JP2006243357A

JP2006243357A - 画像形成装置

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Publication number: JP2006243357A
Application number: JP2005059092A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Hara; 朋士原; Tsutomu Sugimoto; 勉杉本; Yoshitsuki Kitazawa; 佳月北沢
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP4720215B2

Abstract

【課題】感光体ドラムの状態が変化しても画像濃度を安定させることができるようにする。
【解決手段】制御部１００は、感光体ドラム１０の表面電位を除電する際に転写ロール６０に流れる電流の電流値を測定し、この測定値に基づいて感光体ドラム１０の感光層の厚みを求める。そして制御部１００は、記録媒体に転写されるトナー像の画像濃度に係る感光体ドラム１０の帯電電位と、露光装置４０の露光量と、現像ロール５１に印加する現像バイアス電圧とを感光層の厚みに応じて設定する。この後、制御部１００は、
感光体ドラム１０近傍の温度を温度センサ９０を用いて検知し、検知した温度に応じて感光体ドラム１０の帯電電位と、露光装置４０の露光量と、現像ロール５１に印加する現像バイアス電圧とを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置において発生する画質不良を防止する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面に残留したトナーをクリーニングするブレード等が感光体ドラムの表面に接触するため、画像形成装置の長期間の使用により感光体ドラム表面の感光層が磨耗していく。感光層が磨耗していき感光層の膜厚が薄くなると、磨耗前と比較して感光体に注入される電荷量が増大し、現像過程でトナーが付着しやすくなり、画像濃度が濃くなる、所謂、カブリという問題が発生してしまう。また、ピンホール等の発生による電荷のリーク防止性の観点から、比較的厚い（例えば1〜30μm）電荷注入阻止層を用いる場合には、十分な電気特性を得る為に電荷注入阻止層の厚膜化に応じて抵抗を低減する必要があるので、基材から感光層への電荷の注入を防止するブロッキング性が弱くなり、上記カブリがより発生し易くなる。

このような問題へ対応する技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に開示された技術がある。特許文献１に開示された画像形成装置においては、帯電が行われる時に感光体ドラムへ流れ込む電流を測定する電流検出部が感光体ドラムの回転軸に接続されており、感光体ドラムへ流れ込む電流を、この電流検出部によって測定し、測定した電流値から感光層の膜厚を求める。そして、求めた膜厚に応じて、帯電装置の帯電バイアス電位や現像装置の現像バイアス電位を調整し、画像濃度が濃くなるのを防止する。特許文献２に開示された画像形成装置は、感光体の回転数情報に基づいて感光体の回転数と膜厚との関係から感光体の膜厚を予測する。そして、予測した膜厚に応じて露光部電位と現像バイアス電位との差が小さくなるように制御を行うことにより、画像濃度を安定させる。
特開平１０−２４６９９４号公報特開平１１−１５２１４号公報

ところで、ＯＰＣ（organic photoconductor：有機光導電体）感光体のように電荷発生層や電荷輸送層、電荷注入阻止層などを有する積層型の感光体ドラムにおいては、同じ電位を印加しても、感光体周辺の温度等により感光体の状態が変化すると、帯電電位が変化する。このため、積層型の感光体ドラムにおいては、特許文献１，２に開示されているように感光層の膜厚に応じて帯電バイアス電位を制御するだけでは、目標とする帯電電位には感光体ドラムが帯電されず、また、感光層の膜厚に応じて光減衰曲線が異なるので、階調特性や画像濃度が安定しないという問題が生じてしまう。

本発明は、上述した背景の下になされたものであり、感光体ドラムの状態が変化しても階調特性や画像濃度を安定させることができる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために本発明は、光導電性を有する感光層及び電荷注入阻止層を備えた像担持体と、前記像担持体近傍の温度を検知する温度検知手段と、前記像担持体の感光層の厚みを検知する厚み検知手段と、前記厚み検知手段により検知された感光層の厚みに応じて、前記像担持体の帯電電位と、前記像担持体に静電潜像を形成する光の露光量と、前記静電潜像にトナーを付着させる際の現像バイアス電位とを設定する設定手段と、前記温度検知手段により検知された温度に応じて、前記設定手段により設定された帯電電位と、露光量および現像バイアス電位を補正する補正手段と、前記補正手段により補正された帯電電位となるように前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した像担持体へ、前記補正手段により補正された露光量の光を照射し、前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段により形成された静電潜像へ、前記補正手段により補正された現像バイアス電位でトナーを付着させて前記像担持体上にトナー像を形成する現像手段とを有する画像形成装置を提供する。
この画像形成装置によれば、記録媒体に転写されるトナー像の画像濃度に係る像担持体の帯電電位と、前記像担持体に静電潜像を形成する光の露光量と、前記静電潜像にトナーを付着させる際の現像バイアス電位とが、感光層の厚みに応じて設定され、像担持体近傍の温度に応じて補正される。

本発明によれば、感光体ドラムの状態が変化しても階調特性や画像濃度を安定させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を模式的に示した図である。画像形成装置は、画像形成装置の各部を制御する制御部１００を備えている。この制御部１００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ＣＰＵを備えており（いずれも図示略）、ＲＯＭに記憶されているプログラムに従って各部を制御する。また、制御部１００には、画像形成装置を操作するための各種キーや、各種メッセージや画像形成装置を操作するためのメニューを表示する表示部が接続されている（いずれも図示略）。

感光体ドラム１０は、積層型感光体であり、円筒状の基材の外周部に電荷輸送層や電荷発生層、電荷注入阻止層などが積層されている。感光体ドラム１０は、制御部１００の制御の下、図示せぬモータにより、図中の矢印Ａ方向へ回転し、その回転速度は、画像形成時のプロセススピードに応じて３段階に切り替わる。クリーニング装置２０は、感光体ドラム１０に接触するクリーニングブレード２１を備えており、感光体ドラム１０に付着したトナーを、このクリーニングブレード２１により掻き落して除去する。

帯電ロール３０は、感光体ドラム１０を帯電させるための円筒状のロールであり、感光体ドラム１０に接触している。帯電ロール３０には、感光体ドラム１０の帯電電位を制御する帯電電位制御装置１２０が接続されている。帯電電位制御装置１２０に接続されている制御部１００から感光体ドラム１０の帯電電位を指示する信号が出力されると、帯電電位制御装置１２０は、感光体ドラム１０の帯電電位が指示された電位となるように帯電ロール３０に電圧を印加する。なお、感光体ドラム１０を帯電させる方法は、帯電ロールを用いる方法に限定されるものではなく、コロトロンやスコロトロンを用いる方法など、他の方法であってもよい。

露光装置４０は、入力される画像信号に従ってレーザ光を感光体ドラム１０に照射し、感光体ドラム１０上に静電潜像を形成する装置であり、レーザ光の露光量を制御する露光制御装置１２１が接続されている。露光制御装置１２１に接続されている制御部１００からレーザ光の露光量を指示する信号が出力されると、露光制御装置１２１は指示された露光量となるように露光装置４０から出力されるレーザ光の光量を制御する。

現像装置５０は、トナーを感光体ドラム１０へ付着させる装置である。トナーを格納したトナーカートリッジ（図示略）から供給されるトナーは、現像装置５０内で攪拌された後、図示せぬモータにより図中の矢印Ｂ方向に回転する現像ロール５１に付着する。トナーを感光体ドラム１０に付着させるための現像バイアス電圧が現像ロール５１に印加されると、現像ロール５１に付着したトナーが感光体ドラム１０上に形成された潜像の部分に付着する。なお、現像ロール５１には、現像バイアス電位を制御する現像バイアス制御装置１２２が接続されている。現像バイアス制御装置１２２に接続されている制御部１００から現像バイアス電位を指示する信号が出力されると、現像バイアス制御装置１２２は、指示された現像バイアス電位となるように現像ロール５１に電圧を印加する。

転写ロール６０は、現像装置５０により感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を記録用紙（中間転写方式の画像形成装置においては中間転写体）に転写するためのロールである。転写ロール６０には、転写ロール６０に電圧を印加する電源８０が電流計７０を介して接続されている。転写ロール６０が感光体ドラム１０に接触し、感光体ドラム１０の帯電電位と逆極性の電圧が転写ロール６０に印加されると、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像が、転写ロール６０と感光体ドラム１０の間を通過する記録用紙に転写される。

電流計７０は制御部１００に接続されており、電源８０から転写ロール６０に電圧が印加された際に転写ロール６０へ流れる電流を測定し、測定した電流値を示す信号を制御部１００へ出力する。温度センサ９０は、感光体ドラム１０の近傍に配置されており、感光体ドラム１０の近傍の温度を測定する。そして測定した温度を示す信号を制御部１００へ出力する。

通信部１３０は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークを介してコンピュータ装置から送信されたデータを受信するインターフェースとして機能する。通信部１３０は、文書や画像を表すデータを受信すると、受信したデータを制御部１００へ出力する。記憶部１１０は、例えば、ハードディスク装置を備えており、図２に示したように、感光層の厚さに対応づけて、各プロセススピードにおける帯電電位と、現像バイアス電位と、露光量とを格納したデータテーブルを記憶している。

制御部１００は、電流計７０により測定された電流値から感光体ドラム１０の感光層の厚さを求める。そして、制御部１００は、求めた感光層の厚さに基づいて、記憶部１１０に記憶されている、各プロセススピードにおける帯電電位と、現像バイアス電位と、露光量とを読み出す。また、制御部１００は、各プロセススピードにおける帯電電位と、現像バイアス電位と、露光量とを読み出すと、温度センサ９０から出力された信号により感光体ドラム１０周辺の温度を求め、求めた温度に応じて、求めた帯電電位と、現像バイアス電位と、露光量とを補正する。

［動作］
次に本実施形態の動作について説明する。図３および図４は、制御部１００が行う処理の流れを示したフローチャートである。まず、制御部１００は、画像形成装置の電源が
入れられると、図３に示した処理を実行する。具体的には、制御部１００は、感光体ドラム１０を回転させ、感光体ドラム１０表面の電位が一様となるように、帯電ロール３０および帯電電位制御装置１２０を制御して感光体ドラム１０を帯電させる（ステップＳＡ１）。

次に制御部１００は、露光装置４０および露光制御装置１２１を制御し、図５に示した６つの矩形領域を有する厚み検出用のパターンが感光体ドラム１０上に潜像として形成されるように、感光体ドラム１０へレーザ光を照射する（ステップＳＡ２）。なお、感光体ドラム１０上に形成される各矩形領域においては、露光量Ｅ５＞露光量Ｅ４＞露光量Ｅ３＞露光量Ｅ２＞露光量Ｅ１＞露光量Ｅ０というように、矩形領域毎に露光量を異ならせる。

次に制御部１００は、感光体ドラム１０を矢印Ａ方向へ回転させつつ、電源８０を制御し、感光体ドラム１０の帯電電位と逆極性の電圧を転写ロール６０に印加する。そして、感光体ドラム１０上に形成された電位を除電し、感光体ドラム１０上に形成された矩形の潜像を消去する。ここで、制御部１００は、各矩形領域の潜像を消去する際に転写ロール６０に流れる電流を、電流計７０から出力される信号によって検知する（ステップＳＡ３）。電流計７０で測定される電流は、感光体ドラム１０の表面電位を除電する際に流れる電流であり、表面電位が高い場合には除電のために多くの電荷を必要とするので電流値が高くなり、表面電位が低い場合には電流値が低くなる。即ち、各矩形領域を除電する際に流れる電流値を検知することにより、露光量Ｅ０〜露光量Ｅ５の領域の表面電位を求めることができる。

ここで制御部１００は、検知した電流値から、露光量Ｅ０〜露光量Ｅ５の領域における表面電位を求める（ステップＳＡ４）。そして制御部１００は、求めた表面電位に基づいて、感光層の厚さを求める（ステップＳＡ５）。図６は、感光体ドラム１０の感光層の厚さと、露光装置４０の露光量と、感光体ドラム１０上の表面電位の関係を示したグラフである。図６に示したように、感光層の厚さが異なると、同じ露光量で感光体ドラム１０を露光しても、感光体ドラム１０の表面電位は異なる電位となる。制御部１００は、露光量Ｅ０〜露光量Ｅ５毎に表面電位を求め、図６に示したグラフの関係に基づいて、各露光量と、露光量毎に求めた表面電位とから感光層の厚さを求める。例えば、露光量Ｅ１の領域の表面電位が約−３００Ｖであり、露光量Ｅ２の領域の表面電位が約−２００Ｖであり、露光量Ｅ３の領域の表面電位が約−１５０Ｖであり、露光量Ｅ４の領域の表面電位が約−１００Ｖであり、露光量Ｅ５の領域の表面電位が約−９０Ｖである場合、制御部１００は、感光層の厚さが３５μｍであると判断する。

次に制御部１００は、求めた感光層の厚さが所定の厚さ（ｔμｍ）未満であるか否かを判断する（ステップＳＡ６）。制御部１００は、ステップＳＡ６でＹＥＳと判断した場合には、感光体ドラム１０を交換する必要があるとして、感光体ドラム１０の交換を促すメッセージを表示部に表示させる（ステップＳＡ７）。一方、制御部１００は、ステップＳＡ６でＮＯと判断した場合、プロセススピード１における帯電電位、現像バイアス電位、露光量を記憶部１１０から読出し（ステップＳＡ８）、順次、プロセススピード２における帯電電位、現像バイアス電位、露光量と（ステップＳＡ９）、プロセススピード３における帯電電位、現像バイアス電位、露光量と（ステップＳＡ１０）を記憶部１１０から読み出す。なお、プロセススピードが遅い場合の帯電電位は、プロセススピードが速い場合の帯電電位と比較して低くなっている。

制御部１００は、ステップＳＡ１０の処理が終了すると、画像を表すデータが入力されるのを待つ（ステップＳＢ１）。ここで、例えば外部のコンピュータ装置からＬＡＮを介して文書を表すデータが送信され、このデータが通信部１３０にて受信されると（ステップＳＢ１：ＹＥＳ）、制御部１００は、温度センサ９０から出力された信号により感光体ドラム１０周辺の温度を検知する（ステップＳＢ２）。次に制御部１００は、画像を表すデータの内容や印字情報、画像を記録する記録用紙の坪量などから画像形成時のプロセススピードを決定する（ステップＳＢ３）。

制御部１００は、プロセススピードを決定すると、決定したプロセススピードが第１のスピード（プロセススピード１）であるか否かを判断する（ステップＳＢ４）。制御部１００は、ステップＳＢ４でＹＥＳと判断すると、プロセススピード１の帯電電位、現像バイアス電位、露光量を、ステップＳＢ２で検知した温度に応じて補正する（ステップＳＢ５）。具体的には、感光体ドラム１０周辺の温度が高い場合には帯電電位が低くなるようにし、感光体ドラム１０周辺の温度が低い場合には帯電電位が高くなるように補正する。一方、ステップＳＢ４でＮＯと判断した場合、制御部１００は、決定したプロセススピードが第２のスピード（プロセススピード２）であるか否かを判断する（ステップＳＢ６）。制御部１００は、ステップＳＢ６でＹＥＳと判断すると、プロセススピード２の帯電電位、現像バイアス電位、露光量を、ステップＳＢ２で検知した温度に応じて補正し（ステップＳＢ７）、ステップＳＢ６でＮＯと判断すると、プロセススピード３の帯電電位、現像バイアス電位、露光量を、ステップＳＢ２で検知した温度に応じて補正する（ステップＳＢ８）。

制御部１００は、ステップＳＢ５、ステップＳＢ７またはステップＳＢ８の処理が終了すると、補正した帯電電位、現像バイアス、露光量となるように、帯電電位制御装置１２０、露光制御装置１２１および現像バイアス制御装置１２２を制御する。そして、通信部１３０で受信したデータが表す画像のトナー像を感光体ドラム１０上に形成し、転写ロール６０によってトナー像を記録用紙（中間転写方式の画像形成装置においては中間転写体）に転写する（ステップＳＢ９）。

以上説明したように本実施形態によれば、感光層の厚さだけでなく、画像形成時のプロセススピードや、感光体ドラム１０周辺の温度に応じて帯電電位や現像バイアス電位、露光量が制御されるので、感光層の厚さや感光体ドラム１０周辺の温度が変化しても、一定の画像濃度で画像を形成することができる。また、感光層の厚さに応じて帯電電位、露光量、現像バイアス電位を制御して画質不良を回避するので、感光体ドラム１０を長期間に渡って使用し続けることが可能となる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。

上述した実施形態においては、図３に示した処理は電源が入れられた時に行われているが、図３に示した処理を一定の周期で行うようにして、定期的に感光層の厚さを求めるようにしもよい。

感光体ドラム１０の感光層の厚さを検知する方法は、上述した実施形態の方法に限定されるものではなく、例えば、帯電時に感光体ドラム１０に流れる電流の電流値を測定し、測定した電流値から感光層の厚さを求めるようにしてもよい。また、感光体ドラム１０の回転数をカウントし、カウントした回転数から感光層の厚さを求めるようにしてもよい。

上述した実施形態においては、プロセススピードは３段階となっているが、プロセススピードは３段階に限定されるものではなく、１段階でもよいし、３段階以上であってもよい。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示した図である。記憶部１１０に記憶されているデータテーブルのフォーマットを例示した図である。制御部１００が行う処理の流れを示したフローチャートである。制御部１００が行う処理の流れを示したフローチャートである。感光体ドラム１０上に形成される厚み検出用パターンを示す図である。感光体ドラム１０の感光層の厚さと、露光装置４０の露光量と、感光体ドラム１０上の表面電位の関係を示したグラフである。

符号の説明

１０・・・感光体ドラム、３０・・・帯電ロール、４０・・・露光装置、５０・・・現像装置、５１・・・現像ロール、６０・・・転写ロール、７０・・・電流計、８０・・・電源、９０・・・温度センサ、１００・・・制御部、１１０・・・記憶部、１２０・・・帯電電位制御装置、１２１・・・露光制御装置、１２２・・・現像バイアス制御装置、
１３０・・・通信部。

Claims

光導電性を有する感光層及び電荷注入阻止層を備えた像担持体と、
前記像担持体近傍の温度を検知する温度検知手段と、
前記像担持体の感光層の厚みを検知する厚み検知手段と、
前記厚み検知手段により検知された感光層の厚みに応じて、前記像担持体の帯電電位と、前記像担持体に静電潜像を形成する光の露光量と、前記静電潜像にトナーを付着させる際の現像バイアス電位とを設定する設定手段と、
前記温度検知手段により検知された温度に応じて、前記設定手段により設定された帯電電位と、露光量および現像バイアス電位を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された帯電電位となるように前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により帯電した像担持体へ、前記補正手段により補正された露光量の光を照射し、前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記露光手段により形成された静電潜像へ、前記補正手段により補正された現像バイアス電位でトナーを付着させて前記像担持体上にトナー像を形成する現像手段と
を有する画像形成装置。
前記補正手段は、前記温度検知手段により検知された温度が高いほど、前記設定手段により設定された帯電電位を低くする補正を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記像担持体が前記帯電手段により帯電されてから前記露光手段が露光を開始するまでの時間を可変する可変手段を有し、
前記設定手段は、前記可変手段により可変される前記時間毎に前記像担持体の帯電電位と、前記像担持体に静電潜像を形成する光の露光量と、前記静電潜像にトナーを付着させる際の現像バイアス電位とを設定すること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記設定手段は、前記像担持体が前記帯電手段により帯電されてから前記露光手段が露光を開始するまでの時間が遅いほど、前記帯電電位を低く設定すること
を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記像担持体に接触し、印加される電圧により前記像担持体の表面電位を除電する除電手段と、
電圧が前記除電手段に印加される際に前記除電手段に流れる電流の電流値を検知する電流検知手段と
を有し、
前記厚み検知手段は、前記電流検知手段により検知された電流値に基づいて、前記感光層の厚みを求めること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記露光手段は、露光量を異ならせて前記像担持体表面に複数の静電潜像を形成し、
前記電流検知手段は、前記除電手段により前記複数の静電潜像が除電される際に流れる電流の電流値を検知すること
を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。