JP3002072B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像形成装置、特に電
子写真方式の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置のうち、感光体にレ
ーザで像露光を行い、それを現像して画像を得るレーザ
プリンタがよく知られている。このレーザプリンタは印
字品位が高く、印字速度が高速である等の長所を有して
おり、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の
出力装置として広く知られている。

【０００３】図１１は従来例におけるレーザプリンタの
画像形成部の構成図である。図１１において、プリント
スタート時、感光体１は矢印２の方向に回転を開始す
る。同時に前露光ランプ１３を点灯させ、感光体１上の
残留電荷を除去し、帯電器３によって一様帯電させる。
感光体１の１回転の間上記動作を継続する（以下前回転
という）。

【０００４】この前回転でプリントスタート前の感光体
１の履歴によって感光体１の帯電性や感度が一定しない
のを防止する。

【０００５】その後、前露光１３の照射、帯電器３によ
る一様帯電を行い、信号発生部１１により出力された画
像データ１２に応じて駆動される半導体レーザ４よりの
レーザ光を感光体表面の画像部に露光し、非画像部には
露光しないイメージスキャニング露光により像露光さ
れ、感光体上に静電潜像が形成される。

【０００６】この潜像は現像器５により現像され、感光
体１上にトナー像が形成される。この像は転写帯電器６
によって転写紙７の上に転写され、分離帯電器８によっ
て静電分離された後、定着器９によって定着され排紙さ
れる。感光体１の上に残留した転写残りトナーはクリー
ナ１０によって清掃される。

【０００７】図１２は従来例の潜像形成における帯電直
後の表面電位を示す図である。図１２において、従来の
潜像形成は帯電直後の表面電位を経時的にグリッドバイ
アス電圧をＶｇ１に一定に保った状態でドラムを１回空
回転させている（図１２（ａ））。

【０００８】１回転めのドラム上のあるポイントＡの表
面電位はＶｉであり（図１２（ｂ））、２回転め以降の
ドラム上の同一ポイントＡの電位Ｖ０とはΔＶの電位差
が生じる。このΔＶの電位差はドラム特性または帯電系
の構成等によって変化する値である。このように従来例
では１回転、またはそれ以上回転して帯電履歴の消去を
行った上で、それ以降のドラム回転において画像形成を
行っていた（図１２（ｃ））。このため空回転分の無駄
な時間が生じていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来例
ではプリントスタートの後に前回転動作が入るため、最
初の１枚めのプリント時間が長くなってしまうという問
題点があった。

【００１０】特に現像器を複数配置するカラープリンタ
の場合、感光体の径を大きくする必要性があり、この場
合、感光体の周長に比例して特に前回転時間が長くな
り、ロスタイムが長くなるという問題点があった。

【００１１】一方、特に２成分現像であり、中間調の忠
実な再現を行うプリンタにおいては、前回転による帯電
性や感度の安定化を省略すると中間調画像の画像特性が
不安定となり、完成画像にダメージを受けるという問題
点があった。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ファストプリント時間を短縮
し、特に大径の感光ドラムの画像形成に有効に働き、ま
た、ドラム表面電位測定時間を短縮し、特に電位安定の
ための前回転が必要であるＯＰＣ等の感光体やコロナ帯
電等の帯電系を用いた場合に特に有効に働くことを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１）感光体と、前記感
光体に画像を形成する画像形成手段であって、前記感光
体に静電潜像を形成する潜像形成手段を備え、この潜像
形成手段は前記感光体を帯電する帯電手段を備える画像
形成手段と、を有する画像形成装置において、前記感光
体が前記帯電手段によって帯電が開始されてから前記感
光体の１回転以内の表面電位を測定する測定手段と、前
記静電潜像が形成開始されてからの前記感光体の回転数
と前記測定手段によって測定された前記表面電位とに応
じて前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手
段と、を有するようにした。

【００１４】（２）上記（１）の画像形成装置におい
て、前記測定手段は、前記感光体が前記帯電手段によっ
て帯電が開始されてから前記感光体の２回転以降の表面
電位を測定し、前記画像形成条件は、前記静電潜像が形
成開始されてからの前記感光体の回転数と前記測定手段
によって測定された前記１回転以内及び前記２回転以降
の前記表面電位とに応じて制御されるようにした。

【００１５】（３）上記（１）又は（２）の画像形成装
置において、前記画像形成条件は前記潜像形成手段によ
る静電潜像の形成条件であるとした。

【００１６】（４）上記（１）乃至（３）のいずれかの
画像形成装置において、前記画像形成手段は、前記感光
体が前記帯電手段によって帯電開始される１回転以内に
画像形成を開始するようにした。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１はこの発明の一実施例であるレーザビー
ムプリンタの構成図であり、図中前記従来例と同一符号
は同一もしくは相当部分を示し、それらの重複説明は省
略する。

【００２６】図１において、２０は画像処理部であり、
デジタル画像データ２２と基準クロック信号２３を入力
し、画像濃度に応じたほぼ連続的にパルス幅変調された
２値化画像データ２１を出力する。２値化画像データ２
１はレーザ駆動部２４に入力されてレーザ４を駆動し、
変調されたレーザ光として出力される。前記従来例の図
１１で説明したようにレーザ４よりのレーザ光は感光体
１上を走査し、一様に帯電された感光体１の矢印２方向
への回転に伴って２次元の静電潜像を得る。

【００２７】次に静電潜像は現像器５によって可視化さ
れ転写紙７上に転写される。転写されないで残ったトナ
ーはクリーナ１０により補集される。転写後、転写紙７
は感光ドラム１から分離され、定着器９を通って排紙さ
れる。

【００２８】２５は電位センサであり、感光体１のレー
ザビーム露光後の位置で感光体１の表面に近接して配設
されており、感光体１の表面の静電潜像の電位検出を行
う。電位センサ２５の出力は電位測定部２６に入力され
て電位が測定される。この測定された電位はアナログ値
であるため、Ａ／Ｄ変換器２７によりデジタル信号に変
換して制御部２８に入力される。

【００２９】制御部２８はマイクロコンピュータ等のＣ
ＰＵであり、ＣＰＵの制御プログラムやデータ等を格納
しているＲＯＭ及びＣＰＵのワークエリアとしてのＲＡ
Ｍ、更には各種Ｉ／ＯポートやＤ／Ａ変換部等を備え、
装置全体の制御を行うとともに後述する各種制御部への
指示信号をアナログ信号により出力する。

【００３０】２９は帯電器３の帯電電流を制御する高圧
制御部、３０は帯電器３のグリッドバイアス電圧を制御
するグリッドバイアス電圧用の高圧制御部である。２４
はレーザ４を駆動するとともにレーザ光の強度を制御す
るレーザ駆動部、３１は現像器５の現像バイアス電圧を
制御する現像バイアス電圧制御部である。

【００３１】次にこの実施例の画像処理部（図１）を図
２及び図３を用いて説明する。図２は図１の画像処理部
２０のブロック図であり、図１と同一部分は同一符号で
示している。

【００３２】図２において、デジタル画像データ２２は
Ｄ／Ａ変換器２０２によってアナログ画像信号２０３に
変換され、比較器２１１の一方の端子に入力される。

【００３３】２０７はタイミング信号発生回路であり、
基準クロック信号２３を入力して画素クロック２０４や
パターン信号発生器２０９へのスクリーンクロック２０
８を作成して出力している。パターン信号発生器２０９
はスクリーンクロック２０８をもとにパターン信号２１
０を出力し、比較器２１１の他方の端子に入力してい
る。

【００３４】デジタル画像データ２１は画素クロック２
０４に同期して入力され、Ｄ／Ａ変換器２０２は画素ク
ロック２０４に同期してアナログ画像信号２０３を出力
する。スクリーンクロック２０８は画素クロック２０４
の周期を整数倍したクロック信号で、例えば三角波であ
るパターン信号２１０の周期を規定している。

【００３５】アナログ画像信号２０３とパターン信号２
１０は比較器２１１により比較されて、アナログ画像信
号２０３の方が大きいときは０、小さいときは１とし
て、パルス幅変調された２値化画像データ２１が作成さ
れ出力される。

【００３６】図３は図２の各部のタイミングを示すタイ
ミングチャートである。この実施例はスクリーンクロッ
ク２０８は画素クロック２０４の２倍の周期をもつクロ
ックとしている。デジタル画像信号２２が００（白）か
ら１６進数のＦＦ（黒）に段階的に変化するとき、パタ
ーン信号２１０によりパルス幅変調された２値化画像デ
ータ２１のパルス波形を示している。このようにパター
ン信号２１０の振幅を変えることによって、デジタル画
像データ２２の入力レベルと２値化画像データ２１のパ
ルス幅の関係を変えることができる。

【００３７】次に図４を用いてセンシトメトリの説明を
する。図４は露光から表面電位、表面電位から濃度への
変換時の対応を示すセンシトメトリの図である。

【００３８】図４において、８ビットのデジタル画像デ
ータ２２（００からＦＦまでの２５６個のデータ）を入
力したとき、画像処理部２０によってほぼ連続的なパル
ス幅変調を行い、２値化画像データ２１をレーザビーム
プリンタの画像形成部に入力し、レーザ光による露光か
ら表面電位への変換、表面電位から濃度への変換を行っ
た場合の対応を示している。

【００３９】ここで画像処理部２０は階調性の良い画像
出力を得ることを目的としていたのであるから、デジタ
ル画像データ２１の入力レベルと再生画像の濃度の関係
はリニアであることが望ましい。しかるに図４でわかる
ようにリニアな部分は図中、△印（５０）から○印（５
１）までの部分である。よって５０の部分を入力レベル
が００、５１の部分の入力レベルをＦＦとすることによ
って、８ビットのデジタル画像に対し良好な階調性を得
られるようにする。

【００４０】２値化画像データ２１のパルス幅を入力レ
ベルに対応させ、図３に示したように白レベル（００）
に対するパルス幅をＰＷ０、黒レベル（ＦＦ）に対する
パルス幅をＰＷ１とする。

【００４１】一方、感光体１の電位センサ２４によって
測定される表面電位をそれぞれ白レベルに対応する電位
をＶ０、黒レベルに対応する電位をＶ１とする。

【００４２】これらの電位Ｖ０，Ｖ１は、遮光状態の暗
部電位（Ｖｄ）、全点灯の際の明部電位（Ｖ１）とは異
なる場合が多い。しかるに画像形成に使用している領域
は、前記のように△印（５０）から○印（５１）までの
領域であり、Ｖ０，Ｖ１を目標値に近づけて安定して良
質な画像を形成させている。

【００４３】前記図１２の従来例で説明したように、従
来はグリッドバイアス電圧をＶｇ１に一定に保った状態
でドラムを１回空回転させている。１回転めのドラム上
のあるポイントＡの表面電位はＶｉであり、２回転め以
降のドラム上の同一ポイントＡの電位Ｖ０とΔＶの電位
差が生じる（図１２）。このΔＶの電位差はドラム特性
または帯電系の構成などによって変わる値である。この
ように従来例では、１回転またはそれ以上回転させて帯
電履歴を消去した上で、それ以降のドラム回転において
画像形成を行っていた。このため、空回転分のムダな時
間が生じていた。

【００４４】この実施例では、図５に示すようなシーケ
ンスをとり、１回転めと２回転めの電位の差（従来例の
図１２に示したΔＶ）を補正するために２回転め以降の
潜像形成条件を制御する。

【００４５】具体的には１回転めと２回転め以降の電位
を図５（ｂ）に示したように、Ｖｉに一定にするために
２回転め以降のグリッドバイアスを図５（ａ）に示すよ
うに１回転めのグリッドバイアスＶｇ１よりも低く、Ｖ
ｇ３に設定する。

【００４６】または、１回転めと２回転めの電位の差
（ΔＶ）を補正し、１回転めと２回転め以降の電位をＶ
ｉに一定にするために、１回転めのグリッドバイアスを
２回転め以降のグリッドバイアスＶｇ１よりも高くＶｇ
２（図示せず）に設定する。

【００４７】この実施例のシーケンスとしては、まず前
多回転時またはドラム特性に応じて所定のタイミングご
とにまたは後回転時にグリッドバイアス一定時の１回転
めと２回転めの電位差（図１２（ｂ）参照）に示したΔ
Ｖを測定しておく。その上で１回転めと２回転めの電位
をそろえるために、つまり電位差ΔＶをなくすためのグ
リッドバイアスの制御は図７に示すフローに従って行
う。

【００４８】図１３及び図１４は特開昭６２−２８３３
５６号に開示された図であり、図１３はグリッドバイア
ス電圧対表面電位を示す図、図１４はＶ_Cont' Ｖ_Back'
Ｖ_Dvの定義を示す図である。まず、メインスイッチを入
れたときなど、前回転なく電位測定を行い、電位制御に
必要なデータをとりこむ。１回転めの電位を所定値（Ｖ
_Cont' Ｖ_Back）を満たすためのグリッドバイアス電圧Ｖ
_G 、現像バイアス電圧Ｖ_Dvを演算で求める。２回転めの
制御データを求める際には、入力値としてＶ_Cont' Ｖ
_Backと共に、前述したΔＶも含めて演算し、Ｖ_Dv' Ｖ_G
を求める。

【００４９】なお、上記実施例では１回転めの電位と２
回転めの電位差を測定する際にドラム上の同一ポイント
の電位を比較する例を示したが、この発明はこれに限ら
れるものではなく、複数ポイントの電位測定を行い平均
して差を求めるようにしても良く、この方がドラム上の
帯電能ムラに影響されることなくドラム特性の代表値を
検出することができる。

【００５０】図６には前多回転中に１回転めと２回転め
の電位差ΔＶを測定するシーケンスの一例を示してい
る。

【００５１】また、この実施例では暗部電位，明部電位
を測定する例を示したが、この発明はこれに限られな
い。例えば画像情報の最小レベル及び最大レベルに対応
した電位を測定するようにしてもよい（特開昭６２−２
８４５７８号参照）。

【００５２】また、前記ΔＶの電位差をなくすためにグ
リッドバイアスをどう制御するかに関しては、例えば前
記図１３に示したようにグリッドバイアス電圧をＶｇ１
と設定して１回転めの電位がＶｉ、２回転めの電位がＶ
ｉ＋ΔＶであるとき、２回転めのグリッドバイアス電圧
を

【００５３】

【数１】

【００５４】をみたすようなＶｇ３に設定することによ
って２回転めの電位をＶｉとすることができる。

【００５５】また、１回転めと２回転めの電位差ΔＶを
測定する例を示したが、この発明はこれに限られるもの
ではない。即ち、ΔＶは画像形成装置の構成が同一なら
ばほとんど変化しない場合があり、この場合にはΔＶを
固定値として記憶させておく。

【００５６】また、ΔＶと相関関係にあるパラメータ
（例えば休止時間）を測定し、予め定めたテーブルより
ΔＶを推定するようにしてもよい。

【００５７】また、シーケンスとしては休止時間と１回
転めの表面電位、２回転め以降の表面電位との間に図８
に模式的に示したような関係があることを予め求めてお
き、特性データをメモリに記憶しておく。次に図６に示
したように、コピースタート信号が入力されたときの休
止時間（図８にｔ１で示した）を測定し、上述した特性
データメモリを参照し、休止時間ｔ１に応じた電位差
（ΔＶ）を推定する。

【００５８】なお、前記実施例では、制御する潜像形成
条件がグリッドバイアス値である例を示したが、この発
明はこれに限られるものではない。例えば、１次帯電電
流値を制御してもよい。この場合には電流値と表面電位
の関係を予め求めておく。

【００５９】また、測定するプロセス要因を表面電位と
したが、現像手段によって顕像化した後の画像濃度測定
手段を有し、その測定結果に応じて潜像形成条件を制御
するようにしてもよい。

【００６０】また、前記実施例では、１回転めの電位と
２回転めの電位をＶ０にそろえる例を示したが、この発
明はこれに限られるものではない。例えば、１回転めと
２回転め、それ以降の回転のドラム表面電位の目標値を
異なる値に設定することが特にフルカラー画像形成装置
において有効であり、この場合にもグリッドバイアス対
表面電位の関係を適用する際に、１回転めのグリッドバ
イアス値に前述したような補正を加えることにより、１
回転めの電位から所望の値に制御することができ、１回
転めから安定した画像形成を行うことができる。

【００６１】なお、本発明では前多回転前、潜像形成前
とも感光体（ドラム）表面電位が所定範囲内であること
が望ましい。実施例に付加して感光体のいわゆる後回転
時に感光体の表面状態を所定範囲内に制御する手段を有
することにより、さらに安定した画像形成を行うことが
できる。

【００６２】なお、上記実施例は、感光体の第１回目の
回転と第２回目以降の回転における潜像形成条件の変更
について例示したが、２回転目以前と３回転目以降につ
いて差異を生じるときは、３回転目以降とそれ以前とで
潜像形成の条件を変更すればよい。

【００６３】（他の実施例）上記装置は主に単色のプリ
ンタを例示したが、カラー画像を出力する実施例を図９
及び図１０を参照して以下説明する。

【００６４】図９に示す実施例装置は、感光体１の方向
にシアントナーを適用した現像器５Ｃ，マゼンタ現像器
５Ｍ，イエロー現像器５Ｙが配設してある。この感光体
１に対向して転写ドラム３１があり、このドラム３１上
に転写紙７がグリッパにより支持され、かつ静電吸着さ
れ搬送される。まず、感光体１にはシアントナー像が形
成され、ドラム３１上の転写材上に転写され、次にマゼ
ンタトナー像、そしてイエロートナー像が順次転写さ
れ、同じ転写材上にフルカラー像が形成される。

【００６５】上記装置のように感光体が複数回転して、
１つの完成された多重画像を形成する装置においては、
短い時間で各色ごとのトナー像の調子、即ち、カラーバ
ランスをととのえたカラー画像を形成するという点で有
効である。

【００６６】図１０に示す実施例装置は、感光体１Ｂは
黒トナーを有する現像器５Ｂを適用したもので、感光体
１Ｒは赤トナーを有する現像器５Ｒを適用した。転写紙
７は転写ベルト３３により搬送され、各感光体の転写位
置にて黒及び赤トナーが順次転写され、転写紙７上に多
重画像が形成される。

【００６７】上記図９の装置は、感光体の周囲に複数の
現像器を配設するので、感光体の周長も長くなり、感光
体の前処理としての予備回転をなくすことによる画像形
成速度の向上効果が大きい。

【００６８】また、図１０の装置においては、各感光体
をシアン，イエロー，マゼンタ用とすることでフルカラ
ー画像を出力することができる。この場合も一枚もしく
は連続した複数の画像出力においても、上記時間短縮の
効果は大きい。特に、図１０の装置で複数枚の画像を出
力するときは、初期とその後の完成画像の画質の変動を
防止する効果もある。

【００６９】本発明の実施にあたり、更により良好な結
果を得るには、像形成後の感光体の除電を積極的に行
う。具体的には、所定の像形成工程の後、即ち、所定の
感光体上のトナー像を転写材に転写した後、感光体上の
残留トナーをクリーニング手段で除去すると共に、ＬＥ
Ｄ素子やハロゲンランプ等の光源により感光体を露光し
ながら、感光体を１回転、もしくは、複数回転する。な
お、光りによる除電の際、交流コロナ放電を感光体に作
用させることで、感光体の残留電荷の除去及び均一化効
果を一層、高めてもよい。上記工程を積極的に付加する
ことは、残留電荷がなかなか減衰しにくい特性の電子写
真感光体には、特に有効である。

【００７０】上記工程を付加することで、像形成時間の
短縮のみならず、画質の更なる向上が可能となる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明ではスタ
ート後の潜像形成の１回転めと２回転め以降の潜像形成
条件を異ならしめることによって、ファーストプリント
時間を短縮することができ、特に大径の感光ドラムを用
いた画像形成装置に対する効果がある。

【００７２】また、電位測定を前回転なしに行うため、
電位測定の時間を短縮することができるという効果があ
る。

【００７３】特に従来、電位安定のために前回転の必要
であった、例えばＯＰＣ等の感光体やコロナ帯電等の帯
電系を用いた場合に特に有効である。

【００７４】更に、多色，多重の画像を形成する装置に
おいても、像形成時間を短縮し画質を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例であるレーザビームプリ
ンタの構成図

【図２】 図１の画像処理部の構成図

【図３】 図２の各部のタイミングを示すタイミングチ
ャート

【図４】 露光から表面電位、表面電位から濃度への変
換時の対応を示すセンシトメトリの図

【図５】 この実施例のドラム表面電位と回転のシーケ
ンスを示す図

【図６】 前多回転中に１回転めと２回転めの電位差Δ
Ｖを測定するシーケンスを示すフロー図

【図７】 電位差ΔＶをなくすためのグリッドバイアス
の制御を示すフローチャート

【図８】 １回転め及び２回転めの表面電位と休止時間
の関数を示す図

【図９】 他の実施例であるカラーレーザビームプリン
タの構成図

【図１０】 他の実施例であるカラーレーザビームプリ
ンタの構成図

【図１１】 従来例のレーザプリンタの画像形成部の構
成図

【図１２】 従来例の潜像形成における帯電直後の表面
電位を示す図

【図１３】 グリッドバイアス電圧対表面電位を示す図

【図１４】 Ｖ_Cont' Ｖ_Back' Ｖ_Dvの定義を示す説明図

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２０ 画像処理部 ２４ レーザ駆動部 ２６ 電位測定部 ２８ 制御部 ２９，３０ 高圧制御部 ３１ 現像バイアス電圧制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/06 １０１ (72)発明者 竹内 達夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−119374（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−19588（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 13/01 G03G 15/01 G03G 21/00 370 - 540

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体と、前記感光体に画像を形成する
   画像形成手段であって、前記感光体に静電潜像を形成す
   る潜像形成手段を備え、この潜像形成手段は前記感光体
   を帯電する帯電手段を備える画像形成手段と、を有する
   画像形成装置において、 前記感光体が前記帯電手段によって帯電が開始されてか
   ら前記感光体の１回転以内の表面電位を測定する測定手
   段と、前記静電潜像が形成開始されてからの前記感光体
   の回転数と前記測定手段によって測定された前記表面電
   位とに応じて前記画像形成手段の画像形成条件を制御す
   る制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記測定手段は、前記感光体が前記帯電
   手段によって帯電が開始されてから前記感光体の２回転
   以降の表面電位を測定し、前記画像形成条件は、前記静
   電潜像が形成開始されてからの前記感光体の回転数と前
   記測定手段によって測定された前記１回転以内及び前記
   ２回転以降の前記表面電位とに応じて制御されることを
   特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画像形成条件は前記潜像形成手段に
   よる静電潜像の形成条件であることを特徴とする請求項
   １又は２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記画像形成手段は、前記感光体が前記
   帯電手段によって帯電開始される１回転以内に画像形成
   を開始することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載の画像形成装置。