JP2004198481A - 画像形成装置およびオーバーシュート阻止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源の立ち上げ時に発生するオーバーシュートを阻止し、画像不良の発生を防止できる画像形成装置、およびオーバーシュート阻止方法を提供する。
【解決手段】出力端間にコンデンサ２０５を有する正極性の直流電圧発生手段に直列に、出力端間にコンデンサ２０８を有する負極性の直流電圧発生手段を接続した高圧発生装置において、一方のコンデンサを予め充電した状態で、他方の直流電圧発生手段を立ち上げる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用したプリンタ，複写機等の画像形成装置に関し、特にその電源の立ち上げ時に発生するオーバーシュートの阻止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式の画像形成装置では、高圧バイアスを生成する高圧バイアス発生回路を設け、一連の電子写真プロセスの各工程で用いている。高圧バイアス生成回路としては、正極性直流バイアス，負極性直流バイアス，交流バイアスを出力するものがあるが、転写装置等では、１つの出力端子から正負両極性の直流バイアスを出力可能な回路が広く用いられている。
【０００３】
例として、従来の画像形成装置の転写装置について説明する。従来より転写装置としては、像担持体と接触する転写ローラ等の転写手段を用い、比較的低い電圧で像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する接触式の転写装置が開発されている。この接触式の転写装置は、一般に、記録材の裏面に当接する導電性の転写ローラ等を備え、これに比較的低いバイアス電圧を印加することにより、像担持体としての感光ドラム上のトナー像を記録材に転写するものである。このような接触式の転写装置はコロナ放電を利用した非接触式の転写装置に比べて低電圧を印加すればよいので、電源が小型にでき、またオゾンの発生量が比較的少ない等のメリットがある。
【０００４】
図４は従来の接触式の転写装置を用いた画像形成装置を示す構成図であり、図において、１０６は感光ドラム、１２０は帯電ローラ、１１２はスキャナー装置、１０４は現像スリーブ、１０３はトナー容器、１０５は転写ローラ、１０８はクリーニングブレード、１０７は廃トナー容器、１１０は定着器である。
【０００５】
次に動作について説明する。前記感光ドラム１０６は矢印の方向に回転し、帯電ローラ１２０によって一様に帯電される。スキャナー装置１１２より出たレーザ光は感光ドラム１０６へ照射され、感光ドラム１０６上に静電潜像が形成される。トナー容器１０２にはトナーが充填されており、現像スリーブ１０４の回転に伴い、適量のトナーが適度の帯電を受けた後、感光ドラム１０６上に供給されている。現像スリーブ１０４上のトナーは感光ドラム１０６の静電潜像に付着し、潜像が現像されトナー像として可視化される。
【０００６】
前記感光ドラム１０６のトナー像形成とタイミングをとって、給紙カセット１１８に積載された記録紙が１枚ずつ給紙され、トナーと逆極性の正極のバイアスを転写ローラ１０５に不図示の高圧電源から印加することにより、可視化された感光ドラム１０６上のトナー像は記録材上に転写される。転写されずに感光ドラム１０６上に残った転写残トナーはクリーニングブレード１０８により廃トナー容器１０７に収納され、表面をクリーニングされた感光ドラム１０６は繰り返し次の画像形成プロセスに入る。
【０００７】
またトナー像を乗せた記録紙は定着器１１０によって加熱，加圧を受け、トナー像が記録紙上に永久定着される。ここで、次回のプリント信号入力がない場合、装置は後回転モードに移行し、転写ローラ１０５にはトナーと同極性の負極のバイアスを不図示の高圧電源から印加して、転写ローラ１０５上に付着したトナーを感光ドラム１０６に戻すことで該転写ローラ１０５のクリーニングを行う。転写ローラ１０５がトナーで汚れる原因としては、プリント用紙間において、感光ドラム１０６に転写ローラ１０５が直接触れたときなどに、感光ドラム１０６上にごく微量に付着したトナー（かぶり）が転写ローラ０５に転移する場合、あるいはユーザーが誤って、印字領域よりも小さな記録材を通紙した時に記録材からはみ出た部分のトナー像が転写ローラ１０５に転写されてしまう場合等が考えられる。また、転写ローラ１０５のクリーニングはプリントの前回転時や、プリンタの電源投入時、あるいはジヤム処理後の前多回転時にも行われる。
【０００８】
図５は従来の転写ローラ１０５に印加するバイアスを生成する高圧電源内の転写回路部の回路図である。２０２は正極性バイアスを生成するトランスである。トランス２０２は画像形成装置を制御する中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと記す）から出力されるクロック：ＣＬＫ１信号で駆動するトランジスタ２１８によってドライブされ、１ピンと２ピン間のコイルに交流電圧が印加される。２次側の５ピン，６ピン間のコイルにはダイオード２０４，ダイオード２４４，抵抗２０６、およびコンデンサ２０５で形成された整流回路が接続されており、正極の直流バイアスが生成される。また、トランス２０２の１次側の３ピンと４ピン間のコイルは電圧検出用のコイルであり、トランス２０２の出力レベルに応じた交流電圧が、コイル間発生する。電圧検出用コイルに発生した交流電圧は、ダイオード２１６，抵抗２５０，コンデンサ２４３によって整流平滑されて直流電圧に変換され、オペアンプ２４０の負入力に接続されている。一方、オペアンプの正入力はＣＰＵ２０１のアナログ出力ポートより出力される信号：ＰＣＮＴが接続されている。オペアンプ２４０の出力は、トランジスタ２１５に接続されており、トランジスタ２１５がトランス２０２へ供給電圧を制限し、トランス２０２の出力電圧を制御する。このような構成とすることで、信号：ＰＣＮＴのレベルに応じて、抵抗Ｒｂ２の両端の電圧が制御され、所定の転写バイアスレベルを出力端子部２１０に出力することができる。
【０００９】
一方、２０３はクリーニングバイアスである負極性のバイアスを生成するトランスである。トランス２０３はＣＰＵから出力されるクロック：ＣＬＫ２信号で駆動するトランジスタ２３３によってドライブされ、２次側のダイオード２０７，抵抗２０９，コンデンサ２０８で形成された整流回路によって整流平滑されて、負極の直流バイアスが生成される。出力部の電圧は抵抗２２４，２２３，２２５によって分圧されオペアンプ２５１の正入力に入力される。一方、オペアンプ１５１の負入力はＣＰＵ２０１のアナログ出力ポートより出力される信号：ＮＣＮＴが接続されている。前述の正極バイアスと同様に、信号：ＮＣＮＴのレベルに応じた負極性の転写バイアス：Ｖｎが生成される。
【００１０】
トランス２０２で構成された正バイアス生成回路と、トランス２０３で構成された負バイアス生成回路は直列に接続されており、出力端子２１０には、正極性バイアスと負極性バイアスの両方が出力可能な構成になっている。プリント動作時において、正極性バイアスを転写ローラ１０５に印加する場合は、負極性バイアス回路の出力を停止し、正極バイアス回路を駆動して所定の出力レベルに制御する。
【００１１】
一方、クリーニングバイアスを転写ローラ１０５に印加する場合は、正極バイアス回路の出力を停止し、負極バイアス回路を駆動して所定の出力レベルに制御する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように、正極および負極を各々生成する回路を直列に接続して、正負両極のバイアスを出力する高圧出力回路においては、正極バイアスまたは負極バイアスを停止状態から駆動状態に切り替えたとき、出力値が制御値よりも一定時間超えて出力されてしまうオーバーシュート現象が発生する場合があった。このオーバーシュートが、感光ドラム１０６の電位を部分的に変化させ、その結果、画像不良が発生するといった問題があった。
【００１３】
このオーバーシュートは、高圧発生回路内の整流回路に設けられたコンデンサに流れる電流により発生するものである。図５において、負極バイアスを停止状態から駆動状態に切り替えると、トランス２０３の駆動により、矢印Ａの方向に電流が流れる。このとき、コンデンサ２０５にチャージ電流が流れることから、大きなレベルの電流が流れ、出力電圧はオーバーシュート状態となり、所定の制御電圧を超えたレベルにまで上昇してしまう。この問題に対しては、オーバーシュートが発生しないように、駆動開始時には出力レベルを緩やかに上げていく手法があるが、所定制御電圧に達する時間が長くなるという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電源の立ち上げ時に発生するオーバーシュートを阻止し、画像不良の発生を防止できる画像形成装置、およびオーバーシュート阻止方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）ないし（４）のとおりに構成し、オーバーシュート阻止方法を次の（５）のとおりに構成する。
【００１６】
（１）電子写真方式の画像形成装置において、
出力端間にコンデンサを有する正極性の直流電圧発生手段と、
前記正極性の直流電圧発生手段の出力端部に直列に接続された負極性の直流電圧発生手段と、
前記コンデンサを充電した後に、前記負極性の直流電圧発生手段の出力を立ち上げるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（２）電子写真方式の画像形成装置において、
出力端間にコンデンサを有する負極性の直流電圧発生手段と、
前記負極性の直流電圧発生手段の出力端部に直列に接続された正極性の直流電圧発生手段と、
前記コンデンサを充電した後に、前記正極性の直流電圧発生手段の出力を立ち上げるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
（３）前記（１）または（２）記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記コンデンサの充電電圧を、該コンデンサを有していない方の直流電圧発生手段の出力制御値に応じて設定することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記正極性の直流電圧発生手段の出力と負極性の直流電圧発生手段の出力の和の出力を転写装置に印加することを特徴とする画像形成装置。
【００２０】
（５）出力端間にコンデンサを有する正極性の直流電圧発生手段に直列に、出力端間にコンデンサを有する負極性の直流電圧発生手段を接続した高圧発生装置におけるオーバーシュート阻止方法であって、
一方のコンデンサを予め充電した状態で、他方の直流電圧発生手段を立ち上げることを特徴とするオーバーシュート阻止方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を画像形成装置の実施例により詳しく説明する。なお、本発明は、装置の形に限らず、実施例の説明に裏付けられて方法の形で実施することもできる。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
実施例１である“画像形成装置”のハードウエア構成は、図４に示す従来の接触式の転写装置を用いた画像形成装置と同様なので、図４を援用して本実施例の構成を説明する。図４において、１０６は感光ドラム、１２０は帯電ローラ、１１２はスキャナー装置、１０４は現像スリーブ、１０３はトナー容器、１０５は転写ローラ、１０８はクリーニングブレード、１０７は廃トナー容器、１１０は定着器である。
【００２３】
次に動作について説明する。前記感光ドラム１０６は矢印の方向に回転し、帯電ローラ１２０によって一様に帯電される。スキャナー装置１１２より出たレーザ光は感光ドラム１０６へ照射され、感光ドラム１０６上に静電潜像が形成される。トナー容器１０２にはトナーが充填されており、現像スリーブ１０４の回転に伴い、適量のトナーが適度の帯電を受けた後、感光ドラム１０６上に供給されている。現像スリーブ１０４上のトナーは感光ドラム１０６の静電潜像に付着し、潜像が現像されトナー像として可視化される。前記感光ドラム１０６のトナー像形成とタイミングをとって、給紙カセット１１８に積載された記録紙が１枚ずつ給紙され、トナーと逆極性の正極のバイアスを転写ローラ１０５に不図示の高圧電源から印加することにより、可視化された感光ドラム１０６上のトナー像は記録材上に転写される。転写されずに感光ドラム１０６上に残った転写残トナーはクリーニングブレード１０８により廃トナー容器１０７に収納され、表面をクリーニングされた感光ドラム１０６は繰り返し次の画像形成プロセスに入る。
【００２４】
またトナー像を乗せた記録紙は定着器１１０によって加熱，加圧を受け、トナー像が記録紙上に永久定着される。
【００２５】
次に本実施例における転写装置について詳細に説明する。転写ローラ１０５は、金属芯金の外周部にＥＰＤＭやＮＢＲなどにカーボンブラック，金属粉などのフィラーを分散させた単泡スポンジゴムや、イオン導電性を持つ発泡ウレタンゴムなどの中抵抗弾性部材をチューブ状に形成している。この転写ローラ１０５は感光ドラム１０６に当接して当接ニップ部を形成し、このニップ部を記録紙が通過する。
【００２６】
転写時には転写高圧電源により転写ローラ１０５芯金にトナー極性と逆極性の正バイアスを印加し、中抵抗弾性部材と感光ドラム１０５の間に形成される電場により感光ドラム上のトナー像を、両者間に介在する記録紙上に引き付け、転写する。一方、転写ローラ１０５上のトナーをクリーニングを行うクリーニングモードにおいては、転写高圧電源により転写ローラ１０５の芯金にトナー極性と同極性の負バイアスを印加し、転写ローラ１０５上のトナーを感光ドラム１０６に転移させる。
【００２７】
なお、正負両極のバイアスを印加する転写高圧電源の回路構成は、従来例で示した図５と同じである。
【００２８】
図１に本実施例の画像形成装置の動作シーケンスを示す。
【００２９】
プリント開始と同時に不図示の感光ドラムモータの駆動により、感光ドラム１０６が回転を始める。続いて、所定タイミングで帯電バイアス出力，レーザ露光，現像バイアス出力が行われる。
【００３０】
転写バイアスは、感光ドラムモータ駆動開始後のタイミング：Ｔ１で、正バイアス回路を駆動し、正バイアス回路の出力電圧：Ｖｐの電圧をＶｔ′に制御し、転写出力端子２１０のレベルを紙間バイアス：Ｖｔとする。ここで、転写出力端子２１０のレベルＶｔは、正バイアス回路の出力端の電圧：Ｖｔ′に対して、抵抗２０９，転写ローラのインピーダンスで分圧された値となる。
【００３１】
その後、記録紙が転写ローラ１０５と感光ドラム１０６で形成されるニップ部に到達する直前のタイミング：Ｔ２で、正バイアス回路出力を切り替え、転写出力端２１０のレベルをプリントバイアス：Ｖｐｒまで上昇させ、記録紙へのトナーの転写を行う。続いて、記録紙の後端部が前記ニップ部を通過直後のタイミング：Ｔ３で、正バイアス出力を再び低下させて、転写出力端子２１０の電圧レベルを紙間バイアス：Ｖｔに切り替える。記録紙１枚目のプリントはこれで終了する。続いて、２枚目以降のプリントを行う場合は、１枚目と同様のシーケンスを繰り返し、１枚目のプリントで終了する場合は、後回転処理に移る。
【００３２】
後回転処理では、所定タイミングでレーザを連続点灯してレーザ露光を行う。転写バイアスは、後回転処理に入ると同時のタイミング：Ｔ４で、正バイアス回路の出力：Ｖｐ（すなわち抵抗Ｒｂｓ：２０６の両端の電圧）を弱バイアス：Ｖｂ′に切り替える。この状態で、転写出力端子２２０には弱バイアス：Ｖｂが出力されている。更に、タイミングＴ５で、負バイアス回路の駆動により負バイアス回路の出力端２１０の出力レベルをクリーニングバイアス：Ｖｃｌ′に制御する。
【００３３】
タイミングＴ５において、正バイアス回路は、弱バイアス：Ｖｂ′の出力を持続させる。
【００３４】
その後、レーザ露光，クリーニングバイアスを停止して一連のプリント動作を終了する（タイミング：Ｔ６）。
【００３５】
ここで正バイアス回路の出力である弱バイアス：Ｖｂについて説明する。弱バイアス：Ｖｂ′は負極バイアスの駆動時に発生するオーバーシュートを阻止するためのものであり、そのレベルは下記のように設定する。
【００３６】
Ｖｂ′＝Ｖｃｌ′×Ｒ_２０６／（Ｒ_２０６＋Ｒ_２５０）・・・・・・・・・（式１）
前記式で表せるＶｂ′のレベルは、負バイアス回路が出力：Ｖｃｌ′を出力したときに、抵抗２０６と抵抗２５０の分圧によって、正バイアス回路の出力端に発生する電圧と同じ値である。
【００３７】
すなわち、負バイアス回路の駆動開始時には、正バイアス回路の出力端は、予め弱バイアスＶｂ′に制御されており、コンデンサ２０５にも、弱バイアスＶｂ′となる電荷が充電されている。
【００３８】
この状態で負バイアスの駆動が行われると、コンデンサ２０５に予め充電された電荷によって、コンデンサ２０５にラッシュ電流が流れることなく、負バイアス回路の出力は立ち上がる。よって、負バイアス回路の立ち上がり時に発生する出力電圧のオーバーシュートを阻止することができる。
【００３９】
また、弱バイアスＶｂ′のレベルは、負バイアス回路がクリーニングバイアスＣｌ′出力時に正バイアス回路に発生する電圧と同レベルであるため、転写出力端２１０の電圧レベルは、弱バイアスＶｂ′の影響を受けない。
【００４０】
以上説明したように、本実施例における画像形成装置では、転写バイアス回路の構成を接地点に対して設けられた負バイアス生成回路と、前記負バイアス生成回路の出力部に直列に接続された正バイアス生成回路とし、負バイアス生成回路の出力立ち上げ時に、正バイアス出力回路を弱バイアスで出力することで、負バイアス生成回路の出力立ち上げ時のオーバーシュート発生を阻止し、オーバーシュートによる画像不良の発生を防止することができる。
【００４１】
（実施例２）
実施例２である“画像形成装置”について説明する。
【００４２】
実施例１では、接地点に対して設けられた負バイアス生成回路と、前記負バイアス生成回路の出力部に直列に接続された正バイアス生成回路で構成された高圧発生回路において、負バイアス生成回路の出力立ち上げ時に、正バイアス出力回路を弱バイアスで出力することで、負バイアス生成回路の出力立ち上げ時のオーバーシュート発生を阻止した。
【００４３】
本実施例における転写高圧回路の基本構成は実施例１のものと同じであり、正バイアス生成回路の出力立ち上げ時に、負バイアス出力回路を弱バイアスで出力し、正バイアス生成回路の出力立ち上げ時のオーバーシュート発生を阻止することを特徴とする。
【００４４】
図２は本実施例における転写高圧回路の回路図である。基本構成は実施例１の回路(図５)と同じであり、正バイアス回路の構成が異なる。４０２は正バイアスを生成するトランスであり、クロックＣＬＫ１によって駆動されるトランジスタ４１８で駆動される。トランス４０２の２次側には、ダイオード４１０，コンデンサ４０５，抵抗４０６で構成された整流回路が設けられており、直流バイアスが抵抗４０６間に出力される。出力電圧は抵抗４１１，４１２，４１３によって分圧されオペアンプ４５２の負入力端子に入力される。一方、オペアンプ４５１の正入力端子にはＣＰＵ４０１のＤ／Ａポートから出力されるアナログ信号：ＰＣＮＴが入力されている。オペアンプ４５１の出力はトランジスタ４１５に接続されており、トランス４０２への電圧を制限する。このような構成とすることで、ＣＰＵ４０１の信号ＰＣＮＴによって、転写出力端子４１０の電圧を制御することができる。
【００４５】
図３に本実施例の画像形成装置の動作シーケンスを示す。各出力のシーケンスは実施例１と同じであり、正バイアス回路および負バイアス回路の制御方法のみが異なる。前回転領域において、タイミングＴ１１で負バイアス出力を出力する。このときの設定レベルＶｊ１は、タイミングＴ１で出力する正バイアスの紙間バイアスＶｔに応じて、下記のように設定する。
【００４６】
Ｖｊ１＝Ｖｔ×Ｒｂ１／（Ｒｔ＋Ｒｂ１）・・・・・・・・・・・（式２）
ここでＲｔは転写出力４１０に接続された転写ローラ等の抵抗値である。
【００４７】
次にタイミングＴ１で正バイアス回路の駆動により紙間バイアスＶｔが出力される。紙間バイアスの立ち上げ時には、負バイアス回路のコンデンサ４０８には、前述のバイアスＶｊ１の印加によって、電荷が充電されていることから、コンデンサ４０８によるオーバーシュートの発生を阻止できる。
【００４８】
次に、タイミングＴ１２で、負バイアスし回路の出力をＶｊ２に切り替える。このときの設定レベルＶｊ２は、タイミングＴ２で出力する正バイアスのプリントバイアスＶｐｒに応じて、下記のように設定する。
【００４９】
Ｖｊ２＝Ｖｐｒ×Ｒｂ１／（Ｒｔ＋Ｒｂ１）・・・・・・・・・・（式３）
負バイアス回路の出力レベル切り替えにより、Ｃ部の電位は変化するが、正バイアス回路はＤ部の電圧が所定の値となるように制御される回路構成であることから、出力端子４１０の電位は変化しない。
【００５０】
次にタイミングＴ２で、正バイアス回路の出力レベルを紙間バイアスＶｔからプリントバイアスＶｐｒに切り替える。出力バイアス切り替え時においては、負バイアス回路のコンデンサ４０８には、前述のバイアスＶｊ２の印加によって、電荷が充電されていることから、コンデンサ４０８によるオーバーシュートの発生を防止できる。
【００５１】
続いて、タイミング１３では、再び負バイアス回路出力をＶｊ１に切り替え、更にタイミングＴ１４で出力をオフし、後回転に移行する。後回転シーケンスでは、タイミング１５で負バイアス回路をクリーニングバイアス：Ｃｌに制御する。このとき、正バイアス回路は停止する。クリーニングバイアスを所定時間印加した後、タイミングＴ１６で負バイアス回路を停止して、一連の処理を終わる。
【００５２】
以上説明したように、本実施例における画像形成装置では、転写バイアス回路の構成を、接地点に対して設けられた負バイアス生成回路と、前記負バイアス生成回路の出力部に直列に接続された正バイアス生成回路とし、正バイアス生成回路の出力立ち上げ時に、負バイアス出力回路を弱バイアスで出力することで、正バイアス生成回路の出力立ち上げ時のオーバーシュート発生を阻止することができる。
【００５３】
予め充電状態としたことで、正バイアス回路の立ち上げ時に平滑コンデンサを通過するラッシュ電流がなくなり、立ち上げ時に発生するオーバーシュートを阻止し、オーバーシュートによる画像不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の動作シーケンス図
【図２】実施例２における転写高圧回路の回路図
【図３】実施例２の動作シーケンス図
【図４】接触式転写ローラを用いる画像形成装置の構成を示す断面図
【図５】転写高圧回路の回路図
【符号の説明】
１０１ プリンタ本体
１０５ 転写ローラ
２０１ ＣＰＵ

Claims (1)

1. 電子写真方式の画像形成装置において、
   出力端間にコンデンサを有する正極性の直流電圧発生手段と、
   前記正極性の直流電圧発生手段の出力端部に直列に接続された負極性の直流電圧発生手段と、
   前記コンデンサを充電した後に、前記負極性の直流電圧発生手段の出力を立ち上げるように制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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