(57)【要約】【課題】予め現像バイアス条件を記憶させて画像形成時に画像安定化制御を行わないプロセスカートリッジ、それを備えた画像形成装置、プロセスカートリッジのバイアス電圧測定装置、及びそれを用いた現像バイアス条件測定方法を提供すること。【解決手段】像担持体と、該像担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成される静電潜像を顕像化する現像手段と、記憶手段と、を有し、画像形成装置に着脱自在に保持されるプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置に対応する現像バイアス条件が予め計測されて前記記憶手段に記憶されており、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されるとき、前記記憶手段に記憶された現像バイアス条件に基づいて、前記プロセスカートリッジに対応する現像バイアス電圧が印加されるように構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。【選択図】図４
2008009035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成される静電潜像を顕像化する現像手段と、記憶手段と、を有し、画像形成装置に着脱自在に保持されるプロセスカートリッジにおいて、
前記画像形成装置に対応する現像バイアス条件が予め計測されて前記記憶手段に記憶されており、
前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されるとき、前記記憶手段に記憶された現像バイアス条件に基づいて、前記プロセスカートリッジに対応する現像バイアス電圧が印加されるように構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記現像バイアス条件がリーク発生バイアス電圧であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロセスカートリッジを着脱自在に保持することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のプロセスカートリッジを着脱自在に保持し、前記プロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を計測するように構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジのバイアス電圧測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の前記バイアス電圧測定装置を用いて前記プロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を測定することを特徴とする現像バイアス条件測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置本体に着脱自在に保持されるプロセスカートリッジ、それを備えた画像形成装置、及びプロセスカートリッジの現像バイアス条件測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置には、メンテナンスを容易にするため、プロセスカートリッジが用いられるものが多い。ここでいうプロセスカートリッジとは、感光体ドラム等からなる像担持体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等をユニットとして一体化した構成を有し、画像形成装置本体に着脱可能に保持されるものである。プロセスカートリッジは一般に画像形成装置本体より寿命が短いため、使い切った後で新しいものに交換する必要がある。
【０００３】
通常、画像形成装置は、プロセスカートリッジを交換したとき、又は機内環境（温度、湿度等）の変化などに対応して、常時適切な画像が形成できるように画像形成条件を変えるという制御機能を有しており、特にカラーの画像形成装置においては、各色ごとの画像形成位置のずれを補正するためなどの目的で、感光体ドラム表面や、転写ベルト上などにトナーによるパターン像を形成して、当該パターン像のトナー付着量を光電センサ等を用いて検出し、検出結果に基づいて種々の画像形成条件を決定する、いわゆる画像安定化制御が行われている。これらのパターン像のトナー付着量を検出した結果に基づいて、現像バイアス電圧や感光体ドラム表面の露光量等を調整し、常時適切な画像濃度を得るために行う制御をここでは画像安定化制御という。
【０００４】
上記画像安定化制御としては、プロセスカートリッジの感光体ドラム表面に形成されたパターン像を検出して行うものと、感光体ドラム表面に形成したパターン像を転写ベルトに転写した後に、転写されたパターン像を検出して行うものとがある。
【０００５】
このような画像安定化制御を行うため、プロセスカートリッジに最適の画像形成プロセス条件を記憶した記憶手段を備えたものが知られており、このプロセスカートリッジを画像形成装置に装着すると、画像形成装置は最適の画像形成プロセス条件を呼び出して画像形成を行うという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、複数機種の画像形成装置に対し、機種毎に対応する最適の画像形成プロセス条件を記憶した記憶手段を備えたプロセスカートリッジに関する技術が記載されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のような画像安定化制御を行う画像形成装置においては、画像安定化制御を実施している間は画像形成が行われないため、画像形成の生産性が低下するという問題がある。また、画像安定化制御のためにトナーが消費されるため、所望する出力画像に用いられるべきトナーが少なくなる。
【特許文献１】特開２００２−２５１１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決し、予めプロセスカートリッジに適正な画像を得るための現像バイアス条件を記憶させておくことにより、画像形成時に画像安定化制御を行うことなく、簡単な構成で画像形成の生産性が高いプロセスカートリッジ、それを備えた画像形成装置、プロセスカートリッジのバイアス電圧測定装置、及びそれを用いた現像バイアス条件測定方法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】
【０００８】
本発明の目的は、下記の構成により達成することが出来る。
【０００９】
１．像担持体と、該像担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成される静電潜像を顕像化する現像手段と、記憶手段と、を有し、画像形成装置に着脱自在に保持されるプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置に対応する現像バイアス条件が予め計測されて前記記憶手段に記憶されており、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されるとき、前記記憶手段に記憶された現像バイアス条件に基づいて、前記プロセスカートリッジに対応する現像バイアス電圧が印加されるように構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００１０】
２．前記現像バイアス条件がリーク発生バイアス電圧であることを特徴とする１に記載のプロセスカートリッジ。
【００１１】
３．１又は２に記載のプロセスカートリッジを着脱自在に保持することを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
４．１又は２に記載のプロセスカートリッジを着脱自在に保持し、前記プロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を計測するように構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジのバイアス電圧測定装置。
【００１３】
５．４に記載の前記バイアス電圧測定装置を用いて前記プロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を測定することを特徴とする現像バイアス条件測定方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、プロセスカートリッジを製造する際の現像バイアス条件のバラツキに応じて、現像バイアス電圧設定値を調整し最適化することができると共に、当該プロセスカートリッジを画像形成装置に装着して画像形成する際に画像安定化制御を行う必要がないため、生産性の高い画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る、プロセスカートリッジを装着して駆動する画像形成装置の全体構成図である。
【００１６】
図１に示す画像形成装置Ａは、光学系１から画像情報に基づいたレーザ光像をプロセスカートリッジ内に設けられたドラム形状の感光体ドラム７に照射して感光体ドラム７上に潜像を形成し、この潜像を現像してトナー像を形成する。そして、前記トナー像の形成と同期して、記録媒体２を給紙カセット３ａからピックアップローラ３ｂ及び給送ローラ対３ｃ、搬送ローラ対３ｄ、レジストローラ対３ｅ等からなる搬送手段３で搬送する。前記感光体ドラム７に形成されたトナー像は転写手段である転写ローラ４に電圧印加することにより記録媒体上２に転写され、その記録媒体２はガイド板３ｆでガイドされて定着手段５に搬送される。定着手段５は、駆動ローラ５ａ及びヒータ５ｂを内蔵する定着ローラ５ｃからなり、記録媒体２を通過させながら熱及び圧力を印加して転写トナー像を定着する。そして、記録媒体２を搬送手段３である排出ローラ対３ｇ、３ｈで搬送し、反転搬送経路を通して排出部６へと排出如く構成している。尚、この画像形成装置Ａは、手差しトレイ３ｉ及びローラ３ｊによって手差し給送も可能となっている。
【００１７】
一方、図１に示すプロセスカートリッジＢは、感光体７の他に、感光体を帯電させる帯電手段８、感光体上に形成された潜像を現像する現像手段１０、転写後に感光体上に残存するトナーを除去するクリーニング手段１１等のプロセス手段、及び、プロセスカートリッジＢの固有のプロセス条件を記憶するための記憶素子ＥＰ等を有する。
【００１８】
現像手段１０は、感光体ドラム７上にトナー像を形成するものである。すなわち、トナー収納部１０ａより送り部材１０ｂでトナーを送り出し、現像ローラ１０ｄを回転させて現像ブレード１０ｅにより現像ローラ１０ｄ表面にトナー層を形成する。そして、現像ローラ１０ｄ表面上のトナー層を感光体ドラム７に転移させてトナー像を形成する。
【００１９】
クリーニング手段１１では、感光体ドラム７上のトナー像が転写ローラ４により記録媒体２上に転写された後、クリーニングブレード１１ａにより感光体ドラム７上に残留したトナーが掻き落とされ、掻き落とされたトナーはスクイズローラ１１ｂにより廃トナー溜め１１ｃに回収される。
【００２０】
又、前記感光体ドラム７等の各部材は、トナーを収納するトナー容器１２ａと、現像ローラ１０ｄ等の現像部材を保持する現像フレーム１２ｂとを溶着して現像ユニットを構成し、これをクリーニング枠体１２ｃに感光体ドラム７やクリーニング手段１１等を取り付けたクリーニングユニットを結合して構成したプロセスカートリッジ枠体に収納してプロセスカートリッジ化され、装置本体１３に設けられたプロセスカートリッジ装着手段である図示しない装着ガイド部材を介して着脱可能に装着される。
【００２１】
前記プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装着すると、図示しないプロセスカートリッジ側カップリング手段と本体側カップリング手段とが結合し、感光体ドラム７等は装置本体１３から駆動を受けて回転可能となる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの現像バイアス条件であるリーク発生バイアス電圧を計測するためのバイアス電圧測定装置の模式図である。
【００２３】
図２において、バイアス電圧測定装置（以下、計測治具ともいう）ＪＰはプロセスカートリッジＢを製造する製造工程に設置されており、計測治具本体ＪＰ１と治具ドラムＪＰ２とを備えている。この計測治具ＪＰは、プロセスカートリッジＢから感光体ドラムを取り外したプロセスカートリッジ半製品Ｂ１が装着可能な構成を有している。治具ドラムＪＰ２にはＤＣ電源ＪＰ３、可変の電圧を印加可能なＡＣ電源ＪＰ４、及びＡＣ電源ＪＰ４に印加される電圧を計測する計測器ＪＰ５が電気的に接続されている。
【００２４】
プロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を計測するときは、計測治具ＪＰにプロセスカートリッジ半製品Ｂ１を装着し、治具ドラムＪＰ２とプロセスカートリッジ半製品Ｂ１の現像ローラ１０ｄとの間にＤＣ電源ＪＰ３及びＡＣ電源ＪＰ４によりＤＣ及びＡＣのバイアス電圧を印加し、ＡＣ電源ＪＰ４に印加する電圧を段階的に高めていき、リークが発生したときの電圧（以下、この電圧をリーク発生バイアス電圧という）ＶｐｐＨを計測器ＪＰ５により計測する。計測器ＪＰ５により計測された電圧情報は、プロセスカートリッジＢの製造工程内に設置された制御装置ＪＳに送られ、制御装置ＪＳで電気的に処理された後、計測治具ＪＰを介してプロセスカートリッジ半製品Ｂ１の記憶素子ＥＰに書き込まれる。
【００２５】
なお、記憶素子ＥＰに用いる素子は、半導体メモリ素子、不揮発性磁気メモリ、光メモリのいずれを用いても良いが、半導体メモリ素子がより好ましい。
【００２６】
また、治具ドラムＪＰ２は誘電体である感光体ドラムでも良く、アルミニウム等の導電性を有する金属製の円筒でも良いが、誘電性又は導電性を有する平らな板で構成しても良い。
【００２７】
図３は、本発明に係るプロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を製造工程で計測する際の制御系のブロック図である。
【００２８】
図３において、ＪＳはプロセスカートリッジＢの製造工程に設置された制御装置であり、メモリＪＳ１が内蔵されており、メモリＪＳ１には、測定されたプロセスカートリッジ半製品Ｂ１のリーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨをプロセスカートリッジ半製品Ｂ１の記憶素子ＥＰに書き込むためのプログラムが備えられている。このプログラムは、プロセスカートリッジＢの動作時間や環境条件と、測定されたプロセスカートリッジ半製品Ｂ１のリーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨとの対比によりＡＣバイアス電圧Ｖｐｐの最適値が選定できるデータが入力されており、その最適値が制御装置ＪＳにより選定され、計測治具ＪＰを介してプロセスカートリッジ半製品Ｂ１の記憶素子ＥＰに書き込まれる。
【００２９】
図４は、本発明に係るプロセスカートリッジを画像形成装置に装着する際の制御系のブロック図である。
【００３０】
図４において、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａに装着されると、画像形成装置Ａに内蔵されている制御部ＳＥにプロセスカートリッジＢの記憶素子ＥＰに書き込まれたリーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨの情報が送られる。制御部ＳＥには、リーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨの値に基づいて高圧電源ＨＶの出力値を決定するためのプログラムを有するメモリＳＥ１が内蔵されており、送られてくるリーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨの情報に基づいて高圧電源ＨＶの出力値を決定する。
【００３１】
図５は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧設定値を説明するためのグラフである。
【００３２】
図５において、横軸は感光体ドラムと現像ローラとの間隔Ｄｓを表し、縦軸はＡＣバイアス電圧Ｖｐｐを表す。傾斜した直線ａはリーク発生領域の限界を示し、直線ｂは濃度むらの発生領域の限界を示す。図５からＡＣバイアス電圧Ｖｐｐは、高すぎるとリーク発生となり、低すぎると濃度むらとなることが判る。
【００３３】
感光体ドラムと現像ローラとの間隔Ｄｓの最小値をＤｓ１、最大値をＤｓ２とすると、Ｄｓの最小値Ｄｓ１が直線ａと交叉する点におけるＡＣバイアス電圧の値がリーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨとなり、Ｄｓの最大値Ｄｓ２が直線ｂと交叉する点におけるＡＣバイアス電圧の値が濃度ムラ発生バイアス電圧ＶｐｐＬとなる。ここで、リーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨと濃度ムラ発生バイアス電圧ＶｐｐＬとの差をＡＣバイアス電圧を決定するための定数といい、ＶｐｐＯＷで表すと、ＡＣバイアス電圧の初期設定値ＶｐｐＳは、
ＶｐｐＳ＝ＶｐｐＨ−（ＶｐｐＯＷ／２）
で表される。
【００３４】
図６は、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を計測する手順を説明するためのフローチャートである。
【００３５】
プロセスカートリッジＢのリーク発生バイアス電圧ＶｐｐＨを計測して記憶素子ＥＰに書き込む製造工程において、図６に示すように、最初にプロセスカートリッジ半製品Ｂ１を計測治具ＪＰにセットする（ステップＳ１）。
【００３６】
次いで、ＤＣ電源ＪＰ３及びＡＣ電源ＪＰ４をオンしてバイアス電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００３７】
ＡＣ電源ＪＰ４により印加される電圧Ｖｐｐによりリークが発生したかどうかを確認し（ステップＳ３）、リークが発生していないとき（ステップＳ３否定）はステップＳ４に進み、リークが発生したとき（ステップＳ３肯定）はステップＳ６に進む。
【００３８】
リークが発生していないときはステップＳ４に進み、ステップＳ４において、ＡＣ電源ＪＰ４により印加される電圧Ｖｐｐを一段階上げる（ここで、一段階は４０〜５０Ｖのピッチとする）。
【００３９】
次に、再度リークが発生したかどうかを確認し（ステップＳ５）、リークが発生していないとき（ステップＳ５否定）はステップＳ４に戻り、リークが発生したとき（ステップＳ５肯定）はステップＳ６に進む。
【００４０】
リークが発生したときはステップＳ６に進み、計測されたリーク発生バイアス電圧は書込装置によりプロセスカートリッジ半製品Ｂ１の記憶素子ＥＰに書き込まれる（ステップＳ６）。
【００４１】
最後に、計測を終えたプロセスカートリッジ半製品Ｂ１は計測治具ＪＰから外される（ステップＳ７）。プロセスカートリッジ半製品Ｂ１は図示しない次工程で感光体ドラムを組み込まれてプロセスカートリッジ（完成品）Ｂとなる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態においては、現像バイアス条件をＡＣバイアス電圧におけるリーク発生バイアス電圧としたが、ＤＣバイアス電圧又はＤｕｔｙ比（現像性を表す数値で、ＡＣバイアス電圧の１周期の時間に対する電圧印加時間の割合を表す。）であっても良い。
【００４３】
なお、本発明により画像安定化制御を行う必要が無くなり、画像形成の生産性が高まると共に、トナーの消費量が減少し、余分な画像形成枚数の増加を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを装着して駆動する画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの現像バイアス条件であるリーク発生バイアス電圧を計測するためのバイアス電圧測定装置である。
【図３】本発明に係るプロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を製造工程で計測する際の制御系のブロック図である。
【図４】本発明に係るプロセスカートリッジを画像形成装置に装着する際の制御系のブロック図である。
【図５】本発明に係るプロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧設定値を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジのリーク発生バイアス電圧を計測する手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１  光学系
２  記録媒体
３  搬送手段
４  転写ローラ
５  定着手段
６  排出部
７  感光体ドラム（像担持体）
８  帯電手段
９  開口部
１０  現像手段
１１  クリーニング手段
１３  装置本体
１４  開閉カバー
Ａ  画像形成装置
Ｂ  プロセスカートリッジ
Ｂ１  プロセスカートリッジ半製品
Ｄｓ  感光体ドラムと現像ローラとの間隔
ＥＰ  記憶素子
ＪＰ  計測治具（バイアス電圧測定装置）
ＪＰ１  計測治具本体
ＪＰ２  治具ドラム
ＪＰ３  ＤＣ電源
ＪＰ４  ＡＣ電源
Ｖｐｐ  ＡＣバイアス電圧
ＶｐｐＨ  リーク発生バイアス電圧
ＶｐｐＳ  ＡＣバイアス電圧設定値
ＶｐｐＯＷ  ＡＣバイアス電圧を決定するための定数
【図１】
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【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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