(57)【要約】【課題】感光体に異物付着を起こさずかつ最小の待ち時間で印字を開始する画像形成装置を提供する。【解決手段】帯電手段が、イオン発生器でありかつイオン発生器が該感光体の温度を一定以上上昇させないようにした。該イオン発生器がその近傍温度を上昇させる手段を有し、かつ温度を制御する手段を有するようにした。さらに、温度と湿度を認識する手段を有し、イオン発生器の近傍の温度を該温度と湿度の情報に基づいて制御する手段をそなえた。イオン発生器の温度制御において、印字動作前制御と印字動作中制御を行うこととした。印字動作前制御は、昇温時間を、認識した、温湿度によって変化させることとした。印字動作中制御は、熱源に供給する電源を、一定電圧のパルス電流であることとした。さらに、パルス電流のデューティを、認識した、温湿度によって変化させることとした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を所望の帯電レベルまで帯電させる工程、走査するレーザー光又は、ＬＥＤアレー等で露光し、静電潜像を形成する工程、トナーを所望の極性に帯電した粉体を前記静電潜像に電気的に付着させトナー像を形成する工程、転写媒体に転写し、トナー画像を転写媒体に形成する工程、転写後の感光体上の転写できなかったトナーを該現像装置に回収する工程を具備する電子写真プロセスにおいて、帯電手段が、イオン発生器でありかつイオン発生器が該感光体の温度を一定以上上昇させないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１のイオン発生器がその近傍温度を上昇させる手段を有し、かつ温度を制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２において温度と湿度を認識する手段を有し、イオン発生器の近傍の温度を該温度と湿度の情報に基づいて制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２のイオン発生器の温度制御において、印字動作前制御と印字動作中制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４において、印字動作前制御は、昇温時間を認識した温湿度によって変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４において、印字動作中制御は、熱源に供給する電源を一定電圧のパルス電流であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６において、パルス電流のデューティを認識した温湿度によって変化させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機など、特に転写後の感光体上の転写できなかったトナーを該現像装置に回収する、電子写真プロセスに関し、帯電手段にイオン発生器を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
様々な記録装置の中でも、電子写真方式画像形成装置はノンインパクト記録であるため騒音が少ないことや、文字が綺麗に記録できること、記録速度が高速であること、ランニングコストが比較的安いこと等の特長を持っているために、最近ではＯＡ機器の出力端末装置として利用されており、その市場も急速に拡大している。
【０００３】
図８（ａ）は従来例における画像形成装置の概要を示す説明図、図８（ｂ）はイオン発生器の詳細な構造を示す断面図である。
【０００４】
従来における電子写真画像形成装置としては、図８（ａ）に示したように、一般に感光体１０１に対し、金属をコの字の状に形成しその開口を感光体に向けて設置コの字の中心に、ワイヤを張架し、このワイヤに高電圧を印加し、コロナ放電により発生したイオンで帯電させる帯電手段１０２で帯電し、レーザー光を画像データに従い走査しながら点灯させる露光光学系１０３で静電潜像を形成し、現像装置１０４で粉体を摩擦して帯電させた後電気的にトナー像を形成する、さらに導電性のゴムロールにトナーの帯電極性と逆の電圧を印加した転写手段１０５で紙等の転写材にトナー像を転写し、転写後の感光体に残留した転写されなかったトナーは、次の作像工程における現像において、現像器に回収されるものである。又、近年装置の小型化とともに、該クリーニングの工程を無くし、未転写トナーを現像器の中に取り込みつつ潜像をトナー像化するプロセスが提案されている。
【０００５】
このような電子写真装置において、感光体を帯電させる手段として、特開平５−２８１８３４に開示されている、イオン発生器を用いた帯電方法が提案されている。図８（ｂ）は一般的なイオン発生器２０２の構造を示している、セラミック、ガラス等からなる誘電体７の両面に、イオン発生電極９、誘導電極６が設けられ、誘導電極６はセラミック、ガラス等の絶縁体８で覆われた構造となっている。また、イオン発生電極９は、図示してないが環境安定性、放電による劣化防止目的でガラスコーティング（図示せず）が施してしてある。さらに放電安定性を高めるために加熱部材５が設けられ、図示したような回路構成でスイッチ１が作動させることによって、イオン発生電極９と誘導電極６の間に駆動用交流電圧２を印加し、更にイオン発生電極９に直流バイアス電圧３を与える。交流電圧は周波数は数ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚ、出力電圧は０．５〜５ＫＶｐ−ｐの高周波・高電圧であるので、誘電体７を挟んでこれらの電極間に交流電圧２を印加すると、誘導電極６とイオン発生電極９の間で沿面放電が起こり、イオン発生電極９周辺の空気がイオン化され、この付近に正・負のイオンが発生する。ここで図８（ｂ）に示すように直流バイアス電圧３が負の電圧が印加されている場合には、イオン発生器２０２からは負のイオンだけが取り出されることになる。直流バイアス電圧３が正の場合には、正のイオンが取り出される。また、これらの帯電と同時に加熱手段にも加熱部材５の電源として与えられている電源４が駆動され、１２〜２４Ｖ程度の直流電圧が印加される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２８１８３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された装置において、イオンを安定して発生させるために、発生器の電極近傍の温度を高くする必要が有り、このことにより感光体の温度が上昇し、感光体感度が変化し画像濃度が変動した。又、特に、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、感光体温度が高いとトナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうという問題が生じ実用化には至っていない。また、イオン帯電器の加熱手段では電源供給は帯電動作と同時になされるため、十分昇温するまで印字動作が開始できないが、この時間を一定にするために、十分長くとる必要があり、電源を入れて印字を開始するまで、長い時間待たねばならないという問題もあった。
【０００８】
また、イオン帯電器は温湿度に応じて電極近傍の温度条件を変えなければならず、イオン帯電器の温度制御のために加熱手段に供給する電源電圧を調整する必要があるが、そのために電源が複雑となり、電源コストが大きくなるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、クリーニング手段を備えない画像形成工程に用いても複雑な加熱手段を必要とせずに安定な帯電が行え、しかもオゾン発生量の低減が図ることができる帯電手段を具備する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、印字開始までの待ち時間も最小限に抑えることも目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、感光体を所望の帯電レベルまで帯電させる工程、走査するレーザー光又は、ＬＥＤアレー等で露光し、静電潜像を形成する工程、トナーを所望の極性に帯電した粉体を前記静電潜像に電気的に付着させトナー像を形成する工程、転写媒体に転写し、トナー画像を転写媒体に形成する工程、転写後の感光体上の転写できなかったトナーを該現像装置に回収する工程を具備する電子写真プロセスにおいて、帯電手段が、イオン発生器でありかつイオン発生器が該感光体の温度を一定以上上昇させないことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１２】
このような電子写真装置では、ローラやブラシなどの帯電器のように接触しない帯電器を用いるため、帯電器へのトナー付着による帯電器の性能低下がなく、かつ、イオン発生器は、オゾン発生電圧よりも低い電圧でイオンが発生するため、低オゾンでの帯電が可能となる。しかしながら、このようなイオン発生器は、放電（帯電）を安定させるため、放電部近傍の温度を上げる必要があるが、この際、感光体ドラムの温度を一定以上上昇させないようにすることによって、感光体感度が変化し画像濃度が変動しないようにした。又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうことも防ぐことができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１のイオン発生器がその近傍温度を上昇させる手段を有し、かつ温度を制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１４】
このことにより、該イオン発生器が環境やその他の条件に応じて変化する感光体を安定して帯電できる最低の温度で稼動できるため、感光体表面温度を感度が変化しない温度範囲内に抑制しうる、又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうこともなく、該イオン発生器の帯電を安定させることができる画像形成装置を提供する。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２において温度と湿度を認識する手段を有し、イオン発生器の近傍の温度を該温度と湿度の情報に基づいて制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。このことにより、該イオン発生器の帯電を温湿度に応じた最低の温度で安定させて稼動することができる。
【００１６】
従って、最低温度での制御が可能となり、感光体表面温度を感度が変化しない温度に抑制し、又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうこともなく、該イオン発生器の帯電を安定させることができる画像形成装置を提供する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２のイオン発生器の温度制御において、印字動作前制御と印字動作中制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
このことにより、該イオン発生器が加熱不足の状態で印字することなく良好な画像が得られる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４において、印字動作前制御は、昇温時間を認識した温湿度によって変化させることを特徴とする画像形成装置。
【００２０】
このことにより、該イオン発生器が温湿度によらず過不足なく加熱され、必要最小限の電力で初期から安定した画像が得られる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項４において、印字動作中制御は、熱源に供給する電源を一定電圧のパルス電流であることを特徴とする画像形成装置。
【００２２】
このことにより、熱源に供給する電源の電圧を制御する必要がないので、電源および電源制御手段を簡素化できる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６において、パルス電流のデューティを認識した温湿度によって変化させることを特徴とする画像形成装置。
【００２４】
このことにより、複雑な制御によらず簡素化した電源および電源制御手段により、該イオン発生器の帯電を温湿度に応じた最低の温度で安定させて稼動することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に示す。
【００２６】
本発明の請求項１記載の画像形成装置は、感光体を所望の帯電レベルまで帯電させる工程、走査するレーザー光又は、ＬＥＤアレー等で露光し、静電潜像を形成する工程、トナーを所望の極性に帯電した粉体を静電潜像に電気的に付着させトナー像を形成する工程、転写媒体に転写し、トナー画像を転写媒体に形成する工程、転写後の感光体上の転写できなかったトナーを該現像装置に回収する工程を具備する電子写真プロセスであり、図１に示すごとく帯電手段２０２、感光体１０１、現像装置１０４、があり、感光体を矢印Ａ方向に回動させ、帯電手段２０２で−６００Ｖ付近に帯電させ、露光光学系１０３で露光した部分が約−８０Ｖに電位を低下することにより静電潜像を形成する。感光体１０１はさらに回動し潜像が現像装置１０４まで到達すると、負に帯電したトナーを但持して回動するトナー但持体１０４−１と接触する。このとき該トナー但持体１０４−１には、−３００Ｖ程度の電圧が印加されており、潜像の露光部に対してはトナーが付着、非露光部には、付着しないので、露光に応じたトナー像が顕像化される。次に図示しない媒体送り手段によって転写媒体１０６が矢印Ｂ方向に送られトナー像を但持した感光体１０１に接触し、転写手段１０５によって転写媒体側に該トナー像が電気的に転写される。
【００２７】
このとき、転写手段１０５では、必ずしも全てのトナーが転写されるわけではなく、一般的には５〜１０％程度のトナーは転写されることなく感光体１０１に残留する。又転写手段１０５ではトナー像を移行させるため、凡そ＋６００Ｖ〜＋２０００Ｖの電位差が生じるため、残留したトナーの一部は、もとの帯電極性である負と逆の正に帯電される。又これらの残留トナーは、現像手段を通過する際、現像器に回収され、再び現像に供される。
【００２８】
本発明では、帯電手段２０２が、イオン発生器でありかつイオン発生器が該感光体の温度を一定以上上昇させないことを特徴としており、感光体１０１の温度を一定以上昇温させず、長期的に使用可能とすることに有効に作用する。一般に環境上安全でありかつ廉価であるという理由で感光体１０１には有機感光体を使用するが、有機感光体は、高温化では感度が変化したり、トナーの成分が表面に固着したりして、温度を上げることを避けねばならない。一方イオン発生器は、帯電が沿面放電現象によって発生するイオンによって行われるため、加熱して、周囲温度を上げねばならないという合い反する雰囲気条件を要求される。本発明は、該イオン発生器２０２の加熱温度を制御することにより、帯電も安定し、感光体１０１にも影響しない画像形成を可能とした。
【００２９】
本発明の請求項２記載の画像形成装置は、該イオン発生器がその近傍温度を上昇させる手段を有し、かつ温度を制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００３０】
このことにより、感光体表面温度を感度が変化しない温度に抑制し、又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうこともなく、該イオン発生器の帯電を安定させることができる画像形成装置を提供する。図２に示した回路図は本発明の具体的実施例であり、加熱制御手段２１０により、イオン発生器２０２に接触配置された加熱部材５の電源４をオンオフすることを可能とし必要以上に加熱しないようにした。
【００３１】
本発明の請求項３記載の画像形成装置は、請求項２において温度と湿度を認識する手段を有し、イオン発生器の近傍の温度を該温度と湿度の情報に基づいて制御する手段を有することを特徴とする画像形成装置。このことにより、該イオン発生器の帯電を安定させることができる最低温度での制御が可能となり、感光体表面温度を感度が変化しない温度に抑制し、又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうこともなく、該イオン発生器の帯電を安定させることができる画像形成装置を提供する。
【００３２】
図３に示したグラフは各温湿度ごとに変化する必要加熱温度である。
【００３３】
実際の必要加熱値は、イオン発生器の構造や装置構成によってその絶対値が異なるが、傾向は一致する。
【００３４】
本発明の請求項４記載の画像形成装置は、請求項２のイオン発生器の温度制御において、印字動作前制御と印字動作中制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００３５】
このことにより、該イオン発生器が加熱不足の状態で印字することなく良好な画像が得られる。
【００３６】
図４に示したグラフは印字動作開始前後におけるイオン発生器の温度変化である。印字動作前制御にによる加熱により印字動作開始時までにイオン発生器は必要な温度まで加熱され、印字動作開始後は印字動作中制御による加熱によりイオン発生器は必要な温度に維持される。
【００３７】
本発明の請求項５記載の画像形成装置は、請求項４において、印字動作前制御は、昇温時間を認識した温湿度によって変化させることを特徴とする画像形成装置。
【００３８】
このことにより、該イオン発生器が温湿度によらず過不足なく加熱され、必要最小限の電力で初期から安定した画像が得られる。
【００３９】
図５は、実施した制御プログラムのアルゴリズムを示したもので、表１は、得られた温湿度情報から、必要加熱時間を引き当てる実験結果値である。
【００４０】
本発明の請求項６記載の画像形成装置は、請求項４において、印字動作中制御は熱源に供給する電源を一定電圧のパルス電流であることを特徴とする画像形成装置。
【００４１】
このことにより、熱源に供給する電源の電圧を制御する必要がないので、電源および電源制御手段を簡素化できる。
【００４２】
図６は、実施した制御プログラムによる印字動作開始前後の熱源に供給する電圧を示したものである。図６に示すように印字動作前に熱源に供給する電圧と印字動作中に熱源に供給する電圧を同一の一定電圧にしておけば、電源において電圧を変圧する必要がないので、電源を簡素化できるとともに、無駄な電力を消費する必要がない。
【００４３】
パルス電流の周波数は、印字ムラの原因とならないよう、数Ｈｚ以上であることが好ましい。
【００４４】
本発明の請求項７記載の画像形成装置は、請求項６において、パルス電流のデューティを認識した温湿度によって変化させることを特徴とする画像形成装置。
【００４５】
このことにより、複雑な制御によらず簡素化した電源および電源制御手段により、該イオン発生器の帯電を温湿度に応じた最低の温度で安定させて稼動することができる。
【００４６】
図７は、実施した制御プログラムのアルゴリズムを示したもので、表２は、得られた温湿度情報から、必要デューティを引き当てる実験結果値である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、イオン発生器を用いても、感光体の温度を昇温させずに良好な帯電が得られ、感光体表面温度を感度が変化しない温度に抑制し、又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうこともなく、該イオン発生器の帯電を安定させることができることを実現できる。
【００４８】
また、本発明の画像形成装置によれば、該イオン発生器が環境やその他の条件に応じて変化する感光体を安定して帯電できる最低の温度で稼動できるため、感光体表面温度を感度が変化しない温度範囲内に抑制しうる、又、クリーニング手段を有しない画像形成工程では、トナー樹脂や、添加物質が感光体に固着するために感光体を著しく損なうこともなくなる。
【００４９】
また、本発明の画像形成装置によれば、該イオン発生器の帯電を温湿度に応じた最低の温度で安定させて稼動することができる。
【００５０】
また、本発明の画像形成装置によれば、該イオン発生器が加熱不足の状態で印字することなく良好な画像が得られる。
【００５１】
また、本発明の画像形成装置によれば、該イオン発生器が温湿度によらず過不足なく加熱され、必要最小限の電力で初期から安定した画像が得られる。
【００５２】
また、本発明の画像形成装置によれば、熱源に供給する電源の電圧を制御する必要がないので、電源および電源制御手段を簡素化できる。
【００５３】
また、本発明の画像形成装置によれば、複雑な制御によらず簡素化した電源および電源制御手段により、該イオン発生器の帯電を温湿度に応じた最低の温度で安定させて稼動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図
【図２】本発明の実施の形態に係るイオン発生器の詳細な構造を示す断面図と加熱手段の電気回路を示す図
【図３】本発明の実施の形態で用いられる各温湿度ごとに変化する必要加熱温度を示したグラフ
【図４】本発明の実施の形態で用いられる印字動作開始前後におけるイオン発生器の温度変化を示したグラフ
【図５】本発明の実施の形態で用いられる印字動作前制御プログラムのアルゴリズムを示した図
【図６】本発明の実施の形態で用いられる制御プログラムのアルゴリズムを示した図
【図７】本発明の実施の形態で用いられる印字動作前制御プログラムのアルゴリズムを示した図
【図８】（ａ）従来例における画像形成装置の概要を示す説明図
（ｂ）イオン発生器の詳細な構造を示す断面図
【符号の説明】
１０１  感光体
１０２  帯電手段
１０３  露光光学系
１０４  現像装置
１０４−１  トナー但持体
１０５  転写手段（転写ローラ）
１０６  転写媒体
２０２  帯電手段（イオン発生器）
２１０  加熱制御手段
【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】
2004157447.tif 000008
【図７】
2004157447.tif 000009
【図８】
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