JP2014123004A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に像担持体上のトナーを記録媒体上に転写する際の転写電圧の制御に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and more particularly to control of a transfer voltage when transferring toner on an image carrier onto a recording medium.
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、表面が均一に帯電された像担持体(感光体ドラム)上に静電潜像を形成し、静電潜像に応じて形成されたトナー像を搬送されてくる記録媒体に転写した後、記録媒体上に定着させる方法が一般的である。そして、トナー像が転写された後の感光体ドラム上に残存する電荷を光除電によって除去し、再び感光体ドラム表面を均一に帯電して次の静電潜像の形成に備える。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic process, an electrostatic latent image is formed on an image carrier (photosensitive drum) whose surface is uniformly charged, and toner formed according to the electrostatic latent image A method is generally used in which an image is transferred onto a conveyed recording medium and then fixed on the recording medium. Then, the charge remaining on the photosensitive drum after the toner image is transferred is removed by photostatic discharge, and the surface of the photosensitive drum is uniformly charged again to prepare for the formation of the next electrostatic latent image.
感光体ドラム上のトナー像を記録媒体上へ転写する際、感光体ドラムとの間に転写ニップ部を形成する転写ローラー等の転写部材にはトナーと逆極性の転写電圧が印加される。このとき、環境条件に起因する記録媒体の抵抗値の変動や転写ローラーの抵抗変動等に対して転写性能を確保するために、転写電圧を定電流で制御することが知られている。 When the toner image on the photosensitive drum is transferred onto the recording medium, a transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to a transfer member such as a transfer roller that forms a transfer nip portion with the photosensitive drum. At this time, it is known to control the transfer voltage with a constant current in order to ensure transfer performance against fluctuations in the resistance value of the recording medium, resistance fluctuations in the transfer roller, and the like due to environmental conditions.
ここで、転写電流は、感光体ドラムの帯電安定性能に影響を与えるパラメーターとなる。つまり、転写時と非転写時(紙間)とで、転写ローラーから感光体ドラムに与えられる電荷量が変動せず一定となるように制御することが望ましい。仮に、紙間において転写部材から感光体ドラムに与えられる電荷量が転写時と比べて極端に異なる場合、或いは、転写時と逆極性の電荷が与えられるような場合には、感光体ドラムの表面電位に大きな変動を発生させてしまい、画像品質を損なう結果となってしまう。 Here, the transfer current is a parameter that affects the charging stability performance of the photosensitive drum. That is, it is desirable to control so that the amount of charge applied from the transfer roller to the photosensitive drum does not vary between transfer and non-transfer (between sheets). If the amount of charge applied from the transfer member to the photosensitive drum between papers is extremely different from that at the time of transfer, or if the charge having the opposite polarity to that at the time of transfer is applied, the surface of the photosensitive drum Large fluctuations in the potential occur, resulting in a loss of image quality.
しかしながら、紙間においても転写時と全く同じ電流値で制御した場合には、転写ニップ部及びその近傍での放電現象が発生する。一般に、転写ローラー表面の均一性はそれほど高いものではないため、その放電分布も均一なものではない。従って、転写ニップ部での放電分布の部分的な不均一性が画像に現れてしまうため、放電現象が顕著にならない電圧となるような電流値で制御することが望ましい。例えば、転写時の定電流値を9μAで制御した場合には、紙間の電流値は約2〜3μA程度で制御し、その時の電圧値は約300V程度となる。 However, when the current is controlled between the sheets with the same current value as that at the time of transfer, a discharge phenomenon occurs at and near the transfer nip. Generally, since the uniformity of the transfer roller surface is not so high, the discharge distribution is not uniform. Therefore, partial non-uniformity of the discharge distribution at the transfer nip portion appears in the image, and therefore it is desirable to control the current value so that the voltage does not cause the discharge phenomenon to be significant. For example, when the constant current value during transfer is controlled at 9 μA, the current value between the sheets is controlled at about 2 to 3 μA, and the voltage value at that time is about 300V.
図8は、転写電圧を定電流制御し、電流の目標値を用紙後端が転写ニップ部を通過する直前のタイミングで変化させた場合の経過時間と転写電流との関係を示すグラフである。図8では、通紙時の転写電流の制御値(目標値)は9μAとしており、用紙後端の通過(図の縦破線で表示)する直前で転写電流の目標値を2μAに変化させている。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the transfer current when the transfer voltage is controlled at a constant current and the target value of the current is changed at a timing immediately before the trailing edge of the sheet passes through the transfer nip portion. In FIG. 8, the control value (target value) of the transfer current at the time of paper passing is 9 μA, and the target value of the transfer current is changed to 2 μA immediately before passing through the rear end of the sheet (indicated by the vertical broken line in the figure). .
転写ニップ部を用紙が通過している間は、転写ニップ部の負荷抵抗は転写部材、感光体ドラム、及び用紙の抵抗の合算値である。転写ニップ部を用紙後端が通過した後は、転写ニップ部の負荷抵抗は転写部材、感光体ドラムのみとなり、用紙の抵抗分だけ負荷抵抗が急激に低下する。その結果、定電流回路のフィードバックが機能して電圧値が低下するまでの間、定電流制御が一時的に破綻してしまい、転写ニップ部にて過大な電流の流れ込み(図8のピーク)が発生する。 While the sheet is passing through the transfer nip portion, the load resistance of the transfer nip portion is a total value of the resistances of the transfer member, the photosensitive drum, and the sheet. After the trailing edge of the sheet passes through the transfer nip portion, the load resistance of the transfer nip portion is limited to only the transfer member and the photosensitive drum, and the load resistance rapidly decreases by the amount of resistance of the sheet. As a result, the constant current control temporarily fails until the voltage value decreases due to the feedback of the constant current circuit functioning, and an excessive current flow (peak in FIG. 8) occurs in the transfer nip portion. Occur.
例えば、用紙を含む負荷抵抗が500MΩであるとき、転写電流を目標値の2μAにするためには、(500×106Ω)×(2×10-6A)=1kVの電圧を印加する必要がある。この状態から用紙後端が通過して負荷抵抗が100MΩに低下すると、転写電流は一時的に(1×103V)/(100×106Ω)=1×10-5A=10μAとなる。 For example, when the load resistance including the sheet is 500 MΩ, a voltage of (500 × 10 6 Ω) × (2 × 10 −6 A) = 1 kV is required to set the transfer current to the target value of 2 μA. There is. When the trailing edge of the sheet passes from this state and the load resistance decreases to 100 MΩ, the transfer current temporarily becomes (1 × 10 3 V) / (100 × 10 6 Ω) = 1 × 10 −5 A = 10 μA. .
これにより、感光体ドラムの感光層のうち、転写電流の暴露を受けた履歴部分(転写メモリ)の帯電性能が低下し、その部分の表面電位が低下するため、トナーが過剰に付着して画像に黒スジが発生する。この現象は、感光体ドラムが有機感光体であり、感光体ドラムが転写ニップ部で受けた電荷履歴を光除電だけで打ち消すことができないモノクロの反転現像システムの場合に発生する。また、転写部材に転写ローラーを用い、転写電圧が直流電圧のみで交流電圧を重畳しない場合に特に顕著となる。 As a result, in the photosensitive layer of the photosensitive drum, the charging performance of the history portion (transfer memory) that has been exposed to the transfer current is reduced, and the surface potential of that portion is reduced, so that the toner adheres excessively and the image is removed. Black streaks appear on the screen. This phenomenon occurs in the case of a monochrome reversal development system in which the photoconductor drum is an organic photoconductor and the charge history received by the photoconductor drum at the transfer nip portion cannot be canceled only by light neutralization. This is particularly noticeable when a transfer roller is used as the transfer member and the transfer voltage is only a DC voltage and no AC voltage is superimposed.
そこで、記録媒体の後端が転写ニップ部を通過する際の感光体ドラムへの電荷注入による転写メモリの発生を抑制する方法が提案されており、特許文献1には、トナー像を転写した記録媒体の画像領域が転写位置を通過した後、転写時の電圧とは逆極性(トナーと同極性)の電圧であって印加可能な最大の電圧を転写帯電手段に印加し、記録媒体の後端が転写位置を通過後、非転写時の状態(転写帯電手段に流れる電流を0μA)とする画像形成装置が開示されている。
In view of this, a method for suppressing the generation of a transfer memory due to charge injection into the photosensitive drum when the trailing edge of the recording medium passes through the transfer nip portion has been proposed.
特許文献1の方法によれば、感光体ドラムへの電荷履歴が比較的穏やかである転写ドラム方式のカラー画像形成装置において、転写系の急激な抵抗変化が生じた場合の感光体ドラムへの正電荷の注入を防止するとともに、記録媒体の先端における転写電流の立ち上がり速度も確保している。
According to the method of
しかしながら、転写部材を用いて記録媒体上にトナー像を直接転写する直接転写方式の場合、記録媒体が転写ニップ部に存在する場合とそうでない場合の負荷抵抗の変化は、転写ドラム方式に比べてさらに大きくなる。そのため、特許文献1の方法を用いても、転写部における感光体ドラムへの転写電流の急激な流れ込みを十分に防止することができず、転写メモリによる画像不具合が発生するおそれがあった。
However, in the case of the direct transfer method in which the toner image is directly transferred onto the recording medium using the transfer member, the change in load resistance when the recording medium is present in the transfer nip portion and when the recording medium is not is different from that in the transfer drum method. It gets bigger. For this reason, even if the method disclosed in
本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体として有機感光体を用いた直接転写方式において、転写ニップ部における像担持体への転写電流の急激な流れ込みによる画像不具合を効果的に防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention can effectively prevent an image defect caused by a rapid flow of a transfer current to an image carrier in a transfer nip portion in a direct transfer method using an organic photoreceptor as an image carrier. An object is to provide a forming apparatus.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、転写部材と、高圧電源部と、制御部と、を備え、像担持体と転写部材とで形成される転写ニップ部において像担持体に担持されたトナー像を記録媒体上に転写する画像形成装置である。像担持体は、表面に有機感光層が形成され、トナー像を担持する。転写部材は、像担持体に対向配置される。高圧電源部は、定電流制御により転写部材へ電圧を印加する定電流回路と、定電圧制御により転写部材へ電圧を印加する定電圧回路と、を有し、転写部材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する。制御部は、転写ニップ部においてトナー像を記録媒体に転写する間は、定電流制御により高圧電源部から転写部材へ印加する電圧を制御するとともに、記録媒体の画像領域が転写ニップ部を通過した後、記録媒体の後端が転写ニップ部を通過する前に、高圧電源部から転写部材へ印加する電圧の制御方法を定電流制御から定電圧制御に切り換える。 In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention includes an image carrier, a transfer member, a high-voltage power supply unit, and a control unit, and a transfer nip formed by the image carrier and the transfer member. And an image forming apparatus that transfers a toner image carried on an image carrier onto a recording medium. The image carrier has an organic photosensitive layer formed on its surface and carries a toner image. The transfer member is disposed to face the image carrier. The high-voltage power supply unit has a constant current circuit that applies a voltage to the transfer member by constant current control and a constant voltage circuit that applies a voltage to the transfer member by constant voltage control, and is opposite to the charging polarity of the toner on the transfer member. Apply polarity voltage. While the toner image is transferred to the recording medium at the transfer nip portion, the control portion controls the voltage applied from the high voltage power source portion to the transfer member by constant current control, and the image area of the recording medium passes through the transfer nip portion. Thereafter, the control method of the voltage applied from the high-voltage power supply unit to the transfer member is switched from constant current control to constant voltage control before the trailing edge of the recording medium passes through the transfer nip portion.
本発明の第1の構成によれば、温湿度等の環境条件の変動により記録媒体や転写部材の抵抗が変動しても、常に一定の転写性能を確保することができる。また、記録媒体の画像領域が転写ニップ部を通過した後、記録媒体の後端が通過するまでの間に定電流制御から定電圧制御に切り換えることにより、記録媒体の後端が転写ニップ部を抜ける際に急激な抵抗の低下が発生しても出力電圧の大幅な変化を抑制することができる。従って、転写時における所定の転写性能を維持しつつ、記録媒体後端の通過時における像担持体への過大な電流の流れ込み、及びそれに起因する黒スジの発生を効果的に防止することができる。 According to the first configuration of the present invention, it is possible to always ensure a certain transfer performance even if the resistance of the recording medium or the transfer member fluctuates due to fluctuations in environmental conditions such as temperature and humidity. In addition, by switching from constant current control to constant voltage control after the image area of the recording medium passes through the transfer nip portion and before the trailing end of the recording medium passes, the trailing end of the recording medium moves the transfer nip portion. Even if a sudden drop in resistance occurs during removal, a significant change in output voltage can be suppressed. Accordingly, it is possible to effectively prevent an excessive current from flowing into the image carrier and a black streak resulting therefrom while maintaining a predetermined transfer performance during transfer. .
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の概略断面図であり、図2は、図1における画像形成部P周辺の部分拡大図である。画像形成装置(例えばモノクロ複合機)100本体内には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Pが配設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an
画像形成部Pには、感光体ドラム1の回転方向(図1の反時計回り方向)に沿って、帯電部2、露光ユニット3、現像装置4、転写ローラー7、クリーニング装置8、及び除電装置(図示せず)が配設されている。画像形成部Pでは、感光体ドラム1を図1において反時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム1に対する画像形成プロセスが実行される。
In the image forming unit P, along the rotation direction of the photosensitive drum 1 (counterclockwise direction in FIG. 1), the
感光体ドラム1は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部2により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット3からのレーザービームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、ここでは感光層として、帯電時のオゾンの発生が少なく高解像度の画像が得られる有機感光層(OPC)を用いている。
The
帯電部2は、感光体ドラム1の表面を均一に帯電させるものである。例えば帯電部2として、帯電ローラー(帯電部材)を感光体ドラム1の表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置を用いている。なお、接触式の帯電装置に代えて、細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置を用いても良い。露光ユニット3は、画像読取部18において読み取られた原稿画像データに基づいて光ビーム(例えばレーザービーム)を感光体ドラム1に照射し、感光体ドラム1の表面に静電潜像を形成する。
The
現像装置4は、感光体ドラム1の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成させるものである。この現像装置4へのトナーの供給はトナーコンテナ5から中間ホッパー6を介して行われる。なお、ここでは磁性を有する正極性のトナー成分のみから構成される一成分現像剤(以下、単にトナーともいう)が現像装置4に収容されている。
The developing
転写ローラー7は、感光体ドラム1に対向配置されており、感光体ドラム1との間に転写ニップ部Nが形成される。転写ローラー7には、転写電圧を印加するための高圧電源部20が接続されており、感光体ドラム1表面に形成されたトナー像を乱さずに用紙搬送路11を搬送されてくる用紙に転写する。なお、高圧電源部20の構成については後述する。また、転写ニップ部Nの上流側及び下流側には、用紙の通過を検知する用紙検知センサー19a、19bが配置されている。
The transfer roller 7 is disposed opposite to the
クリーニング装置8は、感光体ドラム1の長手方向(図1、図2の紙面と垂直な方向)に線接触するクリーニングローラーやクリーニングブレード等を備えており、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム1の表面に残った残留トナーを除去する。
The cleaning device 8 includes a cleaning roller, a cleaning blade, and the like that are in line contact with the longitudinal direction of the photosensitive drum 1 (a direction perpendicular to the paper surface in FIGS. 1 and 2). After the toner image is transferred to the paper, Residual toner remaining on the surface of the
画像読取部18は、複写時に原稿を照明するスキャナーランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するCCDセンサー等(いずれも図示せず)から構成されており、原稿画像を読み取って画像データに変換する。画像データは制御部90内の一時記憶部94(図4参照)に記憶される。
The
コピー動作を行う場合、画像読取部18において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、画像形成部Pにおいて、帯電部2により図中の反時計回り方向に回転する感光体ドラム1の表面が均一に帯電され、画像読取部18で読み取られた原稿画像データに基づいて露光ユニット3が感光体ドラム1上にレーザービーム(光線)を発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム1表面に形成する。その後、現像装置4が静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。
When performing a copy operation, the
上記のようにトナー像が形成された画像形成部Pに向けて、用紙収容部10から用紙(記録媒体)が用紙搬送路11及びレジストローラー対13を経由して所定のタイミングで搬送される。画像形成部Pでは、高圧電源部20から転写ローラー7にトナーと逆極性の転写電圧が印加され、転写ローラー7により電気的に引き付けられた感光体ドラム1表面のトナー像が用紙上に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1の表面に残留したトナーがクリーニング装置8により除去される。また、感光体ドラム1表面の残留電荷は除電装置(図示せず)からの光照射によって除去される。
A sheet (recording medium) is conveyed from the
そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム1から分離され、定着部9に搬送されて加熱及び加圧されることで用紙にトナー像が定着される。定着部9を通過した用紙は、用紙搬送路11の分岐部に配置された搬送ガイド部材16によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、反転搬送路17に送られて両面コピーされた後に)、排出ローラー対14を介して用紙排出部15に排出される。
The sheet on which the toner image has been transferred is separated from the
図3は、高圧電源部20の詳細な構成を示す回路図である。高圧電源部20は、転写電圧を発生する直流電源21と、直流電源21に接続される定電流回路23(図3の実線で表示)及び定電圧回路25(図3の破線で表示)とから成る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the high-voltage
定電流回路23は、制御回路27a、オペアンプ29a、比較電源30a、抵抗31aで構成される。定電流回路23では、抵抗31aに流れる電流値で抵抗31aの両端の電圧値Vsが決定されるが、この電圧値Vsと比較電源30aの電圧値Vrefとの差が制御回路27aのインプットとなり、出力電流が制御される。
The constant
定電流回路23は、負荷抵抗が急激に変化した場合にはVsが変化し、その結果として定電流になるように制御を行う。つまり、急激に負荷が低くなった場合に於いては、回路のフィードバックが働くまでにタイムラグが生じ、一時的に目標値よりも大きな電流が流れることになる。
The constant
定電圧回路25は、制御回路27b、オペアンプ29b、比較電源30b、抵抗31b、31cで構成される。定電圧回路25では、比較電源30bの電圧値Vrefと、抵抗31b、31cの抵抗値R1、R2の比(R1/R2)によって出力電圧が決定される。
The
定電圧回路25の場合、負荷抵抗が急激に変化した場合であっても、出力電圧を決定しているVrefとR1、R2の値に変化は現れないため、出力電圧が大幅に変化することはない。
In the case of the
次に、本発明の画像形成装置100の制御経路について説明する。図4は、本発明の画像形成装置100に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
Next, the control path of the
制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き自在の記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、画像形成装置100内の各装置に制御信号を送信したり操作部50からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。また、制御部90は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
The
ROM92には、画像形成装置100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、画像形成装置100の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンター95は、印刷枚数を積算してカウントする。
The
また、制御部90は、画像形成装置100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部P、画像読取部18、高圧電源部20、用紙検知センサー19a、19b、操作部50等が挙げられる。
In addition, the
操作部50には、液晶表示部51、各種の状態を示すLED52、テンキー53が設けられており、ユーザーは操作部50を操作して指示を入力することで、画像形成装置100の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部51は、画像形成装置100の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー53は、印刷部数の設定や、画像形成装置100がFAX機能も有する場合に相手方のFAX番号を入力等するためのものである。
The
図5は、本発明の画像形成装置100における転写電流の制御手順を示すフローチャートである。必要に応じて図1〜図4を参照しながら、図5のステップに沿って転写ローラー7に流れる転写電流の制御について説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing a transfer current control procedure in the
先ず、ユーザーによる操作パネル50の操作により印字命令が送信され、印字が開始されると(ステップS1)、定電圧回路25を用いた定電圧制御により転写ローラー7に転写電圧が印加される(ステップS2)。なお、このときの転写電圧は感光体ドラム1と転写ローラー7との間の放電現象が顕著とならない300V程度に設定され、転写電流は2〜3μAに制御される。
First, when a print command is transmitted by the operation of the
画像形成部Pでの画像形成タイミングに合わせて、用紙収容部10から転写ニップ部Nに用紙が搬送される。そして、制御部90は用紙先端が転写ニップ部Nに到達したか否かを判断し(ステップS3)、用紙先端が転写ニップ部Nに到達した(ステップS3でY)直後に、転写電流の制御を定電圧制御から定電流回路23を用いた定電流制御に切り換える(ステップS4)。このときの転写電流は9μAに制御されており、転写電圧の平均値は1kV程度となっている。
The paper is conveyed from the
なお、用紙先端が転写ニップ部Nに到達したか否かは、用紙搬送方向に対し転写ニップ部Nの上流側に配置された用紙検知センサー19aが用紙先端を検知してからの経過時間で判断される。その後、用紙の画像領域が転写ニップ部Nに到達し、感光体ドラム1上に形成されたトナー像が画像領域に転写される(ステップS5)。
Note that whether or not the leading edge of the sheet has reached the transfer nip N is determined by the elapsed time after the
次に、制御部90は用紙の画像領域が転写ニップ部Nを通過したか否かを判断し(ステップS6)、画像領域が転写ニップ部Nを通過した(ステップS6でY)直後に、転写電流の制御を定電流制御から定電圧制御に切り換える(ステップS7)。
Next, the
用紙後端が転写ニップ部を通過する直前のタイミングで定電流制御から定電圧制御に切り換えた場合の転写電流の変化を図6に示す。図6では、通紙時(定電流制御時)の転写電流の制御値(目標値)は9μAとしており、用紙後端の通過(図の縦破線で表示)する直前で定電圧制御に切り換えるとともに転写電圧の目標値を300Vに設定し、転写電流を2〜3μAに制御する。 FIG. 6 shows changes in the transfer current when the constant current control is switched to the constant voltage control at the timing immediately before the trailing edge of the sheet passes the transfer nip portion. In FIG. 6, the control value (target value) of the transfer current at the time of paper passing (at the time of constant current control) is 9 μA, and the control is switched to the constant voltage control immediately before passing through the rear end of the paper (indicated by the vertical broken line in the figure). The target value of the transfer voltage is set to 300 V, and the transfer current is controlled to 2 to 3 μA.
上記のように制御の切り換えを行った場合でも、用紙後端が転写ニップ部Nを抜ける際に急激に負荷抵抗が変化するために、図6に示すような、ある程度の転写電流の変化が発生する。しかしながら、その電流の変化値は穏やかであり、図8のグラフのような急激なピークを持たないため、画像品質の劣化となって現れにくい。 Even when the control is switched as described above, since the load resistance changes abruptly when the trailing edge of the sheet passes through the transfer nip N, a certain change in the transfer current as shown in FIG. 6 occurs. To do. However, the change value of the current is gentle and does not have a sharp peak as in the graph of FIG.
そして、所定枚数の印字が終了したか否かが判断され(ステップS8)、印字が終了している場合は処理を終了する。一方、印字が継続している場合はステップS2に戻り、以下同様の手順を繰り返す(ステップS2〜S8)。 Then, it is determined whether or not printing of a predetermined number of sheets has been completed (step S8). If printing has been completed, the process is terminated. On the other hand, if printing continues, the process returns to step S2, and the same procedure is repeated thereafter (steps S2 to S8).
図5に示した制御によれば、用紙へのトナー像の転写時には転写ローラー7への転写電流を定電流制御により制御することで、温湿度等の環境条件の変動により用紙や転写ローラー7の抵抗が変動しても、一定の転写性能を確保することができる。また、画像領域が転写ニップ部Nを通過した後、用紙後端が通過するまでの間に定電流制御から定電圧制御に切り換えることにより、用紙後端が転写ニップ部を抜ける際に急激な抵抗の低下が発生しても出力電圧の大幅な変化を抑制することができ、感光体ドラム1への過大な電流の流れ込みが発生しない。
According to the control shown in FIG. 5, the transfer current to the transfer roller 7 is controlled by constant current control when the toner image is transferred to the paper, so that the paper and the transfer roller 7 can be controlled according to changes in environmental conditions such as temperature and humidity. Even if the resistance fluctuates, a certain transfer performance can be ensured. In addition, by switching from constant current control to constant voltage control after the image area has passed through the transfer nip N and before the trailing edge of the paper has passed, a sudden resistance is generated when the trailing edge of the paper leaves the transfer nip. Even if the decrease occurs, a significant change in the output voltage can be suppressed, and an excessive current does not flow into the
従って、転写時における所定の転写性能を確保しつつ、用紙後端の通過時における感光体ドラム1への過大な電流の流れ込み、及びそれに起因する黒スジの発生を効果的に防止することができる。また、紙間(定電圧制御時)における制御電圧は、画像転写時(定電流制御時)における出力電圧(転写電圧)の平均値よりも低い値に設定することにより、定電流制御から定電圧制御に切り換えたときの転写電圧の立ち下がりを早くして紙間での制御電圧にスムーズに移行させることができる。
Accordingly, it is possible to effectively prevent the occurrence of an excessive current flow to the
特に、表面に有機感光層(OPC)が単層で形成された感光体ドラム1に直流電圧のみからなるトナーと逆極性(負極性)の転写電圧を印加する場合、電荷履歴が残存し易くなるが、上記のような制御を行うことで電荷履歴の発生が抑制され、画像不良を防止することができる。
In particular, when a transfer voltage having a reverse polarity (negative polarity) to that of toner consisting only of a DC voltage is applied to the
なお、図5に示した制御では、用紙先端が転写ニップ部Nに到達した直後に、転写電流の制御を定電圧制御から定電流制御に切り換えるようにしたが、転写ニップ部Nへの用紙先端の進入時は転写ニップ部Nの負荷抵抗が増加する方向に変動する。その結果、用紙先端が進入する際の制御が定電流制御であっても電流は下がる方向に変化するため、感光体ドラム1への過大な電流の流れ込みは発生せず、画像への影響は少ない。従って、用紙先端が転写ニップ部Nに進入する直前に定電圧制御から定電流制御に切り換えておいても問題はない。
In the control shown in FIG. 5, the control of the transfer current is switched from the constant voltage control to the constant current control immediately after the leading edge of the sheet reaches the transfer nip N. When the toner enters, the load resistance of the transfer nip portion N varies in the direction of increasing. As a result, even if the control when the leading edge of the sheet enters is constant current control, the current changes in a decreasing direction, so that an excessive current does not flow into the
ところで、図5のような制御を行い、用紙後端が転写ニップ部Nを抜ける際の感光体ドラム1への過大な電流の流れ込みによる電荷履歴の発生を防ぐことができたとしても、高圧電源部20の応答速度によっては、用紙後端の転写画質の劣化を招いてしまう場合がある。
By the way, even if the control as shown in FIG. 5 is performed and the occurrence of the charge history due to the excessive current flowing into the
一般に、高圧電源の制御値を切り換える場合、電圧値(電流値)が制御値に安定するには、数10ms(通常20ms〜50ms程度)の時間が必要となる。この時間を距離に換算すると、プロセス速度(感光体ドラム1の線速)が147mm/sである場合には、約3mm〜7mm必要となり、用紙後端での電荷履歴を完全に消し去るためには、用紙後端が転写ニップ部Nに進入する前に、定電流制御から定電圧制御に切り換えておかなければならない。その結果、場合によっては用紙後端近傍の画像領域でトナー像の付着が不十分(転写不良)となり、定着部9に搬送される前にトナー像が乱されて画像不良が発生する可能性がある。 In general, when switching the control value of the high-voltage power supply, a time of several tens of ms (usually about 20 ms to 50 ms) is required for the voltage value (current value) to be stabilized at the control value. When this time is converted into distance, when the process speed (linear speed of the photosensitive drum 1) is 147 mm / s, about 3 mm to 7 mm is required, and the charge history at the rear end of the paper is completely erased. Before the trailing edge of the sheet enters the transfer nip portion N, it is necessary to switch from constant current control to constant voltage control. As a result, there is a possibility that the toner image is insufficiently attached (transfer defect) in the image area near the rear end of the paper, and the toner image is disturbed before being conveyed to the fixing unit 9 and image defect may occur. is there.
一方、定電圧制御に切り換える際の制御値(目標値)を予め低く(例えば0V)設定しておけば、定電流制御から定電圧制御に切り換える際の転写電圧の立ち下がり時間を短くすることができる。しかし、紙間(定電圧制御時)の制御電圧が低すぎる場合、紙間の転写電圧が感光体ドラム1に履歴として残ってしまい、感光体ドラム1表面の均一な帯電を妨げるという問題点がある。
On the other hand, if the control value (target value) when switching to constant voltage control is set to a low value (for example, 0 V) in advance, the fall time of the transfer voltage when switching from constant current control to constant voltage control can be shortened. it can. However, when the control voltage between the sheets (during constant voltage control) is too low, the transfer voltage between the sheets remains as a history on the
そこで、紙間(定電圧制御時)の制御電圧として二段階の制御値(目標値)を設定しておき、定電流制御から定電圧制御に切り換えた直後の制御値をVm1とし、定電流制御から定電圧制御に切り換えてから所定時間経過後の制御値をVm2とした時に、0≦|Vm1|≦|Vm2|となるように制御を行う。具体的には、定電流制御から定電圧制御に切り換えた直後の制御値Vm1は0Vとし、切り換え時から10ms以降の制御値Vm2を300Vとなるように制御する。 Therefore, a two-stage control value (target value) is set as a control voltage between the sheets (during constant voltage control), and the control value immediately after switching from constant current control to constant voltage control is set to Vm1, constant current control. Control is performed so that 0 ≦ | Vm1 | ≦ | Vm2 | is satisfied when the control value after a predetermined time has elapsed after switching to constant voltage control from Vm2. Specifically, the control value Vm1 immediately after switching from the constant current control to the constant voltage control is set to 0V, and the control value Vm2 after 10 ms from the switching time is controlled to be 300V.
その場合の、転写電圧と経過時間との関係を図7に示す。図7の制御によれば、用紙後端の通過(図の縦破線で表示)から10ms前(プロセス速度147mm/sの場合、用紙後端から1.5mm手前)に制御値Vm1(0V)で定電圧制御に切り換え、用紙後端の通過時に制御値Vm2(300V)に変更している。 FIG. 7 shows the relationship between the transfer voltage and the elapsed time in that case. According to the control of FIG. 7, the control value Vm1 (0 V) is 10 ms before the passage of the trailing edge of the sheet (indicated by the vertical broken line in the figure) (1.5 mm before the trailing edge of the sheet when the process speed is 147 mm / s). Switching to constant voltage control, the control value is changed to Vm2 (300 V) when the trailing edge of the sheet passes.
図6と比較して、転写電圧の立ち下がり時間を短くすることが可能であるため、用紙後端の通過時における感光体ドラム1への過大な電流の流れ込みによる電荷履歴の発生を抑えつつ、用紙後端近傍の画像領域での転写画質の劣化も軽減することができる。
Compared with FIG. 6, the transfer voltage fall time can be shortened, so that the occurrence of charge history due to excessive current flow into the
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図3に示した定電流回路23、定電圧回路25は一例にすぎず、定電流制御及び定電圧制御が可能な他の回路配置を用いても良い。
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the constant
また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置100として図1に示したようなモノクロ複合機を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、直接転写方式のモノクロプリンター、カラープリンター等の画像形成装置にも適用することができる。
In the above embodiment, the
本発明は、有機感光体を用いた直接転写方式の画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、温湿度等の環境条件の変動による記録媒体や転写部材の抵抗変動に係わらず、常に一定の転写性能を確保するとともに、記録媒体の後端が転写ニップ部を抜ける際の像担持体への過大な電流の流れ込みによる画像不良の発生も効果的に防止できる画像形成装置となる。 The present invention can be used in a direct transfer type image forming apparatus using an organic photoreceptor. The use of the present invention ensures a constant transfer performance regardless of fluctuations in the resistance of the recording medium and transfer member due to fluctuations in environmental conditions such as temperature and humidity, and ensures that the trailing edge of the recording medium passes through the transfer nip. The image forming apparatus can effectively prevent the occurrence of image defects due to excessive current flow into the image carrier.
1 感光体ドラム(像担持体)
2 帯電部
3 露光ユニット
4 現像装置
7 転写ローラー(転写部材)
8 クリーニング装置
9 定着部
20 高圧電源部
21 直流電源
23 定電流回路
25 定電圧回路
90 制御部
100 画像形成装置
P 画像形成部
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Cleaning apparatus 9
Claims (4)
該像担持体に対向配置される転写部材と、
該転写部材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する高圧電源部と、
該高圧電源部から前記転写部材への電圧の印加を制御する制御部と、
を備え、前記像担持体と前記転写部材とで形成される転写ニップ部において前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体上に転写する画像形成装置において、
前記高圧電源部は、定電流制御により前記転写部材へ電圧を印加する定電流回路と、定電圧制御により前記転写部材へ電圧を印加する定電圧回路と、を有しており、
前記制御部は、前記転写ニップ部においてトナー像を記録媒体に転写する間は、前記定電流制御により前記高圧電源部から前記転写部材へ印加する電圧を制御するとともに、記録媒体の画像領域が前記転写ニップ部を通過した後、記録媒体の後端が前記転写ニップ部を通過する前に、前記高圧電源部から前記転写部材へ印加する電圧の制御方法を前記定電流制御から前記定電圧制御に切り換えることを特徴とする画像形成装置。 An organic photosensitive layer is formed on the surface, and an image carrier that carries a toner image;
A transfer member disposed opposite to the image carrier;
A high-voltage power supply for applying a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the transfer member;
A control unit that controls application of a voltage from the high-voltage power supply unit to the transfer member;
An image forming apparatus for transferring a toner image carried on the image carrier onto a recording medium at a transfer nip formed by the image carrier and the transfer member.
The high-voltage power supply unit has a constant current circuit that applies a voltage to the transfer member by constant current control, and a constant voltage circuit that applies a voltage to the transfer member by constant voltage control,
The controller controls the voltage applied from the high-voltage power source to the transfer member by the constant current control while transferring the toner image to the recording medium at the transfer nip, and the image area of the recording medium is After passing through the transfer nip portion, before the rear end of the recording medium passes through the transfer nip portion, the control method of the voltage applied from the high-voltage power supply portion to the transfer member is changed from the constant current control to the constant voltage control. An image forming apparatus characterized by switching.
0≦|Vm1|≦|Vm2|・・・(1) A two-stage control value is set as the control voltage during the constant voltage control, and the control value immediately after switching from the constant current control to the constant voltage control is switched to Vm1, and the constant current control is switched to the constant voltage control. 3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the following expression (1) is satisfied when a control value after a predetermined time has elapsed is Vm <b> 2:
0 ≦ | Vm1 | ≦ | Vm2 | (1)
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