JP2005024778A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用初期から寿命の終わりまで高品質な画像を安定して形成する。
【解決手段】使用初期段階後において、感光ドラム１の前回転中に所定の定電流バイアスを転写ローラ１０から感光ドラム１に流して初期検出電圧Ｖｏが検出され、この検出された初期検出電圧Ｖｏが記憶手段６にストアされる。そして、ＮＶＲＡＭ１９から、補正電圧Ｖｏ′を算出する式が取り出され、この式に、記憶手段６から取り出されたカウンタ枚数が代入されて、補正電圧Ｖｏ′が求められる。そして、この求められた補正電圧Ｖｏ′を、記憶手段６から取り出した初期検出電圧Ｖｏに加算し、得られた電圧値に基づき、本レーザビームプリンタの置かれている環境を判定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式で画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図９に示すようなレーザビームプリンタが知られており、このレーザビームプリンタにおいては、像担持体と、これに当接させた転写手段との間に記録材を通過させるとともに、転写手段に転写バイアスを印加して、像担持体表面に形成されているトナー像が、記録材に転写される。
【０００３】
図９に矢印Ｘで示す方向に回転する感光体１の表面が、高圧電源１１に接続された帯電ローラ２によって一様に帯電され、該帯電面上で、画像信号に基づき変調されたレーザビーム３が走査され、帯電面上に静電潜像が形成される。感光体１上の静電潜像は、現像器４のトナー５により現像されてトナー像となって転写部位Ｎに到来する。帯電ローラ２は、所定の押圧力でもって感光体１の外周面に圧接され、感光体１の回転に従動回転する。帯電ローラ２には高圧電源１１から芯金を介して、帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有するＡＣ成分とＤＣ成分との重畳電圧が帯電ローラ２に印加され、回転駆動されている感光体１の外周面がＡＣ印加方式で均一に接触帯電処理される。
【０００４】
転写部位Ｎは感光体１と、感光体１に当接する導電性転写ローラ１０とのニップ部からなり、感光体１上のトナー像部分がこの転写部位Ｎに到来するタイミングに合わせて、記録材７がニップ部を通過する。この時、転写ローラ１０には電源１３によって転写バイアスが印加され、感光体１側のトナー像が記録材７に転移する。その後、トナー像を担持した記録材７は転写部位Ｎを離れて不図示の定着部位に搬送される。
【０００５】
このようなレーザビームプリンタにおいて、感光体、トナー等の消耗品の交換メンテナンスの簡便性を図る目的で、トナー収納部や現像手段、感光体、帯電手段、廃トナー容器を含むクリーニング手段などを、プロセスカートリッジとして一体化し、レーザビームプリンタに対して着脱可能に構成されているものも多い。
【０００６】
また、これらカートリッジに記憶手段（メモリ）を搭載しカートリッジ情報を管理するものもある。特許文献１に記載されているように、メモリ内にカートリッジ使用量を記憶して種々のプロセス条件を変更するものもある。例えば、帯電電流値を切り替えたり、露光量を調節する。これらは、カートリッジが異なっているにも関わらず、使用された量が同じであれば同一の制御がなされている。
【０００７】
また、この種のレーザビームプリンタの転写バイアス制御に関しては、先にＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式が提案されている。この方式は、転写時に転写ローラ１０に印加する転写バイアスを最適化する手段であり、レーザビームプリンタの前回転中に転写ローラ１０から感光ドラム１に所望の定電流バイアスを印加し、その時の初期検出電圧Ｖｏから転写ローラ１０の抵抗値を検出し、転写時にその抵抗値に応じた定電圧バイアスを選択することにより、転写バイアスを最適化するものである。この場合、転写印加定電圧Ｖｔは、Ａ、Ｂを定数したとき、次の式（ＡＴＶＣ式）で表される。
Ｖｔ ＝ ＡＶｏ ＋ Ｂ
【０００８】
また、半導電性のゴム材等製の転写ローラ１０は、その抵抗値が、装置の置かれている環境（以下「装置の置かれている環境」を「環境」ともいう。）によって大きく変化し易く、低湿環境では高湿環境より大きい。その特性は、特に、近年多く用いられているイオン導電性ソリッドゴムにおいて顕著であり、このイオン導電性ソリッドゴムは一種の環境センサとして利用することができる。例えば、プリント前に転写ローラ１０を定電流制御し、感光体１を通して転写ローラ１０に生じた初期検出電圧Ｖｏから装置の置かれている環境を判断することができる。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許５２７２５０３号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電性転写ローラ１０の抵抗値に基づき環境を判断するに際して、導電性転写ローラ１０以外の要因の影響により、耐久により検出精度が悪くなったり、転写不良が発生するという問題があった。
【００１１】
プリント前に行う転写定電流制御は、感光体の帯電ローラにより帯電された部分にバイアスが印加される。帯電はＡＣ印加方式を使用しており、印加電圧として正負の電圧を交互にし、放電・逆放電を繰り返すため、この放電による被帯電体である感光体の表面劣化が大きく、劣化した感光体表面部分がクリーニングブレードなどの当接部との摩擦により削り取られ、これにより感光体の感光層が次第に薄くなっていくことになる。
【００１２】
このように感光体の感光層が次第に薄くなっていくと、ＡＴＶＣ制御によって検出される電圧Ｖｏが下がるため、この電圧Ｖｏに基づき判断される環境が使用初期段階の環境と異なってくる。
【００１３】
また、電圧Ｖｏが下がることにより、転写不良等の問題が発生する。
【００１４】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決し、使用初期から寿命の終わりまで高品質な画像を安定して形成することができるレーザビームプリンタを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体の積算使用量を取得する取得手段と、該取得手段により取得された積算使用量を記憶する記憶手段と、所定のタイミングで給送された記録材上に前記像担持体上の像を転写する転写手段と、該転写手段と前記像担持体の間の圧接部位に記録材が給送されるときに該転写手段に転写バイアスを印加するバイアス印加手段とを有する画像形成装置において、画像形成前に前記圧接部位を前記バイアス印加手段により定電圧制御し電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段により検出された電圧と、前記記憶手段により記憶されている積算使用量とに基づいて、転写バイアスの補正値を算出する算出手段と、該算出手段により算出された転写バイアスの補正値に基づき前記バイアス印加手段の転写バイアスを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、像担持体と、該像担持体の積算使用量を取得する取得手段と、該取得手段により取得された積算使用量を記憶する記憶手段と、所定のタイミングで給送された記録材上に前記像担持体上の像を転写する転写手段と、該転写手段と前記像担持体の間の圧接部位に記録材が給送されるときに該転写手段に転写バイアスを印加するバイアス印加手段とを有する画像形成装置において、画像形成前に前記圧接部位を定電流制御し電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された電流と、前記記憶手段により記憶されている積算使用量とに基づいて、転写バイアスの補正値を算出する算出手段と、該算出手段により算出された転写バイアスの補正値に基づき転写バイアスを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１又は２において、転写手段は、イオン導電性ソリッドゴム製のものとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。これはレーザビームプリンタの例であり、本レーザビームプリンタは、像担持体として感光ドラム１を有し、この感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、現像器４、転写ローラ１０を有し、感光ドラム１の上方に、スキャナユニット３、クリーニング容器８を有する。
【００２０】
感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４、及びクリーニング容器８は、一体化して、レーザビームプリンタ本体に着脱自在なプロセスカートリッジ１２として構成されている。
【００２１】
感光ドラム１は、中空のアルミニウム製の基体上に光導電性の有機感光体を塗布してなるものである。帯電ローラ２は半導電性のゴムローラからなっている。現像器４は、カートリッジ１２内に現像部として一体となっており、感光ドラム１と対向させた現像ブレード４ａ、現像スリーブ４ｂ、及びトナー５を有する。
【００２２】
転写ローラ１０は、イオン導電性ソリッドゴム製のものであり、φ６の鉄製の芯金にイオン導電系のＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）により弾性層を形成し、φ１４．５、硬度４５度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ ５００ｇ加重時）としたものである。転写ローラ１０の抵抗値は、Ｎ／Ｎ（常温常湿）環境で７００ＭΩ程度である。イオン導電性ソリッドゴムは、環境に応じてその抵抗値が大きく変化するという顕著な特性を有する。図５は転写ローラ１０の各環境での抵抗値を表にして示す。
【００２３】
感光ドラム１の表面を帯電ローラ２で一様にマイナスに帯電させた後、スキャナユニット３からのレーザビームにより、感光ドラム１を露光し、露光された領域のみを除電して潜像を形成する。そして、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム１の帯電表面と同極性に摩擦帯電させ、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部において、電界の作用によりトナー５を浮遊振動させつつ感光ドラム１の潜像に選択的に付着させて、その潜像をトナー像とし、その後、感光ドラム１を、転写ローラ１０と感光ドラム１で形成される転写ニップ部まで回転させる。
【００２４】
転写ニップ部において、感光ドラム１上のトナー像を記録材７側に静電的に引き付けて移動させるため、記録材７の裏面と接する転写ローラ１０に、トナー像と逆極性の高電圧が不図示の手段で印加され、記録材７の裏面がトナー５と逆極性に帯電されて転写電荷が付与され、その結果、トナー像が記録材７に転写され保持される。本実施の形態では、転写バイアスの制御に関し、従来の技術の欄で述べたＡＴＶＣ方式を採用している。
【００２５】
そして、トナー像が転写された記録材７は不図示の加熱定着器に搬送され、そのトナー像がこの加熱定着器より永久固着される。他方、転写後の感光ドラム１においては、その表面に、極性の異なるトナー等の付着物がわずかに残るが、この付着物は、感光ドラム１が転写ニップ部を通過した後、クリーニング容器８の位置において当接されたクリーニングブレード９により、掻き落とされ清掃される。その後、感光ドラム１は次回のプリントのために待機する。
【００２６】
６は現像器４の有する記憶手段であり、感光ドラム１の表面膜が劣化開始する前の使用初期段階において前回転中に所定の定電流バイアスを転写ローラ１０から感光ドラム１に流して検出された初期検出電圧Ｖｏを記憶するとともに、使用初期段階後のプリント枚数をカウントするものである。記憶手段６は、信号情報を書き換え可能に記憶、保持するものならば特に制限は受けないが、例えばＲＡＭや、書き換え可能なＲＯＭ等の電気的な記憶手段、磁気記憶媒体や磁気バブルメモリ、光磁気メモリ等の磁気的記憶手段などが使用される。本実施の形態においては、記憶手段６として、取り扱い易さやコストの点からＮＶ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ）ＲＡＭを使用している。
【００２７】
１６はエンジン制御部であり、高圧電源１３と、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）１４と、メモリ１５と、ＮＶＲＡＭ１９とを有する。高圧電源１３は、帯電ローラ２と転写ローラ１０にバイアス電圧を印加するものである。ＣＰＵ１４は、高圧電源１３を含む本レーザビームプリンタの各部を制御するものである。メモリ１５は、ＣＰＵ１４の作業領域として使用されている。ＮＶＲＡＭ１９は、初期検出電圧Ｖｏ≦５００とＶｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）とを対応させて記憶してあり、５００＜初期検出電圧Ｖｏ≦１２００とＶｏ′＝Ｃｎ／１５（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）とを対応させ、１２００＜初期検出電圧ＶｏとＶｏ′＝Ｃｎ／６０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）とを対応させて記憶してある。これらプリンタ枚数と補正電圧Ｖｏ′との関係を図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示す。
【００２８】
次に、前回転からバイアス電圧決定に至るまでの制御手順の一例を説明する。まず、使用初期段階後において、感光ドラム１の前回転中に所定の定電流バイアスを転写ローラ１０から感光ドラム１に流して初期検出電圧Ｖｏを検出し、この検出した初期検出電圧Ｖｏを記憶手段６にストアする。
【００２９】
そして、初期検出電圧ＶｏがＶｏ≦５００の範囲にあると判定された場合は、ＮＶＲＡＭ１９から、補正電圧Ｖｏ′の計算式としてＶｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）を取り出す。
【００３０】
初期検出電圧Ｖｏが５００＜Ｖｏ≦１２００の範囲にあると判定された場合は、ＮＶＲＡＭ１９から、補正電圧Ｖｏ′の計算式としてＶｏ′＝Ｃｎ／１５（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）を取り出す。
【００３１】
検出電圧Ｖｏが１２００＜Ｖｏの範囲にあると判定された場合は、ＮＶＲＡＭ１９から、補正電圧Ｖｏ′の計算式としてＶｏ′＝Ｃｎ／６０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）を取り出す。
【００３２】
いま、記憶手段６から取り出された初期検出電圧Ｖｏが例えば５５０Ｖであり、ＮＶＲＡＭ１９から式Ｖｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）が取り出されたとする。そして、使用初期段階後の前回転中に、所定の定電流バイアスが転写ローラ１０から感光ドラム１に流され例えば３５０Ｖが検出され、記憶手段６からカウンタ枚数Ｃｎとして例えば３０００枚が取り出されたとする。
【００３３】
プリント枚数がドラム寿命の３０００枚に達したとき、感光ドラム１の表面膜厚は、図３に照らすと、表面膜厚の減少量がプリント枚数に比例して約３μｍ／１０００枚であるから、約９μｍ減少することになる。
【００３４】
また、この例では、検出電圧Ｖａとして３５０Ｖが検出されたとしたが、例えばＮ／Ｎ（常温常湿）環境において抵抗値が０．２ＧΩである転写ローラの場合、使用初期段階での検出電圧Ｖｏが５５０Ｖであるのに対して、３０００枚のプリント後の検出電圧は、転写ローラの抵抗値に対する検出電圧との関係の一例を示す図４に照らすと、約３５０Ｖが得られる。
【００３５】
上記カウンタ枚数Ｃｎとして３０００枚が取り出された後、この枚数が補正電圧Ｖｏ′の計算式としてのＶｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）に代入され、この計算式から補正電圧Ｖｏ′として２００Ｖが得られる。ついで、３５０Ｖ（検出された電圧）に２００Ｖ（補正電圧Ｖｏ′）が加算され、補正後の電圧Ｖｍとして５５０Ｖが得られるから、図６を参照すると、本レーザビームプリンタの置かれている環境が、Ｎ／Ｎ（常温常湿）環境）と判定されることになる。
【００３６】
ちなみに、従来例における環境判断においては、本実施の形態において検出電圧として３５０Ｖ（＜５００Ｖ）が検出されたので、図６を参照すると、本レーザビームプリンタの置かれている環境がＨ／Ｈ（高温高湿）環境）と判定されることになる。
【００３７】
したがって、ＡＴＶＣ制御で検出された検出電圧Ｖｏと、プリント枚数（カウンタ枚数）に応じた感光ドラム１の表面膜厚の劣化状況から、耐久によらず、レーザビームプリンタの置かれている環境を正確に判定することができる。
【００３８】
また、これにより、プリント時の転写印加定電圧や、帯電バイアス、現像バイアス、定着の制御等を最適に行うことができる。
【００３９】
＜第２の実施の形態＞
図７は本発明の第２の実施の形態を示す。これは、レーザビームプリンタの例である。図７において、図１と同一部分は同一符号を付してある。７６はエンジン制御部であり、高圧電源７３と、ＣＰＵ７４と、メモリ７５と、ＮＶＲＡＭ７９とを有する。高圧電源７３は、転写ローラ１０に転写バイアス電圧を印加するものである。ＣＰＵ７４は、高圧電源７３を含む本レーザビームプリンタの各部を制御するものである。メモリ７５は、ＣＰＵ７４の作業領域として使用されている。ＮＶＲＡＭ７９は、初期検出電圧Ｖｏ≦５００とＶｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）とを対応させて記憶してあり、５００＜初期検出電圧Ｖｏ≦１２００とＶｏ′＝Ｃｎ／１５（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）とを対応させ、１２００＜初期検出電圧ＶｏとＶｏ′＝Ｃｎ／６０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）とを対応させて記憶してある。これらプリンタ枚数と補正電圧Ｖｏ′との関係を図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示す。
【００４０】
１７はコントローラであり、ＰＣ１８からの画像データをビデオデータに変換し、エンジン制御部７６及びＣＰＵ７４に転送するものである。
【００４１】
本実施の形態においては、ＡＴＶＣ制御の定電流値は４μＡに設定されており、４μＡの定電流値は、感光ドラム１に転写帯電による転写メモリを発生させない値として設定されている。転写電流が小さい場合、べた黒部において飛散った画像となる。転写電流が大きい場合、転写電流が記録材を突き抜けて、べた黒部及びハーフトーン画像において、白ポチ、黒ポチ状の斑点が発生することになる。
【００４２】
図８は転写バイアス制御手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１で、エンジン制御部７６内のＣＰＵ７４がＰＣ１８からのプリント命令を受信すると、ステップＳ２にて、第１の実施の形態と同様にして、感光ドラム１の前回転中に所定の定電流バイアスを転写ローラ１０から感光ドラム１に流して初期検出電圧Ｖｏを検出し、検出した初期検出電圧Ｖｏを記憶手段６にストアする。そして、初期検出電圧Ｖｏに予め関係付けしてある計算式をＮＶＲＡＭ１９から取り出し、この計算式に、記憶手段６の初期検出電圧Ｖｏを代入して補正電圧Ｖｏ′を計算する。
【００４３】
そして、ステップＳ３にて、初期検出電圧Ｖｏと補正電圧Ｖｏ′とを、ＡＴＶＣ式、すなわち、
Ｖｔ ＝ １．２（Ｖｏ＋Ｖｏ′） ＋ １．１
に代入して、転写印加定電圧Ｖｔを求め、その後、ステップＳ４にて、プリントを開始する。
【００４４】
いま、記憶手段６から取り出された初期検出電圧Ｖｏが例えば３５０Ｖであり、ＮＶＲＡＭ１９から式Ｖｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）が取り出され、記憶手段６からカウンタ枚数Ｃｎとして例えば３０００枚が取り出されたとする。
【００４５】
そうすると、このカウンタ枚数がＶｏ′＝Ｃｎ／１０（ただしＣｎはカウンタ枚数である。）に代入されて、補正電圧Ｖｏ′として３００Ｖが計算され、そして、初期検出電圧Ｖｏと補正電圧Ｖｏ′が上記ＡＴＶＣ式に代入され、転写印加定電圧Ｖｔとして７８１．１（Ｖ）が計算される。
【００４６】
得られた転写印加定電圧Ｖｔは最適な転写印加電圧であり、この転写印加電圧を印加すれば、転写不良現象の発生しない領域に転写電流を制御でき、良好な画像を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、耐久によらず常に正確な環境を検出することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、上記のように構成したので、プロセスカートリッジ耐久後においても適正な転写電圧を印加することができ、感光体劣化に起因する転写不良を防止することができ、常に安定した高品質の画像を提供することができる。
【００４９】
さらに、画像形成時に適正な転写電圧を印加できる他に、帯電バイアス、現像バイアス、定着の制御等を最適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態におけるプリント枚数と補正電圧Ｖｏ′の関係の一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態におけるプリント枚数と膜厚減少量の関係の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における転写ローラ抵抗値とＶｏダウン量の関係の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態における環境と転写ローラ抵抗値の関係の一例を表にして示す図である。
【図６】第１の実施の形態における検出電圧Ｖｏと環境の関係の一例を表にして示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態における転写バイアス制御の手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】レーザビームプリンタの構造の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
４ 現像器
６ 記憶手段
１０ 転写ローラ
１２ プロセスカートリッジ
１３ 高圧電源
１４ ＣＰＵ
１５ メモリ
１７ コントローラ
１８ ＰＣ
１９ ＮＶＲＡＭ

Claims (3)

1. 像担持体と、
   該像担持体の積算使用量を取得する取得手段と、
   該取得手段により取得された積算使用量を記憶する記憶手段と、
   所定のタイミングで給送された記録材上に前記像担持体上の像を転写する転写手段と、
   該転写手段と前記像担持体の間の圧接部位に記録材が給送されるときに該転写手段に転写バイアスを印加するバイアス印加手段とを有する画像形成装置において、
   画像形成前に前記圧接部位を前記バイアス印加手段により定電圧制御し電圧を検出する電圧検出手段と、
   該電圧検出手段により検出された電圧と、前記記憶手段により記憶されている積算使用量とに基づいて、転写バイアスの補正値を算出する算出手段と、
   該算出手段により算出された転写バイアスの補正値に基づき前記バイアス印加手段の転写バイアスを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   該像担持体の積算使用量を取得する取得手段と、
   該取得手段により取得された積算使用量を記憶する記憶手段と、
   所定のタイミングで給送された記録材上に前記像担持体上の像を転写する転写手段と、
   該転写手段と前記像担持体の間の圧接部位に記録材が給送されるときに該転写手段に転写バイアスを印加するバイアス印加手段とを有する画像形成装置において、
   画像形成前に前記圧接部位を定電流制御し電流を検出する電流検出手段と、
   該電流検出手段により検出された電流と、前記記憶手段により記憶されている積算使用量とに基づいて、転写バイアスの補正値を算出する算出手段と、
   該算出手段により算出された転写バイアスの補正値に基づき転写バイアスを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２において、前記転写手段は、イオン導電性ソリッドゴム製のものであることを特徴とする画像形成装置。

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