JP2618009B2 - 電子写真感光体の表面電位安定化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は電子写真感光体を用いて像形成を行う画像
形成装置に関し、形成される画像の画質を安定化する方
法に関する。

（ｂ）従来の技術 複写機やレーザプリンタ等に用いられる電子写真感光
体はまず表面が均一帯電され、その後原稿反射光等によ
り露光されることによって静電潜像が形成され、さらに
静電潜像がトナーにより現像され用紙に転写され像形成
される。このような画像形成プロセスにおいては感光体
表面の一様帯電電位が形成される画質に大きな影響を与
える。すなわち、一様帯電の電位が適当でない場合、形
成された画像に地カブリを起こしたり画像濃度が低下す
る等の不都合が生じる。そこで、従来から除電光により
感光体をある程度光疲労させてから帯電工程を行うこと
により、帯電電位の安定化を図る方法が広く用いられて
いる。

ところが光除電による感光体の光疲労の状態は感光体
の休止時間，連続使用時間の影響を受け、休止時間が長
ければその分多くの光を照射しなければならず、また連
続使用時間が長くなれば光疲労がされやすくなるのでそ
の分除電光量を減らさなければならない。そこで本発明
者等は特願昭62−181696号公報において、除電ランプの
デューティ比を休止時間，連続使用時間に応じて変化さ
せることにより除電光量の調整を行っていた。

（ｃ）発明が解決しようとする課題 ところで感光体の光疲労およびその回復は対数的曲線
を描いて変化するものであり、除電光量の設定は対数的
に変化させるのが望ましい。しかしながら、従来の休止
時間，連続使用時間に応じたデューティ比およびデュー
ティ比での動作時間の設定は、感光体の状態がほぼ平衡
状態に達したとき、たとえば２時間（7200秒）以上休止
されると感光体の状態はそれ以上変化しないので、その
平衡状態に達する時間を基準として対数的曲線で設定し
たものであった。そのため休止時間が短い場合にはその
対数的曲線の途中から制御が開始されることになり、過
補正となってしまう不都合が生じることがあった。

たとえば、第５図は従来の除電ランプのデューティ比
テーブルであり、7200秒の休止時間後には1/10デューテ
ィ比で４秒→1/11デューティ比で４秒→1/12デューティ
比で６秒・・・という制御が行われ対数的に除電光量が
設定されてゆくが、たとえば300秒の休止時には1/20デ
ューティ比でいきなり65秒間の除電が行われ、引き続き
1/24デューティ比で117秒間・・・という制御が行われ
る。すなわちこれでは感光体の対数的な疲労曲線に対応
せず、過剰露光となってしまう。

この発明はこのような不都合に鑑み、感光体の光疲労
およびその回復に対応して対数的に除電光量を設定する
ことによって、過補正なく除電露光を行うことのできる
電子写真感光体の表面電位安定化方法を提供することを
目的とする。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、帯電工程前の感光体表面に除電光を照射
して帯電電位を安定化する電子写真感光体の表面電位安
定化方法であって、 動作開始時の除電光量をそれまでの休止時間に応じて
設定するとともに、連続動作時の除電光量を、動作開始
からの連続動作時間に基づいて、動作開始時に設定され
ていた除電光量から対数的に徐々に減少させると同時
に、動作開始からの連続動作時間に基づく除電光量を減
少させるまでの区間時間を動作開始当初は短く徐々に長
くするように設定変更することを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明の電子写真感光体の表面電位安定化方法を画
像形成装置に用いれば、動作開始時にはまずそれまでの
休止時間に対応して除電光量が設定される。そして動作
が開始されれば、動作開始からの連続動作時間に対応し
て、動作開始時に設定されていた除電光量から対数的に
減少するように設定される。この除電光量が徐々に減少
するのと同時に、第２図に示すように動作開始からの動
作時間を、除電光量が減少するまでの各区間での時間を
固定的にすることなく徐々に長くするようにしている。
これにより休止時間がどのようなであっても、動作開始
時点から感光体の疲労に対応した除電光量の制御を行う
ことができ、過剰補正等をなくして、感光体表面の帯電
電位を常に安定状態に保つことができる。

（ｆ）実施例 ＜１＞ 実施例の構成の前提となる原理 以下図面を参照してこの発明の実施例である電子写真
感光体の表面電位安定化方法が使用される複写機につい
て説明する。

この実施例は、感光体表面の電荷残留特性が、 深いエネルギー準位に残留する電荷量は浅いエネル
ギー準位に残留する電荷量よりも少なく、その量は対数
的に減少してゆく。

電荷は浅いエネルギー準位から、順に残留してゆ
く。

残留した電荷は浅いエネルギー準位のものから順に
解放されてゆく。

このような特性を有することにより、感光体の使用に
よる疲労は対数的変化曲線を描いて進行してゆき、休止
による回復も対数的変化曲線を描いて進行してゆく。こ
こで、対数的変化とは初めは速く徐々にその程度が緩や
かになる変化をいう。また、感光体が一度完全に疲労し
この疲労が完全に回復されないまま再度使用された場
合、最も深いエネルギー準位に残留した電荷は解放され
ないまま、再度浅いエネルギー準位から電荷が残留して
ゆく。これによって、電荷が浅いエネルギーと深いエネ
ルギーとに離れて残留し、この間に電荷が残留しない空
隙が生じることがある。このように疲労した感光体は浅
いエネルギー準位の電荷が解放される時の回復曲線と深
いエネルギー準位の電荷が解放される時の回復曲線とが
不連続になる。

そこでこの実施例は、連続動作しているときにはその
動作に伴って感光体表面の光疲労が徐々に増大していく
ため一様帯電工程前の除電光量を徐々に減少させてい
く。その減少量は対数的に変化するように行われる。こ
れは、感光体表面の光疲労特性を補正して帯電時の疲労
状態を同一にし、帯電電位を安定化するためである。ま
た、休止後次の動作を開始するとき、その休止時間の長
さに応じて、前回の動作終了時よりも除電光量を増加し
て設定する。このとき、前回の動作の動作開始時の除電
光量までは短い休止時間に対応させて増加し、それ以後
は徐々に（長い休止時間に対応させて）増加するように
設定する。それぞれの除電光量の増加曲線は対数曲線的
になるように設定すればよい。このように制御するの
は、浅いエネルギー順位に残留している電荷と深いエネ
ルギー順位に残留している電荷の解放特性に合わせて制
御するためである。

これらの制御を行うことによって、連続動作時におい
ても長時間の休止後であっても全く同様の感光体表面電
位を保つことができる。

＜２＞ 実施例の構成の説明 第３図はこの発明の実施例である電子写真感光体の表
面電位安定化方法が使用される複写機の制御部の概略ブ
ロック図である。感光体ドラムの除電ランプ27を制御す
るマイクロコンピュータ20には制御ブログラムや後述す
るデューティ比テーブルが記憶されているROM21および
カウンタＡ〜C,フラグおよびタイマが設定されているRA
M22が接続されている。またこのマイクロコンピュータ2
0にはインターフェイス23,24を介して信号入力装置25お
よびドライバアレイ26が接続されている。信号入力装置
25は画像形成装置全体の動作を統轄する主制御部を含
み、除電ランプ27の動作開始や動作停止の命令が出力さ
れる。またドライバアレイ26は除電ランプ27を点灯させ
る装置であり、パルス幅制御によって点灯のデューティ
比を増減することができる。

第２図に前記ROM21に設定されるデューティ比テーブ
ルの例を示す。このテーブルの横軸は連続動作時の区分
を表しており、縦軸には休止時間が割り当てられてい
る。テーブル内にはそれぞれの休止時間後の連続動作時
間に対応する除電ランプ27の点灯デューティ比が記憶さ
れている。休止時間は10段階に分割され、分割された各
段階の時間は指数的に増加するようにされている。また
連続動作時の動作時間は休止時間に合わせて指数的に増
加するように設定されている。これによって、動作時
間，休止時間経過による点灯デューティ比（除電光量）
は対数的に変化することになる。これは感光体の疲労・
回復特性に合わせたものである。またさらに、除電ラン
プ27の点灯デューティ比は動作時間が経過するにしたが
って指数的に減少するように（すなわちデューティ比の
分母が指数的に増加するように）されている。これもま
た感光体の疲労・回復特性に合わせたものである。

＜３＞ 実施例の動作の説明 次にこのデューティ比テーブルに基づく除電ランプ27
の制御方法を説明する。

（１） 複写機のメインスイッチ（電源スイッチ）がオ
ンされたのちのウォームアップの間除電ランプ27はフル
光量で点灯して感光体を完全に疲労させる。これによっ
て、動作開始時の帯電電圧を安定させる。

（２） こののちすぐ使用される場合は、一様帯電工程
前の除電ランプ27の点灯デューティ比（以下「除電光
量」という。）は1/40である。感光体が完全に疲労して
いるため多くの光量を照射する必要がないからである。

（３） 完全疲労状態から休止すると感光体は徐々に回
復してゆく。この回復に合わせるため、休止時間に応じ
て除電光量が増加するように設定される。この場合、デ
ューティ比テーブルにおいて縦軸の各段階の休止時間が
経過するごとに参照する段を下げてゆき、各段の先頭を
動作開始時の除電光量として設定する。

例えば、900秒の休止ののち動作が開始されるときに
は縦軸の休止時間の900秒に対応する段（６段目）のデ
ータに基づいて除電光量制御が行われる。動作開始時の
除電光量は1/15（6E:デューティ比テーブルの座標を表
す。以下同じ））であり、この除電光量による制御が４
秒間継続される。

（４） 以下、連続動作し横軸の区間時間が経過する毎
に参照する行を右に移動して除電光量を減少してゆく。

上記の例であれば、除電光量を徐々に減少していく過
程に応じて、その減少させるまでの区間の時間を、動作
開始当初は短く、そして動作開始当初に比べて徐々に長
くしており、前記４秒経過後の８秒間は1/17の除電光量
で点灯され（6F）、以下1/20（6G:28秒）,1/24（6H:98
秒）,1/30（6I:334秒）,1/40（6J）の順に除電光量を減
少してゆく。このときの区間時間は休止時間ごとに対数
的に設定されており、たとえば1/20のデューティ比であ
っても休止時間が900秒のときには28秒間（6G）、休止
時間が300秒のときには８秒間（4G）に設定される。こ
れにより除電光量は、感光体の光疲労が対数的に変化し
てゆくのに対応して対数的に変化するようになる。

（５） 使用後短時間の休止して動作が再開される場合
の除電光量制御方法説明する。ここで、前回の動作が
（6E）から（6G）まで行われ、30分（1800秒）休止した
のち動作が再開される場合について説明する。なお休止
中は、その時点で動作が再開された場合の除電光量を設
定する。

上記のように（6G）で前回の動作が終了した場合は
最初に1/24（3H）が設定される（設定は前記カウンタＡ
に記憶することによって行われるが、デューティ比テー
ブルの該当欄をポイントで示すようにしてもよい。）。
すなわち、前回の動作終了時の除電光量よりも一段階低
い除電光量が設定される。これは、前回の動作において
すでに1/20（6G）の制御段階にはいっているため、最初
に1/20（4G）を設定すると制御過剰になるおそれがある
からである。

こののち休止時間の経過に伴って（3H）→（4G）→
（5F）→（6E）→（7D）→（8C）→……と各段の先頭行
の除電光量が設定されてゆく。ここで、前回の動作開始
時の除電光量である1/15（6E）までは、各段に本来対応
する区間時間にかかわらず第１段〜第３段に対応する区
間時間で除電光量の設定を移行させてゆく。すなわち、
（3H）で60秒経過後（4G）へ移行し、（4G）で114秒経
過後（5F）へ移行し、さらに（5F）120秒経過後（6E）
へ移行する。これまでの休止時間に解放された電荷は前
回の動作において蓄積された残留電荷であり浅いエネル
ギー順位に残留していたものであるため速やかに解放さ
れるからである。この制御を浮動時間制御という。

ところがこれ以後の休止時間においては、前回の動
作以前から残留し深いエネルギー準位に捕らえられてい
る電荷を解放するため感光体の回復は緩やかになり、完
全疲労時から回復する場合と同様の回復特性を示す。そ
こで、これ以後設定される除電光量は各段に本来対応す
る区間時間で移行するようにした。すなわち、（6E）が
設定されて594秒経過後（7D）に移行し、（7D）で1002
秒経過後（8C）に移行する。この制御を固定時間制御と
いう。

この結果上記例で、30分休止ののち動作が再開され
る時点においては1/12（8C）が設定されていることにな
る。

ここで、前記RAM12に設定されているカウントＡ〜C,
フラグおよびタイマの機能を説明する。カウンタＡは上
記のように連続動作時間や休止時間に基づいて設定され
る除電光量を記憶するカウンタである。カウンタＢは前
記浮動時間制御を行っている間、現在属している区間を
記憶するカウンタである。またカウンタＣは前回の動作
の動作開始時の除電光量を記憶するカウンタである。フ
ラグは複写機が動作中であることを記憶するためのもの
である。また、タイマは動作時間，休止時間を計時する
ものであるが、本実施例の場合、あらかじめ設定された
所定の区間時間を減算してゆくタイマである。

第１図のフローチャートおよび第４図に示すデューテ
ィ比テーブルに基づいて前記制御部の動作を説明する。
このフローチャートにおいては説明を容易にするため動
作時間および休止時間をそれぞれ５段階に分割して簡略
化したデューティ比テーブル（第４図）に基づく制御を
説明する。メインスイッチがオンされて動作がスタート
するとn1でイニシャル処理を行う。こののち感光体ドラ
ムの回転が開始するまで待機しn2）、感光体がウォーミ
ングアップのために回転を始めると除電ランプ27（この
フローチャートにおいて除電ランプをPFLと記す。）を
フルデューティで点灯させる（n3）。この点灯を感光体
ドラムが停止するまで継続する（n4）。これによって感
光体は一旦完全に疲労する。こののちこの装置は動作可
能となり、利用者による動作開始（除電ランプオン命令
の受信）を判断するまで（n5）、n20以下の動作を行
う。

n20では休止時間の区間を記憶するカウンタＢおよび
フラグをリセットする。次に除電光量を記憶するカウン
タＡが“4"であるか否かを判断し、“4"であれば休止に
よってこれ以上制御レベルが上がることはないためn5に
戻って動作がスタートするまで待機する。カウンタＡの
内容が“4"よりも小さければn22以下の動作に進む。n22
では前回の動作の動作開始時の除電光量を記憶している
カウンタＣの内容と現在の除電光量を記憶しているカウ
ンタＡの内容とが同一であるか否かを判断する。同一で
なければ（カウンタＡの内容のほうが小さければ）n23
〜n33に進み、同一であればn34以下の動作に進む。n23
〜n33の動作は浮動時間制御であり、n34〜n44の動作は
固定時間制御である。

n23以下の浮動時間制御において、n20でリセットされ
たカウンタＢの値を判断する。カウンタＢが“0"のとき
にはn23からn27に進み、カウンタＢに“1"を設定し（す
なわち１が加算され）、タイマに174秒の値を設定する
（n27）。こののちn31,n32においてこのタイマのカウン
トが終了するかまたは除電ランプがオンとなる（複写動
作がスタートする）まで待機する。タイマのカウントが
終了すれば休止時間の１区間時間が経過したことである
ためn33でカウンタＡに１を加えて除電光量を１段上昇
させたのちn21に戻る。n24〜n26,n28〜n30も同様の動作
をカウンタＢの値がそれぞれ“1",“2"および“3"のと
きに対応させて行うものである。このとき前記タイマに
はそれぞれ324秒,942秒および2712秒が設定される。ま
たタイマのカウント途中で除電ランプがオンされた場合
には以上の動作は途中でキャンセルされn32からn5に進
む。

一方n34〜n44の固定時間制御動作においては除電光量
を記憶しているカウンタＡの内容に基づいて前記n23〜n
33の動作と同様の動作を行う。すなわちカウンタＡの内
容が“0"のときにはn34からn38に進み、タイマに174秒
を設定してn42以下に進む。n42,n43では前記n31,n32と
同様タイマのカウント終了または除電ランプのオンがあ
るまで待機し、タイマのカウントが終了したときには除
電光量を１段階上げるためカウンタＡに１を加えて（n4
4）n34に戻り、除電ランプがオンされたときにはn43か
らn5に戻る。同様の動作が、カウンタＡが“1"の場合
（n35,n39）、カウンタＡが“2"の場合（n36,n40）、カ
ウンタＡが“3"の場合（n37,n41）についても行われ、
カウンタＡの内容が“4"になったとき、休止時間がこれ
以上継続しても制御レベルが上昇することはないためn5
に戻って除電ランプの点灯（複写動作スタート）がある
か否かを判断する。

一方複写動作がスタートし除電ランプがオンされた場
合にはn5からn6に進む。n6ではフラグのセット／リセッ
トを判断する。フラグのリセットは今回の複写プロセス
動作において最初にこの動作を行うことを意味するた
め、n7でフラグをセットしこのときのカウンタＡ（動作
開始時の除電光量）の内容をカウンタＣに記憶したのち
n8に進む。フラグがセットされているときには今回の複
写プロセス動作においてすでにこの動作を行っているた
め、直接n8に進む。n8ではコピーランプがオンしている
かオフしているかを判断する。コピーランプがオンして
いるときには画像形成動作中であるため途中で除電光量
を変更すると一枚の画像中で画質が変わってしまうため
コピーランプがオフするまでn5,n6およびn8で待機す
る。連続複写動作中には各複写プロセスの合間にコピー
ランプがオフされるタイミングがあるため、その時間に
n9〜n12およびn50〜n70の動作、すなわち、連続動作時
の除電光量の設定を行う。

n9〜n12ではカウンタＡの値を判断する。カウンタＡ
の値が“0"の場合には、感光体の光疲労がほぼ飽和状態
に達しておりそれ以上除電光量（デューティ比）を減ら
す必要がないのでデューティ比を1/40とし、タイマ値を
無限大に設定してn71に進む。またカウンタＡの値が
“1"〜“4"の場合にはn51〜n70に進み、それぞれに対応
する除電光量（デューティ比）を設定し、カウンタＡの
内容を１減算して除電光量に対応する区間時間を設定し
たのちn71に進む。

たとえばカウンタＡの値が“1"の場合（n10）除電光
量のデューティ比に1/20を設定するとともにカウンタＡ
の内容を１減算し（n51）、カウンタＢの内容に応じて
（n52〜n54）タイマ値を設定する（n55〜n58）。すなわ
ちこれにより感光体の光疲労に対応して対数的にデュー
ティ比および区間時間が設定される。同様に、カウンタ
Ａの値が２であれば（n11）n59においてデューティ比
が、n60〜n64において区間時間が設定され、カウンタＡ
の値が３であれば（n12）n65においてデューティ比が、
n66〜n68において区間時間が設定され、さらにカウンタ
Ａの値が４であればn69においてデューティ比が、n70に
おいて区間時間が設定される。

n71およびn72ではこのタイマのカウントを終了するか
または除電ランプがオフされるまで待機する。タイマの
カウントが終了すればn71からn5にもどってコピーラン
プのオフを判断したのち（n8）複写プロセスの合間に次
の除電光量設定を行う。またタイマのカウント途中で除
電ランプがオフされたときには複写動作が終了したもの
としてn20以下の動作に進む。

なお、複写動作が開始されたときにはまず除電ランプ
がオンされその他の準備動作が終了したときコピーラン
プが点灯するようにされているため、最初の動作におい
ては必ずn5,n6,n7およびn8を経てn9以下の動作が行われ
る。ここで、そのとき設定されているカウンタＡの内容
に基づいて除電光量が設定されたのち、カウンタＡの内
容が１減算されるため、１枚の複写プロセスのみで動作
が終了し除電ランプがオフされた場合でも除電光量は１
段下げられた状態でn72からn20の動作に抜けることにな
る。すなわち、短い複写作業が行われ区間時間を経過す
るほど連続動作時間しないまま複写プロセス動作を終了
した場合であってもその動作によって感光体は疲労して
おり、これに伴う感光体の疲労を考慮しなければ除電光
量が大きすぎて画質の低下を来してしまう。このため動
作終了時のカウンタＡには動作中の除電光量よりも１段
下げられた除電光量が設定されるようにしている。

この実施例において連続動作時間，休止時間および除
電光量を段階的に分割，制御するようにしたが、画像形
成プロセス毎に無段階に制御するようにすることもでき
る。この場合、動作時間と制御レベルおよび休止時間と
制御レベルをそれぞれ特定の関数として表し、動作時間
および休止時間を変数として制御レベルを算出するよう
にすればよい。

なおこの実施例では除電光量を休止時間，連続動作時
間に応じて制御することによって表面電位を安定させ画
質上を行っているが、休止時間，連続動作時間に応じて
露光光量，帯電電位，現像バイアス電位等を制御するこ
とにより画質向上を図ることもできる。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、連続動作時の除電光
量が感光体の光疲労特性に対応して対数的に設定される
ため、過剰制御が生じることがなく感光体の表面電位を
一定に保ち、良好な像形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である感光体の表面電位安定
化方法が使用される複写機の制御部の動作を示すフロー
チャート、第２図は前記複写機のメモリ上に設定される
デューティ比テーブルを示す図、第３図は前記複写機の
制御部のブロック図、第４図は前記動作説明を容易にす
るため簡略化されたデューティ比テーブルを示す図であ
る。また、第５図は従来のデューティ比テーブルを示す
図である。 27……除電ランプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電工程前の感光体表面に除電光を照射し
   て帯電電位を安定化する電子写真感光体の表面電位安定
   化方法であって、 動作開始時の除電光量をそれまでの休止時間に応じて設
   定するとともに、 連続動作時の除電光量を、動作開始からの連続動作時間
   に基づいて、動作開始時に設定されていた除電光量から
   対数的に徐々に減少させると同時に、動作開始からの連
   続動作時間に基づく除電光量を減少させるまでの区間時
   間を動作開始当初は短く徐々に長くするように設定変更
   することを特徴とする電子写真感光体の表面電位安定化
   方法。