JP2008275844A

JP2008275844A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2008275844A
Application number: JP2007118593A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kato; 裕紀加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】紙間ＡＴＶＣを実施できない場合にも、適正な転写電圧に保つことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光ドラム１０７と、感光ドラム１０７に担持されるトナー像を用紙に転写させる転写ローラ１０８と、転写ローラ１０８に電圧を印加する直流電源３０１，３０２と、直流電源３０１，３０２により生成される電圧の値を制御する制御部３０３と、転写ローラ１０８に流れる電流を測定する直流電流計３０４と、印字枚数を測定する印字枚数カウンタＣとを備え、制御部３０３は、印字枚数カウンタＣにより測定した印字枚数に基づき（Ｓ１０５）、用紙に転写するときの転写ローラ１０８に印加する転写電圧Ｖｐｒを補正する（Ｓ１０６）ことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザビームプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に関し、特に画像形成装置の転写高圧の電圧制御に関するものである。

一般的な電子写真方式の画像形成装置において、感光ドラム等の像担持体に担持されるトナー像（画像）を用紙（記録媒体）に転写させるために感光ドラム−用紙間に高電圧を与える。実際には感光ドラムと対向する位置に転写ローラ等の転写手段を付し、当該用紙が感光ドラムと転写ローラに狭持されているときに感光ドラム−転写ローラ間に電圧を与える。このとき与える電圧もしくは電流は、当該用紙の種類や周囲の環境などに応じて適正な目標値を与えられている。しかしながら、転写ローラ自体が環境特性をもっているため、使用状況に応じて電圧もしくは電流の目標値を補正する必要がある。そのために、電子写真方式の画像形成装置では、ＡＴＶＣ（ＡｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｆｅｒＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ）などの作業を行うなどして補正しているものもある。ＡＴＶＣは、１枚目用紙に対する転写作業が行われる前や、先行用紙と後続用紙の間の転写作業が行われていない時間に行われる。

特許文献１では、紙間でＡＴＶＣが行われていることを述べているとともに、定電流制御と定電圧制御の切替方法に関する発明が提案されている。また、特許文献２では、ＡＴＶＣ、ＰＴＶＣ（ＰｒｏｇｒａｍａｂｌｅＴｒａｎｓｆｅｒＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ）の必要性が述べられている。そして、特に印字前ＡＴＶＣと紙間ＡＴＶＣとでは感光ドラムの表面電位が異なるため測定された電流値から転写の目標電圧を求める時に用いる演算を、１枚目に用いるものと、２枚目以降に用いるものと別々に用意するという発明が提案されている。
特開平１１−０９５５８１号公報特開２００２−３２８５４５号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されているように、画像形成中はＡＴＶＣやＰＴＶＣの制御を行うことができないので紙間（非画像領域）において実施している。また、ＡＴＶＣ、ＰＴＶＣの実施にはある程度の時間がかかるために、紙間を伸ばして実施する、あるいは別な要因によって紙間の長い場合に実施するなどの方策をとる。また、転写電圧が適正でないと、用紙上に画像が正常に転写できないため、特に紙間ＡＴＶＣを実施する必要があり、そのために紙間時間を延長せざるを得ない場合も考えられる。この場合には、単位時間あたりの印字量、すなわちスループットが低下することになる。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、紙間でＡＴＶＣを実施する時間が取れない場合においても、転写電圧を適正に保つことができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、以下の構成を備える。

（１）像担持体と、前記像担持体に担持される画像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記転写手段に電圧を印加する転写電圧生成手段と、前記転写電圧生成手段により生成される電圧の値を制御する制御手段と、前記転写手段に流れる電流を測定する転写電流測定手段と、印字量を測定する印字量測定手段とを備え、前記制御手段は、前記印字量測定手段により測定した印字量に基づき、前記記録媒体に前記画像を転写するときの前記転写手段に印加する電圧を補正することを特徴とする画像形成装置。

（２）像担持体と、前記像担持体に担持される画像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記転写手段に印加する電圧が所定の電圧になるように制御する転写定電圧制御手段と、前記転写手段に流れる電流が所定の電流になるように制御する転写定電流制御手段と、前記転写手段に印加する電圧に対し定電圧と定電流のどちらで制御するかを切り替える切替手段と、前記転写手段に印加する電圧を測定する転写電圧測定手段と、前記転写手段に印加する電圧が定電流制御されているときに前記転写電圧測定手段により測定される電圧に基づき、前記転写手段に印加する電圧を定電圧制御するときの目標電圧を設定する制御手段と、印字量を測定する印字量測定手段とを備え、前記制御手段は、前記印字量測定手段で測定した印字量に基づき、前記定電圧制御するときの目標電圧を補正することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、印字量に応じて転写電圧が補正されるため、不良画像の発生を抑えることが可能であり、スループットも低下することがない。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は、本発明に基づくレーザビームプリンタ１０１（画像形成装置）の構成を示す概略断面図である。用紙スタッカ１０３から給紙ローラ１０４、給紙パッド１０５によって給紙された用紙（記録媒体）は、転写部Ａにおいて感光ドラム１０７（像担持体）上に形成されたトナー像（画像）を転写ローラ１０８（転写手段）によって転写させられる。トナー像は、感光ドラム１０７を帯電ローラ１０９で一様に帯電させ、露光装置１１４（露光手段）が走査することにより感光ドラム１０７上に静電潜像を作り、現像ローラ１１０で静電潜像にトナーを現像させることによって、転写前に形成されている。ヒータ１１１と加圧ローラ１１２は用紙を加熱加圧しトナー像を用紙に定着させて、排紙コロ１１３によって機外の排紙トレイ１１５（点線で図示）に排紙する。モータ１０２は本実施例のレーザビームプリンタで使用する駆動力を出力する。駆動力はギアなどを介して給紙ローラ１０４などの各ローラに伝達されるが、図１においては伝達手段は示さず、斜線によって伝達される手段のみ示した。なお、１０６は給紙ソレノイド、２０２はＴＯＰセンサである。

図２は本実施例の転写部Ａの要部構成を示す説明図である。直流電源３０１（転写電圧生成手段）、直流電源３０２（転写電圧生成手段）はともに高圧電源であるが接地に対する極性が異なっている。制御部３０３（制御手段）は直流電源３０１と直流電源３０２の駆動停止を制御し、特に直流電源３０１は電圧が制御できるように可変電源であり、電圧は制御部３０３が制御することができる。直流電源３０１と直流電源３０２の出力は重畳されて転写ローラ１０８に印加される。直流電源３０１と直流電源３０２は、直流電源３０１のみオン、直流電源３０２のみオン、直流電源３０１と直流電源３０２の両方がオン、直流電源３０１と直流電源３０２の両方がオフのいずれかの状態に制御される。直流電流計３０４（転写電流測定手段）は、転写ローラ１０８を介して流れる電流を測定して、測定した結果（値）ｉを制御部３０３に送信する。

転写ローラ１０８は抵抗成分をもっており、矢印ｂ方向に回転する。また、感光ドラム１０７は、静電容量を持つコンデンサとみなすことができ、矢印ａ方向に回転している。このとき、感光ドラム１０７と転写ローラ１０８とのニップ部（以降、転写ニップ部とする）においてｒ３、ｃ３が当接していると考えることができ、転写ローラ１０８から電荷が与えられｃ３がチャージされる。転写ローラ１０８と感光ドラム１０７が当接しながら回転するので、図上ｒ４ｃ４、ｒ５ｃ５というように順々にチャージされていく。説明する便宜上ある程度の角度をつけてｃ４、ｃ５と記載しているが、これらのなす角度は実際には微小であり、転写ローラ１０８上の抵抗成分と感光ドラム１０７上の容量成分は一様に分布している。したがって、転写ローラ１０８から感光ドラム１０７に向かって連続的に電流が流れる（当然のことながら転写ローラ１０８側が感光ドラム１０７に対し負極性である場合は、感光ドラム１０７から転写ローラ１０８に電流が流れることになる）。

次にプリント（画像形成）を実行した場合に、制御部３０３が直流電源３０１および３０２をどのように制御するかを図３を用いて説明する。図３は、本実施例に係る直流電源３０１および３０２の制御部３０３による制御を説明するフローチャートである。ユーザがプリントを指示すると（プリント開始）、制御部３０３は直流電源３０１を駆動し（転写出力開始）（ステップＳ１０１）（以下、ステップを省略する）、直流電流計３０４を流れる電流が所定値Ｋになるように電圧値を補正する（Ｓ１０２）。所定値Ｋは、たとえば３ｕＡ等のｕＡオーダの値である。このときの電流をＩｔｒ（Ｉｔｒ＝Ｋ）、電圧をＶｔｒとする。次に、ＴＯＰセンサ２０２が用紙の先端を検知するのを待つ（Ｓ１０３）。先端を検知してから先端が転写ニップ部に突入するまでの所定時間待機（ウエイト）する（Ｓ１０４）。次にＳ１０５で、図４のテーブル１を用いて、印字枚数Ｃ（印字量）及び用紙モードに応じたＶｐｒ計算式を特定し、Ｓ１０２で求めたＶｔｒ値を代入することで、プリント時に必要な転写電圧Ｖｐｒ（目標値）を求める。そして、求めた転写電圧Ｖｐｒを出力する（補正する）（Ｓ１０６）。

図５は、図３のＳ１０２で求めたＶｔｒが８００Ｖであった場合に図４のテーブル１に示す各用紙モードでＶｐｒが印字枚数Ｃに応じてどのように変化するかを示した例である。たとえば、Ｖｔｒ＝８００Ｖで用紙モードが普通紙モードでプリント枚数が１０枚のときはＶｐｒ＝２３６０Ｖ、プリント枚数が４０枚の場合はＶｐｒ＝２１２０Ｖになる。

図６は転写ローラ１０８の抵抗値と温度の関係を示すグラフの一例である。すなわち、転写ローラ１０８の温度特性説明図である。ここで、転写ローラ１０８は、ある転写ローラの常温での抵抗値が２ＲΩであった場合、その温度が５０℃になった時にＲΩ程度になるという温度特性をもつ。

図７に示すように本実施例におけるレーザビームプリンタが、転写ローラ１０８の温度が常温からのプリントで５０枚程度のプリントで５０℃に達し、その後はほぼ５０℃であるとすると、図４のテーブル１を求めることができる。図６に示す温度特性は装置に使用される転写ローラを多数測定することによって求めることができる。図７に示す特性は、装置を駆動させて機内昇温を測定することによって求めることができる。したがって、図４に相当するテーブル１をどのような装置に対しても求めることができる。また、枚数におけるＶｐｒ計算式の段階を実施例においては４段階としたが装置にあわせ何段階にしても良いし、印字枚数Ｃに対する関数式を用いても良い。また、コールド時（本実施例においては枚数が５枚以下に相当する場合）における転写電圧Ｖｐｒを求める式は、本体の構成や、プロセススピードに依存して決まり、通常は予め実験的に求めておく。

次に、制御部３０３はＶｐｒを出力した後、印字枚数カウンタＣ（印字量測定手段）を１増やす（Ｓ１０７）。その後、用紙の後端を検知するまでＶｐｒ出力を維持し（Ｓ１０８）、用紙の後端が転写ニップ部を通過した後所定時間ウエイトし（Ｓ１０９）、転写出力をＶｔｒに制御する（Ｓ１１０）。連続プリントであるか否かを判断し（Ｓ１１１）、連続プリントの場合は、Ｓ１０３に戻り、次の用紙の先端が検知されるのを待つ。

連続プリントで無い場合は（Ｓ１１１ＮＯ）、直流電源３０１をオフし、直流電源３０２をオンして転写ローラ１０８をクリーニングして（クリーニングバイアス出力）所定時間待機した後（Ｓ１１２，Ｓ１１３）、転写出力を停止する（Ｓ１１４）。

また、図８は、プリントを終了した後に起動されるシーケンスである。プリントを終了したレーザビームプリンタはスタンバイ状態にあり、プリントが再開されたか否かをチェックし（Ｓ２０１）再開されていれば、図３のプリント開始シーケンスに移行する。再開されていなければ所定時間が経過しているかを判断し（Ｓ２０２）、所定時間経過していれば印字枚数カウンタＣが０より大きいかを判断し（Ｓ２０３）、０より大きいならＣから１を引く（Ｓ２０４）。このように、プリントが再開されない場合、Ｃ＝０になるまで繰り返し減算されていく。また、Ｃの初期化に関して今回は簡単にするために所定時間ごとに１を引くというシーケンスを用いたが、プリント再開時に、プリント終了からの時間を測定しておいて、その時間とＣの関数として求めるなど、適宜別な方法を用いることができる。

以上のように、本実施例に基づくレーザビームプリンタでは、次の用紙に対する転写電圧Ｖｐｒを演算によって求めているため、紙間でＡＴＶＣなどの調整をする必要が無い。従って、紙間を伸ばすことが無くプリントを継続することができる。

図９は本実施例の転写部Ａの要部構成を示す説明図である。レーザビームプリンタの構成としては実施例１で示した図１と変わるところは無いので、ここでは説明を省略し、同じ符号を用いて説明する。直流電源４０１（転写定電圧制御手段）、直流電源４０２（転写定電圧制御手段）はともに高圧電源であるが、接地に対する極性が異なっている。制御部４０３（制御手段）は直流電源４０１と直流電源４０２の駆動停止を制御し、特に直流電源４０１は電圧が制御できるように可変電源であり、電圧は制御部４０３が制御することができる。定電流源４０６（転写定電流制御手段）と直流電源４０１が、例えばスイッチのような切替部４０４（切替手段）によっていずれか一方が選択されて、直流電源４０２の出力と重畳されて転写ローラ１０８に印加される。電圧計４０５（転写電圧測定手段）は転写ローラ１０８にかかる電圧を測定し、測定した結果（図中Ｖ）を制御部４０３に送信する。感光ドラム１０７（像担持体）及び転写ローラ１０８（転写手段）については実施例１の図２と同じである。

図１０はプリント（画像形成）を開始した後の制御部４０３の動作を説明するフローチャートである。プリントが開始されると制御部４０３は制御部内部のタイマ（印字量測定手段）を動作させる（タイマスタート）（Ｓ３０１）。切替部４０４を定電流源４０６側接続にし（Ｓ３０２）、転写出力を開始する（Ｓ３０３）。定電流制御を行うのに十分な時間（所定時間）ウエイトし（Ｓ３０４）、そのときに電圧計４０５で測定されている電圧をＶｔｒとする（Ｓ３０５）。実施例２において定電流源４０６を用いてＶｔｒを求める制御は、実施例１のＳ１０２（図３）で行われるように電流測定をしながらＶｔｒを求める方式に比べ、収束が早く速度的に有利であるが、ハードウエアが必要になるためコストがかかるおそれがある。その後、直流電源４０１の出力電圧をＶｔｒに設定して（Ｓ３０６）、切替部４０４を直流電源４０１側に接続にする（Ｓ３０７）。その後用紙の先端が検知されるまでウエイトし（Ｓ３０８）、先端を検知してから用紙先端の転写動作に突入するまでの間に所定時間ウエイトする（Ｓ３０９）。そして、Ｓ３１０で、図１１に示すテーブル２を用いて用紙モードに応じて転写電圧Ｖｐｒ（目標電圧）を求め、出力する（補正する）（Ｓ３１１）。

図１２はＶｔｒが８００Ｖであった場合に各用紙モードで転写電圧Ｖｐｒがタイマの示す値ｔ（秒）（印字量）に応じてどのように変化するかを示した例のグラフである。たとえば用紙モードが普通紙でｔ＝０の場合Ｖｐｒ＝２６００（Ｖ）、ｔ＝１００の場合Ｖｐｒ＝１９６０（Ｖ）となる。

また、実施例２における転写ローラ１０８の特性も、実施例１の図７で説明したものと同様であるとし、実施例２のプリンタが、１枚あたりのプリントに要する時間が約３秒のプリンタであると考える。そうすると、転写ローラ１０８の５０℃までの温度上昇も図７の５０枚≒１５０秒（印字量）とみなすことができる。したがって、実施例１と同様に図１１に示すテーブル２に相当するテーブルはどのような装置に対しても求めることができる。また、本実施例においてはプリント時間ｔとＶｔｒに関する関数としてＶｐｒを求める式を求めたが、ｔを複数の区間に区切り、段階的に転写電圧Ｖｐｒを求める式を用意することも考えられる。また、コールド時（本実施例においてはｔが０秒に相当する場合）における転写電圧Ｖｐｒを求める式は、本体の構成や、プロセススピードに依存して決まり、通常は予め実験的に求めておく。

その後、用紙の後端を検知するまで転写電圧Ｖｐｒ出力を維持し（Ｓ３１２）、用紙の後端を検知したら所定時間ウエイトした後（Ｓ３１３）、用紙の後端が転写ニップ部を通過した後で転写出力をＶｔｒに制御する（Ｓ３１４）。連続プリントであるか否かを判断し（Ｓ３１５）、連続プリントの場合は、タイマ値ｔを確認し（Ｓ３１９）、ｔ≧１５０であるならｔ＝１５０に設定してタイマを停止させる（Ｓ３２０）。ここで、タイマを１５０秒で停止させるのは、図７において転写ローラ１０８の温度がほぼ１５０秒で５０℃となり、それ以降一定の温度であるという実験事実に基づいている。

その後紙間がｔ１時間以上か否か判断し（Ｓ３２１）、ｔ１未満であるならＳ３０８に戻り、次の用紙の先端が検知されるのを待つ。ｔ１以上の場合は、切替部４０４を定電流源４０６側に接続し、Ｓ３０４に戻り、いわゆる紙間ＡＴＶＣを行う。ここで、ｔ１はＳ３０４、Ｓ３０５を実施したとしても次の用紙のための転写動作に間に合って紙間ＡＴＶＣが終了できるという時間に設定される。ただし、紙間は紙間ＡＴＶＣを実施するために開けるのではなく、他の要因でたとえば、遠い給紙口からの給紙であったり、定着要因等で開けるものであり、紙間が長いモードになった場合に転写電圧Ｖｐｒの補正を行うことを目的としている。

連続プリントで無い場合は（Ｓ３１５ＮＯ）、直流電源４０１をオフし、直流電源４０２をオンして転写ローラ１０８をクリーニングする（クリーニングバイアス出力）（Ｓ３１６）。そして、所定時間ウエイトし（Ｓ３１７）、転写出力及びタイマを停止する（Ｓ３１８）。

また、図１３は、プリントを終了した後に起動されるシーケンスである。プリントが再開されたか否かをチェックし（Ｓ４０１）、再開されていれば、図１０のプリント開始シーケンスに移行する。再開されていなければ所定時間が経過しているかを判断し（Ｓ４０２）、所定時間経過していればタイマｔが０より大きいかを判断し（Ｓ４０３）、０より大きいならｔから１を引き（Ｓ４０４）、Ｓ４０１に戻る。このように、プリントが再開されない場合、ｔ＝０になるまで繰り返し減算されていく。また、タイマｔの初期化に関して今回は簡単にするために所定時間ごとに１を引くというシーケンスを用いたが、プリント再開時に、プリント終了からの時間を測定しておいて、その時間とｔの関数として求めるなど、適宜別な方法を用いることができる。

本発明に係るレーザビームプリンタの構成を示す概略断面図実施例１に係る転写部の要部構成を示す説明図実施例１に係る直流電流の制御部による制御を説明するフローチャート実施例１に係る転写出力設定テーブル実施例１に係る印字枚数に対する転写出力の例を示すグラフ実施例１に係る転写ローラの温度特性説明図実施例１に係る印字枚数に対する転写ローラの温度上昇の説明図実施例１に係るスタンバイ時の制御を説明するフローチャート実施例２に係る転写部の要部構成を示す説明図実施例２に係る転写出力の制御を説明するフローチャート実施例２に係る転写出力設定テーブル実施例２に係る時間に対する転写出力の例を示すグラフ実施例２に係るスタンバイ時の制御を説明するフローチャート

符号の説明

１０１レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１０２モータ
１０３用紙スタッカ
１０４給紙ローラ
１０５給紙パッド
１０６給紙ソレノイド
１０７感光ドラム（像担持体）
１０８転写ローラ（転写手段）
１０９帯電ローラ
１１０現像ローラ
１１１定着ヒータ
１１２加圧ローラ
１１３排紙コロ
１１４露光装置
１１５排紙トレイ
２０２ＴＯＰセンサ
３０１直流電源（転写電圧生成手段）
３０２直流電源（転写電圧生成手段）
３０３制御部（制御部）
３０４直流電流計（転写電流測定手段）
４０１直流電源（転写定電圧制御手段）
４０２直流電源（転写定電圧制御手段）
４０３制御部（制御手段）
４０４切替部（切替手段）
４０５電圧計（転写電圧測定手段）
４０６定電流源（転写定電流制御手段）

Claims

像担持体と、
前記像担持体に担持される画像を記録媒体に転写させる転写手段と、
前記転写手段に電圧を印加する転写電圧生成手段と、
前記転写電圧生成手段により生成される電圧の値を制御する制御手段と、
前記転写手段に流れる電流を測定する転写電流測定手段と、
印字量を測定する印字量測定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記印字量測定手段により測定した印字量に基づき、前記記録媒体に前記画像を転写するときの前記転写手段に印加する電圧を補正することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、
前記像担持体に担持される画像を記録媒体に転写させる転写手段と、
前記転写手段に印加する電圧が所定の電圧になるように制御する転写定電圧制御手段と、
前記転写手段に流れる電流が所定の電流になるように制御する転写定電流制御手段と、
前記転写手段に印加する電圧に対し定電圧と定電流のどちらで制御するかを切り替える切替手段と、
前記転写手段に印加する電圧を測定する転写電圧測定手段と、
前記転写手段に印加する電圧が定電流制御されているときに前記転写電圧測定手段により測定される電圧に基づき、前記転写手段に印加する電圧を定電圧制御するときの目標電圧を設定する制御手段と、
印字量を測定する印字量測定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記印字量測定手段で測定した印字量に基づき、前記定電圧制御するときの目標電圧を補正することを特徴とする画像形成装置。