JP2004013027A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像情報の書き込み前の露光によりドラムメモリーの発生を抑えるとともに、ファーストプリント時間に影響を与えずに、コストアップさせることなく、かつ転写電圧検知の精度を上げ、良好な画像を得ることを目的とした画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】前回転時に、ドラム一周分のレーザ露光をし、かつその露光されたドラムに対応した位置で、ＡＴＶＣをおこなう。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号化された画像情報をレーザビームやＬＥＤを用いて光変換して潜像を形成するようにした画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、レーザビームを用いた画像形成装置は、図１に示すように構成されている。同図において、ホストコンピュータ１８は、文字などの画像情報を電気信号化してインターフェイスコントローラ１に発信する。インターフェイスコントローラ１は、画像情報を信号処理してエンジンコントローラ２に渡し、エンジンコントローラ２はレーザ駆動回路３を駆動させ、レーザダイオード４を適宜、発光させる。レーザダイオード４からのレーザ光は、コリメータレンズ１７により集光され、回転するポリゴンミラー５上に投射された後、ｆθレンズ６やポリゴンミラー５の面倒れを補正する光学系（図示せず）および反射ミラー７を経て感光ドラム９上を、その回転軸方向（感光ドラム９の母線方向）に沿って走査しながら照射する。
【０００３】
感光ドラム９の表面は帯電ローラ８により一様に帯電された後、上述のレーザ光の照射を受ける。感光ドラム９の表面のうち、レーザ光が照射された箇所は、電荷が減衰し、レーザ光が照射されない箇所は、電荷が残留するので、レーザダイオード４のオン・オフに対応した静電潜像が感光ドラム９上に形成される。
【０００４】
次いで、感光ドラム９の矢印Ｒ９方向への回転に伴い、現像器１０により回転する現像スリーブ１０ａ上の現像剤（トナー）が静電潜像に応じて付与され、感光ドラム９に顕像（トナー画像）が得られる。
【０００５】
一方、給紙カセット１２から給紙ローラ１１で１枚ずつ取り出された記録材としての転写紙は、レジスタローラ１３によりタイミングを合わせて、感光ドラム９と転写ローラ９との間の転写ニップ部に搬入される。顕像は転写ローラ１４により転写紙上に転写される。転写紙上に転写された顕像は、定着器１５により定着される。そして、転写工程終了後、感光ドラム９に残留している残留トナーをクリーナ１６により除去して、次の画像形成プロセスに入る。
【０００６】
このように構成された画像形成装置における帯電工程、露光工程、現像工程および転写工程などに使用される各種機器は、プリントスタート信号の発信に伴って図２に示すシーケンスチャートに基づき作動する。
・感光ドラム９は、プリントスタート信号の発信とともに回転を開始し、所要枚数のプリント終了後に回転を停止する。
・帯電ローラ８は、プリントスタート信号の発信後、所定の時間の後に帯電を開始し、感光ドラム９の回転停止に先立って帯電を停止する。
・レーザダイオード４は、感光ドラム９上の帯電電位が安定する所定の前処理時間を経過後に、画像信号に応じて発光を開始する。
・現像器１０は、レーザダイオード４により書き込まれた感光ドラム９上の潜像部分に応じて駆動されるが、常に駆動されていても良い。
・転写ローラ１４は、感光ドラム９の回転スタートとともに回転し、前処理時間において所定の電流値が流れる電圧を印加して、その電圧値から所定の演算を行い、印字の際に必要な低電圧制御が行われる。
【０００７】
このような作動タイミングにおいて、レーザダイオード４は、プリントスタートの発信とともに書き込みをスタートさせないようにしている。すなわち、前処理時間において、画像書き込み前には転写ローラ１４にある電流値が流れる電圧を通電し、最適な転写電圧値を算出しなければならないため、そのための必要時間も考慮されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像形成装置においては、レーザダイオード４により書き込まれた画像パターンが次の感光ドラム９の１回転によって形成されるトナー画像上に残像として現れるという問題がある。この現象は、いわゆるドラムメモリーと呼ばれるもので、点灯部と非点灯部とがはっきりと分かれた画像パターン、例えば白地の背景色に２０ｍｍ角の黒色正方形が描かれている画像の下に、比較的低密度のハーフトーンを微小ドットで構成した画像が形成されている場合によく目立って現れる。
【０００９】
これはレーザ光が照射された感光ドラム９の光導電層内に電荷が滞留し、電荷の移動が行われづらくなり、感光ドラム一周分の後、その部分が再度帯電されてレーザ光が照射された場合に、一度レーザ光に照射され、電荷の滞留が起きている部分と、初めて帯電する部分で電位差が生じることが原因であると考えられている。
【００１０】
この問題の解決のため、従来から、画像の書き込み前に感光ドラム９の全周にレーザ光を照射させ、あらかじめ電荷を帯電させておくことで、レーザ光への感度を均一になまらせ、潜像の電位差を生じさせないようにする方法が知られている。
【００１１】
しかし、この方法を用いた場合、画像の書き込み前に感光ドラム９の全周の帯電電位を明部電位まで降下させるために、最低でも感光ドラム一周分の時間が必要になる。そのためファーストプリント時間が感光ドラム一周分の露光時間分延びてしまうという問題があった。
【００１２】
また、画像書き込み前に転写ローラ１４に通電し、前述のやり方に基づき最適な転写電圧値を算出する制御は、通常プラスの電荷を印加するので、感光ドラムの表面にプラスのメモリーを発生させないように、マイナスの電位が高い暗部電位（ＶＤ）で行われる。
【００１３】
そのために、前回転時におけるプリント時の転写電圧算出の時間を確保し、感光ドラムの電位を下降させるには、前露光装置を用いる方法が通例として行われているが、この場合、コストアップにつながってしまう。また、上記転写電圧の検出は、ドラム電位のわずかな差で、検知電圧に影響を及ぼすために、この精度を上げる必要がある。
【００１４】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、画像情報の書き込み前の露光によりドラムメモリーの発生を抑えるとともに、ファーストプリント時間に影響を与えずに、コストアップさせることなく、かつ転写電圧検知の精度を上げ、良好な画像を得るための画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明に係る画像形成装置は、像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、電気信号化した画像情報を光信号に変換して前記像担持体への画像情報の書き込みにより潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体上の潜像を現像剤により現像する現像手段と、現像したトナー画像を記録材に転写する転写手段と、また前記転写手段には前記像担持体への画像情報の書き込み開始前に、転写部材に電圧を印加し、記録材にトナー画像を転写する際の適切な電圧値を検出する転写条件検知機構をそなえ、前記画像露光手段、帯電手段、現像手段、および転写手段のそれぞれを制御して画像形成をする制御を備えた画像形成装置において、
前記像担持体への画像情報の書き込み開始前に、前記像担持体を前記帯電手段により一様に帯電し前記画像露光手段を点灯させて前記像担持体を一周分全面露光させる制御を持ち、この点灯により該像担持体の露光された領域の明部電位が前記転写領域に到達して、転写領域を抜けるあいだに、前記の転写条件検出機構を動作させることを特徴とする。
【００１６】
第２の発明に係る画像形成装置は、前記画像形成装置は、前記像担持体への画像情報の書き込み開始前に、前記画像露光手段の点灯により、前記像担持体を一周分全面露光させ、この点灯により露光された領域の電位が、画像情報の書き込み時の明部電位より絶対値が高くなるように、前記画像露光手段を駆動することを特徴とする。
【００１７】
第３の発明に係る画像形成装置は、前記画像形成装置は、前記像担持体への前記帯電手段による帯電が、画像情報の書き込み開始前に行う前記画像露光手段の点灯により前記像担持体を一周分全面露光される領域に対応して、画像情報の書き込み時の暗部電位にくらべ高く帯電させる制御を備えたことを特徴とする。
【００１８】
（作用）
上記の構成に基づいて、第１の発明は、画像情報の書き込みを行う光源を利用して、画像情報の書き込み開始前に露光を行う。この際に、前回転時に行う転写の転写時に必要な適正電圧の算出のための電圧印加を、このドラム一周分の露光が行われた領域内で行う。これにより新たにドラム一周分の露光の時間を設けることなく、ドラムのメモリーを解消できる。また、通常上記検知は上記プラスバイアスの影響を考慮して、マイナスの電位の高い暗部電位で行うが、この検知精度はドラムのわずかな電位差の影響を受ける。暗部電位にくらべ、レーザの露光により電位の安定した、明部電位で上記検知を行うことにより、より精度の高い転写電圧の算出をすることができ、かつドラムメモリーのない良好な画像を得ることができる。
【００１９】
第２の発明は、画像情報の書き込み開始前に像担持体を露光するが、この際レーザダイオードによる発光は通常の画像書き込み時よりも弱い出力で行う。これにより感光ドラムの明部電位は通常の画像書き込み時よりも高くなる。そして、転写の前回転時におけるプリント時の転写電圧の検知をこのレーザによる弱い出力で露光された感光ドラムの領域が、転写領域に来た時に行う、このときのレーザ出力は、前記検知のプラスバイアスにより、感光ドラムにプラスメモリーを生じないような電圧になるように適正化する。これにより、第１の発明のようにファーストプリント時間に影響を与えることなしに、ドラムメモリーを解消でき、転写電圧の検知の精度を上げることができる。
【００２０】
第３の発明は、画像情報の書き込み開始前に像担持体を露光する領域をあらかじめ通常のプリント時のＶＤ値よりも高く帯電させ、露光後のＶＬの電位が前回転時におけるプリント時の転写電圧検知のための、プラスのバイアスによるメモリーが起きないまで高くする。これにより前記転写の制御のために、感光ドラムのプラスのバイアスを印加しても、感光ドラムにプラスメモリーを発生させることなく、感光ドラムを一面露光することができる。これにより、ファーストプリント時間に影響を与えることなしにドラムメモリーを解消でき、なおかつ上記理由により、転写電圧の検知の精度を上げることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る画像形成装置ｊの実施の形態を示す概略構成図、図２、３、４は図１の画像形成装置の主要機器の動作を示すシーケンスチャートである。
【００２３】
図１において、１８はホストコンピュータ、１はインターフェイスコントローラ、２は制御手段としてのエンジンコントローラ（以下、単に「コントローラ」という）、３はレーザ駆動回路、４はレーザダイオード、５はポリゴンミラー、６はｆθレンズ、７は反射ミラー、８は帯電ローラ、９は感光ドラム、１０は現像スリーブ１０ａを有する現像器、１１は給紙ローラ、１２は給紙カセット、１３はレジスタローラ、１４は転写ローラ、１５は定着器、１６はクリーナ、１７はコリメータレンズである。
【００２４】
図２、３、４には、レーザ駆動回路３およびレーザダイオード４を備えた画像露光手段としてのレーザ露光部による露光に基づいて変化する感光ドラム９の表面電位が示されている。
【００２５】
なお、図２におけるＶＤは正規の暗部電位、ＶＬはＶＤに帯電した感光ドラム９上を通常のレーザ光により画像情報の書き込みにより得られる明部電位、図４のＶＤＨは正規の帯電バイアスよりも高いバイアスを印加した時の暗部電位、図３のＶＬＨはＶＤに帯電した感光ドラム９上を通常より弱いレーザ光により露光（弱露光）して得られる明部電位、またはＶＤＨを正規のレーザ光により露光して得られる明部電位である。この場合の電位の絶対値の大小関係は、ＶＬ＜ＶＬＨ＜ＶＤ＜ＶＤＨとなる。
【００２６】
次にコントローラ２について説明する。
【００２７】
コントローラ２は、レーザダイオード４による感光ドラム９への画像情報の書き込みをプリントスタート信号の発信後、感光ドラム９が少なくとも１回転以上の回転を行う前処理時間の経過後に行うように制御する。また、レーザダイオード４は前処理時間において、感光ドラム９を弱露光（前処理時露光）する。この場合、レーザダイオード４による発光は、画像情報を書き込む際の出力よりも弱い一定の出力である。
【００２８】
一方、コントローラ２は、画像情報の書き込み前に弱露光された感光ドラム９の前処理時露光部の後端が現像位置を通過するまでは現像器１０を現像させないように、例えば現像バイアス電圧を印加させない非現像状態にしたり、現像スリーブ１０ａを離間させたりして現像不能状態にする。そして、コントローラ２は、感光ドラム９の画像情報の書き込み領域に応じて、現像バイアス電圧を印加させる現像状態にしたり、現像スリーブ１０ａを感光ドラム９に接近させたりする。
【００２９】
また、コントローラ２は、転写ローラ１４に印加する電圧を制御する。すなわち、コントローラ２は、画像情報の書き込み前の弱露光により明部電位ＶＬＨになっている感光ドラム９の領域が転写ニップ部に位置する間に転写ローラ１４に通電し、最適転写電圧値を検出する。
【００３０】
通常のプリント時に、感光ドラム９上の画像領域が転写ニップ部に到達し、転写紙が転写ニップ部に搬入されるのに対応して転写ローラ１４には、通電によって算出された最適な転写電圧が印加され、トナー画像の転写紙への転写が行われる。
【００３１】
上述のようにコントローラ２が、画像情報の書き込み前に上記の通常コピー時に印加する電圧値を検知するための電圧印加に対応する領域に、感光ドラム９を全周露光するようにレーザダイオード４を制御することで感光ドラム９の光導電層内に滞留する電荷を一様にし、ゴーストの発生を抑えることができる。この際、感光ドラム９への露光を画像情報の書き込み時よりも弱い出力（レーザ光）で行うので、感光ドラム９の明部電位ＶＬＨは、画像情報の書き込み時の明部電位ＶＬよりも高くなる。
【００３２】
すなわち、露光後の領域で転写のプラスバイアスが印加されるが、通常のＶＬよりも高いので、プラスメモリを感光ドラムに残すことなくドラムの電位のムラをなくすことができる。また、上記検知の精度はドラムのわずかな電位差の影響を受ける。暗部電位にくらべ、レーザーの露光により電位の安定した、明部電位で上記検知を行なうことにより、より精度の高い転写電圧の算出をすることができる。
【００３３】
図３に上記制御のシーケンス図を示す。
【００３４】
本実施例において、帯電バイアスは、ＡＣバイアス−１２００Ｖ（Ｖｐｐ）、ＤＣバイアス−８００Ｖ、前処理時間時の感光ドラム一周分のレーザ露光を通常の半分になるように、また、この弱露光に対応するドラム電位での上記の転写電圧検出のための印加電流を４μＡになるように制御した。これにより、弱露光による感光ドラムの電位ＶＨＬは、−２５０Ｖになった。
【００３５】
上記制御の結果、感光ドラムのメモリーによる異常画像はなくなり、良好な画像が得られた。また、ＶＨＬは、レーザによる露光を受けた電位であり、帯電されたＶＤの電位よりも安定した電位であるために、画像出力時の最適転写電圧検出が、感光ドラムの電位ムラの影響を受けない。そのため、本実施例では、上記制御を行わなかった場合より、最適な転写電圧の検出ができ、さらに良好な画像が得られた。
【００３６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は第１の実施の形態と同様に画像情報の書き込み前の弱露光においてレーザダイオード４の点灯を行っているが、この際のレーザダイオード４の出力は画像情報の書き込み時と同じパワーで、図５に示すような矩形波状の細かいオン・オフ制御を行う。
【００３７】
この結果、前処理時露光での感光ドラム９の表面への露光量は、実質的に弱められることになる。このように構成することによって、レーザダイオード４の出力を変化させることなく、レーザ駆動回路を簡略化することができ、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合、より一層、高い効果を得るためには、レーザダイオード４のオン・オフ制御をより細かく行う必要がある。理想的には、画像形成装置の解像度の最小ドット内でレーザダイオード４のオン・オフ制御はされるべきであり、例えば６００ｄｐｉの解像度を持つ画像形成装置であるならば、レーザ光の主走査方向に対して感光ドラム９の約０．０４２３ｍｍの範囲内で少なくとも１回ずつオン・オフすべきである。もちろん、１ドット内でのオン・オフは１回に限らず、レーザダイオード４やレーザ駆動回路３の能力次第でいくらでも多くすることが可能である。また、感光ドラム９の表面への露光量は図５のオン・オフの比を変えることでより最適な値に設定できることはいうまでもない。
【００３８】
さらに、レーザダイオード４のオン・オフ制御に加えて、前処理の露光時のみ、ポリゴンミラー５の回転速度を速くしたり、あるいは遅くしたりして露光量の調整を行うようにしてもよい。このようにすることにより、ゴーストや濃度ムラの防止に対してさらに高い効果が得られた。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図４は第３の実施の形態を示すシーケンスチャートである。
【００４０】
本実施の形態は、画像情報の書き込み前のレーザダイオード４による感光ドラム９の表面への露光量は画像情報の書き込み時の露光量と等しく、コントローラ２は、前処理時におけるレーザ露光に対応する感光ドラム９の表面への帯電電位を通常の暗部電位よりも高くすることで、前処理時露光でのレーザ露光後の明部電位が通常の明部電位よりも高くなるようにしている。そのため、図４に示すように前処理時のレーザ露光を開始する感光ドラム９の先端部が帯電ローラ８に到達した時点から感光ドラム９の１回転分の帯電ローラ８に印加する直流電圧値を高くする。このときの印加電圧値は感光ドラム９の感度やレーザの波長などによって適宜選択できるが、第１、第２の実施の形態で得られるＶＬＨと同様の明部電位となる帯電電位が得られるようにすればよい。ここでは、ＶＤＨの帯電電位を−９００Ｖに設定した。
【００４１】
上記構成で、レーザ駆動回路や、出力を変更すること無しに簡略化することができ、実施例１、２で得られた効果と、同様の効果を得ることができた。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、制御手段は、ファーストプリント時間に影響を与えずに、画像情報の書き込み前の露光によりドラムメモリーの発生を抑えることで、画像の濃度ムラをなくすことができる。また、上記転写電圧の検知を、より電位の安定している明部電位で行なうことにより、より精度の高い検知を可能にしている。
【００４３】
第２の発明によれば、制御手段は、画像情報の書き込み前の像担持体上への露光量を画像情報の書き込み時の露光量よりも低くするようにしたので、前回転時に行なうプリント時の転写電圧の検知により、ドラムにプラスメモリーを生じさせることがなく、かつファーストプリント時間に影響を与えることなく、画像の濃度ムラをなくすことができる。
【００４４】
また、第３の発明によれば、前処理時露光後の画像情報の書き込み前の露光に対応する、像担持体の帯電電位をあらかじめ高く制御するようにしたので、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の画像形成装置図である。
【図２】従来の画像形成装置におけるシーケンス図である。
【図３】実施例１におけるシーケンス図である。
【図４】実施例３におけるシーケンス図である。
【図５】実施例２におけるレーザ出力制御図である。
【符号の説明】
３、４、５、６、７　露光手段
８　帯電手段
９　像担持体
１０　現像手段
１４　転写手段

Claims (3)

1. 像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、電気信号化した画像情報を光信号に変換して前記像担持体への画像情報の書き込みにより潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体上の潜像を現像剤により現像する現像手段と、現像したトナー画像を記録材に転写する転写手段と、また前記転写手段には前記像担持体への画像情報の書き込み開始前に、転写部材に電圧を印加し、記録材にトナー画像を転写する際の適切な電圧値を検出する転写条件検知機構をそなえ、前記画像露光手段、帯電手段、現像手段、および転写手段のそれぞれを制御して画像形成をする制御を備えた画像形成装置において、
   前記像担持体への画像情報の書き込み開始前に、前記像担持体を前記帯電手段により一様に帯電し前記画像露光手段を点灯させて前記像担持体を一周分全面露光させる制御を持ち、この点灯により該像担持体の露光された領域の明部電位が前記転写領域に到達して、転写領域を抜けるあいだに、前記の転写条件検出機構を動作させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は、前記像担持体への画像情報の書き込み開始前に、前記画像露光手段の点灯により、前記像担持体を一周分全面露光させる、この点灯により露光された領域の電位が、画像情報の書き込み時の明部電位より絶対値が高くなるように、前記画像露光手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記像担持体への前記帯電手段による帯電が、画像情報の書き込み開始前に行う、前記画像露光手段の点灯により前記像担持体を一周分全面露光される領域に対応して、画像情報の書き込み時の暗部電位にくらべ高く帯電させる制御を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

Images