(57)【要約】【課題】  感光ドラムの電荷輸送層の膜厚の変化や感光ドラム表面温度変化による、トナーの濃過ぎや色味の変化を防止する。【解決手段】  感光ドラム１の層厚を検知する層厚検知手段２の検知結果と、感光ドラム１の表面近傍の環境を検知する環境検知手段１４の検知結果と、に応じて現像条件を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層を備える感光体と、この感光体に静電像を形成する静電像形成手段であって、前記感光体に接触可能に設けられた帯電部材を備える静電像形成手段と、前記静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記感光層の層厚に関するパラメータを検知する層厚検知手段と、を有する電子写真装置において、
前記感光体の表面近傍の環境を検知する環境検知手段を有し、前記層厚検知手段の検知結果と前記環境検知手段の検知結果とに応じて画像形成条件を制御することを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
前記感光層は、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層を備え、前記層厚検知手段は、前記電荷輸送層の層厚に関するパラメータを検知することを特徴とする請求項１の電子写真装置。
【請求項３】
前記帯電部材は、直流成分と交流成分とを備える電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は２の電子写真装置。
【請求項４】
前記層厚検知手段によって検知される前記パラメータは、前記帯電部材に印加される直流電圧を一定にしたとき、前記感光体に流れる直流電流であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの電子写真装置。
【請求項５】
前記層厚検知手段によって検知される前記パラメータは、前記帯電部材に供給される直流電流を一定にしたとき、前記帯電部材に印加される直流電圧であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの電子写真装置。
【請求項６】
前記画像形成条件は、前記現像手段の現像条件であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの電子写真装置。
【請求項７】
前記静電像形成手段は、前記感光体を露光する露光手段を備え、前記露光手段の露光量は、前記層厚検知手段の検知結果と前記環境検知手段の検知結果とにかかわらず一定であることを特徴とする請求項６の電子写真装置。
【請求項８】
前記静電像形成手段は、前記感光体を露光する露光手段を備え、前記画像形成条件は、前記露光手段の露光量であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの電子写真装置。
【請求項９】
前記環境検知手段は、前記感光体の表面近傍の温度を検知することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの電子写真装置。
【請求項１０】
前記環境検知手段は、前記感光体と非接触に設けられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかの電子写真装置。
【請求項１１】
前記環境検知手段は、前記感光体と接触して設けられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかの電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体を用いた電子写真装置において、装置を使用するにつれて感光体の感光層の層厚（膜厚）が削られて減少し、画像濃度が変わってしまう問題が知られている。この膜厚の減少は、感光体を帯電する手段として、感光体に接触する帯電部材を用いた場合に、特に問題となり、更に帯電部材に交流成分を備える電圧を印加して使用する場合には、膜厚の減少が顕著となる。
【０００３】
従来の電荷発生層と電荷輸送層を含む感光層を備えたドラム形状の感光体を使った電子写真装置には、濃度調整因子が感光体の電荷輸送層膜厚に応じた膜厚対応値に設定され、電荷輸送層の膜厚が変動したとしても、その変動に伴い濃度調整因子が変更設定されて感光体上に形成されるトナー像の画像濃度が安定化されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、接触帯電手段と感光体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、感光体と接触帯電手段付近の環境を検知する環境検知手段と、電流検知手段により検知される電流値情報を入力し、入力される電流値情報に基づいて感光体面の膜厚を算出して、算出した感光体面の膜厚を環境検知手段から入力される環境情報に基づいて補正し、補正した感光体面の膜厚が所定の膜厚に達すると、露光手段の露光による帯電された感光体面の暗電位と明部電位間の電位差を、所定の膜厚に達するまでの感光体面の暗電位と明部電位間の所定の電位差よりも大きくするよう電源を制御する制御手段とを有するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
以下、図１を用いて従来の画像形成方法と、濃度補正手段について説明する。
【０００６】
像担持体（感光体）としての感光ドラム１は、反時計回り方向に回転し除電露光手段１２からの露光により一様に除電された後、接触帯電手段３に帯電バイアス印加電源４から適当な電圧（帯電電圧）が印加され、所望の電位に帯電される。次に、画像露光５で静電潜像が形成され、この静電潜像は現像手段６で顕画化されてトナー画像となる。この感光ドラム１上のトナー画像は、転写手段８によって転写材１３に転写される。トナー画像転写後の転写材１３は、定着手段１０へと搬送され、ここでトナー画像が定着される。一方、トナー画像転写後の感光体ドラム１は、その表面の転写残トナー等がクリーニング手段１１によって清掃除去された後、再び除電露光手段１２からの露光を受けて除電され次の画像形成に供される。この一連のプロセスの中で、画像露光後の電位（以下、明部電位）は、感光ドラム１の温度によって変化する。これは、感光層のモビリティー等の変化によるもので、より現像コントラスト電位の取れる（画像濃度のあがる）方向にシフトするために、線や点が太くなり文字がつぶれてしまったりする。従来この明部電位の温度による変化や、電荷輸送層の膜厚変化による明部電位の変化は、たとえば、ある所定の膜厚ならば、現像バイアスを所定の電圧シフトするといったように一義的な補正のみを行っていた。
【特許文献１】特開２００２−２４４３６８号公報（第３頁）
【特許文献２】特開平１１−２２３９６５号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、昨今の耐久性を向上させるために電荷輸送層膜厚を大きくした感光ドラムにおいては、電荷輸送層の表面温度による明部電位の変化量は電荷輸送層の膜厚によって異なることがあり、従来の一義的な補正方法（たとえば電荷輸送層の膜厚変化に対して現像バイアスを補正したり、環境温度に対して像露光量を補正するといった一対一の補正方法）では画像の階調性や濃度の変化を補正しきれないといった問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、
（１）感光層の膜厚変化による、現像剤が付着すべき静電像の電位の変化量
（２）感光層の膜厚が異なった場合の環境変化による、現像剤が付着すべき静電像の電位の変化量
この両方の因子を元に濃度調整因子を補正することで、画像濃度の安定化をはかることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、感光層を備える感光体と、この感光体に静電像を形成する静電像形成手段であって、前記感光体に接触可能に設けられた帯電部材を備える静電像形成手段と、前記静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記感光層の層厚に関するパラメータを検知する層厚検知手段と、を有する電子写真装置において、前記感光体の表面近傍の環境を検知する環境検知手段を有し、前記層厚検知手段の検知結果と前記環境検知手段の検知結果とに応じて画像形成条件を制御することを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、感光層の層厚に関するパラメータを検知する層厚検知手段の検知結果と、感光体の表面近傍の環境を検知する環境検知手段の検知結果と、に応じて、画像形成条件を制御することにより、現像コントラストを適正にすることができる。また、現像剤像の濃度が濃くなったり、階調性が変化し色味が変化したりすることを有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施の形態１］
図１は本発明の電子写真装置の概略図である。この電子写真装置は電子写真プロセス利用の転写式のレーザービームプリンタもしくは複写機である。
【００１２】
図１において、感光体としては、電荷発生層と電荷輸送層を含む感光層を備えた感光ドラム１であり、所定のプロセススピードをもって回転駆動される。感光ドラム１はその回転過程で帯電手段である接触帯電部材３より所定の極性・電位に均一に帯電される。本実施の形態では、帯電部材３は感光体をマイナスに帯電処理する。
【００１３】
本実施の形態の帯電手段は感光体１に接触して設けられた接触帯電部材である帯電ローラー３であり、感光ドラム１の回転に伴い従動回転する。そして、帯電バイアス印加電源４から所定のバイアス電圧を印加することで回転感光ドラム１の周囲が接触帯電方式で所定の極性・電位に帯電処理される。
【００１４】
次いで、その帯電処理面に対して、露光手段である不図示のレーザースキャナ等により目的の画像情報の像露光処理がなされて感光体ドラム１の表面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。感光体は、静電像形成手段である帯電手段と露光手段とによって静電像が形成される。
【００１５】
その静電像が現像手段６の現像スリーブ６ａに薄層状に担持された現像剤であるトナーによって現像されて可視画像（トナー画像）となる。現像スリーブ６ａは不図示のクラッチにより制御され、感光体の画像領域において回転する。そして、現像バイアス印加電源７より所定のバイアス電圧（直流電圧と交流電圧とを備える振動電圧、以後現像バイアスと称する）が印加されることで、感光体にトナーが供給される。なお、本実施の形態においては、マイナスに帯電したトナー（ネガトナー）を用い、反転現像を行う。
【００１６】
そして、トナー画像が感光ドラム１とこれに接触させた転写手段８との間の接触ニップ部である転写部において、該転写部に給紙部側から所定のタイミングで給送された転写材１３に対して順次に転写されていく。なお、本実施の形態の転写手段８は、接触帯電転写ローラーであり、感光ドラム１に圧接させてあり、感光体ドラム１の回転に従動して回転する。
【００１７】
一方、転写材１３はこの転写部に給送されていく。転写部に転写材１３の先端が突入すると、転写手段８に転写バイアス印加電源９からの所定の転写用のバイアスが印加され、転写手段８が接触している転写材裏面がトナーと逆極性に接触帯電式で帯電されて感光ドラム１のトナー画像が転写材１３の表面に転写される。転写部を通ってトナー画像の転写を受けた転写材１３は、感光ドラム１の面から分離されて定着手段１０に送られ、転写トナー画像が転写材１３上に永久固着画像として定着され、プリントあるいはコピーとして機外へ排出される。
【００１８】
他方、前記転写部通過後の感光ドラム１の表面はクリーニング手段１１によって残留現像剤やその他の付着物が除去されてクリーニングされ、さらに除電手段としての除電ランプ１２によって除電されて初期化され、繰り返して作像に供される。なお、接触帯電式の帯電ローラーおよび転写ローラーはそれぞれギア等を取り付け、モーター等の駆動手段により強制駆動されるようにしても良い。
【００１９】
感光ドラムの感光層に関連するパラメータを検知する層厚検知手段について以下に説明する。
【００２０】
感光ドラム１は、その表面側から順に、電荷輸送層と電荷発生層とを備える感光層１ａ、この感光層の内側に設けられたアルミニウムなどの導電基体１、が設けられる。本実施の形態においては、感光ドラム１の導電基体１ｂとアースとの間に、感光層の残留膜厚に関するパラメータを検知する検知手段として、感光ドラム１に流れる電流を測定するための抵抗Ｒを持つ電流検知回路２を設けている。
【００２１】
接触帯電部材３に所定の交流または直流の検知用の電圧を印加したときに、抵抗Ｒの端子間電圧を測定することによって、感光層の残留膜厚を検知するよう構成している。上記層厚検知手段は、実質的には電荷輸送層の層厚（膜厚）を検知していることにもなる。
【００２２】
図２は、接触帯電部材３に、所定の電圧、即ち−７５０Ｖの直流成分と１．５ｋＶｐｐの交流成分を重畳した電圧を印加したときに、電流検知回路２によって検知される直流電流量を示したものである。横軸は電荷輸送層の層厚（膜厚）である。このように、検知される直流電流から現在の電荷輸送層の層厚を判断することができる。
【００２３】
これを見ればわかるように、電荷輸送層の膜厚が減少するにつれて、感光ドラムの静電容量が大きくなり、感光ドラム１に流れる電流量は増加している。
【００２４】
図３は、検知電流から求められた電荷輸送層の膜厚と、感光ドラムの表面温度と、に対する感光ドラムの明部電位の変化を示す。なお、このとき、感光ドラムの明部電位を形成する露光手段の光照射量は一定である。即ち、露光手段であるレーザースキャナーのレーザーパワーを一定としている。図３に示すように、例えば、電荷輸送層の膜厚が３０μｍで、環境検知手段であるドラム温度検知手段１４によって検知された温度が３０度ならば、感光ドラムの明部電位は−１８５Ｖであり、電荷輸送層の膜厚が１５μｍで、検知温度が３０度ならば、感光ドラムの明部電位は−２２５Ｖである。
【００２５】
本実施例においては、現像バイアス直流成分−５１０Ｖ及び感光ドラム表面の検知温度２５度を基準値とし、図４、図５を用いて電荷輸送層の膜厚と検知温度に応じて、画像形成条件を制御するものである。本例では、画像形成条件としては、現像条件としての現像バイアス直流成分であり、現像コントラスト（現像バイアス直流成分−静電像のトナーが付着すべき部分の感光体表面電位）が適正になるように、現像バイアス直流成分を補正している。本例では、反転現像方式であるので、静電像のトナーが付着すべき部分の感光体表面電位は、感光体の明部電位である。本例では、画像形成条件を制御するために、現像条件（現像バイアス直流成分）を補正することによって、露光手段であるレーザースキャナーの露光量、即ちレーザーパワーは、一定にできるようにしている。
【００２６】
ここで、現像バイアス直流成分制御値は、現像バイアス直流成分制御値＝現像バイアス直流成分基準値＋補正係数を用いて計算された現像バイアス直流成分補正値＝−５１０＋ｋ１×（検知温度−２５）−ｋ２・・・（式１）として求める。
【００２７】
図４は、補正係数ｋ１を求めるグラフであり、層厚検知手段によって検知された検知電流から求めた電荷輸送層の層厚（膜厚）に対して設定された現像バイアス直流成分の補正係数ｋ１（感光体ドラム表面温度１度あたりの現像バイアス直流成分の補正量）を示す。
【００２８】
これらを見ればわかるように、電荷輸送層の膜厚が減少するにつれて、現像バイアス直流成分の温度依存性は小さくなる。補正係数ｋ１を用いて計算された現像バイアス直流成分補正値は、＋ｋ１×（ドラム検知温度−２５）で求める。
【００２９】
図５はドラム表面温度が基準温度（２５度）のとき、電荷輸送層の膜厚のみが変化したときに設定された現像バイアス直流成分の補正量である。これを補正係数ｋ２とする。補正係数ｋ２を用いて計算された現像バイアス直流成分補正値は、−ｋ２である。
【００３０】
つまり、電荷輸送層の残留膜厚と、感光ドラム表面温度がわかれば、上記補正係数ｋ１、ｋ２を用いて、適切な現像コントラスト電位（本実施例においては、現像バイアスの直流成分と感光ドラムの明部電位との電位差）に制御できるように、現像バイアス直流成分を補正することができる。
【００３１】
次に図６のフローに従って現像コントラスト電位を適正にする方法を具体的に説明する。
【００３２】
（１）感光ドラムの電荷輸送層の初期膜厚（未使用時の膜厚）が３０μｍ、表面温度が２５度、明部電位が−２１０Ｖ、現像バイアスの直流成分が−５１０Ｖであるときに、適正な現像コントラスト電位（現像バイアスの直流成分−感光ドラムの明部電位）である−３００Ｖが得られる。これを基準の状態とする。
【００３３】
このときに表面温度は、感光ドラムの表面近傍に設けられた環境検知手段であるドラム温度検知手段１４によって測定される。また、電荷輸送層の膜厚に関するパラメータは、電流検知回路２により測定された検知電流値として、図２により膜厚に換算して得られる。検知電流値は、既に述べたように、帯電ローラーに前記所定の電圧を印加したときの直流電流値である。
【００３４】
（２）コピー動作による温度上昇によって、前述した基準の状態とは異なる状態となり、温度検知手段１４により検知された感光ドラム表面温度が３０度まで上昇したとき、現像バイアス直流成分などの画像形成条件の制御を行わなければ、図３からわかる通り明部電位が−１８５Ｖとなり現像コントラスト電位が２５Ｖ変化し−３２５Ｖとなる。したがって、現像コントラストが適正値よりも大きくなることにより、文字や線が太くなり、細かい文字などはつぶれてしまう。また、ベタ画像においても階調性が変わって全体的に濃い画像になる。
【００３５】
これに対し、本実施例においては現像コントラストが適正となるように、現像バイアス直流成分を上述した式に示すように補正する。まず、上記と同様に、感光ドラムに流れる電流量を測定し、電荷輸送層の膜厚を計算する。図２から、検知電流が２０μＡでは膜厚は３０μｍとなる。次に、上述したのと同様に、温度検知手段１４により検知された感光ドラム表面温度を測定し、３０度という結果を得る。この温度から基準状態の温度２５度を引いた温度変化分を計算する。即ち３０−２５＝５度となる。図４の電荷輸送層膜厚３０μｍの時の補正係数ｋ１＝４．５Ｖ／度に５度をかけて、補正係数ｋ１を用いて求めた補正値＝４．５×５＝２２．５Ｖという値を得る。これを現像バイアス直流成分に足して、式（１）＝−５１０＋２２．５＝−４８７．５Ｖを得る。なお、補正係数ｋ２を用いて求めた補正値は、電荷輸送層の膜厚が３０μｍであることから０である。この現像バイアス直流成分制御値で画像を得ると、現像コントラスト電位は、現像バイアス直流成分制御値−（温度３０度、膜厚３０μｍのときの感光ドラム明部電位）＝−４８７．５−（−１８５）＝−３０２．５Ｖとなり、適正な現像コントラスト電位範囲−３００±５Ｖに入り、文字や線のつぶれのない適正な階調性の画像を得ることができた。
【００３６】
（３）このドラムが多くのコピー動作の後、更に基準状態とは異なる状態となり、電荷輸送層の膜厚が減少し、表面温度が上昇した場合、現像バイアス直流成分制御値を計算する。まず電荷輸送層の膜厚に関するパラメータとして、感光ドラムに流れる直流電流量を測定し、電荷輸送層の膜厚を判断する。図２から、検知電流が３８μＡで膜厚が１５μｍとなる。次に、温度検知手段１４によって感光ドラムの表面温度を測定し、３０度という結果が得られた。この温度から基準状態の温度２５度を引いた温度変化分を計算する。即ち３０−２５＝５度となる。図４の電荷輸送層膜厚１５μｍの時の補正係数ｋ１＝２．７Ｖ／度に５度をかけて補正係数ｋ１を用いて求めた補正値＝２．７×５＝１３．５Ｖという値を得る。これを現像バイアス直流成分に足して、−５１０＋１３．５＝−４９６．５Ｖを得る。これに図５において膜厚１５μｍのときの補正係数ｋ２＝３０を適用し、式（１）＝−４９６．５−３０＝−５２６．５Ｖを得る。この現像バイアス直流成分制御値で画像を得ると、現像コントラスト電位は、現像バイアス直流成分制御値−（温度３０度、膜厚１５μｍのときの感光ドラムの明部電位）＝−５２６．５−（−２２５）＝−３０１．５Ｖとなり、適正な現像コントラスト電位範囲−３００±５Ｖに入り、文字や線のつぶれのない適正な階調性の画像を得ることができる。
【００３７】
各状態での現像コントラスト電位の計算結果の一覧を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2006071759.tif 000003
【００３９】
［他の実施形態］
以上の実施例において、画像形成条件を制御するために、露光量としてのレーザーパワーを一定にしつつ現像条件（現像バイアス直流成分）を変化させるようにしたが、これに限らず、図６の一番下の制御値の欄にも記載されたように、現像バイアス直流成分とともに露光量も変化させるようにしても良い。しかしながら、上記の実施例のように、露光量としてのレーザーパワーを一定にする方がレーザースキャナーとしてコスト的に有利となり、制御も簡単となる。現像コントラストを制御するために、現像条件を変えずに露光量を変化させるようにしても良い。さらに、画像形成条件を制御するために帯電手段の帯電条件を制御するようにしても良い。
【００４０】
また、以上の実施例において、感光層（電荷輸送層）の膜厚に関するパラメータを検知するために、帯電部材に所定の直流電圧を印加して、感光ドラムを流れる電流を検知したが、その代わりに帯電部材に供給される直流電流を一定にしておいて、帯電部材に印加される直流電圧を検知するようにしても良い。感光層の膜厚が変化するに従って、変化するようなパラメータを検知するようにすれば良い。なお、感光層の膜厚に関するパラメータの検知タイミングについては、非画像形成時に行なうようにすれば良い。
【００４１】
また、以上の実施例において、感光体表面の近傍の環境を検知する手段は、感光体表面近傍の温度を検知していたが、温度の代わりに湿度を検知しても良い。さらに、温度と湿度の両方を検知するようにことが好ましい。また、環境検知手段としては、感光体表面に接触するもの、感光体表面に非接触のもの、どちらも使用することができる。
【００４２】
感光体としては、有機感光体の他に無機感光体も使用可能である。しかしながら、特に、有機感光体の場合に現像コントラストの環境依存性が顕著となるので、本発明は、有機感光体に適用することが有効である。
【００４３】
以上のように、感光層の層厚に関するパラメータの検知結果と感光体表面近傍の環境の検知結果とに応じて画像形成条件を制御することにより、現像コントラストを適正にすることができる。また、現像剤像の濃度が濃くなったり、階調性が変化し色味が変化したりすることも有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例に係る電子写真プロセスを説明する図である。
【図２】検知電流値と電荷輸送層膜厚の関係を示す図である。
【図３】感光体表面温度と明部電位と電荷輸送層膜厚の関係を示す図である。
【図４】電荷輸送層膜厚と補正係数ｋ１の関係を示す図である。
【図５】電荷輸送層膜厚と補正係数ｋ２の関係を示す図である。
【図６】現像コントラスト電位を適正に補正するフローを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  感光体ドラム
１ａ  電荷輸送層
１ｂ  導電性基体
２  電流検知回路
３  接触帯電手段
４  帯電バイアス印加電源
５  画像露光
６  現像手段
６ａ  現像スリーブ
７  現像バイアス印加電源
８  転写手段
９  転写バイアス印加手段
１０  定着手段
１１  クリーニング手段
１２  除電手段
１３  転写材
１４  ドラム温度検知手段
【図１】
2006071759.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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