JP2008191554A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、複数の前露光や転写逆バイアス印加手段を有する装置において、十分な帯電電位を確保し、ゴーストや前露光の汚れに起因する電位ムラを抑制でき、良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決する手段】本発明の画像形成装置の代表的な構成は感光体ドラム2の帯電を行う一次帯電装置3と、一次帯電装置3により帯電された感光体ドラム2に露光を行なうことにより静電潜像を形成する露光部20と、静電潜像を現像しトナー像を形成する現像装置6と、トナー像を転写材に転写する転写帯電装置9と、転写後、感光体ドラム2の表面を除電して電位をリセットする前露光11a、クリーナ前露光11bと、を有する画像形成装置において、画像形成装置の使用履歴情報を記憶するカウンタ42を有し、カウンタ42に記憶された使用履歴情報に基づいて前露光11a、クリーナ前露光11bの動作条件を変更することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
従来、特許文献1(特開昭62−283356号公報)にもあるように、電子写真方式の画像形成装置は種々提案されている。
かかる画像形成装置は、感光体ドラム(像担持体)を備えている。画像形成装置は、感光体ドラムの表面を一次帯電装置にて一様に帯電した後、露光装置にて感光体ドラムの表面を露光することにより静電潜像を形成する。そして、現像装置にて静電潜像にトナーを付着させることによりトナー像を形成する。
ところで、このような電子写真装置においては従来よりゴーストと称する画像欠陥が指摘されている。この画像欠陥の原因として、多くの原因が考えられている。その一つには、感光体ドラム上の露光領域と非露光領域の電位の差が感光体ドラムの次の回転時にメモリとして残存し、それが画像上顕在化するというものがある。例えば、反転現像方式の装置においては、露光部は非露光部よりも電位が低い状態で電位リセット機能を持つ前露光の照射を受けることになる。このとき、双方の領域で感光層のキャリア発生量に差が生ずるため、その差が帯電後の電位減衰量に反映され、次の現像位置では相対的にキャリア発生量の少ない画像部であったところの電位が高くなり、ネガゴーストが生じるというケースが考えられる。
そこで、前露光を例えばクリーナ装置の上流に設けるなど複数の前露光を備えてこの現象を回避するなどの対応がとられている。図2は帯電器上流に設けられる前露光の、帯電器からの距離に対する、帯電から現像位置までの電位減衰量を示している。前露光が帯電から離れた位置にあるほど減衰量が減るのは、前露光の照射をうけて発生したキャリアが十分に感光体ドラム表面に到達して電位がリセットされた状態で帯電が行われるためである。逆に発生キャリアが残存する状態で帯電が行われる場合には、帯電中、帯電後も感光体ドラム表面に到達し続けて電位のキャンセルが継続するため減衰量が増えると考えられている。したがって、帯電器から離れた位置に補助的に前露光装置を付加することは有効な手段となる。
一方で、紙間のタイミングで現像剤トナー比率を維持するための制御用パッチ画像等を形成する装置では、同様にパッチ潜像及びパッチ濃度読み取り用のLEDの照射部分でネガゴーストを生じる場合がある。この場合には、紙間において転写高圧を正規極性とは逆の極性に切り替えて印加することにより、露光部分と非露光部分の電位差を軽減する方法がとられることもある。
特開昭62−283356号公報
しかしながら、上記従来の方法には、以下の課題がある。
まず、複数の前露光を常時ONさせるとドラムが疲労し、十分な潜像コントラストが得られなくなる場合がある。
また、紙間で打たれたパッチ状のトナーが転写されず、紙間で転写逆バイアスが印加された場合、転写後の電位はパッチ画像域、非画像域共に高くなる。クリーナ前露光後の電位は、パッチ画像領域はそのままパッチのトナー像が残存するためクリーナ前露光が遮蔽され、高い電位レベルのままである。一方非画像領域はクリーナ前露光によって電位がリセットされ、両領域の電位差は大きくなる。その結果、その電位差がキャンセルされないままネガゴーストが発生してしまう課題があった。
もともとパッチ領域で転写に逆バイアスを印加せず、帯電器前の前露光のみでリセットした場合、露光部は非露光部よりも電位が低い状態で電位リセット機能を持つ前露光の照射を受けることになる。このとき、双方の領域で感光層のキャリア発生量に差が生ずるため、その差が帯電後の電位減衰量に反映され、次の現像位置では相対的にキャリア発生量の少ない画像部であったところの電位が高くなり、ネガゴーストが生じていた。このネガゴーストを防止する手段として紙間転写逆バイアス印加や、クリーナ前露光を採用していたが、上記説明したように、別の要因によりネガゴーストが発生してしまうという問題があった。また、クリーナ近傍に配置された前露光は廃トナーの飛散により汚れやすく、電位ムラの原因となってしまうことがあった。
そこで本発明は、複数の前露光や転写逆バイアス印加手段を有する装置において、十分な帯電電位を確保し、ゴーストや前露光の汚れに起因する電位ムラを抑制でき、良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光体の帯電を行う帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体に露光を行なうことにより静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後、前記感光体の表面を除電して電位をリセットする電位リセット手段と、を有する画像形成装置において、前記画像形成装置の使用履歴情報を記憶する使用履歴情報記憶手段を有し、前記使用履歴情報記憶手段に記憶された使用履歴情報に基づいて前記電位リセット手段の動作条件を変更することを特徴とする。
本発明によれば、十分な帯電電位を確保し、ゴーストや前露光の汚れに起因する電位ムラを抑制でき、良好な画像を形成できる。
本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。
(画像形成装置1)
図1に示すように、画像形成装置1は、感光体ドラム2を備えている。感光体ドラム2の周りには、順に、一次帯電装置3、表面電位センサ5、現像装置6、転写ドラム7、転写帯電装置9、クリーニング装置(クリーニング手段)10、前露光11a及びクリーナ前露光11bが配設されている。
感光体ドラム2は、回転自在に支持されると共に不図示の駆動手段により矢印の方向に回転駆動される。一次帯電装置(帯電手段)3は、感光体ドラム2の表面を一様に帯電するプロセス手段である。表面電位センサ5は、感光体ドラム2の表面電位を測定する感光体電位検知手段である。現像装置(現像手段)6(6a、6b、6c)は、各色トナー(マゼンタ、シアン、イエロー)を収納しており、感光体ドラム2の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するプロセス手段である。転写ドラム7は、シートカセット13から供給されてきた転写材Pを把持する。転写帯電装置(転写手段)9は、感光体ドラム2表面に形成されたトナー像を転写材Pに転写する。クリーニング装置10は、感光体ドラム2表面の残留トナーを除去する。
前露光11a(第一の前露光手段)及びクリーナ前露光11b(第二の前露光手段)は、転写後、感光体ドラム2の表面を除電して電位をリセットする除電装置(電位リセット手段)である。
前露光11aは、感光体ドラム2の回転方向において一次帯電装置3の上流に設けられている。クリーナ前露光11bは、感光体ドラム2の回転方向においてクリーニング装置10の上流に設けられている。
一次帯電装置3は、グリッド電極3a及びコロナワイヤ3bを有している。グリッド電極3a及びコロナワイヤ3bには、高圧制御ユニット33a、33bが接続されグリッドバイアス電圧(画像形成条件)VG及びコロナワイヤ印加電圧(画像形成条件)が印加されている。
現像手段としての現像装置6a、…、6cは、それぞれトナーを担持する現像スリーブ12a、12b、12cを備えている。各現像スリーブ12a、…、12cには、現像バイアス電圧制御回路35a、35b、35cにより現像バイアス電圧(画像形成条件)VDCが印加されている。一方、転写ドラム7の表面には剥離爪15が当接されており、剥離爪15は転写の終了した転写材Pを転写ドラム7より分離する。そして、転写ドラム7から分離された転写材Pは、定着装置16にてトナー像の定着を受け、排出トレイ17上に排出される。
感光体ドラム2の近傍には露光部(露光手段)20が配設されている。露光部20は、レーザ制御ユニット21、ポリゴンミラー22、結像レンズ23を有している。露光部20は、帯電された感光体ドラム2に露光を行なうことにより静電潜像を形成する。
レーザ制御ユニット21は、入力される画像入力信号に応じて変調したレーザービームを発生させる。ポリゴンミラー22は、レーザ制御ユニット21の近傍に回転自在に支持されており、不図示の駆動手段により回転駆動される。ポリゴンミラー22は、レーザ制御ユニット21からのレーザービームを感光体ドラム2の表面に走査する。結像レンズ23は、レーザービームの光路上に配設され、f/θ特性を有する。
一方、表面電位センサ5は、A/D変換器30に接続されている。A/D変換器30は、表面電位センサ5から送られるアナログ信号をデジタル信号に変換して、デジタル信号を電圧制御部(制御手段)31に送信する。電圧制御部31は、データ記憶手段及び制御データ記憶手段となるRAM、バイアス演算手段及び制御手段となるCPU等から構成されており、現像バイアス演算等を行う。D/A変換器32は、電圧制御部31からのデジタル信号をアナログ信号に再変換し、アナログ信号を高圧制御ユニット33a、33b及び現像バイアス電圧制御回路35a、…、35cに送るようになっている。これにより、電圧制御部31は、コロナワイヤ印加電圧グリッドバイアス電圧VG、及び現像バイアス電圧VDCの制御を行うようになっている。
現像装置6は、2成分現像方式を採用しており、トナーとキャリアの比率を一定に維持するため、一般的な制御方法を用いている。すなわち、現像装置6は、所定枚数おきに紙間のタイミングでパッチ画像を形成し、パッチ濃度検知センサ(不図示)にて検出し、初期値とのずれ量に応じて現像剤を補給する。本実施例においては、前述のパッチ部メモリ対策として、転写時に印加する高圧の正規極性(正規バイアス)とは反対の逆極性の高圧(逆バイアス)を非転写時に印加する。すなわち、紙間でパッチを形成する領域で、前記逆極性の高圧を印加している。
(メモリの発生状況)
次に、メモリの発生状況について説明する。図5はメモリ発生部とその周辺部の濃度差を示すグラフである。横軸にドラム回転数をとり、縦軸にメモリ発生部とその周辺部の濃度差△Dをとっている。
図5中aは、前露光11aのみを有し、クリーナ前露光11bを備えず、また紙間において転写が逆バイアスを印加せず正規バイアスを印加した場合のメモリの発生推移を示している。ドラム回転初期はメモリのレベルが悪く、感光体ドラム2の使用に応じてレベルが良くなる。その理由は、感光体ドラム2の繰り返し使用における通電により発生キャリアの走行性が向上し、メモリが発生しにくくなる傾向があると考えられる。
図5中bは、前露光を照射せず、クリーナ前露光11bを設けた場合のメモリレベルの推移を示している。また紙間において一次転写に逆バイアスを印加している。
図5中cは、前露光を照射し、紙間で一次転写に逆バイアスを印加した場合のメモリレベルの推移を示している。また、クリーナ前露光は備えていない。
図5中dは、紙間において転写逆バイアスを印加させ、前露光及びクリーナ前露光の両方により感光ドラムの表面電位をリセットさせた場合のメモリレベルの推移を示している。
ドラム回転初期においては、感光体ドラム2のキャリアの走行性が悪いため、前露光時におけるパッチ形成部の暗減衰と、パッチの転写残トナー部にクリーナ前露光を照射することによって発生する電位上昇分(メモリ)とを相殺させることができる。従って、メモリレベルは比較的良い状態である。しかしながら、使用と共にキャリアの走行性がよくなると、前露光照射による減衰は即時終了するため帯電後の暗減衰の発生が抑制される。その結果、パッチの転写残トナー部にクリーナ前露光を照射することによって発生するメモリが残り、逆にレベルは悪くなる。
また、前露光及びクリーナ前露光を両方露光した場合には、帯電電位が若干低下する傾向にあり、環境や感光体ドラムの使用履歴により必ずしも一定ではないが、一方の前露光のみ照射した場合と比べて25V〜30Vの低下が見られた。
一方、クリーナ前露光11bは、クリーニング装置10の下部に配置されるため、廃トナーの飛散等により汚れやすく、使用するにつれ、長手方向の電位ムラを生じさせる原因ともなっていた。
(前露光11a、クリーナ前露光11b、転写逆バイアスの動作制御)
そこで、本実施例では、下記のように、ドラム積算回転数(画像形成装置1の使用履歴情報)に基づいて前露光11a(電位リセット手段)、クリーナ前露光11b(電位リセット手段)の動作条件を変更する。
(1)使用初期
使用初期にはクリーナ前露光11bと、前露光11aの両方を動作させ、紙間では転写高圧を逆バイアスに設定する(図5dに相当)。ドラム回転初期においては、感光体ドラム2のキャリアの走行性が悪いため、前露光時におけるパッチ形成部の暗減衰と、パッチの転写残トナー部にクリーナ前露光を照射することによって発生する電位上昇分(メモリ)とを相殺させることができる。これによって、メモリレベルの悪化を抑えることができる。
また、本実施例では、前露光、クリーナー露光の両方を用いるのは使用初期のみであるので、ドラムが疲労することが原因によって、所定の潜像コントラストを維持できなくなることはない。
(2)使用中期
そして、画像形成装置1の使用履歴情報としてのドラム積算回転数が20K回転を越えた時点で転写逆バイアスをOFFし、前露光をOFFし、クリーナー前露光のみで表面電位をリセットするようにする(図5cに相当)。
これは、感光体ドラム2のキャリアの走行性の向上に伴って、前露光による画像部と非画像部が速やかに電位リセットされる為、パッチの転写残トナー部にクリーナ前露光を照射することによって発生するメモリが残り、逆にレベルは悪くなる。
パッチの転写残トナー部にクリーナ前露光を照射することによって発生するメモリと相殺される効果低下する。そのため、パッチの転写残トナー部にクリーナ前露光を照射することによって発生するメモリが生じ、メモリレベルが悪化する。このため、転写逆バイアスをOFFするようにする。
(3)使用後期
そして、ドラム積算回転数が50K回転時点でクリーナ前露光をOFFし、前露光11a及び紙間時の転写逆バイアスをONとする(図5中bに相当)。これはクリーナ前露光の汚れによる照射ムラが懸念されるためである。図6は、図5に、本構成におけるメモリの濃度差の推移を重ねて示したものである。
本実施例における、前露光及び転写逆バイアスの動作制御について説明する。図3は前露光及び転写逆バイアスの動作制御を行う制御手段のブロック図である。
図3に示すように、本実施例では、画像形成開始時から、感光体ドラム2(画像形成装置1)の使用履歴情報に対応する情報として、感光体ドラム2の回転数Nを用いている。本体内には、ドラム2の回転数をカウント(記憶)するカウンタ(使用履歴情報記憶手段)42が設けられている。カウンタ42は、ドラム2の回転数Nを逐次カウントして更新し、感光体ドラム2が交換された場合にリセットされる。
一方、設定値記憶手段43には、予め、転写高圧値、前露光11aの露光量、クリーナ前露光11bの露光量を変更するドラム回転数Naが記憶されており、カウンタ42によるカウント値Tと記憶されたドラム回転数NaがCPU40により比較される。
設定値を変更するドラム回転数Naは複数設定することができる。例えばA、Bの2つの値が設定された場合、カウント値Tが、A>Tの場合、A≦T<Bの場合、B≦Tの場合のそれぞれについて転写高圧値、前露光量等が記憶されている。そして、転写バイアス制御手段45、前露光量制御手段46、クリーナ前露光量制御手段47によって順次設定値が変更される。
図4は設定値を示す表である。図4に示すように、ドラム回転数が20k回転、50k回転に到達した時点において、紙間における転写高圧値、前露光量、クリーナ前露光量の設定を変更する。
具体的には、ドラム2の回転数をカウントするカウンタ42によるカウント値Tが0〜20K(0〜20000)回転の際には、紙間一次転写高圧値を−1000V、前露光量を0μW、クリーナ前露光量を40μWに設定する。
そして、カウント値Tが20K(20000)回転になった際に、紙間一次転写高圧値を0V、前露光量を0μW、クリーナ前露光量を40μWに設定を変更する。
次に、カウント値Tが50K(50000)回転になった際に、紙間一次転写高圧値を−1000V、前露光量を40μW、クリーナ前露光量を0μWに設定する。
(効果)
以上の構成をとることにより、可能な限り帯電電位を高く設定することで潜像コントラストを大きく取ることが可能で且つ前露光の汚れによる電位ムラを抑制できる。そして、使用初期〜感光体ドラム寿命の150K回転に至るまで、メモリレベルは終始0.02レベル以下に維持され、実使用上問題のないレベルを維持することが可能となった。図6中太線は、図5に、本実施例の構成におけるメモリの濃度差の推移を重ねて示したものである。
尚、本実施例においては、例として一の使用態様を用いて説明しているが、各条件につき代替が可能である。
例えば、本体の使用履歴情報としては、前露光の照射時間の積算値や印字量の積算値等を用いることができる。前露光の照射積算量に対応して感光体ドラム2のキャリア走行性が推移してゆく傾向がある場合もある。複数の露光手段(前露光11a、クリーナ前露光11b)の積算動作時間、積算露光照射時間や積算露光照射量を用いることにより、より感光体ドラム特性の変化レベルに応じた制御が可能となる。
また、感光体ドラム2の使用レベルは、感光体ドラム2の感度や帯電電位レベルに反映される。このため、所定のタイミングで表面電位センサ5により感光体ドラム2の表面の帯電電位や露光部電位を検知する。そして、表面電位センサ5の検知結果により感光体ドラム2の耐久レベルを判断し、転写高圧値、前露光量、クリーナ前露光量を変更することも可能である。
また、転写高圧値、前露光量、クリーナ前露光量は、より最適に段階的に推移させることも可能であり、前露光等の汚れレベルやメモリの発生レベルに応じて自由に設定することも可能である。
例えば、使用履歴情報に応じて、クリーナ前露光11bの露光量を少なくとも初期値より小さくする。また、使用履歴情報に応じて、前露光11aの露光量を少なくとも初期値より大きくする。
また、使用履歴情報は、感光体ドラム2の積算回転時間としてもよい。また、使用履歴情報は、前露光11a、クリーナ前露光11bの積算動作量としてもよい。
また、電位リセット手段の積算動作量が、複数の電位リセット手段(前露光11a、クリーナ前露光11b)の動作量の総積算値としてもよい。
本実施形態にかかる画像形成装置の構成説明図である。 帯電器上流に設けられる前露光の、帯電器からの距離に対する、帯電から現像位置までの電位減衰量を説明する図である。 実施例で用いた本体の概略構成を示すブロック図である。 実施例で用いた設定値を示す表である。 メモリ発生部とその周辺部の濃度差を示すグラフである。 メモリ発生部とその周辺部の濃度差を示すグラフである。
符号の説明
N …回転数
P …転写材
T …カウント値
1 …画像形成装置
2 …感光体ドラム(感光体)
3 …一次帯電装置(帯電手段)
3a …グリッド電極
3b …コロナワイヤ
5 …表面電位センサ
6 …現像装置(現像手段)
7 …転写ドラム
9 …転写帯電装置
10 …クリーニング装置
11a …前露光(電位リセット手段)
11b …クリーナ前露光(電位リセット手段)
12 …現像スリーブ
13 …シートカセット
15 …剥離爪
16 …定着装置
17 …排出トレイ
20 …露光部(露光手段)
21 …レーザ制御ユニット
22 …ポリゴンミラー
23 …結像レンズ
30 …A/D変換器
31 …電圧制御部
32 …D/A変換器
33a …高圧制御ユニット
33b …高圧制御ユニット
35 …現像バイアス電圧制御回路
42 …カウンタ
45 …転写バイアス制御手段
46 …前露光量制御手段
47 …クリーナ前露光量制御手段

Claims (14)

  1. 感光体の帯電を行う帯電手段と、
    前記帯電手段により帯電された感光体に露光を行なうことにより静電潜像を形成する露光手段と、
    前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
    転写後、前記感光体の表面を除電して電位をリセットする電位リセット手段と、を有する画像形成装置において、
    前記画像形成装置の使用履歴情報を記憶する使用履歴情報記憶手段を有し、
    前記使用履歴情報記憶手段に記憶された使用履歴情報に基づいて前記電位リセット手段の動作条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
  2. 感光体の帯電を行う帯電手段と、
    前記帯電手段により帯電された感光体に露光を行なうことにより静電潜像を形成する露光手段と、
    前記静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
    転写後、前記感光体の表面を除電して電位をリセットする電位リセット手段と、を有する画像形成装置において、
    前記感光体の表面の電位を検知する感光体電位検知手段を有し、
    前記感光体電位検知手段の検知結果に基づいて前記電位リセット手段の動作条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記電位リセット手段は、前記感光体の回転方向において前記帯電手段の上流に設けられた第一の前露光手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記電位リセット手段は、前記感光体の回転方向において前記感光体の残留トナーを除去するクリーニング手段の上流に設けられた第二の前露光手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  5. 前記電位リセット手段の動作条件が、前記第一又は第二の前露光手段の露光量であることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。
  6. 前記使用履歴情報に応じて、前記第二の前露光手段の露光量を少なくとも初期値より小さくすることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記使用履歴情報に応じて、前記第一の前露光手段の露光量を少なくとも初期値より大きくすることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  8. 前記転写手段は、転写時に印加する高圧の正規極性とは反対の逆極性の高圧を非転写時に印加することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記使用履歴情報に応じて、前記転写手段が逆極性の高圧を印加する条件を変更することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記感光体電位検知手段の検知結果に応じて、前記転写手段が逆極性の高圧を印加する条件を変更することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  11. 前記転写手段が逆極性の高圧を印加する条件は、転写高圧値を少なくとも初期値より大きくすることを特徴とする請求項9又は10に記載の画像形成装置。
  12. 前記使用履歴情報が、前記感光体の積算回転時間又は前記電位リセット手段の積算動作量であることを特徴とする請求項1乃至10の画像形成装置。
  13. 前記電位リセット手段の積算動作量が、複数の電位リセット手段の動作量の総積算値であることを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。
  14. 前記電位リセット手段の積算動作量が、複数の電位リセット手段の積算動作時間又は積算露光照射量であることを特徴とする請求項12、12記載の画像形成装置。
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