(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光除電方式の除電工程を含む電子写真方式の画像形成工程を行い、かつ、点光源と導光体とを有する除電装置によって前記除電工程を実行する画像形成装置であって、
感光体の軸方向の各位置について、前記点光源からの距離が長くなるほど前記画像形成工程における該感光体に対する該感光体の光疲労による感度劣化に伴う露光量の増加率が小さくなるように前記露光量を補正する光量調整手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光量調整手段は、前記感光体に対して照射する光の強度を調整す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】
前記光量調整手段は、前記感光体に対して照射する光の露光時間を調整す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４】
前記光量調整手段は、前記感光体に対して照射する光の強度及び露光時間を調整す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５】
前記露光用の光源が、半導体レーザ又は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに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】
この発明は、光除電方式の除電工程を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置では像担持体である感光体の周りで帯電、露光、現像、転写、清掃の各工程が行われることになるところ、これらの各工程の実行中又は各工程の前後に、感光体に対して光除電方式による除電作業が行われるものがあった。この光除電方式では発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられることが多く、とりわけ、図１に示すように基板１０１上にＬＥＤチップ１０２を多数アレイ状に配列したＬＥＤアレイ１００が使用されることが多い。そして、この構成においては、図１（ｂ）で示すように、ＬＥＤチップ１０２を密に配列することにより、被照明対象となる感光体ドラム４の表面に対して、実質的に均一化した高い照度が得られていた。
【０００３】
ところが、上記構成においては、高価なＬＥＤチップ１０２を多数使用することになるため、ＬＥＤアレイ１００を低廉に生産することが困難となり、画像形成装置の低コスト化を図ることが困難であった。一方で、低コスト化を図るべく、ＬＥＤチップ１０２の使用個数を減らすとＬＥＤチップ１０２同士の間隔が大きくなり、感光体ドラム１０４の照度分布にムラが生じるため、均一な照明ができなかった。
【０００４】
そこで、実開昭５５−３５５８４号公報では、照明用の光源と蛍光発光体とを組み合わせることによって、感光体ドラムの表面に光を照射する光除電方式の除電装置が開示されている。
【０００５】
また、このような除電装置に適用できるものとして、特開平８−４３６３３号公報では、端部に光源を備え、透光性材料からなる柱状の導光体の長手方向に沿う側面部に設けた光照射面と、この光照射面と対向する面に設けた切削加工や粗面加工による光拡散部とを有する導光体を備えた照明装置についての技術が開示されている。
【０００６】
さらに、特開平１０−１３３０２６号公報では、棒状の透明材料で形成された導光体の端部からＬＥＤ光源の光を入射し、棒状の長手方向に沿う側面部に入射された光束を射出する光射出面を有するとともに、光射出面に対向する面に内部に入射された光束を反射、拡散、又は反射・拡散するための鋸歯状領域を有する導光体を備えた照明装置が開示されている。
【０００７】
そして、これらの構成によれば、小型化、低コスト化に対して有効である、とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成においては、感光体では導光体からの光照射によって光源部からの距離に依存する光量偏差が発生するという実際の使用上における問題を解消することが困難である。つまり、感光体の軸方向で、光源から近く除電照射光を多く受ける領域と、光源から遠く比較的除電照射光を受けない領域とが発生し、両者の間に、上記の構成のみでは解消し得ない光量偏差が依然として存在するのである。この光量偏差は画像処理装置に搭載される感光体のライフ特性のうち光照射による感度劣化に著しく影響を及ぼし、感光体長手方向における感度偏差の原因となり、例えば画像ベタ部の濃度差、ハーフトーン画像のユニフォミティーの劣化等のように画質に影響を及ぼす。
【０００９】
この発明の目的は、光疲労による感光体の感度劣化の偏差の影響を受けることなく再現性の高い画像形成を行うとともに、小型化、低コスト化の実現が可能な画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は以下の構成を備えている。
【００１１】
（１）光除電方式の除電工程を含む電子写真方式の画像形成工程を行い、かつ、点光源と導光体とを有する除電装置によって前記除電工程を実行する画像形成装置であって、
感光体の軸方向の各位置について、前記点光源からの距離が長くなるほど前記画像形成工程における該感光体に対する該感光体の光疲労による感度劣化に伴う露光量の増加率が小さくなるように前記露光量を補正する光量調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、画像形成工程における該感光体に対する露光量が、除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整される。したがって、感光体の感度劣化の偏差に相当する該感光体上に形成される静電潜像の画像濃度のバラツキを考慮に入れた調整後の光量によって露光工程が行われるため、光疲労による感光体の感度劣化の偏差に影響されない静電潜像が形成されることとなり、再現性の高い画像形成処理が行われる。
【００１３】
（２）前記光量調整手段は、前記感光体に対して照射する光の強度を調整することを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、画像形成工程時に、感光体に対して照射する光の強度が、除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整される。したがって、露光工程の際に感光体の主走査方向における各画素毎に露光時間を一定に保ちつつ、光疲労による感光体の感度劣化の偏差に応じた光量によって露光がされるため、簡易に露光量の調整が行われ、光疲労による感光体の感度劣化の偏差から生じる画像形成処理上の問題が解消される。
【００１５】
（３）前記光量調整手段は、前記感光体に対して照射する光の露光時間を調整することを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、画像形成工程時に、感光体に対して照射する光の露光時間が除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整される。したがって、レーザスキャナユニット等の露光装置の光量を一定に保ったまま、感光体の主走査方向における各画素毎への露光時間を露光工程に支障をきたさない範囲で調整することにより、光疲労による感光体の感度劣化の偏差から生じる画像形成処理上の問題が解消される。
【００１７】
（４）前記光量調整手段は、前記感光体に対して照射する光の強度及び露光時間を調整することを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、画像形成工程時に、感光体に対して照射する光の強度及び露光時間が除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整される。したがって、光の強度又は露光時間のいずれか一方のみで露光量を調整する場合に比較してより広範囲でかつ精度の高い調整が行われる。
【００１９】
また、調整可能な範囲が拡がることにより、感光体を使用する際の光疲労による感度劣化の許容範囲が拡がるため、感光体の耐用期間が延長される。
【００２０】
（５）前記露光用の光源が、半導体レーザ又は発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、画像形成工程時に、感光体に対する半導体レーザ又は発光ダイオードからの露光量が調整される。したがって、光量調整手段における光の強度の調整が容易になる。特に、発光ダイオードを用いた場合には露光時間の調整についてもより容易に行われる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図２は、本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【００２４】
本実施形態において、画像形成装置３０は、画像読取部３１、画像形成部４７、給紙部５０、及び後処理装置３４を備えている。
【００２５】
画像読取部３１は、画像形成装置３０における画像入力装置として、原稿等の画像を読み取るために設けられるものであり、透明ガラスからなる原稿載置台３５に加えて、両面自動原稿送り装置（以下、ＲＡＤＦという。）３６、及び光学系ユニット４０を備えている。画像読取部３１は、原稿載置台３５上に載置された原稿から１枚毎に当該原稿の画像を順次読み取る。ＲＡＤＦ３６は、図示しない所定の原稿トレイにセットされた原稿を１枚ずつ原稿載置台３５に搬送するとともに光学系ユニット４０による画像の読取が行われた後に所定の取り出し位置まで搬出する。
【００２６】
光学系ユニット４０は、原稿載置台３５に搬送される原稿の画像を、走査線方向に所定の単位毎に読み取る原稿画像読取ユニットとして構成される。光学系ユニット４０は、第１のミラーベース４０ａ、第２のミラーベース４０ｂ、光学レンズ４３、及び光電変換素子（以下、ＣＣＤという。）４４を備えている。
【００２７】
第１のミラーベース４０ａは、光を照射するためのランプリフレクタアセンブリ４１と原稿からの反射光を後述する第２のミラーベース４０ｂに導く第１の反射ミラー４２ａとを備えており、原稿載置台３５に沿って同図中において左から右へと一定速度Ｖで移動しながら原稿に光を照射する。
【００２８】
第２のミラーベース４０ｂは、第１のミラーベース４０ａからの光を、光学レンズ４３及びＣＣＤ４４の方向へ導く第２の反射ミラー４２ｂ及び第３の反射ミラー４２ｃを備えており、第１のミラーベース４０ａの動作に追随してＶ／２の速度で移動する。
【００２９】
光学レンズ４３は、第２のミラーベース４２ｂからの反射光をＣＣＤ４４上に結像させる。ＣＣＤ４４は、光学レンズ４３によって結像された光を、電気信号に変換する。このＣＣＤ４４によって得られるアナログの電気信号は、ディジタル信号の画像データに変換され、各種の画像処理が施された後、適宜バッファメモリなどを介して画像形成部４７に転送される。
【００３０】
画像形成部４７は、画像形成ユニット３２と露光ユニット４６とを備えている。露光ユニット４６は、バッファメモリから読み出した画像データ、又は外部の装置から転送される画像データに応じて感光体を露光するものであるが、本実施形態ではレーザ光を照射する半導体レーザ光源、レーザ光を等角速度で偏光するポリゴンミラー、及びポリゴンミラーからの光をさらに偏光し感光体ドラム１０上において等速運動させるｆ−θレンズを備えている。
【００３１】
図３（ａ）は、画像形成ユニット３２の構成を示している。同図に示すように、像を担持する感光体ドラム１０の周辺に、感光体ドラム１０の表面を所定の電位に帯電する帯電装置１１、露光ユニット４６により形成される静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像装置１３、感光体ドラム１０の表面に形成されるトナー像を用紙に転写する転写装置１４、感光体ドラム１０の表面を清掃する清掃装置１２、及び感光体ドラム１０の除電をする除電装置１５がそれぞれ配置されている。
【００３２】
この構成において、感光体ドラム１０の表面において、帯電・露光・現像・転写・清掃・除電の各工程が行われることになる。なお、画像形成ユニット３２において所定の画像形成処理がされた用紙は、画像形成ユニット３２の下流に設けられる定着装置４９において加熱定着され、排紙ローラ５７から排紙される。
【００３３】
画像形成ユニット３２及び定着装置４９の下流側には、用紙の両面に画像を形成するために用紙を反転させるスイッチバック搬送路５６、昇降トレイ６０を備えるとともに画像が定着した用紙に対してステープル処理等を施す後処理装置３４が配置されている。
【００３４】
給紙部５０は、画像形成ユニット３２の下方に配置されており、手差しトレイ５４と、両面ユニット５５と、用紙カセット５１、５２、及び５３からなる多段給紙部と、これらの用紙の収容部（５１〜５４）から用紙を画像形成ユニット３２へと搬送する搬送手段を備えている。なお、両面ユニット５５は、スイッチバック搬送路５６に通じており、用紙の両面に画像形成を行う時に用いられる。
【００３５】
図３（ｂ）は、画像形成ユニット３２における除電装置１５の斜視図である。また、図４は、図３（ｂ）の除電装置１５の正面図である。これらの図が示すように、除電装置１５は、点光源であるＬＥＤランプ１５ａと導光板１５ｂとを備えている。
【００３６】
さらに、図５は発明の除電装置１５の近傍の構成を示している。ここで、導光板１５ｂは、同図が示すように除電用の機器等を搭載したプロセスカートリッジ２０に搭載される。プロセスカートリッジ２０は、図５（ａ）及び（ｂ）が示すように、装置本体のフレーム２１、２２に取り付けられたカートリッジ案内部材２３上を摺動することにより着脱自在となっている。
【００３７】
装置本体側において、ＬＥＤランプ１５ａは、感光体ドラム１０の非画像形成領域となるプロセスカートリッジ２０の矢印２４で示される装着方向の前端側の端部２０ａに対向して配置される。
【００３８】
導光板１５ｂは、感光体ドラム１０と平行な長手状に形成され、ＬＥＤランプ１５ａに対向する入射面２５から入射した光は、入射面２５に直交する出射面２６から感光体ドラム１０へ均等に照射される。
【００３９】
本実施形態においてこの導光板１５ｂは、図３（ｂ）に示すように板厚Ｄは３ｍｍ、入射面の幅Ｗ１は１５ｍｍ、長手方向の長さＬは３２３ｍｍであり、ＬＥＤランプ１５ａからの光線透過率が８０％以上で、屈折率が１．４〜１．７に形成されている。また、導光板１５ｂは、本実施形態においてアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、又はガラスを素材としてインジェクション成形法や押し出し法で成形されるが、出射面２６に対向する光拡散面２７以外の面は、滑面である必要があるため、必要に応じて当該成形の後に研磨等の処理が行われる。また、導光板１５ｂの全表面を滑面とし、光拡散面２７のみ白濁した両面テープを貼着する構成にすることもできる。
【００４０】
さらに、導光板１５ｂには、例えば端部に光源を備え、透光性材料からなる柱状導光板の長手方向に沿う側面部に設けた光出射面と、その対向面に設けた切削加工や粗面加工による、光拡散部とを有する構成（特開平８−４３６３３号公報）や、棒形状の透明材料で形成された導光体の端部からＬＥＤ光源の光を入射し、棒状体の長手方向に沿う側面部に、入射された光束を射出する光射出面を有するとともに、光射出面に対向する側面部に、内部に入射された光束を反射、拡散、又は反射・拡散するための鋸歯状領域を有する構成（特開平１０−１３３０２６号公報）のような従来技術を適用することもできる。
【００４１】
ＬＥＤランプ１５ａは、例えばＬＥＤチップを金属性のリードの上にボンディングし、その部分を透明な樹脂でレンズ状に封止されており、波長が６１８ｎｍ、実験抵抗値で２００Ωの超光輝度ＬＥＤランプが用いられ、入射面２５に近接して配置される。このＬＥＤランプ１５ａは１個のみとされ、導光板１５ｂの前記前端側からのみ光が導入されることから、使用個数を減少してコストダウンを図ることができる。
【００４２】
図６（ａ）は、点光源１５ａからの距離と感光体ドラム１０表面における光強度との関係を示している。また、図６（ｂ）は、点光源１５ａからの距離と感光体ドラム１０表面における感度劣化との関係を示している。さらに、図６（ｃ）は、点光源１５ａからの距離と感光体ドラム１０表面へ照射する光量との関係を示している。
【００４３】
除電工程における光強度に図６（ａ）のような分布が存在する場合、帯電・露光・除電の繰り返しにおいて、感光体ドラム１０に対して帯電・露光工程では略全面均一にストレスがかかることになる一方で、除電工程では点光源１５ａと導光体１５ｂによる光除電の照射は図６（ａ）のように点光源からの距離によって感光体ドラム１０に照射される光の強度に差があるため、帯電・露光・除電の繰り返しを行うことによるストレスの累積も主走査方向において不均一になる。
【００４４】
このため、図６（ｂ）に示すように感光体ドラム１０の表面において帯電・露光・除電の工程を繰り返すことにより、光強度分布に依存して光疲労の度合いが異なるため、偏差を有する感度劣化を生じることになる。
【００４５】
そこで、本発明の光量調整手段として、図６（ｃ）に示すように点光電１５ａからの距離によって露光工程の際のレーザパワー等の光の強度に偏差を設けることにより、実質的に帯電・露光・除電工程の繰り返しによって生じる感光体ドラムの光感度の偏差を補正することになるため、感光体ドラム１０上に光疲労による感度劣化の偏差が生じた状態においても再現性の高い静電潜像を形成することができる。
【００４６】
図７（ａ）は、黒ベタ率と表面電位との関係を、ライフ初期（同図において、初期と示す）、ライフ末期（同図において、ライフと示す。）、及び光量調整手段を用いた場合のライフ末期（同図において、補正後と示す。）のそれぞれにおいて示している。さらに、図７（ｂ）は、繰り返し回数と感光体ドラム１０の感度劣化量との関係を、図６における測定位置０ｍｍ（ａ位置）及び測定位置３００ｍｍ（ｂ位置）のそれぞれにおいて示している。また、図７（ｃ）は、光量調整手段において照射する光の強度を調整する一例として、ａ位置及びｂ位置における繰り返し回数に対応させた照射すべき光の強度（パワー）の関係を示している。また、図７（ｄ）は、光量調整手段において露光時間を調整する一例として、ａ位置及びｂ位置における繰り返し回数に対応させた露光時間の関係を示している。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、繰り返しにおける感度劣化の度合いは点光源からの距離（測定位置）によって異なる。このために、図７（ｃ）に示すように、画像形成処理をする際に、実質的に感光体ドラム１０の感度劣化の補正をするために必要とされるレーザパワーもまた点光源からの距離に応じてその増加率が異なることになる。
【００４８】
そこで、レーザパワー等の露光量の制御において、繰り返し回数に対する図６（ｂ）におけるａ位置（測定位置０ｍｍ）で必要とされるレーザ出力のテーブルと、同じく繰り返し回数に対する感光体ドラム１０上の主走査方向における各位置で必要とされるレーザ出力の傾きを示すテーブルを設け、これらのテーブルを参照して実質的に感光体ドラム１０の感度劣化の偏差に対応した露光量の補正を行っている。これは、通常、露光量は照射する光の強度と照射する時間（露光時間）との積で表されるためである。
【００４９】
その結果、図７（ａ）に示すように点光源からの距離に関係なく、初期からライフを通じて安定した感度を供給することができる。
【００５０】
また、露光工程の際の光源にＬＥＤ用い、感光体ドラム１０に照射する光の強度及び露光時間の両方において、光量調整手段としての制御を行った。この場合、繰り返し回数に対し図７（ｄ）に示すような感光体ドラム１０上の主走査方向における各画素毎に必要となる露光時間のテーブルを設け、上述のテーブルに加えてこの露光時間のテーブルをも参照して実質的に感光体ドラム１０の感度劣化の偏差に対応した露光量の補正を行なうことができる。
【００５１】
これにより、図７（ａ）に示すように点光源からの距離に関係なく、初期からライフを通じて安定した実際上の感度を得ることができる。
【００５２】
なお、本発明に用いる露光ユニットとしては、レーザスキャナユニットとＬＥＤ光アレイとのいずれについても用いられるが、ＬＥＤ光アレイは微小露光手段として、画素ごとのディジタル露光が可能であるため、特に露光時間の調整を行う際に有効である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００５４】
（１）画像形成工程における該感光体に対する露光量を、除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整することにより、感光体の感度劣化の偏差に相当する該感光体上に形成される静電潜像の画像濃度のバラツキを考慮に入れた調整後の光量によって露光工程を行うことができるため、光疲労による感光体の感度劣化の偏差に影響されない静電潜像を形成でき、再現性の高い画像形成処理が可能になる。
【００５５】
（２）画像形成工程時に、感光体に対して照射する光の強度を、除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整することにより、露光工程の際に感光体の主走査方向における各画素毎に露光時間を一定に保ちつつ、光疲労による感光体の感度劣化の偏差に応じた光量によって露光をすることができ、簡易に露光量の調整を行うとともに、光疲労による感光体の感度劣化の偏差から生じる画像形成処理上の問題を解消することができる。
【００５６】
（３）画像形成工程時に、感光体に対して照射する光の露光時間を、除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整することにより、レーザスキャナユニット等の露光装置の光量を一定に保ったまま、感光体の主走査方向における各画素毎への露光時間を露光工程に支障をきたさない範囲で調整するため、光疲労による感光体の感度劣化の偏差から生じる画像形成処理上の問題を解消することができる。
【００５７】
（４）画像形成工程時に、感光体に対して照射する光の強度及び露光時間を、除電工程によって生じる感光体の軸方向の感度劣化の偏差に応じて調整することにより、光の強度又は露光時間のいずれか一方のみで露光量を調整する場合に比較してより広範囲でかつ精度の高い調整を行うことができる。
【００５８】
また、調整可能な範囲が拡がることにより、感光体を使用する際の光疲労による感度劣化の許容範囲が拡がるため、感光体の耐用期間を延ばすことができる。
【００５９】
（５）画像形成工程時に、感光体に対する半導体レーザ又は発光ダイオードからの露光量を調整することにより、光量調整手段における光の強度の調整が容易にすることができる。特に、発光ダイオードを用いた場合には露光時間の調整についてもより容易に行うことができる。
【００６０】
よって、光疲労による感光体の感度劣化の偏差の影響を受けることなく再現性の高い画像形成を行うとともに、小型化、低コスト化の実現が可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光除電方式の除電装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の画像形成ユニットの構成を示す図である。
【図４】本実施形態における除電装置の構成を示す図である。
【図５】本実施形態における感光体の近傍の構成を示す図である。
【図６】光源からの距離と光量等との関係を示す図である。
【図７】本発明の露光量調整手段の原理を示す図である。
【符号の説明】
１０−感光体ドラム
１５−除電装置
３０−画像形成装置
３１−画像読取部
３２−画像形成ユニット
３４−後処理装置
４６−露光ユニット
４７−画像形成部
５０−給紙部
１００−ＬＥＤアレイ
【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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【図６】
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【図７】
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