JP2010054739A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ等のトナーを用いる画像形成装置では、感光体ドラムと対向する現像ローラとが、ギャップを設けて配されることがある。そして、現像ローラには、直流と交流が重畳された、いわゆる現像バイアスが印加され、帯電したトナーが現像ローラから感光体ドラムに飛翔し、静電潜像が現像される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using toner such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a developing roller facing a photosensitive drum is sometimes provided with a gap. A so-called developing bias in which direct current and alternating current are superimposed is applied to the developing roller, and the charged toner flies from the developing roller to the photosensitive drum, and the electrostatic latent image is developed.
ここで、十分にトナーを感光体ドラムに供給し、形成される画像の濃度を確保し、現像効率を高めるには、現像ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧(ピークトゥピーク)を大きくすればよいが、大きくしすぎると感光体ドラムと現像ローラ間のギャップで放電が発生する。放電が発生すると、感光体ドラム表面の電位変化により静電潜像が乱れ、形成される画像の品質が劣化する。 Here, in order to sufficiently supply the toner to the photosensitive drum, to ensure the density of the formed image and to improve the development efficiency, the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the developing roller should be increased. However, if it is too large, discharge occurs in the gap between the photosensitive drum and the developing roller. When the discharge occurs, the electrostatic latent image is disturbed due to the potential change on the surface of the photosensitive drum, and the quality of the formed image is deteriorated.
そこで、例えば、特許文献1には、像担持体と現像領域において所要間隔を介して対向するトナー担持体を設け、このトナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体に保持されたトナーを像担持体に供給して静電潜像を現像する現像装置において、像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させて像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させるリーク発生手段と、リークを検知するリーク検知手段とを設け、リーク検知電圧と像担持体の表面電位との最大の電位差ΔVmaxを徐々に増加させて、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流が連続して増加した場合、リーク検知手段によってリークと判断する現像装置が記載されている(例えば、特許文献1:請求項1等参照)。このような現像装置によれば、放電(リーク)が生じる像担持体とトナー担持体間の電位差を測定することができる。
ここで、図10に、感光体ドラムと現像ローラ間の電位差と、感光体ドラムと現像ローラ間に流れる放電電流との関係を示す。図10に示すよう、現像ローラが感光体ドラムよりも電位が低い条件(マイナス方向)では、現像ローラと感光体ドラム間の電位差がある閾値を超えると放電電流が急激に増加し、現像ローラが感光体ドラムよりも電位が高い条件(プラス方向)では、現像ローラと感光体ドラム間の電位差がある閾値を超えても放電電流は緩やかに増加するといった特性が確認されている。このような特性は、感光体ドラムが有する感光層がアモルファスシリコンで構成される場合に生じやすい(他の材質であっても生じる可能性はある)。 Here, FIG. 10 shows the relationship between the potential difference between the photosensitive drum and the developing roller and the discharge current flowing between the photosensitive drum and the developing roller. As shown in FIG. 10, under the condition that the potential of the developing roller is lower than that of the photosensitive drum (in the negative direction), the discharge current increases rapidly when the potential difference between the developing roller and the photosensitive drum exceeds a certain threshold value. It has been confirmed that the discharge current gradually increases even when the potential difference between the developing roller and the photosensitive drum exceeds a certain threshold value under a condition where the potential is higher than that of the photosensitive drum (in the positive direction). Such a characteristic is likely to occur when the photosensitive layer of the photosensitive drum is made of amorphous silicon (it may occur even with other materials).
上記特許文献1の現像装置では、リーク検知電圧を変化させてマイナス方向に放電が発生する可能性があり、そのとき上記特性によって大電流の放電電流が流れ、感光層にドラムピンホールといわれる微小な穴が形成されて感光層の破壊が生じる可能性が高い。ドラムピンホールが形成されると、その部分に電荷を留まらせることができないため、画像形成時の画質異常につながる。
In the developing device described in
本発明は、上記問題点を鑑み、感光体ドラムの感光層の破壊を抑えつつ、放電が生じる感光体ドラムと現像ローラ間の電位差を測定できる画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of measuring a potential difference between a photosensitive drum and a developing roller where discharge occurs while suppressing destruction of a photosensitive layer of the photosensitive drum.
上記目的を達成するために請求項1に係る画像形成装置は、周面にトナー像を担持する感光体ドラムと、
前記感光体ドラムにギャップが設けられつつ対向し、画像形成時にトナーを担持し、前記感光体ドラムへのトナーの供給のため、直流電圧印加部と、交流電圧印加部が接続される現像ローラと、
前記現像ローラと前記感光体ドラム間での放電発生を検出する検出部と、
装置の各部を制御するとともに、前記検出部の出力が入力され放電発生を認識する制御部と、を有し、
前記制御部が前記現像ローラに印加する交流電圧の段階的な変更を前記交流電圧印加部に指示し、前記検出部により放電の発生を検出する放電発生検出時に、
前記交流電圧印加部は、画像形成時よりデューティ比が小さく、プラス側時間が画像形成時と同じになるよう周波数が画像形成時より小さく設定された交流電圧を前記現像ローラに印加する構成とした。
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to
A direct current voltage application unit and a developing roller to which an alternating voltage application unit is connected to face the photoconductive drum with a gap, carry a toner during image formation, and supply the toner to the photoconductive drum. ,
A detector for detecting the occurrence of discharge between the developing roller and the photosensitive drum;
A control unit that controls each part of the device and recognizes the occurrence of discharge when the output of the detection unit is input;
Instructing the AC voltage application unit to change the AC voltage applied to the developing roller by the control unit to the AC voltage application unit, and detecting the occurrence of discharge by the detection unit,
The AC voltage application unit is configured to apply an AC voltage having a smaller duty ratio than that at the time of image formation and a frequency set to be lower than that at the time of image formation to the developing roller so that the plus time is the same as that at the time of image formation. .
このような構成によれば、放電が発生する現像ローラと感光体ドラム間の電位差を把握するため、現像ローラに印加する交流電圧を変化させつつ放電の発生を検出、確認する場合、画像形成時よりデューティ比が小さく、プラス側時間が画像形成時と同じになるよう周波数が画像形成時より小さく設定された交流電圧を現像ローラに印加させる。 According to such a configuration, in order to grasp the potential difference between the developing roller where the discharge occurs and the photosensitive drum, when the occurrence of the discharge is detected and confirmed while changing the AC voltage applied to the developing roller, when the image is formed An AC voltage having a smaller duty ratio and a frequency set to be smaller than that at the time of image formation is applied to the developing roller so that the plus time is the same as that at the time of image formation.
放電発生検出時の交流電圧のデューティ比を画像形成時よりも小さくすることで、交流電圧におけるプラス側ピーク値と面積中心、つまり直流電圧印加部による直流バイアスとの差を大きくすることができる。従って、交流電圧のプラス側ピーク値と感光体ドラム表面電位との電位差を大きくでき、プラス方向(感光体ドラムより現像ローラの電位が高い状態)で現像ローラと感光体ドラム間の放電を起こすことができる。前述したように、プラス方向に放電した場合、現像ローラと感光体ドラム間に急激に電流が流れないような特性を感光体ドラムが有する場合、プラス方向の放電により感光体ドラムにドラムピンホールが形成され感光層が破壊されるおそれはほとんどない。つまり、感光体ドラムの感光層の破壊を抑えつつ、放電が生じる感光体ドラムと現像ローラ間の電位差を測定することができるのである。 By making the duty ratio of the alternating voltage at the occurrence of discharge detection smaller than that at the time of image formation, it is possible to increase the difference between the positive side peak value and the area center in the alternating voltage, that is, the direct current bias by the direct current voltage application unit. Therefore, the potential difference between the positive peak value of the AC voltage and the surface potential of the photosensitive drum can be increased, and a discharge occurs between the developing roller and the photosensitive drum in the positive direction (a state where the potential of the developing roller is higher than that of the photosensitive drum). Can do. As described above, when the photosensitive drum has such a characteristic that current does not flow suddenly between the developing roller and the photosensitive drum when discharged in the plus direction, a drum pinhole is formed in the photosensitive drum due to the positive discharge. There is almost no risk that the formed photosensitive layer will be destroyed. That is, it is possible to measure the potential difference between the photosensitive drum and the developing roller, where discharge occurs, while suppressing the destruction of the photosensitive layer of the photosensitive drum.
又、プラス側時間が画像形成時と同じになるよう周波数が画像形成時より小さく設定された交流電圧を現像ローラに印加させるので、交流電圧の立上り及び立下りに時間がかかったとしても、交流電圧のプラス側ピークの時間を画像形成時と同様に確保でき、放電発生検出時の交流電圧の印加状態を画像形成時に合わせることができる。 In addition, since an AC voltage whose frequency is set smaller than that at the time of image formation is applied to the developing roller so that the plus side time is the same as that at the time of image formation, even if it takes time to rise and fall of the AC voltage, the AC voltage The positive peak time of the voltage can be ensured in the same manner as in the image formation, and the application state of the AC voltage when the occurrence of discharge is detected can be matched during the image formation.
又、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記現像ローラに対向して設けられ、正極性に帯電されたトナーを保持する磁気ローラをさらに備え、
前記放電発生検出時に、前記制御部は、前記直流電圧印加部に画像形成時よりも高い直流電圧を前記現像ローラに印加させる構成とした。このような構成によれば、トナーが正極性に帯電されるので、放電発生検出時に磁気ローラから現像ローラへトナーが供給されてしまうことを抑えることができる。
The invention according to
When the occurrence of discharge is detected, the control unit causes the DC voltage application unit to apply a higher DC voltage to the developing roller than during image formation. According to such a configuration, since the toner is positively charged, it is possible to prevent the toner from being supplied from the magnetic roller to the developing roller when the occurrence of discharge is detected.
又、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記放電発生検出時に放電が発生したことを検出した場合、
前記制御部は、放電発生時に前記現像ローラに印加していた交流電圧のピーク間電圧に対する前記感光体ドラムと前記現像ローラ間の電位差を求め、画像形成時における前記現像ローラと前記感光体ドラムの表面電位の電位差が前記電位差よりも小さくなるように、画像形成時に現像ローラに印加すべき交流電圧を定める構成とした。このような構成によれば、把握された放電が発生する現像ローラと感光体ドラム間の電位差に基づき、現像効率を高めた、適切な画像形成時に放電の生じない交流電圧の設定を行うことができる。
Further, in the invention according to
The control unit obtains a potential difference between the photosensitive drum and the developing roller with respect to a peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the developing roller at the time of occurrence of discharge, and determines the difference between the developing roller and the photosensitive drum during image formation. The AC voltage to be applied to the developing roller during image formation is determined so that the surface potential difference is smaller than the potential difference. According to such a configuration, based on the potential difference between the developing roller and the photosensitive drum where the recognized discharge is generated, the development efficiency is increased, and an AC voltage that does not cause a discharge during appropriate image formation can be set. it can.
又、請求項4に係る発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に係る発明において、前記感光体ドラムは、正帯電のアモルファスシリコンの感光層を有する構成とした。このような構成によれば、感光体ドラムの感光層が正帯電のアモルファスシリコンで構成されるので、プラス方向の放電によっては大電流が流れにくいといった特性が顕著に表れ、感光体ドラムの感光層の破壊を抑える効果が大きくなる。
The invention according to
本発明の画像形成装置によれば、感光体ドラムの感光層の破壊を抑えつつ、放電が生じる感光体ドラムと現像ローラ間の電位差を測定できる。 According to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to measure the potential difference between the photosensitive drum and the developing roller, where discharge occurs, while suppressing the destruction of the photosensitive layer of the photosensitive drum.
以下、本発明の実施形態を図1乃至10に基づき説明する。本実施形態では、電子写真方式でタンデム型のカラーのプリンタ1(画像形成装置に相当)を例に挙げ説明する。但し、本実施形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an electrophotographic tandem color printer 1 (corresponding to an image forming apparatus) will be described as an example. However, each element such as the configuration and arrangement described in the present embodiment does not limit the scope of the invention and is merely an illustrative example.
(画像形成装置の概略構成)
まず、図1乃至図3を用いて、本発明の実施形態に係るプリンタ1の概略を説明する。図1は、本発明の実施形態に係るプリンタ1の概略構成を示す断面図である。図2は、本発明の実施形態に係る各画像形成部3の拡大断面図である。図3は、本発明の実施形態に係る露光装置4の一例を示す模式図である。そして、本実施形態にかかるプリンタ1は、図1に示すように、本体内に、シート供給部2a、搬送路2b、画像形成部3、露光装置4、中間転写部5、定着部6等が設けられる。
(Schematic configuration of image forming apparatus)
First, the outline of the
前記シート供給部2aは、中間転写部5等に向け、例えば、コピー用紙、OHPシート、ラベル用紙等の各種シートを収容し、モータ等の駆動機構(不図示)により回転する給紙ローラ21により搬送路2bに送り出す。そして、搬送路2bは、プリンタ1内でシートを搬送し、シート供給部2aから供給されたシートを、中間転写部5、定着部6を経て排出トレイ22まで導く。搬送路2bには、搬送ローラ対23やガイド24及び搬送されてくるシートを中間転写部5の手前で待機させ、タイミングをあわせて送り出すレジストローラ対25等が設けられる。
The
図1及び図2に示すように、プリンタ1は、形成すべき画像の画像データに基づき、トナー像を形成する部分として、4色分の画像形成部3を備える。具体的に、プリンタ1は、ブラックの画像を形成する画像形成部3a(帯電装置7a、現像装置8a、除電装置31a、清掃装置32a等を具備)と、イエローの画像を形成する画像形成部3b(帯電装置7b、現像装置8b、除電装置31b、清掃装置32b等を具備)と、シアンの画像を形成する画像形成部3c(帯電装置7c、現像装置8c、除電装置31c、清掃装置32c等を具備)と、マゼンタの画像を形成する画像形成部3d(帯電装置7d、現像装置8d、除電装置31d、清掃装置32d等を具備)と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、図2に基づき、各画像形成部3a〜3dについて詳述する。尚、各画像形成部3a〜3dは、形成するトナー像の色が異なるだけで、いずれも基本的に同様の構成である。そこで、下の説明では、各画像形成部3内のa、b、c、dの符号は、特に説明する場合を除き省略する(尚、図2では、画像形成部3a、3b、3c、3d内の各部材に、識別的にa、b、c、dの符号を付すこととする。)
Here, the
各感光体ドラム9は、周面にトナー像を担持し、例えば、アルミニウム製のドラムの外周面上に正帯電のアモルファスシリコンの感光層を有し、駆動装置(不図示)によって所定のプロセススピードで紙面時計方向に回転駆動される。尚、本実施形態の各感光体ドラム9は、正帯電型である。
Each
各帯電装置7は、帯電ローラ71を有し、感光体ドラム9を一定の電位で帯電させる。各帯電ローラ71は、各感光体ドラム9に接し、感光体ドラム9に合わせ回転する。又、各帯電ローラ71には、帯電電圧印加部72(図5参照)により直流と交流が重畳された電圧が印加され、感光体ドラム9の表面が所定の正極性の電位(例えば、200V〜300V、暗電位)に均一に帯電される。又、各帯電ローラ71の表面の異物を除去する清掃ブラシ73(例えば、軸に樹脂等のブラシを巻き付けたもの)が設けられる。尚、帯電装置7は、コロナ放電式や、ブラシ等を用いて感光体ドラム9を帯電させるものでも良い。
Each charging
各現像装置8は、トナーと磁性体のキャリアからなる現像剤(いわゆる2成分現像剤)を収納する(現像装置8aはブラック、現像装置8bはイエロー、現像装置8cはシアン、現像装置8dはマゼンタの現像剤を収納する)。各現像装置8は、現像ローラ81と、磁気ローラ82と、搬送部材83とを有する。各現像ローラ81は、それぞれ感光体ドラム9に対向し、所定のギャップ(例えば、1mm以下)を設けて配される。そして、各磁気ローラ82は、各現像ローラ81の右斜め上方に対向し、所定の隙間を設けて配される。そして、各搬送部材83は、各磁気ローラ82の上方に設けられる。
Each developing
各現像ローラ81と各磁気ローラ82の各ローラ軸811、821は固定される。そして、各現像ローラ81と各磁気ローラ82の内部の各ローラ軸811、821には、軸線方向にのびる磁石813、823が取り付けられる。そして、各現像ローラ81と各磁気ローラ82は、それぞれ、磁石813、823を覆う円筒状のスリーブ812、822を有し、画像形成時は、このスリーブ812、822が回転する(図4参照)。そして、現像ローラ81の磁石813と、磁気ローラ82の磁石823では、現像ローラ81と磁気ローラ82の対向位置で異極が向かい合う。
The
これにより、各現像ローラ81と、各磁気ローラ82間には、磁性体キャリアで磁気ブラシが形成される。磁気ブラシと磁気ローラ82のスリーブ822の回転や磁気ローラ82への電圧印加(磁気ローラバイアス印加部84:図5参照)等で、現像ローラ81に、トナーが供給され、現像ローラ81にはトナーの薄層が形成される。又、現像後に残留したトナーは、磁気ブラシで現像ローラ81から引き剥がされる。各搬送部材83は、例えば、軸に対しスクリューが螺旋状に設けられ、現像剤を各現像装置8内で搬送、撹拌し、トナーを所定のレベルに帯電させる(本実施形態では、トナーは正帯電)。
Thereby, a magnetic brush is formed by the magnetic carrier between each developing
各清掃装置32は、感光体ドラム9の清掃を行い、例えば、外周部分に弾性を有する円筒状の素材の清掃部材33を有し、清掃部材33は、各感光体ドラム9に当接し、ドラム表面の転写残トナーを除去、回収する。又、各清掃装置32の下方に、感光体ドラム9に対し光を照射して除電を行う除電装置31(例えば、アレイ状のLED)が設けられる。
Each
各画像形成部3の上方の露光装置4は、入力されるカラー色分解された画像信号をレーザ出力部(不図示)にて光信号にそれぞれ変換し、変換された光信号であるレーザ光(破線で図示)を出力し、帯電後の感光体ドラム9の走査露光を行って、静電潜像を形成する。
The
ここで、図3に基づき、露光装置4の概略構成を説明する。図3に示すように、露光装置4には、半導体レーザ装置41(レーザダイオード)と、レーザ光を反射させる平面反射面を複数持ち高速回転するポリゴンミラー42(ポリゴンモータ43により回転)と、fθレンズ44、レーザ光を適宜、各感光体ドラム9に向けて反射させるミラー45等が設けられる(尚、図3では1色分の構成のみを図示。例えば、4色の場合、ポリゴンミラー42は共有され、その他の半導体レーザ装置41、fθレンズ44、ミラー45等は各色分備えられる)。この構成で、レーザ光が露光装置4から各感光体ドラム9に照射され、画像データに併せた静電潜像が感光体ドラム9上に形成される。具体的に、本実施形態の各感光体ドラム9は正帯電し、光の照射部分は電位が下がり、電位が下がった部分に正帯電トナーが付着する(例えば、ベタ塗り画像の場合、全ライン、全画素にレーザ光を照射)。尚、露光装置4は、多数のLEDからなるもの等を用いてもよい。
Here, a schematic configuration of the
尚、露光装置4には、レーザ光の照射範囲内、かつ、感光体ドラム9への照射範囲外に、受光素子46が設けられる。この受光素子46は、レーザ光が照射されると、電流(電圧)を出力し、この出力は、例えば、後述のCPU11(Central Processing Unit)に入力され、放電発生の有無の確認時の同期信号として用いられる(図5参照)。
Note that the
図1に戻り、中間転写部5は、感光体ドラム9からトナー像の1次転写を受けて、シートに2次転写を行うもので、各1次転写ローラ51a〜51d、中間転写ベルト52、駆動ローラ53、従動ローラ54、55、56、2次転写ローラ57、ベルト清掃装置58等で構成される。各1次転写ローラ51a〜51dは、無端状の中間転写ベルト52を介して各感光体ドラム9に当接し、転写用の電圧を印加する転写電圧印加部(不図示)に接続され、トナー像を中間転写ベルト52に転写する。
Returning to FIG. 1, the
中間転写ベルト52は、駆動ローラ53、従動ローラ54、55、56に張架され、モータ等の駆動機構(不図示)に接続される駆動ローラ53の回転駆動により紙面反時計方向に周回する。中間転写ベルト52は、例えば、誘電体樹脂で構成される。又、駆動ローラ53は、中間転写ベルト52を介して2次転写ローラ57と当接し、2次転写部を形成する。シートへのトナー像転写を説明すると、各画像形成部3で形成されたトナー像(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色)は、各1次転写ローラ51に所定の電圧を印加して、順次、中間転写ベルト52に1次転写される。この時、各色のトナー像は、ずれなく重畳されるように、タイミングを取られつつ1次転写される。そして、各色重ね合わされたトナー像は、所定の電圧を印加された2次転写ローラ57により、シートに転写される。尚、2次転写後に中間転写ベルト52上に残った残トナー等は、ベルト清掃装置58で除去されて回収される(図1参照)。
The
前記定着部6は、2次転写部の転写材搬送方向の下流側に配され、シートに2次転写されたトナー像を加熱・加圧して定着させる。そして、定着部6は主として、発熱源を内蔵する定着ローラ61と、これに圧接される加圧ローラ62とで構成され、ニップが形成される。そして、トナー像の転写されたシートは、ニップを通過すると加熱・加圧され、その結果、トナー像がシートに定着する。尚、定着後のシートは、排出トレイ22に排出され画像形成処理が完了する。
The fixing
(放電検出用の構成)
次に、本発明の特徴となる各現像ローラ81への現像バイアス印加及び各感光体ドラム9と各現像ローラ81間の放電検出に関する構成を説明する。
(Configuration for discharge detection)
Next, a configuration relating to development bias application to each developing
図4は、本発明の実施形態に係る現像ローラ81への現像バイアス印加及び感光体ドラム9と現像ローラ81間の放電発生検出に関する現像ローラ81周辺の構成を示す。ただし、図4は1つの画像形成部3についてのみ示し、画像形成部3ごとに直流電圧印加部85、交流電圧印加部86、検出部14、アンプ15が設けられ、各アンプ15の出力が、後述する制御部10のCPU11に入力される。ここで、直流電圧印加部85、交流電圧印加部86、検出部14、アンプ15のそれぞれについて、各画像形成部の区別を示すa、b、c、dの符号を付しても良いが、各画像形成部では同様のものが設けられるので、記載の煩雑さを回避するため、以下では、a、b、c、dの符号は省略して説明する。
FIG. 4 shows a configuration around the developing
図4に示すように、現像ローラ81は、感光体ドラム9にギャップが設けられつつ対向し、ローラ軸811、画像形成時にトナーを担持するスリーブ812、キャップ814を有する。ローラ軸811はスリーブ812を挿通され、スリーブ812の両端に円形のキャップ814が嵌入される。又、現像ローラ81のローラ軸811には、感光体ドラム9へのトナーの供給のため、直流電圧印加部85と、交流電圧印加部86が接続される。
As shown in FIG. 4, the developing
直流電圧印加部85は、現像ローラ81に印加する直流成分を発生させる回路であり、その出力は交流電圧印加部86に入力される。そして、直流電圧印加部85は、出力制御部87を有し、出力制御部87は、直流電圧印加部85が出力するバイアスの値をCPU11の指示に応じて制御する。
The DC
直流電圧印加部85は、プリンタ1内の電源装置16(図5参照)からの直流電力の供給を受け、CPU11の指示に応じ、出力制御部87の制御により、出力電圧が可変な回路である(例えば、出力電圧が異なる出力端までの経路を複数有し、画像形成時と放電検出時で、その経路の選択を変える等)。これにより、現像ローラ81に印加する交流電圧をバイアスさせることができる。
The DC
又、交流電圧印加部86は、例えば、矩形波状(パルス状)であり、直流電圧印加部85の出力する直流電圧を平均値(面積中心値)とする交流電圧を出力する回路である。そして、交流電圧印加部86は、Vpp制御部88およびデューティ比/周波数制御部89を有する。Vpp制御部88は、交流電圧のピーク間電圧(ピークトゥピーク)をCPU11の指示に応じて制御する。また、デューティ比/周波数制御部89は、交流電圧のデューティ比および周波数をCPU11の指示に応じて制御する。
The AC
例えば、交流電圧印加部86は、スイッチング素子等を備え、出力の正負をスイッチングにより反転させ、交流電圧を出力する。そして、デューティ比/周波数制御部89は、例えば、交流電圧印加部86の出力の正負のスイッチングのタイミングを制御することで、交流電圧のデューティ比や周波数を制御することができる。又、Vpp制御部88は、現像ローラ81に印加すべき交流電圧のピーク間電圧とデューティ比とに基づき、電源装置16から入力される直流電圧の昇降圧等により、交流電圧における正側のピーク値と負側のピーク値を、CPU11の指示に応じ、可変させる。又、尚、交流電圧印加部86の構成や、交流電圧のピーク間電圧、デューティ比、周波数を可変させる構成は、ピーク間電圧、デューティ比、周波数を変化できればよい。
For example, the AC
そして、交流電圧印加部86内には、例えば、昇圧用トランス等による昇圧回路を出力段に備えることができ、昇圧後の直流と交流の重畳された現像バイアスが、例えば、現像ローラ81のローラ軸811に印加される。これにより、スリーブ812にも現像バイアスが印加され、スリーブ812に担持される帯電トナーが飛翔する。
In the AC
検出部14は、現像ローラ81と感光体ドラム9間での放電発生時に流れる電流を電圧信号に変換し、放電の発生を検出する回路であり、変換した電圧信号をアンプ15に出力する。アンプ15は、検出部14からの電圧信号を増幅しCPU11に出力する。CPU11は、アンプ15からの電圧信号をA/D変換する。このA/D変換されたアンプ15の出力から、CPU11は、発生した放電の大きさ(現像ローラ81と感光体ドラム9間に流れた電流の大きさ)を認識することができる。
The
(プリンタ1のハードウェア構成)
次に、図5に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ1のハードウェア構成を説明する。図5は、本発明の実施形態に係るプリンタ1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
(Hardware configuration of printer 1)
Next, the hardware configuration of the
図5に示すように、本実施形態に係るプリンタ1は、内部に制御部10を有する。制御部10は、プリンタ1の各部を制御し、検出部14の出力が入力され放電発生を認識する。例えば、制御部10は、CPU11、記憶部12等から構成される。CPU11は、中央演算処理装置であり、記憶部12に格納され、展開される制御プログラムに基づきプリンタ1の各部の制御や演算を行う。記憶部12は、ROM、RAM、フラッシュROM等の不揮発性と揮発性の記憶装置の組み合わせで構成される。例えば、記憶部12は、プリンタ1の制御プログラム、制御データ等を記憶する。尚、本発明に関し、放電検出や現像ローラ81に印加する交流電圧の設定用プログラムも記憶部12に記憶される。
As shown in FIG. 5, the
そして、制御部10は、シート供給部2a、搬送路2b、画像形成部3、露光装置4、中間転写部5、定着装置、操作パネル13等と接続され、記憶部12の制御プログラムやデータに基づき、適切に画像形成が行われるように各部の動作を制御する。
The
尚、図5に示す操作パネル13は、例えば、プリンタ1の正面上方に設けられ、液晶画面を有し、種々の設定情報、警告等を表示する。又、操作パネル13は、種々の操作ボタンを有し、ユーザからの操作を受け付ける。又、制御部10には、印刷を行う画像データの送信元となるユーザ端末100(パーソナルコンピュータ等)等が接続され、制御部10は、受信した画像データを画像処理し、露光装置4に送信し、露光装置4はその画像データに基づき、感光体ドラム9に静電潜像を形成する。又、図5に示す、磁気ローラバイアス印加部84は、磁気ローラ82に、交流と直流を重畳した電圧を印加する回路である。又、帯電電圧印加部72は、帯電ローラ71に帯電用の電圧を印加する回路である。
The
又、本発明に関し、制御部10(CPU11)は、検出部14(アンプ15)が接続される。又、本発明の実施時、CPU11は、現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧等を段階的に変える指示を交流電圧印加部86に与え、検出部14(アンプ15)の出力から放電発生の有無の検出や、放電の大きさを判断する。そして、放電の発生を検出した場合、制御部10は、その時の直流電圧や交流電圧のピーク間電圧等の値に基づき、放電発生時の感光体ドラム9と現像ローラ81間の電位差を把握し、画像形成時に放電が生じないように、画像形成動作時に印加すべき現像バイアスの設定を決定する。尚、現像バイアスの設定値は記憶部12に記憶できる。
Further, with respect to the present invention, the control unit 10 (CPU 11) is connected to the detection unit 14 (amplifier 15). When the present invention is implemented, the
(放電発生検出動作、及び、現像ローラ81に印加する交流電圧の設定)
次に、図6及び図7に示すタイミングチャートで、感光体ドラム9と現像ローラ81間での放電の発生検出動作の一例を説明する。図6は、本発明の実施形態に係る放電発生検出動作の概略を説明するためのタイミングチャートである。図7は、本発明の実施形態に係る現像ローラ81に印加する交流電圧の詳細を説明するタイミングチャートである。尚、この放電発生検出動作は、各画像形成部3について、1つずつ順に行われる。
(Discharge occurrence detection operation and setting of AC voltage applied to developing roller 81)
Next, an example of an operation for detecting the occurrence of discharge between the
まず、図6に基づき、放電発生検出動作の概略を説明する。尚、図6での、「現像ローラ(交流)」は、交流電圧印加部86が現像ローラ81に交流電圧を印加するタイミングを示す。「Vpp」は、現像ローラ81へ印加する交流電圧のピーク間電圧の大きさの変化を示す。「現像ローラ(直流)」は、直流電圧印加部85が現像ローラ81に直流電圧を印加するタイミングを示す。「磁気ローラ(交流)」は、磁気ローラバイアス印加部84(図5参照)が磁気ローラ82に交流電圧を印加するタイミングを示す。「磁気ローラ(直流)」は磁気ローラバイアス印加部84が磁気ローラ82に直流電圧を印加するタイミングを示す。
First, the outline of the discharge occurrence detection operation will be described with reference to FIG. In FIG. 6, “developing roller (alternating current)” indicates the timing at which the alternating
又、「帯電ローラ」は、帯電装置7が感光体ドラム9を帯電させるタイミングを示す。「同期信号」は、露光装置4の受光素子46が出力する同期用信号である。「露光」は、露光装置4での感光体ドラム9の露光(レーザ光照射)タイミングを示す。「放電検出(検出部出力)」は、検出部14による放電発生検出タイミングを示す。
“Charging roller” indicates the timing at which the
〈初期動作〉
本発明に係る放電発生検出動作が開始されると、感光体ドラム9、現像ローラ81、中間転写ベルト52等が回転を開始した後、初期動作では、現像ローラ81と磁気ローラ82にそれぞれ、交流と直流の電圧が印加される。この初期動作での磁気ローラ82への電圧印加により、少量のトナーが磁気ローラ82から現像ローラ81に供給される。放電発生検出では、基本的に、現像ローラ81にトナーを担持させないが、全くトナーを担持させないと、感光体ドラム9とこれに接する回転部材(中間転写ベルト52等)との摩擦が大きくなりすぎる等、弊害があるので、若干量、感光体ドラム9にトナーが供給される。初期動作の後、準備状態に移行する。
<Initial operation>
When the discharge generation detecting operation according to the present invention is started, after the
〈準備状態〉と〈デフォルト測定〉
準備状態では、帯電装置7による感光体ドラム9への帯電が開始される。尚、放電発生検出動作が終了するまで、帯電装置7に印加される電圧はONのままである。又、現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧が測定するピーク間電圧にまで高められる。次に、デフォルト測定に移行し、放電の検出有無を確かめる。尚、デフォルト測定は、検出部14等、部材設置位置や回路等の異常発見のため行われる。デフォルト測定の後、条件変更状態(1回目)に移行する。
<Preparation state> and <Default measurement>
In the ready state, charging of the
〈条件変更状態〉
条件変更状態となった場合、現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧を段階的に変化される(例えば、上昇)。そして、条件変更状態の途中で、露光装置4の露光の開始の目安となる同期信号がHighとなる。同期信号のHigh後に、放電検出状態(1回目)に移行する。
<Condition change state>
When the condition is changed, the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the developing
〈放電検出状態〉
放電検出状態(1回目)では、現像ローラ81に対し現像バイアスが印加され、露光装置4が露光を継続して行う(感光体ドラム9全面の露光)。尚、本実施形態のプリンタ1では、トナーと感光体ドラム9の帯電極性が正極性であり、露光部分にトナーがのるので、継続した露光は、ベタ塗り画像の静電潜像形成と同じである。従って、放電検出状態では、例えば、制御部10から露光装置4に、ベタ塗りの画像データが送り込まれる(ベタ塗りの画像データは、例えば、記憶部12が記憶)。
<Discharge detection status>
In the discharge detection state (first time), a developing bias is applied to the developing
この時、放電検出状態は、一定時間(例えば、1秒〜数秒間)続き、CPU11へのアンプ15の入力から放電発生を認識しない場合等、条件変更状態に移行する。条件変更状態では、再び、制御部10は、交流電圧印加部86に指示し、交流電圧のピーク間電圧の変更指示を出す。これにより、次回以降の放電検出状態では、前回よりも現像ローラ81に印加される交流電圧のピーク間電圧が高い状態で、放電の有無が確認される。以後、放電する交流電圧を認定するまで、条件変更状態と放電検出状態が繰り返され、繰り返しの間、段階的に一定の刻み幅で現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧が基本的に高められる。尚、図5では、n回目の放電検出状態で、放電が検出されたことを示す。
At this time, the discharge detection state continues for a certain time (for example, 1 second to several seconds), and shifts to the condition change state, for example, when the occurrence of discharge is not recognized from the input of the
次に、図7に基づき、放電検出状態での現像ローラ81への電圧の印加について説明する。尚、図7では、上段に画像形成時のタイミングチャートを、下段に、放電検出状態のタイミングチャートを示している。
Next, application of a voltage to the developing
まず、画像形成時のタイミングチャートにおける矩形波は、現像ローラ81に印加される現像バイアス(交流+直流)の波形の一例である。そして、「Vdc1」は、直流電圧印加部85のバイアスの電位を示す。「V0」は、感光体ドラム9の露光装置4による露光後の電位(ほぼ0V=明電位)を示す。「V1」は、感光体ドラム9の帯電後の電位(露光しない部分の電位。例えば、200〜300V程度)を示す。「V+1」は、V0と、画像形成時の現像バイアスのプラス側ピークとの電位差を示す。「V−」は、V1と現像バイアスのマイナス側ピーク値との電位差を示す。「Vpp1」は、画像形成時の現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧を示す。又、「T1」は、矩形波におけるプラス側時間である。「T01」は、矩形波の周期を示す。
First, the rectangular wave in the timing chart at the time of image formation is an example of the waveform of the developing bias (AC + DC) applied to the developing
一方、放電発生検出時のタイミングチャートにおける矩形波は、放電有無検出時に、現像ローラ81に印加される現像バイアスの波形を示す。「Vdc2」は、検出時の直流電圧印加部85のバイアスの電位を示す。又、「V0」は、図7上段と同様、感光体ドラム9の露光装置4による露光後の電位(ほぼ0V)を示す。「V+2」は、検出時の現像バイアスのプラス側ピークとV0との電位差を示す。「Vpp2」は、検出時の現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧を示す。「T2」は、矩形波におけるプラス側時間である。「T02」は、矩形波の周期である。
On the other hand, a rectangular wave in the timing chart when the occurrence of discharge is detected indicates the waveform of the developing bias applied to the developing
まず、放電発生検出時、CPU11の指示により、出力制御部87は直流電圧印加部85の出力を、放電発生検出用の設定値Vdc2(例えば、100V〜200V)に設定する。又、CPU11の指示で、Vpp制御部88は交流電圧印加部86の出力する交流電圧のVpp2を設定する。又、CPU11の指示で、デューティ比/周波数制御部89は、交流電圧印加部86の出力する交流電圧のデューティ比D2(周期T02に対するプラス側時間T2の比、T2/T02)を放電発生検出用の設定値に設定し、交流電圧印加部86の出力する交流電圧の周波数f2(=1/T02)を放電発生検出用の設定値に設定する(図7下段)。
First, when detecting the occurrence of discharge, the
ここで、デューティ比D2は、画像形成時のデューティ比D1(周期T01に対するHighの時間T1の比、T1/T01)より小さく設定される(例えば、D1=40%、D2=30%)。ここで、交流電圧の面積中心(平均値)は直流バイアスの設定値(画像形成時のVdc1、放電発生検出時のVdc2)となる。上記のように、放電発生検出時の交流電圧のデューティ比を画像形成時よりも小さくすることで、交流電圧におけるプラス側ピーク値と面積中心、つまり直流バイアス設定値Vdc2との差を大きくすることができる。又、デューティ比を画像形成時よりも小さくするので、ピーク間電圧を増加させても、プラス側電位よりも、マイナス側電位が下がり難い。従って、交流電圧のプラス側ピーク値と感光体ドラム表面の明電位V0(ほぼ0V)との電位差V+2を、マイナス側のピーク値と明電位V0との電位差よりもより大きくでき(図7下段)、プラス方向(感光体ドラムより現像ローラの電位が高い状態)で現像ローラと感光体ドラム間の放電を起こすことができる。 Here, the duty ratio D2 is set to be smaller than the duty ratio D1 at the time of image formation (ratio of the high time T1 to the period T01, T1 / T01) (for example, D1 = 40%, D2 = 30%). Here, the area center (average value) of the AC voltage is the set value of the DC bias (Vdc1 at the time of image formation, Vdc2 at the time of detecting the occurrence of discharge). As described above, the difference between the positive-side peak value and the area center, that is, the DC bias setting value Vdc2 in the AC voltage is increased by making the duty ratio of the AC voltage at the time of detecting the occurrence of discharge smaller than that during image formation. Can do. Further, since the duty ratio is made smaller than that at the time of image formation, even if the peak-to-peak voltage is increased, the minus side potential is less likely to fall than the plus side potential. Therefore, the potential difference V + 2 between the positive peak value of the AC voltage and the bright potential V0 (approximately 0 V) on the surface of the photosensitive drum can be made larger than the potential difference between the negative peak value and the bright potential V0 (lower row in FIG. 7). , It is possible to cause a discharge between the developing roller and the photosensitive drum in the plus direction (a state where the potential of the developing roller is higher than that of the photosensitive drum).
本実施形態の感光体ドラムは、正帯電のアモルファスシリコンの感光層を有する。このような感光体ドラムは、前述したように、プラス方向で放電が発生しても、放電電流は急激には増加せず、大電流が流れにくいという特性を有することが確認されている(図10参照)。従って、プラス方向の放電により、感光体ドラムに大電流が流れ感光体ドラムにドラムピンホール(微小な穴)が形成され感光層が破壊されるおそれはほとんどない。このように、放電発生検出時の交流電圧のデューティ比を画像形成時よりも小さくすることでプラス方向に放電させて感光層の破壊を抑えることができる。又、放電発生検出を繰り返しても感光体ドラムにダメージを与えることがないので、放電の発生の検出動作を頻繁に繰り返すこともでき、常にプリンタ1の現像効率を高い状態で維持できる。
The photosensitive drum of this embodiment has a positively charged amorphous silicon photosensitive layer. As described above, it has been confirmed that such a photosensitive drum has a characteristic that even if a discharge occurs in the plus direction, the discharge current does not increase rapidly and a large current does not flow easily (see FIG. 10). Therefore, there is almost no possibility that a large current flows through the photosensitive drum due to the positive discharge and a drum pin hole (a minute hole) is formed in the photosensitive drum, and the photosensitive layer is destroyed. Thus, by making the duty ratio of the AC voltage at the time of detecting the occurrence of discharge smaller than that at the time of image formation, it is possible to discharge in the plus direction and suppress the destruction of the photosensitive layer. Further, since the photosensitive drum is not damaged even if the occurrence of discharge is repeated, the occurrence detection of discharge can be repeated frequently, and the developing efficiency of the
ここで、実際には、現像ローラ81に付着するトナーや現像ローラ81と磁気ローラ82間の現像剤等の容量性負荷にも、交流電圧を印加していると見ることができるので、交流電圧は実際には電圧の立上り及び立下りは、急峻ではなく一定の時間がかかり、図8(a)のように、もし周期を画像形成時と同じとしたまま(T01=T02)、デューティ比D2を画像形成時のデューティ比D1よりも小さくすると、交流電圧のプラス側ピークの時間がかなり短くなる。そこで、本実施形態では、図8(b)のように、交流電圧のプラス側時間が画像形成時と放電発生検出時とで同じとなるよう(T1=T2)、周波数f2が設定される(例えば、D1=40%、D2=30%の場合、画像形成時の周波数f1=4kHzであれば、f2=3kHz)。これにより、放電発生検出時の交流電圧のプラス側ピークの時間を画像形成時とできるだけ近づけ、同様に確保することができ、放電発生検出時の交流電圧の印加状態を画像形成時に合わせることができる。
Here, in practice, it can be considered that the AC voltage is also applied to the capacitive load such as the toner adhering to the developing
尚、バイアスの放電発生検出用の設定値Vdc2は、画像形成時の設定値Vdc1よりも高く設定することが望ましい。トナーは正極性に帯電し、放電発生検出時に磁気ローラ82から現像ローラ81に供給されるトナーの量を抑えることができるからである。
It should be noted that the setting value Vdc2 for detecting the occurrence of bias discharge is desirably set higher than the setting value Vdc1 at the time of image formation. This is because the toner is positively charged, and the amount of toner supplied from the
(放電発生検出動作の制御の流れ)
次に、図9に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ1の放電発生検出動作の制御の流れの一例を説明する。図9は、本発明の実施形態に係るプリンタ1の放電発生検出動作の制御の流れの一例を示す、フローチャートである。尚、このフローチャートは、1つの画像形成部3に対する制御であり、全色行う場合、本実施形態では、4回繰り返される。
(Flow of control of discharge occurrence detection operation)
Next, an example of a control flow of the discharge occurrence detection operation of the
尚、この放電発生検出動作は、例えば、初期不良発見や初期設定として製造時や、プリンタ1の設置時、現像装置8や感光体ドラム9の交換時に行える。又、プリンタ1の設置時に行うのは、設置環境の標高によって気圧が変化し(例えば、日本国内とメキシコの高地との差)、放電が発生する電圧に差があるためである。現像装置8等の交換時に行うのは、感光体ドラム9と現像ローラ81とのギャップが交換前と変わるためである。尚、上記の例に限られず、例えば、プリンタ1が一定枚数を印刷するごとに行っても良いし、実施タイミングは、適宜設定することが可能である。
This discharge occurrence detection operation can be performed, for example, at the time of manufacturing as initial defect detection or initial setting, when the
まず、操作パネル13において所定の操作がされ、放電発生検出動作が開始されると(スタート)、CPU11の指示で、不図示の駆動機構により、感光体ドラム9、現像ローラ81、磁気ローラ82、中間転写ベルト52等の画像形成部3と中間転写部5での各種回転体の回転が開始される(ステップS1)。この各回転体の駆動は、放電発生検出動作が終了するまで継続する。尚、放電発生検出動作では、基本的に、現像ローラ81はトナーを担持しない。次に、図6で説明した初期動作が行われる(ステップS2)。次に、図6で説明した準備状態に移行し(ステップS3)、例えば、CPU11の指示により、帯電電圧印加部72が、帯電装置7に電圧印加を開始する。
First, when a predetermined operation is performed on the
次に、図6で説明したデフォルト測定が行われる(ステップS4)。この時、放電発生を検出しないことを確認する(ステップS5)。このデフォルト測定は、放電が到底発生しないという状態(例えば、現像ローラ81への交流電圧の大きさが極めて低い等)で行われ、デフォルト測定で放電発生を検出すれば(ステップS5のNo)、ギャップの異常や検出部14等のハードの異常が考えられる。この場合、操作パネル13等にエラー表示(ステップS6)を行って、放電発生検出動作は終了する(エンド)。
Next, the default measurement described in FIG. 6 is performed (step S4). At this time, it is confirmed that the occurrence of discharge is not detected (step S5). This default measurement is performed in a state in which no discharge occurs (for example, the magnitude of the AC voltage to the developing
一方、CPU11に放電が発生した旨の信号が入力されなければ(ステップS5のYes)、図6で説明した条件変更状態に移行し、CPU11の指示で、Vpp制御部88が、交流電圧印加部86の出力する交流電圧のピーク間電圧を現状より所定の刻み幅ΔV1(例えば、30〜100Vなど)だけ増加させる設定が行われる(ステップS7)。 On the other hand, if the signal indicating that the discharge has occurred is not input to the CPU 11 (Yes in step S5), the process shifts to the condition change state described with reference to FIG. Setting is made to increase the peak-to-peak voltage of the AC voltage output by 86 by a predetermined step width ΔV1 (for example, 30 to 100 V, etc.) from the current state (step S7).
そして、次に、放電検出状態に移行し、具体的には、ΔV1だけピーク間電圧を増加させた交流電圧を現像ローラ81に印加し、CPU11の指示により所定時間露光が行われ、その間、CPU11はアンプ15の出力電圧が所定の閾値を越えた回数をカウントする(ステップS8)。そして、カウント数が0回でないかを確認し(ステップS9)、0回であれば(ステップS9のNo)、放電発生なしとして、現状のピーク間電圧が設定可能な最大値(例えば、1500〜3000V)に達しているかをCPU11が確認し(ステップS10)、達していれば(ステップS10のYes)、ステップS16に移行する(詳細は後述)。達していなければ(ステップS10のNo)、ステップS7に戻る。
Then, the state shifts to a discharge detection state. Specifically, an AC voltage whose peak-to-peak voltage is increased by ΔV1 is applied to the developing
ステップS9で、カウント値が1回以上ならば(ステップS9のYes)、放電発生として、CPU11の指示で、Vpp制御部88は、交流電圧印加部86が現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧を、現状より所定の刻み幅ΔV1だけ減少させ(ステップS11)、さらに所定の刻み幅ΔV2だけ増加させた値に設定する(ステップS12)。ここで、所定の刻み幅ΔV2は、所定の刻み幅ΔV1を分割したものとできる(例えば、ΔV1=50Vであれば、ΔV2=10V等)。言い換えると、放電が発生するピーク間電圧をより細かく探し当てるため、1段階戻って放電発生検出におけるピーク間電圧の段階的な変化の刻み幅を小さくする。
In step S9, if the count value is once or more (Yes in step S9), the discharge is generated, and the
その後、ステップS8と同様に、放電検出状態となり、CPU11は、アンプ15の出力電圧が所定の閾値を越えた回数をカウントする(ステップS13)。言い換えると、刻み幅ΔV1でのピーク間電圧の段階的な変更の際、放電が検出されれば、より詳細に、放電が発生するピーク間電圧を得るため、刻み幅ΔV2で、放電が検出されるまで、放電検出状態と条件変更状態とが繰り返される。
Thereafter, as in step S8, the discharge detection state is set, and the
次に、カウント数が0回でないかを確認し(ステップS14)、0回であれば(ステップS14のNo)、放電発生なしとして、現在のピーク間電圧が先に放電を検出したピーク間電圧に達しているかをCPU11が確認する(ステップS15)。もし達していれば(ステップS15のYes)、ステップS16に移行する。もし、達していなければ(ステップS15のNo)、ステップS12に戻る。一方、カウント値が1回以上であれば(ステップS14のYes)、CPU11は、現在のピーク間電圧のときに放電が発生すると認定し、ステップS16に進む。
Next, it is confirmed whether the count number is not 0 (step S14). If it is 0 (No in step S14), the current peak-to-peak voltage is the peak-to-peak voltage at which discharge is detected first as no discharge has occurred. CPU11 confirms whether it has reached (step S15). If it has been reached (Yes in step S15), the process proceeds to step S16. If not reached (No in step S15), the process returns to step S12. On the other hand, if the count value is one or more times (Yes in step S14), the
次に、ステップS16について、詳述する。放電発生検出時(ステップS14のYes、ステップS15のYesの場合)や、設定可能な最大ピーク間電圧でも検出できなかった場合(ステップS10のYes)、CPU11は、放電が発生すると認めたピーク間電圧Vpp2、又は最大ピーク間電圧、周波数f2、デューティ比D2、バイアス設定値Vdc2から、図7に示す電位差V+2(放電検出時又は設定可能な最大値でのVpp2印加時の感光体ドラム9と現像ローラ81間の電位差)を求める(ステップS16)。
Next, step S16 will be described in detail. When the discharge is detected (Yes in step S14, Yes in step S15) or even when the maximum peak-to-peak voltage that can be set cannot be detected (Yes in step S10), the
ここで、V+2は容易に求めることができる。CPU11は、ピーク間電圧の大きさを指定してVpp制御部88に指示を出す。従って、制御部10は、放電発生を検出した場合、その時のVpp2を把握している。そして、設定値としてのデューティ比D2と、Vdc2を基準として、正側の面積と負側の面積を等しくすることに基づき、プラス側ピーク値とVdc2の電位差が求められる。この電位差に、Vdc2とV0との電位差(V0は、ほぼ0Vなので、Vdc2と扱える)を加えれば、V+2が求められる。
Here, V + 2 can be easily obtained.
具体的には、周波数f2、デューティ比D2、バイアス設定値Vdc2を一定とすれば、各Vpp2の大きさに応じ、予めV+2を算出しておき、ルックアップテーブルとしてデータ化し、CPU11がそのテーブルを参照し、V+2が求められても良い。尚、このテーブルは、例えば、記憶部12に記憶しておけばよい。
Specifically, if the frequency f2, the duty ratio D2, and the bias setting value Vdc2 are constant, V + 2 is calculated in advance according to the size of each Vpp2, converted into data as a lookup table, and the
次に、求められたV+2に基づき、CPU11は、図7に示したV+1と、V−がいずれも求められたV+2よりも、小さくなるように、画像形成時に現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧Vpp1を設定する(ステップS17)。具体的に、Vpp1の決定方法は多様であるが、例えば、V+1とV−をV+2よりも、どれほど小さくすれば放電が発生しないか(マージンをどれほどとるべきか)は、使用トナーにより異なる等の事情から、開発時の実験に基づき、例えば、求められたV+2に対し、画像形成時に放電が発生しないと認められるVpp1の値をテーブル化し、CPU11がそのテーブルを参照し、Vpp1が定められても良い。尚、このテーブルも記憶部12に記憶しておけばよい。これにより、画像形成時、放電が発生しないできるだけ大きな交流電圧を印加できる。
Next, based on the obtained V + 2, the
要するに、本実施形態のプリンタ1では、放電発生検出時に放電が発生したことを検出した場合、制御部10は、放電発生時に現像ローラ81に印加していた交流電圧に対する感光体ドラム9と現像ローラ81間の電位差を求め、画像形成時における現像ローラ81と感光体ドラム9の表面電位の電位差が上記求めた電位差よりも小さくなるように、画像形成時に現像ローラ81に印加すべき交流電圧を定めるのである。
In short, in the
そして、このVpp1の設定が完了すれば、放電発生検出と画像形成時のVpp1の設定は終了する(エンド)。そして、プリンタ1は、この制御完了後、画像形成可能な状態に復帰する。このように、本発明によれば、現像効率が高く、かつ、画像形成時に放電が発生しない、現像ローラ81に印加すべきVpp1を自動的に設定することができる。
When the setting of Vpp1 is completed, the detection of discharge occurrence and the setting of Vpp1 at the time of image formation are completed (END). Then, after the completion of this control, the
このようにして、本発明の実施形態によれば、放電が発生する現像ローラ81と感光体ドラム9間の電位差を把握するため、現像ローラ81に印加する交流電圧を変化させつつ放電の発生を検出、確認する場合、画像形成時よりデューティ比が小さく、プラス側時間が画像形成時と同じになるよう周波数が画像形成時より小さく設定された交流電圧を現像ローラ81に印加させる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, in order to grasp the potential difference between the developing
放電発生検出時の交流電圧のデューティ比を画像形成時よりも小さくすることで、交流電圧におけるプラス側ピーク値と面積中心、つまり直流電圧印加部85による直流バイアスとの差を大きくすることができる。従って、交流電圧のプラス側ピーク値と感光体ドラム9表面電位との電位差を大きくでき、プラス方向(感光体ドラム9より現像ローラ81の電位が高い状態)で現像ローラ81と感光体ドラム9間の放電を起こすことができる。ここで、感光体ドラム9はアモルファスシリコンの感光層を有し、プラス方向に放電した場合、現像ローラ81と感光体ドラム9間に急激に電流が流れないような特性を感光体ドラム9が有するので、プラス方向の放電により感光体ドラム9にドラムピンホールが形成され感光層が破壊されるおそれはほとんどない。つまり、感光体ドラム9の感光層の破壊を抑えつつ、放電が生じる感光体ドラム9と現像ローラ81間の電位差を測定することができるのである。
By making the duty ratio of the AC voltage at the time of detecting the occurrence of discharge smaller than that at the time of image formation, the difference between the positive peak value and the center of the AC voltage, that is, the DC bias by the DC
又、プラス側時間が画像形成時と同じになるよう周波数が画像形成時より小さく設定された交流電圧を現像ローラ81に印加させるので、交流電圧の立上り及び立下りに時間がかかったとしても、交流電圧のプラス側ピークの時間を画像形成時と同様に確保でき、放電発生検出時の交流電圧の印加状態を画像形成時に合わせることができる。
In addition, since the AC voltage whose frequency is set smaller than that at the time of image formation is applied to the developing
又、放電発生検出時に、制御部10は、直流電圧印加部85に画像形成時よりも高い直流電圧を現像ローラ81に印加させるので、放電発生検出時に磁気ローラから現像ローラへ正極性に帯電されたトナーが供給されてしまうことを抑えることができる。又、把握された放電が発生する現像ローラ81と感光体ドラム9の電位差に基づき、現像効率を高めた、適切な画像形成時に放電の生じない交流電圧の設定を行うことができる。
In addition, when the occurrence of discharge is detected, the
又、感光体ドラム9の感光層が正帯電のアモルファスシリコンで構成されるので、プラス方向の放電によっては大電流が流れにくいといった特性が顕著に表れ、感光体ドラム9の感光層の破壊を抑える効果が大きくなる。
Further, since the photosensitive layer of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 The embodiment of the present invention has been described above, but the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は、感光体ドラムと現像ローラを有し、現像ローラに現像バイアス(直流+
交流)を印加する画像形成装置に利用可能である。
The present invention includes a photosensitive drum and a developing roller, and a developing bias (DC +
It can be used for an image forming apparatus that applies (AC).
1 プリンタ(画像形成装置)
3(3a、3b、3c、3d) 画像形成部
8(8a、8b、8c、8d) 現像装置
81(81a、81b、81c、81d) 現像ローラ
85 直流電圧印加部
86 交流電圧印加部
9(9a、9b、9c、9d) 感光体ドラム
10 制御部
11 CPU(制御部10の一部)
14 検出部
1 Printer (image forming device)
3 (3a, 3b, 3c, 3d) Image forming unit 8 (8a, 8b, 8c, 8d) Developing device 81 (81a, 81b, 81c, 81d) Developing
14 detector
Claims (4)
前記感光体ドラムにギャップが設けられつつ対向し、画像形成時にトナーを担持し、前記感光体ドラムへのトナーの供給のため、直流電圧印加部と、交流電圧印加部が接続される現像ローラと、
前記現像ローラと前記感光体ドラム間での放電発生を検出する検出部と、
装置の各部を制御するとともに、前記検出部の出力が入力され放電発生を認識する制御部と、を備え、
前記制御部が前記現像ローラに印加する交流電圧の段階的な変更を前記交流電圧印加部に指示し、前記検出部により放電の発生を検出する放電発生検出時に、
前記交流電圧印加部は、画像形成時よりデューティ比が小さく、プラス側時間が画像形成時と同じになるよう周波数が画像形成時より小さく設定された交流電圧を前記現像ローラに印加することを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive drum carrying a toner image on its peripheral surface;
A direct current voltage application unit and a developing roller to which an alternating voltage application unit is connected to face the photoconductive drum with a gap, carry a toner during image formation, and supply the toner to the photoconductive drum. ,
A detector for detecting the occurrence of discharge between the developing roller and the photosensitive drum;
A control unit that controls each part of the device and recognizes the occurrence of discharge when the output of the detection unit is input;
Instructing the AC voltage application unit to change the AC voltage applied to the developing roller by the control unit to the AC voltage application unit, and detecting the occurrence of discharge by the detection unit,
The AC voltage application unit applies an AC voltage having a smaller duty ratio than that at the time of image formation and a frequency set to be lower than that at the time of image formation so that the plus time is the same as that at the time of image formation. An image forming apparatus.
前記放電発生検出時に、前記制御部は、前記直流電圧印加部に画像形成時よりも高い直流電圧を前記現像ローラに印加させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 A magnetic roller provided opposite to the developing roller and holding a positively charged toner;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the occurrence of discharge is detected, the control unit causes the DC voltage application unit to apply a higher DC voltage to the developing roller than during image formation.
前記制御部は、放電発生時に前記現像ローラに印加していた交流電圧のピーク間電圧に対する前記感光体ドラムと前記現像ローラ間の電位差を求め、画像形成時における前記現像ローラと前記感光体ドラムの表面電位の電位差が前記電位差よりも小さくなるように、画像形成時に現像ローラに印加すべき交流電圧を定めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。 When it is detected that a discharge has occurred during the occurrence of discharge,
The control unit obtains a potential difference between the photosensitive drum and the developing roller with respect to a peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the developing roller at the time of occurrence of discharge, and determines the difference between the developing roller and the photosensitive drum during image formation. 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an AC voltage to be applied to the developing roller during image formation is determined so that a potential difference of the surface potential is smaller than the potential difference.
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