JP7254506B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、着脱自在なプロセスカートリッジを像担持体ユニットと現像ユニットの2体化構成とした電子写真方式の画像形成装置に関する。画像形成装置の例としては、複写機、プリンタ(レーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及び、これらの複合機(マルチファンクションプリンタ)などが含まれる。
電子写真方式の画像形成装置において、感光体、トナーなどの消耗品の交換メンテナンスの簡便性を図る目的で、トナー収納部や現像手段、感光体、帯電手段、廃トナー容器を含むクリーニング手段などを、プロセスカートリッジとして一体化し、画像形成装置に対し着脱可能に構成する方式が知られている。また、プロセスカートリッジに記憶手段(メモリ)を搭載しカートリッジ情報を管理する形態も知られている。
例えば、特許文献1記載の画像形成装置においては、プロセスカートリッジに設けられる記憶手段には、画像形成プロセス条件を変更するため情報として、各々のプロセスカートリッジ固有の条件変更のためのパラメータ値に関する情報を記憶させる技術が開示されている。
また、特許文献2記載の画像形成装置においては、感光体ドラム(像担持体)の電位安定性を目的として、プロセスカートリッジに装置本体から読み出し/書き込み可能な不揮発性の記憶手段を搭載している。この記憶手段には、帯電部材の帯電特性、機械的特性値、種類等の情報を記憶させ、この情報に応じて帯電部材に印加する帯電バイアスの条件を切換え、感光体ドラムの帯電を行なう制御が開示されている。
また、特許文献3記載には、感光体ドラムの特性を記憶させる記憶手段と、感光体ドラムの特性に応じて帯電器、光学ユニット、現像ユニット、あるいは転写ローラの条件を修正するように制御をする制御手段と、を備えた画像形成装置が開示されている。
特開2001-117425号公報 特開平9-190140号公報 特開2000-47459号公報
近年、ユーザーニーズの多様化に伴い、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置の形態として、プロセスカートリッジの機能毎に2つに分けた2体化の形態がある。例えば、少なくとも感光体ドラム(像担持体)を有する感光体ユニット(像担持体ユニット)と、現像手段と、使用するトナーを収納するトナー容器とが一体化された現像ユニットとが、各々装置本体に着脱可能とされる形態がある。このような2体化の各ユニットは、従来の感光体ユニットと現像ユニットが1体化されたプロセスカートリッジと比較し、例えば、各ユニットの寿命が異なる場合においては、各々個別の交換寿命で使用することができるメリットがある。
このようなメリットを持つ2体化構成の画像形成装置において、感光体ドラムの電位安定性を長期に保つためには、以下のことが課題となってくる。
一般的に、画像形成装置の生産終了後も、感光体ユニット及び現像ユニットなどの消耗品は生産が続けられる。この際、材料の調達状況により、感光体ドラムや帯電ローラなどの等仕様を変更した場合、適切な帯電制御を行うための制御情報が変更となる場合がある。例えば、使用する感光体ドラムの膜厚を変更した場合や、感光体ドラムの硬度変更によ
り、削れ速度が変化した場合などである。
しかしながら、プロセスカートリッジが感光体ユニットと現像ユニットで別体化され、各々異なる仕様のユニットが市場に流通した場合、その組み合わせは、ユーザがどのユニットを購入して画像形成装置に装着するかに依存する。上記したように、感光体ドラムや帯電ローラの仕様は、様々な要因で変更され得るものであり、ユニットの組み合わせが予測できないと、画像形成装置は適切な制御を実行できなくなる。
本発明の目的は、プロセスカートリッジを像担持体ユニットと現像ユニットに2体化した場合において、より適切な制御を維持して良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、
少なくとも像担持体と帯電部材とを有する像担持体ユニットと、少なくとも現像剤担持体を有する現像ユニットが、それぞれ独立して、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在となっており、
前記装置本体は前記帯電部材に印加する帯電バイアスを制御する制御手段を有し、
前記像担持体ユニットは、前記像担持体の寿命情報に応じた前記帯電バイアスの補正に用いる第1補正情報を保持する第1記憶部材を有し、
前記現像ユニットは、前記現像ユニットの寿命情報に応じた前記帯電バイアスの補正に
用いる第2補正情報を保持する第2記憶部材を有し、
前記装置本体は、前記第1補正情報と前記第2補正情報と、に基づいて前記帯電バイアスの補正を実行する場合における、前記帯電バイアスの基準となる基準情報に応じた基準帯電バイアスを保持する記憶部を有し、
前記制御手段は、前記第1記憶部材に記憶された前記第1補正情報を取得すると共に前記第2記憶部材から前記第2補正情報を取得し、取得した前記第1補正情報と前記第2補正情報から算出される前記帯電バイアスの補正量取得し、前記基準帯電バイアスと前記帯電バイアスの補正量とに基づいて、前記帯電バイアスを補正する制御を実行することを特徴とする。
本発明によれば、プロセスカートリッジを像担持体ユニットと現像ユニットに2体化した場合において、より適切な制御を維持して良好な画像形成を行うことができる。
本発明が適用される画像形成装置の概略断面図。 (A)はドラムカートリッジの外観図、(B)は概略断面図。 現像カートリッジの概略図。 (A)は現像カートリッジの断面図、(B)は現像ブレードの模式図。 図1の装置の制御ブロック図。 実施例1における補正制御のフローチャート。 実施例1の基準帯電バイアスのグラフ。 実施例1の第1補正値を加味した帯電バイアスのグラフ。 実施例1の第2補正値を加味した帯電バイアスのグラフ。 実施例2の第2補正値を加味した帯電バイアスのグラフ。 実施例3における補正制御のフローチャート。 図6の補正が無い場合の帯電バイアスのグラフ。 図7の色が異なる場合の帯電バイアスのグラフ。
以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
なお、画像形成装置とは、例えば電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するものである。例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えば、LEDプリンタ、レーザービームプリンタ等)、電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。
また、カートリッジとは、画像形成装置本体に着脱自在であるものを指す。カートリッ
ジのうち、とくに感光体ドラムや感光体ドラムに作用するプロセス手段が一体化したものをドラムカ-トリッジ(ドラムユニット)と呼ぶ。また、現像に関わるプロセス手段が一体化したものを現像カートリッジ(現像ユニット)と呼ぶ。
また、以下の実施例では4組のドラムカートリッジと現像カートリッジが着脱可能なフルカラー画像形成装置を例示している。しかし、画像形成装置に装着するドラムカートリッジと現像カートリッジの個数はこれに限定されるものではない。また同様に、実施例において開示する各構成について、特に限定的な記載をしない限り、材質、配置、寸法、その他の数値等を限定するものではない。また、特に明記しない限り上方とは画像形成装置を設置した際の重力方向上方を指すものとする。
まず、本発明が適用される電子写真方式の画像形成装置の全体構成について説明する。
図1は、画像形成装置200の概略断面図である。図1に示すように、画像形成装置200は複数の作像部としてそれぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1、第2、第3、第4の作像部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、第1から第4の作像部SY、SM、SC、SKは、略水平方向に一列に並んで配置されている。各作像部SY、SM、SC、SKには、ドラムカートリッジ213(213Y,213M,213C,213K)と、現像カートリッジ204(204Y,204M,204C,204K)が設けられている。なお、本実施例では、ドラムカートリッジ213(213Y,213M,213C,213K)と現像カートリッジ204(204Y,204M,204C,204K)の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、Y、M、C、Kは省略して、総括的に説明する。
各作像部SY、SM、SC、SKのドラムカートリッジ213と現像カートリッジ204は、水平方向に対して少し傾斜した方向に並設され、ドラムカートリッジ213及び現像カートリッジ204の重力方向下方には、スキャナユニット(露光装置)3が配置されている。
現像カートリッジ204とドラムカートリッジ213は、画像形成装置本体200Aの本体枠体に設けられた装着ガイド,位置決め部材(不図示)などのガイドによってガイドされ、画像形成装置本体200Aに対して各々が独立して着脱可能に構成されている。各色用の現像カートリッジ204内には、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナーが収容されている。
ドラムカートリッジ213の感光体ドラム1の周囲には、その感光層上へと作用するプロセス手段としての帯電部材としての帯電ローラ2、クリーニング手段(クリーニング装置、クリーニング部材)としてのクリーニングブレード6及び現像カートリッジ204の現像ローラ17が配置されている。
帯電ローラ2は、感光体ドラム1の表面を均一に帯電する帯電手段(帯電装置、帯電部材)であり、スキャナユニット(露光装置)3は、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム1上に静電像(静電潜像)を形成する露光手段(露光装置、露光部材)である。
帯電ローラ2は、帯電バイアス電圧電源(不図示)から帯電バイアス電圧が印加され、感光体ドラム1は所定の帯電電位(本実施形態では、-500v)に帯電される。なお帯電バイアスの決定プロセスは後述する。本実施例における帯電バイアスは、直流電圧(DC)を使用したが、これに限定されるものではなく、直流電圧に交流電圧を重畳した、いわゆるAC+DC重畳電圧であってもよい。
また、現像カートリッジ204の現像ローラ17は、スキャナユニット3によって感光体ドラム1上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する。本実施例では、現像剤として非磁性一成分現像剤(以下、トナー)を用い、現像剤担持体としての現像ローラ17を感光体ドラム1に対して接触させた接触現像方式を採用している。
更に、各作像部SY、SM、SC、SKのドラムカートリッジ213の4個の感光体ドラム1に対向して、感光体ドラム1上のトナー像を転写するための中間転写体としての中間転写ベルト5が配置されている。
中間転写ベルト5は、各ドラムカートリッジ213が備える感光体ドラム1に当接して、図1中の矢印B方向に向かって回転(移動)する。中間転写ベルト5は、複数の支持部材(駆動ローラ51、二次転写対向ローラ52、従動ローラ53)に掛け渡されている。中間転写ベルト5の内周面側には、各感光体ドラム1に対向するように、一次転写手段としての、4個の一次転写ローラ8が並設されている。また、中間転写ベルト5の外周面側において、二次転写対向ローラ52に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ9が配置されている。
次に、画像形成方法について、説明する。
先ず、帯電ローラ2に、画像形成装置本体内の不図示の帯電バイアス用電源からバイアスを印加することにより、感光体ドラム1の表面が一様に帯電される。次いで、スキャナユニット3から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム1の表面が走査露光される。これにより、感光体ドラム1上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像カートリッジ204によってトナー像として現像される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ8の作用によって中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。
例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、4個のドラムカートリッジ213(213Y,213M,213C,213K)と現像カートリッジ204(204Y,204M,204C,204K)において順次に行われる。そして、各ドラムカートリッジ213の感光体ドラム1上に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト5上に重ね合わさるように順次に一次転写される。その後、中間転写ベルト5の移動と同期して記録材12が二次転写部へと搬送される。そして、中間転写ベルト5と二次転写ローラ9によって形成された二次転写部へ搬送された記録材12上に中間転写ベルト5上の4色トナー像が一括して転写される。
トナー像が転写された記録材12は、定着手段としての定着装置10に搬送される。定着装置10において記録材12に熱及び圧力を加えられることで、記録材12にトナー像が定着される。また、一次転写工程後に感光体ドラム1上に残留した一次転写残トナーは、クリーニングブレード6によって除去され、廃トナーとして回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト5上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルト5のクリーニング装置11によって除去される。なお、画像形成装置200は、所望の単独またはいくつか(全てではない)の作像部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
また、画像形成装置200には、本体内の環境としての温湿度を測定する手段として環境センサ210が配置され、本体コントローラ201内部には温湿度から環境情報としての絶対水分量を演算する制御部220が配置されている。環境センサ210は、現在の温湿度を検知し、温度(℃)と相対湿度(%RH)から、空気中の絶対水分量を求める。ちなみに、絶対水分量の値は、760mmHgの大気圧下において、30℃、80%RHで21.5g;15℃、10%RHで1.1g;25℃、60%RHで11.8gとなる。
なお、本実施形態では、環境センサ210を画像形成装置200内に設置し、画像形成装置200内の温度及び湿度を検出する場合を例に説明するが、環境センサ210を画像形成装置200外に設置し、画像形成装置200外の温度及び湿度に基づいて帯電電圧制御を行っても良い。
[ドラムカートリッジおよび現像カートリッジの構成]
次に、図1に示されるドラムカートリッジ213(213Y,213M,213C,213K)と現像カートリッジ204(204Y,204M,204C,204K)について、図2~4を用いて説明する。
なお、ドラムカートリッジ213Y、ドラムカートリッジ213M、ドラムカートリッジ213C及びドラムカートリッジ213Kは同一構成であり、色に関係なく使用可能である。また、イエロー色のトナーを収納した現像カートリッジ204Y、マゼンタ色のトナーを収納した現像カートリッジ204M、シアン色のトナーを収納した現像カートリッジ204C、ブラック色のトナーを収納した現像カートリッジ204Kはトナーを除き同一構成である。従って、以下の説明では、各ドラムカートリッジ213Y、213M、213C、213Kを総称して、ドラムカートリッジ213とし、各現像カートリッジ204Y、204M、204C、204Kを総称して、現像カートリッジ204として説明する。各カートリッジ構成部材についても同様に総称して説明する。
ドラムカートリッジ
図2は、ドラムカートリッジ213の外観斜視図である。ここで、図2に示すように、感光体ドラム1の回転軸方向をZ方向(矢印Z1、矢印Z2)、図1における水平方向をX方向(矢印X1、矢印X2)、図1における鉛直方向をY方向(矢印Y1、矢印Y2)とする。
ドラムユニット軸受部材239R、239Lが、クリーニング枠体214の両側にそれぞれ取り付けられていて、それぞれ感光体ドラムユニット203を支持している。このことにより、感光体ドラムユニット203はクリーニング枠体214に回転可能に支持されることになる。
また、クリーニング枠体214には帯電ローラ2及び、クリーニングブレード6が取り付けられており、これらは感光体ドラム1の表面と接触するように配置される。また、クリーニング枠体214には、帯電ローラ軸受15L,15Rが取り付けられている。帯電ローラ軸受15L,15Rは、帯電ローラ2の軸を支持するための軸受である。
ここで、帯電ローラ軸受15L,15Rは、図2(B)に示す矢印C方向に移動可能に取り付けられている。帯電ローラ2の回転軸2aは、帯電ローラ軸受15に回転可能に取り付けられている。そして、帯電ローラ軸受15は、付勢手段としての加圧バネ16により感光体ドラム1に向かって付勢される。これにより帯電ローラ2は感光体ドラム1に対し当接し、感光体ドラム1に従動回転する。
クリーニング枠体214には、感光体ドラム1の表面に残ったトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレード6が設けられる。クリーニングブレード6は、感光体ドラム1と当接して感光体ドラム1上のトナーを取り除くブレード状ゴム(弾性部材)6aと、それを支持する支持板金6bが一体化されたものである。本実施例においては、支持板金6bはクリーニング枠体214にビスで固定され取り付けられている。
前述の通り、クリーニング枠体214は、クリーニングブレード6によって回収された転写残トナーを、回収するための開口214bを有する。回収された転写残トナーは、開口214bより除去現像剤収容部(以下廃トナー収容部と称す)214aに収容される。廃トナー収容部214aとクリーニングブレード6は一体化されドラムカートリッジ213を構成している。開口214bには、感光体ドラム1と当接し、感光体ドラム1と開口214bとの間をシールする吹き出し防止シート26が設けられており、開口214bの上部方向のトナー漏えいを防止する。
さらに、クリーニング枠体214には、クリーニングユニットの消耗品情報や、感光体ドラムの電位制御に使用する制御情報を記憶するための、不揮発性のドラムメモリ150が配置され、後述する画像形成装置側の制御部220と通信可能である。
また、ドラムカートリッジ213の膜厚情報は感光体ドラム1の寿命情報であり、感光体ドラム1の回転時間と本体の使用環境情報に基づき、画像形成装置本体の制御部220により算出され、逐次、ドラムメモリ150に更新記憶される。ドラムメモリ150に保持された寿命膜厚に到達したときに交換寿命を迎える。この膜厚情報に基づきユニットの寿命制御や、後述する帯電バイアスの補正制御を行う。
感光体ドラム1の寿命情報は、膜厚情報に限られず、感光体ドラムの累積回転数、累積回転時間であってもよいし、累積印刷面数、累積印刷枚数、感光体ドラムを駆動するモー
タの通電時間など間接的な情報でもよい。また、使用開始からの経過する回転数等ではなく、感光体ドラムの使用に応じて減少する残り可能回転数や回転時間等の残り寿命によるパラメータも含まれる。
図3は、現像カートリッジ204の外観斜視図である。
現像カートリッジ204は、各種要素を支持する現像枠体218を有する。現像カートリッジ204には、感光体ドラム1と接触して図4(A)に示す矢印D方向(反時計方向)に回転する現像剤担持体としての現像ローラ17が設けられている。現像ローラ17は、その長手方向(回転軸線方向)の両端部において、現像軸受219(219R、219L)を介して、回転可能に現像枠体218に支持されている。ここで、現像軸受219(219R、219L)は、現像枠体218の両側部にそれぞれ取り付けられている。
また、現像カートリッジ204は、図4(A)に示すように現像剤収納室(以下、トナー収納室)218aと、現像ローラ17が配設された現像室218bと、を有する。
現像室218bには、現像ローラ17に接触して矢印E方向に回転する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ20と現像ローラ17のトナー層(現像剤層)を規制するための現像剤の規制部材としての現像ブレード21が配置されている。現像ブレード21は、固定部材22に対し溶接等より固定、一体化されている。
また、現像枠体218のトナー収納室218aには、収容されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラ20へトナーを搬送するための撹拌部材23が設けられている。
さらに、現像枠体218のトナー収納室218aには、現像カートリッジの消耗品情報や、画像適正化のための制御情報を記憶するための、不揮発性の第1記憶手段としての現像メモリ151が配置され、画像形成装置側の制御部220と通信可能である。
また、現像カートリッジ204の寿命情報(以下、現像寿命)は、現像ローラ17の回転時間に基づき、画像形成装置本体の制御部220により算出され、逐次、現像メモリ151に更新記憶される。現像メモリ151に保持された回転数に到達したときに交換寿命を迎える。この現像寿命情報に基づき、後述する帯電バイアスの補正制御を行う。
現像カートリッジ204の寿命情報は、現像ローラ17の累積回転数、累積回転時間そのものであってもよいし、累積印刷面数、累積印刷枚数、現像ローラ17を駆動するモータの通電時間など間接的な情報でもよい。また、使用開始からの経過する回転数等ではなく、感光体ドラムの使用に応じて減少する残り可能回転数や回転時間等の残り寿命によるパラメータも含まれる。
[制御ブロック図]
画像形成装置200の制御ブロック図の説明をする。
本体コントローラ201は、演算処理を行う中心的素子である制御手段としての制御部220(中央演算処理ユニット)、記憶手段であるROM、RAMなどの本体メモリ221、周辺機器との情報の入出力を行う入出力インターフェース222等を有している。本体メモリ221のRAMには、環境センサ210の検知結果、演算結果などが格納され、ROMには制御プログラム、後述の帯電印加テーブル記憶部など予め求められたデータテーブルなどが格納されている。制御部220は、画像形成装置200の動作を統括的に制御する制御手段であり、画像形成装置200における各制御対象が入出力I/F222を介して接続されている。そして、制御部220は、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミングなどを制御しており、後述するフローチャートの処理を司る。
モータ駆動部511は、各種モータを指し、ポリゴンスキャナや、感光体ドラム1、現像ローラ17等を回転駆動する為の動力源で、制御部220からの制御信号に基づき動作する。高圧電源512は、感光体ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ17、一次転写ローラ8、二次転写ローラ9、定着装置10等に高電圧を印加する電源である。
また、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150及び現像カートリッジ204の現像メモリ151は、メモリ通信部500を介して本体コントローラ201に接続されている。
[実施例1]
以下に、本発明の実施例1に係る画像形成装置の帯電バイアスの補正制御について説明する。
感光体ドラム1の帯電電位の安定性を妨げる要因としては、大きく、帯電ローラ2の汚れによる電位変化、および放電による感光体ドラム1の削れによる電位変化の2点が挙げられる。これらの要因は、使用する帯電ローラ2の表面特性、および感光体ドラム1の硬度、さらに使用する現像トナーの耐久劣化等の影響を受けやすいことが知られている。また、画像形成装置が使用される環境の温湿度によっても、強い影響を受ける。
本実施例1では、帯電ローラ2に印加する帯電バイアスの補正情報を現像カートリッジ204とドラムカートリッジ213各々に保持したものである。そして、現像カートリッジ204には、ドラムカートリッジ213の組み合わせに対し、現像カートリッジ204による汚染の違いをも考慮して適正化された情報を保持させることが特徴である。
これは、ドラムカートリッジ213の組み合わせが2~3程度に限定されている場合に有効である。また、現像カートリッジ204の寿命がドラムカートリッジ213の寿命より短く、交換頻度が高い場合においても、精度が上がるため有効である。
図5に示した制御ブロック図に即して説明すると、
装置本体200Aの本体メモリ221には、感光体ドラム1の寿命情報に応じた帯電ローラ2に印加する基準帯電バイアスの情報(基準情報)が、予め保持されている。
ドラムカートリッジ(像担持体ユニット)213のドラムメモリ(第1記憶部材)150には、感光体ドラム1の寿命情報である膜厚情報に応じた第1補正情報が、予め保持されている。
現像カートリッジ(現像ユニット)204に設けられた現像メモリ(第2記憶部材)151には、現像カートリッジ204の寿命情報である現像寿命情報に応じた第2補正情報が保持されている。
本体コントローラ201の制御部220は、感光体ドラム1の膜厚情報について、感光体ドラム1の回転時間等から算出して遂次更新しており、ドラムメモリ150に記憶された第1補正情報から膜厚情報に対応する第1補正値(β)を取得する。また、制御部220は、現像カートリッジ204の現像寿命についても、現像ローラ17の回転時間等から算出して遂次更新しており、現像メモリ151に記憶された第2補正情報から、現像寿命に対応する第2補正値(γ)を取得する。そして、取得した第1補正値(β)と第2補正値(γ)を用いて、基準帯電バイアス(α)を補正し、帯電ローラ2に印加する帯電印加
バイアスとするようになっている。
また、この実施例1では、基準帯電バイアス、第1補正情報及び第2補正情報は、それぞれ、環境情報である絶対水分量に応じて複数種類設定されている。
〈帯電バイアスの補正制御〉
以下、本実施例1における、帯電バイアスの補正制御の流れを、図6に示すフローチャートに従って詳細に説明する。
以下の説明では、画像形成装置200における1st(Yステーション)の動作を説明する。2st~4stの動作についても、同様のフローで制御されるため詳細な説明は割愛する。ここで、1st~4stは、1stがイエロー、2stがマゼンタ、3stがシアン、4stがブラックのステーションの意味であり、以下、単に1st、2st、3st、4stと記載する。
(S101)
S101では、画像形成装置200の本体電源をONとする。これによって、制御部220が、本体メモリ221に格納されている制御プログラムに基づいて、帯電バイアス制御を開始する。
(S102)
S102では、制御部220は環境センサ210を確認し、環境センサ210で検出された画像形成装置200内の温湿度情報を取得し、環境情報として空気中の絶対水分量(以下、水分量という)を算出する。また、空気中の水分量に相当する出力値(例えば抵抗値)が直接環境センサ210から取得できる場合には、絶対水分量の算出を省略しても良い。他の表においても同様である。
(S103)
S103では、制御部220は、算出した水分量に対応する基準帯電バイアスの情報(αy)を、表16に示すようなテーブルから読み出す。表16の詳細については、後述する。なお、表16は、本体コントローラ201のメモリ221に予め記憶されているものであり、後述の各表も、メモリ221、ドラムメモリ150及び現像メモリ151のいずれかに予め格納されているものとする。
(S104)
S104では、制御部220は、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150と通信してドラムメモリ150を確認する。
(S105)
S105では、制御部220は、現像カートリッジ204の現像メモリ151を通信して現像メモリ151を確認する。
以下、ドラムメモリ150と現像メモリ151の認識の有無によって制御が異なる。認識の有無の場合分けは、次の4つの場合(1A~1D)に分けられる。
1A:ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150と、現像カートリッジ204の現像メモリ151の両方を認識した場合
1B:ドラムカートリッジ213のみ、ドラムメモリ150を認識(装着)した場合
1C:現像カートリッジ204のみ、現像メモリ151を認識(装着)した場合
1D:ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150と、現像カートリッジ204の現像メモリ151のいずれも認識(装着)できなかった場合
<1Aの場合>
この場合には、S106、S107、S108、S109、S110、S115と進む。
S106にて、ドラムメモリが認識されると、S107に進み、表2から絶対水分量とドラムカートジ213の使用状況に応じた補正値βyを算出する。
すなわち、S107では、制御部220が、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150から感光体ドラムの膜厚情報を取得する。すなわち、ドラムメモリ150内には使用履歴情報に基づく膜厚情報が保持されており、制御部220は感光体ドラム1の回転時間等から膜厚情報を算出して遂次更新している。そして、ドラムメモリ150に予め保持されている第1補正情報である表2の補正テーブルを参照し、S102で算出した絶対水分量と、取得した感光体ドラム1のドラム膜厚に合致する第1補正値(βy)を算出する。
表2の詳細については、後述する。また、S107では、制御部220が、ドラムメモリ150より膜厚情報を読み込んでいるので、S102で表16のテーブルに基づき取得した基準帯電バイアスαyを、表1のテーブルに基づき再取得する。
なお、本実施例1においては、表2の補正テーブルの保持値は全て0に設定されている。すなわち、本実施例1では、製造時の組立バラつきの影響が少なく、ドラムカートリッジ213の固有情報に応じた帯電バイアスの補正を行わない場合を想定している。
なお、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150は色情報を有しておらず、使用されるステーション装着時で色が決まる。本実施例1では、予め1stがイエロー、2stがマゼンタ、3stがシアン、4stがブラックと認識するよう本体コントローラ201に記憶されている。このように、どのステーションに対しても脱着可能に設計されているため、ドラムカートリッジ213は、どのステーションでも使用することが可能である。なお、各ステーションと使用するトナーの色の順番に関しては、これに限定されるものではなく、各ステーションに自由に色情報を決めてもよい。
(S108、S109)
補正値βyを算出すると、S108進み現像メモリのタグを確認し、現像メモリが有った場合にS109に進み、表3より温湿度とドラムカートリッジの使用状況と、現像カートリッジの使用状況に応じた第2補正値(γy)を算出する。
すなわち、制御部220が現像カートリッジ204の現像メモリ151から現像カートリッジ204の現像寿命を取得し、制御部220は現像ローラ17の回転時間等から現像寿命を算出して遂次更新している。そして、現像メモリ151に予め保持されている表3の補正テーブルを参照し、複数種類の補正テーブルの中から、イエローのテーブルを選択する。さらに、S102で算出した水分量と取得した現像寿命とドラム膜厚に合致する第2補正値(γy)を算出する。表3の詳細については、後述する。
(S110)
S110では、S103で算出された基準帯電バイアスαy、S107で感光体ドラム1の使用情報に基づいて表2から算出される第1補正値βy、S109で現像カートリッジ204の使用情報に基づき算出される第2補正値γyを用いて、以下の算出式から、実
際に印加する帯電印加バイアス(Vpy)を算出する。
帯電印加バイアス(Vpy)=αy+βy+γy ・・・(1)
(S115)
S115では、算出された帯電印加バイアスVpyに基づいて、制御部220は高圧電源512を制御し、帯電ローラ2に帯電バイアスを印加する。
<1Bの場合>
(ドラムカートリッジのドラムメモリのみを認識(装着)した場合)
この場合には、S106、S107,S108、S111、S115と進む。
すなわち、S106、S107までは、1Aの場合と同じで、第1補正値βyが算出され、S108にて、現像カートリッジ204の現像メモリ151の情報が得られないため、ステップ111に進む。
この場合、上記算出式(1)のうち、第2補正値(γy)が不定となる。このため、実際に印加する帯電印加バイアスは、以下の算出式で決定される。
Vpy=αy+βy・・・(2)
本実施例1場合には、表2に記載の補正テーブルの保持値は、全て0に設定されているので、結局、Vpy=αyである。
算出された帯電印加バイアスVpyが決まればS115に進み、制御部220は高圧電源512を制御し、帯電ローラ2に帯電バイアスを印加する。すなわち、帯電バイアスVpyをαyとして、帯電ローラ2に帯電バイアスが印加される。
<1Cの場合>
(現像カートリッジのみ、現像メモリを認識(装着)した場合)
この場合には、S106、S112、S113,S115と進む。
すなわち、S106にて、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150の情報が得られないので、S112に進み、現像メモリを認識した場合、S113に進む。この場合、算出式(1)の中で、βyが不定となっている。
S113においては、表3におけるドラムカートリッジの使用情報も得られないため、現像カートリッジ204の使用状況のみによる補正を行う。この場合は、感光体ドラムの寿命(膜厚)が初期値として制御をおこなう。
すなわち、表3より、ドラムカートリッジの寿命が初期値(例えばドラム初期膜厚25μm)として、現像カートリッジ204の寿命情報に対応する第2補正値γ´yを算出し、実際に印加する帯電印加バイアスは、以下の算出式で決定される。
Vpy=αy+γ´y・・・(3)
<1Dの場合>
(ドラムカートリッジのドラムメモリと、現像カートリッジの現像メモリのいずれも認識
(装着)できなかった場合)
この場合には、S106、S112、S114,S115と進む。
すなわち、ドラムメモリ150の認識のステップ(S106)、現像メモリ151の認識のステップ(S112)で、いずれも(なし)となり、S114に進む。
この場合、ドラムメモリ150と現像メモリ151のいずれも認識できないため、算出式(1)の中で、βy、γyが全て不定となる。
したがって、帯電印加バイアスVpyは、本体コントローラ201に予め設定した表16に記載のバイアスで制御される。
その結果、本体コントローラ201により算出された帯電バイアスVpyにて、帯電ローラ2にバイアスが印加される。
表16には、メモリタグ不定時の基準帯電バイアスを保持したテーブルを示している。なお、動作は、1st~4stで共通に制御される。感光体ドラム1の寿命が不定のため、ドラム膜厚に拘わらず、画像形成が可能な帯電バイアスに設定される。図12は、対応するグラフを示している。
Figure 0007254506000001
以上説明したように、ドラムメモリ150と現像メモリ151の認識が無い場合でも、画像形成動作を行うことが可能である。
次に、上記フローチャートで使用する表1、表2、表3について、詳しく説明する。
Figure 0007254506000002
表1は、感光体ドラム1の寿命情報であるドラム膜厚と環境情報である水分量に基づいた基準帯電バイアス(帯電バイアスの基準情報)のデータを保持する基準帯電バイアスのテーブルである。本体コントローラ201の本体メモリ221に、各色毎に4つのテーブル(1st~4st)が保持されている。上記フローチャートの説明では、1st(Yステーション)の例である。
各テーブルの横軸は、ドラム膜厚であり,それぞれ、30μm、20μm、10μmの3水準を保持している。3水準の間の膜厚時は、帯電テーブルに基づき、線形補完で本体コントローラ201の制御部220により計算されて算出される。
各テーブルの縦軸は、環境センサ210によって検出された温度と湿度から、制御部220で算出された環境情報である水分量であり、高温高湿時(HH)の30℃、80%RHで21.5g、低温低湿時(LL)の15℃、10%RHで1.1g、常温常湿時(NN)の25℃、60%RHで11.8gとなる3水準を保持している。測定された温度,湿度から算出された水分量に基づき、各水分量間は線形で補完され算出される。空気中の水分量に相当する出力値(例えば抵抗値)が直接環境センサ210から取得できる場合には、その検出値を直接用いても良い。
なお、本実施例1では、ドラム膜厚と水分量を各3水準保持したが、これに限定されるものではなく、メモリタグの容量に応じて増減可能である。
なお、本実施例1では、テーブルに保持されるドラム膜厚や水分量を、誤差や計算量を考慮し線形補間しているが、非線形補間としてもよい。
図7に示すグラフ1は、表1に示す、ドラム膜厚と、帯電バイアスおよび温湿度との関係を示すものである。
なお、この表1のテーブルは、本発明者による評価結果から得られたものであり、例えば、使用膜厚(30μm)の時は、下記のように設定される。
HH(高温高湿):温度30℃、湿度80% 印加帯電電圧値:-1050V
NN(常温常湿):温度25℃、湿度60% 出力転写電流値:-1100V
LL(低温低湿):温度10℃、湿度15% 出力転写電流値:-1150V
本現象は、パッシェンの法則により説明できる。すなわち、感光体層の比誘電率が、感光体周囲の温・湿度などによる影響を受けて変化し、放電開始電圧が変わることに起因する。
Figure 0007254506000003
表2は、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150に保持されている感光体ドラム1の寿命情報であるドラム膜厚と環境情報である水分量に基づいた第1補正情報が保持された補正テーブルである。
補正テーブルの横軸は、ドラム膜厚(感光体ドラムの寿命情報)であり,それぞれ、30μm、20μm、10μmの3水準を保持している。3水準の間の膜厚時は、帯電テーブルに基づき、線形補完で本体コントローラ201の制御部220により計算されて算出
される。
補正テーブルの縦軸は、環境センサ210によって検出された温度と湿度から、制御部220で算出された環境情報である水分量であり、表1と同じく、高温高湿時(HH)で21.5g、低温低湿時(LL)で1.1g、常温常湿時(NN)で11.8gとなる3水準を保持している。検出された温度,湿度から算出された水分量に基づき、各水分量間は線形で補間され算出される。
なお、本実施例1においては、表2の補正テーブルの保持値は全て0に設定されている。すなわち、本実施例1では、製造時の組立バラつきの影響が少なく、ドラムカートリッジ213の固有情報に応じた帯電バイアスの補正を行わない場合を想定している。
本実施例1では、表2の補正テーブルの保持値は全て0に設定されているが、表2はドラムカートリッジ213に固有の情報に基づいた補正テーブルであり、固有の情報に基づいて補正情報を保持することができる。
図8は、グラフ1の帯電基準バイアス値αyに第1補正値βyを加味したグラフであり、第1補正値βyが0となっているので、グラフ2は、グラフ1と同じとなる。なお、図13は、色が異なる場合の帯電基準バイアスのグラフである。
Figure 0007254506000004
表3は、4色の現像カートリッジ204の各現像メモリ151に保持された複数種類の第2補正情報の補正テーブルの保持値を示している。
これらの補正テーブルは、ドラムカートリッジ213の感光体ドラム1のドラム膜厚と、現像カートリッジ204の現像寿命による汚れを予測するテーブルである。すなわち、使用するトナーにより帯電ローラ2の汚れが変化するため、静電容量が変化し、放電開始電圧が変わってしまう。この現象を考慮し、所望の暗部電位を得られるよう、各色のドラムカートリッジ213の補正テーブルに、電位低下分を補正するための補正値が保持されている。
補正テーブルは、各色毎に3水準の水分量で3つのテーブルを有し、4色分で12のテーブルを有している。水分量は、高温高湿時(HH)の21.5g、低温低湿時(LL)の1.1g、常温常湿時(NN)で11.8gとなる3水準である。
補正テーブルの横軸は、ドラム寿命であるドラム膜厚であり、それぞれ、30μm、20μm、10μmの3水準を保持している。3水準の間の膜厚時は、帯電テーブルと同様に、線形補完で本体コントローラ201の制御部220により計算されて算出される。
補正テーブルの縦軸は現像寿命であり、100%~90%、90%~40%、40%~0%の3水準に区分されている。この補正テーブルの縦軸を、残り現像寿命ではなく、駆動量(回転数や駆動時間)に置き換えても良い。
図9に示すグラフ3-1,3-2は、表3に対応する、ドラム膜厚と、帯電バイアスおよび温湿度との関係を示すものである。
グラフ3-1,3-2は、表3の補正テーブルを説明するためのグラフであり、表3のイエローの水分量毎の3つのテーブルに対応している。
感光体ドラム1の寿命は現像カートリッジ204の寿命よりも長く、感光体ドラム1の寿命の途中で、現像カートリッジ204が交換される構成である。そして、第2補正情報を構成する表3の補正テーブルは、ドラム寿命であるドラム膜厚と、交換される複数の現像カートリッジ204それぞれの現像寿命(寿命情報)に応じて予め設定されている。この例では、2つの現像カートリッジ204が使用される。
グラフ3-1は、ドラムカートリッジ213、現像カートリッジ204共に新品から使用した時の帯電バイアス推移である。
すなわち、イエローの現像カートリッジ204を、ドラム膜厚25μmからドラム膜厚20μmまで、通紙した際の帯電バイアス制御のグラフである。
現像寿命とドラム膜厚の関係は、現像カートリッジ204が新品状態で、A4用紙を2枚間欠通紙した時、現像寿命が100%から0%まで減少し交換寿命を迎える。このとき、ドラムカートリッジ213のドラム膜厚は25μmから20μmまで減少するよう設定されている。
同様に、グラフ3-2は、ドラムカートリッジ213のドラム膜厚が20μm時に、新品の現像カートリッジ204に交換し、ドラム膜厚15μmまで現像寿命を使い切るよう通紙した際の帯電バイアス制御のグラフである。
いずれのグラフ3-1,3-2でも、表3のイエローの補正テーブルに示される90%と40%で補正値が加味され、適正な帯電バイアスVpyに補正された状態を示している。
すなわち、環境センサ210により検出された水分情報、現像寿命及びドラム膜厚に対応する第2補正値(γy)に基づき、グラフ3-1、3-2のように、帯電印加バイアス(Vpy)が制御される。
以上説明したように、使用時の空気中の水分量(温湿度)とドラムカートリッジ213のドラム膜厚に応じた第1補正値βyと、使用時の空気中の水分量(温湿度)と現像カートリッジ204の現像寿命に応じた第2補正値γyとを組み合わせることで、適切な帯電バイアスVpyを得ることが出来る。そして、このように制御することで、感光体ドラムの表面電位を、長期にわたって安定して保つことができる。
[他の実施例]
次に、本発明の他の実施例について説明する。以下の説明では、主として実施例1との相違点のみ説明するものとし、同一の構成、作用については、説明を省略する。
[実施例2]
まず、本発明の実施例2について説明する。
本実施例2における帯電バイアスの補正制御は、ドラムカートリッジ213について、特性の異なる4種類のカートリッジを考慮したものある。特にドラムカートリッジ213のキーパーツである感光体ドラム1と帯電ローラ2との組み合わせによる特性のバラつきを考慮している。
これは、ドラムカートリッジ製造時の固有の情報を保持させる場合に好適であり、ドラムカートリッジ製造時の固有のバラつきを考慮した第1補正値を保持させることで、実施例1に対して補正精度をより高めたものである。
すなわち、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150は、ドラムカートリッジ固有の補正テーブルを有している。ドラムカートリッジ213の製造時に、補正テーブルを変更する必要がある場合であり、ドラムメモリ150は、製造時固有のドラムカートリッジ213の特性バラつきを考慮した補正値を保持する。
ドラムメモリ150が保持する情報は、ドラムカートリッジ製造時に各種測定器により測定されたデータに基づいている。これにより、画像形成装置200による補正精度をより向上させることができる。一方、製造時のバラつきが限定的で、補正に与える影響が大きくない場合には、ドラムメモリ150に保持させる値は0とすればよい。あるいは、ドラムメモリ150に製造時のバラつき情報を保持させず、その場合に、本体コントローラ201において、例えばゼロのデフォルト補正値をメモリより読み取らせて使用させるようにしても良い。
固有情報としては、本実施例2では、感光体ドラム1と帯電ローラ2の組み合わせを想定したものである。表4は、ドラム膜厚とドラムカートリッジ固有情報に基づいたテーブルである。感光体ドラム1と帯電ローラ2の組み合わせにより、環境特性が変化し、必要帯電バイアスが変化している。これは、感光体ドラム1と帯電ローラ2により形成される静電容量が変化することに起因しており、感光体ドラム1と帯電ローラ2の組み合わせごとに固有の静電容量となる。
また、帯電ローラ2や感光体ドラム1の硬度によって、削れ速度が変わるため、同じ回転数でもドラム膜厚の減少量が異なる。このことに起因して必要帯電バイアスが変化する。
このため、ドラムカートリッジ213には組み合わせ1-1~1-4に応じたドラムメモリ150が配置される。
例えば、組み合わせ名称1-1の感光体ドラムが製造された場合、表5記載の組み合わせ名称1-1のテーブルがドラムメモリ150に保持される。同様に、組み合わせ名称1-2のドラムカートリッジが製造された場合、表5記載の組み合わせ1-2のテーブルがドラムメモリ150に保持される。なお、製造時の識別が困難な場合は、予め、組み合わせ情報1-1から1-4すべての情報をドラムメモリ150に保持させてもよい。
現像カートリッジ204の現像メモリ151に保持されているドラムカートリッジ213との組み合わせは、1-1~1-4までの組み合わせ全てのテーブルを保持しており、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150に保持される識別情報から、テーブルを参照する。
Figure 0007254506000005
以下、表4の組み合わせについて説明する。
[感光体ドラム1について]
感光体ドラム1は、次の2種類が使用されている。
Aタイプ:ドラム初期膜厚25μm、削れ速度 0.8μm/1000枚
Bタイプ:ドラム初期膜厚22μm、削れ速度 0.15μm/1000枚
本実施例1および2で、画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム1は、支持体上に下引き層が形成され、下引き層上に電荷発生層が形成され電荷発生層上に電荷輸送層が形成される。電荷輸送層は、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましく、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。
電荷輸送物質と樹脂との含有量比(質量比)は、4:10~20:10が好ましく、5:10~12:10がより好ましい。
また、電荷輸送層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
電荷輸送層の平均膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、8μm以上40μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。本発明を実施するための感光体ドラムAでは25μm、感光体ドラムBは22μmとした。
電荷輸送層は、上述の各材料及び溶剤を含有する電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤または芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
なお、実施例1及び2に使用される感光体ドラムは、電荷発生層と電荷輸送層とを有する積層型感光体を使用したが、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する単層型感光体を使用してもよい。単層型感光体は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、積層型感光体における材料の例示と同様である。電荷輸送層に添加するバインダーに違いにより、ドラムの硬度を変えることも可能であり、それにともなう単位回転数当たりの削れ速度を変えることが可能である。
[帯電ローラ2について]
帯電ローラ2は、次の2種類が使用されている。
Aタイプの帯電ローラ:表面粗さ Rz20~30μm
Bタイプの帯電ローラ:表面粗さ Rz10~20μm
帯電ローラ2が感光体ドラム1を帯電することは、帯電ローラ2から感光体ドラム1表面への放電がおこり、電荷が移動するということである。帯電ローラ2の表面と感光体ドラム1表面の電位差がパッシェンの放電限界Vpaを超えた時に放電が発生し、電荷ΔQが感光体ドラム1表面に移動する(パッシェンの法則)。このΔQの総和が、感光体ドラム1に蓄積される電荷Qである。ΔQは、帯電ローラ2と感光体ドラム1のギャップ(di)と、それぞれの誘電率(εi)の関係式で表される。この誘電率は、帯電ローラ2の硬度や抵抗、および表面粗さで変化する。
一般に、帯電ローラ2を構成する成分としては、少なくともゴム成分と導電剤を含まなくてはならない。ゴム成分として、例えば、エピクロルヒドリンゴム、EPM(エチレンプロピレンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、ノルボーネンゴム、NBR(ニトリルゴム)、クロロプレンゴム、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、クロロスルフォン化ポリエチレン、ウレタンゴム、SBS(スチレン・ブタジエン・スチレン-ブロックコポリマー)、SEBS(スチレン・エチレンブチレン・スチレン-ブロックコポリマー)等のスチレン系ブロックコポリマー及びシリコーンゴム等が挙げられる。
また、導電剤として、例えば、LiClOやNaClO等の過塩素酸塩、4級アンモニウム塩等のイオン導電剤、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉、又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、PAN(ポリアクリロニトリル)系カーボン、ピッチ系カーボン等のカーボン粉、カーボン被覆シリカ、カーボン被覆マグネタイト、カーボン被覆酸化チタン、カーボン被覆硫酸バリウム、カーボンウイスカー,黒鉛ウイスカー,炭化チタンウイスカー,導電性チタン酸カリウムウイスカー,導電性チタン酸バリウムウイスカー,導電性酸化チタンウイスカー,導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカーなどの電子導電剤が挙げられる。
これらのゴム成分と導電剤は任意に組み合わせて用いてもかまわないが、基層の電気抵抗率のムラを小さくするという目的に対して特に好ましい組み合わせとして、エピクロルヒドリンゴムとイオン導電剤が挙げられる。
本実施例では、同一材料をもちいて製造された帯電ローラで、表面層バインダーと表面粗し剤としての微粒子を含有している。この微粒子は、体積平均粒径10~50μm、好ましくは20~40μmであり、球状粒子、異形粒子のいずれでも良い。さらに、表面層バインダーに対する微粒子の入れ目量は10~100wt%で、添加する粒子の量を変えて、表面粗さのみを変えたものである。帯電ローラ2の表面の十点平均粗さは、Rzjis=15乃至50(μm)、好ましくはRzjis=10乃至30(μm)が好適である。本実施形態では、Aタイプの帯電ローラ2は粗さ25μm、Bタイプの帯電ローラ2は粗さ10μmである。
なお、Rzjisの測定は、いずれも、JIS-B0601-2001を基準とし、(株)小坂研究所製の表面粗さ測定器サーフコーダSE3500型を用いた。長手方向について、測定長8.0mm、カットオフ値0.8mm、測定速度0.3mm/secの条件で測定した。
また、本実施例では、感光体ドラム1の膜厚と帯電ローラ2の表面粗さの違いによって生じる誘電率の違いを補正するための補正量を設けたが、これに限定されるものではなく、他のパラメータに基づいた補正テーブルとしても好適である。
たとえば、感光体ドラム1の感度や、硬度、フレ、帯電ローラ2であれば、抵抗の環境
特性、硬度の環境特性などである。
[制御フロー]
次に、本実施例2における帯電バイアス決定までのフローについて説明する。
制御フローは、実施例1記載の(S101)~(S106)までは同じで、S107において、制御部220は、組合せ1-1~1-4のいずれのドラムカートリッジであるか識別し、たとえば、組み合わせが1-1のドラムカートリッジであれば、表2に替えて表5に記載の補正テーブルを参照し、組み合わせが1-2のドラムカートリッジであれば、表5の1-2に記載のテーブルが参照され、第1補正値βyが取得される。
Figure 0007254506000006
一方、S108、S109において、制御部220が現像カートリッジ204の現像メモリ151から使用情報(寿命情報)を取得し、現像メモリ151に保持される温湿度と現像カートリッジ204の使用情報に基づいた帯電バイアスの第2補正値(第2補正情報)γyを、表6に示す補正テーブルから取得する。
そして、ステップ(S110)において、算出式(1)に基づいて、帯電バイアスVpyを算出する。
表6は、4色の現像カートリッジ204の各現像メモリ151に保持されるテーブルの
一例を示している。
すなわち、ドラムカートリッジ213の膜厚情報と、現像カートリッジ204の現像寿命による汚れ予測テーブルであり、保持値は、上記算出式(2)の帯電バイアスの第2補正値γyである。本実施例2では、各ドラムカートリッジ213の種別ごとに、現像寿命に対応する第2補正値のテーブルを有している。
Figure 0007254506000007
図10(A),(B)は、表6の補正テーブルの保持値を説明するためのグラフ6-1,6-2を示している。
グラフ6-1については、表6のテーブルに対応している。すなわち、表6は、トナーはイエローのステーション、ドラムカートリッジの組合わせが(1-1)、水分量LLに対応するもので、他の水分量の(NN),(HH)も同様のテーブルが設けられている。さらに、他の組合わせ(1-2),(1-3)、(1-4)についても、同様のテーブルが保持されている。
本実施例2においても、イエローの現像カートリッジを、表4に基づくドラムカートリッジの各仕様を用いて、A4用紙2枚間欠耐久を行った時の帯電バイアス制御推移を示すものである。
グラフ6-1は、表4中の組み合わせ1-1、1-2仕様時において、ドラム膜厚25μmから20μmまで使用した時の帯電バイアス推移である。グラフ6-2は、表4記載の組み合わせ1-1、1-2仕様時のドラム膜厚20μmから15μmまで使用した時の帯電バイアス推移である。
いずれのグラフ6-1,6-2でも、表6に示される現像寿命90%と40%で補正値が加味され、適正な帯電バイアスVpyに補正された状態を示している。
以上説明したように、本実施例2は、ドラムカートリッジ213のバラつきがあったとしても、感光体ドラム1の電位を、交換寿命に至るまで長期にわたり安定して保つことができる。
続いて、本実施例1,2の効果を検証するために以下の検証試験を行った。
[検証試験]
図1に示す電子写真方式の画像形成装置に使用する2体化カートリッジで、本実施例1,2の補正情報を保持したドラムメモリを有するドラムカートリッジ、現像メモリを有する現像カートリッジを用いた。そして、間欠通紙耐久試験を行った時の異常画像の発生の有無を確認した。
画像形成装置は、低温低湿環境(L/L:15℃/10%RH)の環境下において、印字率1%のA4画像間欠30000枚(現像寿命100%から0%まで)の画像出しを行い、画像評価を行った。画像不良の項目は、べた白画像上にトナーが現像される所謂かぶ
り画像のことをいう。カブリ量の測定は、感光体ドラム上を透明のテープでテーピングした後、そのテープを反射濃度計(東京電色製 TC-6DS)で測定することで定量化した。本実施例では、感光体ドラム上のカブリが5%以上の時、紙上で許容できない画像濃度のカブリが発生したため、5%以上を×、5%以下を○と判断した。
〈検証1-1〉
現像カートリッジとドラムカートリッジの組み合わせ、および通紙時の帯電制御(実施例1、実施例2、制御フロー1B、1C、1D、2B、2C、2D)における画像不良の発生結果を表7に示す。
現像カートリッジ、ドラムカートリッジが共に新品状態から使用し、現像カートリッジは現像寿命0%まで、ドラムカートリッジはドラムAは膜厚25μmから20μmまで、ドラムBは膜厚22μmから19μmまで通紙時の結果である。
表中の%は異常画像発生時の現像寿命%を示しており、発生なしの場合は、○と表記される。
Figure 0007254506000008
〈検証1-1の結果〉
表7より、本実施例1,2では、画像不良なく適切な帯電バイアス制御が可能であった。一方、制御フロー1B、1C、1D、2B、2C、2Dの場合、現像の耐久が進むにつれ、帯電電位がずれてカブリが発生することを示している。理由としては、帯電ローラの汚れの差、およびドラムカートリッジの特性の違いによることが大きい。本実施例1,2
の場合、上記を考慮して制御されるので、現像カートリッジやドラムカートリッジの全寿命を通じて、安定したドラム電位を得ることが可能である。
〈検証1-2〉
次に、検証1-2について説明する。
検証1-2も、検証1-1と同様に、現像カートリッジとドラムカートリッジの組み合わせ、および通紙時の帯電制御(実施例1、実施例2、制御フロー1B、1C、1D、2B、2C、2D)における画像不良の発生結果を検証した。この検証1-2では、ドラムカートリッジが使用中盤のものを使用している。
表8は、現像カートリッジが新品状態から使用し、ドラムカートリッジAは膜厚20μmまで、ドラムカートリッジBは膜厚19μmまで使用されたものを使用した。現像カートリッジは現像寿命0%まで、ドラムカートリッジAは膜厚20μmから15μmまで、ドラムカートリッジBは膜厚19μmから16μmまで通紙した結果である。
Figure 0007254506000009
〈検証1-2の結果〉
表8に示すように、本実施例1,2では画像不良なく適切な帯電バイアス制御が可能である。一方、制御フロー1B、1C、1D、2B、2C、2Dの場合には、全て帯電不良が発生してしまっている。
感光体ドラム1の耐久劣化が進んだ状態では、現像カートリッジ204として新品を使用しても、所望の帯電電位が得られないことがわかる。この状態で、耐久が進むと、同じトナーを用いた耐久でも、電位の差が生じてしまう。この状態においても、本実施例1,2の形態は、上記を考慮して制御されるので、現像カートリッジ204の寿命を通じて、
安定したドラム電位を得ることが可能である。
[実施例3]
次に、本発明の実施例3について説明する。
上記した実施例1,2の構成では、ドラムカートリッジ213のマトリクスが多岐にわたる場合、全ての補正制御をドラムメモリ150に保持させることは、記憶容量的に厳しい場合がある。また、画像形成装置の上市後にドラムカートリッジの商材が追加された時、例えば、ドラム膜厚を変更した場合や、特性が異なる帯電ローラをドラムカートリッジとして販売する場合、すでに市場に出回っている画像形成装置や現像カートリッジに保持されているメモリタグ情報では、帯電バイアス適正化対応が困難な場合が想定される。
本実施例3においては、各々のドラムカートリッジ213に対し、使用されるトナーによる汚染の違いをも考慮した全色分の汚染予測情報を、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150に保持させることが特徴である。
ここで、現像容器による帯電ローラ2の汚染について説明する。
本実施例3における現像カートリッジ204は、現像ローラ17に担持させるトナー量を規制する現像剤の規制部材として、現像ブレード21を備えている。現像ブレード21は、SUS製の金属薄板で構成され、自由端側の先端近傍を現像ローラ17の外周面に、所定の圧力によって、面接触にて当接するように設けられている。現像ローラ17上に担持されたトナーは、現像ブレード21との当接部を通過する際に摩擦帯電により所望の電荷に付与され、且つ、薄層に規制される。現像ローラ17上に担持されるトナーの層は、現像ブレード21によって6μm~20μmの厚さに規制される。
しかしながら、トナーが所望の電荷を得ることが出来ない場合、ベタ白地にトナーを現像してしまうカブリという問題が発生する。カブリが発生すると、ドラムカートリッジ213のクリーニングブレード6で回収されるトナーが増加し、帯電ローラ2の汚れも悪化してしまう。
このように帯電ローラ2が汚染されることにより、帯電ローラ2の帯電能力が低下し、感光体ドラム1の暗部電位が変化し、かぶりが変化する。
また、フルカラーの画像形成装置においては、トナーに使用される顔料や外添剤の違いにより、帯電特性が異なる。このため、使用するトナーによっても、帯電特性の違いにより、カブリの差が生じる。
本発明の特徴である2体化のカートリッジで、特に、ドラムカートリッジ213の寿命が現像カートリッジ204の寿命より長い場合において、本現象が発生してしまうと、ドラムカートリッジ213の長寿命化が図れないが、本発明により、この課題を解決することが可能となる。
すなわち、実施例1,2とは逆に、ドラムメモリ150に保持される第1補正情報が、感光体ドラム1のドラム膜厚(寿命情報)と現像カートリッジの現像寿命(寿命情報)とに応じて予め設定される。一方、現像メモリ151に保持される第2補正情報は、現像ユニットの現像寿命に応じて予め設定された補正情報とするものである。
実施例1,2と同様に、感光体ドラム1の寿命は現像カートリッジ204の寿命よりも長く、感光体ドラム1の寿命の途中で、現像カートリッジ204が交換される構成である。そして、第1補正情報は、感光体ドラム1のドラム膜厚と、交換される複数の現像カートリッジ204それぞれの寿命情報に応じて予め設定された補正情報となっている。
〈帯電電圧制御決定までのフロー〉
以下に、本実施例3における帯電バイアス制御の流れを、図11に示すフローチャートに従って説明する。なお、本実施例3においても、画像形成装置200における1st(Yステーション)の動作を説明する。2st~4srの動作についても、同様のフローで制御されるため、詳細な説明は割愛する。
(S301)
S301では、画像形成装置200の本体電源をONとする。これによって、制御部2
20が、本体メモリ221に格納されている制御プログラムに基づいて、帯電バイアス制御を開始する。
(S302)
S302では、制御部220は環境センサ210を確認し、環境センサ210で検出された画像形成装置200内の温湿度情報を取得し、環境情報として空気中の絶対水分量(以下、水分量という)を算出する。
(S303)
S303では、制御部220は、算出した水分量に対応する基準帯電バイアスの情報(αy)を、表1の帯電テーブルから読み出す。実施例1と同様に、帯電バイアスVpy=αyが、本体コントローラ201の本体メモリ221に、ドラムの膜厚情報と環境情報に基づいた帯電テーブルが保持されている。
(S304)
S304では、制御部220は、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150と通信してドラムメモリ150を確認する。
(S305)
S305では、制御部220は、現像カートリッジ204の現像メモリ151と通信して現像メモリ151を確認する。
以下、ドラムメモリと現像メモリの有無の場合分けによって制御が異なる。
3A:ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150と、現像カートリッジ204の現像メモリ151の両方を認識した場合
3B:ドラムカートリッジ213のみドラムメモリ150を認識(装着)した場合
3C:現像カートリッジ204のみ現像メモリ151を認識(装着)した場合
3D:ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150と、現像カートリッジ204の現像メモリ151のいずれも認識(装着)できなかった場合
<3Aの場合>
この場合には、S306、S307、S308、S309、S310、S315と進む。
(S306、S307)
(S307)
S306において、現像カートリッジ204の使用状況を確認できた場合、S307に進み、ドラムカートリッジ213のドラムメモリ150に保持される温湿度と、現像カートリッジ204の寿命情報と、ドラムカートリッジ213の膜厚情報(寿命情報)に基づいた第1補正値ηyを、表9から算出する。
Figure 0007254506000010
表9は、実施例3におけるドラムカートリッジのドラムメモリ150に保持される第1補正情報としての補正テーブルである。表10は、表4に記載のカートリッジの識別として、組み合わせ1-1を使用した時の補正テーブルであり、トナーと環境情報とから帯電ローラ汚染を予測した補正量である。
なお、表10には、ドラムカートリッジ組み合わせ1-1の場合の補正テーブルを示したが、組み合わせテーブル1-2、1-3、1-4に対する補正テーブルも別途存在し、製造時の組み合わせ情報と共にドラムメモリ150に保持される。
(S308,309)
S309では、現像カートリッジ204の使用情報を確認し、現像カートリッジ204の現像メモリ151に保持される温湿度と現像カートリッジ204の使用状況(現像寿命)に基づいた帯電バイアスの第2補正値θyを表10に記載の補正テーブルから算出する。
使用する現像ローラ17や現像ブレードなどの組み合わせにより、トナーの耐久劣化傾向が異なる。この影響を補正値として、保持させる。なお、本実施例3における表10の保持値は全て0に設定されている。すなわち、現像カートリッジ固有情報に応じた帯電バ
イアスの補正を行わない。これは、現像カートリッジ204について、製造時の組立バラつきの影響が少ないためである。
Figure 0007254506000011
なお、本実施例3では、現像カートリッジ204で使用されるトナーの色に対応した表10の補正テーブルを現像メモリ151に保持している。例えば、イエローの現像カートリッジの場合、Yellowのテーブルを、マゼンタの現像カートリッジの場合は、Magentaのテーブルを保持している。現像カートリッジの組立時に使用するトナーの色と現像メモリ151とを対応させて製造することで可能となる。
このように、製造時に対応付けすることで、現像メモリ151に不必要な情報を保持する必要がなく、メモリの記憶容量を削減することが可能である。
また、上記製造時の対応付けを行わない場合は、表10の補正テーブルを全て現像メモリ151に保持させることで、どの色の現像カートリッジに組立られても、制御させることが可能である。
(S310,S315)
S310では、S303で算出された基準帯電バイアス値αy、S307で算出された第1補正値(ηy)、S309で算出された第2補正値θyを用いて、以下の算出式から、実際に印加する帯電印加バイアス(Vpy)を算出する。
〈算出式〉 帯電印加バイアス Vpy=αy+ηy+θy・・・(4)
次いで、S315に進み、本体コントローラ201で算出された帯電印加バイアスVpyに基づいて、制御部220により帯電ローラ2にバイアスが印加される。
以上で説明した制御を行うことにより、感光体ドラムの電位を、長寿命に渡り安定して保つことができる。
<3Bの場合>
(ドラムカートリッジのドラムメモリのみを認識(装着)した場合)
この場合には、S306、S307,S308、S311、S315と進む。
すなわち、S306、S307までは、3Aの場合と同じで、第1補正値ηyは算出され、S308にて、現像カートリッジ204の現像メモリ151の情報が得られないため、ステップ311に進む。
現像カートリッジの現像メモリ情報が得られないため、上記算出式(4)の中で、θyが不定となる。さらに、ηyに関しても、現像カートリッジの使用情報が無いため、テーブルを参照することができない。この場合は、現像寿命が初期値として制御をおこなう。
このため、3Bの、ドラムユニットのみメモリタグを認識した場合は、印加すべき帯電印バイアスは、次の算出式(5)で決定される。
帯電印加バイアス V´py=αy+η´y・・(5)
なお、本実施例3における、表10のテーブルの保持値は全て0に設定されているため、結局、V´py=αyとなる。
次いで、S315において、制御部220は、S311で算出された帯電印加バイアスV´pyを帯電ローラ2に印加するように制御する。
<3Cの場合>
(現像カートリッジのみ、現像メモリを認識(装着)した場合)
この場合には、S306、S312、S313,S315と進む。
すなわち、S306にて、ドラムメモリ150の情報が得られないので、S312に進み、現像メモリを確認する。現像メモリを確認すると、S313に進む。
ドラムメモリ150の情報が得られていないので、上記算出式(4)の中で、第1補正値ηyは不定となっている。また、感光体ドラムの膜厚情報(寿命情報)が無いため、表10を参照することができない。この場合は、感光体ドラムの寿命が初期値として制御をおこない、印加すべき帯電印加バイアスは、次の算出式(6)で決定される。
帯電印加バイアス V´py=αy+θy・・・(6)
次いで、S315において、制御部220は、S313で算出された帯電印加バイアスV´pyを帯電ローラ2に印加するように制御する。
<3Dの場合>
(ドラムカートリッジのドラムメモリと、現像カートリッジの現像メモリのいずれも認識(装着)できなかった場合)
この場合には、ドラムメモリの認識のステップ(S306)、現像メモリの認識のステップ(S312)で、いずれも(なし)となり、S314に進む。
ドラムメモリ150と現像メモリ151のいずれも認識できないため、算出式(4)の中で、αy、ηy、θyが全て不定となる。
したがって、(S314)において、
〈算出式〉 帯電印加バイアス V´py=不定
として決定される。
この場合には、実施例1と同様に、帯電印加バイアスV´pyは、本体コントローラ201に予め設定した表16記載のバイアスで制御される。
すなわち、S315において、制御部220は、S314で算出された帯電印加バイアスV´pyを帯電ローラ2に印加するように制御する。
[実施例4]
本実施例4における帯電補正制御は、実施例3記載の(S307)における、現像カートリッジのオフセットテーブルとして、表11を使用したことを特徴とする。
すなわち、現像カートリッジ固有情報に応じた帯電バイアスの補正値であり、使用する現像ローラや現像ブレードなどの組み合わせにより、トナーの耐久劣化傾向が異なることを考慮したものである。先述したように、トナーの電荷に影響する因子は複数存在するが、本実施の形態においては、現像ブレードの当接圧と現像ローラの表面粗さが支配的であ
った。このため、帯電ローラのトナー汚染因子として、現像ブレードの当接圧と現像ローラの表面粗さの範囲をそれぞれ2水準に分け、各々の補正量をメモリタグに保持する。
現像カートリッジのメモリタグに保持されている現像キーパーツ組み合わせは表11に示すテーブルとなっている。現像のメモリタグ内には、以下、3-1~3-4までの組み合わせのテーブルを保持しており、それぞれ固有の補正値を持っている。
Figure 0007254506000012
なお、表11の詳細は以下の通りである。
現像ローラ表面粗さ範囲C:表面粗さ規格8~19(μm)
現像ローラ表面粗さ範囲D:表面粗さ規格19~30(μm)
本実施例4で使用する現像材ローラは、負帯電性の現像剤とともに用いられる現像ローラ17であって、導電性の軸芯体と、弾性層と、表面層である導電性のウレタン樹脂層とを有している。
〔軸芯体〕
軸芯体の形状は円柱状または中空円筒状であり、以下の如き導電性の材質で構成される。アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金;クロム又はニッケルで鍍金処理を施した鉄;導電性を有する合成樹脂。軸芯体の表面にはその外周面に設けられる弾性層との接着性を向上させる目的で、適宜公知の接着剤を塗布しても構わない。
〔弾性層〕
弾性層は樹脂及びゴムの如き弾性材料を含有する。樹脂及びゴムとしては、具体的には、例えば以下が挙げられる。ポリアミド、ナイロン、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリイミド、メラミン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、アクリル樹脂、およびこれらの混合物。エチレン-プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物。これらのうち、ポリウレタン樹脂が、トナーへの摩擦帯電性能に優れ、且つ柔軟性に優れる為にトナーとの接触機会を得られやすく、且つ耐摩耗性を有するので好ましい。また、弾性層を2層以上の積層構成にする場合もポリウレタン樹脂を最表面の弾性層として用いることが好ましい。ポリウレタン樹脂としてはエーテル系ポリウレタン樹脂、エステル系ポリウレタン樹脂、アクリル系ポリウレタン樹脂、フッ素系ポリウレタン樹脂、カーボネート系ポリウレタン樹脂、オレフィン系ウレタン樹脂が挙げられる。
ポリウレタン樹脂は、ポリオールとイソシアネートから得ることができ、必要に応じて鎖延長剤を用いることができる。ポリウレタン樹脂の原料たるポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。ポリウレタン樹脂の原料たるイソシアネートとしては、例えば以下が挙げられる。トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、フェニレンジイソシアネート(PPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリ
レンジイソシアネート(TMXDI)、シクロヘキサンジイソシアネート、およびこれらの混合物。ポリウレタン樹脂の原料たる鎖延長剤としては、エチレングリコール、1、4-ブタンジオール、3-メチルペンタンジオールの如き2官能性低分子ジオール、トリメチロールプロパンの如き3官能性低分子トリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。
また、弾性層を2層以上の積層構成にする場合、軸芯体上の弾性層(下層)4を構成する材料としては、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、及びこれらのシロキサンの共重合体を挙げることができる。これらの樹脂及びゴムは、必要に応じて1種単独又は2種以上を組合せて用いることができる。なお、樹脂及びゴムの材質は、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて測定することにより同定することができる。
また、弾性層には、必要に応じて更に、粒子、導電剤、可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、硬化抑制剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤、の如き各種添加剤を含有させることができる。これら任意成分は、弾性層の機能を阻害しない範囲の量で配合することができる。
弾性層に粒子を含ませることにより、電子写真用部材の表面に凸部を形成することができる。弾性層に添加しうる粒子に関しては、体積平均粒径が1μm以上、30μm以下であることが好ましい。尚、粒径は、断面表面を走査電子顕微鏡(商品名:JSM-7800FPRIME ショットキー電界放出形走査電子顕微鏡、日本電子社製)により観察することにより、測定可能である。
弾性層中に含有される前記粒子の量は、樹脂やゴム等の弾性材料100質量部に対し、1質量部以上、100質量部であることが好ましい。粒子としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリカーボネートの如き樹脂からなる微粒子を用いることができる。これらの中でも、ポリウレタン樹脂粒子は柔軟で耐摩耗性があるので好ましい。
弾性層は、上記弾性材料に電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合した導電性弾性層とすることができる。電子導電性物質としては、例えば以下の物質が挙げられる。導電性カーボン、例えば、ケッチェンブラックEC、アセチレンブラックの如きカーボンブラック;SAF(Super Abrasion Furnace)、ISAF(Intermediate SAF)、HAF(High Abrasion
Furnace)、FEF(Fast Extruding Furnace)、GPF(General Purpose Furnace)、SRF(Semi-Reinforcing Furnace)、FT(Fine Thermal)、MT(Medium Thermal)の如きゴム用カーボン;酸化処理を施したカラー(インク)用カーボン;銅、銀、ゲルマニウムの如き金属およびその金属酸化物。この中でも、少量で導電性を制御しやすいことから導電性カーボンが好ましい。イオン導電性物質としては、例えば以下の物質が挙げられる。過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウムの如き無機イオン導電性物質;変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの如き有機イオン導電性物質。
充填剤としては、シリカ、石英粉末、及び炭酸カルシウムが挙げられる。
弾性層用の各材料の混合は、一軸連続混練機、二軸連続混練機、二本ロール、ニーダーミキサー、トリミックスの如き動的混合装置や、スタティックミキサーの如き静的混合装置を用いて行うことができる。
軸芯体上に弾性層を形成する方法としては、型成形法、押出成形法、射出成形法、塗工成形法を挙げることができる。凸部を形成する第1領域を形成する方法については後述する。型成形法では、例えば、先ず、円筒状の金型の両端に、金型内に軸芯体を保持するための駒を固定し、駒に注入口を形成する。次いで、金型内に軸芯体を配置し、弾性層用の
材料を注入口より注入した後、その材料が硬化する温度で金型を加熱し、脱型することができる。押出成形法では、例えば、クロスヘッド型押出機を用いて軸芯体と弾性層用の材料を共に押し出して、その材料を硬化して、軸芯体の周囲に弾性層を形成することができる。
弾性層を2層以上の積層構成にする場合、密着性向上の為、軸芯体側の弾性層(下層)の表面を、表面研磨してもよく、またコロナ処理、フレーム処理、エキシマ処理の表面改質方法によって改質することもできる。
本実施例では、現像ローラ17の表面粗さを、十点平均粗さ(JIS)Rz=8~30(μm)とすることにより、現像ローラ17上のトナーコート量として、適正な値が得られた。このことに鑑み、帯電の補正値を現像ローラ17の表面粗さに応じて2水準設定した。この水準は、2水準に限定されるものではなく、メモリタグの記憶容量や現像特性に応じて適宜変えてよい。
現像ブレード圧範囲C:現像ブレード圧10~20(kgf/cm)
現像ブレード圧範囲D:現像ブレード圧20~40(kgf/cm)
<現像ブレードの構成>
本実施例においては、現像ブレード21として短手方向の自由長が8mm、厚みが0.08mmの板バネ状のSUS性の薄板を用いている。ここで、現像ブレードとしてはこの限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。
現像ブレード21に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っており、ブレードバイアスとしてV=-500Vを印加している。
ここで、図4(B)の模式図を参照して、現像ブレード21において現像ローラ17に対する圧接圧N(gf/mm)の変更方法について説明する。模式図は、現像ブレード21と現像ローラ17の位置関係についての説明図である。
模式図に示すように、現像ローラ17の回転軸に垂直な断面における座標系を考える。すなわち、上記断面において、現像ローラ17に押し付けられている状態における現像ブレード21の延びる方向と略平行な方向をy軸、y軸に垂直な方向をx軸とする。そして、原点は現像ローラ17の回転中心Oとし、現像ローラ17の中心座標が(x,y)=(0,0)となる座標系である。この座標系において、現像ブレ―ド先端21bのx軸方向の位置をX値、y軸方向の位置をY値とする。圧接圧N(gf/mm)を変更する際は、上記X値、Y値を変更することで行った。
<圧接圧の測定方法>
現像ブレード21において、現像ローラ17に対する圧接圧N(gf/mm)を測定する場合は、現像ローラ17を取り外した現像装置を専用の測定治具に装着した。そして、仮想の現像ローラとして、現像ローラ17と等しい直径のアルミスリーブを用意し、現像ブレード21を当接させて測定した。
測定子の長手は50mmであり、両端2点と中央3点の測定ポイントでの平均値から、トナー供給ローラ20の当接圧を算出する。
以下に、本実施例における、現像ブレードにおいて、現像ローラに対する圧接圧N(gf/mm)と現像ブレ―ド先端21bのX値、Y値の関係を表12に示す。
Figure 0007254506000013
本実施例では、現像ブレードにおいて、現像ローラに対する圧接圧N(gf/mm)を2.0(gf/mm)から4.0(gf/mm)の間に設定することで、使用するトナーを所望の電荷帯電することが可能であった。
このように、現像ローラ17の表面粗さおよび現像ブレード21の当接圧を、トナーが所望の電荷を得ることが出来る範囲に設計することで、ベタ白地にトナーを現像してしまうカブリの問題を抑制することが出来る。この結果、ドラムカートリッジ213のクリーニングブレード6で回収されるトナーは減少するため、帯電ローラ2の汚れが抑制できる。
したがって、本発明の特徴である2体化のカートりッジで、特に、ドラムカートリッジ213の寿命が現像カートリッジ204の寿命より長い場合においても、安定した帯電制御を行うことが可能となる。
なお、本実施例4では、現像ローラ17の表面粗さと、現像ブレード21のブレード圧に違いによって生じる、トナー劣化因子による補正量を設けた。本発明は、これに限定されるものではなく、他のパラメータに基づいた補正テーブルとしても好適である。
たとえば、現像ローラ17の硬度、フレ、抵抗、現像ブレード21であれば、表面粗さ、材質の環境特性、硬度の環境特性などである。
表13には、実施例4における現像カートリッジ204の現像メモリ151に保持された補正テーブルを示している。
補正テーブルは、それぞれのトナーの色に応じて、現像カートリッジ204の現像ローラ17と現像ブレード21の組み合わせごとに、環境に合わせて、現像寿命に応じた補正値が保持されている。
なお、本実施例4では、現像カートリッジ204で使用されるトナーの色、および現像カートリッジ204に使用される現像ローラ17と現像ブレード21との組み合わせ毎のテーブルであり、現像メモリ151に保持している。
Figure 0007254506000014
例えば、イエローの現像カートリッジ204で、製造時の現像ローラ17の表面粗さが8~19μmのもので、現像ブレード圧が15~25の場合、表11中の組み合わせ3-1、Yellowのテーブルを保持する。同様に、マゼンタの現像カートリッジ204で、現像ローラ17の表面粗さが19~30μmのもので、現像ブレード圧が25~40の場合、表11の、組み合わせ3-4のMagentaの補正テーブルを現像メモリ151
に保持する。
このように、現像カートリッジ204の組立時に使用するトナーの色と現像ローラの粗さ情報と現像ブレードの圧情報とを、現像メモリ151とを対応させて製造することで可能となる。このように、製造時に対応付けすることで、現像メモリ151に不必要な情報を保持することなく、メモリの容量を削減することが可能である。
また、上記製造時の対応付けを行わない場合は、表13の補正テーブルを全て現像メモリ151に保持させることで、どの色の現像カートリッジに組み立てられても、制御することが可能である。
以上説明した制御を行うことにより、現像カートリッジ204の製造バラつきを考慮した補正制御をおこなうので、感光体ドラム1の電位を、長寿命に渡り安定して保つことができる。
なお、本実施例3、4においても、ドラムメモリ及び現像メモリの少なくともいずれか一方を認識できなかった場合、もしくは、メモリの保持形態の違いにより、以下の制御を行う。
本制御により、画像形成装置での画像形成動作を行うことが可能である。しかしながら、帯電電位安定化のための制御としては不十分で、寿命を通じて適切な暗部電位を得ることは困難である。このため、ドラムカートリッジ、現像カートリッジ両方のメモリタグが認識できる状態が必要である。
続いて、本実施例3,4の効果を検証するために以下の検証試験2を行った。
[検証試験2]
検証試験1と同様に、図1に示す電子写真方式の画像形成装置に使用する2体化カートリッジで、本実施形態の補正情報を保持したメモリタグを有するカートリッジを用いて、間欠通紙耐久試験を行った時の異常画像の発生の有無を確認した。
画像形成装置は、低温低湿環境(L/L:15℃/10%RH)の環境下において、印字率1%のA4画像間欠30000枚(現像寿命100%から0%まで)の画像出しを行い、画像評価を行った。画像不良の項目は、べた白画像上にトナーが現像される所謂かぶり画像のことをいう。カブリ量の測定は、感光体ドラム上を透明のテープでテーピングした後、そのテープを反射濃度計(東京電色製 TC-6DS)で測定することで定量化した。本実施例では、感光体ドラム上のカブリが5%以上の時、紙上で許容できない画像濃度のカブリが発生したため、5%以上を×、5%以下を○と判断した。
〈検証2-1〉
現像カートリッジとドラムカートリッジの組み合わせ、および通紙時の帯電制御(実施例3、実施例4および従来制御3B、3C、3D、4B、4C、4Dにおける画像不良の発生結果を表14に示す。なお、ドラムカートリッジは実施例1および2記載の、組み合わせ1-1であるドラムカートリッジを使用した。
表14において、現像カートリッジ、ドラムカートリッジが共に新品状態から使用し、現像カートリッジは現像寿命0%まで、ドラムカートリッジはドラムAは膜厚25μmから20μmまで通紙時の結果である。なお、表中の%は異常画像発生時の現像寿命%を示しており、発生なしの場合は、○と表記される。
Figure 0007254506000015
〈検証2-1の結果〉
表14より、本実施例では画像不良なく適切な帯電バイアス制御が可能である。一方、従来の実施制御では、全て、帯電不良が発生してしまっている。
従来の形態における制御は、現像の耐久が進むにつれ、帯電電位がずれて、カブリが発生することを示している。すなわち、帯電部材の汚れの差、およびドラムカートリッジの特性の違いによることが大きい。本実施の形態は、上記を考慮して制御されるので、現像
機やドラムカートリッジの寿命を通じて、安定してドラム電位が得ることが可能である。
〈検証2-2〉
検証2-2も、検証2-1と同様に、現像カートリッジとドラムカートリッジの組み合わせ、および通紙時の帯電制御(実施例3、実施例4、制御フロー3B、3C、3D、4B、4C、4D)における画像不良の発生結果を検証した。この検証2-2では、ドラムカートリッジが使用中盤のものを使用している。
表15は、現像カートリッジが新品状態から使用し、現像寿命0%までドラムカートリッジAは膜厚20μmから15μmまで通紙時の結果である。
Figure 0007254506000016
〈検証2-2の結果〉
表15に示すように、本実施例では画像不良なく適切な帯電バイアス制御が可能である。一方、従来の実施制御では、全て、帯電不良が発生してしまっている。
感光体ドラムの耐久劣化が進んだ状態では、現像カートリッジが新品を使用しても、所望の帯電電位が得られないことがわかる。この状態で、耐久が進むと、同じトナーを用いた耐久でも、電位の差が生じてしまう。
この状態においても、本実施例3,4の形態は、上記を考慮して制御されるので、現像
機の寿命を通じて、安定したドラム電位が得ることが可能である。
以上説明したように、上記した本発明の実施例において、従来技術の課題を解決することができる。すなわち、画像形成装置の装置本体のメモリに帯電制御情報を記憶させて電位安定化制御を行う場合において、上市後に、感光体ドラムや、帯電ローラなどの仕様を変更した場合、適切な帯電制御を行うための、制御情報の変更を、カートリッジのメモリタグに制御情報を保持させるために、適切な電位制御が可能となる。
また、感光体カートリッジ及び現像カートリッジに、それぞれ感光体メモり及び現像メモリを配置する場合においても、感光体カートリッジ固有の帯電ローラの汚染による帯電能の低下を、メモリに保持した補正制御に基づいて適切に制御することが出来る。
さらに、使用されるトナーそれぞれにおける帯電ローラの汚染情報を、ドラムカートリッジのドラムメモリに全色分を記憶させることで、使用する画像形成装置のステーションや、対となる現像カートリッジで使用されるトナーの色などに依存することなく、フレキシブルに使用することが可能な、いわゆるユニバーサルとして使用することができる。
1‥‥感光体ドラム
2‥‥帯電ローラ
3‥‥スキャナユニット
5‥‥中間転写ベルト
6‥‥クリーニングブレード
150 ドラムメモリ
151‥‥現像メモリ
200‥‥画像形成装置
201‥‥本体コントローラ
210‥‥温湿度センサ
220‥‥本体制御部
204‥‥現像カートリッジ
213‥‥ドラムカートリッジ
217‥‥現像ローラ

Claims (11)

  1. 少なくとも像担持体と帯電部材とを有する像担持体ユニットと、少なくとも現像剤担持体を有する現像ユニットが、それぞれ独立して、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在となっており、
    前記装置本体は前記帯電部材に印加する帯電バイアスを制御する制御手段を有し、
    前記像担持体ユニットは、前記像担持体の寿命情報に応じた前記帯電バイアスの補正に用いる第1補正情報を保持する第1記憶部材を有し、
    前記現像ユニットは、前記現像ユニットの寿命情報に応じた前記帯電バイアスの補正に用いる第2補正情報を保持する第2記憶部材を有し、
    前記装置本体は、前記第1補正情報と前記第2補正情報と、に基づいて前記帯電バイアスの補正を実行する場合における、前記帯電バイアスの基準となる基準情報に応じた基準帯電バイアスを保持する記憶部を有し、
    前記制御手段は、前記第1記憶部材に記憶された前記第1補正情報を取得すると共に前記第2記憶部材から前記第2補正情報を取得し、取得した前記第1補正情報と前記第2補正情報から算出される前記帯電バイアスの補正量を取得し、前記基準帯電バイアスと前記帯電バイアスの補正量とに基づいて、前記帯電バイアスを補正する制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第1補正情報は、前記像担持体ユニットの固有の帯電特性に応じたものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記像担持体ユニットに固有の帯電特性は、前記像担持体の種類と、前記帯電部材の種類との組み合わせに応じたものであることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記制御手段は、前記第1補正情報及び前記第2補正情報の何れかを取得できなかった場合に、前記第1補正情報及び前記第2補正情報のいずれか取得できた補正情報から得られた前記補正量に基づいて前記帯電バイアスを補正するように制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記帯電バイアスの基準情報、前記第1補正情報及び前記第2補正情報は、それぞれ、予め環境情報に応じて複数種類設定されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形
    成装置。
  6. 前記装置本体には、環境情報を検出する検出手段が設けられ、
    前記制御手段は、前記検出手段から環境情報を取得し、取得した環境情報に応じて、前記第1補正情報と前記第2補正情報を取得し、取得した環境情報に応じた前記第1補正情報と前記第2補正情報を用いて、前記帯電バイアスの基準情報を補正することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記帯電バイアスの基準情報、前記第1補正情報及び前記第2補正情報は、それぞれ、現像剤の色に応じて複数種類設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  8. 前記第1記憶部材と前記第2記憶部材は、記憶容量が等しいことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記制御手段は、前記第1補正情報における前記帯電バイアスの補正量である第1補正量と、前記第2補正情報における前記帯電バイアスの補正量である第2補正量と、を加算することによって前記帯電バイアスの補正量を決定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  10. 前記制御手段は、前記第1補正情報と前記第2補正情報から算出される前記第1補正量と前記第2補正量とを加算することによって得られる前記帯電バイアスの補正量と前記基準帯電バイアスとを加算して、前記帯電バイアスを補正するように制御することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記制御手段は、前記第1補正情報と前記第2補正情報に対応する前記第1補正量と前記第2補正量を、前記第1記憶部材と前記第2記憶部材に記憶されたテーブルから選択するように制御することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
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