JP5104887B2 - 画像形成装置、プログラム及び制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置、プログラム及び制御方法に関し、特に、感光体に静電潜像が形成される画像形成装置、プログラム及び制御方法に関する。
従来の画像形成装置としては、例えば、特許文献1に記載の画像形成装置が知られている。以下に、特許文献1に記載の画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。図10は、特許文献1に記載の画像形成装置において、感光体ドラムの表面電位及び現像ローラに印加される現像バイアス電圧を示した図である。
画像形成装置では、感光体ドラムの周面にトナー画像を形成するために、一般的に、以下の動作が行われている。まず、帯電チャージャが、感光体ドラムの周面を帯電させる。次に、光走査装置が、感光体ドラムの周面にビームを照射して、感光体ドラムの周面に静電潜像を形成する。そして、現像装置の現像ローラが、感光体ドラムの周面に対してトナーを付与することにより、静電潜像に従ったトナー画像を現像する。
ここで、非接触の1成分現像方式では、現像ローラと感光体ドラムとの間に所定間隔の現像領域が存在する。そのため、図10に示すように、現像ローラに交流の現像バイアス電圧を印加し、感光体ドラムに帯電電圧を印加することにより、十分な電界強度を作用させ、現像ローラ上のトナーを感光体ドラムへと飛翔させている。
以上のような画像形成装置では、小型化や環境対策等の観点から、帯電チャージャの代わりに、帯電ローラを用いることが提案されている。より詳細には、帯電チャージャでは、放電時にオゾンが発生するので、オゾンを画像形成装置外に排出するためのファンが必要になる。その結果、画像形成装置が大型化してしまう。更に、オゾンの発生は、環境対策の観点からも好ましくない。一方、帯電ローラでは、オゾンが発生しないため、画像形成装置の大型化の問題や環境対策の問題が発生しない。
特開2005−78015号公報
しかしながら、帯電ローラをカラー画像形成装置に適用した場合において、製造コスト低減のために複数の帯電ローラに帯電電圧を供給する電源を1つにすると、画質の劣化が発生してしまう。より詳細には、各感光体ドラムの駆動時間が異なっていると、感光体ドラムの感光層の摩耗度合いも異なっている。そのため、複数の帯電ローラに帯電電圧を供給する電源を1つにして、各感光体ドラムに等しい帯電電圧を電源により印加しても、各感光体ドラムの表面電位にばらつきが発生してしまう。図10では、感光体ドラムの表面電位が−550Vと−600Vにばらついている。
ここで、現像バイアス電圧のピーク間振幅は、現像バイアス電圧の上限と感光体ドラムの表面電位との差ΔVによって生じるリーク電流を検知することによって決定される。よって、差ΔVにばらつきが発生すると、現像バイアス電圧のピーク間振幅を正確に決定することができない。その結果、画像形成装置において画質の劣化が発生してしまう。
そこで、本発明の目的は、画質の劣化が発生することを抑制できる画像形成装置、プログラム及び制御方法を提供することである。
本発明の一形態に係る画像形成装置は、複数の感光体と、前記各感光体を帯電させる複数の帯電器と、前記複数の帯電器に対して、共通の帯電電圧を供給する第1の電源と、前記感光体に対してビームを照射する走査手段と、前記各感光体に対してトナーを付与する複数の現像ローラと、前記各現像ローラに対して、交流の現像電圧を供給する第2の電源と、前記感光体における前記ビームが照射されていない部分と前記現像ローラとの間に発生するリーク電流を検知する検知手段と、前記各感光体の状態に基づいて該各感光体に適した複数の帯電電圧を決定する第1のステップと、該複数の帯電電圧の中から前記第1の電源に供給させる基準帯電電圧を決定する第2のステップと、前記リーク電流の検知に基づいて、前記各現像ローラに適した複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定する第3のステップと、該基準帯電電圧と該各感光体に適した複数の帯電電圧との差に基づいて、該複数の現像電圧のピーク間振幅を補正する第4のステップと、を実行する制御手段と、を備えていること、を特徴とする。
本発明の一形態に係るプログラムは、複数の感光体と、該各感光体を帯電させる複数の帯電器と、該複数の帯電器に対して、共通の帯電電圧を供給する第1の電源と、該感光体に対してビームを照射する走査手段と、該各感光体に対してトナーを付与する複数の現像ローラと、該各現像ローラに対して、交流の現像電圧を供給する第2の電源と、該感光体における該ビームが照射されていない部分と該現像ローラとの間に発生するリーク電流を検知する検知手段と、を備えている画像形成装置の制御手段に、前記各感光体の状態に基づいて該各感光体に適した複数の帯電電圧を決定する第1のプログラムステップと、前記複数の帯電電圧の中から前記第1の電源に供給させる基準帯電電圧を決定する第2のプログラムステップと、前記リーク電流の検知に基づいて、前記各現像ローラに適した複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定する第3のプログラムステップと、該基準帯電電圧と該各感光体に適した複数の帯電電圧との差に基づいて、該複数の現像電圧のピーク間振幅を補正する第4のプログラムステップと、からなる処理を実行させること、を特徴とする。
本発明の一形態に係る制御方法は、複数の感光体と、該各感光体を帯電させる複数の帯電器と、該複数の帯電器に対して、共通の帯電電圧を供給する第1の電源と、該感光体に対してビームを照射する走査手段と、該各感光体に対してトナーを付与する複数の現像ローラと、該各現像ローラに対して、交流の現像電圧を供給する第2の電源と、該感光体における該ビームが照射されていない部分と該現像ローラとの間に発生するリーク電流を検知する検知手段と、を備えている画像形成装置の制御方法であって、前記各感光体の状態に基づいて該各感光体に適した複数の帯電電圧を決定する第1のステップと、前記複数の帯電電圧の中から前記第1の電源に供給させる基準帯電電圧を決定する第2のステップと、前記リーク電流の検知に基づいて、前記各現像ローラに適した複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定する第3のステップと、該基準帯電電圧と該各感光体に適した複数の帯電電圧との差に基づいて、該複数の現像電圧のピーク間振幅を補正する第4のステップと、を備えていること、を特徴とする。
本発明によれば、画質の劣化を抑制できる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。 制御部が行う動作のフローチャートである。 感光体ドラムの駆動時間と最適な帯電電圧V0との関係を示したグラフである。 図4(a)は、限界ピーク間振幅VlppKを決定する際に、電源が現像ローラに印加する現像電圧VdKの波形を示した図であり、図4(b)は、図4(a)の現像電圧VdKが印加されたときにリーク電流検知回路が検知しているリーク電流を示している。 最大ピーク間振幅VmppK及び仮ピーク間振幅VtppKを決定する際の電圧の変化を示した図である。 ステップS7において、直流電圧VdcK及びduty比を決定した際の現像電圧VdKを示した図である。 補正ピーク間振幅VappCの決定前における現像電圧VdCの波形を示した図である。 補正ピーク間振幅VappCの決定後における現像電圧VdCの波形を示した図である。 duty比を補正した後の、現像電圧VdCの波形図である。 特許文献1に記載の画像形成装置において、感光体ドラムの表面電位及び現像ローラに印加される現像バイアス電圧を示した図である。
(画像形成装置の構成)
以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置、プログラム及び制御方法について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の全体構成を示した図である。
画像形成装置1は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で4色(Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:ブラック)の画像を合成するように構成したものである。該画像形成装置1は、スキャナにより読み取った画像データに基づいて、用紙(印刷媒体)に画像を形成する機能を有し、図1に示すように、印刷部2、給紙部15、タイミングローラ対19、定着装置20、排紙トレイ21、制御部30、記憶部32、電源34,36(36Y,36M,36C,36K)、センサ42、リーク電流検知回路44(44Y,44M,44C,44K)を備えている。
制御部30は、画像形成装置1全体の動作を制御し、例えば、CPUにより実現される。記憶部32は、所定の情報を記憶しており、例えば、メモリにより実現される。給紙部15は、用紙Pを1枚ずつ供給する役割を果たし、用紙トレイ16及び給紙ローラ17を含む。用紙トレイ16には、印刷前の状態の用紙Pが複数枚重ねて載置される。給紙ローラ17は、用紙トレイ16に載置された用紙Pを1枚ずつ取り出す。タイミングローラ対19は、印刷部2においてトナー画像が用紙Pに2次転写されるように、タイミングを調整しながら用紙Pを搬送する。
印刷部2は、タイミングローラ対19から供給されてくる用紙Pに対して、非接触の1成分現像方式によりトナー画像を形成し、作像部22(22Y,22M,22C,22K)、転写部8(8Y,8M,8C,8K)、中間転写ベルト11、駆動ローラ12、従動ローラ13、2次転写ローラ14及びクリーニング装置18を含んでいる。また、作像部22(22Y,22M,22C,22K)は、感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)、帯電器5(5Y,5M,5C,5K)、露光装置6(6Y,6M,6C,6K)、現像装置7(7Y,7M,7C,7K)、クリーナー9(9Y,9M,9C,9K)及びイレーサ10(10Y,10M,10C,10K)を含んでいる。
イレーサ10は、感光体ドラム4の周面に対して除電を行う。帯電器5(5Y,5M,5C,5K)は、ローラ帯電方式の帯電ローラである。電源34は、帯電器5Y,5M,5C,5Kに対して、共通の帯電電圧V0を供給する。これにより、帯電器5Y,5M,5C,5Kは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kとの間で近接放電を発生することにより、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面に対して帯電を行う。その結果、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面の電位は、負の表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kとなる。
露光装置6Y,6M,6C,6Kは、制御部30の制御により、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kに対して、レーザビームを照射する走査手段である。感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおいてレーザビームが照射された部分の電位が表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kよりも高くなる。本実施形態では、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおいてレーザビームが照射された部分の電位は、0Vになるものとする。これにより、感光体ドラム4の周面には静電潜像が形成される。
現像装置7(7Y,7M,7C,7K)は、図1に示すように、現像ローラ72(72Y,72M,72C,72K)、供給ローラ74(74Y,74M,74C,74K)、撹拌ローラ76(76Y,76M,76C,76K)及び収容部78(78Y,78M,78C,78K)を備えている。図1では、図面が煩雑になることを防止するために、現像装置7Yの現像ローラ72Y、供給ローラ74Y、撹拌ローラ76Y及び収容部78Yのみ参照符号を付してある。
収容部78Y,78M,78C,78Kは、現像装置7Y,7M,7C,7Kの本体を構成しており、トナーを収容していると共に、現像ローラ72Y,72M,72C,72K、供給ローラ74Y,74M,74C,74K及び撹拌ローラ76Y,76M,76C,76Kを格納している。撹拌ローラ76Y,76M,76C,76Kは、収容部78Y,78M,78C,78K内のトナーを撹拌して負に帯電させる。供給ローラ74Y,74M,74C,74Kは、負に帯電しているトナーを現像ローラ72Y,72M,72C,72Kに供給する。現像ローラ72Y,72M,72C,72Kは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kと所定の隙間を介して対向しており、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにトナーを付与する。
具体的には、電源36Y,36M,36C,36Kは、現像ローラ72Y,72M,72C,72Kに対して、図10に示すような直流電圧VdcY,VdcM,VdcC,VdcKに交流電圧VacY,VacM,VacC,VacKが重畳された現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKを印加する。そのため、電源36Y,36M,36C,36Kはそれぞれ、直流電源38Y,38M,38C,38K及び交流電源40Y,40M,40C,40Kを有している。直流電源38Y,38M,38C,38Kはそれぞれ、直流電圧VdcY,VdcM,VdcC,VdcKを生成する。交流電源40Y,40M,40C,40Kはそれぞれ、交流電圧VacY,VacM,VacC,VacKを生成する。また、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面は、前記の通り、図10に示すような負の表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kに保たれている。そのため、現像ローラ72Y,72M,72C,72Kと感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kとの間には、現像電界が発生している。トナーは、負に帯電しているので、現像電界による影響を受けて、現像ローラ72Y,72M,72C,72Kから感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kへと移動する。
より詳細には、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKが上限を取っているときには、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位V1Y,V1M,V1C,V1K及び0Vよりも高い。そのため、負に帯電しているトナーは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kから現像ローラ72Y,72M,72C,72Kへと移動する。一方、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKが下限を取っているときには、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位V1Y,V1M,V1C,V1K及び0Vよりも低い。そのため、負に帯電しているトナーは、現像ローラ72Y,72M,72C,72Kから感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kへと移動する。このように、トナーは、交流の現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKにより感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kと現像ローラ72Y,72M,72C,72Kとの間を往復する。ただし、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおけるビームが照射された部分の電位は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおけるビームが照射されていない部分の表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kよりも高い電位0Vとなっている。そのため、トナーは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおけるビームが照射された部分に付着する。これにより、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面に静電潜像に従ったトナー画像が現像される。
リーク電流検知回路44Y,44M,44C,44Kはそれぞれ、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kと現像ローラ72Y,72M,72C,72Kとの間に発生するリーク電流を検知する。特に、本実施形態では、リーク電流検知回路44Y,44M,44C,44Kはそれぞれ、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおけるビームが照射されていない部分と現像ローラ72Y,72M,72C,72Kとの間に発生するリーク電流を検知する。
中間転写ベルト11は、駆動ローラ12と従動ローラ13との間に張り渡されており、感光体ドラム4に現像されたトナー画像が1次転写される。転写部8は、中間転写ベルト11の内周面に対向するように配置されており、1次転写電圧を印加されることにより、感光体ドラム4に形成されたトナー画像を中間転写ベルト11に1次転写する役割を果たす。クリーナー9は、1次転写後に感光体ドラム4の周面に残存しているトナーを回収する役割を果たす。
駆動ローラ12は、中間転写ベルト駆動部(図1には記載せず)により回転させられることにより、中間転写ベルト11を矢印αの方向に駆動させる。これにより、中間転写ベルト11は、トナー画像を2次転写ローラ14まで搬送する。センサ42は、中間転写ベルト11に対向するように設けられ、中間転写ベルト11のトナー濃度を検知する。
2次転写ローラ14は、中間転写ベルト11と対向し、ドラム形状をなしている。そして、2次転写ローラ14は、転写電圧が印加されることにより、所定の転写電位に保たれている。これにより、2次転写ローラ14は、中間転写ベルト11との間を通過する用紙Pに対して、中間転写ベルト11が担持しているトナー画像を2次転写する。より詳細には、駆動ローラ12は接地電位に保たれている。また、中間転写ベルト11は、駆動ローラ12に接触しているので、接地電位に近い正の電位に保たれている。そして、2次転写ローラ14の転写電位は、駆動ローラ12及び中間転写ベルト11の電位よりも高くなるように保たれている。トナー画像は、負に帯電しているので、駆動ローラ12と2次転写ローラ14との間に発生している電界によって、中間転写ベルト11から用紙Pに対して転写される。
クリーニング装置18は、用紙Pへのトナー画像の2次転写後に、中間転写ベルト11に残存しているトナーを除去する。
トナー画像が2次転写された用紙Pは、定着装置20に搬送される。定着装置20は、用紙Pに対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙Pに定着させる。排紙トレイ21には、印刷済みの用紙Pが載置される。
ところで、前記画像形成装置1では、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの感光層の摩耗度合いにばらつきがある。具体的には、使用頻度の高い(すなわち、摩耗度合いが高い)感光体ドラム4の感光層の厚みは、使用頻度の低い(すなわち、摩耗度合いが低い)感光体ドラム4の感光層の厚みよりも薄くなる。このように、感光層にばらつきが存在すると、電源34が帯電器5Y,5M,5C,5Kに対して共通の帯電電圧V0を供給したとしても、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kにばらつきが発生してしまう。具体的には、使用頻度の高い感光体ドラム4の表面電位は、相対的に低くなり、使用頻度の低い感光体ドラム4の表面電位は、相対的に高くなる。
前記のように、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kにばらつきが発生すると、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKのピーク間振幅Vppを正確に決定することができない。その結果、画像形成装置において画質の劣化が発生してしまう。ここで、ピーク間振幅Vppとは、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの上限と下限との間の電圧である。
そこで、画像形成装置1では、以下に説明する動作を行って、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKのピーク間振幅を決定している。
(画像形成装置の動作)
以下に、画像形成装置1の動作について図面を参照しながら説明する。以下に説明する画像形成装置1の動作は、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKを決定する動作であり、画像安定化制御において実行される。画像安定化制御は、例えば、画像形成装置1の起動時や印刷の合間に実行される動作である。図2は、制御部30が行う動作のフローチャートである。図3は、感光体ドラム4の駆動時間と最適な帯電電圧V0との関係を示したグラフである。縦軸は帯電電圧V0を示し、横軸は駆動時間を示している。
なお、以下に説明する動作は、例えば、ハードウェアの組み合わせにより実現されてもよいし、記憶部32が以下の動作を行うためのプログラムを記憶しており、制御部30が該プログラムを実行することにより実現されてもよい。
画像安定化制御が開始されると、制御部30は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位を所定電位(例えば、−600V)とするのに最適な帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kを、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの状態に基づいて算出する(ステップS1)。帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kはそれぞれ、電源34が帯電器5Y,5M,5C,5Kに対して供給する電圧である。記憶部32は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの状態を示す図3のグラフを記憶している。そして、制御部30は、各感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの駆動時間を管理しており、該駆動時間に基づいて、図3のグラフを用いて、帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kを決定する。なお、制御部30は、温度や湿度等の情報も考慮して、帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kを決定してもよい。この場合には、記憶部32は、各温度及び各湿度毎に、図3に示すグラフに相当する情報を記憶している。また、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの駆動時間は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kが回転している累積時間である。ただし、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの駆動時間の代わりに、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの回転数や走行距離が用いられてもよい。なお、本実施形態では、制御部30は、V0Y=−1080V、V0M=−1070V、V0C=−1036V、V0K=−1105Vと決定したものとする。
次に、制御部30は、電源34に供給させる帯電電圧(基準帯電電圧)V0を帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kの中から決定する(ステップS2)。ステップS2では、制御部30は、最も駆動時間が短い(すなわち、新しい)感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kに適した帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kを、帯電電圧V0に決定する。本実施形態では、制御部30は、帯電電圧V0K(=−1105V)を帯電電圧V0と決定する。
次に、制御部30は、帯電電圧V0と帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kとの差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKを算出する(ステップS3)。本実施形態では、ΔVY=25V、ΔVM=35V、ΔVC=69V、ΔVK=0Vとなる。
次に、制御部30は、限界ピーク間振幅VlppY,VlppM,VlppC,VlppKを決定する(ステップS4)。以下に、限界ピーク間振幅VlppY,VlppM,VlppC,VlppKの決定について、限界ピーク間振幅VlppKを例にとって、図面を参照しながら説明する。図4(a)は、限界ピーク間振幅VlppKを決定する際に、電源36Kが現像ローラ72Kに印加する現像電圧VdKの波形を示した図であり、図4(b)は、図4(a)の現像電圧VdKが印加されたときにリーク電流検知回路44Kが検知しているリーク電流を示している。なお、図4(b)では、リーク電流検知回路44は、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射されていない部分と現像ローラ72Kとの間に発生するリーク電流を検知している。
まず、制御部30は、電源34に帯電電圧V0(=−1105V)を帯電器5Kに供給させる。これにより、感光体ドラム4Kの表面電位は、所定電位(−600V)となる。なお、制御部30は、限界ピーク間振幅VlppY,VlppM,VlppCを決定する際にも、電源34に帯電電圧V0を帯電器5Y,5M,5C,5Kに供給させる。この場合には、感光体ドラム4Kの表面電位は、所定電位からΔVY,ΔVM,ΔVCだけずれた値(−625V,−635V,−669V)となる。
次に、制御部30は、図4(a)に示すように、直流電源38Kに供給させる直流電圧VdcKを−70Vとし、現像電圧VdKの初期のピーク間振幅VppKを1040Vに設定する。制御部30は、所定パターンの静電潜像を露光装置6Kに感光体ドラム4Kに対して形成させて、図4(a)に示すように、ピーク間振幅VppKを40Vずつ増加させながら、ピーク電流検知回路44が検知しているリーク電流の大きさが閾値を超えるか否かを判定する。制御部30は、リーク電流の大きさが閾値を超えた場合には、ピーク間振幅VppKから40Vを減算した値を限界ピーク間振幅VlppKと決定する。本実施形態では、ピーク間振幅VppKが1360Vのときにリーク電流が閾値を超えている。よって、制御部30は、1320Vを限界ピーク間振幅VlppKと決定する。なお、制御部30は、同様の手順により、限界ピーク間振幅VlppY,VlppM,VlppCも決定する。
次に、制御部30は、最大ピーク間振幅VmppY,VmppM,VmppC,VmppKを決定する(ステップS5)。最大ピーク間振幅VmppY,VmppM,VmppC,VmppKとは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおいてビームが照射されていない部分と現像ローラ72Y,72M,72C,72Kとの間にリーク電流が発生しない最大のピーク間振幅である。以下に、最大ピーク間振幅VmppY,VmppM,VmppC,VmppKの決定について、最大ピーク間振幅VmppKを例にとって、図面を参照しながら説明する。図5は、最大ピーク間振幅VmppK及び仮ピーク間振幅VtppK(後述する)を決定する際の電圧の変化を示した図である。
ステップS4の制御において、限界ピーク間振幅VlppKは、1320Vと決定された。また、直流電圧VdcKは、−70Vであるので、現像電圧VdKの上限及び下源はそれぞれ、図5(a)に示すように、590V及び−730Vとなる。しかしながら、画像形成装置1において、直流電圧VdcKは、−420Vである。そこで、図5(a)の現像電圧VdKにおいて、直流電圧VdcKを−420Vとすると、現像電圧VdKの上限及び下源はそれぞれ、図5(b)に示すように、240V及び−1080Vとなる。
ここで、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射されていない部分と現像ローラ72Kとの間に発生するリーク電流は、現像電圧VdKの上限と感光体ドラム4Kの表面電位V1Kとの間の電圧によって発生する。図5(a)に示すように限界ピーク間振幅VlppK(=1320V)を用いた場合には、現像電圧VdKの上限が590Vであり、感光体ドラム4の表面電位V1Kが−600Vであるので、現像電圧VdKの上限と感光体ドラム4Kの表面電位V1Kとの間に1190Vの電圧が存在してもリーク電流が発生しない。よって、図5(b)に示す状態では、限界ピーク間振幅VlppKの上限が350V上昇しても、リーク電流が発生しない。
そこで、図5(c)に示すように、限界ピーク間振幅VlppK(=1320V)に対して、700V(=350V×2)を加算し、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射されていない部分と現像ローラ72Kとの間にリーク電流が発生しない最大の最大ピーク間振幅VmppK(=2020V)を得る。これにより、現像電圧VdKの上限及び下源がそれぞれ、590V及び−1430Vとなる。
ところが、図5(c)の状態では、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射された部分と現像ローラ72Kとの間においてリークが発生してしまう。より詳細には、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射された部分の表面電位は、0Vである。よって、現像電圧VdKが下限(−1430V)を取った場合には、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射された部分の表面電位と現像ローラ72Kとの間の電圧は、1430Vになる。その結果、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射された部分と現像ローラ72Kとの間にリーク電流が発生してしまう。
そこで、制御部30は、図5(d)に示すように、感光体ドラム4Kにおいてビームが照射された部分と現像ローラ72Kとの間にリーク電流が発生しないように最大ピーク間振幅VmppKを補正して仮ピーク間振幅VtppKを決定する(ステップS6)。具体的には、最大ピーク間振幅VmppKに対して、350Vを減算することにより、仮ピーク間振幅VtppK(=1670V)を得る。このとき、現像電圧VdKの上限及び下源がそれぞれ、415V及び−1255Vとなる。これにより、現像電圧VdKが下限(−1255V)を取った場合には、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射された部分の表面電位と現像ローラ72Kとの間の電圧は、1255Vになる。その結果、感光体ドラム4Kにおけるビームが照射された部分の表面電位と現像ローラ72Kとの間にリーク電流が発生しない。なお、350Vは、例えば、感光体ドラム4の表面電位を−600Vとした状態において実験により求められる値である。制御部30は、同様の手順により、仮ピーク間振幅VtppY,VtppM,VtppCも決定する。以上のようなステップS4ないしステップS6により、制御部30は、リーク電流の検知に基づいて、各現像ローラ72Y,72M,72C,72Kに適した仮ピーク間振幅VtppY,VtppM,VtppC,VtppKを決定する。
次に、制御部30は、直流電圧VdcY,VdcM,VdcC,VdcK及びduty比を仮決定する(ステップS7)。ステップS7では、制御部30は、ステップS6において決定した仮ピーク間振幅VtppY,VtppM,VtppC,VtppKを用いて、作像部22Y,22M,22C,22Kに中間転写ベルト11にトナーパッチを形成させる。そして、制御部30は、センサ42が検知したトナーパッチのトナー濃度に基づいて、直流電圧VdcY,VdcM,VdcC,VdcK及びduty比を仮決定する。なお、ステップS7の処理は、一般的に行われる動作であるので、これ以上の説明を省略する。ここで、図6は、ステップS7において、直流電圧VdcY,VdcM,VdcC,VdcK及びduty比を決定した際の現像電圧VdKを示した図である。本実施形態では、制御部30は、図6に示すように、直流電圧VdcKを−420Vと決定し、duty比を0.63と決定する。
次に、制御部30は、ステップS3において算出した差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKに基づいて、仮ピーク間振幅VtppY,VtppM,VtppC,VtppKを補正し、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappC,VappKを決定する(ステップS8)。具体的には、制御部30は、差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKを2倍した値を、対応する仮ピーク間振幅VtppY,VtppM,VtppC,VtppKに対して加算することにより、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappC,VappKを決定する。
以下に、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappC,VappKの決定について、補正ピーク間振幅VappCを例にとって、図面を参照しながら説明する。図7は、補正ピーク間振幅VappCの決定前における現像電圧VdCの波形を示した図である。図8は、補正ピーク間振幅VappCの決定後における現像電圧VdCの波形を示した図である。なお、前提として、ステップS6において、仮ピーク間振幅VtppCが1800Vと決定されたものとする。
ステップS3において、ΔVCは、69Vであると決定されている。これは、電源34が帯電電圧V0(=−1105V)を帯電器5Cに供給すると、表面電位V1Kと表面電位V1Cとの差がΔVC(=69V)となることを意味している。表面電位V1Kは、−600Vに設定されているので、表面電位V1Cは、図7に示すように、−669Vとなる。
ここで、仮ピーク間振幅VtppC(=1800V)は、表面電位V1C(=−669V)のときに、感光体ドラム4Cにおけるビームが照射されていない部分と現像ローラ72Cとの間に発生するリーク電流を検知することによって決定した値である。該リーク電流は、現像電圧VdCの上限と感光体ドラム4Cの表面電位V1Cとの間の電圧によって発生する。そして、図7において、表面電位V1Cが−669Vであり、かつ、現像電圧VdCの上限が480Vであるときに、リーク電流が検知されている。よって、仮に、表面電位V1Cが表面電位V1Kと等しい−600Vであった場合には、現像電圧VdCの上限が549Vであるときに、リーク電流が検知されたと推測される。すなわち、表面電位V1Cが表面電位V1Kに比べて69V低くなっていることにより、現像電圧VdCの上限が69V低くなったと考えられる。更に、現像電圧VdCの下限が69V高くなったと考えられる。
ところで、感光体ドラム4Cにおけるビームが照射された部分と現像ローラ72Cとの間に発生するリーク電流は、現像電圧VdCの下限と0Vとの間で発生する。よって、表面電位V1Cが69V低くなることにより、現像電圧VdCの下限が69V高くなると、現像電圧VdCの下限と0Vとの間で69Vの余裕が発生することになる。すなわち、現像電圧VdCの下限を69V低くしても、感光体ドラム4Cにおけるビームが照射された部分と現像ローラ72Cとの間にリーク電流が発生しない。
そこで、制御部30は、図8に示すように、差ΔVC(69V)を2倍した値を、対応する仮ピーク間振幅VtppC(=1800V)に対して加算することにより、補正ピーク間振幅VappC(=1938V)を決定する。なお、制御部30は、同様の手順により、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappKも決定する。
次に、制御部30は、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKのduty比を補正する(ステップS9)。以下に、duty比の補正について図面を参照しながら説明する。以下では、duty比の補正として、現像電圧VdCのduty比の補正を例にとって説明する。図9は、duty比を補正した後の、現像電圧VdCの波形図である。
図7に示すように、ステップS8にて補正ピーク間振幅VappCを決定する前における現像電圧VdCの平均Vaveは、図7に示すように、−186Vである。一方、ステップS8にて補正ピーク間振幅VappCを決定した後における現像電圧VdCの平均Vaveは、図8に示すように、−168.06Vである。このように、仮ピーク間振幅VtppCを補正して補正ピーク間振幅VappCとすることにより、現像電圧VdCの平均Vaveが変動してしまう。その結果、シアンのトナー画像の濃度が変動してしまう。
そこで、補正ピーク間振幅VappCとした場合においても、現像電圧VdCの平均Vaveが−186Vとなるように、現像電圧VdCのduty比を補正する。具体的には、duty比をxとしたときに、以下の式(1)の方程式を解く。
x×549+(1−x)×(−1389)=−186 ・・・(1)
これにより、現像電圧VdCのduty比は、0.62と求まる。なお、制御部30は、同様の手順により、現像電圧VdY,VdM,VdKのduty比も補正する。以上の動作により、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKが決定される。
(効果)
以上のような画像形成装置1によれば、画質の劣化が発生することを抑制できる。より詳細には、画像形成装置1では、製造コストを低減するために、帯電器5Y,5M,5C,5Kに対して一つの電源34により帯電電圧V0を供給している。一方、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの駆動時間は異なっている。そのため、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kは、帯電電圧V0が共通であったとしても、差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれてしまう。
ここで、限界ピーク間振幅VlppY,VlppM,VlppC,VlppKは、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kにおけるビームが照射されていない部分と現像ローラ72Y,72M,72C,72Kとの間に発生するリーク電流を検知することにより決定されている。該リーク電流は、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの上限と感光体ドラム4Kの表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kとの間の電圧によって発生する。そのため、表面電位V1Y,V1M,V1C,V1Kが差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれると、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの上限も差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれてしまう。同様に、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの下限も差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれてしまう。
前記のように、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの下限が差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれると、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの下限と0Vとの間の電圧も差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれる。現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの下限と0Vとの間の電圧は、現像ローラ72Y,72M,72C,72Kから感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kへとトナーを移動させるための電圧である。よって、該電圧にばらつきが発生すると、トナー画像に濃度むらが発生し、画質の劣化が発生する。
そこで、画像形成装置1では、制御部30は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの表面電位を所定電位とするのに最適な帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kと電源34に供給させる帯電電圧V0との差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKに基づいて、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappC,VappKを決定している。具体的には、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの下限が差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKだけずれないように、制御部30は、仮ピーク間振幅VtppY,VtppM,VtppC,VtppKに対して、差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKの2倍の値を加算して、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappC,VappKを算出している。これにより、現像電圧VdY,VdM,VdC,VdKの下限と0Vとの間の電圧が補正される。その結果、画質の劣化がすることが抑制される。
また、画像形成装置1では、駆動時間が最も短い感光体ドラム4Kに適した帯電電圧V0Kを帯電電圧V0に決定している。このように、新しい感光体ドラム4Kの帯電電圧V0Kは、ステップS2での演算において、他の感光体ドラム4Y,4M,4Cの帯電電圧V0Y,V0M,V0Cに比べて、図3のグラフの結果からずれにくい。そのため、帯電電圧V0Kを帯電電圧V0とすることにより、差ΔVY,ΔVM,ΔVC,ΔVKを正確に算出することが可能となる。その結果、補正ピーク間振幅VappY,VappM,VappC,VappKも正確に算出されるようになる。
なお、画像形成装置1において、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの駆動時間が長くなると、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの感光層が摩耗して薄くなる。すなわち、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの駆動時間と感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの感光層の膜厚とは、相関関係が存在する。そこで、制御部30は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの感光層の膜厚に基づいて、最適な帯電電圧V0Y,V0M,V0C,V0Kを決定してもよい。
本発明は、画像形成装置、プログラム及び制御方法に有用であり、特に、画質の劣化が発生することを抑制できる点において優れている。
1 画像形成装置
4Y,4M,4C,4K 感光体ドラム
5Y,5M,5C,5K 帯電器
6Y,6M,6C,6K 露光装置
30 制御部
32 記憶部
34,36Y,36M,36C,36K 電源
38Y,38M,38C,38K 直流電源
40Y,40M,40C,40K 交流電源
42 センサ
44Y,44M,44C,44K リーク電流検知回路
72Y,72M,72C,72K 現像ローラ

Claims (9)

  1. 複数の感光体と、
    前記各感光体を帯電させる複数の帯電器と、
    前記複数の帯電器に対して、共通の帯電電圧を供給する第1の電源と、
    前記感光体に対してビームを照射する走査手段と、
    前記各感光体に対してトナーを付与する複数の現像ローラと、
    前記各現像ローラに対して、交流の現像電圧を供給する第2の電源と、
    前記感光体における前記ビームが照射されていない部分と前記現像ローラとの間に発生するリーク電流を検知する検知手段と、
    前記各感光体の状態に基づいて該各感光体に適した複数の帯電電圧を決定する第1のステップと、該複数の帯電電圧の中から前記第1の電源に供給させる基準帯電電圧を決定する第2のステップと、前記リーク電流の検知に基づいて、前記各現像ローラに適した複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定する第3のステップと、該基準帯電電圧と該各感光体に適した複数の帯電電圧との差に基づいて、該複数の現像電圧のピーク間振幅を補正する第4のステップと、を実行する制御手段と、
    を備えていること、
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記第4のステップにおいて、前記基準帯電電圧と前記各感光体に適した複数の帯電電圧との差の2倍以下の値を、対応する前記現像電圧のピーク間振幅に対して加算すること、
    を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記第3のステップにおいて、前記感光体において前記ビームが照射されていない部分と前記現像ローラとの間に前記リーク電流が発生しない前記現像電圧の最大のピーク間振幅を決定し、該感光体において該ビームが照射された部分と該現像ローラとの間に前記リーク電流が発生しないように該最大のピーク間振幅を補正することにより複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定すること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の画像形成装置。
  4. 前記感光体の状態は、該感光体の感光層の膜厚であること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記感光体の状態は、該感光体の累積の駆動時間であること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記制御手段は、前記第2のステップにおいて、最も短い駆動時間を有する前記感光体に適した前記帯電電圧を、前記基準帯電電圧と決定すること、
    を特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記帯電器は、帯電ローラであること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 複数の感光体と、該各感光体を帯電させる複数の帯電器と、該複数の帯電器に対して、共通の帯電電圧を供給する第1の電源と、該感光体に対してビームを照射する走査手段と、該各感光体に対してトナーを付与する複数の現像ローラと、該各現像ローラに対して、交流の現像電圧を供給する第2の電源と、該感光体における該ビームが照射されていない部分と該現像ローラとの間に発生するリーク電流を検知する検知手段と、を備えている画像形成装置の制御手段に、
    前記各感光体の状態に基づいて該各感光体に適した複数の帯電電圧を決定する第1のプログラムステップと、
    前記複数の帯電電圧の中から前記第1の電源に供給させる基準帯電電圧を決定する第2のプログラムステップと、
    前記リーク電流の検知に基づいて、前記各現像ローラに適した複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定する第3のプログラムステップと、
    該基準帯電電圧と該各感光体に適した複数の帯電電圧との差に基づいて、該複数の現像電圧のピーク間振幅を補正する第4のプログラムステップと、
    からなる処理を実行させること、
    を特徴とするプログラム。
  9. 複数の感光体と、該各感光体を帯電させる複数の帯電器と、該複数の帯電器に対して、共通の帯電電圧を供給する第1の電源と、該感光体に対してビームを照射する走査手段と、該各感光体に対してトナーを付与する複数の現像ローラと、該各現像ローラに対して、交流の現像電圧を供給する第2の電源と、該感光体における該ビームが照射されていない部分と該現像ローラとの間に発生するリーク電流を検知する検知手段と、を備えている画像形成装置の制御方法であって、
    前記各感光体の状態に基づいて該各感光体に適した複数の帯電電圧を決定する第1のステップと、
    前記複数の帯電電圧の中から前記第1の電源に供給させる基準帯電電圧を決定する第2のステップと、
    前記リーク電流の検知に基づいて、前記各現像ローラに適した複数の前記現像電圧のピーク間振幅を決定する第3のステップと、
    該基準帯電電圧と該各感光体に適した複数の帯電電圧との差に基づいて、該複数の現像電圧のピーク間振幅を補正する第4のステップと、
    を備えていること、
    を特徴とする制御方法。
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