(57)【要約】      （修正有）【課題】像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化を図ることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】表面が移動方向に沿って複数の帯電制御領域に分割された像担持体と、前記像担持体の帯電制御領域よりも前記像担持体の移動方向に沿って広く設定された帯電領域を有し、前記像担持体の表面を予め定められた電位に帯電する帯電手段と、前記像担持体の帯電電位を検出する帯電電位検出手段と、前記電位検出手段の検出結果に基づいて、前記像担持体の帯電制御領域に対応して、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを変更するタイミング変更手段とを備えた。【選択図】図１
2010128350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が移動方向に沿って複数の帯電制御領域に分割された像担持体と、
前記像担持体の帯電制御領域よりも前記像担持体の移動方向に沿って広く設定された帯電領域を有し、前記像担持体の表面を予め定められた電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の帯電電位を検出する帯電電位検出手段と、
前記電位検出手段の検出結果に基づいて、前記像担持体の帯電制御領域に対応して、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを変更するタイミング変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記タイミング変更手段は、前記像担持体が１つの帯電制御領域を移動する時間よりも短い時間間隔で、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合には、当該帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを遅いタイミングに変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを遅いタイミングに変更するとともに、当該帯電手段に印加する電圧を予め定められた電圧よりも高い値に変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を低い値に切り換える場合には、当該帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを早いタイミングに変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧の値及び印加タイミングをテーブルとして保持していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１１−１８４２１５号公報
【特許文献２】特開平１１−１０９６８８号公報
【０００３】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置のうち、特に印刷業界で使用される画像形成装置においては、生産性と印刷品質の両立が求められている。印刷品質に影響する要因の１つとして、感光体ドラムの帯電ムラがある。感光体ドラムの帯電ムラに起因した濃度ムラを抑制する技術としては、例えば、特開平１１−１８４２１５号公報や特開平１１−１０９６８８号公報等に開示されたものが既に提案されている。
【０００４】
上記特開平１１−１８４２１５号公報に係る電子写真画像形成装置は、像担持体上に帯電と現像を行い、転写材上に転写する電子写真画像形成装置において、該像担持体を所望の表面電位に帯電するスコロトロン帯電装置と、該像担持体の表面電位を検知する像担持体表面電位検知手段を有し、該像担持体表面電位検知手段を用いて算出した該像担持体表面電位と該スコロトロン帯電装置の放電ワイヤーに印加される電流または電圧との関係に基づいて、該スコロトロン帯電装置のグリッドに印加する電圧を制御するように構成したものである。
【０００５】
また、上記特開平１１−１０９６８８号公報に係る感光体の電位制御方法は、帯電電圧を可変とする帯電電源を備えた帯電手段と、感光体温度を測定する温度測定手段と、帯電位置と現像位置との間において感光体表面電位を測定する表面電位測定手段と、前記感光体温度及び前記感光体表面電位から前記帯電電位の補正を行う制御部とを備えた、感光体の表面電位を制御する電子写真装置において、前記表面電位測定手段の出力が基準値と異なる場合、前記感光体温度及び前記基準値と前記帯電電位との差から帯電電圧の補正係数を補正するように構成したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この発明が解決しようとする課題は、像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化を図ることが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に記載された発明は、表面が移動方向に沿って複数の帯電制御領域に分割された像担持体と、
前記像担持体の帯電制御領域よりも前記像担持体の移動方向に沿って広く設定された帯電領域を有し、前記像担持体の表面を予め定められた電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の帯電電位を検出する帯電電位検出手段と、
前記電位検出手段の検出結果に基づいて、前記像担持体の帯電制御領域に対応して、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを変更するタイミング変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
また、請求項２に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記像担持体が１つの帯電制御領域を移動する時間よりも短い時間間隔で、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【０００９】
さらに、請求項３に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合には、当該帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを遅いタイミングに変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。
【００１０】
又、請求項４に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを遅いタイミングに変更するとともに、当該帯電手段に印加する電圧を予め定められた電圧よりも高い値に変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
【００１１】
更に、請求項５に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧を低い値に切り換える場合には、当該帯電手段に印加する電圧を切り換えるタイミングを早いタイミングに変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。
【００１２】
また、請求項６に記載された発明は、前記タイミング変更手段は、前記帯電手段に印加する電圧の値及び印加タイミングをテーブルとして保持していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載された発明によれば、像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化を図ることが可能となっている。
【００１４】
また、請求項２に記載された発明によれば、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の大きさが、当該像担持体の複数に分割された帯電制御領域よりも大きい場合であっても、像担持体の各帯電制御領域を、予め定められた電位に精度良く制御することが可能となる。
【００１５】
さらに、請求項３に記載された発明によれば、帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合に、像担持体の帯電電位がオーバーシュートするのを防止できる。
【００１６】
又、請求項４に記載された発明によれば、帯電手段に印加する電圧を高い値に切り換える場合に、像担持体の帯電電位を確実に目標とする値に収斂させることができる。
【００１７】
更に、請求項５に記載された発明によれば、帯電手段に印加する電圧を低い値に切り換える場合に、像担持体の帯電電位を目標とする値に確実に収斂させることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載された発明によれば、簡単な構成で、帯電手段への印加電圧及び印加タイミングの制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての高速プリンタを示すものである。
【００２１】
この高速プリンタ１は、図２に示すように、一連の連続した長尺な用紙であって、１ページ毎に折り目（ミシン目）で区切られた記録媒体としての連帳紙（連続用紙）２に、高速（例えば、約６０ｍ／分）で画像をプリントすることが可能となっている。上記高速プリンタ１は、その右側に位置して連帳紙２を給送する給送ユニット３と、その中央部に位置してブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の画像を順次形成する画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙを並列的に有する画像形成部５と、その左側に位置する定着ユニット６とを備えている。
【００２２】
上記給送ユニット３は、連帳紙２をロール状に巻き付けた図示しない供給ロールから連帳紙２が供給され、この連帳紙２を複数のロール７、８、９、１０を介して給送するように構成されている。上記複数のロール７、８、９、１０のうち、駆動ロール９には、張架ロール１１が当接されており、後述する張架ロール２２を備えたサブ駆動ロール２３との間で、連帳紙２に予め定められた張力を付与した状態で連帳紙２を給送するものである。
【００２３】
また、上記ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙは、形成する画像の色以外は同様に構成されており、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙには、図１にも示すように、像担持体としての感光体ドラム１２が、矢印方向に沿って高速で回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２は、例えば、直径約２４０ｍｍと大きく設定されており、有機光導電体（ＯＰＣ）やアモルファス−Ｓｉ、あるいはＳｅ等の光導電性材料からなる感光体層を表面に被覆した導電性円筒体によって構成されている。上記感光体ドラム１２の左斜め下方には、当該感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位に一様に帯電するスコロトロン等からなる大型の帯電装置１３が配設されている。また、上記感光体ドラム１２の下方には、帯電装置１３によって予め定められた電位に一様に帯電された感光体ドラム１２の表面に、画像情報に応じて画像露光を施す画像露光手段としてのＬＥＤアレイを備えたＬＥＤプリントヘッド１４が配設されており、当該感光体ドラム１２の表面には、ＬＥＤプリントヘッド１４によって画像露光が施されて、画像情報に応じた静電潜像が形成されるようになっている。
【００２４】
また、上記感光体ドラム１２の表面には、ＬＥＤプリントヘッド１４の下流側に、当該感光体ドラム１２表面の帯電電位を検出する電位検出手段としての表面電位センサ１５が配設されており、この表面電位センサ１５によって感光体ドラム１２の表面電位が検出（測定）される。
【００２５】
上記感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像は、当該感光体ドラム１２の右側面に配設された二成分現像方式を採用した現像装置１６により顕像化されて、粉体トナーからなるトナー像が形成される。この現像装置１６には、高速で回転する感光体ドラム１２に対応して、当該感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を高速で現像可能なように、３連の現像ロール１７が配設されている。なお、上記現像装置１６は、トナーとキャリアからなる二成分現像方式を採用するものであっても、トナーのみからなる一成分現像方式を採用するものであっても何れでも良い。
【００２６】
また、上記感光体ドラム１２の上方には、当該感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を、記録媒体としての連帳紙２に転写するための転写手段としての転写ロール１８が配設されており、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、転写ロール１８による帯電を受けて、連帳紙２上に順次多重に転写されるようになっている。なお、上記転写ロール１８の上流側及び下流側には、連帳紙を案内する案内ロール１９、１９が設けられている。
【００２７】
上記記録媒体としての連帳紙２は、一連の連続した長尺な用紙であって、必要に応じて１ページ毎に折り目（ミシン目）で区切られたものである。この連帳紙１２としては、例えば、ユーザーのニーズに応じて、任意の種類のものが用いられ、普通紙、当該普通紙よりも薄い薄紙、厚紙、あるいは、普通紙や厚紙などの表面にコーティングを施したコート紙、あるいは黄色など所定の色に着色された用紙など、７〜８種類、あるいはそれ以上の種類の用紙が必要に応じて用意されている。
【００２８】
上記各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの感光体ドラム１２からトナー像が多重に転写された連帳紙２は、図２に示すように、搬送ロール２０を介して定着ユニット６へと搬送され、当該定着ユニット６に配設されたフラッシュ定着装置２１によって、フルカラー等の未定着トナー像が連帳紙２上に定着される。上記フラッシュ定着装置２１の連帳紙２の搬送方向に沿った下流側には、連帳紙２を搬送する張架ロール２２を備えたサブ駆動ロール２３が配設されており、連帳紙２に張力を付与しつつ搬送ロール２４、２５によって図示しない排出部へと搬送するように構成されている。
【００２９】
そして、上記フラッシュ定着装置１６によって未定着トナー像が定着された連帳紙２は、搬送ロール２５によって図示しない排紙部に設けられた排紙トレイ上に折り畳まれた状態で排出される。
【００３０】
なお、上記トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、クリーニング装置２７のクリーニングブラシ２８及びクリーニングブレード２９によって、残留トナー等が除去された後、徐電ランプ２６によって残留電荷が徐電され、次の画像形成工程に備えるようになっている。図２の例では、感光体ドラム１２の回転方向に沿った上流側にクリーニング装置２７が、下流側に除電ランプ２６が配置されているが、感光体ドラム１２の回転方向に沿って上流側に徐電ランプ２６を配置し、下流側にクリーニング装置２７を配置しても良い。
【００３１】
また、図２中、３０は連帳紙２に設けられたページマークを検出するページセンサを、３１は連帳紙２に形成されたレジストマークを検出するマークセンサを、３２はマークセンサ３１と対向する位置に設けられた連帳紙２の背面を支持する反射部材をそれぞれ示している。
【００３２】
図１は上記高速プリンタ１の画像形成ユニット４を示す構成図である。
【００３３】
上記帯電装置１３は、高速で回転駆動される感光体ドラム１２の表面を、当該感光体ドラム１２の表面が帯電装置１３を通過する間に所定の電位に帯電するため、感光体ドラム１２の回転方向に沿って広い面積を有する大型の帯電装置となっている。この帯電装置１３は、図３に示すように、感光体ドラム１２の軸方向に沿って平行に張架された複数本の放電ワイヤー３３を備えているとともに、当該放電ワイヤー３３と感光体ドラム１２表面との間には、感光体ドラム１２の帯電電位を制御するグリッド電極３４が配設されている。また、上記帯電装置１６は、複数本の放電ワイヤー３３の背面側に放電シールド３５が設けられている。
【００３４】
そして、上記帯電装置１３は、グリッド電極３４及び放電ワイヤー３５の少なくとも一方に印加する電圧を制御することにより、感光体ドラム１２の帯電電位が予め定められた電位と等しくなるように構成されている。
【００３５】
ところで、この実施の形態では、図４に示すように、感光体ドラム１２の表面がその回転方向に沿って複数（図示例では、８つ）の帯電制御領域１２1〜１２8に分割されている。これらの帯電制御領域１２1〜１２8は、感光体ドラム１２の中心角が４５度となるように、感光体ドラム１２の回転方向に沿って８等分されている。なお、上記複数の帯電制御領域１２1〜１２8は、８つに限らず、これよりも多くても少なくても良いことは勿論である。
【００３６】
また、上記帯電装置１３は、感光体ドラム１２の回転方向に沿った大きさ（周長）が、感光体ドラム１２の１つの帯電制御領域１２1〜１２8よりも大きく設定されており、図示例では、帯電装置１３の感光体ドラム１２の回転方向に沿った大きさ（周長）Ｌが、１つの帯電制御領域１２1〜１２8の２倍と略等しくなっている。なお、図４中、エリアＡ及びＢは、帯電装置１３の感光体ドラム１２の回転方向に沿った帯電領域をそれぞれ示している。これらの帯電装置１３のエリアＡ及びＢは、実際の感光体ドラム１２の回転方向に沿った大きさよりも若干広い領域を帯電可能となっており、図４の状態では、帯電装置１３のエリアＡが、感光体ドラム１２の１つの帯電制御領域１２1に、帯電装置１３のエリアＢが、感光体ドラム１２の１つの帯電制御領域１２2にそれぞれ対応している。また、上記感光体ドラム１２は、その周方向に沿った基準位置（ホームポジション）や回転位置を検出するエンコーダ等からなる図示しない回転位置検出手段を備えており、当該回転位置検出手段からの信号に基づいて、感光体ドラム１２の各帯電制御領域１２1〜１２8や、１つの帯電制御領域を更にＮ等分した補助帯電制御領域を検出するように構成されている。
【００３７】
ところで、この実施の形態では、図１に示すように、感光体ドラム１２の表面を帯電装置１３に予め定められた電圧を印加して、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位に帯電する。このとき、上記感光体ドラム１２の表面電位には、感光体ドラム１２の偏心や、経時的な感光体層の帯電特性の変化、感光体ドラム１２表面の汚れやキズ等によって、感光体ドラム１２の回転方向に沿った局所的な帯電ムラが生じる。そこで、上記感光体ドラム１２の表面電位を表面電位センサ１５によって測定し、帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均化した値を求めると、例えば、図５に示すように、第１の帯電制御領域１２1が６００Ｖ、第２の帯電制御領域１２2が５８０Ｖ、第３の帯電制御領域１２3が６２０Ｖ、・・・というような値となる。ここで、感光体ドラム１２の予め定められた帯電電位は、−６００Ｖに設定されている。なお、以下、便宜上、感光体ドラム１２の帯電極性であるマイナス符号を省略する場合がある。
【００３８】
この感光体ドラム１２表面の帯電ムラは、感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像を、現像装置１６によって現像する際に、トナーの現像量に直接影響し、特に、カラー画像品質にはその影響が大きい。
【００３９】
そこで、上記帯電装置１３では、感光体ドラム１２の表面電位を予め定められた帯電電位（−６００Ｖ）に等しくなるように制御するため、感光体ドラム１２の表面電位が表面電位センサ１５によって測定され、当該表面電位センサ１５の測定値がタイミング制御手段としてのＣＰＵ１００に入力される。ＣＰＵ１００は、表面電位センサ１５の測定値を、感光体ドラム１２の帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均化し、当該平均化された値に基づいて、帯電バイアス制御回路１０１を介して帯電装置１３のグリッド電極３４に印加する電圧を制御するように構成されている。なお、上記タイミング制御手段としてのＣＰＵ１００は、帯電装置１３に印加する帯電バイアス電圧の値を制御する帯電バイアス電圧制御手段としての機能をも備えている。上記ＣＰＵ１００は、例えば、後述するように、帯電装置１３に印加する帯電バイアス電圧の値を、感光体ドラム１２の帯電制御領域１２1〜１２8毎に記憶した補正テーブルを作成し、当該補正テーブルに基づいて帯電装置１３に印加する電圧を制御する。
【００４０】
上記帯電バイアス制御回路１０１は、図５及び図６に示すように、ＣＰＵ１００からの信号に基づいて、基本的に、感光体ドラム１２の表面電位が低い（絶対値が小さい）帯電制御領域１２1〜１２8では、帯電装置１３のグリッド電極３４に印加する電圧を高く（絶対値を大きく）制御し、感光体ドラム１２の表面電位が高い帯電制御領域１２1〜１２8では、帯電装置１３のグリッド電極３４に印加する電圧を低く制御して、平滑化するように構成されている。
【００４１】
また、上記高速プリンタ１では、生産性を向上させるために、プロセス速度、例えば、感光体ドラム１２の回転速度を高速化するように構成されている。この高速で回転する感光体ドラム１２の表面を安定して帯電するためには、感光体ドラム１２の表面を一定時間だけ帯電装置１３に暴露させる必要があり、感光体ドラム１２の回転速度を速めた場合には、帯電時間を稼ぐために帯電装置１３の感光体ドラム１２の回転方向に沿った帯電領域の長さＬを広げる必要がある。
【００４２】
一方、一般的に、上記画像形成装置には小型化の要請もあり、画像形成装置の小型化のために帯電装置１３の帯電領域を狭くする手段としては、感光体ドラム１２に直接帯電ロールを密着させる方法がある。しかし、この接触方式の帯電装置１３をプロセス速度の速い高速プリンタ１に適用すると、帯電ロール表面の劣化が激しく、又、トナー等の汚れが付着しやすい構造であることから、画質安定性に問題があり、高速の画像形成装置では、スコロトロン方式などの非接触式の帯電装置が有効である。
【００４３】
ところで、上記非接触式の帯電装置を採用した画像形成装置において、感光体ドラムの帯電ムラを補正する技術を採用すると、次のような課題が生じる。
【００４４】
すなわち、比較的印刷速度が遅いオフィス用の画像形成装置では、帯電領域が狭くても良いため、感光体ドラムの表面電位を小さい帯電制御領域で制御することは容易であるが、速度の速い画像形成装置では、小さい帯電制御領域で制御することが困難である。その理由は、感光体ドラムを帯電する際に、規定の電圧を規定の時間分だけ印加する必要があるが、速度の速い感光体ドラムを帯電させるためには、規定の時間を確保するために、上述したように、感光体ドラムの回転方向に沿った広い帯電制御領域を設定する必要がある。このため、感光体ドラムの表面電位の均一化を図るために帯電制御領域を細分化した場合には、図４に示すように、帯電装置１３の大きさよりも帯電制御領域１２1〜１２8の方が小さくなってしまい、着目している帯電制御領域１２1〜１２8の前後の領域も印加電圧制御の影響を受けてしまい、対応する帯電制御領域１２1〜１２8に正確に目論んだ電圧を印加することが困難であるという技術的課題を有していた。
【００４５】
更に説明すると、この実施の形態では、図４に示すように、感光体ドラム１２の表面がその回転方向に沿って複数（図示例では、８つ）の帯電制御領域１２1〜１２8に分割されており、基本的に、１つの帯電制御領域を単位として、図６に示すように、これらの８つの帯電制御領域１２1〜１２8毎に帯電装置１３に印加する電圧を切り換えるように構成されている。
【００４６】
上記感光体ドラム１２の表面に設定された各帯電制御領域１２1〜１２8は、図４に示すように、感光体ドラム１２の回転方向に沿った帯電装置１３の帯電領域Ｌよりも小さく設定されている。この実施の形態では、感光体ドラム１２の表面に設定された各帯電制御領域１２1〜１２8の幅が、感光体ドラム１２の回転方向に沿った帯電装置１３の帯電領域Ｌの約１／２の長さ（周長）に設定されている。
【００４７】
したがって、本発明の前提となる技術では、図５に示すように、感光体ドラム１２の表面電位を表面電位センサ１５によって検出し、当該表面電位センサ１５によって検出された感光体ドラム１２の帯電電位（測定表面電位）に応じて、帯電装置１３に印加する電圧を補正印加電圧として制御するように構成されている。この補正印加電圧は、目標表面電位と測定表面電位との差に応じて、例えば、予め定められた関係式やテーブルを参照することによって求められる。
【００４８】
上記表面電位センサ１５によって検出された感光体ドラム１２の帯電電位は、帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均化され、当該帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均化された感光体ドラム１２の帯電電位（測定表面電位）と、目標とする感光体ドラム１２の帯電電位（例えば、−６００Ｖ）との差に応じて、帯電装置１３に印加する電圧を補正印加電圧として制御する。
【００４９】
上記ＣＰＵ１００は、感光体ドラム１２の回転位置を図示しないエンコーダ等によって検出し、各帯電制御領域１２1〜１２8の先頭が帯電装置１３の感光体ドラム１２回転方向の上流側の端部を通過した時点で、当該帯電装置１３の帯電領域に突入した感光体ドラム１２の帯電制御領域１２1〜１２8を帯電するのに必要な電圧を、図５及び図６に示すように帯電装置１３に印加する。
【００５０】
しかしながら、上記の如きタイミングで帯電装置１３に印加する電圧を切り換えた場合には、次のような課題が生じることが、本発明者の研究によって明らかとなった。
【００５１】
すなわち、上記帯電装置１３は、感光体ドラム１２の表面に設定された各帯電制御領域１２1〜１２8の大きさが、感光体ドラム１２の回転方向に沿った帯電装置１３の帯電領域の１／２の周長に設定されている。そのため、図６に示すように、第２の帯電制御領域１２2を−６００Ｖに帯電するために、当該第２の帯電制御領域１２2の先頭が、帯電装置１３の感光体ドラム１２回転方向の上流側の端部に達した時点で、図５に示すように、帯電装置１６に印加する電圧を６３０Ｖに上昇させると、帯電装置１６の下流側に位置する感光体ドラム１２の第１の帯電制御領域１２1と対向した帯電領域１３ＢであるエリアＢにも、図７（ａ）に示すように、６３０Ｖに上昇させた電圧が印加されてしまうため、本来印加したい６００Ｖよりも高い電圧が印加されてしまうことになる。その結果、上記感光体ドラム１２の第１帯電制御領域１２1の帯電電位（理論値）を理論的に求めると、目標値である６００Ｖよりも高い電位に制御されてしまう。
【００５２】
また、上記感光体ドラム１２の第２の帯電制御領域１２2では、図７（ｂ）に示すように、当該第２の帯電制御領域１２2が、帯電装置１３のエリアＢを通過しているときに、５７０Ｖに切り換えられてしまうため、本来印加したい６３０Ｖよりも低い電圧が印加されてしまう。その結果、上記感光体ドラム１２の第２帯電制御領域１２2の帯電電位（理論値）を理論的に求めると、目標値である６３０Ｖよりも低い電位に制御されてしまう。
【００５３】
同様に、上記感光体ドラム１２の第３の帯電制御領域１２3では、図７（ｃ）に示すように、当該第３の帯電制御領域１２2が、帯電装置１３のエリアＢを通過しているときに、６００Ｖに切り換えられてしまうため、本来印加したい５７０Ｖよりも低い電圧が印加されてしまう。
【００５４】
さらに、上記感光体ドラム１２の第４の帯電制御領域１２4では、図７（ｄ）に示すように、当該第３の帯電制御領域１２3が、帯電装置１３のエリアＢを通過しているときに、６００Ｖに切り換えられてしまうため、本来印加したい５７０Ｖよりも低い電圧が印加されてしまう。
【００５５】
その結果、本発明の実施の形態を適用する以前の状態では、図８に示すように、帯電装置１３に印加される電圧が、目標値から乖離した値となってしまい、感光体ドラム１２の表面に帯電ムラが残ってしまい、画像濃度にムラが発生するという技術的課題を有していることがわかった。
【００５６】
本発明者は、かかる技術的課題を解決するため、スコロトロンからなる帯電装置１３による感光体ドラム１２表面の帯電特性を研究した結果、感光体ドラム１２の表面を帯電装置１３によって帯電している途中に、当該帯電装置１３に印加する電圧をある電圧値からそれよりも高い電圧値に切り換える場合と、帯電装置１３に印加する電圧をある電圧値からそれよりも低い電圧値に切り換える場合とで、しかも、当該帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるタイミングを、印加電圧を上昇又は下降させる途中の早い時期や遅い時期など複数のタイミングに変化させた場合に、帯電装置１３による感光体ドラム１２表面の帯電電位がどのように変化するかを確認する帯電特性をシミュレーションにより研究した。
【００５７】
このシミュレーションでは、図９に示すように、帯電装置１３の帯電領域１３Ａ〜１３Ｃを４つに区分し、従来は図１０（ａ）に示すように、感光体ドラム１２の各帯電制御領域毎に、帯電装置１３に印加する電圧を切り替えていたのに対して、図１０（ｂ）に示すように、感光体ドラム１２の１つの帯電制御領域を４つの補助帯電制御領域に分割し、尚かつ当該４つの補助帯電制御領域のいずれかのタイミングで帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるように構成した。なお、その際、上記帯電装置１３の複数本の放電ワイヤー３３には、同じ電圧を印加し、グリッド電極３４にも、特定の電圧を一律に印加するように構成したものであり、帯電装置１３の４つの帯電領域１３Ａ〜１３Ｃ毎に印加する電圧を異ならせるものではなく、帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるタイミングを、従来の帯電制御領域毎ではなく、１つの帯電制御領域よりも小さい（時間的に短い）タイミングに設定したものである。
【００５８】
その結果、上記感光体ドラム１２の帯電電圧は、帯電装置１３に印加する電圧の大きさ、及び印加電圧を切り替えるタイミングによって、例えば、図１１に示すように変化する。
つまり、感光体ドラム１２表面の微小領域に着目してみると、図１に示すように、除電ランプ２６による露光を一様に受けて、感光体ドラム１２の表面電位は一旦０Ｖとなり、クリーニング装置２７によって残留トナー等が除去された後、帯電装置１３によってコロナ放電による帯電を受けて、帯電装置１３を通過する間に、つまり感光体ドラム１２表面の微小領域が帯電装置１３に突入してから帯電装置１３を通過するまでの間、帯電装置１３によるコロナ放電を受けて、感光体ドラム１２表面の微小領域の電位が徐々に上昇し、帯電装置１３を通過した直後の電位で一定の状態となる。
【００５９】
その間、帯電装置１３に印加する電圧を予め定められたタイミングで変化させるということは、感光体ドラム１２表面の微小領域がコロナ放電を受ける量（電荷を帯びる量）が、経時的に変化するということを意味する。このとき、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１３を通過している間に、帯電装置１３に印加する電圧を１段階に高く変化させる場合と、帯電装置１３に印加する電圧を１段階に低く変化させる場合とがある。また、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１３を通過している間の早いタイミングで電圧を切り替える場合と、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１３を通過している間の中間のタイミングで電圧を切り替える場合と、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１３を通過している間の遅いタイミングで電圧を切り替える場合などがある。
【００６０】
従来は、帯電装置１３に印加する電圧を変化させるタイミングが、図６に示すように、感光体ドラム１２の帯電制御領域の先頭が、帯電装置１３の帯電領域に突入するタイミングに設定（固定）されていたため、図７に示すように、感光体ドラム１２の帯電制御領域１２1〜１２8よりも大きい帯電装置１３の帯電領域の後半（エリアＢ）に位置する前の帯電制御領域１２1〜１２8が、次の帯電制御領域１２1〜１２8の影響を受けてしまい、図８に示すように、目標とする帯電電位に制御することができなかった。
【００６１】
図１２は実際のシミュレーションによる研究結果を示したチャートである。このシミュレーションは、帯電装置１３から放電されるコロナ放電による電荷量を、感光体ドラム１２の表面層が有する誘電率に応じて、時間に基づいて積分する演算を行って、感光体ドラムの帯電電位を求めたものである。
【００６２】
図１２（ａ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が５００Ｖである場合に、帯電装置１３に一律な電圧の印加を開始してから、９００ｍｓｅｃ後に感光体ドラム１２の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を、感光体ドラム１２の帯電特性及び帯電装置１６の放電特定を考慮してシミュレーションした結果を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２の表面電位が４９４．６Ｖに達した。
【００６３】
次に、図１２（ｂ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が５００Ｖである場合に、帯電装置１３に最初に６００Ｖを印加し、電圧の印加開始から２００ｍｓｅｃ後に５００Ｖに低下させるように変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２の表面電位が４９６．８Ｖに達した。
【００６４】
さらに、図１２（ｃ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が５００Ｖである場合に、帯電装置１３に最初に６００Ｖを印加し、電圧の印加開始から４００ｍｓｅｃ後に５００Ｖに変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２の表面電位が５０１．８Ｖに達した。
【００６５】
又、図１２（ｄ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が５００Ｖである場合に、帯電装置１３に最初に６００Ｖを印加し、電圧の印加開始から７００ｍｓｅｃ後に５００Ｖに変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が５２９Ｖに達し、オーバーシュートが発生することが判った。
【００６６】
一方、図１２（ｅ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が６００Ｖである場合に、帯電装置１３に電圧印加を開始してから、９００ｍｓｅｃ後に感光体ドラムの表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を、感光体ドラム１２の帯電特性及び帯電装置の放電特定を考慮してシミュレーションした結果を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２の表面電位が５９３．４Ｖに達した。
【００６７】
次に、図１２（ｆ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が６００Ｖである場合に、帯電装置１３に最初に５００Ｖを印加し、電圧の印加開始から２００ｍｓｅｃ後に６００Ｖに変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２の表面電位が５９１．４Ｖに達した。
【００６８】
さらに、図１２（ｇ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が６００Ｖである場合に、帯電装置に最初に５００Ｖを印加し、電圧の印加開始から４００ｍｓｅｃ後に６００Ｖに高く変化させた場合に、感光体ドラム１２表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２表面電位が５８５．６Ｖに達した。
【００６９】
又、図１２（ｈ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電位が６００Ｖである場合に、帯電装置に最初に５００Ｖを印加し、電圧の印加開始か７００ｍｓｅｃ後に６００Ｖに変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２の表面電位が５５２．８Ｖであり、目標とする電位である６００Ｖに達しないことが判った。
【００７０】
更に、図１２（ｉ）は感光体ドラム１２面の目標とする電圧が６００Ｖである場合に、帯電装置１３に７００Ｖを印加した場合に、電圧印加を開始してから９００ｍｓｅｃ後に感光体ドラム１２の表面電位が飽和するまでの、当該感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を、感光体ドラム１２の帯電特性及び帯電装置の放電特定を考慮してシミュレーションした結果を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラム１２表面電位が６９２．２Ｖに達した。
【００７１】
次に、図１２（ｊ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電圧が６００Ｖである場合に、帯電装置に最初に５００Ｖを印加し、電圧の印加開始から２００ｍｓｅｃ後に７００Ｖに変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が６８８．３Ｖに達した。
【００７２】
さらに、図１２（ｋ）は感光体ドラム１２表面の目標とする電圧が６００Ｖである場合に、帯電装置１２に最初に５００Ｖを印加し、電圧の印加開始か４００ｍｓｅｃ後に７００Ｖに高く変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が６７６．５Ｖに達した。
【００７３】
又、図１２（ｌ）は感光体ドラム表面の目標とする電圧が６００Ｖである場合に、帯電装置１３に最初に５００Ｖを印加し、電圧の印加開始から７００ｍｓｅｃ後に７００Ｖに高く変化させた場合に、感光体ドラム１２の表面電位が変化する状態を示したものである。この場合には、最終的な感光体ドラムの表面電位が６０４Ｖに達し、印加電圧を上げることで目標とする帯電電位に近い値に追従させることができることがわかった。
【００７４】
以上のシミュレーションの結果から明らかなように、帯電装置１３に印加する電圧をある値から高い値に変更する場合には、電圧印加タイミングの後段で行い、目標電圧に対して印加電圧を高く設定することで、感光体ドラム１２の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができることが判る。
【００７５】
また、帯電装置１３に印加する電圧をある値から低い値に変更する場合には、電圧印加タイミングの前段で行うことで、感光体ドラム１２の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができることが判る。
【００７６】
この実施の形態では、図９に示すように、帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるタイミグとして、帯電装置１３の帯電領域を４つの帯電領域１３Ａ〜１３Ｄに区分し、図１０（ｂ）に示すように、当該４つの帯電領域１３Ａ〜１３Ｄのうち、どの帯電領域が感光体ドラム１２の帯電制御領域１２1〜１２8に移動したタイミングで帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるように構成されている。
【００７７】
更に説明すると、この実施の形態では、図９に示すように、帯電装置１３の帯電領域を４つに区分し、これらの４つの帯電領域１３Ａ〜１３Ｄにおける帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるタイミングを、図１３及び図１４の補正テーブルに示す如く、第２の帯電制御領域１２2のように、６００Ｖから６３０Ｖに切り替える場合のように、ある値から高い値に変更する場合には、電圧印加タイミングの後段２Ｄで行い、目標電圧である６３０Ｖに対して印加電圧を高い６３０Ｖ＋α＝６４５Ｖに設定することで、図１５に示すように、感光体ドラム１２の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができるように構成されている。ここで、予め定められた値（マージン）αは、例えば、１５Ｖ程度に設定されるが、他の値に設定しても良い。
【００７８】
また、帯電装置１３に印加する電圧をある値から低い値に変更する場合には、図１３及び図１４に示す如く、電圧印加タイミングの前段３Ｂで行うことで、図１５に示すように、感光体ドラム１２の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができるように構成されている。
【００７９】
また、この実施の形態では、感光体ドラム１２の感光体層が部分的な露光を受けたり、経時的に一部の帯電特性が変化した場合などにより、上述した帯電装置１３への印加電圧の制御を行った場合でも、目標とする帯電電圧に制御することができない場合がある。
【００８０】
そこで、この実施の形態では、ＣＰＵ１００は、図１６に示すように、本実施の形態を適用した場合と、本実施の形態を適用する前の場合とで、感光体ドラム１２の表面電位の最大値と最小値の差を演算して求め、本実施の形態を適用する前の方が、感光体ドラム１２の表面電位の最大値と最小値の差である振れ幅が小さい場合には、本実施の形態を適用する前のテーブルに帯電装置１３に印加する電圧値を設定するように構成されている。
なお、図１７は帯電装置に印加するタイミングを説明するものであり、感光体ドラム１２のホームポジションを検知してから、感光体ドラム１２が１つの帯電制御領域を４つに区分した補助帯電制御領域を移動する時間Ｘ（ｍｓ）だけ経過するタイミングを基準として印加電圧を切り替えるタイミングを制御するテーブルを作成する。また、図１８は補正テーブルの一例を示すものである。
【００８１】
以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置としての高速プリンタでは、次に示すように、像担持体の回転速度を高速化した生産性の高い画像形成装置において、像担持体の回転方向に沿った帯電手段の寸法が、当該像担持体の複数に分割された帯電領域よりも小さい場合であっても、像担持体の帯電ムラを抑制し、高画質化が可能となっている。
【００８２】
すなわち、この実施の形態に係る高速プリンタ１では、図２に示すように、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにおいて、各感光体ドラム１２上にブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各色のトナー画像形成し、当該各色のトナー像を連帳紙２上に多重に転写し、フラッシュ定着装置２１によって定着することで、フルカラーの画像等を高速にプリントすることが可能となっている。
【００８３】
その際、上記ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにおいては、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１３によって予め定められた電位に帯電されるが、当該感光体ドラム１２の表面電位は、画像プリントに先立って、表面電位センサ１５によって少なくとも１周分、望ましくは複数周だけ測定され、感光体ドラム１２の各帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均化された値が、図５に示すよに、ＣＰＵ１００によって求められる。
【００８４】
すると、ＣＰＵ１００は、求められた感光体ドラム１２の各帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均値に応じて、帯電装置１３に印加する電圧を制御するとともに、当該帯電装置１３に印加する電圧を切り替えるタイミングをも制御する。
【００８５】
そして、上記ＣＰＵ１００は、求められた感光体ドラム１２の各帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均値に応じて、帯電装置１３に印加する電圧をある値から高い値に変更する場合には、帯電装置１３への印加電圧を切り替えるタイムミングを、図１３に示すように、帯電装置１３の４つに区分された帯電領域のうち、遅い電圧印加タイミングである４番目の２Ｄで行うように切り替えるとともに、目標電圧である６３０Ｖに対して印加電圧を高い６３０Ｖ＋α＝６４５Ｖに設定する。
【００８６】
なお、上記帯電装置１３に印加する電圧値の設定及び切り替えるタイムミングは、図１に示すように、ＣＰＵ１００が図１４に示すようなテーブルを参照することによって行われる。
【００８７】
従って、上記ＣＰＵ１００は、求められた感光体ドラム１２の各帯電制御領域１２1〜１２8毎に平均値に応じて、図１４に示すようなテーブルを書き換える制御を行う。
【００８８】
そして、上記ＣＰＵ１００は、一定の期間、例えば、一定の経過時間やプリント量の間だけ、図１４に示すようなテーブルに従って帯電装置１３に印加する電圧を制御し、一定の期間が経過した後は、再度、感光体ドラム１２の表面電位を測定して、テーブルを書き換える制御を行う。
【００８９】
また、帯電装置１３に印加する電圧をある値から低い値に変更する場合には、図１３及び図１４に示す如く、電圧印加タイミングの前段３Ｂで行うように制御する。
【００９０】
こうすることによって、上記実施の形態によれば、高速機において、帯電装置１３の帯電領域が感光体ドラム１２の帯電制御領域よりも大きい場合であっても、図１５に示すように、感光体ドラム１２の表面を目標とする電位に精度良く帯電させることができ、高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての高速プリンタの画像形成ユニットを示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての高速プリンタを示す構成図である。
【図３】図３は帯電装置を示す構成図である。
【図４】図４は感光体ドラムの帯電制御エリアを示す模式図である。
【図５】図５は本発明を適用する前の帯電装置への印加電圧を示すテーブルである。
【図６】図６は帯電装置への印加電圧を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は帯電装置への印加電圧を示すグラフである。
【図８】図８は帯電装置への印加電圧の制御状態を示すグラフである。
【図９】図９は帯電装置への印加電圧の切り替えタイミングを示す説明図である。
【図１０】図１０は帯電装置への印加電圧の切り替えタイミングを示すグラフである。
【図１１】図１１は感光体ドラムの表面電位の変化を示すグラフである。
【図１２】図１２は感光体ドラムの表面電位の変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は感光体ドラムの表面電位の変化を示すグラフである。
【図１４】図１４は本発明を適用した帯電装置への印加電圧を示すテーブルである。
【図１５】図１５は帯電装置への印加電圧の制御状態を示すグラフである。
【図１６】図１６は帯電装置への印加電圧の制御結果を示す図表である。
【図１７】図１７は帯電装置への印加電圧を示す模式図である。
【図１８】図１８は本発明を適用した帯電装置への印加電圧を示すテーブルである。
【符号の説明】
【００９２】
１２：感光体ドラム、１２1〜１２8：帯電制御領域、１３：帯電装置、１００：ＣＰＵ、ｌ０１：帯電バイアス制御回路。
【図１】
2010128350.tif 000003
【図２】
2010128350.tif 000004
【図３】
2010128350.tif 000005
【図４】
2010128350.tif 000006
【図５】
2010128350.tif 000007
【図６】
2010128350.tif 000008
【図７】
2010128350.tif 000009
【図８】
2010128350.tif 000010
【図９】
2010128350.tif 000011
【図１０】
2010128350.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2010128350.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2010128350.tif 000016
【図１５】
2010128350.tif 000017
【図１６】
2010128350.tif 000018
【図１７】
2010128350.tif 000019
【図１８】
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