JP2006163442A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーによる転写ローラ汚れを防いで裏汚れ等のない良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 連続印字する際の紙間において、現像電圧として印加される交流電圧の周波数を印字時よりも紙間の方が大きくなるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真技術を利用したページプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置要部の構成を図１２に示す。

図１２において、１００は像担持体である感光ドラム、２００は帯電電圧発生回路であり、これは感光ドラム１００上に電子写真プロセスに必要な均一な電荷を載せるためのものである。

又、３００はレーザ発生装置であり、これは感光ドラム１００上に画像データに応じてレーザ光を照射して静電潜像を形成するためのものである。４００は現像スリーブであり、この現像スリーブ４００は感光ドラム１００に対向配置されており、感光ドラム１００上の静電潜像を現像するために必要なトナーを担持するものである。５００は現像電圧発生回路であり、これは感光ドラム１００上の静電潜像を現像するために必要な現像電圧を発生するためのものである。

而して、現像スリーブ４００内に嵌め込まれたマグネット４０２の磁力によってトナー中の鉄成分が引き付けられ、現像スリーブ４００上へトナーが引き付けられる。そして、現像スリーブ４００に引き付けられたトナーはブレード４０１によって均一に載せられて運ばれる。

現像スリーブ４００に電圧を印加すると、該現像スリーブ４００と感光ドラム１００上に電界が発生し、この磁力より強くなったときにトナーは感光ドラム１００へ向かって飛ぶ。そして、感光ドラム１００上のトナーには転写ローラ８００上に記録紙７００が来るタイミングで正電圧８０１が印加され、トナーが記録紙７００上に転写される。

尚、印字終了時には、転写ローラ８００や感光ドラム１００上に転写されないで残ったトナーは、転写ローラ８００にクリーニングバイアス電圧８０２を印加することによって感光ドラム１００の面上に戻され、不図示のクリーニングブレードで回収される。

連続印字の場合、記録紙７００の１枚目と２枚目の紙間は構造的な各種バラツキのために最低限必要な距離であり、スループットを同じにするためには紙間を短縮する方が搬送速度を遅くすることができ、搬送に要するコスト等を下げることができる。

図１３は前記現像電圧発生回路５００の構成図であり、同図においてＤＶＡＣＣは通常１．５ｋ〜２．５ＫＨｚ程度の方形波であり、エンジンのプロセススピード等により決定されるが、従来はエンジンコントローラ６００からの出力ＤＶＡＣＣは周波数１．８ｋＨｚ、デューティ４０％、ピーク間電圧Ｖｐ−ｐ ５Ｖの方形波である。

又、５０１はパワーオペアンプであり、これはエンジンコントローラ６００からの信号ＤＶＡＣＣを増幅してトランス５０２に入力するものであって、これには不図示の多出力電源より電源２４Ｖが供給される。このとき、ＤＶＡＣＣはパワーオペアンプ５０１によりピーク間電圧Ｖｐ−ｐ のみ２０Ｖ程度に増幅される。

尚、多出力電源は同時にエンジンコントローラ６００等に必要な電源５Ｖも供給する。又、トランス５０２に入力された電圧はトランス５０２により捲き線に応じた電圧に変えられる。

ところで、従来の画像形成装置ではピーク間電圧Ｖｐ−ｐ を約１．３ｋＶとしていた。ダイオード５０３とコンデンサ５０４はこの電圧を整流する回路であり、前記エンジンコントローラ６００は画像形成装置の制御するとともに、現像のデューティ変更のためのＰＷＭ出力として信号ＤＶＡＣＣを発生させる。そして、従来の画像形成装置では、濃度調整の際にこのデューティを変えていた。例えば、濃度が最も濃い状態（Ｆ１）ではデューティを５０％に、濃度が最も淡い状態（Ｆ９）ではデューティを３０％に設定していた。

しかしながら、濃度を変えていくとレーザを照射していない背景部にもトナーが載ってしまうことがある。そして、一部が紙間時に転写の正電圧によって転写ローラ８００に付着てしまう。これが多くなると、
１．記録紙裏にトナー汚れが着いてしまう。
２．コバ（記録紙の端）にトナー汚れが着いてしまう。
３．トナー中の研磨材によって転写ローラ８００が削れてその径が変わってしまう。
という問題が発生する。

上記問題に対する対策としては、例えば紙間で転写ローラ８００にクリーニング電圧（ドラム電位より低い電圧約−１０００Ｖ）を与えて感光ドラム１００上へトナーを戻す方法がある。

しかしながら、連続プリント時にクリーニングを入れるシーケンスを採用するには高価な高圧リレーを用いるか、正電圧を停止した後にクリーニング電圧を立ち上げる必要がある。特に、後者の場合には、連続プリント時は正電圧（約３０００Ｖ）の立ち下げ、クリーニング電圧の立ち上げ、クリーニング電圧の立ち下げ、正電圧の立ち上げ等の作業を繰り返さなければならず、電位差が非常に大きいためにその作業に１秒程度の時間を要する。そのため、紙間で転写ローラ８００にクリーニング電圧を入れるためには、紙間を広げるか搬送速度を落とさなければならず、スループットを満足させることが非常に困難になる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、スループットを落とすことなく紙間時におけるトナーによる転写ローラ汚れを防いで裏汚れ等のない良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体と、像担持体上に電荷を載せるための帯電電圧を発生させる帯電電圧発生回路と、像担持体上の潜像を現像するための現像電圧を発生させる現像電圧発生回路と、前記帯電電圧発生回路及び現像電圧発生回路を制御するエンジンコントローラとを有する画像記録装置において、前記現像電圧は交流電圧に直流電圧を重畳した電圧であり、連続印字する際の紙間において、前記交流電圧の周波数を前記印字時よりも前記紙間の方が大きくなるようにすることを特徴とする画像形成装置。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、連続する紙間において現像電圧のデューティ、周波数又は直流バイアス電圧或は帯電電圧の直流電圧を変え、又は現像電圧を停止して直流バイアス電圧のみを停止し或は紙種又は紙サイズによって紙の搬送速度及び紙間距離を変更する系において検知手段が特定紙種又は特定サイズ紙を検知したときに、連続する紙間において転写ローラにクリーニングバイアス電圧を印加するようにしたため、スループットを落とすことなく紙間時におけるトナーによる転写ローラ汚れを防ぐことができ、裏汚れ等のない良好な画像を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜参考例１＞
図１は２枚連続プリント時のタイミングチャートである。尚、本実施の形態に係る画像形成装置の基本構成は図１２に示した従来の画像形成装置のそれと同じである。

図１に示すように、エンジンコントローラが不図示のホストよりプリント命令を受けると、先ず、感光ドラムを回転駆動して帯電をＯＮにする。次に、その帯電によって負電荷が載った位置がレーザ照射位置に来るタイミングでレーザをＯＮし、レーザがＯＮした位置で現像をＯＮする。そして、現像によって載ったトナーが転写位置に来たときに記録紙が転写位置に来るように記録紙を先行して給紙する。尚、図に示す印加タイミングの遅れは紙間距離と感光ドラムの回転速度に起因しているものである。

図２は本実施の形態に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の現像電圧波形を比較して示す図である。

従来、印字中のデューティは例えば４０％（ＶＲＭＳ：−５２０Ｖ）となっている。従来は印字中も紙間時も同様なデューティとなっていた。

本実施の形態では紙間のみデューティを例えば３０％（ＶＲＭＳ：−３９０Ｖ）に変えるようにしている。尚、デューティコントロールはエンジンコントローラ内のＰＷＭ出力で濃度調整の際と同様にして切り替えられる。

而して、デューティを変えることによって転写ローラの汚れを抑制することができる。又、立ち上げに要する時間は、電位差が１３０Ｖ程度と非常に小さいため、０．１秒程度と従来の１／１０程度となっており、スループットを落とさないで転写ローラ汚れを防ぐことができ、裏汚れ等のない良好な画像を得ることができる。

尚、デューティは３０％としないで、更にデューティを変える（下げる）ことによって、より転写ローラ汚れに対して高い効果を得ることができる。又、濃度調整をエンジンコントローラからの周波数変調（ＯＮ固定でＯＦＦ期間を延ばす）で行っている現像電圧発生回路でも同様の効果を得ることができる。

＜参考例２＞
次に、本発明の実施の形態２を図３及び図４に基づいて説明する。

図３は本実施の形態に係る画像形成装置の現像電圧発生回路の構成図、図４は本実施の形態に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の現像電圧波形を比較して示す図である。尚、図３においては図１３において示したと同一要素には同一符号を付している。

本実施の形態の実施の形態１と異なる点は、濃度調整をパルス幅で変調しないでパルスを５０％に固定し、濃度の調整をＤＣバイアスを重畳して行うことによって現像電圧発生回路での汚れ対策を実施していることである。

ＤＣバイアスは図３に示すオペアンプ５０６及びトランジスタ５０７によって定電圧制御される。尚、定電圧値はエンジンコントローラ６００からのＤ／Ａ出力ポートよりＤＶＤＣＣ主力が出た値と比例して変動される。このＤＶＤＣＣポートは通常時は濃度調整用に使用されており、Ｆ５では中心値−５２０Ｖ、Ｆ１では−６５０Ｖ、Ｆ９では−３９０Ｖに設定されている。

そして、本実施の形態では、紙間でＤＣバイアスを変動させるようにしている。図４にこのときの現像電圧波形を示すが、具体的には紙間では中心値が−３９０Ｖになるように制御される。

而して、中心電圧を変えることによって転写ローラの汚れは実施の形態１と同様に改善することができた。

又、立ち上げに要する時間は、電位差が１３０Ｖ程度と非常に小さいため、０．１秒程度と従来の１／１０程度となっており、スループットを落とさないで転写ローラ汚れを防ぐことができる。尚、中心電圧を−３９０Ｖとしないで、更に中心値を変える（上げる）ことによって転写ローラ汚れに対してより高い効果を得ることができる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図５及び図６に基づいて説明する。

図５は本実施の形態に係る画像形成装置の現像電圧発生回路の構成図、図６は本実施の形態に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の現像電圧波形を比較して示す図である。尚、図５においては図１３において示したと同一要素には同一符号を付している。

本実施の形態の実施の形態１，２と異なる点は、エンジンコントローラ６００は現像交流電圧を少なくとも２つの周波数に変調することができることである。

現像周波数を一定周波数以上に上げていくとトナーは電圧追従できなくなり、現像スリーブから感光ドラム上に飛ばなくなってくる。

而して、本実施の形態では、通常の現像動作を行う周波数の他に電圧追従できなくなる周波数をエンジンコントローラ６００から制御可能となっている。２つの周波数は、エンジンコントローラ６００内の２つの分周器（１），（２）によってそれぞれ所定の値に設定される。尚、本実施の形態では、分周器（１）は周波数を１８００Ｈｚに、分周器（２）は２４００Ｈｚにそれぞれ設定する。

そして、エンジンコントローラ６００は紙間のタイミングを通常印字時の１８００Ｈｚから２４００Ｈｚに変える。これにより感光ドラム上のトナーが少なくなり、転写ローラ汚れを防ぐことができる。

又、周波数変調に要する時間は非常に短いため、スループットを落とさないで転写ローラ汚れを対策することができる。

＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４を図７及び図８に基づいて説明する。

図７は本実施の形態に係る画像形成装置の帯電電圧発生回路の構成図、図８は本実施の形態に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の帯電電圧波形を比較して示す図である。尚、図７においては図１３において示したと同一要素には同一符号を付している。

本実施の形態の実施の形態３と異なる点は、転写ローラ汚れを帯電の中心電圧を変えることで実現するところである。

本実施の形態では、帯電の発振用周波数はエンジンコントローラ６００によって周波数４７０Ｈｚパルスを５０％に固定しており、パワーオペアンプ５０１及び抵抗コンデンサでＡＣ波形としてトランス５０２に入力する。そして、トランス５０２に入力された電圧はトランス５０２により捲き線に応じた電圧に変えられる。尚、本実施の形態ではピーク間電圧Ｖｐ−ｐを約２ｋＶとしている。

ダイオード５０３、コンデンサ５０４は電圧を整流する回路である。ＤＣバイアスはオペアンプ５０６及びトランジスタ５０７によって定電圧制御される。尚、定電圧値はエンジンコントローラ６００からのＤ／Ａ出力ポートよりＤＶＤＣＣ出力が出た値に比例して変動される。このＤＶＤＣＣポートは通常時は濃度調整用に使用されており、Ｆ５では中心値−６００Ｖ、Ｆ１では−６５０Ｖ、Ｆ９では−５５０Ｖに設定されている。

実施の形態では、紙間でＤＣバイアスを変動させるようにしている。具体的には電圧を−６５０Ｖにする。図７にこのときの帯電電圧波形を示す。感光ドラム電位ＶＤを上げることによってトナーが感光ドラム面上に飛びにくくなり、転写ローラ汚れを防ぐことができる。

又、立ち上げに要する時間は、電位差が５０Ｖ程度と非常に小さいため、スループットを落とさないで転写ローラ汚れを対策することができる。

尚、中心電圧を−６５０Ｖとしないで、更に中心値を変える（下げる）ことによって転写ローラ汚れに対してより高い効果を得ることができる。又、本実施の形態を実施の形態３と組み合わせることによって、より一層高い効果を得ることができる。

＜参考例５＞
次に、本発明の実施の形態５を図９に基づいて説明する。

図９は２枚連続プリント時のタイミングチャートである。尚、本実施の形態に係る画像形成装置は実施の形態４と同様の帯電電圧発生回路を備えている。

図９に示すように、紙間時に現像をＯＦＦし、且つ、帯電ＤＣをＯＦＦし、帯電ＡＣのみをＯＮしている。

紙間時に現像電圧をＯＦＦするだけでは、帯電電位でトナー中に僅かに含まれている反転トナー（通常のトナーと極性が逆のもの）が感光ドラム面上に引き寄せられてしまう。これを対策するためには帯電もＯＦＦする必要がある。

しかしながら、帯電をＯＦＦし、転写をＯＮにしていると、感光ドラム電位が正になってしまい、再び感光ドラム電位が戻るまでに可成りの時間（１秒以上）を要してしまう。

そこで、本実施の形態では、感光ドラムに帯電ＤＣをＯＦＦにして帯電ＡＣ電圧のみを印加するようにしている。この対策を施すと殆ど転写ローラ汚れはなくなる。又、現像電圧の立ち下げに要する時間は２００ｍｓ程度であり、スループットを落とさないで転写ローラ汚れを防ぐことができる。

＜参考例６＞
次に、本発明の実施の形態６を図１０及び図１１に基づいて説明する。

図１０は２枚連続プリント時のタイミングチャート、図１１は帯電電圧発生回路の構成図である。

プリンタでは通常はスループットを上げるために紙間を一定にして制御しているが、厚紙時等では紙間を空けて定着性を上げる制御を行っている。逆に小サイズ紙等では、定着器の紙の通らない端部が異常昇温してしまうために搬送速度を落として制御している。

本実施の形態では、帯電ＤＣは変動させないで、ツェナー電圧５１０で一定電圧に固定している。本実施の形態で通常の紙を流したときのタイミングを図１０（ａ）に示す。

本実施の形態の実施の形態５と異なる点は、紙間で帯電ＤＣをＯＦＦにするのではなく、レーザを強制露光することである。紙間でレーザ露光することにより、転写ローラ汚れだけでなく、回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。

しかしながら、ラフ紙、小サイズ紙等では紙間が非常に長いため、紙間で強制点灯を続けているとレーザの寿命が短くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、紙間が空いていて十分に転写クリーニングを掛ける時間があるときのみクリーニングを掛けるようにしている。

図１０（ｂ）は小サイズ紙のプリント時におけるタイミングを示す。

本実施の形態では、エンジンコントローラ６００が小サイズ紙のコマンドを紙サイズセンサ若しくはホストコンピュータより受け取ってタイミングを変えるようにしている。これにより、クリーニングバイアス電圧を転写ローラに印加することによってスループットを落とさないで転写ローラの汚れを防ぐことができる。

尚、本実施の形態では紙間で露光を入れる系について説明したが、実施の形態５と同様に紙間で帯電ＤＣをＯＦＦする系についても同様の効果を得ることができる。

参考例１に係る画像形成装置における２枚連続プリント時のタイミングチャートである。 参考例１に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の現像電圧波形を比較して示す図である。 参考例２に係る画像形成装置の現像電圧発生回路の構成図である。 参考例２に係る画像形成装置の画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の現像電圧波形を比較して示す図である。 本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の現像電圧発生回路の構成図である。 本発明の実施の形態３に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の現像電圧波形を比較して示す図である。 本発明の実施の形態４に係る画像形成装置の帯電電圧発生回路の構成図である。 本発明の実施の形態４に係る画像形成装置と従来の画像形成装置における連続印字中の帯電電圧波形を比較して示す図である。 参考例５に係る画像形成装置における２枚連続プリント時のタイミングチャートである。 参考例６に係る画像形成装置の２枚連続プリント時のタイミングチャートである。 参考例６に係る画像形成装置の帯電電圧発生回路の構成図である。 従来の画像形成装置要部の構成図である。 従来の画像形成装置の現像電圧発生回路の構成図である。

符号の説明

１００ 感光ドラム（像担持体）
２００ 帯電電圧発生回路
３００ レーザ発生回路（画像露光手段）
４００ 現像スリーブ
５００ 現像電圧発生回路
５０１ パワーオペアンプ
５０２ トランス
５０３ ダイオード
５０４ コンデンサ
５０６ トランジスタ
６００ エンジンコントローラ
７００ 記録紙
８００ 転写ローラ

Claims (2)

1. 像担持体と、像担持体上に電荷を載せるための帯電電圧を発生させる帯電電圧発生回路と、像担持体上の潜像を現像するための現像電圧を発生させる現像電圧発生回路と、前記帯電電圧発生回路及び現像電圧発生回路を制御するエンジンコントローラとを有する画像記録装置において、
   前記現像電圧は交流電圧に直流電圧を重畳した電圧であり、
   連続印字する際の紙間において、前記交流電圧の周波数を前記印字時よりも前記紙間の方が大きくなるようにすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電電圧の直流電圧を変えて、前記像担持体の電位と前記現像電圧の平均電位との電位差を前記印字中よりも前記紙間の方を大きくすることを特徴とする画像形成装置。

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