JP7501330B2 - CONTROL DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a control device and an image forming device.
従来、画像コントローラによって、一つの印刷画像に対して副走査方向に分割した分割領域のトナー量に応じて転写バイアスを変えることにより転写効率を向上する転写FF制御技術が知られている。 A transfer FF control technology is known that improves transfer efficiency by using an image controller to change the transfer bias according to the amount of toner in each divided area of a print image divided in the sub-scanning direction.
特許文献1には、温湿度を検知して記録紙の電気抵抗を予測し、転写FF制御のDCバイアスを補正することにより転写効率を向上する技術を開示している。
しかしながら、二次転写の負荷には容量成分が含まれており、容量成分により最適な二次転写バイアスは異なる。したがって、容量成分が変化したときに、転写効率を向上することができないという問題があった。 However, the secondary transfer load contains a capacitive component, and the optimal secondary transfer bias varies depending on the capacitive component. Therefore, there was a problem in that the transfer efficiency could not be improved when the capacitive component changed.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、転写部の負荷の容量成分が変化したときにおいても転写効率を向上することが可能な制御装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a control device and an image forming device that can improve transfer efficiency even when the capacitance component of the load on the transfer section changes.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、転写DCバイアスおよび転写ACバイアスを重畳した転写バイアスを出力する転写バイアス部の制御装置であって、転写部の容量成分を予測する予測部と、前記転写部の容量成分に対応する補正情報を画像の所定領域毎に算出する算出部と、前記補正情報により前記転写バイアスを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention provides a control device for a transfer bias unit that outputs a transfer bias that is a superimposed transfer DC bias and transfer AC bias, and is characterized by comprising a prediction unit that predicts the capacitance component of the transfer unit, a calculation unit that calculates correction information corresponding to the capacitance component of the transfer unit for each specified area of an image, and a control unit that controls the transfer bias using the correction information.
本発明によれば、転写部の負荷の容量成分が変化したときにおいても転写効率を向上することができるという効果を奏する。 The present invention has the effect of improving transfer efficiency even when the capacitance component of the load on the transfer section changes.
以下に添付図面を参照して制御装置および画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。 The following describes in detail the embodiments of the control device and image forming device with reference to the attached drawings.
(実施の形態)
図1は、実施の形態にかかる画像形成装置の構成の一例を示す図である。画像形成装置は、例えばプリンタや複合機(MFP)等である。図1には、一例として複数の機能を有するMFPと称される画像形成装置1を示している。図1に示す画像形成装置1は、画像読取スキャナである読取装置本体50と、画像形成部80と、給紙部90とを有する。読取装置本体50の上部にはADF(Automatic Document Feeder)60を備え、ADF60にセットされた原稿は自動搬送により読み取られる。画像形成装置1は内部に制御回路を備え装置全体を制御する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. The image forming apparatus is, for example, a printer or a multifunction peripheral (MFP). FIG. 1 shows an
画像形成装置1は、クライアントPCから送信された印刷データや読取装置本体50で読み取った読取画像を画像形成部80で転写紙等の記録媒体に印刷する。
The
具体的に、画像形成部80は、光書込装置81や、タンデム方式の作像ユニット(Y、M、C、K)82や、中間転写ベルト83や、二次転写ベルト84などを有する。画像形成部80では、印刷対象の画像について光書込装置81が作像ユニット82の感光体ドラム820に光走査で画像を書き込み、各感光体ドラム820から中間転写ベルト83上にそれぞれの版のトナー画像が転写される。
Specifically, the
図1に示す例では、作像ユニット(Y、M、C、K)82は、回転可能な4つの感光体ドラム(Y、M、C、K)820を有し、各感光体ドラム820の周囲に、帯電ローラ、現像器、一次転写ローラ、クリーナーユニット、及び除電器を含む作像要素をそれぞれ備える。各感光体ドラム820の周囲で各作像要素が所定の作像プロセスで動作することにより、各感光体ドラム820上に画像が形成され、各感光体ドラム820に形成された画像が一次転写ローラにより中間転写ベルト83上にトナー画像としてそれぞれ転写される。
In the example shown in FIG. 1, the imaging unit (Y, M, C, K) 82 has four rotatable photoconductor drums (Y, M, C, K) 820, and around each
中間転写ベルト83は、各感光体ドラム820と各一次転写ローラとの間のニップに、駆動ローラと従動ローラとにより張架して配置されている。中間転写ベルト83に一次転写された各トナー画像は、中間転写ベルト83の走行により、二次転写部で二次転写ベルト84上の記録媒体に二次転写される。記録媒体は、二次転写ベルト84の走行により、定着装置85に搬送され、記録媒体上に画像が定着する。その後、記録媒体は、機外の排紙トレイへと排紙される。
The
なお、記録媒体は、例えば給紙部90が用紙サイズの異なる記録紙を収納する給紙カセット91、92から所定の記録紙を繰り出して、各種ローラからなる搬送手段93で搬送して二次転写ベルト84に供給する。
The recording medium is, for example, a
図2は、画像形成部80の詳細説明図である。図2に示すように、画像形成部80は画像処理コントローラ10によるRIP処理後の画像(画素データ)に基づいて画像形成を行う。
Figure 2 is a detailed explanatory diagram of the
レーザ駆動部13は、光書込装置81(図1参照)の光源である半導体レーザを駆動する。具体的にレーザ駆動部13は、帯電した感光体ドラム820の表面に光ビームを走査して画像の光書き込みを行う。光源の光ビームは、ポリゴンミラー等により偏向されて感光体ドラム820の表面を走査する。この光ビームにより感光体ドラム820上の静電荷が像状露光され、静電潜像が形成される。なお、光源は一つでもよいし、複数の光源を有するマルチビーム光源であってもよい。
The laser driver 13 drives a semiconductor laser, which is the light source of the optical writing device 81 (see FIG. 1). Specifically, the laser driver 13 scans a light beam on the surface of the
感光体ドラム820は、アルミニウムなどの導電性ドラム上に、少なくとも電荷発生層と、電荷輸送層とを含む光導電層を備えている。感光体ドラム820は矢印の向きに回転し、帯電バイアス14が帯電ローラにバイアスを印加することで感光体ドラム820の表面に静電荷が帯電する。感光体ドラム820上に形成された静電潜像は、現像バイアス12が現像器にバイアスを印加することで現像され、感光体ドラム820の表面に現像剤像31が形成される。
The
感光体ドラム上に担持された現像剤像31は、搬送ローラ等により走行する中間転写ベルト83上に転写される。中間転写ベルト83は、矢印の向きに走行し、トナー画像を二次転写部へ搬送する。また、給紙カセットなどから上質紙やプラスチックシート等の記録媒体32が二次転写部に供給される。二次転写部は、斥力ローラ86と二次転写ローラ87とを有し、斥力ローラ86と二次転写ローラ87との間(ギャップ)で記録媒体32に中間転写ベルト83上のトナー画像が転写される。
The
二次転写バイアス(二次転写バイアス部)17は転写FF制御により斥力ローラ86へのバイアス印加を制御する。二次転写バイアス17はAC(交流)バイアスとDC(直流)バイアスとを重畳したバイアスを斥力ローラ86に印加する。中間転写ベルト83上のトナー画像は、二次転写バイアス17から斥力ローラ86にバイアスが印加されて記録媒体32に転写される。その後、記録媒体32は定着装置85へ供給され加圧や加熱により記録媒体32に画像が定着する。
The secondary transfer bias (secondary transfer bias section) 17 controls the application of a bias to the
図2に示す制御装置は、画素カウンタ21と、予測部22と、算出部23と、制御部24を含む。制御装置は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)含む演算装置等で構成されている。画素カウンタ21と、予測部22と、算出部23と、制御部24のうち、一部またはすべてをCPUがROMのプログラムを実行することにより機能部として実現してもよいし、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアにより設けてもよい。
The control device shown in FIG. 2 includes a pixel counter 21, a
なお、以下において「二次転写部」は、この電子写真方式の構成における「転写部」への適用例であり、その他の構成で、画像を記録用紙に転写する転写部があれば、二次転写部に限らず、その転写部に適用してよい。また、この構成では、二次転写部への適用例を示すため、「転写バイアス(部)」を「二次転写バイアス(部)」、「転写DCバイアス」を「二次転写DCバイアス」、「転写ACバイアス」を「二次転写ACバイアス」などと呼ぶ。 Note that in the following, "secondary transfer unit" is an example of application to the "transfer unit" in this electrophotographic system configuration, and if there is a transfer unit in other configurations that transfers an image to recording paper, it may be applied to that transfer unit, not just the secondary transfer unit. Also, in this configuration, to show an example of application to the secondary transfer unit, "transfer bias (unit)" will be referred to as "secondary transfer bias (unit)," "transfer DC bias" as "secondary transfer DC bias," and "transfer AC bias" as "secondary transfer AC bias," etc.
画素カウンタ21は、画像処理コントローラ10から画素データを入力して画素をカウントする。 The pixel counter 21 inputs pixel data from the image processing controller 10 and counts the pixels.
予測部22は、二次転写部の容量成分を予測する。算出部23は、二次転写部の容量成分に対応する補正情報を画像の所定領域毎に算出する。なお、この例では画像の分割領域毎に算出する例を示す。
The
制御部24は、補正情報により二次転写バイアス17を制御する。この例では二次転写バイアス17が斥力ローラ86に印加するバイアス値を分割領域毎にトナー量に応じて制御する例を示す。
The
つまり制御装置は、画像処理コントローラが出力する画素データ30に基づき画像を用紙搬送方向の副走査方向に分割し、分割領域毎に画素カウンタ21のカウント値からトナー量を求める。トナー量は、画素カウンタ21が出力する画素のカウント出力をモニタすることにより求める。 In other words, the control device divides the image in the sub-scanning direction of the paper transport direction based on the pixel data 30 output by the image processing controller, and calculates the amount of toner for each divided area from the count value of the pixel counter 21. The amount of toner is calculated by monitoring the pixel count output by the pixel counter 21.
より具体的に、制御装置は、印刷時の画像搬送速度と画像搬送経路の長さ(例えば中間転写ベルト83の画像搬送速度と画像搬送経路の長さ)とを予めメモリに記憶させておく。そして制御装置は、画像搬送速度と画像搬送経路の長さからトナー画像の各分割領域の先端が二次転写ローラ87の位置に到達するタイミングを計測する。制御装置は、分割領域の先端が二次転写ローラ87の位置に到達すると、その分割領域の予め求めたトナー量に応じて二次転写バイアス値を制御する。次の分割領域の先端が二次転写ローラ87の位置に到達すると、その到達した分割領域に対応するトナー量に応じて二次転写バイアス値を制御する。
More specifically, the control device stores in advance in a memory the image transport speed during printing and the length of the image transport path (for example, the image transport speed of the
図3は、トナー画像と二次転写バイアス17のバイアス値の変更のタイミングとの関係の一例を示す図である。図3に示すトナー画像Iは、図2に示す二次転写ローラ87の位置で記録媒体32に転写するトナー画像の濃度分布の一例を示すものである。図3に示すトナー画像Iの濃度は、搬送方向において濃度が徐々に変化している。制御装置は、このトナー画像Iの搬送方向の濃度分布の変化に従い、濃度に大きな変化がある場合には分割領域の先端で二次転写バイアス17のバイアス値を変更する。つまり、濃度の変化が少ない場合には二次転写バイアス17のバイアス値を維持し、濃度変化が大きくなった場合にバイアス値を変更する。
Figure 3 is a diagram showing an example of the relationship between a toner image and the timing of changing the bias value of the secondary transfer bias 17. The toner image I shown in Figure 3 shows an example of the density distribution of a toner image transferred to the
従って、濃度の変化が小さいトナー画像Iでは、図3に示す二次転写バイアス17のバイアス値を変更する時間幅が長くなるため、変更した場合であっても二次転写バイアス17は狙いの値に到達する。 Therefore, for toner image I, in which the change in density is small, the time span for changing the bias value of secondary transfer bias 17 shown in FIG. 3 becomes longer, so that even if the bias value is changed, secondary transfer bias 17 reaches the target value.
続いて二次転写バイアス17のバイアス値が狙いの値に到達しない場合について説明する。図4は、トナー画像の濃度の変化が大きい場合における二次転写バイアス17の変更のタイミングの関係の一例を示す図である。図4に示すトナー画像Iは、図3に示すトナー画像Iよりも搬送方向の濃度変化が大きいものを示している。ここで濃度変化が大きいとは、転写時の同じ速度において濃度変化の時間幅が短いものを意味する。 Next, we will explain the case where the bias value of the secondary transfer bias 17 does not reach the target value. Figure 4 is a diagram showing an example of the relationship of the timing of changing the secondary transfer bias 17 when there is a large change in the density of the toner image. The toner image I shown in Figure 4 shows an image with a larger change in density in the transport direction than the toner image I shown in Figure 3. Here, a large change in density means that the time width of the density change is shorter at the same speed during transfer.
制御装置は、このトナー画像Iの搬送方向の濃度分布に従い、図3と同様に分割領域毎に先頭で二次転写バイアス17のバイアス値を制御する。図3との違いは、濃度変化が大きいため、二次転写バイアス17のバイアス値を変更する時間幅が図3に示す時間幅よりも短い。図4には、図3に示す二次転写バイアス17の狙い値を重ねて示したが、実際は曲線カーブが示す値をとり、狙い値に追従しない。この原因として、画像形成部80の容量成分が関係している。例えば、二次転写部の構成部品の容量成分(中転転写ベルト83・二次転写ローラ87間のギャップなど)がある。また、二次転写部の回路上のコンデンサ(AC転写のバイパスコンデンサなど)も容量成分となる。
The control device controls the bias value of the secondary transfer bias 17 at the beginning of each divided area in the same manner as in FIG. 3 according to the density distribution in the transport direction of this toner image I. The difference from FIG. 3 is that the time width for changing the bias value of the secondary transfer bias 17 is shorter than the time width shown in FIG. 3 due to the large density change. In FIG. 4, the target value of the secondary transfer bias 17 shown in FIG. 3 is superimposed, but in reality it takes the value indicated by the curve and does not follow the target value. The cause of this is related to the capacitive component of the
図5および図6は、容量成分の特性を示す図である。図5は、容量と周波数との関係を示す図であり、図6は、DCバイアスと容量成分の変化率の関係を示すグラフである。図5に示すように、容量成分は周波数特性を有する。周波数が大きくなると容量は小さくなる。図6からは、DCバイアス値を上げることで容量成分の変化率が小さくなることが分かる。このことから、容量成分による影響を抑えるためには転写FF制御のDCバイアスを補正すればよいことが分かる。 Figures 5 and 6 are diagrams showing the characteristics of the capacitance component. Figure 5 is a diagram showing the relationship between capacitance and frequency, and Figure 6 is a graph showing the relationship between DC bias and the rate of change of the capacitance component. As shown in Figure 5, the capacitance component has frequency characteristics. As the frequency increases, the capacitance decreases. Figure 6 shows that the rate of change of the capacitance component decreases by increasing the DC bias value. This shows that the effect of the capacitance component can be suppressed by correcting the DC bias of the transfer FF control.
図7は、補正情報の一例であるDCバイアスの補正係数の設定の一例を示す図である。図7(a)に容量成分とACバイアス周波数との関係の一例を示している。図7(b)に容量成分とDCバイアス補正係数との関係の一例を示している。なお、図7(a)に示す曲線はACバイアス周波数が増加することにより容量成分が低下する関係を一例として示すものである。また、図7(b)に示す曲線はDCバイアス補正係数を大きくすることにより容量成分が増加するという関係を一例として示すものである。図7(a)に示す曲線通りに変化するものや、図7(b)に示す曲線通りに変化するものを意図してはいない。 Figure 7 shows an example of setting a DC bias correction coefficient, which is an example of correction information. Figure 7(a) shows an example of the relationship between the capacitance component and the AC bias frequency. Figure 7(b) shows an example of the relationship between the capacitance component and the DC bias correction coefficient. Note that the curve shown in Figure 7(a) shows an example of the relationship in which the capacitance component decreases as the AC bias frequency increases. Also, the curve shown in Figure 7(b) shows an example of the relationship in which the capacitance component increases as the DC bias correction coefficient increases. It is not intended that the change will follow the curve shown in Figure 7(a) or the curve shown in Figure 7(b).
二次転写部には、中転転写ベルト、二次転写ローラ間のギャップがあるため容量成分が存在する。そこで、図7に示す関係を使用して制御装置が次のように容量成分を予測して二次転写バイアス17のバイアス値を制御する。なお、制御装置は、ACバイアスの出力周波数を把握しているものとする。 In the secondary transfer section, a capacitive component exists because there is a gap between the intermediate transfer belt and the secondary transfer roller. Therefore, using the relationship shown in Figure 7, the control device predicts the capacitive component as follows and controls the bias value of the secondary transfer bias 17. Note that the control device is assumed to know the output frequency of the AC bias.
制御装置は、図7(a)に示す関係を使用してACバイアス周波数から二次転写部の負荷(二次転写負荷という)の容量成分を予測する。制御装置は、図7(b)に示す関係を使用して二次転写負荷の容量成分からDCバイアス補正係数を算出する。制御装置は、二次転写DCバイアス設定値に、算出したDCバイアス補正係数を乗じた値を二次転写DCバイアス値として設定する。 The control device predicts the capacitive component of the load of the secondary transfer section (called the secondary transfer load) from the AC bias frequency using the relationship shown in FIG. 7(a). The control device calculates a DC bias correction coefficient from the capacitive component of the secondary transfer load using the relationship shown in FIG. 7(b). The control device sets the secondary transfer DC bias value as the value obtained by multiplying the secondary transfer DC bias setting value by the calculated DC bias correction coefficient.
図8は、DCバイアス補正係数による制御を行った場合の制御結果の一例を示す図である。この制御では各分割領域の先端のバイアス設定値をDCバイアス補正係数による制御により大きくしている。これにより図8に示すように、図6よりもバイアス値が狙い値に追従するようになる。 Figure 8 shows an example of the control results when control is performed using the DC bias correction coefficient. In this control, the bias setting value at the tip of each divided region is increased by control using the DC bias correction coefficient. As a result, as shown in Figure 8, the bias value tracks the target value more closely than in Figure 6.
なお、制御装置は、二次転写負荷の容量成分の予測値が閾値を超えるときに分割領域の先端のバイアスを大きくするようにしてもよい。これにより、二次転写負荷の容量成分が予め決めた閾値よりも大きいときにおいて転写効率を向上することができる。 The control device may increase the bias at the tip of the divided region when the predicted value of the capacitive component of the secondary transfer load exceeds a threshold value. This can improve the transfer efficiency when the capacitive component of the secondary transfer load is larger than a predetermined threshold value.
以上の構成より、本実施の形態の画像形成装置および演算装置は二次転写負荷の容量成分が変化したときにおいても、転写効率を向上することができる。 With the above configuration, the image forming device and the calculation device of this embodiment can improve the transfer efficiency even when the capacitance component of the secondary transfer load changes.
(変形例1)
分割領域幅を大きくして分割するようにしてもよい。あるいは実施の形態の構成と組み合わせて使用してもよい。二次転写の負荷容量が予測よりも大きい場合、その分割領域に対する狙いの二次転写バイアス値に到達しなくなる場合が考えられる。このため、制御装置は、二次転写負荷の容量成分の予測値が閾値を超えるときには、分割領域幅を大きくするようにして分割を行ってもよい。
(Variation 1)
The division area width may be increased for division. Alternatively, it may be used in combination with the configuration of the embodiment. If the load capacity of the secondary transfer is larger than predicted, it may be possible that the target secondary transfer bias value for the division area is not reached. For this reason, when the predicted value of the capacity component of the secondary transfer load exceeds the threshold, the control device may perform division by increasing the division area width.
図9は、変形例1にかかる制御である分割領域幅を大きくして分割した場合の結果の一例を示す図である。分割領域幅とは、図9に示すトナー画像Iにおける搬送方向の分割幅のことを指す。図9に示すように、分割領域幅を大きくすることによりバイアス値を変更するタイミング間の時間間隔が広がり、図9に示すようにバイアス値が狙い値に追従するようになる。なお、実施の形態の構成と組み合わせることにより、分割領域幅を最低限の範囲で広げ、バイアス値を狙い値に高精度に追従させることができるようにもなる。また、予測を超える一部の領域だけ分割領域幅を広げるようにしてもよい。 Figure 9 is a diagram showing an example of the results when the division area width is increased and divided, which is the control according to the first modified example. The division area width refers to the division width in the transport direction of the toner image I shown in Figure 9. As shown in Figure 9, by increasing the division area width, the time interval between the timings at which the bias value is changed increases, and the bias value follows the target value as shown in Figure 9. Note that by combining this with the configuration of the embodiment, it is possible to increase the division area width to a minimum extent and cause the bias value to follow the target value with high accuracy. The division area width may also be increased only in some areas that exceed the prediction.
(変形例2)
実施の形態では転写FF制御のDCバイアスをDCバイアス補正係数により補正する例を示したが、転写FF制御のACバイアスをACバイアス補正係数により補正するようにしてもよい。
(Variation 2)
In the embodiment, an example has been shown in which the DC bias of the transfer FF control is corrected by the DC bias correction coefficient, but the AC bias of the transfer FF control may be corrected by the AC bias correction coefficient.
図10は、変形例2にかかる補正情報の一例であるACバイアスの補正係数の設定の一例を示す図である。図10(a)に容量成分とDCバイアス設定値との関係の一例を示している。図10(b)に容量成分とACバイアス補正係数との関係の一例を示している。なお、図10(a)に示す曲線はDCバイアス設定値が増加することにより容量成分が低下する関係を一例として示すものである。また、10(b)に示す曲線はACバイアス補正係数を大きくすることにより容量成分が増加するという関係を一例として示すものである。図10(a)に示す曲線通りに変化するものや、図10(b)に示す曲線通りに変化するものを意図してはいない。 Figure 10 is a diagram showing an example of the setting of the AC bias correction coefficient, which is an example of the correction information according to the second modification. Figure 10(a) shows an example of the relationship between the capacitance component and the DC bias setting value. Figure 10(b) shows an example of the relationship between the capacitance component and the AC bias correction coefficient. Note that the curve shown in Figure 10(a) shows an example of the relationship in which the capacitance component decreases as the DC bias setting value increases. Also, the curve shown in 10(b) shows an example of the relationship in which the capacitance component increases as the AC bias correction coefficient increases. It is not intended that the change will follow the curve shown in Figure 10(a) or the curve shown in Figure 10(b).
変形例2では、図10に示す関係を使用して制御装置は次のように二次転写バイアス17のバイアス値を制御する。なお、制御装置は、DCバイアスの出力設定値を把握しているものとする。 In the second modification, the control device controls the bias value of the secondary transfer bias 17 as follows, using the relationship shown in FIG. 10. Note that the control device is assumed to know the output setting value of the DC bias.
制御装置は、図10(a)に示す関係を使用してDCバイアスから二次転写負荷の容量成分を予測する。制御装置は、図10(b)に示す関係を使用して二次転写負荷の容量成分からACバイアス補正係数を算出する。制御装置は、二次転写ACバイアスの設定に、算出したACバイアス補正係数を乗じた値を二次転写ACバイアスとして設定する。 The control device predicts the capacitive component of the secondary transfer load from the DC bias using the relationship shown in FIG. 10(a). The control device calculates an AC bias correction coefficient from the capacitive component of the secondary transfer load using the relationship shown in FIG. 10(b). The control device sets the secondary transfer AC bias as a value obtained by multiplying the setting of the secondary transfer AC bias by the calculated AC bias correction coefficient.
以上の制御により、二次転写負荷の容量成分が変化したときにおいても転写効率を向上するという同様の効果を得ることができる。 By using the above control, it is possible to obtain the same effect of improving transfer efficiency even when the capacitive component of the secondary transfer load changes.
(各実施の形態および変形例に適用可能な二次転写バイアス17を含む二次転写電源100の回路)
ACバイアスとDCバイアスを重畳する場合、ACバイアス回路の経路確保のため、交流バイパス用コンデンサを接続する必要がある。二次転写高圧の電流を流すため、交流バイパス用コンデンサの容量は大きいものを選定することがある。このとき、二次転写負荷の容量成分として交流バイパス用コンデンサの容量が支配的となる。中転転写ベルト・二次転写ローラ間のギャップなどによる容量成分よりも、交流バイパス用コンデンサの方が周波数特性、DCバイアス特性が安定する。したがって、制御装置は、二次転写負荷の容量成分を精度よく予測することができる。
(Circuit of the secondary
When AC bias and DC bias are superimposed, it is necessary to connect an AC bypass capacitor to secure a path for the AC bias circuit. In order to pass a high-voltage secondary transfer current, a capacitor with a large capacity may be selected for the AC bypass capacitor. In this case, the capacity of the AC bypass capacitor becomes dominant as the capacitance component of the secondary transfer load. The AC bypass capacitor has more stable frequency characteristics and DC bias characteristics than the capacitance component due to the gap between the intermediate transfer belt and the secondary transfer roller. Therefore, the control device can accurately predict the capacitance component of the secondary transfer load.
ここで、実機の二次転写の容量負荷には、個体差や変動が存在する可能性がある。実機動作の中で、二次転写負荷容量の周波数特性、DCバイアス特性を検知するモードを有してもよい。例えば、二次転写バイアス17にACバイアス電流の検知回路を設ける。ACバイアスの周波数を複数段階に変えて、ACバイアスを出力したときのACバイアス電流をモニタすれば、周波数特性を把握できる。DCバイアスを複数段階に変えて、ACバイアスを出力したときのACバイアス電流をモニタすれば、DCバイアス特性を把握できる。 Here, there may be individual differences and variations in the secondary transfer capacity load of the actual machine. There may be a mode for detecting the frequency characteristics and DC bias characteristics of the secondary transfer load capacity during operation of the actual machine. For example, a detection circuit for AC bias current is provided in the secondary transfer bias 17. The frequency characteristics can be grasped by changing the frequency of the AC bias in multiple steps and monitoring the AC bias current when the AC bias is output. The DC bias characteristics can be grasped by changing the DC bias in multiple steps and monitoring the AC bias current when the AC bias is output.
図11は、二次転写バイアス17を含む二次転写電源100の構成の一例を示す回路図である。直流電源110には、電源制御部200からDC(-)_PWM信号が入力され、入力されたDC(-)_PWM信号は積分されて、電流制御回路122(コンパレータ)に入力される。積分されたDC(-)_PWM信号の値は、電流制御回路122における基準電圧となる。また、直流電流検出回路128は、二次転写電源100の出力ライン上で直流電源110が出力した直流電流を検出し、検出した直流電流の出力値を電流制御回路122に入力する。そして電流制御回路122は、基準電圧に対し直流電流が小さい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路123を積極的に駆動させ、基準電圧に対し直流電流が大きい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路123の駆動を規制する。これにより、直流電源110は、定電流性を確保している。
Figure 11 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the secondary
また、直流電圧検出回路126は、直流電源110が出力した直流電圧を検出し、検出した直流電圧の出力値を電圧制御回路121(コンパレータ)に入力する。そして電圧制御回路121は、直流電圧の出力値が上限に達した際には、直流高圧トランスの直流駆動回路123の駆動を規制する。また、直流電圧検出回路127は、直流電圧検出回路126により検出された直流電圧の出力値をFB_DC(-)信号として電源制御部200にフィードバックする。
The DC
電流制御回路122及び電圧制御回路121の制御に従った直流駆動回路123の駆動により、直流高圧トランスの1次側巻線N1_DC(-)124及び直流高圧トランスの2次側巻線N2_DC(-)125にて生成された出力はダイオード及びコンデンサによって平滑された後、直流電圧として交流電源入力部157から交流電源140に入力され、交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156に印加される。
By driving the
交流電源140には、電源制御部200からAC_PWM信号が入力され、電圧制御回路151(コンパレータ)に入力される。入力されたAC_PWM信号の値は、電圧制御回路151における基準電圧となる。また、交流電圧検出回路162は、交流高圧トランスの1次側巻線N3_AC155によって生じる相互誘導電圧から交流電圧の出力値を予測し、予測した交流電圧の出力値を電圧制御回路151に入力する。これは、交流電圧は直流電圧と重畳されるため、交流電源140自身の出力(交流電圧)のみを二次転写電源100の出力ライン上で検出することが困難なためである。そして電圧制御回路151は、基準電圧に対し交流電圧が小さい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路153を積極的に駆動させ、基準電圧に対し交流電圧が大きい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路153の駆動を規制する。これにより、交流電源140は、定電圧性を確保している。
An AC_PWM signal is input from the power supply control unit 200 to the
また、交流電流検出回路160は、二次転写電源100の出力ラインである交流バイパス用コンデンサ159の低圧側で交流電流を検出し、検出した交流電流の出力値を電流制御回路152(コンパレータ)に入力する。この交流バイパス用コンデンサ159が上記の交流バイパスコンデンサに相当する。そして電流制御回路152は、交流電流の出力値が上限に達した際には、交流高圧トランスの交流駆動回路153の駆動を規制する。また、交流電流検出回路161は、検出した交流電流の出力値をFB_AC信号として電源制御部200にフィードバックする。
The AC
交流高圧トランスの交流駆動回路153は、電源制御部200から入力されるAC_CLK信号と電圧制御回路151及び電流制御回路152とのAND論理に従って駆動し、AC_CLKと同一の周期を持つ出力を生成する。
The
交流駆動回路153の駆動により、交流高圧トランスの1次側巻線N1_AC154にて生成された交流電圧は、2次側巻線N2_AC156に印加されている直流電圧に重畳されて、高圧出力部158から重畳電圧として斥力ローラ86に出力(印加)される。但し、交流電源140が駆動していない場合は、2次側巻線N2_AC156に印加されている直流電圧がそのまま高圧出力部158から斥力ローラ86に出力(印加)される。
When the
一般的に、昇圧トランスの2次側巻線は、グランド及び高電圧出力用端子に接続されるため、2次側巻線の低圧側(入力側)が高電圧になることは想定されていない。しかしながら、第1実施形態では、二次転写電源100が重畳電圧を出力する場合、直流電源110によって生成された直流高電圧を交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156の低圧側(入力側)に入力し、更に交流電圧を重畳しているため、通常よりも、2次側巻線の低圧側(入力側)が高電圧になる。この結果、一般的な交流高圧トランスを用いると、2次側巻線の絶縁が取れず、交流高圧トランス内部で電流のリークが生じる恐れがある。
Generally, the secondary winding of the step-up transformer is connected to the ground and the high voltage output terminal, so it is not expected that the low voltage side (input side) of the secondary winding will be at a high voltage. However, in the first embodiment, when the secondary
このため、交流高圧トランスに対し、二次転写電源100の最大出力電圧(重畳電圧の最大値)、即ち、交流電源140の最大出力電圧だけでなく、交流電源140の最大出力電圧と直流電源110の最大出力電圧とを印加しても耐えうるように耐圧性を向上させている。
For this reason, the voltage resistance of the AC high-voltage transformer has been improved so that it can withstand not only the maximum output voltage of the secondary transfer power supply 100 (maximum value of the superimposed voltage), i.e., the maximum output voltage of the
具体的には、交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156の低圧側(入力側)における巻線の間隔を一般的な交流高圧トランスよりも広くし、二次転写電源100の最大出力電圧に耐えうるようにしている。
Specifically, the spacing between the windings on the low voltage side (input side) of the secondary winding N2_AC156 of the AC high voltage transformer is made wider than that of a typical AC high voltage transformer, so that it can withstand the maximum output voltage of the secondary
より詳細に説明すると、通常、昇圧トランスは、入力側よりも出力側の方が、電圧が高くなるので、巻線の間隔は、出力側になるほど広くなる。このため第1実施形態では、2次側巻線N2_AC156の低圧側(入力側)における巻線の間隔を、直流電源110の最大出力電圧に耐えうる間隔とし、2次側巻線N2_AC156の高圧側(出力側)における巻線の間隔を、二次転写電源100の最大出力電圧(重畳電圧の最大値)に耐えうる間隔としている。
To explain in more detail, normally, the voltage on the output side of a step-up transformer is higher than that on the input side, so the spacing between the windings becomes wider as you move closer to the output side. For this reason, in the first embodiment, the spacing between the windings on the low-voltage side (input side) of the secondary winding N2_AC156 is set to a spacing that can withstand the maximum output voltage of the
なお、直流電圧単独で出力する場合の直流電流の狙い値(電流制御回路122における基準電圧に相当)の方が、直流電圧に交流電圧を重畳して出力する場合の直流電流の狙い値よりも数割程度値が大きくなる。同様に、直流電流の出力が狙い値になった場合の直流電圧の値も、直流電圧単独で出力する場合の方が直流電圧に交流電圧を重畳して出力する場合よりも値が大きくなる。 The target value of the DC current when only the DC voltage is output (corresponding to the reference voltage in the current control circuit 122) is several tens of percent higher than the target value of the DC current when the DC voltage is superimposed on the AC voltage and output. Similarly, the value of the DC voltage when the output of the DC current reaches the target value is also higher when only the DC voltage is output than when the DC voltage is superimposed on the AC voltage and output.
このため、一見すると、交流電源140の最大出力電圧と直流電源110の最大出力電圧とが同時に交流高圧トランスに印加されることはなく、交流高圧トランスは、交流電源140の最大出力電圧と直流電源110の最大出力電圧とを印加しても耐えうるまでの耐圧性は要求されないようにも思える。
For this reason, at first glance, the maximum output voltage of the
しかしながら、直流電圧に交流電圧を重畳して出力する場合であっても用紙等の抵抗など条件によっては、一時的に交流電源140の最大出力電圧と直流電源110の最大出力電圧とが同時に交流高圧トランスに印加されることがある。このため、第1実施形態では、交流高圧トランスに対し、交流電源140の最大出力電圧と直流電源110の最大出力電圧とを印加しても耐えうるように耐圧性を向上させている。
However, even when an AC voltage is superimposed on a DC voltage, depending on conditions such as the resistance of the paper, the maximum output voltage of the
また、交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156だけではなく、交流駆動回路153、1次側巻線N1_AC154、1次側巻線N3_AC155など2次側巻線N2_AC156の周辺回路についても耐圧性を向上させている。
In addition to the secondary winding N2_AC156 of the AC high-voltage transformer, the voltage resistance has also been improved for the peripheral circuits of the secondary winding N2_AC156, such as the
具体的には、2次側巻線N2_AC156の周辺回路は、交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156に対し二次転写電源100の最大出力電圧が出力されても耐えうるだけの絶縁距離を確保して配置している。ここで第1実施形態では、交流駆動回路153、1次側巻線N1_AC154、1次側巻線N3_AC155、及び2次側巻線N2_AC156などにより交流高圧トランスを構成しているため、交流高圧トランス内において、十分な絶縁距離を確保して配置されている。なお、具体的な絶縁距離は、二次転写電源100の最大出力電圧、交流高圧トランスの構造及び材質、2次側巻線N2_AC156の巻数、並びに交流高圧トランス内の絶縁体の厚さ及び材質などに応じて決定できる。
Specifically, the peripheral circuits of the secondary winding N2_AC156 are arranged with an insulation distance sufficient to withstand the maximum output voltage of the secondary
また、直流電圧と交流電圧との両電圧が交流高圧トランス内を介して出力されるため、二次転写電源100の最大出力電圧に対して適切な太さの巻線を使用することで、2次側巻線N2_AC156の抵抗値を低減し、大きな熱の発生も防止している。
In addition, because both the DC voltage and the AC voltage are output through an AC high-voltage transformer, the resistance value of the secondary winding N2_AC156 is reduced by using a winding of an appropriate thickness for the maximum output voltage of the secondary
以上のように、二次転写電源100は、直流電源110と、直流電源110と直列に接続された交流電源140とを、有し、交流電源140は、直流電源110から出力された直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧と、直流電源110から出力された直流電圧とを、選択的に出力し、交流電源140から出力された電圧を用いて、トナーを用紙に転写する。
As described above, the secondary
以上、本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、実施の形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, they are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
1 画像形成装置
10 画像処理コントローラ
12 現像バイアス
13 レーザ駆動部
14 帯電バイアス
15 一次転写バイアス
17 二次転写バイアス
21 画素カウンタ
22 予測部
23 算出部
24 制御部
30 画像データ(画素データ)
32 記録媒体
80 画像形成部
83 中間転写ベルト
86 斥力ローラ
87 二次転写ローラ
820 感光体ドラム
REFERENCE SIGNS
32
Claims (7)
転写部の容量成分を予測する予測部と、
前記転写部の容量成分に対応する補正情報を画像の所定領域毎に算出する算出部と、
前記補正情報により前記転写バイアスを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device for a transfer bias unit that outputs a transfer bias obtained by superimposing a transfer DC bias and a transfer AC bias,
A prediction unit that predicts a capacitance component of a transfer unit;
a calculation unit that calculates correction information corresponding to a capacitance component of the transfer unit for each predetermined area of an image;
a control unit for controlling the transfer bias based on the correction information;
A control device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 the calculation unit calculates the correction information for each divided region by counting the amount of toner for each divided region in an image based on image data;
The control device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 the prediction unit predicts the capacitance component based on a frequency of the transfer AC bias.
3. The control device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 the prediction unit predicts the capacitance component based on a bias setting value of the transfer DC bias;
3. The control device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項2乃至4のうちの何れか一項に記載の制御装置。 the control unit performs control to change the transfer bias at the leading end of the divided region based on the correction information.
5. A control device according to claim 2, wherein the control device is a control unit.
ことを特徴とする請求項2乃至5のうちの何れか一項に記載の制御装置。 the calculation unit changes a division region width of the division region based on the predicted value of the capacitance component.
6. The control device according to claim 2, wherein the control device is a control unit.
前記転写部により画像を記録媒体に形成する画像形成部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 A control device according to any one of claims 1 to 6;
an image forming unit that forms an image on a recording medium by the transfer unit;
An image forming apparatus comprising:
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