JP2015094858A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラム電位の検知にかかる時間を改善するとともに環境や感光ドラム膜厚の変化に左右されずに高品質な画像を形成すること。【解決手段】帯電ローラ２０２により感光ドラム２０１を基準電位に帯電した後、転写電圧印加回路２０６により転写ローラ２０４に正極性の電圧を印加したときの基準電位よりも正側の放電開始電圧と転写ローラ２０４に負極性の電圧を印加したときの基準電位よりも負側の放電開始電圧とを設定し、正側の放電開始電圧と負側の放電開始電圧に基づいて算出した感光ドラム２０１の表面電位を補正量として設定し、この補正量を用いてプリント時の感光ドラム２０１の表面電位を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、転写部材を介し像担持体に流れる電流を検知することで像担持体の表面電位を検知する機能を備えた画像形成装置に関する。

複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画像のコントラストは、レーザ照射後（露光後）の像担持体の表面電位（ＶＬ）と現像電圧（Ｖｄｃ）との電位差で決定される。しかしながら、コントラストは環境（温度、湿度）、像担持体の膜厚により変動するため補正を行う必要がある。従来の制御では、像担持体の使用状況や感度情報を用いてレーザ照射後の像担持体電位の推定を行い、これにより補正を行っているが、補正が十分でない場合もある。そのため、実際にレーザ照射後の像担持体電位を検知し、精度よく補正を行うシステムとして特許文献１のような構成が提案されている。

特許文献１では、正極性と負極性の直流電圧を帯電部材である帯電ローラに印加する。これにより、像担持体である感光ドラムの正極性と負極性の各々で放電が開始した際に帯電ローラに印加した直流電圧（以下、放電開始電圧という）を判断し、判断した各々の放電開始電圧に基づき感光ドラムの表面電位を算出している。

特開２０１２−１３８８１号公報

しかし、特許文献１の構成では、感光ドラムの帯電とレーザ照射後の感光ドラム電位の検知を帯電ローラより行う。このため、感光ドラムが一回転して帯電ローラにより帯電された感光ドラムの表面位置が再び帯電ローラの位置に戻ってくるまでの間は感光ドラム電位の検知を行うことができず、感光ドラム電位の検知に時間がかかる。また、レーザ照射後の感光ドラム電位の検知を転写部材である転写ローラにより行うシステムもあるが、実使用上では転写ローラの製法上で生じる気泡や転写ローラにトナーや紙粉が付着する。これにより、転写ローラの表面に凹凸ができ検知結果に誤差が生じる可能性がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、像担持体の表面電位の検知にかかる時間を改善するとともに、環境や像担持体の膜厚の変化に左右されずに高品質な画像を形成することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、前記像担持体に担持されたトナー像を用紙に転写する転写部材と、前記転写部材に正負極性に可変可能な電圧を印加する転写電圧印加手段と、前記帯電部材により前記像担持体を所定の基準電位に帯電した後、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に正極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも正側の放電開始電圧と前記転写部材に負極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも負側の放電開始電圧とを設定する設定手段と、前記設定手段により設定した前記正側の放電開始電圧と前記負側の放電開始電圧に基づいて算出した前記像担持体の表面電位を補正するための補正量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した前記補正量を用いて前記像担持体の表面電位を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

（２）像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、前記像担持体の表面上に静電潜像を形成する露光を行う露光手段と、前記像担持体の表面上に形成された静電潜像をトナーにて現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体に担持された前記トナー像を用紙に転写する転写部材と、前記転写部材に正負極性に可変可能な電圧を印加する転写電圧印加手段と、前記帯電部材により前記像担持体を所定の基準電位に帯電した後、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に正極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも正側の放電開始電圧と前記転写部材に負極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも負側の放電開始電圧とを設定する設定手段と、前記設定手段により設定した前記正側の放電開始電圧と前記負側の放電開始電圧に基づいて算出した前記像担持体の表面電位を補正するための補正量を算出する算出手段と、前記露光手段により前記露光が行われた後の前記像担持体の表面電位が所定の推定電位になるように前記帯電部材により前記像担持体を帯電した後、前記露光手段により前記像担持体を露光することにより得られる前記推定電位よりも正側の放電開始電圧と前記推定電位よりも負側の放電開始電圧との和の１／２を補正前の前記像担持体の表面電位と設定し、前記補正前の前記像担持体の表面電位から前記算出手段により算出した前記補正量を減算することにより前記像担持体の表面電位を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、像担持体の表面電位の検知にかかる時間を改善するとともに、環境や像担持体の膜厚の変化に左右されずに高品質な画像を形成することができる。

実施例１の画像形成装置の概略図 実施例１の転写電圧印加回路の概略構成図、感光ドラムへの印加電圧と感光ドラムの電流特性との関係を示すグラフ、極性効果による放電開始電圧の変化を示すグラフ 実施例１の異なる感光ドラム電位での放電特性を示すグラフ 実施例１の印加電圧と電流値特性との関係を示すグラフ 実施例１の転写ローラの抵抗値違いによる電流値の変化を示すグラフ、温度違いによる放電開始電圧の変化を示すグラフ 実施例１のレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬ算出の一連の流れを示す図、レーザ駆動回路の概略構成図 実施例１の主なシーケンスの前半を示すフローチャート 実施例１の主なシーケンスの後半を示すフローチャート 実施例２の主なシーケンスを示すフローチャート

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

［画像形成装置］
図１に実施例１の画像形成装置の概略図を示す。画像形成装置は、感光ドラム２０１、帯電ローラ２０２、現像スリーブ２０３、転写ローラ２０４、帯電電圧印加回路２０５、転写電圧印加回路２０６、レーザ光源２０７、制御部２０８を備えている。露光手段であるレーザ光源２０７は、レーザ光を出射し、レーザ光は像担持体である感光ドラム２０１の表面上（像担持体上）を走査して静電潜像を形成する露光を行う。帯電部材である帯電ローラ２０２は、感光ドラム２０１上を一様に帯電する。現像手段である現像スリーブ２０３は、感光ドラム２０１上に形成された静電潜像をトナーにて現像してトナー像を形成する。転写部材である転写ローラ２０４は、現像スリーブ２０３にて現像されたトナー像を供給された用紙に転写する。感光ドラム２０１の帯電、レーザ光源２０７による露光等のいわゆる画像形成プロセスは、画像形成装置を制御するＣＰＵやＡＳＩＣ等を有する制御部２０８により制御される。レーザ光源２０７の駆動については、後に図７を用いて詳細に説明する。また、本実施例の画像形成装置は一例であり、本構成に限定されるものではない。

本実施例の画像形成装置は、転写部材である転写ローラ２０４に直流電圧である転写電圧を印加する転写電圧印加手段である転写電圧印加回路２０６を備えている。その直流電圧は正極性、負極性（以下正負極性という）に可変可能な定電圧電源である高電圧電源３０２（図２（ａ）参照）によって生成される。転写電圧印加回路２０６は、高電圧電源３０２の出力時に転写ローラ２０４を介して感光ドラム２０１に流れる電流値を検知する電流検知手段である電流検知回路３０１を有する。非画像領域にて、異なる直流電圧を各々印加した際に電流検知回路３０１より得られる電流値を制御部２０８が検知する。

制御部２０８は、検知される電流値に基づいて、感光ドラム２０１と転写ローラ２０４との間に流れる電流の電流値が所定の電流値に達したとき、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１に印加した直流電圧（以下、放電開始電圧という）を判断する。そして、制御部２０８は、その判断結果を用いて感光ドラム２０１上の表面電位（感光ドラム電位ともいう）を算出し、この算出結果に生じた誤差を補正する。なお、非画像領域とは、モーターや高電圧の立ち上がり期間を含む前回転期間、モーターと高電圧の立ち下がり期間を含む後回転期間、又は連続画像形成中の画像間（紙間）などに対応する感光ドラム２０１上の領域である。

［転写電圧印加回路］
図２（ａ）に本実施例の転写電圧印加回路２０６の概略構成を示す。転写電圧印加回路２０６は、電流検知回路３０１、高電圧電源３０２、フィードバック回路（以下ＦＢ回路という）３０３から構成される。電流検知回路３０１は、高電圧電源３０２からＦＢ回路３０３に流れる電流Ｉ２と負荷３０４に流れる電流Ｉ３とを加算した電流Ｉ１を検知する回路である（式（１））。高電圧電源３０２は、転写正電圧、転写負電圧を可変可能に生成する定電圧電源である。ＦＢ回路３０３は、転写電圧印加回路２０６からの出力電圧が予め定められた電圧値になるように設けられた回路である。負荷３０４は、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１のアースまでの負荷を合計したものである。
Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３…（１）

［感光ドラムの放電特性］
感光ドラム２０１の放電特性として、環境（温度、湿度）、感光ドラム膜厚の違いにより、放電に必要となる電位差は異なる。なお、感光ドラム膜厚は、感光ドラム２０１の使用時間の増加により薄くなる。ただし、感光ドラム２０１の置かれた状況（環境、感光ドラム膜厚）において転写ローラ２０４の表面状態が感光ドラム２０１と同等であれば、図２（ｂ）に示すように、感光ドラム電位に対して、放電が開始するのに必要な電位差は正負対称である。ここで、図２（ｂ）は、横軸を転写ローラ２０４への印加電圧、縦軸を感光ドラム２０１に流れる電流（以下、感光ドラム電流という）とし、転写ローラ２０４への印加電圧と感光ドラム電流との関係を示すグラフである。なお、上述した転写ローラ２０４の表面状態とは、後述する転写ローラ２０４の製法上やトナーの付着等により凹凸が生じた表面の状態をいう。

転写ローラ２０４と感光ドラム２０１の間が平面−平面ギャップ間（互いに対面した平面同士の間）であると見なした場合、平面−平面ギャップ間の放電特性と同じであり、感光ドラム電位は以下の式（２）で求めることができる。感光ドラム電位は、図２（ｂ）に示すように、感光ドラム電位より正（プラス）側の放電開始電圧をＶＬｈ、感光ドラム電位より負（マイナス）側の放電開始電圧をＶＬｌとした場合、ＶＬｈとＶＬｌの和の１／２により求めることができる。
感光ドラム電位＝（ＶＬｈ＋ＶＬｌ）／２…（２）

しかし、実使用上において、転写ローラ２０４の製法上で生じる気泡や紙粉、トナーが転写ローラ２０４に付着することにより表面に凹凸ができる。この場合、平面−平面ギャップ間の放電特性とは異なり、針−平面ギャップ間の放電現象である極性効果が生じることが知られている。針とは、転写ローラ２０４の製法上や転写ローラ２０４の表面にトナー等の付着により形成された凸部で針状に尖った部分をいう。図２（ｃ）は、横軸を環境の温度［℃］、縦軸を放電開始電圧［Ｖ］とし、極性効果による放電開始電圧の変化を示すグラフである。極性効果とは、針−平面ギャップ間など不平等電界においては極性（転写正電圧を出力するプラス電源、転写負電圧を出力するマイナス電源のいずれを用いるか）によって放電開始電圧が異なる現象である。本実施例では、図２（ｃ）に示すように、同じ温度の場合、転写ローラ２０４に転写正電圧を印加したときの放電開始電圧（図では針（＋）で示す）が、転写ローラ２０４に転写負電圧を印加したときの放電開始電圧（図では針（−）で示す）よりも高い。これが極性効果である。また、図２（ｃ）に示すように、温度が低くなる程、放電開始電圧の絶対値は大きくなる。

［感光ドラムと転写ローラとの間の放電特性］
図３に感光ドラム２０１と転写ローラ２０４との間の放電特性の一例を示す。図３（ａ）、（ｂ）は、転写ローラ２０４への印加電圧［Ｖ］を横軸とし、負荷電流［μＡ］を縦軸とする。感光ドラム２０１を帯電ローラ２０２により所定の基準電位１（例えば０Ｖ）に帯電させたときに転写ローラ２０４に正負の転写電圧をそれぞれ印加する。これにより、図３（ａ）に示すように、基準電位１より正側の放電開始電圧ＶＬｈは７００Ｖ、基準電位１より負側の放電開始電圧ＶＬｌは−６４０Ｖとなる。なお、放電開始電圧ＶＬｈ、ＶＬｌが、図３（ａ）、（ｂ）に示す感光ドラム電位の特性曲線の屈曲点（図２（ｂ）の放電開始ポイント）よりもやや外側に設定されている。これは、後述するように、放電現象が安定した時点での電圧が放電開始電圧として適切であるからである。放電開始電圧ＶＬｈ、ＶＬｌの各値により、式（２）で感光ドラム電位を算出すると、次のようになる。
感光ドラム電位＝（７００＋（−６４０））／２＝６０／２＝３０［Ｖ］
感光ドラム２０１は予め基準電位１（例えば０Ｖ）に帯電しているから、感光ドラム電位の誤差は、０−３０＝−３０［Ｖ］となる。

同様に、感光ドラム２０１を帯電ローラ２０２により所定の基準電位２（例えば−１１０Ｖ）に帯電させたときに、転写ローラ２０４に正負の転写電圧を印加する。これにより、図３（ｂ）に示すように、基準電位２より正側の放電開始電圧ＶＬｈは５８８Ｖ、基準電位２より負側の放電開始電圧ＶＬｌは−７５４となるので、式（２）で感光ドラム電位を算出すると、次のようになる。
感光ドラム電位＝（５８８＋（−７５４））／２＝−１６６／２＝−８３［Ｖ］
感光ドラム２０１は予め基準電位２（例えば−１１０Ｖ）に帯電しているから、感光ドラム電位の誤差は、−１１０−（−８３）＝−２７［Ｖ］となる。この結果から明らかなように、感光ドラム２０１を異なる所定の基準電位１，２にそれぞれ帯電させたときの各感光ドラム電位の誤差は、−３０Ｖ、−２７Ｖになり、両者はほぼ一致する。このため、この系において極性効果による誤差は約３０Ｖであることがわかる。

本実施例はこの点に着目し、帯電部材である帯電ローラ２０２より交流電圧のみを印加することで感光ドラム２０１を基準電位である０Ｖに帯電させ、その後、転写ローラ２０４に正負の転写電圧を印加する。そのときに得られるＶＬｈ、ＶＬｌを式（２）に適用して得られる結果を上述した誤差の補正量とする。また、０Ｖ以外の所定の基準電圧で感光ドラム２０１を帯電させてもよい。この場合、レーザ照射後（露光後）の極性効果補正前の感光ドラム電位を式（２）より算出した結果に、上述した補正量を減算する。これにより、レーザ照射後の実際の感光ドラム電位を算出することができ、その算出結果をもとにレーザ光量値、高電圧電圧値を設定する。なお、レーザ光量値とは、感光ドラム２０１を露光する露光量の値である。

また、表面電位を算出する上で生じる誤差として上げている極性効果は誤差の一例であり、回路の精度や転写ローラ２０４より感光ドラム２０１に電圧を印加した際の電気的特性で発生する誤差についても本実施例の構成にて補正することができる。なお、上述した電気的特性は、例えば感光ドラム２０１の半導体特性である。

［放電開始電圧を決定する電流値（Δ値）の求め方］
次に放電開始電圧を決定する所定の電流値（Δ値）の求め方を説明する。図４は、横軸を転写ローラ２０４への印加電圧［Ｖ］、縦軸を感光ドラム２０１に流れる電流値［μＡ］とし、放電開始電圧付近における印加電圧と電流値との関係を示す。感光ドラム２０１と転写ローラ２０４との間に放電が開始されるまでは、直線（１）で示すように、転写ローラ２０４に印加された電圧に応じた電流（暗電流）が転写ローラ２０４から感光ドラム２０１に流れる。しかし、感光ドラム２０１と転写ローラ２０４との間で放電が開始されると、急激に電流が流れるようになり、曲線（２）に示すように、屈曲点（図５に示す放電開始ポイントに対応）を持った曲線となる。このことより、感光ドラム２０１と転写ローラ２０４との間に流れる放電電流は、曲線（２）から直線（１）を引いたΔ値で算出することができる。そして、このΔ値が所定の電流値（例えば３μＡまたは−３μＡ）になった時点の電圧を放電開始電圧と判断する。上述した所定の電流値とは、放電現象が安定した時点での電流値のことで、後述する目標電流値Ｉである。

また、所定の電流値に関しては、転写ローラ２０４の抵抗値に応じて設定する必要がある。転写ローラ２０４に電圧を印加し始めると、それに応じて少量ではあるが、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１に暗電流が流れる。その暗電流は、転写ローラ２０４の抵抗値で変化する。図５（ａ）に転写ローラ２０４の抵抗値違い（例えば大、中、小とする）による電流値の違いを示す。図５（ａ）は、横軸を転写ローラ２０４への印加電圧［Ｖ］、縦軸を感光ドラム２０１に流れる電流値［μＡ］とし、Δ値が電流値０μＡ以上になった時点（屈曲点）を放電開始ポイントと記載する。図５（ａ）に示すように、転写ローラ２０４の抵抗値が大きい程、放電開始ポイントに達する印加電圧が高くなる。図５（ａ）に示される暗電流領域は、印加電圧が０Ｖ（印加開始時の電圧）から放電開始ポイントに達するまでの領域であり、この領域で暗電流が流れる。転写ローラ２０４の抵抗値毎に暗電流の値が異なり、検知精度へ影響を及ぼすことが理解できる。例えば、抵抗値が小さい（抵抗値小の）転写ローラ２０４の方が、抵抗値が大きい（抵抗値大の）転写ローラ２０４よりも感光ドラム２０１に流れる電流（暗電流も含む）の値は大きくなる。転写ローラ２０４の抵抗値は、プリント前のキャリブレーション時に算出されることから、プリント前のキャリブレーション時に転写ローラ２０４の抵抗値に応じて、所定の電流値（目標電流値Ｉ）を設定することが可能である。

また、上述したように、図２（ｃ）より環境の温度［℃］の違いにより放電開始電圧［Ｖ］が変化することが分かる。例えば温度が高くなる程、放電開始電圧が低くなる。図５（ｂ）に温度の違いによる放電開始ポイントの違いを示す。図５（ｂ）は横軸を転写ローラ２０４への印加電圧［Ｖ］、縦軸を感光ドラム２０１に流れる電流値［μＡ］とする。図５（ｂ）に示すＴ１、Ｔ２は、それぞれ３２．５℃、２５℃での印加開始から放電開始ポイントまでの時間を示している。図５（ｂ）に示すように、異なる温度環境時に感光ドラム２０１に印加する初期印加電圧（印加開始時の電圧）が同一であると、放電開始電圧が得られるまでの時間が異なる（Ｔ１、Ｔ２）。即ち、温度が低くなる程、放電開始までの時間が長くなる。よって低温環境等の放電開始電圧の絶対値が大きくなる状況（図２（ｃ）参照）においてはシーケンスの時間自体が長くなってしまう。そこで温度検知手段である温度センサ等を用いて温度変化に対して、初期印加電圧を可変させシーケンスの時間を最適化することもできる。この最適化は、図５（ｂ）において、２５℃の環境下では初期印加電圧を０Ｖから例えば４００Ｖに変更し、放電開始ポイントに達するまでの時間を短縮することで達成される。なお、放電開始ポイント（ほぼ放電開始電圧と同じ）は、湿度環境によっても影響を受けるが、その程度は小さいので、説明を省略する。

［レーザ照射後の感光ドラム電位の算出］
次に図６（ａ）を参照して、レーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬを算出する一連の流れを説明する。図６（ａ）＜１＞で制御部２０８は、感光ドラム２０１に帯電ローラ２０２から帯電交流電圧、直流電圧＝０Ｖを印加、もしくは帯電交流電圧のみを印加することで感光ドラム電位が基準電位の０Ｖとなるように感光ドラム２０１を帯電させる。図６（ａ）＜２＞で制御部２０８は、転写ローラ２０４に正負の電圧を印加することにより、０Ｖの基準電位よりも負側の放電開始電圧ＶＬｌ（１）と正側の放電開始電圧ＶＬｈ（１）を測定する。このように、感光ドラム２０１を基準電位に帯電させた直後に、転写ローラ２０４に正負の電圧を印加して正側、負側の各放電開始電圧の測定を開始する。このため、感光ドラム２０１が一回転するまで放電開始電圧の測定の開始を待つ必要なく、感光ドラム電位の検知にかかる時間を改善することができる。そして、図６（ａ）＜３＞で算出手段としての制御部２０８は、ＶＬｌ（１）とＶＬｈ（１）の和の１／２を補正量と設定する（式（３））。
補正量＝（ＶＬｈ（１）＋ＶＬｌ（１））／２…（３）

次に、図６（ａ）＜４＞で制御部２０８は、プリント電圧（プリント時の電圧）を帯電ローラ２０２に印加し、帯電ローラ２０２により感光ドラム２０１をレーザ照射後の推定電位である推定感光ドラム電位になるように帯電する。図６（ａ）＜５＞で制御部２０８は、レーザ光源２０７からプリント画像に対応したプリント光量のレーザ光を感光ドラム２０１に照射する。即ち、プリント光量で感光ドラム２０１を露光する。図６（ａ）＜６＞で制御部２０８は、レーザ照射後の推定感光ドラム電位を中心とした電圧を転写ローラ２０４に印加する。これにより、設定手段しての制御部２０８は、レーザ照射後の推定感光ドラム電位よりも負側の放電開始電圧ＶＬｌ（２）と正側の放電開始電圧ＶＬｈ（２）を設定する。そして図６（ａ）＜７＞で制御部２０８は、ＶＬｌ（２）とＶＬｈ（２）の和の１／２を算出し、極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂと設定する（式（４））。なお、レーザ照射後の推定感光ドラム電位とは、所定のプリント光量で感光ドラム２０１にレーザ光を照射した際の理想的な感光ドラム２０１の表面電位であり、例えば制御部２０８に設けられた記憶手段であるメモリ等に予め記憶されている。なお、このメモリ等には、上述した推定感光ドラム電位の他、上述した基準電位や感光ドラム２０１の表面電位等の制御部２０８が用いる各種の値（データ）等が記憶される。
極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂ＝（ＶＬｈ（２）＋ＶＬｌ（２））／２…（４）

このＶＬｂは極性効果による誤差を含んでいる。このため図６（ａ）＜８＞で制御部２０８は、極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂから図６（ａ）＜３＞で設定した補正量（式（３））を減算することでレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬを算出する（式（５））。
レーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬ＝極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂ−補正量…（５）
そして、補正手段としての制御部２０８は、算出された感光ドラム電位ＶＬを用いて、照射するレーザ光量値を補正する制御を行う。このような制御を行うことで、環境や感光ドラム膜厚、転写ローラ２０４の表面状態が変動しても一定の電位差（レーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬ―現像電圧Ｖｄｃ）を得ることが可能となる。

［レーザ駆動回路］
図６（ｂ）に本実施例におけるレーザ駆動回路の概略構成を示す。露光量設定手段であるレーザ駆動回路は、レーザドライバ４０４と制御回路部４０１からなる。レーザ駆動回路によって駆動されるレーザ光源２０７は、レーザダイオード４０５とＰＤセンサ４０６とからなる。制御回路部４０１は、プリントする画像のビデオ信号（ＶＤＯ信号）４０２をレーザドライバ４０４に入力する。レーザドライバ４０４は、制御回路部４０１から入力されるビデオ信号４０２に従ってレーザダイオード４０５を駆動する。一方、レーザドライバ４０４は、レーザダイオード４０５から出射されるレーザ光の発光強度をＰＤセンサ４０６でモニタしながらレーザ光の発光強度を一定にするように制御を行っている。制御回路部４０１から光量可変信号（ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号））４０３がレーザドライバ４０４に送られると、光量可変信号４０３に応じてレーザドライバ４０４はレーザ光源２０７から出射されるレーザ光の光量を可変する。これにより、感光ドラム２０１に照射するレーザ光の光量を可変できる。従って、上述した制御を用いて、レーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬを検知した後、感光ドラム電位ＶＬの値が所定の値と異なっていた場合には、レーザ光源２０７から出射されるレーザ光量を変化させて、感光ドラム電位ＶＬの値を補正することができる。

［制御部による制御］
図７−１、図７−２は、本実施例の制御部２０８による制御を示すフローチャートである。なお、円中に文字Ａを記入した記号を介して、図７−１に記載のＳ３２２から図７−２に記載のＳ３２３に繋がっている。まず、制御部２０８は、画像形成装置の電源オン（ＯＮ）もしくはプリントコマンドを受信した後、Ｓ３００でプリント開始前のキャリブレーション等のために感光ドラム２０１を回転させる。Ｓ３０１で、制御部２０８は感光ドラム２０１の非画像領域において、帯電ローラ２０２により感光ドラム２０１に帯電交流電圧のみを印加することで感光ドラム電位を基準電位の０Ｖに帯電させる。その後Ｓ３０２で、制御部２０８は、転写電圧印加回路２０６により所定の転写正電圧を転写ローラ２０４に印加する。Ｓ３０３で制御部２０８は、所定の転写正電圧を転写ローラ２０４に印加したときに得られた電流値と、ＰＷＭ設定より得られた出力電圧とにより転写ローラ２０４の抵抗値を算出し、上述した目標電流値Ｉを設定する。そしてＳ３０４で、制御部２０８は転写電圧印加回路２０６により基準電位の０Ｖを中心とした転写正電圧を転写ローラ２０４に印加する。Ｓ３０５で制御部２０８は、転写電圧印加回路２０６により基準電位の０Ｖから正側に電圧を徐々に上げていく。制御部２０８は、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１へ流れる電流Ｉ３とＦＢ回路３０３へ流れる電流Ｉ２とを合計した電流Ｉ１を電流検知回路３０１により検知する。そしてＳ３０６で、制御部２０８は電流Ｉ１により放電電流を算出する。

Ｓ３０７で制御部２０８は、Ｓ３０６で算出した放電電流の算出値とＳ３０３で設定した目標電流値Ｉを比較し、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあるか否かの判断を行う。Ｓ３０７で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内ではないと判断した場合、Ｓ３０８で放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいか否かを判断する。Ｓ３０８で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより低い設定にあるので、Ｓ３０９で電圧値（ＰＷＭ値）をステップダウンさせ、Ｓ３０５の処理に戻る。なお、上述のステップダウンは、図面上ではステップｄｏｗｎと記載し、以下同様とする。Ｓ３０８で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより小さいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより高い設定にあるので、Ｓ３１０で電圧値（ＰＷＭ値）をステップアップさせ、Ｓ３０５の処理に戻る。なお、上述のステップアップは、図面上ではステップｕｐと記載し、以下同様とする。Ｓ３０７で設定手段としての制御部２０８は、算出値が目標電流値Ｉの公差内であると判断した場合、Ｓ３１１で電圧値（ＰＷＭ（１））を基準電位の０Ｖ電位より正側の放電開始電圧ＶＬｈ（１）と設定する。

この後Ｓ３１２で、制御部２０８は転写電圧印加回路２０６により転写ローラ２０４に転写負電圧を印加する。Ｓ３１３で制御部２０８は、転写ローラ２０４から流れてくる電流Ｉ３とＦＢ回路３０３から流れてくる電流Ｉ２とを合計した電流Ｉ１を電流検知回路３０１により検知する。Ｓ３１４で、制御部２０８は電流Ｉ１より放電電流を算出する。そして、Ｓ３１５で制御部２０８は、Ｓ３１４で算出した放電電流の算出値とＳ３０３で設定した目標電流値Ｉを比較し、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあるか否かの判断を行う。Ｓ３１５で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内ではないと判断した場合、Ｓ３１６で放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいか否かを判断する。Ｓ３１６で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより低い設定にあるので、Ｓ３１７で電圧値（ＰＷＭ値）をステップダウンさせ、Ｓ３１３の処理に戻る。Ｓ３１６で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより小さいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより高い設定にあるので、Ｓ３１８で電圧値（ＰＷＭ値）をステップアップさせ、Ｓ３１３の処理に戻る。Ｓ３１５で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内であると判断した場合、Ｓ３１９で電圧値（ＰＷＭ（２））を基準電位の０Ｖ電位より負側の放電開始電圧ＶＬｌ（１）と設定する。その後、Ｓ３２０で制御部２０８は、ＶＬｈ（１）とＶＬｌ（１）の和の１／２を補正量と設定する。

［極性効果補正前の感光ドラム電位算出］
次にレーザ照射後の感光ドラム電位において極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂを算出する。Ｓ３２１で制御部２０８は、プリント時における帯電電圧値（交流，直流）、レーザ光量値で帯電および露光させ、感光ドラム２０１をプリントに用いるレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬにする。Ｓ３２２で制御部２０８は、転写電圧印加回路２０６により転写ローラ２０４に転写正電圧を印加する。Ｓ３２３で制御部２０８は、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１へ流れる電流Ｉ３とＦＢ回路３０３へ流れる電流Ｉ２を合計した電流Ｉ１を電流検知回路３０１により検知する。Ｓ３２４で制御部２０８は、Ｓ３２３で検知された電流Ｉ１より放電電流を算出する。Ｓ３２５で制御部２０８は、Ｓ３２４で算出された放電電流の算出値とＳ３０３で設定した目標電流値Ｉを比較し、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあるか否かの判断を行う。Ｓ３２５で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内ではないと判断した場合、Ｓ３２６で放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいか否かを判断する。Ｓ３２６で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより低い設定にあるので、Ｓ３２７で電圧値（ＰＷＭ値）をステップダウンさせ、Ｓ３２３の処理に戻る。Ｓ３２６で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより小さいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより高い設定にあるので、Ｓ３２８で電圧値（ＰＷＭ値）をステップアップさせ、Ｓ３２３の処理に戻る。Ｓ３２５で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあると判断した場合、Ｓ３２９で、そのときの電圧値（ＰＷＭ（３））をレーザ照射後の推定感光ドラム電位ＶＬより正側の放電開始電圧ＶＬｈ（２）と設定する。

Ｓ３３０で制御部２０８は、転写電圧印加回路２０６により転写ローラ２０４に転写負電圧を印加する。Ｓ３３１で制御部２０８は、そのときに転写ローラ２０４から流れてくる電流Ｉ３とＦＢ回路３０３から流れてくる電流Ｉ２を合計した電流Ｉ１を電流検知回路３０１により検知する。Ｓ３３２で制御部２０８は、電流Ｉ１より放電電流を算出する。そしてＳ３３３で制御部２０８は、Ｓ３３２で算出された放電電流の算出値とＳ３０３で設定した目標電流値Ｉを比較し、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあるか否かの判断を行う。Ｓ３３３で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内ではないと判断した場合、Ｓ３３４で放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいか否かを判断する。Ｓ３３４で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより低い設定にあるので、Ｓ３３５で電圧値（ＰＷＭ値）をステップダウンさせ、Ｓ３３１の処理に戻る。Ｓ３３４で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより小さいと判断した場合、放電開始電圧の絶対値がより高い設定にあるので、Ｓ３３６で電圧値（ＰＷＭ値）をステップアップさせ、Ｓ３３１の処理に戻る。Ｓ３３３で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあると判断した場合、Ｓ３３７で電圧値（ＰＷＭ（４））をレーザ照射後の推定感光ドラム電位ＶＬより負側の放電開始電圧ＶＬｌ（２）と設定する。その後、Ｓ３３８で制御部２０８は、ＶＬｈ（２）とＶＬｌ（２）の和の１／２を極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂと設定する。Ｓ３３９で制御部２０８は、Ｓ３３８で設定した極性効果補正前の感光ドラム電位ＶＬｂからＳ３２０で設定した補正量を減算することでレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬを算出する。

［レーザ光量値の設定］
次にＳ３４０以降は、算出したレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬを用いてレーザ光量値を設定するシーケンスとなる。Ｓ３４０で制御部２０８は、プリント時における帯電電圧値（交流，直流）、レーザ光量値で帯電および露光させ、感光ドラム２０１をプリントに用いるレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬにする。Ｓ３４１で制御部２０８は、Ｓ３３９で算出したレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬとプリント時に最適となる感光ドラム電位ＶＬｄｌとの差ΔＶ（ＶＬ−ＶＬｄｌ）を算出する。なお、感光ドラム電位ＶＬｄｌは、理想値として予め設定されており、例えば制御部２０８に設けられたメモリ等に予め記憶されている。Ｓ３４２で制御部２０８は、Ｓ３２９で設定したＶＬｈ（２）からＳ３４１で算出したΔＶを減算した値で転写電圧印加回路２０６により転写正電圧を転写ローラ２０４に印加する。次にＳ３４３で制御部２０８は、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１へ流れる電流Ｉ３とＦＢ回路３０３へ流れる電流Ｉ２の電流値を合計した電流Ｉ１を電流検知回路３０１により検知する。Ｓ３４４で制御部２０８は、電流Ｉ１の検知値により上述した［放電開始電圧を決定する電流値（Δ値）の求め方］で示した理論により放電電流を算出する。

Ｓ３４５で制御部２０８は、放電電流の算出値と目標電流値Ｉを比較し、目標電流値Ｉの公差内にあるか否かの判断を行う。Ｓ３４５で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内ではないと判断した場合、Ｓ３４６で放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいか否かを判断する。Ｓ３４６で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより大きいと判断した場合、ＶＬｈ（２）−ΔＶの値と放電開始電圧が一致しておらずプリント時に最適となる感光ドラム電位ＶＬｄｌが得られていない。そこで、Ｓ３４７で制御部２０８は、レーザ光量値（ＰＷＭ値）をステップアップさせ、レーザ光源２０７から出射されるレーザ光の光量を上げ、Ｓ３４３の処理に戻る。Ｓ３４６で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉより小さいと判断した場合、ＶＬｈ（２）−ΔＶの値と放電開始電圧が一致しておらずプリント時に最適となる感光ドラム電位ＶＬｄｌが得られてない。そこで、Ｓ３４８で制御部２０８は、レーザ光量値（ＰＷＭ値）をステップダウンさせ、レーザ光源２０７から出射されるレーザ光の光量を下げ、Ｓ３４３の処理に戻る。Ｓ３４５で制御部２０８は、放電電流の算出値が目標電流値Ｉの公差内にあると判断した場合、Ｓ３４９で制御部２０８は、そのときのレーザ光量値（ＰＷＭ（５））を所定のレーザ光量値に設定する。制御部２０８は、以上のシーケンスを行うことで、感光ドラム電位ＶＬ−現像電圧Ｖｄｃ間の電圧が所定の値に制御される。これらの設定が完了された後、Ｓ３５０で制御部２０８はプリントを開始する。

以上説明した実施例によれば、像担持体の表面電位の検知にかかる時間を改善するとともに、環境や像担持体の膜厚の変化に左右されずに高品質な画像を形成することができる。

実施例２の画像形成装置は、実施例１と同様に、転写ローラ２０４に直流電圧の転写電圧を印加する転写電圧印加回路２０６を備えている。また、上述の直流電圧は正負極性に可変可能な定電圧電源によって生成され、その定電圧電源の出力時に転写ローラ２０４を介して感光ドラム２０１に流れる電流値を検知する電流検知回路３０１を備えている。画像形成装置は、非画像領域にて、異なる直流電圧を各々印加した際に電流検知回路３０１によって検知される各々の電流値に基づいて、各々の放電開始電圧を設定する。そして、制御部２０８は、設定した放電開始電圧を用いて感光ドラム２０１上の表面電位を算出し、この算出結果に生じた誤差を補正する。また、現像電圧設定手段としての制御部２０８は、補正後の結果をもとに現像電圧値を設定する。

本実施例が実施例１と異なる点は、ＶＬ−Ｖｄｃ間の電圧差を現像電圧Ｖｄｃの値で可変として得ることが可能なため、レーザ光量可変機能を使用しなくてもよいことである。本実施例における画像形成装置の概略構成、転写電圧印加回路の概略構成は実施例１と同様なので、説明を省略する。

本実施例の制御部２０８は、図８に示すフローチャートに従って制御を行う。図８に示すフローチャートは、算出したレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬを用いて現像電圧Ｖｄｃの値を設定するシーケンスである。なお、図８のフローチャートにおけるＳ３００〜Ｓ３３９は実施例１と同様であるので、Ｓ３００〜Ｓ３３９の説明を省略し、Ｓ３３９のみを図示する。Ｓ３３９から次のシーケンスであるＳ４４０で、制御部２０８は、Ｓ３３９で算出したレーザ照射後の感光ドラム電位ＶＬとプリント時に最適となる感光ドラム電位ＶＬｄｌとの差ΔＶ（ＶＬ−ＶＬｄｌ）を算出する。Ｓ４４１で制御部２０８は、プリント時の現像電圧値にΔＶを加算し（Ｖｄｃ＋ΔＶ）、現像電圧値を補正する。現像電圧設定手段としての制御部２０８は、そのときの現像電圧値（ＰＷＭ（６））を所定の現像電圧値として設定する。制御部２０８は、以上のシーケンスを行うことで、感光ドラム電位ＶＬ−現像電圧Ｖｄｃ間の電圧を所定の値に制御し、Ｓ４４２でプリントを開始する。

以上説明した実施例によれば、像担持体の表面電位の検知にかかる時間を改善するとともに、環境や像担持体の膜厚の変化に左右されずに高品質な画像を形成することができる。

２０１ 感光ドラム
２０４ 転写ローラ
２０６ 転写電圧印加回路
２０７ レーザ光源
２０８ 制御部

Claims (9)

1. 像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体に担持されたトナー像を用紙に転写する転写部材と、
   前記転写部材に正負極性に可変可能な電圧を印加する転写電圧印加手段と、
   前記帯電部材により前記像担持体を所定の基準電位に帯電した後、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に正極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも正側の放電開始電圧と前記転写部材に負極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも負側の放電開始電圧とを設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定した前記正側の放電開始電圧と前記負側の放電開始電圧に基づいて算出した前記像担持体の表面電位を補正するための補正量を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出した前記補正量を用いて前記像担持体の表面電位を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正量は、前記正側の放電開始電圧と前記負側の放電開始電圧との和の１／２としたものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写部材と前記像担持体との間に流れる電流の電流値を検知する電流検知手段を備え、
   前記正側の放電開始電圧は、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に正極性の電圧を印加し、前記電流検知手段が検知する電流値が所定の電流値に達したときの前記正極性の電圧であり、
   前記負側の放電開始電圧は、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に負極性の電圧を印加し、前記電流検知手段が検知する電流値が所定の電流値に達したときの前記負極性の電圧であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記所定の電流値は、前記転写部材の抵抗値に応じて設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 環境の温度を検知する温度検知手段を備え、
   前記温度検知手段により検知された温度に応じて前記転写部材に電圧の印加を開始する際の初期印加電圧を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体の表面上に静電潜像を形成する露光を行う露光手段と、
   前記像担持体の表面上に形成された静電潜像をトナーにて現像してトナー像を形成する現像手段と、
   前記像担持体に担持された前記トナー像を用紙に転写する転写部材と、
   前記転写部材に正負極性に可変可能な電圧を印加する転写電圧印加手段と、
   前記帯電部材により前記像担持体を所定の基準電位に帯電した後、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に正極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも正側の放電開始電圧と前記転写部材に負極性の電圧を印加したときの前記基準電位よりも負側の放電開始電圧とを設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定した前記正側の放電開始電圧と前記負側の放電開始電圧に基づいて算出した前記像担持体の表面電位を補正するための補正量を算出する算出手段と、
   前記露光手段により前記露光が行われた後の前記像担持体の表面電位が所定の推定電位になるように前記帯電部材により前記像担持体を帯電した後、前記露光手段により前記像担持体を露光することにより得られる前記推定電位よりも正側の放電開始電圧と前記推定電位よりも負側の放電開始電圧との和の１／２を補正前の前記像担持体の表面電位と設定し、前記補正前の前記像担持体の表面電位から前記算出手段により算出した前記補正量を減算することにより前記像担持体の表面電位を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 前記推定電位は、前記露光手段により所定の光量で前記像担持体を露光した際の前記像担持体の表面電位であり、
   前記像担持体の表面電位を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記露光手段により前記露光が行われた後の前記像担持体の表面電位が予め設定された所定の前記像担持体の表面電位になるように、前記露光手段により前記像担持体を露光させる露光量を設定する露光量設定手段を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記補正手段により補正された前記像担持体の表面電位と予め設定された前記像担持体の表面電位との差を算出し、前記現像手段に印加する現像電圧値に前記差を加算し、得られた現像電圧値を、前記像担持体の表面電位と現像電圧との間の電圧が所定の値となるように、所定の現像電圧値として設定する現像電圧設定手段を備えたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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