JP2013205547A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドラムカートリッジ内に温度センサを設けることなく、画像形成装置本体への装着時に感光ドラムの表面が結露していても、インダクタンスセンサの初期化を正確に行える装置を実現する。
【解決手段】ドラムカートリッジを画像形成装置本体に装着した後に、帯電ローラにより感光ドラムを帯電させて行う帯電条件の調整モードを実行する(S103)と共に、交流電流値測定回路による検知を実行する(S104)。次いで、検知した電流値が環境センサにより検知した画像形成装置本体の温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、かぶりトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化を行う(S108、S109)。例えば、検知した電流値と想定電流との差分に応じた量のトナーを現像容器に補給してから、インダクタンスセンサの設定を初期設定とする初期化を実行する。
【選択図】図9
【解決手段】ドラムカートリッジを画像形成装置本体に装着した後に、帯電ローラにより感光ドラムを帯電させて行う帯電条件の調整モードを実行する(S103)と共に、交流電流値測定回路による検知を実行する(S104)。次いで、検知した電流値が環境センサにより検知した画像形成装置本体の温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、かぶりトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化を行う(S108、S109)。例えば、検知した電流値と想定電流との差分に応じた量のトナーを現像容器に補給してから、インダクタンスセンサの設定を初期設定とする初期化を実行する。
【選択図】図9
Description
本発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。特に、感光ドラムなどの像担持体や現像手段を有するカートリッジを画像形成装置本体に着脱自在な構成に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、例えば、像担持体である感光ドラムの表面を帯電部材である帯電ローラにより帯電し、露光装置で露光することにより静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置によりトナーで現像してトナー像を形成し、転写装置によりこのトナー像を記録材などの別の像担持体に転写する。更に、トナー像が転写された記録材を定着装置で加圧、加熱することにより、トナー像が記録材に定着される。転写後に感光ドラム上に残ったトナーは、クリーニング装置によりクリーニングされる。
このような画像形成を行うための感光ドラム、帯電部材、現像装置、クリーニング装置をまとめてカートリッジとし、画像形成装置本体に着脱自在とした構造も知られている(例えば、特許文献1参照)。
上述のような感光ドラムや現像装置を有するカートリッジを画像形成装置本体に着脱自在な構成では、未使用のカートリッジを画像形成装置本体に装着した後に、帯電条件などの調整モードを実行する場合がある。この際、感光ドラム表面を帯電させつつ感光ドラムを回転させるが、感光ドラムが想定通りに帯電していれば、調整モードで感光ドラムが回転しても、現像装置の現像容器からトナーが付着することはないか、付着するにしてもその量は限られる。
一方、温度の低いところ(例えば15℃、相対湿度30%)に置かれた未使用のカートリッジを、温かく湿度の高い室内(例えば30℃、相対湿度90%)の画像形成装置本体に装着すると、カートリッジ内の感光ドラムの表面が結露してしまう。このように感光ドラム表面が結露していた場合に上述のような調整モードを実行すると、感光ドラム表面の帯電電位が想定よりも下回ってしまう。そして、調整モードで感光ドラムが回転した際に、現像容器内のトナーが帯電電位の低い感光ドラム表面に付着するカブリが生じてしまう。
通常、未使用のカートリッジの現像容器には、工場出荷時に、トナーとキャリアとの比率、即ち、トナー濃度が所定の値に調整された現像剤が封入されている。また、このような現像容器には、トナー濃度を検知するためのインダクタンスセンサなどのトナー濃度検知手段を設けている。このようなトナー濃度検知手段は、個体のばらつきの初期化を、カートリッジを画像形成装置本体に装着した後に行うが、この初期化は、トナー濃度が上述の所定の値であるとして行う。
しかしながら、上述のように感光ドラム表面が結露し、調整モードでトナーのカブリが生じた場合、現像容器内のトナー濃度は、工場出荷時よりも低くなってしまう。そして、この状態でトナー濃度検知手段の初期化を行うと、トナー濃度が工場出荷時よりも低いにも拘らず工場出荷時のトナー濃度であるとして、トナー濃度検知手段が初期設定されてしまう。したがって、感光ドラムに結露が生じた場合には、トナー濃度検知手段の初期化を正確に行うことができない。
なお、カートリッジ内に温度センサを設け、感光ドラム表面に結露が生じているかを判断することも考えられるが、コストアップを招くため好ましくない。また、画像形成装置本体内に設けられた温度センサでは、装着直後のカートリッジ内の温度を正確に検知することはできないため、感光ドラム表面に結露が生じていることを把握することは難しい。
本発明は、このような事情に鑑み、カートリッジ内に温度センサを設けることなく、画像形成装置本体への装着時に像担持体の表面が結露していても、トナー濃度検知手段の初期化を正確に行える装置を実現すべく発明したものである。
本発明は、画像形成装置本体と、前記画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジと、を備え、前記カートリッジは、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、トナーとキャリアとを収容する現像容器を有し、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、所定のトナー濃度に対して所定の信号値を出力するように初期設定され、前記現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた画像形成装置において、前記画像形成装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段と、前記帯電部材と前記像担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記現像容器にトナーを補給するトナー補給手段と、前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着した後に、前記帯電部材により前記像担持体を帯電させて行う帯電条件の調整モードを実行すると共に、前記電流検知手段による検知を実行し、前記電流検知手段により検知した電流値が、前記温度検知手段により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、前記検知した電流値と前記想定電流との差分に応じた量のトナーを、前記トナー補給手段により前記現像容器に補給してから、前記トナー濃度検知手段の設定を前記初期設定とする初期化を実行する制御手段と、を有する、ことを特徴とする画像形成装置にある。
本発明によれば、カートリッジ内に温度センサを設けることなく、画像形成装置への装着時に像担持体の表面が結露していても、トナー濃度検知手段の初期化を正確に行える。即ち、帯電部材と像担持体との間に流れる電流値が想定電流よりも大きい場合に、像担持体に結露が生じていると予測する。そして、その差分に応じた量のトナーを調整モードで生じたカブリにより消費したトナー量として現像容器に補給してから、トナー濃度検知手段の初期化を行うようにしている。このため、像担持体の表面が結露していても、トナー濃度検知手段の初期化を正確に行える。また、帯電部材と像担持体との間に流れる電流値から像担持体の表面が結露しているか否かを判断するため、カートリッジ内に温度センサを設ける必要はない。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図10を用いて説明する。まず、図1を用いて、本実施形態の画像形成装置の概略構成について説明する。
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図10を用いて説明する。まず、図1を用いて、本実施形態の画像形成装置の概略構成について説明する。
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置は、別の像担持体でもあるエンドレスベルト型の中間転写体(以下、中間転写ベルトと記す)の移動方向に沿って4個の画像形成ステーションをタンデム配設した4色フルカラーの画像形成装置である。画像出力部1Pは、大別して、画像形成ユニット10(4つのステーションPa、Pb、Pc、Pdが並設されており、その構成は同一である)、給紙ユニット20、中間転写ユニット30、定着ユニット40及び制御ユニット(不図示)から構成される。さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。
本実施形態の画像形成装置は、別の像担持体でもあるエンドレスベルト型の中間転写体(以下、中間転写ベルトと記す)の移動方向に沿って4個の画像形成ステーションをタンデム配設した4色フルカラーの画像形成装置である。画像出力部1Pは、大別して、画像形成ユニット10(4つのステーションPa、Pb、Pc、Pdが並設されており、その構成は同一である)、給紙ユニット20、中間転写ユニット30、定着ユニット40及び制御ユニット(不図示)から構成される。さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。
像担持体としての感光ドラム11a、11b、11c、11dがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム11a〜11dの外周面に対向してその回転方向に帯電ローラ12a、12b、12c、12d、レーザスキャナユニット13a、13b、13c、13d、現像装置14a、14b、14c、14dが配置されている。
帯電部材である帯電ローラ12a〜12dにおいて、感光ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与え、ドラムの表面を帯電させる。次いで、静電潜像形成手段であるレーザスキャナユニット(露光装置)13a〜13dにより、記録画像信号に応じて変調したレーザービームなどの光線を感光ドラム11a〜11d上に露光させることによって、そこに静電潜像(静電像)を形成する。さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった4色のトナーをそれぞれ収納した、現像手段である現像装置14a〜14dによって上記静電潜像を現像して現像像を形成する。なお、カラー用トナーの特性としては、重量平均粒径が5〜8μmであることが、良好な画像を形成する上で好ましい。
現像装置14a〜14dは、図2に示すように、それぞれの色のトナーとキャリアとから構成される現像剤t2を収納する現像容器14a1〜14d1を有する。また、各現像容器14a1〜14d1にそれぞれの色のトナーを補給するトナー補給手段である現像剤補給装置14a2〜14d2も有する。現像剤補給装置14a2〜14d2は、不図示の現像剤収容容器から、現像容器14a1〜14d1内の各色のトナー量が規定量を下回らないように、トナー消費量に応じてトナーt1を補給する。なお、現像剤補給装置14a2〜14d2には、各色のトナー以外に少量のキャリアが含まれる場合もある。また、現像容器14a1〜14d1には、容器内のトナーとキャリアとの比率であるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段であるインダクタンスセンサ14a3〜14d3を設けている。
インダクタンスセンサ14a3〜14d3は、コイルをトナーとキャリアとの混合物である現像剤t2内に配置し、コイルのインダクタンスの変化を検知することによりトナー濃度を検知している。即ち、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとの混合物である現像剤の見かけの透磁率がトナー濃度により変化するため、現像剤内のコイルのインダクタンスの変化を検知できれば、トナー濃度を検知できる。このようなインダクタンスセンサは、工場出荷時に、所定のトナー濃度(例えば8重量%)に対して所定の信号値(8bitのセンサであれば感度中心となる128)を出力するように初期設定されている。
各感光ドラム11a〜11d上に形成された現像像は、1次転写部Ta、Tb、Tc、Tdで転写手段である一次転写ローラ35a、35b、35c、35dに転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト31に重ねて転写される。各感光ドラム11a〜11dの1次転写部Ta、Tb、Tc、Tdの下流側では、クリーニング装置15a、15b、15c、15dにより、中間転写ベルト31に転写されずに感光ドラム上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
感光ドラム11a〜11dとしては、負極性のOPC感光ドラムを用いた。具体的には感光層としてアゾ顔料をCGL層(キャリア発生層)とし、その上にヒドラゾンと樹脂を混合したものをCTL層(キャリア輸送層)として29μmの厚さに積層した負極性有機半導体層(OPC層)とした。詳細は後述する。
クリーニング装置15a、15b、15c、15dについて説明すると、クリーニング装置としては、カウンターブレード方式を用い、クリーニングブレードの自由長としては、8mmである。クリーニングブレードはウレタンを主体とした弾性ブレードで、感光ドラムに対して、線圧 約35g/cmの押圧で当接されている。
給紙ユニット20は,記録材Pを収納するためのカセット21a、21bおよび手差しトレイ27を有する。また、カセット内もしくは手差しトレイより記録材Pを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ22a、22b、26、各ピックアップローラから送り出された記録材Pをレジストローラまで搬送するための給紙ローラ対23を有する。更に、給紙ガイド24、そして画像形成ユニット10の画像形成タイミングに合わせて記録材Pを二次転写部Teへ送り出すためのレジストローラ25a、25bを有する。
中間転写ユニット30について詳細に説明する。中間転写ベルト31は、その材料として、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)やPVdF(ポリフッ化ビニリデン)などが用いられる。このような中間転写ベルト31は、ベルトに駆動を伝達する駆動ローラ32、ばね(不図示)の付勢によって中間転写ベルト31に適度な張力を与えるテンションローラ33、ベルトを挟んで二次転写部Teに対向する従動ローラ34に巻回させる。これらのうち駆動ローラ32とテンションローラ33の間に一次転写平面Aが形成される。駆動ローラ32は金属ローラの表面に数mm厚のゴム(ウレタンまたはクロロプレン)をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ32はパルスモータ(不図示)によって回転駆動される。
各感光ドラム11a〜11dと中間転写ベルト31が対向する一次転写部Ta〜Tdには、中間転写ベルト31の裏に一次転写ローラ35a〜35dが配置されている。また、従動ローラ34に対向して二次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト31とのニップによって二次転写部Teを形成する。二次転写ローラ36は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。
また、中間転写ベルト31上、二次転写部Teの下流には中間転写ベルト31の画像形成面をクリーニングするためのブラシローラ(不図示)、および廃トナーを収納する廃トナーボックス(不図示)が設けられている。また中間転写ベルト31上には2次転写残トナーを清掃するクリーニング装置100が設けられている。
定着ユニット40は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ41aとそのローラに加圧される加圧ローラ41b(このローラにも熱源を備える場合もある)を有する。また、定着ローラ41aと加圧ローラ41bとのニップ部へ記録材Pを導くためのガイド43、ニップ部から排出されてきた記録材Pをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ44、外排紙ローラ45などを有する。このような定着ユニット40は、現像像が転写された記録材を加圧、加熱することにより現像像を記録材に定着させる。
制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板やモータドライブ基板(不図示)などから成る。また、温度検知手段である環境センサ50は、画像形成装置の内部又は外部の温湿度を検知する。本実施形態では、装置内で熱源となる定着ユニット40などの影響を受けずに装置周囲の環境温度、湿度が正確に測定できるように、装置本体の内部で定着ユニット40から離れた、図示の位置に配置されている。制御ユニットは、この環境センサ50の出力に基づいて様々な制御を行う。
このような環境センサ50の1例としては、センシリオン(SENSIRION)社製、温湿度センサSHT1Xシリーズが挙げられる。環境センサ50は、センシング素子とバンドギャップ温度センサの出力をA/Dコンバータでカップリングし、デジタルインターフェースを通じてシリアル出力を行うCMOSデバイスである。センシング素子は、湿度検知デバイスであり、誘電体としてポリマーを挿入したコンデンサである静電容量ポリマーである。これは、湿度に応じてポリマーに吸着する水分量が線形に変化する特性を用いて静電容量を湿度に変換する湿度検知機能を有する。また、バンドギャップ温度センサは、温度検知デバイスであり、温度に対して線形に抵抗値が変化するサーミスタで構成され、抵抗値から温度が算出される。
また、定着ユニット40の近傍には、画像形成装置の内部の空気を排気する排気手段である排気ファン37を配置している。この排気ファン37は、不図示の給気ファンと連動して作動し、画像形成装置内の空気を排気する。このような排気ファン37は、風量の可変制御が可能である。
次に、帯電部材である帯電ローラ12a、12b、12c、12d(以下、まとめて帯電ローラ12と表示する場合もある)の構成について説明する。帯電ローラ12のローラ表層を、カーボンブラック等の導電剤を分散混入させた1〜2mmの厚さを有する導電性ゴムとし、画像形成時の帯電ムラを防止するためにその抵抗値を105〜107Ωcmに制御した。また、帯電ローラ12としては、その弾性を利用してギャップを作らずに感光ドラムと接触させる接触式帯電ローラを用い、低電圧で帯電させている。
なお、帯電ローラ12として、ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有したものを使用しても良い。この構成の場合、イオン導電性の高分子化合物を含有し、抵抗値を105〜107Ωcmに制御したABS樹脂を射出成形により導電性支持体の表面に0.5〜1mm被覆して抵抗調整層としている。また、抵抗調整層の表面に酸化スズなどの導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を順次形成、帯電電圧を印加するための導電性支持体として金属製軸部材が用いられる。この軸部材は、軸受部と、電圧印加用軸受部と、外径がφ14mmの被覆部が一体で構成される。そして、被覆部の周面上には、ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有した熱可塑性樹脂であるABS樹脂の体積抵抗値105〜107Ωcmの抵抗調整層が射出成形で0.5〜1mmの厚みで被覆成形加工される。
また、本実施形態の場合、帯電ローラ12a〜12d、感光ドラム11a〜11d、現像装置14a〜14d、クリーニング装置15a〜15dは、それぞれ一体のドラムカートリッジ10Aa〜10Adとして存在している。このようなドラムカートリッジ10Aa〜10Adは、それぞれ、画像形成装置本体10Bに着脱自在としている。そして、ドラムカートリッジを交換することによって、帯電ローラ、感光ドラム、現像装置、クリーニング装置を消耗品として一括で交換できる仕組みとなっている。このようなドラムカートリッジの形態は、サービスマンが交換するものからユーザ自ら交換できるものまで様々であるが、本実施例で使用するカートリッジは、ユーザが自ら交換できる仕組みとなっている。交換の手順等は、本体に設置されているディスプレイ上に表示される仕組みである。
感光ドラム11a、11b、11c、11d(以下、まとめて感光ドラム11と表示する場合もある)は、支持体の上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の順で積層構成された有機感光体である。支持体としては、導電性を示すものであって硬度の測定に影響を与えない範囲内のものであれば、特に制限なく使用することができる。例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や合金をドラム状に成形したものなどが使用できる。
下引き層は感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。下引き層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼインなどを用いることができる。更には、ポリアミド、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、にかわおよびゼラチンなどを用いることができる。これらを適当な溶剤に溶解し、支持体上に塗布する。その際、下引き層の膜厚としては0.1〜2μmが好ましい。
電荷発生層Cと電荷輸送層Dとを機能分離し積層させた積層型感光層を形成する場合には、下引き層上に電荷発生層C、電荷輸送層Dの順で積層する。ここで、電荷発生層Cに用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、また各種の中心金属および結晶系などが挙げられる。より具体的には例えばα、β、γ、εおよびX型などの結晶型を有するフタロシアニン化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料。更には、非対称キノシアニン顔料、キノシアニンおよび特開昭54−143645号公報に記載のアモルファスシリコーンなどが挙げられる。本実施例形態では、高画質を実現するために感度を高くできるフタロシアニン化合物を用いた電荷発生層を用いた。
[帯電バイアス制御]
続いて、本実施形態の帯電バイアスの制御について、図3を用いて説明する。図3は帯電ローラ12に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。電源S1から直流電圧に周波数fの交流電圧を重畳した所定の振動電圧(バイアス電圧Vdc+Vac)が芯金を介して帯電ローラ12に印加されることで、回転する感光ドラム11の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ12に対する電圧印加手段である電源S1は、直流(DC)電源101と交流(AC)電源102を有している。
続いて、本実施形態の帯電バイアスの制御について、図3を用いて説明する。図3は帯電ローラ12に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。電源S1から直流電圧に周波数fの交流電圧を重畳した所定の振動電圧(バイアス電圧Vdc+Vac)が芯金を介して帯電ローラ12に印加されることで、回転する感光ドラム11の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ12に対する電圧印加手段である電源S1は、直流(DC)電源101と交流(AC)電源102を有している。
制御手段である制御回路103は、上記電源S1のDC電源101とAC電源102をオン・オフ制御して帯電ローラ12に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加するように制御する。また、DC電源101から帯電ローラ12に印加する直流電圧値と、AC電源102から帯電ローラ12に印加する交流電圧のピーク間電圧値を制御する。104は、感光ドラム11を介して帯電ローラ12に流れる交流電流値を測定する、即ち、帯電手段と像担持体との間を流れる電流を検知する電流検知手段としての交流電流値測定回路である。この回路104から上記の制御回路103に測定された交流電流値情報が入力される。
50は画像形成装置が設置されている環境を検知する環境検知手段としての環境センサである。この環境センサ50から上記の制御回路103に検知された環境情報が入力される。制御回路103に入力される環境情報は、温度情報と相対湿度情報である。制御回路103は、入力された温湿度情報から絶対水分量を算出し、算出した絶対水分量に基づいて、帯電高圧条件(帯電条件)の設定、現像高圧条件の設定、転写高圧条件などの設定を行う。即ち、環境センサ50により検知した温湿度に対応して、それぞれの条件の設定を行う。
また、環境センサ50により検知した温湿度に対応する帯電条件は、後述する所定の条件により変更される。この変更は、本実施形態のように、画像形成中に印加する帯電交流ピーク電圧を決めるための制御に使用する制御条件を変更する場合の他、直接、画像形成中の帯電高圧条件を変更する場合が存在する。
制御回路103は、交流電流値測定回路104から入力の交流電流値情報、環境センサ50から入力の環境情報から、印字工程の帯電工程における帯電ローラ12に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する。
即ち、帯電ローラ12のインピーダンスは、画像形成装置の使用環境により大きく変化する。このため、帯電ローラ12から感光ドラム11に流れる放電電流量を制御する上で、画像形成装置の使用環境、特に使用環境中の絶対水分量を考慮する必要がある。そのために本実施形態では、図3に示したように、画像形成装置内の温度及び相対湿度を検知する環境センサ50を画像形成装置内に配設して、画像形成装置内の温度及び相対湿度情報を制御回路103に入力するようにしている。制御回路103は、環境センサ50から入力される温度及び相対湿度から使用環境中の絶対水分量を計算する。そして、作像中に帯電ローラ12に印加する帯電条件である交流電圧と、交流電圧の周波数とのうちの少なくとも何れかを使用環境(絶対水分量)に応じて可変制御している。
ここで、絶対水分量xは、相対湿度Ψ(%),乾式温度t(℃)、湿り空気中の水蒸気分圧P(mmHg)、飽和湿り空気の水蒸気分圧ps(mmHg)、湿り空気の全圧力p(mmHg)とすれば、次のように算出される。なお、760mmHgで一定とする。
x=0.622×Ψ×ps/(P−Ψ×ps)(kg/kg´)・・・(1)
x=0.622×Ψ×ps/(P−Ψ×ps)(kg/kg´)・・・(1)
また、相対湿度Ψは、水蒸気分圧により次のように求められる。
Ψ=p/ps(%)・・・(2)
Ψ=p/ps(%)・・・(2)
[帯電条件の設定]
次に、本実施形態での帯電条件の設定について説明する。図4に示す制御回路103に含まれるCPU201は、帯電ローラ12に印加する交流電圧を、環境センサ50により検知した温湿度に対応する複数のサンプリング値に切り替えて、それぞれ交流電流値測定回路104により電流値を検知する。これにより、交流電圧と電流との関係を算出し、その算出結果に基づいて、検知した温湿度に対応するターゲット電流に対する交流電圧を決定して帯電条件を設定する。以下、具体的に説明する。
次に、本実施形態での帯電条件の設定について説明する。図4に示す制御回路103に含まれるCPU201は、帯電ローラ12に印加する交流電圧を、環境センサ50により検知した温湿度に対応する複数のサンプリング値に切り替えて、それぞれ交流電流値測定回路104により電流値を検知する。これにより、交流電圧と電流との関係を算出し、その算出結果に基づいて、検知した温湿度に対応するターゲット電流に対する交流電圧を決定して帯電条件を設定する。以下、具体的に説明する。
まず、帯電ローラ12に所定の電圧αを印加した際に交流電流値測定回路104により検知した電流値をγとする。また、環境センサ50により検知した温湿度で所定の電圧αを帯電ローラ12に印加した場合に、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる適正電流値をβとする。この場合に、適正電流値βと検知した電流値γとの差分をσとする。即ち、σ=(適正電流値β)−(検知した電流値γ)とする。
次に、差分σの絶対値|σ|の環境センサ50により検知した温湿度に対応するリミット値を|σ´|とする。そして、図5に示すフローにより帯電条件を変更する。即ち、|σ|が|σ´|よりも大きい場合には、σの正負に基づいて、環境センサ50により検知した温湿度に対応する複数のサンプリング値と、ターゲット電流と、交流電圧の周波数とのうちの少なくとも何れかを変更して、帯電条件を設定する。
従来から、種々の検討により、以下の定義により数値化した放電電流量が実際のAC放電の量を代用的に示し、感光ドラムの削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係があることが見出されている。即ち、図6に示すように、ピーク間電圧Vppに対して交流電流Iacは帯電開始電圧Vth×2(V)未満(未放電領域)で線形の関係にあり、それ以上から放電領域に入るにつれ徐々に電流の増加方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが、放電に関与している電流の増分ΔIacであると考える。
よって、放電開始電圧Vth×2(V)未満のピーク間電圧Vppに対して電流Iacの比をaとしたとき、放電による電流以外の、接触部へ流れる電流(以下、ニップ電流)などの交流電流はa・Vppとなる。したがって、放電開始電圧Vth×2(V)以上の電圧印加時に測定されるIacと、このa・Vppとの差分からΔIacを放電の量を代用的に示す放電電流量と定義する。
ΔIac=Iac−a・Vpp・・・式1
ΔIac=Iac−a・Vpp・・・式1
この放電電流量ΔIacは、一定電圧または一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境や、画像形成枚数(耐久)に応じて変化する。これはピーク間電圧と放電電流量の関係、交流電流値と放電電流量との関係が変動しているからである。AC定電流制御方式では、帯電部材(帯電ローラ)から被帯電体(感光ドラム)に流れる総電流で制御している。この総電流量とは、上記のように、ニップ電流a・Vppと非接触部で放電することで流れる放電電流量ΔIacの和になっている。そして、定電流制御では実際に被帯電体を帯電させるのに必要な電流である放電電流だけでなく、ニップ電流も含めた形で制御されている。そのため、実際に、放電電流量は制御できていない。
定電流制御において同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の環境変動によって、ニップ電流が多くなれば当然放電電流量は減り、ニップ電流が減れば放電電流量は増える。このため、AC定電流制御方式でも完全に放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光ドラムの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。そこで、従来より、常に所望の放電電流量を得るため、以下の要領で制御が行われている。
本実施形態で行っている所望の放電電流量(ターゲット電流)をDとしたときに、この放電電流量Dとなるピーク間電圧を決定する方法について説明する。本実施形態では印字準備回転動作時において制御回路103で印字工程時の帯電工程における帯電ローラ12に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行させている。具体的に、図7のVpp−Iacグラフと、図8の制御フロー図を参照して説明する。
制御回路103は印字準備回転動作時においてAC電源102を制御して図7に示すように、帯電ローラ12に放電領域であるピーク間電圧(Vpp)を3点、未放電領域であるピーク間電圧を3点、それぞれサンプリング値として順次に印加する。そして、その時の感光ドラム11を介して帯電ローラ12に流れる交流電流値が、交流電流値測定回路104で測定されて制御回路103に入力される。次に、制御回路103は、上記測定された各3点の電流値から、最小二乗法を用いて、放電、未放電領域のピーク間電圧と交流電流の関係をそれぞれ直線近似し、以下の2つの式を算出する。
Ya=aXa+A(放電領域の近似直線)・・・式2
Yb=bXb+B(未放電領域の近似直線)・・・式3
Ya=aXa+A(放電領域の近似直線)・・・式2
Yb=bXb+B(未放電領域の近似直線)・・・式3
その後、放電電流量Dとなるピーク間電圧Vppが、上述の2つの式の差分により次式のように決定される。
Vpp1=(D−A+B)/(a−b)・・・式4
Vpp1=(D−A+B)/(a−b)・・・式4
ここで、未放電領域と放電領域でのピーク間電圧(Vpp)と交流電流(Iac)の関数fI1(Vpp)とfI2(Vpp)は、それぞれ式3のYb=bXb+Bと式2のYa=aXa+Aに対応している。定数Dは上記の所望の放電電流量Dと対応している。
よって、fI2(Vpp)−fI1(Vpp)=Dは、
Ya−Yb=(aXa+A)−(bXb+B)=D
となる。
Ya−Yb=(aXa+A)−(bXb+B)=D
となる。
また、fI2(Vpp)−fI1(Vpp)=Dから、上述の
Vpp=(D−A+B)/(a−b)
の誘導は次のとおりである。
fI2(Vpp)−fI1(Vpp)=Ya−Yb=D
(aXa+A)−(bXb+B)=D
Vpp=(D−A+B)/(a−b)
の誘導は次のとおりである。
fI2(Vpp)−fI1(Vpp)=Ya−Yb=D
(aXa+A)−(bXb+B)=D
今、DとなるXの値を探しており、その点をVppとすると、
(aVpp+A)−(bVpp+B)=D
よって、Vpp=(D−A+B)/(a−b)となる。
(aVpp+A)−(bVpp+B)=D
よって、Vpp=(D−A+B)/(a−b)となる。
そして、帯電ローラ12に印加するピーク間電圧を上述の式4で求めたVpp1に切り替え、Vpp1で定電圧制御し、前記した印字工程へと移行する。
印字工程時には、求めたピーク間電圧Vpp1が帯電ローラ12に印加され、その時に帯電ローラ12に流れる交流電流値が、交流電流値測定回路104で測定されて制御回路103に入力される。このとき、Vpp1は定電圧制御されている。画像形成領域と次の画像形成領域の間の非画像形成領域(紙間)において、帯電ローラ12に未放電領域であるピーク間電圧(Vpp)を1点印加し、その時に流れる交流電流値が交流電流値測定回路104で測定されて制御回路103に入力する。新たに測定されたピーク間電圧と交流電流値の関係と、印字準備回転動作時に測定したピーク間電圧と交流電流値の関係から、統計的処理を行なうことで、以下の2つの式を算出する。即ち、印字時の測定点と紙間時の測定点を、前回転時の制御において求められた測定点に追加して、測定点数を多くして最小二乗法を用いて再計算させる。
Ya=a'Xa+A'(放電領域の近似直線)・・・式5
Yb=b'Xb+B(未放電領域の近似直線)・・・式6
Ya=a'Xa+A'(放電領域の近似直線)・・・式5
Yb=b'Xb+B(未放電領域の近似直線)・・・式6
その後、印字工程時に帯電ローラ12に印加するピーク間電圧Vpp1を求める時と同様に、式7を用いて、式5の放電領域の近似直線と式6の未放電領域の近似直線の差分である放電電流量Dとなるピーク間電圧Vpp2を決定する。
Vpp2=(D−A'+B)/(a'−b’)・・・式7
Vpp2=(D−A'+B)/(a'−b’)・・・式7
ここで、未放電領域と放電領域での補正されたピーク間電圧(Vpp)と交流電流(Iac)との関数fI1’(Vpp)とfI2’(Vpp)は、それぞれ上記式6のYb=b’Xb+Bと式5のYa=a’Xa+A’に対応している。関数fI1’(Vpp)とfI2’(Vpp)からの式7の誘導は、前記の関数fI1(Vpp)とfI2(Vpp)からの式4の誘導と同様である。
そして、帯電ローラ12に印加するピーク間電圧を上記の式7で求めたVpp2に切り替え、次はVpp2で定電圧制御し、画像形成を行なう。次の印字工程時においても、同様に、印字工程時と紙間工程時にピーク間電圧と交流電流値の関係を測定し、印字工程時に帯電ローラ12に印加するピーク間電圧を印字動作が行なわれている間常に補正する。
この様に、印字準備回転動作時ごとに、印字工程時に所定の放電電流量Dを得るために必要なピーク間電圧を算出し、印字工程中には求めたピーク間電圧を定電圧制御しながら帯電ローラ12に印加する。更に、連続印字モード時には印字工程中の交流電流値と、紙間工程時に帯電ローラ12に未放電領域であるピーク間電圧(Vpp)を印加した時の交流電流を測定し、次の印字工程時に印加するピーク間電圧を補正する。それによって、帯電ローラ12の製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収する。また、これだけでなく、連続印字による帯電ローラ12の抵抗値変動に対しても一枚ごとに補正を入れることで、確実に所望の放電電流量で制御すること可能となっている。前述のような制御方法を以後、放電電流量制御と呼ぶ。
本実施形態においては、放電電流制御を行う際の未放電領域であるピーク間電圧(Vpp)を印加した時の交流電流を測定する際に、未放電領域内での3点のピーク間電圧(以後、サンプリング値と呼ぶ)で未放電領域の近似直線を得ている。そして、それぞれVpp1、Vpp2、Vpp3としている。また、放電領域内での3点のピーク間電圧(以後、サンプリング値と呼ぶ)で放電領域の近似直線を得ており、それぞれVpp1´、Vpp2´、Vpp3´としている。
次に、図4及び図5を用いて、本実施形態の帯電条件の設定の制御の流れの1例を説明する。なお、環境センサ50の検知結果に対応して設定される帯電条件をA´条件、σによりA´条件から変更される帯電条件をB´条件とする。
本体のメイン電源をONする(Y1)と、制御手段であるCPU201は本体の置かれている環境を知るために、環境センサ50から機内の温湿度情報を入手し、本体内のメモリ202に情報を記憶する。次に、CPU201は帯電高圧制御手段205に対して、帯電ローラ12に帯電交流電圧として定電圧であるαVppを印加することを指令する。CPU201は帯電交流電圧αVppを印加した際に感光ドラム11に流れる帯電交流電流γ(μA)の情報を交流電流値測定回路104から検出し(Y2)、メモリ202に情報を記憶する。続いて、CPU201は、環境センサ50から得られた現状の機内の温湿度設定に応じて、予めメモリ202に情報として記憶されている交流定電圧αVpp印加時の適正電流値βを情報として引き出す(Y3)。そして、前述の予め記憶された適正交流電流値βと実際に得られた帯電交流電圧αVppを印加した際に感光ドラム11に流れる帯電交流電流γ(μA)から式Y´に基づいて、差分電流σ(μA)を算出する。
σ=適正交流電流値β−実際の測定交流電流値γ・・・(式Y´)
σ=適正交流電流値β−実際の測定交流電流値γ・・・(式Y´)
CPU201は、算出された差分電流値の絶対値│σ│が、現状の機内の温湿度設定に応じて、予めメモリ202に情報として記憶されている環境リミット値│σ´│よりも大きいか否かを判断する(Y4)。
また、CPU201は、前述の差分電流│σ│が環境リミット値│σ´│よりも大きい場合は、予め現状の機内の温湿度設定に応じて設定された帯電制御条件A´とは異なる帯電制御条件B´に設定する。この条件B´は、σの正負を考慮して定められている。帯電制御条件B´で変更される制御条件としては、帯電周波数、前述の放電電流制御時の放電量のターゲット値(ターゲット電流)、及び、前述の放電電流制御時の放電、未放電領域のそれぞれのサンプリング値などがある(Y5)。従って、前述の差分電流│σ│が環境リミット値│σ´│よりも大きい場合は、帯電制御条件B´で変更される制御条件を条件として前述の放電電流制御を実行する。そして、そこで決定された帯電設定に従って、画像形成や、初期イニシャライズ動作中の帯電設定を決定する(Y6)。
一方、CPU201は、前述の差分電流│σ│が環境リミット値│σ´│以下である場合は、通常の予め現状の機内の温湿度設定に応じて設定された帯電制御条件A´に従って、帯電設定を決定する(Y7)。帯電制御条件としては、前述と同じく、帯電周波数、前述の放電電流制御時の放電量のターゲット値(ターゲット電流)、及び、前述の放電電流制御時の放電、未放電領域のそれぞれのサンプリング値などを変更するのが一般的である。従って、前述の差分電流│σ│が環境リミット値│σ´│より小さい場合は、帯電制御条件A´で変更される制御条件を条件として前述の放電電流制御を実行する。そして、そこで決定された帯電設定に従って、画像形成や、初期イニシャライズ動作中の帯電設定を決定する(Y8)。
このようにCPU201は、前述の差分電流│σ│が環境リミット値│σ´│よりも大きいか否かを判断し、それぞれの帯電制御条件A´、B´に合わせた帯電設定に変更する。そして、決定された帯電設定に応じて、画像形成、あるいは初期設置動作、その他の画像形成条件を決める必要な制御を実行している。初期設置動作とは、現像装置を設置した際の現像剤の初期イニシャライズ動作や、ドラムカートリッジを設置した際のドラムカートリッジ初期イニシャライズ動作などを指している。またその他の画像形成条件を決める必要な制御とは、トナー濃度制御や、一次転写、一次転写の設定を決める制御などを指している。
具体的には、環境センサ50により検知した温湿度、及び、CPU201が設定した帯電条件に対応して、レーザ露光手段204、現像高圧制御手段206、転写高圧制御手段207の設定を行う。レーザ露光手段204は、レーザスキャナユニット13a、13b、13c、13dの例えばPWM(パルス幅変調)制御を行う。現像高圧制御手段206は、現像装置14a、14b、14c、14dに印加する電圧(現像バイアス)を制御する。転写高圧制御手段207は、一次転写ローラ35a、35b、35c、35dや二次転写部Teに印加する電圧(転写バイアス)を制御する。即ち、帯電条件の変更に合わせて、各種装置の制御条件も変更する。また、本実施形態では、後述するように、現像装置14a、14b、14c、14dのインダクタンスセンサ14a3〜14d3の初期化も行っている。
また、本体CPU201は本体の置かれている環境を知るために、環境センサ50から機内の温湿度情報を入手するタイミングは、メイン電源ON時のみではなく、常時温湿度情報を入手しても良い。更には、コピージョブの開始時に情報を入手しても良い。従って、上述の制御フローは、コピージョブ毎に常に行われ、帯電制御条件を決定しても良い。また、常時温湿度情報を入手しておくことで、連続コピー動作中であっても、紙間等で制御フローに従って制御条件を決め、放電電流制御を実行することで設定を変えることも可能である。
表1に、各温湿度での、通常帯電条件A´と、|σ|と|σ´|との大小関係、及び、σの正負に基づいて変更する特別帯電条件B´の具体例を示す。
[現像剤の初期イニシャライズ動作]
次に、初期設置動作における、現像装置を設置した際の現像剤の初期イニシャライズ動作について、図1、2、3を参照しつつ、図9及び図10を用いて説明する。現像剤の初期イニシャライズ動作とは、図2に示したインダクタンスセンサ14a3〜14d3の初期化を行うことである。前述したように、インダクタンスセンサ14a3〜14d3は、工場出荷時に、所定のトナー濃度(例えば8重量%)に対して所定の信号値(8bitのセンサであれば0〜255の感度中心となる128)を出力するように初期設定されている。そして、通常、未使用のドラムカートリッジ10Aa〜10Adの何れかを画像形成装置本体10Bに装着した後に、インダクタンスセンサ14a3〜14d3が初期設定通りに初期化される。即ち、所定の濃度に対して所定の信号値が出力されるように設定される。
次に、初期設置動作における、現像装置を設置した際の現像剤の初期イニシャライズ動作について、図1、2、3を参照しつつ、図9及び図10を用いて説明する。現像剤の初期イニシャライズ動作とは、図2に示したインダクタンスセンサ14a3〜14d3の初期化を行うことである。前述したように、インダクタンスセンサ14a3〜14d3は、工場出荷時に、所定のトナー濃度(例えば8重量%)に対して所定の信号値(8bitのセンサであれば0〜255の感度中心となる128)を出力するように初期設定されている。そして、通常、未使用のドラムカートリッジ10Aa〜10Adの何れかを画像形成装置本体10Bに装着した後に、インダクタンスセンサ14a3〜14d3が初期設定通りに初期化される。即ち、所定の濃度に対して所定の信号値が出力されるように設定される。
ここで、上述したように、帯電条件の設定を行う帯電条件の調整モードを実行した場合、帯電ローラ12により感光ドラム11の表面を帯電させて、感光ドラム11を回転させる。この際、感光ドラム11が結露していた場合、この調整モードを行っている際にカブリにより現像容器14a1〜14d1内のトナーが消費されてしまう。このようにトナーが消費された状態で、上述のようにインダクタンスセンサ14a3〜14d3の初期化を行うと、容器内のトナー濃度が所定のトナー濃度よりも低いにも拘らず、所定のトナー濃度であるとして所定の信号値を設定してしまう。
このため、本実施形態では、以下のように、感光ドラム11の表面が結露しているか否かを予測して、インダクタンスセンサ14a3〜14d3の初期化を行うようにしている。即ち、制御手段であるCPU201は、ドラムカートリッジ10Aa〜10Adを画像形成装置本体10Bに装着した後に、帯電ローラ12により感光ドラム11を帯電させて行う上述したような帯電条件の調整モードを実行する。これと共に、電流検知手段である交流電流値測定回路104による検知を実行する。
そして、交流電流値測定回路104により検知した電流値が、環境センサ50により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、感光ドラム11の表面に結露が生じていると予測する。即ち、感光ドラム11の表面が結露していない場合、環境センサ50により検知した画像形成装置本体10Bの温度と、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流との間に一定の関係がある。したがって、環境センサ50により検知した温度から、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流を想定できる。本実施形態では、このような温度と想定電流との関係を予め実験などにより調べておいて、メモリ202に記憶している。
一方、交流電流値測定回路104により検知する帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流は、感光ドラム11の表面が結露している場合に、結露していない場合、即ち想定電流よりも大きくなる。したがって、本実施形態では、実際に検知した電流値とメモリ202に記憶した温度に対する想定電流との差分から、感光ドラム11の表面が結露していることを予測している。
また、実際に検知した電流値と想定電流との差分から、結露した状態で上述のような帯電条件の調整モードが実行された場合に、カブリにより消費されるトナー量も、予め、実験などにより求めてメモリ202に記憶している。このため、本実施形態では、CPU201が、検知した電流値と想定電流との差分に応じた量のトナーをメモリ202から読み出し、現像剤補給装置14a2〜14d2により現像容器14a1〜14d1に補給するようにしている。
そして、この補給が完了してから、インダクタンスセンサ14a3〜14d3の設定を上述の初期設定とする初期化を実行する。例えば、インダクタンスセンサ(8bit)が8重量%で128の信号を出力するように初期設定されており、調整モードで1重量%のトナーが消費された場合、現像容器内のトナー濃度は7重量%となる。そこで、1重量%のトナーを現像容器に補給してトナー濃度を8重量%にしてから、インダクタンスセンサの初期化を行うようにしている。
以下、図9及び図10を用いて具体的に説明する。なお、以下では、ドラムカートリッジ10Aa〜10Adのうちの何れかの未使用のドラムカートリッジを画像形成装置本体10Bに装着した場合について説明を行う。但し、その他の複数のドラムカートリッジや全てのドラムカートリッジを同時に装着した場合も同様である。このため、以下の説明では、ドラムカートリッジ、現像装置、現像容器、現像剤補給装置、インダクタンスセンサの符号を省略する。
まず、未使用のドラムカートリッジを装着し、装置の電源を入れて制御をスタートさせる。すると、現像容器内に配置された現像スクリュが駆動され、現像容器の現像室にトナー及びキャリアからなる現像剤が充填される(S101)。次いで、画像形成装置本体10Bの環境センサ50の出力を取得する。即ち、画像形成装置本体10Bの温度を検知してメモリ202に記憶する(S102)。次いで、上述の調整モードを実行する(S103)。なお、調整モードで画像形成装置本体10Bの温度を検知する場合には、S102はS103に含まれる。
CPU201は、環境センサ50により検知した温度が所定温度(例えば10℃)以下であるか否かを判定する(S104)。そして、所定温度以下であれば、感光ドラム11の表面に結露が生じている可能性が低いとして、トナー補給などを行わずに、インダクタンスセンサを初期設定のまま(例えばトナー濃度が8重量%として)初期化する(S105)。例えば、環境センサ50の検知温度が10℃以下であれば、画像系装置本体10B内の温度が低いため、例え低温環境にあったドラムカートリッジを装着したとしても感光ドラムに結露が生じる可能性は低い。したがって、この場合には、次述する電流検知を行わなくても感光ドラムに結露が生じていないと判断して、インダクタンスセンサの初期化を実行する。
一方、S104で、環境センサ50により検知した温度が所定温度よりも大きい場合、交流電流値測定回路104による電流検知を実行する。このために、まず、メモリ202から検知温度における想定電流を取得する(S106)。即ち、感光ドラム11が結露していない場合に所定の電圧を印加して感光ドラム11と帯電ローラ12との間に流れる想定電流を取得する。なお、この所定の電圧は、上述の調整モードで設定された帯電電圧を使用する。
次いで、実際に、感光ドラム11と帯電ローラ12との間に(想定電流の場合と同じ)所定の電圧を印加して、交流電流値測定回路104により電流値を検知してメモリ202に記憶する(S107)。そして、CPU201が、検知した電流値が想定電流よりも大きい場合に、検知した電流値と想定電流との差分が所定の電流値(例えば50μA)以下であるかを判定する(S108)。差分が所定の電流値以下である場合には、感光ドラム11の表面に結露が生じている可能性が低いとして、インダクタンスセンサを初期設定のまま初期化する(S105)。
これに対して、検知した電流値と想定電流との差分が所定の電流値よりも大きい場合、感光ドラム11の表面に結露が生じている可能性が大きいとして、カブリトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化を実行する(S109)。このS109について、図10により説明する。
まず、検知した電流値と想定電流との差分から、メモリ202を参照して、調整モードで感光ドラム11の表面に付着したトナー量を取得する。即ち、調整モードで消費されたと考えられるトナーの量を取得する(S201)。次いで、このトナー量を、現像剤補給装置により現像容器に補給する(S202)。その後、インダクタンスセンサの初期化を初期設定のまま(例えばトナー濃度8重量%として)実行する(S203)。
このような本実施形態の場合には、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流値が想定電流よりも大きい場合に、感光ドラム11に結露が生じていると予測する。そして、その差分に応じた量のトナーを調整モードで生じたカブリにより消費したトナー量として現像容器に補給してから、インダクタンスセンサの初期化を行うようにしている。このため、感光ドラム11の表面が結露していても、インダクタンスセンサの初期化を正確に行える。この結果、以降の画像形成で画像濃度を適切に制御できる。また、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流値から感光ドラム11の表面が結露しているか否かを判断するため、ドラムカートリッジ内に温度センサを設ける必要はない。このため、装置のコストが高くなることを抑えられる。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図11を用いて説明する。なお、本実施形態は、カブリトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化の点で、第1の実施形態と異なる。したがって、以下の説明では、第1の実施形態と重複する符号をそのまま使用し、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本発明の第2の実施形態について、図11を用いて説明する。なお、本実施形態は、カブリトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化の点で、第1の実施形態と異なる。したがって、以下の説明では、第1の実施形態と重複する符号をそのまま使用し、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第1の実施形態の図9でのS109で、図11に示すような制御を実行する。具体的には、CPU201は、交流電流値測定回路104(図3、4参照)により検知した電流値が、環境センサ50により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、次のような制御を実行する。即ち、検知した電流値と想定電流との差分に応じて、インダクタンスセンサの初期設定を変更する。そして、インダクタンスセンサの設定を変更後の初期設定とする初期化を実行する。
図11に示すように、まず、CPU201は、検知した電流値と想定電流との差分が第1の所定電流値(例えば50μA)以下であるか否かを判定する(S301)。そして、この差分が第1の所定電流値以下であれば、感光ドラム11の表面に結露が生じている可能性が低いとして、インダクタンスセンサを初期設定のまま初期化する(S302)。なお、S301とS302とは、それぞれ図9のS108、S105に相当する。
次に、S301で、差分が第1の所定電流値よりも大きい場合、CPU201は、差分が第2の所定電流値(例えば100μA)未満であるか否かを判定する(S303)。差分が第1の所定電流値よりも大きく、第2の所定電流値未満であれば、トナーが所定量(例えば1重量%)消費されたとして、インダクタンスセンサの初期設定を所定のトナー濃度から所定量を差し引いた値(例えば7重量%)に変更する。また、インダクタンスセンサの信号値もこの変更とのトナー濃度に合わせて変更する。例えば、初期設定を、所定のトナー濃度を7重量%、所定の信号値を102に変更する。また、1.5重量%のトナーが消費されたとした場合、初期設定を、所定のトナー濃度を6.5重量%、所定の信号値を89に変更する。そして、インダクタンスセンサの設定をこのような変更後の初期設定とする初期化を実行する(S304)。
一方、S303で、差分が第2の所定電流値以上であれば、エラーとし、ユーザに警告を発する(S305)。即ち、検知した電流値と想定電流との差分が大きすぎる場合、現像容器内のトナー濃度が低すぎる(例えば6.5重量%未満)と考えられるため、この状態でインダクタンスセンサの初期化を実行することは好ましくない。したがって、本実施形態では、エラー処理をするようにしている。
このような本実施形態の場合には、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流値が想定電流よりも大きい場合に、感光ドラム11に結露が生じていると予測する。そして、その差分に応じて、インダクタンスセンサの初期設定を変更してから、インダクタンスセンサの初期化を行うようにしている。このため、感光ドラム11の表面が結露していても、インダクタンスセンサの初期化を正確に行える。この結果、以降の画像形成で画像濃度を適切に制御できる。また、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流値から感光ドラム11の表面が結露しているか否かを判断するため、ドラムカートリッジ内に温度センサを設ける必要はない。このため、装置のコストが高くなることを抑えられる。その他の構造及び作用は、上述の第1の実施形態と同様である。なお、本実施形態の場合、現像剤補給装置を省略することもできる。
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態について、図12を用いて説明する。なお、本実施形態は、調整モードを実行するタイミング、及び、カブリトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化を行う前の動作の点で、第1の実施形態と異なる。したがって、以下の説明では、第1の実施形態と重複する符号をそのまま使用し、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本発明の第3の実施形態について、図12を用いて説明する。なお、本実施形態は、調整モードを実行するタイミング、及び、カブリトナーを考慮したインダクタンスセンサの初期化を行う前の動作の点で、第1の実施形態と異なる。したがって、以下の説明では、第1の実施形態と重複する符号をそのまま使用し、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態では、CPU201は、交流電流測定回路104により検知した電流値が、環境センサ50により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、感光ドラム11及び現像装置を停止した状態で所定時間待機する。なお、感光ドラム11は停止せずに回転させて、クリーニング装置により表面の結露をとるようにしても良い。また、所定時間待機中に排気ファン37を作動させれば、待機時間を短くできる。所定時間待機後は、帯電条件の調整モードを実行すると共に、インダクタンスセンサの設定を初期設定とする初期化を実行する。
図12のS401では、第1の実施形態の図9のS101〜S106(S103を除く)と同様に、画像形成装置本体10Bの温度及びその温度における感光ドラム11と帯電ローラ12との間に流れる想定電流を取得する。また、S402では、図9のS107と同様に、交流電流値測定回路104により電流値を検知する。そして、S403で、図9のS108と同様に、検知した電流値と想定電流との差分が所定の電流値(例えば50μA)以下であるかを判定する。なお、本実施形態では、この段階で調整モードを実行していないため、実際の電流検知と想定電流での所定の電圧は、予め求めた値を使用する。例えば、画像形成装置本体10Bとの温度に応じて所定の電圧を決めておくようにしても良い。
差分が所定の電流値よりも大きい場合には、現像装置の現像スリーブ及び感光ドラム11の駆動を停止する(S404)。なお、この場合に、現像装置の現像スリーブ及びスクリュが同時に駆動される構成の場合、スクリュも停止するが、別駆動であれば、現像スリーブのみを駆動停止するようにしても良い。また、現像装置及び感光ドラムが停止状態であれば、その停止状態を維持する。この状態で所定時間(例えば5分)待機する(S405)。この所定時間は、感光ドラム11の表面の結露がなくなる時間とする。このような時間は、予め実験などにより求めておく。なお、差分に基づいて、この所定時間を可変にしても良い。この場合も、予め実験などにより差分電流と感光ドラム11の表面の結露がなくなるまでの時間との関係を求めておき、メモリ202に記憶しておく。
何れにしても所定時間経過後、帯電条件の調整モードを実行する(S406)。そして、インダクタンスセンサを初期設定のまま(例えばトナー濃度が8重量%として)初期化する(S407)。なお、S406とS407とのタイミングは逆であっても良い。
一方、S403で、差分が所定の電流値以下である場合には、感光ドラム11の表面に結露が生じている可能性が低いとして、感光ドラム11などを所定時間停止させることなく、調整モードを実行する(S406)。そして、インダクタンスセンサを初期設定のまま初期化する(S407)。
このような本実施形態の場合には、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流値が想定電流よりも大きい場合に、感光ドラム11に結露が生じていると予測する。そして、感光ドラム11及び現像装置を所定時間停止してから、調整モードを実行すると共に、インダクタンスセンサの初期化を行うようにしている。このため、ドラムカートリッジを装着した時に感光ドラム11の表面が結露していても、所定時間経過後に結露がなくなり、調整モードを実行してもカブリが生じることを抑制でき、インダクタンスセンサの初期化を正確に行える。この結果、以降の画像形成で画像濃度を適切に制御できる。また、帯電ローラ12と感光ドラム11との間に流れる電流値から感光ドラム11の表面が結露しているか否かを判断するため、ドラムカートリッジ内に温度センサを設ける必要はない。このため、装置のコストが高くなることを抑えられる。その他の構造及び作用は、上述の第1の実施形態と同様である。なお、本実施形態の場合も、現像剤補給装置を省略することもできる。
上述の第3の実施形態の場合、感光ドラムが結露している場合に、感光ドラムなどを所定時間停止させてから調整モードなどを実行するようにしている。但し、感光ドラムの表面温度が装置本体内の温度よりも高すぎる場合についても、同様に、感光ドラムなどを所定時間停止させてから調整モードなどを実行するようにしても良い。
なお、上述の各実施形態においては、感光ドラムの清掃部材を有する系について述べたが、感光ドラムの清掃部材を有さない、いわゆるクリーナレスにおいても本発明は適用できる。クリーナレスにおいて、清掃部材の代わりに高圧を印加する帯電補助部材を有する場合、帯電や転写からの感光体ドラムへの放電の影響に応じて帯電補助部材の設定値を調整すればよい。また、上述の各実施形態は、適宜組み合わせて実施可能である。また、調整モードについても、その他の方法により帯電条件を設定しても良い。
10Aa、10Ab、10Ac、10Ad・・・ドラムカートリッジ(カートリッジ)、10B・・・画像形成装置本体、11・・・感光ドラム(像担持体)、12・・・帯電ローラ(帯電部材)、14(14a、14b、14c、14d)・・・現像装置(現像手段)、14a1、14b1、14b1、14d1・・・現像容器、14a2、14b2、14c2、14d2・・・現像剤補給装置(トナー補給手段)、50・・・環境センサ(温度検知手段)、104・・・交流電流値測定回路(電流検知手段)、201・・・CPU(制御手段)
Claims (4)
- 画像形成装置本体と、
前記画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジと、を備え、
前記カートリッジは、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、トナーとキャリアとを収容する現像容器を有し、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、所定のトナー濃度に対して所定の信号値を出力するように初期設定され、前記現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた画像形成装置において、
前記画像形成装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段と、
前記帯電部材と前記像担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記現像容器にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着した後に、前記帯電部材により前記像担持体を帯電させて行う帯電条件の調整モードを実行すると共に、前記電流検知手段による検知を実行し、前記電流検知手段により検知した電流値が、前記温度検知手段により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、前記検知した電流値と前記想定電流との差分に応じた量のトナーを、前記トナー補給手段により前記現像容器に補給してから、前記トナー濃度検知手段の設定を前記初期設定とする初期化を実行する制御手段と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成装置本体と、
前記画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジと、を備え、
前記カートリッジは、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、トナーとキャリアとを収容する現像容器を有し、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、所定のトナー濃度に対して所定の信号値を出力するように初期設定され、前記現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた画像形成装置において、
前記画像形成装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段と、
前記帯電部材と前記像担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着した後に、前記帯電部材により前記像担持体を帯電させて行う帯電条件の調整モードを実行すると共に、前記電流検知手段による検知を実行し、前記電流検知手段により検知した電流値が、前記温度検知手段により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、前記検知した電流値と前記想定電流との差分に応じて、前記トナー濃度検知手段の前記初期設定を変更してから、前記トナー濃度検知手段の設定を変更後の初期設定とする初期化を実行する制御手段と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成装置本体と、
前記画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジと、を備え、
前記カートリッジは、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、トナーとキャリアとを収容する現像容器を有し、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、所定のトナー濃度に対して所定の信号値を出力するように初期設定され、前記現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた画像形成装置において、
前記画像形成装置本体の内部又は外部の温度を検知する温度検知手段と、
前記帯電部材と前記像担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記カートリッジを前記画像形成装置本体に装着した後に、前記電流検知手段による検知を実行し、前記電流検知手段により検知した電流値が、前記温度検知手段により検知した温度で流れる想定電流よりも大きい場合に、前記現像手段を停止した状態で所定時間待機してから、前記帯電部材により前記像担持体を帯電させて行う帯電条件の調整モードを実行すると共に、前記トナー濃度検知手段の設定を前記初期設定とする初期化を実行する制御手段と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記温度検知手段により検知した温度が所定温度よりも大きい場合に、前記電流検知手段による検知を実行する、
ことを特徴とする、請求項1ないし3のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012073133A JP2013205547A (ja) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012073133A JP2013205547A (ja) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013205547A true JP2013205547A (ja) | 2013-10-07 |
Family
ID=49524710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012073133A Pending JP2013205547A (ja) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 画像形成装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019078971A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置および画像形成装置のコンピュータにより実行されるプログラム |
JP2019211644A (ja) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置およびその制御方法 |
-
2012
- 2012-03-28 JP JP2012073133A patent/JP2013205547A/ja active Pending
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