JP6380297B2

JP6380297B2 - 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

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Publication number: JP6380297B2
Application number: JP2015166272A
Authority: JP
Inventors: 則夫冨家; 村田　貴彦; 貴彦村田; 雅樹門田; 麻希池; 愛 ▲高▼上
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Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: JP2017044825A

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設けられ、成膜によって設けられた感光層上に同様の凹凸形状として形成される。

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、印字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。しかし、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るため、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、感光体の表面粗さが小さくなるに従い、感光体の動摩擦係数が大きくなることに着目し、さらには、形成する画像の位置のずれと感光体の動摩擦係数との間に相関関係があることに着目した。そして、感光体に印加される交流の帯電バイアスが大きくなると、形成する画像の位置のずれの差が顕著になることを見出し、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、帯電バイアス印加部と、複数の現像装置と、中間転写体と、二次転写ローラーと、トナー濃度検出部と、第一のパッチ画像形成部と、第一のパッチ画像色ずれ量検出部と、第二のパッチ画像形成部と、第二のパッチ画像色ずれ量検出部と、差分算出部と、表面粗さ導出部と、画像形成条件設定部とを備える。感光体は、各色に対応して複数設けられる。露光部は、各感光体の表面に静電潜像を形成する際に各感光体に露光する。帯電バイアス印加部は、静電潜像を形成する際に各感光体に交流の帯電バイアスを印加する。複数の現像装置は、各感光体上に形成された静電潜像に各色の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、各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。トナー濃度検出部は、中間転写体上に一次転写された画像のトナー濃度を検出する。第一のパッチ画像形成部は、帯電バイアス印加部により第一の帯電バイアスを感光体に印加してトナーの濃度を調整するための各色の第一のパッチ画像を形成する。第一のパッチ画像色ずれ量検出部は、トナー濃度検出部により、第一のパッチ画像形成部により形成された各色の第一のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する。第二のパッチ画像形成部は、帯電バイアス印加部により第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを感光体に印加してトナーの濃度を調整するための各色の第二のパッチ画像を色毎にそれぞれ別途形成する。第二のパッチ画像色ずれ量検出部は、トナー濃度検出部により、第二のパッチ画像形成部により形成された各色の第二のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する。差分算出部は、第一のパッチ画像色ずれ量検出部により検出された各色の第一のパッチ画像の色ずれ量と、第二のパッチ画像色ずれ量検出部により検出された各色の第二のパッチ画像の色ずれ量との差分を算出する。表面粗さ導出部は、差分算出部により算出された差分に基づいて、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、各色に対応して複数設けられる画像形成装置用感光体と、各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各画像形成装置用感光体に露光する露光部と、各画像形成装置用感光体上に形成された静電潜像に各色のトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する複数の現像装置と、各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、中間転写体上に一次転写された画像のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部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って、第一の帯電バイアスを各画像形成装置用感光体に印加してトナーの濃度を調整するための各色の第一のパッチ画像を形成する工程と、形成された各色の第一のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する工程と、第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを各画像形成装置用感光体に印加してトナーの濃度を調整するための各色の第二のパッチ画像を色毎にそれぞれ別途形成する工程と、形成された第二のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する工程と、検出された各色の第一のパッチ画像の色ずれ量と、検出された各色の第二のパッチ画像の色ずれ量との差分を算出する工程と、算出された差分に基づいて、各画像形成装置用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。交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．０ｋＶの場合の感光体の表面粗さＲａと感光体の動摩擦係数との関係を示すグラフである。交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．２ｋＶの場合の感光体の表面粗さＲａと感光体の動摩擦係数との関係を示すグラフである。色ずれ量の差と感光体の動摩擦係数との関係を示すグラフである。初期の感光体の表面の一部を示す概略断面図である。耐久後の感光体の表面の一部を示す概略断面図である。

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（ＡｕｔｏＤｏｃｕｍｅｎｔＦｅｅｄｅｒ）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（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）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（ＬａｓｅｒＳｃａｎｎｅｒＵｎｉｔ）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。なお、各クリーニング部４５ａ〜４５ｄには、いずれも図示しないクリーニングブレードおよび感光体４２ａ〜４２ｄの表面を研磨する研磨ローラーが含まれている。また、供給される現像剤に含まれるトナー中には、外添剤として、酸化チタン（ＴｉＯ₂）が含まれている。この酸化チタンについては、金属粒子であり、感光体４２ａ〜４２ｄを研磨する研磨粒子でもある。なお、感光体４２ａ〜４２ｄの初期の表面粗さＲａとしては、２０ｎｍ〜５０ｎｍのものが好適に用いられる。

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。ここで、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、帯電バイアスとして、ＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ（直流））電圧にＡＣ（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ（交流））電圧を重畳したものを印加する。

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Ｄ₁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Ｄ₁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Ｅ₁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Ｅ₂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Ｅ₁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、第一のパッチ画像形成部６１と、第一のパッチ画像色ずれ量検出部６２と、第二のパッチ画像形成部６３と、第二のパッチ画像色ずれ量検出部６４と、差分算出部６５と、表面粗さ導出部６６と、画像形成条件設定部６７とを備える。

第一のパッチ画像形成部６１は、上記した画像形成部１５を用いて、帯電バイアス印加部３８により第一の帯電バイアスを感光体４２ａ〜４２ｄに印加してトナーの濃度を調整するための第一のパッチ画像を形成する。第一のパッチ画像および後述する第二のパッチ画像は、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。第一のパッチ画像および後述する第二のパッチ画像の形状は、例えば、矩形状である。第一のパッチ画像形成部６１は、感光体４２ａ〜４２ｄの回転方向に間隔を開けて複数のトナーの濃度を調整するための第一のパッチ画像を感光体４２ａ〜４２ｄ上に形成する。そして、形成された各第一のパッチ画像はそれぞれ、転写ベルト３３に一次転写される。

第一のパッチ画像色ずれ量検出部６２は、トナー濃度検出センサー５１により、第一のパッチ画像形成部６１により形成された第一のパッチ画像の色ずれ量を検出する。この場合、トナー濃度検出センサー５１により、転写ベルト３３上のトナーの有無を検出したタイミングにより、第一のパッチ画像の色ずれ量を検出する。具体的には、ブラックの第一のパッチ画像が形成された位置を基準の位置として、イエローの第一のパッチ画像、マゼンタの第一のパッチ画像、およびシアンの第一のパッチ画像の位置が、それぞれどの程度ずれているか否かを検出することにより、それぞれの第一のパッチ画像の色ずれ量を検出する。なお、第一のパッチ画像および後述する第二のパッチ画像は、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。

第二のパッチ画像形成部６３は、帯電バイアス印加部３８により第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを感光体４２ａ〜４２ｄに印加してトナーの濃度を調整するための第二のパッチ画像を形成する。第二のパッチ画像形成部６３は、第一のパッチ画像形成部６１の作動後に行われる。

第二のパッチ画像色ずれ量検出部６４は、トナー濃度検出センサー５１により、第二のパッチ画像形成部６３により形成された第二のパッチ画像の色ずれ量を検出する。この場合、トナー濃度検出センサー５１により、第一のパッチ画像色ずれ量検出部６２と同様に、転写ベルト３３上のトナーの有無を検出したタイミングにより、第二のパッチ画像の色ずれ量を検出する。

差分算出部６５は、第一のパッチ画像色ずれ量検出部６２により検出された第一のパッチ画像の色ずれ量と第二のパッチ画像色ずれ量検出部６４により検出された第二のパッチ画像の色ずれ量との差分を算出する。差分の算出については、例えば、いわゆる色ずれ量の差を差分として画素数で算出する。

表面粗さ導出部６６は、差分算出部６５により算出された差分に基づいて、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出する。感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さの導出については、後に詳述する。画像形成条件設定部６７は、表面粗さ導出部６６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。

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〜４２ｄ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〜４２ｄ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。

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）、第一のパッチ画像を形成する（Ｓ１２）。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、第一のパッチ画像形成部６１によって、第一の帯電バイアス電圧で印加された感光体４２ａ〜４２ｄの表面上にＬＳＵ３２から露光し、それぞれの色において第一のパッチ画像を形成する。この工程は、第一の帯電バイアスを感光体４２ａ〜４２ｄに印加してトナーの濃度を調整するための第一のパッチ画像を形成する工程である。具体的な第一の帯電バイアスとしては、例えば、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した振動電圧であり、そのＶｐｐ（ｐｅａｋｔｏｐｅａｋ）の値として、１．０ｋＶが挙げられる。

そして、形成されたそれぞれの色の第一のパッチ画像の色ずれ量を、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、形成された第一のパッチ画像の色ずれ量を検出する工程である。この場合、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量として検出する。そして、検出された第一のパッチ画像の色ずれ量のデータとしてハードディスク１６に記憶する（Ｓ１４）。

次に、形成された第一のパッチ画像を転写ベルト３３上から除去し、第二のパッチ画像を形成する（Ｓ１５）。この場合、第一の帯電バイアスよりも高い第二の帯電バイアスを感光体４２ａ〜４２ｄに印加して、第二のパッチ画像を形成する。ここで、第二のパッチ画像については、色毎にそれぞれ別途形成する。すなわち、第一のパッチ画像の形成とは異なり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に別途、第二のパッチ画像を形成する。この工程は、第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを感光体４２ａ〜４２ｄに印加してトナーの濃度を調整するための第二のパッチ画像を形成する工程である。具体的な第二の帯電バイアスとしては、例えば、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した振動電圧であり、そのＶｐｐの値として、１．２ｋＶが挙げられる。

そして、形成された第二のパッチ画像の色ずれ量を、トナー濃度検出センサー５１によって検出する（Ｓ１６）。この工程は、形成された第二のパッチ画像の色ずれ量を検出する工程である。この場合も、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量として検出する。そして、検出された第二のパッチ画像の色ずれ量のデータとしてハードディスク１６に記憶する（Ｓ１７）。

次に、差分を算出する（Ｓ１８）。具体的には、記憶された色ずれ量同士の差を画素数として算出する。この工程は、検出された第一のパッチ画像の色ずれ量と検出された第二のパッチ画像の色ずれ量との差分を算出する工程である。

そして、全ての色について、算出された差分に基づいて、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さを導出する（Ｓ１９、さらにＳ２０において、ＹＥＳ）。

その後、導出された感光体４２ｄの表面粗さを基に、画像形成条件設定部６７によって画像形成条件を設定する（Ｓ２１）。具体的には、導出された表面粗さに応じて、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４２ｄ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。

ここで、Ｓ１９における感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さの導出について、詳細に説明する。図７は、第一のパッチ画像形成時において、交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．０ｋＶの場合の感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａと感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数との関係を示すグラフである。図８は、第二のパッチ画像形成時において、交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．２ｋＶの場合の感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａと感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数との関係を示すグラフである。図７および図８において、縦軸は、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数を示し、横軸は、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａ（ｎｍ）を示す。ここでいう表面粗さＲａについては、いわゆるＪＩＳＢ０６０１（２００１）に規定されている算術平均粗さを示す。

まず、図７を参照して、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａが小さくなるに従い、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数が大きくなる。ここで、図７に示すように、交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．０ｋＶの場合、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａの値がある程度大きいと、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数は、ほとんど変わらない。そして、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａが小さくても、例えば、１０ｎｍ以下のレベルであっても、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数は、約０．４８から約０．５５に亘って小さくなる程度であり、その差はほとんどない。

次に、図８を参照して、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａが小さくなるに従い、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数が大きくなる。この傾向については、図７に示す場合と同様である。また、図８に示すように、交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．２ｋＶの場合、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａの相違に起因して変化する感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数の差が、交流バイアス電圧Ｖｐｐが１．０ｋＶの場合と比較して大きくなる。特に、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａが小さくなるほど、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数の増加分が大きくなる。

ここで、色ずれ量の差と感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数との関係を示す。図９は、色ずれ量の差と感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数との関係を示すグラフである。図９において、縦軸は、色ずれ量の差（画素数）を示し、横軸は、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数を示す。

図９を参照して、例えば、色ずれ量の差が２画素であった場合、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数は、０．７５程度となり、図８から、その時の感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａは、約７ｎｍと導出することができる。また、色ずれ量の差が６画素であった場合、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数は、０．９程度となり、図８から、その時の感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａは、約３．５ｎｍと導出することができる。

これについては、以下のように考えられる。図１０は、初期の感光体４２ａの表面の一部を示す概略断面図である。図１１は、耐久後の感光体４２ａの表面の一部を示す概略断面図である。初期の感光体４２ａとブレードとの接触領域を領域７１で示す。耐久後の感光体４２ａとブレードとの接触領域を領域７２で示す。

図１０および図１１を参照して、初期と比較して、耐久後の感光体４２ａ〜４２ｄの表面に設けられた凸部７３が削れて、感光体４２ａ〜４２ｄとブレードとの接触領域が多くなる。そうすると、感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数は高くなる。そして、感光体４２ａ〜４２ｄに印加する交流の帯電バイアスの値を大きくすると、放電生成物の発生量が多くなり、感光体４２ａ〜４２ｄの表面に放電生成物が付着して、さらに感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数が高くなる。この感光体４２ａ〜４２ｄの動摩擦係数の高さに起因して、感光体４２ａ〜４２ｄと転写ベルト３３とのグリップ力が大きくなり、転写ベルト３３の回転速度が変化することとなる。この回転速度の変化に応じて、パッチ画像が形成される位置がずれることとなる。この位置のずれ、ひいては色ずれ量の差から、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａを導出しようとするものである。

また、上記した場合、第二のパッチ画像形成部６３は、各色の感光体４２ａ〜４２ｄ毎に第二のパッチ画像を形成しているため、より正確に各感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａを導出することができる。すなわち、各色の感光体４２ａ〜４２ｄのそれぞれの動摩擦係数の影響で生じたグリップ力に応じて、転写ベルト３３の回転速度が変化することとなり、引いては、パッチ画像の位置のずれが生じることとなる。したがって、各感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さＲａを正確に導出することができる。

なお、上記の実施の形態においては、ブラックのパッチ画像を基準位置として、これに対するイエローのパッチ画像、マゼンタのパッチ画像、およびシアンのパッチ画像の色ずれ量を検出したが、これに限らず、他の位置を基準位置として、各パッチ画像の色ずれ量を検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、第二のパッチ画像形成部６３は、全ての感光体４２ａ〜４２ｄで同時に第二のパッチ画像を形成することにしてもよい。こうすることにより、時間の短縮を図って、感光体４２ａ〜４２ｄの表面粗さの導出の効率化を図ることができる。

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、中間転写体上に一次転写された画像のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部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、第一の帯電バイアスを感光体に印加してトナーの濃度を調整するための第一のパッチ画像を形成する工程と、形成された第一のパッチ画像の色ずれ量を検出する工程と、第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを感光体に印加してトナーの濃度を調整するための第二のパッチ画像を形成する工程と、形成された第二のパッチ画像の色ずれ量を検出する工程と、検出された第一のパッチ画像の色ずれ量と検出された第二のパッチ画像の色ずれ量の差分を算出する工程と、算出された差分に基づいて、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、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、他の形式のフルカラー画像を形成する画像形成部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（ＯｒｇａｎｉｃＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ（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、２２ＡＤＦ、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、３２ＬＳＵ、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、６１第一のパッチ画像形成部、６２第一のパッチ画像色ずれ量検出部、６３第二のパッチ画像形成部、６４第二のパッチ画像色ずれ量検出部、６５差分算出部、６６表面粗さ導出部、６７画像形成条件設定部、７１，７２領域、７３凸部。

Claims

各色に対応して複数設けられる感光体と、
各前記感光体の表面に静電潜像を形成する際に各前記感光体に露光する露光部と、
静電潜像を形成する際に各前記感光体に交流の帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加部と、
各前記感光体上に形成された前記静電潜像に各色のトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する複数の現像装置と、
各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、
前記中間転写体上に一次転写された画像のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部と、
前記帯電バイアス印加部により第一の帯電バイアスを各前記感光体に印加して前記トナーの濃度を調整するための各色の第一のパッチ画像を形成する第一のパッチ画像形成部と、
前記トナー濃度検出部により、前記第一のパッチ画像形成部により形成された各色の前記第一のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する第一のパッチ画像色ずれ量検出部と、
前記帯電バイアス印加部により前記第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを各前記感光体に印加して前記トナーの濃度を調整するための各色の第二のパッチ画像を色毎にそれぞれ別途形成する第二のパッチ画像形成部と、
前記トナー濃度検出部により、前記第二のパッチ画像形成部により形成された各色の前記第二のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する第二のパッチ画像色ずれ量検出部と、
前記第一のパッチ画像色ずれ量検出部により検出された各色の前記第一のパッチ画像の色ずれ量と、前記第二のパッチ画像色ずれ量検出部により検出された各色の前記第二のパッチ画像の色ずれ量との差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記差分に基づいて、各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各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。
各前記感光体は、アモルファスシリコン製である、請求項１に記載の画像形成装置。
各色に対応して複数設けられる画像形成装置用感光体と、各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各前記画像形成装置用感光体に露光する露光部と、各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各色のトナーを供給してトナーによる可視画像を形成する複数の現像装置と、各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、前記中間転写体上に一次転写された画像のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部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って、
第一の帯電バイアスを各前記画像形成装置用感光体に印加して前記トナーの濃度を調整するための各色の第一のパッチ画像を形成する工程と、
形成された各色の前記第一のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する工程と、
前記第一の帯電バイアスよりも大きい第二の帯電バイアスを各前記画像形成装置用感光体に印加して前記トナーの濃度を調整するための各色の第二のパッチ画像を色毎にそれぞれ別途形成する工程と、
形成された前記第二のパッチ画像の、ある基準のパッチ画像に対して、そのパッチ画像からどの程度ずれたかという色ずれ量を検出する工程と、
検出された各色の前記第一のパッチ画像の色ずれ量と、検出された各色の前記第二のパッチ画像の色ずれ量との差分を算出する工程と、
算出された前記差分に基づいて、各前記画像形成装置用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。