(57)【要約】【課題】感光体の感度のバラツキを考慮に入れて除電光量制御しつつレーザスキャンを行い、帯電ムラのない、高画質の画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１１上の感光体に静電潜像を形成するための図示しない第１レーザ光源と、静電潜像形成後の感光体の残留電位を除去するための図示しない第２レーザ光源と、第１及び第２レーザ光源からのレーザ光１２、１３を走査するためのポリゴンミラー８とを備えた電子写真画像形成装置において、第１レーザ光源からのレーザ光１２が入射するポリゴンミラー８の反射面は、第２レーザ光源からのレーザ光１３が入射するポリゴミラー８の反射面と同一であり、第１及び第２レーザ光源からのレーザ光１２、１３は、それぞれ異なる角度でポリゴンミラー８の反射面に入射する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に静電潜像を形成するための第１レーザ光源と、
前記静電潜像形成後の前記感光体の残留電位を除去するための第２レーザ光源と、
前記第１及び第２レーザ光源からのレーザ光を走査するためのポリゴンミラーとを備え、
前記第１レーザ光源からのレーザ光が入射する前記ポリゴンミラーの反射面は、前記第２レーザ光源からのレーザ光が入射する前記ポリゴンミラーの反射面と同一であり、
前記第１及び第２レーザ光源からのレーザ光は、それぞれ異なる角度で前記ポリゴンミラーの反射面に入射することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項２】
前記第１レーザ光源からのレーザ光は、前記ポリゴンミラーの反射面に垂直入射することを特徴とする請求項１記載の電子写真画像形成装置。
【請求項３】
前記感光体を一様帯電させる帯電手段と、
レーザ光走査方向の前記一様帯電の帯電電位分布を格納するメモリとをさらに備え、
前記帯電電位分布に基づいて、前記第２レーザ光源からのレーザ光を変調し、前記残留電位を除去することを特徴とする請求項１又は２記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電電位分布において、当該帯電電位が低い感光体位置ではレーザ光強度を低くする変調を行い、当該帯電電位が高い感光体位置ではレーザ光強度を高くする変調を行うことを特徴とする請求項３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、電子写真画像形成装置に関し、特に、感光体の感度の違いによる帯電ムラを補正し高画質で印字できる電子写真画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ、ファックスなどの画像形成装置において、電子写真方式を用いた画像形成方法が広く用いられている。このような画像形成装置において、感光体表面をＬＥＤなどの発光素子にて除電し、暗下で均一に帯電し、その後、露光装置によってレーザ光を照射して感光体を露光することにより、帯電した感光体に所望の静電潜像を形成し、さらに形成された静電潜像に対応させて、現像器から現像剤を供給することにより静電潜像を現像して画像形成を行っている。すなわち、このようなステップにより、トナー画像を転写紙に転写し、定着させることで画像形成することが行われている。
【０００３】
上述した電子写真プロセスにおいて、光除電に用いられる除電用光源は通常はＬＥＤ素子を所定の間隔で配置したものが用いられる。しかしながら、ＬＥＤ素子などの発光素子は光量がガウス分布しているため、感光体の長手方向にはどうしても光量のムラができてしまう。素子同士の間隔を狭めれば光量ムラは少なくなるが、その場合素子数が増加し、コスト高となる。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示された画像形成装置では、半導体レーザからのレーザ光を偏向するポリゴンミラーに面倒れ量の異なる第１の反射面及び第２の反射面が形成される。レーザ光は、ポリゴンミラーの回転に伴って感光体の第１及び第２の位置のいずれか一方に選択的に入射される。第１の位置では、静電潜像が形成される一方、第２の位置では、転写手段と帯電手段の間に位置し、レーザ光によって感光体の残留電位が除去される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１９６１８号公報（図１、段落０００７）
【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、特許文献１では、ポリゴンミラーの隣接する反射面によって露光と除電を交互に行うため、ポリゴンミラーの回転数を通常の２倍にしなければならず、騒音の問題と、モータの発熱の問題が発生してしまう。また、これらの問題に対しては、ポリゴンミラーを密閉し、騒音対策を講じたり、モータに発熱用の放熱板をつけて発熱対策を講じたりするが、これはかなりのコストアップの要因となる。従って、プリンタの印字枚数が高速化している昨今ではこのような構成は望ましくない。
【０００７】
また、特許文献１では、除電用の光路はポリゴンミラーの反射光を直接使用しているため、画像中心と画像端ではスキャンスピードが異なり、厳密には光量差が生じ、光除電を均一に行うことができない。
【０００８】
また、感光体の膜厚のバラツキが生じている場合、膜厚の薄いところは帯電しやすく、膜厚の厚いところは帯電しにくいため、同光量で除電しても帯電時にバラツキが生じてしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、感光体の感度のバラツキを考慮に入れて除電光量制御しつつレーザスキャンを行い、帯電ムラのない、高画質の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】
【００１０】
上述した課題を解決するための第１の手段は、感光体に静電潜像を形成するための第１レーザ光源と、静電潜像形成後の感光体の残留電位を除去するための第２レーザ光源と、
第１及び第２レーザ光源からのレーザ光を走査するためのポリゴンミラーとを備え、第１レーザ光源からのレーザ光が入射するポリゴンミラーの反射面は、第２レーザ光源からのレーザ光が入射するポリゴンミラーの反射面と同一であり、第１及び第２レーザ光源からのレーザ光は、それぞれ異なる角度でポリゴンミラーの反射面に入射することを特徴とする電子写真画像形成装置を使用することである。
【００１１】
これにより、除電（残留電位除去）と露光（静電潜像形成）とをレーザスキャンによって、同時に行うことが可能となり、除電専用装置が不要となり省スペース化を実現することが可能である。また複数のレーザ光源を用いることで、光偏向器の回転数を２倍にすること無くスキャンでき騒音や発熱を抑えることができる。
【００１２】
第２手段は、第１手段において、第１レーザ光源からのレーザ光は、ポリゴンミラーの反射面に垂直入射することである。
【００１３】
これにより、２本の光路はｆθレンズを共に透過するので除電用のビームのスキャン速度は等速に保つことができ、除電光量を均一にすることができる。また、第１レーザ光源からのレーザ光の光路調整が容易となる。
【００１４】
第３手段は、第１手段又は第２手段において、感光体を一様帯電させる帯電手段と、レーザ光走査方向の一様帯電の帯電電位分布を格納するメモリとをさらに備え、帯電電位分布に基づいて、第２レーザ光源からのレーザ光を変調し、残留電位を除去することである。
【００１５】
これにより、感光体ごとの感度分布に基づいて光除電を行うことが出来る。
【００１６】
第４手段は、第３手段において、帯電電位分布において、当該帯電電位が低い感光体位置ではレーザ光強度を低くする変調を行い、当該帯電電位が高い感光体位置ではレーザ光強度を高くする変調を行うことである。
【００１７】
これにより、第２レーザ光源は、メモリに記憶された感光体の長手方向の帯電電位情報を参照し、帯電電位が低いところはレーザ出力を小さくし、帯電電位が大きい所はレーザ出力を大きくし、感光体の膜厚バラツキに起因する帯電電位情報を取得し、レーザ出力を補正することで除電光量を一定にしても発生する帯電ムラを除去することが可能となる第２手段により、２本の光路はｆθレンズを共に透過するので除電用のビームのスキャン速度は等速に保つことができ、除電光量を均一にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、感光体の感度のバラツキを考慮に入れて除電光量制御しつつレーザスキャンを行い、帯電ムラのない、高画質の画像形成装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。但し本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。
【００２０】
図１は、本実施形態の電子写真画像形成装置の断面図である。
【００２１】
本装置は、図中時計方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、帯電器１、現像器３、転写ローラ５、クリーニングブレード６が、この順に配置される。帯電器１は、感光体ドラム１１上の感光体を所定極性の所定電位に一様帯電させるものである。一様帯電後、感光体は、レーザ光１２で露光され、レーザ光で露光された部分の電位が変化し静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器３により、感光体上のトナー像として現像される。そして、図示しない用紙が感光体ドラム１１と転写ローラ５の間に搬送され、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、トナーを用紙側に引き付けることにより、トナー像が用紙上に転写される。その後、図示しない定着器により、トナーを用紙上に定着して、画像形成工程を完了する。クリーニングブレード６は、画像形成工程により、感光体上に残留するトナーを掻きとり、感光体表面を清浄にし次の画像形成にそなえる。クリーニングブレード６と帯電器１の間にレーザ光１３を照射するのは、感光体上に残留する電位を消去するためである。
【００２２】
次に、電子写真画像形成装置の各部について説明する。
【００２３】
感光体ドラム１１は、導電性基体上に、キャリア阻止層、感光層と、その上に形成された表面保護層をこの順に積層したものを使用するのが好ましい。感光層として例えば有機感光剤やアモルファスシリコンが使用できる。特に、アモルフの好ましい材料として、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮなどの無機材料を例示することができる。これらの材料中、ａ−ＳｉＣが特に高抵抗であり、より優れた帯電能力、耐磨耗性、耐環境性が得られる。また、ａ−ＳｉＣのうちＳｉとＣ（炭素）との比率が特定のものを使用するのが好ましい。このようなａ−ＳｉＣとしては、ａ−Ｓｉ（１−ｘ）Ｃｘ（Ｘの値が０．３〜１未満）がより好ましく、さらに好ましくは、Ｘの値が０．５〜０．９５以下である。この理由は、このようなａ−ＳｉＣは１０１２〜１０１３Ωｃｍという特に高い抵抗を有しており、感光体表面方向の潜像の流れが少なく,静電潜像の維持能力及び耐湿性にも優れているためである。
【００２４】
帯電器１は、例えば、感光体ドラム１１と非接触のコロトロンが使用できる。
【００２５】
レーザ光１２は、静電潜像形成用の露光光であり、図示しない第１レーザ光源から出力され、画像信号により図示しない変調器で変調される。
【００２６】
現像器３では、現像容器中に現像ローラを配置し、現像ローラの一部を現像容器から露出して感光体ドラム１１に所定のギャップで接近させている。そのため、感光体上の静電潜像を現像するためには、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体に向けて飛翔させる（１成分ジャンピング現像）。現像時には、現像ローラには、直流重畳交流電圧を印加し、電気力を利用してトナーを飛翔させる。なお、トナーとして、磁性１成分トナーを使用するときは、現像ローラ内部に配置した磁石により、現像ローラ上にトナー薄層を形成する。
【００２７】
転写ローラ５は、感光体ドラム１１との間に用紙を加圧し搬送させて感光体ドラム１１上のトナー像を用紙側に転写する。転写時には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加してトナーを用紙側に引き付ける。
【００２８】
クリーニングブレード６は、転写後に感光体ドラム１１上に残留するトナーを掻き取る。これにより、感光体表面を清浄にし、次の画像形成工程に備える。
【００２９】
さらに、クリーニングブレード６と帯電器１の間の位置において、レーザ光１３が露光され、これにより、静電潜像形成により残存している電位を除去する。レーザ光１３は、図示しない第２レーザ光源から出力され、図示しないメモリに格納された帯電電位分布に基づいて、変調器で変調される。
【００３０】
図２は、ポリゴンミラー８で反射された後のレーザ光の光路断面図である。レーザ光１２は、ポリゴンミラー８の反射面に垂直に入射して、ｆθレンズ９、１０により集束され、ミラーＭ２により反射され、感光体ドラム１１上に結像される。一方、レーザ光１３は、ポリゴンミラー８の反射面に斜めに入射して、ｆθレンズ９、１０により集束され、ミラーＭ１により反射され、感光体ドラム１１上の別の位置に結像される。
【００３１】
図３は、レーザ走査部の上面図である。
【００３２】
第１レーザ光源ＬＤ１からの第１レーザ光１２はコリメータレンズＣ１で平行光とされ、ミラーＭ３によりポリゴンミラーに向けて反射される。ミラーＭ３とポリゴンミラー８の間にはシリンドリカルレンズＣＬが配置され、レーザ光１２はポリゴンミラー８の反射面上で線状に結像され、これにより、反射面の面倒れにかかわらず感光体ドラム１１軸上の走査線を直線とすることができる。
【００３３】
第２レーザ光１３は、図示の都合上少し離して図示するが、実際には、一致させた方が光軸調整に有利である。
【００３４】
第２レーザ光源ＬＤ２からの第２レーザ光１３はコリメータレンズＣ２で平行光とされ、ミラーＭ４、Ｍ５により光軸をシフトされ、Ｍ３でポリゴンミラーに向けて反射される。ミラーＭ３とポリゴンミラー８の間にはシリンドリカルレンズＣＬが配置され、レーザ光１３はポリゴンミラー８の反射面上で線状に結像され、これにより、反射面の面倒れにかかわらず感光体ドラム１１軸上の走査線を直線とすることができる。
【００３５】
ポリゴンミラー８で角度偏向された第１レーザ光１２は、ミラーＭ２により、感光体ドラム１１に向けて下方に反射され、帯電器１と現像器３の間の位置で感光体ドラム１１を露光する。また、ポリゴンミラー８で角度偏向された第２レーザ光１３は、ミラーＭ１により、感光体ドラム１１に向けて下方に反射され、クリーニングブレード６と帯電器１との間の位置で感光体ドラム１１を露光する。
【００３６】
ポリゴンミラーで反射された第１レーザ光１２及び第２レーザ光１３は、ｆθレンズを構成するレンズ９、１０により感光体ドラム１１上に微小なスポットに結像される。この組み合わせレンズは、球面レンズ１０及びトーリックレンズ９からなり、感光体ドラム１１の軸方向に、走査角（偏向角）θに関して線形に（等速に）２つのレーザ光１２、１３を走査する。また、ポリゴンミラー８の反射面上で線状に結像された２つのレーザ光１２、１３の走査軌跡を直線状にする。
【実施例１】
【００３７】
感光体ドラム１１の感光体に静電潜像を形成するため、図示しない第１レーザ光源が用いられ、静電潜像形成後の感光体の残留電位を除去するため、第２レーザ光源が用いられる。レーザ光の波長は、感光体が例えばアモルファスシリコンや有機感光材であれば、６００〜９００ｎｍが好適である。
【００３８】
第２レーザ光源からのレーザ光１３を走査するため、ポリゴンミラー８が用いられる。第１レーザ光源からのレーザ光１２が入射するポリゴンミラー８の反射面は、第２レーザ光源からのレーザ光１３が入射するポリゴンミラーの反射面と同一であり、第１及び第２レーザ光源からのそれぞれのレーザ光１２、１３は、それぞれ異なる角度でポリゴンミラー８の反射面に入射する。具体的には、図２に示したように、第１レーザ光源からのレーザ光１２は、ポリゴンミラーの反射面に垂直入射してもよい。
【００３９】
さらに、感光体ドラム１１表面の感光体を帯電器１により一様帯電させ、そのときの感光体ドラム１１軸上の帯電電位分布を測定し予め図示しないメモリに格納しておく。そして、その帯電電位分布に基づいて、第２レーザ光源からのレーザ光１３を変調し、光除電（残留電位の除去）する。
【００４０】
具体的には、帯電電位が低い感光体位置ではレーザ光１３の強度を低くする変調を行い、帯電電位が高い感光体位置ではレーザ光強度を高くする変調を行う。ここに、レーザ光１３は連続光である。但し、画像形成信号を反転させた信号によりレーザ光１３を変調し、帯電電位が残っている微少スポットごとに光除電を行ってもよい。
【００４１】
図４は、感光体の帯電電位分布の一例であり、帯電電位ムラを示す。感光体の両端は膜厚が薄くなっており帯電しやすく帯電電位があがりやすく、Ａ４用紙短辺両端において帯電電位は２７０Ｖであった。また、中心付近では膜厚が厚くなっており帯電しにくく帯電電位があがりにくく、Ａ４用紙短辺中心位置において帯電電位は２６０Ｖであった。従って、均一な光量で除電を行ったとしても帯電電位は感光体自体のばらつきの影響を受ける。
【００４２】
この帯電ムラ情報をドラムユニットのメモリーチップに記憶させておく。メモリーチップに記憶されたデータはプリンタの電源投入時に読み出される。
【００４３】
図５は、第２レーザ光源のレーザ光１３のドラム軸上強度分布である。実験条件は、感光体ドラム１１の線速を２１０ｍｍ／ｓｅｃ、標準除電レーザパワー（Ａ４用紙短辺中心位置でのレーザ光１３パワー）を０．４ｍＷ、標準露光レーザパワー（Ａ４用紙短辺中心位置でのレーザ光１２パワー）を０．４ｍＷ、標準帯電電位（Ａ４用紙短辺中心位置での帯電電位）を２６０Ｖとした。
【００４４】
読み出されたデータに基づいて、帯電電位が低いところはレーザパワーを小さくした（Ａ４用紙短辺中心位置において約０．４０ｍＷとした）。また、帯電電位が高い所はレーザパワーを大きくした（Ａ４用紙短辺両端において約０．４５ｍＷとした）。
以上のような条件で実施を行った。その結果、Ａ４用紙短辺幅内の残留電位分布はフラットとなっていた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、レーザプリンタ、レーザファクシミリ、レーザ複写機などの電子写真画像形成装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】電子写真画像生成装置の概念図である。
【図２】ポリゴンミラーで走査されるレーザ光の光路図である。
【図３】レーザ操作部の平面図である。
【図４】感光体ドラム軸上の強度分布である
【図５】第２レーザ光源からのレーザ光の感光体ドラム軸上強度分布である。
【符号の説明】
【００４７】
１  帯電器
３  現像器
５  転写ローラ
６  クリーニングブレード
８  ポリゴンミラー
９、１０  ｆθレンズを構成するレンズ
１１  感光体ドラム
１２  第１レーザ光源からのレーザ光
１３  第２レーザ光源からのレーザ光
ＬＤ１  第１レーザ光源
ＬＤ２  第２レーザ光源
Ｃ１、Ｃ２  コリメータレンズ
ＣＬ  シリンドリカルレンズ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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