JP5197264B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置等がある。

この種の画像形成装置においては、電子写真用の感光体の表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光ドラム表面を像露光装置によって露光して静電潜像を形成する。電子写真用の感光体はドラム型或いはエンドレスベルト型で回転可能になっており、所定の速度で回転駆動される。以下、電子写真用の感光体を感光ドラム又はドラムと記す。

そして、この静電潜像を現像装置により現像剤（以下、トナーと記す）で顕像化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転写材に転写する。その後、定着装置によりトナー像を転写材上に固着画像として定着して出力する。感光ドラムは、転写材に対するトナー像の転写後に表面に残留した転写残トナーがクリーニング装置によって除去され、次の画像形成動作に備える。

近年では、帯電装置としては接触帯電方式の装置が多数の画像形成装置に搭載され、そのほとんどは、接触帯電部材として導電性ローラを用い、これに電圧を印加するローラ帯電タイプである。帯電用の電圧として直流電圧のみを印加する直流方式と、直流電圧に交流電圧を重畳して印加する交流重畳方式とがある。

交流重畳方式は、感光ドラム表面を一様に帯電できる利点がある。その反面、接触帯電部材と感光ドラムとの間の微小空隙において放電が発生するため、感光ドラム表面にダメージを与え、感光ドラムの摩耗量が増大し、感光ドラムの寿命が短くなってしまう。

これに対して、直流方式は、交流重畳方式と比較して、接触帯電部材と感光ドラムとの間の微小空隙において発生する放電のエネルギーが小さいため、感光ドラムへのダメージも少なく、感光ドラムの長寿命化を達成することができる。従って、感光ドラムの長寿命化の観点からは、直流方式で感光ドラムを帯電することが望ましい。

しかしながら、特に直流方式で感光ドラムを帯電する場合には、以下に示す課題があった。

画像形成後の感光ドラム表面は形成された画像パターンに応じて表面電位が不均一化している。この状態で次回帯電を行っても、前回の形成画像によっては均一に帯電することができず、結果、次回にレーザー等の像露光装置で露光したときの感光ドラム表面電位が不均一化してしまうことがある。つまり、コントラストの強いパターンを形成した後にハーフトーン画像を形成した場合に、ハーフトーン中に前回の画像パターンが浮き出てしまう、いわゆる「ゴースト画像」が発生する場合がある。

そこで、ＬＥＤ等の光源を有する帯電前露光装置により感光ドラム上を一様に照射（全面露光）し、前回の画像形成において像露光装置で露光したときの感光ドラム表面の明部電位と非画像部分の暗部電位とを均す。これにより次回の帯電で均一に帯電できるようにし、ゴースト画像の発生を無くしている。ゴースト画像発生をなくすためには、帯電前露光装置の光量はより大きい光量を用いた方が良い。

しかし、その反面、帯電前露光装置により感光ドラム上を一様に照射し、十分に感光ドラム上の電位を均してしまうと、転写工程で転写材に転写されなかった感光ドラム上の転写残トナーが飛散してしまうという問題が生じた。これは、クリーニング工程の前に帯電前露光をする画像形成装置で発生することがある。トナー像は、像露光装置によって感光ドラム表面に形成された静電潜像上に形成されている。転写工程によって、転写材に転写されなかった感光ドラム上の転写残トナーもまた、静電潜像上に残っている。この静電潜像を帯電前露光装置により十分に一様に均してしまうと、トナーと感光ドラム間の付着力が弱まり転写残トナーの像が崩れ、トナーが飛散してしまう場合がある。よって、トナー飛散を防止するためには、帯電前露光装置の光量はより小さい光量を用いた方が良い。

また、特許文献１で、帯電前露光装置の長時間使用によって、帯電前露光装置の光量がダウンしてしまうという問題も報告されている。帯電前露光装置の光量がダウンしてしまうと前回の形成画像の履歴を消去しきれず、ゴースト画像が発生してしまうことがある。

よって、ゴースト画像発生の抑制、トナー飛散の防止の両立を図るためには、ＬＥＤ等の帯電前露光装置、感光ドラム膜厚、感光ドラム感度の製造上のバラツキ、使用上の変化に応じて帯電前露光装置の光量を最適な光量に調整する必要がある。

従来、帯電前露光装置の光量の制御は、特許文献１に記されているように、表面電位検知手段で検知される感光ドラム表面電位と帯電手段に印加した電流との関係に基づいて行っていた。感光ドラムの表面電位検知手段は、感光ドラム表面電位を直接測定することができるため、所望の感光ドラム表面電位にするように帯電前露光装置の光量を調節できる。

また、特許文献２では、帯電部材に検知用バイアスを印加して帯電部材に流れた電流値から感光ドラム膜厚（感光層の膜厚）を推定し、帯電前露光装置の光量を、その感光ドラム膜厚に応じて変更していた。この方法は、感光ドラム膜厚が厚いときは、帯電前露光装置の光量を小さく調整し、感光ドラム膜厚が画像形成装置の使用とともに薄くなるにつれ、大きな光量に調整するというものである。
特開平１１−１７４７５５号公報 特開２００４−３３４０６３号公報

しかしながら、表面電位検知手段は高価であり、より安価な画像形成装置を提供するには課題が残った。

また、帯電部材に検知用バイアスを印加して帯電部材に流れた電流値から感光ドラム膜厚を推定し、その膜厚に応じて帯電前露光装置の光量を調整する方法は、感光ドラムの膜厚・感光特性のバラツキに対しては一定の効果が得られる。しかし、帯電前露光装置の製造上のバラツキ、あるいは長期間の使用に伴う光量の変化を予測して帯電前露光装置の光量を調節することは困難であった。よって、製造上の帯電前露光装置の光量のバラツキに対しては、出荷前により厳密に調整することが求められた。しかし、光量を厳密に調整すると製造効率が低下し、多くのコストがかかってしまうという課題があった。また、長期間の使用に伴って、あるいはユーザーが帯電前露光装置を汚してしまい帯電前露光装置の光量がダウンしてしまった場合には、ゴースト画像が発生してしまうという問題があった。さらに、接触帯電部材の個体バラツキ、あるいは使用環境によって抵抗値にバラツキがあった場合、帯電電流値にズレが生じ、高い検知精度が得られないことがあった。

そこで、より安価で、ゴースト画像の発生なしに、トナー飛散を防止し得る画像形成装置を提供するためには、感光ドラム表面電位検出手段を用いないことが求められる。また、ＬＥＤ等の帯電前露光装置、感光ドラム膜厚、感光ドラム感度の製造上のバラツキ、帯電部材の個体バラツキ、使用時の帯電前露光装置、感光ドラム、帯電部材の状態に応じて、適宜、帯電前露光装置の光量を最適な光量に調整することが求められる。

そこで本発明の目的は、表面電位検出手段を用いないで、従ってより安価で、且つ、長期間に渡ってゴースト画像の発生がなく、良好な画質を維持しつつ、トナー飛散を防止し得る画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転可能な電子写真用の感光体と、前記感光体に接触して感光体の表面を帯電させる接触帯電部材と、前記接触帯電部材に流れる電流値を検出する帯電電流検出装置と、前記接触帯電部材による帯電前に前記感光体の表面を露光して残留電荷を除去する帯電前露光装置と、を有する画像形成装置において、所定光量に調整され前記感光体の表面を露光する標準露光装置を備え、非画像形成時に、前記接触帯電部材に所定の電圧を印加して帯電された前記感光体に対して、前記帯電前露光装置は点灯させずに前記標準露光装置を点灯させて露光を行った前記感光体の表面の領域を、前記接触帯電部材で再び帯電した際に、前記接触帯電部材に流れる第１の電流値を帯電電流検出装置で検出し、非画像形成時に、前記接触帯電部材に所定の電圧を印加して帯電された前記感光体に対して、前記標準露光装置は点灯させずに前記帯電前露光装置を点灯させて露光を行った前記感光体の表面の領域を、前記接触帯電部材で再び帯電した際に、前記接触帯電部材に流れる第２の電流値を帯電電流検出装置で検出し、前記第１の電流値と前記第２の電流値とに基づいて、画像形成時における前記帯電前露光装置の光量を決定する制御装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、表面電位検出手段を用いないで、画像形成時の帯電前露光装置の光量を適宜、最適に決定することができる。従ってより安価な画像形成装置を提供することができる。また、電子写真感光体、接触帯電部材、帯電前露光装置の各バラツキ、及び使用状況によらず、ゴーストを抑制して良好な画質を維持しつつも、トナー飛散が発生しない画像形成装置を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

［第１の実施形態］
（１）画像形成部
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

本実施形態の画像形成装置は、回転又は回動する（回転可能な）電子写真用の感光体に対して、帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの一連の画像形成プロセスを実行して転写材に画像を形成する電子写真プリンタである。

即ち、パソコン等の外部ホスト装置２００から画像形成装置１００の制御手段（エンジンコントロ−ラ）１０１に入力する電気的画像信号に対応した画像を転写材（記録媒体）に形成する。制御手段１０１は外部ホスト装置２００との間で各種情報の授受をすると共に、画像形成装置の動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。転写材は、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などである。また、転写材は中間転写ドラムや中間転写ベルト等の中間転写体である場合もある。

ここで、上記一連の画像形成プロセスを実行するプロセス手段には、回転駆動されるドラム型の電子写真用の感光体（以下、感光ドラムと記す）２を帯電する帯電手段である接触帯電部材３を含む。また、帯電された感光ドラム２の感光体表面を像露光して静電潜像を形成する像露光手段である像露光装置１を含む。更に、静電潜像を現像剤で現像して現像剤像（トナー像）として可視像化する現像手段である現像装置４、トナー像を転写材に転写する転写手段である転写装置６、転写後の感光ドラム２をクリーニングするクリーニング手段であるクリーニング装置５を含む。

プロセス手段を構成するこれらの部材のうち、少なくとも一部の部材は、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１０として構成することができる。本実施形態のプロセスカートリッジ１０は、感光ドラム２、接触帯電部材３、現像装置４、クリーニング装置５を一括してユニット化したものである。図２は図１におけるプロセスカートリッジ１０の部分の拡大図である。これらの構成要素はカートリッジ内で所定の相互配置関係をもって組み付けられている。そして、プロセスカートリッジ１０は画像形成装置本体内の所定部に対して所定の要領で挿入装着され、また反対に装置本体から抜き外しできるようになっている。また、プロセスカートリッジ１０は、プロセスカートリッジに関する各種情報を記憶する記憶手段９を備えている。制御手段１０１はこの記憶手段９と各種情報の授受をする。

感光ドラム２は矢印Ｒ１の時計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。

接触帯電部材３は感光ドラム２の表面に接触して感光体表面を帯電させる部材である。本実施の形態においては、接触帯電部材３は感光ドラム２に当接配置された導電性ローラであり、感光ドラム２の回転に従動して矢印Ｒ３の反時計方向に回転する。この接触帯電部材３に、電源部３１から所定の帯電電圧（直流電圧）が印加されることで、回転する感光ドラム２の表面が所定の極性・電位（暗部電位）に均一に帯電される。

像露光装置１は、本実施の形態においては、レーザー・ポリゴンミラー・レンズ系を含むレーザースキャナーである。像露光装置１からは画像信号に応じて変調されたレーザー光がスキャン出力され、感光ドラム２に対してミラー１１で反射される。これにより、接触帯電部材３によって均一に帯電されている感光ドラム表面がレーザー走査露光される。この露光により、感光ドラム表面の露光部の表面電位が明部電位に減衰して暗部電位との静電コントラストで、感光ドラム表面に像露光パターンに対応した静電潜像が形成される。

現像装置４は、現像剤Ｔを収容させた現像容器４０と、現像剤を担持・搬送する現像剤担持体４１と、現像剤担持体上の現像剤コーティングを規制する現像剤層厚規制部材４２を有している。本実施例においては、現像剤Ｔは磁性一成分トナーを用いた。現像剤担持体４１は感光ドラム２に対し、所定のギャップをもって非接触で対向配置している。感光体ドラム２がＲ１方向に回転すると、現像剤担持体４１は所定の周速比をもって矢印Ｒ２の反時計方向に回転する。回転する現像剤担持体４１により搬送される現像剤Ｔは、現像剤層厚規制部材４２により所望の層厚に規制され、感光ドラム２と対向する現像位置まで搬送される。また、現像剤担持体４１には電源部４３から所定の現像電圧が印加される。これにより、感光ドラム２の表面に形成されている静電潜像がトナー像として顕像化（反転現像又は正規現像）される。

一方、給紙カセット７１内に収納された転写材７が給紙ローラ７２によって一枚分離給紙されて、感光ドラム２での潜像の形成と同期してレジストローラ７３まで搬送される。そして、この転写材７は、感光ドラム２上に形成されたトナー像の先端と同期して、レジストローラ７３によって転写ローラからなる転写装置６に搬送され、転写装置６と感光ドラム２との当接部である転写ニップ部に進入して挟持搬送されていく。転写装置６には、転写材７が転写ニップ部を挟持搬送されている間、電源部６１より所定の転写電圧（トナーの帯電極性とは逆極性で、所定電位の電圧）が印加される。これにより、感光ドラム表面に形成されているトナー像が転写材７の表面に順次に静電転写されていく。

転写ニップ部を出た転写材７は感光ドラム２の表面から分離されて、搬送装置１４によって定着器８に導入される。定着器８は例えば熱ローラタイプの定着器であり、転写材７は定着ニップ部で挟持搬送されることにより、熱と圧力で未定着のトナー像が転写材上に固着像として定着される。そして、画像定着された転写材７が装置外部に排出される。

また、転写材分離後に感光ドラム２上に残留した転写残トナーは弾性ブレードからなるクリーニングブレード５ａを用いたクリーニング装置５によって除去される。そして、クリーニング装置５によって表面が清掃された感光ドラム２は繰り返して画像形成に使用される。

転写装置６から感光ドラム２の回転方向下流側で、クリーニング装置５よりも感光ドラム２の回転方向上流側（クリーニング工程の前）において、ＬＥＤ（ＬＥＤ露光装置）・ハロゲンランプ等からなる帯電前露光装置１２が配されている。帯電前露光装置１２は、接触帯電部材３による帯電前に感光ドラム表面を全面露光して残留電荷（電気的メモリ）を除去することで、前回の形成画像によって不均一になった感光体表面の電位を均すための帯電前露光装置である。

（２）画像形成装置の動作シーケンス
図３は上記画像形成装置の動作シーケンス図である。

ａ．前多回転工程：画像形成装置の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチーオンにより、装置のメインモータ（不図示）を駆動させて感光ドラム２を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。

ｂ．前回転工程：プリント前動作を実行させる期間である。この前回転工程は前多回転工程中にプリント信号が入力したときには前多回転工程に引き統いて実行される。プリント信号の入力がないときには前多回転工程の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラム２の回転駆動が停止され、画像形成装置はプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力すると、メインモータが再駆動されて感光ドラム２が回転し、前回転工程が実行される。

ｃ．印字工程（画像形成工程、作像工程）：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転する感光ドラム２に対する画像形成プロセスが実行される。これにより、感光ドラム表面に形成されたトナー像の転写材への転写、定着器によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）モードの場合は上記の印字工程が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。

ｄ．紙間工程：連続印字モードにおいて一の転写材の後端部が転写ニップ部を通過した後、次の転写材の先端部が転写ニップ部に到達するまでの間の、転写ニップ部における転写材の非通紙状態期間である。

ｅ．後回転工程：最後の転写材の印字工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラム２を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

ｆ．スタンバイ：所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止され感光ドラム２の回転駆動が停止され、画像形成装置は次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。

１枚だけのブリントの場合は、そのプリント終了後、画像形成装置は後回転工程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態においてプリントスタート信号が入力すると、画像形成装置は前回転工程に移行する。

ｃの印字工程時が画像形成時であり、ａの前多回転工程、ｂの前回転工程、ｄの紙間工程、ｅの後回転工程が非画像形成時（非作像時）になる。なお、帯電前露光装置１２における画像形成時は、これからトナー画像形成されるであろう感光ドラム２の領域に対して前露光を行っている時である。また、像露光装置１（標準露光装置）における画像形成時は、これからトナー画像形成されるであろう感光ドラム２の領域に対して像露光を行っている時である。

（３）帯電前露光装置１２の制御
図４は帯電前露光装置１２の制御系統のブロック図である。

前述のように、接触帯電部材３は、感光ドラム２に当接配置されている。感光ドラム２には、レーザー等を光源とする静電潜像を形成する像露光装置１から発せられる光と、ＬＥＤ等を光源とする帯電前露光装置１２から発せられる光との、少なくとも２種の光源からの光が照射可能になっている。本実施例では、像露光装置１としてレーザー露光装置を用い、帯電前露光装置としてLED露光装置を用いている。像露光装置１は、光量の強度補正（ＡＰＣ＝Automatic Power Control）を行っている。そのため、長時間に渡って所望の光量が安定して出力できる。

また、接触帯電部材３には帯電電圧として直流電圧を印加する電源部３１が接続されている。制御装置１０１には、接触帯電部材３に流れる電流を検出する帯電電流検出装置３２（帯電電流検出手段）が設けられている。加えて、帯電電流検出装置３２の結果から帯電前露光装置１２の出力を制御する前露光光量制御手段（帯電前露光装置１２の光量を可変制御する前露光光量制御装置）３３が配置され、帯電前露光装置１２の光量を制御する。

本実施例では、前露光光量制御手段３３は、帯電前露光装置１２に入力する電流（電圧）を可変することで光量を可変にしている。帯電前露光装置１２の光量可変手段はこの限りではなく、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御等で行ってもよい。

帯電前露光装置１２の光源としてはＬＥＤ、ハロゲンランプ等を用いることができる。使用する光源は特に限定されないが、駆動電圧が少なく、また装置の小型化が容易という観点からＬＥＤを用いるのが好ましく、本実施例ではＬＥＤを用いている。

帯電前露光装置１２の光量は、ゴースト画像の発生がなく、且つ、トナー飛散が発生しない光量に設定する必要がある。

ここで、ゴースト画像の発生について説明する。画像形成後の感光ドラム表面は形成画像に応じて表面電位が不均一化している。この状態で次回帯電を行っても、前回の形成画像によっては均一に帯電することができず、次回、像露光装置１で露光したときの感光ドラム表面電位が不均一化してしまうことがあり、ゴースト画像が発生する。そこで、帯電前に帯電前露光装置１２によって感光ドラム２の表面電位をより均一にする必要がある。

ゴースト画像は、感光ドラム上にコントラストの大きい画像を形成した次回、像露光を行った画像で発生しやすい。すなわち、ゴースト画像の発生は、静電潜像を形成する像露光装置１によって像露光した時の感光ドラム表面の明部電位と暗部電位の差を、次回帯電までに帯電前露光装置１２によってどれだけ小さくするかが重要である。

言い換えると、帯電前露光装置１２を備えた系では、像露光装置１によって露光した際の感光ドラム表面の明部電位と、帯電前露光装置１２で全面露光した際の感光ドラム表面の明部電位との関係がゴースト画像発生に対して重要なパラメータとなる。

続いて、トナー飛散について説明する。帯電前露光装置１２によって感光ドラム表面をより大きな露光量で一様に照射し、十分に感光ドラム表面の電位を均してしまうと、転写工程で転写されなかった転写残トナーが飛散してしまうという問題が生じることがある。これは、本実施の形態のようなクリーニング工程の前に帯電前露光をする画像形成装置で発生することがある。感光ドラム上に形成されたトナー像は、像露光装置１によって形成された静電潜像上に形成されている。転写工程によって、転写材７に転写されなかった感光ドラム上の転写残トナーもまた静電潜像上に残っている。この静電潜像を帯電前露光装置１２により十分に一様に均してしまうと、トナーと感光ドラム間の付着力が弱まり静電潜像上に残っているトナー像が崩れ、トナーが感光ドラム上から飛散してしまう場合がある。すなわち、トナー飛散の発生は、静電潜像を形成する像露光装置１によって露光した時の感光ドラム表面の明部電位と、露光しなかった時の暗部電位の差を、帯電前露光装置１２によって小さくしすぎないことが重要である。

言い換えると、転写手段とクリーニング手段の間に帯電前露光装置１２を備えた画像形成装置においては、トナー飛散に対しても上記の事項が重要なパラメータとなる。即ち、像露光装置１によって露光した際の感光ドラム表面の明部電位と、帯電前露光装置１２で全面露光した際の感光ドラム表面の明部電位との関係が重要なパラメータとなる。

ここで、帯電電流検知について説明する。接触帯電部材３に直流電圧を印加し、感光ドラム表面を所定の帯電電位（暗部電位）に帯電させながら、像露光装置１は発光（点灯）させずに、帯電前露光装置１２のみを光量を変えて発光（点灯）させる。そして、露光した感光ドラム２の領域を接触帯電部材３で再び帯電した際の帯電電流値を帯電電流検出装置３２によって検出する。

このときの、帯電前露光装置１２の光量（ｌｘ・ｓ）と第２の電流値である帯電電流値Ｉｃ（μＡ）との関係を図５に示す。ここでは、接触帯電部材３による感光ドラム表面の帯電電位（暗部電位）を−６００Ｖとしている。

感光ドラム２は次のＡ・Ｂ・Ｃの３種類である。即ち、感光ドラムの感度は略等しく膜厚（感光層の膜厚）の異なる感光ドラムＡ、Ｂ（膜厚；大Ａ＞Ｂ小）、及び、膜厚は略等しく感度の異なる感光ドラムＡ、Ｃ（感度；大Ａ＞Ｃ小）を用いた。

帯電電流値Ｉｃは、感光ドラム２が露光によって暗部電位から明部電位に下がり、その下がった明部電位を次回帯電によって暗部電位に再び帯電する際、接触帯電部材３に流れる電流である。

より大きい光量で露光し、暗部電位から明部電位への変化量が大きいと、次回接触帯電部材によって再び明部電位から暗部電位に帯電する際の放電量が大きくなり、より大きな値の帯電電流が流れる。

よって、帯電電流値Ｉｃは、感光ドラム２を露光した際の暗部電位から明部電位への変化量、すなわち感光ドラム表面の明部電位と正の相関がある。また、感度が略等しく膜厚の異なる感光ドラムの比較では、感光ドラムの膜厚が薄いものほど、暗部電位から明部電位への変化量が同じであっても、接触帯電部材３で再帯電した際、より大きな値の帯電電流値Ｉｃとなる。これは、感光ドラムの膜厚によって、感光ドラムの帯電能が異なるためである。また、膜厚が略等しく感度の異なる感光ドラムの比較では、ドラムの暗部電位から明部電位の変化量が同じなら、接触帯電部材３で再帯電した際、略等しい値の帯電電流値Ｉｃとなる。

同様の実験を、帯電前露光装置１２ではなく静電潜像を形成する像露光装置１を用いて、感光ドラム表面を所定の光量で全面露光しながら行っても、同様に、感光ドラム表面の明部電位に応じた値の第１の電流値である帯電電流Ｉｃｏが流れる。但しこのとき、帯電前露光装置１２は点灯させない。

上記の実験結果から、接触帯電部材３に直流電圧を印加して、感光ドラム２の表面を一定に帯電させながら１つの露光手段によって全面露光し、感光ドラム２を再び帯電したときの帯電電流値は、感光ドラム表面の明部電位と強い相関があることがわかる。

前述したように、ゴースト画像の発生とトナー飛散の発生は共に、像露光装置１で全面露光した際の感光ドラム明部電位と、帯電前露光装置１２で全面露光した際の感光ドラム明部電位との関係が重要なパラメータとなる。

ここで、像露光装置１を標準露光装置（所定光量に調整された標準露光装置）して用いる。この像露光装置１のみで感光ドラム２を所定の光量に全面露光しながら検出した帯電電流値Ｉｃｏを帯電電流の標準値とする。そして、上記の帯電電流検知を用いれば、上記の帯電電流値Ｉｃｏ（第１の電流値）と、帯電前露光装置１２のみで感光ドラム２を全面露光しながら検出した帯電電流値Ｉｃ（第２の電流値）との関係を考えれば良い。

そこで、［Ｉｃ／Ｉｃｏ］というパラメータに着目し、［Ｉｃ／Ｉｃｏ］が所望の値になるように帯電前露光装置１２の光量を制御するのが好ましい。

パラメータは、ここでは最も簡易な［Ｉｃ／Ｉｃｏ］というパラメータを用いるがＩｃとＩｃｏの関係式であればこの限りではなく、帯電電流値Ｉｃｏと帯電電流値Ｉｃとの差の関係式等であっても構わない。

また、帯電前露光装置１２のみで感光ドラム２を全面露光しながら検出した帯電電流値Ｉｃは、前述したように感光ドラム膜厚によってその大きさが変わる。更に、接触帯電部材３の抵抗も個体バラツキ・使用状況・使用環境によって変わるため、帯電電流値Ｉｃの大きさに影響を及ぼす。よって、帯電電流値Ｉｃが所望の値になるように帯電前露光装置１２の光量を制御する方法は好ましくない。

そこで、より発光光量が安定した像露光装置１のみで感光ドラム２を全面露光し、検出した帯電電流値Ｉｃｏを基準とし、［Ｉｃ／Ｉｃｏ］が所望の値になるように帯電前露光装置１２の光量を制御する。

即ち、所定光量に調整された標準露光装置を具備させる。本実施の形態では像露光装置１をこの標準露光装置に兼用させている。非画像形成時に、接触帯電部材３に所定の直流電圧を印加して帯電させた感光ドラム２に対して、帯電前露光装置１２は点灯させずに標準露光装置１を点灯させて、感光ドラム２を露光する。そして、標準露光装置１で露光された感光体表面の領域を接触帯電部材３で再び帯電した際の帯電電流検出装置３２の検出結果を第１の帯電電流値とする。また、非画像形成時に、接触帯電部材３に所定の直流電圧を印加して帯電させた感光ドラム２に対して、標準光源１は点灯させずに帯電前露光装置１２を点灯させて、感光ドラム２を帯電する。そして、帯電前露光装置１２で露光された感光体表面の領域を接触帯電部材３で再び帯電した際の帯電電流検出装置３２の検出結果を第２の帯電電流値とする。制御装置１０１は、上記の第１の帯電電流値と第２の帯電電流値との関係から、画像形成時における帯電前露光装置１２の光量を決定する制御モードを有する。

上記の制御モードによれば、感光ドラム２の使用状況・製造上のバラツキ、接触帯電部材３の使用状況・製造上のバラツキに対して、帯電前露光装置１２の光量を所望の値に制御することができる。

また、製造上、帯電前露光装置１２の光量のバラツキが生じても、その帯電前露光装置１２に対し、［Ｉｃ／Ｉｃｏ］が所望の値になるように出力を制御することによって、帯電前露光装置１２の光量を最適に調整できる。

また、長期間の使用に伴い、あるいはユーザーが帯電前露光装置１２を汚してしまい、帯電前露光装置１２の光量がダウンしてしまった場合にも対応できる。即ち、像露光装置１で帯電電流の標準値Ｉｃｏを検出することによって、［Ｉｃ／Ｉｃｏ］が所望の値になるように帯電前露光装置１２の出力を上げ、感光ドラム２に対して所望の光量で露光することができる。像露光装置１は、光量補正を行っており、長時間光量を所望の値に制御することが可能である。そのため、光量が安定した像露光装置１に基づいて、帯電前露光装置１２の光量を決定することで、帯電前露光装置１２の光量を所望の光量にすることができる。

帯電前露光装置１２のみを使って（帯電電流値Ｉｃのみを使って）で同様のことを行おうとしても、帯電前露光装置１２の光量は使用状況によって変わってしまう畏れがあるためうまくいかない。帯電電流値Ｉｃが変動した場合、その変動が感光ドラム２や帯電部材等の使用状況による変化なのか、帯電前露光装置１２の使用状況による変化なのかがわからないためである。

そして、表面電位検出手段を用いないで、画像形成時の帯電前露光装置１２の光量を適宜、最適に決定することができる。従ってより安価な画像形成装置を提供することができる。

図６の表は、像露光装置１の光量を３．０［ｍＪ・ｍ^−２］の一定にし、帯電前露光装置１２の光量を変えることによって、［Ｉｃ／Ｉｃｏ］を振って画像形成を行ったときのゴースト画像の発生状況とトナー飛散の発生状況である。このとき、接触帯電部材３に所定の直流電圧を印加して、感光ドラム２の帯電電位（暗部電位）を−６００Ｖとした。

感光ドラム２はＡ・Ｂ・Ｃも３種類、即ち、感光ドラムの感度は略等しく膜厚の異なる感光ドラムＡ、Ｂ（膜厚；大Ａ＞Ｂ小）、及び、膜厚は略等しく感度の異なる感光ドラムＡ、Ｃ（感度；大Ａ＞Ｃ小）を用いた。

ゴースト画像は、×；ゴースト発生、△；軽微なゴースト発生、○；ゴースト発生なし、とした。

トナー飛散は、×；トナー飛散発生、△；軽微なトナー飛散発生、○；トナー飛散発生なし、とした。

ゴースト発生なしは、感光ドラムＡ、Ｂ、Ｃのすべてで
［Ｉｃ／Ｉｃｏ≧０．４６］
という結果になった。

また、トナー飛散発生なしは、感光ドラムＡ、Ｂ、Ｃのすべてで
［Ｉｃ／Ｉｃｏ≦０．５８］
という結果になった。

よって、ゴースト画像の発生なしにトナー飛散を防止するためには、
［０．４６≦Ｉｃ／Ｉｃｏ≦０．５８］
となるように帯電前露光装置１２の光量を制御すればよい。

続いて、帯電前露光装置１２の光量制御について説明する。本実施例では、制御装置１０１は、非画像形成時である前多回転時に、画像形成時の帯電前露光装置１２の光量Ｅ（ｎ）を決定するシーケンスを実行する。画像形成時の帯電前露光装置１２の光量Ｅ（ｎ）の決定時はこの限りではなく、非画像形成時であれば、例えば、前回転時や後回転時に行ってもよい。

まず、非画像形成時である前多回転時に接触帯電部材３に所定の直流電圧を印加し、感光ドラム２の表面を所定の帯電電位（暗部電位）に帯電させながら、像露光装置１で感光ドラム表面を全面露光する。そして、感光ドラム２の露光領域が接触帯電部材３によって再帯電した際の帯電電流値Ｉｃｏを帯電電流検出装置３２によって検出する。このとき、像露光装置１の光量は画像形成時と等しい光量を用いるのが最も好ましいが、この限りではなく、他の光量を用いても良い。画像形成時と等しい光量で感光ドラム２を露光した際の帯電電流値Ｉｃｏに対して、Ｉｃｏ±２５％以内となる光量を用いる限りは有効な結果が得られる。

即ち、前記の第１の帯電電流値を取得する際の標準露光装置としての像露光装置１の光量は、画像形成時の静電潜像を形成する像露光装置１の光量と等しいか、画像形成時の静電潜像を形成する像露光装置１の光量±２５％以内である。

続いて、像露光装置１を切った後、感光ドラム表面を所定の帯電電位（暗部電位）に帯電させながら、帯電前露光装置１２の光量をＥ（１）〜Ｅ（ｎ）と光量を段階的に変えながら帯電前露光装置１２で感光ドラム表面を複数回全面露光する。そして、Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ）で露光した感光ドラム表面の露光領域が接触帯電部材３によって再帯電した際の帯電電流値Ｉｃ（１）〜Ｉｃ（ｎ）を帯電電流検出装置３２によって検出し、［Ｉｃ（ｎ）／Ｉｃｏ］を算出する。

算出した値が、
［０．４６≦Ｉｃ（ｎ）／Ｉｃｏ≦０．５８］
になったら、画像形成時の帯電前露光装置１２の光量をＥ（ｎ）に決定する。

本実施例では［０．４６≦Ｉｃ（ｎ）／Ｉｃｏ≦０．５８］としたが、この値は、当然、その画像形成装置に合わせて、あらかじめ決定しておかなければならない。

ここで、上記のように決定された画像形成時の帯電前露光装置１２の光量Ｅ（ｎ）は、画像形成時に感光体表面に静電潜像を形成する像露光装置１の光量より小さい設定にしている。

その後、画像形成装置は、帯電前露光装置１２をオフ、接触帯電部材３に印加している直流電圧をオフにし、スタンバイモードに入る。スタンバイ状態においてプリントスタート信号が入力すると、画像形成装置は前回転工程に移行する。前回転工程は前多回転工程中にプリント信号が入力したときには前多回転工程に引き統いて実行される。

上記の帯電前露光装置１２の制御は、所定の制御プログラムや参照テーブルに従って制御手段１０１により実行される。図７にその制御フロー図を示す。

ＳＴＥＰ１：接触帯電部材３に電源部３１から所定の直流電圧を印加し、回転している感光ドラム２の表面を所定の帯電電位（暗部電位）に帯電させる。

ＳＴＥＰ２：像露光装置１により感光ドラム表面を全面露光する。

ＳＴＥＰ３：感光ドラム２の露光領域が接触帯電部材３によって再帯電した際の帯電電流値Ｉｃｏを帯電電流検出装置３２によって検出する。

ＳＴＥＰ４：像露光装置１による露光をＯＦＦにする。

ＳＴＥＰ５：接触帯電部材３に直流電圧を印加したまま、Ｅ（ｎ＝１）の光量で帯電前露光装置１２によって感光ドラム２上を全面露光する。

ＳＴＥＰ６：Ｅ（ｎ＝１）の光量で帯電前露光装置１２によって露光した感光ドラムの露光領域が接触帯電部材３によって再帯電した際の帯電電流値Ｉｃ（１）を帯電電流検出装置３２によって検出する。

ＳＴＥＰ７・８・９：［Ｉｃ（ｎ＝１）／Ｉｃｏ］を前露光光量制御手段３３によって算出し、［０．４６≦Ｉｃ（ｎ＝１）／Ｉｃｏ≦０．５８］かどうかを判定する。

判定がＮｏだった場合、ＳＴＥＰ８に進み、帯電前露光装置１２の光量をＥ（ｎ＋１）にして、再びＳＴＥＰ５に戻り、ＳＴＥＰ７での判定がＹｅｓになるまで繰り返す。

ＳＴＥＰ７で判定がＹｅｓだった場合、ＳＴＥＰ９に進み、画像形成時の帯電前露光光量をＥ（ｎ）に決定する。

ＳＴＥＰ１０：帯電前露光装置１２、及び電源部３１をＯＦＦにし、その後、画像形成装置はプリントジョブ（プリント信号）を待つスタンバイ状態となり、プリントジョブを受け取ると帯電前露光装置はＥ（ｎ）の光量で画像形成を行う。

一例として、画像形成装置初期状態における帯電前露光装置１２に入力する制御電流と帯電前露光装置１２の光量との関係が、入力する制御電流１．０［ｍＡ］に対し、光量が０．２３［ｌｘ・ｓ］変化する画像形成装置を用いて説明をする。この画像形成装置に上述した感光ドラムＡを備えたプロセスカートリッジを装着した。

ここでは、帯電前露光装置１２に入力する制御電流を段階的に大きくしてくことで、帯電前露光装置１２の光量Ｅ（１）〜Ｅ（ｎ）を段階的に変えた。

画像形成装置とプロセスカートリッジとが共に初期状態のとき、帯電前露光装置１２に入力する制御電流は５．３［ｍＡ］であり、このときの帯電前露光装置１２の光量は１．２［ｌｘ・ｓ］となった。

この画像形成装置とプロセスカートリッジを用い、画像形成を１００００枚行った後は、帯電前露光装置１２に入力する制御電流は７．８［ｍＡ］であり、このときの帯電前露光装置１２の光量は１．６［ｌｘ・ｓ］となった。また、帯電前露光装置１２に入力する制御電流と帯電前露光装置１２の光量との関係が、入力する制御電流１．０［ｍＡ］に対し、光量が０．２１［ｌｘ・ｓ］となった。

なお、帯電間露光装置１２の最適露光光量は画像形成の枚数に応じて変化するため、画像形成枚数を制御手段でカウントしている。

画像形成装置の使用によって、帯電前露光装置１２の光量が１．２［ｌｘ・ｓ］から１．６［ｌｘ・ｓ］に変わったのは、感光ドラムＡの感光特性が使用によって変わったからである。また、帯電前露光装置１２に入力する制御電流と帯電前露光装置１２の光量との関係変わったのは、帯電前露光装置１２の光源に汚れが発生したか、もしくは長時間の使用によって帯電前露光装置１２の光源の発光量が下がってしまったためである。

本願発明のような制御シーケンスを入れた画像形成装置では、帯電前露光装置の光量を適当に制御できた。しかし、従前のような標準露光装置に基づかない方法で帯電前露光装置を制御した場合は、出荷前に帯電前露光装置の光量を厳密に調整しても、適切な光量にすることができなかった。これは、帯電前露光装置の光源が汚れてきた場合や帯電前露光装置１２の光源の発光量が下がってしまった場合に、適切な光量にできないためである。

以上説明したように、非画像形成時である前多回転時に接触帯電部材３に所定の直流電圧を印加し、感光ドラム表面を所定の帯電電位（暗部電位）に帯電させながら、像露光装置１又は標準露光装置で感光ドラム表面を全面露光する。このとき検出した帯電電流値を第１の電流値である帯電電流値Ｉｃｏとする。また、帯電前露光装置１２の光量をＥ（１）〜Ｅ（ｎ）と段階的に変えながら帯電前露光装置１２で感光ドラム表面を全面露光して取得した帯電電流値を第２の電流値である帯電電流値Ｉｃ（１）〜Ｉｃ（ｎ）とする。上記の帯電電流値Ｉｃｏと帯電電流値Ｉｃ（１）〜Ｉｃ（ｎ）の結果から、感光ドラム２、接触帯電部材３、帯電前露光装置１２の各バラツキ、及び使用状況によらず、画像形成時の帯電前露光装置１２の光量を適宜、最適に決定することができる。これにより、ゴーストを抑制して良好な画質を維持しつつも、トナー飛散が発生しない画像形成装置を提供することができる。

なお、本実施例では、帯電電流値Ｉｃｏと帯電電流値Ｉｃとの比を、所定の範囲になるように、帯電前露光装置の制御を行っている。しかしながら、これに限られるものではなく、帯電電流値Ｉｃｏと帯電電流値Ｉｃとの差を所定の範囲内にする等の別の対応であっても構わない。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、図８に示すように、像露光装置１とは別に、あらかじめ所定光量に調整された専用の標準光源１３（標準露光装置）を設ける。本実施形態では、標準光源１３は、静電潜像を形成する像露光装置１と同じく、レーザー、ポリゴンミラー、レンズ系を含み、レーザー光がスキャン出力される光源を用いた。レーザー光は、折り返しミラー１１で反射された後、感光ドラム２の表面に照射される。レーザー光は強度補正をされ、長時間に渡って所望の光量が安定して出力できる。

標準光源１３は、本実施例ではレーザー光を出力する光源を用いたが、長期間に渡って、所望の光量が安定して出力できる光源であれば特に限定はされない。

また、設置する位置としては感光ドラムを照射できる位置であれば特に限定されないが、ユーザーが触れにくく、汚れにくい位置に配することが好ましい。

第１の実施形態においては、像露光を行う像露光装置１を標準光源に兼用して所定の光量で感光ドラム表面を全面露光し、感光ドラム表面の露光領域が接触帯電部材３によって再帯電した際の帯電電流値を第１の帯電電流値Ｉｃｏとした。これに対して、本第２の実施形態では、像露光装置１とは別に標準光源１３を配設して、この標準光源１３で感光ドラム表面を全面露光し、感光ドラム表面の露光領域が接触帯電部材３によって再帯電した際の帯電電流値を第１の帯電電流値Ｉｃｏとした。

このとき、標準光源１３の光量は、静電潜像を形成する像露光装置１が画像形成時に出力する光量と等しい光量を用いるのが好ましいが、この限りではなく、他の光量を用いても良い。画像形成時の像露光装置１の光量と等しい光量で感光ドラム２を露光した際の帯電電流値Ｉｃｏに対して、Ｉｃｏ±２５％以内となる光量を用いる限りは有効な結果が得られる。

その他の構成および制御については第１の実施形態と同一なので、同一の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

ここで、本発明において、電子写真感光体２はドラム型に限られず、可撓性を有し、回動駆動されるエンドレスベルト型のものにすることもできる。

接触帯電部材３は、ローラ型に限られず、ブレード型、ブラシ型など他の形態のものにすることもできる。

帯電前露光装置１２は、クリーニング装置５から感光ドラム２の回転方向下流側で、接触帯電部材３よりも感光ドラム２の回転方向上流側において、感光ドラム表面を全面露光するように配置してもよい。この場合は、ゴースト画像の発生が防止される。そして、クリーニング装置５により転写残トナーが除去された後の感光体表面に対して帯電前露光装置１２による全面露光がなされるから、トナー飛散の問題はない。

第１の実施形態における画像形成装置の概略構成図。 図１のプロセスカートリッジ部分の拡大図。 画像形成装置の動作シーケンス図。 帯電前露光装置の制御系統のブロック図。 帯電前露光装置の光量と帯電電流の関係を表す図。 ゴースト画像の発生状況とトナー飛散の発生状況の検証データ。 帯電前露光装置の光量制御のフローチャート。 第２の実施形態における画像形成装置の概略構成図。

符号の説明

１・・像露光装置１・・感光ドラム、３・・接触帯電部材、４・・現像装置、５・・クリーニング装置、６・・転写装置、７・・転写材、８・・定着器、９・・記憶手段、１０・・プロセスカートリッジ、１１・・ミラー、１２・・帯電前露光装置、１３・・標準光源、３１・・電源部、３２・・帯電電流検出装置、３３・・前露光光量制御手段、７１・・カセット、７２・・給紙ローラ、７３・・レジストローラ、Ｔ・・現像剤（トナー）

Claims (8)

1. 回転可能な電子写真用の感光体と、前記感光体に接触して感光体の表面を帯電させる接触帯電部材と、前記接触帯電部材に流れる電流値を検出する帯電電流検出装置と、前記接触帯電部材による帯電前に前記感光体の表面を露光して残留電荷を除去する帯電前露光装置と、を有する画像形成装置において、
   所定光量に調整され前記感光体の表面を露光する標準露光装置を備え、
   非画像形成時に、前記接触帯電部材に所定の電圧を印加して帯電された前記感光体に対して、前記帯電前露光装置は点灯させずに前記標準露光装置を点灯させて露光を行った前記感光体の表面の領域を、前記接触帯電部材で再び帯電した際に、前記接触帯電部材に流れる第１の電流値を帯電電流検出装置で検出し、非画像形成時に、前記接触帯電部材に所定の電圧を印加して帯電された前記感光体に対して、前記標準露光装置は点灯させずに前記帯電前露光装置を点灯させて露光を行った前記感光体の表面の領域を前記接触帯電部材で再び帯電した際に、前記接触帯電部材に流れる第２の電流値を帯電電流検出装置で検出し、前記第１の電流値と前記第２の電流値とに基づいて、画像形成時における前記帯電前露光装置の光量を決定する制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記接触帯電部材により所定の電位に帯電された前記感光体に対して、前記標準露光装置は点灯させずに前記帯電前露光装置を異なる光量で複数回の露光を行い、それぞれ異なる光量で露光された前記感光体の表面の複数の領域を前記接触帯電部材で再び帯電した際に、前記接触帯電部材に流れる複数の第２の電流値を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の電流値との比が、所定の範囲内になるような第２の電流値に基づいて、画像形成時における前記帯電前露光装置の光量を決定す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. 前記標準露光装置は、強度補正を行うレーザー露光装置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記帯電前露光装置は、ＬＥＤ露光装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記標準露光装置は、前記感光体の表面に静電潜像を形成する像露光装置であり、前記画像形成装置は、前記静電潜像を現像する現像装置を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の電流値を取得する際の前記標準露光装置の光量は、画像形成時の静電潜像を形成する像露光装置の光量と等しいか、画像形成時の静電潜像を形成する像露光装置の光量±２５％以内であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 画像形成時の前記帯電前露光装置の光量は、画像形成時に前記感光体の表面に静電潜像を形成する像露光装置の光量より小さいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。