JP2018040916A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光層の膜厚、使用環境、及び転写電流の変動に係わらず、画像形成効率を低下させることなく像担持体表面の帯電電位を一定に維持可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、表面に感光層が形成された像担持体と、帯電部材と、転写部材と、電圧印加装置と、膜厚検知装置と、温湿度検知装置と、制御部と、記憶部と、を備える。記憶部は、装置外部の温度及び湿度と、転写部材と像担持体との間に流れる転写電流値と、感光層の膜厚と、に応じて帯電印加電圧を補正し、必要な帯電印加電圧を設定するために用いられる帯電印加電圧補正テーブルを格納する。制御部は、膜厚検知装置により検知された感光層の膜厚と、温湿度検知装置により検知された温度及び湿度と、転写電圧と温度及び湿度とから算出される転写電流値と、に基づいて帯電印加電圧補正テーブルを用いて帯電印加電圧を補正する。【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリ等の、電子写真式の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体ドラムの表面を均一に帯電させる好適な手段としては、コロナ放電器を備えたコロナ帯電方式と、帯電ローラーに代表される導電性の帯電部材を備えた接触帯電方式とがある。コロナ放電器はオゾン等のコロナ生成物が多く発生するので、オゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。そのため、近年ではコロナ帯電方式に代えて接触帯電方式が採用される傾向が認められる。この接触帯電方式は、特にＤＣ電圧若しくはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加することによりオゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生を抑制可能である。

特に、複数の帯電装置を有するタンデム式のカラー画像形成装置では、オゾン発生量が多くなるため接触帯電方式を採用するメリットは大きい。また、帯電部材に直流電圧のみを印加する方式（以下、ＤＣ帯電ともいう）と、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する方式（以下、ＡＣ＋ＤＣ帯電ともいう）を比較した場合、帯電均一性を確保するためにはＡＣ＋ＤＣ帯電が優れているが、ＤＣ帯電の方が発生するオゾン量も少なく、電源（高圧トランス）のコストも低減できるため、近年ではＤＣ帯電が主流となりつつある。ここで、帯電電位の変動は画像品質に影響を与えるため、長期間に亘って帯電電位を維持する必要があるが、外部からのノイズにより帯電電位は変動する。

そこで、帯電印加電圧を補正することで帯電電位を維持する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、感光体の膜厚を検知し、膜厚に応じてプロセス設定値を制御する画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、帯電部材周辺の温度、帯電部材の経時変化、感光体経時変化を検知して帯電印加電圧を補正する画像形成装置が開示されている。また、特許文献３、４には、帯電部材近傍の温度及び湿度によって帯電印加電圧を補正する画像形成装置が開示されている。

さらに、特許文献５には、帯電部材に印加する印加帯電電圧を制御する帯電電圧制御部と、転写部材に印加する転写電圧を制御する転写電圧制御部と、帯電部材に流れる帯電電流を検出する帯電電流検出部と、転写部材に流れる電流を検知する転写電流検出部と、転写電圧制御部が所定の転写電圧を印加する場合の印加帯電電圧と検出帯電電流とに基づき印加帯電電圧を決定する制御部と、を備え、帯電部材に２つ以上の異なる値の直流電圧を印加したときに帯電電流検出部で検出される帯電部材に流れる２つ以上の電流の値と、転写部材に２つ以上の異なる値の直流電圧を印加したときに転写電流検出部で検出される転写部材に流れる２つ以上の電流の値とに基づいて、印加帯電電圧と検出帯電電流とを取得する画像形成装置が開示されている。また、感光層の膜厚や温湿度条件に基づいて印加帯電電圧を補正することも記載されている。

特開２００４−３３４０６３号公報 特開平８−１０１５６５号公報 特開平７−２０９９３１号公報 特開平１１−２４９３８９号公報 特開２０１３−２０５８２９号公報

しかしながら、特許文献１〜４の方法では、帯電電位が変動する全ての要因を考慮していないため、帯電電位の補正が不十分であった。その結果、長期間に亘って安定した画像形成を行えないという問題点があった。

また、特許文献５の方法は、転写電流、感光層の膜厚、環境条件を考慮して帯電電位を決定しているが、画像形成時に流れる転写電流とは異なる任意の２水準の転写電流値を用いて印加帯電電圧を決定するため、適正な印加帯電電圧を正確に設定できないおそれがあった。また、ジョブの実行毎に印加帯電電圧の補正が入るため、ジョブ開始時の待ち時間が発生し、生産性（画像形成効率）が低下するという問題点があった。さらに、ジョブの開始毎に転写部材から感光体へ転写電流を流す必要があるため、感光層の摩耗が促進されるという問題点もあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、感光層の膜厚、使用環境、及び転写電流の変動に係わらず、画像形成効率を低下させることなく像担持体表面の帯電電位を一定に維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、帯電部材と、転写部材と、電圧印加装置と、膜厚検知装置と、温湿度検知装置と、制御部と、記憶部と、を備える。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電部材は、像担持体の表面に対し接触若しくは非接触状態で像担持体表面を帯電させる。転写部材は、像担持体の回転方向に対し帯電部材の下流側に像担持体に接触するように配置されて転写ニップ部を形成し、転写ニップ部を通過する記録媒体にトナー像を転写する。電圧印加装置は、帯電部材に帯電印加電圧を印加し、転写部材に転写電圧を印加する。膜厚検知装置は、感光層の膜厚を検知する。温湿度検知装置は、装置外部の温度及び湿度を検知する。制御部は、電圧印加装置を制御する。記憶部は、装置外部の温度及び湿度と、転写部材と像担持体との間に流れる転写電流値と、感光層の膜厚と、に応じて帯電印加電圧を補正し、必要な帯電印加電圧を設定するために用いられる帯電印加電圧補正テーブルを格納する。制御部は、膜厚検知装置により検知された感光層の膜厚と、温湿度検知装置により検知された温度及び湿度と、転写電圧と温度及び湿度とから算出される転写電流値と、に基づいて帯電印加電圧補正テーブルを用いて帯電印加電圧を補正する。

本発明の第１の構成によれば、転写部材に印加される転写電圧と温湿度検知装置により検知された温度及び湿度から算出される転写電流値を用いて帯電印加電圧を補正するため、画像形成時に流れる転写電流値に応じた帯電印加電圧を設定することができる。そのため、帯電印加電圧の補正精度を向上させることができる。また、転写電流値を計算によって求めるため、ジョブ毎に帯電印加電圧を補正する際に一枚目の画像の印字待ち時間が発生しない。そのため、生産性（画像形成効率）を低下させることなく適正な印加帯電電圧を設定することができる。さらに、印加帯電電圧を補正する際に像担持体に転写電流を流す必要がないため、感光層の摩耗を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンター１００の全体構成を示す概略断面図 図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図 カラープリンター１００の制御経路を示すブロック図 常温常湿環境下で一定電圧の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加したときの感光体ドラムの駆動時間と感光層３１の摩耗量との関係を示すグラフ 高温高湿環境下、常温常湿環境下、低温低湿環境下で一定電圧の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、転写電流を０μＡとしたときの感光層３１の膜厚と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフ 高温高湿環境下、常温常湿環境下、低温低湿環境下で一定電圧の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、感光層３１の膜厚を３０μｍとしたときの転写電流値と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフ 低温低湿環境下で一定電圧の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、感光層３１の膜厚を変化させたときの転写電流値と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフ 常温常湿環境下で一定電圧の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、感光層３１の膜厚を変化させたときの転写電流値と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフ 高温高湿環境下で一定電圧の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、感光層３１の膜厚を変化させたときの転写電流値と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフ

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るカラープリンター１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、図２では画像形成部Ｐａのみを図示しているが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａ、及び除電装置２２が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。

感光体ドラム１ａは、支持体（導電性基体）である素管３０と、素管３０の表面に形成される感光層３１とで構成される。本実施形態では、アルミニウム製の円筒状の素管３０の表面に、感光層３１として電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂（バインダー）、フィラーを同一層に含有した正帯電単層型有機感光層（ＯＰＣ）を積層している。

帯電装置２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電印加電圧（ＤＣ電圧）を印加する帯電ローラー２３を有している。本発明においては、発生するオゾン量を少なくし、且つ帯電印加電圧電源４２（図３参照）のコストを低減するために、直流電圧のみからなる帯電印加電圧を帯電ローラー２３に印加している。

現像装置３ａは、２本の攪拌搬送スクリュー（図示せず）と、現像ローラー２５とを有する二成分現像式であり、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて現像ローラー２５表面に磁気ブラシを形成し、現像ローラー２５にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加した状態で感光体ドラム１ａ表面に磁気ブラシを接触させてトナーを付着させる。

一次転写ローラー６ａは、感光体ドラム１ａの表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト８上に転写する。クリーニング装置７ａは、感光体ドラム１ａの長手方向に線接触するクリーニングブレード２７と、クリーニングブレード２７によって感光体ドラム１ａの表面から掻き取られた廃トナーを排出する回収スパイラル（図示せず）を備えており、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム１ａの表面の残留トナーを除去する。除電装置２２は、感光体ドラム１ａの表面に除電光を照射して残留電荷を除去する。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２およびレジストローラー対１３を介して転写紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１５へと搬送される。

定着部１５に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１５ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、そのまま（或いは分岐部１７によって反転搬送路２１に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１８によって排出トレイ２０に排出される。

次に、本発明のカラープリンター１００の制御経路について説明する。図３は、本発明のカラープリンター１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カラープリンター１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、カラープリンター１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンター１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、後述するように感光体ドラム１ａ〜１ｄの感光層３１の層厚を算出する際に用いられる単位時間当たりの削れ量（削れレート）や、機外温湿度、感光層３１の層厚、及び転写電流値に基づいて帯電印加電圧を決定する際に用いられる帯電印加電圧補正テーブルも格納されている。タイマー９５は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転時間を、帯電ローラー２３により帯電印加電圧が印加された時間および帯電印加電圧が印加されていない時間に分けて累積して計測する。

また、制御部９０は、カラープリンター１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光ユニット４、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ローラー９、画像入力部４０、電圧制御回路４１、機外温湿度センサー５０、操作部６０等が挙げられる。

画像入力部４０は、パソコン等からカラープリンター１００に送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路４１は、帯電印加電圧電源４２、現像電圧電源４３、及び転写電圧電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源は電圧制御回路４１からの制御信号によって、帯電印加電圧電源４２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２１に、現像電圧電源４３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２９に、転写電圧電源４４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄ及び二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。

機外温湿度センサー５０は、カラープリンター１００外部の温度及び湿度を検知するものである。機外温湿度センサー５０は、カラープリンター１００内の定着部１５等の熱の影響を受け難い場所に配置される。

操作部６０には、液晶表示部６１、各種の状態を示すＬＥＤ６２が設けられており、ユーザーは操作部６０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作してカラープリンター１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部６１は、カラープリンター１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

以下、本発明の特徴部分である帯電印加電圧の補正制御について説明する。本発明のカラープリンター１００で採用する接触帯電方式における帯電電位は以下の式（１）′、（２）′のように定式化して表すことができる。
Ｖ０＝ Ｖｄｃ− Ｖｔｈ ・・・ （１）′
（Ｖ０：帯電電位、Ｖｄｃ：帯電印加電圧、Ｖｔｈ：帯電開始電圧）
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２×１０⁶×ｄ／ε′＋（７７３６．７×１０⁶×ｄ／ε′)^1/2 ・・・ （２）′
（ｄ：感光体膜厚、ε′：感光体比誘電率）

また、帯電電位Ｖ０が変動する要因としては「感光体膜厚」、「使用環境」、「転写電流」が挙げられる。以下にそれぞれについて説明する。

（感光層の膜厚と帯電電位との関係）
感光体ドラム１ａ〜１ｄは繰り返し使用されることで感光層３１が摩耗し、薄膜化する。特に接触帯電方式では非接触帯電方式と比べて感光層３１が摩耗し易いことが知られている。これは、感光層３１の近傍において放電が起きるためであり、放電により感光層３１の機械的強度の低下が引き起こされるためである。感光層が摩耗すると、上記式（２）′におけるｄが小さくなるため帯電開始電圧Ｖｔｈが小さくなる。そのため、一定の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加した場合、感光層３１が摩耗していくにつれて帯電電位Ｖ０が上昇していく。従って、帯電電位Ｖ０を一定に維持するためには感光層３１の摩耗に応じて帯電印加電圧Ｖｄｃを補正する必要がある。

また、感光層３１としては有機感光層（ＯＰＣ）とアモルファスシリコン感光層（ａ−Ｓｉ）が知られているが、感光層３１の摩耗に応じた帯電印加電圧Ｖｄｃの補正は、摩耗し易く膜厚の変化が大きい有機感光層（ＯＰＣ）において特に効果的である。なお、アモルファスシリコン感光層は摩耗し難く膜厚の変化がほとんどないため、感光層３１の摩耗に応じた帯電印加電圧Ｖｄｃの補正は不要である。

帯電印加電圧Ｖｄｃを精度よく補正するためには感光層３１の膜厚を正確に検知する必要がある。従来、感光体ドラム１ａ〜１ｄの累積回転数から膜厚を推定する方法が知られている。しかし、累積回転数が同じであっても感光体ドラム１ａ〜１ｄの使用状況によって感光層３１の摩耗量が変化する。

図４は、常温常湿環境下（２３℃、５０％）で一定電圧（１４００Ｖ）の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加したときの感光体ドラムの駆動時間と感光層３１の摩耗量との関係を示すグラフである。

図４に示す実験結果の実験条件について説明する。試験機として、図１に示したようなカラープリンター１００（ＴＡＳＫａｌｆａ２５５０改造機、京セラドキュメントソリューションズ社製）を用い、システム線速を１６０ｍｍ／ｓとした。感光層３１として正帯電単層型有機感光層（ＯＰＣ）が積層された直径３０ｍｍの感光体ドラム１ａ〜１ｄを用い、直径２０ｍｍのエピクロルヒドリンゴム製の帯電ローラー２３を用いて帯電電位５００Ｖに帯電させた。なお、帯電電位の測定位置は現像装置３ａ〜３ｄの位置とした。クリーニングブレード２７は厚さ２．０ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度７５°、反発弾性３０％（２３℃）、ヤング率９．５ＭＰａのウレタンゴム製のブレードを用いた。また、実験はシアンの画像を形成する画像形成部Ｐａに配置された感光体ドラム１ａを用いて行ったが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置された感光体ドラム１ｂ〜１ｄについても全く同様の結果が得られる。

図４から明らかなように、感光層３１の摩耗量は帯電印加電圧の印加時（図４の■のデータ系列）と非印加時（図４の●のデータ系列）とで異なっており、帯電印加電圧の印加時の摩耗量が帯電印加電圧の非印加時の摩耗量に比べて大きくなっている。即ち、感光体ドラム１ａへ放電している時（帯電印加電圧印加時）は放電していない時（帯電印加電圧非印加時）に比べて感光層３１の摩耗が促進されると考えられる。

そこで、感光体ドラム１ａ〜１ｄの駆動時間を放電している時間（帯電印加電圧印加時間）と放電していない時間（帯電印加電圧非印加時間）に分けて累積して計測し、適当な摩耗レートを乗じて得られた摩耗量を加算することで感光層３１の摩耗量を決定する方法が適切である。

具体的には、帯電印加電圧印加時、非印加時の感光層３１の摩耗レートをα、βとし、帯電印加電圧印加時、非印加時の感光体ドラム１の累積駆動量をＴａ、Ｔｂとすると、感光層３１の摩耗量Ｓは以下の式（１）で表される。
Ｓ＝α×Ｔａ＋β×Ｔｂ ・・・（１）

なお、搬送される用紙の厚みや種類、出力画像の種類に応じてプロセス速度が二段階に切り換えられるカラープリンター１００では、感光体ドラム１ａ〜１ｄも二段階の線速で回転する。その場合、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転時間（駆動時間）が同じであっても感光体ドラム１ａ〜１ｄの駆動量は線速によって異なる。そこで、累積駆動量Ｔａ、Ｔｂを、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転数、または外周面の移動距離（回転数×ドラム外周長）として算出することで、異なる線速で回転する感光体ドラム１ａ〜１ｄの累積駆動量を適切に算出することができる。この場合、摩耗レートα、βも感光体ドラム１ａ〜１ｄの単位回転数（または単位移動距離）当たりの摩耗量を用いる。

（使用環境と帯電電位との関係）
接触帯電方式の帯電装置２ａ〜２ｄに用いられる帯電ローラー２３は導電性ゴムで形成されている。この導電性ゴムは一般的に使用環境によって電気導電性が変化する性質がある。具体的には、低温低湿環境においては抵抗が上昇して電気導電性が小さくなり、高温高湿環境においては抵抗が低下するために電気導電性が大きくなる。つまり、使用環境に関係なく安定した画像出力を行うためには、使用環境（機外温湿度）に応じて帯電印加電圧を補正する必要がある。

図５は、高温高湿環境下（３２．５℃、８０％）、常温常湿環境下（２３℃、５０％）、低温低湿環境下（１０℃、１０％）で一定電圧（１４００Ｖ）の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、転写電流を０μＡとしたときの感光層３１の膜厚と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフである。実験条件は図４と同様である。また、感光層３１の膜厚は初期の膜厚から上記式（１）を用いて算出された摩耗量を差し引いて求めた。

図５から明らかなように、感光体ドラム１ａの帯電電位は感光層３１の膜厚によって変動し、膜厚が薄くなるほど帯電電位は大きくなる。また、感光体ドラム１ａの帯電電位は使用環境によって変動し、特に低温低湿環境下（図５の●のデータ系列）においては常温常湿環境下（図５の▲のデータ系列）や高温高湿環境下（図５の◆のデータ系列）に比べて帯電電位の低下量が大きくなる。以上より、感光体ドラム１ａの帯電電位を一定値に維持するためには、感光層３１の膜厚、及び機外温湿度に応じて帯電印加電圧を補正する必要があることがわかる。

（転写電流値と帯電電位との関係）
帯電電位は転写電流の影響により転写電流が無い場合と比較して低下することが知られている。具体的には、感光層３１が膜厚であるほど電位低下量が大きくなり、転写電流値が大きくなるほど電位低下量が大きくなる。転写電流は転写性を維持する観点から使用環境により変動させるのが一般的であり、ユーザーによっても変更が可能であることが多い。例えば、直前に印字した画像の履歴（ゴースト）を感光体ドラム１ａ〜１ｄに残さないようにする場合は、ユーザーにより転写電流を低く設定する。そのため、使用環境やユーザー設定により決まる転写電流に応じて帯電印加電圧を補正する必要がある。なお、転写電流は一次転写ローラー６ａ〜６ｄに印加される転写電圧と機外温湿度から算出される。

図６は、高温高湿環境下（３２．５℃、８０％）、常温常湿環境下（２３℃、５０％）、低温低湿環境下（１０℃、１０％）で一定電圧（１４００Ｖ）の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、感光層３１の膜厚を３０μｍとしたときの転写電流値と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフである。実験条件は図４と同様である。

図６から明らかなように、感光体ドラム１ａの帯電電位は転写電流値によって変動し、転写電流が大きくなるほど帯電電位は低下する。また、転写電流による帯電電位の低下度合いは使用環境によって変動し、特に低温低湿環境下（図６の●のデータ系列）においては常温常湿環境下（図６の▲のデータ系列）及び高温高湿環境下（図６の◆のデータ系列）に比べて帯電電位の低下量が大きくなる。以上より、感光体ドラム１ａの帯電電位を一定値に維持するためには、感光層３１の膜厚、及び機外温湿度に応じて帯電印加電圧を補正する必要があることがわかる。

（感光層の膜厚変化による帯電電位への転写電流値の影響の変化）
図７〜図９は、それぞれ低温低湿環境下（１０℃、１０％）、常温常湿環境下（２３℃、５０％）、高温高湿環境下（３２．５℃、８０％）で一定電圧（１４００Ｖ）の帯電印加電圧Ｖｄｃを印加し、感光層３１の膜厚を１４μｍ、２０μｍ、３０μｍとしたときの転写電流値と感光体ドラム１ａの帯電電位Ｖ０との関係を示すグラフである。実験条件は図４と同様である。

図７〜図９から明らかなように、感光層３１の膜厚が３０μｍ（図７〜図９の◆のデータ系列）の場合は感光層３１の膜厚が２０μｍ（▲のデータ系列）の場合、及び１４μｍ（●のデータ系列）の場合に比べて転写電流による帯電電位の低下量は大きくなる。また、図７〜図９の比較から明らかなように、使用環境によって帯電電位への転写電流値の影響度合いは変化し、低温低湿環境下（図７）では常温常湿環境下（図８）及び高温高湿環境下（図９）に比べて帯電電位の低下量は大きくなる。

以上の結果より、感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電電位の変動は、感光層３１の膜厚、使用環境（機外温湿度）、及び転写電流値の３つのファクターによって引き起こされることが確認された。そこで、本実施形態では、感光層３１の膜厚、使用環境（機外温湿度）、及び転写電流値と帯電ローラー２３に印加する帯電印加電圧とを関連づけて格納した帯電印加電圧補正テーブルを予めＲＡＭ９３に記憶させておき、感光層３１の膜厚、機外温湿度、転写電流値に基づいて帯電ローラー２３に印加する帯電印加電圧Ｖｄｃを変更することとした。５００Ｖの帯電電位を得るための帯電印加電圧Ｖｄｃを決定する帯電印加電圧補正テーブルの一例を表１〜表３に示す。

ＬＬ；低温低湿環境下（１０℃、１０％）
ＮＮ；常温常湿環境下（２３℃、５０％）
ＨＨ；高温高湿環境下（３２．５℃、８０％）

表１〜表３は、帯電電位Ｖ０＝５００Ｖとなるような補正値（帯電印加電圧Ｖｄｃ＝１４００Ｖからのオフセット値ΔＶｄｃ）を示している。

例えば、転写電流値が０μＡ、感光層３１の膜厚が２４μｍ、機外温度が２３℃、機外湿度が５０％である場合、表１から帯電印加電圧のオフセット値ΔＶｄｃは−２２５Ｖである。そこで、帯電電位の目標値が５００Ｖとなる帯電印加電圧Ｖｄｃ（＝１４００Ｖ）からΔＶｄｃ（２２５Ｖ）を差し引いた補正値（＝１１７５Ｖ）を帯電ローラー２３に印加することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電電位Ｖ０を５００Ｖにすることができる。

また、転写電流値が−１０μＡ、感光層３１の膜厚が２０μｍ、機外温度が３２．５℃、機外湿度が８０％である場合、表３から帯電印加電圧のオフセット値（ΔＶｄｃ）は−２７６Ｖである。そこで、帯電電位の目標値が５００Ｖとなる帯電印加電圧Ｖｄｃ（＝１４００Ｖ）から２７６Ｖを差し引いた補正値（＝１１２４Ｖ）を帯電ローラー２３に印加することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電電位を５００Ｖにすることができる。

なお、表１〜表３では、使用環境を高温高湿環境下（３２．５℃、８０％）、常温常湿環境下（２３℃、５０％）、低温低湿環境下（１０℃、１０％）の３段階に区分した補正テーブルを示したが、実際はより多段階に区分した補正テーブルを用いて帯電印加電圧を補正する。

上記の制御によれば、一次転写ローラー６ａ〜６ｄに印加される転写電圧と機外温湿度センサー５０により検知された機外温湿度から算出される転写電流値を用いて帯電印加電圧を補正するため、画像形成時に流れる転写電流値に応じた帯電印加電圧を設定することができる。そのため、帯電印加電圧の補正精度を向上させることができる。

また、実際に転写電流を流して印加帯電電圧を補正するのではなく、転写電流値を計算によって求めるため、ジョブ毎に帯電印加電圧を補正する際に一枚目の画像の印字待ち時間が発生しない。そのため、生産性（画像形成効率）を低下させることなく適正な印加帯電電圧を設定することができる。さらに、印加帯電電圧を補正する際に感光体ドラム１ａ〜１ｄに転写電流を流す必要がないため、感光層３１の摩耗を抑制することができ、感光体ドラム１ａ〜１ｄの耐用期間も長くなる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では制御部９０において感光層３１の摩耗量Ｓを算出し、感光層３１の初期膜厚から摩耗量Ｓを差し引いて感光層３１の膜厚を検知しているが、感光層３１の膜厚を検知する演算部（膜厚検知装置）を制御部９０とは別個に設けてもよい。

また、上記実施形態では、帯電ローラー２３は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に接触した状態で感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させるように構成されているが、帯電ローラー２１が感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に近接して配置され、非接触の状態で帯電させるように構成される実施形態においても、実質的に同じ作用により実質的に同じ効果を奏することができる。

また、本発明は図１に示したようなタンデム型のカラープリンターに限らず、モノクロプリンター、デジタル複合機、カラー複写機等の、種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。

本発明は、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、感光層の膜厚、使用環境、及び転写電流の変動に係わらず、像担持体表面の帯電電位を一定に維持可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（転写部材）
２１ 帯電ローラー（帯電部材）
２９ 現像ローラー
４１ 電圧制御回路（電圧印加装置）
４２ 帯電印加電圧電源（電圧印加装置）
４３ 転写電圧電源（電圧印加装置）
５０ 機外温湿度センサー（温湿度検知装置）
９０ 制御部（膜厚検知装置）
９２ ＲＯＭ（記憶部）
９３ ＲＡＭ（記憶部）
１００ カラープリンター

Claims (6)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   該像担持体の表面に対し接触若しくは非接触状態で前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記帯電部材の下流側に前記像担持体に接触するように配置されて転写ニップ部を形成し、前記転写ニップ部を通過する記録媒体にトナー像を転写する転写部材と、
   前記帯電部材に帯電印加電圧を印加し、前記転写部材に転写電圧を印加する電圧印加装置と、
   前記感光層の膜厚を検知する膜厚検知装置と、
   装置外部の温度及び湿度を検知する温湿度検知装置と、
   前記電圧印加装置を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   装置外部の温度及び湿度と、前記転写部材と前記像担持体との間に流れる転写電流値と、前記感光層の膜厚と、に応じて前記帯電印加電圧を補正し、必要な帯電印加電圧を設定するために用いられる帯電印加電圧補正テーブルを格納する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記膜厚検知装置により検知された前記感光層の膜厚と、前記温湿度検知装置により検知された前記温度及び湿度と、前記転写電圧と前記温度及び湿度とから算出される前記転写電流値と、に基づいて前記帯電印加電圧補正テーブルを用いて前記帯電印加電圧を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記膜厚検知装置は、以下の式（１）に基づいて算出された前記感光層の摩耗量Ｓを前記感光層の初期膜厚から差し引いて前記感光層の膜厚を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   Ｓ＝α×Ｔａ＋β×Ｔｂ・・・（１）
   ただし、
   α：帯電印加電圧印加時の前記像担持体の単位駆動量当たりの前記感光層の削れ量
   β：帯電印加電圧非印加時の前記像担持体の単位駆動量当たりの前記感光層の削れ量
   Ｔａ：帯電印加電圧印加時の像担持体の累積駆動量
   Ｔｂ：帯電印加電圧非印加時の像担持体の累積駆動量
   である。
3. 前記像担持体の累積駆動量は、前記像担持体の回転時間の累積値であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の累積駆動量は、前記像担持体の回転数の累積値または前記像担持体の外周面の移動距離の累積値のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記電圧印加装置は、前記帯電部材に直流電圧のみから成る前記帯電印加電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体は、前記感光層として有機感光層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。

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