JP3542408B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリンタ、デジタル複写機等の電子写真方式を使用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル複写機、レーザビームプリンタ等の、電子写真方式を使用した画像形成装置は、例えばＡＣ、ＤＣ重畳バイアスを印加した公知の帯電ローラを使用した帯電装置などにより、あらかじめ均一に帯電された電子写真感光体、静電記録誘電体上に、画像情報によって変調された例えば半導体レーザ等を走査する光学系等の露光手段によって静電潜像を形成する。この静電潜像を現像する現像装置としては、例えば静電潜像担持体と対向した現像領域において所定の微少間隙を開けた現像剤担持体上から、現像剤を静電潜像担持体上の静電潜像に転移して付与することにより、静電潜像を現像するものが知られている。
【０００３】
現像された画像は、給紙装置によりタイミングを合わせて給紙搬送された紙などの転写材が、転写部位に搬送されてきて、転写ローラ等を使用した転写手段により転写材に転写される。トナー像を転写された転写材は静電潜像担持体から分離され公知の加熱定着装置等の定着手段に送られ、そこでトナー像の転写材への定着が行われる。
【０００４】
記録材上の未定着画像を定着する定着方式として熱効率、安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広く用いられている。中でも省エネルギーという観点からエネルギー効率が高く表面温度の立ち上がりが早い、熱容量の極めて小さなフィルムを内部から加熱するフィルム加熱方式の加熱定着装置が特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８、特開平４−４４０７５〜４４０８３、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に提案されている。
【０００５】
具体的には、薄肉の耐熱性フィルム（又はシート）と、該フィルムの移動駆動手段と、該フィルムを中にしてその一方面側に固定支持して配置された一定温調される加熱体（ヒーター）と、多方面側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に対して該フィルムを介して画像定着すべき転写材の顕画剤像担持面を密着させる加圧部材を有し、該フィルムは少なくとも画像定着実行時は該フィルムと加圧部材との間に搬送導入される転写材と順方向に略同一速度で走行移動させて、該走行フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接で形成される定着ニップ部を通過させることにより、転写材の顕画剤像担持面を該フィルムを介して加熱体で加熱し、加圧して顕画剤像を軟化溶解し転写材上に永久画像として定着させるものである。
【０００６】
定着手段を経た転写材は画像形成装置外に排出される。転写の終了した静電潜像担持体上に残留したトナーは、クリーニングブレードによる公知のクリーニング手段により除去され次の作像が行われる。
【０００７】
両面プリントを行う場合は、定着後の転写材は排紙口には排出されず、反転部に送られる。反転部で反転された転写材は、搬送路を搬送され再給紙ローラ位置から、２面目のプリント動作を行うことになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題としては、従来は帯電ローラ等の接触帯電装置によって１次帯電を行う場合、帯電開始時に感光体表面電位が１回の帯電では完全に所定電位まで帯電できず、少なくとも感光体の２回以上の帯電を経たのちに画像露光を受けるようにしている。
【０００９】
しかしながら、最近プリンタの性能においてファーストプリントタイムが非常に重視されるようになり、前回転を少しでも短くする必要性がでてきた。通例感光ドラム１周には１〜５ｓｅｃ程度の時間がかかる。例えば、１分間に４枚プリントできるような定速機では感光ドラム１周に４秒程度の時間がかかるので、前回転開始と同時に帯電を始めても、そのとき帯電を受けた部分が２回目の帯電を受けるまでだけでも約４秒の時間がかかるので、画像の書き込み（画像露光）をその間待たなければならず、前回転短縮のさまたげとなっている。
【００１０】
したがって本発明の目的は、前回転時間を短縮し、ファーストプリントタイムを速くすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流と交流とを重畳したバイアスを接触帯電部材に印加することにより感光体を一様に帯電する帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して潜像を形成する露光手段と、前記露光手段により形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記現像手段により現像されたトナー像を接触転写部材を用いて転写材に転写する転写手段と、 前記トナー像が転写された転写材を加熱定着して出力する定着手段とを有し、前記感光体の前回転時において、前記接触帯電部材に直流と交流とを重畳したバイアスを印加するとともに、前記接触転写部材に直流と交流とを重畳したバイアスを印加することによって、前記接触帯電部材だけでなく前記接触転写部材も、露光前の感光体の一様帯電のために使用することを特徴とする。
【００１２】
この転写部材による帯電は、帯電ローラ等の帯電部材による帯電の補助として行うもので、前回転スタート時から、スタート時に帯電部位にあった感光体が回転して転写部位に到達するまでの間行う。
【００１３】
前述したように所定の電位に完全に帯電できるのは、帯電を２回目に経過した以降の部分である。帯電ローラのみでは、画像露光を開始できるのは、感光体の帯電された部分が２回目に帯電を通過して露光位置に達したときであるので、感光ドラム１回転以上の時間が必要であったのに対して、前回転開始時から転写ローラでも帯電を行うことにより、転写ローラで帯電された部分が帯電ローラにより帯電されれば、所定の表面電位を得ることができ、ドラム半周程度早く画像露光を開始することができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の画像形成装置の概略図である。図１において、１は感光ドラムであり、ＯＰＣ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム３による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００１６】
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された転写材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。このとき転写材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された転写材Ｐは定着装置６へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム１表面より除去される。
【００１７】
１面目に画像を転写され定着装置６によって定着された転写材は、片面プリントの場合はそのまま排紙部１４に搬送されるが、両面プリントを行う場合は、反転装置１０に送られ紙先端と後端を入れかえて、２面目の再給紙部１１に送られ、この再給紙部１１の位置で次のプリント動作を待つ。また図の１２は給紙カセットであり、１３はＭＰトレイ（マルチパーパストレイ）である。すなわち本実施例の装置では、再給紙部１１を含めて３つの給紙部がある。
【００１８】
帯電部分について説明すると、帯電バイアスはＤＣ−６７０ＶとＡＣ２０００Ｖ（ピーク間値）、周波数７００Ｈｚのサイン波を重畳したもので、これで感光体を約−６５０Ｖに均一帯電する。ＡＣを重畳するのは帯電の均一性を高めるためである。
【００１９】
加熱定着装置６についてであるが、６１は熱容量の小さな定着フィルムであり、クイックスタートを可能にするために１００μｍ以下の厚みで耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフィルムである。また、６２は定着フィルム１１の内部に具備された加熱用部材であり、これにより転写材のトナー像を融解、定着させるニップ部の加熱を行う。
【００２０】
また加圧部材は芯金の外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層からなり、この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層を形成してあってもよい。加圧部材は上記の定着部材の方向に不図示の加圧部材により、長手方向両端部から加熱定着に必要なニップ部を形成するべく十分に加圧されており、長手方向端部から芯金を介して不図示の回転駆動により、回転駆動される。
【００２１】
図２に本実施例のシーケンス図を示し、帯電、定着、画像露光（ＶＩＤＥＯ信号）等のタイミングを説明する。図２の・は本発明によるシーケンス図である。帯電は画像露光を始めるに先立って感光体上を均一に帯電する必要があり、前述したように、感光体を所定の電位に帯電するには、２回以上の帯電を経過しなければならないので、早め、すなわち前回転開始と同時にＯＮする。定着は、フィルムを用いた立ち上がりの速いオンデマンド定着器であるので、室温から１０秒前後で立ち上げることが可能で、前回転開始と同時にＯＮする。
【００２２】
前回転でプリント準備が完了すると１面目の画像露光が開始され、１面目のプリントが行われる。１面目の画像書き込みが終了すると、後回転に移り、帯電はＤＣをＯＦＦしてＡＣのみ印加で感光体上電位を０にならしたのちＯＦＦする。一方、定着の温調は転写材が定着器を通過し、後端が定着器をぬけたときにＯＦＦする。
【００２３】
転写材は反転され、再給紙部１１に送られる。この間本発明によれば帯電、定着ともにＯＦＦされている。２面目の画像データの処理が終了すると、２面目のプリント信号がエンジンに送られてくるが、このタイミングの一例を図中に矢印で示す。この時点では、エンジン側の２面目プリント準備は完了していないので、本発明によれば転写材が再給紙位置に到達するまでプリント信号がきても前回転は始めず、再給紙位置に達してから前回転を開始する。
【００２４】
一方(2)で示した従来例においては、１面目のプリントまでは・と同様であるが、その後の紙搬送中にプリント信号がくるとその時点から前回転がスタートしてしまうため、帯電と定着がＯＮになっていることがわかる。
【００２５】
以上の(1)、(2)を比較すると、(1)の発明のほうが１面目→２面目への紙搬送中の帯電バイアス印加時間、温調時間が短くなっていることがわかる。
【００２６】
図２の例では１面目から２面目への紙搬送の後半にプリント信号が来た場合であるが、２面目の画像データ処理がより早く終わった場合は、１面目の後回転中やその直後にプリント信号がくることになるので、１面目の後回転後から２面目の前回転までの時間が全て帯電バイアス印加時間、定着温調時間の差となる。これは、例えば本実施例のプロセススピード４８ｍｍ／ｓｅｃのプリンタでは、１面目の後回転から２面目の前回転まで約１０秒かかったので、この時間だけの差となる。片面１枚のプリントに要する時間が２０秒弱あるから、１枚の両面間欠プリントを２回行えば、１枚の片面プリント１回分のドラム削れを防ぎ、電力を節約できることになる。
【００２７】
尚、以上は１枚の間欠両面プリントであったので、その２面目のためのプリント信号を受けても後回転になるようにし、紙が再給紙位置に達してから前回転をスタートするような例で説明したが、これに限るものではない。すなわち、任意のプリントを行っている途中や直後においてプリント信号を受けた場合、そのプリントの２面目のプリント信号であれば、紙の反転、搬送のために時間がかかるので、紙間モードに入らず後回転モードに入る。またＭＰトレイ等の給紙からの時間がかからない場合は、後回転、前回転を行う時間の余裕がないため紙間モードに入る。また、本体に外付けのフィーダの様な給紙に対して時間がかかり、後回転、前回転を行う時間があるので後回転モードに入る。
【００２８】
以上のように、プリント信号によって指定された給紙口に応じてモードを変更することにより、帯電時間、定着温調時間を減らすことが可能となる。
【００２９】
（実施例２）
実施例２では、両面プリントの場合だけでなく、片面プリントも含めた実施例である。図３に装置概略図を示す。最近はレーザプリンタにおいても数種類のサイズ、紙種を同時にカセットに入れられ、ホストコンピュータから選択できるように、数段の紙カセットを設ける傾向にある。図３で示した装置も給紙カセット４段とＭＰトレイ、及び２面目のプリント用の再給紙口の合計６ヵ所の給紙口を有している。
【００３０】
給紙カセットを４段も設けると、本体印字部から最も遠い位置にある給紙カセット１６からの紙搬送路はかなり長くなる。任意の給紙口から１枚目のプリントを行い、そのプリント中または直後に例えば給紙カセット１６からのプリント信号がきた場合、カセット１６から給紙されて、プレフィード位置１７に紙が達するまでの時間で一旦後回転を行い、高圧バイパス、定着温調をＯＦＦして、紙がプレフィード位置に達するタイミングで前回転を開始するようにする。これにより、この間を単に紙間モードで高圧、温調をＯＮしたままにしておくよりも、ドラム削れ防止、電力節約の効果がある。
【００３１】
なお、ここでプレフィード位置１７とは、プリント信号と同時に給紙は行われるが、紙がプレフィード位置まできたときに、前回転を開始し、スキャナ、定着器、帯電等のプリント準備が整うまでここで紙を停止させ、準備完了するまで待たせる位置である。
【００３２】
図４に実施例２のシーケンス図を示す。１枚目プリント中の後半に次のカセット１６からのプリント信号がきた場合、(1)の本発明では、１枚目プリント後に後回転に入り、その後高圧、温調ともにＯＦＦとなるが、(2)の従来例では、同様にプリント信号が入ってきても紙間モードになるためＯＮのままであることがわかる。
【００３３】
（実施例３）
実施例３で用いる装置は実施例１で示した図１の装置と同様である。これの感光ドラム付近の拡大図を図５に示す。図５の様に感光ドラムのまわりには、ほぼ反対側の位置に帯電ローラと転写ローラが配置されている。
【００３４】
前回転が開始する時点で帯電ローラ位置にあったドラム上の部分をＡとして、転写ローラ位置にあった部分をＢとする。前回転と同時に帯電ローラはＤＣ−６７０Ｖ、ＡＣ２０００Ｖ（ピーク間値）、周波数７００Ｈｚのサイン波の重畳バイアスが、転写ローラには−２０００Ｖの直流バイアスが印加される。２回以上の帯電を受ければ、所定の電位に帯電できるから、始めに転写ローラの帯電を受けたＢ部分が帯電ローラにより帯電され、画像露光位置に来た時点より、レーザによる画像露光が開始される。
【００３５】
このレーザ露光位置での感光ドラム上の電位の推移を測定したグラフを図６に示す。グラフの横軸は時間であるが、Ａ．Ｂ．Ａと書いてあるのはドラムが回転して露光位置にドラム上のＡの部分、そしてＢの部分、さらに再びＡの部分が来たタイミングを示している。
【００３６】
図６の(1)で示したグラフによれば本発明では、開始時点では０であった電位が１回帯電ローラにより帯電されたＡの部分が過ぎると約−６２０Ｖになり、続いてまず転写ローラにより帯電され、帯電ローラで２回目の帯電を受けたＢの部分がくると所定の電位である−６５０Ｖにまで完全に上昇している。この間の時間は、感光ドラム約半回転の時間であるので約１秒であった。
【００３７】
図６の(2)に従来例の場合を比較として示した。従来例では帯電ローラのみによる帯電であるから、回転開始時点では０であった電位が、帯電ローラにより１回帯電されたＡの部分が過ぎると約−６２０Ｖになり、次にドラムがもう１周して、２回帯電ローラにより帯電されたＡの部分がきた時点で所定の−６５０Ｖに帯電された。・の本発明と比較すると、ドラム約半周分だけ多く時間が必要である。
【００３８】
本実施例の場合、前回転開始時点で転写ローラにＤＣバイアス−２０００Ｖのみで帯電を行ったが、２回目の帯電は帯電ローラで行っているので、画像書き出し部分での帯電均一性等には特に問題なく、画像上も問題なかった。転写ローラでの帯電は、所定の帯電電位の９０％程度に帯電されることが、本発明者らの実験によって明らかになった。転写ローラは１０⁸ Ω程度の抵抗値のものを使用し、帯電ローラよりも高い抵抗であるので、−３ＫＶのバイアスを印加した。転写ローラは回転開始半周だけ帯電を行って、その後は通常の転写ローラとして使用される。
【００３９】
以上のように本実施例では、前回転時にドラム上に画像露光を約ドラム半周程度早くすることができ、ファーストプリントタイムの短縮を行うことができた。
【００４０】
（実施例４）
実施例４では、前記実施例３に対して前回転開始時の転写ローラにより帯電をＤＣ−２０００Ｖではなく、帯電ローラ用のバイアスと同じく、ＤＣ−６７０Ｖ、ＡＣ２０００Ｖ（ピーク間値）周波数７００Ｈｚのサイン波を重畳したバイアスを使用したことが特徴で、他は前記実施例と同様である。
【００４１】
本実施例では、転写ローラにもＤＣ＋ＡＣの重畳バイアスを印加することで、図６・のグラフと同様でさらに均一性の優れた帯電性を得ることができ、ファーストプリントタイムの短縮に同様の効果が得られた。
【００４２】
転写ローラに重畳バイアスを使用することでバイアス電源が複雑になるが、重畳バイアスを印加する場合だけ、帯電ローラ用のバイアス出力を転写ローラにも印加するなどの切換回路を設ければ、それほど複雑にならずに実施可能である。
【００４３】
（実施例５）
実施例５では、転写ローラに帯電ローラと同様な部材を使用したことが特徴である。具体的には、帯電ローラは芯金のまわりにカーボン等を分散したＥＰＤＭゴム等の等電層を設け、その外側に高抵抗層や表面離型層を厚さ１００〜２００μｍ程度で設けているが、転写ローラにも同様な構成のローラを使用する。ただし抵抗としては、帯電ローラは感光体とのニップ面積での抵抗値が１０⁶ Ω程度であり、転写ローラは１０^６ Ω程度であるのでカーボン量を調整し、やや高めの抵抗値のものを使用する。
【００４４】
この実施例４においても実施例３と同様で、図６(1)に示した様な効果が得られた。本実施例では、帯電ローラと転写ローラが同様な部材を使用しているので、コスト的に安くできる利点がある。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光体の電位を所定の帯電電位に早くすることができ、画像露光の開始を早め、ファーストプリントタイムを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による画像形成装置の構成図である。
【図２】図２は、従来例のシーケンス図と共に示す本発明によるシーケンス図である。
【図３】図３は、本発明による画像形成装置の構成図である。
【図４】図４は、従来例のシーケンス図と共に示す本発明によるシーケンス図である。
【図５】図５は、本発明による感光ドラムまわりの構成図である。
【図６】図６は、従来例のシーケンス図と共に示す本発明による感光体の電位の図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザ露光
４ 現像器
５ 転写ローラ
６ 定着器
７ クリーナー

Claims (1)

1. 直流と交流とを重畳したバイアスを接触帯電部材に印加することにより感光体を一様に帯電する帯電手段と、
   帯電された前記感光体を露光して潜像を形成する露光手段と、
   前記露光手段により形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
   前記現像手段により現像されたトナー像を接触転写部材を用いて転写材に転写する転写手段と、
   前記トナー像が転写された転写材を加熱定着して出力する定着手段とを有し、
   前記感光体の前回転時において、前記接触帯電部材に直流と交流とを重畳したバイアスを印加するとともに、前記接触転写部材に直流と交流とを重畳したバイアスを印加することによって、前記接触帯電部材だけでなく前記接触転写部材も、露光前の感光体の一様帯電のために使用することを特徴とする画像形成装置。

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