JP2015094858A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
感光ドラム電位=(VLh+VLl)/2…(2)
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。
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。
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。
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)
極性効果補正前の感光ドラム電位VLb=(VLh(2)+VLl(2))/2…(4)
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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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