JP5258389B2 - 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、電子写真感光体（以下、感光ドラムまたはドラムという）の表面を一次帯電器によって一様に帯電し、帯電された感光ドラム表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像して現像剤像（以下、トナー像という）を形成し、このトナー像を転写装置によってシート等の記録材に転写する。その後、定着装置によりトナー像を記録材上に固着画像として定着して出力する。感光ドラムは、トナー像転写後に表面に残留したトナーをクリーニング装置によってクリーニングされ、次の画像形成動作に備える。

近年では帯電装置として接触帯電方式が多数の画像形成装置に搭載され、帯電装置の主流になっている。この接触帯電方式のほとんどは、接触帯電部材として導電性ローラを用い、この導電性ローラを感光ドラムに接触させて電圧を印加するローラ帯電が用いられている。そして、接触帯電部材に対して、直流電圧のみを印加して感光ドラム表面を帯電する直流方式と、直流電圧に交流電圧を重畳して印加して感光ドラム表面を帯電する交流重畳方式とがある。

交流重畳方式によれば、感光ドラム表面を一様に帯電できる利点がある反面、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によれば、交流重畳方式と比較して、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、結果、レーザー等の露光装置で露光したときの感光ドラム表面電位も不均一化してしまうことがある。すなわち、いわゆるゴースト画像が発生する場合がある。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のである。

そこで従来では、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する。これにより、露光装置で露光したときの感光ドラム表面の画像部分の電位（明部電位）と非画像部分の電位（暗部電位）とを均すことで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た。

しかしその反面、長時間繰り返し画像形成を行うと、帯電前露光によって感光ドラム表面に一様に電荷が蓄積されていき、所定の感光ドラム明部電位を得ることができなくなることがあった。言い換えると、感光ドラムの感度が鈍くなってしまうことがあった。感光ドラムの感度が鈍くなると、画像が薄くなったり、画像の階調性が損なわれてしまったりするという問題が生じる。

このような感光ドラム感度の劣化は、帯電前露光をより長時間連続して行ったとき、あるいは、より大きな帯電前露光光量で行ったときに、より顕著になる。

特許文献１では、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ことも報告されている。帯電前露光装置の光量がダウンすると前回の形成画像の履歴を消去しきれず、ゴーストが発生してしまう。

よって、ゴースト画像発生の抑制と感光ドラム感度の劣化あるいは帯電前露光装置の長寿命化を図るためには、画像形成装置の使用状況、あるいはＬＥＤ等の前露光光源、感光ドラム感度の製造上のバラツキに応じた最適な前露光光量を使用する必要がある。

従来、帯電前露光の露光光量の制御は、特許文献１に記されているように、感光ドラム表面電位検知装置と帯電装置に印加した電流との関係に基づいて行っていた。
特開平１１−１７４７５５号公報

しかしながら、感光ドラム表面電位検知装置は高価である。そこで、より安価で、ゴースト画像の抑制と、感光ドラムの感度劣化を抑制した画像形成装置が要望されている。そのためには、感光ドラム表面電位検出装置を用いず、画像形成装置の使用状況、あるいはＬＥＤ等の帯電前露光光源、感光ドラム感度の製造上のバラツキに応じた最適な帯電前露光光量を用いることが求められる。

そこで、本発明の目的は、より安価で、且つ、ゴースト画像を抑制して良好な画質を維持しつつ、像担持体たる電子写真感光体の感度劣化を抑制し、長期間において安定した濃度、階調性を得ることができ、且つ安価な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代表的な画像形成装置の構成は、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に接触して前記電子写真感光体を帯電させる接触帯電部材と、
前記接触帯電部材に直流電圧を印加する帯電電圧印加装置と、
前記接触帯電部材に流れる電流を検出する帯電電流検出装置と、
前記電子写真感光体の残留電荷を除去するように前記電子写真感光体に光を照射する前露光装置と、を有する画像形成装置において、
非画像形成中に、前記接触帯電部材に前記帯電電圧印加装置から直流電圧を印加して前記電子写真感光体を帯電させ、帯電された電子写真感光体に対して前記前露光装置の露光光量を複数段階に変化させて、異なる前記露光光量で露光された前記電子写真感光体の領域を形成し、
異なる前記露光光量で露光された前記電子写真感光体の前記領域を接触帯電部材で帯電した際に、前記露光光量の変化量に対する前記帯電電流検出装置で検知した電流量の変化量を傾きとして求め、前記傾きが所定の値以下となるときの露光光量に基づいて、画像形成時における前記前露光装置の露光光量を設定することを特徴とする。

本発明によれば、帯電前露光光量をゴースト画像が発生しなく、且つ、小さい光量に制御することができる。そのため、ゴースト画像の発生を抑制して良好な画質を維持しつつも、電子写真感光体の感度の劣化を最小限に抑え、長期間において安定した濃度、階調性を得ることのできる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、この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。この画像形成装置は電子写真レーザービームプリンタであり、像担持体としての、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１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電子写真プロセスを実行して記録材Ｐに画像を形成する。

１００は画像形成装置全体のシステム制御を行うコントローラ（エンジンコントローラ：制御回路部）である。コントローラ１００は、パーソナルコンピュータ・イメージリーダ・相手方ファクシミリ等の外部ホスト装置２００から入力するプリント信号に基づいて画像形成動作を実行する。コントローラ１００の内部には、中央演算処理装置（ＣＰＵ：不図示）が設けてあり、画像形成装置の一連のシステム処理は中央演算処理装置の内部に予め記憶されたプログラムに従って行われる。

感光ドラム１は、図４のように、アルミニウム等の導電性のドラム基体１ａの外周面に、有機或いは無機の電子写真感光体（光導電性物質）の層１ｂを形成したものである。この感光ドラム１は、画像形成装置のメインモータＭが駆動されると、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。

回転駆動される感光ドラム１の表面は帯電装置により所定の極性・電位に一様に１次帯電される。本例において、上記の帯電装置は接触帯電部材として導電性ローラ（以下、帯電ローラと記す）２を用いたローラ帯電装置である。帯電ローラ２は、図４のように、導電性の芯金２ａに導電性ゴム等の導電性弾性層２ｂをローラ状に形成してある。この帯電ローラ２は感光ドラム１に対して接触させて感光ドラム１に並行に配設されており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、帯電ローラ２の芯金２ａに対して帯電電圧印加装置である帯電電圧電源部３１から所定の極性・電位の直流電圧が印加されることで、回転する感光ドラム１の表面が所定の極性・電位に接触帯電方式・直流方式で一様に帯電される。本実施例では、帯電ローラに−１２００Ｖの電圧を印加して、感光ドラム１を約−６００Ｖに帯電させている。

その感光ドラム表面の帯電面に対して露光装置により像露光がなされる。本例において、上記の露光装置は、レーザー、ポリゴンミラー、レンズ系等を含むレーザースキャナユニット３である。外部ホスト装置２００からコントローラ１００に入力した画像信号が画像処理部（不図示）で画像処理される。画像処理部はレーザースキャナユニット３を制御して、レーザーから画像信号に対応して変調されたレーザー光を出力させる。レーザースキャナユニット３はレーザーから発せられたレーザー光をポリゴンミラーによって偏向し、レンズ系により感光ドラム１の母線上にミラー３ａを介して集光して走査露光（照射）Ｌする。これにより感光ドラム表面には画像信号に対応した静電潜像が形成される。

その静電潜像が現像装置（現像手段）４により現像剤Ｔによって現像剤像として現像される。以下、現像剤Ｔをトナー、現像剤像をトナー像と記す。現像装置４において、４ａは静電潜像を現像する現像ローラ、４ｂはトナーＴを収容させた現像容器、４ｃは現像ローラ４ａに対するトナー塗布部材である。現像ローラ４ａは矢印の反時計方向に回転駆動され、また、現像電圧電源部（不図示）から所定の現像電圧が印加される。

上記現像装置４よりも感光ドラム回転方向下流側には転写装置が配設されている。本例において、この転写装置は転写ローラ５である。転写ローラ５は、導電性の芯金に導電性ゴム等の導電性弾性層をローラ状に形成してあり、感光ドラム１に対して接触させて感光ドラム１に並行に配設されている。感光ドラム１と転写ローラ５との接触部が転写部６である。転写ローラ５は、感光ドラム１の回転に従動して回転する、あるいは、感光ドラム１の回転速度と同じ速度で、感光ドラム１の回転方向に順方向に回転駆動される。

一方、所定の制御タイミングで、給紙カセット７の給紙ローラ８が回転駆動される。これにより、給紙カセット７に積載収納されている記録材（シート、枚葉紙）Ｐが１枚分離給紙され、感光ドラム１での潜像の形成と同期してレジストローラ９まで供給される。そして、この記録材Ｐは、感光ドラム１上に形成された潜像の先端と同期して、レジストローラ９によって転写部６に搬送される。記録材Ｐは転写部６を挟持搬送されていき、その挟持搬送の間、転写ローラ５には転写電圧電源部（不図示）よりトナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の転写電圧が印加される。これにより、感光ドラム面側のトナー像が記録材Ｐの面に静電転写される。

転写部６を通った記録材Ｐは感光ドラム面から分離されて搬送装置１４により定着装置（定着手段）１５に導入される。本例において、定着装置１４はヒートローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂとの圧接ローラ対を有する熱ローラ定着装置である。記録材はこの定着装置１４の圧接ローラ対１４ａ・１４ｂの圧接部である定着ニップ部で挟持搬送され、記録材上の未定着のトナー像が熱と圧力により固着像として定着される。そして、定着装置１４を出た記録材Ｐは排紙ローラ１６により装置外部の排紙トレイ１７にプリントとして排出される。

一方、記録材分離後の感光ドラム１は、前露光装置（前露光手段）１０による全面露光（全面光照射）と、クリーニング装置１１による清掃を受けて、繰り返して画像形成に供される。

前露光装置１０は感光ドラム１の帯電前に感光ドラム表面を全面露光（全面光照射）することで、前回の形成画像によって不均一となった感光ドラム表面の電位を一様に均すための帯電前露光装置である。即ち、感光ドラム表面の残留電荷を除去するように感光ドラム表面に光を照射するイレーザー手段である。前露光装置１０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い。本実施形態では、前露光光源としてＬＥＤを用いた。

クリーニング装置１１は、感光ドラム表面から転写残トナーや紙粉等の残留汚染物を除去するドラム表面清掃装置である。本例において、クリーニング装置１１は、クリーニング部材としてクリーニングブレード（弾性ブレード）１１ａを感光ドラム表面にカウンターに当接させて配設して、感光ドラム表面から残留汚染物を掻き落とすブレードクリーニング装置である。掻き落された残留汚染物クリーニング容器１１ｂ内に貯留される。

前露光装置１０は、転写部６よりも感光ドラム回転方向下流側で、帯電ローラ２よりも感光ドラム回転方向上流側の間において、感光ドラム表面を全面露光できるように配設することができる。

画像形成プロセス装置を構成する上記のような部材のうち、少なくとも一部の部材は、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成することができる。本例においては、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４およびクリーニング装置１１の４つのプロセス機器・部材についてカートリッジ１３として構成してある。図２は、そのカートリッジ１３の概略構成図である。このカートリッジ１０は、上記４つのプロセス機器・部材を一括してユニット化したものである。これらのプロセス機器・部材は所定の相互配置関係を持って組み付けられている。カートリッジ１３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、カートリッジ１３は、カートリッジの情報を記憶する記憶装置（メモリ部）１２を備えている。カートリッジ１３は装置本体に所定に装着された状態において、装置本体側の駆動系とカートリッジ側の被駆動系が結合して装置本体側の駆動系によりカートリッジ側の感光ドラム１、現像ローラ４ａ、その他の被駆動部材に対する駆動伝達が可能状態になる。また、装置本体側の給電系とカートリッジ側の被給電系が結合して装置本体側の給電系によりカートリッジ側の帯電ローラ２、現像ローラ４ａ、その他の被給電部材に対する給電が可能状態になる。また、装置本体側の通信装置３０とカートリッジ側の記憶装置１２が対応して、通信装置３０を介してコントローラ１００と記憶装置１２との間で情報の授受が可能状態になる。

（２）画像形成装置の動作行程
図３はコントローラ１００が実行する画像形成装置の動作行程図である。

ａ）前多回転動作
前多回転動作は、画像形成装置のメイン電源スイッチＳＷが投入されたときに実行する装置始動時動作である。メインモータＭを起動させて感光ドラムを回転駆動させ、所定のプロセス機器について所定の始動動作を実行させる。

ｂ）待機（スタンバイ）
待機は、所定の前多回転動作が終了したら、メインモータＭを停止させて、外部ホスト装置２００からコントローラ１００へのプリント信号（画像信号：画像形成実行要求）の入力待ち状態時である。

ｃ）前回転動作
前回転動作は、ホスト装置Ｂからコントローラ１００へプリント信号が入力されたときに実行する画像形成前動作である。メインモータＭを駆動させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器について所定の画像形成前動作を実行させる。この前回転動作は前多回転動作中にプリント信号が入力したときには前多回転動作に引き続いて実行される。

ｄ）画像形成動作
ホスト装置Ｂからコントローラ１００へ入力した画像情報に対応する画像を記録材Ｐに形成する作像動作である。所定の前回転動作の終了に引き続いて実行される。また、連続画像形成モードの場合は１枚の記録材Ｐに対する画像形成動作が所定の設定画像形成枚数分繰り返して実行される。

ｅ）紙間
連続画像形成モードにおいて、一の記録材Ｐの後端部が転写部を通過した後、次の記録材Ｐの先端部が転写部に到達するまでの間の、転写部における記録材の非通紙状態時である。

ｆ）後回転動作
設定された１枚または複数枚の記録材に対する画像形成動作の終了後に実行させる後動作である。画像形成動作の終了後もメインモータＭの駆動を所定の時間継続させ、所定のプロセス機器に所定の終了動作を実行させる。

ｇ）待機
所定の後回転動作が終了したら、メインモータＭを停止させて、ホスト装置Ｂからコントローラ１００への次のプリント信号の入力待ちをしている状態時である。次のプリント信号が入力すると、再び上記の前回転動作、画像形成動作、後回転動作の動作サイクルが実行される。

上記において、前多回転動作時、前回転動作時、紙間時、後回転動作時が、感光ドラム回転駆動状態時における画像形成装置の非画像形成時である。

（３）前露光光量制御
次に、前露光光量の制御方法について説明する。図４は前露光装置１２の制御系統のブロック図である。感光ドラム１に接触して感光ドラム１を帯電させる接触帯電部材である帯電ローラ２は、帯電電圧印加電源３１に接続され、所定の極性・電位の直流電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１の表面が所定の極性・電位に接触帯電方式・直流方式で一様に帯電される。このときに帯電ローラ２に流れる電流Ｉｃを検出する帯電電流検出装置３２を設け、この帯電電流検出装置３２の結果から前露光装置１０の出力（露光光量）を制御する前露光光量制御装置３３を備えている。上記の帯電電圧印加電源３１、帯電電流検出装置３２、前露光光量制御装置３３はコントローラ１００の統括下にある。

前記したように、前露光装置１０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い。本例では、前露光光源としてＬＥＤを用いた。前露光装置１２の光量は可変できるようになっており、本例では前露光装置１０に入力する電圧（電流）を可変することで、光量を可変にしている。前露光装置１０の光量可変装置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。即ち、前露光光量制御装置３３は、前露光装置１０に入力する電圧または電流を変化させることによって前露光装置１０の露光光量を制御する。或いは、前露光光量制御装置３３は、前露光装置１０に入力する電圧のパルス幅を変化させることによって前露光装置１０の露光光量を制御する。

また、前記したように、通信装置３０を介してコントローラ１００と記憶装置１２との間で情報の授受が可能状態である。そして、記憶装置１２には、情報の１つとして、装置本体側の感光ドラム回転情報算出装置３４で算出された、感光ドラム１の回転時間に関する情報が入力され、情報が更新記憶される。また、記憶装置１２から記憶されている感光ドラム１の回転時間に関する情報が読み出されて感光ドラム回転情報算出装置３４に入力して、算出の基礎とされる。なお、コントローラ１００と記憶装置１２との間で情報の授受は上記の感光ドラム１の回転時間に関する情報に限られず、その他の各種情報の授受がなされる。

１）ここで、前露光光量を変化させて画像形成を行ったときのゴースト画像の発生状況を図５に示す。尚、感光ドラム１の感度は略等しく、膜厚（電子写真感光体１ｂの層厚）の異なる感光ドラムＡと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とＣ（感度；大Ａ＞Ｃ小）を用いた。そして、帯電ローラ２に−１２００Ｖの直流電圧を印加した。また、図５のゴースト画像は、×；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。

図５のように、感光ドラムＡとＢは、前露光光量６［ｌｘ・ｓ］以上、感光ドラムＣは９［ｌｘ・ｓ］以上で帯電前露光することによってゴースト画像の発生をなくすことができる。すなわち、感光ドラムＡとＢにおいては、前露光光量６［ｌｘ・ｓ］以上で感光ドラム表面電位を前露光によって均一に均すことができ、感光ドラムＣにおいては、前露光光量９［ｌｘ・ｓ］以上で感光ドラム表面電位を均一に均すことができる。

２）図６には、同様の実験を行ったときの前露光光量と帯電電流の関係を示す。帯電電流は、前露光光量を大きくしていくと増加していくが、ある前露光光量以上になるとその傾きは小さくなる。これは、感光ドラム表面電位の変化が小さくなったことを意味し、レーザー露光（画像露光）Ｌにより不均一化された感光ドラム表面電位を前露光によって充分均一化できていることを示す。すなわち、前露光光量を徐々に大きくして帯電電流を測定した結果、図６において帯電電流の傾きが小さくなったときの前露光光量で前露光を行えば、感光ドラム表面電位を帯電前に均一化することができ、ゴースト画像は発生しない。

上記のように図５と図６から、図６の帯電電流の傾きが小さくなるような領域での前露光光量を用いればゴースト画像の発生を抑制できることがわかった。

３）次に、帯電前露光光量を変えて１０，０００枚連続プリントを行い、レーザー露光時の感光ドラム明部電位ＶＬを測定した。尚、画像形成中は帯電前露光を常時ＯＮとし、感光ドラムは前述の感光ドラムＡと同ロットのものを用いた。そのときの結果を図７に示す。

図７に示すように、前露光光量を大きく設定し耐久（連続プリント）を行った際は、耐久によって大きく感光ドラム明電位ＶＬが変化している。これは、より大きな光量で前露光を感光ドラムに長時間照射することによって、電荷が徐々に残留し、感光ドラムの感度が鈍くなっているからである。また、前露光なしで耐久したときの感光ドラム明電位ＶＬの変化は、感光ドラム膜厚が薄くなったためのものである。

この図７の結果から、前露光の光量はできるだけ小さくした方が、感光ドラム感度の劣化は抑制できることがわかる。

４）ここまでの結果から、前露光光量は、ゴースト画像が発生しないように大きく、且つ、感光ドラム感度劣化がより起こりにくいように、より小さい光量を用いるのが良い。すなわち、前述のドラムＡにおいては、前露光光量が６［ｌｘ・ｓ］以上であるなら、ゴーストは発生しない。図７の１０，０００枚プリントしたときの感光ドラム明部電位ＶＬの変化は、６［ｌｘ・ｓ］でプリントした場合には、１２［ｌｘ・ｓ］でプリントした場合に比べ、約５０％、９［ｌｘ・ｓ］でプリントした場合に比べ約６７％に抑制することができた。

５）前述のように、ゴーストと感光ドラム感度劣化を両立するためには、図６の帯電電流の傾きが小さくなるような（前露光光量の変化に対して帯電電流の変化が少ない領域における前露光光量であり、且つ、より小さい前露光光量を用いると良い。

本例では、非画像形成中に、帯電ローラ２に帯電電圧電源部３１から直流電圧を印加しながら、前露光装置１０の露光光量を変化させた際の、帯電電流検出装置３２の結果に基づいて、前露光光量制御装置３３で画像形成時の前露光装置１０の露光光量を制御する。より具体的には、非画像形成中に、帯電ローラ２に帯電電圧印加装置から直流電圧を印加して感光ドラムを帯電する。そして、帯電された感光ドラムに対して前露光装置の露光光量を複数段階に変化させて露光を行い、異なる前記露光光量で露光された領域を感光ドラム上に形成する。そして、異なる露光光量で露光された感光ドラムの領域を再び帯電ローラ２で帯電し、その時に帯電電流検知装置３２で帯電電流量を検出する。前露光光量制御装置３３は、前露光装置１０の露光光量を変化させた際の、帯電電流検出装置３２を用いて検出した帯電電流量の変化率（傾き）に基づいて画像形成時の前露光装置１０の露光光量を制御する。非画像形成中とは、感光ドラム回転駆動状態時における画像形成装置の非画像形成時である。

本例では、画像形成装置の前多回転中（前多回転動作中）など非画像形成中に一定の直流電圧を帯電ローラ２に印加しながら、前露光装置１０の前露光光量をＥ（１）〜Ｅ（５）と段階的に変化させる。そして、そのときの帯電電流（帯電ローラ２に流れる電流）Ｉｃ（１）〜（５）を帯電電流検出装置３２によって検出する。具体的に、Ｉｃ（１）は、前露光光量をＥ（１）で照射した感光ドラムの領域を、帯電ローラ２で帯電する時に流れる帯電電流である。同様に、Ｉｃ（２）は、前露光光量をＥ（２）で照射した感光ドラムの領域を、帯電する時に流れる帯電電流である。このようにして、帯電電流検出装置３２の結果から前露光光量制御装置３３で帯電電流の傾きａ（ｎ）

を算出し、その値が所定の値ａ（Ｘ）以下になったとき、画像形成時の前露光光量をＥ（ｎ）に決定する。

ここで、ａ（Ｘ）はゴーストが発生せず、且つ最小の前露光光量を用いたときのａ（ｎ）の値であり、あらかじめ画像形成装置に合わせて決定しておく。当該ａ（Ｘ）は、カートリッジ１３の記憶装置に記憶させていても良いし、画像形成装置本体に記憶させておいても良い。

本実施例では、非画像形成時である前多回転動作時に、画像形成時の前露光光量Ｅ（ｎ）を決定するが、非画像形成時であれば、例えば前回転動作時や後回転動作時に決定を行っても良い。

帯電ローラ２に印加する電圧も、ここでは−１２００Ｖの直流電圧を用いているが、この限りではなく、その他の直流電圧を印加してもよい。また、前露光光量も３点以上変化させればよく、この限りではない。本例では、Ｅ１＝３、Ｅ２＝６、Ｅ３＝９、Ｅ４＝１２、Ｅ５＝１５［ｌｘ・ｓ］とした。

図８に、前述の感光ドラムＡ、Ｂ、Ｃを用いたときのａ（ｎ）を示す。前露光光量をＥ１〜Ｅ５まで３［ｌｘ・ｓ］ずつ変化させたとき、ゴースト画像が発生しなく且つ、感光ドラム感度劣化を最小限に抑制するためには、本画像形成装置では、

とすると、感光ドラム膜厚および感光ドラム感度に依らず、所望の画像形成時前露光光量Ｅ（ｎ）に決定できる。本例ではａ（Ｘ）＝０．２としたが、ａ（Ｘ）の値は、当然、サンプリングする前露光光量の設定値、サンプリング点数、帯電ローラ２に印加する電圧等異なるため、その画像形成装置に合わせてあらかじめ適宜決定しておかなければならない。

図９に前露光光量制御装置３３における制御図を示す。まず、ＳＴＥＰ１にてａ（ｎ＝１）を算出し、ＳＴＥＰ２に進む。ここで、
ａ（ｎ）＜ａ（Ｘ）？
かどうかを判定する。判定がＮｏの場合、ＳＴＥＰ３に進みｎ＝（ｎ＋１）とし、再びＳＴＥＰ１でａ（ｎ＝１）を算出し、ＳＴＥＰ２に進む。ＳＴＥＰ２で判定がＹｅｓの場合、ＳＴＥＰ４に進み、画像形成時の前露光光量をＥ（ｎ）に決定する。

本例では、前述の感光ドラムＡおよびＢではＥ（ｎ）＝６、ドラムＣではＥ（ｎ）＝９に決定される。

その後、画像形成装置はプリントジョブを待つ待機状態となり、プリントジョブを受け取ると、Ｅ（ｎ）の前露光光量で画像形成を行う。

上記制御を行うことで、ゴースト画像の発生を抑制し、感光ドラム感度の劣化を抑制することが可能である。

本実施例では、あらかじめ決めれた値ａ（Ｘ）より小さくなる領域の帯電電流が得られる露光光量、且つ最小の露光光量、となるＥ（ｎ）の帯電電流に基づいて画像形成時の露光光量とすることに特徴がある。本実施例では、当該Ｅ（ｎ）をそのまま画像形成時の前露光光量に決定した。しかしながら、当該Ｅ（ｎ）の帯電電流に基づいていればこれに限られるものではない。例えば、上記制御行うことで適当な露光光量はＥ（ｎ）程度であることが解かれば、当該Ｅ（ｎ）に補正値をプラスアルファした値を露光光量として画像形成時に用いても良い。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、前露光光量の決定に際し、前露光光量を変えたときの帯電電流値の傾きａ（ｎ）、即ち、帯電電流量の変化率を用いて決定したが、本実施形態では、前露光を変えたときの帯電電流値そのものを用いて決定する。第１の実施の形態と同様に、非画像形成中に、帯電ローラ２に帯電電圧印加装置から直流電圧を印加して感光ドラムを帯電する。そして、帯電された感光ドラムに対して前露光装置の露光光量を複数段階に変化させて露光を行い、異なる前記露光光量で露光された領域を感光ドラム上に形成する。そして、異なる露光光量で露光された感光ドラムの領域を再び帯電ローラ２で帯電し、その時に帯電電流検知装置３２で帯電電流量を検出する。前露光装置１０の露光光量を変化させた際の、前記帯電電流量検出装置を用いて検出した帯電電流量の大きさに基づいて前露光光量を制御する。

この方法は、第１の実施形態と比較して制御が簡便なため前露光光量制御装置３３での処理が早くなり、より早く画像形成時の前露光光量を決定できる。

その他の構成および作用については第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。

本例の前露光光量制御について説明する。画像形成装置の前多回転中など非画像形成中に一定の直流電圧を帯電ローラ２に印加しながら、前露光光量をＥ（１）〜Ｅ（５）と段階的に変化させ、そのときの帯電電流Ｉｃ（１）〜（５）を帯電電流検出装置３２によって検出する。このときの帯電電流Ｉｃ（ｎ）が所定の値Ｉｃ（Ｘ）を超え、且つ最小のＩｃが流れたときのＥ（ｎ）を画像形成時の前露光光量に決定する。Ｉｃ（Ｘ）はゴーストが発生せず、且つ最小の前露光光量を用いたときのＩｃの値であり、あらかじめ画像形成装置に合わせて決定しておく。

本例では、非画像形成時である前多回転動作時に画像形成時の前露光光量Ｅ（ｎ）を決定するが、非画像形成時であれば、例えば前回転動作時や後回転動作時に行っても良い。帯電ローラ２に印加する電圧もここでは−１２００Ｖの直流電圧を用いているが、この限りではなく、その他の直流電圧を印加してもよい。また、前露光光量も２点以上変化させればよく、この限りではない。本例では、Ｅ１＝３、Ｅ２＝６、Ｅ３＝９、Ｅ４＝１２、Ｅ５＝１５［ｌｘ・ｓ］とした。

図６を見ればわかるとおり、使用する感光ドラムの膜厚によってＩｃ（Ｘ）は異なる。膜厚が略等しい感光ドラムＡまたはＣを用いる場合は、Ｉｃ（Ｘ）＝５６［μＡ］、感光ドラムＡおよびＣより膜厚が約１０μｍ異なる感光ドラムＢを用いる場合は、Ｉｃ（Ｘ）＝１１５［μＡ］をあらかじめ設定しておく。当然、このＩｃ（Ｘ）は使用する感光ドラム、サンプリングする前露光光量の設定値、サンプリング点数、一次帯電器３に印加する電圧等によって異なるため、その画像形成装置に合わせて、あらかじめ適宜決定しておかなければならない。

図１０に前露光光量制御装置３３における制御図を示す。ＳＴＥＰ１１にてＩｃ（ｎ＝１）を読み込み、ＳＴＥＰ１２に進む。ここで、
Ｉｃ（ｎ）≧Ｉｃ（Ｘ）？
かどうかを判定する。判定がＮｏの場合、ＳＴＥＰ１３に進みＩｃ（ｎ＋１）を読み込み、再びＳＴＥＰ１２に進む。ＳＴＥＰ１２で判定がＹｅｓの場合、ＳＴＥＰ１４に進み、画像形成時の前露光光量をＥ（ｎ）に決定する。本例では、前述の感光ドラムＡおよびＢではＥ（ｎ）＝６、感光ドラムＣではＥ（ｎ）＝９に決定される。
その後、画像形成装置はプリントジョブを待つ待機状態となり、プリントジョブを受け取るとＥ（ｎ）の前露光光量で画像形成を行う。

本実施例では、あらかじめ決められた値Ｉｃ（Ｘ）以上の帯電電流が得られる露光光量、且つ最小の露光光量となるＥ（ｎ）の帯電電流に基づいて画像形成時の露光光量とすることに特徴がある。本実施例では、当該Ｅ（ｎ）をそのまま画像形成時の前露光光量に決定した。しかしながら、当該Ｅ（ｎ）の帯電電流に基づいていればこれに限られるものではない。例えば、上記制御行うことで適当な露光光量はＥ（ｎ）程度であることが解かれば、当該Ｅ（ｎ）に補正値をプラスアルファした値を露光光量として画像形成時に用いても良い。

上記制御を行うことで、第１の実施形態と同様に、ゴースト画像の発生を抑制し、感光ドラム感度の劣化を抑制することが可能である。

（第３の実施形態）
上記第２の実施形態では、前露光を変えたときの帯電電流値そのものを用いて決定したが、使用する感光ドラムの膜厚によってＩｃ（Ｘ）の値を変える必要があることを説明した。第２の実施の形態は、感光ドラムの膜厚が、プリントを重ねることによって薄くなっていかないような場合、又は薄くなったとしても影響がすくなく膜厚を考慮する必要がないような場合は問題ない。しかしながら、感光ドラムの膜厚が、プリントを重ねるごとに少しずつ削れて薄くなっていきその影響が大きい場合、感光ドラムの膜厚を考慮しなければならないような装置においては、適当な露光光量を得られなくなってしまう畏れがある。そこで、本例では、この感光ドラムの電子写真感光体１ｂが削れて薄くなっていくことを考慮したＩｃ（Ｘ）の値を用い、画像形成時の前露光光量Ｅ（Ｘ）を決定する。即ち、帯電電流検出装置３２の結果を、感光ドラム１の膜厚に関する情報に基づいて補正する。感光ドラム１の膜厚に関する情報は、たとえば、画像形成装置がプリントしたプリント枚数（積算プリント枚数値）や、感光ドラム１が駆動（回転）した時間（積算時間値）と相関している。

その他の構成および作用については第１、２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。

本例では、感光ドラムの膜厚に関する情報によってＩｃ（Ｘ）の値を決定する。まず、感光ドラムの膜厚に関する情報について説明する。

感光ドラムの膜厚は感光ドラムの回転時間に比例して削れて薄くなっていく。そこで、本例では感光ドラムの膜厚に関する情報として感光ドラム回転時間（感光ドラムが駆動した時間）Ｗ［ｓ］を用いる。厳密に言えば、帯電ローラ２に電圧を印加しながら（感光ドラムが帯電しながら）回転しているときと、電圧が印加されないで回転しているときとで感光ドラムの膜厚変化量が若干変わる。そこで、感光ドラムが帯電しながら回っている時間Ｐｔ、帯電せずに回っている時間Ｄｔとして、
Ｗ＝Ｐｔ＋βＤｔ（βは画像形成装置の仕様によって異なる定数）
等として重み付けを行ってもよい。

本例では、ＤｔとＰｔの重み付けは行わず、β＝１とし、をＷ＝Ｐｔ＋Ｄｔとした。

図１１に感光ドラム回転時間Ｗと感光ドラム膜厚の変化量との関係を示す。Ｗに比例して感光ドラムが削れて薄くなっていく。その膜厚の変化量は
Ｗ＝３×１０^４［ｓ］
ごとに約２μｍであることが見て取れる。

ここで本例の前露光光量制御について説明する。前多回転中など非画像形成中に一定の直流電圧を帯電ローラ２に印加しながら、前露光光量をＥ（１）〜Ｅ（５）と段階的に変化させ、そのときの帯電電流Ｉｃ（１）〜（５）を帯電電流検出装置３２によって検出する。このときの帯電電流Ｉｃ（ｎ）が所定の値Ｉｃ（Ｘ）を超え、且つ最小のＩｃが流れたときのＥ（ｎ）を画像形成時の前露光光量に決定する。

本例では、非画像形成時である前多回転動作時に画像形成時の前露光光量Ｅ（ｎ）を決定するが、非画像形成時であれば、例えば前回転動作時や後回転動作時に行っても良い。帯電ローラ２に印加する電圧もここでは−１２００Ｖの直流電圧を用いているが、この限りではなく、その他の直流電圧を印加してもよい。また、前露光光量も２点以上変化させればよく、この限りではない。本実施例では、Ｅ１＝３、Ｅ２＝６、Ｅ３＝９、Ｅ４＝１２、Ｅ５＝１５［ｌｘ・ｓ］とした。

図６の膜厚が約１０μｍ異なる感光ドラムＡ、Ｂの結果から、本例の画像形成装置では感光ドラム膜厚が１μｍ薄くなる毎に、すなわちＷが１．５×１０^４［ｓ］増加する毎に、Ｉｃ（Ｘ）の値を６μＡずつ大きくする。当然、この補正量は使用する感光ドラム、サンプリングする前露光光量の設定値、サンプリング点数、一次帯電器３に印加する電圧等によって異なる。そのため、その画像形成装置に合わせて、あらかじめ適宜決定しておかなければならない。本例では、感光ドラム１μｍ削れるのは、図１１の結果からＷ＝１．５×１０^４［ｓ］であることがわかっている。

よって、本実施例では、

と設定する。ここで、Ｉｃｏは第２の実施形態のＩｃ（Ｘ）に相当し、新品の感光ドラムを用いたときの、ゴーストが発生せず、且つ最小の前露光光量を用いたときのＩｃの値である。本例では、感光ドラムＡまたはＣを用いる場合は、Ｉｃｏ＝５６［μＡ］、感光ドラムＢを用いる場合は、Ｉｃｏ（Ｘ）＝１１５［μＡ］をあらかじめ設定しておく。

また、感光ドラム回転時間Ｗは感光ドラム回転情報算出装置１４によって算出し、記憶装置１２に随時記憶させていく。

図１２に前露光光量制御装置３３における制御図を示す。まず、ＳＴＥＰ２１で記憶装置１２に格納されているＷを読み込み、ＳＴＥＰ２２でＩｃ（Ｘ）を算出する。続いてＳＴＥＰ２３にてＩｃ（ｎ＝１）を読み込み、ＳＴＥＰ２４で
Ｉｃ（ｎ）≧Ｉｃ（Ｘ）？
を判定する。判定結果がＮｏの場合、ＳＴＥＰ２５に進みＩｃ（ｎ＋１）を読み込み、再びＳＴＥＰ２４へ進む。ＳＴＥＰ２４で判定結果がＹｅｓの場合ＳＴＥＰ２６に進み、画像形成時の前露光光量をＥ（ｎ）に決定する。本例では、前述の感光ドラムＡおよびＢではＥ（ｎ）＝６、感光ドラムＣではＥ（ｎ）＝９に決定される。

その後、画像形成装置はプリントジョブを待つ待機状態となり、プリントジョブを受け取るとＥ（ｎ）の前露光光量で画像形成を行う。

感光ドラム１の膜厚に関する情報は、画像形成装置がプリントしたプリント枚数（積算プリント枚数値）を用いてもよい。この場合は、画像形成装置がプリントしたプリント枚数は枚数カウンター装置（不図示）によってカウントされ、記憶装置１２に随時記憶させていく。そして、感光ドラムの駆動時間の場合と同様に、感光ドラム膜厚が１μｍ薄くなるようなプリント枚数に達する毎に、Ｉｃ（Ｘ）の値を６μＡずつ大きくする。
第１〜第３の実施形態において、接触帯電部材は帯電ローラ２の形態のものに限られない。ブレード状、ロッド状、シート状、ブロック状等の回転しない形態の導電性部材や、回転する、或いは回転しない導電性のファーブラシ部材や磁気ブラシ部材であってもよい。

以上説明したように、前多回転中など非画像形成中に前露光光量を変えて帯電電流を検出することによって、その結果から画像形成時の前露光光量を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、感光ドラム感度の劣化を抑制し、長期間において安定した濃度、階調性を得ることのできる画像形成装置を提供できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 プロセスカートリッジの概略構成図。 画像形成装置の動作行程図。 前露光装置の制御系統のブロック図。 前露光光量とゴーストレベルの関係図。 前露光光量と帯電電流の関係を表す図。 プリント枚数とドラム明部電位の関係を表す図。 前露光光量と帯電電流の関係と傾きαの説明図。 第１の実施形態における前露光制御のフローチャート。 第２の実施形態における前露光制御のフローチャート。 ドラム回転時間とドラム膜厚変化量の関係を表す図。 本発明の実施形態３に係る前露光制御のフローチャート。

符号の説明

１・・感光ドラム、２・・帯電ローラ、３・・スキャナユニット、４・・現像装置、５・・転写ローラ、６・・転写部、７・・給紙カセット、８・・給紙ローラ、９・・レジストローラ、１０・・前露光装置、１１・・クリーニング装置、１２・・記憶装置、１３・・プロセスカートリッジ、１４・・搬送装置、１５・・定着装置、１６・・排紙ローラ、１７・・排紙トレイ、３１・・帯電電圧印加電源部、３２・・帯電電流検出装置、３３・・前露光光量制御装置、Ｔ・・トナー（現像剤）、１００・・コントローラ、２００・・外部ホスト装置、Ｔ・・トナー（現像剤）、Ｐ・・記録材（シート）

Claims (12)

1. 電子写真感光体と、
   前記電子写真感光体に接触して前記電子写真感光体を帯電させる接触帯電部材と、
   前記接触帯電部材に直流電圧を印加する帯電電圧印加装置と、
   前記接触帯電部材に流れる電流を検出する帯電電流検出装置と、
   前記電子写真感光体の残留電荷を除去するように前記電子写真感光体に光を照射する前露光装置と、を有する画像形成装置において、
   非画像形成中に、前記接触帯電部材に前記帯電電圧印加装置から直流電圧を印加して前記電子写真感光体を帯電させ、帯電された電子写真感光体に対して前記前露光装置の露光光量を複数段階に変化させて、異なる前記露光光量で露光された前記電子写真感光体の領域を形成し、
   異なる前記露光光量で露光された前記電子写真感光体の前記領域を接触帯電部材で帯電した際に、前記露光光量の変化量に対する前記帯電電流検出装置で検知した電流量の変化量を傾きとして求め、前記傾きが所定の値以下となるときの露光光量に基づいて、画像形成時における前記前露光装置の露光光量を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記傾きが所定の値以下となる時の露光光量を、前記画像形成時における前記前露光装置の前露光光量と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. 電子写真感光体と、
   前記電子写真感光体に接触して前記電子写真感光体を帯電させる接触帯電部材と、
   前記接触帯電部材に直流電圧を印加する帯電電圧印加装置と、
   前記接触帯電部材に流れる電流を検出する帯電電流検出装置と、
   前記電子写真感光体の残留電荷を除去するように前記電子写真感光体に光を照射する前露光装置と、を有する画像形成装置において、
   非画像形成中に、前記接触帯電部材に前記帯電電圧印加装置から直流電圧を印加して前記電子写真感光体を帯電させ、帯電された電子写真感光体に対して前記前露光装置の露光光量を複数段階に変化させて、異なる前記露光光量で露光された前記電子写真感光体の領域を形成し、
   異なる前記露光光量で露光された前記電子写真感光体の前記領域を、前記接触帯電部材に一定の電圧を印加して帯電した際に、前記帯電電流検出装置で検知される電流に基づいて、画像形成時における前記前露光装置の露光光量を設定することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記帯電電流検出装置を用いて検出した帯電電流量の変化率に基づいて、画像形成時の前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記変化率が、予め決められた値よりも小さくなるような前記変化率の帯電電流を得られる露光光量のうち、最小の露光光量に対応した光で露光した際の帯電電流に応じて、画像形成時の前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電電流検出装置を用いて検出した帯電電流量の大きさに基づいて画像形成時の前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項３の記載の画像形成装置。
7. 前記大きさが、予め決められた値よりも大きくなるような帯電電流を得られる露光光量のうち最小の露光光量に対応した帯電電流に応じて、画像形成時の前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記帯電電流検出装置で検知された電流に加え、前記電子写真感光体の膜厚に関する情報に基づいて画像形成時の前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記電子写真感光体の膜厚に関する情報は、画像形成装置がプリントしたプリント枚数であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記電子写真感光体の膜厚に関する情報は、前記電子写真感光体が駆動した時間であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記前露光装置に入力する電圧または電流を変化させることによって前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記前露光装置に入力する電圧のパルス幅を変化させることによって前記前露光装置の露光光量を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。