JPH08179594A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電ローラの使用度、環境に関係なく感光ド
ラムの帯電電位を一定にする。 【構成】 記録用紙の印刷枚数をカウントするページカ
ウンタメモリ２０と、ページカウンタメモリ２０から印
刷枚数データを受取り、帯電ローラ３の未使用時を０枚
とした場合に、印刷媒体が０枚の時に適正値よりも高い
電圧を帯電ローラ３に印加し、その後印刷枚数に応じて
徐々に電圧を低くし、所定枚数以降は適正値である一定
の電圧を印加する電源制御回路１８とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プリンタに使
用される画像形成装置に係り、特に感光体を帯電する帯
電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタに使用される画
像形成装置には、回転する感光体の表面を帯電ローラに
より一様に帯電した後に静電潜像、トナー像を形成し、
トナー像を印刷媒体に転写するものがある。以下に、そ
のような従来の画像形成装置に用いられる帯電ローラに
ついて説明する。

【０００３】帯電ローラは、導電性シャフトの周りを半
導電性ゴムで覆って形成され、像担持体である感光ドラ
ムに押し当てられる。導電性シャフトにマイナスの電荷
を印加すると、帯電ローラの表面と感光ドラムの表面と
の間の微小空隙における放電により、感光ドラムの表面
が一様に帯電される。導電性シャフトの電圧印加には、
電源や電子写真プリンタの装置そのものを小形、低コス
トに抑える目的から、直流の一定電圧を印加するＤＣ方
式が使用されている。

【０００４】ところで、従来使用される画像形成装置に
おいては、帯電ローラの表面には、印刷動作を繰り返す
うちにトナーが付着してくる。付着したトナーは、その
後一定量に落ち着き、以後安定した帯電が行われる。帯
電装置の設計時には、導電性シャフトに印加する一定電
圧を、帯電ローラ上のトナーの付着量が一定に落ち着い
た状態において、感光ドラムの表面に約−７５０Ｖ〜−
８００Ｖの適正な帯電電位が得られるように、−１３０
０Ｖに設定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像形成装置に
あっては、帯電ローラ上のトナーの付着量が一定に落ち
着いた状態において、感光ドラムの表面に約−７５０Ｖ
〜−８００Ｖの適正な帯電電位が得られるように、導電
性シャフトに一定電圧を印加しているが、トナーの付着
量が一定に落ち着くまでには、５０枚程度の印刷をしな
ければならず、それ以前の印刷においては、帯電ローラ
上にトナーがまだ十分に付着していないので、感光ドラ
ムの表面を充分に帯電することができず、画像濃度が濃
すぎたり、現像の際に露光部分以外にもトナーが付着し
て印刷品質が悪くなるという問題点があった。また、環
境の温度や湿度が低くても、帯電ローラの半導電性ゴム
の抵抗値が高くなって、帯電ローラ部分での電圧ドロッ
プ、つまり消費電力が大きくなり、感光ドラム側へ印加
する電圧が小さくなるので、同じ様に感光ドラムの表面
を充分に帯電することができず、現像の際に露光部分以
外にもトナーが付着して印刷品質が悪くなるという問題
点があった。さらには、環境により感光ドラムの表面電
位が変化し、それに伴って画像濃度も変化してしまうと
いう問題点があった。

【０００６】ところで、こうした帯電ローラ上のトナー
が帯電能力を向上させる働きについて、その詳細なメカ
ニズムはまだ分かっていないが、トナーのような微粒子
が帯電ローラの粗れた表面に入り込むことにより、帯電
ローラの表面が一様に平坦になり、帯電ローラと感光ド
ラムとの微小空隙の間隔がより一様化し、さらに電解方
向も一様化するので、帯電能力が向上するものと予想さ
れている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の画像形成装置においては、印刷媒体の印刷
枚数をカウントするカウンタと、カウンタから印刷枚数
データを受取り、帯電ローラ未使用時を０枚とした場合
に、印刷媒体が０枚の時に適正値よりも高い電圧を帯電
ローラに印加し、その後印刷枚数に応じて徐々に電圧を
低くし、所定枚数以降は適正値である一定の電圧を印加
する電源制御回路とを設けた。

【０００８】

【作用】上記のように構成された画像形成装置のカウン
タが、印刷媒体が印刷される度に印刷枚数をカウントし
て電源制御回路に印刷枚数データを送ると、電源制御回
路は、帯電ローラ未使用時を０枚とした場合に、印刷媒
体が０枚の時に適正値よりも高い電圧を帯電ローラに印
加し、その後印刷枚数に応じて徐々に電圧を低くし、所
定枚数以降は適正値である一定の電圧を印加する。

【０００９】

【実施例】本発明の第一実施例について図面を参照しな
がら説明する。図２は第一実施例の電子写真プリンタを
示す説明図である。図２において、電子写真プリンタ１
の感光ドラム２の周りには、帯電ローラ３、発光ダイオ
ードアレイヘッド（ＬＥＤヘッド）４、現像装置５、転
写装置１２、除電用光源１５、クリーニング装置１４が
順に設けられ、画像形成装置２５が構成されている。ま
た、その両側に給紙部９と定着装置１３とが設けられて
いる。

【００１０】感光ドラム２は、矢印Ｂ方向に一定速度で
回転し、表面が帯電ローラ３により一様に帯電されて電
荷が付与される。この帯電した感光ドラム２上には、Ｌ
ＥＤアレイヘッド４により画像光４ａが照射され、静電
潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム２が矢
印Ｂ方向に回転することにより、現像装置５内の現像ロ
ーラ６と対向する位置に至る。ここでトナー７ａが感光
ドラム２の表面の帯電電位と同極性に帯電され、静電潜
像に付着されて可視像化（トナー像の形成）される。

【００１１】一方、給紙ローラ８によって給紙部９から
一枚ずつ送り込まれた記録用紙１０は、感光ドラム２と
タイミングを合わせてシートガイド１１に導かれ、転写
装置１２の転写ローラ１２ａにより媒体としての記録用
紙１０上に転写される。この未定着トナー像を備えた記
録用紙１０は、図示せぬ搬送手段により定着装置１３の
方向へ搬送され、定着装置１３によって加熱、加圧され
ることにより、トナー像が記録用紙１０上に定着して印
刷が完了する。

【００１２】その後、感光ドラム２上の静電潜像は、除
電用光源１５の光照射により消去され、記録用紙１０に
転写されずに感光ドラム２上に残っているトナーは、ク
リーニング装置１４のクリーニングローラ１６により除
去、回収される。回収されたトナー７ａは、現像装置５
に戻され再利用される。そして、次の画像形成行程に入
り、感光ドラム２は再び帯電ローラ３により帯電され
る。なお、帯電ローラ３は、導電性シャフト３ａの周り
を半導電性部材３ｂで覆って形成されており、図示せぬ
電源から導電性シャフト３ａに電圧が付与され、この電
圧が半導電性ゴム３ｂを介して感光ドラム２の表面に印
加される。なお、半導電性部材３ｂは、ゴムや樹脂から
なっている。

【００１３】上述したような画像形成装置２５の帯電制
御について説明する。図１は本発明の第一実施例を示す
ブロック図、図３は印刷枚数と印加電圧との関係を示す
グラフ、図４は印刷枚数と感光ドラム帯電電位との関係
を示すグラフである。図１において、帯電装置２２は、
帯電ローラ３に電源１７、電源制御回路１８、Ａ／Ｄコ
ンバータ１９、ページカウンタメモリ２０、リセットス
イッチ２１が順に接続されて構成される。ページカウン
タメモリ２０は、未使用の帯電ローラが使用され始めて
からの印刷枚数をカウントし、記憶する。また、カウン
トした枚数データをＡ／Ｄコンバータ１９を介して電源
制御回路１８に送る。電源制御回路１８は、ページカウ
ントメモリ２０から受け取った枚数データに応じて電源
１７の帯電ローラ３に対する電源出力を制御する。

【００１４】電子写真プリンタ１の製造直後、または画
像形成装置２５の交換直後は、帯電ローラ３がまだ未使
用の状態なので、リセットスイッチ２１がページカウン
タメモリ２０内の枚数データを０枚にしている。印刷開
始時には印刷枚数が０枚なので、ページカウンタメモリ
２０は、ページカウント信号ａを出力する。Ａ／Ｄコン
バータ１９でデジタル信号からアナログ信号に変換され
たページカウント信号ａを受け取った電源制御回路１８
は、電源１７に電源制御信号ａ´を出力する。電源制御
信号ａ´を受け取った電源１７は、図３に示すように、
帯電ローラ３に−１４５０Ｖの電圧を出力する。

【００１５】ページカウンタメモリ２０は、カウントし
た印刷枚数が１０枚まで、信号ａを出力し、帯電ローラ
３には−１４５０Ｖが印加される。１０枚程印刷された
ところで、帯電ローラ３の表面にトナー７ａが少し付着
してくる。ページカウンタメモリ２０は、カウントした
印刷枚数が１０〜２０枚のときにはページカウント信号
ｂを出力し、電源制御回路１８が電源制御信号ｂ´を出
力し、図３に示すように帯電ローラ３には−１４００Ｖ
が印加される。印刷枚数が増えるごとに、帯電ローラ３
の表面にトナー７ａがさらに付着して微小空隙が適正な
程に拡がってくる。従ってページカウンタメモリ２０
は、カウントした印刷枚数が２０〜５０枚のときにはペ
ージカウント信号ｃを出力し、電源制御回路１８が電源
制御信号ｃ´を出力し、図３に示すように帯電ローラ３
には−１４５０Ｖが印加される。

【００１６】５０枚印刷するころには、帯電ローラ３に
充分なトナーが付着して帯電が安定してくるので、ペー
ジカウンタメモリ２０は、それ以降はページカウント信
号ｄを出力する。これにより電源制御回路１８が電源制
御信号ｄ´を出力し、図３に示すように帯電ローラ３に
は常に−１３００Ｖが印加される。いずれの場合も、図
４に示すように感光ドラム２は、適正値である−７５０
〜−８５０Ｖにほぼ帯電される。このように、印刷枚数
に応じて除々に帯電ローラに印加する電圧を低くするこ
とにより、未使用の帯電ローラを使用し始めてからしば
らくの間でも、常に適正な帯電電位で感光ドラムを帯電
することが可能となるので、画像濃度が濃すぎたり、現
像の際に露光部分以外にもトナーが付着して印刷品質が
悪くなるということを防止し得る。

【００１７】次に、第一実施例の変形例について図面を
参照しながら説明する。図５は第一実施例の変形例を示
すブロック図、図６は印刷枚数と印加電圧との関係を示
すグラフ、図７は印刷枚数と感光ドラム帯電電位との関
係を示すグラフである。図５において、帯電装置２３に
は、電源制御回路１８とページカウンタメモリ２０との
間にアナログ信号処理回路２４が接続されている。アナ
ログ信号処理回路２４は、電源制御回路１８に送る信号
を、アナログ的に変化させる信号増幅回路である。帯電
装置２３のその他の構成要素は、第一実施例の帯電装置
２２と同様である。

【００１８】電子写真プリンタ１の製造直後、または画
像形成装置２５の交換直後は、帯電ローラ３がまだ未使
用の状態なので、リセットスイッチ２１がページカウン
タメモリ２０内の枚数データを０枚にしている。ページ
カウンタメモリ２０は、０枚から５０枚までのそれぞれ
のページカウント信号ｅをアナログ信号処理回路２４に
出力する。アナログ信号処理回路２４で処理されたペー
ジカウント信号ｅは、電源制御回路１８に送られる。電
源制御回路１８は、図５に示すように、−１４５０Ｖか
ら−１３００Ｖまで、印加電圧を印刷枚数に応じてアナ
ログ的に低くしていくように制御する電源制御信号を電
源１７に送る。

【００１９】印字枚数が５０枚を越えると、これ以降は
ページカウンタメモリ２０がページカウント信号ｆを電
源制御回路１８に送り続ける。これにより電源制御回路
１８が電源制御信号を出力し、図５に示すように帯電ロ
ーラ３には常に−１３００Ｖが印加される。いずれの場
合も、感光ドラム２は、図７に示すように、適正値であ
る−８００Ｖにほぼ帯電される。このように、印刷枚数
に応じて除々に帯電ローラに印加する電圧をアナログ的
に低くすることにより、さらに適正値に近い帯電電位を
得ることができるので、印刷品質が向上する。

【００２０】次に、本発明の第二実施例について図面を
参照しながら説明する。図６は第二実施例の電子写真プ
リンタを示す外観図である。図６において、電子写真プ
リンタ３１の外側壁には、センサユニット３２が設けら
れている。センサユニット３２内には、装置外部の環境
温度を検出するサーミスタなどの温度センサ３３と、環
境湿度を検出する湿度センサ３４とが配置されている。
第二実施例の電子写真プリンタ３２のその他の構成要
素、および画像形成プロセスについては、第一実施例と
同様であるので説明は省略する。

【００２１】上述したような電子写真プリンタ３１にお
ける帯電装置の帯電制御について説明する。図７は本発
明の第二実施例を示すブロック図、図８は環境温度と印
加電圧との関係を示すグラフである。図７において、帯
電装置３５は、帯電ローラ３に電源１７、電源制御回路
３６、電源ＣＰＵ３７、センサ駆動電源３８が順に接続
されて構成される。センサ駆動電源３８には、温度セン
サ３３と湿度センサ３４とが接続されている。センサ駆
動電源３８は、温度センサ３３と湿度センサ３４とを駆
動する。電源ＣＰＵ３７は、温度センサ３３と湿度セン
サ３４とに流れる電流を温度データ、湿度データとして
処理し、電源制御回路３６に送信する。電源制御回路３
６は、電源ＣＰＵ３７から受け取った温度データ、湿度
データに応じて電源１７の帯電ローラ３に対する電源出
力を制御する。

【００２２】電子写真プリンタ３１の図示せぬ電源スイ
ッチがオンされると、温度センサ３３と湿度センサ３４
は、その時点での環境温度と環境湿度をそれぞれ検出す
る。電源ＣＰＵ３７は、温度センサ３３、湿度センサ３
４に流れる電流を温度データ、湿度データに処理して電
源制御回路３６に送信する。電源制御回路３６は、電源
ＣＰＵ３７から受け取った温度データ、湿度データに応
じて、図８に示すように、温度、湿度が低い程電源１７
が帯電ローラ３に対して印加する電圧を高く設定する。
曲線ｇは湿度２０％、曲線ｈは湿度４０％、曲線ｉは湿
度６０％、曲線ｊは湿度８０％の場合を示す。

【００２３】電源１７は、電子写真プリンタ３１の電源
スイッチがオフされるまで設定された電圧を印加し続け
る。これにより、感光ドラム２の表面の帯電電位は、常
に適正値である−７５０Ｖ〜−８００Ｖに保たれる。な
お、温度センサ３３は、電子写真プリンタの外側壁に設
けられているので、定着器のヒートローラの熱に影響を
受けることはない。

【００２４】このように、環境温度、環境湿度に応じて
帯電ローラ３に印加する電圧を設定することにより、温
度や湿度が低い場合でも、常に適正な電圧で帯電するこ
とが可能となるので、環境により画像濃度が変化してし
まったり、現像の際に露光部分以外にもトナーが付着し
て印刷品質が悪くなるということを防止し得る。なお、
本実施例においては、電子写真プリンタの電源スイッチ
をオンした時点の温度と湿度とを検出したが、リアルタ
イムで温度、湿度を検出して印加電圧を制御すれば、さ
らに適正値に近い帯電電位を得ることができる。

【００２５】次に、本発明の第三実施例について図面を
参照しながら説明する。なお、第三実施例の電子写真プ
リンタの構成要素と画像形成プロセスについては、第
一、第二実施例と同様であるので、説明は省略する。図
９は本発明の第三実施例を示すブロック回路図、図１０
は転写電圧、帯電電流と印加電圧との関係を示すグラフ
である。図９において、第三実施例の画像形成装置４１
は、転写電圧が環境によって変化することから、帯電す
る直前の感光ドラム２の電位を転写電圧と帯電電流とか
ら検出し、その値に応じて印加電圧を制御するものであ
る。

【００２６】帯電装置４２は、帯電ローラ３に電源１
７、電源制御回路４３、電源ＣＰＵ４４が順に接続され
て構成される。帯電ローラ３と電源１７との間には、帯
電電流検出回路４５が設けられている。電源ＣＰＵ４４
には、帯電電流検出回路４５の他に、転写電圧検出回路
４６と転写電圧電源制御回路４７とが接続されている。
転写電圧検出回路４６は、電源４８と、電源４８に接続
された転写ローラ１２ａとの間に設けられている。また
電源４８には、転写電圧電源制御回路４７が接続されて
いる。

【００２７】まず、転写ローラ１２ａに印加する転写電
圧の検出について説明する。転写電圧は、あらかじめ転
写ローラ１２ａに一定電流が流れるように印加されてお
り、図２中の記録用紙１０が転写ローラ１２ａと感光ド
ラム２との間に挿入された瞬間に、一定電流から求めら
れる電圧でラッチされ、定電圧化されて転写ローラ１２
ａに印加される。このとき、定電圧となった転写電圧
は、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧され、バッファ４９
を通ってコンデンサ５０に電荷として蓄えられる。この
コンデンサ５０に蓄えられた電荷と基準電圧５１とをコ
ンパレータ５２により比較することで、転写電圧値が求
められる。コンパレータ５２は、Ａ／Ｄコンバータ５３
を介してデジタル信号Ｓ１を電源ＣＰＵ４４に送る。

【００２８】次に、帯電電流の検出について説明する。
電源ＣＰＵ４４の信号Ｓ０により、帯電ローラ３に基準
となる電圧が印加されている。このとき、基準抵抗ＲＳ
を流れる電流値を降圧器５４、５５により降圧し、コン
パレータ５６、５７により比較することで基準抵抗ＲＳ
を流れる電流値を検出する。コンパレータ５６、５７
は、それぞれＡ／Ｄコンバータ５８、５９を介してデジ
タル信号Ｓ２、Ｓ３を電源ＣＰＵ４４に送る。

【００２９】電源ＣＰＵ４４は、転写電圧検出回路４６
から送られてきた転写電圧の信号Ｓ１と、帯電電流検出
回路４５から送られてきた帯電電流の信号Ｓ２、Ｓ３と
から、帯電ローラ抵抗値、帯電前ドラム電位などを計算
し、信号Ｓ４、Ｓ５を電源制御回路４３に送る。電源制
御回路４３は、これらの信号から図１０に示すように印
加電圧を設定する。図１０の曲線ｋは転写電圧が＋３０
００Ｖ、曲線ｌは＋２０００Ｖ、曲線ｍは＋１０００Ｖ
の場合を示す。なお、第三実施例において、転写電圧と
帯電電流の検出、および印加電圧設定は、リアルタイム
で行っている。これにより、感光ドラム２の表面の帯電
電位は、常に適正値の−８００Ｖに保たれる。

【００３０】このように、転写電圧と帯電電流とを検出
し、これらの値に応じて帯電ローラ３に印加する電圧を
設定することにより、帯電ローラ上へのトナー付着量に
よる帯電不安定時や、その他どのような環境において
も、常に適正な電圧で帯電することが可能となるので、
環境による画像濃度のばらつきや、現像の際に露光部分
以外にもトナーが付着して印刷品質が悪くなるというこ
とを防止し得る。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３２】すなわち、印刷媒体の印刷枚数をカウント
するカウンタと、カウンタから印刷枚数データを受取
り、帯電ローラ未使用時を０枚とした場合に、印刷媒体
が０枚の時に適正値よりも高い電圧を帯電ローラに印加
し、その後印刷枚数に応じて徐々に電圧を高くし、所定
枚数以降は適正値である一定の電圧を印加する電源制御
回路とを設けたことにより、未使用の帯電ローラを使用
し始めてからしばらくの間でも、常に適正な帯電電位で
感光ドラムを帯電するので、画像形成濃度が濃くなり過
ぎたり、現像の際に露光部分以外にもトナーが付着して
印刷品質が悪くなるということを防止しし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示すブロック図である。

【図２】第一実施例の電子写真プリンタを示す説明図で
ある。

【図３】印刷枚数と印加電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図４】印刷枚数と感光ドラム帯電電位との関係を示す
グラフである。

【図５】第一実施例の変形例を示すブロック図である。

【図６】印刷枚数と印加電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図７】印刷枚数と感光ドラム帯電電位との関係を示す
グラフである。

【図８】第二実施例の電子写真プリンタを示す外観図で
ある。

【図９】本発明の第二実施例を示すブロック図である。

【図１０】環境と印加電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図１１】本発明の第三実施例を示すブロック回路図で
ある。

【図１２】転写電圧、帯電電流と印加電圧との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

２ 感光ドラム ３ 帯電ローラ １０ 記録用紙 １２、４１ 画像形成装置 １８、３６、４３ 電源制御回路 ２０ ページカウンタメモリ ２４ アナログ信号処理回路 ３３ 温度センサ ３４ 湿度センサ ４５ 帯電電流検出回路 ４６ 転写電圧検出回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体の表面を帯電ローラにより一様に
   帯電した後に静電潜像、トナー像を形成し、トナー像を
   印刷媒体に転写する画像形成装置において、印刷媒体の
   印刷枚数をカウントするカウンタと、 カウンタから印刷枚数データを受取り、帯電ローラ未使
   用時を０枚とした場合に、印刷媒体が０枚の時に適正値
   よりも高い電圧を帯電ローラに印加し、その後印刷枚数
   に応じて徐々に電圧を低くし、所定枚数以降は適正値で
   ある一定の電圧を印加する電源制御回路とを設けたこと
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記印刷枚数データ信号を、デジタル信
   号からアナログ信号に変換するアナログ信号変換回路を
   設けた請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 感光体の表面を帯電ローラにより一様に
   帯電した後に静電潜像、トナー像を形成し、トナー像を
   印刷媒体に転写する画像形成装置において、 環境温度を検出する温度センサと、 環境湿度を検出する湿度センサと、 温度センサから温度データ、湿度センサから湿度データ
   を受取り、各データに応じて帯電ローラに印加する電圧
   を設定する電源制御回路とを設けたことを特徴とする画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 感光体の表面を帯電ローラにより一様に
   帯電した後に静電潜像、トナー像を形成し、転写装置に
   よって電圧を印加された印刷媒体にトナー像を転写する
   画像形成装置において、 転写装置による印刷媒体の転写電圧を検出する転写電圧
   検出回路と、 帯電電流を検出する帯電電流検出回路と、 転写電圧と帯電電流とに応じて帯電ローラに印加する電
   圧を設定する電源制御回路とを設けたことを特徴とする
   帯電装置。