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技術 画像形成装置

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 堤真洋
出願日 2016年7月27日 (3年7ヶ月経過) 出願番号 2016-147513
公開日 2018年2月1日 (2年1ヶ月経過) 公開番号 2018-017869
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における帯電・転写・分離 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 回転軸方向寸法 方向バラツキ 単位移動距離 耐久度 非接触領域 単位駆動量 前回補正 変更パラメータ
関連する未来課題
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図面 (7)

課題

像担持体回転軸方向における感光層偏摩耗を精度良く検知して適正な転写条件を設定できる画像形成装置を提供する。

解決手段

画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、現像装置と、転写部材と、帯電バイアス電源と、転写バイアス電源と、制御部と、を備える。制御部は、像担持体の単位駆動量当たりの感光層の削れ量α、βと、像担持体の累積駆動量Ta、Tbとを用いてΔSmax=β*Tb−α*Taにより像担持体の回転軸方向における感光層の最大削れ量差ΔSmaxを算出するとともに、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて最大サイズ以外の記録媒体トナー像転写する際の転写バイアス補正する転写バイアス補正制御を実行可能である。

概要

背景

コピー機プリンターファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末現像剤(トナー)が使用され、感光体ドラム像担持体)表面の感光層帯電装置によって所定の表面電位(トナーの帯電極性同極性)に帯電させた後、露光装置によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を感光体ドラムと感光体ドラムに接触する転写部材とのニップ部(転写ニップ部)を通過する記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このとき、トナー像の記録媒体への転写工程は、転写部材にトナーの帯電極性と逆極性転写電圧または転写電流印加した状態で行われる。

ところで、有機感光層(OPC)を有する感光体ドラムの場合、耐久により感光層が摩耗して薄膜化し、表面電位の低下が発生することがある。具体的には、感光体ドラムと感光体ドラムに接触するクリーニングブレード等の部材との摩擦によって感光層が削れて薄膜化する。感光体ドラムの表面電位が低下すると、カブリ等の不具合が発生する。

この感光層の薄膜化による不具合を回避するために、印字枚数、感光体ドラムの累積駆動時間もしくは累積回転数を検知し、帯電条件補正を行うのが一般的である。感光層の薄膜化に対する補正方法としては、感光層の層厚に応じた所定の表面電位を確保するための帯電条件を設定するとともに、印字枚数や駆動時間に対応した感光層の削れ量を事前に求めておく。そして、耐久試験において所定の累積駆動時間における感光層層厚を算出し、算出された感光層層厚に応じた帯電出力設定に変更する。帯電出力の変更パラメーターとしては、スコロトロン帯電方式では帯電印加電流グリッド電圧を制御し、帯電ローラー等を用いる接触帯電方式では印加電圧もしくは帯電電流を制御するのが一般的である。

近年、感光体ユニット長寿命化が進められており、有機感光層を有する感光体ドラムでも10万枚以上の耐久寿命をもつものも開発されてきている。長寿命化に対しては有機感光層の耐摩耗性の向上も進められている一方で、従来以上に薄膜まで使用する検討が行われている。感光層の削れ量の大きい範囲で使用する場合には、感光層の削れ量の予測の精度向上と共に感光層の偏摩耗の予測が問題となってくる。

感光層の偏摩耗を発生させる要因としては、感光体ドラムの回転軸方向バラツキソリッドベタ)領域の有無等の印字画像パターン大サイズ用紙小サイズ用紙比率連続印字間欠印字の比率等の印字パターンがあるが、小サイズ用紙を多数印字する場合は偏摩耗がより顕著となる。感光層の偏摩耗が大きくなると、感光体ドラム上のトナー像を用紙に直接転写する直接転写方式において小サイズ用紙に転写する際に、転写電流が非通紙領域に多く流れてしまい、通紙領域での転写電流不足に起因する転写不良が発生するという問題点があった。

通紙領域での転写電流不足による画質低下を抑制する方法として、例えば特許文献1及び2には、トナー像を転写する転写紙のサイズに応じ、像担持体または中間転写ベルト転写紙幅方向の通紙領域外にトナーを付着させる画像形成装置が開示されている。この方法では、転写ニップ部に付着したトナーが抵抗体となって像担持体または中間転写ベルトへ直接流れる電流が抑えられ、転写に必要な電荷が確保される。

概要

像担持体の回転軸方向における感光層の偏摩耗を精度良く検知して適正な転写条件を設定できる画像形成装置を提供する。画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、現像装置と、転写部材と、帯電バイアス電源と、転写バイアス電源と、制御部と、を備える。制御部は、像担持体の単位駆動量当たりの感光層の削れ量α、βと、像担持体の累積駆動量Ta、Tbとを用いてΔSmax=β*Tb−α*Taにより像担持体の回転軸方向における感光層の最大削れ量差ΔSmaxを算出するとともに、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて最大サイズ以外の記録媒体にトナー像を転写する際の転写バイアスを補正する転写バイアス補正制御を実行可能である。

目的

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体の回転軸方向における感光層の偏摩耗を精度良く検知して適正な転写条件を設定できる画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

表面に感光層が形成された像担持体と、該像担持体の表面をトナー帯電極性同極性に帯電させる帯電装置と、該帯電装置により均一に帯電された前記像担持体表面を露光走査して前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体の回転方向に対し前記帯電装置の下流側に配置され、前記静電潜像にトナーを付着させて前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に前記像担持体に接触するように配置されて転写ニップ部を形成し、前記転写ニップ部を通過する記録媒体にトナー像を転写する転写部材と、前記帯電装置に帯電バイアス印加する帯電バイアス電源と、前記転写部材にトナーの帯電極性と逆極性転写バイアスまたはトナーの帯電極性と同極性の転写逆バイアスを印加する転写バイアス電源と、前記帯電バイアス電源および前記転写バイアス電源を制御する制御部と、を備えた画像形成装置において、前記制御部は、以下の式(1)により前記像担持体の回転軸方向における前記感光層の最大削れ量差ΔSmaxを算出するとともに、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて最大サイズ以外の記録媒体にトナー像を転写する際の前記転写バイアスを補正する転写バイアス補正制御を実行可能であることを特徴とする画像形成装置。ΔSmax=β*Tb−α*Ta・・・(1)ただし、α:前記転写ニップ部を最大サイズの記録媒体が通過している状態での前記像担持体の単位駆動量当たりの前記感光層の削れ量β:前記転写ニップ部を最大サイズ以外の記録媒体が通過している状態での前記像担持体の単位駆動量当たりの前記感光層の削れ量Ta:最大サイズの記録媒体が前記転写ニップ部を通過している状態での前記像担持体の累積駆動量Tb:最大サイズ以外の記録媒体が前記転写ニップ部を通過している状態での前記像担持体の累積駆動量である。

請求項2

前記像担持体の累積駆動量は、前記像担持体の回転時間の累積値であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記像担持体の累積駆動量は、前記像担持体の回転数の累積値または前記像担持体の外周面移動距離の累積値のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項4

前記制御部は、最大サイズ以外の記録媒体にトナー像を転写する際に前記最大削れ量差ΔSmaxにおいて記録媒体の通過領域に所定の転写電流が流れるように前記転写バイアスを補正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。

請求項5

前記転写バイアス補正制御は、前回補正時からの印字枚数所定枚数に到達した時点で実行されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。

請求項6

前記制御部は、定電流制御によって前記転写部材に前記転写バイアスを印加し、定電圧制御によって前記転写部材に前記転写逆バイアスを印加することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。

請求項7

前記像担持体は、表面に有機感光層が形成された有機感光体であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、電子写真方式を利用した複写機プリンターファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、最大幅よりも小さいサイズの記録媒体を用いた場合の転写部材から像担持体に流れる転写電流の変動を抑制する方法に関するものである。

背景技術

0002

コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末現像剤(トナー)が使用され、感光体ドラム(像担持体)表面の感光層帯電装置によって所定の表面電位(トナーの帯電極性同極性)に帯電させた後、露光装置によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を感光体ドラムと感光体ドラムに接触する転写部材とのニップ部(転写ニップ部)を通過する記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このとき、トナー像の記録媒体への転写工程は、転写部材にトナーの帯電極性と逆極性転写電圧または転写電流を印加した状態で行われる。

0003

ところで、有機感光層(OPC)を有する感光体ドラムの場合、耐久により感光層が摩耗して薄膜化し、表面電位の低下が発生することがある。具体的には、感光体ドラムと感光体ドラムに接触するクリーニングブレード等の部材との摩擦によって感光層が削れて薄膜化する。感光体ドラムの表面電位が低下すると、カブリ等の不具合が発生する。

0004

この感光層の薄膜化による不具合を回避するために、印字枚数、感光体ドラムの累積駆動時間もしくは累積回転数を検知し、帯電条件補正を行うのが一般的である。感光層の薄膜化に対する補正方法としては、感光層の層厚に応じた所定の表面電位を確保するための帯電条件を設定するとともに、印字枚数や駆動時間に対応した感光層の削れ量を事前に求めておく。そして、耐久試験において所定の累積駆動時間における感光層層厚を算出し、算出された感光層層厚に応じた帯電出力設定に変更する。帯電出力の変更パラメーターとしては、スコロトロン帯電方式では帯電印加電流グリッド電圧を制御し、帯電ローラー等を用いる接触帯電方式では印加電圧もしくは帯電電流を制御するのが一般的である。

0005

近年、感光体ユニット長寿命化が進められており、有機感光層を有する感光体ドラムでも10万枚以上の耐久寿命をもつものも開発されてきている。長寿命化に対しては有機感光層の耐摩耗性の向上も進められている一方で、従来以上に薄膜まで使用する検討が行われている。感光層の削れ量の大きい範囲で使用する場合には、感光層の削れ量の予測の精度向上と共に感光層の偏摩耗の予測が問題となってくる。

0006

感光層の偏摩耗を発生させる要因としては、感光体ドラムの回転軸方向バラツキソリッドベタ)領域の有無等の印字画像パターン大サイズ用紙小サイズ用紙比率連続印字間欠印字の比率等の印字パターンがあるが、小サイズ用紙を多数印字する場合は偏摩耗がより顕著となる。感光層の偏摩耗が大きくなると、感光体ドラム上のトナー像を用紙に直接転写する直接転写方式において小サイズ用紙に転写する際に、転写電流が非通紙領域に多く流れてしまい、通紙領域での転写電流不足に起因する転写不良が発生するという問題点があった。

0007

通紙領域での転写電流不足による画質低下を抑制する方法として、例えば特許文献1及び2には、トナー像を転写する転写紙のサイズに応じ、像担持体または中間転写ベルト転写紙幅方向の通紙領域外にトナーを付着させる画像形成装置が開示されている。この方法では、転写ニップ部に付着したトナーが抵抗体となって像担持体または中間転写ベルトへ直接流れる電流が抑えられ、転写に必要な電荷が確保される。

先行技術

0008

特開平9−325624号公報
特開平9−44002号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、特許文献1及び2の方法では、感光層の偏摩耗に応じた適正な転写条件を設定することはできなかった。また、非通紙領域にトナーを付着させる必要があるため印字以外でのトナーの消費量が増加し、装置のランニングコストが高くなるという問題点もあった。

0010

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体の回転軸方向における感光層の偏摩耗を精度良く検知して適正な転写条件を設定できる画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写部材と、帯電バイアス電源と、転写バイアス電源と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電装置は、像担持体の表面をトナーの帯電極性と同極性に帯電させる。露光装置は、帯電装置により均一に帯電された像担持体表面を露光走査して像担持体上に静電潜像を形成する。現像装置は、像担持体の回転方向に対し帯電装置の下流側に配置され、静電潜像にトナーを付着させて像担持体上にトナー像を形成する。転写部材は、像担持体の回転方向に対し現像装置の下流側に像担持体に接触するようにされて転写ニップ部を形成し、転写ニップ部を通過する記録媒体にトナー像を転写する。帯電バイアス電源は、帯電装置に帯電バイアスを印加する。転写バイアス電源は、転写部材にトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスまたはトナーの帯電極性と同極性の転写逆バイアスを印加する。制御部は、帯電バイアス電源および転写バイアス電源を制御する。制御部は、以下の式(1)により像担持体の回転軸方向における感光層の最大削れ量差ΔSmaxを算出するとともに、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて最大サイズ以外の記録媒体にトナー像を転写する際の転写バイアスを補正する転写バイアス補正制御を実行可能である。
ΔSmax=β*Tb−α*Ta ・・・(1)
ただし、
α:前記転写ニップ部を最大サイズの記録媒体が通過している状態での前記像担持体の単位駆動量当たりの前記感光層の削れ量
β:前記転写ニップ部を最大サイズ以外の記録媒体が通過している状態での前記像担持体の単位駆動量当たりの前記感光層の削れ量
Ta:最大サイズの記録媒体が前記転写ニップ部を通過している状態での前記像担持体の累積駆動量
Tb:最大サイズ以外の記録媒体が前記転写ニップ部を通過している状態での前記像担持体の累積駆動量
である。

発明の効果

0012

本発明の第1の構成によれば、像担持体の回転軸方向における記録媒体の通過領域と非通過領域での感光層の最大削れ量差ΔSmaxを精度良く算出することができ、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて転写バイアスを適正に補正できる。従って、最大サイズ以外の記録媒体を通紙する際の記録媒体の通過領域から非通過領域への転写電流の流れ込みが抑制されるため、使用する記録媒体の幅方向サイズに係わらず、転写電流不足に起因する転写不良を抑制して良質な画像品質を維持することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の全体構成を示す概略図
図1における画像形成部9の部分拡大図
画像形成装置100に用いられる制御経路の一例を示すブロック図
小サイズ用紙を通紙した場合の感光体ドラム1の回転軸方向における感光層1bの層厚の推移を示すグラフ
感光体ドラム1の通紙領域と非通紙領域における感光層1bの層厚の推移を示すグラフ
本発明の画像形成装置100における感光層1bの最大削れ量差ΔSmaxに基づく転写バイアス補正制御例を示すフローチャート

実施例

0014

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の全体構成を示す概略図であり、図2は、図1における画像形成部P周辺の部分拡大図である。画像形成装置(例えばモノクロプリンター)100本体内には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Pが配設されている。

0015

画像形成部Pには、感光体ドラム1の回転方向(図1反時計回り方向)に沿って、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写ローラー5、クリーニング装置6、及び除電装置7が配設されている。画像形成部Pでは、感光体ドラム1を図1において反時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム1に対する画像形成プロセスが実行される。

0016

感光体ドラム1は、例えばアルミニウム製のドラム素管1aの外周面に感光層1bが積層されたものであり、帯電装置2によって感光層1bを帯電させるようになっている。そして、後述する露光装置3からの光ビームを受けた感光層1bの表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。本実施形態では、感光層1bとして帯電時のオゾンの発生が少なく高解像度の画像が得られる有機感光層(OPC)を用いている。

0017

帯電装置2は、感光体ドラム1の表面を均一に帯電させるものである。本実施形態では、コロナワイヤーと感光体ドラム1との間にグリッドを備え、グリッドに高電圧を印加することにより放電するスコロトロン帯電方式の帯電装置が用いられる。露光装置3は、画像データに基づいて光ビームを感光体ドラム1に照射し、感光体ドラム1の表面に静電潜像を形成する。

0018

転写ローラー5は、感光体ドラム1表面に形成されたトナー像を、用紙搬送路11を搬送されてくる用紙に転写する。クリーニング装置6は、感光体ドラム1の長手方向に線接触するクリーニングブレード20と、クリーニングブレード20によって感光体ドラム1の表面から掻き取られた廃トナーを排出する回収スパイラル21を備えており、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム1の表面の残留トナーを除去する。除電装置7は、感光体ドラム1の表面に除電光を照射して残留電荷を除去する。

0019

印字動作を行う場合、パーソナルコンピューター等の上位装置から送信された画像データを画像信号に変換する。一方、画像形成部Pにおいて、帯電装置2により図中の反時計回り方向に回転する感光体ドラム1が均一に帯電され、画像信号に基づいて露光装置3が感光体ドラム1上に光ビームを照射することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム1表面に形成する。その後、現像装置4の現像ローラー4aに担持されたトナーを静電潜像に付着させてトナー像を形成する。現像装置4へのトナーの供給はトナーコンテナ8から行われる。

0020

上記のようにトナー像が形成された画像形成部Pに向けて、用紙収容部10から用紙が用紙搬送路11及びレジストローラー対13を経由して所定のタイミングで搬送され、感光体ドラム1と転写ローラー5との転写ニップ部Nにおいて感光体ドラム1表面のトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム1から分離され、定着部9に搬送されて加熱及び加圧されることで用紙にトナー像が定着される。定着部9を通過した用紙は、用紙搬送路11の分岐部に配置された搬送ガイド部材16によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、反転搬送路17に送られて両面コピーされた後に)、排出ローラー対14を介して用紙排出部15に排出される。

0021

図3は、画像形成装置100に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

0022

バイアス制御回路51は、帯電バイアス電源52、現像バイアス電源53、及び転写バイアス電源54と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源52〜54を作動させるものであり、各電源52〜54はバイアス制御回路51からの制御信号によって、帯電装置2、現像ローラー4a、転写ローラー5に所定のバイアスを印加する。

0023

転写ローラー5へのバイアス印加について具体的に説明すると、感光体ドラム1から用紙にトナー像を転写する際は、転写ローラー5がトナーと逆極性(負極性)となる一定電流順転写定電流)が流れるように転写バイアスが印加される。転写バイアスを定電流制御とすることで、耐久度や環境によって変化する感光体ドラム1と転写ローラー5との間のインピーダンス変化の影響がほとんどなく、感光体ドラム1と転写ローラー5との間の空隙に対する転写電界を安定化できる。

0024

一方、転写ニップ部Nに用紙が存在しない場合(紙間)は、転写ローラー5にトナーと同極性(正極性)の一定電圧(転写逆バイアス)を印加する定電圧制御とする。これにより、感光体ドラム1から転写ローラー5へトナーが付着することによる転写ローラー5の汚染を防止するとともに、感光体ドラム1への不要な電流の流れ込みを抑制することができる。

0025

操作部70には、液晶表示部71、各種の状態を示すLED72が設けられており、画像形成装置100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置100の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。

0026

制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き可能な記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、画像形成装置100内の各装置に制御信号を送信したり、操作部70からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)95を少なくとも備えている。また、制御部90は、画像形成装置100の本体内部の任意の場所に配置可能である。

0027

また、制御部90は、画像形成装置100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F95を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F95を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Pの帯電装置2、転写ローラー5、バイアス制御回路51、操作部70等が挙げられる。

0028

ROM92には、画像形成装置100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、画像形成装置100の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ROM92(或いはRAM93)には、後述するように感光体ドラム1の感光層1bの最大削れ量Smaxを算出する際に用いられる削れレートα、βや、最大削れ量差ΔSmaxと最大削れ量差ΔSmaxに応じた適正な転写バイアスとを関連づける転写バイアス補正テーブルも記憶されている。タイマー94は、転写ローラー5による用紙への転写時および非転写時(紙間時)における感光体ドラム1の回転時間を累積して計測する。

0029

次に、本発明の画像形成装置100における、感光体ドラム1の感光層1bの削れ量の算出方法について詳細に説明する。図4は、小サイズ用紙を通紙した場合の感光体ドラム1の回転軸方向における感光層1bの層厚の推移を示すグラフであり、図5は、感光体ドラム1の通紙領域と非通紙領域における感光層1bの層厚の推移を示すグラフである。

0030

図4において、5K(5,000)枚通紙時、25K(25,000)枚通紙時、43K(43,000)枚通紙時、および68K(68,000)枚通紙時の回転軸方向における感光層1bの層厚をそれぞれ実線破線、一点鎖線および点線で示す。なお、A4用紙幅、転写ローラー幅、クリーニングブレード幅を図4中に矢印で示す。また、図5において、感光体ドラム14の回転軸方向(図4の左右方向)の中央部(center)における感光層1bの層厚の推移を●のデータ系列、両端部(left、right)における感光層1bの層厚の推移をそれぞれ▲、×のデータ系列で示す。

0031

幅方向サイズが感光体ドラム1の回転軸方向寸法よりも小さい用紙(ここではA5用紙)が感光体ドラム1を通過する場合、感光体ドラム14の回転軸方向(図4の左右方向)の中央部(center)のみが用紙が通過する領域(通紙領域)R1となり、両端部(left、right)には用紙が通過しない領域(非通紙領域)R2が発生する。図4及び図5に示すように、非接触領域R2における感光層1bの削れ量は、接触領域R1における感光層1bの削れ量に比べて、通紙枚数またはドラム回転数が増加するにつれて大幅に増加している。

0032

ここで、感光層1bの削れ量と転写ニップ部Nにおけるバイアス印加パターンとの関係について検討する。小サイズ用紙を通紙する際に転写ニップ部Nにおける転写バイアスまたは転写逆バイアスの印加パターンを表1に示す。

0033

0034

用紙が通過する通紙領域R1ではパターンAの状態とパターンBの状態が存在する。具体的には、転写ニップ部Nを用紙が通過している間は感光体ドラム1から用紙(転写ローラー5)へトナーが移動するような転写電流(順転写定電流)が流れるように転写バイアスが印加されるためパターンAとなる。また、転写ニップ部Nを用紙が通過していないときは転写バイアスの印加は停止され、転写ローラー5へのトナーの付着を防止する転写逆バイアス(逆転写定電圧)が印加されるためパターンBとなる。

0035

用紙が通過しない非通紙領域R2ではパターンBの状態とパターンCの状態が存在する。具体的には、転写ニップ部Nを用紙が通過している間は順転写定電流が流れるように転写バイアスが印加されるが、非通紙領域R2では用紙が通過しないためパターンCとなる。また、転写ニップ部Nを用紙が通過していないときは転写バイアスの印加は停止され、転写ローラー5へのトナーの付着を防止する転写逆バイアスが印加されるためパターンBとなる。

0036

パターンBの状態である時間は通紙領域R1と非通紙領域R2で同じであるため、図4及び図5で示した感光層1bの削れ量の差はパターンAの状態とパターンCの状態での削れ量の差によって生じている。パターンCは感光体ドラム1と転写ローラー5の間に用紙が介在しない状態で転写バイアスが印加され、転写電流が転写ローラー5から感光体ドラム1に直接流れ込んでいる状態である。即ち、感光体ドラム1へ転写電流が直接流れ込む現象が感光層1bの削れを促進していると考えられる。

0037

前述したように、転写バイアスは一定電流(順転写定電流)が流れるように定電流制御されている。そのため、非通紙領域R2の感光層1bの層厚が通紙領域R1に比べて薄い場合、最大サイズ以外の用紙を通紙したときに非通紙領域R2に流れる電流が多くなり、通紙領域R1での転写電流不足が発生してしまう。

0038

そこで、本実施形態では、パターンAの状態とパターンCの状態での削れレート(単位時間当たりの感光層1bの削れ量)を実験により求めておき、各印加パターンの累積駆動時間と削れレートとに基づいて、感光体ドラム1の回転軸方向において感光層1bの削れ量が最小となる通紙領域R1と削れ量が最大となる非通紙領域R2での感光層1bの削れ量の差分の最大値(最大削れ量差)を算出する。そして、算出された最大削れ量差に応じて転写ローラー5への転写バイアスの印加条件を設定する。具体的には、最大サイズ以外の用紙を通紙する際に印加する転写バイアスを大きくして通紙領域R1での転写電流不足を回避する。

0039

パターンA、Cでの感光層1bの削れレートをα、βとし、パターンA、Cでの感光体ドラム1の累積駆動量をTa、Tbとすると、通紙領域R1と非通紙領域R2での最大削れ量差ΔSmaxは以下の式(1)で表される。
ΔSmax=β*Tb−α*Ta ・・・(1)

0040

累積駆動量Ta、Tbは、各パターンA、Cでの感光体ドラム1の回転時間を計測して累積することにより求めることができる。非通紙領域R2でパターンAとなる場合は、転写ニップ部に最大サイズの用紙を通紙した場合であるため、パターンAでの累積駆動量Taは最大サイズの用紙への転写時間の累積値である。また、非通紙領域R2でパターンCとなる場合は、最大サイズ以外の用紙を通紙した場合であるため、パターンCでの累積駆動量Tbは最大サイズ以外の用紙への転写時間の累積値である。

0041

なお、搬送される用紙の厚みや種類、出力画像の種類に応じてプロセス速度二段階切り換えられる画像形成装置100では、感光体ドラム1も二段階の線速で回転する。その場合、感光体ドラム1の回転時間(駆動時間)が同じであっても感光体ドラム1の駆動量は線速によって異なる。そこで、累積駆動量Ta、Tbを、感光体ドラム1の回転数、または外周面の移動距離(回転数×ドラム外周長)として算出することで、異なる線速で回転する感光体ドラム1の累積駆動量を適切に算出することができる。この場合、削れレートα、βも感光体ドラム1の単位回転数(または単位移動距離)当たりの削れ量を用いる。

0042

図6は、感光層1bの最大削れ量差ΔSmaxに基づく転写バイアスの制御例を示すフローチャートである。図1図5を参照しながら、図6のステップに沿って転写ローラー5に印加する転写バイアスの補正手順について詳細に説明する。

0043

パーソナルコンピューター等から印字命令が入力され、印字が開始されると(ステップS1)、制御部90は前回の転写バイアス補正時(或いは画像形成装置100の使用開始時)からの累積印字枚数Σnをカウントする(ステップS2)。また、制御部90はパターンA、Cでの感光体ドラム1の累積駆動時間Ta、Tbの計測も開始する(ステップS3)。

0044

次に、制御部90は印字が終了したか否かを判断する(ステップS4)。印字が継続している場合は(ステップS4でNo)ステップS2に戻り、累積印字枚数Σnのカウント、及び累積駆動時間Ta、Tbの計測を継続する。印字が終了している場合は(ステップS4でYes)、累積印字枚数Σnが所定枚数n1(例えば5,000枚)以上となったか否かを判断する(ステップS5)。

0045

Σn≧n1である場合は(ステップS5でYes)、ROM92(或いはRAM93)からパターンA、B、Cでの感光層1bの削れレートα、βを読み出し、累積駆動時間Ta、Tbと削れレートα、βとを用いて上記式(1)により感光層1bの最大削れ量差ΔSmaxを算出する(ステップS6)。

0046

そして、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて転写ローラー5に印加する転写バイアスを補正する(ステップS7)。具体的には、最大削れ量差ΔSmaxが大きくなるほど通紙領域R1から非通紙領域R2に流れ込む転写電流が多くなるため、転写電流の流れ込みが発生しても通紙領域R1において所定の転写電流が確保できるように、最大サイズ以外の用紙を通紙する場合の転写バイアスを高くする。一方、ステップS5でΣn<n1である場合(ステップS5でNo)はステップS1に戻り、次の印字命令の入力があったときにステップS1〜S7の処理を繰り返す。

0047

上記の制御によれば、感光体ドラム1の回転軸方向における通紙領域R1と非通紙領域R2での感光層1bの最大削れ量差ΔSmaxを精度良く算出することができ、算出された最大削れ量差ΔSmaxに基づいて転写バイアスを適正に補正できる。従って、最大サイズ以外の用紙を通紙する際の通紙領域R1から非通紙領域R2への転写電流の流れ込みが抑制されるため、使用する用紙の幅方向サイズに係わらず、転写電流不足に起因する転写不良を抑制して良質な画像品質を維持することができる。

0048

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図6に示した制御では、印字枚数が所定枚数に到達した時点で最大削れ量差ΔSmaxを算出して転写バイアスの補正を行うようにしたが、図6の制御は一例であって、例えば用紙が通紙される毎に最大削れ量差ΔSmaxを算出し、最大削れ量差ΔSmaxが前回の転写バイアスの補正時から一定量大きくなったときに補正を実行するようにしても良い。

0049

また、上記実施形態では、感光体ドラム1に接触するように配置されて転写ニップ部Nを形成する転写部材として、転写ローラー5を用いているが、転写ローラー5に代えて無端状の転写ベルトを感光体ドラム1に接触させて転写ニップ部を形成することもできる。また、図2に示したようなコロナワイヤーとグリッドとを備えたスコロトロン帯電方式の帯電装置2に代えて、グリッドを持たないコロトロン帯電方式の帯電装置や、帯電ローラーを用いた接触帯電方式の帯電装置を用いることもできる。

0050

さらに、本発明の画像形成装置としては、図1に示したようなモノクロプリンターに限らず、モノクロ及びカラー複写機デジタル複合機カラープリンター、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。

0051

本発明は、感光体ドラム等の像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写部材とを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体の回転軸方向における感光層の偏摩耗を精度良く検知して適正な転写条件を設定できる画像形成装置を提供することができる。

0052

1感光体ドラム(像担持体)
2帯電装置
3露光装置
4現像装置
4a現像ローラー
5転写ローラー(転写部材)
6クリーニング装置
20クリーニングブレード
51バイアス制御回路
52帯電バイアス電源
54転写バイアス電源
90 制御部
100画像形成装置
N転写ニップ部

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