JP2009294239A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
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.
電子写真法に基づいて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」と称す)は、、簡易な操作で高画質画像を形成でき、保守管理も容易であることから、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機などに適用され、広く普及している。画像形成装置は、たとえば、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置および定着装置とを含む。回転駆動される感光体ドラムの表面が、帯電装置によって均一に帯電され、その帯電した感光体ドラム表面に、露光装置によってレーザ光が照射され、静電潜像が形成される。続いて、現像装置によってトナーを用いて感光体ドラム表面の静電潜像が現像され、その感光体ドラム表面に可視像であるトナー像が形成される。感光体ドラム表面のトナー像は、転写装置によって記録材に転写され、その後、定着装置によって加熱および加圧され、記録材に定着される。これによって記録材に画像が形成される。感光体ドラム表面に転写されずに残ったトナーはクリーニング装置によって除去され、クリーニングされた後の感光体ドラム表面は除電装置によって電荷が取除かれることによって、感光体ドラムに新しい画像を形成することが可能となる。 An electrophotographic image forming apparatus (hereinafter simply referred to as an “image forming apparatus”) that forms an image based on electrophotography can form high-quality images with simple operations and is easy to maintain. Therefore, it is applied to copying machines, printers, facsimiles, multifunction machines, and the like, and is widely used. The image forming apparatus includes, for example, a photosensitive drum, a charging device, an exposure device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, a charge eliminating device, and a fixing device. The surface of the photoconductive drum that is driven to rotate is uniformly charged by a charging device, and the charged photoconductive drum surface is irradiated with laser light by an exposure device to form an electrostatic latent image. Subsequently, the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum is developed with toner by the developing device, and a toner image that is a visible image is formed on the surface of the photosensitive drum. The toner image on the surface of the photosensitive drum is transferred to a recording material by a transfer device, and then heated and pressurized by a fixing device to be fixed on the recording material. As a result, an image is formed on the recording material. The toner remaining without being transferred to the surface of the photoconductive drum is removed by a cleaning device, and the surface of the photoconductive drum after being cleaned is charged by a static eliminator to form a new image on the photoconductive drum. Is possible.
感光体ドラム表面の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる1成分現像剤と、トナーおよびキャリアからなる2成分現像剤とがある。1成分現像剤はキャリアを使用しないので、トナーとキャリアとを均一に混合するための攪拌機構が必要ないので、現像装置がシンプルになるという利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくいという欠点がある。2成分現像剤は、トナーとキャリアとを均一に混合するための攪拌機構を必要とするので、現像装置が複雑になるという欠点を有するが、トナーの帯電安定性および高速機への適合性に優れることから、高速画像形成装置およびカラー画像形成装置に使用される。 As a developer for developing the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum, there are a one-component developer composed only of toner and a two-component developer composed of toner and carrier. Since the one-component developer does not use a carrier, there is no need for a stirring mechanism for uniformly mixing the toner and the carrier, so that there is an advantage that the developing device is simplified, but the charge amount of the toner is difficult to stabilize. There are drawbacks. Since the two-component developer requires a stirring mechanism for uniformly mixing the toner and the carrier, there is a disadvantage that the developing device becomes complicated. Since it is excellent, it is used for a high-speed image forming apparatus and a color image forming apparatus.
現像方式としては、露光装置からの光照射によって表面電位が低下した部分にトナーが付着し、トナー像が形成される反転現像方式が知られている。反転現像方式を用いる画像形成装置において、画像形成開始時に、静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスを現像ローラに印加するタイミングが早い場合や遅い場合に、感光体ドラムにトナーやキャリアが付着する問題がある。 As a developing method, a reversal developing method is known in which toner adheres to a portion where the surface potential is lowered by light irradiation from an exposure apparatus, and a toner image is formed. In an image forming apparatus using a reversal development method, toner or carrier is applied to a photosensitive drum when the timing of applying a developing bias for attaching toner to an electrostatic latent image to the developing roller is early or late at the start of image formation. There is a problem of sticking.
図11は、現像バイアスの印加タイミングが早い場合における現像領域の電位変化を模式的に示すグラフである。図11に示されるように、感光体ドラムの回転駆動が始まると同時に、帯電装置により感光体ドラムの帯電と、現像ローラへの+150Vの電圧の印加が開始される。ここで、現像領域における感光体ドラムの表面電位は、帯電装置から現像領域までの回転角の分、遅れて上昇することになる。そのため、帯電装置により帯電された感光体ドラム表面が現像領域に到達するために想定される所定時間(ここでは0.1秒)が経過した時点で、−500Vの現像バイアスが現像ローラに印加される。しかしながら、何等かの影響で感光体ドラムの回転速度が遅くなると、現像領域における感光体ドラム表面の電位が、想定時間(ここでは0.1秒)より遅れて(ここでは0.15秒後)変化してしまう。このような場合、現像ローラの電位が感光体ドラムの表面電位より電位差(矢印N)として−500V高くなり、二成分現像剤が未帯電の感光体ドラム表面領域に接触する。その結果、感光体ドラム表面にトナーが付着し、画像形成ごとに無駄なトナーが消費される問題が生じる。 FIG. 11 is a graph schematically showing changes in the potential of the development region when the development bias application timing is early. As shown in FIG. 11, at the same time as the rotation of the photosensitive drum is started, charging of the photosensitive drum by the charging device and application of a voltage of +150 V to the developing roller are started. Here, the surface potential of the photosensitive drum in the developing region rises with a delay corresponding to the rotation angle from the charging device to the developing region. Therefore, a developing bias of −500 V is applied to the developing roller when a predetermined time (in this case, 0.1 second) assumed for the surface of the photosensitive drum charged by the charging device to reach the developing region has elapsed. The However, when the rotational speed of the photosensitive drum is slowed down due to some influence, the potential of the photosensitive drum surface in the development region is delayed from the assumed time (here, 0.1 seconds) (here, after 0.15 seconds). It will change. In such a case, the potential of the developing roller becomes −500 V higher than the surface potential of the photosensitive drum as a potential difference (arrow N), and the two-component developer contacts the surface area of the uncharged photosensitive drum. As a result, there is a problem that toner adheres to the surface of the photosensitive drum and waste toner is consumed for each image formation.
一方、図12は、現像バイアスの印加タイミングが遅い場合における、現像領域の電位変化を模式的に示すグラフである。上記とは逆に、図12において、現像領域における感光体ドラムの表面電位が想定時間(ここでは0.1秒)より速く(ここでは0.05秒後)変化すると、感光体ドラムの表面電位が現像ローラの電位より、電位差(矢印P)として−800V高くなる。その結果、二成分現像剤が未帯電の感光体ドラム表面領域に接触している間、キャリアが付着されるので、画像形成ごとにキャリアが消失する問題が生じる。 On the other hand, FIG. 12 is a graph schematically showing changes in the potential of the development region when the development bias application timing is late. Contrary to the above, in FIG. 12, when the surface potential of the photosensitive drum in the developing region changes faster (here, 0.1 second) than the assumed time (here, 0.05 second), the surface potential of the photosensitive drum. Becomes -800 V higher than the potential of the developing roller as a potential difference (arrow P). As a result, the carrier adheres while the two-component developer is in contact with the surface area of the uncharged photosensitive drum, so that the carrier disappears every time the image is formed.
このような問題を解決するために、感光体ドラム表面の帯電領域が現像ローラを通過してから、現像剤ローラに現像バイアスを印加し、その後に現像ローラを駆動する画像形成装置が特許文献1に開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示の画像形成装置は、帯電装置による帯電開始後、感光体ドラム表面の帯電領域が現像ローラに到達した後に現像バイアスを印加し、その後、現像ローラの駆動を開始しているため、現像ローラの回転が安定するまでの時間が長くなるといった問題がある。
However, the image forming apparatus disclosed in
また、画像形成装置を長期間使用した後など、二成分現像剤の流動性の低下や、感光体ドラムや現像装置の回転軸の磨耗等が進むと、感光体ドラムの駆動を開始した直後の角加速度が遅くなり、感光体ドラムの帯電領域が現像ローラの位置に到達するまでの時間が長くなる。このことを考慮して、どのような場合でも帯電領域が現像ローラに到達するより前に現像バイアスが印加されてトナーが感光体ドラムに付着することがないようにするためには、帯電装置による帯電開始時から現像バイアスの印加タイミングまでの時間として、ある程度の余裕を持たせた時間を設定する必要がある。その結果、現像バイアスの印加タイミングが必要以上に遅くなってしまい、画像形成の開始がさらに遅くなってしまうという問題がある。 Also, after the image forming apparatus has been used for a long period of time, if the fluidity of the two-component developer decreases or the wear of the rotating shaft of the photosensitive drum or the developing apparatus proceeds, The angular acceleration becomes slow, and the time until the charged area of the photosensitive drum reaches the position of the developing roller becomes long. In consideration of this, in order to prevent the toner from adhering to the photosensitive drum by applying the developing bias before the charged region reaches the developing roller in any case, it is necessary to use a charging device. It is necessary to set a time with a certain margin as the time from the start of charging to the development bias application timing. As a result, there is a problem that the application timing of the developing bias is delayed more than necessary, and the start of image formation is further delayed.
このように、従来、画像形成開始時において、現像バイアスを適切なタイミングで印加することができないため、トナーやキャリアの感光体ドラムへの付着、もしくは、画像形成の開始が遅くなる、という問題があった。 As described above, conventionally, since the developing bias cannot be applied at an appropriate timing at the start of image formation, there is a problem that toner or carrier adheres to the photosensitive drum or the start of image formation is delayed. there were.
また、図11や図12で示したように、感光体ドラムの表面の電位と現像ローラの電位との差によって、不必要にトナーまたはキャリアが感光体ドラムに付着してしまうと問題は、画像形成終了時でも同様に起こる。すなわち、帯電装置による帯電の停止により感光体ドラム表面の電位低下開始点と、現像ローラの電位の変化点とがずれてしまうと、トナーまたはキャリアが感光体ドラムに付着してしまうという問題がある。 Also, as shown in FIGS. 11 and 12, if the toner or carrier unnecessarily adheres to the photosensitive drum due to the difference between the surface potential of the photosensitive drum and the potential of the developing roller, the problem is that The same happens at the end of formation. That is, there is a problem that toner or a carrier adheres to the photosensitive drum when the potential lowering start point on the surface of the photosensitive drum deviates from the change point of the potential of the developing roller due to the stopping of charging by the charging device. .
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、駆動部材の摩擦変化や二成分現像剤の流動性変化などによって、感光体ドラムの角加速度が変化する場合であっても、現像バイアスのオンまたはオフを適切なタイミングで実施でき、感光体ドラムへの不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることが可能な画像形成装置を実現することにある。 The object of the present invention has been made in view of the above problems, and even when the angular acceleration of the photosensitive drum changes due to a change in friction of the driving member or a change in fluidity of the two-component developer. Another object of the present invention is to realize an image forming apparatus that can turn on or off the developing bias at an appropriate timing and can suppress unnecessary toner adhesion and carrier adhesion to the photosensitive drum.
本願出願人は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部を設けることで、現像バイアスのオン/オフのタイミングを適切に実施することが容易となることを見出し、本願発明を行うに至った。 As a result of intensive investigations in view of the above problems, the applicant of the present application can easily implement the development bias ON / OFF timing appropriately by providing a rotation angle detection unit that detects the rotation angle of the photosensitive drum. As a result, the present invention has been made.
即ち、本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、感光体ドラムと、上記感光体ドラムを帯電する帯電装置と、帯電された上記感光体ドラムの表面に露光することで静電潜像を形成する露光装置と、トナーおよびキャリアを含む2成分現像剤を用い、上記感光体ドラムの表面との電位差を利用して、上記感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部と、上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの上記帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの上記現像装置が有する現像剤との接触領域である現像領域までの角度を基準角度としたとき、上記回転角検出部によって検出された、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスを上記現像装置に印加する制御部とを備えることを特徴とする。 In other words, in order to solve the above-described problems, the image forming apparatus according to the present invention exposes the photosensitive drum, the charging device for charging the photosensitive drum, and the charged surface of the photosensitive drum to perform static exposure. An electrostatic latent image formed on the photosensitive drum is formed using an exposure apparatus for forming an electrostatic latent image and a two-component developer containing toner and a carrier and utilizing a potential difference between the surface of the photosensitive drum. An image forming apparatus including a developing device for developing, a rotation angle detection unit for detecting a rotation angle of the photosensitive drum, and the charging device of the surface of the photosensitive drum with respect to a central axis of the photosensitive drum When the angle from the charging area to which the charging potential is applied to the developing area on the surface of the photosensitive drum that is in contact with the developer included in the developing device is a reference angle, the rotation angle detection unit In order to cause toner to adhere to the electrostatic latent image when the rotation angle of the photosensitive drum after the charging of the photosensitive drum detected by the charging device reaches the reference angle. And a controller for applying the developing bias to the developing device.
上記の構成によれば、回転角検出部によって検出された、帯電装置による感光体ドラムの帯電を開始してからの感光体ドラムの回転角が上記基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスを上記現像装置に印加する。ここで、基準角度とは、感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの上記帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの上記現像装置によって現像剤が供給される現像領域までの角度である。そのため、帯電装置による感光体ドラムの帯電を開始してからの感光体ドラムの回転角が上記基準角度となったときとは、帯電装置により帯電された感光体ドラム上の箇所が現像領域まで到達したときである。そして、感光体ドラムの回転角を実際に検出しているため、感光体ドラムの角加速度が何等かの影響で変化し、上記基準角度に到達するまでの時間に変化があったとしても、帯電装置により帯電された箇所が現像領域まで到達したタイミングを正確に検出することができる。そして、このタイミングで現像バイアスが印加されるため、現像領域において、感光体ドラムの表面電位と現像装置の電位とは、常に同じタイミングで変化することとなり、従来のように、現像バイアスの印加タイミングが感光体ドラムの表面電位の変化点にくらべて早くなったり遅くなったりすることがない。すなわち、現像バイアスを最適なタイミングで印加することができる。その結果、感光体ドラムへの不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることができる。 According to the above configuration, when the rotation angle of the photosensitive drum detected by the rotation angle detection unit after the charging device starts to be charged reaches the reference angle, the electrostatic latent is detected. A developing bias for attaching toner to the image is applied to the developing device. Here, the reference angle refers to the developing device on the surface of the photosensitive drum from a charging region to which a charging potential is applied by the charging device on the surface of the photosensitive drum with respect to the central axis of the photosensitive drum. Is the angle to the development area where the developer is supplied. Therefore, when the rotation angle of the photosensitive drum after starting charging of the photosensitive drum by the charging device reaches the reference angle, the location on the photosensitive drum charged by the charging device reaches the development area. When Since the rotation angle of the photoconductive drum is actually detected, the angular acceleration of the photoconductive drum changes due to some influence, and even if there is a change in the time to reach the reference angle, It is possible to accurately detect the timing at which the portion charged by the apparatus reaches the developing region. Since the developing bias is applied at this timing, the surface potential of the photosensitive drum and the potential of the developing device always change at the same timing in the developing region. However, it does not become faster or slower than the change point of the surface potential of the photosensitive drum. That is, the developing bias can be applied at an optimal timing. As a result, unnecessary toner adhesion and carrier adhesion to the photosensitive drum can be suppressed.
また、現像バイアスを最適なタイミングで印加することができるため、画像形成開始に要する時間を不必要に遅らせることがない。 In addition, since the developing bias can be applied at an optimum timing, the time required to start image formation is not unnecessarily delayed.
さらに、本発明の画像形成装置において、上記制御部は、上記感光体ドラムを回転駆動させてから、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となるまでの間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を上記現像装置に印加することが好ましい。 Furthermore, in the image forming apparatus of the present invention, the control unit rotates the photosensitive drum, and the rotation angle of the photosensitive drum after the charging device starts charging the photosensitive drum is determined. Until the reference angle is reached, it is preferable to apply a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the developing device.
上記感光体ドラムを回転駆動させてから、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となるまでの期間というのは、現像領域において感光体ドラムの表面電位は0である。上記構成によれば、この期間において、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が現像装置に印加されるため、トナーは、感光体ドラムよりも現像装置に引き寄せられる。これにより、この期間において、トナーが感光体ドラムに付着することを防止することができる。 The period from when the photosensitive drum is rotationally driven to when the rotational angle of the photosensitive drum reaches the reference angle after charging of the photosensitive drum by the charging device is equal to the reference angle. The surface potential of the photosensitive drum is zero. According to the above configuration, during this period, since a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the developing device, the toner is attracted to the developing device rather than the photosensitive drum. Thereby, it is possible to prevent the toner from adhering to the photosensitive drum during this period.
なお、上記基準角度は、上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記帯電領域のうちの上記感光体ドラムの回転方向の下流側端部から上記現像領域のうちの上記感光体ドラムの回転方向の下流側端部までの角度であることが好ましい。 Note that the reference angle is downstream from the downstream end in the rotation direction of the photosensitive drum in the charging area with respect to the central axis of the photosensitive drum from the downstream in the rotation direction of the photosensitive drum in the development area. The angle to the side end is preferred.
さらに、本発明の画像形成装置において、上記感光体ドラムを回転駆動するための回転駆動部を備え、上記制御部は、上記回転駆動部の駆動開始と同時に、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始させることが好ましい。 Furthermore, the image forming apparatus according to the present invention further includes a rotation driving unit for rotating the photosensitive drum, and the control unit starts the driving of the rotation driving unit and simultaneously starts the rotation of the photosensitive drum by the charging device. It is preferable to start charging.
上記の構成によれば、感光体ドラムの空転時間を短縮することができ、静電潜像の形成動作を早く行うことができる。 According to the above configuration, the idling time of the photosensitive drum can be shortened, and the electrostatic latent image forming operation can be performed quickly.
さらに、上記現像バイアスは、トナーの帯電極性と同極性の電圧であることが好ましい。これにより、帯電されていない感光体ドラムの表面にキャリアが付着することを防止することができる。 Further, the developing bias is preferably a voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner. Thereby, it is possible to prevent the carrier from adhering to the surface of the photosensitive drum which is not charged.
また、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムと、上記感光体ドラムを帯電する帯電装置と、帯電された上記感光体ドラムの表面に露光することで静電潜像を形成する露光装置と、トナーおよびキャリアを含む2成分現像剤を用い、上記感光体ドラムの表面との電位差を利用して、上記感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部と、上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの上記帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの上記現像装置が有する現像剤との接触領域である現像領域までの角度を基準角度としたとき、上記回転角検出部によって検出された、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスの上記現像装置に対する印加を停止する制御部とを備えることを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes a photosensitive drum, a charging device that charges the photosensitive drum, and an exposure device that forms an electrostatic latent image by exposing the surface of the charged photosensitive drum. And a developing device that develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum using a two-component developer containing toner and a carrier and utilizing a potential difference from the surface of the photosensitive drum. In the forming apparatus, a rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the photosensitive drum, and a charging region to which a charging potential is applied by the charging device on the surface of the photosensitive drum with respect to a central axis of the photosensitive drum The charging device detected by the rotation angle detection unit when the angle from the surface of the photosensitive drum to the developing region which is a contact region with the developer of the developing device on the surface of the photosensitive drum is a reference angle Thus, when the rotation angle of the photosensitive drum after the charging of the photosensitive drum reaches the reference angle, a developing bias for applying toner to the electrostatic latent image is applied to the developing device. And a control unit for stopping the operation.
上記の構成によれば、回転角検出部によって検出された、帯電装置による感光体ドラムの帯電を停止してからの感光体ドラムの回転角が上記基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスの上記現像装置に対する印加を停止する。帯電装置による感光体ドラムの帯電を停止してからの感光体ドラムの回転角が上記基準角度となったときとは、帯電装置により帯電されていない感光体ドラム上の箇所が現像領域まで到達したときである。そして、感光体ドラムの回転角を実際に検出しているため、感光体ドラムの角加速度が何等かの影響で変化し、上記基準角度に到達するまでの時間が変化したとしても、帯電装置により帯電されていない感光体ドラム上の箇所が現像領域まで到達したタイミングを正確に検出することができる。そして、このタイミングで現像バイアスの印加が停止されるため、現像領域において、感光体ドラムの表面電位と現像装置の電位とは、常に同じタイミングで変化することとなる。すなわち、現像バイアスの印加の停止を最適なタイミングで行うことができる。その結果、感光体ドラムへの不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることができる。 According to the above configuration, when the rotation angle of the photosensitive drum detected by the rotation angle detection unit after the charging of the photosensitive drum by the charging device stops becomes the reference angle, the electrostatic latent is detected. Application of the developing bias for attaching the toner to the image to the developing device is stopped. When the rotation angle of the photosensitive drum after the charging of the photosensitive drum by the charging device reaches the reference angle, the portion on the photosensitive drum that is not charged by the charging device has reached the development area. Is the time. Since the rotation angle of the photosensitive drum is actually detected, even if the angular acceleration of the photosensitive drum changes due to some influence and the time until the reference angle is reached changes, It is possible to accurately detect the timing at which a spot on the photosensitive drum that is not charged reaches the developing region. Since the application of the developing bias is stopped at this timing, the surface potential of the photosensitive drum and the potential of the developing device always change at the same timing in the developing region. That is, the development bias application can be stopped at an optimal timing. As a result, unnecessary toner adhesion and carrier adhesion to the photosensitive drum can be suppressed.
さらに、本発明の画像形成装置において、上記制御部は、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となった後に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を上記現像装置に印加することが好ましい。 Furthermore, in the image forming apparatus of the present invention, the control unit charges the toner after the rotation angle of the photosensitive drum after the charging device stops charging the photosensitive drum reaches the reference angle. It is preferable to apply a voltage having a polarity opposite to that of the polarity to the developing device.
上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となった後の期間というのは、現像領域において感光体ドラムの表面電位は0である。上記構成によれば、この期間において、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が現像装置に印加されるため、トナーは、感光体ドラムよりも現像装置に引き寄せられる。これにより、この期間において、トナーが感光体ドラムに付着することを防止することができる。 The period after the rotation angle of the photosensitive drum becomes the reference angle after the charging of the photosensitive drum by the charging device is stopped is that the surface potential of the photosensitive drum is 0 in the development region. . According to the above configuration, during this period, since a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the developing device, the toner is attracted to the developing device rather than the photosensitive drum. Thereby, it is possible to prevent the toner from adhering to the photosensitive drum during this period.
なお、上記基準角度は、上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記帯電領域のうちの上記感光体ドラムの回転方向の上流側端部から上記現像領域のうちの上記感光体ドラムの回転方向の上流側端部までの角度であることが好ましい。 The reference angle is upstream of the upstream end in the rotation direction of the photosensitive drum in the charging area with respect to the central axis of the photosensitive drum from the upstream end in the rotation direction of the photosensitive drum in the development area. The angle to the side end is preferred.
さらに、本発明の画像形成装置において、上記感光体ドラムを回転駆動するための回転駆動部を備え、上記制御部は、上記回転駆動部の駆動停止と同時に、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止させることが好ましい。 Furthermore, the image forming apparatus according to the present invention further includes a rotation driving unit for rotating the photosensitive drum, and the controller is configured to stop the rotation driving unit and stop the rotation of the photosensitive drum by the charging device. It is preferable to stop charging.
上記の構成によれば、感光体ドラムの回転駆動停止に要する時間を短縮することができ、感光体ドラムや2成分現像剤の磨耗や劣化を抑えることができる。 According to the above configuration, the time required to stop the rotation of the photosensitive drum can be shortened, and wear and deterioration of the photosensitive drum and the two-component developer can be suppressed.
さらに、本発明の画像形成装置において、上記制御部は、上記感光体ドラムの回転が停止した後に、上記現像装置に対する電圧の印加を停止することが好ましい。 Furthermore, in the image forming apparatus of the present invention, it is preferable that the control unit stops applying the voltage to the developing device after the rotation of the photosensitive drum is stopped.
上記の構成によれば、帯電されていない感光体ドラム表面にトナーが付着することを防止することができる。 According to the above configuration, it is possible to prevent toner from adhering to the surface of the photosensitive drum that is not charged.
また、本発明の画像形成装置において、上記感光体ドラムの表面に、当該感光体ドラムの回転方向に沿って、光の反射率が感光体ドラムの表面と異なる複数のマーカーが形成されており、上記回転角検出部は、上記マーカーと対向する位置に配置され、上記感光体ドラムの表面と上記マーカーの光の反射率の違いに基づいて、上記マーカーを検知することにより、上記感光体ドラムの回転角を検出するが好ましい。 In the image forming apparatus of the present invention, a plurality of markers having different light reflectivities from the surface of the photosensitive drum are formed on the surface of the photosensitive drum along the rotation direction of the photosensitive drum. The rotation angle detection unit is disposed at a position facing the marker, and detects the marker based on a difference in light reflectance between the surface of the photosensitive drum and the marker, thereby detecting the marker on the photosensitive drum. Preferably, the rotation angle is detected.
上記の構成によれば、回転角検出部を簡単な構成で実現することができる。 According to said structure, a rotation angle detection part is realizable with a simple structure.
本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部と、上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの現像装置によって現像剤が供給される現像領域までの角度を基準角度としたとき、上記回転角検出部によって検出された、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスを上記現像装置に印加する制御部とを備える。 In the image forming apparatus according to the present invention, a charging potential is applied by a rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the photosensitive drum and a charging device on a surface of the photosensitive drum with respect to a central axis of the photosensitive drum. When the angle from the charged area to the developing area of the surface of the photosensitive drum to which the developer is supplied by the developing device is defined as a reference angle, the photosensitive device by the charging device is detected by the rotation angle detection unit. A control unit that applies a developing bias for attaching toner to the electrostatic latent image to the developing device when the rotation angle of the photosensitive drum after the charging of the photosensitive drum reaches the reference angle With.
また、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部と、上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの現像装置によって現像剤が供給される現像領域までの角度を基準角度としたとき、上記回転角検出部によって検出された、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスの上記現像装置に対する印加を停止する制御部とを備える。 In the image forming apparatus of the present invention, a charging potential is applied by a rotation angle detector that detects a rotation angle of the photosensitive drum and a charging device on the surface of the photosensitive drum with respect to the central axis of the photosensitive drum. When the angle from the charged area to the developing area of the surface of the photosensitive drum to which the developer is supplied by the developing device is defined as a reference angle, the charging device detects the rotation detected by the rotation angle detection unit. When the rotation angle of the photosensitive drum after the charging of the photosensitive drum reaches the reference angle, the application of the developing bias for attaching the toner to the electrostatic latent image to the developing device is stopped. A control unit.
これにより、現像バイアスのオン/オフを最適なタイミングで行うことができ、感光体ドラムへの不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることができる。 As a result, the developing bias can be turned on / off at an optimal timing, and unnecessary toner adhesion and carrier adhesion to the photosensitive drum can be suppressed.
本発明の一実施形態の画像形成装置について図に基づいて以下説明する。 An image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(画像形成装置の全体構成)
図2は、本実施形態の画像形成装置の全体構成を模式的に示した図である。図2に示されるように、画像形成装置100は、4つの画像形成ユニット1〜4と、転写ユニット88と、定着ユニット15とを含んで構成される、タンデム方式のカラー画像形成装置である。4つの画像形成ユニット1〜4および転写ユニット88は、トナー像形成手段に相当する。
(Overall configuration of image forming apparatus)
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. As shown in FIG. 2, the
4つの画像形成ユニット1〜4、すなわち、第1画像形成ユニット1、第2画像形成ユニット2、第3画像形成ユニット3および第4画像形成ユニット4は、記録シート担持体である中間転写ベルト5による記録シートの搬送回転方向である矢符Rの方向(以下「回転方向R」と記載する)の上流側から下流側に向かって、この順番で一列に配列される。
The four
4つの画像形成ユニット1〜4のそれぞれは、感光体ドラム16を備えている。そして、各画像形成ユニット1〜4において、感光体ドラム16の表面に各色相の画像情報に対応する静電潜像を形成し、トナーを用いて該静電潜像を現像し、各色のトナー像を形成する。第1画像形成ユニット1はブラックの画像情報に対応するトナー像を形成する。第2画像形成ユニット2はシアン色の画像情報に対応するトナー像を形成する。第3画像形成ユニット3はマゼンタ色の画像情報に対応するトナー像を形成する。第4画像形成ユニット4はイエロー色の画像情報に対応するトナー像を形成する。
Each of the four
転写ユニット88は、中間転写ベルト5と、2次転写ローラ8と、1次転写ローラ7と、2つの支持ロール6とを含んで構成される。
The
中間転写ベルト5は、4つの画像形成ユニット1〜4の上方に設けられる。中間転写ベルト5は、2つの支持ロール6・6に張架されるループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材であり、記録シートを担持して搬送する記録シート担持体である。中間転写ベルト5は、回転方向Rに回転駆動可能であり、かつ、各感光体ドラム16に圧接するように設けられている。中間転写ベルト5の原料には、たとえばポリイミドまたはポリアミドの樹脂に電子伝導性導電材を適量含有させたものを使用する。
The intermediate transfer belt 5 is provided above the four
中間転写ベルト5の各感光体ドラム16に圧接する位置が、各色トナー像の転写位置である。中間転写ベルト5上には、感光体ドラム16との転写位置において各色トナー像が重ね合わされて転写され、多色トナー像が形成される。
A position where the intermediate transfer belt 5 is in pressure contact with each
4つの1次転写ローラ7は、中間転写ベルト5の内側に設けられ、それぞれ中間転写ベルト5を介して各感光体ドラム16に圧接し、図示しない駆動手段によってその軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。各1次転写ローラ7と各感光体ドラム16との圧接位置が、中間転写ベルト5によって担持搬送される記録シートへの各色トナー像の転写位置である。1次転写ローラ7には、感光体ドラム16表面のトナー像を中間転写ベルト5に転写するために、トナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
The four
第4画像形成ユニット4よりも中間転写ベルト5の回転方向Rの下流側には、中間転写ベルト5に形成されたカラー画像を記録シートに転写する2次転写ローラ8が配設される。
A
転写ユニット88の2次転写ローラ8は、1次転写ローラ7によって中間転写ベルト5に形成されたカラー画像を後述する供給部84から担持搬送される記録シートに転写し、多色トナー像を形成する。多色トナー像を担持した記録シートは定着ユニット15に供給される。
The
定着ユニット15は、加熱手段である加熱ローラ105と、加圧ローラ106とを含む。加熱ローラ105は、内部に、熱源、たとえば、ハロゲンランプなどのヒータランプを含み、図示しない駆動手段によって、軸心回りに回転駆動可能に設けられる。加圧ローラ106は、加熱ローラ105に圧接し、加熱ローラ105の回転駆動に従動回転可能に設けられる。中間転写ベルト5から加熱ローラ105と加圧ローラ106との圧接部に多色トナー像を担持する記録シートが搬送され、多色トナー像が加熱および加圧を受けることによって、多色トナー像が記録シートに定着される。多色トナー像が定着された記録シートは、排紙ローラ13aによって画像形成装置100から排出される。
The fixing
2次転写ローラ8より中間転写ベルト5の回転方向Rの下流側であり、4つの画像形成ユニット1〜4の上流側に、中間転写ベルト5の表面をクリーニングするためのベルトクリーニングユニット10が設けられている。ベルトクリーニングユニット10は、中間転写ベルト5に接触配置されるベルトクリーニングブラシ11と、ベルトクリーニングブレード12とを有している。ベルトクリーニングブレード12は、ベルトクリーニングブラシ11より中間転写ベルト5の回転方向Rの下流側に配置される。ベルトクリーニングユニット10では、記録材に転写されることなく中間転写ベルト5に残るトナーを取り除く。
A
4つの画像形成ユニット1〜4の下方には、給紙カセット14が設けられる。給紙カセット14は、B5、B4、A4、A3などの各サイズの普通紙、カラーコピー用紙などの記録紙およびオーバーヘッドプロジェクター用シート(OHPシート)などの記録シートを収容する。給紙ローラ13は、搬送方向Pにおいて、記録シートの搬送を補助する。
A
(画像形成ユニットの詳細構成)
次に、画像形成ユニット1〜4の詳細構成について説明する。図1は、図2に示す画像形成装置100の第1画像形成ユニット1を模式的に示す概略図である。第2画像形成ユニット2、第3画像形成ユニット3および第4画像形成ユニット4は、それぞれシアントナー、マゼンタトナーまたはイエロートナーを含む現像剤を使用する以外は、第1画像形成ユニット1と同様の構成であるので、説明を省略する。
(Detailed configuration of image forming unit)
Next, the detailed configuration of the
第1画像形成ユニット1は、感光体ドラム16と、感光体ドラム16を帯電する帯電装置17と、感光体ドラム16に静電潜像を形成する露光ユニット18と、感光体ドラム16の静電潜像を可視化する現像装置19と、感光体ドラム16の回転角を検出する光学センサ26と、感光体ドラム16に残留する残留物、たとえばトナーを除去するクリーニング装置20と、感光体ドラムの残留電荷を除去する徐電ランプ25とを含む。そして、第1画像形成ユニット1の各部の動作は、中央処理装置(Central Processing Unit;CPU)によって実現される制御装置34によって制御される。
The first
感光体ドラム16の周りには、帯電装置17、露光装置18、現像装置19、光学センサ26、クリーニング装置20および除電ランプ25が、この順序で感光体ドラム16の回転方向に沿って配置されている。
Around the
感光体ドラム16は、回転駆動部である図示しないドラム駆動モータによって軸心回りに回転駆動可能に設けられ、その表面部に静電潜像が形成されるローラ状部材である。感光体ドラム16は、図中矢符Rdで示す回転方向に回転する。感光体ドラム16の回転駆動部は、制御装置34で制御される。
The
感光体ドラム16は、たとえば、図示しない円筒状または円柱状の導電性基体と、導電性基体の表面部に形成される図示しない感光層とを含んで構成される。導電性基体には、たとえば、アルミニウム素管を使用できる。感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層して形成されてもよく、電荷発生物質と電荷輸送物質とを1つの層に含有するものであってもよい。感光層と導電性基体との間には、下地層を設けてもよい。さらに、感光層の表面部に保護層を設けてもよい。
The
本実施形態では、感光体ドラム16における光学センサ26と対向する同一円周上に(つまり、感光体ドラム16の回転方向Rdに沿って)、複数のマーカーが等間隔に配置されている。当該マーカーは、光の反射率が感光体ドラムの表面と異なるものである。
In the present embodiment, a plurality of markers are arranged at equal intervals on the same circumference of the
光学センサ26は、感光体ドラム16表面に設けられるマーカーを検出することによって、感光体ドラム16の回転角を測定するセンサであり、回転角検出部として機能する。光学センサ26としては、たとえば発光素子および受光素子からなるフォトセンサが挙げられる。フォトセンサにおいて、発光素子および受光素子は感光体ドラム16上の同一円周上に等間隔に配置される複数のマーカーに対向して配置され、発光素子から照射される光を感光体ドラム16表面で反射させ、その反射光を受光素子で受ける。マーカーと感光体ドラムの表面とは光の反射率が異なるため、光学センサ26は、受光素子が検知する反射光量の変化によってマーカーの位置を検出することができる。光学センサ26の測定結果は制御装置34に送られ、回転角が算出される。すなわち、光学センサ26がマーカーを検出した回数をカウントすることにより、感光体ドラム16の回転角が算出される。
The
なお、後述するように、感光体ドラム16の中心軸に対する、感光体ドラム16と帯電装置17との接触領域である帯電領域から感光体ドラム16と現像装置19が有する現像剤との接触領域である現像領域までの角度(つまり、帯電領域と感光体ドラム16の中心軸とを結ぶ線と、現像領域と感光体ドラム16の中心軸とを結ぶ線とのなす角度)に相当する回転角を検出するためには、感光体ドラム16の同一円周上に配置されるマーカーの数としては、72以上配置させることが好ましい。
As will be described later, in the contact area between the
帯電装置17は、感光体ドラム16の表面を所定の極性(例えば、マイナス)の電位に帯電させるものである。本実施の形態では、帯電装置17は、帯電ローラからなり、帯電電圧供給装置31によって帯電電圧が供給される。なお、帯電装置17としては、コロナ放電器やブラシ帯電器を使用することもできる。また、帯電電圧供給装置31の出力電圧は、制御装置34によって制御される。なお、以下では、帯電装置17は感光体ドラムの表面をマイナスの電位に帯電させるものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
The charging
露光装置18は、帯電状態にある感光体ドラム16の表面にブラックの画像情報に応じた信号光、たとえば、レーザ光を照射し、ブラックの画像情報に対応する静電潜像を形成する装置である。露光装置18としては、LEDアレイ装置を用いることもできる。本実施形態では、感光体ドラム16の表面上の露光装置18により光が照射された箇所において、光照射による電荷が発生し、帯電装置17による帯電電荷が除去される。その結果、この箇所において、電位が低下し、静電潜像が形成される。
The
現像装置19は、現像ローラ24と、撹拌ローラ40と、現像槽41と、図示しないトナー補給容器とを含む。現像装置19は、感光体ドラム16の表面を臨み、かつ感光体ドラム16と離隔するように設けられる。現像装置19は、内部に磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤を収容し、2成分反転現像方式によって感光体ドラム16表面部に形成されたブラックの画像情報に対応する静電潜像にトナーを供給してブラックトナー像を形成する。
The developing
現像ローラ24は、固定磁極体を内包するローラ状部材であり、現像槽41の開口部を介して感光体ドラム16表面部に僅かな間隙を有して離隔し、回転駆動可能に現像槽41によって支持され、ブラックトナーを感光体ドラム16表面部の静電潜像に供給する。現像ローラ24は、円筒状部材である現像スリーブと、現像スリーブの内部に設けられる固定磁極体とを含む。ブラックトナーを感光体ドラム16の表面に供給するために、現像ローラ24には、現像バイアス供給装置35によって、電圧が印加される。
The developing
本実施の形態において、現像バイアス供給装置35は、プラス側の出力電圧として+150Vを出力し、マイナス側の出力電圧として−500Vを出力する。本実施形態では、−500Vの電圧は、トナーの帯電極性と同じ極性であり、感光体ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスである。一方、+150Vの電圧は、後述するようにトナーの帯電極性と逆極性の電圧である。現像バイアス供給装置35の出力電圧は、制御装置34によって制御される。
In the present embodiment, the developing
撹拌ローラ41は、現像槽40の内部において軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、現像ローラ24表面部にブラックトナーを供給する。
The
現像槽41は、現像ローラ24および撹拌ローラ40、ならびにブラックトナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤とを収容する。現像槽41には、図示しないトナー補給容器によってトナーが補給される。本実施形態では、トナーは、マイナスの電位に帯電されているものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
The developing
現像装置19によって現像されたブラックトナー像は、図1に示す中間転写ベルト5に転写される。
The black toner image developed by the developing
クリーニング装置20は、感光体ドラム16表面のブラックトナー像が中間転写ベルト5に転写された後に、感光体ドラム16表面に残存するブラックトナーを除去し、回収する。クリーニング装置20は、たとえば、感光体ドラム16表面に接するように設けられるクリーニングブレードと、該クリーニングブレードによって感光体ドラム16表面から除去されるトナーを収める廃トナー容器とを含んで構成される。
The
除電ランプ25は、感光体ドラム16の表面に残留する電荷を除去するものである。
The
(現像ローラへの電圧印加制御について)
次に、現像ローラ24への電圧の印加制御について、図3から図8を参照して説明する。
(Regarding voltage application control to the developing roller)
Next, voltage application control to the developing
(画像形成開始時)
まずは、画像形成を開始するときの、感光体ドラム16のドラム駆動モータの動作タイミング、帯電装置17への帯電電圧の印加タイミング、現像ローラ24への電圧印加タイミングについて説明する。図3は、画像形成装置100において画像形成を開始する際の、感光体ドラム16のドラム駆動モータの動作タイミング、帯電装置17への帯電電圧の印加タイミング、現像ローラ24への電圧印加タイミングを示すとともに、感光体ドラム16の回転角の経時変化を示すタイミングチャートである。
(At the start of image formation)
First, the operation timing of the drum drive motor of the
制御装置34は、画像形成開始と同時に、感光体ドラム16のドラム駆動モータの動作、および、帯電電圧供給装置31から帯電装置17への帯電電圧の印加を行う。これにより、感光体ドラム16の帯電が開始されるとともに感光体ドラム16が回転し始める。また、このとき、制御装置34は、現像バイアス供給装置35を制御して、プラス側電圧(+150V)を現像ローラ24に印加する。
At the same time as the start of image formation, the
図4は、感光体ドラム16と現像ローラ24と帯電装置17とを示す断面図である。図4に示されるように、感光体ドラム16の表面において、帯電装置17と接触する領域が帯電領域となる。ここで、帯電領域における感光体ドラム回転方向Rdの下流側の末端は、感光体ドラムへの帯電を開始した際に生じる感光体ドラム表面の電位上昇開始点16aとなる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the
感光体ドラム16表面の帯電を開始した時には、トナーの帯電極性と逆極性であるプラス側電圧(+150V)が現像ローラ24に印加される。このとき、感光体ドラム16の表面において現像剤Gとの接触領域である現像領域では、感光体ドラム16の表面電位は0である。そのため、トナーは、当該トナーと逆極性の電圧が印加されている現像ローラ24に引き寄せられ、感光体ドラム16表面に静電力でトナーが付着することを防ぐことができる。
When charging of the surface of the
また、制御装置34は、ドラム駆動モータの動作を開始した時点からの感光体ドラム16の回転角を算出する。すなわち、制御装置34は、ドラム駆動モータの動作を開始した時点から光学センサ26がマーカーを検出した回数をカウントし、当該カウント数に、隣接するマーカーの感光体ドラム16の回転軸に対する角度を乗じることで、感光体ドラム16の回転角を算出する。
Further, the
そして、制御装置34は、ドラム駆動モータの動作を開始した時点からの感光体ドラム16の回転角が所定角度θ1になったタイミングで、現像バイアス供給装置35を制御して、現像バイアスであるマイナス側電圧(−500V)を現像ローラ24に印加する。
Then, the
ここで、所定角度θ1について説明する。図5は、電位上昇開始点16aが、二成分現像剤と感光体ドラムとの接触領域である現像領域における感光体ドラムの回転方向Rdの下流側末端(図中現像領域末端16cで示される)を通過する時の、感光体ドラム16と現像ローラ24と帯電装置17とを示す断面図である。上記の所定角度θ1として、電位上昇開始点16a(つまり、帯電領域における感光体ドラムの回転方向Rdの下流側端部)と感光体ドラム16の中心軸とを結ぶ線と、現像領域末端16c(つまり、現像領域における感光体ドラムの回転方向Rdの下流側端部)と感光体ドラム16の中心軸とを結ぶ線とのなす角度が設定されている。
Here, the predetermined angle θ1 will be described. In FIG. 5, the potential rise start
そのため、電位上昇開始点16aが現像領域末端16cに到達した時点で、現像バイアスであるマイナス側電圧(−500V)が現像ローラ24に印加されることとなる。つまり、感光体ドラム16の表面における帯電装置により帯電された部分が現像領域に到達したタイミングで、現像ローラ24に現像バイアスが印加される。
Therefore, when the potential
図6は、画像形成開始時における現像領域の感光体ドラム16および現像ローラ24の電位変化を模式的に示すグラフである。図6に示されるように、現像領域では、感光体ドラム16表面の電位は、帯電装置17により帯電された部分が到達するまでの間0Vであり、当該帯電された部分が到達すると帯電電位(−650V)となる。一方、現像ローラ24の電位は、帯電装置17により帯電された部分が到達するまでの間ではプラス側の電位(+150V)であり、当該帯電された部分が到達するとマイナス側の電位(−500V)となる。すなわち、現像領域において、感光体ドラム16および現像ローラ24の電位は、同じタイミングで変化する。そして、図6に示されるように、感光体ドラム16の表面電位と現像ローラ24の電位との差は、感光体ドラム16へのトナー付着やキャリア付着が生じない範囲内(例えば100〜300V)に保たれる。その結果、現像装置19からトナーやキャリアが感光体ドラム16へ付着することを防止できる。
FIG. 6 is a graph schematically showing changes in potentials of the
(画像形成終了時)
次に、画像形成を終了するときの、感光体ドラム16のドラム駆動モータの動作タイミング、帯電装置17への帯電電圧の印加停止タイミング、現像ローラ24への電圧印加タイミングについて説明する。図7は、画像形成装置100において画像形成を終了する際の、感光体ドラム16のドラム駆動モータの動作タイミング、帯電装置17への帯電電圧の印加停止タイミング、現像ローラ24への電圧印加タイミングを示すとともに、感光体ドラム16の回転角の経時変化を示すタイミングチャートである。
(At the end of image formation)
Next, the operation timing of the drum drive motor of the
制御装置34は、まず、感光体ドラム16のドラム駆動モータの動作、および、帯電電圧供給装置31から帯電装置17への帯電電圧の印加を停止する。この場合、ドラム駆動モータが停止するだけであり、感光体ドラム16は、惰性によって暫くの間を回転した後に停止することとなる。
The
そこで、制御装置34は、ドラム駆動モータの動作を停止した時点からの感光体ドラム16の回転角を算出する。算出方法は上述したとおりである。
Therefore, the
そして、制御装置34は、ドラム駆動モータの動作を停止した時点からの感光体ドラム16の回転角が所定角度θ2になったタイミングで、現像バイアス供給装置35を制御して、現像ローラに印加する電圧を、現像バイアスであるマイナス側電圧(−500V)からプラス側電圧(+150V)に切り換える。
Then, the
ここで、所定角度θ2について説明する。図4に示されるように、帯電領域における感光体ドラム回転方向Rdの上流側の端部は、感光体ドラムへの帯電を停止した際に生じる感光体ドラム表面の電位下降開始点16bとなる。この電位下降開始点16bと感光体ドラム16の中心軸とを結ぶ線と、現像領域先端16d(つまり、現像領域における感光体ドラムの回転方向Rdの上流側端部)と感光体ドラム16の中心軸とを結ぶ線とのなす角度が設定されている。
Here, the predetermined angle θ2 will be described. As shown in FIG. 4, the upstream end portion in the charging region in the photosensitive drum rotation direction Rd is a potential decrease start
そのため、感光体ドラム16の表面における帯電装置17により帯電された部分が現像領域を通過したタイミング、言い換えると、感光体ドラム16の表面における帯電装置17により帯電されていない部分が現像領域に到達したタイミングで、現像ローラ24にプラス側電圧が印加される。
For this reason, the timing at which the portion charged by the charging
図8は、画像形成終了時における現像領域の感光体ドラム16および現像ローラ24の電位変化を模式的に示すグラフである。図8に示されるように、現像領域では、感光体ドラム16表面の電位は、帯電装置17により帯電された部分の全てが通過するまでの間では帯電電位(−650V)であり、当該帯電された部分の全てが通過すると(つまり、帯電されていない部分が到達すると)0Vとなる。一方、現像ローラ24の電位は、帯電装置17により帯電された部分の全てが通過するまでの間では現像バイアスであるマイナス側電圧(−500V)であり、当該帯電された部分の全てが通過すると(つまり、帯電されていない部分が到達すると)プラス側電圧(+150V)となる。すなわち、現像領域において、感光体ドラム16および現像ローラ24の電位は、同じタイミングで変化する。そして、図8に示されるように、感光体ドラム16の表面電位と現像ローラ24の電位との差は、感光体ドラム16へのトナー付着やキャリア付着が生じない範囲内(例えば100〜300V)に保たれる。その結果、画像形成終了時においても、現像装置19からトナーやキャリアが感光体ドラム16へ付着することを防止できる。
FIG. 8 is a graph schematically showing changes in the potential of the
(制御装置の処理フロー)
本実施形態の制御装置34における、ドラム駆動モータ、帯電電位印加、現像ローラ24への電圧印加の動作処理フローについて説明する。図9は、制御装置34の処理手順を示すフローチャートである。図9に示すフローチャートを用いて、画像形成動作の開始時および終了時における処理手順について説明する。
(Processing flow of control device)
The operation processing flow of the drum drive motor, charging potential application, and voltage application to the developing
まず、制御装置34には、画像形成処理の開始信号が入力される。当該開始信号は、例えば、画像形成装置100の操作部においてユーザがコピー開始ボタンを押下することにより、当該操作部から制御装置34に入力される。他の例としては、画像形成装置100と通信可能に接続されたコンピュータ装置からの印刷ジョブを画像形成装置100の通信部が受けたことにより、当該通信部から制御装置34に上記開始信号が入力される。
First, an image forming process start signal is input to the
そして、制御装置34は、上記開始信号の入力を受けると、(1)ドラム駆動モータの駆動の開始し、(2)帯電電圧供給装置31を制御して、帯電装置17へ帯電電圧を印加し、(3)現像バイアス供給装置35を制御して、プラス側電圧(+150V)を現像ローラ24に印加する(S1)。また、制御装置34は、このとき、現像装置19、光学センサ26および徐電ランプ25も合わせて起動する。
Upon receiving the start signal, the control device 34 (1) starts driving the drum drive motor, and (2) controls the charging
このように、ドラム駆動モータの駆動開始と、帯電電圧の印加とを同時に行うので、感光体ドラム16の空転時間を短縮することができる。
As described above, since the driving of the drum driving motor and the application of the charging voltage are simultaneously performed, the idling time of the
また、帯電電圧の印加を開始した時点では、現像領域において感光体ドラム16の表面電位は0である。そして、このとき、トナーの帯電極性と逆極性であるプラス側電圧が現像ローラ24に印加されるため、トナーは、感光体ドラム16よりも現像ローラ24に引き寄せられる。これにより、トナーが感光体ドラム16に付着することを防止することができる。
Further, at the time when the application of the charging voltage is started, the surface potential of the
次に、制御装置34は、ドラム駆動モータの動作を開始した時点(S1の処理時点)から光学センサ26がマーカーを検出した回数をカウントし、当該カウント数に隣接するマーカーの感光体ドラム16の回転軸に対する角度を乗じることで、感光体ドラム16の回転角aを測定する(S2)。
Next, the
さらに、制御装置34は、測定した回転角aが上述した所定角度θ1未満であるか否かを判断する(S3)。
Further, the
光学センサ26によって測定された回転角aが所定角度θ1未満であれば(S3でYes)、S2の処理に戻る。
If the rotation angle a measured by the
一方、光学センサ26によって測定された回転角aが所定角度θ1となった場合(S3でNo)、制御装置34は、現像バイアス供給装置35を制御して、現像ローラ24に印加する電圧を、プラス側電圧(+150V)から現像バイアスであるマイナス側電圧(−500V)に切り換える(S4)。これにより、キャリアは現像ローラ24側に引き寄せられ、キャリアが感光体ドラム16に付着することを防止できる。
On the other hand, when the rotation angle a measured by the
また、図6に示されるように、感光体ドラム16の表面電位と現像ローラ24の電位との差は、感光体ドラム16へのトナー付着やキャリア付着が生じない範囲内(例えば100〜300V)に保たれ、現像装置19からトナーやキャリアが感光体ドラム16へ付着することを防止できる。
Further, as shown in FIG. 6, the difference between the surface potential of the
その後、感光体ドラム16が1回転すると、感光体ドラム16の表面全域が帯電領域となる。図10は、感光体ドラム16が1回転以上回転した後の状態の、感光体ドラム16と現像ローラ24と帯電装置17とを示す断面図である。図10に示されるように感光体ドラム16の表面全域が帯電領域となってから、制御装置34は、露光装置18を制御して、感光体ドラム16に静電潜像の形成を開始する(S5)。その後、全ての画像に対応する静電潜像の形成が終了すると、制御装置34は、露光装置18の動作を停止する(S6)。続いて、制御装置34は、ドラム駆動モータの駆動の停止するとともに、帯電電圧供給装置31を制御して、帯電装置17への帯電電圧の印加を停止する(S7)。これにより、感光体ドラム16の空転時間を短縮することができ、感光体ドラム16や2成分現像剤の磨耗や劣化を抑えることができる。
Thereafter, when the
次に、制御装置34は、ドラム駆動モータの駆動の停止する時点(S7の処理時点)から光学センサ26がマーカーを検出した回数をカウントし、当該カウント数に隣接するマーカーの感光体ドラムの回転軸に対する角度を乗じることで、感光体ドラムの回転角bを測定する(S8)。
Next, the
さらに、制御装置34は、測定した回転角bが上述した所定角度θ2未満であるか否かを判断する(S9)。
Further, the
光学センサ26によって測定された回転角bが所定角度θ2未満であれば(S9でYes)、S8の処理に戻る。
If the rotation angle b measured by the
一方、光学センサ26によって測定された回転角bが所定角度θ2となった場合(S9でNo)、制御装置34は、現像バイアス供給装置35を制御して、現像ローラ24に印加する電圧を、現像バイアスであるマイナス側電圧(−500V)からプラス側電圧(+150V)に切り換える(S10)。
On the other hand, when the rotation angle b measured by the
そして、感光体ドラム16の回転が停止するのに十分な時間(例えば5秒)が経過した後に、制御装置34は、現像バイアス供給装置35を制御して、現像ローラ24に対する電圧印加を停止する(S11)。
Then, after a sufficient time (for example, 5 seconds) has passed for the rotation of the
このように、光学センサ26によって感光体ドラム16の回転角を検知し、適正なタイミングで現像ローラ24に現像バイアスの印加を行うことができるので、感光体ドラム16の回転駆動開始時における角加速度に変化が生じても、感光体ドラム16への不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることができる。
As described above, the rotation angle of the
なお、上記の説明では、回転角検出部として光学センサ26を備えるものとした。しかしながら、感光体ドラム16の回転角を検出する部材としては、光学センサ26の代わりにモータの回転位置を信号として出力するドラム駆動モータを使用してもよい。
In the above description, the
以上のように、本実施形態は、感光体ドラム16の回転角を検出する光学センサ(回転角検出部)16を設けることで、現像バイアスのオン/オフのタイミングを適切に実施するものである。
As described above, in this embodiment, the optical sensor (rotation angle detection unit) 16 that detects the rotation angle of the
具体的には、画像形成装置100は、感光体ドラム16と、感光体ドラム16を帯電する帯電装置17と、帯電された感光体ドラムの表面に露光することで静電潜像を形成する露光装置18と、トナーおよびキャリアを含む2成分現像剤を用い、感光体ドラム16の表面との電位差を利用して、感光体ドラム16上に形成された静電潜像を現像する現像装置19とを備えている。
Specifically, the
さらに、画像形成装置100は、感光体ドラム16の回転角を検出する光学センサ(回転角検出部)26と、感光体ドラム16の中心軸に対する、感光体ドラム16の表面のうちの帯電装置16により帯電電位が印加される帯電領域から感光体ドラム16の表面のうちの現像装置19が有する現像剤Gとの接触領域である現像領域までの角度を基準角度としたとき、光学センサ26によって検出された、帯電装置17による感光体ドラム16の帯電を開始してからの感光体ドラム16の回転角aが当該基準角度となったときに、静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアス(−500V)を現像装置19に印加する制御装置(制御部)34とを備える。
Further, the
ここで、基準角度は、例えば、感光体ドラム16の中心軸に対する、帯電領域のうちの感光体ドラム16の回転方向Rdの下流側端部である電位上昇開始点16aから現像領域のうちの感光体ドラム16の回転方向Rdの下流側端部である現像領域末端16cまでの所定角度θ1である。
Here, the reference angle is, for example, the photosensitive region in the developing region from the potential
本実施形態の構成によれば、帯電装置による感光体ドラムの帯電を開始してからの感光体ドラムの回転角aが所定角度θ1となったときとは、帯電装置17により帯電された感光体ドラム上の箇所が現像領域まで到達したときである。そして、感光体ドラム16の回転角を実際に検出しているため、所定角度θ1に到達するまでの時間に関係なく、帯電装置17により帯電されていない感光体ドラム16上の箇所が現像領域まで到達したタイミングを正確に検出することができる。そして、このタイミングで現像バイアスが印加されるため、感光体ドラム16の回転角aが所定角度θ1に達する時間が変化したとしても、現像領域において、感光体ドラム16の表面電位と現像ローラ24の電位とは、同じタイミングで変化することとなり、従来のように、現像バイアスの印加タイミングが感光体ドラム16の表面電位の変化点にくらべて早くなったり遅くなったりすることがない。すなわち、現像バイアスを最適なタイミングで印加することができる。その結果、感光体ドラム16への不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the photosensitive drum charged by the charging
また、現像バイアスを最適なタイミングで印加することができるため、画像形成開始に要する時間を不必要に遅らせることがない。 In addition, since the developing bias can be applied at an optimum timing, the time required to start image formation is not unnecessarily delayed.
同様に、制御装置34は、光学センサ26によって検出された、帯電装置17による感光体ドラム16の帯電を停止してからの感光体ドラム16の回転角bが基準角度となったときに、静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスの現像装置19に対する印加を停止する。
Similarly, when the rotation angle b of the
ここでの、基準角度は、例えば、感光体ドラム16の中心軸に対する、帯電領域のうちの感光体ドラム16の回転方向の上流側端部である電位下降開始点16bから現像領域のうちの感光体ドラム16の回転方向Rdの上流側端部である現像領域先端16dまでの所定角度θ2である。
Here, the reference angle is, for example, the photosensitive region in the developing region from the potential
本実施形態の構成によれば、光学センサ26によって検出された、帯電装置17による感光体ドラム16の帯電を停止してからの感光体ドラム16の回転角bが所定角度θ2となったときとは、帯電装置17により帯電されていない感光体ドラム16上の箇所が現像領域まで到達したときである。そして、感光体ドラム16の回転角bを実際に検出しているため、所定角度θ2に到達するまでの時間に関係なく、帯電装置17により帯電されていない感光体ドラム16上の箇所が現像領域まで到達したタイミングを正確に検出することができる。そして、このタイミングで現像バイアスの印加が停止されるため、感光体ドラム16の回転角bが所定角度θ2に達する時間が変化したとしても、現像領域において、感光体ドラム16の表面電位と現像ローラ24の電位とは、同じタイミングで変化することとなる。すなわち、現像バイアスの印加の停止を最適なタイミングで行うことができる。その結果、感光体ドラム16への不要なトナー付着やキャリア付着を抑えることができる。
According to the configuration of the present embodiment, when the rotation angle b of the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
最後に、画像形成装置100の各ブロック、特に制御装置34は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
Finally, each block of the
すなわち、制御装置34は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである制御装置34の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記制御装置34に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
That is, the
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。 Examples of the recording medium include a tape system such as a magnetic tape and a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy (registered trademark) disk / hard disk, and an optical disk such as a CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R. Card system such as IC card, IC card (including memory card) / optical card, or semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.
また、制御装置34を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
The
本発明は、プリンタや複写機、複合機などの画像形成装置に適用できる。 The present invention can be applied to an image forming apparatus such as a printer, a copier, or a multifunction peripheral.
1〜4 画像形成ユニット
16 感光体ドラム
17 帯電装置
18 露光装置
19 現像装置
24 現像ローラ
26 光学センサ(回転角検出部)
31 帯電電圧供給装置
34 制御装置(制御部)
35 現像バイアス供給装置
100 画像形成装置
G 現像剤
Rd 感光体ドラムの回転方向
1-4
31 Charging
35 Development
Claims (11)
上記感光体ドラムを帯電する帯電装置と、
帯電された上記感光体ドラムの表面に露光することで静電潜像を形成する露光装置と、
トナーおよびキャリアを含む2成分現像剤を用い、上記感光体ドラムの表面との電位差を利用して、上記感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部と、
上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの上記帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの上記現像装置が有する現像剤との接触領域である現像領域までの角度を基準角度としたとき、上記回転角検出部によって検出された、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスを上記現像装置に印加する制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive drum;
A charging device for charging the photosensitive drum;
An exposure device that forms an electrostatic latent image by exposing the surface of the charged photosensitive drum;
An image forming apparatus comprising: a two-component developer including a toner and a carrier, and a developing device that develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum using a potential difference with the surface of the photosensitive drum. In the device
A rotation angle detector for detecting the rotation angle of the photosensitive drum;
Contact with the developer of the developing device on the surface of the photosensitive drum from a charging region to which the charging potential is applied by the charging device on the surface of the photosensitive drum with respect to the central axis of the photosensitive drum When the angle to the development area, which is an area, is set as a reference angle, the rotation angle of the photosensitive drum after the charging device starts charging the photosensitive drum detected by the rotation angle detector An image forming apparatus comprising: a control unit that applies a developing bias for attaching toner to the electrostatic latent image to the developing device when the reference angle is reached.
上記制御部は、上記回転駆動部の駆動開始と同時に、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を開始させることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の画像形成装置。 A rotational drive unit for rotationally driving the photosensitive drum;
4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit starts charging of the photosensitive drum by the charging device simultaneously with the start of driving of the rotation driving unit. 5.
上記感光体ドラムを帯電する帯電装置と、
帯電された上記感光体ドラムの表面に露光することで静電潜像を形成する露光装置と、
トナーおよびキャリアを含む2成分現像剤を用い、上記感光体ドラムの表面との電位差を利用して、上記感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記感光体ドラムの回転角を検出する回転角検出部と、
上記感光体ドラムの中心軸に対する、上記感光体ドラムの表面のうちの上記帯電装置により帯電電位が印加される帯電領域から上記感光体ドラムの表面のうちの上記現像装置が有する現像剤との接触領域である現像領域までの角度を基準角度としたとき、上記回転角検出部によって検出された、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止してからの上記感光体ドラムの回転角が当該基準角度となったときに、上記静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスの上記現像装置に対する印加を停止する制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive drum;
A charging device for charging the photosensitive drum;
An exposure device that forms an electrostatic latent image by exposing the surface of the charged photosensitive drum;
An image forming apparatus comprising: a two-component developer including a toner and a carrier, and a developing device that develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum using a potential difference with the surface of the photosensitive drum. In the device
A rotation angle detector for detecting the rotation angle of the photosensitive drum;
Contact with the developer of the developing device on the surface of the photosensitive drum from a charging region to which the charging potential is applied by the charging device on the surface of the photosensitive drum with respect to the central axis of the photosensitive drum When the angle to the development area, which is the area, is set as a reference angle, the rotation angle of the photosensitive drum after the charging of the photosensitive drum by the charging device detected by the rotation angle detector is stopped. An image forming apparatus comprising: a control unit that stops application of a developing bias for attaching toner to the electrostatic latent image to the developing device when a reference angle is reached.
上記制御部は、上記回転駆動部の駆動停止と同時に、上記帯電装置による上記感光体ドラムの帯電を停止させることを特徴とする請求項6から8の何れか1項に記載の画像形成装置。 A rotational drive unit for rotationally driving the photosensitive drum;
9. The image forming apparatus according to claim 6, wherein the control unit stops charging of the photosensitive drum by the charging device at the same time as the rotation of the rotation driving unit is stopped.
上記回転角検出部は、上記マーカーと対向する位置に配置され、上記感光体ドラムの表面と上記マーカーの光の反射率の違いに基づいて、上記マーカーを検知することにより、上記感光体ドラムの回転角を検出する光学センサであることを特徴とする請求項1から10の何れか1項に記載の画像形成装置。 A plurality of markers having different light reflectivities from the surface of the photosensitive drum are formed on the surface of the photosensitive drum along the rotation direction of the photosensitive drum.
The rotation angle detection unit is disposed at a position facing the marker, and detects the marker based on a difference in light reflectance between the surface of the photosensitive drum and the marker, thereby detecting the marker on the photosensitive drum. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an optical sensor that detects a rotation angle.
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-
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