JP7027941B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、筒状の感光体の周面を一様に帯電させ、感光体が安定に回転している状態で画像データに応じた光照射を行い、それによって周面の帯電荷を部分的に消去して潜像（静電潜像）を形成する。そして、感光体の周面にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として可視化し、そのトナー像を用紙に転写することにより用紙に画像を形成する。その後、次の画像形成の準備として、感光体に残存するトナーを取り除くクリーニングを行う。

帯電においては、感光体に電子またはイオンが衝突し、そのために感光体の表層が脆くなる。そして、クリーニングにおいて、例えばブレードが感光体の表層に押し当てられることにより、印刷回数が増えるにつれて感光体の表層が徐々に削り取られて薄くなっていく。

このように感光体が削られることによって、感光体の表面がリフレッシュされることから、画質を良好に保つことができる。特に、帯電を行うために帯電部材を感光体と接触させる場合において、クリーニング後に僅かに残ったトナーなどが膜状に拡がって付着するフィルミングが起きにくくなり、フィルミングによる画像不良の発生を抑えることができる。

感光体の初期の膜厚は、所定の印刷回数当りの膜厚の削れ量である単位削れ量の標準値に基づいて、感光体の寿命（最大印刷枚数）が画像形成装置の仕様で定めた枚数以上となるように選定される。単位削れ量の標準値は、例えば、実験により求められる。

しかし、感光体の個体差、または画像形成装置の使用環境などの要因により、感光体の削れの進行が必ずしも想定通りになるとは限らない。つまり、実際の単位削れ量の値が標準値とずれることがある。単位削れ量が多過ぎる場合は、感光体の寿命が想定よりも短くなってしまう。逆に、単位削れ量が少な過ぎる場合は、リフレッシュが不十分となって良質の画像を形成することができなくなる。

単位削れ量を適正な値に保つための先行技術として、特許文献１、２に記載の技術がある。

特許文献１には、感光体の被帯電膜の膜厚を検知し、検知した膜厚に応じて帯電時間を制御することが開示されている。

特許文献２には、帯電電圧を保ちつつ帯電電流を検知し、画像部帯電電流が増加したときに非画像部帯電電流を減少させることが開示されている。

特開平１０－２３９９５５号公報 特開平７－２９５３４１号公報

上に述べた特許文献１の技術には、帯電時間を長くした場合に、画像形成の生産性が低下する、という問題がある。

特許文献２の技術には、画像形成のための画像部帯電とその準備のための非画像部帯電とで帯電部材を異なる条件で動作させるので、画像部帯電の品質を良好に保つのが難しく、地肌にトナーが付着するカブリなどの現像不良を起こしやすい、という問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、生産性および帯電品質への影響を抑えつつ、感光体の膜厚の減少の進行を適正化することを目的としている。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、像担持体を回転させながら潜像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体のうちの回転時に帯電位置を通過する部分を帯電させる帯電部材と、前記像担持体を帯電させるときに前記帯電部材に流れる電流の値を検出するセンサと、前記帯電位置の上流側において前記像担持体の表面電位を調整する電位調整部材と、検出された前記電流の値に応じて、当該電流の値が設定範囲内の値になるよう前記電位調整部材による前記表面電位の調整を制御する電位調整制御部と、を有し、前記電位調整制御部は、複数の動作条件それぞれに対応する前記設定範囲を示すテーブルを記憶しており、前記電流の値がそのときの動作条件に対応する前記設定範囲内の値になるよう前記表面電位の調整を制御し、複数の動作条件は、画像形成の累積回数により区別される条件であり、前記設定範囲は、前記累積回数が多いほど下限値および上限値が大きい範囲とされている。または、複数の動作条件は、使用環境温度により区別される条件であり、前記設定範囲は、前記使用環境温度が低いほど下限値および上限値が小さい範囲とされていてもよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。 イメージングユニットおよび電位調整部の構成を示す図である。 感光体の層構造の例を示す図である。 画像形成装置の制御回路の機能的構成を示す図である。 設定範囲テーブルの例を示す図である。 帯電に関わる放電電流値と感光体の削れ量との関係の例を示す図である。 感光体の表面電位調整の例を示す図である。 電位調整部の構成の他の例を示す図である。 感光体の表面電位調整の他の例を示す図である。 電位調整部の構成の他の例を示す図である。 感光体の表面電位調整の他の例を示す図である。 画像形成装置における処理の流れを示す図である。 設定範囲補正処理の流れを示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成の概要が、図２にはイメージングユニット３および電位調整部の構成が、図３には感光体４の層構造の例が、それぞれ示されている。

図１に示される画像形成装置１は、タンデム型のプリンタエンジン１０を備える電子写真方式のカラープリンタである。画像形成装置１は、ネットワークを介して外部のホスト装置から入力されるジョブに応じて、カラーまたはモノクロの画像を形成する。画像形成装置１は、その動作を制御する制御回路１００を有している。制御回路１００は、制御プログラムを実行するプロセッサおよびその周辺デバイス（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を備えている。

プリンタエンジン１０は、４個のイメージングユニット３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ、プリントヘッド６、および中間転写ベルト１２を有する。

イメージングユニット３ｙ～３ｋは、それぞれ筒状の感光体４、帯電ローラ５、現像器７、イレーサ８、およびクリーナ９などを有している。イメージングユニット３ｙ～３ｋの基本的な構成は同様であるので、以下においてこれらを区別せずに「イメージングユニット３」と記すことがある。

プリントヘッド６は、イメージングユニット３ｙ～３ｋのそれぞれに対してパターン露光を行うためのレーザビームＬ１を射出する。プリントヘッド６において、感光体４の回転軸方向にレーザビームＬ１を偏向する主走査が行われる。この主走査と並行して、感光体４を定速回転させる副走査が行われる。

中間転写ベルト１２は、トナー像の一次転写における被転写部材である。中間転写ベルト１２は、一対のローラ１２Ａ，１２Ｂ間に巻回されて回転する。中間転写ベルト１２の内側には、イメージングユニット３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋごとに一次転写ローラ１１が配置されている。

カラー印刷モードにおいて、イメージングユニット３ｙ～３ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は、回転中の中間転写ベルト１２に順次に一次転写される。最初にＹのトナー像が転写され、それに重なるようＭのトナー像、Ｃのトナー像、およびＫのトナー像が順次に転写される。

一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ１６と対向するとき、下方の給紙カセット１４から取り出されてタイミングローラ１５を経て搬送されてきたシート（記録用紙）２に二次転写される。そして、二次転写の後、定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１９へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像がシート２に定着する。

図２において、感光体４は、潜像を形成するための像担持体であり、支持体であるドラムと一体に一方向に回転するよう駆動される。

帯電ローラ５は、接触式の帯電部材であり、感光体４に当接して回転しながら感光体４の周面を帯電させる。感光体４の周面のうちの一様に帯電した部分に対して画像データに基づいてパターン露光を行うことにより、印刷するべき画像の潜像を形成することができる。帯電ローラ５の構造、材質、および寸法などは、従来から知られているものと同様であってもよい。

現像器７は、感光体の周面にトナーを付着させて潜像をトナー像として可視化する。現像器７は、例えばトナーをキャリアと混合して撹拌することにより帯電させる。そして、帯電したトナーを感光体４と近接する現像位置へ供給する。

イレーサ８は、トナー像の一次転写が終わった後の感光体４の周面に、残留電荷を減少させる光ビームＬ２を照射する。光源は、例えば波長６８５ｎｍの可視光を射出する発光ダイオードアレイである。イレーサ８は、光源および光源を発光させるための給電回路を有している。

クリーナ９は、トナー像の一次転写が終わった後の感光体４の周面から残留トナーなどの付着物を除去する。その方式は、例えば弾性のブレード９ａを接触させて付着物をかき取るブレードクリーニング方式である。ブラシまたはローラなどを用いる他の方式であってもよい。

中間転写ベルト１２の近傍には、一次転写位置を通過した転写面の明暗に応じた信号を出力する濃度センサ２１が設けられている。これにより、画像安定化処理において、トナー像が通過するときの濃度センサ２１の出力に基づいて、像の濃淡および下地部におけるトナー付着量などを測定することができる。

画像の形成に際して、帯電ローラ５は、高圧電源回路３２によりマイナスの電位（Ｖｃ）にバイアスされる。このとき、回転している感光体４の表面のうちの帯電ローラ５に対する上流側の部分、すなわち帯電ローラ５に近づくよう移動する部分は、帯電ローラ５に対して相対的にプラス側の電位になっている。なお、以下において、帯電ローラ５のバイアス電位を「帯電バイアスＶｃ」と記す。

このため、帯電ローラ５と感光体４とのニップ部の上流側の近傍である帯電位置Ｐ１において放電が生じ、帯電ローラ５と近接する感光体４の表面にマイナスの電荷が付与される。これと並行して現像器７もマイナスの電位（Ｖｄｃ）にバイアスされ、現像器７内のトナーがマイナスの電荷を帯びる。電荷が付与された帯電状態の感光体４の表面電位（これを「感光体電位Ｖｏ」と記す）がトナーと同電位となるよう高圧電源回路３２の出力が調整される。

ところで、感光体４は、図３に示すように、導電性基体４１、下引き層４２、および感光層４３から構成される。これらのうち、感光層４３は、電荷発生層４４と電荷輸送層４５との２層構造とされている。これらの層の材質は公知のものでよい。

導電性基体４１は、アルミニウムまたは他の金属からなり、下引き層４２および感光層４３を支持する。下引き層４２は、導電性基体４１と感光層４３との接合性を高めるために設けられ、導電性粒子を分散させた樹脂バインダからなる。

電荷発生層４４は、アゾ原料またはキノン顔料などの電荷発生物質を分散させた樹脂バインダからなる。電荷輸送層４５は、電荷輸送物質を分散させた樹脂バインダからなる。電荷輸送物質の例として、４，４’－ジメチル－４”－（β－フェニルスチリル）トリフェニルアミンがある。樹脂バインダの例として、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂などがある。

感光層４３の表面を一様にマイナスに帯電させておいた状態でレーザビームＬ１を照射すると、電荷発生層４４のうちの露光領域（感光領域）８２にプラスの電荷およびマイナスの電荷が発生する。

電荷発生層４４に発生した電荷のうち、マイナスの電荷は、下引き層４２を通って導電性基体４１へ移動する。他方、プラスの電荷は、電荷発生層４４から電荷輸送層４５の表層部に移動する。このとき、電荷は、表層部に近づくにつれて面方向に拡がる。表層部に移動した電荷は、感光層４３の表面のマイナスの電荷を打ち消す。これにより、感光層４３の表面において、電荷の消失した除電領域が形成される。その後、この除電領域にマイナスに帯電したトナーが付着することにより、潜像がトナー像となる。

このような感光体４の寿命は、電荷輸送層４５が摩耗してその膜厚Ｈが下限値になるまでの期間である。つまり、電荷輸送層４５の膜厚が感光体４の寿命に深く関係し、電荷発生層４４、下引き層４２、および導電性基体４１の寸法は、感光体４の寿命に直接には関係しない。つまり、本実施形態において、感光体４の膜厚Ｈとは、実質的には電荷輸送層４５の膜厚である。以下において例示する感光体４の膜厚Ｈの具体値は、電荷輸送層４５の膜厚Ｈの値である。

さて、画像形成装置１は、感光体４を適度に摩耗させるために、帯電ローラ５による帯電に先立って感光体４の表面電位を調整する機能を有している。以下、この機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。

図２に戻って、イメージングユニット３は、電子写真プロセスに関わる上に述べた感光体４およびその周辺のデバイスに加えて、電位調整ローラ５１を有している。また、画像形成装置１は、高圧電源回路５２、電流センサ３５、および電位調整制御部１２０を有する。図２の例においては、電位調整ローラ５１と高圧電源回路５２とにより電位調整部５０が構成される。

電位調整ローラ５１は、帯電ローラ５とクリーナ９との間に配置され、帯電位置Ｐ１の上流において感光体４と接触し、感光体４に従動して回転する。ただし、従動に限らず、電位調整ローラ５１を回転駆動してもよい。

電位調整ローラ５１は、感光体４との間で電荷をやりとりするための電極部材として、高圧電源回路５２によりバイアスされる。電位調整ローラ５１は、帯電位置Ｐ１の上流において感光体４の表面電位を調整する電位調整部材の例である。

電位調整ローラ５１の基本的な構成は、帯電ローラ５の構成と同様でよい。すなわち、芯金とその周面を覆う導電性弾性体とで電位調整ローラ５１を構成することができる。導電性弾性体としては、導電フィラーを分散させたゴムがある。

高圧電源回路５２は、電位調整ローラ５１をマイナスの電位にもプラスの電位にもバイアス可能な両極例出力型の直流電源回路である。高圧電源回路５２は、電位調整制御部１２０により制御される。

電流センサ３５は、感光体４を帯電させるときに帯電ローラ５に流れる放電電流の値（放電電流値Ｉｃ）を検出する。すなわち、放電電流値Ｉｃを示す検出信号を出力する。

電位調整制御部１２０は、電流センサ３５からの検出信号に基づいて放電電流値Ｉｃを検知し、放電電流値Ｉｃに応じて、当該放電電流値Ｉｃが設定範囲内の値になるよう高圧電源回路５２の出力を設定することにより、電位調整ローラ５１による感光体４の表面電位の調整を制御する。詳しくは以下の通りである。

図４には画像形成装置１の制御回路１００の機能的構成が、図５には設定範囲テーブル１２６の例が、図６には帯電に関わる放電電流値Ｉｃと感光体４の削れ量ｄＨとの関係の例が、図７には感光体４の表面電位調整の例が、それぞれ示されている。

図４において、画像形成装置１は、上位制御部１１０、電位調整制御部１２０、検出値蓄積部１３１、実削れ量算出部１３２、想定削れ量取得部１３３、および設定範囲補正部１３４などを有している。これらの機能は、制御回路１００のハードウェア構成により、およびプロセッサが制御プログラムを実行することにより実現される。

上位制御部１１０は、画像形成装置１の全体の動作を制御する。例えば、ネットワーク通信により入力されるジョブを受け付けると、プリンタエンジン１０およびプリントヘッド６などに指令を与えて画像形成のための動作を行わせる。ジョブの実行履歴を記録するとともに、ジョブを実行するごとに累積印刷枚数Ｎを更新する。累積印刷枚数Ｎは、ジョブごとの印刷枚数の累積であり、画像形成の累積回数に相当する。

また、上位制御部１１０は、電源オン時、多数枚の印刷を行っているとき、画像形成装置１内の温度が変化したときなど、予め定められた実行条件に当てはまるときに、画像安定化処理を実行する。画像安定化処理は、色の再現を一定の状態に保つために電子写真プロセス条件を調整する処理である。この画像安定化処理を実行する際に、電位調整制御部１２０に対して電位調整の実施を指令する。この指令は、例えば累積印刷枚数Ｎを通知することにより行われる。

電位調整制御部１２０においては、設定範囲テーブル１２６が不揮発性メモリにより記憶されている。設定範囲テーブル１２６は、図５に示すように、累積印刷枚数Ｎおよび使用環境温度Ｔにより区別される複数の動作条件について、帯電に関わる放電電流値Ｉｃの適正範囲として定めた設定範囲ＲＩｃを示すデータである。

設定範囲テーブル１２６において、設定範囲ＲＩｃは、累積回数Ｎが多いほど下限値および上限値が大きい範囲とされている。一般に、クリーナ９による感光体４の削れは、ブレード９ａの使用に伴う永久歪みにより感光体４に対する摺擦力が低下して徐々に減少する。累積回数Ｎが多いほど放電電流値Ｉｃを大きくすることにより、ブレード９ａの経時変化を補って削れ量ｄＨを適正化することができる。

また、使用環境温度Ｔが低いほど、設定範囲ＲＩｃは、下限値および上限値が小さい範囲とされている。これは、温度が低いほど、感光体４が脆くなって削れやすいからである。つまり、温度が低いときには、放電電流値Ｉｃを小さくして削れ量ｄＨを少なくするよう設定範囲ＲＩｃが定められている。

このような設定範囲テーブル１２６における各動作条件の設定範囲ＲＩｃは、放電電流値Ｉｃと感光体４の削れ量ｄＨとの関係を求める実験の結果に基づいて定められている。その実験は、感光体４を例えば１０万回転させてその期間における削れ量ｄＨ（回転開始時と終了時との膜厚Ｈの差）を測定するものである。１０万回転させる期間にわたって、帯電、イレーサ８による除電、およびクリーナ９によるクリーニングを繰り返し、帯電については放電電流値Ｉｃを一定に保つよう帯電バイアスＶｃを制御する。動作条件を変えずに、放電電流値Ｉｃを段階的に変更して同様の測定を繰り返す。これにより、１つの動作条件について、放電電流値Ｉｃと削れ量ｄＨとの関係が求まる。他の動作条件についても、同様の測定を行う。

なお、１回の画像形成における感光体４の回転回数は一般に１ではない。感光体４の周長よりもシート２が長い場合には、回転回数は１よりも大きい値になる。

図６においては、一例として、使用環境温度Ｔが標準温度（２０℃）であり、回転開始時の累積印刷枚数Ｎが「０」である、という動作条件における放電電流値Ｉｃと削れ量ｄＨとの関係が示されている。図６から分かるように、削れ量ｄＨは、放電電流値Ｉｃにほぼ比例する。

ここで、画質を良好に保つよう感光体４の表面をリフレッシュし、かつ感光体４の寿命をほぼ仕様通りとするために、削れ量ｄＨを２．１５～２．７５μｍの範囲ＲｄＨに収めたいとする。この場合には、放電電流値Ｉｃが３０～４０μＡの範囲内の値となればよい。

電位調整制御部１２０は、上位制御部１１０からの指令を受けると、温度センサ３８により検出された使用環境温度Ｔと上位制御部１１０から通知された累積印刷枚数Ｎとの両方に対応する設定範囲ＲＩｃを、設定範囲テーブル１２６から読み込む。

続いて、電流センサ３５により検出された放電電流値Ｉｃに基づいて、電位調整の要否を判断する。すなわち、検出された放電電流値Ｉｃが読み込んだ設定範囲ＲＩｃ内の値であれば、電位調整は不要と判断し、設定範囲ＲＩｃ内の値でなければ、電位調整が必要と判断する。

電位調整は不要と判断した場合は、高圧電源回路５２の出力設定を変更しない。この場合は、以後に再び画像安定化処理が実行される際に電位調整が必要と判断するまで、高圧電源回路５２の出力設定を現状のまま維持することになる。

他方、電位調整が必要と判断した場合は、放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値となるよう高圧電源回路５２の出力設定を変更する。例えば、出力設定を少し変更し、新たに検出された放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃでなければさらに少し変更する。これを繰り返して放電電流値Ｉｃを設定範囲ＲＩｃ内に収める。この処理において、最初の放電電流値Ｉｃと設定範囲ＲＩｃとの大小関係に応じて、放電電流値Ｉｃが大きくなる方向または小さくなる方向に出力設定を変更することにより、電位調整を効率化することができる。

図７の例において、設定範囲ＲＩｃは３０～４０μＡである。図７では、感光体電位Ｖｏおよび帯電バイアスＶｃの設定が異なる複数の状況それぞれにおける高圧電源回路５２の出力設定（調整出力Ｖａ）が示されている。

例えば、感光体電位Ｖｏが－５００Ｖになるよう帯電バイアスＶｃが－１１００Ｖに設定された状況で、電位調整前に検出した放電電流値Ｉｃが２３μＡであった場合には、この値が設定範囲ＲＩｃの下限値（３０μＡ）よりも小さいので、電位調整を行う必要がある。詳しくは、放電電流値Ｉｃを大きくするために、帯電に先立って感光体４の表面電位を帯電バイアスＶｃとの電位差が大きくなるよう調整しておく必要がある。

放電電流値Ｉｃを大きくするには、イレーサ８では除電し切れずに残ったマイナスの電荷を低減し、場合によってはプラスの電荷を帯電させればよい。つまり、調整出力Ｖａの極性をプラスにする。図７の例では、調整出力Ｖａが７００Ｖに設定された。これにより、電位調整後の放電電流値Ｉｃは、３５μＡであって設定範囲ＲＩｃ内に収まっている。

図７に示される他の状況のうち、感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－７００Ｖと－１３００Ｖとに設定された状況では、電位調整前に検出した放電電流値Ｉｃが３４μＡであった。この場合は、放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値であるので、電位調整は不要である。実質的に電位調整は行われず、放電電流値Ｉｃは元の３４μＡのままとなっている。

また、感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－９００Ｖと－１５００Ｖとに設定された状況で、放電電流値Ｉｃが５３μＡであった場合には、この値が設定範囲ＲＩｃの上限値（４０μＡ）よりも大きいので、放電電流値Ｉｃを小さくする調整が必要がある。つまり、調整出力Ｖａの極性をマイナスにする。図７の例では、調整出力Ｖａが－９００Ｖに設定された。これにより、電位調整後の放電電流値Ｉｃは、３４μＡであって設定範囲ＲＩｃ内に収まっている。

ところで、電位調整の要否の判断において参照する設定範囲テーブル１２６は、上に述べたように実験の結果に基づいて作成され、画像形成装置１の製造段階で記憶される。感光体４およびその摩耗に関係するイメージングユニット３の各デバイスには個体差がある。また、標準の環境と極端に異なる環境で使用されることもある。このため、放電電流値Ｉｃと感光体４の削れ量ｄＨとの実際の関係が想定されている関係からずれていることがあり得る。

そこで、画像形成装置１には、所定期間にわたる使用による実際の削れ量ｄＨを測定して設定範囲テーブル１２６の内容を補正する機能が搭載されている。詳しくは次の通りである。

図４に戻って、検出値蓄積部１３１は、累積印刷枚数Ｎが所定数（例えば３万枚）だけ増える期間において、画像安定化処理が行われるごとに、電位調整制御部１２０が最初に電流センサ３５から取り込んだ放電電流値Ｉｃを検出値データＤ２として、そのときの動作条件と対応付けて蓄積する。期間中に最初に記憶する放電電流値Ｉｃを開始時の放電電流値Ｉｃｓとし、最後に記憶する放電電流値Ｉｃを終了時の放電電流値Ｉｃｅとする。

実削れ量算出部１３２は、放電電流値Ｉｃと感光体４の膜厚Ｈとの標準の関係を示すデータ（テーブルまたは算出式）Ｄ１を用いて、開始時の放電電流値Ｉｃｓに対応する膜厚（Ｈｓ）と終了時の放電電流値Ｉｃｅ対応する膜厚（Ｈｅ）とを特定する。なお、一般に放電電流値Ｉｃは膜厚Ｈにほぼ比例する。

そして、実削れ量算出部１３２は、膜厚（Ｈｓ）と膜厚（Ｈｅ）との差を実削れ量ｄＨ１として算出する。例えば、膜厚（Ｈｓ）が２６μｍであって膜厚（Ｈｅ）が２３．２μｍであった場合は、実削れ量ｄＨ１は２．８μｍと算出される。

想定削れ量取得部１３３は、図６に示したような放電電流値Ｉｃと削れ量ｄｈとの関係を示すデータ（テーブルまたは算出式）Ｄ３に基づいて、検出値データＤ２として蓄積されている複数の放電電流値Ｉｃのうち、例えば最頻の動作条件に対応付けられている放電電流値Ｉｃを抽出する。そして、抽出した放電電流値Ｉｃに対応する削れ量ｄＨを想定削れ量ｄＨ２として取得する。放電電流値Ｉｃの代表値としては、平均値、中央値、または最頻値などを用いることができる。

例えば、当該最頻の動作条件に対応する放電電流値Ｉｃと削れ量ｄｈとの関係が図６に示した関係と同様であるものとすると、放電電流値Ｉｃの代表値が例えば３５μＡであるときは、想定削れ量ｄＨ２は２．４３μｍとなる。

設定範囲補正部１３４は、実削れ量ｄＨ１が想定削れ量ｄＨ２よりも多い場合は、設定範囲ＲＩｃをその上限値および下限値を小さくするよう実削れ量ｄＨ１と想定削れ量ｄＨ２との差に応じて補正する。また、実削れ量ｄＨ１が想定削れ量ｄＨ２よりも少ない場合は、設定範囲をその上限値および下限値を大きくするよう補正する。

例えば、元の設定範囲ＲＩｃが３０～４０μＡであって、実削れ量ｄＨ１と想定削れ量ｄＨ２とが２．８μｍと２．４３μｍとである場合に、設定範囲ＲＩｃを例えば２５～３５μＡに補正する。

なお、最頻の動作条件以外の動作条件に対応する設定範囲ＲＩｃについては、最頻の動作条件の設定範囲ＲＩｃとの相対関係（例えば比例関係）に基づいて、補正することができる。

図８には電位調整部５０の構成の他の例が、図９には感光体４の表面電位調整の他の例が、それぞれ示されている。

図８に示されるイメージングユニット３ｂは、図２に示したイメージングユニット３から電位調整ローラ５１を除いたものに相当する。図８の例において、電位調整部５０ｂは、イレーサ８により構成され、電位調整制御部１２０ｂにより制御される。

電位調整制御部１２０ｂは、電流センサ３５により検出された放電電流値Ｉｃに応じて、当該放電電流値Ｉｃが設定範囲テーブル１２６に示される設定範囲ＲＩｃ内の値になるようイレーサ８の出力光量を制御する。

図９の例において、設定範囲ＲＩｃは２０～３０μＡである。図９では、感光体電位Ｖｏおよび帯電バイアスＶｃの設定が異なる複数の状況それぞれにおけるイレーサ８の出力設定（イレーサ出力割合Ｊ）が示されている。イレーサ出力割合Ｊは、電位調整を行わない従来通りの除電を行う場合の出力光量を「１」として、電位調整を行う場合の出力光量を表わしている。

例えば、感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－５００Ｖと－１１００Ｖとに設定された状況では、電位調整前に検出した放電電流値Ｉｃが２３μＡであった。この場合は、放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値であるので、電位調整は不要である。したがって、イレーサ出力割合Ｊは「１」とされ、通常の除電が行われる。電位調整は行われないので、放電電流値Ｉｃは元の２３μＡのままとなっている。

感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－７００Ｖと－１３００Ｖとに設定された状況で、放電電流値Ｉｃが３４μＡであった場合は、この値が設定範囲ＲＩｃの上限値（３０μＡ）よりも大きいので、放電電流値Ｉｃを小さくする調整が必要がある。つまり、イレーサ８による除電を控え目にして感光体４にマイナスの電荷を残しておく必要がある。図９の例では、イレーサ出力割合Ｊが「０．５」とされた。これにより、電位調整後の放電電流値Ｉｃは、２９μＡであって設定範囲ＲＩｃ内に収まっている。

また、感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－８００Ｖと－１４００Ｖとに設定された状況で、放電電流値Ｉｃが４０μＡであった場合は、イレーサ出力割合Ｊが「０」とされた。これは、イレーサ８により実施可能な最大限の電位調整を行うことを意味する。この場合も、電位調整後の放電電流値Ｉｃは、２９μＡであって設定範囲ＲＩｃ内に収まっている。

図１０には電位調整部５０の構成の他の例が、図１１には感光体４の表面電位調整の他の例が、それぞれ示されている。

図１０において、イメージングユニット３は、図２に示したイメージングユニット３と同様である。電位調整部５０ｃは、イレーサ８、電位調整ローラ５１、および電位調整ローラ５１をプラスの電位にバイアスする高圧電源回路５２ｃから構成され、電位調整制御部１２０ｃにより制御される。

電位調整制御部１２０ｃは、電流センサ３５により検出された放電電流値Ｉｃに応じて、当該放電電流値Ｉｃが設定範囲テーブル１２６に示される設定範囲ＲＩｃ内の値になるようイレーサ８の出力光量および高圧電源回路５２ｃの出力を制御する。

図１１の例において、設定範囲ＲＩｃは３０～４０μＡである。図１１では、感光体電位Ｖｏおよび帯電バイアスＶｃの設定が異なる複数の状況それぞれにおけるイレーサ出力割合Ｊおよび高圧電源回路５２ｃの調整出力Ｖａが示されている。

例えば、感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－５００Ｖと－１１００Ｖとに設定された状況では、電位調整前に検出した放電電流値Ｉｃが２３μＡであった。この場合は、放電電流値Ｉｃを大きくする電位調整を行う必要がある。そこで、イレーサ出力割合Ｊは「１」とされ、調整出力Ｖａは７００Ｖに設定された。これにより、電位調整後の放電電流値Ｉｃは、３５μＡであって設定範囲ＲＩｃ内に収まっている。

また、感光体電位Ｖｏと帯電バイアスＶｃとが－８５０Ｖと－１４５０Ｖとに設定された状況で、放電電流値Ｉｃが４７μＡであった場合は、放電電流値Ｉｃを小さくする電位調整を行う必要がある。そこで、イレーサ出力割合Ｊは「０．５」とされ、調整出力Ｖａはオフレベルとされた。これにより、電位調整後の放電電流値Ｉｃは、３７μＡであって設定範囲ＲＩｃ内に収まっている。

図１２には画像形成装置１における処理の流れが、図１３には設定範囲補正処理の流れが、それぞれ示されている。

図１２に示すように、画像安定化を行うべきタイミングであるか否かをチェックする（＃３０１）。すなわち、電源オン時、多数枚の印刷を行っているときなど、上に述べた画像安定化を行うべき条件に当てはまるか否かを確認する。

画像安定化を行うべきタイミングではない場合は（＃３０１でＮＯ) 、画像形成を行うか否かを判断する（＃３０９）。すなわち、実行待ちのジョブまたは画像安定化などのために中断しているジョブがあるか否かを確認する。画像形成を行うと判断した場合は（＃３０９でＹＥＳ) 、画像形成を行ってジョブを完了させる（＃３１０）。

他方、画像安定化を行うべきタイミングである場合は（＃３０１でＹＥＳ) 、画像安定化処理を開始する。まず、現状の電子写真プロセス条件でテストパターンのトナー像を形成し、濃度センサ２１の出力に基づいて画像品質を検知する（＃３０２）。画像品質が適正となるよう現像バイアスＶｄｃ、感光体電位Ｖｏを設定し（＃３０３）、感光体電位Ｖｏに応じて帯電バイアスＶｃを設定する（＃３０４）。また、必要に応じて、転写電圧、イレーサ８の光量などの他の電子写真プロセス条件を設定する（＃３０５）。

その後、電流センサ３５を用いて帯電ローラ５における放電電流値Ｉｃを検知し（＃３０６）、放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値であるか否かをチェックする（＃３０７）。放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値であれば（＃３０７でＹＥＳ) 、ステップ＃３０９へ進む。

放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値でない場合には（＃３０７でＮＯ) 、電位調整部５０，５０ｂ，５０ｃの出力を制御することにより、感光体４の帯電前の表面電位を調整する（＃３０８）。放電電流値Ｉｃが設定範囲ＲＩｃ内の値になるようステップ＃３０６～＃３０８の処理を繰り返す。

図１３おいて、感光体４の膜厚Ｈを検知し（＃４０１）、開始時の膜厚Ｈｓとして保存する（＃４０２）。累積印刷枚数Ｎが所定枚数以上になるまで（＃４０３でＮＯ) 、検出した放電電流値Ｉｃを検出値データＤ２として蓄積する（＃４０４）。

累積印刷枚数Ｎが所定枚数以上になると（＃４０３でＹＥＳ) 、改めて感光体４の膜厚Ｈを検知し（＃４０５）、終了時の膜厚Ｈｅとして一時記憶用レジスタに格納する（＃４０６）。開始時の膜厚Ｈｓから終了時の膜厚Ｈｅを差し引く演算を行って実削れ量ｄＨ１を算出する（＃４０７）。

蓄積されている検出値データＤ２から放電電流値Ｉｃの代表値を選出し（＃４０８）、放電電流値Ｉｃと削れ量ｄｈとの関係を示すデータＤ３に基づいて、放電電流値Ｉｃの代表値に対応する削れ量ｄＨを想定削れ量ｄＨ２として特定する（＃４０９）。そして、実削れ量ｄＨ１と想定削れ量ｄＨ２との差に応じて、設定範囲ＲＩｃを補正する（＃４１０）。

以上の実施形態によると、感光体４の膜厚Ｈの減少の進行を、画質を良好に保ちかつ寿命が想定通りの長さとなるよう適正化することができる。しかも、帯電に先立って感光体４の電位を調整するので、帯電バイアスＶｃと他のプロセズ条件とのバランスが崩れて画質が低下するのを防ぐことができる。さらに、毎回の帯電の時間を長くする手法とは違って、高速の連続印刷を行う場合であっても十分な電位調整幅を確保することができ、かつ電位調整の実施による生産性の低下を抑えることができる。

上に述べた実施形態において、印刷した画像の印字カバレッジを蓄積し、所定期間における印字カバレッジの代表値が高いほど、上限値および下限値を小さくするよう設定範囲ＲＩｃを補正してもよい。

上に述べた実施形態において、バイアスにより感光体４の表面電位を調整するための電極部材は、例示の電位調整ローラ５１に限らず、板バネまたはブラシなどの他のデバイスであってもよい。接触式に限らず非接触式でもよい。

また、帯電ローラ５のバイアスの方式としては、ＤＣバイアス方式に限らず、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳する方式でもよい。ただし、ＤＣバイアス方式によると、ＡＣバイアスを重畳する方式と比べて、帯電ローラ５に突入する上流側での電位調整によって放電電流Ｉｃの変化の感度が大きいので、感光体４の電位調整が容易となる。

感光体４の電位調整手段としてイレーサ８を使用する態様において、イレーサ８の出力光量が小さい場合には、帯電ローラ５の上流側での感光体４の電位が直前の画像形成における画像印字部と非画像印字部とで異なりやすい。放電電流Ｉｃは、白紙画像時に合わせているので、画像印字部が増えると放電電流Ｉｃが想定よりも増え、削れ量ｄＨの増加を招く。このため、任意の期間における印字カバレッジを集計し、印字カバレッジが多かった場合には、次の放電電流調整時の設定範囲ＲＩｃを低めにすることにより、削れ量をより高精度に適正化することができる。

その他、画像形成装置１の全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミング、表面電位Ｖｏの極性および値、設定範囲テーブル１２６の内容などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１，１ｂ，１ｃ 画像形成装置
４ 感光体（像担持体）
５ 帯電ローラ（帯電部材）
８ イレーサ（電位調整部材）
３２ 高圧電源回路（第１の直流電源）
３５ 電流センサ（センサ）
４３ 感光層（表層部
５１ 電位調整ローラ（電位調整部材、電極部材）
５２ｃ 高圧電源回路（第２の直流電源）
１２０，１２０ｂ，１２０ｃ 電位調整制御部
１２６ 設定範囲テーブル（テーブル）
１３２ 実削れ量算出部（算出部）
１３３ 想定削れ量取得部（取得部）
１３４ 想定範囲補正部（補正部）
ｄＨ１ 実削れ量
ｄＨ２ 想定削れ量
Ｈ 膜厚
Ｉｃ 放電電流値（電流の値）
Ｐ１ 帯電位置
ＲＩｃ 設定範囲

Claims (6)

1. 像担持体を回転させながら潜像を形成する画像形成装置であって、
   前記像担持体のうちの回転時に帯電位置を通過する部分を帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体を帯電させるときに前記帯電部材に流れる電流の値を検出するセンサと、
   前記帯電位置の上流側において前記像担持体の表面電位を調整する電位調整部材と、
   検出された前記電流の値に応じて、当該電流の値が設定範囲内の値になるよう前記電位調整部材による前記表面電位の調整を制御する電位調整制御部と、を有し、
   前記電位調整制御部は、複数の動作条件それぞれに対応する前記設定範囲を示すテーブルを記憶しており、前記電流の値がそのときの動作条件に対応する前記設定範囲内の値になるよう前記表面電位の調整を制御し、
   複数の動作条件は、画像形成の累積回数により区別される条件であり、
   前記設定範囲は、前記累積回数が多いほど下限値および上限値が大きい範囲とされている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体を回転させながら潜像を形成する画像形成装置であって、
   前記像担持体のうちの回転時に帯電位置を通過する部分を帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体を帯電させるときに前記帯電部材に流れる電流の値を検出するセンサと、
   前記帯電位置の上流側において前記像担持体の表面電位を調整する電位調整部材と、
   検出された前記電流の値に応じて、当該電流の値が設定範囲内の値になるよう前記電位調整部材による前記表面電位の調整を制御する電位調整制御部と、を有し、
   前記電位調整制御部は、複数の動作条件それぞれに対応する前記設定範囲を示すテーブルを記憶しており、前記電流の値がそのときの動作条件に対応する前記設定範囲内の値になるよう前記表面電位の調整を制御し、
   複数の動作条件は、使用環境温度により区別される条件であり、
   前記設定範囲は、前記使用環境温度が低いほど下限値および上限値が小さい範囲とされている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 所定の使用期間の開始時および終了時それぞれにおいて検出された前記電流の値に基づいて、当該開始時および当該終了時それぞれにおける前記像担持体の表層部の膜厚を特定し、当該開始時の膜厚と当該終了時の膜厚との差を実削れ量として算出する算出部と、
   前記電流の値と前記表層部の削れ量との関係を示すデータに基づいて、前記使用期間における前記電流の値の複数の検出結果の代表値に対応する前記削れ量を前記使用期間における想定削れ量として取得する取得部と、
   前記実削れ量が前記想定削れ量よりも多い場合は、前記設定範囲をその上限値および下限値を小さくするよう補正し、前記実削れ量が前記想定削れ量よりも少ない場合は、前記設定範囲をその上限値および下限値を大きくするよう補正する補正部と、を有する、
   請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記電位調整部材として、前記像担持体に残留電荷を減少させる光を照射するイレーサを有する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記電位調整部材として、前記像担持体にその残留電荷を減少させる光を照射するイレーサと、前記像担持体との間で電荷をやりとりするための電極部材とを有する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記帯電部材を負電位にバイアスするための第１の直流電源と、
   前記電極部材を正電位にバイアスするための第２の直流電源と、を有する、
   請求項５記載の画像形成装置。

Images