JPH08202176A

JPH08202176A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08202176A
Application number: JP1395695A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kaneko; 茂樹金子; Tetsuya Furuyama; 哲也古山; Terubumi Haga; 光史芳賀
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関
し、現像終了時における感光体ドラムへのトナーの付着
を防止する。【構成】現像状態から非現像状態に移行する際に、現
像バイアス電圧の交流成分の位相が所定の位相範囲内に
あるタイミングで、そのバイアス電圧のうちの少なくと
も交流成分を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の、例え
ば複写機、プリンタ、ファクシミリ等に使用される画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真方式を利用した画像形
成装置が広く普及している。図８は、画像形成装置の一
例を示す概略構成図である。感光体ドラム１は、図示し
ないモータにより駆動されて矢印Ａ方向に回転する。こ
の感光体ドラム１の周囲には、帯電ロール２１を備えた
帯電器２、帯電器２により一様に帯電された後図示しな
い画像書込装置から射出されたレーザ光３により露光さ
れることにより感光体ドラム１上に形成された静電潜像
を現像する、現像ロール４１を備えた現像器４、この現
像器４による現像により感光体ドラム１上に形成された
トナー像５を、用紙６上に転写する、転写ロール７１を
備えた転写器７、および転写後の感光体ドラム１上に残
存するトナーをクリーニングするクリーナ８が配置され
ている。

【０００３】帯電器２を構成する帯電ロール２１は感光
体ドラム１に接触しており、帯電電源２２により帯電用
バイアスが印加され、感光体ドラム１を一様に帯電す
る。現像器４を構成する現像ロール４１は、感光体ドラ
ム１に近接して配置され、帯電したトナーをその表面に
担持して回転しそのトナーを感光体に向き合う現像位置
に運ぶ。また、その現像ロール４１には、現像電源４２
から、直流に交流が重畳された現像バイアスが印加され
る。この現像バイアスの印加により現像ロール４１の表
面に担持されたトナーが感光体ドラム側に飛翔し、感光
体ドラム１上にトナー像５が形成される。

【０００４】転写器７を構成する転写ロール７１は、感
光体ドラム１に接触した状態に配置されて回転し、転写
電源７２により転写バイアスが印加され、感光体ドラム
１と転写ロール７１との間に挿入された用紙６上にトナ
ー像５を転写させる。尚、帯電電源２２、現像電源４
２、および転写電源７２は、制御回路９により、バイア
ス印加のタイミング等が制御される。

【０００５】図９は、図８に示す画像形成装置の動作タ
イミングチャートである。この図８では、横軸は、絶対
的な時間軸を表わしているものではなく、例えばレーザ
光３による書き込み開始時点と、感光体ドラム１が回転
して、その感光体ドラム１上の書き込みポイントが現像
器４に達した時点と、感光体ドラム１がさらに回転して
そのポイントが転写器７に達した時点が、同一の時間位
置に並べられている。また、この図８には、連続して２
枚の画像を形成する場合のタイミングが示されている。

【０００６】図８に示す画像形成装置により画像を形成
する際は、先ず図示しないモータが回転を開始し、この
モータにより駆動される感光体ドラム１が回転を開始す
る。またそれとほぼ同時に帯電器２１により感光体ドラ
ム１の帯電が開始される。その後転写ロール７１に、転
写用のプラスバイアスとは逆極性のマイナスバイアスが
印加される。これは、転写ロール７１に付着したトナー
を感光体ドラム１に移動させるためである。感光体ドラ
ム１に移動したトナー、およびもともと感光体ドラム１
に付着していたトナーは、クリーナ８で感光体ドラム１
上から取り除かれる。その後、転写ロール７１には、転
写用のプラスバイアスが印加される。

【０００７】その後、レーザ光３により、１枚目の画像
用の静電潜像が形成され、現像器４により現像されてト
ナー像５が形成され、転写器７により、そのトナー像が
用紙６上に転写される。現像ロール４１には、現像の間
だけ現像バイアスが印加され、１枚目の静電潜像の現像
が終了するとその現像バイアスの印加は直に停止され
る。この現像バイアスの印加の停止は、直流成分と交流
成分との双方について行なってもよいが、交流成分のみ
停止してもよく、その場合も現像が行なわれない状態が
形成される。現像の間だけ現像バイアスを印加する理由
は、現像の間以外のタイミングで現像バイアスを印加し
ておくと、現像ロール７１上のトナーが、感光体ドラム
１の、潜像以外の部分に付着し、クリーナ８の負荷を増
大させたり、その付着したトナーが転写ロール７１に移
って次の用紙の裏面をよごしたりするからである。

【０００８】その後、１枚目のときと同様にレーザ光３
により２枚目の画像用の静電潜像が形成され、現像器４
によりその静電潜像が現像されてトナー像５が形成さ
れ、転写器７によりそのトナー像５が用紙６上に転写さ
れる。その後、図７の画像形成装置では、転写ロール７
１にマイナスバイアスが印加される。ここでは、これ以
上画像形成は行なわないものとすると、帯電器２による
帯電が停止し、その後モータが停止することにより感光
体ドラムの回転が停止する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】例えば上記のように構
成された画像形成装置において、１枚の静電潜像の現像
が終了して現像ロール４１に印加したバイアスを切断し
たときに、感光体ドラム１に帯状にトナーが付着してし
まうことがある。このようなトナーの付着は、上述した
ようにクリーナ８の負荷の増大を招き、また図７に示す
ような転写ロール７１を備えた接触転写方式を採用した
場合、用紙６の裏面をよごしてしまうという問題を引き
起こす。

【００１０】この問題の解決を図るために、実公昭５５
−１９９４６号公報には、転写ロール７１を、感光体ド
ラム１から接離自在に構成するとともに、感光体ドラム
との間にその用紙を挟む部分のみ感光体ドラムに当接す
るように用紙の幅に応じて転写ロール７１をその長手方
向に移動させる方式が提案されている。しかし、この方
式では、転写ロールを感光体ドラムに接離自在に構成
し、かつ転写ロールをその長手方向に移動させる機構を
必要とし、構造が複雑かつ大型化してしまうという問題
がある。また、この方式を適用するには、感光体ドラム
上に形成される種々のサイズのトナー像やそのトナー像
が転写される用紙を一方の側に寄せた状態に位置決めす
る必要があり、用紙の幅によらず、感光体ドラムの中央
に静電潜像、トナー像を形成する装置には適用すること
はできない。

【００１１】また、特公昭６１−２２３１３号公報に
は、転写終了後、転写ロールのバイアスを、転写用のバ
イアスからそれとは逆の極性のバイアスへと、転写ロー
ルが１回転する時間をかけて徐々に切り換える方式が開
示されている。しかし、この方式では、画像形成スピー
ドを向上させるために感光体ドラム上の画像の終端と次
の画像の始端との間（インターイメージ）を短かくした
場合、そのインターイメージの時間ではその転写ロール
のバイアスの切り換えが間に合わないおそれがあり、画
像を多数枚形成する間に転写ロールに徐々に汚れが蓄積
し、用紙の裏面をよごしてしまうおそれがある。

【００１２】さらに、感光体ドラム１の静電潜像が形成
された画像部以外の部分への、現像ロールからのトナー
の移動を防止するために、例えば現像ロールの磁力を高
める等、トナーが感光体ドラムに移動しにくくする方法
も提案されているが、この方法を採用すると画像部でも
トナーの移動が妨げられ、現像性能を低下させてしまう
結果となる。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑み、現像終了時に
おける感光体ドラムへのトナーの付着を防止した画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、感光体上に静電潜像を形成しその
静電潜像を現像することにより感光体上にトナー像を形
成しそのトナー像を被転写材上に転写する画像形成装置
において、上記感光体に近接した位置に配置され表面に
帯電したトナーを担持して回転しそのトナーを感光体上
に形成された静電潜像を現像する現像位置に運ぶ現像ロ
ールを有する現像器と、現像時に現像ロールに直流と交
流とが重畳したバイアス電圧を印加するとともに、非現
像時に現像ロールに印加したバイアス電圧のうちの少な
くとも交流成分を切断するバイアス制御回路とを備え、
上記バイアス制御回路が、現像状態から非現像状態に移
行する際に、上記交流成分の位相が所定の位相範囲内に
あるタイミングで、そのバイアス電圧のうちの少なくと
も交流成分を切断するものであることを特徴とする。

【００１５】ここで、上記バイアス制御回路が、上記交
流成分がトナーを現像ロールに引き寄せる側の位相状態
にある半周期のうち、その半周期の幅を１００％とした
ときのその半周期の始点から２０％以上１００％以内経
過した位相範囲内、あるいは、上記交流成分がトナーを
感光体に押しやる側の位相状態にある半周期のうち、そ
の半周期の幅を１００％としたときのその半周期の始点
から０％以上５０％以内経過した位相範囲内に、上記交
流成分の位相が存在するタイミングで、バイアス電圧の
うちの少なくとも交流成分を切断するものであることが
好ましい。

【００１６】

【作用】現像ロールに直流と交流とを重畳させた現像バ
イアスを印加するタイプの現像器を用いた場合、現像バ
イアスが印加された状態では、トナーは、現像ロールと
感光体との間の隙間でクラウド状態となっており、この
トナークラウドにより感光体上の静電潜像が効果的に現
像される。したがって現像バイアス停止時にもトナーク
ラウドが存在し、その現像バイアスを停止するタイミン
グによってはそのトナークラウドを感光体側に押しやっ
た状態で停止することとなり、これが感光体に余計なト
ナーを付着させる原因と考えられる。

【００１７】本発明者は、この仮定に基づいて実験を行
なった結果、この仮定が正しいことが実証された。すな
わち、現像バイアス停止時にその現像バイアスの交流成
分の位相が所定の位相範囲内にあるタイミングで現像バ
イアスを停止することにより、すなわち、不正確ではあ
るが理解を容易にするために定性的な説明をすれば、現
像バイアスの交流成分が、トナークラウドを現像ロール
側に引き寄せるような位相にあるときに現像バイアスを
停止することにより、感光体への余計なトナーの付着が
防止され、したがってクリーナの負荷の増大が防止さ
れ、また接触転写方式を採用した場合の、用紙の裏面の
よごれが防止される。

【００１８】ここで、本発明者の実験によると、上記の
ように、現像バイアスの交流成分がトナーを現像ロール
に引き寄せる側の位相状態にある半周期のうち、その半
周期の幅を１００％としたときのその半周期の始点から
２０％以上１００％以内経過した位相範囲内、あるい
は、上記交流成分がトナーを感光体に押しやる側の位相
状態にある半周期のうち、その半周期の幅を１００％と
したときのその半周期の始点から０％以上５０％以内経
過した位相範囲内に、上記交流成分の位相が存在するタ
イミングで、バイアス電圧のうちの少なくとも交流成分
を切断すると、感光体への余計なトナーの付着が効果的
に防止された。ただし、これは実験例であり、トナーの
帯電量、トナーの重量、感光体と現像ロールとの間のギ
ャップ幅、現像バイアスの直流成分，交流成分の大き
さ、交流成分の周波数，波形等により、その位相範囲が
変動することも考えられる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
尚、ここでは、画像形成装置の構成については、図７を
そのまま用いて説明する。また、ここでは本発明の実施
例の把握を容易にするために、先ず実験データについて
説明する。図１は、本発明の一実施例における実験デー
タを示した図である。

【００２０】本実施例ではトナーはマイナスに帯電され
ており、現像バイアスの交流成分がプラス側にあるとき
は、現像ロール４１と感光体ドラム１との間に形成され
たトナークラウドは現像ロール４１の側に引き寄せら
れ、現像バイアスの交流成分がマイナス側にあるとき
は、そのトナークラウドは感光体ドラム１側に押しやら
れる。

【００２１】図１の中央の同心円Ｇ０，Ｇ１，…，Ｇ４
は、現像バイアスの印加を停止した直後の、感光体ドラ
ム１の汚れ（トナーの付着）の程度を示しており、Ｇ０
は汚れが全くない状態、Ｇ１は十分な許容レベル、Ｇ２
は汚れがやや目立つレベル、Ｇ３，Ｇ４は許容範囲外の
レベルを表わしている。また、その同心円の角度位置
は、現像バイアス切断時の、現像バイアスの交流成分の
位相を示している。すなわち、図１に、代表的に＋１０
０％，＋５０％，−１００％，−５０％等が記入されて
おり、その近傍に現像バイアスの交流成分の波形が示さ
れているように、例えば＋１００％では、その交流成分
のプラス側の半周期の幅が２ｍｓｅｃであったときに、
その２ｍｓｅｃを１００％とし、プラス側の２ｍｓｅｃ
の全幅が終了した時点、すなわち＋１００％のタイミン
グで現像バイアスを切断したことを示し、例えば−５０
％は、マイナス側の半周期の半分（１ｍｓｅｃ）が経過
した時点で現像バイアスを切断したことを示している。
他も同様である。

【００２２】また、図中の○印は実験データを示してお
り、交流成分の位相が○印の付された各位相にあるタイ
ミングで現像バイアスを切断し、そのときの感光体ドラ
ム１の汚れを目視で限度見本と比較した結果を表わして
いる。この図１に示すように、本実験データによると、
交流成分の位相が＋２０％〜＋１００％、−０％〜−５
０％の範囲内にあるときに現像バイアスを切断した場合
に、感光体ドラム１の汚れが効果的に防止される。

【００２３】図２は、現像電源４２（図８参照）の回路
図である。図１に示す制御回路９から、本実施例では２
１４１Ｈｚの繰り返し周波数をもつパルス信号がドライ
ブ用トランジスタＱ１のベースに印加される。そのトラ
ンジスタＱ１のコレクタと現像電源４２とはハーネスで
オープンコレクタの形式で接続されている。

【００２４】トランジスタＱ１のコレクタの信号は、現
像電源４２を構成するワンショットタイマ回路４２１に
入力される。このワンショットタイマ回路４２１は、ト
ランジスタＱ１のコレクタの信号の各立ち下がりのタイ
ミングで、このワンショットタイマ回路４２１に内蔵さ
れたＣＲ充放電式タイマをトリガし、デューティ５０％
のパルス信号を出力する。このデューティ５０％のパル
ス信号はトランジスタＱ２を経由してＢ級増幅回路４２
２に入力され、そのＢ級増幅回路４２２に内蔵されたト
ランス４２２ａで高電圧の現像バイアスに変換される。
その現像バイアスは現像ロール４１（図８参照）に印加
される。

【００２５】また、その現像バイアスのマイナス成分の
みがバイアス回路４２３に取り込まれ整流されて現像バ
イアスの直流成分が生成され、その直流成分がトランス
４２２ａに供給される。このため、Ｂ級増幅回路４２２
から出力される現像バイアスは、直流成分と交流成分と
が重畳された信号となる。この直流成分の大きさは、制
御回路９（図８参照）からの制御信号Ｓ２の信号レベル
により規定される。

【００２６】また、この図２に示す現像電源４２には、
割り込み制御回路４２４が備えられている。この割り込
み制御回路４２４には、所定のタイミングで立ち上がる
制御信号Ｓ３が入力される。以下に説明するように、こ
の制御信号Ｓ３の立ち上がりで、現像ロール４１への現
像バイアスの印加が停止される。この割り込み制御回路
４２４に制御信号Ｓ３が入力される（制御信号Ｓ３が立
ち上がる）と、この割り込み制御回路４２４に内蔵され
たフォトカプラ４２４ａが作動し、Ｂ級増幅回路４２２
に内蔵された演算増幅器４２２ｂのマイナス入力端子と
出力端子との間を短絡する。

【００２７】図３は、制御信号Ｓ３の立ち上がりのタイ
ミング前後における、演算増幅器４２２ｂの出力信号Ｖ
_a の信号波形図、図４は、そのタイミングにおける現像
バイアスの波形図である。演算増幅器４２２ｂの出力信
号Ｖ_a は、制御信号Ｓ３が立ち上がる迄はデューティ５
０％のパルス信号であり、現像バイアスもそれに対応し
て、直流成分にデューティ５０％の交流成分が重畳され
た波形となっている。ここで、出力信号Ｖ _a が本来立ち
上がるタイミングよりも時間的に△ｔだけ早く制御信号
Ｓ３が立ち上がると、出力信号Ｖ_a は、その制御信号Ｓ
３が立ち上がったタイミングで立ち上がる。そこで、そ
の制御信号Ｓ３を立ち上げるとともにパルス信号Ｓ１の
供給を停止すると、図４に示すように、最後のプラス側
の信号幅Ｔが、図３に示す出力信号Ｖ_a の最後のＬレベ
ルの信号幅に対応した幅となり、そのタイミングで現像
ロール４１への現像バイアスの印加が停止する。

【００２８】したがって、図２に示す回路を用いて、制
御信号Ｓ３の立ち上がりのタイミングを制御することに
より、現像バイアスの最後のプラス側の信号幅Ｔをプラ
ス側の半周期内で任意に変化させることができる。図５
は、現像電源（図８参照）の他の例の回路図である。図
２に示す回路の構成要素に対応する構成要素には、図２
に付した符号と同一の符号を付して示し、図２に示す回
路との相違点について説明する。

【００２９】図５に示す現像電源には、図２に示す現像
電源における割り込み制御回路４２４に代わり、別の構
成の割り込み制御回路４２５が備えられている。この割
り込み制御回路４２５には、図８に示す制御回路９か
ら、所定のタイミングで立ち上がる制御信号Ｓ４が入力
される。図６は、制御信号Ｓ４の立ち上がるタイミング
前後におけるワンショットタイマ回路４２１の出力信号
Ｖ_b の波形、割り込み制御回路４２４に内蔵されたＰＮ
ＰトランジスタＱ４のコレクタの信号Ｖ_c の波形、およ
びトランジスタＱ２のベースに印加された信号（ベース
・エミッタ間電圧）Ｖ_BEの波形を示した図、図７は、そ
のタイミングにおける現像バイアスの波形図である。

【００３０】ワンショットタイマ回路４２１から、図６
（Ａ）に示すような、デューティ５０％のパルス信号Ｖ
_b が出力されているときに制御信号Ｓ４が立ち上がり、
これによって図６（Ｂ）に示すようにトランジスタＱ４
のコレクタ電圧Ｖ_c が立ち上がると、トランジスタＱ２
のベースに印加される信号Ｖ_BEは、そのタイミングでＨ
レベルに固定される（図６（Ｃ））。すると、現像バイ
アスは、図７に示すように、最後のプラス側の信号幅Ｔ
が、図６（Ｃ）に示す、トランジスタＱ２のベースに印
加される信号Ｖ_BEの最後のＬレベルの信号幅に対応した
幅となり、そのタイミングで現像ロール４１への現像バ
イアスの印加が停止する。

【００３１】このように、図５に示す回路によっても、
制御信号Ｓ４の立ち上がりのタイミングを制御すること
により、図２に示す回路の場合と同様、現像バイアスの
最後のプラス側の信号幅Ｔをプラス側の半周期内で任意
に変化させることができる。尚、ここには、現像バイア
スの最後の信号幅Ｔをプラス側の半周期内で任意に変化
させることのできる回路を２例示したが、最後の信号幅
Ｔをマイナス側の半周期内で変化させるには、例えば、
図２に示すトランス４２２ａの巻線の巻き方向を図２と
は逆にするだけで実現できる。また、ここには、現像バ
イアスの最後の信号幅Ｔを変化させることのできる回路
例を示したが、現像バイアスの最後の信号幅Ｔを変化さ
せることができることは必ずしも必要ではなく、その最
後の信号幅Ｔは、図１に示す＋２０％〜＋１００％、−
０％〜−５０％の範囲内のいずれかの１点、例えば＋１
００％に固定されたものであってもよい。＋１００％に
固定された回路は、例えば、図２に示す割り込み制御回
路４２４ないし図５に示す割り込み制御回路４２５を省
いた回路構成により実現でき、パルス信号Ｓ１を停止さ
せることにより、現像バイアスの最後の信号幅Ｔは＋１
００％となる。さらに、図２ないし図５に示す回路で
は、現像バイアスの交流成分を半波整流して現像バイア
スの直流成分を生成しているため、現像バイアスを切断
するとその現像バイアスの交流成分と直流成分との双方
が切断されるが、図２ないし図５に示すバイアス回路４
２３に代わり、現像バイアスの直流成分を、交流成分と
は無関係に生成してその直流成分を交流成分に重畳させ
る回路構成とし、現像バイアスを切断する際は、その交
流成分のみを切断し、直流成分は現像ロール４１に印加
したままにしておいてもよい。さらに、例えば図２ない
し図５に示すＢ級増幅回路４２２に代わりプシュプル回
路を備える等、現像バイアスを生成するための回路は種
々の回路構成をとることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感光体への余計なトナーの付着が防止され、したがって
クリーナの負荷の増大が防止され、また接触転写方式を
採用した場合の、用紙の裏面のよごれが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における実験データを示した
図である。

【図２】現像電源の回路図である。

【図３】制御信号Ｓ３の立ち上がりのタイミング前後に
おける、演算増幅器の出力信号Ｖ_a の信号波形図であ
る。

【図４】制御信号Ｓ３の立ち上がりのタイミング前後に
おける現像バイアスの波形図である。

【図５】現像電源の他の例の回路図である。

【図６】制御信号Ｓ４の立ち上がるタイミング前後にお
けるワンショットタイマ回路の出力信号Ｖ_b の波形、割
り込み制御回路に内蔵されたＰＮＰトランジスタＱ４の
コレクタの信号Ｖ_c の波形、およびトランジスタＱ２の
ベースに印加された信号（ベース・エミッタ間電圧）Ｖ
_BEの波形を示した図である。

【図７】制御信号Ｓ４の立ち上がりのタイミング前後に
おける現像バイアスの波形図である。

【図８】画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

【図９】図８に示す画像形成装置の動作タイミングチャ
ートである。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電器４現像器５トナー像６用紙７転写器８クリーナ９制御回路４１現像ロール４２現像電源４２１ワンショットタイマ回路４２２Ｂ級増幅回路４２３バイアス回路４２４，４２５割り込み制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に静電潜像を形成し該静電潜像
を現像することにより該感光体上にトナー像を形成し該
トナー像を被転写材上に転写する画像形成装置におい
て、前記感光体に近接した位置に配置され表面に帯電したト
ナーを担持して回転し該トナーを前記感光体上に形成さ
れた静電潜像を現像する現像位置に運ぶ現像ロールを有
する現像器と、現像時に前記現像ロールに直流と交流と
が重畳したバイアス電圧を印加するとともに、非現像時
に前記現像ロールに印加したバイアス電圧のうちの少な
くとも交流成分を切断するバイアス制御回路とを備え、前記バイアス制御回路が、現像状態から非現像状態に移
行する際に、前記交流成分の位相が所定の位相範囲内に
あるタイミングで、前記バイアス電圧のうちの少なくと
も交流成分を切断するものであることを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】前記バイアス制御回路が、前記交流成分
が前記トナーを前記現像ロールに引き寄せる側の位相状
態にある半周期のうち、該半周期の幅を１００％とした
ときの該半周期の始点から２０％以上１００％以内経過
した位相範囲内、あるいは、前記交流成分が前記トナー
を前記感光体に押しやる側の位相状態にある半周期のう
ち、該半周期の幅を１００％としたときの該半周期の始
点から０％以上５０％以内経過した位相範囲内に、前記
交流成分の位相が存在するタイミングで、前記バイアス
電圧のうちの少なくとも交流成分を切断するものである
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。