JP2007057738A

JP2007057738A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007057738A
Application number: JP2005242065A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Saito; 紀保齋藤; Kiyoshi Masuda; 潔増田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】画像形成装置における感光体の寿命を適切に判断することができ、かつ感光体個体差にも影響されない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】電子写真プロセスを使用した画像形成装置において、感光体の画像形成に寄与する画像形成領域に対向する位置に、画像形成領域への光照射とその反射光を検知する光学検知手段を備え、前記光学検知手段で検知した反射光量に基づき、感光体の劣化状況を判断することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を利用した画像形成装置では、画像形成装置に使用される感光体の感光体層の経時的な特性変化により、画像品質を維持できなくなり寿命に到達する。この寿命に従い感光体の交換が必要となる。感光体層が経時的な特性変化を有する理由は、帯電・露光・除電などによる静電的な劣化と、帯電時・現像時・転写時・除電時・クリーニング時など感光体が接触することによる、物理的な外的要因によって、感光体層が削れ、膜厚が変化し特性が劣化することによる要因等がある。

従来から知られている画像形成装置での感光体の寿命を検知する第１の技術として、感光体の駆動時間（回転時間）や画像出力枚数等を用いて、所定時間、所定回転、所定枚数に到達したら感光体寿命と判断する技術がある。
また、第２の技術として、感光体ドラムを照射する投光手段と、感光体からの反射光を受光する受光手段を有する受光手段を有する検出手段を備え検出手段による反射光の検出結果より、感光体層の膜厚を検出し、検出結果が所定値以下の時には寿命に到達したことを警告するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
更に、第３の技術として、感光体層の膜厚を検出する光学式センサと表面電位を検出する表面電位センサの出力を比較し、どちらか一方が基準値に達した場合に警告するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上述した第１の技術は、予測に基づく感光体の交換時期の警告となるため、交換時期より前に交換の必要性があっても対応できず、画像品質が低下した状態で使われつづける可能性もある。また、交換時期になっても交換の必要性がない場合においても、警告が出るために交換することとなり、資源の無駄を生じさせることもある。
また、第２・第３の技術では、感光体それぞれが有する個体差が考慮されていない。感光体は、初期状態によりそれぞれ個体差に基づき反射率が異なっているため、反射光が一定の基準値に達した場合に交換するのでは、前述と同様に交換時期に到達していても交換されず、画像品質が低下した状態で使われ続ける可能性があり、逆に交換時期より前に交換の警告が出る可能性もあり、資源の無駄を生じさせることもある。
更に、第１・第２・第３の技術は、いずれも感光体の膜厚を精度良く測定することで、感光体の寿命を知ることを目的としているが、感光体膜厚だけでの寿命の判断は正しくないことがある。通紙することで、膜厚は減少するが、電荷発生層も劣化しており、劣化状況によっては、膜厚が同じであっても画像品質を維持できないことがある。そのため、感光体の寿命を適切に判断でき、かつ感光体個体差にも影響されない画像形成装置が要望されていた。

特開平１１−１７４９０４号公報特開２０００−３４７５４５号公報

従って、本発明の目的は、上記従来技術に鑑み、画像形成装置における感光体の寿命を適切に判断することができ、かつ感光体個体差にも影響されない画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、感光体の寿命を適切に判断する方法として、劣化後の感光体の変色度合いを反射率で確認することにより劣化度合いを正確に知ることが出来ることが分かった。
そこで、電子写真プロセスにおける画像形成装置において、感光体の画像形成に寄与する画像形成領域に光を照射し、その時の反射光量を調べることにより、感光体が寿命に到達したかを判断し、本発明を完成するに至った。

即ち、上記課題は、本発明によれば、第一に、電子写真プロセスにおける画像形成装置において、感光体の画像形成に寄与する画像形成領域に対向する位置に、画像形成領域への光照射とその反射光を検知する光学検知手段を備え、前記光学検知手段で検知した反射光量に基づき、感光体の劣化状況を判断することで、感光体が寿命に到達したかを適切に判断可能な画像形成装置を提供することである。
第二に、第一に記載の画像形成装置において、感光体の画像形成に寄与する画像形成領域に対向する位置に、画像形成領域への光照射とその反射光を検知する第１光学検知手段と、感光体の画像形成に寄与しない非画像形成領域に対向する位置に、非画像形成領域への光照射とその反射光を検知する第２光学検知手段が備えられたことにより、感光体の個体差に関係なく感光体の劣化状況が判断でき、感光体が寿命に到達したかを適切に判断可能な画像形成装置を提供することである。
第三に、第二に記載の画像形成装置において、第１光学検知手段で検出された反射光量と、第２光学検知手段の検出された反射光量の比率に基づいて感光体の劣化状況を判断することで、感光体の寿命を適切に判断可能な判断基準機能を持つ画像形成装置を提供することである。
第四に、第一乃至第三のいずれかに記載の画像形成装置において、前記光学検知手段で検知した反射光量が感光体の寿命に到達したことを警告する機能を持つことで、感光体の寿命到達後に誤って使用することのない画像形成装置を提供することである。

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明により、画像形成装置における感光体の寿命を正確に知ることが出来、かつ感光体個体差にも影響されない画像形成装置を提供することができるという極めて優れた効果を奏するものである。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる電子写真方式の画像形成装置の模式断面図である。図１を参照しながら画像形成装置を説明する。
図示の画像形成装置では、通常の電子写真方式に従った画像形成プロセスである帯電、露光、現像、転写により記録紙上に画像が形成される。ここでは、画像露光部（３）で画像が書き込まれる感光体（１）は、ドラム状の形状をなす。なお、感光体１はドラム状以外の、シート状、エンドレスベルト状のものであっても良い。ドラム状の感光体（１）に対し電子写真プロセスに従った操作を行なうための手段として、図１に示すように、帯電、露光、現像、転写のプロセス順に帯電ローラ（２）、画像露光部（３）、現像ユニット（４）、転写前チャージャ（５）、転写チャージャ（６）、分離チャージャ（７）、クリーニング前チャージャ（８）、ファーブラシ（９）、クリーニングブレード（１０）、除電ランプ（１１）を感光体ドラムの周囲に備える。帯電ローラ（２）、転写前チャージャ（５）、転写チャージャ（６）、分離チャージャ（７）、クリーニング前チャージャ（８）には、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器（ソリッド・ステート・チャージャ）、帯電ローラを始めとする公知の手段が用いられる。なお、転写手段には、図に示されるように転写チャージャ（６）と分離チャージャ（７）を併用したものが効果的であるが、転写チャージャ（６）のみの一般な手段としても良い。
また、画像露光部（３）、除電ランプ（１１）等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。

図２は、光学検知手段の主走査方向での感光体ドラムと光学検知手段の位置関係を示す図である。光学検知手段（１２）は、感光体ドラム（１）の画像形成領域（１ａ）の反射光を検出するため、感光体ドラム（１）の画像形成領域（１ａ）の長さ範囲内に配置されている。また、光学検知手段（１２）は感光体ドラム表面を照射する発光素子（１２ａ）と、感光体ドラム（１）からの反射光を受光する受光素子（１２ｂ）によって構成されている。ここで使用する発光素子（１２ａ）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー等を用いることが出来る。
また、本発明の実施に用いる感光体は、導電性支持体の上に電荷発生層、電荷輸送層が形成されたもの、更に電荷輸送層の上に保護層が形成されたもの等が使用される。導電性支持体および電荷発生層、電荷輸送層としては、公知のものならば如何なるものでも使用することができる。

次に、感光体の実機における反射率の変化についての実施例を次に示す。リコーIPSIO Color6500を用い実際に８００００枚通紙させて初期の反射率と８００００枚通紙後の反射率を測定した。測定結果を図３に示す。感光体はリコーIPSIO Color6500用で使用している感光体と同じ材料・処方構成の感光体（電荷発生物質としてのアゾ顔料をバインダー樹脂中に含む電荷発生層と、電荷輸送物質としての芳香族化合物をバインダー樹脂中に含む電荷輸送層とを有する機能分離型ＯＰＣ感光体）を使用し、感光体の反射率測定には島津製作所製UV3100を使用して鏡面反射率を測定した。

図３の結果から、８００００枚通紙後の反射率は低下していることが確認された。また、８００００枚通紙後の感光体の表面を観察したところ、感光体の劣化した部分（帯電・露光・現像・転写・除電された部分）の色が濃くなるという現象が確認された。この反射率結果と観察結果から、通紙によって電荷輸送層の膜厚変化だけでなく、電荷発生層も劣化しており変色現象を引き起こしていることも分かった。以上のことから、通紙によって感光体が劣化し電荷発生層の変化状況を、反射率の変化を確認することで、劣化状況を判断することが可能となる。この特徴を利用することで感光体の寿命を適切に知ることが出来る。また、この感光体の反射率低下は、４００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長領域で確認されており、４００〜８５０ｎｍの波長域の光を使用した光学検知手段であれば、劣化状況の確認が可能であることも分かる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により、何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１に示すような電子写真プロセスの画像形成装置において、６６０ｎｍの半導体レーザーを使用した発光素子と受光素子によって形成されている光学検知手段により、感光体の反射率を測定可能な構造となっており、光学検知手段は図２に示すように、感光体ドラムの画像形成領域の反射光を検出するため、感光体ドラムの画像形成領域内に配置されている。この光学検知手段を有した画像形成装置を用い、画像に欠陥（濃度低下）が確認され始める反射率を調査した。画像形成装置はリコーIPSIO Color6500を改造し、感光体はリコーIPSIO Color6500用で使用している感光体と同じ材料・処方構成の感光体を使用した。その結果、画像に欠陥が確認され始めた感光体の反射率は５．６％であった。
この結果から、先程と同じリコーIPSIO Color6500用で使用している感光体と同じ材料・処方構成の感光体を同じように通紙させ、反射率５．６％付近での画像欠陥（濃度低下）発生状況を確認した。確認した結果を表１に示す（４サンプル実施）。

○：地肌部の汚れが確認できない。
×：地肌部の汚れが確認できる。
表１の結果から、反射率が５．６５％〜５．６０％に低下する時点で画像欠陥が確認されており、画像欠陥が確認される反射率が同じであることが分かる。そのため、この場合は反射率が５．６０％になったときが感光体の寿命であるため、反射率５．６５％〜５．６０％が交換時期であることが分かる。このように、電子写真プロセスの画像形成装置において、発光素子と受光素子によって形成されている光学検知手段によって、感光体の反射率を測定可能な構造であれば、予め調べてあった感光体寿命時の反射率と比較することで、感光体寿命まで到達したかの判断が分かり、感光体の寿命を適切に知ることが可能となる。

＜実施例２＞
図１に示すような電子写真プロセスの画像形成装置において、６６０ｎｍの半導体レーザーを使用した発光素子と受光素子によって形成されている光学検知手段により、感光体の反射率を測定可能な構造となっており、光学検知手段は図４に示すように、感光体ドラムの画像形成領域（１ａ）の反射光を検出するため、感光体ドラムの画像形成領域（１a）内に第１光学検知手段（１２）が配置されているが、更に非画像領域（１ｂ）にも光学検知手段（１３）が設置されている。感光体が寿命に達したことを警告する警告機能（警告手段）は、これら図中では省略されている。また、これら図中では省略されているが、第１光学検知手段（１２）及び第２光学検知手段（１３）は、画像形成装置における前記各ユニット手段のための制御手段に繋がれており、この制御手段は、ＲＯＭ及びＲＡＭに繋がるＣＰＵとＩ／Ｏ（入出力インターフェース）とを有する。このＣＰＵは、第１光学検知手段（１２）及び第２光学検知手段（１３）からのＩ／Ｏ経由で送られて来るそれぞれの反射光量の情報を、ＲＯＭに格納されていたプログラムにより演算してその比を算出し、結果をＲＡＭに更新自在に一次格納する。この画像形成装置を用い、画像に欠陥（濃度低下）が確認され始めた感光体の通紙枚数とそのときの反射率測定結果を表２に示す（合計４サンプル実施）。また、画像形成装置はリコーIPSIO Color6500を改造し、感光体は、リコーIPSIO Color6500用で使用している感光体と同じ材料・処方構成の感光体を使用した。

※サンプル１とサンプル２は同ロット、サンプル３とサンプル４は同ロット。（同ロット：同時期に作成したもの）但し、サンプル１とサンプル３はロットが違う（作成時期が違う）。
表２の結果から、サンプルのロットが違うことで画像欠陥が確認され始める枚数が違うという状況が発生することがわかる（サンプルの個体差がある）。画像欠陥が確認され始めるときの画像領域における反射率は、同じロットであれば同レベルの反射率であるが、ロットが違うと反射率が違うことが分かる。しかし、非画像領域の反射率との比を確認すると、ロットが違っても反射率の比は同レベルであり、ロット差（個体差）の違いも、非画像領域を測定し画像領域での反射率との比を計算することで、寿命であるかの判断が出来ることが分かる。また、非画像領域は劣化しないため、初期の反射率と同じと考えることができるため、非画像領域の反射率を計測することで、初期の反射率をメモリする必要もなく、単純な構造で感光体の寿命を適切に知ることが可能となる。

本発明の画像形成装置の一例を示す模式断面図である。本発明の感光体に対向する光学検知手段の概略図である。本発明の通紙前後の反射率の推移結果を示した図である。実施例２の実施時の感光体に対向する光学検知手段の概略図である。

符号の説明

１感光体
１ａ画像形成領域
１ｂ非画像領域
２帯電ローラ
３画像露光部
４現像ユニット
５転写前チャージャ
６転写チャージャ
７分離チャージャ
８クリーニング前チャージャ
９ファーブラシ
１０クリーニングブレード
１１除電ランプ
１２光学検知手段、第１光学検知手段
１２a 発光素子
１２ｂ受光素子
１３第２光学検知手段

Claims

電子写真プロセスを使用した画像形成装置において、感光体の画像形成に寄与する画像形成領域に対向する位置に、画像形成領域への光照射とその反射光を検知する光学検知手段を備え、前記光学検知手段で検知した反射光量に基づき、感光体の劣化状況を判断することを特徴とする画像形成装置。
感光体の画像形成に寄与する画像形成領域に対向する位置に、画像形成領域への光照射とその反射光を検知する第１光学検知手段と、感光体の画像形成に寄与しない非画像形成領域に対向する位置に、非画像形成領域への光照射とその反射光を検知する第２光学検知手段が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
第１光学検知手段で検出された反射光量と、第２光学検知手段の検出された反射光量の比率に基づいて感光体の劣化状況を判断することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記光学検知手段で検知した反射光量が感光体の寿命に到達したことを警告する機能を持つことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。