JP4927235B2

JP4927235B2 - 画像形成装置

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置において、感光体を帯電させるために、ローラ型又はブレード型の帯電部材を感光体に接触させて帯電する方法が用いられている。接触帯電方式で感光体を帯電させるために、２つの方法が良く知られている。１つ目は帯電部材に直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加して感光体を帯電させる「ＡＣ帯電方式」、２つ目は帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体を帯電させる「ＤＣ帯電方式」である。「ＡＣ帯電方式」は交流電圧が印加されているため、「ＤＣ帯電方式」と比べて、感光体表面を比較的均一に帯電させることができる。その反面、「ＡＣ帯電方式」は、「ＤＣ帯電方式」と比べて、感光体への放電量が増えるため、感光体の表面が削れ易い。そのため、「ＡＣ帯電方式」で感光体を帯電させると、「ＤＣ帯電方式」を用いて感光体を帯電させた場合に比べて、感光体の寿命が短くなる。また、「ＡＣ帯電方式」はＡＣ電源が必要となる。そのため、「ＡＣ帯電方式」は、「ＤＣ帯電方式」と比べて、イニシャルコスト及びランニングコストが高くなる。言い換えると、「ＤＣ帯電方式」は、「ＡＣ帯電方式」と比べて、ランニングコスト及びイニシャルコストの面で有利である。しかしながら、「ＤＣ帯電方式」は、「ＡＣ帯電方式」と比べて、感光体の表面電位の均一性（帯電均一性）が劣る。具体的には、感光体表面電位の不均一性に起因する電子写真感光体の長手方向（周方向に直交する方向）のスジ状の帯電ムラ（帯電横スジ）が問題であった。これは、感光体ドラムの回転方向下流側帯電ギャップ部（微小の空隙）において、感光体ドラムの回転方向の上流側帯電ギャップ部において帯電された感光体と帯電ローラの間で剥離放電が発生することに起因すると考えられている。

そこで、「ＤＣ帯電方式」で感光体を帯電させる際に発生する「帯電横スジ」を抑制するための構成が特許文献１に開示されている。具体的には、帯電ローラと感光体ドラムが接触することによって生じる帯電ギャップ部のうち、感光体回転方向の上流側帯電ギャップ部に光を照射する（ニップ前露光）。これによって、上流側帯電ギャップ部において感光体の帯電を打ち消して、感光体の回転方向下流側帯電ギャップ部において感光体を帯電させることにより、剥離放電に起因する帯電横スジの発生を抑制していた。

特開平５−３４１６２６号

一方、電子写真装置は多彩なメディアに画像を形成することが求められるようになってきた。多様なメディアに画像を形成する際に、メディアの種類に応じてプロセススピードを変える構成が広く採用されている。坪量が比較的高い紙（以下、厚紙と呼ぶ）にトナー像を定着する際には、普通紙（坪量が５０〜１００ｍｇ／ｍ^２程度の紙）にトナー像を定着する際と同等の定着性を確保するために、多くの熱が必要となる。そのため、坪量の高い紙に画像を形成する際に多くの熱を紙に与えるために、定着装置の定着スピードを遅くして加熱時間を長くする構成が知られている。また、定着装置の定着スピードを遅くするに伴い、感光体のプロセススピードを定着装置の定着スピードと同じように遅くする構成が多くの画像形成装置において採用されている。

このように、各プロセススピードで移動する感光体を備える装置において、感光体回転方向の上流側帯電ギャップ部にプロセススピード（感光体の回転速度）に関わらず一定の光を照射すると帯電横スジが発生するという問題が生じた。具体的には、普通紙に画像を形成する際に上流側帯電ギャップ部に露光する光量を厚紙に画像を形成する際の上流側帯電ギャップ部に露光すると帯電横スジが発生した。これは、プロセススピードが遅くなると上流側帯電ギャップ部を光で除電しても、上流側帯電ギャップ部において感光体が十分に帯電されてしまうため、下流側帯電ギャップ部において剥離放電が発生するためであると考えられる。

上記課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、回転可能な感光体と、前記感光体と接触して前記感光体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧を印加する電源と、前記帯電部材が前記感光体を帯電する帯電ギャップ部のうち、前記感光体の回転方向における上流側の帯電ギャップ部に光を照射する照射手段と、を有する画像形成装置であって、前記感光体が第１の速度で回転するときは、前記上流側の帯電ギャップ部を第１の光量で照射するように、前記感光体が前記第１の速度よりも遅い第２の速度で回転するときは、前記上流側の帯電ギャップ部を前記第１の光量よりも多い第２の光量で照射するように、前記照射手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

帯電部材に直流電圧を印加して感光体を帯電する画像形成装置において、感光体の回転速度を変更しても、帯電横スジの発生を抑制することができる。

実施例に係る画像形成装置の概略構成および感光ドラムの層構成と帯電ローラの層構成を説明するための図である。実施例に係る画像形成装置の操作部を示す概略構成図である。実施例に係る画像形成装置のブロック図である。実施例に係る画像形成装置におけるニップ前露光量と帯電ローラと感光ドラムの間に流れる電流値との関係と電流値と感光ドラムの削れ量の関係を示したグラフである。実施例に係る画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。実施例に係る画像形成装置のブロック図である。実施例に係る画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。ニップ前露光とプロセススピードの変化に伴う放電の偏りについて説明するための図である。

以下に本発明を実施するための構成について例を挙げて説明する。なお、特に限定する記載が無い限り下記の構成に限定するものではない。

以下に本実施例における画像形成装置の構成について説明する。

｛画像形成装置の全体構成に関する説明｝
図１は画像形成装置の全体構成を説明するための概略図である。図１の（ａ）に示すように、本実施例における画像形成装置はローラ帯電装置を用いて感光体ドラムを帯電させる電子写真方式の画像形成装置である。詳しくは、感光体ドラムに帯電ローラを接触させる接触帯電方式及びトナー像を形成したい領域に露光を行う反転現像方式を採用した最大Ａ３サイズの紙に画像を形成することができるレーザビームプリンタである。ドラム形状の感光体である感光ドラム１は、本実施の形態では外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、駆動装置としてのモータ（不図示）からの駆動力を受けて回転する。ここで、普通紙に画像を形成する際には、感光ドラム１は２１０ｍｍ／ｓの周速度（以下、プロセススピードと呼ぶ）で、厚紙に画像を形成する際には、１０５ｍｍ／ｓの周速度で矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。図１の（ｂ）に示すように、感光ドラム１はアルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗布して構成されている。画像形成装置は、感光ドラム１の回転方向（反時計方向）に沿ってその周囲に帯電部材としての帯電ローラ２を接触させて、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置７が配置されている。また、帯電ローラ２と現像装置４間の上方には潜像形成手段としての露光装置３が設置されている。感光ドラム１と転写ローラ５によって形成される転写部ｄの転写材搬送方向の下流側には、定着装置６が設置されている。以下に画像形成装置工程に沿って各構成について詳しく説明する。

｛帯電工程｝
感光ドラム１を帯電する帯電ローラ２は芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（不図示）により回転自在に保持されている。なお、帯電ローラ２は押し圧ばね２ｅによって感光ドラム１の中心方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム１の回転駆動に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２は接触して接触部を形成する。接触部から感光体の回転方向に、感光ドラム１と帯電ローラ２との間のギャップは広がっていく。ここで、感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部（接触部）を帯電ニップ部と呼ぶ。なお、圧接部の感光ドラム１の回転方向における上流側の微小空隙を上流側帯電ギャップ部Ａ１と呼ぶ。同様に、圧接部の感光ドラム１の回転方向における下流側の微小空隙を下流側帯電ギャップ部Ａ２と呼ぶ。感光ドラム１は圧接部を中心として上流側帯電ギャップ部Ａ１及び下流側帯電ギャップ部Ａ２において帯電される。感光ドラム１の帯電は、帯電ローラ２から感光ドラム１への放電によって行われる。そのため、放電が開始する閾値電圧以上の電圧を帯電ローラ２に印加する。本実施例において、帯電ローラ２に約−６００Ｖ以上の電圧を印加すると感光体の表面電位が上昇を始める。約−６００Ｖ以降、印加した電圧に対して略線形関係を保ちながら感光ドラム１の表面電位は上昇する。なお、本実施例の画像形成装置において、帯電ローラ２に−９００Ｖを印加すると、感光ドラム１の表面は−３００Ｖとなる。また、帯電ローラ２に−１１００Ｖを印加すると、感光ドラム１の表面は−５００Ｖとなる。以後、この閾値電圧（−６００Ｖ）を放電開始電圧（帯電開始電圧）Ｖｔｈ（Ｖ）と呼ぶ。つまり、電子写真方式の画像形成プロセスにおいて、感光ドラム１の表面の電位をＶｄ（Ｖ）（暗部電位）に帯電させるためには、帯電ローラ２にＶｄ＋Ｖｔｈ（Ｖ）を印加する必要がある。つまり、電源Ｓ１によってＶｄ＋Ｖｔｈ（Ｖ）の電圧が帯電ローラ２の芯金２ａに印加されることによって、感光ドラム１の表面の電位がＶｄ（Ｖ）となる。本実施例の画像形成装置の画像形成するために感光ドラム１を帯電したときの暗部電位Ｖｄは−５００Ｖとなるようにした。そのため、画像形成中は直流電源Ｓ１から帯電ローラ２に−１１００Ｖの直流電圧（以下、ＤＣバイアスと呼ぶ）が印加される。ここで、帯電ローラが感光ドラム１を放電によって帯電させる帯電ギャップ部の感光体ドラム方向の幅は帯電ローラに印加する電圧によって変わる。つまり、帯電ギャップ部とは、放電が発生することによって感光ドラムを帯電させる部分を指すのだが、電圧を印加したときに放電が発生するための微小空隙はパッシェン則に従って変化することが知られている。なお、感光ドラム１の回転を停止させた状態で帯電ローラ２に対してバイアスを印加させた時に、感光ドラム１が帯電している箇所が帯電ギャップ部に相当する。

続いて、帯電ローラ２について詳しく説明する。帯電ローラ２の長手方向長さは３２０ｍｍである。帯電ローラ２は図１の（ｂ）に示すように、芯金（支持部材）２ａを中心として、下層２ｂ、中間層２ｃ、表層２ｄの順番に積層された３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層である。また、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があったとしても、電流のリークを防止する保護層としての働く。芯金２ａは直径６ｍｍのステンレス丸棒である。また、下層２ｂは層厚３．０ｍｍのカーボン分散の発泡ＥＰＤＭから成る。なお、発泡ＥＰＤＭは比重が０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値が１０２〜１０９Ωｃｍであるものを用いた。中間層２ｃは層厚７００μｍのカーボン分散のＮＢＲ系ゴム（体積抵抗値１０２〜１０５Ωｃｍ）から成る。表層２ｄは層厚１０μｍのフッ素化合物のトレジン樹脂から成る。なお、トレジン樹脂は酸化錫とカーボンを分散させ、体積抵抗値が１０７〜１０１０Ωｃｍであるものを用いた。また、帯電ローラ２の表面の粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）は１．５μｍである。

｛露光工程｝
帯電された感光ドラム１に潜像像を形成する潜像形成手段としての露光装置３について説明する。本実施例において、露光装置３は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。露光装置３は不図示の画像読み取り装置等のホスト処理から入力される画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力する。レーザ光は帯電された感光ドラム１の表面を露光位置ｂにおいて走査され、感光ドラム１上（感光体上）に入力された画像信号に応じた静電潜像を形成する。

｛現像工程｝
続いて、現像工程について説明する。感光ドラム１上に形成された静電潜像は現像装置４によって現像される。本実施例における画像形成装置は２成分現像剤を用い、磁気ブラシによって静電像を現像する。本実施例では反転現像方式を採用した画像形成装置であるため、感光ドラム１表面の露光部分（明部）にトナーが付着して静電潜像が現像される。以下に現像装置４の構成について詳しく説明する。現像装置４は現像容器４ａと現像容器の開口部に固定マグネットローラ４ｃを内包した回転自在な非磁性の現像スリーブ４ｂを備えている。現像容器４ａに収容されたトナーとキャリア（磁性粒子）からなる現像剤４ｅを規制ブレード４ｄで一定の層厚に規制されることによって、現像スリーブ４ｂ上に現像剤の薄層がコーティングされる。現像剤担持体としての現像スリーブ４ｂは内部のマグネットによってキャリアによって磁気穂を立たせてトナーを感光ドラム１と対向する現像部ｃへ搬送する。現像容器４ａ内の現像剤４ｅはトナーと磁性のキャリアとの混合物であり、２つの現像剤攪拌部材４ｆ（攪拌スクリュー）の回転によって均一に攪拌されながら現像スリーブ４ｂ側に搬送される。本実施の形態における磁性キャリアの抵抗は約１０１３Ωｃｍ、粒径は約４０μｍである。トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。また、現像容器４ａ内のトナー濃度は、濃度センサ（不図示）によって検知される。また、トナーは濃度センサによって検知された検知情報に基づいて、現像容器内のトナー濃度を一定になるように、トナーホッパー４ｇから現像容器４ａに補給される。現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１との最近接距離を３００μｍに保持して感光ドラム１に近接して対向するように設けられる。また、現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１の回転方向（反時計方向）とは逆方向に回転駆動される。また、現像スリーブ４ｂは、電源Ｓ２から、所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂには直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した現像バイアスが印加される。具体的には、交流電圧の周波数は８ｋＨｚ、直流電圧は−３２０Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐは１８００Ｖである。

｛転写工程及び清掃工程｝
現像工程によって感光ドラム１に形成されたトナー像は転写工程においてシートに転写される。転写ローラ５は感光ドラム１に所定の押圧力をもって当接して転写部ｄを形成する。また、転写ローラ５には電源Ｓ３から転写バイアス（トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス；本実施の形態では＋５００Ｖ）が印加される。これによって、感光ドラム１表面のトナー像は転写部ｄに搬送されるシートに転写される。感光ドラム１からシートに転写されなかったトナーはクリーニング装置７によって清掃される。本実施例においてクリーニング装置７はクリーニングブレード７ａを備える。感光体ドラム１に付着している転写残トナーはクリーニングブレード７ａにより摺擦されることによって除去される。なお、図１の（ａ）中の符番ｅはクリーニングブレード７ａの感光体ドラム面当接部を表す。

｛定着工程｝
続いて、転写部ｄにおいてシートに転写されたトナー像を定着する定着工程について説明する。シートにトナー像を定着する定着装置６は回転自在な定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂ備える。定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂによって形成される定着ニップ部において、定着装置６はシートを狭持搬送しながらシートに転写されたトナー像を加熱加圧して定着する。本実施例において、シートの材質、厚さ、坪量等に応じて、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂの回転速度は制御回路によって制御される。具体的には、厚紙（坪量１０１〜２００ｇ／ｍ^２）に画像を定着する際には、プロセススピードが１０５ｍｍ／ｓになるように回転する。また、普通紙（坪量５０〜１００ｇ／ｍ^２）に画像を定着する際には、プロセススピードが２１０ｍｍ／ｓになるように回転する。

｛操作画面について｝
続いて、画像形成装置における操作パネル部について説明する。図２は操作パネルを説明するための図である。図２の（ａ）は操作パネル１００の外観を説明するための図である。操作パネル１００は設定された情報に基づき画像形成を画像形成装置に実行させるためのスタートボタン１０１を備える。また、操作パネル１００はタッチパネル式のディスプレイ１０２を備える。ディスプレイ１０２には図２の（ｂ）に示すような画面が表示される。ユーザはディスプレイ１０２に表示されたボタンを選択することによって、画像形成を行う際の各種設定を行うことができる。本実施例ではとりわけ、画像を形成するシートの種類の設定及び画質優先モードについて詳しく説明する。図２の（ｂ）の符番１０３は画像を形成するシートの種類を設定するためのボタンである。符番１０３が選択されると、図２の（ｃ）の画面がディスプレイ１０２に表示される。図２の（ｃ）には画像形成に用いられるシートの一覧が表示される。画像形成に用いられるシートの種類に応じて、ユーザは普通紙１０４、厚紙１０５、コート紙等のいずれかを選択することができる。前述の通り、普通紙１０４が選択された場合、プロセススピードは２１０ｍｍ／ｓに設定される。また、厚紙１０５が選択された場合、プロセススピードは１０５ｍｍ／ｓに設定される。コート紙とは、シートの表面に透明の樹脂によってコーティングすることによって表面の平滑度を向上させた光沢のあるシートである。コート紙に画像を形成する際も、厚紙と同様、プロセススピードは１０５ｍｍ／ｓに設定される。なお、シートの種類の設定はユーザが設定する場合に限るものではなく、センサ等を用いてシートの種類を判別してもよい。図２の（ｂ）の符番１０４は高画質モードを指定するためのボタンである。このボタンは普通紙に画像を形成する場合においても、プロセススピードを１０５ｍｍ／ｓに変更する。プロセススピードが遅くなることによって、プロセススピードが速い場合よりも高解像度の静電像を感光ドラム１上に形成することができる。

紙種の設定、モードの設定等を行った後、スタートボタン１０１が押されることによって、画像形成装置は設定された条件に応じて画像を形成する。なお、外部のＰＣ等の端末からの印刷指令が入力されてもよい。

｛ニップ前露光装置について｝
以下に、帯電横スジを抑制するために光を照射する照射手段としてのニップ前露光装置について説明する。図３は帯電ギャップを露光するニップ前露光装置を説明するための図である。帯電ローラ２は電源Ｓ１によって直流電圧を印加されることによって、感光ドラム１を帯電する。また、電源Ｓ４は制御回路２００の制御に従いニップ前露光装置８に電力を供給する。ニップ前露光装置８は供給された電力に応じて、感光ドラム１の回転方向の上流側帯電ギャップ部に光を照射する。詳しくは、ニップ前露光装置８は感光ドラム１と帯電ローラ２のニップ部から感光ドラム１の回転方向の上流側帯電ギャップ部に対して露光し、感光ドラム１の長手方向に画像形成領域を除電する。本実施例においてニップ前露光装置８は室温（２０℃）においてピーク波長が６６０（±１０）ｎｍのＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を使用した。なお、放出される光の波長は材料の温度及び印加電流に依存して変動することが知られている。本実施例において順方向降下電圧が１．４Ｖ、最大定格出力が３ｍＷ、最大動作電流が９５ｍＡ、最大出力が２．１ｍＷ、発光効率が３９ｌｍ／ＷであるＬＥＤを用いた。このようなＬＥＤを複数個して並置し、これらをＬＥＤドライバでＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）された電圧を印加することによって、ニップ前露光装置の光量を制御した。なお、上流側帯電ギャップ部は、帯電ローラ２と感光ドラム１との間において放電が行われるわずかな領域を指す。本実施例においては、上流側帯電ギャップＡ１は感光ドラム１と帯電ローラ２のニップ部から感光ドラム１の回転方向上流側に１ｍｍ離れた領域であった。同様に、下流側帯電ギャップＡ２は感光ドラム１と帯電ローラ２のニップ部から感光ドラム１の回転方向下流側に１ｍｍ離れた領域であった。

制御手段としての制御回路２００はＣＰＵ、ＲＡＭ等を備え、操作部としての操作パネル１００やＰＣ等の外部端末から入力される画像形成信号に応じて、画像形成装置の各部を制御する。例えば、制御回路２００は操作パネル１００によって指定されたシートの情報等を取得し、それに応じてプロセススピードを決定する。また、プロセススピードに応じて各画像形成部の画像形成条件を制御する。具体的に例を挙げると、制御回路２００は電源Ｓ４がニップ前露光装置８に供給する電力を制御することができる。給電手段としての電源Ｓ４から供給される電力に応じて、ニップ前露光装置８は単位時間に０〜１５ｌｘ・ｓの光を出力することができる。なお、光量はＪＩＳＣ１６０９−１（２００６年度改正）一般形ＡＡ級に準拠した照度計を用いて計測した。なお、照度計は可視光領域（４２０−７００ｎｍ）の光量を測定している。そのため、可視光領域以外の光量の変化を検出するためには例えばフォトダイオードを用いてもよい。なお、感光体表面の電荷を除去することの出来る波長における光量の変化を検出するためには、感光体の感度が低い波長をカットする光学フィルタを通した光をフォトダイオードで検出することが好ましい。

｛プロセススピードの変化に伴う帯電横スジの発生メカニズムついて｝
以下に、プロセススピードに依らず、ニップ前露光の光量を一定にした場合について説明する。図８は帯電横スジを抑制するために、一定の光量で感光ドラム１の回転方向の上流側帯電ギャップ部に露光した時の感光ドラム１に発生する剥離放電現象を説明するための模式図である。図８の（ａ）はプロセススピードが２１０ｍｍ／ｓの場合において、上流側帯電ギャップ部に露光した模式図である。また、図８の（ｂ）はプロセススピードが１０５ｍｍ／ｓの場合において、プロセススピードが２１０ｍｍ／ｓの場合と同一の光量（７ｌｘ・ｓ）で、上流側帯電ギャップ部に露光した模式図である。

まず、ギャップ前露光を行わない場合について説明する。回転する感光ドラム１に対して、帯電ローラ２は順方向に回転して、感光ドラム１を帯電する。上流側帯電ギャップ部Ａ１において、感光ドラム１と帯電ローラ２の間の電位差が放電開始の閾値（パッシェン則に基づく）を超えると放電が行われ、感光ドラム１は帯電電位（Ｖｄ）となるように帯電される。しかしながら、帯電ローラ２の一部の抵抗が高かったり、感光ドラム１の一部が厚かったりすると、上流側帯電ギャップ部Ａ１において均一に帯電が完了しない場合がある。そのとき、下流側帯電ギャップ部Ａ２において、微小放電が発生するために、帯電横スジが発生していしまう。そのため、図８の（ａ）に示すように、上流側帯電ギャップ部Ａ１に露光をすることによって、下流側帯電ギャップ部において感光体を帯電させて帯電横スジの発生を抑制する。図８の（ａ）に示すように、上流側帯電ギャップ部Ａ１において、帯電した感光ドラム１はニップ前露光装置８によるレーザ光Ｌによって除電される。そのため、下流側帯電ギャップ部Ａ２において、感光ドラム１は帯電させることになる。これにり、下流側帯電ギャップ部Ａ２における微小放電が発生しづらくなり、帯電横スジを抑制できる。

続いて、プロセススピードが１０５ｍｍ／ｓにおいて、プロセススピードが２１０ｍｍ／ｓの時と同様の光量で上流側帯電ギャップ部Ａ１において除電した場合について説明する。同様の光量で、上流側帯電ギャップ部Ａ１に露光を行ったとしても、感光ドラム１は上流側帯電ギャップ部Ａ１において十分に帯電されてしまう。つまり、上流側帯電ギャップ部Ａ１において感光ドラム１が帯電されているために、下流側帯電ギャップ部Ａ２において発生する微小放電を十分に抑制することができない。言い換えると、厚紙に画像を形成する場合に、普通紙の場合と同量のニップ前露光を行うと、出力される印刷物に帯電横スジに起因する画像不良が確認された。そこで本実施例においては、画像形成装置はニップ前露光装置の光量をプロセススピードに応じて調整するように制御する。

｛プロセススピードとニップ前露光量について｝
制御回路２００は操作部１００において設定されたシートの情報等に基づきプロセススピードを変更する。前述のように、プロセススピードに関わらず上流側帯電ギャップ部に一定の光量で露光すると帯電横スジが発生する。そのため、プロセススピード毎に帯電ギャップに光を照射する光量を変化させ、その時に出力される印刷物に生じる帯電横スジに起因する画像不良について評価を行った。

表１はプロセススピードが２１０ｍｍ／ｓ（第１の速度）、１０５ｍｍ／ｓ（第２の速度）の際に、露光量を変化させたときに出力される印刷物に対する評価をまとめた表である。

帯電横スジは帯電ローラ２と平行な方向に筋状に現れ、ハーフトーン画像を形成したときに顕著に表れる。そのため、印刷物はハーフトーン（２５５階調における１２５）画像をシートの全面に形成したものを用いた。表１において、出力された印刷物の画像が良好の場合は◎、良い場合は○、濃度ムラがある場合は△、濃度ムラや濃度のガサツキがある場合は×を記した。表１から、プロセススピードが遅いほど、ニップ前露光の光量を多くして帯電横スジを抑える必要があることがわかる。

｛ニップ前露光量と感光ドラム１の削れ量について｝
以下に、ニップ前露光量と感光ドラム１の削れ量について説明する。図４の（ａ）はニップ前露光量と感光ドラム１と帯電ローラ２の間に流れる直流電流の関係を示すグラフである。また、図４の（ｂ）は感光ドラム１と帯電ローラ２の間に流れる直流電流とＡ４サイズの用紙１００００枚（１０Ｋ）に全面ベタ白画像（２５５階調における０）を出力した際の感光ドラム１の削れ量の関係を示すグラフである。具体的には、図４はプロセススピードを２１０ｍｍ／ｓ、帯電電位−５００Ｖ、ベタ白通紙耐久、ＤＣ電流値は感光ドラム１とアースの間に電流計を設置して測定したものである。図４の（ａ）および（ｂ）からも判るように、帯電ギャップに照射する光量（以下、ニップ前露光量と呼ぶ）を大きくすると感光ドラム１の削れ量が大きくなる。これはニップ前露光量が大きくなると、感光ドラム１と帯電ローラ２との上流帯電ギャップ部における除電量が多くなる。そのため、帯電ローラ２から感光ドラム１を再帯電するための再放電量が増えるためである。そのため、遅いプロセススピード（１０５ｍｍ／ｓ）において感光ドラム１の帯電横スジを抑制するために要する光量（１５ｌｘ・ｓ）を速いプロセススピード（２１０ｍｍ／ｓ）において照射すると、感光ドラム１の寿命が悪化する。そのため、帯電横スジを抑制して感光ドラム１の寿命を長持ちさせるためには、プロセススピードに応じた光量でニップ前露光を行うことが望ましい。

｛フローチャートを用いた画像形成装置の動作説明｝
以下に、プロセススピードに応じてニップ前露光量を変化させる画像形成装置の動作についてフローチャートを用いて説明する。図５は本実施例に係る画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。制御回路内部のＣＰＵはＲＯＭに保存されているプログラムに従い画像形成装置を図５に記載のフローチャートのように動作するように制御する。本実施例においては画像を形成するシートの種類に応じて画像形成条件を変更する例について説明する。なお、ユーザが操作パネルによって画像を形成するシートの種類を指定しているものとする。

Ｓ１０１において制御手段としての制御回路２００は画像を形成するシートの種類を取得するためのステップである。制御回路２００は操作パネル１００で設定されたシートの種類を取得する。Ｓ１０２は画像を形成するシートの種類に応じて、処理を変更するためのステップである。Ｓ１０１において取得した画像を形成するシートの種類が普通紙である場合、制御回路２００はＳ１０３の処理を実行する。また、Ｓ１０１において取得した画像を形成するシートの種類が厚紙である場合、制御回路２００はＳ１０４の処理を実行する。Ｓ１０３は画像を普通紙に形成する場合における画像形成条件を設定するためのステップである。制御回路２００は普通紙に画像を形成する際のプロセススピードを２１０ｍｍ／ｓ、ニップ前露光量を７ｌｘ・ｓ（第１の光量）に設定する。Ｓ１０４は画像を厚紙に形成する場合における画像形成条件を設定するためのステップである。制御回路２００は厚紙に画像を形成する際のプロセススピードを１０５ｍｍ／ｓ、ニップ前露光量を１５ｌｘ・ｓ（第２の光量）に設定する。Ｓ１０５において、制御回路２００はＳ１０３又はＳ１０４において設定された画像形成条件に従い、画像形成装置を制御する。具体的には、シートに画像を形成する画像形成中において、制御回路２００は設定されたプロセススピードになるように感光ドラム１等を回転駆動させる。また、帯電ローラ２に所定の帯電バイアスが印加されるように、ニップ前露光装置８が所定の光量で露光するように制御する。

このように、画像形成に際して、制御回路２００はニップ前露光量をプロセススピードに応じて変更する。つまり、前述のように、プロセススピードが遅い場合はニップ前露光量が多くなるように構成する。これによって、感光ドラム１を帯電ローラ２によって帯電する際に生じる帯電横スジの発生を抑制する。つまり、画像を形成するシートの種類によってプロセススピードが変わったとしても、帯電横スジに起因する画像不良の発生を抑制することができる。ニップ前露光はシート上に形成する画像に対応する静電潜像を感光ドラム上に形成する部分の感光ドラムを帯電する際に、露光することが好ましい。

なお、本実施例において、ニップ前露光装置８によって上流側帯電ギャップ部に照射される光量は電源Ｓ４がニップ前露光装置８に供給する電力を変更することによって変更した。しかしながら、ニップ前露光装置と上流側帯電ギャップ部との間の距離を変更することによって、上流側帯電ギャップ部へ照射される光量を変更してもよい。つまり、プロセススピードが遅い場合、ニップ前露光装置８を、プロセススピードが速い場合よりも上流側帯電ギャップ部に近づけて上流側帯電ギャップ部照射される光量を増やしても良い。また、ニップ前露光装置８から上流側帯電ギャップ部に照射される光を調整できる偏向板を設けても良い。

実施例１と略同一な部分に関しては、同一符号を付すことで説明を省略する。本実施例においては、上流側帯電ギャップ部に照射される光量を反射部材としての反射ミラーによって調整する。なお、上流側帯電ギャップ部への露光は反射ミラーによって行われるため、反射ミラーは照射手段にも相当する。本実施例においては、転写後に感光ドラム上に残る残留電荷を除去するための前露光の光源と帯電横スジの発生を抑制するためニップ前露光の光源を共通化する構成を採用した。もちろん、感光ドラム上の残留電荷を除去するための光源とニップ前露光の光源を各々設けても良い。その場合には、感光ドラム上の残電荷を除去するための光源は除電手段に相当する。ここで、転写後の感光ドラム上の残留電荷を除電するため、感光ドラム１のプロセススピードが速くなるほど、多くの光量を照射することが好ましい。反対に、帯電ニップに必要な光量はプロセススピードが速くなるほど少ない方が好ましい。そのため本実施例においては、１つの光源からの光を上流側帯電ギャップ部と前露光部に分配することによって、残留電荷の除去と帯電横スジの発生を抑制する。以下に、残留電荷の除去と帯電横スジの抑制を行う構成について説明する。

｛反射ミラーを用いたニップ前露光の構成について｝
本実施例において、感光ドラム上の残留電荷の除去と帯電横スジを抑制するために、一定の光量で発光するニップ前露光装置とモータによって位置を微調整される反射ミラーとを用いた。図６は帯電ギャップと前露光部に露光する装置の構成を説明するための図である。本実施例において、電源Ｓ４は一定の電力をニップ前露光装置８に供給する。これにより、ニップ前露光装置８は一定の光量を出力しつづける。光源としてのニップ前露光装置８は感光ドラム１の表面に対向するように設けられ、ニップ前露光装置８と感光ドラム１との間には照射手段としての反射ミラー２１が配置されている。

照射手段としての反射ミラー２１はモータによってその位置を微調整される。反射ミラー２１はニップ前露光装置８から出力されるレーザ光Ｌを反射することによって、上流側帯電ギャップ部へレーザ光Ｌ１を導く。反射ミラー２１によって反射されないレーザ光Ｌ２は感光ドラム１に照射される。これにより、感光ドラム１に形成されたトナー像を転写した後に感光ドラム上に残る電荷（残留電荷）を除電することができる。反射ミラー２１によって反射されたレーザ光Ｌ２は感光ドラム１の長手方向に画像形成領域を除電する。ここで、電源Ｓ４はニップ前露光装置８が２０ｌｘ・ｓで発光するように電力を供給する。また、反射ミラー２１はモータ２０によってその位置を調整され、反射ミラー２１が（ｉ）の位置にあるとき、レーザ光Ｌ１は７ｌｘ・ｓ（第１の光量）となり、レーザ光Ｌ２は１３ｌｘ・ｓ（第３の光量）となる。また、反射ミラー２１が（ｉｉ）の位置にあるとき、レーザ光Ｌ１は１５ｌｘ・ｓ（第２の光量）となり、レーザ光Ｌ２は５ｌｘ・ｓ（第４の光量）となる。

なお、残留電荷を除去するための除去手段としての前露光装置をニップ間露光装置と別途設けてもよい。このとき、制御手段としての制御回路は、プロセススピードが２１０ｍｍ／ｓのときに、前露光装置が１３ｌｘ・ｓ（第３の光量）で感光ドラム上の残留電荷を除去するように制御する。また、制御回路は、プロセススピードが１０５ｍｍ／ｓのときに、前露光装置が５ｌｘ・ｓ（第４の光量）で感光ドラム上の残留電荷を除去するように制御する。

つまり、何れの場合にも残留電荷を除電するためのレーザ光Ｌ２が感光ドラム１に照射される。これにより、感光ドラム１に形成された潜像を現像装置によって現像したあと、被転写部材としてのシートにトナー像を転写した後に、感光ドラム１上の残留電荷を除去することができる。この残留電荷を除去するためのレーザ光Ｌ２は転写部においてトナー像をシートに転写してから上流側ギャップ部までの間に露光される。実施例１と同様、制御回路２００はＣＰＵ、ＲＡＭ等を備え、操作部としての操作パネル１００やＰＣ等の外部端末から入力される画像形成信号に応じて、画像形成装置の各部を制御する。モータ２０は制御回路２００からの入力に応じて、反射ミラー２１を（ｉ）又は（ｉｉ）の位置に移動させることができる。

｛フローチャートを用いた画像形成装置の動作説明｝
以下に、プロセススピードに応じて上流側帯電ギャップ部に照射される光量と感光ドラム上の残留電荷を除去するために前露光される光量とを調整する画像形成装置の動作についてフローチャートを用いて説明する。図７は本実施例に係る画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。本実施例においては画像を形成するシートの種類に応じて画像形成条件を変更する例について説明する。

Ｓ２０１において制御手段としての制御回路２００は画像を形成するシートの種類を取得するためのステップである。制御回路２００は操作パネル１００で設定されたシートの種類を取得する。Ｓ２０２は画像を形成するシートの種類に応じて、処理を変更するためのステップである。Ｓ２０１において取得した画像を形成するシートの種類が普通紙である場合、制御回路２００はＳ２０３の処理を実行する。また、Ｓ２０１において取得した画像を形成するシートの種類が厚紙である場合、制御回路２００はＳ２０４の処理を実行する。Ｓ２０３は画像を普通紙に形成する場合における画像形成条件を設定するためのステップである。制御回路２００は普通紙に画像を形成する際のプロセススピードを２１０ｍｍ／ｓ、反射ミラー２１の位置を（ｉ）となるように設定する。Ｓ２０４は画像を厚紙に形成する場合における画像形成条件を設定するためのステップである。制御回路２００は厚紙に画像を形成する際のプロセススピードを１０５ｍｍ／ｓ、反射ミラー２１の位置を（ｉｉ）となるように設定する。Ｓ２０５において、制御回路２００はＳ２０３又はＳ２０４において設定された画像形成条件に従い、画像形成装置を制御する。具体的には、制御回路２００は設定されたプロセススピードになるように感光ドラム１等を回転駆動させる。また、帯電ローラ２に所定の帯電バイアスが印加されるように、反射ミラー２１が所定の位置になるようにモータ２０を制御する。

このように、画像形成に際して、制御回路２００は反射ミラー２１の位置をプロセススピードに応じて変更する。つまり、プロセススピードが遅い場合はニップ前露光量が多く、かつ、前露光量が少なくなるように構成する。これによって、感光ドラム１を帯電ローラ２によって帯電する際に生じる帯電横スジの発生を抑制しつつ、感光ドラム１上の残留電荷を除去することができる。つまり、画像を形成するシートの種類によってプロセススピードが変わったとしても、帯電横スジに起因する画像不良の発生を抑制しつつ、光源を共通化することができる。

｛その他の構成について｝
本実施例において、反射ミラー２１の位置を調整することによって、残留電荷の除電と帯電横スジの発生を抑制した。しかしながら、光の反射量と透過量を調整できる反射部材としての半透鏡性透過率可変素子（電圧を印加することによって反射率と透過率が変わるミラー）を用いてもよい。反射ミラー２１の変わりに半透鏡性透過率可変素子を用いれば、反射ミラー２１を移動させなくともよい。そのため、モータによってミラーを移動させるよりも高い精度で上流側帯電ギャップ部に露光することができる。また、実施例１及び実施例２において、画像を形成するシートの種類が普通紙、厚紙の２種類である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、他の紙種（コート紙、薄紙）や、他のメディア（ＯＨＴ）等においてもプロセススピードが変化する限りにおいて同様の問題が発生することは言うまでも無い。なお、画像形成装置はシートの種類に応じて予め決められたプロセススピードで画像を形成する。また上記実施例では、ニップ前露光装置、前露光装置にＬＥＤを採用したが、ヒューズランプからなる光照射装置などの他の露光装置を用いてもよい。また、透明の感光体の内部から上流側帯電ギャップ部に露光を行っても良い。実施例１及び２において、可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ２を例に挙げて説明した。しかし、上流側帯電ギャップ部の距離が減少、下流側帯電ギャップ部の距離が増加する限り、帯電部材と感光体との間の距離が線形的に増加しても、非線形的に増加しても同様な効果が期待できる。例えば、帯電部材として導電性の帯電ベルト、エッジ部で感光体に当接して感光体を帯電させる導電性のゴムブレード等を用いてもよい。なお、本実施例において、帯電部材としての帯電ローラ２と感光体としての感光ドラム１は接触していたが、微小のギャップを形成させても良い。このような構成においては、感光ドラム１と帯電ローラ２との距離は感光ドラム１の回転方向に対して帯電ローラ２と感光ドラム１の最近接位置に向かって減少する。さらに、本実施例においては、回転可能なドラム形状の感光ドラム１を用いたが、感光体として移動可能なベルト状の感光ベルトを用いてもよい。このとき、感光ドラム１の回転方向上流及び下流と感光ベルトの移動方向上流及び下流はそれぞれ対応するものとする。

また、画像上に現れる帯電横スジを抑制するために、感光ドラム１と帯電ローラ２の上流側帯電ギャップ部の感光体長手画像領域に露光したが、感光ドラム１の長手全域に露光してもよい。これにより、小サイズのシートと大サイズのシートに対して画像を形成する装置において、小サイズの紙に画像を形成しつづけた時に、感光ドラム１の長手方向の削れ量にむらが生じることを抑制することができる。また、公知のメディアセンサーを用いて画像を形成するシートを特定してもよい。また、現像装置を用いて現像と同時にクリーニングを行う、所謂クリーナレス構成の画像形成装置においても同様に適応することができる。

１感光ドラム（感光体）
２帯電ローラ（帯電手段、接触帯電手段）
３露光装置（潜像形成手段）
４現像装置（現像手段）
６定着装置（定着手段）
８ニップ前露光装置（照射手段）
Ｓ１ＤＣ電源
Ｓ４電源
１００操作パネル（操作部）
２００制御回路（制御手段）
２１反射ミラー（反射部材、照射手段、除去手段）
２０モータ（反射ミラー移動手段）

Claims

回転可能な感光体と、前記感光体と接触して前記感光体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧を印加する電源と、前記帯電部材が前記感光体を帯電する帯電ギャップ部のうち、前記感光体の回転方向における上流側の帯電ギャップ部に光を照射する照射手段と、を有する画像形成装置であって、
前記感光体が第１の速度で回転するときは、前記上流側の帯電ギャップ部を第１の光量で照射するように、前記感光体が前記第１の速度よりも遅い第２の速度で回転するときは、前記上流側の帯電ギャップ部を前記第１の光量よりも多い第２の光量で照射するように、前記照射手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記帯電部材によって帯電された前記感光体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体上に形成された潜像をトナーによって現像する現像装置と、前記感光体上に現像されたトナー像を被転写部材に転写する転写部材とを備え、トナー像が前記被転写部材に転写されてから前記上流側のギャップ部に移動する間の前記感光体の表面に光を照射して電荷を除去する除去手段とを有し、
前記制御手段は前記除去手段を、前記感光体が第１の速度で回転するときは、前記感光体の表面に第３の光量で照射するように、前記感光体が前記第１の速度よりも遅い第２の速度で回転するときは、前記感光体の表面に前記第３の光量よりも少ない第４の光量で照射するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。