JP2010122375A - 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には、感光体ドラムと、これに対向する現像ローラとが、ギャップを設けて配されるものがある。そして、例えば、現像ローラに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、感光体ドラム上の静電潜像が現像され、現像されたトナー像が用紙に転写、定着されることで、印刷が行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, some image forming apparatuses using toner, such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, are provided with a photosensitive drum and a developing roller facing the photosensitive drum with a gap. Then, for example, a so-called development bias in which direct current and alternating current are superimposed on the developing roller is applied, and the charged toner flies from the developing roller to the photosensitive drum, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed and developed. Printing is performed by transferring and fixing the toner image to the paper.
そして、十分に帯電した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。又、感光体ドラムの特性によって、放電電流の流れる方向により、大電流が流れ、感光体ドラムに微少な穴(ピンホール)ができてしまう等の損傷を引き起こす場合がある。従って、ピーク間電圧を大きくするにしても、放電が生じない範囲に留めなければならない。 In order to supply sufficiently charged toner to the photosensitive drum, to secure 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 is 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. Further, depending on the characteristics of the photosensitive drum, a large current may flow depending on the direction in which the discharge current flows, which may cause damage such as a minute hole (pinhole) being formed in the photosensitive drum. Therefore, even if the peak-to-peak voltage is increased, it must be kept within a range where no discharge occurs.
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)。
ここで、放電の生ずる電位差が定まる大きな要因としての、現像ローラと感光体ドラムとのギャップ長は、感光体ドラムや現像ローラの取付、設置の誤差や、感光体ドラムや現像ローラの理想的な形状からのフレ等のため、各画像形成装置で異なる。又、放電の生ずる電位差は、気圧などの影響を受け変動する。そのため、現像ローラに印加する交流電圧の大きさを段階的に上昇させていく等、交流電圧のピーク間電圧を変化させつつ(切り換えつつ)、放電の発生を検出し、放電が発生した交流電圧のピーク間電圧等に基づき、現像ローラと感光体ドラムの電位差を把握し、印刷時にこの電位差を若干下回るように、現像ローラに印加する交流電圧を定める。 Here, the gap length between the developing roller and the photosensitive drum, which is a major factor that determines the potential difference in which discharge occurs, is an error in the installation and installation of the photosensitive drum and the developing roller, and the ideal photosensitive drum and developing roller. The image forming apparatus varies depending on the shape and the like. In addition, the potential difference in which discharge occurs varies under the influence of atmospheric pressure and the like. For this reason, the occurrence of discharge is detected while changing the peak voltage of the AC voltage (switching), such as by gradually increasing the magnitude of the AC voltage applied to the developing roller, and the AC voltage at which the discharge has occurred. Based on the peak-to-peak voltage, the potential difference between the developing roller and the photosensitive drum is grasped, and the AC voltage applied to the developing roller is determined so as to be slightly less than this potential difference during printing.
そして、いきなりピーク間電圧の大きな交流電圧を現像ローラに印加すると、放電で感光体ドラムの損傷を招く場合がある。そこで、例えば、設定可能なピーク間電圧の最低値から、段階的に(例えば、数十Vずつ)ピーク間電圧を上げ、放電が発生するか確認を繰り返す。更に、感光体ドラムや現像ローラにフレがあるため、放電開始電圧を精度よく検出、測定するには、交流電圧の印加中、複数回、感光体ドラムや現像ローラを回転させる必要がある。従って、ピーク間電圧の段階的な上昇の繰り返しや、感光体ドラム等の複数回の回転等のため、放電検出(放電開始電圧の検出)では、時間が必要となる。 If an AC voltage having a large peak-to-peak voltage is suddenly applied to the developing roller, the photosensitive drum may be damaged by discharge. Therefore, for example, the peak-to-peak voltage is increased stepwise (for example, several tens of V) from the lowest value of the peak-to-peak voltage that can be set, and confirmation of whether discharge occurs is repeated. Further, since the photosensitive drum and the developing roller are fluctuated, in order to accurately detect and measure the discharge start voltage, it is necessary to rotate the photosensitive drum and the developing roller a plurality of times during application of the AC voltage. Accordingly, time is required for discharge detection (discharge start voltage detection) due to repeated stepwise increase in the peak-to-peak voltage, multiple rotations of the photosensitive drum, and the like.
そして、放電検出は、生産ラインでの検査時に行われることがあるが、放電検出に時間を要すると、生産性、コストの点で不利という問題がある。又、放電検出は、顧客先での設置時にも行われることがあるが、放電検出に時間を要すると、セットアップに時間を要してしまうという問題がある。尚、例えば、タンデム式の画像形成装置のように、感光体ドラムと現像ローラの組み合わせを複数備える場合、放電開始電圧検出までの時間を短くするため、A/D変換器等の放電検出用の部品等を複数設け、複数の画像形成部で放電開始電圧検出動作を並行させることもあるが、これでは、放電検出用の構成に要するコストが高くなるという問題がある。 Discharge detection may be performed at the time of inspection on a production line, but if it takes time to detect discharge, there is a problem in terms of productivity and cost. In addition, the discharge detection may be performed at the time of installation at the customer site. However, if the discharge detection takes time, there is a problem that the setup takes time. For example, when a plurality of combinations of photosensitive drums and developing rollers are provided as in the case of a tandem image forming apparatus, in order to shorten the time until the discharge start voltage is detected, the A / D converter or the like is used for discharge detection. A plurality of components and the like may be provided, and the discharge start voltage detection operation may be performed in parallel by a plurality of image forming units. However, this causes a problem that the cost required for the configuration for discharge detection increases.
尚、特許文献1を見ると、特許文献1には、「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を徐々に増加させる」という記載があるが(特許文献1:請求項1、段落[0015]等参照)、放電検出時間を短縮化のための記載、示唆はない。従って、特許文献1記載の発明では、上記の問題を解決できない。
Incidentally, when
本発明は、上記問題点を鑑み、放電検出時、交流電圧印加部が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に現像ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧の値を、入力された標高に応じた値とし、放電開始電圧の検出までの時間を短くすることを課題とする。 In view of the above problems, the present invention inputs the peak-to-peak voltage value of the alternating voltage that is first applied to the developing roller when the alternating voltage application unit increases the peak-to-peak voltage stepwise during discharge detection. It is an object to reduce the time until the detection of the discharge start voltage by setting the value according to the altitude.
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、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、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ための検出部と、装置の各部を制御するとともに、前記検出部の出力に基づき放電発生を認識する制御部と、データを記憶するための記憶部と、設置場所の標高を装置に入力するための入力部と、を備え、前記交流電圧印加部が、前記現像ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧を段階的に上昇させて、前記感光体ドラムと前記現像ローラ間で放電が発生する電圧の検出を行う放電検出時、前記制御部は、前記記憶部に記憶され、前記入力部に入力された標高に応じ、前記交流電圧印加部が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に印加する交流電圧のピーク間電圧を定める標高データを参照し、前記交流電圧印加部に、前記標高データに定められたピーク間電圧の交流電圧から印加させることとした。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to a first aspect of the present invention opposes a photoconductor drum with a gap provided between the photoconductor drum and carries toner at the time of image formation. A developer roller to which an AC voltage application unit is connected, a detection unit for detecting occurrence of discharge between the developer roller and the photosensitive drum, and each unit of the apparatus, and the detection unit A controller for recognizing the occurrence of discharge based on the output of the output, a storage unit for storing data, and an input unit for inputting the altitude of the installation location to the apparatus, wherein the AC voltage application unit includes the development unit At the time of discharge detection in which the voltage between the photosensitive drum and the developing roller is detected by gradually increasing the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the roller, the control unit stores in the storage unit Remembered According to the altitude input to the input unit, referring to altitude data that determines the peak-to-peak voltage of the AC voltage to be applied first when the AC voltage application unit increases the peak-to-peak voltage stepwise, The AC voltage application unit was applied with an AC voltage having a peak-to-peak voltage determined in the altitude data.
この構成によれば、従来のように設定可能なピーク間電圧の最低値からではなく、標高に合わせて、交流電圧印加部が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に現像ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧が定められる。これにより、到底放電が生じないようなピーク間電圧での放電検出動作をとばすことができる。従って、放電開始電圧の検出、測定を迅速に行うことができ、放電検出に要する時間の短縮化を図ることができる。 According to this configuration, when the AC voltage application unit increases the peak-to-peak voltage stepwise according to the altitude, not the lowest value of the peak-to-peak voltage that can be set as in the prior art, The peak-to-peak voltage of the alternating voltage applied to is determined. As a result, it is possible to skip the discharge detection operation at the peak-to-peak voltage that does not cause a complete discharge. Accordingly, the discharge start voltage can be detected and measured quickly, and the time required for discharge detection can be shortened.
又、請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記標高データは、標高が低い場合よりも標高が高い場合のほうが、交流電圧のピーク間電圧の値が小さく定められていることとした。標高が高ければ気圧が下がり、標高の低い場所よりも低い電圧で放電が生じやすくなるところ、この構成によれば、標高データでは、標高が低い場合よりも標高が高い場合のほうが、交流電圧印加部が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に、交流電圧印加部が最初に印加する交流電圧のピーク間電圧の値が小さく定められているので、放電が開始される交流電圧のピーク間電圧を迅速に探し当てることができる。
Further, in the invention according to
又、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記感光体ドラムと前記現像ローラと検出部の複数の組み合わせと、いずれの前記検出部からの出力を前記制御部に伝達するか選択するためのスイッチを備え、前記制御部は、前記スイッチを制御して、前記放電検出を行う前記組み合わせを切り換えて、1つずつ、各前記組み合わせの前記放電検出を行うこととした。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a plurality of combinations of the photosensitive drum, the developing roller, and the detection unit, and an output from any of the detection units are output to the control unit. A switch for selecting whether to transmit to, and the control unit controls the switch to switch the combination for performing the discharge detection, and performs the discharge detection for each of the combinations one by one. did.
この構成によれば、タンデム式の画像形成装置のように、感光体ドラムと現像ローラの組み合わせが複数設けられる場合、組み合わせごとに放電開始電圧の検出を行っても、検出に要する時間が長時間に及ぶことがない。従って、従来のように、放電検出時間の短縮化のため、組み合わせごとに、放電時に発生する電流をアナログ値からデジタル値に変換するためのA/D変換器等を複数設けて、各組み合わせで放電検出を並行させる必要が無くなる。即ち、放電を検出する構成を簡易化することができ、コスト的に有利な画像形成装置を提供することができる。 According to this configuration, when a plurality of combinations of photosensitive drums and developing rollers are provided as in a tandem image forming apparatus, even if the discharge start voltage is detected for each combination, the time required for detection is long. It does not reach. Therefore, as in the past, in order to shorten the discharge detection time, for each combination, a plurality of A / D converters for converting the current generated at the time of discharge from an analog value to a digital value are provided. The need for parallel discharge detection is eliminated. That is, the configuration for detecting discharge can be simplified, and an image forming apparatus that is advantageous in terms of cost can be provided.
本発明の画像形成装置によれば、放電検出時、交流電圧印加部が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に現像ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧の値を、入力された標高に応じ変化させ、放電開始電圧の検出までの時間の短くすることができる。 According to the image forming apparatus of the present invention, when detecting the discharge, when the AC voltage application unit gradually increases the peak-to-peak voltage, the value of the peak-to-peak voltage of the AC voltage first applied to the developing roller is input. The time until the detection of the discharge start voltage can be shortened by changing the height according to the altitude.
以下、本発明の実施形態を図1乃至9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、図2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。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、本体上部に操作パネル1a(入力部に相当)を有し、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、定着装置6等が設けられる。
(Schematic configuration of image forming apparatus)
First, the outline of the
図1の破線で示すように、操作パネル1aは、使用者がプリンタ1に対し、動作指示を与えるため各種入力を行う部分である。具体的には、操作パネル1aには、操作メニューや選択されたメニューやプリンタ1の状態を表示するための液晶表示部1bと、複数の操作用のキー1cが設けられる。そして、本発明に関し、生産ラインでの検査担当者や、顧客先でセットアップを行うサービスマンは、操作パネル1aを操作して、プリンタ1に放電開始電圧の検出を行う指示を与えるとともに、プリンタ1の存在、設置場所での標高の入力を行うことができる。
As shown by a broken line in FIG. 1, the
前記シート供給部2aは、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で、シートを搬送路2bに送り出す。そして、搬送路2bは、シートを搬送し、シート供給部2aからのシートを、中間転写部5、定着装置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を詳述する。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、以下の説明では、いずれの画像形成部3に属するか識別するための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, based on FIG. 2, each
各感光体ドラム9は、回転可能に支持され、モータMからの駆動力を受けて回転し、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基体の外周面上にアモルファスシリコン等の感光層等を有し、駆動装置(不図示)によって所定のスピードで紙面反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4参照)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。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を含む現像剤(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。現像ローラ81は、感光体ドラム9に所定のギャップ(例えば、1mm以下)が設けられつつ対向し、画像形成時に帯電するトナーを担持し、感光体ドラム9へのトナーの供給のため、交流電圧印加部86(図3参照)が接続される。そして、各磁気ローラ82は、現像ローラ81に対向するとともに、磁気ローラバイアス印加部84(図3参照)に接続され、磁気ローラバイアス印加部84による直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧印加により現像ローラ81にトナーを供給する。そして、各搬送部材83は、各磁気ローラ82の下方に設けられる。
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は固定されて支軸部材(不図示)等で支持される。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、印刷時や放電検出時、不図示の駆動機構により、このスリーブ812、822が回転させられる。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への電圧印加等で、現像ローラ81に、トナーが供給され、現像ローラ81に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、トナーとキャリアの摩擦等で、トナーを帯電させる(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の清掃を行うため、感光体ドラム9の軸線方向に延び、例えば樹脂で形成されるブレード33や、感光体ドラム9表面を擦って残トナー等を除去する摺擦ローラ34を有する。ブレード33や摺擦ローラ34は、感光体ドラム9に当接し、転写後の残留トナーを等の汚れを掻き取って除去する。この除去された残トナー等は、又、各清掃装置32の上方に、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の下方の露光装置4は、レーザ光を出力するレーザユニットであり、入力されるカラー色分解された画像信号に基づき、光信号であるレーザ光(破線で図示)を、各感光体ドラム9に出力し、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。例えば、露光装置4は、内部に、半導体レーザ装置(レーザダイオード)、ポリゴンミラー、ポリゴンモータ、fθレンズ、ミラー(不図示)等が設けられる。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(例えば、ほぼ0V)、電位の低下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。
An
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(不図示)が設けられる。この受光素子は、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)に入力されて放電発生の有無の検出時の同期信号として用いられる(図5参照)。
The
図1に戻り説明を続ける。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次転写を行い、各1次転写ローラ51a〜51d(転写部に相当)、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、各感光体ドラム9とで、無端状の中間転写ベルト52を挟み、転写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. The
中間転写ベルト52は、誘電体樹脂等で構成され、駆動ローラ53、従動ローラ54、55、56に張架され、モータM等の駆動機構(不図示)に接続される駆動ローラ53の回転駆動により図1の紙面時計方向に周回する。又、駆動ローラ53と2次転写ローラ57は、中間転写ベルト52を挟み、ニップ(2次転写部)を形成する。トナー像の転写では、各1次転写ローラ51に所定の電圧を印加し、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、順次、ずれなく重畳されつつ中間転写ベルト52に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上の残トナー等は、ベルト清掃装置58で除去されて回収される。
The
前記定着装置6は、2次転写部よりもシート搬送方向下流側に配され、2次転写されたトナー像を加熱・加圧してシートに定着させる。そして、定着装置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。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、図3に基づき、放電検出に関する構成を説明する。図3は、本発明の実施形態に係る放電検出に関する構成を示す説明図である。
(Configuration for discharge detection)
Next, a configuration relating to discharge detection will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration relating to discharge detection according to the embodiment of the present invention.
ただし、図3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3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3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。
However, FIG. 3 shows only one
図3に示すように、感光体ドラム9にギャップが設けられつつ対向する現像ローラ81は、ローラ軸811、キャップ814、トナーを担持するスリーブ812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. 3, 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4参照)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、DC−DCコンバータや、出力電圧が異なる出力端までの経路を複数有し、印刷時と放電検出時で、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が出力する直流電圧を平均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、複数のスイッチング素子等を備える電源回路であり、出力の正負をスイッチングで反転させ、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(図4参照)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。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は、例えば、内部に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。
The AC
検出部14は、現像ローラ81と感光体ドラム9間の放電発生を検出するためのための回路であり、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(放電検出信号)。そして、検出部14は、放電検出信号をアンプ15に出力する。アンプ15は、検出部14からの放電検出信号を増幅しCPU11に向けて出力する。
The
そして、アンプ15と制御部10の間に、スイッチ17とA/D変換器18が設けられる。スイッチ17(マルチプレクサ)は、複数の画像形成部3(言い換えると、感光体ドラム9と現像ローラ81と検出部14、アンプ15の組み合わせ)のうち、いずれの画像形成部3からの放電検出信号をCPU11に入力するか選択する回路である。そして、CPU11は、スイッチ17にスイッチ切替信号を与え、放電検出を行う画像形成部3からの放電検出信号を選択する制御を行う。尚、図3では、他の画像形成部3からスイッチ17に入力される導線を破線で示している。
A
このスイッチ17により、本実施形態のプリンタ1では、画像形成部3を1つずつ選択した上で、放電検出が行われる。即ち、プリンタ1は、感光体ドラム9と現像ローラ81と検出部14の複数の組み合わせと、いずれの検出部14からの出力を制御部10に伝達するか選択するためのスイッチ17を備え、制御部10は、スイッチ17を制御して、放電検出を行う組み合わせを切り換えて、1つずつ、各組み合わせの放電検出を行う。
With this
A/D変換器18は、アンプ15のアナログ出力をデジタル変換してCPU11に入力する回路である。このA/D変換された検出部14(アンプ15)の出力から、CPU11は、放電の発生や、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。そして、本実施形態のプリンタ1では、1つの画像形成部3ずつ放電検出が行われるので、A/D変換器18は、1つのみでよい。
The A /
後述するように、本実施形態のプリンタ1では、1つの画像形成部3あたりの放電開始電圧の検出に要する時間が短いので、従来のように、放電開始電圧の検出に要する時間の短縮のため、複数の画像形成部3の放電開始電圧の検出を同時進行できるように、複数のA/D変換器18を設ける必要が無く、プリンタ1の製造コストを抑えることができる。尚、CPU11は、A/D変換用のポート、回路を内蔵することがあり、この場合、A/D変換器18は不要となるが、本実施形態のプリンタ1によれば、複数の画像形成部3の放電開始電圧の検出を並行させるため、CPU11のA/D変換用のポートを複数占有する必要が無い。更に、A/D変換ポートが足りない場合は、A/D変換器18を複数個、外付けする場合もあったが、本実施形態のプリンタ1では、A/D変換器18を複数個、外付けする必要も無くなる。
As will be described later, in the
次に、磁気ローラ82と、磁気ローラ82に電圧を印加する構成を説明する。上述したように、所定の隙間(この隙間に磁気ブラシが形成される)を設けつつ、現像ローラ81に対向して、互いの軸線方向が平行となるように、磁気ローラ82が配される。磁気ローラ82は、ローラ軸821、トナーとキャリアを担持するスリーブ822、キャップ824を有する。ローラ軸821はスリーブ822を挿通され、スリーブ822の両端に円形のキャップ824が嵌入される。又、磁気ローラ82のローラ軸821には、直流電圧と交流電圧とが重畳された電圧(磁気ローラバイアス)を磁気ローラ82に印加する磁気ローラバイアス印加部84が接続される。そして、磁気ローラバイアス印加部84が、磁気ローラバイアスを印加することで、帯電したトナーが静電気力で現像ローラ81に供給される。
Next, a configuration for applying a voltage to the
(プリンタ1のハードウェア構成)
次に、図4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4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4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、装置の各部を制御するとともに、検出部14の出力に基づき放電発生を認識する。例えば、制御部10は、CPU11、記憶部12等で構成される。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の制御プログラムのほか、制御データ等、各種データを記憶する。尚、本発明に関し、放電検出や現像ローラ81等に印加する電圧の設定用プログラムも記憶部12に記憶される。又、放電検出時、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に、現像ローラ81に最初に印加する交流電圧のピーク間電圧を定めた標高データも記憶部12に記憶される(詳細は後述)。
As shown in FIG. 4, 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6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
又、制御部10には、モータMが接続され、各画像形成部3の各感光体ドラム9、各現像ローラ81、各磁気ローラ82等を回転させるための駆動力を供給する。そして、制御部10は、印刷時や放電検出時に、モータMを駆動させ、上記の各感光体ドラム9を回転させる。又、このモータMの駆動を利用して、現像ローラ81及び磁気ローラ82の各スリーブを回転させることができる。
Further, the
又、制御部10には、I/F部19(インターフェイス部)を介し、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は、その画像データを受信し、感光体ドラム9に静電潜像を形成する。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。尚、ユーザ端末100では、プリンタ1の設置される標高の入力を行うことができ、ユーザ端末100からI/F部19を経て制御部10に標高を示すデータを送り込むことができる。従って、I/F部19が標高を入力するための入力部となる。
The
又、本発明に関し、制御部10(CPU11)には、検出部14(アンプ15)の出力が入力される。そして、放電検出時、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いずれかの交流電圧印加部86に与え、スイッチ17により選択された検出部14(アンプ15)のA/D変換後の出力から、その画像形成部3での放電発生の有無の検出や、放電の大きさを判断する。
Further, regarding the present invention, the output of the detection unit 14 (amplifier 15) is input to the control unit 10 (CPU 11). When detecting the discharge, 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5及び図6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5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6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一例を示す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 the operation for detecting the occurrence of discharge between the
まず、図5に基づき、放電発生検出動作の概略を説明する。尚、図5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への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部(図4参照)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部が磁気ローラ82に直流電圧を印加するタイミングを示す。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。
First, an outline of the discharge occurrence detection operation will be described with reference to FIG. Note that “developing roller (AC)” in FIG. 5 indicates the timing at which the AC
〈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。この初期動作の後、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、デフォルト測定でのピーク間電圧にまで高められる。尚、デフォルト測定での現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧は、例えば、設定可能な最小値とされる。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、放電が起こりえない状態での放電発生を確かめるものであり、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は、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
放電検出状態は、一定時間(例えば、1秒〜数秒間)続き、その間、感光体ドラム9や現像ローラ81は複数回、回転する。そして、CPU11へのアンプ15の入力から放電発生を検出しない場合等、一定の場合、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、基本的に、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。言い換えると、放電する交流電圧の認定まで、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、基本的に、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。
The discharge detection state continues for a certain period of time (for example, 1 second to several seconds), during which the
次に、図6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6では、上段に印刷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、印刷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、露光装置4による露光後の感光体ドラム9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、印刷時の現像バイアスの正のピーク値との電位差を示す。「V-」は、V1と現像バイアスの負のピーク値との電位差を示す。「Vpp1」は、印刷時の現像ローラ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High状態(正極性状態)の時間である。「T01」は、矩形波の周期を示す。
First, the rectangular wave in the timing chart at the time of printing 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5上段と同様、露光装置4による露光後の感光体ドラム9の電位(ほぼ0V)を示す。「V+2」は、検出時の現像バイアスの正のピーク値と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High状態(正極性状態)の時間である。「T02」は、矩形波の周期である。
On the other hand, the 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)となるように設定する。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(尚、Vpp2は、条件変更状態ごとに値が変化する)。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Highの時間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6下段)。
First, at the time of occurrence of discharge, the
ここで、デューティ比D2は、印刷時のデューティ比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%)。このように、デューティ比D2を設定するのは、現像ローラ81の電位が低い時(負側のピーク時)に放電が生ずると、本実施形態の感光体ドラム9は、大電流が流れる特性(ダイオード的特性)を有するため、できるだけ、負側のピークの電圧の絶対値を小さくするためである。そして、周波数f2は、交流電圧のプラス側時間が印刷時と放電発生検出時で同じとなるよう設定される(即ち、T1=T2。例えば、D1=40%、D2=30%の場合、印刷時の周波数f1=4kHzであれば、f2=3kHz)。これにより、印刷時と同じ時間、正極性の電圧が現像ローラ81に印加される。
Here, the duty ratio D2 is set smaller than the duty ratio D1 at the time of printing (ratio of High time T1 to period T01, T1 / T01) (for example, D1 = 40%, D2 = 30%). Thus, the duty ratio D2 is set because the
(標高データ)
次に、図7に基づき、本発明の実施形態に係る標高データの一例を説明する。図7は、本発明の実施形態に係る標高データの一例を示す説明図である。
(Altitude data)
Next, an example of the altitude data according to the embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of elevation data according to the embodiment of the present invention.
まず、放電と標高との関係を説明する。本実施形態のプリンタ1では、標高が高いほど(気圧が低いほど)放電開始電圧は小さくなり、標高が低いほど(気圧が高いほど)、放電開始電圧が大きくなることが経験的に得られている。更に、過去に出荷された他の画像形成装置でも、標高が高いほど放電開始電圧が小さくなることが経験的に得られている。このような特性の直接的な理由は、完全には明らかではないが、感光体ドラムと現像ローラ間には、通常の空気と比べ、トナーのような誘電体や、その他、粉塵が多数存在し、気圧が上がると、電子は、粉塵等や、その分子に多数回衝突しやすくなり、電子の平均エネルギーが低下し、放電開始電圧が下がる等の理由が考えられる。
First, the relationship between discharge and altitude will be described. In the
そうすると、図5に示したように、段階的にピーク間電圧を大きくして放電開始電圧の検出を行う際、標高の低い場所では、標高の高い場所よりも放電が生じ難いので、ある程度、大きなピーク間電圧から現像ローラ81に印加し始めれば、放電開始電圧を効率的に検出することができる。言い換えると、交流電圧印加部86が印加可能な交流電圧のピーク間電圧の最低値から、放電が発生するまでピーク間電圧を大きくするのではなく、ピーク間電圧の小さな期間をスキップして、標高が高い場合よりも、ある程度高いピーク間電圧から放電検出を開始すれば、それほど時間を要さずに、放電開始電圧を検出できる。
Then, as shown in FIG. 5, when detecting the discharge start voltage by gradually increasing the peak-to-peak voltage, discharge is less likely to occur at low altitudes than at high altitudes. If the voltage between the peaks starts to be applied to the developing
一方、段階的にピーク間電圧を大きくして放電開始電圧の検出を行う際、標高の高い場所ではそれほど交流電圧のピーク間電圧が大きくならないうちに放電が検出されるので、標高の低い場所よりも、現像ローラ81には、低めの交流電圧のピーク間電圧から印加し始めれば、それほど時間を要さずに、放電開始電圧を検出できる。
On the other hand, when detecting the discharge start voltage by increasing the peak-to-peak voltage step by step, the discharge is detected before the AC peak-to-peak voltage increases so much at a high altitude. However, the discharge start voltage can be detected without much time if it starts to be applied to the developing
そこで、本実施形態のプリンタ1は、放電検出時、プリンタ1の設置場所の標高の入力を受け付ける。この標高の入力を操作パネル1aに行うことができる。又、ユーザ端末100で標高を入力できるようにし、入力された標高をデータとして、制御部10は、ユーザ端末100から受け取ることができる。そして、入力された標高に基づき、制御部10は、放電検出時、放電開始電圧を検出するために、最初に現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧を決定し、その決定されたピーク間電圧を交流電圧印加部86に指示する。これにより、プリンタ1が設置された現地の標高に応じて、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に現像ローラ81に印加される交流電圧のピーク間電圧が切り替わる。
Therefore, the
次に、図7に基づき、入力された標高に応じ、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に印加する交流電圧のピーク間電圧の決定を説明する。言い換えると、最初の放電検出状態時に現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧の決定を説明する。図7に示すテーブルのうち、(a)のテーブルTB1は、最初の放電検出状態で印加する交流電圧のピーク間電圧の決定の概念を説明するためのものである。
Next, determination of the peak-to-peak voltage of the AC voltage to be applied first when the AC
そして、図7(a)に示す標高の列の欄(X1〜Xnが書き込まれた列の欄)は、生産ラインでの検査担当者や設置場所でのサービスマンが選択可能な標高を示す数値である。操作パネル1aの液晶表示部1bやユーザ端末100のディスプレイには、X1〜Xnの値が表示され、検査担当者等は、プリンタ1の存在する場所の標高と最も近い値を、操作パネル1aやユーザ端末100で選択入力する。尚、図7(a)での大小関係は、X1<X2<X3・・・<Xnとする。即ち、Xnに近づくほど標高は高いものとする。又、Xnのnは、任意の整数であり、適宜設定することができ、nの値が大きいほど、標高に応じて、細かく最初の放電検出状態で印加する交流電圧のピーク間電圧を決定できる。
7 (a) is a numerical value indicating an altitude that can be selected by an inspector on the production line or a service person at the installation location. It is. The values of X1 to Xn are displayed on the liquid
そして、図7(a)に示す標高の列の欄(Y1〜Ynが書き込まれた欄)は、最初の放電検出状態で印加する交流電圧のピーク間電圧を示す数値である。ここで、本実施形態のプリンタ1では、標高が高いほど、放電開始電圧が小さくなるので、図7(a)でのY1〜Ynの大小関係は、Y1>Y2>Y3・・・>Ynとなる。これらのX1〜Xnと、Y1〜Ynから構成されるテーブルTB1が、標高に応じて、最初の放電検出状態で印加する交流電圧のピーク間電圧を決定するための標高データとなる。尚、標高データは、記憶部12に記憶される。
The column of the altitude column shown in FIG. 7A (the column in which Y1 to Yn is written) is a numerical value indicating the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied in the initial discharge detection state. Here, in the
尚、Y1〜Ynの具体的な値は、開発時の実験に基づき定めることができる。例えば、複数のプリンタ1を配した室内の気圧を各標高における気圧(例えば、晴天時の気圧や平均気圧)に設定し、放電開始電圧を検出する。そして、検出された各標高での放電開始電圧のうち、最低値を基準として、基準値よりも数十〜数百V程度低いピーク間電圧をY1〜Ynとして定めることができる。
Note that specific values of Y1 to Yn can be determined based on experiments during development. For example, the atmospheric pressure in the room where the plurality of
具体的に、放電開始電圧の検出を行う場合、検査担当者等は、例えば、現地の標高が、0≦X1<(X1+X2)/2ならばX1を、(X1+X2)/2≦X2<(X2+X3)/2ならばX2と言うように、操作パネル1a等に表示される最も近い標高の値を選択して入力する。制御部10は、記憶部12の標高データを参照して、選択入力された標高に応じ、最初の放電検出状態で印加する交流電圧のピーク間電圧を定め、そのピーク間電圧を交流電圧印加部86に指示する。
Specifically, when detecting the discharge start voltage, the inspector or the like, for example, if the local altitude is 0 ≦ X1 <(X1 + X2) / 2, X1 and (X1 + X2) / 2 ≦ X2 <(X2 + X3). ) / 2, select the closest altitude value displayed on the
そして、図7(b)に、更に具体的な標高データ(テーブルTB2)の例を示す。この図7に示す例では、標高が500m刻みで定められる。例えば、プリンタ1の設置場所が標高0m〜250m未満なら、検査担当者は、操作パネル1a等に表示される最も近い標高0mを選択する。これにより、制御部10は、最初の放電検出状態で印加する交流電圧のピーク間電圧を1200Vと定める。
FIG. 7B shows an example of more specific elevation data (table TB2). In the example shown in FIG. 7, the altitude is determined in increments of 500 m. For example, if the installation location of the
(放電発生検出動作の制御の流れ)
次に、図8、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8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。図9は、本発明の実施形態に係る現像ローラ81に、放電検出時に印加する交流電圧のピーク間電圧を定めるためのテーブルTB3の一例を示す説明図である。
(Flow of control of discharge occurrence detection operation)
Next, an example of the 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の交換時に行われる。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 is performed, for example, at the time of manufacturing as initial defect detection or initial setting, at the time of installation of the
まず、操作パネル1a等の入力部に所定操作がなされ、放電発生検出動作が開始されると(スタート)、操作パネル1a等の入力部は、プリンタ1の設置場所での標高の入力の有無を確認する(ステップS1)。もし、標高の入力が無ければ(ステップS1のNo)、標高の入力があるまで待機状態を続ける(ステップS1のループ)。
First, when a predetermined operation is performed on the input unit of the
一方、標高の入力があれば(ステップS1のYes)、CPU11の指示で、モータMや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S2)。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。次に、図5で説明した初期動作が行われる(ステップS3)。次に、図5で説明した準備状態に移行し(ステップS4)、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。
On the other hand, if there is an altitude input (Yes in step S1), an image of the
次に、図5で説明したデフォルト測定が行われる(ステップS5)。この時、放電発生を検出したかを確認する(ステップS6)。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S6のYes)、ギャップ長の異常や検出部14等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S7)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. 5 is performed (step S5). At this time, it is confirmed whether or not the occurrence of discharge has been detected (step S6). This default measurement is performed in a state in which no discharge is generated. If the occurrence of discharge is detected in the default measurement (Yes in step S6), an abnormality in the gap length or an abnormality in the
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S6のNo)、次の放電検出状態が、最初のものであるか確認する(ステップS8)。言い換えると、次の現像バイアス印加が、放電開始電圧検出のために、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に印加するものかの確認を行う。
On the other hand, if no signal indicating that a discharge has occurred is input to the CPU 11 (No in step S6), it is confirmed whether the next discharge detection state is the first one (step S8). In other words, it is confirmed whether the next development bias application is applied first when the AC
もし、最初のものであれば(ステップS8のYes)、図5で説明した条件変更状態に移行した際、制御部10は、記憶部12の標高データを参照し、入力された標高に応じて、最初の放電検出状態で現像ローラ81に印加すべき交流電圧のピーク間電圧を決定し、その決定されたピーク間電圧を出力するように、交流電圧印加部86に指示する。これにより、最初の放電検出状態で現像ローラ81に印加すべき交流電圧のピーク間電圧が、標高データに基づき設定される(ステップS9)。
If it is the first one (Yes in step S8), the
即ち、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段階的に上昇させて、感光体ドラム9と現像ローラ81間で放電が発生する電圧の検出を行う放電検出時、制御部10は、記憶部12に記憶され、操作パネル1aやI/F部19に入力された標高に応じ、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に印加する交流電圧のピーク間電圧を定める標高データを参照し、交流電圧印加部86に、標高データに定められたピーク間電圧の交流電圧から印加させる。そして、標高データは、上述したように、標高が低い場合よりも標高が高い場合のほうが、交流電圧のピーク間電圧の値が小さく定められる。
That is, the AC
一方、2回目以降の放電検出状態であれば(ステップS8のNo)、図5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直前の値よりも所定の刻み幅ΔVa(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S10)。
On the other hand, if it is in the second or subsequent discharge detection state (No in step S8), the process shifts to the condition change state described in FIG. 5, and the
図9を用いて、説明を加えると、例えば、最初の放電検出状態で、交流電圧印加部86が現像ローラ81に600Vのピーク間電圧を加えて、感光体ドラム9や現像ローラ81を複数周回転させても放電を検出しなかった場合、次回の放電検出状態では、ΔVa(図9の例では、ΔVa=100V)だけ増加させた700Vのピーク間電圧を有する交流電圧を、交流電圧印加部86は、現像ローラ81に印加する。言い換えると、最初に放電が検出されるまでは、図9の(1)列の欄の上方から下方に向けて、現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧が、放電検出状態ごとに切り換えられる。
9, the AC
そして、図9に示すテーブルTB3では、多数の段階(1〜n段階まで)を有するが、本実施形態のプリンタ1では、入力された標高によって、最初の放電検出状態で段階が切り替わり、交流電圧印加部86が現像ローラ81に印加するピーク間電圧が変化する。例えば、標高3000m付近ならば、600V(図9に示す1番目の段階)、標高2500m付近ならば、700V(図9に示す2番目の段階)というように、標高によって、最初の放電検出状態で現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧が変化する。
The table TB3 shown in FIG. 9 has a number of stages (1 to n stages). However, in the
次に、ステップS9とステップS10の後、放電検出状態に移行し、交流電圧印加部86と直流電圧印加部によって、現像ローラ81に現像バイアスを印加する。具体的には、設定された交流電圧等を現像ローラ81に印加し、CPU11の指示により露光が行われ、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S11)。
Next, after step S9 and step S10, the state shifts to a discharge detection state, and a developing bias is applied to the developing
そして、カウント数が0回かを確認し(ステップS12)、0回であれば(ステップS12のYes)、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が確認する(ステップS13)。達していれば(ステップS13のYes)、ステップS14に移行する(詳細は後述)。達していなければ(ステップS13のNo)、ステップS8に戻る。
Then, it is confirmed whether the count number is 0 (step S12). If it is 0 (Yes in step S12), the maximum value (for example, 1500 to 3000 V) at which the current peak-to-peak voltage can be set as no discharge is generated. ), The
ステップS12で、カウント値が1回以上ならば(ステップS12のNo)、放電発生として、CPU11の指示で、Vpp制御部88(図3)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、直前に印加したピーク間電圧の値よりも所定の刻み幅ΔVaだけ減少させ(ステップS15)、さらに所定の刻み幅ΔVbだけ増加させた値に設定する(ステップS16)。ここで、所定の刻み幅ΔVbは、所定の刻み幅ΔVaを分割したものとできる(例えば、ΔVa=50Vであれば、ΔVb=10V、ΔVa=100Vであれば、ΔVb=20V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。
If the count value is 1 or more in step S12 (No in step S12), the discharge voltage is generated and the Vpp control unit 88 (FIG. 3) applies the AC
ここで、図9を用いて、説明を加えると、放電検出時、テーブルTB3の(1)列の欄の値のピーク間電圧を現像ローラ81に印加して放電を検出した場合、直前に印加したピーク間電圧が属する段階から1段階戻り、次に、図9に示す行方向で、現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧を切り換える。
Here, with reference to FIG. 9, when discharge is detected, the voltage between peaks in the column (1) of the table TB3 is applied to the developing
図9を例に挙げると、例えば、700V(2番目の段階)のピーク間電圧を現像ローラ81に印加した際に放電が検出されれば、1番目の段階に戻り、1番目の段階に属する(2)の列に定められた値のピーク間電圧(図9では620V)を現像ローラ81に印加して、感光体ドラム9や現像ローラ81を複数回周回させ、放電の有無を確認する。放電の検出が無いと、次は、(3)の列に定められた640V、更に、640Vでも放電の検出が無いと、(4)の列に定められた660Vと現像ローラ81に印加するピーク間電圧を、交流電圧印加部86は変化させていく。このように、放電が検出されるまで、図9の横方向にΔVb単位で、交流電圧印加部86は、ピーク間電圧を切り換え、放電が検出されれば、その放電検出時のピーク間電圧を放電開始電圧として、制御部10は認識する。
Taking FIG. 9 as an example, for example, if discharge is detected when a peak-to-peak voltage of 700 V (second stage) is applied to the developing
その後、ステップS11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S17)。言い換えると、刻み幅ΔVa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ΔVb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。
After that, as in step S11, the discharge detection state is set, and the
次に、カウント数が0回かを確認し(ステップS18)、0回であれば(ステップS18のYes)、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S19)。もし達していれば(ステップS19のYes)、ステップS14に移行する。もし、達していなければ(ステップS19のNo)、ステップS16に戻る。一方、カウント値が1回以上であれば(ステップS18のNo)、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S14に進む。
Next, it is confirmed whether the count number is 0 (step S18). If the count is 0 (Yes in step S18), the current peak-to-peak voltage is changed to the peak-to-peak voltage at which discharge is detected first as no discharge occurs. The
次に、ステップS14について、詳述する。放電発生検出時(ステップS18のNo、ステップS19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S13のYes)、CPU11は、最大ピーク間電圧、又は、放電が発生すると認めたピーク間電圧Vpp2、周波数f2、デューティ比D2、バイアス設定値Vdc2から、図6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の電位差)を求める(ステップS14)。
Next, step S14 will be described in detail. When the discharge is detected (No in step S18, Yes in step S19), or even when the maximum peak-to-peak voltage that can be set cannot be detected (Yes in step S13), 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、Vpp2の正側のピーク値と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、放電発生検出動作時のVpp2は、段階的に変更されるので、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, Vpp2 during the discharge occurrence detection operation is changed in stages. Therefore, if 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. In addition, the data may be converted into a lookup table, and the
次に、求められたV+2に基づき、CPU11は、図6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、印刷時に現像ローラ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S20)。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、使用トナー等を考慮して、開発時の実験に基づき、例えば、求められたV+2に対し、印刷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、印刷時、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。そして、このVpp1の設定が完了すれば、1つの画像形成部3について、放電発生検出と印刷時のVpp1の設定は終了する(エンド)。
Next, based on the obtained V +2 , the
このようにして、本実施形態の構成によれば、従来のように設定可能なピーク間電圧の最低値からではなく、標高に合わせて、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に現像ローラ81に印加する交流電圧のピーク間電圧が定められる。これにより、到底放電が生じないようなピーク間電圧での放電検出動作をとばすことができる。従って、放電開始電圧の検出、測定を迅速に行うことができ、放電検出に要する時間の短縮化を図ることができる。
Thus, according to the configuration of the present embodiment, the AC
又、標高が高ければ気圧が下がり、標高の低い場所よりも低い電圧で放電が生じやすくなるところ、この構成によれば、標高データでは、標高が低い場合よりも標高が高い場合のほうが、交流電圧印加部86が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に、交流電圧印加部86が最初に印加する交流電圧のピーク間電圧の値が小さく定められているので、放電が開始される交流電圧のピーク間電圧を迅速に探し当てることができる。
In addition, when the altitude is high, the atmospheric pressure decreases, and discharge tends to occur at a lower voltage than at a low altitude. According to this configuration, the altitude data is higher when the altitude is higher than when the altitude is low. When the
又、この構成によれば、タンデム式の画像形成装置(例えば、プリンタ1)のように、感光体ドラム9と現像ローラ81の組み合わせが複数設けられる場合、組み合わせごとに放電開始電圧の検出を行っても、検出に要する時間が長時間に及ぶことがない。従って、従来のように、放電検出時間の短縮化のため、組み合わせごとに、放電時に発生する電流をアナログ値からデジタル値に変換するためのA/D変換器18等を複数設けて、各組み合わせで放電検出を並行させる必要が無くなる。即ち、放電を検出する構成を簡易化することができ、コスト的に有利な画像形成装置を提供することができる。
According to this configuration, when a plurality of combinations of the
次に、他の実施形態について説明する。上記の実施形態では、各感光体ドラム9から中間転写ベルト52に1次転写し、その後、シートに2次転写する例を挙げたが、各感光体ドラム9からシートに直接トナー像を転写する構成においても、本発明を適用することができる(例えば、各感光体ドラム9に転写ローラが直接接し、シートがそのニップを通過する態様や、搬送用ベルトが各感光体ドラム9に接し、シートを搬送用ベルトに載せ、シートがそのニップを通過する態様など)。
Next, another embodiment will be described. In the above-described embodiment, an example in which primary transfer is performed from each
又、上記の実施形態では、正帯電の感光体ドラム9やトナーを例に挙げて説明したが、本発明は負帯電の感光体ドラム9やトナーを用いた場合にも適用することができる。又、上記の実施形態では、カラーの画像形成装置について説明を行ったが、例えば、画像形成部3a(ブラック)のみを有するモノカラーの画像形成装置にも適用することができる。
In the above embodiment, the positively charged
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とを有し、現像ローラに印加する現像バイアスを上昇させていき、放電を検出する画像形成装置に利用可能である。 The present invention is applicable to an image forming apparatus that includes a photosensitive drum and a developing roller, raises a developing bias applied to the developing roller, and detects discharge.
1 プリンタ(画像形成装置) 1a 操作パネル(入力部)
3(3a、3b、3c、3d) 画像形成部 4 露光装置
8(8a、8b、8c、8d) 現像装置
81(81a、81b、81c、81d) 現像ローラ
82(82a、82b、82c、82d) 磁気ローラ
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 CPU11(制御部10の一部)
12 記憶部 14 検出部
17 スイッチ 19 I/F部(入力部)
DESCRIPTION OF
3 (3a, 3b, 3c, 3d)
12
Claims (3)
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、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ための検出部と、
装置の各部を制御するとともに、前記検出部の出力に基づき放電発生を認識する制御部と、
データを記憶するための記憶部と、
設置場所の標高を装置に入力するための入力部と、を備え、
前記交流電圧印加部が、前記現像ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧を段階的に上昇させて、前記感光体ドラムと前記現像ローラ間で放電が発生する電圧の検出を行う放電検出時、
前記制御部は、前記記憶部に記憶され、前記入力部に入力された標高に応じ、前記交流電圧印加部が段階的にピーク間電圧を上昇させていく際に最初に印加する交流電圧のピーク間電圧を定める標高データを参照し、前記交流電圧印加部に、前記標高データに定められたピーク間電圧の交流電圧から印加させることを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive drum;
A developing roller that faces the photoconductor drum with a gap, carries a toner during image formation, and is connected to an AC voltage application unit for supplying the toner to the photoconductor drum;
A detecting unit for detecting 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 based on the output of the detection unit;
A storage unit for storing data;
An input unit for inputting the altitude of the installation location to the device,
When the AC voltage application unit detects the voltage at which discharge occurs between the photosensitive drum and the developing roller by gradually increasing the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the developing roller, during discharge detection,
The control unit is stored in the storage unit, and according to the altitude input to the input unit, when the AC voltage application unit increases the peak-to-peak voltage stepwise, the peak of the AC voltage applied first An image forming apparatus comprising: referring to altitude data that determines an inter-voltage, and causing the AC voltage applying unit to apply an AC voltage of a peak-to-peak voltage determined in the altitude data.
いずれの前記検出部からの出力を前記制御部に伝達するか選択するためのスイッチを備え、
前記制御部は、前記スイッチを制御して、前記放電検出を行う前記組み合わせを切り換えて、1つずつ、各前記組み合わせの前記放電検出を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 A plurality of combinations of the photosensitive drum, the developing roller, and the detection unit;
A switch for selecting which output from the detection unit is transmitted to the control unit;
The image according to claim 1, wherein the control unit controls the switch to switch the combination for performing the discharge detection, and performs the discharge detection for each of the combinations one by one. Forming equipment.
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