JP2007086358A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性の低下を極力抑えながら、像担持体表面に付着した放電生成物の除去性能を向上させる。
【解決手段】 トナー像が担持可能で所定方向に循環移動する像担持体１と、放電作用にて像担持体１を帯電する帯電部材２と、像担持体１の移動方向に交差する方向に沿って接触配置されて像担持体１との接触部にトナーが保持可能で且つ像担持体１上に生成された放電生成物を除去するトナー保持部材３と、このトナー保持部材３のトナー保持量を調整する保持量調整手段４とを備え、保持量調整手段４には、トナー保持部材３の長さ方向に沿う領域で出力画像Ｇ濃度を測定する濃度測定手段５と、この濃度測定手段５による測定結果に基づいてトナー保持部材３のトナー保持量を補正する補正手段６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリンタ、複写機などの画像形成装置に係り、特に、放電による帯電方式にて感光体などの像担持体を帯電する態様に有効な画像形成装置の改良に関する。

従来における画像形成装置として、例えば電子写真方式や静電記録方式等を採用する態様にあっては、コロトロンやバイアスが印加される導電性ロールなどの放電帯電部材にて感光体などの像担持体を帯電することが広く行われる。
このような放電帯電方式では、放電により生成される放電生成物が感光体などの像担持体に付着する事態は回避することができない。このような放電生成物が像担持体に多量に付着した場合には、これらの放電生成物は吸湿性であることから、高湿環境下では放電生成物付着部分の像担持体の表面層（感光体層など）の電気特性が変化してしまい、画像の白抜け現象が発生する懸念がある。特に、高湿環境下で長時間おかれた状況では、より放電生成物の吸湿現象が多くなり、その分、画像の白抜け現象が顕著に現れ易い。

このような技術的課題に対し、像担持体のクリーナを利用し、電源投入時にて像担持体の表面にクリーナのクリーニング部材(例えばクリーニングブラシやクリーニングブレード)を当接させたまま、一定時間像担持体を回転させ、像担持体表面を研磨し、白抜けの原因となる放電生成物を除去する技術は既に提案されている(例えば特許文献１，２参照)。

特開昭６３−２３５９７４号公報(実施例，第１図) 特開昭６３−２６１３８０号公報(実施例，第１図)

しかしながら、このような先行技術にあっては、通常のクリーニング部材を利用する態様であるため、残留トナー除去性能を考慮したものではあるが、放電生成物除去性能を考慮したものとは言えず、必然的に放電生成物除去性能自体はあまり高いものではない。このため、像担持体表面に付着した放電生成物を確実に除去するには、像担持体の回転数を多く設定せざるを得ず、その分、生産性の低下につながるという技術的課題が新たに見出された。
ここで、放電生成物を除去するために、例えば高先端力のブラシ状クリーニング部材を用いると放電生成物を除去することは可能かも知れないが、像担持体上の感光体層をブラシが削り、その削りかすが像担持体上に再付着されてしまい、それを核としてトナーの外添剤が付着していき、雨だれ状のフィルミング(以下必要に応じて雨だれフィルミングという)現象が発生し易くなるばかりか、ブラシの先端力が強いために像担持体のスクラッチも顕著に現れ易いという懸念がある。また、ブレード状クリーニング部材で放電生成物を除去しようとすると、ブレードのパラメータを最適化することで放電生成物を除去することは可能であるが、当接圧力が大きくなってしまうために、摩擦に伴うブレードのめくれや鳴き、更には像担持体の摩耗やブレード自体の摩耗(ブレードエッジの欠けや局部的な摩耗)が問題になり、寿命が短くなるという不具合が生じてしまう。
本発明は、以上の技術的課題を解決するために、生産性の低下を極力抑えながら、像担持体表面に付着した放電生成物の除去性能を向上させることが可能な画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明は、図１に示すように、トナー像が担持可能で所定方向に循環移動する像担持体１と、放電作用にて像担持体１を帯電する帯電部材２と、像担持体１の移動方向に交差する方向に沿って接触配置されて像担持体１との接触部にトナーが保持可能で且つ像担持体１上に生成された放電生成物を除去するトナー保持部材３と、このトナー保持部材３のトナー保持量を調整する保持量調整手段４とを備えた画像形成装置であって、保持量調整手段４には、トナー保持部材３の長さ方向に沿う領域で出力画像Ｇ濃度を測定する濃度測定手段５と、この濃度測定手段５による測定結果に基づいてトナー保持部材３のトナー保持量を補正する補正手段６とを具備させたことを特徴とする。
尚、図１に示す画像形成装置は一つのモデル例を示すものであり、同図において、符号７は像担持体１上に静電潜像を書き込む潜像書込手段、８は像担持体１上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像手段、９は像担持体１上のトナー像を記録材に転写する転写帯電部材である。

このような技術的手段において、像担持体１としては、トナー像が担持可能なものであればよく、感光体、誘電体など適宜選定して差し支えない。また、像担持体１の形態についてもドラム状、ベルト状など任意であり、また、トナー像が形成且つ担持可能な像形成担持体のみからなる態様は勿論、像形成担持体上のトナー像を記録材１０に転写する前に中間転写体に一次転写する態様など適宜選定して差し支えない。
また、帯電部材２としては像担持体１を放電作用にて帯電する機能部材を広く含むものであり、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電器は勿論、バイアスが印加されるバイアスロール等が含まれる。また、この帯電部材２には例えば像担持体上に静電潜像を形成する際に用いられるデバイスは勿論であるが、例えば像担持体１のトナー像を記録材１０に転写する転写帯電部材９や像担持体１が複数の要素に分かれた態様では一方の像担持体要素(例えば像形成担持体)から他の像担持体要素(例えば中間転写体)にトナー像を転移させる転写帯電部材などのデバイスも含む。

更に、トナー保持部材３は像担持体１との接触部でトナーが保持可能であればよく、不織布やブラシ等が用いられる。そして、このトナー保持部材３はクリーニング装置の一要素であってもよいし、クリーニング装置とは別要素であってもよい。
ここで、トナー保持部材３の接触圧の設定については放電生成物の除去性を考慮して適宜選定して差し支えないが、実施の形態で詳述するように、水接触角の低下度合い、雨だれ状のフィルミンググレードを考慮して設定することが好ましい。
また、このトナー保持部材３へ保持されるトナー保持量についても放電生成物の除去性を考慮して適宜選定して差し支えなく、例えば像担持体１上に所定のトナー画像を形成し、これをトナー保持部材３の先端部に供給するようにすればよい。

更に、このトナー保持部材３を用いる態様にあっては、トナー保持部材３に保持されているトナー保持量が所定量以上ある場合には、放電生成物の除去性能は確保されるが、このトナー保持部材へのトナー保持量が不均一になり、トナー保持量が少ない部分が生ずると、その少ない部分に対応した箇所につき画像白抜けが生ずるという不具合が新たに見出された。この現象は、特に、高湿環境下に長時間おかれた状況で顕著に発生する。この場合、画像白抜け部分は、画像白抜け未発生部分に比べて像担持体１の摩耗量が少なく、例えば像担持体を均一回転させた場合には、像担持体１の膜厚が不均一になってしまうと不具合につながる。
そこで、本発明にあっては、トナー保持部材３のトナー保持量が調整可能な保持量調整手段４を備えるようにしたものである。
この保持量調整手段４は、少なくともトナー保持量の調整を必要とする場合に働くようにしておけばよく、自動的な調整モードあるいは人為的な調整モードのいずれでもよい。
また、濃度測定手段５としては、例えばトナー保持部材３の長さ方向に沿うラインセンサや複数に分離配置されたセンサ、更にはトナー保持部材３の長さ方向に沿って移動する可動センサ等適宜選定して差し支えない。
更に、補正手段６としては、トナー保持部材３のトナー保持量分布を補正するものであればよく、少なくとも画像白抜けが生じない程度のトナー保持量を補充するものであればよい。

また、保持量調整手段４の代表的動作タイミング例としては、トナー保持量の調整を必要とするタイミング信号をトリガーとして実行されるものがある。ここでいう‘トナー保持量の調整を必要とする場合’としては、電源投入時、高温高湿環境時、長時間未使用時、定期メンテナンス時、スリープモード解除時などが挙げられる。
そして、タイミング信号としては、例えば電源投入時又はスリープモード解除時に発せられる信号が用いられる。

更に、濃度測定手段５の設置箇所については適宜選定して差し支えないが、像担持体１上に形成された出力画像濃度を測定する態様や、像担持体１から記録材１０に転写された出力画像濃度を測定する態様が挙げられる。
また、濃度測定手段５による代表的な測定態様としては、トナー保持部材３の長さ方向に沿う領域で出力画像濃度を複数のブロック毎に測定するものが挙げられる。本態様によれば、ブロック毎に出力画像濃度を測定することにより、出力画像分布傾向をブロック毎に特定することができる。

また、補正手段６についても適宜選定して差し支えないが、その代表的態様としては、像担持体１を所定回転数回転させ、トナー保持部材３のトナー保持量補正のための補正画像を像担持体１上に１回若しくは複数回作製し、像担持体１を介してトナー保持部材３に補正画像を摺擦させる方式(補正画像摺擦方式)が挙げられる。
更に、補正手段６の別の代表的態様としては、トナー保持部材の長さ方向に沿う領域を複数に分割したブロック毎に対応する補正画像を作製するものが挙げられる。この場合、ブロック毎に補正画像を作製し、トナー保持量分布を補正することが可能である。

更にまた、補正手段６の別の代表的態様としては、トナー保持部材３の単位長さ当たりのトナー保持量が予め規定された許容量以上になるようにトナー保持量を補正するものがある。この場合、トナー保持量が全域に亘って所定の許容量以上であるから、トナー保持量が少ない部位による画像白抜け現象は有効に防止される。
また、補正手段６の別の代表的態様としては、トナー保持部材の単位長さ当たりのトナー保持量が予め規定された許容量以上で且つトナー保持部材の長さ方向に沿って略均一になるようにトナー保持量を補正するものがある。この場合、トナー保持量が全域に亘って所定の許容量以上で且つ略均一であるから、像担持体１に対する放電生成物の除去作用を安定且つ均一にさせることが可能である。

更に、補正手段の別の代表的態様としては、濃度測定手段５からの測定結果を一若しくは複数の閾値にて区分し、区分毎の濃度傾向と逆傾向の濃度分布の補正画像を作製するものが挙げられる。本態様によれば、出力画像濃度を一若しくは複数の閾値で区分し、区分毎に補正画像を作製しているため、区分毎に最適なトナー保持量補正を行うことができる。
ここで、「区分毎の濃度傾向とは逆傾向の濃度分布の補正画像」とは、高濃度画像部に対しては低濃度傾向の補正画像を、低濃度画像部に対しては高濃度傾向の補正画像を形成する。この場合、低濃度傾向の補正画像としては濃度０の補正画像(ノーイメージ)をも含む。
但し、濃度測定手段５にて測定された高濃度画像部に対して０でない低濃度補正画像を作製することが好ましい。このように、高濃度画像部に対して０でない低濃度補正画像を与えるで、像担持体１の回転動作時における像担持体１の無駄な摩耗を回避することができる。

以上説明したように、本発明によれば、帯電部材の放電作用にて像担持体を帯電する態様の画像形成装置において、像担持体に放電生成物が付着したとしても、トナー保持部材にて放電生成物の除去性能を良好に保つことができる。
特に、本発明にあっては、トナー保持部材のトナー保持量が調整可能な保持量調整手段を備え、この保持量調整手段として、トナー保持部材の長さ方向に沿う領域で出力画像濃度を測定する濃度測定手段と、この濃度測定手段による測定結果に基づいてトナー保持部材のトナー保持量を補正する補正手段とを具備させたので、トナー保持部材のトナー保持量を所望の状態に保持することが可能になり、トナー保持量が局部的に低下することに伴う画像白抜け現象並びに像担持体の不均一に摩耗現象を有効に回避しながら、放電生成物の除去性能を常時良好に保つことができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置２０は、中間転写方式のタンデム型画像形成装置であり、例えばイエロ(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の作像ユニット２１(具体的には２１ａ〜２１ｄ)を横方向に配列し、各作像ユニット２１に対向した部位に例えばベルト状の中間転写体３０を配設したものである。

本実施の形態において、作像ユニット２１(２１ａ〜２１ｄ)は、図２及び図３(ａ)に示すように、所定方向に回転する感光体ドラム２２を有し、この感光体ドラム２２の周囲には、感光体ドラム２２を帯電する例えばバイアスが印加される帯電ロールからなる帯電器２３と、帯電された感光体ドラム２２上に静電潜像を書き込む例えば露光装置からなる画像書込装置２４と、感光体ドラム２２上に書き込まれた静電潜像を各色成分トナーにて可視像化する現像装置２５と、感光体ドラム２２上の残留トナーを清掃するクリーナ２６とを順次配設したものである。
尚、本実施の形態では、画像書込装置２４は各作像ユニット２１に共通のデバイスであるが、作像ユニット毎に別個に設けても差し支えない。

また、中間転写体３０は複数の張架ロール３１〜３３に掛け渡され、例えば張架ロール３１を駆動ロールとして循環移動するものである。そして、この中間転写体３０の各感光体ドラム２２に対向した背面側には一次転写帯電器(本例では一次転写ロール)２７が夫々配設されており、所定の一次転写バイアスが印加されるようになっている。そしてまた、中間転写体３０のうち張架ロール３３の対向部位には二次転写帯電器(本例では二次転写ロール)４０が配設されており、この二次転写帯電器４０とバックアップロールとして機能する張架ロール３３との間には所定の二次転写バイアスが印加されるようになっている。
更に、中間転写体３０の二次転写部位の下流側、例えば張架ロール３１に対向した部位には中間転写クリーナ３５が配設されており、中間転写体３０上の残留トナーが清掃されるようになっている。
尚、符号４１は二次転写帯電器４０を通過した記録材４５を搬送する搬送ベルト、４２は記録材４５上に転写された未定着トナー像を定着する定着器である。

また、本実施の形態において、クリーナ２６は、例えば図３(ａ)及び図４に示すように、感光体ドラム２２に対向して開口するクリーナハウジング５１を有し、このクリーナハウジング５１の開口を面した部位に清掃用の回転ブラシ５２を配設すると共に、この回転ブラシ５２の背面側には回収ロール５３を配設し、この回収ロール５３には掻き取り用のスクレーパ５４を接触配置したものである。
本実施の形態において、回転ブラシ５２は芯材の周囲に導電性ブラシ材を植設したものであり、所定のクリーニングバイアス(ＤＣ成分が０Ｖも含む)を印加可能なクリーニングバイアス電源６１に接続されている。一方、回収ロール５３には回収バイアス電源６２が接続されており、回収バイアス電源６２とクリーニングバイアス電源６１との間の電位差である回収バイアスが回収ロール５３に印加されるようになっている。更に、クリーナハウジング５１の底部には図示外の回収ボックスへ廃トナーを搬送するための回収搬送オーガー５５が配設されている。
尚、本実施の形態では、回転ブラシ５２に回収ロール５３及びスクレーパ５４を用いているが、例えば残留トナーやリトランスファートナーが少ないシステムにあっては、フリッキングバーのみを設ける等簡易な回収系を採用してもよい。

また、本実施の形態において、クリーナ２６は、回転ブラシ５２の上流側にトナー保持部材７０を配設したものである。
このトナー保持部材７０は感光体ドラム２２に接触配置されるものであり、例えば図３(ｂ)に示すように、板金等の支持板７１上にウレタンスポンジ等の弾性体７２を接着固定し、この弾性体７２上に導電性の不織布７３を接着固定したものである。そして、この不織布７３には、例えばトナーの帯電極性と同極性（例えば負極性）の帯電調整バイアスを印加する帯電調整バイアス電源７５が接続されている。
ここで、不織布７３としては、導電性を付与できるものであれば適宜選定して差し支えないが、例えば直径約１５μｍの導電性毛（例えば導電性ナイロン：登録商標、以下同様)と直径約５μｍの絶縁性毛（例えば絶縁性ナイロン）とポリエステル微細繊維とを混ぜたものが用いられる。このように不織布７３として導電性毛と絶縁性毛とを混ぜた構成にしたのは、現在のところ、導電性毛で最も微細なものは直径約１０〜１５μｍのものが一般的であることを考慮し、絶縁性毛であるが約５μｍ程度の微細な繊維の方がトナーを高密度に保持することができ、放電生成物の掻き取り能力を高めることができることに基づく。尚、導電性毛で細いものがあればそれのみを用いて不織布７３を形成しても何ら問題なく、また、それ程掻き取り能力が高くなくてもよいシステムにあっては、例えば約１５μｍ程度の導電性毛のみで不織布を形成してもよい。

また、トナー保持部材７０としては、不織布７３を用いた態様に限られるものではなく、例えば図３(ｃ)に示すように、板金等の支持板７１に導電性の固定ブラシ７４を植毛したものが挙げられる。この固定ブラシ７４は適宜選定して差し支えないが、例えば直径約１５μｍ程度の導電性毛(導電性ナイロン)と直径約５μｍ程度の微細な絶縁性毛(例えば絶縁性ナイロン)とを混紡したものが用いられる。このような混紡構成としたのは先の不織布７３構成の好ましい態様と同様の理由に基づく。
更に、これらのトナー保持部材７０には所定量以上のトナー保持量が保持されていることが必要であるが、通常使用しているうちに十分にトナーが保持されるようになることから、使用初期時にトナーを予め保持させなくてもよい。但し、システムによってはより高い掻き取り能力を必要とするとき等は、最初から十分な掻き取り能力を付与するために、不織布７３や固定ブラシ７４をトナーで最初から汚しておく等することも可能である。
そして更に、トナー保持部材７０の放電物除去性能を長さ方向に均一化するために、長さ方向に沿ってオシレーションを入れる等してもよい。

また、本実施の形態においては、中間転写体３０のうち最下流側作像ユニット２１ｄの下流側には濃度検出用のラインセンサ８０が配設されている。このラインセンサ８０は中間転写体３０の移動方向に直交する幅方向に沿って延びるものであり、所定ピッチ毎にセンサ素子が配列されたアレイ構成になっている。
そして、制御装置１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏポートを有するマイクロコンピュータシステムであり、トナー保持部材７０に対するトナー保持量の調整処理のための保持量調整プログラム(図６〜図７参照)をＲＯＭに内蔵し、例えばトナー保持量を調製するためのタイミング信号をトリガーとして前記保持量調整プログラムを実行し、図５に示すように、前記ラインセンサ８０からの出力画像濃度情報に基づいてトナー保持量を補正するようになっている。
ここで、使用可能なタイミング信号としては、電源投入時、高温高湿環境時、長時間未使用時、定期メンテナンス時、スリープモード解除時(スタンバイモードからの回復時)などの際に発せられる動作信号が挙げられる。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について、基本作像過程及び保持量調整過程に分けて説明する。
−基本作像過程−
各作像ユニット２１では、図２及び図３に示すように、感光体ドラム２２は帯電器２３にて所望の表面電位に帯電された後、帯電された感光体ドラム２２に画像書込装置２４により静電潜像が形成される。この静電潜像は各現像装置２５の色成分トナーにより可視像化されてトナー像として形成される。しかる後、各色成分トナー像は中間転写体３０上に一次転写帯電器２７により順次転写され、二次転写帯電器４０にて記録材４５に一括転写される。この後、各色成分トナー像が転写された記録材４５は定着器４２を通過し、記録材４５上の未定着トナー像が定着される。

また、一次転写工程後の感光体ドラム２２上の残留トナー及び中間転写体３０から感光体ドラム２２上に再転写された逆極性トナー(リトランスファトナーという)は、クリーナ２６のトナー保持部材７０を通過した後回転ブラシ５２にて清掃される。
このとき、トナー保持部材７０の不織布７３には帯電調整バイアス電源７５からの帯電調整バイアス(ここでは負極性バイアスとして例えば−８５０Ｖ)が印加されることから、このトナー保持部材７０を通過する残留トナー、リトランスファトナーは負極性に帯電調整される。このように負極性に帯電調整されたトナーは回転ブラシ５２により清掃される。
つまり、導電性を有する不織布７３通過後の感光体ドラム２２の電位が所定電位（例えば約−４００Ｖ程度）になり、回転ブラシ５２の電位を例えば０Ｖとすることで、負極性トナーを静電的にクリーニングすることが可能である。このようにクリーニングされたトナーは回収ロール５３に静電的に移された後スクレーパ５４にて掻き落とされて回収される。
尚、中間転写体３０上の残留トナーなどは中間転写クリーナ３５にて清掃される。

−保持量調整過程−
例えば電源投入時には、図２、図３及び図５に示すように、電源スイッチからのタイミング信号が制御装置１００に取り込まれ、制御装置１００は、これをトリガーとしてトナー保持部材７０のトナー保持量につき保持量調整処理を行う。
つまり、制御装置１００は、図６に示すように、電源投入されたか否かを判断し、電源投入された時点で、所定濃度（例えばＣin＝２０％）のハーフトーン画像をＡ３判全面に亘って作像する。
次いで、制御装置１００は、以下のような画像濃度測定処理、具体的には、画像主走査方向の所定ピクセル(例えば２００ピクセル)のブロック毎に中間転写体３０上に設けたラインセンサによりＡ３判長さ分濃度測定、平均し、画像主走査方向(Ｉ−１)×２００＋１〜(Ｉ−１)×２００＋２００ピクセル間の濃度をメモリ(Ｉ)に記録する。
このとき、図８及び図９(ａ)に示すように、ブロック毎に画像濃度測定データが記録される。例えばＤｔ(１)＝１．５％、Ｄｔ(２)＝１５％、……Ｄｔ(ｎ)＝２０％の如くである。

この後、図７に示すように、副走査ラインＪ（１〜エンドまで）順に、主走査ブロックＩ(１〜エンドまで)毎にメモリ(Ｉ)が設定された基準濃度(例えば１０％)より高いか否かを判断し、高い場合には低濃度（例えばDat＝２０％）の補正画像Ｄｈ(Ｌ)を、基準濃度以下であれば高濃度(例えばDat＝１００％)の補正画像Ｄｈ(Ｈ)を生成する。つまり、各ブロックの((Ｉ−１)×２００、Ｊ)〜((Ｉ−１)×２００＋２００，Ｊ)ピクセルの濃度をDatとし、補正画像を生成する。
この後、画像書込装置２５に補正画像を送り、感光体ドラム２２上に補正画像を書込むことによりＡ３判５０枚分の補正画像を作製する。
例えば図８(ｂ)及び図９(ａ)に示すように、ブロック毎に補正画像Ｄｈ(１)＝Ｄｈ(Ｈ)、Ｄｈ(２)＝Ｄｈ(Ｌ)、……Ｄｈ(ｎ)＝Ｄｈ(Ｌ)の如くである。

このような動作過程において、補正画像はブロック毎の濃度傾向と逆傾向の濃度分布を持つ画像として作製されることから、この補正画像がトナー保持部材７０に所定回数摺擦する。この結果、図９(ｂ)に示すように、トナー保持部材７０のトナー保持量の一部が許容レベル以下(出力画像濃度の低い部分に相当)であったところ、補正後には、トナー保持部材７０のトナー保持量が略全域に亘って許容レベル以上で均一に保たれる。
このため、トナー保持部材７０のトナー保持量が局部的に少なくなる事態は抑制されることになり、その分、感光体ドラム２２の摩耗量が不均一になることはなく、摩耗量が局部的に少ない箇所に対応して発生する画像白抜け現象を有効に抑制することができる。

◎実施の形態２
図１０は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なる出力画像濃度の測定方式を採用したものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本例では、出力画像濃度の測定方式は、各作像ユニット２１(２１ａ〜２１ｄ)の感光体ドラム２２に対向した部位のうち一次転写部位の上流側に夫々ラインセンサからなる濃度センサ８１〜８４を配設し、感光体ドラム２２上に作製された出力画像濃度を各濃度センサ８１〜８４にて測定し、制御装置１００に各測定結果を取り込むことで各作像ユニット２１のトナー保持部材７０のトナー保持量を調整するものである。

◎実施の形態３
図１１は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１，２と略同様であるが、実施の形態１，２と異なる出力画像濃度の測定方式を採用したものである。尚、実施の形態１，２と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本例では、出力画像濃度の測定方式は、例えば二次転写帯電器４０の下流側に配設された搬送ベルト４１に対向してラインセンサからなる濃度センサ８５を配設し、この濃度センサ８５により記録材４５上に転写された出力画像濃度を測定し、制御装置１００に測定結果を取り込むことで各作像ユニット２１のトナー保持部材７０のトナー保持量を調整するものである。

◎実施例１
本実施例は実施の形態１に係る画像形成装置モデルを以下の実施条件にて具現化したものである。また、比較例１は実施例１のトナー保持部材に対してトナーを保持させない態様を示す。
実施例１及び比較例１において、トナー保持部材である不織布の食込み量を変化させ、例えば２８℃、８５％の高温高湿環境下で１時間、感光体ドラム約４０００サイクル回転させ、その後の感光体ドラムの水接触角が何度低下したか(放電生成物除去の指標)及び雨だれフィルミングがどの程度発生したかを調べたところ、図１２及び図１３に示す結果が得られた。
本実施例における画像形成装置の実施条件は以下の通りである。
感光体ドラム：ＯＰＣ(φ３０ｍｍ)
中間転写体：ポリイミド樹脂
プロセス速度：１０４ｍｍ／sec.
帯電ロール：ＡＣ印加、Ｉac＝０．６５ｍＡ、Ｖdc＝−５２０Ｖ、ｆ＝６１４Ｈｚ
露光装置：レーザー７８０ｎｍ
潜像電位：背景部＝−５００Ｖ、画像部＝−２００Ｖ
現像装置：
現像方式：二成分現像
現像ロール：スリーブ径＝φ１６ｍｍ、スリーブ回転速度＝２０８ｍｍ／sec．
感光体ドラムと現像ロールとのギャップ：０．３ｍｍ
現像バイアス：ＤＣ成分＝−４００Ｖ、ＡＣ成分＝−１．５ｋＶp-p(６ｋＨｚ)
転写条件：
一次転写バイアス：＋５００〜１０００Ｖ
二次転写バイアス：＋１６００Ｖ
クリーニング装置：
回転ブラシ：導電性ナイロン、印加電圧＝０Ｖ
トナー保持部材：直径約１５μｍの絶縁性ナイロン(登録商標、以下同じ)と直径約５μｍの絶縁性ナイロンとポリエステル微細繊維とを混ぜたもので、厚みは５００ミクロンであり、３ｍｍ厚のウレタンスポンジ上に接着されている。また、印加電圧＝−８５０Ｖである。
トナー保持量：約１０ｍｇ／ｃｍ^２

図１２、図１３において、水接触角は初期は９０度であり、１０度を超えて低下すると画像白抜けが発生することから、水接触角の低下度数にて放電生成物除去の指標として用いられる。また、雨だれ状のフィルミングは光学顕微鏡で観察し、その発生程度により以下のようにグレード分けし、Ｇ1以下を問題無しと判断した。
Ｇ0：未発生
Ｇ1：ほとんど発生せず、画像白抜けは未発生
Ｇ2：若干発生し、プリント状に白抜けも若干発生
Ｇ3：発生し、プリント上に白抜けが部分的に筋状に発生
Ｇ4：かなり発生し、プリントの半分が白抜け
Ｇ5：ほぼ全面にひどく発生し、プリントのほぼ全面が白抜け
図１２によれば、実施例１ではトナー保持部材の不織布の食込み量がおよそ０．１５〜１．０ｍｍの範囲がＯＫ領域(水接触角低下が１０度以下で且つ雨だれフィルミンググレードＧ1以下を両立させる領域)であり、トナー保持により大きく放電生成物除去性能が上がり、そのＯＫ範囲のレンジが広いことが理解される。
これに対し、図１３によれば、比較例１ではトナー保持部材の不織布の食込み量がおよそ０．８〜１．０ｍｍの範囲がＯＫ領域であるものの、非常に狭い範囲であることが理解される。

◎実施例２
本実施例はトナー保持部材として不織布に代えて固定ブラシ(直径約１５μｍの導電性ナイロンと直径約５μｍの絶縁性微細ナイロンとを混紡したブラシ)を用い、これにトナーを保持させたものである。また、比較例２は実施例２のトナー保持部材に対してトナーを保持させない態様を示す。
実施例２及び比較例２において、トナー保持部材である固定ブラシの先端力を変化させ、例えば２８℃、８５％の高温高湿環境下で１時間、感光体ドラム約４０００サイクル回転させ、その後の感光体ドラムの水接触角が何度低下したか(放電生成物除去の指標)及び雨だれフィルミングがどの程度発生したかを調べたところ、図１４及び図１５に示す結果が得られた。

図１４によれば、実施例２は、約１ｇ／ｃｍ以上の先端力があれば、水接触角を１０度以下にでき、放電生成物除去と雨だれフィルミングの防止とを両立できることが理解される。
これに対し、図１５によれば、比較例２は、水接触角の低下を１０度以下に抑制するには、約４ｇ／ｃｍ以上の先端力が必要になるが、雨だれフィルミングをＧ1以下にするには約１．５ｇ／ｃｍ以下であることが必要である。従って、放電生成物による白抜け防止と雨だれフィルミングによる画質ディフェクトの防止とを両立させることは困難であることが理解される。

◎実施例３
本実施例は実施の形態１に係る画像形成装置モデルのうちトナー保持部材として固定ブラシを用いた態様である。
本実施例において、固定ブラシは導電性毛の繊維径が２ｄ(直径約１５μｍ)、繊維長さが４ｍｍ、幅寸法が６ｍｍであり、この固定ブラシ内に保持されるトナー量(トナー保持量)を変化させた際の白抜けグレードを調べたところ、図１６に示す結果が得られた。尚、実施条件は実施例１と略同様である。
図１６によれば、固定ブラシ(Brush)内のトナー保持量が所定量(本例では１０ｍｇ／ｃｍ^２)以上であれば、白抜けグレードＧ0を実現できることが確認された。
また、本実施例において、トナー保持部材の固定ブラシ内のトナー保持量を変化させ、感光体ドラムを２００Ｋ回転させた後の感光体ドラムの摩耗量を測定したところ、図１７に示す結果が得られた。
同図によれば、固定ブラシ(Brush)内のトナー保持量が増えると、感光体ドラムの摩耗量が増え、画像白抜けが抑制されることが確認される。但し、感光体ドラムの摩耗量をある程度抑えるという観点からすれば、固定ブラシへのトナー保持量を適切な量に設定することが必要である。

更に、実施例３及び比較例３(実施例３のトナー保持部材無しの態様)において、感光体ドラム５０Ｋ回転毎に高湿環境下(２８℃、８５％)に８時間放置し、画像濃度測定幅を約８．４ｍｍ(６００dpi：２００pixels)とし、白抜け復帰までの感光体ドラムの回転数を調べたところ、図１８に示す結果が得られた。
また、実施例３及び比較例３において、感光体ドラムを２５０Ｋ回転後に、感光体ドラム位置と最厚値からの感光体ドラム膜厚差との関係を調べてところ、図１９に示す結果が得られた。
図１８によれば、実施例３では、比較例３に比べて少ない感光体ドラムの回転数で、高湿環境下で長時間放置された状況でも、画像白抜けを消失させることができることが理解される。
また、図１９によれば、実施例３では感光体ドラムの摩耗量が略均一であるが、比較例３では感光体ドラムの摩耗量が不均一であり、感光体ドラムの摩耗量の均一性という点で実施例３が優れていることが理解される。

本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１の全体構成を示す説明図である。 (ａ)は実施の形態で用いられる作像ユニットの一例の詳細を示す説明図、(ｂ)は実施の形態で用いられるトナー保持部材の詳細を示す説明図、(ｃ)はトナー保持部材の変形形態を示す説明図である。 実施の形態で用いられるクリーニング装置の詳細を示す説明図である。 実施の形態に係る画像形成装置で行われる保持量調整処理の流れを示す説明図である。 図５の保持量調整処理の詳細示すフローチャート(１)である。 図５の保持量調整処理の詳細示すフローチャート(２)である。 (ａ)は画像濃度測定データの一例を示す説明図、(ｂ)は補正画像の一例を示す説明図である。 (ａ)はラインセンサーによる測定部、画像濃度測定データ、補正画像データとの関係を示す説明図、(ｂ)はトナー保持量分布の補正前後の状態を本木的に示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２の全体構成を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３の全体構成を示す説明図である。 実施例１に係るトナー保持部材の基本性能を示す説明図である。 比較例１に係るトナー保持部材の性能を示す説明図である。 実施例２に係るトナー保持部材の基本性能を示す説明図である。 比較例２に係るトナー保持部材の性能を示す説明図である。 実施例３に係るトナー保持部材のトナー保持量と白抜けグレードとの関係を示す説明図である。 実施例３に係るトナー保持部材のトナー保持量と感光体ドラム摩耗量との関係を示す説明図である。 実施例３及び比較例３と白抜け復帰までの感光体ドラム回転数との関係を示す説明図である。 実施例３及び比較例３について、感光体ドラム位置と最厚値からの感光体ドラム膜厚差との関係を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…帯電部材，３…トナー保持部材，４…保持量調整手段，５…濃度測定手段，６…補正手段，７…潜像書込手段，８…現像手段，９…転写帯電部材，１０…記録材，Ｇ…出力画像

Claims (12)

1. トナー像が担持可能で所定方向に循環移動する像担持体と、
   放電作用にて像担持体を帯電する帯電部材と、
   像担持体の移動方向に交差する方向に沿って接触配置されて像担持体との接触部にトナーが保持可能で且つ像担持体上に生成された放電生成物を除去するトナー保持部材と、
   このトナー保持部材のトナー保持量を調整する保持量調整手段とを備えた画像形成装置であって、
   保持量調整手段は、トナー保持部材の長さ方向に沿う領域で出力画像濃度を測定する濃度測定手段と、
   この濃度測定手段による測定結果に基づいてトナー保持部材のトナー保持量を補正する補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   保持量調整手段は、トナー保持量の調整を必要とするタイミング信号をトリガーとして実行されることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置において、
   保持量調整手段のタイミング信号は、電源投入時又はスリープモード解除時に発せられるものであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、
   濃度測定手段は、像担持体上に形成された出力画像濃度を測定するものであることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１記載の画像形成装置において、
   濃度測定手段は、像担持体から記録材に転写された出力画像濃度を測定するものであることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１記載の画像形成装置において、
   濃度測定手段は、トナー保持部材の長さ方向に沿う領域で出力画像濃度を複数のブロック毎に測定するものであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１記載の画像形成装置において、
   補正手段は、像担持体を所定回転数回転させ、トナー保持部材のトナー保持量補正のための補正画像を像担持体上に１回若しくは複数回作製し、像担持体を介してトナー保持部材に補正画像を摺擦させることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１記載の画像形成装置において、
   補正手段は、トナー保持部材の長さ方向に沿う領域を複数に分割したブロック毎に対応する補正画像を作製するものであることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１記載の画像形成装置において、
   補正手段は、トナー保持部材の単位長さ当たりのトナー保持量が予め規定された許容量以上になるようにトナー保持量を補正するものであることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１記載の画像形成装置において、
    補正手段は、トナー保持部材の単位長さ当たりのトナー保持量が予め規定された許容量以上で且つトナー保持部材の長さ方向に沿って略均一になるようにトナー保持量を補正するものであることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１記載の画像形成装置において、
    補正手段は、濃度測定手段からの測定結果を一若しくは複数の閾値にて区分し、区分毎の濃度傾向と逆傾向の濃度分布の補正画像を作製することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    補正手段は、濃度測定手段にて測定された高濃度画像部に対して０でない低濃度補正画像を作製することを特徴とする画像形成装置。

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