JP6394994B2

JP6394994B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6394994B2
Application number: JP2015237290A
Authority: JP
Inventors: 研介藤原
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: US20170160668A1; US9829825B2; JP2017102376A

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の現像システムは、帯電ローラーで感光体ドラムの表面を帯電させている。その際、直流電圧と交流電圧とを重畳させた帯電電圧を帯電ローラーに印加させる場合と、直流電圧を帯電電圧として帯電ローラーに印加させる場合とがある。

直流電圧と交流電圧とを重畳させた帯電電圧を帯電ローラーに印加させる場合、帯電ローラーへ流入する電流を検出し、その電流を調整して感光体ドラムの表面電位を所望電位に設定している（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２５８３０９号公報

感光体ドラムの経年変化、環境状態（機外温度、機外湿度など）、使用状態（現時点までの連続使用時間、現時点までの連続印刷枚数など）などによって感光体ドラムの特性が変動し、感光体ドラムの表面電位を所望電位にするために必要な帯電ローラーへの流入電流も変化するため、帯電ローラーへの流入電流などに基づいて、感光体ドラムの表面電位を正確に設定することが困難である。

なお、表面電位センサーを用いて、感光体ドラムの表面電位を正確に設定することが可能ではあるが、表面電位センサーは高価であるため、表面電位センサーを設置した場合には、画像形成装置のコストも高くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、表面電位センサーを用いずに、感光体ドラムの表面電位を正確に設定する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電ローラーと、現像ローラーと、前記帯電ローラーへ直流電圧を印加する帯電電源回路と、前記現像ローラーへ現像バイアスを印加する現像バイアス電源回路と、前記帯電電源回路および前記現像バイアス電源回路を制御するコントローラーとを備える。そして、前記コントローラーは、（ａ）前記感光体ドラムの表面電位が０ボルトであるときに、前記現像バイアス電源回路で前記現像バイアスを増加させていき、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が検出されたときの前記現像バイアスのレベルを放電電圧として特定し、（ｂ）前記現像バイアスの最低レベルが前記感光体ドラムの所望表面電位から前記放電電圧だけ低いレベルとなるように、前記現像バイアス電源回路で前記現像バイアスの交流成分を設定し、（ｃ）前記交流成分を設定された前記現像バイアスが前記現像ローラーへ印加されているときに、前記帯電電源回路で前記帯電ローラーへの印加電圧を増加させていき、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が検出されたときの前記印加電圧を、前記所望表面電位に対応する前記帯電ローラーへの印加電圧として特定する。前記現像バイアスは、直流電圧および交流電圧を重畳して得られ、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が検出されたときの前記現像バイアスのレベルは、前記現像バイアスの波形の最大値であり、前記現像バイアスの最低レベルは、前記現像バイアスの波形の最小値である。

本発明によれば、表面電位センサーを用いずに、感光体ドラムの表面電位が正確に設定される。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。図４は、図１および図２に示す画像形成装置における放電電圧Ｖｄ０の特定を説明するタイミングチャートである。図５は、図１および図２に示す画像形成装置における感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧の特定を説明するタイミングチャートである（１／２）。図６は、図１および図２に示す画像形成装置における感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧の特定を説明するタイミングチャートである（２／２）。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。

図１および図２に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色について、感光体ドラム１、帯電器２、露光装置３、現像器４、転写ローラー５、クリーニングユニット６、図示せぬ除電器を有する。

図１において、感光体ドラム１は、円筒状の感光体であり、その表面に、露光装置３によって静電潜像を形成される像担持体である。感光体ドラム１には、アモルファスシリコン感光体などの無機感光体が使用される。

帯電器２は、帯電ローラー２１を備え、帯電ローラー２１で、プロセス条件に基づいて感光体ドラムの表面を帯電させる。

露光装置３は、感光体ドラム１へレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置３は、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１へ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

現像器４は、現像ローラー２２を備え、現像ローラー２２でトナーを感光体ドラム１上の静電潜像に付着させて、その静電潜像をトナーで現像し、プロセス条件に基づくトナー像を形成する。

転写ローラー５は、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト７上に転写させる。クリーニングユニット６は、中間転写ベルト７へのトナー像の転写後に感光体ドラム１上に残留したトナーを回収する。中間転写ベルト７は、感光体ドラム１に接触し、感光体ドラム１上のトナー像を転写される環状の中間転写体である。中間転写ベルト５は、駆動ローラー等に張架され、駆動ローラーからの駆動力によって周回していく。

濃度センサー８は、中間転写ベルト７に光を照射し、その反射光を検出することで、中間転写ベルト７上のトナー像の濃度を検出する反射型濃度センサーである。

転写ローラー１２は、給紙トレイなどの給紙部１１から搬送されてくる用紙を中間転写ベルト７に接触させ、中間転写ベルト７上のトナー像を用紙に転写する。なお、トナー像を転写された用紙は、定着器１３へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。

図２において、コントローラー３１は、感光体ドラム１、中間転写ベルト７などを動作させるためのモーターを駆動する駆動回路、濃度センサー８、帯電器２、露光装置３、現像器４などに電気的に接続されており、これらを制御することで、設定されているプロセス条件に従って、静電潜像の形成、トナー像の現像などを含む印刷処理を実行させる。コントローラー３１は、マイクロプロセッサー、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで実現される。

帯電電源回路３２は、コントローラー３１により指定された直流電圧Ｖｃを帯電ローラー２１へ印加する電源回路である。なお、帯電電源回路３２は、交流電圧を帯電ローラー２１へ印加しない。

現像バイアス電源回路３３は、コントローラー３１により指定された現像バイアスＶｄを現像ローラー２２へ印加する電源回路である。現像バイアス電源回路３３は、コントローラー３１により指定された直流電圧および交流電圧（この実施の形態では、矩形波）を重畳して得られる現像バイアスＶｄを現像ローラー２２へ印加する。

コントローラー３１は、帯電電源回路３２および現像バイアス電源回路３３を制御し、コントローラー３１は、（ａ）感光体ドラム１の表面電位が０ボルトであるときに、現像バイアス電源回路３３で現像バイアスを増加させていき、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が検出されたときの現像バイアスのレベルを放電電圧Ｖｄ０として特定し、（ｂ）現像バイアスの最低レベルＶｄＬが感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓから放電電圧Ｖｄ０だけ低いレベルとなるように、現像バイアス電源回路３３で現像バイアスの交流成分を設定し、（ｃ）その交流成分を設定された現像バイアスが現像ローラー２２へ印加されているときに、帯電電源回路３２で帯電ローラー２１への印加電圧を増加させていき、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が検出されたときの印加電圧Ｖｃを、所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧Ｖｃ０として特定する。

なお、例えば、コントローラー３１は、現像バイアス電源回路３３と現像ローラー２２との間の導通電流を測定し、その導通電流の測定値に基づいて、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電を検出する。

この実施の形態では、コントローラー３１は、現像ローラー２２が所定の複数回数（例えば１周または２周）だけ回転するたびに段階的に現像バイアスＶｄの交流成分のピークトゥピーク値またはデューティを増加させていき、現像バイアスＶｄの交流成分のピークトゥピーク値またはデューティが一定である期間において感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が所定の複数回数検出されたときの現像バイアスのレベルを放電電圧Ｖｄ０として特定する。

また、この実施の形態では、コントローラー３１は、現像ローラー２２が所定の複数回数（例えば１周または２周）だけ回転するたびに段階的に帯電ローラー２１への印加電圧Ｖｃを増加させていき、印加電圧Ｖｃが一定である期間において感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が所定の複数回数検出されたときの印加電圧Ｖｃを、所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧Ｖｃ０として特定する。

また、この実施の形態では、感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓから放電電圧Ｖｄ０だけ低いレベルとなるように現像バイアスの最低レベルＶｄＬを設定するために、コントローラー３１は、現像バイアス電源回路３３で、現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク値または現像バイアスの交流成分のデューティを設定する。

そして、コントローラー３１は、画像データに基づく画像の印刷処理を行うときに、帯電電源回路３２で、特定した電圧を帯電ローラー２１へ印加させて、感光体ドラム１の表面電位を、所望表面電位Ｖｓに設定する。なお、画像データに基づく画像の印刷処理を行うときの現像バイアスは、プロセス条件で適宜決定される。

次に、感光体ドラム１の表面電位を所望表面電位Ｖｓをするための帯電ローラー２１への印加電圧を特定するための上記画像形成装置の動作について説明する。図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

まず、コントローラー３１は、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間の放電電圧Ｖｄ０の特定をする（ステップＳ１〜Ｓ３）。図４は、図１および図２に示す画像形成装置における放電電圧Ｖｄ０の特定を説明するタイミングチャートである。

コントローラー３１は、帯電電源回路３２で感光体ドラム１の表面電位を０ボルト（つまり、接地電位）に設定する（ステップＳ１）。

次に、コントローラー３１は、現像バイアス電源回路３３で現像バイアスＶｄを増加させていく（ステップＳ２）。例えば、コントローラー３１は、図４に示すように、現像バイアスＶｄの交流成分のピークトゥピーク値を所定値から徐々に増加させていく。

そして、コントローラー３１は、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電を検出すると、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が検出されたときの現像バイアスＶｄのレベル（つまり、現像バイアス波形の最大値）を放電電圧Ｖｄ０として特定する（ステップＳ３）。

次に、コントローラー３１は、感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧を特定する（ステップＳ４〜Ｓ７）。図５および図６は、図１および図２に示す画像形成装置における感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧の特定を説明するタイミングチャートである。

まず、コントローラー３１は、図５に示すように、現像バイアスの最低レベルＶｄＬ（つまり、現像バイアス波形の最小値）が感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓから放電電圧Ｖｄ０だけ低いレベルとなるように、現像バイアス電源回路３３で現像バイアスの交流成分を設定する（ステップＳ４）。

次に、コントローラー３１は、図６に示すように、帯電電源回路３２で帯電ローラー２１への印加電圧を所定レベルから徐々に増加させていく（ステップＳ５）。

そして、コントローラー３１は、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電を検出すると（ステップＳ６）、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が検出されたときの印加電圧Ｖｃを、所望表面電位Ｖｓに対応する帯電ローラー２１への印加電圧Ｖｃ０として特定する（ステップＳ７）。

つまり、現像バイアスの最低値ＶｄＬが感光体ドラム１の所望表面電位Ｖｓから放電電圧Ｖｄ０だけ低い値に設定されているため、この印加電圧Ｖｃ０を帯電ローラー２１へ印加することで、放電時の感光体ドラム１の表面電位Ｖが所望表面電位Ｖｓとなる（Ｖ＝ＶｄＬ＋Ｖｄ０＝（Ｖｓ−Ｖｄ０）＋Ｖｄ０＝Ｖｓ）。

以上のように、上記実施の形態によれば、コントローラー３１は、（ａ）感光体ドラム１の表面電位が０ボルトであるときに、現像バイアス電源回路３３で現像バイアスを増加させていき、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が検出されたときの現像バイアスのレベルを放電電圧として特定し、（ｂ）現像バイアスの最低レベルが感光体ドラム１の所望表面電位から放電電圧だけ低いレベルとなるように、現像バイアス電源回路３３で現像バイアスの交流成分を設定し、（ｃ）その交流成分を設定された現像バイアスが現像ローラー２２へ印加されているときに、帯電電源回路３２で帯電ローラー２１への印加電圧を増加させていき、感光体ドラム１と現像ローラー２２との間での放電が検出されたときの印加電圧を、所望表面電位に対応する帯電ローラー２１への印加電圧として特定する。

これにより、表面電位センサーを用いずに、感光体ドラム１の表面電位が正確に設定される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１感光体ドラム
２１帯電ローラー
２２現像ローラー
３１コントローラー
３２帯電電源回路
３３現像バイアス電源回路

Claims

感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電ローラーと、
現像ローラーと、
前記帯電ローラーへ直流電圧を印加する帯電電源回路と、
前記現像ローラーへ現像バイアスを印加する現像バイアス電源回路と、
前記帯電電源回路および前記現像バイアス電源回路を制御するコントローラーとを備え、
前記コントローラーは、（ａ）前記感光体ドラムの表面電位が０ボルトであるときに、前記現像バイアス電源回路で前記現像バイアスを増加させていき、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が検出されたときの前記現像バイアスのレベルを放電電圧として特定し、（ｂ）前記現像バイアスの最低レベルが前記感光体ドラムの所望表面電位から前記放電電圧だけ低いレベルとなるように、前記現像バイアス電源回路で前記現像バイアスの交流成分を設定し、（ｃ）前記交流成分を設定された前記現像バイアスが前記現像ローラーへ印加されているときに、前記帯電電源回路で前記帯電ローラーへの印加電圧を増加させていき、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が検出されたときの前記印加電圧を、前記所望表面電位に対応する前記帯電ローラーへの印加電圧として特定し、
前記現像バイアスは、直流電圧および交流電圧を重畳して得られ、
前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が検出されたときの前記現像バイアスのレベルは、前記現像バイアスの波形の最大値であり、
前記現像バイアスの最低レベルは、前記現像バイアスの波形の最小値であること、
を特徴とする画像形成装置。
前記コントローラーは、前記現像ローラーが所定の複数回数だけ回転するたびに段階的に前記現像バイアスを増加させていき、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が所定の複数回数検出されたときの前記現像バイアスのレベルを前記放電電圧として特定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記コントローラーは、前記現像ローラーが所定の複数回数だけ回転するたびに段階的に前記帯電ローラーへの印加電圧を増加させていき、前記感光体ドラムと前記現像ローラーとの間での放電が所定の複数回数検出されたときの前記帯電ローラーへの印加電圧を、前記所望表面電位に対応する前記帯電ローラーへの印加電圧として特定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
前記コントローラーは、前記現像バイアスの最低レベルが前記感光体ドラムの所望表面電位から前記放電電圧だけ低いレベルとなるように、前記現像バイアス電源回路で、前記現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク値または前記現像バイアスの交流成分のデューティを設定することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。