画像形成装置
【課題】像担持体の線速が変化してもローラ上のトナー層の厚みを一定にできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、像担持体である感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶している電圧記憶部２０５と、線速制御部２０１によって制御された感光体ドラム１３５の線速に応じて、電圧記憶部２０５に記憶されている第１及び第２の直流電圧を選択して、第１のローラ用電源部６１に選択した第１の直流電圧を第１のローラに印加させると共に第２のローラ用電源部６３に選択した第２の直流電圧を第２のローラに印加させる電圧選択制御をする電圧制御部２０３と、を備える。
【解決手段】画像形成装置１は、像担持体である感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶している電圧記憶部２０５と、線速制御部２０１によって制御された感光体ドラム１３５の線速に応じて、電圧記憶部２０５に記憶されている第１及び第２の直流電圧を選択して、第１のローラ用電源部６１に選択した第１の直流電圧を第１のローラに印加させると共に第２のローラ用電源部６３に選択した第２の直流電圧を第２のローラに印加させる電圧選択制御をする電圧制御部２０３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置で実行される静電潜像の現像に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術は現像ローラと称されるローラから感光体ドラムのような像担持体にトナーを供給することによって、像担持体に形成された静電潜像を現像する。タッチダウン現像は電子写真技術で用いられる現像方式の一つである。タッチダウン現像では以下のプロセスにより静電潜像を現像する。
【０００３】
磁気ローラには直流電圧又は直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が印加されており、２成分現像剤により構成される磁気ブラシが形成されている。この磁気ブラシから２成分現像方式によりトナーが現像ローラに供給されて、現像ローラ上にトナー層が形成される。現像ローラには直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が印加されており、現像ローラ上のトナー層からトナーを飛翔させて像担持体にトナーを供給し、これにより像担持体に形成されている静電潜像が現像される。
【０００４】
現像終了後に現像ローラ上のトナー層を新たなトナー層に変えるために、現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流電圧を変化させて現像ローラ上のトナー層を磁気ブラシで回収する技術が提案されている(特許文献１(段落００３７)参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８０３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像形成装置によって形成された画像の画質を評価する場合にベタ画像とハーフ画像が用いられる。ベタ画像とは用紙の一定領域において、全面にトナーが載っている状態の画像である。ハーフ画像とはドット画像であり、例えば４ドットに１回トナーを供給して形成された画像である。
【０００７】
静電潜像が現像されることにより、像担持体にはトナー画像が形成される。現像ローラに印加する直流電圧の大きさによって、像担持体に形成されるトナー画像が影響を受ける。現像ローラに印加する直流電圧が低ければ、トナー画像を構成するトナーは現像ローラに印加されている交流電圧の影響をより受けて、像担持体と現像ローラの間において、トナーが像担持体上で再配列する。この結果、滑らかなハーフ画像を得ることができる。しかし、像担持体の線速が高くなれば、現像ローラから像担持体にトナーを供給する効率が低下(すなわち現像性が低下)するので、ベタ画像の画質が低下する。
【０００８】
現像ローラに印加する直流電圧を高くした場合、現像性が向上するので良好なベタ画像を得ることができる。しかし、静電潜像には大粒径のトナーが優先して供給されるので、ハーフ画像についてはムラが多くなる。
【０００９】
現像ローラ上のトナー層の厚みを大きくすれば、現像ローラに印加する直流電圧を高くすることなく、現像性を向上させることができる。しかしながら、現像ローラ上に複数のトナー層を重ねることによって、現像ローラ上のトナー層の厚みを大きくするので、トナー層毎に現像性に差が生じ、その結果、ムラの多い画像になる。
【００１０】
以上説明したように、現像ローラに印加する直流電圧は画質に影響を与えるので、像担持体の線速が変化すれば、それに応じて変える必要がある。すなわち、像担持体の線速が高くなれば、現像性を確保するために現像ローラに印加する直流電圧を大きくする。一方、像担持体の線速が低くなれば、像担持体にトナーが過剰に供給されないように現像ローラに印加する直流電圧を低くする必要がある。像担持体の線速は記録する用紙が、厚紙の方が普通紙に比べて低く設定されている。
【００１１】
タッチダウン現像では磁気ローラ及び現像ローラの両方に直流電圧を印加している。これらの直流電圧の電圧差によって現像ローラ上にトナー層を形成している。現像ローラ上のトナー層は厚みが小さければ現像性が低下し、一方、大きければムラの多い画像となる。したがって、感光体ドラムの線速が変化しても現像ローラ上のトナー層の厚みが一定であることが望ましい。上記特許文献１は現像終了後に現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流電圧を変化させて、現像ローラ上のトナー層を磁気ブラシで回収する技術であり、像担持体の線速については考慮されていない。
【００１２】
本発明は、像担持体の線速が変化してもローラ上のトナー層の厚みを一定にできる画像形成装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る画像形成装置は、２成分現像剤を担持しながら回転することにより２成分現像剤を搬送する第１のローラと、前記第１のローラと対向する対向箇所で前記第１のローラから２成分現像剤中のトナーが供給され、供給されたトナーによって形成されたトナー層を担持しながら回転することによりトナーを搬送する第２のローラと、を含む現像装置と、前記第２のローラと対向する対向箇所で前記第２のローラからトナーが供給される像担持体と、前記第１のローラに第１の直流電圧を印加する第１のローラ用電源部と、前記第２のローラに第２の直流電圧を印加する第２のローラ用電源部と、前記像担持体の線速を制御する線速制御部と、前記像担持体の線速に応じて定められた前記第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶している電圧記憶部と、前記線速制御部によって制御された前記像担持体の線速に応じて、前記電圧記憶部に記憶されている前記第１及び第２の直流電圧を選択して、前記第１のローラ用電源部に選択した前記第１の直流電圧を前記第１のローラに印加させると共に前記第２のローラ用電源部に選択した前記第２の直流電圧を前記第２のローラに印加させる電圧選択制御をする電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、像担持体の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶し、このデータを基にして第１及び第２の直流電圧を選択している。したがって、像担持体の線速が変化しても、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を同じにできるので、第２のローラ上のトナー層の厚みを一定にすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記電圧制御部は、複数の用紙に画像を連続して記録する連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が変化させられる場合に前記電圧選択制御をする、ようにすることができる。
【００１６】
この構成は、連続印刷時に本発明を適用したものである。
【００１７】
上記構成において、前記電圧制御部は、前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が低くされる場合、前記第１の直流電圧を低くした後に、前記第２の直流電圧を低くする前記電圧選択制御をし、前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が高くされる場合、前記第２の直流電圧を高くした後に、前記第１の直流電圧を高くする前記電圧選択制御をする、ようにすることができる。
【００１８】
この構成によれば、第１及び第２の直流電圧を低くする電圧選択制御及び高くする電圧選択制御のいずれにおいても、制御期間において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を、電圧記憶部に記憶されている第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差より小さくすることができる。したがって、制御期間に上記電圧差が大きくなることで、第２のローラ上のトナー層が厚くなりすぎることを防ぐことができる。また、制御期間に上記電圧差を小さくできるので、第２のローラ上のトナー層が薄くなり、トナー層の回収が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、像担持体の線速が変化してもローラ上のトナー層の厚みを一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】上記画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】上記画像形成装置に備えられた一組の感光体ドラムと現像装置の断面を示す図である。
【図４】第２のローラ用電源部の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態に係る電圧選択制御を説明するフローチャートである。
【図６】感光体ドラムの線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御のタイムチャートである。
【図７】感光体ドラムの線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御の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、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。
【００２２】
用紙貯留部１１０は画像形成装置１の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備える。用紙トレイ１１１は画像形成装置１に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは画像形成装置１から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。
【００２３】
画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー画像を形成する。画像形成部１３０はトナー画像を転写ベルト１３１に転写する順番に従ってタンデムに配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。
【００２４】
マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３７、露光装置１３９、現像装置１４１及びクリーナ１４３が配置されている。帯電器１３７は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３９はパソコン等から送信された画像データの中でマゼンタデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタデータに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタデータに対応するトナー画像が形成される。
【００２５】
転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラ１４５により挟まれた状態でＤ方向(時計周り)に動くことができる。マゼンタデータに対応するトナー画像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナ１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。
【００２６】
転写ベルト１３１にはマゼンタデータに対応するトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてシアンデータに対応するトナー画像が転写され、同様に、イエローデータに対応するトナー画像、ブラックデータに対応するトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。このカラーのトナー画像は２次転写ローラ１４９によって、先ほど説明した用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２７】
カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラ１６１と加圧ローラ１６３を備える。これらのローラによってカラーのトナー画像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー画像に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙部１６９に排紙される。
【００２８】
図２は図１に示す画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０、定着部１６０、制御部２００、操作表示部３００、第１のローラ用電源部６１及び第２のローラ用電源部６３がバスによって相互に接続された構成を有する。用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。
【００２９】
制御部２００はＭＰＵ(Micro Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＭＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(パソコンから送信された画像データ等)を一時的に記憶する。
【００３０】
操作表示部３００には操作キー及び表示画面が設けられている。表示画面には各種の操作及び動作の内容等が表示される。
【００３１】
線速制御部２０１は像担持体の一例である感光体ドラム１３５の線速を制御する。感光体ドラム１３５の線速は例えば記録する用紙に応じて変えられる。例えば、用紙が普通紙であれば４００ｍｍ／ｓｅｃにされ、厚紙であれば普通紙の場合の半分の速度(半速)である２００ｍｍ／ｓｅｃにされる。線速制御部２０１の機能は制御部２００及びモータＭにより実現される。
【００３２】
第１のローラ用電源部６１及び第２のローラ用電源部６３は、直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧を現像装置１４１に供給して、重畳電圧を現像装置１４１内のローラ等に印加する。これらの電源部により生成される電圧は電圧制御部２０３によって制御される。電圧記憶部２０５には感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた直流電圧等のデータが予め記憶されている。電圧制御部２０３は電圧記憶部２０５に記憶されている上記データを感光体ドラム１３５の線速に応じて選択して、第１のローラ用電源部６１及び第２のローラ用電源部６３を制御する。電圧制御部２０３及び電圧記憶部２０５の機能は制御部２００により実現される。第１のローラ用電源部６１、第２のローラ用電源部６３、電圧制御部２０３及び電圧記憶部２０５については後で詳細に説明する。
【００３３】
次に、現像装置１４１の構成と動作を説明する。図３は一組の感光体ドラム(像担持体の一例)１３５と現像装置１４１の断面を示す図である。現像装置１４１で用いられる現像剤は２成分現像剤である。２成分現像剤を構成するトナー及びキャリアの図示は省略されている。現像装置１４１等を構成する要素は厚みを省略して表現しているので、ハッチングは付されていない。
【００３４】
現像装置１４１は第１のローラ１１、第２のローラ１３、攪拌スクリュー１５，１７及びこれらを収容する筐体１９を備える。
【００３５】
攪拌スクリュー１５，１７は筐体１９内の攪拌室２１に配置されている。攪拌室２１は仕切板２３により二つの攪拌空間２５，２７に分けられている。攪拌空間２５に攪拌スクリュー１７、攪拌空間２７に攪拌スクリュー１５が配置されている。攪拌空間２５，２７には２成分現像剤が収容されている。攪拌スクリュー１５，１７が回転することにより２成分現像剤が攪拌される。これによりトナーとキャリアが摩擦帯電し、トナーとキャリアが静電気的に結合した状態となる。この状態の２成分現像剤のうち、攪拌空間２７に収容されている２成分現像剤が磁力により、第１のローラ１１に汲み上げられる。
【００３６】
第１のローラ１１は磁気ローラと称されており、攪拌スクリュー１５と対向して筐体１９内に配置されている。第１のローラ１１は非回転部２９に備えられる周面３１とギャップを有した状態で、非回転部２９に被さっている。非回転部２９は厚肉円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト３３が回転可能に配置されている。シャフト３３に第１のローラ１１が固定されている。第１のローラ１１はシャフト３３が回転することにより周面３１に沿って回転方向Ｒ１に回転する。
【００３７】
周面３１には磁極Ｎ１、磁極Ｓ１、磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｓ３が、第１のローラ１１の回転方向Ｒ１に沿って配置されている。磁極Ｎ１〜Ｎ２は極性がＮ極であり、磁極Ｓ１〜Ｓ３は極性がＳ極である。磁極の数が５個の例で説明しているが、奇数であればよい。
【００３８】
磁極Ｓ２は攪拌スクリュー１５と対向して配置されている。上述したトナーとキャリアが静電気的に結合した状態の２成分現像剤は、磁極Ｓ２の磁力によって攪拌空間２７から汲み上げられて、回転方向Ｒ１に回転している第１のローラ１１に吸い付けられる。
【００３９】
磁極Ｓ２に対して回転方向Ｒ１の下流側に順に磁極Ｎ２、磁極Ｓ３、磁極Ｎ１、磁極Ｓ１が配置されている。これらの磁極の磁力によって、２成分現像剤を磁気ブラシの状態で第１のローラ１１に吸い付ける(担持する)ための磁界が形成される。第１のローラ１１が磁気ブラシ状態の２成分現像剤を担持しながら回転方向Ｒ１に回転することにより、２成分現像剤は磁極Ｎ２、磁極Ｓ３の上を通過して磁極Ｎ１の上に搬送される。この途中でブレード３５によって第１のローラ１１に担持されている２成分現像剤の厚みが規制される。
【００４０】
磁極Ｎ１は第１のローラ１１と第２のローラ１３が対向する対向箇所３７に向いて配置されている。磁極Ｎ１は対向箇所３７に磁界を形成する機能を有する。
【００４１】
対向箇所３７において、２成分現像剤中のトナーが回転方向Ｒ２に回転する第２のローラ１３に供給される。詳細には、キャリアが第１のローラ１１に吸い付けられた状態で電気力によりトナーだけが第２のローラ１３に引き寄せられて、第２のローラ１３に吸い付く。
【００４２】
第２のローラ１３に供給されなかったトナーを含む２成分現像剤は、第１のローラ１１に担持されて磁極Ｓ１上まで搬送される。磁極Ｓ１と磁極Ｓ２の磁極間上では磁界が形成されないので、２成分現像剤は第１のローラ１１から剥離して、攪拌室２１に導かれて再利用される。
【００４３】
第２のローラ１３について説明する。第２のローラ１３は現像ローラと称されており、対向箇所４５で感光体ドラム１３５と対向して配置されている。第２のローラ１３は非回転部３９に備えられる周面４１とギャップを有した状態で、非回転部３９に被さっている。非回転部３９は厚肉円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト４３が回転可能に配置されている。シャフト４３に第２のローラ１３が固定されている。第２のローラ１３はシャフト４３が回転することにより周面４１に沿って回転方向Ｒ２に回転する。回転方向Ｒ２は第１のローラ１１の回転方向Ｒ１と同じ向きであり、本実施形態では時計周りである。
【００４４】
第２のローラ１３は第１のローラ１１と対向する対向箇所３７でトナーを吸い付けることにより、第２のローラ１３にトナーが供給されて第２のローラ１３上にトナー層が形成される。言い換えればトナー層は第１のローラ１１に印加される直流電圧(第１の直流電圧)と第２のローラ１３に印加される直流電圧(第２の直流電圧)の電圧差を利用して形成される。
【００４５】
第２のローラ１３はトナー層を担持しながら回転方向Ｒ２に回転することによりトナーを搬送する。そして、対向箇所４５においてトナーを感光体ドラム１３５に形成された静電潜像に供給する。詳しくは、感光体ドラム１３５は回転方向Ｒ２と逆方向の回転方向Ｒ３に回転している。第２のローラ１３には第２のローラ用電源部６３で生成された直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧が印加されている。搬送されてきたトナーは上記重畳電圧により第２のローラ１３から飛翔し、感光体ドラム１３５の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１３５に移動する。これにより、感光体ドラム１３５の周面の静電潜像が現像され、周面にトナー画像が形成される。
【００４６】
感光体ドラム１３５上にはこれと接触した転写ベルト１３１が配置されている。転写ベルト１３１はＤ方向に動いており、上記トナー画像は転写ベルト１３１に転写される。
【００４７】
上述のように、第１のローラ１１で担持された２成分現像剤中のトナーは、対向箇所３７で第２のローラ１３に供給される。また、第２のローラ１３で担持されたトナーは対向箇所４５で感光体ドラム１３５に供給される。これらの供給では対向箇所３７及び対向箇所４５でトナーを飛翔させて供給するので、第１のローラ１１及び第２のローラ１３に対して直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧が印加される。
【００４８】
第１のローラ１１に印加される重畳電圧は第１のローラ用電源部６１から供給される。第２のローラ１３に印加される重畳電圧は第２のローラ用電源部６３から供給される。これらの電源部は同じ構成を有するので、第２のローラ用電源部６３を例にして説明する。図４は第２のローラ用電源部６３の構成を示すブロック図である。
【００４９】
第２のローラ用電源部６３の一端はコンデンサ６７を介して接地されている。第２のローラ用電源部６３の他端は出力端となり、第２のローラ１３に接続されている。第２のローラ用電源部６３は直流電源７１と交流電源７３を備える。これらの電源７１，７３は直列に接続されている。直流電源７１ではトランス７５で発生した交流がダイオード７７により整流されて直流が生成される。交流電源７３ではトランス７９で交流が生成される。直流電源７１から出力された直流電圧と交流電源７３から出力された交流電圧を重畳した電圧が、第２のローラ１３に印加される。これにより、第２のローラ１３上のトナー層からトナーが図３に示す対向箇所４５で飛翔して、感光体ドラム１３５に供給される。
【００５０】
第２のローラ用電源部６３の直流電源７１で生成されて第２のローラ１３に印加される直流電圧を第２の直流電圧とする。また、第１のローラ用電源部６１の直流電源７１で生成されて第１のローラ１１に印加される直流電圧を第１の直流電圧とする。
【００５１】
本実施形態では連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化した場合、第１のローラ(磁気ローラ)１１に印加する第１の直流電圧と第２のローラ(現像ローラ)１３に印加する第２の直流電圧を変化させている。本実施形態は第１及び第２の直流電圧の変化前と後で第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を変えないことを一つの特徴とする。
【００５２】
連続印刷とは複数の用紙に画像を連続して記録することである。連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化する例として、連続印刷中に用紙を普通紙から厚紙又は厚紙から普通紙に切り替える場合が挙げられる。例えば、普通紙であれば感光体ドラム１３５の線速を４００ｍｍ／ｓｅｃとし、厚紙であれば線速を２００ｍｍ／ｓｅｃとする。これを例にして、上記特徴について説明する。
【００５３】
まず、第２のローラ(現像ローラ)１３に印加する第２の直流電圧を設定する。ベタ画像よりもハーフ画像の画質を優先した最低限の値である。線速が高くなるにしたがって第２の直流電圧を高く設定する。例えば、線速２００ｍｍ／ｓｅｃであれば５０Ｖ、線速４００ｍｍ／ｓｅｃであれば７０Ｖに設定する。
【００５４】
次に、第２の直流電圧と第１のローラ(磁気ローラ)１１に印加する第１の直流電圧の電圧差ΔＶを設定する。電圧差ΔＶは第２のローラ１３上に形成されるトナー層の厚みに影響を与えるものであり、ベタ画像の画質等を考慮して決定される。例えば電圧差ΔＶを２５０Ｖに設定する。
【００５５】
電圧差ΔＶを設定することにより、第１の直流電圧が決まる。線速２００ｍｍ／ｓｅｃであれば３００Ｖ、線速４００ｍｍ／ｓｅｃであれば３２０Ｖとなる。なお、線速が３００ｍｍ／ｓｅｃであれば、第２の直流電圧が例えば６０Ｖとなるので、第１の直流電圧は３１０Ｖとなる。
【００５６】
図２及び図３に示す電圧記憶部２０５は、線速２００ｍｍ／ｓｅｃの場合に第１の直流電圧を３００Ｖ、第２の直流電圧を５０Ｖとするデータ及び線速４００ｍｍ／ｓｅｃの場合に第１の直流電圧を３２０Ｖ、第２の直流電圧を７０Ｖとするデータを予め記憶している。すなわち、電圧記憶部２０５は感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶが同じであるデータを予め記憶している。
【００５７】
電圧制御部２０３は、線速制御部２０１によって制御された感光体ドラム１３５の線速に応じて、電圧記憶部２０５に記憶されている第１及び第２の直流電圧を選択する。そして、電圧制御部２０３は、第１のローラ用電源部６１に選択した第１の直流電圧を第１のローラ１１に印加させると共に第２のローラ用電源部６３に選択した第２の直流電圧を第２のローラ１３に印加させる電圧選択制御をする。
【００５８】
感光体ドラム１３５の線速と第１及び第２の直流電圧以外の条件は例えば以下の通りである。
【００５９】
<感光体ドラム１３５>
・表面電位：３１０Ｖ
<第１のローラ(磁気ローラ)１１>
・バイアス
直流電圧(第１の直流電圧)：感光体ドラムの線速に応じて異なる
交流電圧：２．５Ｋｖｐ-ｐ、デューティ比７０%、周波数２．７ｋＨｚ
・周速：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
<第２のローラ(現像ローラ)１３>
・バイアス
直流電圧(第２の直流電圧)：感光体ドラムの線速に応じて異なる
交流電圧：１．６Ｋｖｐ-ｐ、デューティ比４３%、周波数２．７ｋＨｚ
・周速：３００ｍｍ／ｓｅｃ
<２成分現像剤>
・現像剤中のトナー帯電量(Ｑ／ｍ)：２０μＣ/ｇ
・トナー粒径(体積平均粒径)：７．５μｍ
・キャリア粒径(重量平均粒径)：４０μｍ
【００６０】
以上説明した条件を用いた本実施形態に係る電圧選択制御について図５、図６及び図７を用いて説明する。図５は上記電圧選択制御を説明するフローチャートである。図６は感光体ドラム１３５の線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御のタイムチャートである。図７は感光体ドラム１３５の線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御のタイムチャートである。
【００６１】
画像形成装置１において連続印刷を開始する(ステップＳ１)。連続印刷とは複数枚の用紙に画像を連続して記録することである。電圧制御部２０３は連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が低く、ここでは４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃにされるか判断する(ステップＳ３)。
【００６２】
線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃにされる場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、図６に示すように、電圧制御部２０３は電圧記憶部２０５に記憶されているデータの中から線速が２００ｍｍ／ｓｅｃの場合の第１の直流電圧３００Ｖ及び第２の直流電圧５０Ｖを選択する。そして、第１のローラ用電源部６１を制御して、第１のローラ１１に印加する第１の直流電圧を３２０Ｖから３００Ｖに低くする。その後、電圧制御部２０３は第２のローラ用電源部６３を制御して、第２のローラ１３に印加する第２の直流電圧を７０Ｖから５０Ｖに低くする(ステップＳ５)。第１の直流電圧を３２０Ｖから３００Ｖに低くしてから第２の直流電圧を７０Ｖから５０Ｖに低くするまでの期間を制御期間Ｔとする。
【００６３】
ステップＳ５の終了後又は、線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃにされない場合(ステップＳ３でＮｏ)、電圧制御部２０３は連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が高く、ここでは２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃにされるか判断する(ステップＳ７)。
【００６４】
線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃにされる場合(ステップＳ７でＹｅｓ)、図７に示すように電圧制御部２０３によって第２のローラ１３に印加する第２の直流電圧を５０Ｖから７０Ｖに高くする電圧選択制御がされる。その後、電圧制御部２０３によって第１のローラ１１に印加する第１の直流電圧を３００Ｖから３２０Ｖに高くする電圧選択制御がされる(ステップＳ９)。これらの電圧選択制御の方法はステップＳ５で説明した電圧選択制御と同様である。第２の直流電圧を５０Ｖから７０Ｖに上げてから第１の直流電圧を３００Ｖから３２０Ｖに上げるまでの期間を制御期間Ｔとする。
【００６５】
ステップＳ９の終了後又は、線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃにされない場合(ステップＳ７でＮｏ)、制御部２００は連続印刷が終了したか判断する(ステップＳ１１)。連続印刷が終了していなければ(ステップＳ１１でＮｏ)、ステップＳ３に戻る。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶが同じであるデータを電圧記憶部２０５に予め記憶し、このデータを基にして電圧制御部２０３は第１及び第２の直流電圧を選択している。
【００６７】
したがって、連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化しても、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶを同じ(２５０Ｖ)にできるので、第２のローラ(現像ローラ)１３上のトナー層の厚みを一定にすることができる。よって、本実施形態によれば現像性を確保しつつムラの少ない画像を形成することができる。
【００６８】
また、ステップＳ５に示す第１及び第２の直流電圧を低くする制御及びステップＳ９に示す第１及び第２の直流電圧を高くする制御のいずれにおいても、図６及び図７の制御期間Ｔにおいて電圧差ΔＶを２３０Ｖとしている。これは、制御期間Ｔでの電圧差ΔＶが電圧記憶部２０５に記憶されている電圧差ΔＶ(２５０Ｖ)より小さくなる制御である。これにより、制御期間Ｔに上記電圧差ΔＶが２５０Ｖより大きくなることはないので、第２のローラ１３上のトナー層が厚くなりすぎることを防ぐことができる。
【００６９】
また、制御期間Ｔの電圧差ΔＶを２５０Ｖよりも小さい２３０Ｖにすることで、第２のローラ１３上のトナー層が薄くなり、第１のローラ１１に形成された磁気ブラシによるトナー層の回収が容易となる。そして、上記電圧差ΔＶを２５０Ｖに上げて制御を終了する。制御期間Ｔとしては例えば、８０ｍｓｅｃである。したがって、第２のローラ１３上からトナー層を回収した後、第２のローラ１３上に新たに一定の厚みのトナー層を短時間で安定して形成することができる。よって、本実施形態によれば感光体ドラム１３５の線速が変化しても、ハーフ画像及びベタ画像のいずれも良好な画質にすることが可能となる。
【００７０】
本実施形態では第１の直流電圧と第２の直流電圧をずらして変化させているが、同時に変化させてもよい。これによっても、連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化した場合に、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶを同じにできるので、第２のローラ１３上のトナー層の厚みを一定にすることができる。
【００７１】
本実施形態では連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化する場合で説明したが、感光体ドラム１３５の線速が２００ｍｍ／ｓｅｃの印刷と４００ｍｍ／ｓｅｃの印刷を別々に実行する場合も適用できる。
【００７２】
本実施形態では画像形成装置１としてプリンタを例に説明したが、コピー機及びこれらの機能を有する複合機にも、本実施形態に係る画像形成装置１を適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 画像形成装置
１１ 第１のローラ
１３ 第２のローラ
３７ 対向箇所
４５ 対向箇所
６１ 第１のローラ用電源部
６３ 第２のローラ用電源部
２０１ 電圧制御部
２０３ 線速制御部
１３５ 感光体ドラム(像担持体)
１４１ 現像装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置で実行される静電潜像の現像に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術は現像ローラと称されるローラから感光体ドラムのような像担持体にトナーを供給することによって、像担持体に形成された静電潜像を現像する。タッチダウン現像は電子写真技術で用いられる現像方式の一つである。タッチダウン現像では以下のプロセスにより静電潜像を現像する。
【０００３】
磁気ローラには直流電圧又は直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が印加されており、２成分現像剤により構成される磁気ブラシが形成されている。この磁気ブラシから２成分現像方式によりトナーが現像ローラに供給されて、現像ローラ上にトナー層が形成される。現像ローラには直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が印加されており、現像ローラ上のトナー層からトナーを飛翔させて像担持体にトナーを供給し、これにより像担持体に形成されている静電潜像が現像される。
【０００４】
現像終了後に現像ローラ上のトナー層を新たなトナー層に変えるために、現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流電圧を変化させて現像ローラ上のトナー層を磁気ブラシで回収する技術が提案されている(特許文献１(段落００３７)参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８０３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像形成装置によって形成された画像の画質を評価する場合にベタ画像とハーフ画像が用いられる。ベタ画像とは用紙の一定領域において、全面にトナーが載っている状態の画像である。ハーフ画像とはドット画像であり、例えば４ドットに１回トナーを供給して形成された画像である。
【０００７】
静電潜像が現像されることにより、像担持体にはトナー画像が形成される。現像ローラに印加する直流電圧の大きさによって、像担持体に形成されるトナー画像が影響を受ける。現像ローラに印加する直流電圧が低ければ、トナー画像を構成するトナーは現像ローラに印加されている交流電圧の影響をより受けて、像担持体と現像ローラの間において、トナーが像担持体上で再配列する。この結果、滑らかなハーフ画像を得ることができる。しかし、像担持体の線速が高くなれば、現像ローラから像担持体にトナーを供給する効率が低下(すなわち現像性が低下)するので、ベタ画像の画質が低下する。
【０００８】
現像ローラに印加する直流電圧を高くした場合、現像性が向上するので良好なベタ画像を得ることができる。しかし、静電潜像には大粒径のトナーが優先して供給されるので、ハーフ画像についてはムラが多くなる。
【０００９】
現像ローラ上のトナー層の厚みを大きくすれば、現像ローラに印加する直流電圧を高くすることなく、現像性を向上させることができる。しかしながら、現像ローラ上に複数のトナー層を重ねることによって、現像ローラ上のトナー層の厚みを大きくするので、トナー層毎に現像性に差が生じ、その結果、ムラの多い画像になる。
【００１０】
以上説明したように、現像ローラに印加する直流電圧は画質に影響を与えるので、像担持体の線速が変化すれば、それに応じて変える必要がある。すなわち、像担持体の線速が高くなれば、現像性を確保するために現像ローラに印加する直流電圧を大きくする。一方、像担持体の線速が低くなれば、像担持体にトナーが過剰に供給されないように現像ローラに印加する直流電圧を低くする必要がある。像担持体の線速は記録する用紙が、厚紙の方が普通紙に比べて低く設定されている。
【００１１】
タッチダウン現像では磁気ローラ及び現像ローラの両方に直流電圧を印加している。これらの直流電圧の電圧差によって現像ローラ上にトナー層を形成している。現像ローラ上のトナー層は厚みが小さければ現像性が低下し、一方、大きければムラの多い画像となる。したがって、感光体ドラムの線速が変化しても現像ローラ上のトナー層の厚みが一定であることが望ましい。上記特許文献１は現像終了後に現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流電圧を変化させて、現像ローラ上のトナー層を磁気ブラシで回収する技術であり、像担持体の線速については考慮されていない。
【００１２】
本発明は、像担持体の線速が変化してもローラ上のトナー層の厚みを一定にできる画像形成装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る画像形成装置は、２成分現像剤を担持しながら回転することにより２成分現像剤を搬送する第１のローラと、前記第１のローラと対向する対向箇所で前記第１のローラから２成分現像剤中のトナーが供給され、供給されたトナーによって形成されたトナー層を担持しながら回転することによりトナーを搬送する第２のローラと、を含む現像装置と、前記第２のローラと対向する対向箇所で前記第２のローラからトナーが供給される像担持体と、前記第１のローラに第１の直流電圧を印加する第１のローラ用電源部と、前記第２のローラに第２の直流電圧を印加する第２のローラ用電源部と、前記像担持体の線速を制御する線速制御部と、前記像担持体の線速に応じて定められた前記第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶している電圧記憶部と、前記線速制御部によって制御された前記像担持体の線速に応じて、前記電圧記憶部に記憶されている前記第１及び第２の直流電圧を選択して、前記第１のローラ用電源部に選択した前記第１の直流電圧を前記第１のローラに印加させると共に前記第２のローラ用電源部に選択した前記第２の直流電圧を前記第２のローラに印加させる電圧選択制御をする電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、像担持体の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶し、このデータを基にして第１及び第２の直流電圧を選択している。したがって、像担持体の線速が変化しても、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を同じにできるので、第２のローラ上のトナー層の厚みを一定にすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記電圧制御部は、複数の用紙に画像を連続して記録する連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が変化させられる場合に前記電圧選択制御をする、ようにすることができる。
【００１６】
この構成は、連続印刷時に本発明を適用したものである。
【００１７】
上記構成において、前記電圧制御部は、前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が低くされる場合、前記第１の直流電圧を低くした後に、前記第２の直流電圧を低くする前記電圧選択制御をし、前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が高くされる場合、前記第２の直流電圧を高くした後に、前記第１の直流電圧を高くする前記電圧選択制御をする、ようにすることができる。
【００１８】
この構成によれば、第１及び第２の直流電圧を低くする電圧選択制御及び高くする電圧選択制御のいずれにおいても、制御期間において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を、電圧記憶部に記憶されている第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差より小さくすることができる。したがって、制御期間に上記電圧差が大きくなることで、第２のローラ上のトナー層が厚くなりすぎることを防ぐことができる。また、制御期間に上記電圧差を小さくできるので、第２のローラ上のトナー層が薄くなり、トナー層の回収が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、像担持体の線速が変化してもローラ上のトナー層の厚みを一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】上記画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】上記画像形成装置に備えられた一組の感光体ドラムと現像装置の断面を示す図である。
【図４】第２のローラ用電源部の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態に係る電圧選択制御を説明するフローチャートである。
【図６】感光体ドラムの線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御のタイムチャートである。
【図７】感光体ドラムの線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御の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、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。
【００２２】
用紙貯留部１１０は画像形成装置１の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備える。用紙トレイ１１１は画像形成装置１に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは画像形成装置１から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。
【００２３】
画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー画像を形成する。画像形成部１３０はトナー画像を転写ベルト１３１に転写する順番に従ってタンデムに配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。
【００２４】
マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３７、露光装置１３９、現像装置１４１及びクリーナ１４３が配置されている。帯電器１３７は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３９はパソコン等から送信された画像データの中でマゼンタデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタデータに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタデータに対応するトナー画像が形成される。
【００２５】
転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラ１４５により挟まれた状態でＤ方向(時計周り)に動くことができる。マゼンタデータに対応するトナー画像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナ１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。
【００２６】
転写ベルト１３１にはマゼンタデータに対応するトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてシアンデータに対応するトナー画像が転写され、同様に、イエローデータに対応するトナー画像、ブラックデータに対応するトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。このカラーのトナー画像は２次転写ローラ１４９によって、先ほど説明した用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２７】
カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラ１６１と加圧ローラ１６３を備える。これらのローラによってカラーのトナー画像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー画像に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙部１６９に排紙される。
【００２８】
図２は図１に示す画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０、定着部１６０、制御部２００、操作表示部３００、第１のローラ用電源部６１及び第２のローラ用電源部６３がバスによって相互に接続された構成を有する。用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。
【００２９】
制御部２００はＭＰＵ(Micro Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＭＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(パソコンから送信された画像データ等)を一時的に記憶する。
【００３０】
操作表示部３００には操作キー及び表示画面が設けられている。表示画面には各種の操作及び動作の内容等が表示される。
【００３１】
線速制御部２０１は像担持体の一例である感光体ドラム１３５の線速を制御する。感光体ドラム１３５の線速は例えば記録する用紙に応じて変えられる。例えば、用紙が普通紙であれば４００ｍｍ／ｓｅｃにされ、厚紙であれば普通紙の場合の半分の速度(半速)である２００ｍｍ／ｓｅｃにされる。線速制御部２０１の機能は制御部２００及びモータＭにより実現される。
【００３２】
第１のローラ用電源部６１及び第２のローラ用電源部６３は、直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧を現像装置１４１に供給して、重畳電圧を現像装置１４１内のローラ等に印加する。これらの電源部により生成される電圧は電圧制御部２０３によって制御される。電圧記憶部２０５には感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた直流電圧等のデータが予め記憶されている。電圧制御部２０３は電圧記憶部２０５に記憶されている上記データを感光体ドラム１３５の線速に応じて選択して、第１のローラ用電源部６１及び第２のローラ用電源部６３を制御する。電圧制御部２０３及び電圧記憶部２０５の機能は制御部２００により実現される。第１のローラ用電源部６１、第２のローラ用電源部６３、電圧制御部２０３及び電圧記憶部２０５については後で詳細に説明する。
【００３３】
次に、現像装置１４１の構成と動作を説明する。図３は一組の感光体ドラム(像担持体の一例)１３５と現像装置１４１の断面を示す図である。現像装置１４１で用いられる現像剤は２成分現像剤である。２成分現像剤を構成するトナー及びキャリアの図示は省略されている。現像装置１４１等を構成する要素は厚みを省略して表現しているので、ハッチングは付されていない。
【００３４】
現像装置１４１は第１のローラ１１、第２のローラ１３、攪拌スクリュー１５，１７及びこれらを収容する筐体１９を備える。
【００３５】
攪拌スクリュー１５，１７は筐体１９内の攪拌室２１に配置されている。攪拌室２１は仕切板２３により二つの攪拌空間２５，２７に分けられている。攪拌空間２５に攪拌スクリュー１７、攪拌空間２７に攪拌スクリュー１５が配置されている。攪拌空間２５，２７には２成分現像剤が収容されている。攪拌スクリュー１５，１７が回転することにより２成分現像剤が攪拌される。これによりトナーとキャリアが摩擦帯電し、トナーとキャリアが静電気的に結合した状態となる。この状態の２成分現像剤のうち、攪拌空間２７に収容されている２成分現像剤が磁力により、第１のローラ１１に汲み上げられる。
【００３６】
第１のローラ１１は磁気ローラと称されており、攪拌スクリュー１５と対向して筐体１９内に配置されている。第１のローラ１１は非回転部２９に備えられる周面３１とギャップを有した状態で、非回転部２９に被さっている。非回転部２９は厚肉円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト３３が回転可能に配置されている。シャフト３３に第１のローラ１１が固定されている。第１のローラ１１はシャフト３３が回転することにより周面３１に沿って回転方向Ｒ１に回転する。
【００３７】
周面３１には磁極Ｎ１、磁極Ｓ１、磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｓ３が、第１のローラ１１の回転方向Ｒ１に沿って配置されている。磁極Ｎ１〜Ｎ２は極性がＮ極であり、磁極Ｓ１〜Ｓ３は極性がＳ極である。磁極の数が５個の例で説明しているが、奇数であればよい。
【００３８】
磁極Ｓ２は攪拌スクリュー１５と対向して配置されている。上述したトナーとキャリアが静電気的に結合した状態の２成分現像剤は、磁極Ｓ２の磁力によって攪拌空間２７から汲み上げられて、回転方向Ｒ１に回転している第１のローラ１１に吸い付けられる。
【００３９】
磁極Ｓ２に対して回転方向Ｒ１の下流側に順に磁極Ｎ２、磁極Ｓ３、磁極Ｎ１、磁極Ｓ１が配置されている。これらの磁極の磁力によって、２成分現像剤を磁気ブラシの状態で第１のローラ１１に吸い付ける(担持する)ための磁界が形成される。第１のローラ１１が磁気ブラシ状態の２成分現像剤を担持しながら回転方向Ｒ１に回転することにより、２成分現像剤は磁極Ｎ２、磁極Ｓ３の上を通過して磁極Ｎ１の上に搬送される。この途中でブレード３５によって第１のローラ１１に担持されている２成分現像剤の厚みが規制される。
【００４０】
磁極Ｎ１は第１のローラ１１と第２のローラ１３が対向する対向箇所３７に向いて配置されている。磁極Ｎ１は対向箇所３７に磁界を形成する機能を有する。
【００４１】
対向箇所３７において、２成分現像剤中のトナーが回転方向Ｒ２に回転する第２のローラ１３に供給される。詳細には、キャリアが第１のローラ１１に吸い付けられた状態で電気力によりトナーだけが第２のローラ１３に引き寄せられて、第２のローラ１３に吸い付く。
【００４２】
第２のローラ１３に供給されなかったトナーを含む２成分現像剤は、第１のローラ１１に担持されて磁極Ｓ１上まで搬送される。磁極Ｓ１と磁極Ｓ２の磁極間上では磁界が形成されないので、２成分現像剤は第１のローラ１１から剥離して、攪拌室２１に導かれて再利用される。
【００４３】
第２のローラ１３について説明する。第２のローラ１３は現像ローラと称されており、対向箇所４５で感光体ドラム１３５と対向して配置されている。第２のローラ１３は非回転部３９に備えられる周面４１とギャップを有した状態で、非回転部３９に被さっている。非回転部３９は厚肉円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト４３が回転可能に配置されている。シャフト４３に第２のローラ１３が固定されている。第２のローラ１３はシャフト４３が回転することにより周面４１に沿って回転方向Ｒ２に回転する。回転方向Ｒ２は第１のローラ１１の回転方向Ｒ１と同じ向きであり、本実施形態では時計周りである。
【００４４】
第２のローラ１３は第１のローラ１１と対向する対向箇所３７でトナーを吸い付けることにより、第２のローラ１３にトナーが供給されて第２のローラ１３上にトナー層が形成される。言い換えればトナー層は第１のローラ１１に印加される直流電圧(第１の直流電圧)と第２のローラ１３に印加される直流電圧(第２の直流電圧)の電圧差を利用して形成される。
【００４５】
第２のローラ１３はトナー層を担持しながら回転方向Ｒ２に回転することによりトナーを搬送する。そして、対向箇所４５においてトナーを感光体ドラム１３５に形成された静電潜像に供給する。詳しくは、感光体ドラム１３５は回転方向Ｒ２と逆方向の回転方向Ｒ３に回転している。第２のローラ１３には第２のローラ用電源部６３で生成された直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧が印加されている。搬送されてきたトナーは上記重畳電圧により第２のローラ１３から飛翔し、感光体ドラム１３５の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１３５に移動する。これにより、感光体ドラム１３５の周面の静電潜像が現像され、周面にトナー画像が形成される。
【００４６】
感光体ドラム１３５上にはこれと接触した転写ベルト１３１が配置されている。転写ベルト１３１はＤ方向に動いており、上記トナー画像は転写ベルト１３１に転写される。
【００４７】
上述のように、第１のローラ１１で担持された２成分現像剤中のトナーは、対向箇所３７で第２のローラ１３に供給される。また、第２のローラ１３で担持されたトナーは対向箇所４５で感光体ドラム１３５に供給される。これらの供給では対向箇所３７及び対向箇所４５でトナーを飛翔させて供給するので、第１のローラ１１及び第２のローラ１３に対して直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧が印加される。
【００４８】
第１のローラ１１に印加される重畳電圧は第１のローラ用電源部６１から供給される。第２のローラ１３に印加される重畳電圧は第２のローラ用電源部６３から供給される。これらの電源部は同じ構成を有するので、第２のローラ用電源部６３を例にして説明する。図４は第２のローラ用電源部６３の構成を示すブロック図である。
【００４９】
第２のローラ用電源部６３の一端はコンデンサ６７を介して接地されている。第２のローラ用電源部６３の他端は出力端となり、第２のローラ１３に接続されている。第２のローラ用電源部６３は直流電源７１と交流電源７３を備える。これらの電源７１，７３は直列に接続されている。直流電源７１ではトランス７５で発生した交流がダイオード７７により整流されて直流が生成される。交流電源７３ではトランス７９で交流が生成される。直流電源７１から出力された直流電圧と交流電源７３から出力された交流電圧を重畳した電圧が、第２のローラ１３に印加される。これにより、第２のローラ１３上のトナー層からトナーが図３に示す対向箇所４５で飛翔して、感光体ドラム１３５に供給される。
【００５０】
第２のローラ用電源部６３の直流電源７１で生成されて第２のローラ１３に印加される直流電圧を第２の直流電圧とする。また、第１のローラ用電源部６１の直流電源７１で生成されて第１のローラ１１に印加される直流電圧を第１の直流電圧とする。
【００５１】
本実施形態では連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化した場合、第１のローラ(磁気ローラ)１１に印加する第１の直流電圧と第２のローラ(現像ローラ)１３に印加する第２の直流電圧を変化させている。本実施形態は第１及び第２の直流電圧の変化前と後で第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を変えないことを一つの特徴とする。
【００５２】
連続印刷とは複数の用紙に画像を連続して記録することである。連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化する例として、連続印刷中に用紙を普通紙から厚紙又は厚紙から普通紙に切り替える場合が挙げられる。例えば、普通紙であれば感光体ドラム１３５の線速を４００ｍｍ／ｓｅｃとし、厚紙であれば線速を２００ｍｍ／ｓｅｃとする。これを例にして、上記特徴について説明する。
【００５３】
まず、第２のローラ(現像ローラ)１３に印加する第２の直流電圧を設定する。ベタ画像よりもハーフ画像の画質を優先した最低限の値である。線速が高くなるにしたがって第２の直流電圧を高く設定する。例えば、線速２００ｍｍ／ｓｅｃであれば５０Ｖ、線速４００ｍｍ／ｓｅｃであれば７０Ｖに設定する。
【００５４】
次に、第２の直流電圧と第１のローラ(磁気ローラ)１１に印加する第１の直流電圧の電圧差ΔＶを設定する。電圧差ΔＶは第２のローラ１３上に形成されるトナー層の厚みに影響を与えるものであり、ベタ画像の画質等を考慮して決定される。例えば電圧差ΔＶを２５０Ｖに設定する。
【００５５】
電圧差ΔＶを設定することにより、第１の直流電圧が決まる。線速２００ｍｍ／ｓｅｃであれば３００Ｖ、線速４００ｍｍ／ｓｅｃであれば３２０Ｖとなる。なお、線速が３００ｍｍ／ｓｅｃであれば、第２の直流電圧が例えば６０Ｖとなるので、第１の直流電圧は３１０Ｖとなる。
【００５６】
図２及び図３に示す電圧記憶部２０５は、線速２００ｍｍ／ｓｅｃの場合に第１の直流電圧を３００Ｖ、第２の直流電圧を５０Ｖとするデータ及び線速４００ｍｍ／ｓｅｃの場合に第１の直流電圧を３２０Ｖ、第２の直流電圧を７０Ｖとするデータを予め記憶している。すなわち、電圧記憶部２０５は感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶが同じであるデータを予め記憶している。
【００５７】
電圧制御部２０３は、線速制御部２０１によって制御された感光体ドラム１３５の線速に応じて、電圧記憶部２０５に記憶されている第１及び第２の直流電圧を選択する。そして、電圧制御部２０３は、第１のローラ用電源部６１に選択した第１の直流電圧を第１のローラ１１に印加させると共に第２のローラ用電源部６３に選択した第２の直流電圧を第２のローラ１３に印加させる電圧選択制御をする。
【００５８】
感光体ドラム１３５の線速と第１及び第２の直流電圧以外の条件は例えば以下の通りである。
【００５９】
<感光体ドラム１３５>
・表面電位：３１０Ｖ
<第１のローラ(磁気ローラ)１１>
・バイアス
直流電圧(第１の直流電圧)：感光体ドラムの線速に応じて異なる
交流電圧：２．５Ｋｖｐ-ｐ、デューティ比７０%、周波数２．７ｋＨｚ
・周速：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
<第２のローラ(現像ローラ)１３>
・バイアス
直流電圧(第２の直流電圧)：感光体ドラムの線速に応じて異なる
交流電圧：１．６Ｋｖｐ-ｐ、デューティ比４３%、周波数２．７ｋＨｚ
・周速：３００ｍｍ／ｓｅｃ
<２成分現像剤>
・現像剤中のトナー帯電量(Ｑ／ｍ)：２０μＣ/ｇ
・トナー粒径(体積平均粒径)：７．５μｍ
・キャリア粒径(重量平均粒径)：４０μｍ
【００６０】
以上説明した条件を用いた本実施形態に係る電圧選択制御について図５、図６及び図７を用いて説明する。図５は上記電圧選択制御を説明するフローチャートである。図６は感光体ドラム１３５の線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御のタイムチャートである。図７は感光体ドラム１３５の線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃになった場合における電圧選択制御のタイムチャートである。
【００６１】
画像形成装置１において連続印刷を開始する(ステップＳ１)。連続印刷とは複数枚の用紙に画像を連続して記録することである。電圧制御部２０３は連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が低く、ここでは４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃにされるか判断する(ステップＳ３)。
【００６２】
線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃにされる場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、図６に示すように、電圧制御部２０３は電圧記憶部２０５に記憶されているデータの中から線速が２００ｍｍ／ｓｅｃの場合の第１の直流電圧３００Ｖ及び第２の直流電圧５０Ｖを選択する。そして、第１のローラ用電源部６１を制御して、第１のローラ１１に印加する第１の直流電圧を３２０Ｖから３００Ｖに低くする。その後、電圧制御部２０３は第２のローラ用電源部６３を制御して、第２のローラ１３に印加する第２の直流電圧を７０Ｖから５０Ｖに低くする(ステップＳ５)。第１の直流電圧を３２０Ｖから３００Ｖに低くしてから第２の直流電圧を７０Ｖから５０Ｖに低くするまでの期間を制御期間Ｔとする。
【００６３】
ステップＳ５の終了後又は、線速が４００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃにされない場合(ステップＳ３でＮｏ)、電圧制御部２０３は連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が高く、ここでは２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃにされるか判断する(ステップＳ７)。
【００６４】
線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃにされる場合(ステップＳ７でＹｅｓ)、図７に示すように電圧制御部２０３によって第２のローラ１３に印加する第２の直流電圧を５０Ｖから７０Ｖに高くする電圧選択制御がされる。その後、電圧制御部２０３によって第１のローラ１１に印加する第１の直流電圧を３００Ｖから３２０Ｖに高くする電圧選択制御がされる(ステップＳ９)。これらの電圧選択制御の方法はステップＳ５で説明した電圧選択制御と同様である。第２の直流電圧を５０Ｖから７０Ｖに上げてから第１の直流電圧を３００Ｖから３２０Ｖに上げるまでの期間を制御期間Ｔとする。
【００６５】
ステップＳ９の終了後又は、線速が２００ｍｍ／ｓｅｃから４００ｍｍ／ｓｅｃにされない場合(ステップＳ７でＮｏ)、制御部２００は連続印刷が終了したか判断する(ステップＳ１１)。連続印刷が終了していなければ(ステップＳ１１でＮｏ)、ステップＳ３に戻る。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、感光体ドラム１３５の線速に応じて定められた第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶが同じであるデータを電圧記憶部２０５に予め記憶し、このデータを基にして電圧制御部２０３は第１及び第２の直流電圧を選択している。
【００６７】
したがって、連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化しても、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶを同じ(２５０Ｖ)にできるので、第２のローラ(現像ローラ)１３上のトナー層の厚みを一定にすることができる。よって、本実施形態によれば現像性を確保しつつムラの少ない画像を形成することができる。
【００６８】
また、ステップＳ５に示す第１及び第２の直流電圧を低くする制御及びステップＳ９に示す第１及び第２の直流電圧を高くする制御のいずれにおいても、図６及び図７の制御期間Ｔにおいて電圧差ΔＶを２３０Ｖとしている。これは、制御期間Ｔでの電圧差ΔＶが電圧記憶部２０５に記憶されている電圧差ΔＶ(２５０Ｖ)より小さくなる制御である。これにより、制御期間Ｔに上記電圧差ΔＶが２５０Ｖより大きくなることはないので、第２のローラ１３上のトナー層が厚くなりすぎることを防ぐことができる。
【００６９】
また、制御期間Ｔの電圧差ΔＶを２５０Ｖよりも小さい２３０Ｖにすることで、第２のローラ１３上のトナー層が薄くなり、第１のローラ１１に形成された磁気ブラシによるトナー層の回収が容易となる。そして、上記電圧差ΔＶを２５０Ｖに上げて制御を終了する。制御期間Ｔとしては例えば、８０ｍｓｅｃである。したがって、第２のローラ１３上からトナー層を回収した後、第２のローラ１３上に新たに一定の厚みのトナー層を短時間で安定して形成することができる。よって、本実施形態によれば感光体ドラム１３５の線速が変化しても、ハーフ画像及びベタ画像のいずれも良好な画質にすることが可能となる。
【００７０】
本実施形態では第１の直流電圧と第２の直流電圧をずらして変化させているが、同時に変化させてもよい。これによっても、連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化した場合に、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差ΔＶを同じにできるので、第２のローラ１３上のトナー層の厚みを一定にすることができる。
【００７１】
本実施形態では連続印刷中に感光体ドラム１３５の線速が変化する場合で説明したが、感光体ドラム１３５の線速が２００ｍｍ／ｓｅｃの印刷と４００ｍｍ／ｓｅｃの印刷を別々に実行する場合も適用できる。
【００７２】
本実施形態では画像形成装置１としてプリンタを例に説明したが、コピー機及びこれらの機能を有する複合機にも、本実施形態に係る画像形成装置１を適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 画像形成装置
１１ 第１のローラ
１３ 第２のローラ
３７ 対向箇所
４５ 対向箇所
６１ 第１のローラ用電源部
６３ 第２のローラ用電源部
２０１ 電圧制御部
２０３ 線速制御部
１３５ 感光体ドラム(像担持体)
１４１ 現像装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤を担持しながら回転することにより２成分現像剤を搬送する第１のローラと、前記第１のローラと対向する対向箇所で前記第１のローラから２成分現像剤中のトナーが供給され、供給されたトナーによって形成されたトナー層を担持しながら回転することによりトナーを搬送する第２のローラと、を含む現像装置と、
前記第２のローラと対向する対向箇所で前記第２のローラからトナーが供給される像担持体と、
前記第１のローラに第１の直流電圧を印加する第１のローラ用電源部と、
前記第２のローラに第２の直流電圧を印加する第２のローラ用電源部と、
前記像担持体の線速を制御する線速制御部と、
前記像担持体の線速に応じて定められた前記第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶している電圧記憶部と、
前記線速制御部によって制御された前記像担持体の線速に応じて、前記電圧記憶部に記憶されている前記第１及び第２の直流電圧を選択して、前記第１のローラ用電源部に選択した前記第１の直流電圧を前記第１のローラに印加させると共に前記第２のローラ用電源部に選択した前記第２の直流電圧を前記第２のローラに印加させる電圧選択制御をする電圧制御部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、複数の用紙に画像を連続して記録する連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が変化させられる場合に前記電圧選択制御をする、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】
前記電圧制御部は、
前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が低くされる場合、前記第１の直流電圧を低くした後に、前記第２の直流電圧を低くする前記電圧選択制御をし、前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が高くされる場合、前記第２の直流電圧を高くした後に、前記第１の直流電圧を高くする前記電圧選択制御をする、ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
２成分現像剤を担持しながら回転することにより２成分現像剤を搬送する第１のローラと、前記第１のローラと対向する対向箇所で前記第１のローラから２成分現像剤中のトナーが供給され、供給されたトナーによって形成されたトナー層を担持しながら回転することによりトナーを搬送する第２のローラと、を含む現像装置と、
前記第２のローラと対向する対向箇所で前記第２のローラからトナーが供給される像担持体と、
前記第１のローラに第１の直流電圧を印加する第１のローラ用電源部と、
前記第２のローラに第２の直流電圧を印加する第２のローラ用電源部と、
前記像担持体の線速を制御する線速制御部と、
前記像担持体の線速に応じて定められた前記第１及び第２の直流電圧のデータであって、各線速において前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の電圧差が同じであるデータを予め記憶している電圧記憶部と、
前記線速制御部によって制御された前記像担持体の線速に応じて、前記電圧記憶部に記憶されている前記第１及び第２の直流電圧を選択して、前記第１のローラ用電源部に選択した前記第１の直流電圧を前記第１のローラに印加させると共に前記第２のローラ用電源部に選択した前記第２の直流電圧を前記第２のローラに印加させる電圧選択制御をする電圧制御部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、複数の用紙に画像を連続して記録する連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が変化させられる場合に前記電圧選択制御をする、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】
前記電圧制御部は、
前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が低くされる場合、前記第１の直流電圧を低くした後に、前記第２の直流電圧を低くする前記電圧選択制御をし、前記連続印刷中に前記線速制御部によって前記像担持体の線速が高くされる場合、前記第２の直流電圧を高くした後に、前記第１の直流電圧を高くする前記電圧選択制御をする、ことを特徴とする請求項２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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５０２１６（Ｐ２０１１−１５０２１６Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８５７（Ｐ２０１０−１２８５７）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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