JP2023091227A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣローラ帯電において、露光ゴーストの抑制と帯電横スジの抑制との両立を図ると共に、感光体の長寿命化を図ること。【解決手段】画像形成装置１００は、感光ドラム１と、帯電バイアスとして直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１を帯電させる帯電ローラ２と、帯電ローラ２よりも感光ドラム１の回転方向の上流に配置されて感光ドラム１の表面を露光する前露光を行う帯電前露光装置１１と、感光ドラム１の耐久を示す耐久値が所定値未満の場合には感光ドラム１の耐久が進むにつれて前露光の前露光量を低下させ、耐久値が所定値に到達した場合には前露光量を増大させるＣＰＵ１０１と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いた複写機、プリンタ又はファクシミリ装置等の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としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ又はレーザービームプリンタ等）又は電子写真ファクシミリ装置等がある。このような画像形成装置においては、電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と記載する）の表面を一次帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光ドラムの表面を露光装置によって露光して感光ドラムの表面に静電潜像を形成する。

そして、画像形成装置は、静電潜像を現像装置によって現像して感光ドラムの表面に現像剤像（以下、「トナー像」と記載する）を形成し、感光ドラムに形成したトナー像を転写装置によってシート等の記録材に転写する。その後、画像形成装置は、定着装置によりトナー像を記録材上に固着画像として定着させ、トナー像を定着させた記録材を出力する。また、画像形成装置は、トナー像の転写後に感光ドラムの表面に残留したトナーをクリーニング装置によってクリーニングし、次の画像形成動作に備える。画像形成装置は、このような一連のプロセスを連続的に行うことにより画像形成を行う。

近年、前述の一次帯電装置としては小型及び低コストの接触帯電方式の帯電装置が主流になっており、このような一次帯電装置は多数の画像形成装置に搭載されている。この接触帯電方式の殆どは、接触帯電部材として導電性ローラを用い、導電性ローラを感光ドラムに接触させて電圧を印加して帯電処理を行うローラ帯電を用いている。

また、従来の帯電方式としては、直流方式（以下「ＤＣローラ帯電」と記載する）と、交流重畳方式（以下、「ＡＣローラ帯電」と記載する）と、の２種類がある。ＤＣローラ帯電は、ローラ帯電部材に対して直流電圧のみを印加して感光ドラムの表面を帯電させる。また、ＡＣローラ帯電は、ローラ帯電部材に対して直流電圧に交流電圧を重畳して印加して感光ドラムの表面を帯電させる。

ＡＣローラ帯電においては、帯電と除電とを繰り返すことにより感光ドラムの表面を一様に帯電できる利点がある一方、放電電流が増加して感光ドラムの表面の放電ダメージが増加し、感光ドラムの寿命が短くなってしまう。また、ＡＣローラ帯電においては、比較的大型且つ高コストである交流電源を用いる。従って、感光ドラムの長寿命化、低コスト化及び小型化等の観点からは、ＤＣローラ帯電の方が望ましい。

しかしながら、従来、ＤＣローラ帯電によって感光ドラムを帯電する場合には、形成する画像に応じて、画像形成後の感光ドラムの表面電位が不均一になる場合がある。この場合には、感光ドラムの一回転後に再度帯電を行う際に感光ドラムを均一に帯電することができない。その結果、露光装置で露光した際の感光ドラムの表面電位が不均一化し、所謂ゴースト画像が発生する場合があった。

具体的には、感光ドラムが１回転してコントラストの強いパターンの画像を形成した後に、ハーフトーン画像を形成した場合に、ハーフトーン画像中に前回形成した画像の画像パターンが浮き出てしまうゴースト画像が発生する。なお、ＡＣローラ帯電の場合には、感光ドラムの帯電前の表面電位が不均一であっても、感光ドラムに十分な交流電圧を印可することにより、感光ドラムの表面電位を略均一に帯電することが可能である。

そこで、従来は、ＤＣローラ帯電において、感光ドラムへの帯電処理を行う前に、ＬＥＤ等の光源を有する帯電前露光装置により感光ドラム上を一様に照射する帯電前露光を行っている。これにより、露光装置で露光した際の感光ドラム表面の画像部分の電位（明部電位）と非画像部分の電位（暗部電位）とを均すことにより、次回の帯電において感光ドラムを均一に帯電でき、ゴースト画像の発生を無くすることができる。

一方、強度の強い帯電前露光によって感光ドラムを照射し続けて長時間繰り返し画像形成を行うことにより、感光ドラムの内部には残電荷が徐々に蓄積される。そして、これに伴って、感光ドラムの表面を帯電した際の表面電位が暗所において時間の経過と共に低下する現象である暗減衰が強くなる傾向にあった。また、ＤＣローラ帯電においては、帯電前露光によって感光ドラムの暗減衰量が増加することにより、感光ドラムと帯電ローラとの接触ニップ部の搬送方向の下流側で不安定な放電が発生する場合がある。この不安定な放電により、ハーフトーン画像には、主走査方向に延びる白又は黒のスジ状画像（以下、「帯電横スジ」と記載する）が現れる場合があった。

このような状況において、特許文献１は、画像形成装置に関し、異なる露光光量で露光された電子写真感光体の領域を接触帯電部材で帯電した際に、露光光量の変化量に対する帯電電流量の変化量を傾きとして求める。そして、特許文献１の画像形成装置は、求めた傾きが所定の値以下となるときの露光光量に基づいて、画像形成時における前露光装置の露光光量を設定する。

特許第５２５８３８９号公報

しかしながら、特許文献１においては、感光ドラムの表面電位の低下が飽和する飽和電位までの強い強度の帯電前露光を繰り返し行うことに伴って、耐久による残電荷の蓄積により帯電横スジが悪化する場合があるという課題を有する。従来のように感光ドラムの摩耗量が多く、感光ドラムの寿命が比較的短かった状況では上記の課題は問題にならなかったが、近年、感光ドラムの長寿命化が進んだ状況においては、帯電横スジが発生しやすくなり、好ましくなかった。

本発明の目的は、ＤＣローラ帯電において、露光ゴーストの抑制と帯電横スジの抑制との両立を図ることができると共に、感光体の長寿命化を図ることができる画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、感光体と、帯電バイアスとして直流電圧が印加されることにより、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材よりも前記感光体の回転方向の上流に配置されて前記感光体の表面を露光する前露光を行う帯電前露光装置と、前記感光体の耐久を示す耐久値が所定値未満の場合には前記感光体の耐久が進むにつれて前記前露光の前露光量を低下させ、前記耐久値が前記所定値に到達した場合には前記前露光量を増大させる制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＤＣローラ帯電において、露光ゴーストの抑制と帯電横スジの抑制との両立を図ることができると共に、感光体の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部の模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置により形成されたゴースト画像が発生している画像の模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムの電位の推移を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるゴースト電位と前露光量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置により形成された帯電横スジが発生している画像の模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の帯電ニップ下流の放電光量を測定する治具の模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における帯電横スジランクと前露光量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における帯電横スジランクと放電輝度比との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における放電発光量比と前露光量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における前露光ＯＦＦ時のゴースト電位とＡ４通紙枚数との関係及び帯電横スジランクとＡ４通紙枚数との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における前露光ＯＮ時のゴースト電位とＡ４通紙枚数との関係及び帯電横スジランクとＡ４通紙枚数との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における前露光量とＡ４通紙枚数との関係及び前露光ＯＮ時のゴースト電位とＡ４通紙枚数との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における前露光ＯＮ時の帯電横スジランクとＡ４通紙枚数との関係及び前露光量とＡ４通紙枚数との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における前露光ＯＮ時のゴースト電位とＡ４通紙枚数との関係及び帯電横スジランクとＡ４通紙枚数との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるハーフトーン画像を出力した場合の帯電横スジランクと前露光量との関係及び放電発光量比と前露光量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における前露光量とＡ４通紙枚数との積算通紙枚数毎の関係及び帯電横スジランクとＡ４通紙枚数との積算通紙枚数毎の関係を示す図である。

以下、実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

＜画像形成装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る画像形成装置１００の構成について、図１から図３を参照しながら、詳細に説明する。

画像形成装置１００は、ここでは電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することのできる、中間転写方式を採用したタンデム型（インライン方式）の複写機、プリンタ又はファクシミリ装置の機能を備えた複合機を例示する。画像形成装置１００は、接触帯電方式、特にＤＣローラ帯電方式を採用しており、最大Ａ３サイズの転写材Ｐに画像を形成することができる。

具体的には、画像形成装置１００は、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫと、中間転写ベルト７と、二次転写ローラ８と、レジストローラ対９と、定着装置１０と、二次転写対向ローラ７３と、を有している。また、画像形成装置１００は、ベルトクリーニング装置７４と、ＣＰＵ１０１と、内部メモリー１０２と、電流検知回路１０３と、高圧電源Ｅ１と、現像電源（高圧電源回路）Ｅ２と、一次転写電源（高圧電源回路）Ｅ３と、二次転写電源Ｅ４と、を有している。

画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ及びＳＫは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の画像を形成する。なお、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ及びＳＫにおいて、同一構成を有する部材及び装置については、色の要素を表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫを省略して総括的に画像形成部Ｓとして説明することがある。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋと、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｋと、露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及び３Ｋと、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ及び４Ｋと、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｋと、についても同様である。また、画像形成部Ｓの構成の詳細については後述する。

中間転写ベルト７は、無端状のベルトによって構成されており、各感光ドラム１と対向して配置されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１、テンションローラ７２及び二次転写対向ローラ７３に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１が回転駆動することにより、図１において矢印Ｒ２方向に感光ドラム１の周速度と略同一の周速度で回転（周回移動）する。

二次転写ローラ８は、中間転写ベルト７の外周面側において、中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ７３と対向する位置に配置されている。二次転写ローラ８は、中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ７３に押圧されて中間転写ベルト７と接触して二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２を形成している。二次転写ローラ８は、二次転写部Ｔ２において、中間転写ベルト７と共に挟持及び搬送する記録用紙等の転写材（シート又は記録材）に対して、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像を二次転写する。

レジストローラ対９は、図示しない給送装置によって１枚ずつ送り出されて搬送されてきた転写材Ｐを、中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ供給する。

定着装置１０は、二次転写部Ｔ２より搬送されてくるトナー像が二次転写された転写材Ｐを加熱及び加圧して、転写材Ｐにトナー像を定着（溶融固着）させる。定着装置１０は、トナー像を定着させた転写材Ｐを、図示しない排紙ローラを介して画像形成装置１００の外部に排出させる。

二次転写対向ローラ７３には、中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ８が圧接されている。

ベルトクリーニング装置７４は、中間転写ベルト７の外周面側において、駆動ローラ７１と対向する位置に配置されている。ベルトクリーニング装置７４は、中間転写ベルト７上に残留したトナー（二次転写残トナー）を中間転写ベルト７上から除去して回収する。

制御部としてのＣＰＵ１０１は、内部メモリー１０２、高圧電源Ｅ１、電流検知回路１０３及び外部メモリー１０４と電気的に接続しており、内部メモリー１０２に記憶されている情報及びデータに基づいて画像形成装置１００の全体を制御する。ＣＰＵ１０１は、電流検知回路１０３より入力される電気信号に基づいて帯電処理を行う。ＣＰＵ１０１は、後述の露光量制御を実行して画像形成部Ｓの後述の帯電前露光装置１１を制御することにより前露光を行う。

内部メモリー１０２は、所定の情報及びデータを記憶する。

電流検知回路１０３は、何れも図示しない参照抵抗とオペアンプとから構成され、高圧電源Ｅ１から帯電ローラ２へ流れる電流値を検知し、検知した電流値を電気信号に変換してＣＰＵ１０１に転送する。

高圧電源Ｅ１（図２参照）は、帯電ローラ２の図示しない給電接点に接続して帯電ローラ２に電気的に接続している。高圧電源Ｅ１は、ＣＰＵ１０１の制御により、直流電圧（ＤＣ電圧、ＤＣ成分）のみからなる帯電電圧（帯電バイアス）を帯電ローラ２に印加する。

現像電源Ｅ２（図３参照）は、高圧電源回路であり、直流電圧（ＤＣ電圧、ＤＣ成分）と交流電圧（ＡＣ電圧、ＡＣ成分）とを重畳した振動電圧を現像電圧（現像バイアス）として現像スリーブ４ｂに印加する。

一次転写電源Ｅ３（図３参照）は、高圧電源回路であり、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である一次転写電圧（一次転写バイアス）を一次転写ローラ５に印加する。

二次転写電源Ｅ４（図１参照）は、高圧電源回路であり、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧（二次転写バイアス）を二次転写ローラ８に印加する。

＜画像形成部の構成＞
本発明の実施の形態に係る画像形成装置１００の画像形成部Ｓの構成について、図１から図３を参照しながら、詳細に説明する。

画像形成部Ｓは、露光装置３と、現像装置４と、一次転写ローラ５と、ドラムカートリッジ１１０と、を備えている。

露光装置３は、帯電処理された感光ドラム１の表面を走査露光して感光ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する。露光装置３は、例えば半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。

現像装置４は、感光ドラム１上に形成された静電像を現像剤４ｅを用いて現像（可視化）して感光ドラム１上にトナー像を形成する。具体的には、現像装置４は、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電したトナーを付着させる。ここで、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。現像装置４は、現像剤４ｅとしてトナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とを備えた二成分現像剤を用いる。

現像装置４は、現像容器４ａと、現像スリーブ４ｂと、マグネットローラ４ｃと、規制ブレード４ｄと、攪拌部材（攪拌スクリュー）４ｆと、トナーホッパー４ｇと、を備えている。

現像容器４ａは、現像剤４ｅを収容している。

現像スリーブ４ｂは、非磁性の中空円筒部材によって形成されており、現像容器４ａの開口部から一部が外部に露出するように現像容器４ａに回転可能に設けられている。

マグネットローラ４ｃは、現像スリーブ４ｂの内部において現像容器４ａに対して固定されて配置されている。

規制ブレード４ｄは、現像容器４ａに設けられており、現像スリーブ４ｂに対向している。

攪拌部材（攪拌スクリュー）４ｆは、現像容器４ａ内に２つ設けられている。

トナーホッパー４ｇは、現像容器４ａにトナーを適宜補給する。

上記の構成を有する現像装置４において、マグネットローラ４ｃの磁力により現像スリーブ４ｂ上に担持された現像剤４ｅは、現像スリーブ４ｂの回転に伴って規制ブレード４ｄによって量が規制された後に、感光ドラム１との対向部（現像部）に搬送される。現像部に搬送された現像スリーブ４ｂ上の現像剤４ｅは、マグネットローラ４ｃの磁力によって穂立ちして磁気ブラシ（磁気穂）を形成し、感光ドラム１の表面に接触又は近接させられる。また、現像電源Ｅ２から現像スリーブ４ｂに現像電圧が印加されることにより、感光ドラム１上の静電像に応じて、現像スリーブ４ｂ上の磁気ブラシから感光ドラム１上にトナーが移動して、感光ドラム１上にトナー像が形成される。

一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７の内周面側に配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と中間転写ベルト７とを接触させて一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１を形成させている。一次転写ローラ５は、一次転写電源Ｅ３より一次転写電圧が印加されることにより、一次転写部Ｔ１において感光ドラム１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７上に一次転写させる。一次転写ローラ５は、フルカラー画像の形成時に、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナー像を中間転写ベルト７上に重ね合わされるようにして順次転写させる。

ドラムカートリッジ１１０は、画像形成装置１００に対して着脱自在に装着されるカートリッジであり、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、ドラムクリーニング装置６と、帯電前露光装置１１と、外部メモリー１０４と、を備えている。

感光ドラム１は、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の感光体である。感光ドラム１は、例えば負帯電性のドラム状の有機感光体であり、アルミニウム等の導電性材料で形成された基体上に負極性の有機感光層（ＯＰＣ層）を有して構成されている。感光ドラム１は、図示しない駆動モータによって図１及び図３の矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。

帯電部材としての帯電ローラ２は、高圧電源Ｅ１より帯電電圧が印加されることにより、回転する感光ドラム１の表面を、所定の極性（本実施の形態では負極性）及び所定の電位に一様に帯電させる帯電処理を行う。帯電処理は、感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部Ｎに対して感光ドラム１の回転方向の上流側又は下流側の少なくとも一方の感光ドラム１と帯電ローラ２との間の微小空隙において発生するパッシェン放電によって行われる。

ドラムクリーニング装置６は、一次転写時に感光ドラム１上に残留したトナー（一次転写残トナー）を感光ドラム１上から除去して回収する。ドラムクリーニング装置６は、クリーニングブレード６ａと、クリーニング容器６ｂと、を備えている。

クリーニングブレード６ａは、感光ドラム１に当接して配置されており、回転する感光ドラム１の表面を摺擦して感光ドラム１上の一次転写残トナーを感光ドラム１上から掻き取る。

クリーニング容器６ｂは、クリーニングブレード６ａによって感光ドラム１上より掻き取られた一次転写残トナーを収容する。

帯電前露光装置１１は、帯電ローラ２よりも感光ドラム１の回転方向の上流に配置されており、ＣＰＵ１０１の制御により感光ドラム１の表面を露光する前露光を行う。具体的には、帯電前露光装置１１は、ライトガイド１１ａと、シュラウド１１ｂと、を備えている。

ライトガイド１１ａは、透明アクリル樹脂製であり、感光ドラム１に対して反対側の内部に図示しない山谷形状部を有している。ライトガイド１１ａには、図示しない本体が備える中心波長域６６０ｎｍ付近のＬＥＤ露光部が任意のタイミングで発光することによりＬＥＤ露光部より光が入射する。ライトガイド１１ａは、ＬＥＤ露光部より入射された光が感光ドラム１に沿って内部を通過し、山谷形状部によって感光ドラム１側に反射することにより感光ドラム１を露光除電可能なように構成されている。

シュラウド１１ｂは、ライトガイド１１ａを保持しており、ライトガイド１１ａに入射した光を感光ドラム１の方向以外に漏れないようにする。シュラウド１１ｂは、光の漏れにくい不透明なＡＢＳ樹脂製である。

外部メモリー１０４は、ドラムカートリッジ１１０に保持されている不揮発メモリーであり、感光ドラム１及び帯電ローラ２に関する情報を保持している。これにより、ドラムカートリッジ１１０は、画像形成装置１００とは独立して感光ドラム１及び帯電ローラ２に関する情報を保持する機能を有している。

上記の構成を有する画像形成装置１００において、帯電ローラ２により帯電処理されて形成される感光ドラム１の表面電位（暗部電位）は－７００Ｖとなるように帯電量が調整される。また、露光装置３により露光されて形成される感光ドラム１の表面電位（明部電位）は－３００Ｖとなるように露光量が調整される。また、現像電圧の直流成分は－５５０Ｖに設定されている。また、プロセススピードは１２０ｍｍ／ｓｅｃであり、感光ドラム１上の感光ドラム１の回転軸線方向の帯電処理幅は３２０ｍｍである。

＜露光ゴーストについて＞
露光ゴーストについて、図４から図６を参照しながら、詳細に説明する。

前述したように、ＤＣローラ帯電において、露光ゴーストの発生と帯電横スジの発生との二つの課題を解決するためには、適切な前露光量制御が必要である。そこで、まず露光ゴーストに関して説明する。

四角い画像パッチの後にハーフトーン画像がある場合において、感光ドラム１の一周後のハーフトーン画像の一部が他の部分よりも濃くなる現象をポジゴーストと呼び、ハーフトーン画像の一部が他の部分よりも薄くなる現象をネガゴーストと呼ぶ。図４は、画像露光後の感光ドラム１の電位が非画像露光部よりも低くなるポジゴーストを示している。

図５は、露光ゴーストが発生した場合における感光ドラム１の電位を測定した結果のグラフである。図５において帯電開始を０秒としている。縦軸は、現像装置４の位置で測定した感光ドラム１の表面電位であり、感光ドラム１が負極性の有機感光ドラムであることから、測定電位はマイナスになっている。なお、図５では、分かりやすくするためにグラフの上向きをマイナス、下向きをプラスとなるよう反転して図示している。

図５は、画像パッチ形成後にハーフトーン画像を形成する図４の画像に対応する感光ドラム１の表面電位の時間推移を示している。ここで、画像露光の照射を受けない状態の感光ドラム１の表面電位の状態をＶＤ電位（ダーク電位又は暗部電位）、画像露光の照射により除電されたベタ画像に対応する電位をＶＬ電位（ライト電位又は明部電位）と呼ぶ。

図５において、感光ドラム１の白字部の表面電位であるＶＤ電位は－７００Ｖであり、黒字部の表面電位であるＶＬ電位は－１２０Ｖとなっている。ＶＬ電位が形成されたタイミングは、約２．５秒から２．７秒の間であり、感光ドラム１の一周分の回転後の約３．３秒から３．５秒の間の感光ドラム１の電位が、その前後の電位と比較して低くなっている。この低くなっている部分の電位とその前後の電位との差分をゴースト電位と呼ぶ。

図５において、約３秒から４．３秒の間は、図４のサンプルにおけるハーフトーン領域に該当する。このハーフトーン領域の平均電位は約－５５０Ｖ付近だが、約３．３秒から３．５秒の間の電位は約－５４０Ｖであった。これより、この場合のゴースト電位は、約１０Ｖということになる。感光ドラム１が負極性であるため、感光ドラム１の表面電位の絶対値が小さい場合に画像が濃く出てポジゴーストとして見えるため、ゴースト電位の差分値としては＋側の値となる。一方、感光ドラム１の表面電位の絶対値が大きい場合に画像が薄く出てネガゴーストとして見えるため、ゴースト電位の差分値としては－側の値となる。従って、正極性の感光ドラム１の場合には、逆の正負の関係となる。

なお、図５におけるゴースト電位は、グラフ上で分かりやすくなるように、通常よりも画像露光強度を上げている場合の値であり、実使用上の設定における値とは異なっている。

実際の画像形成装置１００において、ゴースト電位が約５Ｖ以上になった際に画像上で明瞭に視認されることが分かっていることから、ゴースト電位の目標値としては５Ｖ以下を想定している。なお、ゴースト電位は小さいほど望ましい。

図６は、感光ドラム１のＯＰＣ膜厚が２０μmの場合の前露光量とゴースト電位との関係を表したグラフである。図６において、横軸が感光ドラム１の前露光の面光量である前露光量であり、縦軸が前露光を行った場合のゴースト電位である。

図６における感光ドラム１の前露光量は、日置電機製の光パワーメーター３６６４を用いて測定した。図６より、ゴースト電位は、前露光量が多いほど低下するが、やがて徐々に収束していく。ここで、前露光量の様々な公差計算より、ＯＰＣ膜厚２０μｍでの初期の前露光量を２μＷ／ｃｍ^２と設定することにより、露光ゴーストはほぼ視認されないこととなる。

＜帯電横スジについて＞
帯電横スジについて、図７から図１１を参照しながら、詳細に説明する。

図７に帯電横スジの画像サンプルを模した図を示す。

図７に示すように、帯電横スジは、ハーフトーン上に、感光ドラム１の軸方向（図７において左右方向）に延びる白又は黒のスジ状の画像である。この現象の発生レベルを放電現象として数値化するために、図８に示す放電可視化装置２００を考案した。

図８に示す放電可視化装置２００は、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、帯電ローラ２に直流電圧を印可する高圧電源Ｅ１と、感光ドラム１に対して帯電前露光を行う帯電前露光装置１１と、高速度カメラ２０と、から構成されている。なお、図８では帯電前露光装置１１の記載を省略している。

ここで、感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部を帯電ニップ、帯電ニップよりも感光ドラム１の回転方向の上流側を上流ニップ、及び帯電ニップよりも感光ドラム１の回転方向の下流側を下流ニップと呼ぶ。

本発明者の検証結果によれば、帯電横スジの発生レベルは、下流ニップにおける放電発光現象と相関がある。即ち、強度の強い前露光により感光ドラム１の暗減衰量が増加した場合に、感光ドラム１は、帯電ニップを通過している間に表面電位が低下し、下流ニップに到達した際に再度帯電される。本発明者は、この際の放電が不安定且つ断続的な場合に帯電ムラが発生し、帯電横スジとして画像上に現れると考えている。

このような下流ニップにおける放電を数値化するために、放電可視化装置２００では、感光ドラム１と帯電ローラ２との隙間で発生する放電発光現象を観測可能な高速度カメラ２０を設置した。高速度カメラ２０は、Photoron社製のFastcamを用いた。

放電可視化装置２００を全て暗幕で覆った上で、感光ドラム１の回転速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ及び高圧電源への印可電圧を－７００Ｖから－１５００Ｖとして、高速度カメラ２０によって撮影速度２０００ＦＰＳで放電発光を撮影した。そして、高速度カメラ２０による撮影によって得られた放電光の撮影データの輝度値を光量に変換することにより放電光量のデータを得た。また、同条件の画像形成装置１００により帯電横スジ画像を出力し、放電光量と画像の目視ランクとの相関付けを行った。

帯電横スジの放電光を観察するためには、実際に帯電横スジが発生している感光ドラム１が必要である。従って、画像形成装置１００を用いてＹＭＣＫの各色の画像印字比率約５％のテスト用画像を、Ａ４横送りで日内平均１５００枚を１ジョブ３枚ずつ合計で約１０万枚プリントした感光ドラム１を用意した。この際の感光ドラム１のＯＰＣ膜厚は、初期膜厚約２０μｍに対して耐久後は約１０μｍまで摩耗していた。このような約１０万枚耐久した感光ドラム１に対して、前露光量を０から３．４μＷ／ｃｍ^２の間で段階的に変化させて画像形成し、帯電横スジのランク付けを行った結果を図９に示す。

ここで、帯電横スジのランクは数値が小さくなるほど悪く、ランク４以上を目標値とした。図９より、帯電横スジは、前露光量が２．０μＷ／ｃｍ^２から２．５μＷ／ｃｍ^２の間で最も悪化し、それよりも前露光量が少ないか又は多い場合に良化することが見て取れる。

そこで、帯電横スジが最も悪い時の下流ニップにおける放電光量を基準値１とした場合の基準値１に対する下流ニップにおける放電光量の比である放電光量比と、帯電横スジと、の関係をグラフ化したのが図１０である。図１０より、帯電横スジは、放電光量比が増加するほど悪化していくが、放電光量比が１．０を超えた時点から良化していくことが見て取れる。また、図１１は、同条件での前露光量に対する放電光量比の関係を示したグラフである。図１１より、放電光量比は、前露光量を増やすほど略線形に増えていることが分かる。

＜前露光量制御＞
本発明の実施の形態に係る画像形成装置１００が実行する前露光量制御について、図１２から図１７を参照しながら、詳細に説明する。

図１２において、図１２（ａ）は、前露光しない場合のＡ４通紙枚数とゴースト電位との関係を示しており、図１２（ｂ）は、前露光しない場合のＡ４通紙枚数と帯電横スジランクとの関係を示している。

図１３において、図１３（ａ）は、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行う場合のＡ４通紙枚数とゴースト電位との関係を示している。また、図１３（ｂ）は、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行う場合のＡ４通紙枚数と帯電横スジランクとの関係を示している。

図１４において、図１４（ａ）は、前露光量を徐々に低下させた場合のＡ４通紙枚数と前露光量との関係を示しており、図１４（ｂ）は、前露光量を徐々に低下させた場合のＡ４通紙枚数とゴースト電位との関係を示している。

図１５において、図１５（ａ）は、前露光量を徐々に低下させた場合のＡ４通紙枚数と帯電横スジランクとの関係を示しており、図１５（ｂ）は、露光量制御を行った場合のＡ４通紙枚数と前露光量との関係を示している。

図１６において、図１６（ａ）は、前露光量制御を行った場合のＡ４通紙枚数とゴースト電位との関係を示しており、図１６（ｂ）は、前露光量制御を行った場合のＡ４通紙枚数と帯電横スジランクとの関係を示している。

図１７において、図１７（ａ）は、前露光量制御の範囲で前露光量を変化させた際の前露光量と帯電横スジランクとの関係を示している。また、図１７（ｂ）は、前露光量制御の範囲で前露光量を変化させた際の前露光量と放電発光量比との関係を示している。

上記の露光ゴーストの発生と帯電横スジの発生との二つの課題を解決するために画像形成装置１００が実行する前露光量制御について説明する。

まず、一般的な露光制御における感光ドラム１の耐久寿命に応じた露光ゴースト及び帯電横スジの推移について、図１２を参照しながら、詳細に説明する。

ここで、前露光を行わずにＹＭＣＫの各色の画像印字比率５％のテスト用画像をＡ４横送りで日内平均１５００枚を１ジョブ毎３枚ずつ、合計で約１０万枚プリントした感光ドラム１を用意した。

この場合において、前露光を行わない条件でのゴースト電位は、図１２（ａ）に示すように、耐久に関わらず常時約１０Ｖであり、目標値の約２倍であった。また、前露光を行わない条件での帯電横スジは、図１２（ｂ）に示すように、約１０万枚の目標寿命に到達した時点でランク４を維持していた。

次に、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行った際の感光ドラム１の耐久寿命に応じた露光ゴースト及び帯電横スジの推移について、図１３を参照しながら、詳細に説明する。この場合には、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行ってＹＭＣＫの各色の画像印字比率５％のテスト用画像をＡ４横送りで日内平均１５００枚を１ジョブ毎３枚ずつ、合計で約１０万枚プリントした感光ドラム１を用意した。

この場合において、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行う条件でのゴースト電位は、図１３（ａ）に示すように、初期は目標値の約５Ｖ付近であり、その後徐々に低下して１０万枚通紙時に約２Ｖ付近まで低下した。また、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行う条件での帯電横スジは、図１３（ｂ）に示すように、約１０万枚の目標寿命に到達した時点でランク１まで悪化した。また、ランク４以上を目標値とした場合の寿命は、８万枚であった。

上記より、露光ゴーストを改善するために２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で常時前露光を行う場合には、前露光を行わない場合に比べて、帯電横スジを起因とする感光ドラム１の寿命が約２０％短くなった。

そこで、画像形成装置１００は、２．０μＷ／ｃｍ^２の前露光量で前露光を開始し、ゴースト電位が５Ｖ以上に悪化しないように、感光ドラム１の耐久を示す耐久値としての通紙枚数に応じて前露光量を低下させる制御を行った。この制御を行った場合の感光ドラム１の耐久寿命に応じた露光ゴースト及び帯電横スジの推移について、図１４及び図１５を参照しながら、詳細に説明する。

ここで、常時前露光を行ってＹＭＣＫの各色の画像印字比率５％のテスト用画像をＡ４横送りで日内平均１５００枚を１ジョブ毎３枚ずつ、合計で約１０万枚プリントした感光ドラム１を用意した。

画像形成装置１００は、上記の通紙枚数に応じて前露光量を低下させる制御において、図１４（ａ）に示すように、通紙枚数が５万枚までは前露光量を初期の前露光量である２．０μＷ／ｃｍ^２から１０％ずつ低下させる。また、画像形成装置１００は、通紙枚数が５万枚から１０万枚までの間は前露光量を５％ずつ低下させ、通紙枚数が１０万枚以降は前露光量を０．２μＷ／ｃｍ^２に維持した。

この結果、ゴースト電位は、図１４（ｂ）に示すように、目標値の約５Ｖに常時維持された。また、帯電横スジは、図１５（ａ）に示すように、約１０万枚の目標寿命に到達した時点でランク４を維持していた。これより、画像形成装置１００は、上記の通紙枚数に応じて前露光量を低下させる制御を行うことにより、露光ゴーストを目標値である５Ｖに維持しつつ、感光ドラム１の寿命を約１０万枚まで延ばすことができた。

一方、帯電横スジは、約１１万枚時点においてランク２であり、約１２万枚時点においてランク１であった。これより、感光ドラム１の寿命は、使用環境又は感光ドラム１のＯＰＣ膜厚のバラつき等によって、約１０万枚に達しない可能性があることが想定される。

そこで、画像形成装置１００は、前露光量を感光ドラム１の耐久経過と共に徐々に低下させ、所定の耐久状態を超えた時点で前露光量を上昇させる前露光量制御を行うことにより、感光ドラム１の長寿命化を果たすことができた。前露光量制御を行った場合の感光ドラム１の耐久寿命に応じた露光ゴースト及び帯電横スジの推移について、図１５から図１７を参照しながら、詳細に説明する。

画像形成装置１００は、図１５（ｂ）に示すように、通紙枚数が所定値である１０万枚まで（所定値未満の場合）は図１４（ａ）と同じように前露光量を低下させ続け、通紙枚数が１０万枚に到達した以降は前露光量を５．５μＷ／ｃｍ^２に設定した。

この結果、ゴースト電位は、図１６（ａ）に示すように、約５Ｖの目標値を常時維持し続けた。また、帯電横スジは、図１６（ｂ）に示すように、約１０万枚の目標寿命に到達した時点でランク４を維持していた。これより、画像形成装置１００は、上記の露光量制御を行うことにより、露光ゴーストを目標値である約５Ｖに維持しつつ、感光ドラム１の寿命を約１２万枚まで延ばすことができた。

ここで、前露光量制御の範囲で前露光量を変化させて画像形成装置１００によってハーフトーン画像を出力した場合の帯電横スジの目視ランクを図１７（ａ）に示す。図１７（ａ）より、図１６（ａ）で用いた日内１５００枚通紙及び積算通紙枚数１０万枚の感光ドラム１において、帯電横スジのランクを４以上にするためには、前露光量を５．０μＷ／ｃｍ^２以上にする必要がある。

また、図１７（ａ）の感光ドラム１を用いた場合の前露光量と下流ニップにおける放電光量比との関係を図１７（ｂ）に示す。図１７（ｂ）において前露光量が５．０μＷ／ｃｍ^２以上の範囲は、放電光量比が１．５以上である。従って、画像形成装置１００は、前露光量を５．０μＷ／ｃｍ^２以上に設定することにより、帯電横スジをランク４以上に維持することが可能となる。

このように、前露光量を感光ドラム１の耐久経過と共に徐々に低下させ、所定の耐久状態を超えた時点で前露光量を上昇させることにより、露光ゴーストの抑制と帯電横スジの抑制との両立を図ることができ、感光ドラム１の長寿命化を達成可能となった。

本実施の形態では、感光ドラム１の耐久を示す積算通紙枚数が１０万枚未満の場合には感光ドラム１の耐久が進むにつれて前露光の前露光量を低下させ、積算通紙枚数が１０万枚に到達した場合には前露光量を増大させる。これにより、ＤＣローラ帯電において、露光ゴーストの抑制と帯電横スジの抑制との両立を図ることができると共に、感光ドラム１の長寿命化を図ることができる。

なお、本実施の形態において、感光ドラム１の耐久を示す耐久値として通紙枚数を用いたが、これに限らず、感光ドラム１の耐久を示す耐久値として感光ドラム１の回転時間、感光ドラム１の通電時間又は温湿度環境等を用いることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の構成は、図１から図３と同一構成であるので、その説明を省略する。

＜前露光量制御＞
本発明の実施の形態２に係る画像形成装置が実行する前露光量制御について、図１８を参照しながら、詳細に説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置は、市場での使われ方に基づいて前露光量制御を行う。

具体的には、画像形成装置は、ドラムカートリッジ１１０の耐久履歴に基づいて前露光量制御を行う。ドラムカートリッジ１１０の耐久履歴は、記憶部としての内部メモリー１０２にテーブルとして記憶されている。ＣＰＵ１０１は、前露光量制御において、内部メモリー１０２に記憶されているテーブルよりドラムカートリッジ１１０の耐久履歴を読み込んで演算を行うことにより前露光量制御を行う。

この際に、画像形成装置は、直近の過去１か月以内の耐久履歴を用いて前露光量制御を行うことも可能である。ここで、過去１か月以内の耐久履歴は、過去１か月以内の月間通紙枚数、月間回転時間、月間通電時間又は温湿度環境等である。

ドラムカートリッジ１１０のＡ４横送り換算での積算通紙枚数と前露光量との関係を図１８（ａ）に示す。図１８（ａ）において、４本の線は、過去１か月以内のドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数の設定値を表している。この設定値は、それぞれ月間通紙枚数１万８千枚、３万枚、４万枚及び６万枚である。月間通紙枚数は、この設定値により、それぞれ月間１万８千枚以下、１万８千枚超且つ３万枚以下、３万枚超且つ４万枚以下、及び４万枚超且つ６万枚以下に分けられる。

図１８（ａ）より、ドラムカートリッジ１１０の耐久履歴としての月間通紙枚数が１万８千枚以下の場合は、前露光量は徐々に低下し続けて初期値よりも高くなることは無い。ドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数が１万８千枚超且つ３万枚以下の場合は、月間通紙枚数が１０万枚以降から初期値よりも高い前露光量に設定される。ドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数が３万枚超且つ４万枚以下の場合は、月間通紙枚数が８万枚以降から初期値よりも高い前露光量に設定される。ドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数が４万枚超且つ６万枚の場合は、月間通紙枚数が５万枚以降から初期値よりも高い前露光量に設定される。

これは、同じ耐久通紙枚数のドラムカートリッジ１１０であっても、過去１か月以内のドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数が多いほど暗減衰量が大きい。その結果、過去１か月以内のドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数が多いほど帯電横スジの悪化が早いため、前露光量を増大させて帯電横スジを良化させるタイミングが早くなることを意味している。

ドラムカートリッジ１１０のＡ４横送り換算での積算通紙枚数と、帯電横スジのランクと、の関係を図１８（ｂ）に示す。図１８（ｂ）において、４本の線は、図１８（ａ）に示す前露光量制御を行った場合の過去１か月以内のドラムカートリッジ１１０の月間通紙枚数の設定値を表している。この設定値は、図１８（ａ）と同様に、それぞれ月間通紙枚数１万８千枚、３万枚、４万枚及び６万枚である。月間通紙枚数は、この設定値により、それぞれ月間１万８千枚以下、１万８千枚超且つ３万枚以下、３万枚超且つ４万枚以下、及び４万枚超且つ６万枚以下に分けられる。

図１８（ｂ）に示すように、様々な月間通紙枚数であっても、帯電横スジのランクを４以上に維持することが出来ている。

以上説明したように、ドラムカートリッジ１１０の過去１か月以内の耐久履歴を用いて前露光量制御を実行することにより、より確実に露光ゴーストの抑制と帯電横スジの抑制とを両立させ、ドラムカートリッジ１１０の長寿命化を達成することができる。

また、内部メモリー１０２に耐久履歴を記憶させることにより、前露光量制御を実行する際に耐久履歴を容易に取得することができる。

また、感光ドラム１の積算回転時間、感光ドラム１の積算回転距離、積算通紙枚数又は所定期間の温湿度環境を感光ドラム１の耐久を示す耐久値とすることにより、所望の耐久値を用いて前露光量制御を行うことができる。

上記では、耐久履歴をテーブルとして内部メモリー１０２に記憶させたが、これに限らず、耐久履歴をテーブルとして外部メモリー１０４に記憶させてもよい。この場合には、ＣＰＵ１０１は、外部メモリー１０４に記憶されている耐久履歴を読み出して前露光量制御を実行する。これにより、ドラムカートリッジ１１０が何れの画像形成装置に装着された場合であっても、正しく前露光量制御を行うことができる。

なお、本実施の形態において、過去１か月以内の耐久履歴を用いて前露光量制御を実行したが、これに限らず、過去２か月又は過去９０日等の任意の所定期間における耐久履歴を用いて前露光量制御を実行することができる。

また、本実施の形態において、ドラムカートリッジ１１０は、感光ドラム１、帯電ローラ２、ドラムクリーニング装置６、帯電前露光装置１１及び外部メモリー１０４を備えたが、少なくとも感光ドラム１及び外部メモリー１０４を備えていればよい。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。

Ｓ 画像形成部
Ｅ１ 高圧電源
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 一次転写ローラ
７ 中間転写ベルト
８ 二次転写ローラ
９ レジストローラ対
１０ 定着装置
１１ 帯電前露光装置
１１ａ ライトガイド
１１ｂ シュラウド
２０ 高速度カメラ
１００ 画像形成装置
１０２ 内部メモリー
１０３ 電流検知回路
１０４ 外部メモリー
１１０ ドラムカートリッジ
２００ 放電可視化装置

Claims (5)

1. 感光体と、
   帯電バイアスとして直流電圧が印加されることにより、前記感光体を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材よりも前記感光体の回転方向の上流に配置されて前記感光体の表面を露光する前露光を行う帯電前露光装置と、
   前記感光体の耐久を示す耐久値が所定値未満の場合には前記感光体の耐久が進むにつれて前記前露光の前露光量を低下させ、前記耐久値が前記所定値に到達した場合には前記前露光量を増大させる制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体の耐久履歴を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、
   前記記憶部に記憶されている前記耐久履歴に基づく前記耐久値が前記所定値未満の場合には前記感光体の耐久が進むにつれて前記前露光量を低下させ、前記記憶部に記憶されている前記耐久履歴に基づく前記耐久値が前記所定値に到達した場合には前記前露光量を増大させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体を備えると共に前記画像形成装置に着脱自在に装着されるカートリッジを有し、
   前記記憶部は、
   前記カートリッジに取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記耐久値は、
   前記感光体の積算回転時間、前記感光体の積算回転距離、積算通紙枚数又は所定期間の温湿度環境である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに１項に記載の画像形成装置
5. 前記制御部は、
   前記耐久値が積算通紙枚数である場合に、所定期間の積算通紙枚数が多いほど前記所定値を小さくする、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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