JP2014202988A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】SDギャップ変動に起因する濃度ムラを抑制した画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置300は、電流値の区間ごとの平均値を用いて、各区間で印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第1補正テーブルを作成し、第1補正テーブルを用いて補正された現像バイアス電圧を用いて画像を形成する際に、複数の区間ごとに検出された電流値を取得し、像担持体が予め定められた回数だけ回転した後に、同一区間での平均値の移動平均値を、各々の区間ごとに算出し、移動平均値を用いて、各区間で印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第2補正テーブルを作成し、第1補正テーブルを、第2補正テーブルで更新する。【選択図】図13
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
従来、電子写真技術を利用した複写機やプリンタの現像方式として、磁性体(現像マグネット)を内蔵した、通常現像スリーブとされる現像剤担持体に、直流電圧成分にサイン波、矩形波、または三角波等の交流電圧成分を重畳した現像バイアス電圧を印加する方式が採用されている。直流電圧成分は主に現像画像の濃度に寄与し、交流電圧成分は主に現像画像のコントラストに寄与している。
この現像方式においては、像担持体や現像剤担持体、または両者間の間隙(SDギャップ)を保持するスペーサローラの偏心により、像担持体及び現像剤担持体間のSDギャップが周期的に変動してしまう場合がある。
この場合、像担持体と現像剤担持体との電界強度が周期的に変化し、その結果現像画像の濃度が変化してしまう。
こうした問題を解決するため、現像バイアスの交流成分の電流を検出し、その検出値に従い直流成分の電圧を逐次変動させることで、SDギャップ変動に起因する濃度ムラや変動を低減させる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、検出した現像バイアス交流電圧の電流成分をFFT解析して、感光体ドラムや現像スリーブの偏心起因の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分を打ち消す逆相の成分を演算し、画像形成時にドラム周期に同期して所定位相をずらしたタイミングで編心起因の周波数成分を打ち消す逆相成分の出力を現像バイアスへ重畳させることでSDギャップ変動に起因する濃度ムラといった画像不良を低減させる技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1記載の画像形成装置では、画像濃度変動の要因であるSDギャップ変動を現像バイアスのAC電流で検出し、画像濃度を変化させる現像バイアスのDC電圧を逐次補正するため画像濃度変動は補正できるが、現像バイアスのAC電流とDC電圧は直接の相関性はなく、この場合のフィードバック制御はループを成していない。
言い換えればフィードバックループが電気的に閉じていないため、補正量を大きくすると制御が発振する可能性が高くなる。逆に補正量を小さくすると十分に補正効果が得られない可能性が高くなる。
また検出した交流電圧の電流成分の変動を逐次直流電圧で補正しているが、交流電圧の電流成分は感光ドラムや現像スリーブの偏芯だけではなく様々な要因の変動を反映しているため、不要な変動までも補正しようと直流電圧を変動させてしまうことになり、制御が不安定となる要因になりえる。
また、特許文献2記載の画像形成装置のように、現像バイアス交流電圧の電流成分をFFT解析して、感光体ドラムや現像スリーブの偏心起因の周波数成分を抽出するには複雑なFFT解析回路が必要となるためコストアップ要因となるという課題がある。
本発明の目的は、SDギャップ変動に起因する濃度ムラを抑制した画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体と、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に現像電界を形成するための現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加する印加手段と、前記像担持体と前記現像剤担持体との間の静電容量に比例する電流値を検出する電流値検出手段と、前記像担持体の回転位相を検出する位相検出手段と、前記像担持体が1回転する周期を複数の区間に分割し、前記像担持体が回転中で、かつ前記現像剤担持体が略停止中に、前記位相検出手段により検出された回転位相に同期して、前記複数の区間ごとに前記電流値検出手段により検出された電流値を取得する第1取得手段と、前記第1取得手段により取得された電流値の区間ごとの平均値を記憶部に記憶する第1記憶手段と、前記第1記憶手段により記憶された平均値を用いて、各区間で前記印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第1補正テーブルを作成する第1作成手段と、前記第1作成手段により作成された第1補正テーブルを用いて補正された前記現像バイアス電圧を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により、第1補正テーブルを用いて補正された前記現像バイアス電圧を用いて画像を形成する際に、前記位相検出手段により検出された回転位相に同期して、前記複数の区間ごとに前記電流値検出手段により検出された電流値を取得する第2取得手段と、前記像担持体が予め定められた回数だけ回転するまで、前記第2取得手段により取得された電流値の区間ごとの平均値を各回数ごと前記記憶部に記憶する第2記憶手段と、前記像担持体が前記予め定められた回数だけ回転した後に、第2記憶手段により前記記憶部に記憶された平均値のうち、同一区間での平均値の移動平均値を、各々の区間ごとに算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各々の区間ごとの移動平均値を用いて、各区間で前記印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第2補正テーブルを作成する第2作成手段と、前記記憶部に記憶された前記第1補正テーブルを、前記第2作成手段により作成された前記第2補正テーブルで更新する更新手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、像担持体の周期の変動のみを抽出して、抽出した変動量に応じた補正値を現像バイアス電圧へフィードバックさせるので、SDギャップ変動に起因する濃度ムラを抑制した画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置300を含む画像形成システム100の概略構成を示す図である。
図1において、画像形成システム100は、シート給送装置301、画像形成装置300、操作部302、リーダスキャナ303、及び後処理装置304により構成される。
画像形成システム100は、ユーザにより操作部302または不図示の外部ホストPCにて設定されたシート処理設定と、リーダスキャナ303または外部ホストPCより送られる画像情報に基づき、シートの給紙搬送、画像形成、後処理を実施し、印刷物を出力する。この画像形成装置における一連の処理を以下に説明する。また、以下の説明では、画像を形成することを単に印刷する、と表現することがある。
シート給送装置301は、2段の給紙部311、312より構成されており、各給紙部に構成される複数枚のシートを積載する収納庫11、372にシート束を格納し、ここから随時シート給紙を行う。
シート給送装置301の天面には、重送紙を排出するエスケープトレイ101が備えられている。満載検知102は、エスケープトレイ101への排出紙の満載を検知するために設けられている。
給紙動作は各給紙部に設けられた吸着搬送部361、362により行われる。本実施の形態では、エア給紙制御のため吸着搬送部361,362には不図示ファンが複数配置されている。
給紙動作時には収納庫11、372内のシートに対して、搬送方向上流から、シート間に空気を送り込むようにファンが制御される。シートが捌かれると無端ベルト内部に配置されたシート吸引用のファンにより無端ベルトに吸い付けられて給紙搬送される。
搬送後のシートは給紙部311であれば、上部搬送部317にて継続して搬送される。下給紙部312であれば、下部搬送部318にて継続して搬送され、上部搬送部317と合流する合流搬送部319にそれぞれ継続して搬送可能に構成されている。
各搬送部には図示していないが、それぞれ搬送用のステッピングモータを有している。それらモータを搬送制御部が制御し、各搬送部に設けられたステッピングモータの駆動は機械的に伝達され各部の搬送ローラを回転させることでシート搬送を行っている。
また合流搬送部319には、搬送路を挟んで対向して発信素子308及び受光素子310が配置され、これらで重送検知センサを構成する。
シート給送装置301は、画像形成装置300からのシート要求情報に従い、各収納庫のシートを順次給紙搬送する。シート給送装置301は、画像形成装置300との受渡し部にある搬送センサ350までシートを搬送し、シート給送装置301から画像形成装置へ受渡し準備完了を通知する。
画像形成装置300は、シート給送装置301からの準備完了を受け、受渡し要求を通知する。シート給送装置301は、受渡し要求の通知ごとに、順次画像形成装置へシートを1枚ずつ搬送する。
シート給送装置301から繰り出されたシート先端が、画像形成装置300の最上流の搬送ローラニップに到達した時点で、画像形成装置300の搬送ローラにより引き抜かれて排出される。
シート給送装置301は、画像形成装置300により要求されたシート枚数の搬送を行った時点で給紙動作を終了する。そして、シートを画像形成装置300により引抜き排出後に動作を終了し、スタンバイ状態となる。
画像形成装置300は、前述のシート給送装置301に対して、受渡し要求を通知すると共に、1枚ずつシートをシート給送装置301より引き抜き、順次画像形成を行う。
ユーザにより画像形成装置に対して動作設定を行うための操作部302と、原稿画像を読み取るためのリーダスキャナ303が画像形成装置300の上部に配置されている。
画像形成装置300に接続されているシート給送装置301からシートを受けとった後、各搬送部を制御しシート搬送を行う。フラッパー353は、発信素子308及び受光素子310にてシートの重送を検知した場合はエスケープトレイ101へ、シートが重送していなかった場合は作像部307へと搬送路を選択する。
シートが重送していた場合は、エスケープトレイ101へシートは排紙される。シートが重送していなかった場合は、画像基準センサ305でのシート検知を起点として、作像部307にて受信した画像データに基づく画像形成動作を行う。
本実施の形態ではエスケープトレイ101へシートを排出するエスケープ搬送部333を画像形成装置300に持ったが、シート給送装置301に持ってもよい。
続いてレーザースキャナー7の半導体レーザの点灯、光量制御が実施されると共に、不図示ポリゴンミラーを回転制御するスキャナモータが制御され、画像データに基づいたレーザ光により、像担持体である感光ドラム1に潜像画像が形成される。
トナーボトル351からトナーが給送される現像器3が感光ドラム1の潜像画像にトナーを現像し、現像されたトナー画像が中間転写ベルト8へ感光ドラム1により1次転写される。
中間転写ベルト8に転写されたトナー画像はシートに2次転写されることでシートにトナー画像が形成される。2次転写後のシートは定着部13に搬送され、定着部13は熱と圧力とをシートに加え、トナーを溶融しシートに定着させる。
定着後のシートは、裏面を継続して印字するか、シートの表裏反転が必要な場合は反転搬送部309へ搬送され、印刷終了であれば下流の排紙装置へ継続搬送される。
後処理装置304は、画像形成装置300の下流側に接続され、画像形成後のシートに対して、操作部302にてユーザにより設定された、折り、ステイプル、及び穴あけなど所望の後処理を実施し、排紙トレイ360へ順次印刷物を出力する。
図2は、図1における作像部307の概略構成を示す図である。
図2において画像形成装置300は、感光ドラム1の周囲に、1次帯電器2、現像器3、1次転写ローラ4、クリーニング部5、前露光部6を配置した構造を有する。
現像器3は、感光ドラム1に対向して配置され感光ドラム1に担持された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体である現像スリーブ3aを備えている。感光ドラム1の回転中心と現像スリーブ3aの回転中心とは、装置筐体及びスペーサによって固定されており、所定の距離を確保している。
回転する感光ドラム1に、レーザースキャナー7によって形成された静電潜像は、現像器3によってトナー像が現像される。感光ドラム1はドラムモータM1によって回転駆動され、ドラムホームポジションセンサHPが感光ドラム1の回転を検出する。
ドラムホームポジションセンサHPは、感光ドラム1の回転位相を検出する位相検出手段に対応し、感光ドラム1が1周するごとに検出信号を発生し、ドラムの回転位相を検出することができる。なお、ドラムホームポジションとは、感光ドラム1のホームポジションである。
現像器3の現像スリーブ3aは現像スリーブモータM3によって回転駆動される。現像されたトナー像は1次転写ローラ4で中間転写ベルト8に転写され、2次転写部9に送られる。
中間転写ベルト8はITBモータM8によって駆動される。2次転写部9は中間転写ベルト8のトナー像Tを搬送されたシートSに転写する。クリーナーモータM5はクリーナを駆動する。
図3は、図1における画像形成装置300の現像高圧基板200及び制御基板205の概略構成を示す図である。
図3において、画像形成装置300には、現像高圧基板200、制御基板205が装備されている。
現像高圧基板200には、AC高圧駆動回路201、ACトランス202、DC高圧回路203、AC電流検出回路204、リップル成分増幅回路209、コンデンサC1、コンデンサC2、及び出力抵抗Rが実装されている。
AC高圧駆動回路201及びDC高圧回路203は、感光ドラム1と現像スリーブ3aとの間に現像電界を形成するための現像バイアス電圧を現像スリーブ3aに印加する印加手段に対応する。
制御基板205には、A/D変換回路206、D/A変換回路207、及びCPU208が実装されている。
現像高圧基板200において、AC高圧駆動回路201は、現像ACバイアス電圧を生成し、DC高圧回路203が生成した現像DCバイアス電圧を重畳して、現像スリーブ3aに供給する。なお、図中のα、βについては後述する。
図4は、現像ACバイアス電圧と現像DCバイアス電圧とを重畳した現像バイアス電圧の波形を示す図である。
図4に示されるように、本実施の形態の画像形成装置300では、現像バイアス電圧は周波数2.7kHz、振幅1500Vの矩形波である現像ACバイアス電圧に300Vの現像DCバイアス電圧(Vdc)を重畳している。このように、交流電圧と直流電圧とを重畳した現像バイアス電圧を印加される。
現像スリーブ3aと感光ドラム1が形成するSDギャップは、電気的な等価回路としては静電容量であり、図3ではSD間容量CLとして表している。本実施の形態における画像形成装置300ではSD間容量CLは、概ね250pF程度である。
ACトランス202から現像スリーブ3aを介して感光ドラム1に流れる現像バイアスのAC電流成分は、AC電流検出回路204によって検出される。このように、AC電流検出回路204は、AC高圧駆動回路201及びDC高圧回路203により印加された現像バイアス電圧によって流れる交流成分の電流値を検出する。このAC電流検出回路204は、感光ドラム1と現像スリーブ3aとの間の静電容量に比例する電流値を検出する電流値検出手段に対応する。
図5は、図2における現像スリーブ3aに現像バイアスが印加されたときのAC電流検出回路204の出力波形を示した図である。
現像バイアス駆動信号がオンされると、現像スリーブ3aに現像バイアスが印加され、SD間容量CLにAC電流が流れる。この電流はAC電流検出回路204から出力(図3のαポイント)され、リップル成分増幅回路209によりリップル成分だけが増幅されて出力(図3のβポイント)される。また、同図に示されるように、リップル成分の周期は、感光ドラム1の回転周期である1.95Hzとなっている。
リップル成分増幅回路209では、A/D変換回路206の許容入力電圧範囲に合わせて、所定電圧以上または所定電圧以下の電圧をクランプしてA/D変換回路206に出力している。
SDギャップが変動すると、SDギャップによって形成される静電容量CLが変動するため、現像バイアスAC電流の変動として検出できる。
図6は、図2における感光ドラム1の電位と現像DCバイアス電圧Vdcとの関係を示す図である。
本実施の形態に係る画像形成装置300では、トナーは負に帯電するため感光ドラム1の電位が高い側でより多くのトナーが現像される。Vdが感光ドラム1の帯電電位(暗部電位)、Vdcが現像DCバイアス電圧、Vlが露光部の電位(明部電位)を表している。VdとVdcの差であるVcontが大きいほど現像性は上がることになる。
一方SDギャップが広がると現像性は下がる。このとき、SD間静電容量CLは小さくなり、検出される現像バイアスAC電流は減少するため、Vdcを下げることでVcontを確保して現像性を高めれば良い。
逆にSDギャップが狭くなると現像性は上がる。この時SD間静電容量CLは大きくなり、現像バイアスAC電流は増加するため、Vdcを上げてVcontを小さくして現像性を落とせば良い。
制御基板205において、A/D変換回路206は、AC電流検出回路204から出力されるAC電流検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、CPU208に伝達する。
図7は、現像バイアスAC電流変動波形と、そのFFT解析結果を示す図である。
図7(A)は、通常印刷時など感光ドラム1、現像スリーブ3a、及び中間転写ベルト8など作像系の駆動部がすべて回転している場合の現像バイアスAC電流波形とドラムホームポジションの信号を示す図である。
図7(A)に示されるグラフは、横軸が時間軸で縦軸が現像バイアスAC電流検出値を示している。同図には、感光ドラム1の回転周期で現像バイアスAC電流が変動していることが示されている。
図7(B)は、現像バイアスAC電流波形をFFT解析した結果を示す図である。
本実施の形態に係る画像形成装置300における感光ドラム1の回転周期は1.95Hzであり、これを基本周期として2倍の3.91Hz、3倍の5.86Hz、4倍の7.81Hzが強く検出されていることが示されている。
このドラム周期以外で検出されている5.33Hzが現像スリーブ3aの回転周期であり、7.03Hz、及び7.88Hzは現像スリーブ3aの不図示の駆動系の回転周期である。これらは感光ドラム1の回転周期起因の変動に比較して1/3以下であることが確かめられた。
図8(A)は、通常プリント時には回転している現像スリーブ3aの回転を停止した状態の現像バイアスAC電流波形とドラムホームポジションの信号を示す図である。
現像スリーブ3aに起因する周波数成分がないため、ほとんどが感光ドラム1の周期の変動のみであり、感光ドラム1の周期で同じ波形が繰り返されている。
ここで、現像バイアスAC電流の変動要因の中では、感光ドラム1の回転周期に起因するものがほとんどであることがわかる。現像スリーブ3aによる変動が除かれているため、変動の振幅は図7(A)と比較して、おおむね1〜2割程度減少している。
図8(B)は、感光ドラム1の回転を停止した状態の現像バイアスAC電流波形とドラムホームポジションの信号を示す図である。
図7(B)のパワースペクトルからもわかるように、図8(B)では、現像バイアスAC電流変動の大部分は感光ドラム起因であったことより、変動の振幅は通常時の1/4程度に収まっている。また当然ながら感光ドラム1の回転周期とは関係なく、これらの周波数成分を感光ドラム1の周期で補正することはできないことがわかる。
図9は、現像バイアスAC電流の検出信号を感光ドラム1が1回転する周期に複数の区間(以下、区間をブロックという)に分割したときの、各ブロックでの現像バイアスAC電流検出値を示す図である。
図9において、横軸は時間軸で縦軸が現像バイアスAC電流検出値を示している。
図9では、ドラムホームポジションセンサHPからの出力を基準に、感光ドラム1の1周期を、a0〜a19に20分割し、各々ブロック毎の現像バイアスAC電流検出値の瞬時値及びその平均値を示している。
図10は、図2における感光ドラム1の回転周期毎に、現像バイアスAC電流検出値の各20ブロックの平均値の移動平均を説明するための図である。
図10では、横軸は感光ドラム1の1周期を示し、上述した20ブロックに分割している。また、縦軸は、20ブロック毎に平均化した現像バイアスAC電流の検出値を示している。
図10(A)では、20ブロック毎に平均化した現像バイアスAC電流の検出値を1周期毎21周期目まで手前から奥側へ並べている。
図10(B)では、20ブロック毎に平均化した現像バイアスAC電流の検出値を10周期毎に移動平均したものを古いものから順に手前から奥側へ並べている。
図10(C)では、20ブロック毎に平均化した現像バイアスAC電流の検出値を20周期毎に移動平均したものを古いものから順に手前から奥側へ並べている。
図10(A)(B)(C)を比較してわかるように、複数周期のデータで移動平均することで、1周期毎の検出値をサンプリングするだけでは見えなかったSDギャップ変動による現像バイアスAC電流検出値の傾向が現れる。
この結果を踏まえ、本実施の形態では、印刷中に20周期のデータを用いて現像バイアスAC電流の検出値をブロック毎に移動平均し、ブロック毎の移動平均値IsnsM(n)(n(=ブロックナンバー):0〜19)を求める。20周期のデータを用いたブロック毎の移動平均値IsnsMA(n)は次式で表される単純移動平均である。
IsnsMA(n)=(Isns(n)_m+Isns(n)_m+1+・・・+Isns(n)_m+19)/20
ここで、各項は以下のとおりである。
Isns(n)_m:m周期目の現像バイアス電流検出値
Isns(n)_m+1:m+1周期目の現像バイアス電流検出値
Isns(n)_m+19:m+19周期目の現像バイアス電流検出値
n:20分割されたブロックナンバー(n:0〜19)
これより、IsnsMA(n)は、同一ブロックでの平均値の移動平均値である。なお、同一ブロックとは、ブロックナンバーが等しいブロックのことを示す。
IsnsMA(n)=(Isns(n)_m+Isns(n)_m+1+・・・+Isns(n)_m+19)/20
ここで、各項は以下のとおりである。
Isns(n)_m:m周期目の現像バイアス電流検出値
Isns(n)_m+1:m+1周期目の現像バイアス電流検出値
Isns(n)_m+19:m+19周期目の現像バイアス電流検出値
n:20分割されたブロックナンバー(n:0〜19)
これより、IsnsMA(n)は、同一ブロックでの平均値の移動平均値である。なお、同一ブロックとは、ブロックナンバーが等しいブロックのことを示す。
上記式で求めた20の各ブロックの移動平均値より、同じくドラムホームポジションセンサHPに同期して現像DCバイアス電圧を制御する出力制御信号ための補正テーブルを作成する。20に分割した各ブロック0〜19における補正した現像DCバイアス電圧の値Vdc(n)は、次式で表される。
Vdc(n)=Vdc_ref−α・IsnsMA(n)
ここで、各項は以下のとおりである。
Vdc_ref:通常の濃度制御で算出される現像DCバイアス電圧
α:予め定められた係数
n:20分割されたブロックナンバー(n:0〜19)
図11(A)は、移動平均して求めた現像バイアスAC電流波形例を示す図である。
Vdc(n)=Vdc_ref−α・IsnsMA(n)
ここで、各項は以下のとおりである。
Vdc_ref:通常の濃度制御で算出される現像DCバイアス電圧
α:予め定められた係数
n:20分割されたブロックナンバー(n:0〜19)
図11(A)は、移動平均して求めた現像バイアスAC電流波形例を示す図である。
図11(B)は、図11(A)に示される現像バイアスAC電流波形を補正した現像DCバイアス電圧の波形を示す図である。
図11(C)は、補正する前の現像DCバイアス電圧の波形(Vdc_ref)を示す図である。なお、ここでは一例としてVdc_refを400Vとしている。
図11(A)(B)に示されるように、現像バイアスAC電流の変動と逆位相に現像DCバイアス電圧をドラム回転位相に同期して補正するようになっている。
図12は、図3におけるCPU208により実行される印刷処理の手順を示すフローチャートである。
図12において、電源が投入されると、各駆動部、各種作像系の初期調整が実施され((ステップS101)、スタンバイ状態となる(ステップS102)。
印刷が開始されると(ステップS103でYES)、ドラムモータM1、ITBモータM8、クリーナーモータM5をそれぞれオンにする(ステップS104)。
次いで、感光ドラム1、中間転写ベルト8、クリーニング部5をそれぞれ回転駆動し、1次帯電器2、前露光部6、レーザースキャナー7など各種作像系を動作させ(ステップS105)、後述するSDギャップ変動の印刷前プロファイル取得処理を行う(ステップS106)。この印刷前プロファイル取得処理では、現像DCバイアス電圧の第1補正テーブルが取得される。
そして、現像スリーブモータM3をオンにし(ステップS107)、現像バイアスをオンにして(ステップS108)、現像スリーブ3aと感光ドラム1間に現像バイアスを印加する。このとき現像バイアスのDC分は、現像DCバイアス電圧のステップS106で取得された補正テーブルに従い、ドラムホームポジションセンサHPの検出信号に同期して出力される。
続いて作像動作を開始し(ステップS109)、後述するSDギャップ変動の印刷中プロファイル更新処理を行う(ステップS110)。この印刷中プロファイル更新処理では、現像DCバイアス電圧の補正テーブルが更新される。また、上記ステップS109は、第1補正テーブルを用いて補正された現像バイアス電圧を用いて画像を形成する画像形成手段に対応する。
次いで、シートを搬送し(ステップS111)、転写部にてトナー像をシートに転写する(ステップS112)。次いで、定着部13にてシートへトナー像を定着し(ステップS113)、シートを機外へ排紙する(ステップS114)。
次いで、印刷が終了か否か判別する(ステップS115)。ステップS115の判別の結果、印刷が終了していない場合は(ステップS115でNO)、上記ステップS110に戻る。
一方、ステップS115の判別の結果、印刷が終了した場合は(ステップS115でYES)、1次帯電器2、前露光部6、レーザースキャナー7など各種作像系を停止させる(ステップS116)。
そして、ドラムモータM1、ITBモータM8、クリーナーモータM5、現像スリーブモータM3をそれぞれオフにして(ステップS117)、ステップS102のスタンバイ状態に戻る。
図13(A)は、図12におけるステップS106の印刷前プロファイル取得処理の手順を示すフローチャートである。
図13において、まず現像バイアスをオンにする(ステップS201)。このとき、現像スリーブ3aは回転していないが、感光ドラム1は回転している。
続いて現像バイアスAC電流値を図3に示すAC電流検出回路204、A/D変換回路206で、ドラムホームポジションセンサHPに同期して、CPU208が取得する(ステップS202)。このステップS202は、感光ドラム1が1回転する周期を複数の区間に分割し、感光ドラム1が回転中で、かつ現像スリーブ3aが略停止中に、ホームポジションセンサHPにより検出された回転位相に同期して、複数のブロックごとにAC電流検出回路204により検出された電流値を取得する第1取得手段に対応する。
なお、現像スリーブ3aが略停止中とは、現像スリーブ3aが停止している状態か、画像を形成する場合と比較して低速で回転している状態である。
このとき、AC電流検出回路204は図11(A)で示したドラム周期の変動のみを検出している。また、ステップS202では、さらにドラムホームポジションセンサHPを基準として、図9で示した感光ドラム1の1周期を20分割してa0〜a19のブロックごとの現像バイアスAC電流検出値の平均値(Isns(0)〜Isns(19))を求め、CPU208のメモリ(記憶部)に記憶する。従って、ステップS202は、取得された電流値の区間ごとの平均値を記憶部に記憶する第1記憶手段に対応する。
20分割した各ブロックの平均値より、ドラムホームポジションセンサHPに同期して現像DCバイアス電圧の補正テーブルを作成する(ステップS203)。このステップS203は、平均値を用いて、各区間で前記印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第1補正テーブルを作成する第1作成手段に対応する。
20に分割した各ブロック0〜19における補正した現像DCバイアス電圧の値Vdc(n)は、次式で表される。
Vdc(n)=Vdc_ref−α・Isns(n)
ここで、各項は以下のとおりである。
Vdc_ref:通常の濃度制御で算出される現像DCバイアス電圧
α:予め定められた係数
n:20分割されたブロックナンバー(n:0〜19)
こうして作成された現像DCバイアス電圧の補正テーブルをCPU208のメモリに記憶し(ステップS204)、現像バイアスをオフにして(ステップS205)、本処理を終了する。
Vdc(n)=Vdc_ref−α・Isns(n)
ここで、各項は以下のとおりである。
Vdc_ref:通常の濃度制御で算出される現像DCバイアス電圧
α:予め定められた係数
n:20分割されたブロックナンバー(n:0〜19)
こうして作成された現像DCバイアス電圧の補正テーブルをCPU208のメモリに記憶し(ステップS204)、現像バイアスをオフにして(ステップS205)、本処理を終了する。
なお、作成された補正テーブルは、CPU208のメモリでもCPU周辺回路であるRAMやASIC、FPGA内のレジスタに記憶してもよい。
図13(B)は、図12におけるステップS110の印刷中プロファイル更新処理の手順を示すフローチャートである。
図13において、まず現像バイアスAC電流値を図3に示すAC電流検出回路204、A/D変換回路206で、ドラムホームポジションセンサHPに同期して、CPU208が取得する(ステップS301)。このステップS301は、第1補正テーブルを用いて補正された現像バイアス電圧が印加され、かつ感光ドラム1と現像スリーブ3aとが回転中に、ドラムホームポジションセンサHPにより検出された回転位相に同期して、複数のブロックごとにAC電流検出回路204により検出された電流値を取得する第2取得手段に対応する。
また、ステップS301においては、前述の通りドラムホームポジションセンサHPを基準として、感光ドラム1の1周期を20分割してa0〜a19のブロック毎に現像バイアスAC電流検出値の平均値を求め20周期分のデータを取得していき、CPU208のメモリ(記憶部)に記憶する。従って、ステップS301は、感光ドラム1が予め定められた回数(ここでは20回)だけ回転するまで、取得された電流値のブロックごとの平均値を各回数ごと記憶部に記憶する第2記憶手段にも対応する。
更に感光ドラム1の20周期分のデータを取得し、20分割したブロック毎に移動平均処理を行う(ステップS302)。このステップS302は、感光ドラム1が予め定められた回数だけ回転した後に、記憶部に記憶された平均値のうち、同一ブロックでの平均値の移動平均値を、各々のブロックごとに算出する算出手段に対応する。
移動平均処理で求めた20分割した各ブロックの移動平均値より、ドラムホームポジションセンサHPに同期して現像DCバイアス電圧の補正テーブル(第2補正テーブル)を作成する(ステップS303)。このステップS303は、各々のブロックごとの移動平均値を用いて、各ブロックで印加される現像バイアス電圧を補正するための補正テーブルを作成する第2作成手段に対応する。
こうして作成された現像DCバイアス電圧の補正テーブルで、ステップS204でCPU208のメモリに記憶された補正テーブルを更新し(ステップS304)、本処理を終了する。このステップS304は、メモリに記憶された第1補正テーブルを、第2補正テーブルで更新する更新手段に対応する。
以上説明した図13では、図13(A)のステップS204において作成された補正テーブルをCPU208のメモリに記憶して、図13(B)のステップS304で新たな補正テーブルに更新しているが、2つの補正テーブルを記憶するようにしてもよい。
具体的には、図13(B)のステップS304では更新せずに、ステップS204で記憶された補正テーブルが記憶された領域とは異なるCPU208のメモリの領域に記憶するようにしてもよい。
このように、2つの補正テーブルを記憶することにより、画像形成前に算出した補正テーブルと画像形成中に算出した補正テーブルとを画像形成タイミングによって使い分けることができる。その結果、印刷時間が長時間化し、作像系の周辺温度が上昇することによって感光ドラム1が熱膨張して、SDギャップが変動する場合においても効果的に補正を掛けることができる。このように、第2補正テーブルを、メモリにおいて第1補正テーブルとが記憶されている領域とは異なる領域に記憶することで、第1補正テーブル及び第2補正テーブルのいずれかを用いて補正された現像バイアス電圧を用いて画像を形成するようにしてもよい。
図14は、画像濃度10%の全面ハーフトーンの画像を出力した際の画像の明度をホームポジションセンサHPに同期して副走査方向に測定した値をプロットしたものであり、画像濃度のムラを示す図である。図14において、横軸は時間軸で縦軸は明度を示している。
図14(A)は、従来の何も補正しない状態での濃度ムラを示し、図14(B)は本実施の形態で説明した補正を施した状態での濃度ムラを示している。
図14(B)に示されるように、従来と比較して、画像濃度ムラが補正されている。この様に、まず印刷開始前に現像スリーブ3aを停止した状態で現像バイアスAC電流をドラム周期でサンプリングする。
そして、印刷中においてはドラム回転周期を複数ブロックに分割してブロック毎に現像バイアス交流電流の検出値を移動平均し、SDギャップ変動のプロファイルを取得する。
そして、現像バイアスAC電流の変動と逆位相に現像DCバイアス電圧をドラム回転位相に同期して補正、出力することで、感光ドラム1の偏芯に起因するSDギャップの変動による濃度ムラを低減することができる。
なお本実施の形態では印刷前に現像スリーブ3aが停止した状態で、印刷中にドラム回転周期を複数ブロックに分割してブロックごとに現像バイアスAC電流値を移動平均してSDギャップ変動のプロファイルを取得し、補正テーブルを作成している。
しかし、プロファイル取得タイミングはこれに限らず、電源投入時や、装置のドア開閉後、または所定の枚数を印刷した後など、いずれの方法を用いて実施してもよい。
さらに本実施の形態では感光ドラム1周期を20ブロックに分割してブロック毎に20周期分の現像バイアスAC電流値を印刷中にサンプリングして移動平均しているので、印刷中に取得したブロックのサンプリングデータを同ブロックの次のタイミングでの現像バイアス印加までに補正を掛けることが可能である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、現像バイアス交流電圧の電流成分の電流値を感光ドラム1の回転周期毎の複数ブロックに分割して移動平均を行うことで、感光体ドラム周期とは別の要因をキャンセルし、感光体ドラム周期の変動のみを抽出している。
その結果、抽出した変動量に応じた補正値を現像バイアスへフィードバックさせることができるので、SDギャップ変動に起因する濃度ムラを抑制させた画像形成装置を提供することができる。
また、印刷前に第1補正テーブルを作成し、その第1補正テーブルで印刷できるので、補正テーブルを作成しない場合と比較して、濃度ムラを抑制することができる。さらに、印刷中に第2補正テーブルを作成し、第1補正テーブルを更新するので、常に画像形成装置300に適した補正テーブルが得られる。
1 感光ドラム
3 現像器
3a 現像スリーブ
200 現像高圧基板
208 CPU
204 AC電流検出回路
209 リップル成分増幅回路
300 画像形成装置
3 現像器
3a 現像スリーブ
200 現像高圧基板
208 CPU
204 AC電流検出回路
209 リップル成分増幅回路
300 画像形成装置
Claims (4)
- 像担持体と、
前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に現像電界を形成するための現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加する印加手段と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間の静電容量に比例する電流値を検出する電流値検出手段と、
前記像担持体の回転位相を検出する位相検出手段と、
前記像担持体が1回転する周期を複数の区間に分割し、前記像担持体が回転中で、かつ前記現像剤担持体が略停止中に、前記位相検出手段により検出された回転位相に同期して、前記複数の区間ごとに前記電流値検出手段により検出された電流値を取得する第1取得手段と、
前記第1取得手段により取得された電流値の区間ごとの平均値を記憶部に記憶する第1記憶手段と、
前記第1記憶手段により記憶された平均値を用いて、各区間で前記印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第1補正テーブルを作成する第1作成手段と、
前記第1作成手段により作成された第1補正テーブルを用いて補正された前記現像バイアス電圧を用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により、第1補正テーブルを用いて補正された前記現像バイアス電圧を用いて画像を形成する際に、前記位相検出手段により検出された回転位相に同期して、前記複数の区間ごとに前記電流値検出手段により検出された電流値を取得する第2取得手段と、
前記像担持体が予め定められた回数だけ回転するまで、前記第2取得手段により取得された電流値の区間ごとの平均値を各回数ごと前記記憶部に記憶する第2記憶手段と、
前記像担持体が前記予め定められた回数だけ回転した後に、第2記憶手段により前記記憶部に記憶された平均値のうち、同一区間での平均値の移動平均値を、各々の区間ごとに算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各々の区間ごとの移動平均値を用いて、各区間で前記印加手段により印加される現像バイアス電圧を補正するための第2補正テーブルを作成する第2作成手段と、
前記記憶部に記憶された前記第1補正テーブルを、前記第2作成手段により作成された前記第2補正テーブルで更新する更新手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記更新手段は、前記第2補正テーブルを、前記記憶部において前記第1補正テーブルが記憶されている領域とは異なる領域に記憶することで、前記画像形成手段は、前記第1補正テーブル、及び前記第2補正テーブルのいずれかを用いて補正された前記現像バイアス電圧を用いて画像を形成することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記電流値検出手段は、前記印加手段により印加された現像バイアス電圧によって流れる交流成分の電流値を検出することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像形成装置。
- 前記印加手段は、交流電圧と直流電圧とを重畳した現像バイアス電圧を印加し、
前記第1補正テーブル、及び前記第2補正テーブルは、前記直流電圧を制御するためのテーブルであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1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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JP2013080384A JP2014202988A (ja) | 2013-04-08 | 2013-04-08 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2014202988A true JP2014202988A (ja) | 2014-10-27 |
Family
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2014202988A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017046368A (ja) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 株式会社リコー | モータ過負荷異常検出装置、モータ駆動制御装置、画像形成装置、およびモータ過負荷異常検出方法 |
JP2018197837A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-13 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像形成装置 |
-
2013
- 2013-04-08 JP JP2013080384A patent/JP2014202988A/ja active Pending
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