JP2007086229A - 帯電制御装置及び帯電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 飽和するときの印加ＡＣ値が最も大きな被帯電体のＡＣ値を精度よく求め、複数の被帯電体を最適な値に帯電させることができる帯電制御装置を提供する。
【解決手段】 複数の感光体２ごとに設けられ、複数の感光体２にＡＣ電圧及びＤＣ電圧を印加して複数の感光体２０を帯電させる複数の帯電ロール３と、複数の帯電ロール３０から複数の感光体２０に流れ込むＤＣ電流を検出するＤＣ電流検知部１３と、複数の感光体２を１つずつ選択して、選択した感光体２に所定のＡＣ電流を流した時のＤＣ電流をそれぞれ求め、ＡＣ電圧の平均値と最大値との差分を求め、複数の感光体の全てにＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加し、ＡＣ電圧のＡＣ値を掃引した際に、複数の感光体２０に流れ込むＤＣ電流の変化から求められる所定の感光体飽和時のＡＣ値を差分だけシフトさせて、すべての感光体が飽和する時のＡＣ値と判定する制御部１４とを有する構成としている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被帯電体上の表面電位分布を測定し、測定した電位分布に基づき被帯電体の帯電電圧を制御する帯電制御装置に関する。特に、複数の帯電器に１つの電源からの電圧を供給する方式の画像形成装置に用いて好適な帯電制御装置及び及び帯電制御方法に関する。

従来より、帯電装置として、電圧を印加したローラやブレード等の帯電部材を感光体等の被帯電体の面に接触させて被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させる接触式の帯電装置が用いられている。

この接触式の帯電装置においては、帯電装置に帯電のためのＤＣ電圧にＡＣ電流またはＡＣ電圧を重畳して印加する方式が取られている。ＤＣ電圧の印加だけでは、感光体上の抵抗の低いところにだけ電流が流れるため均一に帯電することができない。また、感光体表面が局所的によごれると、その部分だけ帯電しなくなるという問題が生じる。そのため、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳した電圧を帯電装置に印加し、感光体表面を帯電させている。

しかしながら、ＡＣ電圧は大きくしすぎると感光体の磨耗に影響が出る。逆に小さくしすぎると、帯電の均一性が保てなくなり、プリントしたときにむらができる。また、マシーンの起動直後は、機内温度が急激に上昇するため、最適なＡＣ電圧の値も大きく変化する。そのため、ＡＣ電圧を必要最低限の最適値に随時補正する必要がある。

特許文献１では、図１に示すように帯電ロールに印加するＡＣ電圧の振幅Ｖｐｐを順次増やしていき、そのとき帯電ロールに流れ込む直流電流によって被帯電体の飽和電位を検出し、被帯電体に印加するＡＣ電圧を制御する技術が開示されている。なお、以下では、感光体に流れ込むＤＣ電流が不飽和から飽和に変わる変曲点を肩位置と呼ぶ。

特開２００４−３３３７８９号公報

近年、Ｙ（イエロ），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色分の帯電器を備えた画像形成装置において、コストダウンを図るため、１つの電源で４つの帯電器に電力を供給する機種が提案されている。

このような方式では、４個の帯電器がいずれも画質劣化を生じないように、帯電器の中で最も高いＡＣ値をＡＣ電源に設定する必要がある。すなわち、ＡＣ電圧にＤＣ電圧が重畳された電圧を各色の帯電ロールに印加すると、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの被帯電体がそれぞれ帯電し、各色の帯電ロールに流れる直流電流を合成した直流電流が検出される。原理的には、４つの帯電器の合計電流であっても、飽和点よりも所定値大きい点を飽和点と判定することで、４つの帯電器のすべてで、飽和点のＡＣ値よりも大きなＡＣ電圧を設定することができる。

しかしながら、複数の感光体に流れ込むＤＣ電流を測定しても、環境や感光体膜厚によって飽和時のＤＣ電流は変化し、さらに測定されるＤＣ電流にもノイズが乗っているので、単に飽和から外れたという判定方法では、すべての感光体が飽和するときのＡＣ値を精度よく判定することができない。

さらに、ＡＣ値を印加すると被帯電体が磨耗するので、測定回数はできるだけ少なくすることが望ましい。しかし、飽和時のＡＣ値を検出するための印加ＡＣ値を、大きい目の間隔で設定すると飽和時のＡＣ値の精度が低下する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、飽和するときの印加ＡＣ値が最も大きな被帯電体のＡＣ値を精度よく求め、複数の被帯電体を最適な値に帯電させることができる帯電制御装置及び帯電制御方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の帯電制御装置は、複数の被帯電体ごとに設けられ、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳して該複数の被帯電体に供給する複数の帯電部材と、前記複数の帯電部材から前記複数の被帯電体に流れ込むＤＣ電流を検出するＤＣ電流検出手段と、前記複数の被帯電体を１つずつ選択して、該選択した被帯電体に所定のＤＣ電流が流れる時のＡＣ電圧をそれぞれ求め、該ＡＣ電圧の平均値と最大値との差分を記憶する記憶手段と、前記複数の被帯電体の全てに前記ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加し、前記ＡＣ電圧のＡＣ値を掃引した際に、前記複数の被帯電体に流れ込むＤＣ電流の変化から求められる所定の被帯電体飽和時のＡＣ値を前記差分だけシフトさせて、すべての被帯電体が飽和する時のＡＣ値と判定する制御手段と、を有している。
このように本発明は、飽和するときのＡＣ値が最も高い被帯電体のＡＣ値を求めることができるので、複数の被帯電体に最適なＡＣ値を印加することができる。従って、画質を維持しつつ、被帯電体の磨耗を減らすことができる。

上記帯電制御装置において、前記複数の被帯電体の１つずつの選択は、選択した前記被帯電体のイレーズランプだけをオンすることで選択するとよい。

上記帯電制御装置において、前記複数の被帯電体の１つずつの選択は、選択した被帯電体に対応する電源だけをオンするとよい。

上記帯電制御装置において、複数の被帯電体を１つずつ選択して、該選択した被帯電体に所定のＤＣ電流が流れるようにＤＣ電圧に重畳したＡＣ電圧を制御したときのＡＣ電圧をそれぞれ求め、該ＡＣ電圧の平均値と最大値の差分を算出するステップと、前記複数の被帯電体の全てにＤＣ電圧に重畳して前記ＡＣ電圧を印加し、前記ＡＣ電圧を掃引した際に前記複数の被帯電体に流れ込むＤＣ電流の変化から求められる所定の被帯電体飽和時のＡＣ値を求めるステップと、前記所定の被帯電体飽和時のＡＣ値を前記差分だけシフトさせて、すべての被帯電体が飽和する時のＡＣ値を求めるステップと、を有している。

本発明によれば、飽和するときの印加ＡＣ値が最も大きな被帯電体のＡＣ値を精度よく求め、複数の被帯電体を最適な値に帯電させることができる。

添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

まず、図２を参照しながら本実施例の構成を説明する。図２には本発明が適用されたタンデム型画像形成装置１００の構成を示す。同図において、タンデム型画像形成装置は、例えば電子写真方式にて４つの各色成分（本実施例ではブラック、イエロ、マゼンタ、シアン）トナー像が形成担持される４つの感光体２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）を横方向に並列配置し、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの配列方向に沿って中間転写ベルト９０を循環搬送させ、各感光体２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト９０上に順次一次転写させると共に、中間転写ベルト９０上に転写された重ねトナー像を用紙に二次転写（一括転写）させるものである。

各感光体２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの周囲には、感光体２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを帯電する帯電ロール３０（３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）、帯電された感光体２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ上に静電潜像を書き込む露光器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ：本例では露光ビームに符号を付す）、感光体２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ上の静電潜像を対応する色トナーにて可視像化する現像器５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ、感光体２０上のトナー像を中間転写ベルト９０上に順次転写させる一次転写ロール６０（６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋ）が配設されている。

さらに本実施例では、帯電ロール３０に印加する電源を供給するＡＣ電源１２と、ＤＣ電源１１と、帯電ロール３０に流れるＤＣ電流を測定するＤＣ電流検知部１３と、ＤＣ電流検知部１３の検知結果により、帯電ロール３に印加するＤＣ＋ＡＣの電圧値を制御する制御部１４とを有している。制御部１４には、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ、不揮発性記憶装置等を備えており、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って演算行い、演算結果をＲＡＭ等に格納する。また、最終的に得られた演算結果は、不揮発性の記憶装置に格納される。

本実施例は、上述したように１つの電源で４つの帯電器３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋを駆動する構成を備えており、４つの帯電器３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋがいずれも画質劣化を生じないように、４つの帯電器の中で飽和時のＡＣ値が最も高いＡＣ値を供給するように設定する。

４つの感光体２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０ＫのすべてにＤＣ＋ＡＣの電圧を供給し、帯電ロール３に流れるＤＣ電流を測定する場合、ＤＣ電流検知部１３で検知されるＤＣ電流は、４つの帯電ロール３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋに流れる直流電流の合計値となる。このとき、各感光体が飽和するときのＡＣ値が近接していた場合、ＤＣ電流検知部１３で検知されるＤＣ電流からは、感光体２０が飽和する位置を特定するのが難しい（図３参照）。

このような問題点を解決するための本実施例での制御方法について説明する。
まず、４つの感光体２０の膜厚が均一で、感光体飽和時のＩｄｃ（ＤＣ電流検知部１３で検知されるＤＣ電流）が同じである場合について説明する。なお、以下では、４つの感光体２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋを区別しないため、感光体を感光体１、２、３、４と表記し、４つの帯電器を帯電器１、２、３、４と表記する。
Ｉａｃ（帯電器に流すＡＣ電流）に対するＩｄｃの傾きが等しくａで、感光体が飽和する時のＩｄｃをＩｄｃｓ、４つの感光体が飽和する時のＩａｃをそれぞれＩａｃ１，Ｉａｃ２，Ｉａｃ３，Ｉａｃ４とした場合、不飽和領域でのＩａｃとＩｄｃの関係は、次の（１）、（２）、（３）、（４）のようになる。

式（１）、（２）、（３）、（４）の両辺を加算すると、次の式（５）になる。

４つの感光体の膜減り量が同じで、膜厚がすべて同じとすると、飽和レベルでは４×Ｉｄｃｓとなるので、式（６）が得られる。

従って、帯電器から感光体に流れ込むＤＣ電流の合計（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋすべての感光体に流れ込むＤＣ電流の合計）から求めた肩位置でのＩａｃは、次の式（７）となる。

つまり４つの帯電器に流れ込む総電流から求めた肩位置でのＩａｃは、４つの感光体で個々に求めた肩位置でのＩａｃの平均値に等しいことがわかる。

以上はカラープリンターで感光体が同時に交換されて感光体の磨耗が均一であった場合を想定していた。一方カラープリンターで白黒画像を印刷する場合、あるいは単色だけを印刷する場合があることを考慮すると、４つの感光体の磨耗がすべて同一とはならない。このような場合は感光体膜厚が薄くなるにつれて直流電流が反比例して増大することを考慮しなればならない。この場合について以下に説明する。

帯電器に供給する交流電流をＩａｃ、このとき感光体に流れ込む直流電流をＩｄｃとする。このときＩａｃに対するＩｄｃの直線の傾きが４つの感光体で等しくａであるとする。また、それぞれの感光体の肩位置でのＶａｃをＶａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３，Ｖａｃ４、肩位置でのＩｄｃをＩａｃ１，Ｉｄｃ２，Ｉｄｃ３，Ｉｄｃ４とする。このとき、不飽和領域でのＶａｃとＩｄｃの関係は、以下の式（８）、（９）、（１０）、（１１）で表される。

これらの両辺を加算して、電流の合計電流を求めると次の式（１２）になる。

この式（１２）と式（８）〜（１１）を比較すると明らかなように、式（１２）と式（８）〜（１１）は同じ形になっているので、合計電流から計測される肩位置でのＶａｃは、次の式（１３）で示される。

肩位置でのＶａｃが最も大きな帯電器に印加するＡＣ電圧をＶａｃｍとすると、合計電流から求めた肩位置でのＡＣ電圧との差は、次の式（１４）で示される。

例えば、感光体を飽和させるために帯電器１に印加するＡＣ電圧Ｖａｃ１が最も大きい値であった場合、両者の差は、次の式（１５）で示される。

４つの感光体が同時に磨耗していった場合と同様に、感光体が不飽和から飽和に変わる肩位置でのＶａｃ１は環境で変動する。しかし、この差は環境が変化しても短時間では変化しない。従って、式（１４）に示す差が判っていれば、その都度検知するのは総電流による肩だけで、それに対して差を加えることでＶａｃが最大の肩を算出してその最大値に合わせて制御することができる。

なお、Ｖａｃｍと、合計電流から求めた肩位置でのＡＣ電圧との差も感光体の磨耗やよごれで徐々に変動するので前回の測定から時間やプリント枚数で劣化が進むほど変動するので、できるだけ簡便な方法で求まればその度に求めるのが望ましい。

ここで、感光体の膜厚が変わっても、また環境が変わっても、Ｖａｃ又はＩａｃに対する直流電流の特性は、膜厚によって飽和電流（Ｉｄｃ）の値が変わりＶａｃまたはＩａｃ軸方向でシフトするだけで形状は相似する。この事実からＶａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３，Ｖａｃ４をその飽和電流に対する割合で設定したＤＣ電流となるようにＶａｃを制御したときの値として求めておいて、求めた値からさきほどの差を求めれば肩から求めた差と同じ値を算出することができる。

図４には、除電ランプ８０を１つずつ順番にオンして、感光体１、２、３、４に流れ込むＤＣ電流を個別に測定した場合を示している。すなわち、感光体１、２、３、４にそれぞれ対応する帯電器１、２、３、４に印加したＡＣ電圧と、ＤＣ電流検知部１３で検知されるＤＣ電流との関係が示されている。感光体膜厚がそれぞれ異なっていると仮定した場合、図４に示すように肩位置のみでなく飽和時のＤＣ電流も異なる。しかし飽和電流が膜厚に反比例して増大しているだけで形状は相似である。このため図５（Ａ）に示すように飽和時のＤＣ電流を一致させて再度プロットすると、肩（Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３，Ｖａｃ４）がシフトした波形の重ね合わせとなる。

そこで、感光体２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋの膜厚がすべて一定である場合も、感光体のそれぞれの膜厚が異なる場合も、次の手順で肩位置での印加ＡＣ電圧が最大となるＡＣ電圧を求めることができる。
まず、飽和時の電流を環境が変わっても飽和することがわかっている十分高いＶａｃを印加して、対象とする帯電器の除電ランプをオンしてそのときのＤＣ電流を求めそれらをＩｄｃ１，Ｉｄｃ２，Ｉｄｃ３，Ｉｄｃ４とする。次に求めたＩｄｃに対しその一定割合のＩｄｃ（ここでは８０％とする）となるＶａｃを求めて、それらをＶａｃ１＿８０％，Ｖａｃ２＿８０％，Ｖａｃ３＿８０％，Ｖａｃ４＿８０％とする。これらの中から最も値の大きいものをＶａｃｍとして選択し、Ｖａｃ１＿８０％，Ｖａｃ２＿８０％，Ｖａｃ３＿８０％，Ｖａｃ４＿８０％の平均値との差分を求める（図５（Ａ）に示すＶａｃｍ−Ｖａｃ（ａｌｌ）＿８０％）そして、４つの除電ランプ８０をすべてオンにして４つの感光体を除電し、４つの感光体にＡＤ＋ＤＣの電圧を印加して帯電させる。４つの感光体に流れ込むＤＣ電流の合計値をＤＣ電流検知部１３で測定し、すべての感光体が飽和する時に帯電器に印加しているＡＣ電圧Ｖａｃ＿ａｌｌを求める。この値に、先に求めておいた差分を加算することで、肩位置でのＡＣ値が最大となる電圧を求めることができる。すなわち、図５（Ｂ）に示すように肩の８０％Ｉｄｃの時のＡＣ電圧の最大値と平均値との差が、そのまま肩位置でのＡＣ電圧の最大値と平均値との差となる。

図６に示すフローチャートを参照しながら本実施例の制御手順を説明する。
まず、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋのいずれか１つの感光体を選択し、選択した色の除電ランプ８０をオンさせて除電する。この選択した感光体が十分に飽和すると推定されるＩａｃを流し、そのときのＩｄｃをＤＣ電流検知部１３で測定する。これをＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのすべての色で行う（ステップＳ１）。

次に、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋのいずれか１つの感光体を選択し、選択した感光体に流れるＩｄｃが、ステップＳ１で求めた飽和時のＩｄｃの所定パーセント（ここでは説明を簡単にするため８０％で説明する）となるように帯電器に印加するＡＣ電圧Ｖａｃを制御する。これをすべての感光体で行い、Ｖａｃ１＿８０％，Ｖａｃ２＿８０％，Ｖａｃ３＿８０％，Ｖａｃ４＿８０％とする。さらに、この測定した中で値の最も大きいものをＶａｃｍとして選択する（ステップＳ２）。

次に、４つの感光体のすべてにＡＣ＋ＤＣの電圧を印加し、肩位置のＡＣ電圧の８０％の電圧を印加した時に測定されるＤＣ電流を計算によって求める（ステップＳ３）。これは上述した式（１３）によって求められる。なお、ここでは膜厚ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４はが飽和電流Ｉｄｃｓに反比例することを利用している。

次に、ステップＳ２で求めたＶａｃｍから式（１７）の値を減算し、肩位置の８０％位置でのＡＣ電圧の最大値と平均値との差を求める（ステップＳ４）。

次に、除電ランプ８０をすべてオンにして、４つの感光体をすべて除電する。そして、４つ全ての感光体に流れるＤＣ電流で肩位置を求め、そのときのＡＣ電圧を求める。この値をＶａｃ＿ａｌｌとする（ステップＳ５）。４つ全ての感光体に流れるＤＣ電流で測定した肩位置でのＡＣ電圧（Ｖａｃ＿ａｌｌ）に、ステップＳ４で求めた８０％位置での差分を加算して、肩位置での印加ＡＣ電圧が最大となるＡＣ電圧を求める（ステップＳ６）。

印加するＡＣ電圧が最大の感光体の肩位置が算出できれば、それに一定割合をかけて帯電器に印加するＶａｃまたはＩａｃを決めることができ、その結果４つの帯電器を一つの電源で同時に駆動したときにも画質を維持しつつ感光体の磨耗を最小にする帯電条件に設定することができる。

なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、１つの電源で４つの感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに電源を供給しているが、４つの感光体のそれぞれに対応させて電源を設けることもできる。この場合、上述したステップＳ１で感光体２を１つずつ選択するときには、対応する電源だけをオンすることで選択することができる。

肩電圧を説明するための図である。 画像形成装置の構成を示す図である。 ４つの感光体に流れるＤＣ電流を同時に求めた時の波形を示す図である。 感光体１、２、３、４にそれぞれ対応する帯電器１、２、３、４に印加したＡＣ電圧と、ＤＣ電流検知部で検知されるＤＣ電流との関係を示す図である。 （Ａ）は、飽和時のＤＣ電流を一致させて再度プロットした図であり、（Ｂ）は、４つの感光体に流れるＤＣ電流を同時に求めた時の波形を示す図である。 動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 画像形成装置 ２０ 感光体
３０ 帯電ロール ４０ 露光器
５０ 現像器 ６０ 転写ロール
７０ クリーニングブレード ８０ 除電ランプ
１０ 帯電制御装置 １１ ＤＣ電源
１２ ＡＣ電源 １３ ＤＣ電流検知部
１４ 制御部

Claims (4)

1. 複数の被帯電体ごとに設けられ、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳して該複数の被帯電体に供給する複数の帯電部材と、
   前記複数の帯電部材から前記複数の被帯電体に流れ込むＤＣ電流を検出するＤＣ電流検出手段と、
   前記複数の被帯電体を１つずつ選択して、該選択した被帯電体に所定のＤＣ電流が流れる時のＡＣ電圧をそれぞれ求め、該ＡＣ電圧の平均値と最大値との差分を記憶する記憶手段と、
   前記複数の被帯電体の全てに前記ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加し、前記ＡＣ電圧のＡＣ値を掃引した際に、前記複数の被帯電体に流れ込むＤＣ電流の変化から求められる所定の被帯電体飽和時のＡＣ値を前記差分だけシフトさせて、すべての被帯電体が飽和する時のＡＣ値と判定する制御手段と、
   を有することを特徴とする帯電制御装置。
2. 前記複数の被帯電体の１つずつの選択は、選択した前記被帯電体のイレーズランプだけをオンすることで選択することを特徴とする請求項１記載の帯電制御装置。
3. 前記複数の被帯電体の１つずつの選択は、選択した被帯電体に対応する電源だけをオンすることで選択することを特徴とする請求項１又は２記載の帯電制御装置。
4. 複数の被帯電体を１つずつ選択して、該選択した被帯電体に所定のＤＣ電流が流れるようにＤＣ電圧に重畳したＡＣ電圧を制御したときのＡＣ電圧をそれぞれ求め、該ＡＣ電圧の平均値と最大値の差分を算出するステップと、
   前記複数の被帯電体の全てにＤＣ電圧に重畳して前記ＡＣ電圧を印加し、前記ＡＣ電圧を掃引した際に前記複数の被帯電体に流れ込むＤＣ電流の変化から求められる所定の被帯電体飽和時のＡＣ値を求めるステップと、
   前記所定の被帯電体飽和時のＡＣ値を前記差分だけシフトさせて、すべての被帯電体が飽和する時のＡＣ値を求めるステップと、を有することを特徴とする帯電制御方法。
   

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