JP2001092223A - 画像形成装置及び電子写真用高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真方式の画像形成装置内の高圧電源の
出力波形の乱れを防止する。 【解決手段】 高圧電源の出力のパルス部を形成するた
めに高圧電源に入力される制御信号にパルス整形信号を
付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真画像形成工
程により画像を形成する画像形成装置及び電子写真画像
形成工程に使用される高圧電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真画像形成工程により画像を形成
する画像形成装置には、像担持体を帯電する帯電用、現
像バイアス用、転写用或いは記録紙を像担持体から分離
する分離用等に高圧電源が設けられる。かかる高圧電源
としてＡＣ電源やＤＣ電源が使用されているが、例え
ば、現像工程においては、バイアス用の高圧電源として
ＡＣ成分にＤＣ成分が重畳された高圧を出力するものが
使用されている。

【０００３】静電潜像を担持する像担持体と現像剤を担
持する現像剤担持体の間にＤＣバイアスにＡＣバイアス
が重畳されたバイアス電圧を印加して静電潜像を現像す
る現像方式は高いコントラスト、良好な階調特性、高い
解像力など優れた諸画像特性を有する現像方式として広
く使用されている。更に、前記の現像方式においては、
図１に示すように、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳
されたパルス部Ｔ１とＤＣバイアスのみからなるブラン
ク部Ｔ２からなるバイアス電圧を印加する方式があり、
図１に示すようなブランク部Ｔ２を持ったバイアス電圧
を印加する方式は像担持体と現像剤担持体との間の空
間、即ち現像間隔において、振動運動を伴って現像剤担
持体から像担持体へ移動するトナーの像担持体への付着
を促進してトナーの付着量を増し、均一で高い濃度の画
像の形成を可能にする方式として知られている。

【０００４】現像剤担持体には数ｋＶの高電圧が印加さ
れるために、火花放電が起こる可能性があり、従来の現
像装置においては、火花放電に対する対策が採られてい
る。即ち、火花放電が発生すると大電流が流れて、感光
体がダメージを受けたり、画像の異常を起こしたりする
障害が発生する。そして、甚だしい場合には、発火を起
こす場合がある。このような火花放電による事故を防止
するために、火花放電が検知された時には現像バイアス
を形成している高圧電源を直ちにオフにしている。そし
て、現像バイアス用電源のオフと同時に帯電用電源をオ
フにし、且つ感光体を駆動するモータを停止している。
このような現像バイアス電源のオフのみでなく、それに
伴って他の部分をも停止する理由は、現像バイアスがオ
フされた現像装置を感光体の帯電した部分が通過する
と、帯電電位によって、現像剤が吸引されて感光体に付
着し、いわゆるキャリア付着を起こすので、これを防止
するためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１と本発明の実施の
形態を示す図５を用いて発明の課題を説明する。図１は
従来の高圧電源装置における制御信号と出力を示す。図
１のパルス部Ｔ１は数ｋＶの高圧を出力するバイアス電
源３０の入力端子Ａと入力端子Ｂに制御信号を交互に入
力することにより形成され、ブランク部Ｔ２は前記両入
力端子Ａ、Ｂへの入力をオフにすることにより形成され
る。

【０００６】しかるに、パルス部Ｔ１の末端とブランク
部Ｔ２の境界部分Ｔ３において、出力波形に乱れが生ず
ることが判明した。図１に示す例では、パルス部を形成
する矩形波パルスが境界部分Ｔ３では矩形波の立ち下が
りの緩やかなパルスに変形し、且つパルスの幅が広くな
っている。

【０００７】このように従来の高圧電源装置では、その
出力の波形に乱れを生ずる。このような波形の乱れは画
像形成上種々の望ましくない現象を引き起こすので改善
が必要である。現像バイアスを例に説明すると、図１に
示す現象はパルスの波形が変化するのみでなく、実効値
としてのＤＣ成分の値にも変動を生じ、結果として現像
性が変動して濃度むらや濃度不足が発生することが判明
した。特に、画像のハイライトの再現性が悪くなること
が判明した。

【０００８】本発明は前記のような高圧電源の出力波形
の乱れを防止することを目的とし、特に高画質の画像を
形成することができる画像形成装置を提供することを目
的とする。

【０００９】前記のように、現像装置の高電圧部におい
て異常放電が検知された場合に、電源をオフすると同時
に画像形成装置の駆動を停止する制御が行われるが、感
光体及びその駆動系には慣性があるので、停止制御後も
感光体は若干移動する。そうすると、感光体の帯電部が
現像バイアスがオフされた現像装置を通過して、キャリ
ア付着が発生する。また、異常放電検知時に、即時に画
像形成装置全体が停止すると、搬送路中の記録紙が機外
に排出されずに機中に残留するという不具合が生ずる。
更に、異常放電の検知が誤検知である場合にも画像形成
装置全体が停止することになって、画像形成装置が停止
する頻度が不必要に高まるので望ましくない。

【００１０】本発明はこのような従来の異常放電検知時
の制御における問題を解決することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の本発明の目的は下
記の発明のいずれかにより達成される。

【００１２】（１）パルスの列からなるパルス部とＤＣ
成分のみからなるブランク部を有する電圧を出力する高
圧電源及び、前記パルス部におけるパルスを形成する制
御信号を前記高圧電源の二つの入力端子ＡとＢに入力す
る制御手段を有する高圧電源装置を備えた画像形成装置
において、前記制御手段は、前記パルス部から前記ブラ
ンク部に移行する際に、前記ブランク部の直前の前記制
御信号を入力した入力端子Ａ又はＢと反対の入力端子Ｂ
又はＡに、パルス整形信号を、前記直前の制御信号の直
後に入力することを特徴とする画像形成装置。

【００１３】（２）前記高圧電源装置は、静電潜像を担
持する像担持体と、該像担持体に対向して間隔を置いて
配置された現像剤担持体との間にバイアス電圧を印加す
るバイアス電源装置であることを特徴とする前記（１）
項に記載の画像形成装置。

【００１４】（３）前記パルス整形信号は、前記制御信
号の周期の１％以上１０％以下のパルス幅を有すること
を特徴とする前記（１）又は（２）項に記載の画像形成
装置。

【００１５】（４）パルスの列からなるパルス部とＤＣ
成分のみからなるブランク部を有する電圧を出力する高
圧電源及び、前記パルス部におけるパルスを形成する制
御信号を前記高圧電源の二つの入力端子ＡとＢに入力す
る制御手段を有する電子写真用高圧電源装置において、
前記制御手段は、前記パルス部から前記ブランク部に移
行する際に、前記ブランク部の直前の前記制御信号を入
力した入力端子Ａ又はＢと反対の入力端子Ｂ又はＡに、
パルス整形信号を、前記直前の制御信号の直後に入力す
ることを特徴とする電子写真用高圧電源装置。

【００１６】（５）前記パルス整形信号は、前記制御信
号の周期の１％以上１０％以下のパルス幅を有すること
を特徴とする前記（４）項に記載の電子写真用高圧電源
装置。

【００１７】（６）静電潜像を担持する像担持体、該像
担持体に対向して、間隔を置いて配置された現像剤担持
体及び、前記像担持体と前記現像剤担持体間にＤＣバイ
アスとＡＣバイアスが重畳されたバイアス電圧を印加す
るバイアス電源を有する画像形成装置において、火花放
電を検知する火花放電検知手段と、該火花放電検知手段
により火花放電が検知されたときに、前記ＡＣバイアス
の印加のみを停止する制御手段とを設けたことを特徴と
する画像形成装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】図２により本発明の実施の形態を
説明する。図２は本発明の実施の形態にかかる画像形成
装置の構成を示す。

【００１９】図２において、像担持体としてのベルト状
の感光体１は、ローラ２〜５に巻き掛けられた状態で、
時計回り方向（矢印Ｗの方向）に送られるものである。
感光体１の周囲には、帯電器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、
１０Ｋ、半導体レーザ（図示せず）を光源とし、ポリゴ
ンミラー、結像レンズ等の光学系（図示せず）を有する
走査光学装置で感光体１を走査露光する露光装置１１
Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、現像装置１２Ｙ、１２
Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、転写器用帯電器１３、分離用除電
器１４及びクリーニング装置１８が配置されている。画
像形成装置の底部には、記録紙Ｒを収容する給紙カセッ
ト２０が設けられており、記録紙Ｒは給紙カセット２０
から、ピクアップローラ２１により送り出され、分離ロ
ーラ２２により１枚に分離されて、レジストローラ２３
に搬送される。帯電器１０と露光装置１１と現像装置１
２の番号に付したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれイエロー画
像用、、マゼンタ画像用、シアン画像用、黒画像用を示
す。

【００２０】感光体１は矢印Ｗで示すように回動する
が、感光体１の回動に従って、帯電器１０Ｙと、露光装
置１１Ｙと、現像装置１２Ｙにより、感光体１上にイエ
ロートナー像が形成され、帯電器１０Ｍと、露光装置１
１Ｍと、現像装置１２Ｍにより、感光体１上にマゼンタ
トナー像が形成され、帯電器１０Ｃと、露光装置１１Ｃ
と、現像装置１２Ｃにより、感光体上１にシアントナー
像が形成され、帯電器１０Ｋと、露光装置１１Ｋと、現
像装置１２Ｋにより、感光体１上に黒トナー像が形成さ
れ、感光体１上にはこれらの色のトナー像が重ね合わさ
れたカラートナー像が形成される。

【００２１】感光体１上のカラートナー像の形成と同期
して、レジストローラ２３から搬送される記録紙Ｒに転
写用帯電器１３によりカラートナー像が形成された後
に、記録紙Ｒは分離用除電器１４により感光体１から分
離される。記録紙Ｒ上のカラ−トナー像は定着装置１５
の加熱ローラ１５１と加圧ローラ１５２の間を通過する
過程で記録紙Ｒに定着され、記録紙Ｒは排紙通路１６を
経て排紙皿１７に排出される。

【００２２】転写位置を通過した感光体１はクリーニン
グ装置１８によりクリーニングされる。

【００２３】図３は本発明の実施の形態にかかる図２に
示す画像形成装置における現像部１２Ｙ、１２Ｍ、１２
Ｃ、１２Ｋを示す。現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、
１２Ｋは図２に示すような同一構造を有しており、Ｙ、
Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略して示す。感光体１が矢印Ｗで
示す方向に移動するのに対して、現像剤担持体としての
現像スリーブ１２２は矢印Ｘで示すように時計方向に回
転する。現像スリーブ１２２の中には図示のように３極
のＮと２極のＳを有する磁石１２３が固定設置される。
１２４は現像スリーブ１２２上の現像剤量を規制する規
制部材、１２５は現像スリーブ１２２に現像剤を供給す
る回転体、１２６、１２７は撹拌部材である。

【００２４】現像装置１２にはキャリアとトナーが収容
されており、撹拌部材１２６、１２７の撹拌作用でトナ
ーとキャリアが撹拌されてトナーは負（−）に帯電され
る。現像スリーブ１２２には高圧電源３０により、ＤＣ
バイアスにＡＣバイアスが重畳されたバイアス電圧が印
加される。感光体１上に形成された負（−）極性の静電
潜像は現像スリーブ１２２上に磁石１２３の磁力により
保持され搬送された現像剤により反転現像されて感光体
１上にはトナー像が形成される。

【００２５】図４に本実施の形態に係る画像形成装置に
おける高圧電源３０の制御信号と出力の波形を示す。

【００２６】図４に示す高圧電源の出力波形は現像スリ
ーブ１２２に印加される現像バイアス電圧の例である。
図５は図４に示す現像バイアス電圧を形成する回路を示
す。図５において、３０は高圧電源、４０は高圧電源３
０に制御信号ＳＡ、ＳＢを入力する制御手段、５０は火
花放電を検知する火花放電検知手段としての電流検知回
路である。

【００２７】高圧電源３０はＤＣ電源３１、昇圧トラン
ス３２、波形整形部３３、入力端子Ａ及び入力端子Ｂで
構成される。

【００２８】数ｋＶの電圧を出力する高圧電源３０の出
力は図４のＳＣに示すとおりであり、時間ｔ１において
負（−）の電圧が現像スリーブ１２２に印加される。負
（−）に帯電しているトナーに対しては時間ｔ１におい
てこれを感光体１に向かって飛翔させる力が作用する。
次の時間ｔ２において、正（＋）の電圧が現像スリーブ
１２２に印加されてトナーに対して現像スリーブ１２２
に戻す力が作用する。時間ｔ３、ｔ４において、前記と
同様な力がトナーに作用してパルス部Ｔ１においてトナ
ーを振動させる力が働き、トナーはキャリアから引き離
される。そして、ブランク部Ｔ２において、負（−）の
ＤＣバイアスが印加されてトナーを感光体１に向かわ
せ、付着させる。

【００２９】本実施の形態においては、図４に示すよう
に入力端子Ａへの制御信号のオンにより高圧電源３０の
出力の谷部が、入力端子Ｂへの制御信号のオンにより高
圧電源３０の出力の山部が、それぞれ形成される。即
ち、入力端子ＡとＢに制御信号を交互に入力することに
より、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳された矩形波
のパルス列からなるパルス部Ｔ１を形成している。そし
て、入力端子ＡとＢへの入力をオフにすることによりＤ
Ｃバイアスのみからなるブランク部Ｔ２を形成してい
る。

【００３０】パルス部Ｔ１における矩形波の周波数とし
ては１ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの範囲、高圧電源３０の出力
ＳＣ全体の周波数としては１ｋＨｚ〜数ｋＨｚの範囲、
ＤＣバイアス成分としては１００〜１，０００Ｖの範
囲、ＡＣバイアス成分としてはピークピーク値（Ｐｅａ
ｋ ｔｏ Ｐｅａｋ 値）数ｋＶの範囲がそれぞれ望ま
しい。

【００３１】本実施の形態においては、制御手段４０は
パルス部Ｔ１の終端とブランク部Ｔ２の開始との境界に
おいて、パルス整形信号Ｐを入力端子Ａに入力してい
る。このパルス整形信号Ｐによって、図１に示すような
波形の乱れが、図４の出力ＳＣのように解消されて、規
則正しい矩形波の出力が得られる。図４の出力ＳＣに示
すバイアス電圧を現像スリーブ１２２に印加して現像を
行ったところ、高濃度部から低濃度部にわたって極めて
良好な現像性を示すことが確認された。そして、かぶり
がなく鮮明な画像が得られた。特に、画像のハイライト
部における再現性が良好であった。

【００３２】制御手段４０は、パルス整形信号Ｐをパル
ス部Ｔ１における最後の制御信号が入力する入力端子で
はない入力端子に入力する（図４においては最後の制御
信号が入力した入力端子Ｂに対して入力端子Ａ）。パル
ス部Ｔ１における最後の制御信号の入力端子Ａに入力す
る場合には、制御手段４０は、パルス整形信号Ｐを入力
端子Ｂに入力する。

【００３３】パルス整形信号Ｐの幅ＰＬは、制御信号Ａ
とＢからなる制御信号の周期Ｌの１％以上１０％以下が
望ましい。１％未満においては、パルス整形信号Ｐの効
果が弱くなって、出力波形に乱れが生じ画質を低下させ
る可能性がある。また、１０％を超えると現像バイアス
のＤＣ成分に変動を生じて、画像濃度に影響して画質を
低下させる可能性がある。

【００３４】本実施の形態において用いられた高圧電源
装置、即ち、高圧電源３０と制御手段４０からなり、制
御手段４０から出力されるパルス整形信号Ｐにより高圧
電源３０の出力波形を整形する高圧電源装置は、現像バ
イアス用のバイアス電源に限らず、感光体等の像担持体
を帯電する帯電用、トナー像を記録紙等に転写する転写
用、記録紙を感光体から分離する除電用、像担持体や記
録紙等の帯電を除電する除電用の高圧電源装置として使
用することができる。この場合に、高圧電源３０には、
帯電、転写、除電等に必要な高電圧を出力する高圧電源
が用いられる。

【００３５】本実施の形態においては、高圧電源３０の
出力電流を検知する火花放電検知手段としての電流検知
回路５０が設けられている。火花放電が発生した時に
は、高圧電源３０の出力に異常な大電流、即ち過電流が
流れるので、高圧電源３０の出力を検知することにより
高圧部における火花放電が検知される。電流検知回路５
０により火花放電が検知されたときに、制御手段４０は
高圧電源３０の入力端子Ａ、Ｂへのパルスの入力を停止
する。その結果、バイアス電源は図４におけるブランク
部Ｔ１に相当するＤＣ成分のみの現像バイアスを現像ス
リーブ１２２に印加する。

【００３６】感光体１の負（−）に帯電された部分が現
像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを通過しても、
現像スリーブ１２２には負（−）のバイアス電圧が印加
されているので、正（＋）に帯電されているキャリアが
感光体１に吸引されることはなく、キャリア付着は防止
される。本実施の形態においては、火花放電の発生時に
前記のように、現像スリーブ１２２にＤＣバイアスを印
加し、ＡＣバイアスの印加を停止するとともに、感光体
１の駆動を停止せず、更に、記録紙の搬送系のモータも
停止することなく回転を続行させる。従って、搬送中の
記録紙は機外に排出されるので、機内に残留している記
録紙が原因で紙詰まりを起こすことも防止される。記録
紙搬送用のモータは記録紙が排出された後に停止され
る。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明により、高圧電源の出力
が理想的な波形となり、高画質の画像を形成する画像形
成装置が実現された。

【００３８】請求項２又は請求項３の発明により、パル
ス部とブランク部を有するバイアス電圧を現像剤担持体
に対して印加する静電潜像の現像において、パルス波形
の乱れがなく、理想的な波形のパルスを有する現像バイ
アスで現像が行われる。現像バイアスの波形の乱れによ
り生ずる現像性の低下、即ち濃度むら等の画質の低下が
防止され、高画質の画像を形成することが可能になっ
た。特に、請求項３の発明により波形が非常に整った高
圧出力が得られるようになった。

【００３９】請求項４の発明により、出力波形に乱れの
ない高圧電源装置が実現された。

【００４０】請求項５の発明により、特に波形の整った
出力を示す高圧電源装置が実現された。

【００４１】請求項６の発明により、現像装置の高圧部
において火花放電を生じた場合に発生するキャリア付着
が十分に防止され、キャリア付着により生ずる像担持体
やクリーニング装置の損傷等をほぼ完全になくすること
ができた。また、火花放電検知時にも像担持体や記録紙
の搬送系の駆動を継続することができるので、記録紙を
搬送系に残留したまま画像形成装置が停止することが避
けられ、記録紙のジャム等が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御信号と出力を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成
を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の現像
装置の構成を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態における高圧電源の制御パ
ルス及び高圧電源の出力の関係を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけ
る高圧電源装置の回路図である。

【符号の説明】

１ 感光体 １２、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 現像装置 ３０ 高圧電源 ４０ 制御手段 ５０ 電流検知回路 １２２ 現像スリーブ Ａ、Ｂ 入力端子 Ｐ パルス整形信号

フロントページの続き (72)発明者 岸 忍 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 Ｆターム(参考） 2H003 AA15 BB11 EE11 2H073 AA01 AA05 BA04 BA13 BA41 BA45 CA03 CA22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルスの列からなるパルス部とＤＣ成分
   のみからなるブランク部を有する電圧を出力する高圧電
   源及び、 前記パルス部におけるパルスを形成する制御信号を前記
   高圧電源の二つの入力端子ＡとＢに入力する制御手段を
   有する高圧電源装置を備えた画像形成装置において、 前記制御手段は、前記パルス部から前記ブランク部に移
   行する際に、前記ブランク部の直前の前記制御信号を入
   力した入力端子Ａ又はＢと反対の入力端子Ｂ又はＡに、
   パルス整形信号を、前記直前の制御信号の直後に入力す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記高圧電源装置は、静電潜像を担持す
   る像担持体と、該像担持体に対向して間隔を置いて配置
   された現像剤担持体との間にバイアス電圧を印加するバ
   イアス電源装置であることを特徴とする請求項１に記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記パルス整形信号は、前記制御信号の
   周期の１％以上１０％以下のパルス幅を有することを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 パルスの列からなるパルス部とＤＣ成分
   のみからなるブランク部を有する電圧を出力する高圧電
   源及び、 前記パルス部におけるパルスを形成する制御信号を前記
   高圧電源の二つの入力端子ＡとＢに入力する制御手段を
   有する電子写真用高圧電源装置において、 前記制御手段は、前記パルス部から前記ブランク部に移
   行する際に、前記ブランク部の直前の前記制御信号を入
   力した入力端子Ａ又はＢと反対の入力端子Ｂ又はＡに、
   パルス整形信号を、前記直前の制御信号の直後に入力す
   ることを特徴とする電子写真用高圧電源装置。
5. 【請求項５】 前記パルス整形信号は、前記制御信号の
   周期の１％以上１０％以下のパルス幅を有することを特
   徴とする請求項４に記載の電子写真用高圧電源装置。
6. 【請求項６】 静電潜像を担持する像担持体、 該像担持体に対向して、間隔を置いて配置された現像剤
   担持体及び、 前記像担持体と前記現像剤担持体間にＤＣバイアスとＡ
   Ｃバイアスが重畳されたバイアス電圧を印加するバイア
   ス電源を有する画像形成装置において、火花放電を検知
   する火花放電検知手段と、該火花放電検知手段により火
   花放電が検知されたときに、前記ＡＣバイアスの印加の
   みを停止する制御手段とを設けたことを特徴とする画像
   形成装置。