(57)【要約】【課題】帯電に併用された交流電圧の影響を除いて、像担持体に形成された静電像指標を正確に検出して、トナー像の位置合わせを高精度に行える画像形成装置を提供する。【解決手段】感光ドラム１Ｋ上に、静電像目盛り３５を形成する静電像目盛り形成領域２６に隣接させて、帯電のみ行う帯電ムラ形成領域２７を設ける。交流帯電ムラ検出プローブ１２は、帯電ムラ形成領域２７を検出して交流帯電ムラ４３のみを抽出する。静電像目盛り検出プローブ１１は、静電像目盛り形成領域２６を検出して静電像目盛り３５を検出する。静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号から交流帯電ムラ検出プローブ１２の出力信号を引き算することで、交流帯電ムラ４３を相殺した静電像目盛り３５の位置検出を行う。【選択図】図１０
2011203320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、交流電圧を併用して前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体を露光して画像の静電像を形成する露光手段と、前記画像の静電像をトナー像に現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段による前記像担持体の現像範囲の外側に前記帯電手段による帯電範囲が設定され、
前記現像範囲の外側に配置され、交流電圧を併用して帯電されて前記露光手段により静電像目盛りが形成される静電像目盛り領域と、
前記現像範囲の外側に配置され、交流電圧を併用して帯電されることにより交流電圧の静電像が形成される交流電圧記録領域と、
前記像担持体の回転に伴って静電像が発生する誘導電流を、前記静電像目盛り領域と交流電圧記録領域とで並列に検知して、前記静電像目盛りに重畳した帯電時の交流電圧の影響を減らすように前記静電像目盛りを検出する検出装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記静電像目盛り領域は、前記帯電手段により帯電され、前記交流電圧記録領域は、前記帯電手段により帯電され、
前記検出装置は、前記静電像目盛り領域を検知して前記静電像目盛りを検出する第１検出手段と、前記交流電圧記録領域を検知して前記交流電圧の静電像を検出する第２検出手段と、前記静電像目盛りに重畳した帯電時の交流電圧の影響を減らすように前記第１検出手段と前記第２検出手段の出力を処理する処理手段とを備えた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】
非画像形成時に、前記静電像目盛りを形成しない状態で、前記静電像目盛り領域と前記交流電圧記録領域とに前記交流電圧の静電像を形成して前記第１検出手段と前記第２検出手段とによって並列に検出し、その検出結果を用いて前記処理手段における処理条件を調整する調整モードを実行する制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記静電像目盛り領域は、前記帯電手段により帯電され、
前記静電像目盛り領域と前記交流電圧記録領域とに渡らせて配置され、誘導電流を検知して前記静電像目盛りを検出する検出手段と、
前記検出手段によって同時に検知される前記静電像目盛り領域と前記交流電圧記録領域とで帯電時に併用された交流電圧が逆位相となるように前記交流電圧記録領域を帯電させる交流電圧記録領域帯電手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記交流電圧は、定電流制御されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
ベルト部材に沿って複数の像担持体が配置され、
前記ベルト部材に形成された基準目盛りと前記像担持体ごとに形成された前記静電像目盛りとを用いて、前記ベルト部材に対する前記像担持体に担持されたトナー像の位置決めが行われる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。
【請求項７】
前記ベルト部材の画像形成領域の外側に前記静電像目盛りの転写領域が形成され、
前記基準目盛りは、最も上流側の像担持体に形成された前記静電像目盛りを前記静電像目盛りの転写領域に転写して形成されることを特徴とする請求項６に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、像担持体の画像形成領域の外側に静電像指標を形成してトナー像の位置決め制御を行う画像形成装置、詳しくは帯電時に併用される交流電圧に起因する静電像指標の検出ノイズを低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つ又は複数の像担持体に形成されたトナー像を中間転写体又は記録材搬送体に担持された記録材に転写して重ね合わせるフルカラー画像形成装置が実用化されている（特許文献２、６）。複数のトナー像を重ね合わせる場合、中間転写体等に最初に転写されたトナー像と後から転写される像担持体上のトナー像とを副走査方向（回転方向）で精密に位置合わせする必要がある。
【０００３】
このため、像担持体の画像形成領域外に副走査方向の目盛り指標を形成し、中間転写体の移動方向の目盛り指標に位置決めて、感光体上のトナー像を中間転写体上のトナー像に位置合わせする制御が実用化されている。そして、像担持体に形成する目盛り指標として、各種の提案がされている（特許文献１、２、３、６）。
【０００４】
特許文献１には、像担持体の画像エリア外に磁気記録エリアを形成し、リング磁気ヘッドを用いて磁気的な指標を書き込む制御が示される。特許文献２には、像担持体の画像形成領域の外側に間欠的な露光を行って現像することにより、トナー像指標を形成して、トナー像指標を光学的に検出して行う位置決め制御が示される。
【０００５】
特許文献３には、中間転写ベルトの上流側で静電像指標を形成して下流側で検出するための構成及び制御が示される。特許文献４には、像担持体に形成した静電像指標を中間転写体に転写して、下流側で電位センサにより検出する各色トナー像の位置決め制御が示される。
【０００６】
特許文献５、６には、像担持体の画像エリアに形成された静電像の位置を検出するための電位センサが示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４５０７７号公報
【特許文献２】特開２００９−１３４２６４号公報
【特許文献３】特開２００１−８３８５６号公報
【特許文献４】特開２００４−２７９８２３号公報
【特許文献５】特開平１１−１８４１８９号公報
【特許文献６】特開２００４−７７１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３、６を組み合わせて、画像形成領域の外側に形成した静電像目盛りを電位センサで検出して、像担持体のトナー像を中間転写ベルトのトナー像に位置合わせする提案がされた。このため、図３に示すように、特許文献６に示されるような電位センサ（１１）を用いて、像担持体（１Ｋ）上に形成した静電像指標（３５）を検出する実験を行った。これにより、トナー像の重ね合わせに必要十分な高精度で、静電像指標を検出できることが判明した。そして、像担持体が高速回転するほど、静電センサが静電像指標を検出した際の誘導電流のピークが高くなるため、ＳＮ比の高い検出を行えることが期待された。
【０００９】
しかし、実際には、像担持体が高速回転するほど、像担持体の副走査方向に配列して形成された静電像指標の検出間隔のばらつきが大きくなって、トナー像の位置合わせ誤差が大きくなることが判明した。
【００１０】
原因を調べたところ、図８に示すように、直流電圧に重畳して帯電部材（２Ｋ）に印加した交流電圧の静電像がノイズとなって静電像指標に重なっていた。これにより、静電像指標の検出波形が歪められて、静電像指標の検出誤差を生じていた。そして、像担持体が高速回転するほど、像担持体上に形成された交流電圧の静電像のピッチが大きくなって、静電像指標の検出波形を大きく歪めて、検出誤差を増大させていた。
【００１１】
特に、帯電に際して併用される交流電圧が定電流制御されている場合、電圧値が刻々と変化しているため、像担持体に複雑なパターンの交流帯電ムラが形成されて、静電像指標の検出誤差を著しく高めてしまう。
【００１２】
本発明は、帯電に併用された交流電圧の影響を除いて、像担持体に形成された静電像指標を正確に検出して、ベルト部材等に対する像担持体のトナー像の位置合わせを高精度に行える画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、交流電圧を併用して前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体を露光して画像の静電像を形成する露光手段と、前記画像の静電像をトナー像に現像する現像手段とを備えたものである。そして、前記現像手段による前記像担持体の現像範囲の外側に前記帯電手段による帯電範囲が設定され、前記現像範囲の外側に配置され、交流電圧を併用して帯電されて前記露光手段により静電像目盛りが形成される静電像目盛り領域と、前記現像範囲の外側に配置され、交流電圧を併用して帯電されることにより交流電圧の静電像が形成される交流電圧記録領域と、前記像担持体の回転に伴って静電像が発生する誘導電流を、前記静電像目盛り領域と交流電圧記録領域とで並列に検知して、前記静電像目盛りに重畳した帯電時の交流電圧の影響を減らすように前記静電像目盛りを検出する検出装置とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像形成装置では、静電像目盛り領域と交流電圧記録領域とに等しく帯電時の交流電圧の影響が静電像として記録されていることを利用して、静電像指標に重畳した帯電時の交流電圧の影響を取り除く。
【００１５】
従って、帯電に併用された交流電圧の影響を除いて、像担持体に形成された静電像指標を正確に検出して、ベルト部材等に対する像担持体のトナー像の位置合わせを高精度に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】感光ドラムのトナー像の位置合わせ制御の説明図である。
【図３】比較例の画像形成装置における静電像目盛り検出の説明図である。
【図４】静電センサの構成の説明図である。
【図５】静電センサによる静電像目盛りの検出の説明図である。
【図６】静電像目盛りの検出信号の説明図である。
【図７】交流帯電ムラの説明図である。
【図８】電位センサによる静電像目盛りの検出信号の説明図である。
【図９】静電像目盛りの位置の測定結果の説明図である。
【図１０】実施例１における静電像目盛り検出の説明図である。
【図１１】実施例１における電位センサによる静電像目盛りの検出信号の説明図である。
【図１２】実施例１の画像形成装置における静電像目盛り検出の説明図である。
【図１３】実施例３における静電像目盛り検出の説明図である。
【図１４】実施例３における電位センサによる静電像目盛りの検出信号の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、像担持体に形成した静電像指標を静電センサを用いて検出する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１８】
従って、像担持体の位置合わせ先としては中間転写体方式、記録材搬送体方式の区別無く実施できる。また、像担持体側の静電像目盛りは毎回消去方式で、その検出方式は誘導電流式に限られるが、ベルト部材の基準目盛りは、固定式でも毎回記録消去式でもよく、その検出方式は、光学式、磁気記録式、誘導電流式等を利用できる。
【００１９】
また、本実施形態では、トナー像の形成に係る画像形成装置の主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２０】
なお、特許文献１〜６に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２１】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでそれぞれ形成したトナー像を中間転写ベルト８０上で重ね合わせる中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００２２】
画像形成部ＰＹではイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト８０に一次転写される。画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでは、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像が形成されて、順次重ねて中間転写ベルト８０に転写される。
【００２３】
二次転写ローラ８４は、対向ローラ８７で内側面を支持された中間転写ベルト８０に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット８１に格納された記録材Ｐは、分離ローラ８２で１枚ずつに分離してレジストローラ８３へ送り出される。レジストローラ８３は、中間転写ベルト８０のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り込む。電源Ｄ２は、二次転写ローラ８４に正極性の直流電圧を印加して、中間転写ベルト８０上の負極性に帯電したトナー像を記録材Ｐへ二次転写させる。
【００２４】
４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト８０から曲率分離して定着装置８５へ送り込まれ、定着装置８５で加熱加圧を受けて、フルカラー画像を記録材Ｐに定着される。その後、画像形成された記録材Ｐは、排出トレイ８６へ排出される。
【００２５】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。このため、以下では、画像形成部ＰＹについて詳細に説明し、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明中の符号に付したＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００２６】
画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、転写ローラ５Ｙ、ドラムクリーニング装置６Ｙを配置している。像担持体の一例である感光ドラム１Ｙは、アルミニウムシリンダの外周面に帯電極性が負極性の感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２７】
帯電手段の一例である帯電ローラ２Ｙは、感光ドラム１Ｙの表面に当接して従動回転し、交流電圧を併用して感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２８】
露光装置３Ｙは、入力された画像データに基づいて感光ドラム１Ｙを露光して、露光部分の暗部電位ＶＤを明部電位ＶＬに低下させて、感光ドラム１Ｙに画像の静電像を書き込む。
【００２９】
現像装置４Ｙは、二成分現像剤を攪拌しつつ循環してトナーを負極性、キャリアを正極性に帯電させる。帯電した二成分現像剤は、回転する現像スリーブに磁力的に担持されて、穂立ち状態で感光ドラム１Ｙを摺擦する。電源Ｄ４は、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを現像スリーブに印加して、相対的に正極性になった感光ドラム１Ｙの露光部に負極性に帯電したトナーを移転させて、静電像をトナー像に現像する。
【００３０】
転写手段の一例である一次転写ローラ５Ｙは、中間転写ベルト８０の内側面を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト８０との間に一次転写部Ｔ１を形成する。電源Ｄ１は、一次転写ローラ５Ｙに正極性の直流電圧を印加して、感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像を、中間転写ベルト８０へ一次転写させる。
【００３１】
ベルト部材の一例である中間転写ベルト８０は、駆動ローラを兼ねた対向ローラ８７とテンションローラ８８に掛け渡して矢印Ｒ２方向に回転する。ドラムクリーニング装置６Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム１Ｙに残った転写残トナーを回収する。
【００３２】
ところで、タンデム型の画像形成装置は、生産性が高い反面、各色トナー像の重ね合わせ誤差が大きくなる問題がある。機械精度等の原因により、複数の感光ドラムや中間転写ベルトに速度変動が生じると、感光ドラムと中間転写ベルトの位置関係が複数の一次転写部Ｔ１の相互間で変化する。その結果、各色のトナー像を重ね合わせたときに一致しない、いわゆる色ずれが生じ易い。
【００３３】
色ずれを少なくする一般的な方法は、電源投入時や一定枚数印字後ごとに、中間転写ベルトや記録媒体上に各色の位置合わせマークを印字し、そのずれを検出して各色の露光タイミングを変える方法である。
【００３４】
また、感光ドラムや中間転写ベルトにおける画像形成領域の外側に、画像の走査線に同期させて位置決め用の目盛りを何らかの方法（磁気、熱変化、等）で記録し、目盛りを検出して色ずれをリアルタイムに補正する制御が提案されている。
【００３５】
上述したように、特許文献１には、磁気記録トラックを中間転写ベルト及び感光ドラムに形成して、感光ドラムのトナー像を中間転写ベルトの所定位置に位置決める制御が示される。ここでは、レーザ光と同期して目盛り書込み手段が感光ドラムの磁気トラックに目盛りを書き込む。そして、感光ドラムと中間転写ベルトの接する一次転写部で目盛り検出手段が目盛りを検出して、即座に目盛り書込み手段が中間転写ベルトの目盛り領域に目盛りを磁気記録する。中間転写ベルトへの転記後、感光ドラムの目盛りは目盛り消去手段によって消去される。
【００３６】
特許文献１では、中間転写ベルトの目盛り領域は、各色ごとに独立した領域を持ち、同様な目盛り形成と中間転写ベルトへの転記とを色数分くり返す。そして、全色の目盛りが中間転写ベルトへ転記された後、一列に並んだ色数分の目盛り検出手段で、中間転写ベルト上の目盛りを検出して、各色間の色ずれ量を検出する。
【００３７】
しかし、特許文献１では、目盛りを記録するために、磁気記録トラック、磁気記録ヘッド、磁気記録イレースヘッドをすべての感光ドラムと中間転写ベルトにそれぞれ設ける必要がある。このことは、画像形成部の部品点数削減、小型化、コスト削減に反するので、画像形成に用いる静電像で目盛りを形成できることが望ましい。静電像目盛りを利用できれば、磁気記録に関する新規の手段が必要ないからである。
【００３８】
静電像の目盛りを検出する方法としては、特許文献５、６のような微小面積の電位検出プローブが提案されている。例えば、針形状（直径１０〜１００μｍ）のアンテナを用いて相対移動する静電像が形成する空間電界の変化を検出する方法である。
【００３９】
また、特許文献３、４は、中間転写ベルトに静電像目盛りを転写して読むことを想定している。特許文献３では、中間転写ベルトに静電像目盛りを書き込み、直後に二つの検出静電像目盛り検出プローブで読取り、二つの静電像指標の読取り時間差から中間転写ベルトの速度を検出して補正する。
【００４０】
＜トナー像の位置合わせ制御＞
図２は感光ドラムのトナー像の位置合わせ制御の説明図である。図２は図１の画像形成部ＰＹ、ＰＫを取り出して模式的に表現した図である。
【００４１】
図２に示すように、画像形成装置１００は、静電像目盛り３５、３６、３７を使用した色ずれ低減制御を採用している。最も上流側の画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙの画像形成領域の外側に露光を行って、基準目盛りの一例である静電像目盛り３６が形成される。静電像目盛り３６は、画像のトナー像とともに、一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト８０へ転写される。静電像目盛り３６は、中間転写ベルト８０に基準目盛りとして転写されて静電像目盛り３７となる。
【００４２】
中間転写ベルト８０のトナー像担持領域の外側に転写された静電像目盛り３７は、画像形成部ＰＫへ送られる。静電像目盛り３７は、一次転写部Ｔ１の直前に配置された静電像目盛り検出プローブ１２によって検出される。静電像目盛り検出プローブ１２は、中間転写ベルト８０の感光ドラム１Ｋに近い位置に圧接されている。
【００４３】
これに対して、画像形成部ＰＫでは、感光ドラム１Ｋの画像形成領域外に露光を行って、感光ドラム１Ｋの副走査方向に一定間隔で配列させた静電像目盛り３５が形成される。制御部１０は、露光装置３Ｋを制御して感光ドラム１Ｋに静電像目盛り３５を形成する。静電像目盛り検出プローブ１１は、感光ドラム１Ｋとともに移動する静電像が発生する誘導電流を検知して静電像目盛り３５を検出する。制御部１０は、静電像目盛り検出プローブ１１による静電像目盛り３５の検出結果に基づいて、中間転写ベルト８０に対する感光ドラム１Ｋのトナー像の位置決めを行う。
【００４４】
すなわち、静電像目盛り３５は、感光ドラム１Ｋの回転に伴って、一次転写部Ｔ１の手前に配置された静電像目盛り検出プローブ１１によって検出される。静電像目盛り検出プローブ１１は、感光ドラム１Ｋの中間転写ベルト８０に近い位置に圧接されている。静電像目盛り検出プローブ１１から一次転写部Ｔ１までの感光ドラム１Ｋに沿った距離は、静電像目盛り検出プローブ１２から一次転写部Ｔ１までの中間転写ベルト８０に沿った距離と等しく設定してある。
【００４５】
制御部１０は、静電像目盛り検出プローブ１２が中間転写ベルト８０上の静電像目盛り３７を検出するタイミングで静電像目盛り検出プローブ１１が感光ドラム１Ｋ上の静電像目盛り３５を検出するように、露光装置３Ｋの書き込みタイミングを制御する。これにより、画像形成部ＰＫの一次転写部Ｔ１では、対応する中間転写ベルト８０上のブラックトナー像の走査線と感光ドラム１Ｋ上のイエロートナー像の走査線とが重なり合って、トナー像の重ね合わせの位置ずれが解消される。
【００４６】
なお、感光ドラムに形成した静電像を中間転写ベルトに転写して下流側でトナー像の位置合わせ制御に用いる制御は、特許文献４及び特開平１０−３９５７１号公報に記載されている。
【００４７】
本実施例では、中間転写ベルト８０の端部一周の表面に高抵抗のポリイミドをコーティングして、トナー像の転写領域よりも抵抗値を高めた静電像指標の記録トラックを形成した。また、記録トラックに記録された静電像目盛り３７の残留電荷を消去するために、二次転写部Ｔ２の下流側に、接地電位に接続した不図示の導電性ブラシを配置している。
【００４８】
このようにして、中間転写ベルト８０に形成された静電像目盛り３７は、イエロートナー画像とともに画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを順次通過して、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された静電像目盛り３５とのずれ量を測定される。静電像目盛り３７は、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの一次転写部Ｔ１で感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された静電像目盛り３５と位置合わせされる。
【００４９】
すなわち、静電像目盛り検出プローブ１１で感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の画像の位置情報が得られ、静電像目盛り検出プローブ１２で中間転写ベルト８０上の画像の位置情報が得られる。そして、これらの位置情報を用いて、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと中間転写ベルト８０の相対位置関係、又は露光タイミングを画像形成中にリアルタイムで制御することにより、カラー各色の色ずれを少なくしている。よって、このシステムでは、静電像目盛り３５の位置を、静電像目盛り検出プローブ１１がいかに正確に検出するかが、色ずれ補正にとって重要となる。
【００５０】
＜比較例＞
図３は比較例の画像形成装置における静電像目盛り検出の説明図である。図４は静電センサの構成の説明図である。図５は静電センサによる静電像目盛りの検出の説明図である。図６は静電像目盛りの検出信号の説明図である。
【００５１】
比較例では、以下の条件で実験を行った。
プロセススピード１４２．３ｍｍ／ｓｅｃ
帯電バイアス
・直流電圧：−７００Ｖ
・交流電圧：１．５ｍＡ（定電流制御）：１３３３Ｈｚ正弦波
走査線ピッチ：６００ｄｐｉ
静電像目盛り：４ライン（１６９．３３μｍ）４スペース（１６９．３３μｍ）
所定の走査線本数：４
【００５２】
図３に示すように、直流電源１７が出力する直流電圧に交流電源１６が出力する交流電圧を重畳した帯電バイアスを帯電ローラ２Ｋに印加して、感光ドラム１Ｋは、マイナス７００Ｖに帯電される。直流電圧に交流電圧を重畳して帯電ローラ２Ｋに印加する理由は、直流電圧だけでは感光ドラム１Ｋ表面を一定電位で均一に帯電することが困難であり、交流電圧を併用することで安定した帯電電位を維持できるからである。
【００５３】
露光装置３は、入力画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調した画像信号でレーザードライバ３１を駆動する。レーザードライバ３１から射出したレーザ光３３を高速回転するポリゴンミラー３２で反射して感光ドラム１Ｋを主走査方向に走査して、走査線を一行ずつ形成する。レーザ光３３が照射された感光ドラム１Ｋの表面電位は、電荷が流出してマイナス１００Ｖに変化する。画像データに基づいてレーザ光３３をＯＮ／ＯＦＦすることにより、感光ドラム１Ｋの表面に画像の静電像３４が形成される。
【００５４】
感光ドラム１Ｋには、画像形成領域２５の外側に静電像目盛り領域２６が設けられている。静電像目盛り領域２６には、画像の静電像３４の形成と同時に、静電像目盛り３５がレーザ光３３により描き込まれる。静電像目盛り領域２６には、静電像目盛り３５を検出する静電像目盛り検出プローブ１１が設置される。
【００５５】
図４に示すように、ドラム用の静電像目盛り検出プローブ１１とベルト用の静電像目盛り検出プローブ１２と交流帯電ムラ検出プローブ１３は、いずれも銅のＬ字型パターンの形成されたフレキシブルプリント基板２４である。静電像目盛り検出プローブ１１は、一般に電気製品の内部配線に使われているフレキシブルプリント基板２４で、銅のＬ字型パターン２２を形成して、絶縁を兼ねたフッ素樹脂の低摩擦層で表面全体を覆った単純な構造である。
【００５６】
Ｌ字型パターン２２の端部は不図示のコネクタに接続され、その先は図５に示す増幅回路１５へ接続されている。Ｌ字型パターン２２の先端側の直線部分が、周囲の電界の変化に応答して誘導電流を発生するアンテナプローブの役割を果たしている。
【００５７】
静電像目盛り検出プローブ１１は、Ｌ字型パターン２２を覆う低摩擦層を直接に感光ドラム１Ｋに接触させて設置され、低摩擦層の厚みが感光ドラム１Ｋの表面とＬ字型パターン２２の対向距離（数μｍ〜数１０μｍ）を形成している。
【００５８】
静電像目盛り検出プローブ１１は、図５の（ａ）〜（ｄ）に示す時間的な順序で静電像目盛り３５を検出して、図６に示すように検出信号を出力する。図５では、副走査方向に等間隔で形成される静電像目盛り３５を一本のみ図示している。
【００５９】
図５の（ａ）に示すように、静電像目盛り検出プローブ１１は増幅回路１５へ接続されている。静電像目盛り３５は、感光ドラム１Ｋの表面に周囲との電位差として存在する。静電像目盛り検出プローブ１１は、感光ドラム１Ｋの表面から僅かに（数μｍ〜数１０μｍ）浮いて設置される。静電像目盛り検出プローブ１１は、感光ドラム１Ｋの表面からの距離を一定に保った状態で、感光ドラム１Ｋと一体に回転する静電像目盛り３５に対して相対移動する。静電像目盛り３５の電位がプラスで表記される理由は、周囲がマイナス７００Ｖで静電像目盛り３５がマイナス１００Ｖに帯電している場合を想定しているからである。
【００６０】
静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５に近づいてくると、静電像目盛り３５のプラス電位に、静電像目盛り検出プローブ１１と増幅回路１５までの電気配線内の自由電子が、ほんの少し引きつけられる。
【００６１】
図５の（ｂ）に示すように、さらに静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５に近付くと、引きつけられる自由電子が増える。図５の（ｃ）に示すように、静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５に最も近づいた時点で、最も自由電子の引きつけられる量が増大する。
【００６２】
図５の（ｄ）に示すように、静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５から離れ始めると、引きつけられていた自由電子が戻り始める。このような自由電子の流れ（誘導電流）を増幅回路１５で検出して出力することにより、静電像目盛り３５の位置が電気信号として取り出される。
【００６３】
図６に示すように、静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５を通過する過程で誘導電流が発生して増幅回路１５の出力が変化する。静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５に近づくにつれて出力が増える。そして、静電像目盛り検出プローブ１１と静電像目盛り３５が重なった（最も近づいた）時に誘導電流は一瞬ゼロになる。そして、静電像目盛り検出プローブ１１が静電像目盛り３５から離れるにつれてマイナスの出力となる。そして、次第に静電像目盛り検出プローブ１１と静電像目盛り３５の距離が離れていくにつれ、出力信号もゼロになる。以上が、静電像目盛り３５を検出する原理である。
【００６４】
＜交流帯電ムラ＞
図７は交流帯電ムラの説明図である。図８は電位センサによる静電像目盛りの検出信号の説明図である。図９は静電像目盛りの位置の測定結果の説明図である。図７中、（ａ）は帯電ローラに印加される帯電バイアス、（ｂ）は副走査方向の交流帯電ムラである。
【００６５】
図３を参照して図７の（ａ）に示すように、帯電バイアスは、直流電圧１９に交流電圧１８が足し合わされた波形を持つ。感光ドラム１Ｋの帯電時、帯電ローラ２Ｋには、直流電圧１９のみならず、交流電圧１８を併用した電圧が印加される。交流電圧１８を併用することにより、感光ドラム１Ｋの表面と帯電ローラ２Ｋとの接触状態が変化しても、放電で電荷を移転させるので、安定した帯電電位を感光ドラム１Ｋに形成できる。しかし、交流電圧１８を併用することにより、交流電圧の静電像が感光ドラム１Ｋの表面上に残ってしまう。
【００６６】
図３を参照して図７の（ｂ）に示すように、感光ドラム１Ｋの表面電位の交流成分を、交流帯電ムラ４３として表現してある。感光ドラム１Ｋの表面には、副走査方向に表面電位が周期的に変化する交流電圧の静電像が形成されるため、交流電圧１８に同期した空間周波数の交流帯電ムラ４３が感光ドラム１Ｋに形成される。感光ドラム１Ｋの表面電位は、帯電電位４１、露光電位４２、そして、交流帯電ムラ４３を示している。このように、交流電圧を併用して帯電させることにより、感光ドラム１Ｋに交流帯電ムラ４３が形成されてしまう。
【００６７】
図３を参照して図８の（ａ）に示すように、帯電ローラ２Ｋは、画像形成領域２５と静電像目盛り領域２６とを均等に帯電させるため、画像形成領域２５と同様に静電像目盛り領域２６にも交流帯電ムラ４３が形成されている。静電像目盛り領域２６では、レーザ光３３により、画像の静電像３４の形成と同時に静電像目盛り３５を描き込む。このため、静電像目盛り領域２６には、帯電電位４１及び露光電位４２に交流帯電ムラ４３が重畳された表面電位が形成されている。
【００６８】
静電像目盛り領域２６の副走査方向の表面電位は、図７の（ｂ）と同様の電位の値で、静電像目盛り３５の有る無しが方形波となり、図８の（ａ）に示す波形となる。交流帯電ムラ４３を含んだ方形波（４１、４２）の表面電位を静電像目盛り検出プローブ１１で検出すると、図８の（ｂ）のような誘導電流の出力となって検出される。
【００６９】
図３を参照して図８の（ｂ）に示すように、静電像目盛り領域２６には静電像目盛り検出プローブ１１が設置されており、交流帯電ムラ４３が重畳された静電像目盛り３５が静電像目盛り検出プローブ１１を通過する。静電像目盛り３５を検出したとき、静電像目盛り検出プローブ１１は、図８の（ａ）に示す表面電位に対応した出力信号を出力する。
【００７０】
このように、図３の構成では、静電像目盛り３５を通過する静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号に、交流帯電ムラ４３の誘導電流に相当するノイズが重畳されてしまう。
【００７１】
次に、交流帯電ムラ４３による静電像目盛り３５の検出誤差の発生について説明する。図３の構成では、静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号に交流帯電ムラ４３に起因するノイズ４３’が重畳している。図８の（ｂ）のノイズ４３’が重畳した静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号の一部を拡大したものが図９である。図９は、ノイズ４３’が重畳した静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号４５に対し、ノイズ４３’が無かった場合の静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号４６を重ねて表示した波形となっている。
【００７２】
図９に示すように、出力信号４５、４６のアナログ波形をデジタル化するためにスレッショルドレベル４７を設定する。すると、本来は、ノイズ無し出力信号４６とスレッショルドレベル４７の交差するタイミング４９で、デジタル信号が「Ｈｉｇｈ」となるべきである。しかし、交流帯電ムラにより、ノイズを含む出力信号４５とスレッショルドレベル４７の交差するタイミング４８で、デジタル信号が「Ｈｉｇｈ」となってしまう。このように、交流帯電ムラにより、静電像目盛り３５の形成位置のタイミング４９とは異なる、ずれたタイミング４８となって検出誤差が発生する。
【００７３】
以上説明したように、静電像目盛り３５を利用する場合、感光ドラム１Ｋの帯電時に印加する交流電圧がそのまま感光ドラム１Ｋの交流帯電ムラ４３として残り、静電像目盛り３５の位置検出精度を低下させてしまう。画像形成装置１００の感光ドラム１Ｋ上に書かれた静電像目盛り３５を読み取る際に、帯電時の交流成分が同時に検出されてしまい、交流成分がノイズとなって目盛り位置検出の誤差を増大させてしまう。
【００７４】
そこで、以下の実施例では、感光ドラム１Ｋに交流帯電ムラ形成領域２７を設けて、交流帯電ムラを形成し、静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とを電位センサで並列に検出している。これにより、静電像目盛り３５の検出位置に対する交流帯電ムラの影響を取り除くことができる。画像形成装置１００の感光ドラム１Ｋ上に書かれた静電像目盛り３５を読み取る際に、同時に検出されてしまう帯電時の交流成分を除去できる。
【００７５】
＜実施例１＞
図１０は実施例１の画像形成装置における静電像目盛り検出の説明図である。図１１は電位センサによる静電像目盛りの検出信号の説明図である。帯電、露光、静電像目盛り３５の形成については図３を参照して説明した比較例と同一であるため、図１０中、比較例と共通する構成には図３と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７６】
図１０に示すように、実施例１では、現像装置（４Ｋ：図１）による感光ドラム１Ｋの現像範囲の外側に帯電ローラ２Ｋによる帯電範囲が設定されている。そして、静電像目盛り領域２６は、感光ドラム１Ｋの現像範囲の外側に配置され、帯電ローラ２Ｋにより帯電されて露光装置３Ｋにより静電像目盛り３５が形成される。また、交流電圧記録領域の一例である交流帯電ムラ形成領域２７は、感光ドラム１Ｋの現像範囲の外側に配置され、帯電ローラ２Ｋにより帯電されることにより交流電圧の静電像が形成される。
【００７７】
帯電装置を構成する第１検出手段の一例である静電像目盛り検出プローブ１１は、静電像目盛り領域２６に配置され、誘導電流を検知して静電像目盛り３５を検出する。また、帯電装置を構成する第２検出手段の一例である交流帯電ムラ検出プローブ１３は、交流帯電ムラ形成領域２７に配置され、誘導電流を検知して交流電圧の交流帯電ムラ４３を検出する。そして、帯電装置を構成する処理手段の一例である処理回路１０Ａは、静電像目盛り３５に重畳した帯電時の交流電圧の影響を減らすように、静電像目盛り検出プローブ１１と交流帯電ムラ検出プローブ１３の出力を処理する。
【００７８】
すなわち、実施例１では、図３の比較例に対して、交流帯電ムラ形成領域２７が追加されている。感光ドラム１Ｋには、画像を形成する画像形成領域２５の外側に、静電像目盛り領域２６と、さらに交流帯電ムラ形成領域２７が設けられている。
【００７９】
画像形成領域２５と静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とは、直流電圧に交流電圧を重畳して帯電ローラ２Ｋに印加することにより、長手方向で均等に帯電される。このため、交流帯電ムラ形成領域２７では、静電像目盛り領域２６と等しく交流帯電ムラ４３が存在する。
【００８０】
静電像目盛り領域２６には、画像の静電像３４の形成と同時に、静電像目盛り３５がレーザ光３３により描き込まれる。静電像目盛り領域２６には、静電像目盛り３５を検出する静電像目盛り検出プローブ１１が設置される。一方、交流帯電ムラ形成領域２７には、交流帯電ムラ４３を検出するために、交流帯電ムラ検出プローブ１３が設置されている。
【００８１】
静電像目盛り検出プローブ１１と交流帯電ムラ検出プローブ１３は同一直線上に設置されている。静電像目盛り検出プローブ１１と交流帯電ムラ検出プローブ１３は、図４〜図６を参照して説明したように、まったく同じ構造のもので、目的が異なるのみである。
【００８２】
このような構成により、静電像目盛り検出プローブ１１からは「静電像目盛り＋交流帯電ムラ」の信号が検出される一方、交流帯電ムラ検出プローブ１３からは「交流帯電ムラ」の信号が検出される。
【００８３】
そこで、静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号から交流帯電ムラ検出プローブ１３の出力信号を引き算してやることにより、「交流帯電ムラ」のノイズを相殺した「静電像目盛り３５」のみの出力信号を形成することができる。
【００８４】
実施例１における交流帯電ムラの除去のための構成について説明する。交流帯電ムラ形成領域２７では、レーザ光３３の照射は行なわない。交流帯電ムラ形成領域２７では、交流帯電ムラ検出プローブ１３が設置されており、交流帯電ムラ４３の検出を行なう。
【００８５】
図１１の（ａ）に示すように、交流帯電ムラ４３を含む静電像目盛り３５を検出した静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号は、「静電潜像目盛り＋交流帯電ムラ」の信号となり、図９の（ｂ）に示す比較例と同様にノイズ４３’が重畳している。
【００８６】
図１１の（ｂ）に示すように、交流帯電ムラ４３を検出した交流帯電ムラ検出プローブ１３の出力には、静電像目盛り検出プローブ１１の出力信号に重畳しているものと同一の交流帯電ムラ４３が抽出されている。
【００８７】
このように、静電像目盛り検出プローブ１１からは「静電潜像目盛り＋交流帯電ムラ」の信号が、交流帯電ムラ検出プローブ１３からは「交流帯電ムラ」の信号が出力される。そして、静電像目盛り検出プローブ１１と交流帯電ムラ検出プローブ１３が同一直線上に設置されているので、交流帯電ムラ４３の位相が等しい。
【００８８】
よって、図１１の（ｃ）に示すように、静電像目盛り検出プローブ１１の信号から交流帯電ムラ検出プローブ１３の信号を引き算してやることにより、交流帯電ムラ４３のノイズ４３’の無い静電像目盛りのみの検出信号が得られる。これにより、図９を参照して比較例で説明した静電潜像目盛り３５の検出誤差が無くなり、静電像目盛り３５の正確な位置検出が可能となる。以上が実施例１による交流帯電ムラの除去の説明である。
【００８９】
ここで、一般的に、センサの検出信号におけるノイズの除去には、バンドパスフィルタを用いる方法があるが、ノイズ成分と検出信号の周波数が近い場合は、バンドパスフィルタによる分離がうまくいかない。しかし、実施例１の構成であれば、周波数が近くても、交流帯電ムラによるノイズ成分のみを除去できる。
【００９０】
実施例１では、静電像目盛り検出プローブ１１と交流帯電ムラ検出プローブ１３は、同一形状、同一サイズとした。しかし、交流帯電ムラ検出プローブ１３を静電像目盛り検出プローブ１１の半分の長さとし、交流帯電ムラ検出プローブ１３の信号を二倍して静電像目盛り検出プローブ１１の信号から引き算してもよい。
【００９１】
＜実施例２＞
実施例１では、静電像目盛り検出プローブ１１の信号から交流帯電ムラ検出プローブ１３の信号をそのまま引き算した。これに対して、変形例では、制御部１０は、交流帯電ムラ検出プローブ１３の信号に可変の補正係数（例えば１.０２）を掛けて、静電像目盛り検出プローブ１１の信号から引き算する。そして、制御部１０は、補正係数を一定時間経過ごとに設定し直す調整モードを実行する。
【００９２】
制御部１０は、非画像形成時に、静電像目盛り３５を形成しない状態で、静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とに交流帯電ムラ４３を形成して静電像目盛り検出プローブ１１と交流帯電ムラ検出プローブ１３とによって並列に検出する。そして、検出結果を用いて処理回路１０Ａにおける処理条件を調整する調整モードを実行する。
【００９３】
具体的には、画像形成の前回転時に、交流帯電ムラ４３のみが存在する状態で、静電像目盛り検出プローブ１１の信号から交流帯電ムラ検出プローブ１３の信号の引き算をする。そして、両者が相殺してフラットな引き算出力が得られるように、交流帯電ムラ検出プローブ１３の信号に掛ける補正係数を設定する。これにより、さらなる精度の向上が得られている。
【００９４】
＜実施例３＞
図１２は実施例３の画像形成装置における静電像目盛り検出の説明図である。図１３は静電像目盛り領域と交流帯電ムラ形成領域の交流帯電ムラの説明図である。図１４は電位センサによる静電像目盛りの検出信号の説明図である。
【００９５】
図１２に示すように、実施例３では、静電像目盛り領域２６は、感光ドラム１Ｋの現像範囲の外側に配置され、帯電ローラ２Ｋにより帯電されて露光装置３Ｋにより静電像目盛りが形成される。交流電圧記録領域の一例である交流帯電ムラ形成領域２７は、感光ドラム１Ｋの現像範囲の外側に配置される。
【００９６】
検出手段の一例である静電像目盛り検出プローブ１４は、静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とに渡らせて配置され、誘導電流を検知して静電像目盛り３５を検出する。交流電圧記録領域帯電手段の一例である逆位相用帯電ローラ２９は、帯電ローラ２Ｋに印加する交流電圧とは逆位相の交流電圧を併用して交流帯電ムラ形成領域２７を帯電させる。その結果、静電像目盛り検出プローブ１４によって検知される静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とで帯電時に併用された交流電圧が逆位相かつ同一振幅となっている。
【００９７】
図９の実施例１と同様に、画像を形成する画像形成領域２５の外側に、静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７が設けられている。しかし、実施例１では、静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とが共通の帯電ローラ２Ｋにより帯電されていたのに対して、実施例３では、交流帯電ムラ形成領域２７が逆位相用帯電ローラ２９により帯電される。交流帯電ムラ形成領域２７では、レーザ光３３の照射は行なわない。
【００９８】
逆位相用帯電ローラ２９には、帯電ローラ２Ｋに印加される交流電圧とは逆位相の交流電圧が印加されているため、交流帯電ムラ形成領域２７には静電像目盛り領域２６と逆位相の交流帯電ムラ５３が形成される。
【００９９】
図１２を参照して図１３の（ａ）に示すように、帯電ローラ２Ｋには、直流電源１７が出力する直流電圧１９に交流電源１６が出力する交流電圧１８を重畳した帯電バイアスが印加される。これに対して、新規に設けた逆位相用帯電ローラ２９には、（ｂ）に示すように、直流電源１７が出力する直流電圧１９に、交流電源５６が出力する帯電ローラ２Ｋとは逆の位相の交流電圧５８を重畳した帯電バイアスが印加される。帯電ローラ２Ｋに印加する電圧は図１３の（ａ）の波形で、逆位相用帯電ローラ２９に印加する電圧は図１３の（ｂ）の波形である。図１３において、両者の直流電圧１９は等しく、交流電圧１８、５８は、周波数・ピークツーピーク電圧は等しいが、位相が完全に逆（山谷が逆）である。
【０１００】
その結果、交流帯電ムラ形成領域２７には、静電像目盛り領域２６に形成される交流帯電ムラ４３とは位相が１８０度ずれた逆位相の交流帯電ムラ５３が形成される。感光ドラム１Ｋの表面の同じ位相位置で交流帯電ムラ４３、５３を信号として並列に検出した場合、静電像目盛り領域２６と交流帯電ムラ形成領域２７とでは、検出信号が同じ大きさで逆位相になる。
【０１０１】
交流帯電ムラ形成領域２７では、静電像目盛り領域２６から交流帯電ムラ形成領域２７までに渡る長さの共通の静電像目盛り検出プローブ１４が設置されている。静電像目盛り検出プローブ１４は、図４に示す静電像目盛り検出プローブ１１とは先端のアンテナ部分の長さが異なるのみである。静電像目盛り検出プローブ１４は、静電像目盛り領域２６での交流帯電ムラ４３の検出長さと、交流帯電ムラ形成領域２７での交流帯電ムラ５３の検出長さとが等しくなるように設置されている。
【０１０２】
この構成により、静電像目盛り検出プローブ１４の目盛り領域２６のみでの出力（実際はこの波形は観測されない）は、図１４の（ａ）となる。また、静電像目盛り検出プローブ１４の交流帯電ムラ形成領域２７のみでの出力（実際はこの波形は観測されない）は、図１４の（ｂ）となる。図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように、交流帯電ムラ４３、５９は、周波数・電圧は等しいが、位相が完全に逆（山谷が逆）になっている。
【０１０３】
このため、静電像目盛り検出プローブ１４の内部において交流帯電ムラ４３、５３は相殺され、結局、図１４の（ｃ）に示すようにノイズ除去されたの波形となって出力される。
【０１０４】
実施例３では、静電像目盛り検出プローブ１４の相対する「目盛り領域２６での交流帯電ムラ４３の長さ」と「交流帯電ムラ形成領域２７での交流帯電ムラ５３の長さ」が、等しくなるように設置した。しかし、静電像目盛り３５を形成せず帯電のみ行って交流帯電ムラ４３、５３を形成し、オシロスコープで観察した静電像目盛り検出プローブ１４の出力がフラットになるように、静電像目盛り検出プローブ１４の位置を微妙に調節してもよい。その結果、静電像目盛り領域２６に位置する長さよりと交流帯電ムラ形成領域２７に位置する長さが異なってもよい。
【０１０５】
実施例３では、静電像目盛り検出プローブ１４は、静電像目盛り検出プローブ１１と長さが異なるとしたが、静電像目盛り領域２６に位置する長さよりも交流帯電ムラ形成領域２７に位置する長さを短くしてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ  一次転写ローラ
１１、１２、１４  静電像目盛り検出プローブ
１３  交流帯電ムラ検出プローブ、１５  増幅回路
１６  交流電源、１７  直流電源、２２  Ｌ字型パターン
２６  フレキシブルプリント基板、２５  画像領域
２６  静電像目盛り領域、２７  交流帯電ムラ形成領域
２９  逆位相用帯電ローラ、３５、３６、３７  静電像目盛り
４３  交流帯電ムラ、８０  中間転写ベルト
【図１】
2011203320.tif 000003
【図２】
2011203320.tif 000004
【図３】
2011203320.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011203320.tif 000009
【図８】
2011203320.tif 000010
【図９】
2011203320.tif 000011
【図１０】
2011203320.tif 000012
【図１１】
2011203320.tif 000013
【図１２】
2011203320.tif 000014
【図１３】
2011203320.tif 000015
【図１４】
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