JP5067857B2 - Image forming apparatus and output control method - Google Patents
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Description
本発明は、像担持体の表面を帯電する帯電手段を備える画像形成装置、及び帯電手段に帯電バイアスを出力する際の出力制御方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a charging unit that charges the surface of an image carrier, and an output control method for outputting a charging bias to the charging unit.
従来、電子写真方式を採用する画像形成装置には、像担持体として設けられる感光ドラムの表面を一様に帯電する帯電装置(帯電手段)が設けられる。このような帯電装置として、細いコロナ放電ワイヤに高電圧を印加してコロナを発生させ、発生したコロナを感光ドラムの表面に作用させて帯電を行う、非接触帯電方式のコロナ帯電が一般的に知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus employing an electrophotographic system is provided with a charging device (charging means) that uniformly charges the surface of a photosensitive drum provided as an image carrier. As such a charging device, a non-contact charging type corona charging is generally used in which a corona is generated by applying a high voltage to a thin corona discharge wire, and the generated corona is applied to the surface of the photosensitive drum for charging. Are known.
一方で近年では、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点で有利な接触帯電方式が主流となりつつある。この方式は、例えばローラ帯電部材(以下、帯電ローラと記す)を感光ドラム表面に当接させ、帯電ローラに帯電バイアスを印加することで感光ドラムを帯電する方式である。 On the other hand, in recent years, a contact charging method that is advantageous in terms of a low-pressure process, a low ozone generation amount, a low cost and the like is becoming mainstream. In this method, for example, a roller charging member (hereinafter referred to as a charging roller) is brought into contact with the surface of the photosensitive drum, and a charging bias is applied to the charging roller to charge the photosensitive drum.
帯電ローラに印加する帯電バイアスは直流バイアスのみでも良いが、交流バイアスを印加することで、プラス側、マイナス側への放電を交互に起こし、感光ドラムの表面の帯電をより均一に行なわせることが可能になる。 The charging bias applied to the charging roller may be only a DC bias. However, by applying an AC bias, discharge to the positive side and the negative side can be caused alternately to charge the surface of the photosensitive drum more uniformly. It becomes possible.
例えば、直流バイアスを印加したときの被帯電体の放電開始の閾値バイアス(帯電開始電圧)以上のピーク間電圧を有する交流バイアスと、直流バイアス(直流オフセットバイアス)とを重畳した振動バイアスを帯電ローラに出力する。そうすることで、帯電ローラ等の被帯電体の表面が均一に帯電することが知られている。 For example, a charging roller is provided with an oscillating bias in which an AC bias having a peak-to-peak voltage equal to or greater than a threshold bias (charging start voltage) for starting discharge of a charged body when a DC bias is applied, and a DC bias (DC offset bias) Output to. By doing so, it is known that the surface of an object to be charged such as a charging roller is uniformly charged.
帯電ローラに振動バイアスを印加すると、帯電ローラには、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流とが流れる。 When a vibration bias is applied to the charging roller, the charging roller includes a resistive load current that flows through a resistive load between the charging roller and the photosensitive drum, a capacitive load current that flows through a capacitive load between the charging roller and the photosensitive drum, and a charging roller. And a discharge current between the photosensitive drum and the photosensitive drum.
この際、安定した帯電を得るためには、放電電流量を所定値以上にするとよいことが経験的に分かっているが、一方で、感光ドラムへの放電電流量が増えた場合、感光ドラムの劣化が進行するといった問題がある。 At this time, in order to obtain stable charging, it has been empirically known that the discharge current amount should be a predetermined value or more. On the other hand, if the discharge current amount to the photosensitive drum increases, the photosensitive drum There is a problem that deterioration proceeds.
この劣化現象は、放電によるエネルギーによって感光ドラムの表面が磨耗することで生じるものである。さらに、このようにして感光ドラムの表面の磨耗が進行すると、感光ドラムの帯電性能等が低下し、異常画像の発生といった問題を生じてしまう。 This deterioration phenomenon is caused by the surface of the photosensitive drum being worn by energy due to discharge. Further, when the wear of the surface of the photosensitive drum progresses in this way, the charging performance of the photosensitive drum and the like are deteriorated, causing a problem that an abnormal image is generated.
すなわち、感光ドラムの表面を安定して帯電させつつ、感光ドラムの劣化を防ぐためには、必要最小限の電圧を印加し、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を最小限とするような帯電バイアスの出力制御が必要となる。 In other words, in order to stably charge the surface of the photosensitive drum and prevent deterioration of the photosensitive drum, charging that minimizes the discharge that occurs alternately between the positive side and the negative side by applying the minimum necessary voltage. Bias output control is required.
そこで、特許文献1には、感光ドラムに対する放電電流を安定して供給する手段として、帯電ローラに印加する帯電バイアスを定電流制御する構成が開示されている。図5に、従来の定電流制御を行なう帯電バイアス発生回路の回路構成図を示す。
Therefore,
図5に示すように、帯電ローラ1006に帯電バイアスを出力する帯電バイアス発生回路には、交流バイアス発生回路1002と、直流バイアス発生回路1014と、交流バイ
アス電流のレベルを検出する電流検出回路1008とが備えられる。
As shown in FIG. 5, the charging bias generation circuit that outputs the charging bias to the
また、交流バイアス発生回路1002と直流バイアス発生回路1014は、抵抗1013を介して接続され、電流検出回路1008の入力部には、コンデンサ1012が接続さる。
In addition, the AC
コンデンサ1012の容量は、交流バイアス印加時のインピーダンスが抵抗1013に比べ十分に小さくなるように設定する。このようにすることで、帯電バイアスを印加する時に流れる交流バイアス電流と直流バイアス電流が、電流検出回路1008と直流バイアス発生回路1014に分離して流れることになる。すなわち、電流検出回路1008には交流バイアス電流のみが、直流バイアス発生回路1014には直流バイアス電流のみが流れる。
The capacitance of the
このように電流の経路を分離することで、交流バイアス電流が直流バイアス発生回路1014に流れることを防ぎ、電流検出回路1008において、交流バイアス電流を高い精度で検出することが可能になる。
By separating the current path in this way, it is possible to prevent the AC bias current from flowing into the DC
さらに、コンデンサ1012と抵抗1013のインピーダンス比率を大きくするほど、直流バイアス発生回路1014に流れる交流バイアス電流は小さくなり、より高い精度で交流バイアス電流を検出することが可能となる。
Further, as the impedance ratio between the
また、直流バイアスのレベルは、抵抗1015、1024によって分圧された後に、比較器1023でコントローラ1001から出力された基準値と比較され、その結果に応じてトランス1008が駆動されることで制御される。すなわち、直流バイアス発生回路1014は定電圧で制御される。
Further, the level of the DC bias is controlled by being divided by the
また、交流バイアスのレベルは、電流検出回路1008の結果に応じて調整され、交流電流が所定レベルとなるように制御される。プリント動作中は交流バイアス発生回路1002及び直流バイアス発生回路1014が同時に駆動し、交流バイアスが定電流、直流バイアスが定電圧でそれぞれ制御される。
The level of the AC bias is adjusted according to the result of the
そして、上記の回路構成により、交流バイアスに直流バイアスが重畳されたバイアスが生成され、帯電バイアスとして帯電ローラに出力されることで、感光ドラム1007の表面が帯電される。
しかし、上記従来の帯電バイアス発生回路を備える画像形成装置、及び帯電バイアス発生回路の出力制御方法では、以下に示す問題を生じる。 However, the image forming apparatus including the conventional charging bias generation circuit and the output control method of the charging bias generation circuit have the following problems.
従来では、帯電バイアス発生回路から出力される帯電電流が変動した場合に、直流バイアスの出力レベルが変動し、画像不良が発生するという問題があった。 Conventionally, when the charging current output from the charging bias generation circuit fluctuates, the output level of the direct current bias fluctuates, causing a problem of image defects.
ここで、図6を参照して、帯電電流の変動によって画像不良が発生するメカニズムについて説明する。図6(a)は、電子写真方式の画像形成装置における感光ドラム1101周辺の部品配置図、図6(b)は、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス、ドラム電位の電圧を印加するタイミングを示す図である。
Here, with reference to FIG. 6, a mechanism in which an image defect occurs due to a change in charging current will be described. FIG. 6A is a component arrangement diagram around the
図6(a)に示すように、感光ドラム1101の周りには、帯電ローラ1102、現像
ローラ1103、転写ローラ1104が配置される。また、矢印Bの方向からレーザー光が感光ドラム1101の表面に照射、露光される。
As shown in FIG. 6A, a
画像形成動作が開始されると、感光ドラム1101が矢印A方向に回転するとともに、タイミング:t1で帯電バイアスを出力し、感光ドラム1101への帯電を開始する。
When the image forming operation is started, the
その後、タイミング:t3で現像バイアスを出力し、トナーを選択的に感光ドラム1101の表面に供給する。この際、レーザー光によって感光ドラム1101の表面に形成された静電潜像がトナー像として可視化される。
Thereafter, a developing bias is output at timing t3, and toner is selectively supplied to the surface of the
そして、タイミング:t5で転写バイアスを出力する。さらに、タイミング:t6でシート材1105が転写ローラ1104と感光ドラム1101のニップ部Tに搬送され、感光ドラム1101上のトナー像がシート材1105に転写される。
Then, the transfer bias is output at timing t5. Further, at the timing t6, the
タイミング:t1で出力する帯電バイアス、タイミング:t3で出力する現像バイアス、タイミング:t5で出力する転写バイアス、による感光ドラム1101の表面電位の推移について説明する。
The transition of the surface potential of the
図6(b)においては、感光ドラム1101と帯電ローラ1102のニップ部Cの電位、感光ドラム1101と転写ローラ1104のニップ部Tの電位推移を示している。
FIG. 6B shows the potential transition at the nip portion C between the
タイミング:t1で帯電バイアスが印加されると、ニップ部Cにおける感光ドラム1101の表面の電位が帯電直流バイアスと同レベルまで上昇する。この時、帯電高圧電源からは直流電流が流れる。これは、帯電していない感光ドラム1101に帯電バイアスが印加されることで、電荷が帯電高圧電源から流れ込むためである。
Timing: When a charging bias is applied at t1, the surface potential of the
帯電高圧電源から流れ込む電流は、タイミング:t1から感光ドラム1101が1回転するタイミング:t4の区間で流れる。
The current flowing from the charging high-voltage power source flows in a section from timing: t1 to timing: t4 when the
その後、タイミング:t5で転写バイアスが出力されると、ニップ部Tにおける感光ドラム1101の表面電位が上昇する。
Thereafter, when the transfer bias is output at timing t5, the surface potential of the
その後、感光ドラム1101が回転し、転写バイアスで電位上昇した感光ドラム1101の領域が帯電ローラ1102との接触領域に達すると、タイミング:t7で帯電直流電流が大きく上昇する。
Thereafter, when the
これは、感光ドラム1101の表面電位の上昇によって、感光ドラム1101に電荷が大量に流れ込むためである。この時、帯電直流電流の上昇によって帯電バイアスが変動し、更に感光ドラム1101の表面電位に変動が生じて画像不良が発生する。
This is because a large amount of charge flows into the
これは、帯電直流電流の発生回路として設けられる直流バイアス発生回路1014に接続された抵抗1013(図5参照)で電圧降下が起こるためである。
This is because a voltage drop occurs in the resistor 1013 (see FIG. 5) connected to a DC
つまり、帯電直流電流の急激な変化による感光ドラム1101の表面電位の変動を小さくするには、直流バイアス発生回路1014に接続する抵抗1013の抵抗値を小さくすればよい。
That is, the resistance value of the
しかしながら、上記で説明したように、電流検出回路1008において交流バイアス電流を高い精度で検出するためには、抵抗1013の抵抗値を小さくすることは望ましくない。
However, as described above, in order to detect the AC bias current with high accuracy in the
本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、帯電出力電流が急激に変動した場合でも安定した帯電バイアス出力が得られ、高い精度で帯電交流バイアスの定電流制御を行なうことが可能な画像形成装置及び出力制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an image capable of obtaining a stable charging bias output even when the charging output current fluctuates rapidly and performing constant current control of the charging AC bias with high accuracy. It is an object to provide a forming apparatus and an output control method.
上記目的を達成するために、本発明にあっては、像担持体の表面を帯電する帯電手段を有する画像形成装置において、装置本体には、前記帯電手段に帯電バイアスを出力する帯電バイアス発生回路が設けられると共に、前記帯電バイアス発生回路は、交流バイアス発生手段と、直流バイアス発生手段と、前記交流バイアス発生手段において発生した交流電流を検出する電流検出手段と、を有し、前記交流バイアス発生手段と、前記直流バイアス発生手段を直接接続し、前記直流バイアス発生手段と、前記電流検出手段を直接接続することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in an image forming apparatus having a charging means for charging the surface of an image carrier, a charging bias generation circuit for outputting a charging bias to the charging means is provided in the apparatus body. And the charging bias generation circuit includes AC bias generation means, DC bias generation means, and current detection means for detecting AC current generated in the AC bias generation means, and the AC bias generation And the direct current bias generating means are directly connected, and the direct current bias generating means and the current detecting means are directly connected.
また、本発明の出力制御方法は、像担持体の表面を帯電する帯電手段に対して帯電バイアスを出力する帯電バイアス発生回路の出力制御方法において、前記帯電バイアス発生回路は、交流バイアス発生手段と、直流バイアス発生手段と、前記交流バイアス発生手段において発生した交流電流を検出する電流検出手段と、を有し、前記交流バイアス発生手段と、前記直流バイアス発生手段が直接接続され、前記直流バイアス発生手段と、前記電流検出手段が直接接続されると共に、前記帯電手段に対して前記帯電バイアスを出力する際は、前記直流バイアス発生手段を停止状態にして前記交流バイアス発生手段を駆動し、前記電流検出手段の検出結果に応じて前記交流バイアス発生手段の出力レベルを決定した後に前記直流バイアス発生手段を駆動することを特徴とする。 The output control method of the present invention is an output control method of a charging bias generation circuit that outputs a charging bias to a charging unit that charges the surface of the image carrier. The charging bias generation circuit includes an AC bias generation unit and A DC bias generating means; and a current detecting means for detecting an AC current generated in the AC bias generating means, wherein the AC bias generating means and the DC bias generating means are directly connected to generate the DC bias. And the current detecting means are directly connected, and when the charging bias is output to the charging means, the DC bias generating means is stopped to drive the AC bias generating means, and the current After determining the output level of the AC bias generating means according to the detection result of the detecting means, the DC bias generating means Characterized in that it dynamic.
本発明によれば、帯電出力電流が急激に変動した場合でも安定した帯電バイアス出力が得られ、高い精度で帯電交流バイアスの定電流制御を行なうことが可能な画像形成装置及び出力制御方法を提供することが可能になる。 According to the present invention, there is provided an image forming apparatus and an output control method capable of obtaining a stable charging bias output even when the charging output current fluctuates rapidly and performing constant current control of the charging AC bias with high accuracy. It becomes possible to do.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below based on the embodiments with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
(第1の実施の形態)
図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置及び出力制御方法について説明する。
(First embodiment)
The image forming apparatus and output control method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[画像形成装置の全体構成]
図1に本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す。本実施の形態では、画像形成装置として電子写真方式を採用するレーザビームプリンタ100を用いる。
[Entire configuration of image forming apparatus]
FIG. 1 shows the overall configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, a
レーザビームプリンタ100の装置本体には、複数のシート材Pを収納するデッキ101が設けられる。また、デッキ101の周辺には、デッキ101内のシート材Pの有無を検知するシート材有無センサ102、デッキ101内のシート材Pのサイズを検知するシート材サイズ検知センサ103、が備えられる。
The apparatus body of the
デッキ101の上方には、シート材Pを繰り出すピックアップローラ104が設けられ、ピックアップローラ104によって繰り出されるシート材Pを給送する給送ローラ10
5、シート材Pの重送を防止するためのリタードローラ106が設けられる。なお、給送ローラ105とリタードローラ106は対をなして設けられる。
A
5. A
給送ローラ105の下流には、シート材Pの搬送状態を検知する給送センサ107が設けられ、さらに下流には、シート材Pを搬送するための搬送ローラ108、シート材Pを同期搬送するレジストローラ対109が設けられる。また、搬送ローラ108とレジストローラ対109の間には、シート材Pの搬送状態を検知するレジ前センサ110が配設されている。
A feeding
また、レジストローラ対109の下流側には、シート材Pにトナー像の転写を行うプロセスカートリッジ112と転写ローラ1104が対をなして設けられる。なお、本実施の形態におけるプロセスカートリッジ112には、回転駆動する感光ドラム(像担持体)1101と、感光ドラム1101の表面を帯電する帯電ローラ(帯電手段)1102と、感光ドラム1101の表面にトナーを供給する現像器135が設けられる。
Further, on the downstream side of the
また、現像器135は、現像ローラ1103を有し、現像ローラ1103が感光ドラム1101の表面に接触することで感光ドラム1101の表面にトナーを供給可能に構成される。なお、プロセスカートリッジ112は、レーザビームプリンタ100に対して着脱自在に構成される。
The developing
また、プロセスカートリッジ112の近傍には、感光ドラム1101の表面にレーザ光を照射するレーザスキャナ部111が設けられる。レーザスキャナ部111には、外部装置128から送信される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を射出するレーザユニット129と、レーザ光を感光ドラム1101上に走査するポリゴンミラー130と、スキャナモータ131が設けられる。さらに、レーザ光を感光ドラム1101の表面に結像するための結像レンズ群132、及び折り返しミラー133が設けられる。
Further, a
感光ドラム1101と転写ローラ1104のニップ部の下流側には、シート材Pに蓄電した電荷を除去し、シート材Pを感光ドラム1101から容易に分離をさせるための除電針114が設けられる。さらに、除電針114の下流側には、シート材Pの搬送をガイドする搬送ガイド115が設けられる。
On the downstream side of the nip portion between the
搬送ガイド115の下流側には、シート材P上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のハロゲンヒータ116を備えた定着ローラ117と、定着ローラ117に圧接する加圧ローラ118を有する定着部が設けられる。シート材P上に転写されたトナー像は、定着ローラ117と加圧ローラ118のニップ部において加熱、加圧されることで、シート材P上に定着される。
On the downstream side of the
定着部の下流側には、定着部からの搬送状態を検知する定着排出センサ119、定着部から搬送されてきたシート材Pを排出部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ120が設けられる。
On the downstream side of the fixing unit, a fixing
排出部側の下流には、排出部へのシート材の搬送状態を検知する排出センサ121、シート材を排出する排出ローラ対122が設けられる。
A
一方、シート材Pの両面に印字するために片面印字終了後のシート材Pを表裏反転させ、再度画像形成部へシート材Pを給送するための両面反転部側には、正逆転によってシート材Pをスイッチバックさせる反転ローラ対123が設けられる。
On the other hand, in order to print on both sides of the sheet material P, the sheet material P after the single-sided printing is turned upside down, and the sheet material P is fed again to the image forming unit on the double-sided reversing unit side by forward and reverse. A
さらに、反転ローラ対123へのシート材Pの搬送状態を検知する反転センサ124、
シート材Pの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部(不図示)から、シート材Pを搬送するためのDカットローラ125が設けられる。また、両面反転部のシート材Pの搬送状態を検知する両面センサ126、両面反転部から給送部へとシート材Pを搬送するための両面搬送ローラ対127が設けられる。
Further, a reversing
A D-
また、上記のように構成されるレーザビームプリンタ100においては、後述する帯電高圧電源、現像ローラ1103、転写ローラ1104、除電針114に所望の電圧を給電する高電圧電源3を有する。また、レーザビームプリンタ100を構成する各駆動部材は、メインモータ136によって駆動力が供給される。
In addition, the
また、レーザビームプリンタ100には、各駆動部材の駆動を制御するためのプリンタ制御部4が設けられる。プリンタ制御部4には、MPU(マイクロコンピュータ)5と、各種入出力制御回路(不図示)等が設けられる。
In addition, the
MPU5には、RAM5a、ROM5b、タイマ5c、デジタル入出力ポート(以下I/0ポートと記す)5d、アナログ−デジタル変換入力ポート5e、デジタル−アナログ出力ポート(以下D/Aポートと記す)5fが設けられる。そして、プリンタ制御部4は、インターフェイス138を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置128に接続されている。
The MPU 5 includes a
[帯電バイアス発生回路の構成]
図2を参照して、本実施の形態における帯電高圧電源に設けられる帯電バイアス発生回路の構成について説明する。帯電高圧電源に設けられる帯電バイアス発生回路は、帯電バイアスを出力して帯電ローラ1102の表面を一様に帯電するものであり、レーザビームプリンタ100の高電圧電源3に設けられる。
[Configuration of charging bias generation circuit]
With reference to FIG. 2, the configuration of the charging bias generation circuit provided in the charging high-voltage power supply in the present embodiment will be described. A charging bias generation circuit provided in the charging high-voltage power supply outputs a charging bias to uniformly charge the surface of the charging
本実施の形態の帯電バイアス発生回路は、交流バイアス発生回路(交流バイアス発生手段)と直流バイアス発生回路(直流バイアス発生手段)を有する。そして、これらの発生回路で生成された交流バイアスに直流バイアスが重畳されることで得られる帯電バイアスを、出力端子より帯電ローラに出力するものである。以下、交流バイアス発生回路、直流バイアス発生回路、及び交流バイアス発生回路において生成される電流を検出する電流検出回路(電流検出手段)、の構成について説明する。 The charging bias generation circuit of the present embodiment includes an AC bias generation circuit (AC bias generation means) and a DC bias generation circuit (DC bias generation means). The charging bias obtained by superimposing the DC bias on the AC bias generated by these generating circuits is output from the output terminal to the charging roller. Hereinafter, the configurations of an AC bias generation circuit, a DC bias generation circuit, and a current detection circuit (current detection means) that detects current generated in the AC bias generation circuit will be described.
[交流バイアス発生回路の構成]
図2を参照して、本実施の形態における交流バイアス発生回路の構成について説明する。本実施の形態における交流バイアス発生回路に対して、CPU245のI/Oポートからクロックパルス(CLK1)が出力されると、プルアップ抵抗260、ベース抵抗238を介してトランジスタ239がスイッチング動作を開始する。
[Configuration of AC Bias Generation Circuit]
With reference to FIG. 2, the configuration of an AC bias generation circuit according to the present embodiment will be described. When the clock pulse (CLK1) is output from the I / O port of the
トランジスタ239がスイッチング動作を開始すると、出力されたパルスは、プルアップ抵抗237と、ダイオード240を介して接続されているオペアンプ280の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。なお、増幅されたクロックパルスの振幅が大きいと、後述する高圧トランス204に入力される正弦波の駆動電圧の振幅も大きくなり、結果として交流バイアスの電圧レベルも大きくなる。
When the
オペアンプ280の出力レベルは、CPU245のアナログ出力(CONT1のレベル)で決定される。すなわち、交流バイアスの電圧レベルは、アナログ出力(CONT1のレベル)で制御することができる。
The output level of the
出力されたクロックパルスは、コンデンサ227を介し、抵抗216〜226、コンデ
ンサ228〜231と、オペアンプ233、234等によって構成されるフィルタ回路235に入力される。
The output clock pulse is input to a
その後、フィルタ回路235からは、+12Vを中心とした正弦波が出力される。フィルタ回路235から出力された正弦波の駆動電圧は、プッシュプルの高圧トランスドライブ回路205を介して高圧トランス204の1次巻線に入力される。なお、高圧トランスドライブ回路205は、抵抗209〜213、ダイオード215、トランジスタ206〜208等によって構成される。
Thereafter, the
高圧トランス204の1次巻線に正弦波が入力されると、1次巻線に対向して設けられる2次巻線側には、正弦波の交流バイアスが発生する。なお、2次側巻線のピン端子3は出力端子299に接続されている。一方、ピン端子4は、後述する直流バイアス発生回路279に直接接続されている。
When a sine wave is input to the primary winding of the high-
[直流バイアス発生回路の構成]
本実施の形態における直流バイアス発生回路279の構成について説明を行う。上記で説明した高圧トランス204の2次側巻線のピン端子4は、直流バイアス発生回路279に直接接続されている。
[Configuration of DC bias generator]
The configuration of DC bias
直流バイアス発生回路279に、CPU245のI/Oポートからクロックパルス(C
LK2)が出力されると、抵抗283を介してトランジスタ268がスイッチング動作を
開始し、トランス263を駆動する。
Clock pulse (C from the I / O port of
When LK2) is output, the
トランス263の2次側巻線には、入力側のピン2の電圧に応じた交流バイアスが発生し、ダイオード261、コンデンサ262によって整流され、ダイオード261のアノード側に負極の直流バイアスが発生する。
In the secondary winding of the
トランス263の2次側巻線に発生した直流バイアスは、抵抗1015及び1024によって分圧されて、オペアンプ269の正入力端子に入力される。一方、オペアンプ269の負入力端子には、CPU245のアナログ出力信号(CONT2)が入力される。
The DC bias generated in the secondary winding of the
オペアンプ269の出力端子は、抵抗267を介してトランジスタ266のベースに接続されており、トランス263の入力電圧を調整する。すなわち、アナログ出力(CONT2)のレベルに応じて直流バイアスを定電圧制御することが可能である。トランス263の端子ピン5は、電流検出回路278に直接接続されている。
The output terminal of the
[電流検出回路の構成]
本実施の形態における電流検出回路278の構成について説明を行う。電流検出回路278は、上記で説明した交流バイアス発生回路において発生する交流電流を検出する回路である。
[Configuration of current detection circuit]
The configuration of the
上記で説明した高圧トランス204の駆動によって発生した交流電流は、直流バイアス発生回路279内のコンデンサ262を通過して、電流検出回路278に流れこむ。電流検出回路278に流れこんだ交流電流は、電流極性によって、図2中矢印E方向とF方向の経路に分離される。
The alternating current generated by driving the
矢印E方向の半波電流は、ダイオード270を通過して、抵抗285を介して電源:Vcc、及び抵抗286を介してGND(接地電位)に流れる。一方、矢印F方向の半波電流は、ダイオード277を通過して、オペアンプ274、抵抗275及びコンデンサ276で構成された積分回路に入力される。なお、抵抗285、286の値は、高圧トランス
204停止で交流電流が流れていない状態でK点が0.6Vとなるように設定してある。
The half-wave current in the direction of arrow E passes through the
積分回路では、半波電流が積分されて直流電圧に変換される。オペアンプ274の負入力端子には、Vcc電圧を抵抗272、273で分圧することで得られる0.6Vが入力されており、オペアンプ274の出力端子の電圧Vsは下記の数式で表される。
Vs=0.6+R275×Is
In the integrating circuit, the half-wave current is integrated and converted into a DC voltage. The negative input terminal of the
Vs = 0.6 + R 275 × Is
なお、上式においてR275とは、積分回路に設けられる抵抗275の抵抗値であり、Isは、交流電流の半波電流の平均値を示す。また、オペアンプ274の出力端子はCPU245のアナログ入力端子に入力される。
In the above equation, R 275 is the resistance value of the
なお、電流検出回路278には、交流バイアス発生回路によって発生した交流電流以外に、直流バイアス発生回路279で生じた直流電流、及び直流バイアス発生回路279で生じたリップル電流も流れ込む。
In addition to the alternating current generated by the alternating current bias generation circuit, the direct current generated by the direct current
直流バイアス発生回路279において発生した直流電流は負極性であるため、矢印E方向に、ダイオード270を介してGND(接地部)に流れる。一方、リップル電流は矢印E及びF方向に流れる。
Since the direct current generated in the direct current
すなわち、本実施の形態においては、交流バイアス発生回路と直流バイアス発生回路を同時に駆動する場合、交流電流と直流バイアス発生回路のリップル電流の合計値が、電流検出回路278で検出される。よって、交流電流のみを高い精度で検出するためには、直流バイアス発生回路279が停止状態のタイミングで帯電交流バイアスを測定する必要がある。
That is, in this embodiment, when the AC bias generation circuit and the DC bias generation circuit are driven simultaneously, the
[帯電バイアス発生回路の出力制御方法]
図3及び図7を参照して、本実施の形態における帯電バイアス発生回路の出力制御方法について説明する。図7は帯電バイアスの一連の処理を示すフロー図である。また、図3(a)は、本実施の形態における感光ドラム1101の周辺の部品配置図であり、帯電ローラ1102、現像ローラ1103、転写ローラ1104の配置を示すものであり、矢印Bは、レーザスキャナ部111から射出されるレーザ光を示す。図3(b)は、本実施の形態における帯電バイアス発生回路の駆動シーケンスを表すものである。
[Output biasing circuit output control method]
With reference to FIGS. 3 and 7, the output control method of the charging bias generation circuit in the present embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a series of processing of the charging bias. FIG. 3A is a layout diagram of components around the
シート材上への画像形成が開始すると、感光ドラム1101を矢印A方向に回転させると共に、タイミング:t1でクロックパルス(CLK1)とアナログ制御信号(CONT1)を出力し、交流バイアス発生回路を駆動する(図7のS702)。
When image formation on the sheet material starts, the
次に、電流検出回路278の出力信号(SNS1)をモニターし(S703)、電流検出回路278の検出結果と所定値Aを比較し(S704)、所定値よりも小さい場合はS705でCONT1信号を上昇させた後に再度S704で所定値Aとの比較を行なう。一方、S704で所定値Aに達した場合には、S706でCONT1信号を確定させ、帯電交流バイアスのレベルを固定する。
Next, the output signal (SNS1) of the
プリント動作中はアナログ制御信号(CONT1(0))は固定し、交流バイアスのレベルを維持する。このように制御することで、帯電バイアスの出力を定電流で制御でき、安定した帯電特性を得ることができる。 During the printing operation, the analog control signal (CONT1 (0)) is fixed and the AC bias level is maintained. By controlling in this way, the output of the charging bias can be controlled with a constant current, and stable charging characteristics can be obtained.
次にタイミング:t2で直流バイアスを印加する(S707)。これによって感光ドラム1101と帯電ローラ1102のニップ部:C点のドラム電位は負極に帯電する。更にドラム1101が矢印A方向に回転すると、タイミング:t3で転写ローラ1104のニ
ップ部:T点のドラム電位が負極に上昇する。次に、タイミング:t5で転写バイアスを印加し、タイミング:t6でシート材1105が転写ローラ1104と感光ドラム1101のニップ部:Tに搬送され、感光ドラム1101上のトナーがシート材1105に転写される。
Next, a DC bias is applied at timing: t2 (S707). As a result, the drum potential at the nip portion C of the
次に、前述した各高圧バイアスによって変化する感光ドラム1101の電位の推移について説明する。図3(b)では、感光ドラム1101と帯電ローラ1102のニップ部:Cの電位、感光ドラム1101と転写ローラ1104のニップ部:Tの電位推移を示している。
Next, the transition of the potential of the
直流バイアスが出力されると、感光ドラム1101上の電位:Cが直流バイアスと同レベルまで上昇する(タイミング:t2)。この時、帯電高圧電源には直流電流が流れる。
When the DC bias is output, the potential C on the
これは、帯電バイアス印加で帯電していない感光ドラム1101に、電荷が帯電高圧電源から流れ込むためである。この電流はタイミング:t2から感光ドラム1101が1回転する間に流れる。
This is because charges flow from the charged high-voltage power source into the
タイミング:t5で転写バイアスが印加されると、感光ドラム1101上の電位:Tが上昇する。感光ドラム1101が回転し、転写バイアスで電位上昇した感光ドラム1101領域が帯電ローラ1102に達すると、帯電直流電流が大きく上昇する(タイミング:t7)。
When the transfer bias is applied at timing t5, the potential T on the
これは、感光ドラム1101の電位の上昇によって、感光ドラム1101に電荷が大量に流れ込むためである。しかし、このとき帯電バイアスのレベル変動はない。これは、帯電バイアス発生回路に電圧降下を引き起こす抵抗が設けられていないからである。すなわち、本実施の形態における帯電バイアス発生回路の出力制御方法では、出力電流の変動による画像不良の発生は起こらない。
This is because a large amount of charge flows into the
以上、説明したとおり、本実施の形態における帯電装置では、交流バイアス発生回路と直流バイアス発生回路を直接接続し、更に直流バイアス発生回路と電流検出回路を直流接続することで、直流バイアス発生回路の電流経路に抵抗を接続しない構成とした。 As described above, in the charging device according to the present embodiment, the AC bias generation circuit and the DC bias generation circuit are directly connected, and the DC bias generation circuit and the current detection circuit are further connected to each other by DC. The resistor is not connected to the current path.
また、直流バイアス発生回路を停止した状態で、帯電交流電流が所望の値となる帯電交流バイアスの出力レベルを決定し、プリント中は前記方法で決定した帯電交流バイアスの出力レベルで制御を行なう。 Further, the output level of the charging AC bias at which the charging AC current becomes a desired value is determined in a state where the DC bias generating circuit is stopped, and control is performed at the output level of the charging AC bias determined by the above method during printing.
このような構成とすることで、出力電流が急変した場合でも、帯電バイアスのレベル変動が発生せず、画像不良の発生を回避することが可能となる。更に、帯電バイアスの出力を高い精度で定電流制御でき、安定した均一な帯電を達成できる。 With such a configuration, even when the output current changes suddenly, the level of the charging bias does not occur, and it is possible to avoid the occurrence of image defects. Furthermore, the output of the charging bias can be controlled with constant current with high accuracy, and stable and uniform charging can be achieved.
(第2の実施の形態)
図4を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る画像形成装置及び帯電バイアス発生回路の出力制御方法について説明する。図4は、本実施の形態における帯電バイアス発生回路の構成を示すものである。なお、画像形成装置の全体構成、交流バイアス発生回路の構成、直流バイアス発生回路の構成は、上記第1の実施の形態と異なるものではないのでその説明は省略する。ここでは、電流検出回路の構成について説明を行う。
(Second Embodiment)
With reference to FIG. 4, an output control method for an image forming apparatus and a charging bias generation circuit according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows the configuration of the charging bias generation circuit in the present embodiment. Note that the overall configuration of the image forming apparatus, the configuration of the AC bias generation circuit, and the configuration of the DC bias generation circuit are not different from those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted. Here, the configuration of the current detection circuit will be described.
[電流検出回路の構成]
図4は、本実施の形態における帯電バイアス発生回路の構成を表すものであるが、上記第1の実施の形態の帯電バイアス発生回路と比較して、電流検出回路(電流検出手段)4
78の構成のみが異なる。以下、電流検出回路478の構成について説明を行う。
[Configuration of current detection circuit]
FIG. 4 shows the configuration of the charging bias generation circuit according to the present embodiment. Compared with the charging bias generation circuit according to the first embodiment, a current detection circuit (current detection means) 4 is shown in FIG.
Only 78 configurations are different. Hereinafter, the configuration of the
高圧トランス204の駆動によって発生した交流電流は、直流バイアス発生回路279内のコンデンサ262を通過して、電流検出回路478に流れる。
The alternating current generated by driving the
電流検出回路478に流れ込んだ交流電流は、極性によってダイオード401とダイオード402に分離され、矢印F方向の半波電流は、ダイオード401を通過してGND(接地部)に流れる。
The alternating current flowing into the
一方、矢印E方向の半波電流は、ダイオード402を通過して、オペアンプ407、抵抗405及びコンデンサ406で構成された積分回路に入力される。積分回路では、半波電流が積分されて直流電圧に変換される。
On the other hand, the half-wave current in the direction of arrow E passes through the
オペアンプ407の負入力端子にはVcc電圧を抵抗403、404で分圧して得られる3.0Vが入力されており、オペアンプ407の出力端子の電圧Vsは下記の数式で表される。
Vs=3.0−R405×Is
The negative input terminal of the
Vs = 3.0−R 405 × Is
上式において、R405は抵抗405の抵抗値、Isは交流電流の半波電流の平均値である。オペアンプ407の出力端子は、CPU245のアナログ入力端子に入力される。なお、電流検出回路478には、交流バイアス発生回路によって発生した交流電流以外に、直流バイアス発生回路で生じた直流電流、及び直流バイアス発生回路で生じたリップル電流も流れ込む。
In the above equation, R 405 is the resistance value of the
直流バイアス発生回路によって発生した直流電流は負極性であるため、矢印E方向にダイオード402、抵抗405、オペアンプ407を介してGND(接地部)に流れる。一方、リップル電流は矢印E及びF方向に流れる。
Since the direct current generated by the direct current bias generation circuit has a negative polarity, it flows in the direction of arrow E through the
すなわち、交流バイアス発生回路と直流バイアス発生回路を同時に駆動している場合、交流電流と直流電流、及びリップル電流の合計値が、電流検出回路278で検出される。
That is, when the AC bias generation circuit and the DC bias generation circuit are driven simultaneously, the total value of the AC current, the DC current, and the ripple current is detected by the
よって、交流電流のみを高い精度で検出するためには、直流バイアス発生回路が停止状態のタイミングで交流バイアスを測定する必要がある。なお、本実施の形態における帯電バイアス発生回路の駆動シーケンスは第1の実施の形態と同じである。 Therefore, in order to detect only the alternating current with high accuracy, it is necessary to measure the alternating current bias at the timing when the direct current bias generating circuit is stopped. The driving sequence of the charging bias generation circuit in the present embodiment is the same as that in the first embodiment.
以上、説明したように、本実施の形態に係る画像形成装置では、交流バイアス発生回路と直流バイアス発生回路を直接接続し、更に直流バイアス発生回路と電流検出回路を直接接続した。 As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the AC bias generation circuit and the DC bias generation circuit are directly connected, and the DC bias generation circuit and the current detection circuit are directly connected.
これにより、直流バイアス発生回路の電流ループに接続された抵抗は、電流検出回路内部の抵抗のみとなる。また、直流バイアス発生回路を停止した状態で、帯電交流電流が所望の値となる交流バイアスレベルを決定し、プリント中は前記方法で決定した交流バイアスのレベルで制御を行なう。 Thereby, the resistance connected to the current loop of the DC bias generation circuit is only the resistance inside the current detection circuit. Further, the AC bias level at which the charging AC current becomes a desired value is determined with the DC bias generation circuit stopped, and control is performed at the AC bias level determined by the above method during printing.
このような構成とすることで、出力電流が急変した場合でも、帯電バイアスのレベル変動が発生せず、画像不良の発生を回避することが可能となる。更に、帯電バイアスの出力を高い精度で定電流制御でき、安定した均一な帯電を達成できる。 With such a configuration, even when the output current changes suddenly, the level of the charging bias does not occur, and it is possible to avoid the occurrence of image defects. Furthermore, the output of the charging bias can be controlled with constant current with high accuracy, and stable and uniform charging can be achieved.
205 高圧トランスドライブ回路
245 CPU
278 電流検出回路
279 直流バイアス発生回路
299 出力端子
205 High voltage
278
Claims (6)
装置本体には、
前記帯電手段に帯電バイアスを出力する帯電バイアス発生回路が設けられると共に、
前記帯電バイアス発生回路は、
交流バイアス発生手段と、
直流バイアス発生手段と、
前記交流バイアス発生手段において発生した交流電流を検出する電流検出手段と、
を有し、
前記交流バイアス発生手段と、前記直流バイアス発生手段を直接接続し、
前記直流バイアス発生手段と、前記電流検出手段を直接接続することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus having a charging means for charging the surface of an image carrier,
In the device body,
A charging bias generating circuit for outputting a charging bias to the charging means is provided;
The charging bias generation circuit includes:
AC bias generating means,
DC bias generating means;
Current detecting means for detecting an alternating current generated in the AC bias generating means;
Have
Directly connecting the AC bias generating means and the DC bias generating means;
An image forming apparatus, wherein the DC bias generating means and the current detecting means are directly connected.
前記像担持体の表面に当接する帯電ローラであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The charging means is
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a charging roller in contact with a surface of the image carrier.
回転駆動する感光ドラムである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。 The image carrier is
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a photosensitive drum that is rotationally driven.
前記帯電バイアス発生回路は、
交流バイアス発生手段と、
直流バイアス発生手段と、
前記交流バイアス発生手段において発生した交流電流を検出する電流検出手段と、
を有し、
前記交流バイアス発生手段と、前記直流バイアス発生手段が直接接続され、
前記直流バイアス発生手段と、前記電流検出手段が直接接続されると共に、
前記帯電手段に対して前記帯電バイアスを出力する際は、
前記直流バイアス発生手段を停止状態にして前記交流バイアス発生手段を駆動し、前記電流検出手段の検出結果に応じて前記交流バイアス発生手段の出力レベルを決定した後に前記直流バイアス発生手段を駆動することを特徴とする出力制御方法。 In the output control method of the charging bias generation circuit for outputting the charging bias to the charging means for charging the surface of the image carrier,
The charging bias generation circuit includes:
AC bias generating means,
DC bias generating means;
Current detecting means for detecting an alternating current generated in the AC bias generating means;
Have
The AC bias generating means and the DC bias generating means are directly connected,
The direct current bias generation means and the current detection means are directly connected,
When outputting the charging bias to the charging means,
Driving the AC bias generating means with the DC bias generating means stopped, and driving the DC bias generating means after determining the output level of the AC bias generating means according to the detection result of the current detecting means An output control method characterized by the above.
前記像担持体の表面に当接する帯電ローラであることを特徴とする請求項4に記載の出力制御方法。 The charging means is
The output control method according to claim 4, wherein the output roller is a charging roller that contacts the surface of the image carrier.
回転駆動する感光ドラムであることを特徴とする請求項4又は5に記載の出力制御方法。 The image carrier is
The output control method according to claim 4, wherein the output control method is a photosensitive drum that is rotationally driven.
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