JPH0457068A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 童栗上■且朋分Ｕ 本発明は、表面層が有機感光体（ＯＰＣ）で形成された
感光体ドラムのように、耐刷（画像形成工程を多数回繰
り返すことをいう）に伴い表面に膜削れを生じる感光体
を備えた画像形成装置に関し、更に詳述すれば膜削れに
伴なう感光体の感度補正を行う画像形成装置に関する。

従来少肢術 この種の感光体を備えた画像形成装置の一例として複写
機があり、膜削れは転写工程後に感光体ドラム上に残留
するトナーを感光体ドラムの表面から掻き落とすクリー
ニングブレードのクリーニング動作により発生する。即
ち、クリーニング動作を行う都度、感光体ドラムの表面
がクリーニングブレードにより擦過されるため、有機感
光体層が徐々に削られ、耐刷により膜厚が減少する膜削
れを生じる。

このような膜削れを発生すると、感光体トラムの感度低
下を来す。以下にその理由を示す。帯電器により与えら
れる感光体ドラムの表面電位Ｖ。

と感光体ドラムの膜厚ｄ（感光体表面から塩型性基板ま
での距離）との間には下記０式に示す関係がある。

■ Ｑ＝ＣＶ、　　−εｏ’　　εｒ　　　　　　ｖｏ　　
　・・・■但し、Ｑ：感光体に与えられる単位面積当り
の電荷量、Ｃ；感光層の単位面積当りの静電容量、ε。

：真空中の誘電率、εｒ　：感光層の比誘電率である。

従って、０式かられかるように、耐刷により膜厚ｄｌｙ
＜減少すると、感光体ドラムに対して同一の表面電位Ｖ
０をのせるのにより多くの電荷Ｑが必要になる。即ち、
同一の表面電位■。を確保するのに必要なＱが増えるた
め、結果的に感光体トラムの感度が低下し、初期と同じ
作像条件（露光光量、現像バイアス）では原稿の背影部
、即ち自画像部の電位が充分に下がらず、現像時にこの
部分に不要な１−ナーか（つイ」き、コピー後のコピー
紙の本来白色部であるべき部分が黒く印字される地肌カ
ブリを発生し、コピー品質が著しく損なわれるという不
都合が発生ずる。このような面１刷に伴なう感光体の特
性変化を補償する必要がある。

このような感度補償を行う手段を備えた一従来例として
、特公昭６１−２９５０５号公報に開示されたものかあ
る。この従来例では、コピー枚数、用紙サイズ及び露光
時間をカウントし、予め各カウント値と感光体トラム（
感光体）の特性の関係を決めておいたプログラムに従い
露光量等の作像条件を変更する構成をとる。

一方、米国特許箱３．９６１，１９３号公報には、帯電
器からの感光体表面への流れ込み電流ｒｐｃを測定し、
測定結果と、所定の基準値とを比較することによって帯
電器の出力を調整する構成が開示されている。

先割ｆ邂快↓」ｊ丈工Ａ課皿 しかしながら、上記第１従来例による場合は、感光体の
膜厚変化をいわば直接的に検出する構成をとらないため
、精度のよい感度補償が行なえないという欠点がある。

また、第２従来例による場合は、感光体表面の膜切れが
生じると、それに伴って表面電位Ｖ。が低下することに
なるため、十分な画像濃度が得られなくなるという欠点
がある。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消するためになされ
たものであり、簡潔な装置構成で、耐刷に伴なう感光体
の膜厚変化による地肌カブリや画像濃度の変化を防止し
、結果的に画像品質を格段に向上できる画像形成装置を
提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、膜厚変化の検知結果により
感光体の寿命を予測し、感光体の交換作業を前もってオ
ペレータに報じることができる画像形成装置を提供する
ことにある。

森ｌ目」靴丸ｔＡ犬２屹少乎殺− 本発明に係る画像形成装置は、画像担持体と、前記画像
担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電され
た前記画像担持体上に画像を形成する作像手段と、前記
帯電手段による帯電に伴なう前記画像担持体への流れ込
み電流を検出する検出手段と、前記検出手段による検出
結果に基づき、前記作像手段の作像条件を設定する制御
手段とを具備することを特徴としている。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記帯電手段がス
コロトロン方式の帯電チャージャからなり、この帯電チ
ャージャのグリッド電圧を２段階以上に切換えて前記流
れ込み電流を検出することを特徴としている。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記制御手段が前
記流れ込み電流の検出結果に基づき感度低下と相関関係
を有する感光体の寿命予測を行うことを特徴としている
。

作−一一朋 上記構成によれば、制御手段は、検出手段による検出結
果に基づいて感光体への露光量や現像バイアス等の作像
条件を設定し、作像手段は、制御手段によって設定され
た作像条件における画像形成を行う。

実−」［−例 以下本発明の一実施例を図面に従って具体的に説明する
。第１図は本発明を適用した複写機を示す部分断面図、
第２図は露光ランプ電圧印加手段の詳細を示す回路図で
ある。

（複写機の全体構成） まず、図面に従ってこの複写機の全体構成を説明する。

原稿ガラス２１」二に原稿りを七ソ１〜し、図外のプリ
ントキーをオンすると、露光ランプ２から原稿りに光が
照射され、原稿りからの反射光がミラーやレンズからな
る光学系２０を介して感光体ドラム１上に露光される。

露光ランプ２の露光量は調整可能になっている。

この調整は、主制御部２２からの制御指令信号を受けた
露光ランプ電圧印加手段１４が行う。具体的には、第２
図に示すように、露光ランプ２とＡＣ電源１５との間に
介装したトライアック１６を主制御部２２からの制御指
令信号を受けた位相角制御回路１７がオン・オフし、こ
れによりＡＣ電源１５から露光ランプ２に通電される交
流の位相角を変化させて行われる。

感光体ドラム１はＡβ等の導電性基板の上にＣＣＬ（電
荷発生層）及びＣＴＩ−（電荷輸送層）からなる有機感
光体を塗布形成してなり、矢印入方向に回転する。感光
体ドラＡ　ｌの回転域には、これの表面を光学系２０の
露光に先立って−（マイナス）極性に一様に帯電する帯
電器Ｃが設けられる。それ故、露光部に静電潜像が形成
される。その後、この静電潜像に現像装置４がら＋（プ
ラス）極性に摩擦帯電されたトナーが供給され、これに
より感光体トラム１−トにトナー像が形成される。なお
、帯電器Ｃの詳細については後述する。

そして、感光体トラム１上のトナー像に同期してコピー
紙（図示せず）が転写部に送られ、転写帯電器５１によ
りコピー紙の裏面がトナーと反対極性に帯電され、これ
により感光体ドラム１上のトナー像がコピー紙に転写さ
れる。

コピー紙は、その後分離帯電器５２（ＡｃコロＩ・ロン
）により除電され、紙の腰の力によって感光体ドラム１
から分離される。そして、その後、搬送装置５３により
定着器１８に送られ、転写されたトナー像が熱定着され
た後、機外に排出される。

一方、転写工程後に感光体トラム１上には１ヘナが残留
するが、この残留トナーをクリーニングブレード６が掻
き落としてクリーニングする。そして、その後、イレー
ザランプ７が感光体ドラムｌの除電を行ない、複写ザイ
クルを終える。

（帯電器Ｃ及びその周りの構成） 次に、帯電器Ｃ及びその周りの構成の詳細について説明
する。この帯電器Ｃは、スコロトロン方式の帯電器であ
り、高圧電源８に接続された帯電ワイヤ９と、下面が開
放された角箱状をなし、帯電ワイヤ９の上方、左右両側
の３方向を覆う状態で設置される安定板１０と、帯電ワ
イヤ９と感光体ドラム１の表面との間に介装されるグリ
ッド電極１１とを備えてなる。

グリッド電極１１には、感光体ドラム１の表面電位■。

（表面の帯電電位）を常時一定に維持するだめに、２個
のバリスタ１２ａ、１２ｂが直列接続され、一方のバリ
スタ１２ｂの一端を接地しである。バリスタ１２ａ、、
１２ｂは、夫々非線形の電圧電流特性を有する抵抗素子
からなり、両バリスタ１２ａ、１２ｂの組み合わせで決
定される所定のグリッド電極１１のグリッド電圧■９が
維持されるようになっている。感光体ドラム１の表面電
位Ｖ０は、グリッド電圧■９と略等しくなるため、下記
０式の関係が成立する。

ｖ、　！；■、ｕ−＝Ｖ、　十Ｖｂ・・・■但し、Ｖａ
はバリスタ１２ａｐ電位、Ｖｂはバリスタ１２ｂの電位
である。

加えて、バリスタ１２ａ、１２ｂには、バリスタ１２ａ
、１２ｂの接続点（ａ）を接地するバイパス回路１３が
設けられる。バイパス回路１３には、これを導通状態と
非導通状態に切り換えるスイッチング手段１３ａが介装
される。スイッチング手段１３ａは、通常の複写動作を
行う場合には、バイパス回路１３を非導通状態にするよ
うに切り換えられる。非導通状態では、帯電器Ｃのグリ
ッド電極１１は、バリスタ１２．ａ、１２ｂを介して接
地され、表面電位■。は高くなる。このバイパス回路１
３により、表面電位Ｖ。を２段階に切換え（例えば、■
８とこれよりも大きいＶａ、の２段階）、感光体ドラム
１への流れ込み電流１ｐＣを２種類検出できるようにな
っている。なお、流れ込み電流Ｉｐｃを２種類検出する
必要性については後述する。

流れ込み電流１　ｐｃの検出は、Ｉ　ｐｃ検出部２１に
より行われ、検出結果が主制御部２２に出力される構成
になっている。主制御部２２は、この複写機の制御中枢
となるものであり、後述する演算によって感光体ドラム
１の膜厚変化に伴なう感度低下を補償するために必要な
適正光量を算出し、露光ランプ電圧印加手段１４に対し
て算出結果に対応した制御指令信号を発する。

なお、ＩｐＣ検出部２１による流れ込み電流１ｐＣの具
体的な検出は、Ａ４ベース等からなる感光体トラム１の
基板を適当な抵抗を介して接地し、この抵抗に発生する
電圧を測定して行われる。そして、アナログの測定値を
Ａ／Ｄ変換器がディジタルのデータに変換して主制御部
２２に出力し、主制御部２２がこのデータに基づき適正
光量を演算する。

（感度補償の詳細） 以下Ｇこ、流れ込み電流１　ｐｃを検出することにより
、感光体トラム１の膜厚変化を推測でき、これにより感
光体トラム１の感度低下を補償できる理由について説明
する。

まず、流れ込み電流Ｉ。と感光体に与えられる単位面積
当りの電荷量Ｑとの間には下記■弐に示す関係がある。

Ｑ；に、　　・ｌ　ｐｃ・・・■ 但し、ｋ、ば定数である。

従って、上記■、■、０式より、膜厚ｄと流れ込み電流
１　ｐｃとの間には下記■弐に示す関係が成立する。

ｋ、　　−１，Ｉｐｃ 但し、ｋ２は、ε。・ε、／に、であり、定数■２ である。また、グリソＦ電圧Ｖ９は、スコロトロン方式
の帯電器Ｃにおいては、上記した理由により常時一定値
に維持される。

従って、上記０式より、Ｉ　ｌｉｅ検出部２１により流
れ込み電流Ｉｐｃを検出することにより、感光体ドラム
ｌの膜厚ｄを間接的に算出することができることがわか
る。

そして、感光体においては、耐刷後感度、初期感度、耐
刷後膜厚、初期膜厚との間に下記■弐に示す関係がある
。

上添え字０は初期状態を夫々示すものとする）、以下の
関係式が成立する。

但し、Ｅｇは、感光体の複写機へのセント時に設定され
る量であり、複写機本体に設けられた不揮発性メモリに
記憶される。

また、上記０式より、下記■弐に示す関係が成立するの
で、 なお、ここで、αは、ＣＧＬでのキャリア発生効率が電
場（ＶＯ／ｄ）に依存することに起因する係数であって
、感光体の種類によって異なる。

本実施例の有機感光体においては、α：０．８である。

従って、初期状態における膜厚をｄｏ、適正光量をＥ：
、耐刷後のｌＩＵ厚をｄｉ、適正光量をＥ：。

とするとくここでは、」二添え字１は耐刷後の状態、但
し、ｋ３は定数。

従って、耐刷後の適正光量Ｅ１は、下記０式としても表
される。

Ｉｐｃは、感光体セント時に測定されて、不揮発性メモ
リに記憶されており、検出した流れ込み電流ｒｐｃ’に
基づき主制御口部２１が上記０式に示す演算を行なって
適正光ｕＥＡを算出し、この適正光量Ｅみを露光ランプ
２に設定ずべく露光ランプ電圧印加手段１４に所定の制
御信号を発する。

上記実施例では、膜削れに伴なう感光体ドラム１の感度
補償に止まるが、これに加えて、推測した膜厚ｄに基づ
き感光体ドラム１の寿命を予測し、これにより感光体ド
ラム１の交換をオペレータに促し、使い勝手の向上を図
る構成をとることもできる。

なお、膜削れにより感光体ドラム１が寿命に達すると、
感度低下のみでなくコピー紙に黒筋が出たり、ハーフト
ーンが荒れる等の画像荒れを生しる。例えば、初期２２
μの有機感光体で膜厚ｄが１２μ以下程度になると、こ
のような画像荒れが顕著になる。

以下に寿命予測の詳細を説明する。上記■弐により、現
時点における膜厚ｄ１を推測できるので、膜厚ｄ１が予
め設定した値を越えた場合に、主制御部２２がこれに接
続される表示警告部２３を駆動し、メソセージを表示し
たり、警報ランプを点灯したりしてオペレータに感光体
ドラム１の寿命を報じる。

更に、現時点までのコピー枚数をカウンタによりカラン
１へし、カウント値を記憶しておき、このカラン１〜値
と現時点における膜厚ｄ＋　とに基づきコピー紙−枚当
りの膜削れを算出し、算出結果により感光体ドラム１が
後何枚のコピー紙のコピー動作に耐え得るかを予測する
構成をとることもできる。

即ち、現時恵那のコピー枚数をＣ，とすると、−枚当た
りの膜削れ量は、（ｄｏ−ｄ’　）／ＣＩになる。

一方、Ｔ　ｏ　ｔ　ａ　］の使用枚数ＣＴｏＬａＬ　は
、限界膜厚をｄ５とすると、下記０式で示される。

ｄｏ　　　　ｄ＋ ＣＴｏｔ−ｔ−（ｄｏｄｉ　）　／ 故に、寿命予測（あと何枚コピーできるか）は、コピー
可能な残り枚数をＣｒとすると、下記［相］式％式％ また、上記［相］式と上記０式より、残り枚数ｃｒが求
められる。

弛ｌす０Ｈ殊よ 第３図は縦軸に感光体ドラム１の表面電位■。

を、横軸にＩＤＣ検出部２１により検出される流れ込み
電流■ｐｃをとって、環境の温度が１４．０゜Ｃと３２
．５°Ｃの夫々の場合における両者の関係を示すグラフ
である。上記実施例では、ｌｌｌＩＣ検出部２１により
検出した流れ込み電流１　ｐｃに基づき直ちに適正光量
Ｅ０を算出することとしたが、成る種の有機感光体にお
いては、第３図に示すように、充電電流Ｉい。が存在し
、この充電電流Ｉｐ。

は感光体ドラム１周りの温度に依存して変化するため、
流れ込み電流１　ｐｃと表面電位■。とが一義的な関係
を有さす、充電電流１．。を考慮しないと、膜厚ｄを正
確に推測できない場合がある。

ここに、充電電流Ｉｐｏは、イレーザランプ７で感光体
ドラム１の表面の除電を行った後、次順の複写サイクル
を行うために帯電器Ｃにより感光体ドラム１の表面を再
帯電する際に発生し、感光体ドラム１表面の帯電に寄与
しない無駄な電流である。

第３図において、△で示す測定データを結ぶ曲線が温度
１４．０°Ｃの場合の表面電位Ｖ０と流れ込み電流Ｉｐ
ｃとの関係を示し、○で示す測定データを結ぶ曲線が温
度３２．５°Ｃの場合の関係を示しており、いずれの場
合においても表面電位Ｖ。

が成る程度以上高いところでは（例えば、２００Ｖ以上
）、流れ込み電流１　ｐｃと表面電位■。の変化量は比
例関係にある。

即ち、表面電位Ｖ。が成る程度以上高い領域においては
、表面電位Ｖ。及びグリッド電圧■９と流れ込み電流１
　ｐｃとの間には、下記■、０式に示す関係が成立する
。

！；ｋ　１（Ｉ　ｐｅｌ　ｐｏ）　　”’＠、′、Ｖ９
　＃　　　　ｄ　（Ｉｐｃ−Ｉｐ。）・・・＠に２ 以上の関係式より、充電電流Ｉｐｏを発生ずるタイプの
有機感光体を用いる場合ば〜第３図に示される比例関係
を有する領域の少なくとも２点の流れ込み電流ｒｐｃを
測定すると、充電電流１ｐｏの存在にもかかわらず、表
面電位■。と流れ込み電流ＴｐＣとの関係が一義的に定
まり、これにより比例領域における直線の傾きに相当す
る膜厚ｄを推測できる。

以上の理由により、本実施例においては、グリッド電圧
Ｖ９を、Ｖａとこれよりも大きいＶａ。。

の２点で切換え、その時の流れ込み電流１　ｐｃ　ｆａ
）、、　　Ｉ　ｐｃ　ｆａ＋ｂ）を検出する。そ・うす
ると、グリッド電圧■３及びＶ　ａ　＋　ｂと、Ｉ　ｐ
ｃ　ｆａ）　−、１，ｐｃ　（ａ＋ｂ）　との間には、
下記［相］、■弐で示す関係が成立する。

■ａ！−”　　（ＩｐｃＬａ＋　　　Ｉｐｏ）　　−＋
＠に２ ■ Ｖａ、ｂ　　”　　　　　ｄ　　（］　ｐｃ　（ａ＋ｂ
）　　　Ｉ　ｐｏ）　　”’■に２ ０式と［相］式との差をとると、 Ｖ　ａ＋ｂ　　ｖａ　！；（Ｉ　ＤＣ（ａ＋ｂｌ　　　
Ｉ　ｐｅｔａ＋　）　−■に２ となる。

従って、ト記０代より、下記［相］式に示される膜厚ｄ
が推氾ＩＩされる。

そして、」二記■式及び■弐より、この場合の適正光量
Ｅ。が下記０式に示される。

以下、主制御部２２が上記［相］式に従って露光ランプ
電圧印加手段１４に所定の制御指令信号を発し、これに
より露光ランプ２の露光量が調整される。なお、Ｉ　ｐ
ｃ　（ａ）及びｒ　ｐＣｆｉｂ）は、感光体のセント時
に測定され、不揮発性メモリに記憶される。

ｍ辺演羞例ユ 上記各実施例では、露光ランプ２の露光量を調整するこ
とにより、感光体ドラム１の膜厚変化に伴なう感度補償
を行うこととしたが、現像バイアスＶＢを調整すること
により感度補償を行うことにしてもよい。

第４図は現像バイアス■□を調整することにより、感度
補償が可能になることを示す原理説明図である。

有機感光体に膜削れが発生し、その感度が低下すると、
初期状態と同じ光量では、電位減衰が小さくなるため、
第４図に示すように、感光体の、原稿の白色部に対応す
る部分Ｄ１に対応する表面電位がＶ、からｖｌ　′に上
昇し、現像バイアスＶ８よりも大きくなる事態を発生す
る。かかる事態を発生すると、本来トナーが付着しては
ならない原稿の白色部に対応する部分り、にもＩ・ナー
が付着し、結果的に地肌カブリを生じる不具合を発生す
る。

そこで、本実施例では、流れ込み電流１ｐｃの検出結果
により、主制御部２２が、電源装置３０に現像バイアス
の設定をするための信号を送り、この信号に基づき、電
源装置３０は現像装置４に印加する現像バイアスを■６
からＶ□　′に変更する。

前述した露光ランプ２の光量を変更する実施例は、結果
的に初期電位（暗電位）Ｖ。、露光部の電位（明電位）
■、及び現像バイアスＶＢの設定が変化しないので、常
に安定した画像を維持できるという点で優れているが、
露光ランプ２に光量アップに対応できる性能を有するも
のが必要であり、また、露光ランプ２によって発生され
る熱に対する対策を強化する必要がある。現像開始闇値
電圧を変化させて現像バイアスを初期状態の■６から■
ｏ　′よりも高い■８　′に設定し、これにより地肌カ
ブリを防止する構成をとる。

また、上記した露光量や現像バイアス■６の調整に代え
て、有機感光体の膜削れに応じて表面電位■。を調整す
る感度補償を行なってもよい。この感度補償は、流れ込
み電流ｒ　ｐｃの傑出結果により、上記同様にして膜厚
変化を推測し、推測結果により主制御部２２が帯電器Ｃ
の出力を制御し、膜削れに応じて感光体ドラム１の表面
電位を初期状態■。よりも低く設定することにより行わ
れる。

なお、上記各実施例では、有機感光体を用いた複写機に
本発明を適用する場合について説明したが、耐刷に伴い
膜削れを発生するものであれば、無機の感光体を用いた
ものについても同様に適用できる。また、ＬＥＤプリン
タやレーザプリンタ等の他の画像形成装置についても同
様に適用できる。但し、これらの場合には、プリントヘ
ットやレーザダイオードの出力レベルを変更する。

発凱勿羞来 以上の本発明によれば、感光体の膜厚変化と一定の関係
を有する感光体への流れ込み電流を検出し、検出結果に
応じて作像条件を設定する構成をとるので、膜厚変化に
伴なう感光体の感度補償を確実に行える。従って、画像
品質を格段に向上できることになる。加えて、簡潔な装
置構成で実現できるという利点がある。

また、特に請求項２記載の画像形成装置によれば、種々
の感光体を使用した画像形成装置にも適用できる利点が
ある。

また、特に請求項３記載の画像形成装置によれば、感光
体の寿命予測を確実に行なえるので、感光体の交換作業
の必要性を事前に知ることができる。それ故、交換作業
をスムースに行えるので、画像形成装置の使用不能期間
を格段に低減でき、使い勝手を大幅に向上できる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した複写機を示す部分断面図、第
２図は露光ランプ電圧印加手段の詳細を示す回路図、第
３図は表面電位Ｖ０と流れ込み電流Ｉｐｃとの関係を示
すグラフ、第４図は現像バイアス■６を調整することに
より、感度補償が可能になることを示す原理説明図であ
る。 １・・・感光体ドラム、２・・・露光ランプ、１２ａ１
１２ｂ・・・バリスタ、１３・・・バイパス回路、１４
・・・露光ランプ電圧印加手段、２１・・・ｒ　ｐｃ検
出部２１．２２・・・主制御部、２３・・・表示警告部
。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像担持体と、 前記画像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、 帯電された前記画像担持体上に画像を形成する作像手段
   と、 前記帯電手段による帯電に伴なう前記画像担持体への流
   れ込み電流を検出する検出手段と、前記検出手段による
   検出結果に基づき、前記作像手段の作像条件を設定する
   制御手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記帯電手段がスコロトロン方式の帯電チャージ
   ャからなり、この帯電チャージャのグリッド電圧を２段
   階以上に切換えて前記流れ込み電流を検出することを特
   徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. （３）前記制御手段が前記流れ込み電流の検出結果に基
   づき感度低下と相関関係を有する感光体の寿命予測を行
   うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。