JP2008233702A - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置において、像担持体である感光体ドラムを帯電させるのに、大別して二つの方式が存在する。その一はコロナ放電を利用した非接触帯電方式であり、その二は帯電ローラや帯電ブラシを用いる接触帯電方式である。 In an electrophotographic image forming apparatus, there are roughly two methods for charging a photosensitive drum as an image carrier. One is a non-contact charging method using corona discharge, and the second is a contact charging method using a charging roller or a charging brush.
コロナ放電による非接触帯電方式の場合、帯電を繰り返していると感光体の表面にコロナ生成物が付着する。コロナ生成物は高湿度環境で空気中の水分子と結合しやすい。コロナ生成物に水分子が結合すると感光体の表面抵抗が下がる。その結果、「画像流れ現象」が発生する。これを避けるため、最近では帯電ローラによる接触帯電方式を採用することが一般的になっている。帯電ローラを備えた画像形成装置の例を特許文献1、2に見ることができる。
接触帯電方式の帯電ローラには、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する。交流電圧が低すぎると帯電の均一性が悪くなり、黒点または筋状のかぶりを生じることがある。逆に交流電圧が高すぎると、特に有機感光体の場合、表面の膜が劣化して削れやすくなる。そのため、交流バイアスを適切に設定しなければならない。 A charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to a contact charging type charging roller. When the AC voltage is too low, the uniformity of charging is deteriorated and black spots or streak fogging may occur. On the other hand, if the AC voltage is too high, especially in the case of an organic photoreceptor, the film on the surface deteriorates and is easily scraped. Therefore, the AC bias must be set appropriately.
一方、電子写真方式の画像形成装置にあっては、画像形成モード毎に作像プロセスの線速を変えることがある。例えば、フルカラーモードとモノクロモードが存在する場合、モノクロモードの作像プロセス線速を上げて単位時間当たりの出力枚数を増加させることがしばしば行われる。線速が上がると、交流バイアスの最低必要周波数は高くなる。ただし、むやみに周波数を高めても帯電ローラの応答性が追随できず、帯電しにくくなるという現象が起きる。そのため、交流バイアスの周波数は線速毎に設定する必要がある。 On the other hand, in an electrophotographic image forming apparatus, the linear speed of an image forming process may be changed for each image forming mode. For example, when there are a full color mode and a monochrome mode, it is often performed to increase the number of output sheets per unit time by increasing the line speed of an image forming process in the monochrome mode. As the line speed increases, the minimum required frequency of AC bias increases. However, even if the frequency is increased unnecessarily, the charging roller response cannot follow and a phenomenon occurs in which charging becomes difficult. Therefore, the AC bias frequency must be set for each linear velocity.
画像形成モードの線速に応じて交流バイアスの周波数を変えるにあたり、周波数毎にトランスを用意するのは不経済という理由から、単一のトランスで全ての周波数に対応させることとした場合、次のような問題が生じる。すなわち高圧トランスは、周波数によって出力電圧が変化するので、周波数を変えると出力電圧が設定範囲から外れ、画像品質が低下する。特に感光体がアモルファスシリコンの場合、許容される電圧変動幅が非常に狭いので問題となりやすい。 When changing the AC bias frequency according to the linear speed of the image forming mode, it is uneconomical to prepare a transformer for each frequency. Such a problem arises. That is, since the output voltage of the high-voltage transformer changes depending on the frequency, if the frequency is changed, the output voltage deviates from the set range, and the image quality deteriorates. In particular, when the photosensitive member is amorphous silicon, the allowable voltage fluctuation range is very narrow, which is likely to cause a problem.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、帯電ローラによる非接触帯電方式を採用し、且つ画像形成モード毎に作像プロセス線速に応じ帯電バイアスの周波数を異ならせる画像形成装置において、帯電バイアスが自動的に最適値にされるようにすることを目的とする。また、帯電バイアスの設定が使用者に不便を強いないようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in an image forming apparatus that employs a non-contact charging method using a charging roller and varies the frequency of the charging bias according to the image forming process linear speed for each image forming mode. An object is to automatically set the charging bias to an optimum value. It is another object of the present invention to prevent the setting of the charging bias from causing inconvenience to the user.
(1)上記目的を達成するために本発明は、電子写真方式の画像形成装置であって、感光体ドラムに接触する帯電ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加するものにおいて、非画像形成期間に前記帯電バイアスを変動させて直流電流が飽和する電圧値を探索し、判明した電圧値に基づき帯電バイアスを設定するものとし、且つ、作像プロセス線速の異なる複数の画像形成モードを備え、画像形成モード毎に線速に応じ前記帯電バイアスの周波数を異ならせるものとし、前記非画像形成期間の電圧値設定を周波数毎に行うことを特徴としている。 (1) To achieve the above object, the present invention is an electrophotographic image forming apparatus in which a charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to a charging roller in contact with a photosensitive drum. In the non-image forming period, the charging bias is varied to search for a voltage value at which the direct current is saturated, the charging bias is set based on the found voltage value, and a plurality of images having different imaging process linear speeds A forming mode is provided, and the frequency of the charging bias is varied according to the linear velocity for each image forming mode, and the voltage value is set for each non-image forming period for each frequency.
この構成によると、画像形成モードを切り換えて作像プロセス線速を変化させ、その結果、帯電バイアスの周波数を異ならせることになったとしても、帯電バイアスは予め周波数毎に設定してあるから、電圧が設定範囲から外れて画像品質が低下したりはしない。また帯電バイアスの設定が行われるのは非画像形成期間であり、画像形成期間にはそのような動作は生じないので、プリント作業が遅延して使用者が不便を感じるといったことがない。 According to this configuration, even if the image forming process is switched to change the image forming process linear velocity, and as a result, the charging bias frequency is changed, the charging bias is set for each frequency in advance. The voltage does not fall outside the set range and the image quality does not deteriorate. The charging bias is set during the non-image forming period, and such an operation does not occur during the image forming period, so that the printing operation is delayed and the user does not feel inconvenience.
(2)また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電バイアスの交流電圧出力を単一のトランスで行うことを特徴としている。 (2) According to the present invention, in the image forming apparatus having the above configuration, the AC voltage output of the charging bias is performed by a single transformer.
この構成によると、トランスを1個でまかなうのでコストアップを招かずに済む。 According to this configuration, the cost is not increased because a single transformer is used.
(3)また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記非画像形成期間はマシンウォームアップ期間またはプリントジョブ終了後の後エージング期間であることを特徴としている。 (3) In the image forming apparatus configured as described above, the non-image forming period is a machine warm-up period or a post-aging period after the end of a print job.
この構成によると、帯電バイアス設定用に特別な期間を設けることなく、画像形成装置を普通に使用する流れの中で帯電バイアスを自動設定することができる。 According to this configuration, the charging bias can be automatically set in a flow in which the image forming apparatus is normally used without providing a special period for setting the charging bias.
本発明によると、作像プロセス線速の異なる複数の画像形成モードを設定しても、帯電バイアスを常に適切な値に保つことができる。また、画像形成期間でなく非画像形成期間に帯電バイアスの設定を行うので、使い勝手が悪くなることもない。 According to the present invention, the charging bias can always be kept at an appropriate value even when a plurality of image forming modes having different imaging speeds are set. Further, since the charging bias is set not in the image forming period but in the non-image forming period, the usability does not deteriorate.
本発明の実施形態を図1−3に示す。図1は画像形成装置の概略構成図、図2は部分的ブロック構成図、図3はプリント動作開始までのフローチャートである。 An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1-3. 1 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus, FIG. 2 is a partial block configuration diagram, and FIG. 3 is a flowchart up to the start of a printing operation.
図1に示す画像形成装置はタンデム型のフルカラープリンタであり、装置本体Aの内部に4個の画像形成部を備えている。すなわちマゼンタ画像形成部1M、シアン画像形成部1C、イエロー画像形成部1Y、及びブラック画像形成部1Bkである。これらの画像形成部は水平方向に所定間隔でタンデム配置されている。
The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a tandem type full-color printer, and includes four image forming units inside the apparatus main body A. That is, the magenta
マゼンタ画像形成部1Mには、感光体ドラム2a、帯電ローラ3a、マゼンタトナーを収納した現像ユニット4a、転写ローラ5a、及びドラムクリーニングローラ6aが設置され、また露光のための光学ユニット7aが組み合わせられている。シアン画像形成部1Cには、感光体ドラム2b、帯電ローラ3b、シアントナーを収納した現像ユニット4b、転写ローラ5b、及びドラムクリーニングローラ6bが設置され、また露光のための光学ユニット7bが組み合わせられている。イエロー画像形成部1Yには、感光体ドラム2c、帯電ローラ3c、イエロートナーを収納した現像ユニット4c、転写ローラ5c、及びドラムクリーニングローラ6cが設置され、また露光のための光学ユニット7cが組み合わせられている。ブラック画像形成部1Bkには、感光体ドラム2d、帯電ローラ3d、ブラックトナーを収納した現像ユニット4d、転写ローラ5d、及びドラムクリーニングローラ6dが設置され、また露光のための光学ユニット7dが組み合わせられている。
The magenta
感光体ドラム2a、2b、2c、2dは、それぞれアルミニウム製の基体の上に負帯電のOPC感光体で光導電層を形成したものであり、図示しない駆動装置により、矢印方向(反時計方向)に所定の作像プロセス線速で同期回転せしめられる。 Each of the photoconductor drums 2a, 2b, 2c, and 2d is formed by forming a photoconductive layer with a negatively charged OPC photoconductor on an aluminum base, and an arrow direction (counterclockwise) by a driving device (not shown). Are synchronously rotated at a predetermined imaging process linear speed.
感光体ドラム2a、2b、2c、2dの表面に接触する帯電ローラ3a、3b、3c、3dには図示しない帯電バイアス電源から直流電圧と交流電圧が重畳した帯電バイアスが印加される。印加された帯電バイアスにより、帯電ローラ3a、3b、3c、3dは感光体ドラム2a、2b、2c、2dの表面を負極性の所定電位に均一に帯電させる。
A charging bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied from a charging bias power source (not shown) to the
感光体ドラム2a、2b、2c、2dの帯電表面は光学ユニット7a、7b、7c、7dによって露光される。デジタル画像処理部からの画像信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部から出力され、高速回転するポリゴンミラーから各光学ユニット7a、7b、7c、7dに送られ、そこから感光体ドラム2a、2b、2c、2dの表面に照射される。回転する感光体ドラム2a、2b、2c、2dはレーザ光により走査露光せしめられ、各色の静電潜像を形成する。デジタル画像処理部、レーザ出力部、ポリゴンミラーはいずれも図示しない。
The charged surfaces of the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, and 2d are exposed by the
現像ユニット4a、4b、4c、4dは、感光体ドラム2a、2b、2c、2dの静電潜像に各色のトナーを付着させ、トナー像として現像する。
The developing
転写ローラ5a、5b、5c、5dは、一次転写ニップ部Ta、Tb、Tc、Tdを介して感光体ドラム2a、2b、2c、2dに向き合っている。
The
一次転写ニップ部Ta、Tb、Tc、Tdには中間転写ベルト8が挟まれる。中間転写ベルト8は無端ベルトであり、駆動ローラ9、二次転写対向ローラ10、及びテンションローラ11に巻き掛けられている。中間転写ベルト8は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンのような誘電体樹脂のフィルムにより構成される。
The
一次転写ニップ部Ta、Tb、Tc、Tdで中間転写ベルト8にトナー転写を行った後、感光体ドラム2a、2b、2c、2dの表面に残留するトナーは、ドラムクリーニングローラ6a、6b、6c、6cにより回収される。
After toner transfer to the
二次転写対向ローラ10は、二次転写ニップ部Teを介して二次転写ローラ12に向き合っている。二次転写ニップ部Teには中間転写ベルト8と転写材(紙、フィルム)が挟み込まれる。
The secondary
テンションローラ11の近傍には、転写材へのトナー転写後中間転写ベルト8の表面に残留するトナーを回収するベルトクリーニング装置13が設置される。ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト8に接触するベルトクリーニングローラ13aを有する。
In the vicinity of the
二次転写ニップ部Teの転写材搬送方向の下流には、定着ローラ14aと加圧ローラ14bを有する定着装置14が設置されている。
A fixing
画像形成開始信号が発せられると、所定の作像プロセス線速で回転する感光体ドラム2a、2b、2c、2dは帯電ローラ3a、3b、3c、3dによって帯電せしめられ、光学ユニット7a、7b、7c、7dによる露光で静電潜像が形成される。この静電潜像を、感光体ドラム2a、2b、2c、2dの帯電極性と同極性の現像バイアス電圧が印加された現像ユニット4a、4b、4c、4dがトナーで可視像化する。
When an image formation start signal is issued, the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, and 2d rotating at a predetermined image forming process linear speed are charged by the charging
感光体ドラム2a、2b、2c、2dのトナー像は、一次転写ニップ部Ta、Tb、Tc、Tdで、トナーと逆極性の一次転写バイアス電圧が印加された転写ローラ5a、5b、5c、5dにより、回転している中間転写ベルト8に順次一次転写される。
The toner images on the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, and 2d are transferred to the primary transfer nip portions Ta, Tb, Tc, and Td, and
マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各トナー像をこの順序で重畳転写され、フルカラーのトナー像が形成された中間転写ベルト8は、そのフルカラートナー像を二次転写ニップ部Teで転写材に転写する。転写材はその後定着装置14を通過し、トナーは熱と圧力で転写材に定着せしめられる。
The
モノクロ画像の場合は、ブラック画像形成部1Bkにより中間転写ベルト8に形成されたブラックのトナー像のみが二次転写ニップ部Teで転写材に転写される。同様にしてブラック以外の単色画像を得ることができる。
In the case of a monochrome image, only the black toner image formed on the
帯電ローラ3a、3b、3c、3dに印加される帯電バイアスのうち、交流電圧は図2に示す高圧トランス20によって印加される。高圧トランス20は1個のみ存在する。高圧トランス20はAC波形生成部21からの指令を受けて所定電圧、所定周波数の交流電圧を発生する。AC波形生成部21には中央処理部22から指示が与えられる。中央処理部22は上位の制御部、例えば画像形成装置全体の制御部に属する。
Of the charging bias applied to the charging
画像形成装置は、フルカラーモードとモノクロモードの二通りの画像形成モードを備える。モノクロモードの方がフルカラーモードよりも作像プロセス線速が速く、単位時間当たりの出力枚数が多い。帯電バイアスの交流電圧も、モノクロモードの方がフルカラーモードよりも周波数が高くなっている。このような周波数の違いに応じて交流電圧の電圧値が設定される。 The image forming apparatus has two image forming modes, a full color mode and a monochrome mode. The monochrome mode has a higher imaging process line speed than the full color mode, and the number of output sheets per unit time is larger. The charging bias AC voltage is also higher in the monochrome mode than in the full color mode. The voltage value of the AC voltage is set according to such a frequency difference.
交流電圧値の設定は、非画像形成期間に帯電バイアスを変化させて直流電圧が飽和する電圧値を探索することにより行う。そのプロセスを示すのが図3のフローチャートである。 The AC voltage value is set by searching for a voltage value at which the DC voltage is saturated by changing the charging bias during the non-image forming period. The process is shown in the flowchart of FIG.
図3のフローチャートのステップ#101では、画像形成装置の電源をONにしてウォームアップを行う場合、低速モード(フルカラーモード)の線速で駆動する。そしてステップ#102で、低速モード用の帯電周波数f1で交流電圧を印加する。
In
ステップ#103では交流電圧の電圧値Vppを、ゼロから徐々に上昇させる。そして交流電圧と重畳して印加されている直流電圧の電流値Idcを測定する。
In
ゼロ電位からVppが上昇して行くと、最初のうちはそれに比例してIdcも上昇する。しかしながら、Vppがある電圧に達すると、Idcはそれ以上上昇しなくなる。すなわち飽和する。 As Vpp rises from zero potential, Idc rises proportionally at first. However, when Vpp reaches a certain voltage, Idc no longer rises. That is, it is saturated.
Idcが飽和するときの電圧値Vppは必要且つ十分な電圧値であり、それ以上上昇させる意味はない。そこで、ステップ#104では、Idcが飽和するVppを探索できたら、判明したVppを低速モード時のVppに決定する。
The voltage value Vpp when Idc saturates is a necessary and sufficient voltage value, and there is no point in raising it further. Therefore, in
続くステップ#105では、高速モード(モノクロモード)の線速で駆動する。そしてステップ#106で、高速モード用の帯電周波数f2で交流電圧を印加する。
In the
ステップ#107では交流電圧の電圧値Vppを、ゼロから徐々に上昇させる。そして交流電圧と重畳して印加されている直流電圧の電流値Idcを測定する。
In
ステップ#108で、Idcが飽和するVppを探索できたら、判明したVppを高速モード時のVppに決定する。
If Vpp at which Idc is saturated can be searched in
このようにして低速モード(フルカラーモード)と高速モード(モノクロモード)のそれぞれについて帯電バイアスの交流電圧を設定した後、ステップ#109でプリント動作(画像形成動作)を開始する。
After setting the charging bias AC voltage for each of the low speed mode (full color mode) and the high speed mode (monochrome mode) in this way, the printing operation (image forming operation) is started in
帯電バイアスの交流電圧が画像形成モード毎に、すなわち周波数毎に設定してあるから、画像形成モードを切り換えても電圧が設定範囲から外れて画像品質が低下したりはしない。また帯電バイアスの設定が行われるのは非画像形成期間であり、画像形成期間にはそのような動作は生じないので、プリント作業が遅延して使用者が不便を感じるといったことがない。 Since the AC voltage of the charging bias is set for each image forming mode, that is, for each frequency, even if the image forming mode is switched, the voltage does not fall outside the set range and the image quality does not deteriorate. The charging bias is set during the non-image forming period, and such an operation does not occur during the image forming period, so that the printing operation is delayed and the user does not feel inconvenience.
プリント動作開始までのフローチャートの変形実施態様を図4に示す。 FIG. 4 shows a modified embodiment of the flowchart up to the start of the printing operation.
図4のフローチャートのステップ#111からステップ#114までは図3のフローチャートのステップ#101からステップ#104までと同じである。ただしその後、図4のフローチャートは「高速モード(モノクロモード)の線速で駆動」のステップを経ることなくステップ#115に進む。ステップ#115からステップ#118までは図3のフローチャートのステップ#106からステップ#109までと同じである。 Steps # 111 to # 114 in the flowchart of FIG. 4 are the same as steps # 101 to # 104 in the flowchart of FIG. However, after that, the flowchart of FIG. 4 proceeds to Step # 115 without passing through the step of “driving at the linear speed of the high speed mode (monochrome mode)”. Steps # 115 to # 118 are the same as steps # 106 to # 109 in the flowchart of FIG.
図3、4のフローチャートは単なる例示にすぎず、本発明に限定を加えるものではない。他の様々なフローで本発明を実施することができる。例えば非画像形成期間としてプリントジョブ終了後の後エージング期間を選び、この期間を利用して直流電流Idcが飽和する交流電圧の電圧値Vppを探索するようにしてもよい。 The flowcharts of FIGS. 3 and 4 are merely examples and do not limit the present invention. The present invention can be implemented in various other flows. For example, a post-aging period after the end of the print job may be selected as the non-image forming period, and the AC voltage value Vpp at which the DC current Idc is saturated may be searched using this period.
電圧出力値が画像に与える影響を調べた試験結果の表を図5に示す。本発明の実施例の場合、フルカラーモードでもモノクロモードでもVpp出力値は1.0kVに設定された。そしていずれの場合も画像に問題はなかった。比較例として、フルカラーモードのVpp出力値は1.0kVで実施例と変わらないが、モノクロモードのVpp出力値を0.6kVと実施例よりも低くして試験を行ったところ、モノクロモードの画像には横筋が発生し、使用に耐えなかった。 FIG. 5 shows a table of test results for examining the influence of the voltage output value on the image. In the embodiment of the present invention, the Vpp output value was set to 1.0 kV in both the full color mode and the monochrome mode. In either case, there was no problem with the image. As a comparative example, the Vpp output value in the full color mode is 1.0 kV, which is the same as the embodiment, but when the test was performed with the Vpp output value in the monochrome mode being 0.6 kV, which was lower than that in the embodiment, the monochrome mode image was Had lateral muscles and could not withstand use.
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は、帯電ローラで感光体ドラムの帯電を行う電子写真方式の画像形成装置に広く利用可能である。 The present invention is widely applicable to an electrophotographic image forming apparatus in which a photosensitive drum is charged by a charging roller.
2a、2b、2c、2d 感光体ドラム
3a、3b、3c、3d 帯電ローラ
20 高圧トランス
2a, 2b, 2c, 2d Photosensitive
Claims (3)
非画像形成期間に前記帯電バイアスを変動させて直流電流が飽和する電圧値を探索し、判明した電圧値に基づき帯電バイアスを設定するものとし、且つ、作像プロセス線速の異なる複数の画像形成モードを備え、画像形成モード毎に線速に応じ前記帯電バイアスの周波数を異ならせるものとし、前記非画像形成期間の電圧値設定を周波数毎に行うことを特徴とする画像形成装置。 An electrophotographic image forming apparatus that applies a charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to a charging roller that is in contact with a photosensitive drum.
In the non-image forming period, the charging bias is varied to search for a voltage value at which the DC current is saturated, and the charging bias is set based on the found voltage value, and a plurality of image forming processes having different image forming process linear speeds are performed. An image forming apparatus comprising: a mode, wherein the charging bias frequency is varied according to a linear velocity for each image forming mode, and the voltage value is set for each frequency in the non-image forming period.
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