JP2010025977A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な専用センサを用いることなく、感光体ドラムの劣化に伴うドラム感度変化に起因する画像劣化の発生を安定して抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】露光デバイス２５から照射されるレーザ光のドット数をカウントするドット数カウンタと、画像形成処理枚数をカウントする通紙カウンタ３７と、トナーコンテナ単位におけるドット数カウンタ及び通紙カウンタ３７の各累積カウント数を記憶するＨＤＤ３９と、ＨＤＤ３９に記憶された各累積カウント数とトナーコンテナ内に収容された補給用トナー量とを利用して予め設定された基準印字率に対する実際に使用されたトナー消費量を算出し、算出されたユーザレベルのトナー消費量と予め設定された基準値とを比較し、その比較結果に応じて感光体ドラム１９の劣化状況を判断してトナーコンテナ１０を交換した後の感光体ドラム１９に対する出力値を制御回路部３５が補正する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリンタ・複写機・ファクシミリ又はこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置、特に、感光体ドラムの劣化に起因する画像劣化を抑制するようにした画像形成装置に関する。

従来から、プリンタ・複写機・ファクシミリ又はこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置は、感光体ドラムの表面を帯電デバイスで帯電した後に、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データや画像読取部で読み取った画像データに基づいて静電潜像を形成することで感光体ドラムの表面に転写像を形成している。

この際、現像デバイスに補給用トナーを供給するトナーコンテナを現像デバイスに脱着可能に設置した場合、感光体ドラムの表面（膜）は、画像形成処理枚数（通紙枚数）が多くなるほど通紙摩擦等に起因して削れてしまい（図５参照）、結果的に、感光体ドラムの感度（露光後電位）が変化する（図４参照）。

従って、そのまま、継続して同一の感光体ドラムを使用すると、画像濃度薄等の画像問題が発生するため、印字枚数又は駆動時間に応じて感光体ドラムの劣化状況を予測し、露光デバイスのレーザ光の出力レベルや帯電デバイスの出力レベルといった感光体ドラムに対する出力レベルを感光体レベルの劣化状況に応じて補正する技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

尚、このような感光体ドラムの劣化状況は、上述した印字枚数や駆動時間に応じて予測するものの他、感光体ドラムの表面電位を測定する電位センサの検出結果に基づいて感光体ドラムの劣化状況を判断して行うものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平０１−２３４８６２号公報 特開２００２−０４０７６１号公報 特開平１０−１９８１３３号公報

ところが、印字枚数や駆動時間を利用した感光体ドラムに対する出力レベル補正は、実験結果に基づいて帯電デバイスの出力電流又は露光デバイスの出力値を出力レベルの補正として決定しているものであり、使用状況によっては実際の劣化状況と補正値とにずれが発生し、逆に画像問題を発生させることがあるといった問題が生じていた。

また、電位センサを用いた出力レベルの補正においては、補正量にずれが発生する虞は少ないものの、電位センサを使用するために部品コストが高騰するうえ、電位センサを設置するための配置スペースの確保や設置作業等が発生し、装置全体が高騰してしまうといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、特別な専用センサを用いることなく、感光体ドラムの劣化に伴うドラム感度変化に起因する画像劣化の発生を安定して抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、感光体ドラムの表面に電荷を印加する帯電デバイスと、前記感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光デバイスと、前記感光体ドラムの静電潜像にトナーを供給する現像デバイスと、該現像デバイスに補給用トナーを供給するトナーコンテナと、を備えた画像形成装置において、前記露光デバイスから照射されるレーザ光のドット数をカウントするドット数カウンタと、画像形成処理枚数をカウントする通紙カウンタと、前記トナーコンテナ単位における前記ドット数カウンタ及び前記通紙カウンタの各累積カウント数を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された各累積カウント数と前記トナーコンテナ内に収容された補給用トナー量とを利用して予め設定された基準印字率に対する実際に使用されたトナー消費量を算出する算出部と、該算出部で算出された実際に使用されたトナー消費量と予め設定された基準値とを比較する比較部と、該比較部の比較結果に応じて前記感光体ドラムの劣化状況を判断して前記トナーコンテナ交換後の前記感光体ドラムに対する出力値を補正する制御部と、を備えていることを特徴とする。

この際、基準印字率に対する実際に使用されたトナー消費量に対応した前記感光体ドラムの劣化レベルが複数段階別に設定され、前記制御部は、その劣化レベルに応じた前記感光体ドラムに対する帯電露光補正値に基づいて、前記トナーコンテナ交換後の前記感光体ドラムに対する帯電露光条件を補正するのが好ましい。

また、前記制御部は、前記露光デバイスから照射されるレーザ光の発光量と、前記帯電デバイスから印加される帯電バイアスのＤＣ出力電流と、の少なくとも何れか一方により前記感光体ドラムに対する出力値を補正するのが好ましい。

本発明の画像形成装置は、トナーコンテナ単位での基準印字率に対するトナー消費量を算出して感光体ドラムの劣化状況を判断すると共に、その算出値に基づいた劣化ランクに応じて帯電露光補正値を決定することにより、トナーコンテナ交換時における感光体ドラムの劣化状況に適した補正値を決定し均一な露光後電位を保つことができ、常に安定した画像を得ることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の説明図である。

（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１は、画像形成装置本体としてのプリンタ本体２の内部にスライド変位可能に格納された給紙カセット３と、給紙カセット３の収納空間４内に収納した転写紙（図示せず）を取り出す給紙部５と、プリンタ本体２の正面に配置した手差トレイ６と、手差トレイ６にセットした転写紙（図示せず）を取り出す手差給紙部７と、各給紙部５，７から供給された転写紙を搬送する搬送経路８と、搬送経路８のシート搬送方向上流側で各給紙部５，７の合流部よりもシート搬送方向下流側に配置したレジストローラ対９と、レジストローラ対９よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されてトナーコンテナ１０から供給されたトナー等の現像剤により転写紙の一面に転写像を形成する画像形成部１１と、画像形成部１１よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されて転写紙の一面に形成されたトナー画像を定着する定着装置１２と、定着装置１２を通過した転写紙の他面に転写像を形成する場合に搬送経路８の定着装置１２よりも搬送経路下流側からレジストローラ対９よりも搬送経路８の搬送経路上流側へと引き戻す反転経路１３と、搬送経路８の終端部に設けられた排紙部１４とを備えている。

（トナーコンテナ１０の構成）
トナーコンテナ１０は、コンテナ本体１５の内部に画像形成部１１に供給する補給用トナーが収納されていると共に、その補給用トナーがなくなった場合には、新たなトナーコンテナ１０との交換が可能となっている。また、コンテナ本体１５の内部に収納された補給用トナーは、可撓性樹脂材料等からなるパドル１６によって攪拌されると共に、スパイラル１７によって転写紙幅方向（図１の紙面奥行き方向）に搬送された後、その所定位置で画像形成部１１の現像デバイス１８へと供給される。

（現像デバイス１８の構成）
現像デバイス１８は、トナーコンテナ１０から供給された補給用トナーを攪拌しつつ画像形成部１１の感光体ドラム１９に供給するもので、その内部には隔壁２０によって仕切られた状態で一対のスパイラル２１，２２が配置されている。

隔壁２０の両端（図１の紙面奥行き方向）は各スパイラル２１，２２の両端間を連通するように開放しており、スパイラル１７の下方に設けられたスパイラル２１により現像デバイス１８の一方側へ向けてトナーを攪拌搬送（往路）した後に、この一方側の隔壁開放端で折り返されてスパイラル２２により現像デバイス１８の他方側へと向けて補給用トナーを攪拌搬送（復路）し、さらにこの他方側の隔壁開放端で再び折り返される循環搬送経路が構成されている。また、スパイラル２２には、感光体ドラム１９に接触して補給用トナーを供給する現像ローラ２３が配置されている。

現像ローラ２３は、その周面が感光体ドラム１９の周面と対向するように配置されている。従って、現像ローラ２３に搬送されつつある補給用トナーは、現像ローラ２３を介して感光体ドラム１９の周面に供給され、これによって感光体ドラム１９の周面にトナー像が形成されることになる。この際、現像ローラ（マグネットローラ）２３は、感光体ドラム１９にトナーを凝集しないよう適度に攪拌しつつ供給する。

（画像形成部１１の構成）
画像形成部１１は、図２に示すように、感光体ドラム１９の周囲に、感光体ドラム１９の回転方向（図示矢印参照）に沿う画像形成プロセス順に、帯電デバイス２４・露光デバイス２５（図１参照）・現像デバイス１８（現像ローラ２３）・転写デバイス２６・クリーニングデバイス２７・除電デバイス２８を備えている。

これにより、画像形成部１１は、感光体ドラム１９が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス２４によって所定の極性・電位に均一に帯電される。

帯電後の感光体ドラム１９は、その表面に露光デバイス２５によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス２５は、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データに基づいて、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射し、感光体ドラム１９の表面のレーザ光照射部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。

そして、感光体ドラム１９の表面に形成された静電潜像は、現像デバイス１８によってトナーコンテナ１０から供給された電荷を有するトナーが静電的に付着されて未定着トナー像として現像される。さらに、その未定着トナー像は、転写デバイス２６によって転写紙に転写像として転写される。

この際、転写紙に未定着トナー像を転写した感光体ドラム１９は、クリーニングデバイス２７によって残留トナー等の除去処理が行われた後、次の画像形成時の帯電のために除電デバイス２８により除電処理が施される。

（帯電デバイス２４の構成）
帯電デバイス２４は、本実施の形態では、オゾンの発生が少ないローラ方式が採用されており、感光体ドラム１９の表面に接触する帯電ローラ２９と、帯電ローラ２９の表面付着物を除去するファーブラシ等の除去ローラ３０とを備えている。

（露光デバイス２５の構成）
露光デバイス２５は、例えば、図示を略するパーソナルコンピュータから送信された印刷データに含まれる画像データを処理して、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射する。尚、ここでの印刷データには、上述した画像データの他、例えば、画像形成処理部数・拡大／縮小率・カラー／モノクロ指定・画像濃度等の各種設定に関するデータ等が該当する。また、露光デバイス２５は、画像形成装置として、例えば、複写機能の場合には画像読取部で読み取った画像データ、ファクシミリ機能の場合には電話回線等を介して受信した画像データを処理する。

（転写デバイス２６の構成）
転写デバイス２６には、転写電圧が印加され、感光体ドラム１９の表面に形成されたトナー像を、感光体ドラム１９と協働して転写紙をニップ搬送しつつ、その印加電圧によって転写する。

（クリーニングデバイス２７の構成）
クリーニングデバイス２７は、感光体ドラム１９の表面に接触する研磨ローラ３２と、感光体ドラム１９の表面とカウンタ方向で先端が当接するクリーニングブレード３３とを備え、トナー像転写後の感光体ドラム１９の表面に残存したトナー等を除去する。

（除電デバイス２８の構成）
除電デバイス２８は、ＬＥＤ光源等のイレースランプが用いられ、帯電デバイス２４で帯電された感光体ドラム１９を除電する。

（制御回路３６の構成）
一方、本発明の画像形成部１１にあっては、感光体ドラム１９の回転制御、帯電デバイス２４の帯電バイアス制御、現像デバイス１８（現像ローラ２３）への現像バイアス制御、転写デバイス２６の転写バイアス制御、除電デバイス２８のイレース光量制御、等の画像形成処理全般に係わる制御がＲＯＭ３４に格納された制御情報に基づいて制御回路３５によって実行される。

尚、ＲＯＭ３４には、上述した画像形成処理全般に係わる制御情報の他、感光体ドラム１９の劣化状況を測定し、その劣化状況に応じた感光体ドラム１９への帯電露光条件を補正する補正制御プログラムが格納されている。

従って、制御回路３６は、実際に使用されたトナー消費量を算出する算出部としての機能と、算出部で算出された実際に使用されたトナー消費量と予め設定された基準値とを比較する比較部としての機能と、比較部の比較結果に応じて感光体ドラム１９の劣化状況を判断してトナーコンテナ１０の交換後の感光体ドラム１９に対する帯電露光条件を補正する制御部としての機能とを具備している。

（実施例）
具体的には、制御回路３５は、公知のセンサとして、通紙枚数カウンタ３７、露光デバイス２５に搭載されたレーザ光のドット数カウンタ３８、図示を略するトナーエンプティセンサ又はトナーカートリッジ交換検出センサ（又は、プリンタ本体２のドア開放検出センサ等）、等を利用してトナーコンテナ１０単位における累積通紙枚数とドット数とをＨＤＤ３９に記憶する。

一般に、画像形成装置では、トナーコンテナ１０に収納されている補給用トナーのトナー量は交換されるトナーコンテナにあっても同一である。また、予め所定サイズ（例えば、Ａ４）の転写紙に対する基準印字率（例えば、４％）を設定すると共に、その基準印字率にて画像形成処理を行った場合のトンーコンテナ単位での総印字枚数（例えば、５０００枚）も設定されている。

一方、上述した基準印字率に対し、実際の平均印字率、或いは、転写紙１枚あたりの平均トナー消費量は、例えば、画像等を多く使用（カタログやパンフレットなど）する業界や部署と、文章等を多く使用する業界や部署とでは、大きく異なり、感光体ドラム１９の劣化状況も現実的には異なってしまう。

そこで、制御回路３５の算出部は、トナーコンテナ１０に収納されている補給用トナーの容量が予め決められているため、トナーコンテナ１０単位での露光デバイス２５の累積ドットカウント数を、トナーコンテナ１０に収納されている補給用トナーのトナー量で割ったうえで、予め設定された基準印字率に必要とされるドットカウント数を掛けて実際に使用されたトナー消費量（Ｘ）を算出する。

さらに、制御回路３５の比較部は、例えば、図３（Ａ）に示すように、ＲＯＭ３４（又はＨＤＤ３９）に予めテーブル方式で格納され劣化レベルを、基準印字率に対する実際に使用されたトナー消費量（Ｘ）と基準値（２５ｍｇ／頁）とで比較し、実際に使用されたトナー消費量（Ｘ）が基準値（２５ｍｇ／頁）を上回る場合は正常で有るとして補正は行わず、実際に使用されたトナー消費量（Ｘ）が基準値（２５ｍｇ／頁）を下回る場合には、各計算値に応じて劣化が軽度であると判定される劣化ランクＡと、劣化が促進されている判定される劣化ランクＢとに判定する。

そのうえで、制御回路３５の制御部は、図３（Ｂ）に示すように、判定された劣化ランクに対する露光デバイス２５のレーザ光の発光量に対する補正制御を行い、図４の補正後のグラフ曲線に示すように、露光後電位を略均一にする。

この際、補正後の露光後電位としては、劣化ランクＡでは、感度変化が小さいため補正量は２０μＷと小さい補正で良く、劣化ランクＢでは感光体ドラム１９の膜削れが促進されて感度変化が大きくなっていることから、露光後電位を均一にするためには補正量も３５μＷと大きい補正を必要とする。

尚、この補正制御は、例えば、図３（Ｃ）に示すように、判定された劣化ランクに対する帯電デバイス２４の帯電バイアスのＤＣ出力電流に対して補正（例えば、劣化レベルＡでは１５μＡ、劣化レベルＢでは３０μＡ）を行っても良い。

また、基準印字率が予め設定されているため、トナーコンテナ単位での累積ドット数を累積通紙枚数で割ることによりって実際に使用された平均印字率を算出し、この平均印字率が基準印字率よりも高い場合に、予め段階分けされた感光体ドラム１９の劣化レベルに応じて感光体ドラム１９の出力レベルを補正してもよい。

このように、本発明の画像形成装置にあっては、トナーコンテナ１０を交換した時に、交換前のトナーコンテナ１０のトナーを用いて画像形成処理した累積ドットカウント数・累積通紙枚数・トナー量を利用して基準印字率に対する実際に使用されたトナー消費量を計算し、その計算値より感光体ドラムの感度の劣化状況を判断して、トナーコンテナ１０を交換した後の露光デバイス２５のレーザ発光量又は帯電デバイス２４のＤＣ出力電流のレベル補正を行う。

従って、専用のセンサ等を用いることなく、既存のセンサ（ドット数カウンタ及び通紙カウンタ）や既知の数値（トナーコンテナ１０に収納されたトナー量）を利用して感光体ドラム１９の劣化状況を測定し、感光体ドラム１９に対する出力レベルの補正を行うことができ、よって、感光体ドラム１９が劣化する以前の画像形成処理環境を実質的に維持することができ、安価且つ安定した画像を供給することができる。

ところで、上記実施の形態では、本発明の画像形成部１１をプリンタ１に適用して説明したが、例えば、プリンタ・複写機・ファクシミリ又はこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路の制御例を示し、（Ａ）は補正対象のランク付けを示す図表、（Ｂ）は露光デバイスを補正する場合の劣化ランクと補正レベルとの関係を示す図表、（Ｃ）は帯電デバイスを補正する場合の劣化ランクと補正レベルとの関係を示す図表である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路による補正値の一例を示すグラフ図である。 従来の画像形成装置による感光体ドラムの劣化と通紙枚数との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１…プリンタ（画像形成装置）
１１…画像形成部
１９…感光体ドラム
２４…帯電デバイス
２５…露光デバイス（ＬＳＵ）
３５…制御回路（算出部・比較部・制御部）
３７…カウンタ（通紙カウンタ）
３９…ＨＤＤ（記憶部）

Claims (3)

1. 感光体ドラムの表面に電荷を印加する帯電デバイスと、前記感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光デバイスと、前記感光体ドラムの静電潜像にトナーを供給する現像デバイスと、該現像デバイスに補給用トナーを供給するトナーコンテナと、を備えた画像形成装置において、
   前記露光デバイスから照射されるレーザ光のドット数をカウントするドット数カウンタと、画像形成処理枚数をカウントする通紙カウンタと、前記トナーコンテナ単位における前記ドット数カウンタ及び前記通紙カウンタの各累積カウント数を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された各累積カウント数と前記トナーコンテナ内に収容された補給用トナー量とを利用して予め設定された基準印字率のトナー消費量から実際に使用されたトナー消費量を算出する算出部と、該算出部で算出された実際に使用されたトナー消費量と予め設定された基準値とを比較する比較部と、該比較部の比較結果に応じて前記感光体ドラムの劣化状況を判断して前記トナーコンテナ交換後の前記感光体ドラムに対する帯電露光条件を補正する制御部と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 基準印字率に対する実際に使用されたトナー消費量に対応した前記感光体ドラムの劣化レベルが複数段階別に設定され、前記制御部は、その劣化レベルに応じた前記感光体ドラムに対する露光または帯電補正値に基づいて、前記トナーコンテナ交換後の前記感光体ドラムに対する帯電露光条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記露光デバイスから照射されるレーザ光の発光量と、前記帯電デバイスから印加される帯電バイアスのＤＣ出力電流と、の少なくとも何れか一方により前記感光体ドラムに対する帯電露光条件を補正することと特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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