JP3440601B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】回転する感光体の表面を一様に帯電させ
露光光を照射して感光体表面に静電潜像を形成しその靜
電潜像を現像してトナー像を形成しそのトナー像を記録
媒体に転写する画像形成装置において、感光体表面に靜
電潜像を形成した際の電位が感光体表面に電位履歴とし
て残り、その電位履歴が次回以降の画像上に表れること
がある。ここではこの電位履歴を残像と呼ぶ。この残像
は感光体の表面を一様に帯電させた時にある程度は消去
されるが、完全には消去し切れない場合がある。残像が
消去し切れないまま次の画像形成が行われると、記録媒
体上の画像に残像が重なった像となって濃度ムラが生じ
たり、かぶり現象が起きたりして画像の品質を著しく損
なうことがある。

【０００３】この残像を消去するため、ＬＥＤ、タング
ステンランプ等を用いた除電器を帯電器の感光体回転方
向上流側に配置し、その除電器により感光体をその回転
軸方向の全幅にわたって照射する、いわゆる全面露光を
行う方法が知られている。ところで、最近の画像形成装
置には、現像剤及び感光体の交換の際の操作性を向上す
るため、現像剤及び感光体等をカートリッジ式の画像形
成ユニットに納め、画像形成装置の本体に対し着脱自在
とした方式が広く採用されている。しかし、このカート
リッジ内に除電器を配置することはコスト上好ましいこ
とではない。また、画像形成装置の本体内に除電器を配
置することも考えられるが、画像形成装置を小型化する
観点から、帯電器の感光体回転方向上流側に除電器の配
置場所を確保することは難しい。

【０００４】そこで、帯電器の感光体回転方向上流側に
除電器を配置せずに残像を消去する方法として、例えば
特開昭６４−２５１８３号公報には、静電潜像の形成用
のレーザビーム光を残像の消去用にも兼用できるように
し、画像形成のプロセスが終了した後に、レーザビーム
光により感光体を全面露光して残像を消去する方法が開
示されている。

【０００５】しかし、感光体のなかには、感光体が一度
露光されてから長時間露光されずに暗中にあった後に露
光されると、前回の露光による残像が増幅され画像上に
強調されて表れるという現象を示すものがある。この残
像については、上記の画像形成プロセス終了後の全面露
光によっては解決することができない。そこで、この残
像を消去するために、画像形成プロセスの実行を開始す
る前に、いわゆる前露光を行うことによって感光体の電
位を初期化する方法が種々提案されている。例えば、特
公平４−１２４６９号公報には、レーザ光源と、レーザ
光を感光体にスキャニングするポリゴンミラーと、感光
体の周りに設けられた帯電、現像、転写、クリーニング
の各機構とを有するレーザプリンタにおいて、前露光用
のＬＥＤを備え、そのＬＥＤから射出された光を上記ポ
リゴンミラーを介して感光体に照射して、長時間露光さ
れずに暗中にあった感光体の電位を初期化する方法が開
示されている。

【０００６】ところで、回転する感光体と転写ロールの
間に記録媒体を挟んで通過させながら、転写ロールに印
加した転写バイアスによって感光体表面のトナー像を記
録媒体に転写する、いわゆる接触転写方式の画像形成装
置では、運転を繰り返すうちに感光体表面に残存したト
ナーが転写ロールに付着し、やがてそのトナーが記録媒
体を汚すことがある。これを防止する目的で、画像形成
プロセスを開始するに先立ち、通常の転写バイアスとは
逆極性のバイアスを転写ロールに印加して転写ロールと
感光体とを回転させることにより転写ロール上のトナー
を感光体に移動させる転写ロールのクリーニング方法が
提案されている。

【０００７】このように、画像形成プロセスを実行する
に先立ち、前露光による感光体の電位の初期化と転写ロ
ールのクリーニングとの２種類の処理を行う必要がある
が、この両方の処理を別々に行ったのでは、画像形成装
置の立ち上がり時間が長くなり、操作性の面から好まし
くない。しかし、この両方の処理を並行して行うと、双
方の処理の開始・終了のタイミングの設定次第で前露光
による感光体の電位変化と転写ロールへのクリーニング
用のバイアスによる感光体の電位変化とが干渉しあって
感光体上に電位差を生じ、この電位差が記録媒体上の画
像に濃度差となって表れ、画像の品質を損なうことがあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑み、感光体の電位履歴による残像を除去するための
感光体の電位の初期化と、転写ロールのクリーニングと
を並行して行っても画像に濃度差を生じさせることのな
い、小型で低コストの画像形成装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の画像形成装置は、回転する感光体表面を帯電し露
光光を照射しトナーで現像して転写ロールの作用により
トナー像を転写するプロセスを経て記録媒体上に画像を
形成する画像形成装置において、前記露光光の照射位置
において前記感光体表面に消去光を照射することにより
該感光体表面の電位を初期化する消去手段と、 少なくと
も前記感光体表面の消去光の照射の後端部が前記転写ロ
ールを通過するまでの間は前記転写ロールにトナーの極
性と同極性のバイアスが印加され、その後は前記転写ロ
ールにトナーの極性とは逆極性のバイアスが印加される
ようにバイアスを制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする。また、上記の目的を達成する本発明の画像形
成装置は、回転する感光体と、感光体表面を帯電させる
帯電手段と、帯電手段により帯電された感光体表面に所
定の露光位置において露光光を照射することにより感光
体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、靜電潜像
を現像することにより感光体表面にトナー像を形成する
現像手段と、感光体の回転軸と平行な回転軸のまわりに
回転して感光体との間に記録媒体を挟んで通過させる転
写ロール及び転写ロールにトナーの極性とは逆極性のバ
イアスを印加するバイアス電源を有し、感光体表面のト
ナー像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後の感光
体表面に残存するトナーを除去するトナー除去手段とを
備え、感光体表面を帯電し感光体表面に靜電潜像を形成
しその靜電潜像を現像してトナー像を形成しそのトナー
像を記録媒体に転写する画像形成プロセスを実行する画
像形成装置において、上記バイアス電源が、トナーの極
性とは逆極性のバイアス、及びトナーの極性と同極性の
バイアスを、切り換え自在に転写ロールに印加するもの
であって、上記露光位置において感光体表面に消去光を
照射することにより感光体表面の電位を初期化する消去
手段と、画像形成プロセスの実行に先立ち、感光体表面
に上記消去光を照射するように上記消去手段を制御する
と共に、少なくとも感光体表面の上記消去光の照射の後
端部が転写ロールを通過するまでの間は転写ロールにト
ナーの極性と同極性のバイアスを印加し、その後は転写
ロールにトナーの極性とは逆極性のバイアスを印加する
よう上記バイアス電源を制御する制御手段とを備えたも
のであることを特徴とするものであってもよい。

【００１０】ここで、上記消去光が上記露光光と同一の
光源から発せられたものであってもよい。また、上記露
光光としてレーザ光を発するレーザ光源を備えるととも
に、上記消去手段が上記消去光として６００ｎｍから８
００ｎｍまでの間の一部あるいは全部の波長分布を有す
る光を発する発光素子を備えたものであってもよい。

【００１１】

【作用】本発明の画像形成装置は、上記のように、感光
体表面の露光位置に消去光を照射することにより感光体
表面の電位を初期化する消去手段と、転写ロールのバイ
アスを上記のように制御する制御手段とを備えているた
め、感光体表面の電位の初期化が行われ残像が除去され
る。

【００１２】また、転写手段のバイアス電源がトナーの
極性とは逆極性のバイアス、及びトナーの極性と同極性
のバイアスを切り換え自在に転写ロールに印加すること
ができるようになっているため、以下に説明するよう
に、転写ロールのクリーニングを行うことができる。す
なわち、本発明の画像形成装置は上記のように感光体と
転写ロールとの間に記録媒体を挟んで通過させる接触転
写方式であるため、感光体と転写ロールとの間に記録媒
体が存在しない場合には感光体と転写ロールとは直接接
触している。そこで、画像形成プロセスの実行前の感光
体と転写ロールとの間に記録媒体が存在しない状態で、
トナーの極性と同極性のバイアスを転写ロールに印加し
て転写ロールを回転させることにより、転写ロールに付
着しているトナーが感光体に移動され、転写ロールがク
リーニングされる。

【００１３】上記の感光体の電位の初期化と転写ロール
のクリーニングとは並行して行われるが、その際、上記
制御手段により、少なくとも感光体表面の上記消去光の
照射の後端部が転写ロールを通過するまでの間は転写ロ
ールにトナーの極性と同極性のバイアスを印加するよう
制御される。そのため、感光体の電位の初期化と転写ロ
ールのクリーニングとを並行して行っても、感光体の電
位の初期化による感光体の電位変化と転写ロールへのク
リーニング用のバイアスによる感光体の電位変化とが干
渉しあって感光体上に電位差を生じるようなことがなく
なり、この電位差に起因する記録媒体上の画像の濃度差
の発生が防止される。本発明によらずに、感光体表面の
上記消去光の照射の後端部が転写ロールを通過する以前
に、転写ロールのバイアスがトナーの極性と同極性のバ
イアスからトナーの極性とは逆極性のバイアスに切り換
えられた場合は、バイアスが切り換えられてから消去光
の照射が終了するまでの時間と、消去光の照射される露
光位置から転写ロール位置に移動するまでの時間との合
計の時間だけ照射された消去光による表面電位の履歴が
感光体に残り、この表面電位の履歴が爾後の画像形成プ
ロセスにおいて記録媒体上に画像の濃度差を発生させる
原因となる。

【００１４】ところが、本発明においては上記制御手段
が、少なくとも感光体表面の上記消去光の照射の後端部
が転写ロールを通過するまでの間は転写ロールにトナー
の極性と同極性のバイアスを印加するよう上記バイアス
電源を制御するため、感光体に上記表面電位の履歴が発
生する時間は事実上皆無となる。従って画像形成プロセ
スが開始されてから、上記表面電位の履歴による記録媒
体上の画像の濃度差の発生が防止される。

【００１５】ここで、上記消去光が上記露光光と同一の
光源から発せられたものである場合、すなわち、消去光
用の光源と露光光用の光源とを兼用させた場合は、消去
光用の光源を別個に設ける必要がないため、スペース上
及びコスト上有利である。また、上記潜像形成手段が上
記露光光としてレーザ光を発するレーザ光源を備え、上
記消去手段が上記消去光として６００ｎｍから８００ｎ
ｍまでの間の少なくとも一部の波長分布を有する光を発
する発光素子を備えたものである場合は、潜像形成及び
消去それぞれに適した光源を選ぶことができる。

【００１６】尚、画像形成装置を小型化する観点から専
用の除電器の配置場所を確保することが難しいことは前
述のとおりであるが、上記のように潜像形成手段と消去
手段とで別の光源を備えた場合、光源以外の部分を潜像
形成手段と消去手段とで共用するように構成することに
より、配置場所を確保することは比較的容易である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の画像形成装置の一実施例の概要図であ
る。図１に示すように、画像形成装置１には、矢印Ａ方
向に回転する感光体２の表面を帯電させる帯電器３と、
帯電器３により帯電された感光体２表面の露光位置２ａ
にレーザ光４ａを露光光として照射することにより感光
体２表面に静電潜像を形成するレーザ光源４と、靜電潜
像を現像することにより感光体２表面にトナー像を形成
する現像ロール５ａを備えた現像器５と、現像器ロール
５ａに供給される現像剤を収容する現像剤収容部６と、
感光体２表面のトナー像を記録媒体８に転写する転写器
７と、転写後の感光体２表面に残存するトナーを除去す
るトナー除去装置９と、トナー像が転写された記録媒体
８上のトナーを定着する一対のロールから成る定着器１
０と、画像形成プロセスに先立って行われる感光体２表
面の電位の初期化（前露光）並びに転写ロールのクリー
ニングから成る前処理の動作を制御し、かつ、これら前
処理終了後の画像形成プロセスの各動作を制御する図示
しない制御装置とが備えられている。

【００１８】本実施例においては、上記レーザ光源４か
らのレーザ光４ａは、感光体２の露光位置２ａに一様な
消去光として照射されることにより感光体２表面の電位
を初期化する。転写器７には感光体２の回転軸と平行な
回転軸のまわりを矢印Ｂ方向に回転して感光体２との間
に記録媒体８を挟んで通過させる転写ロール７ａと、転
写ロール７ａにトナーの極性とは逆極性のバイアス及び
トナーの極性と同極性のバイアスとを切り換え自在に印
加することのできる図示しないバイアス電源とが備えら
れている。本実施例における転写器７は、接触転写方式
の転写器であるため、画像形成プロセス実行前の段階で
は、感光体２と転写ロール７ａとが直接接触している。
この状態で、通常の画像形成時の転写バイアスとは逆の
極性、すなわちトナーの極性と同極性（画像形成時の転
写バイアスとは逆の極性）のバイアスを転写ロール７ａ
に印加して転写ロール７ａを回転させることにより、転
写ロール７ａに付着しているトナーは上記バイアスによ
って感光体２に移動し、転写ロール７ａがクリーニング
される。感光体２に移動したトナーはトナー除去装置９
により感光体２から除去される。

【００１９】また、上記の制御装置には、画像形成プロ
セスの実行に先立ち、感光体２表面に消去光を照射する
ようにレーザ光源４を制御すると共に、少なくとも、感
光体２表面の、消去光の照射が停止された後端部が転写
ロール７ａを通過するまでの間は、転写ロール７ａにト
ナーの極性と同極性のバイアスを印加し、その後は転写
ロール７ａにトナーの極性とは逆極性のバイアスを印加
するよう上記バイアス電源を制御する機能が備えられて
いる。

【００２０】尚、上記感光体２、帯電器３、現像器５、
及び現像剤収容部６はカートリッジ式の画像形成ユニッ
ト１１として、画像形成装置の本体に着脱自在に構成さ
れており、現像剤収容部６内の現像剤を使い切った時に
画像形成ユニット１１を画像形成装置の本体から取り外
し、新たな画像形成ユニット１１と交換する。以下に、
上記の画像形成装置１による、画像形成プロセスの実行
に先立つ感光体２の電位の初期化並びに転写ロール７ａ
のクリーニングの各動作について、図２及び図３を参照
しながら説明する。

【００２１】図２は、本発明の一実施例における画像形
成装置１の転写ロール７ａのバイアス電位、レーザ光光
量、及び感光体２の表面電位の推移を示すタイミングチ
ャートであり、図３は比較例を示す同様のタイミングチ
ャートである。図２及び図３には、画像形成プロセス実
行に先立ち、トナー極性と同極性のバイアスＢ１を転写
ロール７ａに印加して転写ロール７ａをクリーニングす
ると共に、感光体２に一様なレーザ光（消去光）を照射
して感光体２の電位の初期化（前露光）を行った場合
の、感光体２の電位の推移が模式的に示されている。こ
こでは、説明の都合上、先ず図３に基づいて説明する。

【００２２】図３において、画像形成装置１の図示しな
いスタートボタンが押されると、先ず、帯電器３により
感光体２の表面が帯電されると共に、消去光としてのレ
ーザ光の照射が開始され、感光体２が回転して、感光体
２上のレーザ光の照射開始位置が転写ロール７ａの位置
に達した時点（時刻ｔ1 ）で、転写ロール７ａに、トナ
ーの極性と同極性のバイアスＢ１が印加される。そのバ
イアスＢ１を印加してから転写ロール７ａが２回転する
と、転写ロール７ａのバイアスがトナーの極性とは逆の
極性のバイアスＢ２（転写のためのバイアス）に切り換
えられる（時刻ｔ3 ）。

【００２３】転写ロール７ａが実際にクリーニングされ
る実クリーニング時間ＴＢ’は、クリーニング時間ＴＢ
（時刻ｔ0 〜時刻ｔ3 ）から、感光体２表面の消去光の
照射位置が、感光体の回転によって、感光体２と転写ロ
ール７ａとが互いに接する転写位置に達するまでの時間
ＴＣ（時刻ｔ2 〜時刻ｔ3 ；尚、この時間ｔ2 〜ｔ3
は、時間ｔ0 〜ｔ1 と同一である）を差し引いた時間
（時刻ｔ0 〜時刻ｔ2 ＝時刻ｔ1〜時刻ｔ3 ）に相当す
る。

【００２４】一方、感光体２への消去光の照射は、露光
光による画像データ書込みが開始される直前（時刻ｔ4
）まで続けられる。上記のように転写ロール７ａのク
リーニングと感光体２の前露光とが並行して行われる
と、感光体２の表面電位は図３に示すような推移を示
す。すなわち、前露光が終了すると（時刻ｔ4 ）、感光
体２の表面電位は前露光による影響から解放され、帯電
器３の帯電による本来のＶＨｉｇｈのレベルまで上昇す
る。尚、実際は、画像データを担持した露光光により感
光体上の電位はＶＨｉｇｈより低下するが、ここでは露
光光は無視して考えている。

【００２５】ところで、感光体２の電位の初期化のため
の前露光時間ＴＡ２から実クリーニング時間ＴＢ’を差
し引いた、時刻ｔ2 から時刻ｔ4 までの時間ＴＤ１の間
は、転写バイアスがクリーニング用バイアスＢ１から転
写用バイアスＢ２に変化したことの影響が感光体２に残
像として残り、画像形成プロセスの実行が開始された後
に、この残像が記録媒体上の画像に濃度差を発生させ
る。すなわち、画像形成プロセスに入った後、感光体２
の、転写バイアスがクリーニング用バイアスＢ１から転
写用バイアスＢ２に変化した時に転写ロール７ａに接し
ていた部分が露光位置に達すると（時刻ｔ5 ）、上記時
間ＴＤ１に相当する、時刻ｔ5 から時刻ｔ6までの時間
ＴＤ２の間、上記残像が感光体２の表面電位をＶＨｉｇ
ｈからＶＨｉｇｈ’まで押し下げる。この電位差（ＶＨ
ｉｇｈ−ＶＨｉｇｈ’）によって記録媒体上の、時間Ｔ
Ｄ２に相当する部分の画像の濃度がそれ以外の部分の画
像の濃度より濃くなる。

【００２６】そこで、本発明の実施例においては、上記
残像による画像の濃度差を解決するため、図２に示すよ
うなタイミングで、転写ロール７ａのクリーニング及び
感光体２の前露光を行う。図２に示すように、本実施例
では、制御装置が、感光体２表面の消去光の照射の後端
部が転写ロール７ａを通過するまで、転写ロール７ａに
トナーの極性と同極性のバイアスを印加するようバイア
ス電源を制御し、感光体電位の初期化時間ＴＡ１の長さ
を実クリーニング時間ＴＢ’の長さと同一とする。すな
わち、残像が発生する時間ＴＤ１（図３参照）を無くす
ことによって残像の発生を防止し、それによって記録媒
体上の画像の濃度差の発生を防止する。

【００２７】尚、感光体の前露光時間ＴＡ１の長さは、
実クリーニング時間ＴＢ’の長さと必ずしも同一である
必要はない。すなわち、前露光時間ＴＡ１の長さが実ク
リーニング時間ＴＢ’の長さより短かい場合も、上記残
像が発生する時間ＴＤ１は存在しないので残像の発生が
防止される。本実施例では、消去光と露光光とは同一の
レーザ光源４から発せられるよう構成されている。しか
し、消去光と露光光とを別々の光源とし、感光体２の感
度特性と光源の波長分布等に応じて、それぞれの用途に
適した光源を選択するようにしてもよい。例えば、潜像
形成用の露光光としてレーザ光を発するレーザ光源を備
え、クリーニング用の消去光として６００ｎｍから８０
０ｎｍまでの間の一部もしくは全部の波長分布を有する
光を発する発光素子を備えたものであってもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、残像を消去する感光体の電位の初期化と
転写ロールのクリーニングとを並行して行っても、画像
形成プロセス実行後記録媒体上の画像に濃度差を発生す
ることのない、小型で低コストの画像形成装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例の概要図であ
る。

【図２】本発明の一実施例における転写ロールのバイア
ス電位、レーザ光光量、及び感光体の表面電位の推移を
示すタイミングチャートである。

【図３】比較例における転写ロールのバイアス電位、レ
ーザ光光量、及び感光体の表面電位の推移を示すタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ２ 感光体 ２ａ 露光位置 ３ 帯電器 ４ レーザ光源 ４ａ レーザ光 ５ 現像器 ５ａ 現像ロール ６ 現像剤収容部 ７ 転写器 ７ａ 転写ロール ８ 記録媒体 ９ トナー除去装置 １０ 定着器 １１ 画像形成ユニット

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する感光体と、該感光体表面を帯電
   させる帯電手段と、該帯電手段により帯電された前記感
   光体表面に、所定の露光位置において露光光を照射する
   ことにより、該感光体表面に静電潜像を形成する潜像形
   成手段と、該静電潜像を現像することにより該感光体表
   面にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体の回転
   軸と平行な回転軸のまわりに回転し該感光体との間に記
   録媒体を挟んで通過させる転写ロール、及び該転写ロー
   ルに、トナーの極性とは逆極性のバイアスを印加するバ
   イアス電源を有し、前記感光体表面のトナー像を該記録
   媒体に転写する転写手段と、転写後の前記感光体表面に
   残存するトナーを除去するトナー除去手段とを備え、前
   記感光体表面を帯電し該感光体表面に静電潜像を形成し
   該静電潜像を現像してトナー像を形成し該トナー像を記
   録媒体に転写する画像形成プロセスを実行する画像形成
   装置において、 前記バイアス電源が、トナーの極性とは逆極性のバイア
   ス、及びトナーの極性と同極性のバイアスを、切り換え
   自在に前記転写ロールに印加するものであって、 前記露光位置において前記感光体表面に消去光を照射す
   ることにより該感光体表面の電位を初期化する消去手段
   と、 前記画像形成プロセスの実行に先立ち、前記感光体表面
   への帯電を開始するように前記帯電手段を制御し、かつ
   前記感光体表面への前記消去光の照射を開始するように
   前記消去手段を制御すると共に、前記感光体表面の前記
   消去光の照射の後端部が少なくとも前記転写ロールを通
   過するまでの間は、前記転写ロールにトナーの極性と同
   極性のバイアスを印加し、その後は前記感光体表面への
   前記消去光の照射を停止続けるように前記消去手段を制
   御すると共に、前記転写ロールにトナーの極性とは逆極
   性のバイアスを印加するよう前記バイアス電源を制御す
   る制御手段とを備えたものであることを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記消去光が前記露光光と同一の光源か
   ら発せられたものであることを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記露光光としてのレーザ光を発するレ
   ーザ光源を備えるとともに、前記消去手段が前記消去光
   として６００ｎｍから８００ｎｍ迄の間の少なくとも一
   部の波長分布を有する光を発する発光素子を備えたもの
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成
   装置。