JP4547635B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置の転写ローラに印加するバイアス電圧に関する。

例えば、特許文献１には、転写ローラに順バイアス電圧を印加する場合に順バイアス電圧の印加に先駆けて逆バイアス電圧を印加する技術が開示されている。このようにすれば、感光体からの漏れ電流が順バイアス電圧を発生するための順バイアス印加手段に流れ込まないようにし、漏れ電流の影響で順バイアス印加手段が起動不能になる状況を防止することが可能となる。
特開２００３−２９５６３３公報

しかしながら、上記特許文献１において、逆バイアス電圧の出力は印加後徐々に低下していくため、逆バイアス電圧を低く設定する場合、順バイアス印加手段が起動不能になり、転写不良が生じて印字品質が低下する虞がある。一方で、順バイアス電圧を印加中、高く設定した逆バイアス電圧を印加する場合、高い順バイアス電圧を印加し続ける必要があるため、効率的とはいえない。

本発明は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、順バイアス印加手段を安定して動作させるための制御の効率化を図る画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る画像形成装置は、現像剤によって現像された現像剤像を担持する像担持体と、前記現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、自励式の発振回路を含み、前記現像剤と逆極性のバイアス電圧である順バイアス電圧を前記転写手段に印加する順バイアス印加手段と、前記順バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧である逆バイアス電圧を前記転写手段に印加する逆バイアス印加手段と、前記像担持体から前記転写手段を介して前記順バイアス印加手段に流入する流入電流を検出する検出手段と、前記流入電流の検出値が第１の所定値を超える場合、前記流入電流の検出値に基づいて前記逆バイアス電圧の下限値を決定する決定手段と、前記順バイアス電圧のOFF時に、前記流入電流の検出値が前記第１の所定値を超える場合、前記流入電流の検出値が前記第１の所定値以下に減少するまで前記逆バイアス電圧を徐々に大きくする制御手段と、を備え、前記逆バイアス印加手段は、少なくとも前記順バイアス電圧が前記転写手段に印加される前に、前記決定された下限値の逆バイアス電圧を前記転写手段に印加し、前記決定手段は、前記流入電流が前記第１の所定値以下となったときの逆バイアス電圧の値を前記逆バイアス電圧の下限値として決定する。

本構成においては、流入電流の検出値が第１の所定値を超える場合、流入電流の検出値に基づいて逆バイアス電圧の下限値が決定され、少なくとも順バイアス電圧が転写手段に印加される前に、決定された下限値の逆バイアス電圧が転写手段に印加される。そのため、例えば第１の所定値を、流入電流が順バイアス印加手段の起動に影響しない値とすることによって、下限値の逆バイアス電圧を転写手段に印加することによって、現像剤像を被記録媒体に転写する際に、流入電流の影響を好適に排除することができる。この場合、逆バイアス電圧の値を低い電圧に好適化できるため、順バイアス印加手段を安定して動作させるための制御の効率化を図ることができる。
また、順バイアス印加手段を安定して動作させる最小限の逆バイアス電圧を好適に決定できる。
また、自励式の発振回路は他励式回路に比べ構成が簡易であるため、順バイアス印加手段を低コスト化できる。また、自励式の発振回路は流入電流の影響を受け易く、発振停止しやすいため、当該画像形成装置の構成による効果を好適に適用することができる。

第２の発明に係る画像形成装置は、現像剤によって現像された現像剤像を担持する像担持体と、前記現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、自励式の発振回路を含み、前記現像剤と逆極性のバイアス電圧である順バイアス電圧を前記転写手段に印加する順バイアス印加手段と、前記順バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧である逆バイアス電圧を前記転写手段に印加する逆バイアス印加手段と、前記像担持体から前記転写手段を介して前記順バイアス印加手段に流入する流入電流を検出する検出手段と、前記流入電流の検出値が第１の所定値を超える場合、前記流入電流の検出値に基づいて前記逆バイアス電圧の下限値を決定する決定手段と、前記順バイアス印加手段に対する、前記像担持体および前記転写手段による負荷抵抗を算出する算出手段と、を備え、前記逆バイアス印加手段は、少なくとも前記順バイアス電圧が前記転写手段に印加される前に、前記決定された下限値の逆バイアス電圧を前記転写手段に印加し、前記決定手段は、算出された前記負荷抵抗と前記流入電流とに基づいて前記逆バイアス電圧の下限値を決定する。
本構成によれば、単に負荷抵抗と流入電流とに基づいて逆バイアス電圧の下限値を決定するため、逆バイアス電圧の下限値を速やかに決定することができる。

本発明の画像形成装置によれば、順バイアス印加手段を安定して動作させるための制御の効率化を図ることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１〜図５を参照しつつ説明する。
１．画像形成装置の全体構成
図１は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの本実施形態を示す概略的な要部側断面図である。図１において、レーザプリンタ１は、画像形成装置の装置本体としての本体フレーム２内に、用紙（被記録媒体の一例）３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。なお、画像形成装置は、プリンタ（レーザプリンタ）に限定されず、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及びスキャナ機能等を備えた複合機も本発明の画像形成装置に含まれる。

（１）フィーダ部
フィーダ部４は、本体フレーム２内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、給紙トレイ６の一端側（以下、一端側（図１で紙面右側）を前側、その反対側（図１で紙面左側）を後側とする）端部の上方に設けられる給紙ローラ８、給紙パッド９およびピンチローラ１０と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ５０と、紙粉取りローラ５０に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ１２とを備えている。

用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パッド９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。

給紙された用紙３は、紙粉取りローラ５０によって、紙粉が取り除かれた後、レジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２は、１対のローラからなり、用紙３をレジスト後に、画像形成位置に送るようにしている。なお、画像形成位置は、用紙３に感光体ドラム２７上のトナー像を転写する転写位置であって、本実施形態では、感光体ドラム２７と転写ローラ３０との接触位置とされる。

（２）画像形成部
画像形成部５は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７および定着部１８を備えている。

（ａ）スキャナ部
スキャナ部１６は、本体フレーム２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３を備えている。レーザ発光部からの発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー１９、レンズ２０、反射鏡２２、レンズ２１、反射鏡２３の順に通過あるいは反射して、プロセスカートリッジ１７の感光体ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。

（ｂ）プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ１７は、スキャナ部１６の下方に設けられる。プロセスカートリッジ１７は、本体フレーム２に対して着脱自在に装着されるドラムユニット５１と、ドラムユニット５１に収容される現像カートリッジ２８とを備えている。なお、本体フレーム２の前面には、図１に示すように、下端部側を中心軸として開閉可能な前面カバー２ａが設けられており、プロセスカートリッジ１７はこの前面カバー２ａを開けて本体フレーム２内に着脱可能に収容される。

現像カートリッジ２８は、ドラムユニット５１に対して着脱自在に収容されており、例えば、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３、トナーホッパ３４等を備えている。

トナーホッパ３４内には、正帯電性のトナー（現像剤の一例）が充填されている。そして、トナーホッパ３４内のトナーは、トナーホッパ３４の中心に設けられるアジテータ３４ａにより攪拌される。

トナーホッパ３４の後方位置には、供給ローラ３３が回転可能に設けられており、また、この供給ローラ３３に対向して、現像ローラ３１が回転可能に設けられている。これら供給ローラ３３と現像ローラ３１とは、そのそれぞれがある程度圧縮するような状態で互いに当接されている。

供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されている。また、現像ローラ３１は、金属製のローラ軸３１ａに、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。なお、現像ローラ３１には、現像時に、所定の現像バイアス電圧が印加される。

また、現像ローラ３１の近傍には、層厚規制ブレード３２が設けられている。層厚規制ブレード３２は、現像ローラ３１の近くにおいて現像カートリッジ２８に支持されて、ブレード本体の弾性力によって現像ローラ３１上に圧接されている。

そして、トナーホッパ３４から放出されるトナーは、供給ローラ３３の回転により、現像ローラ３１に供給され、この時、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。さらに、現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ３１との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。

ドラムユニット５１は、感光体ドラム（像担持体の一例）２７、スコロトロン型帯電器２９、および転写ローラ３０（転写手段の一例）等を備えている。

このうち、感光体ドラム２７は、現像ローラ３１と対向配置され、ドラムユニット５１において、回転可能に支持されている。感光体ドラム２７は、筒状のドラム本体と、ドラム本体を支持し、そのドラム本体の軸心に設けられる金属製のドラム軸２７ａとを備えている。ドラム本体の表面には、正帯電性の感光層が形成されている。そして、感光体ドラム２７の上方には、ドラムユニット５１の筐体に孔状に形成された露光窓５１ａが設けられている。また、ドラム軸２７ａは接地されている（図２参照）。

スコロトロン型帯電器２９は、感光体ドラム２７の上方に、感光体ドラム２７に接触しないように所定間隔を隔てて対向配置されている。スコロトロン型帯電器２９は、タングステンなどの帯電ワイヤ２９ａからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、帯電ワイヤ２９ａおよび感光体ドラム２７間にグリッド２９ｂを備え、感光体ドラム２７の表面を一様に正極性（例えば、約８７０V）に帯電させる。また、帯電ワイヤ２９ａには所定の帯電バイアス電圧（例えば、５ｋV〜８ｋV）が印加される。

そして、感光体ドラム２７の表面は、その感光体ドラム２７の回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナ部１６からのレーザビームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１の表面上に担持されかつ正極性に帯電されているトナーが、感光体ドラム２７に対向して接触するときに、感光体ドラム２７の表面上に形成された上記静電潜像に供給され、選択的に担持されることで可視化され現像が達成される。

転写ローラ３０は、感光体ドラム２７の下方において、感光体ドラム２７に対向配置され、ドラムユニット５１の筐体に回転可能に支持されている。転写ローラ３０は、金属製のローラ軸３０ａに、例えば導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。

転写ローラ３０のローラ軸３０ａには、図２に示されるように、回路基板５２に実装されたバイアス印加回路６０が接続されている。そして、上記転写位置において現像ローラ３１に担持されたトナー像を用紙３に転写するための転写動作時には、転写ローラ３０のローラ軸３０ａに、バイアス印加回路６０から、例えば−８ｋVの順転写バイアス電圧（順バイアス電圧）Ｖａ１が印加される。

また、本実施形態では、画像形成動作の前後や、画像形成動作中における各用紙３への転写動作の間などにおいては、転写ローラ３０には上記順転写バイアス電圧Ｖａ１とは逆極性の、残存トナー除去用の、例えば６００Vの逆バイアス電圧（逆バイアス電圧）Ｖａ２がバイアス印加回路６０から印加される。これにより、転写ローラ３０に付着したトナーは、感光体ドラム２７上に電気的に吐出されて、感光体ドラム２７の表面上に残存する残存トナーとともに現像ローラ３１によって回収される。

（ｃ）定着部
定着部１８は、図１に示すように、プロセスカートリッジ１７の後方下流側に設けられ、加熱ローラ４１、加熱ローラ４１を押圧する押圧ローラ４２を備えている。そして、定着部１８では、用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と押圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させている。その後、用紙３は、排紙ローラ４５に送られて、その排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

２．バイアス印加回路
図２は、転写ローラ３０に対してバイアス電圧を印加するバイアス印加回路６０の要部構成のブロック図である。前述したように、バイアス印加回路６０は、転写ローラ３０に対して、上記順転写動作時に順転写バイアス電圧Ｖａ１を印加する。一方、バイアス印加回路６０は、残存トナー除去時には逆バイアス電圧Ｖａ２を、また、後述するトナー転写（詳しくは、トナー像の転写）時に逆バイアス電圧Ｖｓをそれぞれ印加する。

バイアス印加回路６０は、ＣＰＵ６１（制御手段、決定手段、算出手段、設定手段、および判定手段の一例）と、順転写バイアス電圧Ｖａ１を生成する順転写バイアス印加回路６２（順バイアス印加手段の一例）と、逆バイアス電圧（Ｖａ２およびＶｓ）を生成する逆バイアス印加回路６３（逆バイアス印加手段の一例）とを備えている。なお、各バイアス印加回路６２，６３は、転写ローラ３０のローラ軸３０ａに接続される接続ライン９０に、順転写バイアス印加回路６２および逆バイアス印加回路６３の順序で直列に接続されている。

また、バイアス印加回路６０は、接続ライン９０に流れる電流値に応じた検出信号Ｓ４を出力する出力検出回路（検出手段の一例）を備えている。なお、バイアス印加回路６０は、その他のバイアス電圧、例えば帯電バイアス電圧等を印加するための回路を含むが、その図示は省略されている。また、バイアス印加回路６０およびＣＰＵ６１は、図１に示される回路基板５２上に配置されている。

そして、順転写バイアス印加回路６２は、ＣＰＵ６１のＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御によって定電流制御され、逆バイアス印加回路６３はＣＰＵ６１のＰＷＭ制御によって定電圧制御される。また、ＣＰＵ６１にはメモリ１００が接続されている。このメモリ１００には、バイアス印加回路６０を制御するプログラム、転写目標電流値Ｉｏ等が格納されている。

（ａ）順転写バイアス印加回路
順転写バイアス印加回路６２は、自励発振式の高電圧（負電圧）発生回路であり、順転写ＰＷＭ信号平滑回路７０、順転写トランスドライブ回路７１、順転写昇圧・平滑整流回路７２、および順転写出力電圧検出回路７３を備えている。

このうち、順転写ＰＷＭ信号平滑回路７０は、ＣＰＵ６１のＰＷＭポート６１ａからのＰＷＭ信号Ｓ１を受けてそれを平滑し、平滑されたＰＷＭ信号Ｓ１を順転写トランスドライブ回路７１に提供する。順転写トランスドライブ回路７１は、平滑されたＰＷＭ信号Ｓ１に基づき、順転写昇圧・平滑整流回路７２の１次側巻線７５ｂに自励発振電流を流す。

順転写昇圧・平滑整流回路７２は、トランス７５、ダイオード７６、平滑コンデンサ７７などを備えている。トランス７５は、２次側巻線７５ａ，１次側巻線７５ｂ及び補助巻線７５ｃを備えている。２次側巻線７５ａの一端は、ダイオード７６を介して接続ライン９０に接続されている。一方、２次側巻線７５ａの他端は、逆バイアス印加回路６３の出力端に共通接続されている。また、平滑コンデンサ７７及び抵抗７８がそれぞれ２次側巻線７５ａに並列に接続されている。

このような構成により、１次側巻線７５ｂの電圧は、順転写昇圧・平滑整流回路７２において昇圧及び整流され、このバイアス印加回路６０の出力端Ａに接続された転写ローラ３０のローラ軸３０ａに順転写バイアス電圧Ｖａ１として印加される。

順転写出力電圧検出回路７３は、順転写昇圧・平滑整流回路７２のトランス７５の補助巻線７５ｃと、ＣＰＵ６１とに接続されている。順転写出力電圧検出回路７３は、順転写バイアス印加回路６２による順転写動作時において、補助巻線７５ｃの間で発生する出力電圧Ｖｂを検出して、その検出信号Ｓ２をＣＰＵ６１のＡ／Ｄポート６１ｂに供給する。ＣＰＵ６１は、検出信号Ｓ２に基づいて、順転写出力電圧Ｖｃを検出する。

（ｂ）逆バイアス印加回路
逆バイアス印加回路６３は、順転写バイアス印加回路６２と同様に自励発振式の高電圧（正電圧）発生回路であり、逆バイアスＰＷＭ信号平滑回路８０、逆バイアストランスドライブ回路８１、逆バイアス昇圧・平滑整流回路８２、および逆バイアス出力電圧検出回路８３を備えている。

このうち、逆バイアスＰＷＭ信号平滑回路８０は、ＣＰＵ６１のＰＷＭポート６１ｃからのＰＷＭ信号Ｓ３を受けてそれを平滑し、平滑されたＰＷＭ信号Ｓ３を逆バイアストランスドライブ回路８１に供給する。逆バイアストランスドライブ回路８１は、平滑されたＰＷＭ信号Ｓ３に基づき、逆バイアス昇圧・平滑整流回路８２の１次側巻線８５ｂに発振電流を流す。

逆バイアス昇圧・平滑整流回路８２は、トランス８５、ダイオード８６、平滑コンデンサ８７等を備えている。トランス８５は、２次側巻線８５ａ，１次側巻線８５ｂ及び補助巻線８５ｃを備えている。２次側巻線８５ａの一端は、ダイオード８６を介して上記順転写バイアス印加回路６２の２次側巻線７５ａの他端に接続されている。一方、２次側巻線８５ａの他端は出力検出回路８４の検出抵抗８９を介して接地されている。また、この２次側巻線８５ａに対し平滑コンデンサ８７および抵抗８８がそれぞれ並列に接続されている。また、抵抗８８に直列接続された検出抵抗８９が電流検出抵抗とされ、この検出抵抗８９に流れる電流値に応じた検出信号Ｓ４がＣＰＵ６１のＡ／Ｄポート６１ｄにフィードバックさせる。

このような構成により、１次側巻線８５ｂの電圧は、逆バイアス昇圧・平滑整流回路８２において昇圧及び整流され、バイアス印加回路６０の出力端Ａに接続された転写ローラ３０のローラ軸３０ａに、残存トナー除去用の逆バイアス電圧Ｖａ２あるいはトナー転写時用の逆バイアス電圧Ｖｓとして印加される。

また、逆バイアス出力電圧検出回路８３は、逆バイアス昇圧・平滑整流回路８２のトランス８５の補助巻線８５ｃと、ＣＰＵ６１とに接続されている。逆バイアス出力電圧検出回路８３は、逆バイアス印加回路６３による逆バイアス動作時において、補助巻線８５ｃの間で発生する出力電圧Ｖeを検出して、その検出信号Ｓ５をＣＰＵ６１のＡ／Ｄポート６１eに供給する。ＣＰＵ６１は、検出信号Ｓ５に基づいて、逆バイアス出力電圧Ｖｄを検出する。

以上により、ＣＰＵ６１は、順転写動作時には、ＰＷＭ信号Ｓ１を順転写バイアス印加回路６２に与えて駆動させつつ、接続ライン９０に流れる電流値に応じた検出信号Ｓ４に基づきこの電流値が転写目標電流値Ｉoになるように、デューティ比を適宜変更したＰＷＭ信号Ｓ１を順転写ＰＷＭ信号平滑回路７０に出力する定電流制御を実行する。

また、ＣＰＵ６１は、逆バイアス動作時には、ＰＷＭ信号Ｓ３を逆バイアス印加回路６３に与えて駆動させつつ、検出抵抗８９の検出信号Ｓ４に基づき逆バイアス電圧（Ｖａ２およびＶｓ）が所定の定電圧値になるように、デューティ比を適宜変更したＰＷＭ信号Ｓ３を逆バイアスＰＷＭ信号平滑回路８０に出力する定電圧制御を実行する。

ここで、順転写動作時及び逆バイアス動作時のいずれの動作時においても共通のＡ／Ｄポート６１ｄによって出力検出回路８４からの検出信号（電圧信号）Ｓ４がフィードバックされる。順転写動作時における順転写バイアス電圧Ｖａ１（例えば、−８ｋV）と、逆バイアス動作時における逆バイアス電圧Ｖａ２（例えば、６００V）とでは、電圧値が異なるため、検出抵抗８９によるそれぞれの検出電圧レベル範囲は異なる。

３．トナー転写時における制御
本実施形態のレーザプリンタ１において、感光体ドラム２７の表面上のトナー像を用紙３に転写する際に、上記したように、順転写バイアス印加回路６２から転写ローラ３０に所定の順転写バイアス電圧Ｖａ１（例えば、−８ｋV）を印加する。しかしながら、感光体ドラム２７は、トナー転写時に、スコロトロン帯電器２９や現像ローラ３１によって約５００V〜８７０Vに帯電される。この帯電による電荷の影響で、図３に示されるように、感光体ドラム２７に接触する転写ローラ３０を介して、順転写バイアス印加回路６２側にいわゆる漏れ（リーク）電流（以下「転写流入電流」という）Ｉｉが流入する。

この転写流入電流Ｉｉが検出抵抗８９に流れ、その検出信号Ｓ４がＣＰＵ６１に供給されると、ＣＰＵ６１は自励発振式の順転写バイアス印加回路６２が既に起動されていると認識し、通常の順転写バイアス印加回路６２の起動制御を行えない虞がある。そして、それによって、順転写バイアス印加回路６２が起動不能となる虞がある。そのため、以下において、本発明による、トナー転写時における転写流入電流Ｉｉ影響を除去して順転写バイアス印加回路６２を正常に起動させるバイアス印加回路６０の各種制御方法を説明する。

まず、実施形態１におけるバイアス印加回路６０の制御方法を、図４のバイアス印加回路６０を制御するフローチャートおよび図５のタイムチャートを参照して説明する。ＣＰＵ６１は、このフローチャートに示す制御を実行する。図５のタイムチャートは、トナー転写時における、逆バイアス電圧Ｖｓの印加に係る各信号の時間推移の一例を示す。

画像形成装置１に対するユーザの印字指示によって印字処理が開始されると、図４のステップＳ１０１において、ＣＰＵ６１は、帯電バイアス発生回路（図示せず）によって帯電器２９に所定の帯電バイアス電圧（例えば、５ｋV〜８ｋV）を印加して感光体ドラム２７の表面上を帯電させる（図５の時刻ｔ０参照）。次いで、ステップＳ１０２において、所定時間、待機する。ここで所定時間待機するのは、転写流入電流Ｉｉを安定した状態とするためである。

所定待機時間が経過すると、ステップＳ１０３において、転写流入電流Ｉｉの値を検出抵抗８９によって検出し、ステップＳ１０４において、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１（本発明の「第１の所定値」に相当する）以下かどうかを判定する。なお、この所定値Ｉｔｈ１は、順転写バイアス印加回路６２の起動動作に影響を与えない転写流入電流Ｉｉの値として、事前に実験等によって決定される。

ステップＳ１０４において、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１以下でない、すなわち転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１を超えると判定された場合には、ステップＳ１０５において、現在の逆バイアス電圧Ｖｓに所定の増量電圧ΔＶａｄ、例えば１００Ｖを加算して新たな逆バイアス電圧の値Ｖｓを設定する。なお、初回のステップＳ１０５の処理においては、新たな逆バイアス電圧Ｖｓは、単に増量電圧ΔＶａｄである、例えば１００Ｖとされる。

そして、新たな逆バイアス電圧Ｖｓを、転写流入電流Ｉｉを減少させるために、逆バイアス印加回路６３によって転写ローラ３０に印加する。次いで、ステップＳ１０３に戻って再び転写流入電流Ｉｉを検出し、ステップＳ１０４の判定を行う。この動作を転写流入電流Ｉｉが所定値Ｉｔｈ１以下に減少するまで繰返す（図５の時刻ｔ１〜ｔ２に相当する）。

そして、ステップＳ１０４において、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１以下であると判定された場合（図５の時刻ｔ２参照）、ステップＳ１０６において、予め設定されている転写目標電流値Ｉｏをそのまま転写目標電流値として設定し、このときの逆バイアス電圧Ｖｓの値を逆バイアス電圧Ｖｓの下限値Ｖｓｍｉｎとして、例えばメモリ１００に格納する。なお、転写目標電流値Ｉｏは、例えば印字環境等に対応した値として、事前に実験等によって決定され、メモリ１００に格納されているものとする。

次いで、ステップＳ１０７において、現在が転写駆動タイミングかどうかを判定し、転写駆動タイミングでない場合には、ステップＳ１０７の判定処理を繰返す。一方、転写駆動タイミングである場合には（図５の時刻ｔ３に相当）、ステップＳ１０８において、上記逆バイアス電圧の下限値Ｖｓｍｉｎを維持するように逆バイアス印加回路６３を定電圧制御するとともに、順バイアス電圧Ｖａ１を印加して転写目標電流Ｉｏが得られるように、順転写バイアス印加回路６２を定電流制御する。

なお、初回のステップＳ１０４において、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１以下であると判定された場合は、順転写バイアス印加回路６２の起動に対する転写流入電流Ｉｉの影響がない。そのため、この場合、転写ローラ３０に逆バイアス電圧Ｖｓは印加されないとともに、ステップＳ１０８において、逆バイアス印加回路６３の定電圧制御は行われない。

次いで、ステップＳ１０９において、所定の印字処理が終了したかどうかを判定し、終了していない場合には、ステップＳ１０８に戻って上記定電圧制御および定電流制御を継続する。一方、印字処理が終了したと判定した場合には（図５の時刻ｔ６に相当）、ステップＳ１１０においてバイアス印加回路６０を介しての高圧印加処理を終了し、本印字処理を終了する。

なお、図５に示されるように、用紙３へのトナー転写処理は、順バイアスＶａ１および逆バイアス電圧Ｖｓの印加期間中における、図５の時刻ｔ４〜時刻ｔ５において行われる。

＜実施形態１の効果＞
実施形態１においては、転写流入電流の検出値Iｉが、転写流入電流Ｉｉが順バイアス印加回路６２の起動に影響しない値である第１の所定値Iｔｈ１を超える場合、転写流入電流の検出値Iｉに基づいて逆バイアス電圧Ｖｓの下限値Ｖｓｍｉｎが決定される。そして、少なくとも順バイアス電圧Ｖａ１が転写ローラ３０に印加される前に、決定された下限値の逆バイアス電圧Ｖｓｍｉｎが転写ローラ３０に印加される（図５の時刻ｔ２参照）。

そのため、少なくとも順バイアス電圧Ｖａ１が転写ローラ３０に印加される前に、下限値の逆バイアス電圧Ｖｓｍｉｎを転写ローラ３０に印加することによって、トナー像を用紙３に転写する際に、転写流入電流Iｉの影響を好適に排除することができる。この場合、逆バイアス電圧Ｖｓの値を低い電圧に好適化できるため、順バイアス印加回路６２を安定して動作させるための制御の効率化を図ることができる。

また、順バイアス電圧Ｖａ１のOFF時に、ＣＰＵ６１は、転写流入電流の検出値Iｉが第１の所定値Ｉｔｈ１を超える場合、出力検出回路８４の転写流入電流Iｉの検出に応じて逆バイアス電圧Ｖｓを徐々に大きくして転写流入電流Iｉを減少させる。そして、ＣＰＵ６１は、転写流入電流Iｉが第１の所定値Ｉｔｈ１以下となったときの逆バイアス電圧Ｖｓの値を逆バイアス電圧の下限値Ｖｓｍｉｎとして決定する。そのため、順バイアス印加回路６２を安定して動作させる最小限の逆バイアス電圧Ｖｓｍｉｎを好適に決定できる。

また、トナー転写時用の逆バイアス電圧Ｖｓを発生する手段として、残存トナー除去用の逆バイアス電圧Ｖａ２を発生するために設けられている逆バイアス印加回路６３を利用しているため、効率的である。

＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２を、図６の、バイアス印加回路６０を制御するフローチャートを参照しつつ説明する。なお、実施形態１の図４のフローチャートと同一の処理は同一のステップ番号を付し、その説明を省略し、実施形態１との相違点のみを説明する。また、画像形成装置１の全体構成およびバイアス印加回路６０の構成は、実施形態１と同一のためその説明を省略する。

実施形態２においては、転写流入電流Ｉｉが所定値（本発明における「第２の所定値」に相当）Ｉｔｈ２以上である場合、逆バイアス印加回路６３によって転写流入電流Ｉｉを定電流制御して、転写処理を行う。すなわち、実施形態２においては、転写流入電流Ｉｉがある程度大きい場合には、転写流入電流Ｉｉを積極的に利用して、順転写バイアス印加回路６２に代えて、逆バイアス印加回路６３によって転写に係る電流を制御する。

すなわち、図６のステップＳ１０４において、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１以下でない、すなわち転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１を超えると判定された場合、ステップＳ２０１において、ＣＰＵ６１は、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１より大きい第２の所定値Ｉｔｈ２（例えば、転写目標電流Ｉｏの2倍）以上であるかどうかを判定する。

転写流入電流Ｉｉの値が第２の所定値Ｉｔｈ２未満である場合、すなわち転写流入電流Ｉｉの値が第１の所定値Ｉｔｈ１よりも大きく、第２の所定値Ｉｔｈ２未満である場合には、ステップＳ１０５において、上記逆バイアス電圧Ｖｓの設定および印加を行って、転写流入電流Ｉｉを減少させ、次いで、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５等の処理を繰り返し、実施形態１と同様に、下限逆バイアス電圧Ｖｓｍｉｎを決定する。そして、実施形態１と同様にステップＳ１０６以降の処理を行う。

一方、転写流入電流Ｉｉの値が第２の所定値Ｉｔｈ２以上である場合には、まず、ステップＳ２０２において、ステップＳ１０６と同様に、転写目標電流を所定値Ｉｏに設定する。次いで、ステップＳ２０３において、ステップＳ１０７と同様に、現在が転写駆動タイミングかどうかを判定し、転写駆動タイミングでない場合には、ステップＳ２０３の判定処理を繰返す。一方、転写駆動タイミングである場合には、ステップＳ２０４において、ＣＰＵ６１は、転写流入電流Ｉｉを転写目標電流Ｉｏまで減少させて、転写目標電流Ｉｏを維持するように、逆バイアス印加回路６３を定電流制御する。

次いで、ステップＳ１０９と同様に、所定の印字処理が終了したかどうかを判定し、終了していない場合には、ステップＳ２０４に戻って上記処理を繰返す。一方、印字処理が終了したと判定した場合には、ステップＳ１１０において、バイアス印加回路６０による高圧印加処理を終了し、実施形態２に係る印字処理を終了する。

＜実施形態２の効果＞
実施形態２では、転写流入電流Ｉｉが第１の所定値Ｉｔｈ１より大きい第２の所定値Ｉｔｈ２以上である場合、逆バイアス印加回路６３によって転写流入電流Ｉｉを制御する。そのため、転写流入電流Ｉｉが所定値Ｉｔｈ２以上に大きい場合、逆バイアス印加回路６３のみでトナー像の転写に係る定電流制御を行うことができるため、転写システムの消費電力を低減することができる。

＜実施形態３＞
次に本発明の実施形態３を、図７のバイアス印加回路６０を制御するフローチャートおよび図８のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、実施形態１の図４のフローチャートと同一の処理は同一のステップ番号を付し、その説明を省略し、実施形態１との相違点のみを説明する。また、画像形成装置１の全体構成およびバイアス印加回路６０の構成は、実施形態１と同一のためその説明を省略する。図８のタイムチャートは、図５と同様に、トナー転写時における、逆バイアス電圧Ｖｓの印加に係る各信号の時間推移の一例を示す。

実施形態３においては、ＣＰＵ６１は、順転写バイアス印加回路６２に対する、感光体ドラム２７と転写ローラ３０とによって構成される負荷抵抗Ｒｔを算出する。その算出された負荷抵抗Ｒｔと転写流入電流Ｉｉとに基づいて、転写流入電流Ｉｉの流入時における転写ローラ３０の電位を推定する。そして、その推定された転写ローラ３０の電位を所定の附加電圧βだけ超える値を、逆バイアス電圧の下限値Ｖｓｍｉｎとして決定する。ここでは、その逆バイアス電圧の下限値Ｖｓｍｉｎを逆バイアス目標出力Ｖｏとして設定し、トナー転写時に、順バイアス電圧Ｖａ１の印加に先立って逆バイアス目標出力Ｖｏを転写ローラ３０に印加する。

詳しくは、図７のステップＳ１０４において、ＣＰＵ６１は、実施形態１と同様に、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１以下であるかどうか判定する。そして、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１を超えると判定された場合は、まず、ステップＳ３０１において、負荷抵抗Ｒｔを算出するために流す転写目標電流の値Ｉｔを、例えば検出された転写流入電流Ｉｉに所定の附加電流値αを附加した値として設定し、その転写目標電流Ｉｔが得られるように順転写バイアス印加回路６２を定電流制御する（図７の時刻ｔ１を参照）。

なお、ここで附加電流値αは、転写流入電流Ｉｉに影響されずに順転写バイアス印加回路６２の起動が好適に行われるように転写流入電流Ｉｉの検出値に加算される所定の電流値であり、事前に実験等によって決定される。例えば、附加電流値αは２μＡとされる。

次いで、ステップＳ３０２において定電流制御が安定するまで所定時間待機し、ステップＳ３０３において、ＣＰＵ６１は、順転写バイアス印加回路６２の順転写出力電圧検出回路７３の検出信号Ｓ２に基づいて、順転写出力電圧Ｖｔを検出する。そして、この順転写出力電圧Ｖｔ（Ｖｃ）と転写目標電流Ｉｔとによって、負荷抵抗Ｒｔを算出する（図７の時刻ｔ２を参照）。

なお、負荷抵抗Ｒｔは、下の式１を用いて算出される（図２を参照）。
Ｖｔ＝Ｉｔ×（Ｒｔ＋Ｒ８８＋Ｒ８９） ......（式１）
次いで、ステップＳ３０４において、式１によって算出された負荷抵抗Ｒｔ、ステップＳ１０４において検出された転写流入電流Ｉｉ、および所定の附加電圧βを用いて、下の式２を用いて逆バイアス目標出力Ｖｏを算出し、設定する。
Ｖｏ＝Ｒｔ×Ｉｉ＋β ......（式２）
ここで、「Ｒｔ×Ｉｉ」の項は、転写流入電流Ｉｉによる転写ローラ３０の電位と推定される。そのため、転写流入電流Ｉｉを確実に抑制するために、その推定電位に附加電圧βを加えた値として、逆バイアス目標出力Ｖｏが設定される。そのため、トナー転写時の順転写バイアス印加回路６２の起動が転写流入電流Ｉｉに影響されずに好適に行われる。

続いて、ステップＳ１０６およびステップＳ１０７のおいては、実施形態１と同様な処理がお行われ、次いで、ステップＳ１０８ａにおいて、逆バイアス目標出力Ｖｏの印加を開始し（図７の時刻ｔ３を参照）、逆バイアス目標出力Ｖｏを維持するように逆バイアス印加回路６３を定電圧制御する。また、トナー転写時の転写目標電流Ｉｏが得られるように、順転写バイアス印加回路６２を設定変更し（図７の時刻ｔ４を参照）、その後、転写目標電流Ｉｏを維持するように順転写バイアス印加回路６２を定電流制御する。なお、実施形態３においては、図８の時刻ｔ５からトナー転写処理が開始される。

次いで、実施形態１と同様に、ステップＳ１０９およびステップＳ１１０の処理を行って、実施形態３に係る印字処理を終了する。

なお、ステップＳ１０４において、転写流入電流Ｉｉの値が所定値Ｉｔｈ１以下であると判定された場合は、ステップＳ１０６以下の処理にジャンプする。また、この場合、順転写バイアス印加回路６２の起動に対する転写流入電流Ｉｉの影響がない。そのため、転写ローラ３０に逆バイアス電圧Ｖｓを印加する必要がなく、ステップＳ１０８ａにおいて、逆バイアス印加回路６３の定電圧制御は行われない。

＜実施形態３の効果＞
実施形態３では、逆バイアス電圧Ｖｓの下限値としての逆バイアス目標出力Ｖｏを決定する際に、順転写バイアス印加回路６２に対する、感光体ドラム２７と転写ローラ３０とによって構成される負荷抵抗Ｒｔが算出される。そして負荷抵抗Ｒｔと転写流入電流Ｉｉとに基づいて、転写流入電流Ｉｉの流入時における転写ローラ３０の電位が推定される。そして、その推定された転写ローラ３０の電位を所定の附加電圧βだけ超える値を、逆バイアス目標出力Ｖｏとして設定される。すなわち、一回の検出動作によって検出された検出値に基づいて逆バイアス目標出力Ｖｏが算出されるため、逆バイアス電圧の下限値を速やかに決定することができる。

＜実施形態４＞
次に本発明の実施形態４を、図９の、バイアス印加回路６０を制御するフローチャートを参照しつつ説明する。なお、実施形態１の図４のフローチャートと同一の処理は同一のステップ番号を付し、その説明を省略し、上記他の実施形態との相違点のみを説明する。また、画像形成装置１の全体構成およびバイアス印加回路６０の構成は、実施形態１と同一のためその説明を省略する。

実施形態４においては、上記実施形態１〜３とは異なり、順転写バイアス印加回路６２の起動時に逆バイアス電圧Ｖｓを転写ローラ３０に印加しない。すなわち、実施形態４においては、トナー転写を行う際、逆バイアス電圧Ｖｓを用いずに、転写流入電流Ｉｉに影響されることなく順転写バイアス印加回路６２を好適に起動する。

詳しくは、図９のステップＳ４０１において、ＣＰＵ６１は、予め設定された転写目標電流値Ｉｏが、検出された転写流入電流Ｉｉに所定の附加電流値αを加算した値（Ｉｉ＋α）以上であるかどうかを判定する。転写目標電流値Ｉｏが転写流入電流Ｉｉに附加電流値αを加算した附加流入電流値（Ｉｉ＋α）以上でない場合、すなわち、転写目標電流値Ｉｏが「Ｉｉ＋α」未満である場合、ステップＳ４０２において、転写目標電流値を「Ｉｉ＋α」に設定変更する。そして、以下、実施形態１と同様に、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０までの処理を行って、実施形態４に係る印字処理を終了する。

一方、ステップＳ４０１の判定処理において、予め設定された転写目標電流値Ｉｏが「Ｉｉ＋α」以上である場合には、ステップＳ１０６において、予め設定された転写目標電流Ｉｏをそのまま転写目標電流値に設定して、以下、実施形態１と同様に、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０までの処理を行って、実施形態４に係る印字処理を終了する。

なお、上記附加電流値αは、実施形態３のステップＳ３０１において説明したように、転写流入電流Ｉｉに影響されずに順転写バイアス印加回路６２の起動が好適に行われるように、検出された転写流入電流Ｉｉに加算される所定の電流値である。その値は、事前に実験等によって決定される。例えば、附加電流値αは、ここでは２μＡとされる。

また、実施形態４においては、転写ローラ３０に逆バイアス電圧Ｖｓを印加する必要がないため、ステップＳ１０８ｂにおいて、逆バイアス印加回路６３の定電圧制御は行われない。そのため、ステップＳ１０８ｂにおいては、転写目標電流を維持するための、順転写バイアス印加回路６２による定電流制御のみが行われる。

＜実施形態４の効果＞
実施形態４によれば、検出された転写流入電流値Ｉｉに附加する所定の附加電流値αを好適に選定することによって、単に、転写流入電流値Ｉｉの検出に基づいて、順転写バイアス印加回路６２を好適に起動できるとともに、正常転写動作範囲において小さな目標転写電流の設定が可能となる。すなわち、予め設定された転写目標電流値Ｉｏと検出転写流入電流値Ｉｉとの間に所定の差異がある場合、その差異によって、目標転写電流値Ｉｏと転写流入電流ＩｉとがＣＰＵ６１によって識別可能となるため、ＣＰＵ６１は順転写バイアス印加回路６２を正常に起動制御することが可能となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１においては、図５に示されるように、図５の時刻ｔ５において、順バイアス電圧Ｖａ１および逆バイアス電圧Ｖｓの印加を同時に終了する例を示したが、これに限定されない。例えば、逆バイアス電圧Ｖｓを、図５の時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間において順バイアス電圧Ｖａ１よりも早く終了してもよいし、あるいは図５の時刻ｔ５以降に順バイアス電圧Ｖａ１よりも遅く終了するようにしてもよい。

順バイアス電圧Ｖａ１と逆バイアス電圧Ｖｓとの印加時間の関係は、要は、トナー転写時において、少なくとも順バイアス電圧Ｖａ１が転写ローラ３０に印加される前に、下限値の逆バイアス電圧Ｖｓｍｉｎ（または、Ｖｏ）が転写ローラ３０に印加されるようにすればよい。これは、他の実施形態においても同様である。

（２）実施形態１および実施形態２のステップＳ１０５における所定の増量電圧ΔＶａｄは、一定値に限定されるものではない。例えば、ステップＳ１０４の判定回数、あるいは、転写流入電流値Ｉｉと第１の所定値Ｉｔｈ１との差に応じて、その値を変化させるようにしてもよい。要は、ステップＳ１０５の制御構成によって、転写流入電流値Ｉｉの検出に応じて逆バイアス電圧Ｖｓが徐々に大きされるものであればよい。

（３）実施形態２のステップＳ２０１〜Ｓ２０５の構成、すなわち、転写流入電流値Ｉｉが第１の所定値Ｉｔｈ１より大きい第２の所定値Ｉｔｈ２以上である場合、逆バイアス印加回路６３によって転写流入電流値Ｉｉを制御する構成を、実施形態３のバイアス印加回路６０を制御する構成に含めるようにしてもよい。

（４）実施形態２および実施形態３のステップＳ１０４において、所定値Ｉｔｈ１を、実施形態４に示される附加流入電流値（Ｉｉ＋α）とするようにしてもよい。

本発明に係るレーザプリンタの内部構成を示す側断面図 バイアス印加回路の要部構成のブロック図 転写に係る流入（リーク）電流を示す説明図 本発明の実施形態１に係る処理内容を示すフローチャート 実施形態１における、逆バイアス電圧Ｖｓの印加に係る各信号の時間推移の一例を示すタイムチャート 本発明の実施形態２に係る処理内容を示すフローチャート 本発明の実施形態３に係る処理内容を示すフローチャート 実施形態３における、逆バイアス電圧Ｖｓの印加に係る各信号の時間推移の一例を示すタイムチャート 本発明の実施形態４に係る処理内容を示すフローチャート

１...レーザプリンタ（画像形成装置）
２７...感光体ドラム（像担持体、負荷）
３０...転写ローラ（転写手段、負荷）
６１...ＣＰＵ（制御手段、決定手段、算出手段、設定手段、判定手段）
６２...順転写バイアス印加回路（順バイアス印加手段）
６３...逆バイアス印加回路（逆バイアス印加手段）
８４...出力検出回路（検出手段）
７３...順転写出力電圧検出回路（電圧検出手段）
Ｖａ１...順転写バイアス電圧（順バイアス電圧）
Ｖａ２...残存トナー除去用の逆バイアス電圧
Ｖｓ...トナー転写時用の逆バイアス電圧（逆バイアス電圧）
Ｉｉ...転写流入電流
Ｉｔｈ１...第１の所定値
Ｉｔｈ２...第２の所定値
Ｉｏ...転写目標電流値
Ｖｓｍｉｎ...逆バイアス電圧の下限値
Ｓ４...検出信号
α...附加電流値
Ｉｉ＋α...附加流入電流値

Claims (2)

1. 現像剤によって現像された現像剤像を担持する像担持体と、
   前記現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、
   自励式の発振回路を含み、前記現像剤と逆極性のバイアス電圧である順バイアス電圧を前記転写手段に印加する順バイアス印加手段と、
   前記順バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧である逆バイアス電圧を前記転写手段に印加する逆バイアス印加手段と、
   前記像担持体から前記転写手段を介して前記順バイアス印加手段に流入する流入電流を検出する検出手段と、
   前記流入電流の検出値が第１の所定値を超える場合、前記流入電流の検出値に基づいて前記逆バイアス電圧の下限値を決定する決定手段と、
   前記順バイアス電圧のOFF時に、前記流入電流の検出値が前記第１の所定値を超える場合、前記流入電流の検出値が前記第１の所定値以下に減少するまで前記逆バイアス電圧を徐々に大きくする制御手段と、を備え、
   前記逆バイアス印加手段は、少なくとも前記順バイアス電圧が前記転写手段に印加される前に、前記決定された下限値の逆バイアス電圧を前記転写手段に印加し、
   前記決定手段は、前記流入電流が前記第１の所定値以下となったときの逆バイアス電圧の値を前記逆バイアス電圧の下限値として決定する、画像形成装置。
2. 現像剤によって現像された現像剤像を担持する像担持体と、
   前記現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、
   自励式の発振回路を含み、前記現像剤と逆極性のバイアス電圧である順バイアス電圧を前記転写手段に印加する順バイアス印加手段と、
   前記順バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧である逆バイアス電圧を前記転写手段に印加する逆バイアス印加手段と、
   前記像担持体から前記転写手段を介して前記順バイアス印加手段に流入する流入電流を検出する検出手段と、
   前記流入電流の検出値が第１の所定値を超える場合、前記流入電流の検出値に基づいて前記逆バイアス電圧の下限値を決定する決定手段と、
   前記順バイアス印加手段に対する、前記像担持体および前記転写手段による負荷抵抗を算出する算出手段と、を備え、
   前記逆バイアス印加手段は、少なくとも前記順バイアス電圧が前記転写手段に印加される前に、前記決定された下限値の逆バイアス電圧を前記転写手段に印加し、
   前記決定手段は、算出された前記負荷抵抗と前記流入電流とに基づいて前記逆バイアス電圧の下限値を決定する、画像形成装置。

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