JPH03238477A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露光手段にレーザー光を用いたレーザービーム
プリンター等の画像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、露光手段としてレーザー光によるラスタースキャ
ン方式を用いたレーザービームプリンターにおいて、レ
ーザー光量の安定化が重要な問題であった。特に半導体
レーザーを用いる場合、光量を安定させるための手段と
して、発光光の一部をフォトダイオード等の受光素子で
検知して、この検出レベルを元にレーザーダイオードに
流れる駆動電流量を変えて露光量を制御する方法、いわ
ゆるオートマチック・パワー・コントロール法（以下Ａ
　Ｐ　Ｃと略す）が一般によく用いられていた。この方
法によれば画像形成を行う前にＡＰＣ制御を行うことで
常にレーザー光量を一定のレベルに保つ二とが可能とな
り、環境の変化やレーザーのばらつき、劣化等により画
像が不安定となることを防止出来る。

ご発明が解決使用としている課題〕 しかしながらＡＰＣ制御を行うためにはレーサー光を点
燈させる必要がある。このため像担持体である感光ドラ
ム上に明部パターンが形成されてしまう。一般にレーザ
ービームプリンターでは露光部に現像剤（以下トナーと
称す）を付着させて顕像化する反転現像法が行われるこ
とが多いが、ＡＰＣ制御時に露光部が形成されると感光
ドラム上のこの部分にトナーが付着し、トナーが無駄に
消費されてしまう。またプリンター機内が占れてしまう
という不都合も生じる。特に転写装置が接触型の転写ロ
ーラーやベルト等の場合、この部分が６染されて非常に
具合が悪い。

これらの問題を解決する手段として、プリント動作中は
感光ドラム上の画像部、非画像に同期させて現像バイア
スをオン、オフさせる方法がとられていた。ところが非
画像部において現像バイアスをオフさせるとレーザー露
光を受け？こ明部においてはトナー付着は生じないが、
露光壱受けない暗部においては正規の極性と反対極性に
帯電されたトナー（以下反転トナー）が感光ドラム上に
カブリとなって付着することが判明した。第１１図にこ
の様子を示す。図においてＶ。Ｃは現像スリーブの電位
、ＶＩ、は感光ドラムの暗部電位、ｖＬは感光ドラムの
明部電位である。−例としてＯＰＣ感光体を用いて暗部
電位−７００Ｖ、明部電位１００Ｖとし、負極性トナー
を用いた一成分現像方式で現像スリーブへの印加電圧と
してＶｌｌｌｃを５００　Ｖ程度に保ち、これに１８０
０Ｖ、−、，１８００Ｈｚ程度の交流バイアスＶ　ＡＣ
を重畳した系で現像を行った。この結果、第１２図（ａ
）の７−ケンスにおいて暗部である斜線部に反転かぶり
を生じ、同図（ｂ）のシーケンスにおいて明部である斜
線部に正かぶりを生じた。これは第１１Ｌ＞（Ａ）に示
す様に、感光体の暗部電位に対してスリーブバイアスＶ
。、を○Ｖとすると正常なトナーはかぶりとならないが
、明部と暗部のコントラストが大きすぎるため、支転ト
ナーが感光ドラムに付着し、−吉第１１図（Ｂ）に示す
様に、感光体の明部電位に対してスリーブバイアスＶ、
。を５００Ｖとすると、正常トナーが明部に付着するた
めである。Ｚお第１０図において現像バイアスｖＡｃは
画像形式時以外ＯＦＦしてあるが、これは現像バイアス
ＶＡｃをＯＮすると正かぶり、反転かぶり共に増大する
傾向があるためである。

ＡＰＣ制御時のかぶり防止性として他の従来例を示す。

第１２図（ｂ）において、ＡＰＣ制御時に対応した時間
をあらかしめ想定しておいて、この時間だけ現像バイア
スＶ。、をオフする方法がある。しかしながら実際には
ＡＰＣ制御によるレーザー照射部と、ＶＤＣオフの部分
を、所定のタイミングを設定することによりぴたりと重
ねるのは不可能である。この理由としてレーザー発光ダ
イオードに電流を流してからレーサーを発光するまでの
時間がレーザーダイオードによりまちまちであることが
挙げられる。レーザーダイオードは第３図に示す様な電
流−出力特性（ＩＬ特性と称す）の立ち上がりと傾きが
ダイオード単体ごとに相当のばらつきを有しているので
ある。この（也にレーザー駆動回路も立ち上がり特性に
ばらつきを持ち、更に周りの雰囲気によってもレーザー
のＩＬ特性が影響を受けるため、ＡＰＣ制御に入っても
レーザーが発光を開始してから所定の光量となり制御を
終了するまでの時間は一定とならない。

上述の様な理由から、従来、ＡＰＣ制御を実施すると感
光体上にトナーが付着してしまい、これを防止すること
が出来なかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述の問題点を解決した画像形成装置を提供
することを目的とし、そのための手段として、感光体と
、上記感光体に光照射をするためのレーザー発光手段と
、上記レーザー発光手段による光量を検知する手段と、
上記検知手段の検知信号に従って上記レーザー発光手段
の光量が適正な光量となるように上記レーザー発光手段
を制御する手段と、画像を形成する手段と、上記制御手
段による上記制御時に上記レーザー発光手段が駆動され
てから所定光量になるまでの時間分の遅延を考慮して画
像形成時に印加する第１のバイアス電圧とは異なる第２
のバイアス電圧を上記転写手段に印加することを特徴と
する転写手段を制御するものである。

〔実施例〕

第２図に本発明の第１実施例である画像形成装置の構成
図を示す。第２図において、ＯＰＣ感光ドラム９は矢印
の方向に回転し、帯電器ｌＯにより負極性に均一帯電さ
れる。次にレーザーダイオードｌを変調し、補正光学系
１３、矢印方向に回転するポリゴンミラー１４、ｆ−θ
レンズ１５等を介して感光ドラム９上を画像光１６でラ
スタースキャンして静電潜像を形成する。この潜像の明
部を現像装置１１により反転現像し、顕像化した後転写
帯電器１９を用いて記録材Ｐ上に転写する。感光ドラム
９上の残留トナーはクリーナー２０により清掃され、感
光ドラム９は除電ランプ２１により除電を受けて再びプ
リントサイクルを繰り返す。

第１図は、レーザーダイオード１を発光させる回路のブ
ロック図で、３はレーザーダイオード１を駆動するため
のレーザードライバーである。なお、ＣＰＵ６はプリン
ターの動作を制御するコンピュータで、７はそのメモリ
ーである。レーザー光のパワーはレーザードライバー３
の電流値に従い、第３図に示す曲線の様に変化する。第
１図において、レーザーダイオード１の出力は出射光の
一部をビンフォトダイオードなどを用いた受光素子２を
用いて受光し、モニター回路４によりモニターする。通
常のＡＰＣ制御動作ではレーザードライバー３の電流値
を徐々に増してゆき、モニター信号が第３図のＩ−Ｌ特
性における適正光量１、（ｍＷ）に対応する値となった
ときレーザードライバー３の電流値をｉ＋（ｍＡ）に固
定してＡ　Ｐ　Ｃ制御を終了する。コントローラー５は
モニター回路４のモニター信号を受けて、レーザードラ
イバー３の出力電流を制御するとともにモニター回路号
に志して制御信号をＣＰＵ６の入・出力ポート８に入力
する働きをする。さて、ＡＰＣ制御を開始するとレーザ
ー駆動電流Ｉ＝ｉ。まではレーザー光は殆ど出力されな
い。そして、しきい値１゜を超えたところで、レーザー
発振が開始されレーザー出力Ｌ（ｍＷ）は急激に立ち上
がる。

この後、電流がｉ　ｌ　　レーザー光量が１１となつた
とき感光ドラム９の表面電位Ｖ、が、第５図の様に暗部
電位Ｖ。−−７００Ｖから下降し、現像のしきい値Ｖ１
を超えて現像部でトナーが感光ドラムに付着し始める様
になる。

このとき、第１図のモニター４の信号を、コントローラ
５で受け、レーザー光量が１１となったとき、コンピュ
ータ６に第１の制御信号Ｓｌを送り、これを受けたコン
ピュータ６は入・出力ポート８を介して現像バイアスＶ
ＯＣ電源６にコントロール信号Ａを送り第４図に示す様
なタイミングで現像バイアスＶｌｌｌｃを一部オフする
。次に、レーザー光量が１２となったとき、駆動電流を
１２に固定し、コンピュータ６に第２の制御信号Ｓ２を
送る。これを受けて、ＣＰＵ６はレーサー出力をオフし
、現像バイアスＶ、ｃを再びオンする。ここで信号Ｓ１
とＶ。、オフ、信号Ｓ２とＶＯＣオンのタイミングが共
に同じ時間幅ずれているが、これは感光ドラムが露光位
置から現像位置まで回転するのに要する時間である。こ
の様にして、受光素子２の出力をモニターして、これを
あらかじめ設定したｎ、　　　１．という光量と比較す
ることにより予測し、これをもとに現像バイアス■。、
のオン・オフタイミングを決めてやることで、ＡＰＣ制
御時のかぶりを防止することが可能となった。

第６図は本発明の第２実施例を示すものである。ここで
は転写装置、特に接触系の転写装置を用いたレーザービ
ームプリンターについて考察する。第１実施例ではＡＰ
Ｃ制御時において現像バイアスＶ。Ｃのタイミング制御
を行ったが、ここでは転写装置に印加する印加電圧のタ
イミング制御を行うものである。

以下第６図において、２２は弾性体の半導電性ゴムを用
いた転写ローラー　２３はその駆動電源である。転写ロ
ーラー２２は１０ｓΩ・ｃｍ程度の体積抵抗を有し、駆
動電源２３は転写時には＋２ＫＶ程度の印加電圧を印加
するものである。この駆動電源２３を第１実施例と同様
にしてＡＰＣ制御時のレーザー光検知信号Ｓ、　、Ｓ、
に基づいて、第１図の制御信号Ａにて制御するものとす
る。

第２実施例において第１２図（ａ）の様に現像バイアス
Ｖ。Ｃをプリント動作時のみＯＮさせる場合、斜線部に
対応する感光ドラム上の反転トナー付着領域（非露光領
域）は、正極性のバイアス電圧を転写ローラー２２に印
加すればよい。この時のタイムチャートを第７図に示す
。この場合第１実施例の時と同様、ＡＰＣ制御動作開始
からレーザー光量がｌ、になるまでの遅延をもって、制
御信号Ｓ１を立ち上げ、ＡＰＣ制御動作終了時に制御信
号Ｓ２を立ち上げる。信号Ｓ１が立ち上がると、感光ド
ラム９が露光位置（レーザー光が感光ドラムと照射され
る位置）から転写位置（感光ドラムと転写器が対向して
いる位置）まで回転するのに要する時間を経て、感光ド
ラム回転開始時から正極性であった転写バイアスを負極
性にする。

そして信号Ｓ２が入力されると転写バイアスは再び正極
性に戻される。尚、このバイアス値はあまり大きいと感
光ドラム９上にメモリを生じてしまうため注意を要する
。実験的に＋１〜＋１．５ＫＶ程度のバアス値が良好で
あった。また第１２図（ａ）の斜線のない部分では地か
ぶり等が生じた場合において、感光ドラム９上から転写
ローラー２２上に付着する可能性のある正常トナー（負
極性）の汚れを除去するため上述した様に負極性のクリ
ーニングバイアスを印加する必要がある。実験的にこの
バイアス値としては−０，５〜２ＫＶ程度が良好である
。

第２実施例において、第１実施例で用いた現像バイアス
制御と転写バイアス制御を組み合わせて行う場合、転写
バイアスは負極性のクリーニングバイアスを印加したま
までも良いが、感光ドラム９上のレーザー照射対応部を
包含する形で正極性バイアスを印加する方が好ましい。

これは例えば信号Ｓ１立ち上げ時から現像バイアスＶＤ
Ｃ制御開始時の時間的遅延による誤差（主に感光ドラム
回転誤差による）に比べて信号Ｓ、立ち上げ時から転写
バイアス制御開始時の時間的遅延による誤差の方が若干
大きいためである。このタイムチャートを第８図に示す
。第８図は現像バイアス切換近傍のみ正極性の転写バイ
アスを印加したものである。尚、転写手段としては転写
ローラーだけでなく転写ベルト等、感光ドラム（画像形
成時は記録紙）に接触するものは全て上記の考えがあて
はまる。

第９図は本発明の第３実施例を示す画像形成装置の構成
図である。ここでは制御信号Ｓ、　、Ｓ。

に応じて帯電ローラーを制御している。２４は弾性体の
半導電性ゴムを用いた帯電ローラー、２５はＡＣバイア
ス電源、２６はＤＣバイアス電源である。帯電ローラー
２４は１０６〜１０’Ω・ｃｍ程度の体積抵抗を有する
もので、ＡＣバイアス電源２５は１８００Ｖ、、程度、
ＤＣバイアス電源２６は一７５０Ｖ程度のバイアス値を
有する。

また、第９図の装置は第２図、第６図と異なり除電ラン
プ２１は除去しである。これは、停止時における後回転
時にＡＣバイアス電源２５のみＯＮすることで感光ドラ
ム９上の電荷を除去することが可能な為である。さて、
この様な装置においては、しばしばレーザー光１６の履
歴が問題となる事がある。特にＡＰＣ実施時の帯状履歴
が感光ドラム９上に残留し再び帯電ローラー２４で帯電
を受ける際に、暗部電位■。が十分に得られないでカブ
リとなって画像に現れる場合がある。この様な場合第１
、第２実施例で説明したのと同様にして、ＡＰＣによる
レーザー露光部が帯電ローラー２４の対向部に達したと
き、信号Ｓ１〜３２間に対応する帯状履歴の幅分だけＤ
Ｃバイアス電源２６の値を大きくしてやることで、レー
ザー光による帯状履歴部の電位を正常な値に補正するこ
とが可能となる。実際にＤＣバイアス値をこの帯状履歴
部のみ一７５０Ｖから一７８０Ｖに変化させたところ、
帯状カブリの発生を防止することが出来た。この第３実
施例のタイムチャートを第１０図に示す。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、ＡＰＣ制御時において、発光ダイオ
ード等の露光手段に電流を流し始めてから露光量が所定
値になるまでの時間的ずれを計算に入れて露光位置より
も下流にある現像手段、転写手段、−吹寄電手段等の転
写手段を制御することにより、感光体や画像形成装置内
へのトナー飛散、汚染を防止することが可能となった。

またＡＰＣ制御時の履歴が次の画像形成にかぶりとなっ
て現れるのを防止することも可能となった。これらによ
り、より良い画質の画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部の回路ブロック図、第２図は本
発明の第１実施例における画像形成装置を表す図、 第３図は半導体レーザーのＩ−Ｌ特性を表す図、 第４図は本発明の第１実施例におけるタイム第６図は本
発明の第２実施例における画像形成装置を表す図、 第７図、第８図は本発明の第２実施例におけるタイムチ
ャート、 第９図は本発明の第３実施例における画像形成装置を表
す図、 第１０図は本発明の第３実施例におけるタイムチャート
、 第１１図、第１２図は従来例説明のための図面である。 １・・・半導体レーザー ２・・・ピンフォトダイオード ５・・・コントローラ ９・・・感光ドラム １１・・・現像装置 １３・・・レーザー光学系 ２２・・・転写ローラー ２４・・帯電ローラー ７−二ノ オ７ 転写−自）１【よて−固づｉ５すｉｔ乃１；手Ｔる時間 桃柁 ＩＣ７年１吃イ立置まで〔０ホ乙す、るのに（する時間 ８８５−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体と、 上記感光体に光照射をするためのレーザー発光手段と、 上記レーザー発光手段による光量を検知する手段と、 上記検知手段の検知信号に従って上記レー ザー発光手段の光量が適正な光量となるように上記レー
   ザー発光手段を制御する手段と、画像を形成する手段と
   、 を有する画像形成装置において、 上記制御手段による上記制御時に上記レーザー発光手段
   が駆動されてから所定光量になるまでの時間分の遅延を
   考慮して画像形成時に印加する第１のバイアス電圧とは
   異なる第２のバイアス電圧を上記画像形成手段に印加す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）上記画像形成手段は現像手段であって、上記第２
   のバイアス電圧は上記感光体に現像剤を付着させないバ
   イアス電圧である特許請求の範囲（１）記載の画像形成
   装置。
3. （３）上記画像形成手段は転写手段であって、上記第２
   のバイアス電圧は上記転写手段に現像剤を付着させない
   バイアス電圧である特許請求の範囲（１）記載の画像形
   成装置。
4. （４）上記転写手段は上記感光体に接触して回転する転
   写用回転体を有する特許請求の範囲（３）記載の画像形
   成装置。
5. （５）上記画像形成手段は潜像形成に先立って上記感光
   体を一様に帯電する帯電手段であって、上記第２のバイ
   アス電圧は上記感光体の帯電電位を均一にするバイアス
   電圧である特許請求の範囲（１）記載の画像形成装置。