JP2018004917A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体や帯電ローラの寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成に用いられる静電像が形成される回転可能な感光ドラムと、感光ドラムに接触して回転可能な帯電ローラと、帯電ローラに帯電バイアスとして直流電圧を印加し、帯電ローラを介して感光ドラムを帯電する電圧印加手段と、帯電ローラから感光ドラムに流れる直流電流を検知する電流検知手段と、非画像形成時（ステップＳ１）に感光ドラムと帯電ローラとの間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラに印加した際（ステップＳ２，Ｓ５）に電流検知手段による検知値（ステップＳ３，Ｓ６）が所定範囲外である場合に（ステップＳ４）、画像形成条件を変更する（ステップＳ９）制御部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等により記録材に画像を形成するために、感光体を帯電する帯電装置を有する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、帯電ローラを感光体に接触させて回転可能に配設し、芯金に電圧を印加し、帯電ローラと感光体の当接ニップの近傍で微小な放電をさせて感光体の表面を帯電させることがある。ここで、本明細書では、感光体と帯電部材との当接ニップに対して、各回転方向の上流側のギャップ部を上流側帯電ギャップ部Ｇｕ、下流側のギャップ部を下流側帯電ギャップ部Ｇｄという（図２参照）。また、帯電ローラに印加する電圧を、直流電圧のみにしたＤＣ帯電方式と、直流電圧及び交流電圧の重畳電圧にしたＡＣ＋ＤＣ帯電方式とがある。

（１）ＤＣ帯電方式について
帯電ローラ等の接触式の帯電部材に直流電圧を印加し、その直流電圧を大きくしていくと、ある印加電圧から被帯電体である感光ドラム等の感光体の帯電が開始される。このように帯電部材に直流電圧を印加して感光体の帯電が開始するときの帯電部材に対する印加電圧を、感光体の帯電開始電圧Ｖｔｈとする。感光体の帯電が開始した後は、印加した直流電圧と帯電処理された感光体の表面電位Ｖｄとは比例する。従って、感光体を所望の表面電位Ｖｄに帯電するには、感光体の帯電開始電圧Ｖｔｈに所望の表面電位Ｖｄを加えた直流電圧のＶｔｈ＋Ｖｄを帯電部材に印加して帯電を行えばよい。このように、帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体の帯電を行う方式を、ＤＣ帯電方式とする。

（２）下流放電起因の横スジについて
ＤＣ帯電方式では、感光体の表面電位Ｖｄの不均一性に起因する感光体の長手方向（周方向に直交する方向）のスジ状の帯電ムラ（帯電横スジ）が発生する可能性があった。この帯電ムラの原因は、感光体の回転方向の上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて感光体表面が帯電された後、感光体の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄ（微小の空隙）において不安定な剥離放電が発生することに起因すると考えられている。より詳細には、まず感光体の上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて、帯電部材への印加電圧Ｖｐｒ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄを満たし、下流側帯電ギャップ部Ｇｄでもその関係が維持されている場合、帯電は完了し不安定な剥離放電は発生しない。この場合、帯電横スジも発生しない。

しかし、感光体の上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて帯電が完了しなかった場合、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて放電が再度発生する。同様に、帯電が完了したが放電ギャップの存在しない帯電部材と感光体との接触部（所謂、接触ニップ部）の間で表面電位Ｖｄが暗減衰した場合等でも、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて放電が再度発生する。これらの場合、下流での電位差が微小であると、不安定な放電が断続的に発生することにより帯電ムラが発生し、横スジ状の不良画像が発生する。これに対し、下流での電位差が大きくなるようにすると、下流側帯電ギャップでの放電が安定し、帯電横スジも発生しなくなる。

以上のことから、帯電横スジを防止する方法としては、常に上流部で帯電を完了させ暗減衰させないか、あるいは逆に下流部での電位差を大きくして連続的な安定した放電を行うか、の二つの手法がある。ここで、感光体の移動速度が速くなると、回転方向上流部で帯電を完了させることが難しくなる。このため、画像形成装置の生産性のより向上のために高速化する場合は、前者の方法を採ることは難しく、後者の方法、即ち下流部での電位差を大きくして下流部で安定した放電を行うことがより好ましい。

そこで、ＤＣ帯電方式で感光体を帯電させる際に発生する帯電横スジを、上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて感光体の帯電を打ち消すことにより抑制する画像形成装置が開発されている（特許文献１参照）。この画像形成装置では、帯電ローラと感光体とが接触することによって生じる帯電ギャップ部のうち、感光体の回転方向の上流側帯電ギャップ部Ｇｕに光を照射する（ニップ前露光）。これにより、上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて感光体の帯電を打ち消して、感光体の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて感光体を帯電させることにより、剥離放電に起因する帯電横スジの発生を抑制することができる。

（３）放電生成物による感光体表面の低電気抵抗化について
接触帯電方式の場合は、コロナ帯電方式に比べると放電量は小さく、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物の量は少ない。しかし、放電生成物の発生位置が感光体と帯電部材との間の微小ギャップであるため、発生量が少量でも感光体の表面に付着しやすい。そのため、感光体の表面の電荷保持能力が低下して、画像流れやボケを生じてしまう場合がある。即ち、接触帯電部材で感光体の帯電処理を行うと、放電生成物が感光体の表面に付着する。感光体の表面は、低摩擦係数かつ高硬度のため削れにくく、表面に付着した放電生成物が除去されにくい。そのため、感光体の表面に蓄積した放電生成物が高湿環境下で吸湿して低電気抵抗化することで、画像流れやボケを生じる。

このような画像流れやボケに対して、感光体の内部や感光体の近傍にヒータを設置し、感光体の表面の温度を上げることで感光体の表面を乾燥させる画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。また、余分に感光体を空回転させ、感光体に接触しているクリーナブレードなどと感光体との単位時間あたりの摩擦回数を増やして放電生成物を除去する画像形成装置が提案されている（特許文献３参照）。更に、感光体上に研磨剤を供給し、クリーナブレードによる感光体の研磨能力を上げることで放電生成物を除去する画像形成装置が提案されている（特許文献４参照）。

特開平５−３４１６２６号公報 特開平１１−１４３２９４号公報 特開２００３−３２３０７９号公報 特開平７−２３４６１９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の画像形成装置では、ニップ前露光を行っているので、ニップ前露光の影響により放電電流量が増大するため、感光体と帯電ローラとの削れが促進され、感光体と帯電ローラとの寿命が短くなるという課題があった。上述した特許文献２の画像形成装置では、ヒータを用いて感光体を昇温させているので、この昇温を所定のタイミングで実行するように感光体上に画像流れが発生していない場合でもヒータが動作することがあり、消費電力が大きいという課題があった。上述した特許文献３，４の画像形成装置では、放電生成物の除去のために余分に感光体を空回転させるので、画像形成装置の生産性が低くなり、また感光体が余分に削れてしまい寿命が短くなってしまうという課題があった。

本発明は、感光体や帯電ローラの寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、画像形成に用いられる静電像が形成される回転可能な感光体と、前記感光体に接触して回転可能な帯電ローラと、前記帯電ローラに帯電バイアスとして直流電圧を印加し、前記帯電ローラを介して前記感光体を帯電する電圧印加手段と、前記帯電ローラから前記感光体に流れる直流電流を検知する電流検知手段と、非画像形成時に前記感光体と前記帯電ローラとの間で放電が開始する電圧未満の前記帯電バイアスを前記帯電ローラに印加した際に前記電流検知手段による検知値が所定範囲外である場合に、画像形成時における画像形成条件を変更する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御部は、非画像形成時に感光体と帯電ローラとの間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラに印加した際に電流検知手段による検知値が所定範囲外である場合に、画像形成条件を変更する。このため、感光体と帯電ローラとの間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスであるにも関わらず、帯電バイアスの印加により感光体から帯電ローラに注入される所定の大きさの直流電流が検知された場合は、以下のようにする。この場合、制御部は、検知した直流電流、即ち注入電流に応じて、横スジを抑制できる画像形成条件を設定する。これにより、感光体や帯電ローラの寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の感光ドラムと帯電ローラとの概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の制御系を示す概略のブロック図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置において、（ａ）は下流側帯電ギャップ部の電位差と、横スジランクとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は注入電流と感光ドラムの電位上昇値との関係を示すグラフである。 第１の実施形態に係る画像形成装置において、横スジ発生を抑制するために帯電バイアスを増加する際の手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る画像形成装置において、横スジ発生を抑制するために前露光量を増加する際の手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る画像形成装置において、横スジ発生を抑制するためにプロセススピードを増加する際の手順を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る画像形成装置において、（ａ）は画像信号と現像位置でのドラム電位との関係、（ｂ）は画像信号と現像コントラスト電位及びカブリ電位との関係を示す図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置において、（ａ）は画像信号と画像露光量との関係、（ｂ）は画像信号と現像コントラスト電位及びカブリ電位との関係を示す図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置において、横スジ発生を抑制するために帯電バイアスを増加する際の手順を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る画像形成装置において、注入電流と感光ドラムの電位上昇値との関係を示すグラフである。 第５の実施形態に係る画像形成装置において、横スジ発生を抑制するために帯電バイアスを増加する際の手順を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。また、本実施形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム５１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。

画像形成装置１は、不図示の原稿読取装置、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。

図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、不図示のシート給送部と、画像形成部４０と、不図示のシート排出部と、制御部１１と、装置本体１０の内部の温度及び湿度を検知可能な温湿度センサ（環境検知部）１２とを備えている。温湿度センサ１２は、制御部１１に接続され、後述する感光ドラム５１の周囲の少なくとも温度又は湿度を含む環境情報を検知して、制御部１１に送信する。

画像形成部４０は、シート給送部から給送されたシートＳに対して、画像情報に基づいて画像を形成可能である。画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。尚、本実施形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２及び図３、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。

画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（感光体）５１と、帯電ローラ５２と、現像装置５３と、前露光装置（除電手段）５４と、規制ブレード５５と、メモリ（記憶部）６２（図３参照）と、を有している。画像形成ユニット５０は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、装置本体１０に対して着脱可能に構成されている。このため、規定枚数の画像形成により感光ドラム５１が寿命に達した場合等に、画像形成ユニット５０を交換等することができる。

感光ドラム５１は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電像が形成される。感光ドラム５１は、モータ（駆動手段）１３により回転され、モータ１３は、駆動回路６３を介して制御部１１により制御される（図３参照）。感光ドラム５１は、本実施形態では、外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、例えば２１０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転駆動される。尚、各感光ドラム５１には、帯電ローラ５２から感光ドラム５１へ注入される直流電流である注入電流Ｉｄｃを検知する電流値測定回路（電流検知手段）６１がそれぞれ接続されている（図３参照）。

図２に示すように、感光ドラム５１は、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）２１を基体とし、その表面に表面層として、順に塗布して積層された下引き層２２と、光電荷発生層２３と、電荷輸送層２４との３層を有している。ここで、感光ドラム５１の表面層である各層２２，２３，２４は、結着樹脂として硬化性樹脂を用いて硬化層としている。尚、本実施形態では、感光ドラム５１の表面硬化処理として硬化性樹脂を用いる硬化層を用いたが、これには限られない。例えば、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送性モノマーと、を熱または光のエネルギにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層を用いてもよい。あるいは、例えば、同一分子内に連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を、電子線のエネルギにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層等を用いてもよい。

帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の表面に接触し、従動して回転するゴムローラを用いており、感光ドラム５１の表面を均一に帯電する。帯電ローラ５２は、芯金２５を基体とし、その外回りに順に積層された下層２６と、中間層２７と、表層２８との３層を有しており、軸方向の長さを例えば３２０ｍｍとしている。下層２６は、帯電音を低減するための発泡スポンジ層である。表層２８は、感光ドラム５１の表面にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層であり、凹凸形状に形成されている。表層２８は、凹凸形状に形成されることで、凹部と感光ドラム５１との圧力を低減させ、帯電ローラ５２の汚染を軽減する。表層２８を凹凸形状にする方法としては、表層２８に微粒子を含有させる方法や、機械的研磨により処理する方法等が提案されている。

本実施形態では、帯電ローラ５２は、以下の仕様としている。
（１）芯金２５：直径６ｍｍのステンレス丸棒
（２）下層２６：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１０^２〜１０^９Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
（３）中間層２７：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０^２〜１０^５Ωｃｍ、層厚７００μｍ
（４）表層２８：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１０^７〜１０^１０Ωｃｍ、層厚１０μｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ

帯電ローラ５２の芯金２５には、帯電バイアス電源（電圧印加手段）６０が接続されている。これにより、芯金２５には、帯電バイアス電源６０より所定の条件の直流電圧が印加されることによって、感光ドラム５１の周面が所定の極性及び電位に接触帯電処理される。即ち、帯電バイアス電源６０は、帯電ローラ５２に帯電バイアスとして直流電圧を印加し、帯電ローラ５２を介して感光ドラム５１を帯電する。

帯電は帯電ローラ５２から感光ドラム５１への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の直流電圧を印加することによって、帯電が開始される。本実施形態では、感光ドラム５１の表面電位Ｖｄは、約−６００Ｖ以上の直流電圧を印加することで上昇を始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に上昇する。例えば、本実施形態では、−３００Ｖの表面電位Ｖｄを得るためには−９００Ｖの直流電圧を印加すれば良く、−５００Ｖの表面電位Ｖｄを得るためには−１１００Ｖの直流電圧を印加すれば良い。

本実施形態では、印加電圧に対して傾き１で線形に上昇するようになる閾値電圧を、放電開始電圧（帯電開始電圧）Ｖｔｈと定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光ドラム５１の表面電位Ｖｄ（暗部電位）を得るためには、帯電ローラ５２には、必要とされる表面電位Ｖｄ以上のＶｄ＋Ｖｔｈという直流電圧の印加が必要となる。本実施形態では、画像形成中は感光ドラム５１の周面を表面電位Ｖｄ＝−５００Ｖに一様に接触帯電処理するために、帯電ローラ５２に対して帯電バイアス電源６０から−１１００Ｖの直流電圧を印加する。

図１に示すように、露光装置（露光手段）４２は、レーザスキャナであり、制御部１１から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発する。各感光ドラム５１の表面は、帯電後、各露光装置４２によって対応する分解色の画像情報に基づいて露光され、表面において画像情報に応じた静電像（潜像）が形成される。感光ドラム５１は、形成された静電像を担持して、周回移動する。

現像装置５３は、現像バイアスが印加されることにより感光ドラム５１に形成された静電像をトナーで現像する。現像装置５３は、二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置であり、感光ドラム５１の表面の露光部分（明部電位部）にトナーを付着させて、感光ドラム５１の表面上の静電潜像を反転現像する。現像容器内の現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、２つの現像剤攪拌部材の回転によって、均一に攪拌されながら現像スリーブ側に搬送される。

感光ドラム５１に現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後の感光ドラム５１は、前露光装置５４によって表面を除電される。前露光装置５４は、本体付けの露光ランプを拡散する露光ガイドによって、一次転写後で帯電前の感光ドラム５１の表面に残った電位を露光して除電する。即ち、前露光装置５４は、静電像がトナーにより現像されて形成されたトナー像が転写された後に、感光ドラム５１の表面を除電する。本実施形態では、前露光装置５４は、光源波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍにピークを有し、感光ドラム５１の表面における光量が０．１μＷ〜４０μＷの範囲で制御可能であり、光源に印加する電圧を調整することで光量を調節できる。即ち、この前露光装置５４は露光手段であり、除電手段としての除電量は、前露光装置５４の露光量である。

規制ブレード５５は、カウンターブレード方式であり、ブレードの自由長を８ｍｍとするウレタンを主体とした弾性ブレードで、感光ドラム５１に対して線圧約３５ｇ／ｃｍの押圧力で当接されている。規制ブレード５５は、除電後の感光ドラム５１の表面に残留する転写残留トナー等の残留物を清掃する。

メモリ６２は、感光ドラム５１に関する情報を格納する。ここでの感光ドラム５１に関する情報は、感光ドラム５１の膜厚に関する情報と、感光ドラム５１の累積回転時間と、感光ドラム５１の使用履歴に関する情報とのうち、少なくとも一つを含む。

中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持する中間転写ベルト４４ｂとを備えている。一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。

中間転写ベルト４４ｂに一次転写ローラ４７によって正極性の転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラーのトナー像をシートＳに転写する。定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。シート排出部は、定着後、排出経路から搬送されるシートＳを給送し、例えば、排出口から排出して排出トレイに積載する。

図３に示すように、制御部１１はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ７１と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ７２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７３と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）７４とを備えている。ＣＰＵ７１は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ７１は、入出力回路７４を介して、シート給送部、画像形成部４０、シート排出部、温湿度センサ１２に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ＲＯＭ７２には、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンスや、横スジ防止の補正を行う際の注入電流Ｉｄｃと帯電電圧の補正量との関係を示すテーブル（表２参照）等が記憶される。

また、制御部１１には、帯電バイアス電源６０と、電流値測定回路６１と、駆動回路６３とが接続されている。制御部１１は、帯電バイアス電源６０から帯電バイアスとして直流電圧を出力させ、芯金２５を介して帯電ローラ５２に印加することで、回転する感光ドラム５１の表面を所定の電位に帯電制御する。電流値測定回路６１は、帯電ローラ５２から感光ドラム５１に流れて注入される注入電流Ｉｄｃを検知する。駆動回路６３は、感光ドラム５１を回転させるためのモータ１３のドライバ回路である。

制御部１１は、非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラ５２に印加した際に電流値測定回路６１による検知値が所定範囲外である場合に、画像形成時における画像形成条件を変更する。また、制御部１１は、帯電バイアス電源６０により帯電バイアスを増加することによって、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。制御部１１は、電流値測定回路６１により検知された注入電流Ｉｄｃに基づいて、画像形成時に目標とする帯電バイアスを印加した際に帯電ローラ５２から感光ドラム５１に流れる注入電流Ｉｄｃを算出する。更に、制御部１１は、算出した注入電流Ｉｄｃに基づいて画像形成時における画像形成条件を変更する。

尚、本明細書で、画像形成時とは、画像形成装置１に備えられたスキャナやパーソナルコンピュータなどの外部端末から入力された画像情報に基づいて、感光ドラム５１にトナー像を形成しているときである。また、非画像形成時とは、画像形成時以外のときであり、例えば、画像形成ジョブ中の前回転時、紙間、後回転時、あるいは画像形成ジョブが実行されていないときである。

次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。

一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシートＳが供給され、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、装置本体１０から排出される。

ここで、横スジが発生する機序について、詳細に説明する。

図２に示すように、感光ドラム５１の回転に対して、帯電ローラ５２は順方向に回転して、感光ドラム５１を帯電する。上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて、感光ドラム５１と帯電ローラ５２の間の電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ（パッシェン則に基づく）を超えると放電が行われ、感光ドラム５１は表面電位Ｖｄとなるように帯電される。しかしながら、帯電ローラ５２の一部の抵抗が高かったりすると、上流側帯電ギャップ部Ｇｕにおいて均一に帯電が完了しない場合がある。そのとき、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて、微小放電が発生するために、帯電横スジが発生してしまう。

そのため、帯電横スジ防止のためには、
（１）下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて、微小放電を発生させない、もしくは、
（２）下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて、連続的な安定した放電を発生させる、
ことが望まれる。ここで、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける感光ドラム５１と帯電ローラ５２の電位差を、下流放電電位差Ｖｇａｐとする。すると、帯電横スジ防止のためには、上記（１）（２）の方法はそれぞれ、
（１）下流放電電位差Ｖｇａｐが、放電開始電圧Ｖｔｈと等しい（Ｖｇａｐ＝Ｖｔｈ）、もしくは、
（２）下流放電電位差Ｖｇａｐが、放電開始電圧Ｖｔｈより十分に大きい、
となる。

より具体的には、図４（ａ）に示すように、Ｖｇａｐ−Ｖｔｈと横スジランク（Ａ：良〜Ｅ：悪）には相関があり、本実施形態では、Ｖｇａｐ−Ｖｔｈ＝１５Ｖにおいて、最も横スジランクが悪くなる。これは、Ｖｇａｐ−Ｖｔｈ＝１５Ｖの付近では微小放電による帯電不良が発生してしまうが、Ｖｇａｐ−Ｖｔｈ＝０Ｖ付近では下流側帯電ギャップ部Ｇｄでの放電が発生しないため横スジランクが良い。また、Ｖｇａｐ−Ｖｔｈ＞３０Ｖの領域では、安定した放電が発生するために帯電不良が発生せず横スジランクが良い。尚、ここでの横スジランクを設定するための画像評価には、ハーフトーン（２５５階調における１２５）画像をシートの全面に形成したものを用いた。

しかし、上記（１）の下流放電電位差Ｖｇａｐを放電開始電圧Ｖｔｈと等しくする方法では、上流側帯電ギャップ部Ｇｕにて、均一に帯電を完了させることが必要となる。ところが、帯電ローラ５２の抵抗ムラによる帯電ムラや、感光ドラム５１の暗減衰による表面電位の低下などにより、下流側帯電ギャップ部Ｇｄでの電位差をＶｇａｐ＝Ｖｔｈとすることは困難である。一方、上記（２）の下流側帯電ギャップ部Ｇｄの電位差をＶｔｈより十分に大きくする方法は、上流側帯電ギャップ部Ｇｕでの放電量の抑制と、ニップ部での感光ドラム５１の暗減衰量の増加とにより実現できる。尚、上記（２）の場合、横スジのレベルは高温多湿環境で悪化する。これは、高温多湿環境では帯電ローラ５２の放電性（帯電性能）が良く、上流側帯電ギャップ部Ｇｕで十分に感光ドラム５１が帯電され、下流放電電位差Ｖｇａｐを大きくできないためである。本実施形態での感光ドラム５１と帯電ローラ５２の構成では、初期のＶｇａｐ−Ｖｔｈが３０Ｖであるものを使用した。

次に、電荷注入について説明する。画像流れに至らないレベルの感光ドラム５１の表面の電気抵抗の低下であっても、帯電ローラ５２の接触部分では帯電ローラ５２から感光ドラム５１へ直接電荷が注入され（以下、電荷注入という）、感光ドラム５１の表面電位Ｖｄの上昇が発生する。ＡＣ＋ＤＣ帯電の構成においては、接触部分の電荷注入によって感光ドラム５１の表面電位Ｖｄの上昇が起こったとしても、接触部下流におけるＡＣ放電（ポジとネガ）によって表面電位Ｖｄの上昇は打ち消される。しかし、ＤＣ帯電の構成においては、下流側帯電ギャップ部Ｇｄで十分にポジ側放電が起こらず、電荷注入による表面電位Ｖｄの上昇の影響がそのまま残ってしまう虞があった。

このため、接触ＤＣ帯電方式を採用した画像形成装置１において、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおいて十分な下流放電電位差Ｖｇａｐを形成することで帯電横スジの発生を抑えているものでは、以下の課題があった。即ち、ニップ中での電荷注入により電位上昇が発生すると、横スジ発生の抑制に必要な下流放電電位差Ｖｇａｐを確保できなくなり、剥離放電の発生により横スジのレベルが悪化する虞があるという課題があった。特に、高温多湿環境下では注入電荷量が多いため、横スジが発生しやすかった。

次に、電荷注入量の計測について説明する。本実施形態では、帯電ローラ５２に放電開始電圧Ｖｔｈ未満の直流電圧を印加し、その時の直流電流である注入電流Ｉｄｃを計測し、Ｉｄｃ＝０であれば、画像形成を開始する。注入電流Ｉｄｃ≠０ならば、電荷注入による画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値を計算し、電位上昇値に応じて後述する横スジ防止の制御を行う。

電荷注入による直流電流（以下、注入電流という）は、電荷注入が発生している感光ドラム５１に直流電圧を印加した際の直流電流と、電荷注入が発生していない感光ドラム５１に直流電圧を印加した際の直流電流と、の差で表される。印加電圧と注入電流とは概ね比例関係にあるため、未放電領域の直流電圧を印加した際の注入電流の値より、画像形成時の印加電圧における注入電流を計算することができる。ここでの算出は、非画像形成時の印加電圧Ｖ１の時の注入電流をＩｄｃ１、印加電圧Ｖ２の時の注入電流をＩｄｃ２、画像形成時の印加電圧Ｖの時に求めたい注入電流をＩｄｃと置くと、数式１のように表される。

本実施形態では、−３００Ｖの直流電圧を帯電ローラ５２に印加した際の注入電流Ｉｄｃ１と、−５００Ｖの直流電圧を帯電ローラ５２に印加した際の注入電流Ｉｄｃ２と、により得られる直線から、画像形成時の印加電圧Ｖにおける注入電流の値を求める。例えば、印加電圧Ｖ１＝−３００Ｖでの注入電流Ｉｄｃ１が−０.１２μＡ、印加電圧Ｖ２＝−５００Ｖでの注入電流Ｉｄｃ２が−０.３４μＡであったとする。この場合、画像形成時の印加電圧Ｖ＝−１１００Ｖでの注入電流Ｉｄｃは、数式１により、（−０.３４−（−０.１２））／（−５００−（−３００））×（−１１００）＝−１．２１μＡとなる。

ここで、図４（ｂ）に示すように、注入電流と感光ドラム５１の電位上昇値には相関がみられるため、注入電流の値から、画像形成時の感光ドラム５１と帯電ローラ５２とのニップ部での電位上昇値を求めることができる。ここでの電位上昇値の算出は、注入電流をＩｄｃ（Ａ）、感光ドラム５１の表面層の膜厚をｄ（ｍ）、感光ドラム５１の誘電率をε（Ｆ／ｍ）、感光ドラム５１のプロセススピードをｐ（ｍ／ｓ）、帯電ローラ５２の幅ｗ（ｍ）と置くと、数式２のように表される。この数式２は、電位と電荷及び静電容量の関係式から導かれる。

次に、横スジと電荷注入量との関係について説明する。本実施形態では、Ｖｇａｐ−Ｖｔｈ＝３０Ｖとなる感光ドラム５１及び帯電ローラ５２を使用している。そのため、図４（ｂ）に示す注入電流と感光ドラム５１の電位上昇値と、図４（ａ）に示すＶｇａｐ−Ｖｔｈと横スジランクとの関係から、注入電流Ｉｄｃと帯電横スジランクには、表１に示す関係が求められる。表１に示すように、注入電流Ｉｄｃの増加に伴い、横スジのランクが悪化する。尚、ここでの画像評価では、帯電バイアスの印加及び画像形成は、温度３０℃及び相対湿度Ｒｈ８０％の高温高湿環境で行った。

ここで、横スジ発生への対策について説明する。表１に示すように、注入電流Ｉｄｃと横スジランクには相関があるため、注入電流Ｉｄｃの増加分に応じて、下流放電電位差Ｖｇａｐを増加させることが必要となる。本実施形態では、注入電流Ｉｄｃの増加により電位上昇値が増加するのに対し、感光ドラム５１の表面電位Ｖｄを高くすることで横スジの発生を抑制している。具体的には、本実施形態では感光ドラム５１の表面電位Ｖｄの初期設定−５００Ｖ（帯電ローラ５２への印加電圧１１００Ｖ）に対して、注入電流Ｉｄｃが０．２５μＡ増加することで電位上昇値が−５Ｖ増加するごとに表面電位Ｖｄを−５０Ｖ増加させた。その結果、表面電位Ｖｄの補正後の横スジランクは、表２に示すようになった。表２に示すように、表面電位Ｖｄの補正により、横スジランクは大きく改善された。尚、表２において、補正前の横スジランクは温度３０℃及び相対湿度８０％の高温高湿環境における横スジランクであるが、補正後の横スジランクは温度及び湿度にかかわらず一律に補正を行った結果の横スジランクである。

横スジランクが改善された理由としては、表面電位Ｖｄの設定値を大きくすることで、（１）上流側帯電ギャップ部Ｇｕでの帯電が不十分になったこと、（２）感光ドラム５１の短期暗減衰量が増加したこと、の２つが挙げられる。この２つにより、下流放電電位差Ｖｇａｐが増加し、横スジ発生が抑制された。尚、画像のコントラスト維持のために、感光ドラム５１の表面電位Ｖｄの増加量に応じて、現像装置５３に印加する現像ＤＣバイアスと、露光装置４２の露光出力との調整を行っている。また、初期から感光ドラム５１の表面電位Ｖｄの設定値をＶｄ＝−７００Ｖとした場合、放電電流量の増加により、感光ドラム５１及び帯電ローラ５２の摩耗が促進され、寿命が短くなる可能性がある。そのため、注入電流Ｉｄｃのレベルに応じて、感光ドラム５１の表面電位Ｖｄを調整することが好ましい。

次に、上述した画像形成装置１において画像形成前の非画像形成時に、横スジ発生を抑制するために感光ドラム５１の電位を設定する手順を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。

制御部１１は、前回転時や紙間等の非画像形成時において、横スジランクの検知を実行するタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１）。制御部１１は、例えば、所定枚数の画像形成を行ったか否かにより、横スジランクの検知を実行する。制御部１１は、横スジランクの検知を実行するタイミングではないと判断した場合は、画像形成を実行する（ステップＳ１０）。制御部１１は、横スジランクの検知を実行するタイミングであると判断した場合は、感光ドラム５１を回転させ、各バイアスや露光を制御する（ステップＳ２）。ここでは、制御部１１は、帯電バイアス電源６０から帯電ローラ５２に放電開始電圧Ｖｔｈ未満の直流電圧、例えば−５００Ｖの直流電圧を印加する。また、制御部１１は、前露光装置５４をオン、露光装置４２をオフ、現像バイアス及び転写バイアスをオフとする。

制御部１１は、帯電バイアスの印加により帯電ローラ５２から感光ドラム５１へ注入される注入電流Ｉｄｃを、電流値測定回路６１によって測定する（ステップＳ３）。ここで、電荷注入が発生し得る感光ドラム５１であれば、放電開始電圧Ｖｔｈ未満の直流電圧が印加された場合でも、帯電ローラ５２から感光ドラム５１へ注入される電流が、電流値測定回路６１によって注入電流Ｉｄｃとして検出される。制御部１１は、電流値測定回路６１により測定された注入電流Ｉｄｃが、０μＡであるか否かを判断する（ステップＳ４）。

制御部１１は、注入電流Ｉｄｃが０μＡであると判断した場合は、感光ドラム５１に電荷注入が発生しておらず、横スジランクは良好であるとして画像形成を実行する（ステップＳ１０）。また、制御部１１は、注入電流Ｉｄｃが０μＡではないと判断した場合は、再び感光ドラム５１を回転させた状態で、各バイアスや露光を制御する（ステップＳ５）。ここでは、制御部１１は、帯電バイアス電源６０から帯電ローラ５２に放電開始電圧Ｖｔｈ未満の直流電圧であって、ステップＳ２とは異なる例えば−３００Ｖの直流電圧を印加する。また、制御部１１は、前露光装置５４をオン、露光装置４２をオフ、現像バイアス及び転写バイアスをオフとする。制御部１１は、帯電バイアスの印加により帯電ローラ５２から感光ドラム５１へ注入される注入電流Ｉｄｃを、電流値測定回路６１によって測定する（ステップＳ６）。

制御部１１は、ステップＳ３，Ｓ６で検出された２つの注入電流Ｉｄｃに基づいて、画像形成時に目標となる帯電バイアスを印加した際に流入する注入電流Ｉｄｃを、例えば数式１を利用して算出する（ステップＳ７）。そして、制御部１１は、例えば数式２に基づいて、数式１により得られた注入電流Ｉｄｃを利用して画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値を算出する（ステップＳ８）。更に、制御部１１は、例えば、表２に示すように、得られた注入電流Ｉｄｃが増加して電位上昇値が増加するほど感光ドラム５１の表面電位Ｖｄが増加するように、帯電バイアスを増加させて印加し（ステップＳ９）、画像形成を実行する（ステップＳ１０）。即ち、制御部１１は、画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値に基づいて、帯電バイアスの増加量を設定している。

尚、本実施形態では、制御部１１は、画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値に基づいて帯電バイアスの増加量を設定しているが、これには限られない。例えば、電位上昇値を算出せず、注入電流Ｉｄｃに基づいて、計算あるいはテーブル参照により帯電バイアスの増加量を設定するようにしてもよい。

上述したように本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラ５２に印加した際に、以下のように制御を実行する。その際に、制御部１１は、電流値測定回路６１による検知値が所定範囲外である場合に、画像形成条件を変更する。このため、制御部１１は、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスであるにも関わらず、帯電バイアスの印加により感光ドラム５１から帯電ローラ５２に注入される直流電流が検知された場合は、以下のようにする。この場合、制御部１１は、注入電流Ｉｄｃに応じて、横スジを抑制できる画像形成条件を設定する。これにより、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる。

また、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、帯電バイアス電源６０により帯電バイアスを増加することによって、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。このため、制御部１１は、帯電バイアス電源６０により帯電バイアスを増加するという簡易な手法により、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制することができる。

尚、上述した第１の実施形態の画像形成装置１では、帯電電圧の補正量を温度３０℃及び相対湿度８０％の高温高湿環境における帯電横スジランクを元に決定し、温度及び湿度にかかわらず一律に補正を行ったが、これには限られない。例えば、制御部１１は、検知した環境情報に基づいて、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を制御するようにしてもよい。即ち、注入電流Ｉｄｃが等しい場合でも、温度及び湿度によって帯電ローラ５２の帯電性能や感光ドラム５１の暗減衰量は異なるため、温度や湿度ごとに補正量を調整してもよい。特に、低温低湿環境では帯電性能が低下し、上流側帯電ギャップ部Ｇｕでの放電量が小さくなるため、帯電横スジの抑制には有利であり、帯電電圧の補正量は小さくてもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図６に沿って詳細に説明する。本実施形態では、制御部１１は、例えば、検知値から算出して得られた画像形成時の注入電流Ｉｄｃが増加するほど感光ドラム５１の表面電位Ｖｄを増加させるために、前露光装置５４の露光量を増加させる。第２の実施形態は、上記の点において第１の実施形態と構成を異にしているが、それ以外の構成や制御等は第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、前露光装置５４の露光量（除電量）を増加することにより、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。また、ＲＯＭ７２には、横スジ防止の補正を行う際の注入電流Ｉｄｃと前露光量の補正量との関係を示すテーブル（表３参照）等が記憶される。以下、具体的に説明する。

本実施形態では、注入電流Ｉｄｃの増加に伴って、前露光装置（除電手段）５４の前露光量を増加させる。具体的には、本実施形態では前露光装置５４の初期の光量Ｌ＝１０μＷに対して、注入電流Ｉｄｃが０．２５μＡ増加するごとに光量を８μＷずつ増加させた。その結果、前露光量の補正後の横スジランクは、表３に示すようになった。表３に示すように、前露光量の補正により、横スジランクは大きく改善された。尚、表３において、補正前の横スジランクは温度３０℃及び相対湿度８０％の高温高湿環境における横スジランクであるが、補正後の横スジランクは温度及び湿度にかかわらず一律に補正を行った結果の横スジランクである。

横スジランクが改善された理由としては、前露光量を大きくすることで、以下の２つの作用が挙げられる。（１）上流側帯電ギャップ部Ｇｕの手前での感光ドラム５１の表面電位Ｖｄを低くすることで、上流側での帯電を不十分にすること。（２）感光ドラム５１内のフォトキャリアの残留量の増加による暗減衰量の増加すること。これらの２つにより、下流放電電位差Ｖｇａｐを大きくし、横スジの発生を抑制することができたためである。また、最初から前露光装置５４の初期の光量Ｌ＝３２μＷとした場合、放電電流量の増加により感光ドラム５１及び帯電ローラ５２の削れが促進され、寿命が短くなる可能性がある。そのため、電荷注入のレベルに応じて、前露光量を調整することが好ましい。

次に、上述した画像形成装置１において画像形成前の非画像形成時に、横スジ発生を抑制するために前露光量を設定する手順を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。尚、図６において、ステップＳ１〜Ｓ８及びＳ１０は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、２つの注入電流Ｉｄｃを測定した場合（ステップＳ３，Ｓ６）、２つの注入電流Ｉｄｃに基づいて、画像形成時の注入電流Ｉｄｃを、例えば数式１を利用して算出する（ステップＳ７）。そして、制御部１１は、例えば数式２に基づいて、数式１により得られた注入電流Ｉｄｃを利用して画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値を算出する（ステップＳ８）。更に、制御部１１は、例えば、表３に示すように、得られた注入電流Ｉｄｃが増加して電位上昇値が増加するほど前露光量が増加するように、前露光量を増加させて露光し（ステップＳ１９）、画像形成を実行する（ステップＳ１０）。尚、本実施形態では、制御部１１は、制御部１１は、画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値に基づいて前露光量の増加量を設定しているが、これには限られない。例えば、電位上昇値を算出せず、注入電流Ｉｄｃに基づいて、計算あるいはテーブル参照により前露光量の増加量を設定するようにしてもよい。

上述したように本実施形態の画像形成装置１によっても、制御部１１は、非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラ５２に印加した際に、以下のように制御を実行する。制御部１１は、電流値測定回路６１による検知値が所定範囲外である場合に、注入電流Ｉｄｃに応じて、横スジを抑制できる画像形成条件を設定する。これにより、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる。

また、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、前露光装置５４の前露光量を増加することにより、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。このため、制御部１１は、前露光装置５４の除電量を増加するという簡易な手法により、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制することができる。

尚、上述した第２の実施形態の画像形成装置１では、前露光の補正量を温度３０℃及び相対湿度８０％の高温高湿環境における帯電横スジランクを元に決定し、温度及び湿度にかかわらず一律に補正を行ったが、これには限られない。例えば、注入電流Ｉｄｃが等しい場合でも、温度及び湿度によって帯電ローラ５２の帯電性能や感光ドラム５１の暗減衰量は異なるため、温度や湿度ごとに補正量を調整してもよい。特に、低温低湿環境では帯電性能が低下し、上流側帯電ギャップ部Ｇｕでの放電量が小さくなるため、帯電横スジの抑制には有利であり、前露光量の補正量は小さくてもよい。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図７に沿って詳細に説明する。本実施形態では、制御部１１は、例えば、検知値から算出して得られた画像形成時の注入電流Ｉｄｃが増加するほど感光ドラム５１の回転速度であるプロセススピードを増加させる。第３の実施形態は、上記の点において第１の実施形態と構成を異にしているが、それ以外の構成や制御等は第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、モータ（駆動手段）１３により感光ドラム５１の回転速度を増加することによって、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。また、ＲＯＭ７２には、横スジ防止の補正を行う際の注入電流Ｉｄｃとプロセススピードの補正量との関係を示すテーブル（表４参照）等が記憶される。以下、具体的に説明する。

本実施形態では、注入電流Ｉｄｃの増加に伴って、プロセススピードを増加させる。具体的には、本実施形態ではプロセススピード２１０ｍｍ／ｓに対して、注入電流Ｉｄｃが０．２５μＡ増加するごとにプロセススピードを２６ｍｍ／ｓずつ増加させた。その結果、プロセススピードの補正後の横スジランクは、表４に示すようになった。表４に示すように、プロセススピードの補正により、横スジランクは大きく改善された。尚、表４において、本実施形態で使用した画像形成装置１ではプロセススピードの上限値が２７０ｍｍ／ｓであったため、注入電流Ｉｄｃ＝−０．２４μＡ、−０．５３μＡの条件に対して実施した。また、表４において、補正前の横スジランクは温度３０℃及び相対湿度８０％の高温高湿環境における横スジランクであるが、補正後の横スジランクは温度及び湿度にかかわらず一律に補正を行った結果の横スジランクである。

横スジランクが改善された理由としては、プロセススピードを大きくすることで、以下の２つの作用が挙げられる。（１）上流側帯電ギャップ部Ｇｕを通過するのに要する時間が短くなるため、上流での帯電が不十分になること。（２）感光ドラム５１と帯電ローラ５２の接触部を通過する時間が短くなるため、電荷注入量が減少すること。これらの２つにより、下流放電電位差Ｖｇａｐを大きくし、横スジの発生を抑制することができたためである。また、最初からプロセススピードを２６２ｍｍ／ｓとした場合、シート搬送速度増加による定着性能の低下を補うために、定着部４６の定着温度を大きくする必要があり、消費電力の増加及び定着部４６の短寿命化を招く可能性がある。そのため、電荷注入のレベルに応じて、プロセススピードを調整することが好ましい。

次に、上述した画像形成装置１において画像形成前の非画像形成時に、横スジ発生を抑制するためにプロセススピードを設定する手順を、図７に示すフローチャートに沿って説明する。尚、図７において、ステップＳ１〜Ｓ８及びＳ１０は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、２つの注入電流Ｉｄｃを測定した場合（ステップＳ３，Ｓ６）、２つの注入電流Ｉｄｃに基づいて、画像形成時の注入電流Ｉｄｃを、例えば数式１を利用して算出する（ステップＳ７）。そして、制御部１１は、例えば数式２に基づいて、数式１により得られた注入電流Ｉｄｃを利用して画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値を算出する（ステップＳ８）。更に、制御部１１は、例えば、表４に示すように、得られた注入電流Ｉｄｃが増加して電位上昇値が増加するほどプロセススピードが増加するように、モータ１３の回転速度を増加させ（ステップＳ２９）、画像形成を実行する（ステップＳ１０）。尚、本実施形態では、制御部１１は、画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値に基づいてプロセススピードの増加量を設定しているが、これには限られない。例えば、電位上昇値を算出せず、注入電流Ｉｄｃに基づいて、計算あるいはテーブル参照によりプロセススピードの増加量を設定するようにしてもよい。

上述したように本実施形態の画像形成装置１によっても、制御部１１は、非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラ５２に印加した際に、以下のように制御を実行する。制御部１１は、電流値測定回路６１による検知値が所定範囲外である場合に、注入電流Ｉｄｃに応じて、横スジを抑制できる画像形成条件を設定する。これにより、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる。

また、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、感光ドラム５１のプロセススピードを増加することにより、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。このため、制御部１１は、プロセススピードを増加するという簡易な手法により、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制することができる。

尚、上述した第３の実施形態の画像形成装置１では、プロセススピードの補正量を温度３０℃及び相対湿度８０％の高温高湿環境における帯電横スジランクを元に決定し、温度及び湿度にかかわらず一律に補正を行ったが、これには限られない。例えば、注入電流Ｉｄｃが等しい場合でも、温度及び湿度によって帯電ローラ５２の帯電性能や感光ドラム５１の暗減衰量は異なるため、温度や湿度ごとに補正量を調整してもよい。特に、低温低湿環境では帯電性能が低下し、上流側帯電ギャップ部Ｇｕでの放電量が小さくなるため、帯電横スジの抑制には有利であり、プロセススピードの補正量は小さくてもよい。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を、図８〜図１０に沿って詳細に説明する。本実施形態では、制御部１１は、感光ドラム５１の現像位置での表面電位Ｖｄが制御の前後で大きく変化しないように、現像時にトナーが付着しない白地部の画像露光量を増加させる。第４の実施形態は、上記の点において第１の実施形態と構成を異にしているが、それ以外の構成や制御等は第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態の画像形成装置１は、第１の実施形態と同様に、制御部１１は、横スジ対策の制御として非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２の間で放電が開始する電圧未満の直流電圧を帯電ローラ５２に印加する。そして、制御部１１は、直流電流の検知量に応じて画像形成時の印加電圧を増加させ、表面電位Ｖｄを増加させる。しかし、表面電位Ｖｄが増加すると、白地部のカブリ電位差（表面電位Ｖｄと現像バイアスＶｄｃの差分）が増加してしまうため、現像装置５３からの現像剤の微小な流出が発生し易くなってしまう。そこで、本実施形態の画像形成装置１では、制御部１１は、現像位置での表面電位Ｖｄが制御の前後で変化しないように、露光装置４２の露光量を増加することにより、現像時にトナーが付着しない白地部の画像露光量を増加する。また、ＲＯＭ７２には、横スジ防止の補正を行う際の露光装置４２の露光量を補正するシーケンス等が記憶される。

ここで、白地部の画像露光量の補正について説明する。図８（ａ）において、第１の実施形態において横スジ防止の補正を行わない場合を逆三角形のプロットで示す。この場合、帯電ローラ５２への印加電圧Ｖｐｒを−１１００Ｖとし、画像信号が０の場合は暗部電位で−５００Ｖ、画像信号が２５５の場合は明部電位で−２００Ｖである。ここでは、露光補正を行っていない。これに対し、第１の実施形態において横スジ防止の補正として、印加電圧Ｖｐｒを２００Ｖ上昇させた場合を、四角形のプロットで示す。この場合、帯電ローラ５２への印加電圧Ｖｐｒを−１３００Ｖとし、画像信号が０の場合は暗部電位で−７００Ｖに増加し、画像信号が２５５の場合は明部電位で−２５０Ｖに増加している。この場合も、露光補正を行っていない。

そして、図８（ｂ）では、縦軸は、画像信号に対応するドラム電位を示し、プラス側が現像コントラスト電位、マイナス側がカブリ電位である。横スジ防止の補正を行わない場合（逆三角形のプロット）、現像装置５３に印加された現像バイアスＶｄｃが−５５０Ｖの場合、現像コントラスト電位は明部電位−２００Ｖと現像バイアスＶｄｃ−３５０Ｖとの差分で１５０Ｖである。また、この場合、現像カブリを抑制するためのカブリ電位は、暗部電位−５００Ｖと現像バイアスＶｄｃ−３５０Ｖとの差分である−１５０Ｖであった。

これに対し、横スジ防止の補正として、印加電圧Ｖｐｒを２００Ｖ上昇させた場合（四角形のプロット）、画像信号が２５５での明部電位が−２５０Ｖである。このため、画像濃度を横スジ補正の有無で同じにしようとすると、現像バイアスＶｄｃは−４００Ｖにする必要がある。一方で、横スジ防止の補正により帯電ローラ５２への印加電圧Ｖｐｒを−１.１ｋＶから−１.３ｋＶに増加させた画像信号が０での暗部電位は前述の通り−７００Ｖである。このため、カブリ電位は、暗部電位−７００Ｖと現像バイアスＶｄｃ−４００Ｖとの差分の−３００Ｖとなる。一般的に、カブリ電位が大きいほどカブリはよくなるが、キャリア等の微小な現像剤流出は増えるため、何らかの対策を採用することが好ましい。

そこで、本実施形態では、図９（ａ）に示すように、横スジ防止の補正に伴って画像信号に対する画像露光量を補正することで、補正による白地部の表面電位Ｖｄの変化をできるだけ小さくしている。図９（ａ）に示すように、帯電ローラ５２への印加電圧Ｖｐｒを−１３００Ｖとし露光補正を行わない場合（四角形のプロット）、画像信号が０の画像露光量は０、即ちゼロ発光で、画像信号が２５５の画像露光量は１００％である。これに対し、帯電ローラ５２への印加電圧Ｖｐｒを−１３００Ｖとし露光補正を行う場合（三角形のプロット）、画像信号が０の画像露光量３０％から、画像信号が２５５の画像露光量１００％までの間を線形補完している。このような画像信号と画像露光量の関係は、画像形成装置１のＲＯＭ７２に演算テーブルとして複数格納されており、必要に応じて切り換えが可能になっている。

更に、図９（ｂ）に示すように、露光補正を行わない場合（四角形のプロット）、画像信号が０でのカブリ電位は−３００Ｖとなっているのに対し、露光補正を行う場合（三角形のプロット）、画像信号が０でのカブリ電位は−１５０Ｖに減少している。即ち、画像上では白地になっているカブリ電位部でも画像露光を行うことで、現像位置での表面電位Ｖｄを低下させ、カブリ電位が過剰に大きくなることを防止できる。これにより、現像装置５３での微小な現像剤の流出を防止することが可能となる。

次に、上述した画像形成装置１において画像形成前の非画像形成時に、横スジ発生を抑制するために感光ドラム５１の電位を設定し、白地部の露光補正を実行する手順を、図１０に示すフローチャートに沿って説明する。尚、図１０において、ステップＳ１〜Ｓ９及びＳ１０は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、例えば数式２に基づいて、数式１により得られた注入電流Ｉｄｃを利用して画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値を算出する（ステップＳ８）。そして、制御部１１は、例えば、表２に示すように、得られた注入電流Ｉｄｃが増加して電位上昇値が増加するほど感光ドラム５１の表面電位Ｖｄが増加するように、帯電バイアスを増加させて印加する（ステップＳ９）。更に、制御部１１は、白地部の露光補正を行い（ステップＳ３９）、画像形成を実行する（ステップＳ１０）。

上述したように本実施形態の画像形成装置１によっても、制御部１１は、非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラ５２に印加した際に、以下のように制御を実行する。制御部１１は、電流値測定回路６１による検知値が所定範囲外である場合に、注入電流Ｉｄｃに応じて、横スジを抑制できる画像形成条件を設定する。これにより、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる。

また、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、帯電バイアス電源６０により帯電バイアスを増加することによって、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。更に、制御部１１は、現像位置での表面電位Ｖｄが制御の前後で変化しないように、白地部の画像露光量を増加させる。これにより、現像装置での微小な現像剤の流出を防止することが可能となる。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を、図１１及び図１２に沿って詳細に説明する。本実施形態では、制御部１１は検知した注入電流Ｉｄｃ及び感光ドラム５１に関する情報に応じて、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を制御する。第５の実施形態は、上記の点において第１の実施形態と構成を異にしているが、それ以外の構成や制御等は第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、注入電流Ｉｄｃの検知値及び感光ドラム５１に関する情報に応じて、下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を制御する。ＲＯＭ７２には、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンスや、横スジ防止の補正を行う際の注入電流Ｉｄｃと帯電電圧の補正量との関係を示すテーブル（表２参照）等が記憶される。

本実施形態では、制御部１１は、非画像形成時に放電開始電圧以下の電圧を印加して注入電流Ｉｄｃを検知後、画像形成ユニット５０に装着されているメモリ６２の感光ドラム５１に関する情報を読み出す。そして、制御部１１は、感光ドラム５１に関する情報から、電位上昇量を算出している。このメモリ６２に保持された感光ドラム５１に関する情報としては、感光ドラム５１の表面層の膜厚に関する情報や、感光ドラム５１の回転時間や、感光ドラム５１の過去の使用履歴などがある。

ここで、感光ドラム５１の表面層の厚みに関する情報と横スジランクとの関係について説明する。数式２において、プロセススピード、感光ドラム５１の誘電率、帯電ローラ５２の幅が既知の値の場合、感光ドラム５１の表面層の厚みによって電位上昇値が決まる。即ち、図１１に示すように、同じ注入電流Ｉｄｃであっても、感光ドラム５１の表面層が膜厚２０μｍの場合と膜厚１０μｍの場合とでは、電位上昇値が約２倍の異なる値になる。

画像形成装置１に配置される感光ドラム５１の表面層の膜厚が常に同じであれば、画像形成装置１の制御部１１が感光ドラム５１の表面層の膜厚情報を持てばよい。しかしながら、例えばカラープリンタで各色ごとに感光ドラム５１の表面層の膜厚が異なる場合や、仕向けで感光ドラム５１の表面層の膜厚が異なる等、様々な場合がある。そこで、画像形成ユニット５０に設けられたメモリ６２に感光ドラム５１の表面層の膜厚に関する情報を格納し、そのメモリ６２の情報を制御部１１が読み出すことで、異なる感光ドラム５１の表面層の膜厚に対応することができる。

更に、感光ドラム５１の表面層の膜厚が感光ドラム５１の回転により削れて変動する場合、その情報を制御部１１が記憶してもよいが、画像形成ユニット５０のメモリ６２に記憶してもよい。その場合、膜厚を導出する数式は、画像形成装置１のプロセス条件によって様々な近似式が考えられる。ここで、簡単な直線近似が成り立つ場合は、感光ドラム５１の回転時間をＸ（ｈ）、１時間当たりの感光ドラム５１の表面層の膜厚減少速度をα（μｍ／ｈ）、感光ドラム５１の表面層の初期膜厚をβ（μｍ）と置く。この場合、ｘ時間、耐久した時の感光ドラム５１の表面層の膜厚ｙ（μｍ）は、数式３により算出される。

即ち、メモリ６２の内部に感光ドラム５１の表面層の初期膜厚β、感光ドラム５１の表面層の膜厚減少率αを予め記録し、制御部１１を介して使用時間に応じて感光ドラム５１の回転時間ｘをその都度記録する。これにより、制御部１１は、感光ドラム５１の使用時間に応じて、適切な電位上昇値を算出することができる。

また、上述したように、帯電ローラ５２の注入電流Ｉｄｃは画像形成装置１が設置された温湿度環境に依存し、高温高湿環境ほど注入電流Ｉｄｃが増加し、逆に低温低湿度環境ほど注入電流Ｉｄｃが減少する。このような温湿度環境の変化は、感光ドラム５１の耐久履歴として影響することがある。これは、主に空気中の水分が感光ドラム５１内に浸透することで電気抵抗が低下し、暗減衰が増加することが原因と考えられている。

このような長時間高温高湿度で放置された感光ドラム５１は、新品の感光ドラム５１に比べて、同じ注入電流Ｉｄｃでも、より横スジレベルが悪化することがある。このため、制御部１１が、検知した温湿度及びその時間を画像形成ユニット５０のメモリ６２に記録し、その温湿度及びその時間の情報に応じて帯電バイアスの補正値を切り換えるようにすることが好ましい。ここでは、表５に示すように、高温高湿の環境に放置した時間によって、電位上昇値に対応する帯電バイアスの補正値を変更する。これにより、画像形成ユニット５０の使用履歴に応じて、帯電バイアスの補正量を適正化することが可能となる。

次に、上述した画像形成装置１において画像形成前の非画像形成時に、注入電流Ｉｄｃ及び感光ドラム５１に関する情報に基づいて感光ドラム５１の電位を設定する手順を、図１２に示すフローチャートに沿って説明する。尚、図１２において、ステップＳ１〜Ｓ７及びＳ９，Ｓ１０は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１は、２つの注入電流Ｉｄｃを測定した場合（ステップＳ３，Ｓ６）、２つの注入電流Ｉｄｃに基づいて、画像形成時の注入電流Ｉｄｃを、例えば数式１を利用して算出する（ステップＳ７）。また、制御部１１は、画像形成ユニット５０のメモリ６２を参照して、感光ドラム５１に関する情報、例えば表面層の膜厚を取得する（ステップＳ４７）。そして、制御部１１は、例えば数式２に基づいて、数式１により得られた注入電流Ｉｄｃと、感光ドラム５１の表面層の膜厚と、を利用して画像形成時の感光ドラム５１の電位上昇値を算出する（ステップＳ４８）。そして、制御部１１は、例えば、表２に示すように、得られた注入電流Ｉｄｃが増加して電位上昇値が増加するほど感光ドラム５１の表面電位Ｖｄが増加するように、帯電バイアスを増加させて印加し（ステップＳ９）、画像形成を実行する（ステップＳ１０）。

上述したように本実施形態の画像形成装置１によっても、制御部１１は、非画像形成時に感光ドラム５１と帯電ローラ５２との間で放電が開始する電圧未満の帯電バイアスを帯電ローラ５２に印加した際に、以下のように制御を実行する。制御部１１は、電流値測定回路６１による検知値が所定範囲外である場合に、注入電流Ｉｄｃに応じて、横スジを抑制できる画像形成条件を設定する。これにより、感光ドラム５１や帯電ローラ５２の寿命を短くすることなく、かつ消費電力を増加することなく帯電横スジの発生を抑制できる。

また、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、帯電バイアス電源６０により帯電バイアスを増加することによって、感光ドラム５１と帯電ローラ５２との感光ドラム５１の回転方向の下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加する。更に、制御部１１は、注入電流Ｉｄｃに加えて感光ドラム５１に関する情報をも利用して、電位上昇値を算出している。このため、感光ドラム５１の実際の使用状況に応じた適切な電位上昇値を算出することができ、より効果的に帯電横スジの発生を抑制できる。

＜その他の実施形態＞
上述した第１〜第５の実施形態では、それぞれ、帯電バイアスの増加、露光装置４２の露光量の増加、プロセススピードの増加により下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加しているが、これには限られない。例えば、他の手法によって下流側帯電ギャップ部Ｇｄにおける電位差を増加するようにしてもよく、あるいは、これらのうちの複数あるいは１つを選択的に実行するようにしてもよい。

１…画像形成装置、１１…制御部、１２…温湿度センサ（環境検知部）、１３…モータ（駆動手段）、４２，４２ｃ，４２ｋ，４２ｍ，４２ｙ…露光装置（露光手段）、５１，５１ｃ，５１ｋ，５１ｍ，５１ｙ…感光ドラム（感光体）、５２，５２ｃ，５２ｋ，５２ｍ，５２ｙ…帯電ローラ、５３，５３ｃ，５３ｋ，５３ｍ，５３ｙ…現像装置、５４，５４ｃ，５４ｋ，５４ｍ，５４ｙ…前露光装置（除電手段）、６０…帯電バイアス電源（電圧印加手段）、６１…電流値測定回路（電流検知手段）、６２…メモリ（記憶部）、Ｇｄ…下流側帯電ギャップ部、Ｇｕ…上流側帯電ギャップ部。

Claims (10)

1. 画像形成に用いられる静電像が形成される回転可能な感光体と、
   前記感光体に接触して回転可能な帯電ローラと、
   前記帯電ローラに帯電バイアスとして直流電圧を印加し、前記帯電ローラを介して前記感光体を帯電する電圧印加手段と、
   前記帯電ローラから前記感光体に流れる直流電流を検知する電流検知手段と、
   非画像形成時に前記感光体と前記帯電ローラとの間で放電が開始する電圧未満の前記帯電バイアスを前記帯電ローラに印加した際に前記電流検知手段による検知値が所定範囲外である場合に、画像形成時における画像形成条件を変更する制御部と、を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記電圧印加手段により前記帯電バイアスを増加することによって、前記感光体と前記帯電ローラとの前記感光体の回転方向の下流側帯電ギャップ部における電位差を増加する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 帯電した前記感光体の表面を画像情報に基づいて露光することにより前記静電像を形成する露光手段と、
   現像バイアスが印加されることにより前記感光体に形成された静電像をトナーで現像する現像装置と、を備え、
   前記制御部は、前記露光手段の露光量を増加することにより、現像時にトナーが付着しない白地部の画像露光量を増加する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記静電像がトナーにより現像されて形成されたトナー像が転写された後に、前記感光体の表面を除電する除電手段を備え、
   前記制御部は、前記除電手段の除電量を増加することにより、前記感光体と前記帯電ローラとの前記感光体の回転方向の下流側帯電ギャップ部における電位差を増加する、
   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. 前記除電手段は露光手段であり、前記除電手段の除電量は前記露光手段の露光量である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記感光体を回転させる駆動手段を備え、
   前記制御部は、前記駆動手段により前記感光体の回転速度を増加することによって、前記感光体と前記帯電ローラとの前記感光体の回転方向の下流側帯電ギャップ部における電位差を増加する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記電流検知手段により検知された前記検知値に基づいて、画像形成時に目標とする帯電バイアスを印加した際に前記帯電ローラから前記感光体に流れる注入電流を算出し、算出した前記注入電流に基づいて画像形成時における画像形成条件を変更する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記感光体に関する情報を格納する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記直流電流の検知値及び前記感光体に関する情報に応じて、下流側帯電ギャップ部における電位差を制御する、
   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. 前記感光体に関する情報は、前記感光体の膜厚に関する情報と、前記感光体の累積回転時間と、前記感光体の使用履歴に関する情報とのうち、少なくとも一つを含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記感光体の周囲の少なくとも温度又は湿度を含む環境情報を検知する環境検知部を備え、
    前記制御部は、検知した環境情報に基づいて、下流側帯電ギャップ部における電位差を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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