(57)【要約】【課題】  長寿命化が図られた帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置を提供する。【解決手段】  直流電圧に交流電圧を重畳した印加電圧を帯電ロール用電源２３１で第１の帯電ロール２１に印加するとともに、抵抗検知器２３２で検知された抵抗値が高抵抗状態に達している場合に、部材制御部２３３からの指示を受けてアクチュエータ制御部２３４で第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６をオンするとともにモータ制御部２３７でモータ２３８を回転して、第１の帯電ロール２１を第２の帯電ロール２２に交換する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加され被帯電部材に接触して該被帯電部材に電荷を付与する帯電部材と、少なくとも１つ以上の被帯電部材に接触せず該被帯電部材に電荷を付与していない帯電部材とを有し、
前記被帯電部材に接触している帯電部材の抵抗値を検知する抵抗検知器と、
前記抵抗検知器により検知された抵抗値が予め決められた高抵抗状態に達している場合に、前記被帯電部材に接触している帯電部材を、前記電荷を付与していない帯電部材のうちのひとつの帯電部材と交換する交換機構とを備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記帯電部材が、電流及び又は電圧の直流と交流が重畳されて印加されるものであり、
前記被帯電部材に接触している帯電部材にダミーの交流成分を複数強度で印加し、該被帯電部材における帯電量を直接又は間接に検出し、該帯電量の検出結果に基づいて、該帯電部材に印加されるべき交流成分値を決定する交流決定部と、
前記交流決定部で決定された交流成分値を用いて前記帯電部材に電流及び又は電圧の直流と交流を重畳して印加する印加部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記複数の帯電部材が、互いに抵抗値の異なるものであり、
前記交換機構が、前記被帯電部材に接触している帯電部材を、該帯電部材よりも抵抗値が高い別の帯電部材に交換するものであることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項４】
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
電圧が印加され前記像保持体に接触して該像保持体に電荷を付与する帯電部材と、少なくとも１つ以上の被帯電部材に接触せず該被帯電部材に電荷を付与していない帯電部材とを有し、
前記像保持体に接触している帯電部材の抵抗値を検知する抵抗検知器と、
前記抵抗検知器により検知された抵抗値が予め決められた高抵抗状態に達している場合に、前記像保持体に接触している帯電部材を、前記電荷を付与していない帯電部材のうちのひとつの帯電部材と交換する交換機構とを備えたことを特徴とするカートリッジ。
【請求項５】
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
電圧が印加され前記像保持体に接触して該像保持体に電荷を付与する帯電部材と、少なくとも１つ以上の被帯電部材に接触せず該被帯電部材に電荷を付与していない帯電部材とを有し、
前記帯電部材により帯電された前記像保持体の表面に像を形成する像形成部と、
前記像保持体に接触している帯電部材の抵抗値を検知する抵抗検知器と、
前記抵抗検知器により検知された抵抗値が予め決められた高抵抗状態に達している場合に、前記像保持体に接触している帯電部材を、前記電荷を付与していない帯電部材のうちのひとつの帯電部材と交換する交換機構とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯電ロールを感光体に接触させてその感光体表面を帯電する帯電装置において、帯電に伴って流れる帯電電流が設定値以下の場合には、帯電ロールが寿命に達したと判断して警告を発する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５２７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、長寿命化が図られた帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の帯電装置は、
電圧が印加され被帯電部材に接触してその被帯電部材に電荷を付与する帯電部材と、少なくとも１つ以上の被帯電部材に接触せず該被帯電部材に電荷を付与していない帯電部材とを有し、
上記被帯電部材に接触している帯電部材の抵抗値を検知する抵抗検知器と、
上記抵抗検知器により検知された抵抗値が予め決められた高抵抗状態に達している場合に、上記被帯電部材に接触している帯電部材を、上記電荷を付与していない帯電部材のうちのひとつの帯電部材と交換する交換機構とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の帯電装置は、請求項１の帯電装置において、上記帯電部材が、電流及び又は電圧の直流と交流が重畳されて印加されるものであり、
上記被帯電部材に接触している帯電部材にダミーの交流成分を複数強度で印加し、その被帯電部材における帯電量を直接又は間接に検出し、その帯電量の検出結果に基づいて、その帯電部材に印加されるべき交流成分値を決定する交流決定部と、
上記交流決定部で決定された交流成分値を用いて上記帯電部材に電流及び又は電圧の直流と交流を重畳して印加する印加部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の帯電装置は、請求項１記載の帯電装置において、上記複数の帯電部材が、互いに抵抗値の異なるものであり、
上記交換機構が、上記被帯電部材に接触している帯電部材を、その帯電部材よりも抵抗値が高い別の帯電部材に交換するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４のカートリッジは、
表面に像が形成されてその像を保持する像保持体と、
電圧が印加され上記像保持体に接触してその像保持体に電荷を付与する帯電部材と、少なくとも１つ以上の被帯電部材に接触せず該被帯電部材に電荷を付与していない帯電部材とを有し、
上記像保持体に接触している帯電部材の抵抗値を検知する抵抗検知器と、
上記抵抗検知器により検知された抵抗値が予め決められた高抵抗状態に達している場合に、上記像保持体に接触している帯電部材を、上記電荷を付与していない帯電部材のうちのひとつの帯電部材と交換する交換機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の画像形成装置は、
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
電圧が印加され上記像保持体に接触してその像保持体に電荷を付与する帯電部材と、少なくとも１つ以上の被帯電部材に接触せず該被帯電部材に電荷を付与していない帯電部材とを有し、
上記帯電部材により帯電された上記像保持体の表面に像を形成する像形成部と、
上記像保持体に接触している帯電部材の抵抗値を検知する抵抗検知器と、
上記抵抗検知器により検知された抵抗値が予め決められた高抵抗状態に達している場合に、上記像保持体に接触している帯電部材を、上記電荷を付与していない帯電部材のうちのひとつの帯電部材と交換する交換機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の帯電装置では、長寿命化が図られている。
【００１１】
請求項２の帯電装置では、被帯電体の摩耗を抑制することができる。
【００１２】
請求項３の帯電装置では、被帯電体の摩耗を抑制することができる。
【００１３】
請求項４のカートリッジでは、長寿命化が図られている。
【００１４】
請求項５の画像形成装置では、長寿命化が図られている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【図２】画像形成が行なわれて第１の帯電ロールの抵抗値が徐々に上昇していき感光体ロールの表面電位が低下する様子を説明するための図である。
【図３】図１に示す帯電装置の構成を示す図である。
【図４】アクチュエータを感光体ロールの長手方向から見た図である。
【図５】アクチュエータのオン，オフ状態を示す図である。
【図６】図１に示すプリンタの、プリント開始の指示を受けてから新しい帯電ロールに交換されるまでの処理のフローを示す図である。
【図７】帯電ロールの寿命と感光体ロールの寿命との関係を示す図である。
【図８】本発明の帯電装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【図９】必要最低限の交流電流値を決定する様子を説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の帯電装置の第３実施形態の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例と比較例との双方の構成および評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【００１８】
図１に示すプリンタ１０は、図示しないモータにより矢印Ａ方向に回転することにより循環移動する表面にトナー像が形成される感光体ロール１１と、この感光体ロール１１の表面に電荷を付与する帯電装置２０と、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光を生成する露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する記録用紙収容部１６と、記録用紙収容部１６から記録用紙を引き出して矢印Ｂ方向に搬送する用紙搬送部１７と、感光体ロール１１の表面に形成されたトナー像を、搬送されてきた記録用紙上に転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５とを有している。ここで、感光体ロール１１と帯電装置２０とが、本発明のカートリッジの一実施形態であるカートリッジ３０を構成している。
【００１９】
帯電装置２０は、本発明の帯電装置の第１実施形態であり、この帯電装置２０には、感光体ロール１１の表面に接触して電荷を付与する第１，第２の帯電ロール２１，２２と、これら第１，第２の帯電ロール２１，２２を押圧するための第１，第２のバネ部材２３，２４と、帯電制御部２３０とが備えられている。尚、帯電装置２０には、第１，第２の帯電ロール２１，２２の汚れを清掃するための清掃ロールも備えられているが、図面の煩雑化を避けるため、図示省略している。また、第１，第２の帯電ロール２１，２２は、ともに同じ抵抗値のものが用いられている。
【００２０】
現像器１３は、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容した現像剤収容体１３１と、現像剤収容体１３１中の現像剤を保持して感光体ロール１１の表面に対向した状態で回転する現像ロール１３２を有する。
【００２１】
定着器１５は、加熱機構を有する定着ロール１５１と、定着ロール１５１に対向するように設けられた圧力ロール１５２を有する。
【００２２】
ここで、このプリンタ１０における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。
【００２３】
画像形成にあたっては、先ず、帯電装置２０により感光体ロール１１の表面に電荷が付与される。次いで、電荷が付与された感光体ロール１１の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光が露光器１２により照射されることでこの表面には静電潜像が形成される。さらに、現像器１３に収容されている現像剤が現像ロール１３２の表面に供給され、現像ロール１３２と感光体ロール１１との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体ロール１１の表面の静電潜像が現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。ここで、現像器１３と露光器１２が、像保持体の表面に像を形成する像形成部の一例を構成している。
【００２４】
ところで、画像形成を行なっていくと、帯電装置２０が有する帯電ロールの表面は感光体ロール１１上の残留トナーや外添剤等により徐々に汚れていく。このため、帯電ロールの抵抗値が徐々に上昇していく。すると、帯電ロールからの感光体ロール１１への電荷の供給が少なくなっていき、感光体ロール１１の表面電位は、記録用紙上に形成される画像に濃い微細筋が発生するレベルにまで低下する。以下、図２を参照して説明する。
【００２５】
図２は、画像形成が行なわれて帯電ロールの抵抗値が徐々に上昇していき感光体ロールの表面電位が低下する様子を説明するための図である。
【００２６】
図２の横軸は帯電ロールの抵抗値Ｒを示す。また、縦軸は感光体ロール１１の表面電位Ｖｈを示す。画像形成を行なっていくと、帯電ロールの表面は感光体ロール１１上の残留トナーや外添剤等により徐々に汚れていく。このため、帯電ロールの抵抗値が徐々に上昇していく。画像形成が行なわれていき、帯電ロールの抵抗値がＲ１になった時点では、この帯電ロールの抵抗値は上昇しているものの感光体ロール１１の表面電位Ｖｈは維持されている。さらに、画像形成が行なわれて帯電ロールの抵抗値が上昇していくにつれて、帯電ロールからの感光体ロール１１への電荷の供給が少なくなっていく。このため、感光体ロール１１の表面電位Ｖｈが低下し始めている。さらに、画像形成が行なわれて帯電ロールの抵抗値がＲ２になると、感光体ロール１１の表面電位Ｖｈは、記録用紙上に形成される画像に濃い微細筋が発生するレベルにまで低下することとなる。そこで、本実施形態では、以下に説明するように、帯電装置２０に帯電ロールを交換する機構が組み込まれている。
【００２７】
図３は、図１に示す帯電装置の構成を示す図である。
【００２８】
図３に示す帯電装置２０には、第１，第２の帯電ロール２１，２２と帯電制御部２３０が備えられている。この図３では、第１，第２の帯電ロール２１，２２のうち図３で下側に示されている第１の帯電ロール２１が感光体ロール１１に接触している状態が示されている。
【００２９】
帯電制御部２３０には、第１，第２の帯電ロール２１，２２に、直流電圧に交流電圧を重畳した印加電圧を印加する帯電ロール用電源２３１が備えられている。
【００３０】
また、帯電制御部２３０には、感光体ロール１１に最初に接触している方の帯電ロール（即ちここでは第１の帯電ロール２１）の抵抗値を検知する抵抗検知器２３２が備えられている。この抵抗検知器２３２は、帯電ロール用電源２３１からの印加電圧値と帯電ロールに流れ込む電流値とに基づいて帯電ロールの抵抗値を検知する。
【００３１】
また、帯電制御部２３０には、部材制御部２３３と、アクチュエータ制御部２３４と、第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６と、モータ制御部２３７と、モータ２３８とが備えられている。第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６の底面には、第１，第２のバネ部材２３，２４が取り付けられている。また、第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６、第１，第２のバネ部材２３，２４、モータ２３８、および第１，第２の帯電ロール２１，２２は、帯電制御部２３０に備えられた支持部材２３０ａに取り付けられている。ここで、部材制御部２３３、アクチュエータ制御部２３４、第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６、第１，第２のバネ部材２３，２４、モータ制御部２３７、およびモータ２３８が、本発明の交換機構の一例である交換機構２４０を構成している。
【００３２】
部材制御部２３３は、抵抗検知器２３２により検知された第１の帯電ロール２１の抵抗値が複数回閾値を超えた場合、第１の帯電ロール２１が高抵抗状態に達したと判定する。詳細には、画像形成にあたり、第１の帯電ロール２１の表面は、図示しない清掃ロールにより清掃されるものの、感光体ロール１１上の残留トナーや外添剤等により徐々に表面が汚れていく。このため、第１の帯電ロール２１の抵抗値は徐々に上昇する傾向にある。この抵抗値は、第１の帯電ロール２１が回転している状態における抵抗値なので予め定めた閾値に一旦達した場合であっても、例えば回転している途中で残留トナー等が取り除かれてその閾値を下回る場合もある。そこで、部材制御部２３３は、第１の帯電ロール２１の抵抗値の検知を一連の画像形成工程毎（１ジョブ毎）に行なうとともに、今回のジョブで第１の帯電ロール２１の抵抗値が閾値を超えた場合であって前回のジョブでも閾値を超えていた場合に、第１の帯電ロール２１の抵抗値が高抵抗状態に達したと判定している。尚、これとは別に、本発明の交換機構では、第１の帯電ロール２１の抵抗値をもっと煩雑に確認し、抵抗値が閾値を超える頻度が高くなったことをもって高抵抗状態に達したと判定してもよい。
【００３３】
第１の帯電ロール２１が高抵抗状態に達したと判定した場合、この部材制御部２３３は、感光体ロール１１に接触している第１の帯電ロール２１を、第２の帯電ロール２２（本発明にいう別の帯電部材の一例）と交換するための指示をアクチュエータ制御部２３４およびモータ制御部２３７に行なう。
【００３４】
アクチュエータ制御部２３４は、部材制御部２３３からの帯電ロール交換の指示を受けると、第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６をオン状態にする。このアクチュエータ制御部２３４の動作については、図４，図５を参照して説明する。
【００３５】
図４は、アクチュエータを感光体ロールの長手方向から見た図、図５は、アクチュエータのオン，オフ状態を示す図である。
【００３６】
図４には、図３に示す支持部材２３０ａに取り付けられた第１のアクチュエータ２３５が示されている。この第１のアクチュエータ２３５は、図５に示すように、コイル部２３５ａと、そのコイル部２３５ａに挿脱自在な鉄心部２３５ｂを有する。鉄心部２３５ｂの底面には、第１のバネ部材２３が取り付けられている。尚、図示省略するが、コイル部２３５ａ内には、鉄心部２３５ｂの上面を感光体ロール１１に向けて押し出すバネ部材が取り付けられている。
【００３７】
第１のアクチュエータ２３５は、第１の帯電ロール２１が高抵抗状態に達したと判定される以前では、オフ状態にされている。即ち、第１の帯電ロール２１のコイル部２３５ａには電流が流れておらず、図５（ａ）に示すように、鉄心部２３５ｂはコイル部２３５ａ内に取り付けられたバネ部材により押し出された状態にあり、バネ部材２３の先端部は点線Ａで示す位置にある。従って、第１の帯電ロール２１は、図１，図３に示すように、感光体ロール１１に接触している状態にある。
【００３８】
ここで、第１の帯電ロール２１が高抵抗状態に達したと判定されて、アクチュエータ制御部２３４が部材制御部２３３からの帯電ロール交換の指示を受けると、第１のアクチュエータ２３５は、アクチュエータ制御部２３４によりオン状態にされる。即ち、コイル部２３５ａに電流が流され、この電流によって発生する磁力で鉄心部２３５ｂがコイル部２３５ａの内部に引き込まれる。このため、第１のバネ部材２３の先端部は、図５（ｂ）の点線Ｂで示す位置になる。従って、図４に示すように、第１の帯電ロール２１は感光体ロール１１から離れた状態となる。
【００３９】
再び図３に戻って説明を続ける。第１，第２の帯電ロール２１，２２が感光体ロール１１から離れた状態で、部材制御部２３３からのモータ回転の指示を受けたモータ制御部２３７が、モータ２３８を回転させる。すると、支持部材２３０ａに取り付けられた第１，第２の帯電ロール２１，２２および第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６が矢印Ｂ方向に回転する。ここで、第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６はオン状態にある。このため、第１，第２の帯電ロール２１，２２が感光体ロール１１から確実に離れた状態で回転することとなる。第２の帯電ロール２２が、図３に示す第１の帯電ロール２１の位置になった時点で、第１，第２のアクチュエータ２３５，２３６がオフ状態になる。従って、第２の帯電ロール２２が感光体ロール１１に接触することとなる。このようにして、第１の帯電ロール２１が第２の帯電ロール２２に交換される。ここで、図１に示すプリンタ１０において、プリント開始の指示を受けて画像形成が行なわれていくにつれて第１の帯電ロール２１が徐々に汚れていき、その結果第１の帯電ロール２１の抵抗値が高抵抗状態であると判定されて新たな第２の帯電ロール２２に交換されるまでの処理について、図６を参照して説明する。
【００４０】
図６は、図１に示すプリンタの、プリント開始の指示を受けてから新しい帯電ロールに交換されるまでの処理のフローを示す図である。
【００４１】
プリント開始の指示を受けて画像形成動作が開始されると、この処理が実行される。先ず、ステップＳ１において、第１の帯電ロール２１の抵抗値を測定する。
【００４２】
次に、ステップＳ２において、測定した抵抗値が複数回連続して閾値を超えたか否かが判定される。測定した抵抗値が複数回閾値を超えていないと判定された場合は、ステップＳ１に戻る。一方、測定した抵抗値が複数回閾値を超えていると判定された場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、高抵抗状態になった第１の帯電ロール２１を新しい第２の帯電ロール２２に交換して、この処理を終了する。
【００４３】
次に、帯電ロールの寿命と感光体ロールの寿命との関係について、図７を参照して説明する。
【００４４】
図７は、帯電ロールの寿命と感光体ロールの寿命との関係を示す図である。
【００４５】
図７の縦軸は帯電ロールの抵抗値の変化分ΔＲを示し、横軸は画像形成工程数を示す。また、図７の横線Ａは画像に微細筋が発生する抵抗値を示し、縦線Ｂは帯電ロールが寿命となる工程数を示し、縦線Ｃは感光体ロールが寿命となる工程数を示す。
【００４６】
画像形成を開始する前の時点では、帯電ロールの抵抗値は初期値Ｒ０にある。この初期値Ｒ０は、画像形成を開始するにつれて高い値Ｒへと変化していく。この初期値Ｒ０と変化した値Ｒとの差分（Ｒ−Ｒ０）をΔＲとする。上述したように、画像形成が何度も実行されるにつれて帯電ロールは徐々に汚れていくため、ΔＲも大きくなっていく。画像形成が行なわれて帯電ロールの抵抗値が上昇していき、横線Ａで示すΔＲの位置にまで達すると、画像に微細筋が発生するようになって、帯電ロールが寿命となる。縦線Ｂは、このように帯電ロールが寿命となるまでの平均的な画像形成工程数を表している。プリンタをさらに使い続けるためには、寿命となったこの帯電ロールを新たな帯電ロールと交換する必要がある。ここで、従来のプリンタでは、カートリッジを新たなカートリッジに交換する旨の指示が例えば液晶画面に表示される。ユーザは、液晶画面に表示された指示を見てカートリッジを交換する。この結果、帯電ロールも新たな帯電ロールに交換されるが、感光体ロールも交換されることになる。しかし、一般に、縦線Ｃで表わされる感光体ロールの寿命は、上述した縦線Ｂが表わす帯電ロールの寿命よりも長い。そこで、本実施形態のプリンタ１０では、寿命となった帯電ロールが交換機構２４０（図３参照）で新たな帯電ロール（第２の帯電ロール２２）に交換される。そして、交換された新たな帯電ロールで画像形成がさらに行なわれていく。やがて、縦線Ｃで示す感光体ロールの寿命となる画像形成工程数に達して、感光体ロールを寿命まで使い切ることとなる。
【００４７】
次に、第２実施形態について説明するが、第２実施形態の具体的な説明の前に、帯電ロールから感光体ロール１１に流れる電流について説明する。
【００４８】
帯電ロールで感光体ロール１１の表面に電荷を付与するにあたり、帯電ロールには上述したように、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加される。これにより、帯電ロールから感光体ロール１１に直流電流および交流電流が流れて、感光体ロール１１の表面に電荷が付与される。ここで、交流電流が大きいと、感光体ロール１１の摩耗量が増加する。一方、交流電流が小さいと感光体ロール１１の表面に帯電不良が発生し、この感光体ロール１１を用いて形成された画像上に‘白点’等が発生する。そこで、以下に説明する第２実施形態の帯電装置では、感光体ロール１１の摩耗量の増加、および帯電不良による‘白点’等の発生の双方が抑えられる交流電流を印加するための帯電制御部が備えられている。この第２実施形態の帯電装置は、上述した第１実施形態の帯電装置２０に替えて図１のプリンタ１０に搭載可能な帯電装置である。
【００４９】
図８は、本発明の帯電装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【００５０】
尚、図３に示す帯電装置２０の構成要素と同じ構成要素には同一の符号を付し、異なる点について説明する。
【００５１】
図８に示す帯電装置４０は、図３に示す帯電装置２０と比較し、帯電制御部２３０が帯電制御部４３０に置き換えられている点が異なっている。
【００５２】
帯電制御部４３０には、電圧印加部４３８＿１と、交流決定部４３８＿２と、電流検出部４３８＿３とが備えられている。
【００５３】
電圧印加部４３８＿１は、第１，第２の帯電ロール２１，２２に、直流電圧に交流電圧を重畳した印加電圧を印加する。
【００５４】
電流検出部４３８＿３は、電圧印加部４３８＿１を経由して、感光体ロール１１に接触している方の帯電ロールから感光体ロール１１に流れ込む電流値を検出する。検出された電流値は、交流決定部４３８＿２に入力され、印加電圧の交流成分の定電流制御に用いられる。また、交流決定部４３８＿２は、入力された電流値に基づいて感光体ロール１１の帯電量を検出し、この検出結果に基づいて、帯電ロールに印加されるべき必要最低限の交流電流値を決定する。以下、図９を参照して説明する。
【００５５】
図９は、必要最低限の交流電流値を決定する様子を説明するためのグラフである。
【００５６】
図９の横軸は、帯電ロールに印加される印加電圧のうちの交流電圧成分の印加により生じた交流電流値Ｉａｃを示す。また、縦軸は、感光体ロール１１の表面電位Ｖｈを示す。なお、印加電圧のうちの直流電圧成分については、交流電流値Ｉａｃの変化に関わらず一定電圧であるものとする。
【００５７】
感光体ロール１１の表面電位Ｖｈは、実線で示すグラフのように、交流電圧の印加により生じた交流電流値Ｉａｃの増加に伴って上昇する。ここで、交流電流値Ｉａｃが値Ａ１に到達した以降は、飽和により感光体ロール１１の表面電位Ｖｈは一定値に達する。このように一定値に達したときの表面電位Ｖｈは、印加電圧のうちの直流電圧成分に依存した電位である。表面電位Ｖｈがこの一定値に達した時点で、グラフ上の位置Ｐに、いわゆる‘肩’が出現する。この‘肩’が出現した際に印加していた電流値Ａ１を肩電流値と称する。
【００５８】
ここで、上述した帯電不良による‘白点’等の発生を抑えるためには、表面電位Ｖｈが上記の一定値に達していることが必要であり、従って、交流電流値Ｉａｃが肩電流値以上となっていることが望ましい。しかし、その一方で、交流電流値Ｉａｃを大きくするほど、感光体ロール１１の摩耗量は大きくなる。
【００５９】
そこで、感光体ロール１１の摩耗量を小さく抑えつつ帯電不良による‘白点’等の発生も抑えるためには、理想的に考えるならば、肩電流値（電流Ａ１）に等しい値の交流電流を流しておくことが考えられる。しかし、実際の画像形成においては環境変化などによって肩電流値はばらつくため、本実施形態では、このばらつきがカバーされる程度に肩電流値を上回る電流値Ａ２を流している。この電流値Ａ２は、肩電流値がばらついた場合であっても、帯電不良による‘白点’等の発生が抑えられる余裕を有した上での実質的に必要最低限の電流値である。ここで、肩電流値（電流値Ａ１）と電流値Ａ２との差である上記の余裕のことをＩａｃマージンと称する。
【００６０】
また、グラフ上の‘肩’は、感光体ロール１１の寿命がつきるまでの間に、画像形成が行なわれていくにつれてグラフ上の位置ＰからＸ方向へと移動していくという、方向性を持った経時変化を示す。即ち、肩電流値は、画像形成が行なわれていくにつれて小さくなる傾向にある。そこで、本実施形態では、一連の画像形成工程毎（１ジョブ毎）に肩電流値を求め直し、この肩電流値に対して一定のＩａｃマージンを確保した電流値を、その時点における必要最低限の電流値として設定し直す。
【００６１】
さらに、寿命となった帯電ロールを新たな帯電ロールに交換した場合にも、肩電流値が変化するため、再度肩電流値を求め、その肩電流値に対して一定のＩａｃマージンを確保した必要最低限の交流電流値を求め直す。
【００６２】
このように、肩電流値に応じた必要最低限の電流値で帯電が行われると、長期にわたり、感光体ロール１１の摩耗量と帯電不良による‘白点’等との双方が抑制される。
【００６３】
次に第３実施形態の帯電装置について説明する。この第３実施形態の帯電装置も、上述した第１実施形態の帯電装置２０に替えて図１のプリンタ１０に搭載可能な帯電装置である。
【００６４】
第１実施形態の帯電装置２０は、感光体ロール１１に接触している帯電ロールが寿命になった場合に、この帯電ロールが有する抵抗値と同じ抵抗値を有する新たな帯電ロールに交換する帯電装置の例である。また、第２実施形態の帯電装置４０は、第１実施形態の帯電装置２０にさらに肩検知機能を具備した帯電装置の例である。しかし、本発明の帯電装置は、肩検知機能を具備することなく、感光体ロール１１に接触している帯電ロールが寿命になった場合に、この帯電ロールが有する抵抗値よりも高い抵抗値を有する帯電ロールに交換するものであってもよい。以下、このような帯電装置である第３実施形態の帯電装置について図１０を参照して説明する。
【００６５】
図１０は、本発明の帯電装置の第３実施形態の構成を示す図である。
【００６６】
尚、第１実施形態である図３に示す帯電装置２０の構成要素と同じ構成要素には同一の符号を付し、異なる点について説明する。
【００６７】
図１０に示す帯電装置５０は、図３に示す帯電装置２０と比較し、第２の帯電ロール２２が、第３の帯電ロール５２に置き換えられている点が異なっている。
【００６８】
図１に示す帯電装置２０や図８に示す帯電装置４０に備えられた第１，第２の帯電ロール２１，２２は、ともに同じ抵抗値を有する。一方、この図１０に示す帯電装置５０に備えられた第３の帯電ロール５２は、第１，第２の帯電ロール２１，２２が有する抵抗値よりも高い抵抗値を有する。この帯電装置５０では、感光体ロール１１に接触している第１の帯電ロール２１が寿命になった場合に、この第１の帯電ロール２１が有する抵抗値よりも高い抵抗値を有する第３の帯電ロール５２に交換される。また、この帯電装置５０では、印加電圧における交流電圧成分は定電圧制御で制御されている。このため、第１の帯電ロール２１を第３の帯電ロール５２に交換した場合には、感光体ロール１１に供給される交流電流値が減少する。このような交流電流値の減少が、前述した‘肩検知’を行なった結果の交流電流値の減少と同程度の減少となるように第３の帯電ロール５２の抵抗値が設計されている。この結果、感光体ロール１１の摩耗量が抑制されるとともに、帯電不良による‘白点’等の発生も抑制されることとなる。
【００６９】
尚、上述した第１，第２，第３の実施形態では、本発明にいう帯電装置として、２本の帯電ロールを用いて、１本目の帯電ロールが寿命であると判定された場合に２本目の帯電ロールに交換する帯電装置２０，４０，５０を例に挙げて説明したが、本発明にいう帯電装置は、３本の帯電ロールを用いて、１本目の帯電ロールが寿命であると判定された場合に２本目の帯電ロールに交換し、さらに２本目の帯電ロールが寿命であると判定された場合に３本目の帯電ロールに交換する帯電装置であってもよい。
【００７０】
また、本実施形態では、本発明にいう画像形成装置としてプリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は複写機やファクシミリであってもよい。
【００７１】
さらに、本実施形態では、本発明にいう画像形成装置として、搬送されてきた記録用紙に、転写ロールを用いて感光体ロール上の現像像を直接転写する直接転写方式プリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は、転写ベルトを介して現像像を記録用紙に転写する間接転写方式の画像形成装置であってもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、本発明にいう像保持体として、ロール方式を採用した感光体ロールを例に挙げて説明したが、本発明にいう像保持体は、循環ベルト方式を採用した感光体ベルトであってもよい。
【００７３】
さらに、本実施形態では、本発明にいうカートリッジとして、感光体ロールと帯電装置を備えた例で説明したが、本発明にいうカートリッジは、感光体ロールと帯電装置に加えて現像器と転写ロールとのうちの１つ以上を備えてもよい。
【００７４】
（実施例）
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００７５】
図１１は、本発明の実施例と比較例との双方の構成および評価結果を示す図である。
【００７６】
図１１の欄ａ１，ａ２，ａ３には、実施例１，２，３および比較例１，２の構成が示されている。また、図１１の欄ａ４，ａ５，ａ６には、実施例１，２，３および比較例１，２の評価結果が示されている。先ず、実施例１，２，３の構成について説明する。
【００７７】
実施例１では、図１のプリンタ１０の構成を富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ７５５０型プリンタに適用した改造機を用いて実験を行なった。ここで、欄ａ１に示す２本の帯電ロールは、図１に示す帯電装置２０に備えられた２本の帯電ロール２１，２２に相当する。
【００７８】
実施例２では、実施例１の帯電装置に替えて、図１０に示す帯電装置５０を用いた。ここで、欄ａ１に示す２本の帯電ロールは、図１０に示す帯電装置５０に備えられた２本の帯電ロール２１，５２に相当する。
【００７９】
実施例３では、実施例１の帯電装置に替えて、図８に示す帯電装置４０を用いた。ここで、欄ａ１に示す２本の帯電ロールは、図８に示す帯電装置４０に備えられた２本の帯電ロール２１，２２に相当する。また、欄ａ３に示す肩検知機能は、図８に示す帯電装置４０に備えられた帯電制御部４３０の役割に相当する。
【００８０】
次に、比較例１，２の構成について説明する。
【００８１】
比較例１では、実施例１の帯電装置に替えて、１本の帯電ロールを有する帯電装置を用いた。
【００８２】
比較例２では、実施例１の帯電装置に替えて、１本の帯電ロールを有するとともに肩検知機能を有する帯電装置を用いた。
【００８３】
このような改造機を用いて、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）の環境下において画像密度５％のチャートを感光体ロールの画像形成工程数（サイクル数と記述する）で４００Ｋサイクル数に達するまで連続してプリントした。このサイクル数は、通常の帯電ロールの寿命を越える長期のサイクル数である。４００Ｋサイクル数のプリント後、ハーフトーン画像１０％での画質評価を行なった。この評価結果が図１１の欄ａ４，ａ５，ａ６に示されている。以下、詳細に説明する。
【００８４】
欄ａ４には画質の状態が示されている。○印は、ハーフトーン画像上に異常が見つからない状態であったことを示す。△印は、注意して見ると異常があるが実用上は問題ない状態であったことを示す。×印は、一見して異常がわかる状態であったことを示す。
【００８５】
欄ａ５には、帯電ロール上の汚れの有無が示されている。○印は、帯電ロール上に汚れが無かったことを示す。×印は、帯電ロール上に汚れが有ったことを示す。
【００８６】
欄ａ６には、感光体ロールの摩耗率が示されている。この欄ａ６に示す○印、×印の定義は以下の定義となっている。
【００８７】
○印：３０ｎｍ／Ｋサイクル数未満（摩耗率小）
×印：３０ｎｍ／Ｋサイクル数以上（摩耗率大）
実施例１では、帯電ロール上に汚れはなかったものの感光体ロールの摩耗率は大きかった。画質としては、微細筋はなく濃淡ムラはあるものの、実用上は問題ない状態であった。従って、帯電ロールの交換が、４００Ｋサイクル数という長期の画質維持に貢献することが確認できた。
【００８８】
実施例２では、帯電ロール上に汚れがなかった。また、感光体ロールの摩耗率も小さかった。画質としては、微細筋および濃淡ムラの双方について発生がみられず、全く問題ない状態であった。また、実施例３でも、実施例２の評価結果と同じであった。従って、実施例２で用いた高い抵抗値を有する２本目の帯電ロールが肩検知機能の役割を担ったことがわかった。
【００８９】
一方、比較例１では、帯電ロール上に汚れが見られ、また感光体ロールの摩耗率も大きかった。ハーフトーン画像上の画質としては、一見して微細筋および濃淡ムラがわかる状態であった。従って、４００Ｋサイクル数が単独の帯電ロールには過酷な長期の運用であることが確認できた。
【００９０】
比較例２では、帯電ロール上に汚れがあった。また、感光体ロールの摩耗率は小さかった。画質としては、一見して微細筋がわかる状態であった。従って、肩検知機能を有していても単独の帯電ロールでは４００Ｋサイクル数という長期では画質が維持できないことが確認できた。
【００９１】
従って、これら実施例１，２，３および比較例１，２の結果からわかるように、上述した実施形態の構成をプリンタに適用すると、感光体ロールの摩耗率が小さく抑えられるとともに画質欠陥の発生が防止されることが確認された。
【符号の説明】
【００９２】
１０  プリンタ
１１  感光体ロール
１２  露光器
１３  現像器
１４  転写ロール
１５  定着器
１６  記録用紙収容部
１７  用紙搬送部
２０，４０，５０  帯電装置
２１  第１の帯電ロール
２２  第２の帯電ロール
２３  第１のバネ部材
２４  第２のバネ部材
３０  カートリッジ
５２  第３の帯電ロール
１３１  現像剤収容体
１３２  現像ロール
１５１  定着ロール
１５２  圧力ロール
２３０，４３０  帯電制御部
２３０ａ  支持部材
２３１  帯電ロール用電源
２３２  抵抗検知器
２３３  部材制御部
２３４  アクチュエータ制御部
２３５  第１のアクチュエータ
２３５ａ  コイル部
２３５ｂ  鉄心部
２３６  第２のアクチュエータ
２３７  モータ制御部
２３８  モータ
２４０  交換機構
４３８＿１  電圧印加部
４３８＿２  交流決定部
４３８＿３  電流検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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