JP2016018179A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置がそれほど大型化、高コスト化することなく、比較的簡易な構成や制御によって、像担持体や帯電部材の特性が経時で変化したり環境変化が生じたりした場合であっても良好な画像が安定的に精度よく形成される、画像形成装置を提供する。【解決手段】非画像形成時に、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤを強制的にゼロにした後に、帯電ローラ１２ａに第２帯電電圧ＶＣ２を印可して表面電位ＶＤが変化する状態において電流検知部３６によって第１電流値ＩＡを検知して、その後に帯電ローラ１２ａに第３帯電電圧ＶＣ３を印可して表面電位ＶＤが変化する状態において電流検知部３６によって第２電流値ＩＢを検知して、それらの値から第２帯電電圧ＶＣ２に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘを求めて、求めた表面電位ＶＤｘと第２帯電電圧ＶＣ２との関係から画像形成時に感光体ドラム１１の表面電位ＶＤ（帯電電位）が所望の値になるように帯電ローラ１２ａに印可される帯電電圧ＶＣを調整している。【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体（感光体ドラム）や帯電部材（帯電ローラ）の特性が経時で変化したり環境変化が生じたりした場合であっても良好な画像を安定的に形成するために、帯電部材に印可する帯電電圧を適宜に調整する技術が知られている（例えば、特許文献１、２等参照。）。

詳しくは、特許文献１等には、帯電ローラ（帯電部材）に定電圧又は定電流を印可したときの電流又は電圧を測定して、その測定結果に基いて帯電ローラの抵抗値を求めて、求めた抵抗値と温度センサによって検知された温度との関係から帯電電位の変動を予測して帯電ローラに印可する帯電電圧を補正する技術が開示されている。
また、特許文献２等には、感光体ドラムの表面の電位を検知する表面電位計を設置して、表面電位計によって検知された感光体ドラムの表面電位（帯電電位や露光電位である。）に基いて、帯電部材に印可する帯電電圧などの作像条件を調整する技術が開示されている。

特許文献１等に開示された画像形成装置は、測定した電流や電圧に基いて求めた抵抗値と検知温度との関係から帯電電位の変動を予測する際に誤差が生じてしまって精度の高い帯電電圧の調整ができなくなる不具合や、制御が複雑になってしまう不具合が生じてしまう可能性があった。
また、特許文献２等に開示された画像形成装置は、像担持体に対向する位置に表面電位計を設置するスペースを確保しなければならないため装置が大型化してしまう不具合や、比較的高価な表面電位計を設置することで装置が高コスト化してしまう不具合が生じてしまう可能性があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置がそれほど大型化、高コスト化することなく、比較的簡易な構成や制御によって、像担持体や帯電部材の特性が経時で変化したり環境変化が生じたりした場合であっても良好な画像が安定的に精度よく形成される、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、所定方向に走行する像担持体と、前記像担持体の表面に露光光を照射して潜像を形成する露光装置と、電源部から帯電電圧が印可されて、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に流れる電流を検知する検知手段と、を備え、
非画像形成時に、前記像担持体の表面電位が第１値になるように前記電源部から前記帯電部材に第１帯電電圧を印可した後に、前記像担持体の表面電位が前記第１値からゼロ又はそれに近い値になるように前記露光装置から前記像担持体の表面に向けて露光光を照射して、その後に前記電源部から前記帯電部材に第２帯電電圧を印可して前記像担持体の表面電位がゼロ又はそれに近い値から所定値に変化する状態において前記検知手段によって前記帯電部材に流れる電流を第１電流値として検知して、その後に前記電源部から前記帯電部材に前記第２帯電電圧に対して所定電圧の差分のある第３帯電電圧を印可して前記像担持体の表面電位が前記所定値から前記所定電圧の差分だけ異なる値に変化する状態において前記検知手段によって前記帯電部材に流れる電流を第２電流値として検知して、前記所定電圧を前記第２電流値で除した値に前記第１電流値を乗じた値を前記第２帯電電圧に対応した前記像担持体の表面電位として求めて、求めた表面電位と前記第２帯電電圧との関係から画像形成時に前記帯電部材によって帯電される前記像担持体の表面電位が所望の値になるように前記電源部から前記帯電部材に印可される帯電電圧を調整するものである。

本発明によれば、装置がそれほど大型化、高コスト化することなく、比較的簡易な構成や制御によって、像担持体や帯電部材の特性が経時で変化したり環境変化が生じたりした場合であっても良好な画像が安定的に精度よく形成される、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 感光体ドラムと帯電ローラとを幅方向に示す概略図である。 感光体ドラムの表面における帯電電位と、帯電ローラに流れる電流と、の関係を示すグラフである。 調整モード時における、感光体ドラムの表面のある位置での表面電位の推移を示すグラフである。 調整モード時における、感光体ドラムの表面における帯電電位の推移を示すグラフである。 累積の露光時間と、感光体ドラムの表面に形成される露光部電位と、の関係を示すグラフである。 調整モード時において、（Ａ）累積の露光時間の増加にともない感光体ドラムの表面における帯電電位を可変する制御を示すグラフと、（Ｂ）累積の露光時間の増加にともない感光体ドラムに照射される露光光の露光量を可変する制御を示すグラフと、である。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機、３は原稿を原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、６は入力画像情報に基づいた露光光Ｌ（レーザ光）を発する露光装置（書込み部）、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ（作像部）、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する２次転写ローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部、２８は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの現像装置に各色のトナーを補給するためのトナー容器、を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電装置１２（帯電部）、現像装置１３（現像部）、クリーニング部１５（クリーニング装置）が一体化されたものである（図２を参照できる。）。そして、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、寿命に達したときに装置本体１に対して交換される。
各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫにおける感光体ドラム１１（像担持体）上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される。

以下、画像形成装置１における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿は、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部（不図示である。）で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、露光装置６に送信される。そして、露光装置６からは、各色の画像情報に基づいた露光光Ｌ（レーザ光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１上に向けて照射される。

一方、４つの感光体ドラム１１は、それぞれ、図の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１（像担持体）の表面は、帯電部材としての帯電ローラ１２ａとの対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１の表面には、帯電電位ＶＤ（非画像部電位）が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１の表面は、それぞれの露光光Ｌの照射位置に達する。
露光装置６において、光源から画像信号に対応した露光光Ｌが各色に対応して射出される。図示は省略するが、露光光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後の露光光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応した露光光は、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ１０Ｙの感光体ドラム１１表面に照射される。このとき、イエロー成分の露光光は、高速回転するポリゴンミラー（不図示である。）により、感光体ドラム１１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２ａにて帯電された後の感光体ドラム１１の表面には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。すなわち、感光体ドラム１１の表面において、露光光が照射された部分に露光部電位ＶＬ（画像部電位）が形成される。

同様に、シアン成分の露光光は、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ１０Ｃの感光体ドラム１１の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像（露光部電位）が形成される。マゼンタ成分に対応した露光光は、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ１０Ｍの感光体ドラム１１の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像（露光部電位）が形成される。ブラック成分の露光光は、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ１０ＢＫの感光体ドラム１１の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像（露光部電位）が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１の表面に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写ローラ１４が設置されている。そして、１次転写ローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１の表面は、除電部（不図示である。）の位置を通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト１７表面は、図中の矢印方向に走行して、２次転写ローラ１８の位置に達する。そして、２次転写ローラ１８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部（不図示である。）の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト１７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、２次転写ローラ１８位置の記録媒体Ｐは、給紙部７から搬送ガイド、レジストローラ１９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ１９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ１９に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト１７上のトナー像とタイミングを合わせて、２次転写ローラ１８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０に導かれる。定着部２０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ２９によって装置本体１外に出力画像として排出された後に、排紙部５上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
なお、図２はプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの近傍を示す構成図である。各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されている。

図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫには、像担持体としての感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の表面を帯電する帯電装置１２と、感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１３と、感光体ドラム１１上の未転写トナーを回収するクリーニング部１５と、がケースに一体的に収納されている。

ここで、像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
図示は省略するが、感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、が順次積層されている。なお、感光体ドラム１１の表面層として、保護層をさらに積層することもできる。
感光体ドラム１１の導電性支持体（基層）としては、体積抵抗が１０¹⁰Ωｃｍ以下の導電性材料を用いることができる。

帯電装置１２は、帯電部材としての帯電ローラ１２ａ、クリーニングローラ１２ｂ等で構成されている。帯電ローラ１２ａ（帯電部材）は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材である。図３をも参照して、帯電ローラ１２ａは、そのローラ部が、感光体ドラム１１（像担持体）に対して長手方向（幅方向）にわたって接触するように配設されている。また、クリーニングローラ１２ｂは、帯電ローラ１２ａ上の汚れを除去するためのもので、帯電ローラ１２ａに接触するように配設されている。
そして、このように構成された帯電装置１２において、帯電ローラ１２ａには電源部としてのＤＣ電源部３５（直流電源）から直流電圧（ＤＣ電圧）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。このように帯電ローラ１２ａに直流電圧を印可して帯電工程をおこなうように構成することで、帯電ローラ１２ａに直流電圧に交流電圧を重畳させたものを印可して帯電工程をおこなう場合に比べて、電源部のコストを大幅に下げることができる。
なお、本実施の形態では、クリーニングローラ１２ｂを設置したが、帯電ローラ１２ａの汚れが軽微であるような場合などには、その設置を省くこともできる。
また、本実施の形態では、制御部３０によるＤＣ電源部３５の制御によって帯電ローラ１２ａに印可する帯電電圧（帯電バイアス）の大きさを可変できるように構成されている。

現像装置１３（現像部）は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）と、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂ１と、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂ１に対向する第２搬送スクリュ１３ｂ２と、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｃと、で構成される。現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤が担持されることになる。
現像装置１３内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤が収容されている。なお、本実施の形態では、マイナス極性のトナー（マイナス極性に帯電するトナーである。）が用いられている。

クリーニング部１５は、感光体ドラム１１に当接するクリーニングブレード１５ａ、クリーニング部１５内に回収されたトナーを廃トナーとして廃トナー回収容器（不図示である。）に向けて搬送する搬送コイル１５ｂ、等が設置されている。クリーニングブレード１５ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１１上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング部１５内に回収されることになる。ここで、感光体ドラム１１上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体Ｐ（用紙）から生じる紙粉、帯電ローラ１２ａによる放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等がある。

図２にて、先に述べた作像プロセスをさらに詳しく説明する。
現像ローラ１３ａは、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転している。現像装置１３内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第１搬送スクリュ１３ｂ１及び第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器２８から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図２の紙面垂直方向である。）。

そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、キャリアとともに現像ローラ１３ａ上に担持される。現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤は、その後にドクターブレード１３ｃの位置に達する。そして、現像ローラ１３ａ上の現像剤は、ドクターブレード１３ｃの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム１１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤中のトナーが、感光体ドラム１１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、露光光Ｌ（レーザ光）が照射された画像部の潜像電位（露光部電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーが潜像に付着する（トナー像が形成される）。

その後、現像工程にて感光体ドラム１１に付着したトナーは、そのほとんどが中間転写ベルト１７上に転写される。そして、感光体ドラム１１上に残存した未転写のトナーが、クリーニングブレード１５ａによってクリーニング部１５内に回収される。

ここで、図示は省略するが、装置本体１に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたボトル状のトナー容器２８と、トナー容器２８を保持・回転駆動するとともに現像装置１３に新品トナーを補給するトナーホッパ部と、で構成されている。また、トナー容器２８内には、新品のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナー容器２８（トナーボトル）の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナー容器２８内の新品トナーは、現像装置１３内のトナー（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像装置１３内に適宜に補給されるものである。図示は省略するが、現像装置１３内のトナーの消費は、現像装置１３の第２搬送スクリュ１３ｂ２の下方に設置された磁気センサによって検知される。

以下、本実施の形態において、画像形成装置１でおこなわれる特徴的な、制御（調整モード）について詳述する。
なお、本願明細書等において、感光体ドラム１１における表面電位を総称して「ＶＤ」で適宜に表記し、感光体ドラム１１における表面電位であって帯電工程後の帯電電位を区別せずに「ＶＤ」で適宜に表記し、感光体ドラム１１における表面電位であって帯電工程前の帯電前電位を区別して「ＶＤ´」で適宜に表記し、感光体ドラム１１における表面電位であって露光工程後の露光部電位を区別して「ＶＬ」で適宜に表記するものとする。

先に、図２等を用いて説明したように、帯電部材としての帯電ローラ１２ａは、ＤＣ電源部３５（電源部）から帯電電圧ＶＣ（帯電バイアス）が印可されて、感光体ドラム１１（像担持体）の表面を帯電する。
ここで、本実施の形態では、帯電ローラ１２ａ（帯電部材）に流れる電流を検知する検知手段としての電流検知部３６が設けられている。詳しくは、電流検知部３６（検知手段）は、ＤＣ電源部３５の回路内に設置された電流計であって公知のものを用いることができる。そして、帯電ローラ１２ａに帯電電圧ＶＣが印可されたときの電流が検知されて、その値が制御部３０の記憶手段に記憶されることになる。

そして、本実施の形態における画像形成装置１では、非画像形成時（感光体ドラム１１上で先に説明した一連の作像プロセスがおこなわれないときである。）であって、画像形成プロセス（作像プロセス）がおこなわれる前のウォーミングアップ動作時などに、画像形成時に帯電ローラ１２ａによって帯電される感光体ドラム１１の表面電位（帯電電位ＶＤ）が所望の値になるようにＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに印可される帯電電圧ＶＣを調整する「調整モード（帯電電圧調整モード）」を実行している。このように「調整モード」をおこなうのは、感光体ドラム１１の特性（例えば、感光層の感度などである。）や帯電ローラ１２ａの特性（例えば、抵抗値などである。）が経時で変化したり環境変化の影響を受けたりしても、帯電電位ＶＤ（非画像部電位）の低下によって地肌汚れ画像が形成されてしまうなどの不具合がなく、良好な画像が安定的に精度よく形成されるようにするためである。すなわち、同じ大きさの帯電電圧ＶＣ（帯電バイアス）を帯電ローラ１２ａに印可しても、経時変化や環境変化によって感光体ドラム１１上の帯電電位ＶＤが変化してしまうため、所望の帯電電位ＶＤになるように帯電電圧ＶＣ（帯電バイアス）を適宜に補正する必要がある。
そして、本実施の形態における「調整モード」は、比較的大型かつ高価である表面電位計を設置して直接的に感光体ドラム１１上の表面電位（帯電電位ＶＤ）を検知することなく、比較的小型かつ低廉である電流検知部３６（検知手段）の検知結果に基いて帯電電位ＶＤを高精度に予測するものである。

図４（Ａ）に示すように、横軸を感光体ドラム１１上の帯電電位ＶＤとして、縦軸を電流検知部３６で検知される電流とすると、双方には図に示すような比例関係がある。電流検知部３６で検知される電流に基いて、帯電電位ＶＤを予測するには、基本的にこのような比例関係を用いることになる。しかし、実際には、電流検知部３６で検知される電流値から帯電電位ＶＤが一義的に決まることはなく、図４（Ａ）に示す縦軸の切片（電流の切片）が常に一定ではなく変化するため（感光体ドラム１１上における帯電工程前の表面電位（帯電前電位ＶＤ´）が変化するため）、同じ電流が流れたとしても帯電電位ＶＤは異なってしまう。ところが、感光体ドラム１１上における帯電工程の前後の表面電位ΔＶＤ（＝帯電電位ＶＤ−帯電前電位ＶＤ´）と、電流検知部３６で検知される電流と、の関係は、図４（Ｂ）に示すように、必ず原点を通る比例関係になる。そのため、本実施の形態では、帯電前電位ＶＤ´を固定値（ゼロ）となるように制御した後に、そこから電流による電位の増加分を見積もって帯電電位ＶＤを予測している。

図５は、調整モード時において、感光体ドラム１１の表面のある位置における、所定方向の回転（走行）にともなう表面電位の推移を示すグラフである。なお、図５において、縦軸に示す表面電位の値は、理解を容易にするために絶対値にて表示しているが、本実施の形態において実際には感光体ドラム１１として負帯電性の有機感光体を用いているため表面電位はマイナスの値になる（後述する図６に示す「ＶＤ」も同様である。）。
図５に示すように、本実施の形態では、まず、帯電ローラ１２ａによって感光体ドラム１１の表面電位ＶＤ（帯電電位）を−１２０Ｖ程度の低い値（第１値）に帯電させる。このように低い帯電電位ＶＤになるように帯電するのは、次の露光工程において感光体ドラム１１の表面電位をゼロ（又は、それに近い値）にまで確実に低下させるためである。
そして、露光装置６の位置で露光光Ｌの照射によって、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤをゼロ（又は、それに近い値）にまで確実に低下させる。換言すると、帯電電位ＶＤが−１２０Ｖからゼロにまで低下される。
その後、表面電位がゼロになった感光体ドラム１１の表面は、現像装置１３の位置と、１次転写ローラ１４の位置と、を順次通過することになる。このとき、現像装置１３の現像ローラ１３ａには現像バイアスが印可されておらず、１次転写ローラ１４にも１次転写バイアスが印可されていないため（又は、感光体ドラム１１に対して離間するように移動されているため）、感光体ドラム１１の表面電位はゼロのまま維持されることになる。
そして、表面電位がゼロになった感光体ドラム１１の表面は、再び帯電ローラ１２ａとの接触位置に達することになる。このとき、帯電ローラ１２ａにはＤＣ電源部３５から所定の大きさの帯電電圧ＶＣ（通常の帯電工程で用いる大きさ程度の帯電バイアスである。）が印可される。そして、このときに帯電ローラ１２ａに流れる電流（帯電前電位ＶＤ´をゼロにして所定の帯電電圧ＶＣを印可したときの電流である。）を電流検知部３６で検知して、その検知結果に基いて帯電電位ＶＤを予測することになる。

詳しくは、図６を参照して、本実施の形態では、非画像形成時に、感光体ドラム１１（像担持体）の表面電位ＶＤが第１値（−１２０Ｖ程度である。）になるようにＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａ（帯電部材）に第１帯電電圧ＶＣ１を印可した後に、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが第１値（−１２０Ｖ程度）からゼロ（又は、それに近い値）になるように露光装置６から感光体ドラム１１の表面に向けて露光光Ｌを照射する（帯電前電位ＶＤ´を強制的に０Ｖにする）。そして、その後にＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに第２帯電電圧ＶＣ２（本実施の形態では、−１０００Ｖである。）を印可して、感光体ドラム１１体の表面電位ＶＤがゼロ（又は、それに近い値）から所定値ＶＤｘに変化する状態において、電流検知部３６（検知手段）によって帯電ローラ１２ａに流れる電流を第１電流値ＩＡとして検知する。そして、その後にＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに第３帯電電圧ＶＣ３（第２帯電電圧ＶＣ２（−１０００Ｖ）に対して所定電圧（本実施の形態では−４００Ｖである。）の差分のある帯電電圧であって、−１４００Ｖである。）を印可して、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが所定値ＶＤｘから所定電圧（−４００Ｖ）の差分だけ異なる値に変化する状態において、電流検知部３６によって帯電ローラ１２ａに流れる電流を第２電流値ＩＢとして検知する。そして、上述した所定電圧（−４００Ｖ）を第２電流値ＶＢで除した値に第１電流値ＶＡを乗じた値（−ＶＡ×４００／ＶＢ）を第２帯電電圧ＶＣ２（−１０００Ｖ）に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘ（所定値）として求める。そして、求めた表面電位ＶＤｘと第２帯電電圧ＶＣ２（−１０００Ｖ）との関係から画像形成時に帯電ローラ１２ａによって帯電される感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが所望の値になるように、ＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに印可される帯電電圧ＶＣを調整する。こうして、「調整モード」が終了することになる。

例えば、第２帯電電圧ＶＣ２（−１０００Ｖ）に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘ（＝−ＶＡ×４００／ＶＢ）が−６００Ｖと求められて、画像形成時に帯電ローラ１２ａによって帯電される感光体ドラム１１の表面電位ＶＤを所望の値として−９００Ｖに設定したいものとする。その場合、ＶＣとＶＤとの関係は比例係数が１となる線形であるため、ＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに印可される帯電電圧ＶＣは、−１３００Ｖ（＝−１００−（９００−６００））に調整されて、画像形成時における帯電工程（作像プロセス）がおこなわれることになる。

ここで、本実施の形態では、上述したような調整モードを実行するときに、ＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａ（帯電部材）に第２帯電電圧ＶＣ２（−１０００Ｖ）を印可して、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが走行方向（回転方向）の全域（全周）にわたってゼロ（又は、それに近い値）から所定値ＶＤｘに変化する状態において、電流検知部３６によって第１電流値ＩＡを検知する。そして、その後にＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに第３帯電電圧ＶＣ３（−１４００Ｖ）を印可して、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが走行方向（回転方向）の全域（全周）にわたって所定値ＶＤｘから所定電圧（−４００Ｖ）の差分だけ異なる値に変化する状態において、電流検知部３６によって第２電流値ＩＢを検知する。そして、所定電圧（−４００Ｖ）を、感光体ドラム１１の周長の整数倍分に対応する第２電流値ＩＢの平均値ＩＢａｖｅで除した値に、感光体ドラム１１の周長の整数倍分に対応する第１電流値ＩＡの平均値ＩＡａｖｅを乗じた値（−ＶＡａｖｅ×４００／ＶＢａｖｅ）を、第２帯電電圧ＶＣ２に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘとして求める。そして、求めた表面電位ＶＤｘと第２帯電電圧ＶＣ２（−１０００Ｖ）との関係から、画像形成時に帯電ローラ１２ａによって帯電される感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが所望の値になるように、ＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに印可される帯電電圧ＶＣを調整する。

すなわち、調整モード時におこなう電流値ＩＡ、ＩＢの検知は、感光体ドラム１１の周長（１周）の整数倍に対応する時間（走行距離）でおこなわれて、そこで検知されたドラム周長の整数倍に対応する電流値ＩＡ、ＩＢから積分法などを用いて平均値ＩＡａｖｅ、ＩＢａｖｅを求めて、所定値ＶＤｘ（＝−ＶＡａｖｅ×４００／ＶＢａｖｅ）を求めることになる。
このような制御をおこなうのは、感光体ドラム１１に周方向に感度ムラがあったり回転ムラがあったりする場合に、帯電ローラ１２ａによって同じように帯電電位を付与しても、感光体ドラム１１に周方向の電位ムラが形成されてしまうためである。そのため、感光体ドラム１１の周方向の狭い一部のみで検知した電流値ＩＡ、ＩＢを用いて求めた表面電位ＶＤｘ（所定値）は、全体の周方向の電位ムラを考慮していない、精度の低いものになってしまうことになる。
これに対して、本実施の形態では、そのような感光体ドラム１１の周方向の電位ムラによって変動する電流値ＩＡ、ＩＢを平均化した平均値ＩＡａｖｅ、ＩＢａｖｅを用いて表面電位ＶＤｘ（所定値）を求めているため、精度の高い調整モードを実行することができることになる。なお、本実施の形態では、図６に示すように、感光体ドラム１１の表面電位を０Ｖにする工程、第２帯電電圧ＶＣ２を印可して第１電流値ＩＡを検知する工程、第３帯電電圧ＶＣ３を印可して第２電流値ＩＢを検知する工程について、それぞれ、感光体ドラム１１の１周（１周長）に対応する時間（走行距離）でおこなっている。

ここで、本実施の形態では、図３を参照して、帯電ローラ１２ａの幅方向（感光体ドラム１１が走行する所定方向に直交する方向であって、図３の左右方向、図２の紙面垂直方向である。）の範囲Ｎ（帯電幅）が、露光装置６によって感光体ドラム１１の表面に露光光Ｌが照射される幅方向の範囲Ｍ（露光幅）の範囲内に含まれるように構成されている。
このように構成することで、帯電ローラ１２ａによって帯電される領域Ｎを確実に露光装置６によって０Ｖに低下させることができることになり、帯電幅Ｎの全域に流れる電流を電流検知部３６で正確に検知して、精度の高い表面電位ＶＤｘの予測が可能になる。

また、本実施の形態において、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが第１値（−１２０Ｖ）になるようにＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに印可される第１帯電電圧ＶＣ１は、露光装置６から感光体ドラム１１に露光光Ｌが照射される累積時間（累積露光時間）の増加にともない、その絶対値が小さくなるように可変される。
さらに、感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが第１値（−１２０Ｖ）からゼロ（又は、それに近い値）になるように露光装置６から感光体ドラム１１の表面に向けて照射される露光光Ｌの単位時間当りの光量（露光量）は、露光装置６から感光体ドラム１１に露光光Ｌが照射される累積時間（累積露光時間）の増加にともない、大きくなるように可変される。
このような制御をおこなうのは、図７を参照して、累積露光時間の増加にともない、感光体ドラム１１の感度が光疲労によって低下して、同じ条件では露光部電位ＶＬを０Ｖにできなくなってしまうためである。また、このような感光体ドラム１１の感度は、図７を参照して、比較的初期の段階で急激に低下して、終期に向かって緩やかに低下することになる。

そのため、本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように、制御部３０に設けられたタイマーによって新品の感光体ドラム１１が使用開始されてからの累積の露光時間を記憶しておき、累積露光時間の増加にともない調整モード時に帯電ローラ１２ａに印可される第１帯電電圧ＶＣ１が段階的に減少していくように制御している。そして、そのときの第１帯電電圧ＶＣ１の減少量も徐々に小さくなるように制御している（ΔＶ１＞ΔＶ２＞ΔＶ３＞ΔＶ４である。）。
また、図８（Ｂ）に示すように、制御部３０に設けられたタイマーによって新品の感光体ドラム１１が使用開始されてからの累積の露光時間を記憶しておき、累積露光時間の増加にともない調整モード時に表面電位ＶＤを０Ｖにするための露光光Ｌの露光量が段階的に増加していくように制御している。そして、そのときの露光量の増加量も徐々に小さくなるように制御している。
このような制御をおこなうことにより、経時において感光体ドラム１１に光疲労が生じてしまっても、精度の高い調整モードを実行することが可能になる。

また、本実施の形態では、非画像形成時に第１電流値ＩＡと第２電流値ＩＢとを検知して第２帯電電圧ＶＣ２に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘを求める「調整モード」が実行されるときに、現像装置１３からの感光体ドラム１１の表面にトナーが供給されないように制御している。
具体的に、調整モード時には、現像ローラ１３ａに現像バイアスが印可されないように（０Ｖになるように）、現像バイアス用の電源が制御されるとともに、現像ローラ１３ａ（現像装置１３）が駆動されないように、現像装置１３用の駆動モータが停止制御されることになる。
このようにして、調整モード時に現像装置１３（現像ローラ１３ａ）から感光体ドラム１１上にトナーが供給されないようにすることで、感光体ドラム１１の表面に付着したトナーの電荷によって表面電位ＶＤが変化することなく、乱れのない表面電位ＶＤを形成して電流ＩＡ、ＩＢの検知を精度よくおこなって表面電位ＶＤｘを正確に予測することができる。

なお、本実施の形態における画像形成装置１が、感光体ドラム１１の走行速度（プロセス線速であって、記録媒体Ｐの搬送速度に一致する。）を複数の値に可変できるように構成されている場合には、非画像形成時に第１電流値ＩＡと第２電流値ＩＢとを検知して第２帯電電圧ＶＣ２に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘを求める「調整モード」が、感光体ドラム１１の走行速度が複数の値のうち最も速い値に可変された状態で実行されることが好ましい。
例えば、通紙される記録媒体Ｐの厚さ（紙厚）や、ユーザーが選択する画像品質などに応じて、プロセス線速が、２５０ｍｍ／秒、１８０ｍｍ／秒、９０ｍｍ／秒、のうちいずれかに可変されるように構成されているものとする。その場合。ウォーミングアップ時等におこなう調整モードは、最速のプロセス線速である２５０ｍｍ／秒に設定された状態で実行されることになる。
これは、帯電ローラ１２ａに流れる電流（帯電電流）をＩとして、表面電位をＶＤとして、プロセス線速をＷとしたときに、ＶＤ＝ｋ×Ｉ×Ｗ（ｋは、帯電幅、比電荷、距離などで定まる係数である。）なる関係が成り立ち、横軸を電流Ｉ、縦軸を表面電位ＶＤとしたときのグラフの傾きが、プロセス線速が高いほうが大きくなるためである。すなわち、プロセス線速が高い方が、単位電位当りの帯電電流が大きくなって、電位検知の感度があがることになる。
そのため、上述した例において、プロセス線速が１８０ｍｍ／秒や９０ｍｍ／秒に設定されて画像形成プロセスがおこなわれる場合であっても、その直前に実行される調整モードではプロセス線速が２５０ｍｍ／秒に設定されて帯電電圧ＶＣの調整がおこなわれることになる。なお、プロセス線速差による帯電電位ＶＤの補正係数（補正量）が予め設定されている場合には、プロセス線速を２５０ｍｍ／秒に設定して調整した帯電電圧ＶＣにさらにその補正係数を乗じて、プロセス線速が１８０ｍｍ／秒や９０ｍｍ／秒に設定されたときの帯電電圧ＶＣを決定することもできる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、非画像形成時に、感光体ドラム１１（像担持体）の表面電位ＶＤを強制的にゼロ（又は、それに近い値）にした後に、ＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａ（帯電部材）に第２帯電電圧ＶＣ２を印可して表面電位ＶＤが変化する状態において電流検知部３６（検知手段）によって第１電流値ＩＡを検知して、その後にＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに第３帯電電圧ＶＣ３を印可して表面電位ＶＤが変化する状態において電流検知部３６によって第２電流値ＩＢを検知して、それらの値から第２帯電電圧ＶＣ２に対応した感光体ドラム１１の表面電位ＶＤｘ（＝−ＶＡ×４００／ＶＢ）を求めて、求めた表面電位ＶＤｘと第２帯電電圧ＶＣ２との関係から画像形成時に帯電ローラ１２ａによって帯電される感光体ドラム１１の表面電位ＶＤが所望の値になるように、ＤＣ電源部３５から帯電ローラ１２ａに印可される帯電電圧ＶＣを調整している。これにより、画像形成装置１がそれほど大型化、高コスト化することなく、比較的簡易な構成や制御によって、感光体ドラム１１や帯電ローラ１２ａの特性が経時で変化したり環境変化が生じたりした場合であっても良好な画像を安定的に精度よく形成することができる。

なお、本実施の形態では、作像部における各構成部材（感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング部１５である。）を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。これに対して、帯電装置１２（帯電ローラ１２ａ）をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、画像形成装置本体１に対して単独で着脱可能に設置されるユニットとすることもできる。
本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置（帯電部）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置（現像部）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットであるものと定義する。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
６ 露光装置、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１２ 帯電装置、
１２ａ 帯電ローラ（帯電部材）、
１３ 現像装置、
３５ ＤＣ電源部（電源部）
３６ 電流検知部（検知手段）、 Ｌ 露光光（レーザー光）。

特開２０００−３３８７４９号公報 特開２００１−１２５３２２号公報

Claims (7)

1. 所定方向に走行する像担持体と、
   前記像担持体の表面に露光光を照射して潜像を形成する露光装置と、
   電源部から帯電電圧が印可されて、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に流れる電流を検知する検知手段と、
   を備え、
   非画像形成時に、前記像担持体の表面電位が第１値になるように前記電源部から前記帯電部材に第１帯電電圧を印可した後に、前記像担持体の表面電位が前記第１値からゼロ又はそれに近い値になるように前記露光装置から前記像担持体の表面に向けて露光光を照射して、その後に前記電源部から前記帯電部材に第２帯電電圧を印可して前記像担持体の表面電位がゼロ又はそれに近い値から所定値に変化する状態において前記検知手段によって前記帯電部材に流れる電流を第１電流値として検知して、その後に前記電源部から前記帯電部材に前記第２帯電電圧に対して所定電圧の差分のある第３帯電電圧を印可して前記像担持体の表面電位が前記所定値から前記所定電圧の差分だけ異なる値に変化する状態において前記検知手段によって前記帯電部材に流れる電流を第２電流値として検知して、前記所定電圧を前記第２電流値で除した値に前記第１電流値を乗じた値を前記第２帯電電圧に対応した前記像担持体の表面電位として求めて、求めた表面電位と前記第２帯電電圧との関係から画像形成時に前記帯電部材によって帯電される前記像担持体の表面電位が所望の値になるように前記電源部から前記帯電部材に印可される帯電電圧を調整することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電源部から前記帯電部材に前記第２帯電電圧を印可して前記像担持体の表面電位が走行方向の全域にわたってゼロ又はそれに近い値から前記所定値に変化する状態において前記検知手段によって前記第１電流値を検知して、その後に前記電源部から前記帯電部材に前記第３帯電電圧を印可して前記像担持体の表面電位が走行方向の全域にわたって前記所定値から前記所定電圧の差分だけ異なる値に変化する状態において前記検知手段によって前記第２電流値を検知して、前記所定電圧を前記像担持体の周長の整数倍分に対応する前記第２電流値の平均値で除した値に前記像担持体の周長の整数倍分に対応する前記第１電流値の平均値を乗じた値を前記第２帯電電圧に対応した前記像担持体の表面電位として求めて、求めた表面電位と前記第２帯電電圧との関係から画像形成時に前記帯電部材によって帯電される前記像担持体の表面電位が所望の値になるように前記電源部から前記帯電部材に印可される帯電電圧を調整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. 前記像担持体の表面電位が前記第１値になるように前記電源部から前記帯電部材に印可される前記第１帯電電圧は、前記露光装置から前記像担持体に露光光が照射される累積時間の増加にともない、その絶対値が小さくなるように可変されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の表面電位が前記第１値からゼロ又はそれに近い値になるように前記露光装置から前記像担持体の表面に向けて照射される露光光の単位時間当りの光量は、前記露光装置から前記像担持体に露光光が照射される累積時間の増加にともない、大きくなるように可変されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記帯電部材は、前記像担持体に接触する帯電ローラであって、
   前記電源部から前記帯電ローラに印可される帯電電圧は直流電圧であって、
   前記帯電ローラの前記所定方向に直交する幅方向の範囲が、前記露光装置によって前記像担持体の表面に露光光が照射される幅方向の範囲の範囲内に含まれるように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体の走行速度を複数の値に可変できるように構成され、
   非画像形成時に前記第１電流値と前記第２電流値とを検知して前記第２帯電電圧に対応した前記像担持体の表面電位を求めるモードが、前記像担持体の走行速度が前記複数の値のうち最も速い値に可変された状態で実行されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を備え、
   非画像形成時に前記第１電流値と前記第２電流値とを検知して前記第２帯電電圧に対応した前記像担持体の表面電位を求めるモードが実行されるときに、前記現像装置から前記像担持体の表面にトナーが供給されないように制御することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。

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