JP2001265075A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
位の変動に対応した調整を行い画像品質を維持すること
のできる品質性に優れた画像形成装置を提供する。 【解決手段】 感光体1上の複数の異なる位置であっ
て、かつ、非画像形成領域について、電位センサ10に
よって表面電位を測定し、測定結果に基づいて、レーザ
2によるレーザ制御値や一次帯電器3の一次電流値など
を調整する。
Description
プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するもの
である。
装置としては、たとえば、複写機やレーザビームプリン
タ等がある。
タ等の画像形成装置には、画像領域内部に設けられた感
光体表面電位を測定するための電位センサを有し、ウォ
ーミングアップ中に帯電後の感光体電位や露光後の感光
体電位の測定を行うことで、一次帯電電流や一次帯電器
のグリッド電位、レーザ等の露光量、現像バイアス等を
制御し決定するものが知られている。
後からの一定時間経過後に、再度電位制御を行うことで
装置内部の温度変化、経時的なレーザ光量の変動や感光
体に起因する帯電能力の変動、感度の変動による電位変
動を防止するものも知られている。
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。
ことが重視され、連続コピー、プリント等の連続JOB
では電位制御を行うために必要な時間が十分確保できな
いことから、従来、電位制御を行っていない。
短い時間で測定した電位に対して制御を行う場合には、
感光体の周方向の電位ムラの影響を受けてしまうため
に、適切な電位制御ができず画像カブリや濃度薄が発生
することがあった。
報には、1画像形成期間内における感光体の帯電の均一
化を目的として、感光体の特定位置に対応する電位に基
づき帯電条件を変化させて、1画像形成期間内の画像濃
度ムラを防止する技術が開示されている。
の画像濃度ムラの防止が目的であり、連続JOB中のレ
ーザの経時変動、感光体の電位変動経時変動を防止する
ものではなかった。
及び特開平5−323742号公開公報には、感光体の
特定位置又は平均電位を基準値として、記憶後に特定の
感光体位置の電位を測定することによって感光体の電位
変動を検知する技術が開示されている。
感光体の特定位置であることから検知の精度が十分では
なかった。更に、この方法において、基準となる感光体
の電位及びそれに対応する感光体位置に関する情報につ
いて検出子や検出センサ等の位置情報検知手段を用いる
ことからコストアップになる。
知手段を用いずに、感光体の位置情報をタイマ等でカウ
ントすることで感光体域を認識する方法を用いた場合に
は、本体電源が切られたときにはカウント情報が消去さ
れるため、再度本体電源が投入されたときに基準電位及
び位置の対応関係の再測定が必要となることから生産性
の低下が発生していた。
ためになされたもので、その目的とするところは、生産
性を低下させることなく、像担持体の電位の変動に対応
した調整を行い画像品質を維持することのできる品質性
に優れた画像形成装置を提供することにある。
に本発明にあっては、像担持体上を一様に帯電する帯電
手段と、該帯電手段によって帯電された像担持体上を露
光する露光手段と、該露光手段による露光によって、前
記像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面電位を測定する電位測定手段と、を
備えた画像形成装置において、前記像担持体上の複数の
異なる位置であって、かつ非画像領域部について前記電
位測定手段により表面電位を測定し、測定された複数の
測定結果に基づいて、前記帯電手段による帯電量,露光
手段による露光量及び現像手段による現像バイアスの直
流成分のうちの少なくともいずれか一つの補正を行うこ
とを特徴とする。
産性を落とすことなく、また、複数の異なる位置の測定
結果を反映するので、誤差も少なくなる。
れると共に、該像担持体を周方向に複数箇所に区分した
各領域をそれぞれ認識する認識手段を設け、該認識手段
により認識された領域と、前記電位測定手段による測定
結果との対応によって、複数の異なる位置における測定
結果を得るとよい。
て前記電位測定手段による測定結果が得られた場合に、
前記補正を行うとよい。
一の領域内で前記電位測定手段によって複数回測定が行
われた場合には、最新の測定結果のみを前記補正に反映
させるとよい。
て前記電位測定手段による測定結果が得られた場合に、
これら全ての測定値の平均値に基づいて、前記補正を行
うとよい。
電位は、前記露光手段によって露光された後の表面電位
であるとよい。
電位は、前記帯電手段によって帯電された後、前記露光
手段によって露光される前の表面電位であるとよい。
形成領域との間の領域が含まれるとよい。
の領域、及び、画像形成後の後処理中の領域が含まれる
とよい。
ない半導体レーザであるとよい。
像担持体を加熱する加熱手段を備えるとよい。
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
て、本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置につ
いて説明する。
の構成等について説明する。図1は本発明の実施の形態
に係る画像形成装置(電子写真方式の複写機)の概略構
成図である。
持体としての感光体1の周りに、公知の画像形成プロセ
スを行うための各種構成部材が設けられている。以下、
画像形成プロセスの順に従って、主要構成部材について
説明する。
に帯電するための帯電手段としての一次帯電器3が設け
られており、この一次帯電器3は高圧電源4によって駆
動される。
に、露光手段としてのレーザ2によって潜像が形成され
る。このレーザ2は、コントローラ9によって制御され
るレーザドライバ6により駆動され、ポリゴンスキャナ
ー11によって、感光体1上に露光走査を行う。
成画像に対応した潜像となるものと、露光した部分が該
潜像となるものの2通りタイプのものがあるが、以下の
説明では前者の場合について説明する。
流側において、感光体1の表面電位を測定する電位測定
手段としての電位センサ10が設けられており、この電
位センサ10の下流側において、潜像を現像化するため
の現像手段としての現像器5も設けられている。
5によって現像化された像を、転写材上に転写するため
の転写手段や、転写材上に転写された像を定着させるた
めの定着手段なども設けられている。
ス帯電の略円筒状のアモルファスシリコン(a−Si)
ドラムで、プロセススピードが250mm/secであ
る。また、上述したように、感光体1の回転方向におい
て、一次帯電器3及び露光位置よりも下流側であって、
かつ現像位置よりも上流側に、長手方向画像範囲内部に
電位センサ10が設置されている。
極を有する周知の方式のものを用いている。
トナーを用い、露光源となるレーザ2として、波長67
0nm、最大出力30mWの汎用半導体レーザ2を用
い、露光走査には上述のようにポリゴンスキャナ11を
用いている。ここで、半導体レーザのモニタ電流の温度
特性は±1%/Kであるが、加熱手段、温度制御手段は
設けていない。
としての感光体ヒータが設置されており、42℃程度で
温調されている。なお、この感光体ヒータは装置本体の
電源が入っている間のみ駆動する。
ップ部の温度変化が最も大きな場合を想定した実験によ
ると、メインスイッチOFFで7.5℃の低温環境に一
晩放置後、メインスイッチを投入し、ウォームアップ中
に通常の電位制御後に連続JOBが開始され、同時に周
囲温度が約30分間で25℃に上昇した場合、レーザチ
ップ部の温度はウォームアップ時の電位制御時には約1
2℃、連続JOB1時間経過後は約32℃であり、20
Kの上昇があることが分かった。
動作について説明する。
85℃程度の所定の温度に立ち上がるまで(ウォームア
ップ中に)、以下に示すような、周知の電位制御を行
う。
行いながら電位センサ10の測定位置において、感光体
1の表面電位が所定の目標電位VDTに収束するように
一次電流値のフィードバック制御を行い、一次電流値の
制御値を決定する。
の制御信号をDA変換器に送り、高圧制御回路への入力
値を制御することで行う。
用いて一次帯電を行いながらレーザ露光を行い、ライト
電位(VL)が所定の目標電位VLTに収束するように
レーザ光量のフィードバック制御を行い、レーザ制御値
を決定する。
の制御信号をDA変換器へ入力することで行う。上記電
位制御の結果得られた一次電流値、及びレーザ制御値を
メモリ内に格納する。
る紙間光量補正について、特に図4を参照して説明す
る。図4は本実施の形態に係る画像形成装置における主
要制御フローチャート図である。
になった後に任意の時間から認識手段を構成するタイマ
のカウントを開始する(S2)。
(7)をタイマーで決め、同一JOB中は感光体の特定
位置に特定の分割領域A(0)〜A(7)を対応させ
る。
在するVL相当電位となっている非画像領域部(以下紙
間)において表面電位測定及び上記分割領域との対応を
行い、電位と領域の情報を以下に示す方法でメモリ内に
格納する。
進行方向上下流側の領域である非画像形成領域には、前
の画像の後端余白部と次の画像の先端余白が含まれ、い
ずれも画像露光と同一の露光量でレーザを点灯するた
め、非画像形成領域全体がVL相当電位となる。
送りの連続JOB中の非画像形成領域の進行方向長さは
最短距離で50mmである。このとき電位センサの静的
な読み取り検知幅、及び電位センサの動的な応答性によ
って画像部電位の影響を受けないように読み取り範囲を
設定することが必要となる。
光体1との距離は1.7〜2.3mmであり、静止時の
読み取り検知幅は90%で約3mm(被測定物の電位を
100%とした場合、電位が90%と測定される幅が約
3mm)である。また、電位センサ10の動的応答性は
0Vから400Vへの変化が安定するまでは80〜12
0ms、400Vから0Vへの変化が安定するまでは3
0〜50msである。
位測定位置は画像後端から25mm〜30mmとしてい
る。各領域中の任意の場所において、測定値VLM
(X)が測定されたときに、その領域の代表電位VLM
(X)とする。
慮して、10ms毎に4回行い、4回の平均を1回の測
定値VLM(X)とする。なお、4回測定の中間位置を
もって上記分割領域の特定を行う。
の判定を行い(S3)、紙間であった場合には、電位セ
ンサ10によって4回測定を行い(S4)、この4回の
測定結果からその平均の電位を求めて(S5)、その値
をメモリに格納する(S6)。
記の測定が毎紙間で行われ、上述した各領域において、
それぞれ測定値が記憶される。
したものであり、横軸が感光体の周方向位置、縦軸がV
Lである。また、感光体1周における固有の位置に領域
A(0)〜A(7)が対応していることが示されてい
る。
の各測定データが紙間測定毎に格納されることを示した
ものである。矢印の方向に従って数字の順に紙間におけ
る感光体1の表面電位の測定が進み、各領域のデータが
連続JOBの開始から1回以上測定されたときに○、1
回も測定されていない場合は×で示している。
を最低1回測定するのに最短の8回の紙間測定で終了し
ていることを示している。ただし、実際には紙のサイズ
や紙間距離の設定、感光体の周長によっては30回以上
の測定が必要になることもあるが、通常は10〜30回
程度でA(0)〜A(7)すべての測定が終了する。
位VLM(X)が求まった時に全領域の平均電位として
ドラム1周電位VLMが算出される。ここで、既に測定
された領域において、再度測定が行われた場合は最新の
値に更新する。
べて埋まり(S7)、かつJOBの開始からカウントし
たタイマーで1分の整数倍の時間が経過後(S8)、ド
ラム一周電位VLM、ターゲット電位VLT、補正前の
レーザ光量制御値PBを用い、補正後のレーザ光量制御
値PAを以下の式に従い求める(S9)。
DA変換器の入出力値から求めた所定の固定値とする。
る上記所定の時間経過後の最初の紙間において行う。そ
れ以後、次の補正が入るまでの一次電流制御値及びレー
ザ制御値は上記の補正後の値を用いる。
すべての領域の値をクリアして(S12)、新たに各領
域の測定を行い、連続JOB中にこの測定及び補正を繰
り返す。
において、紙間を電位測定領域としている場合を例に説
明したが、必ずしも連続JOBに限られず、単数枚のJ
OBにおける前回転(画像形成準備動作)、後回転(画
像形成後の後処理)中に含まれる非画像領域を電位測定
領域として、同様の方法が適用可能である。
電位を測定した値に基づいて、制御を行うことも可能で
ある。
おいてVLTを目標とする補正にしているが、VLTの
かわりに電位制御時等で得られた実測のVLの値を目標
とすることももちろん可能である。
量)の補正を行っているが、現像バイアス(現像バイア
スの直流成分)の補正に変えることも可能である。
施の形態が示されている。上記第1の実施の形態では、
露光量(レーザ制御値)の調整を行う場合について示し
たが、本実施の形態では、帯電量と露光量のいずれにつ
いても調整を行う場合について説明する。
実施の形態と同一なので、その説明は省略する。
ップとして一次電流値(帯電量)の補正値の算出を行
い、続いて第2ステップとしてレーザ制御値(露光量)
の補正値の算出を順次行った後、第3ステップでは一次
電流値とレーザ制御値の両方を紙間で補正を行い、それ
以後の画像域の制御値をその値とするものである。
形態と同様である。なお、感光体1にはドラムヒータは
用いていない。また、感光体1の帯電能の温度特性は2
V/Kであり、感度の温度特性は3V/Kである。
変化が最も大きな場合を想定した実験によると、メイン
スイッチOFFで7.5℃の低温環境に一晩放置後、メ
インスイッチを投入し、ウォームアップ中に通常の電位
制御後に連続JOBが開始され、同時に周囲温度が約3
0分間で25℃に上昇した場合、感光体1の温度はウォ
ームアップ時の電位制御時には約10℃、連続JOB1
時間経過後は約30℃であり、20Kの上昇があること
が分かった。
像形成装置の動作について説明する。
いては、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、こ
のときの一次電流値IBとレーザ制御値PBを記憶す
る。
光量補正について、図5を参照して説明する。図5は本
実施の形態に係る画像形成装置における主要制御フロー
チャート図である。
開始し(S2)、紙間において一次電流を1B、レーザ
の点灯をOFFすることでVD部を形成する。このと
き、現像バイアスのDC分を上げ、AC成分をOFFに
することでVD部の感光体1への現像が防止される。電
位測定位置は画像の影響を受けないように画像後端から
25mm〜30mmとする。
定値とし、紙間で繰り返し測定することでドラム一周を
分割したA(0)〜A(7)各領域のVDを求め、すべ
ての領域が埋まった後の各領域の平均をドラム一周電位
VDMとする。
の判定を行い(S3)、紙間であった場合には、一次電
流をIB、レーザの点灯をOFFとして(S4)、電位
センサ10によって4回測定を行い(S5)、この4回
の測定結果からその平均の電位を求めて(S6)、その
値をメモリに格納する(S7)。
て1回以上測定されたら(S8)、次のステップに移行
する。
ム一周電位VDM、ターゲット電位VDT、補正前の一
次電流制御値IBを用い、補正後の一次電流制御値IA
を以下の式に従い求める(S9)。 IA=IB+β(VDT−VDM)
流制御用DA変換器の入出力特性から求められる所定の
固定値である。
正値の算出を行う。一次電流値は紙間でIAとする。但
し画像域はIBの制御値を用いる。
の値をクリアして(S10)、その後、上記第1の実施
の形態の場合とほぼ同様に、紙間であるか否かの判定を
行い(S11)、紙間であった場合には、紙間のレーザ
の光量制御値をPB,一次電流値をIAとし(S1
2)、電位センサ10によって4回測定を行い(S1
3)、この4回の測定結果からその平均の電位を求めて
(S14)、その値をメモリに格納する(S15)。
定したVLがすべて埋まった後(S16)、平均電位を
ドラム一周電位VLMとして、ターゲット電位VLT、
補正前のレーザ光量制御値PBを用い、補正後のレーザ
光量制御値PAを以下の式に従い求める(S17)。
DA変換器の入出力値から求めた所定の固定値とする。
の場合とは異なり、上記2つの値を計算後の最初の紙間
において行う(S18)。すなわち、補正は、一次電流
制御値IB、レーザ制御値PBの両方とも各々IA,P
Aに切換え(S19)、それ以後次の補正が入るまで一
次電流制御値、レーザ制御値は上記の補正後の値を用い
る。
ての領域の値をクリアして(S20)、新たに各領域の
一次電流制御値、レーザ制御の補正値を求め、紙間のタ
イミングで両方の制御値の補正を行うことを連続JOB
中に繰り返す。
正を行うことで、上記第1の実施の形態よりも精度の高
い補正が可能となり、特にドラムヒータがない場合や夜
間ドラムヒータを切った場合の夏季の朝空調が入った後
や冬季の朝暖房が入り環境温度が急激に変動する場合に
有効である。
ーザの温度変化、感光体の温度変化、感光体の帯電、光
疲労の変動速度が数10分で1%以下の比較的長時間の
過渡現象であるのに対し、測定の繰り返しで感光体の1
周相当分が測定されるまでの時間は十分短いことに着目
することにより、複数回の測定データに基づいて、各部
材の調整を行うことで、画像品質の維持(連続JOB中
の感光体1の電位変動によるカブリ,濃度変動,画像変
動の防止)を可能としたものである。
ことなく、光量の制御または一次電流値の制御を行うこ
とが可能になり、レーザ周辺の温度変動によるレーザ光
量の変動、感光体の温度、光履歴、帯電履歴に起因する
電位変動を防止することで、連続JOBにおいてカブリ
や濃度薄が発生することなく安定した画質が得られる。
た補正であることから、従来技術に比べて、より正確な
検知に基づく補正が可能になった。
を行えることから、従来、温度制御が必須であったモニ
タ電流の温度特性±1%/℃以上の汎用半導体レーザ
を、加熱手段、温度制御手段等なしで使用が可能にな
り、部品の削減による信頼性向上、コストダウン、省エ
ネルギーが達成できる。
出子、検出センサ等を用いる必要がなく、位置情報の管
理が連続JOB内で済むという利点がある。
る電位ドリフトがあった場合にも、従来技術に比べて、
より正確に電位補正することが可能になり、生産性を落
とすことなく連続JOB中の画像濃度の変動やカブリの
発生を防止することが可能になる。
特性の変動があっても感光体の電位を正確に補正するこ
とが可能になり、感光体の温調ヒータの削減や、従来行
われてきたメインスイッチOFF後に感光体ヒータをつ
けたまま放置を行う必要がなくなり、省エネルギーが可
能になる。
よりレーザのスポット径等の変動起因による露光後電位
の経時変動があっても感光体電位を正確に補正すること
が可能になり、昇温対策の省略、装置の信頼性の向上に
寄与することになる。
を低下させることなく、像担持体の電位の変動に対応し
た調整を行って、画像品質を維持することができ、品質
性に優れる。
構成図である。
である。
ータ格納推移図である。
における主要制御フローチャート図である。
における主要制御フローチャート図である。
Claims (11)
- 【請求項1】像担持体上を一様に帯電する帯電手段と、 該帯電手段によって帯電された像担持体上を露光する露
光手段と、 該露光手段による露光によって、前記像担持体上に形成
された潜像を現像する現像手段と、 前記像担持体の表面電位を測定する電位測定手段と、を
備えた画像形成装置において、 前記像担持体上の複数の異なる位置であって、かつ非画
像領域部について前記電位測定手段により表面電位を測
定し、測定された複数の測定結果に基づいて、前記帯電
手段による帯電量,露光手段による露光量及び現像手段
による現像バイアスの直流成分のうちの少なくともいず
れか一つの補正を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】前記像担持体は略円筒状の部材から構成さ
れると共に、 該像担持体を周方向に複数箇所に区分した各領域をそれ
ぞれ認識する認識手段を設け、 該認識手段により認識された領域と、前記電位測定手段
による測定結果との対応によって、複数の異なる位置に
おける測定結果を得ることを特徴とする請求項1に記載
の画像形成装置。 - 【請求項3】前記複数箇所に区分した全ての領域につい
て前記電位測定手段による測定結果が得られた場合に、
前記補正を行うことを特徴とする請求項2に記載の画像
形成装置。 - 【請求項4】前記複数箇所に区分した領域において、同
一の領域内で前記電位測定手段によって複数回測定が行
われた場合には、最新の測定結果のみを前記補正に反映
させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装
置。 - 【請求項5】前記複数箇所に区分した全ての領域につい
て前記電位測定手段による測定結果が得られた場合に、
これら全ての測定値の平均値に基づいて、前記補正を行
うことを特徴とする請求項3または4に記載の画像形成
装置。 - 【請求項6】前記電位測定手段によって測定される表面
電位は、前記露光手段によって露光された後の表面電位
であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに
記載の画像形成装置。 - 【請求項7】前記電位測定手段によって測定される表面
電位は、前記帯電手段によって帯電された後、前記露光
手段によって露光される前の表面電位であることを特徴
とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像形成装
置。 - 【請求項8】前記非画像領域には、画像形成領域と画像
形成領域との間の領域が含まれることを特徴とする請求
項1〜7のいずれか一つに記載の画像形成装置。 - 【請求項9】前記非画像領域には、画像形成準備動作中
の領域、及び、画像形成後の後処理中の領域が含まれる
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の
画像形成装置。 - 【請求項10】前記露光手段は、温度制御手段を有して
いない半導体レーザであることを特徴とする請求項1〜
9のいずれか一つに記載の画像形成装置。 - 【請求項11】装置本体の電源が入っている間のみ、前
記像担持体を加熱する加熱手段を備えることを特徴とす
る請求項1〜10のいずれか一つに記載の画像形成装
置。
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