(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に電圧を印加する帯電電圧印加回路４１は、放電ワイヤへの汚れの付着を抑止し放電ガスの生成を抑制するレベルの電位状態を放電ワイヤに与えるようにする。すなわち、露光ヘッド２１により画像信号に基づいて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上記の電位状態を与えることで、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
2005338320.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対して前記帯電手段が対向する期間内に前記コロナ放電部材に汚れが付着しにくい電位状態を与え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】
前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により下流側の領域に前記帯電手段が対向する期間内に前記帯電手段に印加する帯電電圧をオフさせるとともに、前記帯電電圧制御手段のオフ動作による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、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。さらに、コロナ放電によるガスの生成は従来と同様にである。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対して前記帯電手段が対向する期間内に前記コロナ放電部材に汚れが付着しにくい電位状態を与え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、前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により下流側の領域に前記帯電手段が対向する期間内に前記帯電手段に印加する帯電電圧をオフさせるとともに、前記帯電電圧制御手段のオフ動作による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、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コロナ放電部材に汚れが付着しにくい電位状態を与える帯電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コロナ放電部材を低電圧又は電圧をオフすることで汚れが付着しにくい電位状態とするので、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、露光領域の下流側の領域に帯電手段が対向する期間内に帯電手段に印加する帯電電圧をオフさせた場合には、そのオフ動作による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、帯電電圧をオフすることでコロナ放電部材はゼロ電位となって汚れの付着はほとんどなくなるが、像担持体表面に非帯電領域が生じるようになる。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。
【００１５】
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。
【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）。
【００１７】
帯電電圧ＨＶＣは、時刻ｔ0から電圧が印加されるが、通常の高電圧Ｖ0よりも低い電圧ＶLが印加される。電圧ＶLは、放電ワイヤ３２への汚れの付着及びオゾン等のガスの発生が抑制される電圧値に設定されている。放電ワイヤの径が３０μｍ〜１００μｍの場合、電圧ＶLは、２ｋＶ〜３ｋＶに設定すれば、十分な抑制効果を得ることができる。そして、時間Ｔ２経過後通常印加する高電圧Ｖ0に帯電電圧を上昇する。時間Ｔ２は、コロナ帯電器１８に帯電された感光体ドラム１９の表面が露光ヘッド２１の露光位置に到達するまでの時間に設定されている。そのため、露光ヘッド２１により露光が開始されるときには感光体ドラム１９の表面は高電圧Ｖ0により一様に帯電された帯電領域となっている。したがって、感光体ドラム１９の露光領域の回転方向に対して上流側において、放電ワイヤ３２に印加する電圧を低電圧にすることで、画像形成に影響を与えることなく放電ワイヤ３２への汚れの付着及びガスの生成を抑制することができる。
【００１８】
また、帯電電圧ＨＶＣは、露光動作が終了してから時間Ｔ３経過後に再び電圧ＶLに電圧を低下させる。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の表面に画像形成は行われていないため、帯電電圧ＨＶＣを電圧ＶLに低下させても支障はない。したがって、感光体ドラム１９の露光領域の回転方向に対して下流側においても、放電ワイヤ３２に印加する電圧を低電圧にすることで、画像形成に影響を与えることなく放電ワイヤ３２への汚れの付着及びガスの生成を抑制することができる。
【００１９】
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別の例を示している。この例では、感光体ドラム１９の露光領域の下流側において帯電電圧ＨＶＣをオフすることで、放電ワイヤ３２への汚れの付着及びガスの生成を防止するようにしている。主モータの回転動作及び露光動作については図３の場合と同様であるので、説明を省略する。そして、帯電電圧ＨＶＣは、主モータ４４が回転開始する時刻ｔ0に通常の高電圧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。現像電圧ＨＶＢは、主モータ４４が回転開始する時刻ｔ0に通常の電圧ＶBが印加され、帯電電圧ＨＶＣがオフされてから時間Ｔ１経過後にオフされる。
【００２０】
図４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４４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、同様の理由により、帯電電圧ＨＶＣがオフされてから時間Ｔ11経過後に表面電位ＶFの減衰が始まる。これは、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く現象で、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Ｔ１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。
【００２１】
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Ｔ１を適宜変更するようにすればよい。
【００２２】
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４４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、帯電電圧ＨＶＣ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、帯電電圧ＨＶＣ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帯電電圧ＨＶＣのオフまでの時間Ｔ２が算出される。したがって、帯電電圧ＨＶＣは、主モータ４４の回転動作が停止する時刻ｔ1より時間Ｔ２前にオフすることは避ける必要がある。
【００２３】
この例では、帯電電圧ＨＶＣをオフすることで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、帯電電圧ＨＶＣ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、帯電電圧ＨＶＣをオフしたことによる影響を抑えることが可能となる。
【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】本発明に係る実施形態に関するタイムチャートである。
【図４】本発明に係る実施形態に関する別の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
【図１】
2005338320.tif 000003
【図２】
2005338320.tif 000004
【図３】
2005338320.tif 000005
【図４】
2005338320.tif 000006