JP5082000B2 - 画像形成装置および帯電バイアス調整方法 - Google Patents
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Description
特許文献2における帯電バイアスを調整する方法は、帯電手段に少なくとも1点以上のVthの2倍未満のピーク間電圧を印加した時の交流電流値を測定している。Vthの2倍未満のピーク間電圧印加時においては、像担持体の表面電位を直流電圧とほぼ同じ値(制御目標電位)に帯電させることができない。よって、画像形成時など作像中にこのような帯電バイアスの調整を実行すると、地汚れなどの異常画像が発生してしまう。このため、特許文献2における帯電バイアスを調整する方法では、帯電バイアスの調整が、印刷工程前、紙間等の非作像時という限られた条件でしか行うことができなかった。
従来、図24に示すような手順で帯電バイアスが調整される。すなわち、まず、帯電部材に所定の帯電バイアス(交流電圧のピーク間電圧)を印加して、帯電部材に供給される交流電流値など、帯電バイアスを印加したときの所定の特性を検知する。次に、検知結果が目標値の範囲内であるか否かを判定する。所定の範囲内でない場合は、帯電バイアス(交流電圧のピーク間電圧)を切り替えて、再び、所定の特性を検知して、検知結果が目標値の範囲内であるか否かを判定する。そして、検知結果が目標値の範囲内に入るまで、上述の検知→判定→切り替えの工程が繰り返し行われる。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整は、交流電圧の調整を所定回数繰り返して所定回数行っても、検出した出力値が前記第1目標範囲内に入らなかった場合、調整後の交流電圧のピーク間電圧が下限値未満となる場合は、上記交流電圧のピーク間電圧を下限値に切り替えて中断する調整であり、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整は、画像形成動作と並行して行う調整であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整は、一回行って中断する調整であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかの画像形成装置において、画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整時の交流電圧の調整量を、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整時の交流電圧の調整量よりも大きくすることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかの画像形成装置において、交流電圧の調整量は、前記出力値の目標値と検出した出力値とに基づいて算出されることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の画像形成装置において交流電圧の調整量は、前記出力値の目標値と検出した出力値との差分値に係数を乗算することで算出されるものであって、上記係数を、前記交流電圧の調整の回数に応じて異ならせることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項5の画像形成装置において、画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整時における交流電圧の調整量を算出するときに用いる係数を、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整時における交流電圧の調整量を算出するときに用いる係数よりも大きい値とすることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項2の画像形成装置において、画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整で交流電圧の調整を所定回数行っても、検出した出力値が目標範囲内に入らなかった場合は、検出した出力値が目標範囲内に入った場合に比べて画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整の間隔を、短くしたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8いずれかの画像形成装置において、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整で検出した出力値が目標範囲内であった後に行う交流電圧の調整の間隔を、環境変化量に基づき決定されることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至8いずれかの画像形成装置において、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整で検出した出力値が目標範囲内であった後に行う交流電圧の調整を、複数枚画像形成後に行うことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至10いずれかの画像形成装置において、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整が、画像形成動作と並行して行うものであって、前記帯電部材に印加される交流電圧の出力値を検出する動作を画像形成動作と並行で行い、次の画像形成動作において、検出した出力値が目標範囲内か否かを判定する動作を画像形成動作と並行で行い、次の画像形成動作において、交流電圧を切り替える動作を画像形成動作と並行で行うことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、像担持体に対して接触または非接触に配置された帯電部材に印加される直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスを調整する帯電バイアス調整方法において、前記帯電部材に印加される交流電圧の出力値を検出する工程と、検出した出力値が目標範囲内か否かを判定する工程と、検出した出力値が異常画像を生じないことに加え前記像担持体の疲労を抑制することができる目標範囲内でない場合は、交流電圧を切り替える動作を行って交流電圧の調整を行う工程を有する交流電圧調整動作を、画像形成動作開始前から開始し、画像形成動作前の交流電圧の調整では、異常画像が生じず、かつ、前記目標範囲よりも広い第1目標範囲を用い、前記検出値が前記第1目標範囲に入った時点で画像形成動作を開始し、画像形成動作開始以降に検出した出力値が前記目標値範囲内に入るように調整することを特徴とするものである。
図1は、本発明を適用する画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。図1において、符号100は複写機本体であり、符号200はそれを載せる給紙テーブルであり、符号300は複写機本体100上に取り付けるスキャナであり、符号400はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。この複写機は、タンデム型で中間転写(間接転写)方式を採用する電子写真複写機である。
この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ16を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト10が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り2つの支持ローラ(従動ローラ)14,15が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の画像形成部18において潜像担持体としての感光体ドラム40Y,40M,40C,40Kを回転させ、各感光体ドラム上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー画像(顕像)を形成する。そして、各感光体ドラム40Y,40M,40C,40K上のトナー画像を中間転写ベルト10上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト10上に合成カラー画像を形成する。
なお、画像転写後の中間転写ベルト10は、中間転写ベルトクリーニング装置17で、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部20による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
図3、帯電装置60の一例を示す図である。
帯電装置60は、感光体40の表面に微小ギャップGをあけて対向配置された帯電部材である帯電ローラ2と、その帯電ローラ2に電圧を印加する電源装置3と、電源装置3を制御する制御手段4とを有している。帯電ローラ2は、導電性の芯金5の外周面に弾性層6を積層し、その弾性層6の外周面に高抵抗層7を積層したローラより成る。弾性層6の代りに、例えば樹脂より成る硬質の外層を用いることもでき、また高抵抗層7を省略することもできる。いずれの場合も外層は中抵抗の導電性材料より成ることが好ましい。
この制御部4は、帯電装置内に備えられており、帯電装置の電源を制御するために用いられるものであってもよいし、画像形成装置内の画像形成動作を制御する制御部4であってもよい。制御部4は、記憶装置に記憶されている帯電バイアス値(直流電圧値、交流電圧のピーク間電圧値Vpp、交流電圧の周波数など)を記憶装置から読み出して、電源装置へ信号を出力する。電源装置3は信号に基づいて、電圧出力部24から、帯電バイアスを帯電ローラ2に印加する。電源装置3には、微小固定抵抗rが設けられており、この微小抵抗の両端にかかる電圧値を測定して、帯電ローラに供給される電流値Icacを電圧変換したフィードバック電圧値(FB値)として制御部4に出力するようになっている。
電源ON時のウォームアップ動作のときは、通常、交流のピーク間電圧Vppの調整を行った後、パターン像を形成しそのパターン像に基づいて、露光時間や現像バイアスを調整する画質調整動作を行う。交流のピーク間電圧Vppの調整が長いと、それだけ、画質調整動作など、交流のピーク間電圧Vppの調整が終了した段階で行う調整動作の開始タイミングが遅くなる。その結果、電源ON時のウォームアップの時間が長くなり、電源投入時から、印刷を行えるようになるまでの時間が長くなる。その結果、電源投入時において、ユーザーを長時間待たせてしまう問題が生じる。
従来の交流のピーク間電圧Vppの調整は、感光体表面が帯電を開始する帯電開始電圧Vthの2倍以下のピーク間電圧Vppで調整が行われる場合があった。このため、画像形成動作など、作像動作と並列実行すると、地汚れなどの異常画像が発生するおそれがあったので、交流のピーク間電圧Vppの調整は、作像動作と並行して実行することができなかった。よって、従来においては、ピーク間電圧Vppの調整が終了してから、画像形成動作を行っていた。その結果、ピーク間電圧Vppの調整が終了するまで、画像形成動作が行えないため、生産性が落ちてしまう。特に、上述のように、交流電流値が目標値の範囲内に入るまで繰り返し交流のピーク間電圧Vppの調整動作が行われるため、調整動作が長くなり、生産性が著しく低下してしまう。このため、従来では、200枚通紙毎にピーク間電圧Vppの調整動作を行って、生産性の低下を抑制している。しかしながら、次の調整が実行されるまで間、感光体表面にトナーフィルミングや白ぽちが形成されやすくなってしまう。
感光体を回転駆動させるドラムモータがONし、帯電ローラに交流電圧と直流電圧とが印加されたら、交流電流値を検知動作を開始する(S1)。
具体的には、帯電ローラに供給される電流値Icacを電圧値に変換したFB電圧値のサンプリングを行う。この電流値Icacを電圧値に変換したFB電圧値は、先の図5に示すように、微小抵抗rの両端にかかる電圧値を測定したものである。測定間隔は8msで、感光体1周分サンプリングする。本実施形態においては、感光体の1周の所要時間は672msであるので、サンプリングデータとしては、(672/8)=84ポイント分のFB電圧値が制御部4に取り込まれる。このようにして取り込まれた感光体1周分(84ポイント分)のサンプリングデータたるFB電圧値について平均化処理を行い、検出FB値を算出する。
具体的には、予め記憶装置に記憶されている最適な交流電流値Icacを読み出し、これを上述同様微小固定抵抗rで電圧変換し、目標値である目標FB値を算出する。また、図示しない温湿度検知センサで機内の温湿度を検知し、その検知結果に合致する目標電流値Icacを記憶装置に記憶されている表1に示すようなテーブルから読み出してもよい。
ピーク間電圧調整量ΔVpp[kV]=α1×(目標FB値−検出FB値)・・・(式1)
ピーク間電圧Vpp[kV]=現在のピーク間電圧Vpp[kV]+ピーク間電圧調整量ΔVpp[kV]・・・(式2)
印刷開始命令がきた際、2回目の交流のピーク間電圧Vppの調整を開始する。具体的には、印刷命令がきた際に、フラグが立っているかどうかをチェックして、フラグが立っている場合、交流のピーク間電圧Vppの調整を開始する。
差分値が調整目標範囲内の場合(S12のYES)、フラグを倒して(S13)、終了する。一方、差分値が調整目標範囲外の場合(S12のNO)、ピーク間電圧Vppを切り替える。
ピーク間電圧調整量ΔVpp=α2×(目標FB値−検出FB値)・・・(式3)
そして、次の印刷工程(作像動作時)でフラグをチェックし、フラグない場合は、交流電圧(検出FB値と目標FB値との差分値)が目標範囲に入っているので、次の印刷工程(作像動作)時に3回目の交流のピーク間電圧Vppの調整は行わない。この場合の3回目の交流のピーク間電圧Vppの調整の開始のタイミングは後述する。
一方、2回目の交流のピーク間電圧Vppの調整動作でピーク間電圧の切り替えが行われた場合は、フラグが消えていないので、次の印刷工程(作像動作)時に3回目の交流のピーク間電圧Vppの調整が行われる。
この3回目のピーク間電圧Vppの調整は、2回目のピーク間電圧Vppの調整と同じ内容でもよいし、2回目と異ならせてもよい。
これは、電源投入後に最初に行われる1回目の交流のピーク間電圧Vppの調整動作においては、前回調整された環境から大幅に異なっているため、ピーク間電圧Vppが最適値から大きく外れている可能性が高い。このため、係数を大きな値の粗調係数α1として、差分値に対するピーク間電圧の調整量を多くする。調整量を多くすることで、微調係数α2で行うものに比べて、目標FB値と検出FB値との差分値を目標範囲に早く近づけることができる。
また、1回目のピーク間電圧の調整で目標FB値と検出FB値との差分値は、目標範囲に近づく。よって、2回目以降の交流のピーク間電圧Vppの調整時の係数を粗調係数α1よりも小さい微調係数α2に変更して、差分値に対するピーク間電圧の調整量を少なくする。微調係数α2に変更して、調整量を少なくすることで、粗調係数α1で行うよりも、早く目標範囲内にピーク間電圧を収めることができる。
一方、1回目の調整を粗調係数α1で行い、2回目以降の調整を微調係数α2で行う◇でプロットした本発明においては、3回の調整で2回目以降の調整の目標範囲(0.02)に入ることができる。このように、1回目の調整を粗調係数α1で行い、2回目以降の調整を微調係数α2で行うことで、早くピーク間電圧を適正値に調整することができる。
さらに、本実施形態においては、目標値(調整の下限値)よりも高いピーク間電圧で調整が行われるので、白ぽちなどの異常画像が生じる虞がない。
図17は、本実施形態の変形例におけるタイミングチャートであり、図18は、変形例におけるフローチャートである。
この変形例においては、電源投入後に、環境検知手段で環境を検知して、検知結果に基づいて、感光体の帯電開始電圧Vthの2倍以上の値となるピーク間電圧Vppを求める。具体的には、環境区分とピーク間電圧とが関連づけられたテーブルを記憶装置に記憶しておく。そして、環境検知手段の検知結果に基づいて、電源投入後、最初に帯電ローラに印加する交流のピーク間電圧Vppが決定される。テーブルに記憶される交流のピーク間電圧は、白ぽちが発生する下限値以上となるように設定されるのが好ましい。なお、環境区分としては、温湿度であってもよいし、温度のみ、相対湿度のみ、絶対湿度のみでもよい。
図22に示すように、目標値(調整下限値)が変更されるなど、所定のタイミングでフラグAを立てる。印刷工程開始時にフラグAが立っていたら、調整動作1をスタートさせて、交流電圧の出力値(検出FB値)を検出する。この交流電圧の出力値の検出動作は、上述したとおりであるので詳細は、省略する。そして、交流電圧の出力値の検出動作が終了したら、フラグA消去して、フラグBを立てる。
2 帯電ローラ
3 電源装置
4 制御部
10 中間転写ベルト
18 画像形成手段
20 画像形成部
40 感光体
60 帯電装置
61 現像装置
62 一次転写ローラ
Claims (12)
- 像担持体と、前記像担持体に対して接触または非接触に配置され、直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスが印加される帯電部材とを備えた画像形成装置において、
前記帯電部材に印加される交流電圧の出力値を検出し、検出した出力値が目標範囲内か否かを判定し、検出した出力値が目標範囲内でない場合は、交流電圧を切り替える動作を行って交流電圧の調整を行う制御手段を有し、
該制御手段は、前記出力値の目標範囲として、異常画像を生じない第1目標範囲と、異常画像が生じないことに加え前記像担持体の疲労を抑制する第2目標範囲とを有し、
上記交流電圧の調整を、画像形成動作開始前には、前記第1目標範囲を用い、前記検出値が前記第1目標範囲に入った時点で画像形成動作を開始し、画像形成動作開始以降には、前記第2目標範囲を用い、検出した出力値が前記第2目標値範囲内に入るように調整すること特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整は、交流電圧の調整を所定回数繰り返して所定回数行っても、検出した出力値が前記第1目標範囲内に入らなかった場合、調整後の交流電圧のピーク間電圧が下限値未満となる場合は、上記交流電圧のピーク間電圧を下限値に切り替えて中断する調整であり、
画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整は、画像形成動作と並行して行う調整であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整は、一回行って中断する調整であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3いずれかの画像形成装置において、
画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整時の交流電圧の調整量を、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整時の交流電圧の調整量よりも大きくすることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4いずれかの画像形成装置において、
交流電圧の調整量は、前記出力値の目標値と検出した出力値とに基づいて算出されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5の画像形成装置において
交流電圧の調整量は、前記出力値の目標値と検出した出力値との差分値に係数を乗算することで算出されるものであって、上記係数を、前記交流電圧の調整の回数に応じて異ならせることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5の画像形成装置において、
画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整時における交流電圧の調整量を算出するときに用いる係数を、画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整時における交流電圧の調整量を算出するときに用いる係数よりも大きい値とすることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
画像形成動作開始前に行う交流電圧の調整で交流電圧の調整を所定回数行っても、検出した出力値が目標範囲内に入らなかった場合は、検出した出力値が目標範囲内に入った場合に比べて画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整の間隔を、短くしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8いずれかの画像形成装置において、
画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整で検出した出力値が目標範囲内であった後に行う交流電圧の調整の間隔を、環境変化量に基づき決定されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8いずれかの画像形成装置において、
画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整で検出した出力値が目標範囲内であった後に行う交流電圧の調整を、複数枚画像形成後に行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至10いずれかの画像形成装置において、
画像形成動作開始以降に行う交流電圧の調整が、画像形成動作と並行して行うものであって、
前記帯電部材に印加される交流電圧の出力値を検出する動作を画像形成動作と並行で行い、次の画像形成動作において、検出した出力値が目標範囲内か否かを判定する動作を画像形成動作と並行で行い、次の画像形成動作において、交流電圧を切り替える動作を画像形成動作と並行で行うことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体に対して接触または非接触に配置された帯電部材に印加される直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスを調整する帯電バイアス調整方法において、
前記帯電部材に印加される交流電圧の出力値を検出する工程と、検出した出力値が目標範囲内か否かを判定する工程と、検出した出力値が異常画像を生じないことに加え前記像担持体の疲労を抑制することができる目標範囲内でない場合は、交流電圧を切り替える動作を行って交流電圧の調整を行う工程を有する交流電圧調整動作を、画像形成動作開始前から開始し、画像形成動作前の交流電圧の調整では、異常画像が生じず、かつ、前記目標範囲よりも広い第1目標範囲を用い、前記検出値が前記第1目標範囲に入った時点で画像形成動作を開始し、画像形成動作開始以降に検出した出力値が前記目標値範囲内に入るように調整することを特徴とする帯電バイアス調整方法。
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