JP3548251B2

JP3548251B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3548251B2
Application number: JP31834494A
Authority: JP
Inventors: 幸治新川; 正明大槻; 美保子岡田; 満徳山; 裕史 ▲崎▼田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH08179659A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、複写機やレーザプリンタなどの電子写真法を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法を用いた画像形成装置では、感光体の表面は帯電、露光、現像、転写および除電の各工程をこの順で繰り返し行われる。この感光体の表面電位の状態は画像形成に影響を与え、均一の画像形成状態を得るためには感光体の全面について表面電位を均一にする必要がある。ところが、画像形成プロセスの開始時に画像形成プロセスの全工程を同時に開始すると、感光体表面においてその回転方向について帯電位置に対向している部分から除電位置に対向している部分までの領域に対しては帯電を受けることなく除電されることになり、感光体表面においてこの領域以外の領域との間に表面電位に差を生じ、画像濃度の不均一や下地のかぶりを生じ、画質の低下を招く問題があった。このため、画像プロセスの開始前に帯電および除電工程を実行しつつ感光体を１回転以上させ、感光体の表面電位を安定させた後に画像形成プロセスを実行するものでは、画像形成プロセスの開始時間が遅延し、画像形成プロセスの高速化を図ることができない。
【０００３】
そこで、特開平２−１６３７７０号では、画像形成開始後の所定期間において感光体の光疲労特性に対応して、帯電出力を制御するようにした構成が開示されている。また、特開平１−１８６７３号では、前回の撮像停止時からの経過時間に応じて感光体に印加するバイアス電圧を制御するようにした構成が開示されている。さらに、特開平４−１６１９６３号には、感光体の１回転目と２回転目以降とで帯電条件、露光条件および現像条件を変化させるようにした構成が開示されている。このように構成することによって画像形成プロセス中における感光体の表面電位の均一化を図り、画質の低下を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電電位を制御するためには安定制御域の広い高圧トランスを帯電装置の駆動回路に設ける必要があり、その制御も煩雑になる問題がある。これは、現像バイアスを制御したり、露光光源の出力を変えるものにおいても同様である。
【０００５】
この発明の目的は、複雑な装置を追加することなく、簡易な制御で感光体の表面電位の均一化を図ることができ、画質を良好に維持することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、感光体表面を単一極性の電荷を帯電する帯電手段と、帯電手段による帯電後に画像光の照射を受けて静電潜像が形成された感光体表面に対して現像剤を供給する現像手段と、現像手段により顕像化された画像を感光体表面から転写材上に転写する転写手段と、転写手段による画像転写後の感光体表面に残留する電荷を除去する光除電手段と、を備えた画像形成装置において、
感光体表面の画像形成処理の開始時に帯電手段に対向している部分が光除電手段に対向するまでの間、光除電手段による除電を禁止する除電禁止手段と、
画像形成処理の休止時間、及び、感光体の経時特性変化に応じて除電禁止手段を有効にするか否かを判断する判断手段と、を設け、
前記判断手段は、画像形成処理の開始に応答して、前記感光体の経時特性変化にかかわる感光体の回転数、及び画像形成処理が開始されるまでの休止時間を確認し、確認した回転数の各々に応じて設定された基準時間と、上記休止時間とを比較し、休止時間が基準時間より短い場合に上記除電禁止手段の動作を無効に、休止時間が基準時間以上であれば、上記除電禁止手段の動作を有効にすることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
この発明においては、除電禁止手段により画像形成処理の開始時に感光体表面の帯電手段に対向している部分が光除電手段に対向するまで移動する間において光除電手段による除電を禁止する。この除電禁止手段を有効とするか否かは画像形成処理の休止時間、及び、感光体の経時特性変化に応じて判断手段により判断され、感光体の経時特性変化にかかわる感光体の回転数に応じて設定された設定時間と画像形成処理が開始するまでの休止時間との比較において、休止時間が設定時間よりも短い場合には、光除電動作が実行され、長い場合には光除電手段による光徐電動作が除電禁止手段による禁止される。
【００１２】
【実施例】
図１は、この発明の実施例である画像形成装置の構成を示す概略図である。電子写真法を用いた画像形成装置であるディジタル複写機２１は、装置上面の原稿台２２上に載置された原稿の画像を光学系ユニット２３より読み取る。光学系ユニット２３は原稿台２２の下方を水平に移動し、光源２４の光によって原稿の画像を走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ２５に配光する。このようにして原稿の画像をＣＣＤ２５によって読み取り、図外の画像メモリに画像データとして記憶する。
【００１３】
レーザユニット２６は半導体レーザ、ポリゴンミラーおよびｆθレンズを備えている。半導体レーザは画像メモリに記憶された画像データに基づいて駆動され、半導体レーザから照射された光がポリゴンミラーおよびｆθレンズを介してプロセス部２７の感光体ドラムに配光される。プロセス部２７において感光体ドラム１の表面には、帯電、露光および現像の各工程を経てトナー画像が形成され、給紙カセット３１〜３４および給紙トレイ３５から給紙された用紙に対してこのトナー像が転写される。トナー像を転写した用紙は定着ローラ２８により加熱および加圧を受け、画像を溶融定着した後ソータ２９などによって構成される排紙部に排出される。
【００１４】
図２は、上記ディジタル複写機のプロセス部の構成を示す図である。プロセス部２７は、感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の周面に対向して配置された帯電チャージャ２、現像装置３、転写チャージャ４、剥離チャージャ５、クリーニングブレード６および除電ランプ７によって構成されている。感光体ドラム１はプロセス時に矢印Ａ方向に回転する。帯電チャージャ２は感光体ドラム１の表面に単一極性の電荷を帯電する。帯電チャージャ２により電荷が帯電された感光体ドラム１の表面は、レーザユニット２６からのレーザ光による露光を受け静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３からのトナーの供給により顕像化される。
【００１５】
感光体ドラム１と転写チャージャ４との間には用紙が搬送され、感光体ドラム１の表面に形成された画像は転写チャージャ４により用紙上に転写される。剥離チャージャ５は感光体ドラム１の表面から用紙を剥離する。クリーニングブレード６は感光体ドラム１の表面に残留したトナーを除去する。除電ランプ７は感光体ドラム１の表面に残留している電荷を除去する。なお、感光体ドラム１の回転は、感光体ドラム１の同軸上に取り付けられたスリット円板９のスリットに対向するフォトインタラプタ８によって検出される。また、プロセス部内の温度は温度センサ１０により検出される。
【００１６】
図３は、上記ディジタル複写機の制御部のブロック図である。ディジタル複写機の制御部は、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３および画像メモリ１４を備えたＣＰＵ１１によって構成されている。このＣＰＵ１１には除電ランプドライバ４１、帯電チャージャドライバ４２、バイアス電源回路４３、転写チャージャドライバ４５、剥離チャージャドライバ４６、Ａ／Ｄ変換回路４７、モータドライバ４８、レーザドライバ５０および２値化回路５２が接続されている。ＣＰＵ１１はＲＯＭ１２に書き込まれたプログラムに基づいてこれら入出力機器を統括して制御する。この間に入出力されるデータはＲＡＭ１３に一時格納される。
【００１７】
ＣＰＵ１１には２値化回路５２からＣＣＤ２５の出力信号が画像データとして入力される。ＣＰＵ１１はこの画像データを画像メモリ１４に蓄積して記憶する。また、ＣＰＵ１１にはフォトインタラプタ８の検出信号が入力される。ＣＰＵ１１はＲＡＭ１３のメモリエリアＭＡ１に割り当てられているカウンタにおいて検出信号の入力数を計数する。また、Ａ／Ｄ変換器４７からは温度センサ１０の検出した温度データが入力される。
【００１８】
図４は、上記プロセス部を構成する感光体ドラムの端面の拡大図である。感光体ドラム１は、厚さ１ｍｍのアルミニウム製導電性基体１ａ上に、０．５μｍのキャリア発生層１ｂおよび２５μｍのキャリア移動層１ｃをこの順で積層した機能分離型の有機感光体である。キャリア発生層１ｂにはキャリア発生材である銅フタロシアニン系顔料をバインダ樹脂であるポリカーボネートに対して１対１の重量比で混合したものを使用している。また、キャリア移動層１ｃには、キャリア移動材であるヒドラゾン系の材料をバインダ樹脂であるポリカーボネートに対して１対１の重量比で混合したものを用いている。感光体ドラム１の直径は６５ｍｍにされている。
【００１９】
図５は、上記プロセス部を構成する帯電チャージャの構成を示す図である。感光体ドラム１に対向して配置された帯電チャージャ２は、鋸刃状の放電電極２ａを感光体ドラム１との対向面が開放したケース２ｂ内に収納し、さらに、ケース２ｂの開放面にグリッド２ｃを取り付けたものである。なお、図６に示すように、直径６ｍｍ程度のステンレス製の芯金２ｄにアルミナを適量混合した厚さ３ｍｍ程度のポリウレタンゴムの導電層２ｅを構成し、さらに１０〜２０μｍ程度の厚みの絶縁性ナイロンをコーティングしたコーティング層２ｆからなり、抵抗値が１０^６Ω・ｃｍでＪＩＳ−Ａ硬度が３０°の直径１２ｍｍ程度の帯電ローラを用いることもできる。
【００２０】
図７は、上記プロセス部における感光体表面電位と現像バイアスとの関係を示す図である。感光体ドラム１の表面は、帯電チャージャ２により帯電電位ＶＯ（−５５０Ｖ）に均一に帯電される。レーザ光の照射により露光を受けると、光量の大小に応じて感光体ドラム１の表面の電荷がキャンセルされ、潜像電位ＶＬ（−１００Ｖ〜−３００Ｖ）で静電潜像が形成される。感光体ドラム１と現像装置３の現像ローラ３ａとの間には現像バイアスＤＶＢ（−４００Ｖ）が印加されており、この現像バイアスＤＶＢと潜像電位ＶＬとの差を現像電位として現像ローラ３ａから感光体ドラム１の表面にトナーが供給される。このように、本実施例のディジタル複写機では、感光体ドラム１の表面において露光を受けた部分にトナー画像が形成される反転現像方式により画像形成プロセスが実行される。
【００２１】
感光体ドラム１の表面は、帯電、露光、現像および転写の各工程が繰り返し実行されるため、現像工程を終了した感光体ドラム１の表面においてレーザ光が照射された部分と照射されていない部分とにおいて電位差を生じている。これを放置したまま帯電工程が行われると、前回の画像形成によって生じた電位差が今回の静電潜像に順次蓄積されるメモリ現象を生じ、画質の低下を招く。また、レーザ光の露光を殆どまたは全く受けない部分では、感光体ドラム１が回転するごとに帯電電位ＶＯが図８に示すように高騰し、各プロセスにおいて作成された画像の均一性が損なわれる。そこで、転写工程を終了した感光体ドラム１の表面に除電ランプ７の光を照射し、帯電チャージャ２による帯電工程を受ける前に残留した電荷を除去するようにしている。
【００２２】
一方、本実施例のディジタル複写機に使用したフタロシアニン顔料を有する感光体は、キャリア発生層中にエレクトロントラップが存在することが知られている。このエレクトロントラップは、正極性の電荷の移動を妨げるものであり、材料そのものに存在するとともに、光疲労などにより材料中に蓄積される。除電ランプからの光の照射によってエレクトロントラップと感光体ドラムの基体との間に極小電場が発生し、キャリアの注入が増加して感光体の表面電位が低下する。このエレクトロントラップのうち、光疲労により蓄積されたものには、放置により回復するものと回復しないものとが存在し、感光体ドラムの放置される時間によって感光体表面電位の変化の状態は異なる。例えば、図９に示すように、感光体ドラム１の１回転目と２回転目との表面電位の状態は、前回の画像形成プロセス終了直後に開始された画像形成プロセスでは同図（Ａ）に示すように略一定であるのに対し、前回の画像形成プロセス終了後１０分経過後に画像形成プロセスを開始した場合には、同図（Ｂ）に示すように、画像形成プロセスの休止中に帯電チャージャ２に対向する位置から除電ランプ７に対向する部分までの領域において、帯電電位ＶＯについて１００Ｖ程度、潜像電位ＶＬについて５０Ｖ程度低下する。このように帯電電位Ｖ０が低下すると、帯電電位Ｖ０と現像バイアスＤＶＢとの差であるバックグラウンドマージンが減少し、非画像部におけるかぶりを生じ、画質の劣化を招く。また、このようにかぶりを生じると、本来必要とされないトナーが感光体ドラム１の表面に吸着することになり、トナー消費量の増加によりランニングコストが上昇し、クリーニングブレード６も早期に劣化する問題がある。
【００２３】
そこで、図１０は、感光体ドラム１の表面における画像形成プロセスの休止中に帯電チャージャ２に対向する部分から感光体ドラム１の回転方向に除電ランプ７に対向する部分までの領域（画像形成プロセスが開始され帯電チャージャ２より感光体ドラム１の回転方向下流側に位置し、帯電されずに除電ランプ７にて除電される領域、以下、未帯電領域と言う。）と、その他の領域（除電ランプ７に対応する部分から感光体ドラム１の回転方向に帯電チャージャ２に対向するまでの領域）との電位差と、画像形成プロセスの休止時間との関係を示す。この関係に基づき、画像形成プロセスの休止時間を越えた場合に未帯電領域が除電ランプ７に対向する位置を通過するまでの間において除電ランプ７を駆動しないことで、図１１に示すように、未帯電領域における帯電電圧ＶＯおよび潜像電位ＶＬの低下量を小さくすることができた。
【００２４】
画像形成プロセスの休止時間に関する未帯電領域とその他の領域との電位差の変化をさらに長期間にわたって調べると、図１２に示すように、休止時間が十分長くなると、感光体ドラム１における電位差は回復することもわかった。このため、以下のような制御を行うこともできる。つまりＣＰＵ１１において図１３に示す処理を実行し、画像形成プロセスの休止時間が５分以上１０時間以下である場合に（ｎ１，ｎ２）、画像形成プロセスの開始時に除電ランプドライバ４１に対して駆動停止命令を出力する（ｎ３）。除電ランプドライバ４１はこの駆動停止命令が入力された場合に、感光体ドラム１の回転の開始から未帯電領域が除電ランプ７に対向する位置を通過するまで除電ランプ７の駆動の開始を待機する。感光体ドラム１の回転速度は複写倍率等によって変化しないから、未帯電領域が除電ランプ７に対向する位置を通過するまでの時間は常に一定である。除電ランプドライバ４１にはこの一定時間だけ除電ランプ７に対する駆動信号の出力を遅延する回路が備えられており、この遅延回路は駆動停止信号Ｓ１が入力されたときに有効にされる。
【００２５】
以上の構成により、本実施例においては、感光体ドラム１が回転を開始することにより、画像形成プロセスの休止中に帯電チャージャ２に対向している部分が露光位置に達したときから直ちにレーザ光による露光を開始した場合でも画質が著しく劣化することがなく、画像形成作業の早期化を図ることができる。
【００２６】
なお、図５に示した帯電チャージャまたは図６に示した帯電ローラを用い、除電ランプ７にリフレクタ７ａを備えることにより、感光体ドラム１の表面における未帯電領域とその他の領域との境界が明確になり、除電ランプ７の駆動待機時間の設定を容易にするとともに、表面電位の不安定な部分が感光体ドラム１の表面上に形成されることを防止して画像の形成状態を均一に維持することができる。
【００２９】
この発明によれば、図１４に示すように、画像形成プロセスの休止時間に関する未帯電領域とその他の領域との電位差の変化状態は、感光体の回転数によっても異なる。すなわち、感光体ドラム１の回転数が多くなるに従い、画質の低下を招く一定の電位差に達するまでの休止時間は短くなる。
【００３０】
そこで図１５に示す処理により、ＣＰＵ１１がＲＡＭ１３のメモリエリアＭＡ１に割り当てられているカウンタにおいて計数している感光体ドラム１の回転数と、画像形成プロセスの休止時間とに基づいて除電ランプドライバ４１に駆動停止信号を出力するか否かを判別する（ｎ２１〜ｎ２７）。感光体ドラムの回転数に応じた休止時間を経過している場合にＣＰＵ１１は駆動停止信号を出力する（ｎ２８）。
【００３１】
以上の処理により、本実施例によれば、感光体ドラムの経時特性と画像形成プロセスの休止時間とを考慮して未帯電領域に対する除電を行わないようにし、画質の安定化を図ることができる。
【００３３】
以上説明したように、感光体ドラム１の未帯電領域と、その他の領域との電位差が画像形成状態に影響を与える程度に大きくなった場合には、未帯電領域について除電ランプ７による除電を行わないようにし、非画像領域におけるかぶりを生じることがなく、トナーの消費量を削減することができるとともに、画像形成プロセスを早期に開始することができ、均一の画像形成状態を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、感光体の経時特性変化および画像形成プロセスが休止されている時間に基づいて、画像形成プロセスを開始する際に、帯電手段に対応している感光体の部分が、回転方向において光徐電手段に対向するまでの間、該光徐電手段による光徐電を行わない場合、また光徐電を行う場合を、制御を行っており、電位差の変化による影響を少なくし、画像形成状態の劣化を招くことなく画像形成プロセスを早期に開始することができる利点がある。また、感光体表面の非画像形成領域におけるかぶりの発生を防止し、トナーの浪費を防止してランニングコストの削減およびクリーニング装置の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例である画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】ディジタル複写機のプロセス部の構成を示す図である。
【図３】同ディジタル複写機の制御部のブロック図である。
【図４】プロセス部を構成する感光体ドラムの端面の拡大図である。
【図５】プロセス部を構成する帯電チャージャの構成を示す図である。
【図６】同プロセス部に用いることができる帯電ローラの構成を示す図である。
【図７】プロセス部における感光体表面電位と現像バイアスとの関係を示す図である。
【図８】感光体の回転数と帯電電位との関係を示す図である。
【図９】休止時間と感光体の表面電位の変化との関係を示す図である。
【図１０】休止時間に対する感光体の未帯電領域とその他の領域との電位差の関係を示す図である。
【図１１】感光体の未帯電領域に対する除電工程を省いた場合の感光体の表面電位の変化状態を示す図である。
【図１２】休止時間に対する感光体の未帯電領域とその他の領域との電位差の関係を長期間にわたって調べた結果を示す図である。
【図１３】この発明に係るディジタル複写機の制御部の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施例に係る画像形成プロセスの実行回数が休止時間に対する感光体の第１領域とその他の第２領域との電位差の関係に及ぼす影響を示す図である。
【図１５】この発明の実施例に係るディジタル複写機の制御部の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１−感光体ドラム
２−帯電チャージャ
３−現像装置
４−転写チャージャ
７−除電ランプ
８−フォトインタラプタ
９−スリット板

Claims

感光体表面を単一極性の電荷を帯電する帯電手段と、帯電手段による帯電後に画像光の照射を受けて静電潜像が形成された感光体表面に対して現像剤を供給する現像手段と、現像手段により顕像化された画像を感光体表面から転写材上に転写する転写手段と、転写手段による画像転写後の感光体表面に残留する電荷を除去する光除電手段と、を備えた画像形成装置において、
感光体表面の画像形成処理の開始時に帯電手段に対向している部分が光除電手段に対向するまでの間、光除電手段による除電を禁止する除電禁止手段と、
画像形成処理の休止時間、及び、感光体の経時特性変化に応じて除電禁止手段を有効にするか否かを判断する判断手段と、を設け、
前記判断手段は、画像形成処理の開始に応答して、前記感光体の経時特性変化にかかわる感光体の回転数、及び画像形成処理が開始されるまでの休止時間を確認し、確認した回転数の各々に応じて設定された基準時間と、上記休止時間とを比較し、休止時間が基準時間より短い場合に上記除電禁止手段の動作を無効に、休止時間が基準時間以上であれば、上記除電禁止手段の動作を有効にすることを特徴とする画像形成装置。