JP2007101948A

JP2007101948A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007101948A
Application number: JP2005292562A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Suzuki; 雅博鈴木; Masuaki Saito; 益朗斎藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】簡易な方法で圧電トランス式高圧電源装置の出力不良を防止し、常に安定した画像形成を可能とする画像形成装置の提供。
【解決手段】圧電トランス式高圧電源装置からの出力電圧が印加される電圧印加部材と、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧を電圧印加部材に印加するタイミングを制御する印加タイミング制御手段とを有し、前記電圧印加部材が対象物に対し当接状態と離間状態とに切替可能な画像形成装置において、電圧印加部材の当接状態もしくは離間状態への切替動作完了以降に電圧印加部材に出力電圧を印加する場合、当接状態もしくは離間状態への切替動作完了以降において、圧電トランス式高圧電源装置は電圧を出力していない状態を経てから電圧印加部材に電圧を印加するように、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧の印加タイミングを制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用い、圧電トランス式高圧電源装置を画像形成用に使用した画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセス方式の画像形成装置において、転写部などの画像形成に係わる直流バイアス高電圧電源として、高圧電源装置の小型化・軽量化ひいては画像形成装置自体の小型化・軽量化が求められている。そして、これを行うため、巻線式の電磁トランスに変わり、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いて高電圧を発生させることが検討されている。すなわち、セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成する事が可能となる。しかも、一次側および二次側間の結合に関係なく一次側と二次側の電極間の距離を離す事が可能となるので特別に絶縁の為にモールド加工する必要がないため、高圧発生装置を小型・軽量にできるという優れた特性が得られている。

圧電トランス式高圧電源の回路構成例について、図５を用いて説明する。ここに示す回路は、転写部に使用される高圧電源の一例であり、１０１は高圧電源の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。圧電トランス１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ（不図示）に供給される。出力電圧検出手段として、出力電圧は抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される。ここで抵抗１０５、１０６、１０７とコンデンサ１１５を図５に示すような構成とすることにより、フィルタ回路として機能しており、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる回路時定数により出力電圧検出信号Ｖｓｎｓがオペアンプ１０９に入力される。他方、出力電圧設定手段として、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には抵抗１１４を介してＤＣコントローラ２０１からアナログ信号である高圧電源の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが入力される。ここでオペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図５に示すような構成とすることにより、積分回路として機能しており、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる積分時定数により出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプ１０９に入力される。また、オペアンプ１０９の出力端は電圧制御発振器１１０に接続され、その出力端がインダクタ１１２に接続されたトランジスタ１１１を駆動することで、圧電トランスの一次側に電源を供給する。

また、圧電トランスの出力電圧−駆動周波数の特性は一般的に図６に示すような共振周波数ｆ_０において出力電圧が最大となるような裾広がりな形状をしており、この特性を利用して周波数による出力電圧の制御が可能である。出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔにより出力電圧の増減を行う場合、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較を行う。その結果の電圧値が電圧制御発振器１１０に入力され、周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）され、その周波数を用いて圧電トランスが駆動される。圧電トランスの出力電圧を増加させる場合は駆動周波数を高い方から低い方へ、出力電圧を減少させる場合は駆動周波数を低い方から高い方へ変化させることで出力電圧の制御が可能となる。
特開平１１−２０６１１３号公報

しかしながら従来の技術では、圧電トランス式高圧電源からの電圧を印加する電圧印加部材の当接や離間を行った際に発生する電気的な負荷変動により、圧電トランス式高圧電源が制御不能状態に陥り、所望の高圧出力を出力できなくなる場合があった。電気的な負荷が変化した時の圧電トランスの出力電圧−駆動周波数特性を示す図９を用いて以下に説明する。

圧電トランスの出力電圧−駆動周波数特性は、電気的な負荷が増大すると、圧電トランスの先鋭度Ｑが低下し、また共振周波数も低下する性質を有しており、図中の曲線ａから曲線ｂに変わる。この時、電圧制御発振器１１０からの駆動周波数がｆ_１のままであると出力電圧がＥｄｃ低下するので、出力電圧を維持するために駆動周波数は低くなってｆ_２となる。ここで再び増大した電気的な負荷が急に元に戻った場合、圧電トランスの出力電圧−駆動周波数特性は再び曲線ｂから曲線ａに戻る。この時、一度低下した駆動周波数ｆ_２が曲線ａの共振周波数ｆ_０ａよりも下回ると、圧電トランスの出力電圧−駆動周波数特性の関係が反転してしまう。すると、曲線ｂから曲線ａに戻った際に低下した出力電圧を増やすために駆動周波数はｆ_２よりもさらに低下し、最終的に下限値に張り付いたままとなり、制御不能状態に陥ってしまう。このように急激な負荷変動を受けると、圧電トランス式高圧電源から所望の高圧出力を出せなくなってしまう場合があった。

先に述べた急激な負荷変動は、装置の使用環境や部材の抵抗等にもよるが、電気的にショートやオープンとなる電圧印加部材の当接や離間動作を行う際に発生しやすい。具体的な例としては、現像ローラや転写ローラの感光ドラムへの当接動作や離間動作が挙げられる。このような圧電トランス式高圧電源装置の出力不良の結果、所望のバイアスを印加できずに、画像不良が発生してしまう問題があった。

（本発明の目的）
本発明は上記課題を解決するものであり、簡易な方法で圧電トランス式高圧電源装置の出力不良を防止し、常に安定した画像形成を可能とす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、本発明に係わる第一の発明では、
圧電トランス、圧電トランス駆動周波数の発生手段、出力電圧設定手段、出力電圧検出手段、及び出力電圧検出手段からの信号ならびに出力電圧設定手段からの出力電圧設定信号により出力電圧を比較制御する出力制御手段を備え、前記出力電圧設定手段の設定値に従って圧電トランス駆動周波数を制御可能な圧電トランス式高圧電源装置と、圧電トランス式高圧電源装置からの出力電圧が印加される電圧印加部材と、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧を電圧印加部材に印加するタイミングを制御する印加タイミング制御手段とを有し、前記電圧印加部材が対象物に対し当接状態と離間状態とに切替可能な画像形成装置において、
電圧印加部材の当接状態もしくは離間状態への切替動作完了以降に電圧印加部材に出力電圧を印加する場合、当接状態もしくは離間状態への切替動作完了以降において、圧電トランス式高圧電源装置は電圧を出力していない状態を経てから電圧印加部材に電圧を印加するように、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧の印加タイミングを制御することを特徴とするものである。

また、画像形成装置は、担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、静電潜像にトナー像を形成する現像手段、トナー像を転写材に転写する転写手段、トナー像を転写された被転写部材にトナーを加熱定着させる定着手段を備え、前記圧電トランス式高圧電源装置は、前記潜像形成手段、現像手段、転写手段の少なくとも一つに対し高圧電圧を印加することができる。

また、転写材を静電吸着搬送させるベルト搬送手段を有し、転写材をベルト搬送手段へ静電吸着させるために転写材を帯電させる吸着手段を有する画像形成装置において、前記圧電トランス式高圧電源装置を吸着手段に対し高圧電圧を印可することができる。

本発明に係わる第二の発明では、電圧印加部材の当接状態から離間状態へ、もしくはその逆への遷移中において、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧を電圧印加部材に印加しないことを特徴とする。

本出願に係る第一の発明によれば、圧電トランス式高圧電源装置の出力不良による画像不良を簡易な方法で防止することができる。よって、常に安定した画像形成を可能とする圧電トランス式高圧電源装置を用いた画像形成装置の提供が可能となる。

本出願に係わる第二の発明によれば、圧電トランス式高圧電源装置の出力不良そのものを簡易な方法で防止することができる。よって、圧電トランス式高圧電源装置からの高圧出力の安定性をさらに高めることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

以下、本発明に係わる第一の発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図３は本実施例の画像形成装置の一例で有るカラーレーザプリンタの横断面模式図である。レーザプリンタ４０１は転写材としての記録紙Ｐを収納するデッキ４０２を有し、デッキ４０２内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ４０３、デッキ４０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ４０４を有する。そして、前記ピックアップローラ４０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ４０５、前記デッキ給紙ローラ４０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ４０６が設けられている。そして、デッキ給紙ローラ４０５の下流には記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対４０７、前記レジストローラ対への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ４０８が配設されている。

またレジストローラ対４０７の下流には静電吸着搬送転写ベルト（以下ＥＴＢと記す）４０９が配設されている。前記ＥＴＢ４０９上には、記録紙ＰをＥＴＢ４０９上に静電吸着させるための吸着手段として吸着ローラ５００が配設されている。前記ＥＴＢ４０９上には後述する４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ、４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｂとスキャナユニット４２０Ｙ、４２０Ｍ、４２０Ｃ、４２０Ｂからなる画像形成部を有する。この画像形成部によって形成された画像が転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂによって順次重ね合わされることによりカラー画像が形成され記録紙Ｐ上に転写搬送される。ここで転写ローラ４３０は、後述の圧電トランス式高圧電源装置から電圧を印加される電圧印加部材として機能する。また、各転写ローラ４３０は、ＥＴＢ４０９を介してそれぞれの色のプロセスカートリッジ４１０に備わっている感光ドラム３０５に当接もしくは離間可能に配されている。

さらに下流には記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するための定着装置として、内部に加熱用のヒータ４３２を備えた定着部材である定着スリーブ４３３と加圧手段で有る加圧ローラ４３４との対、定着スリーブ４３３からの記録紙Ｐを搬送するための、定着排紙ローラ対４３５、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ４３６が配設されている。

また、前記各スキャナユニット４２０には、後述するビデオコントローラ４４０から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット４２１、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム３０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２とスキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４より構成されている。そして、前記各プロセスカートリッジ４１０には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５、帯電ローラ３０３と現像ローラ３０２、トナー格納容器４１１を具備しており、レーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。さらに、前記ビデオコントローラ４４０はパーソナルコンピュータ等の外部装置４４１から送出される画像データを受け取ると前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。

また、２０１はレーザプリンタ４０１の制御部であるＤＣコントローラである。ＤＣコントローラ２０１は、ＲＡＭ２０７ａ、ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ、Ｄ／Ａポート２０７ｅ、Ａ／Ｄポート２０７ｆを備えたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、及び不図示の各種入出力制御回路等で構成される。

さらに、２０２は高圧電源部であり、各プロセスカートリッジ４１０に対応した帯電高圧電源（不図示）、現像高圧電源（不図示）と、各転写ローラ４３０に対応した高圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。先のＤＣコントローラ２０１は、これらの各高圧電源からの電圧を印加するタイミングを制御する印加タイミング制御手段として機能する。

次に本実施例の圧電トランス式高圧電源の構成を図４のブロック図に基づいて説明する。なお、本発明に係わる高圧電源構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効であるため、ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行う。また、転写高圧電源は各転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂに対応し、４回路設けられているが、回路構成は各回路とも同じであるため、図４では１回路のみの説明を行う。

制御ユニットであるＤＣコントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７からＤ／Ａ端子２０７ｅを通し、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが出力され、高圧電源２０２上に設けられたオペアンプ等により構成される積分回路（比較回路）２０３に入力される。入力電圧は電圧制御発振器（ＶＣＯ回路）１１０を介して周波数に変換され、その周波数によりスイッチング回路２０４が駆動される。これにより、圧電トランス（圧電セラミックトランス）１０１は動作し、素子の周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。トランス出力は整流回路２０５により正電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔ２０８にて負荷である転写ローラ（不図示）に高電圧が供給される。一方、整流後の電圧はフィードバック回路（検出回路）２０６を介して比較回路２０３に帰還され出力電圧検出信号Ｖｓｎｓが出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと同電位になるように制御が行われる。

次に、図５を用いて実際の圧電トランス式高圧電源回路について説明する。出力電圧設定手段として、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には直列抵抗１１４とコンデンサ１１３を介してＤＣコントローラ２０１から高圧電源の設定信号Ｖｃｏｎｔが入力される。他方、出力電圧検出手段として、出力電圧は抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、コンデンサ１１５及び保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に出力電圧検出信号Ｖｓｎｓが入力される。オペアンプ１０９の出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続され、この電圧制御発振器１１０の出力端はトランジスタ１１１のベースに接続される。トランジスタ１１１のコレクタはインダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ）に接続されていると同時に、圧電トランス１０１の一次側電極の一方に接続される。圧電トランス１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である電圧印加部材としての転写ローラ（不図示）に供給される。

ここで、圧電トランス１０１の駆動周波数に対する出力電圧の特性を図６に示す。同図に示すように、共振周波数ｆ_０において出力電圧が最大となり、周波数による出力電圧の制御が可能であることが判る。なお、規定出力電圧Ｅｄｃ出力時の駆動周波数をｆｘとする。また、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０は入力電圧が上がると出力周波数は上がり、入力電圧が下がると出力周波数は下がるような動作を行うものとする。この条件において、圧電トランス１０１の出力電圧Ｅｄｃが上がると、抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の入力電圧Ｖｓｎｓも上がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は上がる。つまり、電圧制御発振器１１０の入力電圧が上がるので、圧電トランス１０１の駆動周波数も上がる。従って、圧電トランス１０１は駆動周波数ｆｘより少し高い周波数で駆動され、この駆動周波数が上がることにより圧電トランス１０１の出力電圧は下がる。その結果、出力電圧を下げる方向に制御を行われることとなる。すなわち、この回路は負帰還制御回路を構成している。

一方、出力電圧Ｅｄｃが下がると、オペアンプ１０９の入力電圧Ｖｓｎｓも下がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は下がる。つまり、電圧制御発振器１１０の出力周波数が下がるので、圧電トランス１０１は出力電圧を上げる方向に制御が行われることとなる。このように、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力されるＤＣコントローラ２０１からの出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔの電圧（設定電圧：以下、この設定電圧もＶｃｏｎｔで表す）で決定される電圧に等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。

本実施例の特徴である、ＤＣコントローラ２０１からオペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力される出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと、出力電圧を検出しオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される出力電圧検出信号Ｖｓｎｓを構成する回路について詳細に説明する。まず、出力電圧の設定信号Ｖｃｏｎｔについては、オペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図５のように構成することにより、積分回路として機能しており、抵抗１１４とコンデンサ１１３の部品定数によって決まる時定数Ｔｃｏｎｔによって設定信号Ｖｃｏｎｔはオペアンプ１０９に入力される。ここで、抵抗１１４の抵抗値が大きいほど、時定数Ｔｃｏｎｔは大きくなる。同様に、コンデンサ１１３の容量が大きいほど、時定数Ｔｃｏｎｔは大きくなる。また、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓについては、抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５によるフィルタ回路が構成されている。そして、抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５の部品定数によって決まる時定数Ｔｓｎｓによって出力電圧検出信号Ｖｓｎｓはオペアンプ１０９に入力される。このとき、
Ｔｃｏｎｔ＞Ｔｓｎｓ
Ｔｃｏｎｔ＝Ｒ１１４×Ｃ１１３
Ｔｓｎｓ＝Ｒｓ×Ｃ１１５
ただし、ＲｓはＲ１０５，Ｒ１０６，Ｒ１０７の合成抵抗
となるように、抵抗１１４とコンデンサ１１３の定数、及び抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５の定数を決定することにより、発振のない制御が可能となる。すなわち、Ｔｓｎｓの方の時定数が小さく、立ち上がりが早いことでフィードバック制御が正常に発振なく動作することが可能となる。

次に転写ローラの当接離間動作について説明する。

本実施例の画像形成装置の転写ローラは、感光ドラムに対しＥＴＢを介して当接状態と離間状態とに切り替えることが可能である。図７は、各色の画像形成部における感光ドラム３０５と転写ローラ４３０の当接もしくは離間状態を示す横断面模式図である。本実施例では、各色の画像形成部の当接状態と離間状態の組み合わせから、３種類の状態に切り替えることができる。図７（ａ）に示す状態は、４色全ての画像形成部において、転写ローラ４３０と感光ドラム３０５が当接状態にある。この状態は、主に４色全ての色を必要とするフルカラー画像を印刷する時や、ＥＴＢ４０９上に付着したトナーを静電的にクリーニングする時に用いられる。図７（ｂ）に示す状態は、ブラックの画像形成部においてのみ、転写ローラ４３０Ｂと感光ドラム３０５Ｂが当接状態にあり、これ以外の画像形成部においては、転写ローラ４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃと感光ドラム３０５Ｙ，３０５Ｍ，３０５Ｃは離間状態にある。この状態は、ブラックのみを必要とするモノクロ画像を印刷する時に用いられる。モノクロモードで必要ない色のステーションにおいて、感光ドラムと転写ローラを離間状態にすることにより、感光ドラムや現像ローラを回転駆動させる必要がないので、感光ドラムを含む現像装置やＥＴＢを含む転写装置の劣化を抑制することができる。図７（ｃ）に示す状態は、４色全ての画像形成部において、転写ローラ４３０と感光ドラム３０５が離間状態にある。この状態は、例えば現像装置内に溜まった劣化トナーを感光ドラム３０５上に吐き出してクリーニング装置により廃トナー容器へ回収する際にＥＴＢ４０９をトナーで汚す畏れが無いため、ＥＴＢ４０９のクリーニングを実行せずに済むといったメリットを有する。

以上に説明した各色の画像形成部における転写ローラ４３０の当接離間状態を表１にまとめた。

表１において、図７（ａ）に示す全当接状態をＰ１、図７（ｂ）に示すブラックのみ当接状態をＰ２、図７（ｃ）に示す全離間状態をＰ３と称すこととする。本実施例の構成では、転写ローラ４３０の当接離間状態は、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の順に順次不可逆に切り替える仕組みとなっている。なおＰ３の次はＰ１に戻る。

転写ローラ４３０の当接離間状態の切り替え動作は、モノクロ画像形成モードからフルカラー画像形成モードもしくはその逆へ画像形成モードを切り替えたり、劣化トナー吐き出し等といったＥＴＢを汚さずにＯＰＣ上にトナーを付着させる時や、ＥＴＢを静電クリーニングする時などに発生する。本体を停止させることなく、このような転写ローラ４３０の当接離間状態を切り替えることにより、画像形成動作のダウンタイムを短縮することができる。

次に本発明の特徴である圧電トランス式高圧電源からの高圧出力の印加タイミングについて、モノクロ画像形成モードからフルカラー画像形成モードへの切り替え時における転写ローラの当接離間動作とバイアス印加タイミングを例にとって説明する。

モノクロ画像形成モードからフルカラー画像形成モードへ切り替えるにあたり、転写ローラの当接離間状態は、表１に示すＰ２状態からＰ３状態を経てＰ１状態に移行する。すなわちブラックの画像形成部における転写ローラの動作としては、当接状態から一旦離間状態を経て再び当接状態に移行するため、離間動作と当接動作が必要となる。一方、イエロー、マゼンダ、シアンの画像形成部における転写ローラの動作としては、離間状態から当接状態に移行するため、当接動作が必要となる。

始めに、ブラックの画像形成部における転写ローラの動作について説明する。図１は、ブラックの画像形成部における転写ローラの当接離間状態と、転写バイアス印加タイミング、記録紙の通過タイミングを時系列で示したタイミングチャートである。図中の「Ｔｒ＿ｃｏｎｔ」は実際の転写ローラの感光ドラムに対する当接離間状態を示す。また、「Ｔｒ＿ｂｉａｓ」は圧電トランス式高圧電源から転写ローラへのバイアス印加タイミングを示す。さらに、「Ｔｒ＿ｍｅｄｉａ」はＥＴＢを介して転写ローラと感光ドラムが形成する転写ニップ部における記録紙の有無、すなわち記録紙の通過タイミングを示すものである。

図中のタイミングｔ０は、モノクロ画像形成モードで転写ニップ通過中の記録紙に転写バイアスを印加して転写を行っている状態を示している。

次に、記録紙後端が転写ニップを通過したタイミングｔ１以降において、モノクロ画像形成モードからフルカラー画像形成モードへ切り替えるための転写ローラの当接離間動作が可能となる。ここでは、記録紙後端が確実に転写ニップを抜けた後で当接離間動作を実行するために、タイミングｔ１よりも後ろのタイミングｔ２で、転写ローラの当接離間動作を開始させている。

この転写ローラの当接離間動作は、タイミングｔ３で完了する。転写ローラが当接状態や離間状態へ遷移中であるタイミングｔ２からタイミングｔ３の間では、転写ローラを含む高圧回路が電気的に開いたり閉じたりするため、圧電トランス式高圧電源に大きな電気的な負荷変動が生じる。このため、圧電トランスの出力電圧−駆動周波数特性が変動し、駆動周波数が共振周波数よりも低周波域に入り、圧電トランス式高圧電源装置が制御不能に陥ってしまう場合があった。圧電トランス式高圧電源装置は、一度制御不能に陥ってしまうとそのままでは正常状態に復帰できず、その後の画像形成において転写不良が発生してしまうといった問題があった。

そこで本実施例においては、転写ローラの当接離間動作が完了するタイミングｔ３以降において、圧電トランス式高圧電源の電圧制御発振器の動作を停止させ、高圧出力を停止するＯＦＦ状態を設ける。これにより、タイミングｔ３で圧電トランス式高圧電源が制御不能状態に陥っていたとしても、電圧制御発振器がリセットされるため、再びＯＮした時に圧電トランス式高圧電源を正常な状態に復帰させることができる。再びＯＮするｔ４のタイミングは、電気的負荷変動が安定した状態で行う必要があるため、転写ローラの当接離間動作が完了するｔ３よりも後ろのタイミングとする必要がある。また圧電トランス式高圧電源の電圧制御発振器の動作を停止させるＯＦＦタイミングは、図１に示すように当接離間動作が完了するタイミングｔ３に限るものではなく、高圧電源を再度ＯＮするタイミングｔ４よりも前であれば良い。

圧電トランス式高圧電源装置は、巻き線電磁トランス式高圧電源装置などに比べて、０Ｖからのバイアスの立上げに時間を要することがあるので、図中のタイミングｔ５を調整して圧電トランス式高圧電源の立上げ時間Ｔｐｒｅを設けておくと良い。

高圧電源が立ち上がるタイミングｔ５から記録紙先端が転写ニップに到達するタイミングｔ６までの時間Ｔｉｎｔは、転写ローラにバイアスを印加して抵抗検知をしたり、転写バイアスＯＮ時のドラムメモリを避けるために少なくともドラム１周以上前にはバイアスを印加したりするなどの時間に当てることができる。また途中に転写バイアスを印加しない状態を設けても良い。

次に、一方のマゼンダ、シアン、イエローの画像形成部における転写ローラの動作について説明する。これら３色の画像形成部における転写ローラの当接離間動作は表１に示すように同一であるので、ここではイエローの画像形成部を例にとって説明する。

図２は、図１と同様に、イエローの画像形成部における転写ローラの状態と転写バイアス、記録紙の通過タイミングを時系列で示した図である。

これらの色の画像形成部では、先に説明したブラックの画像形成部とは異なり、転写ローラは離間状態から当接状態への遷移となる。よって、タイミングｔ０ではモノクロ画像形成モードなので、転写ローラに転写バイアスは印加されていない。

転写ローラの当接状態への遷移は、記録紙後端が転写ニップを抜けるタイミングｔ１１以降において実行可能となる。本実施例では、記録材紙後端が最後のブラックの画像形成部を抜けるタイミングｔ２を過ぎたタイミングｔ１２で転写ローラの当接動作を開始させている。

転写ローラの当接動作はｔ１３の時点で完了する。フルカラー画像形成モードに移行してからの転写バイアスのＯＮタイミングは、実施例１で説明したように電気的負荷変動が安定した状態で行う必要があるため、転写ローラの当接動作が完了するタイミングｔ１３以降とする必要がある。本実施例では、タイミングにマージンを考慮し、確実に転写ローラの当接動作が完了しているタイミングｔ１４で転写バイアスをＯＮしている。

図中のタイミングｔ１５については、ブラックの画像形成部と同様に、圧電トランス式高圧電源の立上げ時間Ｔｐｒｅを設けておくと良い。また、タイミングｔ１５からｔ１６までの時間Ｔｉｎｔは、転写ローラに転写バイアスを印加して抵抗検知をしたり、転写バイアスＯＮ時のドラムメモリを避けるために少なくともドラム１周以上前にはバイアスを印加したりするなどの時間に当てることができる。また途中に転写バイアスを印加しない時間を設けても良い。

従来例として図１０に示すように、モノクロ画像形成モードからフルカラー画像形成モードへのモード切替時において、ブラックの画像形成部の転写ローラに転写バイアスを印加したままのシーケンスと、先に説明した図１に示す本発明に係る実施例１のシーケンスの両方において、モノクロとフルカラーの画像形成モード切り替えながら通紙耐久試験を行った。

従来例では、耐久の途中で正常なブラックの転写バイアスが正常に印加されず、ブラック画像成分が白抜けする転写不良が発生した。またこの転写不良は途中で正常状態に戻ることはなく、耐久試験終了まで発生し続けた。これに対し、本例のシーケンスでは転写不良の発生は皆無であり、安定して画像形成動作を行えることが確認できた。

以上、説明したように、圧電トランス式高圧電源からの出力電圧を印加するタイミングを制御することにより、圧電トランス式高圧電源装置の制御不能状態による出力不良状態を回避できる。

本実施例では転写部の画像形成に係わる高圧電源について説明したが、潜像形成手段、現像手段、吸着手段など他の画像形成に係る高圧電源についても同様に実施し効果を得ることが可能である。本実施例では画像形成装置の説明を、タンデム方式のカラー画像形成装置を例に説明したものの、高圧バイアスを用いた画像形成装置であれば他の方式の画像形成装置でも本発明の適用範囲となる。

本発明の第二の発明に係わる実施例２について説明を行う。実施例１で説明されている部分については、説明を省略する。

本発明の第二の発明に係わる実施例２では、圧電トランス式高圧電源の出力制御において、転写ローラの当接離間遷移中も圧電トランスからの高圧出力を印加しないことを特徴とする。

以下に、実施例１と同様に、フルカラー画像形成モードからモノカラー画像形成モードへのモード切替時における転写ローラの当接離間動作とバイアス印加タイミングを例にとって説明する。

図８は、ブラックの画像形成部における転写ローラの状態と転写バイアス、記録紙の通過タイミングを時系列で示した図である。本図は実施例１にて説明した図１に示す動作と概ね同様の動作であるが、転写バイアスのＯＦＦタイミングが実施例１と異なっている。

転写ローラが当接状態や離間状態へ遷移中に、圧電トランス式高圧電源装置からの出力電圧が転写ローラに印加されていると、図９で説明したように電気的な負荷変動が大きく圧電トランスの出力電圧−駆動周波数特性が変動する。このため、圧電トランス式高圧電源装置が制御不能に陥りやすい。

そこで、少なくとも転写ローラの当接離間動作が開始されるタイミングｔ２から当接離間動作が完了するタイミングｔ３までの間は、転写バイアスをＯＦＦするように制御する。電気的な負荷変動が大きい区間で、圧電トランス式高圧電源装置から電圧を出力させないことにより、制御不能状態の発生そのものを防止することができる。実施例２では、転写バイアスのＯＦＦタイミングは、転写ローラの当接離間動作前に行う必要があるため、タイミングｔ２よりも早いタイミングｔ２ａの時点としている。また再度ＯＮするタイミングは、実施例１と同様に、電気的な負荷変動が安定する転写ローラ当接離間完了後のタイミングｔ４としている。

以上、説明したように、転写ローラの当接状態や離間状態への遷移中に、圧電トランスからの高圧出力を印加しないことにより、圧電トランス式高圧電源装置の高圧出力の安定性をさらに高めることができる。

本発明の第一の発明に係わる実施例１に係る、ブラックの画像形成部における転写ローラの当接離間状態と、転写バイアス印加タイミング、記録紙の通過タイミングを時系列で示したタイミングチャート本発明の第一の発明に係わる実施例１に係る、イエローの画像形成部における転写ローラの当接離間状態と、転写バイアス印加タイミング、記録紙の通過タイミングを時系列で示したタイミングチャート本発明の第一の発明に係わる実施例１に係る、カラーレーザプリンタの横断面模式図本発明の第一の発明に係わる実施例１に係る、圧電トランス式高圧電源の構成を示すブロック図圧電トランス式高圧電源の回路図の一例を示す図圧電トランスの駆動周波数に対する出力電圧の特性を表す図各色の画像形成部における感光ドラムと転写ローラの当接もしくは離間状態を示す横断面模式図本発明の第二の発明に係わる実施例２に係る、ブラックの画像形成部における転写ローラの当接離間状態と、転写バイアス印加タイミング、記録紙の通過タイミングを時系列で示したタイミングチャート電気的負荷変動時の圧電トランスの駆動周波数に対する出力電圧の特性を表す図従来例における、ブラックの画像形成部における転写ローラの当接離間状態と、転写バイアス印加タイミング、記録紙の通過タイミングを時系列で示したタイミングチャート

符号の説明

１０１圧電トランス
１０５，１０６，１０７，１１４抵抗
１１３，１１５コンデンサ
１０８保護用抵抗
１０９オペアンプ
１１０電圧制御発振器（圧電トランス駆動周波数の発生手段）
２０１ＤＣコントローラ（印加タイミング制御手段）
２０２高圧電源（圧電トランス式高圧電源装置）
２０６フィードバック回路（検出回路）
２０７ＭＰＵ（マイクロコンピュータ）
２０８高圧出力Ｖｏｕｔ
３０２現像ローラ
３０３帯電ローラ
３０５感光ドラム
４０１カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
４０９静電吸着搬送転写ベルト（ＥＴＢ）
４１０プロセスカートリッジ
４２０スキャナユニット、スキャナ部
４３０転写ローラ
４４０ビデオコントローラ
５００吸着ローラ
Ｐ記録紙（転写材）

Claims

圧電トランス、圧電トランス駆動周波数の発生手段、出力電圧設定手段、出力電圧検出手段、及び出力電圧検出手段からの信号ならびに出力電圧設定手段からの出力電圧設定信号により出力電圧を比較制御する出力制御手段を備え、前記出力電圧設定手段の設定値に従って圧電トランス駆動周波数を制御可能な圧電トランス式高圧電源装置と、圧電トランス式高圧電源装置からの出力電圧が印加される電圧印加部材と、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧を電圧印加部材に印加するタイミングを制御する印加タイミング制御手段とを有し、前記電圧印加部材が対象物に対し当接状態と離間状態とに切替可能な画像形成装置において、
電圧印加部材の当接状態もしくは離間状態への切替動作完了以降に電圧印加部材に出力電圧を印加する場合、当接状態もしくは離間状態への切替動作完了以降において、圧電トランス式高圧電源装置は電圧を出力していない状態を経てから電圧印加部材に電圧を印加するように、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧の印加タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、静電潜像にトナー像を形成する現像手段、トナー像を転写材に転写する転写手段、トナー像を転写された被転写部材にトナーを加熱定着させる定着手段を備え、前記圧電トランス式高圧電源装置は、前記潜像形成手段、現像手段、転写手段の少なくとも一つに対し高圧電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
転写材を静電吸着搬送させるベルト搬送手段を有し、転写材をベルト搬送手段へ静電吸着させるために転写材を帯電させる吸着手段を備え、前記圧電トランス式高圧電源装置は、吸着手段に高圧電圧を印可することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
電圧印加部材の当接状態から離間状態へ、もしくはその逆への遷移中において、圧電トランス式高圧電源装置の出力電圧を電圧印加部材に印加しないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の画像形成装置。