(57)【要約】【課題】ドラム表面電位に応じて透光量が変化する機構を用いて、ドラム表面の電位のムラを補正する装置を備えることにより、より高画質の出力が可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像剤により顕画像化する現像装置を備え、帯電装置を用いて前記像担持体上を帯電する画像形成装置において、像担持体側から順に、透明電極板と、偏光板と、電気光学効果を持つ素子と、偏光板と、透明電極板と、光源と、を備え、前記像担持体に発生する帯電電位に応じて透光量を変化させ、前記帯電電位のムラを小さくする。【選択図】図１
2005196003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像剤により顕画像化する現像装置を備え、前記像担持体上を帯電する帯電装置を有し、像担持体側から順に、透明電極板と、偏光板と、電気光学効果を持つ素子と、偏光板と、透明電極板と、光源と、を備え、前記像担持体に発生する帯電電位に応じて透光量を変化させ、前記帯電電位のムラを小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像剤により顕画像化する現像装置を備え、前記像担持体上を帯電する帯電装置を有し、像担持体側から順に、偏光板と、電気光学効果を持つ素子と、偏光板と、透明電極板と、光源と、を備え、前記像担持体に発生する帯電電位に応じて透光量を変化させ、前記帯電電位のムラを小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
電気光学効果を持つ素子として、液晶素子を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機等において感光体表面の帯電電位を補正する装置に関する。
【０００２】
例えば、電子写真方式の画像形成装置においては、帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセスの各画像形成プロセスを経て感光体ドラム（像担持体）上にトナー像を形成し、このトナー像を転写プロセスによって感光体ドラム上から転写材（例えば紙）上に転写される。この転写プロセスにおいて、感光体ドラム上のトナー像を構成するトナーは、その全てが転写される訳ではなく、少量のトナーが感光体ドラム表面に残る。このようにして感光体ドラム表面に残ったトナーは、クリーニングブレードによって除去される。
【背景技術】
【０００３】
複写機等の画像形成装置における帯電装置において、コロナ帯電器とローラー帯電器が知られている。このうちコロナ帯電器は従来から広く用いられ、均一で素早い帯電が可能であるが、印加電圧の高さやオゾンの発生量の観点から、最近ではローラー帯電器も広く用いられている。ローラー帯電器はローラーの軸に金属の棒を用い、その軸に電圧を印加した状態で感光ドラム表面を摺擦することにより、感光ドラム表面に放電を発生させ感光ドラム表面を帯電させる。
【０００４】
尚、印加する電位をＤＣとすると帯電が長手方向に不均一になり、電位が一定になりにくい。そこで、印加する電位をＤＣとＡＣの重畳とすることにより、長手方向ではほぼ均一な電位にすることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１８７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のローラ帯電器によるＡＣ重畳帯電方式には、以下のような問題があった。
【０００７】
即ち、放電がＡＣ成分によって起こるため、長手方向では均一に帯電ができても、感光ドラムの周方向においては不均一になったり、又、異常放電が起こることによっても帯電の不均一部分が発生することがある。又、感光ドラムの長寿命化に伴い、ローラ帯電器も長寿命化が求められているが、ローラ帯電器を長期使用した場合、ローラ表面に汚れが付いたり部分的な劣化が起こることによって、帯電の電位ムラを引き起こすことがある。
【０００８】
これらの電位ムラにより、最終的に得られる画像に不良が起こるため、ＡＣ成分の周波数を上げたり、劣化に強い表層を採用することによって、周方向の電位のムラをなるべく小さくし、画像に問題が生じないようにしてきた。
【０００９】
しかし、近年の複写機の高画質化に伴い、一層の帯電電位均一性が求められており、更なる解決策が必要になってきている。
【００１０】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、ドラム表面電位に応じて透光量が変化する機構を用いて、ドラム表面の電位のムラを補正する装置を備えることにより、より高画質の出力が可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の代表的な装置の構成は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像剤により顕画像化する現像装置を備え、帯電装置を用いて前記像担持体上を帯電する画像形成装置において、像担持体側から順に、透明電極板と、偏光板と、電気光学効果を持つ素子と、偏光板と、透明電極板と、光源と、を備え、前記像担持体に発生する帯電電位に応じて透光量を変化させ、前記帯電電位のムラを小さくするというものである。
【００１２】
又は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像剤により顕画像化する現像装置を備え、帯電装置を用いて前記像担持体上を帯電する画像形成装置において、像担持体側から順に、偏光板と、電気光学効果を持つ素子と、偏光板と、透明電極板と、光源と、を備え、前記像担持体に発生する帯電電位に応じて透光量を変化させ、前記帯電電位のムラを小さくするというものである。
【００１３】
例えばローラ帯電装置で帯電された感光体ドラム表面にはＡＣバイアスの周期に応じて、周期的な帯電電位量の増減が周方向に起こる。この状態で、電位が高い部分の電位をＶ１とし、その部分の露光後の電位をＶ２とする。又、電位が低い部分の電位をＶ３とし、その部分の露光後の電位をＶ４とする。
【００１４】
先ず、ドラム表面電位がＶ１である場合、偏光を用いると電気光学効果により電気光学素子の偏光角度が変化することで透光量が変化し、ドラム表面電位がＶ２となる。次に、ドラム表面電位がＶ３である場合も同様に、偏光を用いると電気光学効果により電気光学素子の偏光角度が変化することで透光量が変化し、ドラム表面電位がＶ４になる。ここで、Ｖ２≒Ｖ４となるように、光源の光量・電気光学素子の厚さ及び感光体ドラムとの距離を調節し、高い電位の部分で多く光量を、低い電位の部分で少ない光量を透過させて、ほぼ一定の値を得る。
【００１５】
上記構成によれば、偏光板を通して得られた偏光を、電気光学効果により偏光面の角度を変化させた電気光学素子を通し、更に偏光板へ通すことにより、ドラムに照射される光量を制御し、電位ムラを小さくすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ドラム表面電位に応じて透光量が変化する電気光学効果を持つ素子を用いて、ドラム表面の電位ムラを補正する装置を備えることにより、ドラム表面の電位を均一化することが可能になり、より高画質の出力が可能な画像形成装置を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。尚、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１８】
＜実施の形態１＞
図面を参照して本発明の実施の形態１に係る帯電ムラ補正装置を備えた画像形成装置について詳しく説明する。
［画像形成装置］
図１に本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、レーザビームプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面である。
【００１９】
同図に示すレーザビームプリンタ（以下、「画像形成装置」と言う）は、プリンタ部（画像形成部）１と、リーダ部（画像読取部）２とを備えている。
【００２０】
このうちプリンタ部１には、像担持体としてドラム型の電子写真用有機感光体（以下、「感光体ドラム」と言う）１１が配設されており、感光体ドラム１１の周囲には、その回転方向（矢印方向）に沿ってほぼ順に、ローラ帯電器（一次帯電手段）１２、帯電電位ムラ補正装置１２ａ、露光装置（露光手段）１３、現像器（現像手段）１４、転写帯電器１５、分離帯電器１６、クリーニング装置（クリーニング手段）１７が配設されている。又、転写材（例えば紙）Ｐの搬送方向に沿ってその上流側から順に、給紙カセット１８ａ，１８ｂ、給紙ローラ１９ａ，１９ｂ、レジストローラ２０、搬送ベルト２１、定着ローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂとを有する定着器（定着手段）２２、そして、排出ローラ２３が配設されている。
【００２１】
一方、リーダ部２には、プラテンガラス３１、原稿押圧板３２、光源３３、反射ミラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃ、レンズ３５、ＣＣＤ（光電変換素子）３６、画像処理部３７等が配設されている。
【００２２】
上述構成の画像形成装置は、プリンタ部１において、感光体ドラム１１が駆動手段（不図示）によって矢印方向に所定のプロセススピード（周速度）、本実施の形態では２４０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され、その表面が一次帯電器１２によって所定の極性・電位に均一に帯電される。
【００２３】
一方、リーダ部２においては、プラテンガラス３１上に載置されて原稿押圧板３２によって押圧された原稿（不図示）は、その画像面（下面）が光源３３によって照射され、その反射光が反射ミラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃによって反射され、更にレンズ３５を透過してＣＣＤ３６に入力される。こうしてＣＣＤ３６に入力された光は、画像処理部３７によって種々の周知の画像処理が施された後、電気信号３８に変換され、画像情報として、プリンタ部１側の露光装置１３に入力される。
【００２４】
露光装置１３のレーザスキャナ１３ａは、画像情報に応じて変調され、反射ミラー１３ｂを介して上述の露光後の感光体ドラム１１表面を露光する。この露光により、感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。
【００２５】
この静電潜像は、現像器１４によって現像される。現像器１４には、現像剤（トナー）が収納されており、このトナーは、現像スリーブ１４ａに現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１１表面の静電潜像に付着されて静電潜像をトナー像として現像する。
【００２６】
こうして感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは、給紙カセット１８ａ又は給紙カセット１８ｂから給紙ローラ１９ａ又は給紙ローラ１９ｂによって給紙され、レジストローラ２０によって感光体ドラム１１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして、感光体ドラム１１と転写帯電器１５との間の転写部に供給される。感光体ドラム１１上のトナー像は、転写帯電器１５に転写バイアスを印加することで、転写材Ｐ上に転写される。
【００２７】
トナー像転写後の転写材Ｐは、分離帯電器１６によって感光体ドラム１１表面から分離され、搬送ベルト２１によって定着器２２に搬送され、ここで定着ローラ２２ａ、加圧ローラ２２ｂによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着された後、排出ローラ２３によって画像形成装置本体外部に排出される。
【００２８】
一方、トナー像転写後の感光体ドラム１１は、転写時に転写材Ｐに転写されないで表面に残った残留トナー（付着物）がクリーニング装置１７によって除去され、次の画像形成に供される。
【００２９】
尚、図１中には、原稿押圧板３２の上部には、プラテンガラス３１上に自動的に原稿を供給し、又、プラテンガラス３１上から自動的に原稿を排出する自動原稿送り装置３９を二点鎖線で示している。
［帯電電位ムラ補正装置］
次に、図２及び図３を参照して、本発明に係る帯電電位ムラ補正装置１２ａについて詳述する。図２は感光体ドラム１１の長手方向（軸方向）に直角な方向の、帯電電位ムラ補正装置１２ａの縦断面図である。
【００３０】
本実施の形態における帯電電位ムラ補正装置１２ａは、２枚の偏光板と２枚の電極板で挟まれた電気光学素子と、長手方向に均一光量を与える照明装置と、を備える。ここでは、電気光学素子として強誘電体液晶セル、均一光量を与える照明装置として５４６ｎｍの緑色ＬＥＤを例に挙げて説明する。
【００３１】
本実施の形態における強誘電体液晶セルは、解像度に合わせて大きさを小さくする必要がある。６００ｄｐｉレベルの解像度においては、セルの大きさが２０μｍ×２０μｍ程度、厚さは５０μｍ、長手方向幅が感光体ドラム１１と同程度の大きさにすることが望ましい。本実施の形態では、このセルを周方向に１列、長手方向に１６０００列用いた。尚、周方向に複数の列を持つ構成も、勿論考えられる。その場合、１列ごとに目標とする電位を変える構成も、同じ電位にする構成も可能である。
【００３２】
液晶を挟む２枚の偏光板の偏光角は９０°に交差するようにする。この状態で感光ドラム１１表面から一定距離、ここでは突き当てコロを用いて、電位補正装置側に放電が起こらない位置に設置する。本実施の形態では、感光体ドラム１１表面から０．３ｍｍ離した位置に設置したが、この値にとらわれるものではない。電極板は透光性が必要となるため本実施の形態ではＩＴＯを用いたが、透光性と導電性を確保できれば、これに限るものではない。これにより感光体ドラム１１の基体から液晶までコンデンサで繋がれた状態となることから、感光体ドラム１１表面電位の大小に応じて液晶が駆動されることになる。
【００３３】
液晶のＬＥＤはドラムと反対側に正対して配置し、長手方向で光量ムラが存在しないようにする。ＬＥＤの波長は基本的に如何なる波長でも構わないが、隣のセルに干渉せず、修正する部位に露光をきちんと行うためには、感光層の感度が許す範囲内でなるべく短い波長を用いることが望ましい。
【００３４】
例として、ローラ帯電装置でＡＣ帯電を１８４０Ｈｚ、２０００Ｖａｃ、−７５０Ｖｄｃで行い、感光体ドラム１１表面にＡＣバイアスの周期に応じて、電位が高い部分として−７７０Ｖ、電位が低い部分として−７３０Ｖの間を周期的に変化する電位分布が発生する場合を考える（図３）。ここで、目標とする電位は−７００Ｖとする。
【００３５】
液晶の偏光角度と透光量の関係は図４（ａ）に示すようになる。又、本実施の形態で用いられている５４６ｎｍのＬＥＤによる照射が行われた場合、感光体ドラム１１上の電位は図４（ｂ）のように変化する。そこで、図４のグラフから、ドラム上の電位が−７００Ｖの場合、透光量を０に、即ち液晶の偏光角度を０°とし、ドラム上の電位が−７９０Ｖ以上の場合、透光量を最大に、即ち液晶の偏光角度を９０°となるように、液晶のＬＥＤの出力を設定する。
【００３６】
ドラム表面電位が−７７０Ｖである場合、液晶の偏光角度が約７０°となる。このとき、ドラム表面電位は−７７０Ｖから−７００Ｖになる。次に、ドラム表面電位が−７３０Ｖである場合、電気光学効果により液晶の偏光角度が３０°となる。このとき、ドラム表面電位は−７３０Ｖから−７００Ｖになる。
【００３７】
ここでは感光体ドラム１１電位が−７９０Ｖ以上の場合−７００Ｖまで修正されないが、本装置を周方向に複数設置することで対応可能である。
【００３８】
以上の例は周方向の電位ムラの補正に関するものであるが、長手方向においても同様の手法で修正される。このことから周方向のみならず長手方向についても電位ムラの補正を行うことが可能である。これにより、感光体ドラム１１表面をほぼ同一電位にすることが可能になり、より高画質な電子写真による画像形成装置が実現できた。
【００３９】
＜実施の形態２＞
図面を参照して本発明の実施の形態２に係る帯電補正装置を備えた画像形成装置ついて詳しく説明する。尚、画像形成装置の概略構成は前述した実施の形態１と同様である。
【００４０】
図５を参照して、本発明に係る帯電電位ムラ補正装置１２ａについて詳述する。図５は感光体ドラム１１の長手方向（軸方向）に直角な方向の帯電電位ムラ補正装置１２ａの縦断面図である。
【００４１】
帯電電位ムラ補正装置１２ａは、２枚の偏光板と、１枚の電極板と、電気光学素子と、長手方向に均一光量を与える照明装置と、を備える。ここでは、電気光学素子として強誘電体液晶ユニット、均一光量を与える照明装置として５４６ｎｍの緑色ＬＥＤを用いる。
【００４２】
強誘電体液晶セルは厚さは５０μｍ程度で、長手方向にドラム全体を覆う形状にする。本実施の形態では、このセルを周方向に１列用いた。尚、周方向に複数の列を持つ構成も、勿論考えられる。その場合、１列ごとに目標とする電位を変える構成も、同じ電位にする構成も可能である。
【００４３】
液晶を挟む２枚の偏光板の偏光角は９０°に交差するようにする。この状態で感光ドラム表面から一定距離、ここでは突き当てコロを用いて、電位補正装置側に放電が起こらない位置に設置する。本実施の形態では、感光体ドラム１１表面から０．３ｍｍ離した位置に設置したが、この値にとらわれるものではない。電極板は感光体ドラム１１の反対側にのみ設け、感光体ドラム１１側は偏光板が最表層となるようにする。
【００４４】
電極版には透光性が必要となるため、本実施の形態ではＩＴＯを用いたが、透光性と導電性を確保できれば、これに限るものではない。これにより感光体ドラム１１の基体から液晶までコンデンサで繋がれた状態となることから、感光体ドラム１１表面電位の大小に応じて、液晶が駆動されることになる。
【００４５】
これにより、感光体ドラム１１側に電極を用いないため、電極内で電位が平均化されることがなく、より高解像度な補正を行うことができる点である。その場合、感光体ドラム１１と反対側の電極は全体を同一電位に保つ構成とした。
【００４６】
電位と偏光角度の関係は実施の形態１と同様である。周方向の電位ムラの補正のみならず長手方向についても電位ムラの補正を行うことが可能である。これにより、感光体ドラム１１表面をほぼ同一電位にすることが可能になり、より高画質な電子写真による画像形成装置が実現できた。
【００４７】
尚、本発明の実施の形態としてローラ帯電器を例に説明したが、本発明はローラ帯電器に限るものではない。又、本発明の実施の形態として有機感光体ドラムを例に説明したが、本発明は有機感光体ドラムに限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、電子写真方式を採用する複写機等の画像形成装置の感光体表面の帯電電位の補正に対する利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る帯電電位ムラ補正装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る帯電電位ムラ補正装置の帯電電位補正の概念図である。
【図４】本発明に係る帯電電位ムラ補正装置の液晶の偏光角度と透光量及び液晶の偏光角度と露光後の感光体ドラム表面電位の関係図である。
【図５】本発明に係る帯電電位ムラ補正装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    プリンタ部
２    リーダ部
１１  感光体ドラム
１２  ローラ帯電器
１２ａ  帯電電位ムラ補正装置
１３  露光装置
１３ａ  レーザスキャナ
１３ｂ  反射ミラー
１４  現像器
１４ａ  現像スリーブ
１５  転写帯電器
１６  分離帯電器
１７  クリーニング装置
１８ａ，１８ｂ  給紙カセット
１９ａ，１９ｂ  給紙ローラ
２０  レジストローラ
２１  搬送ベルト
２２  定着器
２２ａ  定着ローラ
２２ｂ  加圧ローラ
２３  排出ローラ
３１  プラテンガラス
３２  原稿押圧板
３３  光源
３４ａ〜３４ｃ  反射ミラー
３５  レンズ
３６  ＣＣＤ
３７  画像処理部
３８  電気信号
【図１】
2005196003.tif 000003
【図２】
2005196003.tif 000004
【図３】
2005196003.tif 000005
【図４】
2005196003.tif 000006
【図５】
2005196003.tif 000007