JP5253128B2

JP5253128B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5253128B2
Application number: JP2008319351A
Authority: JP
Inventors: 史光五味
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Priority date: 2008-12-16
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Publication date: 2013-07-31
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Also published as: JP2010145463A

Description

本発明は、感光体の使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する画像形成装置に関する。

従来、高価格帯の電子写真方式の画像形成装置は、感光体の表面電位を測定する電位センサを装置本体の内部に具備する。そして、電位センサで感光体の表面電位を測定することによって、一次帯電電圧や現像電圧を決定している。そうすることで、常に正確な電位制御が可能になり適正濃度が安定して得られる。一方で、電位センサを装置本体の内部に具備すると、画像形成装置のコストアップや装置本体の大型化が生じ、画像形成装置のコストダウンや装置本体の小型化が妨げられる。

そこで、最近は、画像形成装置のコストダウンや装置本体の小型化の実現にあたって、画像形成装置の内部に電位センサが装備されていないものが多く見られる。そのような構成では、あらかじめ実験などから得られたデータをもとに一次帯電電圧や現像電圧を決定しているのが一般的である。こうすると電位センサを用いずにある程度の電位制御を行うことが可能となり、画像形成装置のコストダウンや装置本体の小型化が実現される。また、正確な制御の実現にあたって、画像形成装置の内部に温湿度センサが装備され、温湿度センサが測定した感光体の温湿度の値に基づいて最適な電位制御が行われるものがある。さらに、正確な制御の実現にあたって、画像形成装置の内部に感光体の表面のトナー濃度やシートに転写されたトナーの濃度をモニタする濃度検知センサが装備され、電位制御にフィードバックするものがある。このように、画像の安定制御に向けて様々な工夫がなされている。

特に、感光体の光感度特性が使用時間等に応じて低下すると、帯電器及び現像器の電位制御の精度が低下して出力濃度が不安定となる。その結果、出力画像の画質は劣化する。この出力画像の画質の劣化を抑制するために、出力濃度を濃度検知センサで測定して電位制御にフィードバックすることも考えられる。こうした出力濃度の測定や出力濃度情報のフィードバックには時間を要する。また、濃度検知センサにかかるコストの分、画像形成装置はコストアップされてしまう。

こうした電位制御の時間短縮及び画像形成装置のコストダウンを実現するために、感光体、帯電器、露光器、現像器等の使用履歴に応じて帯電電位や露光量を制御して、感光体の電位の安定化を実現可能な特許文献１及び特許文献２に記載の発明が開示される。

特許文献１に記載の発明では、感光体の総回転時間、停止時間、コピー枚数、温度湿度センサを用いて測定される温度湿度に基づいて、制御部は露光器の露光を制御する。こうした構成によれば、帯電装置によって発生する窒素酸化物といった活性化されたガスが画像形成装置の短期の放置では消失されない場合でも、これによる感光体の感度低下分を補正して露光器の露光が制御されることから、均一な画像が得られる。また、帯電装置によって発生する窒素酸化物といった活性化されたガスが画像形成装置の長期の放置では消失されるので、均一な画像が得られる。

特許文献２に記載の発明では、画像形成の際に要したシートの枚数、画像形成したジョブ数、印字画素量等の情報に基づいて、画像形成を制御する。こうした構成によれば、感光体の固有情報に基づいて画像形成が制御されることから、感度が変化した場合でも、正確な電位制御ができ、高画質化が実現される。

特開２００１−２２８６５７号公報特開２００２−０７２５８１号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の発明では、感光体の感度変化は、感光体の短期間使用では感光体の明部電位が元の明部電位に戻るが、感光体の長期間使用では感光体の明部電位が元の明部電位に戻らないといった現象が考慮されていない。つまり、画像形成装置が感光体の使用開始後から３０日間の経過時間を経て存在する場合には、その間に１０日間使用した場合と３０日間使用した場合とでは、３０日間使用の装置が１０日間使用の装置よりも感光体の明部電位が上昇してしまう。これは、特許文献１に記載されるように長期間放置されたとしても防止されない。

図１１及び図１２は、感光体の感度劣化の様子を示すグラフである。図１１及び図１２を参照し、感光体の長期間使用及び短期間使用による現象を以下に説明する。図１１（ａ）は、感光体の露光時明部電位Ｖｌの長期的な推移を示すグラフである。このグラフは、像露光量及び帯電電位が一定に維持された条件下で、５００ｋ枚のシートが連続して通過した場合に、画像形成の枚数の増加に応じた露光時の感光体の明部の電位（以下、『露光時明部電位』という）が推移する様子を示す。シートの枚数が増加するに従って明部電位は傾きαをもって上昇していることから、感光体の感度低下が生じている。また、図１１（ａ）中に示した「朝」は、その日の立上げ時の明部電位を示し、「ラスト」は、その日のシート通過終了時の明部電位を示す。一晩で明部電位は所定量ほど戻る様子が把握される。

図１１（ｂ）は、感光体の露光時明部電位の短期的な推移を示すグラフである。このグラフは、一日の明部電位の推移を示す。「１００ｋ」と記載される曲線は、１００ｋ枚のシートの画像形成に用いられた感光体に関し、その後に２００枚のシートを通過させたときの明部電位の推移を示す。「５００ｋ」と記載される曲線は、５００ｋ枚のシートの画像形成に用いられた感光体に関し、その後に２００枚のシートを通過させたときの明部電位の推移を示す。画像濃度の安定化のためには、双方に対応して、帯電器による感光体の帯電電位、及び、露光器による感光体への露光量が変更される必要がある。

図１２（ａ）は、一日の使用量が異なる感光体の明部電位の推移を示すグラフである。図１２（ａ）に示されるように、一日の使用量が多い程に明部電位は大きく上昇し、一日の使用量が少ない程に明部電位は小さく上昇する。また、図１２（ｂ）は、耐久途中で長期間に渡って休止した場合の感光体の明部電位の推移を示すグラフである。図１２（ｂ）に示されるように、長期間休止すると、感光体の明部電位は下降する。このように、感光体の使用ボリューム（例えば一日の使用量）や放置時間（例えば不使用であった日数）によって感光体の劣化レベルが異なる。したがって、放置時間や使用時間の蓄積量を考慮しない従来の制御では、感光体の感度低下に対応した感光体の表面電位の調整が不十分となる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、感光体の長期的な使用にも短期的な使用にも対応して、画像形成にあたって、感光体の表面電位を適正に制御することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電器と、帯電された前記感光体の表面に露光して静電像を形成する露光器と、前記感光体の表面の静電像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器と、前記感光体の表面に形成されたトナー像をシートに転写する転写器と、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか１つの使用履歴情報を記憶する情報記憶部と、前記情報記憶部に前記使用履歴情報を記憶させ、前記使用履歴情報に基づいて前記帯電器または前記露光器の動作を制御する制御部と、を備える画像形成装置において、前記使用履歴情報は、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか１つの使用量を前記感光体の使用開始後の経過時間で除算した使用頻度値であり、前記制御部が、前記使用頻度値を導出して前記使用頻度値に基づいて前記帯電器または前記露光器の動作を制御することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、感光体、帯電器及び露光器の少なくともいずれか１つの使用量、及び、感光体の使用開始後の経過時間の両方に基づいて使用履歴情報が定められる。したがって、感光体の感度の劣化状態や回復状態に基づいて感光体の表面電位を制御する。その結果、感光体の長期的な使用にも短期的な使用にも対応して、画像形成にあたって、感光体の表面電位を適正に制御することができる。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置を図面に基づき詳しく説明する。但し、この実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものはない。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、４ドラム方式を用いたフルカラー画像形成装置である。

画像形成のプロセスを簡単に説明する。まず、『帯電器』である一次帯電器５により『感光体』である感光体ドラム１０の表面に一様に帯電し、そこに『露光器』であるＬＥＤアレイ６により、リーダ部１４の内部のＣＣＤ１３からの入力画像信号に応じて露光し静電像を形成する。その静電像を、現像手段である現像器７によりトナー像として顕画化し、転写器８により搬送ベルト１２上を担持搬送されてきたシートＰ上に転写する。定着器９によりシートＰ上に転写されたトナー像を固着させる。一画素あたりの、再現階調数は２値であるが、多値であっても良い。感光体ドラム１０は『感光体』である『電子写真感光体』に相当する。

前述の画像形成プロセスの高速化は４色同時に行うことにより実現されている。第１ステーション１はイエロー、第２ステーション２はマゼンタ、第３ステーション３はシアン、第４ステーション４はブラックの画像を形成している。本実施例における一次帯電器５は、ローラ帯電方式を用いている。

画像形成時の一次帯電バイアスや現像バイアスなどの電位関係の制御について述べる。画像形成装置１００の内部の『情報記憶部』である記憶装置３０には、感光体ドラム１０の帯電電位である一次帯電電位Ｖｄ、及び、感光体ドラム１０の露光時の明部の表面電位である露光時明部電位Ｖｌの関係を記憶させる（図２参照）。この特性を絶対水分量に応じて７段階に記憶させる。また、現像器７での理想的な現像特性を供給するために必要な現像コントラスト特性に関しても、絶対水分量毎に７段階に記憶させる（図７（ｂ）参照）。それぞれに独立に記憶させるのは濃度調整や後述する感光体ドラム１０の使用履歴補正を可能にするためである。

また、記憶装置３０は、感光体ドラム１０、一次帯電器５及びＬＥＤアレイ６の少なくともいずれか１つの使用履歴情報を記憶する。この使用履歴情報は、感光体ドラム１０、一次帯電器５及びＬＥＤアレイ６の少なくともいずれか１つの使用量、及び、感光体ドラム１０の使用開始後の経過時間の情報である。感光体ドラム１０の使用量とは、例えば、感光体ドラム１０の回転数、感光体ドラム１０により印刷したシートの枚数、感光体ドラム１０により印刷したジョブ数をいう。一次帯電器５の使用量とは、例えば、一次帯電器５に帯電ローラが用いられる場合には帯電ローラの回転数や高圧印加時間等をいう。ＬＥＤアレイ６の使用量とは、例えば、ＬＥＤの積算駆動時間やＬＥＤの積算発光時間をいう。感光体ドラム１０の使用開始後の経過時間とは、例えば、感光体ドラム１０が画像形成装置本体１００ａに装着された後に最初に回転された時から現在までの経過時間をいう。

この使用履歴情報に関しては、後に詳述するが、特に、画像形成装置１００を立ち上げてから現在までの間に３０日経過している場合を想定する。この期間内に１日だけ１時間で感光体ドラム１０が１８００回の回転をした場合に、『感光体ドラム１０の回転数』は１８００回として記録され、『感光体ドラム１０の使用開始後の経過時間』は３０日として記録される。

『制御部』であるコントローラ５０は、記憶装置３０に使用履歴情報を記憶させ、使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する。画像形成の制御にあたって、記憶させた基本Ｖｄ−Ｖｌ特性に後述する耐久指数Ｋにより補正を施して得たＶｄ’−Ｖｌ’特性と、現像コントラスト特性とにより、画像形成における最適な一次帯電バイアスと、現像バイアスの制御値を決定する。ここで、記憶している７段階の絶対水分量と、画像形成開始時に測定した『温湿度検知部』である温湿度センサ４０の出力から算出した絶対水分量が異なる場合には、絶対水分量を基準に線形補間することで対応している。

また、コントローラ５０は、露光の制御にあたって、ＣＣＤ１３から取り込まれたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を、入力補正回路、フィルタ、ＬＯＧ変換部を経て、色変換処理部２４で色変換し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのデータにする。そして、最後にガンマ変換処理部（画像信号変換処理部）で画像形成装置１００の出力濃度特性に合わせてガンマ変換を行い、ＬＥＤアレイ６から露光を行う。

図２は、基本Ｖｄ−Ｖｌ特性の一例を示す。この図２を参照して、基本Ｖｄ−Ｖｌ特性に関して詳しく述べる。図２に示されるように、一般に一次帯電電位Ｖｄの動きに対して非線形に露光時明部電位Ｖｌが追従する形になる。なお、本実施例で使用する感光体ドラム１０は、絶対水分量が多いほど露光時明部電位Ｖｌの絶対値が小さくなる傾向を示す。また、絶対水分量に対するＶｄ−Ｖｌ特性の変化率は絶対水分量が少なくなるほど急峻になり、大きな非線形性を示す。従って、厳密には絶対水分量による補間は非線形で行う必要があるが、誤差や計算量を考慮し、本実施形態においては線形補間で十分と判断して実施している。ただし、非線形補間をした方が、性能が上がるのは言うまでもない。

図３は、感光体ドラム１０の層の構成を示す断面図である。図３を参照して、感光体ドラム１０の光感度特性に関して説明する。感光体ドラム１０は本実施例においては機能分離型有機感光体を用いている。図３に示されるように、その層構成は、Ａｌ基体１０ａ、下地層１０ｂ、キャリア発生層１０ｃ、キャリア輸送層１０ｄ、表面保護層１０eとなっている。キャリア発生層１０ｃに到達する光量に応じてフォトキャリアが発生し、感光体ドラム１０の表層の帯電電子と結合し電位が降下する。

ここで、一般にフォトキャリアの発生量はキャリア発生層１０ｃの塗工膜厚や濃度、キャリア輸送層１０ｄ、表面保護層１０eでの光透過率、塗工膜厚などのざまざまな因子で変化する。これらの因子は、画像形成を繰り返すことにより徐々に変化する。また表面保護層１０ｅは画像形成を繰り返すごとにシートや、現像剤、一次帯電剤などとの摺擦が発生しその膜厚が減少するため、電位の変化に影響する。

しかしながら、近年は表層の硬度を高めることにより感光体寿命も大きく伸びてゆく傾向にあり、膜厚の変化はほとんど考慮しなくても良く、むしろ感度変化に最も大きく影響する要因は、帯電及び露光の繰り返しによる残電荷の蓄積である。感光体表層寿命の延命化により長期使用後に顕在化する現象で、このメカニズムは明確ではないが、帯電及び露光の繰り返しにより発生したフォトキャリアが下地層１０ｂからＡｌ基体１０ａに抜けにくくなり、蓄積してゆくことが原因と考えられている。

感光体ドラム１０の感度が劣化することは、図９及び図１０を参照しながら前述した通りである。また、感光体ドラム１０の感度が劣化した場合には、劣化以前と同一の帯電電位及びＬＥＤの発光条件で作像が続けられると、反転現像方式においては現像コントラストがとれなくなっていき、画像濃度が低下していく。したがって、フルカラー画像では、一定以上の電位の変化が生じた場合には同一原稿に対して色味が変化することから、不都合である。

こうした『画像濃度の低下』や『色味の変化』を補正するためには、より深く潜像が掘れるように、『ＬＥＤ光量の増加』又は『一次帯電電位の上昇』といった手法がとられる。Ｖｄ−Ｖｌ特性により、一次帯電電位Ｖｄが高いほど、同一の光量において潜像コントラストが大きくとれるからである。また、中間調の補正が必要である場合には、画像信号を変換する方法がある。このことから、この実施形態では、感光体ドラム１０の感度の劣化に応じて、『一次帯電電位Ｖｄのシフト制御』『ＬＥＤ光量条件のシフト制御』『画像信号の変換』を行う。以下に具体的な方法を示す。

図１で前述したように、画像形成装置１００はコントローラ５０を備え、コントローラ５０は、記憶装置３０に使用履歴情報を記憶させると共に、使用履歴情報に基づいて画像形成を制御する。この『使用履歴情報』には、『感光体ドラム１０の使用量』である『感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ』、及び、『感光体ドラム１０の使用開始後の経過時間』である『感光体ドラム１０の使用開始時からの積算日数Ｔ』がある。

コントローラ５０は、『感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ』及び『感光体ドラム１０の使用開始時からの積算日数Ｔ』に基づいて、『使用履歴情報』である『使用頻度値』としての耐久指数Ｋを算出する。これによって、光感度を推測して電位を制御する。なお、積算日数Ｔは、画像形成装置本体１００ａの内部の時間算出部によって得られる時間データを換算したものとする。また、積算日数Ｔは、感光体ドラム１０を交換するときに、操作部より交換を認識させる走査を行うことにより、感光体ドラム１０の使用時間が得られる。こうすると、耐久指数Ｋは次式（１）から導出される。

前述の耐久指数Ｋは、感光体ドラム１０の使用量を感光体ドラム１０の使用開始後の経過時間で除算した値である。例えば、感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ＝５０［ｋ回］として、感光体ドラム１０の使用開始時からの積算日数Ｔ＝１０［日］とする。この場合に、耐久指数Ｋは、５［ｋ回／日］ということになる。コントローラ５０は、耐久指数Ｋを導出して耐久指数Ｋに基づいて画像形成を制御する。

ここで、初期の感光体ドラム１０の露光時明部電位Ｖｌに対して補正しなければならない露光時明部電位の補正量をＳ（Ｖ）とし、ここで、耐久指数がＫの場合の感光体ドラム１０の明部電位の上昇傾きをα（Ｋ）とする。なお、耐久指数Ｋに対応して感光体ドラム１０の特性が変化する『特性変化データ』である上昇傾きをα（Ｋ）は、記憶装置３０に格納される。この上昇傾きα（Ｋ）は予め測定されたデータである。こうすると、露光時明部電位の補正量Ｓ（Ｖ）は次式（２）から導出される。

コントローラ５０は、前述の耐久指数Ｋから記憶装置３０の内部に記憶される『感光体ドラム１０の明部電位の上昇傾きα（Ｋ）』を導き出す。そして、コントローラ５０は、『感光体ドラム１０の明部電位の上昇傾きα（Ｋ）』及び『感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ』に基づいて、露光時明部電位の補正量Ｓ（Ｖ）を導出する。例えば、前述のように耐久指数Ｋ＝５ｋ回／日である場合には、図７（ａ）に示されるように明部電位の上昇傾きα（Ｋ）＝０．５３［Ｖ／ｋ回］となる。したがって、露光時明部電位の補正量Ｓ（Ｖ）＝０．５３［Ｖ／ｋ回］×５０［ｋ回］＝２６．５［Ｖ］となる。例えば、図７（ｂ）に示されるように、環境区分で５の状態の場合には、一次帯電電位Ｖｄの補正量ΔＶｄ＝１．９×２６．５［Ｖ］＝５０．３５［Ｖ］となる。なお、図７（ａ）の中で、Ｋの単位は［ｋ回／日］であり、α（Ｋ）の単位は［Ｖ／ｋ回］である。

図４は、耐久指数Ｋの値に対する感光ドラムの露光時明部電位の上昇率の違いを示す図である。Ｋ、すなわち一日あたりで平均された感光体ドラム１０の回転数が多いほど、上昇傾きαが大きいことがわかる。

図５は、露光時明部電位Ｖｌ及び露光量の関係を示すグラフである。露光量が０．００μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位がＶｌ＝５００［Ｖ］で、露光量が０．５０μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位がＶｌ＝１００［Ｖ］である場合には、露光時明部電位Ｖｌの範囲が５００［Ｖ］−１００［Ｖ］＝４００［Ｖ］である。このことは曲線Ｘに示される。なお、露光量が０．００μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位Ｖｌとは、実質的に一次帯電電位Ｖｄを意味する。

ここで、感光体ドラム１０の長期使用によって、露光量が０．５０μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位がＶｌ＝１００［Ｖ］＋２６．５［Ｖ］＝１２６．５［Ｖ］になる。この場合に、露光時明部電位Ｖｌの範囲が５００［Ｖ］−１２６．５［Ｖ］＝３７３．５［Ｖ］に低下する。このことは曲線Ｙに示される。

この露光時明部電位Ｖｌの範囲（現像コントラストに相当）の低下分２６．５［Ｖ］を補うために、露光時明部電位Ｖｌの補正量Ｓ（Ｖ）＝２６．５［Ｖ］が必要となり、この場合には、一次帯電電位Ｖｄの補正量ΔＶｄ＝５０．３５［Ｖ］が必要となる。そのために、一次帯電電位ΔＶｄが５０．３５［Ｖ］上昇されて、露光時明部電位が５０．３５［Ｖ］上昇する。露光量が０．０μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位がＶｌ＝５５０．３５［Ｖ］、露光量が０．５０μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位がＶｌ＝１５０．３５［Ｖ］の場合、露光時明部電位Ｖｌの範囲が５５０．３５［Ｖ］−１５０．３５［Ｖ］＝４００［Ｖ］である。このことは曲線Ｚに示される。なお、露光量が０．００μＪ／ｃｍ^２の時の露光時明部電位Ｖｌとは、実質的に一次帯電電位Ｖｄを意味する。

図６は、休止が入った場合の感光体ドラム１０の露光時明部電位Ｖｌの推移を示している。図６を参照して、感光体ドラム１０が使用された後、次に使用されるまでの間の休止時間について説明する。図中『Ａ』は１日に１０ｋ回転する場合の感光体ドラム１０の感度低下のライン、図中『Ｂ』は１日に５ｋ回転する場合の感光体ドラム１０の感度低下のラインを示している。

図６に示されるように、感光体ドラム１０が５０ｋ回転するまでは、感光体ドラム１０は１日当たりで１０ｋ回転のペースで画像を形成する。感光体ドラム１０が５０ｋ回転した時点で、感光体ドラム１０は５日間動作されない状態で放置される。その後再び、感光体ドラム１０は１００ｋ回転するまでは、感光体ドラム１０は１日当たりで１０ｋ回転のペースで画像を形成する。

ここで、感光体ドラム１０が５０ｋ回転するまでに５日間かかるとする。この場合に、感光体ドラム１０が５０ｋ回転の時点で５日間放置されることから、放置の最終日の時点で感光体ドラム１０の回転数は５０ｋ回転のままである。したがって、前述の式（１）の未知数に関しては、感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ＝５０ｋ回、感光体ドラム１０の使用開始時からの積算日数Ｔ＝１０日間となる。その結果、耐久指数Ｋ＝５０ｋ回／１０日＝５ｋ回／日となる。つまり、耐久指数Ｋは半分となっており、これは、感光体ドラム１０が１日当たりで５ｋ回転するペースに相当する。そうすると、５日放置後の電位は、概ね、最初から１日で５ｋ回転のペースで通紙を行った場合の感光体ドラム１０の感度低下ライン付近まで回復していることが分かる。また、感光体ドラム１０の露光時明部電位Ｖｌの補正量Ｓ（Ｖ）は、１日当たりの平均ドラム回転数としての耐久指数Ｋや感光体ドラム１０の積算回転数Ｎを式（２）に入れることで導出可能である。

図７（ａ）は、予め記憶されている耐久指数Ｋに対するαの値を示している。例えば、前述の図５を参照して説明した感光体ドラム１０の動作では、耐久指数Ｋ＝５ｋ回／日となっていたから、感光体ドラム１０の明部電位の上昇傾きα（Ｋ）＝０．５３となる。

また、図７（ｂ）は、環境に関し、絶対水分量Ｍ、感光体ドラム１０の標準の一次帯電電位Ｖｄ、一次帯電電位Ｖｄの補正量ΔＶｄを示す。なお、ここでは、一次帯電電位Ｖｄは現像コントラストともいう。一次帯電電位Ｖｄが変化されると、任意の現像コントラストが得られるからである。そして、そのときの標準の一次帯電電位Ｖｄに対し、一次帯電電位Ｖｄの補正量ΔＶｄの計算式が示されている。

図８は、データに基づいて一次帯電電位Ｖｄを設定する過程を示すフローチャートである。前述のデータからは、図８のフローに従って、一次帯電電位Ｖｄが設定される。図８に示されるように、コントローラ５０は、制御を開始する（Ｓ１）。コントローラ５０は、どの環境にあるのかを検出する（Ｓ２）。コントローラ５０は、検出された環境に関して、感光体ドラム１０の標準の一次帯電電位Ｖｄを設定する（Ｓ３）。コントローラ５０は、『感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ』『感光体ドラム１０の使用開始時からの積算日数Ｔ』を読み込む（Ｓ４）。コントローラ５０は、前述のＮ及びＴから耐久指数Ｋの値を算出する（Ｓ５）。コントローラ５０は、耐久指数Ｋに基づいて感光体ドラム１０の明部電位の上昇傾きをα（Ｋ）を算出する（Ｓ６）。コントローラ５０は、感光体ドラム１０の明部電位の上昇傾きをα（Ｋ）及び感光体ドラム１０の積算回転数Ｎから露光時明部電位Ｖｌの補正量Ｓ（Ｖ）を算出する（Ｓ７）。コントローラ５０は、一次帯電電位Ｖｄの補正量ΔＶｄを算出する（Ｓ８）。コントローラ５０は、一次帯電器５の帯電ローラのＤＣバイアスに基づく感光体ドラム１０の標準の一次帯電電位Ｖｄ、現像ローラのＤＣバイアスＶｄｃを算出して、設定する（Ｓ９）。

一次帯電電位Ｖｄの設定は、帯電ローラに印加するＤＣバイアスを制御することにより可能である。一般に、一次帯電電位Ｖｄは現像位置においてＤＣバイアス値よりも低くなる傾向にある。これは帯電位置から現像位置までの間に表面電位が減衰することによる。但し、接触ＡＣ帯電方式においては比較的減衰量は小さくなる傾向があり、感光体ドラム１０の仕様前後でも大きく変化しない特徴がある。本実施形態においては、印加ＤＣバイアスに対する帯電電位は図９に示す関係となるため、目標とする帯電電位に対する印加電圧値を決定することができる。以降、このときに設定した帯電電位を補正後初期帯電電位と称する。最後に、コントローラ５０は、制御を終了する（Ｓ１０）。

図１０は、耐久指数Ｋ毎の１ジョブ内の電位変化の飽和値の推移を示すグラフである。図１０に示されるように、感光体ドラム１０に関する１ジョブ内での短期の電位変動は、一定の枚数に達すると飽和する傾向にある。この飽和値の推移は、仕様によって大きくなるが、耐久指数Ｋに依存する。耐久指数Ｋが大きい程に、感光体ドラム１０の回転数当たりの推移が大きいことが分かる。そのために、１ジョブ内の電位制御は耐久指数に基づいて算出される必要がある。したがって、１ジョブ内の電位は補正されて制御される。

１ジョブ内の電位変化の飽和値は、次式（３）（４）により表すことができる。『感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ』『感光体ドラム１０の使用開始時からの積算日数Ｔ』に基づいて、『使用履歴情報』である『使用頻度値』としての耐久指数Ｋは次式（３）によって導出される。そして、電位変化の飽和値をＷ（Ｖ）とし、耐久指数Ｋ毎の傾きをβ（Ｋ）とし、感光体ドラム１０の積算回転数をＮとすると、電位変化の飽和値Ｗ（Ｖ）は、次式（４）によって導出される。

そうすると、耐久指数Ｋ，感光体ドラム１０の積算回転数Ｎから１ジョブ内で補正する電位量が算出でき、１ジョブ内の非作像時に適当な間隔でさらに帯電電位を変更してゆくことで、濃度変化の少ない出力画像を得ることができる。

また、ジョブが終了した後は、ジョブ開始前の電位に回復する傾向がある。この推移は比較的早いため、補正した帯電電位をもとの補正後初期帯電電位に戻すことも考えられる。推移の仕方によっては従来方法により、ジョブ終了から次のジョブ開始までの時間に応じて初期帯電電位を補正することも有効である。

（使用量に関する他形態）
なお、本実施形態の画像形成装置１００では、使用履歴情報に含まれる『使用量』は、感光体ドラム１０の積算回転数Ｎであった。コントローラ５０は、一連の制御として、まず耐久指数Ｋ及び感光体ドラム１０の積算回転数Ｎから、感光体ドラム１０の明部電位の推移を予測し、その予測値に応じて一次帯電電位及び現像バイアスを変化させ、現像コントラストを一定に維持する。また、その補正後の設定に対し、シートの通過を開始するとそのジョブ内でも耐久指数Ｋ、感光体ドラム１０の積算回転数Ｎに応じて電位が変動するため、さらに補正をすることが可能となる。

ただし、このような実施形態に限定されない。すなわち、使用履歴情報に含まれる『使用量』は、一次帯電器５の使用量、ＬＥＤアレイ６の使用量であっても良い。詳しくは、『使用量』は、一次帯電器５が帯電する総帯電時間、ＬＥＤアレイ６が露光する総露光時間、画像形成されたシートの枚数、画像形成されたジョブ数、画像形成された印字画素量の何れか１つであっても良い。

この『使用量』は、感光体ドラム１０の積算回転数Ｎ、一次帯電器５が帯電する総帯電時間、ＬＥＤアレイ６が露光する総露光時間、画像形成されたシートの枚数、画像形成されたジョブ数、画像形成された印字画素量の何れか２つ以上を組み合わせても良い。こうして組み合わせた数値を使用履歴指数として使用しても良い。例えば、一次帯電器５の総帯電時間から感光体ドラム１０の第１消耗度数値を算出する。同様に、ＬＥＤアレイ６の総露光時間から感光体ドラム１０の第２消耗度数値を算出する。そして、第１消耗度数値及び第２消耗度数値にそれぞれ感光体劣化レベルの重み付けをした値を加算した数値を、一次帯電器５及びＬＥＤアレイ６の組み合わせた『使用履歴指数』としても良い。

なお、ジョブ数とは、複数枚綴りの印刷物を連続印刷する毎の仕事数をいう。例えば、１０枚綴りの文書を１回でプリントアウトする場合には、シートの印刷枚数は１０枚であるが、ジョブ数は１回ということになる。印字画素量とは、一般的にはビデオカウントと呼ばれる方法で、画像の画素信号が積算される場合に、その画像の画素信号の積算量をいうことになる。

（画像形成の制御に関する他形態）
また、本実施形態の画像形成装置１００では、コントローラ５０は、一次帯電器５に印加される電圧を補正して画像形成を制御する。すなわち、一次帯電電位Ｖｄが補正されると、電位変動による潜像コントラストの変化が抑制される。

ただし、このような実施形態に限定されない。すなわち、コントローラ５０は、現像器７に印加される電圧を補正して画像形成を制御しても良い。または、コントローラ５０は、ＬＥＤアレイ６から露光される露光量を補正して画像形成を制御しても良い。さらに、本制御と組み合わせて階調補正を行うこともできる。これは予め測定されたデータに基く予測制御も可能であるし、従来より知られる、所定のパッチ画像の反射濃度を検知することによりガンマ変換をすることも可能である。

（カートリッジに関する他形態）
さらに、本実施形態の画像形成装置１００では、感光体ドラム１０及び記憶装置３０はカートリッジ化されているとは記載されないが、この形態に限定されない。すなわち、少なくとも感光体ドラム１０及び記憶装置３０は一体的にカートリッジとして形成されて、カートリッジは画像形成装置本体１００ａに着脱可能であっても良い。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。基本Ｖｄ−Ｖｌ特性の一例を示す。感光体ドラムの層の構成を示す断面図である。耐久指数Ｋの値に対する電位上昇の違いを示す図である。露光時明部電位Ｖｌ及び露光量の関係を示すグラフである。休止が入った場合のドラムの明部電位の推移を示している。（ａ）は、予め記憶されている耐久指数Ｋに対するαの値を示している。（ｂ）は、環境に関し、絶対水分量Ｍ、感光体ドラムの標準の一次帯電電位Ｖｄ、帯電電位の補正量ΔＶｄを示す。データに基づいて帯電電位を設定する過程を示すフローチャートである。印加ＤＣバイアスに対する帯電電位の関係を示すグラフである。耐久指数Ｋ毎の１ジョブ内の電位変化の飽和値の推移を示すグラフである。感光体ドラムの感度劣化の様子を示すグラフである。感光体ドラムの感度劣化の様子を示すグラフである。

符号の説明

５一次帯電器（帯電器）
６ＬＥＤアレイ（露光器）
７現像器
８転写器
１０感光体ドラム（感光体）
３０記憶装置（情報記憶装置）
１００画像形成装置

Claims

感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電器と、帯電された前記感光体の表面に露光して静電像を形成する露光器と、前記感光体の表面の静電像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器と、前記感光体の表面に形成されたトナー像をシートに転写する転写器と、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか１つの使用履歴情報を記憶する情報記憶部と、前記情報記憶部に前記使用履歴情報を記憶させ、前記使用履歴情報に基づいて前記帯電器または前記露光器の動作を制御する制御部と、を備える画像形成装置において、
前記使用履歴情報は、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器の少なくともいずれか１つの使用量を前記感光体の使用開始後の経過時間で除算した使用頻度値であり、前記制御部が、前記使用頻度値を導出して前記使用頻度値に基づいて前記帯電器または前記露光器の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記使用履歴情報は、前記感光体、前記帯電器及び前記露光器のいずれか２つ以上の組み合わせに基づく使用量を前記感光体の使用開始後の経過時間で除算した使用頻度値であり、前記制御部が、前記使用頻度値を導出して前記使用頻度値に基づいて前記帯電器または前記露光器の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記使用量は、前記感光体の使用開始後における、前記感光体の積算回転数、前記帯電器が帯電した総帯電時間、前記露光器が露光した総露光時間、トナー像が転写されたシートの積算枚数、画像信号の積算印字画素量の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。