JP2002169359A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 起動を開始して最初の一枚目の記録シートが
排出されるまでの時間ＦＣＯＴを短縮することができる
効率の良い、比較的安価な画像形成装置の提供。 【解決手段】 帯電手段と、それにより帯電された感光
体を画像情報により露光する像露光手段と、該像露光手
段によって形成された静電潜像をトナーにより現像する
現像手段と、前記帯電手段及び現像手段の間の感光体の
表面電位を検出する電位検出手段と、その検出値に基づ
き帯電手段の出力値を通常の設定値に対して変化させ、
前記感光体の表面電位を所定値になるように制御する制
御手段とを設け、前記感光体の帯電後１周目の電位の検
出値に基づき、１周目の中で所定の帯電電位が得られる
ように前記帯電手段の出力値を変化させ、２周目以後に
は該出力値を前記通常の設定値に戻して所定の帯電電位
を持続させる画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真複写機やレ
ーザプリンタ等の画像形成装置に係り、感光体の表面電
位を早期に安定させて、画像形成開始後１枚目の記録シ
ートが排出されるまでの時間が短時間で済むようにした
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機やレーザプリンタ等の画
像形成装置においては、回転する感光体を所定の表面電
位に初期帯電した後、かかる感光体を画像情報に応じて
露光して静電潜像を形成し、次いでこの静電潜像をトナ
ーで現像して可視像化した後に、該トナー像を記録シー
トに転写することで上記画像情報に応じた記録画像を記
録シート上に形成している。また、この種の画像形成装
置では感光体を初期帯電させる帯電手段の他、トナー像
を感光体から記録シートに静電転写する転写極、トナー
像が転写された記録シートを感光体から剥離するための
剥離帯電器としての分離極等が感光体の周囲に配設され
ている。

【０００３】このような記録画像の形成プロセスのう
ち、静電潜像を可視像化する現像工程においては該静電
潜像の背景部にトナーが付着する所謂かぶり現象を防止
する目的から、所定の現像バイアス電圧が感光体ドラム
と現像器との間に印加されており、トナーは露光によっ
て形成された静電潜像の画像部と上記現像バイアス電位
の電位差に応じて感光体ドラムに付着する。従って、感
光体に対するトナーの付着量、すなわち記録画像の濃度
は静電潜像の画像部電位と現像バイアス電位との間の相
対的な電位差に大きく影響されており、感光体の初期帯
電における表面電位やあるいは上記現像バイアス電位が
変動することによって記録画像の濃度は変動することと
なる。

【０００４】また、現像バイアス電位が一定であるとす
れば、画像濃度は静電潜像の画像部電位によって決定さ
れることとなるが、静電潜像それ自体は所定の表面電位
に初期帯電された感光体を露光して形成されるもの故、
濃度むらのない高品位な記録画像を形成するためには、
かかる初期帯電において感光体が一様な表面電位に帯電
されていることが重要である。

【０００５】しかし、感光体を画像形成動作の再開と共
に帯電させた場合、かかる感光体に付与された電荷は感
光層内部のトラップに捕獲されてしまい、十分な電荷が
付与されてトラップが飽和状態となるまでは感光体の表
面電位が十分に上昇せず、初期帯電の開始当初において
は感光体の表面電位が予定の表面電位に達せずに落ち込
んでしまうという現象があった。

【０００６】このため、感光体の回転開始直後から該感
光体を露光して静電潜像を形成したのでは、表面電位が
所定値に達していない感光体上の領域（この領域は一時
的に低帯電領域になっている）に対して静電潜像を形成
することとなり、所望の濃度の記録画像を形成すること
ができないばかりか、記録シートに形成した記録画像に
は低帯電領域に対応したかぶりが発生してしまうといっ
た問題があった。

【０００７】従来、感光体の初期帯電性の不安定性を解
消するために、コピースタート後、感光体を１周以上帯
電させて、感光体内部のトラップを電荷で飽和させ、帯
電電位の安定化を図ってから、画像形成を開始してい
た。そのため、画像形成が安定して開始できるまでかな
りの時間がとられていた。

【０００８】この画像形成開始迄の時間をできるだけ短
くする試みがなされ次の〜に示すような技術が開示
されている。

【０００９】 第１帯電手段よりも上流側に配設され
た第２帯電手段により、第１帯電手段による初期帯電に
先立ち感光体を予備帯電させる。

【００１０】 帯電手段による感光体１周目の帯電と
２周目以降の帯電とで、出力値を変更する。

【００１１】 帯電手段による帯電を１回のみ受けた
感光体表面領域と、帯電を２回以上受けた感光体表面領
域とで、現像バイアス電圧の強度を変更する。（特開平
１１−１５２３８号）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】先ず、感光体を１周以
上回転し帯電させる必要があったため、その間画像形成
ができず、一枚目の転写画像ができるまでの時間が長く
なっていた。それを解消するために採った、上記〜
の技術手段では次のような欠点がある。

【００１３】の手段では、十分な予備帯電を行うため
に、第２帯電手段として分離極を用いたとき、本来分離
極として必要な直流電流より大きい電流が必要となり、
さらに交流電流と直流電流を切り替えて出力する必要が
あり、それに対応させる電源機能や制御機能を分離極に
持たせるため、コストアップにつながる。また、直流電
流の分解能の低下にもつながる。さらに第２帯電手段に
よる予備帯電部分が第１帯電手段に到達するまでは画像
を形成できないことから、少なくとも感光体半回転以上
の時間がかかり、完全に安定するまでは１回転以上かか
っていて、やはり、１枚目の記録シート（転写紙）が排
出されるまでの時間が長くなっていた。

【００１４】の手段では、感光体表面電位を安定した
目標値とするための特別な制御方法がなく、感光体の初
期帯電能低下量が、感光体の使用履歴、環境、連続コピ
ー後の休止時間等により異なるため、それらすべての変
動要因を見込んで制御することは非常に困難であり安定
した制御ができないという欠点を有する。

【００１５】の手段では、感光体１周目の帯電電位が
低い分、現像バイアスを下げて、カブリの発生を防止す
ることは可能であるが、現像電界が小さくなるために画
像濃度が低下するという問題があった。

【００１６】本発明はこのような欠点を解消して、感光
体帯電１周目に帯電電位を十分確保して画像形成するこ
とにより、一枚目の記録シートが排出されるまでの時間
ＦＣＯＴ（ファーストコピーアウトタイム）を短縮し、
カブリのない良好な画質を得ることができコストも低く
抑さえるようにした画像形成装置を提供することを目的
にする。。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段
（１）又は（２）によって達成される。

【００１８】（１） 回転する感光体と、該感光体を帯
電させる帯電手段と、帯電された感光体を画像情報によ
り露光する像露光手段と、該像露光手段によって形成さ
れた静電潜像をトナーにより現像する現像手段とを有
し、前記帯電手段と現像手段との間に感光体の表面電位
を検出する電位検出手段を設け、検出された検出値に基
づき帯電手段の出力値を通常の設定値に対して変化さ
せ、前記感光体の表面電位を目標の所定値になるように
該設定値を変更して制御する制御手段を設け、該制御手
段は前記感光体の帯電後１周目にあるときの帯電電位を
検出して、その１周目の中で目標である所定値の帯電電
位が得られるように前記設定値を変更して前記帯電手段
の出力値を変化させ、２周目以後には該出力値を前記通
常の設定値に戻して前記所定値の帯電電位を持続させる
ように制御することを特徴とする画像形成装置。

【００１９】（２） 前記通常の設定値は温湿度条件及
び／又は前記感光体の経時変化条件によって変更して制
御することを特徴とする（１）項に記載の画像形成装
置。

【００２０】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の画像形成装置の実
施の形態について図１の概略構成図により説明する。

【００２１】図１に示す画像形成装置１は、デジタル方
式による画像形成装置であって、画像読取り部Ａ、画像
処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送手段としての転写
材搬送部Ｄから構成されている。

【００２２】画像読取り部Ａの上部には原稿を自動搬送
する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１
１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１
枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取
りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送
ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。

【００２３】一方、プラテンガラス１３上に置かれた場
合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び
第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖに
よる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び
第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向へ
の速度ｖ／２による移動によって読み取られる。

【００２４】読み取られた画像は、投影レンズ１７を通
してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像
される。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学
像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ
／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィ
ルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メ
モリに記憶される。

【００２５】画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとし
て、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周
に、該感光体２１を帯電させる帯電手段２２、帯電した
感光体の表面電位を検出する電位検出手段２２０、現像
手段２３、転写手段である転写搬送ベルト装置４５、前
記感光体２１のクリーニング装置２６及び光除電手段と
してのＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順
に配置されている。感光体２１は、光導電性化合物をド
ラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体
（ＯＰＣ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動
回転される。

【００２６】回転する感光体２１へは帯電手段２２によ
る一様帯電がなされた後、像露光手段としての露光光学
系３０により画像処理部Ｂのメモリから呼び出された画
像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段であ
る像露光手段としての露光光学系３０は図示しないレー
ザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラ
ー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカルレンズ３５を
経て反射ミラー３２により光路が曲げられ主走査がなさ
れるもので、感光体２１に対してＡｏの位置において像
露光が行われ、感光体２１の回転（副走査）によって潜
像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対し
て露光を行い潜像を形成する。

【００２７】感光体２１上の潜像は現像手段２３によっ
て反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナ
ー像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニ
ットの下方に異なるサイズの転写材Ｐが収納された転写
材収納手段としての給紙ユニット４１（Ａ）、４１
（Ｂ）、４１（Ｃ）が設けられ、また側方には手差し給
紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、そ
れらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３
によって搬送路４０に沿って給紙され、給紙される転写
材Ｐの傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４に
よって転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行わ
れ、搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及
び進入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー
画像が転写位置Ｂｏにおいて転写極２４及び分離極２５
によって転写搬送ベルト装置４５の転写搬送ベルト４５
４に載置搬送されながら転写材Ｐに転写され、該転写材
Ｐは感光体２１面より分離し、転写搬送ベルト装置４５
により定着器５０に搬送される。

【００２８】定着器５０は定着ローラ５１と加圧ローラ
５２とを有しており、転写材Ｐを定着ローラ５１と加圧
ローラ５２との間を通過させることにより、加熱、加圧
によってトナーを定着させる。トナー画像の定着を終え
た転写材Ｐは排紙トレイ６４上に排出される。

【００２９】以上は転写材の片側への画像形成を行う状
態を説明したものであるが、本実施の形態の画像形成装
置１は転写材Ｐの排出前に反転搬送を行い、転写材Ｐの
裏面への画像形成も行い両面転写も行えるようにしてあ
るが、この両面転写については本発明に直接関係がない
のでその説明を省略する。

【００３０】図３の線図及びそれを一部拡大した図４の
線図に示すように、感光体の帯電後１周目の表面電位を
電位検出手段２２０により検出し、表面電位が目標電位
Ｖｐの所定電位Ｖｈ３となるよう帯電出力を制御し、さ
らに帯電２周目領域では帯電出力Ｖｇ３を元の設定値Ｖ
ｇ１に戻すことにより、１周目、２周目の電位差を解消
して１周目の早い時点からカブリのない良好な画質を得
ることができ、１枚目の記録シートが排出されるまでの
時間ＦＣＯＴを短くすることができる。

【００３１】即ち、感光体２１の回転が時点Ａで始ま
り、その回転が安定した時点Ｂで、帯電をＯＮにし、感
光体２１の表面電位Ｖｈ１を電位検出手段２２０により
検出して制御手段２３０に送り込み、目標電位Ｖｐであ
る所定電位Ｖｈ３になるよう帯電手段２２のグリッド２
２Ａの電圧を、前記制御手段２３０の指令に基づく高圧
電源２４０の作動によって通常の設定値Ｖｇ１からＶｇ
３に上昇させて制御している。また、もう少し細かい制
御としてＶｇ１とＶｇ３の中間にＶｇ２を出力し、感光
体２１表面の帯電電位としてＶｈ１とＶｈ３の間のＶｈ
２を前記電位検出手段２２０によって検出した後、Ｖｈ
３に落ち着かせるようにＶｇ３を出力するように制御す
ることもできる。このような制御は図２の回路図のよう
に行われる。さらに帯電手段２２のＯＮの時点からタイ
マーをスタートさせ、感光体２周目の帯電に入る時点で
帯電出力を最初の出力値である通常の設定値Ｖｇ１に戻
すことにより、前述の図３，図４の線図のように安定し
た感光体２１の表面電位が得られるため、感光体帯電１
周目のかなり早い時点から画像を形成することができ、
１枚目の記録シートが排出されるまでの時間ＦＣＯＴを
短縮することができる。

【００３２】その他本発明の好ましい条件として、感光
体は６００から８００ｎｍに感度を有するフタロシアニ
ン化合物を、図５の層構成に示す電荷発生層に用いた積
層型有機感光体が、レーザ光、ＬＥＤ光波長に高い感度
を有しているために有用である。

【００３３】また、図５の層構成に示す下引き層に酸化
チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウ
ム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化ビスマス、硫化モ
リブデン等の半導電性物質を含有する積層型有機感光体
が、初期帯電能の低下を低減させることができるので有
用である。

【００３４】そして感光体表面の電位制御は感光体１周
目の初期電位だけでなく、環境や、繰り返し使用による
帯電能の変化を考慮して制御することが必要である。従
って、前記通常の設定値は温湿度条件及び／又は前記感
光体の経時変化条件を考慮して、変更して制御すること
が望ましい。これについては図２の回路図に点線で示す
ように、画像形成装置の内部及び／又は近傍に設けた温
湿度検知器２５１の測定値の前記制御手段２３０への送
り込みや感光体２１の経時変化条件の実績データをプロ
グラムしたメモリ２５２により制御手段２３０の指令が
適時補正されて前記通常の設定値Ｖｇ１が更新されるよ
うにしてある。

【００３５】

【発明の効果】本発明により、起動を開始してから最初
の１枚目の記録シートが排出されるまでの時間ＦＣＯＴ
を現像バイアスを変更することなく短縮することができ
るので、濃度低下を起こすこともなく、高画質で効率の
良い、費用も比較的安価な画像形成装置を提供すること
が可能になった。また、温湿度変化等の環境条件に対応
した補正も自動的に制御することが可能になり、更に感
光体の経時変化に対応した補正も前記温湿度変化と同様
に自動的に制御できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。

【図２】電位検出手段を用いて感光体の表面電位を検出
しその検出値を用いて帯電手段の出力を制御する制御手
段を示す回路図である。

【図３】感光体が回転してから感光体表面電位及び帯電
手段の帯電電流の推移等を示す線図である。

【図４】図３の線図の要部拡大図である。

【図５】感光体の層構成を示す模式図である。

【符号の説明】 １ 画像形成装置 ２１ 感光体 ２２ 帯電手段 ２２Ａ グリッド ２３ 現像手段 ２４ 転写極 ２５ 分離極 ２６ クリーニング装置 ３０ 露光光学系 ４５ 転写搬送ベルト装置 ５０ 定着器 ２２０ 電位検出手段 ２３０ 制御手段 ２４０ 高圧電源 ２５１ 温湿度検知器 ２５２ メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する感光体と、該感光体を帯電させ
   る帯電手段と、帯電された感光体を画像情報により露光
   する像露光手段と、該像露光手段によって形成された静
   電潜像をトナーにより現像する現像手段とを有し、前記
   帯電手段と現像手段との間に感光体の表面電位を検出す
   る電位検出手段を設け、検出された検出値に基づき帯電
   手段の出力値を通常の設定値に対して変化させ、前記感
   光体の表面電位を目標の所定値になるように該設定値を
   変更して制御する制御手段を設け、該制御手段は前記感
   光体の帯電後１周目にあるときの帯電電位を検出して、
   その１周目の中で目標である所定値の帯電電位が得られ
   るように前記設定値を変更して前記帯電手段の出力値を
   変化させ、２周目以後には該出力値を前記通常の設定値
   に戻して前記所定値の帯電電位を持続させるように制御
   することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記通常の設定値は温湿度条件及び／又
   は前記感光体の経時変化条件によって変更して制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。