JP2014174414A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置100は、感光体1と、帯電部材2と、印加手段101と、装置本体110内で空気の温度を検知する第1の温度検知手段30と、帯電部材2の表面の温度を検知する第2の温度検知手段31と、第1の温度検知手段30の検知結果と、第2の温度検知手段31の検知結果とを用いて、帯電部材2の内部の温度を予測する予測手段613と、予測手段613により予測された帯電部材2の内部の温度に応じて、印加手段101から帯電部材2に印加する電圧又は電流を決定する決定手段613と、を有する構成とする。
【選択図】図6
【解決手段】画像形成装置100は、感光体1と、帯電部材2と、印加手段101と、装置本体110内で空気の温度を検知する第1の温度検知手段30と、帯電部材2の表面の温度を検知する第2の温度検知手段31と、第1の温度検知手段30の検知結果と、第2の温度検知手段31の検知結果とを用いて、帯電部材2の内部の温度を予測する予測手段613と、予測手段613により予測された帯電部材2の内部の温度に応じて、印加手段101から帯電部材2に印加する電圧又は電流を決定する決定手段613と、を有する構成とする。
【選択図】図6
Description
本発明は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリ装置、又はこれらの複合機などの電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。
電子写真方式の画像形成装置では、電子写真感光体(感光体)の表面を帯電させる方式として、コロナ放電器などの非接触帯電方式に代わり、接触帯電方式が主流になりつつある。
この接触帯電方式では、感光体に接触又は近接させた帯電部材に所定の電圧値又は電流値とされる帯電バイアス(帯電電圧)を印加することによって、感光体と帯電部材との間の微小ニップ部において放電を起こすことにより、感光体の表面を帯電させる。
帯電部材には、ローラ状の帯電ローラやブレード状の帯電ブレードがあるが、特に帯電ローラは、長期にわたって感光体を安定して帯電させることができるという利点がある。
尚、上記帯電ローラなどの帯電部材は、被帯電体である感光体の表面に必ずしも接触している必要はない。帯電部材と感光体との間に、ギャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放電可能領域さえ確実に保証されれば、例えば数10μmの空隙(間隙)を有して非接触に近接配置されていてもよい。ここでは、帯電部材を被帯電体に接触又は近接させて、微小な空隙で発生する放電により被帯電体を帯電させる方式を接触又は近接帯電方式又は単に接触帯電方式と呼ぶ。
上記帯電ローラの中でも、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電材(半導電特性を有する材料)から成る弾性層を有する帯電ローラが、オゾン発生の抑制に効果的であることから広く採用されている。
しかし、例えば、上述のようなイオン導電材から成る弾性層を有する帯電ローラを用いた画像形成装置では、次のような問題が発生し易くなることがある。即ち、イオン導電材からなる弾性層を備えた帯電ローラは、特に、低温環境で長時間使用されない状態にあると、その電気抵抗値が上昇し易い。そのため、絶対値の大きい帯電バイアスを印加しても、感光体上に放電ムラなどの帯電不良が起こり、画像に斑点状のカブリが発生してしまうことがある。
上述のような問題は、特に低温で長時間放置された後に画像形成が実施された場合に発生することがある。より具体的には、週初めのオフィスにおける画像形成の実施時や、寒冷地における画像形成装置本体の設置作業の後の画像形成の実施時に、上述のような問題が発生することがある。
これに対し、帯電ローラの低温特性に応じて常温時よりも絶対値の大きい帯電バイアスを印加することで、画像不良を防止することが考えられる。又、加温シーケンスを実施することが考えられる。又、帯電ローラに帯電バイアスを印加してエージング動作を行い、該帯電ローラの電気抵抗値を低下させることが考えられる。このような方法により、上述のような帯電不良の発生を抑制することができる。
ここで、低温とは15℃以下の環境のことを指すものとする。
特許文献1では、帯電ローラの温度を間接的に検知することが提案されている。即ち、帯電ローラの周囲の空気(雰囲気)の温度の変化から、帯電ローラに流入した熱量を算出することで、帯電ローラの温度を予測する。そして、その予測した温度に応じた帯電バイアスを帯電ローラに印加する。これにより、低温時に発生する画像不良の発生を防止しようとしている。
しかしながら、上記従来の方法では、次のような場合に適正に帯電ローラの温度を予想できないことがある。
例えば、寒冷な場所に保管されていた帯電ローラ又は帯電ローラを含んだ画像形成ユニットが、内部が温まった画像形成装置本体に導入された場合などである。このような場合、帯電ローラの雰囲気の温度は温かいにもかかわらず、帯電ローラの内部は冷えていることがある。このように、帯電ローラの内部の温度と帯電ローラの雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境では、帯電ローラ自体の温度を精度よく予測できないため、帯電バイアスの制御を誤るおそれがある。
又、上述のように冷えた帯電ローラを温まっている画像形成装置本体に取り付けた場合に限らず、上記従来の方法では帯電ローラの初期温度が分からないために、帯電ローラの温度を精度よく予想できず、帯電バイアスの制御を誤るおそれがある。
このように、帯電ローラの雰囲気の温度を検知するだけでは、帯電ローラの内部の温度と雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境において、帯電ローラに印加する電圧又は電流を適正に制御できないことがある。又、帯電ローラの初期温度を仮定した制御では、帯電ローラに印加する電圧又は電流を適正に制御できないことがある。
従って、本発明の目的は、帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することのできる画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧又は電流を印加する印加手段と、装置本体内で空気の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記帯電部材の表面の温度を検知する第2の温度検知手段と、前記第1の温度検知手段の検知結果と、前記第2の温度検知手段の検知結果とを用いて、前記帯電部材の内部の温度を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された前記帯電部材の内部の温度に応じて、前記印加手段から前記帯電部材に印加する電圧又は電流を決定する決定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することができる。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例1
1.画像形成装置の全体構成
先ず、本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体的な構成について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置100の全体的な構成を示す模式的な断面図である。又、図2は、図1の画像形成装置100が備える画像形成部PY、PM、PC、PKの構成を示す模式的な断面図である。本実施例では、画像形成装置100は、電子写真方式によりフルカラー画像の形成が可能な、タンデム型中間転写方式、接触帯電方式、二成分接触現像方式を採用したカラー複写機である。
1.画像形成装置の全体構成
先ず、本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体的な構成について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置100の全体的な構成を示す模式的な断面図である。又、図2は、図1の画像形成装置100が備える画像形成部PY、PM、PC、PKの構成を示す模式的な断面図である。本実施例では、画像形成装置100は、電子写真方式によりフルカラー画像の形成が可能な、タンデム型中間転写方式、接触帯電方式、二成分接触現像方式を採用したカラー複写機である。
本実施例の画像形成装置100には、複数の画像形成部として4つの画像形成部(ステーション)PY、PM、PC、PKが画像送り方向に直列に並置されている。第1、第2、第3、第4の画像形成部PY、PM、PC、PKは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する。
次に、画像形成部について説明する。本実施例では、各画像形成部PY、PM、PC、PKの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kは省略して、総括的に説明する。
画像形成部Pは、像担持体としての回転可能な電子写真感光体である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、図示矢印R1方向に回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って次の各手段が設けられている。先ず、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ2である。次に、露光手段としての露光装置(レーザースキャナ)3である。次に、現像手段としての現像装置4である。次に、一次転写手段としてのローラ型の転写部材である一次転写ローラ7である。次に、クリーニング手段としてのクリーニング装置5である。又、画像形成部Pには、現像装置4にトナーを補給するためのトナー補給装置(トナーカートリッジ)6が取り付けられている。
又、各画像形成部Pの各感光ドラム1と対向するように、中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト8が配置されている。中間転写ベルト8は、複数の支持ローラとして駆動ローラ81、テンションローラ82、二次転写対向ローラ83に架け渡されており、駆動ローラ81によって図示矢印R2方向に回転駆動される。中間転写ベルト8の内周面側において、各感光ドラム1に対向する位置に上記一次転写ローラ7が配置されている。一次転写ローラ7は、中間転写ベルト8を介して感光ドラム1に押圧されており、中間転写ベルト8と感光ドラム1とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)N1が形成されている。又、中間転写ベルト8の外周面側において、二次転写対向ローラ83に対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の転写部材である二次転写ローラ9が配置されている。二次転写ローラ9は、中間転写ベルト8を介して二次転写対向ローラ83に押圧されており、二次転写ローラ9と中間転写ベルト8とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)N2が形成されている。
画像形成時には、図示矢印R1方向に回転駆動される感光ドラム1は、帯電ローラ2によって所定の極性(本実施例では負極性)、所定の電位に帯電させられる。このとき、帯電ローラ2には、印加手段としての帯電高圧電源101から帯電バイアス(帯電電圧)が印加される。帯電ローラ2や清掃部材22を含む帯電装置20の構成については後述して更に説明する。
帯電した感光ドラム1の表面は、露光装置3によって画像情報に応じたレーザー光が照射される。露光装置3は、図示しない光源装置及びポリゴンミラーを有し、光源装置から発せられたレーザー光を、ポリゴンミラーを回転して走査する。そして、その走査光の光束を複数の反射ミラーによって偏向し、fθレンズにより感光ドラム1の母線上に集光して露光する。これにより、感光ドラム1上に画像信号に応じた静電潜像(静電像)が形成される。
静電潜像が形成された感光ドラム1の表面は、現像装置4と対向する現像部に搬送される。そして、現像装置4が有する現像剤担持体としての現像スリーブ41に、印加手段としての現像高圧電源102から、現像バイアス(現像電圧)が印加される。これにより、現像スリーブ41と感光ドラム1の表面電位との電位差に応じて感光ドラム1上の静電潜像にトナーが供給され、静電潜像がトナーで現像されて、感光ドラム1上にトナー像が形成される。
本実施例では、感光ドラム1上の静電潜像を現像するトナーの意図された帯電極性(正規の帯電極性)は負極性である。又、本実施例では、現像スリーブ41には、現像高圧電源102から、直流電圧(現像DC電圧)と交流電圧(現像AC電圧)とを重畳した振動電圧である現像バイアスが印加される。より具体的には、−550Vの直流電圧と、周波数9.0kHz、ピーク間電圧Vpp=1.8kVの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像電圧と、感光ドラム1の表面に形成された静電潜像の電界によって静電潜像が反転現像される。即ち、一様に帯電させられた感光ドラム1上の露光によって電位の絶対値が低下させられた画像部(露光部)に、感光ドラム1の帯電極性(本実施例では負極性)と同極性に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像を現像する。
ここで、現像装置4には、非磁性トナーと磁性キャリアとが所定の混合比で混合された二成分現像剤が所定量充填されている。又、トナーカートリッジ6には、非磁性トナーが充填されており、現像装置4内からのトナーの使用量に応じて現像装置4へ補給が行なわれる。第1、第2、第3、第4の画像形成部PY、PM、PC、PKの各現像装置4、各トナーカートリッジ6には、トナーとしてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが収容されている。
現像装置4によって、感光ドラム1の表層に形成されたトナー像は、一次転写部N1において、一次転写ローラ7によって中間転写ベルト8上に一次転写される。このとき、一次転写ローラ7には、印加手段としての一次転写高圧電源103から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)の一次転写バイアス(一次転写電圧)が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部Pの各感光ドラム1上に形成されたトナー像が、各一次転写部N1において、中間転写ベルト8上に重ね合わせるようにして順次に一次転写される。
又、一次転写されずに感光ドラム1上に残留したトナー(一次転写残トナー)などは、クリーニング装置5により感光ドラム1上から除去されて回収される。
中間転写ベルト8上に転写されたトナー像は、二次転写部N2において、二次転写ローラ9によって転写材Sに二次転写される。このとき、二次転写ローラ9には、印加手段としての二次転写高圧電源(図示せず)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)の二次転写バイアス(二次転写電圧)が印加される。転写材Sは、転写材カセット10から送り出されて、レジストローラ11によって中間転写ベルト8上のトナー像と同期がとられて二次転写部N2に搬送される。
トナー像が転写された転写材Sは、定着手段としての定着装置12において加熱及び加圧される。これにより、転写材S上にトナー像が定着される。その後、転写材Sは、記録画像として画像形成装置100の装置本体110の外部に排出される。
又、中間転写ベルト8の進行方向において二次転写部N2の下流、且つ、第1の画像形成部PYの一次転写部N1Yの上流には、中間転写ベルトクリーニング装置13が常時当接されている。中間転写ベルト8の表面に付着したカブリトナーや二次転写されずに中間転写ベルト8上に残留したトナー(二次転写残トナー)などは、中間転写ベルトクリーニング装置13によって清掃される。
ここで、本実施例では、感光ドラム1としては、負帯電性の有機光導電体(OPC)感光体ドラムを使用した。図3は、感光ドラム1の層構成を示す。同図は、感光ドラム1を、その中心軸を含む平面で切ったときの縦断面図の一部を模式的に示す。図3中の下方が感光ドラム1の内側に対応し、上方が外側に対応する。本実施例では、感光ドラム1は、4層で構成されている。即ち、最も内側に配置されたアルミニウム製シリンダ(導電性ドラム基体)1aの表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層1bと、光電荷発生層1cと、電荷輸送層1dとの3層を順に塗り重ねた構成とされている。感光ドラム1は、その全体として、外径が30mmである。感光ドラム1は、駆動手段としての駆動モータ(図示せず)により、中心軸を中心に図中矢印R1方向に300mm/secのプロセススピード(周速度)で回転駆動される。アルミニウム製シリンダ1aは、電気的に接地されている。
2.帯電装置
次に、帯電装置について更に説明する。本実施例では、帯電装置20は、導電性ゴムを用いて形成された帯電ローラ2、及びその清掃部材22などを有する。
次に、帯電装置について更に説明する。本実施例では、帯電装置20は、導電性ゴムを用いて形成された帯電ローラ2、及びその清掃部材22などを有する。
接触帯電部材としての帯電ローラ2は、回転軸線方向である長手方向(感光ドラム1の中心軸に沿った方向)の長さが330mmである。図4は、帯電ローラ2の層構成を示す。同図は、帯電ローラ2を、その中心軸を含む平面で切ったときの縦断面図の一部を模式的に示す。図4中の下方が帯電ローラ2の内側に対応し、上方が外側に対応する。本実施例では、帯電ローラ2は、3層で構成されている。即ち、芯金(支持部材)2aの外周面に、基層2bと表層2cとの2層を内側から順次に積層した構成とされている。芯金2aは、直径6mmのステンレス丸棒で構成されており、長手方向長さは360mmである。基層2bは、帯電ローラ2の全体としての均一な電気抵抗を得るための導電層である。本実施例では、基層2bは、イオン導電粒子を分散させたエピクロロヒドリンゴムで構成されており、電気抵抗値は約1.6×105Ω、厚さは5.0mm、長手方向の長さは330mmである。表層2cは、感光ドラム1の回転に伴って感光ドラム1上でクリーニング装置5をすり抜けてくるトナーの外添剤などが付着し難いようにするコーティングがなされた保護層であり、厚さは10±5μmである。表層2cは、基層2bと同様に導電ゴム部材からなる。又、帯電ローラ2の外径は14mmである。帯電ローラ2の熱的特性は次の通りである。基層2b及び表層2cで構成されるゴム部2dの比熱はおよそ1600J/(Kg・K)であり、一方芯金(軸芯)2aであるステンレスの比熱は0.59J/(g・K)である。
又、帯電ローラ2の清掃部材22は、芯金の周りにウレタン等のスポンジ状の部材で形成された弾性層を有して構成されている。帯電ローラ2及び清掃部材22は、それぞれの芯金の両端部が、軸受部材23により回転自在に保持されている。帯電ローラ2の芯金と清掃部材22の芯金とは、軸受部材23によって一定の軸間距離が保たれている。又、その軸受部材23は、付勢手段としての押圧ばね21によって感光ドラム1に向かって付勢されている。これにより、帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面に対して所定の押圧力で圧接させられている。清掃部材22は、帯電ローラ2の回転に従動して回転し、クリーニング装置5を通過して帯電ローラ2の表面に付着したトナーやトナーの外添剤などを吸着したり、掃き散らしたりすることにより帯電ローラ2を清掃する。
又、帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転に従動して回転し、帯電ローラ2の芯金2aには、帯電高圧電源101により所定の条件の帯電バイアスが印加される。これにより、回転する感光ドラム1の表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例では、帯電ローラ2に印加する帯電バイアスは、直流電圧(帯電DC電圧)と交流電圧(帯電AC電圧)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、23℃、相対湿度50%の常温環境での画像形成時においては、−700Vの直流電圧と、周波数2.0kHz、ピーク間電圧Vpp=1.5kVの正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアスにより、感光ドラム1の表面は帯電ローラ2に印加した直流電圧と同じ−700V(暗電位Vd)に一様に帯電させられる。
尚、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも一つとは、画像形成ユニット(プロセスカートリッジ)として一体的に装置本体110に対して着脱可能とされていてよい。本実施例では、少なくとも帯電ローラ2、又は帯電ローラ2を含む画像形成ユニットが、装置本体110に対して着脱可能とされており、適宜交換できるようになっている。
3.温度検知手段
本実施例の画像形成装置100は、帯電ローラ2の温度に係る情報を取得するための温度検知手段として、第1の温度検知手段と、第2の温度検知手段と、を有する。第1の温度検知手段は、画像形成装置100の機内(装置本体内)、即ち、装置本体110の筐体の内部の空気の温度を検知する。特に、本実施例では、第1の温度検知手段は、帯電ローラ2の周囲の空気(雰囲気)の温度を検知する雰囲気温度検知手段である雰囲気温度センサ(雰囲気温度計)30(図2)とされる。又、第2の温度検知手段は、帯電ローラ2の表面温度を検知する表面温度検知手段である表面温度センサ(表面温度計)31(図2)とされる。
本実施例の画像形成装置100は、帯電ローラ2の温度に係る情報を取得するための温度検知手段として、第1の温度検知手段と、第2の温度検知手段と、を有する。第1の温度検知手段は、画像形成装置100の機内(装置本体内)、即ち、装置本体110の筐体の内部の空気の温度を検知する。特に、本実施例では、第1の温度検知手段は、帯電ローラ2の周囲の空気(雰囲気)の温度を検知する雰囲気温度検知手段である雰囲気温度センサ(雰囲気温度計)30(図2)とされる。又、第2の温度検知手段は、帯電ローラ2の表面温度を検知する表面温度検知手段である表面温度センサ(表面温度計)31(図2)とされる。
雰囲気温度センサ30は、帯電ローラ2の近傍に配置され、帯電ローラ2の雰囲気の温度を検知する。又、表面温度センサ31は、帯電ローラ2の表面の温度を非接触で検知する。より具体的には、本実施例では、表面温度センサ31として、赤外線センサを内蔵する放射温度センサを用いた。この表面温度センサ31は、帯電ローラ2から放射される赤外線放射エネルギーを赤外線センサで検出し、測定回路によって検出された赤外線放射エネルギーと所定の放射率とから帯電ローラ2の表面温度を検知する。
そして、本実施例の画像形成装置100は、雰囲気温度センサ30の検知結果と、表面温度センサ31の検知結果とを用いて、帯電ローラ2の内部の温度を予測する予測手段を有する。又、本実施例の画像形成装置100は、上記予測手段により予測された帯電ローラ2の内部の温度に応じて、帯電高圧電源101から帯電ローラ2に印加する電圧又は電流を決定する決定手段を有する。本実施例では、後述する制御回路613が、上記予測手段、上記決定手段の機能を有する。
本実施例では、上記予測手段は、雰囲気温度センサ30により検知された帯電ローラ2の雰囲気の温度の推移の情報と、表面温度センサ31により検知された帯電ローラ2の表面の温度の推移の情報と、を取得する。そして、上記予測手段は、帯電ローラ2の表面の温度の推移に対する帯電ローラ2の内部の温度の推移の遅延の程度に基づいて、帯電ローラ2の表面の温度と内部の温度との差分を求めることによって、帯電ローラ2の内部の温度を予測する。そして、上記決定手段は、上記予測手段によって予測された帯電ローラ2の内部の温度に応じて、帯電ローラ2に印加する電圧又は電流を決定する。本実施例では、上記予測された帯電ローラ2の内部の温度に応じて、画像形成時に帯電ローラ2に印加する帯電AC電圧のピーク間電圧値又はAC電流値を決定する。詳しくは後述するように、本実施例では、特に、上記予測された帯電ローラ2の内部の温度に応じて、画像形成時の帯電AC電圧のピーク間電圧又はAC電流値を決定する制御で帯電ローラ2に印加する帯電AC電圧のピーク間電圧又はAC電流値を決定する。そして、これにより、結局、上記予測された帯電ローラ2の内部の温度に応じて、画像形成時の帯電AC電圧のピーク間電圧又はAC電流値を決定する。
尚、本実施例では、帯電ローラ2の内部の温度とは、帯電ローラ2のゴム部2dにおける最低温度を指すものとする。典型的には、帯電ローラ2の内部の温度は、帯電ローラ2の回転軸線方向と直交する断面において芯金2aに隣接するゴム部2dの温度である。
4.制御態様
図5は、本実施例における帯電バイアスの制御態様を模式的に表したブロック図である。図5に示すように、本実施例では、画像形成装置100に設けられた制御手段としての制御回路613が、画像形成装置100の各部の動作を統括的に制御する。制御回路613は、制御の中心的素子であるCPU、記憶手段としてのROM、RAMなどを有する。CPUは、ROM、RAMに記憶されたプログラム、データに応じて、画像形成装置100の各部の制御を実行する。
図5は、本実施例における帯電バイアスの制御態様を模式的に表したブロック図である。図5に示すように、本実施例では、画像形成装置100に設けられた制御手段としての制御回路613が、画像形成装置100の各部の動作を統括的に制御する。制御回路613は、制御の中心的素子であるCPU、記憶手段としてのROM、RAMなどを有する。CPUは、ROM、RAMに記憶されたプログラム、データに応じて、画像形成装置100の各部の制御を実行する。
又、図5に示すように、帯電高圧電源101は、直流(DC)電源611と交流(AC)電源612とを有している。制御回路613は、上記帯電高圧電源101のDC電源611とAC電源612のオン/オフ、出力値などを制御する。又、画像形成装置100は、感光ドラム1を介して帯電ローラ2に流れる交流電流値を検知する電流検知手段としての電流計614を有する。電流計614から制御回路613に、検知された交流電流値に係る情報が入力される。又、帯電高圧電源101は、出力する交流電圧のピーク間電圧値を検知する電圧検知手段の機能を有し、その交流電圧のピーク間電圧値に係る情報を制御回路613に入力することができる。
本実施例では、雰囲気温度センサ30によって帯電ローラ2の雰囲気の温度の推移が検知される。又、表面温度センサ31によって帯電ローラ2の表面の温度の推移が検知される。そして、検知された雰囲気温度の推移及び表面温度の推移のデータは、制御回路613に送られる。そして、予測手段としての制御回路613は、このデータを処理して、帯電ローラ2の内部の温度を予測する。
又、決定手段としての制御回路613は、後述する画像形成時にAC電源612から帯電ローラ2に印加する帯電AC電圧を決定する制御を行う際に、AC電源612から帯電ローラ2に印加するAC電圧を決定する。画像形成時には、DC電源611から所定の帯電DC電圧が帯電ローラ2に対して出力される。それと共に、調整手段としての制御回路613の制御により、AC電源612から上記決定された適切な帯電AC電圧が帯電ローラ2に対して出力される。これにより、感光ドラム1の表面が所定の電位に帯電させられる。
尚、本実施例では、詳しくは後述するように、温度データの取得は、画像形成装置100の立ち上げ動作時や画像形成開始時などのタイミングで行われるものとする。
5.帯電ローラの内部温度の予測
前述のように、帯電ローラ2の雰囲気の温度は温まっていても、帯電ローラ2自体の温度がそれに追従していない場合がある。このような場合、帯電ローラ2の雰囲気の温度にのみ基づいて帯電バイアスを制御しようとすると、本来必要とされる低温に対応した帯電バイアスを印加することができずに、帯電バイアスの制御を誤ることがある。
前述のように、帯電ローラ2の雰囲気の温度は温まっていても、帯電ローラ2自体の温度がそれに追従していない場合がある。このような場合、帯電ローラ2の雰囲気の温度にのみ基づいて帯電バイアスを制御しようとすると、本来必要とされる低温に対応した帯電バイアスを印加することができずに、帯電バイアスの制御を誤ることがある。
本実施例の目的の一つは、帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することである。より詳細には、本実施例の目的の一つは、帯電ローラ2の内部の温度と帯電ローラ2の雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境であっても帯電バイアスを適正に制御することである。
次に、図7を参照して、帯電ローラ2の雰囲気温度と帯電ローラ2の表面温度と帯電ローラ2の内部温度との関係の典型的な態様(温度変化パターン)について説明する。
尚、本実施例では雰囲気温度センサ30の検知結果で代表される、装置本体110内の空気の温度としての帯電ローラ2の周囲の空気(雰囲気)の温度を、単に「雰囲気温度」ともいう。又、本実施例では表面温度センサ31の検知結果で代表される、帯電ローラ2の表面温度を、単に「表面温度」ともいう。又、本実施例では雰囲気温度センサ30の検知結果と表面温度センサ31の検知結果とを用いて予測された値で代表される、帯電ローラ2の内部の温度を、単に「内部温度」ともいう。又、本実施例では、温度推移は、所定期間における経過時間に対する温度変化、即ち、変化の割合(傾き)で代表される。
先ず、図7(a)に示すように、雰囲気温度の変化の割合が所定値未満であり、且つ、雰囲気温度が十分にゆっくりと上昇する場合について考える。このとき、図7(a)に示すように、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との間に実質的な差がなく、雰囲気温度と表面温度と内部温度とに実質的な差がないと評価できる場合がある。例えば、比較的高い温度の環境下に放置された状態から、画像形成装置100の電源がONとされて、定着装置12の排熱などによってより高い一定温度までゆっくりと雰囲気温度、表面温度及び内部温度が上昇する場合などである。
次に、図7(b)に示すように、雰囲気温度の変化の割合が上記所定値以上であり、雰囲気温度が急激に上昇する場合について考える。このとき、図7(b)に示すように、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との間に実質的な差がなく、雰囲気温度と表面温度とには実質的な差がないと評価できても、内部温度の変化に遅延が生じる場合がある。例えば、比較的低い温度の環境下に放置された状態から、画像形成装置100の電源がONとされて、定着装置12の排熱などによって一定温度まで急激に雰囲気温度が上昇する場合などである。この内部温度の変化の遅延の程度は、表面温度(又は雰囲気温度)の変化の割合毎に、帯電ローラ2の構成要素の比熱などに応じて決まるものであり、実験又は計算により予め求めることができる。尚、図7(b)の場合において、表面温度(又は雰囲気温度)の変化の割合が十分に小さくなったときには、図7(a)の場合と同様に考えることができる。
次に、図7(c)に示すように、雰囲気温度の変化の割合が上記所定値未満であり、且つ、雰囲気温度がほとんど変化しない場合について考える。このとき、図7(c)に示すように、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合とに差が生じ、且つ、内部温度の変化に遅延が生じる場合がある。例えば、ほぼ一定温度まで十分に温まった装置本体110内に、冷えた帯電ローラ2が導入された場合などである。この遅延の程度もまた、表面温度の変化の割合(或いは雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との差分)毎に、帯電ローラ2の構成要素の比熱などに応じて決まるものであり、実験又は計算により予め求めておくことができる。この場合、雰囲気温度の変化の割合よりも、表面温度の変化の割合の方が大きい。
このように、雰囲気温度の推移に係る情報と表面温度の推移に係る情報とを取得して、上述のような温度変化パターンを判断することができる。即ち、上述の例では、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との差分が所定値よりも小さい場合は図7(a)、(b)に示すような温度変化パターンを示し、該所定値以上の場合は図7(c)に示すような温度変化パターンを示すと判断できる。そして、温度変化パターン毎に予め求められている、表面温度の変化の割合(或いは雰囲気温度と表面温度との変化の割合の差分)に応じた表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延の程度から、表面温度と内部温度との差分を求めることができる。これにより、内部温度を予測することができる。
図8は、本実施例における帯電ローラ2の内部の温度を予測するより具体的な手順の一例を示すフロー図である。
制御回路613は、内部温度を予測する制御を開始すると、雰囲気温度センサ30の検知結果から、所定期間における雰囲気温度の変化を求める(S201)。又、制御回路613は、表面温度センサ31の検知結果から、上記所定期間における表面温度の変化を求める(S202)。
尚、温度推移を測定する所定期間(始期t1から終期t2までの時間)は、通常1分〜15分程度であり、好ましくは3分〜10分、典型的には5分である。
次に、制御回路613は、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合を求め、その差分(絶対値)を予めROMに記憶されている所定値と比較して、温度変化パターンを判断する(S203)。雰囲気温度と表面温度との変化の割合の差分が所定値未満の場合は、第1の温度変化パターン(図7(a)、(b))であると判断し、該所定値以上の場合は第2の温度変化パターン(図7(c))であると判断する。
次に、制御回路613は、判断した温度変化パターンに応じて、予めROMに記憶されているテーブル情報を参照して、表面温度と内部温度との差分を求める(S204)。
例えば、第1の温度変化パターンの場合、下記表1のようなテーブルから表面温度と内部温度との差分が求められ、この差分は、表面温度の変化の割合が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。
又、第2の温度変化パターンの場合、下記表2のようなテーブルから表面温度と内部温度との差分が求められ、この差分は、表面温度の変化の割合(或いは雰囲気温度と表面温度との変化の割合の差分)が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。
次に、制御回路613は、上記所定期間の終点(時刻t2)における表面温度センサ31の検知結果を現在の表面温度として、この現在の表面温度から上記求められた差分を差し引くことで、現在の帯電ローラ2の内部温度の予測値を求める(S205)。
このように、実験的に得られた帯電ローラ2の表層の温度と帯電ローラ2の内部の温度との推移に基づいて、帯電ローラ2の内部温度を予想することができる。本実施例では、予め求めておいた内部温度の変化の遅延に係る情報から帯電ローラ2の内部温度を予測する。即ち、本実施例では、帯電ローラ2の表層の温度と画像形成装置100の機内の雰囲気温度とを比較することで、例えば、冷えた帯電ローラ2が画像形成装置100に投入された場合などを検知し、帯電ローラ2の温度に応じた制御を実施することができる。
尚、ここでは、温度の推移に係る情報として、温度変化の割合を用いたが、これに限定されるものではない。温度の経時変化の異同を示す任意の情報を代わりに用いることができる。例えば、所定時間における温度変化を検知するのであれば、当該変化量をもって、上述の変化の割合に代えることができる。
又、温度変化のパターンは、上記典型例に限定されるものではなく、内部温度の所望の予測精度などに応じて、適宜予め求められたより多くの又はより少ない温度変化パターンに応じて、帯電ローラの内部温度を予測するようにしてもよい。
6.帯電ローラの内部温度の計算
上述のように、帯電ローラ2の内部温度は、予め求められている表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延を示す情報から、内部温度を予測することができる。上述のように、この内部温度の変化の遅延の程度は、帯電ローラ2の構成要素の比熱などに応じて予め実験又は計算で求めることができる。
上述のように、帯電ローラ2の内部温度は、予め求められている表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延を示す情報から、内部温度を予測することができる。上述のように、この内部温度の変化の遅延の程度は、帯電ローラ2の構成要素の比熱などに応じて予め実験又は計算で求めることができる。
一方、上述のように予め内部温度の変化の遅延の程度を予め求めておく代わりに、雰囲気温度の推移と表面温度の推移の検知結果から内部温度を計算により予測することもできる。
次に、帯電ローラ2の内部の温度の計算方法について説明する。
雰囲気温度センサ30によって検知された雰囲気温度の変化に基づいて算出される、ある時刻tにおいて帯電ローラ2の周辺の空気(雰囲気)から帯電ローラ2の表面に流入する熱量をQa(t)とする。又、表面温度センサ31によって検知された表面温度の変化に基づいて算出される、ある時刻tにおける帯電ローラ2の表面の熱量をQs(t)とする。又、ある時刻tにおいて帯電ローラ2の内部から帯電ローラ2の表面に流入する熱量をQb(t)とする。
そして、例えば帯電ローラ2の表面の温度は帯電ローラ2の雰囲気の温度と近いが、帯電ローラ2の内部の温度が冷たいような場合を判別することが可能となる。
ここで、前述のように、本実施例では、帯電ローラ2の内部の温度とは、帯電ローラ2のゴム部における最低温度を指すものとする。典型的には、帯電ローラ2の内部の温度は、帯電ローラ2の回転軸線方向と直交する断面において芯金2aに隣接するゴム部2dの温度である。
図9は、本実施例における帯電ローラ2の内部の温度を算出するより具体的な手順の一例を示すフロー図である。
制御回路613は、画像形成装置100が起動し、帯電ローラ2の内部の温度を算出する制御を開始すると、帯電ローラ2の近傍に配設された雰囲気温度センサ30により検知された雰囲気温度の時間変化ΔTa(t2−t1)を取得する(S301)。次に、同様にして、制御回路613は、帯電ローラ2の近傍に配設された表面温度センサ31により検知された表面温度の時間変化ΔTs(t2−t1)を取得する(S302)。ここで、雰囲気温度センサ30と表面温度センサ31が温度データを取得する時刻t1、t2は任意に決められる。前述のように、温度推移を測定する所定期間(t2−t1)は、通常1分〜15分程度であり、好ましくは3分〜10分、典型的には5分である。
次に、制御回路613は、得られたΔTa(t2−t1)に基づいて、帯電ローラ2の表面に外部から流入した熱量、
を算出する(S303)。
同様に、制御回路613は、得られたΔTs(t2−t1)から、帯電ローラ2の表面の熱量変化、
を算出することができる(S304)。
そして、制御回路613は、以上の結果に基づいて、次式、
から、帯電ローラ2の表面に対して帯電ローラ2の内側から流入した熱量、
を算出することができる(S305)。
これに対し、制御回路613は、帯電ローラ2の比熱Ck(r)を用いて、帯電ローラ2の直径rの位置における熱量変化、
を算出することができる(S306)。こうして得られた結果に対し、制御回路613は、熱量と温度の変換式を適用することによって、帯電ローラ2の半径rの位置における温度変化ΔTb(r,t2−t1)を算出することができる(S307)。本実施例では、芯金2aに隣接するゴム部2dである半径3mmの位置における温度変化を算出するものとする。即ち、表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延の程度を計算により求めることができる。そして、この結果から、制御回路613は、帯電ローラ2の上記半径rの位置における温度自体を算出(予測)することができる(S308)。
7.放電電流制御
7−1.概要
次に、本実施例において画像形成時に帯電ローラ2に印加する帯電AC電圧の決定手順について説明する。本実施例では、以下に説明するような放電電流制御により、画像形成時の帯電バイアスの帯電AC電圧を制御する。
7−1.概要
次に、本実施例において画像形成時に帯電ローラ2に印加する帯電AC電圧の決定手順について説明する。本実施例では、以下に説明するような放電電流制御により、画像形成時の帯電バイアスの帯電AC電圧を制御する。
帯電ローラ2にAC電源612から一定のAC電圧が印加された際に、電流計614で検知されたAC電流値に基づいて、帯電ローラ2の電流電圧特性(以下、「VI特性」ともいう。)を得ることができる。このVI特性に所定の数値計算を加えることにより、予め決められた放電量テーブルを満たす帯電バイアスのAC成分の出力を決定することができる。そして、画像形成時には、別途定められた帯電バイアスのDC成分の出力に対して、上記決定された帯電バイアスのAC成分の出力が重畳されて、帯電ローラ2に印加される。
7−2.放電電流制御の原理
ここで、画像形成時の帯電バイアスの帯電AC電圧を決定するための放電電流制御の原理について説明する。
ここで、画像形成時の帯電バイアスの帯電AC電圧を決定するための放電電流制御の原理について説明する。
先ず、帯電部材に直流電圧を印加した時の感光体への放電開始電圧をVthとする。
図10に示すように、帯電AC電圧のピーク間電圧Vppに対して、帯電AC電圧の印加により流れる帯電AC電流Iacは、放電開始電圧Vthの2倍未満の未放電領域(非放電域)で線形の関係にある。ここで、放電開始電圧Vthの2倍(Vth×2)のピーク間電圧を「放電開始点」ともいう。そして、Vth×2以上の放電領域(放電域)では帯電AC電圧のピーク間電圧Vppが増加するにつれて徐々に直線から帯電AC電流Iaが増加する方向にずれる。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△Iacであると考えられる。
ここで、Vth×2未満の未放電領域における帯電AC電圧のピーク間電圧Vppに対する帯電AC電流Iacの比をαとする。このとき、Vth×2以上の放電領域における、放電による電流以外の、感光体と帯電部材との接触部へ流れる電流(以下「ニップ電流」ともいう。)などのAC電流は、α・Vppとなる。そこで、Vth×2以上の放電領域において測定される帯電AC電流Iacと、上記α・Vppとの差分である、下記式Iから算出される△Iacを、帯電AC電圧の印加による放電の量を代用的に示す「放電電流量」と定義する。
△Iac=Iac−α・Vpp ・・・式I
△Iac=Iac−α・Vpp ・・・式I
放電電流制御では、所望の放電電流量をDとしたときに、この放電電流量Dとなる帯電AC電圧のピーク間電圧を、決定手段としての制御回路613が決定する。
尚、制御回路613は、非画像形成時に、画像形成時の帯電工程における帯電ローラ2に対する帯電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。非画像形成時としては、次のものが挙げられる。画像形成装置の電源投入時やスリープモードからの復帰時などの定着温度の立ち上げなどのための所定の準備動作が実行される初期回転動作(前多回転工程)がある。又、画像形成信号が入力されてから実際に画像情報に応じた画像を書き出すまでに所定の準備動作が実行される印字準備回転動作(前回転工程)がある。又、連続画像形成時の転写材と転写材との間に対応する紙間工程時がある。又、画像形成が終了した後に所定の整理動作(準備動作)が実行される後回転工程時がある。
先ず、図11に示すように、制御回路613は、帯電高圧電源101を制御して、帯電ローラ2に、帯電AC電圧として、放電領域のピーク間電圧Vppを3点、未放電領域のピーク間電圧Vppを3点、順次に印加する。そして、各ピーク間電圧の印加時に感光ドラム1を介して帯電ローラ2に流れるAC電流値Iacが、電流計614で測定されて、制御回路613に入力される。
次に、図12に示すように、制御回路613は、測定された放電領域、未放電領域の各3点の電流値から、最小二乗法を用いて、放電領域、未放電領域の帯電AC電圧のピーク間電圧と帯電AC電流との関係をそれぞれ直線近似する。これにより、下記式II、式IIIをそれぞれ算出する。
放電領域の近似直線:Yα=αXα+A ・・・式II
未放電領域の近似直線:Yβ=βXβ+B ・・・式III
放電領域の近似直線:Yα=αXα+A ・・・式II
未放電領域の近似直線:Yβ=βXβ+B ・・・式III
その後、制御回路613は、上記式IIの放電領域の近似直線Yαと上記式IIIの未放電領域の近似直線Yβとの差分が放電電流量Dとなる帯電AC電圧のピーク間電圧Vppを、下記式IVによって決定する。
Vpp=(D−A+B)/(α−β) ・・・式IV
Vpp=(D−A+B)/(α−β) ・・・式IV
ここで、式IVは、次のように誘導される。上記式IIの放電領域の近似直線と上記式IIIの未放電領域の近似直線との差分が放電電流量Dであるので、
Yα−Yβ=(αXα+A)−(βXβ+B)=D
となる。
Yα−Yβ=(αXα+A)−(βXβ+B)=D
となる。
今、DとなるXの値を探しており、その点をVppとすると、
(αVpp+A)−(βVpp+B)=D
よって、
Vpp=(D−A+B)/(α−β)
となる。
(αVpp+A)−(βVpp+B)=D
よって、
Vpp=(D−A+B)/(α−β)
となる。
そして、制御回路613は、画像形成時には、帯電ローラ2に印加する帯電AC電圧のピーク間電圧Vppを上記式IVで求めた値に切り替えて、定電圧制御する。
尚、上述では、放電領域、未放電領域において、それぞれ3点の帯電AC電圧値と帯電AC電流値とのデータから、近似直線を求めた。但し、当業者には明らかなように、放電領域では、少なくとも2点以上のデータから近似直線を求めることができる。又、未放電領域では、ゼロ点と少なくとも1点以上のデータから近似直線を求めることができる(この場合Yβ=βXβ)。
又、以上では、必要な放電電流量に対して、必要な帯電AC電圧のピーク間電圧を算出し、その帯電AC電圧値で定電圧制御する方法を説明した。本実施例では、この方法を用いる。これに対して、必要な放電電流量に対して、必要な帯電AC電流値を算出し、その帯電AC電流値で定電流制御することもできる。この場合の制御の原理を次に説明する。
先ず、図13に示すように、制御回路613は、帯電高圧電源20を制御して、帯電ローラ2に、帯電AC電流として、放電領域のAC電流Iacを3点、未放電領域のAC電流Iacを3点、順次に印加する。そして、電流検出装置120によって各帯電AC電流が得られている時に帯電高圧電源20が出力している帯電AC電圧のピーク間電圧を測定する。
次に、図14に示すように、制御回路613は、測定された放電領域、未放電領域の各3点の電圧値から、最小二乗法を用いて放電領域、未放電領域の帯電AC電圧のピーク間電圧と帯電AC電流値との関係をそれぞれ直線近似する。これにより、下記式II、式IIIをそれぞれ算出する。
放電領域の近似直線:Yα=αXα+A ・・・式II
未放電領域の近似直線:Yβ=βXβ+B ・・・式III
放電領域の近似直線:Yα=αXα+A ・・・式II
未放電領域の近似直線:Yβ=βXβ+B ・・・式III
その後、制御回路613は、上記式IIの放電領域の近似直線Yαと上記式IIIの未放電領域の近似直線Yβとの差分が放電電流量Dとなる帯電AC電流値Iacを、下記式VIIIによって決定する。
即ち、上記差分が放電電流量Dとなる帯電AC電流値をIac1とし、そのときの帯電AC電圧のピーク間電圧をVppとすると、上記式IIと上記式IIIは、
Iac1=αVpp+A ・・・式V
Iac2=βVpp+B ・・・式VI
となる。
Iac1=αVpp+A ・・・式V
Iac2=βVpp+B ・・・式VI
となる。
ここで、Iac2は未放電領域の近似直線YβでのVppとなるAC電流値である。又、下記式VIIが成り立つ。
Iac1=Iac2+D ・・・式VII
従って、式V、式VI、式VIIから、上記差分が放電電流量Dとなる帯電AC電流値Iacは、下記式VIIIで決定される。
Iac=(αD+αB−βA)/(α−β) ・・・式VIII
Iac1=Iac2+D ・・・式VII
従って、式V、式VI、式VIIから、上記差分が放電電流量Dとなる帯電AC電流値Iacは、下記式VIIIで決定される。
Iac=(αD+αB−βA)/(α−β) ・・・式VIII
そして、制御回路613は、画像形成時には、帯電ローラ2に流れる帯電AC電流値が上記式VIIIで求めた値になるように切り替えて、定電流制御する。
尚、上述では、放電領域、未放電領域において、それぞれ3点の帯電AC電圧値と帯電AC電流値とのデータから、近似直線を求めた。但し、当業者には明らかなように、放電領域では、少なくとも2点以上のデータから近似直線を求めることができる。又、未放電領域では、ゼロ点と少なくとも1点以上のデータから近似直線を求めることができる(この場合Yβ=βXβ)。
7−3.本実施例における放電電流制御の具体例
本実施例では、放電電流制御において、VI特性に加える数値計算は、具体的には次のように実施する。先ず、放電を起こさない程度のAC電圧である未放電領域(非放電域)のAC電圧を帯電ローラ2に印加し、その際のVI特性を得る。即ち、複数点の未放電領域でのサンプリングAC電圧Vppに対する電流出力の結果に基づいて、近似直線を算出する。同様に放電が発生するAC電圧である放電領域(放電域)のAC電圧を帯電ローラ2に印加し、その際のVI特性を得る。即ち、複数点の放電領域でのサンプリングAC電圧Vppに対する電流出力の結果に基づいて近似直線を算出する。そして、放電領域について得られた近似直線に、未放電域について得られた近似直線を重ね合わせた時、その差分が帯電ローラ2と感光ドラム1との間に生じた放電量に相当する。
本実施例では、放電電流制御において、VI特性に加える数値計算は、具体的には次のように実施する。先ず、放電を起こさない程度のAC電圧である未放電領域(非放電域)のAC電圧を帯電ローラ2に印加し、その際のVI特性を得る。即ち、複数点の未放電領域でのサンプリングAC電圧Vppに対する電流出力の結果に基づいて、近似直線を算出する。同様に放電が発生するAC電圧である放電領域(放電域)のAC電圧を帯電ローラ2に印加し、その際のVI特性を得る。即ち、複数点の放電領域でのサンプリングAC電圧Vppに対する電流出力の結果に基づいて近似直線を算出する。そして、放電領域について得られた近似直線に、未放電域について得られた近似直線を重ね合わせた時、その差分が帯電ローラ2と感光ドラム1との間に生じた放電量に相当する。
本実施例では、未放電領域のサンプリングAC電圧VppをAC[1]’、AC[2]’、AC[3]’、該AC電圧印加時に検知されたAC電流値をIac[1]’、Iac[2]’、Iac[3]’とする。この時、未放電域の直線近似の傾きβ、及びその切片Bは、それぞれ下記式(1)、(2)のように表わされる。
又、放電域サンプリング電圧VppをAC[1]、AC[2]、AC[3]、該AC電圧印加時に検知されたAC電流値をIac[1]、Iac[2]、Iac[3]とする。この時、放電域の直線近似の傾きα、及びその切片Aは、それぞれ下記式(3)、(4)のように表わされる。
ここで、所望の放電量をDとしたとき、Dを満たすVppは上記式(1)、(2)、及び(3)、(4)から構成される直線近似の差分によって、上記式IVと同様の下記式により求めることができる。Dは温度や雰囲気中の水分量によっても変動する量である。
未放電域のサンプリング点(AC[1]’,AC[2]’,AC[3]’)及び放電域のサンプリング点(AC[1],AC[2],AC[3])は、温度を基準として下記表3、表4のように定めた。
又、同様に放電量目標値Dについても、温度を基準として下記表5のように定めた。
8.帯電バイアス決定制御
次に、図6を参照して、本実施例における帯電バイアスを決定する制御の手順の一例について説明する。
次に、図6を参照して、本実施例における帯電バイアスを決定する制御の手順の一例について説明する。
8−1.メイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後
先ず、画像形成装置100のメイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後のフローについて説明する。画像形成装置100のメイン電源がオフされている場合と同様に、スリープモード中にも、画像形成装置100の制御回路613を除く各部への通電がオフされ、画像形成装置100の内部は冷えた状態にある。
先ず、画像形成装置100のメイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後のフローについて説明する。画像形成装置100のメイン電源がオフされている場合と同様に、スリープモード中にも、画像形成装置100の制御回路613を除く各部への通電がオフされ、画像形成装置100の内部は冷えた状態にある。
画像形成装置100のメイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後には、制御回路613のRAMに温度推移のデータが残されていない。従って、制御回路613は、メイン電源オンの直後又はスリープ復帰直後であると判断すると(S101)、立ち上げ動作を開始させる(S102)。立ち上げ動作では、画像形成装置100の各モジュールの起動、温度の立ち上げ(ウォーミング)が行なわれ、本実施例では3〜5分を要する。
次に、制御回路613は、先ず、当該時点における表面温度センサ31による温度の測定データを取得する(S103)。
次に、制御回路613は、測定された帯電ローラ2の表面の温度が所定値としての15℃以下であるか否かを判断する(S104)。そして、制御回路613は、帯電ローラ2の表面の温度が15℃以下の低温であると判断した場合は、低温用制御テーブルを読み出して放電電流制御を実施させ(S105)、次の動作に備える。
又、制御回路613は、S104において帯電ローラ2の表面の温度が15℃以下の低温ではないと判断した場合は、雰囲気温度センサ30による温度推移の測定データと表面温度センサ31による温度推移の測定データを取得する(S106)。表面温度センサ31の測定データが15℃以下でない場合でも、帯電ローラ2の表面だけが雰囲気温度になじんでいて、帯電ローラ2の内部がまだ冷たい状態である可能性があるからである。そして、制御回路613は、測定された温度推移の測定データから、帯電ローラ2の内部の温度を算出(予測)する(S107)。S106とS107とに対応する、帯電ローラ2の内部の温度を算出するためのより具体的な手順は、図8又は図9を参照して説明したとおりにすればよい。
次に、制御回路613は、算出された帯電ローラ2の内部の温度が15℃以下であるか否かを判断する(S108)。そして、制御回路613は、帯電ローラ2の内部の温度が15℃以下の低温であると判断した場合は、低温用制御テーブルを読み出して放電電流制御を実施させ(S105)、次の動作に備える。
一方、制御回路613は、S108において帯電ローラ2の内部の温度が15℃以下ではないと判断した場合は、常温用制御テーブルを読み出して放電電流制御を実施させ(S109)、次の動作に備える。
8−2.通紙中又は待機状態
次に、通紙中(紙間)又は画像形成装置100のメイン電源がオンされた状態で画像形成開始指示を待っている待機状態でのフローについて説明する。
次に、通紙中(紙間)又は画像形成装置100のメイン電源がオンされた状態で画像形成開始指示を待っている待機状態でのフローについて説明する。
通紙中又は待機状態の場合には(S110)、立ち上げ動作は必要ないため、制御回路613は、先ず、表面温度センサ31による温度の測定データを取得する(S103)。その後の動作は、上記8−1.の場合と同様である。
尚、本実施例のように、帯電ローラ2の内部の温度を算出(予測)する場合を限定することで温度推移を測定する時間を省略して制御時間の短縮を図ることができるが、所望により放電電流制御を行う際には常に帯電ローラ2の内部の温度を算出(予測)してもよい。又、上述のフローでは、理解を容易とするために、低温用制御テーブル、常温用制御テーブルを用いるものとした。この場合の低温用制御テーブルは、例えば表3、表4、表5における15℃以下の任意の温度の各設定値を指定するテーブルとすることができる。又、この場合の常温用制御テーブルは、例えば表3、表4、表5における15℃を超える任意の温度の各設定値を指定するテーブルとすることができる。但し、例えば表3、表4、表5における該当する帯電ローラ2の表面温度又は内部温度の各設定値を読み出して使用することができ、これにより放電電流制御の精度は向上する。即ち、測定された表面温度が15℃以下の場合は、その測定された表面温度に対応する設定値を表3、表4、表5から読み出して使用すればよい。又、測定された表面温度が15℃を超える場合は、算出された内部温度に対応する設定値を表3、表4、表5から読み出して使用すればよい。
9.効果
以上のように、本実施例によれば、帯電ローラ2の表面温度の変化によって帯電ローラ2の状態変化を検知する。これにより、例えば画像形成装置100の外部から内部に、温度の異なる帯電ローラ2又は帯電ローラ2を含んだ画像形成ユニットが導入されたような場合でも、適正に放電電流制御を実施することが可能となる。次に、本実施例の効果を確認した結果について説明する。
以上のように、本実施例によれば、帯電ローラ2の表面温度の変化によって帯電ローラ2の状態変化を検知する。これにより、例えば画像形成装置100の外部から内部に、温度の異なる帯電ローラ2又は帯電ローラ2を含んだ画像形成ユニットが導入されたような場合でも、適正に放電電流制御を実施することが可能となる。次に、本実施例の効果を確認した結果について説明する。
本実施例の効果を示す具体例として、帯電ローラ2の雰囲気温度が25℃の画像形成装置100の装置本体の内部(機内)に、内部の温度が5℃の帯電ローラ2を含んだ画像形成ユニットを導入する。この場合に、本実施例に従う実験(1)では帯電ローラ2の内部の温度を基準として、比較例としての実験(2)では帯電ローラ2の雰囲気温度を基準として、放電電流制御を実施した。
表6に、実験(1)、実験(2)でそれぞれ帯電ローラ2の内部の温度、雰囲気の温度を基準として表3〜表5から各種設定値を選んだ場合の放電電流制御の結果である近似直線の傾き、切片、Vpp及び画像の状態を示した。又、実際のデータ(サンプリングAC電圧、検知AC電流)を表7及び図15に示した。
本実施例に従う実験(1)では、帯電ローラ2の雰囲気の温度が25℃、帯電ローラ2の内部の温度が5℃の状態で、帯電ローラ2の内部の温度5℃に対応するサンプリングAC電圧で放電電流制御を実施した。その制御結果である画像形成時の帯電AC電圧のピーク間電圧値Vppは2,300Vppであった。そして、決定された帯電AC電圧のピーク間電圧値を用いて形成した画像は良好であった。
これに対し、比較例としての実験(2)では、帯電ローラ2の雰囲気の温度が25℃、帯電ローラ2の内部の温度が5℃の状態で、雰囲気の温度25℃に対応するサンプリングAC電圧で放電電流制御を実施した。そのため、放電領域として設定したサンプリングAC電圧において、放電が起こらない領域のデータを取得してしまい、所望の放電量Dを満たす制御結果が得られなかった。通常、このような場合には、エラーを返すか、環境別に予め指定された充分に大きいバイアスを印加して、画像不良の発生を防止するが、放電量が多すぎて、ブレードのメクレやビビリの原因になるなどの弊害が生じてしまうことがある。
以上、本実施例によれば、帯電ローラ2の雰囲気の温度と帯電ローラ2の表面の温度の測定データに基づいて帯電ローラ2の内部の温度を予測する。これにより、より精度良く帯電ローラ2自体の温度を予測して、帯電ローラ2に印加する電圧又は電流を適正に制御することができる。即ち、本実施例によれば、前述のように帯電ローラ2の雰囲気の温度を検知するだけでは、帯電ローラ2の内部の温度と雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境において、帯電ローラ2に印加する電圧又は電流を適正に制御することができる。
1 感光ドラム(感光体)
2 帯電ローラ(帯電部材)
30 雰囲気温度センサ(第1の温度検知手段)
31 表面温度センサ(第2の温度検知手段)
100 画像形成装置
613 制御回路
614 電流計(電流検知手段)
2 帯電ローラ(帯電部材)
30 雰囲気温度センサ(第1の温度検知手段)
31 表面温度センサ(第2の温度検知手段)
100 画像形成装置
613 制御回路
614 電流計(電流検知手段)
Claims (6)
- 感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧又は電流を印加する印加手段と、
装置本体内で空気の温度を検知する第1の温度検知手段と、
前記帯電部材の表面の温度を検知する第2の温度検知手段と、
前記第1の温度検知手段の検知結果と、前記第2の温度検知手段の検知結果とを用いて、前記帯電部材の内部の温度を予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記帯電部材の内部の温度に応じて、前記印加手段から前記帯電部材に印加する電圧又は電流を決定する決定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記予測手段は、所定期間における前記第1の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報と、前記所定期間における前記第2の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報とに基づいて、前記帯電部材の表面の温度の変化に対する前記帯電部材の内部の温度の変化の遅延による前記帯電部材の表面の温度と内部の温度との差分を求めることによって、前記帯電部材の内部の温度を予測することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記予測手段は、所定期間における前記第1の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報から求められる前記帯電部材の外部から前記帯電部材の表面へ流入した熱量と、前記所定期間における前記第2の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報から求められる前記帯電部材の表面における熱量変化との差分から、前記帯電部材の内部から前記帯電部材の表面に流入した熱量を算出することに基づいて、前記帯電部材の内部の温度を予測することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記第1の温度検知手段は、前記帯電部材の周囲の空気の温度を検知することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第2の温度検知手段は、前記帯電部材の表面の温度を非接触で検知することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 更に、
前記印加手段から前記帯電部材に所定の電圧を印加した際に前記帯電部材に流れる電流値又は前記帯電部材に所定の電流を印加した際に前記印加手段が出力する電圧値を検知する検知手段と、
前記印加手段から前記帯電部材に前記所定の電圧又は前記所定の電流を印加した時に前記検知手段によって検知された電流値又は電圧値を用いて、画像形成時に所定の放電電流量を得るために前記印加手段から前記帯電部材に印加する電圧値又は電流値を調整する調整手段と、
を有し、
前記決定手段は、前記調整手段が前記印加手段に印加させる前記所定の電圧又は前記所定の電流を、前記予測手段により予測された前記帯電部材の内部の温度に応じて決定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013048505A JP2014174414A (ja) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | 画像形成装置 |
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JP2014174414A true JP2014174414A (ja) | 2014-09-22 |
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Family Applications (1)
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JP2013048505A Pending JP2014174414A (ja) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | 画像形成装置 |
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JP (1) | JP2014174414A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019066638A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置 |
-
2013
- 2013-03-11 JP JP2013048505A patent/JP2014174414A/ja active Pending
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