JP2000172054A

JP2000172054A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000172054A
Application number: JP10346896A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakazawa; 和浩中沢; Hirotaka Kabashima; 浩貴椛島; Koichi Gunji; 幸一軍司
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置の感光体への帯電は暗減衰を生じ
るため、現像手段で良好な画像を得ることが困難であ
る。そのため、帯電手段のグリッド電圧を変化させ、現
像時点で適切な帯電電位となるよう補正方法が用いられ
ているが、感光体の帯電特性、温度変化、湿度変化に対
して、高速、且つ高精度の補正を行い高画質の画像を形
成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体の温度及び湿度を測定する手段と
感光体の帯電電位を測定する手段と、これらの手段から
得られた情報を記憶し、計算する手段を設けた制御部を
備えた画像形成装置において、前記制御部には予め感光
体固有の帯電電位変化を示したデータ及び計算式を記憶
し、測定された帯電電位を前記記憶したデータ及び計算
式に基づいて補正すべき帯電電位を設定し比較して適正
な帯電電位に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は複写機やレーザプ
リンタ等の画像形成装置に関し、特に感光体を帯電し、
露光して静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナ
ーで現像して画像を形成する場合、感光体上の帯電電位
の補正を行う技術の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザプリンタに用いられてい
る電子写真方式の画像形成装置においては、感光体を帯
電し、露光して感光体上に静電潜像を形成し、形成され
た静電潜像をトナーで現像して画像を形成するが、帯電
された感光体の表面電位は時間と共に暗減衰し、暗減衰
量は個々の感光体によって違った値を示す。更に暗減衰
は温度や湿度の影響を受ける。アモルファスシリコン感
光体ではこの現象が特に著しい。

【０００３】感光体の周囲には、帯電器や露光装置や現
象器が配置されていて、感光体の移動に従って帯電、露
光、現象が行われるように構成されているが、感光体が
帯電を受けてから現像位置に達するまでに時間がかかる
ために、感光体表面電位は暗減衰によって低下して現像
手段で良好な画像を得ることが困難になる場合がある。
そのため、スコロトロン帯電器の放電電極に流れる電
流、或いは制御グリッドに印加されるグリッド電圧を制
御して現像位置において適切な帯電電位となるように補
正する方法が用いられている。一例としては、予めグリ
ッド帯電電圧を変化させて、暗部と明部に対応させた２
個、又はそれぞれ２個づつ計４個の測定用パッチを作成
し、それぞれのパッチの表面電位を測定し、その測定値
から関係式により画像形成に適した前記グリッド電圧を
決定することにより、適切な帯電電位が得られるよう暗
減衰に対する補正を行っているものがある。

【０００４】又、感光体の電位を測定し、その測定値を
予め用意した基準電位と比較して電位に差がある場合に
は、この電位差と感光体の温度から帯電電圧の補正係数
を修正し、この補正係数の修正は基準電位値と測定値の
差が無くなるまで行われ、最適な帯電電圧を決定する方
法などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の帯電の暗減衰に
対する補正方法には帯電電位測定のために２〜４個のパ
ッチを作成する作成時間が必要であり、又電位変化に対
する電源の応答時間も必要であり、一つの画像形成と次
の画像形成の間にこれらの諸工程を行うと、画像間隔が
長くなって、いわゆるコピー速度が低下する。又、前記
感光体の電位を基準電位と比較し、フィードバックして
補正係数を修正する方法では適正電位が決まるまでに時
間がかかり、又フィードバックの期間中、帯電電位が多
少不安定になる等の問題点があった。

【０００６】本発明は帯電の暗減衰が単に時間の経過の
みならず温度や湿度によって影響されることによって生
ずる問題を解決し、又前記した多くの問題点を解決して
感光体の適切な帯電電位を維持することができる画像形
成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の本発明の目的は、
（１）感光体、該感光体を帯電する帯電手段、該感光体
を露光する露光手段、該感光体上に形成された静電潜像
を現像する現像手段、該感光体の温度を測定する温度測
定手段、前記帯電手段と前記現像手段の間において、前
記感光体の表面電位を測定する電位測定手段、及び前記
温度測定手段と、前記電位測定手段の出力に基づいて、
前記帯電手段を制御する制御手段を有する画像形成装置
において、前記制御手段が、前記感光体の各個体につい
て予め測定された温度変化に関する帯電データ及び計算
式を記憶する記憶手段を有し、該帯電データと、前記感
光体の実質的に１点における表面電位の前記電位測定手
段による測定結果と、前記温度測定手段による計測結果
と、前記計算式から、前記現像手段により行われる現像
の位置における所望の電位を得るように、前記帯電手段
を制御することを特徴とする画像形成装置、及び（２）
感光体、該感光体を帯電する帯電手段、該感光体を露光
する露光手段、該感光体上に形成された静電潜像を現像
する現像手段、該感光体の温度を測定する温度測定手
段、前記帯電手段と前記現像手段の間において、前記感
光体の表面電位を測定する電位測定手段、及び前記温度
測定手段と、前記電位測定手段の出力に基づいて、前記
帯電手段を制御する制御手段を有する画像形成装置にお
いて、前記制御手段が、前記感光体の各個体について予
め測定された帯電特性の温度変化に関する帯電データの
ＬＵＴを記憶する記憶手段を有しており、該ＬＵＴに基
づいて、前記電位測定手段による前記感光体の実質的に
１点における測定結果と、前記温度測定手段による測定
結果から前記帯電手段を制御することを特徴とする画像
形成装置、によって達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
画像形成装置の機能部を示す図であって、１０は画像形
成部、２０は露光手段の１例である光学系から成るレー
ザ露光部、３０は制御手段の１例である制御部で通常マ
イコンや記憶装置から構成されている。

【０００９】画像形成部１０は、感光体の１例であるア
ルミニウム等の金属材料から成るドラムの表面にアモル
ファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）又は有機半導体等の感光
層を形成した感光体ドラム１１を備え、この感光体ドラ
ム１１の周辺には、レーザ露光部２０、帯電器の１例で
ある帯電器１２、現像手段の１例である現像装置１３、
転写器１４，分離器１５、及びクリーニング装置１９が
順番に配置されている。さらに前記レーザ露光部２０の
レーザビーム２２と現像装置１３の間には放電電極とグ
リッドを備えたスコロトロン帯電器１２で与えられた感
光体ドラム１１の表面電位を測定する、電位測定手段で
ある帯電電位測定器１６と感光体１１の表面温度を測定
するサミスター等の温度測定手段である温度測定器１
７，及び必要によっては感光体ドラム１１の近傍の湿度
を測定する湿度測定手段である湿度測定器１８が配置さ
れている。

【００１０】感光体ドラム１１の内周面には面状の発熱
体が設けられ、制御部３０により、該発熱体への通電が
制御されて、感光体ドラム１１の温度の大幅な変化をな
くしている。

【００１１】画像形成は画像形成部の感光体ドラム１１
が時計方向に回転するのに伴って、スコロトロン帯電器
１２により感光体ドラム１１の表面を帯電し、レーザビ
ーム２２により露光した後、現像装置１３でトナー現像
され、転写器１４で記録紙に転写されて、転写画像を定
着し、感光体ドラムはクリーニング装置１９でクリーニ
ングされる。

【００１２】前記の画像形成工程において、帯電器１２
の帯電制御は制御部３０により行われる。制御部３０に
は、帯電電位測定器１６、温度測定器１７及び湿度測定
器１８の出力が入力され、制御部３０はこれらの測定器
の出力に基づいて、供給電流値を計算し、帯電電源２５
を制御し、感光体ドラム１１の帯電電位を制御する。

【００１３】次に、本実施の形態における前記の供給電
流の値の計算について、説明する。

【００１４】図２は感光体ドラム１１の帯電の暗減衰特
性の一例を示した図であって、横軸は感光体ドラム１１
の回転による経過時間を示し、原点０は帯電器１２の設
置位置に対応する時間であり、Ｐ時点は帯電電位測定器
１６の設置位置、Ｑ時点は現像装置１３の設置位置にそ
れぞれ対応している。又、縦軸は感光体ドラム１１の表
面電位を示している。ａは温度がｔ₁℃の時の帯電の暗
減衰による特性であり、ｂは温度がｔ₂℃の時の帯電の
暗減衰の変化を示している。これら個々の感光体ドラム
１１の特性に基づく温度ｔ₁,ｔ₂における帯電電位変化
のデータと、以下に説明するような、これらのデータを
用いて任意温度ｔでの帯電電位及び帯電電流を算出する
計算式は制御部３０の記憶装置に記憶されている。

【００１５】帯電特性及び減衰特性を示す線ａ、ｂは感
光体に対して基準電流αで帯電を行ったとき、即ち帯電
器１２に基準電流αμＡ（アンペア）の電流を供給して
帯電を行ったときの特性である。基準電流αとしては、
温度ｔ₁において最適の現像位置電位Ｅ₁を与える値が設
定される。

【００１６】図２に示すように、帯電電位測定器１６の
位置から現像位置まで感光体ドラム１１が移動する過程
において、感光体ドラム１１の表面電位はほぼ直線的に
暗減衰する。また、測定位置電位（帯電電位測定器１６
における電位）及び現像位置電位は温度変化に対して、
いずれも近似的に比例して変化する。

【００１７】従って、任意の温度ｔにおいて、前記の基
準電流αで感光体ドラム１１を帯電したときの測定位置
電位Ｅｐ（ｔ）、現像位置電位Ｅｑ（ｔ）はそれぞれ次
の式（１）、（２）で表される。

【００１８】Ｅｐ（ｔ）＝Ｅ₄＋（Ｅ₂−Ｅ₄）（ｔ₂−ｔ）／（ｔ₂−ｔ₁）（１）Ｅｑ（ｔ）＝Ｅ₃＋（Ｅ₁−Ｅ₃）（ｔ₂−ｔ）／（ｔ₂−ｔ₁）（２）現像位置電位Ｅ₁が画像形成上最適の電位であり、制御
目標となる目標電位である。温度ｔにおいて、目標電位
Ｅ₁を得るには、測定位置電位をＥ（ｔ）とする必要が
あり、この電位は予め測定された電位Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、
Ｅ₄を用いて次の式（３）で表される。

【００１９】Ｅ（ｔ）＝Ｅ₁＋Ｅｐ（ｔ）−Ｅｑ（ｔ）（３）さて、帯電電位Ｅと帯電電流Ａは比例関係にあり、その
比例係数Ａ／Ｅ＝Ｋは温度の関数であり、Ｋ（ｔ）と書
くことができる。

【００２０】目標現像位置電位を得るために帯電電源２
５に供給される補正前帯電電流Ａ（ｔ）は次の式（４）
で表される。

【００２１】Ａ（ｔ）＝Ｋ（ｔ）Ｅ（ｔ）（４）前記の式（１）、（２）、（３）、（４）から、任意の
温度ｔにおいて、現像位置における目標電位Ｅ₁を得る
ために帯電電源２５に供給すべき補正前帯電電流Ａ
（ｔ）が求められる。ここで、Ｋ（ｔ）＝α／Ｅｐ
（ｔ）であるから、前記の（４）式は次のように書き換
えられる。

【００２２】Ａ（ｔ）＝Ｅ（ｔ）×α／Ｅｐ（ｔ）（５）前記の（３）式と（５）式から、任意の温度ｔにおい
て、現像位置における目標電位を得るために帯電器１２
に供給する電流値を求めることができる。

【００２３】以上説明した計算を行うためのデータ及び
計算式、即ち基準電流α、電圧Ｅ₁〜Ｅ₄、式（１）〜
（５）は制御部３０の記憶装置に記憶される。これらの
記憶内容の内基準電流α、電圧Ｅ₁〜Ｅ₄は感光体ドラム
１１の各個体毎に測定された値であり、装置に装着され
る感光体ドラム１１の個体毎に書き換えられる。

【００２４】画像形成工程においては、温度測定器１７
により検知された温度において、目標とする現像位置電
位を与える電流値が（５）式により求められ、帯電器１
２に供給され、感光体ドラム１１の帯電が行われる。そ
して、帯電電位測定器１６により感光体ドラム１１の帯
電電位測定が行われる。感光体ドラム１１の帯電電位は
理論値に常に一致するとは限らない。本実施の形態にお
いては、この様な理論値と実測値との間の違いを更に補
正して高精度の帯電制御を行っている。

【００２５】理論値Ｅ（ｔ）対して、実測値がＥｓであ
ったとすると、補正値ΔＥをもたらす補正電流ΔＡは次
の式で与えられる。

【００２６】 ΔＡ＝Ｋ（ｔ）ΔＥ＝Ｋ（ｔ）｛Ｅ₁＋Ｅｐ（ｔ）−Ｅｑ（ｔ）−Ｅｓ｝（６）（６）式により求められる補正電流を補正前帯電電流Ａ
（ｔ）に加算した帯電電流を帯電器１２に供給すること
によって、現像位置における最適な電位が高精度で得ら
れる。

【００２７】表１に示すようなデータを用いて、温度４
６℃の時に計算された測定位置電位Ｅｐ（ｔ）及び補正
前帯電電流Ａ（ｔ）はそれぞれ９７６Ｖ、２５８μＡと
なる。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、電位測定器１６による測定電位が１
０２６Ｖであったので、補正電流ΔＡは約１６．１μＡ
であり、帯電器１２に供給する帯電電流値は２７４μＡ
となる。

【００３０】このように、本実施の形態では、感光体ド
ラム１１上における１回の電位測定により、現像位置に
おける最適な電位を極めて正確に得ることが可能とな
る。

【００３１】帯電電位測定器１６による電位測定は、信
頼度の高い測定結果を得るために、複数回の電位を測定
或いは複数位置の電位を測定する場合があるが、このよ
うな測定方法は、制御用の１個のデータを得るための方
法であり、実質的に１回の測定ということができる。

【００３２】以上の説明では帯電電源２５から帯電器１
２に供給される電流値を制御することによって、感光体
ドラム１１の帯電電位を目標電位に維持する制御を説明
したが、この制御は帯電器１２の放電電極に供給される
電力の電流値に対して行われる。これに対して、帯電器
１２のグリッドに供給される電力の電圧を制御すること
によっても、前記と同様に、感光体ドラム１１の帯電電
位を所望の目標電位に制御することが可能である。

【００３３】本実施の形態では、連続して多数枚の画像
を形成する連続画像形成工程において、画像間におい
て、帯電電位を測定し、電位制御を行うことによって、
各画像毎に最適の帯電を行って画像形成を行うことが可
能となって、高画質の画像が形成される。このような連
続画像形成工程における画像間での帯電制御は画像形成
毎に行ってもよいが、数画像置き或いは更に多数の画像
置きに行ってもよい。

【００３４】次に本実施の形態における帯電制御につい
て、図３により説明する。

【００３５】複数枚の画像形成を行う連続画像形成工程
において、ｎ枚目の画像形成のための帯電制御に先だっ
て、感光体ドラム１１の温度が温度測定器１７により測
定される（Ｓ１）。測定温度に基づいて、前記の補正前
帯電電流Ａ（ｔ）の計算が行われる（Ｓ２）。そして、
計算により求められた補正前帯電電流Ａ（ｔ）が帯電器
１２に供給され（Ｓ３）、補正前帯電電流Ａ（ｔ）によ
る帯電により変化した感光体ドラム１１の電位が測定さ
れる（Ｓ４）。この測定結果に基づいて、補正電流値Δ
Ａが計算され（Ｓ５）、補正電流ΔＡを加算した帯電電
流が帯電器１２に供給されて、画像形成用の帯電が行わ
れる（Ｓ６）。そして、ｎ枚目の画像形成が行われ、次
のｎ＋１枚目の画像形成でも前記と同様な帯電器１２の
制御が行われる。

【００３６】このような帯電制御は、各感光体個体につ
いて、予め測定して得たデータ、即ち、αと、帯電電位
Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、Ｅ₄と前記の式（１）から（６）を制御
部３０の記憶装置に記憶して置くことによって可能とな
る。

【００３７】前記の帯電制御の精度を高く維持するに
は、画像形成装置の立ち上がり時などにおける大きな温
度変化を避けることが望ましく、感光体ドラム１１内に
加熱手段を設けて、感光体ドラム１１の大きな温度変化
を押さえることが望ましい。そして、温度測定器１７の
出力に基づいて前記加熱手段を制御して、感光体ドラム
１１の温度をほぼ一定に維持することが更に望ましい。

【００３８】また、前記の帯電制御に代わる別の方法と
しては、感光体個々の各温度における最適帯電電流値を
予め測定して、感光体毎にＬＵＴを作成し、該ＬＵＴに
基づいて帯電制御を行うことも可能である。このような
ＬＵＴの１例を表２に示す。

【００３９】更に、感光体の帯電特性は湿度によっても
変化するので、湿度変化に対する補正を行うことが望ま
しい。湿度に対する感光体の帯電特性の変化は、温度変
化に対する帯電特性の変化と類似しており、湿度の上昇
にしたがって帯電電位が低下するという変化である。従
って、前記の温度変化に類似した計算式により補正を行
うことができる。

【００４０】

【表２】

【００４１】帯電、露光、現像及び転写により形成され
る画像の特性は帯電の他に、現像や転写によっても影響
を受ける。トナー像が転写される記録紙の性質等前記の
温度や湿度以外の要因に対して帯電電位の制御により補
正を行うことも可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、１回の帯電電位の測定で高精
度の補正が可能であるため、高速の画像形成に対応で
き、暗減衰や温度、湿度の影響を受けやすいアモルファ
ス感光体などでも高速で正確な補正をすることが可能で
ある。又、高速での補正が可能になったため、連続画像
形成時でも画像形成毎に補正処理が可能となり、常に高
画質な画像を高速で形成する画像形成装置を実現出来る
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機能
部を示す図である。

【図２】感光体ドラムの帯電特性と暗減衰特性の１例を
示した図。

【図３】本発明に係るフローチャート図である。

【符号の説明】

１０画像形成部１１感光体ドラム１２帯電器１３現像装置１４転写器１５分離器１６帯電電位測定器１７温度測定器１８湿度測定器２０レーザ露光部３０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H003 BB11 CC01 DD01 DD03 DD08 EE03 EE11 2H027 DA13 DA14 DE07 EA01 EA13 EC06 EC17 EC19 ED03 EF12 ZA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体、該感光体を帯電する帯電手段、該感光体を露光する露光手段、該感光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段、該感光体の温度を測定する温度測定手段、前記帯電手段と前記現像手段の間において、前記感光体
の表面電位を測定する電位測定手段、及び前記温度測定
手段と、前記電位測定手段の出力に基づいて、前記帯電
手段を制御する制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記制御手段が、前記感光体の各個体について予め測定
された温度変化に関する帯電データ及び計算式を記憶す
る記憶手段を有し、該帯電データと、前記感光体の実質
的に１点における表面電位の前記電位測定手段による測
定結果と、前記温度測定手段による計測結果と、前記計
算式から、前記現像手段により行われる現像の位置にお
ける所望の電位を得るように、前記帯電手段を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】感光体、該感光体を帯電する帯電手段、該感光体を露光する露光手段、該感光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段、該感光体の温度を測定する温度測定手段、前記帯電手段と前記現像手段の間において、前記感光体
の表面電位を測定する電位測定手段、及び前記温度測定
手段と、前記電位測定手段の出力に基づいて、前記帯電
手段を制御する制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記制御手段が、前記感光体の各個体について予め測定
された帯電特性の温度変化に関する帯電データのＬＵＴ
を記憶する記憶手段を有しており、該ＬＵＴに基づい
て、前記電位測定手段による前記感光体の実質的に１点
における測定結果と、前記温度測定手段による測定温度
から前記帯電手段を制御することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項３】前記記憶手段が書き換え可能な記憶手段
である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。
【請求項４】前記感光体近傍の湿度を測定する湿度測
定手段を有し、該湿度測定手段の出力に基づいて、前記
制御手段が前記帯電手段を制御することを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記制御手段が前記帯電手段に供給され
る電力の電流値を制御することを特徴とする請求項１か
ら請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記制御手段が前記帯電手段に供給され
る電力の電圧値を制御することを特徴とする請求項１か
ら請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】複数枚の画像を連続して形成する連続画
像形成工程における画像間において、前記制御手段が前
記帯電手段を制御することを特徴とする請求項１〜６の
いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記感光体を加熱する加熱手段を有し、
該加熱手段の制御により、前記感光体の温度を制御する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項９】前記感光体がアモルファスシリコン感光
体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項
に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記制御手段が前記温度測定手段の出
力に基づいて、前記加熱手段を制御することを特徴とす
る請求項８に記載の画像形成装置。