JPH02183277A - 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た上記像形
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最
近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／又は加熱されて定着されて
、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Ｓｓ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ｔ；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型の帯電器が使用され
る。

ＯＰＣには帯電方向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ＯＰＣは食型のＯＰＣで、こ
の場合は、負帯電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。ところが負Ｎ０ＰＣは正に帯電した時
は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、負に帯電しているトナーが非画
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。

これは正型ＯＰＣ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
く、ＰＣＬによって除電できないという同様の問題点が
ある。

さらに、反転系の現像においては、負のＯＰＣを用いる
場合は負に帯電するトナーと正に帯電するキャリヤを用
いるので、像形成体の帯電０の部分が現像領域にあって
、現像ローラに現像のバイアス電圧が印加されていると
トナーが像形成体上に付着する。また、非画像領域が帯
電器により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からキャリヤが感光体上に
移動付着する（現像ローラにバイアス電圧が印加されて
いる場合は、電位差が少なくキャリヤは付着しない）。

この像形成体に付着したキャリヤ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、コピー画像を不
鮮明にするという問題点があった。

以上から明らかのように反転現像では像形成体の画像領
域の帯電と現像ローラのバイアス電圧印加のタイミング
は厳重に管理されなければならず、特に帯電器及び現像
ローラのバイアス電圧の印加を急に立ち上げステップ状
にする場合は少しのずれも許されないという問題点があ
った。

本発明は、これらの点を解決して、帯電器と現像ローラ
へのバイアス電圧の印加のタイミングが少しずれても、
像形成体への不要なキャリヤ及びトナーの付着を防止し
、トナーの浪費と装置内のキャリヤ及びトナー汚れを防
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、像形成体と、像形成体表面を均一に帯電す
る帯電手段と、像形成体表面を露光し潜像を形成する潜
像形成手段と、前記潜像を反転現像する現像手段と、か
ら構成された画像形成装置において、前記帯電手段の帯
電器はスコロトロン型であって、そのグリッドに印加す
るバイアス電圧は、スロープ状に立ち上げ、立ち下げる
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ＩＣからなるデジタ
ル複写機である。

第１図において、スキャナ一部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、管壁の定温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。

ｙＫ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１７２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たれる。

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１１に導かれる。光学情報変換ユニット１１はレ
ンズ１２と、光学像が結像するＣ　ＣＤ　１３とで構成
され、光学像が画像（電気）信号に変換される。

Ｓ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ｌＣ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と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で照射されて除電さ
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、光走査はレーザビームによる主走査と、像形成
体１０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４Ｉ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ｌＯ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
ｌＯから分離される。

分離された記録紙Ｐは定着器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１０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２本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〜ｌ０ＫＶ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０■とすると像形成体１０表面はＯｖとなり帯電
を行わない状態とすることができる。

クリーニング装置２６には、像形成体１０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
易くするた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れる。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１０の表面に照射されるので、像
形成体１ｏの表面を一定速度で所定方向１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１０の感光体として以下食型ｏＰＣを用いた場
合について説明するが、食型のｏＰｃを用いＩ：場合の
反転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表面画像領域の未露光
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はレーザ光で電荷を除か
れ電位の絶対値が低下した露光部ＰＨの電位、Ｃは平均
粒径２０〜１１００ｐのキャリヤ、Ｔは平均粒径５〜１
５μｍのトナーである。

第４図について説明すると、像形成体１０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ＶＨ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
電位はその光量に応じて上昇（電位の絶対値は電位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、ＶＨ＃−６０
０Ｖ、　ＶＢ＃−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相対的に電
位の高い（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だけ上昇するが、通常は未露
光部分と同電位にはならない（３）。

次に像形成体１０の作動と帯電９Ｂ　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とグ
リッドに印加するバイアス電圧によって像形成体へのト
ナーやキャリアの付着がないようＩこ制御したものであ
る。

第６図は像形成体、帯電器、現像器の作動とバイアス電
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１０が回転駆動され
ると共に帯電器２１の放電ワイヤ２１１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表面はほぼ除
電され、その帯電極性側に僅かに帯電した状態になって
いる。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（と、グリッド電圧は徐徐に立ち上げられＴ
ｕｐ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遅れて徐徐
に立ち上げられＴｕｐ後に正規のグリッド電圧ＶＢにな
るように制御される。像形成体ＩＯ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〜−１５０Ｖとな
る。現像のバイアス電圧ＶＢも上記グリッド電圧よりＴ
ｄｃ連れて立ち下げられＴ　ｄｏｗｎ後にＯとなる。

ここで、Ｔｄｃは像形成体ｌＯ上の一点が帯電器２１と
現像器２３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。

α、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表面電位は０■〜−１５
０Ｖに、画像領域は正規の帯電電位（−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Ｖ　Ｂ　
（−４８０Ｖ）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、帯電器２１のグリッド電圧及び現像ローラ２４の
バイアス電圧ＶＢはスロープ状に徐々に立ち上げ、立ち
げろようにしている。それで、タイミングに少しのずれ
が生じてもそのときの電位差は少ないので、トナーＴや
キャリヤＣの付着は発生しにくい。

さらに、画像形成終了時、グリッド電圧ＶＢを０〜−１
５０ＶとしたのちＴｄｃ秒以上経過してから像形成体ｌ
Ｏの回転を停止するようにしているので、次の画像形成
に当たり、帯電器２１と現像器２３との間の像形成体１
０表面は除電された状態になっていて、次の画像形成時
直ちに現像部に到達する上流側の非画像領域には、トナ
ーＴの付着は発生しない。

上記帯電器２１の除電時のグリッド電圧を０〜−１５０
Ｖとしたのはグリッド電圧にバラツキの余裕を与えるた
めと、飛散し易いトナーＴの像形成体１０への付着を防
止するためである。

上記帯電器２１のグリッド電圧及び現像ローラ２４のバ
イアス電圧ＶＢのスロープ状の立ち上げ、立ち下げは、
例えばマイクロコンピュータを用いて、電圧値の小さい
ステップ状の小立ち上げ、小立ち下げを、多数回行うこ
とによって達成すことができる。

第７図及び第８図はその一例を示す図である。

図において、ＶＢｎはコピーモードその他によって指定
される現像のバイアス電圧、ＶＢ、は最大のバイアス電
圧である最大バイアス電圧、ｄｔは１回毎の時間間隔、
ｄｈは１回毎の小立ち上げ・小立ち下げの電圧である。

今、例えば、ｄｔを１０ｍ５ｅｃ％ｄ　ｈを一１１Ｖと
し、５０回のステップ状の小立ち上げを行うものとする
と、Ｖ　Ｂ、−５０ｘ　−１１−−５５０ｖとなり、全
所要時間は５０Ｘ　ｌｏ＝　５００ｍ５ｅｃ−０，５ｓ
ｅｃの、巨視的にスロープ状の立ち上げを行うことがで
きる。

もし、Ｖ　Ｂｎ−−４８４Ｖとするように上記マイクロ
コンピュータが指令を受けると、マイクロコンピュータ
は演算を行って、第８図に示すように、上記５０回の小
立ち上げを行う内８回毎に１回計６回、ｄｈ−ＯＶとす
るようにする。それで、所要時間は上と同様に０．５ｓ
ｅｃで巨視的にスロープ状の立ち上げを行いＶＢｎを一
４８４Ｖとすることができる。

このようにして、図示省略したＣＰＵは、操作者が手動
で設定したモードに対応した現像のバイアス電圧レベル
、或はＣＰＵが自動的に読み込んだバイアス電圧レベル
を、上記マイクロコンピュータに指令して高圧電源から
出力するように制御することができる。

グリッド電圧についても同様に、スロープ状の立ち上げ
・立ち下げを行うことができるのはいうまでもない。

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を使用した場合は、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
帯電器及び−現像器のバイアス電圧及び電圧印加のタイ
ミングと、その立ち上げ・立ち下げをスロープ状に制御
・管理するので、そのタイミングが少々ずれても像形成
体表面の電位と現像ローラのバイアス電圧との差は僅少
であるから、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提供す
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、現像器の作動とバイアス電圧印加の
タイミングを示すタイムチャート、第７図及び第８図は
バイアス電圧をスロープ状に立ち上げる一例を説明する
ための図である。 ＩＡ・・・スキャナ一部　　　ＩＢ・・・画像処理部Ｉ
ｃ−・・プリンタ部　　　　５・・・像露光手段１０・
・・像形成体　　　　　　２１・・・帯電器２３・・・
現像器　　　　　　　２４・・・現像ローラ２６・・・
クリーニング装置 ３０・・・転写器 ３２・・・定着器 ２１２・・・グリッド α、β・・・余裕時間 Ｔ　ｄｏｗｎ・・・立ち下り時間 ＶＢ、ＶＢｎ・・・バイアス電圧 ＶＢｏ・・・最大バイアス電圧

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）像形成体と、像形成体表面を均一に帯電する帯電
   手段と、像形成体表面を露光し潜像を形成する潜像形成
   手段と、前記潜像を反転現像する現像手段と、から構成
   された画像形成装置において、前記帯電手段の帯電器は
   スコロトロン型であって、そのグリッドに印加するバイ
   アス電圧は、スロープ状に立ち上げ、立ち下げることを
   特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記現像手段のバイアス電圧のＯＮ、ＯＦＦは前
   記グリッドのバイアス電圧のＯＮ、ＯＦＦのＴｄｃ秒後
   に遅延し、かつスロープ状に立ち上げ、立ち下げて行わ
   れることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 ここでＴｄｃとは、像形成体表面上の一点が帯電手段と
   現像手段との間を通過するに要する時間である。
3. （３）前記像形成体の駆動は、前記グリッドのバイアス
   電圧をＯＦＦしたのち、前記Ｔｄｃ秒以上経過してから
   ＯＦＦされることを特徴とする請求項１記載の画像形成
   装置。