JP2008058359A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】注入帯電現象に起因する、感光ドラムの絶縁破壊を防止して、感光ドラムの寿命を延ばす。
【解決手段】画像形成時には、感光ドラムに接触させた帯電ローラに、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された帯電バイアスを印加することにより、感光ドラムの表面を均一に帯電する。ここで、例えば、感光ドラム表面に結露が発生している場合、帯電ローラに電圧を印加すると、注入帯電現象が発生して、感光ドラムを絶縁破壊させるおそれがある。そこで、電源ＯＮ時（ステップＳ１）に、温・湿度を測定し（Ｓ２）、ＤＣ電圧印加における立ち上がり電圧（閾値）を測定し（Ｓ４）、その閾値が温・湿度測定値における帯電開始電圧テーブルの値に対して許容範囲から外れた場合には（Ｓ５のＮＯ）、画像形成動作を禁止する（Ｓ８）。
【選択図】図６

Description

本発明は、被帯電体に接触させた帯電部材に、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた帯電バイアスを印加して被帯電体を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体（被帯電体）の表面を均一に帯電するための帯電装置が使用される。この帯電装置として、従来から使用されてきた非接触方式のコロナ帯電装置に代わって、近時、接触方式のローラ帯電装置が利用されるようになってきた。ローラ帯電装置は、感光体に接触させた帯電ローラに帯電バイアスを印加することで感光体を帯電させるものであり、コロナ帯電装置と比較して、オゾンの発生量が少なく、また、帯電バイアス電源の低電圧化が図れるなどの利点がある。

この反面、ローラ帯電装置は、コロナ帯電装置に比べて、帯電ローラの表面性や抵抗ムラや環境変化に起因して帯電後の感光体に帯電ムラが発生しやすいという欠点がある。

この欠点を解消する方法の１つとして、帯電ローラに対して、ＤＣ電圧だけでなく、これにＡＣ電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する技術が知られている。この技術は、感光体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有するＡＣ電圧を帯電ローラに印加するものである。これにより、帯電ローラと感光体との間で電荷が何度も往復移動するため、感光体の表面の帯電ムラが解消される。

ところが、上述のようなＡＣ電圧を印加すると、感光体の寿命を短くすることが知られている。帯電ローラは感光体の表面に接触されて入るものの、実際の帯電は、接触部分近傍の極めて狭いニップ部（非接触部）における空中放電（コロナ放電）によるものが支配的であるため、コロナ流の衝撃や帯電生成物の付着によって感光体の劣化、低寿命化が助長されるためである。なお、帯電ローラ自体に起因する帯電ムラを解消するためには、上述のＡＣ電圧のピーク間電圧をあらかじめ高めに設定しておくことが有効ではあるが、この場合には、さらに感光体の劣化、低寿命化を助長してしまうことになる。

特許文献１には、感光体の長寿命化を図るようにした技術が開示されている。このものは、画像形成前に帯電バイアス補正制御を行っている。すなわち、ＡＣ電圧を変化させてそのときのＤＣ電流を検知し、このＤＣ電流を一定（飽和状態）とするようなＡＣ電圧値を自動的に決定するものである。これによると、ＡＣ電圧のピーク間電圧を、不要に高めに設定する必要がなくなる。

特開２００４−３３３７８９号公報

しかしながら、上述の特許文献１は、以下のような問題があった。

例えば、帯電ローラは、長期間の使用により表面層が劣化すると、表面に紙粉やトナーの外添剤が付着しやすくなる。これら紙粉や外添剤は、水分を吸収しやすい。また、感光体は、結露が発生することがある。このような場合、帯電ローラと感光体との間の抵抗は、極端に低下するため、帯電ローラと感光体との間のニップ部における正常な帯電ではなく、帯電ローラから感光体に直接、電荷が注入される、いわゆる注入帯電現象が発生する。

そして、特許文献１のように、画像形成前に帯電バイアス補正制御を行うものにおいては、注入帯電現象が発生すると、帯電ローラから感光体に局部的に電流が集中して感光体が絶縁破壊を起こすおそれがあった。すなわち、上述の特許文献１においては、帯電ローラの劣化や感光体の結露などの異常を想定することなく自動的に帯電バイアス補正制御（検知動作）に入るため、この補正制御を行うこと自体が、感光体の寿命を短縮してしまうことがあった。なお、このような問題は、帯電部材が、ローラ状の帯電ローラである場合に限らず、ブレード状の帯電ブレード、あるいやブロック状の帯電部材においても同様に発生する問題である。

そこで、本発明は、帯電部材の劣化や被帯電体の結露等による注入帯電現象よって、被帯電体が絶縁破壊されて寿命が短縮されることを防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、被帯電体に接触させた帯電部材に、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳させた帯電バイアスを印加することにより前記被帯電体を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置に関する。この発明に係る画像形成装置は、前記帯電バイアスを制御する制御手段と、前記帯電部材にＤＣ電圧を印加したときの前記被帯電体の帯電開始電圧と対応関係がある情報を基に作成されて、あらかじめ前記制御手段に格納された帯電開始電圧テーブルと、前記対応関係がある情報を取得する情報取得手段と、前記帯電部材と前記被帯電体との間を流れる電流を検知する電流検知手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成開始前に前記帯電部材にＤＣ電圧を印加したときの前記電流検知手段の出力から検知される立ち上がり電圧と、前記帯電開始電圧テーブルにおける前記情報取得手段が取得した情報に対応する帯電開始電圧とを比較して、前記立ち上がり電圧が前記帯電開始電圧の許容範囲よりも低い場合には、その後の画像形成動作を禁止する、ことを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る帯電装置において、前記制御手段は、前記立ち上がり電圧が、前記帯電開始電圧テーブルにおける前記情報取得手段が取得した情報に対応する帯電開始電圧の許容範囲内である場合には、前記帯電部材に複数の異なる値のＡＣ電圧を印加して、ＤＣ電流の飽和点を検知し、その飽和点を与えるＡＣ電圧を画像形成時のＡＣ電圧の最適値として決定する、ことを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る画像形成装置において、前記対応関係がある情報が、温・湿度、画像形成枚数、被帯電体の膜厚についての情報である、ことを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に係る画像形成装置において、前記被帯電体が、ａ−Ｓｉ感光体又はＯＰＣ感光体である、ことを特徴としている。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に係る画像形成装置において、前記帯電部材が、ローラ状の帯電ローラである、ことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、画像形成開始前に検知される立ち上がり電圧と、帯電開始電圧テーブルの帯電開始電圧とを比較して、立ち上がり電圧が帯電開始電圧の許容範囲よりも低い場合には、帯電部材から被帯電体に直接的に電流が注入される、いわゆる「注入帯電現象」が発生しているものと判断する。この場合、さらに帯電部材に電圧、特にＡＣ電圧を印加すると、被帯電体が絶縁破壊されて、寿命が短縮されるおそれがある。そこで、注入帯電現象が発生していると判断した場合には、その後の画像形成動作を禁止するようにして、帯電部材に電圧が印加されないようにした。なお、この場合、画像形成を続行することができなくなるので、例えば、画像形成装置の操作部の表示パネルに、その旨を表示して、サービスマンコールを促すようにするとよい。

請求項２の発明によれば、立ち上がり電圧が、帯電開始電圧の許容範囲内に入っているので、「注入帯電現象」が発生していないものと判断して、その後の画像形成動作を続行する。すなわち、帯電部材に複数の異なる値のＡＣ電圧を印加して、ＤＣ電流の飽和点を検知し、その飽和点を与えるＡＣ電圧を画像形成時のＡＣ電圧の最適値として決定する。このように、請求項２では、注入帯電現象が発生していると判断した場合には、画像形成動作を禁止する一方、注入帯電現象が発生していないと判断した場合には、その後の画像形成動作を継続して、不要な画像形成動作の中断をなくすことができる。

請求項３の発明によれば、帯電開始電圧テーブルを作成するための、対応関係がある情報として、温・湿度についての情報、画像形成枚数についての情報、被帯電体の膜厚についての情報を挙げている。なお、帯電開始電圧は、一般に、温・湿度については、温度が一定の場合は湿度が高いほど低く、また湿度が一定の場合には温度が高いほど低い。また、画像形成枚数については、画像形成枚数が多いほど帯電開始電圧は低くなる。また、被帯電体の膜厚については、膜厚が薄くなるほど帯電開始電圧は低くなる傾向にある。

請求項４の発明は、被帯電体を具体的に規定したものであり、これがａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体、ＯＰＣ（有機光半導体）感光体であるとしたものである。ここで、帯電特性については、ａ−Ｓｉ感光体はプラスの特性であり、ＯＰＣはマイナスの特性である。また、硬度については、両者の比較になるが、ａ−Ｓｉ感光体は硬く、ＯＰＣ感光体はこれよりも柔らかい。このため長期に使用に伴って、ＯＰＣ感光体は、感光層が摩耗してその膜厚が薄くなりやすい。このように、ａ−Ｓｉ感光体とＯＰＣ感光体とは、物理的な特性が異なり、特に帯電特性は、全く逆ではあるが、本発明は、いずれの感光体についても適用することができる。もちろん、他の感光体、例えば、セレン感光体についても本発明を適用することができる。なお、感光体の形状については、任意のものを使用することができる。例えば、ドラム状やベルト状とすることができる。前者は、感光ドラム（感光体ドラム）であり、後者は感光ベルト（感光体ベルト）となる。

請求項５の発明は、帯電部材を具体的に規定するものである。本発明においては、帯電部材が帯電ローラであり、この帯電ローラを被帯電体に対して接触させて配置するものである。ここで、接触とは、実際に接触している場合も、また、帯電部材が被帯電体に対して微小間隙を介して対向する場合も含めるものとする。また、帯電ローラは、被帯電体の回転によって従動回転するように構成しても、また、駆動回転するようにしてもよい。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づき詳述する。なお、各図面において、同じ符号を付した部材等は、同じ構成のものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。また、各図面においては、説明に不要な部材等は適宜、図示を省略している。

＜実施形態１＞
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置１について説明する。図１は、画像形成装置１の全体構成を模式的に示す図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、被帯電体として感光ドラム１０を備えている。感光ドラム１０の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１０方向）に沿って上流側からほぼ順に、帯電装置１１、露光装置１２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニング装置１５、除電装置１６等が配設されている。また、画像が形成される記録媒体としてのシートＳ（普通紙、透明フィルム等）の搬送路Ｐ（二点鎖線で図示）における、搬送方向（矢印Ｋｓ方向）に沿って上流側から順に、給紙カセット２０、給紙ローラ２１、搬送ローラ対２２、レジストローラ対２３、定着装置２４、排紙ローラ対２５、排紙トレイ２６等が配設されている。

この画像形成装置１は、帯電装置１１、露光装置１２、現像装置１３によって感光ドラム１０の表面（外周面）にトナー像を形成し、このトナー像を転写装置１４でシートＳの表面に転写し、定着装置２４によって定着するものである。以下、感光ドラム１０から順に説明する。

本実施形態では、被帯電体としてドラム形のａ−Ｓｉ感光体（感光ドラム１０）を使用している。感光ドラム１０は、最内側にはアースされた導電性のドラム基体２７を有している。ドラム基体２７は、例えば、アルミニウムシリンダによって構成することができる。本実施形態では、感光ドラム１０は、このドラム基体２７の表面をＰ＋層２８で覆い、さらに、このＰ＋層２８の表面にＳｉＨ層３０及びＳｉＣ層３１を設けることで構成されている。この例では、Ｐ＋層２８とＳｉＨ層３０とＳｉＣ層３１によって感光層が形成されている。この感光ドラム１０は、ダイオード特性を有していて、表面に正電荷を帯びた場合には、Ｐ＋層２８がドラム基体２７からの負電荷の注入を阻止するため、ＳｉＣ層３１に正電荷を保持することができる。これに対し、表面に負電荷を帯びた場合には、この表面の負電荷は、正電荷がドラム基体２７からＰ＋層２８を通過してＳｉＣ層３１まで到達するため、この正電荷と結合して消滅する。つまり、本実施形態では、感光ドラム１０は、正の帯電特性を有している。感光ドラム１０は、画像形成装置本体Ｍによって回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１０方向に所定のプロセススピード（例えば、３０７ｍｍ／ｓｅｃ）で駆動回転される。

感光ドラム１０は、帯電装置１１によって帯電される。帯電装置１１は、感光ドラム１０に接触させた帯電部材としての帯電ローラ３３と、これに帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源３４とを備えている。帯電ローラ３３は、金属性の芯金３５と、この芯金３５の外周面を覆うローラ部３６とを有しており、ローラ部３６は、イオン系導電材によって形成されている。帯電ローラ３３は、その表面に、ブラシクリーナ３７が表面に接触されている。画像形成に伴って、感光ドラム１０の表面に付着した紙粉やトナーの外添剤が、後述するクリーニング装置１５のクリーニングブレード４５をすり抜けて帯電ローラ３３の表面に付着することがある。特に、帯電ローラ３３が劣化して、表面の凹凸が多くなった場合には、付着しやすい。ブラシクリーナ３７は、このような紙粉やトナーの外添剤を除去することにより、帯電ローラ３３、ひいては感光ドラム１０の寿命を延ばすようにしている。帯電ローラ３３は、その芯金３４に、帯電バイアス電源３４によって、帯電バイアスが印加される。この帯電バイアスは、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたものであり、これらＤＣ電圧やＡＣ電圧のＯＮ／ＯＦＦ、及び電圧の大きさ等は制御手段３８によって制御される。帯電装置１１は、帯電バイアス電源３４によって帯電ローラ３３に印加された帯電バイアスに基づいて感光ドラム１０の表面を所定の極性・電位に均一に帯電する。

帯電後の感光ドラム１０の表面は、露光装置１２によって静電潜像が形成される。露光装置１２としては、例えば、画像情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されるレーザスキャナ（不図示）が使用される。レーザスキャナから発振されたレーザ光は、ポリゴンミラー（不図示）の回転により感光ドラム１０の表面をぼせんに沿って主走査し、また、感光ドラム１０の回転により副走査することによって、帯電後の感光ドラム１０の表面を画像情報に基づいて露光する。この露光走査によって露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。

静電潜像は、現像装置１３によって現像される。本実施形態では、１成分ジャンピング現像を採用した。現像装置１３は、現像剤（トナー）を収納する現像容器４０と、感光ドラム１０の表面に対向配置されるとともに現像容器４０によって回転自在に支持された現像ローラ４１と、この現像ローラ４１に現像バイアスを印加する現像バイアス電源４２とを有している。現像剤としては、スチレンアクリル系の粉砕トナーが使用され、この現像剤に対し、感光ドラム１０の表面研摩剤として酸化チタンが、また、帯電制御剤として複数のシリカが外添されている。現像バイアスとしては、現像バイアス電源４２から現像ローラ４１に対して、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した現像バイアスを印加した。このときのＡＣ電圧は、周波数２．５ｋＨｚ、ピーク間電圧１．７ｋＶ、Ｄｕｔｙ６０％である。現像装置１３は、現像剤を現像ローラ４１の表面に層状に担持し、現像ローラ４１の矢印Ｒ４１方向の回転によって感光ドラム１０の表面に対向する現像位置Ｄに搬送し、現像ローラ４１に現像バイアスを印加することによって、感光ドラム１０の表面の静電潜像に付着させる。これにより、感光ドラム１０の表面の静電潜像をトナー像（現像剤像）として現像する。

こうして、感光ドラム１０上に形成されたトナー像は、転写装置１４によって転写される。転写装置１４は、感光ドラム１０に接触配置されて感光ドラム１０との間に転写ニップ部Ｔを構成する転写ローラ４３と、この転写ローラ４３に転写バイアスを印加する転写バイアス電源４４とを有している。本実施形態では、転写ローラ４３は、材質がＥＰＤＭのものを使用し、全体の抵抗が１０^７〜１０^７．５Ωとなるようにした。感光ドラム１０上のトナー像は、感光ドラム１０の矢印Ｒ１０方向の回転によって転写ニップ部Ｔに向けて搬送される。一方、給紙カセット内２０に収納されていたシートＳは、給紙ローラ２１によって給紙され、搬送ローラ対２２によって停止中のレジストローラ対２３に突き当てられて斜行が矯正される。このシートＳは、上述の感光ドラム１０上のトナー像が転写ニップ部Ｔに供給されるタイミングに合わせて、レジストローラ対２３が回転することにより転写ニップ部Ｔに供給される。このとき、転写バイアス電源４４によって転写ローラ４３に転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１０上のトナー像がシートＳの表面に転写される。

転写ニップ部Ｔにおけるトナー像の転写時に、シートＳに転写されないで感光ドラム１０上に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置１５によって除去される。クリーニング装置１５は、感光ドラム１０の表面に当接された、弾性を有するクリーニングブレード４５を有しており、感光ドラム１０の表面に付着している転写残トナーを払拭して、クリーニング容器４６内に掻き落とす。こうして、転写残トナーが除去された感光ドラム１０は、除電装置１６によって電荷が除去され、次の画像形成に供される。

一方、トナー像が転写されたシートＳは、定着装置２４に搬送される。定着装置２４は、定着ローラ４７とこれに圧接された加圧ローラ４８とを有している。定着ローラ４７は、厚さが０．３５ｍｍの鉄シリンダに３０μｍのＰＦＡコートを施したものを使用した。一方、加圧ローラ４８は、ＰＦＡチューブで被覆したシリコーンゴムローラを使用した。この加圧ローラ４８を上述の定着ローラ４７に圧接させて、定着ニップ部Ｎを構成した。定着ローラ４７をこれに内蔵されたヒータ（不図示）によって定着温度に加熱し、定着ニップ部Ｎにて、未定着トナー像を担持したシートＳを加熱して、シートＳの表面に定着させる。トナー像定着後のシートＳは、排出ローラ対２５等によって排紙トレイ２６上に排出される。これにより、１枚のシートＳの片面に対する画像形成が終了する。

本実施形態においては、上述のように、帯電装置１１は、画像形成時には、帯電バイアス電源３４により、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた帯電バイアスを帯電ローラ３３に印加し、これにより感光ドラム１０表面を所定の極性・電位に均一に帯電するようにしている。この感光ドラム１０の表面を所定の極性・電位に均一に帯電するためのＤＣ電圧及びＡＣ電圧は、温・湿度等の環境条件によって異なり、また、帯電ローラ３３の劣化の状態や感光ドラム１０の膜厚等によっても異なる。

そこで、画像形成前に帯電バイアス補正制御を行っている。この帯電バイアス補正制御においては、例えば、画像形成装置の電源をＯＮした直後に、実際に帯電ローラ３３にＤＣ電圧及びＡＣ電圧を印加し、そのとき帯電ローラ３３と感光ドラム１０との間を流れる電流に基づいて、画像形成時に印加する適正なＤＣ電圧及びＡＣ電圧の値を決定するようにしている。

ところが、画像形成前の帯電バイアス補正制御において、実際のＤＣ電圧及びＡＣ電圧を印加する際、帯電ローラ３３が劣化していたり、感光ドラム１０表面に結露が発生していたりした場合には、前述のように注入帯電現象が発生するおそれがある。注入帯電現象が発生すると、感光ドラム１０は、その感光層の一部に電流が集中し絶縁破壊を起こして、寿命が短縮されるおそれがある。特に、ＤＣ電圧よりも電圧値が高いＡＣ電圧を印加する場合に、絶縁破壊が発生しやすい。

そこで、本実施形態では、帯電バイアス補正制御において、まず、ＤＣ電圧を印加して、このときのＤＣ電圧とＤＣ電流との関係が異常である場合、具体的には、立ち上がり電圧が、あらかじめ設定されている帯電開始電圧テーブルにおける帯電開始電圧の許容範囲よりも低い場合には、注入帯電現象が発生しているものと判断して、その後の画像形成動作を禁止するようにした。以下、さらに具体的に説明する。

図２に、ＤＣ電圧−ＤＣ電流曲線を示す。同図中の横軸には、帯電バイアス電源３４から帯電ローラ３３に印加されるＤＣ電圧Ｖｄｃをとっている。また、縦軸には、上述のＤＣ電圧Ｖｄｃを印加したときに、帯電ローラ３３と感光ドラム１０との間を流れるＤＣ電流Ｉｄｃ、つまり、電流検知センサ（不図示）によって検出されるＤＣ電流Ｉｄｃをとっている。図２に示すように、ＤＣ電流Ｉｄｃは、ＤＣ電圧Ｖｄｃが小さい間は、０を維持し、帯電開始電圧Ｖｔｈを超えると、越えた分に比例して上昇する。

この帯電開始電圧Ｖｔｈは、その値が、温・湿度（環境条件）、画像形成枚数（印字枚数）、感光ドラム１０の膜厚（感光層の膜厚）等によって変化する。

本実施形態では、画像形成前に、帯電ローラ３３にＤＣ電圧を印加し、そのＤＣ電圧を徐々に上昇させて、ＤＣ電流を検知し、ＤＣ電圧−ＤＣ電流極性を作成し、ＤＣ電流が０から立ち上がるときのＤＣ電圧、つまり立ち上がり電圧を測定し、この立ち上がり電圧と、図３，図４，図５に示す帯電開始電圧テーブル中の帯電開始電圧とを比較して、異常を判断するようにした。

本実施形態では、図１に示すように、感光ドラム１０の表面近傍に、情報取得手段として、温度及び湿度を検知する温・湿度センサ５０が配設されていて、その検知結果が制御手段３８に送られる。また、給紙ローラ２１の下流側には、情報取得手段として、画像形成枚数（印字枚数）を検知する枚数検知センサ５１が配設されていて、その検知結果が制御手段３８に送られる。さらに、情報取得手段として、感光ドラム１０の膜厚を検知する膜厚検知手段（不図示）が配設されていて、その検知結果が制御手段３８に送られるようになっている。なお、膜厚検知手段は、例えば、感光ドラム１０に電圧を印加したときの感光ドラム１０を流れる電流値から抵抗値を算出し、その抵抗値から決定することができる。

上述の制御手段３８には、図３，図４，図５にそれぞれ示すような帯電開始電圧テーブルが格納されている。このうち、図３は、帯電開始電圧Ｖｔｈと温・湿度（温度Ｔ（℃）、湿度ＲＨ（％））との関係を、また、図４は、帯電開始電圧Ｖｔｈと画像形成枚数（Ｋ枚）との関係を、そして、図５は、帯電開始電圧Ｖｔｈと感光ドラム１０の膜厚との関係を示す。なお、これら図３，図４，図５中の帯電開始電圧の単位は、いずれもＶ（ボルト）である。

図３の表中の左欄は温度Ｔ（℃）を示し、欄が下がるほど温度が低い。また、上欄は湿度ＲＨ（％）を示し、右の欄ほど湿度が高い。この図からは、帯電開始電圧Ｖｔｈは、温度が同じであれば、湿度が低いほど、また、湿度が同じであれば、温度が低いほど高くなることがわかる。つまり、Ｌ／Ｌ環境（低温低湿環境）、Ｎ／Ｎ環境（常温／常湿環境）、Ｈ／Ｈ環境（高温／高湿環境）とで比較すると、帯電開始電圧Ｖｔｈは、Ｈ／Ｈ環境ほど低く、Ｌ／Ｌ環境ほど高くなる。

図４に示すように、帯電開始電圧Ｖｔｈと画像形成枚数（Ｋ枚）との関係は、画像形成枚数が１００００枚（１０Ｋ枚）までの帯電開始電圧Ｖｔｈを初期の帯電開始電圧Ｖ_０とすると、
Ｖｔｈ＝Ｖ_０−ΔＶｔｈ
となる。そして、このΔＶｔｈの値は、画像形成枚数に対して、図４に示す値となる。すなわち、画像形成枚数が１０Ｋ枚までは０、１００Ｋ枚までは−５、２００Ｋ枚までは−１０、３００Ｋ枚までは−１５、３００Ｋ枚を超えると−２０となる。つまり、帯電開始電圧Ｖｔｈは、画像形成枚数が増加して耐久が進むほど低くなる。

図５に示すように、帯電開始電圧Ｖｔｈと膜厚（μｍ）との関係については、帯電開始電圧Ｖｔｈは、膜厚の４０，３５，３０，２５，２０，１５，１０（μｍ）に対応して、それぞれ４９３，４８０，４６７，４５２，４３６，４１８，３９７（Ｖ）となる。つまり、帯電開始電圧Ｖｔｈは、耐久が進んで膜厚が薄くなるほど低くなる。ここで、図４，図５から明らかなように、帯電開始電圧Ｖｔｈは、耐久が進むほど低くなる、という傾向は一致している。

これら図３，図４，図５に示す帯電開始電圧テーブルは、それぞれある１つの情報、すなわち図３では温・湿度（環境条件）、図４では画像形成枚数、図５では感光ドラム１０の膜厚をそれぞれ基にして設定された帯電開始電圧テーブルである。そして、本発明においては、これらの帯電開始電圧テーブルを参照して、画像形成前に立ち上がり電圧が異常であるか否かを検知する。すなわち、画像形成前の立ち上がり電圧が、これらの帯電開始電圧テーブルに記載されている帯電開始電圧に対して許容範囲内か否かを、制御手段３８によって判断し、許容範囲に入らない場合、特に許容範囲よりも低い場合には、その後の画像形成動作を禁止するようにしている。本実施形態では、具体的には、画像形成時のＡＣ電圧を決定するための、画像形成前のＡＣ電圧の印加を禁止している。

この一連の動作を、以下では、１つの情報が温・湿度についての情報である場合を例に、図６のフローチャートに沿って、適宜、図１，図３を参照しながら説明する。

画像形成装置１の電源がＯＮされると（図６中のステップＳ１）、温・湿度センサ５０によって温・湿度が測定（検知）される（ステップＳ２）。帯電バイアス電源３４により、帯電ローラ３３にＤＣ電圧を印加し、その電圧値を徐々に上昇させて、電流が０から上昇するときの立ち上がり電圧、つまり、ＤＣ電圧印加における閾値を測定する（ステップＳ３）。制御手段３８により、この閾値が、図３に示す帯電開始電圧テーブルの許容範囲か否かを判断する（ステップＳ４）。例えば、上述の温・湿度センサ５０によって検知された温度が２２℃、湿度が５０％である場合、図３の温度２０〜２４℃、湿度４８〜５６％が交差する欄を見ると４２０Ｖであることがわかる。そして、許容範囲が±α（例えば、±２Ｖ）であるものとすると、画像形成に先立って、制御手段３８は、上述の閾値が、帯電開始電圧テーブル中の帯電開始電圧Ｖｔｈに対して許容範囲±α内にあるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで許容範囲±α内にない場合（ステップＳ４の「ＮＯ」）には、帯電ローラ３３が劣化していたり、感光ドラム１０に結露が発生していたりしていて、帯電ローラ３３と感光ドラム１０との間の抵抗が低下していて、注入帯電現象が発生していると判断される。このような場合、画像形成時に印加するＡＣ電圧値を決定するために、帯電ローラ３３にＡＣ電圧を印加すると、感光ドラム１０の一部を絶縁破壊して、感光ドラム１０の寿命を低下させるおそれがある。そこで、直ちに、ＡＣ電圧の印加を含む画像形成動作を禁止して（ステップＳ８）、感光ドラム１０に電圧が印加されないようにする。その後、スタンバイ状態（ステップＳ９）となる。このとき、画像形成を続行することができなくなるので、例えば、画像形成装置の操作部の表示パネル（不図示）に、その旨を表示して、サービスマンコールを促すようにするとよい。

一方、ステップＳ４において、許容範囲±α内にある場合には、その後の、帯電バイアス補正制御を続行する。まず、ステップＳ２における温・湿度の測定値からＤＣ電圧を４２０Ｖに設定する（ステップＳ５）。さらに、ＤＣ電圧を４２０Ｖ印加した状態で、ＡＣ電圧を、その電圧値を数種類変化させて印加し、帯電バイアスの飽和点を確認する（ステップＳ６）。そして、飽和点に対応するＡＣ電圧に所定の係数を掛けて最適ＡＣ電圧として決定する（ステップＳ７）。その後、スタンバイ状態（ステップＳ９）となる。このスタンバイ状態から、画像形成動作開始が支持された場合には、画像形成時には、上述のようにして、決定されたＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳された帯電バイアスを、帯電バイアス電源３４が帯電ローラ３３に印加することにより、感光ドラム１０の帯電が行われる。これにより、感光ドラム１０の表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。

以上説明したように、本実施形態によると、画像形成前の帯電バイアス補正制御において、帯電ローラ３３にＤＣ電圧を印加したときの立ち上がり電圧が、あらかじめ設定されている帯電開始電圧テーブル中の帯電開始電圧の許容範囲から外れる場合には、帯電ローラ３３と感光ドラム１０との間の抵抗値が正常はなく、注入帯電現象が発生しているものと判断し、その後、帯電ローラ３３にＡＣ電圧を印加することを禁止して、感光ドラム１０の絶縁破壊等を未然に防止するようにしている。

以上の説明では、画像形成前の温・湿度についての情報に基づいて、図３に示す帯電開始電圧テーブルを参照して、注入帯電現象の有無を判断するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、画像形成前の画像形成枚数についての情報に基づいて、図４に示す帯電開始電圧テーブルを参照して、注入帯電現象の有無を判断するようにしてもよく、また、画像形成前の感光ドラム１０の膜厚についての情報に基づいて、図５に示す帯電開始電圧テーブルを参照して、注入帯電現象の有無を判断するようにしてもよい。

さらに、複数の情報に基づいて、注入帯電現象の有無を判断するようにしてもよい。例えば、図３に示す帯電開始電圧テーブルと、図４に示す帯電開始電圧テーブルとを組み合わせて、図３に示す帯電開始電圧テーブルの帯電開始電圧に対して、図４に示す帯電開始電圧の差ΔＶｔｈを画像形成枚数に基づく補正値として使用するようにしてもよい。この場合には、精度のより高い帯電バイアス補正制御を行うことができる。

また、上述の実施形態では、被帯電部体がドラム形のａ−Ｓｉ感光体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く、材質としてはａ−Ｓｉ感光体に代えて、ＯＰＣ感光体を使用することも可能であり、また、形状としてはドラム形に限らずベルト状のいわゆる感光ベルトを使用することも可能である。そして、これらを使用した場合でも、ほぼ同様の効果を奏することができる。特に、ＯＰＣ感光体を使用した場合には、画像形成枚数の増加に伴って、ａ−Ｓｉ感光体では膜厚の減少が少ないのに大して、膜厚の減少が大きいので、図５に示す帯電開始電圧テーブルを使用することが有効である。

また、以上では、画像形成装置の電源ＯＮ時に、帯電バイアス補正制御を行う場合を例に説明したが、これに代えて、例えば、画像形成装置のスタンバイ状態から、画像形成開始信号がオンされたタイミングで、帯電バイアス補正制御を行うようにしてもよい。

また、以上の図３，図４，図５に示す帯電開始電圧テーブルは、一例を示したものであり、感光体の材質、感光体の初期の膜厚等によってそれぞれ異なる帯電開始電圧テーブルが作成されるものである。

また、帯電ローラ３３にＤＣ電圧を印加したときの感光ドラム１０の帯電開始電圧と対応関係がある情報としては、上述の温・湿度等の環境条件、画像形成枚数（印字枚数）、感光ドラム１０の膜厚のほかに、例えば、感光ドラム１０の総回転数・総回転時間、帯電ローラ３３に対する帯電バイアスの総印加時間等がある。

また、上述では、画像形成装置が、単色の画像形成装置である場合を例に説明したが、本発明は、複数色の画像を形成することができる画像形成装置に適用することができる。この場合、１個の感光体に対して、複数の色の現像装置を配設したものであっても、また、複数の感光体を有し、それぞれの感光体に対して現像装置を有するものであってもよい。

上述では、本発明に係る画像形成装置が単色である場合を主に説明したが、本発明は、感光体を有し、その表面をＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された帯電バイアスで帯電させるものであれば、単色であるか複数色であるか、あるいはフルカラーであるかを問わず、あらゆる画像形成装置に対して広く適用することができる。

画像形成装置の全体構成を模式的に示す図である。 帯電ローラに印加するＤＣ電圧と、このとき帯電ローラと感光ドラムとの間を流れるＤＣ電流との関係を示すＤＣ電圧−ＤＣ電流曲線である。 帯電開始電圧と温・湿度との関係を示す帯電開始電圧テーブルである。 帯電開始電圧と画像形成枚数（印字枚数）との関係を示す帯電開始電圧テーブルである。 帯電開始電圧と感光ドラムの膜厚との関係を示す帯電開始電圧テーブルである。 画像形成前に、注入帯電現象が発生しているか否かを判断し、その判断結果に基づいて画像形成動作を禁止したり、続行したりする流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１……画像形成装置、１０……感光ドラム（被帯電体）、１１……帯電装置、３３……帯電ローラ（帯電部材）、３８……制御手段、５０……温・湿度センサ（情報取得手段）、５１……枚数検知センサ（情報取得手段）

Claims (5)

1. 被帯電体に接触させた帯電部材に、ＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳させた帯電バイアスを印加することにより前記被帯電体を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置において、
   前記帯電バイアスを制御する制御手段と、
   前記帯電部材にＤＣ電圧を印加したときの前記被帯電体の帯電開始電圧と対応関係がある情報を基に作成されて、あらかじめ前記制御手段に格納された帯電開始電圧テーブルと、
   前記対応関係がある情報を取得する情報取得手段と、
   前記帯電部材と前記被帯電体との間を流れる電流を検知する電流検知手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   画像形成開始前に前記帯電部材にＤＣ電圧を印加したときの前記電流検知手段の出力から検知される立ち上がり電圧と、前記帯電開始電圧テーブルにおける前記情報取得手段が取得した情報に対応する帯電開始電圧とを比較して、前記立ち上がり電圧が前記帯電開始電圧の許容範囲よりも低い場合には、その後の画像形成動作を禁止する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記立ち上がり電圧が、前記帯電開始電圧テーブルにおける前記情報取得手段が取得した情報に対応する帯電開始電圧の許容範囲内である場合には、前記帯電部材に複数の異なる値のＡＣ電圧を印加して、ＤＣ電流の飽和点を検知し、その飽和点を与えるＡＣ電圧を画像形成時のＡＣ電圧の最適値として決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記対応関係がある情報が、温・湿度、画像形成枚数、被帯電体の膜厚についての情報である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記被帯電体が、ａ−Ｓｉ感光体又はＯＰＣ感光体である、
   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. 前記帯電部材が、ローラ状の帯電ローラである、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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