JP2020013078A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流帯電系において表面電位の減衰量が異なる感光ドラムであっても、帯電ローラによって表面電位を適正に帯電可能な画像形成装置の提供。【解決手段】暗減衰量が異なり得る個々の感光ドラムに設けられたメモリタグに、予め当該感光ドラムの「表面電位の傾き」が保持される。制御部は、感光ドラムの交換後の初回の本体電源オンに伴い、メモリタグから「表面電位の傾き」を読み出す（Ｓ２３）。そして、制御部は「表面電位の傾き」を用いて帯電ローラに印加する印加電圧を設定する（Ｓ２４）。その際に、制御部は、放電開始電圧と「表面電位の傾き」とにより印加電圧を設定する。このように、印加電圧は個々の感光ドラムに固有の「表面電位の傾き」を用いて設定されることから、感光ドラム毎の暗減衰量のばらつきに対応した印加電圧が帯電ローラに印加されることになり、感光ドラムを交換しても表面電位は適正な電位に帯電される。【選択図】図９

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機など、電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、帯電装置により帯電された感光ドラム上に露光装置により静電潜像が形成され、この静電潜像が対向配置された現像装置により現像位置でトナー像に現像される。帯電装置としては、コロナ放電器に比べてオゾンの発生が少なく、また帯電のために印加する電圧が低くて済む帯電ローラが用いられている。帯電ローラは、感光ドラムに当接位置で当接してニップを形成している。感光ドラムは、帯電ローラに直流電圧が印加されニップ近傍で放電が生じることにより帯電される（所謂、直流帯電系）。感光ドラムは、帯電ローラに印加する電圧（便宜的に印加電圧と呼ぶ）が放電開始電圧以上であれば、帯電される。この帯電ローラの印加電圧と感光ドラムの表面電位との関係は、通常、放電開始電圧を基準に帯電ローラの印加電圧を「１Ｖ」上昇させると、感光ドラムの表面電位が「１Ｖ」上昇する「傾き１」の電圧‐電位関係にある。そこで、感光ドラムを目標電位に帯電させるため、放電開始電圧に目標電位を加算した電圧が印加電圧として帯電ローラに印加される。

ただし、実際の画像形成装置の場合、帯電ローラの印加電圧と感光ドラムの表面電位との関係が、帯電ローラの材質によっては「傾き１」の関係にないことがある。そうであると、上記のように放電開始電圧に目標電位を加算した印加電圧を帯電ローラに印加しても、現像位置での感光ドラムの表面電位は適正な電位に帯電され難い。この点に鑑み、従来では、帯電ローラの材質に応じて帯電ローラの印加電圧と感光ドラムの表面電位との関係が、画像形成装置本体内に設けられた記憶部に予め記憶されている。そして、帯電ローラの軸には材質に応じた異なる深さの溝が形成され、この溝の深さを検出することにより、材質に応じた帯電ローラの印加電圧と感光ドラムの表面電位との関係を記憶部から読み出して用いている（特許文献１）。

特開２０００−２３５２９９号公報

ところで、最近では直流帯電系において感光ドラムの長寿命化を実現するために、感光ドラムの表面電位の減衰量を大きくしている。表面電位（暗部電位）は帯電された感光ドラムが当接位置から現像位置へ回転するまでに減衰するが、表面電位の減衰量（暗減衰量と呼ぶ）を大きくした場合、暗減衰量は感光ドラム毎に大きくばらつきやすい。そのため、従来では、感光ドラムが交換された場合に、暗減衰量のばらつきに起因して感光ドラムの表面電位が現像位置で適正な電位にならないことがあった。感光ドラムの表面電位が現像位置で適正な電位にならないと、画像濃度変動や飛散かぶり等の画像不良が生じやすくなる。そこで、直流帯電系において感光ドラムの表面電位の減衰量が異なる場合であっても、帯電ローラにより表面電位を適正に帯電できる装置が従来から望まれていたが、未だそうした装置は提案されていない。

本発明は、直流帯電系において表面電位の減衰量が異なる感光ドラムであっても、帯電ローラによって表面電位を適正に帯電可能な画像形成装置の提供を目的とする。

本発明の画像形成装置は、装置本体と、前記装置本体に交換可能に設けられた、回転する感光体と、前記感光体に当接位置で当接し、電圧の印加により前記感光体の表面を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧のみを印加する帯電電源と、帯電された前記感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を、前記当接位置よりも前記感光体の回転方向下流の現像位置で現像剤によりトナー像に現像する現像装置と、前記感光体と同時に交換可能に設けられ、前記感光体に関する情報が保持されている情報保持手段と、前記情報保持手段に保持されている前記感光体に関する情報に基づいて、前記帯電部材に印加する印加電圧を設定する設定手段と、を備え、前記設定手段は、前記感光体が前記当接位置から前記現像位置に回転するまでに減衰する表面電位の減衰量が第一減衰量の場合に、前記印加電圧を第一電圧に設定し、前記表面電位の減衰量が前記第一減衰量よりも大きい第二減衰量の場合に、前記印加電圧を前記第一電圧よりも大きい第二電圧に設定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、直流帯電系において表面電位の減衰量が異なる個々の感光体毎に、帯電部材により表面電位を適正な電位に帯電することが簡易な構成で実現できる。

本実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図。 感光ドラムの構造を示す断面図。 制御部について説明するための制御ブロック図。 温度及び湿度並びに感光ドラムの電荷輸送層の膜厚に応じた印加電圧と電流との関係を示すグラフ。 帯電ローラの印加電圧と、帯電ローラに流れる電流との関係を示すグラフ。 感光ドラムの暗減衰量のばらつきに応じた印加電圧に対する感光ドラムの表面電位の関係を示すグラフ。 感光ドラムの表面電位の傾きを測定しメモリタグに記憶する傾き記憶処理を示すフローチャート。 傾き記憶処理時のタイミングチャート。 感光ドラムの交換時処理を示すフローチャート。

＜画像形成装置＞
本実施形態の画像形成装置について説明する。図１に示す画像形成装置１００は、中間転写ベルト１６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを複数備えたタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１６に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１６上のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、感光ドラム１１Ｃ、１１Ｋにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１６に順次重ねて一次転写される。中間転写ベルト１６に一次転写された各色の複合トナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｓ（用紙、ＯＨＰシートなどのシート材など）へ一括して二次転写される。

二次転写部Ｔ２は、二次転写内ローラ２４に張架された中間転写ベルト１６に二次転写外ローラ２５を圧接して形成される記録材Ｓへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部Ｔ２では、二次転写外ローラ２５に対し不図示の高圧電源により二次転写バイアスが印加されることで、トナー像が中間転写ベルト１６から記録材Ｓへ二次転写される。二次転写部Ｔ２で各色の複合トナー像が二次転写された記録材Ｓは、定着装置２７へ搬送される。定着装置２７は、記録材Ｓを搬送しつつ加熱、加圧して当該記録材Ｓにトナー像を定着させる。定着装置２７によりトナー像の定着された記録材Ｓは、機体外へ排出される。なお、二次転写後に中間転写ベルト１６に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置２６が中間転写ベルト１６を摺擦することにより回収される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同様に構成される。そこで、以下では、代表としてブラックの画像形成部ＰＫについて説明する。

画像形成部ＰＫには、感光ドラム１１Ｋを囲んで、帯電ローラ１２Ｋ、露光装置１３Ｋ、現像装置１４Ｋ、一次転写ローラ１５Ｋ、除電露光装置１８Ｋ、クリーニングブレード１７Ｋが配置されている。感光体としての感光ドラム１１Ｋは、例えばアルミニウム製シリンダ（基体）の外周面に感光層としてＯＰＣ（有機光半導体）を塗布し、さらに硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として使用した円筒状のＯＰＣ感光体である。感光ドラム１１Ｋは、図中矢印Ｒ１方向に回転可能に設けられている。

感光ドラム１１Ｋの構成について、図２を用いて説明する。図２に示すように、感光ドラム１１Ｋは、例えばアルミニウム製の導電性を有する導電性基体５１に、下層から順に下引き層５２、ＯＰＣ感光層（５４、５５）、表面保護層５６が形成されている。下引き層５２は、ＯＰＣ感光層の接着性改良、塗工性改良、導電性基体５１の保護や導電性基体５１の欠損部分の被覆、導電性基体５１からの電荷注入性改良、さらにはＯＰＣ感光層の電気的破壊に対する保護などのために、導電性基体５１を覆っている。ＯＰＣ感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層（ＣＧ層）５４と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層（ＣＴ層）５５とが順次に積層されて形成されている。ＯＰＣ感光層の上層には、ＯＰＣ感光層を保護する表面保護層５６が形成されているのが好ましい。なお、本実施形態では、直流帯電系において感光ドラム１１Ｋの長寿命化を実現するために、暗減衰量が３０Ｖ以上の感光ドラム１１Ｋを用いている。ただし、ＯＰＣ感光層（５４、５５）は感光ドラム１１Ｋ毎に膜厚が異なって形成されることがあり、新品の感光ドラム１１ＫでもＯＰＣ感光層（特に電荷輸送層５５）の膜厚が異なると、上述した暗減衰量にばらつきが生じ得る。

図１に戻り、帯電ローラ１２Ｋは感光ドラム１１Ｋに対し「当接位置ａ」で当接し、感光ドラム１１Ｋの回転に従動回転可能に設けられている。帯電部材としての帯電ローラ１２Ｋは、直流電圧の印加により感光ドラム１１Ｋとの間で放電を生じさせて、「当接位置ａ」で感光ドラム１１Ｋの表面を所定の極性の電位（例えば暗部電位）に一様に帯電する。帯電ローラ１２Ｋによる感光ドラム１１Ｋの帯電は、後述するように、感光ドラム１１Ｋの「現像位置ｂ」における表面電位Ｖｄが例えば略「７００Ｖ」（目標電位）となるように行うのが好ましい。なお、帯電ローラ１２Ｋは、感光ドラム１１Ｋの表面にピンホール等が生じた場合に、ピンホールへの電圧集中に起因する帯電ローラ１２Ｋの表面電位降下により横筋の帯電不良が生じないように、表面に抵抗層を有する複数の層構成に形成されるのが好ましい。

露光手段としての露光装置１３Ｋは、分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調した例えば波長７８０ｎｍのレーザー光をレーザー発光素子から発生し、これを回転ミラーで走査して帯電させた感光ドラム１１Ｋに画像の静電潜像を形成する。この場合、静電潜像が書き込まれた感光ドラム１１Ｋの表面電位は相対的に明部電位となる。

現像装置１４Ｋは、感光ドラム１１Ｋに対向配置され、感光ドラム１１Ｋ上（感光体上）に形成された静電潜像が対向する「現像位置ｂ」に到達した際に、トナーを感光ドラム１１Ｋに供給して静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１４Ｋ内では、現像剤として負帯電特性のトナー（非磁性）と正帯電特性のキャリアを含む二成分現像剤が撹拌されながら循環搬送されている。トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。キャリアは、例えば表面酸化あるいは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。

一次転写ローラ１５Ｋは、中間転写ベルト１６を挟んで感光ドラム１１Ｋに対向配置され、感光ドラム１１Ｋと中間転写ベルト１６との間にトナー像の一次転写部（ニップ）ＴＫを形成する。一次転写ローラ１５Ｋには不図示の一次転写電源が接続されており、一次転写電源によりトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧（一次転写電圧）が印加されることで、感光ドラム１１Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト１６に一次転写される。中間転写ベルト１６は、テンションローラ２２、駆動ローラ２３、二次転写内ローラ２４に掛け渡して支持され、駆動ローラ２３に駆動されて所定の移動方向（図中矢印Ｒ２方向）に移動可能に設けられている。

帯電ローラ１２Ｋよりも感光ドラム１１Ｋの回転方向上流側に且つ一次転写ローラ１５Ｋよりも感光ドラム１１Ｋの回転方向下流側には、クリーニングブレード１７Ｋが配置されている。クリーニングブレード１７Ｋは、感光ドラム１１Ｋに当接部で当接し、一次転写後に感光ドラム１１Ｋ上（像担持体上）に残る一次転写残トナーを機械的に掻き落として除去する。本実施形態では、ポリウレタンゴム製のクリーニングブレード１７Ｋを用いている。

クリーニングブレード１７Ｋよりも感光ドラム１１Ｋの回転方向上流側、且つ、一次転写ローラ１５Ｋよりも感光ドラム１１Ｋの回転方向下流側には、感光ドラム１１Ｋの表面を除電露光する除電露光装置１８Ｋが配置されている。除電露光装置１８Ｋは露光装置１３Ｋと異なる強度（除電量）でレーザー光を照射し、感光ドラム１１Ｋの表面電位を所定電位（例えば１００Ｖ）まで低下させる。

＜制御部＞
画像形成装置１００は設定手段としての制御部５０を備え、制御部５０は画像形成動作などの本画像形成装置１００の各種制御や各種設定などを行う例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等である。制御部５０について説明するために、感光ドラム１１Ｋを帯電する帯電制御系のブロック図を、図３に示す。なお、制御部５０は図示した以外にも上述した各部（図１参照）を制御可能であるが、ここでは発明の本旨でないので図示及び説明を省略している。

図３に示すように、制御部５０にはメモリ５１０が接続されている。メモリ５１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）あるいはハードディスクなどである。メモリ５１０には、例えば画像形成ジョブなどの各種プログラムや各種データ等が記憶されている。制御部５０は、メモリ５１０に記憶されている各種プログラムを実行して、画像形成装置１００を動作させ得る。

ここで、画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成動作の開始から完了までの一連の動作のことである。即ち、画像形成を行うにあたり必要となる予備動作（所謂、前回転）を開始してから、画像形成工程を経て、画像形成を終了するにあたり必要となる予備動作（所謂、後回転）が完了するまでの一連の動作のことである。具体的には、プリント信号を受けた（画像形成ジョブの受信）後の前回転時（画像形成前の準備動作）から、後回転（画像形成後の動作）までのことを指し、画像形成期間、紙間を含む。

また、メモリ５１０には、作業用データや入力データが記憶され得る。制御部５０は、各種プログラム等に基づいてメモリ５１０に記憶された各種データを参照し得る。本実施形態の場合、制御部５０は、例えば後述の「放電開始電圧」、後述のメモリタグ９１から読み出した「表面電位の傾き」などをメモリ５１０に記憶し得る。そして、制御部５０は、メモリタグ９１から読み出した「表面電位の傾き」と、算出した「放電開始電圧」とを用いて、帯電ローラ１２に印加する印加電圧Ｖｃを設定する。これについては後述する。

本実施形態の場合、感光ドラム１１は帯電ローラ１２とクリーニングブレード１７などと組み合わされ、画像形成装置１００の装置本体１００Ａに対し交換可能なドラムカートリッジ９０として構成されている。即ち、感光ドラム１１と帯電ローラ１２とクリーニングブレード１７とは、ドラムカートリッジ９０として一体的にユニット化されている。制御部５０はこのドラムカートリッジ９０に対し、帯電電源７０による帯電ローラ１２の印加電圧を制御可能である。そして、制御部５０は、帯電電源７０による帯電ローラ１２への電圧の印加に応じて帯電ローラ１２から感光ドラム１１に流れる電流を検出する電流検出手段としての電流計８０から、電流値を取得する。本実施形態の場合、帯電電源７０は帯電ローラ１２に対し直流電圧を印加し得る。なお、ここで言う直流電圧は、直流成分のみを有するものに限られず、直流成分と僅かな交流成分（直流成分に対し数％程度）とを有するものが含まれてよい。

図示を省略したが、装置本体１００Ａにはドラムカートリッジ交換用の扉が設けられており、ユーザがその扉を開けてドラムカートリッジ９０の交換を行い得るようにしている。また、本実施形態では誤作動を防ぐために、ユーザによるドラムカートリッジ９０の交換を、画像形成装置１００の電源オフ時に行えるようにしている。そして、制御部５０はドラムカートリッジ交換用の扉が閉じられていない場合、画像形成装置１００を動作させないようにしている。

メモリタグ９１は、感光ドラム１１と同時に交換可能に設けられている。本実施形態の場合、メモリタグ９１はドラムカートリッジ９０に設けられ、ドラムカートリッジ９０が画像形成装置１００の装置本体１００Ａに装着された場合に、制御部５０に対し入出力インタフェース（不図示）を通じてデータ読み出し可能に接続される。メモリタグ９１は、例えば不揮発メモリである。情報保持手段としてのメモリタグ９１には、感光体に関する情報（データ）として「表面電位の傾き」が予め保持されている。この「表面電位の傾き」は、ドラムカートリッジ９０を製造する際に測定した、帯電ローラ１２に放電開始電圧以上の直流電圧を印加したときの、帯電ローラ１２に印加した直流電圧に対する感光ドラム１１の表面電位の変化量を表すデータである。制御部５０は、メモリタグ９１から個々の感光ドラム１１毎に固有の「表面電位の傾き」を読み出して、メモリ５１０に書き込むことができる。

次に、「放電開始電圧」について説明する。図４は、帯電ローラ１２の印加電圧（Ｖ）と、その際に帯電ローラ１２を通じて感光ドラム１１に流れる電流（μＡ）との関係を示すグラフである。図５は、制御部５０による放電開始電圧の算出を説明するためのグラフである。

帯電ローラ１２に直流電圧を印加した場合、印加電圧が放電開始電圧Ｖｔｈ以上であれば、感光ドラム１１の帯電が開始される。放電開始電圧Ｖｔｈは、例えば設置環境（温度、湿度等）や、感光ドラム１１の劣化（例えば、耐久による電荷輸送層５５の削れ等）、帯電ローラ１２や感光ドラム１１のインピーダンスのばらつき等を考慮しなければ、一定値である。この場合、制御部５０は、放電開始電圧Ｖｔｈに感光ドラム１１を帯電させる目標電位Ｖｄ_ｔａｒｇｅｔ（例えば７００Ｖ）を加えた電圧を、帯電ローラ１２の印加電圧Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ_ｔａｒｇｅｔ）とすればよい。

しかし、例えば設置環境が変化したり、感光ドラム１１の電荷輸送層５５（ＣＴ層）が削れたりした場合、図４及び以下の表１に示すように、放電開始電圧Ｖｔｈは変化し得る。表１は、電荷輸送層５５の膜厚が初期状態の場合と耐久後の場合とに関し、常温常湿環境（Ｎ／Ｎ環境：例えば２３℃、５０％ＲＨ）と低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境：例えば１５℃、１０％ＲＨ）とにおける各放電開始電圧Ｖｔｈを実験的に求めたデータである。

表１に示すように、Ｎ／Ｎ環境における耐久後の放電開始電圧Ｖｔｈ（５４０Ｖ）と、Ｌ／Ｌ環境における初期状態の放電開始電圧Ｖｔｈ（６６０Ｖ）とは、１２０Ｖもの差が生じている。それ故、制御部５０がＬ／Ｌ環境の場合に放電開始電圧ＶｔｈをＮ／Ｎ環境の初期状態（Ｖｔｈ＝６００Ｖ）に設定すると、感光ドラム１１の表面電位Ｖｄ（現像位置ｂにおける表面電位のこと、以下同じ）が大幅に高くなってしまい、画像濃度が低くなり得る。

これを防ぐため、制御部５０は、帯電ローラ１２に印加する印加電圧と、その際に帯電ローラ１２を通じて感光ドラム１１に流れる電流（帯電電流と呼ぶ）とにより放電開始電圧Ｖｔｈを算出するようにしている。具体的に、制御部５０は、先ず除電露光装置１８（図１参照）によって、「当接位置ａ」よりも回転方向上流側における感光ドラム１１の表面電位を、所定電位（例えば１００Ｖ）まで低下させる。これは、帯電前に感光ドラム１１の表面電位が所定電位から変動すると、帯電ローラ１２に電圧を印加した際の印加電圧と帯電電流との関係を特定し難いからである。

帯電前に感光ドラム１１の表面電位を１００Ｖまで低下させた後、図５に示すように、放電開始電圧Ｖｔｈ（図５のＡ点）以上の２つの電圧Ｖ１、Ｖ２を帯電ローラ１２に印加し、その際に流れる電流Ｉａ、Ｉｂを電流計８０（図３参照）により測定する。電圧Ｖ１、Ｖ２と、電流Ｉａ、Ｉｂとの関係は、以下に示す式１によって表される。
［数１］
Ｉ−Ｉａ＝｛（Ｉｂ−Ｉａ）／（Ｖ１／Ｖ２）｝×（Ｖ−Ｖ１） ・・・ 式（１）

上記の式１において、「Ｉ＝０」とした時の式１中の「Ｖ」が放電開始電圧Ｖｔｈに相当する。このように、制御部５０は、帯電ローラ１２に印加する印加電圧と、その際に流れる電流を測定し、それらを用いて放電開始電圧Ｖｔｈを算出し得る。こうすると、画像形成装置１００に感光ドラム１１の表面電位を測定する電位測定器を設けなくて済むので、部品点数の削減及び装置の小型化を図ることができる。

次に、「表面電位の傾き」について説明する。本実施形態の場合、制御部５０は、メモリタグ９１に予め記憶済みの「表面電位の傾き」と、上述の「放電開始電圧Ｖｔｈ」とを用いて、帯電ローラ１２に印加する印加電圧Ｖｃを設定する。図６は、横軸に感光ドラム１１の表面電位Ｖｄをとり、縦軸に帯電ローラ１２の印加電圧Ｖｃをとったグラフであり、実験的に求めた表面電位Ｖｄと印加電圧Ｖｃとの関係を示している。

帯電ローラ１２に直流電圧を印加し、感光ドラム１１の当接位置ａから現像位置ｂ（図１参照）までの暗減衰を考慮しなければ、感光ドラム１１の表面電位Ｖｄは、放電開始電圧Ｖｔｈから印加電圧Ｖｃの増加分と同じ割合（図６の傾きＴ＝１）で増加する。この場合、制御部５０は、放電開始電圧Ｖｔｈに目標電位Ｖｄ_ｔａｒｇｅｔ（例えば７００Ｖ）を加えた電圧を、印加電圧Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ_ｔａｒｇｅｔ）に設定すればよい。

ところが、暗減衰量が３０Ｖ以上の感光ドラム１１を用いる場合、新品の感光ドラム１１であっても暗減衰量に大きなばらつきが生じやすく、この暗減衰量のばらつきによって「表面電位の傾き」は常に「傾きＴ＝１」であるとは限らない。本実施形態の場合、例えば暗減衰量が第一減衰量である場合に「表面電位の傾き」が「傾きＴ（例えば１）」になり、暗減衰量が第一減衰量よりも大きい第二減衰量である場合に、「表面電位の傾き」が「傾きα（例えば１．０６１）」になる。感光ドラム１１毎に「表面電位の傾き」が異なるならば、例え放電開始電圧Ｖｔｈが適切であっても、結果的に、帯電ローラ１２の印加電圧Ｖｃが、現像位置ｂで所望の電位を得るために必要とされる電圧よりも低く設定されてしまい、画像不良が生じ得る。この点に鑑み、本実施形態では、制御部５０がメモリタグ９１に予め記憶されている当該感光ドラム１１に関する「表面電位の傾き」を用いて、以下に示す式２によって帯電ローラ１２の印加電圧Ｖｃを設定できるようにしている。暗減衰量が第一減衰量よりも大きい第二減衰量である場合、暗減衰量が第一減衰量である場合における印加電圧に対する表面電位Ｖｄの第一変化量よりも変化の大きい第二変化量（図６参照）を放電開始電圧に加算した電圧が印加電圧として設定される。
［数２］
Ｖｃ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ＿ｔａｒｇｅｔ×α ・・・ 式（２）

＜傾き記憶処理＞
次に、感光ドラム１１毎に上記の「表面電位の傾き」を検出して、メモリタグ９１に記憶させる手順について説明する。「表面電位の傾き」を検出するために、ドラムカートリッジ９０と、ドラムカートリッジ９０内の感光ドラム１１と帯電ローラ１２とに電圧を印加して、感光ドラム１１の「表面電位の傾き」を検出可能とした検出装置（不図示）とを用意する。検出装置としては、例えば、感光ドラム１１を駆動可能な駆動部と、帯電ローラ１２に直流電圧を印加可能な電圧印加部と、現像位置ｂ（図１参照）で感光ドラム１１の表面電位（Ｖｄ）を測定可能な電位測定部と、除電部とを備えたものを用いた。除電部は、例えば交流電圧電源や除電部材等であり、現像位置ｂより感光ドラム１１の回転方向下流側且つ当接位置ａより回転方向上流側に配置されて、感光ドラム１１の表面を除電する。なお、検出装置としては上記した構成に限らず、例えば検出用に改造した画像形成装置を用いてよい。

図７に、感光ドラム１１の「表面電位の傾き」を測定してメモリタグ９１に書き込む「傾き記憶処理」を示す。また、図８に「傾き記憶処理」時のタイミングチャートを示す。図７に示す「傾き記憶処理」は、検出対象の感光ドラム１１を有するドラムカートリッジ９０が設置された上記の検出装置によって実行される処理であり、ドラムカートリッジ９０の製造の際に行われる。

ドラムカートリッジ９０が設置されると、駆動部により感光ドラム１１が駆動開始される（Ｓ１、ｔ１）。そして、感光ドラム１１の回転開始と共に、除電部により感光ドラム１１の除電が開始される（Ｓ２、ｔ１）。感光ドラム１１の回転が安定した状態で、電圧印加部により帯電ローラ１２に第１電圧Ｖ１（例えば１０００Ｖ）が印加される（Ｓ３、ｔ２〜ｔ４）。第１電圧Ｖ１の印加に応じて、電位測定部により感光ドラム１１の現像位置ｂでの表面電位（第１電位Ｖｄ１）が測定される（Ｓ４、ｔ３）。測定結果は、例えば３８０Ｖである。なお、電位測定部による第１電位Ｖｄ１、後述する第２電位Ｖｄ２、第３電位Ｖｄ３の計測は、感光ドラム１１や帯電ローラ１２の周方向の電位変動分を除くため、感光ドラム１１の少なくとも１周分に亘り計測するのが好ましい。

第１電位Ｖｄ１の測定後、電圧印加部により帯電ローラ１２に第２電圧Ｖ２（例えば１３００Ｖ）が印加される（Ｓ５、ｔ５〜ｔ７）。第２電圧Ｖ２の印加に応じて、電位測定部により感光ドラム１１の現像位置ｂでの表面電位（第２電位Ｖｄ２）が測定される（Ｓ６、ｔ６）。測定結果は、例えば６５９Ｖである。

第２電位Ｖｄ２の測定後、さらに電圧印加部により帯電ローラ１２に第３電圧Ｖ３（例えば１５００Ｖ）が印加される（Ｓ７、ｔ８〜ｔ１０）。第３電圧Ｖ３の印加に応じて、電位測定部により感光ドラム１１の現像位置ｂでの表面電位（第３電位Ｖｄ３）が測定される（Ｓ８、ｔ９）。測定結果は、例えば８５２Ｖである。

上記した３回の表面電位の測定後、除電部による除電が停止されると共に（Ｓ９、ｔ１１）、駆動部による感光ドラム１１の駆動が停止される（Ｓ１０、ｔ１１）。そして、上記の第１〜第３電圧（Ｖ１〜Ｖ３）と第１〜第３電位（Ｖｄ１〜Ｖｄ３）とに基づいて、感光ドラム１１の「表面電位の傾き」を算出する（ステップＳ１１）。「表面電位の傾き」は、下記に示す式３により算出される。

こうして算出される「表面電位の傾き」は、例えば「１．０６１」である。そして、算出された「表面電位の傾き」は、ドラムカートリッジ９０に設けられたメモリタグ９１に書き込んで記憶される（Ｓ１２）。こうしてメモリタグ９１に「表面電位の傾き」が記憶されたドラムカートリッジ９０は、梱包され製品として出荷される。

＜交換時処理＞
次に、新品のドラムカートリッジ９０が画像形成装置１００に設置された場合に実行される「ドラム交換時処理」について、図３を参照しながら図９を用いて説明する。本実施形態の「ドラム交換時処理」は、制御部５０（図３参照）により実行される。制御部５０は、ユーザによって新品のドラムカートリッジ９０が画像形成装置１００に設置された後の電源オン時に、図９に示す「ドラム交換時処理」を実行する。

図９に示すように、制御部５０は、ドラムカートリッジ９０の交換後の初回の本体電源オンであるか否かを判定する（Ｓ２１）。ドラムカートリッジ９０の交換後の初回の本体電源オンでない場合（Ｓ２１のＮＯ）、制御部５０は当該ドラム交換時処理を終了する。他方、ドラムカートリッジ９０の交換後の初回の本体電源オンである場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、制御部５０はドラムカートリッジ交換用の扉（不図示）が閉じた状態であるか否かを判定する（Ｓ２２）。ドラムカートリッジ交換用の扉が閉じた状態であるか否かは、扉開閉センサ（例えば光センサ等）によって検出すればよい。ドラムカートリッジ交換用の扉が開いた状態である場合（Ｓ２２のＮＯ）、制御部５０はドラムカートリッジ交換用の扉が閉じられるまで処理を待機する。ドラムカートリッジ交換用の扉が閉じた状態である場合（Ｓ２２のＹＥＳ）、制御部５０は画像形成可能な状態であるとして、装着されたドラムカートリッジ９０のメモリタグ９１から「表面電位の傾き」を読み出し、メモリ５１０に書き込む（Ｓ２３）。

そして、制御部５０は、メモリ５１０に書き込んだ「表面電位の傾き」を用いて、帯電ローラ１２に印加する印加電圧Ｖｃを設定する（Ｓ２４）。即ち、制御部５０は、上記式１に従って放電開始電圧Ｖｔｈを算出し、この放電開始電圧Ｖｔｈと「表面電位の傾き」とから上記式２に従って印加電圧Ｖｃを設定する。

次に、印加電圧Ｖｃの設定に関して本実施形態と従来例とを比較する実験を行った。環境はＮ／Ｎ環境とし、また多数枚の記録材の通紙により感光ドラム１１の電荷輸送層５５は略２０μｍまで削れている状態にした。そして、感光ドラム１１は、略３００ｍｍ／ｓの回転速度で回転させた。

クリーニングブレード２０により表面が清掃された感光ドラム１１は、除電露光装置１８により表面電位が略１００Ｖにされる。次いで、放電開始電圧を算出するために、帯電電源７０に対し略８００Ｖの電圧Ｖ１が、略１４００Ｖの電圧Ｖ２が印加され、それに応じて流れる電流Ｉａ、Ｉｂを測定した。ここでは、略８００Ｖの電圧Ｖ１が印加された時に２０μＡの電流Ｉａが流れ、略１４００Ｖの電圧Ｖ２が印加されたときに８０μＡの電流Ｉｂが流れたものとする。これら電圧Ｖ１、Ｖ２と電流Ｉａ、Ｉｂとを用いて上述の式１による演算を行って、放電開始電圧Ｖｔｈ「５４０Ｖ」を算出した。

従来例の場合、暗減衰量が第一減衰量（例えば１０Ｖ）である場合と、第一減衰量よりも大きい第二減衰量（例えば５０Ｖ）の場合とで、同じ「表面電位の傾き」（図６の傾きＴ（＝１））により印加電圧Ｖｃが設定される。具体的に、放電開始電圧Ｖｔｈ「５４０Ｖ」に、目標電位（７００Ｖとする）に「傾きＴ」を乗じた値「７００Ｖ」を加算した「１２４０Ｖ」が印加電圧Ｖｃに設定される。暗減衰量が第一減衰量である場合、帯電ローラ１２に印加電圧Ｖｃ「１２４０Ｖ」を印加して画像形成を行ったところ、感光ドラム１１の表面電位Ｖｄは略６９０Ｖとなり、目標電位「７００Ｖ」に近い値であった。それ故、良好な画像を得ることができた。他方、暗減衰量が第二減衰量である場合、帯電ローラ１２に印加電圧Ｖｃ「１２４０Ｖ」を印加して画像形成を行ったところ、感光ドラム１１の表面電位Ｖｄは略６５０Ｖとなり、目標電位「７００Ｖ」に近い値が得られず、画像不良が生じてしまった。

これに対し、本実施形態では、暗減衰量が第一減衰量（例えば１０Ｖ）である場合と、第一減衰量よりも大きい第二減衰量（例えば５０Ｖ）の場合とで、画像不良が生じなかった。暗減衰量が第一減衰量であるときの「表面電位の傾き」が図６の「傾きＴ」である場合、放電開始電圧Ｖｔｈ「５４０Ｖ」に、目標電位に「傾きＴ」を乗じた値「７００Ｖ」（第一変化量）を加算した「１２４０Ｖ」（第一電圧）が印加電圧Ｖｃに設定される。帯電ローラ１２に印加電圧Ｖｃ「１２４０Ｖ」を印加して画像形成を行ったところ、感光ドラム１１の表面電位Ｖｄは略６９０Ｖとなり、目標電位「７００Ｖ」に近い値が得られた故に、画像不良が生じなかった。

他方、暗減衰量が第一減衰量よりも大きい第二減衰量であるときの「表面電位の傾き」が図６に示した傾きα（＝１．０６１）である場合、目標電位に傾きαを乗じた値は「７４３Ｖ」（第二変化量）である。放電開始電圧Ｖｔｈ「５４０Ｖ」に、上記の第一変化量よりも変化の大きい第二変化量「７４３Ｖ」を加算して、印加電圧Ｖｃ「１２８３Ｖ」（第二電圧）が設定される。帯電ローラ１２に印加電圧Ｖｃ「１２８３Ｖ」を印加して画像形成を行ったところ、感光ドラム１１の表面電位は略６９５Ｖとなり、目標電位「７００Ｖ」に近い値が得られた故に、画像不良が生じなかった。

以上のように、本実施形態では、感光ドラム１１を帯電するために帯電ローラ１２に印加する印加電圧Ｖｃが、暗減衰量が異なり得る個々の感光ドラム１１毎に、メモリタグ９１に予め保持されている「表面電位の傾き」を用いて設定できるようにした。個々の感光ドラム１１毎に固有の「表面電位の傾き」を用い印加電圧Ｖｃを設定することにより、感光ドラム１１の単体毎の暗減衰量のばらつきに対応する印加電圧Ｖｃを、帯電ローラ１２に印加することができる。そうすると、感光ドラム１１を交換しても、交換前後において感光ドラム１１の表面電位Ｖｄは適正な電位（目標電位）に高精度に維持されることから、画像不良が生じるのを抑制できる。

＜他の実施形態＞
上述した実施形態では、新品のドラムカートリッジ９０が画像形成装置１００に設置された際に「表面電位の傾き」を用い印加電圧Ｖｃを設定する場合を例に説明したが、これに限らない。例えば、制御部５０は非画像形成時に、「表面電位の傾き」を用い印加電圧Ｖｃを設定する設定モードを実行可能であってよい。即ち、帯電ローラ１２に異なる複数の直流電圧を印加し、その際に流れる電流を電流計８０により取得して、放電開始電圧Ｖｔｈを求め、求めた放電開始電圧Ｖｔｈと「表面電位の傾き」とにより印加電圧Ｖｃを設定する処理を実行し得る。この場合、感光ドラム１１の耐久（経時）による劣化、環境条件による放電開始電圧Ｖｔｈの変化に対応するとともに、感光ドラム１１の単体毎の暗減衰量のばらつき等に対応した印加電圧を、帯電ローラ１２に印加することが可能となる。

本明細書において、非画像形成時とは、例えば前回転時、後回転時、紙間などである。前回転時とは、画像形成開始時にプリント信号を受けてトナー像を形成することなく感光ドラム１１等の回転を開始させてから、感光ドラム１１に露光が開始されるまでの期間である。後回転時とは、画像形成ジョブの最後の画像形成終了後から、トナー像を形成することなく継続回転される感光ドラム１１等の回転が停止されるまでの期間である。また、紙間とは、記録材Ｓに対応した画像領域と画像領域との間の期間であり、この紙間時に各種制御を行う場合には、適宜、紙間の期間を延ばす場合もある。

なお、上述した実施形態では、各色の感光ドラム１１Ｙ〜１１Ｋから中間転写ベルト１６に各色のトナー像を一次転写した後に、記録材Ｓに各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置を説明したが、これに限らない。例えば、感光ドラム１１Ｙ〜１１Ｋから記録材Ｓに直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。

１１Ｙ〜１１Ｋ…感光体（感光ドラム）、１２Ｙ〜１２Ｋ…帯電部材（帯電ローラ）、１３Ｙ〜１３Ｋ…露光手段（露光装置）、１４Ｙ〜１４Ｋ…現像装置、５０…設定手段（制御部）、７０…帯電電源、８０…電流検出手段（電流計）、９０…ドラムカートリッジ、９１…情報保持手段（メモリタグ）、１００…画像形成装置、１００Ａ…装置本体

Claims (6)

1. 装置本体と、
   前記装置本体に交換可能に設けられた、回転する感光体と、
   前記感光体に当接位置で当接し、電圧の印加により前記感光体の表面を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に直流電圧のみを印加する帯電電源と、
   帯電された前記感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   前記感光体上に形成された静電潜像を、前記当接位置よりも前記感光体の回転方向下流の現像位置で現像剤によりトナー像に現像する現像装置と、
   前記感光体と同時に交換可能に設けられ、前記感光体に関する情報が保持されている情報保持手段と、
   前記情報保持手段に保持されている前記感光体に関する情報に基づいて、前記帯電部材に印加する印加電圧を設定する設定手段と、を備え、
   前記設定手段は、前記感光体が前記当接位置から前記現像位置に回転するまでに減衰する表面電位の減衰量が第一減衰量の場合に、前記印加電圧を第一電圧に設定し、前記表面電位の減衰量が前記第一減衰量よりも大きい第二減衰量の場合に、前記印加電圧を前記第一電圧よりも大きい第二電圧に設定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体に関する情報は、前記帯電部材が放電を開始する放電開始電圧以上の直流電圧を前記帯電部材に印加したときの、前記直流電圧に対する前記感光体の表面電位の変化量であり、
   前記設定手段は、前記放電開始電圧に第一変化量を加算して前記第一電圧を設定し、前記放電開始電圧に前記第一変化量よりも変化の大きい第二変化量を加算して前記第二電圧を設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記設定手段は、前記感光体の交換時に前記印加電圧を設定する、
   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. 前記帯電部材に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
   前記設定手段は、非画像形成時に、前記帯電部材に異なる複数の直流電圧を印加して、その際に流れる電流を前記電流検出手段により取得し、これら電圧と電流とに基づいて前記印加電圧を設定する設定モードを実行可能である、
   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. 前記感光体は、前記表面電位の減衰量が３０Ｖ以上である、
   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。
6. 前記感光体と前記帯電部材と前記情報保持手段は、前記装置本体に交換可能なドラムカートリッジに設けられる、
   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。
   

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