JP2006189654A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面明部電位と現像バイアスの差分であるコントラスト電位が安定し、耐久や環境からの影響を抑えて濃度が安定した画像を得ることができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】センサ部と制御部から構成される表面電位検知手段を用いて感光体の表面電位を制御する画像形成装置において、前記表面電位検知手段の制御部中の検出部と現像直流バイアス電圧検出部とを共通にし、更に前記表面電位検知手段のセンサ部を非画像領域、若しくは画像領域と非画像領域共に配置し、前記検出部による感光体表面電位と現像直流バイアス電圧の検出結果に応じて、感光体の表面電位と現像直流バイアス電圧の電位差であるコントラスト電位を所定値になるように現像直流バイアスを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサ部と制御部から構成される表面電位検知手段を用いて感光体の表面電位を制御する画像形成装置に関する。

従来、単色画像を得る画像形成装置としては、図７に示すような概略構成図のものがある。本例装置は電子写真プロセスの画像形成装置である。

図中、１は像担持体としての回転ドラム型の感光体であり、接地されたアルミシリンダーの外周面にアモルファスシリコン等の無機感光体の光導電層を形成したもので、不図示の駆動手段により矢印の時計方向に所定の周速度( プロセススピード) をもって回転駆動される。

２は帯電装置としての接触帯電ローラであり、この帯電ローラ２は感光体１に従動して回転し、不図示の１次帯電バイアス電源から所定の電圧が印加され、これにより感光体１の周面が所定の極性、電位に均一に１次帯電処理される。１次帯電バイアス電源の印加電圧は、感光体の表面電位検知手段によって検出された感光体の表面電位によって補正される。

次いで、その感光体１の１次帯電処理面に露光装置３により目的の画像情報に応じて走査線に沿って露光Ｌがなされて感光体１の面に該画像情報の静電潜像が形成される。

現像器４に、不図示の現像バイアス電源から所定の電圧が印加され、これにより潜像がトナー画像として現像される。そのトナー画像が転写装置としての転写ローラ５３と感光体１との圧接部である転写ニップ部にて、該転写ニップ部に不図示の給紙部から所定のタイミングで給送された転写材Ｐに転写されていく。転写ローラ５３にはトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加されている。

転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、不図示の搬送手段によって定着装置７へ導入されてトナー画像が永久像として定着され、画像形成物として出力される。

転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置６によって転写残トナー等が除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。

又、複数色のトナー像を重ね合わせることにより記録材上にカラー画像を得る画像形成方法には、図８に示すように、感光体１上に静電潜像を形成し、これを４色の現像手段４ａ〜４ｄで逐次トナー像により現像し、１次転写手段５３によって、その都度中間転写ベルト５１上に転写し、中間転写ベルト５１上に複数色のカラートナー像を重ね合わせ、２次転写手段５７にて、これ等を一括して記録材Ｐ上に転写し、定着手段７によって定着されることにより、カラー画像を得る方法がある。

更に、近年においては、各色毎に感光体、現像器等のプロセスユニットを独立に設け、１つのパスでフルカラー画像を形成可能な、いわゆるタンデム型多重転写方式も多く採用されるようになった。図９にタンデム型多重転写方式の画像形成装置を示す。

図９において、１ａ〜１ｄは感光体、２ａ〜２ｄは１次帯電手段、３ａ〜３ｄは露光手段、４ａ〜４ｄは現像手段、５３ａ〜５３ｄは１次転写手段、６ａ〜６ｄはクリーナー、５１は中間転写ベルト、５５は中間転写ベルトクリーナー、５６，５７は２次転写手段である。１次帯電手段によって感光体１ａ〜１ｄが一様に帯電された後、画像信号に応じた露光が露光手段３ａ〜３ｄによってなされることにより、感光体１ａ〜１ｄ上に静電潜像が形成される。その後、現像手段４ａ〜４ｄによってトナー像が現像され、４個の感光体１ａ〜１ｄ上のトナー像は転写手段５３ａ〜５３ｄによって中間転写ベルト５１に多重転写され、更に２次転写手段５６，５７によって記録材Ｐに転写される。感光体１ａ〜１ｄ上に残った転写残トナーはクリーナー６ａ〜６ｄによって、中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは中間転写ベルトクリーナー５５によってそれぞれ回収される。記録材Ｐに転写されたトナー像は、定着手段７によって定着されることにより、カラー画像が得られる。

上記それぞれの画像形成装置においては、画像濃度を安定させる目的で一般的に以下のような手段が用いられている。

即ち、画像形成装置に備えられた感光体１上にトナー像を形成する画像形成プロセスを実行する以前に、１次帯電手段２や露光手段３を駆動して、感光体１上に明部領域と暗部領域とを形成すると共に、図１０で示すようなこれら明部領域における表面電位（即ち、明部電位）Ｖ１と暗部領域における表面電位（即ち、暗部電位）Ｖｄを表面電位検知手段のセンサ部８１（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）により検出し、検知手段から出力される各検出値を予め設定した明部電位の目標値或は暗部電位の目標値に収束させるように、各検出値に応じて上記１次帯電手段２の高圧出力を制御している。

又、図１１に示す明部電位Ｖ１と現像バイアスＶdcの差分の絶対値であるコントラスト電位Ｖcontが図１２で示すように画像濃度に大きく影響するため、明部電位Ｖ１の変化に応じてコントラスト電位Ｖcontが一定になるように画像形成プロセス実行中に現像バイアスＶdcを補正する方式も提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第３２１７５８４号公報 特公平４−０２５５４６号公報

しかしながら、上記提案の画像形成装置においては、表面電位検知手段による検出値と現像バイアスＶdcの設定値に対する出力値にはそれぞれ誤差が発生するが、表面電位検知手段８の制御部と現像バイアスＶdcの制御部は独立に構成されているため、コントラスト電位Ｖcontの誤差としては、表面電位検知手段による検出値と現像バイアスＶdcの設定値に対する出力値のそれぞれの誤差が加算されてしまう場合がある。

例えば、表面電位検知手段の検出誤差に±２Ｖ、現像バイアスＶdcの制御誤差に±１０Ｖ存在すると、コントラスト電位Ｖcontの誤差としては、最大±１２Ｖ発生してしまう可能性がある。

更に、経時変化や動作環境による影響がそれぞれ異なると、耐久や環境によってコントラスト電位Ｖcontが変動し、画像濃度も変動してしまう恐れがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、表面明部電位と現像バイアスの差分であるコントラスト電位が安定し、耐久や環境からの影響を抑えて濃度が安定した画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、センサ部と制御部から構成される表面電位検知手段を用いて感光体の表面電位を制御する画像形成装置において、前記表面電位検知手段の制御部中の検出部と現像直流バイアス電圧検出部とを共通にし、更に前記表面電位検知手段のセンサ部を非画像領域、若しくは画像領域と非画像領域共に配置し、前記検出部による感光体表面電位と現像直流バイアス電圧の検出結果に応じて、感光体の表面電位と現像直流バイアス電圧の電位差であるコントラスト電位を所定値になるように現像直流バイアスを補正することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、センサ部と制御部から構成される表面電位検知手段を用いて露光手段による露光前後の感光体の表面電位を制御している画像形成装置において、前記表面電位検知手段のセンサ部を非画像領域、若しくは画像領域と非画像領域共に配置し、前記検出部による感光体表面電位と現像直流バイアス電圧の検出結果に応じて、感光体の表面明部電位と現像直流バイアス電圧の電位差であるコントラスト電位を所定値になるように現像直流バイアスを補正する際、前記表面電位検知手段の制御部中の検出部と現像直流バイアス電圧検出部とを共通にしているので、表面電位検知手段と現像バイアス制御手段のそれぞれの誤差が相殺され、表面明部電位と現像バイアスの差分であるコントラスト電位が安定し、結果として耐久や環境からの影響が減少し、濃度が安定した画像を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態に係る電子プロセスの単色画像形成装置の概略構成図である。

図１において、１は像担持体としての回転ドラム型の感光体であり、接地されたアルミシリンダーの外周面にアモルファスシリコン等の無機感光体の光導電層を形成したもので、不図示の駆動手段により矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、該感光体１上へのトナー画像形成プロセスは以下の通りである。

帯電ローラ２は、感光体１に従動して回転しており、１次帯電バイアス電源２１から所定の電圧Ｖｐが印加され、これにより感光体１の周面が所定の極性、電位に均一に１次帯電処理される。

次いで、その感光体１の１次帯電処理面に露光装置３により目的の画像情報に応じて走査線に沿って露光Ｌがなされて感光体１の表面に該画像情報の静電潜像が形成される。

そして、現像器４に、現像バイアス電源４１から所定の電圧が印加され、これにより潜像がトナー画像として現像される。

上記トナー画像形成プロセスにおける１次帯電バイアスＶｐ及び現像直流バイアスＶdcを補正する手法を以下に説明する。

先ず、画像形成動作を開始する前に、コントローラ９から１次帯電バイアス電源２１に制御信号Ｖc2が入力され、前記制御信号Ｖc2に従って１次帯電バイアス電源２１は１次帯電バイアスＶｐを１次帯電手段２に印加し、感光体１の表面が暗部電位Ｖｄとして均一に帯電される。次に、露光手段３によって均一に帯電された感光体１の一部を露光し、感光体１上の露光された部分は明部電位Ｖ１となる。

表面電位検知手段８は、図１及び図２で示した位置に配置されたセンサ部８１と制御部８２とから構成され、切換手段１（ＳＷ１）が接続、切換手段２（ＳＷ２）が切断された状態で、センサ部８１における感光体表面電位と制御電圧Ｖｅが等しくなるように制御され、検出部８２１において検出値Ｖｓがコントローラ９に返される。コントローラ９は、制御信号Ｖc2を複数段階変化させ、図１０に示すような１次帯電バイアスに対する暗部及び明部電位の特性を求め、画像形成時には最適な１次帯電バイアスを設定する。

１次帯電バイアスに対する暗部及び明部電位の特性を求める工程が終了すると、感光体１の表面電位は所定の暗部電位に帯電され、切換手段１（ＳＷ１）が切断、切換手段２（ＳＷ２）が接続された状態で、直流成分Ｖdcに交流成分Ｖａが重畳された現像バイアスが現像バイアス電源４１より現像手段４に印加される。現像直流バイアスＶdcは、コントローラ９からの制御信号Ｖc4に応じた電圧を出力し、表面電位検出手段８の検出部８２１によって現像直流バイアスの検出値としてコントローラ９に返される。コントローラ９は、制御信号Ｖc4に対する現像直流バイアスＶdcの誤差を補正して、最適なコントラスト電位Ｖcontとなるように現像直流バイアスを設定する。

上記工程において用いられる表面電位検知手段の検出部に、例えば＋２Ｖの誤差が含まれているとしても、明部電位Ｖ１と現像直流バイアスの検出結果の両方に同じ＋２Ｖの誤差が含まれるため、明部電位Ｖ１を４５０Ｖ、現像バイアスを３００Ｖ、コントラスト電位を１５０Ｖと設定しようとした場合、明部電位Ｖ１は４４８Ｖ、現像バイアスを２９８Ｖとなるが、コントラスト電位は１５０Ｖのまま高精度に保たれる。

１次帯電バイアス値、現像直流バイアス値が決定されると、画像形成動作が開始される。連続画像形成動作時における、本発明のコントラスト電位の制御に関して説明する。

画像形成動作時は、画像形成動作開始前に決定された１次帯電バイアス及び現像直流バイアス値が１次帯電手段、現像手段にそれぞれ印加されるようにコントローラ９は制御信号Ｖc2，Ｖc4を設定する。

連続画像形成動作中においても、感光体１上の明部電位、暗部電位及び現像直流バイアスを検出する。図４に示すように、先ず、ＳＷ１を接続、ＳＷ２を切断した状態で、非画像領域に配置された表面電位検知手段センサ部８１において明部電位Ｖ１及び暗部電位Ｖｄを検出する。次に、ＳＷ１を切断、ＳＷ２を接続し、現像直流バイアスＶdcを表面電位検知手段８の検出部８２１を用いて検出する。コントローラ９は、前記検出結果からコントラスト電位Ｖcontを算出し、目標値に対する誤差が予め決められた値を超えた場合、コントラスト電位Ｖcontの誤差が軽減される方向に現像直流バイアスの制御信号Ｖc4を補正し、現像直流バイアスＶdcを変化させる。このとき、ＳＷ１，ＳＷ２の切替及び現像直流バイアスＶdcの補正は画像形成と画像形成の間の非画像形成時に行う。

上記補正を繰り返した時の明部電位Ｖ１、暗部電位Ｖｄ、現像直流バイアスＶdcを図３（ａ）に、Ｖcontを図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）中のＶｂは画像濃度変動の許容範囲内となるコントラスト電位Ｖcontの誤差範囲であり、例えば補正を行う閾値を±Ｖｂ／４にすることで、画像濃度変動を許容範囲に抑え、長期連続画像形成時においても濃度の安定した画像を得ることができる。

＜実施の形態２＞
図５に本発明の実施の形態２に係る電子プロセスのフルカラー画像形成装置の概略構成図を示す。

本実施の形態は、実施の形態１が単色画像形成装置であったのに対し、現像手段を４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの４色分有し、４色を重ね合わせることでフルカラー画像を形成している。前記４つの現像手段に印加する現像バイアスを生成する現像バイアス電源として図１中の４１と同様の構成のものが４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの４つ構成されている。

画像形成開始前の１次帯電バイアスと現像直流バイアスの決定手法及び連続画像形成中のコントラスト電位の補正手法は実施の形態１とほぼ同様であるが、現像バイアス電源が４つあるため、各現像直流バイアスを検出するために、ＳＷ2a，ＳＷ2b，ＳＷ2c，ＳＷ2dを順次切り替えて４色分の補正をそれぞれ行う。

上記補正を繰り返し、画像濃度変動を許容範囲に抑え、長期連続画像形成時においても濃度の安定した画像を得ることができる。

＜実施の形態３＞
図６に本発明の実施の形態に係る電子プロセスのタンデム型フルカラー画像形成装置の概略構成図を示す。

タンデム型の画像形成装置は、４つのプロセスユニットを有し、それぞれには、感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次帯電手段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、表面電位検知手段センサ部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを有している。

本実施の形態では、各プロセスユニットに対して、実施の形態１で説明したコントラスト電位の補正を行い、画像濃度変動を許容範囲に抑え、長期連続画像形成時においても濃度の安定した画像を得ている。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構成図である。 感光体に対する電位検知手段のセンサ部の配置を示した図である。 （ａ）はコントラスト電位補正時のＶｄ，Ｖ１，Ｖdcの関係を示した図、（ｂ）はコントラスト電位補正時のＶcontを示した図である。 連続画像形成中のコントラスト電位補正のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の構成図である。 本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の構成図である。 単色画像形成装置の概略構成図である。 フルカラー画像形成装置の概略構成図である。 タンデム型フルカラー画像形成装置の概略構成図である。 １次帯電バイアスと明部電位、暗部電位の関係を示す図である。 明部電位、暗部電位、現像バイアスの関係を示す図である。 コントラスト電位と画像濃度の関係を示す図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 感光体
２ａ〜２ｄ 帯電手段
３ａ〜３ｄ 露光手段
４ａ〜４ｄ 現像装置
６ａ〜６ｄ クリーナー
７ 定着手段
８ａ〜８ｄ 表面電位検知手段
５１ 中間転写ベルト
５３ａ〜５３ｄ 転写ローラ
５５ 中間転写ベルトクリーナー
５６，５７ ２次転写ローラ
Ｐ 転写紙
２１ａ〜２１ｄ １次帯電バイアス電源
４１ａ〜４１ｄ 現像バイアス電源
４１１，４１１ａ 現像直流バイアス制御部
８１ａ〜８１ｄ 電位検知手段センサ部
８２ａ〜８２ｄ 電位検知手段制御部
８２１ 電位検知手段検出部
９ コントローラ
Ｖｐ １次帯電バイアス
Ｖａ，Ｖaa 現像交流バイアス
Ｖdc，Ｖdca 現像直流バイアス
Ｖｅ 電位検知手段制御電圧
Ｖｄ 感光体表面暗部電位
Ｖ１ 感光体表面明部電位
Ｖcont コントラスト電位
Ｖｂ コントラスト電位の目標値に対する許容誤差
Ｖc2 1 次帯電バイアス制御信号
Ｖc4，Ｖc4a,〜Ｖc4d 現像直流バイアス制御信号
Ｖｓ 電位検知手段検出信号
ＳＷ１ 検出切換手段１
ＳＷ２，ＳＷ2a〜ＳＷ2d 検出切換手段２

Claims (7)

1. センサ部と制御部から構成される表面電位検知手段を用いて感光体の表面電位を制御する画像形成装置において、
   前記表面電位検知手段の制御部中の検出部と現像直流バイアス電圧検出部とを共通にし、更に前記表面電位検知手段のセンサ部を非画像領域、若しくは画像領域と非画像領域共に配置し、前記検出部による感光体表面電位と現像直流バイアス電圧の検出結果に応じて、感光体の表面電位と現像直流バイアス電圧の電位差であるコントラスト電位を所定値になるように現像直流バイアスを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体表面電位は露光手段による露光前後の表面電位を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検出部は感光体の表面電位検出と現像直流バイアス電圧検出の切換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。
4. 前記検出部による感光体の表面電位検出及び現像直流バイアス電圧検出は画像形成中に行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記現像直流バイアスの補正は非画像形成時に行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記現像直流バイアスの補正は、検知手段による検知結果から得られたコントラスト電位の目標値からの誤差が所定値以上になった場合に行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 感光体表面を帯電する帯電手段の出力電圧は、連続画像形成が行われる最初の画像形成前に決定され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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