JP2010113103A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】感光体の表面に付着する放電生成物に起因する画像流れや画像ボケなどの現象を、効率よく抑制することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体1と、感光体を帯電する帯電部材2と、帯電部材に対し感光体との間で放電を生じさせる帯電バイアスを印加するバイアス印加手段S1と、帯電部材により帯電された感光体を露光する露光手段3と、露光手段により感光体に形成された静電像を現像する現像手段4と、を有する画像形成装置100は、帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う感光体の表面電位に対応する情報を検出する検出手段14と、感光体に付着している放電生成物を除去するモードを検出手段の検出結果に応じて実行させるか否かを制御する制御手段13と、を有する構成とする。
【選択図】図4

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真方式或いは静電記録方式の画像形成装置において、感光体(電子写真感光体)或いは静電記録誘電体とされる像担持体を帯電する帯電手段として、接触帯電装置が実用化されている。電子写真方式の画像形成装置について以下説明すると、接触帯電方式は、感光体に帯電部材を接触させて電圧を印加して帯電を行うものである。この接触帯電方式は、非接触式であるコロナ帯電方式に比べて、電源の低圧化が図れる、低コスト化できる、オゾンやNOx等の放電生成物の発生量が少ないという特徴がある。
ここで、接触帯電には、帯電部材に直流(DC)電圧のみを印加して被帯電体である感光体を帯電させる「DC帯電方式」がある。又、接触帯電には、交流(AC)電圧成分と直流(DC)電圧成分を有する振動電圧(時間と共に電圧値が周期的に変化する電圧)を印加して被帯電体である感光体を帯電させる「AC帯電方式」がある。
a)DC帯電方式
接触帯電部材(帯電ローラなど)にDC電圧を印加し、そのDC電圧を大きくしていくと、ある印加電圧値から被帯電体である感光体(感光ドラムなど)の帯電が開始される。このように接触帯電部材にDC電圧を印加して感光体の帯電が開始するときの帯電部材に対する印加電圧値を、感光体の帯電開始電圧値Vthとする。それ以後は、印加したDC電圧と帯電処理された感光体の表面電位Vdは比例する。従って、感光体を所望の表面電位Vdに帯電するには、その所望の表面電位Vdに感光体の帯電開始電圧値Vthを加えた直流電圧Vd+Vthを帯電部材に印加して帯電を行えばよい。このように帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体の帯電を行う方式をDC帯電方式とする。
しかし、DC帯電方式の場合、接触帯電部材の表面にゴミや汚れが付着した場合、或いは傷が生じた場合、それが感光体の表面電位のムラになって現れやすい。又、微視的な電位の収束性が悪いために、画像上に若干のカブリ(非画像部に意図しないトナーが付着する現象)を生じる場合がある。
b)AC帯電方式
帯電電位の均一性を増すために、所望の表面電位Vdに相当するDC電圧成分と、感光体の帯電開始電圧値Vthの2倍以上のピーク間電圧Vppを持つAC電圧成分と、を有する電圧を接触帯電部材に印加して帯電する方法がある。
帯電部材にDC電圧成分(Vd)とAC電圧成分とを有する電圧を印加することによって、感光体の表面の電位は振動するが、平均値はDC電圧に相当する電位Vdである。そのため、AC電圧成分の周波数を大きくすることによって、その電位振動によるムラは実質的に無くすことができる。AC帯電方式は、帯電電位の収束性、安定性に優れ、DC帯電方式に比べて、帯電部材の表面の微小な凹凸がある場合や、帯電部材に汚れが付着した場合にも、非常に均一な帯電を行うことができる。
しかし、接触帯電方式の場合は、コロナ帯電方式に比べると放電量は小さく、オゾンやNOx等の放電生成物の量は少ないものの、発生位置が感光体と帯電部材との間の微小ギャップである。そのため、少量のオゾンやNOx等の放電生成物でも感光体の表面に付着する。そして、感光体の表面の電荷保持能力が低下して画像流れ、ボケを生じてしまう場合がある。
即ち、接触帯電部材で感光体の帯電処理を行うと放電生成物が感光体の表面に付着する。感光体の表面は、表面摩擦係数μが低く、硬いので削れにくく、表面に付着した放電生成物が除去されにくい。感光体は、もともと表面の電気抵抗が低い上に、上記の除去されにくい表面に付着した放電生成物が高湿環境下で吸湿して、画像流れやボケを生じやすい。更に、AC帯電方式では放電電流が多くなるので、DC帯電方式に比べて、更に画像流れやボケが生じ易い。
このような画像流れやボケに対して、感光体の内部や感光体の近傍にヒータを設置し、感光体の表面の温度を上げることで感光体の表面を乾燥させる手段が提案されている(特許文献1)。又、余分に感光体を回転させ、感光体に接触しているクリーナブレードなどと感光体との単位時間あたりの摩擦回数を増やして放電生成物を除去する方法が提案されている(特許文献2)。又、感光体上に研磨剤を感光体上に供給し、クリーナブレードによる感光体の研磨能力をあげる方法が提案されている(特許文献3)。更に、感光体上に離型性を上げる離型剤を感光体上に供給し、放電生成物を感光体表面に付着しづらくさせる方法などが知られている。
又、特許文献4には、画像流れを検知する手段が記載されている。
特開平11−143294号公報 特開2003−32307号公報 特開平7−234619号公報 米国特許第7298983号明細書
上記特許文献1〜3のような方法は、感光体上に画像流れが発生したと判明した時点で使用するのが本来望ましい。しかし、ほとんどの場合は、次のような設定となっている。即ち、通常の使用環境では、画像上に画像流れが発生した時点で、使用者が画像流れ抑制モードの実行を指示するようになっている。又、画像流れが起き易い環境や時間等に応じて、予め画像形成装置内に制御として組み込まれている。
このように使用者が、画像を見てから画像流れ抑制モード動作させる方法では、余分な時間の消費や、余分な紙やトナーを消費してしまう。
又、例えば感光体の温度を上げるためのヒータを使用する方法において、当該制御を決まったタイミングで動作させると、ある状況では必ずヒータがONとなる。これにより、本来、感光体上に画像流れが発生していない場合でもヒータが動作し、電力を余分に消費することとなり、省エネの観点で望ましくない。
又、感光体を余分に回転させる方法においても、当該制御を決まったタイミングで動作させると、ある状況では必ず余分に感光体が回転することとなる。これにより、画像形成装置の生産性が低くなり、感光体が削れて寿命が短くなる。
又、研磨剤や、離型剤を感光体上へ供給する方法においても、当該制御を決まったタイミングで動作させると、ある状況で必ず研磨剤や離型剤が余分に消費されてしまうことになる。
このように、ある状況になったら必ず画像流れ抑制モードをONとするような、所謂、フィードフォワード制御では、余分な時間や消費が発生してしまうことがある。そこで、画像流れ抑制モードは、感光体上に画像流れが発生し得る状況となったことを検知し、その時にのみONとする、所謂、フィードバック制御を行うことが望まれている。
ここで、上記特許文献4には、画像流れを検知する手段が記載されている。特許文献4に記載の方法では、感光体上を一度帯電させ、且つ、一定の時間をおき、数回の電位測定を行う。しかし、このような方法では、電位測定のための時間が余分になり、画像生産性が低下する。又、一度帯電させて露光を行う動作は、その動作の間にも放電生成物は発生し、画像流れが悪化する。
又、特許文献4に記載の方法では、電位センサなどの感光体上の電位を測定する手段が必要となる。しかし、このような手段を用いずに制御を行うことができれば、コスト、省スペースという点で非常に有利となる。
従って、本発明の目的は、感光体の表面に付着する放電生成物に起因する画像流れや画像ボケなどの現象を、効率よく抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に対し前記感光体との間で放電を生じさせる帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記帯電部材により帯電された前記感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により前記感光体に形成された静電像を現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う前記感光体の表面電位に対応する情報を検出する検出手段と、前記感光体に付着している放電生成物を除去するモードを前記検出手段の検出結果に応じて実行させるか否かを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
本発明の他の態様によると、感光体と、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に対し前記感光体との間で放電を生じさせる帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記帯電部材により帯電された前記感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により前記感光体に形成された静電像を現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、前記感光体を加熱する加熱手段と、前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う前記感光体の表面電位に対応する情報を検出する検出手段と、前記加熱手段による加熱処理を実行させるか否かを前記検出手段の検出結果に応じて制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、感光体の表面に付着する放電生成物に起因する画像流れや画像ボケなどの現象を、効率よく抑制することができる。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例1
1.画像形成装置の全体構成
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置100は、転写方式電子写真プロセスを利用し、又、接触帯電方式、反転現像方式を採用した、最大通紙サイズがA3サイズのレーザビームプリンタである。
画像形成装置100は、第1の像担持体としての回転可能なドラム型の感光体(電子写真感光体)、即ち、感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、図示矢印R1方向(反時計方向)に回転駆動される。感光ドラム1の回転方向に沿って、その周囲には、次の各手段が配置されている。先ず、帯電手段である接触帯電部材としての帯電ローラ(ローラ帯電器)2である。次に、現像手段としての現像装置4である。次に、転写手段である接触転写部材としての転写ローラ5である。次に、クリーニング手段としてのクリーニング装置7である。又、帯電ローラ2と現像装置4との間の図中上方には、露光手段(静電潜像形成手段)としての露光装置3が設置されている。又、感光ドラム1と転写ローラ5との間に形成される転写部dよりも、転写材Pの搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置6が設置されている。
感光ドラム1は、本実施例では、外径30mmの負帯電性の有機感光体(OPC)であり、駆動手段としてのモータなどの駆動装置によって駆動されて、210mm/secのプロセススピード(周速度)で図示矢印R1方向(反時計方向)に回転駆動される。感光ドラム1は、図2に示すように、アルミニウム製シリンダ(導電性ドラム基体)1aの表面に、光の干渉を抑え上層の接着性を向上させる下引き層1bと、光電荷発生層1cと、電荷輸送層1dとの3層を下から順に塗布して構成されている。
帯電ローラ2は、芯金2aの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持されると共に、付勢手段としての押圧ばね2eによって感光ドラム1の中心方向に付勢されて、感光ドラム1の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。そして、帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転駆動に従動して図2中の矢印R2方向(時計方向)に回転する。感光ドラム1と帯電ローラ2との圧接部が帯電部(帯電ニップ部)aである。
帯電ローラ2の芯金2aには、帯電電圧印加手段(バイアス印加手段)としての帯電電源S1より所定の条件の帯電電圧(帯電バイアス)が印加されることにより、感光ドラム1の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例では、画像形成中には、帯電バイアスとして、直流電圧と交流電圧との重畳電圧を帯電ローラ2に印加する。より具体的には、本実施例では、感光ドラム1の周面は−500V(暗電位Vd)に一様に接触帯電処理される。又、帯電ローラ2には、帯電バイアスとして、−500Vの直流電圧と、周波数が2kHzの交流電圧と、を重畳した振動電圧が印加される。
又、本実施例では、帯電ローラ2の長手方向長さは320mmであり、図2に示すように、芯金(支持部材)2aの外回りに、下層2bと、中間層2cと、表層2dとを下から順次に積層した3層構成である。下層2bは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層2dは、感光ドラム1上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。より具体的には、本実施例における帯電ローラ2の仕様は、下記の通りである。
芯金2a:直径6mmのステンレス丸棒
下層2b:カーボン分散の発泡EPDM、比重0.5g/cm3、体積抵抗値102〜109Ωcm、層厚3.0mm
中間層2c:カーボン分散のNBR系ゴム、体積抵抗値102〜105Ωcm、層厚700μm
表層2d:フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値107〜1010Ωcm、表面粗さ(JIS規格10点平均表面粗さRa)1.5μm、層厚10μm
露光装置3は、本実施例では、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。露光装置3は、画像読み取り装置(図示せず)等のホスト処理から入力される画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、感光ドラム1の一様帯電処理面を、露光位置bにおいて走査露光(イメージ露光)Lする。この走査露光Lにより感光ドラム1の表面のレーザ光で照射された部分の電位が低下することで、感光ドラム1の表面には、走査露光Lした画像情報に対応した静電潜像(静電像)が順次に形成される。
現像装置4は、本実施例では、2成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置であり、感光ドラム1の表面の露光部分(明部)にトナーを付着させて、感光ドラム1の表面上の静電潜像を反転現像する。即ち、感光ドラム1上の露光により電荷が減衰した部分に、感光ドラム1と同極性に帯電したトナーを付着させて現像を行う。この現像装置4は、現像容器4aの開口部に、現像剤担持体として、固定マグネットローラ4cを内包した回転自在な非磁性の現像スリーブ4bが設けられている。現像容器4a内に収容された現像剤4eが、規制ブレード4dで薄層状に現像スリーブ4b上にコーティングされる。そして、現像スリーブ4bは、そのコーティングされた現像剤4eを、感光ドラム1と対向する現像部cへ搬送する。現像容器4a内の現像剤4eは、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、2つの現像剤攪拌部材4fの回転によって、均一に攪拌されながら現像スリーブ4b側に搬送される。
本実施例では、磁性キャリアは、その体積抵抗値は約1013Ωcm、粒径は40μmである。又、本実施例では、トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。又、現像容器4a内のトナー濃度は、濃度センサ(図示せず)によって検知され、その検知情報に基づいてトナーホッパー4gから適正量のトナーを現像容器4aに補給して、トナー濃度を一定に調整する。
現像スリーブ4bは、現像部cにおいて、感光ドラム1との最近接距離を300μmに保持して感光ドラム1に近接対向配設されている。又、現像スリーブ4bは、その表面が現像部cにおいて感光ドラム1の表面の移動方向とは逆方向に移動するように回転駆動(図示矢印R4方向)される。
現像スリーブ4bには、現像電圧印加手段としての現像電源S2から所定の現像電圧(現像バイアス)が印加される。本実施例では、現像時に現像スリーブ4bへ印加する現像電圧は、直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、本実施例では、−320Vの直流電圧と、周波数8kHz、ピーク間電圧1800Vppの交流電圧とを重畳した振動電圧である。
転写ローラ5は、感光ドラム1に所定の押圧力をもって当接して転写部dを形成している。転写ローラ5には、転写電圧印加手段としての転写電源S3から転写電圧(転写バイアス)が印加される。より具体的には、転写ローラ5には、トナーの正規の帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写電圧(本実施例では+500V)の転写電圧が印加される。これによって、この転写部dにて、第2の像担持体(被転写体)としての用紙などの転写材Pに、感光ドラム1の表面のトナー像が転写される。転写ローラ5は、図示矢印R5方向に回転する。
定着装置6は、回転自在な定着ローラ6aと加圧ローラ6bとを有しており、定着ローラ6aと加圧ローラ6bとの間の定着ニップ部にて転写材Pを挟持搬送しながら、転写材Pの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。
クリーニング装置7は、クリーニング部材(摺擦部材)としてのクリーニングブレード7aを有する。転写材Pに対するトナー像の転写後の感光ドラム1の表面は、クリーニングブレード7aにより摺擦されて、その上に付着した転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返して画像形成に供される。図中eは、クリーニングブレード7aの感光ドラム1の表面に対する当接部である。
又、本実施例では、画像形成装置100は、感光ドラム1の回転方向(表面移動方向)においてクリーニング装置7より下流、且つ、帯電ローラ2よりも上流において、感光ドラム1の表面に光を照射する前露光手段としての前露光装置8を有する。前露光装置8は、転写工程後に感光ドラム1の表面に残っている残留電荷を光照射によって除電処理し、帯電工程前の感光ドラム1の表面電位をゼロ近傍に一定とする。
又、本実施例では、画像形成装置100は、感光ドラム1の内面に、感光ドラムを加熱する加熱手段としてのドラムヒータ9を有する。ドラムヒータ9は、感光ドラム1を温めて(加熱処理)、帯電工程による放電により発生した放電生成物が取り込んだ水分、又は、感光ドラム1自体が取り込んだ水分を蒸発させるための手段である。これによって、高湿環境下における感光ドラム1の表面の電気抵抗の低下を抑え、画像流れを防止する。
2.動作シーケンス
図3は、画像形成装置100の動作シーケンス図である。
a.初期回転動作(前多回転工程)
画像形成装置100の起動時の始動動作期間(起動動作期間、ウォーミング期間)である。電源スイッチのオンにより、感光ドラム1を回転駆動させ、又定着装置6の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
b.印字準備回転動作(前回転工程)
プリント信号のオンから実際に画像形成(印字)工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間であり、初期回転動作中にプリント信号が入力したときには初期回転動作に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラム1の回転駆動が停止され、画像形成装置100はプリント信号が入力されるまでスタンバイ(待機)状態に保たれる。プリント信号が入力すると印字準備回転動作が実行される。
本実施例においては、この印字準備回転動作期間において、画像流れを起し得る状態か否かを判別し、画像流れ抑制モードへ移行するかどうかの決定プログラムが実行される。これについては後述する。
c.印字工程(画像形成工程、作像工程)
所定の印字準備回転動作が終了すると、引き続いて回転感光ドラム1に対する作像プロセスが実行され、感光ドラム1の表面に形成されたトナー像の転写材Pへの転写、定着装置6によるトナー像の定着処理がなされて、画像形成物が装置外に出力される。
連続印字(連続プリント)モードの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数n分繰り返して実行される。
d.紙間工程
連続印字モードにおいて、一の転写材Pの後端部が転写位置dを通過した後、次の転写材Pの先端部が転写位置dに到達するまでの間の、転写位置dにおける転写材Pの非通過状態期間である。
e.後回転動作
最後の転写材Pの印字工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラム1を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
f.スタンバイ
所定の後回転動作が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光ドラム1の回転駆動が停止され、画像形成装置100は次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。
1枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、画像形成装置100は後回転動作を経てスタンバイ状態になる。
スタンバイ状態において、プリントスタート信号が入力すると、画像形成装置100は前回転工程に移行する。
上記cの印字工程時が画像形成時であり、上記aの初期回転動作、上記bの前回転動作、上記dの紙間工程、上記eの後回転動作が非画像形成時である。
3.帯電電圧印加系
図4は、帯電ローラ2に対する帯電電圧印加系のブロック回路図である。
帯電電源S1から直流電圧に周波数fの交流電圧を重畳した所定の振動電圧(Vdc+Vac)が芯金2aを介して帯電ローラ2に印加されることで、回転する感光ドラム1の周面が所定の電位に帯電処理される。
帯電ローラ2に対する電圧印加手段である帯電電源S1は、直流(DC)電源11と交流(AC)電源12とを有している。制御回路13は、帯電電源S1のDC電源11とAC電源12とを制御して、帯電ローラ2に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加させることができる。
又、本実施例では、画像形成装置100は、検出手段を構成する、帯電ローラ2から感光ドラム1に流れる直流電流値を測定するための直流電流値測定回路(電流検出器;以下、単に「測定回路」という。)14を有する。測定回路14から制御手段としての制御回路13に、測定された直流電流値の情報が入力される。
制御手段としての制御回路13は、測定回路14から入力される直流電流値の情報から、画像流れを起し得る状態か否かを判別し、画像流れ抑制モードへ移行するかどうかの決定プログラムを実行する機能を有する。
又、画像形成装置100は、感光ドラム1の内部に設置したドラムヒータ9に通電するヒータ電源10を有する。ドラムヒータ9には、ヒータ電源10から、本実施例では+100Vの直流電圧が印加される。又、ヒータ電源10のON、OFF制御は、制御回路13にて行う。
4.画像流れ検知
次に、画像流れを検知するシステムについて説明する。尚、以下の説明において、電圧値、電流値の大小関係について言及する場合は、便宜上、その絶対値についての大小関係を言うものとする。
本発明の目的の一つは、感光体の表面に付着する放電生成物に起因する画像流れや画像ボケなどの現象を、効率よく抑制することのできる画像形成装置を提供することである。本発明のより詳細な目的の一つは、必要な時だけ画像流れ抑制モードを動作させることができるように、感光体が画像流れを起こし得る状態であるか否かを、余分な時間をかけず、又余分なスペースを必要とすることなく、自動で検知することである。
図5は、帯電ローラ2に印加した直流電圧と感光ドラム1の表面電位との関係を、温度23℃、相対湿度50%の環境で測定した結果を示すグラフである。印加する直流電圧を大きくしていくと、感光ドラム1上の表面電位が始めはまったく増加しないが、ある電圧値から表面電位が増加し始める。ここが放電開始点Vthとなる。本実施例では−550Vが放電開始電圧Vthとなる。
放電開始電圧Vthは、帯電ローラ2と感光ドラム1との空隙や、感光体層厚み、感光体層比誘電率から決定される。放電開始電圧Vth以上の電圧を帯電ローラ2に印加すると、パッシェンの法則に基づき、上記空隙での放電現像が発生し、感光ドラム1に電荷が載る。
又、図6は、帯電ローラ2に印加した直流電圧と、測定回路14に流れこんだ直流電流値との関係を、画像流れが発生していない感光ドラム1と、画像流れが発生している感光ドラム1とについて図5の場合と同じ条件で測定した結果を示すグラフである。
図6より、画像流れが発生していない感光ドラム1は、放電開始電圧Vthよりも低い印加電圧では、測定回路14によって直流電流値はほとんど検出されないことが分かる。これに対して、画像流れが発生している感光ドラム1では、放電開始電圧Vthよりも低い印加電圧でも、測定回路14によって直流電流値が検出されることが分かる。
図7は、図1に示す本実施例の画像形成装置100から、露光装置3、現像装置4、転写ローラ5、定着装置6、クリーニング装置7を除外した状態を示す。即ち、感光ドラム1の周囲には、帯電ローラ2及び前露光装置8のみが配置された状態である。この状態で、感光ドラム1をある一定の帯電量に帯電しながら、相対湿度50%の環境にて空回転させた。この時、帯電ローラ2には、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加し、放電量は放電電流量が50μAとなるように設定し、又交流電圧のピーク間電圧は1500Vpp、直流電圧は−500Vとした。
又、図8は、図7の装置において、上記印加電圧条件で感光ドラム1を空回転させている途中で、帯電ローラ2に−500Vの直流電圧のみを印加して感光ドラム1を帯電させた時の、測定回路14に流れ込む直流電流値と時間との関係を測定した結果を示す。
本実施例の系においては、図5に示すように、帯電ローラ2に印加した直流電圧が−550V以上にならないと、直流帯電のみで放電は開始されず、感光ドラム1上には電位は載らない。しかし、帯電処理を行うことで感光ドラム1の表面に放電生成物が蓄積し、その放電生成物が感光ドラム1上にあり続けると、それが空気中の水分を吸着し、感光ドラム1の表面の電気抵抗が低下し、画像流れが生じる。
このような画像流れが発生する感光ドラム1は、パッシェンの法則に基づく放電開始電圧Vth未満の直流電圧(本実施例では−500V)を印加した場合においても、微小に電荷が載り始める。これは、感光ドラム1の表面の電気抵抗が低下することによって「注入帯電」することによる。図9は、このメカニズムを模式的に示す。
画像流れを起さない、通常状態では、前露光装置8をONとして、帯電ローラ2に−500Vの直流電圧を印加した場合、感光ドラム1の回転方向において帯電ローラ2の下流側の感光ドラム1の表面には電荷は載らない。又、感光ドラム1の回転方向において帯電ローラ2の上流側の感光ドラム1の表面にも電荷は載らない。そのため、このような通常状態では、電流は流れない。つまり、測定回路14によって直流電流値は検出されない。
しかし、画像流れが生じる、表面の電気抵抗が下がって放電開始電圧Vth未満でもわずかに注入帯電してしまう感光ドラム1では、帯電ローラ2の下流側において感光ドラム1の表面にわずかに電荷が載る。又、前露光装置8により帯電ローラ2の上流側の感光ドラム1の表面電位は0V近傍にキャンセルされる。そのため、帯電ローラ2の前後に電位差が生じ、図8に示すように、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧である−500Vの直流電圧を印加した場合にも直流電流が流れることが分かった。
本実施例では、上述のような現象を、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態であるか否かを判別する手段として利用した(画像流れ検知)。
本発明者らの鋭意研究の結果、次のことが分かった。即ち、相対湿度50%の環境下においては、本実施例の系では、図8に示すように、直流電流値Idcが−1μA以上になった時に、感光ドラム1の表面の電気抵抗が低下し、潜像電位を形成するための電荷が感光ドラム1に保持されず逃げてしまう。その結果、画像上の孤立ドットが欠け始める現象、つまり、画像流れが発生する。
そこで、本実施例では、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧を印加し、その時の直流電流値Idcを測定回路14によって測定することで、感光ドラム1上に画像流れが発生し得る状態であるか否かを判別する。
尚、画像流れの発生は、例えば、画像上のハーフトーン画像パッチの濃度の低下率を測定することで判断することができる。より具体的には、本実施例では、画像上に画像流れのない状態で反射濃度が0.5のハーフトーン画像パッチの濃度が、どのくらい低下したかで、画像流れ発生があるかないかを判断した。本実施例では、反射濃度が0.5から0.4以下、つまり濃度の低下率が80%以下になった時点で、画像流れが発生と判断した。又、本実施例では、分光濃度計X−Rite504/508(X−Rite(株)製)で画像上の反射濃度を測定した。
このように、本実施例では、画像形成装置100は、帯電部材2に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う感光体1の表面電位に対応する情報を検出する検出手段を有する。又、画像形成装置100は、画像流れを抑制するための工程(画像流れ抑制モード)を検出手段14の検出結果に応じて実行させるか否かを制御する制御手段13を有する。特に、本実施例では、上記検出手段は、帯電部材2に放電開始電圧未満の直流電圧を印加した際に帯電部材2から感光体1に流れる電流を検出する電流検出器14を有する。そして、制御手段13は、電流検出器14の出力に基づき画像流れ抑制モードを実行させるか否かを制御する。例えば、制御手段13は、電流検出器14により検出された電流値が所定値以上のときは画像流れ抑制モードを実行させ、所定値未満のときは画像流れ抑制モードを実行させない。
5.制御フロー
図10は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S01)、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S02)。この時、前露光装置8はON、露光装置3はOFF、現像電圧及び転写電圧はいずれもOFFとする(S02)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1ならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電流が、測定回路14によって直流電流値Idcとして検出される(S03)。
ここで、制御回路13は、測定回路14において測定された直流電流値Idcが−1μA未満か否かを判断する(S04)。制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S05)。又、制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA未満であれば、画像形成を実行させる(S06)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S02〜S04)、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S06)。又、制御回路13は、直流電圧値Idcが−1μA以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S05)。
このように、本実施例では、制御手段13は、感光体1を加熱する加熱手段9による加熱処理を実行させるか否かを、検出手段の検出結果に応じて制御する。特に、本実施例では、制御手段13は、検出手段を構成する電流検出器14の出力に基づき上記加熱処理を実行させるか否かを制御する。
以上、本実施例によれば、画像流れが発生するかどうかを、画像形成が実行される前に、画像形成装置100内で検知することによって、必要な時だけ画像流れ抑制モードを実行でき、余分な電力や時間を必要とせず、効率よく画像流れを抑制することができる。本実施例では、画像流れ抑制モードにおいて、ドラムヒータ9による加熱処理で放電生成物が取り込んだ水分や感光ドラム1自体が取り込んだ水分を蒸発させ、感光ドラム1の表面の電気抵抗の低下を抑えて画像流れを防止することができる。
従って、本発明によれば、簡易な手段で画像流れを検出することができ、必要な時だけ画像流れ抑制モードにすることができる。その結果、効率よく画像流れを軽減でき、長期にわたり良好な画像を維持することができる。
実施例2
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1では、相対湿度50%の環境下における画像流れ検知を例にして説明した。
図11は、画像形成装置100内の相対湿度と、感光ドラム1が画像流れを発生し始める直流電流値Idcとの関係を示すグラフである。
環境が変れば、帯電ローラ2や感光ドラム1自体の電気抵抗も変化する。そのため、例えば相対湿度が上がった場合は、画像流れが発生し得る状態となった際に測定回路14によって検知される直流電流値Idcは増加する。従って、より精密な制御のためには、環境が変化した場合には、感光ドラム1が画像流れを発生し得る状態か否かを判別するための閾値である直流電流値Idcの設定を、環境に応じて可変にすることが好ましい。
そこで、本実施例では、図4に示すように、環境検知手段として環境センサ15を画像形成装置100内に設置した。本実施例では、この環境センサ15は、画像形成装置100内の相対湿度を検出し、その検出した相対湿度の情報を制御回路13に伝達する。
図12は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S11)、先ず画像形成装置100内の相対湿度を環境センサ15に検知させ、その情報を制御回路13に伝達させる(S12)。
その後、制御回路13は、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S13)。この時、前露光装置8はON、露光装置3はOFF、現像電圧及び転写電圧はいずれもOFFとする(S13)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1であるならば、放電開始電圧Vt未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電流が、測定回路14によって直流電流値Idcとして検出される(S14)。
ここで、制御回路13は、測定回路14において測定された直流電流値Idcが、環境センサ15を用いて検知した現在の環境下で画像流れが発生するか否かを判断するための電流値(画像流れ発生電流値)未満か否かを判断する(S15)。この環境に応じた閾値となる画像流れ発生電流値は、図11に示すように予め制御回路13に設定されており、制御回路13は、環境センサ15を用いて検知した相対湿度の情報から、それに応じた電流値を選択して上記の判断に用いる。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが環境センサ15で検知した環境下で図11に示す画像流れ発生電流値以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S16)。又、制御回路13は、直流電流値Idcが画像流れ発生電流値未満であれば、画像形成を実行させる(S17)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S13〜S15)、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが画像流れ発生電流値未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S17)。又、制御回路13は、直流電圧値Idcが画像流れ発生電流値以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S16)。
以上、本実施例によれば、実施例1と同様の効果を奏し得ると共に画像流れ検知の際に先ず環境センサ15で画像形成装置100内の環境を検知することで、より効率よく、必要な時だけ画像流れ抑制モードを実行する制御を行うことができる。
実施例3
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
図13は、画像形成装置100の使用量として画像形成枚数(耐久枚数)と、感光ドラム1が画像流れを発生し始める直流電流値Idcとの関係を示すグラフである。
画像形成を繰り返し行うことで、感光ドラム1の膜厚が薄くなっていくと、感光ドラム1自身の電気抵抗が低下し、画像流れが発生し得る状態となった際に測定回路14によって検知される直流電流値Idcは増加する。従って、より精密な制御のためには、耐久枚数の増加に応じて、感光ドラム1が画像流れを発生し得る状態か否かを判別するための閾値である直流電流値Idcの設定を可変にすることが好ましい。
そこで、本実施例では、図4に示すように、使用量検知手段として耐久枚数検知手段(カウンタ)16を画像形成装置100内に設置した。本実施例では、この耐久枚数検知手段16は、画像形成装置100に搭載された感光ドラム1の使用開始からのA4用紙の枚数に換算した耐久枚数を検知し、その耐久枚数の情報を制御回路13へ伝達する。
図14は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S21)、先ず耐久枚数検知手段16によってカウントされている画像形成装置100内の感光ドラム1の新品から現在までの耐久枚数を検知する(S22)。
その後、制御回路13は、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S23)。この時、前露光装置8をON、露光装置3はOFF、現像電圧及び転写電圧はいずれもOFFとする(S23)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1ならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電流が、測定回路14によって直流電流値Idcとして検出される(S24)。
ここで、制御回路13は、測定回路14において測定された直流電流値Idcが、耐久枚数検知手段16を用いて検知した現在の耐久枚数で画像流れが発生するか否かを判断するための電流値(画像流れ発生電流値)未満か否かを判断する(S25)。この耐久枚数に応じた閾値となる画像流れ発生電流値は、図13に示すように予め制御回路13に設定されており、制御回路13は、耐久枚数検知手段16を用いて検知した耐久枚数の情報から、それに応じた電流値を選択して上記の判断に用いる。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが耐久枚数検知手段16で検知した耐久枚数で図13に示す画像流れ発生電流値以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S26)。又、制御回路13は、直流電流値Idcが画像流れ発生電流値未満であれば、画像形成を実行させる(S27)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S23〜S25)、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが画像流れ画像流れ発生電流値未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S27)。又、制御回路13は、直流電圧値Idcが画像流れ発生電流値以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S26)。
以上、本実施例によれば、実施例1と同様の効果を奏し得ると共に画像流れ検知の際に先ず耐久枚数検知手段16で耐久枚数を検知することで、より効率よく、必要な時だけ画像流れ抑制モードを実行する制御を行うことができる。
実施例4
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1〜3では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。即ち、ドラムヒータ9をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させて、画像流れを緩和する。
これに対して、本実施例では、画像流れ抑制モードでは、感光ドラム1のみを一定時間回転(空回転)させ、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eにおける両者の摺擦時間を長くすることを行う。このようにクリーニングブレード7aと感光ドラム1との摺擦時間を長くすると、感光ドラム1上に付着した放電生成物等が除去され易くなり、画像流れが発生し難くなる。
このように、本実施例では、画像形成装置100は、画像流れ抑制モードとして、特に、感光体1に付着している放電生成物を除去するモードを有する。そして、制御手段13は、上記モードを、帯電部材2に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う感光体1の表面電位に対応する情報を検出する検出手段の検出結果に応じて実行させるか否かを制御する。特に、本実施例では、制御手段13は、検出手段を構成する電流検出器14の出力に基づき上記モードを実行させるか否かを制御する。又、特に、本実施例では、画像形成装置100は、感光体1の回転に伴いこれを摺擦する摺擦部材としてのクリーニングブレード7aを有する。そして、制御手段13は、上記モードにおいてクリーニングブレード7aによる摺擦処理を実行させる。
非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御は、図10を参照して説明したフローチャートに従って行うことができる。但し、上述のように、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる。
即ち、制御回路13は、画像流れ抑制モード(S05)に移行することを決定した場合、感光ドラム1の空回転動作を30秒行い、その後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S02〜04)、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが画像流れ発生電流値(例えば−1μA)未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S06)。又、制御回路13は、直流電圧値Idcが画像流れ発生電流値以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S05)。
同様に、実施例2、3にて説明した制御フローにおいて、画像流れ抑制モードを本実施例に従って行ってもよい。
以上、本実施例によれば、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる場合でも、実施例1〜3と同様の効果を奏し得る。本実施例では、画像流れ抑制モードとして、感光ドラム1に付着している放電生成物を除去するモードを有するので、感光ドラム1に放電生成物が付着した場合でも、これを除去して画像流れのない良好な画像を形成することができる。
実施例5
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
本実施例は、画像流れ抑制モードにおける動作が、実施例1〜4とは異なる。
本実施例では、画像流れ抑制モードでは、感光ドラム1上に研磨剤(研磨粒子)を供給し、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eへ研磨剤を送り、クリーニングブレード7aと感光ドラム1との摺擦力を強くすることを行う。このようにクリーニングブレード7aと感光ドラム1との摺擦力を強くすると、感光ドラム1上に付着した放電生成物等が除去され易くなり、画像流れが発生し難くなる。
このように、本実施例では、画像形成装置100は、画像流れ抑制モードとして、感光体1に付着している放電生成物を除去するモードを有する。特に、本実施例では、画像形成装置100は、感光体1に研磨粒子を供給することにより感光体1を研磨する研磨手段を有する。そして、制御手段13は上記モードにおいて上記研磨手段による研磨処理を実行させる。本実施例では、後述するように、研磨粒子を収容しこれを感光ドラム1上に供給する現像装置4、回転する感光ドラム1上を摺擦するクリーニングブレード7aなどによって研磨手段が構成される。
非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御は、図10を参照して説明したフローチャートに従って行うことができる。但し、上述のように、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる。
即ち、制御回路13は、画像流れ抑制モード(S05)に移行することを決定した場合、感光ドラム1上に研磨剤を供給して、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eへ研磨剤を送る。
本実施例では、現像装置4内のトナーに予め研磨剤が添加されている。画像流れ抑制モードでは、このトナーで、感光ドラム1上に形成された、感光ドラム1の長手全域にわたる長さで、且つ、感光ドラム1の表面移動方向の長さが10cmのパッチ(研磨剤供給用画像)の潜像を現像する。又、この画像流れ抑制モードでは、転写電圧をOFFとし、上記パッチのトナーを、転写部dを通過させて当接部eへと供給する。
その後、制御回路13は、10秒間感光ドラム1の空回転動作を行った後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S02〜04)、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、直流電流値Idcが画像流れ発生電流値未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S06)。又、制御回路13は、直流電圧値Idcが画像流れ発生電流値以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S05)。
同様に、実施例2、3にて説明した制御フローにおいて、画像流れ抑制モードを本実施例に従って行ってもよい。
以上、本実施例によれば、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる場合でも、実施例1〜4と同様の効果を奏し得る。本実施例では、画像流れ抑制モードとして、感光ドラム1に付着している放電生成物を除去するモードを有するので、感光ドラム1に放電生成物が付着した場合でも、これを除去して画像流れのない良好な画像を形成することができる。
実施例6
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1〜5では、画像流れ検知の際に、前露光装置8をON、露光装置3はOFF、現像電圧及び転写電圧はOFFとした。
これに対して、本実施例では、前露光装置8を有しない画像形成装置100における画像流れ検知の制御の一例について説明する。
図15は、本実施例の画像形成装置100の概略構成を示すものであるが、この画像形成装置100の構成は、前露光装置8を有しないことを除いて、図1に示す画像形成装置100と同じである。
図16は、本実施例における、非画像形成時に画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S31)、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S32)。この時、本実施例では、転写電圧は、感光ドラム1の回転方向において帯電ローラ2の上流における感光ドラム1の表面電位が0V近傍になるような電圧、本実施例では+1000Vを印加した。又、この時、露光装置3はOFF、現像電圧はOFFとした(S32)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1ならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電流が、測定回路14によって直流電流値Idcとして検出される(S33)。
ここで、制御回路13は、測定回路14において測定された直流電流値Idcが−1μA未満か否かを判断する(S34)。制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S35)。又、制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA未満であれば、画像形成を実行させる(S36)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
画像流れ抑制モードにおける動作は、実施例1、4又は5で説明したものと同じとすることができる。
以上、本実施例によれば、画像形成装置100が前露光装置8を有しない場合でも、上記のような電圧設定により感光ドラム1の回転方向において帯電ローラ2の上流側の感光ドラム1の表面電位(帯電前電位)を一定の電位(0Vが望ましい)にすることができる。これにより、画像流れが発生し得る状態となった場合には、放電開始電圧Vth未満の直流電圧を印加した時にも、帯電ローラ2の下流側の感光ドラム1の表面に電荷が載り、注入電流が流れる。従って、この注入電流を測定回路14で検知することで、画像流れ検知が可能であり、効率よく画像流れを抑制することができる。
実施例7
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
本実施例では、実施例6と同様、前露光装置8を有しない画像形成装置100における画像流れ検知の制御の一例について説明する。
本実施例の画像形成装置100は、実施例6と同様、図15に示す構成を有し、図1の画像形成装置100とは、前露光装置8を有しないことを除いて同じ構成である。
図17は、本実施例における、非画像形成時に画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S41)、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S42)。この時、本実施例では、露光装置3によって、感光ドラム1の全面にベタ電位(最高濃度の画像に相当する潜像電位)を形成するように、感光ドラム1上にレーザを照射した。又、この時、転写電圧はOFF、現像電圧はOFFとした(S42)。このような設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1であるならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電流が、測定回路14によって直流電流値Idcとして検出される(S43)。
ここで、制御回路13は、測定回路14において測定された直流電流値Idcが−1μA未満か否かを判断する(S44)。制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S45)。又、制御回路13は、直流電流値Idcが−1μA未満であれば、画像形成を実行させる(S46)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
画像流れ抑制モードにおける動作は、実施例1、4又は5で説明したものと同じとすることができる。
以上、本実施例によれば、画像形成装置100が前露光装置8を有しない場合でも、上記のような設定により感光ドラム1の回転方向において帯電ローラ2の上流側の感光ドラム1の表面電位(帯電前電位)を一定の電位(0Vが望ましい)にすることができる。これにより、画像流れが発生し得る状態となった場合には、放電開始電圧Vth未満の直流電圧を印加した時にも、帯電ローラ2の下流側の感光ドラム1の表面に電荷が載り、注入電流が流れる。従って、この注入電流を測定回路14で検知することで、画像流れ検知が可能であり、効率よく画像流れを抑制することができる。
実施例8
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1〜7では、ある一定電圧、例えば−500Vの直流電圧を、定電圧制御にて帯電ローラ2に印加し、その時に流れる電流値により、画像流れ抑制モードに移行するか否かを判断した。これに対し、画像流れ抑制モードに移行するか否かを判断する制御は、帯電ローラ2に印加する電圧を定電流制御することによっても行うことが可能である。
図18は、本実施例における、非画像形成時に画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S51)、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に印加する電圧を、測定回路14により−1μAに一定に制御する(S52)。この時、前露光装置8はON、露光装置3はOFF、現像電圧及び転写電圧はいずれもOFFとする(S52)。又、帯電電源S1の直流電源11の印加電圧を、検出手段を構成する電圧検出器17でモニターする(S53)。検知された印加電圧情報は、制御回路13に伝達される。
実施例1では、帯電ローラ2に−500Vの直流電圧を印加した時に−1μA以上の直流電流値が流れると、画像流れが発生し得る状態であると判断した。本実施例では、帯電ローラ2に印加する電圧を−1μAで定電流制御した場合に、その時の印加電圧値が−500V未満の場合に、感光ドラム1上に画像流れが発生し得る状態であることを判断することができる(S54)。
ここで、制御回路13は、印加電圧が−500V未満になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S55)。又、制御回路13は、印加電圧が−500V以上であれば、画像形成を実行させる(S56)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S52〜54)、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、印加電圧が−500V以上であれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S56)。又、制御回路13は、印加電圧が−500V未満のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S55)。
尚、本実施例においても、画像流れ抑制モードとして、実施例4、5にて説明したのと同様のものを適用してもよい。
このように、本実施例では、検知用直流電圧は定電流制御され、電圧検出器17は帯電ローラ2に定電流制御された検知用直流電圧を印加した際の電圧印加手段S1の出力電圧を検知する。そして、制御回路13は、電圧検出器17によって検知された電圧値に応じて所定の動作を実行するか否かを決定する。より詳細には、制御回路13は、電圧検出器17によって絶対値が所定値未満の電圧値が検知された場合に所定の動作を行い、電圧検出器17によって絶対値が該所定値以上の電圧値が検知された場合には所定の動作を行わない。
以上、本実施例のように定電流制御によって画像流れ検知を行うことによっても、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。
実施例9
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1〜8では、帯電ローラ2に非放電領域において直流電圧を印加して直流電流値を検知することで、感光ドラム1上の画像流れを判別する態様について説明した。
これに対し、本実施例から実施例15においては、帯電ローラ2に非放電領域において直流電圧を印加し、その時に注入帯電した感光ドラム1の表面電位を検知することで、感光ドラム1上の画像流れを判別する態様について説明する。
図19は、本実施例における、帯電ローラ2に対する帯電電圧印加系のブロック回路図である。
本実施例では、画像形成装置100は、検出手段を構成する、感光ドラム1の表面電位を検知する表面電位計(電位検出器)18を有する。この表面電位計18から制御回路13に、測定された感光ドラム1の表面電位の情報が入力される。
本実施例では、表面電位計18は、検知電極で誘導電流の信号変化を検出することで、感光ドラム1の表面電位を検知する。
又、本実施例では、表面電位計18は、感光ドラム1の回転方向(表面移動方向)において、帯電部aよりも下流、且つ、露光位置bよりも上流の位置で、感光ドラム1の表面電位を検知するようになっている。
本実施例では、制御回路13は、表面電位計18から入力される帯電電位の情報から、画像流れ抑制モードへ移行するか否かの決定プログラムを実行する機能を有する。
尚、本実施例では、画像形成装置100には、図4に示されるような、実施例1〜8における検出手段を構成する測定回路14は設けられていない。
又、本実施例の画像形成装置100は、図1に示す画像形成装置100が有する前露光装置8は有しておらず、即ち、図15に示す画像形成装置100と同様の全体構成を有する。
次に、本実施例における、画像流れを検知するシステムについて説明する。
本発明の目的の一つは、感光体の表面に付着する放電生成物に起因する画像流れや画像ボケなどの現象を、効率よく抑制することのできる画像形成装置を提供することである。本発明のより詳細な目的の一つは、必要な時だけ画像流れ抑制モードを動作させることができるように、感光体が画像流れを起し得る状態であるか否かを、余分な時間をかけず、消耗品の消費量を低減しつつ、検知することである。
前述したように、図5は、帯電ローラ2に印加した直流電圧と感光ドラム1の表面電位との関係を、温度23℃、相対湿度50%の環境で測定した結果を示すグラフである。このグラフより、−550Vが放電開始電圧Vthとなる。
放電開始電圧Vthは、帯電ローラ2と感光ドラム1との空隙や、感光体層厚み、感光体層比誘電率から決定される。放電開始電圧Vth以上の電圧を帯電ローラ2に印加すると、パッシェンの法則に基づき、上記空隙での放電現像が発生し、感光ドラム1に電荷が載る。
図20は、図15に示す本実施例の画像形成装置100から、露光装置3、現像装置4、転写ローラ5、定着装置6、クリーニング装置7を除外した状態を示す。即ち、感光ドラム1の周囲には、帯電ローラ2及び表面電位計18のみが配置された状態である。この状態で、感光ドラム1を、帯電ローラ2にある一定の電圧を印加しながら、相対湿度50%の環境にて回転させた。この時、帯電ローラ2には、ピーク間電圧が1500Vppの交流電圧と、−500Vの直流電圧とを重畳した電圧を印加した。
又、図21は、図20の装置において、上記電圧設定で放電させながら感光ドラム1を回転させた後に、帯電ローラ2に−500V直流電圧のみを印加して感光ドラム1を帯電させた時の、感光ドラム1の表面電位と時間との関係を測定した結果を示す。
本実施例の系においては、通常状態では、図5に示すように、帯電ローラ2に印加した直流電圧が−550V以上にならないと、直流電圧のみでは放電は開始されず、感光ドラム1は帯電されない。しかし、帯電処理を行うことで感光ドラム1の表面に放電生成物が蓄積し、その放電生成物が感光ドラム1上にあり続けると、それが空気中の水分を吸着し、感光ドラム1の表面の電気抵抗が低下し、放電開始電圧Vth未満の印加電圧でも感光ドラム1が帯電する。このような状態で画像を形成すると、画像がぼけたような状態、所謂、画像流れが生じる。
このような画像流れが発生する感光ドラム1は、パッシェンの法則に基づく放電開始電圧Vth未満の直流電圧(本実施例では−500V)を印加した場合においても、微小に帯電し始める。これは、感光ドラム1の表面の電気抵抗が低下することによって「注入帯電」することによる。図9は、このメカニズムを模式的に示す。
画像流れを起さない感光ドラム1においては、−500Vの直流電圧を印加した場合、感光ドラム1は帯電しない。そのため、感光ドラム1の表面電位は変化しない。
しかし、画像流れが生じる、表面の電気抵抗が下がって放電開始電圧Vth未満でもわずかに注入帯電してしまう感光ドラム1は、わずかずつ帯電していく。本実施例では、−500Vの直流電圧を印加したとき、感光ドラム1の帯電電位は、感光ドラム1の1周ごとに上昇していくことが分かった。
本実施例では、上述のような現象を、感光ドラム1が画像流れを発生させ得る状態であるか否かを判別する手段として利用した(画像流れ検知)。
本発明者らの鋭意研究の結果、次のことが分かった。即ち、相対湿度50%の環境下においては、本実施例の系では、図21のように、感光ドラム1の1周ごとの帯電電位の変化量ΔVが10Vになった時に、感光ドラム1の表面の電気抵抗が低下する。そして、潜像電位を形成するための電荷が感光ドラム1に保持されず逃げてしまう。その結果、画像上の孤立ドットが欠け始める現象、つまり、画像流れが発生する。
そこで、本実施例では、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧を印加した時の、帯電電位変化量ΔVを測定することで、感光ドラム1上に画像流れが発生し得る状態であるか否かを判別する。尚、上述のように感光ドラム1の1周ごとの帯電電位変化量ΔVが所定値以上であるかを判断してもよいし、例えば0Vなどの所定値を基準として感光ドラム1の帯電電位の絶対値が所定値以上であるか否かを判断してもよい。
このように、本実施例では、画像形成装置100は、帯電部材2に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う感光体1の表面電位に対応する情報を検出する検出手段を有する。又、画像形成装置100は、画像流れを抑制するための工程(画像流れ抑制モード)を検出手段14の検出結果に応じて実行させるか否かを制御する制御手段13を有する。特に、本実施例では、上記検出手段は、帯電部材2に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う感光体1の表面電位を検出する電位検出器18を有する。そして、制御手段13は、電位検出器18の出力に基づき画像流れ抑制モードを実行させるか否かを制御する。例えば、制御手段13は、電位検出器18により検出された電位の絶対値が所定値以上のときは画像流れ抑制モードを実行させ、所定値未満のときは画像流れ抑制モードを実行させない。
図22は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S61)、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S62)。この時、露光装置3は動作させず、現像電圧及び転写電圧はいずれも印加しない(S62)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1であるならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入された電荷が、表面電位計18によって帯電電位として検出される(S63)。
ここで、制御回路13は、表面電位計18において測定された帯電電位変化量ΔVが10V以上か否かを判断する(S64)。制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが10V以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S65)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが10V未満であれば、画像形成を実行させる(S66)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S62〜S64)、感光ドラム1が画像流れを起し得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが10V未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S66)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが10V以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S65)。
このように、本実施例では、制御手段13は、感光体1を加熱する加熱手段9による加熱処理を実行させるか否かを、検出手段の検出結果に応じて制御する。特に、本実施例では、制御手段13は、検出手段を構成する電位検出器14の出力に基づき上記加熱処理を実行させるか否かを制御する。
以上、本実施例によれば、画像流れが発生するかどうかを、画像形成が実行される前に、画像形成装置100内で検知することによって、必要な時だけ画像流れ抑制モードを実行でき、余分な電力や時間を必要とせず、効率よく画像流れを軽減することができる。
実施例10
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例9では、相対湿度50%の環境下における画像流れ検知を例にして説明した。
図23は、画像形成装置100内の相対湿度と、感光ドラム1が画像流れを発生し始める帯電電位変化量ΔVの値との関係を示すグラフである。
環境が変れば、帯電ローラ2や感光ドラム1自体の電気抵抗も変化する。そのため、例えば相対湿度が上がった場合は、画像流れが発生し得る状態となった際に表面電位計18によって検知される帯電電位は変化する。従って、より精密な制御のためには、環境が変化した場合には、感光ドラム1が画像流れを発生し得る状態か否かを判別するための閾値である帯電電位変化量の設定を、環境に応じて可変にすることが好ましい。
そこで、本実施例では、図19に示すように、環境検知手段として環境センサ15を画像形成装置100内に設置した。本実施例では、この環境センサ15は、画像形成装置100内の相対湿度を検出し、その検出した相対湿度の情報を制御回路13に伝達する。
図24は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S71)、先ず画像形成装置100内の相対湿度を環境センサ15に検知させ、その情報を制御回路13に伝達させる(S72)。
その後、制御回路13は、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S73)。この時、露光装置3は動作させず、現像電圧及び転写電圧はいずれも印加しない(S73)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1であるならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入された電荷が、表面電位計18によって帯電電位として検出される(S74)。
ここで、制御回路13は、表面電位計18において測定された帯電電位変化量ΔVが、環境センサ15を用いて検知された現在の環境下で画像流れが発生するか否かを判断するための値(画像流れ発生帯電電位変化量)以上か否かを判断する(S75)。この環境に応じた閾値となる画像流れ発生帯電電位変化量は、図23に示すように予め制御回路13に設定されており、制御回路13は、環境センサ15を用いて検知した相対湿度の情報から、それに応じた帯電電位変化量を選択して上記の判断に用いる。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが環境センサ15で検知した環境下で図23に示す画像流れ発生帯電電位変化量以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S76)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生電流値未満であれば、画像形成を実行させる(S77)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S73〜S75)、感光ドラム1が画像流れを起し得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S77)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S76)。
以上、本実施例によれば、実施例9と同様の効果を奏し得ると共に、画像流れ検知の際に先ず環境センサ15で画像形成装置100内の環境を検知することで、より効率よく、必要な時だけ画像流れ抑制モードを実行する制御を行うことができる。
実施例11
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
図25は、画像形成装置100の使用量として画像形成枚数(耐久枚数)と、感光ドラム1が画像流れを発生し始める感光ドラム1の帯電電位変化量ΔVとの関係を示すグラフである。
画像形成を繰り返し行うことで、感光ドラム1の膜厚が薄くなっていくと、感光ドラム1自身の電気抵抗が低下し、画像流れが発生し得る状態となった際に表面電位計18によって検知される感光ドラム1の表面電位は増加する。従って、より精密な制御のためには、耐久枚数の増加に応じて、感光ドラム1が画像流れを発生し得る状態か否かを判別するための閾値である帯電電位変化量の設定を可変にすることが好ましい。
そこで、本実施例では、図19に示すように、使用量検知手段として耐久枚数検知手段(カウンタ)16を画像形成装置100内に設置した。本実施例では、この耐久枚数検知手段16は、画像形成装置100に搭載された感光ドラム1の使用開始からのA4用紙の枚数に換算した耐久枚数を検知し、その耐久枚数の情報を制御回路13へ伝達する。
図14は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S81)、先ず耐久枚数検知手段16によってカウントされている画像形成装置100内の感光ドラム1の新品から現在までの耐久枚数を検知する(S82)。
その後、制御回路13は、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S83)。この時、露光装置3は動作させず、現像電圧及び転写電圧はいずれも印加しない(S83)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1であるならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電荷が、表面電位計18によって帯電電位として検出される(S84)。
ここで、制御回路13は、表面電位計18において測定された帯電電位変化量ΔVが、耐久枚数検知手段16を用いて検知した現在の耐久枚数で画像流れが発生するか否かを判断するための値(画像流れ発生帯電電位変化量)以上か否かを判断する(S85)。この耐久枚数に応じた閾値となる画像流れ発生帯電電位変化量は、図25に示すように予め制御回路13に設定されており、制御回路13は、耐久枚数検知手段16を用いて検知した耐久枚数の情報から、それに応じた帯電電位変化量を選択して上記の判断に用いる。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが耐久枚数検知手段16で検知した耐久枚数で図25に示す画像流れ発生帯電電位変化量以上になった場合、画像流れ抑制モードに移行することを決定する(S86)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量未満であれば、画像形成を実行させる(S87)。この制御フローの各種機器のコントロールは制御回路13にて行う。
本実施例では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、ヒータ電源10からドラムヒータ9への通電をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させ、画像流れを緩和する。本実施例では、制御回路13は、ドラムヒータ9による画像流れ抑制モードを1分間行わせた後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S83〜S85)、感光ドラム1が画像流れを起し得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S87)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S86)。
以上、本実施例によれば、実施例9と同様の効果を奏し得ると共に画像流れ検知の際に先ず耐久枚数検知手段16で耐久枚数を検知することで、より効率よく、必要な時だけ画像流れ抑制モードを実行する制御を行うことができる。
実施例12
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例9〜11では、画像流れ抑制モードは、感光ドラム1内に設置したドラムヒータ9により行う。即ち、ドラムヒータ9をONとし、感光ドラム1の表面近傍の相対湿度を低下させて、画像流れを緩和する。
これに対して、本実施例では、実施例4と同様に、画像流れ抑制モードでは、感光ドラム1のみを一定時間回転(空回転)させ、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eにおける両者の摺擦時間を長くすることを行う。このようにクリーニングブレード7aと感光ドラム1との摺擦時間を長くすると、感光ドラム1上に付着した放電生成物等が除去され易くなり、画像流れが発生し難くなる。
非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御は、図22を参照して説明したフローチャートに従って行うことができる。但し、上述のように、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる。
即ち、制御回路13は、画像流れ抑制モード(S65)に移行することを決定した場合、感光ドラム1の空回転動作を30秒行い、その後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S62〜S64)、感光ドラム1が画像流れを起し得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量(例えば10V)未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S66)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S65)。
同様に、実施例10、11にて説明した制御フローにおいて、画像流れ抑制モードを本実施例に従って行ってもよい。
以上、本実施例によれば、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる場合でも、実施例9〜11と同様の効果を奏し得る。
実施例13
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
本実施例は、画像流れ抑制モードにおける動作が、実施例9〜12とは異なる。
本実施例では、画像流れ抑制モードでは、実施例5と同様に、感光ドラム1上に研磨剤を供給し、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eへ研磨剤を送り、クリーニングブレード7aと感光ドラム1との摺擦力を強くすることを行う。このようにクリーニングブレード7aと感光ドラム1との摺擦力を強くすると、感光ドラム1上に付着した放電生成物等が除去され易くなり、画像流れが発生し難くなる。
非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御は、図22を参照して説明したフローチャートに従って行うことができる。但し、上述のように、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる。
即ち、制御回路13は、画像流れ抑制モード(S65)に移行することを決定した場合、感光ドラム1上に研磨剤を供給して、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eへ研磨剤を送る。
本実施例では、現像装置4内のトナーに予め研磨剤が添加されている。画像流れ抑制モードでは、このトナーで、感光ドラム1上に形成された、感光ドラム1の長手全域にわたる長さで、且つ、感光ドラム1の表面移動方向の長さが10cmのパッチの潜像を現像する。又、この画像流れ抑制モードでは、転写電圧を印加せず、上記パッチのトナーを、転写部dを通過させて当接部eへと供給する。
その後、制御回路13は、10秒間感光ドラム1の空回転動作を行った後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S62〜S64)、感光ドラム1が画像流れを起し得る状態か否かを判別する。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量(例えば10V)未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S66)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S65)。
同様に、実施例10、11にて説明した制御フローにおいて、画像流れ抑制モードを本実施例に従って行ってもよい。
以上、本実施例によれば、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる場合でも、実施例9〜12と同様の効果を奏し得る。
実施例14
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
本実施例では、感光ドラム1上の一部で画像流れが発生するような状況となった場合について説明する。
感光ドラム1の全域で画像流れが発生するような状況となった場合は、実施例9〜13で説明した方法によって画像流れを効果的に抑制できる。しかし、感光ドラム1の一部で画像流れが発生するような状況となった場合には、実施例9〜13にて説明した方法では、余分な時間がかかったり、過剰に消耗品を使用したりしてしまうことがある。
例えば、図27に示すように、感光ドラム1の回転方向の一部(円弧)であって、感光ドラム1の軸方向の略全域にわたる、斜線部131の領域で画像流れが発生した場合について説明する。
非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御は、基本的には、図22を参照して説明したフローチャートに従って行うことができる。但し、画像流れ抑制モードにおける動作が異なる。
図28は、図27の斜線部131の領域で画像流れが発生した場合に、表面電位計18によって検知される感光ドラム1の表面電位の時間変化を示す。
図27の斜線部131の領域で画像流れが発生した場合、図28に示すように、画像流れ発生部のみ電荷が注入され、感光ドラム1上で画像流れ発生部の表面電位の絶対値が上昇していく。
本実施例では、制御回路13は、感光ドラム1の1周毎の帯電電位の変化量ΔVが、感光ドラム1の回転方向において一部でも画像流れ発生帯電電位変化量(例えば10V)以上となった時に、その部分で画像流れが発生し得る状態であると判断する。
制御回路13は、上述のように感光ドラム1上の一部で画像流れが発生し得る状態であることを判別し、画像流れ抑制モード(S65)に移行することが決定した場合、次のような動作を行う。即ち、感光ドラム1上に、感光ドラム1の一部に発生し得る画像流れを抑制するのに十分な研磨剤を供給して、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面とお当接部eへ研磨剤を送る。
本実施例では、現像装置4内のトナーに予め研磨剤が添加されている。画像流れ抑制モードでは、このトナーで、感光ドラム1上に形成された、感光ドラム1の長手全域にわたる長さで、且つ、感光ドラム1の表面移動方向の長さが図27の斜線部131の領域、即ち、画像流れ発生部の長さに対応するパッチの潜像を現像する。又、この画像流れ抑制モードでは、転写電圧を印加せず、上記パッチのトナーを、転写部dを通過させて当接部eへと供給する。
その後、制御回路13は、10秒間感光ドラム1の空回転動作を行った後、再び画像流れ検知モードに移行させ(S62〜S64)、感光ドラム1が画像流れを起し得る状態か否かを判別する。そして、感光ドラム1の回転方向の全域で帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量(例えば10V)未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S66)。又、制御回路13は、感光ドラム1の回転方向において一部でも帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S65)。
以上、本実施例によれば、感光ドラム1において部分的に画像流れが発生し得る状態となっている場合に、余分に消耗品を必要とせず、効率よく画像流れを抑制することができる。
実施例15
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、先に説明した実施例のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例9〜14では、表面電位計18の位置が固定されているため、その表面電位計18では、感光ドラム1の長手方向において特定の部分における画像流れを検知するようになっている。通常、感光ドラム1の長手方向の全域において同等に画像流れが発生し易い状況となるので、実施例9〜14の方法によって十分な効果が得られることが多い。
しかし、例えば、表面電位計18がある部分で画像流れが発生しておらず、表面電位計18が無い部分で画像流れが発生していた場合には、表面電位計18で検知される表面電位変化量は変化せず、画像形成が実行されることになる。これにより、出力される画像に、画像流れが発生してしまうことが考えられる。
一方、上記とは逆に、表面電位計18がある部分で画像流れが発生し、表面電位計18が無い部分で画像流れが発生していなかった場合、画像流れ抑制モードに移行するため、出力される画像には画像流れは発生しない。しかし、例えば、画像流れ抑制モードとして感光ドラム1へトナーを供給することで感光ドラム1を研磨する場合、画像流れが発生していない部位にもトナーを供給し、トナーを余分に使用してしまうことが考えられる。又、感光ドラム1上の画像流れが発生していない部位を過度に研磨することとなり、感光ドラム1の寿命を縮めてしまうことが考えられる。
そこで、本実施例では、図29に示すように、表面電位計18を感光ドラム1の軸方向に移動できるように稼動機構を設けた。
更に説明すると、本実施例では、作動部材としてのリードスクリュー111が、伝達部材としてのギア114を介して、駆動源としてのモータ113によって正逆いずれの方向にも回転するように構成されている。モータ113の駆動の開始、停止並びに駆動方向は、制御回路13によって制御される。又、モータ113には、モータ電源115から電力が供給される。
リードスクリュー111には、表面電位計18が螺合しており、表面電位計18はリードスクリュー111の回転によって感光ドラム1の軸方向(図29中矢印方向)に移動する。これによって、表面電位計18は、感光ドラム1に対して少なくとも一方向(本実施例では感光ドラム1の軸方向)に移動可能とされている。
図30は、非画像形成時における、画像流れ検知を行って画像流れ抑制モードへ移行するか否かを決定する制御のフローチャートの一例である。
制御回路13は、画像流れ検知のタイミングで(S91)、表面電位計18の位置を検知する(S92)。制御回路13は、表面電位計18が第1の所定位置になければ、リードスクリュー111を回転させて、表面電位計18を第1の所定位置に移動させる(S93)。制御回路13は、表面電位計18が第1の所定位置にある場合、感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2に放電開始電圧Vth未満の直流電圧、本実施例では−500Vの直流電圧を印加させる(S94)。この時、露光装置3は動作させず、現像電圧及び転写電圧はいずれも印加しない(S94)。このような電圧設定にすることで、画像流れが発生し得る感光ドラム1であるならば、放電開始電圧Vth未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ2から感光ドラム1へ注入される電荷が、表面電位計18によって帯電電位として検出される(S95)。
この後、制御回路13は、予め設定された感光ドラム1の長手方向の複数の所定位置に順次表面電位計18を移動させて、それぞれの所定位置で帯電電位変化量ΔVを測定させる。即ち、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVを測定するごとに、感光ドラム1上の全ての所定位置での帯電電位変化量ΔVが測定されたかどうか判断する(S96)。制御回路13は、感光ドラム1上の全ての所定位置で帯電電位変化量ΔVが測定されていなければ、表面電位計18を移動させて測定を行う(S93〜S94)。又、制御回路13は、感光ドラム1上の全ての所定位置で帯電電位変化量ΔVが測定されているならば、測定した帯電電位変化量ΔVの中で、画像流れ発生帯電電位変化量(例えば10V)以上のものがあるか否かを判断する(S97)。制御回路13は、測定した帯電電位変化量ΔVの中に1つでも画像流れ発生帯電電位変化量以上のものがあれば、画像流れ抑制モードに移行させる(S98)。一方、制御回路13は、測定した帯電電位変化量ΔVが全て画像流れ発生帯電電位変化量未満であれば画像形成を実行させる(S99)。
制御回路13は、画像流れ抑制モードに移行することを決定した場合、感光ドラム1上に研磨剤を供給して、クリーニングブレード7aと感光ドラム1の表面との当接部eへ研磨剤を送る。
本実施例では、現像装置4内のトナーに予め研磨剤が添加されている。画像流れ抑制モードでは、このトナーで、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上であった感光ドラム1上の部位に形成された、感光ドラム1の表面移動方向の長さが10cmのパッチの潜像を現像する。又、この画像流れ抑制モードでは、転写電圧を印加せず、上記パッチのトナーを、転写部dを通過させて当接部eへと供給する。
その後、制御回路13は、10秒間感光ドラム1の空回転動作を行った後、再び画像流れ検知モードに移行させる(S92〜S97)。そして、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量未満に低下していれば、画像形成を実行させるモードへ移行させる(S99)。又、制御回路13は、帯電電位変化量ΔVが画像流れ発生帯電電位変化量以上のままであれば、再び画像流れ抑制モードへ移行させる(S98)。
以上、本実施例によれば、感光ドラム1において部分的に画像流れが発生し得る状態となっている場合に、余分に消耗品を必要とせず、効率よく画像流れを抑制することができる。
変形例
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。以下、幾つかの変形例について説明する。
上述の実施例においては、画像形成装置の非画像形成時である印字準備回転動作期間において、画像流れを検知し、画像流れ抑制モードに移行するか否かの決定を行う工程を行った。しかし、斯かる工程は、印字準備回転動作期間に行うことに限られるものではなく、他の非画像形成時、即ち、初期回転動作時、紙間工程時、後回転工程時に行ってもよく、又、複数の非画像形成時に実行してもよい。
又、上述の実施例では、画像流れ抑制モードとして、加熱する方法(加熱処理)、空回転する方法(摺擦処理)、研磨剤を供給する方法(研磨処理)を例示したが、これらの方法はそれぞれを組み合わせることも可能である。これにより、画像流れを抑制する効果も向上する。例えば、感光体の加熱処理時に、感光体上の放電生成物を除去する摺擦処理を行うことができる。又、例えば、感光体の加熱処理時に、感光体上の放電生成物を除去する研磨処理を行うことができる。
又、上述の実施例では、非画像形成時に、定電圧を印加して電流をモニターする手段、低電流を流してその時に印加した電圧をモニターする手段をについて説明したが、どちらを組み合わせることも可能である。
又、上述の実施例では、画像流れ検知において、直流電流値を検知する際に、帯電前の電位を低く又一定にするために、前露光装置をONとすることを説明した。しかし、露光以外にも、転写部の後に感光ドラム上に電圧を与える除電装置を用いることも可能である。
又、上述の実施例では、ドラムヒータは感光ドラムに内包するものとして説明したが、感光ドラムを温めるものならどのようなものでもよく、感光ドラムの外部から熱を与えるものであってもよい。
又、上述の実施例では、画像流れ検知の際に印加する放電開始電圧Vth未満の電圧を−500Vとしたが、印加する直流電圧は放電開始電圧Vth未満であればよい。ただし、その際は、画像流れ発生電流値、画像流れ発生帯電電位変化量も変化する。
又、上述の実施例では、クリーニング部材を用いた画像形成装置を例として説明したが、クリーニング部材を有しておらず、現像装置において現像同時クリーニングを行う、所謂、クリーナレスの画像形成装置にも本発明を適用することができる。これにより、上述と同様の効果を発揮することができる。
又、感光ドラムは、その表面の電気抵抗が109〜1014Ω・cmの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の電気抵抗範囲にある場合も同等の効果が得られる。更に、感光ドラムとして、表層の体積抵抗値が約1013Ω・cmであるアモルファスシリコン感光体を用いてもよい。
又、上述の実施例では、可撓性の接触帯電部材として帯電ローラを用いたが、これ以外にも、例えばファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。更に、各種材質のものを組み合わせることによって、より適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることができる。
又、帯電ローラや現像スリーブに印加する振動電界の交番電圧成分(交流成分、周期的に電圧値が変化する電圧)の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等を適宜使用可能である。更に、直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
又、上述の実施例では、画像形成時の帯電方式として、画像流れが起きやすい直流電圧に交流電圧を重畳したAC帯電方式を採用した画像形成装置を例として説明した。しかし、画像流れは、AC帯電方式よりは軽微であるが、DC帯電方式でも発生する。従って、本発明は、DC帯電方式を採用する画像形成装置においても有効である。
又、上述の実施例では、画像流れ検知に用いる接触帯電部材として帯電ローラを用いる場合を例にして説明したが、接触している帯電部材ならどのようなものでも同様の検知手段として有効である。例えば、ブレード帯電器や、ブラシ帯電器などの公知の接触帯電部材でも応用は可能である。又、転写ローラなどの転写装置であっても、感光ドラムに接触し、感光ドラム上の電位を変化させるものであるので、感光ドラムを帯電させる帯電部材になる。従って、画像流れ検知のために、このような感光ドラムに接触した転写装置を用いることも有効である。このように、接触転写装置で画像流れを検知する方式は、例えば、帯電手段として接触帯電部材である帯電ローラではなくコロナ帯電方式を用いた装置においても採用することができ、その接触転写装置で画像流れを検知することが可能である。
又、上述の実施例では、第1の像担持体として感光ドラムを用いた構成であったが、像担持体が静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、静電記録誘電体の表面を一様に帯電した後、その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択的に除電して、目的の画像情報に対応した静電潜像を書き込み形成する。
又、上述の実施例では、感光ドラムの帯電面に対する露光手段(情報書き込み手段)、前露光手段としてレーザ走査手段の露光装置を用いた。しかし、これ以外にも、例えばLEDのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。更に、ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。
又、上述の実施例では、転写手段として転写ローラによるローラ転写方式を用いた。しかし、これ以外にも、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した非接触転写帯電方式でもよい。
又、上述の実施例では、画像形成装置は、感光ドラムに形成した単色トナー像を転写材に直接転写する画像形成装置であった。しかし、これ以外にも、転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく、多重転写等による多色画像或いはフルカラー画像を形成することのできる画像形成装置にも、本発明を適用することができる。
本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置の感光ドラムと帯電ローラの層構成を示す概略断面図である。 画像形成装置の動作シーケンスを説明するための説明図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置の帯電電圧印加系のブロック回路図である。 帯電直流電圧と感光ドラムの表面電位との関係の一例を示すグラフ図である。 帯電直流電圧と測定回路に流れこんだ直流電流値との関係の一例を示すグラフ図である。 画像流れ発生直流電流値を求める実験装置の一例の模式図である。 空回転動作時間と感光ドラムに流れ込む直流電流値との関係の一例を示すグラフ図である。 放電開始電圧未満の帯電直流電圧印加時に感光ドラム上に電荷が載るメカニズムを説明するための説明図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 相対湿度と感光ドラムに流れ込む直流電流値との関係の一例を示すグラフ図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 耐久枚数と感光ドラムに流れ込む直流電流値との関係の一例を示すグラフ図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 本発明の他の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 本発明の他の実施例に係る画像形成装置の帯電電圧印加系のブロック回路図である。 画像流れ発生帯電電位変化量を求める実験装置の一例の模式図である。 空回転動作時間と感光ドラムの表面電位との関係の一例を示すグラフ図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 相対湿度と感光ドラムの表面電位との関係の一例を示すグラフ図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 耐久枚数と感光ドラムの表面電位との関係の一例を示すグラフ図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。 感光ドラム上の一部で画像流れが発生した場合について説明するための模式図である。 感光ドラムの表面電位と時間との関係の一例を示すグラフ図である。 本発明の他の実施例に係る画像形成装置の表面電位計とその稼動機構の概略構成図である。 画像流れ検知モードと画像流れ抑制モードの制御フローの一例を示すフローチャート図である。
符号の説明
1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電ローラ(帯電手段、接触帯電部材)
3 露光装置(露光手段)
4 現像装置(現像手段)
5 転写ローラ(転写手段)
6 定着装置
7 クリーニング装置(クリーニング手段)
8 前露光装置
9 ドラムヒータ
10 ドラムヒータ電源
11 直流電源
12 交流電源
13 制御回路(制御手段)
14 直流電流値測定回路(電流検出器、検出手段)
15 環境センサ
16 耐久枚数検知手段
17 電圧検出器
18 表面電位計(電位検出器、検出手段)

Claims (14)

  1. 感光体と、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に対し前記感光体との間で放電を生じさせる帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記帯電部材により帯電された前記感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により前記感光体に形成された静電像を現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、
    前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う前記感光体の表面電位に対応する情報を検出する検出手段と、前記感光体に付着している放電生成物を除去するモードを前記検出手段の検出結果に応じて実行させるか否かを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記検出手段は前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加した際に前記帯電部材から前記感光体に流れる電流を検出する電流検出器を有し、前記制御手段は前記電流検出器の出力に基づき前記モードを実行させるか否かを制御することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記電流検出器により検出された電流値が所定値以上のときは前記モードを実行させ、所定値未満のときは前記モードを実行させないことを特徴とする請求項2の画像形成装置。
  4. 前記検出手段は前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う前記感光体の表面電位を検出する電位検出器を有し、前記制御手段は前記電位検出器の出力に基づき前記モードを実行させるか否かを制御することを特徴とする請求項1の画像形成装置。
  5. 前記制御手段は、前記電位検出器により検出された電位の絶対値が所定値以上のときは前記モードを実行させ、所定値未満のときは前記モードを実行させないことを特徴とする請求項4の画像形成装置。
  6. 前記感光体の回転に伴いこれを摺擦する摺擦部材を有し、前記制御手段は前記モードにおいて前記摺擦部材による摺擦処理を実行させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置。
  7. 前記感光体に研磨粒子を供給することにより前記感光体を研磨する研磨手段を有し、前記制御手段は前記モードにおいて前記研磨手段による研磨処理を実行させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置。
  8. 前記バイアス印加手段は直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかの画像形成装置。
  9. 感光体と、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に対し前記感光体との間で放電を生じさせる帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記帯電部材により帯電された前記感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により前記感光体に形成された静電像を現像する現像手段と、を有する画像形成装置において、
    前記感光体を加熱する加熱手段と、前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う前記感光体の表面電位に対応する情報を検出する検出手段と、前記加熱手段による加熱処理を実行させるか否かを前記検出手段の検出結果に応じて制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  10. 前記検出手段は前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加した際に前記帯電部材から前記感光体に流れる電流を検出する電流検出器を有し、前記制御手段は前記電流検出器の出力に基づき前記加熱処理を実行させるか否かを制御することを特徴とする請求項9の画像形成装置。
  11. 前記検出手段は前記帯電部材に放電開始電圧未満の直流電圧を印加したことに伴う前記感光体の表面電位を検出する電位検出器を有し、前記制御手段は前記電位検出器の出力に基づき前記加熱処理を実行させるか否かを制御することを特徴とする請求項9の画像形成装置。
  12. 前記感光体の回転に伴いこれを摺擦する摺擦部材を有し、前記制御手段は前記加熱処理において前記摺擦部材による摺擦処理を実行させることを特徴とする請求項9乃至11のいずれかの画像形成装置。
  13. 前記感光体に研磨粒子を供給することにより前記感光体を研磨する研磨手段を有し、前記制御手段は前記加熱処理において前記研磨手段による研磨処理を実行させることを特徴とする請求項9乃至11のいずれかの画像形成装置。
  14. 前記バイアス印加手段は直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とする請求項9乃至13のいずれかの画像形成装置。
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