JP4900368B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus.
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置のうち、特に印刷業界で使用される画像形成装置においては、生産性と印刷品質の両立が求められている。印刷品質に影響する要因の1つとして、感光体ドラムの帯電ムラがある。感光体ドラムの帯電ムラに起因した濃度ムラを抑制する技術としては、例えば、特開平11−184215号公報や特開平11−109688号公報等に開示されたものが既に提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, among image forming apparatuses employing an electrophotographic system, particularly in an image forming apparatus used in the printing industry, both productivity and print quality are required. One factor affecting print quality is uneven charging of the photosensitive drum. As techniques for suppressing density unevenness caused by uneven charging of the photosensitive drum, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-184215 and 11-109688 have already been proposed.
上記特開平11−184215号公報に係る電子写真画像形成装置は、像担持体上に帯電と現像を行い、転写材上に転写する電子写真画像形成装置において、該像担持体を所望の表面電位に帯電するスコロトロン帯電装置と、該像担持体の表面電位を検知する像担持体表面電位検知手段を有し、該像担持体表面電位検知手段を用いて算出した該像担持体表面電位と該スコロトロン帯電装置の放電ワイヤーに印加される電流または電圧との関係に基づいて、該スコロトロン帯電装置のグリッドに印加する電圧を制御するように構成したものである。 The electrophotographic image forming apparatus according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-184215 is an electrophotographic image forming apparatus in which charging and development are performed on an image carrier and transferred onto a transfer material. A scorotron charging device for charging the surface of the image carrier, and an image carrier surface potential detector for detecting the surface potential of the image carrier, and the image carrier surface potential calculated using the image carrier surface potential detector and the surface potential of the image carrier The voltage applied to the grid of the scorotron charging device is controlled based on the relationship with the current or voltage applied to the discharge wire of the scorotron charging device.
また、上記特開平11−109688号公報に係る感光体の電位制御方法は、帯電電圧を可変とする帯電電源を備えた帯電手段と、感光体温度を測定する温度測定手段と、帯電位置と現像位置との間において感光体表面電位を測定する表面電位測定手段と、前記感光体温度及び前記感光体表面電位から前記帯電電位の補正を行う制御部とを備えた、感光体の表面電位を制御する電子写真装置において、前記表面電位測定手段の出力が基準値と異なる場合、前記感光体温度及び前記基準値と前記帯電電位との差から帯電電圧の補正係数を補正するように構成したものである。 In addition, the method of controlling the potential of the photosensitive member according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-109688 includes a charging unit provided with a charging power source that makes the charging voltage variable, a temperature measuring unit that measures the temperature of the photosensitive member, a charging position, and development. A surface potential measuring means for measuring the surface potential of the photosensitive member between the position and a control unit for correcting the charging potential from the photosensitive member temperature and the photosensitive member surface potential. In the electrophotographic apparatus, when the output of the surface potential measuring means is different from a reference value, the charging voltage correction coefficient is corrected from the difference between the photosensitive member temperature and the reference value and the charging potential. is there.
ところで、この発明が解決しようとする課題は、像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化を図ることが可能な画像形成装置を提供することにある。 Incidentally, the problem to be solved by the present invention is that in a highly productive image forming apparatus in which the rotational speed of the image carrier is increased, the size of the charging means along the rotation direction of the image carrier is An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing charge unevenness of an image carrier and achieving high image quality even when the charge control area is larger than a plurality of charge control areas divided into a plurality of bodies.
すなわち、請求項1に記載された発明は、表面が移動方向に沿って複数の帯電制御領域に分割された像担持体と、
前記像担持体の帯電制御領域よりも前記像担持体の移動方向に沿って広く設定された帯電領域を有し、前記像担持体の表面を予め定められた電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の帯電電位を検出する帯電電位検出手段と、
前記電位検出手段の検出結果に基づいて、前記像担持体の帯電制御領域に対応して、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを変更するタイミング変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
That is, the invention described in
A charging unit that has a charging region that is set wider along the moving direction of the image carrier than the charge control region of the image carrier, and charges the surface of the image carrier to a predetermined potential;
Charging potential detection means for detecting the charging potential of the image carrier;
An image comprising: a timing changing unit for changing a timing for switching a voltage applied to the charging unit corresponding to a charging control region of the image carrier based on a detection result of the potential detecting unit. Forming device.
また、請求項2に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記像担持体が1つの帯電制御領域を移動する時間よりも短い時間間隔で、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置である。
The timing change unit may switch the voltage applied to the charging unit at a time interval shorter than the time required for the image carrier to move in one charge control region. The image forming apparatus according to
さらに、請求項3に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合には、当該帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを遅いタイミングに変更することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置である。
Further, in the invention described in
又、請求項4に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを遅いタイミングに変更するとともに、当該帯電手段に印加する電圧を予め定められた電圧よりも高い値に変更することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the timing changing means changes the timing for switching the voltage applied to the charging means to a later timing, and the voltage applied to the charging means is set to a predetermined voltage. The image forming apparatus according to
更に、請求項5に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を低い値に切り換える場合には、当該帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを早いタイミングに変更することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置である。
Further, in the invention described in
また、請求項6に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧の値及び印加タイミングをテーブルとして保持していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置である。 The invention described in claim 6 is characterized in that the timing changing means holds the value of the voltage applied to the charging means and the application timing as a table. The image forming apparatus described in the above.
請求項1に記載された発明によれば、像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化を図ることが可能となっている。 According to the first aspect of the present invention, in the highly productive image forming apparatus in which the rotation speed of the image carrier is increased, the size of the charging means along the rotation direction of the image carrier is such that Even when it is larger than the charge control area divided into a plurality of bodies, it is possible to suppress uneven charging of the image carrier and to improve the image quality.
また、請求項2に記載された発明によれば、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の各帯電制御領域を、予め定められた電位に精度良く制御することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the size of the charging means along the rotation direction of the image carrier is larger than the charge control area divided into a plurality of parts of the image carrier. In addition, each charging control area of the image carrier can be accurately controlled to a predetermined potential.
さらに、請求項3に記載された発明によれば、帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合に、像担持体の帯電電位がオーバーシュートするのを防止できる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the charging potential of the image carrier from overshooting when the voltage applied to the charging means is switched to a high value.
又、請求項4に記載された発明によれば、帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合に、像担持体の帯電電位を確実に目標とする値に収斂させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the voltage applied to the charging means is switched to a high value, the charged potential of the image carrier can be reliably converged to the target value.
更に、請求項5に記載された発明によれば、帯電手段に印加する電圧を低い値に切り換える場合に、像担持体の帯電電位を目標とする値に確実に収斂させることができる。 Further, according to the fifth aspect of the present invention, when the voltage applied to the charging means is switched to a low value, the charged potential of the image carrier can be reliably converged to the target value.
また、請求項6に記載された発明によれば、簡単な構成で、帯電手段への印加電圧及び印加タイミングの制御が可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to control the voltage applied to the charging means and the application timing with a simple configuration.
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1
図2はこの発明の実施の形態1に係る画像形成装置としての高速プリンタを示すものである。
FIG. 2 shows a high-speed printer as an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
この高速プリンタ1は、図2に示すように、一連の連続した長尺な用紙であって、1ページ毎に折り目(ミシン目)で区切られた記録媒体としての連帳紙(連続用紙)2に、高速(例えば、約60m/分)で画像をプリントすることが可能となっている。上記高速プリンタ1は、その右側に位置して連帳紙2を給送する給送ユニット3と、その中央部に位置してブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の画像を順次形成する画像形成ユニット4K、4C、4M、4Yを並列的に有する画像形成部5と、その左側に位置する定着ユニット6とを備えている。
As shown in FIG. 2, the high-
上記給送ユニット3は、連帳紙2をロール状に巻き付けた図示しない供給ロールから連帳紙2が供給され、この連帳紙2を複数のロール7、8、9、10を介して給送するように構成されている。上記複数のロール7、8、9、10のうち、駆動ロール9には、張架ロール11が当接されており、後述する張架ロール22を備えたサブ駆動ロール23との間で、連帳紙2に予め定められた張力を付与した状態で連帳紙2を給送するものである。
The
また、上記ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット4K、4C、4M、4Yは、形成する画像の色以外は同様に構成されており、各画像形成ユニット4K、4C、4M、4Yには、図1にも示すように、像担持体としての感光体ドラム12が、矢印方向に沿って高速で回転可能に配設されている。この感光体ドラム12は、例えば、直径約240mmと大きく設定されており、有機光導電体(OPC)やアモルファス−Si、あるいはSe等の光導電性材料からなる感光体層を表面に被覆した導電性円筒体によって構成されている。上記感光体ドラム12の左斜め下方には、当該感光体ドラム12の表面を予め定められた電位に一様に帯電するスコロトロン等からなる大型の帯電装置13が配設されている。また、上記感光体ドラム12の下方には、帯電装置13によって予め定められた電位に一様に帯電された感光体ドラム12の表面に、画像情報に応じて画像露光を施す画像露光手段としてのLEDアレイを備えたLEDプリントヘッド14が配設されており、当該感光体ドラム12の表面には、LEDプリントヘッド14によって画像露光が施されて、画像情報に応じた静電潜像が形成されるようになっている。
The black, cyan, magenta, and yellow
また、上記感光体ドラム12の表面には、LEDプリントヘッド14の下流側に、当該感光体ドラム12表面の帯電電位を検出する電位検出手段としての表面電位センサ15が配設されており、この表面電位センサ15によって感光体ドラム12の表面電位が検出(測定)される。
Further, on the surface of the
上記感光体ドラム12の表面に形成された静電潜像は、当該感光体ドラム12の右側面に配設された二成分現像方式を採用した現像装置16により顕像化されて、粉体トナーからなるトナー像が形成される。この現像装置16には、高速で回転する感光体ドラム12に対応して、当該感光体ドラム12上に形成された静電潜像を高速で現像可能なように、3連の現像ロール17が配設されている。なお、上記現像装置16は、トナーとキャリアからなる二成分現像方式を採用するものであっても、トナーのみからなる一成分現像方式を採用するものであっても何れでも良い。
The electrostatic latent image formed on the surface of the
また、上記感光体ドラム12の上方には、当該感光体ドラム12上に形成されたトナー像を、記録媒体としての連帳紙2に転写するための転写手段としての転写ロール18が配設されており、感光体ドラム12上に形成されたトナー像は、転写ロール18による帯電を受けて、連帳紙2上に順次多重に転写されるようになっている。なお、上記転写ロール18の上流側及び下流側には、連帳紙を案内する案内ロール19、19が設けられている。
A
上記記録媒体としての連帳紙2は、一連の連続した長尺な用紙であって、必要に応じて1ページ毎に折り目(ミシン目)で区切られたものである。この連帳紙12としては、例えば、ユーザーのニーズに応じて、任意の種類のものが用いられ、普通紙、当該普通紙よりも薄い薄紙、厚紙、あるいは、普通紙や厚紙などの表面にコーティングを施したコート紙、あるいは黄色など所定の色に着色された用紙など、7〜8種類、あるいはそれ以上の種類の用紙が必要に応じて用意されている。
The
上記各画像形成ユニット4K、4C、4M、4Yの感光体ドラム12からトナー像が多重に転写された連帳紙2は、図2に示すように、搬送ロール20を介して定着ユニット6へと搬送され、当該定着ユニット6に配設されたフラッシュ定着装置21によって、フルカラー等の未定着トナー像が連帳紙2上に定着される。上記フラッシュ定着装置21の連帳紙2の搬送方向に沿った下流側には、連帳紙2を搬送する張架ロール22を備えたサブ駆動ロール23が配設されており、連帳紙2に張力を付与しつつ搬送ロール24、25によって図示しない排出部へと搬送するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
そして、上記フラッシュ定着装置16によって未定着トナー像が定着された連帳紙2は、搬送ロール25によって図示しない排紙部に設けられた排紙トレイ上に折り畳まれた状態で排出される。
Then, the
なお、上記トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム12の表面は、クリーニング装置27のクリーニングブラシ28及びクリーニングブレード29によって、残留トナー等が除去された後、徐電ランプ26によって残留電荷が徐電され、次の画像形成工程に備えるようになっている。図2の例では、感光体ドラム12の回転方向に沿った上流側にクリーニング装置27が、下流側に除電ランプ26が配置されているが、感光体ドラム12の回転方向に沿って上流側に徐電ランプ26を配置し、下流側にクリーニング装置27を配置しても良い。
The surface of the
また、図2中、30は連帳紙2に設けられたページマークを検出するページセンサを、31は連帳紙2に形成されたレジストマークを検出するマークセンサを、32はマークセンサ31と対向する位置に設けられた連帳紙2の背面を支持する反射部材をそれぞれ示している。
In FIG. 2, 30 is a page sensor for detecting a page mark provided on the
図1は上記高速プリンタ1の画像形成ユニット4を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an
上記帯電装置13は、高速で回転駆動される感光体ドラム12の表面を、当該感光体ドラム12の表面が帯電装置13を通過する間に所定の電位に帯電するため、感光体ドラム12の回転方向に沿って広い面積を有する大型の帯電装置となっている。この帯電装置13は、図3に示すように、感光体ドラム12の軸方向に沿って平行に張架された複数本の放電ワイヤー33を備えているとともに、当該放電ワイヤー33と感光体ドラム12表面との間には、感光体ドラム12の帯電電位を制御するグリッド電極34が配設されている。また、上記帯電装置16は、複数本の放電ワイヤー33の背面側に放電シールド35が設けられている。
The charging
そして、上記帯電装置13は、グリッド電極34及び放電ワイヤー35の少なくとも一方に印加する電圧を制御することにより、感光体ドラム12の帯電電位が予め定められた電位と等しくなるように構成されている。
The charging
ところで、この実施の形態では、図4に示すように、感光体ドラム12の表面がその回転方向に沿って複数(図示例では、8つ)の帯電制御領域121〜128に分割されている。これらの帯電制御領域121〜128は、感光体ドラム12の中心角が45度となるように、感光体ドラム12の回転方向に沿って8等分されている。なお、上記複数の帯電制御領域121〜128は、8つに限らず、これよりも多くても少なくても良いことは勿論である。
Incidentally, in this embodiment, as shown in FIG. 4, (in the illustrated example, eight) more surface of the
また、上記帯電装置13は、感光体ドラム12の回転方向に沿った大きさ(周長)が、感光体ドラム12の1つの帯電制御領域121〜128よりも大きく設定されており、図示例では、帯電装置13の感光体ドラム12の回転方向に沿った大きさ(周長)Lが、1つの帯電制御領域121〜128の2倍と略等しくなっている。なお、図4中、エリアA及びBは、帯電装置13の感光体ドラム12の回転方向に沿った帯電領域をそれぞれ示している。これらの帯電装置13のエリアA及びBは、実際の感光体ドラム12の回転方向に沿った大きさよりも若干広い領域を帯電可能となっており、図4の状態では、帯電装置13のエリアAが、感光体ドラム12の1つの帯電制御領域121に、帯電装置13のエリアBが、感光体ドラム12の1つの帯電制御領域122にそれぞれ対応している。また、上記感光体ドラム12は、その周方向に沿った基準位置(ホームポジション)や回転位置を検出するエンコーダ等からなる図示しない回転位置検出手段を備えており、当該回転位置検出手段からの信号に基づいて、感光体ドラム12の各帯電制御領域121〜128や、1つの帯電制御領域を更にN等分した補助帯電制御領域を検出するように構成されている。
The charging
ところで、この実施の形態では、図1に示すように、感光体ドラム12の表面を帯電装置13に予め定められた電圧を印加して、感光体ドラム12の表面を予め定められた電位に帯電する。このとき、上記感光体ドラム12の表面電位には、感光体ドラム12の偏心や、経時的な感光体層の帯電特性の変化、感光体ドラム12表面の汚れやキズ等によって、感光体ドラム12の回転方向に沿った局所的な帯電ムラが生じる。そこで、上記感光体ドラム12の表面電位を表面電位センサ15によって測定し、帯電制御領域121〜128毎に平均化した値を求めると、例えば、図5に示すように、第1の帯電制御領域121が600V、第2の帯電制御領域122が580V、第3の帯電制御領域123が620V、・・・というような値となる。ここで、感光体ドラム12の予め定められた帯電電位は、−600Vに設定されている。なお、以下、便宜上、感光体ドラム12の帯電極性であるマイナス符号を省略する場合がある。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a predetermined voltage is applied to the surface of the
この感光体ドラム12表面の帯電ムラは、感光体ドラム12の表面に形成された静電潜像を、現像装置16によって現像する際に、トナーの現像量に直接影響し、特に、カラー画像品質にはその影響が大きい。
The uneven charging on the surface of the
そこで、上記帯電装置13では、感光体ドラム12の表面電位を予め定められた帯電電位(−600V)に等しくなるように制御するため、感光体ドラム12の表面電位が表面電位センサ15によって測定され、当該表面電位センサ15の測定値がタイミング制御手段としてのCPU100に入力される。CPU100は、表面電位センサ15の測定値を、感光体ドラム12の帯電制御領域121〜128毎に平均化し、当該平均化された値に基づいて、帯電バイアス制御回路101を介して帯電装置13のグリッド電極34に印加する電圧を制御するように構成されている。なお、上記タイミング制御手段としてのCPU100は、帯電装置13に印加する帯電バイアス電圧の値を制御する帯電バイアス電圧制御手段としての機能をも備えている。上記CPU100は、例えば、後述するように、帯電装置13に印加する帯電バイアス電圧の値を、感光体ドラム12の帯電制御領域121〜128毎に記憶した補正テーブルを作成し、当該補正テーブルに基づいて帯電装置13に印加する電圧を制御する。
Therefore, in the charging
上記帯電バイアス制御回路101は、図5及び図6に示すように、CPU100からの信号に基づいて、基本的に、感光体ドラム12の表面電位が低い(絶対値が小さい)帯電制御領域121〜128では、帯電装置13のグリッド電極34に印加する電圧を高く(絶対値を大きく)制御し、感光体ドラム12の表面電位が高い帯電制御領域121〜128では、帯電装置13のグリッド電極34に印加する電圧を低く制御して、平滑化するように構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the charging
また、上記高速プリンタ1では、生産性を向上させるために、プロセス速度、例えば、感光体ドラム12の回転速度を高速化するように構成されている。この高速で回転する感光体ドラム12の表面を安定して帯電するためには、感光体ドラム12の表面を一定時間だけ帯電装置13に暴露させる必要があり、感光体ドラム12の回転速度を速めた場合には、帯電時間を稼ぐために帯電装置13の感光体ドラム12の回転方向に沿った帯電領域の長さLを広げる必要がある。
The high-
一方、一般的に、上記画像形成装置には小型化の要請もあり、画像形成装置の小型化のために帯電装置13の帯電領域を狭くする手段としては、感光体ドラム12に直接帯電ロールを密着させる方法がある。しかし、この接触方式の帯電装置13をプロセス速度の速い高速プリンタ1に適用すると、帯電ロール表面の劣化が激しく、又、トナー等の汚れが付着しやすい構造であることから、画質安定性に問題があり、高速の画像形成装置では、スコロトロン方式などの非接触式の帯電装置が有効である。
On the other hand, in general, there is a demand for downsizing of the image forming apparatus. As a means for narrowing the charging area of the charging
ところで、上記非接触式の帯電装置を採用した画像形成装置において、感光体ドラムの帯電ムラを補正する技術を採用すると、次のような課題が生じる。 By the way, in the image forming apparatus that employs the non-contact type charging device, if a technique for correcting the charging unevenness of the photosensitive drum is employed, the following problems occur.
すなわち、比較的印刷速度が遅いオフィス用の画像形成装置では、帯電領域が狭くても良いため、感光体ドラムの表面電位を小さい帯電制御領域で制御することは容易であるが、速度の速い画像形成装置では、小さい帯電制御領域で制御することが困難である。その理由は、感光体ドラムを帯電する際に、規定の電圧を規定の時間分だけ印加する必要があるが、速度の速い感光体ドラムを帯電させるためには、規定の時間を確保するために、上述したように、感光体ドラムの回転方向に沿った広い帯電制御領域を設定する必要がある。このため、感光体ドラムの表面電位の均一化を図るために帯電制御領域を細分化した場合には、図4に示すように、帯電装置13の大きさよりも帯電制御領域121〜128の方が小さくなってしまい、着目している帯電制御領域121〜128の前後の領域も印加電圧制御の影響を受けてしまい、対応する帯電制御領域121〜128に正確に目論んだ電圧を印加することが困難であるという技術的課題を有していた。
That is, in an office image forming apparatus with a relatively slow printing speed, the charging area may be narrow, so that it is easy to control the surface potential of the photosensitive drum with a small charging control area, but an image with a high speed is fast. In the forming apparatus, it is difficult to control with a small charge control region. The reason is that when charging the photosensitive drum, it is necessary to apply a specified voltage for a specified time, but in order to charge a photosensitive drum having a high speed, in order to ensure the specified time. As described above, it is necessary to set a wide charge control region along the rotation direction of the photosensitive drum. Therefore, when the charge control regions were subdivided to achieve uniform surface potential of the photosensitive drum, as shown in FIG. 4, the charging
更に説明すると、この実施の形態では、図4に示すように、感光体ドラム12の表面がその回転方向に沿って複数(図示例では、8つ)の帯電制御領域121〜128に分割されており、基本的に、1つの帯電制御領域を単位として、図6に示すように、これらの8つの帯電制御領域121〜128毎に帯電装置13に印加する電圧を切り換えるように構成されている。
In more detail, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the surface of the
上記感光体ドラム12の表面に設定された各帯電制御領域121〜128は、図4に示すように、感光体ドラム12の回転方向に沿った帯電装置13の帯電領域Lよりも小さく設定されている。この実施の形態では、感光体ドラム12の表面に設定された各帯電制御領域121〜128の幅が、感光体ドラム12の回転方向に沿った帯電装置13の帯電領域Lの約1/2の長さ(周長)に設定されている。
The photoconductor respective
したがって、本発明の前提となる技術では、図5に示すように、感光体ドラム12の表面電位を表面電位センサ15によって検出し、当該表面電位センサ15によって検出された感光体ドラム12の帯電電位(測定表面電位)に応じて、帯電装置13に印加する電圧を補正印加電圧として制御するように構成されている。この補正印加電圧は、目標表面電位と測定表面電位との差に応じて、例えば、予め定められた関係式やテーブルを参照することによって求められる。
Therefore, in the technology which is the premise of the present invention, as shown in FIG. 5, the surface potential of the
上記表面電位センサ15によって検出された感光体ドラム12の帯電電位は、帯電制御領域121〜128毎に平均化され、当該帯電制御領域121〜128毎に平均化された感光体ドラム12の帯電電位(測定表面電位)と、目標とする感光体ドラム12の帯電電位(例えば、−600V)との差に応じて、帯電装置13に印加する電圧を補正印加電圧として制御する。
Charging potential of the surface
上記CPU100は、感光体ドラム12の回転位置を図示しないエンコーダ等によって検出し、各帯電制御領域121〜128の先頭が帯電装置13の感光体ドラム12回転方向の上流側の端部を通過した時点で、当該帯電装置13の帯電領域に突入した感光体ドラム12の帯電制御領域121〜128を帯電するのに必要な電圧を、図5及び図6に示すように帯電装置13に印加する。
The CPU100 is detected by an encoder or the like (not shown) the rotational position of the
しかしながら、上記の如きタイミングで帯電装置13に印加する電圧を切り換えた場合には、次のような課題が生じることが、本発明者の研究によって明らかとなった。
However, when the voltage applied to the charging
すなわち、上記帯電装置13は、感光体ドラム12の表面に設定された各帯電制御領域121〜128の大きさが、感光体ドラム12の回転方向に沿った帯電装置13の帯電領域の1/2の周長に設定されている。そのため、図6に示すように、第2の帯電制御領域122を−600Vに帯電するために、当該第2の帯電制御領域122の先頭が、帯電装置13の感光体ドラム12回転方向の上流側の端部に達した時点で、図5に示すように、帯電装置16に印加する電圧を630Vに上昇させると、帯電装置16の下流側に位置する感光体ドラム12の第1の帯電制御領域121と対向した帯電領域13BであるエリアBにも、図7(a)に示すように、630Vに上昇させた電圧が印加されてしまうため、本来印加したい600Vよりも高い電圧が印加されてしまうことになる。その結果、上記感光体ドラム12の第1帯電制御領域121の帯電電位(理論値)を理論的に求めると、目標値である600Vよりも高い電位に制御されてしまう。
That is, in the charging
また、上記感光体ドラム12の第2の帯電制御領域122では、図7(b)に示すように、当該第2の帯電制御領域122が、帯電装置13のエリアBを通過しているときに、570Vに切り換えられてしまうため、本来印加したい630Vよりも低い電圧が印加されてしまう。その結果、上記感光体ドラム12の第2帯電制御領域122の帯電電位(理論値)を理論的に求めると、目標値である630Vよりも低い電位に制御されてしまう。
Further, in the second
同様に、上記感光体ドラム12の第3の帯電制御領域123では、図7(c)に示すように、当該第3の帯電制御領域122が、帯電装置13のエリアBを通過しているときに、600Vに切り換えられてしまうため、本来印加したい570Vよりも低い電圧が印加されてしまう。
Similarly, in the third
さらに、上記感光体ドラム12の第4の帯電制御領域124では、図7(d)に示すように、当該第3の帯電制御領域123が、帯電装置13のエリアBを通過しているときに、600Vに切り換えられてしまうため、本来印加したい570Vよりも低い電圧が印加されてしまう。
Further, in the fourth
その結果、本発明の実施の形態を適用する以前の状態では、図8に示すように、帯電装置13に印加される電圧が、目標値から乖離した値となってしまい、感光体ドラム12の表面に帯電ムラが残ってしまい、画像濃度にムラが発生するという技術的課題を有していることがわかった。
As a result, in a state before the embodiment of the present invention is applied, the voltage applied to the charging
本発明者は、かかる技術的課題を解決するため、スコロトロンからなる帯電装置13による感光体ドラム12表面の帯電特性を研究した結果、感光体ドラム12の表面を帯電装置13によって帯電している途中に、当該帯電装置13に印加する電圧をある電圧値からそれよりも高い電圧値に切り換える場合と、帯電装置13に印加する電圧をある電圧値からそれよりも低い電圧値に切り換える場合とで、しかも、当該帯電装置13に印加する電圧を切り替えるタイミングを、印加電圧を上昇又は下降させる途中の早い時期や遅い時期など複数のタイミングに変化させた場合に、帯電装置13による感光体ドラム12表面の帯電電位がどのように変化するかを確認する帯電特性をシミュレーションにより研究した。
In order to solve the technical problem, the present inventor has studied the charging characteristics of the surface of the
このシミュレーションでは、図9に示すように、帯電装置13の帯電領域13A〜13Cを4つに区分し、従来は図10(a)に示すように、感光体ドラム12の各帯電制御領域毎に、帯電装置13に印加する電圧を切り替えていたのに対して、図10(b)に示すように、感光体ドラム12の1つの帯電制御領域を4つの補助帯電制御領域に分割し、尚かつ当該4つの補助帯電制御領域のいずれかのタイミングで帯電装置13に印加する電圧を切り替えるように構成した。なお、その際、上記帯電装置13の複数本の放電ワイヤー33には、同じ電圧を印加し、グリッド電極34にも、特定の電圧を一律に印加するように構成したものであり、帯電装置13の4つの帯電領域13A〜13C毎に印加する電圧を異ならせるものではなく、帯電装置13に印加する電圧を切り替えるタイミングを、従来の帯電制御領域毎ではなく、1つの帯電制御領域よりも小さい(時間的に短い)タイミングに設定したものである。
In this simulation, as shown in FIG. 9, the charging
その結果、上記感光体ドラム12の帯電電圧は、帯電装置13に印加する電圧の大きさ、及び印加電圧を切り替えるタイミングによって、例えば、図11に示すように変化する。
つまり、感光体ドラム12表面の微小領域に着目してみると、図1に示すように、除電ランプ26による露光を一様に受けて、感光体ドラム12の表面電位は一旦0Vとなり、クリーニング装置27によって残留トナー等が除去された後、帯電装置13によってコロナ放電による帯電を受けて、帯電装置13を通過する間に、つまり感光体ドラム12表面の微小領域が帯電装置13に突入してから帯電装置13を通過するまでの間、帯電装置13によるコロナ放電を受けて、感光体ドラム12表面の微小領域の電位が徐々に上昇し、帯電装置13を通過した直後の電位で一定の状態となる。
As a result, the charging voltage of the
That is, when attention is paid to the minute area on the surface of the
その間、帯電装置13に印加する電圧を予め定められたタイミングで変化させるということは、感光体ドラム12表面の微小領域がコロナ放電を受ける量(電荷を帯びる量)が、経時的に変化するということを意味する。このとき、感光体ドラム12の表面が帯電装置13を通過している間に、帯電装置13に印加する電圧を1段階に高く変化させる場合と、帯電装置13に印加する電圧を1段階に低く変化させる場合とがある。また、感光体ドラム12の表面が帯電装置13を通過している間の早いタイミングで電圧を切り替える場合と、感光体ドラム12の表面が帯電装置13を通過している間の中間のタイミングで電圧を切り替える場合と、感光体ドラム12の表面が帯電装置13を通過している間の遅いタイミングで電圧を切り替える場合などがある。
In the meantime, changing the voltage applied to the charging
従来は、帯電装置13に印加する電圧を変化させるタイミングが、図6に示すように、感光体ドラム12の帯電制御領域の先頭が、帯電装置13の帯電領域に突入するタイミングに設定(固定)されていたため、図7に示すように、感光体ドラム12の帯電制御領域121〜128よりも大きい帯電装置13の帯電領域の後半(エリアB)に位置する前の帯電制御領域121〜128が、次の帯電制御領域121〜128の影響を受けてしまい、図8に示すように、目標とする帯電電位に制御することができなかった。
Conventionally, the timing for changing the voltage applied to the charging
図12は実際のシミュレーションによる研究結果を示したチャートである。このシミュレーションは、帯電装置13から放電されるコロナ放電による電荷量を、感光体ドラム12の表面層が有する誘電率に応じて、時間に基づいて積分する演算を行って、感光体ドラムの帯電電位を求めたものである。
FIG. 12 is a chart showing the results of research by actual simulation. In this simulation, the charge amount of the corona discharge discharged from the charging
図12(a)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が500Vである場合に、帯電装置13に一律な電圧の印加を開始してから、900msec後に感光体ドラム12の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を、感光体ドラム12の帯電特性及び帯電装置16の放電特定を考慮してシミュレーションした結果を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12の表面電位が494.6Vに達した。
FIG. 12A shows that when the target potential on the surface of the
次に、図12(b)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が500Vである場合に、帯電装置13に最初に600Vを印加し、電圧の印加開始から200msec後に500Vに低下させるように変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12の表面電位が496.8Vに達した。
Next, FIG. 12B shows that when the target potential on the surface of the
さらに、図12(c)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が500Vである場合に、帯電装置13に最初に600Vを印加し、電圧の印加開始から400msec後に500Vに変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12の表面電位が501.8Vに達した。
Further, FIG. 12C shows a case where 600 V is first applied to the charging
又、図12(d)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が500Vである場合に、帯電装置13に最初に600Vを印加し、電圧の印加開始から700msec後に500Vに変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が529Vに達し、オーバーシュートが発生することが判った。
FIG. 12D shows a case where 600 V is first applied to the charging
一方、図12(e)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が600Vである場合に、帯電装置13に電圧印加を開始してから、900msec後に感光体ドラムの表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を、感光体ドラム12の帯電特性及び帯電装置の放電特定を考慮してシミュレーションした結果を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12の表面電位が593.4Vに達した。
On the other hand, FIG. 12E shows the case where the surface potential of the photosensitive drum is saturated after 900 msec from the start of voltage application to the charging
次に、図12(f)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が600Vである場合に、帯電装置13に最初に500Vを印加し、電圧の印加開始から200msec後に600Vに変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12の表面電位が591.4Vに達した。
Next, FIG. 12F shows a case where 500 V is first applied to the charging
さらに、図12(g)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が600Vである場合に、帯電装置に最初に500Vを印加し、電圧の印加開始から400msec後に600Vに高く変化させた場合に、感光体ドラム12表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12表面電位が585.6Vに達した。
Further, FIG. 12G shows the case where the target potential on the surface of the
又、図12(h)は感光体ドラム12表面の目標とする電位が600Vである場合に、帯電装置に最初に500Vを印加し、電圧の印加開始か700msec後に600Vに変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12の表面電位が552.8Vであり、目標とする電位である600Vに達しないことが判った。
FIG. 12 (h) shows that when the target potential on the surface of the
更に、図12(i)は感光体ドラム12面の目標とする電圧が600Vである場合に、帯電装置13に700Vを印加した場合に、電圧印加を開始してから900msec後に感光体ドラム12の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を、感光体ドラム12の帯電特性及び帯電装置の放電特定を考慮してシミュレーションした結果を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム12表面電位が692.2Vに達した。
Further, FIG. 12 (i) shows that when the target voltage on the surface of the
次に、図12(j)は感光体ドラム12表面の目標とする電圧が600Vである場合に、帯電装置に最初に500Vを印加し、電圧の印加開始から200msec後に700Vに変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が688.3Vに達した。
Next, FIG. 12J shows the case where the target voltage on the surface of the
さらに、図12(k)は感光体ドラム12表面の目標とする電圧が600Vである場合に、帯電装置12に最初に500Vを印加し、電圧の印加開始か400msec後に700Vに高く変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が676.5Vに達した。
Further, FIG. 12 (k) shows a case where 500V is first applied to the charging
又、図12(l)は感光体ドラム表面の目標とする電圧が600Vである場合に、帯電装置13に最初に500Vを印加し、電圧の印加開始から700msec後に700Vに高く変化させた場合に、感光体ドラム12の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が604Vに達し、印加電圧を上げることで目標とする帯電電位に近い値に追従させることができることがわかった。
FIG. 12 (l) shows a case in which 500V is first applied to the charging
以上のシミュレーションの結果から明らかなように、帯電装置13に印加する電圧をある値から高い値に変更する場合には、電圧印加タイミングの後段で行い、目標電圧に対して印加電圧を高く設定することで、感光体ドラム12の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができることが判る。
As is clear from the results of the above simulation, when the voltage applied to the charging
また、帯電装置13に印加する電圧をある値から低い値に変更する場合には、電圧印加タイミングの前段で行うことで、感光体ドラム12の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができることが判る。
Further, when the voltage applied to the charging
この実施の形態では、図9に示すように、帯電装置13に印加する電圧を切り替えるタイミグとして、帯電装置13の帯電領域を4つの帯電領域13A〜13Dに区分し、図10(b)に示すように、当該4つの帯電領域13A〜13Dのうち、どの帯電領域が感光体ドラム12の帯電制御領域121〜128に移動したタイミングで帯電装置13に印加する電圧を切り替えるように構成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, as a timing for switching the voltage applied to the charging
更に説明すると、この実施の形態では、図9に示すように、帯電装置13の帯電領域を4つに区分し、これらの4つの帯電領域13A〜13Dにおける帯電装置13に印加する電圧を切り替えるタイミングを、図13及び図14の補正テーブルに示す如く、第2の帯電制御領域122のように、600Vから630Vに切り替える場合のように、ある値から高い値に変更する場合には、電圧印加タイミングの後段2Dで行い、目標電圧である630Vに対して印加電圧を高い630V+α=645Vに設定することで、図15に示すように、感光体ドラム12の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができるように構成されている。ここで、予め定められた値(マージン)αは、例えば、15V程度に設定されるが、他の値に設定しても良い。
More specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the charging area of the charging
また、帯電装置13に印加する電圧をある値から低い値に変更する場合には、図13及び図14に示す如く、電圧印加タイミングの前段3Bで行うことで、図15に示すように、感光体ドラム12の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができるように構成されている。
Further, when the voltage applied to the charging
また、この実施の形態では、感光体ドラム12の感光体層が部分的な露光を受けたり、経時的に一部の帯電特性が変化した場合などにより、上述した帯電装置13への印加電圧の制御を行った場合でも、目標とする帯電電圧に制御することができない場合がある。
Further, in this embodiment, the voltage applied to the charging
そこで、この実施の形態では、CPU100は、図16に示すように、本実施の形態を適用した場合と、本実施の形態を適用する前の場合とで、感光体ドラム12の表面電位の最大値と最小値の差を演算して求め、本実施の形態を適用する前の方が、感光体ドラム12の表面電位の最大値と最小値の差である振れ幅が小さい場合には、本実施の形態を適用する前のテーブルに帯電装置13に印加する電圧値を設定するように構成されている。
なお、図17は帯電装置に印加するタイミングを説明するものであり、感光体ドラム12のホームポジションを検知してから、感光体ドラム12が1つの帯電制御領域を4つに区分した補助帯電制御領域を移動する時間X(ms)だけ経過するタイミングを基準として印加電圧を切り替えるタイミングを制御するテーブルを作成する。また、図18は補正テーブルの一例を示すものである。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 16, the
FIG. 17 illustrates the timing of application to the charging device. After detecting the home position of the
以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置としての高速プリンタでは、次に示すように、像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の寸法が、当該像担持体の複数に分割された帯電領域よりも小さい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化が可能となっている。 In the above configuration, in the high-speed printer as the image forming apparatus according to this embodiment, the rotation of the image carrier is performed in the highly productive image forming apparatus in which the rotational speed of the image carrier is increased as shown below. Even when the size of the charging means along the direction is smaller than the divided charging area of the image carrier, uneven charging of the image carrier can be suppressed and high image quality can be achieved. .
すなわち、この実施の形態に係る高速プリンタ1では、図2に示すように、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット4K、4C、4M、4Yにおいて、各感光体ドラム12上にブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各色のトナー画像形成し、当該各色のトナー像を連帳紙2上に多重に転写し、フラッシュ定着装置21によって定着することで、フルカラーの画像等を高速にプリントすることが可能となっている。
That is, in the high-
その際、上記ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット4K、4C、4M、4Yにおいては、感光体ドラム12の表面が帯電装置13によって予め定められた電位に帯電されるが、当該感光体ドラム12の表面電位は、画像プリントに先立って、表面電位センサ15によって少なくとも1周分、望ましくは複数周だけ測定され、感光体ドラム12の各帯電制御領域121〜128毎に平均化された値が、図5に示すよに、CPU100によって求められる。
At that time, in each of the black, cyan, magenta, and yellow
すると、CPU100は、求められた感光体ドラム12の各帯電制御領域121〜128毎に平均値に応じて、帯電装置13に印加する電圧を制御するとともに、当該帯電装置13に印加する電圧を切り替えるタイミングをも制御する。
Then, the
そして、上記CPU100は、求められた感光体ドラム12の各帯電制御領域121〜128毎に平均値に応じて、帯電装置13に印加する電圧をある値から高い値に変更する場合には、帯電装置13への印加電圧を切り替えるタイムミングを、図13に示すように、帯電装置13の4つに区分された帯電領域のうち、遅い電圧印加タイミングである4番目の2Dで行うように切り替えるとともに、目標電圧である630Vに対して印加電圧を高い630V+α=645Vに設定する。
Then, when the
なお、上記帯電装置13に印加する電圧値の設定及び切り替えるタイムミングは、図1に示すように、CPU100が図14に示すようなテーブルを参照することによって行われる。
The setting of the voltage value to be applied to the charging
従って、上記CPU100は、求められた感光体ドラム12の各帯電制御領域121〜128毎に平均値に応じて、図14に示すようなテーブルを書き換える制御を行う。
Therefore, the
そして、上記CPU100は、一定の期間、例えば、一定の経過時間やプリント量の間だけ、図14に示すようなテーブルに従って帯電装置13に印加する電圧を制御し、一定の期間が経過した後は、再度、感光体ドラム12の表面電位を測定して、テーブルを書き換える制御を行う。
Then, the
また、帯電装置13に印加する電圧をある値から低い値に変更する場合には、図13及び図14に示す如く、電圧印加タイミングの前段3Bで行うように制御する。
Further, when the voltage applied to the charging
こうすることによって、上記実施の形態によれば、高速機において、帯電装置13の帯電領域が感光体ドラム12の帯電制御領域よりも大きい場合であっても、図15に示すように、感光体ドラム12の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができ、高画質の画像を得ることができる。
Thus, according to the above-described embodiment, even if the charging area of the charging
12:感光体ドラム、121〜128:帯電制御領域、13:帯電装置、100:CPU、l01:帯電バイアス制御回路。 12: photosensitive drum, 12 1 to 12 8 : charging control area, 13: charging device, 100: CPU, l01: charging bias control circuit.
Claims (6)
前記像担持体の帯電制御領域よりも前記像担持体の移動方向に沿って広く設定された帯電領域を有し、前記像担持体の表面を予め定められた電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の帯電電位を検出する帯電電位検出手段と、
前記電位検出手段の検出結果に基づいて、前記像担持体の帯電制御領域に対応して、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを変更するタイミング変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier whose surface is divided into a plurality of charge control regions along the moving direction;
A charging unit that has a charging region that is set wider along the moving direction of the image carrier than the charge control region of the image carrier, and charges the surface of the image carrier to a predetermined potential;
Charging potential detection means for detecting the charging potential of the image carrier;
An image comprising: a timing changing unit for changing a timing for switching a voltage applied to the charging unit corresponding to a charging control region of the image carrier based on a detection result of the potential detecting unit. Forming equipment.
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