JP2007240928A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】転写部材の適切なプロセス制御を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写部材を有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、プロセスカートリッジは、前記転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の補正データとを格納したメモリを有し、画像形成装置本体は、初期設定にかかる転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の制御情報とを格納した記憶媒体と、制御手段とを有し、制御手段は、記憶媒体に記憶された転写部材のＩＤ情報と、前記メモリに記憶された転写部材のＩＤ情報とを照合し（Ｓ１１１）、一致しなかった場合は、メモリに記憶された補正データによって補正された前記制御情報により転写部材の転写条件を制御して（Ｓ１１４，Ｓ１１２）転写バイアスを決定する画像形成装置により前記課題を解決する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置本体に着脱可能な、転写部材を有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の、転写材プロセス制御に関するものである。

従来、画像形成装置において、メンテナンスを容易にするため、感光体ドラム及び前記感光体ドラムに作用するプロセス部材を備えたプロセスカートリッジを、画像形成装置本体に対して着脱自在としている。

前記感光体ドラムの表面は、光導電性感光体物質で覆われている。この光導電性感光体物質は、化学物質による汚染に対して繊細であり、塵等が付着すると前記光導電性感光体物質は汚染され、その光導電特性が変化し、形成される画像の品質に悪影響を及ぼす。さらに、感光体ドラム表面の前記光導電性感光体物質は、長期間光にさらされると前記光導電性感光体物質の光導電特性が変化し、形成される画像の品質に悪影響を及ぼす。

そこで、従来の構成では、転写部材を前記画像形成装置内に固定し、シャッター板を設けた。これは、プロセスカートリッジにピンを介して回動自在に取り付けられ、前記画像形成装置が閉じられたとき、スプリングによりシャッター板が開き、前記転写部材と対面する感光体ドラムの表面領域を開放するようになっていた。逆に、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置から取り外したときは、前記スプリングにより、感光体ドラム表面の転写領域を覆うようにシャッター板が閉じられる構成となっていた。

しかしながら、前述のように前記プロセスカートリッジに配置されたシャッター板のため構造が複雑になり、その可動部分も破損の恐れがあった。更に、プロセスカートリッジが画像形成装置外部に長期間放置された場合、シャッター板とプロセスカートリッジとの隙間から光が漏れ、感光体ドラム表面が長時間光にさらされてしまい、光導電特性が変化し、形成される画像の品質に悪影響を及ぼす恐れがあった。

このため、例えば特許文献１では、転写部材と感光体ドラムとをプロセスカートリッジに組み込むことにより、簡単な構造で感光体ドラムの露出面積を極力少なくできるような構成を開示している。
特開２０００−２６７５４９号公報

しかしながら、転写部材を着脱自在なプロセスカートリッジに組み込むことで、転写部材の需要が急激に増加する。そのため、プロセスカートリッジを生産する際、複数ベンダーによる供給を行うといった対応が必須となる。各ベンダーの転写部材は、その処方も異なる場合があり、当然物理特性も異なる。そこで、物理特性の異なる転写部材に対し、適切な転写材プロセス制御を行う必要が生じる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、画像形成装置が市場に投入された後、転写部材が増産されベンダーが追加された場合においても、転写部材の転写条件を適切に制御することができる画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに、プロセスカートリッジを（２）のとおりに構成する。

（１）像担持体と、前記像担持体に作用するプロセス部材と、前記像担持体上に現像された現像剤を転写する転写部材とを有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジは、前記転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の補正データとを格納したメモリを有し、
前記画像形成装置本体は、初期設定にかかる転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の制御情報とを格納した記憶媒体と、前記転写条件を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記記憶媒体に記憶された転写部材のＩＤ情報と、前記メモリに記憶された転写部材のＩＤ情報とを照合し、一致した場合は前記記憶媒体に記憶された転写条件の制御情報により転写部材の転写条件の制御を行い、一致しなかった場合は、前記メモリに記憶された前記補正データによって補正された前記制御情報により前記転写部材の転写条件を制御して転写バイアスを決定する画像形成装置。

（２）画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
像担持体と、
前記像担持体に作用するプロセス部材と、
前記像担持体上に現像された現像剤を転写する転写部材と、
情報を記憶するメモリと、を有し、
前記メモリは、前記転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の補正データとを格納するプロセスカートリッジ。

本発明によれば、異なる物理特性の転写部材を有するプロセスカートリッジが使用された際、例えば転写部材のベンダー追加などがあっても適切に転写条件を制御することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

実施例１である“画像形成装置（レーザービームプリンタ）”について説明する。

［画像形成装置の全体構成］
図１において、画像形成装置１００は、ドラム形状の電子写真感光体である感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、帯電装置である帯電ローラ２によって帯電され、次いで、レーザースキャナー３から画像情報に応じたレーザ光Ｌを照射することによって、感光体ドラム１に画像情報に応じた潜像が形成される。この潜像は、現像装置５によって現像され、可視像、すなわち、トナー像とされる。

さらに、画像形成装置１００は、画像形成装置本体Ａ側のＣＰＵ２０２、およびプロセスカートリッジＢ側の不揮発性カートリッジメモリ３１とその制御部、からなる制御部を有し、前述のプロセス部材を制御している。

つまり、感光体ドラム１表面は、帯電装置である帯電ローラ２によって一様に帯電される。帯電ローラ２は、ＳＵＳ（ステンレススチール）の芯金と導電性のゴムローラからなり、感光体ドラム１に接触させ従動回転させている。また、帯電ローラ２は、帯電バイアス回路に接続されており、通常交流バイアスに直流バイアスが重畳された帯電バイアスが印加される。現像装置５は、現像剤担持体としての現像ローラ５ａを備えた現像室５Ａを有しており、現像室５Ａに隣接して形成された現像剤収容部としての現像剤収納容器４内の現像剤Ｔを現像剤送り部材５ｄの回転によって、現像室５Ａの現像ローラ５ａへと送り出す。

本実施例では、現像剤Ｔとしては、絶縁性１成分トナーを用いた。また、現像ローラ５ａは、固定磁石５ｂを内蔵しており、現像ローラ５ａを回転することによって現像剤は搬送され、現像ブレード５ｃにて摩擦帯電電荷が付与されると共に所定厚の現像剤層とされ、感光体ドラム１の現像領域へと供給される。この現像領域へと供給された現像剤は、感光体ドラム１上の潜像へと転移され、トナー像を形成する。現像ローラ５ａは、現像バイアス回路に接続されており、通常、交流バイアスに直流バイアスが重畳された現像バイアスが印加される。

一方、トナー像の形成と同期して給紙カセット２００にセットした記録媒体Ｐをピックアップローラ８、レジストローラ対２０１、搬送装置９Ａを介して転写位置へと搬送する。このレジストローラ対２０１は双方が導電性のゴムローラであり、記録媒体Ｐに対して所定のタイミングで駆動することで搬送装置９Ａへと記録媒体Ｐを搬送する。また、記録媒体Ｐがレジストローラ対２０１当接ニップに侵入した際、所定の直流バイアスを印加することで記録媒体Ｐの抵抗検知（以下紙抵抗検知）も行う。

転写位置には、転写装置としての転写ローラ６が配置され、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｐに転写する。この転写ローラ６は、高抵抗ゴムローラであり、本実施例においては、ヒドリンゴムを主成分として形成され、その初期抵抗値は１×１０^８．４Ω程度である。また、転写ローラ６は感光体ドラム１に対して従動するよう構成され、転写バイアス回路に接続されており、通常転写バイアスとして直流バイアスが印加されている。

トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐは、搬送装置９Ｂで定着装置１０へと搬送される。定着装置１０は、ヒータ１０ａを内蔵した定着ローラ１０ｂ及び駆動ローラ１０ｃを備え、通過する記録媒体Ｐに熱および圧力を印加して転写されたトナー像を記録媒体Ｐ上に永久定着する。記録媒体Ｐは、搬送手段９Ｃにより排出トレイ１４へと排出される。この排出トレイ１４は、レーザービームプリンタＡの装置本体１００の上面に設けられている。

転写ローラ６によってトナー像を記録媒体Ｐに転写した後の感光体ドラム１は、クリーニング装置７によって感光体ドラム１上に残留した現像剤を除去した後、次の画像形成プロセスに供される。クリーニング装置７は、感光体ドラム１に当接して設けられた弾性クリーニングブレード７ａによって感光体ドラム７上の残留現像剤を掻き落として廃現像剤溜め７ｂへと集める。

一方、プロセスカートリッジＢは、図２に示すように、現像剤枠体１１と、現像枠体１２とを溶着して一体化して現像ユニットを形成し、更にこの現像ユニットに、クリーニング枠体１３を一体に結合することによってカートリッジ化されている。ここで現像剤枠体１１は現像剤を収納する現像剤収納容器４および現像剤送り部材５ｄを有する。現像枠体１２は現像ローラ５ａおよび現像ブレード５ｃなどの現像装置５を保持する。クリーニング枠体１３には、感光体ドラム１、転写ローラ６、不揮発性カートリッジメモリ３１、クリーニングブレード７ａなどのクリーニング装置７および帯電ローラ２が取り付けられている。

図１において、このプロセスカートリッジＢは、ユーザーによって画像形成装置本体１００に設けたカートリッジ装着装置１０１に対して取り外し可能に装着される。

前述の画像形成装置１００は、画像形成装置本体に内蔵されているＣＰＵ２０２とその制御部３３および、不揮発性カートリッジメモリ３１とその制御部３２、で構成される制御部を有する。

本実施例において、プロセスカートリッジＢには記憶装置としての不揮発性カートリッジメモリ３１と、不揮発性カートリッジメモリ３１への情報の読み書きを制御するためのカートリッジ側制御部３２とが配置される。プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体Ａに装着された際には、カートリッジ側制御部３２と、画像形成装置本体Ａ側の制御部３３は、互いに接続される。このように、画像形成装置本体Ａ側の制御部３３およびカートリッジＢ側制御部３２によって、記憶部３１に情報の読み出しおよび書き込みを行うための制御部が構成される。

記憶装置である不揮発性カートリッジメモリ３１へのデータの書き込みおよび読み込みの際には、使用するデバイスの特性により、適当な待ち時間が設定されており、その動作は保証されている。

本実施例においては、図３に示した転写ローラ制御概念図のように、プロセスカートリッジ装着時に、ＣＰＵ２０２にある転写ローラのＩＤ_１００情報と、不揮発性カートリッジメモリ３１にある転写ローラ６のＩＤ_Ｂ情報とを照合する。そして、一致した場合は後述のＣＰＵ２０２にある転写プロセス制御データテーブルに従い転写ローラの制御を行う。一方、転写ローラのＩＤ_１００と転写ローラ６のＩＤ_Ｂが一致しなかった場合、不揮発性カートリッジメモリ３１にある補正データを用いてＣＰＵ２０２にある初期設定にかかる転写プロセス制御データテーブルの補正を行う。その後、転写ローラ６のプロセス制御を行う。

［転写部材のプロセス制御の詳細］
図４に転写部材のプロセス制御フローを示す。この転写部材のプロセス制御とは、画像形成時の転写部材に印加する転写条件（バイアス）を決定するための制御である。転写部材のプロセス制御を行う目的は、ひとえに現像された潜像を転写媒体に転写する際に、感光体ドラムと転写ローラとの間に生じる転写電流を所望の値で一定に保つためである。このため、良好な転写性能を保つために有効なＡＴＶＣ制御方式（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：特開昭６３−２７６１０６号公報）を用いる。これは、画像形成開始後前回転時に転写部抵抗検知（Ｓ４１）、紙抵抗検知（Ｓ４２）を行い、ＣＰＵ２０２に記録されている初期設定にかかる転写プロセス制御データテーブルにフィードバックする。これにより転写バイアスを決定し（Ｓ４３）、転写プロセス制御を的確に行う（Ｓ４４）。この図４の処理は、ＣＰＵ２０２によって行われる。図５，図６，図１１の処理についても同様である。

転写部抵抗検知
図５に転写部抵抗検知制御フローを示す。転写部抵抗検知は、画像形成開始前回転時に、転写ローラ６に１０００Ｖを印加し（Ｓ５１）、そのときに転写ローラ６と感光ドラム１との間に生じる転写電流値から、通電劣化等転写ローラ６の抵抗増加分を把握する（Ｓ５２）ためのものである。そして、転写ローラの初期バイアスから転写ローラの抵抗増分に対する補正バイアスを決定する（Ｓ５３）。

紙抵抗検知
図６に紙抵抗検知制御フローを示す。紙抵抗検知は、まず前回転時にレジストローラ間に１０００Ｖを印加し、レジストローラ２０１対に所望の電流が流れるようの印加するバイアスを補正する（Ｓ６１）。次に、転写媒体がレジストローラ２０１対当接ニップに侵入した時に、レジストローラ２０１間に発生する電流値が一定になるよう印加バイアスを制御（Ｓ６２）、その間の平均印加バイアスをＣＰＵ２０２に記録する（Ｓ６３）。

本実施例では、前述の転写プロセス制御を物理特性の異なる転写ローラにおいても的確に行えるようにするものである。そのため、物理特性の異なる転写ローラにおいて、転写プロセス制御の適正化に関する検討の詳細を以下に記載する。

補正前の転写プロセス制御
今回検討に用いた転写ローラは、基準となる転写ローラＡと、これと処方が異なる転写ロ−ラＢの２種類である。
・転写ローラＡ材質：ヒドリンゴム＋発泡ＮＢＲゴム混合（基準）
・転写ローラＢ材質：ヒドリンゴム
まず、通電劣化等転写ローラ回転時間による転写ローラの抵抗値推移を測定した。抵抗値の測定方法は、両端に４．９０Ｎの加圧力をかけ、２ｒｐｓで回転するφ３０のＳＵＳローラに加圧圧接し、所望のバイアスを印加することとし、その時の抵抗値推移を測定した。以下はその測定結果であり、図７は転写ローラＡ、図８は転写ローラＢについて、転写ローラの回転時間０ｈ、１００ｈ、２００ｈにおいて、横軸に印加バイアス／Ｖ、縦軸に転写ローラの抵抗値／ｌｏｇΩをとっている。

図７、図８より、転写ローラの処方が異なることで、転写ローラ抵抗−印加バイアスが異なってくる。このように物理特性の異なる転写ローラを用いて従来通りプリントを行うと、基準となる転写ローラＡにおいては、ＡＴＶＣ制御が的確に作動し、良好な画像が得られるのに対し、抵抗の低い転写ローラＢにおいては、画像不良が発生した。このときの転写電流値を下記表１に示す。

表１ 転写プロセス制御データテーブル補正前の転写電流値

表１より、転写ローラＡにおいては、所望の転写電流値１０μＡが得られているが、転写ローラＢにおいては転写電流値が３４μＡとかなり高い値となっている。このようにＡＴＶＣ制御が的確に実行されなかった原因として以下の二点が挙げられる。

ｉ． 転写部抵抗検知後の転写バイアス
図９に転写ローラ回転時間−転写ローラ抵抗値直線を示す。
転写部抵抗検知による転写バイアス補正は、基準となる転写ローラＡの初期における最低の抵抗値Ω_０−１を基準に、ある時間ｔにおける抵抗値Ω_ｔ−１から基準となる抵抗値Ω_０−１を引いた抵抗値増分ΔΩ_ｔ−１に相当するバイアスを印加することで補正を行う。このため、転写ローラＢにおいて、ある時間ｔにおける抵抗値Ω_ｔ−２が転写ローラＡの初期における最低の抵抗値Ω_０−１よりも低い場合、抵抗増分は負となる。しかしながら、転写部抵抗補正は加算することしか出来ないため、転写バイアスの補正は実行されない。よって、転写ローラＢにおいて、転写プロセス制御不良に起因する画像不良が発生したと考えられる。

ii． 紙抵抗検知後の転写バイアス補正
図１０に転写プロセス制御データテーブルにおける紙抵抗−転写バイアス変換テーブルの一例を示す。縦軸は転写バイアス／Ｖであり、横軸は紙抵抗／ｌｏｇΩである。この紙抵抗−転写バイアス変換テーブルは、転写バイアスの最大値Ｖ_ｍａｘと最小値Ｖ_ｍｉｎを結ぶ直線である。なお、紙抵抗Ω_ｔは転写バイアスの最大値Ｖ_ｍａｘと最小値Ｖ_ｍｉｎに対応する紙抵抗最大値Ω_ｍａｘと紙抵抗最小値Ω_ｍｉｎとの間に十分に収まるものである。

図１０により、転写ローラＡにおいては、紙抵抗検知で検出された紙抵抗値Ω_ｔに対応する転写バイアスＶ_ｔ−１が出力される。しかしながら、基準から離れた抵抗値を持つ転写ローＢにおいて、最小値Ｖ_ｍｉｎ２、最大値Ｖ_ｍａｘ２は共に、最小値Ｖ_ｍｉｎ１、最大値Ｖ_ｍａｘ１と異なってくる。このため、本来は紙抵抗値Ω_ｔに対応する転写バイアスＶ_ｔ−２が出力されるべきであるが、実際には転写バイアスＶ_ｔ−１が印加され、転写電流が増大し、転写プロセス制御不良に起因する画像不良が発生したと考えられる。なお、この転写バイアスの最大値Ｖ_ｍａｘおよび最小値Ｖ_ｍｉｎは、以下の表２に示すように、画像不良が発生しない転写バイアスにおいて、マージンが最大となるよう選択している。

表２ 各転写バイアスにおける画像不良の発生状況

○：画像不良発生無し
×：画像不良発生有り

iii 転写プロセス制御データテーブルの補正
以上のことから、転写プロセス制御を的確に行うためには、転写ローラの物理特性に応じた転写プロセス制御データテーブルを持つ必要がある。そこで、補正データとして不揮発性カートリッジメモリ３１に以下のデータを保持させた。

転写部抵抗検知後の補正で基準となる転写ローラの最低抵抗値Ω_０
紙抵抗−転写バイアス変換テーブルにおける転写バイアスの最大値Ｖ_ｍａｘおよび最小値Ｖ_ｍｉｎ
この補正データをもとに、転写プロセス制御データテーブルの補正を行った。図１１にその転写プロセス制御データテーブル補正プロセスフローを示す。まず、カートリッジ装着後の前回転中に転写ローラＩＤのチェックを行う。画像形成装置１００本体側の転写ローラＩＤ_１００と、プロセスカートリッジＢ側の不揮発性カートリッジメモリ３１に保持されている転写ローラＩＤ_Ｂとの照合を行う（Ｓ１１１）。照合の結果、転写ローラＩＤが一致した場合は、そのままＡＴＶＣ制御を行い（Ｓ１１２）、転写バイアスを決定する（Ｓ１１３）。一方、転写ローラＩＤが一致しなかった場合、不揮発性カートリッジメモリ３１に保持されている補正データを用いて転写プロセス制御データテーブルの書換えを行う。すなわち、転写ローラの最低抵抗値Ω_０および、転写バイアスの最大値Ｖ_ｍａｘおよび最小値Ｖ_ｍｉｎの書換えを行う（Ｓ１１４）。その後、ＡＴＶＣ制御を実行した（Ｓ１１２）後、転写バイアスを決定する（Ｓ１１３）。以下に、補正データ使用時の転写電流値を表３に示す。

表３ 転写プロセス制御データテーブル補正後の転写電流値

以上のように、不揮発性カートリッジメモリ３１に次の補正データを保持する。
転写部抵抗検知後の転写バイアス補正で用いられる基準となる転写ローラの最低抵抗値Ω_０および、紙抵抗検知後の転写バイアス補正で用いられる転写バイアスの最大値Ｖ_ｍａｘと最小値Ｖ_ｍｉｎ
そして、画像形成装置１００本体側の転写ローラＩＤ_１００と、プロセスカートリッジＢ側の不揮発性カートリッジメモリ３１に保持されている転写ローラＩＤとが異なる場合に、転写プロセス制御データテーブルの書き換えを行う。これにより、画像形成装置が市場に投入された後、転写部材が増産されベンダーが追加された場合においても、転写部材の適切なプロセス制御を行うことが可能な画像形成装置を提供することができる。

実施例１の画像形成装置の概略構成を示す断面図 プロセスカートリッジの概略構成を示す断面図 転写ローラ制御概念図 転写部材プロセス制御を示すフローチャート 転写部抵抗検知制御を示すフローチャート 紙抵抗検知制御を示すフローチャート 転写ローラＡにおける転写ローラ抵抗−印加バイアス曲線を示す図 転写ローラＢにおける転写ローラ抵抗−印加バイアス曲線を示す図 転写ローラ回転時間−転写ローラ抵抗値直線を示す図 紙抵抗−転写バイアス変換テーブルの一例を示す図 転写プロセス制御データテーブル補正プロセスを示すフローチャート

符号の説明

Ａ 画像形成装置本体
Ｂ プロセスカートリッジ
１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
５ 現像装置
６ 転写ローラ
３１ 不揮発性カートリッジメモリ
１００ 画像形成装置
２０２ ＣＰＵ

Claims (4)

1. 像担持体と、前記像担持体に作用するプロセス部材と、前記像担持体上に現像された現像剤を転写する転写部材とを有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
   前記プロセスカートリッジは、前記転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の補正データとを格納したメモリを有し、
   前記画像形成装置本体は、初期設定にかかる転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の制御情報とを格納した記憶媒体と、前記転写条件を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記記憶媒体に記憶された転写部材のＩＤ情報と、前記メモリに記憶された転写部材のＩＤ情報とを照合し、一致した場合は前記記憶媒体に記憶された転写条件の制御情報により転写部材の転写条件の制御を行い、一致しなかった場合は、前記メモリに記憶された前記補正データによって補正された前記制御情報により前記転写部材の転写条件を制御して転写バイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記メモリに記憶された補正データは、前記転写部材による転写部の抵抗から転写バイアスに変換するための変換テーブルを含むことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記転写部材のプロセス制御はＡＴＶＣ制御であることを特徴とする画像形成装置。
4. 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   像担持体と、
   前記像担持体に作用するプロセス部材と、
   前記像担持体上に現像された現像剤を転写する転写部材と、
   情報を記憶するメモリと、を有し、
   前記メモリは、前記転写部材のＩＤ情報と該転写部材による転写条件の補正データとを格納することを特徴とするプロセスカートリッジ。

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