JP2010060755A - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
帯電させた感光体の表面を露光して静電像を形成する画像形成装置、詳しくは感光体の表面抵抗が低下した状態で画像形成しても、画像流れが目立ちにくい露光制御に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an electrostatic image by exposing the surface of a charged photoreceptor, and more particularly to exposure control in which image flow is not noticeable even when an image is formed in a state where the surface resistance of the photoreceptor is lowered.
帯電させた感光体の表面を露光して静電像を形成し、静電像をトナーで現像してトナー像を形成し、感光体に担持させたトナー像を転写媒体(記録材又は中間転写体)に転写させる画像形成装置が広く用いられている。 The surface of the charged photoreceptor is exposed to form an electrostatic image, the electrostatic image is developed with toner to form a toner image, and the toner image carried on the photoreceptor is transferred to a transfer medium (recording material or intermediate transfer). An image forming apparatus to be transferred to a body is widely used.
帯電ローラのような接触式帯電装置やコロナ帯電器のような非接触式帯電装置を用いて感光体を帯電させている場合、感光体の表面に窒素酸化物NOX等の放電生成物が蓄積される可能性がある。また、転写ローラのような接触式転写装置やコロナ帯電器のような非接触式転写装置を用いて感光体から転写媒体へトナー像を転写させている場合にも、感光体の表面に同様な放電生成物が蓄積される可能性がある。 When the photosensitive member is charged using a contact charging device such as a charging roller or a non-contact charging device such as a corona charger, discharge products such as nitrogen oxide NO X accumulate on the surface of the photosensitive member. There is a possibility that. Further, when a toner image is transferred from a photosensitive member to a transfer medium using a contact type transfer device such as a transfer roller or a non-contact type transfer device such as a corona charger, the same applies to the surface of the photosensitive member. Discharge products can accumulate.
そして、感光体の表面に放電生成物が蓄積された状態で高湿度環境に停止放置した場合、起動後の初期の画像形成において画像流れという画像不良が発生し易くなる(図11参照)。すなわち、放電生成物を介在した水分吸着によって感光体の表面抵抗が低下し、露光から現像までの間に、帯電された暗部電位VDと露光された明部電位VLとが漏電して静電像の電位分布が崩れてしまう。これにより、現像電圧Vdcを越えてトナーが付着する静電像幅が減少するので、線画像が細くなり、また、現像電圧Vdcを越えてトナーを引き付ける静電像の電荷量が減少するので、画像濃度が低下する(図9参照)。 When the discharge product is accumulated on the surface of the photoreceptor and left in a high-humidity environment, an image defect such as image flow tends to occur in the initial image formation after activation (see FIG. 11). That is, the surface resistance of the photosensitive member is reduced due to moisture adsorption through the discharge product, and the charged dark portion potential VD and the exposed bright portion potential VL leak between the exposure and the development, thereby causing an electrostatic image. The potential distribution of the will collapse. As a result, the width of the electrostatic image to which the toner adheres exceeding the developing voltage Vdc is reduced, so that the line image becomes thin, and the charge amount of the electrostatic image that attracts the toner exceeding the developing voltage Vdc is reduced. The image density decreases (see FIG. 9).
特許文献1には、画像流れを防止するために、画像形成前に、感光体を空回転しつつドラムヒータで加熱昇温させて、感光体表面の水分を蒸発させる画像形成装置が示される。ここでは、温湿度センサの出力に基づいて、画像流れが発生し易くなるほどの高湿度時にのみ、ドラムヒータを作動させている。画像形成を待機させて感光体の表面温度を上昇させることで、吸着水分を蒸発させて感光体の表面抵抗を回復させている。
特許文献2、3には、感光体の表面抵抗の低下に伴う静電像の電位分布の変化を検出可能な電位センサが示される。電位センサは、主走査方向の円筒面を形成して感光体と非接触に配置される電極部材を有し、感光体の回転に伴って静電像の電位分布の微分波形に相当する電圧信号を出力する。
特許文献4には、感光ドラムの表面を多数の領域に分割してそれぞれ電位測定を行い、電位測定結果に応じて各領域のレーザ露光量を調整する画像形成装置が示される。
ヒータを用いて待機中の画像形成装置の感光体を常時加熱する場合、電力消費が増えてランニングコストが高まり、省エネルギーの観点からも問題がある。しかし、特許文献1に示されるように、待機中にヒータを停止させておき、画像形成ごとにヒータに通電して一定温度に達するまで画像形成を待機させる場合、画像形成の開始待ち時間が増えて、画像形成装置の生産性が損なわれる。
When the photosensitive member of the waiting image forming apparatus is always heated using a heater, power consumption increases, running cost increases, and there is a problem from the viewpoint of energy saving. However, as shown in
そこで、ヒータを用いないで、吸湿によって低下した表面抵抗のままで、露光条件だけを調整して、直ちに画像形成を開始させる制御が提案された。温度湿度センサを設けて温度湿度を測定し、画像流れが発生し易い高湿度条件では、露光強度を高めて、低い表面抵抗でも現像幅及び現像濃度を確保できるように、電位分布を拡大させた静電像を形成する。 Therefore, there has been proposed a control in which image formation is immediately started by adjusting only the exposure conditions while maintaining the surface resistance lowered by moisture absorption without using a heater. A temperature / humidity sensor is installed to measure temperature and humidity, and in high humidity conditions where image flow is likely to occur, the potential distribution is expanded to increase the exposure intensity and ensure the development width and density even with low surface resistance. An electrostatic image is formed.
しかし、画像形成装置の起動時の温度湿度条件が一定でも、感光体の個体差及び使用履歴、帯電装置、転写装置、クリーニング装置等の状況に応じて、実際に発生する画像流れの程度は大きく変化する。多くの要因が交錯して感光体の現在の放電生成物の蓄積量や蓄積分布をばらつかせるため、温度湿度条件だけでは、画像流れを適正に相殺できるように露光強度を設定することは難しい。 However, even if the temperature and humidity conditions at the time of starting the image forming apparatus are constant, the degree of image flow that actually occurs is large depending on the individual differences and usage history of the photoconductor, the charging device, the transfer device, the cleaning device, etc. Change. It is difficult to set the exposure intensity so that the image flow can be offset properly under only the temperature and humidity conditions, because many factors come together to vary the accumulated amount and accumulation distribution of the current discharge products on the photoconductor. .
本発明は、温度湿度センサやヒータに頼らなくても、現在の感光体の画像流れ状況を速やかに見積もって露光を適正に制御することにより、起動直後でも高品質の画像を出力できる画像形成装置を提供することを目的としている。 The present invention provides an image forming apparatus capable of outputting a high-quality image even immediately after startup by quickly estimating the current image flow state of a photoreceptor and appropriately controlling exposure without relying on a temperature / humidity sensor or a heater. The purpose is to provide.
本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を露光して静電像を形成する露光手段と、トナーを用いて前記静電像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体に担持されたトナー像を、転写部を通過する転写媒体へ転写する転写手段とを備えたものである。そして、前記感光体の表面抵抗の低下に伴う静電像の電位分布の変化を検出可能な検出手段と、所定の静電像を前記感光体へ書き込んで前記検出手段により検出し、前記感光体の表面抵抗の低下量に応じてトナー載り量を増すように、前記所定の静電像の検出結果に基づいて前記露光手段を制御する制御手段とを備える。 The image forming apparatus of the present invention includes a photosensitive member, a charging unit that charges the photosensitive member, an exposure unit that exposes the charged photosensitive member to form an electrostatic image, and a toner. Development means for developing and forming a toner image and transfer means for transferring the toner image carried on the photosensitive member to a transfer medium passing through a transfer portion are provided. A detecting unit capable of detecting a change in a potential distribution of the electrostatic image accompanying a decrease in the surface resistance of the photosensitive member; a predetermined electrostatic image is written on the photosensitive member and detected by the detecting unit; Control means for controlling the exposure means based on the detection result of the predetermined electrostatic image so as to increase the amount of applied toner according to the amount of decrease in surface resistance.
本発明の画像形成装置では、感光体に形成された試験静電像の電位分布の崩れ状態を電位センサを用いて検出するので、これから画像形成をしようとする感光体のそのときの画像流れの状態を正確に反映した露光条件を設定できる。 In the image forming apparatus of the present invention, the collapse state of the potential distribution of the test electrostatic image formed on the photosensitive member is detected by using the potential sensor, so that the current image flow of the photosensitive member to be imaged from now on is detected. Exposure conditions that accurately reflect the state can be set.
従って、温度湿度センサやヒータに頼ることなく、現在の感光体の画像流れ状況を速やかに見積もって露光を適正に制御することにより、起動直後でも高品質の画像を出力できる。 Therefore, a high-quality image can be output immediately after startup by quickly estimating the current image flow state of the photoconductor and appropriately controlling exposure without relying on a temperature / humidity sensor or a heater.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、電位センサを用いた試験静電像の検出結果に応じて露光条件や露光データが調整される限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, as long as exposure conditions and exposure data are adjusted according to the detection result of the test electrostatic image using the potential sensor, a part or all of the configuration of the embodiment is replaced with the alternative configuration. Other embodiments can also be implemented.
本実施形態では、感光ドラムから記録材へ枚葉式に直接トナー像を転写する画像形成装置を説明するが、中間転写ベルトを用いた画像形成装置や記録材搬送ベルトを用いた画像形成装置でも実施できる。 In this embodiment, an image forming apparatus that directly transfers a toner image from a photosensitive drum to a recording material in a sheet-fed manner will be described. However, an image forming apparatus that uses an intermediate transfer belt or an image forming apparatus that uses a recording material conveyance belt is also described. Can be implemented.
なお、特許文献1〜4に示される画像形成装置及び電位センサに関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。 In addition, about the general matter regarding the image forming apparatus and electric potential sensor which are shown by patent documents 1-4, illustration is abbreviate | omitted and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, the reference symbols in parentheses shown in the configuration names used in the claims are examples for assisting understanding of the invention, and are not intended to limit the configuration to the corresponding members in the embodiments. Absent.
<画像形成装置>
図1は電位センサを取り付けた画像形成装置の構成の説明図、図2は電位センサの配置の説明図である。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming apparatus to which a potential sensor is attached, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an arrangement of the potential sensor.
図1に示すように、画像形成装置100は、感光ドラム1にトナー像を形成して転写部T1で記録材Pに転写する。トナー像を転写されたシートPは、定着装置8へ送り込まれてトナー像を定着される。
As shown in FIG. 1, the
回転する感光体ドラム1の周囲に、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、転写ローラ5、クリーニング装置6、及び電位センサ30が配置される。
Around the rotating
帯電手段の一例である帯電ローラ2は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を電源D3から印加されて、感光ドラム1に従動回転し、感光ドラム1の表面を一様な負極性の暗部電位VDに帯電させる。
The
露光手段の一例である露光装置3は、帯電した感光ドラム1にレーザービームを走査して明部電位VLに低下させることにより画像の静電像を書き込む。不図示のイメージスキャナで読み取った画像情報に応じて二値変調された赤外線レーザービーム(波長λ=780nm)を用いて、画像情報に応じた静電像を感光ドラム1に形成する。
An
現像手段の一例である現像装置4は、感光ドラム1に形成された静電像をトナーで現像してトナー像を形成する。現像装置4は、固定磁極4mの周りで回転する現像スリーブ4sに、負極性に帯電したトナーを担持させて、感光ドラム1の露光された明部電位VLの部分へ選択的に付着させて静電像を反転現像する。
A developing
転写手段の一例である転写ローラ5は、トナーの帯電極性とは逆極性である正極性の直流電圧を電源D4から印加されることにより、感光ドラム1から記録材Pへトナー像を転写させる。
The
記録材Pは、カセット20から取り出されて分離ローラ21で1枚ずつに分離され、搬送ローラ22からレジストローラ23へ搬送されて待機する。レジストローラ23は、感光ドラム1に担持されたトナー像にタイミングを合わせて転写部T1に記録材Pを送り出す。負極性に帯電して感光ドラム1に担持されたトナー像は、転写部T1へ給送されて挟持搬送される記録材Pへ転写される。
The recording material P is taken out from the
クリーニング装置6は、感光ドラム1にクリーニングブレード6bを摺擦させて、転写部T1を通過した感光ドラム1の表面に付着した転写残トナーを除去する。また、クリーニング装置6は、回転する感光ドラム1にクリーニングブレード6bを摺擦させて摩擦加熱し、感光ドラム1の表面に付着した水分を蒸発させる。このとき、クリーニングブレード6bの先端に停滞したトナーに絡めて放電生成物の一部も除去される。このため、感光ドラム1を回転させ続けると、摺擦を通じた水分及び放電生成物の除去に伴って、感光ドラム1の表面抵抗が次第に回復して、画像流れの症状が少しずつ軽くなる。
The
図1を参照して図2に示すように、電位センサ30は、露光装置3による露光位置と現像装置4による現像位置との間の感光ドラム1の表面に当接させて、主走査方向に複数配置される。合計10個の電位センサ30が、感光ドラム1の円筒面の母線に沿って配列して、幅方向の10箇所の位置で、それぞれ感光ドラム1の表面電位の変化を検出する。
As shown in FIG. 2 with reference to FIG. 1, the
感光ドラム1の回転方向の個別の角度位置を判別するために角度判別手段の一例である原点センサ1rが感光ドラム1の回転軸に取り付けられている。感光ドラム1の1回転ごとに原点センサ1rが発生する原点信号を起点にして、制御部110は、感光ドラム1の回転方向に36度ごとの10個の角度領域を設定する。
An origin sensor 1 r, which is an example of an angle discriminating unit, is attached to the rotating shaft of the
制御部110は、画像形成の開始前に、3ドット幅で主走査方向に一様に連続した試験静電像1sを感光ドラム1に形成して電位センサ30により検出する。10個の角度領域に対して等しい間隔で5本ずつ、合計50本の試験静電像1sを書き込む。
The
制御部110は、感光ドラム1に書き込んだ50本の試験静電像1sを10個の電位センサ30で検出して、感光ドラム1の表面100箇所における画像流れ状態を測定する。そして、感光ドラム1の表面の100個の位置の画像流れ状態を反映した露光条件の補正マップを形成して、本番の画像形成を開始する。画像形成時には、補正マップに従って感光ドラム1の表面の各位置における画素あたりの露光量を調整して、画像流れによって失われる画素のトナー付着量を回復させる。
The
画素あたりの露光量を調整する方法としては、後述するように、主走査方向の各位置でレーザービームの発光強度を変化させる方法(実施例1)と、画素を形成するドットの面積を変化させる方法(実施例3)とがある。両方の方法を組み合わせてもよい。 As a method of adjusting the exposure amount per pixel, as will be described later, a method of changing the emission intensity of the laser beam at each position in the main scanning direction (Example 1), and a method of changing the area of dots forming pixels. There is a method (Example 3). Both methods may be combined.
また、電位センサ30の出力から、その時点で画像を形成した場合に発生するであろう個別の各位置の画像流れを見積り、各位置ごとに適正に画像流れが相殺されるように調整した画像データを用いて画像形成を行ってもよい。あるいは、画像流れによるトナー付着量の減少を相殺するようなγ補正曲線を求めて、これから画像形成しようとする画像の画像データを全体的に補正してもよい。
Further, the image flow at each individual position that will occur when an image is formed at that time is estimated from the output of the
画像形成の開始直後は、感光ドラム1の表面抵抗が低くて電位センサ30の出力が大きく低下するので、大きな画像流れを相殺できるように、画素あたりの露光量を大きく割り増しする。画像形成の累積に伴って、感光ドラム1の表面抵抗が次第に回復して電位センサ30の出力がすこしずつ上昇するので、出力の回復に応じて露光量の割り増しを少しずつ少なくする。そして、電位センサ30の出力が所定水準に回復した段階で、調整を行わない通常の画像形成に移行させる。
Immediately after the start of image formation, since the surface resistance of the
<感光体>
図3は感光ドラムの感光層の構成の説明図である。
<Photoconductor>
FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of the photosensitive layer of the photosensitive drum.
画像形成装置100は、電子線を照射して感光層1bの表面硬度を高めた感光ドラム1を採用している。高硬度の感光ドラム1の場合、感光層1bの摩耗速度が従来の1/4以下であるため、従来、普通紙3〜7万枚で寿命を迎えていた感光ドラム1が、12〜30万枚まで画像形成を継続できる。反面、高硬度の感光ドラム1では、表面の摩耗とともに除去されていた放電生成物が感光ドラム1の表面により多く残留するようになって、放電生成物に起因する画像流れが発生し易くなる。
The
図3に示すように、感光ドラム1は、直径30mm長さ360mmのアルミニウムシリンダの基層1aの表面に、導電層1c、中間層1d、電荷発生層1e、電荷輸送層1f、保護層1gからなる感光層1bを形成している。
As shown in FIG. 3, the
導電層1cは以下の手順で形成した。10%の酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した導電性酸化チタン粉体50部(重量部、以下同様)、フェノール樹脂25部、メチルセロソルブ20部、及びメタノール5部を調合した。そして、調合物にシリコーンオイル(ポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量3000)0.002部を加えて、φ1mmガラスビーズを用いたサンドミル装置で2時間分散して調整して導電層1c用の塗料を形成した。この塗料を基層1a上に浸漬塗布方法で塗布し、140℃で30分乾燥して、膜厚20μmの導電層1cを形成した。 The conductive layer 1c was formed by the following procedure. 50 parts of conductive titanium oxide powder coated with tin oxide containing 10% antimony oxide (parts by weight, the same applies hereinafter), 25 parts of phenol resin, 20 parts of methyl cellosolve, and 5 parts of methanol were prepared. Then, 0.002 part of silicone oil (polydimethylsiloxane polyoxyalkylene copolymer, average molecular weight 3000) is added to the formulation, and the mixture is dispersed for 2 hours in a sand mill apparatus using φ1 mm glass beads to adjust the conductive layer 1c. The paint for was formed. This paint was applied onto the base layer 1a by a dip coating method and dried at 140 ° C. for 30 minutes to form a conductive layer 1c having a thickness of 20 μm.
中間層1dは以下の手順で形成した。N−メトキシメチル化ナイロン5部をメタノール95部中に溶解して、中間層1d用の塗料を調整した。この塗料を導電層1c上に浸漬コーティング法によって塗布した後、100℃で20分間乾燥して、0.6μmの中間層1dを形成した。 The intermediate layer 1d was formed by the following procedure. 5 parts of N-methoxymethylated nylon was dissolved in 95 parts of methanol to prepare a coating material for the intermediate layer 1d. This paint was applied onto the conductive layer 1c by a dip coating method and then dried at 100 ° C. for 20 minutes to form a 0.6 μm intermediate layer 1d.
電荷発生層1eは以下の手順で形成した。CuKαのX線回折におけるブラック角2θ±0.2度が9.0度、14.2度、23.9度及び27.1度に強いピ−クを有するオキシチタニウムフタロシアニンを準備した。オキシチタニウムフタロシアニンを3部、ポリビニルブチラ−ル(商品名エスレックBM2、積水化学(株)製)3部及びシクロヘキサノン35部をφ1mmガラスビ−ズを用いたサンドミル装置で2時間分散した。その後、調合物に酢酸エチル60部を加えて電荷発生層1e用の塗料を調製した。この塗料を中間層1dの上に浸漬塗布方法で塗布した後、50℃で10分間乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層1eを形成した。 The charge generation layer 1e was formed by the following procedure. An oxytitanium phthalocyanine having a black peak at 9.0, 14.2, 23.9, and 27.1 degrees with a black angle 2θ ± 0.2 degrees in X-ray diffraction of CuKα was prepared. 3 parts of oxytitanium phthalocyanine, 3 parts of polyvinyl butyral (trade name ESREC BM2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 35 parts of cyclohexanone were dispersed for 2 hours in a sand mill using a φ1 mm glass bead. Thereafter, 60 parts of ethyl acetate was added to the formulation to prepare a coating for the charge generation layer 1e. This coating material was applied onto the intermediate layer 1d by a dip coating method and then dried at 50 ° C. for 10 minutes to form a charge generation layer 1e having a thickness of 0.2 μm.
電荷輸送層1fは以下の手順で形成した。構造式(4)のスチリル化合物を10部、および構造式(5)の繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂10部をモノクロロベンゼン50部およびジクロロメタン30部の混合溶媒中に溶解して、電荷輸送層1f用の塗布液を調整した。
The
この塗布液を電荷発生層1e上に浸漬コーティングした後、120℃で一時間乾燥することによって膜厚が20μmの電荷輸送層を形成した。 This coating solution was dip-coated on the charge generation layer 1e and then dried at 120 ° C. for 1 hour to form a charge transport layer having a thickness of 20 μm.
保護層1gは以下の手順で形成した。構造式(3)の正孔輸送性化合物60部をモノクロロベンゼン50部およびジクロロメタン50部の混合溶媒中に溶解して保護層1g用の塗料を調整した。保護層1g用の塗料には、フッ素原子含有樹脂粒子として4フッ化エチレン樹脂を保護層1gの全重量に対して30重量%を含有させた。 The protective layer 1g was formed by the following procedure. A coating for 1 g of the protective layer was prepared by dissolving 60 parts of the hole transporting compound of the structural formula (3) in a mixed solvent of 50 parts of monochlorobenzene and 50 parts of dichloromethane. The coating material for 1 g of the protective layer contained 30 wt% of tetrafluoroethylene resin as fluorine atom-containing resin particles with respect to the total weight of the protective layer 1 g.
この塗布液を電荷輸送層1f上にコーティングした後、酸素濃度10ppmの雰囲気下で加速電圧150KV、照射線量50KGyの条件で電子線を照射した。その後、引き続いて、同雰囲気下で感光ドラム1の温度が100℃になる条件で10分加熱処理をおこない、膜厚5μmの保護層1gを形成した。このようにして、電子線照射によって感光層1bの表面硬度を高めた電子写真感光体としての感光ドラム1を得た。
After coating this coating solution on the
硬度試験用の感光ドラム1を25℃湿度50%の環境下に24時間放置した後、微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて、HU(ユニバーサル硬さ値)及び弾性変形率を求めた。結果、HUが190N/mm2、We(弾性変形率)が46%であった。
After leaving the
実機搭載用の感光ドラム1を画像形成装置iR3045(キヤノン株式会社製)に搭載した。そして、通常環境下(20℃/50%RH)にて、トナー載り量0.025g/A4サイズの画像を1枚間欠で10万枚、通紙画像試験し、試験の前後における感光層1bの膜厚を、渦電流式膜厚計(Fisher社製)により測定した。初期の膜厚と比べていくら削れたかを計算し、その数字を試験中の感光ドラム1の回転数で割って、単位をμm/1万回転とする削れ量を算出した。結果、感光ドラム1における画像可能領域の削れ量は0.1μm/万回転となった。
<電位センサ>
The
<Electric potential sensor>
図4は電位センサの構成の説明図、図5は電位センサの製造方法の説明図、図6は電極パターンの説明図、図7は電位センサの出力回路の説明図である。 4 is an explanatory diagram of the configuration of the potential sensor, FIG. 5 is an explanatory diagram of a manufacturing method of the potential sensor, FIG. 6 is an explanatory diagram of an electrode pattern, and FIG. 7 is an explanatory diagram of an output circuit of the potential sensor.
図4に示すように、電位センサ30は、絶縁性フィルムの一例である樹脂フィルムを積層した厚さ100μm、幅2.5mm、長さ20mmの薄板状の外観に形成され、電極部材が埋め込まれた先端の半円柱面を感光ドラム1に当接させている。電位センサ30は、湾曲面の電極部材を覆って配置された厚さ25μmの樹脂フィルムの外側面を感光ドラム1に摺擦させて、湾曲面の電極部材と感光ドラム1との対向間隔を25μmに保持している。なお、絶縁性フィルムの絶縁性とは、電極部材が感光ドラムとの間にコンデンサを形成できるほどに高抵抗という意味であって、具体的には比抵抗で1×1010Ω・cm以上が望ましい。
As shown in FIG. 4, the
電位センサ30は、画像形成装置100から片持ち支持されて、先端部を所定角度の傾きで感光ドラム1に当接させている。電位センサ30は、薄板部分の曲げ反力によって、感光ドラム1に対する接触圧が設定され、円筒状の電極面の表面を覆った高抵抗性材料を感光ドラム1に当接させることで、電極面と感光ドラム1との対向間隔が設定されている。
The
電位センサ30が感光ドラム1に接触する接触線は、感光ドラム1の表面を軸方向に横断する直線(円筒面の母線)に対して平行に位置決められている。このため、感光ドラム1に形成された主走査方向の静電像1sのエッジは、電位センサ30の接触線をほぼ同時に通過する。
A contact line where the
図5に示すように、以下の条件で電位センサ30を製作した。
基板フィルム層31、フィルム層35:東レ製のルミラー(商標):PETフィルム、厚み25μm、幅2.5mm、長さ45mm、ヤング率2.7GPa、抵抗率1×1015Ω・cm
薄膜電極層32:シントーケミトロン製の銀ペースト:K−3424、抵抗1.59×10−6Ωcm
検出電極部32a:幅212μm、長さ2mm、厚さ10μm
接続配線部32b:幅0.5mm
第1接着層34、第2接着層36:東洋インキ製造製のオリバイン(商標)、アクリル系粘着剤、厚さ20μm
As shown in FIG. 5, the
Thin film electrode layer 32: Silver paste made by Shinto Chemitron: K-3424, resistance 1.59 × 10 −6 Ωcm
First
図5の(a)に示すように、PETフィルムの基板フィルム層31に上記銀ペーストをスクリーン印刷して密着させ、図4の(a)に示すL字パターンの検出電極部32a及び接続配線部32bを薄膜形成した。
As shown in FIG. 5 (a), the silver paste is screen-printed and adhered to the
図5の(b)に示すように、その上から第1接着層34の接着剤として、アクリル系粘着剤を厚み20μmとなるようにバーコーターで塗布、乾燥した。
As shown in FIG. 5B, an acrylic pressure-sensitive adhesive was applied as a first
図5の(c)に示すように、その上からフィルム層35として上記PETフィルムを貼り付けた。
As shown in FIG. 5C, the PET film was attached as a
図5の(d)に示すように、さらにその上から、第2接着層36として上記接着剤を厚み20μmとなるようにバーコーターで塗布、乾燥した。
As shown in FIG. 5 (d), the adhesive was further applied as a second
図5の(e)に示すように、それを長さ方向の一端側から20mmのところで折り曲げて完全に貼り付けた。 As shown in FIG. 5 (e), it was bent at a distance of 20 mm from one end in the length direction and was completely attached.
なお、薄膜電極層32は、検出電極部32aと接続配線部32bとに対応させた開口を形成したマスクを重ねた基板フィルム層31に金属薄膜を真空蒸着又はスパッタリング形成することにより薄膜形成してもよい。
The thin
また、基板フィルム層31の全面に貼り付け、真空蒸着、又はスパッタリング形成して密着させた金属薄膜にレジストパターンを形成してエッチングすることにより、検出電極部32aと接続配線部32bとのパターンを薄膜形成してもよい。
In addition, a pattern of the
例えば、フレキシブルプリント基板を作成する場合のように、回路パターンをレジスト層に投影露光してレジストパターンを形成し、エッチングによりレジスト層から露出した金属薄膜を除去して薄膜形成してもよい。 For example, as in the case of creating a flexible printed circuit board, a circuit pattern may be projected and exposed on a resist layer to form a resist pattern, and a metal thin film exposed from the resist layer may be removed by etching to form a thin film.
図6の(a)に示すように、薄膜電極層32の絶縁性を確保するために、薄膜電極層32の電極パターンは、基板フィルム層31の縁よりも内側に寄せて形成される。検出電極部32aは、基板フィルム層31を折り返す内側面に折り返し線33sに沿った面状に形成される。接続配線部32bは、折り返し線33sの反対側でパッド32cが配線可能となるように、検出電極部32aに連続させて配置される。
As shown in FIG. 6A, the electrode pattern of the thin
なお、接続配線部32bは、図6の(b)に示すように、検出電極部32aの中央からT字状に分岐させてもよく、図6の(c)に示すように、検出電極部32aの任意の位置から分岐させてもよい。
The
電位センサ30において、基板フィルム層31は、感光ドラム1と電極面との対向間隔に位置するように、所定の曲率で折り返している。薄膜電極層32は、基板フィルム層31の折り返し領域の内側面に密着させて、折り返し線に沿った検出電極部32aを薄膜パターンとして薄膜形成してある。中心層33は、基板フィルム層31に所定の曲率を付与するように、基板フィルム層31の内側面に密着して配置される。基板フィルム層31と中心層33との重なり部分は、基板フィルム層31の折り返し線に垂直な面内で曲げ可能な長さを有している。薄膜電極層32は、基板フィルム層31の折り返し領域の反対側で配線可能となるように、検出電極部32aに連続させて基板フィルム層31の内側面に固定された接続配線部32bを含む。
In the
図7に示すように、電位センサ30は、感光ドラム1の法線に対して15度傾けて加圧力0.1g/mmとなるように取り付けてある。電位センサ30に信号処理回路120を接続し、出力されるアナログ電圧信号をA/D変換して制御部110に取り込ませてピーク電圧を測定することで、トナー像を形成することなく、感光ドラム1における画像流れ状態を判断している。電位センサ30は、主走査方向に長い電極部材(32a)を感光体に所定距離で対向させて、感光体の回転に伴って電極部材(32a)を通過する主走査方向の静電像の電位分布の微分波形に相当する電圧信号を出力する。
As shown in FIG. 7, the
感光ドラム1が矢印R1方向に回転すると、暗部電位VDに帯電された感光ドラム1の表面に形成された明部電位VLの試験静電像1sが電位センサ30を通過する。基板フィルム層31を介して検出電極部32aを感光ドラム1に対向させることで、感光ドラム1の表面電位の変化に応じた電圧信号が検出電極部32aから取り出される。試験静電像1sが電位センサ30に近付いて差し掛かる過程では、検出電極部32aから誘導電流が流れ出して正極性の電圧信号が出力される。その後、試験静電像1sが電位センサ30を通過して遠ざかる過程では、検出電極部32aに誘導電流が流れ込んで負極性の電圧信号が出力される。このようにして、電位センサ30からは、図中(a)に示すように、試験静電像1sの電位分布の微分波形に相当する出力が取り出される。
When the
電位センサ30は、先端が感光ドラム1に当接しているので、検出電極部32aと感光ドラム1との対向間隔を一定に保つための機構や制御が不要である。感光ドラム1の偏心回転に追従して対向間隔を基板フィルム層31の厚みで一定に維持できる。
Since the tip of the
電位センサ30は、感光ドラム1の幅方向に垂直な面内で回転方向に向かって先端を突き出すように、感光ドラム1の表面に対して斜めに当接する。このように当接させることで、感光ドラム1に対する摩擦力が電位センサ30を浮き上げて当接圧を減らすので、感光ドラム1が偏心回転しても電位センサ30は、安定した小さな当接圧を維持して精密に表面を追従できる。
The
検出電極部32aと感光ドラム1の表面とを電極間距離dで対向するコンデンサとみなして、感光ドラム1側の電位が変化した場合を考える。このとき、検出電極部32aに誘導電流が出入りして出力される電圧Vは、電極間距離dに応じて変化するため、感光ドラム1の偏心回転や電位センサ30の振動によって電位センサ30の出力Vが変動する。
V=Q/C=k×Q×d/S (k:定数、d:電極間距離、S:電極面積)
Consider a case in which the potential on the
V = Q / C = k × Q × d / S (k: constant, d: distance between electrodes, S: electrode area)
従って、感光ドラム1の偏心回転等によって25μmの電極間距離dが2.5μm変動しただけで、電位センサ30の出力が10%変化してしまい、正常時のピーク値の90%をしきい値とするような画像流れの判断は不可能になる。
Accordingly, the output of the
電位センサ30の先端が感光ドラム1に対して垂直に当接する場合、当接圧力が不安定になって、電位センサ30がいわゆるびびり振動を起こし易くなるので、電極間距離dの変動に伴うノイズが多くなる。垂直に近い5度未満の場合も、感光ドラム1の偏心回転に対する追従性が悪くなって、電極間距離dの変動に伴うノイズが多くなる。
When the tip of the
一方、水平に近い80度を越える場合、電位センサ30が腹当たり気味になって、肝心の検知電極部32aと感光ドラム1とがうまく対向しなくなって出力が低下する。
On the other hand, when it exceeds 80 degrees, which is close to the horizontal, the
電位センサ30に付与する線圧力は、0.01mg/mm〜10g/mmが好ましい。線圧力が0.01mg/mm未満の場合、ほとんど接触していない状態なので信号の安定性に欠ける。一方、線圧力が10g/mmを越える場合、電位センサ30が短期間で摩耗したり、感光ドラム1に摺擦キズが付いたりする。
The linear pressure applied to the
試験静電像1sの移動による電位変化量を電位分布の微分値として検出するので、感光ドラム1の回転速度がある程度速い方が電位変化量としては大きくなり、出力が増大して感度が増す。具体的には、周速度(プロセススピード)が50〜1000mm/secは対応可能で、好ましくは100〜800mm/secが精度良く画像流れを検出できる。
Since the amount of change in potential due to the movement of the test
<帯電手段>
図1に示すように、画像形成装置100は、帯電方式としては接触方式であるローラ帯電方式を用い、転写方式としては接触方式であるローラ転写方式を用いた。帯電ローラ2を用いる接触系の帯電方式は、コロナ放電器を用いる非接触系の帯電方式に比較して印加電圧が低いため、電源D3をコストダウンすることができる。さらに、放電電流が非接触系よりも少なくて済むため、オゾンの発生量も少なく、環境対策にも優れている。ただし、実施形態としては、非接触系、注入系でもかまわない。
<Charging means>
As shown in FIG. 1, the
帯電ローラ2は、導電性支持体(鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒を用いる)2a上に弾性層2bを設け、その弾性層2bの中に導電性を持たせている。弾性層2bの厚みは、1〜500mmの範囲であれば十分使用可能である。弾性層2bに導電性を持たせる方法としては、ゴム等の弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤を分散させている。アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を混合してもよい。導電性を持たせた天然ゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム材料を発泡させて、抵抗値を1010 Ω・cm未満に調整して外径14mmに成形している。
The charging
電源D3は、周波数1.8kHz、総電流2000μAに定電流制御した正弦波の交流電圧に所定の直流電圧Vdcを重畳した振動電圧を帯電ローラ2に印加する。
The power source D3 applies an oscillating voltage obtained by superimposing a predetermined DC voltage Vdc on a sinusoidal AC voltage controlled at a constant current to a frequency of 1.8 kHz and a total current of 2000 μA to the charging
<現像手段>
感光体に形成された静電像の現像方法は、以下の4種類に大別される。
(1)一成分非接触現像:磁性トナーをブレード等で現像スリーブにコーティングし、磁性トナーは磁気力によって搬送され、感光体に対して非接触状態で現像する。
(2)一成分接触現像:上記のようにコーティングしたトナーを感光体に対して接触状態で現像する。
(3)二成分接触現像:非磁性トナーに対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用いて、磁気力によって搬送し、感光体に対して接触状態で現像する。
(4)二成分非接触現像:上記の二成分現像剤を非接触状態で現像する。
<Developing means>
The developing method of the electrostatic image formed on the photoreceptor is roughly divided into the following four types.
(1) One-component non-contact development: Magnetic toner is coated on the developing sleeve with a blade or the like, and the magnetic toner is conveyed by magnetic force and developed in a non-contact state with respect to the photoreceptor.
(2) One-component contact development: The toner coated as described above is developed in contact with the photoreceptor.
(3) Two-component contact development: A developer obtained by mixing a magnetic carrier with a non-magnetic toner is conveyed by magnetic force and developed in contact with a photoreceptor.
(4) Two-component non-contact development: The above two-component developer is developed in a non-contact state.
現在では、高画質化、フルカラー化、現像安定性の面から、(3)の二成分接触現像が多く用いられている。本実施形態では、(1)の一成分非接触現像を説明しているが、いずれを採用してもかまわない。一般的に、現像スリーブ上のトナーは、感光体側へ全て現像されることは無く、現像直後の現像スリーブ上にもトナーは存在する。特に、磁性トナーを用いたジャンピング現像においてはその傾向が強く、現像効率はさほど高くない。 At present, the two-component contact development (3) is often used from the viewpoint of high image quality, full color, and development stability. In the present embodiment, (1) one-component non-contact development is described, but any of them may be adopted. Generally, the toner on the developing sleeve is not completely developed to the photosensitive member side, and the toner is also present on the developing sleeve immediately after development. This tendency is particularly strong in jumping development using magnetic toner, and the development efficiency is not so high.
画像形成装置100で用いた一成分現像剤は、粉砕法により製造された磁性黒色トナーを用いた。具体的には、結着樹脂、着色剤、磁性体、荷電制御剤、及びその他添加剤をヘンシェルミキサー又はボールミル混合機により充分混合し、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融、捏和、及び練肉している。これにより、樹脂類を互いに相溶し、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、その後に粉砕物を分級して磁性トナーを得ている。
As the one-component developer used in the
一般的に、磁性トナーには、環境変動に対する被帯電性能安定化や流動性向上のためにシリカ等を外添している。画像形成装置100では、磁性トナー100重量部に対して、シリカ母体の表面をシランカップリング剤及びシリコーンオイルで疎水化処理した疎水性シリカ(体積平均粒径10nm)を1.0重量部外添している。酸化チタン(体積平均粒径50nm)は0.8重量部外添している。また、感光ドラム1に付着した放電生成物のクリーニング装置6による除去効率を上げるために、研摩剤として一般的に用いられているチタン酸ストロンチウムを1重量部外添した。使用される研摩粒子は、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化物、炭化ケイ素、炭化タングステン等の炭化物、窒化ケイ素,窒化チタン等の窒化物や他の一般的な有機物粒子等で代替できる。
Generally, silica or the like is externally added to the magnetic toner in order to stabilize charged performance against environmental fluctuations and improve fluidity. In the
<クリーニング手段>
図8はクリーニングブレードの説明図である。
<Cleaning means>
FIG. 8 is an explanatory diagram of the cleaning blade.
クリーニング装置6は、クリーニングブレード6b、トナー容器6a、飛散防止シート、搬送スクリューで構成されている。転写工程を終えた感光ドラム1上には、転写残トナー等が介在しているが、これらは転写に寄与できなかったトナーであり、概して粒径の小さなトナーや外添剤等が多い。これらの介在物は、クリーニング装置6を構成するクリーニングブレード6bによって、感光ドラム1から除去される。クリーニングブレード6bから除去された転写残トナーは、搬送スクリューによって不図示の廃トナーボックスへ回収される。
The
画像形成装置100では、トナー像を形成するために、感光ドラム1の表面が何度も繰り返し使用されるため、記録材Pへの転写後に、転写されずに感光ドラム1上に残る転写残トナーを十分に除去することが必要となる。
In the
転写残トナーを除去する方法として、様々な方式が実用化されているが、クリーニングブレード6bを用いて感光ドラム1から転写残トナーを掻き取る方式が広く用いられている。クリーニングブレード6bを用いる方式は、低コストでシステム全体のコンパクト化に適しており、転写残トナーの除去効率にも優れている。
Various methods have been put to practical use as methods for removing the transfer residual toner, but a method of scraping the transfer residual toner from the
クリーニングブレード6bの材質は、高硬度で弾性に富み、耐摩耗性や機械的強度、耐油性、対オゾン性等に優れ、感光ドラム1を傷付けない材料が好ましい。ポリウレタンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム等の適度な弾性と硬度を有する材料を利用できる。
The material of the
図8に示すように、本実施形態では、板金6eの先端部にポリウレタンゴムのクリーニングブレード6bを一体的に保持させており、感光ドラム1に対して所定の設定角θ=23度、侵入量δ=1.30mmの条件で当接されている。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, a
<制御手段>
図1を参照して図7に示すように、プリンタ制御部111は、所定の制御プログラムと制御データとに従って必要な演算を行い、画像形成装置100の各部を制御する。露光装置3を制御して感光ドラム1に試験静電像1sを書き込み、電位センサ30を通じて試験静電像1sの画像流れ状態を測定する。
<Control means>
As shown in FIG. 7 with reference to FIG. 1, the
画像処理部130は、画像形成装置100に搭載されたイメージスキャナで取り込んだ画像データを露光画像データに変換する。レンズを介して個体撮像素子131に結像された原稿画像は、Blackの輝度データとして入力され、個体撮像素子131によりアナログ電気信号に変換される。変換された画像情報は、アナログ信号処理部(不図示)に入力され、サンプル&ホールド、ダークレベル補正等が行われた後に、A/D変換部132でアナログ・デジタル変換される。
The image processing unit 130 converts image data captured by an image scanner mounted on the
シェーディング補正部133は、デジタル化された信号をシェーディング補正して、原稿を読み取る個体撮像素子のばらつき及び原稿照明用ランプの配光特性のばらつきを補正する。その後、対数変換部134に送られる。
The shading correction unit 133 performs shading correction on the digitized signal, and corrects variations in individual image pickup elements for reading a document and variations in light distribution characteristics of a document illumination lamp. Thereafter, it is sent to the
対数変換部134は、入力された輝度データを濃度データに変換するためのテーブルを格納しており、入力されたデータに対応するテーブル値を出力することによって、輝度データを濃度データに変換する。その後、変倍処理部135により所望の倍率に画像を変倍してγ補正部136に入力される。
The
γ補正部136は、濃度データを出力する際に、プリンタの特性を考慮したテーブルによるデータ変換を行い、操作部で設定された濃度値に応じた出力の調整を行う。その後、二値化部137へ送られる。 When the density data is output, the γ correction unit 136 performs data conversion using a table that considers the characteristics of the printer, and adjusts the output according to the density value set by the operation unit. Thereafter, it is sent to the binarization unit 137.
二値化部137は、多値の濃度データを二値化して、濃度値を「0」あるいは「255」とする。8bitの画像データが二値化されて「0」または「1」の1bitの画像データに変換され、画像メモリ部140に格納する画像データ量は小さくなる。
The binarization unit 137 binarizes the multi-value density data and sets the density value to “0” or “255”. The 8-bit image data is binarized and converted into 1-bit image data of “0” or “1”, and the amount of image data stored in the
しかし、画像を二値化すると画像の階調数は256階調から2階調になるため、写真画像のような中間調の多い画像データは二値化すると一般に画像の劣化が著しい。このため、二値データによる擬似的な中間調表現をする必要があり、ここでは、二値のデータで擬似的に中間調表現を行う手法として誤差拡散法を用いる。 However, when the image is binarized, the number of gradations of the image is changed from 256 gradations to two gradations. Therefore, when image data having a large halftone such as a photographic image is binarized, the image is generally greatly deteriorated. For this reason, it is necessary to perform pseudo halftone expression using binary data. Here, an error diffusion method is used as a technique for performing pseudo halftone expression using binary data.
この方法では、ある画像の濃度がある閾値より大きい場合は「255」の濃度データであるとし、ある閾値以下である場合は「0」の濃度データであるとして二値化する。そして、実際の濃度データと二値化されたデータの差分を誤差信号として、周りの画素に配分する。誤差の配分は、予め用意されているマトリックス上の重み係数を二値化によって生じる誤差に対して掛け合わせ、周りの画素に加算することによって行う。これにより、画像全体での濃度平均値が保存され、中間調を擬似的に二値で表現した露光画像データが形成される。 In this method, if the density of an image is greater than a certain threshold, the density data is “255”, and if the density is less than a certain threshold, the density data is “0”. Then, the difference between the actual density data and the binarized data is distributed to surrounding pixels as an error signal. The error is distributed by multiplying an error caused by binarization by a weighting factor on a matrix prepared in advance and adding it to surrounding pixels. As a result, the average density value of the entire image is stored, and exposure image data in which the halftone is expressed in a pseudo binary manner is formed.
二値化された露光画像データは、画像メモリ部140へ送られて画像蓄積される。また、外部に接続されたコンピュータからの画像データは、外部I/F処理部150で二値された露光画像データに処理されているため、そのまま画像メモリ部140に送られる。
The binarized exposure image data is sent to the
画像メモリ部140は、高速のページメモリ部141と、複数ページの露光画像データを蓄積可能な大容量のハードディスク144とを有している。ハードディスク144に格納された複数の露光画像データは、画像形成装置100の操作部で指定された編集モードに応じた順序で出力される。画像メモリ部140から出力された露光画像データは、プリンタ部145にあるスムージング部146に送られる。
The
スムージング部146は、二値化した画像の線端部が滑らかになるように、露光画像データの補間を行い、露光制御部147へ露光画像データを出力する。露光制御部147は、露光画像データを用いて露光装置3を作動させて、画像の静電像を感光ドラム1に形成する。
The smoothing
画像メモリ部140は、DRAM等のメモリで構成されるページメモリ部141と大容量の記憶装置であるハードディスク144とを有する。画像メモリ部140は、メモリコントローラ部142を介して、外部I/F処理部150、画像処理部130からの露光画像データをページメモリ部141に書き込む。また、メモリコントローラ部142を介して、プリンタ部145への露光画像データ読み出し、大容量の記憶装置であるハードディスク144への画像の入出力アクセスを行う。
The
メモリコントローラ部142は、ページメモリ部141のDRAMリフレッシュ信号の発生を行う。また、画像I/F処理部150、画像処理部130、ハードディスク144からのページメモリ141へのアクセスの調停を行う。さらに、CPUの指示に従い、ページメモリ部141への書き込みアドレス、ページメモリ部141からの読み出しアドレス、読み出し方向等の制御をする。
The memory controller unit 142 generates a DRAM refresh signal for the
それにより、CPUは、ページメモリ部141に複数の原稿画像を並べてレイアウトを行い、プリンタ部145に出力する機能や、画像の一部分のみ切り出して出力する機能、画像回転機能を制御する。
As a result, the CPU controls a function of arranging a plurality of document images in the
<画像流れ>
図9は画像流れが発生する静電像の説明図、図10は画像流れが発生していない画像の説明図、図11は画像流れが発生した画像の説明図である。
<Image flow>
FIG. 9 is an explanatory diagram of an electrostatic image in which image flow occurs, FIG. 10 is an explanatory diagram of an image in which no image flow has occurred, and FIG. 11 is an explanatory diagram of an image in which image flow has occurred.
図1に示すように、帯電ローラ2は、高電圧の交流電圧を印加されて放電を伴った帯電を行うので、感光ドラム1の表面には、多様な窒素酸化物NOXやオゾン化合物X−O3と言った放電生成物が堆積される。転写ローラ5も放電を伴ってトナー像を転写するため、感光ドラム1の表面にこれらの放電生成物を堆積させる。
As shown in FIG. 1, the charging
感光ドラム1の表面に放電生成物が堆積すると、表面の親水性が高まって停止期間中に空気中の水分を吸着するため、画像形成の累積に伴って感光ドラム1は吸湿し易くなり、表面抵抗は低下し易くなる。
When discharge products accumulate on the surface of the
堆積した放電生成物は、感光ドラム1の削れ量が従来程度ならば画像形成装置100が起動された際の通常の前回転動作でも即座に削り取られる傾向が強く、画像不良レベルの画像流れにはなり難い。しかし、感光ドラム1のように、削れ量が従来の10分の1以下になると、クリーニングブレード6bの摺擦によって、放電生成物が削り取られ難くなり画像流れが発生し易くなる。
The accumulated discharge products tend to be immediately scraped off even in a normal pre-rotation operation when the
なお、コロナ帯電器を用いた帯電装置や転写装置、磁気ブラシ帯電器を用いた注入帯電方式の帯電装置でも、感光ドラム1の表面が放電に晒されて、放電生成物を堆積させることが確認されている。このため、本発明の実施に関して帯電方式、転写方式は、ローラ部材を当接させる方式には限定されない。 In addition, it was confirmed that the charging device using the corona charger, the transfer device, and the charging device using the injection charging method using the magnetic brush charger are exposed to the discharge to deposit the discharge product. Has been. For this reason, the charging method and the transfer method for implementing the present invention are not limited to the method of bringing the roller member into contact.
図9に示すように、暗部電位VDに帯電した感光ドラム1を露光して、試験静電像1sを書き込んだとき、露光された直後は、露光された部分だけ電位が明部電位VLに低下して電位分布のエッジの傾きは急峻である。しかし、感光ドラム1の表面抵抗が低下していると、露光から現像までに感光ドラム1の表面で電荷が移動して、試験静電像1sの電位分布のエッジが崩れて傾きが緩くなり、電位のピーク値も低下する。その結果、現像装置で直流電圧Vdcを用いて現像された画像の線幅W2は、感光ドラム1の表面抵抗が低下していない場合の線幅W1よりも狭くなる。また、現像コントラストである直流電圧Vdcと電位分布のピークとの電位差H2は、感光ドラム1の表面抵抗が低下していない場合の電位差H1よりも低くなり、トナーの付着量が減少して画像濃度が低下する。
As shown in FIG. 9, when the
感光ドラム1の表面が低温の起動時、又は高湿度環境下では、放電生成物が雰囲気中の水分を吸着して、感光ドラム1の表面抵抗を低下させる傾向が高まる。このため、明部電位VLと暗部電位VDとが漏電し易くなって試験静電像1sのエッジの電位分布の傾きが緩くなり、電位センサ30が出力する微分波形の出力信号の正負のピーク電圧は低くなる。
When the surface of the
感光ドラム1の表面抵抗が低下すると、試験静電像1sの電位分布が理想的な矩形に近い形状からガウス分布的な形状へと変化する。静電像へのトナー付着量を支配する重要な因子は、現像で用いる直流電圧Vdcと明部電位VLとの電位差である現像コントラストVcontと、直流電圧Vdcを横切る静電像幅W1である。そして、現像コントラストVcontが小さいと、静電像の深さが浅くなって面積あたりのトナー付着量が減少して画像濃度が低下する。静電像幅W1が小さくなると、出力される線幅が狭くなってしまう。この結果、感光ドラム1上及び出力画像上では画素濃度の再現性が悪化し易くなり、画像濃度の低下及び線幅の減少が発生して、滲みやかすれの生じたいわゆる画像流れした画像が形成されてしまう。
When the surface resistance of the
図1に示すように、10万枚の通紙画像試験を行って画像流れを発生し易くした感光ドラム1を用いて、高温高湿環境(HH:30℃80%RH)下で画像流れを発生させる実験を行った。
As shown in FIG. 1, using a
図1を参照して図10に示すように、画像流れを発生し易くした感光ドラム1を用いて、主走査方向の試験静電像(線幅2ドット80μm)1sの画像を40本、A4サイズ横送りの普通紙に1枚間欠で1万枚を連続画像形成した。図10に示すように、この時点では、画像流れは発生しなかった。
As shown in FIG. 10 with reference to FIG. 1, using a
この感光ドラム1を一晩放置して、翌朝一番で同様の画像の画像形成を行った。すると、画像流れが発生して、図11に示すように、線画像の一部が白く薄くなった。
The
このようにして、画像流れのレベルの異なる感光ドラムの状態で、感光ドラム1に試験静電像1sを形成して、電位センサ30を用いて試験静電像1sの電位分布を測定した。温度湿度、感光ドラム1、停止時間、停止環境等を異ならせて、程度の異なる画像流れを意図的に発生させ、帯電センサ30の出力信号のピーク値との相関を調べた。
In this manner, a test
その結果、形成された画像の画像流れの程度と、電位センサ30の出力信号のピーク電圧との間には、高い相関性が確認された。これにより、電位センサ30を用いて試験静電像1sの検出信号のピーク電圧を測定することで、その時点での感光ドラム1における画像流れの発生を十分に予測できることが確認された。出力信号のピーク電圧の大きさによって画像流れの状態が正確に見積もられ、画像形成した場合にどの程度の画像流れが発生するか否かを正確に判断できることが判明した。
As a result, a high correlation was confirmed between the degree of image flow of the formed image and the peak voltage of the output signal of the
図7に示すように、制御部110は、露光装置3を制御して試験静電像1sを書き込み、試験静電像1sが電位センサ30を通過するタイミングで信号処理回路120を通じて電位センサ30の出力を取り込む。電位センサ30が出力する正負のピーク電圧は、試験静電像1sの電位分布のエッジの傾きに対応している。制御部110は、感光ドラム1が新品状態のときに低温低湿(LL)環境で測定した基準値に対して、測定したピーク電圧を比較することにより、画像流れの発生を推定する。
As shown in FIG. 7, the
このとき、試験静電像1sの線幅W1は、20〜2000μmが好ましく、40μm〜1000μmがさらに好ましい。この範囲であれば、画像流れの判断を静電像で精度良く判断できる。
At this time, the line width W1 of the test
図1に示すように、画像流れは、画像形成装置100の停止後に長時間放置された後に発生し易く、画像形成装置100の連続動作中は発生し難い。画像流れの原因の1つである放電生成物は、画像形成装置100の運転中においてはクリーニング装置6のクリーニングブレード6bの摺擦によって掻き取られ続けているからである。
As shown in FIG. 1, the image flow is likely to occur after being left for a long time after the
また、画像流れの直接的原因である感光ドラム1への水分吸着に関しては、画像形成中は、定着装置8の放射熱やクリーニングブレード8bの摩擦熱が感光ドラム1の表面温度を高く維持している。画像形成中は、感光ドラム1の表面が温度差によって周囲よりも乾燥方向となり、水分の吸着が阻止されている。しかし、画像形成装置100の停止後、ある程度時間が経過すると、周囲と同一温度に低下するため、感光ドラム1の表面は、放電生成物が吸湿性、親水性を高めた分だけ、周囲よりも水分を吸着し易くなってしまう。
Further, regarding moisture adsorption to the
そこで、制御部110は、画像形成装置100の起動直後から画像流れが実質的に解消されるまでや、スリープモード待機後の再始動直後から画像流れが実質的に解消されるまで画素の露光条件を補正する。
Therefore, the
しかし、画像流れは、感光ドラム1の全面で一様に発生するものではない。感光ドラム1の表面の放電生成物の堆積分布、感光ドラム1の周囲への外気の流れ込み状態、停止後の冷却速度差等に応じて感光ドラム1の表面の各位置ごとに異なったレベルで現れる。特に、停止中にコロナ帯電器や帯電ローラに直面していた領域では、コロナ帯電器や帯電ローラに付着していた放電生成物が昇華して再付着する現象に晒されるため、放電生成物の堆積が著しく、他の部分よりも大きな画像流れが発生し易い。
However, the image flow does not occur uniformly over the entire surface of the
このため、画像全体で画素の露光条件を一様に補正して画像流れを相殺しようとすると、補正に起因する画像の濃度ムラ、線幅ムラが発生して、却って画像品質を損なう場合がある。 For this reason, if the pixel exposure conditions are uniformly corrected in the entire image to cancel the image flow, the image density unevenness and line width unevenness due to the correction may occur, and the image quality may be impaired. .
そこで、制御部110は、電位センサ30を用いて感光ドラム1の表面の100箇所で画像流れ状態(表面抵抗)を測定して、感光ドラム1の全面における画素の露光条件の補正マップ(148)を形成する。そして、補正マップに従って、感光ドラム1の表面の各位置ごとに異なるレベルで画素の露光条件の補正を行うことにより、補正に起因する画像全体への影響を目立たせない。
Therefore, the
制御部110は、所定の静電像を感光体へ書き込んで検出手段(30)により検出し、感光体の表面抵抗の低下量に応じて画素のトナー載り量を増すように、所定の静電像(1s)の検出結果に基づいて露光手段(3)を制御する。
The
<実施例1>
図12は実施例1における露光制御の説明図、図13は感光ドラムの画像流れ状態の測定の説明図、図14は前回転の1回転目と2回転目とにおける試験静電像の書き込みの説明図である。図15は電位センサが1つの角度領域を通過する際の出力信号の変化の説明図、図16はレーザー露光量と出力信号のピーク値との関係の説明図、図17はレーザー露光量による各感光ドラム状態の出力信号のピーク値を示した図である。図18は補正前と補正後のレーザー露光量の関係を示した一例の図、図19は実施例1の制御のフローチャートである。
<Example 1>
FIG. 12 is an explanatory diagram of exposure control in the first embodiment, FIG. 13 is an explanatory diagram of measurement of the image flow state of the photosensitive drum, and FIG. 14 is a diagram of test electrostatic image writing in the first and second rotations of the previous rotation. It is explanatory drawing. FIG. 15 is an explanatory diagram of the change of the output signal when the potential sensor passes through one angle region, FIG. 16 is an explanatory diagram of the relationship between the laser exposure amount and the peak value of the output signal, and FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a peak value of an output signal in a photosensitive drum state. FIG. 18 is a diagram showing an example of the relationship between the laser exposure amount before and after the correction, and FIG. 19 is a control flowchart of the first embodiment.
図1を参照して図12の(a)に示すように、感光ドラム1の表面抵抗が低下すると、矩形状に露光された試験静電像1sの電位分布がガウス曲線状になる。このため、電位分布において電位が現像電圧Vdc以下(−方向)となってトナーが付着する領域の幅が狭くなり、高さも低くなる。
As shown in FIG. 12A with reference to FIG. 1, when the surface resistance of the
そのため、図12の(b)に示すように、ガウス曲線状になることを想定して、トナーが付着する領域の幅と高さとが矩形状の電位分布の場合に近付くように露光強度を割り増し補正する。これにより、感光ドラム1の表面抵抗が低下している状態でも、画像流れをある程度相殺した線幅と濃度のトナー像を現像して、記録材Pに出力できる。
For this reason, as shown in FIG. 12B, assuming that a Gaussian curve is formed, the exposure intensity is increased so that the width and height of the area to which the toner adheres approach a rectangular potential distribution. to correct. As a result, even when the surface resistance of the
感光ドラム1の表面の各位置ごとに露光強度を正確に補正するためには、感光ドラム1の表面の各位置ごとに、現在の画像流れ状態(表面抵抗の低下具合)を測定する必要がある。そして、各位置での画像流れ状態を測定するには、各位置で、画像流れが発生しない初期状態に比べて、これから画像形成を行おうとしている感光ドラム1では、電位センサ30の出力信号のピーク電圧がどれくらい低下しているかを測定する必要がある。
In order to accurately correct the exposure intensity for each position on the surface of the
図13に示すように、実施例1では、まず、画像流れが発生していない状態における直径30mmの感光ドラム1を用いて、感光ドラム1上の各位置LWXYZにおける画像流れレベルを検出する。
As shown in FIG. 13, in Example 1, first, the image flow level at each position L WXYZ on the
画像形成装置100において、感光ドラム1が画像形成動作を行う直前に前回転している間に、感光ドラム1の円周長さ1周分の領域に対して、試験静電像1sを、感光ドラム1の副走査方向に50本書き込む。試験静電像1sは、感光ドラム1の回転方向と垂直方向(主走査方向又は感光ドラム1長手方向)に形成され、書き込み解像度600dpi(レーザービームスポット径42.3μm)の3倍程度であるおよそ127μmの幅を持つ。
In the
そして、感光ドラム1の長手方向に10ヶ所、等間隔に設置した電位センサ30で、それぞれの試験静電像1sの電位分布の微分波形となる出力信号のピーク値を読み取った。この際、感光ドラム1の円周長さ1周分の領域を、角度領域1〜10の10ヶ所に分けると、1つの角度領域の長さは、円周長さ94.2mmの10分の1である9.42mmになる。
Then, the peak value of the output signal, which is a differential waveform of the potential distribution of each test
ここで、感光ドラム1の表面の各位置における電位センサ30の測定データをそれぞれ区別するために、感光ドラム1上のデータ採取位置をLWXYZと表記する。感光ドラム1の前回転の何周目に描かれたかをW(W=1、2、3、4、5)で表す。感光ドラム1のどの角度領域に描かれたかをX(X=1、2、3、4、5、6、7、8、9、0)で表す。それぞれの角度領域において何本目の試験静電像1sかをY(Y=1、2、3、4、5)で表す。感光ドラム1の長手方向のどの位置の電位センサ30の出力を測定したかをZ(Z=1、2、3、4、5、6、7、8、9、0)で表す。これにより、例えば、前回転3周目の角度領域8における1本目のラインの一番奥側のデータ採取位置は、L3810と表記される。
Here, in order to distinguish the measurement data of the
図14の(a)に示すように、それぞれの角度領域に対してレーザーの露光量、即ち静電像の深さを5段階に変化させた試験静電像1sを5本、薄い順から等間隔に書き込む。そして、感光ドラム1が1周する間に、全ての角度領域に5本1セットの試験静電像1sを描く。
As shown in FIG. 14A, five test
図14の(b)に示すように、感光ドラム1の前回転が2周目以降は、5本1セットの試験静電像1sにおける静電像の深さの順番を輪環の順に変える。最終的に前回転を5周行うことで、全ての位置にそれぞれ5種類に深さを変化させた試験静電像1sを描く。
As shown in FIG. 14B, the order of the depth of the electrostatic image in the test
まず、画像流れが発生しない新品の感光ドラム1で、高温高湿環境における朝一番の起動直後の画像出力の前回転中に、試験静電像を形成して測定した。このとき、図15の(a)に示すように、L11Y1の電位センサ30から、ピーク電圧がY=1〜5に対応して5段階に変化する出力信号が測定された。
First, a test electrostatic image was formed and measured on a new
その後、10万枚の画像形成を行った感光ドラム1で、高温高湿環境における朝一番の起動直後の画像出力の前回転中に、試験静電像を形成して測定した。このとき、図15の(b)に示すように、L11Y1の電位センサ30から、(a)に比較して全体的にピーク値レベルが低下した出力信号が測定された。
Thereafter, a test electrostatic image was formed and measured on the
図12の(a)に示すように、10万枚の画像形成を行うと、試験静電像1sの電位分布が矩形状からガウス分布状になってエッジの傾きが緩くなるので、新品の感光ドラム1に比較して出力信号(電位分布の微分波形)のピーク値が減少する。
As shown in FIG. 12 (a), when 100,000 images are formed, the potential distribution of the test
図14の(b)に示すように、レーザー露光量を変化させることで、出力信号のピーク値が変化するが、これは、形成する静電像の深さによって静電像のエッジの電位分布の傾きの最大値が変化するためである。 As shown in FIG. 14B, the peak value of the output signal is changed by changing the laser exposure amount. This is due to the potential distribution of the edge of the electrostatic image depending on the depth of the electrostatic image to be formed. This is because the maximum value of the slope of the curve changes.
図16に示すように、新品の感光ドラム1(実線)と10万枚の画像形成を行った感光ドラム1(破線)とについて、5段階のレーザー露光量と出力信号のピーク値との関係をプロットし、各点を直線で近似した後にスムージングした。すると、試験静電像1sのエッジの電位分布の傾き、言い換えれば試験静電像1sの深さ及び幅には、レーザー露光量に依存性があることが確認された。
As shown in FIG. 16, regarding the new photosensitive drum 1 (solid line) and the photosensitive drum 1 (broken line) on which 100,000 images have been formed, the relationship between the five levels of laser exposure and the peak value of the output signal is shown. The plot was smoothed after approximating each point with a straight line. Then, it was confirmed that the inclination of the potential distribution at the edge of the test
画像流れが発生しない感光ドラム1の前回転中に描かれた関係(実線)と画像流れが発生する感光ドラム1の前回転中に描かれた関係(破線)とでは、所定のレーザー露光量Ekでの出力信号のピーク値がSkからS’kに低下する。新品状態の感光ドラム1(実線)に対して、10万枚の画像形成を累積した感光ドラム1(破線)では、出力信号のピーク値がSkからS’kに低下する。
The relationship (solid line) drawn during the pre-rotation of the
そして、レーザー露光量をEkからEnへ割り増しすることにより、10万枚の画像形成を累積した感光ドラム1(破線)でも、新品状態の感光ドラム1(実線)並みの出力信号のピーク値が得られる。これにより、画像流れが発生する感光ドラム1(破線)でも、画像流れが発生しない感光ドラム1(実線)での現像幅と現像濃度とに近付けたトナー像を現像できる。
Then, by premium laser exposure from E k to
図7を参照して図19に示すように、制御部110は、画像形成ジョブが入力されると、前回転を開始し(S11)、上述したように5回転に渡って試験静電像1sを書き込んで電位センサ30により検出する(S12)。
As shown in FIG. 19 with reference to FIG. 7, when the image forming job is input, the
制御部110は、新品の感光ドラム1で測定したピーク値と今回測定したピーク値とを3番目のレーザー露光量の試験静電像1sについて比較し、ピーク値の低下が5%未満であれば(S13のNO)、通常の画像形成を行う(S16)。
The
しかし、今回測定したピーク値が5%以上低下している場合(S13のYES)、感光ドラム1上の100個の各位置について、それぞれ図16に示すレーザー露光量と出力信号のピーク値の関係を求める。 However, when the peak value measured this time has decreased by 5% or more (YES in S13), the relationship between the laser exposure amount and the peak value of the output signal shown in FIG. Ask for.
そして、感光ドラム1上の100個の各位置について今回のレーザー露光量E2を設定し、隣接する各位置の間でレーザー露光量が急変しないようにスムージング処理したレーザー露光量E2を設定する(S14)。つまり、感光ドラム1の表面におけるレーザー露光量の制御マップを形成する。
Then, set the current laser exposure amount E 2 for 100 each position on the
また、画像形成の開始後は、レーザー露光量が通常レベルに向かって少しずつ低下するように、画像形成開始後の1、2、3、・・、n枚目のレーザー露光量E2を設定して露光量補正部148に保持させる(S15)。
Further, after the start of image formation, so as to reduce gradually the laser exposure amount toward the normal level, 1, 2, and 3 after the start of image formation, ..., the laser exposure amount E 2 of the n-th set The exposure
露光量補正部148は、画像形成の枚数で引き出される露光量補正マップが記録されるメモリである。露光制御部147は、露光画像データの書き込みに同期させて、レーザー露光量の制御マップに設定されたレーザー露光量を露光装置3に出力させる(S16)。
The exposure
なお、感光ドラムの表面の各領域でのレーザー露光量を個別に設定しておき、画像書き込みに同期してレーザー光源を制御する技術の例としては、特開2004−258482号公報に記載されている方法がある。 An example of a technique for controlling the laser light source in synchronization with image writing by individually setting the laser exposure amount in each region on the surface of the photosensitive drum is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-258482. There is a way.
<実施例2>
図1を参照して図12の(a)に示すように、10万枚の画像形成を累積した感光ドラム1では、試験静電像1sの電位分布が矩形状からガウス分布状になってエッジの傾きが緩くなる。そして、この状態のまま画像形成を行うと、画像流れが発生していない良好な画像ではなく、一部もしくは全体の濃度が低下、あるいは滲んでかすれた画像が現像されてしまう。
<Example 2>
As shown in FIG. 12 (a) with reference to FIG. 1, in the
実施例1で使用した感光ドラム1のように、十分画像形成を累積して表面抵抗が低下した画像流れが発生する条件では、あるレーザー強度で露光しても、新品の感光ドラム1を用いた場合とは異なる画像が出力される。すなわち、画像流れが発生しない感光ドラム1では、ほぼ理想通りの静電像が形成されており、そのままトナー像が感光ドラム1に現像されて記録材Pに転写・定着される。これに対して、画像流れが発生する感光ドラム1では、露光された瞬間は、ほぼ理想通りの静電像が形成されるが、感光ドラム1の表面抵抗が低いために一瞬にして電荷が移動して、元の静電像とは異なった電位分布になっている。そして、この状態のまま現像・転写・定着すると、出力画像上に画像流れが発生する。
As in the case of the
実施例1では、出力画像上でこれらの現象を発生させないために、試験静電像1sを電位センサ30で検出した画像流れレベルに基づいて、レーザー露光量を各位置特有の値に調整することにより、現像結果を補正した。実施例2では、実施例1とは異なる手順で、静電像の崩れ具合を予め把握しておき、理想通りのトナー像が現像されるようにレーザー露光量を変化させて、深めの静電像を形成する。
In the first embodiment, in order not to cause these phenomena on the output image, the laser exposure amount is adjusted to a value specific to each position based on the image flow level detected by the
図13を参照して図7に示すように、位置LW111で電位センサ30が検出したアナログ電圧信号を増幅回路121により増幅して、ADコンバータ122によりA/D変換する。このデジタルデータがプリンタ制御部111のCPUへと送られる。CPUでは、位置LW111で得られた5種類のピーク電圧と5種類のレーザー露光量との関係をそれぞれ直線で近似し、これらを曲線でスムージング化したときの値を、現状の感光ドラム1の位置LW111における画像流れレベルのテーブルとしてメモリに保存する。
As shown in FIG. 7 with reference to FIG. 13, the analog voltage signal detected by the
これを位置LW111における画像流れのない感光ドラム1のレーザー露光量とピーク値とのテーブルに比較して、ピーク値の変化が5%未満であれば、変化していないと判断して、そのまま通常の画像形成を行う。
This is compared with a table of the laser exposure amount and peak value of the
しかし、ピーク値が5%以上低下していた場合は、表面抵抗が大きく低下していると判断して、位置LW111における低下分を計算する。そして、そのレーザー露光量で本来得られるべきピーク値となるようにレーザー露光量を算出して、この結果を露光条件補正部148へとフィードバックする。これにより、露光条件補正部148が露光制御部145へレーザー露光量を大きくするよう指令を下す。
However, if the peak value has decreased by 5% or more, it is determined that the surface resistance has greatly decreased, and the decrease at the position LW111 is calculated. Then, the laser exposure amount is calculated so that the laser exposure amount has a peak value that should be originally obtained, and this result is fed back to the exposure
図16及び図17に示すように、具体的に説明すると、まず、前回転中に位置LW111に描かれる静電像の深さが決まり、それに応じたレーザー露光量Ekが決まる。 More specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, first, the depth of the electrostatic image drawn at the position LW111 during the pre-rotation is determined, and the laser exposure amount E k corresponding thereto is determined.
露光量Ekを画像流れの発生していない感光ドラム1上に照射した場合、検出される電位分布のピーク値がSkとなる。このピーク値Skが得られる場合、画像流れのない良好な画像が出力されるが、ピーク値がSkよりも小さい場合には、本来描かれるべき静電像とは異なったものになっていて、画像流れが発生する。
When irradiated onto the
実際に画像流れが発生している感光ドラム1に露光量Ekで露光した場合、図16の破線のようになり、同じ静電像の場合を比較すると、ピーク値がS’kとなってしまい所望のピーク値Skを得ることができず、画像流れが発生する。
Indeed if the image deletion was exposed at an exposure amount E k to the
そこで、この状態においてピーク値Skが得られるように、所望のレーザー露光量へと変更する必要があるが、画像流れのない状態のピーク値との関係がSk=S’nのときはレーザー露光量をEnへと変更する。また、Sk≠S’nの場合は、S’n−1<Sk<S’nの関係を満たすS’nを探し出し、レーザー露光量をEnへと変更する。図18に補正前と補正後のレーザー露光量の関係の一例を示す。このように、メモリに保存されたテーブルからレーザー露光量がEnとなるよう、この結果を、露光条件補正部148へとフィードバックさせる。これにより、現像時における静電像の深さは画像流れが発生していない場合とほぼ同等となり、ほぼ理想通りのトナー像が現像されて出力画像上では画像流れが確認できなくなる。
Therefore, it is necessary to change to a desired laser exposure amount so that the peak value S k can be obtained in this state, but when the relationship with the peak value in the state where there is no image flow is S k = S ′ n . to change the laser exposure amount to E n. Further, 'in the case of n, S' S k ≠ S locates n 'S satisfies the relationship of n' n-1 that <S k <S, changes the laser exposure to E n. FIG. 18 shows an example of the relationship between the laser exposure amount before and after correction. Thus, as the amount of laser exposure from a table stored in the memory is E n, the result is fed back to the exposure
この結果、画像流れが発生する感光ドラム1を用いた場合でも、前回転中に、上記のようなシーケンスを組み込むことで、オンタイムで感光ドラム1の画像流れレベルを把握できる。そして、その結果をレーザー露光量へとフィードバックさせることで、常に画像流れのない良好な画像を得ることができた。
As a result, even when the
なお、本実施例においては、位置LW111の場合を例に説明したが、位置LW111以外の位置LWXYZの場合も同様の操作を行う。また、感光ドラムの主走査方向で電位センサ30を設置していない位置におけるレーザー露光量の補正に関しては、レーザー露光量が主走査方向において滑らかで連続的になるよう、電位センサ30を設置した位置における補正後のレーザー露光量から補完を行う。
In the present embodiment has described the case of position L W111 as an example, the same procedure in the case of the position L WXYZ other than the position L W111. Regarding the correction of the laser exposure amount at a position where the
また、感光ドラム1近傍の相対湿度が低い場合には、画像流れは発生しにくいため、感光ドラム1近傍の相対湿度をモニターするのに、画像形成装置100内に電子式湿度センサ125を取り付けた。
Further, when the relative humidity in the vicinity of the
湿度センサ125は、感湿膜中の水分量によりセンサ素子のインピーダンスが変化することを利用して相対湿度を検出する電気抵抗式の湿度センサである。感湿膜が高分子の場合、高分子中のマイナスイオンが周囲の水分(湿度)によってイオン伝導を起こし、可動イオンとして存在する。湿度の増減による感湿膜の含有水分量の変化によって可動イオン濃度が変化し、それがインピーダンスの変化として計測されて相対湿度を検出することができる。高分子感湿膜の電気抵抗値は指数関数的に変化し、相対湿度が0〜20%RHの範囲においては高抵抗になるため、相対湿度の検出が困難となる。しかし、画像流れの発生が顕著になるのは高湿環境下であり、さらに、湿度センサ125から電気信号を取り出す変換回路が簡単で小型化及びコストダウンが容易等の利点がある。
The
このため、実施例1では、電気抵抗式の湿度センサ125を用いて、湿度センサ125が検出した結果を絶対水分量に換算して、感光ドラム1近傍の絶対水分量が10g/kg以上であった場合に、上記の操作を行わせた。これにより、絶対水分量が10g/kg以下であった場合の結果と比較しても違いは現れず、良好な画像が得られた。
For this reason, in Example 1, using the electric resistance
<実施例3>
図20は実施例3における露光制御の説明図、図21は露光幅及び露光長さの制御の説明図、図22は感光ドラム回転方向のドットの大きさと出力信号のピーク値との関係の説明図である。図23はドットの大きさによる各感光ドラム状態の出力信号のピーク値を示した図、図24は補正前と補正後のドットの大きさの関係を示した一例の図である。
<Example 3>
20 is an explanatory diagram of exposure control in the third embodiment, FIG. 21 is an explanatory diagram of exposure width and exposure length control, and FIG. 22 is an explanatory diagram of the relationship between the dot size in the photosensitive drum rotation direction and the peak value of the output signal. FIG. FIG. 23 is a diagram showing the peak value of the output signal in each photosensitive drum state according to the dot size, and FIG. 24 is a diagram showing an example of the relationship between the dot size before and after correction.
図1を参照して図20の(a)に示すように、感光ドラム1の表面抵抗が低下すると、矩形状に露光された試験静電像1sの電位分布がガウス曲線状になる。このため、電位分布において電位が現像電圧Vdc以下(−方向)となって、トナーが付着する領域の幅が狭くなり、高さも低くなる。
As shown in FIG. 20A with reference to FIG. 1, when the surface resistance of the
そのため、図20の(b)に示すように、ガウス曲線状の電位分布を想定して、トナーが付着する領域の幅と高さとが矩形状の電位分布の場合に近付くように、画素を構成するドットの大きさを割り増し補正する。これにより、感光ドラム1の表面抵抗が低下している状態でも、画像流れを相殺した良好な線幅と濃度のトナー像を現像して、記録材Pに出力できる。
Therefore, as shown in FIG. 20B, assuming a Gaussian potential distribution, the pixels are configured so that the width and height of the area to which the toner adheres approach a rectangular potential distribution. The dot size to be corrected is increased and corrected. As a result, even when the surface resistance of the
すなわち、実施例2では、感光ドラム1上の各位置LWXYZにおける静電像の深さを、レーザー露光量を変えることで変化させた。これに対して、実施例3では、静電像の深さは変えずに、それぞれの静電像を構成しているドットの大きさを、電位センサ30を用いて測定した画像流れのレベルに応じて変化させる。これにより、実際に起こる画像流れ症状を軽減する。
That is, in Example 2, the depth of the electrostatic image at each position L WXYZ on the
また、実施例1では、3ドット幅127μmの試験静電像1sを前回転中に描いていたが、実施例3では、画像流れ差が明確になる1ドット幅42.3μmの試験静電像1sを描く。各位置LWXYZにおける画像流れレベルを、試験静電像1sのドットの大きさを変化させて検知するためである。このとき、各ドットの大きさをS(a、b)と表記する。
Further, in Example 1, a test
図21の(a)に示すように、S(a、b)のaは、感光ドラム1の副走査方向のドット数、bは主走査方向のドット数を表している。図21の(b)に示すように、S(2、1)は、感光ドラム1の副走査方向に2ドット、主走査方向に1ドットの大きさを、新たな1ドットと定義することである。図21の(c)に示すように、S(1、2)は、感光ドラム1の副走査方向に1ドット、主走査方向に2ドットの大きさを、新たな1ドットと定義することである。
As shown in FIG. 21A, a in S (a, b) represents the number of dots in the sub-scanning direction of the
図13に示すように、実施例1では、それぞれの角度位置で、レーザー露光量を5段階に変化させて、静電像の深さが異なる5種類の試験静電像1sを形成した。これに対して、実施例2では、S(1、1)、S(2、1)、S(2、2)、S(3、1)、S(3、3)の5種類の大きさに補正したドットを用いて、線幅1ドットの試験静電像1sを形成する。
As shown in FIG. 13, in Example 1, five types of test
感光ドラム1の主走査方向のドットの大きさは、各ドットがラインを形成して重なっているため、ほとんど感度がなく、電位センサ30の出力信号のピーク値の変化が5%未満であった。このため、以下では、感光ドラム1の副走査方向(回転方向)のドット数のみについて議論する。
The size of the dots in the main scanning direction of the
これは、図20の(a)に示すように、画像流れは、線幅が細いほど顕著になる傾向があり、図20の(b)に示すように、線幅が太くなると画像流れが発生し難くなる。実施例3では、ドットサイズを変化させて実質線幅を太らせていった場合の試験静電像1sを描いているので、線がある程度の幅になると、ほとんど画像流れが確認できなくなる。また、感光ドラム1の主走査方向については、ドットが重なり合うだけで幅や深さは変化しないために、電位センサ30の出力にほとんど感度がなかったと考えられる。
As shown in FIG. 20A, the image flow tends to become more prominent as the line width becomes thinner. As shown in FIG. 20B, the image flow occurs when the line width becomes larger. It becomes difficult to do. In Example 3, since the test
図22及び図23に示すように、感光ドラム1の回転方向(副走査方向)のドットの大きさと出力信号のピーク値との関係をプロットしてスムージング化した。副走査方向の線幅が太くなってくると、画像流れのない状態と画像流れが発生している状態の差が縮まってくることが確認できる。
As shown in FIGS. 22 and 23, the relationship between the dot size in the rotation direction (sub-scanning direction) of the
この関係を用いて実施例2と同様に、画像形成前の前回転中に現在の画像流れ状態の測定を行うために試験静電像1sを形成させる。そして、例えば位置L11Y1におけるドットの大きさDkにおいてピーク値がSkだった場合、画像流れが発生している感光ドラム1を用いた場合には、ピーク値がS’kになる。
Using this relationship, a test
このままでは、画像流れが発生して出力画像に不良が確認できてしまうため、所望の信号強度Skになるように、副走査方向のドットの大きさを変更して静電像を形成させる必要がある。このため、画像流れのない状態のピーク値との関係がSk=S’nのときはドットの大きさをDnへと変更する。また、Sk≠S’nの場合は、S’n−1<Sk<S’nの関係を満たすSnを探し出し、ドットの大きさをDnへと変更する。このドットの大きさの変更は、実施例2と同様にして露光条件補正部148へとフィードバックさせることで実現することができる。図24に補正前と補正後のドットの大きさの関係の一例を示す。
In this state, an image flow occurs and a defect can be confirmed in the output image. Therefore, it is necessary to change the size of dots in the sub-scanning direction to form an electrostatic image so that the desired signal intensity Sk is obtained. There is. For this reason, when the relationship with the peak value in a state where there is no image flow is S k = S ′ n , the dot size is changed to D n . If S k ≠ S ′ n, a search is made for S n that satisfies the relationship S ′ n−1 <S k <S ′ n , and the dot size is changed to D n . This change in dot size can be realized by feeding back to the exposure
感光ドラム1の各位置LXYZにおいて、露光画像データにこのような補正を施す。そして、感光ドラムの主走査方向で電位センサ30を設置していない位置におけるドットの大きさの補正に関しては、ドットの大きさが主走査方向において滑らかで連続的になるよう、電位センサ30を設置した位置における補正後のドットの大きさから補完を行う。この結果、実施例2と同様に、出力画像上で画像流れのない良好な画像を出力できる。
Such correction is performed on the exposure image data at each position LXYZ of the
なお、実施例3でも、位置LW111の場合を説明したが、位置LW111以外の位置LWXYZの場合も同様の操作を行い、感光ドラム1近傍の絶対水分量が10g/kg以上であった場合のみで上記の操作を行うことで十分良好な画像を出力することができた。
Incidentally, in
1 感光体(感光ドラム)
2 帯電手段(帯電ローラ)
3 露光手段(露光装置)
4 現像手段(現像装置)
5 転写手段(転写ローラ)
6 クリーニング装置
8 定着装置
30、41 検出手段(電位センサ)
31 絶縁性フィルム(基板フィルム層)
32 電極パターン(薄膜電極層)
32a 検出電極部
32b 接続配線部
34 第1接着層
35 フィルム層
36 第2接着層
100 画像形成装置
110 制御手段(制御部)
120 信号処理回路
130 画像処理部
140 画像メモリ部
145 プリンタ部
148 露光条件補正部
1 Photoconductor (Photosensitive drum)
2 Charging means (charging roller)
3 Exposure means (exposure equipment)
4 Development means (developing device)
5 Transfer means (transfer roller)
6
31 Insulating film (substrate film layer)
32 Electrode pattern (thin film electrode layer)
32a
120 signal processing circuit 130
Claims (6)
前記感光体の表面抵抗の低下に伴う静電像の電位分布の変化を検出可能な検出手段と、
所定の静電像を前記感光体へ書き込んで前記検出手段により検出し、前記感光体の表面抵抗の低下量に応じてトナー載り量を増すように、前記所定の静電像の検出結果に基づいて前記露光手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive member, a charging unit for charging the photosensitive member, an exposure unit for exposing the charged photosensitive member to form an electrostatic image, and developing the electrostatic image using toner to form a toner image. In an image forming apparatus comprising: a developing unit; and a transfer unit that transfers a toner image carried on the photoconductor to a transfer medium that passes through a transfer unit.
Detecting means capable of detecting a change in potential distribution of the electrostatic image accompanying a decrease in surface resistance of the photoreceptor;
Based on the detection result of the predetermined electrostatic image so that the predetermined electrostatic image is written on the photosensitive member and detected by the detection means, and the amount of applied toner is increased in accordance with the reduction amount of the surface resistance of the photosensitive member. An image forming apparatus comprising: a control unit that controls the exposure unit.
前記制御手段は、前記電圧信号のピーク電圧が低い前記主走査方向の位置ほど、画素あたりの露光量を増すように前記露光手段を制御することを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 A plurality of the potential sensors are arranged in the main scanning direction of the photoconductor,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls the exposure unit so that an exposure amount per pixel is increased as the position in the main scanning direction has a lower peak voltage of the voltage signal.
前記制御手段は、前記個別の角度位置にそれぞれ形成された前記所定の静電像を複数の前記電位センサで検出し、前記感光体の表面の位置ごとに画素あたりの露光量が設定されるように前記露光手段を制御することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。 An angle discriminating means for discriminating individual angular positions in the rotation direction of the photoconductor,
The control means detects the predetermined electrostatic images formed at the individual angular positions by a plurality of the potential sensors, and sets an exposure amount per pixel for each position of the surface of the photoconductor. 4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the exposure unit is controlled.
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