JP5874172B2

JP5874172B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5874172B2
Application number: JP2011038820A
Authority: JP
Inventors: 宏一郎湯浅
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: JP2012173723A

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写のプロセスを経た後、感光体ドラム上に残った電位を除電する。特許文献１には、像担持体を除電する期間を短くするための技術が開示されている。特許文献２には、露光装置を用いて除電を行う技術が開示されている。

特開平９−８０８７０号公報特開平６−３８８３号公報

本発明は、感光体の磨耗によって生じる感光層の膜厚の差を小さくすることを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、感光層を有し、軸を中心に回転する感光体と、前記感光層を帯電させる帯電部と、画像データに応じた光を照射することにより、前記帯電した感光層を露光し、潜像を形成する露光部と、前記形成された潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する現像部と、前記形成されたトナー像を前記感光体から転写媒体に転写する転写部とを備え、前記露光部は、前記転写部による転写を経た前記感光体の前記感光層を、当該感光体の軸方向の中央部より端部の露光量が小さくなるように露光することにより、当該感光層を除電し、前記感光体の回転数が大きくなるにつれて、前記感光層を除電するときに用いられる前記中央部及び前記端部の露光量が小さくなるように前記露光部を制御すると共に、当該端部の露光量を当該中央部の露光量よりも大きく減少させるように前記露光部を制御する露光制御部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記露光部は、前記感光層を除電するときに、前記端部に近い領域ほど露光量が小さくなるように当該感光層を露光することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１または２に記載の構成において、前記転写部による転写を経た前記感光体の前記感光層を、前記軸方向の幅にわたって一の表面電位を有するように除電する除電部を備え、前記露光部は、前記感光層を除電するときに、前記端部以外の領域を露光することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、感光層を有し、軸を中心に回転する感光体と、前記感光層を帯電させる帯電部と、画像データに応じた光を照射することにより、前記帯電した感光層を露光し、潜像を形成する露光部と、前記形成された潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する現像部と、前記形成されたトナー像を前記感光体から転写媒体に転写する転写部と、前記転写部による転写を経た前記感光体の前記感光層を露光して、当該感光体の端部が中央部よりも前記帯電後の表面電位に近い表面電位を有するように除電する除電部と、前記感光体の回転数が大きくなるにつれて、前記感光層を除電するときに用いられる前記中央部及び前記端部の露光量が小さくなるように前記除電部を制御すると共に、当該端部の露光量を当該中央部の露光量よりも大きく減少させるように前記露光部を制御する露光制御部露光制御部とを備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、感光体の中央部と端部とを同じ露光量で露光する構成に比べ、感光体の磨耗によって生じる感光層の膜厚の差を小さくすることができる。
請求項２に係る発明によれば、端部に近い領域ほど露光量を小さくしない構成に比べ、感光体の磨耗によって生じる感光層の膜厚の差を小さくすることができる。
請求項１及び４に係る発明によれば、感光体の回転数に応じて露光量を小さくしない場合に比べ、感光体の磨耗を軽減することができる。
請求項３に係る発明によれば、露光部が露光量を変更できない構成であっても、感光体の磨耗によって生じる感光層の膜厚の差を小さくすることができる。
請求項４に係る発明によれば、感光体の中央部と端部とを同じ表面電位に除電する構成に比べ、感光体の磨耗によって生じる感光層の膜厚の差を小さくすることができる。

画像形成装置の構成を示す図。画像形成部の構成を示す図。感光体ドラムの感光層の膜厚の変化を示す図。画像形成装置の動作を示すタイミングチャート。感光体ドラムにおける除電時の露光量の分布を示す模式図。感光体ドラムにおける除電後の表面電位を示す模式図。変形例に係る画像形成装置の構成を示す図。変形例に係る露光量の変化を示す図。変形例に係る画像形成部の構成を示す図。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、電源１４と、画像形成部１５とを備える。制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを備える。ＣＰＵは、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、画像形成装置１の各部を制御する。通信部１２は、通信回線を介して端末装置（図示せず）と通信を行う。記憶部１３は、例えばハードディスクを有し、各種のデータを記憶する。電源１４は、画像形成装置１の各部に電力を供給する。

図２は、画像形成部１５の構成を示す図である。画像形成部１５は、感光体ドラム２１を備える。感光体ドラム２１（感光体の一例）は、感光層を有し、ドラムモータ（図示せず）により軸を中心に回転させられる。感光体ドラム２１の周りには、帯電器２２と、露光装置２３と、現像装置２４と、転写ローラ２５と、クリーニング装置２６とが配置される。

帯電器２２（帯電部の一例）は、感光体ドラム２１の感光層を均一に帯電させる。具体的には、帯電器２２には、電源１４からＤＣ（Direct Current）電圧が印加される。これにより、帯電器２２は、感光体ドラム２１に負の電荷を帯びたイオンを供給する。露光装置２３（露光部の一例）は、帯電した感光体ドラム２１に光を照射して露光する。露光装置２３は、静電潜像を形成する機能と、感光体ドラム２１を除電する機能とを有する。静電潜像を形成する場合、露光装置２３は、画像データに応じた光を照射することにより、感光体ドラム２１の感光層を露光して、静電潜像を形成する。一方、感光体ドラム２１を除電する場合、露光装置２３は、感光体ドラム２１の軸方向の幅にわたって感光層を露光することにより、感光層を除電する。

現像装置２４（現像部の一例）は、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する。具体的には、現像装置２４は、現像ローラ２４１を備え、トナーとキャリアを含む現像材を収容する。現像ローラ２４１は、現像モータ（図示せず）により軸を中心に回転させられることにより、現像装置２４に収容されたトナーを感光体ドラム２１と対向する現像位置に搬送する。現像ローラ２４１には、電源１４から現像バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム２１と現像ローラ２４１との間に電位差が生じる。現像ローラ２４１により現像位置に搬送されたトナーは、この電位差により、感光体ドラム２１に移動する。

転写ローラ２５（転写部の一例）は、現像装置２４により形成されたトナー像を感光体ドラム２１から記録媒体（転写媒体の一例）に転写する。具体的には、転写ローラ２５には、電源１４から転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム２１と転写ローラ２５との間に電位差が生じる。感光体ドラム２１上に形成されたトナー像は、この電位差により、記録媒体に移動する。トナー像が転写される記録媒体は、例えば用紙である。定着器２７は、熱と圧力を加えることにより、トナー像を記録媒体に定着させる。定着器２７を通過した後、この記録媒体は画像形成装置１から排出される。

クリーニング装置２６は、トナー像が転写された後、感光体ドラム２１上に残ったトナーを除去する。具体的には、クリーニング装置２６は、クリーニングブレード２６１を備える。クリーニングブレード２６１は、感光体ドラム２１の軸方向の幅以上の幅を有する。クリーニング装置２６は、このクリーニングブレード２６１を感光体ドラム２１の表面に押し当てることにより、感光体ドラム２１からトナーを除去する。クリーニングブレード２６１は、支持部材２６２により支持される。支持部材２６２は、クリーニングブレード２６１の両端をねじ等の締結部品により固定する。感光体ドラム２１の感光層は、クリーニングブレード２６１が接触することにより、徐々に削れて薄くなっていく。

図３は、感光体ドラム２１の感光層の膜厚の変化を示す図である。感光体ドラム２１の感光層の膜厚は、サイクル数が大きくなるにつれて徐々に減っていく。このサイクル数とは、感光体ドラム２１の回転数のことである。特に、感光体ドラム２１の端部は、中央部に比べて、膜厚の減りが大きくなる。これは、以下のような理由による。上述したように、クリーニングブレード２６１は、支持部材２６２により両端が固定されている。この場合、クリーニングブレード２６１の端部の圧力は、中央部の圧力よりも大きくなる。これにより、感光体ドラム２１の端部は、中央部よりも膜厚の減りが大きくなる。また、感光体ドラム２１は、トナー像が転写されるときに、記録媒体に接触する。このとき、感光体ドラム２１は、記録媒体の縁により、端部が削れてしまう。このように、感光体ドラム２１の端部は、記録媒体との接触によっても膜厚が減少する。この場合、感光体ドラム２１の中央部と端部とで膜厚に差が生じる。この膜厚の差が大きくなると、帯電電位にむらが生じ、画像欠陥が生じてしまう。

図４は、画像形成装置１の動作を表すタイミングチャートである。画像形成装置１は、プリントジョブが入力されると、画像を形成する処理を開始する。プリントジョブとは、画像の形成を指示する情報である。このプリントジョブは、例えば端末装置（図示せず）から送られてくる。プリントジョブには、一つのまとまりとして処理される画像データが含まれる。この画像データは、例えば一つの文書に含まれるページの画像を表す。ここでは、１ページの画像を表す画像データがプリントジョブに含まれる場合を想定する。画像を形成する処理を開始する時刻Ｔ１より前において、感光体ドラム２１の表面電位は、０Ｖになっている。また、ドラムモータ及び現像モータは、いずれもオンになっており、感光体ドラム２１及び現像ローラ２４１は、それぞれ回転している。

時刻Ｔ１において、制御部１１は、帯電器２２のＤＣ電圧をオンにする。これにより、帯電器２２は、感光体ドラム２１の感光層を約−４５０Ｖの表面電位ＶＨに帯電させる。この表面電位ＶＨは、帯電後の表面電位である。また、制御部１１は、現像バイアスをオンにする。これにより、現像ローラ２４１に現像バイアスが印加される。続いて、制御部１１は、転写ローラ２５の転写バイアスをオンにする。これにより、転写ローラ２５に転写バイアスが印加される。続いて、露光装置２３は、プリントジョブに含まれる画像データに応じた光を感光体ドラム２１に照射し、静電潜像を形成する。露光装置２３により光が照射された領域の表面電位ＶＬは、約−２５０Ｖになる。感光体ドラム２１上に形成された静電潜像は、現像装置２４の現像バイアスにより、現像装置２４に収容されたトナーで現像される。現像装置２４により現像されたトナー像は、転写ローラ２５の転写バイアスにより、感光体ドラム２１から記録媒体に転写される。転写ローラ２５を通過した後、感光体ドラム２１の感光層は、帯電器２２により再び約−４５０Ｖに帯電される。プリントジョブの処理が終了すると、制御部１１は、転写バイアスをオフにする。

時刻Ｔ２からＴ３までの間、露光装置２３は、感光体ドラム２１の軸方向の幅にわたって感光層を露光することにより、感光層を除電する。このとき、露光装置２３は、感光体ドラム２１の中央部と端部とで異なる照度の光を照射する。具体的には、露光装置２３は、感光体ドラム２１の端部に近い領域ほど、照射する光の照度を小さくする。図５は、感光体ドラム２１における除電時の露光量の分布を示す模式図である。この露光量とは、露光装置２３により照射される光の照度とその光の照射時間の積をいう。感光体ドラム２１の中央部は、Ｅ１［ｎＪ／ｍｍ^２］の露光量で露光される。一方、感光体ドラム２１の端部は、Ｅ１［ｎＪ／ｍｍ^２］よりも小さいＥ２［ｎＪ／ｍｍ^２］の露光量で露光される。この場合、感光体ドラム２１の中央部と端部における露光量の差は、（Ｅ１−Ｅ２）になる。また、感光体ドラム２１の中央部と端部との間の領域は、Ｅ１［ｎＪ／ｍｍ^２］より小さくＥ２［ｎＪ／ｍｍ^２］より大きい露光量で露光される。感光体ドラム２１の中央部と端部との間では、端部に近い領域ほど露光量が小さくなる。

図６は、感光体ドラム２１における除電後の表面電位の分布を示す模式図である。露光装置２３により除電されると、感光体ドラム２１の中央部の表面電位は、Ｖ１［Ｖ］になる。このＶ１［Ｖ］は、０Ｖに近い電位である。一方、感光体ドラム２１の端部の表面電位は、Ｖ２［Ｖ］になる。このＶ２［Ｖ］は、Ｖ１［Ｖ］よりも帯電後の表面電位ＶＨに近い電位である。この場合、感光体ドラム２１の中央部の表面電位と端部の表面電位との差は、（Ｖ１−Ｖ２）になる。感光体ドラム２１は、上述したクリーニングブレード２６１又は記録媒体との物理的な接触だけでなく、放電ストレスによっても磨耗する。上述したように、感光体ドラム２１の端部の表面電位Ｖ２［Ｖ］は、中央部の表面電位Ｖ１［Ｖ］よりも帯電後の表面電位ＶＨに近い。新たなプリントジョブが入力されると、再び感光体ドラム２１の感光層の表面電位はＶＨに帯電される。この時、感光体ドラム２１の端部は｜ＶＨ−Ｖ２｜、中央部は｜ＶＨ−Ｖ１｜の放電量がかかる。この場合、｜ＶＨ−Ｖ２｜＜｜ＶＨ−Ｖ１｜となるため、感光体ドラム２１の端部と帯電器２２との間の放電量は、中央部と帯電器２２との間の放電量に比べて少なくなる。これにより、感光体ドラム２１の端部は、中央部に比べて、放電ストレスによる磨耗が軽減される。

上述したように、感光体ドラム２１の端部は、中央部に比べて、クリーニングブレード２６１又は記録媒体との物理的な接触による磨耗が大きい。しかしながら、感光体ドラム２１の端部は、中央部に比べて、放電ストレスによる磨耗は軽減されるため、これにより、物理的な接触による磨耗の大きい分が相殺される。この場合、感光体ドラム２１の端部の膜厚は、中央部の膜厚と同じように変化していく。これにより、感光体ドラム２１の中央部と端部とで膜厚の差が小さくなる。

除電が行われている時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて、帯電器２２は、感光体ドラム２１を１周分だけ帯電させる。感光体ドラム２１が１周分帯電されると、制御部１１は、帯電ＤＣをオフにする。また、時刻Ｔ２からＴ３までの間、現像ローラ２４１には、現像バイアスが印加される。これは、現像バイアスが印加されていないと、現像装置２４に収容されたキャリアが感光体ドラム２１に移動してしまうからである。また、除電が行われている時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との間において、制御部１１は、現像モータをオフにする。現像モータをオフにすることによって、さらに現像装置２４に収容されたキャリアの感光体ドラム２１への移動を防ぐ事ができる。時刻Ｔ３において、除電が終了すると、制御部１１は、現像バイアスをオフにする。

除電が終了する時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との間において、制御部１１は、ドラムモータをオフにする。これにより、感光体ドラム２１の回転が止まる。この後、新たなプリントジョブが入力されると、画像形成装置１は、再び現像モータ及びドラムモータをオンにして、上述と同様に画像を形成する処理を行う。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、変形して実施されてもよい。以下、変形例をいくつか説明する。また、以下の変形例は、それぞれ組み合わせて実施されてもよい。

（変形例１）
除電時の露光量は、サイクル数に応じて変更してもよい。図７は、この変形例に係る画像形成装置１Ａの構成を示す図である。画像形成装置１Ａは、上述した制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、電源１４と、画像形成部１５に加え、計測部１６を備える。計測部１６は、感光体ドラム２１の表面に接触して、感光体ドラム２１のサイクル数を計測する。図３に示したように、感光体ドラム２１の感光層の膜厚は、サイクル数が大きくなるほど減っていく。感光層が薄くなると、同じ露光量で露光しても、放電量が大きくなり、放電ストレスによる磨耗が増える。また、感光層が薄くなると、除電に必要な露光量も減少する。そこで、制御部１１（露光制御部の一例）は、図８に示すように、計測部１６により計測されたサイクル数が大きくなるにつれて、除電時の露光量を小さくしていく。具体的には、制御部１１は、除電時に露光装置２３が照射する光の照度が小さくなるように制御することにより、露光量を減少させる。また、制御部１１は、図８に示すように、感光体ドラム２１の端部の露光量を、中央部の露光量よりも大きく減少させてもよい。

（変形例２）
画像形成装置１は、除電器を備え、露光装置２３に代えて、除電器が除電を行ってもよい。図９は、この変形例に係る画像形成部１５Ａの構成を示す図である。画像形成部１５Ａは、上述した感光体ドラム２１、帯電器２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２５、クリーニング装置２６、定着器２７に加え、除電器２８を備える。除電器２８（除電部の一例）は、転写ローラ２５を通過した感光体ドラム２１の感光層を除電する。具体的には、除電器２８は、感光体ドラム２１の中央部が表面電位Ｖ１［Ｖ］を有し、端部が表面電位Ｖ２［Ｖ］を有するように、感光体ドラム２１の表面を除電する。上述したように、この表面電位Ｖ２［Ｖ］は、Ｖ１［Ｖ］よりも帯電後の表面電位ＶＨに近い表面電位である。また、除電器２８は、感光体ドラム２１の中央部と端部の間の領域については、Ｖ１［Ｖ］より小さくＶ２［Ｖ］より大きい表面電位を有し、且つ端部に近い領域ほど表面電位が小さくなるように除電してもよい。なお、除電器２８は、光を用いて除電をしてもよいし、コロナチャージを用いて除電をしてもよい。

また、実施形態では、プリントジョブの処理が完了するたびに除電を行っていたが、この変形例では、１つの画像の形成を完了するたびに除電を行ってもよい。例えば、プリントジョブに含まれる画像データが複数ページの画像を表すものである場合、各ページの画像を形成するたびに除電を行ってもよい。

（変形例３）
図９に示す画像形成部１５Ａの構成において、露光装置２３と除電器２８とを両方用いて除電を行ってもよい。この場合、除電器２８は、感光体ドラム２１が軸方向の幅にわたって表面電位Ｖ２［Ｖ］を有するように、感光層を除電する。なお、除電後の感光体ドラム２１の表面電位Ｖ２［Ｖ］は、軸方向の幅において誤差があってもよい。露光装置２３は、感光体ドラム２１の中央部を含むある範囲を有する領域だけを露光することにより、この領域が表面電位Ｖ１［Ｖ］を有するように除電する。なお、この中央部を含む領域は、端部を含まない。つまり、露光装置２３は、感光層を除電するときに、感光体ドラム２１の端部以外の領域を露光する。

（変形例４）
感光体ドラム２１の端部は、画像の形成に用いられない非画像領域であってもよい。これは、非画像領域については、画像の形成に用いられないため、残留電位があっても、あまり画質に影響しないためである。

（変形例５）
感光体ドラム２１における除電時の露光量の分布は、図５に示すものに限らない。露光装置２３は、転写ローラ２５を通過した感光体ドラム２１の感光層を、中央部よりも端部の露光量が小さくなるように、感光体ドラム２１の軸方向の幅にわたって露光すればよい。例えば、感光体ドラム２１の感光層を、中央部を含む第１の領域と、端部を含む第２の領域とに分割し、第１の領域を露光量Ｅ１［ｎＪ／ｍｍ^２］で露光し、第２の領域を露光量Ｅ２［ｎＪ／ｍｍ^２］で露光してもよい。

（変形例６）
制御部１１は、露光装置２３が照射する光の照射時間を制御することにより、感光体ドラム２１の露光量を変えてもよい。

（変形例７）
実施形態では、感光体ドラム２１は、負の表面電位に帯電していたが、正の表面電位に帯電してもよい。この場合、帯電器２２は、感光体ドラム２１の表面に正の電荷を帯びたイオンを供給する。

（変形例８）
画像形成装置１は、カラーの画像を形成するものであってもよい。この場合、画像形成装置１は、上述した感光体ドラム２１、帯電器２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２５及びクリーニング装置２６を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の色毎に備える。

（変形例９）
制御部１１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備えてもよい。この場合、制御部１１の機能は、ＡＳＩＣにより実現されてもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣの両方で実現されてもよい。

（変形例１０）
制御部１１の機能を実現するプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＦＤ（Flexible Disk））など）、光記録媒体（光ディスク（CD（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk））など）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し、画像形成装置１にインストールしてもよい。また、通信回線を介してダウンロードしてインストールしてもよい。

１…画像形成装置、１１…制御部、１２…通信部、１３…記憶部、１４…電源、１５…画像形成部、１６…計測部、２１…感光体ドラム、２２…帯電器、２３…露光装置、２４…現像装置、２５…転写ローラ、２６…クリーニング装置、２７…定着器、２８…除電器

Claims

感光層を有し、軸を中心に回転する感光体と、
前記感光層を帯電させる帯電部と、
画像データに応じた光を照射することにより、前記帯電した感光層を露光し、潜像を形成する露光部と、
前記形成された潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する現像部と、
前記形成されたトナー像を前記感光体から転写媒体に転写する転写部とを備え、
前記露光部は、前記転写部による転写を経た前記感光体の前記感光層を、当該感光体の軸方向の中央部より端部の露光量が小さくなるように露光することにより、当該感光層を除電し、
前記感光体の回転数が大きくなるにつれて、前記感光層を除電するときに用いられる前記中央部及び前記端部の露光量が小さくなるように前記露光部を制御すると共に、当該端部の露光量を当該中央部の露光量よりも大きく減少させるように前記露光部を制御する露光制御部を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
前記露光部は、前記感光層を除電するときに、前記端部に近い領域ほど露光量が小さくなるように当該感光層を露光する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写部による転写を経た前記感光体の前記感光層を、前記軸方向の幅にわたって一の表面電位を有するように除電する除電部を備え、
前記露光部は、前記感光層を除電するときに、前記端部以外の領域を露光する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
感光層を有し、軸を中心に回転する感光体と、
前記感光層を帯電させる帯電部と、
画像データに応じた光を照射することにより、前記帯電した感光層を露光し、潜像を形成する露光部と、
前記形成された潜像をトナーで現像し、トナー像を形成する現像部と、
前記形成されたトナー像を前記感光体から転写媒体に転写する転写部と、
前記転写部による転写を経た前記感光体の前記感光層を露光して、当該感光体の端部が中央部よりも前記帯電後の表面電位に近い表面電位を有するように除電する除電部と、
前記感光体の回転数が大きくなるにつれて、前記感光層を除電するときに用いられる前記中央部及び前記端部の露光量が小さくなるように前記除電部を制御すると共に、当該端部の露光量を当該中央部の露光量よりも大きく減少させるように前記露光部を制御する露光制御部露光制御部と
を備えることを特徴とする画像形成装置。