JP2021032915A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像保持体の表層である電荷輸送層がＰＴＦＥを含有し、そのＰＴＦＥが深さ方向に密度分布を持っていても、画像欠陥が経時によらず抑制される画像形成装置を提供する。【解決手段】像保持体５１と、イレーズランプ５５と、クリーニングブレード５６を備え、像保持体５１が、クリーニングブレード５６との間の摩擦を調整するＰＴＦＥを含む表層である電荷輸送層におけるＰＴＦＥの密度が電荷輸送層内の深さ方向で異なり表面寄りの密度が高い電荷輸送層であって、経時的に変化する変量、たとえば摩擦力や膜厚、あるいはプリント枚数等に応じ、経時が進むに従ってイレーズランプ５５による除電の強さを強める。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

像保持部上にトナー像を形成してそのトナー像を用紙等の被転写体に転写する方式の画像形成装置が知られている。

近年、従来よりも更なる長寿命化等を狙って、摩擦抵抗の低い表層を持った像保持部が開発されてきている。摩擦抵抗の低い表層を形成するにあたり、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）等の摩擦調整剤の密度を高めた表層を形成する。こうすることにより、摩擦抵抗を下げることができる。

ただし、像保持部の摩擦抵抗を下げると、像保持部と、その像保持部に接してその表面を清掃するクリーニングブレード等の清掃部との間を、トナーの外添剤がすり抜けやすくなり、そのすり抜けに伴う、ゴーストと呼ばれる画像欠陥が発生しやすくなる。

事情はさらに複雑である。像保持体の表層中のＰＴＦＥ等の密度を高めようとして添加量を増やすと、そのＰＴＦＥは、表層内で均一には分布せず、表層内の深さ方向で密度が異なり、表面寄りの密度が高い表層が形成される。このため、その像保持部を使用し表層が摩耗していくにしたがって摩擦抵抗や画像欠陥の発生しやすさが変化する。

ここで、特許文献１には、外添剤に起因するゴースト画像が発生するか否かを検知する検知手段が開示されている。

また、特許文献２には、ＰＴＦＥ等の不均一分布とは無関係であるが、膜厚に応じて除電手段からの光量を段階的に下げることが提案されている。

特開２０１０−１３４３３７号公報 特開２０１５−２０３７５９号公報

本発明は、像保持部の表層が例えばＰＴＦＥ等の摩擦調整剤を含有し、その摩擦調整剤が深さ方向に密度分布を持っていても、画像欠陥が経時によらず抑制される画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、
トナー像が形成されてトナー像を被転写体に転写する像保持部と、
前記像保持部の、転写後の領域を除電する除電部と、
前記像保持部の、前記除電部による除電後の部分に接して該像保持部を清掃する清掃部と、
前記除電部による除電を制御する制御部とを備え、
前記像保持部が、前記清掃部との間の摩擦を調整する摩擦調整剤を含む表層であって該摩擦調整剤の密度が該表層内の深さ方向で異なり表面寄りの密度が高い表層を有し、
前記制御部が、経時的に変化する変量に応じ経時が進むに従って前記除電部による除電の強さを強めることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２に係る発明は、
前記制御部が、前記除電部による除電の強さを強める制御を、前記変量に従う予め定められた経時の基準時点まで実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項３に係る発明は、
前記制御部が、前記除電部による除電の強さを、前記基準時点までは該変量に従って直線的に強め、該基準時点以降は固定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

請求項４に係る発明は、
前記表層の膜厚を測定する膜厚測定部を備え、
前記制御部は、前記膜厚測定部により測定された膜厚を前記変量として前記除電部による除電の強さを制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項５に係る発明は、
前記像保持部の、前記清掃部による清掃後の部分に接触して該像保持部を帯電させる帯電部を備え、
前記膜厚測定部が、前記表層の膜厚を、前記帯電部と前記像保持部との間に印加される電圧および該帯電部と該像保持部との間に流れる電流に基づいて測定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置である。

請求項６に係る発明は、
前記像保持部と前記清掃部との間の摩擦力を測定する摩擦測定部を備え、
前記制御部は、前記摩擦測定部により測定された摩擦力を前記変量として前記除電部による除電の強さを制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項７に係る発明は、
前記像保持部を回転駆動する駆動部を備え、
前記前記摩擦測定部が、前記像保持部と前記清掃部との間の摩擦力を、前記駆動部による前記像保持部の駆動電流に基づいて測定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置である。

請求項８に係る発明は、
当該画像形成装置の稼働時間もしくは画像形成枚数を計測する計測部を備え、
前記制御部は、前記計測部により計測された稼働時間もしくは画像形成枚数を前記変量として前記除電部による除電の強さを制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項９に係る発明は、
環境温湿度を測定する環境測定部を備え、
前記制御部が、前記変量に応じた除電の強さの制御を、予め定められた低温低湿環境下にあるときに実行することを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項１０に係る発明は、
前記摩擦調整剤が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１から９ののうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項１の画像形成装置によれば、経時変化によらず画像欠陥の発生が抑制される。

請求項２の画像形成装置によれば、除電の強さを強める制御を基準時点で終了することができる。

請求項３の画像形成装置によれば、外添剤のすり抜けやすさとほぼ比例した制御が行われる。

請求項４の画像形成装置によれば、膜厚の推定の基づく制御と比べ、正確な制御が可能である。

請求項５の画像形成装置によれば、膜厚測定のための新たな部材の追加は不要である。

請求項６の画像形成装置によれば、摩擦力の推定の基づく制御と比べ、正確な制御が可能である。

請求項７の画像形成装置によれば、摩擦力測定のための新たな部材の追加は不要である。

請求項８の画像形成装置によれば、膜厚や摩擦力の測定なしに制御を行うことができる。

請求項９の画像形成装置によれば、制御を行う温湿度環境が制限される。

請求項１０の画像形成装置によれば、ＰＴＦＥを含まない場合と比べ、本発明が好適に作用する。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。 図１に外観を示した画像形成装置の内部構成を示した模式図である。 図２に示した４つの像形成部のうちの１つの像形成部の構成を示した模式図である。 像保持体の層構造を示した図である。 電荷輸送層中のＰＴＦＥ含有量と、その電荷輸送層の深さごとのＰＴＦＥ存在面積率との関係を示した図である。 ＰＴＦＥの表面面積率に対するシリカすり抜け率を示した図である。 シリカすり抜け率に対するゴーストの濃度変化を示した図である。 ポジゴーストの発生メカニズムの説明図である。 イレーズランプに印加する電圧とゴーストのグレードＧとの関係を示した図である。 ネガゴーストの発生メカニズムおよび図８を参照して説明したポジゴーストの相殺方法の説明図である。 図３と同様、１つの像形成部の構成を示した模式図である。 図３と同様、１つの像形成部の構成を示した模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。

この画像形成装置１は、スキャナ１０とプリンタ２０を備えている。

スキャナ１０は、この画像形成装置１の骨組みである装置筐体９０の上に載せられており、プリンタ２０は、装置筐体９０内に構成されている。

図２は、図１に外観を示した画像形成装置の内部構成を示した模式図である。

また、図３は、図２に示した４つの像形成部のうちの１つの像形成部の構成を示した模式図である。

プリンタ２０は、ほぼ横に１列に配列された４つの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを有する。これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋでは、それぞれ、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色トナーによるトナー像が形成される。ここでは、これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに共通の説明については、トナーの色の区別を表わす、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略し、像形成部５０と表記する。像形成部以外の他の構成要素についても同様である。

各像形成部５０には、像保持体５１が備えられている。この像保持体５１は、駆動力を受けて矢印Ａ方向に回転しながら、その表面に静電潜像が形成され、さらに現像によりトナー像が形成される。この像保持体５１は、本発明にいう像保持部の一例に相当する。

各像形成部５０に備えられている各像保持体５１の周りには、帯電器５２、露光器５３、現像器５４、１次転写器６２、イレーズランプ５５、およびクリーニングブレード５６が備えられている。ここで、１次転写器６２は、像保持体５１との間に、後述する中間転写ベルト６１を挟んだ位置に置かれている。この１次転写器６２は、像形成部５０ではなく、後述する中間転写部６０に備えられている要素である。

帯電器５２は、像保持体５１に接触して回転し像保持体５１の表面を一様に帯電する。

露光器５３は、一様に帯電された像保持体５１に、画像信号に基づいて変調された露光光を照射して、像保持体５１上に静電潜像を形成する。

現像器５４内には、キャリアと各像形成部５０に応じた色のトナーとを含む現像剤が収容されている。この現像器５４内には、像保持体５１上に形成された静電潜像を、各像形成部５０に応じた色のトナーで現像して、像保持体５１上にトナー像を形成する。

１次転写器６２は、像保持体５１上に一時的に保持されたトナー像を、後述する中間転写ベルト６１上に転写する。

イレーズランプ５５は、像保持体５１に光を照射して像保持体５１を除電する。このイレーズランプ５５は、本発明にいう除電部の一例に相当する。

クリーニングブレード５６は、像保持体５１に押し当てられて、転写後の像保持体５１上の残留トナー等を像保持体５１上から取り除く。このクリーニングブレード５６は、本発明にいう清掃部の一例に相当する。

４つの像形成部５０の上部には、中間転写部６０が配置されている。そして、この中間転写部６０には、中間転写ベルト６１が備えられている。この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６３ａ、従動ロール６３ｂ、張架ロール６３ｃ等の複数のロールに支持されている。そして、この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６３ａに駆動されて、４つの像形成部５０に備えられている４つの像保持体５１に沿う経路を含む循環経路上を、矢印Ｂ方向に循環移動する。

各像保持体５１上のトナー像は１次転写器６２の作用により、中間転写ベルト６１上に順次重なるように転写される。そして、中間転写ベルト６１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト６１により、２次転写位置Ｔ２に搬送される。この２次転写位置Ｔ２には２次転写器７１が備えられており、中間転写ベルト６１上のトナー像は、その２次転写器７１の作用により、その２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。用紙Ｐの搬送については後述する。用紙Ｐへのトナー像の転写後の中間転写ベルト６１上に残存するトナー等は、クリーナ６４により、その中間転写ベルト６１から取り除かれる。

中間転写部６０の上部には、各色のトナーが収容されたトナーカートリッジ１００が備えられている。現像器５４内のトナーが現像により消費されると、対応する色のトナーを収容したトナーカートリッジ１００から、トナーが、不図示のトナー補給路を通って現像器５４に補給される。トナーカートリッジ１００は装置筐体９０に対し着脱自在に構成されており、空になると取り出されて、新たなトナーカートリッジ１００が装着される。

用紙トレイ２１からは、ピックアップロール２４により用紙Ｐが１枚取り出され、搬送ロール２５により、搬送路９９上を矢印Ｃ方向に、タイミング調整ロール２６まで搬送される。このタイミング調整ロール２６まで搬送されてきた用紙Ｐは、そのタイミング調整ロール２６により、中間転写ベルト６１上のトナー像が２次転写位置Ｔ２に到達するタイミングに合わせて２次転写位置Ｔ２に到達するように、その２次転写位置に向かって送り出される。タイミング調整ロール２６により送り出された用紙Ｐは、２次転写位置Ｔ２において、２次転写器７１の作用により、中間転写ベルト６１からトナー像の転写を受ける。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、２次転写器７１の上方に配置されている定着器７４に向かって用紙Ｐガイド７３に案内されながらさらに矢印Ｄ方向に搬送される。

矢印Ｄ方向に搬送されて定着器７４に到達した用紙Ｐ上のトナー像は、この定着器７４により加熱および加圧を受けて、その用紙Ｐ上に定着される。これにより、用紙Ｐ上には、定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。定着器７４によりトナー像の定着を受けた用紙Ｐは、搬送ロール２７によりさらに搬送され、排紙ロール２８により、排紙口２９から排紙トレイ２２上に送り出される。

また、この画像形成装置１には、制御部８０が備えられている。この制御部８０内では制御用プログラムが実行されて、この画像形成装置１の各部を制御する。本実施形態の特徴の１つはイレーズランプ５５の光量制御にあり、この制御部８０による制御には、イレーズランプ５５の光量制御が含まれている。また、この制御部８０には、計測部８１が備えられている。この計測部８１では、この画像形成装置１の稼働時間や画像形成枚数が計数される。この計測部８１における計数値は、像保持体５１が交換されるとリセットされる。

さらに、この画像形成装置１には、環境センサ９１が備えられている。この環境センサ９１は画像形成装置１の内部環境の温湿度を測定する。この環境センサ９１による測定結果は制御部８０に伝えられ、制御部８０では、その測定結果に基づいて制御内容を調整あるいは変更する。なお、環境センサ９１は環境測定部の一例である。

図４は、像保持体の層構造を示した図である。

像保持体５１は、円筒形に基体５１１の上に、下敷層５１２、電荷発生層５１３、および電荷輸送層５１４がこの順に積層された層構造を有する。電荷輸送層５１４が像保持体５１の表層である。この表層を成す電荷輸送層５１４には、クリーニングブレード５６が押し当てられている。このため、電荷輸送層５１４とクリーニングブレード５６との間の摩擦力が問題となる。すなわち、この摩擦力が大きすぎると、像保持体５１を回転させるのにパワーの大きなモータが必要となり消費電力の増大化を招くとともに、像保持体５１（電荷輸送層５１４）やクリーニングブレード５６の摩耗が激しく寿命の短命化を招く。一方、この摩擦力が小さすぎると、クリーニングブレード５６をすり抜けるトナーやそのトナーの外添剤が増え、後述する、ゴーストと呼ばれる画像欠陥の原因となる。

そこで、本実施形態における像保持体５１の電荷輸送層５１４には、バインダにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン；Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）を含有させている。電荷輸送層５１４にＰＴＦＥが存在すると、電荷輸送層５１４とクリーニングブレード５６との間の摩擦力が低減する。そこで、電荷輸送層５１４へのＰＴＦＥの含有量を調整することで、電荷輸送層５１４とクリーニングブレード５６との間の摩擦力を調整することができる。このＰＴＦＥは、本発明にいう摩擦調整剤の一例に相当する。

図５は、電荷輸送層中のＰＴＦＥ含有量と、その電荷輸送層の深さごとのＰＴＦＥ存在面積率との関係を示した図である。この図５の横軸は電荷輸送層の深さ（μｍ）、縦軸はＰＴＦＥ存在面積率（％）である。ここには、電荷輸送層中のＰＴＦＥ含有率として、７ｗｔ％、１１ｗｔ％、１４ｗｔ％の３例が示されている。ここで、縦軸のＰＴＦＥ存在面積率（％）は、クリーニングブレード５６との摩擦により電荷輸送層１５４が摩耗していったときにその電荷輸送層１５４の表面にＰＴＦＥがどの程度現れるかを示している。例えば含有量の多い１４ｗｔ％のグラフをみると、摩耗のない新品の状態では電荷輸送層１５４の表面の４０％がＰＴＦＥで覆われていて、摩耗が進むに従い、８μｍ程度の摩耗までは直線Ｓに沿うようにほぼ直線的にＰＴＦＥ存在面積率（％）が低下し、摩耗が８μｍ程度になると電荷輸送層１５４の表面を覆うＰＴＦＥは２０％程度に低下している。その後さらに摩耗が進むとＰＴＦＥ存在面積率（％）も少しずつは低下するが、ほぼ一定とみなしても差し支えない程度となる。一方、含有量の少ない７ｗｔ％のグラフをみると、摩耗の初期ではＰＴＦＥ存在面積率（％）が若干低下するが、その後はほぼ一定となる。

このように、摩耗に従って電荷輸送層１５４表面のＰＴＦＥの存在面積率（％）が変化するということは、それに伴ってクリーニングブレード５６との摩擦力が変化することを意味している。

図６は、ＰＴＦＥの表面面積率に対するシリカすり抜け率を示した図である。横軸はＰＴＦＥの表面面積率（％）である。これは、電荷輸送層１５４の表面に存在するＰＴＦＥの面積率である。また、縦軸はシリカすり抜け率（％）である。シリカはトナーの主要な外添剤の１つである。そして、このシリカすり抜け率（％）は、像保持体５１に保持されてクリーニングブレード５６にまで到達したシリカの何％が像保持体５１とクリーニングブレード５６との接触部を通り抜けるかを表している。

横軸のＰＴＦＥの表面面積率（％）が高いことは、像保持体５１とクリーニングブレード５６との間の摩擦力が小さいことを意味する。そして、その摩擦力が小さいとシリカのすり抜け率が高まる。

図７は、シリカすり抜け率に対するゴーストの濃度変化を示した図である。この図６の横軸はシリカすり抜け率（％）、縦軸はΔＬ^*である。ここで、シリカすり抜け率（％）は、図６の場合と同じく、像保持体５１とクリーニングブレード５６との接触部をすり抜けるシリカのすり抜け率を表している。また、縦軸のΔＬ^*は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色度図における明度Ｌの変化量を表している。ここでは、ΔＬ^*＝０．０はゴーストが現れないこと、また、例えばΔＬ^*＝０．５は、明度が０．５、すなわちそれだけの濃度のゴーストが現れることを意味している。ここで、ゴーストの明度をＬ^*ではなく差分の明度ΔＬ^*で表しているのは、そのゴーストが現れる画像部分の本来の明度（濃度）に重畳される明度（濃度）を表現しているからである。シリカのすり抜けにより現れるゴーストは、そのゴーストが現れる画像部分の明度を下げる（濃度を上げる）ゴーストであり、ここではこれをポジゴーストと称する。

この図７から、シリカのすり抜け率が高まるとポジゴーストの濃度が高まることが分かる。すなわち、図６と図７を総合すると、電荷輸送層１５４の表面のＰＴＦＥの面積率（％）が高まって像保持体５１とクリーニングブレード５６との間の摩擦力が低下すると、ポジゴーストの濃度が高まることを意味している。そしてさらに、図５を総合すると、特に何も対策を取らない場合、電荷輸送層１５４の表面のＰＴＦＥの面積率（％）が高い初期状態では濃度の高いポジゴーストが現れ、電荷輸送層１５４の摩耗が進むにしたがって現れるポジゴーストの濃度が下がることを意味している。

このポジゴーストの発生メカニズムについて考察する。

図８は、ポジゴーストの発生メカニズムの説明図である。図８（Ａ）〜（Ｇ）の縦軸は像保持体５１の帯電電位であって上側ほどマイナス帯電が強いことを表している。ここでは、マイナス帯電であっても、強度の強い電位を電位が高い、強度の弱い電位を電位が低いと表現する。また、図８（Ａ）〜（Ｇ）に示す横軸は、像保持体の、回転方向に交わる幅方向の位置を表している。そして、図８（Ａ）に示す領域Ｄは、その幅方向のうちの画像が形成される画像形成領域を表している。なお、ここでは、トナーはマイナスに帯電している。

図８（Ａ）は、転写後の電位分布の模式図である。この電位分布では中央の領域ｄの電位が高くなっている。像保持体５１から用紙上へのトナー像の転写にあたり、２次転写器７１にはプラスの電位が印加され、それによってトナー像が用紙側に引き寄せられる。その際、像保持体５１の電位は、２次転写器７１に印加されているプラスの電位の影響を受けてマイナス電位が下がる。ここで、転写前のトナー像に濃度分布があり、用紙と像保持体５１との間に存在するトナーの層が厚いと、そのトナーの厚み分だけ像保持体５１と２次転写器７１との間の距離が広がり、あるいはトナーのマイナス電位と相殺されてマイナス電位の下がり方が弱まる。領域ｄはこのようにして、その周囲よりもマイナス電位の弱まり方が弱く、高めの電位となっていることを表している。すなわち、図８（Ａ）は、転写後の像保持体５１には、転写前のトナー像の濃度分布に応じた電位分布が現れている。この電位分布が強く現れてその電位分布が次のトナー像の現像まで強く引き継がれると、電位が高かった領域ｄの濃度が下がるという、ネガゴーストの発生の原因ともなる。ネガゴーストについては、後で触れる。

図８（Ｂ）は、除電後の電位分布の模式図である。ここでは、イレーズランプ５５により十分に強い光が照射され、図８（Ａ）に示す転写後の電位分布にかかわらず一様な電位にまで除電されている。

図８（Ｃ）は、クリーニングブレード通過後の電位分布の模式図である。この図８（Ｃ）以降図８（Ｇ）までは、電位分布のグラフに加え、像保持体の表面の状態を表す模式図も示されている。ここに示す像保持体５１も幅方向の広がりを表している。

この図８（Ｃ）に示すように、クリーニングブレード５６を通過しても電位分布はイレーズランプ５５による照射後の電位分布のまま維持されている。ただし、像保持体５１の表面には、クリーニングブレード５６をすり抜けたシリカ等の外添剤ｅが付着している。この外添剤ｘは、像保持体５１とクリーニングブレード５６との接触が弱い箇所をすり抜け易いため、すり抜けた外添剤ｘは、像保持体５１の回転方向に延びた筋状となることも多い。ここに示した外添剤ｘの幅ｗは、その筋の幅を表している。

図８（Ｄ）は、帯電後の電位分布の模式図である。ここには、一様に帯電されていることが示されている。ここで、像保持体の模式図上には、すり抜けた外添剤ｅに加え、一様に帯電されたマイナス電荷ｃが示されている。ただし、外添剤ｅと重ねて示されているマイナス電荷ｃはその全てが像保持体５１の帯電には使われずに、外添剤ｅの帯電にも使われる。

図８（Ｅ）は、露光後の電位分布の模式図である。像保持体５１の画像形成領域（図８（Ａ）に示す領域Ｄ）には露光光が照射されて、その画像形成領域の電位が低下している。ここでは、一様な濃度の画像を形成するために画像形成領域に一様な光量の露光光を照射したものとする。この図８（Ｅ）に示す像保持体の模式図上には、図８（Ｄ）に続き外添剤ｅがそのまま示されているとともに、露光により図８（Ｄ）よりも減少した一様なマイナス電荷ｃが示されている。

図８（Ｆ）は、現像時の、ただしトナーの影響がないとしたときの電位分布の模式図である。現像により外添剤ｅが現像器５４に移りそれに伴って現像剤の帯電に使われたマイナス電荷ｃも失われ、外添剤ｅが付着していた領域の電位が下がり、電位分布が生じることになる。

図８（Ｇ）は、トナーによる現像後の電位分布の模式図である。ここでは、トナーの付着により画像形成領域の電位が上昇し、像保持体５１の表面にトナーｔが付着している。像保持体５１の表面に付着しているトナーｔは、一様ではなく分布を持ち、外添剤ｅが付着していた領域のトナーの量が多い。このトナーｔの分布は、図８（Ｆ）に示した電位分布に起因するものであり、その電位分布が相殺される分だけトナーｔの分布が発生する。トナーｔの分布により電位分布が相殺され、像保持体５１の電位分布は、一様な分布となっている。

ここでは、図８（Ｅ）に示すように一様な濃度の画像を形成すべく一様な光量で露光をしたにもかかわらず、外添剤ｅがすり抜けたことに起因して、図８（Ｇ）に示すような分布をもったトナー像が形成される。このトナー像が用紙上に転写されると、例えば筋状の濃度の濃い画像が形成されることになる。これがすなわち、ポジゴーストである。

図９は、イレーズランプに印加する電圧とゴーストのグレードＧとの関係を示した図である。図９の横軸はイレーズランプの印加電圧（Ｖ）、縦軸はゴーストのグレードＧを表している。縦軸のマイナスはネガゴーストを表し、プラスはポジゴーストを表している。イレーズランプ５５に高い電圧を印加するとイレーズランプ５５から強い光が発せられ、その分、像保持体５１が強く除電される。

この図９は、イレーズランプの印加電圧が低く像保持体５１の除電が不十分だとネガゴーストが強く現れることを意味している。イレーズランプの印加電圧を高めて十分な除電をおこなうとグレードがゼロに近づく。すなわち、これはネガゴーストが現れにくいことを意味している。ただし、除電が十分すぎると、図８を参照して説明した通り、ポジゴーストが発生しやすい環境となる。

図１０は、ネガゴーストの発生メカニズムおよび図８を参照して説明したポジゴーストの相殺方法の説明図である。図１０の横軸および縦軸は、図８と同様、それぞれ、像保持体の幅方向の位置、および像保持体の帯電電位を表している。

図１０（Ａ）は、転写後の電位分布の模式図であって、図８（Ａ）と同一の図である。転写前のトナー像を構成しているトナーの分布に応じた電位分布となっている。

図１０（Ｂ）は、除電後の電位分布の模式図である。ここでは、図８（Ｂ）とは異なり、イレーズランプ５５により不十分な除電が行われ、その結果、全体として電位は低下しているものの、図１０（Ａ）に示した転写時の電位分布を少し弱めた電位分布となっている。

図１０（Ｃ）は、クリーニングブレード通過後の電位分布の模式図である。電位分布は、図１０（Ｂ）に示した電位分布と同一である。ここでは外添剤の影響は考えない。

図１０（Ｄ）は、帯電後の電位分布の模式図である。帯電器５２では一様な帯電が行われるが、帯電以前に電位分布を載っていたため、その帯電前の電位分布がある程度踏襲されている。

図１０（Ｅ）は、露光後の電位分布の模式図である。ここでは、図８（Ｅ）の場合と同じく、画像形成領域に一様な光量の露光光を照射されたとする。位は全体としては低下しているが、図１０（Ｄ）に示した帯電後の電位分布が残っている。

ネガゴーストについての図示および説明はここで終了するが、図１０（Ｅ）に示す露光後の電位分布には、電位の高い領域ｄが存在する。ネガゴーストについての図示はここで終了するが、この図１０（Ｅ）の電位分布は、図８（Ｆ）の電位分布とは逆の分布であることから、ネガゴーストが現れるおそれがあることが分かる。

図１０（Ｆ）は、ポジゴーストが発生するときの現像前の電位分布（図８（Ｆ））とネガゴーストが発生するときの現像前の電位分布（図１０（Ｅ））とを重ね合わせて示した電位分布の模式図である。ポジゴーストとネガゴーストとが仮に同じレベルで重なると一様な露光に対応した一様な電位分布が現れる。

図１０（Ｇ）は、現像後の電位分布の模式図である。図８（Ｆ）と同様、ここでは、トナーの付着により画像形成領域の電位が上昇している。ここで、図８（Ｇ）の場合、図８（Ｆ）の段階における電位分布を相殺するためにトナーの濃度分布が発生し、その濃度分布が電位分布を相殺することにより、一様な電位分布となっている。これに対し、図１０（Ｇ）の場合、現像前の段階で一様な電位分布が実現しており、したがって、図１０（Ｇ）の一様な電位分布は、一様な濃度のトナー像が形成されていることを意味している。

ここでは、ポジゴーストとネガゴーストとが相殺されるかのように説明したが、ポジゴーストは外添剤のすり抜けを原因とし、ネガゴーストは、転写前のトナー像を形成しているトナーの濃度分布に起因するものであり、それらが像保持体５１上の同じ位置に形成されない限り相殺されない。ただし、ポジゴーストが発生しそうな環境下にあるときにイレーズランプの光量を調整してネガゴーストが多少発生しやすい環境に向かって少しシフトさせると、ネガゴーストが発生をまだ抑えつつ、ポジゴーストの発生を抑え、あるいはポジゴーストが発生した時のそのグレードを許容範囲内に下げることが可能である。

以上の考察にしたがって、像保持体５１の表層をなす電荷輸送層５１４（図４参照）内のＰＦＴＥが深さ方向に密度分布を持っていても、経時によらず常にポジゴーストを抑制する手段について、以下に説明する。ここでは、いずれの手段においても、経時的に変化する変量に応じ経時が進むに従ってイレーズランプ５５による除電の強さを強めるという制御が行われる。
（ポジゴースト抑制手段１）
図２に示す計測部８１では、この画像形成装置１の稼働時間や画像形成枚数が計測される。そこで、制御部８０では、この計測部により計測された稼働時間もしくは画像形成枚数を上記の経時的に変化する変量として捉えて、その変量に応じてイレーズランプ５５に印加する電圧を制御することにより除電の強さを制御する。この場合、後述するような膜厚や摩擦力の測定を行うことなしに除電の強さを制御することができる。ただし、この方式の場合は、稼働時間もしくは画像形成枚数と電荷輸送層５１４の摩耗とは必ずしも高精度に一致するとは限らず、したがって、この方式を採用すると、膜厚や摩擦力の測定を行なう方式と比べ、誤差が大きくなるおそれがある。
（ポジゴースト抑制手段２）
図１１は、図３と同様、１つの像形成部の構成を示した模式図である。ただし、この図１１では、像保持体５１を回転駆動するモータ８２、そのモータ８２に電力を供給する電源８３、および、電源８３からモータ８２への供給電流を測定する電流計８４が示されている。なお、電流計８４は摩擦測定部の一例である。

像保持体５１は回転負荷にかかわらず一定の速度で回転させる必要がある。ここで、像保持体５１とクリーニングブレード５６との間の摩擦が像保持体５１の回転の大きな負荷の１つとなっていて、この摩擦力は、像保持体５１を一定速度で回転しているときの、電流計８４により測定される電流値に反映される。前述の通り、像保持体５１の電荷輸送層５１４が摩耗すると、その表面に存在するＰＴＦＥの面積率が低下し、このため、像保持体５１とクリーニングブレード５６との間の摩擦力が増大する。そこで、この電流値を測定し、この電流値を上記の経時的に変化する変量として捉えて、その変量に応じてイレーズランプ５５に印加する電圧を制御し、これにより除電の強さを制御する。こうすることにより、像保持体５１の電荷輸送層５１４の摩耗の進度の如何にかかわらず、常にポジゴーストを抑えることができる。
（ポジゴースト抑制手段３）
図１２は、図３と同様、１つの像形成部の構成を示した模式図である。ただし、この図１２では、帯電器５２に電力を供給する電源８５、およびその電源８５から帯電器５２に供給される電力の電流Ａと電圧Ｖを測定する電流電圧センサ８６が示されている。ここで、帯電器５２は接触式の帯電ロール５２である。また、像保持体５１の基体５１１（図４参照）は接地されている。なお、帯電ロール５２は帯電部の一例であり、電流電圧センサ８６は膜厚測定部の一例である。

ここでは、電荷輸送層５１４等の像保持体５１を構成している層を帯電ロール５２と像保持体５１の基体５１１とで挟んだ構造のコンデンサとみなす。そして、電流電圧センサ８６で測定される電圧と電流の測定値からそのコンデンサの容量を算出する。その測定された容量は膜厚を反映した値となる。ただし、このコンデンサにはリーク電流が発生する。そこで、そのコンデンサを電荷で飽和させた状態におけるリーク電流を測定してそのリーク電流分を補正し、高精度な容量を算出する。このようにして算出された容量は、膜厚を反映してる。そこで、電流電圧センサ８６で測定される電流値および電圧値から最終的に膜厚を知り、その膜厚を上述の経時的に変化する変量として捉えて、その変量に応じてイレーズランプ５５に印加する電圧を制御し、これにより除電の強さを制御する。こうすることにより、像保持体５１の電荷輸送層５１４の摩耗の進度の如何にかかわらず、常にポジゴーストを抑えることができる。
（共通事項）
上記のポジゴースト抑制手段１〜３は、いずれも、イレーズランプ５５から照射される除電光の強さを、経時的に変化するどのような変量に基づいて制御するかという観点について言及したものである。そこで、ここでは、除電光の強さの制御に関し、どのような変量に基づいて制御を行うかという観点とは異なる観点について説明する。

制御部８０は、イレーズランプ５５の光量制御による除電の強さを強める制御を、予め定められた経時の基準時点まで実行し、その後は光量を一定に保つこととしてもよい。

図５に示すように、ＰＴＦＥ存在面積率は、例えば８μｍ程度の深さまでは深くなるにつれて減少するが、それよりも深くなるとＰＴＦＥ存在面積率はほぼ一定であるとみなしてもよい。そこで、例えば８μｍ程度を基準の深さとし、電荷輸送層５１４（図４参照）の摩耗が未だ基準の深さよりも浅いことを上記の変量が示しているときは、イレーズランプ５５の光量制御による除電の強さの変更をその変量に応じて制御し、その変量が、摩耗が基準の深さまで到達したことを示した基準時点以降は、イレーズランプ５５の光量を一定に保つこととしてもよい。

また、図５は、ＰＴＦＥの含有率が１４ｗｔ％のときは、ＰＴＦＥ存在面積率が、深さ８μｍまでは直線Ｓにほぼ沿って直線的に減少している。また、１４ｗｔ％以外のケースであっても、ある程度の誤差はあっても適宜の基準の深さまでは直線的に減少するとみなしても外添剤のすり抜けやすさとほぼ比例した制御を行うことができる。そこで、上記の変量が、摩耗が基準の深さまで到達したことを示す基準時点まで、イレーズランプ５５の光量制御による除電の強さの変更を変量を変数とした直線を表す式等に基づいて制御してもよい。

また、図２に示した画像形成装置１には、装置内の環境温湿度を測定する環境センサ９１が備えられている。ここで、上記のポジゴーストは、低温低湿環境下にあるときに発生しやすいことが分かっている。そこで、上記のポジゴーストの発生を抑える制御を、環境センサ９１により測定された環境温湿度が予め定められた低温低湿環境葉下にあるときのみに限定してもよい。

なお、ここでは、本発明にいう摩擦調整剤の一例としてＰＴＦＥを取り上げて説明したが、本発明は、ＰＴＦＥには限られず、図５に示すような、電荷輸送層５１４の摩耗が進むにつれて存在面積率が減少する傾向を示す摩擦調整剤を用いた場合に広く採用することができる。

１ 画像形成装置
２０ プリンタ
５０ 像形成部
５１ 像保持体
５１４ 電荷輸送層
５２ 帯電器
５３ 露光器
５４ 現像器
５５ イレーズランプ
５６ クリーニングブレード
６１ 中間転写ベルト
６２ １次転写器
８０ 制御部
８１ 計測部
８２ モータ
８３ 電源
８４ 電流計
８５ 電源
８６ 電流電圧センサ
９０ 環境センサ

Claims (10)

1. トナー像が形成されてトナー像を被転写体に転写する像保持部と、
   前記像保持部の、転写後の領域を除電する除電部と、
   前記像保持部の、前記除電部による除電後の部分に接して該像保持部を清掃する清掃部と、
   前記除電部による除電を制御する制御部とを備え、
   前記像保持部が、前記清掃部との間の摩擦を調整する摩擦調整剤を含む表層であって該摩擦調整剤の密度が該表層内の深さ方向で異なり表面寄りの密度が高い表層を有し、
   前記制御部が、経時的に変化する変量に応じ経時が進むに従って前記除電部による除電の強さを強めることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部が、前記除電部による除電の強さを強める制御を、前記変量に従う予め定められた経時の基準時点まで実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部が、前記除電部による除電の強さを、前記基準時点までは該変量に従って直線的に強め、該基準時点以降は固定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記表層の膜厚を測定する膜厚測定部を備え、
   前記制御部は、前記膜厚測定部により測定された膜厚を前記変量として前記除電部による除電の強さを制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記像保持部の、前記清掃部による清掃後の部分に接触して該像保持部を帯電させる帯電部を備え、
   前記膜厚測定部が、前記表層の膜厚を、前記帯電部と前記像保持部との間に印加される電圧および該帯電部と該像保持部との間に流れる電流に基づいて測定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記像保持部と前記清掃部との間の摩擦力を測定する摩擦測定部を備え、
   前記制御部は、前記摩擦測定部により測定された摩擦力を前記変量として前記除電部による除電の強さを制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像保持部を回転駆動する駆動部を備え、
   前記前記摩擦測定部が、前記像保持部と前記清掃部との間の摩擦力を、前記駆動部による前記像保持部の駆動電流に基づいて測定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 当該画像形成装置の稼働時間もしくは画像形成枚数を計測する計測部を備え、
   前記制御部は、前記計測部により計測された稼働時間もしくは画像形成枚数を前記変量として前記除電部による除電の強さを制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 環境温湿度を測定する環境測定部を備え、
   前記制御部が、前記変量に応じた除電の強さの制御を、予め定められた低温低湿環境下にあるときに実行することを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記摩擦調整剤が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１から９ののうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。

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