(57)【要約】【課題】本発明は、コロナ放電部材に汚れが付着するのを抑止するとともに放電に伴うガスの生成も抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】感光体ドラム１９の表面に付着したトナー像を用紙に転写する転写ローラ２０に転写電圧を印加する転写電圧印加回路４４は、感光体ドラム１９の表面を帯電するコロナ帯電器１８の放電ワイヤ３２に印加される帯電電圧と同極性の電圧を印加することで、コロナ帯電器１８による帯電領域に続いて同極性の帯電領域を形成する。コロナ帯電器１８の代わりに転写ローラ２０により帯電することで、画像形成に影響を与えることなく放電ワイヤへの汚れ付着及びガスの生成を抑制できる。【選択図】図２
2006098808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、コロナ放電部材により前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記露光手段により画像信号に基づいて露光動作が行われる前記像担持体の領域の上流側又は下流側の領域において前記帯電手段による帯電領域に隣接して同極性の帯電領域を形成するように前記転写手段に印加する転写電圧を制御する転写電圧制御手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記転写電圧制御手段により下流側の領域に形成された同極性の帯電領域に続く前記像担持体の非帯電領域における前記現像手段に対向する表面電位と前記現像手段の電位との間の電位差がカブリの発生しないレベルとなるように前記現像手段に印加する現像電圧を制御する現像電圧制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像電圧制御手段は、前記電位差がカブリの発生しないレベルより小さくなる前に現像電圧をオフすることを特徴とする請求項２に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、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといった画像形成を行うものが知られている。こうした画像形成装置では、感光体ドラムを帯電する帯電装置として、コロナ放電を利用したコロトロン帯電装置やスコロトロン帯電装置が実用化されている。これらの装置では、コロナ放電部材として、例えば、細径の放電ワイヤを張設して高電圧を印加することでコロナ放電を発生させ、放電により生じたイオンにより感光体ドラム表面を帯電するようにしている。放電ワイヤに正極又は負極の高電圧を印加すると、空気中に浮遊する微粒子で逆極性に帯電したもの、例えば、トナー粒子や紙粉等の異物が放電ワイヤに引き寄せられて付着するようになる。そのため、放電ワイヤに高電圧を印加し続けると、付着した異物が蓄積して放電ワイヤが汚れていきコロナ放電が正常に行われなくなるといった問題がある。また、放電ワイヤに高電圧を印加し続けると、コロナ放電によりオゾン等の環境に悪影響を及ぼすガスが生成されてしまうことも課題として挙げられている。
【０００３】
そこで、こうした問題点に対処するため、放電ワイヤを機械的に振動させて汚れを除去することが行われているが、放電ワイヤの電圧制御により汚れの付着を軽減することも提案されている。例えば、特許文献１では、上流側で第１画像を形成し下流側では第２画像を形成しない場合、放電ワイヤのトナー汚れを防止するために第１画像形成手段が感光体上に形成するトナーと同極性の電圧を第２帯電手段の放電ワイヤに印加する点が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１８４２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１では、放電ワイヤに感光体上のトナーと同極性の電圧を印加してトナーが放電ワイヤに付着しないようにしているが、通常の画像形成時にはトナーの付着が避けられず、また紙粉等の異物の付着や放電ガスの発生については何ら対策が講じられていない。
【０００５】
そこで、本発明は、コロナ放電部材に汚れが付着するのを抑止するとともに放電に伴うガスの生成も抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、コロナ放電部材により前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記露光手段により画像信号に基づいて露光動作が行われる前記像担持体の領域の上流側又は下流側の領域において前記帯電手段による帯電領域に隣接して同極性の帯電領域を形成するように前記転写手段に印加する転写電圧を制御する転写電圧制御手段を備えていることを特徴とする。さらに、前記制御手段は、前記転写電圧制御手段により下流側の領域に形成された同極性の帯電領域に続く前記像担持体の非帯電領域における前記現像手段に対向する表面電位と前記現像手段の電位との間の電位差がカブリの発生しないレベルとなるように前記現像手段に印加する現像電圧を制御する現像電圧制御手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記現像電圧制御手段は、前記電位差がカブリの発生しないレベルより小さくなる前に現像電圧をオフすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記のような構成を有することで、前記露光手段により画像信号に基づいて露光動作が行われる前記像担持体の領域の上流側又は下流側の領域において前記帯電手段による帯電領域に隣接して同極性の帯電領域を形成するように前記転写手段に印加する転写電圧を制御する転写電圧制御手段を備えているので、画像形成に影響を与えることなくコロナ放電部材に汚れが付着するのを抑止しガスの生成を抑制することができる。すなわち、画像形成が行われる露光領域以外の下流側又は上流側の領域で帯電手段の代わりに転写手段により同極性の帯電領域を形成するので、画像形成に影響を及ぼすこともなく、汚れが付着しやすい高電圧がコロナ放電部材に印加される期間を短くすることができ、その分汚れの付着及びガスの生成を抑制することが可能となる。
【０００８】
そして、前記転写電圧制御手段により下流側の領域に形成された同極性の帯電領域に続く前記像担持体の非帯電領域における現像手段に対向する表面電位と現像手段の電位との間の電位差がカブリの発生しないレベルとなるように現像電圧を制御することで、像担持体が回転動作中に行われる一連の処理の間にもカブリの発生を防止することができる。すなわち、非帯電領域では表面電位が徐々に減衰していくため現像手段の電位との間の電位差が小さくなってカブリ（現像手段のトナーが飛散して像担持体の白抜け領域に付着する現象）の発生するおそれが高まるが、現像電圧を制御することでカブリの発生を避けることができる。また、電位差がカブリの発生しないレベルより小さくなる前に現像電圧をオフすることで、像担持体の非帯電領域の表面電位が減衰していくのに対応して確実にカブリの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には用紙排出トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部２及び給紙部３が配されている。
【００１１】
給紙部３では、給紙カセット１１が配置されており、フラッパ１２に所定のサイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１３が配置されている。フラッパ１２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１３に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ１３が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。
【００１２】
給紙された用紙は、まずフィードローラ１４及びプレスローラ１５により記録部２に搬送される。記録部２では、搬送された用紙に記録するために、現像器１６、クリーニング機構１７、コロナ帯電器１８、感光体ドラム１９、転写ローラ２０、露光ヘッド２１及び定着ローラ２２が備えられている。クリーニング機構１７は、転写後の感光体ドラム１９の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物をクリーニングローラにより捕捉して感光体ドラム１９の表面を清掃する。コロナ帯電器１８は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム１９の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム１９に、露光ヘッド（ＬＥＤヘッド）２１で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器１６内のトナーを感光体ドラム１９に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２０は、用紙を挟んで感光体ドラム１９と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム１９表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２２及びプレスローラ２３によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排紙ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて用紙排出トレイ１０に搬出される。
【００１３】
また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、側面カバー２６を開いて給紙ローラ２７に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ２７によりフィードローラ１４及びプレスローラ１５に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排紙ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて搬出された後排紙ローラ２４を逆回転して反転搬送路に搬送して、フィードローラ２８及びプレスローラ２９、フィードローラ３０及びプレスローラ３１の２対の搬送ローラにより下方に向けて搬送する。そして、再度フィードローラ１４及びプレスローラ１５に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。
【００１４】
図２は、記録部２における回路構成を示す概略図である。記録動作全体の制御を行う記録制御部４０は、コロナ帯電器１８の放電ワイヤ３２に帯電電圧ＨＶＣを印加する帯電電圧印加回路４１、現像ローラ３３及び供給ローラ３４に現像電圧ＨＶＢ及び供給電圧を印加する現像電圧印加回路４２、クリーニングローラ３５、回収ローラ３６及びスポンジ体３７に所定の電圧を印加するクリーニング電圧印加回路４３、転写ローラ２０に転写電圧ＨＶＴを印加する転写電圧印加回路４４に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。なお、記録制御部４０は、定着ローラ２２等の部材の電圧制御も行うようになっているが、図２では省略している。また、記録制御部４０は、画像信号に基づいて露光ヘッド２１の露光制御を行い、コロナ帯電器１８により一様に帯電された感光体ドラム１９の表面に静電潜像を形成する。
【００１５】
記録制御部４０は、主モータ（ＲＸ）４５及び副モータ（ＤＵＰ）４６に対して制御信号を送信して回転駆動制御を行う。主モータ４５は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、ピックアップローラ１３、フィードローラ１４、クリーニングローラ３５、回収ローラ３６、感光体ドラム１９、供給ローラ３４、現像ローラ３３、転写ローラ２０、定着ローラ２２を回転駆動させる。また、排紙ローラ２４は、主モータ４５からの回転駆動力によりクラッチを介して用紙を排紙する方向に回転されるようになっている。副モータ４６は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、フィードローラ２９及び３１を回転駆動するとともに、排紙ローラ２４をクラッチを介して用紙を反転搬送する方向に回転駆動する。
【００１６】
図３は、本実施形態における制御動作に関するタイムチャートの一例を示している。この例では、主モータ４５及び露光ヘッド２１の制御信号をオン、オフで示しており、コロナ帯電器１８に印加される帯電電圧ＨＶＣ、転写ローラ２０に印加される転写電圧ＨＶＴ、及び現像ローラ３３に印加される現像電圧ＨＶＢの各電圧制御を電圧値で示している。
【００１７】
画像形成動作を行う場合、主モータ４５に制御信号が送信されて時刻ｔ0からｔ1まで回転動作が行われる。露光ヘッド２１には、時刻ｔ0から時間Ｔ１経過後に画像信号が送信されて露光制御が開始される。
【００１８】
帯電電圧ＨＶＣは、主モータ４５が回転開始する時刻ｔ0に電圧ＶCが印加され、感光体ドラム１９に画像形成が行われていない露光領域の下流側に対向している期間内でオフされる。
【００１９】
転写電圧ＨＶＴは、主モータ４５が回転開始する時刻ｔ0に電圧ＶT1が印加され、転写ローラ２０のクリーニング等の前回転処理が行われる。前回転処理の後いったんオフされ、次に感光体ドラム１９の露光領域が転写ローラ２０に対向する位置に到達するタイミングで電圧−ＶT2が印加されて感光体ドラム１９に付着したトナー像を用紙に転写する。この例では、２回連続して転写動作を行っている。そして、転写動作後いったんオフされて再び電圧ＶT1が印加される。電圧ＶT1の印加によりクリーニング等の後回転処理に必要な感光体ドラム１９表面の帯電が行われる。すなわち、従来コロナ帯電器１８により帯電していた領域を転写ローラ２０に電圧ＶT1を印加することで代わりに同極性に帯電するようにしている。その分コロナ帯電器１８への帯電電圧ＨＶＣの印加時間を短縮することができる。この例では、帯電電圧ＨＶＣがオフされた後時間Ｔ２だけ転写電圧ＨＶＴを印加することで、コロナ帯電器１８の帯電領域に連続して転写ローラ２０による同極性の帯電領域が形成されるようにしている。したがって、汚れが付着しやすい高電圧がコロナ帯電器１８に印加される期間を短くすることができ、その分汚れの付着及びガスの生成を抑制することが可能となる。
【００２０】
現像電圧ＨＶＢは、主モータ４５が回転開始する時刻ｔ0に通常の電圧ＶBが印加され、転写電圧ＨＶＴが時間Ｔ２経過後にオフされてから時間Ｔ３経過後にオフされる。
【００２１】
図３の下方には、現像器１６の現像ローラ３３に対向する感光ドラム１９の領域における表面電位ＶFの時間的な推移を示したグラフが描かれている。横軸は時間軸で、上述したタイムチャートと同一の時間軸に設定されている。縦軸は表面電位ＶFの電圧値をとっている。表面電位ＶFは、主モータ４５が回転開始する時刻ｔ0から時間Ｔ11経過後に＋９００Ｖとなる。時間Ｔ11は、コロナ帯電器１８により帯電された感光体ドラム１９の帯電領域が回転して現像ローラ３３に対向する位置に到達するまでの時間である。そのため、表面電位ＶFは、時間Ｔ11経過後に通常の帯電電位に上昇する。そして、転写電圧ＨＶＴがオフされてから時間Ｔ12経過後に表面電位ＶFの減衰が始まる。すなわち、帯電電圧ＨＶＣがオフされるまでに帯電された領域に続いて転写電圧ＨＶＴにより帯電される領域が形成されるため、転写電圧ＨＶＴによる帯電領域が現像ローラ３３を通過するまでにかかる時間Ｔ12が経過すると、感光体ドラム１９の表面が帯電されないために時間が経過するに従い徐々に表面電位が低下していき、グラフのように曲線を描くように減衰する。現像電圧ＨＶＢは、グラフに示すように表面電位ＶFより低い３００Ｖ〜４００Ｖに設定されているが、表面電位ＶFが減衰していくと現像電圧ＨＶＢとの間の電位差が小さくなっていき、カブリが発生するおそれが生じてくる。カブリは、現像ローラ３３から感光体ドラム１９表面の白抜け領域にもトナーが飛散する現象で、現像電圧ＨＶＢと表面電位ＶFとの間の電位差Ｖd1が１００Ｖより小さくなると発生しやすくなるため、電位差Ｖd1が１００Ｖよりも大きいレベルで現像電圧ＨＶＢをオフするようにすればよい。したがって、時間Ｔ３は、電位差Ｖｄ1が１００Ｖよりも大きいタイミングに設定すればよい。
【００２２】
感光体ドラム１９の表面電位の減衰曲線は、ドラム表面の摩耗や劣化により変化するため、ドラム表面の電位を直接検知したり予め減衰の経時的な変化を想定してデータを記憶しておき、時間Ｔ３を適宜変更するようにすればよい。
【００２３】
また、現像電圧ＨＶＢをオフした後においても表面電位ＶFとの間の電位差は、カブリが発生しないレベルに保たれている必要があり、主モータ４５の回転動作が停止する時刻ｔ1までそのレベルを保たなればならない。そのため、時刻ｔ1の電位差Ｖd2が１００Ｖよりも大きくなる必要がある。電位差Ｖd2が１００Ｖよりも大きくなるためには、転写電圧ＨＶＴのオフのタイミングにより設定することが可能である。すなわち、転写電圧ＨＶＴがオフされることで表面電位ＶFの減衰が開始され、減衰開始後の表面電位ＶFの経時的な推移は実験により想定できるため、時刻ｔ1において必要な表面電位から逆算して転写電圧ＨＶＴのオフまでの時間Ｔ４が算出される。したがって、転写電圧ＨＶＴは、主モータ４５の回転動作が停止する時刻ｔ1より時間Ｔ４前にオフすることは避ける必要がある。
【００２４】
この例では、帯電電圧ＨＶＣをオフするとともに転写電圧ＨＶＴとして同極性の電圧を印加して代わりに感光体ドラム１９帯電することで帯電電圧ＨＶＣの印加時間を短縮して放電ワイヤへの汚れの付着及び放電ガスの生成を防止できるとともに、転写電圧ＨＶＴをオフした後に現像電圧ＨＶＢを制御することでカブリを防止することができる。
【００２５】
また、以上説明した例では、用紙に転写動作を行った後の後回転処理時にコロナ帯電器18に代わって転写ローラ２０による感光体ドラム１９の帯電を行うようにしているが、前回転処理時に転写電圧ＨＶＴを印加して転写ローラ２０により感光体ドラム１９を帯電しその帯電領域に続いてコロナ帯電器１８により帯電するようにしてもよい。この場合は、帯電電圧ＨＶＣの印加タイミングを遅くすることができるため、その分帯電電圧ＨＶＣの印加時間を短縮することができる。
【００２６】
なお、このように転写ローラ２０により感光体ドラム１９の帯電を行う場合コロナ帯電器１８の帯電に比べムラが生じやすいが、用紙への画像形成に対して影響の出ない前回転処理又は後回転処理時（感光体ドラム１９表面の露光動作が行われる領域の上流側又は下流側の領域）で転写ローラ２０により帯電するので、画像形成動作に影響は及ばない。
【００２７】
また、転写ローラ２０に代えてクリーニング機構１７のクリーニングローラにより感光体ドラム１９を帯電するようにクリーニング電圧を印加制御するようにしても、帯電電圧ＨＶＣの印加時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態に関する全体ブロック図である。
【図３】本発明に係る実施形態に関するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１    画像形成装置
２    記録部
３    給紙部
17    クリーニング機構
18    コロナ帯電器
19    感光体ドラム
20    転写ローラ
21    露光ヘッド
32    放電ワイヤ
33    現像ローラ
【図１】
2006098808.tif 000003
【図２】
2006098808.tif 000004
【図３】
2006098808.tif 000005