JPH02165180A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真式の画像形成装置特にデジタル・モ
ノクロ反転系の画像形成装置に関するものである。

〔発明の背景〕

画像形成装置、例えば、モノクロ画像用の電子写真式複
写機は周知のように、表面に感光体層を備えた像形成体
と、帯電前露光ランプ（以下ＰｃＬという）によって除
電されたのち帯電器によって均一に帯電されｌ；上記像
形成体表面上に、原稿の静電潜像を形成するための像露
光装置を有している。プリンタとしての像露光装置には
半導体レーザを使用した装置が多く用いられる。

原稿の画像を読み取って得られた画像情報によって変調
されたレーザビームを上記像形成体に照射することによ
って静電潜像が形成され、この静電潜像は現像手段によ
って現像される。現像されて可視像となった像形成体上
のモノクロのトナー像は記録紙上に転写され、これが定
着手段によって加圧及び／又は加熱定着されて、原稿の
コピーが完成する。

コピー画像としては最近ではモノクロ２値画像の外に、
中間調を表現できるようにするため画像情報を多値化し
、その画像データでレーザビームを変調し、多段階の電
位を有する静電潜像を形成し階調性を有するコピーを得
ることができるようになっている。

上記レーザビームを使用する画像形成装置においては、
像形成体上のレーザビームの照射された所にトナーを付
着させる反転現像系の画像形成方法が、レーザ光源の使
用時間が短くなり、コピー速度を速くすることができる
ので（特に原稿が文書の場合その効果が著しい）一般に
使用される。

また、像形成体の感光体としては、近年Ｓｅ等と比較し
て毒性が少なく、感光体層を形成するのが容易で製造コ
ストを低減できる有機光導電体（以下ＯＰＣという）が
多く使用されるようになった。

しかしながら、ＯＰＣの場合は製作工程において層厚の
ムラが発生し易く、このためコロトロン型の帯電器では
−様な帯電を行うことができない。

それでＯＰＣの場合は感光体の帯電電位をそのグリッド
によって制御できるスコロトロンをの帯電器が使用され
る。

ＯＰＣには帯電極性が正型のものと食型のものとがある
が、現在一般に使用されるＯＰＧは食型のＯＰＣであり
、負に帯電するトナーが用いられて反転現像が行われ、
像形成体上に形成されたトナー像は正の高電圧が印加さ
れた転写器によって記録紙に転写される。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般の画像形成装置では、クリーニング装置に設けられ
た残留トナーを払拭するためのブレードにはウレタンゴ
ムが使用されている。上述の感光体に食型のＯＰＣを用
いた場合は、上記ブレードとの摺擦によって正に帯電す
ることが多い。さらに転写器によってＯＰＣ上には正の
帯電が残り易い。ところが食型ＯＰＣは正に帯電した時
は正の帯電に対して光導電性を示さないので、ＰＣＬに
よって除電することができない。従って、非画像領域に
相当する部分で単純に帯電ワイヤを停止するだけではト
ナーが非画像領域の正帯電部に付着し、余分にトナーを
消費し、装置内を汚しコピー画像をも汚すという問題点
があった。

これは正ＵＯＰＣを用いる場合にも、上記ブレードの材
質と正型ＯＰＣの組み合わせによっては光導電性を示さ
ない負帯電をすることがあり、またこの場合の反転現像
では負帯電の転写器を使用するので転写時に負帯電し易
＜、ＰＣＬによって除電できないという同様の問題点が
ある。また、非画像領域が負に帯電されていると、現像
のバイアス電圧が０となっている現像ローラ（現像装置
の非作動時が之に該当）からキャリヤＣが感光体上に移
動付着する。このキャリヤＣがクリーニング装置のブレ
ードに到達すると感光体を傷付け、その傷がコピー画像
にあられれるという問題点があった。

本発明は、これらの点を解決して、非画像領域のキャリ
ヤ付着及びトナー付着を防止し、装置内のトナー汚れを
防止し、汚れのない鮮明な画像を得ることのできる画像
形成装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、像形成体上に帯電、像露光、現像、転写、
クリーニングの工程を繰り返し画像形成を行う画像形成
装置において、像形成体上の画像領域を帯電させる帯電
器によって、前記像形成体上の非画像領域の残留電荷を
除電することを特徴とする画像形成装置によって達成さ
れる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例である画像形成装置の概略構
成を示す図である。この画像形成装置はスキャナ一部Ｉ
Ａ、画像処理部ＩＢ及びプリンタ部ｌＣからなるデジタ
ル複写機である。

第１図において、スキャナー都ＩＡは、デジタル複写機
に備えられたコピー釦をＯＮすることにより、原稿台８
１上の原稿が光学系により光走査される。

この光学系は、光源８５及び反射ミラー８６と光像の反
射を行う反射ミラー８７が設けられたキャリッジ８４と
、■ミラー８８および８９とで構成される。光源８５と
してはハロゲンランプが使用される。ハロゲンランプに
代えて市販の緑色系の蛍光灯を使用することも可能であ
り、この場合には、ちらつき防止のため約４０ＫＨｚ程
度の高周波電源で点灯される。また、管壁の定！！保持
或はウオーミングアツプ促進のため、ポジスタ使用のヒ
ータで保温する必要がある。

原稿台８１の左端部上面側には標準白色板９７が設けら
れる。これは、標準白色板９７を光走査することにより
得られる画像信号を標準の白色信号とし、これによって
以下得られる画像信号を正規化するためである。

キャリッジ８４及びＶミラー８８．８９はステッピング
モータ９０により、スライドレール（図示せず）上をそ
れぞれ所定の速度をもって所定の方向に走行せしめられ
る。■ミラー８８．８９の速度はキャリッジ８４の走査
速度の１／２で、これにより読み取り画像面より結像系
のレンズ１２までの距離は一定に保にれる。

光源８５により原稿を照射し、その反射光は反射ミラー
８７．■ミラー８８　、８９を介して、光学情報変換ユ
ニットｌｌに導かれる。光学情報変換ユニット１１はレ
ンズＩ２と、光学像が結像するＣ　Ｇ　Ｄ　１３とで構
成され、光学像が電気信号（画像信号）に変換される。

画像信号は画像処理部ＩＢで各種の画像処理が施された
のち後述するプリンタ部ＩＣの像露光手段５へ出力され
る。

像露光手段５の偏向器５５Ａとしては、ガルバノミラ−
や回転多面鏡などのほか、水晶等を使用した光偏向子か
らなる光偏向器を使用してもよい。画像信号により変調
されたレーザビームはこの偏向器５５Ａによって偏向走
査される。偏向走査が開始されると、レーザビームイン
デックスセンサによりビーム走査が検出されて、画像信
号によるビーム変調が開始される。画像信号としては、
上述した原稿の画像情報（コピーデータ）と、外部から
供給されるプリントデータが選択的に使用することがで
きる。

変調されたビームはＰ　ＣＬ　２０によって照射された
のち、スコロトロン型の帯電器２１によって−様な帯電
が付与された像形成体（感光体ドラム）ｌＯ上を走査す
る。

ここで、走査はレーザビームによる主走査と、像形成体
ｌＯの回転による副走査よりなり、像形成体１０上には
画像信号に対応する静電潜像が形成される。

この静電潜像は、黒トナーを収納しその現像ローラ２４
に高圧電源から所定の現像のバイアス電圧が印加されて
いる現像器２３により反転現像され、レーザビームの照
射部分にトナーが付着して白黒のトナー像が形成される
。

一方、給紙装置ｔ４１から送り出しローラ４２及びタイ
ミングローラ４３を介して送出された記録紙Ｐは、像形
成体１０の回転とタイミングを合わせられた状態で、像
形成体１０の表面に搬送される。そして高圧電源から高
電圧が印加された転写器３０によって上記黒色トナー像
は記録紙Ｐ上に転写され、かつ分離器３１により像形成
体１０から分離される。

分離された記録紙Ｐは定著器３２へ搬送され、加熱又は
／及び加圧の定着処理がなされてモノクロ画像が得られ
る。

転写終了した像形成体ｌＯは、クリーニング装置２６に
より清掃され、次の像形成プロセスに備えられる。

ここで用いられるスコロトロン型の帯電器２１は第３図
に示すような断面を有するスコロトロン型放電器よりな
るもので、２１１は１本又は複数のタングステン細線か
らなる放電ワイヤ、２１２は多数本のタングステン細線
からなり放電ワイヤ２１１と像形成体ｌＯとの間に張架
されたグリッド、２１３は板金などの導電材質からなる
細長い枠状のシールド部材である。この帯電器２１は放
電ワイヤ２１１に高電圧を印加した状態で、グリッド２
１２に印加されるバイアス電圧（以下グリッド電圧とい
う）によって像形成体１０表面の帯電を自由に制御する
ことができ、しかも、均一な帯電を施すことができる。

例えば、放電ワイヤ２１１に数ＫＶ−１０ＫＶの負の高
電圧を印加し、グリッド電圧を一６００ｖとすると像形
成体１０表面の帯電電位は一６００ｖとなり、グリッド
電圧をＯｖとすると像形成体１０表面はＯＶとなり除電
することができる。

クリーニング装置２６には、像形成体ｌＯに圧着して残
留トナーを清掃するウレタンゴムなどからなるブレード
２７、ブレード２７により清掃されたトナーの回収をし
易くするｔ；め所定の直流電圧が印加され像形成体１０
の表面に非接触状態に配設された金属ローラ２８、補助
クリーニングローラ２９等が備えられている。補助クリ
ーニングローラ２９はブレード２７がクリーニング終了
後圧着を解除された時取り残される不要トナーを除去す
るために、像形成体ｌＯの回転と反対方向に回転・圧着
するように配設されている。

第２図は第１図の像露光手段５の半導体レーザを使用し
た偏向走査系の要部を示す平面図である。

半導体レーザ５１からは画像処理部ＩＢからの画像信号
によって変調されたレーザビームが出射さｔｔ６゜この
レーザビームはミラー５２．５３を介して例えば８面体
の回転多面鏡であるポリゴン５５に入射する。このポリ
ゴン５５によって偏向されたレーザビームは、ｆθレン
ズ５４を通して像形成体ｌＯの表面に照射されるので、
像形成体１０の表面を一定速度で所定方向ａに走査され
る。５６．５７は倒れ角補正用のシリンドリカルレンズ
、５８はレーザビームの走査を検出するレーザビームイ
ンデックスセンサである。

以上のようなレーザビーム走査によって、像形成体ｌＯ
上に静電潜像が形成される。この静電潜像は次に述べる
反転現像によって可視像であるトナー像とされる。

像形成体ＩＯの感光体として以下置型ＯＰＣを用いた場
合について説明するが、食型ＯＰＣを用いた場合の反転
系の現像時の像形成体表面の電位変化を示すと第４図の
ようになる。第５図はこの現像器２３に用いられる２成
分現像剤粒子のモデルを示す図である。図において、Ｖ
Ｈは一様帯電された像形成体１０画像領域の未露光部の
電位、ＶＢは現像器２３の現像ローラ２４に印加される
現像のバイアス電圧、ＶＬは像形成体１０画像領域の露
光部の電位、Ｃは平均粒径２０〜１５０μｍのキャリヤ
、Ｔは平均粒径５〜２０μｍのトナーである。

第４図について説明すると、像形成体ｌＯの画像領域は
スコロトロンの帯電器２１により一様な帯電が施されて
一定の負の表面電位Ｖ１１となる（１）。

レーザビームによって像露光が与えられた露光部ＰＨの
電位の絶対値はその光量に応じて電位ＶＬまで低下する
（２）。

このようにして形成された静電潜像を負のバイアス電圧
ＶＢを印加された現像ローラ２４を有する現像器２３に
よって現像する。

現像のバイアス電圧ＶＢは絶対値で ＶＨ＞　ＶＢ＞　ＶＬ となるように設定され、感光体に食型ＯＰＣを用い、画
像信号が２値である場合の一例を示すと、ＶＨ４＝；　
−６００Ｖ、　ＶＢ４＝；　−４８０Ｖ、　ＶＬ；　−
１００Ｖとなるように設定されている。

現像剤は現像器２３中で撹拌されて第５図に示すように
キャリヤＣは正に、トナーＴは負に帯電し、キャリヤＣ
表面にトナーＴが付着し、現像バイアス電圧ＶＢを印加
された現像ローラ２４によって現像領域に搬送される。

そこでトナーＴは接触又は非接触現像により電位の絶対
値の低い露光部ＰＨに静電的に付着して現像が行われト
ナー像が形成される。このトナー像が形成された部分は
負帯電のトナーＴが付着したことにより電位の絶対値は
ＤＵＰだけ上昇する（３）。

次に像形成体ｌＯの作動と帯電器２１、現像器２３の現
像ローラ２４の電圧印加のタイミングについて説明する
。

本発明は上記の電圧条件を以下説明するタイミングによ
って電圧印加することにより像形成体１０の非画像領域
の残留電荷を除電するようにしたものである。

第６図は像形成体、帯電器、現像器の作動と電圧印加の
タイミングを示すタイムチャートである。

コピー釦がＯＮされると、像形成体ｌＯが回転駆動され
ると共に帯電ｆｕ２１の放電ワイヤ２ｉ１に所定の高電
圧（３ＫＶ　−１０ＫＶ）が印加される。しかし、その
グリッド２１２のグリッド電圧はＯＶ〜−１５０ｖにな
るように制御されているので像形成体１０表面は除電さ
れる状態になっている（帯電しても像形成体ｌＯの帯電
極性側に僅かな電位である）、像形成体１０が回転移動
しその画像領域が帯電器２１に近付くと、グリッド電圧
は徐徐に立ち上げられＴｕｐ後に正規の電圧が印加され
、像形成体１０表面は正規の電位に帯電される。現像器
２３の現像ローラ２４のバイアス電圧ＶＢはグリッド電
圧よりＴｄｃ連れて徐徐に立ち上げられＴｕｐ後に正規
のバイアス電圧ＶＢになるように制御される。像形成体
１０がさらに回転しその画像領域が帯電器２１を通り過
ぎるとグリッド電圧は徐徐に立ち下げられＴ　ｄｏｗｎ
後に０となる。現像バイアス電圧ＶＢも上記グリッド電
圧よりＴｄｃ連れて立ち下げられＴ　ｄｏｗｎ後に０と
なる。

ここで、Ｔｄｃは像形成体ＩＯが帯電器２１と現像器２
３との間を通過するに要する時間である遅れ時間である
。

Ｔｕｐ及びＴ　ｄｏｗｎはグリッド電圧及びバイアス電
圧ＶＢの立ち上げ、立ち下げの時間であり、通常は０．
２〜０．８秒にされている。

ａ、βは余裕時間である。

以上のように帯電器２１の放電ワイヤ２１１とグリッド
２１２とは別の形で時間制御されるので、像形成体１０
表面の非画像領域は除電されて帯電電位はＯｖ〜−１５
０Ｖに、画像領域は正規の電位（−６００Ｖ前後）にな
っている。一方、現像のバイアス電圧ＶＢは非画像領域
が現像器２３に対向している時はＯｖであり、画像領域
が対向している時は、正規のバイアス電圧ＶＢ（−４８
０Ｖ）が印加されている。従って、非画像領域において
トナーＴ（負帯電）やキャリヤＣ（正帯電）の付着・飛
散は発生せず、画像領域においては正しい現像が行われ
る。また、コピー終了時に帯電極と現像ローラ間の像形
成体表面が常に０〜−１５０ｖに除電されるため、コピ
ースタート時に現像ローラからのトナー付着・キャリア
付着がおきることがない。上記帯電器２１の除電時のグ
リッド電圧を０〜−１５０Ｖとしたのはグリッド電圧に
対する感光体の帯電電位のばらつきを考慮したためであ
る。

上記画像形成装置において、像形成体ｌＯの感光体に正
型のｏＰＣを使用した時は、上記電圧の極性を反対にす
るだけで、上記タイミングの関係は全く同様にして、等
しい効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明したように像形成体の作動と
帯電器（特に放電ワイヤとグリッド）及び現像器の電圧
及び電圧印加のタイミングを制御・管理するので、不必
要な部分にトナー及びキャリヤの飛散・付着を防止する
ことができる。従って、トナーの不要な消耗と、像形成
体表面の損傷や装置内の汚れを防止し、鮮明な画像を得
ることのできる画像形成装置を堤供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す図、第２図
は半導体レーザを使用した偏向走査系の要部を示す平面
図、 第３図はスコロトロン型の帯電器を示す断面図、第４図
は反転系現像時の像形成体表面の電位の変化を示す図、 第５図は２成分現像剤粒子のモデルを示す図、第６図は
像形成体、帯電器、現像器の作動と電圧印加のタイミン
グを示すタイムチャートである。 ＩＡ・・・スキャナ一部　ＩＢ・・・画像処理部ｌＣ・
・・プリンタ部　　５・・・像露光手段ｌＯ・・・像形
成体　　　　２０・・・ＰＣＬ２１・・・帯電器　　　
　　２３・・・現像器２４・・・現像ローラ　　　２６
・・・クリーニング装置２７・・・ブレード　　　　３
０・・・転写器３１・・・分離器　　　　　３２・・・
定着器２１１・・・放電ワイヤ　　２１２・・・グリッ
ド２１３・・・シールド部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像形成体上に帯電、像露光、現像、転写、クリー
   ニングの工程を繰り返し画像形成を行う画像形成装置に
   おいて、像形成体上の画像領域を帯電させる帯電器によ
   って、前記像形成体上の非画像領域の残留電荷を除電す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記帯電器はスコロトロン型帯電器であって、そ
   の放電ワイヤには前記像形成体の駆動と同期して高電圧
   が印加され、そのグリッドには前記除電時は０又は前記
   像形成体の帯電極性側に若干変位した第１の所定電圧が
   印加され、前記帯電時は像形成体を所定電圧に帯電する
   のに必要な第２の帯電電圧が印加されることを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。