(57)【要約】【課題】本発明は、コロナ放電部材に印加する電圧を効率よく制御してコロナ放電部材に付着した汚れを画像形成に影響を与えることなく容易に消滅させ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の表面を帯電するコロナ帯電器１８の放電ワイヤ３２に電圧を印加する電源回路４６と電源制御回路４７を備え、記録制御部４０は、定電流制御テーブル５０又は定電圧制御テーブル５１から参照値を読み出して制御信号を電源制御回路４７に送信し定電流制御又は定電圧制御に切り換えて帯電制御を行う。記録制御部４０は、露光ヘッド２１により露光動作が行われる感光体ドラム１９の露光領域の上流側又は下流側にコロナ帯電器１８が対向している期間内に定電流制御から定電圧制御に切り換えて高電圧を放電ワイヤ３２に印加することで、放電ワイヤ３２に付着した汚れを消滅させる。【選択図】図３
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【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対して前記帯電手段が対向する期間内に定電流制御から定電圧制御に切り換えて帯電電圧をコロナ放電部材に印加する帯電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】
前記帯電電圧制御手段は、定電圧制御時に前記コロナ放電部材に付着した汚れを消滅させ得る高電圧を印加することを特徴とする請求項１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。
【０００３】
そこで、こうした問題点に対処するため、例えば、特許文献１では、圧電トランスの機械振動を放電ワイヤに伝達する手段を設け、荷電動作中に圧電トランスが電気的に励振するのに合わせて放電ワイヤを振動させて汚れが付着するのを防止する点が記載されている。また、特許文献２では、印刷ジョブ開始時等のメンテナンス期間にコロトロンワイヤに対して高圧交流電圧を印加してコロトロンワイヤを振動させ、ワイヤに付着したトナーや外添剤などの汚れ物質を振り落として除去する点が記載されている。また、放電ワイヤの汚れによる帯電処理への影響に対応するために、特許文献３では、感光体ドラムの表面電位を検出する電位センサを設け、電位センサにより検出された表面電位の低下に基づいてチャージワイヤの汚れ量を判断し露光手段への供給電圧を制御するようにした点が記載されている。特許文献４では、高圧帯電器のワイヤの汚れ、酸化等により感光体の表面電位が所定の下限値まで低下すると、高圧帯電器に対する印加電圧を所定の閾値電圧を超えない範囲で上昇させるように制御する点が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１２３５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０３３６号公報
【特許文献３】特開平５−１８８８３７号公報
【特許文献４】特開平８−１４６７１７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及び２では、放電ワイヤに機械的振動を与えて汚れが付着するのを防止したり、付着した汚れを除去するようにしているが、放電ワイヤに高圧の電圧を印加している以上汚れが集まってくるのは避けられず、また汚れを除去するためには機械的振動を大きくすることが考えられるが、機械的振動を大きくするとワイヤの取付部分等に悪影響を及ぼすおそれがある。特許文献３及び４では、感光体ドラムの表面電位が補正されて画像形成には影響が及ばないものの放電ワイヤの汚れに対しては何ら対策が講じられていない。
【０００５】
そこで、本発明は、コロナ放電部材に印加する電圧を効率よく制御してコロナ放電部材に付着した汚れを画像形成に影響を与えることなく容易に消滅させ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対して前記帯電手段が対向する期間内に定電流制御から定電圧制御に切り換えて帯電電圧をコロナ放電部材に印加する帯電電圧制御手段を備えていることを特徴とする。さらに、前記帯電電圧制御手段は、定電圧制御時に前記コロナ放電部材に付着した汚れを消滅させ得る高電圧を印加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、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像担持体の領域の上流側又は下流側の領域に対して帯電手段が対向する期間内に定電流制御から定電圧制御に切り換えて帯電電圧をコロナ放電部材に印加する帯電電圧制御手段を備えているので、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像担持体の領域では定電流制御により安定した帯電制御を行うと共にその領域以外の上流側又は下流側の領域では定電圧制御により容易に高電圧をコロナ放電部材に印加することが可能となる。すなわち、定電流制御によりコロナ放電部材から放電されるイオン流が安定して像担持体に供給されることから、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像担持体の領域では定電流制御が必要となるが、画像形成を行わない像担持体の領域においてはイオン流の安定供給以外の処理を優先して行うことが可能である。そこで、コロナ放電部材に印加する電圧を上昇させる処理を行う場合に定電流制御のままでは時間がかかることから、定電圧制御に切り換えて処理を行うことで効率よく処理を行うことが可能となる。そして、定電圧制御時にコロナ放電部材に付着した汚れを消滅させ得る高電圧を印加することで、汚れを容易に消滅することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、転写ローラ２０や定着ローラ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。
【００１４】
記録制御部４０は、主モータ（ＲＸ）４４及び副モータ（ＤＵＰ）４５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４４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４４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４５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。
【００１５】
図３は、コロナ帯電器１８に対する帯電制御に関する回路構成を示す概略図である。コロナ帯電器１８は、放電ワイヤ３２を囲むように形成された金属製のケーシング３８と、ケーシング３８の感光体ドラム１９に対向する面に取り付けられたグリッド３９とを備えたスコロトロン帯電器である。帯電電圧印加回路４１は、電源回路４６及び電源制御回路４７を備えており、電源回路４６は放電ワイヤ３２と接続して放電に必要な電圧を印加するとともにグリッド３９とも接続して感光体ドラム１９の表面電位制御を行うための電圧を印加する。電源制御回路４７は、記録制御部４０からの制御信号に基づき電源回路４６の制御を行う。また、ケーシング３８及び感光体ドラム１９は接地されている。
【００１６】
記録制御部４０は、定電流制御テーブル５０及び定電圧制御テーブル５１を備えており、定電流制御テーブル５０は、電源制御回路４７に定電流制御を行わせる場合に必要となる参照値を蓄積しており、温度や湿度といった環境条件、装置の使用に伴う経時的な条件等に対応して印加すべき電流値が参照値として記憶されている。放電ワイヤの径が３０μｍ〜１００μｍの場合、生成されるイオン流を安定して供給するためには２００μＡ〜３００μＡの電流値が望ましい。その場合に印加される電圧は５．５ｋＶ〜６ｋＶとなる。一方、定電圧制御テーブル５１は、電源制御回路４７に定電圧制御を行わせる場合に必要となる参照値を蓄積しており、温度や湿度といった環境条件、装置の使用に伴う経時的な条件等に対応して放電ワイヤに付着した汚れを消滅させるために必要な電圧値が参照値として記憶されている。記憶された電圧値は、放電ワイヤ３２に付着した汚れである紙粉、トナー粒子、トナーの外添剤（シリカ（ＳｉＯ2）等）を燃焼又は気化させるだけの熱量を発生させることが可能な電圧であり、放電ワイヤの径が３０μｍ〜１００μｍの場合、電圧ＶHを、６ｋＶ〜１０ｋＶに設定すれば、短時間で汚れをほぼ消滅させることが可能となる。
【００１７】
このように、通常の画像形成処理に必要な帯電状態を感光体ドラムに形成する場合には定電流制御により安定したイオン流を供給するようにし、画像形成処理以外では定電圧制御により高電圧を印加可能とすることで、きめ細かい帯電制御を行うことができ、特に画像形成処理以外の帯電制御を行う場合に効率よく制御処理を行うことが可能となる。
【００１８】
図４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４４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の電圧制御を電圧値で示している。画像形成動作を行う場合、主モータ４４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。露光ヘッド２１が露光制御されて感光体ドラム１９の表面に静電潜像が形成される領域を以後露光領域と言う（したがって、露光領域には、露光されなかった部分も含まれている）。
【００１９】
帯電電圧ＨＶＣは、時刻ｔ0から帯電制御が開始され、記録制御部４０は定電圧制御テーブル５１の参照値を読み出して電源制御回路４７に制御信号を送信して定電圧制御が行われる。この場合放電ワイヤ３２に付着した汚れを消滅させるのに必要な高電圧ＶH（例えば７ｋＶ）が印加される。そして、露光ヘッドが露光を開始する時間Ｔ２前に、記録制御部４０は定電流制御テーブル５０の参照値を読み出して電源制御回路４７に制御信号を送信して定電圧制御から定電流制御に切り換える。定電流制御により安定したイオン流が感光体ドラム１９の表面に供給されて一様な帯電状態が形成されていく。この場合の帯電電圧は、電圧Ｖ0（例えば５．５ｋＶ）となる。こうして形成された帯電領域が感光体ドラム１９の回転により時間Ｔ２経過後露光位置に到達して露光が開始される。
【００２０】
露光動作が終了してから時間Ｔ３経過後に記録制御部４０は定電圧制御テーブル５１の参照値を読み出して電源制御回路４７に制御信号を送信して定電流制御から定電圧制御に切り換えて帯電電圧ＨＶＣを電圧Ｖ0よりも高い高電圧ＶHに上昇させる。時間Ｔ３は、感光体ドラム１９の露光領域が現像器１６によりトナーを付着して可視像化され、転写ローラ２０により用紙に転写されるまでの時間であり、これ以降の期間は、定着ローラ２２及び排紙ローラ２４により用紙を搬送するため主モータ４４は回転し、それに伴い感光体ドラム１９等も回転するようになるが、感光体ドラム１９の表面では画像形成は行われていないため、帯電電圧ＨＶＣを高電圧ＶHに上昇させても支障はない。放電ワイヤ３２に高電圧ＶHを印加することで付着した汚れを燃焼又は気化等により消滅させることができる。
【００２１】
以上のように、感光体ドラム１９の露光領域の回転方向に対して上流側及び下流側において、放電ワイヤ３２に印加する電圧を通常の帯電電圧よりも高電圧にすることで、画像形成に影響を与えることなく放電ワイヤ３２に付着した汚れを消滅させることができ、さらに高電圧を印加する際に定電圧制御に切り換えることで効率よく制御処理を行うことが可能となる。
【００２２】
なお、以上説明した例では、露光領域の上流側及び下流側にコロナ帯電器１８が対向している期間内に定電圧制御に切り換えて帯電電圧ＨＶＣを高電圧にしているが、上流側又は下流側のどちらか一方だけで高電圧を印加するようにしてもよく、またコロナ帯電器１８が対向している期間内の一部の期間のみ印加するようにしてもよい。こうした高電圧を印加する期間は、放電ワイヤの汚れが消滅する程度に応じて適宜設定すればよい。
【００２３】
また、帯電電圧ＨＶＣを高電圧にして放電ワイヤ３２に付着した汚れを消滅させる場合、より高い電圧を印加するほうが好ましいが、あまり高い電圧を印加すると、感光体ドラム１９の表面電位が高くなりすぎて現像電圧との電位差が大きくなって現像ローラ３３に保持されたトナーが飛散し感光体ドラム１９の白抜け領域に付着する、いわゆるカブリが発生してしまう。特に、スコロトロン帯電器では、グリッドに印加する電圧により感光体ドラム表面の電位を調整しているが、放電ワイヤに印加する電圧が上昇して限界電圧を超えると、グリッドによる調整ができなくなり、感光体ドラムの表面電位が上昇してしまう。そのため、帯電電圧ＨＶＣとして印加する高電圧は限界電圧以下の値に設定しておくことが好ましい。これ以上の電圧を印加する必要がある場合には、カブリの発生を防止するために、高電圧が印加された感光体ドラム表面の全面露光による表面電位の低下、現像電圧の制御による感光体ドラムの表面との電位差の調整といった後処理が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】コロナ帯電器に関する概略図である。
【図４】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】
【００２５】
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
38    ケーシング
39    グリッド
【図１】
2005338322.tif 000003
【図２】
2005338322.tif 000004
【図３】
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【図４】
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