(57)【要約】【課題】安価かつ省スペースで除電後の感光体表面電位を推定可能とする。【解決手段】画像形成装置１は、静電潜像を担持する感光体２と、感光体２を帯電させる帯電ローラ３と、帯電ローラ３に電圧を印加する高圧電源１０と、高圧電源１０を制御する制御基板９と、を備える。高圧電源１０は、印刷動作時は帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとを重畳して帯電ローラ３に印加して感光体２を帯電させ、印刷動作終了時は帯電ＡＣバイアスのみを帯電ローラ３に印加して感光体２の表面を除電し、高圧電源１０から感光体２へ流れる電流のうちのＤＣ成分である帯電ＤＣ電流を検出して制御基板９へ出力する。制御基板９は、高圧電源１０から受け取った帯電ＤＣ電流の情報に基づき感光体２の帯電電荷量を算出し、算出した帯電電荷量に基づき除電後の感光体２の表面電位を推定する。【選択図】図２
2020154039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御する制御部と、
を備え、
前記電源は、印刷動作時は帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとを重畳して前記帯電部材に印加して前記像担持体を帯電させ、印刷動作終了時は前記帯電ＡＣバイアスのみを前記帯電部材に印加して前記像担持体の表面を除電し、
前記電源は、前記電源から前記像担持体へ流れる電流のうちのＤＣ成分である帯電ＤＣ電流を検出して前記制御部へ出力し、
前記制御部は、前記電源から受け取った前記帯電ＤＣ電流の情報に基づき前記像担持体の帯電電荷量を算出し、算出した前記帯電電荷量に基づき除電後の前記像担持体の表面電位を推定する、
画像形成装置。
【請求項２】
前記電源は、正極性の帯電ＤＣ電流検知部と、負極性の帯電ＤＣ電流検知部とを有する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、除電時の前記帯電ＤＣ電流の情報に基づき算出した除電時の電荷量が、帯電時の前記帯電ＤＣ電流の情報に基づき算出した帯電時の電荷量の一定の割合を下回った場合、除電しきれていないと判断し、除電シーケンスを延長する、
請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記除電シーケンスの継続時間が所定の閾値を超えた場合に前記除電シーケンスを停止する、
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記帯電ＤＣ電流の検知結果を用いて、前記像担持体の膜厚を推定する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記推定した膜厚に応じて前記像担持体の寿命を判定する、
請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記推定した膜厚に応じた前記帯電ＤＣバイアスを出力する、
請求項５または６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体の帯電前（または、帯電後）表面電位を測定し、測定結果に応じて除電光を照射する箇所を変えることで、除電を適正化する技術が知られている。
【０００３】
この種の技術として、例えば特許文献１には、感光体の膜厚が薄い状態であっても感光体表面電位を均一化することで画質を安定させる目的で、感光体膜厚の薄い範囲には除電光を照射せず除電を行う構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、今までの除電方法では、感光体の表面電位や膜厚を測定するためのセンサ類（表面電位センサなど）を感光体の近傍に設置する必要があり、コストアップやマシンサイズアップにつながってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、安価かつ省スペースで除電後の感光体表面電位を推定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一観点に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源と、前記電源を制御する制御部と、を備え、前記電源は、印刷動作時は帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとを重畳して前記帯電部材に印加して前記像担持体を帯電させ、印刷動作終了時は前記帯電ＡＣバイアスのみを前記帯電部材に印加して前記像担持体の表面を除電し、前記電源は、前記電源から前記像担持体へ流れる電流のうちのＤＣ成分である帯電ＤＣ電流を検出して前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記電源から受け取った前記帯電ＤＣ電流の情報に基づき前記像担持体の帯電電荷量を算出し、算出した前記帯電電荷量に基づき除電後の前記像担持体の表面電位を推定する。
【発明の効果】
【０００７】
安価かつ省スペースで除電後の感光体表面電位を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の電子写真プロセスの全体構成を示す図
【図２】実施形態に係る画像形成装置の要部構成図
【図３】制御基板のハードウェア構成図
【図４】実施形態における帯電バイアス、帯電電流、感光体表面電位の時間推移を示す図
【図５】帯電前後の感光体表面電位を説明する図
【図６】除電性能が劣化した状態における帯電バイアス、帯電電流、感光体表面電位の時間推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、画像形成装置１の電子写真プロセスの全体構成を示す図である。図１には、一般的な間接転写における電子写真プロセスが示される。
【００１１】
図１に示すように、画像形成装置１の電子写真プロセスでは、まず高圧電源１０により生成された高電圧を帯電ローラ３（帯電部材）に印加し、感光体２（像担持体）を一様に帯電する。その後に露光部４により画像信号に応じた露光がなされ、感光体２に静電潜像が形成される。そして、現像器５によってトナー像が現像され、感光体２上のトナー像は高圧電源１１により生成された高電圧を１次転写ローラ６に印加することで中間ベルト７に転写される。中間転写ベルト７に転写されたトナー像は２次転写部によって記録材に転写され、その後に定着手段によって定着されることにより画像を得る。また、除電器８がある場合には、除電器８により感光体２表面の電荷を除去した後に帯電処理をおこなう。カラー印刷の場合、同様の構成が4つあり、色毎に中間転写ベルト７にトナー像を転写し、その後に２次転写部、定着手段に至る。
【００１２】
図２は、実施形態に係る画像形成装置１の要部構成図である。
【００１３】
高圧電源１０（電源）は、帯電ローラ３に印加する高電圧を生成する装置である。高圧電源１０は、帯電ＡＣバイアス生成部１２と帯電ＤＣバイアス生成部１３を有しており、帯電ＡＣバイアスに帯電ＤＣバイアスを重畳した高電圧を生成する。制御基板９から送られてくる制御信号であるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号により、帯電ＡＣバイアス生成部１２及び帯電ＤＣバイアス生成部１３の出力の大きさとタイミングが決定される。帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスは各々制御信号により制御可能である。
【００１４】
また、高圧電源１０は、帯電ＤＣ電流検知部１４を有しており、帯電ローラ３から感光体２へ流れる電流のうちＤＣ成分（帯電ＤＣ電流）を検出し信号に変換する。帯電ＤＣ電流検知部１４は、検出した帯電ＤＣ電流の値を帯電電流ＦＢ信号として制御基板９に出力する。
【００１５】
制御基板９（制御部）は、高圧電源１０を制御する装置であり、制御信号であるＰＷＭ信号を高圧電源１０に出力する。また、制御基板９は、高圧電源１０内の帯電ＤＣ電流検知部１４からの帯電電流ＦＢ信号を演算、処理する。
【００１６】
図２に示すように、制御基板９は、帯電電荷量演算部１５と、表面電位推定部１６と、帯電制御部１７と、感光体膜厚推定部１８と、感光体寿命判定部１９とを有する。
【００１７】
帯電電荷量演算部１５は、高圧電源１０の帯電ＤＣ電流検知部１４から受信する帯電電流ＦＢ信号（帯電ＤＣ電流）に基づき、感光体２の帯電電荷量を算出する。
【００１８】
表面電位推定部１６は、帯電ＤＣ電流検知部１４から受信する帯電電流ＦＢ信号に基づき、除電後の感光体２の表面電位を推定する。
【００１９】
帯電制御部１７は、表面電位推定部１６による除電後の感光体２の表面電位の推定結果に基づき、高圧電源１０に出力する制御信号を調整する。また、帯電制御部１７は、帯電電荷量演算部１５により算出された感光体２の帯電電荷量の情報に基づき、高圧電源１０に出力する制御信号を調整する。具体的には、帯電制御部１７は、除電時の帯電ＤＣ電流の情報に基づき算出した除電時の電荷量が、帯電時の帯電ＤＣ電流の情報に基づき算出した帯電時の電荷量の一定の割合を下回った場合、除電しきれていないと判断し、除電シーケンスを延長する（帯電ＡＣバイアスの停止タイミングを遅らせる）。また、帯電制御部１７は、除電シーケンスの継続時間が所定の閾値を超えた場合には除電シーケンスを停止させる構成でもよい。また、帯電制御部１７は、感光体膜厚推定部１８により推定した膜厚に応じて、帯電ＤＣバイアスの出力を変更する構成でもよい。
【００２０】
感光体膜厚推定部１８は、帯電ＤＣ電流検知部１４から受信する帯電電流ＦＢ信号（帯電ＤＣ電流）に基づき感光体２の膜厚を推定する。
【００２１】
感光体寿命判定部１９は、感光体膜厚推定部１８により推定された感光体２の膜厚に応じて、感光体２の寿命を判定する。
【００２２】
図３は、制御基板９のハードウェア構成図である。図３に示すように、制御基板９は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１０４及びＩ／Ｆ１０５がバス１０６を介して接続されるコンピュータシステムとして構成することができる。また、Ｉ／Ｆ１０５にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）１０７や操作入力部１０８が接続されてもよい。
【００２３】
ＣＰＵ１０１は演算手段であり、制御基板９の全体の動作を制御する。ＲＡＭ１０２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。 ＲＯＭ１０３は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ１０４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。Ｉ／Ｆ１０５は、バス１０６と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。ＬＣＤ１０７は、ユーザが状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作入力部１０８は、キーボードやマウス等、ユーザが情報を入力するためのユーザインタフェースである。
【００２４】
図２に示す制御基板９の各要素の機能は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ１０１の制御のもとで、ＲＡＭ１０２やＨＤＤ１０４におけるデータの読み出し及び書き込みを行うと共に、Ｉ／Ｆ１０５を介してＬＣＤ１０７や操作入力部１０８、外部機器を動作させることで実現される。
【００２５】
図４〜図６を参照して、本実施形態において帯電ローラ３に印加する帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアス、帯電ＤＣ電流、感光体表面電位の関係について説明する。図４は、実施形態における帯電バイアス、帯電電流、感光体表面電位の時間推移を示す図である。図４の横軸は時間を表す。図４に示す例は、感光体２の除電性能が劣化していない状態の各パラメータの時間推移を示している。
【００２６】
感光体２の表面電位は、帯電ＤＣバイアスに追従するように帯電する。感光体２が帯電するとき、高圧電源１０から帯電ＤＣ電流が流れ、その関係は以下の（１）式で表せる。
【００２７】
【数１】
2020154039.tif 000003
ここで、Ｉｄｃは帯電ＤＣ電流、εは感光体２の誘電率、λはプロセス速度、Ｌは感光体２の帯電領域長手方向長さ、ｄは感光体２の膜厚、Ｖｄは帯電後の感光体２の表面電位、Ｖｄ０は帯電前の感光体２の表面電位である。
【００２８】
図５は、帯電前後の感光体表面電位を説明する図である。図５に示すように、感光体２の回転方向において、帯電ローラ３との接触位置より上流側の表面電位が、帯電前感光体表面電位Ｖｄ０であり、帯電ローラ３との接触位置より下流側の表面電位が、帯電後感光体表面電位Ｖｄである。帯電前感光体表面電位Ｖｄ０は、除電後の感光体表面電位でもある。
【００２９】
図４に示すように、時刻ｔ１の帯電ＤＣバイアス起動時は、帯電前の感光体表面電位Ｖｄ０が０（Ｖ）の感光体２にバイアスを印加するため、図中の領域Ａに示すように帯電ＤＣ電流が発生する。除電のない系の場合、時刻ｔ２以降の感光体２の２周目以降は、既に帯電された感光体２が帯電ローラ３と接する（Ｖｄ０＝Ｖｄ）ため、帯電ＤＣ電流は発生しない。
【００３０】
時刻ｔ３以降の帯電ＤＣバイアス停止後に、帯電ＡＣバイアスのみが印加すると、Ｖｄ０＝Ｖｄに帯電された感光体２が除電され（Ｖｄ＝０）、図中の領域Ｂに示すように逆極性の帯電電流が流れる。本実施形態では、この逆極性の帯電電流を検知できるように、帯電ＤＣ電流検知部１４は、正極性の帯電ＤＣ電流検知部と、負極性の帯電ＤＣ電流検知部とを有する。
【００３１】
時刻ｔ１の帯電ＤＣバイアス起動時と、時刻ｔ３の帯電ＤＣバイアス停止時に、それぞれ感光体２の一周分の帯電ＤＣ電流を積分し、起動時の積分結果Ａ（帯電時の電荷量）と、停止時の積分結果Ｂ（除電時の電荷量）とを比較する。除電が充分にできていれば、図４に示すように、除電時の電荷量Ｂは帯電時の電荷量Ａと等しくなるため（Ａ＝Ｂ）、両者の比較によって、印刷動作後に感光体２を除電しきれていることが検知可能となる。
【００３２】
図６は、除電性能が劣化した状態における帯電バイアス、帯電電流、感光体表面電位の時間推移を示す図である。図６の仕様は図４と同様である。
【００３３】
除電性能が充分であれば、図４を参照して説明したように、感光体一周分の除電時の電荷量Ｂは帯電時の電荷量Ａと同一（Ａ＝Ｂ）となるが、経時劣化や環境変動により除電性能が落ちると、図６に示すように、除電時の電荷量Ｂは帯電時の電荷量Ａより小さくなる（Ａ＞Ｂ）。この場合、除電時の電荷量の総量Ｂ´が感光体一周分の帯電時の電荷量Ａと同一（Ａ＝Ｂ´）となるまで、除電シーケンス（除電時間）を延長することで、除電後の感光体表面電位を安定させることができる。
【００３４】
図６の例では、時刻ｔ３〜ｔ４に感光体２の一周分の除電を行った後に、さらに時刻ｔ４〜ｔ５にもう一周分の除電シーケンスを追加される（すなわち帯電ＡＣバイアスの停止タイミングが時刻ｔ４から時刻ｔ５まで延ばされる）。この除電時間延長分の電荷量をＣとする。除電時間延長分の負極性の帯電ＤＣ電流によって、除電時の電荷量Ｂ´の総量がＢからＢ＋Ｃに増加し、Ａ＝Ｂ´の関係となって、時刻ｔ５において感光体２の除電が完了している。
【００３５】
これらの処理を図２に例示した制御基板９の機能に当てはめると、例えば、図２に示す帯電電荷量演算部１５が、帯電ＤＣ電流検知部１４から入力された帯電電流ＦＢ信号を用いて帯電時の電荷量Ａと除電時の電荷量Ｂとを算出する。帯電制御部１７は、帯電電荷量演算部１５により算出された帯電時の電荷量Ａと除電時の電荷量Ｂとを比較する。そして、除電時の電荷量Ｂが、帯電時の電荷量Ａの一定の割合を下回った場合、未だに感光体２を除電しきれていないと判断し、除電シーケンスを延長（すなわち帯電ＡＣバイアスの停止タイミングを延長）する制御信号を帯電ＡＣバイアス生成部１２に送信する。
【００３６】
これらの構成により、除電後の感光体表面電位を安定させることができる。除電後の感光体表面電位を安定化できると、最悪条件に合わせて除電時間を決めるよりも帯電ＡＣバイアス印加時間を縮めることができ、感光体２の静電疲労を低減し、寿命向上が見込める。
【００３７】
なお、帯電制御部１７は、除電シーケンスの継続時間が所定の閾値を超えた場合には除電シーケンスを停止する構成としてもよい。これにより、除電時間の極端な長期化を防止でき、仮に何らかのトラブルで除電が許容範囲内とならない場合でも除電処理を強制的に終了させることができるので、印刷動作の長期化を抑制しつつ除電性能の向上を図ることができる。
【００３８】
また、帯電ＤＣ電流Ｉｄｃと除電後（帯電前）の感光体表面電位Ｖｄ０との関係は、上記（１）式で表すことができるので、帯電ＤＣ電流の情報を高圧電源１０から制御基板９にフィードバックすれば、（１）式を用いて除電後の感光体表面電位を推定することができる。図２に例示した制御基板９の機能に当てはめると、例えば、図２に示す表面電位推定部１６が、帯電ＤＣ電流検知部１４からフィードバックされた帯電電流ＦＢ信号（帯電ＤＣ電流Ｉｄｃ）と、（１）式とを用いて、除電後の感光体表面電位Ｖｄ０を算出する。帯電制御部１７は、表面電位推定部１６により推定された除電後の感光体表面電位Ｖｄ０に応じて、例えば除電光を照射する箇所を変えるよう帯電ＡＣバイアス生成部１２及び帯電ＤＣバイアス生成部１３に送信する制御信号を調整し、これにより、感光体２の除電を適正化できるよう構成される。
【００３９】
これらの構成により、感光体２の表面電位を直接測定せずに、帯電ＤＣ電流から推定することができるので、感光体２の近傍に表面電位を測定するためのセンサ類を設置する必要がなくなり、安価かつ省スペースで除電後の感光体表面電位を推定することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、感光体膜厚推定部１８は、帯電ＤＣ電流の検知結果を用いて感光体２の膜厚を推定するのが好ましい。感光体膜厚推定部１８は、例えば特許文献１に記載される感光体２の表面の電流値の計測値に基づき膜厚を算出する手法と同様に、帯電ＤＣ電流検知部１４から入力された帯電電流ＦＢ信号（帯電ＤＣ電流Ｉｄｃ）を用いて、特許文献１と同様の計算手法によって感光体２の膜厚を推定できる。この構成により、特許文献１のように感光体２の近傍に電流計を設置しなくても、帯電ＤＣ電流を利用して、安価かつ省スペースで感光体２の膜厚を推定することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、感光体寿命判定部１９は、感光体膜厚推定部１８により推定された感光体２の膜厚に応じて感光体２の寿命を判定するのが好ましい。例えば、感光体寿命判定部１９は、推定膜厚が薄くなるほど、感光体の摩耗が進んでいると判断して、寿命を短く判定することできる。この構成により、安価かつ省スペースで感光体２の寿命を判定することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、帯電制御部１７は、感光体膜厚推定部１８により推定された感光体２の膜厚に応じた帯電ＤＣバイアスを出力するのが好ましい。これにより膜厚に応じて帯電ＤＣバイアスを調整して、膜厚消耗を抑制して感光体２の長寿命化を図ることができる。
【００４３】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    画像形成装置
２    感光体（像担持体）
３    帯電ローラ（帯電部材）
９    制御基板（制御部）
１０    高圧電源（電源）
１２    帯電ＡＣバイアス生成部
１３    帯電ＤＣバイアス生成部
１４    帯電ＤＣ電流検知部
１５    帯電電荷量演算部
１６    表面電位推定部
１７    帯電制御部
１８    感光体膜厚推定部
１９    感光体寿命判定部
Ｉｄｃ    帯電ＤＣ電流
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２０１５−２３０４５０号公報
【図１】
2020154039.tif 000004
【図２】
2020154039.tif 000005
【図３】
2020154039.tif 000006
【図４】
2020154039.tif 000007
【図５】
2020154039.tif 000008
【図６】
2020154039.tif 000009