(57)【要約】【課題】  DC帯電方式でドラムの帯電を行う系において、環境変動に対応した最適な帯電バイアスを印加し、且つ帯電バイアス値に対応した適切な現像バアイスを印加することで最適なVb値を採ることが出来、様々な環境下においても最良の画質で印字を行う事が出来る画像形成装置を提供する事を目的とする。【解決手段】  像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、像担持体表面の帯電面に画像データに応じて露光を行うことで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、静電潜像をトナーによりトナー画像として可視化する処理を行う現像手段と、トナー画像の記録媒体への転写を行う転写手段から構成され、帯電手段はDC出力のみを行いその大きさは帯電駆動電流の大きさより決定される。この時現像バイアスの大きさは、帯電バイアスの大きさから決定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体表面の帯電面に画像データに応じて露光を行うことで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、その前記像担持体表面の静電潜像を、帯電させたトナーによりトナー画像として可視化する処理を行う現像手段と、その前記像担持体表面のトナー画像の記録媒体への転写を行う転写手段から構成されるプロセス手段を有し、前記帯電手段は直流(DC)電圧のみを出力し、その出力電圧の大きさは前記像担持体を流れる電流値の大きさから決定される構成であって、前記現像手段は直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳した電圧を出力し、その出力電圧の直流(DC)成分の大きさを前記帯電手段の出力電圧の大きさから決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電手段の出力電圧は、入力信号の周波数のパルス幅を可変することで前記帯電手段への印加電圧を可変させて調整を行い、また前記現像手段の出力電圧も、入力信号の周波数のパルス幅を可変することで前記現像手段への印加電圧を可変させて調整を行う構成とし、前記現像手段の入力信号として、先に決定する前記帯電手段の入力信号のパルス幅に対応した値のパルス幅を持った信号を入力することで、前記現像手段の出力電圧の大きさを決定することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電手段の出力電圧は、入力信号の周波数のパルス幅を可変することで前記帯電手段への印加電圧を可変させて調整を行い、また前記現像手段の出力電圧は、前記帯電手段と共通の信号を入力し、入力信号の周波数のパルス幅の可変により前記現像手段への印加電圧を可変させて調整を行う構成とし、前記帯電手段と前記現像手段とで共通の入力信号に対して相関を持った電圧出力を行い、先に決定する前記帯電手段の出力電圧に対応して前期現像手段の出力電圧が決定されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に帯電印加電圧値及び、現像印加電圧値を決定する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図10に電子写真プロセスの一例を表す図を示す。ドラム8は帯電ローラ9に印加されたDCバイアス12により表面を一様に帯電される。不図示のレーザスキャナから照射されたレーザ光15によりドラム表面は画像データに応じて露光され、静電潜像が形成される。ドラム8上の静電潜像は現像ローラ10にACバイアス13を印加することでトナーにより現像され、トナー画像として可視化画像となる。ドラム8上のトナー画像は転写ローラ11に印加されたバイアス14により印字用紙16に転写される。
【０００３】
この時、ドラム表面に帯電したドラム電位と現像バイアス13との差(バックコントラスト：Vb)の大きさが重要となり、その大きさにより印字画像の画質に影響が出てくる。図9の曲線2に示すようにドラム電位と現像バイアス13が近い値でVbの値が所定の値よりも小さくなる場合、逆にドラム電位と現像バイアス13がはなれた値でVbの値が所定の値よりも大きくなる場合に、印字画像が印字用紙16全体にトナーを撒いたような画像(以後カブリ画像と呼ぶ)となり、画像品質の悪化となってしまう。よって、Vbをある決まった範囲内に収めるように帯電バイアス値と現像バイアス値の設定をする必要がある。また図9の曲線1, 3に示すように、この特性は周囲環境により変動をする傾向がある。
【０００４】
一方ドラム8に、あるドラム電位を帯電させようとした場合、図5に示すように印加しなければならない帯電バイアス12は周囲環境によって異なってくる。一般的に低温/低湿環境では電圧値を高く、高温/高湿環境では電圧値を低くする必要がある。
【０００５】
以上のことから、周囲環境を検知するセンサを搭載し、検知した周囲環境によって帯電バイアス12の値を何段階か(3段階程度)の切り換えを行い、Vbの値が適正な範囲A1(全ての環境で画質を満足する範囲)に収まるような制御を行い画像品質の悪化の防止を行っている。
【特許文献１】特開平7-261580号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような帯電バイアス制御を行った場合、環境検知センサの環境切り分け精度の問題や帯電バイアス回路の部品バラツキ等からVbのバラツキは比較的大きくなってしまう。よって、図9に示すように各周囲環境においてVbのバラツキ範囲内A1で最適値を採ることは難しく常に最良の画質を得ることは出来ていなかった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ドラム8の帯電をDC帯電方式で行う場合に、環境変動に対応した最適な帯電バイアス12を印加し、且つ帯電バイアス値に対応した適切な現像バアイス13を印加することで最適なVb値を採ることが出来、様々な環境下においても最良の画質で印字を行う事が出来る画像形成装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体表面の帯電面に画像データに応じて露光を行うことで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、その前記像担持体表面の静電潜像を、帯電させたトナーによりトナー画像として可視化する処理を行う現像手段と、その前記像担持体表面のトナー画像の記録媒体への転写を行う転写手段から構成されるプロセス手段を有し、前記帯電手段は直流(DC)電圧のみを出力し、その出力電圧の大きさは前記像担持体を流れる電流値の大きさから決定される構成であって、前記現像手段は直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳した電圧を出力し、その出力電圧の直流(DC)成分の大きさを前記帯電手段の出力電圧の大きさから決定することを特徴とする。
【０００９】
請求項2記載の電源装置は、請求項1記載の画像形成装置において、前記帯電手段の出力電圧は、入力信号の周波数のパルス幅を可変することで前記帯電手段への印加電圧を可変させて調整を行い、また前記現像手段の出力電圧も、入力信号の周波数のパルス幅を可変することで前記現像手段への印加電圧を可変させて調整を行う構成とし、前記現像手段の入力信号として、先に決定する前記帯電手段の入力信号のパルス幅に対応した値のパルス幅を持った信号を入力することで、前記現像手段の出力電圧の大きさを決定することを特徴とする。
【００１０】
請求項3記載の電源装置は、請求項1記載の画像形成装置において、前記帯電手段の出力電圧は、入力信号の周波数のパルス幅を可変することで前記帯電手段への印加電圧を可変させて調整を行い、また前記現像手段の出力電圧は、前記帯電手段と共通の信号を入力し、入力信号の周波数のパルス幅の可変により前記現像手段への印加電圧を可変させて調整を行う構成とし、前記帯電手段と前記現像手段とで共通の入力信号に対して相関を持った電圧出力を行い、先に決定する前記帯電手段の出力電圧に対応して前期現像手段の出力電圧が決定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、DC帯電方式の電子写真プロセスにおいて、周囲環境変動に応じて帯電バイアス値を変化させ、そのときの帯電バイアス値に応じた現像バイアス値を出力するように制御を行っている。
【００１２】
このような制御を行う事により、いかなる周囲環境下においてもバックコントラスト(Vb)の値を最適値に保つことが出来るため、最良の画質で画像の印字を行う事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施例１）
図4は本発明の実施形態に係る画像形成装置の電子写真プロセスの一例を示す図である。8はドラムであり帯電ローラ9、現像スリーブ10、転写ローラ11が接して配置されている。ドラム8はグランドに接地されている。帯電ローラ9、現像スリーブ10、転写ローラ11にはそれぞれバイアス印加のための電源に接続されている。16は記録媒体である印字用用紙である。
【００１４】
ドラム8は帯電ローラ9に印加されたバイアス12により表面が一様にマイナスに帯電される。不図示のレーザスキャナから照射されたレーザ光15によりドラム表面は画像データに応じて露光され、露光部分が除電されることで静電潜像が形成される。ドラム表面上の静電潜像は現像スリーブ10に印加されたACバイアス13によってドラム8上の露光部に移動したトナーにより現像され、トナー画像として可視画像となる。ドラム8上のトナー画像は転写ローラ11に印加されたプラスバイアス14により印字用紙16に転写される。トナー画像が転写された印字用紙16は不図示の定着器へと送られ、定着処理後に印字画像として排出される。
【００１５】
帯電バイアス12の出力方式はDC成分のみで形成されるDC帯電方式であり、その出力バイアス12の大きさの制御は、ドラム8に流れる電流を所定の値に一定に保つ定電流制御を行っている。すなわち図4に示したように等価的にドラム8と帯電ローラ9の間に抵抗Rを考えると、抵抗Rに流れる電流値I1を一定としている。ここでI1を一定とするために帯電出力電圧の調整を行っており、その出力調整はPWM信号を用いて行っている。例えば図2に示すように帯電バイアス出力の回路を構成し、入力されるPWM信号4のデューティーを可変することで帯電出力回路への入力電圧を可変させ、それにより出力電圧の可変を行っている。
【００１６】
現像バイアス13はDC成分にAC成分を重畳した形となっており、現像バイアス出力の調整はDC成分AC成分共に帯電バイアスと同様のPWM信号デューティーを可変することによって行われる。例えば図3に示すように現像DCバイアス出力の回路を構成し、入力されるPWM信号6のデューティーを可変することで出力電圧の可変を行っている。
【００１７】
これらの制御は図8に示した画像形成装置の構成を表すブロック図において、各ユニットの動作制御を担っているCPU17によって行われる制御で、電子写真プロセスにおける帯電、現像、転写等の各バイアス出力制御は高圧ユニット18によって行われる。
【００１８】
カブリ画像と帯電バイアス12、現像バイアス13の間にはある関係を持っており、バックコントラストと呼ばれるドラム電位と現像DCバイアス値との差Vbの値の大きさによりカブリ画像の良い／悪いが決まってくる。その関係は図1の曲線2に示すような関係を持っており、Vbが小さい時に程度が悪い状態であり、Vbが大きくなっていくと良くなっていく。しかしある電圧を過ぎるとまた悪くなっていく。従って、最良の画像を出すにはある所定の範囲のバックコントラストとなるようにドラム電位と現像DCバイアス値を決めなければならない。ただし、図1の曲線1, 3で示すように周囲環境によってもVbと画質の特性が変動するため、Vbの最適値は周囲環境によっても変わってしまう。
【００１９】
前記したように帯電バイアス12は定電流制御を行っており、ドラム8／帯電ローラ9間の抵抗Rは周囲環境によって変化をし、低温／低湿環境においてRは大きくなり、高温／高湿環境ではRは小さくなる。またドラム8をあるドラム電位に帯電しようとした場合、帯電バイアス12とドラム電位の関係は図5のようになっており、低温／低湿環境においてはより大きな帯電バイアス12が必要となり、高温／高湿環境では低い帯電バイアス12で十分となる。従って、定電流制御で電流を一定に保っているため低温／低湿環境においては帯電バイアス12は大きくなり、高温／高湿環境では帯電バイアス12は小さくなるため、定電流制御を行う事で周囲環境変動に追従して適切な帯電バイアス12を印加する事が出来る。
【００２０】
次に現像DC成分の出力値を決定する。上記したように帯電バイアス12の大きさは定電流制御により決定し、それによりその時に帯電回路に入力されているPWM信号4のデューティーが決まる。現像DC回路に入力するPWM信号6には、この帯電回路のPWM信号4を基に相関をとったPWM信号6を入力する。例えば帯電バイアスPWMと現像DCバイアスPWMの対応テーブルを予め持ち、定電流制御で決まったPWM信号4に対して所定の現像DCバイアスPWM信号6を決定する方法や、帯電バイアスPWMと現像DCバイアスPWM間の相関関係の関係式を持ち、定電流制御で決まったPWM信号4を用いて計算を行い、現像DCバイアスPWM信号6を決定する方法などがある。
【００２１】
上記動作を図6に示すフローチャートで説明をする。まず帯電DC出力をONとし帯電の出力を行うS1。この時帯電PWMのデューティーは十分に小さくしておき、出力は低い値としておく。次に帯電PWMのデューティーを所定の量だけ上げS2、帯電駆動電流が目標の値に達したかを判断するS3。目標に達していない場合は再度所定の量だけデューティーを上げる。この動作を帯電駆動電流が目標値に達するまで繰り返す。この時、所定量を初期は大きくとり目標値近くは小さくとることで調整時間の短縮を図ることも出来る。続いて、帯電駆動電流が目標値に達した時の帯電PWMのデューティーをメモリなどの記憶手段に保持しS4、その帯電PWMのデューティーを基にして現像DCPWMのデューティーを決定するS5。現像DCPWMのデューティーを決定する方法としては、帯電PWMのデューティーと現像DCPWMのデューティーの相関テーブルを予め用意しておき、帯電PWMのデューティーに対応した値をテーブルから選択する方法、または帯電PWMのデューティーと現像DCPWMのデューティーの関係式を持っており、帯電PWMのデューティーから計算で求める方法などがある。
【００２２】
このようにすることで周囲環境変動に対応して適切な帯電バイアスをドラムに印加する事が可能となり、ドラム電位も周囲環境に関係なく適切な値に保つことが可能となる。またこの時に印加する現像DCバイアスの値を帯電バイアスの値から決定しているため、図1に示すようにあらゆる周囲環境下において最適なバックコントラストの値（低温／低湿：Vb1、常温／常湿：Vb2、高温／高湿：Vb3）を得ることが出来る。従って、周囲環境の変動に対して常に最適な現像プロセス条件を保てるため、画像品質を落とすことの無い良好な印字画像をいる事が可能となる。
【００２３】
（実施例２）
図4は本発明の実施形態に係る画像形成装置の電子写真プロセスの一例を示す図である。
【００２４】
ドラム8は帯電ローラ9に印加されたバイアス12により表面が一様にマイナスに帯電される。不図示のレーザスキャナから照射されたレーザ光15によりドラム表面は画像データに応じて露光され、露光部分が除電されることで静電潜像が形成される。ドラム表面上の静電潜像は現像スリーブ10に印加されたACバイアス13によってドラム8上の露光部に移動したトナーにより現像され、トナー画像として可視画像となる。ドラム8上のトナー画像は転写ローラ11に印加されたプラスバイアス14により印字用紙16に転写される。トナー画像が転写された印字用紙16は不図示の定着器へと送られ、定着処理後に印字画像として排出される。
【００２５】
帯電バイアス12の出力方式はDC成分のみで形成されるDC帯電方式であり、その出力バイアス12の大きさの制御は、ドラム8に流れる電流を所定の値に一定に保つ定電流制御を行っている。すなわち図4に示したように等価的にドラム8と帯電ローラ9の間に抵抗Rを考えると、抵抗Rに流れる電流値I1を一定としている。ここでI1を一定とするために帯電出力電圧の調整を行っており、その出力調整はPWM信号を用いて行っている。
【００２６】
現像バイアス13はDC成分にAC成分を重畳した形となっており、現像バイアス出力の調整はDC成分AC成分共に帯電バイアスと同様のPWM信号デューティーを可変することによって行われる。例えば図3に示すように現像DCバイアス出力の回路を構成し、入力されるPWM信号6のデューティーを可変することで出力電圧の可変を行っている。
【００２７】
前記したように帯電バイアス12は定電流制御を行っており、ドラム8／帯電ローラ9間の抵抗Rは周囲環境によって変化をし、低温／低湿環境においてRは大きくなり、高温／高湿環境ではRは小さくなる。従って、定電流制御で電流を一定に保っているため低温／低湿環境においては帯電バイアス12は大きくなり、高温／高湿環境では帯電バイアス12は小さくなるため、定電流制御を行う事で周囲環境変動に追従して適切な帯電バイアス12を印加する事が出来る。
【００２８】
次に現像DC成分の出力値を決定する。上記したように帯電バイアス12の大きさは定電流制御により決定し、それによりその時に帯電回路に入力されているPWM信号4のデューティーが決まる。現像DC回路に入力するPWM信号6には、この帯電回路のPWM信号4と共通の信号を入力する。この時、図3において出力のフィードバックの基準電圧を決めている抵抗R1およびR2の常数を、帯電バイアス12と現像バイアス13が相関持った関係となるように設定しておく。
【００２９】
上記動作を図7に示すフローチャートで説明をする。まず帯電DC出力をONとし帯電の出力を行うS7。この時帯電PWMのデューティーは十分に小さくしておき、出力は低い値としておく。次に帯電PWMのデューティーを所定の量だけ上げS8、帯電駆動電流が目標の値に達したかを判断するS9。目標に達していない場合は再度所定の量だけデューティーを上げる。この動作を帯電駆動電流が目標値に達するまで繰り返す。この時、所定量を初期は大きくとり目標値近くは小さくとることで調整時間の短縮を図ることも出来る。続いて、帯電駆動電流が目標値に達した時の帯電PWMのデューティーをメモリなどの記憶手段に保持しS10、その帯電PWMのデューティーと共通の値を現像DCPWMのデューティーとして決定するS11。
【００３０】
このようにすることで周囲環境変動に対応して適切な帯電バイアスをドラムに印加する事が可能となり、ドラム電位も周囲環境に関係なく適切な値に保つことが可能となる。またこの時に印加する現像DCバイアスの値を帯電バイアスの値から決定しているため、図1に示すようにあらゆる周囲環境下において最適なバックコントラストの値（低温／低湿：Vb1、常温／常湿：Vb2、高温／高湿：Vb3）を得ることが出来る。従って、周囲環境の変動に対して常に最適な現像プロセス条件を保てるため、画像品質を落とすことの無い良好な印字画像をいる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る画質(カブリ)の程度とバックコントラストの関係を示す図
【図２】本発明に係るDC帯電回路構成の一例を示す図
【図３】本発明に係る現像DC成分生成する回路構成の一例を示す図
【図４】本発明に係る電子写真プロセスを示す図
【図５】帯電バイアスとドラム電位の関係を示す図
【図６】本発明の第1の実施例に係るPWMデューティー決定方法を示すフローチャート
【図７】本発明の第2の実施例に係るPWMデューティー決定方法を示すフローチャート
【図８】画像形成装置の構成の一例を示すブロック図
【図９】従来例の画質(カブリ)の程度とバックコントラストの関係を示す図
【図１０】従来例の電子写真プロセスを示す図
【符号の説明】
【００３２】
１  低温／低湿時のカブリvsバックコントラスト曲線
２  常温／常湿時のカブリvsバックコントラスト曲線
３  高温／高湿時のカブリvsバックコントラスト曲線
４  帯電PWM入力信号
５  帯電DCトランス電源
６  現像PWM入力信号
７  現像DCトランス電源
８  感光ドラム
９  帯電ローラ
１０  現像スリーブ
１１  転写ローラ
１２  帯電バイアス
１３  現像バイアス
１４  転写バイアス
１５  レーザ光
１６  印字用紙
１７  CPU
１８  高圧ユニット
１９  駆動・アクチュエータ
２０  レーザユニット
２１  スキャナユニット
２２  定着器ユニット
２３  センサユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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