JP2017040800A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周面が感光層で形成された感光体ドラムと、感光体ドラムの周面を帯電させる帯電部材と、帯電部材に印加される電圧を制御する帯電制御部と、感光体ドラムの周面に所定の画像データに対応する光を照射することで静電潜像を形成する露光部と、静電潜像にトナーを付着させて該静電潜像を現像する現像部と、該トナー像をシートに転写させる転写部とを備えていて、一枚のシートに対するトナー像の転写処理中に感光体ドラムが複数回、回転するように構成された画像形成装置において、感光体ドラムが一回転するごとにその帯電電位が低下するのを防止し、延いては、一枚のシート中に画像の濃度ムラが生じるのを防止する。【解決手段】帯電制御部は、一枚のシートの印刷処理中に感光体ドラムが一回転する度に、上記帯電部材に印加する電圧を増加補正するように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電子画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムの周囲を囲むように、帯電部、露光部、現像部及び転写部が配置されている。帯電部は、感光体ドラムの周面を所定電位に帯電させ、露光部は感光体ドラムの周面に光を照射することで静電潜像を形成し、現像部はこの静電潜像にトナーを静電的に付着させることでトナー像を形成し、転写部はシート（被転写部材）に対して転写電流を供給することで上記トナー像を当該シートに転写させる。そうして、感光体ドラムが一回転する毎に、帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程からなる一連の処理が実行される。

この種の画像形成装置では、現時点までの累積印刷枚数の増加に伴って、感光体ドラムの周面の感光層の膜厚が減少して、感光体ドラムの周面の帯電電位が次第に低下していくという問題がある。

この問題を解決するべく、例えば特許文献１に示す画像形成装置では、各画像形成処理の開始時（スリープモードから立上げ時）に、帯電部の帯電ローラー（帯電部材）に印加する印加電圧を補正することで、感光体ドラムの周面の帯電電位を略一定に維持するようにしている。

特開２００７−１３９９７３号公報

ところで、帯電部による感光体ドラムの周面の帯電電位を例えば正極性とした場合に、転写工程においてシートに供給された転写電流が感光体ドラム側に流れて感光層内に負極性の電荷が残留する。このため、次回の帯電工程において感光体ドラムの周面の帯電電位が前回の帯電電位よりも低下するという問題がある。そして、電子写真方式の画像形成装置では通常、一枚のシートに対するトナー像の転写処理中に感光体ドラムが複数回（例えば３〜４回）回転するので、感光体ドラムの周面の帯電電位が帯電工程の実行毎に、つまり感光体ドラムが一回転する毎に低下したとすると、一枚のシート中に画像の濃度ムラが生じるという問題がある。

この問題を解決するべく、例えば特許文献１に示すように帯電部材に印加する印加電圧を補正することが考えられる。しかし、特許文献１に示す画像形成装置では、帯電部材の印加電圧の補正を各画像形成処理（各印刷処理）の開始時に実行するようしているので、複数のシート間で画像濃度を均一にすることはできても、一枚のシート中に発生する画像の濃度ムラを解消することはできない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、感光体ドラムが一回転するごとにその帯電電位が低下するのを防止し、延いては、一枚のシート中に画像の濃度ムラが生じるのを防止することにある。

課題を解決するための部

本発明に係る画像形成装置は、周面が感光層で形成された感光体ドラムと、電圧が印加されることで感光体ドラムの周面を帯電させる帯電部材と、上記帯電部材に印加される電圧を制御する帯電制御部と、感光体ドラムの周面に所定の画像データに対応する光を照射することで静電潜像を形成する露光部と、上記静電潜像にトナーを付着させて該静電潜像を現像する現像部と、現像部により形成されたトナー像をシートに転写させる転写部とを備えていて、一枚のシートに対するトナー像の転写処理中に上記感光体ドラムが複数回、回転するように構成されている。

そして、上記帯電制御部は、一枚のシートの印刷処理中に感光体ドラムが一回転する度に、上記帯電部材に印加する電圧を増加させるように構成されている。

本発明によれば、感光体ドラムが一回転するごとにその帯電電位が低下するのを防止し、延いては、一枚のシート中に画像の濃度ムラが生じるのを防止することができる。

図１は、本実施形態における画像形成装置を示す概略構成図である。 図２は、画像形成部を拡大して示す拡大図である。 図３は、コントローラーにより実行される帯電ローラーの印加電圧の補正制御を示すタイムチャートである。 図４は、コントローラーにより帯電ローラーの印加電圧を補正する際に使用される補正テーブルの一例を示す表である。 図５は、実施形態２を示す図４相当図である。 図６は、実施形態２の変形例を示す図４相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態１》
図１は、本実施形態の画像形成装置としてのレーザープリンター１の概略構成を示す断面図である。レーザープリンター１は、図１に示すように、箱状のプリンタ本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着部９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザープリンター１は、プリンタ本体２内の搬送路Ｌに沿ってシートを搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいてシートに画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンタ本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンタ本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンタ本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数のシートを収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内のシートを１枚ずつ取り出すピックアップローラー１２と、取り出されたシートを１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラー１３及びリタードローラー１４とを備えている。搬送路Ｌには、送り出されたシートを、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラー１５が設けられている。

画像形成部８は、プリンタ本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンタ本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光体ドラム１６を備えている。感光体ドラム１６の周面は薄膜状の感光層で形成されている。感光体ドラム１６の周囲には、帯電部１７、現像部１８、転写部１９及びクリーニング部２０が配置されている。感光体ドラム１６の上方には、露光部としてのレーザースキャニングユニット（ＬＳＵ）３０が配置されている。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給されたシートに画像を形成するようになっている。画像形成部８による画像形成動作はコントローラー１００により制御される。

定着部９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着部９は、互いに圧接されて回転する定着ローラー２２及び加圧ローラー２３を備えている。そうして、定着部９は、画像形成部８でシートに転写されたトナー像を当該シートに定着させるように構成されている。

排紙部１０は、定着部９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へシートを搬送するための排紙ローラー対２４と、排紙ローラー対２４へシートを案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンタ本体２の上部に凹状に形成されている。

レーザープリンター１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光体ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電部１７が感光体ドラム１６の表面を正極性に帯電させる。そして、所定の画像データに対応するレーザー光がレーザースキャニングユニット３０から感光体ドラム１６へ出射される。感光体ドラム１６の表面には、レーザー光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光体ドラム１６上に形成された静電潜像には、現像部１８にて正極性に帯電されたトナーが付着する。これにより、静電潜像が現像されてトナー像として可視化される。

その後、シートは、転写部１９の転写ローラー１９ａと感光体ドラム１６との間を通過する。この通過の際、転写ローラー１９ａにはトナー極性と逆極性（本実施形態では負極性）の転写電圧が印加される。これにより、転写ローラー１９ａからシートに転写電流が供給されるので、感光体ドラム１６上の正極性のトナー像が静電引力によりシートに移動して転写される。ここで、一枚のシートに対してトナー像の転写を開始してから終了するまでの間に感光体ドラム１６が複数回（本実施形態では３〜４回）回転するようになっている。

上記トナー像が転写されたシートは、定着部９において定着ローラー２２と加圧ローラー２３とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像がシートに定着する。感光体ドラム１６からシートにトナー像を転写した後、感光体ドラム１６の表面に付着している残留トナーは、クリーニング部２０により除去される。

図２に示すように、上記帯電部１７は、帯電部材としての帯電ローラー１７ａと帯電ローラー１７ａに正極性の電圧を印加する電圧印加部１７ｂとを備えている。帯電ローラー１７ａは、ゴム部材（本実施形態ではエピクロルヒドリンゴム）により構成されていて、感光体ドラム１６に対して接触又は非接触状態で配置されている。電圧印加部１７ｂより帯電ローラー１７ａに電圧が印加されると、帯電ローラー１７ａと感光体ドラム１６との間に所定の電界が生成されて放電が生じる。この放電により感光体ドラム１６の周面が所定電位に帯電される。上記帯電ローラー１７ａからの放電量は、電圧印加部１７ｂより帯電ローラー１７ａに印加される印加電圧が高いほど大きい。電圧印加部１７ｂによる帯電ローラー１７ａへの印加電圧はコントローラー１００により制御される。

ところで、シートへの印刷処理時には、転写部１９よりシートに供給された転写電流が感光体ドラム１６側に流れる結果、感光層内に負極性の電荷（電子）が残留する。したがって、電圧印加部１７ｂより帯電ローラー１７ａに印加する印加電圧を一定にしたとしても、感光体ドラム１６が一周するごとに感光体ドラム１６の周面の帯電電位（帯電直後の電位）が低下していく。このため、一枚のシートにトナー像の転写処理実行する間に感光体ドラム１６が複数回（例えば３〜４回）回転する本実施形態のレーザープリンター１では、一枚のシート中に画像の濃度ムラが生じるという問題がある。

この問題を解決するべく、本実施形態では、帯電ローラー１７ａの設置位置Ｓを基準として感光体ドラム１６が一回転する度に、電圧印加部１７ｂより帯電ローラー１７ａに印加される電圧を補正するようにしている。

図３は、コントローラー１００により実行される帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正制御を示すタイムチャートである。時刻ｔ１では、感光体ドラム１６の駆動モーターの回転が開始される。時刻ｔ２では、電圧印加部１７ｂより帯電ローラー１７ａに初期電圧Ｖ１が印加されて、感光体ドラム１６の周面が予め設定した設定電位Ｖａに帯電される。時刻ｔ３では、転写部１９よりシートに対し転写電流の供給（シートに対するトナーの転写処理）が開始される。時刻ｔ４では、時刻ｔ２から起算して感光体ドラム１６が二回転目に突入する。この時、帯電ローラー１７ａの印加電圧は、初期電圧Ｖ１に対して補正量ΔＶ１−２だけ増量されて第二電圧Ｖ２となり、これにより感光体ドラム１６の周面の帯電電位が設定電位Ｖａに維持される。時刻ｔ５では、時刻ｔ２から起算して感光体ドラム１６が三回転目に突入する。この時、帯電ローラー１７ａの印加電圧は、初期電圧Ｖ１に対して補正量ΔＶ1−３だけ増量されて第三電圧Ｖ３となり、これにより感光体ドラム１６の周面の帯電電位が設定電位Ｖａに維持される。時刻ｔ６では、時刻ｔ２から起算して感光体ドラム１６が四回転目に突入する。この時、帯電ローラー１７ａの印加電圧は第三電圧Ｖ３に維持されている。時刻ｔ７では、転写部１９によるシートに対する転写電流の供給（シートに対するトナーの転写処理）が停止する。時刻ｔ８では、帯電ローラー１７ａの印加電圧が初期電圧Ｖ１に低減される。以後、後続のシートに対しても同様の処理が実行される。

上記補正量ΔＶ１−２及び補正量ΔＶ1−３は、環境温度（レーザープリンター１が使用される環境の温度）と補正テーブル（図４参照）とを基にコントローラー１００により決定する。環境温度は、レーザープリンター１内に設置された温度センサー（温度検出部）１０１により検出される。温度センサー１０１はコントローラー１００に信号の授受可能に接続されていて、検出した環境温度情報をコントローラー１００に送信する。

上記補正テーブルはコントローラー１００のＲＯＭ内に予め記憶されている。図４は補正テーブルの一例を示している。この補正テーブルでは、環境温度が１０°以上４０°以下の範囲で１°ごと（図では５°置きのデータのみを示すが実際には１°ごと）に区切られている。そして、各温度毎にそれぞれ、感光体ドラム１６の１回転目の開始時、２回転目の開始時及び３回転目の開始時の電圧補正量が設定されている。尚、補正テーブルに表示されていない中間温度での電圧補正量についは、補正テーブルに表示された値を基に線形補間により求めればよい。

上記補正テーブルでは、環境温度が低いほど補正量ΔＶ１−２及び補正量ΔＶ1−３の値が高く設定されている。これは、環境温度が低いほど帯電ローラー１７ａの放電量が低下して感光体ドラム１６の帯電電位が低くなることを考慮したものである。尚、帯電ローラー１７ａの放電量が低下する要因として、帯電ローラー１７ａの硬化に起因する帯電ニップ幅の減少及び帯電ローラー１７ａ自身の抵抗値の増加等が挙げられる。

また上記補正テーブルでは、感光体ドラム１６の２回転目を基準とする３回転目の補正量が、感光体ドラム１６の１回転目を基準とする２回転目の補正量よりも小さく設定されている。これは感光体ドラム１６の回転回数が増すに連れて感光層内の電子のトラップサイトが飽和して感光体ドラム１６の表面電位が低下し難くなるためである。

以上説明したように、上記実施形態では、コントローラー１００は、一枚のシートに対するトナー像の転写処理中に感光体ドラム１６が一回転する度に、帯電ローラー１７ａに印加する電圧を増加させる増加補正を実行するように構成されている。これにより、感光体ドラム１６が一回転するごとに感光体ドラム１６の周面の帯電電位が低下するのを防止し、延いては、一枚のシート中に画像の濃度ムラが生じるのを防止することができる。

また、上記実施形態では、感光体ドラム１６の回転回数が三回目以上になった後は、その回転回数の増加に拘わらず、帯電ローラー１７ａの印加電圧をＶ３で一定に維持するようにしている。これは、感光体ドラム１６がトナー像の転写開始から三回転以上すると、感光層内の電子のトラップサイトが飽和して転写電流が感光層内に殆ど流入しなくなるので、帯電ローラー１７ａの印加電圧を増加させなくても感光体ドラム１６の周面の帯電電位を一定に維持できるためである。そうして、本実施形態では、感光体ドラム１６の周面の帯電電位が三回転目以後に不必要に上昇するのを防止することができる。

また、上記実施形態では、レーザープリンター１は、環境温度を検出する温度センサー１０１を備え、コントローラー１００は、温度センサー１０１により検出される環境温度が低いほど帯電ローラー１７ａの帯電電圧の補正量ΔＶ１−２及び補正量ΔＶ1−３を増加させるようにしている。これによれば、環境温度の低下に起因して帯電ローラー１７ａの放電量が低下したとしても感光体ドラム１６の表面電位を設定電位Ｖａに維持することができる。

また、上記実施形態では、環境温度に応じた補正値を補正テーブル化して、この補正テーブルに基づいて帯電ローラー１７ａの印加電圧を制御するようにしたので、感光体ドラム１６の表面電位を電位センサー等により測定することなく、帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正値を決定することができる。したがって、レーザープリンター１の省スペース化及び低コスト化を図りつつ感光体ドラム１６の表面電位を設定電位Ｖａに維持することができる。

《実施形態２》
図５は実施形態２を示している。この実施形態は、帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正量ΔＶ１−２，ΔＶ1−３を決定する際に使用する補正テーブルを実施形態１とは異ならせたものである。尚、レーザープリンター１のハードウェアの構成は実施形態１と同様であるためその詳細な説明は省略する。

本実施形態では、コントローラー１００は、感光体ドラム１６を駆動するモーターの回転回数を検出することで、レーザープリンター１の使用開始時から現時点までの感光体ドラム１６の累積回転回数を検出する。そして、コントローラー１００は、検出した累積回転回数と図５の補正テーブルとを基に帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正量ΔＶ１−２，ΔＶ１−３を決定する。

上記補正テーブルでは、累積回転回数が１００Ｋ枚（Ｋ＝１０００）ごとのレンジに区切られている。そして、各レンジごとにそれぞれ、感光体ドラム１６の１回転目の開始時、２回転目の開始時、及び３回転目の開始時の電圧補正量が設定されている。この補正テーブルでは、感光体ドラム１６の累積回転回数が多いほど帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正量ΔＶ１−２，ΔＶ1−３が小さく設定されている。

これは、感光体ドラム１６の累積回転回数が多い場合には摩耗等により感光層の膜厚が薄くなっていることを考慮したものである。すなわち、感光層の膜厚が薄いと感光層内の電子が外部に抜け易くなるので、転写電流に起因する感光体ドラム１６帯電電位の低下も生じ難くなる。したがって、帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正量ΔＶ１−２，ΔＶ1−３を、累積回転回数の増加に伴って小さくすることで帯電ローラー１７ａの帯電電位を確実に設定電位Ｖａに維持することができる。尚、上記実施形態２において補正テーブルに表示されていない中間枚数での電圧補正量についは、補正テーブルに表示された値を基に線形補間により求めればよい。

また、上記実施形態では、感光体ドラム１６の累積回転数に応じた補正値を補正テーブル化して、この補正テーブルに基づいて帯電ローラー１７ａの印加電圧を制御するようにしたので、感光体ドラム１６の表面電位を電位センサー等により測定することなく、帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正値を決定することができる。したがって、レーザープリンター１の省スペース化及び低コスト化を図りつつ感光体ドラム１６の表面電位を設定電位Ｖａに維持することができる。

《変形例》
図６は実施形態２の変形例を示している。この変形例の補正テーブルは、実施形態２の補正テーブルの累積回転回数を推定膜厚に置き換えたものである。コントローラー１００は、レーザープリンター１の使用開始時から現時点までの感光体ドラム１６の累積回転回数を検出し、検出した累積回転回数を基に感光層の膜厚を推定する。そして、図６の補正テーブルと推定した膜厚とを基に帯電ローラー１７ａの印加電圧の補正量ΔＶ１−２，ΔＶ1−３を決定する。この構成によれば、上記実施形態２と同様の作用効果を得ることができる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、感光体ドラム１６の帯電極性及びトナーの帯電極性が正極性である場合について説明したが、これに限ったものではなく、感光体ドラム１６の帯電極性及びトナーの帯電極性は負極性であってもよい。

上記実施形態では、画像形成装置がレーザープリンター１である例について説明したが、これに限ったものではなく、画像形成装置は、例えば複合機（ＭＦＰ）、ファクシミリ又は複写機等であってもよい。

また、本発明は上記各実施形態及び変形例に限定されるものでなく、本発明には、これらの各実施形態及び変形例を適宜組み合わせた構成が含まれる。

以上説明したように、本発明は、電子写真方式の画像形成装置について有用である。

ΔＶ１−２ 補正量（増加補正量）
ΔＶ1−３ 補正量（増加補正量）
１ レーザープリンター（画像形成装置）
１６ 感光体ドラム
１７ 帯電部
１７ａ 帯電ローラー（帯電部材）
１８ 現像部
１９ 転写部
３０ レーザースキャニングユニット（露光部）
１００ コントローラー（帯電制御部、累積回転回数検出部、推定部）
１０１ 温度検出センサー（温度検出部）

Claims (4)

1. 周面が感光層で形成された感光体ドラムと、電圧が印加されることで該感光体ドラムの周面を帯電させる帯電部材と、該帯電部材に印加される電圧を制御する帯電制御部と、上記感光体ドラムの周面に所定の画像データに対応する光を照射することで静電潜像を形成する露光部と、上記静電潜像にトナーを付着させて該静電潜像を現像する現像部と、該現像部により形成されたトナー像をシートに転写させる転写部とを備えていて、一枚のシートに対するトナー像の転写処理中に上記感光体ドラムが複数回、回転するように構成された画像形成装置であって、
   上記帯電制御部は、一枚のシートの印刷処理中に上記感光体ドラムが一回転する度に、上記帯電部材に印加する電圧を増加補正するように構成されている、画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   環境温度を検出する温度検出部を更に備え、
   上記帯電制御部は、上記温度検出部により検出される環境温度が低いほど上記電圧の増加補正量を増加させるように構成されている、画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   上記感光体ドラムの累積回転回数を検出する累積回転回数検出部を備え、
   上記帯電制御部は、上記累積回転回数検出部により検出された累積回転回数が多いほど上記電圧の増加補正量を小さくするように構成されている、画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、
   上記感光体ドラムの累積回転回数を検出する累積回転回数検出部と、
   上記累積回転回数検出部により検出された上記累積回転回数に基づいて上記感光層の膜厚を推定する推定部とを備え、
   上記帯電制御部は、上記推定部により推定される上記感光層の膜厚が薄いほど上記電圧の増加補正量を小さくするように構成されている、画像形成装置。

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