JP6610594B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、を備えた画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置においては、帯電装置により均一に帯電された感光体ドラム等の像担持体上に露光装置からレーザー照射を行うことにより静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像にトナーを付着させてトナー像とした後、トナー像を用紙（記録媒体）上に転写し、定着処理を行う画像形成プロセスが実行される。

感光体ドラムを帯電装置により帯電させる構成においては、帯電装置に印加する電圧と帯電装置に流れる電流との間に相関関係がある。このため、帯電装置に所望の電流が流れるように帯電装置に一定の電圧を印加している。

しかしながら、特にＯＰＣ（有機感光体）ドラムを用いた場合、画像形成を繰り返すことによって感光体ドラムの表面の感光層が削れ、帯電装置に同一の電圧を印加しても感光体ドラムの表面電位が低下する。このため、感光体ドラムの表面電位を所望の値に精度良く設定することが困難である。

また、感光体ドラムの表面電位を検知する表面電位検知センサーを備えた画像形成装置も知られている。この画像形成装置では、感光体ドラムの表面電位の変化量に基づいて、帯電装置に印加する電圧を補正する。

なお、感光体ドラムの表面電位を検知する表面電位センサーを備えた画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開平０９−１０６１４２号公報

しかしながら、上記表面電位検知センサーを備えた従来の画像形成装置では、表面電位センサーによって感光体ドラムの表面電位を検知する場合、特別な動作（現像バイアスのオフや検知用の静電潜像の形成）が必要であるため、印字動作中に行うことができない。このため、表面電位センサーを用いて帯電装置に印加する電圧を補正した後は、次回の補正まで同一の電圧を帯電装置に印加することになる。したがって、感光体ドラムの表面電位を所望の値に精度良く設定することが困難であるという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、像担持体の表面電位を所望の値に精度良く設定することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の画像形成装置は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、帯電部材に帯電電圧を印加する電圧印加部と、帯電部材に流れる電流を検知する電流検知部と、像担持体の表面電位を検知する表面電位検知部と、像担持体の初期状態における帯電電圧と電流検知部が検知した電流との対応関係を示すＩ−Ｖ特性データと、初期状態における帯電電圧と表面電位検知部が検知した表面電位との対応関係を示す初期表面電位データと、を記憶する記憶部と、電圧印加部を制御する電圧印加制御部と、を備える。電圧印加制御部は、Ｉ−Ｖ特性データに基づいて、電流検知部が検知する電流が所定値になるように帯電電圧を制御するとともに、表面電位検知部が検知した表面電位の初期表面電位データに対する変化量に基づいて、Ｉ−Ｖ特性データを補正する。

本発明の第１の構成の画像形成装置によれば、電圧印加制御部は、Ｉ−Ｖ特性データに基づいて、電流検知部が検知する電流が所定値になるように帯電電圧を制御するとともに、表面電位検知部が検知した表面電位の初期表面電位データに対する変化量に基づいて、Ｉ−Ｖ特性データを補正する。これにより、画像形成を繰り返すことによって像担持体の表面の感光層が削れた場合（すなわち、Ｉ−Ｖ特性が変化した場合）であっても、像担持体の表面電位の変化量に基づいてＩ−Ｖ特性データを補正し、補正後のＩ−Ｖ特性データに基づいて帯電電圧を制御（調整）することができる。

また、像担持体の表面電位の検知を印字動作中に行うことができない場合であっても、次回の表面電位の検知まで（次回のＩ−Ｖ特性データの補正まで）補正後のＩ−Ｖ特性データに基づいて帯電電圧を制御（調整）することができる。

したがって、像担持体の表面電位を所望の値に精度良く設定することができる。

本発明の一実施形態のカラープリンターの概略断面図である。 本発明の一実施形態のカラープリンターの制御経路を示すブロック図である。 本発明の一実施形態のカラープリンターの帯電ローラー周辺の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態のカラープリンターの感光体ドラムの初期状態におけるＩ−Ｖ特性を示す図である。 本発明の一実施形態のカラープリンターの補正後のＩ−Ｖ特性を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター（画像形成装置）１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、中間転写ベルト８の進行方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置４によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、トナーコンテナ（図示せず）から供給されるシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されている。静電潜像が形成された感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像装置３ａ〜３ｄによって現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が駆動ローラー１１および従動ローラー１０に張架された中間転写ベルト８上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して転写紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。この二次転写ニップ部において、中間転写ベルト８表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置１９が中間転写ベルト８に残存するトナーを清掃する。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、そのまま（或いは分岐部１４によって反転搬送路１８に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２は、本実施形態のカラープリンター１００の制御経路を示すブロック図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。カラープリンター１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、画像入力部３０、ＡＤ変換部３１、制御部３２、記憶部３３、操作パネル３４、定着部７、中間転写ベルト８、表面電位センサー（表面電位検知部）５０ａ〜５０ｄ、電流検知部９０ａ〜９０ｄ及びバイアス制御回路８１等を含む。

画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光体ドラム１ａ〜１ｄは、例えば、アルミニウム製のドラム素管の表面に、感光層として正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着されて形成されている。

帯電装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触するように配置され感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させる帯電ローラー（帯電部材）２０ａ〜２０ｄ（図３参照）を含んでいる。帯電ローラー２０ａ〜２０ｄは、後述する帯電バイアス電源８２によって帯電電圧が印加される。

画像入力部３０は、パソコン等の上位装置から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３０より入力された画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、記憶部３３内の画像メモリー４０に送出される。

記憶部３３は、画像メモリー４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリー４０は、画像入力部３０から入力され、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３２に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３２の処理プログラムや処理内容等を記憶する。

また、ＲＡＭ４１（或いはＲＯＭ４２）には、トナー補給制御に必要となるデータ、後述するＩ−Ｖ特性データおよび初期表面電位データ等が格納されている。

操作パネル３４は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザーが印字条件等の設定を行う。

制御部３２は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７、及び用紙カセット１６（図１参照）からの用紙Ｐの搬送等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光装置４は、処理後の画像データに基づいてレーザー光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。

バイアス制御回路８１は、帯電バイアス電源（電圧印加部）８２、現像バイアス電源８３、及び転写バイアス電源８４と接続され、制御部（電圧印加制御部）３２からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路８１からの制御信号によって、帯電装置２ａ〜２ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、及び二次転写ローラー９に所定のバイアスを印加する。

表面電位センサー５０ａ〜５０ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を検知するセンサーであり、ここでは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面のうちの露光装置４により露光された露光部と露光されなかった非露光部との表面電位差から感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を検知するように構成されている。表面電位センサー５０ａ〜５０ｄは、検知結果に応じた出力信号を制御部３２に送信する。

表面電位センサー５０ａ〜５０ｄは図３に示すように、感光体ドラム１ａ〜１ｄのそれぞれの表面に対向配置されている。表面電位センサー５０ａ〜５０ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向において帯電装置２ａ〜２ｄよりも下流側で、且つ現像装置３ａ〜３ｄよりも上流側に配置されている。表面電位センサー５０ａ〜５０ｄによる検知は、後述するように任意のタイミングで行われる。

電流検知部９０ａ〜９０ｄは、帯電バイアス電源８２により帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに帯電電圧を印加したときに帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに流れる電流を検知する。

帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに印加する帯電電圧と帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに流れる電流（帯電ローラー２０ａ〜２０ｄから感光体ドラム１ａ〜１ｄに流れる電流）との間には相関関係がある。本実施形態では、感光体ドラム１ａ〜１ｄの初期状態において帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに印加した帯電電圧と電流検知部９０ａ〜９０ｄが検知する電流との対応関係を示すＩ−Ｖ特性データ（図４の特性１参照）を、製造工場などにおいて予め取っているとともに、記憶部３３に格納している。

また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの初期状態において帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに印加した帯電電圧と表面電位センサー５０ａ〜５０ｄが検知した表面電位との対応関係を示す初期表面電位データを、製造工場などにおいて予め取っているとともに、記憶部３３に格納している。なお、初期表面電位データは、特定の（１つの）帯電電圧とそれに対応する１つの表面電位とによって構成されていてもよいし、複数の帯電電圧とそれらに対応する複数の表面電位とによって例えば図４に示したＩ−Ｖ特性データのように連続するデータによって構成されていてもよい。

制御部３２は、Ｉ−Ｖ特性データに基づいて、電流検知部９０ａ〜９０ｄが検知する電流が所定値（例えば図４のＩ１）になるように、バイアス制御回路８１に制御信号を送信して帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに印加する帯電電圧を例えば図４のＶ１に制御（調整）する。なお、この制御（調整）は、印字動作中において常時行われる。

ここで、感光体ドラム１ａ〜１ｄの劣化（感光層の削れ）によって帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに印加する帯電電圧と帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに流れる電流との間の相関関係にずれが生じるため、制御部３２は、Ｉ−Ｖ特性データを定期的に補正する。具体的には、制御部３２は、帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに所定の帯電電圧を印加した際に表面電位センサー５０ａ〜５０ｄが検知した表面電位の、初期表面電位データに対する変化量を求める。すなわち、カラープリンター１００を所定期間駆動した後において帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに所定の帯電電圧を印加した際の表面電位と、感光体ドラム１ａ〜１ｄの初期状態において帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに所定の帯電電圧を印加した際の表面電位（初期表面電位データに基づく表面電位）と、を比較することにより、表面電位の変化量を求める。そして、その変化量に基づいて、図５の特性２に示すようにＩ−Ｖ特性データを補正する。Ｉ−Ｖ特性データを補正した後、制御部３２は、補正後のＩ−Ｖ特性データ（特性２）に基づいて帯電ローラー２０ａ〜２０ｄに印加する帯電電圧を例えば図５のＶ２に制御（調整）する。

表面電位センサー５０ａ〜５０ｄによる検知およびＩ−Ｖ特性データの補正は、例えば、トナー像の形成条件を調整するためのキャリブレーションの際に行われる。なお、キャリブレーションとは、中間転写ベルト８に濃度調整用のパッチトナー像を転写してそのパッチトナー像の画像濃度や画像位置を検知し、現像バイアスや画像形成タイミング等を調整して画像濃度や画像位置（色ずれ）を補正することである。キャリブレーションは、使用者の指示によって行われてもよいし、カラープリンター１００の電源投入時や所定枚数の画像形成処理が終了した時に自動的に行われてもよい。また、表面電位センサー５０ａ〜５０ｄによる検知およびＩ−Ｖ特性データの補正は、非印字動作時であれば、キャリブレーション以外のときに行われてもよく、使用者の指示によって行われてもよいし、カラープリンター１００の電源投入時や所定枚数の画像形成処理が終了した時に自動的に行われてもよい。

感光体ドラム１ａ〜１ｄの寿命（交換時期）について説明する。例えば、感光体ドラム１ａ〜１ｄのうちの感光体ドラム１ａの劣化（感光層の削れ）が進行して、Ｉ−Ｖ特性データが図５の特性３まで補正された場合、帯電ローラー２０ａには、帯電電圧Ｖ３を印加する必要がある。この帯電電圧Ｖ３が帯電ローラー２０ａに印加可能な上限値（帯電電圧Ｖｕ）を超えている場合（又は、上限値（帯電電圧Ｖｕ）に接近している場合）は、制御部３２は、感光体ドラム１ａを交換する必要があると判断し、操作パネル３４に信号を送出する。操作パネル３４は、制御部３２からの信号により、感光体ドラム１ａの交換が必要である旨の通知（感光体ドラム１ａの寿命に関する通知）を表示部（図示せず）に表示する。これにより、使用者又はメンテナンス作業者により、感光体ドラム１ａが新品に交換される。

本実施形態では、上記のように、制御部３２は、Ｉ−Ｖ特性データに基づいて、電流検知部９０ａ〜９０ｄが検知する電流が所定値になるように帯電電圧を制御（調整）するとともに、表面電位検知センサー５０ａ〜５０ｄが検知した表面電位の初期表面電位データに対する変化量に基づいて、Ｉ−Ｖ特性データを補正する。これにより、画像形成を繰り返すことによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の感光層が削れた場合（すなわち、Ｉ−Ｖ特性が変化した場合）であっても、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位の変化量に基づいてＩ−Ｖ特性データを補正し、補正後のＩ−Ｖ特性データに基づいて帯電電圧を制御（調整）することができる。

また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位の検知を印字動作中に行うことができない場合であっても、次回の表面電位の検知まで（次回のＩ−Ｖ特性データの補正まで）補正後のＩ−Ｖ特性データに基づいて帯電電圧を制御（調整）することができる。

したがって、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を所望の値に精度良く設定することができる。

また、上記のように、表面電位検知センサー５０ａ〜５０ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面のうちの露光装置４により露光された露光部と露光されなかった非露光部との表面電位差から感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を検知する。これにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を容易に検知することができる。

また、上記のように、表面電位検知センサー５０ａ〜５０ｄによる検知は、トナー像の形成条件を調整するためのキャリブレーションの際に行われる。これにより、キャリブレーションとＩ−Ｖ特性データの補正とを同時又は連続して行うことができるので、キャリブレーションおよびＩ−Ｖ特性データの補正にかかる時間を短縮することができる。

また、上記のように、操作パネル３４は、補正後のＩ−Ｖ特性データに基づいて、感光体ドラム１ａの交換が必要である旨の通知を行う。これにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄを適切な時期に交換することができる。

なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

例えば、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、モノクロプリンター、カラー複写機、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、像担持体と像担持体の表面を帯電させる帯電部材とを備えた種々の画像形成装置に適用可能である。

また、上記実施形態では、表面電位センサー５０ａ〜５０ｄが感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の露光部と非露光部との表面電位差から感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を検知する例について示したが、表面電位センサー５０ａ〜５０ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位の絶対値を検知するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、Ｉ−Ｖ特性の経時変化について、図５に示したように初期状態におけるＩ−Ｖ特性（特性１）に比べて、Ｉ−Ｖ特性の傾きが小さくなる方向（所定の電流値Ｉ１を得るために必要な帯電電圧が増加する方向）にＩ−Ｖ特性（特性２および３）が変化する例について説明したが、本発明はこれに限らない。初期状態におけるＩ−Ｖ特性（特性１）に比べて、Ｉ−Ｖ特性の傾きが大きくなる方向（所定の電流値Ｉ１を得るために必要な帯電電圧が低減する方向）にＩ−Ｖ特性が変化する場合にも本発明を適用することができる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ 露光装置
２０ａ〜２０ｄ 帯電ローラー（帯電部材）
３２ 制御部（電圧印加制御部）
３３ 記憶部
３４ 操作パネル（通知部）
５０ａ〜５０ｄ 表面電位検知センサー（表面電位検知部）
８２ 帯電バイアス電源（電圧印加部）
９０ａ〜９０ｄ 電流検知部
１００ カラープリンター（画像形成装置）

Claims (6)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材に帯電電圧を印加する電圧印加部と、
   前記帯電部材に流れる電流を検知する電流検知部と、
   前記像担持体の表面電位を検知する表面電位検知部と、
   前記像担持体の初期状態における帯電電圧と前記電流検知部が検知した電流との対応関係を示すＩ−Ｖ特性データと、前記初期状態における帯電電圧と前記表面電位検知部が検知した表面電位との対応関係を示す初期表面電位データと、を記憶する記憶部と、
   前記電圧印加部を制御する電圧印加制御部と、
   を備え、
   前記電圧印加制御部は、
   前記Ｉ−Ｖ特性データに基づいて、前記電流検知部が検知する電流が所定値になるように帯電電圧を制御するとともに、
   前記表面電位検知部が検知した表面電位の前記初期表面電位データに対する変化量に基づいて、前記Ｉ−Ｖ特性データを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部材により帯電された前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置をさらに備え、
   前記表面電位検知部は、前記像担持体の表面のうちの前記露光装置により露光された露光部と露光されなかった非露光部との表面電位差から前記像担持体の表面電位を検知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. 前記表面電位検知部による検知は、任意のタイミングで行われ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。
4. 前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像装置をさらに備え、
   前記表面電位検知部による検知は、トナー像の形成条件を調整するためのキャリブレーションの際に行われることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 使用者に通知を行う通知部をさらに備え、
   前記通知部は、補正後の前記Ｉ−Ｖ特性データに基づいて、前記像担持体の寿命に関する通知を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記通知部は、補正後の前記Ｉ−Ｖ特性データに基づいて決定された帯電電圧が前記帯電部材に印加可能な帯電電圧の上限値を超える場合に、前記像担持体の寿命に関する通知を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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