JP3610216B2

JP3610216B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3610216B2
Application number: JP36109997A
Authority: JP
Inventors: 一生鈴木; 孝男本田; 伸明板倉; 佳人溝口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH11194554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式によって画像形成を行う複写機、プリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式による画像形成装置においては、電子写真感光体（以下、感光ドラムという）表面を帯電装置によって一様に帯電処理し、帯電された感光ドラム表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写装置によって用紙などの転写材に転写して、定着装置によりトナー像が転写材上に永久固着画像として定着して出力する。
【０００３】
そして、次の画像形成動作の前に、ＬＥＤ等の光源を有する前露光装置により感光ドラム上を照射し、画像形成前の感光ドラム表面を均一に除電することで感光ドラム上の以前の形成画像の履歴（以下、ドラムゴーストという）をなくすようにしている。この際、従来の前露光装置では、一定の電圧の入力により照射光量が決定されていた。
【０００４】
また、最近では特に高速機の分野において、感光ドラムにアモルファスシリコンを用いた画像形成装置が提案されている。アモルファスシリコンを用いた感光ドラムは、ＯＰＣ等の感光ドラムに較べて高耐久、高寿命である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の画像形成装置では、耐久が進むに連れてドラムゴーストが悪化していく。これは、耐久が進むに連れて前露光光源の寿命により、前露光量が小さくなってしまうことに起因している。
【０００６】
ドラムゴーストは前露光量が大きいほどレベルが良く、前露光量が小さいほどレベルが悪い。これは、前露光による感光ドラムの除電効果の差によるものであると考えられる。そのため、ドラムゴーストがでやすいアモルファスシリコンドラムでは、ＯＰＣ等の感光ドラムに較べて耐久が進むに連れてドラムゴーストが悪化しやすかった。
【０００７】
この問題を解決するために耐久での前露光量減少を考慮し、予め十分大きな前露光量に設定しておくことが考えられる。しかしながら、過剰な前露光量により感光ドラム内部に発生した前露光キャリアをキャンセルするのに帯電電荷がくわれてしまう。このため、前露光量が大きいほど帯電能は悪くなってしまうため、この方法では十分なドラム表面電位を得ることができないことがあった。特に、ＯＰＣ等の感光ドラムに較べて、帯電能の低いアモルファスシリコンドラムではより困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、耐久によるドラムゴーストをなくして良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体表面を画像露光する露光手段と、画像形成前の前記感光体表面の残留電荷を除電するように前露光する前露光手段と、前記感光体の表面電位を検知する表面電位検知手段と、前記表面電位検知手段で検知した前記感光体の表面電位情報に基づいて前記感光体に対する前記前露光手段の露光量を制御する制御手段と、を有し、画像露光された前記感光体表面に形成されるトナー像を転写材に転写することで画像を形成する画像形成装置において、前記表面電位情報は、前記露光手段により第１の画像露光量ａで露光された前記感光体表面の第１の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により所定の画像露光量ｂを与えたときの前記第１の被露光部の表面電位Ｖ１と、前記露光手段により第２の画像露光量ｃ（前記第１の画像露光量ａ＞前記所定の画像露光量ｂ＞前記第２の画像露光量ｃ）で露光された前記感光体表面の第２の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により前記所定の画像露光量ｂを与えたときの前記第２の被露光部の表面電位Ｖ２と、の電位差｜Ｖ１−Ｖ２｜であり、前記制御手段は、前記電位差を所定値以下にするように、前記前露光手段の前記前露光量を制御する、ことを特徴としている。
【００１１】
また、前記第１の画像露光量ａは画像形成時における最大の画像露光量であり、前記第２の画像露光量ｃはゼロであることを特徴としている。
【００１２】
また、前記第１の被露光部の位置と前記第２の被露光部の位置は、略同位置であることを特徴としている。
【００１６】
（作用）
本発明の構成によれば、表面電位検知手段で検知した電子写真感光体の表面電位情報に基づいて、前露光手段の電子写真感光体への露光量を制御することにより、耐久が進んでも電子写真感光体上の以前の形成画像の履歴（ドラムゴースト）をなくすことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
〈実施の形態１〉
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１９】
この画像形成装置は、回転自在な感光ドラム１と、その周囲に帯電手段であるスコロトロン帯電装置２、露光装置３、表面電位センサ４、現像装置５、コロナ転写帯電装置（転写帯電器）６、静電分離帯電装置（分離帯電器）７、クリーニング装置８、前露光ランプ９が配設されており、静電分離帯電装置７の転写材Ｐ搬送方向下流側に定着装置１０配設されている。
【００２０】
感光ドラム１は、本実施の形態ではＡ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光ドラムであり、矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２１】
スコロトロン帯電装置２は、感光ドラム１表面をコロナ放電によって発生するコロナイオンにより帯電する。
【００２２】
露光装置３は、イメージスキャナ部１１から入力される画像情報に応じた画像露光Ｌを、スコロトロン帯電装置２により帯電処理された感光ドラム１表面に行う。露光装置３は、レーザドライバー２０、レーザーダイオード２１、ポリゴンミラー２２、反射ミラー２３を有しており、イメージスキャナ部１１から画像処理部１９を介してレーザドライバー２０に入力される画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して（強度）変調されたレーザービームがレーザーダイオード２１から出力され、ポリゴンミラー２２、反射ミラー２３を介して感光ドラム１表面の光導電層に画像露光Ｌがなされ、入力された画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２３】
イメージスキャナ部１１は、原稿ガラス台１２上に載置された原稿１３を照明ランプ１４により走査して読み取り、光電変換素子（ＣＣＤ）１７によって画像情報を電気信号に変換するもので、照明ランプ１４によって走査した原稿１３からの反射光は、ミラー１５ａ、１５ｂ、１５ｃに導かれて光学系１６により、光電変換素子１７上に結像される。この光電変換素子１７によって前記電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１８によりデジタル化された後、画像濃度に比例した００（００ｈｅｘ）から２５５（ＦＦｈｅｘ）の２５６階調の画像信号に変換され、画像処理部１９を介してレーザドライバー２０に入力される。
【００２４】
現像装置５は、現像スリーブ５ａを備えており、現像装置５内に収納したトナーを現像スリーブ５ａ上にコーティングし、現像位置で感光ドラム１上に形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー画像として顕像化する。
【００２５】
前露光ランプ９は、感光ドラム１上を露光して画像形成前の感光ドラム表面を均一に除電し、感光ドラム１上の以前の形成画像のドラムゴーストを除去する。前露光ランプ９には、制御装置（ＣＰＵ）３０が接続されている。制御装置（ＣＰＵ）３０は、表面電位センサ４から入力される感光ドラム１の表面電位情報に基づいて、前露光ランプ９の感光ドラム１への露光量を制御する（詳細は後述する）。
【００２６】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【００２７】
画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段（不図示）により矢印Ｒ１方向に回転駆動され、スコロトロン帯電装置２により表面が均一に帯電される。このとき、スコロトロン帯電装置２には帯電バイアス電源（不図示）より直流電圧が印加される。そして、帯電された感光ドラム１上に露光装置３により画像露光Ｌが与えられて、イメージスキャナ部１１から入力される画像情報に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置５によりトナー像として現像される。
【００２８】
そして、感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１とコロナ転写帯電装置（転写帯電器）６間の転写ニップ部に到達すると、このタイミングに合わせて給紙カセット（不図示）内の用紙などの転写材Ｐが給紙されて、転写バイアスが印加されたコロナ転写帯電装置６により転写材Ｐに感光ドラム１上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐは静電分離帯電装置（分離帯電器）７で感光ドラム１から分離されて定着装置１０へ搬送され、定着装置１０による加熱、加圧によりトナー像が転写材Ｐ表面に永久固着画像として定着されて出力される。
【００２９】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１表面に残留している転写残トナーはクリーニング装置８によって除去される。また、感光ドラム１表面のドラムゴースト（残留電荷）は前露光ランプ９で除去される。
【００３０】
本実施の形態の画像形成装置は、感光層にＡ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）を用いた感光ドラム１であり、Ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）を用いた感光ドラム１は、上述したようにＯＰＣ（有機半導体）等の感光ドラムに較べて、耐久、寿命は優れているが、感光ドラム上の以前の形成画像の履歴、いわゆるドラムゴーストが大きく、高品位な画像を提供する妨げとなるといった問題点があった。
【００３１】
ドラムゴーストは前露光量が大きいほどレベルが良く、前露光量が小さいほどレベルが悪い。これは前露光による感光体の除電効果の差によるものであると考えられる。前露光量とゴースト電位の関係を示す実験結果を、図２に示す。
【００３２】
ここでゴースト電位とは以下のように決め、測定した。まず、表面電位状態Ａとして図３のＡ（表面電位状態）に示すように、画像露光レベルＦＦｈｅｘで感光ドラム１の周方向長約１０ｃｍにわたり露光し、その後画像露光レベル８０ｈｅｘで感光ドラム１の１周面に渡って露光し、先にＦＦｈｅｘで露光した部分のドラム１周後に８０ｈｅｘで露光した後のドラム表面電位を測定する。
【００３３】
次に、表面電位状態Ｂとして図３のＢ（表面電位状態）に示すように、画像露光レベル００ｈｅｘで感光ドラム１の周方向長約１０ｃｍにわたり露光し、その後画像露光レベル８０ｈｅｘで感光ドラム１の１周にわたって露光し、先にＦＦｈｅｘで露光した部分のドラム１周後に８０ｈｅｘで露光した後のドラム表面電位を測定する。それぞれ検出した表面電位Ｂと表面電位Ａの電位差（表面電位Ｂ−表面電位Ａ）をゴースト電位とした。
【００３４】
一方、前露光により感光ドラム１内部に発生した前露光キャリアをキャンセルするのに帯電電荷がくわれてしまうことから、前露光量が大きいほど帯電能は悪く、前露光量が小さいほど帯電能は良い。この関係を示す実験結果を、図４に示す。
【００３５】
上記の観点を中心に前露光光量は決定されているが、前露光量は耐久が進むに連れ前露光ランプの寿命により小さくなってしまい、その結果耐久が進むに連れドラムゴーストが悪化してしまう。
【００３６】
この問題を解決するために耐久での前露光量減少を考慮し、予め十分大きな前露光量に設定しておくことが考えられる。しかしながら、上述したように前露光量が大きいほど帯電能は悪くなってしまうため、この方法では十分なドラム表面電位を得ることができないことがあった。また、装置本体内部に前露光量測定センサを設け、そのセンサからのセンサ情報に基づいて前露光量を制御する方法も考えられるが、コストや装置本体サイズの制約から望ましくはない。
【００３７】
そこで、本発明は、表面電位センサ４で検知した感光ドラム１の表面電位情報を制御装置（ＣＰＵ）３０に入力し、制御装置３０は入力した感光ドラム１の表面電位情報に基づいて、上述した方法によりゴースト電位を算出する。そして、制御装置３０は、この算出した数値が予め設定したゴースト電位目標値より大きい場合にはゴースト電位目標値になるよう、前露光ランプ９に印加する前露光印加電圧を大きくするよう制御する。
【００３８】
次に、制御装置３０による前露光制御を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３９】
まず、本実施の形態では、ゴースト画像の目視許容レベルからゴースト電位目標値を５Ｖとし、ゴースト電位５Ｖとなるよう初期の前露光入力電圧を１５Ｖとした（ステップＳ１）。次に、上述した方法により感光ドラム１の表面電位Ａと表面電位Ｂを測定する（ステップＳ２、Ｓ３）。その後、画像形成装置のメイン電源（不図示）の投入時にゴースト電位（表面電位Ｂ−表面電位Ａ）を演算し（ステップＳ４）、ゴースト電位の値が５Ｖ以下でない場合には前露光入力電圧を０．２Ｖずつ大きくしてゴースト電位を測定し、ゴースト電位が５Ｖ以下になるまで繰り返す制御とした（ステップＳ５）。
【００４０】
このように本実施の形態では、経時的にゴースト電位を検知算出し、その値に基づいて前露光量を制御することで、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができた。
【００４１】
また、前露光量を制御する手段としては、前露光入力電圧を変化させる以外にも、前露光入力電源波形のパルス幅を変化させたり、前露光装置（前露光ランプ）と感光ドラムとの間に設けたスリットの開口を変化させるといった方法でも、本発明の目的は達成できる。
【００４２】
また、本実施の形態は単色画像形成装置を用いて説明したが、多色画像形成装置においても本発明は適用でき、特に帯電装置から遠い位置に現像装置が配され、暗減衰により帯電電位が確保しにくい構成の装置では特に有効である。
【００４３】
〈実施の形態２〉
本実施の形態では、実施の形態１でのゴースト電位検知算出をより高精度に行えるようにした例であり、感光ドラムに起因するゴースト電位が大きい感光ドラムにおいて特に有効である。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。なお、図１に示した実施の形態１の画像形成装置を同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態では、感光ドラム１の上方に感光ドラム１の周方向位置を検知するためのエンコーダ３１を設けた構成であり、画像形成動作及び前露光制御は実施の形態１と同様にして行われる。
【００４６】
感光ドラムの種類によってはその初期から、その製造時の塗工むら等に起因する帯電後の電位分布にむらがあった。具体的には、感光ドラム表面電位をコロナ帯電器（スコロトロン帯電装置）により４００Ｖに均一に帯電しようとしたときに、感光ドラムの周方向に約５０Ｖもの電位のむらが生じてしまうこともある。
それに対して、実施の形態１で説明したようにゴースト電位目標値は５Ｖ程度と非常に小さい数値である。そのため、実施の形態１で説明した表面電位状態Ａ、表面電位状態Ｂを検知算出する際の感光ドラム面内での位置を正確に固定しないと、得られたゴースト電位に感光ドラム単体でもつ電位むらが影響されてしまい、正しい制御ができない。
【００４７】
そこで本実施例では、図６に示すようにエンコーダ３１で感光ドラム１の周方向位置を精度よく特定した上で、上述したように表面電位状態Ａ、表面電位状態Ｂを検知してゴースト電位を算出し、前露光量にフィードバックするようにした。
【００４８】
このように本実施の形態では、エンコーダ３１で感光ドラム１の周方向位置を精度よく特定することにより、表面電位Ａと表面電位Ｂの検知位置を略同位置にすることができ、電位むらの大きな感光ドラムを用いた場合にも、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができる。
【００４９】
〈実施の形態３〉
本実施の形態では、ＯＰＣ感光ドラムのように周方向電位むらのほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電均一性の優れた感光ドラムを用いる場合に、実施の形態１でのゴースト電位検知方法を簡略化した例である。本実施の形態においても、実施の形態１と同様の構成の画像形成装置を用いた。
【００５０】
本実施の形態では実施の形態１と異なり、ゴースト電位を以下のように定義した。図７に示す表面電位状態のように、画像露光レベルＦＦｈｅｘでドラム周方向長約１０ｃｍにわたり露光後、画像露光レベル００ｈｅｘで同様にドラム周方向長約１０ｃｍにわたり露光し、その後、画像露光レベル８０ｈｅｘでドラム１周に渡って露光する。先にＦＦｈｅｘで露光した部分（図中Ｘ’）のドラム１周後に８０ｈｅｘで露光した後のドラム表面電位をＸとし、先に００ｈｅｘで露光した部分（図中Ｙ’）のドラム１周後に８０ｈｅｘで露光した後のドラム表面電位をＹとして、ドラム表面電位Ｙとドラム表面電位Ｘの電位差（Ｙ−Ｘ）をゴースト電位とした。このため、本実施の形態では、実施の形態１と違い１つの電位状態でゴースト電位を検知算出できるため、制御時間短縮等のメリットがある。
【００５１】
このように本実施の形態では、ＯＰＣ感光ドラムのように周方向電位むらのほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電均一性の優れた感光ドラムを用いる場合には、ゴースト電位の検知算出方法を簡略して前露光制御の時間短縮が可能となり、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができる。
【００５２】
〈実施の形態４〉
本実施の形態では、環境特性や耐久特性による帯電特性変化のほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電特性安定性の優れた感光ドラムを用いる場合に、実施の形態１での前露光量制御方法を簡略化した例である。本実施の形態においても、実施の形態１と同様の構成の画像形成装置を用いた。
【００５３】
本実施の形態では、実施の形態１のようにゴースト電位を検知算出して前露光量を制御するのではなく、一定帯電条件での帯電電位を表面電位センサ４で検知して、制御装置３０で前露光量を制御するようにした。図４で示したように前露光量と帯電電位の間には、前露光量が大きいほど帯電能は悪く、前露光量が小さいほど帯電能は良い関係がある。この特性を利用して、帯電電位を表面電位センサ４により検知して制御装置３０に出力し、この帯電電位の数値が予め設定した帯電電位目標値より大きい場合には帯電電位目標値になるよう、前露光ランプ９に印加する前露光印加電圧を大きくするよう制御する。
【００５４】
本実施の形態では、初期設定としてゴースト電位５Ｖとなる前露光量で帯電電位目標値４００Ｖとなる帯電条件に設定し、その後、画像形成装置のメイン電源の投入時に帯電電位を測定し、その値が４００Ｖ以下でない場合には前露光入力電圧を０．２Ｖずつ大きくしてゴースト電位を測定し、帯電電位が４００Ｖ以下になるまで繰り返す制御とした。
【００５５】
このように本実施の形態では、環境特性や耐久特性による帯電特性変化のほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電特性安定性の優れた感光ドラムを用いる場合には、前露光量制御を簡略して前露光制御の時間短縮が可能となり、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面電位検知手段で検知した電子写真感光体の表面電位情報に基づいて、前露光手段の電子写真感光体への露光量を制御することにより、耐久による電子写真感光体上の以前の形成画像の履歴（ドラムゴースト）をなくして良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】前露光量とゴースト電位の関係の実験結果を示す図。
【図３】実施の形態１におけるゴースト電位の算出方法を説明するための図。
【図４】前露光量と感光体帯電電位の関係の実験結果を示す図。
【図５】実施の形態１における前露光量制御のフローチャート。
【図６】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図７】実施の形態３におけるゴースト電位の測定方法を説明するための図。
【符号の説明】
１感光ドラム（電子写真感光体）
２スコロトロン帯電器
３露光装置（露光手段）
４表面電位センサ（表面電位検知手段）
５現像装置
６コロナ転写帯電装置
９前露光ランプ（前露光手段）
１０定着装置
１１イメージスキャナ部
３０制御装置（露光手段）
３１エンコーダ

Claims

感光体と、
前記感光体表面を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体表面を画像露光する露光手段と、
画像形成前の前記感光体表面の残留電荷を除電するように前露光する前露光手段と、
前記感光体の表面電位を検知する表面電位検知手段と、
前記表面電位検知手段で検知した前記感光体の表面電位情報に基づいて前記感光体に対する前記前露光手段の露光量を制御する制御手段と、を有し、
画像露光された前記感光体表面に形成されるトナー像を転写材に転写することで画像を形成する画像形成装置において、
前記表面電位情報は、前記露光手段により第１の画像露光量ａで露光された前記感光体表面の第１の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により所定の画像露光量ｂを与えたときの前記第１の被露光部の表面電位Ｖ１と、前記露光手段により第２の画像露光量ｃ（前記第１の画像露光量ａ＞前記所定の画像露光量ｂ＞前記第２の画像露光量ｃ）で露光された前記感光体表面の第２の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により前記所定の画像露光量ｂを与えたときの前記第２の被露光部の表面電位Ｖ２と、の電位差｜Ｖ１−Ｖ２｜であり、
前記制御手段は、前記電位差を所定値以下にするように、前記前露光手段の前記前露光量を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記第１の画像露光量ａは画像形成時における最大の画像露光量であり、前記第２の画像露光量ｃはゼロである、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１の被露光部の位置と前記第２の被露光部の位置は、略同位置である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。