JP7441423B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1はフルカラー複写機の全体構成図である。このフルカラー複写機は装置本体100、本体を載せる給紙テーブル200、複写装置本体上に取り付けるスキャナ300、スキャナ上に取り付けられた原稿自動搬送装置(ADF)400、等から構成されている。
電荷発生層の塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法等により行うことができる。
図6は、DC帯電電流値の取得動作のタイミングチャートである。まず、メイン制御部500は、感光体40を回転させるとともに除電ランプ72を点灯させる。感光体40が所定の回転速度に達したら、帯電用電源516から帯電ローラ70に帯電ACバイアスを印加する。これにより感光体40は、除電ランプ72の除電光と、帯電ローラ70の放電とで除電される。すなわち、本実施形態では、除電ランプ72と、帯電ローラ70とが、除電手段として機能する。
図7は、DC帯電電流取得動作中の除電ランプ72通過後、帯電ローラ70通過前の感光体電位(帯電前電位)と、帯電ローラ70通過後の感光体電位(帯電後電位)と、DC帯電電流との関係を示した図である。図7では、疲労が進んだ感光体を用いたときの各関係を示している。
図7に示すように、除電1周目では除電ランプの光による除電後の感光体電位(帯電前電位)は、0[V]以上であり、残留電位がある状態となっている。帯電ACを帯電ローラ70に印加して放電による除電後の感光体電位(帯電後電位)は、より0[V]に近づいている。帯電ACの放電による除電動作の役割は、上述したように感光体内のホールの移動を促進することであるので、帯電DCバイアスは印加せず(0[V])、DC電流検知回路は感光体を帯電させる極性側の電流を検知するように構成されているのでDC帯電電流(検知電流)は0[μA]で、測定されない。
帯電DCバイアスとして-700[V]が印加された場合に感光体が-650[V]程度に帯電される。この図7に示す例では、感光体を-30[V]から-650[V]に帯電させるために必要な電荷量が2周目のDC帯電電流として測定され-62[μA]程度のDC帯電電流が測定される。
図8は、感光体特性を取得する動作のタイミングチャートである。まず、感光体40を回転させるとともに除電ランプ72を点灯させる。感光体40が所定の回転速度に達したら、帯電用電源516から帯電ACバイアスを帯電ローラ70印加して除電光と放電とで感光体40を除電する。帯電ACの印加から感光体40を1周以上回転させて感光体全面を除電したら、帯電用電源516から所定の帯電DCバイアスを感光体40が1周するまで印加してこの時のDC帯電電流を電流検知回路516aで検知する。この除電と帯電のサイクルを、帯電用電源516から印加する上記帯電DCバイアスの値を変化させて繰り返す。本実施形態では帯電DCバイアスを-400[V]、-500[V]、-600[V]、-700[V]、-800[V]と5段階の電圧を用いている。画像形成装置には転写装置があるが、感光体電位と帯電電流の関係を乱す原因となるためDC帯電電流を検知する際には転写バイアスは印加しない。
図9は横軸に検知した帯電電流[μA]、縦軸に印加した帯電DCバイアス×α[V]をプロットしたものである。横軸には、帯電DCバイアスに-400[V]印加した時の帯電電流をI400であらわしている。
実際の感光体40の帯電電位を知ることはできないが帯電DCバイアスが-a[V]、-b[V]としたときの感光体40の帯電電位の差は、下記(式1)で表すことができる。
感光体の帯電電位の差=-(a-b)×α[V] (式1)
メイン制御部500は、図6に示した感光体の表面電位を予測するためのDC帯電電流値の取得動作で取得したDC帯電電流値と、感光体特性の取得動作により取得した静電容量係数とから、帯電電位予測値を算出する。帯電電位予測値を算出するための予測式としては、次の式(2)を用いることができる。
帯電電位予測値=DC帯電電流検知値×静電容量係数+β (式2)
ここでβは光と放電で感光体を除電した後の残留電位で、光と放電で除電しても感光体の電位が完全に0にならない場合があり、それを補正するための項である。完全に0とならないのは高圧電源のAC波形の歪みによる影響と考えられ、高圧電源の性能で決まるものなので、これもあらかじめ実験で求めておけばよい。
上記帯電電位を予測する動作時に印加した帯電DCバイアスと、上記式2により算出した感光体の予測帯電電位と、上記した係数αとが記憶手段に記憶してある。作像時においては、メイン制御部500は、記憶手段に記憶された帯電DCバイアスと、上記式2により算出した感光体の予測帯電電位と、上記した係数αと、作像時の帯電電位の目標値とから、帯電ローラ70に印加する帯電DCバイアスを算出する。帯電電位を予測する動作時に印加した帯電DCバイアスをVd1、上記帯電電位の予測値をVy、作像時の帯電電位の目標値をVtとすると、作像時に印加する帯電ローラ70に印加する帯電DCバイアスVdは、以下のように求められる。すなわち、上記式(1)に示した、帯電DCバイアスと、感光体の帯電電位との関係から、
(Vd1-Vd)×α=(Vy-Vt) (式3)
となる。従って、
Vd=[(Vy-Vt)/α]-Vd1 (式4)
となる。
なお、帯電電位の予測値Vy:-675[V]は、帯電DCバイアスVd1=-700[V]を印加したときに検知したDC帯電電流値と、上記感光体特性を取得するための動作により取得した静電容量係数と、上記(式2)とにより算出された値である。
メイン制御部500は、記憶手段に記憶した残留電位予測値に基づいて、現像ローラに印加する現像バイアス、露光量を調整する。また、作像時の帯電電位の目標値Vtなどの作像条件を調整する。目標値Vtが調整されることで、作像時のDC帯電バイアスも調整される。従来は、感光体表面移動における除電ランプ72から帯電ローラ70までの間、または露光から現像の間に感光体の表面電位を検出する電位センサを設け、この電位センサで感光体の残留電位や帯電電位を検知し、現像バイアス、露光量、帯電電位の目標値Vtなどの作像条件を調整していた。しかし、本実施形態では、電位センサを設けずに、感光体の残留電位や帯電電位を把握でき、現像バイアス、露光量、帯電電位の目標値Vtなどの作像条件を調整できる。これにより、部品点数を削減でき、装置の小型化や装置のコストダウンを図ることができる。また、光と放電で感光体を除電した除電後、すなわち帯電前の感光体電位をほぼ0[V]にした状態から感光体表面を帯電したときのDC帯電電流と、光のみで除電した状態から感光体表面を帯電したときのDC帯電電流とから、残留電位が予測されるので、精度よく残留電位が予測される。従って、良好に作像条件を調整でき、良好な画像を得ることができる。
前述したように感光体40ごとに膜厚の個体差があるので、感光体40を交換した時は静電容量係数の算出を実行する必要がある。カスタマーエンジニアが感光体40の交換を実施する画像形成装置ではカスタマーエンジニアが感光体40を交換した際に手動で静電容量係数の算出動作を実行すればよい。この手動による実行指示を、操作表示部515を用いて行わせるようにすることができる。感光体40を含むプロセスカートリッジをユーザーが交換するような画像形成装置ではプロセスカートリッジに搭載したメモリに新品情報を記憶させておき、本体に装着された時に静電容量係数の算出を自動実行させることもできる。
繰り返し使用されるうち感光体40の感光層は徐々に摩耗するので静電容量が変化する。そのため感光体40の回転時間や出力枚数等を記憶しておき、感光層の摩耗が進んでいると予測される量に達したら、静電容量係数の算出を実行することが望ましい。感光層の摩耗の進み方は感光体40の処方やクリーニング条件などに大きく影響されるので、それぞれの装置に合わせて適宜設定すればよい。また、感光層が摩耗とは別に経時使用による感光体の疲労で、感光体内のトラップ解消のためにより多くの電流が必要になることがある。よって感光層の摩耗が少ないような感光体を用いる装置でも、所定の量を超えて使用された場合に静電容量係数の算出を実行することが望ましい。
実験結果から同じ感光体40であっても使用する環境が異なると算出される静電容量係数に差が発生することが判明した。この現象は感光体40の静電容量そのものが変化しているわけではなく、帯電用電源(高圧電源)で検知しているのは帯電ローラ70を流れている電流であり、感光体内部を流れる電流(CGLで発生したホールが表面電荷を打ち消す流れ)までは検知できていない。このため、環境によりホールの移動速度の違いにより帯電電流と帯電電位の関係に差が生じるのではないかと推定している。画像形成装置に設置された温湿度センサで使用環境をモニタし、前回静電容量係数を算出したときから所定量以上(例えば絶対湿度で5[g/m3]以上など)変化した場合には静電容量係数の算出を再実行することが望ましい。
ほとんど発生しないケースではあるが、感光体40と電流検知回路516aの組み合わせで静電容量係数を算出しているので、故障等の理由で帯電用電源(高圧電源)を交換した場合には静電容量係数を算出しなおすことが望ましい。この場合にはカスタマーエンジニアが高圧電源を交換することになるので、カスタマーエンジニアが手動で実行すればよい。
(態様1)
感光体40と、感光体40を帯電させる帯電ローラ70などの帯電部材と、感光体40を除電する除電手段(本実施形態では、除電ランプ72と帯電ローラ70が該当する)とを備え、静電容量係数などの感光体40の特性値と、除電手段により除電した後の帯電部材に流れる電流値とに基づいて、帯電部材による帯電後の感光体40の表面電位を予測し、予測した感光体40の表面電位に基づいて、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを制御する画像形成装置において、除電手段は、光と放電とで前記感光体の表面を除電する。
これによれば、光と放電とで感光体を除電するので、光のみで感光体を除電する場合に比べて、感光体を良好に除電することができる。よって、光のみで感光体を除電する場合に比べて、帯電部材に流れる電流が、感光体の残留電位の影響を受けるのを抑制でき、帯電部材に流れる電流値から、感光体の表面電位を精度よく予測することが可能となる。
態様1において、光と放電とで感光体40の表面を除電した後の感光体40を帯電するときに帯電ローラ70などの帯電部材に流れる電流値と、光のみで感光体表面を除電した後の感光体40を帯電部材により帯電するときに帯電部材に流れる電流値と、静電容量係数などの感光体40の特性値とに基づいて、光のみで感光体40の表面を除電した後の感光体40の残留電位を予測し、予測した感光体の残留電位に基づいて、作像条件を調整する。
これによれば、実施形態で説明したように、精度よく感光体の残留電位を予測することができる。よって、良好に作像条件を調整でき、良好な画像を得ることができる。
態様1または2において、光と放電による感光体に対する除電動作は、感光体2周以上行う。
これによれば、実施形態で説明したように、感光体の使用条件によらず感光体をほぼ0Vに除電することができる。
態様1乃至3いずれかにおいて、除電手段による除電と帯電部材による帯電のサイクルを繰り返し実施して静電容量係数などの感光体の特性値を取得する動作と、除電手段による除電と帯電部材による帯電のサイクルを1度だけ実施して感光体の帯電電位を予測する動作とを実行可能である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、感光体の経時での特性変化による帯電電位の予測精度の悪化を抑制できる。
態様4において、静電容量係数などの感光体の特性値を取得する動作は、光と放電で除電した後の感光体を帯電するときに前記帯電部材に流れる電流値を計測する動作を、帯電部材に印加する帯電バイアスを変更して複数回実施する動作である。
これによれば、実施形態で説明したように、感光体の経時での特性変化による帯電電位の予測精度の悪化を抑制できる。
態様4または5において、感光体40の特性値を取得する動作は、特定の条件を満たす場合に実行する。
これによれば、実施形態について説明したように、ダウンタイムできるだけ抑えて、帯電電位の予測精度の低下を抑えることができる。
態様6において、特定の条件は、感光体40の帯電電位を予測する動作よりも発生頻度が少ない条件である。
これによれば、実施形態について説明したように、ダウンタイムできるだけ抑えて、帯電電位の予測精度の低下を抑えることができる。
態様6または7において、特定の条件を満たす場合とは、感光体が交換された場合である。
れによれば、上記実施形態について説明したように、感光体の製造ばらつきにより感光体特性には個体差があるため、感光体を交換した場合には感光体の特性値を取得することで帯電電位の予測精度を維持することができる。
態様6または7において、特定の条件を満たす場合とは、使用する環境が所定量以上変化した場合である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、使用されている環境により帯電電流と帯電電位の関係が変化するため、使用環境が変化した場合には感光体の特性値を取得することで帯電電位の予測精度を維持することができる。
態様6または7において、特定の条件を満たす場合とは、感光体が所定量以上使用された場合である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、長期間使用されて感光体が摩耗すると感光体の静電容量が変化する。また、感光体の疲労により、感光体内のトラップ解消のためにより多くの電流が必要になる。これらにより、帯電電流と帯電電位の関係が変化する。定期的に感光体の特性値を取得することで帯電電位の予測精度を維持することができる。
態様6または7において、特定の条件を満たす場合とは、帯電ローラ70などの帯電部材に流れる電流値を検知する電流検知回路516aなどの電流検知手段を備え、帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電用電源516を交換した場合である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、感光体と高帯電用電源に搭載された電流検知回路の組み合わせで感光体の特性値を取得しているので、高圧電源が交換された場合にも、帯電電位の予測精度を維持するために感光体の特性値を再取得することが望ましい。
態様1乃至11いずれかにおいて、静電容量係数などの感光体40の特性値は、帯電電流の変化量に対する帯電電位の変化量である。
これによれば、感光体の帯電電位を精度よく予想することができる。
態様1乃至12いずれかにおいて、帯電ローラ70などの帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電用電源516を備え、帯電用電源516は直流と交流とを発生できるものであり、除電手段の放電による感光体40の表面の除電は、帯電用電源516の交流バイアスを帯電部材に印加することで行う。
これによれば、帯電ローラ70などの帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電用電源516を用いて、感光体の表面を除電するので、帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電用電源516とは別に、感光体の表面を放電により除電するための電源を設ける場合に比べて、装置のコストアップを抑えることができる。
21 :露光装置
40 :感光体
70 :帯電ローラ
72 :除電ランプ
82 :転写ローラ
101 :芯金
102 :樹脂層
103 :ギャップ保持部材
201 :導電性支持体
202 :下引き層
203 :電荷発生層
204 :電荷輸送層
205 :保護層
500 :メイン制御部
510 :プロセスモータ
511 :現像バイアス電源
512 :転写バイアス電源
513 :レジストクラッチ
515 :操作表示部
516 :帯電用電源
516a :電流検知回路
517 :電源
518 :光書込制御部
519 :画像情報受信部
Claims (13)
- 感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
感光体を除電する除電手段とを備え、
前記感光体の特性値と、前記除電手段により除電した後の前記帯電部材に流れる電流値とに基づいて、前記帯電部材による帯電後の前記感光体の表面電位を予測し、予測した感光体の表面電位に基づいて、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを制御する画像形成装置において、
前記除電手段は、光と放電とで前記感光体の表面を除電するものであり、
前記除電手段による除電と前記帯電部材による帯電のサイクルを繰り返し実施して前記感光体の特性値を取得する動作と、前記除電手段による除電と前記帯電部材による帯電のサイクルを1度だけ実施して前記感光体の帯電電位を予測する動作とを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
感光体を除電する除電手段とを備え、
前記感光体の特性値と、前記除電手段により除電した後の前記帯電部材に流れる電流値とに基づいて、前記帯電部材による帯電後の前記感光体の表面電位を予測し、予測した感光体の表面電位に基づいて、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを制御する画像形成装置において、
前記除電手段は、光と放電とで前記感光体の表面を除電するものであり、
光と放電とで前記感光体の表面を除電した後の感光体を帯電するときに前記帯電部材に流れる電流値と、光のみで前記感光体の表面を除電した後の感光体を前記帯電部材により帯電するときに前記帯電部材に流れる電流値と、前記感光体の特性値とに基づいて、光のみで前記感光体の表面を除電した後の感光体の残留電位を予測し、予測した感光体の残留電位に基づいて、作像条件を調整することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
光と放電による感光体に対する除電動作は、感光体2周以上行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、
前記除電手段による除電と前記帯電部材による帯電のサイクルを繰り返し実施して前記感光体の特性値を取得する動作と、前記除電手段による除電と前記帯電部材による帯電のサイクルを1度だけ実施して前記感光体の帯電電位を予測する動作とを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または4に記載の画像形成装置において、
前記感光体の特性値を取得する動作は、光と放電で除電した後の感光体を帯電するときに前記帯電部材に流れる電流値を計測する動作を、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを変更して複数回実施する動作であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、4または5に記載の画像形成装置において、
前記感光体の特性値を取得する動作は、特定の条件を満たす場合に実行することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載の画像形成装置において、
前記特定の条件は、前記感光体の帯電電位を予測する動作よりも発生頻度が少ない条件であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6または7に記載の画像形成装置において、
前記特定の条件を満たす場合とは、感光体が交換された場合であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6または7に記載の画像形成装置において、
前記特定の条件を満たす場合とは、使用する環境が所定量以上変化した場合であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6または7に記載の画像形成装置において、
前記特定の条件を満たす場合とは、前記感光体が所定量以上使用された場合であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6または7に記載の画像形成装置において、
前記特定の条件を満たす場合とは、前記帯電部材に流れる電流値を検知する電流検知手段を備え、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電用電源を交換した場合であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至11いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記感光体の特性値は、帯電電流の変化量に対する帯電電位の変化量であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至12いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電用電源を備え、
前記帯電用電源は直流と交流とを発生できるものであり、
前記除電手段の放電による前記感光体の表面の除電は、前記帯電用電源の交流バイアスを前記帯電部材に印加することで行うことを特徴とする画像形成装置。
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