JP2010145463A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感光体の使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that controls image formation based on usage history information of a photoreceptor.
従来、高価格帯の電子写真方式の画像形成装置は、感光体の表面電位を測定する電位センサを装置本体の内部に具備する。そして、電位センサで感光体の表面電位を測定することによって、一次帯電電圧や現像電圧を決定している。そうすることで、常に正確な電位制御が可能になり適正濃度が安定して得られる。一方で、電位センサを装置本体の内部に具備すると、画像形成装置のコストアップや装置本体の大型化が生じ、画像形成装置のコストダウンや装置本体の小型化が妨げられる。 Conventionally, a high-priced electrophotographic image forming apparatus includes a potential sensor for measuring the surface potential of a photoreceptor inside the apparatus main body. Then, the primary charging voltage and the development voltage are determined by measuring the surface potential of the photosensitive member with a potential sensor. By doing so, accurate potential control is always possible, and an appropriate concentration can be stably obtained. On the other hand, when the potential sensor is provided inside the apparatus main body, the cost of the image forming apparatus and the size of the apparatus main body are increased, which hinders the cost reduction of the image forming apparatus and the size reduction of the apparatus main body.
そこで、最近は、画像形成装置のコストダウンや装置本体の小型化の実現にあたって、画像形成装置の内部に電位センサが装備されていないものが多く見られる。そのような構成では、あらかじめ実験などから得られたデータをもとに一次帯電電圧や現像電圧を決定しているのが一般的である。こうすると電位センサを用いずにある程度の電位制御を行うことが可能となり、画像形成装置のコストダウンや装置本体の小型化が実現される。また、正確な制御の実現にあたって、画像形成装置の内部に温湿度センサが装備され、温湿度センサが測定した感光体の温湿度の値に基づいて最適な電位制御が行われるものがある。さらに、正確な制御の実現にあたって、画像形成装置の内部に感光体の表面のトナー濃度やシートに転写されたトナーの濃度をモニタする濃度検知センサが装備され、電位制御にフィードバックするものがある。このように、画像の安定制御に向けて様々な工夫がなされている。 Therefore, recently, in order to reduce the cost of the image forming apparatus and to reduce the size of the apparatus main body, many image forming apparatuses are not equipped with a potential sensor. In such a configuration, the primary charging voltage and the development voltage are generally determined based on data obtained beforehand from experiments and the like. This makes it possible to perform a certain level of potential control without using a potential sensor, thereby realizing cost reduction of the image forming apparatus and size reduction of the apparatus main body. In order to realize accurate control, a temperature / humidity sensor is provided inside the image forming apparatus, and optimal potential control is performed based on the temperature / humidity value of the photosensitive member measured by the temperature / humidity sensor. Further, in order to realize accurate control, there is an image forming apparatus equipped with a density detection sensor for monitoring the toner density on the surface of the photoreceptor and the density of the toner transferred to the sheet, and feeds back to the potential control. As described above, various ideas have been made for stable image control.
特に、感光体の光感度特性が使用時間等に応じて低下すると、帯電器及び現像器の電位制御の精度が低下して出力濃度が不安定となる。その結果、出力画像の画質は劣化する。この出力画像の画質の劣化を抑制するために、出力濃度を濃度検知センサで測定して電位制御にフィードバックすることも考えられる。こうした出力濃度の測定や出力濃度情報のフィードバックには時間を要する。また、濃度検知センサにかかるコストの分、画像形成装置はコストアップされてしまう。 In particular, when the photosensitivity characteristics of the photosensitive member are lowered in accordance with the usage time or the like, the accuracy of potential control of the charger and the developer is lowered, and the output density becomes unstable. As a result, the image quality of the output image is degraded. In order to suppress the deterioration of the image quality of the output image, it is conceivable to measure the output density with a density detection sensor and feed back to the potential control. It takes time to measure the output density and feed back the output density information. Further, the cost of the image forming apparatus is increased by the cost of the density detection sensor.
こうした電位制御の時間短縮及び画像形成装置のコストダウンを実現するために、感光体、帯電器、露光器、現像器等の使用履歴に応じて帯電電位や露光量を制御して、感光体の電位の安定化を実現可能な特許文献1及び特許文献2に記載の発明が開示される。
In order to reduce the potential control time and reduce the cost of the image forming apparatus, the charging potential and exposure amount are controlled according to the usage history of the photoconductor, charger, exposure device, developer, etc. The inventions disclosed in
特許文献1に記載の発明では、感光体の総回転時間、停止時間、コピー枚数、温度湿度センサを用いて測定される温度湿度に基づいて、制御部は露光器の露光を制御する。こうした構成によれば、帯電装置によって発生する窒素酸化物といった活性化されたガスが画像形成装置の短期の放置では消失されない場合でも、これによる感光体の感度低下分を補正して露光器の露光が制御されることから、均一な画像が得られる。また、帯電装置によって発生する窒素酸化物といった活性化されたガスが画像形成装置の長期の放置では消失されるので、均一な画像が得られる。
In the invention described in
特許文献2に記載の発明では、画像形成の際に要したシートの枚数、画像形成したジョブ数、印字画素量等の情報に基づいて、画像形成を制御する。こうした構成によれば、感光体の固有情報に基づいて画像形成が制御されることから、感度が変化した場合でも、正確な電位制御ができ、高画質化が実現される。
In the invention described in
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の発明では、感光体の感度変化は、感光体の短期間使用では感光体の明部電位が元の明部電位に戻るが、感光体の長期間使用では感光体の明部電位が元の明部電位に戻らないといった現象が考慮されていない。つまり、画像形成装置が感光体の使用開始後から30日間の経過時間を経て存在する場合には、その間に10日間使用した場合と30日間使用した場合とでは、30日間使用の装置が10日間使用の装置よりも感光体の明部電位が上昇してしまう。これは、特許文献1に記載されるように長期間放置されたとしても防止されない。
However, in the inventions described in
図11及び図12は、感光体の感度劣化の様子を示すグラフである。図11及び図12を参照し、感光体の長期間使用及び短期間使用による現象を以下に説明する。図11(a)は、感光体の露光時明部電位Vlの長期的な推移を示すグラフである。このグラフは、像露光量及び帯電電位が一定に維持された条件下で、500k枚のシートが連続して通過した場合に、画像形成の枚数の増加に応じた露光時の感光体の明部の電位(以下、『露光時明部電位』という)が推移する様子を示す。シートの枚数が増加するに従って明部電位は傾きαをもって上昇していることから、感光体の感度低下が生じている。また、図11(a)中に示した「朝」は、その日の立上げ時の明部電位を示し、「ラスト」は、その日のシート通過終了時の明部電位を示す。一晩で明部電位は所定量ほど戻る様子が把握される。 11 and 12 are graphs showing the state of sensitivity deterioration of the photosensitive member. With reference to FIGS. 11 and 12, the phenomenon caused by long-term use and short-term use of the photoreceptor will be described below. FIG. 11A is a graph showing a long-term transition of the light portion potential Vl during exposure of the photosensitive member. This graph shows the bright portion of the photosensitive member during exposure according to the increase in the number of images formed when 500 k sheets are continuously passed under the condition that the image exposure amount and the charging potential are kept constant. The potential (hereinafter referred to as “bright portion potential during exposure”) changes. As the number of sheets increases, the bright portion potential increases with a slope α, which causes a decrease in sensitivity of the photoreceptor. In addition, “morning” shown in FIG. 11A indicates the light portion potential at the start-up of the day, and “last” indicates the light portion potential at the end of the sheet passage on that day. It can be seen that the light portion potential returns by a predetermined amount overnight.
図11(b)は、感光体の露光時明部電位の短期的な推移を示すグラフである。このグラフは、一日の明部電位の推移を示す。「100k」と記載される曲線は、100k枚のシートの画像形成に用いられた感光体に関し、その後に200枚のシートを通過させたときの明部電位の推移を示す。「500k」と記載される曲線は、500k枚のシートの画像形成に用いられた感光体に関し、その後に200枚のシートを通過させたときの明部電位の推移を示す。画像濃度の安定化のためには、双方に対応して、帯電器による感光体の帯電電位、及び、露光器による感光体への露光量が変更される必要がある。 FIG. 11B is a graph showing a short-term transition of the light portion potential during exposure of the photoreceptor. This graph shows the transition of the light potential of the day. The curve described as “100k” indicates the transition of the bright portion potential when 200 sheets are subsequently passed with respect to the photoconductor used for image formation of 100k sheets. A curve described as “500 k” indicates a transition of the bright portion potential when 200 sheets are subsequently passed with respect to the photoreceptor used for image formation of 500 k sheets. In order to stabilize the image density, it is necessary to change the charging potential of the photosensitive member by the charger and the exposure amount to the photosensitive member by the exposure device corresponding to both.
図12(a)は、一日の使用量が異なる感光体の明部電位の推移を示すグラフである。図12(a)に示されるように、一日の使用量が多い程に明部電位は大きく上昇し、一日の使用量が少ない程に明部電位は小さく上昇する。また、図12(b)は、耐久途中で長期間に渡って休止した場合の感光体の明部電位の推移を示すグラフである。図12(b)に示されるように、長期間休止すると、感光体の明部電位は下降する。このように、感光体の使用ボリューム(例えば一日の使用量)や放置時間(例えば不使用であった日数)によって感光体の劣化レベルが異なる。したがって、放置時間や使用時間の蓄積量を考慮しない従来の制御では、感光体の感度低下に対応した感光体の表面電位の調整が不十分となる。 FIG. 12A is a graph showing the transition of the light portion potential of the photoconductors having different daily usage amounts. As shown in FIG. 12 (a), the light portion potential increases more as the daily usage amount increases, and the light portion potential increases smaller as the daily usage amount decreases. FIG. 12B is a graph showing the transition of the light portion potential of the photosensitive member when the operation is stopped for a long time during the endurance. As shown in FIG. 12 (b), the light portion potential of the photosensitive member decreases after a long pause. As described above, the deterioration level of the photoconductor varies depending on the usage volume of the photoconductor (for example, the daily usage amount) and the leaving time (for example, the number of days of non-use). Therefore, in the conventional control that does not take into account the amount of storage time and usage time, the adjustment of the surface potential of the photoreceptor corresponding to the reduction in sensitivity of the photoreceptor is insufficient.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、感光体の長期的な使用にも短期的な使用にも対応して、画像形成にあたって、感光体の表面電位を適正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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to appropriately control the surface potential of the photoconductor in image formation in response to both long-term use and short-term use of the photoconductor. It is an object to provide an image forming apparatus.
上記課題を達成するために、本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体の表面に電荷を一様に帯電する帯電器と、前記感光体の表面に露光して静電像を形成する露光器と、前記感光体の表面にトナー像を現像する現像器と、現像したトナー像をシートに転写する転写器と、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか1つの使用履歴情報を記憶する情報記憶部と、前記情報記憶部に前記使用履歴情報を記憶させ、前記使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する制御部と、を備える画像形成装置において、前記使用履歴情報は、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか1つの使用量、及び、前記感光体の使用開始後の経過時間の情報であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention includes a photosensitive member, a charger that uniformly charges the surface of the photosensitive member, and an electrostatic image formed by exposing the surface of the photosensitive member. At least one of an exposure device to be formed, a developing device for developing a toner image on the surface of the photoconductor, a transfer device for transferring the developed toner image to a sheet, the photoconductor, the charger, and the exposure device. In the image forming apparatus, comprising: an information storage unit that stores one usage history information; and a control unit that stores the usage history information in the information storage unit and controls image formation based on the usage history information. The history information is information on a usage amount of at least one of the photoconductor, the charger, and the exposure unit, and information on an elapsed time after the start of use of the photoconductor.
以上のように、本発明によれば、感光体、帯電器及び露光器の少なくともいずれか1つの使用量、及び、感光体の使用開始後の経過時間の両方に基づいて使用履歴情報が定められる。したがって、感光体の感度の劣化状態や回復状態に基づいて感光体の表面電位を制御する。その結果、感光体の長期的な使用にも短期的な使用にも対応して、画像形成にあたって、感光体の表面電位を適正に制御することができる。 As described above, according to the present invention, usage history information is determined based on both the usage amount of at least one of the photoconductor, the charger, and the exposure device, and the elapsed time after the start of use of the photoconductor. . Therefore, the surface potential of the photoconductor is controlled based on the sensitivity deterioration state or recovery state of the photoconductor. As a result, it is possible to appropriately control the surface potential of the photoconductor in forming an image corresponding to both long-term use and short-term use of the photoconductor.
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置を図面に基づき詳しく説明する。但し、この実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものはない。 Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の構成を示す断面図である。図1に示されるように、画像形成装置100は、4ドラム方式を用いたフルカラー画像形成装置である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an
画像形成のプロセスを簡単に説明する。まず、『帯電器』である一次帯電器5により『感光体』である感光体ドラム10の表面に一様に帯電し、そこに『露光器』であるLEDアレイ6により、リーダ部14の内部のCCD13からの入力画像信号に応じて露光し静電像を形成する。その静電像を、現像手段である現像器7によりトナー像として顕画化し、転写器8により搬送ベルト12上を担持搬送されてきたシートP上に転写する。定着器9によりシートP上に転写されたトナー像を固着させる。一画素あたりの、再現階調数は2値であるが、多値であっても良い。感光体ドラム10は『感光体』である『電子写真感光体』に相当する。
The image forming process will be briefly described. First, the surface of the
前述の画像形成プロセスの高速化は4色同時に行うことにより実現されている。第1ステーション1はイエロー、第2ステーション2はマゼンタ、第3ステーション3はシアン、第4ステーション4はブラックの画像を形成している。本実施例における一次帯電器5は、ローラ帯電方式を用いている。
The speeding up of the image forming process described above is realized by simultaneously performing four colors. The
画像形成時の一次帯電バイアスや現像バイアスなどの電位関係の制御について述べる。画像形成装置100の内部の『情報記憶部』である記憶装置30には、感光体ドラム10の帯電電位である一次帯電電位Vd、及び、感光体ドラム10の露光時の明部の表面電位である露光時明部電位Vlの関係を記憶させる(図2参照)。この特性を絶対水分量に応じて7段階に記憶させる。また、現像器7での理想的な現像特性を供給するために必要な現像コントラスト特性に関しても、絶対水分量毎に7段階に記憶させる(図7(b)参照)。それぞれに独立に記憶させるのは濃度調整や後述する感光体ドラム10の使用履歴補正を可能にするためである。
Control of potential relations such as primary charging bias and developing bias during image formation will be described. The
また、記憶装置30は、感光体ドラム10、一次帯電器5及びLEDアレイ6の少なくともいずれか1つの使用履歴情報を記憶する。この使用履歴情報は、感光体ドラム10、一次帯電器5及びLEDアレイ6の少なくともいずれか1つの使用量、及び、感光体ドラム10の使用開始後の経過時間の情報である。感光体ドラム10の使用量とは、例えば、感光体ドラム10の回転数、感光体ドラム10により印刷したシートの枚数、感光体ドラム10により印刷したジョブ数をいう。一次帯電器5の使用量とは、例えば、一次帯電器5に帯電ローラが用いられる場合には帯電ローラの回転数や高圧印加時間等をいう。LEDアレイ6の使用量とは、例えば、LEDの積算駆動時間やLEDの積算発光時間をいう。感光体ドラム10の使用開始後の経過時間とは、例えば、感光体ドラム10が画像形成装置本体100aに装着された後に最初に回転された時から現在までの経過時間をいう。
Further, the
この使用履歴情報に関しては、後に詳述するが、特に、画像形成装置100を立ち上げてから現在までの間に30日経過している場合を想定する。この期間内に1日だけ1時間で感光体ドラム10が1800回の回転をした場合に、『感光体ドラム10の回転数』は1800回として記録され、『感光体ドラム10の使用開始後の経過時間』は30日として記録される。
The usage history information will be described in detail later. In particular, it is assumed that 30 days have passed since the
『制御部』であるコントローラ50は、記憶装置30に使用履歴情報を記憶させ、使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する。画像形成の制御にあたって、記憶させた基本Vd−Vl特性に後述する耐久指数Kにより補正を施して得たVd’−Vl’特性と、現像コントラスト特性とにより、画像形成における最適な一次帯電バイアスと、現像バイアスの制御値を決定する。ここで、記憶している7段階の絶対水分量と、画像形成開始時に測定した『温湿度検知部』である温湿度センサ40の出力から算出した絶対水分量が異なる場合には、絶対水分量を基準に線形補間することで対応している。
The
また、コントローラ50は、露光の制御にあたって、CCD13から取り込まれたR、G、Bの画像信号を、入力補正回路、フィルタ、LOG変換部を経て、色変換処理部24で色変換し、Y、M、C、Kのデータにする。そして、最後にガンマ変換処理部(画像信号変換処理部)で画像形成装置100の出力濃度特性に合わせてガンマ変換を行い、LEDアレイ6から露光を行う。
In addition, the
図2は、基本Vd−Vl特性の一例を示す。この図2を参照して、基本Vd−Vl特性に関して詳しく述べる。図2に示されるように、一般に一次帯電電位Vdの動きに対して非線形に露光時明部電位Vlが追従する形になる。なお、本実施例で使用する感光体ドラム10は、絶対水分量が多いほど露光時明部電位Vlの絶対値が小さくなる傾向を示す。また、絶対水分量に対するVd−Vl特性の変化率は絶対水分量が少なくなるほど急峻になり、大きな非線形性を示す。従って、厳密には絶対水分量による補間は非線形で行う必要があるが、誤差や計算量を考慮し、本実施形態においては線形補間で十分と判断して実施している。ただし、非線形補間をした方が、性能が上がるのは言うまでもない。
FIG. 2 shows an example of the basic Vd-Vl characteristic. The basic Vd-Vl characteristic will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the exposure light portion potential Vl generally follows the movement of the primary charging potential Vd in a non-linear manner. Note that the
図3は、感光体ドラム10の層の構成を示す断面図である。図3を参照して、感光体ドラム10の光感度特性に関して説明する。感光体ドラム10は本実施例においては機能分離型有機感光体を用いている。図3に示されるように、その層構成は、Al基体10a、下地層10b、キャリア発生層10c、キャリア輸送層10d、表面保護層10eとなっている。キャリア発生層10cに到達する光量に応じてフォトキャリアが発生し、感光体ドラム10の表層の帯電電子と結合し電位が降下する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the layers of the
ここで、一般にフォトキャリアの発生量はキャリア発生層10cの塗工膜厚や濃度、キャリア輸送層10d、表面保護層10eでの光透過率、塗工膜厚などのざまざまな因子で変化する。これらの因子は、画像形成を繰り返すことにより徐々に変化する。また表面保護層10eは画像形成を繰り返すごとにシートや、現像剤、一次帯電剤などとの摺擦が発生しその膜厚が減少するため、電位の変化に影響する。
Here, in general, the amount of photocarrier generated varies depending on various factors such as the coating film thickness and concentration of the
しかしながら、近年は表層の硬度を高めることにより感光体寿命も大きく伸びてゆく傾向にあり、膜厚の変化はほとんど考慮しなくても良く、むしろ感度変化に最も大きく影響する要因は、帯電及び露光の繰り返しによる残電荷の蓄積である。感光体表層寿命の延命化により長期使用後に顕在化する現象で、このメカニズムは明確ではないが、帯電及び露光の繰り返しにより発生したフォトキャリアが下地層10bからAl基体10aに抜けにくくなり、蓄積してゆくことが原因と考えられている。
However, in recent years, there has been a tendency for the lifetime of the photoreceptor to greatly increase by increasing the hardness of the surface layer, and it is not necessary to consider changes in film thickness. This is the accumulation of residual charge by repeating the above. This phenomenon becomes apparent after long-term use due to the extended life of the surface of the photoreceptor. This mechanism is not clear, but photocarriers generated by repeated charging and exposure are difficult to escape from the
感光体ドラム10の感度が劣化することは、図9及び図10を参照しながら前述した通りである。また、感光体ドラム10の感度が劣化した場合には、劣化以前と同一の帯電電位及びLEDの発光条件で作像が続けられると、反転現像方式においては現像コントラストがとれなくなっていき、画像濃度が低下していく。したがって、フルカラー画像では、一定以上の電位の変化が生じた場合には同一原稿に対して色味が変化することから、不都合である。
As described above with reference to FIGS. 9 and 10, the sensitivity of the
こうした『画像濃度の低下』や『色味の変化』を補正するためには、より深く潜像が掘れるように、『LED光量の増加』又は『一次帯電電位の上昇』といった手法がとられる。Vd−Vl特性により、一次帯電電位Vdが高いほど、同一の光量において潜像コントラストが大きくとれるからである。また、中間調の補正が必要である場合には、画像信号を変換する方法がある。このことから、この実施形態では、感光体ドラム10の感度の劣化に応じて、『一次帯電電位Vdのシフト制御』『LED光量条件のシフト制御』『画像信号の変換』を行う。以下に具体的な方法を示す。
In order to correct such “decrease in image density” and “change in color”, techniques such as “increase in the amount of LED light” or “increase in the primary charging potential” are taken so as to dig deeper into the latent image. This is because, according to the Vd-Vl characteristic, the higher the primary charging potential Vd, the larger the latent image contrast can be obtained with the same light amount. In addition, there is a method of converting an image signal when halftone correction is necessary. Therefore, in this embodiment, “shift control of the primary charging potential Vd”, “shift control of the LED light quantity condition”, and “conversion of the image signal” are performed according to the deterioration of the sensitivity of the
図1で前述したように、画像形成装置100はコントローラ50を備え、コントローラ50は、記憶装置30に使用履歴情報を記憶させると共に、使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する。この『使用履歴情報』には、『感光体ドラム10の使用量』である『感光体ドラム10の積算回転数N』、及び、『感光体ドラム10の使用開始後の経過時間』である『感光体ドラム10の使用開始時からの積算日数T』がある。
As described above with reference to FIG. 1, the
コントローラ50は、『感光体ドラム10の積算回転数N』及び『感光体ドラム10の使用開始時からの積算日数T』に基づいて、『使用履歴情報』である『使用頻度値』としての耐久指数Kを算出する。これによって、光感度を推測して電位を制御する。なお、積算日数Tは、画像形成装置本体100aの内部の時間算出部によって得られる時間データを換算したものとする。また、積算日数Tは、感光体ドラム10を交換するときに、操作部より交換を認識させる走査を行うことにより、感光体ドラム10の使用時間が得られる。こうすると、耐久指数Kは次式(1)から導出される。
The
ここで、初期の感光体ドラム10の露光時明部電位Vlに対して補正しなければならない露光時明部電位の補正量をS(V)とし、ここで、耐久指数がKの場合の感光体ドラム10の明部電位の上昇傾きをα(K)とする。なお、耐久指数Kに対応して感光体ドラム10の特性が変化する『特性変化データ』である上昇傾きをα(K)は、記憶装置30に格納される。この上昇傾きα(K)は予め測定されたデータである。こうすると、露光時明部電位の補正量S(V)は次式(2)から導出される。
Here, the correction amount of the exposure light portion potential that must be corrected with respect to the exposure light portion potential Vl of the initial
図4は、耐久指数Kの値に対する感光ドラムの露光時明部電位の上昇率の違いを示す図である。K、すなわち一日あたりで平均された感光体ドラム10の回転数が多いほど、上昇傾きαが大きいことがわかる。
FIG. 4 is a diagram showing the difference in the rate of increase in the light portion potential during exposure of the photosensitive drum with respect to the value of the durability index K. It can be seen that the higher the K, that is, the number of rotations of the
図5は、露光時明部電位Vl及び露光量の関係を示すグラフである。露光量が0.00μJ/cm2の時の露光時明部電位がVl=500[V]で、露光量が0.50μJ/cm2の時の露光時明部電位がVl=100[V]である場合には、露光時明部電位Vlの範囲が500[V]−100[V]=400[V]である。このことは曲線Xに示される。なお、露光量が0.00μJ/cm2の時の露光時明部電位Vlとは、実質的に一次帯電電位Vdを意味する。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the exposure light portion potential Vl and the exposure amount. When the exposure amount is 0.00 μJ / cm 2 , the exposure light portion potential is Vl = 500 [V], and when the exposure amount is 0.50 μJ / cm 2 , the exposure light portion potential is Vl = 100 [V]. In this case, the range of the bright portion potential Vl at the time of exposure is 500 [V] −100 [V] = 400 [V]. This is shown by curve X. Note that the exposure light portion potential Vl when the exposure amount is 0.00 μJ / cm 2 substantially means the primary charging potential Vd.
ここで、感光体ドラム10の長期使用によって、露光量が0.50μJ/cm2の時の露光時明部電位がVl=100[V]+26.5[V]=126.5[V]になる。この場合に、露光時明部電位Vlの範囲が500[V]−126.5[V]=373.5[V]に低下する。このことは曲線Yに示される。
Here, due to long-term use of the
この露光時明部電位Vlの範囲(現像コントラストに相当)の低下分26.5[V]を補うために、露光時明部電位Vlの補正量S(V)=26.5[V]が必要となり、この場合には、一次帯電電位Vdの補正量ΔVd=50.35[V]が必要となる。そのために、一次帯電電位ΔVdが50.35[V]上昇されて、露光時明部電位が50.35[V]上昇する。露光量が0.0μJ/cm2の時の露光時明部電位がVl=550.35[V]、露光量が0.50μJ/cm2の時の露光時明部電位がVl=150.35[V]の場合、露光時明部電位Vlの範囲が550.35[V]−150.35[V]=400[V]である。このことは曲線Zに示される。なお、露光量が0.00μJ/cm2の時の露光時明部電位Vlとは、実質的に一次帯電電位Vdを意味する。 In order to compensate for the decrease of 26.5 [V] in the range (corresponding to development contrast) of the bright portion potential Vl during exposure, the correction amount S (V) = 26.5 [V] of the bright portion potential Vl during exposure is In this case, the correction amount ΔVd of the primary charging potential Vd = 50.35 [V] is required. Therefore, the primary charging potential ΔVd is increased by 50.35 [V], and the bright portion potential during exposure is increased by 50.35 [V]. The light portion potential during exposure when the exposure amount is 0.0 μJ / cm 2 is Vl = 550.35 [V], and the light portion potential during exposure when the exposure amount is 0.50 μJ / cm 2 is Vl = 150.35. In the case of [V], the range of the bright portion potential Vl during exposure is 550.35 [V] −150.35 [V] = 400 [V]. This is shown in curve Z. Note that the exposure light portion potential Vl when the exposure amount is 0.00 μJ / cm 2 substantially means the primary charging potential Vd.
図6は、休止が入った場合の感光体ドラム10の露光時明部電位Vlの推移を示している。図6を参照して、感光体ドラム10が使用された後、次に使用されるまでの間の休止時間について説明する。図中『A』は1日に10k回転する場合の感光体ドラム10の感度低下のライン、図中『B』は1日に5k回転する場合の感光体ドラム10の感度低下のラインを示している。
FIG. 6 shows the transition of the bright portion potential Vl at the time of exposure of the
図6に示されるように、感光体ドラム10が50k回転するまでは、感光体ドラム10は1日当たりで10k回転のペースで画像を形成する。感光体ドラム10が50k回転した時点で、感光体ドラム10は5日間動作されない状態で放置される。その後再び、感光体ドラム10は100k回転するまでは、感光体ドラム10は1日当たりで10k回転のペースで画像を形成する。
As shown in FIG. 6, until the
ここで、感光体ドラム10が50k回転するまでに5日間かかるとする。この場合に、感光体ドラム10が50k回転の時点で5日間放置されることから、放置の最終日の時点で感光体ドラム10の回転数は50k回転のままである。したがって、前述の式(1)の未知数に関しては、感光体ドラム10の積算回転数N=50k回、感光体ドラム10の使用開始時からの積算日数T=10日間となる。その結果、耐久指数K=50k回/10日=5k回/日となる。つまり、耐久指数Kは半分となっており、これは、感光体ドラム10が1日当たりで5k回転するペースに相当する。そうすると、5日放置後の電位は、概ね、最初から1日で5k回転のペースで通紙を行った場合の感光体ドラム10の感度低下ライン付近まで回復していることが分かる。また、感光体ドラム10の露光時明部電位Vlの補正量S(V)は、1日当たりの平均ドラム回転数としての耐久指数Kや感光体ドラム10の積算回転数Nを式(2)に入れることで導出可能である。
Here, it is assumed that it takes 5 days for the
図7(a)は、予め記憶されている耐久指数Kに対するαの値を示している。例えば、前述の図5を参照して説明した感光体ドラム10の動作では、耐久指数K=5k回/日となっていたから、感光体ドラム10の明部電位の上昇傾きα(K)=0.53となる。
FIG. 7A shows the value of α with respect to the durability index K stored in advance. For example, in the operation of the
また、図7(b)は、環境に関し、絶対水分量M、感光体ドラム10の標準の一次帯電電位Vd、一次帯電電位Vdの補正量ΔVdを示す。なお、ここでは、一次帯電電位Vdは現像コントラストともいう。一次帯電電位Vdが変化されると、任意の現像コントラストが得られるからである。そして、そのときの標準の一次帯電電位Vdに対し、一次帯電電位Vdの補正量ΔVdの計算式が示されている。
FIG. 7B shows the absolute water content M, the standard primary charging potential Vd of the
図8は、データに基づいて一次帯電電位Vdを設定する過程を示すフローチャートである。前述のデータからは、図8のフローに従って、一次帯電電位Vdが設定される。図8に示されるように、コントローラ50は、制御を開始する(S1)。コントローラ50は、どの環境にあるのかを検出する(S2)。コントローラ50は、検出された環境に関して、感光体ドラム10の標準の一次帯電電位Vdを設定する(S3)。コントローラ50は、『感光体ドラム10の積算回転数N』『感光体ドラム10の使用開始時からの積算日数T』を読み込む(S4)。コントローラ50は、前述のN及びTから耐久指数Kの値を算出する(S5)。コントローラ50は、耐久指数Kに基づいて感光体ドラム10の明部電位の上昇傾きをα(K)を算出する(S6)。コントローラ50は、感光体ドラム10の明部電位の上昇傾きをα(K)及び感光体ドラム10の積算回転数Nから露光時明部電位Vlの補正量S(V)を算出する(S7)。コントローラ50は、一次帯電電位Vdの補正量ΔVdを算出する(S8)。コントローラ50は、一次帯電器5の帯電ローラのDCバイアスに基づく感光体ドラム10の標準の一次帯電電位Vd、現像ローラのDCバイアスVdcを算出して、設定する(S9)。
FIG. 8 is a flowchart showing a process of setting the primary charging potential Vd based on the data. From the above data, the primary charging potential Vd is set according to the flow of FIG. As shown in FIG. 8, the
一次帯電電位Vdの設定は、帯電ローラに印加するDCバイアスを制御することにより可能である。一般に、一次帯電電位Vdは現像位置においてDCバイアス値よりも低くなる傾向にある。これは帯電位置から現像位置までの間に表面電位が減衰することによる。但し、接触AC帯電方式においては比較的減衰量は小さくなる傾向があり、感光体ドラム10の仕様前後でも大きく変化しない特徴がある。本実施形態においては、印加DCバイアスに対する帯電電位は図9に示す関係となるため、目標とする帯電電位に対する印加電圧値を決定することができる。以降、このときに設定した帯電電位を補正後初期帯電電位と称する。最後に、コントローラ50は、制御を終了する(S10)。
The primary charging potential Vd can be set by controlling the DC bias applied to the charging roller. Generally, the primary charging potential Vd tends to be lower than the DC bias value at the development position. This is because the surface potential is attenuated between the charging position and the development position. However, in the contact AC charging method, the attenuation amount tends to be relatively small, and there is a feature that it does not change greatly before and after the specification of the
図10は、耐久指数K毎の1ジョブ内の電位変化の飽和値の推移を示すグラフである。図10に示されるように、感光体ドラム10に関する1ジョブ内での短期の電位変動は、一定の枚数に達すると飽和する傾向にある。この飽和値の推移は、仕様によって大きくなるが、耐久指数Kに依存する。耐久指数Kが大きい程に、感光体ドラム10の回転数当たりの推移が大きいことが分かる。そのために、1ジョブ内の電位制御は耐久指数に基づいて算出される必要がある。したがって、1ジョブ内の電位は補正されて制御される。
FIG. 10 is a graph showing the transition of the saturation value of the potential change in one job for each durability index K. As shown in FIG. 10, short-term potential fluctuations within one job relating to the
1ジョブ内の電位変化の飽和値は、次式(3)(4)により表すことができる。『感光体ドラム10の積算回転数N』『感光体ドラム10の使用開始時からの積算日数T』に基づいて、『使用履歴情報』である『使用頻度値』としての耐久指数Kは次式(3)によって導出される。そして、電位変化の飽和値をW(V)とし、耐久指数K毎の傾きをβ(K)とし、感光体ドラム10の積算回転数をNとすると、電位変化の飽和値W(V)は、次式(4)によって導出される。
The saturation value of the potential change within one job can be expressed by the following equations (3) and (4). The durability index K as “usage frequency value” as “usage history information” based on “accumulated rotational speed N of
また、ジョブが終了した後は、ジョブ開始前の電位に回復する傾向がある。この推移は比較的早いため、補正した帯電電位をもとの補正後初期帯電電位に戻すことも考えられる。推移の仕方によっては従来方法により、ジョブ終了から次のジョブ開始までの時間に応じて初期帯電電位を補正することも有効である。 Further, after the job is completed, the potential tends to recover to the potential before the job started. Since this transition is relatively fast, it can be considered that the corrected charging potential is returned to the original corrected initial charging potential. Depending on the way of transition, it is also effective to correct the initial charging potential according to the time from the end of a job to the start of the next job by a conventional method.
(使用量に関する他形態)
なお、本実施形態の画像形成装置100では、使用履歴情報に含まれる『使用量』は、感光体ドラム10の積算回転数Nであった。コントローラ50は、一連の制御として、まず耐久指数K及び感光体ドラム10の積算回転数Nから、感光体ドラム10の明部電位の推移を予測し、その予測値に応じて一次帯電電位及び現像バイアスを変化させ、現像コントラストを一定に維持する。また、その補正後の設定に対し、シートの通過を開始するとそのジョブ内でも耐久指数K、感光体ドラム10の積算回転数Nに応じて電位が変動するため、さらに補正をすることが可能となる。
(Other forms of usage)
In the
ただし、このような実施形態に限定されない。すなわち、使用履歴情報に含まれる『使用量』は、一次帯電器5の使用量、LEDアレイ6の使用量であっても良い。詳しくは、『使用量』は、一次帯電器5が帯電する総帯電時間、LEDアレイ6が露光する総露光時間、画像形成されたシートの枚数、画像形成されたジョブ数、画像形成された印字画素量の何れか1つであっても良い。
However, it is not limited to such an embodiment. That is, the “use amount” included in the use history information may be the use amount of the
この『使用量』は、感光体ドラム10の積算回転数N、一次帯電器5が帯電する総帯電時間、LEDアレイ6が露光する総露光時間、画像形成されたシートの枚数、画像形成されたジョブ数、画像形成された印字画素量の何れか2つ以上を組み合わせても良い。こうして組み合わせた数値を使用履歴指数として使用しても良い。例えば、一次帯電器5の総帯電時間から感光体ドラム10の第1消耗度数値を算出する。同様に、LEDアレイ6の総露光時間から感光体ドラム10の第2消耗度数値を算出する。そして、第1消耗度数値及び第2消耗度数値にそれぞれ感光体劣化レベルの重み付けをした値を加算した数値を、一次帯電器5及びLEDアレイ6の組み合わせた『使用履歴指数』としても良い。
This “usage amount” is the total number of revolutions N of the
なお、ジョブ数とは、複数枚綴りの印刷物を連続印刷する毎の仕事数をいう。例えば、10枚綴りの文書を1回でプリントアウトする場合には、シートの印刷枚数は10枚であるが、ジョブ数は1回ということになる。印字画素量とは、一般的にはビデオカウントと呼ばれる方法で、画像の画素信号が積算される場合に、その画像の画素信号の積算量をいうことになる。 Note that the number of jobs refers to the number of jobs each time a plurality of printed materials are continuously printed. For example, when a 10-page document is printed out once, the number of printed sheets is 10, but the number of jobs is one. The print pixel amount is a method generally called video count, and when the image pixel signals are integrated, it means the integrated amount of the pixel signals of the image.
(画像形成の制御に関する他形態)
また、本実施形態の画像形成装置100では、コントローラ50は、一次帯電器5に印加される電圧を補正して画像形成を制御する。すなわち、一次帯電電位Vdが補正されると、電位変動による潜像コントラストの変化が抑制される。
(Other forms of image formation control)
In the
ただし、このような実施形態に限定されない。すなわち、コントローラ50は、現像器7に印加される電圧を補正して画像形成を制御しても良い。または、コントローラ50は、LEDアレイ6から露光される露光量を補正して画像形成を制御しても良い。さらに、本制御と組み合わせて階調補正を行うこともできる。これは予め測定されたデータに基く予測制御も可能であるし、従来より知られる、所定のパッチ画像の反射濃度を検知することによりガンマ変換をすることも可能である。
However, it is not limited to such an embodiment. That is, the
(カートリッジに関する他形態)
さらに、本実施形態の画像形成装置100では、感光体ドラム10及び記憶装置30はカートリッジ化されているとは記載されないが、この形態に限定されない。すなわち、少なくとも感光体ドラム10及び記憶装置30は一体的にカートリッジとして形成されて、カートリッジは画像形成装置本体100aに着脱可能であっても良い。
(Other forms related to cartridge)
Furthermore, in the
5 一次帯電器(帯電器)
6 LEDアレイ(露光器)
7 現像器
8 転写器
10 感光体ドラム(感光体)
30 記憶装置(情報記憶装置)
100 画像形成装置
5 Primary charger (charger)
6 LED array (exposure device)
7 Developing
30 storage device (information storage device)
100 Image forming apparatus
Claims (11)
前記使用履歴情報は、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか1つの使用量、及び、前記感光体の使用開始後の経過時間の情報であることを特徴とする画像形成装置。 A photoconductor, a charger for uniformly charging the surface of the photoconductor, an exposure device for exposing the surface of the photoconductor to form an electrostatic image, and developing a toner image on the surface of the photoconductor A developing device that transfers the developed toner image to a sheet, an information storage unit that stores use history information of at least one of the photoconductor, the charger, and the exposure device, and the information storage unit A storage unit that stores the usage history information, and a control unit that controls image formation based on the usage history information.
The use history information is information on a usage amount of at least one of the photoconductor, the charger, and the exposure device, and information on an elapsed time after the start of use of the photoconductor. .
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