JP2007047670A

JP2007047670A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007047670A
Application number: JP2005234443A
Authority: JP
Inventors: Masuaki Saito; 益朗斎藤; Masahiro Suzuki; 雅博鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】印字するメディアによって画像形成速度を変える場合でも、紙先端から感光ドラム１周後に発生する横白スジ画像のような画像欠陥の発生が無いように転写後の除電を効果的に実施することが可能であり、かつ、低湿環境下で一日中画像形成を継続するような非常に大量の印字を繰り返した場合にも、感光体のメモリーによる横黒スジが発生しない、高い安定性を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体の回転方向において転写手段の下流側かつクリーニング手段の上流側に感光体を露光する帯電前露光手段を備え、感光体の回転速度を可変とする手段を有すると共に、感光体の回転速度に応じて帯電前露光手段の点灯と消灯を繰り返す事で光量を増減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、電子写真感光体、静電記録誘電体等の像担持体の帯電処理手段としては、コロナ帯電器が使用されてきた。近年は、低オゾン、低電力等の利点を有することから、接触帯電装置、即ち前記したように被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体の帯電を行う方式の装置が実用化されてきている。特に、帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式の装置が帯電の安定化という点から好ましく用いられている。

ローラ帯電方式の接触帯電装置では、帯電部材としての導電性の弾性ローラを被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体を帯電処理する。

具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。

例を示すと、被帯電体としての厚さ１５μｍの電子写真ＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラに対して約−５６０Ｖ程度の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１次線形に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖthと定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位ＶDを得るためには帯電ローラには帯電電位：Ｖth＋ＶD なるＤＣ電圧を印加することが必要となる。このようにＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う接触帯電方式をＤＣ帯電方式と称する。

しかし、このＤＣ帯電を行った場合には、特に高湿環境下において、主に帯電工程前の感光ドラム上電位の乱れによって生じる「ハーフトーン画像などで発生する横スジ」や、主に感光ドラム上帯電電位の差によって生じる「ドラムポジゴースト」と呼ばれる画像弊害が発生し、問題点となる。

このような画像弊害（ハーフトーン画像などで発生する横スジ、ドラムポジゴースト）を防止するには、帯電工程前に、感光ドラムに光を照射して残留電位を除電する、いわゆる除電手段を設けることが効果的であることが知られている。

図５に従来例の除電装置を装備した画像形成装置を示す。図５において、感光ドラム１０１は、帯電ローラ１０２によって均一に帯電された後、レーザ、ポリゴンミラー、レンズ系を含むスキャナユニット１０３からの画像信号に応じて変調されたレーザ光がスキャン出力され、折り返しミラー１０４で反射されて表面にレーザ光が照射され、静電潜像を形成される。レーザ光の照射によって形成された静電潜像は、現像装置１０５内のトナー１０６によってトナー像として現像されて顕像化される。

一方、カセット１０７内に収納された記録材１０８は、給紙ローラ１０９によって感光ドラム１０１での潜像の形成と同期してレジストローラ１１０まで供給される。そして、この記録材１０８は、レジストローラ１１０によって感光ドラム１０１上に形成された潜像の先端と同期して、転写ローラからなる転写帯電器１１１に搬送され、転写帯電器１１１によって前記トナー像が該記録材１０８に転写される。トナー像を転写された記録材１０８は定着器１１２によってトナー像を永久定着された後、最後に装置外部に排出される。

なお、感光ドラム１０１上に残留したトナーは弾性ブレードからなるクリーニング装置１１３によって除去される。なお、前記感光ドラム１０１、帯電ローラ１０２、現像装置１０５、クリーニング装置１１３は一括してユニット化されたプロセスカートリッジ１００として提供される。

ここで、特に画像弊害として顕著である記録材先端から感光ドラム１周後に出る「横白スジ」の発生メカニズムについて説明する。

図６は感光ドラム１０１と転写帯電器１１１のニップ近傍の拡大図である。Ａのように記録材ｐが転写ニップに突入するまでは、転写前の感光ドラム上の電位は帯電ローラ１０２によって帯電されたＶＤであり、転写ニップ後の感光ドラム上の電位は転写電流によってＶＤよりも低いＶｔｒに落ちている。

次に、Ｂのように記録材ｐの先端が感光ドラム１０１と転写帯電器１１１のニップ部に突入すると、感光ドラムと転写帯電器の間が接する事のないエアギャップができる。この部分では感光ドラムの表面が転写電流で除電されにくくなるため、Ｖｔｒよりも高いＶｔｒ０という値を持つ部分ができる。さらに、記録材が転写ニップを進行すると、図のＣで示すように、転写ニップを過ぎた感光ドラム上の電位は再びＶｔｒとなる。

感光ドラム上の電位Ｖｔｒは帯電ローラ１０２によって再び帯電されるとＶＤに戻るが、Ｖｔｒ０の部分は帯電前の電位がＶｔｒよりも高いため、帯電後の電位も大きくなってしまう。そのため、Ｖｔｒ０前後の部分において感光ドラム１周後に均一な濃度のハーフトーン画像等を印字すると、Ｖｔｒ０に相当する部分の電位が高いため、白スジ状の横スジ画像となってしまう。

以上、記録材に対して直接転写帯電器が当接する構成を用いて説明したが、転写帯電器が硬度の低いスポンジローラの場合にはギャップは小さくなり、転写帯電器の上にさらに硬度の高い樹脂ベルトが重なる場合には、ギャップが大きくなって横白スジは発生しやすくなる。

このように、ＤＣ帯電方式の接触帯電装置では、転写後の感光ドラム上の電位履歴を完全に消すことが難しいため、転写後に感光ドラム表面に光を照射する除電手段が有効となるのである。

以上のような除電手段としては、従来、特許文献１で示すような省スペースでＬＥＤの数を減らすことのできる構成が提案されている。以下、上記発明の除電手段構成について説明する。図７は、図５の画像形成装置をＸ方向から見た概略図である。なお、画像形成装置の外装部及びプロセスカートリッジ１００の現像装置１０５及びクリーニング装置１１３は不図示としている。

本形態における除電装置は、図７に示すように、画像形成装置本体の手前側と奥側に装備された光源としてのＬＥＤランプ１０と、プロセスカートリッジに装備され、前記両方のＬＥＤランプ１０に対向して光入光部が形成され、導光された光を感光ドラムの長手方向表面に照射する光照射部材としての棒状ライトガイド１１により構成されている。

ＬＥＤランプ１０は、図７に示すように、画像形成装置側に設けられ、感光ドラム上除電領域よりも外側の領域に配置されている。さらに、ＬＥＤランプ１０からの光が、不必要に感光ドラム１０１の端部を露光しないように、ＬＥＤランプ１０の外周を取り囲んで遮光する遮光部材１２が設けられている。

次に、棒状ライトガイド１１について、材質・形状・機能・配置について説明する。従来の形態においては、この棒状ライトガイド１１が、プロセスカートリッジ１００に装備されていることが大きな特徴である。図８（ａ）にその形状を示す。

棒状ライトガイド１１は、光を透過及び反射するライトガイド部と、反射効率を高めるための白色樹脂ケースの２つから構成されている。ライトガイドの材質としては、光の透過率の高いアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、またはガラスなどを用いる。

また、白色樹脂ケースは、図８（ａ）に示すように、両端部に「入光部」、また側面には所定の幅を持った「開口部」をもっており、その開口部側は感光ドラム３に対向配置している。

図８（ｂ）は、図８（ａ）をＺ方向から見た図である。この図からも分かるように、白色樹脂ケースの開口部とは反対側のライトガイド表面には、Ｖ字型の刻みが多数施されている。棒状ライトガイド１１の入光部から入射された光は、各Ｖ字型の刻み部分で各々反射し、その光路を変更し、白色樹脂ケースの開口部からライトガイド長手方向に対して垂直方向に照射される。

つまり、この光は、所定の除電幅（図７参照）をもって感光ドラム１０１表面に「除電光」として照射される。

本形態のように、感光ドラム１０１への光照射部材としてライトガイドを用いた場合、ＬＥＤを複数個配列したチップアレイタイプに比べて、感光ドラム上における光量のリップル（振れ幅）も小さく、均一な除電が可能である。
特開２００１−１４２３６５号

しかしながら、感光ドラム表面を除電光によって連続して露光すると、感光ドラムに光メモリーを発生させてしまい、ハーフトーン画像に光メモリーによる細かい「横黒スジ」画像を発生させてしまう場合がある。この光メモリーは連続して数百枚程度の印字であれば問題無いものの、連続して２０００〜３０００枚程度、２０枚／分（以下ｐｐｍ）程度の速度の画像形成装置であれば、２〜３時間程度休み無く、あるいは休み休みであっても１日に数千枚画像出力を続けた場合に発生する。更に、厚紙の定着性向上や、高い光沢性を得る事を目的として定着スピードを下げた低速モードで画像を出力する場合、感光ドラム表面の単位面積当たりの積算光量は増加するため、更に少ない枚数で横黒スジ画像が発生する。そのため、１カ月当たり数千枚程度の出力を行うような、間欠的な使い方をしている限りは全く問題にならないものの、印刷機のように、一時に大量の印字を、なおかつ低速モードで行う場合には稀に問題になる場合があった。

その一方で、この光メモリーは一旦発生すると数時間放置していただけでは消滅せず、消滅するまでの１日程度の期間は横スジ画像が発生するため、発生頻度は稀であるものの、一旦発生するとユーザーが画像不良を見続ける事になり、印象の悪い現象となっていた。

この光メモリー発生のメカニズムは、感光ドラム表面に形成された電荷発生層において、非常に長時間露光を続けた場合に、電荷が部分的に残存し易い状態になってしまい、一次帯電ローラによって帯電し、その後均一なハーフトーン画像を露光した際に、細かい横スジ状に電位が低い部分が発生する。これが横スジ画像になると考えられる。また、上記の電荷の残存現象は低温低湿環境下で顕著となるため、絶対水分量が０．００８ｋｇ／ｋｇ程度以上の通常のオフィス環境であれば、画像不良が顕在化しない事が分かっている。

また、近年モノカラーの機能を重要視し、モノカラーのプリントスピードが高速で、カラーのプリントスピードがやや低いプリンターが、モノクロをカラーに置き換える需要を喚起し、市場でのシェアを伸ばしつつある。このようなプリンターは、カラーモードとモノモードでプロセススピードが異なり、特にモノモードの速度を大幅に引き上げる場合は除露光の光量を従来よりも上げる必要がある。しかし、カラーモードで印字する場合は従来通りの光量の方が望ましいため、モードによって光量を調整する手段が必要となっていた。特に光量が非常に強い場合、除電光が除電対象とする転写後の感光ドラム表面のみならず、転写前の感光ドラム表面に漏れて感光ドラム表面の非画像部を除電し、非画像部のトナーに対する排斥力が失われ、画像部のトナーが非画像部へ飛び散ってしまうという問題もあった。

そこで本発明の目的は、前記問題点を解決するものであり、大量印字後にも細かい横黒スジ画像を発生させることが無く、通常の印字時に横白スジやドラムポジゴーストといった画像弊害のない画像を同時に得ることができる画像形成装置を提供しようとするものである。

本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。

（１）少なくとも像担持体、前記像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、帯電された前記像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化させる現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側に設けられ、前記転写手段による転写後に前記像担持体上に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段と、前記像担持体の回転方向に対して転写手段の下流側で、かつクリーニング手段の上流側に前記像担持体を露光する帯電前露光手段を備えた画像形成装置において、前記帯電前露光手段は、点灯と消灯を繰り返す事で、前記像担持体上の単位面積あたりに堆積される光量を変化させる手段を有する事を特徴とする画像形成装置。

（２）前記帯電前露光手段の光量減少時に前期像担持体の露光領域を露光する光量が、通常光量時の１０％乃至５０％に設定された事を特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記帯電前露光手段の点灯と消灯の周期が４ｍｓｅｃ．乃至１００ｍｓｅｃ．である事を特徴とする（１）乃至（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記画像形成装置は前記像担持体の回転速度を可変とする手段を有すると共に、前記像担持体の回転速度に応じて前期帯電前露光手段の光量を増減させることを特徴とする（１）乃至（３）に記載の画像形成装置。

（５）前記像担持体の回転速度をＰＳ（ｍｍ／ｓｅｃ．）、前記像担持体表面に入射する前記帯電前露光手段の光量測定値をＬ（μＷ）としたとき、Ｌ／ＰＳから算出される前記像担持体の単位面積当たりに照射される前記帯電前露光手段の露光量Ｅ（μＪ／ｃｍ^２）が略一定となるように、前期帯電前露光手段の光量を増減させることを特徴とする（１）乃至（４）に記載の画像形成装置。

以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置の印字モード等によって設定されるプロセススピードによらずに最適な光量の帯電前露光を実施する事が可能になる。そのため、特別な装置を必要としないローコストな構成で、ハーフトーン画像などで発生する横白スジやドラムポジゴーストといった画像弊害を防止でき、また強い帯電前露光を長時間照射する事で発生する細かい横黒スジ画像や、不必要に強い帯電前露光が漏れる事によって発生する画像の飛び散りも発生しない画像形成装置を提供することができる。

以下に本発明の実施例について、添付図面に基づき説明を行うが、本発明の実施形態はこれにより限定されるものではない。また、主として発明の特徴部分についてのみ説明を行う。

図1から４に本発明の第1実施例の構成を示す。

本実施例においては装置が複雑でありかつ小型化が求められているカラー画像形成装置を例に説明する。カラー画像形成装置はさまざまな方式に分かれており、例えば従来良く知られている多重転写方式・中間転写体方式のほかに、感光体表面にカラー像を重ねた後一括転写して像形成を行う多重現像方式、また、複数の異なる色の画像形成手段（プロセスステーション）を直列に配置し、転写ベルトにより搬送された転写材に現像像を転写するインライン方式等がある。このうちインライン方式は、高速化が可能・像転写の回数が少なく画質に有利といった理由で優れた方式である。

図１にインライン方式の構成を示す。図１で静電吸着搬送ベルト（以下ETB：Electrostatic Transfer Belt）1は駆動ローラ６・吸着対向ローラ７・テンションローラ8及び9の各ローラにより張架され、矢印で示す方向に回転する。ETB1の周面には異なる色のプロセスステーション201(yellow)・202(magenta)・203(cyan)・204(black)が一列に配置されており、各プロセスステーション内の感光体がETB1を介して転写ローラ3に当接されている。また、プロセスステーションの上流には吸着ローラ5が配置され吸着対向ローラ７に当接している。ここで、転写材pは吸着ローラ5と吸着対向ローラ6とで形成するニップ部を通過する際にバイアスを印加され、ETB1に静電的に吸着され、矢印で示した方向に搬送される。

ETB1としては、厚さ50〜200μｍ、体積抵抗率10⁹〜10¹⁶Ωｃｍ程度のPVdF、ETFE、ポリイミド、PET、ポリカーボネート等の樹脂フィルムや、あるいは、厚さ0.5〜2mm程度の、例えばEPDM等ゴムの基層の上に、例えばウレタンゴムにPTFEなどフッ素樹脂を分散したものを表層として設けたものを用いる。特に本実施例においては、初期から耐久後まで表面の反射率が高い状態を維持するベルトとして、厚みが１００μｍのＰＶｄＦ基層の上に１μｍの厚さのアクリル樹脂をコーティングしたものを用いた。このベルトの光沢度は９０以上であり、非常に高い反射率を有する。なお、ベルトのグロス値は市販の光沢度計（日本電色製ＰＧ−３Ｄ）で測定した値である。

ここで、画像形成プロセスについて説明する。

まず、プロセスステーション内の画像形成プロセスについて説明する。説明はyellowのプロセスステーションを用いて行うが、他の色のステーションも同様である。

図２にプロセスステーションの構成を示す。感光体211は帯電器212によって一様に帯電され、露光光学系213により走査光214で潜像が形成される。この潜像は現像ローラ215によって現像され、感光体211上にトナー像が形成される。後に述べる転写プロセスで転写されなかった転写残トナーはクリーニングブレード217により掻き落とされ、廃トナー容器218に収容される。

次に、転写プロセスについて説明する。

一般的に用いられる反転現像方式において、感光体が例えば負極性のOPC感光体の場合、露光部を現像する際には負極性トナーが用いられる。したがって、転写ローラ3にはバイアス電源4より正極性の転写バイアスが印加される。

実際のプリントプロセスにおいては、ETB1の移動速度と各プロセスステーションの転写位置間の距離を考慮して、転写材上に形成される各色のトナー像の位置が一致するタイミングでプロセスステーションでの画像形成・転写プロセス・転写材pの搬送を行い、転写材pがプロセスステーション201〜204を一度通過する間に転写材上にトナー像が完成される。転写材上にトナー像が完成された後、転写材pは定着装置（不図示）に通され、転写材p上にトナー像が定着される。

本実施例では、カラーの普通紙モードとして２０ｐｐｍの印字速度を達成するために、感光ドラム表面の移動速度、すなわち、プロセススピードを１２０ｍｍ／ｓｅｃ．に設定した。また、厚紙やグロス紙用の低速モードとして、１０ｐｐｍの印字速度を得るために、低速モードのプロセススピードは６０ｍｍ／ｓｅｃ．に設定した。

近年多色画像形成装置は小型化のために感光ドラムの径と間隔が非常に小さくなってきている。そのため除電のための露光手段を設置するスペースが非常に限られてきている。図２では露光手段としてのＬＥＤ１０を感光ドラム２１１、転写ベルト１、感光ドラムのシャッター２１６、プロセスカートリッジの枠２１９で囲まれた部分を側方から照射する角度に設置しているが、実際には搬送する転写材ｐとの間隔が狭すぎるため、従来のようなライトガイドをプロセスカートリッジの枠と転写ベルトで挟まれた空間に設置する事は非常に困難である。そのため、本実施例ではライトガイドは設けず、ＬＥＤの光を直接感光ドラムに照射している。

図３は図２のプロセスステーション近傍を斜め方向から見た図である。ここで、ＬＥＤ１０の光軸は感光ドラムの回転軸と平行に設定されており、ＬＥＤの光束は感光ドラム上の転写後のエリアに投影される。ＬＥＤの光は、隣接するプロセスステーションにおける転写前の感光ドラム表面を照射すると、ライン画像の飛び散り等の画像不良を引き起こすため、遮光する必要がある。本実施例では、本来プロセスカートリッジを取り外したときに感光ドラムを遮光するシャッターがＬＥＤの光を遮る構造となるため、特別な遮光手段を設けていない。このシャッター部材によって、通常の光量であれば、飛び散り画像は発生しないが、光量が非常に強い場合には漏れ光が生じ、特に飛び散ったトナーが目立ちやすいブラックトナーの場合は顕在化するため、ブラックの感光ドラムに隣接するＬＥＤの光量は制限する必要がある。

ＬＥＤの特性としては、感光ドラムの感光波長域内にピーク波長があり、指向角が絞られており、光度も大きいものが望ましい。本実施例では、東芝製のＴＬＲＥ２０ＴＰ型を用いた。このＬＥＤはピーク波長が６３０ｎｍで、指向角が７度と非常に狭く、光度は７０００ｍｃｄという非常に高いものである。そのため、特別な集光手段を設ける事無しに、感光ドラムの長手全域を良好に照射することが可能である。

ここで、感光ドラムの電位設定と帯電前露光の光量の関係について説明する。図４に示したグラフは、本発明に使用した感光ドラムを帯電電位：ＶＤ＝−６００Ｖに帯電した場合のＥ−Ｖ特性である。ドラム残留電位：Ｖｓ１は、図４に示す強露光部での飽和電位（図４中のＶｓ１）を示し、この領域では露光強度、帯電電位に寄らずほぼ一定の電位を示す。当然のことながら、この残留電位：Ｖｓ１は感光ドラムの膜厚、ＣＧ材料及び膜厚等に依存する事がわかっているが、本実施例においては、残留電位：Ｖｓ１＝−４０Ｖの感光ドラムを採用している。以上のような感光ドラムに対して、感光ドラムの電位が残留電位：Ｖｓ１＝−４０Ｖとなるのに過不足無いよう帯電前露光の光量を調整すれば、帯電前露光の光量としては正しい値となる。このような帯電前露光の光量としては、エネルギー：Ｅ（μＪ／ｃｍ^２）で表される。実際の光量はアドバンテスト製光パワーメータＴＱ８２１０を用い、ＬＥＤから最も遠いＯＰＣ面上でパワーメータの受光部をＬＥＤに正対させて測定した値（μＷ）を用いた。

上記のような画像形成装置を用い、印字スピードと装置を設置する環境を変化させながら、画像出力試験を実施した。画像出力試験は、表１のように２種類のスピードについて２種類の環境下で連続印字を実施し、１０００枚、３０００枚、５０００枚のそれぞれ出力が終了した時点で２５％ハーフトーンの均一な濃度の画像を出力し、横黒スジ画像を評価した。

表１から明らかなように、帯電前露光を実施すると、絶対水分量が少ない環境ほど連続画像出力後の横黒スジ画像のレベルが悪化し、絶対水分量が０．００１ｋｇ／ｋｇの環境では、通常スピードでは３０００枚通紙後に許容できないレベルまで発生する事が判明した。一方、低速スピードモードでは、絶対水分量が０．００１ｋｇ／ｋｇの環境の場合には１０００枚通紙でも許容できないレベルまで悪化し、絶対水分量が０．０１０ｋｇ／ｋｇの環境の場合でも５０００枚通紙で許容できないレベルとなってしまった。

次に、帯電前露光の光量と連続画像出力後の横黒スジ画像のレベル、更に、帯電前露光の光量と横白スジ画像、ポジゴースト、シアンステーションからの光漏れによるブラック文字画像の飛び散りのレベルを評価した。帯電前露光の光量を変化させるためには、ＬＥＤに入力する電流値を変化させる方法と、ＬＥＤに入力する電流をパルス波形にし、実際に感光ドラム表面を照射する実効時間を減らす方法がある。電流値を変化させるためには回路を切り替える必要があるため、ＬＥＤを駆動する回路が複雑になってしまう。また、ＬＥＤのオンオフをパルス状にコントロールするためには、制御手段にＰＷＭ変調をかけるための新たな信号回路を設ける必要がある。これら２つの方法では装置のコストアップや回路の複雑化を招くため、本実施例では、ＬＥＤのオンオフを制御するファームウェアでＬＥＤをパルス発光させる構成とした。ただし、ファームウェアで制御するパルス発光と、ＰＷＭ変調によるパルス発光のどちらでも得られる効果は同様であり、本実施例で得られる効果はファームウェアによる制御に限定されるものではない。

ファームウェアでオンオフをコントロールする場合、ファームウェア固有の切り替え時間が律速となってしまう。本実施例に用いたファームウェアの最小切り替え時間は２ｍｓｅｃ．であるため、２ｍｓｅｃ．単位でオンオフ時間を変化させた。また、ファームウェアの場合、他の制御が割り込むと制御が遅れるため正確なコントロールが出来ず、制御時間がばらつく事が分かった。制御時間がばらつくと正確な光量が得られず、更に、一定の光量にならずに見た目でも明滅する状態になる。そこで、オンオフ時間を振りながら実際の光量を計測し、明滅が最も安定する条件に設定した。

上記のように設定した光量で、初期状態の横白スジとポジゴーストとシアン帯電前露光の光漏れによるブラック文字飛び散り、連続５０００枚画像出力後の横黒スジ画像を２通りの速度について、３つの環境条件で評価した。

表２に示すように、それぞれの画像不良にについて最適な光量設定の領域が異なるものの、一定の速度設定下では、単一の光量設定で全ての画像不良を防ぐ事が可能であった。そのため、それぞれの速度設定について、環境毎に以下の表３ような設定にするのが良い。

表３では段階的に光量を振っているために、多少のばらつきはあるものの、一定の環境下では、プロセススピードをＰＳ（ｍｍ／ｓｅｃ．）、前露光の光量をＬ（μＷ）としたとき、Ｌ／ＰＳで算出される感光ドラムの単位面積当たりに照射される露光量：Ｅｗ（μＷ／ｍｍ^２）がほぼ一定となっている。この露光量Ｅｗは前記したエネルギー：Ｅ（μＪ／ｃｍ^２）に相当する値となっている。

本実施例のように、高速で高湿度側の環境下では帯電前露光をフル発光させ、低湿度側の環境になるに従ってパルス発光によって前露光量を弱め、更に、低速モード下では速度に比例して発光のパルス強度を低下させる事で、低湿環境下で連続して５０００枚という非常に大量の画像出力を繰り返しても横黒スジの発生が無く、また、高湿環境下での横白スジやポジゴーストも効果的に防止し、また低速モード時のブラック文字画像の飛び散りも防止するため、常に安定した高画質の画像が達成可能となる。

図１から４に基づいて本発明の第2実施例の構成を示す。実施例１と同様の構成・作用をするものは同一の番号を付し説明は略す。

実施例１においては厚紙用の低速モードを備える事を特徴としたが、本実施例では、モノカラーモードとして、ブラック単色の画像出力を実施する際には、プロセススピードを１６８ｍｍ／ｓｅｃ．とし、２８ｐｐｍを達成する構成とした。更に、１６８ｍｍ／ｓｅｃ．の速度に対応する帯電前露光の光量を得るために、本実施例では、ＬＥＤに流す電流を標準となる２０ｍＡに対して倍の４０ｍＡとしたことを特徴とする。実施例１と同様の測定方法で４０ｍＡ時の光量を測定したところ、光量はほぼ倍となる事が分かった。

以上のような構成の画像形成装置を用い、実施例１と同様に画像評価を実施した。その結果を以下の表４に示す。

プロセススピードが１６８ｍｍ／ｓｅｃ．の場合はモノモードであり、ブラック以外のＬＥＤは消灯しているため、ブラックの画像飛び散りは発生しない。したがって、評価項目から除外している。

表４に示すように、プロセススピードのアップ分に相応して、それぞれの画像不良にについて最適な光量設定の領域が光量の高い側にシフトしていることがわかる。そのため、本実施例のＬＥＤに投入する電流をアップした設定においては、プロセススピードをアップしたモノモードと通常の速度、厚紙モードのそれぞれに対しては、環境毎に以下の表６のような設定にするのが良い。ここで、実施例１と同様の光量を得るために、電流値のアップ分に対応して、パルス幅も以下の表５のように変更している。

本実施例のように、速度をアップしたモノカラーモードで高湿度側の環境下ではＬＥＤに投入する電流をアップすることでＬＥＤをフル発光させ最大限の光量を得ると共に、低湿度側の環境になるに従ってパルス発光によって前露光量を弱める事で常に最適な前露光の光量を得ることが可能になった。そのため、低速モード下では速度に比例して発光のパルス強度を十分に低下させる事で、低湿環境下で連続して５０００枚という非常に大量の画像出力を繰り返しても横黒スジの発生が無く、また、高湿環境下での横白スジやポジゴーストも効果的に防止し、また低速モード時のブラック文字画像の飛び散りも防止することで常に安定した高画質の画像が達成可能となる。

なお、本実施例では、ブラック以外のＬＥＤについても投入する電流をアップし、パルス発光によって光量を調整する手段を取ったが、ブラック以外のＬＥＤについては、元の電流設定のままとし、パルス設定をブラックと別にする方法でも良い事は言うまでも無い。

また、上記の実施例では、４つのＬＥＤを全て同じ光量に揃えたが、例えばブラックのみ光量の大きいＬＥＤを用いたり、スペースに応じてＬＥＤの大きさを変え、それぞれの光量に応じてパルス幅を設定することで最適な光量を得ることも可能である。

本発明の第１の実施例に係る画像形成装置を説明する図。本発明の第１の実施例に係るプロセスカートリッジ近傍を説明する図。本発明の第１の実施例に係るプロセスカートリッジ近傍を説明する図。本発明に使用する感光ドラムのＥ−Ｖ特性を説明する図。本発明の従来例の機械的構成。本発明の従来例を説明する図。本発明の従来例にかかるライトガイドを説明する図。本発明の従来例にかかるライトガイドを説明する図。

符号の説明

1 ETB（静電搬送ベルト）
201〜204 プロセスステーション
3 転写ローラ
4・16 バイアス電源
5 吸着ローラ
6 駆動ローラ
7 吸着対向ローラ
8・9 テンションローラ
10 ＬＥＤ
11 ライトガイド
12 遮光部材
14 クリーニング部材
100 プロセスカートリッジ
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 スキャナユニット
104 折り返しミラー
105 現像装置
106 トナー
107 カセット
108 記録材
109 給紙ローラ
110 レジストローラ
111 転写帯電器
112 定着器
113 クリーニング装置
211,221,231,241 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの感光ドラム
212,222,232,242 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの帯電器
213,223,233,243 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの露光光学系
214,224,234,244 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの走査光
215,225,235,245 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの現像ローラ
216,226,236,246 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの感光ドラムシャッター
217,227,237,247 第1、第2、第3、第4プロセスステーションのクリーニングブレード
218,228,238,248 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの廃トナー容器
219,229,239,249 第1、第2、第3、第4プロセスステーションの枠

Claims

少なくとも像担持体、前記像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、帯電された前記像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化させる現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側に設けられ、前記転写手段による転写後に前記像担持体上に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段と、前記像担持体の回転方向に対して転写手段の下流側で、かつクリーニング手段の上流側に前記像担持体を露光する帯電前露光手段を備えた画像形成装置において、
前記帯電前露光手段は、点灯と消灯を繰り返す事で、前記像担持体上の単位面積あたりに堆積される光量を変化させる手段を有する事を特徴とする画像形成装置。
前記帯電前露光手段の光量減少時に前期像担持体の露光領域を露光する光量が、通常光量時の１０％乃至６０％に設定された事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記帯電前露光手段の点灯と消灯の周期が４ｍｓｅｃ．乃至１００ｍｓｅｃ．である事を特徴とする請求項１乃至２に記載の画像形成装置。
前記画像形成装置は前記像担持体の回転速度を可変とする手段を有すると共に、前記像担持体の回転速度に応じて前期帯電前露光手段の光量を増減させることを特徴とする請求項１乃至３に記載の画像形成装置。
前記像担持体表面の移動速度をＰＳ（ｍｍ／ｓｅｃ．）、前記像担持体表面に入射する前記帯電前露光手段の光量測定値をＬ（μＷ）としたとき、Ｌ／ＰＳから算出される前記像担持体の単位面積当たりに照射される前記帯電前露光手段の露光量Ｅ（μＪ／ｃｍ^２）が略一定となるように、前期帯電前露光手段の光量を増減させることを特徴とする請求項１乃至４に記載の画像形成装置。