JP2024074196A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】非画像形成動作時に像担持体と現像部材とが当接して回転、停止する構成において、後回転動作時のかぶりを抑制する。【解決手段】画像形成装置100は、非画像形成動作時に像担持体1と現像部材42とが当接して回転、停止する構成であり、制御部205が、後回転動作時に、帯電電圧を第1の帯電電圧と第2の帯電電圧とに段階的に変更した後に帯電電圧の印加を終了し、現像電圧を現像位置Dにおいて第1の帯電電圧、第2の帯電電圧と同期させて第1の現像電圧と第2の現像電圧とに変更した後に現像電圧の印加を終了し、第1、第2の領域の表面電位と第1、第2の現像電圧との間の電位差を所定の範囲内に維持し、転写電圧の印加を行って電流を流すことで第1、第2の領域の少なくとも一方の表面電位の絶対値を小さくするように制御する構成とする。【選択図】図6
Description
本発明は、電子写真記録方式を利用したレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
電子写真記録方式を利用したレーザプリンタなどの画像形成装置では、像担持体としての感光体の表面が帯電部材によって一様に帯電処理され、帯電処理された感光体の表面が露光装置によって露光されて、感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置によって現像剤としてのトナーが供給されて現像され、感光体上にトナー像が形成される。そして、このトナー像は、感光体に当接して転写部を形成する転写部材によって、転写部を通過する記録材上に転写される。転写時に、転写部材には転写電圧が印加される。感光体としては、感光ドラムが多く用いられる。現像装置としては、トナーを担持して搬送する現像部材として現像ローラを備えたものが多く用いられる。以下、感光体として感光ドラムを有し、現像部材として現像ローラを有する画像形成装置を例として説明する。なお、便宜上、電圧や電位の大小(高低)は、特に別に言及しない場合、絶対値で比較した場合の大小(高低)をいうものとする。
上述のような画像形成装置として、接触現像方式を採用した画像形成装置がある。接触現像方式を採用した画像形成装置では、画像形成動作時に現像ローラが感光ドラムと当接する。一方、画像形成動作前の前回転動作の開始から画像形成動作の開始までの期間、及び画像形成動作の終了から画像形成動作後の後回転動作の終了までの期間に、現像ローラが感光ドラムから離間する画像形成装置がある。しかしながら、画像形成装置に現像ローラを感光ドラムに対して当接及び離間させる現像当接離間機構を設けると、画像形成装置の構成が複雑化、大型化してしまうという問題がある。そのため、近年は、画像形成装置の構成の単純化、小型化のために、現像当接離間機構が設けられていない構成が採用されることがある。
現像当接離間機構が設けられていない構成では、常時、現像ローラと感光ドラムとが当接状態にあるため、現像当接離間機構が設けられている構成と比べて、かぶりが生じやすい。かぶりとは、現像ローラ上から感光ドラム上の非画像部にトナーが転移して付着する現象である。そのため、特に、現像当接離間機構が設けられていない構成のように、後回転動作の終了までの期間に現像ローラと感光ドラムとが当接して回転している状態から停止状態に移行するような構成においては、このかぶりを抑制することが望まれる。ただし、現像当接離間機構の有無にかかわらず、非画像形成動作時に感光ドラムと現像ローラとが当接して回転、停止する構成では、かぶりが生じやすいため、このかぶりを抑制することが望まれる。
現像ローラには現像電圧が印加される。かぶりの発生には、現像ローラと感光ドラムとが当接する現像部における感光ドラム上の非画像部の電位と現像電圧との間の電位差であるバックコントラストVbackの寄与が大きい。Vbackが小さい場合、感光ドラム上の非画像部の電位と現像電圧との間の電位差が小さいため、感光ドラムから現像ローラに向かう方向に正規極性のトナーを電気的に引き付ける力が弱い。そのため、感光ドラム上の非画像部にトナーが転移することがある。一方、Vbackが大きい場合、感光ドラム上の非画像部と現像電圧との間の電位差が大きいため、感光ドラムから現像ローラに向かう方向に正規極性のトナーを電気的に引き付ける力が強い。しかし、その反面、正規極性とは逆極性に帯電したトナー(反転トナー)が感光ドラム上の非画像部に転移することがある。したがって、Vbackを適正な範囲に制御することによって、かぶりを抑制し、かぶりによるトナー消費を抑制することができる。
特許文献1では、画像形成動作時以外(非画像形成動作時)においても現像ローラと感光ドラムとが当接して回転、停止する構成において、かぶりを抑制する方法として、次のような方法が開示されている。後回転動作時に感光ドラムの表面電位を0Vまで落とすと共に、前回転動作の開始時に現像ローラにトナーの正規極性とは逆極性の電圧を印加する。その後、Vbackを所定の範囲内に維持しつつ、帯電電圧と現像電圧とを画像形成動作時の電圧へと立ち上げることで、前回転動作時のかぶりを抑制する。そして、特許文献1に記載の方法では、前回転動作時に、帯電電源と現像電源との立ち上がり特性の違いによりVbackが所定の範囲から外れないようにするために、露光装置のレーザ光量の制御を行っている。また、後回転動作時には、帯電電源と現像電源との立ち下がり特性の違いによりVbackが所定の範囲から外れないようにするために、露光装置のレーザ光量の制御を行っている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、後回転動作時に、帯電電源の目標電圧を画像形成動作時の目標電圧から0Vに急激に落とすと共に、現像電圧と露光装置のレーザ光量とを制御して、Vbackを所定の範囲内としようとしている。そのため、帯電電源の立ち下がりに合わせてVbackを所定の範囲内に維持するための現像電圧及びレーザ光量の調整が困難である。また、特許文献1に記載の方法では、Vbackを所定の範囲内に維持するために、低いレーザ光量を使う必要がある。そのため、露光装置(レーザスキャナー)のポリゴンミラーの回転速度の制御に用いられるBD信号を正しく検知できずに、露光装置の制御が困難となる可能性がある。更に、特許文献1に記載の方法では、前露光装置による感光ドラムの表面の除電が必要であり、画像形成装置の小型化、低コスト化を妨げる要因となり得る。
そのため、装置の小型化、低コスト化の妨げとなったり、制御が複雑となったり、安定した制御が困難になったりすることの少なくとも一部の改善を図りつつ、後回転動作時のかぶりを抑制することのできる新たな手法が求められている。
したがって、本発明の目的は、非画像形成動作時に像担持体と現像部材とが当接して回転、停止する構成において、後回転動作時のかぶりを抑制することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能な像担持体と、帯電位置で前記像担持体の表面を所定の極性に帯電させる帯電部材と、前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体の回転方向において前記帯電位置よりも下流の現像位置で前記像担持体の表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体の回転方向において前記現像位置よりも下流かつ前記帯電位置よりも上流の転写位置で、前記像担持体から記録材にトナー像を転写させる転写部材と、前記帯電部材に前記所定の極性と同極性の帯電電圧を印加する帯電電圧印加部と、前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加部と、前記転写部材に前記所定の極性とは逆極性の転写電圧を印加する転写電圧印加部と、前記帯電電圧印加部、前記現像電圧印加部及び前記転写電圧印加部を制御する制御部と、を有し、前記現像部材が前記像担持体に当接した状態で前記像担持体の回転の開始及び停止が行われ、記録材に転写されるトナー像を形成する画像形成動作と前記画像形成動作が終了した後の前記像担持体の回転が停止するまでの後回転動作とを実行する画像形成装置において、前記制御部は、前記後回転動作時に、前記帯電電圧を、前記画像形成動作時の前記帯電電圧よりも絶対値が小さい第1の帯電電圧と、前記第1の帯電電圧よりも絶対値が小さい第2の帯電電圧と、に段階的に変更した後に、前記帯電電圧の印加を終了するように前記帯電電圧印加部を制御し、前記第1の帯電電圧、前記第2の帯電電圧の印加が行われている際に前記帯電位置を通過した前記像担持体の表面の領域をそれぞれ第1の領域、第2の領域としたとき、前記現像電圧を、前記第1の領域が最初に前記現像位置を通過する際の第1の現像電圧と、前記第2の領域が最初に前記現像位置を通過する際の第2の現像電圧と、に変更した後に、前記現像電圧の印加を終了し、前記現像位置を最初に通過する際の前記第1の領域の表面電位と前記第1の現像電圧との間の電位差と、前記現像位置を最初に通過する際の前記第2の領域の表面電位と前記第2の現像電圧との間の電位差と、を所定の範囲内に維持するように前記現像電圧印加部を制御し、前記第1の領域及び前記第2の領域がそれぞれ最初に前記転写位置を通過する際に前記転写電圧の印加を行って前記転写部材と前記像担持体との間に電流を流し、前記第1の領域又は前記第2の領域の少なくとも一方が最初に前記転写位置を通過する際に前記像担持体の表面電位の絶対値を小さくするように前記転写電圧印加部を制御する、ことを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、非画像形成動作時に像担持体と現像部材とが当接して回転する構成において、後回転動作時のかぶりを抑制することができる。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の材質、形状、それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により、適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
[実施例1]
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本実施例の画像形成装置100の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式のモノクロレーザプリンタである。
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本実施例の画像形成装置100の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式のモノクロレーザプリンタである。
画像形成装置100は、像担持体としての回転可能なドラム型(円筒形)の感光体(電子写真感光体)である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、回転可能に支持されている。感光ドラム1は、画像形成装置100にプリント開始信号(画像形成開始信号)が入力されると、駆動手段を構成する駆動源としてのメインモータ10(図2)によって、図1中の矢印R1方向(時計回り方向)に所定の周速度で回転駆動される。本実施例では、感光ドラム1の周速度に相当する画像形成装置100のプロセススピードは250mm/sである。
感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、転写ローラ5及びクリーニング装置6が配置されている。また、画像形成装置100の装置本体Mの下部には、記録材Sを収納したカセット7が配置されており、カセット7から記録材Sの搬送経路に沿って順に、給送ローラ8、搬送ローラ9、レジセンサ150、定着装置12、排出ローラ15、排出トレイ16が配置されている。
回転する感光ドラム1の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ2によって、所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電ローラ2は、感光ドラム1に当接して帯電部(帯電ニップ)Pを形成する。帯電処理時に、帯電ローラ2には、帯電電圧印加手段(帯電電圧印加部)としての帯電電源(高圧電源)11(図2)により、感光ドラム1の帯電極性(本実施例では負極性)と同極性の直流電圧である所定の帯電電圧(帯電バイアス)が印加される。帯電処理された感光ドラム1の表面は、露光手段としての露光装置3によって、画像形成装置100に入力された画像信号(画像情報)に応じて走査露光され、感光ドラム1上に静電潜像(静電像)が形成される。露光装置3については、後述して更に詳しく説明する。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置4によって現像剤としてのトナーが供給されて現像(可視化)され、感光ドラム1上にトナー像(トナー画像、現像剤像)が形成される。現像装置4が備えた現像ローラ42は、感光ドラム1に当接して現像部(現像ニップ)Dを形成する。現像装置4については、後述して更に詳しく説明する。
感光ドラム1に対向して転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ5が配置されている。転写ローラ5は、感光ドラム1に向けて押圧され、感光ドラム1と転写ローラ5とが当接する転写部(転写ニップ)Tを形成する。感光ドラム1上に形成されたトナー像は、転写部Tにおいて、感光ドラム1と転写ローラ5とに挟持されて搬送される記録材S上に転写される。転写時に、転写ローラ5には、転写電圧印加手段(転写電圧印加部)としての転写電源(高圧電源)14(図2)により、トナーの正規極性とは逆極性(本実施例では正極性)の直流電圧である所定の転写電圧(転写バイアス)が印加される。
紙などの記録材(記録媒体、転写材、シート)Sは、記録材収納部としてのカセット7に収納されている。カセット7に収納された記録材Sは、給送ローラ8によって1枚ずつ分離されてカセット7から送り出されて、搬送ローラ9へと搬送される。この記録材Sは、搬送ローラ9によって、感光ドラム1上のトナー像とタイミングが合うように転写部Tに供給される。なお、本実施例では、記録材Sの搬送方向において搬送ローラ9と転写部Tとの間に、記録材Sを検知する記録材検知手段として、記録材Sの搬送方向の先端を検知するレジセンサ150が設けられている。レジセンサ150の検知結果を示す信号は、後述するエンジン制御部205(図2)に入力されて、露光装置3による画像書き出しタイミングの制御などに用いられる。また、トナー像が転写された記録材Sは、定着手段としての定着装置12へと搬送される。定着装置12は、未定着のトナー像を担持した記録材Sを加熱及び加圧することでトナー像を記録材Sに定着(溶融、固着)させる。トナー像が定着された記録材Sは、搬送部材としての排出ローラ15によって、装置本体Mの外部に設けられた排出部としての排出トレイ16上に排出(出力)される。
また、記録材Sへのトナー像の転写後に感光ドラム1上に残留したトナー(転写残トナー)は、クリーニング手段としてのクリーニング装置6によって感光ドラム1上から除去されて回収される。クリーニング装置6は、感光ドラム1の表面に当接するように配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード61と、廃トナー容器62と、を有する。そして、クリーニング装置6は、クリーニングブレード61によって、回転する感光ドラム1の表面から転写残トナーを掻き取って、廃トナー容器62内に回収する。
ここで、感光ドラム1の回転方向における帯電ローラ2が感光ドラム1を帯電処理する感光ドラム1上の位置を帯電位置とする。帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1と帯電ローラ2との当接部の上流側及び下流側に形成される感光ドラム1と帯電ローラ2との間の微小な空隙のうちの少なくとも一方で発生する放電によって、感光ドラム1を帯電処理する。ただし、簡単のため、ここでは感光ドラム1上の帯電ローラ2との当接部を帯電位置(帯電部)Pとみなして説明する。また、感光ドラム1の回転方向における露光装置3によりレーザ光が照射される感光ドラム1上の位置を露光位置(露光部)Lとする。また、感光ドラム1の回転方向における現像ローラ42によりトナーが供給される感光ドラム1上の位置(本実施例では感光ドラム1上の現像ローラ42との当接部)を現像位置(現像部)Dとする。また、感光ドラム1の回転方向における記録材Sへのトナー像の転写が行われる感光ドラム1上の位置(本実施例では感光ドラム1上の転写ローラ5との当接部)を転写位置(転写部)Tとする。なお、帯電部P、露光部(レーザ露光部)L、現像部D、転写部Tの位置は、感光ドラム1の回転方向における中央の位置で代表するものとする。本実施例では、画像形成装置100は、感光ドラム1の回転方向において転写部Tよりも下流かつ帯電部Pよりも上流で感光ドラム1の表面を除電する除電装置(前露光装置など)を有していない。図8は、本実施例における感光ドラム1の周りの各部の位置関係を示す模式図である。この感光ドラム1の周りの各部の位置関係については、プリントシーケンスに関連して後述して更に説明する。なお、図8には、後述する比較例における前露光部Eも示されているが、上述のように本実施例の画像形成装置100には前露光装置は設けられていない。
本実施例では、感光ドラム1と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像装置4及びクリーニング装置6は、一体的にカートリッジ化されて、装置本体Mに対して着脱可能なプロセスカートリッジ17を構成している。なお、画像形成装置100の装置本体Mは、画像形成装置100からプロセスカートリッジ17を除いた部分である。
図2は、本実施例の画像形成装置100の制御態様を示す概略ブロック図である。画像形成装置100には、制御手段としてのエンジン制御部205が設けられている。エンジン制御部205は、演算処理を行う中心的素子である演算処理手段としてのCPU251、記憶手段としてのROM、RAM、不揮発性メモリなどのメモリ(記憶媒体)252、入出力部(図示せず)などを有して構成される。ROMには、制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されており、RAMには、各種センサの検知結果に関する情報、演算結果などが格納される。不揮発性メモリには、各種設定情報や部材の寿命に関する情報などが記憶される。入出力部(I/F)は、エンジン制御部205と外部のデバイスとの間の信号の授受を行う。
エンジン制御部205には、例えば、メインモータ10、帯電電源11、後述する現像電源50、後述する供給電源51、露光装置3、転写電源14などが接続されており、これらはエンジン制御部205により制御されて動作する。なお、帯電電源11、現像電源50、供給電源51、転写電源14は、それぞれトランスなどを有して構成されている。エンジン制御部205は、制御プログラムやデータテーブルに従って画像形成装置100の各部を統括的に制御してシーケンス動作させる。エンジン制御部205は、パーソナルコンピュータ(ホストコンピュータ)、画像読取装置などの外部装置(ホスト装置)300から画像信号及びプリント開始信号などの制御指令が入力され、これに従って画像形成装置100の各部を制御して、画像形成動作を実行させる。また、エンジン制御部205には、画像形成装置100に設けられた操作部(オペレーションパネル)18が接続されていてよい。操作部18は、エンジン制御部205の制御のもとでユーザーやサービス担当者などの操作者に情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示部と、操作者の操作に応じてエンジン制御部205に情報を入力するキーなどの入力部と、を有して構成される。
2.現像装置
図3は、本実施例における現像装置4の模式的な断面図である。本実施例では、現像装置4は、接触現像方式を採用しており、現像剤として正規極性(現像時のトナーの帯電極性)が負極性である負帯電性の非磁性一成分現像剤(トナー)を用いる。また、本実施例では、現像装置4は、反転現像方式を採用しており、一様に帯電処理された後に露光されることで電位が低下した感光ドラム1上の画像部に、感光ドラム1の帯電極性(本実施例では負極性)と同極性に帯電したトナーを付着させて現像を行う。
図3は、本実施例における現像装置4の模式的な断面図である。本実施例では、現像装置4は、接触現像方式を採用しており、現像剤として正規極性(現像時のトナーの帯電極性)が負極性である負帯電性の非磁性一成分現像剤(トナー)を用いる。また、本実施例では、現像装置4は、反転現像方式を採用しており、一様に帯電処理された後に露光されることで電位が低下した感光ドラム1上の画像部に、感光ドラム1の帯電極性(本実施例では負極性)と同極性に帯電したトナーを付着させて現像を行う。
現像装置4は、トナーを収容する現像剤収容部としての現像容器41と、トナーを担持して搬送する現像部材(現像剤担持体)としての現像ローラ42と、を有する。また、現像装置4は、現像ローラ42にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ43と、現像ローラ42が担持するトナーを規制する現像剤規制部材としての現像ブレード44と、を有する。供給ローラ43及び現像ブレード44は、現像ローラ42に当接するように配置されている。また、現像容器41内(本実施例では略中央)には、トナーを撹拌すると共にトナーを供給ローラ43に供給するための撹拌部材45が設けられている。現像ローラ42には、現像電圧印加手段(現像電圧印加部)としての現像電源(高圧電源)50が接続されている。また、供給ローラ43には、供給電圧印加手段(供給電圧印加部)としての供給電源(高圧電源)51が接続されている。
本実施例では、画像形成装置100には、現像ローラ42を感光ドラム1に対して当接及び離間させる現像当接離間機構は設けられていない。つまり、本実施例では、現像ローラ42は、現像装置4(プロセスカートリッジ17)が装置本体M内の所定の位置に配置されている状態で常に感光ドラム1に当接している。現像ローラ42は、図3中の矢印R4方向(反時計回り方向)に回転駆動される。つまり、現像ローラ42は、感光ドラム1と現像ローラ42との当接部において感光ドラム1の表面と現像ローラ42の表面とが順方向に移動するように回転駆動される。また、供給ローラ43は、図3中の矢印R3方向(反時計回り方向)に回転駆動される。つまり、供給ローラ43は、現像ローラ42と供給ローラ43との当接部において現像ローラ42の表面と供給ローラ43の表面とが逆方向に移動するように回転駆動される。また、撹拌部材45は、図3中の矢印R2方向(時計回り方向)に回転駆動される。本実施例では、現像ローラ42、供給ローラ43及び撹拌部材45は、感光ドラム1の駆動源と共通の駆動源であるメインモータ10からの駆動力が伝達されて回転する。現像ローラ42、供給ローラ43及び撹拌部材45は、感光ドラム1と同期して回転、停止する。現像時に、現像ローラ42には、現像電源50により、トナーの正規極性と同極性(本実施例では負極性)の直流電圧である現像電圧(現像バイアス)が印加される。また、現像時に、供給ローラ43には、供給電源51により、トナーの正規極性と同極性(本実施例では負極性)で現像電圧よりも絶対値が大きい直流電圧である供給電圧(供給バイアス)が印加される。
現像装置4の現像動作について説明する。撹拌部材45が回転することで現像ローラ42と供給ローラ43との当接部の近傍の領域Gにトナーが供給されて、一旦、貯留させられる。上記領域Gに貯留されたトナーは、供給ローラ43が回転することによって、現像ローラ42上に担持されるように現像ローラ42に供給される。現像ローラ42に供給されたトナーは、現像ローラ42が回転することによって、現像ローラ42と現像ブレード44との当接部を通過し、適切な層厚で薄層化(コート)される。また、この際に、現像ローラ42に供給されたトナーは、現像ブレード44の表面と摺擦することで、負極性に摩擦帯電される。現像ローラ42にコートされたトナーは、現像ローラ42が回転することで、感光ドラム1と現像ローラ42との当接部である現像部Dに搬送される。現像部Dでは、感光ドラム1上に形成された静電潜像の画像部の電位と現像ローラ42に印加される現像電圧との間の電位差により形成される電界によって、現像ローラ42上にコートされたトナーの一部が感光ドラム1に転移して付着する。このようにして、静電潜像がトナー像として現像(可視化)される。現像部Dにおいて現像に使用されず現像ローラ42上に残留したトナーは、現像ローラ42と供給ローラ43との当接部において、回転する供給ローラ43によって現像ローラ42上から剥ぎ取られ、領域Gに貯留されたトナーが新たに現像ローラ42上に供給される。
画像形成動作時の感光ドラム1の周りの電位関係について説明する。本実施例では、画像形成動作時には、帯電ローラ2に-1000Vの帯電電圧が印加され、感光ドラム1の表面が-500Vの暗部電位(非画像部電位、帯電電位)Vdに一様に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム1の表面は、画像信号に応じて露光量、露光領域が決定されて露光装置3により露光され、感光ドラム1の表面に-200Vの明部電位(画像部電位)Vlが形成される。本実施例では、明部電位Vlを形成する露光装置3の露光量は0.2μJ/cm2に設定されている。また、画像形成動作時には、現像ローラ42には、-350Vの現像電圧Vdcが印加される。画像形成部と非画像形成部は、感光ドラム1上の画像形成領域(画像形成可能領域)内に形成される。画像形成領域とは、感光ドラム1上に現像ローラ42上からトナーを供給可能な領域であって、現像ローラ42上にトナーを担持可能な領域である。本実施例では、現像部Dにおける感光ドラム1上の明部電位Vlと現像電圧Vdcとの間の電位差である現像コントラストVcontは150Vである(現像電圧Vdcの方が明部電位Vlよりもトナーの正規極性側に高い)。また、本実施例では、現像部Dにおける感光ドラム1上の暗部電位Vdと現像電圧Vdcとの間の電位差であるバックコントラストVbackは150Vである(暗部電位Vdの方が現像電圧Vdcよりもトナーの正規極性側に高い)。なお、Vcont、Vbackは、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位と現像ローラ42の芯金に印加される現像電圧との間の電位差で表される。また、電圧は、接地電位(0V)との電位差で表される。
ここで、Vbackとかぶりとの関係について説明する。Vbackを適切に制御することによって、トナー像を形成しない非画像部(白地部)に余分なトナーを付着させないようにすることができる。この余分なトナーをかぶりトナーといい、かぶりトナーが発生する現象をかぶりという。Vbackが所定の範囲より小さい場合には、本実施例における正規極性である負極性に帯電したトナーを現像ローラ42上に留めておく電界が弱まり、感光ドラム1上の非画像部にかぶりが発生する。一方、Vbackが所定の範囲より大きいと、現像ローラ42上の正規極性とは逆極性である正極性に帯電したトナー(反転トナー)が感光ドラム1上の非画像部に付着するかぶりが発生する。正規極性である負極性に帯電したトナーが感光ドラム1上の非画像部に付着するかぶりを正規かぶりともいう。また、正規極性とは逆極性である正極性に帯電したトナーが感光ドラム1上の非画像部に付着するかぶりを反転かぶりともいう。画像形成動作時にかぶりが発生すると、記録材Sの非画像部に色味が生じ、画像不良となってしまう。一方、画像形成動作時以外(非画像形成動作時)にかぶりが生じた場合には、かぶりトナーはクリーニングブレード61で掻き取られ、廃トナー容器62に回収されるため、トナーを不必要に消費してしまう。
図4は、Vbackとかぶりトナー量との関係の一例を示すグラフ図である。図4において、横軸はVback、縦軸はかぶりトナー量を示している。かぶりトナー量は、感光ドラム1上のトナーをマイラーテープでテーピングして写し取り、基準紙上にテープを張り付けた後に、その濃度を東京電色社の反射濃度計(TC-6DS/A)で測定することで求めた。また、Vbackとかぶりトナー量との関係は、画像形成装置100において、記録材Sを用いずに画像形成動作(べた白画像の形成)を行い、その際のVbackを変化させて感光ドラム1上のトナー量を上述のようにして測定することで求めた。かぶりトナー量が所定値以下であれば、かぶりは視認されにくい。また、かぶりトナー量が増えるとトナー消費量が多くなるため、極力少ないことが望ましい。前述のように、かぶりの発生には、Vbackの寄与が大きい。図4に示すように、Vbackが小さい場合、正規かぶりによるカブリトナー量が増える傾向がある。一方、Vbackが大きい場合、反転かぶりによるかぶりトナー量が増える傾向がある。したがって、Vbackを適正な範囲に制御することによって、かぶりを抑制し、かぶりによるトナー消費を抑制することができる。本実施例では、図4に示すように、Vbackを70V~230Vの範囲内に設定することで、かぶりトナーが視認されにくくなり、トナー消費を十分に抑制することができる。また、より好ましくは、Vbackを100V~200Vの範囲内に設定することで、かぶりトナーがより視認されにくくなり、トナー消費をより抑制することができる。そのため、本実施例では、かぶりトナー量が最小となるようにVbackを150Vに設定している。つまり、本実施例では、Vbackは、所定の範囲内として、かぶりトナー量が最小となるVbackに対して±80Vの範囲内とすることが好ましく、±50Vの範囲内とすることがより好ましい。
3.露光装置
図5は、本実施例における露光装置3及びその周辺の構成を示す模式図である。本実施例では、露光装置3は、レーザスキャナーで構成されている。
図5は、本実施例における露光装置3及びその周辺の構成を示す模式図である。本実施例では、露光装置3は、レーザスキャナーで構成されている。
露光装置3には、エンジン制御部205及び画像制御部212が接続されている。エンジン制御部205及び画像制御部212は、露光装置3の動作を制御する。露光装置3は、レーザ光源200、コリメータレンズ203、ポリゴンミラー204、フォトダイオード(PD)202、ビーム検知(BD:Beam Detect)センサ206、F-θレンズ217、及び折り返しミラー218を有する。また、露光装置3は、画像制御部212から入力される画像データ信号214に応じてレーザ光源200の発光制御を行うレーザ制御部201を有する。画像制御部212は、外部装置300(図2)から入力される画像信号に基づいて、露光装置3の発光制御を行うための画像データ信号214を生成する処理などを行う。
レーザ光源200は、発光素子により二方向へレーザ光を出射する。レーザ光源200から一方向へ出射されたレーザ光は、フォトダイオード202に入射する。フォトダイオード202は、入射されたレーザ光を電気信号に変換し、PD信号215としてレーザ制御部201へ送信する。レーザ制御部201は、PD信号に基づいて、レーザ光が所定の光量となるように、レーザ光源200の出力光量制御(APC:Auto Power control)を行う。レーザ光源200から他の一方向へ出射されたレーザ光は、コリメータレンズ203を介してポリゴンミラー204に照射される。ポリゴンミラー204は、複数の反射面を有し、ポリゴンモータ208によって図5中の矢印R5方向(反時計回り)に回転駆動される回転多面鏡である。本実施例のポリゴンミラー204は、4面の反射面を有する。ポリゴンモータ208は、エンジン制御部205から出力される駆動信号220に応じてポリゴンミラー204を回転駆動する。エンジン制御部205は、外部装置300(図2)からプリント開始信号が入力されると、後述するようにプリントシーケンスを開始して感光ドラム1の回転駆動などを開始すると共に、ポリゴンミラー204の回転駆動を開始する。ポリゴンミラー204に照射されたレーザ光は、反射面によって感光ドラム1の方向へ偏向される。ポリゴンミラー204が回転することで、偏向角が変化する。この偏向角の変化により、レーザ光は、感光ドラム1上を図5中の矢印I方向(感光ドラム1の表面の移動方向と略直交する方向)に走査する。このレーザ光は、感光ドラム1を等速で走査するようにF-θレンズ217によって光路が補正され、折り返しミラー218を介して感光ドラム1に照射される。
ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光は、一部がBDセンサ206で受光される。本実施例では、BDセンサ206は、レーザ光が感光ドラム1の走査を開始する前にレーザ光を検出できる位置に配置される。BDセンサ206は、検出したレーザ光に基づいて第1レベルと第2レベルとを有するBD信号207を生成し、エンジン制御部205へ送信する。BD信号207は、例えば負論理信号であり、BDセンサ206がレーザ光を検出している間は第1レベル(Low)であり、BDセンサ206がレーザ光を検出していない間は第2レベル(High)である検出信号である。エンジン制御部205は、取得したBD信号207に基づいて、ポリゴンミラー204の回転周期が所定周期になるように、ポリゴンモータを制御する。エンジン制御部205は、BD信号207の周期が所定周期になることで、ポリゴンミラー204の回転周期が所定周期で安定していると判断する。エンジン制御部205は、BD信号207に基づいて駆動信号220を調整することで、ポリゴンミラー204の回転が所定周期で安定するように、フィードバック制御を行う。また、レジセンサ150は、記録材Sの先端を検知して生成する記録材検知信号210をエンジン制御部205へ送信する。エンジン制御部205は、BD信号207、記録材検知信号210に基づいて、画像制御部212からレーザ制御部201への画像データ信号214の入力を行わせて、画像データ信号214に応じた露光動作を行わせる。
4.プリントシーケンス
次に、本実施例におけるプリントシーケンス(プリント動作、ジョブ)について説明する。図6及び図7は、本実施例におけるプリントシーケンスのタイミングチャート図である。プリントシーケンスにおける以下に説明する動作は、エンジン制御部205によって制御される。
次に、本実施例におけるプリントシーケンス(プリント動作、ジョブ)について説明する。図6及び図7は、本実施例におけるプリントシーケンスのタイミングチャート図である。プリントシーケンスにおける以下に説明する動作は、エンジン制御部205によって制御される。
図6の(a)は、プリントシーケンスにおける各種動作の起点となるタイミングを示している。図6の(b)、(c)は、それぞれプリントシーケンスにおけるメインモータ10、露光装置3によるレーザ露光の動作タイミングを示している。図6の(d)、(e)、(f)は、それぞれプリントシーケンスにおける帯電電源11、現像電源50、転写電源14の出力を示している。また、図7の(g)、(h)、(i)、(j)は、それぞれプリントシーケンスにおける帯電部P、露光部(レーザ露光部)L、現像部D、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位を示している。帯電部P、露光部L、現像部D、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位を、それぞれ「帯電部表面電位」、「露光部表面電位」、「現像部表面電位」、「転写部表面電位」ともいう。図7の(a)は、便宜上、図6の(a)と同じプリントシーケンスにおける各種動作の起点となるタイミングを図7にも示したものである。
なお、本実施例では、帯電電圧、現像電圧はそれぞれ定電圧制御され、図6の(d)、(e)はそれぞれ帯電電圧、現像電圧の目標電圧を示している。また、本実施例では、転写電圧は定電流制御され、図6の(f)は転写電圧の目標電流を示している。なお、定電圧制御とは、印加対象に印加される電圧が目標電圧で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。また、定電流制御とは、供給対象に供給される電流が目標電流で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。
プリントシーケンスは、『前回転シーケンス(前回転動作)』、『画像形成シーケンス(画像形成動作)』、『後回転シーケンス(後回転動作)』の3つのシーケンスからなる。前回転シーケンスは、図6、図7の(a)におけるタイミングT0からタイミングT4までの期間であり、感光ドラム1の表面電位を0Vから画像形成用の非画像部の表面電位である暗部電位Vd(-500V)まで階段状に立ち上げるシーケンスである。画像形成シーケンスは、図6、図7の(a)におけるタイミングT4からタイミングT6までの期間であり、感光ドラム1の表面電位が暗部電位Vd(-500V)に立ち上がった後、画像信号に対応したレーザ露光を行って感光ドラム1の表面電位を画像形成用の画像部の表面電位である明部電位Vl(-200V)まで落とすシーケンスである。後回転シーケンスは、図6、図7の(a)におけるタイミングT6からタイミングT17までの期間であり、画像形成シーケンスの後の感光ドラム1の表面電位を暗部電位Vdから0Vまで階段状に立ち下げるシーケンスである。上記タイミングT0は、プリント開始信号がエンジン制御部205に入力されたタイミングであり、上記タイミングT17は、メインモータ10(感光ドラム1)が停止するタイミングである。また、上記タイミングT4は、感光ドラム1の表面電位がほぼ画像形成シーケンスにおける暗部電位Vdに立ち上がるタイミングである。このタイミングT4は、帯電電圧の目標電圧が画像形成シーケンスにおける目標電圧とされたタイミングで代表できる。また、上記タイミングT6は、感光ドラム1の表面電位が画像形成シーケンスにおける暗部電位Vdから後述するように1段階落とされるタイミングである。このタイミングT6は、帯電電圧の目標電圧が画像形成シーケンスにおける目標電圧から後述するように1段階落とされるタイミングで代表できる。上記タイミングT6は、画像形成シーケンスにおける最後の画像に関する感光ドラム1上の画像形成領域の後端が帯電部Pを通過した時以降であればよい。通常、上記タイミングT6は、マージンを設けて該最後の画像の画像形成領域の後端が帯電部Pを通過した時より所定時間後のタイミングとされる。また、画像形成シーケンスは、複数の記録材Sに連続して画像を形成するプリントシーケンスにおける先行する記録材Sとその次に後続する記録材Sとの間の期間に対応する紙間期間を含んでいてよい。
なお、ここでは、画像形成装置100が、電源が投入(電源ON)された後にプリント開始信号を待機するスタンバイ状態(待機状態)にあるときに、プリント開始信号が入力された場合を例としてプリントシーケンスを説明する。画像形成装置100に電源が投入されたときとは、例えば、プロセスカートリッジ17の着脱用のドアの開閉を検知するドアスイッチがON(ドアが閉)の状態において、画像形成装置100のメイン電源スイッチがOFFからONにされたときである。あるいは、メイン電源スイッチがONの状態において、ドアスイッチがOFF(ドアが開)からON(ドアが閉)にされたときである。画像形成装置100に電源が投入(電源ON)されたときには、別に起動時動作である前多回転シーケンス(前多回転動作)が実行されるようになっていてよい。前多回転シーケンスでは、例えば、プロセスカートリッジ17の状態に合わせて適正な帯電、現像、転写電圧設定を決める制御などが実行される。所定の前多回転シーケンスが終了したら、メインモータ10や各種電源の出力が停止され、画像形成装置100はプリント開始信号が入力するまでスタンバイ状態に保持される。前多回転シーケンスにおいて、帯電電圧、現像電圧を立ち上げる場合には、後述する本実施例における前回転シーケンスと同様の制御を行うことができる。
4-1.前回転シーケンス
まず、前回転シーケンスについて説明する。エンジン制御部205は、外部装置300からプリント開始信号を取得すると、前回転シーケンスを開始する。前回転シーケンスが開始されると、まず、図6の(e)に示すように、現像電源50は、前回転シーケンスの開始タイミングT0より、トナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧として、+150Vの現像電圧の印加を開始する。現像電源50の出力については、後述して更に説明する。
まず、前回転シーケンスについて説明する。エンジン制御部205は、外部装置300からプリント開始信号を取得すると、前回転シーケンスを開始する。前回転シーケンスが開始されると、まず、図6の(e)に示すように、現像電源50は、前回転シーケンスの開始タイミングT0より、トナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧として、+150Vの現像電圧の印加を開始する。現像電源50の出力については、後述して更に説明する。
<メインモータ>
図6の(b)に示すように、正極性の現像電圧の立ち上げが終了するタイミングT1で、メインモータ10が起動し、感光ドラム1の回転が開始する。
図6の(b)に示すように、正極性の現像電圧の立ち上げが終了するタイミングT1で、メインモータ10が起動し、感光ドラム1の回転が開始する。
<帯電電源>
図6の(d)に示すように、帯電電源11は、メインモータ10の立ち上げが終了するタイミングT2より、第1の帯電電圧(C1=-550V)の印加を開始する。本実施例では、帯電部Pにおける放電閾値は500Vである。
図6の(d)に示すように、帯電電源11は、メインモータ10の立ち上げが終了するタイミングT2より、第1の帯電電圧(C1=-550V)の印加を開始する。本実施例では、帯電部Pにおける放電閾値は500Vである。
帯電電源11は、第1の帯電電圧(C1=-550V)の印加に続き、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第2の帯電電圧(C2=-600V)から第10の帯電電圧(C10=-1000V)まで階段状に(段階的に)帯電電圧を立ち上げる。
<現像電源>
上述のように、前回転シーケンスが開始されると、図6の(e)に示すように、現像電源50は、前回転シーケンスの開始タイミングT0より、トナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧として、+150Vの現像電圧の印加を開始する。その後、図6の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち上げに同期させて、画像形成シーケンスにおける現像電圧Vdcに向けて現像電圧を階段状に変更する(立ち上げる)。
上述のように、前回転シーケンスが開始されると、図6の(e)に示すように、現像電源50は、前回転シーケンスの開始タイミングT0より、トナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧として、+150Vの現像電圧の印加を開始する。その後、図6の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち上げに同期させて、画像形成シーケンスにおける現像電圧Vdcに向けて現像電圧を階段状に変更する(立ち上げる)。
本実施例では、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと現像部Dとの間の距離は20mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間は80msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、現像電圧の階段状の立ち上げを開始するタイミングT3は、帯電電圧の階段状の立ち上げを開始するタイミングT2を80msシフトさせたタイミングとなる。
つまり、現像電源50は、上記タイミングT3より、第1の現像電圧(D1=+100V)の印加を開始する。また、現像電源50は、第1の現像電圧(D1)の印加に続き、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第2の現像電圧(D2=+50V)から第10の現像電圧(D10=-350V)まで階段状に(段階的に)現像電圧を立ち上げる。第1、第2の現像電圧D1、D2はトナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧、第3の現像電圧D3は0V、第4~第10の現像電圧D4~D10はトナーの正規極性と同極性である負極性の現像電圧である。
<転写電源>
図6の(f)に示すように、前回転シーケンスでは、転写電源14は転写電圧の印加を行わない。
図6の(f)に示すように、前回転シーケンスでは、転写電源14は転写電圧の印加を行わない。
<レーザ露光>
図6の(c)に示すように、前回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。
図6の(c)に示すように、前回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。
<帯電部表面電位>
次に、帯電部Pにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図7の(g)に示すように、帯電部表面電位は、前回転シーケンスの開始タイミングT0から帯電電圧の印加を開始するタイミングT2まで0Vが維持される。タイミングT2より帯電電圧の階段状の立ち上げが開始され、帯電電圧が印加されると、帯電部表面電位は、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第1の帯電部表面電位(Vc1=-50V)から第10の帯電部表面電位Vc10(-500V)まで階段状に変化する(立ち上がる)。すなわち、帯電電圧を階段状に立ち上げる際に、帯電部表面電位は、帯電電圧の値にかかわらず、常に帯電部表面電位と帯電電圧との間に放電閾値である500Vの電位差が維持されるように変化する(立ち上がる)。
次に、帯電部Pにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図7の(g)に示すように、帯電部表面電位は、前回転シーケンスの開始タイミングT0から帯電電圧の印加を開始するタイミングT2まで0Vが維持される。タイミングT2より帯電電圧の階段状の立ち上げが開始され、帯電電圧が印加されると、帯電部表面電位は、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第1の帯電部表面電位(Vc1=-50V)から第10の帯電部表面電位Vc10(-500V)まで階段状に変化する(立ち上がる)。すなわち、帯電電圧を階段状に立ち上げる際に、帯電部表面電位は、帯電電圧の値にかかわらず、常に帯電部表面電位と帯電電圧との間に放電閾値である500Vの電位差が維持されるように変化する(立ち上がる)。
<露光部表面電位>
次に、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)について説明する。前述のように、前回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。また、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと露光部Lとの間の距離は7.5mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから露光部Lに到達するまでに要する時間は30msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、図7の(h)に示すように、露光部表面電位(Ve1~Ve10)は、帯電部表面電位を単純に30msシフトさせた電位とほぼ等しい。
次に、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)について説明する。前述のように、前回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。また、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと露光部Lとの間の距離は7.5mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから露光部Lに到達するまでに要する時間は30msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、図7の(h)に示すように、露光部表面電位(Ve1~Ve10)は、帯電部表面電位を単純に30msシフトさせた電位とほぼ等しい。
<現像部表面電位>
次に、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位(現像部表面電位)について説明する。現像部Dでは感光ドラム1に電流は流れない。また、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと現像部Dとの間の距離は20mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間は80msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、図7の(i)に示すように、現像部表面電位(Vd1~Vd10)は、帯電部表面電位を単純に80msシフトさせた電位とほぼ等しい。
次に、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位(現像部表面電位)について説明する。現像部Dでは感光ドラム1に電流は流れない。また、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと現像部Dとの間の距離は20mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間は80msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、図7の(i)に示すように、現像部表面電位(Vd1~Vd10)は、帯電部表面電位を単純に80msシフトさせた電位とほぼ等しい。
<転写部表面電位>
次に、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。前述のように、前回転シーケンスでは、転写電源14は転写電圧の印加を行わないため、転写部Tにおいて感光ドラム1に電流は流れない。また、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと転写部Tとの間の距離は40mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから転写部Tに到達するまでに要する時間は160msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、図7の(j)に示すように、転写部表面電位(Vt1~Vt10)は、帯電部表面電位を単純に160msシフトさせた電位とほぼ等しい。
次に、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。前述のように、前回転シーケンスでは、転写電源14は転写電圧の印加を行わないため、転写部Tにおいて感光ドラム1に電流は流れない。また、図8に示すように、感光ドラム1の回転方向における感光ドラム1の表面を介した帯電部Pと転写部Tとの間の距離は40mmである。そして、感光ドラム1の表面が帯電部Pから転写部Tに到達するまでに要する時間は160msである(プロセススピード250mm/s)。そのため、図7の(j)に示すように、転写部表面電位(Vt1~Vt10)は、帯電部表面電位を単純に160msシフトさせた電位とほぼ等しい。
<前回転シーケンスの制御の効果>
以上のように、本実施例では、前回転シーケンスにおいて、感光ドラム1の表面電位が0Vの状態から、現像ローラ42にトナーの正規極性とは逆極性の電圧を印加し、感光ドラム1の回転を開始する。そして、感光ドラム1上の位置を基準として、帯電電圧と現像電圧とを同期させて、それぞれ階段状に画像形成シーケンスにおける電圧に向けて変更する(立ち上げる)。ここで、本実施例では、前回転シーケンスにおいて露光装置3によるレーザ露光は行わない。
以上のように、本実施例では、前回転シーケンスにおいて、感光ドラム1の表面電位が0Vの状態から、現像ローラ42にトナーの正規極性とは逆極性の電圧を印加し、感光ドラム1の回転を開始する。そして、感光ドラム1上の位置を基準として、帯電電圧と現像電圧とを同期させて、それぞれ階段状に画像形成シーケンスにおける電圧に向けて変更する(立ち上げる)。ここで、本実施例では、前回転シーケンスにおいて露光装置3によるレーザ露光は行わない。
このように前回転シーケンスにおいて感光ドラム1の表面電位を制御することで、現像部DにおいてVbackを150Vに維持することができる。そのため、接触現像方式を採用して現像当接離間機構が設けられていない構成において、現像ローラ42上のトナーが感光ドラム1上に転移するかぶりの発生を抑制することができる。
なお、本実施例では、前回転シーケンスにおいて帯電電圧、現像電圧を階段状に変化させる際の各目標電圧の持続時間を30ms、目標電圧の変動幅を50Vとしたが、これに限定されるものではない。この目標電圧の持続時間、目標電圧の変動幅は、現像部DにおけるVbackを所定の範囲内に維持できるように適宜設定することができる。前述のように、本実施例では、Vbackは、所定の範囲内として、かぶりトナー量が最小となるVbackに対して±80Vの範囲内とすることが好ましく、±50Vの範囲内とすることがより好ましい。したがって、好ましくは上記目標電圧の変動幅を80V以下、より好ましくは50V以下とすることで、帯電電源11と現像電源50との立ち上がり特性の違いがあっても、Vbackが所定の範囲から外れないようにすることができる。また、上記持続時間は、帯電ローラ2、現像ローラ42に実際に印加される電圧が変更後の目標電圧に到達するのに十分な時間であって、階段状の立ち上げの全体の時間が長くなり過ぎないように適宜設定することができる。階段状の立ち上げの全体の時間は、1s以下であることが好ましく、500ms以下であることがより好ましい。本実施例では、前回転シーケンスにおいて、帯電電圧、現像電圧のいずれについても、30ms毎に50Vの電圧変動幅で目標電圧を変更することで、帯電ローラ2、現像ローラ42に実際に印加される電圧を各目標電圧に十分に到達させることができる。
4-2.画像形成シーケンス
次に、画像形成シーケンスについて説明する。
次に、画像形成シーケンスについて説明する。
<メインモータ>
図6の(b)に示すように、画像形成シーケンスでは、メインモータ10は定常回転を継続する。
図6の(b)に示すように、画像形成シーケンスでは、メインモータ10は定常回転を継続する。
<レーザ露光>
図6の(c)に示すように、画像形成シーケンスでは、露光装置3は画像制御部212から送られた画像データ信号214に従ってレーザ光源200のONとOFFとを制御する。
図6の(c)に示すように、画像形成シーケンスでは、露光装置3は画像制御部212から送られた画像データ信号214に従ってレーザ光源200のONとOFFとを制御する。
<帯電電源>
図6の(d)に示すように、画像形成シーケンスでは、帯電電源11は第10の帯電電圧(C10=-1000V)の印加を継続する。
図6の(d)に示すように、画像形成シーケンスでは、帯電電源11は第10の帯電電圧(C10=-1000V)の印加を継続する。
<現像電源>
図6の(e)に示すように、画像形成シーケンスでは、現像電源50は第10の現像電圧(D10=-350V)の印加を継続する。
図6の(e)に示すように、画像形成シーケンスでは、現像電源50は第10の現像電圧(D10=-350V)の印加を継続する。
<転写電源>
図6の(f)に示すように、画像形成シーケンスでは、転写電源14は、画像形成シーケンスにおける1枚目の画像に関する感光ドラム1上の画像形成領域の先端が転写部Tに到達する直前のタイミングT5より、目標電流を15μAとした転写電圧の定電流制御を開始する。
図6の(f)に示すように、画像形成シーケンスでは、転写電源14は、画像形成シーケンスにおける1枚目の画像に関する感光ドラム1上の画像形成領域の先端が転写部Tに到達する直前のタイミングT5より、目標電流を15μAとした転写電圧の定電流制御を開始する。
<帯電部表面電位>
次に、帯電部Pにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図7の(g)に示すように、帯電部表面電位は、第10の帯電部表面電位(Vc10=-500V)となる。
次に、帯電部Pにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図7の(g)に示すように、帯電部表面電位は、第10の帯電部表面電位(Vc10=-500V)となる。
<露光部表面電位>
次に、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)について説明する。図7の(h)に示すように、非画像部における露光部表面電位は、レーザ露光が行われないため、第10の露光部表面電位(Ve10(=Vc10)=-500V)が維持される。一方、画像部における露光部表面電位は、画像形成シーケンスにおける露光装置3の露光量である0.2μJ/cm2でレーザ露光を受けることで、明部電位(Vl=-200V)となる(図示せず)。
次に、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)について説明する。図7の(h)に示すように、非画像部における露光部表面電位は、レーザ露光が行われないため、第10の露光部表面電位(Ve10(=Vc10)=-500V)が維持される。一方、画像部における露光部表面電位は、画像形成シーケンスにおける露光装置3の露光量である0.2μJ/cm2でレーザ露光を受けることで、明部電位(Vl=-200V)となる(図示せず)。
<現像部表面電位>
次に、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位(現像部表面電位)について説明する。図7の(i)に示すように、現像部表面電位は、露光部表面電位を単純に50ms(=80ms-30ms:図8)シフトさせた電位とほぼ等しい。つまり、現像部表面電位は、非画像部では第10の現像部表面電位(Vd10(=Vc10)=-500V)となり、画像部では明部電位(Vl=-200V)となる(図示せず)。
次に、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位(現像部表面電位)について説明する。図7の(i)に示すように、現像部表面電位は、露光部表面電位を単純に50ms(=80ms-30ms:図8)シフトさせた電位とほぼ等しい。つまり、現像部表面電位は、非画像部では第10の現像部表面電位(Vd10(=Vc10)=-500V)となり、画像部では明部電位(Vl=-200V)となる(図示せず)。
このように感光ドラム1の表面電位を制御することで、非画像部では、現像部DにおいてVbackが150Vに維持されるため、現像が行われない。一方、画像部では、現像部Dにおいて現像電圧に対して感光ドラム1の表面電位が150V低くなるため、トナーが現像ローラ42上から感光ドラム1上に転移して現像が行われる。
<転写部表面電位>
次に、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図9は、転写部Tにおいて感光ドラム1に流れる転写電流と転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(転写部表面電位)との関係を示すグラフ図である。図9において、横軸は転写電流、縦軸は転写部表面電位を示す。また、図9は、転写部Tに進入する前(感光ドラム1の回転方向において現像部Dよりも下流かつ転写部Tよりも上流)の感光ドラム1の表面電位が-100V、-300V、-500Vの各場合についての上記関係を示している。なお、本実施例の画像形成装置100内に設けられた転写電源14は、30μA以上の転写電流は出力できないというハード的な制約があるため、測定はハード的な制約のない外部の転写電源14を用いて行った。
次に、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図9は、転写部Tにおいて感光ドラム1に流れる転写電流と転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(転写部表面電位)との関係を示すグラフ図である。図9において、横軸は転写電流、縦軸は転写部表面電位を示す。また、図9は、転写部Tに進入する前(感光ドラム1の回転方向において現像部Dよりも下流かつ転写部Tよりも上流)の感光ドラム1の表面電位が-100V、-300V、-500Vの各場合についての上記関係を示している。なお、本実施例の画像形成装置100内に設けられた転写電源14は、30μA以上の転写電流は出力できないというハード的な制約があるため、測定はハード的な制約のない外部の転写電源14を用いて行った。
図9に示すように、例えば転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位が-500Vの場合の関係に注目すると、転写電流を大きくしていくに従い、転写部表面電位は落ちていき、転写電流が40μAの場合に転写部表面電位は0Vとなる。更に転写電流を大きくすると、転写部表面電位は本実施例における感光ドラム1の本来の帯電極性とは逆極性である正極性になる。転写部Tにおいて感光ドラム1の表面が正極性に帯電すると、その後帯電部Pにおいて所定の暗部電位Vdに帯電させることが難しくなることなどにより、画像不良が発生するリスクが高まる。そのため、転写部表面電位が正極性になるような転写電流を流すのは望ましくない。
図9の△プロットは、転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位が-500V(本実施例における画像形成シーケンスにおける暗部電位Vd(=Vc10))の場合の転写電流と転写部表面電位との関係を示している。図9の〇プロットは、転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位が-300V(=後述する第14の帯電部表面電位Vc14)の場合の転写電流と転写部表面電位との関係を示している。図9の□プロットは、転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位が-100V(後述する第18の帯電部表面電位Vc18)の場合の転写電流と転写部表面電位との関係を示している。
図9に示すように、転写部Tに進入する感光ドラム1の表面電位がいずれの場合も、転写電流と転写電流により低下する感光ドラム1の表面電位の幅はほぼ比例関係にあることが分かる。すなわち、転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位にかかわらず、転写電流が15μAの場合は感光ドラム1の表面電位は200V落ちる。また、転写電流が11.25μAの場合は感光ドラム1の表面電位は150V落ちる。また、転写電流が7.5μAの場合は感光ドラム1の表面電位は100V落ちる。また、転写電流が3.25μAの場合は感光ドラム1の表面電位は50V落ちる。
図7の(j)に示すように、非画像部における転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位は-500V(=Vt10)であるため、画像形成シーケンスにおける転写電流(Ia=15μA)を受けることで、転写部表面電位は第11の転写部表面電位(Vt11=-300V)となる。一方、画像部における転写部Tに進入する前の感光ドラム1の表面電位は-200V(=Vl)であるため、画像形成シーケンスにおける転写電流(Ia=15μA)を受けることで、転写部表面電位は0Vとなる(図示せず)。
4-3.後回転シーケンス
次に、後回転シーケンスについて説明する。
次に、後回転シーケンスについて説明する。
<メインモータ>
図6の(b)に示すように、メインモータ10は、タイミングT16まで定常回転する。そして、タイミングT16よりメインモータ10は停止動作を開始し、タイミングT17までにメインモータ10(感光ドラム1)は完全に停止する。上記タイミングT16は、後述するように現像部表面電位が0Vとされた時以降のタイミングである。
図6の(b)に示すように、メインモータ10は、タイミングT16まで定常回転する。そして、タイミングT16よりメインモータ10は停止動作を開始し、タイミングT17までにメインモータ10(感光ドラム1)は完全に停止する。上記タイミングT16は、後述するように現像部表面電位が0Vとされた時以降のタイミングである。
<レーザ露光>
図6の(c)に示すように、後回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。
図6の(c)に示すように、後回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。
<帯電電源>
図6の(d)に示すように、帯電電源11は、画像形成シーケンスの終了タイミングT6より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第14の帯電電圧(C14=-800V)まで階段状に(段階的に)帯電電圧を立ち下げる。第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加は、タイミングT9まで継続する。このタイミングT9は、タイミングT6を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。そして、帯電電源11は、タイミングT9より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の帯電電圧(C15=-750V)から第18の帯電電圧(C18=-600V)まで階段状に(段階的に)帯電電圧を立ち下げる。第18の帯電電圧(C18=-600V)の印加は、タイミングT13まで継続する。このタイミングT13は、タイミングT9を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。そして、帯電電源11は、タイミングT13で帯電電圧を第19の帯電電圧(C19=-550V)に立ち下げ、その後30ms後に帯電電圧をOFFとする。
図6の(d)に示すように、帯電電源11は、画像形成シーケンスの終了タイミングT6より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第14の帯電電圧(C14=-800V)まで階段状に(段階的に)帯電電圧を立ち下げる。第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加は、タイミングT9まで継続する。このタイミングT9は、タイミングT6を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。そして、帯電電源11は、タイミングT9より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の帯電電圧(C15=-750V)から第18の帯電電圧(C18=-600V)まで階段状に(段階的に)帯電電圧を立ち下げる。第18の帯電電圧(C18=-600V)の印加は、タイミングT13まで継続する。このタイミングT13は、タイミングT9を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。そして、帯電電源11は、タイミングT13で帯電電圧を第19の帯電電圧(C19=-550V)に立ち下げ、その後30ms後に帯電電圧をOFFとする。
なお、第14の帯電電圧(C14=-800V)及び第18の帯電電圧(C18=-600V)の印加を継続する理由については後述する。
<現像電源>
図6の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。本実施例では、前述のように、感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間は80msである。そのため、現像電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT7は、帯電電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT6を80msシフトさせたタイミングとなる。
図6の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。本実施例では、前述のように、感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間は80msである。そのため、現像電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT7は、帯電電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT6を80msシフトさせたタイミングとなる。
つまり、現像電源50は、現像電圧の階段状の立ち下げを開始する上記タイミングT7より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の現像電圧(D11=-300V)から第14の現像電圧(D14=-150V)まで階段状に(段階的に)現像電圧を変更する(立ち下げる)。第14の現像電圧(D14=-150V)の印加は、タイミングT10まで継続する。このタイミングT10は、タイミングT7を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。そして、現像電源50は、タイミングT10より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の現像電圧(D15=-100V)から第18の現像電圧(D18=+50V)まで階段状に(段階的に)現像電圧を変更する(立ち下げる)。第18の現像電圧(D18=+50V)の印加は、タイミングT14まで継続する。このタイミングT14は、タイミングT10を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。そして、現像電源50は、タイミングT14で現像電圧を第19の現像電圧(D19=+100V)に変更し(立ち下げ)、その後30ms後に現像電圧を第20の現像電圧(D20=+150V)に変更する(立ち下げる)。その後、現像電源50は、第20の現像電圧(D20=+150V)の印加を後回転シーケンスの終了タイミングT17まで継続し、現像電圧をOFFとする。第11~第16の現像電圧D11~D16はトナーの正規極性と同極性である負極性の現像電圧、第17の現像電圧D17は0V、第18~第20の現像電圧D18~D20はトナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧である。
<転写電源>
図6の(f)に示すように、転写電源14は、目標電流を画像形成シーケンスにおける目標電流と同じ15μAとした転写電圧の定電流制御をタイミングT8からタイミングT11まで行う。上記タイミングT8は、帯電電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT6を、感光ドラム1の表面が帯電部Pから転写部Tに到達するまでに要する時間である160ms分シフトさせたタイミングである。つまり、タイミングT8は、タイミングT6において帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングである。その後、転写電源14は、タイミングT11からタイミングT12までの30msの間、目標電流を11.25μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT12からタイミングT15まで、目標電流を7.5μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT15からタイミングT16まで目標電流を3.25μAとした転写電圧の定電流制御を行って、転写電圧をOFFとする。
図6の(f)に示すように、転写電源14は、目標電流を画像形成シーケンスにおける目標電流と同じ15μAとした転写電圧の定電流制御をタイミングT8からタイミングT11まで行う。上記タイミングT8は、帯電電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT6を、感光ドラム1の表面が帯電部Pから転写部Tに到達するまでに要する時間である160ms分シフトさせたタイミングである。つまり、タイミングT8は、タイミングT6において帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングである。その後、転写電源14は、タイミングT11からタイミングT12までの30msの間、目標電流を11.25μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT12からタイミングT15まで、目標電流を7.5μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT15からタイミングT16まで目標電流を3.25μAとした転写電圧の定電流制御を行って、転写電圧をOFFとする。
このように段階的に転写電流を変えることで、後述するように感光ドラム1の表面電位を正極性にすることなく、後回転シーケンスの終了後の感光ドラム1の表面電位を感光ドラム1の全周に渡って0Vにすることができる。
<帯電部表面電位>
次に、帯電部Pにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図7の(g)に示すように、後回転シーケンスにおける帯電部表面電位(Vc11~0V)は、前回転シーケンスにおける帯電部表面電位と同様に、帯電電圧との間の電位差が放電閾値である500Vに維持されるように変化する(立ち下がる)。
次に、帯電部Pにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図7の(g)に示すように、後回転シーケンスにおける帯電部表面電位(Vc11~0V)は、前回転シーケンスにおける帯電部表面電位と同様に、帯電電圧との間の電位差が放電閾値である500Vに維持されるように変化する(立ち下がる)。
<露光部表面電位>
次に、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)について説明する。前述のように、後回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。そのため、図7の(h)に示すように、露光部表面電位(Ve11~0V)は、帯電部表面電位を単純に感光ドラム1の表面が帯電部Pから露光部Lに到達するまでに要する時間である30ms分シフトさせた電位とほぼ等しい。
次に、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)について説明する。前述のように、後回転シーケンスでは、露光装置3はレーザ露光を行わない。そのため、図7の(h)に示すように、露光部表面電位(Ve11~0V)は、帯電部表面電位を単純に感光ドラム1の表面が帯電部Pから露光部Lに到達するまでに要する時間である30ms分シフトさせた電位とほぼ等しい。
<現像部表面電位>
次に、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位(現像部表面電位)について説明する。現像部Dでは感光ドラム1に電流は流れない。そのため、図7の(i)に示すように、現像部表面電位(Vd11~0V)は、帯電部表面電位を単純に感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間である80ms分シフトさせた電位とほぼ等しい。
次に、現像部Dにおける感光ドラム1の表面電位(現像部表面電位)について説明する。現像部Dでは感光ドラム1に電流は流れない。そのため、図7の(i)に示すように、現像部表面電位(Vd11~0V)は、帯電部表面電位を単純に感光ドラム1の表面が帯電部Pから現像部Dに到達するまでに要する時間である80ms分シフトさせた電位とほぼ等しい。
<転写部表面電位>
次に、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図9に示すように、転写部表面電位は、転写電流が15μAの場合には200V落ちる。そのため、図7の(j)に示すように、転写電圧の目標電流が15μAの場合には、図7の(i)に示す現像部表面電位(Vd11=-450V~Vd16=-200V)を200V落とした転写部表面電位(Vt12=-250V~Vt17=0V)となる。
次に、転写部Tにおける感光ドラム1の表面電位(帯電部表面電位)について説明する。図9に示すように、転写部表面電位は、転写電流が15μAの場合には200V落ちる。そのため、図7の(j)に示すように、転写電圧の目標電流が15μAの場合には、図7の(i)に示す現像部表面電位(Vd11=-450V~Vd16=-200V)を200V落とした転写部表面電位(Vt12=-250V~Vt17=0V)となる。
同様に、図9に示すように、転写部表面電位は、転写電流が11.25μAの場合には150V落ちる。そのため、図7の(j)に示すように、転写電圧の目標電流が11.25μAの場合には、図7の(i)に示す現像部表面電位(Vd17=-150V)を150V落とした転写部表面電位(Vt17=0V)となる。
同様に、図9に示すように、転写部表面電位は、転写電流が7.5μAの場合には100V落ちる。そのため、図7の(j)に示すように、転写電圧の目標電流が7.5μAの場合には、図7の(i)に示す現像部表面電位(Vd18=-100V)を100V落とした転写部表面電位(Vt17=0V)となる。
同様に、図9に示すように、転写部表面電位は、転写電流が3.25μAの場合には50V落ちる。そのため、図7の(j)に示すように、転写電圧の目標電流が3.25μAの場合には、図7の(i)に示す現像部表面電位(Vd19=-50V)を50V落とした転写部表面電位(Vt17=0V)となる。
このように段階的に転写電流を変えることで、感光ドラム1の表面電位を正極性にすることなく、後回転シーケンスの終了後の感光ドラム1の表面電位を感光ドラム1の全周に渡って0Vにすることができる。なお、転写部Tにおける感光ドラム1の表面の除電は、主に電荷注入によるものと考えられる。また、転写部Tにおける感光ドラム1の表面の除電は、上述のように転写電流と相関があるため、転写電圧は定電流制御することが好ましい。ただし、同様の転写電流が得られるように転写電圧を定電圧制御してもよい。
次に、図6の(d)に示すように、第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加をタイミングT9まで継続している理由について説明する。第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加中に、転写部Tを通過した後に帯電部Pに到達する感光ドラム1の表面電位は、図7の(j)に示すように-300Vである。そのため、仮に、帯電電圧を第14の帯電電圧(C14=-800V)より低い電圧に下げたとしても、帯電部表面電位を-300V以下に下げることはできない。帯電部Pでは、感光ドラム1の表面電位を上げることはできるものの、感光ドラム1の表面電位を下げることはできないためである。そのため、階段状に立ち下げた第11~第14の帯電電圧が印加された後に転写部Tを通過した感光ドラム1の表面が帯電部Pに到達するのをタイミングT9まで待ってから、再び階段状に帯電電圧を立ち下げるようにする。図6の(d)に示すように、第18の帯電電圧(C18=-600V)の印加をタイミングT13まで継続している理由についても同様である。
<後回転シーケンスの制御の効果>
以上のように、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、感光ドラム1の表面電位を0Vまで落とす際に、感光ドラム1上の位置を基準として、帯電電圧と現像電圧とを同期させて、それぞれ階段状に変更する(立ち下げる)。ここで、本実施例では、画像形成装置100は、前露光装置などの転写部Tから帯電部Pまでの間で感光ドラム1の表面を除電する除電装置を有していない。また、本実施例では、後回転シーケンスにおいて露光装置3によるレーザ露光は行わない。そして、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、転写部Tで転写電流を流すことで感光ドラム1の表面を除電する。また、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、転写部Tを通過した後の感光ドラム1の表面電位を考慮しつつ、帯電電圧及び現像電圧の立ち下げを行う。これにより、接触現像方式を採用して現像当接離間機構が設けられていない構成において、後回転動作時にVbackを所定の範囲内に維持しつつ、感光ドラム1の表面電位を安定的に立ち下げることが可能となる。
以上のように、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、感光ドラム1の表面電位を0Vまで落とす際に、感光ドラム1上の位置を基準として、帯電電圧と現像電圧とを同期させて、それぞれ階段状に変更する(立ち下げる)。ここで、本実施例では、画像形成装置100は、前露光装置などの転写部Tから帯電部Pまでの間で感光ドラム1の表面を除電する除電装置を有していない。また、本実施例では、後回転シーケンスにおいて露光装置3によるレーザ露光は行わない。そして、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、転写部Tで転写電流を流すことで感光ドラム1の表面を除電する。また、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、転写部Tを通過した後の感光ドラム1の表面電位を考慮しつつ、帯電電圧及び現像電圧の立ち下げを行う。これにより、接触現像方式を採用して現像当接離間機構が設けられていない構成において、後回転動作時にVbackを所定の範囲内に維持しつつ、感光ドラム1の表面電位を安定的に立ち下げることが可能となる。
なお、本実施例では、後回転シーケンスにおいて帯電電圧、現像電圧を階段状に変化させる際の各目標電圧の持続時間を30ms、目標電圧の変動幅を50Vとしたが、これに限定されるものではない。この目標電圧の持続時間、目標電圧の変動幅は、現像部DにおけるVbackを所定の範囲内に維持できるように適宜設定することができる。前述のように、本実施例では、Vbackは、所定の範囲内として、かぶりトナー量が最小となるVbackに対して±80Vの範囲内とすることが好ましく、±50Vの範囲内とすることがより好ましい。したがって、好ましくは上記目標電圧の変動幅を80V以下、より好ましくは50V以下とすることで、帯電電源11と現像電源50との立ち下がり特性の違いがあっても、Vbackが所定の範囲から外れないようにすることができる。また、上記持続時間は、帯電ローラ2、現像ローラ42に実際に印加される電圧が変更後の目標電圧に到達するのに十分な時間であって、階段状の立ち下げの全体の時間が長くなり過ぎないように適宜設定することができる。階段状の立ち下げの全体の時間は、1s以下であることが好ましく、500ms以下であることがより好ましい。本実施例では、後回転シーケンスにおいて、帯電電圧、現像電圧のいずれについても、30ms毎に50Vの電圧変動幅で目標電圧を変更することで、帯電ローラ2、現像ローラ42に実際に印加される電圧を各目標電圧に十分に到達させることができる。後回転シーケンスにおける上記持続時間、上記目標電圧の変動幅は、前述の前回転シーケンスにおける持続時間、目標電圧の変動幅と異なっていてもよい。
5.比較例
次に、比較例の画像形成装置について説明する。なお、比較例の画像形成装置についても本実施例の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一の符号を付して説明する。図10は、比較例の画像形成装置100の模式的な断面図である。比較例の画像形成装置100は、本実施例の画像形成装置100と異なる点が主に2点ある。1つ目は機械的な構成であり、2つ目は後回転シーケンスである。
次に、比較例の画像形成装置について説明する。なお、比較例の画像形成装置についても本実施例の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一の符号を付して説明する。図10は、比較例の画像形成装置100の模式的な断面図である。比較例の画像形成装置100は、本実施例の画像形成装置100と異なる点が主に2点ある。1つ目は機械的な構成であり、2つ目は後回転シーケンスである。
まず、比較例の画像形成装置100の構成について説明する。図10に示すように、比較例の画像形成装置100は、感光ドラム1の周囲に除電装置である前露光装置13が設置されている。前露光装置13は、感光ドラム1の回転方向において転写ローラ5よりも下流かつ帯電ローラ2よりも上流に位置する。そして、前露光装置13は、感光ドラム1の表面の転写部Tを通過した領域に光を照射する。前露光装置13は、感光ドラム1の回転軸線方向における画像形成領域の全域に光を照射する。前露光装置13は、光源としてLEDを有して構成されている。感光ドラム1の回転方向における前露光装置13により光が照射される感光ドラム1上の位置を前露光位置(前露光部)Eとする。図8に、比較例における感光ドラム1の周りにおける前露光部Eの位置関係を示す。
次に、比較例における後回転シーケンスについて説明する。図11及び図12は、本実施例における図6及び図7に対応する、比較例におけるプリントシーケンスのタイミングチャート図である。図11の(a)は、プリントシーケンスにおける各種動作の起点となるタイミングを示している。図7の(b)、(c)、(d)は、それぞれプリントシーケンスにおけるメインモータ10、露光装置3によるレーザ露光、前露光装置3による露光の動作タイミングを示している。図11の(e)、(f)、(g)は、それぞれプリントシーケンスにおける帯電電源11、現像電源50、転写電源14の出力(目標値)を示している。また、図12の(h)、(i)、(j)、(k)、(l)は、それぞれプリントシーケンスにおける帯電部P、露光部(レーザ露光部)L、現像部D、転写部T、前露光部Eにおける感光ドラム1の表面電位を示している。前露光部Eにおける感光ドラム1の表面電位を「前露光部表面電位」ともいう。図12の(a)は、便宜上、図11の(a)と同じプリントシーケンスにおける各種動作の起点となるタイミングを図12にも示したものである。
比較例におけるメインモータ10、露光装置3によるレーザ露光の制御は、本実施例におけるものと同様であるため説明を省略する。また、比較例では、本実施例と異なり、図11の(g)に示すように後回転シーケンスにおいて転写電圧の印加を行わずに、図11の(d)に示すように後回転シーケンスにおいて前露光装置13を点灯することで感光ドラム1の表面電位を落とす。図11の(d)に示すように、前露光装置13による露光は、前回転シーケンスにおける感光ドラム1の回転が開始するタイミングT1より開始し、後回転シーケンスの終了タイミングT13まで継続する。また、図12の(l)に示すように、前露光装置13により露光された部分の感光ドラム1の表面電位は0Vとなる。
<帯電電源>
図11の(e)に示すように、帯電電源11は、後回転シーケンスの開始タイミングT6より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第19の帯電電圧(C19=-550V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。帯電電源11は、第19の帯電電圧(C19=-550V)を30msの間印加した後に、帯電電圧をOFFとする。
図11の(e)に示すように、帯電電源11は、後回転シーケンスの開始タイミングT6より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第19の帯電電圧(C19=-550V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。帯電電源11は、第19の帯電電圧(C19=-550V)を30msの間印加した後に、帯電電圧をOFFとする。
<現像電源>
図11の(f)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。つまり、現像電源50は、タイミングT7より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の現像電圧(D11=-300V)から第20の現像電圧(D20=+150V)まで階段状に現像電圧を変更する(立ち下げる)。
図11の(f)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。つまり、現像電源50は、タイミングT7より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の現像電圧(D11=-300V)から第20の現像電圧(D20=+150V)まで階段状に現像電圧を変更する(立ち下げる)。
<転写電源>
図11の(g)に示すように、転写電源14は、タイミングT6において帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングT8より、転写電圧をOFFにする。
図11の(g)に示すように、転写電源14は、タイミングT6において帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングT8より、転写電圧をOFFにする。
<帯電部表面電位>
図12の(h)に示すように、帯電部表面電位は、帯電電圧との間の電位差が放電閾値である500Vに維持されるように変化する(立ち下がる)。
図12の(h)に示すように、帯電部表面電位は、帯電電圧との間の電位差が放電閾値である500Vに維持されるように変化する(立ち下がる)。
<露光部表面電位、現像部表面電位、転写部表面電位>
比較例における後回転シーケンスでは、露光部L、現像部D、転写部Tにおいて感光ドラム1の表面電位に変化はない。そのため、図12の(i)、(j)、(k)に示すように、露光部表面電位、現像表面電位、転写部表面電位は、帯電部表面電位を各部までの距離に応じた時間分シフトさせた表面電位とほぼ等しい。
比較例における後回転シーケンスでは、露光部L、現像部D、転写部Tにおいて感光ドラム1の表面電位に変化はない。そのため、図12の(i)、(j)、(k)に示すように、露光部表面電位、現像表面電位、転写部表面電位は、帯電部表面電位を各部までの距離に応じた時間分シフトさせた表面電位とほぼ等しい。
<比較結果>
次に、本実施例と比較例との比較結果について説明する。比較項目は、後回転シーケンスに要する時間、装置本体Mの幅、装置本体Mの高さ、装置本体Mの奥行、及び部品コストである。
次に、本実施例と比較例との比較結果について説明する。比較項目は、後回転シーケンスに要する時間、装置本体Mの幅、装置本体Mの高さ、装置本体Mの奥行、及び部品コストである。
後回転シーケンスに要する時間は、本実施例では780msであるのに対し、比較例では540msであり、本実施例の方が240ms長い。一方、装置本体Mの幅(図1、図10の紙面に対し垂直方向)は本実施例と比較例とで同じであるものの、装置本体Mの高さ(図1、図10中の上下方向)は比較例の方が本実施例に比べて高くなる。比較例では、前露光装置13を装置本体M内に実装しているためである。同様に、装置本体Mの奥行き(図1、図10中の左右方向)も、比較例の方が本実施例に比べて大きくなる。なお、図10に、比較例の画像形成装置100に重ねて、図1に示す本実施例の画像形成装置100の輪郭線Wを示している。また、比較例の部品コストは、本実施例に比べて、前露光装置13(LED、実装用の基板、ドライバICなど)の分だけ高くなる。
このように、本実施例では、画像形成装置100は、回転可能な像担持体1と、帯電位置Pで像担持体1の表面を所定の極性に帯電させる帯電部材2と、像担持体1の表面に当接し、像担持体1の回転方向において帯電位置Pよりも下流の現像位置Dで像担持体1の表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像部材42と、像担持体1の表面に当接し、像担持体1の回転方向において現像位置Dよりも下流かつ帯電位置Pよりも上流の転写位置で、像担持体1から記録材Sにトナー像を転写させる転写部材5と、帯電部材2に上記所定の極性と同極性の帯電電圧を印加する帯電電圧印加部11と、現像部材42に現像電圧を印加する現像電圧印加部50と、転写部材5に上記所定の極性とは逆極性の転写電圧を印加する転写電圧印加部14と、帯電電圧印加部11、現像電圧印加部50及び転写電圧印加部14を制御する制御部205と、を有し、現像部材42が像担持体1に当接した状態で像担持体1の回転の開始及び停止が行われ、記録材Sに転写されるトナー像を形成する画像形成動作と画像形成動作が終了した後の像担持体1の回転が停止するまでの後回転動作とを実行する。そして、本実施例では、制御部205は、後回転動作時に、帯電電圧を、画像形成動作時の帯電電圧よりも絶対値が小さい第1の帯電電圧と、上記第1の帯電電圧よりも絶対値が小さい第2の帯電電圧と、に段階的に変更した後に、帯電電圧の印加を終了するように帯電電圧印加部11を制御する。また、本実施例では、制御部205は、後回転動作時に、上記第1の帯電電圧、上記第2の帯電電圧の印加が行われている際に帯電位置Pを通過した像担持体1の表面の領域をそれぞれ第1の領域、第2の領域としたとき、現像電圧を、上記第1の領域が最初に現像位置Dを通過する際の第1の現像電圧と、上記第2の領域が最初に現像位置Dを通過する際の第2の現像電圧と、に変更した後に、現像電圧の印加を終了し、現像位置Dを最初に通過する際の上記第1の領域の表面電位と上記第1の現像電圧との間の電位差と、現像位置Dを最初に通過する際の上記第2の領域の表面電位と上記第2の現像電圧との間の電位差と、を所定の範囲内に維持するように現像電圧印加部50を制御する。また、本実施例では、制御部205は、後回転動作時に、上記第1の領域及び上記第2の領域がそれぞれ最初に転写位置Tを通過する際に転写電圧の印加を行って転写部材5と像担持体1との間に電流を流し、上記第1の領域又は上記第2の領域の少なくとも一方が最初に転写位置Tを通過する際に像担持体1の表面電位の絶対値を小さくするように転写電圧印加部14を制御する。
また、本実施例では、制御部205は、上記第1の領域となる像担持体1の表面の領域の帯電位置Pに進入する際の表面電位と上記第1の帯電電圧との間の電位差が放電閾値より大きく、上記第2の領域となる像担持体1の表面の領域の帯電位置Pに進入する際の表面電位と上記第2の帯電電圧との間の電位差が放電閾値以下である場合に、上記第2の帯電電圧を印加する時間を上記第1の帯電電圧を印加する時間よりも長くするように、帯電電圧印加部11を制御する。また、本実施例では、制御部205は、上記第1の領域及び上記第2の領域がそれぞれ最初に転写位置Tを通過する際に、転写部材5と像担持体1との間に像担持体1を上記所定の極性とは逆極性に帯電させない値の電流が流れるように、転写電圧印加部14を制御する。また、本実施例では、制御部205は、上記第1の現像電圧又は上記第2の現像電圧の少なくとも一方を、トナーの正規極性とは逆極性の電圧とするように、現像電圧印加部50を制御することができる。また、上記所定の範囲は、より詳細には、画像形成動作時の現像位置Dにおける像担持体1の表面の非画像部の表面電位と現像電圧との間の電位差を含む範囲である。また、本実施例では、像担持体1の回転方向において転写位置Tよりも下流かつ帯電位置Pよりも上流で像担持体1を除電する除電装置(前露光装置など)が設けられていない。また、本実施例では、制御部205は、帯電電圧の印加を行っておらず、トナーの正規極性とは逆極性の現像電圧の印加を行っている状態で、像担持体1の回転が開始されるように、帯電電圧印加部11及び現像電圧印加部50を制御する。
なお、本実施例では、像担持体の所定の帯電極性は負極性であったが、これに限定されるものではなく、像担持体の所定の帯電極性は正極性であってもよい。同様に、本実施例では、トナーの正規極性は負極性であったが、トナーの正規極性は正極性であってもよい。像担持体の所定の帯電極性、トナーの正規極性が正極性である場合における各種印加電圧は、本実施例に準じて、本実施例とは逆極性とするなど適宜変更すればよい。
以上説明したように、本実施例によれば、装置本体Mのサイズの低減、コストの低減を図りつつ、接触現像方式を採用して現像当接離間機構が設けられていない構成において、後回転動作時のかぶりを抑制することができる。つまり、本実施例によれば、前述のように、後回転動作時にVbackを所定の範囲内に維持しつつ、感光ドラム1の表面電位を安定的に立ち下げることが可能となる。このように、本実施例によれば、装置の小型化、低コスト化を図りつつ、比較的簡易な制御により、安定して感光ドラム1の表面電位を制御して、後回転動作時のかぶりを抑制することができる。
また、本実施例においては、現像当接離間機構が設けられていない構成を例として説明したが、現像当接離間機構の有無にかかわらず、感光ドラム1と現像ローラ42とが当接して回転する状態で、各高圧電源の立ち上げ立ち下げを実施する場合にも適用可能である。
[実施例2]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1によれば、装置の小型化、低コスト化を図りつつ、比較的簡易な制御により、安定して感光ドラム1の表面電位を制御して、後回転動作時のかぶりを抑制することができる。しかし、実施例1では、実用上許容できる程度ではあるが、前述の比較例よりも後回転シーケンスに要する時間が長くなる。本実施例は、この点を改善するものであり、後回転シーケンスにおける転写電流の制御が実施例1とは異なる。
本実施例における後回転シーケンスについて説明する。図13及び図14は、実施例1における図6及び図7に対応する、本実施例におけるプリントシーケンスのタイミングチャート図である。図14の(j)に示すように、本実施例では、後回転シーケンスにおいて、画像形成シーケンスにおける転写電流である15μAよりも大きい電流値を目標値とした転写電圧の定電流制御を行う。本実施例における前回転シーケンス及び画像形成シーケンスは、実施例1におけるものと同様であるため説明を省略する。また、本実施例における後回転シーケンスでのメインモータ10、露光装置3によるレーザ露光の制御は、実施例1におけるものと同様であるため説明を省略する。
<帯電電源>
図13の(d)に示すように、帯電電源11は、後回転シーケンスの開始タイミングT6より、実施例1と同様に、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第14の帯電電圧(C14=-800V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、実施例1と同様に、第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加をタイミングT11まで継続する。その後、帯電電源11は、タイミングT11より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の帯電電圧(C15=-750V)から第19の帯電電圧(C19=-550V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、第19の帯電電圧(C19=-550V)を30msの間印加した後に、帯電電圧をOFFとする。
図13の(d)に示すように、帯電電源11は、後回転シーケンスの開始タイミングT6より、実施例1と同様に、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第14の帯電電圧(C14=-800V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、実施例1と同様に、第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加をタイミングT11まで継続する。その後、帯電電源11は、タイミングT11より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の帯電電圧(C15=-750V)から第19の帯電電圧(C19=-550V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、第19の帯電電圧(C19=-550V)を30msの間印加した後に、帯電電圧をOFFとする。
<現像電源>
図13の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。
図13の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。
<転写電源>
図13の(f)に示すように、転写電源14は、タイミングT6において帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングT8からタイミングT9まで、目標電流を30μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT9からタイミングT10までの30msの間、目標電流を26.25μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT10からタイミングT13まで、目標電流を22.5μAとした転写電圧の定電流制御を行う。以降同様に、転写電源14は、タイミングT13からタイミングT14まで目標電流を18.75μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT14からタイミングT15まで目標電流を15μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT15からタイミングT16まで目標電流を11.25μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT16からタイミングT17まで目標電流を7.5μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT17からタイミングT18まで目標電流を3.25μAとした転写電圧の定電流制御を行う。
図13の(f)に示すように、転写電源14は、タイミングT6において帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングT8からタイミングT9まで、目標電流を30μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT9からタイミングT10までの30msの間、目標電流を26.25μAとした転写電圧の定電流制御を行う。その後、転写電源14は、タイミングT10からタイミングT13まで、目標電流を22.5μAとした転写電圧の定電流制御を行う。以降同様に、転写電源14は、タイミングT13からタイミングT14まで目標電流を18.75μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT14からタイミングT15まで目標電流を15μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT15からタイミングT16まで目標電流を11.25μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT16からタイミングT17まで目標電流を7.5μAとした転写電圧の定電流制御、タイミングT17からタイミングT18まで目標電流を3.25μAとした転写電圧の定電流制御を行う。
図9に示すように、転写部表面電位は、転写電流が30μAの場合には400V落ちる。そのため、図14の(j)に示すように、転写電圧の目標電流が30μAの場合には、図14の(i)に示す現像部表面電位(Vd11=-450V~Vd12=-400V)を400V落とした転写部表面電位(Vt12=-50V~Vt13=0V)となる。以降は、感光ドラム1の表面電位を0Vで維持するように、順次転写電流を小さくしていく。このように、本実施例では、後回転シーケンスにおいて目標電流を画像形成シーケンスにおける目標電流よりも大きくして転写電圧の定電流制御を行う期間を設ける。これにより、本実施例では、実施例1における第18の帯電電圧(C18=-600V)の印加を継続する期間に対応する期間がなく、実施例1よりも短い時間で後回転シーケンスを終えることができる。
このように転写電源14を制御することで、図14の(j)に示すように、感光ドラム1の表面電位を正極性にすることなく、感光ドラム1の表面電位を0Vに落とすことができる。また、このように転写電源14を制御することで、実施例1に比べて後回転シーケンスに要する時間を短くすることができる。
<比較結果>
次に、本実施例と実施例1との比較結果について説明する。比較項目は、実施例1で説明したものと同じである。装置本体Mの幅、装置本体Mの高さ、装置本体Mの奥行及び部品コストは、本実施例と実施例1とで同じである。一方、後回転シーケンスに要する時間は、本実施例の方が実施例1と比べて短い。つまり、後回転シーケンスに要する時間は、実施例1では780msであるのに対し、本実施例では660msであり、本実施例の方が実施例1に比べて120ms短い。
次に、本実施例と実施例1との比較結果について説明する。比較項目は、実施例1で説明したものと同じである。装置本体Mの幅、装置本体Mの高さ、装置本体Mの奥行及び部品コストは、本実施例と実施例1とで同じである。一方、後回転シーケンスに要する時間は、本実施例の方が実施例1と比べて短い。つまり、後回転シーケンスに要する時間は、実施例1では780msであるのに対し、本実施例では660msであり、本実施例の方が実施例1に比べて120ms短い。
このように、本実施例では、制御部205は、前述の第1の領域又は前述の第2の領域の少なくとも一方が最初に転写位置Tを通過する際に、転写部材5と像担持体1との間に画像形成動作時よりも絶対値が大きい電流が流れるように、転写電圧印加部14を制御する。
以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られると共に、実施例1よりも短時間で後回転動作を行うことが可能となる。
[実施例3]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
本実施例は、実施例1、2に比べて後回転シーケンスを更に短縮するものであり、後回転シーケンスにおいて感光ドラムの表面電位を段階的に立ち下げた後に、露光装置3によるレーザ露光により更に感光ドラム1の表面電位を低くする点が実施例1とは異なる。
本実施例における後回転シーケンスについて説明する。図15及び図16は、実施例1における図6及び図7に対応する、本実施例におけるプリントシーケンスのタイミングチャート図である。本実施例における前回転シーケンス及び画像形成シーケンスは、実施例1におけるものと同様であるため説明を省略する。また、本実施例における後回転シーケンスでのメインモータ10の制御は、実施例1におけるものと同様であるため説明を省略する。
<帯電電源>
図15の(d)に示すように、帯電電源11は、後回転シーケンスの開始タイミングT6より、実施例1と同様に、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第14の帯電電圧(C14=-800V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加をタイミングT10まで継続する。このタイミングT10は、タイミングT6を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。その後、帯電電源11は、タイミングT10より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の帯電電圧(C15=-750V)から第18の帯電電圧(C19=-550V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、第19の帯電電圧(C19=-550V)を30msの間印加した後に、帯電電圧をOFFとする。
図15の(d)に示すように、帯電電源11は、後回転シーケンスの開始タイミングT6より、実施例1と同様に、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の帯電電圧(C11=-950V)から第14の帯電電圧(C14=-800V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加をタイミングT10まで継続する。このタイミングT10は、タイミングT6を起点として、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)が経過した後のタイミングである。その後、帯電電源11は、タイミングT10より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第15の帯電電圧(C15=-750V)から第18の帯電電圧(C19=-550V)まで階段状に帯電電圧を立ち下げる。その後、帯電電源11は、第19の帯電電圧(C19=-550V)を30msの間印加した後に、帯電電圧をOFFとする。
<現像電源>
図15の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。つまり、現像電源50は、現像電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT7より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の現像電圧(D11=-300V)から第14の現像電圧(D14=-150V)まで階段状に現像電圧を変更する(立ち下げる)。現像電源50は、第14の現像電圧(D14=-150V)を30msの間印加した後に、第15の現像電圧(D15=+150V)に変更する。この現像電圧を第15の現像電圧(D15=+150V)に変更するタイミングは、後述する露光装置3によるレーザ露光を開始するタイミングT8において露光部Lにあった感光ドラム1の表面が現像部Dに到達するタイミングである。その後、現像電源50は、第15の現像電圧(D=+150V)の印加を後回転シーケンスの終了タイミングT13まで継続し、現像電圧をOFFとする。第11~第14の現像電圧D11~D14はトナーの正規極性と同極性である負極性の現像電圧、第15の現像電圧D15はトナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧である。
図15の(e)に示すように、現像電源50は、現像部Dにおいて、帯電電圧の階段状の立ち下げに同期させて、現像電圧を階段状に変更する(立ち下げる)。つまり、現像電源50は、現像電圧の階段状の立ち下げを開始するタイミングT7より、30ms毎に50Vの電圧変動幅で第11の現像電圧(D11=-300V)から第14の現像電圧(D14=-150V)まで階段状に現像電圧を変更する(立ち下げる)。現像電源50は、第14の現像電圧(D14=-150V)を30msの間印加した後に、第15の現像電圧(D15=+150V)に変更する。この現像電圧を第15の現像電圧(D15=+150V)に変更するタイミングは、後述する露光装置3によるレーザ露光を開始するタイミングT8において露光部Lにあった感光ドラム1の表面が現像部Dに到達するタイミングである。その後、現像電源50は、第15の現像電圧(D=+150V)の印加を後回転シーケンスの終了タイミングT13まで継続し、現像電圧をOFFとする。第11~第14の現像電圧D11~D14はトナーの正規極性と同極性である負極性の現像電圧、第15の現像電圧D15はトナーの正規極性とは逆極性である正極性の現像電圧である。
<転写電源>
図15の(f)に示すように、転写電源14は、タイミングT9まで、目標電流を15μAとした転写電圧の定電流制御を継続する。このタイミングT9は、後述する露光装置3によるレーザ露光を開始するタイミングT8において露光部Lにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングである。
図15の(f)に示すように、転写電源14は、タイミングT9まで、目標電流を15μAとした転写電圧の定電流制御を継続する。このタイミングT9は、後述する露光装置3によるレーザ露光を開始するタイミングT8において露光部Lにあった感光ドラム1の表面が転写部Tに到達するタイミングである。
<レーザ露光>
図15の(c)に示すように、露光装置3は、タイミングT8より、画像形成シーケンスにおける露光装置3の露光量である0.2μJ/cm2よりも大きい露光量である0.45μJ/cm2でのレーザ露光を開始する。このタイミングT8は、帯電ローラ2に第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加が開始されてから30msの期間が終了するタイミングにおいて帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が、露光部Lに到達するタイミングである。図16の(h)に示すように、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)は、タイミングT8において-300Vから0Vまで低下する。
図15の(c)に示すように、露光装置3は、タイミングT8より、画像形成シーケンスにおける露光装置3の露光量である0.2μJ/cm2よりも大きい露光量である0.45μJ/cm2でのレーザ露光を開始する。このタイミングT8は、帯電ローラ2に第14の帯電電圧(C14=-800V)の印加が開始されてから30msの期間が終了するタイミングにおいて帯電部Pにあった感光ドラム1の表面が、露光部Lに到達するタイミングである。図16の(h)に示すように、露光部Lにおける感光ドラム1の表面電位(露光部表面電位)は、タイミングT8において-300Vから0Vまで低下する。
露光装置3によるレーザ露光は、タイミングT8からタイミングT12まで、感光ドラム1が1周(75mm)するのに要する時間(Td=300ms)に渡って継続する。そして、タイミングT12よりメインモータ10の停止動作が開始し、メインモータ10(感光ドラム1)が完全に停止するタイミングT13まで第15の現像電圧(D15=+150V)の印加が継続される。
なお、レーザ露光を開始するタイミングは、レーザ露光による感光ドラム1の表面電位の立ち下り特性と現像電源50の立ち下がり特性との違いによりVbackが所定の範囲から外れないように、あるいは外れる場合でもかぶりが許容できる程度となるように、適宜設定することができる。また、露光装置3によるレーザ露光は、少なくとも感光ドラム1の1周分の期間にわたり継続することが望ましい。また、本実施例では、後回転シーケンスにおける露光装置3の露光量は、画像形成シーケンスにおける露光装置3の露光量よりも大きくした。これにより、後回転シーケンスにおいて、より安定して感光ドラム1の表面を除電することができる。ただし、これに限定されるものではなく、後回転シーケンスにおいて感光ドラム1の表面を十分に除電できれば、後回転シーケンスにおける露光装置3の露光量は、画像形成シーケンスにおける露光装置3の露光量と同じであっても異なっていてもよい。
このように段階的に立ち下げた感光ドラム1の表面電位に対して露光装置3によるレーザ露光を行うことで、転写電流により感光ドラム1の表面を除電する場合よりも短時間で感光ドラム1の表面電位を0Vに落とすことができる。また、このように段階的に立ち下げた感光ドラム1の表面電位に対して露光装置3によるレーザ露光を行うことで、レーザ露光による感光ドラム1の表面電位の立ち下がり特性と現像電源50との立ち下がり特性の違いがあっても、Vbackが所定の範囲から外れないようにすることが容易となる。
<比較結果>
次に、本実施例と、実施例1、2との比較結果について説明する。比較項目は、実施例1で説明したものと同じである。装置本体Mの幅、装置本体Mの高さ、装置本体Mの奥行及び部品コストは、本実施例と実施例1、2とで同じである。一方、後回転シーケンスに要する時間は、本実施例の方が実施例2と比べて短い(実施例1と比べても短い)。なお、後回転シーケンスに要する時間は、前述の比較例と比べても、本実施例の方が短い。つまり、後回転シーケンスに要する時間は、実施例1では780ms、実施例2では660ms、前述の比較例では540msであるのに対し、本実施例では480msであり、本実施例の方が実施例1に比べて300ms、実施例2に比べて180ms、前述の比較例に比べて60ms短い。
次に、本実施例と、実施例1、2との比較結果について説明する。比較項目は、実施例1で説明したものと同じである。装置本体Mの幅、装置本体Mの高さ、装置本体Mの奥行及び部品コストは、本実施例と実施例1、2とで同じである。一方、後回転シーケンスに要する時間は、本実施例の方が実施例2と比べて短い(実施例1と比べても短い)。なお、後回転シーケンスに要する時間は、前述の比較例と比べても、本実施例の方が短い。つまり、後回転シーケンスに要する時間は、実施例1では780ms、実施例2では660ms、前述の比較例では540msであるのに対し、本実施例では480msであり、本実施例の方が実施例1に比べて300ms、実施例2に比べて180ms、前述の比較例に比べて60ms短い。
このように、本実施例では、画像形成装置100は、像担持体1の回転方向において帯電位置Pよりも下流かつ現像位置Dよりも上流の露光位置Lで像担持体1の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置3を有し、制御部205は、後回転動作時に、前述の第1の領域及び前述の第2の領域が最初に露光位置Lを通過した後かつ像担持体1の回転が停止する前に、像担持体1の表面を露光して、像担持体1の表面電位の絶対値を、露光位置Lを最初に通過する際の上記第1の領域及び上記第2の領域の表面電位の絶対値よりも小さくするように、露光装置3を制御する。また、本実施例では、制御部205は、露光装置3により露光された像担持体1の表面の領域が最初に現像位置Dを通過する際に、トナーの正規極性とは逆極性の現像電圧の印加を行うように、現像電圧印加部50を制御する。
以上説明したように、本実施例によれば、実施例1、2と同様の効果が得られると共に、実施例2よりも更に短時間で後回転動作を行うことが可能となる。
1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電ローラ(帯電部材)
3 露光装置
4 現像装置
5 転写ローラ(転写部材)
11 帯電電源(帯電電圧印加部)
14 転写電源(転写電圧印加部)
42 現像ローラ(現像部材)
50 現像電源(現像電圧印加部)
205 エンジン制御部(制御部)
2 帯電ローラ(帯電部材)
3 露光装置
4 現像装置
5 転写ローラ(転写部材)
11 帯電電源(帯電電圧印加部)
14 転写電源(転写電圧印加部)
42 現像ローラ(現像部材)
50 現像電源(現像電圧印加部)
205 エンジン制御部(制御部)
Claims (10)
- 回転可能な像担持体と、
帯電位置で前記像担持体の表面を所定の極性に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体の回転方向において前記帯電位置よりも下流の現像位置で前記像担持体の表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、
前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体の回転方向において前記現像位置よりも下流かつ前記帯電位置よりも上流の転写位置で、前記像担持体から記録材にトナー像を転写させる転写部材と、
前記帯電部材に前記所定の極性と同極性の帯電電圧を印加する帯電電圧印加部と、
前記現像部材に現像電圧を印加する現像電圧印加部と、
前記転写部材に前記所定の極性とは逆極性の転写電圧を印加する転写電圧印加部と、
前記帯電電圧印加部、前記現像電圧印加部及び前記転写電圧印加部を制御する制御部と、を有し、
前記現像部材が前記像担持体に当接した状態で前記像担持体の回転の開始及び停止が行われ、記録材に転写されるトナー像を形成する画像形成動作と前記画像形成動作が終了した後の前記像担持体の回転が停止するまでの後回転動作とを実行する画像形成装置において、
前記制御部は、前記後回転動作時に、
前記帯電電圧を、前記画像形成動作時の前記帯電電圧よりも絶対値が小さい第1の帯電電圧と、前記第1の帯電電圧よりも絶対値が小さい第2の帯電電圧と、に段階的に変更した後に、前記帯電電圧の印加を終了するように前記帯電電圧印加部を制御し、
前記第1の帯電電圧、前記第2の帯電電圧の印加が行われている際に前記帯電位置を通過した前記像担持体の表面の領域をそれぞれ第1の領域、第2の領域としたとき、前記現像電圧を、前記第1の領域が最初に前記現像位置を通過する際の第1の現像電圧と、前記第2の領域が最初に前記現像位置を通過する際の第2の現像電圧と、に変更した後に、前記現像電圧の印加を終了し、前記現像位置を最初に通過する際の前記第1の領域の表面電位と前記第1の現像電圧との間の電位差と、前記現像位置を最初に通過する際の前記第2の領域の表面電位と前記第2の現像電圧との間の電位差と、を所定の範囲内に維持するように前記現像電圧印加部を制御し、
前記第1の領域及び前記第2の領域がそれぞれ最初に前記転写位置を通過する際に前記転写電圧の印加を行って前記転写部材と前記像担持体との間に電流を流し、前記第1の領域又は前記第2の領域の少なくとも一方が最初に前記転写位置を通過する際に前記像担持体の表面電位の絶対値を小さくするように前記転写電圧印加部を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記第1の領域となる前記像担持体の表面の領域の前記帯電位置に進入する際の表面電位と前記第1の帯電電圧との間の電位差が放電閾値より大きく、前記第2の領域となる前記像担持体の表面の領域の前記帯電位置に進入する際の表面電位と前記第2の帯電電圧との間の電位差が放電閾値以下である場合に、前記第2の帯電電圧を印加する時間を前記第1の帯電電圧を印加する時間よりも長くするように、前記帯電電圧印加部を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。
- 前記制御部は、前記第1の領域及び前記第2の領域がそれぞれ最初に前記転写位置を通過する際に、前記転写部材と前記像担持体との間に前記像担持体を前記所定の極性とは逆極性に帯電させない値の電流が流れるように、前記転写電圧印加部を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。
- 前記制御部は、前記第1の領域又は前記第2の領域の少なくとも一方が最初に前記転写位置を通過する際に、前記転写部材と前記像担持体との間に前記画像形成動作時よりも絶対値が大きい電流が流れるように、前記転写電圧印加部を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。
- 前記像担持体の回転方向において前記帯電位置よりも下流かつ前記現像位置よりも上流の露光位置で前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置を有し、
前記制御部は、前記後回転動作時に、前記第1の領域及び前記第2の領域が最初に前記露光位置を通過した後かつ前記像担持体の回転が停止する前に、前記像担持体の表面を露光して、前記像担持体の表面電位の絶対値を、前記露光位置を最初に通過する際の前記第1の領域及び前記第2の領域の表面電位の絶対値よりも小さくするように、前記露光装置を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。 - 前記制御部は、前記露光装置により露光された前記像担持体の表面の領域が最初に前記現像位置を通過する際に、トナーの正規極性とは逆極性の前記現像電圧の印加を行うように、前記現像電圧印加部を制御することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記第1の現像電圧又は前記第2の現像電圧の少なくとも一方を、トナーの正規極性とは逆極性の電圧とするように、前記現像電圧印加部を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記所定の範囲は、前記画像形成動作時の前記現像位置における前記像担持体の表面の非画像部の表面電位と前記現像電圧との間の電位差を含む範囲であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の回転方向において前記転写位置よりも下流かつ前記帯電位置よりも上流で前記像担持体を除電する除電装置が設けられていないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記帯電電圧の印加を行っておらず、トナーの正規極性とは逆極性の前記現像電圧の印加を行っている状態で、前記像担持体の回転が開始されるように、前記帯電電圧印加部及び前記現像電圧印加部を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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---|---|---|---|
JP2022185329A JP2024074196A (ja) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 画像形成装置 |
Publications (1)
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JP2024074196A true JP2024074196A (ja) | 2024-05-30 |
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ID=91069506
Family Applications (1)
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JP2022185329A Pending JP2024074196A (ja) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 画像形成装置 |
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-
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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