JP2001013745A

JP2001013745A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001013745A
Application number: JP11185985A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hamakawa; 博幸浜川
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体ドラム１の寿命を長くするために、メイ
ンチャージャ３による放電量をできるだけ抑えたいとい
う要望があった。【解決手段】感光体ドラム１表面における用紙と用紙と
の間に該当するような画像を形成しない非画像領域に対
して、メインチャージャ３による帯電電位を低くする。
つまり、所定の高電位よりも低い電位で、かつ、現像器
５のバイアスが０Ｖであっても、現像器のトナーが感光
体表面に付着しない程度の電位に帯電させる。一方、現
像器５のバイアス電圧は、非画像領域と対向するとき
は、０Ｖとする。【効果】非画像領域では、メインチャージャ３の放電が
少なくなり、オゾンや窒素酸化物の発生が少なくなる。
また、非画像領域に対しては現像バイアスが０であり、
現像器５から非画像領域へトナーが付着しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像形成装置に関
し、特に、反転現像方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、反転現像方式により現像を行
う画像形成装置が知られている。反転現像方式とは、一
定電位に帯電された感光体表面に光を照射して露光し、
露光されて表面電位が低下した部分にトナーを付着させ
て現像する方式である。この方式では、感光体表面の電
位の極性と同じ極性に帯電されたトナーを用いるととも
に、現像バイアスとして表面電位と同じ極性の電圧が印
加されることが特徴である。

【０００３】このため、従来のこの種の画像形成装置に
おいては、画像形成期間中は、感光体は放電器によって
常時所定の高電位に帯電され、また、現像器には常に一
定の現像バイアスが印加されていた。つまり、たとえば
複数枚の用紙に画像を形成する場合に、用紙と用紙との
間に該当するような、感光体の画像を形成しない非画像
領域であっても、感光体は高電位に帯電され、また現像
器には所定の現像バイアスが常に印加されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】感光体を帯電させるた
めに放電器を常時放電させていると、放電によって空気
中の成分が分解され、オゾンや窒素酸化物の発生量が多
くなる。これらの発生量が増えると、その一部は放電器
の放電ワイヤに付着して、放電器の放電性能を低下させ
る。また、感光体表面に付着して、感光体の寿命を短縮
させるという問題がある。

【０００５】そこで、多数枚の用紙に画像を形成する場
合において、用紙と用紙との間に該当する感光体の画像
を形成しない非画像領域に対しては、帯電をさせないよ
うな制御が考えられる。ところが、反転現像方式におい
ては、感光体表面の電位が低い領域に、現像器のトナー
が付着する。よって、非画像領域を帯電させなかった場
合、帯電していない非画像領域に現像器のトナーが付着
してしまうことになる。これを防ぐためには、非画像領
域が現像器と対向するとき、現像器の現像バイアスを通
常とは逆極性にすればよい。たとえば、通常、プラス電
位で現像バイアスをしている場合には、マイナス電位の
現像バイアスを印加すればよい。ところが、そのような
構成を得るためには、マイナス電位の現像バイアスのた
めの専用回路を追加しなければならず、画像形成装置全
体の製造価格が高価になるという新たな問題が生じる。

【０００６】また、逆極性に現像器をバイアスした場合
は、たとえば均等にプラス帯電されていたトナーの一部
にはマイナス帯電されるものが生じることがあり、トナ
ーの帯電が不均一になり、トナーが劣化したり、現像性
能が劣化するという問題も生じる。この発明は、かかる
技術的な背景のもとになされたもので、画像形成装置に
おいて、製造価格を上げることなく、現像性能が良好
で、トナーが劣化せず、しかも感光体の寿命を延命させ
ることのできる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、表面に感光層を有する感光体と、感光
体の表面を帯電させるための放電器と、帯電された感光
体の表面が露光された後、露光された領域にトナーを付
着させて現像する現像器とを有する反転現像方式の画像
形成装置において、後に用紙が接触される感光体表面の
画像を形成する画像領域に対して、感光体の表面を所定
の高電位に帯電させるために放電器を放電させ、用紙と
用紙との間に該当するような感光体表面の画像を形成し
ない非画像領域に対して、前記所定の高電位よりも低い
電位で、かつ、現像器のバイアスが０Ｖであっても、現
像器のトナーが感光体表面に付着しない程度の電位に感
光体の表面を帯電させるために放電器を放電させる帯電
制御手段と、前記画像領域に対して、現像器を感光体表
面の帯電極性と同極性の所定の電位にバイアスし、前記
非画像領域に対して、現像器のバイアスを０Ｖにする現
像バイアス制御手段と、を含むことを特徴とする画像形
成装置である。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記現像器は、非
磁性一成分のトナーを使用することを特徴とする請求項
１記載の画像形成装置である。請求項３記載の発明は、
前記放電器は、グリッド電極を有するスコロトロンであ
り、前記帯電制御手段は、放電器のグリッド電極の電位
を制御して、感光体表面の帯電電位を制御することを特
徴とする、請求項１または２記載の画像形成装置。

【０００９】請求項１の構成によれば、帯電制御手段に
より、感光体の画像領域は所定の高電位に帯電されるか
ら、画像領域においては不都合なく画像が形成される。
一方、非画像領域は、所定の高電位よりも低い電位で、
かつ、現像器のバイアスが０Ｖであっても、現像器のト
ナーが感光体表面に付着しない程度の電位に帯電され
る。よって、非画像領域の帯電のための放電によるオゾ
ンや窒素酸化物が発生する量が少ない。従って、感光体
表面がオゾンや窒素酸化物に晒される時間を短くするこ
とができ、感光体の長寿命化を図ることができる。

【００１０】また、現像バイアス制御手段は、帯電制御
手段と同期させて、現像器が画像領域と対向するとき
は、現像器を感光体の帯電極性と同極性の所定の電位に
バイアスし、非画像領域と対向するときは、現像器のバ
イアスを０Ｖにする。よって、画像領域では良好に現像
が行われ、非画像領域では０Ｖにされるので、電力の消
費量を抑えることができ、しかも非画像領域へトナーが
付着することがない。

【００１１】請求項２のように、現像器が、非磁性一成
分のトナーを使用するものの場合、現像バイアス制御が
容易にできる。請求項３のように、放電器を、グリッド
電極を有するスコロトロンにした場合は、グリッド電極
を制御することによって感光体の帯電電位を制御できる
ので、制御が容易である。

【００１２】なお、放電器がスコロトロンでない場合等
は、帯電制御手段は、放電器の放電ワイヤに印加する電
圧を制御するようにしてもよい。この発明によれば、非
画像領域は帯電電位が低下され、そのために放電器の放
電量を抑えることができるので、オゾンや窒素酸化物の
発生量が減る。従って感光体がオゾンや窒素酸化物に晒
される時間を短くすることができ、感光体の長寿命化を
図ることができる。

【００１３】また、上述のように感光体の非画像領域を
所定の高電位よりも低い電位に帯電させても、その非画
像領域にトナーが付着しないように現像器のバイアスが
０Ｖに低下されるから、非画像領域にトナーが付着する
という不具合が生じることもない。また、現像器に逆極
性のバイアスを印加することがないので、現像器のトナ
ーが劣化したり、トナーが逆極性に帯電されて現像性能
が劣化するという不具合もない。

【００１４】よって、この発明によれば、現像性能が良
好に維持され、しかも感光体の長寿命化を図ることので
きる画像形成装置を提供できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の一実施形態について具体的に説明をする。図１
は、この発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略
構成図である。この画像形成装置には、感光体１が備え
られている。感光体１は、矢印２方向に一定速度で回転
される。感光体１の周囲には、矢印２で示す回転方向に
沿って、順に、放電器としてのメインチャージャ３、Ｌ
ＳＵからの露光経路４、現像装置５、転写ローラ６およ
びクリーニングブレード７が配置されている。

【００１６】メインチャージャ３は、感光体１の表面
（より具体的には表面のうちの画像を形成すべき画像領
域）を所定の高電位（たとえば＋７００Ｖ）に帯電さ
せ、感光体１の表面のうちの画像を形成しない非画像領
域に対しては所定の電位（たとえば＋３００Ｖ）に帯電
させるための放電器である。メインチャージャ３には、
放電ワイヤ８、シールドケース９およびグリッド１０が
備えられている。つまりメインチャージャ３はスコロト
ロン（またはスコロトロン方式と呼ばれる放電器）が採
用されている。放電ワイヤ８には、直流高電圧ユニット
１１から＋数Ｋｖの高電圧が印加される。グリッド１０
は、シールドケース９の、感光体１表面に対向した開口
部に配置され、放電ワイヤ８から放電される電位を制御
する。このために、グリッド１０には、定電圧ダイオー
ド１２，１３の直列接続が接続されている。定電圧ダイ
オード１２は基準電圧が４００Ｖのものが使用され、定
電圧ダイオード１３には基準電圧３００Ｖのものが使用
されてる。従って、定電圧ダイオード１２，１３の直列
接続により、グリッド１０の電位は＋７００Ｖに制御さ
れる。この結果、放電ワイヤ８の放電によって、感光体
ドラム１の画像領域を＋７００Ｖに帯電させることがで
きる。

【００１７】定電圧ダイオード１２には、並列にスイッ
チ１４が接続されてる。スイッチ１４が閉になると、グ
リッド１０は定電圧ダイオード１３を介して接地され
る。従って、グリッド１０の電位は＋３００Ｖに制御さ
れる。この結果、放電ワイヤ８の放電によって、感光体
ドラム１の非画像領域を＋３００Ｖに帯電させることが
できる。

【００１８】感光体ドラム１の画像領域は、メインチャ
ージャ３に対向することにより＋７００Ｖという高電位
に帯電され、感光体ドラム１の回転に伴い帯電領域は時
計方向に移動する。帯電されたドラム表面（画像領域）
は露光経路４において照射される画像データに基づいて
作成された光で露光される。光が当たった露光部は、そ
の部分の電荷が逃げて低電位になる。これにより感光体
ドラム１の画像領域には、高電位領域と低電位領域とか
らなる静電潜像が形成される。

【００１９】感光体ドラム１がさらに回転し、静電潜像
が現像装置５に達すると、現像装置５によって静電潜像
はトナー像に現像される。現像装置５には、ハウジング
１５と、ハウジング１５内に備えられた攪拌羽根１６
と、サブローラ１７と、サブローラ１７および感光体ド
ラム１に接するように配置された現像ローラ１８と、現
像ローラ１８の表面に当接するように配置されたトナー
規制ブレード１９とが備えられてる。

【００２０】現像ローラ１８およびサブローラ１７には
バイアス電源２０によって感光体ドラム１の帯電電位と
同極性の所定の電位、たとえば＋４００Ｖのバイアス電
圧が印加されている。バイアス電源２０からのバイアス
電圧の印加は、スイッチ２１により遮断可能にされてお
り、スイッチ２１が切換わると、現像ローラ１８および
サブローラ１７はアース電位に接続される。

【００２１】攪拌羽根１６は矢印２２方向に回転してハ
ウジング１５内のトナーを攪拌する。サブローラ１７お
よび現像ローラ１８は、それぞれ、矢印２３および２４
方向に回転され、この回転により、トナーを摩擦帯電さ
せて、その周面にトナーを静電吸着させる。サブローラ
１７は、トナーをより効果的に摩擦帯電させるために設
けられている。この実施形態では、非磁性一成分のトナ
ーが使用されており、いわゆるキャリアを含まない構成
である。

【００２２】現像ローラ１８の周面に付着したトナー
は、トナー規制ブレード１９により薄層に規制される。
これにより、現像ローラ１８の周面に付着したトナーが
均一になり、現像むらがなくなる。また、現像ローラ１
８は、その周面速度が感光体ドラム１の周面速度よりも
速くなるように回転されており、転写されるトナーが不
足しないようにされている。

【００２３】現像ローラ１８およびサブローラ１７に
は、上述のようにバイアス電圧が印加されているので、
これにより適切な現像が行われる。より具体的には、感
光体ドラム１の表面電位は、画像領域において、露光さ
れた部分が低電圧ＶＬ（たとえば＋１００Ｖ）で、他の
部分は高電圧ＬＨ（たとえば＋７００Ｖ）である。一
方、現像ローラ１８は、現像バイアス電圧により、プラ
ス電位ＶＭ（たとえば＋４００Ｖ）に帯電されている。
ここで、現像ローラ１８の電位ＶＭ（たとえば＋４００
Ｖ）は、感光体ドラム１表面の未露光領域の高電位ＶＨ
（たとえば＋７００Ｖ）よりも低く、露光領域の低電位
ＶＬ（たとえば＋１００Ｖ）よりも高くされている。よ
って、現像ローラ１８の表面に付着したトナーは、静電
気的に、感光体ドラム１の表面の露光領域にのみ吸着さ
れて、現像が行われる。

【００２４】一方、感光体ドラム１の非画像領域は、上
述のように所定電位ＶＮ（たとえば＋３００Ｖ）に帯電
されている。この非画像領域が現像装置５と対向すると
き、スイッチ２１が切換えられて、現像ローラ１８およ
びサブローラ１７はアース電位に接続される。つまり現
像ローラ１８の電位は０Ｖとなる。ところがこの場合に
おいて、感光体ドラム１の非画像領域は＋３００Ｖに帯
電されているから、現像ローラ１８の現像バイアス電圧
が０Ｖであっても、現像ローラ１８周面のトナーが感光
体ドラム１の非画像領域に付着することはない。よっ
て、非画像領域はトナーにより現像されることはない。

【００２５】感光体ドラム１表面のトナー像の先端が転
写ローラ６と対向するのに合わせて、図示しない搬送経
路から用紙が送られ、該用紙は感光体ドラム１と転写ド
ラム６の間を通過される。転写ローラ６は、直流高電圧
ユニット２５に接続されており、マイナス電位が与えら
れている。それゆえ転写ローラ６に裏面側が接する用紙
は、マイナス電位に帯電されて、該用紙の電位は感光体
ドラム１の表面電位を低下させる。また、マイナス電位
にされた用紙には、プラス帯電された感光体ドラム１表
面のトナーが転写される。

【００２６】なお、図１に示すように、転写ローラ６と
直流高電圧ユニット２５との間にもスイッチ２６を設
け、転写ローラ６に対しては転写時にだけマイナス電位
が与えられるような構成にしてもよい。転写が終わった
感光体ドラム１の表面に残留したトナーは、クリーニン
グブレード７により除去される。

【００２７】上記説明したスイッチ１４、２１および２
６の切換えは、制御回路２７により行われる。制御回路
２７では、画像領域信号に基づき、感光体ドラム１の表
面が画像を形成する画像領域か、画像を形成しない非画
像領域かを演算し、それに応じてスイッチ１４，２１お
よび２６の切換えを行う。図２は、図１で説明した制御
回路２７により切換えられるスイッチ１４および２１の
切換えに基づく感光体ドラム１の表面電位および現像ロ
ーラ１８の現像バイアス電位の変化を示している。

【００２８】図２に示すように、感光体ドラム１の表面
が画像領域のときには、その表面電位は＋７００Ｖに帯
電される。また、感光体ドラム１の表面が画像領域のと
きには、現像ローラ２８には＋４００Ｖの現像バイアス
電圧が印加される。一方、感光体ドラム１の表面が、用
紙と用紙との間に該当するような画像を形成しない非画
像領域である場合には、その表面電位は＋３００Ｖに帯
電される。また、非画像領域に対応しては、現像ローラ
１８は設置されて、０Ｖとされる。この結果、感光体ド
ラム１の表面電位と現像ローラ１８の現像バイアス電圧
との格差は常に＋３００Ｖに保たれるから、前述したよ
うに、非画像領域において、現像ローラ１８のトナーが
感光体ドラム１に付着することはない。

【００２９】図３、図４および図５を参照して、この実
施形態にかかる構成によって、地肌被り等が生じないこ
とについてさらに説明する。図３〜図５のグラフは、そ
れぞれ、トナーの帯電量の分布を示しており、横軸が帯
電量、縦軸がトナー粒子数を表わしている。図３のグラ
フは、現像装置が新しいとき（現像バイアスを変化させ
ないとき）のトナーの分布を示している。図３のグラフ
で、帯電量がマイナス、すなわち０．０よりも左側の部
分のトナーが地肌被りの原因となるものである。現像装
置が新しいとき（現像バイアスを変化させないとき）に
は、地肌被りの原因となるトナーの量は少なく、このよ
うなグラフのときに良好な現像が行える。

【００３０】図４は、この実施形態の構成を採用した場
合、すなわち感光体ドラム１の表面電位と現像ローラ１
８の現像バイアス電圧との電圧差を常に＋３００Ｖに保
ちながら、感光体ドラム１の非画像領域の表面電位を＋
３００Ｖに低下させる処理を行った時のトナーの帯電量
の分布を示している。図４から、マイナスに帯電された
トナー量の増加はあまり多くないことがわかり、この実
施形態による現像特性の劣化がほとんどないことが証明
されている。

【００３１】図５は、従来技術で説明した非画像領域の
ときに現像バイアスを逆極性にした場合の、トナーの帯
電量の分布を示してる。この場合は、逆帯電のトナー粒
子の数の増加が顕著で、地肌被りが生じやすくなってい
ることがわかる。メインチャージャ３による感光体ドラ
ム１表面の帯電処理を、画像領域と非画像領域とで変
え、非画像領域は画像形成に必要な所定の高電位よりも
低い電位としたので、全体としてみると、メインチャー
ジャ３による放電量が減り、感光体ドラム１の長寿命化
を達成することができる。

【００３２】また、非画像領域においては感光体ドラム
１の帯電電位が低いので、それに合わせて現像ローラ１
８の現像バイアス電圧を０Ｖまで低下させている。現像
バイアス電圧を０Ｖにするには、上述のように、現像ロ
ーラ１８を単にアース電位に接続するだけでよく、従来
技術で述べたような専用の電源基板を用いる必要はな
い。よって、装置全体の製造価格が高価になることはな
い。

【００３３】この発明は、以上説明した実施形態に限定
されるものではない。たとえば、メインチャージャ３に
よる放電電圧の制御は、実施形態で説明した２つの定電
圧ダイオード１２，１３の直列接続とスイッチ１４を用
いたものとはせず、他の回路構成としてもよく、その回
路構成によってグリッド１０の制御電圧を切換えてもよ
い。また、メインチャージャ３がスコロトロンでない場
合には、放電ワイヤ８に与える電圧を制御することによ
り、放電電位を切換えてもよい。

【００３４】さらに、現像ローラ１８に与える現像バイ
アスの切換えも、説明したスイッチ以外の他の回路を用
いることもできる。また、実施形態では転写ローラ６に
与える電圧もスイッチ２６により切換え可能にしたが、
転写ローラ６は常時直流高電圧ユニット２５に接続され
ている構成であってもよい。なぜなら、転写ローラ６は
放電器と異なり、オゾンや窒素酸化物の発生が少ないか
らである。

【００３５】その他この発明は請求項記載の範囲内にお
いて種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる画像形成装置の
構成を示す図解的な図である。

【図２】感光体ドラム１の表面電位の切換えと、現像ロ
ーラ１８に与える現像バイアス電圧の切換えのタイミン
グを説明するためのグラフである。

【図３】トナーの帯電量の分布を示すグラフであり、現
像装置が新しいとき（現像バイアスを変化させないと
き）のトナーの分布を示している。

【図４】トナーの帯電量の分布を示すグラフであり、こ
の実施形態にかかる制御を行った場合のトナーの分布を
示している。

【図５】トナーの帯電量の分布を示すグラフであり、従
来技術の現像バイアスをマイナスに制御する場合のトナ
ーの分布を示している。

【符号の説明】

１感光体ドラム２メインチャージャ５現像装置１８現像ローラ２０バイアス電源２１スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H003 AA12 BB07 BB11 CC01 DD01 EE03 2H027 EA01 EA05 EC20 ED03 ED09 EE02 EE07 EF09 2H073 AA03 AA05 BA02 BA09 BA43 CA02 2H077 AD02 AD06 AD36 DB08 DB12 DB14 EA14 GA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に感光層を有する感光体と、感光体の
表面を帯電させるための放電器と、帯電された感光体の
表面が露光された後、露光された領域にトナーを付着さ
せて現像する現像器とを有する反転現像方式の画像形成
装置において、後に用紙が接触される感光体表面の画像を形成する画像
領域に対して、感光体の表面を所定の高電位に帯電させ
るために放電器を放電させ、用紙と用紙との間に該当す
るような感光体表面の画像を形成しない非画像領域に対
して、前記所定の高電位よりも低い電位で、かつ、現像
器のバイアスが０Ｖであっても、現像器のトナーが感光
体表面に付着しない程度の電位に感光体の表面を帯電さ
せるために放電器を放電させる帯電制御手段と、前記画像領域に対して、現像器を感光体表面の帯電極性
と同極性の所定の電位にバイアスし、前記非画像領域に
対して、現像器のバイアスを０Ｖにする現像バイアス制
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】前記現像器は、非磁性一成分のトナーを使
用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】前記放電器は、グリッド電極を有するスコ
ロトロンであり、前記帯電制御手段は、放電器のグリッド電極の電位を制
御して、感光体表面の帯電電位を制御することを特徴と
する、請求項１または２記載の画像形成装置。