(57)【要約】【課題】感光体表面の帯電工程が表面近傍での放電により行われる場合においても、感光体の感度や帯電性能を低下させることなく長期間に亘ってピンホールの発生を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光層の層厚（累積印字枚数）と除電光量との関係、及び除電光量を低下させたときのドラム表面電位Ｖ０が所定値（例えば６００Ｖ）となる感光層の層厚（累積印字枚数）と帯電バイアスとの関係を予めＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）に記憶させておき、カウンタ９５でカウントされた累積印字枚数に応じて制御部９０から除電ランプ２０及びバイアス制御回路４１に制御信号を送信し、除電ランプ２０の除電光量、及び帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラ２１に印加される帯電バイアスを段階的に低下させる。【選択図】図１１
2010204322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光層が形成された像担持体と、
該像担持体の表面に接触若しくは非接触で帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、
前記像担持体表面に光照射して感光層の残留電荷を除去する光除電装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記像担持体の使用開始時からの累積印字枚数又は累積駆動時間に応じて、前記光除電装置から照射される除電光量及び前記帯電部材に印加される帯電バイアスを低下させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
表面に感光層が形成された像担持体と、
該像担持体の表面に接触若しくは非接触で帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、
前記像担持体表面に光照射して感光層の残留電荷を除去する光除電装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記像担持体の使用開始時からの感光層の摩耗量に応じて、前記光除電装置から照射される除電光量及び前記帯電部材に印加される帯電バイアスを低下させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記除電光量は、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかを用いて算出される感光層の層厚、及び感光層の層厚に応じて決まる露光メモリ電位と除電光量との関係を用いて、露光メモリ電位が所定値以下となるように設定され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。
【請求項４】
前記帯電バイアスは、感光層の層厚に応じて決まる絶縁破壊発生電圧よりも低く設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電バイアスは、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかに応じて除電光量を低下させたとき、前記像担持体の表面電位が常に一定値となるように設定され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。
【請求項６】
前記感光層が、有機感光層であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の、電子写真式の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材と、感光体ドラム表面の電荷を除去する光除電装置とを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体ドラムの表面を均一に帯電させる好適な手段としては、コロナ放電器を備えたコロナ帯電方式と、帯電ローラに代表される導電性の帯電部材を備えた接触帯電方式とがある。コロナ放電器はオゾン等のコロナ生成物が多く発生するので、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。そのため、近年ではコロナ帯電方式に代えて接触帯電方式が採用される傾向が認められる。この接触帯電方式は、特にＤＣ電圧若しくはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加することによりオゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生を抑制可能である。
【０００３】
しかし、接触帯電方式では感光体表面の帯電工程が表面近傍での放電により行われるため、感光層がピンホールと呼ばれる局所的な絶縁破壊を起こしやすい。このピンホールは画像上で黒点となって現れ、画像品質上の大きな問題となる。また、ピンホールは感光層の膜厚が薄い場合に発生し易いため、特に有機感光層（ＯＰＣ）を有する感光体を用いる場合、感光体駆動時間が長くなり感光層が摩耗して薄くなってくるとピンホールの発生リスクが高くなる。従って、近年要望の高い装置の長寿命化を目指すためには長期間に亘ってピンホールの発生を抑制することが課題となる。
【０００４】
そこで、接触帯電方式を用いた場合のピンホールの発生を防止する方法が提案されており、特許文献１には、被帯電部材の導電層（ドラム本体）と誘電層（感光層）の間に下引き層を設け、下引き層に分圧される電圧が耐圧を超えないように設定した接触型電化供給装置が開示されている。また、特許文献２には、導電性支持体（ドラム本体）と感光層との間に中間層を設け、中間層と帯電部材に同種の金属酸化物を含有させ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】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９８５３６号公報
【特許文献２】特開２００７−５７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、感光層の下に下引き層或いは中間層を設ける必要があるため、感光体の製造工数が増加してコストアップに繋がるという問題点があった。また、下引き層或いは中間層により感光体の感度や帯電性能が低下するなどの弊害も認められる。なお、感光体表面を非接触の状態で帯電させる場合においても、帯電部材と感光体とが近接している場合は上述したような接触帯電方式と同様の問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、感光体表面の帯電工程が表面近傍での放電により行われる場合においても、感光体の感度や帯電性能を低下させることなく長期間に亘ってピンホール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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、表面に感光層が形成された像担持体と、該像担持体の表面に接触若しくは非接触で帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、前記像担持体表面に光照射して感光層の残留電荷を除去する光除電装置と、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の使用開始時からの累積印字枚数又は累積駆動時間に応じて、前記光除電装置から照射される除電光量及び前記帯電部材に印加される帯電バイアスを低下させることを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、表面に感光層が形成された像担持体と、該像担持体の表面に接触若しくは非接触で帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、前記像担持体表面に光照射して感光層の残留電荷を除去する光除電装置と、を備えた画像形成装置において、前記像担持体の使用開始時からの感光層の摩耗量に応じて、前記光除電装置から照射される除電光量及び前記帯電部材に印加される帯電バイアスを低下させることを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記除電光量は、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかを用いて算出される感光層の層厚、及び感光層の層厚に応じて決まる露光メモリ電位と除電光量との関係を用いて、露光メモリ電位が所定値以下となるように設定されることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電バイアスは、感光層の層厚に応じて決まる絶縁破壊発生電圧よりも低く設定されることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電バイアスは、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかに応じて除電光量を低下させたとき、前記像担持体の表面電位が常に一定値となるように設定されることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記感光層が有機感光層であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１又は第２の構成によれば、像担持体の使用開始時からの累積印字枚数又は累積駆動時間、或いは感光層の摩耗量に応じて、光除電装置から照射される除電光量及び帯電部材に印加される帯電バイアスを低下させることにより、累積印字枚数又は累積駆動時間の増加により感光層が摩耗した場合のピンホールの発生と露光メモリによる前回印字時の残像の出現とを同時に抑制することができ、像担持体の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、除電光量は、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかを用いて算出される感光層の層厚、及び感光層の層厚に応じて決まる露光メモリ電位と除電光量との関係を用いて、露光メモリ電位が所定値以下となるように設定されることにより、前回印字時の残像が現れない良好な画像を長期間に亘って得ることができる。
【００１６】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、帯電バイアスは、感光層の層厚に応じて決まる絶縁破壊発生電圧よりも低く設定されることにより、ピンホールの発生を確実に防止することができる。
【００１７】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、帯電バイアスは、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかに応じて除電光量を低下させたとき、前記像担持体の表面電位が常に一定値となるように設定されることにより、安定した現像性を維持するために必要十分な帯電バイアスを設定することができる。
【００１８】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の画像形成装置において、感光層が摩耗し易い有機感光層である像担持体においてもピンホールの発生リスクを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】図１における画像形成ユニットＰａ周辺の部分拡大図
【図３】帯電ローラに印加される帯電バイアスとドラム表面電位との関係を示すグラフ
【図４】本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図５】累積印字枚数と感光層の層厚との関係を示すグラフ
【図６】感光層の層厚とピンホール発生電圧との関係を示すグラフ
【図７】帯電装置、露光ユニット及び除電ランプによる感光体の表面電位変化を模式的に示す図
【図８】感光層の層厚が変化したときの露光メモリ電位と除電光量の関係を示すグラフ
【図９】累積印字枚数と除電光量との関係を示すグラフ
【図１０】ドラム表面電位を一定（６００Ｖ）とするときの除電光量と帯電バイアスとの関係を示すグラフ
【図１１】感光層の層厚（累積印字枚数）と帯電バイアスとの関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置（ここではタンデム型カラープリンタ）１００本体内には４つの画像形成ユニットＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２１】
この画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転しながら各画像形成ユニットに隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２２】
トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００２３】
次に、画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された有機感光層（ＯＰＣ）を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００２４】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ（現像剤担持体）を備え、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２５】
そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。
【００２６】
中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１を含む複数の懸架ローラに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００２７】
定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２８】
一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００２９】
図２は、図１における画像形成ユニットＰａ付近の拡大図である。なお、画像形成ユニットＰｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置５ａ、及び除電ランプ２０が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラ６ａが配置されている。
【００３０】
帯電装置２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラ２１と、帯電ローラ２１をクリーニングするための帯電クリーニングローラ２３とを有している。図３は、帯電ローラ２１に印加される帯電バイアスＶｄｃと層厚３５μｍの有機感光層を有する感光体ドラム１ａの表面電位Ｖ０との関係を示すグラフである。図３から、表面電位Ｖ０を６００Ｖとするためには１．８ｋＶの帯電バイアスＶｄｃを印加する必要があることがわかる。
【００３１】
現像装置３ａは、２本の攪拌搬送スクリュー２５と、磁気ローラ２７と、現像ローラ２９とを有する二成分現像式であり、磁気ローラ２７表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラ２９にトナー薄層を形成し、現像ローラ２９にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。
【００３２】
クリーニング装置５ａは、摺擦ローラ３０、クリーニングブレード３１、及び回収スクリュー３３を有している。摺擦ローラ３０は感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動手段により感光体ドラム１ａとの当接面において同一方向に回転駆動されるが、その周速は感光体ドラム１ａの周速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラ３０としては、例えば金属シャフトの周囲にローラ体としてＥＰＤＭゴム製でアスカ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Ｃ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。
【００３３】
感光体ドラム１ａ表面の、摺擦ローラ３０との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード３１が感光体ドラム１ａに当接した状態で固定されている。クリーニングブレード３１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、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード３１の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。摺擦ローラ３０及びクリーニングブレード３１によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー３３の回転に伴ってクリーニング装置５ａの外部に排出される。
【００３４】
クリーニング装置５ａと帯電装置２ａの間には除電ランプ２０が配置されている。除電ランプ２０は、感光体ドラム１ａ表面に光照射することによりドラム表面の残留電荷を除去する。
【００３５】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図４は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００３６】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００３７】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、累積印刷枚数や、後述する除電光量や帯電バイアスの決定に用いられる累積印刷枚数と除電光量との関係、及び累積印刷枚数と帯電バイアスとの関係も格納されている。カウンタ９５は、印刷枚数を積算してカウントする。なお、カウンタ９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００３８】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄ、露光ユニット４、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、定着部７、二次転写ローラ９、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、操作部５０等が挙げられる。
【００３９】
画像入力部４０は、画像形成装置１００が図１に示すようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部であり、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００４０】
バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、及び転写バイアス電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電装置２ａ〜２ｄ、磁気ローラ２７、現像ローラ２９、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、二次転写ローラ９に所定のバイアスを印加する。
【００４１】
操作部５０には、液晶表示部５１、各種の状態を示すＬＥＤ５２、テンキー５３が設けられており、ユーザは操作部５０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部５１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー５３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がＦＡＸ機能も有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのものである。
【００４２】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００４３】
図１に示したような画像形成装置においては、累積印字枚数が多くなるにつれて感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面の感光層が摩耗して薄くなる。図５に示すように、使用開始時に３５μｍであった感光層は、累積印字枚数が５万枚（５０ｋ枚）のとき３１μｍ、１２万５千枚のとき２５μｍ、２０万枚のとき２０μｍに摩耗している。
【００４４】
また、図６に示すように、感光層が絶縁破壊を起こしてピンホールが発生するピンホール発生電圧（絶縁破壊発生電圧）は、感光層の層厚が３５μｍのとき２．２ｋＶ、３０μｍのとき２．０ｋＶ、２５μｍのとき１．８ｋＶ、２０μｍのとき１．６ｋＶとなっている。つまり、累積印字枚数の増加と共にピンホール発生電圧も低下する。
【００４５】
ここで、感光層が３５μｍである感光体ドラムの表面電位を６００Ｖとするために、図３を用いて帯電バイアスを１．８ｋＶに設定した場合、感光層が２５μｍまで摩耗するとピンホールが発生することになる。また、図５から、累積印字枚数が１２万５千枚のとき感光層が２５μｍまで摩耗するため感光体寿命は約１３万枚となる。
【００４６】
図７は、帯電装置、露光ユニット及び除電ランプによる感光体の表面電位変化を模式的に示す図である。感光体ドラム１ａは、アルミ製のドラム基材６０の外周面に有機感光層６１が積層された構成であり、表面の移動方向（回転方向）は図の白矢印方向であるとする。画像形成を行う場合、先ず、帯電ローラ２１に帯電バイアスを印加することで有機感光層６１表面に正電荷が発生する。これにより、有機感光層６１を表面電位（暗電位）Ｖ０に一様に帯電させる。
【００４７】
次に、露光ユニット４により感光体ドラム１ａを露光すると、感光層６１中に光キャリア６３が発生する。光キャリア６３はプラス（正）とマイナス（負）のイオンであり、マイナスの光キャリア６３は有機感光層６１表面に移動して正電荷をキャンセルする。これにより、表面電位をＶ０から露光部電位（明電位）ＶＬまで減衰させて静電潜像を形成する。なお、プラスの光キャリア６３はドラム基材６０側に移動する。
【００４８】
そして、現像装置３ａ（図２参照）から静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、一次転写ローラ６ａにより中間転写ベルト８上に転写する。感光体ドラム１ａ上の残留トナーはクリーニング装置５ａにより除去される。次に、除電ランプ２０からの光照射により有機感光層６１表面に残留する正電荷をキャンセルし、再び帯電ローラ２１による帯電が行われる。除電ランプ２０により残留電荷をキャンセルする仕組みは露光ユニット４の場合と同様である。
【００４９】
ここで、除電ランプ２０の除電光量が十分でない場合、ドラム１周期後に前回印字時の露光部（画像部）の表面電位が部分的に低くなる。このときの表面電位のギャップΔｖ１を露光メモリ電位と呼び、露光メモリ電位が許容値を超える場合は前回印字された画像が次の画像上に残像となって現れる。そのため、露光メモリ電位が許容値以下となるように除電光量を設定する必要がある。
【００５０】
図８は、感光層の層厚が変化したときの露光メモリ電位と除電光量の関係を示すグラフである。図８から明らかなように、露光メモリ電位を低下させるために必要な除電光量は感光層の層厚が薄くなるにつれて小さくなっている。例えば露光メモリ電位の許容値を５Ｖ（図の一点鎖線）とするとき、露光メモリ電位を５Ｖ以下とするのに必要な除電光量は、感光層が３５μｍ（●のデータ系列で表示）のとき８μＪ／ｃｍ2、２５μｍ（■のデータ系列で表示）のとき４μＪ／ｃｍ2、２０μｍ（▲のデータ系列で表示）のとき２μＪ／ｃｍ2となる。この理由としては、感光層が薄くなると光キャリアの発生量が減少するとともに、光キャリアの移動距離も短くなって感光層中の光キャリアの残存量も減少するためであると考えられる。
【００５１】
そして、図５及び図８の関係から、図９に示すようにドラム使用開始時（感光層３５μｍ）の除電光量を８μＪ／ｃｍ2とし、累積印字枚数に応じて１０万枚印字時の除電光量を６μＪ／ｃｍ2、２０万枚印字時の除電光量を２μＪ／ｃｍ2と段階的に低下させても露光メモリ電位を許容値（５Ｖ）以下とすることができる。
【００５２】
一方、除電光量を低下させると感光層表面に残存する正電荷が多くなるため、除電時の表面電位低下量（図７のΔｖ２）も小さくなる。従って、それに続く帯電工程において帯電ローラ２１に印加する帯電バイアスを低下させても帯電後の表面電位を維持することができる。例えば表面電位Ｖ０を６００Ｖに設定した場合、図１０に示すように、除電光量が８μＪ／ｃｍ2のときは１．８ｋＶの帯電バイアスが必要となるが、除電光量が４μＪ／ｃｍ2のときは１．６ｋＶ、２μＪ／ｃｍ2のときは１．４ｋＶまで下げることができる。
【００５３】
図１１は、図９を用いて除電光量を低下させたときの感光層の層厚（累積印字枚数）と帯電バイアスとの関係を示すグラフである。図１１に実線で示すように、帯電バイアスを初期設定値（層厚３５μｍ、印字０枚）の１．８ｋＶから層厚３０μｍ（５万５千枚）で１．７５ｋＶ、層厚２５μｍ（１２万５千枚）で１．６ｋＶ、層厚２０μｍ（２０万枚）で１．４ｋＶまで低下させても表面電位Ｖ０を６００Ｖに維持することができる。また、各層厚における帯電バイアスはピンホール発生電圧（図の破線）を上回ることがない。
【００５４】
以上のことから、本発明においては累積印字枚数（＝感光層の層厚減少）に応じて除電光量及び帯電バイアスを段階的に低下させる制御を行うこととした。具体的には、感光層の層厚（累積印字枚数）と除電光量との関係（図９）、及び除電光量を低下させたときのドラム表面電位Ｖ０が所定値（例えば６００Ｖ）となる感光層の層厚（累積印字枚数）と帯電バイアスとの関係（図１１）を予めＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）に記憶させておき、カウンタ９５でカウントされた累積印字枚数に応じて制御部９０から除電ランプ２０及びバイアス制御回路４１に制御信号を送信し、除電ランプ２０の除電光量、及び帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラ２１に印加される帯電バイアスを段階的に低下させる。
【００５５】
例えば、図９及び図１１に示したような特性を有する感光層の場合、累積印字枚数が０〜５万５千枚までは除電光量を８μＪ／ｃｍ2、帯電バイアスを１．８ｋＶに設定し、５万５千枚〜１２万５千枚までは除電光量を５μＪ／ｃｍ2、帯電バイアスを１．７５ｋＶ、１２万５千枚〜２０万枚までは除電光量を４μＪ／ｃｍ2、帯電バイアスを１．６ｋＶ、２０万枚以降は除電光量を２μＪ／ｃｍ2、帯電バイアスを１．４ｋＶに低下させる。
【００５６】
これにより、累積印字枚数の増加により感光層が摩耗した場合にも絶縁破壊によるピンホールの発生を効果的に抑制して感光体ドラム１ａ〜１ｄの長寿命化を図ることができ、露光メモリによる前回印字時の残像の出現も同時に抑制可能となる。ここで、除電ランプ２０の除電光量は、累積印字枚数から算出される感光層の層厚（図３）と、感光層の層厚に応じて決まる露光メモリ電位と除電光量との関係（図８）を用いて、露光メモリ電位が所定値以下となるように設定されるため、前回印字時の残像が現れない良好な画像を感光体ドラムの耐用期間の全域に亘って得ることができる。また、帯電バイアスは、感光層の層厚に応じて決まるピンホール発生電圧よりも常に低く設定されるため、ピンホールの発生をより確実に防止することができる。
【００５７】
さらに、図１０に示すように、帯電バイアスは、除電光量を低下させたときに感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位が常に一定値となるように設定されるため、安定した現像性を維持するために必要十分な帯電バイアスを印加することができ、ドラム表面電位の低下による画像カブリ等も発生しない。
【００５８】
なお、ここでは除電光量及び帯電バイアスを３段階で低下させた例を示したが、累積印字枚数をより細かく区分けして除電光量及び帯電バイアスを４段階以上で低下させても良いし、図９及び図１１の曲線に沿ってリニアに低下させても良い。
【００５９】
また、感光層の層厚減少（摩耗量）は装置の累積駆動時間にも相関するため、カウンタ９５の代わりに装置の累積駆動時間をカウントするタイマーを設け、累積駆動時間に応じて除電光量及び帯電バイアスを段階的に低下させる制御を行うようにしても良い。さらに、累積駆動時間又は累積駆動時間から感光層の摩耗量を推測し、推測された摩耗量に応じて除電光量及び帯電バイアスを段階的に低下させる制御を行うこともできる。
【００６０】
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に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、除電光量及び帯電バイアスの初期設定値や低下幅についても一例に過ぎず、感光層の特性や初期層厚等に応じて適宜変更可能である。
【００６１】
また、上記実施形態において、帯電ローラ２１は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に接触して感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させるよう構成されているが、帯電ローラ２１が感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に近接して配置され、非接触の状態で帯電させるように構成される実施形態においても、実質的に同じ作用により実質的に同じ効果を奏することができる。
【００６２】
また、本発明は図１に示したタンデム型のカラープリンタに限らず、アナログ又はデジタル式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、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。
【実施例】
【００６３】
図１に示すような試験機（京セラミタ社製ＦＳ−Ｃ５３００ＤＮ改造機）を用い、本発明の制御を行った場合のピンホールの抑制効果について調査した。試験機の条件としては、印字速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃとし、初期層厚が３５μｍの正帯電単層ＯＰＣ感光層を有する直径３０ｍｍの感光体ドラムを用い、表面電位（白地部電位）を６００Ｖとした。また、直径１２ｍｍのエピクロルヒドリンゴム製の帯電ローラ、及びＬＥＤ式の除電ランプを用い、帯電バイアスの初期設定値を１．８Ｖ、除電光量の初期設定値を８μＪ／ｃｍ2とした。
【００６４】
試験方法としては、図９及び図１１のように除電光量及び帯電バイアスを初期設定値から段階的に低下させた場合（本発明）と、除電光量及び帯電バイアスを初期設定値のまま維持した場合（比較例）とで、２３℃、６５％ＲＨ環境下において各２０万枚の耐久印字を行いピンホールの有無を目視により観察した。試験の結果、除電光量及び帯電バイアスを低下させた本発明では、２０万枚印字後もピンホールがなく、露光メモリが原因である前回印字時の残像も現れない良好な画像が得られた。一方、除電光量及び帯電バイアスを低下させなかった比較例では、１３万枚印字後にピンホールの発生が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材を備えた画像形成装置に利用可能であり、像担持体の使用開始時からの累積印字枚数又は累積駆動時間、或いは感光層の摩耗量に応じて、光除電装置から照射される除電光量及び帯電部材に印加される帯電バイアスを低下させるものである。これにより、累積印字枚数又は累積駆動時間の増加により感光層が摩耗した場合にもピンホールの発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供することができ、像担持体の長寿命化を促進可能となる。
【００６６】
また、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかを用いて算出される感光層の層厚、及び感光層の層厚に応じて決まる露光メモリ電位と除電光量との関係を用いて、露光メモリ電位が所定値以下となるように除電光量を設定したので、前回印字時の残像が現れない良好な画像を長期間に亘って得ることができる画像形成装置となる。
【００６７】
また、帯電バイアスを感光層の層厚に応じて決まる絶縁破壊発生電圧よりも低く設定したので、ピンホールの発生をより確実に防止できる画像形成装置となる。さらに、累積印字枚数、累積駆動時間、感光層の摩耗量のいずれかに応じて除電光量を低下させたとき像担持体の表面電位が常に一定値となるように帯電バイアスを設定したので、安定した現像性を維持するために必要十分な帯電バイアスを設定可能となる。
【００６８】
特に、感光層が摩耗し易いＯＰＣ等の有機感光体を備えた画像形成装置に適用した場合、累積印字枚数の増加に伴うピンホールの発生リスクを低下させて装置の長寿命化、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
Ｐａ〜Ｐｄ      画像形成部
１ａ〜１ｄ      感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ      帯電装置
３ａ〜３ｄ      現像装置
４              露光ユニット
５ａ〜５ｄ      クリーニング装置
６ａ〜６ｄ      一次転写ローラ
８              中間転写ベルト
９              二次転写ローラ
２０            除電ランプ（光除電装置）
２１            帯電ローラ（帯電部材）
６０            アルミ基材
６１            有機感光層
６３            光キャリア
９０            制御部
９５            カウンタ
１００          画像形成装置
【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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