JP2005134813A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体の表面電位を検出する回路等の特別な装置を別途備えることなく、表面電位の不均一性を補正することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 周位置演算部は、感光体ドラムの周面に設定された基準位置を示す基準位置情報を受信すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、この基準位置信号とドラム駆動部から出力される駆動パルスとに基づき、帯電器により帯電処理を行う対象である感光体ドラムの周方向の位置を算出する（ステップＳ２）。記録データ取得部は、ステップＳ２で算出された感光体ドラムの周方向の位置を取得し、この位置に対応する感光体ドラムの表面電位をメモリから取得して、取得した表面電位を制御信号出力部へ入力する（ステップＳ３）。制御信号出力部は、この表面電位に対応する補正値をテーブルから読み出し、この補正値を示す制御信号を生成し（ステップＳ４）、該制御信号を高圧ユニットに伝える（ステップＳ５）。
【選択図】 図７

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式や静電記録方式を用いる画像形成装置において、像担持体としての感光体ドラムとして、アモルファスシリコン（非晶質シリコン）を用いて形成された感光体ドラム（以下、ａ−Ｓｉドラムという）が利用されることがある。このａ−Ｓｉドラムは、耐久性が高く長寿命であるという特徴を有しており、特に比較的高速で画像形成を行う高速機に搭載されている。

しかし、前記ａ−Ｓｉドラムは、その製造工程において膜厚や組成に周方向に沿った不均一性（いわゆる膜厚ムラ、組成ムラ）が発生することが多いことが知られている。これらの不均一性が発生すると、一定の印加電圧により一様な帯電処理を行っても周方向に沿って帯電電位に不均一が生じることとなる。即ち、ａ−Ｓｉドラムは、周方向に沿って帯電特性に不均一を生じ易いという欠点を有している。その結果、印刷される画像の濃度に不均一が発生するという問題点があった。

特許文献１には、ａ−Ｓｉドラムの表面電位を検出する表面電位計を設け、画像形成装置の立ち上げ時に、一様な帯電処理を行いつつ表面電位計によりａ−Ｓｉドラムの表面電位を検出しておき、印刷を行うときには、検出された表面電位に基づいて、それとは逆位相の電圧を印加しつつ帯電を行うことによって、印刷時のａ−Ｓｉドラムの表面電位を均一化することを意図した技術が開示されている。
特開２００２−２０７３５０号公報

しかしながら、前記特許文献１においては、周方向の表面電位を測定するための回路等が必要となり、この回路等を備えることでコストアップを招来するとともに、画像形成装置の起動時に表面電位を測定する分、画像形成装置の起動に要する時間が長くなるという不具合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、像担持体の表面電位を検出する回路等の特別な装置を別途備えることなく、表面電位の不均一性を補正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。

請求項１に記載の発明は、回転可能に構成された円筒形状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電後の像担持体の表面を画像データに基づいて露光する露光手段と、前記露光後の像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、前記トナー像を記録紙に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、予め測定された前記像担持体における帯電特性の周方向の分布に対応した情報である特性情報を記憶する記憶手段と、前記特性情報に基づき、表面電位の周方向の不均一性を抑制するように前記帯電手段の帯電動作を制御する帯電制御手段とを備えることを特徴とするものである。

ここで、特性情報は、周方向に一様な条件で帯電処理を行ったときの表面電位の分布を示す情報であってもよいが、当該表面電位の分布に対応づけられた何らかの情報であってもよく、例えば、帯電特性の不均一に由来する表面電位の不均一を抑制するために帯電手段を如何に補正制御すべきかを示す情報であってもよい。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記像担持体は、アモルファスシリコンを含んで形成されたものであることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、予め測定された像担持体における帯電特性の周方向の分布に対応した特性情報を記憶しておき、その特性情報に基づき、像担持体の表面電位の周方向の不均一性を抑制するように帯電手段の帯電動作を制御するようにしたので、特別な装置を別途備えることなく、表面電位の不均一性を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、前記像担持体は、アモルファスシリコンを含んで形成されたものであるので、膜厚や組成に周方向に沿った不均一性が特に問題となる、アモルファスシリコンを含んで形成された像担持体が使用されている場合に、効果的に表面電位の不均一性を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１は、下部に位置する記録紙供給部２と、記録紙供給部２の上方に位置する画像形成部３と、画像形成部３の下流側に位置する定着部４とを備える。記録紙供給部２は、給紙カセットＣＳＴを備え、給紙カセットＣＳＴに積層状態で載置された記録紙Ｐを、バネ等からなる図略の付勢機構により該記録紙Ｐ側に付勢された図略の給紙ローラ等の回転動作により、最上位置の記録紙Ｐを１枚ずつ画像形成部３に給紙するとともに、画像形成部３の所定位置まで搬送すると、図略のレジストローラにより、後述する感光体ドラム（像担持体）５の表面に形成されたトナー像と記録紙Ｐの先端位置とを合わせるように搬送タイミングがとられた上で、感光体ドラム５と転写ローラ９との間に搬送する。

画像形成部３は、回転可能に軸支された光導電性を有する感光体ドラム５と、レーザ走査ユニット６と、前記感光体ドラム５の周囲にその回転方向に沿って、帯電器７、現像部８及び転写ローラ９とを備えており、電子写真プロセスによって感光体ドラム５上に所定のトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙Ｐに転写する。

感光体ドラム５は、アモルファスシリコンを素材として形成されており、その表面に光導電性物質が塗布された円筒状の部材である。本実施形態の画像形成装置１は、感光体ドラム５の膜厚ムラや組成ムラに起因して発生する表面電位の不均一を簡単な構成で補正するようにしているところに特徴を有している。

レーザ走査ユニット６は、詳細には図示しないが、レーザ発光器及びポリゴンミラーを含むユニットと反射鏡とを備え、原稿の画像データに応じて強弱がつけられたレーザ光をレーザ発光器から出力し、ポリゴンミラー及び反射鏡を介して、正極性に帯電している感光体ドラム５の露光領域に照射して、感光体ドラム５の表面に画像ドットを形成するものである。この照射されたレーザ光により、感光体ドラム５の表面電位を画像に応じて減少させて、感光体ドラム５の表面に、原稿の画像データに応じた静電潜像を形成させる。この光照射は、ポリゴンミラーの回転によって、帯電器７と現像部８との間の露光領域へ、回転する感光体ドラム５の幅方向（図１において紙面に垂直な方向）に繰り返して走査される。

帯電器７は、感光体ドラム５の表面を帯電させるものである。図２は、帯電器７の構成を示す図である。図２に示すように、帯電器７は、シールド１０と、放電部材としての放電ワイヤ１１と、所定の電圧（例えば＋８５０Ｖ）が印加される制御電極としてのグリッド電極１２とを備えたコロナ帯電器である。後述する高圧ユニット２９は、放電ワイヤ１１に高電圧を印加し、シールド１０へのコロナ放電によって得られるイオン流をグリッド電極１２により制御することで、感光体ドラム５の表面電位を所望の電位に制御する。

前述したように、感光体ドラム５には膜厚ムラ等が生じているため、従来のように感光体ドラム５の表面に対して周方向に一定の強さで帯電動作を行うと、感光体ドラム５の表面電位が周方向にばらつく。そこで、本実施形態による画像形成装置は、帯電後の感光体ドラム５の表面電位が周方向に略一様となるように、周方向の位置（膜厚等）に応じて帯電器７による帯電の強さを変化させて、感光体ドラム５の膜厚ムラ等に起因して発生する表面電位の不均一を解消ないし抑制するようにしている。

現像部８は、感光体ドラム５に対向配置された現像ローラ１３と、トナーを格納したトナーコンテナ１４とを備え、レーザ光により感光体ドラム５上の正電荷の減少した（電位の減少した）静電潜像の部分に、現像領域において同極、即ち正帯電したトナーを、現像ローラ１３を用いて付着させるものである。これにより、感光体ドラム５上に形成されていた静電潜像がトナーにより現像されて、感光体ドラム５の表面に可視像としてトナー像が形成される。

転写ローラ９は、感光体ドラム５に対して非接触状態で対向配置されており、感光体ドラム５の転写領域において記録紙Ｐの裏面から負の電圧印加を行って、感光体ドラム５上に形成されているトナー像を静電的に記録紙Ｐ上に転写させるものである。

図１には図示していないが、画像形成装置１は、上記各装置の他に、クリーニング部と除電器とを備えており、クリーニング部は、感光体ドラム５の幅方向寸法と略同等の長さに形成されたクリーニングブレードを有し、付勢手段の付勢力により、このクリーニングブレードの先端部を感光体ドラム５の表面に付勢することで、転写後の感光体ドラム５の表面に付着している残留トナーを掻き落とす。また、除電器は、詳細には図示しないが、感光体ドラム５の幅方向全域に渡って複数個のＬＥＤランプが１列または複数列に並んでアレイ状に構成されており、ＬＥＤランプ光を感光体ドラム５の表面に照射して、感光体ドラム５の残留電荷を除去する。

定着部４は、トナー像が転写された記録紙Ｐを加圧及び加熱することにより記録紙Ｐに転写されたトナーを該記録紙に定着させる定着処理を行うものであり、熱遮蔽ボックス１５と、ヒータを内蔵し、熱遮蔽ボックス１５内の上部に配設された定着ローラ１６と、熱遮蔽ボックス１５内の下部において定着ローラ１６に圧接して配設された加圧ローラ１７とを備える。

図３は、感光体ドラム５の表面電位の補正に関わる部分の構成を示すブロック図である。メモリ１８は、感光体ドラム５とともにドラムユニット３０としてユニット化されている。ドラムユニット３０には、帯電器７或いは後述する発光素子２０及び受光素子２１を含めても良い。メモリ１８は、このドラムユニット３０内の感光体ドラム５を用いて画像形成が行われた紙の枚数の情報や画像形成装置１に付せられたシリアル番号の情報等を記憶するものである。

前述したように、感光体ドラム５にはその膜厚ムラ等に起因して、その周方向において帯電特性に不均一が生じている。このためメモリ１８は、この帯電特性の分布あるいは当該分布に対応した情報である特性情報をも記憶している。ここでは、メモリ１８は特性情報の一例として、帯電特性の分布を示す情報、即ち一様な条件で帯電処理を行ったときの周方向に沿った表面電位Ｄを記憶するものとする。このように、紙の枚数等を記憶するメモリ１８を、表面電位Ｄを記憶するものとして兼用することにより、部品点数の増加を抑制することができる。また、ドラムユニット３０の単位で、メモリ１８と感光体ドラム５を含む部品の装着、交換が行われるので、個々に異なる感光体ドラム５の特性情報とメモリ１８が記憶する特性情報との対応関係が保障される。

感光体ドラム５の周方向における表面電位Ｄの不均一を補正するために、本実施形態による画像処理装置１は、感光体ドラム５の周方向の位置に応じた表面電位Ｄの補正値Ｕを生成し、この補正値Ｕを高圧ユニット２９に対する制御信号として用いることにより感光体ドラム５の表面電位を補正するようにしている。このような制御を行うには、感光体ドラム５の表面上の周方向の位置を特定する必要がある。そのために、感光体ドラム５には周方向の基準位置が設定されており、画像形成装置１は、この基準位置を検出する基準位置検出センサ１９を備えている。

基準位置検出センサ１９は、例えば画像形成装置１の本体において対向配置された発光素子２０及び受光素子２１と、感光体ドラム５に取り付けられた遮光部材２２とを備えて構成されている。遮光部材２２は、前記基準位置に対応する位置に取り付けられており、発光素子２０と受光素子２１との間で授受される光を遮光部材２２が遮光することで前記基準位置が検出される。基準位置検出センサ１９は、基準位置の検出信号である基準位置情報ＲｓをＭＰＵ２４へ伝える。

ドラム駆動部２３は、感光体ドラム５を周方向に回転駆動する例えば周知のブラシレスＤＣモータ等のモータを備えて構成されるもので、ブラシレスＤＣモータに印加される駆動パルスＰを駆動信号としてＭＰＵ２４にも入力する。

ＭＰＵ（microprosessor unit）２４は、表面電位Ｄ、基準位置情報Ｒｓ、及び駆動パルスＰに基づき、補正値Ｕを生成するものである。図４は、このＭＰＵ２４の機能を示すブロック図である。図４に示すように、ＭＰＵ２４は、周位置演算部２５と、記録データ取得部２６と、テーブル２７と、制御信号出力部２８とを備えている。ＭＰＵ２４は、内蔵するプログラムメモリ（図外）に格納されるプログラムに従って動作することにより、図４に示す各要素の機能を実現する。テーブル２７は、ＭＰＵ２４が内蔵するメモリ（図外）に格納されている。ＭＰＵ２４の動作を規定するプログラム及びテーブル２７の内容は、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を通じて供給することも、通信回線等の伝送媒体を通じて供給することも可能である。

周位置演算部２５は、感光体ドラム５の周方向の位置Ｌを算出する。具体的には、周位置演算部２５は、ドラム駆動部２３から出力される駆動パルスＰと基準位置検出センサ１９から出力される基準位置情報Ｒｓとに基づいて、帯電器７により帯電動作を行う対象である感光体ドラム５の周方向の位置Ｌを算出する。すなわち、１つの駆動パルスＰに対応する感光体ドラム５の回転角度と感光体ドラム５の径とは予め導出されており、これらの値から感光体ドラム５の表面の周方向に沿った移動距離を算出することができるので、基準位置を検出し、該基準位置からの移動距離を求めることで周方向の位置Ｌが導出される。

記録データ取得部２６は、周位置演算部２５により算出された感光体ドラム５の周方向の位置Ｌに対応する感光体ドラム５の表面電位Ｄをメモリ１８から取得するものである。

テーブル２７は、感光体ドラム５の表面電位Ｄと、帯電器７による帯電後の感光体ドラム５の表面電位が一様となるように補正すべくその表面電位Ｄに対して設定された補正値Ｕとを、テーブル形式で記憶するものである。本実施形態では、図５に模式的に示すように、表面電位Ｄが低いほど補正値Ｕが高くなるように設定されている。図５の例では、データを記憶する関係から、補正値Ｕは、表面電位Ｄのある区間毎に段階的に変化するように与えられている。

図４に戻って、制御信号出力部２８は、記録データ取得部２６から取得された表面電位Ｄに対応する補正値Ｕをテーブル２７から読み出し、この補正値Ｕを制御信号として高圧ユニット２９に伝えるものである。

図３に戻り、高圧ユニット２９は、帯電器７が感光体ドラム５を一定極性（本実施形態では正極性）に帯電させるように、ＭＰＵ２４から出力される補正値Ｕに基づき、帯電器（放電ワイヤ１１及びグリッド電極１２）７に所定の駆動電圧を供給するものである。

図６は、感光体ドラムの表面電位Ｄと、制御信号出力部２８が出力する補正値Ｕと、補正値Ｕに基づいて帯電処理が行われた後の感光体ドラム５の表面電位Ｅとの関係を例示するグラフである。感光体ドラム５の表面電位Ｄと周方向位置Ｌとの関係が図６（ａ）の曲線が示す通りであったものとする。メモリ１８が図５に例示した補正値Ｕと表面電位Ｄとの関係を記憶しているものとして、表面電位Ｄの最大値Ｄmaxと最小値Ｄminの範囲において、補正値が例えば４段階に変化するものとすれば、制御信号出力部２８が出力する制御信号Ｕは、図６（ｂ）のように表される。図５によれば、補正値Ｕは、表面電位Ｄが低いほど高くなるように設定されるので、制御信号Ｕは表面電位Ｄとは逆位相で変化することになる。この制御信号Ｕが高圧ユニット２９へ入力されることにより、高圧ユニット２９からは制御信号Ｕに応じた駆動電圧が帯電器７に供給される。その結果、図６（ｃ）に示すように、補正後の感光体ドラム５の表面電位Ｅは、全周に亘って略一定値となる。

図７は、ＭＰＵ２４による表面電位補正処理を示すフローチャートである。図７に示すように、周位置演算部２５は、感光体ドラム５の周面に設定された基準位置を示す基準位置情報Ｒｓを受信すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、この基準位置信号とドラム駆動部２３から出力される駆動パルスＰとに基づき、帯電器７により帯電処理を行う対象である感光体ドラム５の周方向の位置Ｌを算出する（ステップＳ２）。

記録データ取得部２６は、ステップＳ２で算出された感光体ドラム５の周方向の位置Ｌを取得し、この位置Ｌに対応する感光体ドラム５の表面電位Ｄをメモリ１８から取得して、取得した表面電位Ｄを制御信号出力部２８へ入力する（ステップＳ３）。

制御信号出力部２８は、この表面電位Ｄに対応する補正値Ｕをテーブル２７から読み出し、この補正値Ｕを示す制御信号を生成し（ステップＳ４）、該制御信号を高圧ユニット２９に伝える（ステップＳ５）。

そして、感光体ドラム５の全周についてステップＳ２〜Ｓ５の処理が終了していない場合（ステップＳ６でＮＯ）には、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返し実行し、感光体ドラムの全周についてステップＳ２〜Ｓ５の処理が終了する（ステップＳ６でＹＥＳ）と、表面電位補正処理を終了する。

このように、感光体ドラム５の表面電位Ｄをメモリに記憶しておくことにより、表面電位計で感光体ドラム５の表面電位Ｄを計測することなく、帯電器７による帯電処理に補正を加え、帯電処理後の表面電位Ｅの不均一性を解消ないし抑制することができる。従って、表面電位を計測するための回路等を必要としないので、コストアップや画像形成装置１の起動に要する時間が長くなる等の問題を生起することなく、表面電位Ｅを平坦化することができる。また、表面電位Ｄと補正値Ｕとの関係を示すテーブル２７を参照することにより、表面電位Ｄに対応した補正値Ｕが生成されるので、演算が迅速に行われるとともに、補正値Ｕを生成するための装置構成を簡素なものとすることができる。

本発明は、前述の実施形態に限らず、例えば以下の変形形態（１）〜（６）を採用することも可能である。

（１）上記実施形態では、メモリ１８は特性情報として表面電位Ｄの周方向分布、即ち周方向位置Ｌに対する表面電位Ｄを記憶していたが、特性情報として周方向位置Ｌに対する補正値Ｕを記憶しても良い。例えば、図６（ｂ）に示す補正値Ｕの周方向分布がメモリ１８に記憶されていてもよい。この場合には、テーブル２７は無用であり、制御信号出力部２８は、記録データ取得部２６がメモリ１８から取得した表面電位Ｄを、制御信号として出力すればよい。

（２）上記実施形態では、表面電位Ｄと補正値Ｕとの関係を示すテーブル２７を参照することにより、表面電位Ｄに対応した補正値Ｕが生成されたが、表面電位Ｄと補正値Ｕとの関係を示す関係式、例えば近似式をＭＰＵ２４が備えるメモリ（図外）に記憶するか、或いはプログラムの一部としてプログラムメモリに記憶しておき、制御信号出力部２８は当該関係式に基づいて、表面電位Ｄから補正値Ｕを導き出しても良い。

（３）上記実施形態においては、ドラムユニット３０内の感光体ドラム５を用いて画像形成が行われた紙の枚数の情報や画像形成装置１に付せられたシリアル番号の情報等を記憶するメモリ１８を、帯電情報Ｄを記憶するものとして兼用するようにして、部品点数の増加を抑制するようにしたが、紙の枚数等を記憶するメモリとは別にメモリを設けて、帯電情報Ｄをそのメモリに記憶するようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、帯電器７としてコロナ帯電器を用いたが、これに限らず、例えば周知の摩擦帯電器（粉体材料を壁等の固体へ衝突させることで帯電を起きる現象を利用した機器）を用いてもよい。また、上記実施形態では、帯電器７のうちグリッド電極１２に印加する電圧を制御することで、感光体ドラム５の表面電位を制御するようにしたが、これに限らず、放電ワイヤ１１に印加する電圧を制御することで、感光体ドラム５の表面電位を制御するようにしてもよい。

（５）基準位置を検出する構造は、上記のものに限らず、例えば画像形成装置１の本体に発光素子２０及び受光素子２１を配置するとともに、感光体ドラム５に前記基準位置に対応する位置に反射鏡を取り付け、発光素子２０から出力される光を反射鏡により受光素子に向けて反射することで前記基準位置を検出する構成であってもよい。

（６）画像形成装置は、ファクシミリ、プリンタ、コピー機等、用紙等に画像を形成する装置全般を含んでおり、本発明は、これら全てに適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の実施形態の内部構成を示す図である。 帯電器の構成を示す図である。 感光体ドラムの表面電位の補正に関わる部分の構成を示すブロック図である。 ＭＰＵの機能を示すブロック図である。 表面電位と補正値との関係を示す図である。 補正前の表面電位、補正値及び補正後の表面電位を例示するグラフである。 ＭＰＵによる表面電位補正処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置 ５ 感光体ドラム ７ 帯電器 １１ 放電ワイヤ
１２ グリッド電極 １８ メモリ １９ 基準位置検出センサ
２３ ドラム駆動部 ２４ ＭＰＵ ２５ 周位置演算部
２６ 記録データ取得部 ２７ テーブル ２８ 制御信号出力部
２９ 高圧ユニット

Claims (2)

1. 回転可能に構成された円筒形状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電後の像担持体の表面を画像データに基づいて露光する露光手段と、前記露光後の像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、前記トナー像を記録紙に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   予め測定された前記像担持体における帯電特性の周方向の分布に対応した情報である特性情報を記憶する記憶手段と、
   前記特性情報に基づき、表面電位の周方向の不均一性を抑制するように前記帯電手段の帯電動作を制御する帯電制御手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体は、アモルファスシリコンを含んで形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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