(57)【要約】【課題】被帯電体の表面の劣化状態に応じて被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させない場合に比べ、被帯電体を帯電させるために要する電流の利用効率が向上する、帯電装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１２の表面に電荷を供給することにより感光体ドラム１２を帯電させるスコロトロン帯電器１４と、感光体ドラム１２の表面の劣化状態が進行するに従って感光体ドラム１２の表面への電荷の供給量を増加させるようにスコロトロン帯電器１４を制御するＣＰＵ４２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体の表面に電荷を供給することにより前記被帯電体を帯電させる帯電手段と、
前記被帯電体の表面の劣化状態が進行するに従って前記表面への電荷の供給量を増加させるように前記帯電手段を制御する制御手段と、
を含む帯電装置。
【請求項２】
前記帯電手段は、前記被帯電体の表面に対して放電することにより電荷を供給する放電電極、及び前記放電電極と前記被帯電体との間に配置され、前記被帯電体の表面を予め定められた電位に保持する保持電極を有する請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記表面と前記保持電極との電位差が初期状態から継続して維持されるように前記放電電極から前記被帯電体の表面への電荷の供給量を制御する請求項２記載の帯電装置。
【請求項４】
前記被帯電体の表面の劣化状態を推定する推定手段を更に含み、
前記制御手段は、前記推定手段により推定された劣化状態が進行するに従って前記被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させるように前記帯電手段を制御する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の帯電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の帯電装置と、
入力された画像信号に応じた光を照射する照射手段と、
前記被帯電体として機能すると共に、表面に感光体を備え、前記照射手段によって照射された光により前記表面に形成された静電画像を保持する像保持体と、
を含む画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感光体を負に帯電させるスコロトロンチャージャと、スコロトロンチャージャにより感光体に流れる帯電電流を検出する帯電電流検出手段と、帯電電流検出手段により検出された帯電電流の対電圧変分値を予め設定した基準値と比較して補正量を演算する比較演算手段と、比較演算手段が演算した補正量に応じて、スロコトロンチャージャのグリッド電圧を変えることにより、帯電電流を制御する帯電電流制御手段と、を備えた画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１６３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、被帯電体の表面の劣化状態に応じて被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させない場合に比べ、被帯電体を帯電させるために要する電流の利用効率が向上する、帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の帯電装置は、被帯電体の表面に電荷を供給することにより前記被帯電体を帯電させる帯電手段と、前記被帯電体の表面の劣化状態が進行するに従って前記表面への電荷の供給量を増加させるように前記帯電手段を制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【０００６】
また、請求項２に記載の帯電装置は、請求項１に記載の発明において、前記帯電手段が、前記被帯電体の表面に対して放電することにより電荷を供給する放電電極、及び前記放電電極と前記被帯電体との間に配置され、前記被帯電体の表面を予め定められた電位に保持する保持電極を有するものである。
【０００７】
また、請求項３に記載の帯電装置は、請求項２に記載の発明において、前記制御手段が、前記表面と前記保持電極との電位差が初期状態から継続して維持されるように前記放電電極から前記被帯電体の表面への電荷の供給量を制御するものである。
【０００８】
また、請求項４に記載の帯電装置は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記被帯電体の表面の劣化状態を推定する推定手段を更に含み、前記制御手段が、前記推定手段により推定された劣化状態が進行するに従って前記被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させるように前記帯電手段を制御するものである。
【０００９】
一方、上記目的を達成するために、請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の帯電装置と、入力された画像信号に応じた光を照射する照射手段と、前記被帯電体として機能すると共に、表面に感光体を備え、前記照射手段によって照射された光により前記表面に形成された静電画像を保持する像保持体と、を含んで構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び請求項５に係る発明によれば、被帯電体の表面の劣化状態に応じて被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させない場合に比べ、被帯電体を帯電させるために要する電流の利用効率が向上する、という効果が得られる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、被帯電体の表面の劣化状態に応じて被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させない場合に比べ、放電電極及び保持電極の性能の低下が抑制される、という効果が得られる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、被帯電体の表面の劣化状態に応じて被帯電体の表面への電荷の供給量を増加させない場合に比べ、保持電極の電圧制御が簡素化される、という効果が得られる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、推定手段を有さない場合に比べ、簡素な構成で被帯電体を帯電させるために要する電流の利用効率を向上させる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示した概略構成図である。
【図２】実施形態に係る帯電装置の構成を模式的に示した概略構成図である。
【図３】実施形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図４】感光体ドラムの膜厚が１９μｍのとき、及び感光体ドラムの膜厚が３２μｍのときにストロコロン帯電器に供給される電流値と感光体ドラムの表面電位との関係の一例を示すグラフである。
【図５】実施形態に係る帯電制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係る画像形成装置における放電ワイヤから感光体ドラムに流れ込む電流値と感光体ドラムの膜厚との関係の一例を示すグラフである。
【図７】感光体ドラムが初期状態のときと劣化状態のときのストロコロン帯電器及び感光体ドラムに関する物理量の変化例を示す図であり、（Ａ）は、従来の画像形成装置におけるストロコロン帯電器に供給される電流の大きさ、グリッドワイヤの電圧、及び感光体ドラムの表面電位を示し、（Ｂ）は、本発明の画像形成装置における放電ワイヤから感光体ドラムに流れ込む電流の大きさ、グリッドワイヤの電圧、及び感光体ドラムの表面電位を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る画像形成装置１０が示されている。同図に示すように、画像形成装置１０は、感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を帯電させるスコロトロン帯電器１４と、画像を示す画像信号に応じた光を感光体ドラム１２の表面に照射することにより当該表面に潜像を形成する露光器１８と、感光体ドラム１２の表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器２０と、形成されたトナー像を用紙Ｐの表面に転写する転写器２２と、感光体ドラム１２の表面の残存トナー等を除去するクリーニング器２４と、感光体ドラム１２の表面の残存電位を除去する光除電器２６と、用紙Ｐの表面に転写されたトナー画像を熱及び／又は圧力等により定着する定着器２８と、を備えている。
【００１６】
感光体ドラム１２は、電荷輸送層と電荷発生層からなる感光膜１２Ａと、感光膜１２Ａを支持するアルミニウム等で構成された基材１２Ｂと、を備えている。感光体ドラム１２の上方には、コロナ放電方式（非接触帯電方式）のスコロトロン帯電器１４が配置されている。
【００１７】
スコロトロン帯電器１４は、感光体ドラム１２側が開口したアルミニウム製のシールドケース３０、両端部がシールドケース３０に電気的に絶縁された状態で取り付けられ、電荷を発生して感光体ドラム１２の表面に対して放電することにより電荷を供給する放電ワイヤ３２、放電ワイヤ３２と感光体ドラム１２との間に配置されると共に、シールドケース３０に電気的に絶縁された状態で取り付けられ、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位に保持する複数本のグリッドワイヤ３４、及び後述する抵抗器４９（図２参照。）を含んで構成されている。
【００１８】
露光器１８としては、半導体レーザ及び走査装置の組み合わせや、光学系からなるレーザ出力装置、ＬＥＤヘッド、あるいは、ハロゲンランプなどの公知の露光手段が採用される。露光像の領域、即ちトナー像を形成する感光体ドラム１２の表面の位置を、所望に応じて変化させるためには、レーザ出力装置又はＬＥＤヘッドを使用することが好ましく、ここではレーザ出力装置を採用している。
【００１９】
現像器２０としては、感光体ドラム１２の表面に均一なトナー像を形成する機能を有する限り、１成分系、２成分系を問わず、従来公知の現像装置が採用される。ここでは、現像器２０に、スチレン系樹脂を含むトナーとキャリアとからなる２成分現像剤が使用され、トナーはプラス（＋）極性に帯電している。
【００２０】
転写器２２としては、例えば、電圧を印加した導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、感光体ドラム１２と用紙Ｐとの間に電界を作り、荷電されたトナーを転写する手段など、従来公知の手段が採用される。
【００２１】
トナー像の用紙Ｐへの定着は、定着器２８として公知の接触型熱定着装置を用いて行う。具体的には、例えば、芯金上にゴム弾性層を有し、必要に応じて定着部材表面層を具備した加熱ローラと、芯金上にゴム弾性層を有し、必要に応じて定着部材表面層を具備した加圧ローラとからなる定着部材を具備する熱ローラ定着装置や、定着部材として、このようなローラとローラとの組み合わせを、ローラとベルトとの組み合わせや、ベルトとベルトとの組み合わせに代えた定着装置を採用してもよい。ここでは、定着器２８として、加熱ローラと加圧ローラとからなる熱ローラ定着装置を採用している。
【００２２】
クリーニング器２４としては、例えば、感光体ドラム１２の周面（表面）に摺接するブレード２５を備えたものが採用され、光除電器２６としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤなどが挙げられ、光除電器２６に用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光などが挙げられる。ここでは、波長６６０ｎｍのＬＥＤを光源として採用している。
【００２３】
図２には、本実施形態に係るスコロトロン帯電器１４を有する帯電装置４０が示されている。同図に示すように、帯電装置４０は、スコロトロン帯電器１４の他に、画像形成装置１０全体の動作を司るＣＰＵ４２及び高圧電源装置４５を含んで構成されている。高圧電源装置４５は、出力端が放電ワイヤ３２に、一方の入力端が駆動用電源４４に、他方の入力端がアースに各々接続され、駆動用電源４４からの直流電力を高圧電力に変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータからなり、放電ワイヤ３２に一定の電圧を印加するコロナ電源４６、及び出力端がグリッドワイヤ３４に、一方の入力端が駆動用電源４４に、他方の入力端がアースに各々接続され、駆動用電源４４からの直流電力を高圧電力に変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータからなり、グリッドワイヤ３４に一定の電圧を印加するグリッド電源４８を含んで構成されている。また、抵抗器４９は、一端が感光体ドラム１２の基材１２Ｂに、他端がアースに各々接続されており、感光膜１２Ａを流れる帯電電流をアナログ電圧信号に変換してＣＰＵ４２へ出力する。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る画像形成装置１０の電気系の要部構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像形成装置１０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、ＮＶＭ（Non Volatile Memory)５４、ＵＩ（ユーザ・インタフェース）パネル５６、及び外部インタフェース５８を含んで構成されている。
【００２５】
ＲＯＭ５０は、画像形成装置１０の作動を制御する制御プログラム、後述する帯電制御処理プログラムや各種パラメータ等を予め記憶する記憶手段として機能するものである。ＲＡＭ５２は、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるものである。ＮＶＭ５４は、装置の電源スイッチが切られても保持しなければならない各種情報を記憶するものである。ＵＩパネル５６は、ディスプレイ上に透過型のタッチパネルが重ねられたタッチパネルディスプレイ等から構成され、各種情報がディスプレイの表示面に表示されると共に、ユーザがタッチパネルに触れることにより所望の情報や指示が入力される。外部インタフェース５８は、パーソナル・コンピュータ等の外部機器に接続され、外部機器から用紙Ｐに形成する画像を示す画像情報等の各種情報を受信すると共に、外部機器へ各種情報を送信するためのものである。
【００２６】
ＣＰＵ４２、ＲＯＭ５０、ＲＡＭ５２、ＮＶＭ５４、ＵＩパネル５６及び外部インタフェース５８は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ５０、ＲＡＭ５２、ＮＶＭ５４へのアクセスと、ＵＩパネル５６への各種情報の表示と、ＵＩパネル５６に対するユーザの操作指示内容の把握と、外部機器からの外部インタフェース５８を介した各種情報の受信と、外部機器への外部インタフェース５８を介した各種情報の送信と、を各々行う。
【００２７】
また、画像形成装置１０は、ゼログラフィ方式にて用紙Ｐに対して画像形成を行う画像形成エンジン部６０を含んで構成されている。画像形成エンジン部６０は、感光体ドラム１２、露光器１８、現像器２０、転写器２２、クリーニング器２４、光除電器２６、定着器２８、ＣＰＵ４２を除いた帯電装置４０、及び用紙Ｐは搬送する搬送装置（図示省略）を駆動させるためのモータ（図示省略）、及び感光体ドラム１２を回転駆動させるためのモータ（図示省略）を含んで構成されている。画像形成エンジン部６０もまた、システムバスＢＵＳに接続されている。従って、ＣＰＵ４２は、画像形成エンジン部６０の作動の制御を行う。
【００２８】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１０の作用を説明する。
【００２９】
先ず、画像形成装置１０の画像形成プロセスを簡単に説明する。図１の矢印方向に回転する感光体ドラム１２は、電圧が印加されたスコロトロン帯電器１４によって、その表面が一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１２は露光器１８により静電潜像が書き込まれる。感光体ドラム１２の表面に書き込まれた静電潜像は、現像器２０によりトナー像に現像される。
【００３０】
そして、トナー像は転写器２２により、図示しない給紙箱から搬送されてくる用紙Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着器２８により用紙Ｐに定着され、その後、用紙Ｐは装置外に排出される。また、トナー像が用紙Ｐに転写された後、感光体ドラム１２の表面に残留していたトナーはクリーニング器２４のブレード２５により除去され、次いで光除電器２６により除電されて、次の画像形成プロセスに備える。
【００３１】
ところで、感光体ドラム１２の感光膜１２Ａの膜厚は、感光体ドラム１２の使用量（サイクル数）の増加に従って磨耗して徐々に減少する。そのため、従来、感光体ドラム１２の感光膜１２Ａの膜厚が経時磨耗しても、初期状態（感光体ドラム１２の使用開始時）から感光体ドラム１２の表面電位が継続して予め定められた電位（感光体ドラム１２に静電潜像が良好に形成されるものとして定められた最低電位）以上に維持されるように、ストロコロン帯電器１４に供給する電流値として、感光体ドラム１２の寿命が近くなったときに要する電流値を感光体ドラム１２の使用開始時から固定して採用していた。
【００３２】
例えば、従来技術では、感光体ドラム１２の表面電位として７００Ｖ以上の電位が必要とされる場合、一例として図４に示すように、感光体ドラム１２の寿命が近くなったとき（感光膜１２Ａの膜厚が１９μｍのとき）にはストロコロン帯電器１４に６５０μＡの電流を供給しなければ感光体ドラム１２の表面電位を７００Ｖにすることができないため、感光体ドラム１２の使用開始時には６５０μＡもの電流を供給しなくても感光体ドラム１２の表面電位を７００Ｖにすることができるにも拘らず、ストロコロン帯電器１４に６５０μＡの電流を供給していた。つまり、放電に必要な最適電流以上の過剰な電流をストロコロン帯電器１４に供給していた。
【００３３】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置１０では、感光体ドラム１２を帯電させるために要する電流の利用効率を向上させるための帯電制御処理が実行される。
【００３４】
次に、図５を参照して、帯電制御処理を画像形成時に実行する際の画像形成装置１０の作用を説明する。なお、図５は、画像形成エンジン部６０が画像形成処理を実行している際に画像形成装置１０のＣＰＵ４２により予め定められた時間毎（例えば、１秒ごと）に実行される帯電制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはＲＯＭ５０の予め定められた領域に予め記憶されている。
【００３５】
同図のステップ１００では、感光体ドラム１２の劣化状態、すなわち、感光膜１２Ａの膜厚が予め定められた膜厚に達したか否かを判定し、肯定判定となった場合にはステップ１０２へ移行する一方、否定判定となった場合にはステップ１０２の処理を実行せずに本帯電制御処理プログラムを終了する。
【００３６】
なお、本実施形態に係る画像形成装置１０では、上記ステップ１００の処理として、感光体ドラム１２の累積回転数（画像形成装置１０の使用を開始してから現時点までの回数）が予め定められた回転数（本実施形態では、１万回転、１０万回転、１００万回転、５００万回転）に達したか否かを判定することにより感光体ドラム１２の劣化状態を推定しているが、これに限らず、例えば、感光体ドラム１２の感光膜１２Ａの膜厚を直接的に検出するセンサを用いることにより感光体ドラム１２の劣化状態を推定してもよいし、画像形成装置１０の総稼動時間に基づいて感光体ドラム１２の劣化状態を推定してもよい。このように、感光体ドラム１２の劣化状態の進行と比例関係にある物理量を測定することにより感光体ドラム１２の劣化状態を推定すればよい。
【００３７】
ステップ１０２では、感光体ドラム１２の表面とグリッドワイヤ３４との電位差が初期状態（感光体ドラム１２の使用開始時）から継続して維持されるように、かつ、上記ステップ１００で推定した感光体ドラム１２の劣化状態に応じた供給量で感光体ドラム１２の表面へ電荷が供給されるようにコロナ電源４６の出力値を調節し、本帯電制御処理プログラムを終了する。
【００３８】
なお、本実施形態に係る画像形成装置１０では、上記予め定められた回転数と、感光体ドラム１２の累積回転数が上記予め定められた回転数に達したときに設定するコロナ電源４６の出力値と、を関連付けたテーブルをＲＯＭ５０に予め記憶しておき、当該テーブルに従ってコロナ電源４６の出力値を導出し、当該出力値になるようにコロナ電源４６の出力値を調節しているが、これに限らず、感光体ドラム１２の累積回転数を入力とし、コロナ電源４６の出力値を解とする演算式を予め用意しておき、当該演算式を用いて感光体ドラム１２の累積回転数が上記予め定められた回転数に達したときのコロナ電源４６の出力値を算出してもよい。
【００３９】
また、本実施形態に係る画像形成装置１０では、感光体ドラム１２の累積回転数が上記予め定められた回転数に達したときに設定するコロナ電源４６の出力値として、放電ワイヤ３２から放電しても、感光体ドラム１２の表面電位が初期状態と変わらずに、かつ感光体ドラム１２の表面とグリッドワイヤ３４との電位差が初期状態と変わらないようにするものとして画像形成装置１０の実機による実験や画像形成装置１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値を適用している。
【００４０】
このように、本実施形態に係る画像形成装置１０では、帯電制御処理を実行することにより、一例として図６に示すように、感光体ドラム１２の膜厚の減少に対応して感光体ドラム１２の表面に流れ込む電流値を増加させ、感光体ドラム１２の表面電位を初期状態から変わらないようにしている。
【００４１】
また、一例として図７に示すように、従来であれば、感光体ドラム１２の使用量の増加に対応してグリッドワイヤ３４の電圧が大きくなっていたが、本実施形態に係る画像形成装置１０では、感光体ドラム１２の表面の劣化状態が進行するに従って、放電ワイヤ３２から感光体ドラム１２の表面に流れ込む電流の大きさ、すなわち、放電ワイヤ３２からの感光体ドラム１２の表面への電荷の供給量を増加させているので、感光体ドラム１２の使用量が増加してもグリッドワイヤ３４の電圧が初期状態から変わらない。従って、グリッドワイヤ３４の電圧を固定することにより、グリッドワイヤ３４の電圧制御が従来に比べて簡素化される。
【００４２】
また、本実施形態に係る画像形成装置１０では、従来のように放電ワイヤ３２に対して放電に必要な最適電流以上の過剰な電流を供給することがない。従って、放電ワイヤ３２から発生するオゾンが少なくなり、感光体ドラム１２の表面に対する影響が軽減されるため、画質性能が一定に保持され、放電生成物に起因する放電ワイヤ３２の放電能力の低下、及びグリッドワイヤ３４の帯電電位制御能力の低下が抑制される。これにより、放電ワイヤ３２から発生したオゾンを除去するフィルタや排気するためのファンが小型化されるので、画像形成装置１０の大型化が抑制される。
【００４３】
以上、本発明を上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の主旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えてもよく、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４４】
また、上記実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、また、上記実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における状況に応じた組み合わせにより種々の発明が抽出される。上記実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出される。
【００４５】
上記実施形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図３参照。）の構成は一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよいことは言うまでもない。
【００４６】
また、上記実施形態で説明した帯電制御処理プログラムの処理の流れ（図５参照。）も一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１０  画像形成装置
１２  感光体ドラム（被帯電体、像保持体）
１４  スコロトロン帯電器（帯電手段）
１８  露光器（照射手段）
３２  放電ワイヤ（放電電極）
３４  グリッドワイヤ（保持電極）
４０  帯電装置
４２  ＣＰＵ（制御手段、推定手段）
【図１】
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【図２】
2010181737.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010181737.tif 000006
【図５】
2010181737.tif 000007
【図６】
2010181737.tif 000008
【図７】
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