JP2004109711A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電交流電圧と現像交流電圧の立ち上がり位相関係を固定することにより帯電特性あるいは現像特性の変動の無い画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体に潜像を形成するために上記像担持体を帯電する帯電部材と、上記潜像を現像するための現像部材と、上記帯電部材に帯電交流電圧を加えるための帯電高圧電源と、上記現像部材に現像交流電圧を加えるための現像高圧電源とを有する画像形成装置であって、上記帯電高圧電源と現像高圧電源とが、１つの基本クロックの基づいて帯電交流電圧および現像交流電圧を生成すると共に、上記帯電交流電圧の交流周波数と上記現像交流電圧の交流周波数とが整数比となっており、上記帯電交流電圧と上記現像交流電圧との位相関係が固定されている構成となっている。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、像担持体に潜像を形成するために上記像担持体を帯電する帯電部材と、上記潜像を現像するための現像部材と、上記帯電部材に帯電交流電圧を加えるための帯電高圧電源と、上記現像部材に現像交流電圧を加えるための現像高圧電源とを有する画像形成装置に関し、特に、上記帯電交流電圧と現像交流電圧の位相関係を固定することにより帯電交流電流の制御を高精度に行うことができる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、像担持体（感光体ドラム）に潜像を形成するために上記感光体ドラムを帯電する帯電ローラと、上記潜像を現像するための現像ローラとを有し、画像形成を行う画像形成装置には、帯電ローラに帯電交流電圧を印加すると共に現像ローラに現像交流電圧を印加する高圧電源回路が設けられている。
【特許文献１】特開昭６４−７７０６７号公報
【特許文献２】特許第２７９０６３９号公報
【特許文献３】特開平２−１４２３５５号公報
【特許文献４】特開平６−１９４９０８号公報
【特許文献５】特開２０００−３１４９９６公報
【特許文献６】特開平５−１６５３０４号公報
【特許文献７】特許第２８９２４３８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の画像形成装置では、帯電交流電圧と現像交流電圧の立ち上がり位相が変動してしまうことがあり、帯電交流電圧と現像交流電圧の立ち上がり位相が変動すると、帯電特性あるいは現像特性が変動するので、帯電交流電流の制御を高精度に行うことができないという問題点があった。
また、帯電交流と現像交流の立ち上がり位相の変動は、両者の周波数比が奇数の時に特に影響が大きいものであった。
なお、先行技術としては、１．特開昭６４−７７０６７号公報（電源のスイッチングクロックをシステム制御クロックから分周してもらった電源装置）、２．特許第２７９０６３９号公報（複数の交流電圧を共通の発振器から作った電子写真装置、３．特開平２−１４２３５５号公報（複数の電源のスイッチング周波数を整数比とする電源装置、４．特開平６−１９４９０８号公報（帯電交流と現像交流の周波数を整数比とし、同一のクロックから分周して交流を作り、周波数を同期させた電子写真装置）、５．特開２０００−３１４９９６公報（現像交流電圧の位相をステーションで変えられるようにした画像形成装置）、６．特開平５−１６５３０４号公報（複数の発振器から選択された信号をローパスフィルタして昇圧する高圧交流発生回路を具備した電子写真装置）、７．特許第２８９２４３８号公報（直流発生用のスイッチング発振回路と交流発生用の発振回路を具備した現像バイアス回路）等が挙げられる。
本発明の目的は、高圧電源回路よりの帯電交流電圧と現像交流電圧の立ち上がり位相関係を固定することにより帯電特性あるいは現像特性の変動の無い画像形成装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、像担持体に潜像を形成するために上記像担持体を帯電する帯電部材と、上記潜像を現像するための現像部材と、上記帯電部材に帯電交流電圧を加えるための帯電高圧電源と、上記現像部材に現像交流電圧を加えるための現像高圧電源とを有する画像形成装置であって、上記帯電高圧電源と現像高圧電源とが、１つの基本クロックの基づいて帯電交流電圧および現像交流電圧を生成すると共に、上記帯電交流電圧の交流周波数と上記現像交流電圧の交流周波数とが整数比となっており、上記帯電交流電圧と上記現像交流電圧との位相関係が固定されていることを特徴とする。
したがって、帯電交流と現像交流の基本クロックが共通で周波数が整数比であるので、干渉縞の発生が無いと共に、帯電交流電圧の立ち上がりと現像交流電圧の立ち上がりの位相関係が固定されるので、帯電交流電流に与える現像交流電圧の影響を固定でき、帯電交流電流の制御を高精度に行うことができるようになる。
また、帯電交流と現像交流の立ち上がり位相関係が固定されているので、帯電交流と現像交流の周波数比が奇数の場合でも、帯電交流の一周期間の電流値が変動すること無く、帯電交流電流の制御をさらに高精度にすることができる。これによって、環境変動、経時的変動に対しても安定した画像を得ることができる。また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置が、上記帯電交流電圧と上記現像交流電圧との位相関係を固定するための同期回路を有していることを特徴とする。
したがって、上記同期回路によって上記帯電交流電圧と上記現像交流電圧との位相関係が確実に固定される。
また、請求項３記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、上記整数比が奇数となっていることを特徴とする。
したがって、帯電交流と現像交流の立ち上がり位相関係が固定されているので、帯電交流と現像交流の周波数比が奇数の場合でも、帯電交流の一周期間の電流値が変動すること無く、帯電交流電流の制御をさらに高精度にすることができる。
また、請求項４記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、上記帯電交流電圧が正弦波であり、上記現像交流電圧が矩形波であり、上記現像交流電圧の立ち上がりまたは立ち下がりと帯電交流電圧の立ち上がりが同期されることことを特徴とする。
したがって、また、帯電交流電圧が正弦波で、現像交流電圧波形が矩形波の場合には、現像交流電圧波形の立ち下がりあるいは、立ち上がりのタイミングで、帯電交流電圧の立ち上がりに同期をかけるので、同期が確実にかけられ、構成も簡素にできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による画像形成装置の要部に関する一実施形態の概略図である。
図１に示すように、この画像形成装置は、レーザ（ＬＤ）等により画像情報が書込まれ、潜像が形成される感光体ドラム（像担持体：ＯＰ）１と、感光体ドラム（ＯＰ）１を帯電するために感光体ドラム（ＯＰ）１に接触あるいは微少ギャップで近接して設けられた帯電ローラ（帯電部材：ＣＲ）３と、帯電ローラ（ＣＲ）３に帯電交流電圧を供給するための帯電高圧電源（ＨＶＣ）５と、感光体ドラム（ＯＰ）１上の潜像を現像するための現像ローラ（現像部材：ＤＲ）９と、現像ローラ（ＤＲ）９に現像交流電圧を供給するための現像高圧電源（ＨＶＢ）７とを有している。
次に、図１に示された画像形成装置の動作について簡単に説明すると、感光体ドラム（ＯＰ）１に接触あるいは近接した帯電ローラ（ＣＲ）３に帯電高圧電源（ＨＶＣ）５から帯電交流電圧を印加して、感光体ドラム（ＯＰ）１を所定の電位とし、次に、画像情報をレーザ（ＬＤ）で書込んで感光体ドラム（ＯＰ）１上に潜像を形成する。その潜像は現像高圧電源（ＨＶＢ）７から現像交流電圧を印加した現像ローラ（ＤＲ）９で現像される。帯電交流電圧は正弦波に直流を重畳した高圧であり、現像交流電圧は矩形波に直流を重畳した高圧である。
また、帯電ローラ（ＣＲ）３と感光体ドラム（ＯＰ）１間には、容量Ｃｃ、抵抗Ｒｃが有り、現像ローラ（ＤＲ）９と感光体ドラム（ＯＰ）１間には、容量Ｃｂ、抵抗Ｒｂがある。ここで、帯電交流高圧の出力電圧をＶ、出力電流をＩとする。
【０００６】
図２、図３は、帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃ等を同時に示した波形図である。
ここで、帯電交流電圧は正弦波（Ｖ）で、帯電ローラ（ＣＲ）３と感光体ドラム（ＯＰ）１間の容量成分Ｃｃには位相が９０度進んだ電流Ｉｃａｐが流れ、帯電ローラ（ＣＲ）３と感光体ドラム（ＯＰ）１間の抵抗成分Ｒｃには電圧波形に比例した電流Ｉｒｅｇが流れる。また、帯電ローラ（ＣＲ）３と感光体ドラム（ＯＰ）１間にはコロナ放電電流Ｉｃｏｒｏが流れる。
また、現像交流電圧は矩形波（Ｂａｃ）で、これに比例した電流が帯電電流に影響し、帯電高圧電源（ＨＶＣ）５の出力電流Ｉはこれらの電流の総和Ｉｔｏｔａｌとなる。
なお、図２、図３では、帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの周波数が奇数比（１：３）となっており、図２は現像交流電圧Ｂａｃの立ち下りと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合を、図３は現像交流電圧Ｂａｃの立ち上がりと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合を示し、両者においては明らかに帯電電流Ｉｔｏｔａｌの波形が相違している。これを交流電流計で測定すると、２〜３％の電流値差として現れる（波形は実測とほぼ一致する）。
この様に、帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃとの立ち上がり位相が変動すると帯電特性あるいは現像特性が変動するので、帯電交流電流の制御を高精度に行うことができなくなる。すなわち、図２、図３の様に帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの位相関係が相違すると、帯電交流電圧が同じでも、どちらの位相関係での出力交流電流値か判別できないため適正な制御ができないものであった。
これに対し、本発明では、後述するように、帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃとの立ち上がり位相を固定するようにしている。
また、図５、図６は、帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの周波数が偶数比（１：４）となっている場合の帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの波形図を示し、図５は現像交流電圧Ｂａｃの立ち上がりと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合、図６は現像交流電圧Ｂａｃの立ち下がりと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合である。この場合、帯電電流Ｉｔｏｔａｌの波形は僅かに相違するが、帯電交流電圧Ｖの一周期を見ると全く同じであり、奇数比の場合に比べ現像交流電圧Ｂａｃと帯電交流電圧Ｖとの位相差の影響は０．１％程度となる。
【０００７】
図４は、帯電高圧電源（ＨＶＣ）５および現像高圧電源（ＨＶＢ）７による高圧電源回路の構成図である。
図４に示すように、この帯電高圧電源（ＨＶＣ）５および現像高圧電源（ＨＶＢ）７による高圧電源回路では、発振回路１３で周波数ｆの基本クロック（図７参照）が作られ現像交流回路１０と帯電交流回路１１に共通に供給される。
従って、帯電交流と現像交流のクロックが共通で周波数が整数比であるので、干渉縞の発生が無くなる。
現像交流回路１０においては、基本クロック（図７参照）が分周回路１５によりｆ／２の現像クロック（図８参照）とされ、現像交流制御回路１７に入力され、現像交流制御回路１７は外部からの現像交流ＯＮ／ＯＦＦ信号（Ｓ１）により駆動回路１９を制御する。そして、駆動回路１９によりトランジスタＱ１、Ｑ２が交互にＯＮ／ＯＦＦ（図９参照）されることにより、トランス（Ｔ１）の出力に周波数ｆ／２の矩形波（図１０参照）が得られ、これが現像交流電圧Ｂａｃとなる。
トランス（Ｔ１）の低圧側は抵抗（Ｒ１）で直流電源の出力に接続されている。またトランス（Ｔ１）の低圧側はコンデンサ（Ｃ１）とコンデンサ（Ｃ２）でＧＮＤに接続され、両者の中間から出力交流電流成分が検出され、現像交流制御回路１７に帰還され過電流保護が達成される。
また、現像直流制御回路２１は、外部からの現像直流ＯＮ／ＯＦＦ信号（Ｓ２）で動作して、トランジスタ（Ｑ３）を駆動し、トランス（Ｔ２）の２次側に得られた高圧パルスをダイオード（Ｄ１）とコンデンサ（Ｃ３）で整流平滑して直流高圧が得られる。得られた直流高圧は抵抗（Ｒ２）と抵抗（Ｒ３）で降圧され現像直流制御回路２１に帰還され、出力が定電圧に制御される。
次に、帯電交流回路１１では、上記基本クロック（図７参照）が分周回路２３でｆ／６の帯電クロック（図１１参照）とされ、その帯電クロックは同期回路２５において現像クロックと同期をかけられて、フィルタ回路２７に入力されて正弦波に変換され、増幅器２９で増幅され、コンデンサ（Ｃ７）を介してトランス（Ｔ３）に接続され、トランス（Ｔ３）の２次側に高圧正弦波（図１２参照）が得られ、これが帯電交流電圧Ｖとなる。トランス（Ｔ３）の低圧側は抵抗（Ｒ４）で直流電源に接続される。この様に、同期回路２５は、現像クロックの立ち上がりエッジと、帯電クロックの立ち上がりエッジで同期させている。これは現像クロックの立ち下がりと帯電クロックの立ち下がりで同期をかけても同じ効果が得られる。
従って、帯電交流電圧Ｖの立ち上がりと現像交流電圧Ｂａｃの立ち上がりの位相関係が固定されるので、帯電交流電流の制御をさらに高精度に行うことができるようになる。
【０００８】
また、帯電の分周回路２３は、外部信号で１／２，１／３、１／４他整数比を選択する構成も可能である。
また、帯電交流の出力電圧は外部からの帯電出力電圧目標値信号（Ｓ３）が増幅器２９に入力され、所定の出力電圧になるように制御される。
ここで、増幅器２９の入力を固定とし、トランス（Ｔ１）の入力電圧を制御する構成で出力電圧を制御することも可能である。トランス低圧側は、コンデンサ（Ｃ４）とコンデンサ（Ｃ５）でＧＮＤに接続され、両者の中間から出力交流電流成分が取り出され、電流検出回路３１に入力され、出力交流電流に比例した電圧が外部の制御回路に出力され、外部の制御回路は所定のタイミングで前記出力交流電流をチェックして、その時に必要な電流値に成るように、前記帯電出力電圧目標値信号（Ｓ３）を調整する。
また、帯電直流制御回路３３は、外部からの現像直流ＯＮ／ＯＦＦ信号（Ｓ５）で動作して、トランジスタ（Ｑ４）を駆動しトランス（Ｔ４）の２次側に得られた高圧パルスをダイオード（Ｄ２）とコンデンサ（Ｃ６）で整流平滑して直流高圧が得られる。得られた直流高圧は抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ６）で降圧され帯電直流制御回路３３に帰還され、出力が定電圧に制御される。
【０００９】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、帯電交流と現像交流のクロックが共通で周波数が整数比であるので、干渉縞の発生が無いと共に、帯電交流電圧の立ち上がりと現像交流電圧の立ち上がりの位相関係が固定されるので、帯電交流電流に与える現像交流電圧の影響を固定でき、帯電交流電流の制御を高精度に行うことができるようになる。これによって、環境変動、経時的変動に対しても安定した画像を得ることができる。
また、帯電交流と現像交流の立ち上がり位相関係が固定されているので、帯電交流と現像交流の周波数比が奇数の場合でも、帯電交流の一周期間の電流値が変動すること無く、帯電交流電流の制御をさらに高精度にすることができる。これによって、環境変動、経時的変動に対しても安定した画像を得ることができる。また、帯電交流電圧が正弦波で、現像交流電圧が矩形波の場合には、現像交流電圧波形の立ち下がりあるいは、立ち上がりのタイミングで、帯電交流電圧の立ち上がりに同期をかけるので、同期が確実にかけられ、構成も簡素にできる。これによって、環境変動、経時変動にたいしても安定した画像を得ることができる画像形成装置を安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の要部に関する一実施形態の概略図である。
【図２】帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの周波数が奇数比（１：３）となっており、現像交流電圧Ｂａｃの立ち下りと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合における帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃ等を同時に示した波形図である。
【図３】帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの周波数が奇数比（１：３）となっており、現像交流電圧Ｂａｃの立ち上がりと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合における帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃ等を同時に示した波形図である。
【図４】帯電高圧電源（ＨＶＣ）５および現像高圧電源（ＨＶＢ）７による高圧電源回路の構成図である。
【図５】帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの周波数が偶数比（１：４）となっており、現像交流電圧Ｂａｃの立ち上がりと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合における帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの波形図である。
【図６】帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの周波数が偶数比（１：４）となっており、現像交流電圧Ｂａｃの立ち下がりと帯電交流電圧Ｖの立ち上がりが一致した場合における帯電交流電圧Ｖと現像交流電圧Ｂａｃの波形図である。
【図７】発振回路１３における周波数ｆの基本クロックを示す図である。
【図８】分周回路１５よりの現像クロック示す図である。
【図９】駆動回路１９によりトランジスタＱ１、Ｑ２が交互にＯＮ／ＯＦＦされることにより得られた信号を示す図である。
【図１０】トランス（Ｔ１）の出力として得られた周波数ｆ／２の矩形波を示す図である。
【図１１】基本クロックが分周回路２３で分周されたｆ／６の帯電クロックを示す図である。
【図１２】トランス（Ｔ３）の２次側に得られる高圧正弦波を示す図である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム（ＯＰ）、３　帯電ローラ（ＣＲ）、５　帯電高圧電源（ＨＶＣ）、７　現像高圧電源（ＨＶＢ）、９　現像ローラ（ＤＲ）、１０　現像交流回路、１１　帯電交流回路、１５　分周回路、１７　現像交流制御回路、１９駆動回路、２１　現像直流制御回路、２３　分周回路、２５　同期回路、２７フィルタ回路、２９　増幅器、３１　電流検出回路、３３　帯電直流制御回路

Claims (4)

1. 像担持体に潜像を形成するために上記像担持体を帯電する帯電部材と、上記潜像を現像するための現像部材と、上記帯電部材に帯電交流電圧を加えるための帯電高圧電源と、上記現像部材に現像交流電圧を加えるための現像高圧電源とを有する画像形成装置であって、
   上記帯電高圧電源と現像高圧電源とが、１つの基本クロックの基づいて帯電交流電圧および現像交流電圧を生成すると共に、上記帯電交流電圧の交流周波数と上記現像交流電圧の交流周波数とが整数比となっており、上記帯電交流電圧と上記現像交流電圧との位相関係が固定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記画像形成装置が、上記帯電交流電圧と上記現像交流電圧との位相関係を固定するための同期回路を有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記整数比が奇数となっていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 上記帯電交流電圧が正弦波であり、上記現像交流電圧が矩形波であり、上記現像交流電圧の立ち上がりまたは立ち下がりと帯電交流電圧の立ち上がりが同期されることことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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