CN108279554B - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明的图像形成装置具备：高压产生电路，其对带电部件施加将直流电压与交流电压重叠而成的振荡电压；电压控制部，其对直流电压及交流电压的峰间电压值Vpp进行控制；以及，电流检测部，其检测带电部件与图像担载体之间的直流电流值Idc。电压控制部检测施加振荡电压时的Idc(O′)，所述振荡电压具有通过坐标A(Vpp(A)，Idc(A))、坐标B(Vpp(B)，Idc(B))的直线L1与通过坐标C(Vpp(C)，Idc(C))且平行于表示Vpp的坐标轴的直线的交点处的Vpp(O′)。将通过坐标C、坐标O′(Vpp(O′)，Idc(O′))的直线L2与直线L1的交点O处的Vpp(O)决定为适当峰间电压值。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种图像形成装置，其具备使图像担载体带电的带电部件，尤其涉及一种对施加于带电部件的交流电压的峰间电压值适当地进行控制的方法。

背景技术

一直以来，对于使用了电子照相法的激光打印机、数码复合机等图像形成装置，利用带电装置使具有光导电性的感光鼓(图像担载体)的表面均匀地带电，利用曝光装置进行曝光从而形成静电潜像，然后利用显影装置将该静电潜像显影成调色剂图像。接着，在利用转印部将该调色剂图像转印至纸张等记录介质的表面之后，利用定影部使其定影于记录介质的表面，由此完成一系列的图像形成的工序。此外，对于调色剂图像转印后的感光鼓，通过利用清洁部将残留于其表面的调色剂除去，进而根据需要使用除静电灯对残留电荷进行去除，由此准备下一个图像形成。

近年来，代替电晕管(corotron)方式或栅格电极(scorotron)方式的带电装置，使用了臭氧产生量少的接触带电式的带电装置，其具备相对于感光鼓接触配置或靠近配置而使感光鼓带电的带电部件(带电辊等)。对于该带电部件，有施加直流电压与交流电压重叠而成的振荡电压而使感光鼓带电的方式。

例如，已知如下事项：若使振荡电压中的交流电压的峰间电压Vpp升压，则感光鼓的带电电压也与之成比例地上升，峰间电压Vpp达到基于直流电压的带电开始电压的大约两倍时，带电电位饱和，即使继续升压，带电电位也无显著变化；以及，为了确保带电的均一性，需要施加具有由图像担载体的诸特性等决定的直流电压施加时的带电开始电压的两倍以上的峰间电压Vpp的振荡电压，此时所得到的带电电压依存于施加电压的直流成分。

此外，已知一种方式，能够不受温湿度等的环境变化、感光鼓、带电部件等的经年变化影响地设定精度良好的交流电压的适当峰间电压V pp。具体而言，以获得适当的峰间电压值为目的，根据放电开始电压的两倍以内的峰间电压的两点与放电开始电压的两倍以上的峰间电压的一点算出适当放电开始电压，并将其作为在图像形成时施加于带电部件的交流电压的峰间电压来进行定电压控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种图像形成装置，其能够使图像形成动作中使用的适当峰间电压尽可能接近带电电压的斜率发生变化时的电压。

解决技术问题的技术手段

本发明的第一构成的图像形成装置特征在于，具备：

图像担载体，其在表面形成静电潜像；

带电部件，其使所述图像担载体带电；

高压产生电路，其对所述带电部件施加将直流电压与交流电压重叠而成的振荡电压；

电压控制部，其对所述直流电压及所述交流电压的峰间电压值Vpp进行控制；以及

电流检测部，其检测所述带电部件与所述图像担载体之间的直流电流值Idc，

在所述图像形成装置中，

所述高压产生电路对所述带电部件施加所述振荡电压，所述振荡电压具有在表示将所述Vpp升压时的所述Vpp与所述Idc的关系的二维坐标上的特性曲线中设定于假想为比所述振荡电压的斜率发生变化的拐点的电压值更靠近低电压侧的值的峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、以及设定于假想为比所述拐点的电压值更靠近高电压侧的值的峰间电压值Vpp(C)，

在对所述带电部件施加具有所述峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)及Vpp(C)的所述振荡电压时，所述电流检测部检测在所述带电部件与所述图像担载体之间流通的直流电流值Idc(A)、Idc(B)及Idc(C)，

所述电压控制部算出通过所述二维坐标上的坐标A(Vpp(A)，Id c(A))、坐标B(Vpp(B)，Idc(B))的直线L1，

将通过坐标C(Vpp(C)，Idc(C))且平行于表示所述峰间电压值Vpp的坐标轴的直线与所述直线L1的交点处的峰间电压值Vpp设为假定适当峰间电压值Vpp(O′)，检测施加具有所述假定适当峰间电压值Vp p(O′)的所述振荡电压时的直流电流值Idc(O′)，

将通过坐标C(Vpp(C)，Idc(C))、坐标O′(Vpp(O′)，Idc(O′))的直线L2与所述直线L1的交点O处的所述峰间电压值Vpp(O)决定为适当峰间电压值。

发明效果

根据本发明的第一构成，算出的适当峰间电压值Vpp(O)为无限接近于表示Vpp-Idc特性的假想特性曲线的拐点的电压值(肩电压)的值，因此能够有效地抑制因来自带电部件的放电量过剩所导致的图像担载体的表面摩擦系数的上升、以及在高温高湿环境下发生的图像缺失(日语：画像流れ)。

附图说明

图1为表示本发明一个实施方式的图像形成装置100的内部结构的侧剖视图。

图2为表示本实施方式的图像形成装置100的控制路径的框图。

图3为表示在本发明的图像形成装置100中执行的适当峰间电压的决定控制例的流程图。

图4为求出通过比肩电压更靠近低电压侧的两点(坐标A、B)的直线L1与通过比肩电压更靠近高电压侧的一点(坐标C)且平行于表示峰间电压值Vpp的坐标轴(x轴)的直线的交点，并且算出交点所对应的峰间电压值Vpp作为假定适当峰间电压值Vpp(O′)的图。

图5为算出通过坐标C、坐标O′的直线L2，并算出直线L1与直线L2的交点坐标作为拐点O，并且算出拐点O所对应的适当峰间电压值Vpp(O)的图。

图6为示出在现有的图像形成装置中施加于带电辊的峰间电压与感光鼓的带电电压的关系的图。

图7为示出在现有的图像形成装置中根据比肩电压更靠近低电压侧的两点(坐标A、B)和比肩电压更靠近高电压侧的1点(坐标C)通过计算而求出的Vpp(О)与实际的Vpp(О)之差的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1为表示本发明一个实施方式的图像形成装置100的内部结构的侧剖视图。在图像形成装置(此处为黑白打印机)100内，配设有通过带电、曝光、显影及转印的各工序而形成黑白图像的图像形成部P。在图像形成部P中，沿感光鼓5的旋转方向(图1中的逆时针方向)配设有带电装置4、曝光单元(激光扫描单元等)7、显影装置8、转印辊14、清洁装置19、以及除电装置6。

感光鼓5例如以在铝制的鼓原管的表面蒸镀有作为感光层的非晶硅层的方式形成，其中该非晶硅层是正带电性光导电体，所述感光鼓5具有约30mm的直径。感光鼓5通过鼓驱动部(未图示)以支轴为中心进行恒速旋转驱动。

进行图像形成动作时，沿逆时针方向旋转的感光鼓5通过带电装置4均匀地带电，通过基于原始图像数据的来自曝光单元7的激光束在感光鼓5上形成静电潜像，通过显影装置8在静电潜像上附着显影剂(以下称为调色剂)，从而形成调色剂图像。

调色剂对显影装置8的供给是从调色剂盒9进行的。另外，从个人电脑(未图示)那样的上位设备发送图像数据。另外，去除感光鼓5表面的残留电荷的除电装置6相对于感光鼓5的旋转方向而言，设置于清洁装置19的下游侧。

纸张(记录介质)朝向如上所述形成了调色剂图像的感光鼓5，从供纸盒10或手动供纸装置11经由纸张输送路12及阻力辊对13被输送，通过转印辊14使形成于感光鼓5表面的调色剂图像转印于纸张。通过清洁装置19去除感光鼓5表面的残留调色剂。转印有调色剂图像的纸张从感光鼓5分离，并被输送至定影装置15，使调色剂图像定影。已通过定影装置15的纸张经由纸张输送路16输送至图像形成装置100的上部，并被排出辊对17排出至排出托盘18。

图2为示出带电装置4的控制路径的框图。首先，对带电装置4的构成进行说明。带电装置4具备：带电辊41，其以与感光鼓5接触的方式配置，并对感光鼓5进行带电处理；高压产生电路43，其生成施加于带电辊41的、将直流电压与交流电压重叠而成的振荡电压；以及电压控制部45，其对直流电压及交流电压的峰间电压值(Vpp)进行控制。

带电辊41通过在芯金41a上被覆导电层41b而构成，该导电层41b由具有导电性及弹力性的表氯醇橡胶等材料形成。带电辊41以导电层41b的表面与感光鼓5的表面接触并且可旋转的方式设置。带电辊41与高压产生电路43连接，并通过从高压产生电路43施加振荡电压而带电。

高压产生电路43具备：输出交流电压的交流定电压电源43a、输出直流电压的直流定电压电源43b、以及对带电辊41与感光鼓5之间的直流电流值Idc进行检测的电流检测部43c。高压产生电路43将从交流定电压电源43a输出的交流电压与从直流定电压电源43b输出的直流电压重叠，产生振荡电压并施加于带电辊41。交流定电压电源43a输出具有后述的被电压控制部45控制的峰间电压值Vpp的交流电压，直流定电压电源43b输出一定的直流电压。

接着，参照图2对图像形成装置100的控制系统进行说明。在图像形成装置100中设置有由CPU等构成的主控制部80。主控制部80与由ROM、RAM等构成的存储部70连接。主控制部80基于储存于存储部70的控制程序、控制用数据，对图像形成装置100的各部(带电装置4、曝光单元7、显影装置8、转印辊14、清洁装置19、定影装置15等)进行控制。

例如，主控制部80与电压控制部45、温度传感器60及湿度传感器61连接。此外，电压控制部45也可以由存储于存储部70的控制程序构成。温度传感器60、湿度传感器61分别对图像形成装置100内部的温度及湿度进行检测。

作为施加于带电辊41的振荡电压的控制中使用的峰间电压值Vpp，存储部70具有预先存储有不同的多个峰间电压值Vpp的峰间电压值表(表数据)71。例如，峰间电压值表71存储如后述的图4所示的峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)。

在表示多个峰间电压值Vpp和与它们相对应的直流电流值Idc的关系的二维坐标上的假想特性曲线中，峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)设定于假想为比带电电压的斜率发生变化的拐点的电压值(肩电压)更靠近低电压侧的值，峰间电压值Vpp(C)设定于假想为比拐点的电压值更靠近高电压侧的值。另外，优选在峰间电压值表71中存储有分别与图像形成装置100内部的温度及湿度的各种组合对应的多个峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)。

电压控制部45控制高压产生电路43，该高压产生电路43对带电辊41施加振荡电压。具体而言，电压控制部45控制高压产生电路43的交流定电压电源43a，使得产生具有适当峰间电压值Vpp的交流电压。

图3为表示在本发明的图像形成装置100中向带电辊41施加的交流电压的适当峰间电压值Vpp的决定控制的流程图。根据需要，参照图1、图2以及后述的图4、图5，沿着图3的步骤对适当峰间电压值Vpp的决定过程进行说明。此外，试验机(TASKalfa7551ci、京瓷办公信息系统株式会社制造)以393mm/sec的系统速度动作，并使用了直径为40mm的a-Si感光鼓作为感光鼓5。感光鼓5的带电方式是使用了带电辊41的接触带电方式。

执行对图像形成装置100的电源投入、或者从睡眠(省电)模式的复位(步骤S1)。主控制部80获得由温度传感器60、湿度传感器61检测的图像形成装置100内的温湿度(环境温湿度)(步骤S2)。进而，电压控制部45基于由温度传感器60检测的图像形成装置100内的温度、与由湿度传感器61检测的图像形成装置100内的湿度的组合，参照峰间电压值表71(步骤S3)来决定与环境温湿度所对应的峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)(步骤S4)。

接着，高压产生电路43向带电辊41施加用于使感光鼓5以规定的表面电位带电的将直流电压Vdc与具有峰间电压值Vpp(A)的交流电压重叠而成的荡电压(步骤S5)。电压控制部45从电流检测部43c获得与峰间电压值Vpp(A)对应的直流电流值Idc(A)(步骤S6)。

同样地，高压产生电路43向带电辊41施加用于使感光鼓5以规定的表面电位带电的将直流电压Vdc与具有峰间电压值Vpp(B)的交流电压重叠而成的振荡电压(步骤S7)。电压控制部45从电流检测部43c获得与峰间电压值Vpp(B)对应的直流电流值Idc(B)(步骤S8)。

然后，如图4所示，相对于表示多个峰间电压值Vpp和与它们对应的直流电流值Idc的关系的二维坐标上的假想特性曲线，电压控制部45算出表示通过坐标A(Vpp(A)，Idc(A))、坐标B(Vpp(B)，Idc(B))的、比拐点的电压值更靠近低电压侧的特性的直线L1(步骤S9)。

接着，高压产生电路43向带电辊41施加将将直流电压Vdc与具有峰间电压值Vpp(C)的交流电压重叠而成的振荡电压(步骤S10)。电压控制部45从电流检测部43c获得与峰间电压值Vpp(C)对应的直流电流值Idc(C)(步骤S11)。

然后，电压控制部45求出通过坐标C(Vpp(C)，Idc(C))且平行于表示峰间电压值Vpp的坐标轴(x轴)的直线与直线L1的交点(用图4中的○表示)，并算出交点所对应的峰间电压值Vpp作为假定适当峰间电压值Vpp(O′)(步骤S12)。

接着，高压产生电路43向带电辊41施加将将直流电压Vdc与具有假定适当峰间电压值Vpp(O′)的交流电压重叠而成的振荡电压(步骤S13)。电压控制部45从电流检测部43c获得与峰间电压值Vpp(O′)对应的直流电流值Idc(O′)(步骤S14)。

进而，如图5所示，电压控制部45算出通过坐标C(Vpp(C)，I dc(C))、坐标O′(Vpp(O′)，Idc(O′))的直线L2(步骤S15)。进而，电压控制部45检测直线L1与直线L2的交点坐标作为拐点O，并算出拐点O所对应的适当峰间电压值Vpp(O)(步骤S16)。

根据上述过程，算出的适当峰间电压值Vpp(O)成为与表示Vpp-I dc特性的假想特性曲线的拐点的电压值(肩电压)无限接近的值。由此，能够有效地抑制来自带电辊41的放电量过剩所导致的感光鼓5的表面摩擦系数的上升、以及在高温高湿环境下发生的图像流失。

另外，由于随着图像形成装置100内的温湿度的变化，带电辊41的体积阻力发生变化，因此表示Vpp-Idc特性的假想特性曲线也发生变化。因而，在在将用于算出适当峰间电压值Vpp(O)的Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)与温湿度无关地设定为恒定值的情况下，存在例如将Vpp(C)设定于比假想特性曲线的拐点更靠近低电压侧的风险。

因此，在本实施方式中，基于图像形成装置100内的温湿度，并参照峰间电压值表71来决定Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)。由此，能够设定与图像形成装置100内的温湿度条件对应的合适的Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)，能够精度良好地算出适当峰间电压值Vpp(O)。

此处，本实施方式中的峰间电压值表71预先设定有与图像形成装置100内的温湿度对应的峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)，但并不限定于此。例如，也可以使用基于温度或湿度中的任意一方设定的峰间电压值表71。

另外，由于带电辊41的体积阻力根据带电辊41的累积使用时间而变化，因此也可以构成为：使用基于带电辊41的累积使用时间与温湿度的组合而设定的峰间电压值表71来选择峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)。或者，在使用因环境而引起的体积阻力变化小的带电辊41的情况下，也可以使用仅基于带电辊41的累积使用时间而设定的峰间电压值表71。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，可在不脱离本发明的意旨的范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，虽然对由高压产生电路43施加于带电辊41的交流电压的波形为正弦波的情况进行了说明，但交流电压的波形也可以为矩形波、三角波、脉冲波。

此外，本发明并不限于图1所示的黑白打印机，当然也可以适用于彩色复印机及彩色打印机、黑白复印机、数码复合机、传真等各种图像形成装置。

本发明可用于具备使图像担载体带电的带电部件的图像形成装置。通过采用本发明，可提供一种图像形成装置，其能够使用于图像形成动作的适当峰间电压尽可能地接近于带电电压的斜率发生变化时的电压，并能够有效地抑制来自带电部件的放电量过剩所导致的图像担载体的表面摩擦系数的上升、以及在高温高湿环境下发生的图像流失。

Claims (4)

1.一种图像形成装置，其特征在于，具备：

图像担载体，其在表面形成静电潜像；

带电部件，其使所述图像担载体带电；

高压产生电路，其对所述带电部件施加将直流电压与交流电压重叠而成的振荡电压；

电压控制部，其对所述直流电压及所述交流电压的峰间电压值Vpp进行控制；以及

电流检测部，其检测所述带电部件与所述图像担载体之间的直流电流值Idc，

在所述图像形成装置中，

所述高压产生电路对所述带电部件施加所述振荡电压，所述振荡电压具有在表示将所述Vpp升压时的所述Vpp与所述Idc的关系的二维坐标上的特性曲线中设定于假想为比所述振荡电压的斜率发生变化的拐点的电压值更靠近低电压侧的值的峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)、以及设定于假想为比所述拐点的电压值更靠近高电压侧的值的峰间电压值Vpp(C)，其中，所述斜率为所述直流电流值Idc的增加量与所述峰间电压值Vpp的增加量之比，

在对所述带电部件施加具有所述峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)及Vpp(C)的所述振荡电压时，所述电流检测部检测在所述带电部件与所述图像担载体之间流通的直流电流值Idc(A)、Idc(B)、及Idc(C)，

所述电压控制部算出通过所述二维坐标上的坐标A(Vpp(A)，Idc(A))、坐标B(Vpp(B)，Idc(B))的直线L1，

将通过坐标C(Vpp(C)，Idc(C))且平行于表示所述峰间电压值Vpp的坐标轴的直线与所述直线L1的交点处的峰间电压值Vpp设为假定适当峰间电压值Vpp(O′)，检测施加具有所述假定适当峰间电压值Vpp(O′)的所述振荡电压时的直流电流值Idc(O′)，

将通过坐标C(Vpp(C)，Idc(C))、坐标O′(Vpp(O′)，Idc(O′))的直线L2与所述直线L1的交点O处的所述峰间电压值Vpp(O)决定为适当峰间电压值，

所述图像形成装置具备容纳表数据的存储部，所述表数据将包含所述峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)及Vpp(C)在内的多个所述峰间电压值与所述图像形成装置内部的温度、湿度、所述带电部件的累积使用时间的至少其一相关联地进行存储，

所述电压控制部使用所述图像形成装置内部的温度、湿度、所述带电部件的累积使用时间的实测值中的至少其一和所述表数据来决定所述峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)及Vpp(C)，并算出所述峰间电压值Vpp(O)。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，具备：

对所述图像形成装置内部的温度进行检测的温度传感器、以及

对所述图像形成装置内部的湿度进行检测的湿度传感器，

所述电压控制部使用由所述温度传感器及所述湿度传感器检测到的所述图像形成装置内部的温度、湿度的实测值和所述表数据来决定所述峰间电压值Vpp(A)、Vpp(B)及Vpp(C)，并算出所述峰间电压值Vpp(O)。

3.根据权利要求1或2所述的图像形成装置，其特征在于，所述电压控制部在不对所述图像担载体进行图像形成处理的非图像形成时，进行所述适当峰间电压值的决定处理。

4.根据权利要求1或2所述的图像形成装置，其特征在于，所述图像担载体在表面具有由非晶硅形成的感光层。

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