JP6465062B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体を帯電する帯電部材を備えた画像形成装置に関し、特に、像担持体表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能な画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセスを用いたレーザープリンター、デジタル複合機等の画像形成装置では、光導電性を有する感光体ドラム（像担持体）の表面を、帯電装置によって一様に帯電させ、露光装置によって露光して静電潜像を形成した後、この静電潜像を、現像装置によってトナー像に現像する。次に、このトナー像を、転写部によって用紙等の記録媒体の表面に転写した後、定着部によって記録媒体の表面に定着させることで、一連の画像形成の工程が完了する。また、トナー像転写後の感光体ドラムは、その表面に残留したトナーをクリーニング部によって除去し、さらに必要に応じて除電ランプを用いて残留電荷を除電することによって、次の画像形成に備える。

近年、画像形成装置の像担持体として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムが広く用いられている。ａ−Ｓｉ感光体ドラムは、高硬度で優れた耐久性を有しており、長期間使用後も感光体としての特性がほとんど劣化せず高画質が保持できる。そのため、ランニングコストも低く取り扱いも容易であるとともに、環境に対する安全性も高い優れた像担持体である。

このようなａ−Ｓｉ感光体ドラムを用いた画像形成装置においては、その特性から像流れが発生しやすいことが知られている。つまり、帯電装置を用いて帯電を行うと、帯電装置からの放電によりオゾンが発生する。この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。このイオン生成物は水溶性であり、感光体ドラムに付着して感光体ドラム表面の０．１μｍ程度の粗さ構造内に入り込むために、汎用機で使用されるクリーニングシステムでは取り除くことができない。さらに、これらが大気中の水分を取り込むことで感光体ドラム表面の抵抗が低下する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こり、その結果、像流れを生じることがある。

そこで、簡易な構成で感光体ドラム表面の抵抗低下を抑えて像流れを低減する方法が提案されており、特許文献１には、研磨剤を混入させた現像剤（研磨トナー）と研磨部材（摺擦ローラー及びクリーニングブレード）の相互作用で感光体を研磨するリフレッシュモードを所定のタイミングで実行することにより、ヒーター等を用いることなくオゾン生成物を除去する方法が開示されている。上記特許文献１においては、非印字時（装置立ち上げ時や印字後の待機モード）に現像剤を印字または現像し、現像剤を記録媒体に転写させることなく感光体ユニット内の研磨部材に供給して感光体ドラム表面の研磨に使用する。

また、近年、コロトロン方式やスコロトロン方式の帯電装置に代えて、感光体ドラムに対し接触配置又は近接配置されて感光体ドラムを帯電する帯電部材（帯電ローラー等）を備えたオゾン発生量の少ない接触帯電式の帯電装置が用いられる。この帯電部材には、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加して感光体ドラムを帯電させるものがあるが、特許文献２、３には、温湿度等の環境変動や、感光体ドラムや帯電部材等の経年変化に拘らず、精度の良い交流電圧の適正ピーク間電圧値（Ｖｐｐ）を設定できるものが提案されている。

特開平１１−３０１４号公報 特開２００７−１９９０９４号公報 特開２０１２−４７８７９号公報

感光体ドラムの表面状態、つまり感光体ドラムの表面に形成される酸化膜（感光層）の厚みや、感光層に吸着するイオン生成物や紙粉の量、感光層の吸湿の程度等は、画像形成装置が使用される環境条件、特に湿度や、使用する紙の材質等によって大きく変化する。このため、特許文献１に記載の画像形成装置では、どのような使用環境下においても像流れが発生するのを防止するために、感光体ドラムの表面を過剰気味に研磨するように、研磨時間等のリフレッシュの条件を設定する必要がある。

この場合、例えば、夏季、雨天時等のような高温高湿度の状態が続いて吸湿の程度が極めて高い環境等を基準として、研磨量を設定することになり、研磨時間が長く設定されてしまう。しかしながら、画像形成装置は、吸湿の程度があまり高くない常温常湿環境で使用されることが多く、このような常温常湿環境において感光体ドラムを無駄に削り過ぎることになり、感光体ドラムの寿命を必要以上に縮めるおそれがある。また、研磨時間を長く設定することで、消費電力が無駄に増加してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体の寿命を縮めたり、消費電力の無駄を生じたりせずに、像担持体の回復処理を適正に実行して像流れの発生を抑制できる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、高圧発生回路と、電圧制御部と、電流検出部と、回復処理制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電部材は、像担持体を帯電させる。高圧発生回路は、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加する。電圧制御部は、交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐ及び周波数を制御する。電流検出部は、帯電部材及び像担持体の間の直流電流値Ｉｄｃを検出する。回復処理制御部は、像担持体の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能である。電圧制御部は、交流電圧の周波数を第１の周波数とした振動電圧を帯電部材に印加し、Ｖｐｐを昇圧したときのＶｐｐとＩｄｃの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する２つの変曲点Ｏ、Ｐが存在するか否かを判断する。２つの変曲点Ｏ、Ｐが存在するときは、変曲点Ｏ、Ｐ間の第１変曲点間電圧ＯＰと、交流電圧の周波数を第１の周波数よりも低い第２の周波数とした振動電圧を帯電部材に印加し、Ｖｐｐを昇圧したときに前記Ｖｐｐと前記Ｉｄｃの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する２つの変曲点Ｏ′、Ｐ′間の第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′とを算出する。回復処理制御部は、第１変曲点間電圧ＯＰと第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′との電位差が所定値以下であるとき回復処理を実行する。

本発明の第１の構成によれば、帯電部材に交流電圧を印加して取得したＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を用いて像担持体の回復処理の要否を決定する際、２つの変曲点Ｏ、Ｐの存在が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電部材の劣化に起因するものであるかを確実に判定することができ、像担持体の回復処理を必要最小限に抑えることができる。従って、静電潜像のエッジ部での電位の横流れ、及びそれに起因する形成画像の像流れを効果的に抑制するとともに、像担持体の長寿命化、及び消費電力の削減も実現することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００の制御経路を示すブロック図 帯電ローラー４１のピーク間電圧値Ｖｐｐと直流電流値Ｉｄｃとの関係を想定特性曲線で示すグラフ 交流電圧の周波数を２水準に変化させたときの帯電ローラー４１のピーク間電圧値Ｖｐｐと直流電流値Ｉｄｃとの関係を想定特性曲線で示すグラフ 本発明の画像形成装置１００において実行されるリフレッシュ動作の制御例を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図である。画像形成装置（ここではモノクロプリンター）１００内には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。画像形成部Ｐには、感光体ドラム５の回転方向（図１の時計回り方向）に沿って、帯電装置４、露光ユニット（レーザー走査ユニット等）７、現像装置８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９、及び除電装置６が配設されている。

感光体ドラム５は、例えば、アルミニウム製のドラム素管の表面に、感光層として正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着されて形成され、約３０ｍｍの直径を有する。感光体ドラム５は、ドラム駆動部（図示せず）によって、支軸を中心に定速回転駆動されるように構成される。

画像形成動作を行う場合、時計回り方向に回転する感光体ドラム５が帯電装置４により一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット７からのレーザービームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像装置８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。

現像装置８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター（図示せず）等から送信される。また、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置６が、感光体ドラム５の回転方向に対しクリーニング装置１９の下流側に設けられている。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙（記録媒体）が給紙カセット１０又は手差し給紙装置１１から用紙搬送路１２及びレジストローラー対１３を経由して搬送され、転写ローラー１４により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により装置上部に搬送され、用紙の片面のみに画像を形成する場合（片面印字時）は、排出ローラー対１７により排出トレイ１８に排出される。

一方、用紙の両面に画像を形成する場合（両面印字時）は、用紙の後端が用紙搬送路１６の分岐部２０を通過した後に搬送方向を逆転させる。これにより、用紙は分岐部２０から分岐する反転搬送路２１に振り分けられ、画像面を反転させた状態でレジストローラー対１３に再搬送される。そして、感光体ドラム５上に形成された次のトナー像が、転写ローラー１４によって用紙の画像が形成されていない面に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置１５に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１７により排出トレイ１８に排出される。

画像形成装置１００の上面には、排出トレイ１８の一部を構成する開閉カバー１８ａが設けられている。開閉カバー１８ａを開放した状態でトナーコンテナ９や現像装置８が画像形成装置１００本体に挿入され、または画像形成装置１００本体から引き出される。

図２は、帯電装置４の制御経路を示すブロック図である。なお、図２は画像形成装置１００を図１の背面側から見た状態を示しており、感光体ドラム５に対する帯電装置４、クリーニング装置１９の配置は図１と左右対称になっている。

先ず、クリーニング装置１９の構成について説明する。図２に示すように、クリーニング装置１９は、感光体ドラム５に向かって開口部を有するハウジング３０と、感光体ドラム５の表面に残留するトナーを除去する摺擦ローラー３１、クリーニングブレード３２とを含む。

摺擦ローラー３１は感光体ドラム５に所定の圧力で圧接されており、ハウジング３０の図示しない前後側板に回転可能に軸支されている。摺擦ローラー３２は、図示しない駆動装置により感光体ドラム５との当接面において同一方向に回転駆動され、その周速は感光体ドラムの周速の１．２倍に制御されている。摺擦ローラー３１としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体としてＥＰＤＭゴム製でアスカーＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラー体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカーＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。摺擦ローラー３１は感光体ドラム５表面の残留トナーを除去する機能の他、感光体ドラム５との間に研磨剤入りのトナーを介在させてドラム表面を研磨する機能も有している。

感光体ドラム５の回転方向（図２の時計回り方向）に対し、感光体ドラム５と摺擦ローラー３１との当接点よりも下流側には、クリーニングブレード３２が感光体ドラム１に当接した状態でハウジング３０に固定されている。クリーニングブレード３２としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、感光体ドラム５との当接点において接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。感光体ドラム５に対するクリーニングブレード３２の圧接力は、例えば５ｇ／ｍｍ²程度に設定されている。なお、クリーニングブレード３２の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム５への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム５の仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラー３１及びクリーニングブレード３２によって感光体ドラム５表面から除去された残留トナーは、搬送スパイラル（図示せず）の回転に伴ってクリーニング装置１９の外部に排出される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー母粒子の表面に研磨材としてシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨材がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。

次に、帯電装置４の構成について説明する。帯電装置４は、感光体ドラム５に接触するように配置され感光体ドラム５を帯電処理する帯電ローラー４１と、帯電ローラー４１に印加される直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する高圧発生回路４３と、交流電圧のピーク間電圧値（Ｖｐｐ）を制御する電圧制御部４５とを備える。

帯電ローラー４１は、芯金４１ａに、導電性及び弾力性を有するエピクロルヒドリンゴム等の材料からなる導電層４１ｂを被覆することにより構成される。帯電ローラー４１は、導電層４１ｂの表面が感光体ドラム５の表面に接触しつつ回転可能に設けられる。帯電ローラー４１は、高圧発生回路４３に接続されており、高圧発生回路４３から振動電圧が印加されることによって帯電する。

高圧発生回路４３は、交流電圧を出力する交流定電圧電源４３ａと、直流電圧を出力する直流定電圧電源４３ｂと、帯電ローラー４１と感光体ドラム５との間の直流電流値Ｉｄｃを検出する電流検出部４３ｃとを備えている。高圧発生回路４３は、交流定電圧電源４３ａから出力される交流電圧と直流定電圧電源４３ｂから出力される直流電圧とを重畳して振動電圧を発生させて帯電ローラー４１に印加する。交流定電圧電源４３ａは、後述する電圧制御部４５によって制御されたピーク間電圧値Ｖｐｐを有する交流電圧を出力し、直流定電圧電源４３ｂは、一定の直流電圧を出力する。

また、本発明の画像形成装置１００は、用紙への非転写時、例えば、画像形成装置１００を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際に、現像装置８内の現像ローラー上のトナーを感光体ドラム５側に搬送する工程と、トナー供給工程により感光体ドラム５側へ搬送されたトナーを摺擦ローラー３１に供給し、摺擦ローラー３１を回転駆動させて感光体ドラム５の表面を研磨する工程とを各１回以上含むリフレッシュ動作（研磨動作）を実行可能に構成されている。

次に、画像形成装置１００の制御システムについて図２を参照して説明する。画像形成装置１００には、ＣＰＵ等で構成される主制御部８０が設けられている。主制御部８０は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部７０に接続される。主制御部８０は、記憶部７０に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて画像形成装置１００の各部（帯電装置４、現像装置８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９、定着装置１５等）を制御する。

例えば、主制御部８０は、ドラム駆動部４２、電圧制御部４５、クリーニング制御部４４、温度センサー６０及び湿度センサー６１に接続される。なお、電圧制御部４５及びクリーニング制御部４４は、記憶部７０に記憶される制御プログラムで構成されていても良い。温度センサー６０、湿度センサー６１は、それぞれ画像形成装置１００内の温度及び湿度を検知するものである。

記憶部７０は、帯電ローラー４１に印加される振動電圧の制御に用いられるピーク間電圧値Ｖｐｐとして、異なる複数のピーク間電圧値Ｖｐｐを予め記憶したピーク間電圧値テーブル７１を有する。例えば、ピーク間電圧値テーブル７１は、図３に示すようなピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ）、Ｖｐｐ（Ｂ）、Ｖｐｐ（Ｃ）、Ｖｐｐ（Ｄ）、Ｖｐｐ（Ｅ）を記憶する。なお、ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ）、Ｖｐｐ（Ｂ）は、下記の想定特性曲線Ｌ（図３参照）に現れる変曲点Ｏの電圧値よりも低電圧側と想定される値に設定され、ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｄ）、Ｖｐｐ（Ｅ）は、下記の想定特性曲線Ｌ（図３参照）に現れる変曲点Ｏの電圧値よりも高電圧側と想定される値に設定される。また、ピーク間電圧値テーブル７１は、画像形成装置１００内の温度及び湿度の様々な組み合わせ毎に対応する複数のピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ）、Ｖｐｐ（Ｂ）、Ｖｐｐ（Ｃ）、Ｖｐｐ（Ｄ）、Ｖｐｐ（Ｅ）を記憶するとよい。

ドラム駆動部４２は、主制御部８０によって制御されて感光体ドラム５を回転駆動させるドラムモーター等で構成される。クリーニング制御部４４は、クリーニング装置１９を制御して、クリーニング装置１９に感光体ドラム５表面のリフレッシュ動作を所定時間実行させる。

電圧制御部４５は、帯電ローラー４１に振動電圧を印加する高圧発生回路４３を制御する。具体的には、電圧制御部４５は、適正ピーク間電圧値Ｖｐｐを有する交流電圧を発生させるように高圧発生回路４３の交流定電圧電源４３ａを制御する。

例えば、適正ピーク間電圧値Ｖｐｐは、印字動作前等のタイミングで決定され、適正ピーク間電圧値Ｖｐｐの決定方法は、以下の通りである。電圧制御部４５は、記憶部７０のピーク間電圧値テーブル７１から複数のピーク間電圧値Ｖｐｐを読み取り、複数のピーク間電圧値Ｖｐｐをそれぞれ有する複数の交流電圧を順次発生させるように、ピーク間電圧値Ｖｐｐを昇圧しつつ高圧発生回路４３の交流定電圧電源４３ａを制御する。電圧制御部４５は、好ましくは、温度センサー６０で検知された画像形成装置１００内の温度と、湿度センサー６１で検知された画像形成装置１００内の湿度との組み合わせに基づいてピーク間電圧値テーブル７１から複数のピーク間電圧値Ｖｐｐを読み取るとよい。

また、電圧制御部４５は、各ピーク間電圧値Ｖｐｐを有する交流電圧を発生させたときに、感光体ドラム５と帯電ローラー４１との間に生じる直流電流値Ｉｄｃ、即ち、各ピーク間電圧値Ｖｐｐに対応する直流電流値Ｉｄｃを電流検出部４３ｃから取得する。例えば、電圧制御部４５は、図３に示すように、ピーク間電圧値テーブル７１に記憶される複数のピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ）、Ｖｐｐ（Ｂ）、Ｖｐｐ（Ｃ）、Ｖｐｐ（Ｄ）、Ｖｐｐ（Ｅ）にそれぞれ対応する複数の直流電流値Ｉｄｃ（Ａ）、Ｉｄｃ（Ｂ）、Ｉｄｃ（Ｃ）、Ｉｄｃ（Ｄ）、Ｉｄｃ（Ｅ）を取得する。

そして、電圧制御部４５は、複数のピーク間電圧値Ｖｐｐとこれらに対応する直流電流値Ｉｄｃとの関係を表す二次元座標上の想定特性曲線Ｌを算出し、この想定特性曲線Ｌを参照して想定特性曲線Ｌ上に現れる変曲点Ｏ、Ｐを検出する。例えば、電圧制御部４５は、図３に示すように、複数のピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ）、Ｖｐｐ（Ｂ）、Ｖｐｐ（Ｃ）、Ｖｐｐ（Ｄ）、Ｖｐｐ（Ｅ）と、これらに対応する複数の直流電流値Ｉｄｃ（Ａ）、Ｉｄｃ（Ｂ）、Ｉｄｃ（Ｃ）、Ｉｄｃ（Ｄ）、Ｉｄｃ（Ｅ）との関係を表す想定特性曲線Ｌを算出する。

ここで、電圧制御部４５は、変曲点Ｏの電圧値よりも低電圧側と想定されるピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ）、Ｖｐｐ（Ｂ）と、これらに対応する直流電流値Ｉｄｃ（Ａ）、Ｉｄｃ（Ｂ）とからなる想定特性曲線Ｌ上の座標Ａ（Ｖｐｐ（Ａ），Ｉｄｃ（Ａ））、座標Ｂ（Ｖｐｐ（Ｂ），Ｉｄｃ（Ｂ））を通る直線Ｍ１を算出する。また、電圧制御部４５は、中間のピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｃ）と、これに対応する直流電流値Ｉｄｃ（Ｃ）とからなる想定特性曲線Ｌ上の座標Ｃ（Ｖｐｐ（Ｃ），Ｉｄｃ（Ｃ））を通り、ピーク間電圧値Ｖｐｐを表す座標軸に平行な直線Ｍ２を算出する。そして、電圧制御部４５は、直線Ｍ１と直線Ｍ２との交点座標を変曲点Ｏとして検出すると共に、変曲点Ｏに対応するピーク間電圧値Ｖｐｐを適正ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｏ）として決定する。

更に、電圧制御部４５は、変曲点Ｏの電圧値よりも高電圧側と想定されるピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｄ）、Ｖｐｐ（Ｅ）と、これらに対応する直流電流値Ｉｄｃ（Ｄ）、Ｉｄｃ（Ｅ）とからなる想定特性曲線Ｌ上の座標Ｄ（Ｖｐｐ（Ｄ），Ｉｄｃ（Ｄ））、座標Ｅ（Ｖｐｐ（Ｅ），Ｉｄｃ（Ｅ））を通る直線Ｍ３を算出する。そして、電圧制御部４５は、直線Ｍ２と直線Ｍ３との交点座標を変曲点Ｐとして検出すると共に、変曲点Ｐに対応するピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｐ）を算出する。このようにして、電圧制御部４５は、図３に示す想定特性曲線Ｌから２つの変曲点Ｏ、Ｐを検出することができる。

ところで、感光体ドラム５の表面にイオン生成物や水分、あるいは紙粉等が付着して感光体ドラム５の表面抵抗が低下すると、感光体ドラム５は、表面に形成された静電潜像を保持できずに静電潜像のエッジ部で電位の横流れ（リーク）が起こり、その結果として形成画像に像流れが生じる。感光体ドラム５の表面抵抗が通常であれば、交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐを適正ピーク間電圧値Ｖｐｐよりも低電圧側から高電圧側へと増加しつつ、この交流電圧に基づく振動電圧を帯電ローラー４１に印加したとき、電流検出部４３ｃで検出される直流電流値Ｉｄｃは、適正ピーク間電圧値Ｖｐｐ付近で維持し易くなっている。即ち、図３に示す想定特性曲線Ｌに現れる２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差は比較的大きくなる。

しかしながら、高温高湿環境下で感光体ドラム５の表面抵抗が低下すると、上記のように交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐを増加したとき、電流検出部４３ｃで検出される直流電流値Ｉｄｃは、適正ピーク間電圧値Ｖｐｐ付近で維持し難くなっている。即ち、図３に示す想定特性曲線Ｌに現れる２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差は短くなってしまう。

そこで、クリーニング制御部４４は、電圧制御部４５によって想定特性曲線Ｌから検出された２つの変曲点Ｏ、Ｐに基づいて、クリーニング装置１９によるリフレッシュ動作の実行時間を設定する。具体的には、想定特性曲線Ｌに現れる２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差（ピーク間電圧値Ｖｐｐの差）が小さいほど、リフレッシュ動作の実行時間を長く設定する。例えば、クリーニング制御部４４は、２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差が２００Ｖ以下の場合には、実行時間を８分間に設定し、２００〜５００Ｖの場合には、実行時間を５分間に設定し、５００Ｖ以上の場合には、実行時間を２分間に設定する。

これにより、感光体ドラム５の表面抵抗が低下したときに、クリーニング装置１９によるリフレッシュ動作を比較的長い時間実行し、感光体ドラム５の表面を十分に研磨して表面抵抗の低下を回避することができる。その結果、感光体ドラム５は、表面に静電潜像を適切に維持することができ、静電潜像のエッジ部での電位の横流れを防止するとともに、像流れを防止することができる。

なお、クリーニング制御部４４は、想定特性曲線Ｌに現れる２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差が比較的大きい場合にはクリーニング装置１９によるリフレッシュ動作の実行時間を比較的短く設定するため、感光体ドラム５の表面抵抗が通常であれば、リフレッシュ動作の実行時間を短くすることができる。これにより、クリーニング装置１９が感光体ドラム５を無駄に研磨し過ぎることがなくなり、感光体ドラム５の寿命を必要以上に縮めることがなく、クリーニング装置１９を駆動するための消費電力も抑えることができる。

このように、環境条件によって特性の変化する帯電ローラー４１の直流電流値Ｉｄｃを測定することで、感光体ドラム５及び帯電ローラー４１の表面近傍の環境を正確に把握して適正なリフレッシュ動作の制御を行うことができる。

ここで、Ｖｐｐ−Ｉｄｃ特性は、感光体ドラム５表面の結露状態と帯電ローラー４１の帯電能力の両者によって決定される。そのため、２つの変曲点Ｏ、Ｐが現れる状態は、上述したような高温高湿環境下の他に、低温低湿環境下であって帯電ローラー４１が耐久劣化して帯電ローラー４１の帯電能力が損なわれた状態も含まれる。

帯電ローラー４１の帯電能力が損なわれると、変曲点ＯにおけるＶｐｐは大きく、Ｉｄｃは小さくなり、且つ、変曲点Ｏ、Ｐ間のＩｄｃの変化量は大きくなる。すると、Ｖｐｐ−Ｉｄｃ特性において、あたかも変曲点Ｏと変曲点Ｐが近接しているようになる。その結果、上記の制御方法に従ってリフレッシュ動作を実行すると、低温低湿環境下で不要なリフレッシュ動作が実行されることになる。

一方、Ｖｐｐ−Ｉｄｃ特性は、帯電ローラー４１に印加する交流電圧の周波数によって変化する。通常印字時の周波数は、一般に２０００Ｈｚよりも大きい。これは、帯電均一性を維持するために必要な周波数であり、周波数が２０００Ｈｚ以下になると感光体ドラム５と帯電ローラー４１のニップ近傍での放電回数が減少して不均一な画質になる。或いは、周波数と帯電ローラー４１の線速度によって決まる空間周波数のピッチで画像にジッタがあらわれてしまう。一方、周波数が高くなるほど帯電ローラー４１の応答性（導電層４１ｂに含まれる導電材の周波数に対する追従性）が悪くなり、上記のように変曲点ＯのＶｐｐが大きくなる特性を示す。

感光体ドラム５をより均一に帯電させるためには、帯電ローラー４１が応答する限り周波数を高くするのが理想的であるが、変曲点Ｏ、Ｐが求まりにくく、高湿環境下のようなＶｐｐ−Ｉｄｃ特性となってしまう。しかし、周波数を下げることで帯電ローラー４１の応答性が上がり、Ｖｐｐ−Ｉｄｃ特性に変化が現れる。

図４は、交流電圧の周波数を２水準に変化させたときの帯電ローラー４１のピーク間電圧値Ｖｐｐと直流電流値Ｉｄｃとの関係を想定特性曲線で示すグラフである。図４に示すように、帯電ローラー４１に印加する交流電圧の周波数を、通常印字時の周波数と通常印字時よりも下げた周波数の２水準に変化させてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得し、通常印字時の周波数を印加したとき（図４の○のデータ系列）の変曲点間電圧ＯＰ（＝Ｖｐｐ（Ｐ）−Ｖｐｐ（Ｏ）、第１変曲点間電圧）と、周波数を下げたとき（図４の△のデータ系列）の変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′（＝Ｖｐｐ（Ｐ）′−Ｖｐｐ（Ｏ）′、第２変曲点間電圧）を求める。

２つの変曲点Ｏ、Ｐの出現が高湿環境に起因するものであれば、第１変曲点間電圧ＯＰ、第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′は周波数を変化させても大きく変化しないため、電圧差（Ｏ′Ｐ′−ＯＰ）は小さくなる。一方、２つの変曲点Ｏ、Ｐの出現が帯電ローラー４１の劣化に起因するものであれば、第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′は第１変曲点間電圧ＯＰに比べて大きくなるため、電圧差（Ｏ′Ｐ′−ＯＰ）も大きくなる。

本発明は、上述した周波数によるＶｐｐ−Ｉｄｃ特性の変化を利用し、リフレッシュ動作の実行の要否を決定する際に電圧制御部４５によって取得されたＶｐｐ−Ｉｄｃ特性において、交流電圧の周波数を、通常印字時の周波数（第１の周波数）と、第１の周波数よりも低い周波数（第２の周波数）の２水準としてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得する。そして、取得されたＶｐｐ−Ｉｄｃ特性に基づいて、２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電ローラー４１の劣化に起因するものであるかを判定する。

図５は、本発明の画像形成装置１００におけるリフレッシュ動作の実行制御を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図４を参照しながら、図５のステップに沿ってリフレッシュ動作の実行手順について説明する。なお、試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ７５５１ｃｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）は、３９３ｍｍ／ｓｅｃのシステム速度で動作し、感光体ドラム５として直径４０ｍｍのａ−Ｓｉ感光体ドラムを用いた。感光体ドラム５の帯電方式は帯電ローラー４１を用いた接触帯電方式とし、帯電ローラー４１に印加する交流電圧の周波数は、通常印字時の周波数（第１の周波数）を２８００Ｈｚ、通常印字時の周波数よりも低いＶｐｐ−Ｉｄｃ特性取得時の周波数（第２の周波数）を１８００Ｈｚとした。

先ず、主制御部８０により印字枚数Ｎをカウントする（ステップＳ１）。次に、主制御部８０は、印字枚数Ｎが所定枚数Ａに到達したか否かを判定し（ステップＳ２）、Ｎ≧Ａである場合（ステップＳ２でＹｅｓ）は、電圧制御部４５により帯電ローラー４１に印加する交流電圧の周波数を通常印字時の周波数（第１の周波数）としてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得する（ステップＳ３）。

具体的には、電圧制御部４５は、温度センサー６０及び湿度センサー６１により検出された画像形成装置１００内の温度及び湿度に基づいて、記憶部７０に記憶されたピーク間電圧値テーブル７１から適正なピーク間電圧値を読み取る。そして、高圧発生回路４３を制御して帯電ローラー４１に交流電圧を印加し、想定特性曲線Ｌを算出する。

次に、電圧制御部４５は、取得したＶｐｐ−Ｉｄｃ特性から変曲点Ｏ、Ｐが検出されたか否かを判断する（ステップＳ４）。変曲点Ｏ、Ｐが検出された場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、電圧制御部４５により帯電ローラー４１に印加する交流電圧の周波数を通常印字時の周波数よりも低い周波数（第２の周波数）としてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得する（ステップＳ５）。

次に、電圧制御部４５は、変曲点Ｏ、Ｐ間の変曲点間電圧ＯＰ、及び変曲点Ｏ′、Ｐ′間の変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′を算出する（ステップＳ６）。そして、変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′と変曲点間電圧ＯＰとの差（Ｏ′Ｐ′−ＯＰ）が所定値（ここでは１００Ｖ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。Ｏ′Ｐ′−ＯＰ≦１００である場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）、変曲点Ｏ、Ｐの検出が高温高湿環境に起因するものであると判断し、変曲点間電圧ＯＰに基づいてリフレッシュ動作の実行時間を決定する（ステップＳ８）。そして、クリーニング制御部４４によりクリーニング装置１９を駆動してリフレッシュ動作を実行する（ステップＳ９）。その後、印字枚数Ｎをリセットし（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻って同様の手順を繰り返す（ステップＳ１〜Ｓ１０）。

一方、ステップＳ７においてＯ′Ｐ′−ＯＰ＞１００である場合は（ステップＳ７でＮｏ）、変曲点Ｏ、Ｐの検出が低温低湿環境であって帯電ローラー４１の劣化に起因するものであると判断し、リフレッシュ動作を実行せずにステップＳ１０に進み、ステップＳ１に戻って同様の手順を繰り返す（ステップＳ１〜Ｓ１０）。また、ステップＳ４において変曲点Ｏのみが検出された場合もリフレッシュ動作を実行せずにステップＳ１０に進み、ステップＳ１に戻って同様の手順を繰り返す（ステップＳ１〜Ｓ１０）。

上記手順によれば、帯電ローラー４１に通常印字時に印加する第１の周波数の交流電圧を印加してＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得し、２つの変曲点Ｏ、Ｐの電圧差に基づいてリフレッシュ動作の要否を決定する際、２つの変曲点Ｏ、Ｐの存在が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電ローラー４１の劣化に起因するものであるかを確実に判定することができ、感光体ドラム５のリフレッシュ動作を必要最小限に抑えることができる。従って、静電潜像のエッジ部での電位の横流れ、及びそれに起因する形成画像の像流れを効果的に抑制するとともに、感光体ドラム５の長寿命化、及び消費電力の削減も実現することができる。

なお、上記手順に代えて、帯電ローラー４１に印加する交流電圧の周波数を通常印字時の周波数（第１の周波数）として取得したＶｐｐ−Ｉｄｃ特性から変曲点Ｏ、Ｐが検出された場合、通常印字時の周波数よりも高い周波数（第２の周波数）としてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得することもできる。

この場合、第２の周波数の交流電圧を印加して取得したＶｐｐ−Ｉｄｃ特性から検出された変曲点Ｏ′、Ｐ′間の変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′は、第１の周波数の交流電圧を印加して取得したＶｐｐ−Ｉｄｃ特性から検出された変曲点Ｏ、Ｐ間の変曲点間電圧ＯＰよりも小さくなる。そして、２つの変曲点Ｏ、Ｐの出現が高湿環境に起因するものであれば、第１変曲点間電圧ＯＰ、第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′は周波数を変化させても大きく変化しないため、電圧差（ＯＰ−Ｏ′Ｐ′）は小さくなる。

一方、２つの変曲点Ｏ、Ｐの出現が低温低湿環境であって帯電ローラー４１の劣化に起因するものであれば、第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′は第１変曲点間電圧ＯＰに比べて小さくなるため、電圧差（ＯＰ−Ｏ′Ｐ′）は大きくなる。そこで、変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′と変曲点間電圧ＯＰとの差（ＯＰ−Ｏ′Ｐ′）が所定値以下であるか否かに基づいて、変曲点Ｏ、Ｐの検出が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電ローラー４１の劣化に起因するものであるかを判定することができる。

また、本実施形態では、通常印字時に帯電ローラー４１に印加される交流電圧の周波数（２８００Ｈｚ）を第１の周波数としてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得したが、通常印字時とは異なる周波数を第１の周波数としてＶｐｐ−Ｉｄｃ特性を取得することもできる。

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、第１変曲点間電圧ＯＰに基づいてリフレッシュ動作の実行時間を決定しているが、想定特性曲線Ｌから２つの変曲点Ｏ、Ｐを検出した後、想定特性曲線Ｌにおける変曲点が１つになるまでリフレッシュ動作を継続するように制御してもよい。

また、上記実施形態では、感光体ドラム５の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理として、クリーニング装置１９による感光体ドラム５のリフレッシュ動作を実行する例について説明したが、リフレッシュ動作に代えて、例えば、放電生成物の生成を抑制するために印字中に帯電ローラー４１に印加する帯電バイアスを低下させる処理を行うようにしてもよい。

また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンターに限られるものではなく、カラー複写機及びカラープリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、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、像担持体の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能な画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体の寿命を縮めたり、消費電力の無駄を生じたりせずに、像担持体の回復処理を適正に実行して像流れの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。

５ 感光体ドラム（像担持体）
４ 帯電装置
８ 現像装置
１９ クリーニング装置
３１ 摺擦ローラー（摺擦部材）
３２ クリーニングブレード
４１ 帯電ローラー（帯電部材）
４３ 高圧発生回路
４３ａ 交流定電圧電源
４３ｂ 直流定電圧電源
４３ｃ 電流検出部
４４ クリーニング制御部（回復処理制御部）
４５ 電圧制御部
７０ 記憶部
８０ 主制御部
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   該像担持体を帯電させる帯電部材と、
   該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加する高圧発生回路と、
   前記交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐ及び周波数を制御する電圧制御部と、
   前記帯電部材及び前記像担持体の間の直流電流値Ｉｄｃを検出する電流検出部と、
   前記像担持体の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能な回復処理制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記電圧制御部は、前記交流電圧の周波数を第１の周波数とした前記振動電圧を前記帯電部材に印加し、前記Ｖｐｐを昇圧したときの前記Ｖｐｐと前記Ｉｄｃの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する２つの変曲点Ｏ、Ｐが存在するか否かを判断し、
   ２つの前記変曲点Ｏ、Ｐが存在するときは、前記変曲点Ｏ、Ｐ間の第１変曲点間電圧ＯＰと、前記交流電圧の周波数を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数とした前記振動電圧を前記帯電部材に印加し、前記Ｖｐｐを昇圧したときに前記Ｖｐｐと前記Ｉｄｃの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する２つの変曲点Ｏ′、Ｐ′間の第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′とを算出し、
   前記回復処理制御部は、前記第１変曲点間電圧ＯＰと前記第２変曲点間電圧Ｏ′Ｐ′との電位差が所定値以下であるとき前記回復処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記回復処理制御部は、前記特性曲線において２つの前記変曲点Ｏ、Ｐが存在しない場合、前記回復処理を実行しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回復処理制御部は、前記回復処理を実行する場合、前記特性曲線における前記変曲点Ｏ、Ｐが１つになるまで前記回復処理の実行を継続す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。
4. 前記回復処理制御部は、前記回復処理を実行する場合、前記第１変曲点間電圧ＯＰに基づいて前記回復処理の実行時間を決定す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。
5. 前記像担持体の表面を摺擦する摺擦部材を備え、
   前記回復処理は、前記摺擦部材に研磨材を含むトナーを供給して前記像担持体の表面を研磨するリフレッシュ動作であ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、前記感光層としてアモルファスシリコン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。