JP3192336B2 - 感光体の回転位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光により感光体表面
電位が低下した領域に対してトナーが付着する反転現像
式の電子写真式画像形成装置において、光センサを用い
て感光体の回転位置を検出する感光体の回転位置検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電複写機，レーザプリンタ等の電子写
真式画像形成装置では一般に、ドラム状に構成された回
転可能な感光体を備え、この感光体の周囲に帯電器、露
光装置、現像器、転写器等の像形成プロセス装置を配置
して前記感光体上にトナー像を形成した後、そのトナー
像を用紙に転写している。

【０００３】このような電子写真方式の画像形成装置で
の画像形成処理においては、環境条件や感光体の経時変
化等により画像品質が変動してしまうことがある。例え
ば、ＯＰＣ感光体を用いた画像形成装置では常温環境下
に比べて低温環境下の表面電位が１００〜１５０Ｖ程度
低くなり、また、Ｓｅ感光体を用いた画像形成装置では
低温環境下では表面電位が５０Ｖ程度上がり、高温環境
下では表面電位が５０〜１００Ｖ程度低くなるために、
形成画像の濃度が環境温度によって変わってしまう。ま
た、感光体、特にＯＰＣ感光体の場合にはクリーニング
用ブレードとの摩擦等メカ的ストレスにより感光層の膜
厚が徐々に低下し表面電位が低下してしまうために、経
時的に画像の濃度が低下してゆく。またさらに、現像器
内のトナーも環境条件（湿度）の変動や経時変化の影響
を受け、トナーの電荷保持力が変化して画像濃度に影響
を与える。

【０００４】上記のような環境条件や経時変化による画
像品質の変動を防止するため、従来よりプロスセスコン
トロールが実施されている。プロセスコントロールは、
感光体上に一定の条件でトナーパッチを形成して該トナ
ーパッチの濃度を検出し、その検出濃度に応じて帯電制
御電位、現像バイアス電位等の画像形成条件を補正する
ものであり、それにより形成画像品質（画像濃度）が一
定になるようにする。ところで、感光体表面の場所ごと
の特性は、経時変化状態等が場所ごとに異なるために多
少の差があり、上記トナーパッチ形成時にその時々でト
ナーパッチ形成位置が異なっていると、正確なトナー濃
度の変化を検出することができない。そこで従来の画像
形成装置では、感光体の回転位置を検出し、毎回同じ場
所でトナーパッチを形成して濃度検出が行えるようにし
ていた。感光体の回転位置の検出方法として一般に用い
られる方法は、感光体の周面の一部に予め指標を設け、
その指標を反射型の光センサで検出する方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の画像
形成装置は、感光体を均一帯電させた後光照射すること
で不要領域の電荷をキャンセルして残った帯電領域にト
ナーを付着させることでトナー像を形成するものである
が、近年、それとは逆に、感光体を均一帯電させた後必
要な領域の電荷をキャンセルし、電荷がキャンセルされ
た領域にトナーを付着させる反転現像方式を適用した画
像形成装置が出現している。このような反転現像方式の
画像形成装置では、光照射により電荷がキャンセルされ
た領域にトナーが付着するため、不要領域の電荷がキャ
ンセルされないようにしなけれならない。

【０００６】ところが、上記したようにプロセスコント
ロール時に光センサを用いてトナーパッチを形成すべき
感光体の表面における周方向の位置を検出したときには
光センサから出力された光によって感光体上の電荷がキ
ャンセルされ、トナーパッチを形成すべき領域以外の不
要な領域にトナー付着を生じてしまい、また場合によっ
てはその付着トナーが画像形成装置の内部で飛散して機
内に汚れを生じさせてしまうこともあった。

【０００７】この発明は上記したような反転現像式の画
像形成方法を適用した画像形成装置において、プロセス
コントロール時に感光体の表面における周方向のトナー
パッチの形成位置検出用の光センサを用いた場合に感光
体上のトナーパッチの形成領域以外の部分にトナーが付
着してしまうのを防止することのできる、感光体の回転
位置検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、ドラム状の
感光体、前記感光体の周面に対向配置され前記感光体の
表面を均一帯電する帯電器、および、前記帯電器の帯電
制御電位と同極性のトナーを収納し、前記帯電制御電位
と同極性でかつ前記帯電制御電位よりも低い現像バイア
ス電位が印加された現像器を備え、前記帯電器により感
光体表面を均一帯電した後当該感光体を露光することで
その領域の表面電位を前記現像バイアス電位よりも低い
電位にまで光減衰させ、当該光露光領域に対して前記現
像器によりトナーを付着する反転現像式の画像形成装置
であって、感光体の表面に形成したトナーパッチの濃度
の濃度センサによる検出結果に基づいて帯電電圧及び現
像バイアス電圧を含む画像形成条件を補正するプロセス
コントロールを実行する画像形成装置において、前記感
光体は、感光体の回転位置を検出し、毎回同じ場所でト
ナーパッチを形成して濃度検出が行えるように、軸方向
における画像形成域から外れた周面の一部に予め設けら
れた指標を有する感光体であって、前記感光体の周方向
における露光位置で、かつ前記感光体表面の指標に対向
する位置に前記プロセスコントロール時に光学的に前記
指標を検出する検出器を配置し、前記プロセスコントロ
ール時に前記感光体に対し前記検出器の光を照射した領
域の表面電位よりも前記現像バイアス電位が低くなるよ
うに、前記検出器による指標検出時の現像バイアス電位
を設定したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明においては、プロセスコントロール時
において、感光体表面に設けられた指標が光学的な検出
器によって検出されてトナーパッチを形成すべき感光体
の表面における周方向の位置が求められるが、その際、
現像バイアス電位が次のように制御される。すなわち、
検出器による光照射によって感光体の表面電位が低下す
るが、その低下した表面電位よりも現像バイアス電位が
低くなるように制御される。例えば、使用するトナーの
極性がマイナスであり、検出器により光減衰した場合の
感光体表面電位を−５０Ｖ程度とすると、現像バイアス
電位は−５０Ｖよりも低い電位、例えば０Ｖ程度に設定
する。すると、マイナス極性のトナーは、同極性のより
電位の高い感光体へと飛翔することはなく、現像器上で
留まる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。図１はこの発明の実施例である反転現像方式を
適用したデジタル複写機の概略構成を示した図である。
このデジタル複写機は、スキャナ部２、レーザプリンタ
部３、多段給紙ユニット４、ソータ５を有している。

【００１１】スキャナ部２は、透明ガラスからなる原稿
台２１、両面対応自動原稿送り装置（ＲＤＦ）２２、お
よびスキャナユニット２３を含んでいる。スキャナユニ
ット２３は原稿を露光するランプレフレクタアセンブリ
２３ａ、原稿からの反射光像を受光する光電変換素子
（ＣＣＤ）２３ｂ、原稿からの反射光像をＣＣＤ２３ｂ
に導くための複数の反射ミラー２３ｃ、原稿からの反射
光像をＣＣＤ２３ｂに結像させるためのレンズ２３ｄを
含んでいる。スキャナユニット２３は、原稿台２１の下
面に沿って移動可能であり、原稿台２１上に原稿が載置
されている場合には原稿台２１の下面に沿って移動しな
がら原稿台２１上の原稿の反射光像を読み取る。一方、
ＲＤＦ２２を用いて原稿が自動給紙される場合には、Ｒ
ＤＦ２２の下側に停止した状態で給紙されてくる原稿の
反射光像を読み取る。ＲＤＦ２２は、複数枚の原稿を一
度にセットしておき、その原稿を一枚づつ自動的に原稿
台２１上のスキャナユニット２３の対向部へと給送する
もので、オペレータの選択に応じて給送原稿の反転も行
い、原稿の片面または両面をスキャナユニット２３に読
み取らせる。

【００１２】原稿の反射光像をスキャナユニット２３の
ＣＣＤ２３ｂにて読み取ることで得られた画像データ
は、図示しない画像処理部へと送られ、ヒストグラム処
理、誤差拡散処理、濃度変換処理、倍率変換処理等の種
々の処理がなされた後、画像処理部のメモリに一旦記憶
される。そして、画像形成時に読み出され、レーザプリ
ンタ部３のレーザ書き込みユニット３１へと与えられて
レーザ光に変換されて出力される。

【００１３】レーザプリンタ部３は、レーザ書き込みユ
ニット３１、画像形成プロセス部６、レーザ書き込みユ
ニット３１から出力されたレーザ光を画像形成プロセス
部６へと導くミラー３２、定着装置３３、および、多段
給紙ユニット４のカセットと共に画像形成用の用紙を収
容する手差しトレイ４５を備えている。

【００１４】レーザ書き込みユニット３１は、メモリか
ら与えられる画像データに応じたレーザ光を出射する半
導体レーザ、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラ
ー、等角速度偏向されたレーザ光が画像形成プロセス部
６上で等角速度偏向されるように補正するｆ−θレンズ
等（不図示）を含んでおり、該レーザ書き込みユニット
３１から出力されたレーザ光はミラー３２で反射されて
画像形成プロセス部６の感光体６１へと導かれる。レー
ザ書き込みユニット３１は上記したように、与えられた
画像データをレーザ光に変換して感光体１へと照射す
る。このときの出力レーザ光は、黒色部（トナーを載せ
るトナー付着領域）がオン（光照射）、白色部（トナー
を載せない領域）がオフとなる。

【００１５】画像形成プロセス部６は、ドラム状に構成
され図中矢印方向に回転可能な感光体６１と、感光体６
１の周囲に対向配置された帯電器６２、現像器６３、転
写剥離器６４、クリーナ６５、除電器６６と、を含んで
いる。また、上記レーザ書き込みユニット３１が帯電器
６２と現像器６３との間の位置にレーザ光を照射する。
６７はプロセスコントロール時に感光体６１上に形成し
たトナーパッチの濃度を検出するための濃度センサであ
る。

【００１６】ここで、反転現像方式の画像形成方法を簡
単に説明しておく。まず、感光体６１を帯電器６２によ
り−６００Ｖに均一帯電する。ここにレーザ書き込みユ
ニット３１によりレーザ光を照射すると、黒色部の電荷
がキャンセルされ、白色部にのみ電荷が残留した静電潜
像が形成される。このときの黒色部の表面電位は、−１
００〜−２００Ｖ程度である。次に静電潜像は現像器６
３に対向する。現像器６３には−帯電されたトナーが収
納されるとともに、−４００Ｖ程度の現像バイアスが印
加されている。このため−帯電のトナーは現像バイアス
よりもプラス側の領域、すなわち電荷キャンセルにより
−１００〜−２００Ｖになった領域へと移動し、黒色部
にトナーが付着される。このようにして感光体６１上に
形成されたトナー像は、転写剥離器６４により給紙され
た用紙へと転写される。

【００１７】多段給紙ユニット４は、第１カセット４
１、第２カセット４２、第３カセット４３および選択に
より追加可能な第４カセット４４を有している。多段給
紙ユニット４は画像形成処理時、上記カセット４１〜４
４および手差しトレイ４５の中からいずれか一つを選択
し、そのカセットまたはトレイの最上部の用紙を一枚だ
けレーザプリンタ部３の転写剥離器６４位置に向けて給
紙する。

【００１８】ソータ５は、画像形成された用紙を複数の
ビンに振り分けて排出する。

【００１９】以上が本実施例の画像形成装置における画
像形成に係る構成の説明であるが、この画像形成装置に
は、さらに、本発明の感光体の回転位置の検出に必要な
構成を備えている。それは、感光体６１の端部に設けら
れた指標と、該指標に対向して配置された同期センサで
ある。同期センサは、発光素子，受光素子からなる反射
型光センサから構成されている。

【００２０】図２は感光体端部に設けられた指標および
同期センサの配置例を示した図であり、図２（Ａ）は感
光体の周方向における配置位置、図２（Ｂ）は感光体の
軸方向における配置位置を示している。また、図２
（Ｃ）は指標を有する感光体の外観を示している。

【００２１】本例では、感光体の周方向において感光体
６１へのレーザ書き込みが行われる位置（露光位置）に
同期センサ７を配置している。本例において同期センサ
７をこの位置に配置した理由は次の点にある。

【００２２】通常、画像形成装置では、装置を出来るだ
け小型化するために内部の帯電器，現像器等の各部品間
に無駄なスペース（隙間）が生じないように部品間の間
隔を詰めている。そのため同期センサ７を新たに感光体
６１の周囲に配置しようとしてもそのためのスペースの
確保は難しい。そこで、予め何らかの装置等が設けられ
ている位置にスペースを共有して設ければ、新たなスペ
ースを確保する必要がないため設計も容易である。その
ための配置位置は、帯電器位置、現像器位置等他の位置
であっても良いが、それらの装置は感光体６１に近接し
て対向配置されているため、実際には同期センサの配置
スペースを確保することが難しい。一方、露光装置（レ
ーザ書き込みユニット３１）は画像形成プロセス部６の
上方に配置されており、レーザ光がミラー３２を介して
感光体６１へと導かれ、レーザ光の通過光路が確保され
ている。したがって感光体６１の対向位置には同期セン
サ７の設置を妨げるものがなく、同期センサ７を露光位
置に配置することができる。

【００２３】また、同期センサ７は感光体６１の軸方向
においては図２（Ｂ）に示すように、感光体６１の軸方
向中央部に位置する画像形成域から外れた位置に配置さ
れている。具体的にいうと、感光体６１の軸方向におい
ては、感光体両端部を除いた中央部に画像形成域が設定
され、その領域に対してのみレーザ光が照射されて静電
潜像が形成される。したがって、同期センサ７を画像形
成域から外れた位置に配置すれば、同期センサ７がレー
ザ光の進路を妨害することがない。

【００２４】同期センサ７は上記したように、感光体６
１の周方向の露光位置で、かつ感光体６１の軸方向の画
像形成域から外れた位置に設定される。そして、感光体
６１の表面には、図２（Ｂ）に示すように、感光体６１
の軸方向において同期センサ７に対向する位置に感光体
６１の回転位置を検出するための指標８を設けている。
同期センサ７はこの指標８を検出して感光体６１の回転
位置を求める。

【００２５】ところで、反転現像式の画像形成装置で
は、感光体６１の軸方向のほぼ全長に対して帯電器６２
が対向し、感光体６２の軸方向のほぼ全長を帯電する。
反転画像形成方法では、非帯電領域にトナーが付着する
ためで、全長を帯電することで不要な周囲部にトナーが
付着するのを防止できる。現像器６３は画像形成域より
も若干広い領域に対向し、その領域にトナーを付着させ
る。なお、現像器６３が画像形成域よりも若干広い領域
に対向しているのは、現像器６３の両端部付近では穂立
ちが不安定であり、その部分を画像形成域に対向させる
ことが好ましくないためである。このため、前記指標８
および同期センサ７は、帯電器６２および現像器６３が
対向する領域に設置されている。転写剥離器６４、クリ
ーナ６５、除電器６６は感光体６１の軸方向ほぼ全域に
対向している。

【００２６】以上のような構成において、同期センサ７
にて指標８を検出するとき、同期センサ７から出力され
る光によって感光体表面の帯電電荷が減衰される。する
と、通常の制御を行えばその電荷減衰領域に現像器６３
によってトナーが付着されることになるが、本実施例で
はそれを防止するために次のような制御を行う。

【００２７】図３（Ａ）は帯電器６２，現像器６３，同
期センサ７の動作タイミングを示すタイムチャートであ
り、図（Ｂ）はその動作時の感光体６１の周方向の表面
電位状態を表した図である。この例では、同期センサ７
は予め決められた一定時間（感光体６１が１回転する
間）オンするものとする。

【００２８】プロセスコントロールのトナーパッチ形成
時等の感光体６１の回転位置を検出するタイミングにな
ると、まず帯電器６２が帯電制御電位（グリッド電位）
−６００Ｖでオンされる。−６００Ｖは通常の感光体帯
電電位である。そして予め決められた一定時間経過後、
感光体６１が一回転する間だけ帯電制御電位を通常の制
御電位よりも下げる。具体的には−１００〜−２００Ｖ
程度まで下げる。現像器６３は帯電器よりも一定時間ｔ
１だけ遅れて同様の制御がされる。すなわちまず、通常
の現像バイアス電位−４００Ｖが印加され、一定時間経
過後に現像バイアス電位が下げられた状態で感光体６１
を一回転する。このとき現像バイアスは０Ｖ程度まで下
げられる。なお、時間ｔ１は帯電器６２と現像器６３と
の位相差によるもので、帯電器６２に対して現像器６３
をｔ１時間遅らせて制御することで感光体６１表面にお
いては同一場所に同一の制御がされる。

【００２９】同期センサ７は帯電器６２に対して位相差
分の一定時間ｔ２だけ遅れて制御される。そこで同期セ
ンサ７は、帯電器６２の帯電制御電位が下げられたタイ
ミングからｔ２時間遅れてオンし、その後、感光体６１
が一回転するとオフする。このような制御を行った場合
の感光体６１の表面電位は、図３（Ｂ）に示すように、
最初の一定時間に対応する領域は−６００Ｖになるが、
その後帯電制御電位が下げられしかも同期センサがオン
するために表面電位は下がり、０Ｖ近くになる。一方、
この間は現像バイアス電位も上記したように０Ｖに下げ
られ、その結果、現像器６３から感光体６１へのトナー
の飛翔は生じない。

【００３０】なおこの実施例では、帯電制御電位を−６
００Ｖから−１００Ｖに下げる制御を行っているが、現
像バイアス電位のみを下げ、帯電制御電位をそのまま
（−６００Ｖ）としてもよい。要するに、感光体表面電
位が現像バイアス電位に比べて高い電位（トナーと同極
性側の電位において）であれば感光体６１にトナーが付
着することがないため、同期センサ７により感光体６１
が光減衰したときの表面電位が現像バイアス電位よりも
高くなるようにすればよい。しかし、本例のように、帯
電制御電位，現像バイアス電位の両方を下げることで、
同期センサ７による光照射がないときでも両者の差が殆
どないようにしておくと、仮に光露光されない場合が生
じたとしても感光体表面電位と現像バイアス電位との電
位差が極端に大きくなってしまうことがなく、トナーの
飛翔等の問題を生じさせることがない。

【００３１】なお、同期センサ７がオンしている間、該
同期センサ７が感光体６１表面の指標８を検出すると、
そのタイミングが感光体の回転位置の基準とされ、例え
ばプロセスコントロールの場合そのタイミングを基準と
してトナーパッチが形成される。

【００３２】図４は請求項１に係る他の実施例を説明す
るための図であり、図４（Ａ）は帯電器６２，現像器６
３，同期センサ７の動作タイミングを示すタイムチャー
ト、図（Ｂ）はその動作時の感光体６１の周方向の表面
電位状態を表した図である。なお、同期センサ７，指標
８は上記実施例と同じ位置に設けられている。また、こ
の例では同期センサ７が指標８を検出するとオフする。

【００３３】帯電器６２、現像器６３、および同期セン
サ７は上記実施例と同じタイミングでオン、電圧制御を
実行する。そして、同期センサ７が指標８を検出する
と、帯電器６２の帯電制御電位、現像器６３の現像バイ
アス電位をそれぞれ通常の電位に戻す。このとき、帯電
器６２，現像器６３の位相差を考慮し、帯電器６２の帯
電制御電位を通常の電位（−６００Ｖ）に戻した後、位
相差分の時間ｔ１が経過してから現像器６３の現像バイ
アス電位を元の電位（−４００Ｖ）に戻すようにする。
なお、本実施例では同期センサ７のオフタイミングを同
期センサ７が指標８を検出したタイミングに設定してい
るが、帯電器６２の帯電制御電位を通常の状態に戻した
後位相差分の時間ｔ２が経過してから同期センサ７をオ
フしてもよい。

【００３４】以上に示した実施例のように、同期センサ
７のオン中は、帯電制御電位，現像バイアス電位を通常
時よりも低く設定することで、同期センサ７の出力光に
より感光体６１上にトナーが付着してしまうのを防止す
ることができる。

【００３５】なお、実際の装置では、上記のようなタイ
ミングで帯電制御電位，現像バイアス電位を制御した場
合に、電位を切り替える瞬間が正確に合わず、縞模様状
のトナー付着が現れることがある。それを防止するた
め、帯電制御電位，現像バイアス電位の切り替えタイミ
ングを微小単位で補正できるようにしてもよい。例え
ば、帯電制御電位，現像バイアス電位の切り替えタイミ
ングを±１００ｍｓ程度の範囲内において２０ｍｓ程度
のきざみで調整できるようにしておき、装置の製造検査
時やメンテナンス時等に感光体６１の表面にトナーの付
着が生じないかどうかをチェックしながら、トナー付着
が生じないように帯電制御電位，現像バイアス電位の切
り替えタイミングを補正する。これにより、同期センサ
７によるトナー付着の防止を確実にすることができる。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、プロセスコントロー
ル時に、感光体の表面の周方向におけるトナーパッチの
形成位置を決定するための基準位置となる指標を検出器
によって光学的に検出する際に、現像バイアス電位を適
宜制御することにより、検出器の光の照射によって感光
体上におけるトナーパッチの形成領域以外の領域の表面
電位が下がってしまってもその領域にトナーが付着して
しまうのを防止することができ、さらにはそのトナーが
画像形成装置の機内に飛散する等の問題を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されるデジタル複写機の概略構
成を示した図である。

【図２】この発明の実施例に係る図であり、同期セン
サ，指標の配置例を示している。

【図３】上記実施例に係る図であり、帯電器，現像器，
同期センサの制御例を説明するための図である。

【図４】上記実施例に係る図であり、帯電器，現像器，
同期センサの制御例を説明するための図である。

【符号の説明】

７ 同期センサ ８ 指標 ６１ 感光体 ６２ 帯電器 ６３ 現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糸山 元幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−51551（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−267271（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−267274（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−268421（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−84967（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−132564（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドラム状の感光体、前記感光体の周面に対
   向配置され前記感光体の表面を均一帯電する帯電器、お
   よび、前記帯電器の帯電制御電位と同極性のトナーを収
   納し、前記帯電制御電位と同極性でかつ前記帯電制御電
   位よりも低い現像バイアス電位が印加された現像器を備
   え、前記帯電器により感光体表面を均一帯電した後当該
   感光体を露光することでその領域の表面電位を前記現像
   バイアス電位よりも低い電位にまで光減衰させ、当該光
   露光領域に対して前記現像器によりトナーを付着する反
   転現像式の画像形成装置であって、感光体の表面に形成
   したトナーパッチの濃度の濃度センサによる検出結果に
   基づいて帯電電圧及び現像バイアス電圧を含む画像形成
   条件を補正するプロセスコントロールを実行する画像形
   成装置において、 前記感光体は、感光体の回転位置を検出し、毎回同じ場
   所でトナーパッチを形成して濃度検出が行えるように、
   軸方向における画像形成域から外れた周面の一部に予め
   設けられた指標を有する感光体であって、 前記感光体の周方向における露光位置で、かつ前記感光
   体表面の指標に対向する位置に前記プロセスコントロー
   ル時に光学的に前記指標を検出する検出器を配置し、 前記プロセスコントロール時に前記感光体に対し前記検
   出器の光を照射した領域の表面電位よりも前記現像バイ
   アス電位が低くなるように、前記検出器による指標検出
   時の現像バイアス電位を設定したことを特徴とする、感
   光体の回転位置検出装置。