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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−11094(P2007−11094A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−193253(P2005−193253)
出願日 平成17年7月1日(2005.7.1)
代理人 【識別番号】100066061
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 宏之
発明者 岸 洋介 / 庄子 武夫 / 戸田 純
要約 課題
ノイズの影響等を受けることにより、交流電圧ピーク値と交流電圧微分ピーク値から算出される放電電流が適正な値を得られなかった場合において、それら異常値と識別し、記憶装置内の情報を元に修正を行うことにより、安定した画像形成が可能となり、また、像担持体の劣化を防ぐことが出来る。

解決手段
放電電流制御を用いて帯電を行なう際に、ノイズの影響により適正な放電電流量の算出が行なえない場合において、その中に含まれる異常値を検出、対処する手段を有し、その方法としては、算出された放電電流値を、予め記憶装置内に格納しておいた値と比較を行い、その範囲に入らない値を異常値と判別して、その時の値を無視して、前回用いた帯電電流値を採用して制御を行なう。
特許請求の範囲
【請求項1】
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記帯電部材に流れる交流電流値を検出する電流検出手段と、
交流電圧のピーク値を検出するピーク電圧検出手段と、
交流電圧の微分波形のピーク値を算出する微分ピーク電圧検出手段と、
前記交流電圧のピーク電圧、及び前記微分ピーク電圧値から擬似の放電電流値を算出する手段と、
算出された前記擬似放電電流値が所定値となるように印加交流電圧を制御する手段と、
算出された前記擬似放電電流値に関する情報を記憶する記憶領域を本体またはプロセスカートリッジに有する画像形成装置において、
算出された前記擬似放電電流値の異常値を識別し、異常値を検出した際に前回用いた印加交流電流、または本体に格納されている予め設定された交流電圧値を用いて帯電を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
算出した前記擬似放電電流値に関する情報とは、逐次、更新されている算出した前記擬似放電電流値と、その時の印加交流電流又は、印加交流電圧であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記異常値とは、算出された前記擬似放電電流値が予め決められた上下限範囲外、又は、前回の前記擬似放電電流値との変化量が一定値以上であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置に関する。より詳しくは、像担持体の帯電を行なう画像形成装置における帯電制御方法、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置において感光体・誘電体等の被帯電体としての像担持体表面を帯電させる方法としては、細いコロナ放電ワイヤに高圧を印加して発生するコロナを像担持体表面に作用させて帯電を行う、非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。
【0003】
近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から、ローラ型・ブレード型などの帯電部材を像担持体表面に接触させ、帯電部材に電圧を印加することにより像担持体表面を帯電させる接触帯電方式が主流となりつつある。
【0004】
特に、ローラ型の帯電部材は長期にわたって安定した帯電を行うことが可能である。帯電部材に対する印加電圧は直流電圧のみでも良いが、振動電圧を印加し、プラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一に行なうことができる。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の放電開始しきい値電圧(帯電開始電圧)以上のピーク間電圧を有する交流電圧と、直流電圧(直流オフセットバイアス)とを重畳した振動電圧を印加することにより、被帯電体の帯電を均す効果があり均一な帯電を行なうことが知られている。振動電圧の波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でも良い。振動電圧は直流電圧を周期的にオン/オフすることによって形成された矩形波の電圧や、直流電圧の値を周期的に変化させて交流電圧と直流電圧との重畳電圧と同じ出力としたものも含む。
【0005】
上記のように、帯電部材に振動電圧を印加して帯電する接触帯電方式を以下「AC帯電方式」と記す。また、直流電圧のみを印加して帯電する接触帯電方式を「DC帯電方式」と記す。AC帯電方式においては、DC帯電方式と比べ、電圧印加により帯電部材と像担持体間に生じる総放電量が増えるため、像担持体削れ等の像担持体劣化を促進するとともに、放電生成物による高温高湿環境での画像流れ等の異常画像が発生する場合があった。よって、放電を必要以上に行なうと、像担持体劣化の促進や画像流れ等の要因となる放電生成物が過剰に形成されてしまい、放電が十分に行なわれないと、帯電不良が生じてしまう。そこで、必要最小限の帯電電圧印加により、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を帯電不良の生じない最小限とする必要がある。しかし、実際には電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、像担持体の感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。低温低湿環境(L/L)では材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となるが、このL/L環境において帯電均一性が得られる最低の電圧値においても、高温高湿環境(H/H)で帯電動作を行った場合、逆に材料が吸湿し抵抗値が低下するため、帯電部材は必要以上の放電を起こすことになる。結果、放電量が増加すると、画像流れ等の画像不良の発生、トナー融着の発生、像担持体表面の劣化による像担持体削れ・短命化などの問題が起こる。
【0006】
放電量の変化による不具合は、前述の環境変動による原因の他に、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による像担持体の静電容量変動、本体高圧装置のばらつきなどでも発生することが判っている。
【0007】
このような放電量の変化を抑制する為に、特許文献1で考案された「放電電流制御方式」がある。この方式は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流量の算出及び適正化を行い、リアルタイムで最適に放電電流量を制御することが可能となる。
【0008】
より具体的には、前記帯電部材に流れる交流電流量を検出する電流検出手段と、前記交流印加手段の出力部に接続されたコンデンサAと、コンデンサAと直列に接続された抵抗と、前記コンデンサAに流れる交流電流の平均値を検出する平均電流検出手段と、前記平均電流検出値から交流高圧電圧のピーク値を検出する交流高圧ピーク電圧検出手段と、前記コンデンサAに流れる交流電流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、前記ピーク電流検出手段の結果から交流高圧電圧の微分波形のピーク値を算出する交流高圧微分ピーク電圧値検出手段を設け、前記電流検出手段、前記交流高圧ピーク電圧検出手段及び前記交流高圧微分ピーク電圧値検出手段の結果からドラムと帯電ローラ間で発生する擬似の放電電流の算出を行なう。この算出された擬似放電電流を以下、実際に帯電部材と像担持体間で発生する放電電流と仮定する。そして、この算出された放電電流が所望の値となるように交流高圧印加手段の出力を調整する。
【特許文献1】特開2004−157501号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、前述の「放電量制御方式」では、下記のような問題があった。
【0010】
放電電流値の算出をリアルタイムに行なう際に、交流電圧微分ピーク値は現像バイアス等によるノイズの影響を受け易く、ノイズの影響を受けた時に波形が歪んでしまい、放電電流値に誤差が生じる。
【0011】
そこで、本発明の目的は、ノイズの影響により放電電流値選択が適正に行なえなかった場合でも、その値を異常値と識別し、修正を行なうことにより、放電電流制御を常に良好に保ち、安定した画像形成が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記帯電部材に流れる交流電流値を検出する電流検出手段と、交流電圧のピーク値を検出するピーク電圧検出手段と、交流電圧の微分波形のピーク値を算出する微分ピーク電圧検出手段と、前記交流電圧のピーク電圧、及び前記微分ピーク電圧値から擬似の放電電流値を算出する手段と、算出された前記擬似放電電流値が所定値となるように印加交流電圧を制御する手段と、算出された前記擬似放電電流値に関する情報を記憶する記憶領域を本体またはプロセスカートリッジに有する画像形成装置において、算出された前記擬似放電電流値の異常値を識別し、異常値を検出した際に前回用いた交流電圧値、または本体に格納されている予め設定された交流電圧値を用いて帯電を行なうことにより上記目的を達成する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、回路内の電圧微分ピーク値がノイズの影響等を受けることにより、適正な放電電流を得られなくなるような場合においても、それらを異常値と識別し、記憶装置内の情報を元に修正を行うことにより、安定した画像形成が可能となり、また、像担持体の劣化を防ぐことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例1】
【0015】
(1)画像形成装置の構成と動作の概略
図2は本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザプリンタである。
【0016】
1は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(感光ドラム)である。本例の感光ドラム1は負帯電性の有機感光体であり、不図示の駆動用モータによって矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【0017】
感光ドラム1はその回転過程で帯電装置によって負の所定電位に一様に帯電処理を受ける。本例において帯電装置は帯電部材として帯電ローラ2を用いた接触帯電装置である。帯電ローラ2は感光ドラム1に対して従動回転する。帯電ローラ2に対しては、帯電バイアス電源(不図示)からバイアス電圧が印加される。帯電バイアス電圧には、放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧に、所望のドラム上電位に相当する直流電圧を重畳印加する方式が用いられている。この帯電方法は、直流電圧に交流電圧を重畳印加することによって、感光ドラム上の局所的な電位ムラを解消し、感光ドラム上を直流印加電圧に等しい電位に均一帯電することを狙いとしている。
【0018】
次いで露光装置21による像露光を受ける。露光装置21は、均一帯電された感光ドラム1に静電潜像を形成するものであり、本例では、半導体レーザスキャナを用いた。露光装置21は、画像形成装置内のホスト装置(不図示)から送られてくる画像信号に対応して変調されたレーザ光Lを出力して、後述するプロセスカートリッジCの露光窓部を介して感光ドラム1の均一帯電面を走査露光(像露光)する。感光ドラム表面は露光箇所の電位の絶対値が帯電電位の絶対値に比べて低くなることによって、画像情報に応じた静電潜像が順次形成される。
【0019】
次いでその静電潜像は反転現像装置5により現像されてトナー像として顕像化される。本例では、ジャンピング現像方式を用いた。この方式では、不図示の現像バイアス電源から現像スリーブ7に対して交流と直流を重畳した現像バイアス電圧を印加することによって、現像剤層厚規制部材6と現像スリーブ7の接触箇所で摩擦帯電により負極性に帯電されたトナーを感光ドラム表面の静電潜像に適用して静電潜像を反転現像する。
【0020】
その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体(転写材)に対して転写装置にて転写される。本例では転写ローラ22を用いた接触転写装置である。転写ローラ22は感光ドラム1に対して感光ドラム中心方向に不図示の押圧バネなどの付勢手段によって押圧されている。転写材が搬送されて転写工程が開始されると、不図示の転写バイアス電源から転写ローラ22に対して正極性の転写バイアス電圧が印加され、負極性に帯電している感光ドラム1上のトナーは転写材上に転写される。
【0021】
トナー像の転写を受けた転写材は感光ドラム面から分離されて定着装置23へ導入されてトナー像の定着処理を受ける。定着装置23は、転写材に転写されたトナー像を熱や圧力などの手段を用いて永久画像に定着するものである。
【0022】
転写材分離後の感光ドラム面はクリーニング装置4により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置4はクリーニングブレード3を用いたものである。クリーニングブレード3は、転写工程時に感光ドラム1から転写材に転写し切れなかった転写残トナーを回収するものであり、一定の圧力で感光ドラム1に当接し転写残トナーを回収することによって感光ドラム表面を清掃する。クリーニング工程終了後、感光ドラム表面は再び帯電工程に入る。
【0023】
画像形成装置は、上記の手段を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して画像形成を行う。
【0024】
ここで、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して装置本体に対して着脱可能とするものをいう。
【0025】
(3)帯電高圧出力方法と適正帯電バイアスの決定
3−1)帯電高圧出力制御方法(帯電高圧電源回路)
次に図3の帯電出力回路の回路図に基づいて帯電高圧出力制御を説明する。帯電出力回路は直流高圧に交流高圧が重畳された帯電高圧を生成し、図の出力端子299より出力するものである。出力端子は感光ドラムに当接した帯電ローラに接続されている。CPU245からクロックパルス(PRICLK)が出力されるとオペアンプ265の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと後述する高圧トランス204に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として高圧交流電圧レベルも大きくなる。クロックパルスはフィルタ回路235に入力され、該フィルタ回路235からは+12Vを中心とした正弦波が出力される。そしてこの出力はプッシュプルの高圧トランスドライブ回路205を介して高圧トランス204の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。また、高圧トランス204の二次側の一方は直流高圧発生回路247に接続されていることにより、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧バイアスが出力保護抵抗203を介して出力端子より出力され、帯電ローラに給電されている。
【0026】
次に、交流高圧回路の電流検知部について説明する。前述の交流高圧発生回路の駆動によって発生した交流帯電電流は、コンデンサ248を通過し、矢印A方向の半波はダイオード250、矢印B方向の半波はダイオード249を介して流れる。矢印A方向の半波電流は積分回路によって、直流電圧に変換される。オペアンプ265の負極入力端子の電圧:Vnは下記の様な特性となる。
【0027】


【0028】
ここで、Imeanは帯電交流電流の半波の平均値、Rsは抵抗257の抵抗値である。
【0029】
一方、オペアンプ265の正極入力端子には、CPU245から出力された電流制御信号(PRICNT)が入力される。電流制御信号(PRICNT)は交流電流レベルを設定する信号であり、0Vから5Vまでの間で変化するアナログ信号である。
【0030】
オペアンプ265の負極入力端子の電圧:Vnが電流制御信号:PRICNTよりも小さい場合はオペアンプ265の出力が大きくなる。前述した様に、オペアンプ265の出力が大きくなると、フィルタ回路235に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり、高圧交流電圧は大きくなる。このような構成とすることで、高圧交流電圧のレベルは、交流電流が電流制御信号:PRICNTに応じた値となるように制御される。即ち、電流制御信号:PRICNTに応じた定電流制御が行われる。帯電交流電流の制御値は下記式の特性となる。
【0031】


【0032】
帯電高圧駆動信号(PRION)は帯電高圧出力の駆動、停止を切り替える信号である。信号がHIGHレベルの場合はトランジスタがOn状態となり、オペアンプ265の正極入力が0Vとなることでオペアンプ265の出力が0Vとなる。これにより、帯電交流出力が停止状態となる。
【0033】
次に、帯電出力回路の電圧検出部について説明する。本帯電出力回路においては、電圧検出回路A、電圧検出回路Bの2つの電圧検出回路がある。
【0034】
(A)電圧検出回路A(電圧ピーク検出回路)
電圧検出回路Aは帯電交流電圧のピーク電圧値を検出する。図4は帯電交流波形と電圧検出回路Aによって検出されるピーク電圧値との関係を示したものである。図4(A−1)は帯電交流波形が正弦波の場合である。この場合はVp1のレベルが電圧検出回路Aによって検出される。一方、図4(A−2)は交流波形のピーク部で歪みが発生した場合の波形である。破線は正弦波である(A−1)の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが生じ、ピーク電圧がVp1よりΔh低下している。電圧検出回路AではVp2の値が検出される。次に、電圧検出回路Aの動作について説明する。ピーク電圧の検出は帯電高圧出力端子299と同電位のラインに接続されたコンデンサ271に流れる電流を検出することで行なう。コンデンサ271には帯電交流電圧の印加によって交流電流が流れ、ダイオード276と289で分流される。
【0035】
矢印Dの方向の半波電流はダイオード276、矢印C方向の半波電流はダイオード289を介して流れる。矢印C及び矢印Dの半波電流の平均値:Icap(av)は下記式で表せる。
【0036】


【0037】
ここで、C271はコンデンサC271の静電容量値、fは帯電交流出力の周波数、Vpは帯電交流出力のピーク電圧値である。(式2−1)から明らかなように、半波電流の平均値:Icap(av)は帯電交流電圧のピーク値に応じたレベルである。
【0038】
矢印Dの方向半波電流は積分回路に入力される。半波電流は整流されてコンデンサ288の端子間には直流電圧が発生する。
【0039】
コンデンサ288の端子間に発生する電圧:V288は下記式で表せる。
【0040】


【0041】
コンデンサ288の端子間電圧:V288はオペアンプ281によって、CPU245のアナログ入力端子245fにピーク電圧検出信号:PRIVSとして入力される。ピーク電圧検出信号:PRIVSのレベルは(式2−1)及び(式2−2)から下記式のようになる。
【0042】


【0043】
(B)電圧検出回路B(電圧微分ピーク検出回路)
電圧検出回路Bは帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧値を検出する。
【0044】
図4(B)は交流電圧波形(A−2)の微分波形を示している。破線部は正弦波の形状を示す。(A−2)で歪みが発生しているピーク付近の領域では、微分波形(B)も正弦波から歪んだ形状となっている。一方、(A−2)で歪みが発生していない位相の領域では、微分波形(B)は正弦波の形状であり、そのピーク値は(A−2)波形のピーク値と同じVp1となる。即ち、電圧検出回路Bは、歪みが発生した帯電交流波形のピーク電圧値に対して歪み量Δhを加算したVp1の電圧を検出する。次に電圧検出回路Bの動作を説明する。帯電出力電圧はコンデンサ271と抵抗273によって分圧されて低い電圧レベルに変換される。コンデンサ271と抵抗273の間にはダイオード289が介されているため、オペアンプ286の正入力には半波の交流波形が入力される。ここで、コンデンサ271のインピーダンスは抵抗273のインピーダンスよりも十分に大きく設定されている。即ち、オペアンプ286の正極入力部には、帯電交流電圧の微分波形が分圧された交流波形の半波波形が発生する。微分された波形は更に、ピーク電圧検出回路によって、オペアンプ281の負極入力端子に発生した交流波形のピーク値に応じた直流電圧に変換され、微分電圧検出信号:PRIDVSとして、CPU245に入力される。微分電圧検出信号:PRIDVSのレベルは下記式で表せる。
【0045】


【0046】
ここで、C271はコンデンサC271の静電容量値、fは帯電交流出力の周波数、R273はR273の抵抗値、πは円周率、Vdは帯電交流電圧の微分値のピーク電圧である。上記(式2)と(式3)から、ピーク電圧検出信号:PRIVSと微分電圧検出信号:PRIDVSはいずれもコンデンサC271の静電容量値に対し比例関係にある。即ち、コンデンサC271の静電容量値が環境条件等によって変動した場合でも、両信号間の相対値は一定となる。
【0047】
次に、本実施例における放電電流の検出方法について説明する。本実施例における画像形成装置においては、帯電交流電圧のピーク値と、帯電交流電圧微分値のピーク値を検出し、擬似の放電電流値の算出を行なう。
【0048】
図6(a)は帯電ローラに印加する帯電交流電圧ピーク値及び帯電交流電圧微分ピーク値と帯電交流電流値:Icと特性を示す図である。帯電ローラに帯電交流電圧を印加することで帯電電流:Icが流れる。帯電交流電圧が放電開始電圧:Vh以下の領域(非放電発生領域)では、帯電交流電圧の上昇に伴って帯電交流電圧のレベルに比例して帯電交流電流が直線的に上昇する。この領域では、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。更に帯電交流電圧が上昇し、放電開始電圧:Vhを超える領域(放電発生領域)に達すると、帯電ローラと感光ドラム間で放電が起こり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流:Icが流れる。非放電発生領域では帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値は一致する特性となるが、放電開始領域では、帯電交流電圧ピーク値はLINE−A、帯電交流電圧微分ピーク値はLINE−Bとなり、2つの特性に差が発生する。
【0049】
LINE−AとLINE−Bの特性に差が生じる原因について、図4(A−2)を用いて説明する。図4は帯電交流電圧を放電開始電:Vhより高いVp1としたときの帯電交流電圧波形を示しており、交流波形のピーク付近で波形の歪みが発生している。この波形歪みは放電発生によってトランス204の出力に歪みが生じるために起こる。帯電交流電圧が放電開始電圧を超えると、交流電圧のピーク付近のタイミングで放電が発生し放電電流が流れる。この放電電流は急激な立ち上がりで瞬間的に流れる。帯電交流電圧を生成するトランス204に放電電流が流れると、トランス204のリーケージインダクタンスの働きでトランス204の出力端子間で電圧降下が発生し、出力電圧波形に歪みが生じるのである。
【0050】
このとき、帯電交流電圧のピーク値はVp2となる。一方、帯電交流電圧微分値のピーク値はVp2に対して歪み量が加算されたVb[1]となり、LINE−AとLINE−Bで異なる特性になる。LINE−Aは放電開始電圧:Vhを境界として不連続な特性となる。これに対して、LINE−Bは帯電交流電圧微分値のピーク値に対し直線的に変化する特性となる。これは、トランスの動作特性により、トランスの出力電力は放電の有無に関係なく一定で動作するためである。
【0051】
LINE−AとLINE−Bの関係から、放電電流値を算出することができる。帯電交流電圧ピーク値:Vp、帯電交流電圧微分ピーク値:Vd、帯電電流:Icの場合、放電電流値:Isとは下記式の関係が成り立つ。
【0052】


【0053】
更に(式4−1)と(式2)、(式3)から、放電電流は下記式で算出できる。
【0054】


【0055】
本実施例の画像形成装置では、帯電交流電圧ピーク値:Vpを前記電圧検出回路Aで検出、帯電交流電圧微分ピーク値:Vdを前記電圧検出回路Bで検出、帯電電流:Icは前記定電流制御回路で設定し、放電電流値を算出する。図6(b)及び(c)は図6(a)に対応するPRIVS信号及びPRIVDS信号の検出特性である。帯電交流電流:IcがIc[1]の場合、帯電交流電圧ピーク値はVa[1]、PRIVS信号はPRIVS(1)となる。また、帯電交流電圧微分ピーク値はVb[1]、PRIDVS信号はPRIDVS(1)となる。CPU245で検出したPRIDS信号及びPRIDVS信号のレベルから、(式4−2)を用いて放電電流:Isを算出する。
【0056】
次に、本実施例において放電電流値を所望の値に近づける処理と、処理中に異常値が発生した時の検知と修正について説明する。本実施例における画像形成装置において、交流電圧微分ピーク値と交流電圧ピーク値から算出される放電電流値に異常値が含まれている時に、それを検知し、修正を行なうことを特徴とする。
【0057】
図7は帯電部材に印加される電圧−電流特性を示した図である。例えば、図7において帯電電流Ic1より求められる交流電圧ピーク値:Vp1と交流電圧微分ピーク値:Vd1により、放電電流値はIs1と算出される。この値は狙いの放電電流値Is(cnt)より小さいため、帯電電流Ic1を増加させ再度算出を行ない、狙いの放電電流値Is(cnt)に徐々に近づけていく。ここで、交流電圧微分ピーク値は交流電圧ピーク値よりも不安定でノイズ等の影響を受け易く、ノイズの影響を受けると実際の算出値とは異なる異常値が検出されることがある。その為、実際は帯電電流Ic2を印加した時の流電圧微分ピーク値はVd2であるはずであるが、ノイズの影響を受けて、例えばその値が大きく測定されVd2’となってしまうと、その時算出された放電電流値は、実際の放電電流値:Is2よりも大きく算出されてしまい、適正な制御が行なえなくなってしまう可能性がある。
【0058】
以上説明したとおり、本発明において、放電電流値を所望の値に徐々に近づけるために、所望の放電電流値:Is(cnt)と算出された最新の放電電流値:Isの比較を行い、狙いの放電電流値よりも小さければ、帯電部材に印加する帯電電流Icを増やし、狙いの放電電流値より大きければ、帯電電流を小さくするといった制御を繰り返し、所望の値に近づける。また、短時間で所望の値に近づけるために、狙いの放電電流値と算出された放電電流量の差が大きい時には、帯電部材に印加する帯電電流を大きく変化させ、差が小さい時には微調を行なう。よって、狙いの放電電流値と明らかにかけ離れた放電電流値が算出された時にそのままの制御を行なうと、帯電部材に印加する帯電電流を所望の値とはかけ離れた方向に大きく変化させてしまう可能性がある。これにより、異常値が入ることによって帯電不良や過剰帯電の要因に成り得る。そこで、このような値が検出された時は、その値を異常値と識別し、対処をする必要がある。
【0059】
そこで本発明では、このような場合の異常値を検知し、修正を行なうことを特徴とする。図8に示すような、本体又はプロセスカートリッジの記憶素子に前回算出した放電電流値Is(n−1)と、その時の印加帯電電流Ic(n−1)を記憶しておく2つの領域を持った記憶装置を持ち、これを用いて異常値を検知し、修正を行なうことが可能になる。異常値の識別方法は、記憶装置内の逐次更新される交流電圧ピーク値と交流電圧微分ピーク値より算出された最新の放電電流値Isと、狙いの放電電流値Is(cnt)との差が一定以上であった時に、算出された放電電流量:Isが異常値であると識別する。異常値が検出された時には、その時の値は無視して、前回の帯電電流値を採用する。また、例えば、このよう異常値が連続して検出される場合は、本体又はプロセスカートリッジ内のメモリに格納されている帯電電流のデフォルト値を採用することもある。
【0060】
次に、本実施例の画像形成装置のプリント動作時における一連の帯電高圧制御処理手順について説明する。
【0061】
図5は本画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。装置本体のメイン電源がオンされると、定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、この工程では、メインモータが感光ドラムを回転駆動させている間に、プロセスカートリッジの有り無し検知、転写ローラのクリーニングなどが行なわれる。前多回転が終了すると待機(スタンバイ)状態となる。次に、プリント開始の命令が外部パーソナルコンピュータ等から受けると、メインモータは画像形成装置本体を駆動し前回転工程に入る。前回転工程に於いては、諸プロセス機器の印字準備動作が行なわれ、主として、感光ドラム上の予備帯電、レーザスキャナの立ち上げ、転写プリントバイアスの決定、定着装置の温度調節などが行なわれる。その後に一連の電子写真プロセスによって記録紙にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、2枚目以降のプリント工程に移る。また、印字動作終了後、次のプリント信号がない場合は、画像形成装置は後回転工程に入る。後回転工程では、感光ドラム表面の除電や、転写ローラに付着したトナーを感光ドラムへ吐き出す(転写ローラのクリーニング)などの工程が行われている。後回転工程が終了すると、画像形成装置は、再び待機(スタンバイ)状態となり、次のプリント信号を待つ。本実施例の画像形成装置においては、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において帯電交流高圧レベルを決定する処理を連続的に実行し、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流高圧レベルを制御する。
【0062】
図1は本実施例の画像形成装置におけるプリント動作時の帯電高圧の一連の制御フローを示すものである。プリント動作が開始されると、ステップ702にて放電電流の制御値:Is(cnt)の設定を行なう。制御値:Is(cnt)は予め本体又はプロセスカートリッジのメモリ内に格納された値を用いて設定する。
【0063】
次にステップ703では帯電電流の定電流制御レベルの初期値設定を行なう。設定値は前回用いた帯電電流値Ic値を用いて設定する。次にステップ704では前回転中の所定タイミングにおいて帯電DCバイアスを駆動し、更にステップ705で帯電交流バイアス駆動信号:PRION信号をLOWレベルに切り替える。これにより帯電交流バイアスが出力される。続いて、ステップ706〜ステップ708では放電電流の測定を行なう。
【0064】
ステップ706で電圧検出回路Aの検出値:PRIVSを読み込み、ステップ707で電圧検出回路B検出値:PRIDVSの読み込みを行なう。ステップ708では前工程で読み込んだPRIVS,PRDVSの値から前述の方法で放電電流値の算出を行なう。
【0065】
次に、ステップ709ではステップ708で算出した放電電流値:Isとステップ702で設定した制御値:Is(cnt)の比較を行い、その差分(Is−Is(cnt))がある値がα以下、又はβ以上であった時に、そのIsを異常値と判断して無視し、ステップ703で読み込んだ前回のIcを用いてステップ714に進みプリントを行なう。この時の異常値と判別する値α、βは本体又はプロセスカートリッジに予め格納された値を用いる。その値は、例えば狙いの放電電流値Is(cnt)が80μAに対して、帯電不良が生じてしまう限界が30μAである時、αはその差分−50μAを用いる。また、上限であるβは、像担持体削れやブレードめくれを考慮し、100μAと設定することが出来る。
【0066】
そして、IsとIs(cnt)差分がα以上かつβ以下である時は、ステップ710に進み、ステップ708で算出したIsとIs(cnt)の比較を行なう。IsがIs(cnt)よりも大きい場合はステップ711に進み、電流制御信号レベルを所定レベル小さくする処理を行なう。これにより、帯電交流出力のレベルが小さく制御される。一方、ステップ710でIsがIs(cnt)より小さい場合はステップ710に進み、電流制御信号レベルを所定レベル大きくする処理を行い、これにより帯電交流出力のレベルが大きく制御される。そして、ステップ713で決定された放電電流量Isと、その時の印加交流電圧値Icをメモリに記憶する。
【0067】
続いて、ステップ715においてプリント終了かを判断し、プリントが継続される場合はステップ706に戻り、同様の処理が繰り返される。一方、ステップ715でプリント終了の場合は、帯電交流バイアス駆動信号:PRION信号をHIGHレベルに切り替えて帯電交流バイアスを停止し(ステップ716)、帯電DCバイアスを停止(ステップ717)して一連の処理を完了する。上記一連の処理は、前回転工程期間及び紙間工程において連続的に実行されるため、放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。
【0068】
以上、説明したとおり、本実施例における帯電高圧制御では、帯電高圧出力部に1つのコンデンサを設け、コンデンサに流れる電流を測定することで帯電交流電圧ピーク値を検出し、コンデンサと直列に接続された抵抗に発生する電圧を測定することで帯電交流電圧微分ピーク値を検出し、更に検出した帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値から放電電流を算出し、放電電流が所望の値となるように帯電交流レベル制御する。このような構成とすることで、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流値を常にリアルタイムで最適に制御することができ、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等にかかわらず、感光ドラムの劣化を抑制しつつ、均一な帯電を達成することが可能となる。更には、環境変化によってコンデンサの容量が変動した場合でも帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値の相対関係は変動しないことから、環境変動が発生した場合でも正確な放電電流の制御が実現できる。また、交流電圧微分ピーク値がノイズ等の影響を受けることにより、算出された放電電流値が実際の値と大きく違ってしまった時に、その値を無視して制御を行なうことにより、安定した帯電制御が可能となる。
【実施例2】
【0069】
本実施例における画像形成装置の基本構成、放電電流値制御方法及び、帯電部材に流す交流電流値の決定方法は実施例1と同じであり、異常値の検出方法が異なる。本実施例の制御フローについて図9を用いて説明する。制御方法は大体同じであるが、実施例1と異なるステップ709について説明する。
【0070】
実施例1においては、帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値から算出した放電電流値Isと、狙いの放電電流量値Is(cnt)との差で異常を判断していたのに対して、本実施例では、本体の記憶装置内に記憶されている前回算出した放電電流値Is(n−1)と、逐次更新されている最新の放電電流値Isの差がある一定値以上(|Is(n−1)−Is|≧γ)であったときに異常値と判断して、前回の帯電電流値、または、本体もしくはプロセスカートリッジに格納されたデフォルト値を用いて帯電を行なう。
【0071】
これにより、リアルタイムで放電電流値を所望の値に収束させる際に、交流電流値を徐々に変化させていくので、放電電流値も前回の値と比べて極端に大きくなることは通常では無いため、実施例1よりも、異常値と判断する値の範囲を狭く持つ事が出来る。
【0072】
実際に行なった例を以下に示す。
【0073】
図10にノイズの影響を受けた時の各パラメータの推移を示す。帯電部材に印加する交流電流:Ic、交流電圧ピーク値:Vp、交流電圧微分ピーク値:Vd、そして交流電圧ピーク値と交流電圧微分ピーク値から算出した放電電流値:Isの推移である。各パラメータは、安定した推移で制御が行なわれている時に、T(1)のサンプリング後にノイズが入った時を想定する。T(2)のサンプリングでこの時ノイズの影響によりVdは高めに測定される。これによりIsは実際の値よりかなり大きく算出される。次の測定T(3)では、前回、Isが狙いの値Is(cnt)よりも大きく算出されたために、Icを粗調で下げて所望の値に近づける処理を行なう。それにより、Vd、Vp、Isも合わせて小さくなる。そして次にT(4)では、逆に狙いより小さくなってしまったIsを所望の値に近づけるために、Icを微調で大きくしていく。
【0074】
以上説明したように、安定に制御を行なっていた時でも、ノイズの影響を一度受けることによって、制御が不安定になってしまう。そこで、本実施例において、T(1)からT(2)間でのIsの変化量が、ある値γ以上であったときに、その時(T(2))の放電電流値を無視して、前回(T(1))の帯電電流を用いてT(3)の制御に移ることにより、安定した帯電が可能となる。
【0075】
ここで、異常値と判断する値γは、例えば、電流値を所望の値に近づける際に、粗調で変化させる時の、帯電電流の変化量を20μAで変化させるとすると、その時に変化する通常画像形成を行なう放電量領域では放電電流値は大きくても20μA以下である。よって、これより大きな値を異常値であると認識することが可能である。よって、このような設定の際にはγは20μAと設定することが出来る。このように、例えば、γの値は、粗調で変化させるときの帯電電流値の変化幅以上に設定することが望ましい。
【0076】
以上のように本発明によれば、ノイズの影響を受け、異常値が算出されてしまった場合に、その異常値を検出して、修正を行なうことにより、安定した帯電制御が可能になり、像担持体に過剰に放電が印加されることによる像担持体の劣化の促進により、削れの悪化、短寿命化、放電生成物の生成の増加による画像流れ等の画像不良や、十分な帯電が行なわれないことによる帯電不良等の問題をなくし、均一な帯電が行なえるように適切に制御を行なうことが出来、これにより、長期にわたり安定した画像形成を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】第1実施形態のプリント工程時の処理フロー図
【図2】第1実施形態の画像形成装置の構成図
【図3】第1実施形態の帯電出力回路の構成図
【図4】第1実施形態の帯電交流電圧波形の説明図
【図5】第1実施形態のプリント動作時のシーケンス図
【図6】第1実施形態の帯電交流電圧と帯電電流の特性図
【図7】第1実施形態の帯電電流電圧と帯電電流の特製図
【図8】第1及び2実施形態の記憶装置の構成図
【図9】第2実施形態のプリント工程時の処理フロー図
【図10】第2実施形態のノイズの影響による各パラメータの推移図
【符号の説明】
【0078】
1 感光ドラム
2 帯電ローラ
3 クリーニングブレード
4 クリーニング装置
5 現像装置
6 現像剤層厚規制部材
7 現像スリーブ
21 露光装置
22 転写ローラ
23 定着装置
203 出力保護抵抗
204 高圧トランス
205 高圧トランスドライブ回路
248,256,271,284,288 コンデンサ
265,280,281,286 オペアンプ
246,257,273,278,282,283,285,290,298 抵抗
235 フィルタ回路
249,250,272,276,279,289 ダイオード
245 CPU
299 出力端子




 

 


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