JP2015179148A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、現像バイアスの交流成分を出力する交流電源回路を全色で共通にした画像形成装置において、モノクロ印刷時に、カラープリントに対応する像担持体に現像器からトナーの一部が移動することを抑制することができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】画像形成装置1Aは、感光体ドラム11と、現像器13と、現像器13に現像バイアスを印加する現像バイアス電源40とを備える。現像バイアス電源40は、全色共通の交流電源回路50、複数色毎に設けられた直流電源回路60及び直流電源回路60からの出力に依らず一定電圧を維持するツェナーダイオード70を有する。ツェナーダイオード70が維持する一定電圧は、トナーと反対極性である。現像バイアス電源40は、黒色以外の少なくとも一つの色に対応する現像バイアスに、ツェナーダイオード70による一定電圧をさらに重畳する。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成装置、特に、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを現像器に印加することで像担持体上の潜像を現像する画像形成装置に関する。
直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを現像器に印加することで像担持体上の潜像を現像する画像形成装置として、特許文献1に記載の画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置(以下で、従来の画像形成装置と称す)は、複数色毎に設けられた像担持体と、複数色毎に設けられ、現像バイアスが印加されることで対応する色の像担持体上に描画される潜像を現像する複数の現像器とを備えている。また、従来の画像形成装置は、現像バイアスの直流成分を出力する複数色毎に設けられた直流電源回路、及び現像バイアスの交流成分を出力し全色で共通である交流電源回路を有する現像バイアス電源を備えている。
ところで、従来の画像形成装置では、現像バイアスの交流成分を出力する交流電源回路を全色で共通にしたことで、モノクロプリント時に、カラープリントに対応する像担持体に現像器からトナーの一部が移動し、これが現像された画像の品質に影響を及ぼすという問題があった。
特開昭61−166558号公報
本発明の目的は、現像バイアスの交流成分を出力する交流電源回路を全色で共通にした画像形成装置において、モノクロ印刷時に、カラープリントに対応する像担持体に現像器からトナーの一部が移動することを抑制することができる画像形成装置を提供することである。
本発明に係る画像形成装置は、
帯電したトナーを現像器から像担持体に移動させることにより現像を行う画像形成装置であって、
複数色毎に設けられた複数の像担持体と、
複数色毎に設けられ、現像バイアスが印加されることで、対応する色の像担持体上に描画される潜像を現像する複数の現像器と、
複数色毎に設けられ直流電圧を出力する複数の直流電源回路、全色で共通であり交流電圧を出力する交流電源回路、及び複数色のうち黒色以外の色の少なくとも一つの色に設けられ、直流電源回路からの出力に依らず一定電圧を維持する素子を有し、該複数の直流電源回路が出力する直流出力電圧のそれぞれに、該交流電源回路から出力される交流出力電圧を重畳した現像バイアスを対応する現像器に印加する現像バイアス電源と、
を備え、
前記一定電圧は、前記トナーが帯びる電位に対して反対の極性の電位であり、
前記現像バイアス電源は、黒色以外の少なくとも一つの色に対応する現像バイアスに、前記素子による前記一定電圧をさらに重畳すること、
を特徴とする。
本発明に係る画像形成装置では、現像バイアス電源が、黒色以外の少なくとも一つの色に対応する現像バイアスに、一定電圧を出力する素子からの電圧をさらに重畳して現像器に印加する。また、一定電圧を出力する素子からの電圧は、トナーが帯電している電位に対して反対の極性を有し、直流電源回路からの出力に依らない。従って、モノクロ印刷の際、つまりカラー印刷に対応した直流電源回路からの出力が0Vの際に、カラー印刷に対応した現像バイアスに、トナーの電位と反対極性の一定電圧が重畳される。結果として、モノクロ印刷の際に、カラーの色に対応した現像器は、トナーと反対極性の電位を帯びる。そして、モノクロ印刷時は、カラー印刷に対応した像担持体の表面の帯電電位は0Vである。これにより、モノクロ印刷時に、トナーは現像器に引きよせられる。従って、本発明に係る画像形成装置では、モノクロ印刷時に、現像器からカラー用の像担持体にトナーが移動することを抑制することができる。
本発明によれば、現像バイアスの交流成分を出力する交流電源回路を全色で共通にした画像形成装置において、モノクロ印刷時に、カラー用の像担持体に対応する現像器からトナーの一部が移動することを抑制することができる。
画像形成装置の内部構造を示す概略図である。 第1実施例に係る画像形成装置に備えられた現像バイアス電源の電気回路の概略と現像器との接続関係を示す図である。 現像バイアス電源が有する交流電源回路からの、カラープリント時の出力電圧を示す図である。 現像バイアス電源が有する直流電源回路からの、カラープリント時の出力電圧を示す図である。 現像バイアス電源が有する交流電源回路からの出力に、カラープリント時の直流電源回路からの出力を加えた出力電圧を示す図である。 現像バイアス電源の電気回路における交流電源回路及び直流電源回路の節点での、カラープリント時の電位を示す図である。 現像バイアス電源の電気回路における交流電源回路及び直流電源回路の節点での、モノクロプリント時の電位を示す図である。 制御手段、交流電源回路、直流電源回路、及び排紙センサの関係を示すブロック図である。 現像バイアス電源が有する各電源回路の出力制御を示すフローチャートである。 第2実施例に係る画像形成装置に備えられた現像バイアス電源の電気回路の概略と現像器との接続関係を示す図である。 第3実施例に係る画像形成装置に備えられた現像バイアス電源の電気回路の概略と現像器との接続関係を示す図である。
(画像形成装置の概略構成、図1参照)
以下、第1実施例である画像形成装置1Aについて、添付図面を参照して説明する。各図においては、同じ部材、部分について共通する符号を付し、重複する説明は省略する。
第1実施例である画像形成装置1Aは、図1に示すように、タンデム方式の電子写真プリンタであり、画像形成装置1Aの各部及び各手段を制御する制御部4、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(ブラック)の各色のトナー画像を形成するためのイメージングユニット10(10Y,10M,10C,10K)と、中間転写ユニット20を備えている。
イメージングユニット10は、それぞれ、感光体ドラム11を中心として帯電チャージャ12、現像器13などを配置したもので、レーザー走査光学ユニット14から照射される光によってそれぞれの感光体ドラム11上に描画される静電潜像を、マイナスに帯電したトナーを現像器13から感光体ドラム11に移動させることにより、現像して各色のトナー画像を形成する。中間転写ユニット20は、矢印W方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト21を備え、各感光体ドラム11と対向する1次転写ローラ22から付与される電界により、各感光体ドラム11上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト21上に1次転写して合成する。なお、このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。
装置本体の下部には、被転写材(以下、用紙と称する)を1枚ずつ給紙する自動給紙ユニット30が配置され、用紙は図示しない給紙ローラからタイミングローラ対31を経て、前記中間転写ベルト21と2次転写ローラ25とのニップ部に搬送され、2次転写ローラ25から付与される電界にてトナー画像(合成カラー画像)が2次転写される。その後、用紙は定着ユニット35に搬送されてトナーの加熱定着を施され、装置本体の上面に配置されたトレイ部2に排出される。
(現像バイアス電源の構成 図2〜図4参照)
画像形成装置は、図2に示すような現像バイアス電源40をさらに備える。
現像バイアス電源40は、Y,M,C,Kで共通の交流電源回路50、Y,M,C,Kの各色に対応する直流電源回路60(60Y,60M,60C,60K)、各色に対して設けられた4つのコンデンサー56、各色に対して設けられた抵抗R1,R2、及びY,M,C,Kの各色に対応しツェナー電圧が200Vであるツェナーダイオード70(70Y,70M,70C,70K)を有する。
交流電源回路50は、本実施例では、交流電源52及び交流トランス54から構成されており、制御部4の制御下で交流電圧(以下で、交流出力電圧と称す)ACを出力する。具体的には、交流トランス54の一次側に交流電源52が接続され、交流電源52からの交流電圧は、交流トランス54により昇圧され、図3に示すような、1200Vp−pの交流出力電圧ACとして出力される。
また、交流トランス54の二次側、つまり交流電源回路50の出力端は、本実施例では4つに分岐され、各色に対応した4つのコンデンサー56の一端と接続されている。これにより、交流出力電圧ACは、コンデンサー56によりカップリングされて現像器13に向かう。また、コンデンサー56の他端は、現像器13へ流れる電流を制限するための抵抗R1の一端が接続されている。
各直流電源回路60Y,60M,60C,60Kは、本実施例では、直流電源62、及び直流トランス64から構成されており、制御部4の制御下で、図4に示すような、電位が−400Vの直流電圧(以下で、直流出力電圧と称する)DCY,DCM,DCC,DCKを出力する。ここで、色毎でトナー特性が相違する等の理由から、各直流出力電圧DCの電位は、安定化制御により色毎に調整される。それゆえ、直流電源回路60は上記のとおり、色毎に個別的に設けられている。また、直流電源回路60の出力端は、現像器13へ流れる電流を制限するための抵抗R2の一端が接続されている。
また、抵抗R2の他端には、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kのアノード側の端子が接続されている。つまり、各直流電源回路60Y,60M,60C,60Kから現像器13に向かう方向が、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kの順方向となるように各ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kは接続されている。
そして、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kのカソード側の端子は、現像器13に向かう交流出力電圧ACが通過する節点42Y,42M,42C,42Kと接続されている。この節点42Y,42M,42C,42Kにおいて、直流出力電圧DCY,DCM,DCC,DCKは、ツェナーダイオードを介して、交流出力電圧ACと重畳され、Y,M,C,Kの色毎の現像バイアス120Y、120M、120C、120Kが生成される。
(現像バイアスの詳細 図2、図3、図5〜図7参照)
カラープリント時は、直流電源回路60Y,60M,60C,60Kから−400Vの直流出力電圧DCY,DCM,DCC,DCKが出力される。従って、直流出力電圧DCY,DCM,DCC,DCKそれぞれに、1200Vp−pの交流出力電圧ACを単純に重畳すると、図5に示すような、最高電圧が200V、最低電圧が−1000Vの交流電圧となる。しかし、本実施例では、図2に示すように、各直流電源回路60Y,60M,60C,60Kの出力端と、節点42Y,42M,42C,42Kとの間にツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kが設けられている。これにより、各現像バイアス120Y、120M、120C、120Kは、図6に示すような、最高電圧が200V、最低電圧が−800Vの交流電圧となる。
一方、モノクロプリント時は、Y,M,Cに対応した現像器13から感光体ドラム11にトナーを移動させる必要はないため、直流電源62はオフの状態であり、各直流出力電圧DCY,DCM,DCCは、0Vである。ただし、交流電源回路50はY,M,C,K各色で共用されているため、図3で示した1200Vp−pの交流出力電圧ACが、交流電源回路50から出力される。ここで、本実施例では、各直流電源回路60Y,60M,60C,60Kの出力端と、節点42Y,42M,42C,42Kとの間にツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kが設けられている。これにより、各現像バイアス120Y、120M、120C、120Kは、図7に示すような、最高電圧が600V、最低電圧が−400Vの交流電圧となる。つまり、ツェナーダイオード70により、各現像バイアスが、マイナスに帯電しているトナーの反対極性であるプラス側にオフセットされている。
(現像バイアスの出力制御 図6〜図9参照)
画像形成装置1Aは、図8に示すように、操作パネル70をさらに備えている。また、制御部4は、CPU80及びデータ記憶部Mを含んでいる。画像形成装置1Aにおいて、図8に示すように、ユーザーからの入力を受け付ける操作パネル70からのデータは、画像形成装置1Aの各部を制御する制御部4内のCPU80に送信される。これを受けてCPU80は、制御部4内のデータ記憶部Mに格納された各種数値を参照して、現像バイアスを制御する。以下で、制御部4による現像バイアスの制御の詳細を説明する。
ユーザーからの入力によって本制御はスタートする。ユーザーからの入力とは、例えば、カラープリントやモノクロプリントといったプリントモードの選択をする画面の表示を要求する入力などである。
図9に示すように、ステップS1では、制御部4が、ユーザーによるプリントモードの選択結果を記憶する。
ステップS2では、制御部4が、ステップS1での記憶内容に基づいて、交流電源52からの出力電圧、及び直流電源62からの出力電圧を決定する。具体的には、プリントモードがカラープリントの場合には、制御部4は、データ記憶部Mに格納された各種数値を参照して、交流電源回路50から出力される交流出力電圧が1200Vp−pとなるように交流電源52の出力電圧を決定し、直流電源回路50から出力される直流出力電圧が−400Vとなるように直流電源62の出力電圧を決定する。また、プリントモードがモノクロプリントの場合には、制御部4は、交流電源回路50から出力される交流出力電圧が1200Vp−pとなるように交流電源52の出力電圧を決定し、直流電源52からの出力は0Vに決定する。
ステップS3では、制御部4が、ユーザーからの印刷要求があったか、すなわちプリントジョブが開始されるか否かを判定する。プリントジョブが開始される場合には、本処理はステップS4に進み、ユーザーからの印刷要求がない場合には、本処理は、本ステップS3で待機する。
ステップS4では、制御部4が、交流電源52及び直流電源62に電圧出力を開始させる。これにより、カラープリントの場合は図6に示した現像バイアスが現像器13に印加され、モノクロプリントの場合は図7に示した現像バイアスが現像器13に印加される。
ステップS5では、本プリントジョブにおける最終用紙が排紙トレイ2に排紙されたか否かを判定する。そして、最終用紙が排紙されたと判断された場合には、本処理はステップS6に進み、最終用紙が排紙されていないと判断された場合には、本処理は、本ステップS5で待機する。なお、排紙されたか否かの判断は、排紙センサ7からの信号に基づいて行われる。
ステップS6では、制御部4が、交流電源52及び直流電源62による電圧出力を停止させる。これにより、本処理は終了する。
(効果)
画像形成装置1Aでは、現像バイアス電源40が、現像バイアス120Y,120M,120C,120Kに、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kによる電圧をさらに重畳して現像器13に印加している。これにより、現像バイアス電圧120Y,120M,120C,120Kは、マイナスに帯電したトナーの電位に対して反対のプラス側にオフセットしている。しかも、このオフセットは、直流電源回路60Y,60M,60C,60Kからの出力に依らない。従って、モノクロプリントの際、つまりカラープリントに対応した直流電源回路60Y,60M,60Cからの出力が0Vの際に、カラープリントに対応した現像バイアスは、マイナスに帯電したトナーの電位と反対極性のプラスの電位となる。結果として、モノクロプリントの際に、カラープリントに対応した現像器13C,13Y,13Mは、トナーと反対極性の電位であるプラスの電位を帯びる。そして、モノクロプリント時は、カラープリントに対応した感光体ドラム11の表面の帯電電位は0Vである。従って、モノクロプリント時に、マイナスに帯電したトナーは、感光体ドラム11に対してプラス側に帯電した現像器13に引きよせられる。これにより、画像形成装置1Aでは、モノクロプリント時に、現像器13からカラープリントに対応した感光体ドラム11にトナーが移動することを抑制することができる。
また、モノクロプリント時に、現像器13からカラー用の感光体ドラム11にトナーが移動することを抑制することができるため、感光体白筋や感光体トナー付着といった画像の品質に影響を及ぼす事態を回避でき、さらに無駄なトナー消費を抑えることができる。
(第2実施例 図10参照)
第2実施例である画像形成装置1Bと第1実施例である画像形成装置1Aとの相違点は、現像バイアス電源40の電気回路における、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kが設けられている位置である。具体的には、画像形成装置1Bでは、図10に示すように、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kは、節点42Y,42M,42C,42Kと現像バイアス電源40の出力端との間に設けられている。本変形例の他の構成や作用効果は、第1実施例と同様である。
(第3実施例 図11参照)
第3実施例である画像形成装置1Cと第1実施例である画像形成装置1Aとの相違点は、現像バイアス電源40の電気回路における、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kが設けられている位置である。具体的には、画像形成装置1Cでは、図11に示すように、ツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kは、節点42Y,42M,42C,42Kとコンデンサー56との間に設けられている。本実施例の他の構成や作用効果は、第1実施例と同様である。
(第4実施例)
第4実施例である画像形成装置1Dと第1実施例である画像形成装置1Aとの相違点は、第4実施例である画像形成装置1Dの現像バイアス電源50の電気回路には、ツェナーダイオード70Kが設けられていない点である。本実施例の他の構成や作用効果は、第1実施例と同様である。
(他の実施例)
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、各電圧の詳細な電位や、現像バイアスの出力制御のスタート条件などは任意である。
以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、モノクロ印刷時に、カラー用の像担持体に対応する現像器からトナーの一部が移動することを抑制することができる点で優れている。
AC 交流出力電圧
DC (DCY,DCC,DCM,DCK)直流出力電圧
1A,1B,1C,1D 画像形成装置
11 感光体ドラム(像担持体)
13 現像器
40 現像バイアス電源
42(42Y,42M,42C,42K)節点
50 交流電源回路
60(60Y,60M,60C,60K) 直流電源回路
70(70Y,70M,70C,70K) ツェナーダイオード(素子)
120(120Y,120M,120C,120K)現像バイアス
一方、モノクロプリント時は、Y,M,Cに対応した現像器13から感光体ドラム11にトナーを移動させる必要はないため、直流電源62はオフの状態であり、各直流出力電圧DCY,DCM,DCCは、0Vである。ただし、交流電源回路50はY,M,C,K各色で共用されているため、図3で示した1200Vp−pの交流出力電圧ACが、交流電源回路50から出力される。ここで、本実施例では、各直流電源回路60Y,60M,60C,60Kの出力端と、節点42Y,42M,42C,42Kとの間にツェナーダイオード70Y,70M,70C,70Kが設けられている。これにより、各現像バイアス120Y、120M、120Cは、図7に示すような、最高電圧が600V、最低電圧が−400Vの交流電圧となる。つまり、ツェナーダイオード70により、各現像バイアスが、マイナスに帯電しているトナーの反対極性であるプラス側にオフセットされている。
ステップS2では、制御部4が、ステップS1での記憶内容に基づいて、交流電源52からの出力電圧、及び直流電源62からの出力電圧を決定する。具体的には、プリントモードがカラープリントの場合には、制御部4は、データ記憶部Mに格納された各種数値を参照して、交流電源回路50から出力される交流出力電圧が1200Vp−pとなるように交流電源52の出力電圧を決定し、直流電源回路0から出力される直流出力電圧が−400Vとなるように直流電源62の出力電圧を決定する。また、プリントモードがモノクロプリントの場合には、制御部4は、交流電源回路50から出力される交流出力電圧が1200Vp−pとなるように交流電源52の出力電圧を決定し、直流電源52からの出力は0Vに決定する。

Claims (7)

  1. 帯電したトナーを現像器から像担持体に移動させることにより現像を行う画像形成装置であって、
    複数色毎に設けられた複数の像担持体と、
    複数色毎に設けられ、現像バイアスが印加されることで、対応する色の像担持体上に描画される潜像を現像する複数の現像器と、
    複数色毎に設けられ直流電圧を出力する複数の直流電源回路、全色で共通であり交流電圧を出力する交流電源回路、及び複数色のうち黒色以外の色の少なくとも一つの色に設けられ、直流電源回路からの出力に依らず一定電圧を維持する素子を有し、該複数の直流電源回路が出力する直流出力電圧のそれぞれに、該交流電源回路から出力される交流出力電圧を重畳した現像バイアスを対応する現像器に印加する現像バイアス電源と、
    を備え、
    前記一定電圧は、前記トナーが帯びる電位に対して反対の極性の電位であり、
    前記現像バイアス電源は、黒色以外の少なくとも一つの色に対応する現像バイアスに、前記素子による前記一定電圧をさらに重畳すること、
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 前記素子は、ツェナーダイオードであり、電気回路における、前記直流電源回路から前記現像器に向かう方向、又は交流電源回路から前記現像器に向かう方向が、該ツェナーダイオードの順方向となるように設けられていること、
    を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記素子は、電気回路において、前記直流電源回路と該直流電源回路及び前記交流電源回路の節点との間に設けられていること、
    を特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記素子は、電気回路において、前記直流電源回路及び前記交流電源回路の節点と前記現像器との間に設けられていること、
    を特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 前記素子は、電気回路において、前記交流電源回路と前記直流電源回路及び該交流電源回路の節点との間に設けられていること、
    を特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  6. 黒色用の直流電源回路には、前記素子は接続されていないこと、
    を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記複数の直流電源回路は、個別に制御されること、
    を特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
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