JP6552237B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、部材を介して像担持体に流れる電流を検知することで像担持体の電位を検知する機能を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置において、形成される画像のコントラストは、レーザ光源からレーザ光が照射された後の感光ドラム上の表面電位（以下、感光ドラム電位という）と現像電圧との電位差で決定される。しかしながら、画像のコントラストは、環境（例えば温度、湿度）や感光ドラムの膜厚により変動するため、補正を行う必要がある。そのため、実際の感光ドラム電位を検知し、精度よく補正を行えるように、例えば特許文献１の画像形成装置では、感光ドラム電位を検知するために、次のような構成が提案されている。即ち、帯電ローラを介して、帯電電圧の印加回路から交流電圧を感光ドラムに印加し、感光ドラム上の残存電位を除電する。その後、帯電ローラを介して、帯電電圧の印加回路から正極性と負極性の直流電圧を感光ドラムに印加して、感光ドラムの正極性と負極性の放電開始電圧を測定し、測定された放電開始電圧に基づいて、感光ドラムの表面電位を検知する。

特開２０１２−１３８８１号公報

従来の構成では、感光ドラムの帯電とレーザ照射後の感光ドラム電位の検知を、帯電ローラを介して行う。このため、感光ドラムが１回転して帯電ローラにより帯電された感光ドラムの表面位置が再び帯電ローラの位置に戻ってくるまでの間は、感光ドラム電位の検知を行うことができず、感光ドラム電位の検知に時間がかかる。また、検知時間改善のため、レーザ照射後の感光ドラム電位の検知を転写部材である転写ローラにより行うシステムもあるが、感光ドラム電位の検知結果に対して補正をする必要がある。補正する量（補正量）を算出するためには、帯電ローラより交流電圧を印加する必要があるため、回路構成上、コストがかかるという課題がある。

本発明はこのような状況の下でなされたもので、安価な回路構成で、感光ドラム電位の検知を行うことを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、画像データに応じた光量の光を照射して前記像担持体を露光する露光手段と、前記像担持体に形成された画像を転写するための転写手段と、前記転写手段に電圧を印加する印加手段と、前記印加手段より印加された電圧により前記転写手段と前記像担持体に流れる電流値を検知する検知手段と、前記帯電手段より直流電圧のみを印加して前記像担持体を帯電させ、画像形成時において、画像データに基づいて前記露光手段により露光する際の光量よりも大きい光量であって、前記像担持体が飽和電位となる光量の光を前記像担持体に照射して前記像担持体を露光した後に、前記印加手段により前記転写手段に電圧を印加した場合に前記検知手段により検知された前記像担持体に流れる電流値の検知結果に基づいて、前記像担持体の表面電位を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記露光手段により露光する際の光量よりも大きい光量であって、前記像担持体が飽和電位となる光量の光を前記像担持体に照射して前記像担持体を露光した後に、前記印加手段から前記転写手段に正極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第一電圧を算出し、前記印加手段から前記転写手段に負極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第二電圧を算出し、前記第一電圧と前記第二電圧との和の１／２により算出される前記像担持体の表面電位を、前記像担持体の表面電位の補正量として算出し、更に、前記露光手段により露光する際の光量を前記像担持体に照射して前記像担持体を露光した後に、前記印加手段から前記転写手段に正極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第一電圧を算出し、前記印加手段から前記転写手段に負極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第二電圧を算出し、前記第一電圧と前記第二電圧との和の１／２により算出される前記像担持体の表面電位を、前記像担持体の補正前の表面電位として算出し、算出した補正前の表面電位を前記補正量を用いて補正して前記像担持体の表面電位を決定することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、安価な回路構成で、感光ドラム電位の検知を行うことができる。

実施例１、２の画像形成装置の概略断面図 実施例１、２の画像形成プロセス部の構成を示す模式図 実施例１、２の露光部、転写電圧印加回路の構成を示す模式図 実施例１、２の感光ドラムの電圧・電流特性を示すグラフ 実施例１のレーザ光量−感光ドラム電位の特性を示すグラフ 実施例１の感光ドラム電位を算出するフローチャート 実施例２のレーザ光量−感光ドラム電位の特性を示すグラフ 実施例２の感光ドラム電位を算出するフローチャート

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［画像形成装置の概要］
図１に実施例１が適用される画像形成装置である電子写真方式のレーザビームプリンタ１００（以下、プリンタ１００という）の概略断面図を示す。図１において、給紙カセット１０１に載置された記録材である用紙は、ピックアップローラ１０２にてピックアップされ、不図示の駆動部により駆動される給紙ローラ１０３によって、画像形成プロセス部１０６に搬送される。画像形成プロセス部１０６では、帯電ローラ２０２により所定の電位に帯電された感光ドラム２０１上に、レーザ光源２０７から出射されたレーザ光の走査により静電潜像が形成される。感光ドラム２０１上に形成された静電潜像は、現像スリーブ２０３によりトナーによって現像され、トナー像が形成される。そして、感光ドラム２０１上に形成されたトナー像は、給紙カセット１０１から搬送された用紙に転写ローラ２０４により転写され、用紙は定着装置１０４に搬送される。定着装置１０４では、用紙上の未定着のトナー像が加圧・加熱処理され、用紙に定着される。その後、定着装置１０４から排出された用紙は、排紙ローラ１０５により排紙され、プリンタ１００の機外に排出される。上述した画像形成動作は、プリンタ１００の動作を制御する制御手段である制御部２０８により制御される。

［画像形成プロセス部の概要］
図２は、画像形成プロセス部１０６の構成を示す模式図である。帯電手段の電圧印加部である帯電電圧印加回路２０５は、帯電ローラ２０２に帯電電圧を印加することにより、像担持体である感光ドラム２０１を所定の電位に帯電する。続いて、所定の電位に帯電された感光ドラム２０１は、画像信号に応じて、レーザ光源２０７から出射されたレーザ光により走査され、感光ドラム２０１上（像担持体上）に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像スリーブ２０３により付着される現像剤（トナー）により現像され、トナー像が形成される。転写電圧の印加手段である転写電圧印加回路２０６は、転写部材である転写ローラ２０４に転写電圧を印加することにより、転写ローラ２０４と感光ドラム２０１が当接するニップ部に挟持された用紙に感光ドラム２０１上のトナー像が転写される。

［露光部の概要］
図３（ａ）は、感光ドラム２０１にレーザ光を照射する露光手段である露光部の構成を示す模式図である。露光部は、制御回路部４０１、レーザドライバ４０４、レーザ光源２０７から構成されている。更に、レーザ光源２０７は、レーザ光を出射するレーザダイオード４０５と、レーザダイオード４０５が出射するレーザ光の光量を検知するＰＤセンサ４０６から構成されている。レーザドライバ４０４は、レーザダイオード４０５の発光量をＰＤセンサ４０６でモニタしながら、光量を一定にするよう制御を行う。制御回路部４０１はレーザドライバ４０４へＶＤＯ信号４０２を出力する。ＶＤＯ信号４０２は、画像形成するための画像データであり、レーザダイオード４０５の発光、消灯を制御する信号である。また、制御回路部４０１はレーザドライバ４０４に、パルス幅で変調されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である光量可変信号４０３を出力する。そして、レーザドライバ４０４は、光量可変信号４０３の信号に応じてレーザダイオード４０５の光量を可変する構成となっている。

また、制御回路部４０１は、制御部２０８からの光量指示に応じて、光量可変信号４０３を制御するため、制御部２０８は、感光ドラム２０１に照射する光量を可変することができる。制御部２０８は、後述する転写電圧印加回路２０６を用いて、レーザ光源２０７より所定の光量を照射した後の感光ドラム２０１の表面電位を検知する。そして、検知された感光ドラム２０１の表面電位が所定の値と異なっていた場合には、制御部２０８は、制御回路部４０１を介して、レーザ光源２０７のレーザダイオード４０５から出射されるレーザ光の光量を可変する。これにより、感光ドラム２０１の表面電位を変更することができる。

［転写電圧印加回路の概要］
図３（ｂ）は、本実施例の転写電圧印加回路２０６の概略構成を示す模式図である。転写電圧印加回路２０６は、電流検知回路３０１、正電圧の転写電圧及び負電圧の転写電圧を生成する高電圧電源３０２、所定の転写電圧が出力されるように高電圧電源３０２を制御するＦＢ（フィードバック）回路３０３から構成されている。そして、転写電圧印加回路２０６は、負荷３０４に転写電圧を出力する。なお、負荷３０４は、転写電圧印加回路２０６からの出力電流Ｉ３が流れる転写ローラ２０４、感光ドラム２０１を指す。

検知手段である電流検知回路３０１は、ＦＢ回路３０３に流れる電流Ｉ２と負荷３０４に流れる電流Ｉ３を合わせた電流Ｉ１（＝Ｉ２＋Ｉ３）を検知する回路である。高電圧電源３０２は、出力電圧を正極性又は負極性に可変可能な定電圧電源であり、転写ローラ２０４に直流電圧である転写電圧を印加する。電流検知回路３０１は、高電圧電源３０２から高電圧が出力されているときに転写ローラ２０４を介して感光ドラム２０１に流れる電流Ｉ３を検知する。制御部２０８は、例えばプリント前のキャリブレーション時のように、用紙への画像形成が行われない非画像形成時に、高電圧電源３０２から異なる直流電圧を転写ローラ２０４に印加する。そして、電流検知回路３０１は、各々の直流電圧が印加された際に検知された電流値を制御部２０８に通知する。制御部２０８は、電流検知回路３０１により検知された検知結果に基づいて、後述する感光ドラム２０１−転写ローラ２０４間の放電開始電圧を判断し、感光ドラム２０１上の表面電位を算出する。

［放電開始電圧の算出］
次に、感光ドラム２０１の表面電位の算出結果に応じて、算出された表面電位の誤差を補正する制御について説明する。まず、放電開始電圧の算出方法について説明する。図４（ａ）は、転写電圧印加回路２０６から転写ローラ２０４に印加される印加電圧と、転写ローラ２０４に流れる電流値との関係を示すグラフである。図４（ａ）において、横軸は印加電圧（単位：Ｖ（ボルト））であり、縦軸は電流値（単位：μＡ（アンペア））である。図４（ａ）に示すように、放電が開始されるまでは（直線（１）と曲線（２）との分岐点までは）、転写ローラ２０４に印加された電圧に応じた電流（図中、直線（１）で示す電流）が、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１に流れる。しかし、感光ドラム２０１−転写ローラ２０４間で放電が開始されると、図中の曲線（２）に示すように、転写ローラ２０４から感光ドラム２０１へ電流が急激に流れるようになり、曲線（２）は変極点を有する曲線となる。このことより、感光ドラム２０１−転写ローラ２０４間に流れる放電電流の電流値は、曲線（２）が示す電流値と直線（１）が示す電流値との差分であるΔ値で示すことができる。そして、このΔ値が所定の電流値になった時点の印加電圧、例えば印加電圧が正電圧の場合には３［μＡ］、又は負電圧の場合には−３［μＡ］になった時点の印加電圧が、放電が開始された電圧（以下、放電開始電圧という）と判断される。

［感光ドラムの表面電位の算出］
感光ドラム２０１の放電特性として、環境（例えば温度、湿度）や感光ドラム２０１の膜厚の違いにより、放電に必要となる電位差は異なる。図４（ｂ）は、感光ドラム２０１への印加電圧と感光ドラム２０１に流れる放電電流の電流値との関係を示す電圧−電流特性図であり、横軸は印加電圧［Ｖ］を示し、縦軸は電流値［μＡ］を示す。転写ローラ２０４の表面が感光ドラム２０１の表面と同等の凹凸がない状態であれば、図４（ｂ）に示すように、感光ドラム２０１の表面電位に対して、放電が開始されるのに必要な電位差は、正電位と負電位で対称の関係（正負対称）になる。即ち、図中の電流値が０μＡ（放電電流が流れていない状態）から、感光ドラム２０１に正電位（正極性）の転写電圧を印加し、放電電流が所定の電流値（例えば３μＡ）になったときの印加電圧を電圧ＶＬｈ（以下、正電位側の放電開始電圧という）とする。同様に、図中の電流値が０μＡ（放電電流が流れていない状態）から、感光ドラム２０１に負電位（負極性）の転写電圧を印加し、放電電流が所定の電流値（例えば−３μＡ）になったときの印加電圧を電圧ＶＬｌ（以下、負電位側の放電開始電圧という）とする。このとき、電流値が０μＡのときの印加電圧と正電位側の放電開始電圧ＶＬｈとの電圧差と、電流値が０μＡのときの印加電圧と負電位側の放電開始電圧ＶＬｌとの電圧差とは等しく、正電位側と負電位側で対称の関係となる。

放電現象として一般的に知られているこの特性は、転写ローラ２０４と感光ドラム２０１の間のギャップが平面−平面間のギャップとみなした場合、平面−平面ギャップ間の放電特性と同じである。この場合、感光ドラム２０１の表面電位は、以下のようにして求めることができる。上述した正電位側の放電開始電圧ＶＬｈと、負電位側の放電開始電圧ＶＬｌを用いると、感光ドラム２０１の表面電位は、次の式（１）により算出することができる。即ち、図４（ｂ）に示すように、感光ドラム２０１の表面電位は、電圧ＶＬｈと電圧ＶＬｌの和の１／２により求めることができる。
感光ドラム２０１の表面電位＝（ＶＬｈ＋ＶＬｌ）／２ （１）

しかし、転写ローラ２０４の製法上で生じる気泡、画像形成時に発生する用紙の紙粉、転写ローラ２０４に付着したトナー等により、転写ローラ２０４の表面に凹凸が生じる場合がある。この場合には、上述した平面−平面ギャップ間の放電特性とは異なり、針−平面ギャップ間の放電現象である極性効果が生じる。そして、極性効果により、実際の感光ドラム２０１の表面電位と、上述した式（１）により算出される感光ドラム２０１の表面電位との間に誤差が生じる。そのため、式（１）により算出された感光ドラム２０１の表面電位について、補正を行う必要が生じる。この場合の補正量を補正量１とする。

［補正量１の導出方法］
次に、補正量１の導出方法について、従来の手法による導出方法と本実施例での導出方法について説明する。まず、従来の手法では、帯電ローラ２０２より感光ドラム２０１に交流電圧のみを印加することで、感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖ（ボルト）に帯電させる。その後、転写ローラ２０４より感光ドラム２０１に転写電圧を印加して、放電開始電圧を測定する。このとき、上述した式（１）より得られる算出結果が、感光ドラム２０１の表面電位との誤差に対する補正量１となる。即ち、感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖ（ボルト）に帯電させた状態で、式（１）より感光ドラム２０１の表面電位を算出すると、平面−平面ギャップ間の放電特性の場合には、算出された表面電位は０Ｖになる。ところが、上述した極性効果により算出された表面電位は０Ｖにならず、誤差を含んだ算出結果が得られる。その結果、実際の感光ドラム２０１の表面電位が０Ｖ（ボルト）と既知であるため、算出された誤差量がそのまま補正量１となる。従来の手法で交流電圧を印加することが必要な理由は、補正量１を導出する際に、感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖ（ボルト）等の既知の電圧値にするためである。また、帯電ローラ２０２より感光ドラム２０１に直流電圧のみによる帯電（電圧印加）を行った場合には、放電開始電圧のばらつきにより、感光ドラム２０１の表面電位を正確に０Ｖにすることが困難なためである。

次に、本実施例の手法では、まず、帯電ローラ２０２より感光ドラム２０１に直流電圧を印加し、感光ドラム２０１を所定の電位（例えば−４００Ｖ）に帯電させる。そして、その後、感光ドラム２０１の表面を通常のプリント時に用いる光量値よりも高い光量値のレーザ光で露光することにより、感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖ状態（除電状態）にし、転写ローラ２０４より転写電圧を印加して、放電開始電圧を測定する。このとき、上述した式（１）より得られる感光ドラム２０１の表面電位が、誤差に対する補正量１となる。上述したレーザ光の光量値（以下、光量値Ａという）は、感光ドラム２０１の表面電位が後述する飽和電位となる光量値（例えば、通常のプリントシーケンスで使用する光量の１．５倍）であり、予め制御部２０８の不図示の記憶部に保持されている。なお、光量値Ａは、感光ドラム２０１の膜厚変化やレーザ光源２０７のばらつきにより、光量に対する感光ドラム２０１の表面電位（ＶＬ）特性が変化しても、感光ドラム２０１の使用上支障のない、後述する飽和領域内の光量値が設定される。

［補正量２の導出方法］
図５は、感光ドラム２０１に照射されたレーザ光源２０７からのレーザ光量と、感光ドラム２０１の表面電位（ＶＬ）との関係を示す特性図であり、横軸はレーザ光量を示し、縦軸は感光ドラム２０１の表面電位（ＶＬ）を示す。なお、感光ドラム２０１の表面電位は正電位、負電位があるため、図５の縦軸は電位の絶対値を示している。上述したように、本実施例では、感光ドラム２０１を光量値Ａで露光することで感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖ状態にしている。このときのレーザ光量と感光ドラム２０１の表面電位との特性を示すグラフは、破線で示すグラフ（Ａ）である。ところが、感光ドラム２０１を光量値Ａで露光しても、図５の実線で示すグラフ（Ｂ）のように、特性上、感光ドラム２０１の表面電位が正確に０Ｖの状態とならない場合がある。即ち、グラフ（Ｂ）で示すように感光ドラム２０１の電位状態が飽和する飽和領域が存在し、感光ドラム２０１の表面電位が正確に０Ｖの状態とならない場合がある。このように感光ドラム２０１が飽和している状態のときの電位を飽和電位といい、飽和電位（例えば−１０Ｖ（ボルト））は推定可能であるため、予め制御部２０８の不図示の記憶部に、飽和電位の推定値が記憶されている。

そこで、光量値Ａを感光ドラム２０１の表面電位が飽和状態となる飽和領域に属する光量値に設定して露光を行い、感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖの状態にして、転写ローラ２０４より転写電圧を印加して、放電開始電圧を測定する。このとき、上述した式（１）より、感光ドラム２０１の表面電位との誤差に対する補正量１を算出する。算出された補正量１には、上述した飽和電位分が含まれているので、算出された補正量１から飽和電位分、即ち感光ドラム２０１が飽和する電位分（図中、Δで図示）を差し引くことにより、より精度の高い補正量を求めることができる。なお、図５の飽和電位を示す電位分Δを、補正量２という。以上説明したように、感光ドラム２０１の表面電位の補正量は、補正量１のみでも良いが、補正量２を加味した補正量、即ち補正量＝（補正量１−補正量２）を用いることにより、より高精度な補正を行うことができる。

［実際の感光ドラムの表面電位の算出］
レーザ照射後の実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出するため、補正量の算出に続いて、０Ｖ（ボルト）以外の所定の電圧、所定の光量値で、感光ドラム２０１を帯電、露光させる。このときの所定の電圧、所定の光量値は、予め制御部２０８の記憶部に保持されている値であり、例えば、ある状態で感光ドラム２０１の表面電位が推定で−１５０Ｖになるように設定される値である。そして、前述した式（１）より算出した結果（即ち、補正前の感光ドラム２０１の表面電位）から、上述した補正量を減算することにより、レーザ照射後の実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出することができる。また、表面電位を算出する制御部２０８で生じる誤差の原因として挙げている極性効果は、誤差の一例である。例えば、回路の精度や電気的特性により発生する誤差についても、本実施例の補正方法により補正することができる。前述した式（１）及び補正量は、どちらも回路の精度や電気的特性の誤差の影響を受ける。式（１）における誤差量と補正量における誤差量が略同等であるので、前述した式（１）より算出した結果（補正前の感光ドラム２０１の表面電位）から、上述した補正量を減算することにより、誤差の影響をキャンセルすることができる。ここで、回路の精度とは、例えば帯電電圧印加回路２０５の精度のように、抵抗定数や電源電圧のばらつき等で決まる精度のことを指す。また、電気的特性とは、例えば転写ローラ２０４より感光ドラム２０１に電圧を印加した際の感光ドラム２０１の半導体特性のことを指す。

［感光ドラムの実際の表面電位を算出する制御シーケンス］
以上説明した制御動作は、制御部２０８により、図６に示す制御シーケンスに従って実行される。図６は、感光ドラム２０１の実際の表面電位を算出する制御シーケンスを示すフローチャートであり、プリンタ１００の電源がオンされたとき、又は制御部２０８が外部のコンピュータからプリントコマンドを受信したときに起動される。

ステップ（以下、Ｓとする）３００では、制御部２０８は、プリント前のキャリブレーション等のため、不図示のモータを駆動し、感光ドラム２０１を回転させる。Ｓ３０１では、制御部２０８は、感光ドラム２０１に、帯電電圧印加回路２０５から帯電ローラ２０２を介して感光ドラム２０１に直流電圧を印加し、感光ドラム２０１を所定の電位（例えば、−４００Ｖ）に帯電させる。Ｓ３０２では、制御部２０８は、不図示の記憶部より感光ドラム２０１にレーザ光源２０７から出射する光量値Ａを読み出す。そして、制御部２０８は、制御回路部４０１を介して、レーザ光源２０７のレーザダイオード４０５から光量値Ａでレーザ光を出射させて、感光ドラム２０１の表面を露光し、感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖの状態にする。

Ｓ３０３では、制御部２０８は、感光ドラム２０１の表面電位より正電位側の電圧を転写電圧印加回路２０６から転写ローラ２０４に印加し、電流検知回路３０１により感光ドラム２０１に流れる放電電流を測定する。制御部２０８は、電流検知回路３０１から通知された放電電流が所定の電流値（例えば、３μＡ）になった際に、転写ローラ２０４に印加していた電圧を、正電位側の放電開始電圧ＶＬｈとする。同様に、制御部２０８は、感光ドラム２０１の表面電位より負電位側の電圧を転写電圧印加回路２０６から転写ローラ２０４に印加し、電流検知回路３０１により放電電流を測定する。制御部２０８は、電流検知回路３０１から通知された放電電流が所定の電流値（例えば、−３μＡ）になった際に、転写ローラ２０４に印加していた電圧を負電位側の放電開始電圧ＶＬｌとする。

Ｓ３０４では、制御部２０８は、Ｓ３０３で測定された放電開始電圧ＶＬｈ、ＶＬｌを前述した式（１）に代入し、感光ドラム２０１の表面電位を算出する。Ｓ３０５では、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された感光ドラム２０１の表面電位は光量値Ａのときの表面電位かどうかを判断する。制御部２０８は、感光ドラム２０１の表面電位は光量値Ａのときの表面電位であると判断した場合にはＳ３０６に進み、光量値Ａのときの表面電位ではないと判断した場合にはＳ３０８の処理に進む。Ｓ３０６では、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された光量値Ａのときの感光ドラム２０１の表面電位、即ち前述した補正量１を、実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出する際の補正量として、不図示の記憶部に記憶する。また、より高精度の補正を行うために、Ｓ３０６では、制御部２０８は、次のような処理を行ってもよい。即ち、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された光量値Ａのときの感光ドラム２０１の表面電位（前述した補正量１）から、不図示の記憶部から読み出した飽和電位の推定値（前述した補正量２）を減算して算出した補正量を不図示の記憶部に記憶してもよい。Ｓ３０７では、制御部２０８は、感光ドラム２０１にレーザ光源２０７から出射する光量値として、所定の光量値を設定する。そして、制御部２０８は、制御回路部４０１を介して、レーザ光源２０７のレーザダイオード４０５から所定の光量値でレーザ光を出射させて、感光ドラム２０１の表面を露光し、Ｓ３０３の処理に戻る。

Ｓ３０８では、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された所定の光量値（Ｓ３０７で設定）での感光ドラム２０１の表面電位、即ち補正前の感光ドラム電位を不図示の記憶部に記憶する。Ｓ３０９では、制御部２０８は、不図示の記憶部よりＳ３０６で記憶した補正量を読み出し、Ｓ３０８で記憶した補正前の感光ドラム電位より補正量を減算することにより、レーザ照射後の実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出し、処理を終了する。なお、制御部２０８は、処理終了後に、プリントを開始する。

以上、帯電ローラ２０２に交流電圧を印加することなく、レーザ光源２０７からのレーザ照射により感光ドラム２０１の表面電位を０Ｖ状態にして、レーザ照射後の感光ドラム電位の検知を行う方法について説明した。本実施例では、補正前の感光ドラム電位の補正量を算出する際に、帯電ローラ２０２に交流電圧を印加する必要がないことから、交流電圧を生成する回路が不要となり、コストダウンが可能になる。また、前述したように、回路の精度や転写ローラ２０４より感光ドラム２０１に電圧を印加した際の電気的特性で発生する誤差についても、本実施例の補正方法を用いることにより補正することができる。なお、本実施例では、感光ドラムが１つの構成であるプリンタ１００を用いて説明を行ったが、本実施例は、本構成の画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、複数の感光ドラム上に形成された各色のトナー画像を中間転写ベルトに重畳して転写し、中間転写ベルト上に形成されたフルカラー画像を記録材に転写する構成のカラープリンタにおいても、本実施例を適用することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、安価な回路構成で、感光ドラム電位の検知を行うことができる。

実施例１では、補正量を算出する際に感光ドラムを露光するレーザ光の光量値Ａは、感光ドラムの表面電位が飽和電位となる所定の光量値である。例えば、感光ドラムの膜厚が異なると、同じ光量値で感光ドラムを露光しても、感光ドラムの表面電位は異なる。そこで、実施例２では、光量値Ａを予め定められた所定の光量値ではなく、プリンタ１００の光量値と感光ドラムの表面電位との特性を測定した結果に基づいて、プリンタ１００の環境に応じた適正値に設定する方法について説明する。なお、本実施例のプリンタ１００の構成は実施例１と同様であり、同一の構成については、実施例１と同一符号を付し、説明は省略する。

［適正な光量値の導出］
感光ドラム２０１における照射される光量と表面電位との関係（特性）は、感光ドラム２０１の膜厚変化や、レーザ光源２０７のばらつきにより影響を受ける場合がある。図７（ａ）は、感光ドラム２０１に照射されたレーザ光量と、感光ドラム２０１の表面電位（ＶＬ）との関係を示す特性グラフであり、横軸はレーザ光量を示し、縦軸は感光ドラム２０１の表面電位（ＶＬ）を示す。なお、感光ドラム２０１の表面電位は正電位、負電位があるため、図５の縦軸は電位の絶対値を示している。図７（ａ）において、実線で表した（１）は、標準的な環境でのレーザ光量と感光ドラム２０１の表面電位との特性を示すグラフである。一方、破線で表した（２）は、（１）に対して感光ドラム２０１の膜厚が変化した場合の特性を示すグラフであり、長い破線で表した（３）は、（１）に対してレーザ光源２０７のばらつきにより、照射される光量がばらついた場合の特性を示すグラフである。

所定の電位で感光ドラム２０１を帯電させた状態で、制御部２０８より光量値Ａで点灯するようレーザ光源２０７を設定した場合でも、感光ドラム２０１の膜厚が変化すると、例えば（２）で示される特性となる。即ち、感光ドラム２０１の膜厚が違うことにより、同じ光量値Ａが照射されても、感光ドラム２０１の電位特性（表面電位）が異なる。また、所定の電位で感光ドラム２０１を帯電させた状態で、制御部２０８より光量値Ａで点灯するようレーザ光源２０７を設定した場合、レーザ光源２０７のばらつきがあると、例えば（３）で示される特性となる。即ち、制御部２０８より、推定で光量値Ａとなるようレーザ光源２０７を設定しても、実際のレーザ光源２０７から感光ドラム２０１に照射される光量値にばらつきが生じるため、感光ドラム２０１の電位特性（表面電位）が異なる。

このように、感光ドラム２０１の膜厚が変化したり、レーザ光源２０７のばらつきがあったりすると、プリンタ１００によっては、光量値Ａが必ずしも最適な光量値でない場合がある。これらのばらつきを考慮し、例えば現在の光量値Ａよりも高い光量値を新たな光量値Ａとして設定することもできるが、その場合、感光ドラム２０１の感度特性の劣化が促進されるため、長時間露光させることは、装置寿命の観点からは好ましくない。そこで、光量値Ａを適正な光量値に設定するために、プリンタ１００毎に光量−感光ドラム２０１の電位特性を測定し、プリンタ１００毎に応じた光量値Ａを導出する必要がある。

図７（ｂ）は、本実施例での光量値Ａの導出方法を説明する図であり、実線で示すグラフは、所定の電位で感光ドラム２０１を帯電させた状態のときの特性を示すグラフである。なお、図７（ａ）と同様に、図７（ｂ）の横軸はレーザ光量を示し、縦軸は感光ドラム２０１の表面電位（ＶＬ）を示す。また、図中のΔは、飽和電位（補正量２）を示す。

次に、光量値の導出方法について、具体的に説明する。まず、所定の電位で感光ドラム２０１を帯電させた状態で、光量値Ｂで露光した際の感光ドラム２０１の電位（Ｂｖ）（図中、点Ｂに対応する電位）を測定する。ここで、光量値Ｂは、感光ドラム２０１を露光させた際に飽和電位に相当する光量（図中、Ｄ）より低い光量値である。同様に、光量値Ｃで露光させた際の感光ドラム２０１の電位（Ｃｖ）（図中、点Ｃに対応する電位）を測定する。ここで、光量値Ｃは、感光ドラム２０１を露光させた際に飽和電位に相当する光量（図中、Ｄ）より低い光量値で、かつ光量値Ｂよりは高い光量値である。

続いて、測定された点Ｂ、点Ｃにおける感光ドラム２０１の電位Ｂｖ、Ｃｖと光量値Ｂ、Ｃに基づいて、感光ドラム２０１の電位と光量値との対応関係を表した関係式を導出する。ここでは、導出される関係式は、ｙ＝α×ｘ＋βで表される一次関数とする。係数αは、係数α＝（光量値Ｂ−光量値Ｃ）／（電位Ｂｖ−電位Ｃｖ）により導出され、定数βは、定数β＝光量値Ｂ−α×電位Ｂｖにより導出される。なお、ｙは光量値を示し、ｘは感光ドラム２０１の表面電位を示す。このように求められた関係式に飽和電位を代入することにより、飽和電位に対応する光量値Ｄを求める。求められた光量値Ｄに所定の倍率（例えば、１．５倍）を乗じて得られた光量値を、プリンタ１００に適正な、新たな光量値Ａ（＝１．５×Ｄ）として決定し、制御部２０８の記憶部に保存する。なお、ここでの新たな光量値Ａは、感光ドラム２０１に照射する光量値として、飽和領域内の光量値で、感光ドラム２０１の使用上、支障がない光量値が設定される。また、ここでは、２つの光量値Ｂ、Ｃを用いて関係式を導出したが、光量値は２つに限定されるものではない。例えば３つ以上の複数の光量値を用いて関係式の導出を行うことにより、算出される感光ドラム２０１の表面電位の精度がより高い関係式を導出することができる。

［感光ドラムの実際の表面電位及び適正な光量値を算出する制御シーケンス］］
図８は、感光ドラム２０１の実際の表面電位及び適正な光量値を算出する制御シーケンスを示すフローチャートであり、プリンタ１００の電源がオンされたとき、又は制御部２０８が外部のコンピュータからプリントコマンドを受信したときに起動される。なお、実施例１の図６と同じ処理については、図６と同一のステップ番号を付し、詳細な説明は省略する。なお、上述した光量値Ｄを導出するために、図７（ｂ）における点Ｂ、点Ｃでの感光ドラム２０１の表面電位の測定の際に使用する光量値Ｂ、光量値Ｃの値は、予め制御部２０８の不図示の記憶部に記憶されているものとする。

図８において、Ｓ３００〜Ｓ３０２の処理は、帯電ローラ２０２より直流電圧を印加することで感光ドラム２０１を所定の電位に帯電させ、光量値Ａで感光ドラム２０１を露光する処理であるが、実施例１の図６と同様の処理であり、ここでの説明を省略する。また、Ｓ３０３、Ｓ３０４の処理は、図６と同様の処理であり、説明を省略する。

Ｓ３０５では、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された感光ドラム２０１の表面電位は光量値Ａのときの表面電位かどうかを判断する。制御部２０８は、感光ドラム２０１の表面電位は光量値Ａのときの表面電位であると判断した場合にはＳ３０６に進み、光量値Ａのときの表面電位ではないと判断した場合にはＳ４０４の処理に進む。Ｓ３０６では、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された光量値Ａのときの感光ドラム２０１の表面電位、即ち前述した補正量１を、実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出する際の補正量として、不図示の記憶部に記憶する。また、より高精度の補正を行うために、Ｓ３０６では、制御部２０８は、次のような処理を行ってもよい。即ち、制御部２０８は、Ｓ３０４で算出された光量値Ａのときの感光ドラム２０１の表面電位（前述した補正量１）から、不図示の記憶部から読み出した飽和電位（前述した補正量２）を減算して算出した補正量を不図示の記憶部に記憶する。

Ｓ４０１では、制御部２０８は、光量値Ｂのときの感光ドラム２０１の表面電位の算出を行ったかどうかを判断する。制御部２０８は、光量値Ｂでの表面電位の算出を既に行ったと判断した場合にはＳ４０２の処理に進み、まだ行っていないと判断した場合にはＳ４０３の処理に進む。Ｓ４０２では、制御部２０８は、不図示の記憶部より感光ドラム２０１にレーザ光源２０７から出射する光量値Ｃを読み出す。そして、制御部２０８は、制御回路部４０１を介して、レーザ光源２０７のレーザダイオード４０５から光量値Ｃでレーザ光を出射させ、感光ドラム２０１の表面を露光し、Ｓ３０３の処理に戻る。Ｓ４０３では、制御部２０８は、不図示の記憶部より感光ドラム２０１にレーザ光源２０７から出射する光量値Ｂを読み出す。そして、制御部２０８は、制御回路部４０１を介して、レーザ光源２０７のレーザダイオード４０５から光量値Ｂでレーザ光を出射させて、感光ドラム２０１の表面を露光し、Ｓ３０３の処理に戻る。

Ｓ４０４では、制御部２０８は、光量値Ｂ又はＣとして、Ｓ３０４で算出された感光ドラム２０１の表面電位、即ち補正前の感光ドラム電位を、感光ドラム２０１に照射したレーザ光量値と対応付けて、不図示の記憶部に記憶する。Ｓ４０５では、制御部２０８は、不図示の記憶部よりＳ３０６で記憶した補正量を読み出し、Ｓ４０４で不図示の記憶部に記憶した、光量値Ｂ又はＣでの補正前の感光ドラム電位から補正量を減算する。これにより、制御部２０８は、光量値Ｂ又はＣでのレーザ照射後の実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出する。制御部２０８は、算出されたレーザ照射後の実際の感光ドラム２０１の表面電位を、光量値Ｂでの表面電位Ｂｖ、又は光量値Ｃでの表面電位Ｃｖとして、光量値と対応付けて、不図示の記憶部に記憶する。

Ｓ４０６では、制御部２０８は、光量値Ｂ及び光量値Ｃでのレーザ照射後の実際の感光ドラム２０１の表面電位を算出したか否かを判断する。制御部２０８は、光量値Ｂ及び光量値Ｃでの表面電位を算出したと判断した場合にはＳ４０７の処理に進み、光量値Ｂ又は光量値Ｃいずれか一方での表面電位の算出しか行っていないと判断した場合には、Ｓ４０８の処理に進む。Ｓ４０７では、制御部２０８は、不図示の記憶部に記憶された光量値Ｂ、Ｃ、及び光量値Ｂ、Ｃに対応した感光ドラム２０１の表面電位Ｂｖ、Ｃｖに基づいて、上述した関係式を導出する。そして、制御部２０８は、導出された関係式に、不図示の記憶部から読み出した飽和電位（例えば、−１０Ｖ）を代入することにより、飽和電位に対応する光量値Ｄを導出する。そして、制御部２０８は、導出された光量値Ｄに所定の倍率（例えば１．５倍）を乗じて（ｎ倍して）得られた光量値を、プリンタ１００に適切な新たな光量値Ａとし、不図示の記憶部に保存された光量値Ａと置き換えて、処理を終了する。Ｓ４０８では、制御部２０８は、不図示の記憶部より感光ドラム２０１にレーザ光源２０７から出射する光量値Ａを読み出す。そして、制御部２０８は、制御回路部４０１を介して、レーザ光源２０７のレーザダイオード４０５から光量値Ａでレーザ光を出射させて、感光ドラム２０１の表面を露光し、Ｓ３０３の処理に戻る。

以上説明したように、本実施例の方法により、感光ドラム２０１の膜厚変化やレーザ光源２０７のばらつきにより、光量−感光ドラム２０１の電位特性が変化しても、適切な光量値Ａを決定することができる。なお、本実施例では光量値Ｄを求める際に、光量値Ｂ、Ｃと表面電位Ｂｖ、Ｃｖより関係式を導出し、飽和電位を関係式に代入することにより求めると説明したが、本実施例はこの手法に限定されるものではない。例えば、制御部２０８は、電流検知回路３０１にて検知された電流値をモニタしながら、飽和領域よりも低い光量値から徐々に光量値を上げていき、電流値の変化が略なくなった時点での光量値を光量値Ｄとしても、同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施例によれば、安価な回路構成で、感光ドラム電位の検知を行うことができる。なお、上記実施例１、２において、感光ドラム２０１を露光する手段としてレーザ光を用いたが、これに限らずＬＥＤを用いて感光ドラムを露光する方式でもよい。露光手段としてＬＥＤを用いる場合も感光ドラムに画像データに応じた静電潜像を形成する際の露光量よりも高い光量で露光するように制御すればよい。

２０１ 感光ドラム
２０４ 転写ローラ
２０５ 帯電電圧印加回路
２０６ 転写電圧印加回路
２０７ レーザ光源
２０８ 制御部
３０１ 電流検知回路

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   画像データに応じた光量の光を照射して前記像担持体を露光する露光手段と、
   前記像担持体に形成された画像を転写するための転写手段と、
   前記転写手段に電圧を印加する印加手段と、
   前記印加手段より印加された電圧により前記転写手段と前記像担持体に流れる電流値を検知する検知手段と、
   前記帯電手段より直流電圧のみを印加して前記像担持体を帯電させ、画像形成時において、画像データに基づいて前記露光手段により露光する際の光量よりも大きい光量であって、前記像担持体が飽和電位となる光量の光を前記像担持体に照射して前記像担持体を露光した後に、前記印加手段により前記転写手段に電圧を印加した場合に前記検知手段により検知された前記像担持体に流れる電流値の検知結果に基づいて、前記像担持体の表面電位を算出する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記露光手段により露光する際の光量よりも大きい光量であって、前記像担持体が飽和電位となる光量の光を前記像担持体に照射して前記像担持体を露光した後に、
   前記印加手段から前記転写手段に正極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第一電圧を算出し、
   前記印加手段から前記転写手段に負極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第二電圧を算出し、
   前記第一電圧と前記第二電圧との和の１／２により算出される前記像担持体の表面電位を、前記像担持体の表面電位の補正量として算出し、
   更に、前記露光手段により露光する際の光量を前記像担持体に照射して前記像担持体を露光した後に、
   前記印加手段から前記転写手段に正極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第一電圧を算出し、
   前記印加手段から前記転写手段に負極性の電圧を印加するように前記印加手段を制御する場合であって、前記検知手段が所定の電流値を検知した場合に、前記転写手段に印加された第二電圧を算出し、
   前記第一電圧と前記第二電圧との和の１／２により算出される前記像担持体の表面電位を、前記像担持体の補正前の表面電位として算出し、
   算出した補正前の表面電位を前記補正量を用いて補正して前記像担持体の表面電位を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一電圧と前記第二電圧との和の１／２により算出される前記像担持体の表面電位から、前記像担持体の飽和電位を減じた表面電位を、前記像担持体の表面電位の補正量と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、前記補正前の前記像担持体の表面電位から前記補正量を減じた表面電位を、前記像担持体の表面電位とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記露光手段から前記像担持体が飽和電位とならない複数の光量を前記像担持体に照射した際に算出された各々の前記光量に対応した前記像担持体の表面電位に基づいて前記像担持体が飽和電位となる光量を算出し、前記算出された光量に基づいて前記画像形成時よりも高い光量を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記複数の光量と、前記複数の光量で前記像担持体を露光した際に算出された前記複数の光量に対応した前記像担持体の表面電位と、に基づいて、前記光量と前記表面電位とを対応付ける関係式を導出し、前記導出された関係式により前記像担持体が飽和電位となるときの光量を算出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記露光手段は、レーザ光源を有し、前記レーザ光源から画像データに応じた光量のレーザ光を照射する手段を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記露光手段は、ＬＥＤを有し、前記ＬＥＤから画像データに応じた光量の光を照射する手段を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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