実に防止することができないおそれがある。
【００１５】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像形成動作を開始および終了する際に、「トナーかぶり」が発生することを確実に防止することができる画像形成装置を提供すること、および、「トナーかぶり」および「キャリア付着」の両方が発生することも確実に防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電器と、前記帯電器に帯電バイアス電圧を印加する帯電電源部と、帯電された前記像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体に対向して配置された現像剤担持体を有し、当該現像剤担持体によって搬送される現像剤により前記静電潜像を現像する現像器と、前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像電源部と、前記帯電バイアス電圧が出力されるように前記帯電電源部を制御するとともに、前記現像バイアス電圧が出力されるように前記現像電源部を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成動作を開始または終了する際に、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達すると想定される到達予想時間を算出して、算出されたそれぞれの到達予想時間に前記帯電電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するように当該帯電電源部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置では、画像形成動作を開始する際または終了する際において、現像バイアス電圧を印加する現像電源部が、現像バイアス電圧を安定的に出力する状態または所定の待機状態になると同時に、帯電バイアス電圧を印加する帯電電源部も、帯電バイアス電圧を安定的に出力する状態または所定の待機状態になるために、像担持体（感光体）表面の電位と現像剤担持体（現像スリーブ）表面の電位との差をそれぞれ所定の範囲にすることができる。これにより、画像形成動作開始時または終了時に「トナーかぶり」が生じることを確実に防止することができ、また、二成分系現像剤を用いる場合には、感光体にキャリアが付着する「キャリア付着」も確実に防止することができる。
【００１８】
好ましくは、前記制御手段は、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するまでの間に、予め設定された測定時間における当該現像電源部の出力に基づいて、前記到達予想時間を算出し、前記測定時間が経過した時点で前記帯電電源部の制御を開始することを特徴とする。
好ましくは、前記制御手段は、前記測定時間において、所定の時間間隔毎に前記現像電源部の出力を測定し、測定された出力に基づいて、前記到達予想時間を算出することを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、前記帯電器は、スコロトロン方式の帯電器であることを特徴とする。
好ましくは、前記現像剤が二成分系現像剤であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるタンデム型カラーデジタルプリンタの概略構成を示す模式図である。
【図２】そのプリンタにおける黒色のトナー画像を形成する画像形成ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図３】その画像形成ユニットの制御系の主要部を示すブロック図である。
【図４】画像形成動作開始時に帯電現像制御部において実行される処理を示すタイムチャートである。
【図５】その画像形成動作開始時における帯電電源部および現像電源部の出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図６】その画像形成動作開始時に帯電現像制御部において実行される処理を示すフローチャートである。
【図７】画像形成動作終了時に帯電現像制御部において実行される処理を示すタイムチャートである。
【図８】その画像形成動作終了時における帯電電源部および現像電源部の出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図９】その画像形成動作終了時に帯電現像制御部において実行される処理を示すフローチャートである。
【図１０】比較例における画像形成動作開始時の制御を示すタイムチャートである。
【図１１】比較例における画像形成動作終了時の制御を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例にして説明する。図１は、プリンタ１の全体の概略構成を示す模式図である。プリンタ１は、周知の電子写真方式によりトナー画像を形成する画像プロセス部１０と、プリンタ１の下部に設けられた給紙カセット３１内の記録シートＳを画像プロセス部１０へ搬送するシート搬送部３０とを備えている。シート搬送部３０にて搬送される記録シートＳは、画像プロセス部１０においてトナー画像が転写された後に定着装置４０に搬送され、定着装置４０において記録シートＳに転写されたトナー画像が定着される。
【００２２】
画像プロセス部１０は、プリンタ１の上下方向の略中央部において矢印Ｘで示す水平方向に周回移動する中間転写ベルト１８と、水平方向に周回移動する中間転写ベルト１８の上方に、周回移動方向に沿って順番に配置された画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとを備えている。画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、主制御部７０によって制御されるようになっている。主制御部７０は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）を介して、外部の端末装置等からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれに対して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のトナーによるトナー画像の形成動作を実行する。
【００２３】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、トナー画像を形成するためのトナーの色のみがそれぞれ異なっていること以外は概略同様の構成になっていることから、画像形成ユニット１０Ｋの構成のみを説明して、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃの構成の説明は省略する。画像形成ユニット１０Ｋは、像担持体である感光体ドラム１１Ｋと、その周囲に配置された帯電器１２Ｋ、静電潜像形成手段としてのプリントヘッド（ＰＨ）１３Ｋ、現像器１４Ｋとを備えており、公知の帯電、露光、現像の各工程を経て感光体ドラム１１Ｋ上にＫ色のトナー画像を形成する。感光体ドラム１１Ｋに形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１８に転写され、トナー画像が転写された感光体ドラム１１Ｋは、除電ランプ１７Ｋによって除電されて、クリーナ１６Ｋによってクリーニングされる。
【００２４】
各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの下方には、水平方向に走行する中間転写ベルト１８を介して、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配置されており、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上のトナー画像が、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋそれぞれと感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋそれぞれとの間に生じる電界の静電力によって中間転写ベルト１８の外周面上に１次転写される。この場合、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるトナー画像の形成動作は、中間転写ベルト１８上の同じ領域に多重転写されるように、それぞれの画像形成動作タイミングをずらした状態で実行される。
【００２５】
各色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト１８は、下側の周回移動域において、上側の周回移動域とは反対方向へ周回移動する。中間転写ベルト１８の下側の周回移動域における搬送方向下流側端部近傍には、中間転写ベルト１８の外周面に対向して２次転写ローラ１９が配置されており、中間転写ベルト１８と２次転写ローラ１９との間に、給紙カセット３１から繰り出された記録シートＳが搬送される搬送経路３２が通過している。搬送経路３２に沿って搬送される記録シートＳは、中間転写ベルト１８と２次転写ローラ１９との間を通過する間に、中間転写ベルト１８の外周面に多重転写されたトナー画像が２次転写される。トナー画像が転写された記録シートＳは、搬送経路３２に沿って搬送される間に、中間転写ベルト１８から分離されて、２次転写ローラ１９に対して中間転写ベルト１８の下側の周回移動方向側に配置された定着装置４０内へ供給される。トナー画像が２次転写された記録シートＳは、定着装置４０に設けられた加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に、トナー画像が定着され、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの上方に設けられた排紙トレイ３３上に排出される。
【００２６】
図２は、Ｋ色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋの概略構成を示す模式図である。感光体ドラム１１Ｋは、感光体モータ６５Ｋによって、矢印Ｚで示す方向に回転される。感光体ドラム１１Ｋの上部近傍には、感光体ドラム１１Ｋの軸方向に沿って配置されたスコロトロン方式の帯電器１２Ｋが設けられており、この帯電器１２Ｋによって、感光体ドラム１１Ｋの表面が一様に帯電される。スコロトロン方式の帯電器１２Ｋは、断面矩形状の中空直方体形状であって感光体ドラム１１Ｋ側の一側面が開口したシールド１２２Ｋと、このシールド１２２Ｋの内部に感光体ドラム１１Ｋの軸方向に沿って設けられた針状電極１２１Ｋと、シールド１２２Ｋの開口内に設けられたグリッド電極１２３Ｋとを有している。
【００２７】
帯電器１２Ｋは、帯電電源部６０Ｋから出力される電流および電圧によって制御される。帯電電源部６０Ｋは、針状電極１２１Ｋに接続された針状電極電源部６１Ｋと、シールド１２２Ｋに接続されたシールド電圧生成部６２Ｋとを有している。針状電極電源部６１Ｋは、針状電極１２１Ｋに−７００μＡ程度の定電流を供給し、シールド電圧生成部６２Ｋは、−２００Ｖ〜−１１００Ｖの範囲から選択された所定の電圧を帯電バイアス電圧としてシールド１２２Ｋに印加する。シールド１２２Ｋに帯電バイアス電圧が印加された状態で、針状電極１２１Ｋに−７００μＡ程度の定電流が供給されることによってコロナ放電が生じ、感光体ドラム１１Ｋの表面が所定の電位に帯電される。シールド１２２Ｋに発生する定電圧は、シールド電圧生成部６２Ｋから供給される帯電バイアス電圧を変更することによって変更される。
【００２８】
所定の電位に帯電された感光体ドラム１１Ｋの表面には、露光手段であるプリントヘッド１３Ｋから照射されるレーザ光によって静電潜像が形成される。感光体ドラム１１Ｋの表面に形成された静電潜像は、感光体ドラム１１Ｋに対して中間転写ベルト１８の周回移動方向の上流側の側方に設けられた現像器１４ＫにおいてＫ色（黒色）のトナーにより現像される。現像器１４Ｋでは、磁性粒子であるキャリアとＫ色（黒色）のトナーとによって構成された二成分現像剤が使用されており、現像器１４Ｋにおけるハウジングの内部に二成分現像剤が収容されている。ハウジング内には、感光体ドラム１１Ｋに対向して配置された現像マグネットローラ１４０Ｋが設けられている。現像マグネットローラ１４０Ｋは、現像剤担持体である円筒状の現像スリーブ１４１Ｋと、現像スリーブ１４１Ｋの内部に固定状態で配置された円柱状のマグネット体１４２Ｋとを有しており、現像スリーブ１４１Ｋが現像モータ６６Ｋによって所定方向に回転駆動される。現像スリーブ１４１Ｋには、現像電源部６３Ｋの出力端子が接続されており、現像電源部６３Ｋからは、−１００Ｖ〜−８００Ｖの範囲から選択された所定の電位（本実施形態では−７００Ｖ）の直流電圧と、周波数が４〜７ｋＨｚの交流電圧とが重畳されることによって、ピークｔｏピーク電圧が１２００〜１４００Ｖｐｐの範囲から選択された所定の現像バイアス電圧が出力され、この現像バイアス電圧が現像スリーブ１４１Ｋに印加される。
【００２９】
現像バイアス電圧が印加された現像スリーブ１４１Ｋが現像モータ６６Ｋによって回転されると、現像スリーブ１４１Ｋの表面にはキャリアによって磁気ブラシが形成され、磁気ブラシによって、ハウジング内のトナーが搬送されて、感光体ドラム１１Ｋの表面の静電潜像に付着する。これにより、静電潜像がトナー現像されて、感光体ドラム１１Ｋの表面にＫ色のトナー画像が形成される。
【００３０】
感光体ドラム１１Ｋの表面のトナー画像は、感光体ドラム１１Ｋの下方において中間転写ベルト１８を挟んで対向配置された１次転写ローラ１５Ｋによって、中間転写ベルト１８の外周面上に転写される。１次転写ローラ１５Ｋには、転写電源部６４Ｋから、＋５００Ｖ〜＋３０００Ｖの範囲から選択された所定の転写バイアス電圧が印加されており、感光体ドラム１１Ｋの表面に形成されたＫ色のトナー画像が、中間転写ベルト１８の外周面に密着すると、１次転写ローラ１５Ｋに印加される所定の正極性の転写バイアス電圧によって、中間転写ベルト１８の外周面上に転写される。
【００３１】
転写ローラ１５Ｋに印加される転写バイアス電圧は、感光体ドラム１１Ｋの表面に形成されたトナー画像が効率的に中間転写ベルト１８に転写されるように所定の電位に予め設定されているが、感光体ドラム１１Ｋの表面に形成されたトナー画像の全てのトナーを中間転写ベルト１８に転写することができず、十数％程度のトナーが感光体ドラム１１Ｋの表面に残留する。感光体ドラム１１Ｋの表面に残留するトナーは、クリーナ１６Ｋによって掻き落とされて、図示しない廃トナーボトルに回収される。残留トナーが掻き落とされた感光体ドラム１１Ｋは、除電ランプ１７Ｋによって表面の電荷が消去される。トナー画像が転写された中間転写ベルト１８は、前述したように、中間転写ベルト１８の周回移動域の下側において、給紙カセット３１から搬送される記録シートＳに２次転写され、トナー画像が転写された記録シートＳは、定着装置４０にてトナー画像が定着された後に、排紙トレイ３３上に排出される。
【００３２】
図３は、画像プロセス部１０におけるＫ色のトナーによるトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋの制御系の主要部を示すブロック図である。画像形成ユニット１０Ｋは、主制御部７０における帯電現像制御部５０Ｋによって制御される。帯電現像制御部５０ＫはＣＰＵ（図示せず）を備えており、ＣＰＵのソフトウェアに基づいて、画像形成ユニット１０Ｋにおける感光体ドラム１１Ｋを回転させる感光体モータ６５Ｋおよび現像器１４Ｋの現像スリーブ１４１Ｋを回転させる現像モータ６６Ｋを制御するとともに、帯電電源部６０Ｋの針状電極電源部６１Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋ、現像電源部６３Ｋ、転写電源部６４Ｋ等を制御する。従って、帯電現像制御部５０Ｋには、誤差アンプ等のハードウェア要素は設けられていない。なお、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにも同様の構成の帯電現像制御部が設けられており、それぞれの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにおいても、それぞれ帯電現像制御部によって同様の制御が実行される。
【００３３】
帯電現像制御部５０Ｋは、感光体ドラム１１Ｋを回転させる感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力して、感光体ドラム１１Ｋが所定のタイミングで回転および停止するように感光体モータ６５Ｋを制御する。同様に、帯電現像制御部５０Ｋは、現像器１４Ｋにおける現像スリーブ１４１Ｋを回転させる現像モータ６６Ｋに制御信号を出力して、現像スリーブ１４１Ｋが所定のタイミングで回転および停止するように現像モータ６６Ｋを制御する。
【００３４】
帯電電源部６０Ｋの針状電極電源部６１Ｋには、針状電極電流生成部６１１Ｋが設けられており、針状電極電流生成部６１１Ｋには、帯電現像制御部５０Ｋから出力される制御信号が制御信号線５４を介して入力されている。針状電極電流生成部６１１Ｋは、制御信号線５４を介して入力される制御信号に基づいて−７００μＡの定電流を生成し、出力端子６１３Ｋを介して帯電器１２Ｋの針状電極１２１Ｋに供給する。針状電極電流生成部６１１Ｋの出力端子から出力される電流は、電流電圧変換部６１２Ｋによって所定のレベルの電圧とされ、モニター信号線５５を介して帯電現像制御部５０Ｋにモニター信号として与えられている。帯電現像制御部５０Ｋは、モニター信号線５５を介して入力されるモニター信号に基づいて、針状電極電流生成部６１１Ｋにて生成される電流が−７００μＡになるように、制御信号線５４を介して制御信号を針状電極電流生成部６１１Ｋに出力する。
【００３５】
シールド電圧生成部６２Ｋは、制御信号線５７を介して入力される制御信号に基づいて、−２００Ｖ〜−１１００Ｖの範囲において選択された所定の電位の帯電バイアス電圧を生成し、生成された帯電バイアス電圧を、出力端子６２２Ｋを介して帯電器１２Ｋのシールド１２２Ｋに供給し、グリッド電極１２３Ｋを所定の電位に制御する。シールド電圧生成部６２Ｋから出力される帯電バイアス電圧は分圧されており、分圧された電圧が、モニター信号としてモニター信号線５６を介して帯電現像制御部５０Ｋに与えられている。帯電現像制御部５０Ｋでは、モニター信号線５６を介して入力されるモニター信号に基づいて、シールド電圧生成部６２Ｋにて所定の電位の帯電バイアス電圧が生成されるように、シールド電圧生成部６２Ｋに制御信号線５７を介して制御信号を供給する。シールド電圧生成部６２Ｋからは、例えば−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力される。
【００３６】
現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋには、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋと、直流電圧生成部６３２Ｋとが設けられている。矩形波交流電圧生成部６３１Ｋは、予め設定されたピークｔｏピーク電圧であって、帯電現像制御部５０Ｋからクロック信号線５１を介して入力されるクロック信号に基づく周波数の矩形波交流電圧を生成する。矩形波交流電圧生成部６３１Ｋの出力を停止する場合には、クロック信号をハイレベルまたはローレベルに固定すればよく、画像形成を開始する際および終了する際には、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋの出力は停止される。直流電圧生成部６３２Ｋは、制御信号線５３を介して入力される制御信号に基づいて、所定電位の電圧を生成して、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋに供給する。直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧は分圧されて、分圧された電圧が、モニター信号としてモニター信号線５２を介して帯電現像制御部５０Ｋに与えられている。
【００３７】
帯電現像制御部５０Ｋでは、モニター信号線５２を介して入力されるモニター信号に基づいて、直流電圧生成部６３２Ｋにて所定の電位（本実施形態では−７００Ｖ）の直流電圧が生成されるように、直流電圧生成部６３２Ｋに制御信号線５３を介して制御信号を供給する。矩形波交流電圧生成部６３１Ｋは、生成した所定周波数の交流電圧に、直流電圧生成部６３２Ｋから供給される所定電位の直流電圧を重畳することにより、ピークｔｏピーク電圧が１２００Ｖｐｐ〜１４００Ｖｐｐ程度の現像バイアス電圧を生成して、出力端子６３３Ｋを介して現像スリーブ１４１Ｋに印加する。
【００３８】
帯電現像制御部５０Ｋは、転写電源部６４Ｋが１次転写ローラ１５Ｋに印加する正極性の転写バイアス電圧を、例えば、プリンタ１の電源スイッチがオンされた直後の初期動作において決定する。転写バイアス電圧は、転写電源部６４Ｋによって１次転写ローラ１５Ｋに対する定電流制御を行うことにより得られた中間転写ベルト１８の電圧に基づいて求められる中間転写ベルト１８の抵抗成分と、プリンタ１の使用環境を検出するためにプリンタ１内に設けられた温度、湿度等を検出する環境センサによって得られた環境情報とに基づいて、例えば、帯電現像制御部５０Ｋに記憶されたテーブルを用いて決定される。帯電現像制御部５０Ｋは、このようにして決定された転写バイアス電圧が転写電源部６４Ｋにおいて生成されるように、転写電源部６４Ｋに制御信号を出力する。転写電源部６４Ｋにて生成された転写バイアス電圧は、１次転写ローラ１５Ｋに印加される。
【００３９】
このような構成のプリンタ１におけるＫ色トナー用の現像器１０Ｋが画像形成動作を開始する場合における帯電現像制御部５０Ｋによる制御を、図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、プリントジョブを受け取ると制御を開始し、感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力して感光体ドラム１１Ｋを回転させるとともに、現像器１４Ｋの現像モータ６６Ｋに制御信号を出力して現像スリーブ１４１Ｋを回転させる。感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１４１Ｋは、所定時間（０．４ｓ（秒））が経過することによって、それぞれ、一定の回転数で安定回転する安定回転状態になる。
【００４０】
帯電現像制御部５０Ｋは、感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１４１Ｋのそれぞれが安定回転状態になったとみなされる所定時間が経過すると、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋから現像バイアス電圧を出力させる現像バイアス制御の実行と、帯電電源部６０Ｋにおけるシールド電圧生成部６２Ｋから帯電バイアス電圧を出力させる帯電バイアス制御の実行とを開始する。この制御開始時には、現像電源部６３Ｋにおける現像バイアス電圧の制御が開始されてから、予め設定された測定時間ｔ１が経過した時点で、帯電電源部６０Ｋにおける帯電バイアス電圧の制御が開始され、それぞれから出力される電圧値が、予め設定された−７００Ｖおよび−９００Ｖという絶対値の大きな電圧に同時に達するように、シールド電圧生成部６２Ｋが制御される。
【００４１】
この場合の帯電現像制御部５０Ｋにおける制御の詳細について、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋのそれぞれにおける出力電圧と時間との関係を示す図５のグラフおよび図６のフローチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、まず、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋにおける矩形波交流電圧生成部６３１Ｋおよび直流電圧生成部６３２Ｋにそれぞれ制御信号を出力して、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋを出力停止状態にするとともに、直流電圧生成部６３２Ｋから−７００Ｖの直流電圧が出力されるように立ち上げる制御を開始する（図６のステップＳ１参照）。
【００４２】
直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧は、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋからの出力（この場合は出力停止状態）と重畳されて現像スリーブ１４１Ｋに印加される。これと同時に、帯電現像制御部５０Ｋは、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧のモニター信号に基づいて、例えば、予め設定された測定時間ｔ１にわたって、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧の電位を所定時間間隔Δｔ毎に測定する（ステップＳ２）。帯電現像制御部５０Ｋは、測定時間ｔ１にわたって所定時間間隔Δｔ毎に直流電圧の電位を測定すると、所定時間間隔Δｔにおける直流電圧の変化（増加）量を算出して平均化処理し、得られた平均化処理値に基づいて、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧が、測定時間ｔ１の終了後に、−７００Ｖの現像バイアス電圧に達するまでに要する時間を、制御時間ｔ２として算出する（ステップＳ３）。測定時間ｔ１が終了すると（ステップＳ４）、帯電電源部６０Ｋにおける針状電極電流生成部６１１Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋの立ち上げを開始する（ステップＳ５）。
【００４３】
例えば、所定時間間隔Δｔを２００μｓとし、測定時間ｔ１を１ｍｓとした場合に、所定時間間隔Δｔにおける電圧の増加量の平均として−１０Ｖが得られると、現像電源部６３Ｋの制御開始から１４ｍｓ後に−７００Ｖに達することになり、測定時間ｔ１が終了した時点から−７００Ｖに達するまでに要する制御時間ｔ２は１３ｍｓになる。なお、この場合には、測定時間ｔ１に達するまで、所定時間間隔Δｔ毎に電圧変化の平均化処理を繰り返す必要はなく、例えば、新たに得られた平均化処理値と前回に得られた平均化処理値との差が所定の範囲になると、以後は、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の電位測定を中止して、最終的に得られた平均化処理値に基づいて制御時間ｔ２を算出するようにしてもよい。あるいは、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の電位測定によって、現像電源部６３Ｋから出力される直流電圧の変化を１次関数、２次関数等として近似することができる場合には、その関数が求められた時点で電位測定を中止し、求められた関数に基づいて制御時間ｔ２を算出するようにしてもよい。
【００４４】
帯電現像制御部５０Ｋは、制御時間ｔ２（＝１３ｍｓ）後に、シールド電圧生成部６２Ｋから−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力されるように、シールド電圧生成部６２Ｋを制御する（ステップＳ６）。この場合、帯電現像制御部５０Ｋは、モニター信号線５６を介して入力されるモニター信号に基づいて、シールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧値を測定しており、例えば、１ｍｓの時間間隔毎にシールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧値を測定し、１ｍｓ時間当たりの電圧増加量が、９００Ｖ／１３ｍｓ（＝約６９．２）になるように、シールド電圧生成部６２Ｋに所定の制御信号を出力する。これにより、現像電源部６３Ｋの制御開始から、測定時間ｔ１（１ｍｓ）が経過した後に、制御時間ｔ２（１３ｍｓ、制御開始から１４ｍｓ）が経過すると（ステップＳ７において「ＹＥＳ」）、現像電源部６３Ｋの直流電圧生成部６３２Ｋからの出力が−７００Ｖに達すると同時に、シールド電圧生成部６２Ｋからの出力が−９００Ｖの帯電バイアス電圧に達することになる。
【００４５】
なお、制御時間ｔ２の算出に際して、感光体ドラム１１Ｋにおける帯電器１２Ｋによる帯電位置と、現像器１４Ｋによる現像位置とが異なっており、両者が距離Ｌだけ離れていることから、この距離Ｌを感光体ドラム１１Ｋの表面が移動する時間Ｔが考量される。また、この距離Ｌにより、帯電器１２Ｋに対向する位置における感光体ドラム１１Ｋの表面の帯電電位と、現像器１４Ｋに対向する位置における感光体ドラム１１Ｋの表面の帯電電位とに電位差が生じることになるが、この電位差は許容範囲であり、無視することができる。
【００４６】
このようにして、帯電電源部６０Ｋから−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力される状態になるとともに、現像電源部６３Ｋから−７００Ｖの電圧が出力される状態になると、現像電源部６３Ｋにおける矩形波交流電圧生成部６３１Ｋから所定の矩形波交流電圧が出力されて（ステップＳ８）、現像スリーブ１４１Ｋに対して、−７００Ｖの直流電圧に矩形波交流電圧が重畳された所定の現像バイアス電圧が印加される。これにより、画像形成動作開始時における制御が終了し、以降は、所定の現像バイアス電圧および帯電バイアス電圧が出力されるように、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋがそれぞれ制御されることになる（ステップＳ９）。画像プロセス部１０では、画像形成動作が実行されることにより、感光体ドラム１１Ｋに形成される静電潜像が、現像器１７Ｋによってトナー現像されて、形成されたトナー画像が記録シートＳに転写されて定着される。
【００４７】
以上のように、画像形成動作を開始する際に、感光体ドラム１１Ｋの表面を所定の電位に帯電させるための帯電電源６０Ｋの立ち上げの開始を、現像スリーブ１４１Ｋに現像バイアス電圧を印加するための現像電源部６３Ｋの立ち上げの開始よりも遅らせて、しかも、それぞれからの出力が、それぞれ所定電圧に同時に達するように制御しているために、帯電電源６０Ｋから出力される電圧の絶対値が、現像電源部６３Ｋから出力される電圧の絶対値に対して、所定の電位差以上に上回るおそれがない。その結果、感光体ドラム１１Ｋにキャリアが付着する「キャリア付着」を確実に防止することができる。また、帯電電源６０Ｋから出力される電圧の絶対値が、現像電源部６３Ｋから出力される電圧の絶対値に対して所定の電位差以上に下回るおそれもなく、感光体ドラム１１Ｋにおける非画像領域にトナーが付着する「トナーかぶり」も確実に防止することができる。
【００４８】
さらには、感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１４１Ｋの回転制御を同時に開始してそれぞれが安定回転状態になった後に、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋが同時にそれぞれの出力が所定電圧に達するために、感光体ドラム１１Ｋの回転開始から、画像形成動作が可能な状態になるまでの時間が短くなる。その結果、感光体ドラム１１Ｋが回転される時間を短くすることができ、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができる。
【００４９】
次に、画像形成動作を終了させる場合における帯電現像制御部５０Ｋによる制御を図７のタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、画像形成動作の終了が通知されると、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋを出力停止状態にして、−７００Ｖの直流電圧が出力されている現像電源部６３Ｋの出力を、−２００Ｖ（待機状態における現像バイアス電圧の電位）とする立ち下げを開始する。この場合、予め設定された測定時間ｔ３が経過した時点で、−９００Ｖの帯電バイアス電圧が出力された状態になっている帯電電源部６０Ｋを−３００Ｖ（待機状態における出力電圧の電位）とする立ち下げを開始する。そして、現像電源部６３Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋのそれぞれの出力が、同時に、−２００Ｖおよび−３００Ｖの待機状態に達するように、シールド電圧生成部６２Ｋを制御する。現像電源部６３Ｋおよびシールド電圧生成部６２Ｋのそれぞれが−２００Ｖおよび−３００Ｖの待機状態になると、所定の回転数で安定回転している感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１７１Ｋの回転を停止させるために、感光体モータ６５Ｋおよび現像モータ６６Ｋに制御信号を出力する。これにより、感光体ドラム１１Ｋおよび現像スリーブ１７１Ｋは、例えば０．５ｓ（５００ｍｓ）後に回転停止状態になる。
【００５０】
この場合の帯電現像制御部５０Ｋにおける制御の詳細について、帯電電源部６０Ｋおよび現像電源部６３Ｋのそれぞれにおける出力電圧と時間との関係を示す図８のグラフおよび図９に示すフローチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、まず、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋにおける矩形波交流電圧生成部６３１Ｋおよび直流電圧生成部６３２Ｋにそれぞれ制御信号を出力して、矩形波交流電圧生成部６３１Ｋを出力停止状態に制御するとともに、直流電圧生成部６３２Ｋを待機状態にする立ち下げを開始する（図９のステップＳ１１参照）。これと同時に、帯電現像制御部５０Ｋは、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧のモニター信号に基づいて、直流電圧生成部６３２Ｋから出力される直流電圧値を所定時間間隔Δｔ毎に測定する（ステップＳ１２）。そして、測定時間ｔ３にわたって得られた所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧値に基づいて、所定時間間隔Δｔにおける直流電圧の変化（減少）量を算出して平均化処理し、得られた平均化処理値に基づいて、現像電源部６３Ｋから出力される電圧が、測定時間ｔ３の終了から−２００Ｖの待機状態に達するまでに要する時間を制御時間ｔ４として算出する（ステップＳ１３）。その後、予め設定された測定時間ｔ３が経過すると（ステップＳ１４）、シールド電圧生成部６２Ｋを−３００Ｖの待機状態にする立ち下げを開始する（ステップＳ１５）。
【００５１】
例えば、所定時間間隔Δｔを２００μｓとし、測定時間ｔ３を１ｍｓとした場合に、所定時間間隔Δｔにおける電圧変化の平均として−１０Ｖが得られると、現像電源部６３Ｋの立ち下げ開始から１０ｍｓ後に−２００Ｖの待機状態に達することになり、測定時間ｔ３が終了した時点から−２００Ｖの待機状態に達するまでに要する制御時間ｔ４は９ｍｓになる。なお、この場合にも、測定時間ｔ３に達するまで、所定時間間隔Δｔ毎に電圧変化の平均化処理を繰り返す必要はなく、例えば、新たに得られた平均化処理値と前回に得られた平均化処理値との差が所定の範囲になれば、以後は、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の測定を中止して、最終的に得られた平均化処理値に基づいて制御時間ｔ4を算出するようにしてもよい。あるいは、所定時間間隔Δｔ毎の直流電圧の電位測定によって、現像電源部６３Ｋから出力される直流電圧の変化を、１次関数、２次関数等として近似することができる場合には、その関数が求められた時点で電位測定を中止し、求められた関数に基づいて制御時間ｔ４を算出するようにしてもよい。
【００５２】
帯電現像制御部５０Ｋは、制御時間ｔ４（＝９ｍｓ）後に、シールド電圧生成部６２Ｋから−３００Ｖの電圧が出力される待機状態になるように、シールド電圧生成部６２Ｋを制御する（ステップＳ１６）。この場合、帯電現像制御部５０Ｋは、モニター信号線５７を介して入力されるモニター信号に基づいて、シールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧を測定しており、例えば、１ｍｓ時間間隔毎にシールド電圧生成部６２Ｋから出力される電圧を測定して、１ｍｓ時間当たりの電圧減少値が、６００Ｖ／９ｍｓ（＝約６６．７）になるように、シールド電圧生成部６２Ｋに所定の制御信号を出力する。これにより、現像電源部６３Ｋの立ち下げの開始から、測定時間ｔ３（１ｍｓ）と制御時間ｔ４（９ｍｓ）との合計時間ｔ３＋ｔ４（＝１０ｍｓ）が経過すると（ステップＳ１７）、現像電源部６３Ｋの直流電圧生成部６３２Ｋから−２００Ｖの直流電圧が出力される待機状態になると同時に、シールド電圧生成部６２Ｋから−３００Ｖの電圧が出力される待機状態になり、現像電源部６３Ｋおよび帯電電源部６０Ｋの制御が終了する。
【００５３】
このように、画像形成動作を終了させる際において、感光体ドラム１１Ｋを所定の待機状態とするための帯電電源部６０Ｋの立ち下げの開始を、現像スリーブ１４１Ｋに電圧を印加するための現像電源部６３Ｋの立ち下げの開始よりも遅らせて、しかも、それぞれからの出力が予め設定された待機状態に同時になるようにしているために、帯電電源部６０Ｋから出力される電圧の電位が現像電源部６３Ｋから出力される電位に対して所定値以上に上回るおそれがない。
【００５４】
その結果、画像形成終了時に、感光体ドラム１１Ｋにキャリアが付着する「キャリア付着」を確実に防止することができるとともに、感光体ドラム１１Ｋにおける非画像領域にトナーが付着する「トナーかぶり」も確実に防止することができる。さらには、現像電源部６３Ｋが待機状態になる時間が経過すると同時に、感光体ドラム１１Ｋの駆動停止制御が開始されて感光体ドラム１１Ｋの回転が停止されるために、感光体ドラム１１Ｋが回転される時間が短くなり、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができる。
【００５５】
なお、待機状態において、現像電源部６３Ｋおよび帯電電源部６０Ｋから現像スリーブ１４１Ｋおよび帯電器１２Ｋにそれぞれ出力される電圧として−２００Ｖおよび−３００Ｖとしたが、それぞれの電圧が０Ｖ（出力停止状態）となるようにしてもよい。
また、上記の説明では、Ｋ色のトナーの画像形成ユニット１０Ｋにおいて実行される制御について説明したが、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃにおいても、同様の制御が実行される。
【００５６】
比較のために、画像形成装置におけるＫ色トナー用の現像器１０Ｋの画像形成動作を開始する際における帯電現像制御部５０Ｋによって実行されている従来の制御の一例を、図１０に示すタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、プリントジョブを受け付けると、現像器１４Ｋの現像電源部６３Ｋの制御を開始する。現像電源部６３Ｋは、最初に、出力停止状態（０Ｖ）から、例えば−２００Ｖの待機状態になるように制御される。現像電源部６３Ｋの制御の開始から例えば１００ｍｓ程度の所定時間が経過すると、感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力して感光体ドラム１１Ｋを回転させる。感光体ドラム１１Ｋは所定時間（０．４ｓ（秒））が経過することによって所定の回転数で回転する安定回転状態になる。感光体ドラム１１Ｋが安定回転状態になると、帯電電源部６０Ｋにおけるシールド電圧生成部６２Ｋの制御が開始されるとともに、現像電源部６３Ｋを、例えば−６００Ｖの中間出力状態になるように制御が切り替えられる。これと同時に、シールド電圧生成部６２Ｋは、−９００Ｖの電圧が出力される状態になるように制御を開始する。その後、予め設定された所定時間が経過することによって、シールド電圧生成部６２Ｋの出力電圧が−９００Ｖになった後に、現像器１４Ｋの現像モータ６６Ｋに制御信号を出力して現像スリーブ１４１Ｋを回転させる。そして、現像スリーブ１４１Ｋの回転が安定回転状態になったとみなされる所定時間（例えば０．４ｓ）が経過した時点で、現像電源部６３Ｋの出力が予め設定された−７００Ｖの電圧が出力されるように制御が切り替えられる。その後、現像電源部６３Ｋから−７００Ｖの電圧が出力される状態になると、画像形成動作が実行される。
【００５７】
この場合には、現像電源部６３Ｋの出力が段階的に上昇するように制御することにより、現像スリーブの表面電位の絶対値が感光体ドラム１１Ｋの表面電位の絶対値を所定値以上に上回ることを防止することができる。しかし、制御に長時間を要するために、画像形成動作の開始が遅れ、しかも、感光体ドラム１１Ｋが、安定回転になった後においても、比較的長い時間にわたって回転されることから、本発明のように、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができるものではない。
【００５８】
さらに、比較のために、画像形成装置におけるＫ色トナー用の現像器１０Ｋの画像形成動作を終了する際の帯電現像制御部５０Ｋによる制御の一例を、図１１に示すタイムチャートに基づいて説明する。帯電現像制御部５０Ｋは、画像プロセス部１０における画像形成動作の終了が通知されると、現像電源部６３Ｋに対する制御を開始し、例えば−７００Ｖの直流電圧が出力される状態とした後に、−６００Ｖの中間電圧が出力されるように制御する。そして、予め設定された所定時間が経過した時点で、所定の回転数で安定回転している現像スリーブ１７１Ｋの回転を停止させるために、現像モータ６６Ｋに制御信号を出力する。その後、例えば０.５ｓ（５００ｍｓ）程度の予め設定された所定時間が経過すると、現像電源部６３Ｋに対して−２００Ｖの待機状態になるように制御を切り替える。この制御の切り替えが実行された後に、予め設定された所定時間が経過すると、所定の回転数で安定回転している感光体ドラム１１Ｋの回転を停止させるために、感光体モータ６５Ｋに制御信号を出力する。このような状態で、例えば０.５ｓ（５００ｍｓ）程度の予め設定された所定時間が経過すると、現像電源部６３Ｋに対して出力が停止するように制御を切り替える。これにより、現像電源部６３Ｋは出力停止状態になる。
【００５９】
この場合も、現像電源部６３Ｋが待機状態になるまでに、比較的長い時間を要する。その結果、感光体ドラム１１Ｋの回転時間が長くなり、感光体ドラム１１Ｋを高寿命化することができるものではない。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではない。上記の実施形態では、予め設定された測定時間にわたって、現像電源部６３Ｋから出力される電圧を測定して、所定電圧に達する時間（到達予想時間）を算出し、測定時間が経過した時点で、帯電電源部６０Ｋの制御を開始する構成であったが、例えば、測定時間を設定することなく、現像電源部６３Ｋから出力される電圧に基づいて所定電圧に達する到達予想時間を算出し、到達予想時間が算出された時点で、帯電電源部６０Ｋが所定の出力状態（例えば最大出力状態）で到達予想時間に所定電圧に達するために要する必要時間を算出し、到達予想時間から必要時間を差し引いた時点を制御の開始時とし、その開始時において帯電電源部６０Ｋの立ち上げを開始し、帯電電源部６０Ｋを所定の出力状態に維持するように制御するようにしてもよい。
【００６０】
また、本発明に係る画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これら４つの現像装置を、順次、静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を形成する、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置であってもよい。また、本発明は、プリンタに限らず、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Printer）等にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、トナー画像を形成する画像形成装置において、画像形成開示時および終了時に、「トナーかぶり」および「キャリア付着」が発生することを防止することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 画像プロセス部
３０ シート搬送部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ トナー画像形成ユニット
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電器
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ プリントヘッド
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 現像器
１４１Ｋ 現像スリーブ
１８ 中間転写ベルト
４０ 定着装置
５０Ｋ 帯電現像制御部
６０Ｋ 帯電電源部
６１Ｋ 針状電極電源部
６２Ｋ シールド電圧生成部
６３Ｋ 現像電源部
６３１Ｋ 矩形波交流電圧生成部
６３２Ｋ 直流電圧生成部
６５Ｋ 感光体モータ
６６Ｋ 現像モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電器と、
前記帯電器に帯電バイアス電圧を印加する帯電電源部と、
帯電された前記像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記像担持体に対向して配置された現像剤担持体を有し、当該現像剤担持体によって搬送される現像剤により前記静電潜像を現像する現像器と、
前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像電源部と、
前記帯電バイアス電圧が出力されるように前記帯電電源部を制御するとともに、前記現像バイアス電圧が出力されるように前記現像電源部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成動作を開始または終了する際に、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達すると想定される到達予想時間を算出して、算出されたそれぞれの到達予想時間に前記帯電電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するように当該帯電電源部を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するまでの間に、予め設定された測定時間における当該現像電源部の出力に基づいて、前記到達予想時間を算出し、前記測定時間が経過した時点で前記帯電電源部の制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記測定時間において、所定の時間間隔毎に前記現像電源部の出力を測定し、測定された出力に基づいて、前記到達予想時間を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電器は、スコロトロン方式の帯電器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤が二成分系現像剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電器と、
前記帯電器に帯電バイアス電圧を印加する帯電電源部と、
帯電された前記像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記像担持体に対向して配置された現像剤担持体を有し、当該現像剤担持体によって搬送される現像剤により前記静電潜像を現像する現像器と、
前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像電源部と、
前記帯電バイアス電圧が出力されるように前記帯電電源部を制御するとともに、前記現像バイアス電圧が出力されるように前記現像電源部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成動作を開始または終了する際に、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達すると想定される到達予想時間を算出して、算出されたそれぞれの到達予想時間に前記帯電電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するように当該帯電電源部を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記現像電源部の出力がそれぞれ所定電圧に達するまでの間に、予め設定された測定時間における当該現像電源部の出力に基づいて、前記到達予想時間を算出し、前記測定時間が経過した時点で前記帯電電源部の制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記測定時間において、所定の時間間隔毎に前記現像電源部の出力を測定し、測定された出力に基づいて、前記到達予想時間を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電器は、スコロトロン方式の帯電器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤が二成分系現像剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１７５６１３（Ｐ２０１０−１７５６１３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３３４（Ｐ２００９−１５３３４）
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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