JPH07261580A

JPH07261580A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07261580A
Application number: JP6072556A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Suzuki; 健彦鈴木; Akihiko Takeuchi; 竹内　　昭彦; Toshihiko Ochiai; 俊彦落合; Motoi Kato; 基加藤; Toshiaki Miyashiro; 俊明宮代; Nobuaki Kabetani; 信昭壁谷; Tatsuya Kobayashi; 達也小林; Akihiko Uchiyama; 明彦内山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】感光ドラムの膜厚が変化しても常に高品質の
画像を得ることのできる画像形成装置を提供する。【構成】一次帯電ローラ１０に流れる電流を測定する
ことにより、感光ドラム３の膜厚を検知し、この膜厚に
応じて、転写ドラム２に印加される転写バイアスを変え
る。これにより、感光ドラムの膜厚が変化しても常に高
品質の画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像担持体上に複
数色の現像装置を使用してカラー画像が形成可能な多色
画像形成装置に関し、更に詳しくは、転写ドラムに転写
材を巻き付け多重転写することにより、転写材上にカラ
ー画像を形成する手段を備えた多色画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー画像形成装置としては、図
８に示すような多重転写を行う電子写真方式が多く用い
られている。電子写真感光ドラムとされる像担持体１０
３は矢印方向に回転し、１次帯電ローラ１１０にて一様
に帯電され、その後レーザー露光装置１１１などにより
光像照射され感光ドラム１０３上に静電潜像が形成され
る。この潜像は、回転可能な支持体で担持された、例え
ばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブ
ラック（Ｂｋ）等のカラー現像剤をそれぞれ収容した現
像器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄにて可視
画像、即ちトナー画像とされる。

【０００３】一方、転写材１０７は、例えばドラム形状
とされる転写装置１０２、詳しくは図９に示すようなア
ルミニウムの芯金1021の上に転写電極を兼ねた弾性体層
1022、及び表面に転写材を吸着するための誘電体層1023
を設けた転写ドラム（以下固体転写ドラムと称す）の表
面にグリッパー１０５で固定されて搬送され、吸着装置
１０８により静電吸着されて転写装置１０２上に保持さ
れる。感光ドラム１０３上のトナー画像は、転写装置、
即ち本例では転写ドラム１０２に巻き付いた転写材１０
７に重ね転写される。

【０００４】更に説明すると、まず１色目の画像信号に
基づいた露光により感光ドラム１０３上に形成された静
電潜像を例えばイエロー（Ｙ）現像剤を収容する現像器
１０１ａにより可視化した後、転写ドラム１０２上に保
持された転写材７に転写される。続いて、感光ドラム１
０３上の残留現像剤をクリーナー１１２でクリーニング
した後、２色目の画像信号に基づいた露光により感光ド
ラム１０３上に２色目の静電潜像を形成し、例えばマゼ
ンタ（Ｍ）現像剤を有した現像器１０１ｂにより可視化
した後、１色目のイエロー可視画像を転写された転写ド
ラム１０２上の転写材１０７に重ねて転写する。次に、
前述と同様な方法を繰り返し、転写ドラム１０２上の転
写材１０７に例えば３色目としてシアン（Ｃ）、４色目
としてブラック（Ｂｋ）のトナー画像をそれぞれ重ね転
写する。その後、転写材１０７は分離除電装置１０６に
より除電され、分離爪１１４により転写ドラム１０２か
ら分離され、定着器１０４によってトナー画像が定着さ
れ永久画像を得る。

【０００５】転写材１０７分離後の転写ドラム１０２
は、転写体クリーナー１１３によりその表面に付着した
現像剤が除去され、除電装置１０９により除電されて電
気的に初期化される。

【０００６】また、１次帯電ローラ１１０に流れる電流
を測定し、それにより膜厚を検知し、感光ドラム１０３
の寿命を検知する機構（不図示）を有している。電流量
測定による膜厚検知に関しては特願平４−５６９１４号
の明細書に詳しく述べられているが簡単に説明すると、
感光体表面電位を０→Ｖｄに上昇させるときに流れる帯
電ＤＣ電流Ｉ_DCは、感光体の膜厚をｄ、比誘電率をε、
真空中の誘電率をε₀、１次帯電ローラの有効帯電幅を
Ｌ、プロセススピードをＶｐとすると、以下の関係式が
成り立つ。

【０００７】Ｉ_DC＝ε・ε₀ ・Ｌ・Ｖｐ・Ｖｄ／ｄここで、ε、ε₀ 、Ｌ、Ｖｐ、ｄ、Ｖｄは定数とみなす
ことができるので帯電ＤＣ電流Ｉ_DCを測定することによ
り感光体の膜厚を検知できる。そして、その膜厚に応じ
て１次帯電電圧や露光量、現像バイアスを変えることに
より画像濃度を安定させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例で示したよ
うな多重転写を行うカラー画像形成装置では感光体上の
トナー画像を転写材に転写する際には転写ドラム上を一
様に帯電させ、感光体上との電位差によって、トナーを
転写材に転写させている。しかし、クリーニングブレー
ド等によって感光体が削れ、膜厚が減少すると感光体の
静電容量が大きくなり、感光体上と転写ドラム上の電位
差が大きくなる。感光体上と転写ドラム上の電位差が大
きすぎると転写効率が悪くなるほか、トビチリが起こる
など高品質の画像が得られなくなるという問題があっ
た。

【０００９】この問題の解決策として容易に思い付くの
は転写を定電流制御することであるが、転写ドラムの対
向電極が感光体だけではない場合が存在するので電流を
測定してもそれが実際にどこを流れているのかが不明で
あるために定電流制御は困難である。

【００１０】更に、上記従来例で示したように感光ドラ
ムの膜厚に応じて１次帯電電圧、露光量、現像バイアス
を制御しても最大濃度（Ｄ_max ）は保証されるが中間調
の濃度が変化するという問題があった。

【００１１】従って、本発明の目的は、像担持体の膜厚
が変化しても常に高品質の画像を得ることのできる画像
形成装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体を一様に
帯電する帯電手段と、前記静電潜像を現像して得た顕像
を、表面に担持した転写材に転写する回転可能な転写手
段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の膜
厚を検知し、前記像担持体の膜厚に応じて、前記転写手
段に印加される転写バイアスを変えることを特徴とする
画像形成装置である。

【００１３】本発明による他の態様によれば、静電潜像
が形成される像担持体と、該像担持体を一様に帯電する
帯電手段と、前記静電潜像を現像して得た顕像を、表面
に担持した転写材に転写する回転可能な転写手段とを有
する画像形成装置において、前記像担持体の膜厚を検知
し、前記像担持体の膜厚に応じて、予め用意したルック
アップテーブルを選択することを特徴とする画像形成装
置が提供される。

【００１４】本発明による更に他の態様によれば、静電
潜像が形成される像担持体と、該像担持体を一様に帯電
する帯電手段と、前記静電潜像を現像して得た顕像を、
表面に担持した転写材に転写する回転可能な転写手段と
を有する画像形成装置において、前記像担持体の膜厚を
検知する手段と、前記像担持体上或いは前記転写手段上
或いは前記転写材上に濃度測定用のトナー像を各トナー
の色だけ形成し、その濃度を濃度センサによって検知
し、その検知結果により画像濃度を制御する手段とを有
し、前記像担持体の膜厚が所定の厚みになったとき、そ
の濃度検知を行い、検知結果に応じてルックアップテー
ブルを更新し、画像濃度を制御することを特徴とする画
像形成装置が提供される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００１６】実施例１本発明による画像形成装置の第１実施例について図１な
いし３を参照して説明する。図２に示すカラー画像形成
装置において、電子写真感光ドラムとされる像担持体３
が矢印方向に回転し、帯電手段である１次帯電ローラ１
０にて一様に帯電され、その後レーザー露光装置１１な
どにより光像照射され感光ドラム３上に静電潜像が形成
される。この潜像は、回転可能な支持体で担持された、
例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）等のカラー現像剤をそれぞれ
収容した現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにて可視画像、
即ちトナー画像とされる。

【００１７】一方、転写材７は、例えばドラム形状とさ
れる転写装置２、詳しくは図１に示すようにアルミニウ
ムの芯金２１の上に転写電極を兼ねた弾性体層２２、及
び表面に転写材を吸着するための誘電体層２３を設けた
固体転写ドラムの表面に、図２に示されるグリッパー５
で固定されて搬送され、吸着装置８により静電吸着され
て転写ドラム２上に保持される。感光ドラム３上のトナ
ー画像は、転写装置、即ち本例では転写ドラム２に巻き
付いた転写材７に重ね転写される。その後、転写材７は
分離除電装置６により除電され、分離爪１４により転写
ドラム２より分離され、定着器４によってトナー画像が
定着され永久画像を得る。転写材７分離後の転写ドラム
２は、転写体クリーナー１３によりその表面に付着した
現像剤が除電され、除電装置９により除電されて電気的
に初期化される。

【００１８】また、図１に示すように、１次帯電ローラ
１０には１次帯電ローラ用電源３０が接続され、更にこ
の電源３０には１次帯電ローラ３に流れる電流値を計測
する電流計３１が接続されている。又、吸着装置８、除
電装置９にはそれぞれ吸着電源３３、除電電源３４が接
続されている。更に、転写装置２には転写電源３５が接
続されている。電流計３１による１次帯電ローラ１０に
流れる電流の計測結果は制御回路３６に入力される。

【００１９】この制御回路３６は、前述の特願平４−５
６９１４号の明細書にて開示したような１次帯電ローラ
に流れる電流の測定値により感光ドラムの膜厚を検知し
感光ドラムの寿命を検知する機能を有し、この膜厚によ
って１次帯電電圧、露光量及び現像バイアスを変化させ
ている。

【００２０】このような多重転写を行うカラー画像形成
装置ではクリーニングブレード等により感光ドラムの表
面が削れ、感光ドラムの静電容量が大きくなると、感光
ドラムと転写ドラムのあいだの電位差が大きくなり、こ
れにより転写効率の低下やトビチリが起こる。従って、
感光ドラムと転写ドラムの間の電位差を一定の電位差に
制御する必要があるのだが、前述したように固定転写ド
ラムでは定電流制御が困難である。

【００２１】そこで、本実施例では特に静電容量の変化
の大きい感光ドラムに対して、上記膜厚検知の機能を利
用し、感光ドラムの膜厚を検知し、その膜厚に応じて転
写バイアスを変える構成とした。即ち、図１に示すよう
に、電流計３１による１次帯電ローラ１０に流れる電流
の測定値を制御回路３６に入力し、制御回路３６内にて
感光ドラム３の膜厚を演算し、この演算結果を転写電源
３５に出力することにより、転写バイアスを制御する構
成とした。

【００２２】本実施例では、感光ドラムは負帯電のＯＰ
Ｃ（有機光導電体）であり、電荷発生層の上に厚さ２５
μｍの電荷輸送層（Carrier Transfer Layer: 以下ＣＴ
層と略す）を設けたものを用い、転写ドラムはアルミニ
ウムの芯金２１の上に厚さ５．５ｍｍ、体積抵抗１０⁴
Ω・ｃｍ以下の弾性体２２を巻き、その上に厚さ７５μ
ｍ、体積抵抗１０¹⁴〜１０¹⁶Ω・ｃｍの誘電体２３を被
覆したものを用いた。

【００２３】この構成において、１次帯電ローラに流れ
る帯電ＤＣ電流を測定すると、Ｉ_DC＝１５．３μＡ、１
色目の最適転写バイアスは、Ｖ_best＝１１２０Ｖであっ
た。そして、感光ドラムのＣＴ層の厚さが２２μｍのも
のを用いると、Ｉ_DC＝１６．４μＡ、Ｖ_best＝１０００
Ｖであり、感光ドラムのＣＴ層の厚さが２０μｍのもの
を用いると、Ｉ_DC＝１７．６μＡ、Ｖ_best＝９２０Ｖで
あった。更にＣＴ層の厚さが１７μｍ、１５μｍについ
ても同様に測定し、これらの結果に基づき、帯電ＤＣ電
流と１色目の最適転写バイアスとの関係をグラフにまと
めたのが図３である。これにより、帯電ＤＣ電流と１色
目の最適転写バイアスには相関があることがわかる。

【００２４】従って、感光ドラムの膜厚検知に基づいて
測定する帯電ＤＣ電流の変化に応じて転写バイアスを変
えることにより感光ドラムの膜厚が変化しても常に同じ
転写性を得ることができた。尚、２色目以降の最適転写
バイアスも１色目の最適転写バイアスと同様の方法で選
択され、常に同じ転写性を得ることができた。

【００２５】実施例２次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施例につい
て図４乃至６により説明する。尚、本実施例は図２に示
す第１実施例の画像形成装置に具現化するものとして説
明する。本実施例は、膜厚検知によって検知された感光
ドラムの膜厚に応じて前以て用意されたルックアップテ
ーブル（以下、ＬＵＴと略す）を選択することを特徴と
する。

【００２６】詳しく説明すると、本実施例は感光ドラム
の膜厚が長時間の使用によって削れた場合でも、画像の
最大濃度だけでなく、中間層の濃度の安定も保証するこ
とを目的とする。第１実施例で述べたように、感光ドラ
ムの膜厚を検知し、その結果に従い、１次帯電電圧、露
光量、現像バイアス、転写バイアスを制御することによ
り、画像濃度を安定化することができるが、例えば露光
源であるレーザ光をＰＷＭ変調し、ハーフトーン画像を
形成する画像形成装置においては、中間の濃度まで保証
できない。即ち図４のグラフに示すように、最大濃度を
安定させても、感光ドラムの膜厚が、５μｍ、１０μｍ
と削れるに従い、ハーフトーン濃度が変動する。これは
主に感光ドラムの露光量と表面電位の特性（Ｅ−Ｖ特
性）が変化する為である。

【００２７】本実施例によれば、感光ドラムの膜厚に応
じたγ（濃度特性）変化用のＬＵＴを有し、検知された
感光ドラムの膜厚に応じて最適のＬＵＴを選択すること
により、最大濃度のみならず、ハーフトーンの安定性も
確保することができた。

【００２８】詳しく説明すると、ホストコンピューター
から送られた画像信号はＬＵＴを介して変換され、ＰＷ
Ｍ回路に入力される。ここでＰＷＭ回路は図５に示すよ
うに、三角波のパターン信号と画像信号レベルを比較
し、レーザーダイオードの発光時間を制御する。ここで
図６に示すようにＬＵＴには、感光ドラムが新しい時、
５μｍ削れた時、１０μｍ削れた時における所望の中間
調特性が得られるγ₁ 、γ₂ 、γ₃ が用意されている。
又、上記３種類以外の感光ドラムの削れ量のときは、γ
₁ 、γ₂ 、γ₃ から削れ量に応じて比例配分されたγを
作成し用いればよい。従って、本実施例において、感光
ドラムの削れ量に応じて最適のＬＵＴを選択でき、ハー
フトーン濃度の安定性を得ることができる。

【００２９】実施例３次に、本発明に係わる画像形成装置の第３の実施例につ
いて図７により説明する。尚、本実施例の画像形成装置
の構成は第２実施例と同様の構成であり、第２実施例と
同じ作用をするものには同一の番号を付し説明は略す。
本実施例では、感光ドラムの膜厚が所定の厚みになった
ところで濃度検知を行いＬＵＴを作成し直すことを特徴
とする。

【００３０】濃度検知について詳しく説明すると、まず
感光ドラム上にマゼンタ（Ｍ）で最大濃度（以下、Ｄ
_max と称する）の濃度検知用トナー像（以下パッチと称
する）を作成する。このパッチは、転写ドラム上あるい
は転写紙上に転写され、そのパッチの濃度を濃度センサ
１５で測定する。次に感光ドラム３上にシアン（Ｃ）で
Ｄ_max 検知用パッチが作成され、転写ドラム或いは転写
紙上のＭトナーパッチとは異なる位置に転写され、その
パッチの濃度を濃度センサ１５で測定する。以下、同様
にイエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）トナー濃度を検知
し、Ｄ_max 制御を行う。尚、この濃度検知を行うための
パッチの色の順序は任意で構わない。又、感光ドラム上
で濃度検知を行ってもよい。

【００３１】また、高画質の画像を得るためには、各ト
ナーのＤ_max が常に所定の値になることに加え、更に正
確な階調再現ができなければならない。そのため、各ト
ナーごとに低濃度から高濃度までの複数の中間調パッチ
を転写ドラムあるいは転写紙上に作成し、それらの濃度
を濃度センサで測定して、その結果から画像信号と得ら
れる画像濃度とが直線関係になるような補正（いわゆる
γ補正）を行いＬＵＴを各色作成する。

【００３２】前述したように、感光ドラムの膜厚を検知
し、その結果に従い、１次帯電電圧、露光量、現像バイ
アス、転写バイアスを制御することにより、画像濃度を
安定化することができるが、例えば露光源であるレーザ
光をＰＷＭ変調し、ハーフトーン画像を形成する画像形
成装置においては、中間の濃度まで保証できない。本実
施例によれば、濃度検知を行う機構を有し、検知された
感光ドラムの膜厚が所定の膜厚になると濃度検知を行い
ＬＵＴを作成し直すことにより、最大濃度のみならず、
ハーフトーンの安定性も確保することができた。

【００３３】これにより、第２実施例の制御ではＬＵＴ
をあらかじめ予想した値に変えるだけであったが本実施
例の制御を行えば実際のデータに基づいてＬＵＴを作成
するので、より高精度で安定した画像を得ることができ
た。

【００３４】なお、第１ないし第３実施例においては感
光ドラムの膜厚検知は１次帯電ローラに印加するバイア
スを定電圧制御された直流電界Ｖ_DCに定電流制御された
交番電界Ｖｐｐを重畳させたものを用い、流れるＤＣ電
流値を測定したが、同バイアスにおいて印加されたＡＣ
電圧値を測定してもよい。また、１次帯電ローラに印加
するバイアスを定電圧制御された直流電界Ｖ_DCに定電圧
制御された交番電界Ｖｐｐを重畳させたものを用いた場
合には、流れるＡＣ電流値を測定してもよいことは言う
までもない。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置は、像担持体の膜厚を検知し、前記
像担持体の膜厚に応じて、前記転写手段に印加される転
写バイアスを変えることにより、像担持体の膜厚が変化
しても常に高品質の画像を得ることができる。

【００３６】また、特に露光源であるレーザ光をＰＷＭ
変調し、ハーフトーン画像を形成する形式の画像形成装
置において、像担持体の膜厚を検知し、前記像担持体の
膜厚に応じて、予め用意したルックアップテーブルを選
択することによって、像担持体の膜厚が変化しても常に
所望の中間調特性を有する高品質の画像を得ることがで
きる。

【００３７】さらに、像担持体の膜厚を検知する手段
と、像担持体上或いは転写手段上或いは転写材上に濃度
測定用のトナー像を各トナーの色だけ形成し、その濃度
を濃度センサによって検知し、その検知結果により画像
濃度を制御する手段とを有し、前記像担持体の膜厚が所
定の厚みになったとき、その濃度検知を行い、検知結果
に応じてルックアップテーブルを更新し、画像濃度を制
御することによっても、同様に像担持体の膜厚が変化し
ても常により高精度で安定した画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の転写装置の要部説
明図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図３】本発明に係る第１実施例の帯電ＤＣ電流Ｉ_DCと
最適転写バイアスＶ_bestの関係を示すグラフである。

【図４】感光層の削れ量に対する画像データと濃度の関
係を示す図である。

【図５】ＰＷＭ回路の制御を表す説明図である。

【図６】本発明による第２実施例のＬＵＴを表すグラフ
である。

【図７】本発明に係る画像形成装置の第３実施例を示す
概略構成図である。

【図８】従来の画像形成装置の概略構成図である。

【図９】固体転写ドラムを示す斜視図である。

【符号の説明】

２転写装置３像担持体１０１次帯電装置（帯電手段）１５濃度検知センサー３６制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤基東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者宮代俊明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者壁谷信昭東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小林達也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者内山明彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される像担持体と、該像
担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記静電潜像を現
像して得た顕像を、表面に担持した転写材に転写する回
転可能な転写手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の膜厚を検知し、前記像担持体の膜厚に応
じて、前記転写手段に印加される転写バイアスを変える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】静電潜像が形成される像担持体と、該像
担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記静電潜像を現
像して得た顕像を、表面に担持した転写材に転写する回
転可能な転写手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の膜厚を検知し、前記像担持体の膜厚に応
じて、予め用意したルックアップテーブルを選択するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】静電潜像が形成される像担持体と、該像
担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記静電潜像を現
像して得た顕像を、表面に担持した転写材に転写する回
転可能な転写手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の膜厚を検知する手段と、前記像担持体上
或いは前記転写手段上或いは前記転写材上に濃度測定用
のトナー像を各トナーの色だけ形成し、その濃度を濃度
センサによって検知し、その検知結果により画像濃度を
制御する手段とを有し、前記像担持体の膜厚が所定の厚
みになったとき、その濃度検知を行い、検知結果に応じ
てルックアップテーブルを更新し、画像濃度を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。