JP2012123186A

JP2012123186A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012123186A
Application number: JP2010273708A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yamamoto; 茂樹山本; Taiichi Ominami; 泰一大南; Mitsuru Obara; 満小原; Hironori Akashi; 裕紀赤司
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】現像バイアス電圧の印加及び像担持体の帯電の開始時又は終了時に、トナー及びキャリアが像担持体に付着するのを簡単な制御で防止する。
【解決手段】感光体１の帯電及び現像バイアス電圧の印加開始の際に、感光体１の表面電位を露光装置３によって電位Ｖ_１に一様に低下させて、現像ローラ５２と対向する感光体１の表面電位がＶ_１である間に、現像バイアス電圧を所定電圧まで立ち上げるとともに、感光体１の表面電位Ｖ_１をキャリアが感光体１に付着しない電位とし、且つ、立ち上げ後の現像バイアス電圧と、感光体１の低下後の表面電位Ｖ_１との電位差Ｖ_２をトナーが感光体１に付着しない電位差とする。
【選択図】図２

Description

本発明は画像形成装置に関し、より詳細には、現像バイアス電圧の立ち上げ又は立ち下げの際の、キャリア及びトナーの像担持体への付着を抑制する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いたファクシミリやプリンタ、複写機などの画像形成装置では、帯電装置によって感光体の表面を一様に帯電させた後、露光装置によって像担持体に光を照射して静電潜像を形成し、現像装置によって静電潜像をトナーで可視像化する。そして、感光体表面のトナー像を用紙等に転写した後、定着装置でトナー像を用紙等に溶融定着させている。現像装置による静電潜像の可視像化では、トナーとキャリアとを含む現像剤を現像ローラなどの現像剤担持体の表面に担持させると共に、現像ローラに現像バイアス電圧を印加して現像ローラから感光体の静電潜像にトナーを移動させている。

ここで、図４に示すように、感光体の帯電領域が、現像ローラと対向する位置に移動してきたときに、現像ローラに現像バイアス電圧が印加されていないと、感光体の表面電位と現像バイアス電圧（０Ｖ）との差が所定値Ｖａ以上になったときに、トナーの帯電極性と逆極性に帯電しているキャリアが感光体に移動し付着する。一方、図５に示すように、現像バイアス電圧の印加開始の際、感光体の、現像ローラと対向する部分が帯電されていないと、現像バイアス電圧と感光体の表面電位との差が所定値Ｖｂ以上になったときにトナーが感光体に移動し付着する。なお、かかるトナーやキャリアの感光体への付着は、現像バイアス電圧の印加終了や感光体への帯電終了時にも同様に生じる。

感光体表面に不必要なトナーやキャリアが付着すると、感光体の汚れや傷が生じやすくなり、また白筋や白点などの画像欠陥が生じるおそれもある。

そこで、図６に示すように、感光体の帯電立ち上がり領域が、現像ローラの対向位置に移動してきた時に、現像ローラに現像バイアス電圧を印加し、感光体の帯電立ち上がりと、現像バイアス電圧の立ち上がりが重なるように制御することが考えられる。このような制御によれば、立ち上がり時における、感光体の表面電位と現像バイアス電圧の差が小さくなるので、キャリアやトナーの付着が防止できる。

しかし、感光体の回転や電圧印加の速度等にはバラツキが不可避的に発生するため、現像ローラの対向位置に移動してきた時に、現像ローラに現像バイアス電圧を印加し、感光体の帯電立ち上がりと、現像バイアス電圧の立ち上がりが重なるように制御することは困難である。特に、近年の画像形成の高速化にあっては一層困難である。

特許文献１では、現像バイアス電圧及び感光体の帯電の立ち上げ時又は立ち下げ時に、現像バイアス電圧及び感光体の帯電電位の一方を複数段階に制御し、現像バイアス電圧と感光体の帯電電位との電位差を所定値以下する技術が提案されている。

特開2001-235913号公報

しかしながら、前記提案技術では、現像バイアス電圧や帯電装置への印加電圧を複数段階に制御する必要があり、制御が複雑化する。また、電源装置の応答性を高める必要がある。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像バイアス電圧の印加及び像担持体の帯電の開始時又は終了時に、トナー及びキャリアが像担持体に付着するのを簡単な制御で防止できる画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、像担持体と、この像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加して前記現像剤担持体から前記静電潜像にトナーを移動させて可視像化する現像装置とを備えた画像形成装置であって、前記像担持体の帯電及び前記現像バイアス電圧の印加の開始又は終了の際に、前記像担持体の電位を前記露光装置によって一様に低下させて、前記現像剤担持体と対向する像担持体の表面電位が低下した電位である間に、現像バイアス電圧を所定電圧まで立ち上げ又は立ち下げるとともに、前記像担持体の低下後の電位の絶対値が、立ち上げ又は立ち下げ途中の現像バイアス電圧の絶対値よりも大きい状態では、前記像担持体の低下後の電位と現像バイアス電圧との電位差をキャリアが前記像担持体に付着しない第１所定値以下とし、且つ、前記像担持体の低下後の電位の絶対値が、立ち上げ又は立ち下げ途中の現像バイアス電圧の絶対値よりも小さい状態では、前記像担持体の低下後の電位と現像バイアス電圧との電位差をトナーが前記像担持体に付着しない第２所定値以下とすることを特徴とする画像形成装置が提供される。

ここで、前記露光装置によって網点状又は格子状の静電潜像を形成することにより、前記像担持体の帯電部の電位を一様に低下させてもよい。

また、第１所定値及び第２所定値としてはいずれも絶対値で３００Ｖ以下であるのが好ましい。

本発明に係る画像形成装置によれば、現像バイアス電圧の印加及び像担持体の帯電の開始時又は終了時に、トナー及びキャリアが像担持体に付着するのが簡単な制御で防止できる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。帯電装置２による感光体１の帯電開始と、現像ローラ５２への現像バイアス電圧の印加開始のタイミングチャートである。帯電装置２による感光体１の帯電終了と、現像ローラ５２への現像バイアス電圧の印加終了のタイミングチャートである。従来の画像形成装置における帯電装置による感光体の帯電開始と、現像ローラへの現像バイアス電圧の印加開始のタイミングチャートである。従来の画像形成装置における帯電装置による感光体の帯電開始と、現像ローラへの現像バイアス電圧の印加開始の他のタイミングチャートである。従来の画像形成装置における帯電装置による感光体の帯電開始と、現像ローラへの現像バイアス電圧の印加開始のさらに他のタイミングチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置３０は、トナー像を担持し、反時計回りに回転駆動する円筒状の感光体（像担持体）１の周囲に、感光体１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体１表面に光を照射して静電潜像を形成する露光装置３と、感光体１にトナーを供給し感光体１上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置５と、現像装置５によって形成された感光体１上のトナー像を用紙Ｐに転写する転写ローラ７と、用紙Ｐに転写されずに感光体１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置９とを備えている。

帯電装置２は、スコロトロン方式の帯電装置であって、感光体１に対向する面側が開口した箱状のシールド電極２２と、シールド電極２２内に張架された放電電極２１と、シールド電極２２の開口に取り付けられたグリッド電極２３とを有する。放電電極２１に数ｋＶの電圧が印加されるとコロナ放電が発生し、これに感光体の表面が一様に帯電される。

露光装置３は、帯電装置２によって一様に帯電された感光体１の外周面に、例えばパソコンなどの外部装置から入力される画像データに基づいて、選択的に光を照射して露光を行い、感光体１に所定の静電潜像を形成する。

現像装置５は、ハウジング５１と、感光体１に対向し、回転可能に設けられた現像ローラ（現像剤担持体）５２と、現像ローラ５２に向かって現像剤を搬送する３つの搬送ローラ５３とを備える。ハウジング５１内にはトナーとキャリア（いずれも不図示）とからなる現像剤が収容されている。現像ローラ５２に現像バイアス電圧を印加すると、現像ローラ５２に印加される電圧と感光体１の静電潜像との電位差に基づいて、トナーが感光体１に移動し、感光体１上の静電潜像がトナーによって可視像化（トナー像）される。

転写ローラ７は、転写ローラ７に連結された駆動モータ（不図示）によって回転可能に設けられるとともに付勢部材（不図示）によって感光体１に圧接している。また転写ローラ７には、不図示の電圧印加手段によって、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。感光体１と転写ローラ７とのニップ部を用紙が通過する際に、転写ローラ７に前記電圧が印加され、感光体１に形成されたトナー像が用紙Ｐに転写する。

クリーニング装置９は、感光体１に圧接するクリーニングブレード９１を備え、感光体１表面に残留する未転写トナーを感光体１から除去する。

画像形成装置３０は、感光体１から用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させる定着装置８を備えている。定着装置８は、熱源としてのハロゲンヒータを内蔵した定着ローラ８１と定着ローラ８１に圧接する加圧ローラ８２とを有し、定着ローラ８１と加圧ローラ８２とのニップ部を用紙Ｐが通過する際に、トナー像を加熱及び加圧することによってトナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。

さらに、画像形成装置３０は、画像形成装置３０に関係する構成を総合的に制御する制御装置を備えており、この制御装置は、感光体１、現像ローラ５２、転写ローラ７、給紙ローラ７２及び定着ローラ８１などの回転駆動、帯電装置２、露光装置３、現像装置５、転写ローラ７、定着装置８などの作動を制御する。

このような構成の画像形成装置３０では、画像形成時には、感光体１が図中反時計回りに回転され、帯電装置２によって感光体１が一様に帯電された後に、露光装置３によって感光体１に所望の静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置５によって現像されてトナー像が形成される。そして、感光体１上に形成されたトナー像は、転写ローラ７によって用紙Ｐに転写され、この用紙Ｐに転写されたトナー像が定着装置８によって定着される一方、感光体１上に残留する未転写トナーが、クリーニングブレード９１によって掻き取られて回収される。

図２に、帯電装置２による感光体１の帯電開始と、現像ローラ５２への現像バイアス電圧の印加開始のタイミングチャートを示す。なお、トナーはマイナス極性に帯電し、キャリアはプラス極性に帯電し、感光体の表面電位と現像バイアス電圧との電位差により現像が行われるものとする。帯電装置２の放電電極２１に直流電圧が印加され、感光体１の表面が一様に帯電される。このとき、感光体の表面電位が所定電位まで立ち上がる前に、露光装置３から感光体１に光が所定時間照射され、感光体１の表面電位がＶ_１（−２２５Ｖ）まで一様に低下した領域が形成される。ここで、感光体１の表面電位Ｖ_１は、現像ローラ５２の表面に担持されているキャリアが感光体１の表面に移動しない表面電位であり、通常、絶対値で３００Ｖ以下とするのが好ましい。また、一様に感光体１の表面電位を低下させる観点からは、感光体１の表面に形成する静電潜像は網点状又は格子状とするのが好ましい。

次いで、感光体１の、表面電位がＶ_１に低下した領域の先端が、現像ローラ５２の対向位置に移動してくると、現像ローラ５２に現像バイアス電圧が印加される。そして、現像ローラ５２の対向する感光体１の表面電位がＶ_１に低下した領域である間に、現像バイアス電圧は所定電位（−３００Ｖ）まで立ち上がる。このとき、現像バイアス電圧の所定電位（−３００Ｖ）と、感光体１の表面電位Ｖ_１（＝−２２５Ｖ）との電位差Ｖ_２（＝７５Ｖ）は、現像ローラ５２に担持されているトナーが感光体１の表面に移動しない表面電位であり、通常、絶対値で３００Ｖ以下とするのが好ましい。

その後、現像ローラ５２の対向位置に、感光体１の、通常の表面電位（−４５０Ｖ）に帯電した領域が移動し、画像形成可能状態となる。なお、現像ローラ５２は、実際に画像形成するまでは回転停止状態であり、前記の現像バイアス電圧が所定値まで立ち上がる間は回転停止している。また、画像形成の際には、現像バイアス電圧として直流電圧に交流電圧を重畳しているが、前記の現像バイアス電圧が所定値まで立ち上がる間は直流電圧のみが印加される。

露光装置３から感光体１に光を所定時間照射して、感光体１の表面電位をＶ_１まで一様に低下させる時間としては、現像バイアス電圧が所定電圧まで立ち上がるに充分な時間であればよく、通常、数百ｍｓ程度である。

図３に、帯電装置２による感光体１の帯電終了と、現像ローラ５２への現像バイアス電圧の印加終了のタイミングチャートを示す。なお、トナーとキャリアの帯電極性及び現像条件等は、感光体１の帯電開始及び現像バイアス電圧の印加開始のときと同様である。まず、露光装置３から感光体１に光が所定時間照射され、感光体１の表面電位をＶ_１（−２２５Ｖ）まで一様に低下した領域が形成される。このとき、現像バイアス電圧の所定電位（−３００Ｖ）と、感光体１の表面電位Ｖ_１との電位差Ｖ_２（＝７５Ｖ）は、現像ローラ５２に担持されているトナーが感光体１の表面に移動しない電位差である。

次いで、感光体１の、表面電位の表面電位がＶ_１に低下した領域の先端が、現像ローラ５２の対向位置に移動してくると、現像ローラ５２への現像バイアス電圧の印加が停止される。そして、現像ローラ５２の対向する感光体１の表面電位がＶ_１に低下した領域である間に、現像バイアス電圧の印加は完全に停止する（０Ｖ）。なお、現像バイアス電圧の印加停止後、感光体１の表面電位と現像バイアス電圧との電位差はＶ_１となるが、電位差Ｖ_１では、現像ローラ５２から感光体１へのキャリアへの移動・付着は発生しない。

その後、帯電装置２の放電電極２１への直流電圧の印加が停止され、感光体１の表面の帯電が停止される。なお、露光装置３から感光体１に光を所定時間照射して、感光体１の表面電位をＶ_１に一様に低下させている時間は、前記と同様に、現像バイアス電圧を立ち下げるのに充分な時間であればよく、通常、数百ｍｓ程度である。

本発明に係る画像形成装置によれば、現像バイアス電圧の印加及び像担持体の帯電の開始時又は終了時に、トナー及びキャリアが像担持体に付着するのを簡単な制御で防止でき有用である。

１感光体（像担持体）
２帯電装置
３露光装置
５現像装置
３０画像形成装置
５２現像ローラ（現像剤担持体）

Claims

像担持体と、この像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加して前記現像剤担持体から前記静電潜像にトナーを移動させて可視像化する現像装置とを備えた画像形成装置であって、
前記像担持体の帯電及び前記現像バイアス電圧の印加の開始又は終了の際に、前記像担持体の電位を前記露光装置によって一様に低下させて、前記現像剤担持体と対向する像担持体の表面電位が低下した電位である間に、現像バイアス電圧を所定電圧まで立ち上げ又は立ち下げるとともに、
前記像担持体の低下後の電位の絶対値が、立ち上げ又は立ち下げ途中の現像バイアス電圧の絶対値よりも大きい状態では、前記像担持体の低下後の電位と現像バイアス電圧との電位差をキャリアが前記像担持体に付着しない第１所定値以下とし、且つ、前記像担持体の低下後の電位の絶対値が、立ち上げ又は立ち下げ途中の現像バイアス電圧の絶対値よりも小さい状態では、前記像担持体の低下後の電位と現像バイアス電圧との電位差をトナーが前記像担持体に付着しない第２所定値以下とすることを特徴とする画像形成装置。
前記露光装置によって網点状又は格子状の静電潜像を形成することにより、前記像担持体の帯電部の電位を一様に低下させる請求項１記載の画像形成装置。
第１所定値及び第２所定値がいずれも絶対値で３００Ｖ以下である請求項１又は２記載の画像形成装置。