JP6620732B2 - 帯電装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体の表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンター、ファクシミリ装置及び複合機等の電子写真方式の画像形成装置には、感光体の表面での静電潜像の形成を可能にするために、感光体の表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電装置が備えられている。この帯電装置として、感光体との間でコロナ放電を発生させるための放電電極と、当該放電電極と感光体との間に配設されるグリッド電極とを備えるスコロトロン方式の帯電装置がある。

ところで、帯電装置により帯電された感光体の表面電位は、現像装置により静電潜像が現像される現像位置において、現像に適した電位であることが要求される。一方、感光体の帯電性能は、その感光体の使用に伴う感光層の削れによる層厚変化や、感光体の周辺環境の温湿度変化に影響されて、変化する。すなわち、スコロトロン方式の帯電装置において、放電電極に印加される放電電圧と、グリッド電極に印加されるグリッド電圧とが一定に保たれた状態では、感光体の表面電位は、感光層の層厚変化や温湿度変化に伴って変化することになる。このため、感光体の表面電位を、現像に適した電位に維持することができなくなる。

上記の問題点を解決するための技術として、特許文献１には、感光層の層厚変化や温湿度変化に応じて帯電装置の帯電制御を行う技術が開示されている。特許文献１に開示される技術では、放電電極に印加される放電電圧を一定に保持した状態で、感光層の層厚変化に対応したパラメータである複写枚数のカウント値と温湿度の検出値とに基づいて、グリッド電極に印加するグリッド電圧が制御される。

特開平１０−１４２９０４号公報

近年、画像形成装置の保証寿命の長寿命化が求められており、これに伴って画像形成装置を構成する感光体の長寿命化を図る必要がある。このため、感光体の保証寿命内において、感光体の使用に伴う感光層の削れによる層厚の変化量が大きくなる。この結果、感光層の層厚変化に起因した、感光体の表面電位の変化量も大きくなる。このように、感光層の層厚変化に起因して感光体の表面電位の変化量が大きくなる場合、特許文献１に開示の従来技術のように、グリッド電極に印加するグリッド電圧を制御するだけでは、感光体の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、感光体の表面電位の変化要因に応じて、感光体の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる帯電装置、及び当該帯電装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る帯電装置は、静電潜像を担持可能な感光層が表面に形成され回転駆動される感光体と、現像剤を担持して回転駆動され、所定の現像バイアスが印加されることにより前記現像剤にて前記静電潜像を現像する現像剤担持体とを含む画像形成装置に付設され、前記静電潜像の担持に先立って前記感光体の表面を帯電させる帯電装置である。この帯電装置は、前記感光体との間でコロナ放電を発生させるための放電電極と、当該放電電極と前記感光体との間に配設されるグリッド電極とを含み、前記感光体の表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電部と、前記放電電極に印加するための放電電圧を定電流制御で出力する放電電圧印加部と、前記グリッド電極に印加するためのグリッド電圧を定電圧制御で出力するグリッド電圧印加部と、前記帯電部により帯電された前記感光体の表面電位の変化要因となるパラメータであって、前記感光体における前記感光層の層厚変化に対応した第１要因パラメータと、当該第１要因パラメータ以外の第２要因パラメータとを検出するパラメータ検出部と、前記第１要因パラメータと前記放電電圧印加部の前記放電電極に放電電圧を印加した際に流れる帯電電流とが関連付けられた第１情報と、前記第２要因パラメータと前記グリッド電圧印加部の出力電圧とが関連付けられた第２情報と、を記憶する記憶部と、前記感光体の表面電位が前記所定の帯電電位となるように、前記放電電圧印加部及び前記グリッド電圧印加部を制御する制御部と、を備える。前記第１要因パラメータは、前記感光体の回転駆動時間、回転数及び走行距離の少なくともいずれか１つの情報であり、前記第２要因パラメータは、前記感光体の周辺環境の温湿度情報と、前記現像剤担持体の回転駆動時間に関する情報との、少なくともいずれか１つの情報である。そして、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記第１情報を参照して、前記パラメータ検出部による前記第１要因パラメータの検出値に対応した前記放電電圧印加部の帯電電流を決定し、その帯電電流にて定電流制御で放電電圧を前記放電電圧印加部から出力させる第１帯電制御部と、前記記憶部に記憶された前記第２情報を参照して、前記パラメータ検出部による前記第２要因パラメータの検出値に対応した前記グリッド電圧印加部の出力電圧を決定し、その出力電圧にて定電圧制御でグリッド電圧を前記グリッド電圧印加部から出力させる第２帯電制御部と、を含む。

感光体の使用に伴って感光層が削れて薄くなると、静電容量が大きくなる。このため、放電電圧印加部が放電電極に放電電圧を印加した際に流れる帯電電流を一定に保持した状態では、感光体の表面電位が低下する。一方、感光体の周辺環境の温度及び湿度が変化すると、感光体の帯電位置から現像位置までの間で表面電位の暗減衰が発生する。本発明の帯電装置では、感光体の表面電位の変化要因となるパラメータとして、感光体における感光層の層厚変化に対応した第１要因パラメータと、当該第１要因パラメータ以外の第２要因パラメータとを、パラメータ検出部が検出する。そして、定電流制御で放電電圧を放電電極へ出力する放電電圧印加部と、定電圧制御でグリッド電圧をグリッド電極へ出力するグリッド電圧印加部とが、制御部によって制御される。この制御部は、放電電圧印加部が放電電極に放電電圧を印加した際に流れる帯電電流を決定する第１帯電制御部と、グリッド電圧印加部の出力電圧を決定する第２帯電制御部とを含む。

第１帯電制御部は、パラメータ検出部による第１要因パラメータの検出値に対応して放電電圧印加部の帯電電流を決定する。これにより、感光層の層厚変化に起因した感光体の表面電位の変化量が大きい場合であっても、感光体の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる。

ここで、放電電圧印加部の帯電電流が大きくされると、オゾンの発生量増加や、放電電極へのシリカ付着の増加、グリッド電極への放電生成物付着の増加が懸念される。このため、放電電圧印加部の放電電極に対する帯電電流の制御は、感光層の層厚変化に起因した感光体の表面電位の変化に対してのみ、実行する必要がある。そこで、第２帯電制御部は、感光層の層厚変化に対応した第１要因パラメータ以外の第２要因パラメータの、パラメータ検出部による検出値に対応して、グリッド電圧印加部の出力電圧を決定する。すなわち、第２帯電制御部は、第２要因パラメータの検出値に対し、放電電圧印加部の帯電電流の制御は行わず、グリッド電圧印加部の出力電圧の制御のみを実行する。これにより、オゾンの発生量増加等の上記の懸念点を可及的に抑止することができる。従って、感光体の表面電位の変化要因に応じて感光体の表面電位を、現像に適した所定の帯電電位に維持可能な帯電装置とすることができる。

感光体の回転駆動時間、回転数及び走行距離は、感光体における感光層の層厚変化に対応したパラメータである。このため、これらの少なくともいずれか１つの情報を第１要因パラメータとしてパラメータ検出部が検出し、その検出値に対応して第１帯電制御部が放電電圧印加部の帯電電流を決定することによって、感光体の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる。

感光体の周辺環境の温湿度情報、並びに、現像剤担持体の回転駆動時間に関する情報は、感光体における感光層の層厚変化以外において、感光体の表面電位の変化要因となり得るパラメータである。このため、これらの少なくともいずれか１つの情報を第２要因パラメータとしてパラメータ検出部が検出し、その検出値に対応して第２帯電制御部がグリッド電圧印加部の出力電圧を制御することによって、オゾンの発生量増加等の懸念点を可及的に抑止しつつ、感光体の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる。

上記の帯電装置は、前記グリッド電極と前記グリッド電圧印加部との間に接続され、前記グリッド電圧印加部により前記グリッド電極に印加されたグリッド電圧を一定に維持するグリッド電圧調整部を、更に備える構成としてもよい。

この態様では、グリッド電極とグリッド電圧印加部との間に接続されたグリッド電圧調整部によって、グリッド電極におけるグリッド電圧の変動を抑制することができる。

上記の帯電装置において、前記グリッド電圧調整部は、可変抵抗素子及び定電圧素子の少なくともいずれか１つの素子により構成されている。

可変抵抗素子及び定電圧素子は、グリッド電極のグリッド電圧を一定に維持することが可能な素子である。このため、これらの素子の少なくともいずれか１つの素子をグリッド電圧調整部として用いることによって、グリッド電極におけるグリッド電圧の変動を効果的に抑制することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持可能な感光層が表面に形成され回転駆動される感光体と、現像剤を担持して回転駆動され、所定の現像バイアスが印加されることにより前記現像剤にて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記静電潜像の担持に先立って前記感光体の表面を帯電させる、上記の帯電装置と、を備える。

この画像形成装置によれば、上記の帯電装置を備えている。上記の帯電装置は、感光体の表面電位の変化要因に応じて感光体の表面電位を、現像に適した所定の帯電電位に維持可能なものである。すなわち、このような帯電装置を備えた画像形成装置では、感光体の使用に伴う感光層の削れによる層厚の変化量が大きくなり、これに伴って感光体の表面電位の変化量が大きい場合であっても、感光体の表面電位が現像に適した所定の帯電電位に維持される。このため、感光体の保証寿命の長寿命化を図ることができ、ひいては画像形成装置の保証寿命の長寿命化を図ることができる。

本発明によれば、感光体の表面電位の変化要因に応じて、感光体の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる帯電装置、及び当該帯電装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る帯電装置を備えた画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。 画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。 帯電装置の構成を概略的に示す図である。 帯電装置の電気的構成を示すブロック図である。 放電ワイヤの帯電電流と感光体ドラムの表面電位との関係を示すグラフである。 グリッド電極のグリッド電圧を変化させたときの、放電ワイヤの帯電電流と感光体ドラムの表面電位との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る帯電装置及び画像形成装置について図面に基づいて説明する。なお、以下では、方向関係についてはＸＹＺ直交座標軸を用いて説明する。Ｘ方向が左右方向（＋Ｘが右、−Ｘが左）、Ｙ方向が前後方向（＋Ｙが前、−Ｙが後）、Ｚ方向が上下方向（＋Ｚが上、−Ｚが下）に各々相当する。また、以下の説明において、「シート」との用語は、コピー用紙、コート紙、ＯＨＰシート、厚紙、葉書、トレーシングペーパーや画像形成処理を受ける他のシート材料或いは画像形成処理以外の任意の処理を受けるシート材料を意味する。

［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置１は、シートＰに画像を形成する電子写真方式の装置である。ここでは、画像形成装置１としてモノクロ複写機を例示するが、画像形成装置１は、プリンター、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備えた複合機であってもよく、またカラー画像を形成するものであってもよい。

画像形成装置１は、装置本体２と、この装置本体２に配設されるシート収容部３、給紙部４、画像形成部５、定着部６、画像読取部７、及びシート排出部８とを備える。

装置本体２は、外観視で直方体状の下部筐体２１と、この下部筐体２１の上方に対向配置された直方体状の上部筐体２２と、を含む。下部筐体２１と上部筐体２２とは、下部筐体２１の一部を成す連結部２３によって連結されている。連結部２３は、下部筐体２１の＋Ｘ側（右側）の側部から立設されている。上部筐体２２は、その＋Ｘ側（右側）の領域部分が連結部２３の＋Ｚ側（上側）の端部（上端部）に支持されている。下部筐体２１、上部筐体２２及び連結部２３で囲まれる排出空間２４に画像形成処理が施されたシートＰが、シート排出部８により排出される。

上部筐体２２には、画像読取部７が配設される。画像読取部７は、原稿の画像を読み取るための機器であり、上部筐体２２の＋Ｚ側（上側）に配設される原稿押さえカバー２２３を含む。原稿押さえカバー２２３は、上部筐体２２に上下に回動可能に取り付けられ、原稿を押さえるために用いられる。画像読取部７によって読み取られた原稿画像のアナログ情報は、デジタル信号に変換された後に後述する露光装置５３へ向けて出力され、画像形成処理に供される。

また、上部筐体２２の＋Ｙ側（前側）の領域部分には操作部２２１が配設されている。操作部２２１は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）タッチパネル２２２を含む。操作部２２１は、画像形成処理に関する情報を入力可能に構成される。ユーザーは、例えば、ＬＣＤタッチパネル２２２を通じて、印刷されるシートＰの枚数等を入力したり、印刷濃度等を入力したりすることができる。

下部筐体２１の＋Ｘ側（右側）の側部には、手差トレイ２４０が配設される。手差トレイ２４０は、下端２４０Ａを支点として、上端２４０Ｂ側が上下に回動可能である。手差トレイ２４０は、手差しの給紙口を閉止するべく起立した閉止姿勢と、＋Ｘ側（右側）に突出した開放姿勢との間で姿勢変更可能とされている。手差トレイ２４０は、開放姿勢に姿勢設定された状態で１枚ずつのシートＰの手差しに供される。

下部筐体２１の内部空間Ｓには、シート収容部３、給紙部４、画像形成部５、定着部６及びシート排出部８が配設される。

シート収容部３は、下部筐体２１に対して挿脱自在に設けられ、シートＰを収容するカセット３１と、カセット３１内においてシートＰを支持するリフト板３２とを含む。リフト板３２は、シートＰの先頭縁を＋Ｚ側（上側）に押し上げるように傾斜している。

給紙部４は、ピックアップローラー４１と給紙ローラー４２とを含む。給紙部４において、ピックアップローラー４１と給紙ローラー４２とは、カセット３１内に収容されるシートＰを１枚ずつシート搬送経路１０１に送り出す。シート搬送経路１０１は、給紙部４から、レジストローラー対４３を介して、画像形成部５内の転写位置ＴＰを通過するように配設された搬送路である。レジストローラー対４３は、シート搬送方向と直交する方向のシートＰの位置を規定する。レジストローラー対４３は、画像形成部５においてシートＰにトナー像（現像剤像）が転写されるタイミングに合わせて、シートＰを画像形成部５に搬送する。

画像形成部５は、給紙部４により供給されたシートＰに画像形成処理を施す。この画像形成部５について、図１に加えて図２を参照して説明する。図２は、画像形成装置１の画像形成部５の構成を示す図である。画像形成部５は、感光体ドラム５１と、帯電装置５２と、露光装置５３と、現像装置５４と、トナーコンテナ５５と、転写ローラー５６と、クリーニング装置５７と、除電器５８と、を含む。

感光体ドラム５１は、Ｙ方向（前後方向）に延びる回転軸回りに、図２に示す回転方向Ｒ１に回転駆動される円筒状のドラムであり、アルミニウム等からなる導電性を有する基体５１１の外周面に、有機感光材料からなる有機感光層５１２が形成された有機感光体である。感光体ドラム５１は、有機感光層５１２の外周面となる表面５１２Ａに、静電潜像を担持するとともに、当該静電潜像に応じたトナー像を担持する。

帯電装置５２は、静電潜像の担持に先立って感光体ドラム５１の表面５１２Ａを帯電させる。この帯電装置５２の詳細な構成については後述する。

露光装置５３は、帯電装置５２によって帯電された感光体ドラム５１の表面５１２Ａに、レーザー光を照射し、静電潜像を形成する。現像装置５４は、静電潜像が形成された感光体ドラム５１の表面５１２Ａへトナー（現像剤）を供給する現像ローラー５４１を含む。現像ローラー５４１は、感光体ドラム５１に平行な回転軸回りに、図２に示す回転方向Ｒ２に回転駆動されるローラーであり、トナーを担持可能である。現像ローラー５４１は、所定の現像バイアスが印加されることにより、担持されたトナーにて感光体ドラム５１の表面５１２Ａに形成された静電潜像を現像する。また、トナーコンテナ５５は、現像装置５４へ補給トナーを供給する。

現像装置５４により現像されてトナー像が形成された感光体ドラム５１には、シート搬送経路１０１及びレジストローラー対４３を介してシートＰが送り込まれる。転写ローラー５６は、転写位置ＴＰにおいて、感光体ドラム５１の表面５１２Ａに形成されたトナー像をシートＰに転写させるためのローラーである。転写ローラー５６は、感光体ドラム５１に平行な回転軸回りに、図２に示す回転方向Ｒ３に回転可能であり、感光体ドラム５１の表面５１２Ａに当接して転写ニップ部を形成している。この転写ローラー５６には、トナーの極性と逆極性の転写バイアスが印加される。トナー像が転写されたシートＰは感光体ドラム５１から分離されて定着部６へ送り込まれる。

クリーニング装置５７は、筐体５７１に配置されたクリーニングブレード５７２及び回収スパイラル５７３を含む。クリーニングブレード５７２は、その先端部が感光体ドラム５１の表面５１２Ａに当接するように筐体５７１に配置されている。クリーニングブレード５７２は、トナー像転写後の感光体ドラム５１の表面５１２Ａに付着した未転写トナーを除去する。クリーニングブレード５７２により感光体ドラム５１から除去された未転写トナーは、回収スパイラル５７３により不図示のトナー回収ボックスに向けて搬送されて、回収される。

除電器５８は、クリーニング装置５７によって表面５１２Ａが清浄化された感光体ドラム５１に、所定の除電光を照射する。この結果、感光体ドラム５１の表面５１２Ａの残留電荷が除電される。

定着部６は、転写されたトナー像をシートＰ上に定着する定着処理を行う。定着部６は、加熱源を内部に備えた定着ローラー６１と、この定着ローラー６１に対して圧接され、定着ローラー６１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー６２とを含む。トナー像が転写されたシートＰが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー６１による加熱と加圧ローラー６２による押圧とにより、シートＰ上に定着される。

定着処理後のシートＰは、定着部６の上方に配設されるシート排出部８の搬送ローラー対８１Ａによって、シート搬送方向下流側に搬送される。搬送ローラー対８１Ａの下流側には排出分岐ガイド８１Ｂが配設されている。排出分岐ガイド８１Ｂは、搬送ローラー対８１Ａのシート搬送方向下流側において、シートＰの搬送方向を切り替える機能を有する。排出分岐ガイド８１Ｂによって搬送方向を切り替えられたシートＰは、第１排出経路８２Ａまたは第２排出経路８２Ｂに搬入される。

定着処理後のシートＰは、当該シートＰが片面印刷用のものである場合には、第１排出経路８２Ａに配設された第１排出ローラー対８３Ａによって排出空間２４に向かって排出されるか、もしくは、第２排出経路８２Ｂに配設された第２排出ローラー対８３Ｂによって排出空間２４に向かって排出される。第１排出ローラー対８３Ａによって排出空間２４に排出されたシートＰは、下部筐体２１の上面部に配置された第１シート積載部２４１に積載される。また、第２排出ローラー対８３Ｂによって排出空間２４に排出されたシートＰは、第１シート積載部２４１の上方に配置された第２シート積載部２４２に積載される。

一方、定着処理後のシートＰが片面の印刷処理が完了した両面印刷用のものである場合には、当該シートＰを第２排出経路８２Ｂに配設された第２排出ローラー対８３Ｂに挟持された状態とする。この状態で第２排出ローラー対８３Ｂを反転させてシートＰをスイッチバックさせる。これによってシートＰは、シート逆搬送経路１０２を介して逆送され、引き続き表裏が反転した状態で再び画像形成部５に供給され、裏面側に画像形成処理が施される。両面印刷が完了したシートＰは、シート排出部８の第１排出経路８２Ａ又は第２排出経路８２Ｂを介して排出空間２４に向かって排出される。

［帯電装置の詳細構成］
次に、帯電装置５２の構成について、詳細に説明する。帯電装置５２は、感光体ドラム５１の表面５１２Ａを帯電させるスコロトロン方式の帯電装置である。この帯電装置５２の構成について、図２に加えて図３及び図４を参照して説明する。図３は、帯電装置５２の構成を概略的に示す図である。図４は、帯電装置５２の電気的構成を示すブロック図である。

帯電装置５２は、帯電部５２１と、放電電圧印加部５２２と、グリッド電圧印加部５２３と、グリッド電圧調整部５２４と、パラメータ検出部５２５と、記憶部５２６と、制御部５２７とを備える。

帯電部５２１は、放電ワイヤ５２１１と、この放電ワイヤ５２１１が収容されるシールドケース５２１２と、このシールドケース５２１２に取り付けられるグリッド電極５２１３と含んで構成される。放電ワイヤ５２１１は、感光体ドラム５１との間でコロナ放電を発生させるための放電電極であり、感光体ドラム５１に対向してその回転軸方向（Ｙ方向、前後方向）に延びる。シールドケース５２１２は、感光体ドラム５１に臨んで開口した開口部５２１２ａを有する長尺状箱体である。グリッド電極５２１３は、シールドケース５２１２の開口部５２１２ａに、放電ワイヤ５２１１と感光体ドラム５１との間に配設されるようにして取り付けられる。帯電部５２１は、放電ワイヤ５２１１に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、グリッド電極５２１３を介して感光体ドラム５１の表面５１２Ａを所定の帯電電位に帯電させる。

放電ワイヤ５２１１は、シールドケース５２１２内において、感光体ドラム５１の回転軸方向（Ｙ方向、前後方向）の両端部間にわたって張架されている。グリッド電極５２１３は、網目状の穴５２１３ａが帯電電位を制御する制御領域に開けられた導電体の薄板であり、シールドケース５２１２の開口部５２１２ａを覆うように、シールドケース５２１２の長手方向（Ｙ方向、前後方向）両端部に係止されている。なお、本実施形態では、グリッド電極５２１３とシールドケース５２１２とを電気的に導通させて同電位とするよう構成されているが、グリッド電極５２１３とシールドケース５２１２とを分離し、グリッド電極５２１３及びシールドケース５２１２の各々への印加電圧が異なるようにしてもよい。

放電電圧印加部５２２は、放電ワイヤ５２１１に印加するための高電圧の放電電圧を出力する電源部である。放電電圧印加部５２２は、トランス５２２１を含み、このトランス５２２１によって定電流制御で放電電圧を放電ワイヤ５２１１へ出力する。放電電圧印加部５２２は、例えば、放電ワイヤ５２１１にコロナ放電を生じさせるための５ｋＶ程度の放電電圧を、１００〜８００μＡの範囲内において一定の帯電電流に維持した定電流制御で出力する。

グリッド電圧印加部５２３は、グリッド電極５２１３に印加するためのグリッド電圧を出力する電源部である。グリッド電圧印加部５２３は、定電圧素子５２３１を含み、この定電圧素子５２３１によって定電圧制御でグリッド電圧をグリッド電極５２１３へ出力する。定電圧素子５２３１は、例えば、ツェナーダイオードである。グリッド電圧印加部５２３は、放電ワイヤ５２１１のコロナ放電による感光体ドラム５１の表面電位を所定の帯電電位に収束させるべくグリッド電極５２１３へグリッド電圧を、例えば、３００〜６００Ｖの範囲内において一定値に維持した定電圧制御で出力する。

グリッド電圧調整部５２４は、グリッド電極５２１３とグリッド電圧印加部５２３との間に接続され、グリッド電圧印加部５２３によりグリッド電極５２１３に印加されたグリッド電圧を一定に維持する。グリッド電極５２１３とグリッド電圧印加部５２３との間に接続されたグリッド電圧調整部５２４によって、グリッド電極５２１３におけるグリッド電圧の変動を抑制することができる。

グリッド電圧調整部５２４は、可変抵抗素子及び定電圧素子（例えばツェナーダイオード）の少なくともいずれか１つの素子により構成されている。可変抵抗素子及び定電圧素子は、グリッド電極５２１３のグリッド電圧を一定に維持することが可能な素子である。このため、これらの素子の少なくともいずれか１つの素子をグリッド電圧調整部５２４として用いることによって、グリッド電極５２１３におけるグリッド電圧の変動を効果的に抑制することができる。

パラメータ検出部５２５は、帯電部５２１により帯電された感光体ドラム５１の表面電位の変化要因となるパラメータを検出する検出部である。パラメータ検出部５２５は、第１要因パラメータ検出部５２５１と、第２要因パラメータ検出部５２５２とを含む。

第１要因パラメータ検出部５２５１は、感光体ドラム５１の表面電位の変化要因となるパラメータであって、感光体ドラム５１における有機感光層５１２の層厚変化に対応した第１要因パラメータを検出する。第１要因パラメータ検出部５２５１により検出される第１要因パラメータは、後述の制御部５２７の第１帯電制御部５２７１が放電電圧印加部５２２の帯電電流を決定する際に、参照される。なお、放電電圧印加部５２２の帯電電流とは、放電電圧印加部５２２が放電ワイヤ５２１１に放電電圧を定電流制御で印加した際に流れる電流である。

第１要因パラメータ検出部５２５１が検出する第１要因パラメータは、具体的には、感光体ドラム５１の回転駆動時間、回転数及び走行距離の少なくともいずれか１つの情報である。なお、感光体ドラム５１の走行距離とは、感光体ドラム５１の周長に回転数を乗算して得られる算出値である。感光体ドラム５１の回転駆動時間、回転数及び走行距離は、感光体ドラム５１における有機感光層５１２の層厚変化に対応したパラメータである。このため、これらの少なくともいずれか１つの情報を第１要因パラメータとして第１パラメータ検出部５２５１が検出し、その検出値に対応して後述の第１帯電制御部５２７１が放電電圧印加部５２２の帯電電流を決定することによって、感光体ドラム５１の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる。本実施形態では、第１要因パラメータ検出部５２５１は、第１要因パラメータとして、感光体ドラム５１の回転駆動時間を検出するよう、感光体ドラム駆動時間カウンタにより構成されている。

図５は、放電ワイヤ５２１１の帯電電流と感光体ドラム５１の表面電位との関係を示すグラフである。図５のグラフにおいて、横軸が放電ワイヤ５２１１の帯電電流（μＡ）を示し、縦軸が感光体ドラム５１の表面電位（Ｖ）を示す。また、図５のグラフにおいて、実線で示される帯電特性曲線Ｋ１は、感光体ドラム５１の有機感光層５１２に削れが生じていない初期状態での、帯電電流と表面電位との関係を示す特性曲線である。図５のグラフにおいて、破線で示される帯電特性曲線Ｋ２は、感光体ドラム５１の有機感光層５１２に削れが生じた状態での、帯電電流と表面電位との関係を示す特性曲線である。

第１要因パラメータ検出部５２５１による第１要因パラメータの検出値が大きいほど、感光体ドラム５１の使用に伴う有機感光層５１２の削れによる層厚の変化量（減少量）が大きくなる。感光体ドラム５１の使用に伴って有機感光層５１２が削れて薄くなると、静電容量が大きくなる。このため、グリッド電圧印加部５２３のグリッド電極５２１３に対する出力電圧（グリッド電圧）を図５に示す初期グリッド電圧値Ｖｇ１に保持し、放電電圧印加部５２２の放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流を図５に示す初期帯電電流値Ａ１で一定に保持した状態では、感光体ドラム５１の表面電位が、目標初期設計値となる所定の帯電電位Ｖ１よりも低下した、表面電位Ｖ２となる。換言すると、第１要因パラメータ検出部５２５１による第１要因パラメータの検出値が大きいほど、感光体ドラム５１の表面電位の低下量が大きくなる。

第２要因パラメータ検出部５２５２は、感光体ドラム５１の表面電位の変化要因となるパラメータであって、第１要因パラメータ以外の第２要因パラメータを検出する。第２要因パラメータ検出部５２５２により検出される第２要因パラメータは、後述の制御部５２７の第２帯電制御部５２７２がグリッド電圧印加部５２３の出力電圧を決定する際に、参照される。

第２要因パラメータ検出部５２５２が検出する第２要因パラメータは、具体的には、感光体ドラム５１の周辺環境の温度及び湿度情報（温湿度情報）と、現像ローラー５４１の回転駆動時間に関する情報との、少なくともいずれか１つの情報である。感光体ドラム５１の周辺環境の温湿度情報、並びに、現像ローラー５４１の回転駆動時間に関する情報は、感光体ドラム５１における有機感光層５１２の層厚変化以外において、感光体ドラム５１の表面電位の変化要因となり得るパラメータである。このため、これらの少なくともいずれか１つの情報を第２要因パラメータとして第２要因パラメータ検出部５２５２が検出し、その検出値に対応して第２帯電制御部５２７２がグリッド電圧印加部５２３の出力電圧を制御することによって、オゾンの発生量増加等の懸念点を可及的に抑止しつつ、感光体ドラム５１の表面電位を現像に適した所定の帯電電位に維持することができる。

本実施形態では、第２要因パラメータ検出部５２５２は、温度センサ５２５２ａ、湿度センサ５２５２ｂ及び現像ローラー駆動時間カウンタ５２５２ｃを含み、温度センサ５２５２ａにて感光体ドラム５１の周辺の温度を検出し、湿度センサ５２５２ｂにて感光体ドラム５１の周辺の湿度を検出し、現像ローラー駆動時間カウンタ５２５２ｃにて現像ローラー５４１の回転駆動時間に関する情報を検出するよう、構成されている。

感光体ドラム５１の周辺環境の温度及び湿度が変化（上昇）すると、感光体ドラム５１の帯電位置から現像位置までの間で表面電位の暗減衰が発生し、表面電位が低下する。換言すると、第２要因パラメータ検出部５２５２による、第２要因パラメータとしての感光体ドラム５１周辺の温湿度に関する検出値が大きいほど、感光体ドラム５１の表面電位の低下量が大きくなる。ここで、感光体ドラム５１の帯電位置とは、感光体ドラム５１の表面５１２Ａにおいて帯電部５２１と対向する領域であり、感光体ドラム５１の現像位置とは、感光体ドラム５１の表面５１２Ａにおいて現像ローラー５４１と対向する領域である。

また、現像ローラー５４１の回転駆動時間が長くなり現像装置５４においてトナーが劣化したり、現像装置５４の周辺環境が変化すると、画像濃度が変化することがある。このため、画像濃度を一定に維持するために、現像ローラー５４１の回転駆動時間に応じて現像バイアスの出力値を変化させる場合がある。この場合、現像バイアスの出力値のみを変化させると、画像品質に影響を及ぼすおそれがあるため、現像バイアスの出力値の変化と同時に、帯電部５２１により感光体ドラム５１を帯電させるときの所定の帯電電位も変化させる。すなわち、画像濃度を一定に維持すべく現像バイアスの出力値を変化させるときの指標となる、現像ローラー５４１の回転駆動時間が長くなると、感光体ドラム５１の表面電位は、現像バイアスの出力値の変化に対応した所定の帯電電位に比較して見かけ上、低下していることになる。換言すると、第２要因パラメータ検出部５２５２による、第２要因パラメータとしての現像ローラー５４１の回転駆動時間に関する検出値が大きいほど、見かけ上、感光体ドラム５１の表面電位の低下量が大きくなる。

記憶部５２６は、第１要因パラメータ検出部５２５１による第１要因パラメータの検出値が初期値であり、第２要因パラメータ検出部５２５２による第２要因パラメータの検出値が初期値となる初期状態における、図５に示す初期帯電電流値Ａ１、初期グリッド電圧値Ｖｇ１、及び所定の帯電電位Ｖ１を記憶する。初期帯電電流値Ａ１は、初期状態における放電電圧印加部５２２の放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流である。初期グリッド電圧値Ｖｇ１は、初期状態におけるグリッド電圧印加部５２３のグリッド電極５２１３に対する出力電圧（グリッド電圧）である。所定の帯電電位Ｖ１は、帯電部５２１により感光体ドラム５１を帯電させるときの、感光体ドラム５１における表面電位の目標初期設計値となる。

更に、記憶部５２６は、第１要因パラメータと放電電圧印加部５２２の放電ワイヤ５２１１に放電電圧を印加した際に流れる帯電電流とが関連付けられた第１情報と、第２要因パラメータとグリッド電圧印加部５２３の出力電圧（グリッド電圧）とが関連付けられた第２情報と、を記憶する。本実施形態では、記憶部５２６は、第１情報として、感光体ドラム５１の回転駆動時間と、放電電圧印加部５２２の帯電電流とが関連付けられた情報を記憶する。また、記憶部５２６は、第２情報として、感光体ドラム５１の周辺環境の温湿度情報、並びに現像ローラー５４１の回転駆動時間に関する情報と、グリッド電圧印加部５２３の出力電圧（グリッド電圧）とが関連付けられた情報を記憶する。

制御部５２７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部５２７は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、感光体ドラム５１の表面電位が所定の帯電電位Ｖ１となるように、放電電圧印加部５２２及びグリッド電圧印加部５２３をそれぞれ制御する。本実施形態では、制御部５２７は、第１帯電制御部５２７１と、第２帯電制御部５２７２とを備えている。

第１帯電制御部５２７１は、感光体ドラム５１の表面電位が所定の帯電電位Ｖ１となるように、記憶部５２６に記憶された前記第１情報を参照して、第１要因パラメータ検出部５２５１による第１要因パラメータの検出値に対応した放電電圧印加部５２２の帯電電流を決定する。

図５を参照して、第１帯電制御部５２７１の制御動作を説明すると、感光体ドラム５１の使用に伴う有機感光層５１２の削れによる層厚の変化によって、感光体ドラム５１の表面電位が所定の帯電電位Ｖ１よりも低下した表面電位Ｖ２となった場合、第１帯電制御部５２７１は、記憶部５２６に記憶された前記第１情報を参照して、放電電圧印加部５２２による放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流を、初期帯電電流値Ａ１よりも高い補正帯電電流値Ａ２に決定する。第１帯電制御部５２７１は、決定した補正帯電電流値Ａ２にて定電流制御で放電電圧を、放電電圧印加部５２２から出力させる。これにより、有機感光層５１２の層厚変化に起因した感光体ドラム５１の表面電位の変化量が大きい場合であっても、感光体ドラム５１の表面電位を現像に適した所定の帯電電位Ｖ１に維持することができる。

ここで、放電電圧印加部５２２の帯電電流が大きくされると、オゾンの発生量増加や、放電ワイヤ５２１１へのシリカ付着の増加、グリッド電極５２１３への放電生成物付着の増加が懸念される。このため、放電電圧印加部５２２の放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流の制御は、有機感光層５１２の層厚変化に起因した感光体ドラム５１の表面電位の変化に対してのみ、実行する必要がある。

そこで、第２帯電制御部５２７２は、記憶部５２６に記憶された前記第２情報を参照して、有機感光層５１２の層厚変化に対応した第１要因パラメータ以外の第２要因パラメータの、第２要因パラメータ検出部５２５２による検出値に対応して、グリッド電圧印加部５２３の出力電圧（グリッド電圧）を決定する。すなわち、第２帯電制御部５２７２は、第２要因パラメータの検出値に対し、放電電圧印加部５２２の帯電電流の制御は行わず、グリッド電圧印加部５２３の出力電圧（グリッド電圧）の制御のみを実行する。

図６を参照して、第２帯電制御部５２７２の制御動作を説明すると、次の通りである。図６は、グリッド電極５２１３のグリッド電圧を変化させたときの、放電ワイヤ５２１１の帯電電流と感光体ドラム５１の表面電位との関係を示すグラフである。図６のグラフにおいて、横軸が放電ワイヤ５２１１の帯電電流（μＡ）を示し、縦軸が感光体ドラム５１の表面電位（Ｖ）を示す。また、図６のグラフにおいて、破線で示される帯電特性曲線Ｋ２は、図５と同様に、感光体ドラム５１の有機感光層５１２に削れが生じた状態での、帯電電流と表面電位との関係を示す特性曲線である。図６のグラフにおいて、二点鎖線で示される帯電特性曲線Ｋ３は、第２帯電制御部５２７２によってグリッド電極５２１３のグリッド電圧が、初期グリッド電圧値Ｖｇ１よりも高い補正グリッド電圧値Ｖｇ２に設定された状態での、帯電電流と表面電位との関係を示す特性曲線である。

感光体ドラム５１の周辺環境の温度及び湿度が変化（上昇）した場合、あるいは、現像ローラー５４１の回転駆動時間に応じて現像バイアスが変化された場合、感光体ドラム５１の表面電位は低下する。そこで、このような場合に第２帯電制御部５２７２は、記憶部５２６に記憶された前記第２情報を参照して、グリッド電圧印加部５２３によるグリッド電極５２１３に対する出力電圧（グリッド電圧）を、初期グリッド電圧値Ｖｇ１よりも高い補正グリッド電圧値Ｖｇ２に決定する。第２帯電制御部５２７２は、決定した補正グリッド電圧値Ｖｇ２にて定電圧制御でグリッド電圧を、グリッド電圧印加部５２３から出力させる。これにより、オゾンの発生量増加等の上記の懸念点を可及的に抑止することができる。従って、感光体ドラム５１の表面電位の変化要因に応じて感光体ドラム５１の表面電位を、現像に適した所定の帯電電位Ｖ１に維持可能な帯電装置５２とすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を採ることができる。

上記実施形態では、第１帯電制御部５２７１が、第１要因パラメータ検出部５２５１による第１要因パラメータの検出値に対応して、放電電圧印加部５２２による放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流を決定する構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。第１帯電制御部５２７１は、第１要因パラメータ検出部５２５１による第１要因パラメータの検出値に対応して、放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流の補正に加えて、グリッド電圧印加部５２３によるグリッド電極５２１３に対する出力電圧（グリッド電圧）の補正をも実行するよう、構成されていてもよい。なお、この場合、記憶部５２６に記憶される第１情報は、第１要因パラメータと、放電電圧印加部５２２の帯電電流と、グリッド電圧印加部５２３の出力電圧（グリッド電圧）とが関連付けられた情報となる。すなわち、感光体ドラム５１の使用に伴う有機感光層５１２の削れによる層厚の変化によって、感光体ドラム５１の表面電位が所定の帯電電位Ｖ１よりも低下した表面電位Ｖ２となった場合、第１帯電制御部５２７１は、記憶部５２６に記憶された第１情報を参照して、放電ワイヤ５２１１に対する帯電電流の補正に加えて、グリッド電圧印加部５２３によるグリッド電極５２１３に対する出力電圧（グリッド電圧）の補正をも実行する。これにより、有機感光層５１２の層厚変化に起因した感光体ドラム５１の表面電位の変化量が大きい場合であっても、オゾンの発生量増加等の懸念点を可及的に抑止した状態で、感光体ドラム５１の表面電位を現像に適した所定の帯電電位Ｖ１に維持することができる。

１ 画像形成装置
２ 装置本体
３ シート収容部
４ 給紙部
５ 画像形成部
５１ 感光体ドラム（感光体）
５１１ 基体
５１２ 有機感光層
５１２Ａ 表面
５２ 帯電装置
５２１ 帯電部
５２１１ 放電ワイヤ（放電電極）
５２１２ シールドケース
５２１３ グリッド電極
５２２ 放電電圧印加部
５２３ グリッド電圧印加部
５２４ グリッド電圧調整部
５２５ パラメータ検出部
５２５１ 第１要因パラメータ検出部
５２５２ 第２要因パラメータ検出部
５２６ 記憶部
５２７ 制御部
５２７１ 第１帯電制御部
５２７２ 第２帯電制御部
５３ 露光装置
５４ 現像装置
５４１ 現像ローラー（現像剤担持体）

Claims (4)

1. 静電潜像を担持可能な感光層が表面に形成され回転駆動される感光体と、現像剤を担持して回転駆動され、所定の現像バイアスが印加されることにより前記現像剤にて前記静電潜像を現像する現像剤担持体とを含む画像形成装置に付設され、前記静電潜像の担持に先立って前記感光体の表面を帯電させる帯電装置であって、
   前記感光体との間でコロナ放電を発生させるための放電電極と、当該放電電極と前記感光体との間に配設されるグリッド電極とを含み、前記感光体の表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電部と、
   前記放電電極に印加するための放電電圧を定電流制御で出力する放電電圧印加部と、
   前記グリッド電極に印加するためのグリッド電圧を定電圧制御で出力するグリッド電圧印加部と、
   前記帯電部により帯電された前記感光体の表面電位の変化要因となるパラメータであって、前記感光体における前記感光層の層厚変化に対応した第１要因パラメータと、当該第１要因パラメータ以外の第２要因パラメータとを検出するパラメータ検出部と、
   前記第１要因パラメータと前記放電電圧印加部の前記放電電極に放電電圧を印加した際に流れる帯電電流とが関連付けられた第１情報と、前記第２要因パラメータと前記グリッド電圧印加部の出力電圧とが関連付けられた第２情報と、を記憶する記憶部と、
   前記感光体の表面電位が前記所定の帯電電位となるように、前記放電電圧印加部及び前記グリッド電圧印加部を制御する制御部と、を備え、
   前記第１要因パラメータは、前記感光体の回転駆動時間、回転数及び走行距離の少なくともいずれか１つの情報であり、
   前記第２要因パラメータは、前記感光体の周辺環境の温湿度情報と、前記現像剤担持体の回転駆動時間に関する情報との、少なくともいずれか１つの情報であり、
   前記制御部は、
   前記記憶部に記憶された前記第１情報を参照して、前記パラメータ検出部による前記第１要因パラメータの検出値に対応した前記放電電圧印加部の帯電電流を決定し、その帯電電流にて定電流制御で放電電圧を前記放電電圧印加部から出力させる第１帯電制御部と、
   前記記憶部に記憶された前記第２情報を参照して、前記パラメータ検出部による前記第２要因パラメータの検出値に対応した前記グリッド電圧印加部の出力電圧を決定し、その出力電圧にて定電圧制御でグリッド電圧を前記グリッド電圧印加部から出力させる第２帯電制御部と、を含む、帯電装置。
2. 前記グリッド電極と前記グリッド電圧印加部との間に接続され、前記グリッド電圧印加部により前記グリッド電極に印加されたグリッド電圧を一定に維持するグリッド電圧調整部を、更に備える、請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記グリッド電圧調整部は、可変抵抗素子及び定電圧素子の少なくともいずれか１つの素子により構成されている、請求項２に記載の帯電装置。
4. 静電潜像を担持可能な感光層が表面に形成され回転駆動される感光体と、
   現像剤を担持して回転駆動され、所定の現像バイアスが印加されることにより前記現像剤にて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記静電潜像の担持に先立って前記感光体の表面を帯電させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電装置と、を備える画像形成装置。

Images