(57)【要約】【課題】帯電バイアス、及び転写バイアスの印加タイミングに起因する画質の劣化を抑制すること。【解決手段】帯電部１、現像部２、及び転写部３は、作像制御部５３の制御により、高圧電源部４から高電圧が印加される。主制御部５７は、作像制御部５３に画像濃度が一定の画像形成を行わせ、電流値入力部５１によりデジタル信号に変換される、電流検知部４４による現像電流の検知結果をＦＢ値として記憶部５４に保存する。電流変動解析部５５は、ＦＢ値を対象にした解析を行い、画像濃度に応じた電流値と許容範囲内でＦＢ値が一致しない箇所を異常箇所として抽出する。設定変更部５６は、異常箇所の抽出結果に従って、帯電バイアス、及び転写バイアスのうちの少なくとも一方の印加タイミングを操作する設定変更を行う。【選択図】図１
2017151172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を形成させる像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、現像剤によって前記潜像を現像剤像に現像する現像部と、前記現像剤像を転写体に転写する転写部と、を有する画像形成装置であって、
前記現像部に流れる電流を検出して、該電流の検出値を出力する電流検出部と、
前記帯電部に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加部と、
前記転写部に転写バイアスを印加する転写バイアス印加部と、
前記検出値の変化に基づいて、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスを印加するタイミングと前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスを印加するタイミングの時間差が所定の時間以下になるように、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスを印加するタイミング、及び前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスを印加するタイミングのうちの少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えることを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定の期間、前記帯電バイアス印加部、及び前記転写バイアス印加部にそれぞれ前記帯電バイアス、及び前記転写バイアスを印加させて、一定の濃度の前記現像剤像を前記像担持体に形成させ、前記所定の期間における前記検出値の変化に基づいて、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスを印加するタイミング、及び前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスを印加するタイミングのうちの少なくとも一方を制御す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】
前記制御部は、前記検出値が所定の下限閾値よりも小さくなる変化をした場合、前記タイミングの制御として、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスの印加を開始する開始タイミングを第１の時間、遅くする、又は前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスの印加を開始する開始タイミングを第１の時間、早く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。
【請求項４】
前記制御部は、前記検出値が所定の上限閾値よりも大きくなる変化をした場合、前記タイミングの制御として、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスの印加を開始する開始タイミングを第１の時間、早くする、又は前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスの印加を開始する開始タイミングを第１の時間、遅く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。
【請求項５】
前記制御部は、前記検出値から基準とする基準検出値を求め、前記基準検出値から前記所定の下限閾値よりも前記検出値が小さい期間に基づいて、前記第１の時間を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検出値から基準とする基準検出値を求め、前記基準検出値から前記所定の上限閾値よりも前記検出値が大きい期間に基づいて、前記第１の時間を決定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７】
前記制御部は、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスを印加する開始タイミングを第２の時間、遅くする、又は前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスを印加する開始タイミングを第２の時間、早くする制御を行った後、前記所定の期間、前記一定の濃度の前記現像剤像を前記像担持体に形成させることを特徴とする請求項２〜６いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
潜像を形成する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記帯電部に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加部と、現像剤によって前記潜像を現像剤像に現像する現像部と、前記現像剤像を転写体に転写する転写部と、前記転写部に転写バイアスを印加する転写バイアス印加部と、を有する画像形成装置の制御方法であって、
前記現像部に流れる電流を検出する電流検出部から、前記電流の検出値を取得する検出値取得ステップと、
前記帯電バイアス印加部に前記帯電バイアスを印加させる帯電バイアス印加ステップと、
前記転写バイアス印加部に前記転写バイアスを印加させる転写バイアス印加ステップと、
前記検出値の変化に基づいて、前記帯電バイアスを印加させるタイミング、及び前記転写バイアスを印加させるタイミングのうちの少なくとも一方を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とした画像形成装置の制御方法。
【請求項９】
潜像を形成する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記帯電部に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加部と、現像剤によって前記潜像を現像剤像に現像する現像部と、前記現像剤像を転写体に転写する転写部と、前記転写部に転写バイアスを印加する転写バイアス印加部と、を有する画像形成装置を制御するコンピュータに、
前記現像部に流れる電流を検出する電流検出部から、前記電流の検出値を取得する検出値取得ステップと、
前記帯電バイアス印加部に前記帯電バイアスを印加させる帯電バイアス印加ステップと、
前記転写バイアス印加部に前記転写バイアスを印加させる転写バイアス印加ステップと、
前記検出値の変化に基づいて、前記帯電バイアスを印加させるタイミング、及び前記転写バイアスを印加させるタイミングのうちの少なくとも一方を制御する制御ステップと、
を実行させることを特徴としたプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、潜像を形成させる像担持体を帯電させ、帯電させた後の像担持体への露光を行って潜像を形成し、その潜像を現像して得られる現像剤像を直接、或いは中間転写体を介して間接的に記録媒体上に転写するようになっている。像担持体の帯電、及び現像剤像の転写は、高電圧を印加することで行われる。
【０００３】
像担持体上の電位の絶対値は、露光によって低下する。潜像の現像による現像剤像の形成は、像担持体上の電位の絶対値が低下した部分、或いはその電位が低下していない部分に現像剤を付着させることで行われる。そのため、像担持体は、適切に帯電させる必要がある。
【０００４】
像担持体上の現像剤像を記録媒体上に、或いは中間転写体に転写する場合、その転写のための電圧（以降「転写バイアス」と表記）が印加される。その転写バイアスの印加により、記録媒体の先端部、或いは後端部で放電が発生する場合がある。
【０００５】
記録媒体での放電は、像担持体表面の電位が周辺と異なる帯状の異常部分を発生させる。その異常部分では、現像剤が適切に付着せず、黒スジ、或いは白スジ等が発生する。そのように、異常部分は、画質を劣化させる原因となる。このことから、従来の画像形成装置のなかには、記録媒体の先端部、及び後端部で転写バイアスを切り替えることにより、異常部分の発生を抑制しているものがある（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
像担持体表面の電位が周辺と異なる異常部分は、記録媒体での放電以外の原因によっても発生する。その像担持体には、転写バイアスの他に、帯電用の電圧（以降「帯電バイアス」と表記）が印加される。それらの印加タイミングによっても、異常部分が発生する。
【０００７】
像担持体に対して、帯電バイアスを印加する帯電部、及び転写バイアスを印加する転写部は異なる位置に配置される。そのため、像担持体への帯電バイアス、及び転写バイアスの印加を開始するタイミングは、その位置の違いに応じて異ならせる必要がある。つまり転写バイアスの印加の開始は、帯電バイアスの印加を開始した際の像担持体上の箇所から行うのが望ましい。これは、転写バイアスの印加の開始が相対的に遅れた場合、その箇所での帯電バイアスによる電荷が残り、転写バイアスの印加の開始が相対的に早い場合、その箇所での転写バイアスによる電荷が残るからである。
【０００８】
例えば露光によって電位の絶対値が低下した箇所に現像剤を付着させるネガ・ポジプロセスでは、帯電バイアスによる電荷が残った場合、その箇所では電位の絶対値が比較的に高く維持されて現像剤が付着しにくくなる。そのため、現像剤の付着量が小さいことによる現像異常（以降「白スジ」と表記）が発生しやすい。一方、転写バイアスによる電荷が残った場合、その箇所では電位の絶対値が比較的に小さくなって現像剤が付着しやすくなる。そのため、現像剤の付着量が大きくなることによる現像異常（以降「黒スジ」と表記）が発生しやすい。
【０００９】
このように、帯電バイアス、及び転写バイアスの印加タイミングが適切でない場合、現像異常が発生して、形成される画像の画質を劣化させるという問題がある。帯電バイアス、及び転写バイアスはそれぞれ専用の印加部により印加される。しかし、各印加部の起動時間、つまり各バイアスの印加を開始させてから実際に印加を開始するまでの時間には個体差があり、それらの起動時間は画像形成装置が使用される環境によっても変化する。このことから、帯電バイアス、及び転写バイアスの印加タイミングの制御には、画像形成装置に個別に対応することが必要と思われる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、帯電バイアス、及び転写バイアスの印加タイミングに起因する画質の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、潜像を形成する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、現像剤によって前記潜像を現像剤像に現像する現像部と、前記現像剤像を転写体に転写する転写部と、を有する画像形成装置であって、前記現像部に流れる電流を検出して、該電流の検出値を出力する電流検出部と、前記帯電部に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加部と、前記転写部に転写バイアスを印加する転写バイアス印加部と、前記検出値の変化に基づいて、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスを印加するタイミングと前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスを印加するタイミングの時間差が所定の時間以下になるように、前記帯電バイアス印加部が前記帯電バイアスを印加するタイミング、及び前記転写バイアス印加部が前記転写バイアスを印加するタイミングのうちの少なくとも一方を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、帯電バイアス、及び転写バイアスの印加タイミングに起因する画質の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態による画像形成装置の制御系の構成を説明する図である。
【図２】本実施形態による画像形成装置の画像形成系の要部断面図である。
【図３】感光体上の潜像を現像する原理を説明する図である。
【図４】画像濃度（トナーの付着量）に対する現像電流の変化例を示すグラフである。
【図５】画像濃度を一定とした場合の現像電流の時間変化を示すグラフである。
【図６】帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが適切な場合の感光体上の表面電位、及び現像電流の時間変化を説明する図である。
【図７】帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが早い場合の感光体上の表面電位、及び現像電流の時間変化を説明する図である。
【図８】帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが遅い場合の感光体上の表面電位、及び現像電流の時間変化を説明する図である。
【図９】帯電バイアスに対する転写バイアスの印加開始タイミングによる現像電流の時間変化を説明する図である。
【図１０】保存されるＦＢ値、及びそのＦＢ値から算出される変化量の例を説明する図である。
【図１１】サンプリング番号によるＦＢ値の変化の例を示すグラフである。
【図１２】帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが相対的に早い場合に行われる転写バイアスの印加開始タイミングの操作例を説明する図である。
【図１３】帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが相対的に遅い場合に行われる転写バイアスの印加開始タイミングの操作例を説明する図である。
【図１４】本実施形態による画像形成装置に搭載可能な制御基板のハードウェア構成例を説明する図である。
【図１５】タイミング設定変更処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。図１は、本実施形態による画像形成装置の制御系の構成を説明する図であり、図２は、本実施形態による画像形成装置の画像形成系の要部断面図である。始めに図１、及び図２を参照し、本実施形態による画像形成装置について具体的に説明する。
【００１５】
本実施形態による画像形成装置は、電子写真方式により画像形成を行う装置である。図２に示すように、その画像形成装置では、潜像が形成される像担持体である感光体２１の周辺に、帯電部１、現像部２、転写部３、及び露光部２２が配設されている。
【００１６】
帯電部１は、負の高電圧である帯電バイアスを印加させて、感光体２１を帯電させるための装置である。露光部２２は、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）によるレーザ光を照射し、感光体２１上に潜像を形成させるための装置である。
【００１７】
現像部２は、現像剤として充填されているトナーを現像ローラにより感光体２１に搬送して、その感光体２１上の潜像を現像することにより、現像剤像であるトナー像を形成させる装置である。ここでは、レーザ光の照射によって電位の絶対値が低下した部分にトナー像が付着するネガ・ポジプロセスが採用されていると想定する。その現像ローラには、感光体２１上へのトナーの付着を制御するための負の高電圧である現像バイアスが印加される。
【００１８】
本実施形態では、感光体２１上のトナー像は、直接、記録媒体２５上に転写するようになっている。転写部３は、記録媒体２５の背面側から正の高電圧である転写バイアスを印加して、感光体２１上のトナー像を記録媒体２５上に転写させるための装置である。なお、トナー像は、記録媒体２５ではなく、中間転写体に転写しても良い。
【００１９】
図３は、感光体上の潜像を現像する原理を説明する図である。ここで図３を参照し、その原理について具体的に説明する。
【００２０】
本実施形態では、上記のように、ネガ・ポジプロセスが採用され、感光体２１上は負に帯電させるようになっている。それにより、図３の縦軸に表記の「―Ｖ」は、負の電位を表している。以降、特に断らない限り、電位、電圧、等の高低は、絶対値を想定して表現することとする。
【００２１】
図３に表記の「帯電電位」は、帯電部１により帯電させる感光体２１表面の電位である。「現像電位」は、現像バイアスの電位であり、横線のハッチングにより示している。「表面電位」は、露光後の感光体２１表面の電位であり、斜線のハッチングにより示している。感光体２１表面の電位は露光量によって変化することから、ここでは３例を挙げている。
【００２２】
図３に示すように、帯電電位と現像電位は、帯電電位＞現像電位、の関係（絶対値を想定しての関係）となっている。トナーは、負に帯電していることから、感光体２１表面電位が帯電電位から現像電位までの間であった場合、トナーは感光体２１表面に付着しない。それらの間の電位差がトナーを付着させない地肌ポテンシャルであり、現像電位自体が現像ポテンシャルである。
【００２３】
感光体２１の表面電位が現像電位より低くなると、現像電位との電位差に応じた量のトナーが付着するようになる。そのように付着するトナー量が表面電位に応じて変化することから、色の濃淡を表現することができる。
【００２４】
なお、採用可能なプロセスは特に限定されない。プロセスは、ポジ・ポジプロセスであっても良い。帯電バイアス、転写バイアス、等の正負についても特に限定されない。画像形成装置は、感光体２１を複数、設けたカラー対応のものであっても良い。ここでは、説明上、便宜的に、感光体２１は１つのみ設けられていると想定する。
【００２５】
上記のように、帯電部１、現像部２、及び転写部３には、高電圧が印加される。そのために、画像形成装置には、図１に示すように、高圧電源部４が設けられている。その高圧電源部４は、帯電バイアス印加部４１、現像バイアス印加部４２、転写バイアス印加部４３、及び電流検知部４４を備えている。
【００２６】
帯電バイアス印加部４１は、帯電部１に対し帯電バイアスを印加するための構成要素である。現像バイアス印加部４２は、現像部２に対し現像バイアスを印加するための構成要素である。転写バイアス印加部４３は、転写部３に対し転写バイアスを印加するための構成要素である。電流検知部４４は、現像部２と感光体２１間を流れる現像電流を検知するためのセンサである。
【００２７】
制御基板５は、１つのデータ処理装置（コンピュータ）であり、画像形成装置全体を制御する。その制御基板５上には、図１に示すように、機能構成として、電流値入力部５１、入出力制御部５２、作像制御部５３、記憶部５４、電流変動解析部５５、設定変更部５６、及び主制御部５７が実現されている。
【００２８】
高圧電源部４の電流検知部４４は、現像電流の大きさに応じたアナログ信号を出力する。電流値入力部５１は、そのアナログ信号を入力してサンプリングし、デジタル信号（デジタルデータ）に変換する。そのデジタルデータが表す現像電流の電流値（検出値）は、以降「ＦＢ値」と表記する。この「ＦＢ」はＦｅｅｄＢａｃｋの略記である。この電流値入力部５１、及び高圧電源部４の電流検知部４４は、本実施形態における電流検出部に相当する。
【００２９】
入出力制御部５２は、高圧電源部４を含む各部との通信を可能にする。作像制御部５３は、記録媒体２５上に画像を形成するための制御を行う。そのため、帯電バイアス印加部４１、現像バイアス印加部４２、及び転写バイアス印加部４３は作像制御部５３によって制御される。記憶部５４は、各種データ、及び各種プログラムの記憶に用いられる。ＦＢ値を表すデジタルデータは記憶部５４に保存される。
【００３０】
図４は、画像濃度（トナーの付着量）に対する現像電流の変化例を示すグラフであり、図５は、画像濃度を一定とした場合の現像電流の時間変化を示すグラフである。ここで、図４、及び図５を参照し、現像電流について具体的に説明する。
【００３１】
現像電流は、トナーを媒体として流れる電流である。そのため、図４に示すように、現像電流は画像濃度が濃くなるほど大きくなる変化をする。それにより、画像濃度が一定の場合、図５に示すように、現像電流は時間によって変化しなくなる。
【００３２】
このように、現像電流の大きさは画像濃度に依存し、その画像濃度自体は、図３に示すように、感光体２１の表面電位に依存する。このことから、本実施形態では、感光体２１の表面電位を表す指標として現像電流を採用している。それにより、電流検知部４４を用いて現像電流を検知するようにしている。
【００３３】
画像濃度が一定とする場合、図５に示すように、現像電流は時間によって変化しない。それにより、現像電流は、感光体２１の表面電位に応じて変動することになる。このことから、本実施形態では、現像電流は直接的に感光体２１の表面電位を表す指標として用いている。電流検知部４４による現像電流の検知結果であるＦＢ値は、画像濃度を一定とする画像形成を行っている状況下でのみ取り込むようにしている。
【００３４】
電流変動解析部５５は、そのような状況下で取り込まれたＦＢ値を対象にした解析を行い、感光体２１上の表面電位の変化を確認する。その確認により、画像濃度に応じた電流値と許容範囲内でＦＢ値が一致しない箇所を異常箇所として抽出する。そのような異常箇所の抽出結果は主制御部５７を介して設定変更部５６に渡される。
【００３５】
設定変更部５６は、電流変動解析部５５による異常箇所の抽出結果に従って、帯電バイアス、及び転写バイアスのうちの少なくとも一方の印加タイミングを操作する設定変更を行う。
【００３６】
帯電バイアス、及び転写バイアスの印加は、上記のように、作像制御部５３の制御によって行われる。それにより、設定変更部５６による設定変更が行われた場合、その変更内容を示すデータが主制御部５７を介して作像制御部５３に渡され、作像制御部５３はそのデータに対応するパラメータを変更する。そのようにして、設定変更が作像制御部５３の制御に反映される。
【００３７】
主制御部５７は、上記のように、作像制御部５３を介して記録媒体２５上への画像形成を実現させ、電流変動解析部５５、及び設定変更部５６による帯電バイアス、或いは転写バイアスの印加タイミングの変更を可能にする。また、電流値入力部５１からデジタルデータとして出力されるＦＢ値の記憶部５４への格納、入出力制御部５２を介した通信による高圧電源部４を含む各部の制御を行う。作像制御部５３による画像形成のための制御は、主制御部５７、及び入出力制御部５２を介した通信により行われる。そのようにして、主制御部５７は、画像形成装置全体を制御する。
【００３８】
電流検知部４４による現像電流の検知結果であるＦＢ値は、画像濃度を一定とする画像形成を行っている状況下でのみ取り込むようにしている。その取り込みにより、帯電バイアス、或いは転写バイアスの印加タイミングの変更が必要に応じて行われる。このようなことから、本実施形態における制御部は、入出力制御部５２、作像制御部５３、記憶部５４、電流変動解析部５５、設定変更部５６、及び主制御部５７により実現される。
【００３９】
次に、図６〜図１３を参照し、帯電バイアス、及び転写バイアスの印加タイミングの設定変更方法について具体的に説明する。
【００４０】
図６は、帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが適切な場合の感光体上の表面電位、及び現像電流の時間変化を説明する図である。その時間変化は、画像濃度を一定とした画像形成を行う場合を想定したものである。
【００４１】
その図６において、「帯電」は帯電バイアス、「転写」は転写バイアス、「Ａ」は感光体２１の帯電部１と対向する箇所（以降「Ａ点」と表記）の表面電位、「Ｂ」は感光体２１の転写部３と対向する箇所（以降「Ｂ点」と表記）の表面電位、をそれぞれ表している。図２中の「Ａ」「Ｂ」は、感光体２１上のそのＡ点、Ｂ点に対応する位置に表記している。図２にも示すように、Ａ点とＢ点は感光体２１の中心を通る直線上、対称な位置関係となっている。また、図６に表記の「Ｔ」は感光体２１が１回転するのに要する時間を表している。
【００４２】
現像電流は、図２に「Ｃ」を表記した位置を流れる電流であり、ここでは感光体２１から現像部２に向かう方向を正としている。トナーは負に帯電していることから、現像電流は正の値となっている。
【００４３】
帯電バイアスの印加の開始により、Ａ点の電位は帯電バイアスに応じて負方向側に上昇する。Ａ点とＢ点が感光体２１の中心を通る直線上に並ぶ位置関係となっている場合、転写バイアスは、帯電バイアスの印加を開始してから時間Ｔ／２が経過した後、印加が開始される。それにより、感光体２１上の表面電位は、転写バイアスによって除去され、Ｂ点の電位は帯電バイアスの印加を開始する前の状態が維持される。
【００４４】
現像バイアスは、潜像を形成するための露光の開始に応じたタイミングで印加が開始される。それにより、潜像の現像に伴って現像電流が流れる。Ｂ点での除電が適切に行われることから、言い換えればＡ点での帯電は電荷が存在しない状態で行えることから、現像電流は一定となっている。
【００４５】
このように、帯電バイアスに対して転写バイアスを相対的に適切なタイミングで印加した場合、つまり帯電バイアス、及び転写バイアス間における印加開始タイミングの間隔が適切であった場合、感光体２１上の表面電位も適切な状態を維持することになる。その結果、トナーの付着量が少なくなることによる異常箇所（白スジ）、及びトナーの付着量が多くなることによる異常箇所（黒スジ）は共に発生しない。しかし、そのタイミングがずれた場合、以下のように、そのタイミングがずれる方向により、白スジ、或いは黒スジが発生する。
【００４６】
図７は、帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが早い場合の感光体上の表面電位、及び現像電流の時間変化を説明する図である。
【００４７】
転写バイアスの印加開始が相対的に早い場合、つまり帯電バイアス、及び転写バイアス間における印加開始タイミングの間隔が短すぎる場合、その印加開始が早い時間分、感光体２１の帯電されていない部分に転写バイアスが印加される。この結果、その部分はＢ点で電位が正方向側に変化する。
【００４８】
その正方向側に電位が変化した部分は、帯電バイアスが印加されても、その変化分、正常な電位より正方向側に変化して、その電位の絶対値は低下し、トナーの付着量は増大する。この結果、その部分に黒スジが発生し、その部分の現像時には現像電流は増大することとなる。
【００４９】
図８は、帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが遅い場合の感光体上の表面電位、及び現像電流の時間変化を説明する図である。
【００５０】
転写バイアスの印加開始が相対的に遅い場合、つまり帯電バイアス、及び転写バイアス間における印加開始タイミングの間隔が長すぎる場合、その印加開始が遅い時間分、感光体２１の帯電されている部分に転写バイアスが印加されない。この結果、その部分はＢ点で電位が負方向側に変化する。
【００５１】
その負方向側に電位が変化した部分は、帯電バイアスの印加により、その変化分、正常な電位より負方向側に高くなって、トナーの付着量が減少する。この結果、その部分に白スジが発生し、その部分の現像時には現像電流は低下することとなる。
【００５２】
図９は、帯電バイアスに対する転写バイアスの印加開始タイミングによる現像電流の時間変化を説明する図である。図９（ａ）には帯電バイアスに対する転写バイアスの印加開始が適切である正常時、図９（ｂ）にはその転写バイアスの印加開始が早い時、図９（ｃ）にはその転写バイアスの印加開始が遅い時、の現像電流の時間変化をそれぞれ示している。ここでも、画像濃度を一定とした画像形成を行う場合を前提としている。
【００５３】
画像濃度を一定とし、帯電バイアスに対して転写バイアスの印加開始タイミングが適切であった場合、図９（ａ）に示すように、現像電流は一定となる。しかし、その転写バイアスの印加開始タイミングが相対的に早い場合、図９（ｂ）に示すように、そのタイミングが早い分の時間、現像電流は正方向側に変化した状態となる。感光体２１上のその現像電流を正方向側に変化させた箇所には、トナーがより多く付着して、黒スジが発生することとなる。
【００５４】
反対に、転写バイアスの印加開始タイミングが相対的に遅い場合、図９（ｃ）に示すように、そのタイミングが遅い分の時間、現像電流は負方向側に変化した状態となる。感光体２１上のその現像電流を負方向側に変化させた箇所には、トナーの付着量が減少して、白スジが発生することとなる。
【００５５】
上記のように、現像電流の時間変化は、帯電バイアスに対する転写バイアスの相対的な印加開始タイミングがずれた方向、及びずれている時間を表している。このことから、本実施形態では、現像電流を検知し、その検知結果（ＦＢ値群）を参照して、帯電バイアスと転写バイアス間の相対的に印加開始タイミングがずれた方向、及びずれている時間間隔を特定し、そのずれが無くなるように設定変更を行うようにしている。
【００５６】
電流検知部４４が出力するアナログ信号は、現像電流に応じて随時、変化する信号である。そのため、電流値入力部５１は、予め設定された時間間隔（サンプリング周期）でアナログ信号をデジタル信号に変換する。それにより、画像濃度を一定にした画像形成を行っている間（所定の期間）、主制御部５７は、電流値入力部５１が出力するデジタル信号（ＦＢ値）をデータとして記憶部５４に保存する。
【００５７】
ＦＢ値の保存は、露光の開始（現像の開始）に合わせて開始させる必要がある。帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングの間隔は不明であることから、画像濃度を一定にした画像形成を行う画像形成期間の長さは、感光体２１が１回転するのに要する時間Ｔ以上とするのが望ましい。しかし、転写バイアスの印加開始タイミングの事前の操作（調整）を考慮する場合、その画像形成期間の長さは、より短くすることができる。
【００５８】
例えば転写バイアスの印加開始を相対的により早くするほど、黒スジが発生する可能性は高くなる（図７）。その黒スジは、より早く発生するようになる。そのため、現像電流の監視は、現像の開始から転写バイアスの印加開始に想定される遅れ分を考慮した期間のみ行えば良いことになる。このことから、画像形成期間の長さは大幅に短くすることができる。画像形成期間の長さを短縮することにより、トナーの浪費がより抑えられる、制御における負荷が抑制される、といった効果が得られる。このような効果から、転写バイアスの印加開始は最大限、早くすることが望ましい。
【００５９】
図１０は、保存されるＦＢ値、及びそのＦＢ値から算出される変化量の例を説明する図であり、図１１は、サンプリング番号によるＦＢ値の変化の例を示すグラフである。
【００６０】
サンプリング番号は、電流値入力部５１からのＦＢ値に識別用に割り当てられた識別情報であり、図１０に表記の「Ｎｏ．」は、そのサンプリング番号を表している。そのサンプリング番号は１〜３０の間の整数であることから、図１０、及び図１１は、計３０のＦＢ値を保存する場合の例を示している。ＦＢ値間の変化量は、対象とするサンプリング番号でのＦＢ値−正常時に得られると推定されるＦＢ値、により算出される電位差である。図１１に示すように、ＦＢ値、及び変化量の単位は共にμＡである。
【００６１】
転写バイアスを印加するタイミングのずれ量は、特殊な原因が発生しない限り、比較的に短いのが普通である。このようなことから、ＦＢ値の分布を調べて、多くのＦＢ値が集中する範囲を特定し、その特定した範囲内に存在するＦＢ値を用いて、正常時に得られると推定されるＦＢ値（以降「基準ＦＢ値」と表記）を計算することができる。その基準ＦＢ値としては、平均値、中央値、等を採用することができる。
【００６２】
基準ＦＢ値は、予め固定値として設定することも考えられる。しかし、画像形成装置の個体差、環境による変化、充填されるトナーの種類の変更、及び一定とする画像濃度を変更する可能性、等を考慮した場合、基準ＦＢ値は、随時、計算することが望ましい。
【００６３】
なお、ＦＢ値は、ノイズ等の影響によって変動することが考えられることから、有効とする変化量を抽出するための閾値を設けることが望ましい。つまり、上側、及び下側の閾値、或いは共通の閾値を設定し、設定した閾値により決定される許容範囲外の変化量のみを有効とすることが望ましい。
【００６４】
変化量は、対象とするサンプリング番号でのＦＢ値−その直前にサンプリングされたＦＢ値、により算出しても良い。しかし、転写バイアスを印加するタイミングが適切か否かは、基準ＦＢ値とＦＢ値との間の差から判断すべきである。このことから、変化量を想定して許容範囲を設定する場合、結果として、図１０に示すような変化量を計算する必要がある。許容範囲をＦＢ値の上限閾値、及びその下限閾値により設定する場合、ＦＢ値毎に、そのＦＢ値が上限閾値より大きいか否か、及び下限閾値より小さいか否かを判断すれば良い。
【００６５】
また、基準ＦＢ値と許容範囲内で一致しないＦＢ値が複数、存在する場合、それらのＦＢ値は連続してサンプリングされると予想される。このことから、転写バイアスのタイミングのずれの有無は、そのような連続性も考慮して判断するのが望ましい。
【００６６】
図１０では、サンプリング番号が４〜６の間のＦＢ値が１．２（μＡ）となっており、それ以外でのＦＢ値（＝１．５（μＡ））よりも低くなっている。ＦＢ値が１．２となっているサンプリング番号数は３であり、ＦＢ値が１．５となっているサンプリング番号数は２７である。このことから、基準ＦＢ値は１．５となる。許容範囲が±０．２等であった場合、現像電流は、図１１に示すように、サンプリング番号が４〜６の間だけ一時的に異常に低下していると判断されることとなる。
【００６７】
図１０、及び図１１に示すようなＦＢ値の一時的な異常低下は、ここでは転写バイアスの印加開始が遅いことを意味する。印加開始の実際の遅れは、サンプリング周期をＰとする場合、３Ｐ≦実際の遅れ＜４Ｐ、という関係にある。本実施形態では、実際の遅れは４Ｐと推定し、転写バイアスの印加開始を４Ｐ分、早めるようにしている。以降、許容範囲外のＦＢ値がサンプリングされた時間を「変動時間Δｔ」と総称する。この変動時間Δｔは、本実施形態における第１の時間に相当する。
【００６８】
電流変動解析部５５は、ＦＢ値を参照して、基準ＦＢ値を特定し、変化量を算出する。その後、電流変動解析部５５は、算出した変化量から、変動時間Δｔを計算し、帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングを相対的にずらす方向を決定する。それら２つのバイアスの印加開始タイミングを相対的にずらす方向としては、２つの印加開始タイミングの時間差をより大きくする方向を「正方向」、その逆の方向を「負方向」と表記する。
【００６９】
設定変更部５６は、決定した方向で変動時間Δｔ分、帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングの時間間隔を操作するための設定変更を行う。その設定変更により、決定した方向が正方向であった場合、帯電バイアスの印加開始から転写バイアスの印加開始までの時間差は変動時間Δｔ分、長くなる。その決定した方向が負方向であった場合、その時間差は変動時間Δｔ分、短くなる。
【００７０】
設定変更は、帯電バイアス、及び転写バイアスのうちの少なくとも一方の印加開始タイミングを操作することで行われる。制御が煩雑になるのを抑制するためには、帯電バイアス、及び転写バイアスのなかの一方のみ、印加開始タイミングを操作することが望ましい。
【００７１】
図１２は、帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが相対的に早い場合に行われる転写バイアスの印加開始タイミングの操作例を説明する図である。図１３は、帯電バイアスに対して転写バイアスを印加するタイミングが相対的に遅い場合に行われる転写バイアスの印加開始タイミングの操作例を説明する図である。
【００７２】
図１２に示す例では、転写バイアスの印加開始はそれまでより変動時間Δｔ分、遅らせている。それにより、帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングの時間差は、Ｔ／２に一致するか、或いはそれに近い時間とすることができる。
【００７３】
図１３に示す例では、転写バイアスの印加開始はそれまでより変動時間Δｔ分、早めている。それにより、帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングの時間差も、Ｔ／２に一致するか、或いはそれに近い時間とすることができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、タイミングを操作するのは印加開始タイミングのみとしている。これは、感光体２１は予め設定の回転速度で回転させる必要性によって、その回転速度が高精度に制御されているためである。つまり、帯電バイアスに対する転写バイアスの印加開始タイミングが適切である場合、帯電バイアスに対する転写バイアスの印加終了タイミングも適切となるからである。
【００７５】
図１４は、本実施形態による画像形成装置に搭載可能な制御基板のハードウェア構成例を説明する図である。次に、図１４を参照し、図１に示す制御基板５として用いることが可能なハードウェア構成例について詳細に説明する。
【００７６】
上記のように、制御基板５は１つのコンピュータである。その制御基板５上には、図１４に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１４１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１４２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１４３、ハードディスク装置（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１４４、２つのＩ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）カード１４５、１４６、及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４７が搭載されている。ＣＰＵ１４１と各部１４２〜１４７間は、例えばバスによって接続されている。
【００７７】
この制御基板５には、操作部１５０が接続されている。その操作部１５０は、例えば各種スイッチ、及び表示装置（例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ））等を備えた入力装置である。各種データ入力、各種コマンド（指示）入力に用いられる。
【００７８】
ＲＯＭ１４２は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア、及び各種データが格納されている。ＲＡＭ１４３は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１４１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。
【００７９】
ハードディスク装置１４４は、情報の読み書きが可能な記憶装置であり、記録媒体として１つ以上のハードディスク１４４０が搭載されている。そのハードディスク１４４０には、各種データの他に、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種アプリケーション・プログラム（以降「アプリケーション」と略記する）等の様々なプログラムが格納される。各種データには、帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングの時間間隔を指定するパラメータが含まれる。
【００８０】
このハードディスク装置１４４、及びＲＡＭ１４３は、データの保存に用いることができる。このことから、広義には、図１に示す記憶部５４には、ハードディスク装置１４４、及びＲＡＭ１４３が相当する。
【００８１】
２つのＩ／Ｆカード１４５、及び１４６のうちの一方であるＩ／Ｆカード１４５は、高圧電源部４との専用の通信装置として示している。他方のＩ／Ｆカード１４６は、操作部１５０を含む各種専用装置との通信を可能にする通信装置として示している。
【００８２】
図１に示す入出力制御部５２は、ＣＰＵ１４１がＯＳの制御下で２つのＩ／Ｆカード１４５、及び１４６の少なくとも一方を動作させることで実現される。このことから、入出力制御部５２は、ＣＰＵ１４１、ＲＯＭ１４２、ＲＡＭ１４３、ハードディスク装置、並びにＩ／Ｆカード１４５、及び１４６によって実現される。
【００８３】
高圧電源部４に搭載された電流検知部４４から出力されるアナログ信号は、ＡＤＣ１４７に入力される。そのＡＤＣ１４７は、予め決定されたサンプリング周期Ｐでアナログ信号のサンプリングを行い、そのサンプリングによって得られたデジタル信号（ＦＢ値）をＣＰＵ１４１に出力する。
【００８４】
ＣＰＵ１４１は、画像濃度を一定とさせた画像形成を行わせる場合に、ＡＤＣ１４１から出力されるデジタル信号の入力を行い、入力したデジタル信号を例えばＲＡＭ１４３に保存する。そのようにして、ＣＰＵ１４１は、必要な場合以外、ＡＤＣ１４１から出力されるデジタルデータを処理しないようになっている。このＡＤＣ１４７は、図１に示す電流値入力部５１に相当する。
【００８５】
ＣＰＵ１４１は、電源の投入により、ＲＯＭ１４２に格納されているファームウェアをＲＡＭ１４３に読み出して実行する。その後、ハードディスク装置１４４からＯＳ、及び必要なプログラムをＲＡＭ１４３上に読み出して実行する。そのようにして起動した後は、操作部１５０を介したユーザの指示、或いはネットワークを介した指示に対応するための処理を行う。そのようにして、ＣＰＵ１４１は画像形成装置全体を制御する。
【００８６】
ハードディスク１４４０に格納されるプログラムには、感光体２１を用いて記録媒体２５上に画像を形成させる制御用のプログラム（以降「作像プログラム」と表記）１４４１が含まれる。図１に示す作像制御部５３は、ＣＰＵ１４１がこの作像プログラム１４４１を実行することで実現される。２つのＩ／Ｆカード１４５、及び１４６はＯＳによって制御されることから、入出力制御部５２は、ＣＰＵ１４１、ＲＯＭ１４２、ＲＡＭ１４３、及びハードディスク装置の構成要素によって実現される。
【００８７】
ハードディスク１４４０には、他に、帯電バイアス、或いは転写バイアスの印加開始タイミングを調整する設定変更を行うためのプログラム（以降「タイミング設定変更プログラム」と表記）１４４２が含まれる。このタイミング設定変更プログラム１４４２は、本実施形態によるプログラムに相当する。
【００８８】
このタイミング設定変更プログラム１４４２には、画像濃度を一定とした画像形成を行わせるために、作像プログラム１４４１を実行させる機能が搭載されている。図１に示す電流変動解析部５５、及び設定変更部５６は、このタイミング設定変更プログラム１４４２をＣＰＵ１４１が実行することで実現される。それにより、構成要素としては、電流変動解析部５５、及び設定変更部５６は共に、ＣＰＵ１４１、ＲＯＭ１４２、ＲＡＭ１４３、及びハードディスク装置によって実現される。
【００８９】
このタイミング設定変更プログラム１４４２は、予め設定された条件が満たされた場合に、或いは操作部１５０等を介した指示が行われた場合に、実行される。そのタイミング設定変更プログラム１４４２の制御により、ＣＰＵ１４１は、図１５にフローチャートを示すタイミング設定変更処理を実行する。次に図１５を参照し、タイミング設定変更処理について詳細に説明する。
【００９０】
予め設定された条件とは、例えば前回のタイミング設定変更プログラム１４４２の実行から、設定された数以上の画像形成（印刷）を行った、若しくは設定された以上の時間が経過した、或いは設定された日時の到来、等である。そのような条件のうちの一つが満たされた場合に、タイミング設定変更プログラム１４４２を自動的に実行させても良い。
【００９１】
このタイミング設定変更プログラム１４４２に制御が渡った場合、ＣＰＵ１４１は、先ず、画像濃度を一定とする画像形成を行わせるうえで必要な設定を行う（Ｓ１５０１）。その設定には、画像形成を行わせる期間、及びＡＤＣ１４７からのＦＢ値の入力を有効とする期間、の設定、並びに画像濃度が一定の画像データの用意、等が含まれる。
【００９２】
画像形成を行わせる期間としては、例えば時間Ｔ、つまり感光体２１の１回転に要する時間が設定される。ＡＤＣ１４７からＦＢ値を入力する期間として設定されるのも、例えばその時間Ｔである。その期間の開始タイミングとしては、例えば現像の開始タイミングである。
【００９３】
ＣＰＵ１４１は、そのような設定を行った後、作像プログラム１４４１を直接、或いは間接的に起動させ、その設定に従った画像形成を開始させる（Ｓ１５０２）。その作像プログラム１４４１は、タイミング設定変更プログラム１４４２とは並行に実行されるプログラムである。
【００９４】
その作像プログラム１４４１の起動後、ＣＰＵ１４１は、ＡＤＣ１４７から新たなＦＢ値が出力されている場合、そのＦＢ値を電流検知部４４による検知結果としてＲＡＭ１４３に保存する（Ｓ１５０３）。新たなＦＢ値が出力されているか否かは、例えばＡＤＣ１４７から出力される割り込み信号の有無によって判定される。
【００９５】
その後、ＣＰＵ１４１は、設定した分の作像（形成した潜像全ての現像）が終了したか否か判定する（Ｓ１５０４）。その分の作像が終了した場合、Ｓ１５０４の判定はＹＥＳとなってＳ１５０５に移行する。その分の作像が終了していない場合、Ｓ１５０４の判定はＮＯとなってＳ１５０２に戻る。それにより、作像プログラム１４４１による作像の進行を監視する。
【００９６】
Ｓ１５０５への移行は、入力すべきＦＢ値を全て入力し、ＲＡＭ１４３に保存している状況で行われる。そのＳ１５０５では、ＣＰＵ１４１は、基準ＦＢ値を特定して、ＦＢ値毎に変化量を計算する（図１０）。
【００９７】
次に、ＣＰＵ１４１は、計算した変化量のなかで許容範囲外となっているものが存在するか否か判定する（Ｓ１５０６）。許容範囲外となっている変化量が存在する場合、Ｓ１５０６の判定はＹＥＳとなってＳ１５０７に移行する。一方、変化量の全てが許容範囲内であった場合、Ｓ１５０６の判定はＮＯとなり、帯電バイアス、及び転写バイアスの印加開始タイミングの設定変更は不要として、ここでタイミング設定変更処理が終了する。
【００９８】
Ｓ１５０７では、ＣＰＵ１４１は、変化量が許容範囲外となっているサンプリング番号の数から変動時間Δｔを計算する。次に、ＣＰＵ１４１は、変化量の正負に応じて、変動時間Δｔ分、帯電バイアスと転写バイアスの相対的な印加開始タイミングを操作する設定変更（パラメータ変更）を行う（Ｓ１５０８）。そのようにして、許容範囲外となる変化量が発生しないように設定変更を行った後、タイミング設定変更処理が終了する。
【００９９】
上記のように、本実施形態では、画像濃度を一定とする画像形成を行った場合に得られるＦＢ値を用いて、帯電バイアスと転写バイアス間の印加開始タイミングの間隔を操作する設定変更を行っている。しかし、画像濃度を一定とする画像形成を必ず行う必要はない。例えば感光体２１の１周分以上、画像濃度が一定と見なせる画像形成を行う場合を設定変更の契機としても良い。或いは、画像濃度と現像電流の関係（図４）から、想定する画像濃度での現像電流の値を推定し、推定した現像電流の値をＦＢ値と見なして設定変更を行うようにしても良い。
【０１００】
また、上記のように、転写バイアスの印加開始を相対的により早くする操作（設定）を行った場合、画像濃度を一定とする画像形成を行う画像形成期間をより短くすることができる（その操作により転写バイアスの印加開始が相対的に早くなる時間が第２の時間に相当する）。その操作は、Ｓ１５０１で行えば良い。画像形成を行わせる期間、及びＡＤＣ１４７からのＦＢ値の入力を有効とする期間、の設定、並びに画像濃度が一定の画像データの用意、等も、その操作に合わせて変更する必要がある。転写バイアスの印加開始については、最大限、早めることが望ましい。
【符号の説明】
【０１０１】
１    帯電部
２    現像部
３    転写部
４    高圧電源部
５    制御基板
４１    帯電バイアス印加部
４２    現像バイアス印加部
４３    転写バイアス印加部
４４    電流検知部
５１    電流値入力部
５２    入出力制御部
５３    作像制御部
５４    記憶部
５５    電流変動解析部
５６    設定変更部
５７    主制御部
１４１    ＣＰＵ
１４２    ＲＯＭ
１４３    ＲＡＭ
１４４    ハードディスク装置
１４５、１４６    Ｉ／Ｆカード
１４７    ＡＤＣ
１４４０    ハードディスク
１４４１    作像プログラム
１４４２    タイミング設定変更プログラム
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０２】
【特許文献１】特開２００９−１８１０７３号公報
【図１】
2017151172.tif 000003
【図２】
2017151172.tif 000004
【図３】
2017151172.tif 000005
【図４】
2017151172.tif 000006
【図５】
2017151172.tif 000007
【図６】
2017151172.tif 000008
【図７】
2017151172.tif 000009
【図８】
2017151172.tif 000010
【図９】
2017151172.tif 000011
【図１０】
2017151172.tif 000012
【図１１】
2017151172.tif 000013
【図１２】
2017151172.tif 000014
【図１３】
2017151172.tif 000015
【図１４】
2017151172.tif 000016
【図１５】
2017151172.tif 000017