JP6484992B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体から用紙にトナー像を直接転写する直接転写方式の画像形成装置に関する。
一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置(プリンター、複写機、ファクシミリ等)においては、画像データに基づく光が、一様に帯電した感光体(例えば感光ドラム)に対して照射(露光)されることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーが供給されることにより、静電潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、直接又は中間転写体を介して間接的に用紙に転写された後、定着装置で加熱、加圧されることにより、用紙に画像が形成される。
現像方式としては、感光体の帯電極性(例えば負極性)と同じ極性に帯電されたトナーを用いて、感光体表面における露光部分(露光により電位が低下した部分)にトナーを付着させる反転現像方式が主流である。反転現像方式では、図1に示すように、転写部において転写部材(転写ローラー)に感光体の帯電極性と逆極性の転写出力(転写バイアス)が印加されることにより、感光体に形成されたトナー像が用紙に転写される。
このとき、転写部材から感光体に転写電流が流れる。感光体の通紙領域における電流経路よりも非通紙領域における電流経路の方が、用紙が介在しない分だけ抵抗が小いため、感光体の非通紙領域には、通紙領域に比較して大きな転写電流が流れ、多くの転写電荷(例えば正電荷)が流れ込む。その結果、感光体における非通紙領域及び非通紙領域と通紙領域との境界部分には、感光体の帯電極性とは逆極性の電荷が残留し、感光体の軸方向における表面電位が不均一となる。
この状態で次の画像形成のための帯電が行われると、非通紙領域及び非通紙領域と通紙領域との境界部分における感光体の表面電位が低くなり、軸方向に帯電むらが生じるため、画像濃度むらや画像かぶり等の異常画像(いわゆる転写メモリー)が発生する。転写メモリーは、感光体電位が低いほど、また転写電流が大きい程、顕著に発生する。また、感光体が新しいときは転写メモリーがでにくいが、耐久が進み、感光体の電気的特性が劣化してくると転写メモリーが発生しやすくなる。以下において、帯電後の感光体表面の電位を「感光体電位」、感光体の通紙領域内の感光体電位と通紙領域外(非通紙領域)の感光体電位の差を「感光体電位差」と称する。
従来、転写メモリーの発生を防止するための手法として、例えば、感光体の回転方向において転写部と帯電部の間に除電部を配置し、帯電前に感光体表面の残留電荷を除去することが提案されている(例えば特許文献1)。光照射により除電する方法もあるが、感光体の帯電極性と逆極性の残留電荷を除去する場合、放電による除電が好適である。また、転写メモリーが発生するか否かは、感光体の使用履歴、感光体電位、転写電流(転写電圧)によって決まるが、これらの条件が変わっても除電不足が生じないように、除電部の出力(除電バイアス)が設定される。
特開2002−311718号公報
しかしながら、除電部の出力が必要以上に大きく設定されると、オゾン発生量の増加や除電電極の汚れ促進による放電むらが発生しやすくなる。そこで、除電部の出力は、除電性能を確保しうる範囲でできるだけ小さく設定されるのが好ましい。
本発明の目的は、感光体の除電不足に起因する異常画像の発生を防止できるとともに、除電部における放電むらの発生を防止できる画像形成装置を提供することである。
本発明に係る画像形成装置は、
感光体と、
感光体の表面を帯電する帯電部と、
帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、前記帯電部における帯電出力を増加させることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、
感光体と、
感光体の表面を帯電する帯電部と、
帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、前記転写部における転写出力を低下させることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、
感光体と、
感光体の表面を帯電する帯電部と、
帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、先行する画像と次の画像との紙間を拡げることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、
感光体と、
感光体の表面を帯電する帯電部と、
帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、画像形成速度を低下させることを特徴とする。
本発明によれば、感光体電位、転写部により印加される転写出力(画像形成に用いられる用紙の紙種)に基づいて、適切な除電出力が設定されるので、除電むらに起因する異常画像の発生を防止できるとともに、除電部における放電むらの発生を防止できる。
転写部における電荷の流入を示す図である。 画像形成装置の全体構成を示す図である。 画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 感光体の使用履歴が初期である場合の除電性能を判定するための除電性能判定テーブルの一例を示す図である。 感光体の使用履歴が中期である場合の除電性能を判定するための除電性能判定テーブルの一例を示す図である。 感光体の使用履歴が末期である場合の除電性能を判定するための除電性能判定テーブルの一例を示す図である。 除電出力設定処理の一例を示すフローチャートである。 除電出力設定処理の他の一例を示すフローチャートである。 除電性能判定テーブルの補正態様の一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図2は、画像形成装置1の全体構成を示す図である。図3は、画像形成装置1の制御系の主要部を示す図である。
図2、3に示す画像形成装置1は、電子写真プロセス技術を利用した直接転写方式のモノクロ画像形成装置である。すなわち、画像形成装置1は、感光ドラム213上に形成されたK成分(ブラック)のトナー像を用紙に直接転写することにより画像を形成する。
図2、3に示すように、画像形成装置1は、画像読取部11、操作表示部12、画像処理部13、画像形成部20、給紙部14、排紙部15、用紙搬送部16、及び制御部17を備える。
制御部17は、CPU(Central Processing Unit)171、ROM(Read Only Memory)172、RAM(Random Access Memory)173等を備える。CPU171は、ROM172又は記憶部182から処理内容に応じたプログラムを読み出してRAM173に展開し、展開したプログラムと協働して、画像形成装置1の各ブロックの動作を集中制御する。
通信部181は、例えばNIC(Network Interface Card)、MODEM(MOdulator-DEModulator)、USB(Universal Serial Bus)等の各種インターフェースを有する。
記憶部182は、例えば不揮発性の半導体メモリ(いわゆるフラッシュメモリ)やハードディスクドライブで構成される。記憶部182には、例えば各ブロックの動作を制御する際に参照されるルックアップテーブルが格納される。
制御部17は、通信部181を介して、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信ネットワークに接続された外部の装置(例えばパーソナルコンピューター)との間で各種データの送受信を行う。制御部17は、例えば、外部の装置から送信されたページ記述言語(PDL:Page Description Language)による画像データ(入力画像データ)を受信し、これに基づいて用紙に画像を形成させる。
画像読取部11は、ADF(Auto Document Feeder)と称される自動原稿給紙装置111及び原稿画像走査装置112(スキャナー)等を備える。
自動原稿給紙装置111は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置112へ送り出す。自動原稿給紙装置111により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像(両面を含む)を連続して読み取ることが可能となる。
原稿画像走査装置112は、自動原稿給紙装置111からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサーの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部11は、原稿画像走査装置112による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部13において所定の画像処理が施される。
操作表示部12は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成され、表示部121及び操作部122として機能する。表示部121は、制御部17から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部122は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部17に出力する。
ユーザーは、操作表示部12を操作して、原稿設定、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定、片面/両面設定、及び用紙設定(用紙の坪量、光沢の有無を含む)などの画像形成に関する設定を行うことができる。設定された情報は、例えば記憶部182に記憶される。
画像処理部13は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部13は、制御部17の制御下で、階調補正データに基づいて階調補正を行う。また、画像処理部13は、入力画像データに対して、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部20が制御される。
画像形成部20は、入力画像データに基づいて、K成分のトナーによるトナー像を形成するためのトナー像形成部21、トナー像形成部21により形成されたトナー像を用紙に転写する転写部22、及び用紙に転写されたトナー像を定着する定着部23等を備える。
トナー像形成部21は、露光装置211、帯電装置212、感光ドラム213、現像装置214、ドラムクリーニング装置215、除電装置216、及び感光体電位検出部217等を備える。
感光ドラム213は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体(アルミ素管)の周面に、アンダーコート層(UCL:Under Coat Layer)、電荷発生層(CGL:Charge Generation Layer)、電荷輸送層(CTL:Charge Transport Layer)を順次積層した負帯電型の有機感光体(OPC:Organic Photo-conductor)である。
電荷発生層は、電荷発生材料(例えばフタロシアニン顔料)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネイト)に分散させた有機半導体からなり、露光装置211による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料(電子供与性含窒素化合物)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネート樹脂)に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
帯電装置212は、例えばスコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置212は、コロナ放電によって感光ドラム213の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置211は、例えば複数の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が直線状に配列されたLEDアレイ、個々のLEDを駆動するためのLPH駆動部(ドライバーIC)、及びLEDアレイからの放射光を感光ドラム213上に結像させるレンズアレイ等を有するLEDプリントヘッドで構成される。LEDアレイの1つのLEDが、画像の1ドットに対応する。制御部17によってLPH駆動部が制御されることにより、LEDアレイに所定の駆動電流が流れ、特定のLEDが発光する。
露光装置211は、感光ドラム213に対してモノクロ画像に対応する光を照射する。光の照射を受けて感光ドラム213の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光ドラム213の表面電荷(負電荷)が中和される。これにより、感光ドラム213の表面には、周囲との電位差により静電潜像が形成される。
現像装置214は、K成分の現像剤(例えばトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤)を収容する。現像装置214は、感光ドラム213の表面にK成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を可視化してトナー像を形成する。具体的には、現像剤担持体(現像ローラー)に現像バイアスが印加され、感光ドラム213と現像剤担持体との間に電界が形成される。感光ドラム213(負極性)と現像剤担持体との電位差によって、現像剤担持体上の帯電トナー(負極性)が感光ドラム213の表面の露光部に移動し、付着する。すなわち、現像装置214は、反転現像方式によって静電潜像を現像する。
ドラムクリーニング装置215は、感光ドラム213の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、転写後に感光ドラム213の表面に残存する転写残トナーを除去する。
除電装置216は、例えば除電電極と除電用電源を有するコロトロン帯電装置で構成される。除電装置216は、感光体213の回転方向において、転写部22(転写ローラー222)と帯電装置212との間に配置される。除電装置216は、感光体213の回転方向において、ドラムクリーニング装置215と帯電装置212との間に配置されてもよい。制御部17によって除電用電源の出力(除電出力、除電バイアス)が制御されることにより、感光ドラム213から除電電極に所定の除電電流が流れるようになっている。これにより、転写後に感光ドラム213の表面に残留する残留電荷が除去される。除電用電源は、定電流電源であってもよいし、定電圧電源であってもよい。除電出力の設定処理については、後述する。
感光体電位検出部217は、帯電後の感光ドラム213の表面電位(感光体電位)を検出する。感光体電位検出部217で検出される感光体電位は、帯電装置212の帯電電位(スコロトロン帯電装置のグリッド電位)が同じであっても、感光ドラム213の使用履歴等によって変化する。
転写部22は、転写ベルト221、転写ローラー222、複数の支持ローラー223、及び転写用電源(図示略)等を備える。
転写ベルト221は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー223にループ状に張架される。複数の支持ローラー223のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、転写ベルト221が走行し、一定速度で用紙が搬送される。本実施の形態では、転写ベルト221が感光ドラム213(感光体)に接触する転写部材である。なお、転写ローラーが感光ドラム213に直接接触する場合は、転写ローラーが感光ドラム213(感光体)に接触する転写部材を構成する。
転写ローラー222は、感光ドラム213に対向して、転写ベルト221の内周面側に配置される。転写ベルト221を挟んで、転写ローラー222が感光ドラム213に圧接されることにより、感光ドラム213から用紙へトナー像を転写するための転写ニップが形成される。
転写用電源は、転写ローラー222に接続される。制御部17によって転写用電源の出力(転写出力)が制御されることにより、転写ローラー222から感光ドラム213に所定の転写電流が流れるようになっている。すなわち、転写部材である転写ベルト221に所定の転写出力が印加される。転写出力は、画像形成に用いられる用紙の紙種に応じて設定される。転写用電源は、定電流電源であってもよいし、定電圧電源であってもよい。
用紙が転写ニップを通過する際、感光ドラム213上のトナー像が用紙に転写される。具体的には、転写ローラー222に転写出力(転写バイアス)を印加し、用紙の裏面側(転写ベルト221と当接する側)にトナーと逆極性の電荷(正電荷)を付与することにより、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部23に向けて搬送される。
定着部23は、用紙の定着面(トナー像が形成されている面)側に配置される定着面側部材を有する上側定着部231、用紙の裏面(定着面の反対の面)側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部232、定着面側部材を加熱する加熱源233、及び裏面側支持部材を定着面側部材に対して圧接する圧接離間部(図示略)等を備える。
例えば、上側定着部231がローラー加熱方式である場合は定着ローラーが定着面側部材となり、ベルト加熱方式である場合は定着ベルトが定着面側部材となる。また例えば、下側定着部232がローラー加圧方式である場合は加圧ローラーが裏面側支持部材となり、ベルト加圧方式である場合は加圧ベルトが裏面側支持部材となる。図2は、上側定着部231がローラー加熱方式で構成され、下側定着部232がローラー加圧方式で構成される場合について示している。
上側定着部231は、定着面側部材を回転させるための上側定着部用駆動部(図示略)を有する。制御部17によって上側定着部用駆動部の動作が制御されることにより、定着面側部材は所定の速度で回転(走行)する。下側定着部232は、裏面側支持部材を回転させるための下側定着部用駆動部(図示略)を有する。制御部17によって下側定着部用駆動部の動作が制御されることにより、裏面側支持部材は所定の速度で回転(走行)する。なお、定着面側部材が裏面側支持部材の回転に従動する場合は、上側定着部用駆動部は必要ない。
加熱源233は、定着面側部材の内部又は近傍に配置される。制御部17によって加熱源233の出力が制御されることにより、定着面側部材が加熱され、所定の温度(例えば定着許容温度、アイドリング温度)で保持される。制御部17は、定着面側部材に近接して配置される定着温度検出部(図示略)の検出結果に基づいて加熱源233の出力を制御する。
圧接離間部(図示略)は、裏面側支持部材を定着面側部材に向けて押圧する。圧接離間部は、例えば裏面側支持部材を支持する軸の両端部に当接し、軸の両端をそれぞれ独立して押圧する。これにより、定着ニップにおける軸方向のニップ圧のバランスを調整することができる。制御部17によって圧接離間部(図示略)の動作が制御され、定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。
トナー像が転写され、通紙経路に沿って搬送されてきた用紙は、定着部23を通過する際に加熱、加圧される。これにより、用紙にトナー像が定着する。なお、定着部23は、定着面側部材又は裏面側支持部材を冷却したり、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙を分離したりするために、定着面側部材又は裏面側支持部材に対して送風を行う送風部を備えていてもよい。
給紙部14は、給紙トレイ部141及び手差し給紙部142を有する。給紙トレイ部141には、坪量やサイズ等に基づいて識別された枚葉紙(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された紙種ごとに収容される。給紙トレイ部141及び手差し給紙部142には、複数の給紙ローラー部が配置される。手差し給紙部142には、大容量の外部給紙装置(図示略)を接続することもできる。給紙部14は、給紙トレイ部141又は手差し給紙部142から給紙された用紙を用紙搬送部16に送り込む。
排紙部15は、排紙ローラー部151等を有し、用紙搬送部16から送出された用紙を機外に排紙する。
用紙搬送部16は、主搬送部161、スイッチバック搬送部162、裏面印刷用搬送部163、及び通紙経路切替部(図示略)等を備える。用紙搬送部16の一部は、例えば定着部23とともに1つのユニットに組み込まれ、画像形成装置1に着脱可能に装着される(用紙搬送ユニットADU)。
主搬送部161は、用紙を挟持して搬送する用紙搬送要素として、ループローラー部及びレジストローラー部を含む複数の搬送ローラー部を有する。主搬送部161は、給紙トレイ部141又は手差し給紙部142から給紙された用紙を搬送して画像形成部20(転写部22、定着部23)に通紙するとともに、画像形成部20(定着部23)から送出された用紙を排紙部15又はスイッチバック搬送部162に向けて搬送する。
スイッチバック搬送部162は、定着部23から送出された用紙を一旦停止させ、搬送方向を逆転させて、排紙部15又は裏面印刷用搬送部163に搬送する。
裏面印刷用搬送部163は、スイッチバック搬送部162でスイッチバックされた用紙を主搬送部161に循環搬送する。主搬送部161には、裏面が画像形成面となった状態で用紙が通紙されることになる。
通紙経路切替部(図示略)は、定着部23から送出された用紙をそのままの状態で排紙するか、反転させて排紙するか、又は裏面印刷用搬送部163に搬送するかによって通紙経路を切り替える。具体的には、制御部17が、画像形成処理の処理内容(片面/両面印刷、フェイスアップ/フェイスダウン排紙等)に基づいて、通紙経路切替部(図示略)の動作を制御する。
給紙部14から給紙された用紙は、主搬送部161によって画像形成部20に搬送される。そして、用紙が転写ニップを通過する際、感光ドラム213上のトナー像が用紙の第1面(表面)に一括して転写され、定着部23において定着処理が施される。画像が形成された用紙は、排紙部15により機外に排紙される。用紙の両面に画像を形成する場合、第1面に画像が形成された用紙はスイッチバック搬送部162に送出され、裏面印刷用搬送部163を通って主搬送部161に戻ることにより反転されて、第2面(裏面)に画像が形成される。
本実施の形態では、必要最小限の除電出力によって転写メモリーの発生を防止するために、感光ドラム213の感光体電位と転写部22における転写出力に基づいて、除電装置216の除電出力を設定する。
具体的には、複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否、すなわち除電後の感光体電位差(感光ドラム213の通紙領域内の感光体電位と通紙領域外の感光体電位の差)を、感光体電位と転写出力(ここでは転写電流)の組み合わせに対応付けた除電性能判定テーブルを予め用意しておき、この除電性能判定テーブルに従って、当該除電出力による除電性能の適否(転写メモリーが生じるか否か)を判断する。そして、除電性能を確保できる最小の除電出力を設定する。除電用電源が定電流電源である場合は除電出力として出力電流が設定され、定電圧電源である場合は除電出力として出力電圧が設定される。除電性能判定テーブルは、例えば記憶部182に格納される。
除電性能判定テーブルにおいては、除電後の感光体電位差が目標電位差以上となる場合が不適切な除電(除電不足)となり、感光体電位差が目標電位差未満となる場合が適切な除電となる。除電性能の適否を判断するための目標電位差は、実際に感光体電位差を生じさせたときの転写メモリーの発生状況から実験的に求められる。ここでは、感光体電位差が50V以上の場合に除電不足になる(転写メモリーが発生する虞がある)ものとする。
また、転写メモリーは、感光ドラム213の使用履歴が新しいときは発生しにくいが、耐久が進み、感光ドラム213の電気的特性が劣化してくると発生しやすくなる。そこで、感光ドラム213の使用履歴に応じて、除電性能判定テーブルを有するのが好ましい。これにより、感光ドラム213の耐久に伴う電気的特性の変化を考慮して、除電性能を判断することができる。
図4A、図4B、図4Cは、感光ドラム213の使用履歴が初期(0〜500kp)である場合の除電性能判定テーブルの一例であり、それぞれ−100μA、−150μA、−200μAの除電電流が流れるように除電出力が設定されたときの除電性能の適否を示す。図5A、図5B、図5Cは、感光ドラム213の使用履歴が中期(500〜1000kp)である場合の除電性能判定テーブルの一例であり、それぞれ−100μA、−150μA、−200μAの除電電流が流れるように除電出力が設定されたときの除電性能の適否を示す。図6A、図6B、図6Cは、感光ドラム213の使用履歴が末期(1000kp〜)である場合の除電性能判定テーブルの一例であり、それぞれ−100μA、−150μA、−200μAの除電電流が流れるように除電出力が設定されたときの除電性能の適否を示す。
図4〜図6に示すように、感光体電位が低い程、また転写電流が大きい程、感光体電位差が50V以上となりやすく、転写メモリーが発生しやすい傾向にある。感光体電位が低い程、また転写電流が大きい程、転写ローラー222から転写ベルト221を介して感光ドラム213に流入する正電荷の量が大きくなるためである。
例えば、図4Aに従うと、感光体電位が−800Vで、転写電流が120μAに制御される場合は、−100μAの除電電流を流したときの感光体電位差は50V未満になるので、適切に除電できる(転写メモリーは発生しない)ことになる。一方、感光体電位が−700Vで、転写電流が120μAに制御される場合は、−100μAの除電電流を流したときの感光体電位差は50V以上になり、十分に除電できない(転写メモリーが発生する虞がある)ことになる。
また例えば、図4A、図4Bに従うと、感光体電位が−700Vで、転写電流が120μAに制御される場合は、−100μAの除電電流では除電不足となるが、−150μAの除電電流を流すことにより適切に除電できることになる。この場合、図4Cに示すように、−200μAの除電電流を流しても十分に除電できるが、除電出力が過剰であることになる。
本実施の形態では、これらの除電性能判定テーブルを参照することにより、過不足のない最適な除電出力が設定される。具体的には、制御部17は、図8に示すフローチャートに従って除電出力設定処理を実行する。
図7は、除電出力設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、画像形成装置1が印刷ジョブを受信することに伴い、CPU171がROM172に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。なお、図7のフローチャートは、画像形成に用いられる用紙の紙種が変更された場合(給紙トレイが変更された場合を含む)に実行されるようにしてもよい。
ステップS101において、制御部17は、感光ドラム213の使用履歴に基づいて参照する除電性能判定テーブル群を選択し、その中から基準テーブルとして除電電流が−100μAである判定テーブル1を取得する。例えば、感光ドラム213の使用履歴が初期である場合は図4Aに示す除電性能判定テーブルが取得される。
ステップS102において、制御部17は、転写時の転写出力として、転写部22において設定されている転写電流を取得する。転写電流は、画像形成に用いられる用紙の紙種に応じて予め決定される。
ステップS103において、制御部17は、感光体電位検出部217の検出結果(帯電後の感光体電位)を取得する。なお、画像形成装置1が感光体電位検出部217を備えていない場合は、帯電装置212における帯電電位(スコロトロン帯電装置のグリッド電位)を代用することもできる。
ステップS104において、制御部17は、判定テーブル1を参照して、ステップS102で取得した転写電流と、ステップS103で取得した感光体電位との組み合わせに対して、判定テーブル1の除電電流(−100μA)で除電したときに、感光体電位差が50V未満になるか否かを判定する。感光体電位差が50V以上となる場合(ステップS104で“NO”)、ステップS105の処理に移行する。
一方、感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS104で“YES”)、ステップS111の処理に移行して、除電電流が−100μAに設定される。すなわち、除電電流が−100μAとなるように、除電用電源の出力(出力電流又は出力電圧)が設定される。例えば、感光体電位が−800Vで転写電流が120μAに制御される場合、除電電流が−100μAに制御されることにより、感光体電位差が50V未満となる(図4A参照)ので、除電電流が−100μAに設定される。
ステップS105において、制御部17は、除電出力が判定テーブル1よりも大きい除電性能判定テーブルとして、除電電流が−150μAである判定テーブル2を取得する。例えば、感光ドラム213の使用履歴が初期である場合は図4Bに示す除電性能判定テーブルが取得される。
ステップS106において、制御部17は、判定テーブル2を参照して、ステップS102で取得した転写電流と、ステップS103で取得した感光体電位との組み合わせに対して、判定テーブル2の除電電流(−150μA)で除電したときに、感光体電位差が50V未満になるか否かを判定する。感光体電位差が50V以上となる場合(ステップS106で“NO”)、ステップS107の処理に移行する。
一方、感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS106で“YES”)、ステップS112の処理に移行して、除電電流が−150μAに設定される。すなわち、除電電流が−150μAとなるように、除電用電源の出力(出力電流又は出力電圧)が設定される。例えば、感光体電位が−700Vで転写電流が120μAに制御される場合、除電電流が−100μAに制御されると感光体電位差は50V以上となるが(図4A参照)、除電電流が−150μAに制御されることにより、感光体電位差は50V未満となる(図4B参照)ので、除電電流が−150μAに設定される。
ステップS107において、制御部17は、除電電流が−200μAである判定テーブル3を取得する。例えば、感光ドラム213の使用履歴が初期である場合は図4Cに示す除電性能判定テーブルが取得される。
ステップS108において、制御部17は、判定テーブル3を参照して、ステップS102で取得した転写電流と、ステップS103で取得した感光体電位との組み合わせに対して、判定テーブル3の除電電流(−200μA)で除電したときに、感光体電位差が50V未満になるか否かを判定する。感光体電位差が50V以上となる場合(ステップS108で“NO”)、ステップS109の処理に移行する。
一方、感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS108で“YES”)、ステップS113の処理に移行して、除電電流が−200μAに設定される。すなわち、除電電流が−200μAとなるように、除電用電源の出力(出力電流又は出力電圧)が設定される。例えば、感光体電位が−600Vで転写電流が120μAに制御される場合、除電電流が−100μA又は−150μAに制御されると感光体電位差は50V以上となるが(図4A、図4B参照)、除電電流が−200μAに制御されることにより、感光体電位差は50V未満となる(図4C参照)ので、除電電流が−200μAに設定される。
ステップS109において、制御部17は、判定テーブル3において、感光体電位差が50V未満となるように、転写部22における転写出力(転写電流)又は帯電装置212における帯電出力(帯電電位)を変更する。このとき、転写出力と帯電出力の何れか一方を変更するようにしてもよいし、両方を変更するようにしてもよい。そして、ステップS110において、制御部17は、除電電流を−200μAに設定する。
例えば、感光体電位が−600Vで転写電流が140μAに制御される場合、除電電流が−200μAに制御されても感光体電位差は50V以上となる(図4C参照)。この場合、例えば、転写電流を130μA以下に制御する、又は感光体電位が−700V以上となるように帯電出力を制御することにより、感光体電位差は50V未満となる(図4C参照)。
[変形例]
図7に示すフローチャートにおいては、感光ドラム213の使用履歴に関わらず、除電出力が最も小さい除電性能判定テーブルが基準テーブルとして選択されるが、感光ドラム213の使用履歴に応じて、最初に参照する基準テーブルを変更するようにしてもよい。具体的には、感光体ライフの初期、中期、末期の順に、除電出力の高い除電性能判定テーブルが参照される。
図8は、感光ドラム213の使用履歴が中期(500〜1000kp)である場合の除電出力設定処理の一例を示すフローチャートである。
図8に従うと、ステップS201において、制御部17は、感光ドラム213の使用履歴(中期)に基づいて参照する除電性能判定テーブル群(図5参照)を選択し、その中から基準テーブルとして除電電流が−150μAである判定テーブル2を取得する。
ステップS202において、制御部17は、転写時の転写出力として、転写部22において設定されている転写電流を取得する。転写電流は、画像形成に用いられる用紙の紙種に応じて予め決定される。
ステップS203において、制御部17は、感光体電位検出部217の検出結果(帯電後の感光体電位)を取得する。なお、画像形成装置1が感光体電位検出部217を備えていない場合は、帯電装置212における帯電電位(スコロトロン帯電装置のグリッド電位)を代用することもできる。
ステップS204において、制御部17は、判定テーブル2を参照して、ステップS202で取得した転写電流と、ステップS203で取得した感光体電位との組み合わせに対して、判定テーブル2の除電電流(−150μA)で除電したときに、感光体電位差が50V未満になるか否かを判定する。感光体電位差が50V以上となる場合(ステップS204で“NO”)、ステップS205の処理に移行する。感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS204で“YES”)、ステップS210の処理に移行する。
ステップS205において、制御部17は、除電出力が判定テーブル2よりも大きい除電性能判定テーブルとして、除電電流が−200μAである判定テーブル3を取得する。
ステップS206において、制御部17は、判定テーブル3を参照して、ステップS202で取得した転写電流と、ステップS203で取得した感光体電位との組み合わせに対して、判定テーブル3の除電電流(−200μA)で除電したときに、感光体電位差が50V未満になるか否かを判定する。感光体電位差が50V以上となる場合(ステップS206で“NO”)、ステップS207の処理に移行する。
一方、感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS206で“YES”)、ステップS209の処理に移行して、除電電流が−200μAに設定される。すなわち、除電電流が−200μAとなるように、除電用電源の出力(出力電流又は出力電圧)が設定される。
ステップS207において、制御部17は、判定テーブル3において、感光体電位差が50V未満となるように、転写部22における転写出力(転写電流)又は帯電装置212における帯電出力(帯電電位)を変更する。このとき、転写出力と帯電出力の何れか一方を変更するようにしてもよいし、両方を変更するようにしてもよい。そして、ステップS208において、制御部17は、除電電流を−200μAに設定する。
ステップS204において感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS204で“YES”)、ステップS210において、制御部17は、除電出力が判定テーブル2よりも小さい除電性能判定テーブルとして、除電電流が−100μAである判定テーブル1を取得する。
ステップS211において、制御部17は、判定テーブル1を参照して、ステップS202で取得した転写電流と、ステップS203で取得した感光体電位との組み合わせに対して、判定テーブル1の除電電流(−100μA)で除電したときに、感光体電位差が50V未満になるか否かを判定する。感光体電位差が50V以上となる場合(ステップS211で“NO”)、ステップS212の処理に移行して、除電電流が−150μAに設定される。すなわち、除電電流が−150μAとなるように、除電用電源の出力(出力電流又は出力電圧)が設定される。一方、感光体電位差が50V未満となる場合(ステップS211で“YES”)、ステップS213の処理に移行して、除電電流が−100μAに設定される。すなわち、除電電流が−100μAとなるように、除電用電源の出力(出力電流又は出力電圧)が設定される。
このように、実施の形態に係る画像形成装置1は、感光ドラム213(感光体)と、感光ドラム213の表面を帯電する帯電装置212(帯電部)と、帯電後の感光ドラム213の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光装置211(露光部)と、静電潜像を反転現像により顕像化して感光ドラム213にトナー像を形成する現像装置214(現像部)と、感光ドラム213に接触する転写ベルト221(転写部材)を有し、この転写ベルト221に転写出力を印加することにより感光ドラム213上のトナー像を用紙に転写する転写部22と、転写後に感光ドラム213の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電装置216(除電部)と、感光ドラム213の感光体電位と転写出力に基づいて、除電装置216の除電出力(除電用電源の出力、出力電圧又は出力電流)を設定する制御部17と、を備える。
画像形成装置1によれば、感光ドラム213の感光体電位、転写部22により印加される転写出力(画像形成に用いられる用紙の紙種)に基づいて、適切な除電出力が設定される。したがって、除電むらに起因する異常画像の発生を防止できる。また、除電出力が過剰となるのを防止できるので、オゾン発生量の増加や除電電極の汚れ促進による放電むらの発生を防止できる。
また、画像形成装置1は、複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、感光体電位と転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルを備える(図4〜図6参照)。制御部17は、除電性能判定テーブルに従って、現在の感光体電位と転写出力の組み合わせに適した除電出力を設定する(図8参照)。これにより、適切な除電出力を容易に設定することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、除電性能判定テーブルは、画像形成に用いられる用紙の実際の抵抗に基づいて補正されるようにしてもよい。転写出力(転写電流)と感光体電位が同じでも、用紙の抵抗が小さくなると非通紙領域に流れる電流(正電荷)の比率が下がり、除電前の感光体電位差が小さくなるためである。具体的には、通紙時及び非通紙時における転写電流と転写電圧から用紙の抵抗を算出し、算出された用紙の抵抗に基づいて基準となる除電性能判定テーブル(例えば図4〜図6)を補正する。これにより、実際の用紙の抵抗を考慮して除電性能の適否が判定されるので、適切な除電出力をより正確に設定することができる。
図9は、除電性能判定テーブルの補正態様の一例を示す図である。図9Aは基準となる除電性能判定テーブルを示し(図4Aと同じ)、図9Bは基準より抵抗上昇が大きい場合の除電性能判定テーブルを示し、図9Cは基準より抵抗上昇が小さい場合の除電性能判定テーブルを示す。
図9Bに示すように、図9Aに示す除電性能判定テーブルを生成する際の通紙による抵抗上昇を基準として、通紙による抵抗上昇が大きくなる場合は、除電性能が適切であると判定される領域(感光体電位差が50V未満の領域)が小さくなるように補正される。また、図9Cに示すように、図9Aに示す除電性能判定テーブルを生成する際の通紙による抵抗上昇を基準として、通紙による抵抗上昇が小さくなる場合は、除電性能が適切であると判定される領域が大きくなるように補正される。
また例えば、図7又は図8に示す除電出力設定処理において、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブル(判定テーブル3)を参照し、感光体電位差が50V以上、すなわち除電不足になると判定された場合(図7のステップS108で“NO”、図8のステップS206で“NO”)に、先行する画像と次の画像との紙間を拡げるようにしてもよいし、画像形成速度(プロセス速度)を低下させるようにしてもよい。
紙間を拡げた場合、感光ドラム213に流入する単位面積当たりの転写電荷(正電荷)が少なくなるので、転写出力又は帯電出力を変更することなく、十分な除電性能を確保することができる。また、画像形成速度を低下させた場合、除電装置216における放電領域を感光ドラム213が通過する時間が長くなるので、転写出力又は帯電出力を変更することなく、十分な除電性能を確保することができる。なお、紙間又は画像形成速度を調整するとともに、転写出力又は帯電出力を調整するようにしてもよい。
また、本発明は、C成分(シアン)、M成分(マゼンタ)、Y成分(イエロー)、及びK成分(ブラック)用の4つの感光ドラム上にそれぞれ形成された各色成分のトナー像を用紙に直接転写することにより画像を形成するカラー画像形成装置に適用することもできる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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。
1 画像形成装置
11 画像読取部
12 操作表示部
13 画像処理部
14 給紙部
15 排紙部
16 用紙搬送部
17 制御部
20 画像形成部
21 トナー像形成部
211 露光装置(露光部)
212 帯電装置(帯電部)
213 感光ドラム(感光体)
214 現像装置(現像部)
216 除電装置(除電部)
217 感光体電位検出部
22 転写部
23 定着部

Claims (9)

  1. 感光体と、
    感光体の表面を帯電する帯電部と、
    帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
    前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
    前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
    転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
    前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
    複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
    前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、前記帯電部における帯電出力を増加させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 感光体と、
    感光体の表面を帯電する帯電部と、
    帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
    前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
    前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
    転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
    前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
    複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
    前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、前記転写部における転写出力を低下させることを特徴とする画像形成装置。
  3. 感光体と、
    感光体の表面を帯電する帯電部と、
    帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
    前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
    前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
    転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
    前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
    複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
    前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、先行する画像と次の画像との紙間を拡げることを特徴とする画像形成装置。
  4. 感光体と、
    感光体の表面を帯電する帯電部と、
    帯電後の前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部と、
    前記静電潜像を反転現像により顕像化して前記感光体にトナー像を形成する現像部と、
    前記感光体に接触する転写部材を有し、この転写部材に転写出力を印加することにより前記感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部と、
    転写後に前記感光体の表面に残留する電荷を、放電により除去する除電部と、
    前記感光体の感光体電位と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定する制御部と、
    複数の除電出力に対して当該除電出力による除電性能の適否を、前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対応付けた複数の除電性能判定テーブルと、を備え、
    前記制御部は、前記感光体の通紙領域内の第1電位と通紙領域外の第2電位の差が目標電位差未満となる範囲で、除電出力をできるだけ小さく設定する際、前記除電性能判定テーブルに従って、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに適した最小の除電出力を設定するとともに、除電出力が最も大きい除電性能判定テーブルを参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は、画像形成速度を低下させることを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記感光体の帯電後の表面電位を検出する感光体電位検出部を備え、
    前記制御部は、前記感光体電位検出部の検出結果と前記転写出力に基づいて、前記除電部の除電出力を設定することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記複数の除電性能判定テーブルは、前記感光体の使用履歴ごとに設けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記制御部は、画像形成に用いられる用紙の抵抗値に基づいて、前記除電性能判定テーブルを補正することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記制御部は、前記複数の除電性能判定テーブルのうちの一つを基準テーブルとして参照して、現在の前記感光体電位と前記転写出力の組み合わせに対する除電性能の適否を判定し、除電性能が適正でないと判定した場合は参照した前記除電性能判定テーブルよりも除電出力が大きい除電性能判定テーブルを参照して除電性能の適否を判定し、除電性能が適正であると判定した場合は参照した前記除電性能判定テーブルに対応する除電出力を設定することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  9. 前記複数の除電性能判定テーブルは、前記感光体の使用履歴ごとに設けられ、
    前記制御部は、前記感光体の使用履歴に応じて前記基準テーブルを選択することを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
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