JP2021071539A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、高精度な像担持体の表面電位を得ることが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、感光体ドラムと、帯電部と、現像部と、現像電源と、電流検出部と、制御部と、を備える。現像電源は、交流成分及び直流成分を含む現像電圧を現像ローラーに印加する。電流検出部は、現像電圧を現像ローラーに印加したときに現像ローラーと感光体ドラムとの間で流れる現像電流を検出する。制御部は、帯電部によって感光体ドラムの表面を一様に帯電させ、現像電源によって直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラーに印加したとき、電流検出部によって検出されたそれぞれの現像電流の直流成分に基づき、感光体ドラムの表面電位を算出する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、均一に帯電された感光体ドラム（像担持体）の表面を露光することで形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像として現像する画像形成プロセスが広く利用されている。高品質な画像を得るためには、感光体ドラムの表面電位に対し、適正な電位差を設けた現像バイアスによって現像を行うことが求められる。

感光体ドラムの表面電位は、静電潜像を感光体ドラムの表面に形成するために設計上予め定められた基準表面電位に対し、画像形成装置の使用環境や経年変化等によって、実際には異なることがあった。このため、画像形成を行うときの、実際の感光体ドラムの表面電位を検出する技術が提案されている。

従来、感光体ドラムの表面電位を検出するために、表面電位センサーが用いられていた。しかしながら、表面電位センサーは、高価であり、さらに飛散したトナー等が付着すると、正しく測定することができなくなるといった課題があった。そこで、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、感光体ドラムの表面電位を得る技術が提案され、その一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１で開示された従来の電子写真装置は、感光体上にパルス状の静電電位パターンを形成し、現像ローラーにバイアスを印加し、静電電位パターンを現像する際に感光体から現像ローラーに流れ込む電流を測定して感光体上の表面電位を得る。具体的には、パルス状の静電電位パターンの切り替わるポイントで電流をモニターすることで、感光体の表面電位を推定する。これにより、表面電位センサーを用いることなく、感光体上の表面電位を得ることができる。

特開２００３−２９５５４０号公報

しかしながら、特許文献１で開示された従来の電子写真装置でモニターする電流は、感光体や帯電部材等の経年変化等の影響を受け易く、不安定であって、誤差を含み易いことが課題であった。これにより、感光体上の表面電位の精度が低下することが懸念された。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、高精度な像担持体の表面電位を得ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電部と、現像部と、現像電源と、電流検出部と、制御部と、を備える。像担持体ユニットは、像担持体を有する。像担持体は、感光層を有し、表面に静電潜像が形成される。帯電部は、像担持体の表面を帯電させる。現像部は、現像剤中のトナーを担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。現像電源は、交流成分及び直流成分を含む現像電圧を現像剤担持体に印加する。電流検出部は、現像電圧を現像剤担持体に印加したときに現像剤担持体と像担持体との間で流れる現像電流を検出する。制御部は、像担持体、帯電部、現像部及び現像電源の動作を制御する。制御部は、帯電部によって像担持体の表面を一様に帯電させ、現像電源によって直流成分が異なる複数の現像電圧を現像剤担持体に印加したとき、電流検出部によって検出されたそれぞれの現像電流の直流成分に基づき、像担持体の表面電位を算出する。

本発明の構成によれば、像担持体の表面を一様に帯電させ、直流成分が異なる複数の現像電圧を現像剤担持体に印加したときそれぞれの現像電流の直流成分に基づき、像担持体の表面電位を算出するので、現像電流の安定性が高く、像担持体の表面電位の算出精度を向上させることができる。したがって、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、高精度な像担持体の表面電位を得ることが可能である。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の画像形成部周辺を示す断面図である。 本発明の実施形態の画像形成装置における現像に係る現像電圧の直流成分と現像電流の直流成分との関係を示すグラフである（ａ−Ｓｉ感光体）。 本発明の第１実施形態の画像形成装置の感光体ドラムの表面電位算出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の画像形成装置の感光体ドラムの表面電位算出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の画像形成装置の感光体ドラムの表面電位算出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の画像形成装置における現像に係る現像電圧の直流成分と現像電流の直流成分との関係を示すグラフである（ＯＰＣ感光体）。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

図１は、画像形成装置１の構成を示す概略断面図である。図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。図３は、画像形成装置１の画像形成部２０周辺を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１の一例としては、中間転写ベルト３１を用いてトナー像を用紙Ｐに転写するタンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置１は、例えばプリント（印刷）、スキャン（画像読取）、ファクシミリ送信等の機能を備えたいわゆる複合機であっても良い。

画像形成装置１は、図１及び図２に示すように、その本体２に設けられた、給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０、定着部６、用紙排出部７、制御部８及び記憶部９を含む。

給紙部３は、複数枚の用紙Ｐを収容し、印刷時に用紙Ｐを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部４は、給紙部３から送り出された用紙Ｐを二次転写部３３及び定着部６へと搬送し、さらに定着後の用紙Ｐを用紙排出口４ａから用紙排出部７に排出する。両面印刷が行われる場合、用紙搬送部４は、第一面の定着後の用紙Ｐを分岐部４ｂによって反転搬送部４ｃに振り分け、用紙Ｐを再度、二次転写部３３及び定着部６へと搬送する。露光部５は、画像データに基づき制御されたレーザー光を画像形成部２０に向かって照射する。

画像形成部２０は、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、シアン用の画像形成部２０Ｃ、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ及びブラック用の画像形成部２０Ｂを含む。これらの４つの画像形成部２０は、基本的な構成が同じである。これにより、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、各色を表す「Ｙ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｂ」の識別記号は省略することがある。

画像形成部２０は、所定の方向（図１及び図３における時計回り）に回転可能に支持された感光体ドラム（像担持体）２１を備える。画像形成部２０は、さらに感光体ドラム２１の周囲に、その回転方向に沿って帯電部４０、現像部５０及びドラムクリーニング部６０を備える。なお、現像部５０とドラムクリーニング部６０との間に一次転写部３２が配置される。

帯電部４０は、感光体ドラム２１の表面を所定電位に帯電させる。そして、露光部５から照射されたレーザー光によって感光体ドラム２１の表面に原稿画像の静電潜像が形成される。現像部５０は、この静電潜像にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する。４つの画像形成部２０それぞれは、異なる色のトナー像を形成する。

転写部３０は、中間転写ベルト３１、一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂ、二次転写部３３及びベルトクリーニング部３４を備える。中間転写ベルト３１は、所定の方向（図１における反時計回り）に回転可能に支持され、４つの画像形成部２０それぞれで形成されたトナー像が順次重ねて一次転写される中間転写体である。４つの画像形成部２０は、中間転写ベルト３１の回転方向上流側から下流側に向けて一列に並んだいわゆるタンデム方式にして配置される。

一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂは、各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂの上方に配置される。二次転写部３３は、用紙搬送部４の、定着部６よりも用紙搬送方向上流側であって、転写部３０の、各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂよりも中間転写ベルト３１の回転方向下流側に配置される。ベルトクリーニング部３４は、各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂよりも中間転写ベルト３１の回転方向上流側に配置される。

トナー像は、各色の一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂで中間転写ベルト３１の外周面に一次転写される。そして、中間転写ベルト３１の回転とともに所定のタイミングで各画像形成部２０のトナー像が連続して重ねて中間転写ベルト３１に転写されることにより、中間転写ベルト３１の外周面にはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。ドラムクリーニング部６０は、一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナー等を除去してクリーニングする。

中間転写ベルト３１の外周面のカラートナー像は、用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、二次転写部３３に形成される二次転写ニップ部で転写される。ベルトクリーニング部３４は、二次転写後に中間転写ベルト３１の外周面に残留するトナー等を除去してクリーニングする。

定着部６は、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱、加圧してトナー像を用紙Ｐに定着させる。

制御部８は、不図示のＣＰＵ、画像処理部、その他の電子回路及び電子部品を含む。ＣＰＵは、記憶部９に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、画像形成装置１に設けられた各構成要素の動作を制御して画像形成装置１の機能に係る処理を行う。給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０及び定着部６それぞれは、制御部８から個別に指令を受け、連動して用紙Ｐへの印刷を行う。また、制御部８は、後述する電流検出部１３から出力値を得ることができる。

記憶部９は、例えば不図示のプログラムＲＯＭ（Read Only Memory）、データＲＯＭなどといった不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性の記憶装置との組み合わせで構成される。

続いて、画像形成部２０の構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、各色の画像形成部２０は基本的な構造が同じであるので、各色を表す識別記号は省略する。

画像形成部２０は、前述のように、図２及び図３に示す感光体ドラム２１、帯電部４０、現像部５０及びドラムクリーニング部６０を備える。

感光体ドラム２１は、中心軸線を水平にして回転可能に支持され、不図示の駆動部によってその軸線回りに一定速度で回転される。感光体ドラム２１は、例えばアルミニウム等の金属製のドラム素管の表面に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の無機感光体で構成される感光層を有する。感光体ドラム２１の表面には、静電潜像が形成される。

帯電部４０は、例えば帯電ローラー４１及び帯電クリーニングローラー４２を有する。

帯電ローラー４１は、中心軸線を水平にして回転可能に支持され、感光体ドラム２１の表面に接触することで、感光体ドラム２１の回転に従って回転する。帯電ローラー４１は、例えば芯金の表面に、イオン導電材を配合した架橋ゴム等で構成される導電層を有する。感光体ドラム２１の表面に接触して従動回転する帯電ローラー４１に所定の帯電電圧を印加すると、感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。帯電クリーニングローラー４２は、帯電ローラー４１の表面に接触し、帯電ローラー４１の表面をクリーニングする。

帯電ローラー４１は、帯電電源１１に電気的に接続される。帯電電源１１は、不図示の交流定電圧電源及び直流定電圧電源を有する。交流定電圧電源は、昇圧トランスを用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を出力する。直流定電圧電源は、昇圧トランスを用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を整流した直流電圧を出力する。帯電電源１１は、交流定電圧電源から出力された交流電圧（交流成分）及び直流定電圧電源から出力された直流電圧（直流成分）を含む帯電電圧を生成し、当該帯電電圧を帯電ローラー４１に印加する。

現像部５０は、現像容器５１、第１攪拌搬送部材５２、第２攪拌搬送部材５３及び現像ローラー（現像剤担持体）５４を有する。

現像容器５１は、現像部５０から感光体ドラム２１の表面に供給する現像剤として、例えばトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。第１攪拌搬送部材５２及び第２攪拌搬送部材５３は、現像容器５１の内部に配置される。第１攪拌搬送部材５２及び第２攪拌搬送部材５３は、感光体ドラム２１と平行に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器５１に支持され、当該軸線回りに回転することで、回転軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら搬送する。トナーは、現像容器５１の内部で循環され、帯電される。

現像ローラー５４は、感光体ドラム２１と平行に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器５１に支持される。現像ローラー５４は、例えば図２において反時計回りに回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極とを有する。現像ローラー５４は、感光体ドラム２１との対向領域において感光体ドラム２１の表面に付着させるトナーを担持する。

現像ローラー５４は、現像電源１２に電気的に接続される。現像電源１２の構成及び動作は、帯電電源１１の構成及び動作と同様である。現像電源１２は、交流定電圧電源から出力された交流電圧（交流成分）及び直流定電圧電源から出力された直流電圧（直流成分）を含む現像電圧を生成し、当該現像電圧を現像ローラー５４に印加する。

現像剤は、現像容器５１内において第１攪拌搬送部材５２及び第２攪拌搬送部材５３により攪拌、循環されて帯電され、現像ローラー５４の表面に担持される。現像ローラー５４の表面では、トナー及び磁性キャリアで構成される不図示の磁気ブラシが形成される。現像ローラー５４に所定の現像電圧が印加されると、感光体ドラム２１の表面電位との間の電位差により、現像ローラー５４の表面に担持されたトナーが感光体ドラム２１の表面に飛翔し、感光体ドラム２１の表面の静電潜像が現像される。

ドラムクリーニング部６０は、クリーニングローラー６１、クリーニングブレード６２及び回収スパイラル６３を有する。

クリーニングローラー６１は、感光体ドラム２１の表面に所定の圧力で接触し、不図示の駆動部によって感光体ドラム２１との接触領域が感光体ドラム２１と同方向に移動する向きに回転する。クリーニングブレード６２は、感光体ドラム２１の表面に所定の圧力で接触する。クリーニングローラー６１及びクリーニングブレード６２は、一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナー等を除去してクリーニングする。回収スパイラル６３は、感光体ドラム２１の表面から除去された廃トナー等を、ドラムクリーニング部６０の外部に設けられた不図示の廃トナー回収容器へ搬送する。

感光体ドラム２１、帯電部４０、現像部５０、ドラムクリーニング部６０、帯電電源１１及び現像電源１２の動作は、制御部８によって制御される。

ここで、現像電源１２によって現像ローラー５４にトナーと同極性（例えばプラス）の現像電圧が印加されることで、現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間に電位差が発生する。帯電し、現像ローラー５４に担持されたトナーは、現像領域Ｄにおいて現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間で移動し、感光体ドラム２１の表面に付着する。その結果、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像がトナー像に現像される。そして、帯電したトナーが現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間を移動することで、現像領域Ｄに電流が流れる。

画像形成装置１は、電流検出部１３を備える。電流検出部１３は、現像電圧を現像ローラー５４に印加したときに、現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間で流れる現像電流を検出することができる。

現像電流は、二成分現像剤において、トナー移動電流と、キャリア電流と、で構成される。トナー移動電流は、トナーが現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間を移動することによって流れる電流である。トナー移動電流は、現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間のトナーの移動によってのみ生じる電流である。トナー移動電流は、現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間を移動するトナーの量と相関を有し、移動するトナーの量に応じた値を有する。詳細には、トナー移動電流は、移動するトナーの量が多くなるほど大きくなる。

なお、本実施形態では、現像剤として二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤においても同様に、電流検出部１３によって現像電流を正確に検出することができる。一成分現像剤において、現像電流は、トナー移動電流と、現像空間（現像領域Ｄ）を流れる電流と、で構成される。トナー移動電流は、トナーが現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間を移動することによって流れる電流である。現像空間を流れる電流は、トナーによる現像がほとんど行われない状態で流れる電流である。

現像電流が流れる方向は、現像ローラー５４の電位と、感光体ドラム２１の表面電位との電位差によって決定される。すなわち、現像電流は、現像ローラー５４の電位が感光体ドラム２１の表面電位よりも高いと、現像ローラー５４から感光体ドラム２１に向かって流れ、現像ローラー５４の電位が感光体ドラム２１の表面電位よりも低いと、感光体ドラム２１から現像ローラー５４に向かって流れる。

図４は、画像形成装置１における現像に係る現像電圧の直流成分と現像電流の直流成分との関係を示すグラフである（ａ−Ｓｉ感光体）。同様に、表１は、現像に係る現像電圧の直流成分と現像電流の直流成分との関係を示したデータである。

図４及び表１は、感光体ドラム２１の表面が、静電潜像を形成するために設計上予め定められた基準表面電位（例えば２７０Ｖ）となるように帯電部４０を制御し、感光体ドラ
ム２１の表面を一様に帯電させた状態で、直流成分が異なる例えば４つの現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、電流検出部１３によって検出されたそれぞれの現像電流の直流成分を表す。

本実施形態では、これら４つの現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、現像電流の直流成分に基づき、実際の感光体ドラム２１の表面電位Ｖｒを算出する。具体的には、４つのデータを直線近似し、現像電流の直流成分がゼロとなる現像電圧の直流成分を算出し、実際の感光体ドラム２１の表面電位Ｖｒとする。これにより、本実施形態では、基準表面電位（例えば２７０Ｖ）に対し、例えば高電圧側の２つのデータと、低電圧側の２
つのデータと、を用い、実際の感光体ドラム２１の表面電位Ｖｒを２７３Ｖとして得るこ
とができる。

このようにして、制御部８は、感光体ドラム２１の表面が、静電潜像を形成するために設計上予め定められた基準表面電位となるように帯電部４０を制御して感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させ、現像電源１２によって直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したとき、電流検出部１３によって検出されたそれぞれの現像電流の直流成分に基づき、実際の感光体ドラム２１の表面電位を算出する。

この構成によれば、感光体ドラム２１の表面を基準表面電位で一様に帯電させ、直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したときそれぞれの現像電流の直流成分に基づき、実際の感光体ドラム２１の表面電位を算出するので、現像電流の安定性が高く、感光体ドラム２１の表面電位の算出精度を向上させることができる。したがって、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、高精度な感光体ドラム２１の表面電位を得ることが可能である。

なお、感光体ドラム２１の表面電位の算出に用いる現像電圧は、４つに限定されるわけではなく、２つ以上であれば良い。さらに、基準表面電位に対し、高電圧側または低電圧側の少なくとも一方の、直流成分が異なる複数の現像電圧を用いて、感光体ドラム２１の表面電位を算出することができる。

すなわち、言い換えれば、制御部８は、基準表面電位に対し、高電圧側または低電圧側の少なくとも一方において、直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したとき、それぞれの現像電流の直流成分に基づき、現像電流の直流成分がゼロとなる現像電圧の直流成分を算出し、実際の感光体ドラム２１の表面電位とする。

この構成によれば、現像電流の直流成分がゼロとなるとき、すなわち現像ローラー５４側、感光体ドラム２１側のいずれの方向にも現像電流が流れない状態のときの現像電圧の直流成分を、実際の感光体ドラム２１の表面電位とすることができる。これにより、感光体ドラム２１の表面電位を容易に得ることが可能である。

なお、現像ローラー５４の電位が感光体ドラム２１の表面電位よりも高い場合と、低い場合とで、現像電流の流れる方向が逆転するので、基準表面電位に対し、高電圧側及び低電圧側の両方の現像電圧を、感光体ドラム２１の表面電位の算出に用いることが好ましい。すなわち、制御部８は、基準表面電位に対し、高電圧側及び低電圧側のそれぞれの直流成分を含む複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加し、感光体ドラム２１の表面電位を算出する。

この構成によれば、現像ローラー５４と感光体ドラム２１との間を、トナーやキャリアが移動しない、現像電流だけが流れる状態にすることができる。これにより、現像電流に誤差が生じ易くなる要因を排除することができ、より一層高精度な感光体ドラム２１の表面電位を得ることが可能である。

なお、上記実施形態のように、算出に用いる現像電圧は、電位差１００Ｖ以内（図４及
び表１に示す最小値２２０Ｖ、最大値３２０Ｖ）の狭い範囲であることが好ましく、さら
に狭い電位差５０Ｖ以内の範囲であれば一層好ましい。

そして、制御部８は、上記の感光体ドラム２１の表面電位の算出を、非画像形成時に、感光体ドラム２１の非露光領域を利用して実行する。この構成によれば、非画像形成時に、トナーが飛翔しない白地領域が利用されるので、現像電流としては、トナー移動電流を含まず、キャリア電流のみを含む。したがって、感光体ドラム２１の表面電位の高精度化を図ることができる。

図５は、第１実施形態の画像形成装置１の感光体ドラム２１の表面電位算出処理の例を示すフローチャートである。第１実施形態の、感光体ドラム２１の表面電位の算出処理について、図５の処理フローを参照しつつ説明する。

画像形成装置１は、例えば印刷ジョブの開始前に、図５に示す感光体ドラム２１の表面電位の算出処理を実行する。当該算出処理が開始されると（図５のスタート）、制御部８は、感光体ドラム２１の表面を帯電させる（ステップ＃１０１）。このとき、制御部８は、感光体ドラム２１の表面が、静電潜像を形成するために設計上予め定められた基準表面電位（例えば２７０Ｖ）となるように帯電部４０を制御し、感光体ドラム２１の表面を一
様に帯電させる。

続いて、制御部８は、現像電源１２によって現像ローラー５４に現像電圧を印加する（ステップ＃１０２）。さらに、制御部８は、電流検出部１３によって現像電流の直流成分を検出する（ステップ＃１０３）。

なお、画像形成装置１は、直流成分が異なる複数（本実施形態では例えば４つ、図４及び表１参照）の現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、現像電流の直流成分を検出する。このため、すべての現像電流の直流成分の検出が終了したか否かが判定される（ステップ＃１０４）。すべての現像電流の直流成分の検出が終了していない場合（ステップ＃１０４のＮｏ）、ステップ＃１０１に戻って、現像ローラー５４への現像電圧の印加（ステップ＃１０２）、現像電流の直流成分の検出（ステップ＃１０３）が繰り返される。

すべての現像電流の直流成分の検出が終了した場合（ステップ＃１０４のＹｅｓ）、制御部８は、感光体ドラム２１の表面電位を算出する（ステップ＃１０５）。すなわち、制御部８は、直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、現像電流の直流成分に基づき、感光体ドラム２１の表面電位を算出する。

具体的には、制御部８は、現像電流の直流成分がゼロとなる現像電圧の直流成分を算出し、実際の感光体ドラム２１の表面電位とする。より具体的には、本実施形態では、４つのデータを直線近似し、現像電流の直流成分がゼロとなる現像電圧の直流成分を算出し、実際の感光体ドラム２１の表面電位とする。

そして、制御部８は、図５に示す感光体ドラム２１の表面電位の算出処理を終了する（図５のエンド）。制御部８は、当該算出処理で得られた実際の感光体ドラム２１の表面電位（例えば２７３Ｖ）を利用して現像電圧を改めて定め、印刷ジョブを実行する。この構
成によれば、印刷ジョブを実行するときの、実際の感光体ドラム２１の表面電位に基づいて現像電圧を設定することができ、好適な画像形成を実現することが可能になる。

図６は、第２実施形態の画像形成装置１の感光体ドラム２１の表面電位算出処理の例を示すフローチャートである。第２実施形態の、感光体ドラム２１の表面電位の算出処理について、図６の処理フローを参照しつつ説明する。なお、第２実施形態における図６に示したステップ＃１０１からステップ＃１０５までの処理は、先に説明した第１実施形態における図５の記載と同様であるので、ここでは説明を省略する。

第２実施形態の感光体ドラム２１の表面電位の算出処理では、実際の感光体ドラム２１の表面電位が算出されると（図６のステップ＃１０５）、制御部８は、当該実際の感光体ドラム２１の表面電位と、基準表面電位（例えば２７０Ｖ）と、の差が所定値よりも大き
いか否かを判定する（ステップ＃２０１）。この所定値は、例えば感光体ドラム２１がアモルファスシリコン感光体で構成される感光層を有する場合、１０Ｖに予め設定される。

ステップ＃１０５で算出した実際の感光体ドラム２１の表面電位と、基準表面電位（例えば２７０Ｖ）と、の差が所定値（例えば１０Ｖ）よりも小さい場合（ステップ＃２０１
のＮｏ）、制御部８は、現像電圧を変更しない（ステップ＃２０２）。すなわち、図６に示す感光体ドラム２１の表面電位の算出処理の終了後（図６のエンド）、引き続き実行される印刷ジョブで、従前の現像電圧が現像ローラー５４に印加され、現像動作が行われる。

ステップ＃１０５で算出した実際の感光体ドラム２１の表面電位と、基準表面電位（例えば２７０Ｖ）と、の差が所定値（例えば１０Ｖ）よりも大きい場合（ステップ＃２０１
のＹｅｓ）、制御部８は、現像電圧を所定量低下させる設定とする（ステップ＃２０３）。この所定量は、例えば８０Ｖに予め設定される。すなわち、具体的には、現像電圧とし
て、基準表面電位よりも例えば８０Ｖ低い電圧が改めて設定される。そして、図６に示す
感光体ドラム２１の表面電位の算出処理の終了後（図６のエンド）、引き続き実行される印刷ジョブで、基準表面電位よりも例えば８０Ｖ低い現像電圧が現像ローラー５４に印加
され、現像動作が行われる。

第２実施形態の構成によれば、実際の感光体ドラム２１の表面電位と、基準表面電位（例えば２７０Ｖ）と、の差が所定値よりも大きくずれる場合に、算出した実際の感光体ド
ラム２１の表面電位に基づいて現像電圧を設定することを回避することができる。

図７は、第３実施形態の画像形成装置１の感光体ドラム２１の表面電位算出処理の例を示すフローチャートである。第３実施形態の、感光体ドラム２１の表面電位の算出処理について、図７の処理フローを参照しつつ説明する。なお、第３実施形態における図７に示したステップ＃１０１からステップ＃１０５までの処理は、先に説明した第１実施形態における図５の記載と同様であるので、ここでは説明を省略する。

第３実施形態の感光体ドラム２１の表面電位の算出処理では、実際の感光体ドラム２１の表面電位が算出されると（図７のステップ＃１０５）、印刷ジョブが開始され、制御部８は、１枚の用紙に対する印刷を実行する（ステップ＃３０１）。

続いて、制御部８は、用紙１枚印刷後の感光体ドラム２１の表面電位を予測する（ステップ＃３０２）。感光体ドラム２１の表面電位は、感光体ドラム２１の使用状況、例えば使用環境の温度・湿度、連続印刷状況、休止状況、総使用時間などから予測することができる。

続いて、制御部８は、改めて予測した感光体ドラム２１の表面電位に応じて、現像電圧を変更する（ステップ＃３０３）。すなわち、当該印刷ジョブにおいて印刷枚数がまだ残っている場合（ステップ＃３０４のＮｏ）、ステップ＃３０１に戻って、次の１枚の印刷では、予測した感光体ドラム２１の表面電位に応じて変更された現像電圧が現像ローラー５４に印加され、現像動作が行われる。

当該印刷ジョブの印刷枚数が終了の場合（ステップ＃３０４のＹｅｓ）、図７の処理フローは終了される（図７のエンド）。

実際の感光体ドラム２１の表面電位の算出は、１枚印刷する度に、その印刷前に実行すれば、キャリア現像やトナー被りなどといった不具合の発生を抑制することができる。しかしながら、連続印刷時の紙間等では、劣化トナーの強制吐出動作等が入ることがあり、１枚印刷する前に毎回、実際の感光体ドラム２１の表面電位を算出できない場合もある。

そこで、第３実施形態のように、制御部８は、連続印刷の開始時に感光体ドラム２１の表面電位を算出し、連続印刷中は印刷枚数から予測される感光体ドラム２１の表面電位の予測値に基づき、現像ローラー５４に印加する現像電圧を決定する。この構成によれば、１枚印刷する前に毎回、感光体ドラム２１の表面電位を算出することなく、感光体ドラム２１の表面電位を予測することで、改めて現像電圧を設定することができ、好適な画像形成を実現することが可能になる。

また、制御部８は、算出された感光体ドラム２１の表面電位が基準表面電位よりも低い場合、帯電部４０による帯電条件を変更する。この構成によれば、実際の感光体ドラム２１の表面電位が基準表面電位よりも低くなった場合、帯電部４０による帯電条件を変更することで、感光体ドラム２１の表面電位を所望の基準表面電位（例えば２７０Ｖ）に変更
することができる。

また、制御部８は、算出された感光体ドラム２１の表面電位の時間的推移に基づき、感光体ドラム２１または帯電部４０の劣化状態を予測する。上記実施形態の構成によれば、帯電部４０による帯電条件を一定にした場合の、感光体ドラム２１の表面電位の変化を経時的に確認することで、感光体ドラム２１または帯電部４０の劣化状態を予測することができる。これにより、感光体ドラム２１または帯電部４０の寿命の予測が可能である。

また、上記構成のように、感光体ドラム２１の感光層は、アモルファスシリコン感光層である。感光体は、感光層の誘電率が高いほど電流が流れ易く、キャリア抵抗が低いほど電流が流れ易い。したがって、アモルファスシリコン感光層の場合、例えば有機感光体（ＯＰＣ、Organic Photoconductor）で構成される感光層よりも、感光体ドラム２１の表面電位の算出精度を向上させることが可能である。

ここで、ＯＰＣ感光体の場合の現像電流について説明する。図８は、画像形成装置１における現像に係る現像電圧の直流成分と現像電流の直流成分との関係を示すグラフである（ＯＰＣ感光体）。

現像電流に関して、ＯＰＣ感光体の場合、逆電流が流れ難く、プラス側とマイナス側とで絶対値が大きく異なる。具体的には、図８に示すように、ＯＰＣ感光体の場合、現像電流のプラス側は流れ易く、大きくなるが、マイナス側は流れ難く、小さくなる。このため、ＯＰＣ感光体の場合、基準表面電位に対し、高電圧側の直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、現像電流の直流成分がゼロとなる現像電圧の直流成分Ｖａを算出し、さらに低電圧側の直流成分が異なる複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、現像電流の直流成分がゼロとなる現像電圧の直流成分Ｖｂを算出する。そして、２つの現像電圧の直流成分Ｖａ、Ｖｂの中点を感光体ドラム２１の表面電位（予測値）Ｖｅとする。

アモルファスシリコン感光体の場合、前述のようにキャリア抵抗が低く、電流が流れ易いので、現像電流は、プラス側及びマイナス側で同様に流れる。すなわち、アモルファスシリコン感光体の場合、基準表面電位に対し、高電圧側及び低電圧側のそれぞれの直流成分を含む複数の現像電圧を現像ローラー５４に印加したときの、現像電流の直流成分に係るデータを直線近似することができる（図４参照）。これにより、アモルファスシリコン感光体の場合、ＯＰＣ感光体よりも、感光体ドラム２１の表面電位の算出精度を向上させることが可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、画像形成装置１は、複数色の画像を順次重ねて形成するいわゆるタンデム型のカラー印刷用の画像形成装置であることとしたが、このような機種に限定されるわけではなく、タンデム型ではないカラー印刷用の画像形成装置やモノクロ印刷用の画像形成装置であって良い。

本発明は、画像形成装置において利用可能である。

１ 画像形成装置
５ 露光部
８ 制御部
１１ 帯電電源
１２ 現像電源
１３ 電流検出部
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
４０ 帯電部
５０ 現像部
５４ 現像ローラー（現像剤担持体）

Claims (8)

1. 感光層を有し、表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
   現像剤中のトナーを担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
   交流成分及び直流成分を含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加する現像電源と、
   前記現像電圧を前記現像剤担持体に印加したときに前記現像剤担持体と前記像担持体との間で流れる現像電流を検出する電流検出部と、
   前記像担持体、前記帯電部、前記現像部及び前記現像電源の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記帯電部によって前記像担持体の表面を一様に帯電させ、前記現像電源によって前記直流成分が異なる複数の前記現像電圧を前記現像剤担持体に印加したとき、前記電流検出部によって検出されたそれぞれの前記現像電流の直流成分に基づき、前記像担持体の表面電位を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記静電潜像を前記像担持体の表面に形成するために設計上予め定められた前記基準表面電位に対し、高電圧側または低電圧側の少なくとも一方において、前記直流成分が異なる複数の前記現像電圧を前記現像剤担持体に印加したとき、それぞれの前記現像電流の前記直流成分に基づき、前記現像電流の前記直流成分がゼロとなる前記現像電圧の前記直流成分を算出して前記像担持体の前記表面電位と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. 前記制御部は、前記基準表面電位に対し、高電圧側及び低電圧側のそれぞれの前記直流成分を含む複数の前記現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記像担持体の前記表面電位を算出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. 前記制御部は、前記像担持体の前記表面電位の算出を、非画像形成時に、前記像担持体の非露光領域を利用して実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、連続印刷の開始時に前記表面電位を算出し、連続印刷中は印刷枚数から予測される前記表面電位の予測値に基づき、前記現像剤担持体に印加する前記現像電圧を決定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、算出された前記表面電位の時間的推移に基づき、前記像担持体または前記帯電部の劣化状態を予測することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、算出された前記表面電位が前記基準表面電位よりも低い場合、前記帯電部による帯電条件を変更することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体の前記感光層は、アモルファスシリコン感光層であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。

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