JP2002067387A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
方向についての主走査方向(感光体長手方向)と副走査
方向(感光体回転方向)との多数のブロックに区画し、
各ブロックごとの電位減衰特性を露光語の電位に応じて
A〜Gに分類する。その分類に応じて露光装置の露光光
量を変化させることにより、現像位置における電位ムラ
を減少させることができるので、a−Si感光体の感光
層の膜厚や膜質の違いによる電位ムラを減少させて、濃
度ムラのない良好な画像を形成することができる。
Description
写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置
に関する。
形成したトナー像を、これに密着させた記録材(例え
ば、紙)に静電的に転写する電子写真方式の画像形成装
置において、転写部材として導電性の転写ローラやコロ
ナ帯電器を用いたものが知られている。
感光体に圧接又は近接させて、感光体と転写部材との間
に転写部を形成し、この転写部に記録材を通過させると
ともに、転写部材に感光体上のトナー像と逆極性の転写
バイアス電圧を印加することにより、感光体上のトナー
像を記録材表面に転写するものである。
しては、有機感光体(OPC感光体)やアモルファスシ
リコン系感光体(以下「a−Si感光体」という。)等
がよく用いられている。このうちa−Si感光体は、表
面硬度が高く、半導体レーザなどに高い感度を示し、し
かも繰り返し使用による劣化もほとんど認められないこ
とから、高速複写機やレーザビームプリンタ(LBP)
などの電子写真用感光体として用いられている。
i感光体は、ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化し
て固体化し、アルミシリンダ上に堆積させて成膜すると
いう方法で製造されるため、プラズマを均一にすること
や、プラズマの中心にアルミシリンダを置くことが難し
く、成膜条件を感光体表面全域で精度よく均一なものと
することが困難であった。このため、現像位置におい
て、感光体表面全域内で20V程度の電位ムラが発生
し、この電位ムラにより濃度ムラが発生するという問題
があった。
り静電容量の違いができて帯電能に差が生じること、
成膜状態の不均一等に起因する局所的な膜質の違いによ
り電位減衰特性に差が生じること、などによって発生す
るものである。
体を用いた場合、OPC感光体に比べ暗状態でも非常に
大きく、さらに像露光の光メモリによる電位減衰が増大
されるため、前回の像露光による光メモリを消すため
に、帯電前に前露光を行うことが必要となる。
Si感光体を帯電し像露光を行うと光キャリアを生成し
電位を減衰させる。しかしこのとき、a−Si感光体
は、多くのタングリングボンド(未結合手)を有してお
り、これが局在準位となって光キャリアの一部を捕捉し
てその走行性を低下させ、あるいは光生成キャリアの再
結合確率を低下させる。したがって、画像形成プロセス
において、a-Si感光体は、露光によって生成された
光キャリアの一部は、次工程の帯電時にa−Si感光体
に電界がかかると同時に局在準位から開放され、露光部
と非露光部とでa−Si感光体の表面電位に差が生じ
て、これが最終的に光メモリとなる。
を行うことによりa−Si感光体内部に潜在する光キャ
リアを過多にし全面で均一になるようにして、光メモリ
を消去することが一般的である。このとき、前露光器か
ら発する前露光の光量を増やしたり、前露光の波長をa
−Si感光体の分光感度ピーク(約680〜700n
m)に近づけたりすることにより、より効果的に光メモ
リ(ゴースト)を消去することが可能である。
体に膜厚ムラや、膜質の違いによる電位減衰特性の差が
存在すると、光導電層間にかかる電界が異なるため、上
記局在準位からの光キャリアの解放に差が生じ、帯電位
置においてたとえ均一に帯電できたとしても、現像位置
においては電位ムラが生じてしまう。また、帯電能につ
いても膜厚が薄い部分ほど静電容量が大きくなるため不
利となり、帯電能が低下してくると上記の現像部での帯
電ムラはより顕著となってしまう。
位減衰は非常に大きくなり、100〜200V程度の電
位減衰が生じる。このとき前述の膜厚ムラや、電位減衰
特性の違いにより感光体表面全域内で10〜20V程度
の電位ムラが発生してしまっていた。
量の大きなa−Si感光体においては、OPC感光体に
比べてコントラストも小さいため、影響をより大きく受
けてしまい、濃度ムラも顕著になってしまう。
であり、濃度ムラのない良好な画像を形成することので
きる画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。
めの請求項1にかかる本発明は、表面に光導電層を有す
る像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電装置
と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形
成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させて
トナー像として現像する現像装置と、前記トナー像を他
の部材に転写させる転写装置とを備えた画像形成装置に
おいて、前記像担持体の表面全域の電位減衰特性を2次
元化して表した特性テーブルを記憶した記憶手段を有
し、前記露光装置は、前記記憶手段に記憶された前記特
性テーブルに応じて露光時の露光光量を変化させる、こ
とを特徴とする。
形成装置において、前記記憶手段は、前記特性テーブル
として、前記像担持体表面を前記露光装置の光走査方向
についての主走査方向及び副走査方向に多数に分割した
ブロックごとの電位減衰特性を記憶する、ことを特徴と
する。
形成装置において、前記ブロックは、前記露光装置の記
録解像度に応じて設定する、ことを特徴とする。
又は3の画像形成装置において、前記光導電層が、シリ
コン原子を母体とする水素原子とハロゲン原子とのうち
の少なくとも一方を含有する非単結晶材料によって形成
されている、ことを特徴とする。
3、又は4の画像形成装置において、前記画像形成装置
本体は、前記露光装置の露光の副走査方向である前記像
担持体の回転方向についての位置情報を検知する手段を
有している、ことを特徴とする。
3、4、又は5の画像形成装置において、前記記憶手段
が前記像担持体と一体的に構成されている、ことを特徴
とする。
3、4、又は5の画像形成装置において、前記記憶手段
が前記像担持体を除く前記画像形成装置本体側に装着さ
れている、ことを特徴とする。
特性に合わせて露光光量を変えることにより、現像部に
おける電位ムラを緩和させることが可能となり、a−S
i感光体を用いた場合においてもムラのない良好な画像
を得ることが可能になる。
施の形態について説明する。
を示す。同図は、画像形成装置としてのレーザビームプ
リンタの概略構成を示す縦断面図である。
本体Aの内部に、像担持体としてドラム形の電子写真感
光体(以下「感光ドラム」という。)1を備えている。
感光ドラム1の周囲にはその回転方向に沿ってほぼ順
に、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置
5、クリーニング装置6、前帯電器7等が配設されてい
る。また、記録材(例えば、紙)Pの搬送方向に沿って
の上流側から順に、給搬送装置8、定着装置9、排紙ト
レイ10が配設されており、画像形成装置本体Aの上部
には、画像読取装置11が配設されている。
外周面に、a−Si感光体を層状に設けたものであり、
駆動手段(不図示)によって矢印R1方向に所定のプロ
セススピードで回転駆動される。なお、感光ドラム1に
ついては後に詳述する。
よって所定の極性・所定の電位に均一に帯電される。帯
電装置2としては、例えば、感光ドラム1に対して非接
触のコロナ帯電器を使用することができる。
って静電潜像が形成される。画像読取装置11は、矢印
K12方向及びその反対方向に移動可能な光源12を有
しており、光源12は、原稿台ガラス13上に画像面を
下方に向けて載置された原稿Gの画像面を照射する。画
像面からの反射光は、反射ミラー、レンズ等を介してC
CD(いずれも不図示)によって読み取られ、読み取ら
れた画像情報は、適宜に加工されて露光装置3に入力さ
れる。露光装置3は、レーザ発振器3a、ポリゴンミラ
ー3b、レンズ3c、反射ミラー3d等を有しており、
上述の画像読取装置11から入力された画像情報に応じ
て感光ドラム1表面を露光して静電潜像を形成する。
は、現像装置4によってトナーが付着されてトナー像と
して現像される。一方、給搬送装置8の給紙カセット8
aに収納されている記録材Pが、給紙ローラ8bによっ
て給紙され、搬送ローラ8cによって、ローラ8e及び
ローラ8fに掛け渡されている転写ベルト8d表面に担
持される。上述の現像装置4によって感光ドラム1上に
形成されたトナー像は、転写装置5にトナー像と逆極性
の転写バイアスを印加することで、転写ベルト8d上の
記録材P表面に転写される。
ルト8dによって定着装置9に搬送され、ここで、定着
ローラ9aと加圧ローラ9bとによって加熱・加圧され
て表面にトナー像が定着され、その後、排紙トレイ10
上に排出される。
感光体によって構成された感光ドラム1について詳述す
る。なお、いずれの図も、感光ドラム1の軸心を含む縦
断面図のうちの、軸心よりも上方に位置する部分の一部
を模式的に示すものである。
用としての円筒状のドラム(支持体)21の表面に、感
光層22を設けたものである。感光層22はa−Si:
H、Xからなり光導電性を有する光導電層23で構成さ
れている。
用としてのアルミニウムなどからなる導電性のドラム2
1の表面に、感光層22が設けられている。この感光層
22はa−Si:H、Xからなり光導電性を有する光導
電層23と、a−Si系表面層24とから構成されてい
る。
に、a−Si系電荷注入阻止層25を設けたり、光導電
層23がa−Si:H、Xからなる電荷発生層27及び
電荷輸送層28と、a−Si系表面層24とから構成さ
れたりしてもよい。
ム21から光導電層23へ電荷が注入することを阻止す
るために、必要に応じて設けられるものである。また、
ドラム21としては、それ自体が導電性であっても、ま
た、導電処理を施した電気絶縁性のものであってもよ
い。
は、ドラム21上、必要に応じて下引き層(不図示)上
に形成され、プラズマCVD法(p−CVD法)、スパ
ッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、
光CVD法、熱CVD法などの周知の薄膜堆積法によっ
て形成することができる。p−CVD法としては、RF
帯、VHF帯、μM帯の周波数帯を利用したものが利用
されており、上述の各層は、周知の装置及び膜形成方法
にて製造される。本発明において、光導電層23の層厚
は、所望の電子写真特性が得られる点、使用状態におけ
る電気容量が前述の範囲に収まる点、経済的効果がある
点などを考慮して適宜に所望にしたがって決定され、好
ましくは20〜50μmである。
は、自由表面を示している。
明では、a−Si感光体表面全域にわたる電位減衰特性
の違いによって発生する帯電ムラ、ひいては濃度ムラを
なくすために以下のような構成をとっている。
a−Si感光体は、製造時における各a−Si感光体ご
とにその電位減衰特性を特性テーブルとしてもつように
している。すなわち、各a−Si感光体表面を帯電した
後、露光位置において露光装置により所定の光量で露光
し、その後、現像位置でのa−Si感光体の表面電位を
a−Si感光体内部に設置されたメモリチップ(記憶手
段)に記録しておくのである。この特性テーブルはa−
Si感光体表面全域を、露光装置3の光走査方向につい
ての主走査方向(感光体長手方向)及び副走査方向(感
光体回転方向)に、記録解像度に合わせた適当なブロッ
クに区画し、各ブロックごとの電位減衰をデータを記憶
して全体として電位減衰特性マップを作成するものであ
る。
例えば、感光ドラム1(a−Si感光体)表面全体を最
大サイズで10mm×10mmのブロックに区画する。
実際には、記録解像度の1pixelサイズ×1000
pixelを1辺としたブロックが適当である。記録解
像度が400dpiの場合、63.5μm×1000=
6.35mmであるので、6.35mm×6.35mm
に分割する。
−Si感光体を、これが実際に装着される画像形成装置
本体Aに装着して行う必要はない。
性マップのデータは、その感光ドラム1(a−Si感光
体)を画像形成装置本体Aにセットした際に画像形成装
置本体A側の制御装置(不図示)によって読み取り、そ
の各ブロックごとのデータをもとに、現像位置において
均一な表面電位となるように、露光装置3(本実施の形
態では、レーザを使用している)の露光光量を電位減衰
特性マップに記録されたブロックごとに変更する。
性マップと実際のa−Si感光体表面との対応は、デー
タを記録したメモリチップから画像形成装置本体Aにデ
ータを転送するための接点(後述)を基準とし、a−S
i感光体停止時に常にその場所が所定の位置に来るよう
に設定した。
感光ドラム1の軸方向の両端部のそれぞれに取り付けら
れたフランジ30、31のうちの、感光ドラム1を画像
形成装置本体Aに装着する際の先端側のフランジ30
に、ドラム内部のメモリチップ32(図7(a)参照)
への接点33を設ける。画像形成装置本体Aは、この接
点33を通じてメモリチップ32から、装着された感光
ドラム1の帯電特性についてのブロックデータを読み取
る。この接点33が位置情報を検知する手段を兼ねる。
方法としては、図7(a)の状態が感光ドラム停止時で
あり、画像形成装置本体A側に配設したメモリデータ読
み取り用のピン34が接点33に加圧されて固定されて
いるが、図7(b)に示す感光ドラム駆動時にはピン3
4は、加圧解除されて接点33から離れ、したがって感
光ドラム1は、フリーで回転可能となっている。回転し
ていた感光ドラム1が停止されるときには、感光ドラム
1の停止直前に、ピン34が加圧されて接点33に固定
され、感光ドラム1が停止するようになっている。
設定したブロックと、ブロック化した画像データとの対
向関係を説明する。なお、図8では、横軸に露光光量
(Laser Power)を、また縦軸に感光ドラム
表面電位を取っている。図8の実線は、使用する感光ド
ラムの露光光量vs電位のグラフ(EVカーブ)を示
し、また破線は、その逆数のグラフを示している。設定
された露光後の電位はVlであり、そのときの露光光量
はLPである。このEVカーブを元に、A〜Gに電位を
分割する。A〜Gのそれぞれの範囲の中心値の電位をV
lに補正するための電位は、水平右向きの矢印が指す、
右の縦軸に示されたLPA〜LPGとなる。この補正後
の露光光量を感光ドラム表面の各ブロックの露光光量と
し、メモリチップ32上に記録されたブロックに対応す
る領域の画像を露光する際の露光光量とする。
を示す。
−Si感光体表面の露光後の現像位置における電位が所
定の電位Vl(本実施の形態では30Vに設定した)に
対し、どれだけずれているかを、図3に示すようにVl
を中心として6V刻みでa−Si感光体表面をA〜Gの
8段階に分類したものと比較する。すなわち各ブロック
が上述のA〜Gのどれに相当するかをみる(ステップS
1)。図3中の曲線はa−Si感光体表面における露光
装置3の例えば主走査方向の露光後の表面電位(Vl)
である。
図示)によって処理し(ステップS2)、a−Si感光
体表面全領域の各ブロックを図4に示すようにA〜Gに
分類し、a−Si感光体表面のそれぞれのブロックのV
lがDの範囲にはいるように露光光量をA〜Gにあわせ
8段階に設定する(ステップS3)。
体表面に対応したブロックに区切られて画像処理される
(ステップS4、S5)。
理された入力画像のブロックとを対応させ(S6)、そ
れぞれのブロック内での像露光の際のレーザ光量(露光
情報)を決定し(ステップS7)、その決定されたレー
ザ光量に基づいて像露光を行う。
て、露光後の現像位置における電位をそろえることが可
能になり、画像ムラのない良好な出力画像を得ることが
可能になった。
体としてa−Si感光体を使用した画像形成装置につい
て説明したが、本発明は、a−Si感光体以外の他の像
担持体、例えばOPC感光体に対しても適用することが
できる。
はa−Si感光体と一体に構成してもよく、又は、a−
Si感光体を除く画像形成装置本体側に装着するように
してもよい。
像担持体表面を多数のブロックに区画し、各ブロックご
との電位減衰特性に合わせて露光装置の露光光量を変化
させることにより、現像位置における電位ムラを減少さ
せることができるので、像担持体の感光層の膜厚や膜質
の違いによる電位ムラを減少させて、濃度ムラのない良
好な画像を形成することができる。特に像担持体とし
て、a−Si感光体を使用した場合に有効である。
断面図。
図。
向)及び副走査方向(回転方向)の電位レベルを示す
図。
図。
す斜視図。
の接点と、画像形成装置本体側のピンとが接続されてい
る状態を示す縦断面図。(b)はピンが接点から外され
て、感光ドラムが回転可能となっている状態を示す縦断
面図。
ブ)を示す図。
Claims (7)
- 【請求項1】 表面に光導電層を有する像担持体と、前
記像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像
担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像
する現像装置と、前記トナー像を他の部材に転写させる
転写装置とを備えた画像形成装置において、 前記像担持体の表面全域の電位減衰特性を2次元化して
表した特性テーブルを記憶した記憶手段を有し、 前記露光装置は、前記記憶手段に記憶された前記特性テ
ーブルに応じて露光時の露光光量を変化させる、 ことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】 前記記憶手段は、前記特性テーブルとし
て、前記像担持体表面を前記露光装置の光走査方向につ
いての主走査方向及び副走査方向に多数に分割したブロ
ックごとの電位減衰特性を記憶する、 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】 前記ブロックは、前記露光装置の記録解
像度に応じて設定する、 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】 前記光導電層が、シリコン原子を母体と
する水素原子とハロゲン原子とのうちの少なくとも一方
を含有する非単結晶材料によって形成されている、 ことを特徴とする請求項1、2、又は3に記載の画像形
成装置。 - 【請求項5】 前記画像形成装置本体は、前記露光装置
の露光の副走査方向である前記像担持体の回転方向につ
いての位置情報を検知する手段を有している、 ことを特徴とする請求項1、2、3、又は4に記載の画
像形成装置。 - 【請求項6】 前記記憶手段が前記像担持体と一体的に
構成されている、 ことを特徴とする請求項1、2、3、4、又は5に記載
の画像形成装置。 - 【請求項7】 前記記憶手段が前記像担持体を除く前記
画像形成装置本体側に装着されている、 ことを特徴とする請求項1、2、3、4、又は5に記載
の画像形成装置。
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