JP2004325535A

JP2004325535A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004325535A
Application number: JP2003116618A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Haga; 正安芳賀
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】帯電ローラの下流側での放電を抑えることで、白ポチや黒ポチの画像ノイズがない良好な画像が得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明は、回転する感光体１２に接触する帯電ローラ１４を有する画像形成装置１０において、感光体１２の回転方向に関して帯電ローラ１４の下流側近傍にオゾン濃度センサ２４を設け、この検出結果に基づき帯電ローラ１４への印加電圧を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する像担持体に接触または近接する帯電手段を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平５−２７５５７号公報
【特許文献２】
特開平１０−１２３７９９号公報
【０００３】
従来、接触帯電手段を有する画像形成装置では、例えば前記特許文献１に開示されるように、像担持体の表面を安定した電位でむらなく均一帯電させることで画像ノイズのない良好な画像を得るようにするために、環境状態検知結果、電流検知結果、像担持体膜厚検知結果、耐久枚数などに応じて帯電手段への出力（すなわち印加電圧）を制御するようにしたものが多数提案されている。
【０００４】
また、前記特許文献２では、リーク現象によって接触帯電手段から像担持体に過剰電流が流れることよる像担持体表面の帯電むらをなくすために、帯電手段と像担持体の接触部近傍に配置した電荷制御部材に前記過剰電流を流すようにした画像形成装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１等により提案される画像形成装置における制御は、制御テーブルに基づく予測制御であるために常に適正な帯電出力に設定できるとは限らず、また、帯電手段への適正な出力は帯電手段の初期バラツキ、環境、帯電手段の耐久汚れによる抵抗変化や静電容量変化、像担持体の膜厚変化などの変動要因により変動するものであるため、帯電手段への出力を常に適正な値に制御することは非常に困難であった。そのために、帯電出力が適正値に対して過多や不足が生じると、帯電手段の下流側において放電が発生し、この下流側放電が像担持体表面の帯電むらを生じさせる原因となり、その結果、形成される画像に白ポチや黒ポチの画像ノイズが発生するという問題があった。
【０００６】
また、前記特許文献２で提案される画像形成装置では、帯電手段への出力過多の場合には効果があるものの、帯電手段への出力不足の場合には効果がないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前記変動要因にかかわらず常に適正な帯電出力を設定でき、これにより像担持体の表面を常に安定した電位でむらなく帯電させることができ、白ポチや黒ポチなどの画像ノイズがない良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記目的を達成するために本発明は、回転する像担持体に接触または近接する帯電手段を有する画像形成装置において、
前記像担持体の回転方向に関して前記帯電手段の下流側近傍に前記帯電手段の放電量を検出する放電量検出手段を設け、前記放電量検出手段による検出結果に基づき前記帯電手段への印加電圧を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の画像形成装置において、前記放電量検出手段は、オゾン濃度センサであってもよいし、あるいは、光センサであってもよい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、上述したような種々の変動要因によって変動し得る帯電手段の下流側放電量を放電量検出手段で正確に検出することができ、その検出結果に基づいて帯電手段への印加電圧を制御するため、前記印加電圧を常に適正値に設定することができ、その結果、帯電手段の下流側放電を抑制することができる。これにより、像担持体の表面を常に安定した電位でむらなく均一帯電させることが可能になり、帯電出力の過多や不足に起因する白ポチや黒ポチの画像ノイズがない良好な画像を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１０の要部構成を示す。この画像形成装置１０は、矢印Ａ方向に回転駆動可能に設けられた円筒状の感光体（像担持体）１２を備えている。
【００１２】
感光体１２の周囲には、その回転方向に沿って順に、感光体１２の表面を均一帯電させるために接触配置された矢印Ｂ方向に回転可能な円柱状の帯電ローラ（帯電手段）１４と、露光により感光体１２の表面に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー画像とする現像部１６と、感光体１２の表面に形成されたトナー画像を用紙等の記録媒体に転写するための転写部１８と、転写後に感光体１２の表面に残留するトナーを回収するクリーニング部２０とが配設されている。
【００１３】
なお、帯電ローラ１４は、金属製ローラで構成されるのが好ましいが、導電性ブラシローラで構成されてもよい。また、帯電ローラ１４は、感光体１２表面に接触配置される場合に限らず、感光体１２の表面に非接触で近接配置されていてもよい。
【００１４】
帯電ローラ１４には、電源２２が電気的に接続されている。電源２２は、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳された電圧を帯電ローラ１４に印加するもので、ＤＣ電圧とＡＣ電圧についてそれぞれ独立に出力を設定できるようになっている。
【００１５】
感光体１２の回転方向に関して帯電ローラ１４の下流側近傍には、オゾン濃度センサ（放電量検出手段）２４が配置されている。このオゾン濃度センサ２４は、帯電ローラ１４と感光体１２との接触部２６の下流側の微小空隙２８での放電により発生するオゾンの濃度を検出することで、前記下流側微小空隙２８での放電量を検出できるようになっている。また、後述するように、オゾン濃度センサ２４による検出結果に基づいて、電源２２により帯電ローラ１４に印加される電圧を制御できるようになっている。
【００１６】
続いて、上記構成からなる画像形成装置１０の動作および制御について説明する。
画像形成装置１０では、画像形成時において、感光体１２が矢印Ａ方向に回転駆動されるとともに、帯電ローラ１４が矢印Ｂ方向に回転する。帯電ローラ１４には、電源２２により所定の電圧が印加されている。これにより、帯電ローラ１４と感光体１２との間に形成される微小空隙において放電が発生し、この放電によって感光体１２の表面が所定電位に帯電する。
【００１７】
帯電ローラ１４と現像部１６との間において感光体１２の表面には、図示しない露光部から画像データに応じて露光されることによって静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体１２の回転に従って現像部１６の対向部へ至り、そこで現像部１６によって静電潜像がトナーで現像されてトナー画像となる。
【００１８】
感光体１２の表面に形成されたトナー画像は、感光体１２の回転に従って転写部１８との対向部へ至り、そこで転写部１８の作用によってトナー画像は感光体１４と転写部１８との間を通過する記録媒体上に転写される。転写後に感光体１２の表面に残留するトナーは、クリーニング部２０によって回収される。トナー画像が転写された記録媒体は、図示しない定着部を通過する際にトナー画像が加熱定着された後、装置外部に排出される。
【００１９】
上記画像形成工程において、感光体１２に接触した帯電ローラ１４にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加した場合、ＡＣ電圧が適正出力より小さいと最終形成画像に白ポチの画像ノイズが発生し、反対に、ＡＣ電圧が適正出力より大きいと最終形成画像に白ポチおよび黒ポチの画像ノイズが発生する。その発生メカニズムは、次のとおりである。
【００２０】
感光体１２に接触する帯電ローラ１４は、感光体１２と帯電ローラ１４との間の微小空隙での放電により感光体１２の表面を帯電する。前記放電は、前記微小空隙にかかる電圧がパッシェンの式を超えると開始され、パッシェンの式を下回ると停止する。
【００２１】
帯電ローラ１４にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加する方式では、通常、ＡＣ電圧として帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を印加する。これにより、感光体１２の表面を前記ＤＣ電圧の電位に帯電させることができる。
【００２２】
ＡＣ電圧が適正出力に対して不足している場合、感光体１２の回転方向に関して帯電ローラ１４の上流側の微小空隙３０で放電が起こるものの、感光体１２の表面を所望電位であるＤＣ電圧の電位に帯電させることができない。そのため、帯電ローラ１４の下流側の微小空隙２８でも微小空隙間電圧がパッシェンの式を越えてしまって放電が起きるが、この場合の下流側での放電はＡＣ電圧のピーク間電圧が小さいことから帯電電界を形成する放電が主となり、除電電界を形成する放電はほとんど起こらない。また、感光体１２および帯電ローラ１４の各表面には微小な凹凸があると共に抵抗分布や静電容量分布があることから下流側微小空隙２８の微小空隙間電圧が長手方向（または軸方向）において分布をもってしまい、放電の集中する箇所が現れる。これらのことから、感光体１２の表面では、下流側微小空隙２８において帯電電界を形成する放電が集中して発生する箇所が局所的に電位が著しく高い過放電箇所となる。この過放電箇所は露光によっても十分に電位が下がらないために、現像部１６においてトナーが付着せず、これにより白ポチの画像ノイズが発生することになる。
【００２３】
一方、ＡＣ電圧が適正出力に対して過多の場合、帯電ローラ１４の上流側微小空隙３０での放電によって感光体１２の表面を所望電位であるＤＣ電圧の電位に十分に帯電させることができる。しかし、この場合にはＡＣ電圧のピーク間電圧が高いために、帯電ローラ１４の下流側微小空隙２８でも微小空隙間電圧がパッシェンの式を超えてしまうために放電が起こる。この場合の放電は、帯電電界を形成する放電と除電電界を形成する放電とが交互に起こることになるが、上述したように放電が集中的に発生する箇所があること、および、感光体１２の表面上の一点について見れば下流側微小空隙２８が時間的に広がることによりある時点で放電が終了することにより、感光体１２の表面には上述したような過放電箇所と、除電されることで局所的に電位が著しく低い過除電箇所ができることになる。上述したように過放電箇所は白ポチの画像ノイズとなり、過除電箇所は露光されていなくても現像部１６でトナーが付着して黒ポチの画像ノイズとなる。
【００２４】
これに対し、ＡＣ電圧が適正出力の場合には、上流側微小空間３０での放電によって感光体１２の表面が所望電位であるＤＣ電圧の電位に十分に帯電すると共に、下流側微小空隙２８では放電がほとんど発生せず、発生したとしてもピーク間電圧が適正であるために帯電力や除電力がそれほど大きくない。これにより、感光体１２の表面には、上述したような過放電箇所や過除電箇所が現れず、白ポチや黒ポチの画像ノイズが発生することがない。
【００２５】
このように、白ポチや黒ポチの画像ノイズの発生を防止して良好な画像を得るには、ＡＣ電圧を適正出力に設定して帯電ローラ１４の下流側での放電を抑えればよいことが分かるが、ＡＣ電圧の適正出力は環境による帯電ローラ１４の抵抗や静電容量の変化、感光体１２の膜厚変化、耐久による帯電ローラ１４の表面汚れによる抵抗や静電容量の変化、などの変動要因によって変動するものである。
【００２６】
そこで、本実施形態の画像形成装置１０では、電源２２から帯電ローラ１４に印加される電圧のＡＣ電圧を常に適正出力に設定するために、図２に示すような制御を行う。
【００２７】
感光体１２を回転駆動させて、帯電ローラ１４にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加する。このとき、ＤＣ電圧は画像形成時と同じ電圧（例えば−５００Ｖ）に設定される。また、ＡＣ電圧のピーク間電圧（以下、Ｖｐｐと記す）は現在選択している値である前回使用値に設定し、ｎを１とする（ステップＳ１）。そして、この状態でオゾン濃度センサ２４によりオゾン濃度Ｃ０を検出する（ステップＳ２）。
【００２８】
次に、Ｖｐｐを２００Ｖだけ上げて（ステップＳ３）、再びオゾン濃度センサ２４でオゾン濃度Ｃ１を検出する（ステップＳ４）。そして、オゾン濃度Ｃ０とＣ１とを比較し（ステップＳ５）、Ｃ１の方がオゾン濃度が高い場合（ステップＳ５でＹＥＳ）にはＫを−１に設定する（ステップＳ６）。
【００２９】
続いて、ｎをｎ＋１に設定し（ステップＳ８）、Ｖｐｐを前回より２００Ｖだけ下げて設定し（ステップＳ９）、この状態でオゾン濃度Ｃｎを検出して、このオゾン濃度Ｃｎと前回のオゾン濃度Ｃｎ−１と比較する（ステップＳ１０）。そして、オゾン濃度Ｃｎがオゾン濃度Ｃｎ−１より小さい場合には（ステップＳ１０でＮＯ）、ＣｎがＣｎ−１より大きくなるまで、すなわち、オゾン濃度が増加に転じるまでステップＳ８〜Ｓ１０を繰り返す。
【００３０】
オゾン濃度Ｃｎがオゾン濃度Ｃｎ−１より高くなったとき（ステップＳ１０でＹＥＳ）、Ｖｐｐの設定し直しとオゾン濃度検出および比較を停止して、前回のＶｐｐ（ｎ−１）をＶｐｐとして設定する（ステップＳ１１）。このようにして設定されたＶｐｐを画像形成時のＡＣ電圧として使用する。
【００３１】
一方、ステップＳ５においてオゾン濃度Ｃ０がオゾン濃度Ｃ１より高い場合（ステップＳ５でＮＯ）には、Ｋを１に設定する（ステップＳ７）。
【００３２】
続いて、ｎをｎ＋１に設定し（ステップＳ８）、Ｖｐｐを前回より２００Ｖだけ上げて設定し（ステップＳ９）、この状態でオゾン濃度Ｃｎを検出して、このオゾン濃度Ｃｎと前回のオゾン濃度Ｃｎ−１と比較する（ステップＳ１０）。そして、オゾン濃度Ｃｎがオゾン濃度Ｃｎ−１より小さい場合には（ステップＳ１０でＮＯ）、ＣｎがＣｎ−１より大きくなるまで、すなわち、オゾン濃度が増加に転じるまでステップＳ８〜Ｓ１０を繰り返す。
【００３３】
オゾン濃度Ｃｎがオゾン濃度Ｃｎ−１より高くなったとき（ステップＳ１０でＹＥＳ）、Ｖｐｐの設定し直しとオゾン濃度検出および比較を停止して、前回のＶｐｐ（ｎ−１）をＶｐｐとして設定する（ステップＳ１１）。このようにして設定されたＶｐｐを画像形成時のＡＣ電圧として使用する。
【００３４】
上記制御を行なうことによってオゾン濃度が最低となったときのＶｐｐがＡＣ電圧として設定されることで、帯電ローラ１４への印加電圧を常に適正値に設定することができ、これにより帯電ローラ１４の下流側放電を抑制することができる。その結果、感光体１２の表面を常に安定した電位でむらなく均一帯電させることが可能になり、帯電出力の過多や不足に起因する白ポチや黒ポチの画像ノイズがない良好な画像を得ることができる。
【００３５】
具体的なオゾン濃度の検出結果を図３のグラフに示す。このグラフはＶｐｐを１１００Ｖから２０００Ｖまで２００Ｖステップで変更したときのオゾン濃度検出結果であり、Ｖｐｐが１５００Ｖでオゾン濃度が最低となり、それ以下でもそれ以上でもオゾン濃度が高くなる。この検出結果から、Ｖｐｐを１５００Ｖに設定して画像形成を行うと、図４の表に示すように、白ポチや黒ポチの画像ノイズのない良好な画像が得られた。また、１５００Ｖの場合と同様にオゾン濃度が０．０５ｐｐｍ以下となる１７００ＶにＶｐｐを設定した場合にも、白ポチや黒ポチの画像ノイズのない良好な画像が得られた。
【００３６】
なお、前記制御では、Ｖｐｐの可変ステップを２００Ｖとしたが、さらに細かいステップとしてもよい。また、Ｖｐｐの初期値として現在選択している値を用いたが、環境や耐久枚数等から予想した値を用いてもよい。さらに、前記制御フローを１回だけでなく、数回行ってもよい。
【００３７】
次に、前記実施形態の画像形成装置１０の変形例について説明する。
前記画像形成装置１０では、放電量検出手段としてオゾン濃度センサを用いたが、これに代えて、帯電ローラ１４の下流側微小空隙２８での放電により発生する紫外線の発光量を検出する光センサを放電量検出手段として用いてもよい。
【００３８】
放電量検出手段として光センサを用いた場合の適正Ｖｐｐ設定のアルゴリズムは、検出対象がオゾン濃度から紫外線発光量に変わるだけで図２に示すものと基本的に同じである。
【００３９】
具体的な発光量の検出結果を図５のグラフに示す。このグラフはＶｐｐを１１００Ｖから２０００Ｖまで２００Ｖステップで変更したときの発光量検出結果であり、Ｖｐｐが１５００Ｖと１７００Ｖで発光を検出できなくなり、それ以下でもそれ以上でも発光量が増加する。この検出結果から、Ｖｐｐを１５００Ｖまたは１７００Ｖに設定して画像形成を行うと、図４の表に示すように、白ポチや黒ポチの画像ノイズのない良好な画像が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の要部構成図。
【図２】適正Ｖｐｐ設定のための制御フローチャート。
【図３】Ｖｐｐとオゾン濃度との関係を示すグラフ。
【図４】Ｖｐｐと画像ノイズ発生状況とを示す表。
【図５】Ｖｐｐと発光量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…画像形成装置、１２…感光体（像担持体）、１４…帯電ローラ（帯電手段）、１６…現像部、１８…転写部、２０…クリーニング部、２２…電源、２４…オゾン濃度センサ（放電量検出手段）、２６…帯電ローラと感光体の接触部、２８…下流側微小空隙、３０…上流側微小空隙。

Claims

回転する像担持体に接触または近接する帯電手段を有する画像形成装置において、
前記像担持体の回転方向に関して前記帯電手段の下流側近傍に前記帯電手段の放電量を検出する放電量検出手段を設け、前記放電量検出手段による検出結果に基づき前記帯電手段への印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記放電量検出手段は、オゾン濃度センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記放電量検出手段は、光センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。