JP3568808B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザプリンタおよびＬＥＤプリンタ等の光プリンタや、電子複写機およびファクシミリ装置等、現像剤により被転写材への画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタや電子複写機等の従来の画像形成装置は、例えば図１１に示す構成を備えている。この画像形成装置において、感光体ドラム１０１での静電潜像の形成は、感光体ドラム１０１の表面を帯電器１０２によって均一に帯電した後、露光装置１０３による露光にて上記表面の電位を部分的に下げることにより行われる。このとき、感光体ドラム１０１の基体をなすアルミニウム素管（図示せず）は、ドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、これによって感光体ドラム１０１における上記露光部の部分的な電位の低下が可能となる。
【０００３】
また、上記静電潜像の現像は、現像装置１０４に現像バイアスを印加し、上記静電潜像に現像装置１０４にて現像剤を付着させることにより行われる。
【０００４】
上記帯電器１０２としては、通常、スコロトロン帯電器が使用されている。この帯電器は、同図に示すように、放電ワイヤ１０２ａから感光体ドラム１０１の表面に到達するコロナイオンの量を制御可能な制御グリッド１０２ｂを備えている。
【０００５】
なお、画像形成装置は、さらに転写装置１０５、剥離装置１０６、クリーニング装置１０７および除電ランプ１０８を備えている。
【０００６】
従来の画像形成装置において、感光体ドラム１０１の表面の電位は、帯電器１０２により電位が印加されていないとき、０Ｖである。このため、反転現像方式を使用する画像形成装置では、装置の初期設定時、ウォーミングアップ時、プリントスタート時あるいはプリントエンド時等の非画像形成期間において、現像装置１０４や感光体ドラム１０１を回転させた場合、感光体ドラム１０１に現像剤が付着し、不必要に現像剤が消費されることになる。このような不都合を防止するためには、上記非画像形成期間においても、感光体ドラム１０１と現像装置１０４との両方に電位が印加される。
【０００７】
例えば特開平６−２８２１２６号公報には、メインモーターのスタート時の回転不安定期間において、感光体における現像装置が作用する領域に、現像剤と同極性の電位を印加する構成が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された構成においても、次のような問題点は解決されていない。
【０００９】
即ち、反転現像方式の画像形成装置では、帯電器１０２に高電圧トランス（ＴH ）を備えた電源が必要となる。例えば、図１１に示した装置では、制御グリッド１０２ｂの電源として高電圧トランス電源１０９が接続されている。この構成においては、上記の非画像形成期間に、図１２示すタイミングにて各部が作動する。なお、ドラムモーターは感光体ドラム１０１の駆動モーターであり、レーザー発光は露光装置１０３が備えるレーザー装置からのレーザー光の出射動作である。
【００１０】
ところで、高電圧トランス電源１０９では、電圧の立上げ時において、低電圧側の立ち上がりに電圧の制御不可能な領域である不安定領域が生じる。この不安定領域により、感光体表面電位は、図１３に示すように、直線的に上昇せず、いわゆるなまり１１１を含むいびつなものとなる。このため、規定電位への感光体表面電位の上昇過程において、感光体表面電位と現像バイアスとの電位差（カブリ電位）が過度に大きくなる。この結果、現像装置１０４からのキャリアの飛散（キャリア上がり）が発生し、感光体ドラム１０１における感光体の短命化や、トナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナー凝集物の生成等により、画像の劣化を招来するという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置の初期設定時、ウォーミングアップ時、プリントスタート時あるいはプリントエンド時等の非画像形成期間において、キャリアの飛散による感光体の短命化や、トナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナー凝集物の生成等により、画像が劣化することを防止し得る画像形成装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、回転する感光体と、放電電極から感光体へ到達するコロナイオン量を制御する制御電極を備え、コロナ放電により前記感光体の表面を規定電位に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により帯電された感光体に光照射により静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、前記制御電極に制御電圧を供給する制御電圧供給手段とを備え、該制御電圧供給手段は、感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧を供給する高電圧電源であって、高電圧トランスを有する高電圧電源と、低電圧電源とを備え、前記高電圧トランスにおける電圧立ち上げ時の低電圧側に生じる電圧の制御不可能な不安定領域による影響を避けるべく、前記制御電極を前記低電圧電源に先ず接続し、次に前記高電圧電源に接続し、かつ、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内とすることを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の構成によれば、回転する感光体が帯電手段により規定電位に帯電され、潜像形成手段により感光体の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像手段により現像される。
【００１４】
帯電手段により感光体が規定電位に帯電されるとき、帯電手段の制御電極に制御電圧供給手段から供給される制御電圧としては、感光体の表面電位が規定電位に立ち上がるまでの間に、先ず低電圧が供給され、次に感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧が供給される。
【００１５】
これにより、感光体表面電位の立ち上がり時における電位の不安定部分の発生を防止し、感光体の表面電位を規定電位まで直線的に立ち上げることができる。この結果、キャリアの飛散による感光体の劣化やトナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナーの凝集による画質の劣化、並びに感光体への逆帯電トナーの付着やトナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
【００１６】
しかも、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内としているので、感光体の余分な回転時間を短縮し得るとともに、感光体における感光膜の膜減りによる帯電劣化を防ぎ、安定した画像を長期に渡って得ることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記の制御電圧供給手段が、前記低電圧電源としてツェナーダイオードを備えた電源を有していることを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の構成によれば、制御電圧供給手段が、低電圧電源としてツェナーダイオードを備えているので、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能である。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記高電圧電源及び前記低電圧電源に代えて、低圧側から高圧側に複数の出力端子を有する１個のトランスを備えたものからなり、前記制御電極を前記低圧側の出力端子に先ず接続し、次に前記高圧側の出力端子に接続することを特徴としている。
【００２０】
請求項３に記載の構成によれば、制御電圧供給手段が電源部として１個のみのトランスを備えた構成とすることができるので、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能である。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から３の何れかに記載の構成において、感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持されることを特徴としている。
【００２２】
請求項４に記載の構成によれば、感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持されるので、現像手段からのキャリアの飛散量、並びに逆帯電、弱帯電およびゼロ帯電トナーの感光体表面への付着量を確実に抑制することができる。この結果、感光体表面にキャリアが付着することによる感光体の劣化や、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から４の何れかに記載の構成において、前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段をさらに備え、この現像バイアス供給手段は、前記制御電極への前記制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、前記現像手段に前記制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給することを特徴としている。
【００２４】
請求項５に記載の構成によれば、現像バイアス供給手段は、制御電極への制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、現像手段に制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給するので、上記の期間において、現像手段から逆帯電トナー、弱帯電トナーおよびゼロ帯電トナーが飛散し、感光体表面に付着する事態を防止することができる。
【００２５】
即ち、感光体が回転を開始し、制御電極への制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が前記現像部に到達するまでの期間、現像バイアスが０Ｖのままでは、現像部を通過する部分の感光体表面電位が０Ｖであるために、前記部分に前記各トナーが付着する。また、このときに制御電圧と同極性の電圧を現像バイアスとして印加すると、トナーの電荷の強弱に関わらず、感光体表面へのトナーの付着が生じる。
【００２６】
そこで、前記期間において、制御電圧とは逆極性の現像バイアスを現像手段に印加することで、感光体表面への前記各トナーの付着を防止することができる。この結果、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態を図１ないし図８に基づいて以下に説明する。
【００２８】
本実施の形態における画像形成装置は、図１に示すように、感光体ドラム１１を備え、この感光体ドラム１１の周りに、帯電器（帯電手段）１２、露光装置１３、現像装置（現像手段）１４、転写装置１５、剥離装置１６、クリーニング装置１７および除電ランプ１８を感光体ドラム１１の回転方向にこの順序で備えている。
【００２９】
上記現像装置１４は、内部に粒状のキャリアと粉体状のトナーとを収容し、キャリアにてトナーを吸着して搬送し、現像ローラ１４ａにてトナーを感光体ドラム１１の表面に供給するようになっている。上記キャリアは磁性キャリアであり、上記トナーは非磁性トナーあり、現像装置１４は２成分反転現像方式を用いている。
【００３０】
この画像形成装置における画像形成動作は、次のようにして行われる。
【００３１】
まず、感光体ドラム１１がドラムモーターにより回転駆動され、感光体ドラム１１の表面が帯電器１２によって均一な電位に帯電される。次に、感光体ドラム１１の表面に、露光装置１３からレーザー光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム１１での静電潜像の形成は、前述のように、感光体ドラム１１の基体をなすアルミニウム素管（図示せず）がドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、上記レーザー光による露光部の電位が低下することにより行われる。
【００３２】
上記の静電潜像は現像装置１４から供給されるトナーによって現像され、トナー像となる。このとき、現像装置１４の現像ローラ１４ａには、トナーを感光体ドラム１１の表面に供給するために、現像バイアス電源（現像バイアス供給手段）２６から現像バイアスが印加されている。
【００３３】
その後、上記のトナー像は、転写装置１５と感光体ドラム１１との間に供給された被転写材としての用紙（図示せず）に転写装置１５によって転写される。このとき感光体ドラム１１の表面に吸着された用紙は、剥離装置１６によってその表面から剥離される。
【００３４】
また、感光体ドラム１１の表面に残留するトナーはクリーニング装置１７によって回収される一方、感光体ドラム１１の表面に残留する電荷は、除電ランプ１８によって除去される。
【００３５】
上記の帯電器１２は、スコロトロン帯電器からなり、放電ワイヤ（放電電極）１２ａから感光体ドラム１１の表面に到達するコロナイオンの量を制御可能な制御グリッド（制御電極）１２ｂを備えている。
【００３６】
上記放電ワイヤ１２ａには数ｋＶの高電圧を出力する高電圧電源（図示せず）が接続されている。また、制御グリッド１２ｂには、切替えスイッチ（制御電圧供給手段）１９を介して、高電圧用トランス（ＴH ）を有する高電圧電源（制御電圧供給手段）２０と、定電圧電源であり、低電圧用トランス（ＴL ）を有する低電圧電源（制御電圧供給手段）２１とが接続されている。本実施の形態において、低電圧電源２１の出力電圧は約１００Ｖであり、高電圧電源２０の出力電圧は約１０００Ｖである。但し、電圧の極性は何れもマイナスである。
【００３７】
上記切替えスイッチ１９の切換動作は、例えばマイクロコンピュータを備えた制御装置２２によって制御される。
【００３８】
上記の構成において、本画像形成装置は、一連の画像形成動作が前述のようにして行われる。この場合における感光体ドラム１１の駆動モーター、即ちドラムモーターの回転開始から、露光装置１３が備えるレーザー装置でのレーザー発光までの非画像形成期間は、図２に示すタイミングにて各部が作動する。
【００３９】
即ち、先ずドラムモーターが回転を開始すると同時に、除電ランプ１８および帯電器１２がＯＮとなる。このとき、帯電器１２では、放電ワイヤ１２ａに高電圧が供給されるとともに、切替えスイッチ１９が低電圧電源２１側に切り替えられることにより、制御グリッド１２ｂに低電圧電源２１から所定の低電圧が供給される。
【００４０】
次に、切替えスイッチ１９が高電圧電源２０側に切り替えられ、制御グリッド１２ｂに所定の高電圧が供給され、その後もこの高電圧が維持される。その後、現像装置１４の現像ローラ１４ａに現像バイアスが印加され、さらにその後、レーザー発光が開始される。
【００４１】
上記切り替えスイッチ１９による低電圧電源２１側から高電圧電源２０側への切り替えタイミングは、例えば感光体ドラム１１の表面電位が制御グリッド１２ｂへの低電圧電源２１の印加後に立ち上がった直後に設定される。
【００４２】
上記のようにして帯電器１２から電位が供給されることにより、感光体ドラム１１の表面電位は上昇していき、最終的に規定電位となる。このとき、帯電器１２の制御グリッド１２ｂには、先ず低電圧電源２１から低電圧バイアスを印加し、次に高電圧電源２０から高電圧を印加するようにしているので、感光体表面電位の立ち上がりは、図３に示すように、直線状の滑らかなものとなる。
【００４３】
したがって、同図に示すように、感光体表面電位と現像バイアスとの電位差、即ちいわゆるカブリ電位（現像バイアス電位一感光体表面電位）は安定に変化し、過度に大きくなることがない。即ち、カブリ電位は安定時の電位（感光体表面電位の−６５０Ｖと現像バイアスの−５００Ｖとの電位差）以上に広がらず、カブリ電位が所定値を超えないように制御することが可能となる。この結果、キャリア上がり、即ち現像装置１４からのキャリア飛散による感光体表面へのキャリアの付着や、ＰＣカブリすなわち現像装置１４からのトナー飛散による感光体表面へのトナーの付着を防止することができる。
【００４４】
これに対し、従来の画像形成装置においては、図１３に示したようになまり１１１によってカブリ電位が過度に大きくなる。この場合のカブリ電位はなまり１１１の発生部において約５００Ｖであり、従来の装置でのカブリ電位の最大値は５００〜６００Ｖ程度と考えらえる。
【００４５】
ここで、上記カブリ電位とキャリア上がりとの関係について示すと図４のようになる。同図から明らかなように、カブリ電位が大きくなると現像装置１４からのキャリア上がりが増加する。カブリ電位が４００Ｖ以下となれば、キャリア上がりの個数（Ｃａｒ個数）は急激に低下し、コピー画質上問題ないレベルになる。
【００４６】
キャリア上がりは本来発生しないことがコピー品質を維持していく上で重要であるものの、５〜６個程度ではほとんど目立たず、コピー画像に影響を及ぼさない許容範囲として、従来、実験的かつ経験的に考えられている。
【００４７】
したがって、従来の装置では、キャリア上がりの個数が許容範囲を超える結果、キャリア飛散による感光体ドラム１１の劣化や、トナーリサイクル時のキャリアを核とした凝集物の生成等による画質の劣化を招くことになる。
【００４８】
また、上記カブリ電位といわゆるＰＣカブリ（弱帯電もしくはゼロ帯電トナーの感光体表面への付着）との関係について示すと図５のようになる。同図から明らかなように、ＰＣカブリは、カブリ電位が過度に小さくあるいは大きくなると増加し、５０〜４００Ｖの範囲で比較的少なく、１００〜２００Ｖの範囲で安定している。
【００４９】
即ち、特にカブリ電位を１００〜２００Ｖの範囲とすれば、感光体ドラム１１への逆帯電、弱帯電あるいはゼロ帯電トナーの付着が安定的に少なくなり、またキャリア飛散による問題も生じない。この結果、トナー飛散、トナー消費量の悪化や感光体の劣化を防ぎ、長期間に渡って安定した画質を維持できる。
【００５０】
ＰＣカブリは、トナーを感光体表面に付着させてコピーを繰り返し行う限りゼロにすることはできないものの、コピー画像に影響を与えない量であれば許容できる。図５に示すＰＣカブリ（ΔＩＤ）において０．０３という数値は、長期的な観点から見て、コピー画質上、許容の臨界値と考えられる。
【００５１】
したがって、ＰＣカブリが許容範囲外となるカブリ電位は、５０Ｖ未満の範囲と４００Ｖを超える範囲であり、図１３に示したように、なまり１１１によってカブリ電位が過度に大きくなる従来の画像形成装置では、ＰＣカブリが許容範囲外となる。この結果、トナー飛散によるコピー画質の劣化や、トナー消費量の増大を招くことになる。一方、本画像形成装置では、上記のように、感光体表面電位を円滑に立ち上がらせ、カブリ電位を安定に変化させることができるので、上記のような問題は生じない。
【００５２】
また、図４と図５とから、キャリア上がりとＰＣカブリとの両者を許容範囲内に抑制し得るカブリ電位は５０〜４００Ｖの範囲であり、本画像形成装置では、上記のように、カブリ電位をこの範囲に制御することが可能である。
【００５３】
また、以上の説明から、感光体ドラム１１が駆動される期間のうちの非画像形成期間中は、感光体表面電位が現像バイアス電位よりもマイナス側でなければならないことが分かる。
【００５４】
なお、図５においては、感光体表面の初期状態のトナー濃度に対する各カブリ電位でのコピー後の残留トナー濃度をＰＣカブリとして示している。縦軸はマクベス濃度計を用いて測定した画像濃度（ＩＤ：Image Density ）の変化を示している。即ち、感光体表面の初期状態の画像濃度とコピー後のトナーが残存している状態の画像濃度（残留トナー濃度）との差を示している。残留トナー濃度は、感光体表面の初期状態のトナー濃度と、それぞれのカブリ電位に対応する状態での感光体表面のトナー濃度とから得られる。具体的には、粘着テープを使用し、それぞれの状態で感光体表面の残留トナーをはぎ取り、それをペーパー上に移し、濃度計によりＩＤを測定した。
【００５５】
また、本画像形成装置では、低電圧電源２１による制御グリッド１２ｂへの電圧印加時間を、感光体ドラム１１の１回転以内とした。これは、１回転を超えて低電圧電源２１による電圧印加を継続すると、感光体ドラム１１の寿命が短くなることが分かったからである。即ち、上記の構成とすれば、感光体ドラム１１の余分な回転時間を短縮し得るとともに、感光体ドラム１１における感光膜の膜減りによる帯電劣化を防ぎ、安定した画像を長期に渡って得ることができる。
【００５６】
また、図１に示した画像形成装置は図６に示す構成としてもよい。この構成では、低電圧用トランス（ＴL ）を使用した低電圧電源２１に代えて、ツェナーダイオードを使用した低電圧電源２３を備えている。この構成では、低電圧用トランス（ＴL ）に代えてツェナーダイオードを使用することにより、構成を簡素化し、小型化できる。
【００５７】
さらに、本画像形成装置は図７に示す構成としてもよい。この構成では、図１に示した高電圧用トランス（ＴH ）を備える高電圧電源２０および低電圧用トランス（ＴL ）を備える低電圧電源２１に代えて、１個の制御グリッド電源（制御電圧供給手段）２４を備えている。この制御グリッド電源２４は、定電圧トランスを備え、低圧端子Ｔ1 と高圧端子Ｔ2 とを有する。これら低圧端子Ｔ1 と高圧端子Ｔ2 とは、前述の場合と同様にして順次切り替えられる。このような構成では、装置全体を小型化でき、量産コストも低減できる。
【００５８】
さらに、本画像形成装置は図８に示す構成としてもよい。この構成では、図７に示した制御グリッド電源２４に代えて、制御グリッド電源（制御電圧供給手段）２５を備えている。この制御グリッド電源２５は、定電圧トランスを備え、低圧側から高圧側にかけて３個以上の出力端子Ｔ1 、Ｔ2 、…、Ｔn を有する。これら出力端子Ｔ1 〜Ｔn は、低圧側から高圧側へ切替えスイッチ１９により順次切り替えられる。このような制御グリッド電源２５を備えることにより、感光体表面電位の立ち上がりを、さらに円滑かつ安定なものにすることができる。即ち、感光体ドラム１１の表面電位をより高精度かつ安定に制御できる。この結果、カブリ電位をさらに安定に変化させることができ、ＰＣカブリとキャリア上がりとを一層確実に防止することができる。
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態を図１、図９および図１０に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記の図面に示した手段と同一の機能を有する手段には同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５９】
本画像形成装置では、例えば図１に示した構成において、現像バイアス電源２６が出力電圧を変化できるようになっており、現像ローラ１４ａに対する現像バイアスが以下のように制御される。
【００６０】
即ち、現像バイアスとしては、図９に示すように、帯電器１２の制御グリッド１２ｂへの低電圧電源２１による低電圧（マイナス側出力）の印加と同時に、プラス側出力の電圧を印加し、その後、マイナス側出力の通常の現像バイアス電圧を印加する。上記プラス側出力の電圧は、制御グリッド１２ｂに印加する制御電圧およびトナーの帯電極性と同極性である。上記プラス側出力の電圧は例えば＋１５０Ｖであり、この電圧を印加する期間は、上記制御グリッド１２ｂへのグリッド電圧の印加により感光体ドラム１１の表面電位の上昇した部分が現像部、即ち感光体ドラム１１と現像ローラ１４ａとの対向部に到達するまでの期間である。この期間に上記現像部を通過する感光体ドラム１１部分の表面電位は０Ｖである。
【００６１】
上記のように現像バイアスを制御することにより、図１０に示すように、カブリ電位は、感光体表面電位の立ち上がり当初から、安定してほぼ一定値を維持することができる。これにより、カブリ電位が過小になること（図５に示すカブリ電位５０Ｖ未満の範囲）により生じるＰＣカブリを確実に防止することができる。
【００６２】
また、以上の各画像形成装置は反転現像方式を使用している。この反転現像方式は、一様に帯電した感光体ドラム１１の表面に対し、レーザービーム、ＬＥＤ等により、記録すべき画像情報に対応した画像露光を行って静電潜像を形成し、その際に露光を受けて電位の低下した部分に感光体ドラム１１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させてトナー像を形成するものである。したがって、各画像形成装置は、電子写真方式を利用したデジタル複写機やプリンタ等への応用が可能となる。
【００６３】
また、以上の各画像形成装置では、トナーの荷電制御が容易で、画像の高画質化や高安定性の面から、２成分接触現像法を用いている。この方式では、非磁性トナーに対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、非磁性トナーをブレード等で現像ローラ１４ａのスリーブ上にコーティングして搬送し、感光体ドラム１１に対して接触状態で現像を行う。各画像形成装置で使用する高抵抗のフェライトキャリアは、静電潜像を乱すことなく、細線画像およびハイライトな画像の再現性が非常に良好となり、高精細な画像を得ることが可能となる。また、非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした２成分現像剤は、フルカラー、マルチカラー画像を形成する画像形成装置において、画像の色味などの観点から有効である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、回転する感光体と、放電電極から感光体へ到達するコロナイオン量を制御する制御電極を備え、コロナ放電により前記感光体の表面を規定電位に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により帯電された感光体に光照射により静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、前記制御電極に制御電圧を供給する制御電圧供給手段とを備え、該制御電圧供給手段は、感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧を供給する高電圧電源であって、高電圧トランスを有する高電圧電源と、低電圧電源とを備え、前記高電圧トラ ンスにおける電圧立ち上げ時の低電圧側に生じる電圧の制御不可能な不安定領域による影響を避けるべく、前記制御電極を前記低電圧電源に先ず接続し、次に前記高電圧電源に接続し、かつ、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内とする構成である。
【００６５】
これにより、感光体表面電位の立ち上がり時における電位の不安定部分の発生を防止し、感光体の表面電位を規定電位まで直線的に立ち上げることができる。この結果、キャリアの飛散による感光体の劣化やトナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナーの凝集による画質の劣化、並びに感光体への逆帯電トナーの付着やトナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６６】
しかも、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内としているので、感光体の余分な回転時間を短縮し得るとともに、感光体における感光膜の膜減りによる帯電劣化を防ぎ、安定した画像を長期に渡って得ることができる。
【００６７】
本発明の請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記の制御電圧供給手段が、前記低電圧電源としてツェナーダイオードを備えた電源を有している構成である。
【００６８】
これにより、請求項１に記載の構成による効果に加え、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能であるという効果を奏する。
【００６９】
本発明の請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記高電圧電源及び前記低電圧電源に代えて、低圧側から高圧側に複数の出力端子を有する１個のトランスを備えたものからなり、前記制御電極を前記低圧側の出力端子に先ず接続し、次に前記高圧側の出力端子に接続する構成である。
【００７０】
これにより、請求項１に記載の構成による効果に加え、制御電圧供給手段が電源部として１個のみのトランスを備えた構成とすることができるので、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能であるという効果を奏する。
【００７１】
本発明の請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から３の何れかに記載の構成において、感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持される構成である。
【００７２】
これにより、請求項１から３の何れかに記載の構成による効果に加え、現像手段からのキャリアの飛散量、並びに逆帯電、弱帯電およびゼロ帯電トナーの感光体表面への付着量を確実に抑制することができる。この結果、感光体表面にキャリアが付着することによる感光体の劣化や、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができるという効果を奏する。
【００７３】
本発明の請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から４の何れかに記載の構成において、前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段をさらに備え、この現像バイアス供給手段は、前記制御電極への前記制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、前記現像手段に前記制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給する構成である。
【００７４】
これにより、請求項１から４の何れかに記載の構成による効果に加え、制御電極への制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に 到達するまでの期間において、現像手段から逆帯電トナー、弱帯電トナーおよびゼロ帯電トナーが飛散し、感光体表面に付着する事態を防止することができる。この結果、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における画像形成装置の全体構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示した画像形成装置における感光体表面電位と現像バイアスとの立ち上がり時の関係を示すグラフである。
【図４】画像形成装置におけるカブリ電位とキャリア上がりとの関係を示すグラフである。
【図５】画像形成装置におけるカブリ電位とＰＣカブリとの関係を示すグラフである。
【図６】図１に示した画像形成装置において、制御グリッド電源の低電圧電源としてツェナーダイオードからなる電源を備えた場合における画像形成装置の全体構成図である。
【図７】図１に示した画像形成装置において、制御グリッド電源として１個の定電圧トランスからなる電源を備えた場合における画像形成装置の全体構成図である。
【図８】図７に示した画像形成装置において、１個の定電圧トランスからなる電源が低圧側から高圧側に３個以上の出力端子を備えた場合における画像形成装置の全体構成図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の画像形成装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図９に示した動作における感光体表面電位と現像バイアスとの立ち上がり時の関係を示したグラフである。
【図１１】従来の画像形成装置の全体構成図である。
【図１２】図１１に示した画像形成装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１３】図１１に示した画像形成装置における感光体表面電位と現像バイアスとの立ち上がり時の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器（帯電手段）
１２ａ 放電ワイヤ（放電電極）
１２ｂ 制御グリッド（制御電極）
１４ 現像装置（現像手段）
１４ａ 現像ローラ
１９ 切替えスイッチ（制御電圧供給手段）
２０ 高電圧電源（制御電圧供給手段）
２１ 低電圧電源（制御電圧供給手段）
２２ 制御装置
２３ 低電圧電源（制御電圧供給手段）
２４ 制御グリッド電源（制御電圧供給手段）
２５ 制御グリッド電源（制御電圧供給手段）
２６ 現像バイアス電源（現像バイアス供給手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザプリンタおよびＬＥＤプリンタ等の光プリンタや、電子複写機およびファクシミリ装置等、現像剤により被転写材への画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタや電子複写機等の従来の画像形成装置は、例えば図１１に示す構成を備えている。この画像形成装置において、感光体ドラム１０１での静電潜像の形成は、感光体ドラム１０１の表面を帯電器１０２によって均一に帯電した後、露光装置１０３による露光にて上記表面の電位を部分的に下げることにより行われる。このとき、感光体ドラム１０１の基体をなすアルミニウム素管（図示せず）は、ドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、これによって感光体ドラム１０１における上記露光部の部分的な電位の低下が可能となる。
【０００３】
また、上記静電潜像の現像は、現像装置１０４に現像バイアスを印加し、上記静電潜像に現像装置１０４にて現像剤を付着させることにより行われる。
【０００４】
上記帯電器１０２としては、通常、スコロトロン帯電器が使用されている。この帯電器は、同図に示すように、放電ワイヤ１０２ａから感光体ドラム１０１の表面に到達するコロナイオンの量を制御可能な制御グリッド１０２ｂを備えている。
【０００５】
なお、画像形成装置は、さらに転写装置１０５、剥離装置１０６、クリーニング装置１０７および除電ランプ１０８を備えている。
【０００６】
従来の画像形成装置において、感光体ドラム１０１の表面の電位は、帯電器１０２により電位が印加されていないとき、０Ｖである。このため、反転現像方式を使用する画像形成装置では、装置の初期設定時、ウォーミングアップ時、プリントスタート時あるいはプリントエンド時等の非画像形成期間において、現像装置１０４や感光体ドラム１０１を回転させた場合、感光体ドラム１０１に現像剤が付着し、不必要に現像剤が消費されることになる。このような不都合を防止するためには、上記非画像形成期間においても、感光体ドラム１０１と現像装置１０４との両方に電位が印加される。
【０００７】
例えば特開平６−２８２１２６号公報には、メインモーターのスタート時の回転不安定期間において、感光体における現像装置が作用する領域に、現像剤と同極性の電位を印加する構成が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された構成においても、次のような問題点は解決されていない。
【０００９】
即ち、反転現像方式の画像形成装置では、帯電器１０２に高電圧トランス（ＴH ）を備えた電源が必要となる。例えば、図１１に示した装置では、制御グリッド１０２ｂの電源として高電圧トランス電源１０９が接続されている。この構成においては、上記の非画像形成期間に、図１２示すタイミングにて各部が作動する。なお、ドラムモーターは感光体ドラム１０１の駆動モーターであり、レーザー発光は露光装置１０３が備えるレーザー装置からのレーザー光の出射動作である。
【００１０】
ところで、高電圧トランス電源１０９では、電圧の立上げ時において、低電圧側の立ち上がりに電圧の制御不可能な領域である不安定領域が生じる。この不安定領域により、感光体表面電位は、図１３に示すように、直線的に上昇せず、いわゆるなまり１１１を含むいびつなものとなる。このため、規定電位への感光体表面電位の上昇過程において、感光体表面電位と現像バイアスとの電位差（カブリ電位）が過度に大きくなる。この結果、現像装置１０４からのキャリアの飛散（キャリア上がり）が発生し、感光体ドラム１０１における感光体の短命化や、トナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナー凝集物の生成等により、画像の劣化を招来するという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置の初期設定時、ウォーミングアップ時、プリントスタート時あるいはプリントエンド時等の非画像形成期間において、キャリアの飛散による感光体の短命化や、トナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナー凝集物の生成等により、画像が劣化することを防止し得る画像形成装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、回転する感光体と、放電電極から感光体へ到達するコロナイオン量を制御する制御電極を備え、コロナ放電により前記感光体の表面を規定電位に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により帯電された感光体に光照射により静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、前記制御電極に制御電圧を供給する制御電圧供給手段とを備え、該制御電圧供給手段は、感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧を供給する高電圧電源であって、高電圧トランスを有する高電圧電源と、低電圧電源とを備え、前記高電圧トランスにおける電圧立ち上げ時の低電圧側に生じる電圧の制御不可能な不安定領域による影響を避けるべく、前記制御電極を前記低電圧電源に先ず接続し、次に前記高電圧電源に接続し、かつ、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内とすることを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の構成によれば、回転する感光体が帯電手段により規定電位に帯電され、潜像形成手段により感光体の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像手段により現像される。
【００１４】
帯電手段により感光体が規定電位に帯電されるとき、帯電手段の制御電極に制御電圧供給手段から供給される制御電圧としては、感光体の表面電位が規定電位に立ち上がるまでの間に、先ず低電圧が供給され、次に感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧が供給される。
【００１５】
これにより、感光体表面電位の立ち上がり時における電位の不安定部分の発生を防止し、感光体の表面電位を規定電位まで直線的に立ち上げることができる。この結果、キャリアの飛散による感光体の劣化やトナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナーの凝集による画質の劣化、並びに感光体への逆帯電トナーの付着やトナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
【００１６】
しかも、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内としているので、感光体の余分な回転時間を短縮し得るとともに、感光体における感光膜の膜減りによる帯電劣化を防ぎ、安定した画像を長期に渡って得ることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記の制御電圧供給手段が、前記低電圧電源としてツェナーダイオードを備えた電源を有していることを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の構成によれば、制御電圧供給手段が、低電圧電源としてツェナーダイオードを備えているので、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能である。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記高電圧電源及び前記低電圧電源に代えて、低圧側から高圧側に複数の出力端子を有する１個のトランスを備えたものからなり、前記制御電極を前記低圧側の出力端子に先ず接続し、次に前記高圧側の出力端子に接続することを特徴としている。
【００２０】
請求項３に記載の構成によれば、制御電圧供給手段が電源部として１個のみのトランスを備えた構成とすることができるので、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能である。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から３の何れかに記載の構成において、感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持されることを特徴としている。
【００２２】
請求項４に記載の構成によれば、感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持されるので、現像手段からのキャリアの飛散量、並びに逆帯電、弱帯電およびゼロ帯電トナーの感光体表面への付着量を確実に抑制することができる。この結果、感光体表面にキャリアが付着することによる感光体の劣化や、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から４の何れかに記載の構成において、前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段をさらに備え、この現像バイアス供給手段は、前記制御電極への前記制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、前記現像手段に前記制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給することを特徴としている。
【００２４】
請求項５に記載の構成によれば、現像バイアス供給手段は、制御電極への制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、現像手段に制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給するので、上記の期間において、現像手段から逆帯電トナー、弱帯電トナーおよびゼロ帯電トナーが飛散し、感光体表面に付着する事態を防止することができる。
【００２５】
即ち、感光体が回転を開始し、制御電極への制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が前記現像部に到達するまでの期間、現像バイアスが０Ｖのままでは、現像部を通過する部分の感光体表面電位が０Ｖであるために、前記部分に前記各トナーが付着する。また、このときに制御電圧と同極性の電圧を現像バイアスとして印加すると、トナーの電荷の強弱に関わらず、感光体表面へのトナーの付着が生じる。
【００２６】
そこで、前記期間において、制御電圧とは逆極性の現像バイアスを現像手段に印加することで、感光体表面への前記各トナーの付着を防止することができる。この結果、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態を図１ないし図８に基づいて以下に説明する。
【００２８】
本実施の形態における画像形成装置は、図１に示すように、感光体ドラム１１を備え、この感光体ドラム１１の周りに、帯電器（帯電手段）１２、露光装置１３、現像装置（現像手段）１４、転写装置１５、剥離装置１６、クリーニング装置１７および除電ランプ１８を感光体ドラム１１の回転方向にこの順序で備えている。
【００２９】
上記現像装置１４は、内部に粒状のキャリアと粉体状のトナーとを収容し、キャリアにてトナーを吸着して搬送し、現像ローラ１４ａにてトナーを感光体ドラム１１の表面に供給するようになっている。上記キャリアは磁性キャリアであり、上記トナーは非磁性トナーあり、現像装置１４は２成分反転現像方式を用いている。
【００３０】
この画像形成装置における画像形成動作は、次のようにして行われる。
【００３１】
まず、感光体ドラム１１がドラムモーターにより回転駆動され、感光体ドラム１１の表面が帯電器１２によって均一な電位に帯電される。次に、感光体ドラム１１の表面に、露光装置１３からレーザー光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム１１での静電潜像の形成は、前述のように、感光体ドラム１１の基体をなすアルミニウム素管（図示せず）がドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、上記レーザー光による露光部の電位が低下することにより行われる。
【００３２】
上記の静電潜像は現像装置１４から供給されるトナーによって現像され、トナー像となる。このとき、現像装置１４の現像ローラ１４ａには、トナーを感光体ドラム１１の表面に供給するために、現像バイアス電源（現像バイアス供給手段）２６から現像バイアスが印加されている。
【００３３】
その後、上記のトナー像は、転写装置１５と感光体ドラム１１との間に供給された被転写材としての用紙（図示せず）に転写装置１５によって転写される。このとき感光体ドラム１１の表面に吸着された用紙は、剥離装置１６によってその表面から剥離される。
【００３４】
また、感光体ドラム１１の表面に残留するトナーはクリーニング装置１７によって回収される一方、感光体ドラム１１の表面に残留する電荷は、除電ランプ１８によって除去される。
【００３５】
上記の帯電器１２は、スコロトロン帯電器からなり、放電ワイヤ（放電電極）１２ａから感光体ドラム１１の表面に到達するコロナイオンの量を制御可能な制御グリッド（制御電極）１２ｂを備えている。
【００３６】
上記放電ワイヤ１２ａには数ｋＶの高電圧を出力する高電圧電源（図示せず）が接続されている。また、制御グリッド１２ｂには、切替えスイッチ（制御電圧供給手段）１９を介して、高電圧用トランス（ＴH ）を有する高電圧電源（制御電圧供給手段）２０と、定電圧電源であり、低電圧用トランス（ＴL ）を有する低電圧電源（制御電圧供給手段）２１とが接続されている。本実施の形態において、低電圧電源２１の出力電圧は約１００Ｖであり、高電圧電源２０の出力電圧は約１０００Ｖである。但し、電圧の極性は何れもマイナスである。
【００３７】
上記切替えスイッチ１９の切換動作は、例えばマイクロコンピュータを備えた制御装置２２によって制御される。
【００３８】
上記の構成において、本画像形成装置は、一連の画像形成動作が前述のようにして行われる。この場合における感光体ドラム１１の駆動モーター、即ちドラムモーターの回転開始から、露光装置１３が備えるレーザー装置でのレーザー発光までの非画像形成期間は、図２に示すタイミングにて各部が作動する。
【００３９】
即ち、先ずドラムモーターが回転を開始すると同時に、除電ランプ１８および帯電器１２がＯＮとなる。このとき、帯電器１２では、放電ワイヤ１２ａに高電圧が供給されるとともに、切替えスイッチ１９が低電圧電源２１側に切り替えられることにより、制御グリッド１２ｂに低電圧電源２１から所定の低電圧が供給される。
【００４０】
次に、切替えスイッチ１９が高電圧電源２０側に切り替えられ、制御グリッド１２ｂに所定の高電圧が供給され、その後もこの高電圧が維持される。その後、現像装置１４の現像ローラ１４ａに現像バイアスが印加され、さらにその後、レーザー発光が開始される。
【００４１】
上記切り替えスイッチ１９による低電圧電源２１側から高電圧電源２０側への切り替えタイミングは、例えば感光体ドラム１１の表面電位が制御グリッド１２ｂへの低電圧電源２１の印加後に立ち上がった直後に設定される。
【００４２】
上記のようにして帯電器１２から電位が供給されることにより、感光体ドラム１１の表面電位は上昇していき、最終的に規定電位となる。このとき、帯電器１２の制御グリッド１２ｂには、先ず低電圧電源２１から低電圧バイアスを印加し、次に高電圧電源２０から高電圧を印加するようにしているので、感光体表面電位の立ち上がりは、図３に示すように、直線状の滑らかなものとなる。
【００４３】
したがって、同図に示すように、感光体表面電位と現像バイアスとの電位差、即ちいわゆるカブリ電位（現像バイアス電位一感光体表面電位）は安定に変化し、過度に大きくなることがない。即ち、カブリ電位は安定時の電位（感光体表面電位の−６５０Ｖと現像バイアスの−５００Ｖとの電位差）以上に広がらず、カブリ電位が所定値を超えないように制御することが可能となる。この結果、キャリア上がり、即ち現像装置１４からのキャリア飛散による感光体表面へのキャリアの付着や、ＰＣカブリすなわち現像装置１４からのトナー飛散による感光体表面へのトナーの付着を防止することができる。
【００４４】
これに対し、従来の画像形成装置においては、図１３に示したようになまり１１１によってカブリ電位が過度に大きくなる。この場合のカブリ電位はなまり１１１の発生部において約５００Ｖであり、従来の装置でのカブリ電位の最大値は５００〜６００Ｖ程度と考えらえる。
【００４５】
ここで、上記カブリ電位とキャリア上がりとの関係について示すと図４のようになる。同図から明らかなように、カブリ電位が大きくなると現像装置１４からのキャリア上がりが増加する。カブリ電位が４００Ｖ以下となれば、キャリア上がりの個数（Ｃａｒ個数）は急激に低下し、コピー画質上問題ないレベルになる。
【００４６】
キャリア上がりは本来発生しないことがコピー品質を維持していく上で重要であるものの、５〜６個程度ではほとんど目立たず、コピー画像に影響を及ぼさない許容範囲として、従来、実験的かつ経験的に考えられている。
【００４７】
したがって、従来の装置では、キャリア上がりの個数が許容範囲を超える結果、キャリア飛散による感光体ドラム１１の劣化や、トナーリサイクル時のキャリアを核とした凝集物の生成等による画質の劣化を招くことになる。
【００４８】
また、上記カブリ電位といわゆるＰＣカブリ（弱帯電もしくはゼロ帯電トナーの感光体表面への付着）との関係について示すと図５のようになる。同図から明らかなように、ＰＣカブリは、カブリ電位が過度に小さくあるいは大きくなると増加し、５０〜４００Ｖの範囲で比較的少なく、１００〜２００Ｖの範囲で安定している。
【００４９】
即ち、特にカブリ電位を１００〜２００Ｖの範囲とすれば、感光体ドラム１１への逆帯電、弱帯電あるいはゼロ帯電トナーの付着が安定的に少なくなり、またキャリア飛散による問題も生じない。この結果、トナー飛散、トナー消費量の悪化や感光体の劣化を防ぎ、長期間に渡って安定した画質を維持できる。
【００５０】
ＰＣカブリは、トナーを感光体表面に付着させてコピーを繰り返し行う限りゼロにすることはできないものの、コピー画像に影響を与えない量であれば許容できる。図５に示すＰＣカブリ（ΔＩＤ）において０．０３という数値は、長期的な観点から見て、コピー画質上、許容の臨界値と考えられる。
【００５１】
したがって、ＰＣカブリが許容範囲外となるカブリ電位は、５０Ｖ未満の範囲と４００Ｖを超える範囲であり、図１３に示したように、なまり１１１によってカブリ電位が過度に大きくなる従来の画像形成装置では、ＰＣカブリが許容範囲外となる。この結果、トナー飛散によるコピー画質の劣化や、トナー消費量の増大を招くことになる。一方、本画像形成装置では、上記のように、感光体表面電位を円滑に立ち上がらせ、カブリ電位を安定に変化させることができるので、上記のような問題は生じない。
【００５２】
また、図４と図５とから、キャリア上がりとＰＣカブリとの両者を許容範囲内に抑制し得るカブリ電位は５０〜４００Ｖの範囲であり、本画像形成装置では、上記のように、カブリ電位をこの範囲に制御することが可能である。
【００５３】
また、以上の説明から、感光体ドラム１１が駆動される期間のうちの非画像形成期間中は、感光体表面電位が現像バイアス電位よりもマイナス側でなければならないことが分かる。
【００５４】
なお、図５においては、感光体表面の初期状態のトナー濃度に対する各カブリ電位でのコピー後の残留トナー濃度をＰＣカブリとして示している。縦軸はマクベス濃度計を用いて測定した画像濃度（ＩＤ：Image Density ）の変化を示している。即ち、感光体表面の初期状態の画像濃度とコピー後のトナーが残存している状態の画像濃度（残留トナー濃度）との差を示している。残留トナー濃度は、感光体表面の初期状態のトナー濃度と、それぞれのカブリ電位に対応する状態での感光体表面のトナー濃度とから得られる。具体的には、粘着テープを使用し、それぞれの状態で感光体表面の残留トナーをはぎ取り、それをペーパー上に移し、濃度計によりＩＤを測定した。
【００５５】
また、本画像形成装置では、低電圧電源２１による制御グリッド１２ｂへの電圧印加時間を、感光体ドラム１１の１回転以内とした。これは、１回転を超えて低電圧電源２１による電圧印加を継続すると、感光体ドラム１１の寿命が短くなることが分かったからである。即ち、上記の構成とすれば、感光体ドラム１１の余分な回転時間を短縮し得るとともに、感光体ドラム１１における感光膜の膜減りによる帯電劣化を防ぎ、安定した画像を長期に渡って得ることができる。
【００５６】
また、図１に示した画像形成装置は図６に示す構成としてもよい。この構成では、低電圧用トランス（ＴL ）を使用した低電圧電源２１に代えて、ツェナーダイオードを使用した低電圧電源２３を備えている。この構成では、低電圧用トランス（ＴL ）に代えてツェナーダイオードを使用することにより、構成を簡素化し、小型化できる。
【００５７】
さらに、本画像形成装置は図７に示す構成としてもよい。この構成では、図１に示した高電圧用トランス（ＴH ）を備える高電圧電源２０および低電圧用トランス（ＴL ）を備える低電圧電源２１に代えて、１個の制御グリッド電源（制御電圧供給手段）２４を備えている。この制御グリッド電源２４は、定電圧トランスを備え、低圧端子Ｔ1 と高圧端子Ｔ2 とを有する。これら低圧端子Ｔ1 と高圧端子Ｔ2 とは、前述の場合と同様にして順次切り替えられる。このような構成では、装置全体を小型化でき、量産コストも低減できる。
【００５８】
さらに、本画像形成装置は図８に示す構成としてもよい。この構成では、図７に示した制御グリッド電源２４に代えて、制御グリッド電源（制御電圧供給手段）２５を備えている。この制御グリッド電源２５は、定電圧トランスを備え、低圧側から高圧側にかけて３個以上の出力端子Ｔ1 、Ｔ2 、…、Ｔn を有する。これら出力端子Ｔ1 〜Ｔn は、低圧側から高圧側へ切替えスイッチ１９により順次切り替えられる。このような制御グリッド電源２５を備えることにより、感光体表面電位の立ち上がりを、さらに円滑かつ安定なものにすることができる。即ち、感光体ドラム１１の表面電位をより高精度かつ安定に制御できる。この結果、カブリ電位をさらに安定に変化させることができ、ＰＣカブリとキャリア上がりとを一層確実に防止することができる。
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態を図１、図９および図１０に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記の図面に示した手段と同一の機能を有する手段には同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５９】
本画像形成装置では、例えば図１に示した構成において、現像バイアス電源２６が出力電圧を変化できるようになっており、現像ローラ１４ａに対する現像バイアスが以下のように制御される。
【００６０】
即ち、現像バイアスとしては、図９に示すように、帯電器１２の制御グリッド１２ｂへの低電圧電源２１による低電圧（マイナス側出力）の印加と同時に、プラス側出力の電圧を印加し、その後、マイナス側出力の通常の現像バイアス電圧を印加する。上記プラス側出力の電圧は、制御グリッド１２ｂに印加する制御電圧およびトナーの帯電極性と同極性である。上記プラス側出力の電圧は例えば＋１５０Ｖであり、この電圧を印加する期間は、上記制御グリッド１２ｂへのグリッド電圧の印加により感光体ドラム１１の表面電位の上昇した部分が現像部、即ち感光体ドラム１１と現像ローラ１４ａとの対向部に到達するまでの期間である。この期間に上記現像部を通過する感光体ドラム１１部分の表面電位は０Ｖである。
【００６１】
上記のように現像バイアスを制御することにより、図１０に示すように、カブリ電位は、感光体表面電位の立ち上がり当初から、安定してほぼ一定値を維持することができる。これにより、カブリ電位が過小になること（図５に示すカブリ電位５０Ｖ未満の範囲）により生じるＰＣカブリを確実に防止することができる。
【００６２】
また、以上の各画像形成装置は反転現像方式を使用している。この反転現像方式は、一様に帯電した感光体ドラム１１の表面に対し、レーザービーム、ＬＥＤ等により、記録すべき画像情報に対応した画像露光を行って静電潜像を形成し、その際に露光を受けて電位の低下した部分に感光体ドラム１１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させてトナー像を形成するものである。したがって、各画像形成装置は、電子写真方式を利用したデジタル複写機やプリンタ等への応用が可能となる。
【００６３】
また、以上の各画像形成装置では、トナーの荷電制御が容易で、画像の高画質化や高安定性の面から、２成分接触現像法を用いている。この方式では、非磁性トナーに対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、非磁性トナーをブレード等で現像ローラ１４ａのスリーブ上にコーティングして搬送し、感光体ドラム１１に対して接触状態で現像を行う。各画像形成装置で使用する高抵抗のフェライトキャリアは、静電潜像を乱すことなく、細線画像およびハイライトな画像の再現性が非常に良好となり、高精細な画像を得ることが可能となる。また、非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした２成分現像剤は、フルカラー、マルチカラー画像を形成する画像形成装置において、画像の色味などの観点から有効である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、回転する感光体と、放電電極から感光体へ到達するコロナイオン量を制御する制御電極を備え、コロナ放電により前記感光体の表面を規定電位に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により帯電された感光体に光照射により静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、前記制御電極に制御電圧を供給する制御電圧供給手段とを備え、該制御電圧供給手段は、感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧を供給する高電圧電源であって、高電圧トランスを有する高電圧電源と、低電圧電源とを備え、前記高電圧トラ ンスにおける電圧立ち上げ時の低電圧側に生じる電圧の制御不可能な不安定領域による影響を避けるべく、前記制御電極を前記低電圧電源に先ず接続し、次に前記高電圧電源に接続し、かつ、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内とする構成である。
【００６５】
これにより、感光体表面電位の立ち上がり時における電位の不安定部分の発生を防止し、感光体の表面電位を規定電位まで直線的に立ち上げることができる。この結果、キャリアの飛散による感光体の劣化やトナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナーの凝集による画質の劣化、並びに感光体への逆帯電トナーの付着やトナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６６】
しかも、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内としているので、感光体の余分な回転時間を短縮し得るとともに、感光体における感光膜の膜減りによる帯電劣化を防ぎ、安定した画像を長期に渡って得ることができる。
【００６７】
本発明の請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記の制御電圧供給手段が、前記低電圧電源としてツェナーダイオードを備えた電源を有している構成である。
【００６８】
これにより、請求項１に記載の構成による効果に加え、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能であるという効果を奏する。
【００６９】
本発明の請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記高電圧電源及び前記低電圧電源に代えて、低圧側から高圧側に複数の出力端子を有する１個のトランスを備えたものからなり、前記制御電極を前記低圧側の出力端子に先ず接続し、次に前記高圧側の出力端子に接続する構成である。
【００７０】
これにより、請求項１に記載の構成による効果に加え、制御電圧供給手段が電源部として１個のみのトランスを備えた構成とすることができるので、構成の簡素化を図り得るとともに、装置の小型化が可能であるという効果を奏する。
【００７１】
本発明の請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から３の何れかに記載の構成において、感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持される構成である。
【００７２】
これにより、請求項１から３の何れかに記載の構成による効果に加え、現像手段からのキャリアの飛散量、並びに逆帯電、弱帯電およびゼロ帯電トナーの感光体表面への付着量を確実に抑制することができる。この結果、感光体表面にキャリアが付着することによる感光体の劣化や、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができるという効果を奏する。
【００７３】
本発明の請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から４の何れかに記載の構成において、前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段をさらに備え、この現像バイアス供給手段は、前記制御電極への前記制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、前記現像手段に前記制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給する構成である。
【００７４】
これにより、請求項１から４の何れかに記載の構成による効果に加え、制御電極への制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に 到達するまでの期間において、現像手段から逆帯電トナー、弱帯電トナーおよびゼロ帯電トナーが飛散し、感光体表面に付着する事態を防止することができる。この結果、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における画像形成装置の全体構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示した画像形成装置における感光体表面電位と現像バイアスとの立ち上がり時の関係を示すグラフである。
【図４】画像形成装置におけるカブリ電位とキャリア上がりとの関係を示すグラフである。
【図５】画像形成装置におけるカブリ電位とＰＣカブリとの関係を示すグラフである。
【図６】図１に示した画像形成装置において、制御グリッド電源の低電圧電源としてツェナーダイオードからなる電源を備えた場合における画像形成装置の全体構成図である。
【図７】図１に示した画像形成装置において、制御グリッド電源として１個の定電圧トランスからなる電源を備えた場合における画像形成装置の全体構成図である。
【図８】図７に示した画像形成装置において、１個の定電圧トランスからなる電源が低圧側から高圧側に３個以上の出力端子を備えた場合における画像形成装置の全体構成図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の画像形成装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図９に示した動作における感光体表面電位と現像バイアスとの立ち上がり時の関係を示したグラフである。
【図１１】従来の画像形成装置の全体構成図である。
【図１２】図１１に示した画像形成装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１３】図１１に示した画像形成装置における感光体表面電位と現像バイアスとの立ち上がり時の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器（帯電手段）
１２ａ 放電ワイヤ（放電電極）
１２ｂ 制御グリッド（制御電極）
１４ 現像装置（現像手段）
１４ａ 現像ローラ
１９ 切替えスイッチ（制御電圧供給手段）
２０ 高電圧電源（制御電圧供給手段）
２１ 低電圧電源（制御電圧供給手段）
２２ 制御装置
２３ 低電圧電源（制御電圧供給手段）
２４ 制御グリッド電源（制御電圧供給手段）
２５ 制御グリッド電源（制御電圧供給手段）
２６ 現像バイアス電源（現像バイアス供給手段）
Claims (5)
- 回転する感光体と、
放電電極から感光体へ到達するコロナイオン量を制御する制御電極を備え、コロナ放電により前記感光体の表面を規定電位に帯電させる帯電手段と、
この帯電手段により帯電された感光体に光照射により静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、
前記制御電極に制御電圧を供給する制御電圧供給手段とを備え、
該制御電圧供給手段は、感光体表面に前記規定電位を与えるための高電圧を供給する高電圧電源であって、高電圧トランスを有する高電圧電源と、低電圧電源とを備え、前記高電圧トランスにおける電圧立ち上げ時の低電圧側に生じる電圧の制御不可能な不安定領域による影響を避けるべく、前記制御電極を前記低電圧電源に先ず接続し、次に前記高電圧電源に接続し、かつ、前記低電圧電源による制御電極への電圧印加時間を感光体の１回転以内とすることを特徴とする画像形成装置。 - 前記の制御電圧供給手段は、前記低電圧電源としてツェナーダイオードを備えた電源を有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記の制御電圧供給手段は、前記高電圧電源及び前記低電圧電源に代えて、低圧側から高圧側に複数の出力端子を有する１個のトランスを備えたものからなり、前記制御電極を前記低圧側の出力端子に先ず接続し、次に前記高圧側の出力端子に接続することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 感光体が回転中でありかつ前記現像手段により現像動作が行われていない非画像形成期間中には、感光体の表面電位と前記現像バイアスとの電位差が５０〜４００Ｖの範囲内に保持されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
- 前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段をさらに備え、この現像バイアス供給手段は、前記制御電極への前記制御電圧の印加により感光体表面電位の上昇した部分が感光体と現像手段との間の現像部に到達するまでの期間、前記現像手段に前記制御電圧の極性とは逆極性の現像バイアスを供給することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の画像形成装置。
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