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技術 画像形成装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 高城敏紀美濃部太郎
出願日 2015年1月7日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2015-001887
公開日 2016年7月11日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2016-126252
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における帯電・転写・分離 カラー電子写真 電子写真における現像一般;現像バイアス 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 回転位相合わせ 断続駆動 メンテナンスドア プロセス電圧 素子定数 加熱フィルム 形成間隔 RCフィルタ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

2つの電源によって発生するうなりの影響を低減する画像形成装置を提供する。

解決手段

電圧発生回路RI1はイエローステーションなどが備える帯電ローラ帯電電圧を供給する。電圧発生回路PRI2はブラックステーションが備える帯電ローラなどのプロセス手段にプロセス電圧を供給する。検知回路300は帯電ローラ等のプロセス手段に流れるプロセス電流を検知する。ローパスフィルタ305は電圧発生回路で使用されている第1駆動周波数に起因して発生するノイズと電圧発生回路で使用されている第2駆動周波数に起因して発生するノイズを帯電電流から低減する。調整部55は、電圧発生回路で使用されている第1駆動周波数と電圧発生回路で使用されている第2駆動周波数とによって発生するうなりがローパスフィルタによって除去されるように第1駆動周波数と第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する。

概要

背景

電子写真方式画像形成装置では感光体帯電器により一様に帯電させる。この帯電器は別の目的にも使用されることがある。特許文献1によれば、帯電ローラに流れる電流を検知してプロセスカートリッジの装着検知を行うことが提案されている。また、特許文献2では帯電ローラ、現像ローラまたは一次転写ローラに流れる電流を検知することで画像形成装置の色ずれ量を求めることが提案されている。

概要

2つの電源によって発生するうなりの影響を低減する画像形成装置を提供する。電圧発生回路RI1はイエローステーションなどが備える帯電ローラに帯電電圧を供給する。電圧発生回路PRI2はブラックステーションが備える帯電ローラなどのプロセス手段にプロセス電圧を供給する。検知回路300は帯電ローラ等のプロセス手段に流れるプロセス電流を検知する。ローパスフィルタ305は電圧発生回路で使用されている第1駆動周波数に起因して発生するノイズと電圧発生回路で使用されている第2駆動周波数に起因して発生するノイズを帯電電流から低減する。調整部55は、電圧発生回路で使用されている第1駆動周波数と電圧発生回路で使用されている第2駆動周波数とによって発生するうなりがローパスフィルタによって除去されるように第1駆動周波数と第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する。

目的

本発明は、複数の電源によって発生するうなりの影響を低減することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

回転駆動される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する光照射手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を前記感光体に形成する複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段のうち第1画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第1電圧発生手段と、前記複数の画像形成手段のうち第2画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第2電圧発生手段と、前記第1画像形成手段が備える前記帯電手段に流れる帯電電流を検知する検知手段と、所定以上の周波数を有する出力値を低減するフィルタ手段と、前記第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数とによって発生する出力値が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置

請求項2

前記所定以上の周波数を有する出力値は、前記第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数に起因して発生するノイズと、前記第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数に起因して発生するノイズとのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記第1電圧発生手段で使用されている前記第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている前記第2駆動周波数とによって発生する出力値は、前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数との差分の周波数となるうなりであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。

請求項4

前記感光体に静電潜像を書き出したタイミングから前記感光体により搬送された前記静電潜像が前記帯電手段と対向する位置に到達するタイミングまでの時間である到達時間を前記帯電電流の検知結果に基づき計時する計時手段をさらに有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項5

前記到達時間に基づき色ずれ補正を実行する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。

請求項6

前記感光体を搭載したカートリッジが前記画像形成装置に装着されているかどうかを前記到達時間の計時結果に基づき判定する判定手段をさらに有することを特徴とする請求項4または5に記載の画像形成装置。

請求項7

前記判定手段は、所定時間が経過しても前記静電潜像にともなう前記帯電電流の変化を検知できないときに前記カートリッジが前記画像形成装置に装着されていないと判定することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。

請求項8

前記第1電圧発生手段は第1スイッチング手段を有し、前記第1駆動周波数は、前記第1スイッチング手段に供給される駆動信号の周波数であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項9

前記第2電圧発生手段は第2スイッチング手段を有し、前記第2駆動周波数は、前記第2スイッチング手段に供給される駆動信号の周波数であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項10

前記静電潜像は一定の周期で形成され、前記フィルタ手段は、前記一定の周期の逆数である周波数を有する信号成分を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている請求項1ないし9のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項11

前記フィルタ手段はローパスフィルタであり、前記調整手段は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも前記第1電圧発生手段で使用されている前記第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている前記第2駆動周波数とによって発生する前記出力値であるうなりの周波数が高くなるように、前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。

請求項12

前記第1電圧発生手段は、前記複数の画像形成手段のうち前記第2画像形成手段に加え、第3画像形成手段および第4画像形成手段にも帯電電圧を供給することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項13

前記検知手段は前記複数の画像形成手段に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項14

回転駆動される感光体と、前記感光体の周囲に配置され前記感光体に作用するプロセス手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を形成する複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段のうち第1画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第1電圧発生手段と、前記複数の画像形成手段のうち第2画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第2電圧発生手段と、前記第1画像形成手段が備える前記プロセス手段に流れるプロセス電流を検知する検知手段と、所定以上の周波数を有する出力値を低減するフィルタ手段と、前記第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数とによって発生する出力値が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

請求項15

前記プロセス手段は、前記感光体を帯電する帯電手段、静電潜像をトナー画像として現像する現像手段および前記トナー画像を被転写体転写する転写手段のいずれかであることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。

請求項16

前記所定以上の周波数を有する出力値は、前記第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数に起因して発生するノイズと、前記第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数に起因して発生するノイズとのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項14または15に記載の画像形成装置。

請求項17

前記第1電圧発生手段で使用されている前記第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている前記第2駆動周波数とによって発生する出力値は、前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数との差分の周波数となるうなりであることを特徴とする請求項14ないし16のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項18

前記感光体に静電潜像を書き出したタイミングから前記感光体により搬送された前記静電潜像が前記プロセス手段と対向する位置に到達するタイミングまでの時間である到達時間を前記プロセス電流の検知結果に基づき計時する計時手段をさらに有することを特徴とする請求項14ないし17のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項19

前記到達時間に基づき色ずれ補正を実行する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項18に記載の画像形成装置。

請求項20

前記感光体を搭載したカートリッジが前記画像形成装置に装着されているかどうかを前記到達時間の計時結果に基づき判定する判定手段をさらに有することを特徴とする請求項18または19に記載の画像形成装置。

請求項21

前記判定手段は、所定時間が経過しても前記静電潜像にともなう前記プロセス電流の変化を検知できないときに前記カートリッジが前記画像形成装置に装着されていないと判定することを特徴とする請求項20に記載の画像形成装置。

請求項22

前記プロセス手段は一定の周期で静電潜像を形成するように構成されており、前記フィルタ手段は、前記一定の周期の逆数である周波数を有する信号成分を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている請求項14ないし21のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項23

前記フィルタ手段はローパスフィルタであり、前記調整手段は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも前記第1電圧発生手段で使用されている前記第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている前記第2駆動周波数とによって発生する前記出力値であるうなりの周波数が高くなるように、前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項22に記載の画像形成装置。

請求項24

前記検知手段は前記複数の画像形成手段に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項14ないし23のいずれか1項に記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は画像形成装置に関する。

背景技術

0002

電子写真方式の画像形成装置では感光体帯電器により一様に帯電させる。この帯電器は別の目的にも使用されることがある。特許文献1によれば、帯電ローラに流れる電流を検知してプロセスカートリッジの装着検知を行うことが提案されている。また、特許文献2では帯電ローラ、現像ローラまたは一次転写ローラに流れる電流を検知することで画像形成装置の色ずれ量を求めることが提案されている。

先行技術

0003

特開平04−181266号公報
特開2012−032777号公報

発明が解決しようとする課題

0004

多色画像を形成する画像形成装置では複数の感光体を備えるため、複数の帯電器と複数の電源装置とが必要となる。たとえば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナーを使用する場合、4つの帯電器と4つの電源が必要となる。これは4つの感光体の個体差等に応じて必要となる帯電電圧が異なるため、個別の電源が原則として必要となるからである。ただし、帯電器ごとに電源を設けることは製造コストを上昇させるため、2つ以上の帯電器に対して電源が共通化されてもよい。とりわけ、2つのスイッチング電源が使用される場合、2つのスイッチング電源間におけるスイッチングのための駆動周波数の差が“うなり”を発生させることがある。このうなりは、色ずれ量の検知精度やプロセスカートリッジの検知精度を低下させることがある。なお、色ずれ量の検知は帯電器の帯電ローラに流れる電流だけでなく、現像ローラに流れる電流や一次転写ローラに流れる電流に基づき検知可能である。そのため、帯電ローラ、現像ローラおよび一次転写ローラのいずれを用いる場合にもうなりが問題となりうる。そこで、本発明は、複数の電源によって発生するうなりの影響を低減することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、たとえば、
回転駆動される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する光照射手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を前記感光体に形成する複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第1画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第1電圧発生手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第2画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第2電圧発生手段と、
前記第1画像形成手段が備える前記帯電手段に流れる帯電電流を検知する検知手段と、
所定以上の周波数を有する出力値を低減するフィルタ手段と、
前記第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数とによって発生する出力値が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。

0006

また、本発明は、たとえば、
回転駆動される感光体と、前記感光体の周囲に配置され前記感光体に作用するプロセス手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を形成する複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第1画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第1電圧発生手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第2画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第2電圧発生手段と、
前記第1画像形成手段が備える前記プロセス手段に流れるプロセス電流を検知する検知手段と、
所定以上の周波数を有する出力値を低減するフィルタ手段と、
前記第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数と前記第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数とによって発生する出力値が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第1駆動周波数と前記第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。

発明の効果

0007

本発明によれば、2つの電源によって発生するうなりの影響が低減する。

図面の簡単な説明

0008

画像形成装置を説明する図
電源装置を説明する図
電圧発生回路を説明する図
色ずれ量やカートリッジ検知用の静電潜像を説明する図
感光体の表面電位を説明する図
静電潜像に伴うともなう帯電電流の変化を説明する図
色ずれ補正に伴う到達時間の基準値測定処理を示すフローチャート
基準値の修正処理を示すフローチャート
うなりを説明する図
うなりを低減するための駆動周波数の調整処理を示すフローチャート
カートリッジ検知を示すフローチャート

実施例

0009

(画像形成装置)
図1を用いて画像形成装置10の概略構成について説明する。ピックアップローラ13は記録媒体12を搬送路送り出す。搬送ローラ対14、15は記録媒体12を2次転写位置に搬送するタイミングを調整する。

0010

一方で、画像形成部は4つの画像形成手段(ステーション)を有している。各ステーションは同一の構成であるため、イエローの現像剤で画像形成を行うステーションについて説明する。なお、参照符号末尾にはトナーの色を示すymckの文字を付与するが、4つのステーションについて共通する事項を説明するときはymckの文字が省略される。

0011

感光体22は帯電ローラ23によって一様に帯電される像担持体である。感光体22はモータなどによって回転駆動される。帯電ローラ23は帯電手段の一例である。スキャナユニット20は画像信号に応じて感光体22の表面にレーザ光21を照射し、静電潜像を形成する光照射手段の一例である。現像器25は現像スリーブ24を用いて静電潜像に対してトナーを付着させ、トナー画像を形成する。1次転写ローラ26は感光体22に担持されているトナー画像を中間転写ベルト30に転写する転写手段である。中間転写ベルト30はローラ31,32,33によって駆動されて回転し、トナー画像を2次転写位置に搬送する中間転写体または被転写体である。2次転写位置に設けられた2次転写ローラ27は、中間転写ベルト30に担持されているトナー画像を記録媒体12に対して転写する。トナー像が2次転写された記録媒体12は、例えば加圧ローラである加圧部16及び例えば加熱フィルムである加熱部17からなる定着器により加熱定着された後、画像形成装置外に排出される。センサ40は中間転写ベルト30に担持されているトナー画像を検知する。なお、帯電ローラ23、スキャナユニット20、現像スリーブ24および1次転写ローラ26は、電子写真プロセスを実行するプロセス手段として機能する。これらは感光体22の周囲に配置され、感光体22に作用する。中間転写ベルト30は記録媒体を担持して搬送する担持搬送体であってもよい。この場合、トナー画像は感光体22から直接的に記録媒体に転写されることになる。

0012

(電源装置)
図2を用いて画像形成装置10に備えられる電源装置について説明する。電圧発生回路PRI1は複数のステーションのうち第1ステーションが備える帯電器に帯電電圧を供給する第1電圧発生手段の一例である。電圧発生回路PRI1はシアン、マゼンタ、イエローの各ステーションに帯電電圧Vc1を生成して供給する電源回路である。なお、抵抗R1と抵抗R2は分圧回路を形成しており、帯電電圧Vc1を分圧して現像電圧Vd1を生成し、シアン、マゼンタ、イエローの各ステーションに供給する。電圧発生回路PRI2は複数のステーションのうち第2ステーションが備える帯電器に帯電電圧を供給する第2電圧発生手段の一例である。電圧発生回路PRI2はブラックのステーションに帯電電圧Vc2を生成して供給する電源回路である。なお、抵抗R3と抵抗R4は分圧回路を形成しており、帯電電圧Vc2を分圧して現像電圧Vd2を生成し、ブラックのステーションに供給する。帯電電圧Vc1、Vc2は帯電ローラ23に印加され、感光体22の表面にバックグラウンド電位を形成するために使用される。現像電圧Vd1、Vd2は現像スリーブ24に印加され、感光体22の静電潜像にトナーを付着させるために使用される。電圧発生回路45は1次転写電圧を生成して1次転写ローラ26に印加する。これによりトナー画像の一次転写が促進される。電圧発生回路46は2次転写電圧を生成し、2次転写ローラ27に印加する。これによりトナー画像の二次転写が促進される。なお、帯電電圧、現像電圧、転写電圧はプロセス電圧と呼ばれてもよい。同様に、帯電電流、現像電流転写電流はプロセス電流と呼ばれてもよい。以下では帯電電流に基づく色ずれ量の検知について説明するが、現像電流や転写電流に基づく色ずれ量の検知にも本実施例は適用可能である。静電潜像が通過すると、現像電流や転写電流にも変化が発生するからである。

0013

図3を用いて電圧発生回路PRI1と電圧発生回路PRI2の回路構成について説明する。電圧発生回路PRI1について説明する。インダクタL101とコンデンサC100は電圧共振回路を形成している。コンデンサC100の一端は接地されている。コンデンサC107の容量はコンデンサC100の容量に比べて充分大きな値に設定されているため、C107の容量は無視できる。スイッチング素子Q101はゲートに入力される駆動信号Out1にしたがってインダクタL101とコンデンサC100で構成された電圧共振回路を断続駆動する。コンデンサC101〜C105およびダイオードD101〜D105は多段整流回路を形成している。この多段整流回路は、電圧共振回路から出力された電圧整流して昇圧し、帯電電圧Vc1を生成する。平滑用コンデンサC106は帯電電圧Vc1を平滑する。抵抗R102と抵抗R103は分圧回路を形成しており、帯電電圧Vc1を分圧して検知電圧Vsense1を生成し、コントローラ100に出力する。コントローラ100は、検知電圧Vsense1が目標電圧Vtag1に近づくよう、駆動信号Out1を調整する。

0014

電圧発生回路PRI2は電圧発生回路PRI1と同様の構成である。インダクタL201とコンデンサC200は電圧共振回路を形成している。コンデンサC200の一端は接地されている。コンデンサC207の容量はコンデンサC200の容量に比べて充分大きな値に設定されているため、C207の容量は無視できる。スイッチング素子Q201はゲートに入力される駆動信号Out2にしたがってインダクタL201とコンデンサC200で構成された電圧共振回路を断続駆動する。コンデンサC201〜C205およびダイオードD201〜D205は多段整流回路を形成している。この多段整流回路は、電圧共振回路から出力された電圧を整流して昇圧し、帯電電圧Vc2を生成する。平滑用コンデンサC206は帯電電圧Vc2を平滑する。抵抗R202と抵抗R203は分圧回路を形成しており、帯電電圧Vc2を分圧して検知電圧Vsense2を生成し、コントローラ100に出力する。コントローラ100は、検知電圧Vsense2が目標電圧Vtag2に近づくよう、駆動信号Out2を調整する。

0015

ところで、コントローラ100は帯電電流を利用して色ずれ量の検知やプロセスカートリッジの検知を行うことができる。帯電電流を検知する検知回路300は、電流検知部303、電圧増幅部304、ローパスフィルタ305を有している。電流検知部303は第1ステーションが備える帯電器に流れる帯電電流を検知する検知手段の一例である。電流検知部303は複数のステーションに対して共通に設けられている。検知回路300の電圧増幅部304にはカップリングコンデンサC302が設けられている。カップリングコンデンサC302は、帯電電流の変化分のみを検知するために設けられている。ローパスフィルタ305は電圧発生回路PRI1の駆動周波数F1と電圧発生回路PRI2の駆動周波数F2に起因して発生する高周波ノイズを除去するフィルタである。つまり、ローパスフィルタ305は所定以上の周波数を有する出力値を低減するフィルタ手段として機能する。より具体的には、ローパスフィルタ305は第1電圧発生手段で使用されている第1駆動周波数に起因して発生するノイズと第2電圧発生手段で使用されている第2駆動周波数に起因して発生するノイズを帯電電流から低減するフィルタ手段として機能する。また、駆動周波数F1と駆動周波数F2との差の周波数F3を有する“うなり”についてもローパスフィルタ305によってカットされる。ただし、色ずれ量の検知やカートリッジの検知に必要となる周波数成分は通過させるようにローパスフィルタ305を構成する回路定数RCフィルタを構成する抵抗やコンデンサの素子定数)が調整される。なお、うなりは、電圧発生回路PRI1で使用される駆動周波数F1と電圧発生回路PRI2で使用される駆動周波数F2との差の周波数を有する出力値である。

0016

コントローラ100は様々な機能を有している。信号生成部50は検知電圧Vsense1が目標電圧Vtag1に近づくよう駆動周波数F1の駆動信号Out1を生成する。信号生成部51は検知電圧Vsense2が目標電圧Vtag2に近づくよう駆動周波数F2の駆動信号Out2を生成する。タイマー52は計時手段である。色ずれ補正部53は色ずれが小さくなるように静電潜像の書き出しタイミング補正する。記憶部54は色ずれ補正等に必要となる基準値などを記憶する。調整部55は駆動周波数F1、F2を調整する。駆動周波数F1、F2のうち少なくとも一方が調整されれば十分であるが、双方が調整されてもよい。たとえば、駆動周波数F1の調整範囲が狭く、駆動周波数F1を調整しただけでは不十分である場合に、駆動周波数F2が調整されてもよい。判定部56は、オプションの機能であり、カートリッジが装着されているかどうかを判定する。操作部60はユーザの指示を入力する入力部と、メッセージなどを表示する表示部とを有している。

0017

(色ずれ補正)
色の異なる複数のトナーを重畳させて多色画像を形成する画像形成装置では、ある色のトナー画像の形成位置と他の色のトナー画像の形成位置とがずれてしまうことがある。これはいわゆる色ずれである。色ずれは、多色画像の画質を低下させるため、低減されるべきである。色ずれ量は個体差や温度などの環境条件によって定まり、時間の経過とともに変化する。よって、現像器25や感光体22などが交換されると、コントローラ100はセンサ40を用いて色ずれ量を検知し、色ずれが小さくなるようにトナー画像の書き出しタイミングを調整する。コントローラ100は4つのステーションを制御し、中間転写ベルト30上に色ずれ検知用のトナー画像を形成し、光学センサであるセンサ40を用いてトナー画像の走査方向の相対位置および搬送方向の相対位置を測定する。

0018

ところで、トナー画像を形成するとトナーが消費されてしまう。そのため、トナー画像を形成せずに静電潜像を用いて色ずれ量を簡易的に検知する方法が提案されている。たとえば、多数枚の記録媒体12に対して連続印刷を実行すると画像形成装置10内の温度が変化し、色ずれ量が変化する。このようなときには、コントローラ100は、静電潜像を用いて色ずれ量を検知し、色ずれ補正を実行する。

0019

図4イエロー用の感光体22上に色ずれ検知用の静電潜像が形成された様子を示している。ここではイエローに関して説明するが、色ずれ量は他の色についても同様に実施される。コントローラ100は、サーミスタなどにより検知された温度の変化量が閾値を超えると、色ずれ検知を開始する。コントローラ100はスキャナユニット20を制御して感光体22にレーザ光を照射して静電潜像80を形成する。静電潜像80は、走査方向(主走査方向)に最大限幅広く描かれ、たとえば、搬送方向(副走査方向)に30ライン程度の幅を持つ。また、静電潜像の形成間隔xは周期Tに対応している。感光体22の周速度をvとすれば、x=T×vが成り立つ。コントローラ100は現像電圧Vd1,Vd2が現像スリーブ24に印加されないようにスイッチを制御するため、静電潜像80はトナーにより現像されない。感光体22が回転することで、静電潜像80は、帯電ローラ23と対向する位置まで搬送される。なお、ここではトナーにより静電潜像80を現像しない方法について説明したが、トナーにより静電潜像80を現像しても検知することは可能である。ただし、現像していない静電潜像80を検知するときの電位差より、現像している静電潜像80を検知するときの電位差の方が小さくなる。よって、現像していない静電潜像80はノイズ耐性が高く、検知精度の点で有利であろう。

0020

図5は感光体22の表面電位を示す模式図である。横軸は感光体22の搬送方向の表面位置を示している。領域93は静電潜像80が形成された表面領域を示している。縦軸は電位を示している。感光体22の暗電位をVDとし、明電位をVLとし、帯電ローラ23の帯電電圧をVCとする。静電潜像80が形成されている領域93では、帯電ローラ23と感光体22との間の電位差ΔV1が、それ以外の領域における電位差ΔV2よりも大きくなる。このため、静電潜像80が帯電ローラ23に到達すると、帯電ローラ23に流れる帯電電流が増加する。

0021

図6(a)は、静電潜像80が帯電ローラ23に到達したときのローパスフィルタ305の出力電圧I0を示している。出力電圧I0は帯電電流に比例した電圧である。図6(a)においてVrefはコンパレータ4の基準電圧を示している。縦軸は出力電圧I0を示している。横軸は時間を示している。

0022

図6(b)は、コンパレータ4が出力する検知電圧Isenseを示している。つまり、検知電圧Isenseは基準電圧Vrefを用いて出力電圧I0を2値化したものである。出力電圧I0が基準電圧Vrefよりも大きい場合、コンパレータ4の出力がハイインピーダンスになる。よって、検知電圧Isenseは、電源電圧Vccでプルアップされた電圧、すなわちHighとなる。静電潜像80が帯電ローラ23に到達すると、検知電圧IsenseがLowからHighへ変化する。静電潜像80が帯電ローラ23を通過すると、検知電圧IsenseがHighからLowへ変化する。

0023

コントローラ100はスキャナユニット20が静電潜像80の形成を開始した時刻から、検知電圧IsenseがLowからHighへ変化した時刻までの時間を測定する。この時間は、静電潜像80の先端が帯電ローラ23の対向位置(検知位置)に到達する時間に相当する。この静電潜像80を用いた到達時間の測定は、上述したセンサ40を用いて色ずれ補正を実行した時刻と近い時刻に実行される。たとえば、コントローラ100は色ずれ補正が完了するとすぐに到達時間の計時処理を実行する。

0024

ところで、色ずれが低減された状態で測定された到達時間t0と、温度変化トリガーとして得られた到達時間t1との差Δtは、新たな色ずれ量を示している。これは、到達時間の変化量とセンサ40による検知される色ずれ量とは相関しているからである。コントローラ100は、到達時間Δtに基づき色ずれ量を算出する。この算出には予め求められた関数やテーブルなどが使用されうる。コントローラ100は、到達時間Δtに基づき演算された色ずれ量が小さくなるように、スキャナユニット20がレーザ光21を照射するタイミングを調整する。

0025

(フローチャート)
図7は感光体22または現像スリーブ24が交換されたときに実行される到達時間の測定処理を示している。コントローラ100は操作部等から入力される測定処理の開始指示に基づき以下の測定処理を実行する。

0026

S701でコントローラ100(色ずれ補正部53)はセンサ40を用いた色ずれ補正を実行する。上述したようにコントローラ100の色ずれ補正部53は各ステーションを制御して各色の色ずれ検知用のトナーパターンを中間転写ベルト30に形成し、センサ40により色ずれ量を測定する。トナーパターンの画像データは記憶部54に記憶されているか、画像データを生成するパターンジェネレータをコントローラ100が内蔵していてもよい。色ずれ補正部53は各色の色ずれ量に応じて各色の書き出しタイミングを調整する。S702でコントローラ100は感光体22の軸の偏り影響を低減するために、4つの感光体22の回転位相を合わせる。回転位相合わせは公知であるため、ここでの詳細な説明は省略される。なお、トナーパターンを用いた色ずれ検知を必ずしも毎回実行する必要はない。部品を交換したことや、前回の色ずれ検知を実行時から所定時間の経過したこと、所定枚数の画像形成を実行したことなどを開始条件として予め設定されてもよい。コントローラ100は開始条件が満たされたかどうかを判定し、開始条件が満たされると、色ずれ検知のタイミングの制御を実行してもよい。

0027

S703でコントローラ100(色ずれ補正部53)は所定の回転位相に静電潜像80の書き出しを開始するとともに、到達時間を測定するためのタイマー52をスタートさせる。S704でコントローラ100(色ずれ補正部53)は静電潜像80の先端(エッジ)を検知したかどうかを判定する。たとえば、コントローラ100は検知電圧IsenseがLowからHighに変化したかどうかを判定する。コントローラ100は静電潜像80のエッジを検知すると、その時のタイマー52の計時時間(到達時間)を読み取り、S705に進む。S705でコントローラ100(色ずれ補正部53)は到達時間を基準値として記憶部54に保存する。なお、コントローラ100はS703ないしS704までの到達時間の測定をN回繰り返して実行し、N個の到達時間の平均値を算出し、平均値を基準値として保存してもよい。

0028

図8印刷処理によって画像形成装置10の内部温度が上昇したときに実行される測定処理を示している。コントローラ100はサーミスタなどを用いて一定時間ごとに内部温度Tiを検知しており、印刷開始時の内部温度T0に対する変化量ΔTiが閾値thを超えると、測定処理を開始する。ここでは、まず、上述したS702ないしS704が実行される。コントローラ100は静電潜像80のエッジを検知すると、その時のタイマー52の計時時間(到達時間)を読み取り、S801に進む。上述したように到達時間は平均値であってもよい。

0029

S801でコントローラ100(色ずれ補正部53)は基準値を記憶部54から読み出し、到達時間と基準値とを比較する。到達時間が基準値よりも長ければコントローラ100はS802に進む。S802でコントローラ100(色ずれ補正部53)はレーザ光を照射するタイミングを早める。たとえば、コントローラ100はレーザ光を照射するタイミングが早まるように基準値を修正したり、レーザ光を照射するタイミングが早まるようなオフセット値を求めたりする。修正された記憶値や基準値に加算または減算されるオフセット値は記憶部54に格納され、レーザ光を照射するタイミングを決定するためにコントローラ100によって使用される。到達時間が基準値と同じであれば、コントローラ100(色ずれ補正部53)はレーザ光を照射するタイミングを変更しない。到達時間が基準値よりも短ければコントローラ100はS803に進む。S803でコントローラ100(色ずれ補正部53)はレーザ光を照射するタイミングを遅くする。たとえば、コントローラ100はレーザ光を照射するタイミングが遅くなるように基準値を修正したり、レーザ光を照射するタイミングが遅くなるようなオフセット値を求めたりする。これにより色ずれ量が削減され、色ずれが低減される。色ずれ補正はYMCKの各色について実行されてもよいし、YMCKのうち基準色を除く残りの3色について実行されてもよい。

0030

(帯電電圧の制御方法
上述したように、ローパスフィルタ305のカットオフ周波数は電圧発生回路PRI1の駆動周波数F1と電圧発生回路PRI2の駆動周波数F2に起因した高周波ノイズを除去するように設定されている。しかし、駆動周波数F1と駆動周波数F2との差分が“うなり”と呼ばれる新たなノイズを発生させる。うなりの周波数F3は以下の式で表わされる。

0031

|F1−F2|=F3 ・・・(1)
図9(a)は駆動周波数F1に起因した高周波ノイズを示している。図9(b)は駆動周波数F2に起因した高周波ノイズを示している。図9(c)はうなりの周波数F3に起因したノイズを示している。これらのノイズは電流検知部303が備えるオペアンプ出力端子に表れる。

0032

このうなりに起因したノイズもカットオフ周波数を適切に設定することでローパスフィルタ305により除去される。一方で、ローパスフィルタ305は色ずれを検知するための静電潜像80の周期Tで発生する検知信号については通過させるように優先的に設定される。そのため、うなりの周波数F3と周期Tとが以下の関係を満たしてしまうと、うなりの周波数成分をローパスフィルタ305が除去できなくなってしまう。

0033

F3=<1/T ・・・(2)
うなりがローパスフィルタ305を通過してしまうと、うなりの成分が検知電圧Isenseを変化させてしまうため、到達時間の測定結果誤り、色ずれ検知精度が低下する。また、検知電圧Isenseに基づいてプロセスカートリッジが装着されているかどうかを検知する場合、その検知精度が低下してプロセスカートリッジの有無を誤検知してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では(2)の条件式成立しないように駆動周波数F1、F2の一方、又は両方をコントローラ100が調整する。

0034

図10を用いてうなりを除去するための駆動周波数の調整処理について説明する。この調整処理は図7図8に示した到達時間の測定処理が実行される直前に実行されてもよい。

0035

S1001でコントローラ100(信号生成部50、51)は駆動周波数F1、F2を算出する。たとえば、信号生成部50は電圧発生回路PRI1から出力される検知電圧Vsense1を取得する。信号生成部51は電圧発生回路PRI2から出力される検知電圧Vsense2を取得する。信号生成部50は検知電圧Vsense1が所望の目標電圧Vtag1となるように駆動信号Out1の駆動周波数F1を算出する。同様に、信号生成部51は検知電圧Vsense2が所望の目標電圧Vtag2となるように駆動信号Out2の駆動周波数F2を算出する。ここで使用される演算式は予め実験シミュレーションによって求められ、コントローラ100の記憶部54に記憶されているものとする。

0036

S1002でコントローラ100(調整部55)は駆動周波数F1、F2に基づき“うなり”を除去可能かどうかを判定する。この判定には以下の条件式が採用されてもよい。

0037

|F1−F2|>Fcut>1/T ・・・(3)
ここでFcutはローパスフィルタ305のカットオフ周波数である。“うなり”を除去可能であれば、コントローラ100は駆動周波数F1,F2を用いて色ずれ量の測定と補正を実行する。一方で、“うなり”を除去可能でなければ、コントローラ100はS1003に進む。

0038

S1003でコントローラ100(調整部55)は目標電圧Vtag1を調整する。たとえば、調整部55はある値αを目標電圧Vtag1に加算し、S1001に戻る。調整部55が決定した目標電圧Vtag1は信号生成部50に設定される。S1001でコントローラ100(信号生成部50)は検知電圧Vsense1が新たな目標電圧Vtag1に一致するよう駆動周波数F1を算出する。S1002でコントローラ100(調整部55)は新たに求められた駆動周波数F1についてうなりが除去可能かどうかを判定する。信号生成部50は駆動周波数F1を調整部55に通知する。以下、うなりが除去可能となるまで目標電圧Vtag1が調整される。これにより、うなりの周波数F3が検知回路300に影響を及ぼさないように、駆動周波数F1、F2が設定される。

0039

このように調整部55は電圧発生回路PRI1で使用されている第1駆動周波数F1と電圧発生回路PRI2で使用されている第2駆動周波数F2とによって発生するうなりがローパスフィルタ305によって除去されるように第1駆動周波数F1と第2駆動周波数F2とのうち少なくとも一方を調整する。図10では駆動周波数F1のみを調整したが、駆動周波数F2が調整されてもよいし、駆動周波数F1、F2の両方が調整されてもよい。また、図10では目標電圧Vtag1を所定値ずつ調整したが、(3)式を満たすようにコントローラ100がαを算出してもよい。

0040

なお、目標電圧を強制的にずらすとトナー画像のコントラストが所望のコントラストからずれてしまう。しかし、色ずれ量の検知やカートリッジの有無検知では静電潜像を形成できれば十分である。そのため、ユーザの画像を形成するときよりも出力電圧の許容範囲は大きい。そのため、目標電圧を強制的にずらしても色ずれ補正に影響は生じにくい。

0041

上より、スイッチング素子を駆動する周波数を変化させて電圧を出力する電圧発生回路において、各回路の駆動周波数が式(3)の条件を満たすように設定される。複数の電圧生成回路からの高周波ノイズが互いに干渉することにより発生するうなりが共通の帯電電流検知回路に及ぼす影響が低減される。これにより静電潜像による帯電電流の変化の検知精度が向上する。その結果、色ずれ補正制御を行う際には静電潜像の位置を正確に検知でき、精度良く色ずれ補正を行うことができる。

0042

なお、本実施例はスイッチング素子を駆動するスイッチング周波数可変することで所望の電圧を出力している。しかし、スイッチング周波数を駆動するDutyを可変することで所望の電圧を出力する場合も、式(3)が満たされるように駆動周波数F1、F2が設定されればよい。これにより帯電電流の変化の検知精度が向上する。

0043

(カートリッジの装着検知)
図11を用いて静電潜像80を用いたプロセスカートリッジの装着検知について説明する。コントローラ100は、画像形成装置10に電源が投入されたときやカートリッジを交換するためにメンテナンスドア開閉されたときなどに検知処理を実行する。

0044

S1101でコントローラ100(色ずれ補正部53)は静電潜像80の書き出しを開始するとともに、到達時間を測定するためのタイマー52をスタートさせる。S1102でコントローラ100(色ずれ補正部53または判定部56)は静電潜像80の先端(エッジ)を検知したかどうかを判定する。たとえば、コントローラ100は検知電圧IsenseがLowからHighに変化したかどうかを判定する。コントローラ100は静電潜像80のエッジを検知すると、感光体22を含むプロセスカートリッジがステーションに装着されているため、本検知処理を終了する。一方で、静電潜像80のエッジを検知できなければS1103に進む。

0045

S1103でコントローラ100(判定部56)はタイマー52がタイムアウトしたかどうかを判定する。タイムアウト時間は、たとえば、平均的な到達時間やこれにマージンを加えた時間である。タイムアウトしていなければコントローラ100はS1102に戻る。一方で、タイマー52がタイムアウトしていれば、プロセスカートリッジが装着されていないことを意味する。プロセスカートリッジが装着されていなければ、感光体22が存在しない。つまり、レーザ光を照射しても静電潜像80も形成されず、静電潜像80が検知されることはない。よって、コントローラ100はS1104に進む。S1104でコントローラ100(判定部56)は操作部60の表示装置にプロセスカートリッジが装着されていないことを示すエラーメッセージを表示する。

0046

なお、うなり成分が検知電圧Isenseに含まれていると、プロセスカートリッジの誤検知が発生してしまう。たとえば、コントローラ100はうなり成分を静電潜像80のエッジと間違えてしまう可能性がある。よって、うなり成分を除去できるように、条件式(3)にしたがって駆動周波数F1,F2が設定される。

0047

<まとめ>
本実施形態によればYMCKの各ステーションは、回転駆動される感光体22と、感光体22を帯電させる帯電ローラ23と、帯電ローラ23により帯電した感光体22に光を照射して静電潜像を形成するスキャナユニット20を有している。電圧発生回路PRI1は複数のステーションのうちイエローステーションなどが備える帯電ローラ23に帯電電圧を供給する。電圧発生回路PRI2は複数のステーションのうちブラックステーションが備える帯電ローラ23にプロセス電圧(帯電電圧)を供給する。検知回路300は、イエローステーションなどが備える帯電ローラ23に流れるプロセス電流(帯電電流)を検知する。ローパスフィルタ305は所定以上の周波数を有する出力値を低減する。たとえば、ローパスフィルタ305は電圧発生回路PRI1で使用されている第1駆動周波数に起因して発生するノイズと電圧発生回路PRI2で使用されている第2駆動周波数に起因して発生するノイズを帯電電流から低減する。調整部55は、電圧発生回路PRI1で使用されている第1駆動周波数と電圧発生回路PRI2で使用されている第2駆動周波数とによって発生する出力値(うなり)がローパスフィルタ305によって除去されるように第1駆動周波数と第2駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する。これにより、2つの電源、つまり電圧発生回路PRI1、PRI2によって発生するうなりの影響が低減する。なお、プロセス電圧は現像スリーブに印加される現像電圧や転写ローラに印加される転写電圧であってもよい。同様に、プロセス電流は現像スリーブに流れる現像電流や転写ローラに流れる転写電流であってもよい。

0048

タイマー52は感光体22に静電潜像を書き出したタイミングから感光体22により搬送された静電潜像が帯電ローラ23と対向する位置に到達するタイミングまでの時間である到達時間を帯電電流の検知結果に基づき計時する。なお、色ずれ補正部53は到達時間に基づき色ずれ補正を実行する。色ずれ補正部53はトナーを使用せずに色ずれを検知するモードを搭載しているため、トナー消耗量を削減できる。

0049

図3図11を用いて説明したように、判定部56は感光体22を搭載したカートリッジが画像形成装置に装着されているかどうかを到達時間の計時結果に基づき判定する。上述したようにうなりの影響が低減されるため、カートリッジの有無の検知精度が向上する。図11を用いて説明したように、判定部56は、所定時間が経過しても静電潜像にともなう帯電電流の変化を検知できないときにカートリッジが画像形成装置に装着されていないと判定してもよい。カートリッジの一部である感光体22が存在していれば、感光体22に形成された静電潜像80は所定時間が経過する前に帯電ローラ23の対向位置(検知位置)に到達する。これは帯電電流の変化となって表れる。よって、所定時間が経過しても静電潜像80が検知されなければ、カートリッジが未装着の可能性が高い。ただし、帯電電流の検知結果にうなりの成分が混入していると、判定部56はうなりによる帯電電流の変化を、静電潜像80の到達と誤検知してしまう可能性がある。よって、うなりを低減する本実施例は、カートリッジの有無の検知精度の向上をもたらす。

0050

電圧発生回路PRI1はスイッチング素子Q101を有し、第1駆動周波数F1はスイッチング素子Q101に供給される駆動信号Out1の周波数である。また、電圧発生回路PRI2はスイッチング素子Q201を有し、第2駆動周波数F2スイッチング素子Q201に供給される駆動信号Out2の周波数である。駆動信号Out1,Out2の一部が高周波ノイズとなる場合、第1駆動周波数F1と、第2駆動周波数F2との差分がうなりとなる。よって、うなりの原因となるスイッチング素子Q101、Q201などを搭載する複数の電圧発生回路を搭載する電源装置や画像形成装置では本実施例を適用することで、うなりの影響が低減される。

0051

静電潜像80は、たとえば、一定の周期で形成されてもよい。この場合、ローパスフィルタ305は、一定の周期の逆数である周波数を有する信号成分を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている。静電潜像80が一定の周期で形成されると、帯電電流もこの周期にしたがって変化する。つまり、帯電電流の検知信号の周波数はこの周期の逆数となる。よって、ローパスフィルタ305は、検知信号を通過させるように設定される。なお、調整部55は、ローパスフィルタ305のカットオフ周波数よりもうなりの周波数が高くなるように、第1駆動周波数Fと第2駆動周波数F2とのうち少なくとも一方を調整する。これにより、帯電電流の検知信号の周波数成分を通過させつつ、うなりの周波数成分をローパスフィルタ305によって低減することが可能となる。

0052

図2に示したように、電圧発生回路PRI2は、複数のステーションのうちイエローステーションに加え、シアンステーションおよびマゼンタステーションにも帯電電圧を供給してもよい。シアンステーションおよびマゼンタステーション用の電圧発生回路を削減できるため、製造コストが低下する。検知回路300は複数のステーションに対して共通に設けられていてもよい。検知回路300を共通化することで、製造コストが低下する。

0053

10…画像形成装置、22…感光体、23…帯電ローラ、80…静電潜像、PRI1、PRI2…電圧発生回路、300・・・検知回路

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