JP2006154156A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ａ−Ｓｉ感光体の成膜状態のバラツキを考慮して、帯電ムラによる画像濃度ムラを防止する。
【解決手段】 アモルファスシリコン感光体ドラムは帯電ローラによって帯電された後露光されて静電潜像が形成される。現像器によって静電潜像が現像され、トナー像の転写を行った後感光体ドラムの残留表面電位がイレーサによって除電される。メモリ２２には、感光体ドラムの周方向及び軸方向において除電後の表面電位の分布が予め除電履歴分布情報として記憶され、制御装置２０は感光体ドラムの回転位置を示す回転位置信号と除電履歴分布情報とに応じてイレーサからの除電光の光量を調整する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に、像担持体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体を用いた画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、帯電器によって像担持体である感光体ドラム表面を帯電した後、画像データに応じて感光体ドラムを露光し、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、現像器によって静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成した後、感光体ドラム上のトナー像を記録用紙に転写する。一方、トナー像転写の後、感光体ドラム上に残留した残留トナーは、クリーニングユニットによって除去され、除電器（イレーサ）によって感光体ドラムに光を照射し、感光体ドラム表面に残留する電荷を除去する。

ところで、感光体ドラムの表面電位は露光によらず減衰しており、このような減衰は一般に暗減衰と呼ばれる。この暗減衰は個々の感光体ドラムによって異なり、また同一の感光体においても場所（表面位置）によって異なっており、その特性は暗減衰特性と呼ばれている。そして、この暗電流特性に起因して感光体ドラム表面電位にムラが生じ、均一な濃度の画像を形成することが困難となることがある。このような表面電位のムラはａ−Ｓｉ感光体を用いた際に顕著である。

一方、ａ−Ｓｉ感光体は長寿命で高感度であるものの、所謂露光メモリ現象が大きく、この露光メモリ現象に起因して画像濃度ムラが生じてしまうことがある。この露光メモリ現象を防止するため、除電の際、露光量の数倍にも及ぶ強い光を感光体ドラムに照射して除電することが行われているものの、除電の際強い光を感光体ドラムに照射すると、次の帯電工程に悪影響が及んでしまい、帯電電位の低下及び帯電ムラを引き起こしてしまうことがある。

上述のような不具合を防止するため、つまり、ゴーストのレベルを維持した状態で、感光体ドラムの電位ムラを軽減するため、感光体ドラム及び帯電器における帯電極性を負帯電として、イレーサにおける除電光量を画像露光量の０．８倍以上３倍以下とするようにしたものがあり、ここでは、除電光量と画像露光光量との最適化を図って、感光体ドラムの電位ムラを軽減している（特許文献１参照）。

さらに、表面電位計によって感光体ドラムの軸方向電位分布を計測して、この表面電位分布に応じてイレーサからの除電光量を制御して、感光体ドラムの軸方向における表面電位分布を調節するようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開２００２−６７０３公報 特開平７−１０４６２５号公報

ところが、特許文献１においては、感光体ドラム及び帯電器における帯電極性を負帯電として、除電光量と画像露光量との関係を規定しただけであって、除電光量と画像露光量との関係を規定しただけでは、帯電工程における除電の影響を無視することができず、帯電電位の低下及び帯電ムラを防止することが難しいという課題がある。さらに、特許文献１においては、帯電極性が負帯電となっているため、正帯電ａ−Ｓｉ感光体については用いることができない。

また、特許文献２においては、感光体ドラムの軸方向電位分布を計測して、この表面電位分布に応じてイレーサからの除電光量を制御しているものの、周方向における帯電ムラには対処できず、周期的に、つまり、周方向に帯電ムラが生じてしまい、画像濃度ムラを良好に防止することができないという課題がある。

加えて、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電器によってａ−Ｓｉ感光体ドラムを帯電すると、露光メモリ現象及び除電メモリ現象がない場合には、帯電電位は制御電圧である直流電圧に収束することになるが、露光メモリ現象及び除電メモリ現象があると、個々の感光体ドラムの個体差及び感光体膜のバラツキに起因して収束電圧にバラツキが生じてしまい、この結果、帯電電位も個々の感光体ドラム毎に異なってしまい、画像形成装置毎に帯電電位及び除電光量を調整しなければならないという課題もある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ａ−Ｓｉ感光体の成膜状態のバラツキを考慮して、帯電ムラによる画像濃度ムラを防止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。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、アモルファスシリコン感光体を有する像担持体を帯電する帯電手段と、該アモルファスシリコン感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、前記トナー像の転写を行った後前記アモルファスシリコン感光体の残留表面電位を除電光を照射して除去する除電手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の周方向及び軸方向においてアモルファスシリコン感光体上の表面電位の分布を除電履歴分布情報として予め記憶する記憶手段と、前記像担持体の回転位置を検出して回転位置信号を得る回転位置検出手段と、前記回転位置信号と除電履歴分布情報とに応じて前記除電手段からの除電光の光量を調整する第１の制御手段とを有することを特徴とするものである。

本発明では、例えば、前記除電手段は前記像担持体の軸方向に沿って配列された複数の発光素子を有しており、前記第１の制御手段は前記除電履歴分布情報に応じて前記発光素子を点灯制御して前記像担持体の軸方向における除電光の光量を制御する。

また、本発明では、前記第１の制御手段は前記回転位置信号と前記除電履歴分布情報に応じて前記発光素子を点灯制御して前記像担持体の周方向における除電光の光量を制御するようにしてよい。

さらに、本発明では、前記記憶手段には前記アモルファスシリコン感光体における暗電流減衰特性を示す暗電流減衰特性情報が記憶され、前記帯電手段は直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスによって前記像担持体を帯電しており、第２の制御手段によって前記除電履歴情報及び前記暗電流減衰特性に応じて前記直流電圧を調整する。

以上のように、本発明による画像形成装置は、像担持体の周方向及び軸方向におけるアモルファスシリコン感光体上の除電後の表面電位の分布を示す除電履歴分布情報を予め記憶して、像担持体の回転位置を示す回転位置信号と除電履歴分布情報とに応じて除電光の光量を調整するようにしたので、帯電を行った際にアモルファスシリコン感光体の帯電を均一にでき、つまり、帯電ムラが生じることがなく、その結果、画像濃度ムラを防止できるという効果がある。

本発明によれば、像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子を配列して、除電履歴分布情報に応じて発光素子を点灯制御して像担持体の軸方向における除電光の光量を制御し、回転位置信号と除電履歴分布情報とに応じても発光素子を点灯制御して像担持体の周方向における除電光の光量を制御するようにしたので、アモルファスシリコン感光体の全面に亘って帯電ムラを防止できるという効果がある。

本発明では、除電履歴情報及び暗電流減衰特性に応じて、帯電手段に与える直流電圧を調整するようにしたので、帯電メモリ現象及び暗電流減衰を補償してアモルファスシリコン感光体に所望の帯電電位を付与できるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等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に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明の実施例１による画像形成装置を概略的に示す図であり、図示の画像形成装置１０はａ−Ｓｉ感光体ドラム（以下単に感光体ドラムと呼ぶ：像担持体）１１を有しており、感光体ドラムの周囲には帯電ローラ（帯電手段）１２、現像器（現像手段）１３、転写ローラ１４、クリーニングユニット１５、及びイレーサ（ＬＥＤアレイ：除電手段）１６が配置されている。画像形成を行う際には、帯電ローラ１２によって感光体ドラム表面が帯電された後、画像データに応じて感光体ドラム表面が露光されて、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は現像器１３によって現像されて、トナー像とされる。

感光体ドラム１１と転写ローラ１４とのニップ部に給紙ユニット（図示せず）から記録用紙Ｐが搬送されて、転写ローラ１４に転写バイアスを印加して感光体ドラム１１上のトナー像が記録用紙Ｐに転写像として転写される。その後、記録用紙Ｐは定着器１７に搬送されて、記録用紙Ｐ上の転写像が定着されて、排紙経路を介して排紙される。転写後感光体ドラム１１上に残留した残留トナーはクリーニングユニット１５によって除去され、その後、イレーサ１６から感光体ドラム１１に光が照射されて感光体ドラム１１は除電される。

例えば、感光体ドラム１１はその外径が３０ｍｍで正帯電用ａ−Ｓｉ感光体を用いており、帯電ローラ１２はその外径が１２ｍｍで感光体ドラム１１の表面に接触して感光体ドラムを帯電させている。露光には、波長６８５ｎｍのレーザーダイオードが用いられ、現像においては、１成分ジャンピング現像法によって静電潜像に現像剤を現像する。また、イレーサ１６として、波長６６０ｎｍの光を照射するＬＥＤアレイが用いられる。

ところで、ａ−Ｓｉ感光体は高感度であるが、露光メモリ現象及び除電メモリ現象が生じ易く、このため、除電工程において過剰に光を照射すると、過剰に発生した光キャリアの影響が次の帯電工程まで残ってしまい、帯電の際帯電電流ロスが生じるばかりでなく、暗減衰が速くなって、帯電電位低下が発生し易い。図２はａ−Ｓｉ感光体の帯電特性を示し、ａ−Ｓｉ感光体に流入する電流Ｉｐｃと帯電電位Ｖｏの関係（Ｉｐｃ−Ｖｏ特性）を示している。

ａ−Ｓｉ感光体が単純な誘電体膜（コンデンサ）とすると、Ｉｐｃ−Ｖｏ特性で示される直線は原点を通るはずであるが、除電光を照射した後の帯電特性は帯電電位がマイナス側へシフトし、電流ロスが生じていることが分かる。そして、このマイナス側へのシフト量は直線Ａ及びＢで示すように、ここの感光体ドラムの成膜バラツキ等によって異なっている。

さらに、帯電ローラ１２で感光体ドラム１１を帯電する際には、直流電圧を制御電圧として直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスが帯電ローラ１２に印加されており、露光及び除電に起因するメモリ（履歴）がない場合には、理想的な帯電特性が得られ、帯電電位は制御電圧（直流電圧）に向かって収束する。ところが、ａ−Ｓｉ感光体では過剰に光キャリアが生じると、その履歴に起因して制御電圧と帯電電位の収束値にズレが生じてしまい、感光体ドラムの成膜状態のバラツキによってこの履歴が帯電ムラになって現れてしまう。

図３は画像形成装置１０を制御する制御装置２０を示すブロック図であり、図示の制御装置２０はイレーサ１６の除電光分布及び帯電ローラ１２に与える電圧を制御する。制御装置２０は主制御部２１を有しており、この主制御部２１にはメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ：記憶手段）２２が接続されており、さらに、主制御部２１には除電光分布制御部２３及び帯電ローラ電圧制御部２４が接続され、除電光分布制御部２３によってイレーサ１６が制御され、帯電ローラ電圧制御部２４によって帯電ローラ１２に印加される電圧が制御される。

また、主制御部２１には表面電位検知器２５が接続され、表面電位検知器２５で検知された感光体ドラム１１の表面電位が主制御部２１に与えられる。加えて、主制御部２１には基準位置検知器２６が接続され、この基準位置検知器２６によって感光体ドラム１１の回転基準位置が検知される。なお、図示はしないが、主制御部２１はドラム駆動モータによって感光体ドラム１１を回転制御しているものとする。

図１及び図３を参照して、イレーサ１６は複数のＬＥＤを有しており、複数のＬＥＤと光量調整用抵抗器とが直列に接続されたＬＥＤブロックが複数並列に配列されており（つまり、感光体ドラム１１の軸方向に配列されており）、後述するように、ＬＥＤブロック毎に点灯制御される。また、表面電位検知器２５は複数の表面電位測定素子を備え、これら表面電位素子が感光体ドラム１１の軸方向に沿って配列され、感光体ドラム１１と対面している。なお、表面電位検知器１５は一つの表面電位測定素子のみを備えて、この表面電位測定素子を感光体ドラム１１の軸方向に移動させて、感光体ドラム１１の表面電位を測定するようにしてもよい。なお、測定に当たっては、画像形成装置１０と同様の構成を有する冶具を用いて行うことがコストを考慮すると望ましく、現像位置における感光体ドラム１１の表面電位の特性が最も重要であるため、現像位置における表面電位を測定できるように表面電位検知器２５を配置し、少なくとも感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、及びイレーサ１６を有する感光体ドラムユニットを冶具に装填して、感光体ドラム１１の表面電位を測定する。

さらに、基準位置検知器２６は発光素子と受光素子とを有し、基準位置検知器２６は感光体ドラム１１の側面側に感光体ドラム１１から離れて配置されている。そして、感光体ドラム１１の側面には径方向に延びる基準線が形成され、発光素子からの光が感光体ドラム１１の側面で反射した反射光を受光素子で受け、受光光量の変化に応じて基準線を検知する。主制御部２１は感光体ドラム１１の回転制御を行っているので、基準線が検知された基準位置からの回転量を知ることができる。つまり、感光体ドラム１１の回転位置を知ることができる。なお、基準線は光を反射しやすいアルミ箔製のテープ等を樹脂製の感光ドラム１１の側面に取り付けて構成するのが望ましい。

ところで、画像形成装置１０を組み立て製造する過程において、測定用の冶具としての画像形成装置１０を用いて感光体ドラム１１を帯電ローラ１２で帯電し、イレーサ１６で除電を行った後、帯電が安定した状態となった後、図１に点線で示す表面電位検知器１８（現像器１３と感光体ドラム１１の最近接位置に相当する位置における感光体ドラム１１上の表面電位を測定できるように測定用のプローブが配置されている。図１にはプローブのみ示す。また、感光体ドラム１１の軸方向に沿って２ｃｍおきに配置されている。）によって感光体ドラム１１の全面の表面電位（残留電位）を計測して、表面電位分布（残留電位分布）を得て、この表面電位分布を除電履歴分布情報として主制御部２１はメモリ２２に格納しておく。この除電履歴分布情報の計測は、感光体ドラム１１に特性のバラツキがあるため、画像形成装置毎に行われることになる。この際、基準位置検知器２６から得られるドラム位置情報に応じて、主制御部２１は感光体ドラム１１の回転位置と除電履歴分布情報とが対応付けて記憶する。つまり、横軸を感光体ドラム回転位置とし縦軸を除電履歴とした除電履歴分布情報がメモリ２２に記憶されることになる。なお、メモリ２２は前述の感光体ドラムユニットに組み込まれ、感光体ドラムユニットが画像形成装置１０に組み込まれると主制御部２１と電気的に接続されるようになっている。

なお、表面電位検知器２５は複数の表面電位測定素子が感光体ドラム１１の軸方向に沿って配列されているから、除電履歴情報分布には感光体ドラム１１の軸方向における除電履歴情報も含むことになり、除電履歴分布情報によって感光体ドラム１１の全面に亘る除電履歴が示されることになる。そして、後述するようにして、除電履歴情報を用いてイレーサ１６の発光制御及び帯電ローラ１２の帯電電圧制御が行われることになる。また、別に感光体ドラム１１に係る暗電流減衰特性が測定され、暗電流減衰特性情報としてメモリ２２に記憶される。

画像形成を行うと、前述のようにして、イレーサ１６によって感光体ドラム１１の残留電位が除去されることになる。この際、主制御部２１では、メモリ２２に格納された除電履歴分布情報を読み込み、感光体ドラム１１の軸方向除電履歴情報を得るとともに、感光体ドラム１１の回転位置に応じた除電履歴情報（周方向除電履歴情報）を得る。そして、主制御部２１では、軸方向除電履歴情報及び周方向除電履歴情報に基づいて、感光体ドラム１１の回転位置毎の軸方向におけるイレーサ１６の除電光量を求めて、制御除電光量として、除電光分布制御部２３に与える。

除電光分布制御部２３には主制御部２１から感光体ドラム１１の回転位置を示す回転位置信号が与えられ、除電光分布制御部２３では回転位置信号と制御除電光量とに応じてイレーサ１６をＬＥＤブロック毎に点灯制御して、除電光を感光体ドラム１１に照射し、感光体ドラム１１の除電を行う。その後、帯電器１２によって感光体ドラム１１の帯電が行われる。

このようにして、除電履歴分布情報に応じてイレーサ１６の点灯制御を行って感光体ドラム１１の除電を行った後、帯電を行うと、感光体ドラム１１の帯電電位が均一となって、帯電ムラが生じないことが確認できた。

一方、感光体ドラム１１の帯電を行う際には、直流電圧（制御電圧）に交流電圧が重畳された帯電バイアスが、帯電ローラ電圧制御部２４から帯電ローラ１２に印加されることになるが、前述したように、感光体ドラム１１には暗電流減衰特性が存在する結果、帯電を行う際にはこの暗電流特性を考慮する必要がある。さらに、上述のように、帯電メモリ現象に起因して、制御電圧に帯電電位が収束しないことがある。このため、主制御部２１では、前述の除電履歴分布情報に基づいて所望の帯電電位（収束値）からのシフト量を求めて、このシフト量と暗電流特性情報とに基づいて制御電圧の値を決定し、制御電圧決定値として帯電ローラ電圧制御部２４に与える。

そして、帯電ローラ電圧制御部２４では制御電圧決定値で示された制御電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを帯電ローラ１２に与えて、感光体ドラム１１を帯電する。このようにして、帯電を行うと、帯電メモリ現象及び暗電流減衰特性に起因する帯電ムラが防止でき、感光体ドラム１１を均一に帯電することができる。なお、上述の説明から明らかなように、基準位置検出器２６及び主制御部２１が回転位置検出手段として機能し、主制御部２１及び除電光分布制御部２３が第１の制御手段として機能する。また、主制御部２１及び帯電ローラ電圧制御部２４が第２の制御手段として機能する。

像担持体の周方向及び軸方向におけるアモルファスシリコン感光体上の除電後の表面電位の分布を示す除電履歴分布情報を予め記憶し、像担持体の回転位置を示す回転位置信号と除電履歴分布情報とに応じて除電光の光量を調整するようにしたから、帯電を行った際にアモルファスシリコン感光体の帯電を均一にできる結果、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に適用できる。

本発明の実施例１による画像形成装置の一例を示す図である。 図１に示す帯電メモリ現象及び除電メモリ現象に起因する帯電電位のシフトを説明するための図である。 図１に画像形成装置で用いられる制御系の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ ａ−Ｓｉ感光体ドラム
１２ 帯電ローラ
１３ 現像器
１４ 転写ローラ
１５ クリーニングユニット
１６ イレーサ（ＬＥＤアレイ）
１７ 定着器
２０ 制御装置
２１ 主制御部
２２ メモリ
２３ 除電光分布制御部
２４ 帯電ローラ電圧制御部
２５ 表面電位検知器
２６ 基準位置検知器

Claims (4)

1. アモルファスシリコン感光体を有する像担持体を帯電する帯電手段と、該アモルファスシリコン感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、前記トナー像の転写を行った後前記アモルファスシリコン感光体の残留表面電位を除電光を照射して除去する除電手段とを有する画像形成装置において、
   前記像担持体の周方向及び軸方向においてアモルファスシリコン感光体上の表面電位の分布を除電履歴分布情報として予め記憶する記憶手段と、
   前記像担持体の回転位置を検出して回転位置信号を得る回転位置検出手段と、
   前記回転位置信号と前記除電履歴分布情報とに応じて前記除電手段からの除電光の光量を調整する第１の制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記除電手段は前記像担持体の軸方向に沿って配列された複数の発光素子を有し、
   前記第１の制御手段は前記除電履歴分布情報に応じて前記発光素子を点灯制御して前記像担持体の軸方向における除電光の光量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１の制御手段は前記回転位置信号と前記除電履歴分布情報に応じて前記発光素子を点灯制御して前記像担持体の周方向における除電光の光量を制御するようにしたことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記記憶手段には前記アモルファスシリコン感光体における暗電流減衰特性を示す暗電流減衰特性情報が記憶され、
   前記帯電手段は直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスによって前記像担持体を帯電しており、
   前記除電履歴情報及び前記暗電流減衰特性に応じて前記直流電圧を調整するように前記帯電手段を制御する第２の制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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