JP3777816B2

JP3777816B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3777816B2
Application number: JP22802898A
Authority: JP
Inventors: 重隆黒須; 和浩中沢; 幸一軍司; 晴男岩橋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2018-08-12
Also published as: JP2000056542A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関し、特に、帯電ムラを防止した画像形成装置に関する。
【０００２】
本発明による画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に使用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置における高速化は、感光体等の材料の面、画像形成プロセスの面、記録紙搬送や原稿の搬送等紙処理の面等種々の側面からの研究が進められており、高速の複写機が開発され、実用化されている。
【０００４】
ＣＰＭ（ｃｏｐｙｐｅｒｍｉｎｕｔｅ）が１００枚を超える複写機も多く市場に出回っている。しかしながら、このような高速機においても、最初の１枚の複写に要する時間は比較的長く、いわゆるファーストコピータイムは高速機においても数秒となっている。従って、ＣＰＭで表される複写速度を上げるために開発力が注がれるとともに、ファーストコピータイムを短縮する努力もなされてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ファーストコピータイムを短縮するためには、コピーボタンを押してから画像形成が開始されるまでの時間を短縮することが必要であるが、そのためには、電子写真方式の画像形成プロセス、即ち、帯電、露光、現像により感光体上にトナー像を形成する画像形成プロセスにおいて、最初に行われる帯電の開始時期を早くすることが必要である。
【０００６】
ところが帯電の開始時期を早くして、感光体の回転速度が一定でない時に帯電を開始すると、次のような問題がある。これを図１により説明する。
【０００７】
図１は感光体の回転開始時における感光体の回転速度の経時変化と、感光体の表面の帯電電位を示している。
【０００８】
感光体は、曲線Ｌ１で示すように、その回転開始時に速度０から次第に速度を上げて行き、時間ｔ１で所定値に達する。所定値は画像形成開始速度として画像形成装置の制御部に予め設定されている値である。帯電をより早くするために、帯電器を感光体の作動開始と同時に駆動すると、帯電器の出力は図１（ｂ）に曲線Ｌ２で示すように、極めて短い立ち上がり時間で立ち上がる。
【０００９】
その結果、感光体の表面電位、即ち感光体の帯電電位は曲線Ｌ３で示すように感光体の回転速度が所定値に達しない速度変化部分で異常に高くなると言う現象が生ずる。この現象は、回転速度が低い部分で感光体が過剰に帯電されることによって生ずる。図は横軸が時間であり、感光体の表面電位の経時変化として表現されているが、この帯電電位の変化は、感光体上にその回転方向に不均一な電位分布を形成する。
【００１０】
現像工程において、感光体上の表面電位が異常に高い場合、磁力によって、現像スリーブに保持されていたキャリアが静電的に感光体に引き寄せられて、感光体に付着するキャリア付着が起こるが、図１の感光体の帯電電位の黒く塗りつぶした部分はキャリア付着を起こす電位の範囲を示している。
【００１１】
以上のように、感光体の回転速度が変わる時期に、帯電ムラが発生してキャリア付着が発生するなどの不具合が出るが、これを防止するためには、帯電器の電源の出力の開始時期を感光体の回転速度が十分に安定して一定になるｔ１近くまで遅延しなければならない。即ち、図２に示すようになり、画像形成の開始時期は、感光体の回転開始からｔ１より長い時間ｔ３、即ち、感光体の回転の立ち上がり時間に帯電の立ち上がり時間がプラスされた時間の経過後になり、像形成プロセスの開始時期が遅れてファーストコピータイムが長くなる。画像形成速度を上げるために、感光体の回転速度を上げると、感光体の駆動開始から定常速度に達するまでの時間ｔ１が長くなって、前記の問題は更に顕著になる。
【００１２】
また、画像形成される場合において、感光体の回転速度を変更する時にも、上記と同様な問題が発生する。
【００１３】
従って、本発明の目的は、例えば複写機におけるファーストコピータイムのような、画像形成開始指令信号から画像形成が開始される間での時間を短縮する上での前記のような問題を解決することにあり、帯電ムラを生ずることなく、ファーストコピータイム等の画像形成開始時間が短縮された画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、感光体の回転速度の変更時にも均一な帯電が確保され、回転速度の変更後直ちに画像形成が開始される画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的は、
（１）駆動手段により回転駆動される感光体、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体を露光する露光手段及び現像により前記感光体上にトナー像を形成する現像手段を有する画像形成装置において、
制御手段を有するとともに、前記帯電手段は、前記感光体の軸と平行に並んで配置された複数の放電電極、該複数の放電電極に電力を供給する複数の放電極用電源、複数の制御グリッド及び該複数の制御グリッドに電圧を印加する複数のグリッド用電源を有し、
前記制御手段は、前記感光体の回転速度が画像形成開始速度に達するまでの時間において、前記放電極用電源及び前記グリッド用電源の一部の出力開始時間を他の部分の出力開始時間と異ならせる制御を行うことを特徴とする画像形成装置、
によって達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式により、記録紙上に画像を形成するものであり、図３に示すように、駆動手段であるモータ５０によって白矢印で示す方向に回転する感光体１に対して、帯電器２により一様帯電し、半導体レーザ、発光ダイオード等からの照射光３により像様露光し、現像器４により現像して、感光体１上にトナー像を形成する。感光体１上に形成されたトナー像は転写器５により、記録紙Ｐに転写され、記録紙Ｐに転写されたトナー像は定着装置６により定着される。転写後の感光体１はクリーニング装置７によりクリーニングされる。
【００１７】
感光体１としては、ａ−Ｓｉ感光体或いは有機光導電性層を持ったＯＰＣ感光体を有する感光体等が使用される。ａ−Ｓｉ感光体は高耐久性を有し、高速機に適した感光体として望ましいものであるが、暗減衰量が大きいために、高い出力の帯電手段が必要になり、感光体の回転開始時の帯電制御が問題になる。従って、以下に説明する帯電制御はａ−Ｓｉ感光体を使用した画像形成装置に適用して特に有効である。
【００１８】
図４は、帯電器２及びその駆動回路を含む帯電装置のブロック図である。
【００１９】
感光体１を帯電する帯電器２は、放電電極２１ａ、２１ｂ、制御グリッド２２ａ、２２ｂ及びシールドプレート２３で構成される。なお、放電電極２１ａ、２１ｂとしてはワイヤ電極、鋸歯状電極いずれでもよい。
【００２０】
帯電器２に電力を供給する電源部４０は、前記のように帯電器２の二つの電極に電力を供給する電源４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを有する。電源４１ａ、４１ｂはそれぞれ放電電極２１ａ、２１ｂに５００〜１８００μＡの電流を供給する定電流源であり、４２ａ、４２ｂはそれぞれ制御グリッド２２ａ、２２ｂに１０００〜１５００Ｖの高電圧を印加する定電圧源である。
【００２１】
電源４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂはマイクロコンピュータで構成される制御手段３０によって、各別に制御される。制御手段３０による制御の詳細は後に説明する。
【００２２】
５０は制御手段３０により制御されて、感光体１を駆動するモータである。
【００２３】
６０は、感光体１の回転速度を検知する感光体回転速度検知手段であり、感光体１と一体に回転するエンコーダと、該エンコーダの回転を検知する光センサで構成される周知の回転速度センサを有する。
【００２４】
図４に示す帯電装置における電源の作動及び帯電特性を図５〜図９により説明する。
【００２５】
図５（ａ）は、電源４１ａと４２ａの出力を点線である曲線ＯＵＴ−１で示すように、感光体１の駆動開始とほぼ同時に立ち上げ、電源４１ｂと４２ｂの出力を実線である曲線ＯＵＴ−２で示すように遅延時間ｔ２後に立ち上げた例である。このように、一部の電源４１ｂと４２ｂの出力の開始時期を遅延させることによって、図６の曲線Ｌ３で示すように、感光体１の回転速度が所定の回転速度に達する時間ｔ１の前の時点ｔ０からほぼ均一な帯電電位が得られた。
【００２６】
感光体１が所定の回転速度に達する時間ｔ１としては、具体的には、画像形成開始速度として制御手段３０内に予め設定された回転速度に達するまでの時間である。
【００２７】
図５（ｂ）は、図６の曲線Ｌ３で示すように短時間内に一定した帯電電位が得られる他の制御の例を示す。図５（ｂ）における曲線ＯＵＴ−１及びＯＵＴ−２で示す出力は電源４１ａと４２ａの出力を感光体１の駆動開始とほぼ同時に開始するとともに、電源４１ｂと４２ｂの出力を、前記の遅延時間ｔ２よりも若干短い時間ｔ３の遅延時間をもって、且つ、ＯＵＴ−２を、傾斜を持った出力特性をもって開始させることによって得られる。
【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）の曲線ＯＵＴ−１とＯＵＴ−２で示すような出力は、帯電器２を駆動する高圧電源として複数の電源４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを用い、一部分の電源４１ａと４２ａ或いは４１ｂと４２ｂを制御することによって、小さな出力電流の変化範囲内で制御することが可能になって、安価な電源で高精度の制御を行うことが可能となった。
【００２９】
また、放電電極、グリッドを３個以上設け、それぞれに対応する電源を設け、各電源を個別に制御してもよい。
【００３０】
感光体１の回転の開始時には、図１、２、５及び６の曲線Ｌ１で示すような一定した感光体１の回転速度の立ち上がり特性が得られるわけではない。感光体１やその駆動系の機械的特性の個々の機械間のバラツキ、感光体１の回転速度の変化（画像形成モードの切換等により切換られる回転速度の変化）等によって、感光体１の回転速度の立ち上がり特性にバラツキが出ることは避けられない。
【００３１】
このような感光体１の回転開始時の回転速度のバラツキの例を図７に示す。
【００３２】
感光体１の回転速度は図７の曲線Ｌ１−１、Ｌ１−２及びＬ１−３で例示するようなバラツキを示す。このバラツキは感光体回転速度検知手段６０によって検知される。図８に感光体回転速度検知手段６０の出力を示すが、図７は図８の感光体回転速度検知手段６０の出力から求められた感光体１の回転速度の変化を示している。
【００３３】
制御手段３０は、感光体回転速度検知手段６０の出力に基づいて、図９に示すように、例えば電源４２ａ、４２ｂの出力を一定として電源４１ａ及び４１ｂの制御を行う。即ち、制御手段３０は電源４１ａ及び４１ｂを、図７の曲線Ｌ１−１と図８の感光体回転速度検知手段出力（ａ）で示す回転特性に対しては、電源４１ａと４１ｂの出力が図９のＯＵＴ−１とＯＵＴ−２となるように制御する。同様に、図７の曲線Ｌ１−２及び図９（ｂ）に示す感光体１の回転特性に対しては、図８（ｂ）に示すように、図７の曲線Ｌ１−３及び図８（ｃ）に示す感光体１の回転特性に対しては、図９（ｃ）に示すように、電源４１ａと４１ｂが制御される。
【００３４】
図９に示すような電源の制御は、放電電極２１ａ、２１ｂの電源４１ａ、４１ｂの制御に変えて、制御グリッド２２ａ、２２ｂの電源４２ａ、４２ｂを制御するか、或いはこれら４個の電源を適宜組み合わせて制御することによっても同様な効果が得られる。また、２以上の放電電極、２以上の制御グリッド及びそれぞれに対応する電源を設けても良いことは勿論である。
【００３５】
このような制御、即ち、感光体１の回転速度を検知し、検知結果を帯電装置の電源の制御にフィードバックすると言う制御によって、図７の曲線Ｌ３で示すように感光体１の回転速度のバラツキに関係なく、帯電電位は感光体１の回転開始から短時間内に一定した値に達する。
【００３６】
本実施の形態においては、感光体１の回転開始時に生ずる帯電ムラを防止するだけでなく、感光体１の回転速度が変更される場合においても、回転速度の変更にともなう帯電の変化を補正して帯電ムラをなくするか、軽減することができる。
【００３７】
図１０により、感光体１の回転速度の変更時の帯電の補正を説明する。
【００３８】
感光体１の回転速度がレベルＨ１からレベルＨ２に変化する場合、感光体回転速度検知手段６０からの検知信号に基づいて、制御手段３０により電源部４０を制御することによって感光体１は一定の帯電電位Ｌ６に帯電される。
【００３９】
図１０における曲線Ｌ４、Ｌ５で示すように、感光体１の回転速度の変更時に過渡的に速度のバラツキが生じても、帯電電位は一定に維持される。即ち、感光体の回転速度の検知に基づいて、帯電器２の電源を制御するので、感光体の回転速度の変化に対して時間遅れなく帯電制御が行われて、回転速度の変更後直ちに画像形成を開始することができる。
【００４０】
感光体１の図１０に示すような回転速度の変更は、例えばインターシートモードなどで、普通紙に対して、厚さの大きく異なる記録紙が連続コピーの途中で折り込まれる場合などにおいて行われる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態では、帯電器２を複数の電源４１ａ、４１ｂ、４２ａ及び４２ｂで駆動し、これら電源を各別に制御して、一部を相対的に遅延させたり、一部の出力の立ち上がり特性を制御することによって、電源の出力の変化範囲を小さくし、高い精度で高圧電源を制御することが可能となった。また、安価な電源を用いることが可能になった。
【００４２】
【発明の効果】
帯電ムラを生ずることなく、或いはわずかな帯電ムラで短時間内に感光体の帯電を開始することが可能になって、ファーストコピータイム等の画像形成開始時間を短縮することができる。しかも、帯電手段の電源の制御を高精度で行うことが可能となるとともに、安価な電源を用いることが可能となる。
【００４３】
更に、感光体の回転速度の変更時にも、回転速度の変更後直ちに画像の形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光体の駆動開始時における回転速度の経時変化、従来技術の帯電器の電源の出力特性及び感光体を帯電した場合の感光体の帯電電位の経時変化の一例を示す図である。
【図２】感光体の駆動開始時における回転速度の経時変化、従来技術の帯電器の電源の出力特性及び感光体を帯電した場合の感光体の帯電電位の経時変化の他の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる帯電装置を示すブロック図である。
【図５】図３に示す実施の形態の電源の制御の例を示す図である。
【図６】図３に示す帯電装置により帯電された感光体の帯電電位を感光体の回転速度と対比して示す図である。
【図７】感光体の回転速度のバラツキを示す図である。
【図８】感光体回転速度検知手段の出力を示す図である。
【図９】帯電器の電源の制御の例を示す図である。
【図１０】感光体の回転速度の切換時における感光体の回転速度の変動を示す図である。
【符号の説明】
２１ａ、２１ｂ放電電極
２２ａ、２２ｂ制御グリッド
３０制御手段
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ電源

Claims

駆動手段により回転駆動される感光体、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体を露光する露光手段及び現像により前記感光体上にトナー像を形成する現像手段を有する画像形成装置において、
制御手段を有するとともに、前記帯電手段は、前記感光体の軸と平行に並んで配置された複数の放電電極、該複数の放電電極に電力を供給する複数の放電極用電源、複数の制御グリッド及び該複数の制御グリッドに電圧を印加する複数のグリッド用電源を有し、
前記制御手段は、前記感光体の回転速度が画像形成開始速度に達するまでの時間において、前記放電極用電源及び前記グリッド用電源の一部の出力開始時間を他の部分の出力開始時間と異ならせる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
前記感光体の回転速度を検知する回転速度検知手段を有し、前記制御手段は、前記回転速度検知手段の出力に基づいて、前記放電極用電源及び前記グリッド用電源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。
前記制御手段が前記放電極用電源及び前記グリッド用電源の出力値の制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。