JP4227345B2

JP4227345B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4227345B2
Application number: JP2002089399A
Authority: JP
Inventors: 雅彦鈴見; 敏男宮本; 浩人長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003287985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等のプリンタ、デジタル複写機等の電子写真方式、静電記録方式を用いた画像形成装置に関し、特にプロセススピード切り替え可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ等の電子写真方式を使用した画像形成装置は、コンピュータ等の外部情報処理機器より印字に関するコマンドおよびコード化された文字、イメージ画像情報をデータ受信し、フォーマッタ等においてコード情報を画像情報に変換する際に写真等の濃度情報を持ったイメージ画像はディザマトリックス、誤差拡散法等公知の画像処理を受け二値化され画像情報に変換される。
【０００３】
次に、電子写真エンジン部分においてこの画像情報をプリントする。一般的な電子写真エンジンについて図１を用いて説明する。
【０００４】
この電子写真エンジン部分は、感光ドラム（感光体）１の周囲に、その回転方向に沿って感光ドラム１を帯電する一次帯電器２、感光ドラム１を露光して静電潜像を形成する露光手段３、静電潜像にトナー（現像剤）を付着させてトナー像を形成する現像装置４、感光ドラム１上のトナー像を転写材Ｐに転写する転写ローラ（転写装置）５、残留トナーを除去するクリーニング装置７を配設してなる。トナー像の転写先となる転写材Ｐは、不図示の用紙カセットから給紙搬送され、感光ドラム１に給紙される。感光ドラム１に給紙された転写材Ｐは、転写ローラ（転写装置）５によってトナー像が転写され、その後定着装置６に搬送され、ここでトナー像が定着された転写材Ｐは装置外に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記帯電ローラ、感光体ドラム、転写ローラ等の機能部品は、通紙を重ねていくにしたがって、部品性能が低下していく。例えば、帯電ローラでは通紙していくと通電劣化によりローラ抵抗が上昇していき、白画像上の黒ポチとなって現れる砂地画像が発生する場合がある。また、転写ローラに関しては、ゴム材の通電劣化等によりローラ抵抗が徐々に上昇し、使用条件によっては転写バイアスが不足し、転写不良等の画像不良を起こす場合があった。
【０００６】
これらの機能部品の性能劣化は、近年の画像形成装置の高速化により、顕著に画像に現れるようになってきている。
【０００７】
このように、部品が劣化することにより画像不良等の不具合が発生した場合、ユーザー又はサービスマンにより部品の交換を行う必要があるが、部品交換を行うまでの間は画像形成装置を使用できなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、構成部品の劣化を検知した後も、部品交換を行う程度の期間は画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、トナー像を担持する回転可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写する転写ローラと、を有し、前記像担持体の回転速度として第１の回転速度又は前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度を選択可能な画像形成装置において、前記転写ローラの通電劣化を認識する認識手段を有し、前記認識手段が通電劣化が進行していないと認識した場合には、画像形成時に前記第１の回転速度で前記像担持体を回転し、前記認識手段が通電劣化が進行していると認識した場合には、画像形成時に前記第２の回転速度で前記像担持体を回転することを特徴とする。また、請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、前記転写ローラの抵抗値を検知する検知手段を有し、前記認識手段は前記検知手段の検知結果に応じて前記転写ローラの通電劣化を認識することを特徴とする。これによって、転写ローラの通電劣化を検知した場合は、画像形成速度（プロセススピード）を低下させることによって、転写ローラ抵抗値上昇による転写不良を防止し、転写ローラを交換するまでの間、画像形成装置が使用不能となるのを防ぐことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
以下に、本発明に係る実施例を示す。
（１）画像形成装置例
まず図１は、本発明に適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００１１】
図１において、１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。帯電ローラ２は、鉄やステンレス等の材料で構成した軸部材の周囲に弾性体を所定の厚さで設けており、弾性体はカーボン等を分散したＥＰＤＭゴム等の導電性の材料で構成している。また、帯電ローラ２には、不図示の電源からあらかじめ設定された直流電圧Ｖｄｃと、被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有する交流電圧Ｖａｃを軸部材を通して印加することで感光体ドラムに対する帯電を行わせる。
【００１２】
次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム３による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００１３】
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された転写材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。このとき転写材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。転写ローラ５は、鉄・ＳＵＳ等の芯金上に、ＮＢＲ等のソリッド状又は発泡させてスポンジ状にした弾性体を弾性層として形成したローラであり、芯金と固定のバネ受けとの間に縮設した加圧バネにより所定の加圧力をもって感光ドラム１に圧設され、弾性体層の弾性変形により感光ドラム１との間に所定幅の転写ニップ部を形成する。
【００１４】
本実施例の画像形成装置ではローラ硬度としては約３０度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ５００ｇ加重時）、ローラ抵抗は４×１０⁷〜８×１０⁷Ω（Ｎ／Ｎ環境下：２３℃、６０％環境）の範囲のものを使用する。但し、ローラ抵抗値は使用環境により変化し、Ｈ／Ｈ環境（３２．５℃、８０％環境）では、Ｎ／Ｎ環境の１／５〜１／６程度、Ｌ／Ｌ環境（１５℃／１０％）では、５〜６倍程度変動する。また、転写ローラが劣化して２０万枚通紙により初期抵抗の２倍程度に変動する。従って、本実施例の画像形成装置において使用可能なローラ抵抗値は７×１０⁶〜１×１０⁹Ωの範囲である。ローラ抵抗値が７×１０⁶Ωよりも小さいと白部と黒部に流れる転写電流の差が大きくなり、黒部（トナー像部）への転写電荷量に対し白部の転写電荷量が大きくトナーが白部へ電界で引きつけられて飛び散りが発生したり、ハーフトーン画像等でネガゴーストが発生する。また、ローラ抵抗が１×１０⁹Ωよりも大きいと紙に充分な転写電流を流すために必要な転写電圧が不足し、転写不良が発生したり、必要な転写電圧を印加するために、高圧基板上、接点部で充分な沿面距離を確保する必要が生じ、回路が大型化、高コスト化してしまう。本実施例では転写高圧トランスのコスト及び回路スペースの点から最高出力６．０ｋＶのものを使用した。尚、ローラ抵抗値の測定方法はＡｌドラム（感光ドラムと同一形状）に転写ローラを当接させ、２ｋｖ印加したときにＡｌドラムに流れる電流量から抵抗値を規定した。
【００１５】
また、転写電圧は、転写不良や飛び散りが発生しないようにＡＴＶＣ制御により転写ローラ抵抗値に応じた転写電圧が転写ローラ５に印加される。
【００１６】
その後、トナー像が転写された転写材Ｐは定着装置６へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム１表面より除去される。
【００１７】
本実施例の画像形成装置は、６００ｄｐｉ、４５枚／分（プロセススピード約２６６ｍｍ／ｓｅｃ）のプリント速度でプリントを行うことができる。但し、小サイズ紙通紙時の端部昇温を軽減するために、２４枚／分（プロセススピード１３３ｍｍ／ｓｅｃ）のプリント速度でプリントを行うことも可能である。
【００１８】
以下に本実施例に係わる転写ローラ５について説明する。
（２）実験例
前述のように転写ローラ５は通紙するに従って、弾性体層のゴム材が通電劣化（導通経路の切断）によって抵抗値が上昇するため、Ｌ／Ｌ環境下やＮＢ６０ｇ／ｍ²、三一牌等の高抵抗紙使用時等は転写高圧出力不足により、転写不良を起こしてしまう場合がある。
【００１９】
そこで、本実施例では、ＡＴＶＣによる転写ローラ抵抗値検知により転写ローラが劣化してローラ抵抗値が１×１０⁹Ω以上となった場合を検知し、その場合はプロセススピードを１３３ｍｍ／ｓに低下させて画像形成を行う。これにより、紙が転写ニップを通過する時間が増加し、低い転写バイアスで紙に転写電荷を与えることができるため、転写高圧不足による転写不良画像の発生を防止することができる。
【００２０】
本実施例の制御を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
まず、プリント命令を受けた時点で、転写ローラが劣化して１×１０⁹Ω以上の抵抗値になっているかどうかを検知し（ＳＴＥＰ１）、劣化していなければ、ＰＳ（プロセススピード）＝２６６ｍｍ／ｓのままで、画像形成を行う（ＳＴＥＰ２）。劣化していれば、ＰＳ＝１３３ｍｍ／ｓに低下させて、画像形成を行う（ＳＴＥＰ３）。
【００２２】
表１に本実施例の制御の有無による転写不良画像発生状況を示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１より転写ローラが劣化しても、プロセススピードを低下させることによって、転写不良の発生を防ぐことができることが分かる。
【００２５】
以上のように、転写ローラが劣化して転写不良画像が発生した場合でも、プロセススピードを低下させることにより転写不良画像の発生を防止でき、転写ローラ交換するまで間にプリンタが使用できない状態となることを避けることができる。
【００２６】
〈第２の実施例〉
本実施例では帯電ローラの劣化（１８０００枚）をＣＲＧメモリ内の通紙枚数情報により検知し、劣化検知後は、帯電ローラ交換（ＣＲＧ交換）までの間をプロセススピードを低下させて画像形成することにより、帯電不良画像の発生を抑える。尚、その他の条件は前記実施例と同様であり再度の説明は省略する。
【００２７】
前述のように帯電ローラは、通電劣化により抵抗が上昇していき、ローラ表面の微小な高抵抗部で帯電不良が生じ、白画像部に黒ポチとなって現れる砂地画像が発生する場合がある。この現象は、プロセススピードが速くなると感光体ドラムが帯電ニップを通過する時間が減少するためより顕著に現れてくる。従って、プロセススピードを低下させることにより、砂地画像の発生を遅らせることが可能である。
【００２８】
本実施例の制御を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
まず、プリント命令を受けた時に、ＣＲＧメモリ内のプリント枚数情報より帯電ローラが劣化しているかどうかを判断し（ＳＴＥＰ１）、劣化していなければ、ＰＳ（プロセススピード）＝２６６ｍｍ／ｓのままで、画像形成を行う（ＳＴＥＰ２）。劣化していれば、ＰＳ＝１３３ｍｍ／ｓに低下させて、画像形成を行う（ＳＴＥＰ３）。
【００３０】
表２に本実施例の制御の有無による砂地画像発生の有無を示す。
【００３１】
【表２】

【００３２】
上記表より、帯電ローラが劣化して砂地画像が発生し始めた場合でも、プロセススピードを低下させてプリントさせることによって、砂地画像の発生を防ぐことができる。尚、本実施例ではＣＲＧメモリ内情報により帯電ローラの劣化を検知したが、帯電ローラに通電を行い抵抗を測定する方法等による劣化検知によっても同様の効果が得られた。
【００３３】
以上より、帯電ローラが劣化した場合に、プロセススピードを低下させることによって、砂地画像の発生を防止する事ができ、ＣＲＧ交換を行うまでの間、画像形成ができない状態になるのを防止する事ができる。
【００３４】
〈第３の実施例〉
本実施例ではＣＲＧメモリ内のドラム回転数情報により感光体ドラムの感度変化（１８０００枚相当）を検知し、感光体ドラム感度が変化した後はプロセススピードを低下させてプリントを行う。尚、その他の条件は前記実施例と同様であり再度の説明は省略する。
【００３５】
感光体ドラムは通紙により表層（電荷輸送層）が削れ、ドラム容量が増加するため、ドラム感度が低下していく。つまり、ＶＬ電位が高くなり、現像コントラストが小さくなるため画像濃度が低下してしまう。このような場合、プロセススピードを低下させると、感光体ドラムが現像ニップを通過する時間が増加し、現像性がアップするため、画像濃度低下を改善できる。
【００３６】
本実施例の制御を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
まず、プリント命令を受けた時に、感光体ドラムが感度が変化ているかどうかを判断し（ＳＴＥＰ１）、変化していなければ、ＰＳ（プロセススピード）＝２６６ｍｍ／ｓのままで、画像形成を行う（ＳＴＥＰ２）。変化していれば、ＰＳ＝１３３ｍｍ／ｓに低下させて、画像形成を行う（ＳＴＥＰ３）。
【００３８】
表３に本実施例の制御の有無による画像濃度低下発生の有無を示す。
【００３９】
【表３】

【００４０】
表３より、プロセススピードを低下させることにより画像濃度低下の発生を防ぐことができることがわかる。尚、本実施例では、ＣＲＧメモリ内のドラム回転数情報より、感光体ドラムの感度の変化の検知を行ったが、その他に、感光体ドラムのＶｄの変化や静電容量の変化等によって変化を検知する方法でも同様の効果が得られた。
【００４１】
以上のように、感光体ドラムの感度の変化を検知して、感度の変化を検知した後はプロセススピードを低下させることにより、画像濃度低下の発生を防ぎ、ＣＲＧ交換するまでの間、プリンタが使用できなくなるのを防ぐことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により画像形成装置の部品が劣化した場合でも、引き続き画像形成を行えるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１の制御を説明するフローチャートである。
【図３】実施例１の制御を説明するフローチャートである。
【図４】実施例１の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１‥‥感光ドラム
２‥‥帯電手段
３‥‥画像情報露光手段
４‥‥現像装置
５‥‥転写ローラ
６‥‥加熱定着装置
７‥‥クリーニング装置
Ｐ‥‥被記録材

Claims

トナー像を担持する回転可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写する転写ローラと、を有し、前記像担持体の回転速度として第１の回転速度又は前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度を選択可能な画像形成装置において、
前記転写ローラの通電劣化を認識する認識手段を有し、前記認識手段が通電劣化が進行していないと認識した場合には、画像形成時に前記第１の回転速度で前記像担持体を回転し、前記認識手段が通電劣化が進行していると認識した場合には、画像形成時に前記第２の回転速度で前記像担持体を回転することを特徴とする画像形成装置。
前記転写ローラの抵抗値を検知する検知手段を有し、前記認識手段は前記検知手段の検知結果に応じて前記転写ローラの通電劣化を認識することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。