(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性材料による感光層が表面に形成され、所定の方向に駆動される感光体と、
感光体の表面の感光層を一様に帯電させる帯電手段と、
帯電された感光層に光照射で静電潜像を形成する潜像形成手段と、
形成された静電潜像を、所定の極性を有する現像剤で現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
帯電手段に、感光層を所定の表面電位で帯電させるために必要な高電圧、および該高電圧よりも迅速に立上り、該高電圧と同極性で絶対値が小さい一定の低電圧を、切換えて印加可能な電圧源と、
現像手段に、該電圧源の高電圧と同一極性で、画像形成のための目標バイアス電位を与える順バイアス電圧を印加可能なバイアス電源と、
感光体の駆動開始時に、電圧源から帯電手段に印加する電圧を、予め定める一定時間は該低電圧とし、該一定時間経過後に該高電圧に切換えるように制御するとともに、該高電圧への切換えによって感光体の表面電位の立上げが開始される領域が現像手段に到達する時点を基準として、該順バイアス電圧の印加を開始するようにバイアス電源を制御する制御手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体は、回転駆動されるドラム形状を有し、
前記予め定める一定時間は、該感光体の１回転に要する時間以内とすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電圧源は、前記低電圧を、定電圧トランスを用いて発生させることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧源は、前記低電圧として、前記表面電位が−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内となるように帯電させる電圧を、前記帯電手段に印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記バイアス電源は、前記現像手段に、前記電圧源の高電圧と同一極性で、画像形成のための目標バイアス電位を与える順バイアス電圧とともに、該高電圧とは逆極性の逆バイアス電圧を、切換えて印加可能であり、
前記制御手段は、前記感光体の駆動開始時に、前記電圧源から前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光体の感光層を帯電させた領域が前記現像手段に移動するまでの間、該バイアス電源から該現像手段に該逆バイアス電圧を印加するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体の駆動開始時に、前記電圧源から前記帯電手段に印加される高電圧による前記感光体の表面電位Ｖｏと、前記バイアス電源から前記現像手段に印加される前記順バイアス電圧Ｖｄとは、
｜Ｖｏ｜ ＞ ｜Ｖｄ｜
の関係を保つことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記逆バイアス電圧Ｖｄは、＋５０Ｖから＋４００Ｖの範囲内に保持されることを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記逆バイアス電圧Ｖｄは、＋１００Ｖから＋２００Ｖの範囲内に保持されることを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光層を帯電させた領域が前記現像手段に到達すると同時に、前記バイアス電源から該現像手段に印加する電圧が０Ｖとなるように制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光層を帯電させた領域が前記現像手段に到達後、予め定める時間が経過してから、前記バイアス電源から該現像手段に印加する電圧が０Ｖとなるように制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光層を帯電させた領域に対して、前記バイアス電源から前記現像手段に印加する電圧を０Ｖに保持するように制御することを特徴とする請求項９または１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記電圧源から前記帯電手段に前記高電圧を印加するように切換えてから帯電させた感光層の領域が、前記現像手段に到達すると同時に、前記バイアス電源を前記順バイアス電圧に切換えて、前記画像形成に必要な目標バイアス電位まで立上るように制御することを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記電圧源から前記帯電手段に前記高電圧を印加するように切換えてから帯電させた感光層の領域が、前記現像手段に到達する前に、前記バイアス電源を前記順バイアス電圧に切換えて、前記画像形成に必要な目標バイアス電位まで立上るように制御することを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記バイアス電源での前記順バイアス電圧の前記目標バイアス電位までの立上げは、直線的に行われることを特徴とする請求項１２または１３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタや電子複写機など、電子写真方式を用いて現像剤による画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、たとえばレーザプリンタやＬＥＤ（発光ダイオード）プリンタ等の光プリンタ、および電子複写機やファクシミリ装置等では、粉末状の現像剤を用いて電子写真方式による画像形成が行われている。図１５は、電子写真方式による画像形成を行う際に必要となる主要な部分を示す。感光体ドラム１は、アルミニウムなどの金属素管の表面に、光導電性材料による感光層が形成されている。感光体ドラム１は、軸線まわりに回転駆動され、感光体ドラム１の表面に臨むように現像ローラ２が配置されている。現像ローラ２よりも感光体ドラム１の回転方向に対して上流側に、帯電器３が配置され、感光体ドラム１の表面の感光層を一様に帯電させることができる。帯電器３と現像ローラ２との間に、露光装置４が設けられ、感光層の表面に光を照射して、照射部分の帯電電位を低下させ、静電潜像を形成する。
【０００３】
現像ローラ２からは、トナーを含む現像剤が供給される。現像剤としては、トナーのみを含む１成分系の場合と、トナーおよびキャリアとを含む２成分系の場合とがある。以下の説明では、２成分系の現像剤を用いる場合を想定する。
【０００４】
現像ローラ２から感光体ドラム１の表面の静電潜像に対して現像剤が供給されると、静電潜像の帯電状態の変化に応じて現像剤が感光体ドラム１の表面に付着し、静電潜像が顕像化されて現像が行われる。感光体ドラム１の表面に現像によって形成された現像剤による画像は、感光体ドラム１の回転で転写装置５まで移動する。転写装置５では、現像剤による画像が、感光体ドラム１の表面から紙などの記録媒体の表面に転写される。転写装置５では、感光体ドラム１と記録媒体とが密着するので、剥離装置６で感光体ドラム１と記録媒体とを剥離し、分離させる。感光体ドラム１の表面には、現像剤が残留する可能性があり、クリーナ７によって現像剤による表面の汚れを落とし、除電装置８で帯電状態を解消させる。
【０００５】
電子写真方式での静電潜像の形成は、感光体ドラム１の表面を帯電器３によって均一に帯電させ、露光装置４での露光によって部分的に表面の電位を低下させることによって行われる。このとき、感光体ドラム１の基体をなすアルミニウムなどの金属素管の部分は、ドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、これによって露光部分で光導電性材料による感光層の電気抵抗が小さくなれば、露光部分の部分的な電位の低下が可能となる。このような従来の画像形成装置では、感光体ドラム１の表面に帯電器３による電位が印加されていないときには、感光体ドラム１の表面の電位は０Ｖとなる。このため、反転現像方式による画像形成の場合に、画像形成装置の初期設定や、ウォーミングアップ時、プリントスタート時、あるいはプリントエンド時などで、非画像領域において現像ローラ２や感光体ドラム１を回転させる必要がある場合に、感光体ドラム１の表面に帯電している現像剤が付着し、非画像領域において不必要に現像剤が消費されてしまう。この現象を防止するためには、前述のような非画像領域での動作中でも、感光体ドラム１と現像ローラ２との両方に電位を印加しておく必要がある。
【０００６】
帯電器３は、コロナ放電によって感光体ドラム１の表面を帯電させる。帯電器３にコロナ放電を発生させるための高電圧は、電圧源９から供給される。帯電器３には、表面にグリッド電極１０が設けられ、電圧源９からの高電圧が印加される。
【０００７】
図１６は、図１５の画像形成装置の主要部分で、画像形成を開始するために感光体ドラム１の回転駆動を開始する際の各部の制御タイミングを示す。時刻ｔ０で感光体ドラム１を回転駆動するドラムモータをＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行させ、帯電器１３のグリッド電極１０への電圧源９からの高電圧の供給、除電装置８に設けられる除電ランプのＯＦＦ状態からＯＮ状態への投入を行う。電圧源９は、高電圧を発生させるために高圧トランスを用いる。このような高圧トランスは、最終的な目標となる高電圧まで立上るのに時間を要し、低出力時に立上りが鈍くなったり、電圧が不安定になったりする恐れがある。電圧源９から帯電器３のグリッド電極１０に供給する電圧の立上りが鈍くなったり、不安定であったりすると、感光体ドラム１の表面の帯電状態も不安定になったりなまりが生じたりして、現像ローラ２に与える現像バイアスとの電位差が大きくなってしまい、キャリアの飛散が発生し、感光層の短命化やトナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナーの凝集生成等による画像の劣化が問題となる。
【０００８】
図１６は、図１５に示す画像形成装置で、感光体ドラム１の回転駆動を開示し、画像形成が可能になるような立上げる際の制御シーケンスを示す。時刻ｔ０で感光体ドラム１を回転駆動するドラムモータをＯＦＦ状態からＯＮ状態に起動し、除電装置８の除電ランプもＯＦＦ状態からＯＮ状態に投入する。帯電器３のグリッド電極１０には、電圧源９から電圧を印加するけれども、この電圧の立上りは遅く、時刻ｔ１まで時間を要する。ドラムモータがＯＮになっているので、感光体ドラム１は回転を続け、帯電器３のグリッド電極１０への電圧の印加に応じて帯電された感光層の領域が現像ローラ２の方に到達した時刻ｔ２で、帯電ローラ２への現像バイアスがＯＮとなる。現像ローラ２の現像バイアス電圧も、画像形成に必要な目標バイアス電位に到達するまで時間を要する。時刻ｔ３で現像バイアスが目標バイアス電位に達した後、露光装置４のレーザ発光をＯＮとし、感光体ドラム１の表面への静電潜像の形成が可能な状態となる。
【０００９】
図１７は、図１６に示すような制御シーケンスに基づく感光体ドラム１の表面の感光体表面電位と現像ローラ２の現像バイアスとの時間変化を示す。時刻ｔ０でドラムモータがＯＮとなった後、時刻ｔ２で現像バイアスの立上げを開始する時点で、本来なら感光体ドラム１の感光体表面電位の立上りも開始している必要がある。しかしながら、電圧源９の高電圧トランスの立上りの不安定領域のために、表面電位立上りのなまりや不安定が生じ、感光体ドラム１の表面電位と現像ローラ２のバイアス電圧との電位差が大きくなってしまい、前述のようなキャリアの飛散が発生しやすくなってしまう。
【００１０】
特開平６−２８２１２６号公報には、感光体ドラムの回転駆動開始時に回転が不安定となるのに対応して、現像剤と同極性の電位を感光体の現像手段が作用する領域に印加する先行技術が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１５で現像ローラ２が反転現像方式で現像剤を感光体ドラム１の表面に移行させるためには、図１７に示すように、たとえば−６５０Ｖの目標表面電位まで感光体を帯電させるのに必要な高電圧を出力する高出力のトランスを必要とする。このような高出力のトランスは、低出力時の立上りが鈍くなり、なまりや不安定な動作を行いやすい。したがって、特開平６−２８２１２６号公報の先行技術のように、単に感光体ドラム１を回転駆動するモータの回転不安定を解消しようとして電圧を印加しようとしても、電圧なまりや不安定さを解決することはできず、感光体ドラム１の回転の不安定との相乗効果で、さらに不具合が拡大される恐れもある。
【００１２】
本発明の目的は、画像形成装置の初期設定や、ウォーミングアップ時、非画像形成期間でキャリア飛散による感光体寿命の低下や、トナーリサイクル時の飛散キャリアを核とするトナー凝集物生成による画像の劣化を防止することが可能な画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光導電性材料による感光層が表面に形成され、所定の方向に駆動される感光体と、
感光体の表面の感光層を一様に帯電させる帯電手段と、
帯電された感光層に光照射で静電潜像を形成する潜像形成手段と、
形成された静電潜像を、所定の極性を有する現像剤で現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
帯電手段に、感光層を所定の表面電位で帯電させるために必要な高電圧、および該高電圧よりも迅速に立上り、該高電圧と同極性で絶対値が小さい一定の低電圧を、切換えて印加可能な電圧源と、
現像手段に、該電圧源の高電圧と同一極性で、画像形成のための目標バイアス電位を与える順バイアス電圧を印加可能なバイアス電源と、
感光体の駆動開始時に、電圧源から帯電手段に印加する電圧を、予め定める一定時間は該低電圧とし、該一定時間経過後に該高電圧に切換えるように制御するとともに、該高電圧への切換えによって感光体の表面電位の立上げが開始される領域が現像手段に到達する時点を基準として、該順バイアス電圧の印加を開始するようにバイアス電源を制御する制御手段とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
本発明に従えば、画像形成装置では、光導電性材料による感光層が表面に形成され、所定の方向に駆動される感光体の表面の感光層を、帯電装置で一様に帯電させ、光照射で静電潜像を形成し、静電潜像に所定の極性を有する現像剤で現像して画像を形成する。電圧源は、帯電手段に、感光層を所定の表面電位で帯電させるために必要な高電圧、および該高電圧よりも迅速に立上り、該高電圧と同極性で絶対値が小さい一定の低電圧を、切換えて印加可能である。バイアス電源は、現像手段に、電圧源の高電圧と同一極性で、画像形成のための目標バイアス電位を与える順バイアス電圧を印加可能である。制御手段は、感光体の駆動開始時に、電圧源から帯電手段に印加する電圧を、予め定める一定時間は低電圧とし、一定時間経過後に高電圧に切換えるように制御するとともに、高電圧への切換えによって感光体の表面電位の立上げが開始される領域が現像手段に到達する時点を基準として、順バイアス電圧の印加を開始するように制御するので、感光体の駆動開始時に安定な低電圧を帯電手段に印加し、感光体の表面の感光層を一定の表面電位に帯電させ、非画像形成期間におけるキャリア飛散を防ぎ、感光体寿命の低下やトナーリサイクル時に飛散キャリアを核とするトナーの凝集物生成による画像の劣化を防止することが可能となる。また現像手段では、目標バイアス電位への立上げを感光体の表面電位の立上げに合わせて、カブリ電位を適正に保って行うことができる。
【００１５】
また本発明で前記感光体は、回転駆動されるドラム形状を有し、
前記予め定める一定時間は、該感光体の１回転に要する時間以内とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、感光体がドラム形状を有して、１回転するのに要する時間内で、感光体の表面を一定の低電圧で帯電させるので、感光体の余分な回転動作を回避することができる。
【００１７】
また本発明で前記電圧源は、前記低電圧を、定電圧トランスを用いて発生させることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、電圧源は低電圧を定電圧トランスを用いて発生させるので、感光体を低電圧で安定に帯電させることができる。
【００１９】
また本発明で前記電圧源は、前記低電圧として、前記表面電位が−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内となるように帯電させる電圧を、前記帯電手段に印加することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、電圧源が感光体の表面を帯電させる低電圧は、表面電位が−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内となるように電圧源から帯電手段に印加されるので、現像手段から感光体への現像剤飛散が小さい状態に抑えることができる。
【００２１】
また本発明は、前記バイアス電源は、前記現像手段に、前記電圧源の高電圧と同一極性で、画像形成のための目標バイアス電位を与える順バイアス電圧とともに、該高電圧とは逆極性の逆バイアス電圧を、切換えて印加可能であり、
前記制御手段は、前記感光体の駆動開始時に、前記電圧源から前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光体の感光層を帯電させた領域が前記現像手段に移動するまでの間、該バイアス電源から該現像手段に該逆バイアス電圧を印加するように制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、感光体の駆動開始時に、帯電手段に電圧源から低電圧を印加して感光体の感光層を帯電させた領域が現像手段に到達するまでの間は、現像手段に電圧源から帯電手段に印加する電圧の極性と逆極性の逆バイアス電圧を印加するので、逆帯電状態もしくは帯電していない現像剤の感光体への付着を少なくすることができる。
【００２３】
また本発明は、前記感光体の駆動開始時に、前記電圧源から前記帯電手段に印加される高電圧による前記感光体の表面電位Ｖｏと、前記バイアス電源から前記現像手段に印加される前記順バイアス電圧Ｖｄとは、
｜Ｖｏ｜ ＞ ｜Ｖｄ｜
の関係を保つことを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、感光体の表面電位と現像手段へ印加される順バイアス電圧との関係を適正に保持し、感光体への逆帯電や逆帯電もしくは現像剤の飛散や消費量の増大を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００２５】
また本発明で前記逆バイアス電圧Ｖｄは、＋５０Ｖから＋４００Ｖの範囲内に保持されることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、現像手段にバイアス電源から与える逆バイアス電圧を適正化し、感光体への逆帯電や現像剤の飛散、現像剤の消費量増大および転写効率の悪化等を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００２７】
また本発明で前記逆バイアス電圧Ｖｄは、＋１００Ｖから＋２００Ｖの範囲内に保持されることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、バイアス電圧源から現像手段に印加する逆バイアス電圧をさらに適正化し、感光体への逆帯電や現像剤の飛散などを充分に少なくして安定な画像形成の動作を行わせることができる。
【００２９】
また本発明で前記制御手段は、前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光層を帯電させた領域が前記現像手段に到達すると同時に、前記バイアス電源から該現像手段に印加する電圧が０Ｖとなるように制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、電圧源から帯電手段に低電圧を印加して感光層を帯電させた領域が現像手段に到達すると同時にバイアス電源から現像手段に印加する電圧が０Ｖとなるように制御するので、感光体表面が０Ｖから−２００Ｖ付近まで変化しても対応することができ、カブリ電位が大きくなるために生じる現像剤の飛散や小さくなるために生じる感光体への現像剤の付着を防止することができ、安定した画像を形成することができる。
【００３１】
また本発明で前記制御手段は、前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光層を帯電させた領域が前記現像手段に到達後、予め定める時間が経過してから、前記バイアス電源から該現像手段に印加する電圧が０Ｖとなるように制御することを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、帯電手段に低電圧を印加して感光層を帯電させた領域が現像手段に到達した後で、現像手段にバイアス電源から与える電圧を０Ｖとするので、感光体表面電位の立上りの遅れによりカブリ電位が小さくなることを防ぎ、感光体への逆帯電または現像剤の付着を防ぎ、現像剤消費量の悪化を招くことなく安定した画質を得ることができる。
【００３３】
また本発明で前記制御手段は、前記低電圧を前記帯電手段に印加して前記感光層を帯電させた領域に対して、前記バイアス電源から前記現像手段に印加する電圧を０Ｖに保持するように制御することを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、低電圧を帯電手段に印加して感光層を帯電させた領域に対して、現像手段へ逆極性のバイアス電圧を印加すると、カブリ電位が大きくなり、キャリア飛散や逆帯電トナーによるＰＣカブリに対するマージンの確保が困難になる。この低電圧による帯電領域で、現像手段に印加する電圧を０Ｖに保持することによって、カブリ電位差を許容範囲内にコントロールすることができるようになり、安定した画質を得ることができる。
【００３５】
また本発明で前記制御手段は、前記電圧源から前記帯電手段に前記高電圧を印加するように切換えてから帯電させた感光層の領域が、前記現像手段に到達すると同時に、前記バイアス電源を前記順バイアス電圧に切換えて、前記画像形成に必要な目標バイアス電位まで立上るように制御することを特徴とする。
【００３６】
本発明に従えば、帯電手段に高電圧を印加するように切換えてから帯電させた感光層の領域が現像手段に到達すると同時に、バイアス電源を順バイアス電圧に切換えて画像形成に必要な目標バイアス電位まで立上るように制御するので、感光層への帯電電位の立上りに合わせて現像手段でのバイアス電位も立上り、カブリ電位を略一定に保つようにすることができ、カブリ電位が大きくなるために起きる現像剤の飛散や小さくなるために起こる感光体への現像剤の付着を防止して安定した画質を得ることができる。
【００３７】
また本発明で前記制御手段は、前記電圧源から前記帯電手段に前記高電圧を印加するように切換えてから帯電させた感光層の領域が、前記現像手段に到達する前に、前記バイアス電源を前記順バイアス電圧に切換えて、前記画像形成に必要な目標バイアス電位まで立上るように制御することを特徴とする。
【００３８】
本発明に従えば、帯電手段に電圧源から高電圧を印加するように切換えてから帯電させた感光層の領域が現像手段に到達する前に、現像手段にバイアス電源から印加する電圧を順バイアス電圧に切換えて立上げるので、カブリ電位が大きくなることなく、現像剤の飛散を防止し、安定した画質を得ることができる。
【００３９】
また本発明で前記バイアス電源での前記順バイアス電圧の前記目標バイアス電位までの立上げは、直線的に行われることを特徴とする。
【００４０】
本発明に従えば、バイアス電源から現像手段に印加する電圧を直線的に立上げるので、カブリ電位を略一定に保つことが容易となり、カブリ電位が拡がることによる現像剤の飛散や、カブリ電位が狭くなることによる感光体への現像剤の付着を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の各実施形態に用いる画像形成装置の概略的な断面構成を示す。感光体ドラム１１、現像ローラ１２、帯電器１３、露光装置１４、転写装置１５、剥離装置１６、クリーナ１７および除電装置１８は、図１５に示す従来の画像形成装置の感光体ドラム１、現像ローラ２、帯電器３、露光装置４、転写装置５、剥離装置６、クリーナ７および除電装置８とそれぞれ同等である。電圧源１９は、帯電器１３のグリッド電極２０に電圧を印加し、感光体ドラム１１の表面の感光層を帯電させる。本実施形態の電圧源１９は、低電圧源２１高電圧源２２とを備え、切換スイッチ２３でグリッド電極２０に印加する電圧を切換えることができる。高電圧源２２は、図１５に示す電圧源９と実質的に同等であり、高圧トランスから−６５０Ｖ程度の電圧をグリッド電極２０に印加することができる。ただし、高電圧源２２は電圧の立上りに時間を要し、かつ低出力時に波形がなまる。低電圧源２１は、定電圧トランスを用いて、迅速に電圧を立上げて感光体ドラム１１の表面電位を−１００Ｖから−２００Ｖまでの範囲に帯電させることができる。現像手段である現像ローラ１２には、バイアス電源２４からバイアス電圧を印加することができる。バイアス電源２４は、現像ローラ１２に印加する電圧を切換えることもできる。バイアス電源２４の電圧切換えと、電圧源１９の切換スイッチ２３の切換えの制御は、制御装置３０によって行われる。
【００５０】
図２は、図１の画像形成装置の概略的な電気的構成を示す。制御装置３０は、前述のように電圧源１９の切換スイッチ２３とバイアス電源２４とを制御する。また、図１の感光体ドラム１１の回転駆動のためにドラムモータ３１が設けられ、制御装置３０によって制御される。また図１の露光装置１４には、光源としてレーザ３２が設けられ、制御装置３０によって発光状態が制御される。
【００５１】
図３は、図１の帯電器１３によって帯電される感光体ドラム１１の感光体表面電位と、バイアス電源２４によって現像ローラ１２に印加される現像バイアス電圧の電位差であるカブリ電位と、現像ローラ１２からキャリアとトナーとを有する２成分現像剤を供給する場合のキャリア上がりの関係を示す。カブリ電位が大きくなると、現像ローラ１２からのキャリア飛散が増加する傾向にあることが判る。キャリアが飛散すると、感光体ドラム１１の劣化やトナーリサイクル時のキャリアを核とした凝集物の生成等によって、画質の劣化を招く。このため、キャリア上がりは、たとえば５個以下とするスペックが定められている。キャリア上がりを仕様の許容範囲にするためには、カブリ電位を４００Ｖよりも小さくする必要がある。カブリ電位が４００Ｖ以下の範囲では、飛散するキャリアの個数が急激に低下し、画質としては問題ないレベルとなる。
【００５２】
図４は、本発明の実施の第１形態としての感光体ドラム１１の駆動開始時における制御装置３０による各部の制御タイミングを示す。時刻ｔ１０で、ドラムモータ３１をＯＦＦ状態からＯＮ状態として、感光体ドラム１１の回転駆動を開始する。切換スイッチ２３は、低電圧源２１側に切換えてＯＦＦ状態からＯＮ状態とする。帯電器１３のグリッド電極２０には、低電圧源２１からの低電圧バイアスが印加される。感光体ドラム１１の１回転以内の時間経過後の時刻ｔ１１で、切換スイッチ２３を高電圧源２２側に切換え、低電圧源２１はＯＦＦ状態とし、高電圧源２２をＯＮ状態として、高電圧を立上げる。高電圧は、時刻ｔ１２まで直線的に立上り、感光体表面電位が目標表面電位に到達する。除電装置１８の除電ランプも時刻ｔ１０でＯＦＦ状態からＯＮ状態にして投入しておく。時刻ｔ１１から感光体ドラム１１の表面電位が立上り、この領域が現像ローラ１２に到達する時刻ｔ１３から、バイアス電源２４をＯＦＦからＯＮにして、現像ローラ１２に印加する順バイアス電圧を立上げる。順バイアス電圧は、時刻ｔ１４で目標バイアス電位に到達し、さらに時刻ｔ１５で露光装置１４のレーザ３２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御して、レーザ発光を開始する。
【００５３】
図５は、図４の実施形態で、現像ローラ１２の部分での感光体表面電位と現像バイアス電位との時間変化を示す。時刻ｔ１０でドラムモータ３１がＯＮとなり、感光体ドラム１１が帯電器１３から現像ローラ１２まで移動する時間Ｔ１経過後に、感光体表面電位は低電圧バイアスによる表面電位である−１５０Ｖに上昇する。この表面電位は、−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内とすることができる。バイアス電源２４から現像ローラ１２に印加される現像バイアスは０Ｖである。時刻ｔ１３になると、時刻ｔ１１で切換スイッチ２３を高電圧源２２側に切換えて感光体表面電位を立上げた領域が現像ローラ１２に到達し、バイアス電源２４もＯＮとなって、現像バイアスも立上る。時刻ｔ１４で、現像バイアスは−５００Ｖの目標バイアス電位に達する。このとき感光体表面電位も−６５０Ｖの目標表面電位に到達している。
【００５４】
本実施形態では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１まで、低電圧バイアスを始めに印加し、感光体表面電位を−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内とするので、表面電位の立上りが迅速に行われ、図１７に示すような表面電位立上りのなまりに基づくカブリ電位の増大を防ぐことができる。また、現像ローラ１２の部分では、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの同一の時間で、感光体表面電位の立上りと現像バイアス電位の立上りとが直線的に行われ、カブリ電位を適正に保つことができる。
【００５５】
図６は、カブリ電位と、弱帯電若しくは０チャージトナーによる感光体ドラム１１の表面への付着であるＰＣカブリとの関係を示す。ＰＣカブリについては、トナー飛散やトナー消費量の増加を生じないスペックとして、０．０３が設定されている。図６から、カブリ電位が０付近で小さすぎたり、４００Ｖを超えて大きすぎたりすると、ＰＣカブリが増加していることが判る。ＰＣカブリがスペック内に収まるのは、カブリ電位が５０Ｖから４００Ｖの範囲内であり、この範囲内となるようにすれば、ＰＣカブリは比較的少なくなることが判る。さらに、カブリ電位が１００Ｖから２００Ｖの範囲に収まると、ＰＣカブリを安定に抑えることが可能となる。図３からは、カブリ電位が４００Ｖ以下で、キャリア上がりのスペックが満足されるので、カブリ電位が５０Ｖから４００Ｖの範囲内では、キャリア上がりについてのスペックも満たされることが判る。また、カブリ電位が５０Ｖ以下で、さらに負の領域になると、ＰＣカブリは増大することが判るので、非画像形成期間中で感光体ドラム１１を駆動する際には、感光体表面電位が現像バイアス電位を超えないように制御する必要があることも判る。
【００５６】
図７は、本発明の実施の第２形態としての感光体ドラム１１の駆動開始時における各部の制御タイミングを示す。時刻ｔ２０から感光体ドラム１１の駆動を開始するために、ドラムモータ３１をＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御し、同時に除電装置１８の除電ランプもＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御する。さらに、電圧源１９では、切換スイッチ２３を低電圧源２１側に切換えてＯＮ状態とする。本実施形態では、バイアス電源２４からも＋側出力をＯＮにして、逆バイアス電圧を現像ローラ１２に印加する。回転体ドラム１１が回転駆動されて、低電圧源２１のＯＮによって帯電されて回転体ドラム１１の表面の感光体の領域が現像ローラ１２まで移動する時間をＴ１とすると、時刻ｔ２０から時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２１でバイアス電源２４の＋側出力はＯＦＦ状態とされ、バイアス電源２４の出力は０Ｖに保持される。
【００５７】
制御装置３０は、電圧源１９の切換スイッチ２３を時刻ｔ２２で低電圧源２１から高電圧源２２に切換え、高電圧を立上げる。高電圧源２２からグリッド電極２０に与えられる電圧は、時刻ｔ２３までに立上る。バイアス電源２４は、時刻ｔ２２から時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２４になると、−側出力がＯＮ状態となり、順バイアス電圧が現像ローラ１２に印加され、時刻ｔ２５までで立上る。時刻ｔ２５経過後に、露光装置１４のレーザが発光状態となるようにＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御される。
【００５８】
図８は、図７に示す制御に対応して、現像ローラ１２の部分での電位の変化を示す。時刻ｔ２０でドラムモータ３１がＯＮ状態となると同時にバイアス電源２４から現像ローラ１２に印加するバイアス電圧が逆バイアス電圧である＋１５０Ｖとなる。帯電器１３のグリッド電極２０による感光体ドラム１１の表面の感光体の表面電位が０Ｖである領域に対し、現像ローラ１２のバイアス電圧が＋１５０Ｖとなるので、図６に示すカブリ電位が１００Ｖから２００Ｖの間の範囲に保たれ、ＰＣカブリを安定して最小限度に抑えることができる。感光体ドラム１１の表面の帯電電位が０Ｖから−２００Ｖの範囲であるたとえば−１００Ｖに変化する時刻ｔ２１では、バイアス電源２４から現像ローラ１２に印加されるバイアス電圧が０Ｖに制御されるので、感光体の表面電位が変化しても、カブリ電位が大きくなることなく、キャリア飛散や感光体へのトナーの付着を防止することができ、安定した画質を得ることができる。
【００５９】
図９は、本発明の実施の第３形態として、制御装置３０によって各部を制御するタイミングを示す。本実施形態は、図７に示す実施の第２形態と同様に、時刻ｔ３０で、ドラムモータ３１、除電装置１８の除電ランプ、電圧源１９の低電圧源２１およびバイアス電源２４の逆バイアス電圧をＯＮとなるように制御する。ただし、バイアス電源２４から現像ローラ１２に印加する現像バイアスは、時刻ｔ３０から時間Ｔ１経過後よりも遅れて時刻ｔ３１でＯＦＦ状態として０Ｖに変化させる。この遅れをαとすると、ｔ３１＝ｔ３０＋Ｔ１＋αである。時刻ｔ３１以降の、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３、時刻ｔ３４および時刻ｔ３５では、図７の時刻ｔ２２、時刻ｔ２３、時刻ｔ２４および時刻ｔ２５とそれぞれ同様な制御を行う。
【００６０】
図１０は、図９の実施形態で、現像ローラ１２の部分での電位の変化を示す。本実施形態では、時刻ｔ３１で現像ローラ１２に印加するバイアス電圧を０Ｖにするタイミングを、帯電器１３のグリッド電極２０に低電圧源２１からの電圧を印加して感光体ドラム１１の表面が帯電される帯電電位の立上り時刻ｔ３０＋Ｔ１よりも時間αだけ遅らせてあるので、感光体ドラム１１の表面電位の立上りに遅れが生じても、カブリ電位が小さくなるのを最小限に抑えることができる。この時間差αとしては、１０〜５０ｍｓｅｃとすることが望ましい。
【００６１】
また、帯電器１３でグリッド電極２０に、電圧源１９の低電圧源２１からの低電圧を印加して感光体ドラム１１の感光体を帯電させている状態では、感光体表面電位が−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内となっているので、時間αを超えて＋側の逆バイアス電圧を現像ローラ１２に印加していると、図３や図６から判るように、キャリア飛散や逆帯電トナーによるＰＣカブリのマージンの確保が困難になる。そこで、低電圧源２１からの出力をグリッド電極２０に印加して感光体ドラム１１の感光体を帯電させている領域では、バイアス電源２４から現像ローラ１２に印加するバイアス電圧を０Ｖに保持することで、カブリ電位を許容範囲内でコントロールすることができるようになり、安定した画質を得ることができる。
【００６２】
図１１は、本発明の実施の第４形態としての、感光体ドラム１１の駆動開始時の制御タイミングを示す。本実施形態の制御タイミングは、図７に示す実施の第３形態と同様に、ドラムモータ３１、電圧源１９、除電装置１８の除電ランプおよび露光装置１４のレーザの発光の制御を行う。すなわち、時刻ｔ４０、時刻ｔ４１、時刻ｔ４２および時刻ｔ４３までの制御は、図７の時刻ｔ２０、時刻ｔ２１、時刻ｔ２２、時刻ｔ２３とそれぞれ同等の制御を行う。本実施形態では、時刻ｔ２２で電圧源１９の切換スイッチ２３を高電圧源２２側に切換えてから時間Ｔ１が経過するよりも時間βだけ早い時刻ｔ４４からバイアス電源２４からのバイアス電圧である−側出力をＯＮ状態にして立上げる。
【００６３】
図１２は、図１１の制御に対応して現像ローラ１２の位置での電位の変化を示す。現像ローラ１２に印加される現像バイアスは、感光体表面電位が−１００Ｖからさらに高電位側に立上る時刻ｔ４３＋Ｔ１よりも時間βだけ先に立上る。すなわちｔ４４＝ｔ４３＋Ｔ１−βである。このように時間βだけ現像バイアスを先に立上げるので、電圧源１９の切換スイッチ２３を高電圧源２２側に切換えるときに、感光体ドラム１１の表面電位が若干上昇しても、カブリ電位が拡がるのを最小限に抑えることができる。時間βとしては、１０〜５０ｍｓｅｃとすることが望ましい。
【００６４】
図１３は、本発明の実施の第５形態として、感光体ドラム１１の駆動開始時の制御タイミングを示す。時刻ｔ５０でのドラムモータ３１、低電圧源２１、バイアス電源２４での＋側出力および除電装置１８の除電ランプのＯＮ状態への投入は、図７、図９および図１１の実施形態と同様に行う。時刻ｔ５１でのバイアス電源２４からの＋側出力ＯＦＦ状態に制御して０Ｖを保持するタイミングは、図７や図１１の実施形態と同様に、時刻ｔ５０から時間Ｔ１経過後の時刻ｔ５１に行う。時刻ｔ５２で、切換スイッチ２３を切換え、帯電器１３のグリッド電極２０では高電圧源２２からの出力を印加する。この高電圧源２２の立上り時間をＴ２とする。高電圧源２２からの電圧は、時刻ｔ５３に所定の電圧まで立上る。すなわちｔ５３＝ｔ５２＋Ｔ２である。バイアス電源２４から現像ローラ１２に印加する電圧は、時刻ｔ５４にＯＮ状態にして立上げる。すなわちｔ５４＝ｔ５２＋Ｔ１である。バイアス電源２４から現像ローラ１２に印加される現像バイアスの立上りに要する時間をＴ３とすると、現像バイアスは時刻ｔ５５＝ｔ５４＋Ｔ３に所定電位のバイアス電位まで立上る。
【００６５】
図１４は、図１３の実施形態で、現像ローラ１２の位置での電位の変化を示す。時刻ｔ５４から感光体表面電位および現像バイアスが立上るので、表面電位の所定表面電位である−６５０Ｖへの到達所要時間Ｔ２と、現像バイアスの所定バイアス電位−５００Ｖへの到達所要時間Ｔ３との関係が、Ｔ３＞Ｔ２のときには所定位置到達直前のカブリ電位が大きくなる。それに対して、Ｔ３≦Ｔ２のときには、カブリ電位が大きくならず、キャリア飛散を防止することができる。ただしＴ３＞Ｔ２であっても、この差が１０〜５０ｍｓｅｃで短いときには、ＰＣカブリやキャリア飛散の問題は生じない。
【００６６】
以上説明した各実施形態で、電圧源１９の切換スイッチ２３を低電圧源２１から高電圧源２２に切換える時間は、感光体ドラム１１の１回転以内とすることが望ましい。１回転を超えて低電圧源２１からの低電圧を帯電器１３に印加すると、感光体の寿命を短くしてしまう恐れがある。また各実施形態の現像ローラ１２からは、磁性キャリアと非磁性トナーとで構成される２成分反転現像方式の現像剤を供給することが、良好な画質を得る上で好ましい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電圧源から帯電手段に低電圧を印加することによって、高電圧を印加して立上げる際の低電圧側の不安定さやなまりを防ぐことができる。帯電手段に印加する電圧の立上りになまりが生じると、感光体の表面電位が急激に立上る現象が生じやすくなり、現像手段での現像剤の飛散や感光体への現像剤の付着が生じて、感光体の劣化や画質の劣化を生じやすくなってしまう。帯電手段に高電圧よりも迅速に立上る低電圧を印加することによって、画質の劣化を防ぎ、現像剤の飛散などによる消費量の増大を防いで、安定した画質を得ることができる。帯電手段を高電圧に切換えて感光体の表面電位が立上る領域が現像手段に到達する時点を基準に、現像手段の目標バイアス電位への立上げを開始するので、カブリ電位を適正に保つことができる。
【００６９】
また本発明によれば、ドラム形状の感光体の回転駆動を開始する際に、回転手段に電圧源から低電圧を印加する時間を１回転に要する時間以内とするので、感光体の余分な回転時間を短縮し、帯電劣化を防いで安定した画像を長期にわたって得ることができる。
【００７０】
また本発明によれば、電圧源から帯電手段に印加する低電圧を定電圧トランスから発生させるので、短時間で感光体の表面を帯電させることができ、現像剤の飛散や感光体への付着を防いで安定した画質を得ることができる。
【００７１】
また本発明によれば、感光体の駆動開始時に帯電手段に与える低電圧によって帯電する感光体の表面電位を−１００Ｖから−２００Ｖとなるようにするので、立上り時に生じる非直線的ななまりを最小限に抑え、駆動開始時にカブリ電位が急激に拡がることがなくなり、現像剤の飛散による感光体の傷やクリーニング不良を、感光体寿命の短命化、さらには画質の不良や現像剤消費量増大、転写効率の悪化を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００７２】
また本発明によれば、感光体の駆動開始時から、帯電手段に低電圧を印加して感光体の表面を帯電させた領域が現像手段に到達するまでの間は、感光体の表面電位が０Ｖであるので、現像手段に逆バイアス電圧を印加して、感光体への現像剤の付着や現像剤の飛散による消費量の増大、転写効率の悪化等を防いで、安定した画質を得ることができる。
【００７３】
また本発明によれば、感光体の駆動開始時に、感光体表面電位を目標電位まで立上げる際の表面電位Ｖｏと現像手段に印加するバイアス電位Ｖｄとの関係を、｜Ｖｏ｜＞｜Ｖｄ｜として、感光体への現像剤の付着や現像剤の飛散による消費量の悪化を防ぎ、画質を安定させることができる。
【００７４】
また本発明によれば、感光体の駆動開始時に、帯電手段に低電圧を印加して感光体を帯電させた部分が現像手段に到達するまでの間、バイアス電源によって現像手段に印加する逆バイアス電圧を＋５０Ｖから＋４００Ｖの範囲内に制御するので、感光体への現像剤の付着や現像剤の飛散による消費量の増大や転写効率の悪化を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００７５】
また本発明によれば、帯電手段への低電圧の印加によって感光体の表面が帯電された領域が現像手段に到達するまでの間、現像手段にはバイアス電圧源から＋１００Ｖから＋２００Ｖの範囲内にコントロールされた逆バイアス電圧を印加するので、感光体への現像剤の付着を安定して少なくし、現像剤の飛散や消費量の悪化を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００７６】
また本発明によれば、帯電手段に電圧源から低電圧を印加して感光体の表面を帯電させた領域が現像手段に到達すると、バイアス電圧源から現像手段に印加する電圧を０Ｖとするので、０Ｖから−２００Ｖ付近まで変化する感光体表面電位の変化に対応させることができ、カブリ電位が大きくなるために生じる現像剤の飛散や、小さくなるために生じる感光体への現像剤の付着を防止し、安定した画質を得ることができる。
【００７７】
また本発明によれば、帯電手段に低電圧を与えて感光体表面を帯電させた部分が現像手段に到達した後で、バイアス電源から現像手段に印加する電圧を０Ｖとするので、感光体表面電位の立上り遅れによるカブリ電位が小さくなることを防ぎ、感光体への現像剤の付着や現像剤の飛散による消費量の悪化を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００７８】
また本発明によれば、帯電手段に低電圧を印加して感光体を帯電させた領域では、感光体表面電位が−１００Ｖから−２００Ｖの範囲内となるので、この領域が現像手段に到達するときに現像手段に逆バイアス電圧を印加しておくと、カブリ電位が大きくなって現像剤の飛散やＰＣカブリに対するマージンの確保が困難になってしまう。感光体表面電位に対応して、現像手段にバイアス電圧源から印加する電圧を０Ｖに保持することによって、カブリ電位を許容範囲内でコントロールすることができるようになり、安定した画質を得ることができる。
【００７９】
また本発明によれば、電圧源から帯電手段に印加する電圧を低電圧から高電圧に切換えて感光体を帯電させた領域が現像手段に到達すると同時にバイアス電圧源から順バイアス電圧を現像手段に印加して立上げるので、目標バイアス電位まで立上げる間に、カブリ電位を略一定に保つための制御を容易に行い、カブリ電位が大きくなるために起こる現像剤の飛散や、小さくなるために起こる感光体への現像剤の付着を防止し、安定した画質を得ることができる。
【００８０】
また本発明によれば、帯電手段に印加する電圧を高電圧に切換えて感光体表面を帯電させた領域が現像手段に到達する前に現像手段にバイアス電圧源から順バイアス電圧を印加して立上げるので、カブリ電位が大きくなることなく、現像剤の飛散を防止し、飛散される現像剤によって感光体に傷をつけたり、クリーニング不良や感光体寿命の短命化、現像剤のリサイクル時の画質の不具合の発生を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【００８１】
また本発明によれば、順バイアス電圧を目標バイアス電位まで立上げる制御を直線的に行うので、立上げ時にカブリ電位を略一定に保つための制御が容易となり、カブリ電位が大きくなるために生じる現像剤の飛散や、小さくなるために生じる感光体への現像剤の付着を防ぎ、安定した画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の各形態の制御を行う画像形成装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】カブリ電位とキャリア飛散の個数との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の第１形態として、各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図５】図４の実施形態で現像ローラ１２の位置での電位の変化を示すタイムチャートである。
【図６】図１の画像形成装置でカブリ電位の感光体表面へのトナー付着に対応するＰＣカブリとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の第２形態として、各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図８】図７の実施形態で現像ローラ１２の位置での電位変化を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施の第３形態として、各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図１０】図９の実施形態で現像ローラ１２の位置での電位変化を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の第４形態として、各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図１２】図１１の実施形態で現像ローラ１２の位置での電位変化を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施の第５形態として、各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図１４】図１３の実施形態で現像ローラ１２の位置での電位変化を示すタイムチャートである。
【図１５】従来からの画像形成装置の概略的な構成を示す簡略化した断面図である。
【図１６】図１５の画像形成装置での各部の制御タイミングを示すタイムチャートである。
【図１７】図１６の制御による現像ローラ２の位置での電位変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１  感光体ドラム
１２  現像ローラ
１３  帯電器
１４  露光装置
１７  クリーナ
１８  除電装置
１９  電圧源
２０  グリッド電極
２１  低電圧源
２２  高電圧源
２３  切換スイッチ
２４  バイアス電源
３０  制御装置
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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