(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を帯電させる帯電手段と、
上記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する像露光手段と、
上記静電潜像を可視化像とする現像手段と、
上記可視化像を転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
上記帯電手段が帯電処理を行う帯電領域に光を照射して、帯電領域にある上記像担持体を除電する除電処理を行う光照射手段を有し、
上記像露光手段が静電潜像を形成する前である画像形成工程開始前に、
上記光照射手段を明滅させ、上記帯電領域を通過する上記像担持体に対して、上記帯電領域を通過する間に上記帯電処理と上記除電処理とを少なくとも１度ずつ行うように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記光照射手段を明滅させる際は、
上記光照射手段の点灯時間に比して、消灯時間が長くなるように構成されていることを特徴とする請求項１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、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、第１の像担持体に対して適宜の画像形成プロセスによって可転写画像を形成担持させ、この可転写画像を第２の像担持体に転写させ、第１の像担持体を繰り返して画像形成に使用する方式および構成を採用した装置である。
【０００３】
たとえば、複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置は、基本的に、電子写真感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段、定着手段および感光体クリーニング手段を有する。
【０００４】
電子写真感光体は、第１の像担持体としての回転ドラム型が一般的である。帯電手段は、回転ドラム型の感光体（回転感光体）の面を所定の極性・電位に一様に帯電させる。画像露光手段は、この回転感光体の帯電処理面に静電潜像を形成させる。現像手段は、この静電潜像をトナー像として現像する。転写手段は、このトナー像を感光体面から第２の像担持体（記録媒体）としての転写紙に転写させる。
【０００５】
定着手段は、転写紙側に転写させたトナー像を永久固着像として定着させる。感光体クリーニング手段（クリーナ）は、転写紙側へのトナー像転写後の回転感光体面から転写残トナーを除去することにより感光体面を清掃する。
【０００６】
また、感光体面には、静電潜像の履歴が残り、次の画像形成時に影響を及ぼす、いわゆる画像メモリが発生する。そこで、この画像メモリの発生を防止するために、帯電手段より上流部に除電光や除電帯電器が設けられる。
【０００７】
また、感光体の一般的な例としては、導電性基板上に、光導電層、キャリア輸送層を順次積層する構成が採用される。そのため、感光体の帯電後、この感光体に光照射を施すことにより光キャリアが光導電性発生して、キャリア輸送層を経て表面の帯電電荷と結合し、所望の電位に減衰されて静電潜像が形成される。
【０００８】
さて、電子写真方式の画像形成装置、特にフルカラーの画像形成装置において、高画質化、高安定化の要求は、日々高まっており、なかでも高安定化の要望は強い。そのため、画像形成装置においては、出力毎に色味が変化したり、連続画像形成中に色味が変動したりすることを回避する必要がある。
【０００９】
そこで、このような連続画像形成中に色味が変動することを避けるために、電子写真方式の画像形成装置において、電位制御、現像バイアス制御、または現像剤濃度制御などの様々な制御が取り入れられ、装置の安定化に寄与している。
【特許文献１】特開平５−８８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
画像形成プロセスのうち、帯電プロセスと露光プロセスとに着目すると、安定性の観点から、帯電プロセスと露光プロセスとにおいて、常に所望の帯電電位、露光電位である必要がある。特に、高画質が求められるフルカラーの電子写真装置においては、帯電プロセ
スおよび露光プロセス後の感光体の表面電位を検知する表面電位検知手段を設けて、帯電電位と露光電位とを検知し、所望電位を得るための帯電条件および露光条件の制御が一般的である。
【００１１】
しかし、このような制御は、画像形成前に条件の設定を行うため、画像形成途中に感光体の感度特性が変化すると、全く無意味になってしまう。これを回避するために、一定間隔で条件設定を行うための制御期間を設ける場合も多い。
【００１２】
しかしながら、このような制御は、短時間に起こる変化に対応できなかったり、制御間隔を短くすることが画像形成の生産性低下につながったりするため、好ましくない。また、これらの制御の効果を最大限に有効にするためには、第１に感光体の感度特性が変化しないことが大前提となる。
【００１３】
しかしながら、帯電、露光を繰り返すと、感光体の特性として残留電位（露光量に対する飽和電位）が上昇するとともに、感度が変化する現象が発生する問題がある。この電位変化は、帯電および露光開始直後の変化がもっとも大きく、後に、この繰り返しとともに徐々に安定していく性質のものである。
【００１４】
この現象の発生機構は不明であるが、本発明者の鋭意検討によれば、この現象は、光導電層で発生した電荷が、感光体層中のいずれかの場所にトラップされ、層内電位を形成するか、または、後に発生する電荷の移動を妨げてしまうことが原因と考えられる。また、この現象は、低湿下において特に顕著である。
【００１５】
さて、この現象は、感光体を加熱すると緩和されるが、他方、消費電力も増加するという問題もある。近年の省エネルギーへの要請を考慮すると、ヒータを付加することは好ましくない。
【００１６】
この残留電位の上昇による出力画像の濃度や色味の変化を避けるため、従来の電子写真装置においては、画像形成出力前に感光ドラムを回転させつつ帯電および露光を繰り返し、電位を安定させた後に電位制御を開始するように構成されていた。そのため、画像形成プロセスを開始してから実際に画像が出力するまでの時間が長くなり、いわゆるファーストコピータイムの増大、または生産性低下という問題があった。
【００１７】
したがって、この発明の目的は、より短時間の間に残留電位を上昇させて電位を安定させ、ファーストコピータイムの低減と生産性の向上を図ることができる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】
【００１８】
上記目的を達成するために、この発明は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
上記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する像露光手段と、
上記静電潜像を可視化像とする現像手段と、
上記可視化像を転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
上記帯電手段が帯電処理を行う帯電領域に光を照射して、帯電領域にある上記像担持体を除電する除電処理を行う光照射手段を有し、
上記像露光手段が静電潜像を形成する前である画像形成工程開始前に、
上記光照射手段を明滅させ、上記帯電領域を通過する上記像担持体に対して、上記帯電領域を通過する間に上記帯電処理と上記除電処理とを少なくとも１度ずつ行うように構成
されていることを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
このように、画像形成工程開始前に帯電処理を行い、帯電領域に光を照射して除電処理を行うことによって、キャリアの発生を促進する。これとともに、短時間の間に光照射手段を明滅させることにより、帯電領域において帯電、露光を繰り返した場合と同様の状態にすることができる。したがって、短時間で残留電位を上昇させることができ、像担持体の電位を安定した状態とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、この発明によれば、画像濃度の変化を低減させることができ、高品質な画像出力を得ることができるとともに、初期画像形成時間（ファーストコピータイム）の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、この発明の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図２に、この第１の実施形態による画像形成装置の概略を示す。図２に示すように、この第１の実施形態による画像形成装置においては、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）のそれぞれの色に対応する４つの画像形成ステーションＵｙ、Ｕｍ、Ｕｃ、Ｕｋが順次配列されている。
【００２３】
この画像形成装置においては、転写材にこれらの画像形成ステーションＵｙ、Ｕｍ、Ｕｃ、Ｕｋによる色のトナー像をそれぞれ順次転写していき、定着器７において、トナー像を転写材に熱定着することによってフルカラー画像を形成する。なお、それぞれの画像形成ステーションはそれぞれ基本的に同じ構成であるので、１つの画像形成ステーションについてのみ説明する。図１に、この構成を示す。
【００２４】
図１に示すように、像担持体としての感光ドラム１はコロナ帯電器２によって負極性に一様に帯電される。画像信号に対応したレーザＬが照射されて感光ドラム１上の電位は所望の電位まで減衰し、電子潜像が形成される。現像器３によって潜像のレーザＬが照射されたところにマイナスのトナーが反転現像され、転写ローラ４によって転写材Ｐに転写される。
【００２５】
感光ドラム１上に残存した転写残トナーは、クリーナ５によって掻き取られる。クリーナ５内の掻き取られた転写残トナーは廃トナー容器（図示せず）に搬送されて回収される。その後、除電ランプ６によって潜像電位の履歴が消去された後、再びコロナ帯電器２によって帯電され、一連の画像形成工程が繰り返し実行される。
【００２６】
この発明は、画像形成工程開始前の電位安定化工程に関する。この工程においては、コロナ帯電器２に除電ランプ８（光照射手段）を備え、除電ランプ８を明滅させて、帯電領域に光の照射を間欠で行うことによって電位安定化に要する時間を短縮する。
【００２７】
コロナ帯電器２は、帯電ワイヤ１０とシールド電極１２およびグリッド電極１１とから構成されるスコロトロン帯電器である。帯電ワイヤ１０には−８００μＡの一定電流が流れるように制御された電圧が電源（図示せず）によって印加されている。また、シールド電極１２は、感光ドラム１の回転方向の開口幅が３０ｍｍのコの字電極であり、グリッド電極１１と電気的に短絡されている。
【００２８】
シールド電極１２には、電源（図示せず）から−４００〜−８００Ｖの電圧を印加することができ、所望のドラム帯電電位に応じて所定の電圧が印加される。シールド電極１２
の背面には開口部が設けられており、除電ランプ８から照射される光がコロナ帯電器２の帯電領域全域に入るように構成されている。
【００２９】
また、グリッド電極１１は、ワイヤを一定間隔で架張したものである。そのため、コロナ帯電器２内部に照射された光は、ワイヤの隙間より感光ドラム１表面に到達する。
【００３０】
また、除電ランプ８は、６６０ｎｍの波長の光を出射するＬＥＤが、コロナ帯電器２による帯電領域全域をカバーするように、感光ドラム１の母線方向に沿って配列されたものである。
【００３１】
感光ドラム１は、アルミシリンダに下引き層、電荷発生層、電荷輸送層および表面保護層を順次積層した有機感光体である。この第１の実施形態においては、アルミシリンダは直径８０ｍｍであり、感光層の総膜厚は２５μｍである。また、感光ドラム１は、矢印の方向に１５０ｍｍ／ｓで回転する。
【００３２】
この第１の実施形態においては、感光ドラム１が回転を開始してから画像形成工程開始前、すなわち、レーザＬによる潜像形成が開始するまでの間、感光ドラムが２回転する期間を電位安定化工程とした。この電位安定化工程の間、コロナ帯電器２において帯電処理が行われるとともに、除電ランプ８を５０Ｈｚの周波数で明滅させた。除電ランプ８の光量としては感光体ドラム電位の減衰が飽和、いわゆる残留電位に達するのに十分な光量であるのが望ましい。この第１の実施形態においては、除電ランプ８を動作させた時の感光ドラム面上の光量が０.８μＷ/ｃｍ2になるように、除電ランプ８に印加する電圧を設定した。
【００３３】
グリッド電極１１には−８００Ｖの電圧が印加される。後述するが、この工程では極力高い電圧をグリッド電極１１に印加する方がより望ましい。また、帯電ワイヤ１０には通常の画像形成時と同様、−８００μＡの定電流になるよう印加電圧を制御した。
【００３４】
図３に、この第１の実施形態による電位安定化工程を実施した場合と、この電位安定化工程と同じドラム回転数の間に帯電と除電ランプ６による露光のみを施したものを比較例１とした場合の、画像形成中の最小明部電位の電位変化を示す。最小明部電位とは、本実施例の画像部の最大濃度に対応する電位であり、以下Ｖ1で表す。
【００３５】
電位測定は現像器３の現像ニップ位置Ｎで測定した。画像形成中の帯電条件はグリッド電極１１には−６００Ｖ、帯電ワイヤ１０は−８００μＡの定電流のままである。また、実験環境は動作開始直後の明部電位変化が大きくなる低湿環境下（温度２３℃、湿度５％）で行った。
【００３６】
図３から、現像部における電位推移においては、感光ドラム１回転開始から１周目、２周目は除電ランプ８が帯電領域において露光を行っているために、電位はその時点での残留電位相当の低い値を示すことが分かる。
【００３７】
続いて、帯電領域での露光が終了し、画像形成工程に切り替わると、電位はＶL電位まで上昇する。その後、感光体ドラム１が２０回転するぐらいで電位はほぼ一定となり、画像形成開始直後からの電位変化は、約２０Ｖであった。
【００３８】
これに対し、比較例１においては、帯電と除電ランプ６による除電工程とを感光体ドラム回転開始と同時に動作させたものである。なお、比較例１においても実施形態におけると同様に、感光体ドラム１が３回転目から画像形成工程に入るものとする。
【００３９】
比較例１においては、１回転目および２回転目は、通常の帯電、除電工程のみなので、
現像部電位は約−５９０Ｖとなる。また、画像形成工程開始後、約２５回転で電位はほぼ一定となり画像形成開始直後からの電位変化は約６０Ｖであった。この結果より、電位安定化工程を行うことによって画像形成時のＶLの変化が少なくなることが分かる。
【００４０】
以下に、この理由について説明する。まず、図４に、以上の工程中の帯電器を通過する感光ドラム上のある１点における電位変化の説明図を示す。なお、除電ランプ８の明滅状態も併せて示す。ここで、帯電器内の電位に関しては、除電ランプ８が点灯している間は残留電位に相当する値となる。他方、帯電器から次々と電荷が供給されるため、光キャリアは飽和することなく発生しつづける。除電ランプ８が消灯した時には光キャリアの新たな発生はなくなるために、電位は上昇する。
【００４１】
図４から、コロナ帯電の場合に感光体の電位は時定数を持って上昇することがわかる。また、電位安定については、除電ランプ８が消灯した時の電位が高いほど効果があるため、この工程においては、グリッドバイアスは極力高めに設定することが望ましい。
【００４２】
この第１の実施形態においては、感光ドラム１の周速度と、除電ランプ８の明滅周波数とから、感光ドラム１のある一点はコロナ帯電器２を通過する間に帯電と露光とを１０回繰り返している。すなわち、感光ドラム１が１周する間に、通常の帯電、露光プロセスのドラム回転に換算すると、１０周分の帯電および露光を受けている状態に相当する。このためこの第１の実施形態においては、極めて短時間の間に残留電位を飽和状態にして、その後の明部電位の安定化を図ることができる。
【００４３】
この工程内において、除電ランプ８を明滅させない場合でも若干効果がある。これを比較例２として図３に示す。この第１の実施形態における場合とは、なおも差が見られ、点滅させることによって大きい効果を得られることがわかる。
【００４４】
本発明者の鋭意検討によれば、この現象の理由としては次の現象が想定される。すなわち、残留電位が上昇する理由としては、光キャリアが感光層内のトラップサイトに捕獲されることによって、キャリアの移動や発生が妨げられるためと推測できる。
【００４５】
また、帯電器内に光照射を行うと、確かに光キャリアは発生するものの、感光層にかかる電界は残留電位相当によって生じるものであり、実際の画像形成時の電界より小さい。このため、光キャリアが捕獲されるサイトが、画像形成時の帯電電位に相当する電界が掛かった状態で光キャリアが捕獲されるサイトとは異なると推測する。
【００４６】
また、本発明者の見解によれば、画像形成時相当の電界がかかる状態で光キャリアを作用させることによって、画像形成時に関わるトラップサイトを埋めてしまう効果があると考える。
【００４７】
この第１の実施形態において説明した電位安定化工程を画像形成前に設けることによって、画像形成直後の電位変動を抑制し画像濃度の変化を減じ、高品質な画像出力が得られる同時に、ファーストコピータイムの短縮することが可能となる。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態においては、除電ランプ８の明滅比率を変化させることを特徴とする。図５に、この第２の実施形態による除電ランプの点灯タイミングと帯電器内の電位推移とを示す。
【００４９】
図５に示すように、コロナ帯電器による電位立ち上がりに要する時間と、光による電位減衰時間を比較すると、一般的には光による電位減衰時間の方が短い。このため、限られ
た帯電領域でできるだけ多くの回数で帯電、露光を繰り返す為には点灯時間より消灯時間を長くした方が効率がよい。
【００５０】
この第２の実施形態においては、点灯時間と消灯時間の比率を１：２とした。これによって帯電領域内での帯電、露光の回数を増加させることができ、画像形成開始後の電位変動をさらに抑制することができた。この第２の実施形態の電位推移の測定結果を図６に示す。
【００５１】
画像形成開始前に感光ドラムを所定の速度で回転させつつ帯電処理を行い、帯電領域に光照射することによって、キャリアの発生を促進するとともに、光を短時間の間に間欠動作することで、帯電領域において帯電、露光の繰り返しと同様の状態が作り出される。このため短時間で残留電位が上昇して、電位が安定した状態となる。本発明により画像濃度の変化を減じ、高品質な画像出力が得られる同時に、ファーストコピータイムを短縮することが可能となる。
【００５２】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた画像形成装置の構成や条件はあくまでも例に過ぎず、電子写真方式の画像形成工程において、帯電領域に光照射が可能であれば、必要に応じてこれと異ならせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の第１の実施形態によるカラー方式の画像形成装置に含まれる画像形成ユニットを示す略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるカラー方式の画像形成装置を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による画像形成装置の動作開始から画像形成工程の期間の、現像位置での電位推移を表すグラフである。
【図４】この発明の第１の実施形態による帯電器内の電位変化と、除電ランプの点灯タイミングを表す図である。
【図５】この発明の第２の実施形態による画像形成装置の動作開始から画像形成工程の期間の、現像位置での電位推移を表すグラフである。
【図６】この発明の第２の実施形態による帯電器内の電位変化と、除電ランプの点灯タイミングを表す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  感光ドラム
２  コロナ帯電器
２  帯電器
３  現像器
４  転写ローラ
５  クリーナ
６  除電ランプ
７  定着器
８  除電ランプ
１０  帯電ワイヤ
１１  グリッド電極
１２  シールド電極
【図１】
0004764725.tif 000002
【図２】
0004764725.tif 000003
【図３】
0004764725.tif 000004
【図４】
0004764725.tif 000005
【図５】
0004764725.tif 000006
【図６】
0004764725.tif 000007