(57)【要約】【課題】電子写真法による画像形成方法において、感光体の軸方向における膜厚差を簡易に検出すること。【解決手段】軸方向に対して直交する方向に移動可能な感光体１上の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成する工程と、前記トナーパッチのそれぞれを被転写材１０上に転写する際の転写電流を検出する工程と、検出されたそれぞれの転写電流に基づいて感光体１の軸方向の膜厚差を算出する工程と、を備えた膜厚差検出方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に対して直交する方向に移動可能な感光体上の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成する工程と、
前記トナーパッチのそれぞれを被転写材上に転写する際の転写電流を検出する工程と、
検出されたそれぞれの転写電流に基づいて前記感光体の軸方向の膜厚差を算出する工程と、
を備えたことを特徴とする膜厚差検出方法。
【請求項２】
前記感光体は断面円形状をなし、前記トナーパッチは前記感光体の円周方向の同じ位置に形成されること、を特徴とする請求項１に記載の膜厚差検出方法。
【請求項３】
前記感光体の軸方向の一端部に第１トナーパッチを形成し、第１トナーパッチの転写時の転写電流ＩＴ１を検出し、
前記感光体の軸方向の他端部に第２トナーパッチを形成し、第２トナーパッチの転写時の転写電流ＩＴ２を検出し、
転写電流ＩＴ１と転写電流ＩＴ２とから前記感光体の軸方向の膜厚差を算出すること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜厚差検出方法。
【請求項４】
感光体上に形成されるトナーパッチの感光体軸方向の長さは該感光体の軸方向長さの半分以上であること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の膜厚差検出方法。
【請求項５】
軸方向に対して直交する方向に移動可能な感光体と、該感光体を帯電させる帯電部材と、該感光体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写させる転写部材と、該転写部材から前記感光体に流れる電流を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置において、
前記感光体の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成し、それぞれのトナーパッチを被転写材上に転写する際に前記検出手段にて転写電流を検出し、それぞれの転写電流に基づいて前記感光体の軸方向の膜厚差を算出すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体は断面円形状をなし、前記トナーパッチを前記感光体の円周方向の同じ位置に形成すること、を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記感光体の軸方向の一端部に第１トナーパッチを形成し、第１トナーパッチの転写時の転写電流ＩＴ１を検出し、
前記感光体の軸方向の他端部に第２トナーパッチを形成し、第２トナーパッチの転写時の転写電流ＩＴ２を検出し、
転写電流ＩＴ１と転写電流ＩＴ２とから前記感光体の軸方向の膜厚差を算出すること、
を特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
感光体上に形成されるトナーパッチの感光体軸方向の長さは該感光体の軸方向長さの半分以上であること、を特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか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、膜厚差検出方法、特に、複写機やプリンタなど電子写真方式で使用される感光体の軸方向の膜厚差を検出する方法、及び、その方法を実施する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタなど電子写真方式による画像形成装置で使用される感光体は、プリント枚数に応じて残留トナーのクリーニングブレードなどによってその表面が削られ、膜厚が薄くなる。この削れ量が軸方向に均一であれば問題ないが、現像ローラから供給される現像剤に含まれる滑剤の量が感光体の軸方向に傾きを生じていることに起因して、削れ量に軸方向に差が生じ、膜厚が軸方向に傾きを生じる。
【０００３】
近年における装置の高耐久化の要求により感光体の膜厚は厚くなり、耐久末期では軸方向の膜厚差（傾き）が顕著に発生し、画像劣化という問題点が発生していた。これを抑制するためには、感光体の軸方向での膜厚差を検知する検知手段を設けて膜厚を調整することが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、印加される電圧により感光体の表面電位を除電する除電手段（転写部材）と、電圧が除電手段に印加される際に除電手段に流れる電流の電流値を検知する電流検知手段とを有し、電流検知手段により検知された電流値に基づいて感光体の厚みを求める画像形成装置が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、帯電ローラに交流電圧を印加中に転写ローラに直流電圧を印加し、このとき流れる電流量を測定することで、感光体の膜厚量を検知する画像形成装置が記載されている。
【０００６】
しかしながら、感光体の膜厚の検知手段として感光体に表面電位計などを設けると、コストアップや機構の大型化につながる。また、感光体の軸方向に平均的な膜厚しか検知できず、感光体の軸方向の膜厚分布を予測することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４３３５７号公報
【特許文献２】特開２０００−０１０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、感光体の軸方向における膜厚差を簡易に検出できる膜厚差検出方法、及び、該方法を好ましく実施できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態である膜厚差検出方法は、
軸方向に対して直交する方向に移動可能な感光体上の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成する工程と、
前記トナーパッチのそれぞれを被転写材上に転写する際の転写電流を検出する工程と、
検出されたそれぞれの転写電流に基づいて前記感光体の軸方向の膜厚差を算出する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の形態である画像形成装置は、
軸方向に対して直交する方向に移動可能な感光体と、該感光体を帯電させる帯電部材と、該感光体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写させる転写部材と、該転写部材から前記感光体に流れる電流を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置において、
前記感光体の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成し、それぞれのトナーパッチを被転写材上に転写する際に前記検出手段にて転写電流を検出し、それぞれの転写電流に基づいて前記感光体の軸方向の膜厚差を算出すること、
を特徴とする。
【００１１】
感光体上に形成したトナーパッチを被転写材上に転写する際、その転写電流を検出することによって感光体の膜厚を検出できる。前記膜厚差検出方法においては、感光体上の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成し、該トナーパッチの被転写材上への転写時のそれぞれの転写電流を検出することにより、感光体の軸方向の膜厚差を算出する。ここで検出された膜厚差に応じて、感光体の厚い部分を研削するなどの膜厚調整処理を行う、あるいは、膜厚の削れ量が大きい領域に形成されるトナーパッチの濃度を濃くし、該領域に現像剤が多く供給されるようにする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感光体の軸方向における膜厚差を簡易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施例である画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
【図２】膜厚差検出の制御手順を示すフローチャート図である。
【図３】感光体の一端にトナーパッチを形成したときの等価回路図である。
【図４】感光体の他端にトナーパッチを形成したときの等価回路図である。
【図５】トナーパッチが薄いときに検出される膜厚値を示すグラフである。
【図６】トナーパッチが厚いときに検出される膜厚値を示すグラフである。
【図７】トナーパッチが小さいときに検出される膜厚差を示すグラフである。
【図８】トナーパッチが大きいときに検出される膜厚差を示すグラフである。
【図９】感光体上に形成されるトナーパッチの軸方向長さを示す説明図である。
【図１０】転写電流に対する感光体表面電位を示すグラフである。
【図１１】感光体表面電位に対する感光体膜厚を示すグラフである。
【図１２】実施例１，２における膜厚検出結果を示すグラフである。
【図１３】実施例１にて膜厚調整処理を実行した場合における軸方向の膜厚を示すグラフであり、比較例も示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る膜厚差検出方法及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
一実施例である画像形成装置は、タンデム方式でカラー画像を形成するようにしたものであり、その要部を構成する一のプロセスユニットを図１に示す。即ち、矢印Ａ方向に回転駆動されるドラム状の感光体１の周囲に、帯電ローラ２、レーザ露光装置３、現像器４、転写ローラ５、残留トナーのクリーニングブレード６が配置されている。
【００１６】
感光体１は負帯電性の有機感光体を金属性芯金に塗布したもので、該芯金はグランドに接続されている。帯電ローラ２は、感光体１の回転に従動回転しつつ、該感光体１の表面を負極性に帯電させる。なお、帯電形態としては非接触式であってもよい。帯電された感光体１の表面にはレーザ露光装置３から画像データにて変調されたレーザビームＬＢが照射され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器４にて所定の現像バイアスの印加のもとでトナー像として顕像化される。
【００１７】
感光体１には中間転写ベルト１０が矢印Ｂ方向に回転駆動されつつ接触しており、感光体１上に形成されたトナー像は転写ローラ５から付与される電界にて中間転写ベルト１０上に１次転写される。転写ローラ５にはトナーとは逆極性のバイアス電圧（本実施例では正極性）が電源２０から印加される。タンデム方式にあっては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する四つの感光体１が並置されており、他の感光体に形成されたトナー像が中間転写ベルト１０上に１次転写／合成される。その後、トナー像は中間転写ベルト１０から図示しない用紙上に２次転写される。このような電子写真法による作像プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。
【００１８】
本実施例では、転写電源２０と転写ローラ５との間に転写電流検出回路２１が配置されている。この検出回路２１は、転写時に電源２０からバイアス電圧が印加された際、転写ローラ５から中間転写ベルト１０に流れる転写電流を検出する。転写電流は、転写ローラ５からベルト１０の表面に印加される電位と帯電された感光体１の表面電位との電位差に基づいて生じる。
【００１９】
感光体１の軸方向の膜厚差（以下、膜厚傾斜とも称する）を検出する制御は、概略、軸方向に対して直交する方向Ａに移動可能な感光体１上の軸方向の異なる少なくとも二つの位置にトナーパッチを形成し、該トナーパッチのそれぞれを被転写材（中間転写ベルト１０）上に転写する際の転写電流を検出し、検出されたそれぞれの転写電流に基づいて記感光体１の軸方向の膜厚差を算出する。膜厚差検出動作は非画像形成時に実行される。非画像形成時とは、画像形成装置の立上げ時、ウォームアップ時、画像形成ジョブを実行する直前又は直後、あるいは、画像形成ジョブの途中などである。
【００２０】
詳しくは、感光体１上の一端側にトナーパッチ１５Ａ（図３参照）を所定の作像プロセス条件にて形成し、１次転写部に移動させる（図２のステップＳ１）。転写ローラ５に電源２０から転写電圧ＶＴを印加し、中間転写ベルト１０の表面電位とトナーパッチ１５Ａが形成されていない感光体部分（つまり、トナーが付着されていない領域）の表面電位から転写電流ＩＴ１を検出し、この感光体部分の表面電位Ｖ１を算出する（図２のステップＳ２）。この表面電位Ｖ１から感光体膜厚ｄ１を算出する（図２のステップＳ３）。膜厚ｄ１を算出するためには、図１０、図１１に示すデータが必要であり、これらは図示しないＣＰＵのメモリに記憶されている。なお、膜厚ｄ１の算出については以下の実施例で説明する。
【００２１】
なお、図３及び次の説明で参照する図４において、Ｒｂは中間転写ベルト１０の抵抗値、Ｒｔはトナーパッチの抵抗値である。
【００２２】
次に、感光体１上の他端側にトナーパッチ１５Ｂ（図４参照）を所定の作像プロセス条件にて形成し、１次転写部に移動させる（図２のステップＳ４）。転写ローラ５に電源２０から転写電圧ＶＴを印加し、中間転写ベルト１０の表面電位とトナーパッチ１５Ｂが形成されていない感光体部分（つまり、トナーが付着されていない領域）の表面電位から転写電流ＩＴ２を検出し、この感光体部分の表面電位Ｖ２を算出する（図２のステップＳ５）。この表面電位Ｖ２から感光体膜厚ｄ２を算出する（図２のステップＳ６）。膜厚ｄ２の算出方法は前記膜厚ｄ１の算出方法と同様であり、以下の実施例で説明する。
【００２３】
前記トナーパッチ１５Ａ，１５Ｂはともに断面円形状をなす感光体１の円周方向の同じ位置に形成される。
【００２４】
その後、前記膜厚ｄ１，ｄ２から感光体１の軸方向の膜厚差Δｄを算出する（ステップＳ７）。そして、膜厚傾斜（膜厚差Δｄ）に応じて膜厚調整処理を実行する（ステップＳ８）。
【００２５】
膜厚調整処理とは膜厚傾斜を補正する処理であり、第１の処理としては、クリーニングブレード６の感光体１に対する軸方向の押圧力を膜厚に応じて変更し、感光体１の厚い部分を研削することを挙げることができる。クリーニング部材としてはブレード６以外にローラなどを使用してもよい。
【００２６】
第２の処理としては、膜厚の削れ量が大きい領域に形成されるトナーパッチの濃度を濃くし、該領域に現像剤が多く供給されるようにする。削れ量が大きくなるのは、現像剤に含まれる滑剤の供給が不足しているために、感光体表面の摩擦係数が上がり、削れ量が大きくなるからである。そうならないように、膜厚の薄い領域に形成されるトナーパッチの濃度を濃くする。
【００２７】
ところで、膜厚の算出精度を上げるためには、トナーパッチの厚みが大きいこと、トナーパッチを形成する領域が大きいほうが好ましい。膜厚の算出精度を上げるには、トナーパッチを形成する場所の転写電流値がトナーパッチを形成しない場所（即ち、トナーパッチの感光体軸方向の内側であってトナーが付着されていない領域）の転写電流値よりもかなり小さくなることが好ましい。図５に示すように、トナーパッチ１５の厚みが小さいとき、トナー抵抗値Ｒｔが小さくなるため、トナーパッチ１５に流れる転写電流が多くなる。その結果、算出値Ｙが実際の膜厚（線分Ｘ参照）とずれてしまう。よって、膜厚の算出精度を上げるには、図６に示すように、トナーパッチ１５の厚みを大きくすることが好ましい。算出値Ｙが実際の膜厚（線分Ｘ参照）に近づくことになる。
【００２８】
但し、トナーパッチの厚みを大きくすると、トナーの消費量が増えてしまう。トナーの消費を抑制することを優先する場合には、膜厚算出精度が多少低下しても支障がない耐久度合の初期においてはトナーパッチの厚みを小さく形成するようにしてもよい。
【００２９】
また、図７に示すように、トナーパッチ１５Ａ，１５Ｂを形成する領域が小さいと（感光体１の軸方向のごく一部の端部のみであると）、転写電流から算出された感光体膜厚は広い領域（トナーが付着されていない領域）の平均値となるため、算出された膜厚傾斜（線分Ｘ２参照）は実際の膜厚傾斜（線分Ｘ１参照）に対して小さくなる。よって、膜厚の算出精度を上げるには、図８に示すように、トナーパッチ１５Ａ，１５Ｂを形成する領域を大きく設定することが好ましい。
【００３０】
但し、トナーパッチの形成領域を大きくすると、トナーの消費量が増えてしまう。トナーの消費を抑制することを優先する場合には、膜厚算出精度が多少低下しても支障がない耐久度合の初期においてはトナーパッチの形成領域を小さくするようにしてもよい。
【００３１】
また、膜厚自体ではなく、膜厚差を算出するのであるから、２点にトナーパッチを形成して転写電流を検出する場合、トナーパッチを形成する領域は感光体の軸方向の半分以上の長さにすることが好ましい。
【００３２】
以下に実施例１，２を説明する。その評価条件は以下のとおりである。通常環境（２３℃、６５％ＲＨ）において耐久で（画像を形成しつつ）５０００００回転した感光体の膜厚値を算出する。本来の制御では感光体の回転数が短い間隔のとき、膜厚を算出するが、評価時には算出値の妥当性を示すために耐久で５０００００回転した感光体を用いる。感光体の初期膜厚は２８μｍ、中間転写ベルトの軸方向長さは３５０ｍｍ、現像可能な軸方向長さは３２０ｍｍである。膜厚を算出するときの転写電圧値は１０００Ｖ、中間転写ベルトへのトナー付着量は５ｇ／ｍ２、トナーパッチの形成領域は軸方向に２９０ｍｍ、円周方向に１０ｍｍである。
【００３３】
このような環境条件、転写電圧、トナー付着量、トナーパッチの大きさで、トナーパッチを感光体から中間転写ベルトに転写すると、図１０に示す転写電流と感光体表面電位との関係が得られること、及び、図１１に示す感光体表面電位と感光体膜厚との関係が得られること、が判っている。従って、これらの関係に基づいて、実際に検出された転写電流と初期膜厚からそのときの感光体膜厚を算出することができる。
【００３４】
（実施例１）
感光体上の軸方向に異なる２点にトナーパッチを形成し、１次転写時に検出された転写電流から感光体膜厚を算出する。図９で説明すると、第１のトナーパッチを長さＬ１を２９０ｍｍ、長さＬ２を３０ｍｍ、長さＬ３を０ｍｍとして形成し、その転写電流ＩＴ１とメモリに記憶されている初期の感光体膜厚から膜厚ｄ１を算出する。また、第２のトナーパッチを長さＬ１を０ｍｍ、長さＬ２を３０ｍｍ、長さＬ３を２９０ｍｍとして形成し、その転写電流ＩＴ２とメモリに記憶されている初期の感光体膜厚から膜厚ｄ２を算出する。
【００３５】
（実施例２）
感光体上の軸方向に異なる３点にトナーパッチを形成し、１次転写時に検出された転写電流から感光体膜厚を算出する。図９で説明すると、第１のトナーパッチを長さＬ１を２９０ｍｍ、長さＬ２を３０ｍｍ、長さＬ３を０ｍｍとして形成し、その転写電流ＩＴ１とメモリに記憶されている初期の感光体膜厚から膜厚ｄ１を算出する。また、第２のトナーパッチを長さＬ１を０ｍｍ、長さＬ２を３０ｍｍ、長さＬ３を２９０ｍｍとして形成し、その転写電流ＩＴ２とメモリに記憶されている初期の感光体膜厚から膜厚ｄ２を算出する。さらに、第３のトナーパッチを長さＬ１を１４５ｍｍ、長さＬ２を３０ｍｍ、長さＬ３を１４５ｍｍとして形成し、その転写電流ＩＴ３とメモリに記憶されている初期の感光体膜厚から膜厚ｄ３を算出する。
【００３６】
実施例１及び実施例２による感光体膜厚の算出結果を図１２に示す。図１２には実際に測定した感光体膜厚値も併せて示している。実施例１，２ともに膜厚の傾斜を検出しており、実施例２のほうが精度が高いことが判る。感光体膜厚の算出精度をさらに上げるには、トナーパッチの形成箇所を軸方向にさらに増やせばよい。但し、トナーパッチを形成する数が増えれば、トナー消費量も増大するので、２点で形成する実施例１で実用上問題ないといえる。
【００３７】
以上のごとく膜厚差（膜厚傾斜）を算出した後は、膜厚調整処理を実行する。膜厚調整処理には、クリーニングブレード６の感光体１に対する軸方向の押圧力を変更して厚い部分を研削すること、膜厚の削れ量が大きい領域に形成されるトナーパッチの濃度を濃くし、該領域に現像剤が多く供給されるようにすること、などがあることは前述した。
【００３８】
前記実施例１を以下の条件で耐久試験（画像形成を伴う）を行った。この耐久試験は通常環境（２３℃、６５％ＲＨ）において感光体の５０００回転ごとに膜厚差検出動作を実行し、５０００００回転させた時点で評価した。膜厚差検出動作時には膜厚差に応じて軸方向の濃度を変化させたトナーパッチを非画像形成時に形成した。試験初期からの膜厚の削れ量は、初期膜厚値を記憶しておくメモリに格納し、そこからの差分で算出した。その結果は図１３に示すとおりであり、膜厚差を検出することのない比較例と比べると、本実施例１では膜厚傾斜がかなり改善されていることが判る。
【００３９】
なお、本発明に係る膜厚差検出方法及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４０】
特に、画像形成装置における基本的な構成や細部の構成は任意であり、モノクロ再現機やフルカラー再現機、あるいは、プリント機能のみを備えたもの以外に、通信機能やファクシミリ機能などを備えた複合機であってもよい。また、中間転写ベルトを用いてトナー画像を合成する方式以外に、感光体上に形成したトナー画像を用紙に直接転写する方式の画像形成装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、感光体の軸方向における膜厚差を簡易に検出できる点で優れている。
【符号の説明】
【００４２】
１…感光体
５…転写ローラ
１０…中間転写ベルト
１５Ａ，１５Ｂ…トナーパッチ
２０…転写電源
２１…転写電流検出回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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