JP3777816B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関し、特に、帯電ムラを防止した画像形成装置に関する。
【0002】
本発明による画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に使用することができる。
【0003】
【従来の技術】
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置における高速化は、感光体等の材料の面、画像形成プロセスの面、記録紙搬送や原稿の搬送等紙処理の面等種々の側面からの研究が進められており、高速の複写機が開発され、実用化されている。
【0004】
CPM(copy per minute)が100枚を超える複写機も多く市場に出回っている。しかしながら、このような高速機においても、最初の1枚の複写に要する時間は比較的長く、いわゆるファーストコピータイムは高速機においても数秒となっている。従って、CPMで表される複写速度を上げるために開発力が注がれるとともに、ファーストコピータイムを短縮する努力もなされてきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ファーストコピータイムを短縮するためには、コピーボタンを押してから画像形成が開始されるまでの時間を短縮することが必要であるが、そのためには、電子写真方式の画像形成プロセス、即ち、帯電、露光、現像により感光体上にトナー像を形成する画像形成プロセスにおいて、最初に行われる帯電の開始時期を早くすることが必要である。
【0006】
ところが帯電の開始時期を早くして、感光体の回転速度が一定でない時に帯電を開始すると、次のような問題がある。これを図1により説明する。
【0007】
図1は感光体の回転開始時における感光体の回転速度の経時変化と、感光体の表面の帯電電位を示している。
【0008】
感光体は、曲線L1で示すように、その回転開始時に速度0から次第に速度を上げて行き、時間t1で所定値に達する。所定値は画像形成開始速度として画像形成装置の制御部に予め設定されている値である。帯電をより早くするために、帯電器を感光体の作動開始と同時に駆動すると、帯電器の出力は図1(b)に曲線L2で示すように、極めて短い立ち上がり時間で立ち上がる。
【0009】
その結果、感光体の表面電位、即ち感光体の帯電電位は曲線L3で示すように感光体の回転速度が所定値に達しない速度変化部分で異常に高くなると言う現象が生ずる。この現象は、回転速度が低い部分で感光体が過剰に帯電されることによって生ずる。図は横軸が時間であり、感光体の表面電位の経時変化として表現されているが、この帯電電位の変化は、感光体上にその回転方向に不均一な電位分布を形成する。
【0010】
現像工程において、感光体上の表面電位が異常に高い場合、磁力によって、現像スリーブに保持されていたキャリアが静電的に感光体に引き寄せられて、感光体に付着するキャリア付着が起こるが、図1の感光体の帯電電位の黒く塗りつぶした部分はキャリア付着を起こす電位の範囲を示している。
【0011】
以上のように、感光体の回転速度が変わる時期に、帯電ムラが発生してキャリア付着が発生するなどの不具合が出るが、これを防止するためには、帯電器の電源の出力の開始時期を感光体の回転速度が十分に安定して一定になるt1近くまで遅延しなければならない。即ち、図2に示すようになり、画像形成の開始時期は、感光体の回転開始からt1より長い時間t3、即ち、感光体の回転の立ち上がり時間に帯電の立ち上がり時間がプラスされた時間の経過後になり、像形成プロセスの開始時期が遅れてファーストコピータイムが長くなる。画像形成速度を上げるために、感光体の回転速度を上げると、感光体の駆動開始から定常速度に達するまでの時間t1が長くなって、前記の問題は更に顕著になる。
【0012】
また、画像形成される場合において、感光体の回転速度を変更する時にも、上記と同様な問題が発生する。
【0013】
従って、本発明の目的は、例えば複写機におけるファーストコピータイムのような、画像形成開始指令信号から画像形成が開始される間での時間を短縮する上での前記のような問題を解決することにあり、帯電ムラを生ずることなく、ファーストコピータイム等の画像形成開始時間が短縮された画像形成装置を提供することにある。
【0014】
本発明の他の目的は、感光体の回転速度の変更時にも均一な帯電が確保され、回転速度の変更後直ちに画像形成が開始される画像形成装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的は、
(1)駆動手段により回転駆動される感光体、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体を露光する露光手段及び現像により前記感光体上にトナー像を形成する現像手段を有する画像形成装置において、
制御手段を有するとともに、前記帯電手段は、前記感光体の軸と平行に並んで配置された複数の放電電極、該複数の放電電極に電力を供給する複数の放電極用電源、複数の制御グリッド及び該複数の制御グリッドに電圧を印加する複数のグリッド用電源を有し、
前記制御手段は、前記感光体の回転速度が画像形成開始速度に達するまでの時間において、前記放電極用電源及び前記グリッド用電源の一部の出力開始時間を他の部分の出力開始時間と異ならせる制御を行うことを特徴とする画像形成装置、
によって達成される。
【0016】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式により、記録紙上に画像を形成するものであり、図3に示すように、駆動手段であるモータ50によって白矢印で示す方向に回転する感光体1に対して、帯電器2により一様帯電し、半導体レーザ、発光ダイオード等からの照射光3により像様露光し、現像器4により現像して、感光体1上にトナー像を形成する。感光体1上に形成されたトナー像は転写器5により、記録紙Pに転写され、記録紙Pに転写されたトナー像は定着装置6により定着される。転写後の感光体1はクリーニング装置7によりクリーニングされる。
【0017】
感光体1としては、a−Si感光体或いは有機光導電性層を持ったOPC感光体を有する感光体等が使用される。a−Si感光体は高耐久性を有し、高速機に適した感光体として望ましいものであるが、暗減衰量が大きいために、高い出力の帯電手段が必要になり、感光体の回転開始時の帯電制御が問題になる。従って、以下に説明する帯電制御はa−Si感光体を使用した画像形成装置に適用して特に有効である。
【0018】
図4は、帯電器2及びその駆動回路を含む帯電装置のブロック図である。
【0019】
感光体1を帯電する帯電器2は、放電電極21a、21b、制御グリッド22a、22b及びシールドプレート23で構成される。なお、放電電極21a、21bとしてはワイヤ電極、鋸歯状電極いずれでもよい。
【0020】
帯電器2に電力を供給する電源部40は、前記のように帯電器2の二つの電極に電力を供給する電源41a、41b、42a、42bを有する。電源41a、41bはそれぞれ放電電極21a、21bに500〜1800μAの電流を供給する定電流源であり、42a、42bはそれぞれ制御グリッド22a、22bに1000〜1500Vの高電圧を印加する定電圧源である。
【0021】
電源41a、41b、42a、42bはマイクロコンピュータで構成される制御手段30によって、各別に制御される。制御手段30による制御の詳細は後に説明する。
【0022】
50は制御手段30により制御されて、感光体1を駆動するモータである。
【0023】
60は、感光体1の回転速度を検知する感光体回転速度検知手段であり、感光体1と一体に回転するエンコーダと、該エンコーダの回転を検知する光センサで構成される周知の回転速度センサを有する。
【0024】
図4に示す帯電装置における電源の作動及び帯電特性を図5〜図9により説明する。
【0025】
図5(a)は、電源41aと42aの出力を点線である曲線OUT−1で示すように、感光体1の駆動開始とほぼ同時に立ち上げ、電源41bと42bの出力を実線である曲線OUT−2で示すように遅延時間t2後に立ち上げた例である。このように、一部の電源41bと42bの出力の開始時期を遅延させることによって、図6の曲線L3で示すように、感光体1の回転速度が所定の回転速度に達する時間t1の前の時点t0からほぼ均一な帯電電位が得られた。
【0026】
感光体1が所定の回転速度に達する時間t1としては、具体的には、画像形成開始速度として制御手段30内に予め設定された回転速度に達するまでの時間である。
【0027】
図5(b)は、図6の曲線L3で示すように短時間内に一定した帯電電位が得られる他の制御の例を示す。図5(b)における曲線OUT−1及びOUT−2で示す出力は電源41aと42aの出力を感光体1の駆動開始とほぼ同時に開始するとともに、電源41bと42bの出力を、前記の遅延時間t2よりも若干短い時間t3の遅延時間をもって、且つ、OUT−2を、傾斜を持った出力特性をもって開始させることによって得られる。
【0028】
図5(a)、(b)の曲線OUT−1とOUT−2で示すような出力は、帯電器2を駆動する高圧電源として複数の電源41a、41b、42a、42bを用い、一部分の電源41aと42a或いは41bと42bを制御することによって、小さな出力電流の変化範囲内で制御することが可能になって、安価な電源で高精度の制御を行うことが可能となった。
【0029】
また、放電電極、グリッドを3個以上設け、それぞれに対応する電源を設け、各電源を個別に制御してもよい。
【0030】
感光体1の回転の開始時には、図1、2、5及び6の曲線L1で示すような一定した感光体1の回転速度の立ち上がり特性が得られるわけではない。感光体1やその駆動系の機械的特性の個々の機械間のバラツキ、感光体1の回転速度の変化(画像形成モードの切換等により切換られる回転速度の変化)等によって、感光体1の回転速度の立ち上がり特性にバラツキが出ることは避けられない。
【0031】
このような感光体1の回転開始時の回転速度のバラツキの例を図7に示す。
【0032】
感光体1の回転速度は図7の曲線L1−1、L1−2及びL1−3で例示するようなバラツキを示す。このバラツキは感光体回転速度検知手段60によって検知される。図8に感光体回転速度検知手段60の出力を示すが、図7は図8の感光体回転速度検知手段60の出力から求められた感光体1の回転速度の変化を示している。
【0033】
制御手段30は、感光体回転速度検知手段60の出力に基づいて、図9に示すように、例えば電源42a、42bの出力を一定として電源41a及び41bの制御を行う。即ち、制御手段30は電源41a及び41bを、図7の曲線L1−1と図8の感光体回転速度検知手段出力(a)で示す回転特性に対しては、電源41aと41bの出力が図9のOUT−1とOUT−2となるように制御する。同様に、図7の曲線L1−2及び図9(b)に示す感光体1の回転特性に対しては、図8(b)に示すように、図7の曲線L1−3及び図8(c)に示す感光体1の回転特性に対しては、図9(c)に示すように、電源41aと41bが制御される。
【0034】
図9に示すような電源の制御は、放電電極21a、21bの電源41a、41bの制御に変えて、制御グリッド22a、22bの電源42a、42bを制御するか、或いはこれら4個の電源を適宜組み合わせて制御することによっても同様な効果が得られる。また、2以上の放電電極、2以上の制御グリッド及びそれぞれに対応する電源を設けても良いことは勿論である。
【0035】
このような制御、即ち、感光体1の回転速度を検知し、検知結果を帯電装置の電源の制御にフィードバックすると言う制御によって、図7の曲線L3で示すように感光体1の回転速度のバラツキに関係なく、帯電電位は感光体1の回転開始から短時間内に一定した値に達する。
【0036】
本実施の形態においては、感光体1の回転開始時に生ずる帯電ムラを防止するだけでなく、感光体1の回転速度が変更される場合においても、回転速度の変更にともなう帯電の変化を補正して帯電ムラをなくするか、軽減することができる。
【0037】
図10により、感光体1の回転速度の変更時の帯電の補正を説明する。
【0038】
感光体1の回転速度がレベルH1からレベルH2に変化する場合、感光体回転速度検知手段60からの検知信号に基づいて、制御手段30により電源部40を制御することによって感光体1は一定の帯電電位L6に帯電される。
【0039】
図10における曲線L4、L5で示すように、感光体1の回転速度の変更時に過渡的に速度のバラツキが生じても、帯電電位は一定に維持される。即ち、感光体の回転速度の検知に基づいて、帯電器2の電源を制御するので、感光体の回転速度の変化に対して時間遅れなく帯電制御が行われて、回転速度の変更後直ちに画像形成を開始することができる。
【0040】
感光体1の図10に示すような回転速度の変更は、例えばインターシートモードなどで、普通紙に対して、厚さの大きく異なる記録紙が連続コピーの途中で折り込まれる場合などにおいて行われる。
【0041】
以上説明したように、本実施の形態では、帯電器2を複数の電源41a、41b、42a及び42bで駆動し、これら電源を各別に制御して、一部を相対的に遅延させたり、一部の出力の立ち上がり特性を制御することによって、電源の出力の変化範囲を小さくし、高い精度で高圧電源を制御することが可能となった。また、安価な電源を用いることが可能になった。
【0042】
【発明の効果】
帯電ムラを生ずることなく、或いはわずかな帯電ムラで短時間内に感光体の帯電を開始することが可能になって、ファーストコピータイム等の画像形成開始時間を短縮することができる。しかも、帯電手段の電源の制御を高精度で行うことが可能となるとともに、安価な電源を用いることが可能となる。
【0043】
更に、感光体の回転速度の変更時にも、回転速度の変更後直ちに画像の形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】感光体の駆動開始時における回転速度の経時変化、従来技術の帯電器の電源の出力特性及び感光体を帯電した場合の感光体の帯電電位の経時変化の一例を示す図である。
【図2】感光体の駆動開始時における回転速度の経時変化、従来技術の帯電器の電源の出力特性及び感光体を帯電した場合の感光体の帯電電位の経時変化の他の例を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態にかかる帯電装置を示すブロック図である。
【図5】図3に示す実施の形態の電源の制御の例を示す図である。
【図6】図3に示す帯電装置により帯電された感光体の帯電電位を感光体の回転速度と対比して示す図である。
【図7】感光体の回転速度のバラツキを示す図である。
【図8】感光体回転速度検知手段の出力を示す図である。
【図9】帯電器の電源の制御の例を示す図である。
【図10】感光体の回転速度の切換時における感光体の回転速度の変動を示す図である。
【符号の説明】
21a、21b 放電電極
22a、22b 制御グリッド
30 制御手段
41a、41b、42a、42b 電源
Claims (3)
- 駆動手段により回転駆動される感光体、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体を露光する露光手段及び現像により前記感光体上にトナー像を形成する現像手段を有する画像形成装置において、
制御手段を有するとともに、前記帯電手段は、前記感光体の軸と平行に並んで配置された複数の放電電極、該複数の放電電極に電力を供給する複数の放電極用電源、複数の制御グリッド及び該複数の制御グリッドに電圧を印加する複数のグリッド用電源を有し、
前記制御手段は、前記感光体の回転速度が画像形成開始速度に達するまでの時間において、前記放電極用電源及び前記グリッド用電源の一部の出力開始時間を他の部分の出力開始時間と異ならせる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記感光体の回転速度を検知する回転速度検知手段を有し、前記制御手段は、前記回転速度検知手段の出力に基づいて、前記放電極用電源及び前記グリッド用電源を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段が前記放電極用電源及び前記グリッド用電源の出力値の制御を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
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