(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
回転多面鏡を有するとともに、前記回転多面鏡に入射する入射光束の幅よりも狭い幅の面で反射させるオーバーフィルドスキャナ方式を用いて、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
現像バイアス電源から現像バイアスを印加して、前記静電潜像からトナー像を正規現像により形成する現像手段と、
前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、このトナー像を転写材に転写する転写手段と、
前記電位検出手段による検出結果に応じて現像バイアス電源により印加される現像バイアスのＤＣ成分値を制御する画像形成条件演算手段とを有し、
前記露光手段により前記像担持体に走査される走査方向における端部の露光量が中央部の露光量よりも少ない画像形成装置であって、
前記電位検出手段は、前記像担持体の画像域長手方向端部以外の領域の電位を検出するように配設され、
前記画像形成条件演算手段は、前記露光手段により照射される光量の特性に基づいて前記電位検出手段により検出された前記像担持体の表面電位から前記像担持体の前記端部の電位を予測して、予測した前記端部の電位に所定値を加えた値として前記現像バイアスのＤＣ成分値を算出する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電位検出手段は、画像域端部と画像域中央部との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成条件演算手段は、予測された前記像担持体の画像域長手方向端部電位の絶対値が所定の電位より大きいと判断した場合に、該端部電位が前記所定の電位となるように前記露光手段が照射する前記像担持体表面への光量を制御することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置として、多くのデジタル画像形成装置は、画像暗黒部にレーザ露光を行うＩＡＥ方式（イメージエリア露光、図１２）を用いている。ＩＡＥ方式で露光する理由は、光量を大きくすることで線幅が太くでき、レーザ照射時間が短いためレーザの寿命が長いからである。
【０００３】
また、レーザ走査光学系には入射光束幅に対してポリゴンミラーの面が広いＵＦＳ（アンダーフィルドスキャナ、図９，１０）方式が、用いられている。ＵＦＳ方式はポリゴンミラーで反射するレーザ光束幅が一定であるため、レーザ光量が長手方向で均一である利点がある。
【０００４】
これらの理由から、従来の画像形成装置はＩＡＥ方式のレーザ露光を、ＵＦＳ方式のポリゴンミラーを用いて行うことが多い。
【０００５】
しかし、画像形成装置の高速化に伴い、ＵＦＳはポリゴンミラーが大きいため昇温や騒音が問題となってきた。
【０００６】
この対策としては、ポリゴンミラーの小さなＯＦＳ（オーバーフィルドスキャナ、図７，８）というものがある。
【０００７】
ＯＦＳは、入射光束幅に対してポリゴンミラーの面が狭く、ＵＦＳと比較して小型であるため、発熱、騒音を低く押さえることができ、立ち上がりも早く、スポット径を小さくできるため、高速化、高精細化に優れている。
【０００８】
このような背景から、最近の高速デジタル画像形成装置ではＩＡＥ方式を、ＯＦＳを用いて行っているものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
ＯＦＳは図７、図８に示すように光束の一部を使用して感光体へ照射するため、レーザがポリゴンミラーに入射する角度により反射される光束幅が異なり、結果としてレーザ光量が長手方向で不均一である。
【００１１】
具体的には、図４に示すようにＵＦＳ方式では感光体上の長手方向端部におけるレーザ光量は中央部と比較してほとんど低下がないのに対し、ＯＦＳ方式では、中央部に対し端部側で５から１０％程度レーザ光量が低下するという欠点がある。
【００１２】
この対策として、レーザの光量を感光体の長手方向中央部照射時には下げ、端部照射時には上げるようにレーザ光量を制御する方法や、ポリゴンミラーにより走査された光線が感光体に照射されるまでのレンズやミラーにコートを施して中央部の光量を落とすという方法がある。
【００１３】
しかし、精度を必要とするレーザ光量制御やレーザ照射精度を上げる方法や特殊な形状のレンズを用いる方法にはコストがかかる。レンズやミラーにコートを施す方法ではコストがかかる上に光量のロスが大きく、レーザ光量が不足する場合がある。
【００１４】
また、ポリゴンミラーを用いて走査されたレーザ光によって作られる静電画像のレーザ露光部には、ポリゴンの回転周期や感光体の駆動ギアの回転周期などでドラム周方向にピッチ状に電位ムラができる（図１１）。
【００１５】
すなわち、該レーザ露光部を画像暗部とするＩＡＥ方式には画像暗部にピッチ状のムラや白線、黒線がでるという欠点がある。
【００１６】
この対策としてはポリゴンミラーの面倒れ等を減少し、感光体へのレーザ照射精度を上げる方法や、感光体の周期ムラを防止するためフライホイールを用いたり、駆動ギアの材質を変えたり、噛み合わせを変えたりする方法や、現像コントラスト（ＶCONT）を高くしてトナーを多く乗せることでムラを目立たなくさせる方法がある。
【００１７】
しかし、現像コントラストＶCONTを高くする方法はトナーの乗り量が増すために濃度が高くなりすぎ、飛び散りやトナー飛散、トナー消費量が多くなる等の問題が出てくる。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ムラが無く、カブリの発生や濃度変化が起きにくい、良質な画像を高速に出力することができる高品質の画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体と、回転多面鏡を有するとともに、前記回転多面鏡に入射する入射光束の幅よりも狭い幅の面で反射させるオーバーフィルドスキャナ方式を用いて、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、現像バイアス電源から現像バイアスを印加して、前記静電潜像からトナー像を正規現像により形成する現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、このトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記電位検出手段による検出結果に応じて現像バイアス電源により印加される現像バイアスのＤＣ成分値を制御する画像形成条件演算手段とを有し、前記露光手段により前記像担持体に走査される走査方向における端部の露光量が中央部の露光量よりも少ない画像形成装置であって、前記電位検出手段は、前記像担持体の画像域長手方向端部以外の領域の電位を検出するように配設され、前記画像形成条件演算手段は、前記露光手段により照射される光量の特性に基づいて前記電位検出手段により検出された前記像担持体の表面電位から前記像担持体の前記端部の電位を予測して、予測した前記端部の電位に所定値を加えた値として前記現像バイアスのＤＣ成分値を算出することを特徴とする。
【００２０】
前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、
前記現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス電源と、
前記電位検出手段による検出結果に応じて前記現像バイアス電源により印加される現像バイアスのＤＣ成分値を制御する画像形成条件演算手段と、
を備えることも好適である。
【００２１】
前記画像形成条件演算手段は、前記現像バイアスのＤＣ成分値を、前記電位検出手段により検出された前記像担持体の表面電位のうち前記露光手段により露光された露光部の電位に所定値を加えた値として算出することも好適である。
【００２３】
前記画像形成条件演算手段は、検出または予測された前記像担持体の画像域長手方向端部電位の絶対値が所定の電位より大きいと判断した場合に、該端部電位が前記所定の電位となるように前記露光手段が照射する前記像担持体表面への光量を制御することも好適である。
【００２４】
前記像担持体は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であることも好適である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る画像形成装置の要部の概略断面図である。本実施の形態の特徴的な構成として、露光手段は、ＯＦＳ方式のポリゴンミラーを用い、かつ、非レーザ露光部を画像暗部とし、画像明部（白部）にレーザ露光を行うＢＡＥ（バックエリア露光）方式（図２）を用いている。
【００２７】
以下に、画像形成手段による画像形成動作について概略説明する。
【００２８】
一次帯電装置２で一様に５００Ｖ（非露光部電位ＶD）に帯電したａ−Ｓｉ感光体１に対し、デジタル信号発生装置１１及びレーザ１２により画像情報に応じて変調を加えたレーザ光をポリゴンミラー１３でＯＦＳ方式で感光体１表面に投影して、ＢＡＥ方式を用いてデジタル静電潜像を形成する。
【００２９】
そして、前記デジタル静電潜像を現像装置６で正規現像し、前記トナー像を転写装置７によって転写材１０に転写し、分離装置８で分離した後、不図示の定着装置で該トナーを転写材１０に定着し、画像として出力する。尚、転写材１０に転写されなかったトナーはクリーナ９によって除去される。
【００３０】
ここで、ＯＦＳを用いると中央部に比べ端部ではレーザ露光量が落ちるため、デジタル静電潜像が形成された感光体１表面のレーザ露光部電位ＶLを、中央部で７０Ｖ、端部で１００Ｖとする。
【００３１】
電位検出手段としての電位検出センサ４が感光体１表面の画像域長手方向中央部に設けられた場合には、電位検出センサ４はレーザ露光部電位ＶLを読み取り、画像形成条件演算手段としての画像形成条件演算装置１４は、カブリが発生しない所定の値としてカブリコントラストＶBACK１５０Ｖをレーザ露光部電位ＶLに加えるが、端部でのカブリコントラストＶBACKは１２０Ｖになってしまい、１．５％であったカブリが３．０％になってしまう（図３）。
【００３２】
そこで、画像形成条件演算装置１４は、図４に示すようなレーザ光量の分布に基づいて、端部の電位を予測している。すなわち、電位検出センサ４が読み取ったレーザ露光部電位ＶL７０Ｖに基づいて、端部の電位を１００Ｖと予測する。そして、端部にカブリが発生しない所定の値としてカブリコントラストＶBACK１５０Ｖを加え、現像バイアスＤＣ成分ＶDCを２５０Ｖと決定している。
【００３３】
また、電位検出センサ４を感光体１表面の画像域長手方向端部に設けた場合には、画像形成条件演算装置１４は、電位検出センサ４で読み取った端部のレーザ露光部電位ＶL１００Ｖに、端部にカブリが発生しない所定の値としてカブリコントラストＶBACK１５０Ｖを加え、現像バイアスＤＣ成分ＶDCを２５０Ｖと決定する。
【００３４】
さらに、中央部に設けられた電位検出センサ４で読み取り予測した端部のレーザ露光部電位ＶL 、または、端部に設けられた電位検出センサ４で読み取った端部のレーザ露光部電位ＶLが、所定の電位より高くなった場合には、画像形成条件演算装置１４は、端部のレーザ露光部電位ＶLが所定の電位になるようにレーザ１２の光量を上げるよう制御する。ここで、所定の電位とは、図５に示すように、現像コントラストＶCONT＋カブリコントラストＶBACKであり、画像形成装置の特性により決まるものである。（現像コントラストＶCONT ＝  非露光部電位ＶD ―  現像バイアスＤＣ成分ＶDC である）。また、画像形成条件演算装置１４は、設定されている現像バイアスＤＣ成分ＶDCと端部のレーザ露光部電位ＶLのとの差が小さくなった場合にレーザ１２の光量を上げるよう制御してもよい。
【００３５】
現像バイアス電源としての現像バイアス制御装置１５は、画像形成条件演算装置１４により算出された現像バイアスＤＣ成分ＶDCを２５０Ｖとして現像装置６に印加することにより現像を行うので、ポリゴンミラーの走査ムラによらずにカブリの発生を防ぐことができ、画像明部にも走査ムラが発生することはない。
【００３６】
さらに、ＯＦＳ方式を用いているので、高精細な画像を毎分５０枚と高速に出力することができる。
【００３７】
また、これまではａ−Ｓｉ感光体を用いた場合について説明したが、ａ−Ｓｉ感光体以外の感光体においても、ＯＦＳ方式でＢＡＥ方式を用いることにより、高精細な画像を高速に出力し、カブリの発生、走査ムラ発生の防止をコストを抑えて実現することができる。
【００３８】
そして、耐久が進み、感光体１の帯電特性、感光特性が変化して、非露光部電位ＶDが４９０Ｖ、レーザ露光部電位ＶLが１１０Ｖになったとする。このとき、カブリの発生を防ぐためにカブリコントラストＶBACKを耐久前と同じ値１５０Ｖを用いるので、現像バイアスＤＣ成分ＶDCは２６０Ｖである。
【００３９】
耐久前の現像コントラストＶCONTが２５０Ｖ（＝５００−２５０）であったのに対し、耐久後の現像コントラストＶCONTは２３０Ｖ（＝４９０−２６０）である。
【００４０】
ここで、一般的に多く使われているＯＰＣ（有機感光体）について説明する。ＯＰＣ感光体は安価であるというメリットがあるが、耐久が進むに連れて帯電特性や感光特性が劣化する事が多く、非露光部電位（ＶD）や露光部電位（ＶL）に変化が起こる。
【００４１】
図６に一例として、ＯＰＣ感光体にＢＡＥ方式を用いた場合における耐久に伴う帯電特性と感光特性の劣化現象を示す。実線が帯電特性の劣化（画像暗部である非露光部電位ＶDの低下）、破線が感光特性の劣化（画像明部であるレーザ露光部電位ＶLの上昇）を示す。また、画像明部へのトナーの付着（カブリ）を防止するために現像バイアスＤＣ成分は画像明部の電位より絶対値を５０Ｖ大きくしてあり、これを一点鎖線で示す。初期には５００Ｖあった現像コントラストＶCONTが１０万枚耐久後には３５０Ｖまで低下することが図よりわかる。
【００４２】
このように、ＯＰＣ感光体は、耐久による電位の変化が非露光部電位ＶD、レーザ露光部電位ＶL各々で１００Ｖ程あるが、ａ−Ｓｉ感光体においてはＶCONTの変化がほとんど無い。
【００４３】
すなわち、ａ−Ｓｉ感光体を用いることにより、耐久による画像濃度への影響をほとんどなくすことができ、初期状態に近い良質な画像を得ることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、中央部に通紙するために電位検出センサ４が端部より中央部寄りに配置された場合について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４５】
静電潜像が形成された感光体１表面のレーザ露光部電位ＶLを感光体１の画像域長手方向端部以外、中央部以外に配置された電位検出センサ４で読み取る。この際、端部に比べてレーザ光量が多く当たっているため読み取り値は８５Ｖである。
【００４６】
画像形成条件演算装置１４は、図４に示すようなレーザ光量の分布に基づいて、このセンサ位置と端部とのレーザ露光部電位ＶLの値の差を考慮し、端部の電位を１００Ｖと予測する。そして、端部にカブリが発生しない所定の値としてカブリコントラストＶBACK１５０Ｖを加え、現像バイアスＤＣ成分ＶDCを２５０Ｖと決定している。
【００４７】
電位検出センサ４による電位検出を長手方向の中央部以外、端部以外で行うことにより、通紙を中央で行うことができるので、様々なサイズのシートに対応することができる。
【００４８】
この際、中央部に配置された電位検出センサ４の値から現像バイアスＤＣ成分を決定する場合に比べて、端部で決定した場合との誤差を小さくすることができる。
【００４９】
これにより、カブリの発生を防ぎ、高速に良質な画像を出力することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、露光手段は、入射光束幅に対して狭い面で反射する回転多面鏡により露光するオーバーフィルドスキャナ方式によるものであり、かつ、画像明部に露光するバックエリア露光により静電潜像を形成するので、高精細な画像を高速に出力し、カブリの発生、走査ムラ発生の防止をコストを抑えて実現することができる。
【００５１】
また、電位検出手段による検出結果に応じて前記現像バイアス電源により印加される現像バイアスのＤＣ成分値を制御する画像形成条件演算手段を備えたので、カブリの発生、走査ムラを防ぐことができる。
【００５２】
さらに、ａ−Ｓｉ感光体を用いることにより、耐久による画像濃度への影響をほとんどなくすことができ、初期状態に近い良質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図。
【図２】ＢＡＥ方式の露光部と画像部の相関図。
【図３】カブリラチチュードを示す図。
【図４】感光体表面に到達するレーザ光量の図（感光体長手方向）。
【図５】ＢＡＥ方式におけるＶLムラの影響の図（感光体周方向）。
【図６】ＯＰＣ感光体の耐久に伴う帯電特性及び感光特性の劣化の過程を示す図。
【図７】ＯＦＳへの入射光束幅と反射されるビーム光束とミラー面幅の関係を示す図。
【図８】ポリゴンミラーが図７より回転した際のＯＦＳへの入射光束幅と反射されるビーム光束との関係を示す図。
【図９】ＵＦＳへの入射光束幅と反射されるビーム光束とミラー面幅の関係を示す図。
【図１０】ポリゴンミラーが図９より回転した際のＵＦＳへの入射光束幅と反射されるビーム光束との関係を示す図。
【図１１】ＩＡＥ方式におけるＶLムラの影響の図（感光体周方向）。
【図１２】ＩＡＥ方式の露光部と画像部の相関図。
【符号の説明】
１  感光体
２  一次帯電装置
３  デジタル露光手段
４  電位検出センサ
５  現像スリーブ
６  現像装置
７  転写装置
８  分離装置
９  クリーナ
１０  転写材
１１  デジタル信号発生装置
１２  レーザ
１３  ポリゴンミラー
１４  画像形成条件演算装置
１５  現像バイアス制御装置
【図１】
0003762198.tif 000002
【図２】
0003762198.tif 000003
【図３】
0003762198.tif 000004
【図４】
0003762198.tif 000005
【図５】
0003762198.tif 000006
【図６】
0003762198.tif 000007
【図７】
0003762198.tif 000008
【図８】
0003762198.tif 000009
【図９】
0003762198.tif 000010
【図１０】
0003762198.tif 000011
【図１１】
0003762198.tif 000012
【図１２】
0003762198.tif 000013