(57)【要約】【課題】本発明は、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に電圧を印加する帯電電圧印加回路４１は、放電ワイヤに付着した汚れを消滅するために高電圧を印加する。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高電圧印加することで、画像形成に影響を与えることなく放電ワイヤに付着した汚れを消滅させる。【選択図】図２
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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】
前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により前記高電圧が印加された前記像担持体の領域に対して前記露光手段により露光を行う露光制御手段と、前記露光制御手段により露光された前記像担持体の領域に対して前記現像手段が対向している間前記現像手段に印加する現像電圧をオフ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】
前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により前記高電圧が印加された前記像担持体の領域に対して前記露光手段により露光を行う露光制御手段と、前記露光制御手段により露光された前記像担持体の領域に対して前記現像手段が対向している間前記像担持体の表面電位とは逆極性の現像電圧を前記現像手段に印加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４】
前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により前記高電圧が印加された前記像担持体の領域に対して前記現像手段が対向している間前記像担持体の表面電位と所定の電位差が保持されるように現像電圧を印加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。
【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、コロナ放電部材に付着した汚れを画像形成に影響を与えることなく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、前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により前記高電圧が印加された前記像担持体の領域に対して前記露光手段により露光を行う露光制御手段と、前記露光制御手段により露光された前記像担持体の領域に対して前記現像手段が対向している間前記現像手段に印加する現像電圧をオフ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、前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により前記高電圧が印加された前記像担持体の領域に対して前記露光手段により露光を行う露光制御手段と、前記露光制御手段により露光された前記像担持体の領域に対して前記現像手段が対向している間前記像担持体の表面電位とは逆極性の現像電圧を前記現像手段に印加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、前記制御手段は、前記帯電電圧制御手段により前記高電圧が印加された前記像担持体の領域に対して前記現像手段が対向している間前記像担持体の表面電位と所定の電位差が保持されるように現像電圧を印加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。
【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付着した汚れを消滅させ得る高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、画像形成に影響を与えることなくコロナ放電部材に付着した汚れを消滅させて、常時良好な状態で帯電手段により像担持体の表面を帯電することが可能となる。
【０００８】
また、高電圧が印加された像担持体の領域に対して露光手段により露光を行い、露光された像担持体の領域に対して現像手段が対向している間現像手段に印加する現像電圧をオフすることで、帯電電圧制御手段により高電圧を印加することで像担持体表面が通常よりも高い表面電位に帯電されても、露光手段の露光により表面電位を下げることができる。そして、表面電位が低下したことで現像手段からトナーが飛散して像担持体の白抜けとなる領域に付着するカブリが発生するおそれが生じるが、現像電圧をオフすることでこうしたカブリを防止することができる。したがって、以後の画像形成処理に影響を与えることなくコロナ放電部材に付着した汚れを消滅することが可能となる。そして、現像電圧として、像担持体の表面電位とは逆極性の電圧を印加するようにしても同様の作用効果を奏することができる。
【０００９】
また、高電圧が印加された像担持体の領域に対して現像手段が対向している間像担持体の表面電位と所定の電位差が保持されるように現像電圧を印加するようにすれば、上記のように露光を行わずにカブリの発生を防止することもでき、以後の画像形成処理に影響を与えることなくコロナ放電部材に付着した汚れを消滅することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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）。
【００１８】
帯電電圧ＨＶＣは、まず時刻ｔ0から通常の帯電に必要な電圧ＶC（例えば５．５ｋＶ）が印加開始される。感光体ドラム１９の表面には一様に帯電された帯電領域が形成されていき、その帯電領域に対して露光ヘッド２１により画像信号に基づき露光が行われて上述したように静電潜像が形成される。そして、露光動作が終了してから時間Ｔ２経過後に帯電電圧ＨＶＣを電圧ＶCよりも高い高電圧ＶCHに上昇させる。電圧ＶCH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ＶCHを、７ｋＶ〜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。時間Ｔ２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ＶCHに上昇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、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る。
【００１９】
なお、以上説明した例では、露光領域の下流側にコロナ帯電器１８が対向している期間内に帯電電圧ＨＶＣを高電圧にしているが、露光領域の上流側にコロナ帯電器１８が対向している場合に高電圧ＶCHを印加するようにしても同様の作用効果を奏することができる。
【００２０】
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の白抜けとなる領域に付着する、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。そこで、放電ワイヤ３２に付着した汚れを効率よく消滅させるために高電圧にする場合には、カブリの発生防止を考慮する必要がある。
【００２１】
図４は、帯電電圧として高電圧を印加するとともにこうしたカブリの発生防止に対応した実施形態に関するタイムチャートを示している。図４では、図３と同様に主モータ４４が回転開始すると帯電電圧ＨＶＣとして電圧ＶCが印加され、時間Ｔ１経過後に画像信号に基づいて露光ヘッド２１により露光が開始される。そして、露光動作終了後に時間Ｔ２が経過すると帯電電圧ＨＶＣとして高電圧ＶCHが印加されて放電ワイヤ３２に付着した汚れが消滅する。また、現像電圧ＨＶＢは、電圧ＶCにより帯電された領域が感光体ドラム１９の回転により現像ローラ３３と対向する位置に到達するタイミングで電圧ＶBが印加される。
【００２２】
コロナ帯電器１８により高電圧ＶCHが印加された感光体ドラム１９の領域は、感光体ドラム１９の回転により時間Ｔ３経過後露光ヘッド２１の露光位置に到達し、そのタイミングで露光動作が開始される。この場合の露光動作は全面露光であり、画像信号に基づいたものではない。全面露光により感光体ドラム１９の表面電位は低下した状態となる。次に、露光動作開始してから時間Ｔ４経過後露光された領域が感光体ドラム１９の回転により現像ローラ３３に対向する位置に到達し、そのタイミングで現像電圧ＨＶＢは電圧ＶBから電圧ＶBRに切り換えられる。電圧ＶBRは、対向する感光体ドラム１９の表面電位とは逆極性の電圧に設定されている。全面露光により表面電位が低下した状態で現像電圧ＨＶＢとして電圧ＶBが印加されると通常の現像動作と同様に露光部分にトナーが付着するようになってしまうが、電圧ＶBRに切り換えることで、現像ローラ３３と感光体ドラム１９との間に所定の電位差（１００Ｖ程度）が保持されて感光体ドラム１９の表面にトナーが付着することを防止できる。
【００２３】
そして、主モータ４４が回転動作を終了する時刻ｔ1まで帯電電圧ＨＶＣとして高電圧ＶCHが印加され放電ワイヤ３２に汚れを消滅するのに必要な熱量が十分発生するようになる。また、露光ヘッド２１による露光動作及び現像電圧ＨＶＢとして電圧ＶBRの印加についても、主モータ４４が回転動作を終了する時刻ｔ1まで継続されて、感光体ドラム１９に対するカブリの発生防止が図られている。
【００２４】
このように帯電電圧として高電圧を印加した領域を露光して表面電位を低下させるとともに現像電圧を制御してカブリの発生を防止することで、より高い電圧を放電部材に印加することが可能となり、放電部材に付着した汚れを効率よく消滅させることができる。
【００２５】
図４に示した例では、現像電圧ＨＶＢとして感光体ドラム１９の表面電位とは逆極性の電圧ＶBRを印加するようにしているが、感光体ドラム１９の表面電位との間に所定の電位差が保持できるのであれば、現像電圧ＨＶＢをオフするように制御してもかまわない。
【００２６】
図５は、図４に示すような露光動作を行なわずにカブリの発生を防止する実施形態に関するタイムチャートを示している。図５においても、図３と同様に主モータ４４が回転開始すると帯電電圧ＨＶＣとして電圧ＶCが印加され、時間Ｔ１経過後に画像信号に基づいて露光ヘッド２１により露光が開始される。そして、露光動作終了後に時間Ｔ２が経過すると帯電電圧ＨＶＣとして高電圧ＶCHが印加されて放電ワイヤ３２に付着した汚れが消滅する。また、現像電圧ＨＶＢは、電圧ＶCにより帯電された領域が感光体ドラム１９の回転により現像ローラ３３と対向する位置に到達するタイミングで電圧ＶBが印加される。
【００２７】
そして、コロナ帯電器１８により高電圧ＶCHが印加された領域が感光体ドラム１９の回転により時間Ｔ５経過後現像ローラ３３に対向する位置に到達し、そのタイミングで現像電圧ＨＶＢは電圧ＶBから電圧ＶBHに上昇するように切り換えられる。電圧ＶBHは、高電圧ＶCHが印加されて上昇した感光体ドラム１９の表面電位と現像ローラ３３との間に所定の電位差（１００Ｖ程度）が保持されるように印加される電圧で、電圧ＶBよりも高い電圧に設定される。したがって、感光体ドラム１９の表面電位と現像ローラ３３との間の電位差が大きくなることはなく、現像ローラ３３からトナーが飛散して感光体ドラム１９に付着するカブリの発生が防止される。
【００２８】
高電圧ＶCHの印加及び高電圧ＶBHの印加は、主モータ４４が回転動作を終了する時刻ｔ1まで継続し、その間に放電ワイヤ３２に付着した汚れは高電圧ＶCHの印加により消滅するようになる。
【００２９】
図３から図５に示した例では、帯電電圧ＨＶＣとして高電圧ＶCHを主モータ４４が回転動作を終了する時刻ｔ1まで継続して印加しているが、印加する期間は放電ワイヤの汚れの消滅の程度により適宜短く設定することも可能である。また、図５に示す例は、帯電電圧として高電圧を印加した領域の感光体ドラムの表面電位が安定している場合に用いれば制御処理をより簡略化でき有用である。そして、図４に示す例は、帯電電圧として高電圧を印加した領域の感光体ドラムの表面電位が不安定な場合でも確実にカブリの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】本発明に係る別の実施形態に関するタイムチャートである。
【図５】本発明に係るさらに別の実施形態に関するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
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】
2005338321.tif 000003
【図２】
2005338321.tif 000004
【図３】
2005338321.tif 000005
【図４】
2005338321.tif 000006
【図５】
2005338321.tif 000007