(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に接触または近接して回転し、前記像担持体に放電して当該像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を前記帯電部材に印加する電源と、
前記像担持体の表面電位を測定する表面電位計と、
装置内部の機内温度を検出する機内温度センサーと、
前記交流電圧のピーク間電圧を調整する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記帯電部材の温度を所定温度以上に上昇させた後に、前記ピーク間電圧を調整し、調整した調整値を画像形成時の出力に設定し、
前記所定温度は、前記機内温度センサーが検出した該機内温度に応じて決定される該機内温度よりも高い温度であり、
前記制御部による前記ピーク間電圧の調整は、前記表面電位計により、前記像担持体の表面電位を検出することによって行う、
画像形成装置。
【請求項２】
像担持体に接触または近接して回転し、前記像担持体に放電して当該像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を前記帯電部材に印加する電源と、
装置内部の機内温度を検出する機内温度センサーと、
前記交流電圧のピーク間電圧を調整する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記帯電部材の温度を所定温度以上に上昇させた後に、前記ピーク間電圧を調整し、調整した調整値を画像形成時の出力に設定し、
前記所定温度は、前記機内温度センサーが検出した該機内温度に応じて決定される該機内温度よりも高い温度であり、
前記制御部による前記ピーク間電圧の調整は、前記電源から前記帯電部材に流れる電流の電流値を検出することによって行う、
画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、印刷ジョブの印刷枚数が所定枚数以上のときに、前記ピーク間電圧の調整を行い、調整した前記調整値を用いて、前記印刷ジョブを実行する、請求項１、または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電源により前記帯電部材に前記重畳電圧を印加しながら前記帯電部材および前記像担持体を回転させる動作である予備駆動を行うことにより、前記帯電部材の温度を上昇させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記予備駆動を行うとき、前記制御部は、前記交流電圧の周波数を通常の画像形成時よりも増加させる、請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記予備駆動を行うとき、前記制御部は、前記直流電圧を通常の画像形成時よりも増加させる、請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記予備駆動を行うとき、前記制御部は、前記交流電圧の前記ピーク間電圧を通常の画像形成時よりも増加させる、請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記帯電部材の温度に基づいて、前記予備駆動を行うか否かを判断する、請求項４〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記帯電部材の温度が前記所定温度に達するまで、前記予備駆動を継続させる、請求項４〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記電源から前記帯電部材に流れる電流の電流値を検出することによって、前記帯電部材の温度を検知する、請求項８または９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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式プリンター等の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、および定着の各工程を含む画像形成プロセスを用いて、用紙上に画像が形成される。
【０００３】
帯電工程では、環境保護の観点から、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電部材として、感光体ドラムに接触または近接して回転しつつ感光体ドラムへの放電を行う帯電ローラーが用いられる。帯電ローラーには、感光体ドラムの表面を均一に帯電させるために、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧が印加される（たとえば、特許文献１）。重畳電圧の交流成分（交流電圧）のピーク間電圧は、帯電ローラーが感光体ドラムに対して過剰な放電を行わないように、適切な値に調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６５０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、帯電ローラーに重畳電圧が印加されると、帯電ローラーの温度がジュール熱により上昇する。帯電ローラーの温度が上昇すれば、帯電ローラーの弾性層のインピーダンスが低下して、帯電ローラーを流れる放電電流が増加する。
【０００６】
したがって、重畳電圧の交流成分のピーク間電圧調整後に、画像形成装置が画像形成動作を継続的に行えば、帯電ローラーの温度が上昇して、帯電ローラーが感光体ドラムに対して過剰な放電を行うようになる。その結果、感光体ドラムの劣化が促進され、感光体ドラムの寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
なお、重畳電圧の交流成分のピーク間電圧の調整を頻繁に行えば、帯電ローラーの過剰な放電が防止され、感光体ドラムの劣化を抑制できる。しかしながら、ピーク間電圧の調整には時間を要するため、ピーク間電圧の調整を頻繁に行えば、画像形成装置の生産性が低下してしまい、好ましくない。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を帯電ローラーに印加して感光体ドラムの表面を帯電させる構成であっても、高い生産性を維持しつつ、感光体ドラムの長寿命化を実現できる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】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１０】
（１）像担持体に接触または近接して回転し、前記像担持体に放電して当該像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を前記帯電部材に印加する電源と、前記像担持体の表面電位を測定する表面電位計と、
装置内部の機内温度を検出する機内温度センサーと、前記交流電圧のピーク間電圧を調整する制御部と、を有し、前記制御部は、前記帯電部材の温度を所定温度以上に上昇させた後に、前記ピーク間電圧を調整し、調整した調整値を画像形成時の出力に設定し、
前記所定温度は、前記機内温度センサーが検出した該機内温度に応じて、決定される該機内温度よりも高い温度であり、前記制御部による前記ピーク間電圧の調整は、前記表面電位計により、前記像担持体の表面電位を検出することによって行う、画像形成装置。
（２）像担持体に接触または近接して回転し、前記像担持体に放電して当該像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を前記帯電部材に印加する電源と、
装置内部の機内温度を検出する機内温度センサーと、
前記交流電圧のピーク間電圧を調整する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記帯電部材の温度を所定温度以上に上昇させた後に、前記ピーク間電圧を調整し、調整した調整値を画像形成時の出力に設定し、
前記所定温度は、前記機内温度センサーが検出した該機内温度に応じて、決定される該機内温度よりも高い温度であり、
前記制御部による前記ピーク間電圧の調整は、前記電源から前記帯電部材に流れる電流の電流値を検出することによって行う、
画像形成装置。
（３）前記制御部は、印刷ジョブの印刷枚数が所定枚数以上のときに、前記ピーク間電圧の調整を行い、調整した前記調整値を用いて、前記印刷ジョブを実行する、上記（１）、または上記（２）に記載の画像形成装置。
【００１１】
（４）前記制御部は、前記電源により前記帯電部材に前記重畳電圧を印加しながら前記帯電部材および前記像担持体を回転させる動作である予備駆動を行うことにより、前記帯電部材の温度を上昇させる、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１２】
（５）前記予備駆動を行うとき、前記制御部は、前記交流電圧の周波数を通常の画像形成時よりも増加させる、上記（４）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（６）前記予備駆動を行うとき、前記制御部は、前記直流電圧を通常の画像形成時よりも増加させる、上記（４）または（５）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（７）前記予備駆動を行うとき、前記制御部は、前記交流電圧の前記ピーク間電圧を通常の画像形成時よりも増加させる、上記（４）〜（６）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１５】
（８）前記制御部は、前記帯電部材の温度に基づいて、前記予備駆動を行うか否かを判断する、上記（４）〜（７）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１６】
（９）前記制御部は、前記帯電部材の温度が前記所定温度に達するまで、前記予備駆動を継続させる、上記（４）〜（８）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１７】
（１０）前記制御部は、前記電源から前記帯電部材に流れる電流の電流値を検出することによって、前記帯電部材の温度を検知する、上記（８）または（９）に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、帯電部材の温度を上昇した後にピーク間電圧を調整するため、ピーク間電圧の調整後に画像形成動作を継続的に行っても、帯電部材の温度が大きく上昇することがなく、帯電部材が過剰な放電を行うことが防止される。したがって、ピーク間電圧の調整を頻繁に行うことなく、感光体ドラムの劣化を抑制できる。つまり、高い生産性を維持しつつ、感光体ドラムの高寿命化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】帯電装置の概略構成を示す図である。
【図３】印刷ジョブ実行処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】帯電ローラーの温度と放電電流との関係を示す図である。
【図５】感光体ドラムの帯電特性を説明するための図である。
【図６】重畳電圧の周波数と帯電ローラーの昇温速度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。画像形成装置１は、制御部１０、記憶部２０、操作パネル部３０、画像形成部４０、定着部５０、および給紙部６０を備える。
【００２４】
制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であり、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。
【００２５】
記憶部２０は、予め各種プログラムや各種データを格納しておくＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、各種プログラムや各種データを格納するハードディスク等からなる。記憶部２０には、帯電ローラー４２２ａ（図２参照）の温度と帯電ローラー４２２ａに流れる電流の電流値とを相互に関連付ける変換テーブルが記憶されている。
【００２６】
操作パネル部３０は、タッチパネル、テンキー、スタートボタン、およびストップボタン等を備えており、各種情報の表示および各種指示の入力に使用される。
【００２７】
画像形成部４０は、電子写真式プロセスを用いて、各種データに基づく画像を用紙１００上に形成する。画像形成部４０の中央部には、転写ベルト４１が配置されている。転写ベルト４１は、矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００２８】
転写ベルト４１の側面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色の順に４つの作像ユニット４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋが配置されている。作像ユニット４２Ｙ〜４２Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、図１では、作像ユニット４２Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の作像ユニット４２Ｍ〜４２Ｋの構成要素については符号が省略されている。
【００２９】
各作像ユニット４２Ｙ〜４２Ｋは、像担持体としての感光体ドラム４２１を有している。各感光体ドラム４２１の周囲には、帯電装置４２２、露光装置４２３、現像装置４２４、滑剤供給装置４２５、感光体クリーナー４２６、およびイレーサー４２７が配置されている。帯電装置４２２は、感光体ドラム４２１表面を均一帯電させる。露光装置４２３は、均一帯電した感光体ドラム４２１表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置４２４は、静電潜像をトナー像に現像する。滑剤供給装置４２５は、感光体ドラム４２１表面に滑剤を供給する。感光体クリーナー４２６は、感光体ドラム４２１上のトナーを除去する。イレーサー４２７は、感光体ドラム４２１表面を除電する。
【００３０】
また、転写ベルト４１を挟んで各感光体ドラム４２１と対向した位置には一次転写ローラー４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋが配置されている。一次転写ローラー４３Ｙ〜４３Ｋは、感光体ドラム４２１表面に形成されたトナー像を静電的に引き付けて転写ベルト４１上に一次転写する。
【００３１】
転写ベルト４１の端部には、二次転写ローラー４４が配置されている。二次転写ローラー４４は、転写ベルト４１上に形成されたトナー像を、搬送されてきた用紙１００に二次転写する。二次転写を行うときは、二次転写ローラー４４に高圧のプラス転写電圧を印加することにより、マイナスに帯電しているトナー像を、用紙１００に静電的に引き付けている。トナー像が転写された用紙１００は、定着部５０に供給される。
【００３２】
定着部５０は、用紙１００上に転写されたトナー像を定着ローラーにより加熱および加圧して、トナー像を用紙１００に定着させる。
【００３３】
給紙部６０は、印刷に使用される用紙１００を収容する。給紙部６０には、給紙カセットが着脱可能に設けられている。
【００３４】
次に、図２を参照して、本実施形態の帯電装置４２２についてより具体的に説明する。
【００３５】
図２は、作像ユニット４２Ｙの帯電装置４２２の概略構成を示す図である。各作像ユニット４２Ｙ〜４２Ｋの帯電装置４２２は、相互に同様の構成であるため、以下、作像ユニット４２Ｙの帯電装置４２２を代表として用いて説明する。
【００３６】
帯電装置４２２は、感光体ドラム４２１に接触または近接して回転しつつ感光体ドラム４２１に対して放電する帯電ローラー４２２ａと、帯電ローラー４２２ａに電圧を印加する電源４２２ｂを含む。
【００３７】
帯電ローラー４２２ａは、導電性の芯金の外周に導電性弾性層が形成された構成を有する。導電性弾性層は、たとえば、架橋ゴムのエピクロルヒドリンゴムを主成分とし、イオン導電剤を含有する。導電性弾性層の外周には、たとえば、ナイロン樹脂を主成分とする保護層が形成され得る。
【００３８】
電源４２２ｂは、直流電圧を発生する直流電源４５１と、交流電圧を発生する交流電源４５２とから構成される。電源４２２ｂは、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を帯電ローラー４２２ａに印加する。直流電源４５１は、可変電源であり、制御部１０により直流電圧の電圧値が変更される。交流電源４５２は、可変電源であり、制御部１０により交流電圧の周波数またはピーク間電圧の電圧値が変更される。直流電圧は、トナーの帯電極性と同じ極性を有する。
【００３９】
帯電ローラー４２２ａと電源４２２ｂとの間には、電流センサー４５３が設けられている。電流センサー４５３は、電源４２２ｂから帯電ローラー４２２ａに流れる電流の電流値を検出する。電流センサー４５３により検出された電流値は、制御部１０に送信される。また、感光体ドラム４２１の表面近傍には、表面電位計４５４が設けられている。表面電位計４５４は、感光体ドラム４２１の表面電位を検出する。表面電位計４５４により検出された表面電位は、制御部１０に送信される。
【００４０】
なお、画像形成装置１は、上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。
【００４１】
以上のとおり構成される画像形成装置１では、たとえば、印刷ジョブに基づく印刷を行う際、帯電ローラー４２２ａの過剰な放電を防止するために、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流成分のピーク間電圧（以下、「交流ピーク間電圧」とも称する）が調整される。以下、図３〜図６を参照して、重畳電圧の交流ピーク間電圧を調整する画像形成装置１の動作について詳細に説明する。
【００４２】
図３は、画像形成装置１により実行される印刷ジョブ実行処理の手順を示すフローチャートである。なお、図３のフローチャートにより示されるアルゴリズムは、画像形成装置１の記憶部２０にプログラムとして記憶されており、制御部１０によって実行される。また、以下では、作像ユニット４２Ｙの帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流ピーク間電圧を調整する場合を例に挙げて説明する。
【００４３】
まず、画像形成装置１は、感光体ドラム４２１および帯電ローラー４２２ａの予備駆動を開始する（ステップＳ１０１）。より具体的には、画像形成装置１の制御部１０が、電源４２２ｂを制御して、通常の画像形成時の駆動条件で帯電ローラー４２２ａに重畳電圧を印加しつつ、感光体ドラム４２１および帯電ローラー４２２ａを所定の回転方向に回転させる。
【００４４】
次に、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａの温度を検知する（ステップＳ１０２）。本実施形態では、画像形成装置１の制御部１０が、まず、電流センサー４５３の出力値を取得して、たとえば、出力値を積分することにより、一定期間に電源４２２ｂから帯電ローラー４２２ａに流れた電流の電流値を算出する。そして、制御部１０は、記憶部２０に記憶されている変換テーブルを参照して、帯電ローラー４２２ａの電流値から帯電ローラー４２２ａの温度を検知する。
【００４５】
次に、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、所定温度は、重畳電圧の交流ピーク間電圧を調整するか否かを判断する際の基準となる値であり、たとえば、下記の表１に示すとおり、画像形成装置１の機内温度センサー（不図示）が検出した機内温度に応じて決定される。
【００４６】
【表１】
0006988340.tif 000002
【００４７】
帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度以上であると判断する場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、画像形成装置１は、ステップＳ１１１の処理に移る。
【００４８】
一方、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度未満であると判断する場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、画像形成装置１は、印刷ジョブを解析して、印刷枚数が所定枚数以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、所定枚数は、重畳電圧の交流ピーク間電圧を調整するか否かを判断する際の基準となる値であり、画像形成装置１の印刷速度等を考慮して決定される。所定枚数は、たとえば、１００枚に設定される。
【００４９】
印刷枚数が所定枚数未満であると判断する場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、画像形成装置１は、ステップＳ１１１の処理に移る。
【００５０】
一方、印刷枚数が所定枚数以上であると判断する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の周波数を増加させる（ステップＳ１０５）。より具体的には、画像形成装置１の制御部１０が、交流電源４５２を制御して、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流成分の周波数を、通常の画像形成時の周波数よりも増加させる。
【００５１】
次に、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａの温度を検知する（ステップＳ１０６）。本実施形態では、画像形成装置１の制御部１０が、ステップＳ１０２に示す処理と同様、帯電ローラー４２２ａの電流値から帯電ローラー４２２ａの温度を検知する。
【００５２】
次に、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００５３】
帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度未満であると判断する場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、画像形成装置１は、ステップＳ１０６の処理に戻る。そして、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度以上になるまで、ステップＳ１０６以下の処理を繰り返す。
【００５４】
一方、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度以上であると判断する場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、画像形成装置１は、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の周波数を減少させる（ステップＳ１０８）。より具体的には、画像形成装置１の制御部１０が、交流電源４５２を制御して、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流成分の周波数を、通常の画像形成時の周波数に戻す。
【００５５】
次に、画像形成装置１は、重畳電圧の交流ピーク間電圧を調整する（ステップＳ１０９）。本実施形態では、画像形成装置１の制御部１０が、まず、感光体ドラム４２１の表面電位を測定しつつ交流ピーク間電圧を振って、交流ピーク間電圧が増加しても表面電位が増加しない飽和点を認識する。そして、制御部１０は、飽和点の交流ピーク間電圧（ＡＣ放電開始電圧）に所定量を加算した値を、画像形成時の交流ピーク間電圧に設定する。
【００５６】
そして、画像形成装置１は、画像形成処理を行い（ステップＳ１１０）、処理を終了する。より具体的には、画像形成装置１の制御部１０が、画像形成部４０を制御して、調整後の交流ピーク間電圧を適用しつつ印刷ジョブに基づく印刷を行い、処理を終了する。
【００５７】
以上のとおり、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１１０に示す処理によれば、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度未満であり、かつ、印刷枚数が所定枚数以上の場合、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の周波数が増加され、帯電ローラー４２２ａが所定温度まで昇温される。その後、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流ピーク間電圧が調整され、画像形成処理が行われる。
【００５８】
一方、帯電ローラーの温度が所定温度以上である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、または、印刷枚数が所定枚数未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、画像形成装置１は、交流ピーク間電圧の調整の要否を判断する要否判断処理を行う（ステップＳ１１１）。より具体的には、画像形成装置１の制御部１０が、画像形成装置１の動作履歴を参照して、交流ピーク間電圧の調整の要否を判断する。たとえば、画像形成装置１の電源起動後の最初の印刷の場合、制御部１０は、交流ピーク間電圧の調整が必要であると判断する。
【００５９】
次に、画像形成装置１は、ステップＳ１１１に示す要否判断処理の結果に基づいて、交流ピーク間電圧の調整が必要であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【００６０】
交流ピーク間電圧の調整が必要でないと判断する場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、画像形成装置１は、通常の画像形成時の交流ピーク間電圧を適用して、画像形成処理を行い（ステップＳ１１０）、処理を終了する。
【００６１】
一方、交流ピーク間電圧の調整が必要であると判断する場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、画像形成装置１は、交流ピーク間電圧を調整する（ステップＳ１０９）。そして、画像形成装置１は、調整後の交流ピーク間電圧を適用して、画像形成処理を行い（ステップＳ１１０）、処理を終了する。
【００６２】
以上のとおり、図３に示すフローチャートの処理によれば、帯電ローラー４２２ａの温度が検知され、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度未満、かつ、印刷枚数が所定枚数以上の場合、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度まで上昇される。その後、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流ピーク間電圧が調整され、調整後の交流ピーク間電圧を適用して印刷が行われる。一方、帯電ローラー４２２ａの温度が所定温度以上、または、印刷枚数が所定枚数未満の場合、必要に応じて交流ピーク間電圧が調整され、印刷が行われる。
【００６３】
以上のとおり、本実施形態の画像形成装置１によれば、帯電ローラー４２２ａの温度を所定温度まで上昇させた後に、重畳電圧の交流ピーク間電圧が調整される。このような構成によれば、交流ピーク間電圧の調整後に画像形成動作を継続的に行っても、帯電ローラー４２２ａの温度が大きく上昇することがなく、帯電ローラー４２２ａが感光体ドラム４２１に対して過剰な放電を行うことが防止される。したがって、重畳電圧の交流ピーク間電圧の調整を頻繁に行うことなく、感光体ドラムの劣化を抑制できる。つまり、画像形成装置１の高い生産性を維持しつつ、感光体ドラム４２１の高寿命化が実現される。
【００６４】
また、本実施形態の画像形成装置１によれば、帯電ローラー４２２ａの予備駆動を行って帯電ローラー４２２ａの温度を上昇させるとき、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の周波数が増加される。このような構成によれば、重畳電圧の周波数を増加させることなく帯電ローラー４２２ａの予備駆動を行う場合に比べ、帯電ローラー４２２ａの昇温に要する時間を短縮できる。
【００６５】
次に、図４〜図６を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１の作用効果についてより具体的に説明する。
【００６６】
図４は、帯電ローラーの温度と放電電流との関係を示す図である。図４の縦軸は、所定の重畳電圧を印加した場合に帯電ローラー４２２ａを流れる放電電流の電流値（積分値）を示し、横軸は、帯電ローラー４２２ａの温度を示す。
【００６７】
上述したとおり、帯電ローラー４２２ａの温度が上昇すれば、帯電ローラー４２２ａの導電性弾性層のインピーダンスが低下する。したがって、図４に示すとおり、所定の重畳電圧を帯電ローラー４２２ａに印加する場合、帯電ローラー４２２ａの放電電流値は、帯電ローラー４２２ａの温度が高いほど大きくなる。
【００６８】
このため、帯電ローラー４２２ａに重畳電圧を印加して感光体ドラム４２１の表面を帯電させる構成では、感光体ドラム４２１の表面は、帯電ローラー４２２ａの温度が高いほど、より小さな交流ピーク間電圧で所望の表面電位に帯電する。
【００６９】
図５は、交流ピーク間電圧に対する感光体ドラムの帯電特性を説明するための図である。図５の縦軸は、帯電ローラーに重畳電圧を印加して感光体ドラムの表面を帯電させた場合の感光体ドラムの表面電位を示し、横軸は、重畳電圧の交流ピーク間電圧を示す。図５の破線は、帯電ローラーの温度が第１温度の場合の帯電特性を示し、実線は、帯電ローラーの温度が第１温度よりも高い第２温度の場合の帯電特性を示す。
【００７０】
図５に示すとおり、感光体ドラム４２１の表面電位は、ＡＣ放電が起こるまでは交流ピーク間電圧が増加するにつれて高くなり、ＡＣ放電が起こると交流ピーク間電圧が増加しても変化しなくなる。
【００７１】
そして、上述したとおり、感光体ドラム４２１の表面は、帯電ローラー４２２ａの温度が高いほど、より小さな交流ピーク間電圧で所望の表面電位に帯電する。言い換えれば、図５に矢印で示すとおり、交流ピーク間電圧に対する感光体ドラム４２１の帯電特性は、帯電ローラー４２２ａの温度が高くなるほど低電圧側にシフトする。
【００７２】
したがって、帯電ローラーの温度を上昇させることなく交流ピーク間電圧の調整を行う一般的な画像形成装置では、交流ピーク間電圧の調整後に画像形成動作を継続的に行えば、帯電ローラーの温度が上昇して、帯電ローラーが感光体ドラムに過剰な放電を行うようになる。その結果、一般的な画像形成装置では、帯電ローラーの過剰な放電により、感光体ドラムの劣化が促進される。
【００７３】
一方、本実施形態の画像形成装置１では、帯電ローラー４２２ａの温度を上昇した後に交流ピーク間電圧の調整を行うため、画像形成動作を継続的に行っても、帯電ローラー４２２ａの温度が大きく上昇することがなく、帯電ローラー４２２ａが過剰な放電を行うことが防止される。したがって、本実施形態の画像形成装置１によれば、帯電ローラーの過剰な放電による感光体ドラム４２１の劣化が抑制される。なお、本実施形態の画像形成装置１では、とりわけ、帯電ローラー４２２ａの温度が低い朝一番の電源投入時や低温環境において、感光体ドラム４２１の劣化を顕著に抑制できる。
【００７４】
次に、図６を参照して、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の周波数と帯電ローラー４２２ａの昇温速度との関係について説明する。
【００７５】
図６は、重畳電圧の周波数と帯電ローラーの昇温速度との関係を示す図である。図６の縦軸は、帯電ローラーに重畳電圧を所定時間印加した場合の温度上昇量を示し、横軸は、重畳電圧の交流成分の周波数を示す。
【００７６】
図６に示すとおり、帯電ローラー４２２ａに重畳電圧を印加する場合、交流成分の周波数が高いほど、帯電ローラー４２２ａの温度上昇量が大きくなる。この現象は、帯電ローラー４２２ａに印加される重畳電圧の交流成分の周波数が高いほど、帯電ローラー４２２ａのコンデンサ成分のインピーダンスが低下して帯電ローラー４２２ａを流れる電流が増加することに起因する。したがって、本実施形態の画像形成装置１によれば、帯電ローラー４２２ａの温度を上昇させる際、重畳電圧の交流成分の周波数を増加させることにより、感光体ドラム４２１の劣化に対する影響を最小限に抑制しつつ、帯電ローラー４２２ａの昇温に要する時間を短縮できる。
【００７７】
なお、本実施形態とは異なり、帯電ローラー４２２ａに重畳電圧を印加する際、交流ピーク間電圧の電圧値を増加させたり、直流成分の電圧値を増加させたりして、帯電ローラー４２２ａの昇温に要する時間を短縮してもよい。交流ピーク間電圧や直流成分の電圧値を増加させる場合、周波数を増加させる場合に比べて、感光体ドラム４２１の劣化に対する影響が大きくなるが、その影響は、画像形成動作を継続的に行うときの帯電ローラー４２２ａの温度上昇に伴う過放電の影響に比べれば極めて小さい。
【００７８】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００７９】
たとえば、上述した実施形態では、重畳電圧の交流ピーク間電圧は、感光体ドラム４２１の表面電位を測定しつつ交流ピーク間電圧を振り、表面電位が飽和する飽和点を検出することによって求められた。しかしながら、交流ピーク間電圧は、帯電ローラー４２２ａを流れる電流の電流値を測定しつつ交流ピーク間電圧を振り、電流値が特徴的に変化する点を検出することによって求められてもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、帯電ローラー４２２ａの温度は、帯電ローラー４２２ａに流れる電流の電流値を測定することによって検知された。しかしながら、帯電ローラー４２２ａの温度は、サーモパイルセンサーやサーミスター等の非接触式温度センサーを用いて直接的に検知されてもよい。
【００８１】
また、上述した実施形態では、帯電ローラー４２２ａの温度が検知され、帯電ローラー４２２ａの温度を所定温度と比較することにより、帯電ローラー４２２ａおよび感光体ドラム４２１の予備駆動を行うか否かが判断された。しかしながら、帯電ローラー４２２ａおよび感光体ドラム４２１の予備駆動を行うか否かは、画像形成装置１の機内温度に基づいて判断されてもよく、あるいは、画像形成装置１の動作履歴（たとえば、前回の印刷終了時からの経過時間が所定時間以下であるか否か）に基づいて判断されてもよい。
【００８２】
また、上述した実施形態では、帯電ローラー４２２ａにより感光体ドラム４２１の表面を帯電させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、感光体ドラム４２１の表面を帯電させる帯電部材は、帯電ローラー４２２ａに限定されるものではなく、感光体ドラム４２１に接触または近接して回転しつつ感光体ドラム４２１に対して放電する帯電ブラシであってもよい。
【００８３】
上述した実施形態に係る画像形成装置における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウエア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成装置の一機能としてその装置のソフトウエアに組み込まれてもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例を用いて本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施例によって何ら限定されるものではない。
【００８５】
（実施例１）
上述した実施形態と同様の作像ユニットを有する市販の画像形成装置（コニカミノルタ社製、ｂｉｚｈｕｂ  ＰＲＥＳＳ  Ｃ１１００）の改造機を用いて、交流ピーク間電圧を調整しつつ５０００枚単位の印刷を行った。
【００８６】
具体的には、まず、温度１０℃および湿度２０％の環境下で、通常の画像形成時の駆動条件（重畳電圧の交流成分の周波数：３ＫＨｚ、直流成分の電圧値：−９００Ｖ、交流ピーク間電圧の電圧値：１６００Ｖ）で帯電ローラーおよび感光体ドラムの予備駆動を行った。そして、予備駆動によって帯電ローラーを２５℃まで昇温した後、交流ピーク間電圧の調整を行った。それから、交流成分の周波数：３ＫＨｚおよび直流成分の電圧値：−９００Ｖと、調整後の交流ピーク間電圧の電圧値とを適用して、画像面積率：５％横帯チャート・Ａ４横の印刷を開始した。そして、５０００枚印刷後に、帯電ローラーの温度が所定温度未満であれば、帯電ローラーおよび感光体ドラムの予備駆動を行って帯電ローラーを所定温度まで昇温させた後、交流ピーク間電圧の調整を再び行い、調整後の交流ピーク間電圧を適用して５０００枚の印刷をさらに行った。５０００枚印刷する度に同様の処理を繰り返し、合計３００００枚の印刷を行った。各処理における所定温度は、上記の表１にしたがって決定した。
【００８７】
なお、画像形成装置の主要な構成要素として、感光体ドラムは、アルミニウム製基体の外周面にポリカーボネート樹脂製の感光層（厚さ２５μｍ）が形成された有機感光体ドラムを用い、４００ｍｍ／秒で回転させた。帯電ローラーは、外径φ１２ｍｍの導電ゴム（エピクロルヒドリンゴムにイオン導電剤を含有）から構成され、ナイロン樹脂を主成分とする保護層が設けられたものを用いた。現像装置は、線速度６００ｍｍ／分で回転駆動される現像スリーブを備え、二成分現像剤により反転現像が行われるものを用いた。二成分現像剤は、乳化重合法により製造され、体積平均粒径が６．５μｍであり、シリカまたはチタニアの微粒子を外添処理したトナー粒子からなり、負帯電性を有するトナーを含む現像剤を用いた。また、現像スリーブには、感光体ドラムの帯電極性と同極性の電圧を印加した。滑剤供給装置は、シャフト径１４ｍｍ、ブラシ毛長３ｍｍの導電性ファーブラシ（導電性ポリエステル繊維）を用い、感光体ドラムの回転方向と同方向に回転させた。また、固形潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛を用い、固形潤滑剤をブラシに対して圧縮バネにより押圧保持した。感光体クリーナーは、ウレタンゴム製の反発弾性率５０％（２５℃）、ＪＩＳ規格のＡ硬度７０°、厚さ２ｍｍ、自由長１０ｍｍ、幅３２４ｍｍのものを用い、感光体ドラムに対して当接荷重２０Ｎ／ｍｍ、当接角１５°となるように設定した。中間転写ベルトは、導電性を付与したポリイミド樹脂からなる無端ベルトを用いた。
【００８８】
（実施例２）
実施例１と同一の画像形成装置を用いて、実施例１と同様に、５０００枚単位で合計３００００枚の印刷を行った。実施例２では、帯電ローラーの温度が所定温度未満の場合、重畳電圧の交流成分の周波数を３ＫＨｚから６ＫＨｚに一時的に増加させて、帯電ローラーの温度を上昇させた後、重畳電圧の交流ピーク間電圧の調整を行った。
【００８９】
（実施例３）
実施例１と同一の画像形成装置を用いて、実施例１と同様に、５０００枚単位で合計３００００枚の印刷を行った。実施例３では、帯電ローラーの温度が所定温度未満の場合、重畳電圧の直流成分の電圧値を−９００Ｖから−１２００Ｖに一時的に増加させて、帯電ローラーの温度を上昇させた後、重畳電圧の交流ピーク間電圧の調整を行った。
【００９０】
（実施例４）
実施例１と同一の画像形成装置を用いて、実施例１と同様に、５０００枚単位で合計３００００枚の印刷を行った。実施例４では、帯電ローラーの温度が所定温度未満の場合、重畳電圧の交流ピーク間電圧を１６００Ｖから２０００Ｖに一時的に増加させて、帯電ローラーの温度を上昇させた後、重畳電圧の交流ピーク間電圧の調整を行った。
【００９１】
（比較例）
実施例１と同一の画像形成装置を用いて、５０００枚の印刷毎に、予備駆動を行うことなく交流ピーク間電圧を調整して、合計３００００枚の印刷を行った。
【００９２】
（感光体減耗量評価）
実施例１〜４および比較例による各３００００枚の印刷終了後、各感光体ドラムの表面厚さを測定して、感光体ドラムの減耗量を評価した。減耗量が、感光体ドラムの寿命の目標値から導き出される３００００枚印刷時点の感光体減耗量以下であれば「○」、以下でなければ「×」とした。実施例１〜５および比較例の各駆動条件、初期予備駆動時間、および評価結果を表２に示す。
【００９３】
【表２】
0006988340.tif 000003
【００９４】
表２を参照すれば、比較例では、３００００枚印刷後に感光体ドラムの劣化が促進されているのに対し、実施例１〜４では、感光体ドラムの劣化が抑制されていることが分かる。また、予備駆動を行って帯電ローラーを昇温する場合、交流成分の周波数、直流成分の電圧値、および交流ピーク間電圧の電圧値のいずれか１つを増大させると、帯電ローラーが短時間で昇温することが分かる。
【００９５】
したがって、予備駆動により帯電ローラーを加熱した後に交流ピーク間電圧を調整することによって、感光体ドラムの劣化が抑制されることが確認された。また、帯電ローラーの予備駆動時に、交流成分の周波数、直流成分の電圧値、および交流ピーク間電圧の電圧値のいずれか１つを増大させれば、昇温時間が短縮されることが確認された。
【符号の説明】
【００９６】
１  画像形成装置、
１０  制御部、
２０  記憶部、
３０  操作パネル部、
４０  画像形成部、
４１  転写ベルト、
４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ  作像ユニット、
４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋ  一次転写ローラー、
４４  二次転写ローラー、
５０  定着部、
６０  給紙部、
１００  用紙、
４２１  感光体ドラム、
４２２  帯電装置、
４２２ａ  帯電ローラー、
４２２ｂ  電源、
４２３  露光装置、
４２４  現像装置、
４２５  滑材供給装置、
４２６  感光体クリーナー、
４２７  イレーサー、
４５１  直流電源、
４５２  交流電源、
４５３  電流センサー、
４５４  表面電位計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006988340.tif 000006
【図４】
0006988340.tif 000007
【図５】
0006988340.tif 000008
【図６】
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