JP2017032727A - 画像形成装置、および画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画質を向上させた画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、感光体と、露光部と、現像装置と、中間転写体と、二次転写ローラーと、パッチ画像形成部５６と、トナー濃度検出センサーと、露光量調整部５７と、表面粗さ導出部５８と、画像形成条件設定部５９とを備える。パッチ画像形成部５６は、トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成する。トナー濃度検出センサーは、パッチ画像形成部５６により形成されたパッチ画像のトナー濃度を検出する。露光量調整部５７は、トナー濃度検出センサーにより検出されたパッチ画像のトナー濃度から、露光部による露光量を調整する。表面粗さ導出部５８は、露光量調整部５７により調整された露光量から感光体の表面粗さを導出する。画像形成条件設定部５９は、表面粗さ導出部５８により導出された感光体の表面粗さを基に、画像形成条件を設定する。【選択図】図５

Description

この発明は、画像形成装置、および画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法に関するものである。

複合機に代表される画像形成装置においては、画像読み取り部で原稿の画像を読み取った後、帯電装置によって帯電させた感光体に対し、読み取られた画像データを基に露光し、感光体上に静電潜像を形成する。その後、形成された静電潜像の上に帯電したトナーを供給して可視画像とした後、用紙にトナーを転写して定着させ、装置外に排出する。

感光体上に残存した未転写のトナーについては、クリーニングブレード（以下、単に「ブレード」ということもある。）によって感光体の表面から物理的に除去される。ブレードは、回転する感光体と当接するようにして設けられている。なお、感光体の表面には、当接するブレードへの負荷の軽減の観点から、接触領域の低減を図るべく、予め適度な凹凸形状が設けられている。この凹凸形状については、感光体の芯材となるアルミニウム素管の表層において、成膜によって設けられた感光層によって形成されている。

画像形成装置における印字枚数が増加するにつれ、感光体の表面に設けられた凹凸形状のうちの凸部分が削れていく。すなわち、耐久が進むにつれ、感光体の表面の平滑化が進むこととなる。そうすると、感光体とブレードとの間の接触領域が増加していくこととなる。また、印刷枚数が増加するにつれ、帯電装置において発生する放電生成物も徐々に感光体の表面に付着することとなる。その結果、ブレードの負荷が増加して、トナーに含まれる外添剤のすり抜けが増加し、帯電ローラーの汚染が進行することとなり、好ましくない。

したがって、印字枚数が増加した段階におけるブレードの負荷の軽減のために、画像形成条件の設定を変更することとしている。具体的には、例えば、画像形成条件の設定において、所定のタイミングで潤滑剤としてのトナーを感光体側へ適宜供給して外添剤のすり抜け量の低下を図ったり、感光体に印加する帯電バイアス電圧を低下させて放電生成物の発生を抑制することとしている。

なお、画像形成装置に備えられる感光体に関する技術が、特開平９−２９７４２０号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平９−２９７４２０号公報

感光体の表面の潤滑性を向上するためにトナーを過剰に供給してしまうと、トナーに含まれる研磨剤がブレードをすり抜ける量が多くなり、感光体の表面に付着して、感光体を汚染してしまうこととなる。また、放電生成物の発生についても、できるだけ効率的に抑制することが望ましい。したがって、画像形成装置において画質の向上を図るためには、より正確な画像形成条件の設定が必要となる。すなわち、ブレードの負荷の軽減をより適切に行うためには、実際の感光体の表面粗さに合わせて、適切な帯電バイアス電圧値を設定したり、潤滑剤としてのトナーの供給のタイミングを設定する必要がある。

ここで、画像形成装置の使用状況毎に、厳密に感光体の表面粗さを測定することは困難である。したがって、昨今は、画像形成装置の耐久枚数、すなわち、現在までに形成した画像形成の枚数や駆動時間の総計から推測して、感光体の表面粗さの値に換算しているに過ぎない。そうすると、実際の表面粗さとは異なる表面粗さの設定で画像形成条件を設定することとなり、精度よく画質の向上が図れないこととなる。上記した特許文献１に開示の技術では、対応することができない。

この発明の目的は、画質を向上させた画像形成装置を提供することである。

この発明の他の目的は、精度よく画像形成装置用感光体の表面粗さを検出することができる画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法を提供することである。

本願発明者らは、耐久に伴う感光体の表面の平滑化のメカニズムについて、鋭意検討した。そして、印刷の枚数が増加するにつれ、感光体とブレードとの摩擦により凸部分が削れていくと共に、感光体の表面層、すなわち、感光層の厚みも薄くなる点に着目した。そして、感光層の厚みによって調整される画像形成時の適正な露光量と感光体の表面粗さとの関係を見出し、本願発明を構成するに至った。

すなわち、この発明の一の局面においては、画像形成装置は、感光体と、露光部と、現像装置と、中間転写体と、二次転写ローラーと、パッチ画像形成部と、トナー濃度検出部と、露光量調整部と、表面粗さ導出部と、画像形成条件設定部とを備える。露光部は、感光体の表面に静電潜像を形成する際に感光体に露光する。現像装置は、感光体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する。中間転写体は、現像装置によって形成された可視画像を一次転写される。二次転写ローラーは、中間転写体上に一次転写された可視画像を用紙に二次転写する。パッチ画像形成部は、トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成する。トナー濃度検出部は、パッチ画像形成部により形成されたパッチ画像のトナー濃度を検出する。露光量調整部は、トナー濃度検出部により検出されたパッチ画像のトナー濃度から、露光部による露光量を調整する。表面粗さ導出部は、露光量調整部により調整された露光量から感光体の表面粗さを導出する。画像形成条件設定部は、表面粗さ導出部により導出された感光体の表面粗さを基に、画像形成条件を設定する。

この発明の他の局面においては、画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法は、画像形成装置用感光体と、画像形成装置用感光体の表面に静電潜像を形成する際に感光体に露光する露光部と、画像形成装置用感光体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する現像装置と、現像装置によって形成された可視画像を一次転写される中間転写体と、中間転写体上に一次転写された可視画像を用紙に二次転写する二次転写ローラーとを備える画像形成装置に備えられる画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法である。画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法は、トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成する工程と、形成されたパッチ画像のトナー濃度を検出する工程と、検出されたトナー濃度から、露光部による露光量を調整する工程と、調整された露光量から感光体の表面粗さを導出する工程とを備える。

このような画像形成装置によると、導出される感光体の表面粗さの精度が高いため、より正確に画像形成条件を設定することができる。したがって、画質の向上を図ることができる。

また、このような画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法によると、導出される感光体の表面粗さの精度を高くすることができる。

この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機を示す図である。 図１に示す複合機の構成を示すブロック図である。 画像形成部の構成を示す図である。 トナー濃度検出センサーの構成を示す図である。 制御部の構成を示す図である。 感光体の表面粗さを導出する場合の処理の内容を示すフローチャートである。 半減露光量と印字枚数との関係を示すグラフである。 感光体の表面粗さと印字枚数との関係を示すグラフである。 感光体の表面に削れが生じていない場合におけるトナー濃度と露光量との関係との関係を示すグラフである。 感光体の表面にある程度の削れが生じている耐久後の場合とにおけるトナー濃度と露光量との関係を示すグラフである。 感光体の表面粗さと半減露光量との関係を示すグラフである。 初期の場合のクリーニングブレードと感光体の表面における接触状態を示す模式図である。 耐久後の場合のクリーニングブレードと感光体の表面における接触状態を示す模式図である。

以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機１１を示す図である。図２は、図１に示す複合機１１の構成を示すブロック図である。

図１および図２を参照して、複合機１１は、制御部１２と、操作部１３と、画像読み取り部１４と、画像形成部１５と、用紙セット部１９と、排出トレイ３０と、記憶部としてのハードディスク１６と、ファクシミリ通信部１７と、ネットワーク２５と接続するためのネットワークインターフェース部１８とを備える。

制御部１２は、複合機１１全体の制御を行う。操作部１３は、複合機１１側から発信する情報やユーザーの入力内容を表示する表示画面２１を含む。操作部１３は、印刷部数や階調等の画像形成の条件や電源のオンまたはオフを入力させる。画像読み取り部１４は、セット位置にセットされた原稿を読み取り位置に搬送する原稿搬送装置としてのＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）２２を含む。画像読み取り部１４は、ＡＤＦ２２または不図示の載置台上にセットされた原稿の画像を読み取る。用紙セット部１９は、手差しで用紙をセットする手差しトレイ２８やサイズの異なる複数枚の用紙を収納可能な給紙カセット群２９を含む。画像形成部１５は、画像読み取り部１４により読み取られた画像データやネットワーク２５を介して送信された画像データを基に、搬送されてきた用紙に画像を形成する。画像形成部１５により画像を形成された用紙は、排出トレイ３０に排出される。ハードディスク１６には、受信した画像データや入力された画像形成条件のデータ等が記憶される。ファクシミリ通信部１７は、公衆回線２４に接続されており、ファクシミリ送信やファクシミリ受信を行う。

なお、複合機１１は、画像データの書き出しや読み出しを行うＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるが、これらについては、図示および説明を省略する。また、図２中の矢印は、制御信号や制御、画像に関するデータの流れを示している。なお、図１に示すように、この実施形態においては、給紙カセット群２９は、３つの給紙カセット２３ａ、２３ｂ、２３ｃから構成されている。

複合機１１は、画像読み取り部１４により読み取られた原稿の画像データを用いて画像形成部１５において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、複合機１１は、ネットワークインターフェース部１８を通じて、ネットワーク２５に接続されたコンピューター２６ａ、２６ｂ、２６ｃから送信された画像データを用いて、画像形成部１５において画像を形成して用紙に印刷することにより、プリンターとして作動する。すなわち、画像形成部１５は、要求された画像を印刷する印刷部として作動する。複合機１１は、ファクシミリ通信部１７を通じて、公衆回線２４から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭを介して画像形成部１５において画像を形成することにより、また、画像読み取り部１４により読み取られた原稿の画像データを、ファクシミリ通信部１７を通じて公衆回線２４に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。複合機１１は、画像処理に関し、複写機能、プリンター機能、ファクシミリ機能等、複数の機能を有する。さらに、各機能に対しても、詳細に設定可能な機能を有する。

この発明の一実施形態に係る複合機１１を含む画像形成システム２７は、上記した構成の複合機１１と、ネットワーク２５を介して複合機１１に接続される複数のコンピューター２６ａ、２６ｂ、２６ｃとを備える。この実施形態においては、複数のコンピューター２６ａ〜２６ｃについては、３台示している。各コンピューター２６ａ〜２６ｃはそれぞれ、複合機１１に対して、ネットワーク２５を介して印刷要求を行って印刷をすることができる。

次に、複合機１１に備えられる画像形成部１５の構成について、さらに詳細に説明する。図３は、複合機１１に備えられる画像形成部１５を示す図である。

図１〜図３を参照して、画像形成部１５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各４色にそれぞれ対応する第一の作像ユニット４１ａ、第二の作像ユニット４１ｂ、第三の作像ユニット４１ｃ、および第四の作像ユニット４１ｄを含む作像器３１と、露光部としてのＬＳＵ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｅｒ Ｕｎｉｔ）３２と、中間転写体としての転写ベルト３３と、各作像ユニット４１ａ〜４１ｄに対応して設けられる四つの一次転写ローラー３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを含む一次転写ユニット３５と、二次転写ローラー３６と、現像バイアス印加部３７と、帯電バイアス印加部３８とを備える。ＬＳＵ３２については、一点鎖線で概略的に示している。なお、複合機１１は、いわゆる四連タンデム形式の画像形成部１５を備えることとなる。

イエローの可視画像を形成する第一の作像ユニット４１ａは、その表面に静電潜像が形成される第一の感光体４２ａ、第一の感光体４２ａにイエローの現像剤を供給する第一の現像ローラー４３ａ、第一の感光体４２ａを帯電させる第一の帯電ローラー４４ａ、および第一の感光体４２ａをクリーニングする第一のクリーニング部４５ａを含む。マゼンタの可視画像を形成する第二の作像ユニット４１ｂは、その表面に静電潜像が形成される第二の感光体４２ｂ、第二の感光体４２ｂにマゼンタの現像剤を供給する第二の現像ローラー４３ｂ、第二の感光体４２ｂを帯電させる第二の帯電ローラー４４ｂ、および第二の感光体４２ｂをクリーニングする第二のクリーニング部４５ｂを含む。シアンの可視画像を形成する第三の作像ユニット４１ｃは、その表面に静電潜像が形成される第三の感光体４２ｃ、第三の感光体４２ｃにシアンの現像剤を供給する第三の現像ローラー４３ｃ、第三の感光体４２ｃを帯電させる第三の帯電ローラー４４ｃ、および第三の感光体４２ｃをクリーニングする第三のクリーニング部４５ｃを含む。ブラックの可視画像を形成する第四の作像ユニット４１ｄは、その表面に静電潜像が形成される第四の感光体４２ｄ、第四の感光体４２ｄにブラックの現像剤を供給する第四の現像ローラー４３ｄ、第四の感光体４２ｄを帯電させる第四の帯電ローラー４４ｄ、および第四の感光体４２ｄをクリーニングする第四のクリーニング部４５ｄを含む。

現像バイアス印加部３７は、第一〜第四の現像ローラー４３ａ〜４３ｄに、それぞれ現像バイアス電圧を印加する。帯電バイアス印加部３８は、第一〜第四の帯電ローラー４４ａ〜４４ｄに、それぞれ帯電バイアス電圧を印加する。

第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に、図３中の矢印Ｄ_１の方向で示す転写ベルト３３の回転方向の上流側から配置されている。すなわち、上流側から第一の作像ユニット４１ａ、第二の作像ユニット４１ｂ、第三の作像ユニット４１ｃ、第四の作像ユニット４１ｄの順に配置されている。最下流側に第四の作像ユニット４１ｄが配置される。

第一〜第四の帯電ローラー４４ａ〜４４ｄはそれぞれ、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄを所定の電位に帯電させる。ＬＳＵ３２は、画像読み取り部１４によって読み取った画像を基に、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄに対して、各色の成分の光に応じて露光する。露光された各色の成分の光を基に、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上にそれぞれ静電潜像が形成される。第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上に形成された静電潜像に第一〜第四の現像ローラー４３ａ〜４３ｄからそれぞれ各色の現像剤、具体的には、トナーが供給される。各色のトナーが第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上にそれぞれ供給されて、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上にそれぞれ各色のトナーによる可視画像を形成される。このようにして第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上に形成されたトナーによる可視画像は、転写ベルト３３に一次転写される。

転写ベルト３３は、無端状である。転写ベルト３３は、駆動ローラー４６ａ、および従動ローラー４６ｂによって一方向に回転する。転写ベルト３３の回転方向は、図３中の矢印Ｄ_１で示される。すなわち、転写ベルト３３の回転方向については、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄが設けられている下方領域においては、左側から右側に向かう方向、その逆の上方領域においては、右側から左側に向かう方向である。

四つの一次転写ローラー３４ａ〜３４ｄはそれぞれ、転写ベルト３３を介して各色の感光体４２ａ〜４２ｄに対向する位置に配置される。一次転写ユニット３５によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄにより形成されたトナーによる可視画像が転写ベルト３３に一次転写される。具体的には、一次転写ローラー３４ａ〜３４ｄのそれぞれに一次転写バイアスが印加されることによって、第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄにより形成されたトナーによる可視画像が、転写ベルト３３の表面に一次転写される。この時に、各色の画像が転写ベルト３３に重ねられて、転写ベルト３３上にフルカラーの画像が形成される。

二次転写ローラー３６は、転写ベルト３３を介して、従動ローラー４６ｂと対向する位置に設けられる。画像形成部１５は、二次転写ローラー３６と転写ベルト３３の表面とが当接する位置に記録媒体としての用紙を搬送するための用紙搬送路４７ａを備える。また、画像形成部１５は、二次転写された用紙を不図示の定着ユニット側へ搬送するための用紙搬送路４７ｂを備える。給紙カセット２３ａ〜２３ｃが位置する上流側となる用紙搬送路４７ａから、二次転写ローラー３６と転写ベルト３３の表面とが当接する位置に用紙が供給される。用紙の搬送のタイミングに合わせて、二次転写ローラー３６へのトナーと逆の極性の二次転写バイアスが印加される。二次転写ローラー３６への二次転写バイアスの印加により、転写ベルト３３の表面上に形成されたトナーによる可視画像が、供給された用紙側に電気的に引き寄せられ、用紙に二次転写される。トナーによる可視画像が転写された用紙は、用紙搬送路４７ｂを利用して図示しない定着ユニットまで搬送される。

次に、トナー濃度検出部としてのトナー濃度検出センサー５１の構成について説明する。複合機１１は、転写ベルト３３上に一次転写されたトナーによる可視画像のうちのトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサー５１を備える。

図４は、トナー濃度検出センサー５１の構成を示す概略図である。なお、図３においては、トナー濃度検出センサー５１は、二点鎖線で概略的に示している。

図１〜図４を参照して、トナー濃度検出センサー５１は、転写ベルト３３の回転方向において、ブラックの作像ユニット４１ｄの下流側に配置されている。トナー濃度検出センサー５１は、転写ベルト３３の表面４８側に光を照射する発光素子５２ａと、転写ベルト３３の表面４８側から反射された反射光を受光する受光素子５２ｂと、受光素子５２ｂによって受光した反射光の光量からトナー量を算出するトナー濃度算出部（図示せず）とを備える。この実施形態においては、発光素子５２ａと受光素子５２ｂとは、転写ベルト３３の表面４８に垂直な方向に延びる平面５４に対して、対称の位置となるように設置されている。すなわち、受光素子５２ｂは、発光素子５２ａによって発光された光に対して正反射光を受光する位置に設けられている。発光素子５２ａの一例として、具体的には、赤外光を照射する赤外発光ダイオードが採用される。また、受光素子５２ｂの一例として、具体的には、赤外受光素子が採用される。

発光素子５２ａは、転写ベルト３３の表面４８またはトナーによる可視画像４９に向かって、図４中の矢印Ｅ_１で示す左斜め上方向に赤外光といった光５３ａを照射する。トナーによる可視画像４９が形成されていない場合には、発光素子５２ａは、転写ベルト３３の表面４８に向かって光５３ａを照射することになる。

受光素子５２ｂは、図４中の矢印Ｅ_２で示す左斜め下方向に向かうトナーによる可視画像４９からの反射光５３ｂおよび転写ベルト３３の表面４８からの反射光５３ｂのいずれか一方か、またはトナーによる可視画像４９と転写ベルト３３の表面４８との双方からの反射光５３ｂを受光する。トナーによる可視画像４９が転写ベルト３３の表面４８を完全に覆っていれば、トナーによる可視画像４９からの反射光５３ｂのみを受光する。トナーによる可視画像４９が転写ベルト３３の表面４８上に形成されていなければ、転写ベルト３３の表面４８からの反射光５３ｂのみを受光する。トナーによる可視画像４９が転写ベルト３３の表面４８を完全に覆っておらず、トナーによる可視画像４９のトナー量が少なければ、トナーによる可視画像４９と転写ベルト３３の表面４８との双方からの反射光５３ｂを受光する。

トナー濃度検出センサー５１は、その表面４８にトナーによる可視画像４９が形成された転写ベルト３３に対して、図４中の矢印Ｅ_１で示す方向に光５３ａを照射する。光５３ａは、トナーによる可視画像４９および転写ベルト３３の表面４８のいずれか一方か、またはトナーによる可視画像４９と転写ベルト３３の表面４８との双方に当たって反射する。反射された反射光５３ｂは、受光素子５２ｂによって受光される。受光素子５２ｂは、受光した光の光量に応じた電流をそれぞれ出力する。トナー濃度算出部は、受光素子５２ｂによって出力された電流を電圧値に変換する。そして、この電圧値に基づいてトナー濃度を算出する。このようにして、トナー濃度検出センサー５１は、トナー濃度を検出する。

次に、制御部１２の構成について説明する。図５は、制御部１２の構成を示すブロック図である。図５を参照して、制御部１２は、パッチ画像形成部５６と、露光量調整部５７と、表面粗さ導出部５８と、画像形成条件設定部５９とを備える。

パッチ画像形成部５６は、上記した画像形成部１５を用いて、トナー濃度を調整するためのパッチ画像を形成する。パッチ画像は、それぞれの作像ユニット４１ａ〜４１ｄにおいて、各色で形成される。パッチ画像の形状は、例えば、矩形状である。各感光体４２ａ〜４２ｄで形成されたパッチ画像については、それぞれ間隔を開けて転写ベルト３３上に一次転写される。転写ベルト３３上に一次転写されたパッチ画像は、トナー濃度検出センサー５１によってトナー濃度が検出される。パッチ画像は、トナー濃度の調整のために形成されるものである。したがって、転写ベルト３３上に一次転写され、トナー濃度検出センサー５１によってトナー濃度が検出された後は、用紙に転写されることなく図示しない転写ベルトクリーニングブレード等によって除去される。露光量調整部５７は、トナー濃度検出センサー５１により検出されたパッチ画像のトナー濃度から、ＬＳＵ３２により照射される各色に対応する露光量を調整する。表面粗さ導出部５８は、露光量調整部５７により調整された露光量から感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出する。画像形成条件設定部５９は、表面粗さ導出部５８により導出された感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを基に、画像形成条件を設定する。画像形成条件については、例えば、所定のタイミングで、潤滑剤としてのトナーを供給するタイミングや量についての条件、耐久後の帯電バイアス電圧値の設定等を含むものである。なお、表面粗さ導出部５８については、後に詳述する。

次に、この発明の一実施形態に係る複合機１１を用いて、感光体４２ａの表面粗さを導出する際の処理の内容について説明する。図６は、この発明の一実施形態に係る複合機１１を用いて、感光体４２ａの表面粗さを導出する場合の処理の内容を示すフローチャートである。なお、感光体４２ｂ〜４２ｄの表面粗さの導出については、感光体４２ａの表面粗さの導出と同様であるため、それらの説明を省略すする。

図６を参照して、まず、トナー濃度を調整する所定のタイミングに達したと判断すれば（図６において、ステップＳ１１において、ＹＥＳ、以下、「ステップ」を省略する）、トナー濃度を調整する。このタイミングとしては、具体的には、例えば、印字枚数や画像形成の枚数が所定の枚数に達したタイミングや、複合機１１の駆動時間の総計が、所定の駆動時間に達したタイミングである。この場合、パッチ画像形成部５６によって、感光体４２ａの表面上にＬＳＵ３２から露光し、パッチ画像を形成する（Ｓ１２）。この工程は、トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成する工程である。そして、形成されたパッチ画像のトナー濃度を、トナー濃度検出センサー５１によって検出する（Ｓ１３）。この工程は、形成されたパッチ画像のトナー濃度を検出する工程である。

そして、トナー濃度検出センサー５１により検出されたパッチ画像のトナー濃度から、露光量調整部５７は、ＬＳＵ３２によりパッチ画像を形成する際に露光する露光量を調整する（Ｓ１４）。この工程は、検出されたトナー濃度から、露光部としてのＬＳＵ３２による露光量を調整する工程である。この場合、検出されたトナー濃度から、適正な露光量を算出して、この露光量を、対応するトナー濃度として設定する。

ここで、半減露光量と印字枚数との関係について説明する。図７は、半減露光量と印字枚数との関係を示すグラフである。図７において、縦軸は、半減露光量Ｅｔ（μＪ／ｃｍ^２）を示し、横軸は、印字枚数（ｋ枚）を示す。なお、ｋ枚は、キロ枚、すなわち、１０００枚を示す。また、半減露光量とは、感光体の帯電電位が露光後に半分まで減衰するのに必要な露光量である。そして、半減露光量の２．５倍〜３．５倍の露光量が、画像形成における適正露光量である。

図７を参照して、半減露光量と印字枚数については、線形の線６１ａで示されるように、おおよそ反比例の一次関数で表される相関関係を有することが把握できる。具体的には、印字枚数が増加するに伴い、半減露光量は反比例の関係を有するよう減少していく。

次に、感光体４２ａの表面粗さＲａと印字枚数との関係について説明する。図８は、感光体４２ａの表面粗さと印字枚数との関係を示すグラフである。図８において、縦軸は、感光体４２ａの表面粗さＲａ（ｎｍ）を示し、横軸は、印字枚数（ｋ枚）を示す。ここでいう表面粗さＲａについては、いわゆるＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に規定されている算術平均粗さを示す。

図８を参照して、感光体４２ａの表面粗さと印字枚数については、線６１ｂで示されるように、おおよそ次の近似曲線で表される相関関係を有することが把握できる。具体的には、印字枚数が増加するに伴い、感光体の表面粗さは、減少していく。この近似曲線については、表面粗さＲａ（ｎｍ）をｙとし、印字枚数（ｋ枚）をｘとすると、以下の式で表される。

ｙ＝６Ｅ−０５ｘ^２−０．１１０６ｘ＋６５．３５７

次に、初期の場合、すなわち、感光体４２ａの表面に削れが生じていない場合と、耐久後の場合、すなわち、感光体４２ａの表面にある程度の削れが生じている場合とにおけるトナー濃度と露光量との関係について説明する。図９は、感光体４２ａの表面に削れが生じていない場合におけるトナー濃度と半減露光量との関係との関係を示すグラフである。図１０は、感光体４２ａの表面にある程度の削れが生じている耐久後の場合とにおけるトナー濃度と半減露光量との関係を示すグラフである。図９および図１０において、縦軸は、トナー濃度（ＩＤ）を示し、横軸は、半減露光量Ｅｔ（μＪ／ｃｍ^２）を示す。トナー濃度（ＩＤ（Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ））については、設定されたトナー濃度を示すものである。

まず、図９を参照して、初期の場合において、第一の基準露光量Ｅ１と、この第一の基準露光量Ｅ１の時に検出されたトナー濃度Ｄ１との交わる点６２ａをプロットし、第二の基準露光量Ｅ２とこの第二の基準露光量Ｅ２の時に検出されたトナー濃度Ｄ２との交わる点６３ａをプロットする。そして、点６２ａと点６３ａとを結んだ線６４ａにおいて、トナー濃度Ｄｔが０．４となる露光量Ｅｔを算出する。すなわち、トナー濃度Ｄｔが０．４の場合の半減露光量Ｅｔについては、０．２９０という数値が算出される。

なお、線６４ａについては、トナー濃度をｙとし、半減露光量をｘとすると、以下の式で表されるものである。

ｙ＝１．６６７ｘ−０．０８３

次に、図１０を参照して、耐久後の場合において、第一の基準露光量Ｅ１と、この第一の基準露光量Ｅ１の時に検出されたトナー濃度Ｄ１との交わる点６２ｂをプロットし、第二の基準露光量Ｅ２とこの第二の基準露光量Ｅ２の時に検出されたトナー濃度Ｄ２との交わる点６３ｂをプロットする。そして、点６２ｂと点６３ｂとを結んだ線６４ｂにおいて、トナー濃度Ｄｔが０．４となる半減露光量Ｅｔを算出する。すなわち、トナー濃度Ｄｔが０．４の場合の半減露光量Ｅｔについては、０．２８７という数値が算出される。

なお、線６４ｂについては、トナー濃度をｙとし、半減露光量をｘとすると、以下の式で表されるものである。

ｙ＝１．６６７ｘ−０．０７８

また、上記したＥｔについては、それぞれの場合において、以下の算出式で算出されるものである。

Ｅｔ＝｛Ｄｔ・（Ｅ２−Ｅ１）−（Ｄ１・Ｅ２−Ｄ２・Ｅ１）｝／（Ｄ２−Ｄ１）

このようにして、半減露光量を算出する。そして、各場合において算出された半減露光量を基に、感光体４２ａの表面粗さＲａを導出する（Ｓ１５）。この工程は、調整された露光量から感光体の表面粗さを導出する工程である。

図１１は、感光体４２ａの表面粗さＲａと半減露光量との関係を示すグラフである。図１１において、縦軸は、感光体４２ａの表面粗さＲａ（ｎｍ）を示し、縦軸は、半減露光量Ｅｔ（μＪ／ｃｍ^２）を示す。

なお、図１１に示す関数については、表面粗さＲａ（ｎｍ）をｙとし、半減露光量Ｅｔ（μＪ／ｃｍ^２）をｘとすると、以下の式で表される。

ｙ＝２Ｅ＋０６ｘ^２−１Ｅ＋０６ｘ＋１５７９５５

図１１を参照して、線６５で示されるように、上記した図９に示す初期の場合、半減露光量Ｅｔが０．２９０に対応する感光体４２ａの表面粗さＲａについては、約６５（ｎｍ）が導出される。そして、上記した図１０に示す耐久後の場合、半減露光量Ｅｔが０．２８７に対応する感光体４２ａの表面粗さＲａについては、約２３（ｎｍ）が導出される。

このようにして、感光体４２ａの表面粗さを導出する。そして、導出された感光体４２ａの表面粗さを基に、画像形成条件設定部５９によって画像形成条件を設定する（Ｓ１６）。具体的には、導出された表面粗さＲａに応じて、画像形成条件として、潤滑剤として供給するトナーのタイミングを調整したり、帯電バイアス印加部３８により印加される帯電バイアス電圧値を下げるよう調整する。

このような複合機１１によると、導出される感光体の表面粗さの精度が高いため、より正確に画像形成条件を設定することができる。したがって、画質の向上を図ることができる。

この場合、表面粗さ導出部５８は、複合機１１の初期における露光量とトナー濃度との関係、および複合機１１の所定の枚数の画像形成後における露光量とトナー濃度との関係に基づいて、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出するため、より正確に感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出することができる。

ここで、ブレードと感光体４２ａの表面における接触状態の変化のメカニズムこれについて、簡単に説明する。図１２は、初期の場合のクリーニングブレードと感光体４２ａの表面における接触状態を示す模式図である。図１３は、耐久後の場合のクリーニングブレードと感光体４２ａの表面における接触状態を示す模式図である。

まず、図１２を参照して、感光体４２ａの表層６６には、複数の凸部６７が形成されている。この凸部６７については、感光体４２ａの芯材となるアルミニウム素管自体に設けられているものではなく、アルミニウム素管の表層にシリコン膜を成膜することによって形成される感光層６８による凸部６７である。なお、感光層６８の厚みについては、感光層の下層６９ａから感光層６８に設けられた複数の凸部６７の間に位置する凹部６９ｂまでの長さＬ_１によって表される。この長さＬ_１については、例えば、２００００Å（オングストローム）、すなわち、２０００ｎｍ（ナノメートル）という値が選択される。

この感光層６８に接触するようにして、クリーニングブレード７１が設けられている。クリーニングブレード７１については、例えば、ゴム状の部材で構成されている。そして、初期の場合、クリーニングブレード７１のうちの感光層６８に対向する領域７２において、凸部６７の先端領域がクリーニングブレード７１側に食い込む状態となる。この場合、凸部６７の先端がクリーニングブレード７１に食い込んでいる状態であるため、接触領域は比較的小さい。また、回転する感光体４２ａ側から受けるクリーニングブレード７１の負荷は比較的軽いものとなっている。

このような初期の状態に対し、耐久が進むと、図１３に示すように、凸部６７が削られていくこととなる。そうすると、クリーニングブレード７１と凸部６７との接触領域は、徐々に大きくなっていく。そして、感光体４２ａ側から受けるクリーニングブレード７１の負荷は、徐々に重いものとなっていく。ここで、感光層６８の厚みについては、感光層６８の下層７３ａから感光層６８に設けられた複数の凸部６７の間に位置する凹部７３ｂまでの長さＬ_２で表される。この長さＬ_２については、例えば、１００ｋ枚の耐久後で、２０００Å（オングストローム）、すなわち、２００ｎｍ（ナノメートル）という値となる。すなわち、耐久が進むと、凸部６７が削られていくと共に、感光層６８の厚みも減少していくこととなる。そして、感光層６８に含まれる炭素（Ｃ）層も減少していくこととなる。そうすると、露光量については、初期の段階の設定では過剰となってしまうため、所望の現像量を得ることができないこととなる。

本願では、この凸部６７の削れと共に薄くなる感光層６８の厚みの変化に着目し、この厚みの変化に基づいて、感光体４２ａの表面粗さＲａを導出するものである。すなわち、感光層６８の厚みの減少に伴って減少する炭素量の減少に応じて調整される露光量とトナー濃度との相関関係を基に、露光量の調整量から感光体４２ａの表面粗さＲａを導出しようとするものである。

なお、この発明の他の実施形態に係る画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法は、以下の通りである。すなわち、画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法は、画像形成装置用感光体と、画像形成装置用感光体の表面に静電潜像を形成する際に感光体に露光する露光部と、画像形成装置用感光体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する現像装置と、現像装置によって形成された可視画像を一次転写される中間転写体と、中間転写体上に一次転写された可視画像を用紙に二次転写する二次転写ローラーとを備える画像形成装置に備えられる画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法である。画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法は、トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成する工程と、形成されたパッチ画像のトナー濃度を検出する工程と、検出されたトナー濃度から、露光部による露光量を調整する工程と、調整された露光量から感光体の表面粗さを導出する工程とを備える。

このような画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法によると、導出される感光体の表面粗さの精度を高くすることができる。

なお、上記の実施の形態においては、表面粗さ導出部５８は、複合機１１の初期における露光量とトナー濃度との関係、および複合機１１の所定の枚数の画像形成後における露光量とトナー濃度との関係に基づいて、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出することとしたが、これに限らず、ある程度の耐久後の２つの基準、すなわち、初期ではなく、例えば、１０万枚印刷後の露光量とトナー濃度との関係、および２０万枚印刷後の露光量とトナー濃度との関係に基づいて、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、露光量調整部５７における露光量と感光体の表面粗さとの関係を記憶する記憶部を備え、表面粗さ導出部５８は、記憶部に記憶された露光量調整部５７における露光量と感光体の表面粗さとの関係に基づいて、感光体の表面粗さを導出するようにしてもよい。この場合、例えば、ハードディスク１６を記憶部として用いるようにしてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、四連タンデム形式の画像形成部１５を備える複合機１１に適用する場合について説明したが、これに限らず、一つの感光体を含む画像形成部１５を備える複合機１１についても、もちろん適用される。

また、上記の実施の形態においては、感光体４２ａ〜４２ｄの材質について、アモルファスシリコン製とすることとしたが、これに限らず、感光体４２ａ〜４２ｄについては、ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（有機感光体））であってもよい。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に係る画像形成装置および画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法は、画質の向上が要求される場合に、特に有効に利用される。

１１ 複合機、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 画像読み取り部、１５ 画像形成部、１６ ハードディスク、１７ ファクシミリ通信部、１８ ネットワークインターフェース部、１９ 用紙セット部、２１ 表示画面、２２ ＡＤＦ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 給紙カセット、２４ 公衆回線、２５ ネットワーク、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ コンピューター、２７ 画像形成システム、２８ 手差しトレイ、２９ 給紙カセット群、３０ 排出トレイ、３１ 作像器、３２ ＬＳＵ、３３ 転写ベルト、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ 一次転写ローラー、３５ 一次転写ユニット、３６ 二次転写ローラー、３７ 現像バイアス印加部、３８ 帯電バイアス印加部、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 作像ユニット、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 感光体、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ 現像ローラー、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ 帯電ローラー、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ クリーニング部、４６ａ 駆動ローラー、４６ｂ 従動ローラー、４７ａ，４７ｂ 用紙搬送路、４８ 表面、４９ 可視画像、５１ トナー濃度検出センサー、５２ａ 発光素子、５２ｂ 受光素子、５３ａ，５３ｂ 光、５４ 平面、５６ パッチ画像形成部、５７ 露光量調整部、５８ 表面粗さ導出部、５９ 画像形成条件設定部、６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ 線、６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ 点、６６ 表層、６７ 凸部、６８ 感光層、６９ａ，７３ａ 下層、６９ａ，７３ｂ 凹部、７１ クリーニングブレード、７２ 領域。

Claims (5)

1. 感光体と、
   前記感光体の表面に静電潜像を形成する際に前記感光体に露光する露光部と、
   前記感光体上に形成された前記静電潜像にトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する現像装置と、
   前記現像装置によって形成された前記可視画像を一次転写される中間転写体と、
   前記中間転写体上に一次転写された前記可視画像を用紙に二次転写する二次転写ローラーと、
   前記トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成するパッチ画像形成部と、
   前記パッチ画像形成部により形成された前記パッチ画像のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部と、
   前記トナー濃度検出部により検出された前記パッチ画像のトナー濃度から、前記露光部による露光量を調整する露光量調整部と、
   前記露光量調整部により調整された前記露光量から前記感光体の表面粗さを導出する表面粗さ導出部と、
   前記表面粗さ導出部により導出された前記感光体の表面粗さを基に、画像形成条件を設定する画像形成条件設定部とを備える、画像形成装置。
2. 前記表面粗さ導出部は、前記画像形成装置の初期における前記露光量と前記トナー濃度との関係、および前記画像形成装置の所定の枚数の画像形成後における前記露光量と前記トナー濃度との関係に基づいて、前記感光体の表面粗さを導出する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記露光量調整部における露光量と前記感光体の表面粗さとの関係を記憶する記憶部を備え、
   前記表面粗さ導出部は、前記記憶部に記憶された露光量調整部における露光量と前記感光体の表面粗さとの関係に基づいて、前記感光体の表面粗さを導出する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記感光体は、アモルファスシリコン製である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 画像形成装置用感光体と、前記画像形成装置用感光体の表面に静電潜像を形成する際に前記感光体に露光する露光部と、前記画像形成装置用感光体上に形成された前記静電潜像にトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する現像装置と、前記現像装置によって形成された前記可視画像を一次転写される中間転写体と、前記中間転写体上に一次転写された前記可視画像を用紙に二次転写する二次転写ローラーと、を備える画像形成装置に備えられる前記画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法であって、
   前記トナーの濃度を調整するためのパッチ画像を形成する工程と、
   形成された前記パッチ画像のトナー濃度を検出する工程と、
   検出された前記トナー濃度から、前記露光部による露光量を調整する工程と、
   調整された前記露光量から前記感光体の表面粗さを導出する工程とを備える、画像形成装置用感光体の表面粗さの導出方法。

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