JP2003173123A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファーストプリントタイムの短縮。 【解決手段】 感光ドラム上に電荷注入層をもうけ、Ｄ
Ｃ電圧の印加により略同電位に帯電できるものとし、少
なくとも像担持体への帯電開始から像担持体上の帯電開
始位置が転写位置に到達するまでの間、転写手段に帯電
と同極性のバイアスを印加し、感光ドラム上の電荷注入
層に注入帯電するとともに、前記画像露光手段による像
担持体への画像情報の描き込みを、転写位置と帯電位置
を通過した像担持体上に対して行うことで、像担持体の
帯電電位の安定化のための前回転工程を短縮し、かつ帯
電電位差による画像の濃度ムラを軽減することができ
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、電子写真を用いた
複写機あるいはプリンタ等画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真を用いた画像形成装置は
例えば図４のように構成されている。１はインタフェー
スコントローラ、２はレーザー駆動回路、３はレーザー
ダイオード、４はポリゴンミラー、５はｆ・θレンズ、
６は反射ミラー、７は帯電ローラ、８は感光ドラム、９
は現像器、９’は現像スリーブ、１０は給紙ローラ、１
１はペーパーカセット、１２はレジスタローラ、１３は
転写ローラ、１４は定着器、１５はクリーナー、１６は
コリメータレンズである。ホストコンピュータ（図示せ
ず）から送られた画像情報はインターフェースコントロ
ーラ１に入力され、信号処理され、この出力により、レ
ーザー駆動回路２でレーザーダイオード３が適宜発光す
る。レーザー光はコリメータレンズ１６により集光さ
れ、回転するポリゴンミラー４、ｆ・θレンズ５、反射
ミラー６を経て感光ドラム８上に投射される。感光ドラ
ム８は帯電ローラ７によりー様に帯電された後、上述の
レーザー光の照射を受け、レーザー光のＯＮ・ＯＦＦに
応じて静電潜像が形成される。次いで感光ドラムの矢印
方向への回転にともない現像器９により静電潜像に応じ
て現像剤が付与され、ドラム上に顕像が得られる。一
方、ペーパーカセット１１より給紙ローラ１０で１枚ず
つ取り出された転写紙をレジスタローラ１２でタイミン
グを合わせて、ドラム８に接触させた上、転写ローラ１
３により転写紙上に顕像を転写させる。転写紙上の顕像
は定着器１４により転写紙上に定着される。そして転写
工程終了後感光ドラム８に対しクリーナー１５により、
残留現像剤を除去して次の画像形成プロセスに入る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、図６
に示すようにドラム表面の帯電開始からドラム１周目は
２周目以降にくらべて電位がΔＶＤだけ低いため、この
部分にレーザー露光した場合の電位は２周目以降にレー
ザー露光した所よりもΔＶＬだけ低くなる。

【０００４】これは、帯電ローラのような接触帯電方式
は感光ドラムの表面電位が０Ｖもしくはそれに近い状態
からでは一度の帯電だけで帯電ローラヘの印加電圧にド
ラム電位が収束しないためで、この１周目と２周目のド
ラム電位の差は画像上で濃度ムラとなって現れ、一般的
に電位の低い部分は反転現像では濃度が濃くなり、正規
現像では薄くなることが知られている。

【０００５】この問題に対して、従来の装置ではドラム
の帯電開始から帯電２周目でドラム電位が安定した部分
が露光位置にきてから画像の描き込み（すなわちレーザ
ー露光）を始めるように、１枚目プリント以前に１回転
以上前回転を行うシーケンスを組むことで対処してい
る。

【０００６】しかしながら、この方法では画像の描き込
みが行えるようになるまで、最低ドラム１周＋帯電−露
光間距離分の時間を必要とするため、装置の紙パスに関
わらずファーストプリントタイムはそれだけ長くなって
しまう。

【０００７】特に最近のレーザープリンターでは、従来
ファーストプリントタイム決定の主要因であつたポリゴ
ンモータの所定回転数までの立ち上がり、或いは定着器
の定着可能温度までの到達時間は短縮される傾向にあ
り、このため帯電電位の安定化のためのウエイトタイム
がよりクローズアップされてきている。

【０００８】そこで、この問題を解決するために特開平
８−１６０８２６号公報のように、転写部において帯電
と同極性のバイアスを印加するとともに、前記画像露光
手段による像担持体への画像情報の描き込みを、転写位
置と帯電位置を通過した像担持体上に対して行うこと
で、像担持体の帯電電位の安定化のための前回転工程を
短縮し、かつ帯電電位差による画像の濃度ムラを軽減す
ることが提案されている。

【０００９】しかし、従来のドラムへの帯電では、接触
帯電方式ではあるが、その帯電メカニズムは、放電によ
るところが大きく、ドラム上に所望の帯電電位（ＶＤ）
を得るためには帯電ローラにはＶＤ＋ＶＴｈという必要
とされるＶＤ以上のＤＣ電圧が必要となる。さらに帯電
均一性を得ようとすると、特開昭６３−１４９６６９号
公報に開示されるように、所望のＶＤに相当するＤＣ電
圧に２×ＶＤ以上のピーク間電圧ＡＣ成分を重畳した電
圧を印加しなければならないことが知られている。

【００１０】上記特開平８−１６０８２６号公報の方法
では、所望のＶＤを転写部で得るためには転写部で印加
する電圧を大きくしたり、帯電均一性を得るためにはＡ
Ｃ電源が必要であり、コストがかかってしまうという問
題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、画像情
報を光に変換して像担持体を露光し潜像を形成する画像
露光手段と、像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、
像担持体上の潜像をトナー現像剤により現像する現像手
段と、現像したトナー像を転写材に転写する転写手段
と、画像露光手段、及び転写手段を制御する制御手段と
を備える画像形成装置において、上記像担持体は光導電
層上に電荷注入層をもうけ、ＤＣ電圧の印加により略同
電位に帯電できるものとし、少なくとも像担持体への帯
電開始から像担持体上の帯電開始位置が転写位置に到達
するまでの間、転写手段に帯電と同極性のバイアスを印
加し、感光ドラム上の電荷注入層に注入帯電するととも
に、前記画像露光手段による像担持体への画像情報の描
き込みを、転写位置と帯電位置を通過した像担持体上に
対して行うことで、像担持体の帯電電位の安定化のため
の前回転工程を短縮し、かつ帯電電位差による画像の濃
度ムラを軽減することができる。

【００１２】また、特に反転現像系の装置において、転
写部での帯電が注入帯電であることから、転写部が従来
からそのクリーニング用のバイアスとして持つ、負極性
のバイアスをそのまま使えるため、コストアップするこ
となく本発明を用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１〜図３は本発
明の実施形態を示すものであり、図１は画像形成装置の
動作タイミングを示すシーケンスチャート、図２の
（イ）、図２の（ロ）、図２の（ハ）は感光ドラム周辺
の主要部材と、ドラム回転時の感光ドラム表面の状態の
変化を記している。

【００１４】本実施形態の画像形成装置の機械的構成は
図４の従来のものと同じであるため同部材には同符号を
記し説明を省略する。

【００１５】プリントスタート信号の入力とともに感光
ドラム８は回転を始め、またこれと同時に帯電ローラ７
には直流高圧ＶＤＣが印加され、感光ドラム８の表面を
所定電位に帯電し始める。この際、感光ドラム８の回転
と同時に転写ローラ１３には感光ドラム８の帯電電位と
同極性の直流高圧ＶＴが定電圧制御により印加される。
例えば感光ドラムを負に帯電する場合には負のバイアス
が印加される。

【００１６】このとき感光ドラム上には電荷注入層が設
けられている。ここでは注入層は、ホスファゼン樹脂に
導電フィラーとしてＳｎＯ_２を７０％ｗｔ（導電性フィ
ラー重量／樹脂バインダー重量×１００［％］で定義す
る。）分散し、１０μｍの膜厚で形成してある。

【００１７】本発明では電荷注入層を設けることによ
り、感光ドラムは帯電ローラ７から直接注入帯電を得ら
れることができる。

【００１８】ここで転写ローラ１３へのバイアス印加に
より、転写ローラ１３から電荷注入層に注入帯電が行わ
れることにより、感光ドラム８は帯電ローラ７によるも
のと略同程度の帯電をすることになる。

【００１９】ここで、図２の（イ）において静止時の感
光ドラム８の帯電ローラ７と転写ローラ１３との接触位
置をそれぞれＣ、Ｔとすると感光ドラム８の回転に伴い
Ｃ、Ｔは図の矢印Ａ方向に動いていくことになり、やが
て図２の（ロ）に示す位置にくる。ここまでで感光ドラ
ム表面で帯電ローラ位置のみを通過した部分は電位Ｖ
Ｄ’に帯電している。一般に帯電ローラヘの直流高圧Ｖ
ＤＣに対してドラム表面電位ＶＤは、ＶＤ＝ＶＤＣとな
るようにＶＤＣに収束して帯電するがドラム１周目はΔ
ＶＤだけ電位が低くなるのは前述の通りである。

【００２０】したがってＶＤ’＝ＶＤ−ΔＶＤである。
また、転写ローラ位置のみを通過した部分は電位ＶＴ’
に帯電し、転写ローラ、帯電ローラの両方を通過した部
分は電位ＶＤに帯電している。

【００２１】この図２の（ロ）の状態のように転写ロー
ラと帯電ローラの両者を通過した部分が露光位置に到達
した時点で画像信号に応じてレーザーダイオード３の発
光を開始する。これにより静電潜像が形成され、現像器
９による現像剤の付与で顕像となるのは従来例と同じで
ある。なお図２の（ロ）の状態から更に感光ドラム８が
回転し、少なくとも図２の（ハ）に示すようにＣが転写
位置に到達するまで転写ローラ１３には帯電電位と同極
性のバイアスを印加し続ける。これは図２の（ロ）から
わかるように感光ドラム８の帯電電位が０Ｖの部分に転
写ローラが相対した時は必ずバイアスを印加すること
で、ＶＤ’の部分をつくらないことが目的である。

【００２２】以上のような構成とすることで、従来の画
像形成装置で感光ドラムの帯電１周目に帯電電位ＶＤ’
の部分に画像を書いた場合と比べ、本実施形態ではより
本来の帯電電位ＶＤに近いＶＤＴに対して潜像が形成さ
れるため、帯電電位差による濃度ムラを非常に軽微か或
いは全く目立たなくすることができる。したがって、従
来のように感光ドラムが１周帯電されるのを待ってから
画像形成を行う必要はなく、ファーストプリントタイム
をその分短縮することが可能となる。

【００２３】また従来の感光ドラムへの接触帯電方式で
は、転写ローラへのバイアスが、感光ドラムを帯電させ
るには、放電によるところが大きかったため、例えば約
−５００Ｖの帯電電位を得るためには約−１２００Ｖの
バイアスを印加する必要があった。またこの状態は使用
環境や転写ローラの抵抗等に大きな影響を受け大きく変
化してしまうという欠点もあり、これを補うには転写部
においても、交流バイアスを重畳する必要があった。

【００２４】しかし本発明で用いている、電荷注入層が
設けられている感光ドラムでは、転写部での帯電も転写
ローラに定電圧でバイアスを印加すればその値よりも若
干低い値で、感光ドラム上に帯電するので転写部に新し
い高圧を付加する必要がなく、コストアップする事がな
い。

【００２５】［実施形態２］本実施形態では、上記実施
形態と同様の装置において、転写部で印加する電圧値を
２段階にするものである。

【００２６】本発明の転写部での印加バイアスはあくま
で帯電部の帯電を補助するものであり、帯電部の帯電能
力が低いために、帯電前の感光ドラム上の電位が帯電後
の感光ドラム上の電位に影響を与えるのを防ぐためにで
きるだけ、帯電部前の感光ドラム上の電位を均一にする
ことが望ましい。

【００２７】本実施形態の画像形成装置の動作タイミン
グを示すシーケンスチャートを図３に示す。

【００２８】本実施形態では、初期において転写部に印
加するバイアスをＶＴ１とし、初期に帯電部にあった感
光ドラム上の点Ｃ、すなわち帯電部で１度帯電された部
分からは、ＶＴ１より低い値のＶＴ２を印加する。これ
は、初期において帯電電位が０Ｖである感光ドラム上の
点Ｔ〜点Ｃの間の部分に対して、一度帯電部を通過した
点Ｃ以降の部分のほうが転写時において電位が高くなっ
ているので、０Ｖの部分と同電位のバイアスを転写部に
おいて印加すると点Ｃ以降の電位がそれ以前の電位より
高くなってしまう。

【００２９】本実施形態を用いることにより、実際の作
像動作直前の帯電部に入る前の感光ドラムは、略均一に
帯電されており、作像直前の帯電部を過ぎた電位も一定
になる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、少なくとも感光ド
ラムヘの帯電開始から、ドラムの回転により感光ドラム
上の帯電開始位置が転写位置に到達するまでの間、転写
手段に帯電と同極性のバイアスを印加するとともに、前
記画像露光手段による感光ドラムヘの画像情報の描き込
みを、転写位置と帯電位置を通過した感光ドラム上に対
して行うことで、帯電１周目から画像情報を描き込みを
行っても帯電電位差による画像の濃度ムラを発生させ
ず、したがって感光ドラム表面の帯電電位の安定化のた
めの前回転工程を短縮し、ファーストプリントを早くす
ることができる。

【００３１】ここで、感光体上に注入帯電層を設けるこ
とにより、転写部のバイアスを通常の帯電電位より極端
に大きくしたり、交流を重畳させたりといったことが必
要なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の主要部材の動作タイ
ミングチャート。

【図２】本発明の第１の実施形態の感光ドラム表面の状
態変化図。

【図３】本発明の第２の実施形態の主要部材の動作タイ
ミングチャート。

【図４】従来の画像形成装置を示す図。

【図５】従来の画像形成装置のドラム電位を示す図。

【符号の説明】

１ インターフェイスコントローラ ２ レーザー駆動回路 ３ レーザーダイオード ４ ポリゴンミラー ５ ｆ・θレンズ ７ 帯電ローラ ８ 感光ドラム ９ 現像器 １３ 転写ローラ １５ クリーナ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を光に変換して像担持体を露光
   し潜像を形成する画像露光手段と、像担持体を一様に帯
   電させる帯電手段と、像担持体上の潜像をトナー現像剤
   により現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材
   に転写する転写手段と、画像露光手段、及び転写手段を
   制御する制御手段とを備える画像形成装置において、 上記像担持体は光導電層と光導電層上に電荷注入層を有
   し、 少なくとも像担持体への帯電開始から像担持体上の帯電
   開始位置が転写位置に到達するまでの間、転写手段に帯
   電手段と同極性のバイアスを印加するとともに、前記画
   像露光手段による像担持体への画像情報の描き込みは、
   転写位置と帯電位置の両方を通過した像担持体上に対し
   て行われることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 転写手段に印加するバイアスを多段階に
   することを特徴とする請求項１の画像形成装置。