JP2022114923A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリ等の、電子写真式の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to electrophotographic image forming apparatuses such as copiers, laser printers, and facsimiles, and more particularly to an image forming apparatus having a charging member that charges the surface of a photosensitive drum in a contact or non-contact state. is.
電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムを有し、帯電装置により感光体ドラムを一様に帯電させた後、露光装置により感光体ドラムに光を照射することで帯電を減衰させた静電潜像を形成する。そして、現像装置により静電潜像をトナー像に現像し、転写装置にトナーと逆極性の転写電圧を印加することでトナー像を用紙上に直接転写するか、若しくは中間転写体に一次転写した後に用紙上に二次転写し、定着装置により用紙にトナー像を熱定着させる一連のプロセスを実行する。 In an image forming apparatus using an electrophotographic process, a photosensitive drum is provided as an image carrier, and after the photosensitive drum is uniformly charged by a charging device, the photosensitive drum is irradiated with light by an exposure device. to form an electrostatic latent image in which charging is attenuated. Then, the electrostatic latent image is developed into a toner image by a developing device, and a transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer device to directly transfer the toner image onto a sheet of paper or primarily transfer it onto an intermediate transfer body. After that, secondary transfer is performed on paper, and a series of processes of thermally fixing the toner image on the paper by a fixing device are executed.
このような画像形成装置では、トナーが感光体ドラムの非画像領域(白地部)に付着する現象(以下、カブリ現象という)が問題となっており、感光体ドラムと接触している転写部材の汚れや、トナー消費量の増加に伴う印字可能枚数の低下の原因となっている。特に、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式の場合、現像ローラー上のトナーが感光体ドラムと接触しているため、トナーが感光体ドラム側へ移動する電界が作用していない状態でも、物理的な付着力によりカブリ現象が発生しやすい傾向にある。 In such an image forming apparatus, a phenomenon in which toner adheres to a non-image area (white background portion) of the photosensitive drum (hereinafter referred to as a fogging phenomenon) is a problem. It is the cause of dirt and a decrease in the number of printable sheets due to an increase in toner consumption. In particular, in the case of a two-component development method using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, since the toner on the developing roller is in contact with the photoreceptor drum, an electric field acts to move the toner toward the photoreceptor drum. Even if the toner is not applied, the fogging phenomenon tends to occur easily due to the physical adhesive force.
従来は、特許文献1に記載されるように、感光体ドラムの非画像領域の表面電位と現像ローラーに印加される現像電圧との電位差を所定値以上に保つことで、現像ローラーから非画像領域へのトナー移動を抑制する方法が用いられていた。しかし、電位差が小さすぎる場合はカブリ現象が発生し、反対に電位差が大きすぎる場合はキャリアが感光体ドラムに付着するキャリア現像が発生してしまうため、カブリ現象の抑制には不十分であった。 Conventionally, as described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100002, the potential difference between the surface potential of the non-image area of the photosensitive drum and the development voltage applied to the developing roller is maintained at a predetermined value or more, so that the non-image area is removed from the developing roller. A method of suppressing toner migration to the toner has been used. However, if the potential difference is too small, fogging occurs, and if the potential difference is too large, carrier development occurs in which the carrier adheres to the photosensitive drum. .
そこで、特許文献2では、画像形成領域では現像直流電圧および現像交流電圧を定常の出力状態とし、非画像範囲では現像交流電圧のみ出力を変更する構成が用いられており、非画像範囲で現像交流電圧を定常の出力よりも小さくするか、もしくはゼロにすることでカブリ現象の抑制を図っている。 Therefore, in Patent Document 2, a configuration is used in which the development DC voltage and the development AC voltage are in a steady output state in the image forming area, and the output of only the development AC voltage is changed in the non-image area. The fog phenomenon is suppressed by making the voltage smaller than the steady output or by setting it to zero.
しかしながら、特許文献2の方法を採用したとしても、非画像範囲で現像交流電圧を定常値より小さくしたり、ゼロにしたりすることで、却ってカブリ現象を悪化させてしまうことが考えられる。 However, even if the method of Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 is adopted, it is conceivable that the fogging phenomenon is rather exacerbated by setting the developing AC voltage to be smaller than the steady-state value or to zero in the non-image range.
本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体の非画像領域へのトナーの付着を抑制するとともに、トナー消費量も低減可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing adhesion of toner to a non-image area of an image carrier and reducing toner consumption.
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、帯電部材と、現像装置と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、駆動装置と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電部材は、像担持体の表面に対し接触若しくは非接触状態で像担持体の表面を帯電させる。現像装置は、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する。帯電電圧電源は、帯電部材に直流電圧のみから成る帯電電圧を印加する。駆動装置は、像担持体を回転駆動する。制御部は、帯電電圧電源および駆動装置を制御する。制御部は、像担持体を回転駆動している期間の全域に亘って帯電電圧を印加する。 In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention includes an image carrier, a charging member, a developing device, a charging voltage power source, a developing voltage power source, a driving device, and a control section. It is an image forming apparatus. The image carrier has a photosensitive layer formed on its surface. The charging member charges the surface of the image carrier with or without contact with the surface of the image carrier. The developing device has a developer carrier that carries a developer containing toner, and develops an electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier. A charging voltage power supply applies a charging voltage comprising only a DC voltage to the charging member. The driving device rotationally drives the image carrier. The controller controls the charging voltage power supply and the driving device. The controller applies the charging voltage over the entire period during which the image carrier is rotationally driven.
本発明の第1の構成によれば、像担持体が回転駆動している期間の全域に亘って帯電電圧を継続して印加する。これにより、像担持体が回転している間は帯電電圧による像担持体の表面電位の上昇によって現像剤担持体から像担持体の非画像領域へのトナー付着が抑制される。そのため、カブリ現象の発生を抑制するとともにトナー消費量を低減することができる。 According to the first configuration of the present invention, the charging voltage is continuously applied over the entire period during which the image carrier is rotationally driven. As a result, while the image carrier is rotating, the surface potential of the image carrier rises due to the charging voltage, thereby suppressing the adhesion of toner from the developer carrier to the non-image area of the image carrier. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the fogging phenomenon and reduce the toner consumption.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の構成を示す概略図であり、図2は、図1における画像形成部Pa付近の拡大図である。なお、画像形成部Pb~Pdについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。画像形成装置100(ここではカラープリンター)本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、PcおよびPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa~Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an
これらの画像形成部Pa~Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1cおよび1dがそれぞれ配設されている。さらに、テンションローラー10と駆動ローラー11を含む複数のローラーに掛け回され、図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa~Pdに隣接して設けられている。図2に示すように、感光体ドラム1aの周囲には、ドラム回転方向(図2の反時計回り方向)に沿って帯電装置2a、現像装置3a、クリーニング装置5a、および除電ランプ20が配設され、中間転写ベルト8を挟んで一次転写ローラー6aが配置されている。
感光体ドラム1a~1dは、支持体(導電性基体)である素管19aと、素管19aの表面に形成される感光層19bとで構成される。本実施形態では、アルミニウム製の円筒状の素管19aの表面に、感光層19bとして電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂(バインダー)、フィラーを同一層に含有した正帯電単層型有機感光層(OPC)を積層している。
The
帯電装置2a~2dは、感光体ドラム1aに接触してドラム表面に帯電電圧(直流電圧)を印加する帯電ローラー21と、帯電ローラー21をクリーニングするための帯電クリーニングローラー23とを有している。本発明においては、発生するオゾン量を少なくし、且つ帯電電圧電源52(図3参照)のコストを低減するために、直流電圧のみからなる帯電電圧を帯電ローラー21に印加している。
The
現像装置3a~3dは、2本の攪拌搬送スクリュー25と、現像ローラー29とを有する二成分現像式であり、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が所定量充填されている。二成分現像剤を用いて現像ローラー29の表面に磁気ブラシを形成し、現像ローラー29にトナーと同極性(正)の現像電圧を印加した状態で感光体ドラム1a表面に磁気ブラシを接触させてトナーを付着させ、トナー像を形成する。なお、トナー像の形成によって各現像装置3a~3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ(図示せず)から各現像装置3a~3dにトナーが補給される。
The developing
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、メインモーター40(図3参照)によって感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始される。また、ベルト駆動モーター41(図3参照)によって中間転写ベルト8の回転駆動が開始される。次に、帯電装置2a~2dによって感光体ドラム1a~1dの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置4によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a~1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。そして、現像装置3a~3dにより感光体ドラム1a~1d上にトナーが供給され、静電的に付着することにより、静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the main motor 40 (see FIG. 3) starts rotating the
そして、一次転写ローラー6a~6dにより一次転写ローラー6a~6dと感光体ドラム1a~1dとの間に所定の転写電界を付与することにより、感光体ドラム1a~1d上のイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム1a~1dの表面に残留したトナー等はクリーニング装置5a~5dにより除去される。
By applying a predetermined transfer electric field between the
トナー像が転写される転写紙Pは、画像形成装置100内の下部に配置された用紙カセット16内に収容されている。転写紙Pは、給紙ローラー12aおよびレジストローラー対12bを介して所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9と中間転写ベルト8のニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送される。二次転写ローラー9によって中間転写ベルト8上のトナー像が二次転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。
The transfer paper P onto which the toner image is transferred is accommodated in a
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13により加熱および加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、そのまま(或いは分岐部14によって反転搬送路18に振り分けられ、両面に画像が形成された後)排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
The transfer paper P transported to 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3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、読み書き可能な記憶部である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、印字枚数を累積してカウントするカウンター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60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、画像形成装置100の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。また、ROM92(或いはRAM93)には、後述するような帯電電圧および現像交流電圧の印加タイミングも格納されている。
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Pa~Pd、露光装置4、一次転写ローラー6a~6d、二次転写ローラー9、メインモーター40、ベルト駆動モーター41、画像入力部50、電圧制御回路51、操作部60等が挙げられる。
Further, the
画像入力部50は、パソコン等から画像形成装置100に送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部50より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。
The
電圧制御回路51は、帯電電圧電源52、現像電圧電源53、および転写電圧電源54と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源は電圧制御回路51からの制御信号によって、帯電電圧電源52は帯電装置2a~2d内の帯電ローラー21に帯電電圧を印加する。現像電圧電源53は現像装置3a~3d内の現像ローラー29に現像直流電圧に現像交流電圧を重畳した現像電圧を印加する。転写電圧電源54は一次転写ローラー6a~6dおよび二次転写ローラー9に、それぞれ所定の一次転写電圧および二次転写電圧を印加する。
The
操作部60には、液晶表示部61、各種の状態を示すLED62が設けられており、ユーザーは操作部60のストップ/クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置100の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部61は、画像形成装置100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置100の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。
The
(第1実施形態)
図4および図5は、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置100における、感光体ドラム1a~1dの駆動状態と帯電ローラー21に印加される帯電電圧、現像ローラー29に印加される現像電圧の推移を示すタイミングチャートである。図4は電源投入時やスリープモード(省電力モード)から印字可能状態に移行するまでのウォームアップ時のタイミングチャートを示しており、図5は画像形成時のタイミングチャートを示している。必要に応じて図1~図3を参照しながら、図4および図5により第1実施形態の画像形成装置100における帯電電圧および現像電圧の印加制御について説明する。
(First embodiment)
4 and 5 show the driving states of the
先ず、画像形成装置100の電源投入時やスリープモード(省電力モード)からの復帰時に行われるウォームアップ時の制御について説明する。図4に示すように、画像形成装置100の電源がオンされるか、若しくはスリープモード(省電力モード)からの復帰命令を受信すると(図4のt1)、制御部90からメインモーター40に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始される。また、制御部90から電圧制御回路51を介して帯電電圧電源52に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動の開始タイミングに同期して帯電装置2a~2dの帯電ローラー21へ帯電電圧の印加が開始される。
First, the warm-up control performed when the
このとき帯電ローラー21に印加される帯電電圧は、後述するように画像形成時に感光体ドラム1a~1dの表面電位が基準電位に帯電されるまで、帯電電圧を複数の中間電圧を介して段階的に上昇させて印加するときの、1段階目の中間電圧(図5のV1)と同一である。
At this time, the charging voltage applied to the charging
その後、ウォームアップが終了すると(図4のt2)、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が停止され、同時に帯電ローラー21への帯電電圧の印加も停止される。なお、ウォームアップの間、現像直流電圧および現像交流電圧はオフ状態に維持されている。
After that, when the warm-up ends (t2 in FIG. 4), the rotational driving of the
次に、画像形成時の制御について説明する。図5に示すように、印字命令が入力されると(図5のt1)、制御部90からメインモーター40に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始される。また、制御部90から電圧制御回路51を介して帯電電圧電源52に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動の開始タイミングに同期して帯電装置2a~2dの帯電ローラー21に帯電電圧として中間電圧V1が印加される。
Next, control during image formation will be described. As shown in FIG. 5, when a print command is input (t1 in FIG. 5), a control signal is sent from the
これにより、感光体ドラム1a~1dの表面は印字中の基準電位Vh(例えば500V)よりも低い中間電位Vh1(100V)に帯電される。中間電位Vh1は、現像直流電圧が印加されていない状態での現像ローラー29の電位(略0V)と中間電位Vh1との電位差が所定値(現像ローラー29の表面に担持された磁気ブラシ中のキャリアが感光体ドラム1a~1dに付着する電位差の下限値)を超えないように設定されている。
As a result, the surfaces of the
感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始されてから所定時間が経過すると(図5のt2)、帯電ローラー21に中間電圧V2(>Vc1)を印加して感光体ドラム1a~1dの表面を中間電位Vh1よりも高い中間電位Vh2(150V)に帯電させる。同時に、現像ローラー29には、電圧制御回路51によって現像電圧電源53から所定の中間現像直流電圧Vdc1(100V)および現像交流電圧Vacが印加される。中間現像電圧Vdc1は中間電位Vh2よりも低く、且つ中間電位Vh2との電位差が所定値を超えないため、現像ローラー29の表面に担持された磁気ブラシ中のトナーおよびキャリアが感光体ドラム1a~1dに付着するおそれはない。
When a predetermined time has passed since the rotation of the
その後、帯電ローラー21に中間電圧V3(>V2)を印加して感光体ドラム1a~1dの表面を中間電位Vh3(250V)に帯電させる。同時に、現像ローラー29には、電圧制御回路51によって現像電圧電源53から所定の中間現像直流電圧Vdc2(200V)が印加される。中間現像直流電圧Vdc2は中間電位Vh3よりも低く、且つ中間電位Vh3との電位差が所定値を超えないため、現像ローラー29の表面に担持された磁気ブラシ中のトナーおよびキャリアが感光体ドラム1a~1dに付着するおそれはない。
After that, an intermediate voltage V3 (>V2) is applied to the charging
以下、同様にして帯電ローラー21に中間電圧V4(>V3)を印加して感光体ドラム1a~1dの表面を中間電位Vh4(350V)に帯電させる。同時に、現像ローラー29には、電圧制御回路51によって現像電圧電源53から所定の中間現像直流電圧Vdc3(300V)が印加される。中間現像直流電圧Vdc3は中間電位Vh4よりも低く、且つ中間電位Vh4との電位差が所定値を超えないため、現像ローラー29の表面に担持された磁気ブラシ中のトナーおよびキャリアが感光体ドラム1a~1dに付着するおそれはない。その後、帯電ローラー21に基準電圧Vs(>V4)を印加して感光体ドラム1a~1dの表面を基準電位Vh(500V)に帯電させる。また、現像ローラー29には印字中の基準現像直流電圧Vdc(350V)が印加されて印字動作が実行される。
Thereafter, similarly, an intermediate voltage V4 (>V3) is applied to the charging
一方、印字動作を終了する場合は、帯電電圧電源52から帯電ローラー21に印加される帯電電圧を基準電圧Vsから中間電圧V4~V1の順に段階的に低下させて、感光体ドラム1a~1dの表面電位を基準電位Vhから中間電位Vh4~Vh1に段階的に低下させる。また、電圧制御回路51によって現像電圧電源53から各現像装置3a~3dの現像ローラー29へ印加される現像電圧が、基準現像直流電圧VdcからVdc2~Vdc1に段階的に切り換えられる。
On the other hand, when the printing operation is finished, the charging voltage applied from the charging
帯電電圧が中間電圧V1に切り換えられたとき(図5のt3)、電圧制御回路51によって現像電圧電源53から現像ローラー29への中間現像直流電圧Vdc1の印加が停止(0V)される。印字動作が終了すると(図5のt4)、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が停止され、同時に帯電ローラー21への中間電圧V1の印加も停止される。
When the charging voltage is switched to the intermediate voltage V1 (t3 in FIG. 5), the
本実施形態では、ウォームアップ時や画像形成時に感光体ドラム1a~1dが回転駆動している期間の全域に亘って、帯電電圧を継続して印加する。これにより、感光体ドラム1a~1dが回転している間は感光体ドラム1a~1dの表面電位の上昇によって現像ローラー29から感光体ドラム1a~1dの非画像領域へのトナー付着が抑制される。そのため、カブリ現象の発生を抑制するとともにトナー消費量を低減することができる。
In this embodiment, the charging voltage is continuously applied over the entire period during which the
従来、感光体ドラム1a~1dの停止時に帯電電圧が印加されることによる感光体ドラム1a~1dへのダメージを考慮して、感光体ドラム1a~1dの回転駆動開始から一定時間後に帯電電圧を印加していた。しかし、図4および図5のように感光体ドラム1a~1dの回転駆動開始に印加される中間電圧V1は、画像形成時に感光体ドラム1a~1dの表面電位を基準電位Vhに帯電させるための基準電圧Vsに比べて低電圧であるため、感光体ドラム1a~1dへのダメージはほとんど発生しない。
Conventionally, in consideration of damage to the
従って、図4および図5では感光体ドラム1a~1dが回転している期間と、帯電電圧を印加している期間とを一致させているが、感光体ドラム1a~1dの回転が開始される前、或いは感光体ドラム1a~1dの回転が停止した後まで帯電電圧の印加期間を延長することも可能である。
Therefore, in FIGS. 4 and 5, the period during which the
また本実施形態では、図5に示したように、感光体ドラム1a~1dの表面電位が基準電位Vhに帯電されるまで、帯電電圧を複数の中間電圧V1~V4を介して段階的に上昇させ、それに合わせて現像直流電圧も複数の中間現像直流電圧Vdc1~Vdc3を介して段階的に上昇させる。これにより、現像直流電圧に対して感光体ドラム1a~1dの表面電位が大きくなり過ぎることによる感光体ドラム1a~1dの表面へのキャリアの付着、および、感光体ドラム1a~1dの表面電位に対して現像直流電圧が大きくなり過ぎることによる非露光領域(白地部)へのトナーの付着の両方を抑制することができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the charging voltage is increased stepwise through a plurality of intermediate voltages V1 to V4 until the surface potential of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図6は、現像交流電圧を印加した場合と印加しない場合とで、現像電位差(V0-Vdc)を変化させたときのトナー付着量の変化を比較したグラフである。図6に示すように、現像交流電圧を印加した場合は(図6の■のデータ系列)、現像交流電圧を印加していない場合(図6の□のデータ系列)に比べて、現像電位差に関係なくトナー付着量が0.01~0.02mg/cm2少ないことが分かる。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described. FIG. 6 is a graph comparing changes in the toner adhesion amount when the development potential difference (V0-Vdc) is changed with and without application of the AC voltage for development. As shown in FIG. 6, when the developing AC voltage is applied (squared data series in FIG. 6), the development potential difference is greater than when the developing AC voltage is not applied (square data series in FIG. 6). It can be seen that the toner adhesion amount is 0.01 to 0.02 mg/cm 2 less regardless of the thickness.
これは、現像交流電圧を印加した場合は感光体ドラム1a~1dから現像ローラー29に向かうトナーの回収電界(逆電界)が発生し、感光体ドラム1a~1dの表面に一旦付着したトナーが回収電界により現像ローラー29側に回収されるためと考えられる。従って、感光体ドラム1a~1dが回転駆動している期間に帯電電圧に加えて現像交流電圧を印加することで、非画像部でのカブリ現象をより効果的に抑制するとともに、トナー消費量を更に低減することができる。
This is because when the AC voltage for development is applied, an electric field (reverse electric field) is generated for collecting toner from the
図7および図8は、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置100における、感光体ドラム1a~1dの駆動状態と帯電ローラー21に印加される帯電電圧、現像ローラー29に印加される現像電圧の推移を示すタイミングチャートである。図7は電源投入時やスリープモード(省電力モード)から印字可能状態に移行するまでのウォームアップ時のタイミングチャートを示しており、図8は画像形成時のタイミングチャートを示している。必要に応じて図1~図3を参照しながら、図7および図8により第2実施形態の画像形成装置100における帯電電圧および現像電圧の印加制御について説明する。
7 and 8 show the driving states of the
先ず、ウォームアップ時の制御について説明する。図7に示すように、画像形成装置100の電源がオンされると(図7のt1)、制御部90からメインモーター40に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始される。また、制御部90から電圧制御回路51を介して帯電電圧電源52に制御信号が送信され、帯電装置2a~2dの帯電ローラー21へ帯電電圧の印加が開始される。このとき帯電ローラー21に印加される帯電電圧は、画像形成時に印加される1段階目の中間電圧(図5のV1)と同一である。
First, the control during warm-up will be described. As shown in FIG. 7, when the
また、制御部90から電圧制御回路51を介して現像電圧電源53に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動の開始タイミングに同期して現像装置3a~3dの現像ローラー29へ現像交流電圧の印加が開始される。このとき現像ローラー29に印加される現像交流電圧は、画像形成時に印加される現像交流電圧(図5のVac)と同一である。
In addition, a control signal is transmitted from the
その後、ウォームアップが終了すると(図7のt2)、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が停止され、同時に帯電ローラー21への帯電電圧の印加、および現像ローラー29への現像交流電圧の印加も停止される。なお、ウォームアップの間、現像直流電圧はオフ状態を維持されている。
After that, when the warm-up ends (t2 in FIG. 7), the rotational driving of the
次に、画像形成時の制御について説明する。図8に示すように、印字命令が入力されると(図8のt1)、制御部90からメインモーター40に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始される。また、制御部90から電圧制御回路51を介して帯電電圧電源52に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動の開始タイミングに同期して帯電装置2a~2dの帯電ローラー21に中間電圧V1の印加が開始される。また、制御部90から電圧制御回路51を介して現像電圧電源53に制御信号が送信され、感光体ドラム1a~1dの回転駆動の開始タイミングに同期して現像装置3a~3dの現像ローラー29に現像交流電圧Vacの印加が開始される。
Next, control during image formation will be described. As shown in FIG. 8, when a print command is input (t1 in FIG. 8), a control signal is sent from the
感光体ドラム1a~1dの回転駆動が開始されてから所定時間が経過すると(図8のt2)、帯電電圧を中間電圧V1から中間電圧V2~V4を介して基準電圧Vsまで段階的に上昇させる。また、帯電電圧が中間電圧V2に切り換えられたとき、現像ローラー29への現像直流電圧の印加を開始し、中間現像直流電圧Vdc1~Vdc3を介して基準現像直流電圧Vdcまで段階的に上昇させて印字動作を実行する。
When a predetermined period of time has elapsed since the rotation of the
一方、印字動作を終了する場合は、帯電電圧電源52から帯電ローラー21に印加される帯電電圧を基準電圧Vsから中間電圧V4~V1の順に段階的に低下させる。また、現像電圧電源53から現像ローラー29に印加される現像直流電圧を基準現像直流電圧VdcからVdc3~Vdc1の順に段階的に低下させる。
On the other hand, when the printing operation is finished, the charging voltage applied from the charging
帯電電圧が中間電圧V1に切り換えられたとき(図8のt3)、電圧制御回路51によって現像電圧電源53から現像ローラー29への中間現像電圧Vdc1の印加が停止(0V)される。印字動作が終了すると(図8のt4)、感光体ドラム1a~1dの回転駆動が停止され、同時に帯電ローラー21への中間電圧V1の印加、および現像ローラー29への現像交流電圧Vacの印加も停止される。
When the charging voltage is switched to the intermediate voltage V1 (t3 in FIG. 8), the
本実施形態によれば、ウォームアップ時や画像形成時に感光体ドラム1a~1dが回転駆動している期間の全域に亘って、帯電電圧および現像交流電圧を継続して印加する。これにより、感光体ドラム1a~1dが回転している間は感光体ドラム1a~1dの表面電位の上昇による非画像領域へのトナー付着抑制効果と、トナーの回収電界によるトナー回収効果との相乗効果により、感光体ドラム1a~1dの非画像領域へのトナー付着が効果的に抑制される。従って、第1実施形態に比べてカブリ現象をより一層抑制することができ、トナー消費量を更に低減することができる。
According to this embodiment, the charging voltage and the developing AC voltage are continuously applied over the entire period during which the
なお、図7および図8では感光体ドラム1a~1dが回転している期間と、帯電電圧および現像交流電圧を印加している期間とを一致させているが、感光体ドラム1a~1dの回転が開始される前、或いは感光体ドラム1a~1dの回転が停止した後まで帯電電圧および現像交流電圧の印加期間を延長することも可能である。
In FIGS. 7 and 8, the period during which 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、上記各実施形態では帯電電圧を印字動作の開始時には中間電圧V1~V4を経て基準電圧Vsまで5段階で立ち上げ、印字動作の終了時には基準電圧Vsから中間電圧V4~V1を経て略0Vまで5段階で立ち下げる制御としているが、5段階に限らず、2段階以上で帯電電圧の立ち上げ、立ち下げを行う制御であってもよい。同様に、現像直流電圧も中間現像直流電圧Vdc1~Vdc3を経た4段階の立ち上げ、立下げに限らず、2段階以上の立ち上げ、立ち下げ制御であればよい。 In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, the charging voltage is raised in five stages from the intermediate voltages V1 to V4 to the reference voltage Vs at the start of the printing operation, and at the end of the printing operation from the reference voltage Vs through the intermediate voltages V4 to V1 to approximately 0V. However, the control is not limited to five steps, and the charging voltage may be raised and lowered in two or more steps. Similarly, the development DC voltage is not limited to four-stage rise and fall through the intermediate development DC voltages Vdc1 to Vdc3, but may be controlled in two or more stages.
また、上記各実施形態では、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式の現像装置3a~3dを用いているが、トナーのみから成る一成分現像剤を感光体ドラム1a~1dに接触させて現像する接触一成分現像方式の現像装置であっても同様のカブリ抑制効果、トナー消費量低減効果が期待できる。
Further, in each of the above-described embodiments, the developing
また、上記各実施形態において、帯電ローラー21は、感光体ドラム1a~1dの表面に接触した状態で感光体ドラム1a~1dの表面を帯電させるように構成されているが、帯電ローラー21が感光体ドラム1a~1dの表面に近接して配置され、非接触の状態で帯電させるように構成される実施形態においても、実質的に同じ作用により実質的に同じ効果を奏することができる。
In each of the above embodiments, the charging
また、本発明は図1に示したようなタンデム型のカラープリンターに限らず、モノクロプリンター、デジタル複合機、カラー複写機等の、種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。 The present invention is not limited to the tandem type color printer as shown in FIG. 1, but can of course be applied to various image forming apparatuses such as monochrome printers, digital multi-function machines, and color copiers. EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
画像形成時における帯電電圧および現像交流電圧の印加タイミングを変化させたときのトナー消費量の変動について調査した。試験方法は、図5に示したように感光体ドラム1a~1dの回転期間の全域に亘って帯電電圧を印加した場合(本発明1)、図8に示したように感光体ドラム1a~1dの回転期間の全域に亘って帯電電圧および現像交流電圧を印加した場合(本発明2)、および感光体ドラム1a~1dの回転開始から所定時間経過後に帯電電圧および現像交流電圧を印加した場合(比較例)について、常温(25℃)条件下でA4横サイズの用紙にテスト画像として印字率5%の横帯画像を間欠印字(単発印字)で1000枚印字したときの印字1枚当たりのトナー消費量を比較した。
Investigation was made on fluctuations in the amount of toner consumed when the application timing of the charging voltage and developing AC voltage during image formation was changed. In the test method, as shown in FIG. 5, when a charging voltage is applied throughout the rotation period of the
試験条件は、図1に示したような試験機(ECOSYS P5026cdw、京セラドキュメントソリューションズ社製)に、感光体ドラム1a~1dとして正帯電単層有機感光体を搭載し、線速166mm/secで回転駆動させた。現像装置3a~3dは二成分現像方式とし、感光体ドラム1a~1dに対する現像ローラー29の線速比(S/D)を1.8とした。帯電電圧、現像直流電圧、および現像交流電圧の印加条件を表1に、トナー消費量の比較結果を図9に示す。
The test conditions were as follows: a testing machine (ECOSYS P5026cdw, manufactured by Kyocera Document Solutions Co., Ltd.) as shown in FIG. driven. The developing
図9に示すように、感光体ドラム1a~1dの回転期間の全域に亘って帯電電圧を印加した本発明1では、印字1枚当たりのトナー消費量は16.3mgであった。また、感光体ドラム1a~1dの回転期間の全域に亘って帯電電圧および現像交流電圧を印加した本発明2では、印字1枚当たりのトナー消費量は15.5mgであった。
As shown in FIG. 9, in
一方、感光体ドラム1a~1dの回転開始から所定時間経過後に帯電電圧および現像交流電圧を印加した比較例では、印字1枚当たりのトナー消費量は17.2mgであった。以上より、本発明1、2では比較例に比べて印字1枚当たりのトナー消費量が少なく、感光体ドラム1a~1dの回転期間の全域に亘って帯電電圧、現像交流電圧を印加することで、印字時のトナー消費量が低減されることが確認された。
On the other hand, in the comparative example in which the charging voltage and developing AC voltage were applied after a predetermined time had elapsed from the start of rotation of the
また、本発明1と本発明2との比較より、帯電電圧および現像交流電圧の両方を感光体ドラム1a~1dの回転期間の全域に亘って印加した場合にトナー消費量を更に低減できることが確認された。
In addition, it was confirmed from the comparison between
本発明は、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、使用環境に係わらず、像担持体表面へのトナーやキャリアの付着を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an image forming apparatus having a charging member that charges the surface of a photosensitive drum in a contact or non-contact state. By using the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing adhesion of toner or carrier to the surface of an image carrier regardless of the usage environment.
Pa~Pd 画像形成部
1a~1d 感光体ドラム(像担持体)
2a~2d 帯電装置
3a~3d 現像装置
19a 素管
19b 感光層
21 帯電ローラー(帯電部材)
29 現像ローラー(現像剤担持体)
40 メインモーター(駆動装置)
51 電圧制御回路
52 帯電電圧電源
53 現像電圧電源
90 制御部
100 画像形成装置
Pa to Pd
2a to
29 development roller (developer carrier)
40 main motor (driving device)
51
Claims (7)
前記像担持体の表面に対し接触若しくは非接触状態で前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する現像装置と、
前記帯電部材に直流電圧のみから成る帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
前記像担持体を回転駆動する駆動装置と、
前記帯電電圧電源および前記駆動装置を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、前記像担持体を回転駆動している期間の全域に亘って前記帯電電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。 an image carrier having a photosensitive layer formed on its surface;
a charging member that charges the surface of the image carrier with or without contact with the surface of the image carrier;
a developing device having a developer carrier that carries a developer containing toner and developing an electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier;
a charging voltage power supply that applies a charging voltage consisting of only a DC voltage to the charging member;
a driving device that rotationally drives the image carrier;
a control unit that controls the charging voltage power source and the driving device;
In an image forming apparatus comprising
The image forming apparatus, wherein the control section applies the charging voltage throughout a period in which the image carrier is rotationally driven.
前記画像形成装置の電源投入時、若しくは省電力モードからの復帰時に前記像担持体を回転駆動するとき、前記画像形成時の1段階目の前記中間電圧を印加することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 The control unit applies the charging voltage stepwise through a plurality of intermediate voltages until the surface potential of the image carrier is charged to a reference potential during image formation,
4. The intermediate voltage of the first stage during the image formation is applied when the image carrier is rotationally driven when the power of the image forming apparatus is turned on or when returning from the power saving mode. The image forming apparatus according to .
前記制御部は、前記像担持体を回転駆動している期間の全域に亘って前記現像交流電圧を印加することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。 a development voltage power supply for applying a development DC voltage and a development AC voltage to the developer carrier;
5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control section applies the developing AC voltage throughout a period in which the image carrier is rotationally driven.
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