JP2006133333A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光ドラム（カートリッジ）の耐久に伴う転写効率の低下を防止する。
【解決手段】 感光ドラムと帯電ローラと現像装置とクリーニング装置をカートリッジ容器に一体的に組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成する。プロセスカートリッジの耐久が進行して感光ドラムの感光層の膜厚が減少すると、静電容量が増加するため、転写コントラストが同じ場合には、転写電流が大きくなる。また転写電流が同じ場合には、転写コントラストが小さくなって転写効率が低下する。そこで、カートリッジの耐久が進行するに従って目標とする転写電流を大きく設定して、転写効率の低下を防止する。カートリッジの耐久は、画像形成枚数や感光ドラムの帯電時間に基づいて判断する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタ，複写機などの画像形成装置に関する。

図１５は、電子写真方式のプリンタ，複写機などの画像形成装置における画像形成部１００を模式的に示す図である。

同図に示す画像形成装置においては、感光ドラム１０１は、矢印Ｒ１０１方向に回転され、その表面が帯電ローラ１０２によって一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１０１表面は、画像情報に応じて露光装置１０３から照射されるレーザ光Ｌによって露光される。この露光により露光部分の電荷が除去されて、感光ドラム１０１表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１０４の現像スリーブ１０７によってトナーが付着され、トナー像として現像される。

感光ドラム１０１には転写ローラ１０５が圧接されていて、両者間には転写ニップ部Ｎが形成されている。矢印Ｋｓ方向に搬送されてきた記録材Ｓは転写ニップ部Ｎにおいて、感光ドラム１０１と転写ローラ１０５とによって挟持搬送される。このとき、転写ローラ１０５に対して、転写バイアス印加電源１０８により、感光ドラム１０１表面のトナー像とは逆極性の転写バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１０１表面のトナー像は、記録材Ｓ上に転写される。トナー像転写後の感光ドラム１０１は、表面に残ったトナー（残留トナー）がクリーニング装置１０６によって除去される。一方、トナー像転写後の記録材Ｓは、定着装置（不図示）に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。

上述の転写バイアスの制御について、特許文献１には、ＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が提案されている。このＡＴＶＣは、転写時に転写バイアス印加電源１０８から転写ローラ１０５に転写バイアスを印加する際のバイアス制御として、非画像形成時に転写ニップ部Ｎに電流を流し、このときの電流電圧値から最適な転写バイアスを設定するものである。

上述の転写ローラ１０５としては、オゾンレス、低コストなどの利点を有する弾性ローラが、多く使用されている。ところが、このような転写ローラ１０５は、製造時の抵抗のばらつきを抑えることが難しい上、雰囲気環境の温湿度変化や耐久劣化などにより抵抗が変化してしまう。

このため、上述のＡＴＶＣでは、定電流制御と定電圧制御との双方を行うことができる制御手段（不図示）、及びこのときの電圧、電流を検知する検知手段（不図示）を接続している。そして、転写バイアス印加電源１０８に所定の電圧（２点以上）を印加し、そのときの電流を検知し、電圧電流の関係式を求めている。その関係式より、目標の電流値となる電圧値を計算し、感光ドラム１０１上のトナー像を転写する際には先に求めた転写電圧で定電圧制御を行うようにしている。

特開平０５−００６１１２号公報

しかしながら、近年、ランニングコスト削減のため、感光ドラムを有するカートリッジの長寿命化が求められている。このため、感光ドラムは、使用初期の膜厚（感光層の厚さ）を厚く設定して、使用可能な下限の膜厚まで使用することが多くなっている。したがって、使用可能な下限の膜厚に達したときを耐久後とすると、感光ドラムの膜厚は、使用初期と耐久後とでは、数倍違うことが多くなってきている。また、使用初期の現像剤と耐久後の現像剤とでは、現像剤の耐久劣化によりトリボ分布が異なり、転写効率が異なる。

したがって、従来、転写時における目標の電流値は、感光ドラムの使用初期から耐久後にかけて一定（固定）としていたため、使用初期のカートリッジでは所定の転写効率が得られるものの、耐久後のカートリッジでは初期設定された目標電流では、適切な転写が行えない、という問題を有していた。

そこで、本発明は、像担持体（感光ドラム）及び現像手段（現像装置）の耐久状態に応じて適宜なＡＴＶＣの目標電流値を設定することにより、使用初期から耐久後に至るまで、適切な転写を行うことが可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、感光層を有する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、バイアスが印加されて、前記トナー像を記録材へ転写する転写手段と、定電圧制御されたバイアスを前記転写手段へ印加するバイアス印加手段と、転写時に前記転写手段を流れる電流量が制御目標値になるように、前記転写手段に印加されるバイアスの電圧を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の使用時間を検出する使用時間検出手段と、前記現像手段が形成したトナー像の量を検出するトナー像量検出手段とを備え、前記制御手段は、前記使用時間検出手段及び前記トナー像量検出手段の検出結果に基づいて、前記制御目標値を変更する、ことを特徴とする。

本発明によると、転写電流の制御目標値を、像担持体の使用時間及び現像手段が形成したトナー像の量に基づいて変更することにより、像担持体の使用初期から耐久後にかけて、高い転写効率を達成することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同じ符号を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置の画像形成部Ｐを示す。同図は画像形成部Ｐの縦断面を示す模式図である。詳しくは、中間転写体としての中間転写ベルト７の移動方向（矢印Ｒ７方向）に沿った方向の縦断面を示す模式図である。

同図に示す画像形成部Ｐには、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１が配設されている。感光ドラム１は、表面に感光層を有している。

感光ドラム１は、本実施の形態では、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電手段）２、露光装置（静電潜像形成手段）３、現像装置（現像手段）４、転写手段５、クリーニング装置６が配設されている。

回転駆動された感光ドラム１は、その表面が帯電ローラ２によって帯電される。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に当接されていて、帯電バイアス印加電源（不図示）によって帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１表面は、所定の極性・電位に一様に帯電される。

帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３によって静電潜像が形成される。露光装置３は、画像情報に基づいてレーザ光Ｌを発振し、このレーザ光Ｌによって、感光ドラム１表面を露光する。帯電後の感光ドラム１表面は、これにより露光部分の電荷が除去され手静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、表面に現像剤を担持して矢印Ｒ４方向に回転する現像スリーブ４Ａを有している。この現像スリーブ４Ａには、現像バイアス印加電源（不図示）によって現像バイアスが印加される。現像スリーブ４Ａ表面に担持されている現像剤中のトナーは、この現像バイアスの印加により、静電潜像に付着されて、静電潜像をトナー像として現像する。なお、本実施の形態で使用したトナーの帯電極性はマイナスである。

こうして感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、転写手段５により、他部材である中間転写体としての中間転写ベルト７表面に転写される。転写手段５は、感光ドラム１に当接された転写ローラ（接触転写部材，転写部材）５Ａと、これに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段８２と、転写バイアス印加手段８２を制御する制御装置（制御手段）８３とを有している。転写ローラ５Ａは、中間転写ベルト７をその裏面側から押圧して表面側を感光ドラム１表面に当接させている。これにより、感光ドラム１表面と中間転写ベルト７との間には、一次転写ニップ部Ｎ１が形成される。転写ローラ５Ａは、中間転写ベルト７が矢印Ｒ７方向に回転駆動されるのに伴って矢印Ｒ５方向に従動回転する。感光ドラム１表面に形成された上述のトナー像は、転写ローラ５Ａに対して転写バイアス印加電源８２から転写バイアスが印加されることにより、一次転写ニップ部Ｎ１において中間転写ベルト７表面に静電的に一次転写される。

一次転写時に中間転写ベルト７に転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６Ａによって除去され、廃トナー搬送スクリュー６Ｂによって廃トナー容器（不図示）に回収される。こうして表面が清掃された感光ドラム１は、帯電から始まる次の画像形成に供される。

本実施の形態においては、上述の感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置６は、カートリッジ容器８（図１中の点線で図示）に一体的に組み込まれて、全体でカートリッジ（プロセスカートリッジ）１０を構成している。このカートリッジ１０は、画像形成装置本体（不図示）に対して着脱自在に構成されていて、例えば感光ドラム１が寿命に達したときには、全体が画像形成装置本体から取り出されて新規なものと交換されるようになっている。

図２に示す画像形成装置は、上述の画像形成部Ｐとほぼ同様の４個の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを備えている。これら画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、この順にマゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するものである。

それぞれの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄには、図１の画像形成部Ｐに示すものと同様に、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、クリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが配設されている。これら画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいては、上述の画像形成部Ｐと同様にして、それぞれマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックのトナー像が感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成される。なお、図２においては、図１中の転写バイアス印加電源８２、制御装置８３に相当する部材は省略している。

これら４色のトナー像は、中間転写体としての中間転写ベルト７上に順次に一次転写される。中間転写ベルト７は、無端状に構成されていて、３個のローラ、すなわち駆動ローラ１１、従動ローラ１２、二次転写対向ローラ１３に掛け渡されており、駆動ローラ１１の矢印Ｒ１１方向（図２中の時計回り）の回転に伴って矢印Ｒ７方向に回転する。この中間転写ベルト７は誘電体樹脂、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンなどによって無端状に形成されている。中間転写ベルト７の表面側における、二次転写対向ローラ１３に対応する位置には二次転写ローラ１４が当接されている。この二次転写ローラ１４と、中間転写ベルト７との間には、二次転写ニップ部Ｎ２が形成される。各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色のトナー像は、各転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに一次転写バイアスが印加されることにより、各一次転写ニップ部Ｎ１において中間転写ベルト７に一次転写されて中間転写ベルト７上で重ね合わされる。

こうして中間転写ベルト７で重ね合わされた４色のトナー像は、二次転写ローラ１４によって記録材Ｓ上に転写される。二次転写ローラ１４は、上述の二次転写対向ローラ１３との間に中間転写ベルト７を挟持している。これにより、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト７との間には、二次転写ニップ部Ｎ２が形成される。画像形成に供される記録材Ｓは、給紙カセット（不図示）に収納されていて、給紙ローラ、搬送ローラ、搬送ガイド等を有する給搬送装置（いずれも不図示）によって、レジストローラ１５に搬送され、ここで斜行が矯正された後、上述の二次転写ニップ部Ｎ２に供給される。二次転写ローラ１４には、この記録材Ｓが二次転写ニップ部Ｎ２を通過する際に、二次転写バイアス印加電源１６から転写バイアスが印加される。これにより、中間転写ベルト７上に４色のトナー像は、一括で、記録材Ｓに二次転写される。このとき記録材Ｓに転写されないで中間転写ベルト７上に残ったトナー（残留トナー）は、従動ローラ１２に対応する位置に配置されているベルトクリーナ１７によって除去される。

トナー像が二次転写された記録材Ｓは、除電針２４によって電荷が除去された後、矢印Ｒ１８方向に回転する搬送ベルト１８によって定着装置２２に搬送される。定着装置２２は、内側にヒータ１９が配設された定着ローラ２０と、これに押圧された定着ローラ２０との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラ２１とを有している。記録材Ｓは、定着ニップ部を通過する際に、これら定着ローラ２０、加圧ローラ２１によって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Ｓは、画像形成装置本体（不図示）外部に排出される。これにより１枚に記録材Ｓに対する４色フルカラーの画像形成が終了する。

本実施の形態では、上述の中間転写ベルト７における、駆動ローラ１１に掛け渡された部分の表面に対向するように、濃度センサ２３が配設されている。濃度センサ２３は、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子とを有する反射型のセンサによって構成されている。中間転写ベルト７上には、それぞれの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいてそれぞれの色の濃度の基準となるトナー像（以下「パッチ」という。）が形成される。濃度センサ２３は、このパッチの反射光量を検出する。この検出結果は制御手段２５に送られる。制御手段２５は、濃度センサ２３が検出した反射光量に基づいて、中間転写ベルト上のトナー載り量を演算し、その演算結果から画像制御条件（帯電電位、Ｔ／Ｃ比制御等）を制御している。

また、上述の画像形成装置は、画像形成枚数を検出する画像形成枚数検出手段（不図示）を備えている。

また、本実施の形態においては、図１に示すカートリッジ１０と同様に、感光ドラム１ａ、転写ローラ２ａ，現像装置４ａ，クリーニング装置６ａがカートリッジ容器（不図示）に一定的に組み込まれて、画像形成装置本体に対して着脱自在なマゼンタ用のカートリッジを構成している。他の色、すなわちシアン，イエロー，ブラックについても、それぞれシアン，イエロー，ブラック用のカートリッジを同様に構成している。

ここで、上述のトナー像の一次転写、すなわち各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上のトナー像を中間転写ベルト７上に転写する際には、ＡＴＶＣによる定電圧制御を行った。図３を参照して、ＡＴＶＣについて説明する。

各色の画像形成時の帯電電位で帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを帯電する。制御装置により転写バイアス印加電源を制御して所定の転写電圧（Ｖｆｔ１，Ｖｆｔ２，Ｖｆｔ３）の３種類の電圧を印加し、その電流値（Ｉｆｔ１，Ｉｆｔ２，Ｉｆｔ３）を電流検出手段（不図示）によって検出する。目標転写電流Ｉｔａｒｇｅｔに対応する目標転写電圧Ｖｔａｒｇｅｔを算出し、これを転写電圧として設定する。この制御は各色ごとに独立に行い、動作タイミングとしては、非画像形成時、例えば画像形成装置の電源のＯＮ時や所定の画像形成（プリント）枚数ごとに行う。

本実施の形態で用いた感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ（以下単に「感光ドラム１」という。）について説明する。図４に感光ドラム１の層構成を示す。感光ドラム１は、有機感光体であり、内側（同図では下側）から順に、基層のアルミ層３１とＣＧ層（電荷発生層）３２とＣＴ（電荷輸送層）３３とによって構成されている。同図に示す層構成では、ＣＧ層２３とＣＴ層３３とによって感光層が形成されることになる。したがって、感光層の膜厚とは、ＣＧ層３２の膜厚とＣＴ層３３の膜厚との合計となる。なお、ＣＴ層３３の上にコート層を塗るものもあるが、コストアップを抑制するため、低コスト機ではあまり採用されていない。ここでＣＴ層３３は初期の膜厚が２９μｍである。ＣＧ層３２は１μｍ以下の厚さでほぼ無視できる。ＣＴ層３３は、帯電、クリーニングにより耐久とともに削られ、３００００枚耐久後には、図５に示すように、１０μｍぐらいまで削られ薄くなっている。

図６に、感光ドラム１の２つの状態における転写コントラスト（感光ドラムの表面電位と一次転写バイアスとの差）と一次転写電流との関係を示す。実線で示す感光ドラム１は、使用初期の状態であって、ＣＴ層３３の膜厚は２９μｍである（以下「初期ドラム」という。）。これに対して点線で示す感光ドラム１は、３００００枚（３０ｋ枚）耐久後の状態であって、ＣＴ層３３の膜厚は１０μｍである（以下「耐久ドラム」という。）。

初期ドラムは、ＣＴ層３３の膜厚が厚い（２９μｍ）ために、静電容量が小さい。このため一次転写電流は流れにくい。一方、耐久ドラムは、ＣＴ層３３の膜厚が薄くなるため（１０μｍ）、静電容量が大きくなる。このため、使用初期と同じ転写コントラストであっても、一次転写電流がより多く流れる。このため、初期の目標電流が５μＡであった場合、転写コントラストは、初期ドラムでは約１１００Ｖであるが、耐久ドラムでは、約７５０Ｖと小さくなる。

また、現像剤も耐久により劣化する。図７に、トナー帯電量の分布を示す。同図中の太い実線は使用初期のトナー（以下「初期剤」という。）のトリボ分布を、また細い実線は３００００枚耐久後のトナー（以下「耐久剤」という。）のトリボ分布を示している。同図に示すように、耐久剤のトリボ分布は初期剤のトリボ分布に比べて、ブロードとなっている。これに伴い、転写効率は悪化してくる。ここで、トナー帯電量分布の測定は、ホソカワミクロン（株）のＥｓｐａｒｔアナライザー（商品名）を用い、測定に係るトナーを窒素ガスで吹き飛ばして測定装置の測定部（測定セル）内にサンプリング孔から導入することで行なった。また、トナーは３０００個をカウントするまで行なった。

図８に、一次転写におけるトナーについての、転写電流（一次転写電流）と転写効率との関係を示す。（ａ）は初期剤を、また（ｂ）は耐久剤を示している。（ａ）に示すように、初期ドラムと初期剤との組み合わせでは、転写効率がほとんど上昇しなくなるのが５μＡ（図８（ａ）の↓部分に相当）である。また（ｂ）に示すように、耐久ドラムと耐久剤との組み合わせでは、転写効率がほとんど上昇しなくなるのが１２μＡ（図８（ｂ）の↓部分に相当）となる。（ｂ）の場合、転写効率は、転写電流が１２μＡのときに９０％になるのに対して、初期設定の転写電流５μＡ（図８（ｂ）の点線の↓部分に相当）では８０％と低下している。

ここで、使用初期から転写電流を１２μＡに設定することも考えられるが、この場合には、転写コントラストが高くなりすぎて、ドラムメモリが発生するおそれがある。本実施の形態では転写コントラストが１３００Ｖ以上であると、ドラムラムメモリが発生し、初期ドラムで目標転写電流を１２μＡに設定すると転写コントラストは１５００Ｖとなり、ドラムメモリの発生領域となってしまう。また、転写電流を初期から大きくすると、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（図２参照）の抵抗上昇が加速され、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの寿命が短くなる。

そこで本実施の形態では、図９に示すように、カートリッジの耐久枚数（本実施の形態では、感光ドラムの耐久枚数と同じ。）によって目標の転写電流値を変更し転写効率の最適化を行った。目標の転写電流値を初期の５μＡから、カートリッジの耐久枚数が増加するに従って増加させて１２μＡまで増やすような制御を行うようにした。ここで、耐久枚数をＭとすると転写電流Ｉｔは、
Ｉｔ＝（１２−５）×Ｍ/３００００＋５
の関係式で求める。

なお、３００００枚以降は１２μＡで固定としている。

このようにカートリッジ（感光ドラム）の耐久枚数によって、目標の転写電流値を徐々に上げ、最適な転写電流値にすることで、耐久後まで（初期からカートリッジ寿命にいたるまで）初期と同様の転写効率を得ることが可能となった。これにより、画像濃度の低下、トナー消費効率の低下、廃トナーボックス（不図示）の低寿命化等を抑制することができる。

なお、感光ドラム１の耐久を検出するためのパラメータとして、図１１に示すように、帯電ローラによる感光ドラム１の帯電時間を採用することもできる。ドラムの帯電時間は、感光ドラム１の耐久に大きな影響を与えるからである。

本実施の形態では、転写部材として転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを使用したが、これに代えて、転写ブレードや転写ブラシ等を用いても同様の効果を挙げることができる。

＜実施の形態２＞
上述の実施の形態１では、本発明を４色フルカラーの画像形成装置に適用した場合を例に説明した。本実施の形態では、本発明を白黒の画像形成装置に適用した例を説明する。

図１０は、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。感光ドラム４１は、円筒状の導電性基体上に光導電層を設けて構成されている。感光ドラム４１は、同図中の矢印Ｒ４１方向に回転自在に軸支されている。感光ドラム４１の周囲には、その回転方向に沿って順に、感光ドラム４１の表面を帯電するスコロトロン方式の一次帯電器４２、画像信号に基づいて帯電後の感光ドラム４１を露光して静電潜像を形成する露光装置４３、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置４４、現像位置近傍での感光ドラム表面電位を検知する表面電位センサ５１、感光ドラム４１上に形成されたトナー像を記録材Ｓ上に転写する転写ローラ４５、トナー像転写後に感光ドラム４１上に残ったトナー（残留トナー）を除去するクリーニング装置４６、感光ドラム４１の残留電荷を除去する前露光ランプ４７などが配置されている。これらのうち、感光ドラム４１、一次帯電器４２、現像装置４４、クリーニング装置４６は、カートリッジ容器４８（点線で図示）に一体的に組み込まれてカートリッジ（プロセスカートリッジ）を構成している。このカートリッジ５０は、画像形成装置本体（不図示）に対して着脱自在に構成されていて、例えば感光ドラム４１が寿命に達したときには、全体が画像形成装置本体から取り出されて新規なものと交換されるようになっている。

また、トナー像が転写された他部材としての記録材Ｓは、感光ドラム４１から分離された後に定着装置５３に搬送され、ここにおいて表面のトナー像が定着され、所望のプリント画像が形成されて画像形成装置本体の外部に排出される。本実施の形態では、上述の現像装置４４に一成分ジャンピング現像方式を採用し、現像装置４４単体での交換が可能である。

本実施の形態の画像形成装置は、イメージスキャナ部７０で読み込まれた原稿の画像に基づいて画像が形成される。イメージスキャナ部７０には、原稿７２が載置される原稿台ガラス７１、照明ランプ７３、ミラー７４ａ，７４ｂ，７４ｃ、レンズ７５、ＣＣＤ７６、Ａ／Ｄコンバータ７７を有している。イメージスキャナ部７０は、原稿台ガラス７１上に載置された原稿７２を照明ランプ７３により走査して読み取り、ＣＣＤ７７によって画像情報を電気信号に変換するものである。照明ランプ７３によって走査した原稿７２からの反射光は、ミラー７３ａ，７３ｂ，７３ｃに導かれてレンズ７５により、ＣＣＤ７６上に結像される。このＣＣＤ１９からの電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ７７によりデジタル化された後、画像処理部６１において、画像濃度に比例した０（００ｈｅｘ）から２５５（ＦＦｈｅｘ）の２５６階調の画像信号に変換される。画像信号は、信号発生部としてのレーザドライバ６２に送られ、画像信号に応じてレーザ発振器６３の発光を変調する。画像信号に応じて変調されたレーザ光は、画像情報としてポリゴンミラー６４、ミラー５２を介して、帯電後の感光ドラム４１表面を露光し、感光ドラム４１上に静電潜像を書き込む。

感光ドラム４１には製造上のばらつきにより帯電能の良いもの、悪いものが存在する。さらに耐久や画像形成装置を使用する環境変化による、一次帯電器４２の放電特性の変化、感光体の帯電特性の変化等によっても帯電能は変化する。

これらのばらつきを吸収するために、画像形成装置本体内に感光ドラム４１の表面電位を検出する電位センサ５１を設け、感光ドラム４１の表面電位を所望の電位に保つよう一次帯電器４２のグリッド４２ａに印加する電圧を変化させる技術が知られている。

上述の転写ローラ４５は、芯金４５ａとその外周面をローラ状に覆う弾性部材４５ｂとによって形成されている。弾性部材４５ｂは、過塩素酸ナトリウム等のイオン導電性物質を混入したゴム、ウレタンなどの高分子エラストマー材料や高分子フォーム材料などによって形成されている。転写ローラ４５の抵抗値は１×１０^８Ωである。この転写ローラ４５に印加する転写バイアスは、定電流制御によって制御した。

また、現像剤も耐久により劣化する。本実施の形態では、一成分ジャンピング現像方式を採用したため、現像剤の交換はしない。このため、現像剤の劣化は現像装置の仕様枚数と同等となる。図７に、現像装置内のトナーの、初期のトリボ分布と耐久後のトリボ分布とを示す。耐久後のトリボ分布は初期のものに比べブロードとなっている。これに伴い、転写効率は悪化してくる。

トナー帯電量分布の測定は、測定装置としてホソカワミクロン（株）のＥｓｐａｒｔアナライザー（商品名）を用い、トナーを窒素ガスで吹き飛ばして測定装置の測定部（測定セル）内にサンプリング孔から導入することで行なった。また、トナーは３０００個をカウントするまで行った。

転写電流と転写効率の関係は前述の図８（ａ），（ｂ）に示すようになる。（ａ）は初期剤を、また（ｂ）は耐久剤を示している。（ａ）に示すように、初期ドラムと初期剤との組み合わせでは、転写効率がほとんど上昇しなくなるのが５μＡである。また（ｂ）に示すように、耐久ドラムと耐久剤との組み合わせでは、転写効率がほとんど上昇しなくなるのが１２μＡとなる。（ｂ）の場合、転写効率は、転写電流が１２μＡのときに９０％になるのに対して、初期設定の転写電流５μＡでは８０％と低下している。

ここで、初期より転写電流を１２μＡに設定することも考えられるが、初期の現像装置より転写電流を高め（１２μＡ）に設定すると、イオン導電性の転写ローラを使用した場合、抵抗上昇が悪化し、転写ローラ寿命が短くなる。

そこで、本実施の形態では、現像装置のトナー像形成枚数（トナー像の量）によって目標電流値を変更し転写効率の最適化を行った。図１６に示すように、目標電流値を初期の５μＡから、現像装置のトナー像形成枚数によって１２μＡまで増やすような制御を入れた。３００００枚以降は１２μＡで固定としている。

このように現像装置の耐久枚数によって、転写電流の定電流制御の目標電流値を徐々に上げ、最適な転写電流値にすることで、現像装置の初期から寿命に至るまで、同様の転写効率を得ることが可能となった。

＜実施の形態３＞
本実施の形態は、図１に示すように、転写時に転写部材を流れる電流量が制御目標値になるように、転写部材としての転写ローラ５Ａに印加されるバイアスの電圧を制御する制御手段２５と、像担持体としての感光ドラム１の使用時間を検出する使用時間検出手段２６と、現像装置６が形成したトナー像の量を検出するトナー像量検出手段２７とを備え、制御手段２５が、使用時間検出手段２６及びトナー像量検出手段２７の検出結果に基づいて、上述の制御目標値を変更するものである。つまり、制御手段２５は、感光ドラム１及び現像装置６の耐久状態に応じて、目標電流値を設定するようにしている。具体的には、感光ドラム１及び現像装置６の耐久が進むにつれて、目標電流値が大きくなるようにしている。そして、制御手段２５は、使用時間検出手段２６によって検出される使用時間が所定値を超えたときには、制御目標値を固定するようにしている。

ここで、使用時間検出手段２６としては、例えば、感光ドラム１の回転数を検出する回転数検出手段を使用することができる。回転数検出手段によって感光ドラム１の回転数の積算値を算出し、この値に基づいて、感光ドラム１の使用時間を算出する。また、トナー像量検出手段２７としては、画像形成枚数（トナー像形成枚数）の積算値を検出するカウンタを使用することができる。例えば、あらかじめ画像形成の１枚当たりのトナーの消費量を求めておき、この値と画像形成枚数の積算値とからトナー像量を検出することができる。なお、トナー像量検出手段２７としては、露光装置３におけるビデオカウント数を検出するビデオカウント数検出手段を使用することもできる。ビデオカウント数は、画素量と対応し、トナーの消費量に対応する。そこで、ビデオカウント数を検出することによって、トナー像量の積算値を算出する。このトナー像量の積算値は、現像装置６の耐久に対応する。

＜実施の形態４＞
上述の実施の形態１では、感光ドラムの耐久枚数によって転写電流の目標電流値を変更した。また、実施の形態２では、感光ドラムの使用時間及び現像装置のトナーの消費量に基づいて転写電流の目標電流値を変更して。本実施の形態では、表面にＯＣＬ層（コート層）を設けた感光ドラムを使用した。なお、画像形成装置の構成は実施の形態１，２と同様である。ＯＣＬ層を用いたことにより、本実施の形態では初期も耐久後も感光体の膜圧は１０μｍのままである。

図１２に、本実施の形態における感光ドラム８１の層構成を示す。感光ドラム８１は、内側から順に、基層のアルミニウム層３１とＣＧ層（電荷発生層）３２とＣＴ層（電荷輸送層）３３とＯＣＬ層（コート層）３４を有している。このように、ＣＴ層３３の表面にＯＣＬ層３４を設ける（塗布する）ことにより、耐久によるＣＴ層３３の削れを防止している。ここでＣＴ層３３は初期１０μｍの厚みがある。ＣＧ層３２は１μｍ以下の厚さでほぼ無視できる。

本実施の形態では、感光ドラム８１の膜厚は耐久によってもほとんど変化しないため、感光ドラム８１の膜厚現象による転写効率の低下は無く、現像剤の劣化によって転写効率の低下が発生する。

図１３（ａ），（ｂ）に、転写電流と転写効率との関係を示す。（ａ）は初期剤（初期カートリッジ）を、また（ｂ）は耐久剤（耐久カートリッジ）を示している。（ａ）に示すように、初期ドラムでは、転写効率がほとんど上昇しなくなるのが５μＡである。また（ｂ）に示すように、耐久カートリッジでは、転写効率がほとんど上昇しなくなるのが９μＡとなる。（ｂ）の場合、転写効率は、転写電流が９μＡのときに９０％になるのに対して、初期設定の転写電流５μＡでは８３％と低下している。

ここで、使用初期から転写電流を９μＡに設定することも考えられるが、初期から転写電流を大きくすると、転写ローラの抵抗上昇が加速され、転写ローラの寿命が短くなる。

そこで本実施の形態では、図１４に示すように、カートリッジの耐久枚数によって目標の転写電流値を変更し転写効率の最適化を行った。同図に示すように、目標の転写電流値を初期の５μＡから、カートリッジの耐久枚数が増加するに従って徐々に増加させて耐久枚数が３００００枚で９μＡまで増加するように制御した。なお、耐久枚数の３００００枚以降は９μＡで固定としている。

このようにカートリッジの耐久枚数に基づいて、定電流制御の目標の転写電流値を徐々に上げ、最適な転写電流値にすることで、耐久後も初期と同様の転写効率を得ることが可能となった。すなわち、初期からカートリッジ寿命にいたるまで、初期と同様の転写効率を得ることができた。

上述の実施の形態１〜４では、カートリッジ（プロセスカートリッジ）が、感光ドラム、帯電ローラ（又は一次帯電器）、クリーニング装置をカートリッジ容器に一体的に組み込んだ構成である場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カートリッジとしては、少なくとも感光ドラムをカートリッジ容器に一体的に組み込んだものであれば十分である。

また、上述の実施の形態１〜４では、画像形成装置本体に対して着脱自在なカートリッジを使用する場合を例に説明したが、本発明は、カートリッジを使用しない画像形成装置に対しても適用することができ、適応した場合には同様の効果を挙げることができる。

実施の形態１，３の画像形成部の構成を模式的に示す縦断面である。 実施の形態１の画像形成装置の全体構成を模式的に示す縦断面である。 ＡＴＶＣを説明する図である。 実施の形態１〜４の使用初期の感光ドラムの層構成を模式的に示す図である。 実施の形態１〜４の耐久後の感光ドラムの層構成を模式的に示す図である。 実施の形態１〜４の転写コントラストと一次転写電流との関係を示す図である。 実施の形態１〜４の初期トナーと耐久トナーとのトリボ分布を示す図である。 （ａ）は実施の形態１〜４における初期ドラム、初期剤の転写効率を示す図である。（ｂ）は実施の形態１〜４における耐久ドラム、耐久剤の転写効率を示す図である。 現像装置のトナー像形成枚数と転写電流の目標値との関係を説明する図である。 実施の形態２の画像形成装置の全体構成を模式的に示す縦断面である。 ドラム帯電時間と転写電流の目標値との関係を説明する図である。 実施の形態４の感光ドラムの層構成を模式的に示す図である。 （ａ）は実施の形態４における初期カートリッジの転写効率を示す図である。（ｂ）は実施の形態４における耐久カートリッジの転写効率を示す図である。 実施の形態４における目標の転写電流値の設定を説明する図である。 従来の画像形成装置の全体構成を模式的に示す縦断面である。 カートリッジの耐久枚数と転写電流の目標値との関係を説明する図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，４１，８１
感光体（感光ドラム）
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
帯電ローラ（帯電手段）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，４３
露光装置（静電潜像形成手段）
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ
現像装置（現像手段）
５Ａ，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
転写ローラ（接触転写部材）
７ 中間転写ベルト（中間転写体、他部材）
８，４８ カートリッジ容器
１０，５０ カートリッジ（プロセスカートリッジ）
２５ 制御手段
２６ 使用時間検出手段
２７ トナー像量検出手段
４２ 一次帯電器（帯電手段）
８２ 転写バイアス印加電源
８３ 制御装置（制御手段）

Claims (8)

1. 感光層を有する像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
   前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
   バイアスが印加されて、前記トナー像を記録材へ転写する転写手段と、
   定電圧制御されたバイアスを前記転写手段へ印加するバイアス印加手段と、
   転写時に前記転写手段を流れる電流量が制御目標値になるように、前記転写手段に印加されるバイアスの電圧を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記像担持体の使用時間を検出する使用時間検出手段と、
   前記現像手段が形成したトナー像の量を検出するトナー像量検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記使用時間検出手段及び前記トナー像量検出手段の検出結果に基づいて、前記制御目標値を変更する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記像担持体の使用時間が長いほど前記制御目標値を大きくする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記現像手段の形成したトナー像の量が多くなるほど前記制御目標値を大きくする、
   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、前記使用時間検出手段によって検出される使用時間が所定値を超えたときには、前記制御目標値を固定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記転写手段は、前記像担持体に当接される接触転写部材と、前記接触転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加電源と、を有し、
   前記制御手段は、非画像領域時において前記接触転写部材に予め設定された複数の電圧を前記転写バイアス印加電源により印加し、そのときの電流値を検出し、前記複数の電圧とそのときの電流値とから転写電流を前記制御目標値とする電圧値を算出し、この電圧値によって前記転写バイアス印加電源を定電圧制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記転写手段は、前記像担持体に当接される接触転写部材と、前記接触転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加電源と、を有し、
   前記制御手段は、前記接触転写部材に流れる電流が予め設定された定電流値となるように前記転写バイアス印加電源を定電流制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記転写手段は、前記像担持体に当接される接触転写部材と、前記接触転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加電源と、を有し、
   前記制御手段は、非画像領域時において前記接触転写部材に流れる電流が予め設定された目標値となるように前記転写バイアス印加電源を定電流制御し、このときの電圧を基に転写電圧を決定し、画像形成時において、前記決定された転写電圧が前記接触転写部材に印加されるように前記転写バイアス印加電源を定電圧制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
8. 画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを有し、前記プロセスカートリッジは少なくとも前記像担持体又は前記現像手段をカートリッジ容器に一体的に組み込んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
   

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