JPH02287480A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産　　　の 本発明は、感光体上の残留トナー等を清掃するクリーニ
ング装置として感光体表面を摺擦する部材を備えた、静
電写真１０セスによる画像形成装置に関し、特に上記摺
擦部材の研磨作用による感光体の感光層の膜厚減少に起
因する画質低下の補正装置に関する。

【艮逢糺 電子写真複写機やプリンタ等の静電写真プロセスを利用
した画像形成装置の画像形成プロセスを、第１図に例示
する多色複写機について説明すると、感光体１の周囲に
は矢印で示す回転方向の順に、帯電チャージャ２、露光
光学装置３、現像器４，５、転写前除電ランプ６、転写
チャージャ７、分離チャージャ８、分離爪９、クリーニ
ング装置１０、除電ランプ１１が配置され、帯電チャー
ジャ２により一様帯電した感光体１に露光位置３で原稿
露光が行なわれると、静電潜像が形成され、現像器４又
は５のどちらかにより現像されてトナー像が形成される
。現像後感光体１は転写前除電ランプ６により、潜像電
位が減じられる。トナー像は、レジストローラ１２より
給紙される転写紙に転写チャージャ７の作用のもとに転
写され、転写後転写紙は分離チャージャ８及び分離爪９
により感光体より分離され、図示せぬ定着装置で定着さ
れてコピーが完了する。転写・分離後、感光体１上に残
留したトナーや紙粉はクリーニング装置１０により清掃
されて、除電ランプ１１の光で完全に除電され、次回の
画像形成に共せられる。

さて、上記のクリーニング装置のクリーニング手段とし
ては、従来よりゴムなどの弾性材料から成るクリーニン
グブレード１３やクリーニングブラシローラ１４等、感
光体表面を摺擦する部材が一般に使用されている。クリ
ーニングブレードは、その構成が簡単で、トナー除去性
能にも優れているので広く実用されている。

しかしながら、このクリーニングブレードは、固化融着
トナー　トナー中に添加された炭化珪素、四三酸化鉄な
どの金属酸化物、荷電Ｍ御剤等の微粉末、あるいは、転
写材から発生する繊維状の紙粉、ロジン、タルク等の析
出物、あるいは、６帯電装置により発生したコロナ生成
物等の異物が感光体表面に付着した場合、その除去には
必ずしも充分な性能であるとはいえなかった。

感光体表面に付着した汚染物は、高温高湿環境のもとで
は低抵抗化して感光体上の静電潜像を劣化させるものが
あるほか、トナーとキャリアによる二成分系の現像剤を
用いる画像形成装置にあっては、クリーニングブレード
を通過後に現像装置内のキャリヤにより摩擦帯電されて
トナーが付着し可視像にも悪影響を与えるという問題が
発生していた。

これは従来のＳｅ感光体だけでなく、有機光半導体によ
る感光体、アモルファスシリコン感光体ではより深刻な
問題であり、これらの感光体を使用する画像形成装置の
クリーニング装置には、感光体上の残留トナーの除去だ
けでなく、こうした感光体表面の付着汚染物の除去性能
も問われるようになってきている。

また、このような不具合点を解決する手段として、シリ
コンゴムなどの弾性材料からなるローラーと、ゴムブレ
ードとの組合せによる装置が、特開昭６０−１０７０７
６他で、既に提案されている。これは、薄層化したトナ
ーを表面に保持した弾性ローラーで感光体を摺擦する事
により、感光体表面を適宜研磨しながら表面の付着汚染
物を削り取って行くものである。

その他、研磨剤を混入した磁性トナーを磁性クリーニン
グローラーの表面に保持して感光体を摺擦するものが特
開昭６３−２５６７８他に開示されている。

又、本発明者は、さきに、感光体表面に傷をつけること
がなく、しかも付着した異物除去能力の優れたクリーニ
ング手段として、第２図及び第３図に示す如く、ループ
形状を成すブラシ毛の繊維２０を一定幅の基布２１に織
込み、軸形状の芯材２２に螺旋状に巻き付けて形成した
ブラシローラを提案した。これにより、従来のカットパ
イルブラシで起り易かった感光体表面の傷付きがなくな
り、かつループをなす先端部で感光体表面に線接触しな
がら繰返し摺擦してゆくことにより、極めて均一な研磨
作用が生じ、その結果、感光体表面に付着する異物を効
率良く除去することが可能となった。この構成のブラシ
ローラは、原糸の太さ、密度等を適当に選択することに
より、有機光半導体による感光体のような表面硬度が低
い感光体に対しても適用が可能である。

ところで、こうした摺擦部材の使用は、感光体表面の付
着異物の除去と共に摺擦部材の研磨作用のために、感光
層の一部も極く１かづつ削り取ってゆき、感光体の使用
時間の累積に伴なって、感光層の膜厚が減少してゆくこ
とが避けられない０例えば、使用する感光体が有機光半
導体によるものでは、この感光層膜厚の減少は静電容量
の増大となって、−次帯電の帯電４位を低下させる結果
となり、又、同時に見掛は上の感度（感光体への光照射
に対する潜像電位の減衰速度で表わされる）の低下につ
ながる。このように感光体特性の劣化した感光体を使用
した装置により得られた複写物の画像上には通常いわゆ
る地汚れ（地肌部のカブリ）現象が発生し、感光体の使
用開始時に設定した適正画像を得る露光目盛では、画像
全体として薄暗い印象の画像となってしまい、適正画像
が得られない。

このような問題は、機械装置の使用者側からすれば、再
度、適正画像を得るために露光目盛を変更しての試行錯
誤等、不要な労力と転写紙、ト売者側からすれば、こう
した不具合を感光体の耐用寿命と指摘されて、まだ使用
可能な感光体を新いずれにとっても不利益を招く結果と
なっていた。

感光体のクリーニング手段として摺擦部材を使用した場
合の感光体特性の劣化を補正する技術については、従来
全く開示されていない。

画質改良のためのプロセスコントロールについては、感
光体の使用回数を重ねることによる静電容量の変化に伴
う表面電位の減少、感光体の繰返し使用による残留電位
上昇に伴う地肌部の電位増大、感光体の疲労に応じて画
像形成プロセス条件を変えることが例えば、特開昭６０
＝２０８７７２、特開昭６２−１５３８６９．特開昭６
２−２８０８７１．特開昭６３−１３３１６６号公報等
に開示されてはいるが、感光層の膜厚減少に起因する感
光体の特性劣化を補正することに言及したものは見当ら
ない。

なお、これらの先行例に述べられた感光体の繰返し使用
（使用時間の累積）に伴なう残留電位の上昇に対する種
々の補正方法については、実使用における機械の使われ
方として、確実に機械の停止、又は休止状態をはさみな
がら繰返し使用がなされてゆく訳であって、このインタ
ーバルにおける感光体の暗順応によって充分に疲労回復
し、残留電位の上昇自体が少ないこと、短時間に多数回
の繰返し使用がなされたとき初めて残留電位が上昇する
ために意味をなすものであって、実使用の状況下では前
述の理由からこうした補正はほとんど意味をなさない。

が　゛しようと　る 本発明は、感光体上の残留トナー等を清掃するためのク
リーニング部材として感光体表面を摺擦する部材を使用
した画像形成装置の摺擦部材の研磨作用に起因する感光
層膜厚減少に伴う感光体特性の劣化を有効に補正するこ
とのできる手段を備えた画像形成装置を提供することを
課題とする。

−゛のための 本発明は、上記の課題を解決させるため、上記の摺擦部
材の研磨作用による感光体の感光層の膜厚減少量に対応
する代用特性値の計量手段と、 該計量手段により計量された代用特性値の計量値に基き
、上記代用特性値と感光層の膜厚減少量とのｒＩＩＪ係
、感光層の膜厚減少量と感光体の特性劣化度との関係及
び感光体の特性劣化度とこれを補正するに必要な画像形
成プロセス条件の補正量との関係より、上記代用特性値
の変化に対してあらかじめ設定されたプロセス条件補正
量の補正を画像形成プロセス条件に対して行なう手段と
を有することを特徴とする。

上記の代用特性値としては、感光体の使用時間を採用す
るのが適当であり、その計量手段としては、クロック発
信回路と不揮発性メモリ手段で構成すればよい。

又、補正するプロセス条件は画像露光照明光源の電圧等
を選択すればよい。

一１ 以上の構成により、例えば感光体の使用時間の累計が不
揮発性メモリ手段に累積されてゆき、所定の値に達した
場合は、その値に対応する感光層膜厚減少に起因する感
光体特性劣化が補正されるように、画像形成プロセス条
件、例えば露光照明光源電圧が補正される。

Ｋ１九 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

摺擦部材の研磨作用による感光層の膜厚減少量を、実際
の複写機等に装着して使用中の感光体について直接計測
することは不可能である。

しかしながら、前述のような摺擦性能の安定した摺擦部
材を使用して感光体を研磨摺擦した場合には、感光層の
膜厚の減少量を、感光体の使用時間をパラメータ（代用
特性値）とした関数として扱うことが可能となる。

この関数化の作業は次のとおりである。実験室での試験
において得られた感光体使用時間の経過に対する感光層
膜厚減少量のいくつかのデータを、数学的な回帰手法に
より、回帰式を求め実験データの多少のバラツキを平均
化する。ただし、この場合も前述のように、摺擦性能の
安定した摺れていることが前提であることは云うまでも
ない。

こうして得られた回帰式（関数）の上から予測される感
光体使用時間の経過に対応する感光層膜厚減少量の値は
、実使用状況下においても、はとんど無視できる程度の
誤差をもって予測することが可能である。

第４図の例は、実験データから得られた一次回帰直線と
、実使用下の複数台の機械によるデータを同時にプロッ
トしたものであるが、第５図の感光層膜厚の値に対する
感度のグラフと比較してもわかるように、回帰式の上か
ら予測された値と実際の値との誤差分による感光体特性
上の差は、はとんど無視できる程度のものと云える。

第５図は、感光層の膜厚に対する感光体の感度及び静電
容量の関係を示すグラフで、実線は感度、ＷＩ＆ｉは静
電容量を示す。

感光層膜厚の減少量に関係するパラメータとしては、感
光体使用時間の他、例えば感光体回転度数もしくは走行
距離の累積値などについては使用時間と等価なものと考
えられるが、感光体を使用して得られた複写物の数量（
コピー枚数）の累積値などは、次のような理由からとり
上げるパラメータとしてふされしくない、つまり感光層
の膜厚減少量は感光体表面の単位面積当たりの繰返し摺
擦回数の累積にほぼ比例するのに対して、コピー枚数の
累積値が同じ値であっても機械装置の使用状態により、
この繰返し摺擦回数が異なる場合が多いためである０例
えば、総量６万枚のコピーを得るのに２枚ずつコピーを
得る作業を繰返して行なう場合は１００枚連続のコピー
をとる作業を繰返して行なった場合に比して機械装置の
運転時間の差は約２倍になる。これは、感光体への像形
成プロセスに要する時間の他に転写材を給紙し、そして
機外に排出するという動作に要する時間が加算されるた
めで、通常はこうした像形成プロセスに関係ない時間も
、感光体及び摺擦部材が駆動回転しているのが普通であ
るから、前記の様な例で感光体の感光層膜厚の減少量を
比較した場合、後者の減少量は前者に対し約１／２にし
かならない０以上のような理由からコピー枚数の累積値
は本発明でとり上げるパラメータとしては適当ではない
。

感光層の膜厚減少に伴なう、感光体特性の劣化を補正す
る手段としては、画像露光のための照明光源電圧や現像
装置のバイアス電圧等の画像形成プロセス条件のいずれ
か１つ、又はその組合せを変えればよいが、この実施例
では露光照明光源の電圧を変えて補正するものとする。

感光体の感度の変化に対する光源電圧補正量は知られて
いるので、第５図に示す感光層膜厚と感光体特性との関
係より、感光層の膜厚がいくら減少すれば照明光源電圧
をいくら補正すればよいかが判る。したがって、第４図
の回帰直線より、感光体使用時間に対する照明光源電圧
の補正量を求めることができる。この例では、感光体使
用時間の累積値に対応した数ケ所のポイントで露光照明
光源の電圧を１ｖずつ段階的に増加させ、最大上限４ｖ
増までの補正を行なうものとして、第４図中に感光体使
用時間に対するランプ電圧補正量の曲線を示した。

ここで上限値を設定した理由は機械装置内の他のシステ
ムへの影響を考慮した上でのことであり、そうした悪影
響、弊害への不安が無ければ更に補正を継続する事は一
向に差支えないし、また、補正方法も実施例の方法に限
らず、段階的ではなく連続的に補正値を増大しても差支
えない。

ところで、先の機械装置内の他のシステムに与える影響
についてであるが、自動濃度調整機構（ＰＡえばＰセン
サと呼ばれる画像濃度センナにより検知した原稿画像濃
度、地肌濃度に応じて画像形成プロセス条件を自動的に
制御して、適正濃度のコピー画像を得る機構）を有する
複写機では、自動濃度調整の際に原稿濃度を検知するセ
ンサへ入射する原稿からの反射光量がセンナの検知レベ
ルの上限を越えてしま・）恐れがあること、あるいはマ
ニュアル設定時の露光量調整が最大光量に設定されたと
き及び複写倍率の変更（とくに拡大コピー時）に伴なう
、光量増加分を考慮すると、前記上限値以上の電圧補正
により光量補正を行なおうとすると照明光源の定格電圧
を上まわる恐れがあること、更に、照明光源が高電圧状
態で像形成プロセスが多数回繰り返えされた場合には、
機械装置内の異常な温度上昇を招く可能性もあることな
どである。

有機光半導体による感光体と前述のループブラシローラ
ーによる摺擦部材を用いた、プロセス線速度ｔ　２０　
ｍ諺／　ｓｅｅの画像形成装置（電子写真式複写機）に
おいて、第４図の実施例による補正を加えて６万枚のコ
ピーを感光体使用時間累積１００時間で行なった時の適
正画像を得る露光目盛位置の変動状態を第６図のグラフ
に示す、直線Ａと破線Ｂとは夫々別の実使用複写機につ
いてのデータである。補正無し時の感光層膜厚減少に伴
なう感度劣化による露光目盛りの変動量に比較して改良
効果が認められ、又、実質的に現れている±１目盛程度
の変動は実使用状態では全く支障がないことも検証され
ている。

第７図は本発明による感光体使用時間に基づくプロセス
条件補正のための装置のブロック図である０通常、装置
システムの運用を制御するＣＰＵには、各システムの動
作タイミングを決定するための基準クロックとこれを計
数することによって、各タイミングにかかわる時間の経
過を計量する機能を有しているのが普通である。感光体
の使用時間はＣＰＵに接続されたＲＯＭに含まれる不揮
発性メモリによる記憶手段に蓄積されるが、この計量値
を格納して装置の電源遮断後も保持する不揮発性メモリ
手段もまた、機械装置の保守点検の際の運用データとし
て、あるいは、経時にかかわる各システムへのフィード
バックをかけるためのデータとして運用するために普通
に設けられている。

本発明は、これらの既存の装置を利用して、何ら新しい
センサ、アクチュエーター等の付加構成部品をつけるこ
となく、効果が得られることが特徴である。

第８図は、感光体使用時間に基づいて補正すべきプロセ
ス条件として露光照明光源電圧（ＶＬ）を選んだ場合の
、ＶＬ補正の動作のフローチャートである。

第８図（ａ）のフローチャートはｖＬ補正に使用する時
間単位カウンタを算出するためのフローを示すものであ
る。

通常、時間の計数には、タイマー機能の専用ＩＣかＣＰ
Ｕのタイマー割込みを使用するが、こ１ではＣＰＵのタ
イマー割込みを使用する。

ＣＰ　Ｕが基準クロックにより時間を計数し、４ｍ　ｓ
ｅｃ経過すると“４ｍ５ｅｃタイマ一割込”処理を実行
する。フラグＦ４ＭＳは８ｍ　ｓｅｃインターバルで処
理させるためのフラグで、１度割込みが発生すると反転
させ、４　ｍ　ｓｅｅ割込み２回で、ＰＭＯＴＭＯをイ
ンクリメントする。つまり、ＰＭＯＴＭＯは４Ｘ２＝８
ｍｓｅｃカウンタである。

通常、割込み処理は出来るだけ短い時間の処理であるこ
とが好ましいので、時間の計数は８ｍ　ｓｅｃカウンタ
だけにし、他の処理、例えば、前述のＰセンサによる電
位のサンプリングなどを実行する。

“モータＯＮタイマーカウント処理”は８ｍ　ｓｅｅカ
ウンタから１時閉カウンタを作るまでの処理を示すもの
で、感光体ドラムが回転している時に実行しているいろ
いろのサブルーチンの中の１つである。フローチャート
中の、 ＰＭＯＴＭＩは１　ｓｅｅカウンタ （８ｍ５ｅｃ　Ｘ　１２５　＝１，０００　ｍ５ｅｃ　
＞ＰＭＯＴＭ２はｌ　閣ｉｎカウンタ （１ｓｅｃ　Ｘ　６０−６０　ｓｅｃ　）ＰＭＯＴＭ３
は１　ｈｏｕｒカウンタ （１ｓｉｎ　Ｘ６０＝６０ｍｉｎ　） である。

したがって、この処理のフローチャートの各ステップの
動作を各ステップに付した符号を参照して示せば次のよ
うになる。

■　８ｍ５ｅｃｘタイマ一≧１０００ｍ　ｓｅｃ　？■
　８ｍ５ｅｃタイマークリア １　ｓｅｃタイマーインクリメント ■　１ｓｅｃＸタイマー≧１ａｉｎ？ ■　１　ｓｅｃタイマークリア １■ｉロタイマーインクリメント ■　１＋５ｉｎＸタイマー≧１ｈｏｕｒ？■　１■ｉｎ
タイマークリア ｌ　ｈｏｕｒタイマーインクリメント 第８図（ｂ）は、ランプ電圧設定のためのフローチャー
トである。以下、フローチャートの各ステップに付した
符号を参照して説明する。

■　標準ランフ電圧とは、感光体の使用開始時に設定さ
れた露光ランプ電圧で、標準露光目盛（ノツチ中央）で
標準画像を得るランプ電圧である。

■　感光体残留電位の増加に対する補正で、多量の連続
コピーを取った時などに働らき、通常は殆ど作動しない
。

■■　複写倍率のシフト分マニュアル露光目盛（明るめ
又は暗めコピー）のシフト分に合わせ、露光ランプ電圧
をシフトする。

■■　ＡＥモード（自動濃度調整モード）である場合は
、画像濃度、とくに画像の地肌濃度にあわせ、現像バイ
アスを補正する。

■　露光ランプ電圧（ＶＬ）補正のフローである。

感光体ドラムの駆動モータ運転時間をカウントし、運転
時間が３０．５０．７０．９０時間で、露光ランプ電圧
の補正値をＩＶずつ増して行く。

９０時間以上は補正ＩＬ４Ｖで一定とする。

感光層膜厚の減少に伴なう感光体特性の劣化の補正を露
光ランプの電圧を増すことによって補正する方法は潜像
電荷と逆極性のトナーで現像を行なうポジーポジ作像プ
ロセスに対して有効である。その理由は、感光層の膜厚
減少による感度劣化に伴う地肌部電位の上昇を抑えるこ
とができるからである。

一方、潜像電荷と同極性のトナーで現像を行なうネガ−
ポジ作像プロセスに対しては、感度劣化に伴う地肌部電
位の上昇に対して逆バイアス電位のボテンシアルを上げ
ることにより地肌のカブリを防止する観点から、現像装
置のバイアス電圧を増す方法によって補正することが適
当である。

以上の如く、本発明によれば、感光体表面の残留トナー
その他の付着異物、汚染物の除去のために使用する摺擦
部材の摺擦、研磨作用に伴なって、不可避的に発生する
感光層膜厚の減少とそれによる感光体特性の劣化に対し
て、作像プロセス条件に補正を加えることにより長期間
にわたり安定した画質品質を維持することができる。

本発明は、感光体表面の摺擦を必要とし、また、有機光
半導体のような、表面硬度が比較的低く、摺擦により表
面が削れ易い感光体に対してとくに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される画像形成装置の１例の感光
体周辺の構成を示す断面図、第２図はクリーニングブラ
シローラの１例の縦断面図、第３図は第２図中に■で示
す部分の拡大断面図、第４図は感光体使用時間に対する
感光層の膜厚減少量及び露光々源うンプ電圧補正分の一
例を示す曲線図、第５図は感光層膜厚と感光体特性の関
係の一例を示す曲ｌ１図、第６図は適正画像を得る露光
目盛の感光体使用時間に対する変動の一例を示す曲線図
、第７図は本発明の装置のブロック図、第８図は本発明
による感光層膜厚減少に伴う感光体特性劣化の補正のフ
ローの一例を示すフローチャートである。 １・・・感光体、 １０・・・クリーニング装置、 ２０・・・ループ状ブラシ毛繊維 第５図 第７図 （ａ） 手続補正書 平成 １年

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体上の残留トナー等を清掃するクリーニング
   手段として該感光体表面を摺擦する部材を有する静電写
   真プロセスによる画像形成装置において、 上記の摺擦部材の研磨作用による感光体の感光層の膜厚
   減少量に対応する代用特性値の計量手段と、 該計量手段により計量された代用特性値の計量値に基き
   、上記代用特性値と感光層の膜厚減少量との関係、感光
   層の膜厚減少量と感光体の特性劣化度との関係及び感光
   体の特性劣化度とこれを補正するに必要な画像形成プロ
   セス条件の補正量との関係より、上記代用特性値の変化
   に対してあらかじめ設定されたプロセス条件補正量の補
   正を画像形成プロセス条件に対して行なう手段とを有す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）上記の代用特性値が感光体の使用時間であり、そ
   の計量手段がクロック発振回路と不揮発性メモリ手段と
   を有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. （３）上記の補正するプロセス条件が画像露光のための
   照明光源の電圧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。