(57)【要約】【課題】感光体の表面の削れによって起こるライン幅の細りを防止し、長期にわたって良好な画像を提供する。【解決手段】イオン導電物質を含む導電部材を転写ローラとして用い、それが持つ環境依存特性により環境を検知する。また、感光体表面の電位が暗部・明部電位各々の時に定電流制御を行い、その出力電圧の差とあらかじめ画像形成装置に認識させておいた感光体初期の暗部・明部電位の差とを比較し、感光体表面の膜厚変化を予想し、その膜厚に応じた濃度補正処理を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を所望の濃度にする画像処理工程と、被帯電体に該被帯電体面を帯電処理する帯電工程、該画像処理後の情報を該被帯電体面に記録する露光工程、記録された画像情報のトナー像化を行う現像工程、該トナー像を転写材に転写処理する転写工程を含む作像プロセスを適用している画像形成装置に於いて、
該画像処理工程は画像情報を所望の濃度に変換する濃度変換処理であり、
該転写工程はイオン導電物質を有する転写導電部材を被帯電体に当接させてトナー像を転写材に転写する接触転写装置であり、
該帯電工程後の該被帯電体面の電位を暗部電位とし、また該帯電工程・該露光工程後の該被帯電体面の電位を明部電位とし、
該被帯電体が非画像領域に対応しているとき、該被帯電体面の電位が暗部電位・明部電位、それぞれの場合に直流定電流制御を該転写導電部材に行い、そのときの直流定電圧値を検知し、
上記検知した直流定電圧値に応じて、該画像処理工程の濃度変換処理を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該直流定電流制御は画像形成装置の電源ＯＮ後に行う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】
該直流定電流制御は規定の枚数の画像形成終了後に行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に係り、特に像担持体に形成担持させたか転写像を転写材に転写させる画像形成装置に関する。より詳しくは、転写手段が接触転写方式である画像形成装置の改善に関する。
【０００２】
【従来技術】
便宜上、画像形成装置を例にして説明する。
【０００３】
電子写真装置（複写機、光プリンタなど）・静電記録装置等の画像形成装置に於いて、感光体・誘電体等の被帯電体としての像担持体面を帯電処理する手段機器、像担持体面上に形成された転写処理する手段機器としては、従来コロナ放電装置が広く用いられてきた。
【０００４】
これに対し、電圧を印加した帯電部材・転写部材を被帯電体面に接触させて帯電処理・転写処理する接触帯電装置・接触転写装置は、電源の低電圧化が図れ、オゾンの発生量が少ない等の長所を有していることから、新たな帯電・転写処理手段として注目され、実用化されている。
【０００５】
また、帯電部材に印加する電圧としては、直流電界のみを印加し、被帯電体を帯電させる手法（以後ＤＣ帯電ローラ方式と称する）と直流電界に交流電界を重畳したものを帯電部材に印加し、被帯電体を帯電処理する手法（以後ＡＣ帯電ローラ方式と称する）があるが、交流電界によるならし効果があるＡＣ帯電方式が、帯電均一性に優れるため、好ましく用いられている。
【０００６】
このＡＣ帯電ローラ方式に於いて、帯電部材に印加するバイアスとしては、直流定電圧、直流定電流、交流定電圧、交流定電圧のうち、各々直流電界、交流電界を選択できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような画像形成装置は、画像形成枚数が増加するにつれて被帯電体としての感光体の表面がクリーニング手段のクリーニングブレードや現像剤などにより削れられる。そして感光体の厚み（層厚、膜厚）が減少することにより、感光体の感度が変化する。特にＡＣ帯電ローラ方式の場合、感光体の膜厚の削れが多く、上記問題が顕著であった。
【０００８】
また、膜厚減少時の感度特性は環境（温度・湿度）依存性が高いため、画像濃度や画質の安定した形成を阻害する因子の一つとなっていた。
【０００９】
この現象を回避するためには、感光体の表面電位を検知するセンサや環境を検知するセンサ等が必要であり、装置としては大幅なコストアップと複雑化、及び大型化となってしまい、省スペース化とローコスト化に対しては障害となっていた。
【００１０】
（本発明の目的）
よって、本発明は上記に代表される問題（ライン画像の細り、感光体の感度特性の環境依存）に対処すべくなされたものであって、前述のような画像形成装置において、さまざまな条件においても、長期にわたって良好な画像をより早く提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）画像情報を所望の濃度にする画像処理工程と、被帯電体に該被帯電体面を帯電処理する帯電工程、該画像処理後の情報を該被帯電体面に記録する露光工程、記録された画像情報のトナー像化を行う現像工程、該トナー像を転写材に転写処理する転写工程を含む作像プロセスを適用している画像形成装置に於いて、
該画像処理工程は画像情報を所望の濃度に変換する濃度変換処理であり、
該転写工程はイオン導電物質を有する転写導電部材を被帯電体に当接させてトナー像を転写材に転写する接触転写装置であり、
該帯電工程後の該被帯電体面の電位を暗部電位とし、また該帯電工程・該露光工程後の該被帯電体面の電位を明部電位とし、
該被帯電体が非画像領域に対応しているとき、該被帯電体面の電位が暗部電位・明部電位、それぞれの場合に直流定電流制御を該転写導電部材に行い、そのときの直流定電圧値を検知し、
上記検知した直流定電圧値に応じて、該画像処理工程の濃度変換処理を変更することを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
（２）該直流定電流制御は画像形成装置の電源ＯＮ後に行うことを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（３）該直流定電流制御は規定の枚数の画像形成終了後に行うことを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
【００１４】
【作用】
転写ローラに環境依存が大きいイオン導電剤を有するローラを用いることで、定電流制御を実施した際の検知した定電圧値もしくは定電流値により環境を検知することができる。しかも、暗部電位・明部電位のそれぞれに於いて定電流制御もしくは定電圧制御を実施するため、検知した２つの定電圧値もしくは定電流値の差により感光体の膜厚を予想することができる。
【００１５】
その結果、環境・膜厚に応じて画像情報に濃度補正をくわえるため、常に最適の状態の画像を長期にわたって得ることができる。
【００１６】
また、検知した２つの定電圧値もしくは定電流値の差がある一定の値に達したら、これ以上補正を行うと良好な画像を得られないと認識し、感光体の交換を表示し、不良画像を提供しないことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明を用いたクリーニングレス方式の画像形成装置の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用の複写機である。
【００１８】
１０は原稿台である。原稿台１０はガラスであり、その上に原稿１１を載せ、不図示の厚板で挟むことにより、原稿１１のズレ・浮き等を防止する。光源１２はハロゲンランプであり、これが点灯して原稿を照射し、その反射光がミラーＭ１・Ｍ２・Ｍ３で反射され、原稿の画像情報が輝度データとしてＣＣＤ１３で読み込まれる。この時、光源１２と反射ミラーＭ１は矢印の方向に一定の速度ｖで走査する。
【００１９】
また、ＣＣＤ１３で読み込まれる輝度データは、不図示のＣＰＵで輝度−濃度変換処理、デジタル処理、濃度補正処理等の画像処理が行われて出力画像データとなる。
【００２０】
１は被帯電体である。本例では回転ドラム型の電子写真感光体である。本例の感光体１は、アルミニウム等の導電性基層１ｂと、その外面に形成した光導電層１ａとを基本に構成されている。また、矢印の方向に回転駆動されている。また、光導電層１ａの初期膜厚は３０μｍであり、平均膜厚が１０μｍ以下になると均一に帯電処理を行うことが困難になるものである。
【００２１】
２は帯電部材である。本例はローラタイプである（以下帯電ローラと記す）。帯電ローラは中心の芯金２ｃと、その外周に形成した導電層２ｂと、更にその外周に形成した抵抗層２ａからなる。帯電ローラ２は芯金２ｃの両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、ドラム型の感光体１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１に対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動にともない従動回転する。
【００２２】
Ｓ１は帯電ローラ２に対するバイアス印加電源である。この電源Ｓ１より直流電圧、交流電圧、周波数のバイアス電圧が印加された帯電部材としての帯電ローラ２により、感光体１の外周面が帯電処理される。
【００２３】
この被帯電体１の帯電処理面は、露光手段５によりＣＰＵで画像処理された出力画像データの露光（レーザビーム走査露光、原稿画像のスリット露光等。本実施例ではレーザビーム走査露光）を受けることで、感光体１の帯電処理面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２４】
静電潜像はついで現像器６により磁性一成分のトナーＴが付着され、トナー像として順次可視像化される。現像器６には電源Ｓ２からＡＣ成分とＤＣ成分を重畳して印加し、被帯電体と０．３ｍｍの距離を置いて配接することでジャンピング現像を行っている。また、トナーＴとしてはネガトナーを用いた。
【００２５】
このトナー像はついで転写装置７により転写材Ｐに転写される。転写装置７は、過塩素酸ナトリウム等のイオン導電性物質を混入することにより安定した抵抗値を持つ回転自在な転写ローラ７ａと芯金７ｂからなり、電源Ｓ３によって転写材Ｐの裏面側からトナーＴと逆極性の帯電を行うことによって、感光体１上のトナー像を順次転写材Ｐの上面に転写する。ここで転写材Ｐは不図示の搬送装置から感光ドラム１の回転と同期されて適正なタイミングを持って感光体１と転写装置７との間の転写部へ搬送されるものである。
【００２６】
トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、つづいて感光体１から分離されて不図示の定着装置へ搬送されてトナー像が定着され、その後装置本体外部に排出されるか、または例えば、裏面にも像形成するものであれば、転写部への再搬送手段へ搬送される。
【００２７】
以上の構成により、感光体の駆動速度Ｖｐ（以後プロセススピードと呼ぶ）を７５ｍｍ／ｓ、帯電印加バイアスは直流定電圧−６５０Ｖ、交流定電流６００μＡ、周波数２０００Ｈｚの正弦波、現像印加バイアスは直流定電圧−４５０Ｖ、交流定電電圧１３００Ｖｐｐ、周波数２６００Ｈｚの矩形波を用いて画像形成を行ったところ、低・中・高湿環境の初期と耐久末期の２００μｍラインの出力画像を比較したところ、低・中・高湿環境の初期のライン幅が１９０〜２００μｍ・２２０〜２３０μｍ・２５０〜２６０μｍとなった。これは、感光体自体に環境依存性があり、低湿環境下では露光処理後の電位が高くなるためである。また、低・中・高湿環境の耐久末期のライン幅は１４０〜１５０μｍ・１６０〜１７０μｍ・１８０〜１９０μｍとなり、弱々しい画像になってしまった。これは、感光体表面が帯電処理により劣化し、クリーニングブレード等により削られ、感光体の感度が変化してしまい、露光処理後の電位が所定の電位にならなくなってしまったことと、感光体表面が薄くなったことによって１ドットの再現性が向上したためである。
【００２８】
次に上記構成での不図示のＣＰＵで行われている濃度補正処理を確認したところ、ＣＣＤ１３で読み込まれた輝度データを濃度に変換したデータと補正後の濃度データは図２の点線のようになっており、また２００μｍラインを再現する時の輝度データを濃度に変換したデータは図２の１．０相当することが分かった。
【００２９】
そこで画像形成装置内に環境検知センサを取り付け、環境を検知すると共に低・中・高湿環境の濃度補正処理を図３のように制御し、他の条件は先の構成と同様にして画像形成を実施した。また図３の各環境の補正テーブルは、耐久末期においても充分なライン幅が得られるように設定している。詳しくは、耐久後のライン幅が２００μｍ以上となるように輝度データを濃度に変換したデータの１．０の点が、低湿環境では１．４、中湿環境では１．３、低湿環境では１．２となるような濃度補正変換を実施した。その結果、確かに各環境でのライン幅のバラツキを押さえることができたと共に、耐久末期でのラインの細りを防止することはできた。しかしながら、耐久初期では文字・ラインの太り、トナー消費量の増加という弊害、環境を検知しなくてはいけないため本体のコストアップという弊害が生じた。
【００３０】
そこで上記問題を対処すべく本実施例では、環境依存性の高いイオン導電性物質含むゴムを接触転写ローラとして用い、そのＶ−Ｉ特性により環境を検知すると共に、感光体の表面電位が非露光時（暗部電位）・露光時（明部電位）のそれぞれの場合において直流定電流制御を行い、その時の電源から出力された直流電圧値の差で感光体の膜厚を検知し、画像処理時の濃度補正を制御した。
【００３１】
ここで、イオン導電性物質含む接触転写ローラのＶ−Ｉ特性に付いて詳しく説明する。図４は低・中・高湿環境にイオン導電性物質含む接触転写ローラのＶ−Ｉ特性である。測定方法としては、ローラを環境に１日放置後、φ３０のアルミに１．５ｋｇで加圧し、定電圧を印加した時の電流値を検出している。本画像形成装置において転写に必要な電流値は２．５μＡであることは筆者等の検討により分かっており、このときの電圧値を比較すると低湿環境では４．０ｋＶ、中湿環境では２．０ｋＶ、高湿環境では１．０ｋＶとなる。次に、感光体の膜厚と感光体表面の暗部・明部電位の関係について詳しく説明する。図５・６・７は感光体の膜厚と暗部電位明部電位の推移である。これより暗部電位は殆ど変化しないが、明部電位は画像形成枚数・環境によって変化することがわかった。詳しくは低湿環境では膜厚が５μｍ変化すると約２０Ｖの変化、中・高湿環境では膜厚が５μｍ変化すると約１０Ｖ変化する。
【００３２】
上記結果より、本実施例で実施した環境検知・膜厚変化の検知方法を詳しく説明する。
【００３３】
まず環境検知だが、図４のＶ−Ｉ特性より転写ローラに直流定電流制御を行ったときの電源から出力された直流電圧値により、環境を検知できる。
【００３４】
次に膜厚検知だが、図８の等価回路図を用いて説明すると、感光体に一定電流Ｉが流れるために必要な出力電圧Ｖ、帯電処理された感光体の表面電位をＶ′、感光体の静電容量をＣ、転写ローラの抵抗値をＲとすると、その関係は下記のように表される。
【００３５】
Ｉ＝（Ｖ−Ｖ′）／（Ｒ＋Ｚ）Ｉ＝・・・（１）
但し、
Ｚ＝１／Ｃ
よって、感光体表面が暗部電位Ｖｄ、明部電位Ｖｌのときの一定電流Ｉが流れるために必要な出力電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２とすると、
Ｉ＝（Ｖ１−Ｖｄ）／（Ｒ＋Ｚ）  ・・・（２）８−１
Ｉ＝（Ｖ２−Ｖｌ）／（Ｒ＋Ｚ）  ・・・（３）８−２
となる。
Ｉ＝一定、及び式（２）、（３）より出力電圧Ｖ１、Ｖ２の差δＶの絶対値は、
δＶ＝｜Ｖ１−Ｖ２｜＝｜｛（Ｒ＋Ｚ）Ｉ＋Ｖｄ｝−｛（Ｒ＋Ｚ）Ｉ＋Ｖｌ｝｜＝｜Ｖｄ−Ｖｌ｜・・・（４）
となる。次に感光体が初期における出力電圧の差をδＶ０、感光体初期の暗部電位をＶｄ０、感光体初期の明部電位をＶｌ０とすると、式（４）より、
δＶ０＝｜Ｖｄ０−Ｖｌ０｜・・・（５）
暗部電位は耐久により殆ど変化しないことより、δＶ０，δＶの差が明部電位の変化となる。
【００３６】
δＶ０−δＶ＝｜｜Ｖｄ０−Ｖｌ０｜−｜Ｖｄ−Ｖｌ｜｜・・・（５）
つまり、暗部・明部電位における出力電圧の差を初期のそれと比較することで、明部電位の変化量が明確となり、その結果、感光体膜厚の変化を検知することが可能となる。
【００３７】
以上の検知の具体例をあげると、まず画像形成装置が持つ不図示のＣＰＵに低湿・中湿・高湿環境の感光体初期の暗部・明部電位（低湿環境はＶｄ０＝−６５０Ｖ，Ｖｌ０＝−１５０Ｖ、中湿環境はＶｄ０＝−６５０Ｖ，Ｖｌ０＝−１３５Ｖ、高湿環境はＶｄ０＝−６５０Ｖ，Ｖｌ０＝―１２０Ｖ）と、低湿・中湿・高湿環境におけるイオン導電性物質を含んだ転写ローラに直流定電流２．５μＡを印加したときの直流定電圧値（低湿環境は３．０〜４．０ｋＶ、中湿環境は１．５〜３．０ｋＶ、高湿環境は０．５〜１．５ｋＶ）をあらかじめ認識させた。
【００３８】
転写材が転写装置に突入する前（以後、前回転と呼ぶ）に帯電バイアスを印加し、露光前後で転写ローラに直流定電流２．５μＡを印加し、その時の暗部電位と明部電位の直流定電圧値はそれぞれＶｄ＝３．３ｋＶ，Ｖｌ＝３．７７ｋＶとなった。
【００３９】
そこで式（４）にそれぞれの値を代入するとδＶ０−δＶ＝３０Ｖとなる。環境はＶｄ＝１．６ｋＶのため不図示のＣＰＵにあらかじめ認識させておいた値より低湿環境となり、またδＶ０−δＶの結果より感光体の膜厚変化が５〜１０μｍであるのが分かる。
【００４０】
図９は低湿環境の膜厚変化時の濃度補正テーブルである。上記結果とこのテーブルより、三角マークのテーブルの濃度補正処理を実施し、画像形成を行う。
【００４１】
以上の構成により、全ての環境下・耐久状況においても充分なライン幅を得ることができ、良好な画像を常に形成することが出来た。また常に適正なライン幅を一定に制御できるためトナー消費量のばらつきが無くすことができた。
【００４２】
（実施例２）
上記実施例では環境・耐久に依存すること無く良好な画像を得ることができたが、画像形成毎の前多回転中に環境検知・膜厚検知を実施したため、その制御を行わない場合と比較して帯電バイアスの印加時間が長くなってしまい、感光体表面の削れを促進してしまい、その結果画像形成枚数が減ってしまった。
【００４３】
筆者等の検討によると、感光体表面はどの環境においても１万枚の画像形成で約５μｍ削れることがわかった。
【００４４】
そこで、本実施例では画像形成装置本体の電源ＯＮ時のみに環境検知・膜厚検知を実施し、濃度補正処理のテーブルを制御した。
【００４５】
その結果、実施例１と同様に全ての環境下・耐久状況においても充分なライン幅を得ることができ、良好な画像を常に形成することが出来たと共に、感光体表面の削れを防止し、画像形成枚数を伸ばすことができた。
【００４６】
（実施例３）
上記実施例により画像形成枚数を減らすこと無く、且つ環境・耐久に依存すること無く良好な画像を得ることができたが、ＦＡＸ機能を持った画像形成装置の場合には電源を切ることが無いため、膜厚に応じて濃度補正処理のテーブルを制御することができなかった。
【００４７】
そこで、本実施例では画像形成１０００枚毎に前回転時に環境検知・膜厚検知を実施し、濃度補正処理のテーブルを制御した。
【００４８】
その結果、ＦＡＸ機能を持った画像形成装置の場合においても、確実に感光体の膜厚を検知することができたと共に、実施例１・２と同様に画像形成枚数を減らすこと無く、且つ環境・耐久に依存すること無く良好な画像を得ることができた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の発明によって以下の効果が得られた。
Ａ）環境・耐久に関わらず、良好な濃度の画像形成が出来た。
Ｂ）常に適正なライン幅を一定に制御したため、トナー消費量を一定に保つことが出来た。
Ｃ）感光体の表面電位を検知するセンサや環境を検知するセンサ等を用いなかったため、省スペースとローコストを実現することが出来た。
【００５０】
また本実施例では、現像剤として磁性一成分トナーを用いたが、非磁性一成分トナー・非磁性２成分トナーを用いた場合においても自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本画像形成装置の、構成を示す概略断面図
【図２】本画像形成装置における濃度補正テーブルを表すグラフ
【図３】環境別の耐久末期で充分なライン幅が得られる濃度補正テーブルを表すグラフ
【図４】低湿・中湿・高湿環境におけるイオン導電性物質を含んだ転写ローラのＩ−Ｖ特性を表すグラフ
【図５】低湿・中湿・高湿環境における感光体膜厚と暗部・明部電位の関係を表すグラフ
【図６】低湿・中湿・高湿環境における感光体膜厚と暗部・明部電位の関係を表すグラフ
【図７】低湿・中湿・高湿環境における感光体膜厚と暗部・明部電位の関係を表すグラフ
【図８】等価回路図
【図９】低湿環境における膜厚依存による濃度補正テーブルを表すグラフ
【符号の説明】
１  感光体
１ａ  光導電層
１ｂ  導電性基層
２  帯電部材
２ａ  抵抗層
２ｂ  導電層
２ｃ  芯金
５  露光手段
６  現像器
７  転写装置
７ａ  導電層
７ｂ  芯金
１０  原稿台
１１  原稿
１２  光源
１３  ＣＣＤ
Ｔ  トナー
Ｐ  転写材
Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３  帯電・現像・転写の電源
Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３  ミラー
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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