(57)【要約】【課題】長期使用時における像担持体の破壊を防止して長寿命化すると共に画像不良の発生も防止可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００において、電源２５が帯電装置２ａ〜２ｄに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位が、印字開始初期には第１表面電位Ｖ１よりも絶対値の大きい第３表面電位Ｖ３、総印字枚数Ｎが印字開始初期を経過した後所定印字枚数Ｎｓに到達するまでは第１表面電位Ｖ１、所定印字枚数Ｎｓに到達した後は第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が小さい第２表面電位Ｖ２となるように、帯電バイアスを印加する。【選択図】図７
2011154064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体に接触して配置され前記像担持体を帯電する帯電手段と、
該帯電手段に帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、を備えた画像形成装置において、
前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記像担持体の表面電位が第１の表面電位となるように前記帯電バイアスを印加し、前記像担持体における累積帯電時間が所定時間以上となったとき、前記像担持体の表面電位が前記第１の表面電位よりも絶対値が小さい第２の表面電位となるように前記帯電バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記累積帯電時間が所定時間以上となったとき、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記第２の表面電位が前記第１の表面電位から前記累積帯電時間に応じて段階的に絶対値が小さくなるように前記帯電バイアスを印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記累積帯電時間における帯電開始初期に、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記像担持体の表面電位が前記第１の表面電位よりも絶対値が大きい第３の表面電位となるように前記帯電バイアスを印加することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
高温高湿度環境下であるとき、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記像担持体の表面電位が前記第１の表面電位よりも絶対値が小さくなるように前記帯電バイアスを印加することを特徴とする請求項１〜３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】
本発明は電子写真法を用いた画像形成装置に関するものであり、特に像担持体の帯電に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置には、被帯電体である像担時体（感光体）表面を帯電させるために帯電装置が用いられている。帯電装置としては、スコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置のように非接触方式の帯電装置が用いられているが、環境への配慮から感光体ドラムに対して接触して帯電し、オゾン排出量を低減可能な帯電ローラや帯電ブラシ等の帯電部材を有する接触方式の帯電装置も用いられている。
【０００３】
このような接触方式の帯電装置の場合、例えば帯電ローラに帯電バイアスが印加されると、帯電ローラから感光体に電流が流れ込むことにより、感光体表面を帯電する。しかし、長期間にわたって画像形成がなされ、耐久が進むと、感光体層（膜）が薄膜化するため、帯電ローラからの流れ込み電流が増加し、感光体の表面電位が変化する。
【０００４】
そこで、特許文献１には、感光層の膜減り量に対応する膜厚変化信号に基づいて帯電部材への印加電圧を制御して感光体の表面電位を設定値に近づけることにより、感光体の表面電位を、感光層の膜減りにかかわらず常に設定値に保つことを可能とする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７５５７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、特許文献１の方法にように、耐久時に感光体の表面電位を一定の設定値に保とうとすると、感光体の薄膜化に伴って流れ込み電流が増加するため、感光体の膜削れが促進される。そして、かかる膜削れの進行によりピンホール等の感光体の破壊が生じると、感光体の短寿命化や画像不良の発生に繋がる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、長期使用時における像担持体の破壊を防止して長寿命化すると共に画像不良の発生も防止可能な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、像担持体と、該像担持体に接触して配置され前記像担持体を帯電する帯電手段と、該帯電手段に帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、を備えた画像形成装置において、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記像担持体の表面電位が第１の表面電位となるように前記帯電バイアスを印加し、前記像担持体における累積帯電時間が所定時間以上となったとき、前記像担持体の表面電位が前記第１の表面電位よりも絶対値が小さい第２の表面電位となるように前記帯電バイアスを印加することを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、前記累積帯電時間が所定時間以上となったとき、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記第２の表面電位が前記第１の表面電位から前記累積帯電時間に応じて段階的に絶対値が小さくなるように前記帯電バイアスを印加することを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、前記累積帯電時間における帯電開始初期に、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記像担持体の表面電位が前記第１の表面電位よりも絶対値が大きい第３の表面電位となるように前記帯電バイアスを印加することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、高温高湿度環境下であるとき、前記バイアス印加手段が前記帯電手段に、前記像担持体の表面電位が前記第１の表面電位よりも絶対値が小さくなるように前記帯電バイアスを印加することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の構成によれば、バイアス印加手段が帯電手段に、像担持体の表面電位が第１の表面電位となるように帯電バイアスを印加し、像担持体における累積帯電時間が所定時間以上となったとき、像担持体の表面電位が第１の表面電位よりも絶対値が小さい第２の表面電位となるように帯電バイアスを印加することによって、帯電手段から像担持体への流れ込み電流の増加を抑制して、像担持体の膜削れの進行を抑制することができるため、長期使用時における像担持体の破壊を防止して長寿命化すると共に画像不良の発生も防止可能となる。
【００１３】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、累積帯電時間が所定時間以上となったとき、バイアス印加手段が帯電手段に、第２の表面電位が第１の表面電位から累積帯電時間に応じて段階的に絶対値が小さくなるように帯電バイアスを印加することによって、像担持体の膜削れの進行をより効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の画像形成装置において、累積帯電時間における帯電開始初期に、バイアス印加手段が帯電手段に、像担持体の表面電位が第１の表面電位よりも絶対値が大きい第３の表面電位となるように帯電バイアスを印加することによって、像担持体表面に不純物が付着し易い、新品状態の像担持体に対する帯電開始初期において、かかる不純物を像担持体表面から除去し易くできるため、帯電不良を防止し、画像不良の発生をより防止することができる。
【００１５】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３のいずれかの構成の画像形成装置において、高温高湿度環境下であるとき、バイアス印加手段が帯電手段に、像担持体の表面電位が第１の表面電位よりも絶対値が小さくなるように帯電バイアスを印加することによって、流れ込み電流が増加し易い環境下であっても、帯電手段から像担持体への流れ込み電流の増加を抑制することができるため、像担持体の膜削れの進行を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る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周辺を示す部分拡大図
【図３】総印字枚数と感光体膜厚との関係を示すグラフ
【図４】感光体膜厚を変化させたときの、帯電バイアスと感光体への流れ込み電流との関係を示すグラフ
【図５】流れ込み電流と膜削れレートとの関係を示すグラフ
【図６】本実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図７】本実施形態の画像形成装置の第１制御例の制御手順を示すフローチャート
【図８】本実施形態の画像形成装置の第２制御例の制御手順を示すフローチャート
【図９】総印字枚数と設定された表面電位との関係を示すグラフ
【図１０】総印字枚数と流れ込み電流との関係を示すグラフ
【図１１】総印字枚数と感光体膜厚との関係を示すグラフ
【図１２】総印字枚数と感光体膜削れ量との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本発明のタンデム型カラー画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成ユニット（画像形成部）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（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）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イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像を順次形成する。
【００１８】
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、定着装置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。
【００１９】
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、画像形成ユニットＰａの上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ベルトクリーニング装置１９が配置されている。
【００２０】
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（帯電手段）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装置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。
【００２１】
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、次いで露光装置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、露光装置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。
【００２２】
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。
【００２３】
中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０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は定着装置７へと搬送される。
【００２４】
定着装置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。
【００２５】
一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置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、定着装置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。
【００２６】
また、装置本体内には、検知手段としての温湿度センサ２３が設けられており、温湿度センサ２３は、環境温湿度を検知して、その検知結果を後述する制御部３５に送信するようになっている。
【００２７】
図２は、図１における画像形成ユニットＰａ周辺の部分拡大図である。図１と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。なお、画像形成ユニットＰａ〜Ｐｄは全く同様の構成であるため、図２では代表例として画像形成ユニットＰａに配置された感光体ドラム１ａ及び帯電装置２ａを用いて説明する。帯電装置２ａには、帯電ローラ２１とクリーニング部材２２とが設けられている。帯電ローラ２１は、感光体ドラム１ａと下方から回転可能に当接しており、クリーニング部材２２は、帯電ローラ２１と下方から当接している。
【００２８】
帯電ローラ２１は、例えば、芯金２１ａの周面に抵抗値１０5〜１０6Ω、表面粗さＲZ＝１０μｍのエピクロルヒドリンゴム等から成るゴム層（弾性層）を形成した導電性ゴムローラ等のソリッドタイプを好適に用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。その他、例えば、発泡ゴムローラにチューブを被せたスポンジタイプや、導電性ブラシ等を用いることもできる。
【００２９】
帯電ローラ２１は、装置本体に回転可能に支持され、不図示の付勢部材により感光体ドラム１ａに所定のニップ圧で圧接されており、感光体ドラム１ａと従動回転するようになっている。帯電ローラ２１の芯金２１ａは、直流電源と交流電源とから成る電源（バイアス印加手段）２５と電気的に接続されており、電源２５から帯電ローラ２１に、交流電圧が重畳された直流電圧から成る帯電バイアスが印加されるようになっている。また、電源２５により印加される帯電バイアスは、後述する制御部３５により可変されるようになっている。
【００３０】
なお、感光体ドラム１ａは駆動ギア（図示せず）を介して駆動モータ（図示せず）に連結されており、該駆動モータにより回転するようになっている。そして、正帯電トナーを用いる場合には、帯電ローラ２１に正極性のバイアスを印加することにより、芯金２１ａに帯電バイアスが印加され、ゴム層の抵抗に応じて流れる電流（流れ込み電流）により、感光体ドラム１ａ表面を帯電することができる。なお、電源２５から帯電ローラ２１に対して、直流電圧のみを印加することもできる。
【００３１】
このように感光体ドラム１ａの表面を一様に帯電させた後、上述のように、露光装置４（図１参照）により照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成され、現像装置３ａ（図１参照）から正帯電トナーが供給されることにより現像が行われる。
【００３２】
クリーニング部材２２は、クリーニングローラやクリーニングブラシから形成されており、帯電ローラ２１表面を清掃するようになっている。なお、クリーニング部材２２を設けない構成とすることもできる。
【００３３】
また、帯電装置２ａとクリーニング装置５ａとの間には、除電器２７が設けられている。感光体ドラム１ａ上に形成された静電潜像が除電器２７によって除去された後、帯電ローラ２１によって感光体ドラム１ａ表面が新たに帯電され、露光装置４（図１参照）によって感光体ドラム１ａ表面に新たに静電潜像が形成される。
【００３４】
次に、画像形成装置１００の出荷直後や、感光体ドラム１ａの交換直後といった、感光体ドラム２が未だ実質的に使用されていない状態（新品状態）から印字を行ったとき、総印字枚数（累積帯電時間）Ｎが大きくなったときの感光体の状態について説明する。
【００３５】
図３は、総印字枚数と感光体膜厚との関係を示すグラフであり、図４は、感光体膜厚を変化させたときの、帯電バイアスと感光体への流れ込み電流との関係を示すグラフであり、図５は、感光体への流れ込み電流と膜削れレートとの関係を示すグラフである。
【００３６】
なお、図３〜図５では、感光体ドラム１ａの回転方向に対し現像装置３ａ（図２参照）の上流側直近に配置した不図示の表面電位測定計（不図示）により、感光体ドラム１ａの表面電位及び帯電ローラ２１からの流れ込み電流を測定した。また、膜削れレートは、印字開始前（新品状態）の感光体ドラム１ａの膜厚に対する、膜厚の減少分の比率（膜削れレート）であり、ここでは単位時間（例えば１分）当たりの膜削れ量（例えばはμｍ）を示す。
【００３７】
電源２５により帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が一定となるように帯電バイアス（印加電圧）を印加すると、図３に示すように、新品状態の感光体ドラム１ａに対する帯電開始から総印字枚数Ｎが増加するにつれて、感光体ドラム１ａにおける感光体の膜厚（以下、単に「膜厚」ということがある。）が小さくなる。
【００３８】
また、図４に示すように、同じ帯電バイアスを印加したとき、感光体ドラム１ａの膜厚が大きい程、帯電ローラ２１から感光体ドラム１ａへの流れ込み電流は小さくなり、膜厚が小さい程、流れ込み電流が大きくなる。そして、図５に示すように、感光体ドラム１ａへの流れ込み電流が大きくなると、膜削れレートが大きくなるため、膜厚が一層小さくなる。このように膜厚が小さくなると、感光体ドラム１ａの感光体においてピンホール等の破壊が生じ易くなる。
【００３９】
そこで、本発明では、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位（第１の表面電位）Ｖ１となるように帯電バイアスを印加し、感光体ドラム１ａにおける総印字枚数Ｎが所定印字枚数（所定時間）Ｎｓ以上となったとき、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が小さい第２表面電位（第２の表面電位）Ｖ２となるように帯電バイアスを印加することによって、感光体ドラム１ａの薄膜化による流れ込み電流の増加を抑制し、感光体ドラム１ａの薄膜化の進行を抑制することとした。
【００４０】
なお、第１表面電位Ｖ１は、帯電ローラ２１による感光体ドラム１ａの帯電時において、通常の温湿度条件下での標準的な表面電位であり、画像の形成状況等を予備実験等で調べることによって適宜設定することができる。また、所定印字枚数Ｎｓは、感光体ドラム１ａに対する流れ込み電流の増加や、感光体の膜削れの状況等を予備実験等で調べることによって適宜設定することができる。
【００４１】
また、装置本体には、感光体ドラム１ａの装着を検知する不図示の検知センサが配置されており、かかる検知センサによって新品状態の感光体ドラム１ａが装着されたことが検知されると、検知結果が後述する制御部３５に送信され、制御部３５により総印字枚数Ｎが計数されるようになっている。
【００４２】
次に、感光体ドラム１ａの表面電位の制御方法について説明する。図６は、本実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図１及び図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着装置７、中間転写ベルト８、二次転写ローラ９、温湿度センサ２３、電源２５、画像入力部３２、ＡＤ変換部３３、記憶部３４、制御部３５、操作パネル３６を含む構成である。
【００４３】
画像入力部３２は、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（図示せず）であり、画像形成装置１００が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る。画像入力部３２より入力された画像信号は制御部３５に送出され、階調処理等の画像処理を適宜行い、ＡＤ変換部３３においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ４０に送出される。
【００４４】
記憶部３４は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像入力部３２において入力され、ＡＤ変換部３３においてデジタル変換された画像信号（データ）を記憶し、制御部３５に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３５の画像処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、感光体ドラム１ａの表面電位を可変するための電源２５から帯電ローラ２１に印加する帯電バイアスに関するパラメータや、総印字枚数Ｎや、総印字枚数Ｎと感光体ドラム１ａの表面電位及び帯電バイアスとを関連付けたパラメータや、環境温湿度と感光体ドラム１ａの表面電位及び帯電バイアスとを関連付けたパラメータ等も記憶されている。
【００４５】
制御部３５は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ等を全般的に制御するとともに、画像入力部３２から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データ（印字データ）に変換する。露光装置４は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に静電潜像を形成する。さらに制御部３５は、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、帯電ローラ２１、露光装置４、現像装置３ａ〜３ｄ等の画像形成装置各部の制御も行う。
【００４６】
また制御部３５は、新品状態の感光体ドラム１ａが装着された後の該感光体ドラム１ａにおける総印字枚数Ｎを計数する機能や、電源２５により帯電ローラ２１に印加する帯電バイアスを可変して、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を、総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓに到達するまで第１表面電位Ｖ１に設定する機能や、総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ以上の場合には第２表面電位Ｖ２に設定する機能や、後述する印字開始初期には第３表面電位Ｖ３に設定する機能や、温湿度センサ２３の検知結果を受信し、高温高湿度環境下の場合には後述する第４及び第５表面電位Ｖ４、Ｖ５に設定する機能も有している。
【００４７】
操作パネル３６は、画像形成装置１００が複写機の場合には、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷サイズ等、印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。また、操作パネル３６は、画像形成装置１００がプリンタである場合には、不図示のパーソナルコンピュータに表示される表示部から構成される。
【００４８】
なお、感光体ドラム１ａの表面電位の調整モードは、不図示の検知センサで感光体ドラム１ａの装着が検知されたとき、自動的に設定されるようにする他、感光体ドラム１ａが新品に交換されたときに、ユーザが操作パネル３６で手動設定することもできる。
【００４９】
図７は、本実施形態の画像形成装置の第１制御例の制御手順を示すフローチャートである。図６を参照しながら、図７のステップに従い感光体ドラム１ａの表面電位の第１制御例の制御手順について説明する。
【００５０】
ここで、新品状態の感光体ドラム１ａは、平滑性、密着性或いは付着性といった表面性が高い。このため、帯電を行うと表面への帯電生成物等の不純物の付着が多くなる結果、感光体の電気特性が劣化した状態となり帯電不良が発生し易くなる。また、このように表面に不純物が付着していると、表面の研磨が進まず、不純物の除去に時間がかかる。
【００５１】
そこで、本制御例では、上記したように、総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ以上の場合に、電源２５が帯電ローラ２１に感光体ドラム１ａの表面電位が第２表面電位Ｖ２になるように帯電バイアスを印加するのに加え、総印字枚数Ｎにおける印字開始初期（帯電開始初期）に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が大きい第３表面電位Ｖ３（第３の表面電位）となるように帯電バイアスを印加することとした（図９参照）。なお、印字開始初期は、新品状態の感光体ドラム１ａの表面状態等に応じて予備実験等により適宜設定することができる。
【００５２】
図７に示すように、先ず、電源が投入されると、制御部３５により、記憶部３４から前回の印字終了時に記憶部３４に記憶されていた総印字枚数Ｎが読み出される（スタート）。そして、印字枚数、印字倍率等の印字条件が、ユーザによる操作パネル３６或いはパソコンからの入力操作により手動設定、若しくは原稿読み取り動作により自動設定された後（ステップＳ１）、スタートボタンＯＮにより印字が開始される（ステップＳ２）と、制御部３５により、印字開始初期か否かが判断される（ステップＳ３）。
【００５３】
例えば、総印字枚数Ｎが１万５千枚までを印字開始初期とすると、ステップＳ３では、総印字枚数Ｎが１万５千枚未満（印字開始初期）か否かが判断される。ステップＳ３で印字開始初期の場合（Ｎ＜１万５千枚）には、制御部３５により、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１（例えば５８０ｋＶ）よりも絶対値が大きい第３表面電位Ｖ３に設定されるように帯電バイアスを印加して、印字を行う（ステップＳ４）。ここでは例えば、第３表面電位Ｖ３を、総印字枚数Ｎに応じて漸次低くなる（例えば印字開始時に６００ｋＶ、１万５千枚に到達するとき５８０ｋＶとなる）ように設定することとした。
【００５４】
一方、ステップＳ３で印字開始初期を経過した場合（Ｎ≧１万５千）には、次に、制御部３５により、総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ（例えば７万５千枚）未満（Ｎ＜Ｎｓ）か否かが判断される（ステップＳ５）。Ｎ＜Ｎｓの場合には、制御部３５により、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１に設定されるように帯電バイアスを印加して、印字を行う（ステップＳ６）。
【００５５】
一方、ステップＳ５でＮ≧Ｎｓの場合には、制御部３５により、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が小さい第２表面電位Ｖ２に設定されるように帯電バイアスを印加して、印字を行う（ステップＳ７）。ここでは例えば第２表面電位Ｖ２を、総印字枚数Ｎに応じて漸次低くなる（例えば１５万枚に到達するとき５３０ｋＶとなる）ように設定することとした。
【００５６】
そして、ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ７で印字を行った後、制御部３５により、ユーザにより設定された設定印字枚数に到達し、印字動作を終了するか否かが判断され（ステップＳ８）、設定印字枚数に到達しなければ、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３〜Ｓ７を繰り返す。一方、設定印字枚数に到達した場合には、総印字枚数Ｎを記憶部３４に記憶し（ステップＳ９）、印字動作を終了する。そして、次の印字動作が行われる際には、ステップＳ１に戻り、上記制御が実行される。かかる制御は、感光体ドラム１ａが寿命等により交換されるまで実行され、新たな感光体ドラム１ａが装着されると、上記制御が新たに実行される。
【００５７】
上記の通り、本制御例では、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１となるように帯電バイアスを印加し、感光体ドラム１ａにおける総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ以上となったとき、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が小さい第２表面電位Ｖ２となるように帯電バイアスを印加したため、上記図４に示すように感光体ドラム１ａへの流れ込み電流の増加を抑制して、上記図５に示すように膜削れの進行を抑制することができる。これにより、長期使用時における感光体ドラム１ａの感光体の破壊を防止して長寿命化すると共に画像不良の発生も防止することができる。
【００５８】
また、本制御例では、電源２５が帯電ローラ２１に、第２表面電位Ｖ２が、第１表面電位Ｖ１から総印字枚数Ｎに応じて段階的に絶対値が低くなるように帯電バイアスを印加したため、感光体ドラム１ａの膜削れの進行をより効果的に抑制することができる。しかし、第２表面電位Ｖ２は、本制御例に特に限定されるものではなく、一定の値（例えば５３０ｋＶ）となるように設定することもできる。
【００５９】
なお、第１表面電位Ｖ１に対する第２表面電位Ｖ２の絶対値の低下量は、感光体ドラム１ａの膜削れ量に応じて適宜設定することができる。また、本制御例では、膜削れ量と総印字枚数Ｎとの関係を調べておき、総印字枚数Ｎに応じて第２表面電位Ｖ２の絶対値を小さくした。
【００６０】
また、本制御例では、電源２５が帯電ローラ２１に、総印字枚数Ｎにおける印字開始初期に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が大きい第３表面電位Ｖ３となるように帯電バイアスを印加したため、感光体ドラム１ａ表面に不純物が付着し易い印字開始初期において、かかる不純物を感光体ドラム１ａ表面から除去し易くできる。
【００６１】
これにより、帯電不良を防止し、画像不良の発生をより防止することができる。なお、ここでは第３表面電位Ｖ３を、総印字枚数Ｎに応じて段階的に絶対値が小さくなるように設定したため、不純物を効果的に除去することができる。しかし、第３表面電位Ｖ３は、本制御例に特に限定されるものではなく、一定の値（例えば６００ｋＶ）となるように設定することもできる。
【００６２】
かかる第３表面電位Ｖ３の第１表面電位Ｖ１に対する絶対値の増加量は、感光体ドラム１ａに対する不純物の付着状況等に応じて適宜設定することができる。また、印字開始初期に、感光体ドラム１ａの表面電位を第３表面電位Ｖ３に設定せず、印字開始から総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓに到達するまで、第１表面電位Ｖ１に設定することもできる。
【００６３】
図８は、本実施形態の画像形成装置の第２制御例の制御手順を示すフローチャートである。図６を参照しながら、図８のステップに従い感光体ドラム１ａの表面電位の第２制御例の制御手順について説明する。
【００６４】
ここで、例えば３２℃、８０％ＲＨ以上といった高温高湿度環境下では、帯電ローラ２１と感光体ドラム１ａとの間の密着性が大きくなる。このため、帯電ローラ２１から感光体ドラム１ａへの流れ込み電流の増加が促進され、膜削れが進行し易くなる。そこで、本制御例では、高温高湿度環境下であるときは、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が、第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が小さい第４表面電位Ｖ４となるように帯電バイアスを印加することとした。
【００６５】
また、これに応じて、総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ以上の場合に、第２表面電位Ｖ２よりも絶対値が小さい第５表面電位Ｖ５となるように帯電バイアスを印加することとした。なお、高温高湿度環境下でない場合には、上記した第１制御例と同様の制御を行うこととした。また、本制御例では、第４表面電位Ｖ４を、印字開始から総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓに到達するまで一定とすることとした（図９参照）。
【００６６】
図８に示す様に、先ず、電源が投入されると、制御部３５により、記憶部３４から前回の印字終了時に記憶部３４に記憶されていた総印字枚数Ｎが読み出される（スタート）。そして、印字枚数、印字倍率等の印字条件がユーザによる操作パネル３６或いはパソコンからの入力操作により手動設定、若しくは原稿読み取り動作により自動設定された後（ステップＳ１１）、スタートボタンＯＮにより印字が開始される（ステップＳ１２）と、制御部３５により、高温高湿度環境（例えば３２℃８０％以上）か否かが判断される（ステップＳ１３）。
【００６７】
高温高湿度環境下の場合には、制御部３５により、総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ（例えば７万５千枚）未満（Ｎ＜Ｎｓ）か否かが判断される（ステップＳ１４）。Ｎ＜Ｎｓの場合には、制御部３５により、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第４表面電位Ｖ４（例えば５３０ｋＶ）に設定されるように帯電バイアスを印加して、印字を行う（ステップＳ１５）。
【００６８】
一方、Ｎ≧Ｎｓの場合には、感光体ドラム１ａの表面電位が第４表面電位Ｖ４よりも絶対値が小さい第５表面電位Ｖ５に設定されるように帯電バイアスを印加して、印字を行う（ステップＳ１６）。ここでは例えば第５表面電位Ｖ５を、総印字枚数Ｎに応じて漸次低くなる（例えば１２万枚に到達するとき５００ｋＶ、１５万枚に到達するとき４００ｋＶとなる）ように設定することとしたが、一定の値（例えば４００ｋＶ）となるように設定することもできる。
【００６９】
そして、ステップＳ１５、Ｓ１６で印字を行った後、制御部３５により、ユーザにより設定された設定印字枚数に到達し、印字動作を終了するか否かが判断され（ステップＳ１７）、設定印字枚数に到達しなければ、ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３〜Ｓ１６を繰り返す。一方、設定印字枚数に到達した場合には、総印字枚数Ｎを記憶部３４に記憶し（ステップＳ１８）、印字動作を終了する。そして、次の印字動作が行われる際には、ステップＳ１１に戻り、上記制御が実行される。
【００７０】
なお、ステップＳ１４で高温高湿度環境下でない場合には、上記した第１制御例に示したステップＳ３〜ステップＳ７を行った後、上記ステップＳ１７を実行する。また、かかるステップＳ３〜Ｓ７を行う代わりに、印字開始初期においても感光体ドラム１ａの表面電位を第１表面電位Ｖ１とし、第１制御例のステップＳ５〜ステップＳ７を行うことができるのは勿論である。
【００７１】
本制御例により、高温高湿度環境下であるとき、電源２５が帯電ローラ２１に、感光体ドラム１ａの表面電位が第１表面電位Ｖ１よりも絶対値が小さい第４表面電位Ｖ４となるように帯電バイアスを印加し、これに応じて総印字枚数Ｎが所定印字枚数Ｎｓ以上の場合、第４表面電位Ｖ４よりも低い第５表面電位Ｖ５となるように帯電バイアスを印加したため、流れ込み電流が増加し易い環境下であっても、帯電ローラ２１から感光体ドラム１ａへの流れ込み電流の増加の促進を抑制できる。これにより、感光体ドラム１ａの膜削れの進行を効果的に抑制することができる。
【００７２】
また、本制御例においても、第５表面電位Ｖ５を、総印字枚数Ｎに応じて段階的に絶対値が小さくなるようにしたため、感光体ドラム１ａの膜削れの進行をより効果的に抑制することができる。なお、高温高湿度環境下では膜削れが進行し易くなるため、本制御例における第４表面電位Ｖ４に対する第５表面電位Ｖ５の絶対値の低下量を、上記第１制御例における第１表面電位Ｖ１に対する第２表面電位Ｖ２の絶対値の低下量よりも大きくした。
【００７３】
その他本発明は、上記各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では、累積帯電時間及び所定時間を、総印字枚数Ｎ及び所定印字枚数Ｎｓとして示したが、制御部３５がタイマー機能を有する構成とし、制御部３５により累積帯電時間を直接測定して表面電位の制御を行うこと等もできる。
【００７４】
また、上記実施形態では、正帯電トナーを用い、感光体ドラム１ａ〜１ｄを正極性に帯電させたが、その他、負帯電トナーを用い、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を負極性に帯電させることができるのは勿論である。また本発明は、デジタル複合機やタンデム式のカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、或いはファクシミリやレーザプリンタ等、帯電装置を用いて感光体表面を帯電させる種々の画像形成装置に適用可能である。
【００７５】
以下、本発明について実施例により更に具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００７６】
図１に示した本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００を用い、上記した図７に示す第１制御例に従って感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位の制御を行って印字した。また、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄでは同様の傾向を示すため、代表として感光体ドラム１ａ及び帯電装置２ａを有する画像形成部Ｐａについて調べた。図９に、総印字枚数Ｎと、感光体ドラム１ａの表面電位との関係を示す。なお、ここでは２１万枚の印字は、感光体ドラム１ａの寿命に略相当する。
【００７７】
図９に示すように、電源２５が帯電ローラ２１に帯電バイアスを印加することにより、印字開始（感光体ドラム１ａの新品状態）時に感光体ドラム１ａの表面電位を６００ｋＶ（第３表面電位Ｖ３）に設定すると共に、総印字枚数Ｎが１万５千枚までの印字開始初期を経過（１万５千枚に到達）するとき、感光体ドラム１ａの表面電位が５８０ｋＶ（第１表面電位Ｖ１）に到達するように設定して印字を行った。
【００７８】
そして、印字開始初期を経過後、総印字枚数Ｎが７万５千枚に到達するまでは感光体ドラム１ａの表面電位をこのまま５８０Ｖに設定し、さらに総印字枚数Ｎが７万５千枚（所定印字枚数Ｎｓ）に到達した後には、感光体ドラム１ａの表面電位を、１５万枚に到達するとき５３０ｋＶとなるように小さく設定し（第２表面電位Ｖ２）、１５万枚以降は、感光体ドラム１ａの表面電位をこのまま５３０ｋＶに設定して、総印字枚数Ｎが２１万枚となるまで印字を行った。
【００７９】
かかる条件で印字を行ったときの、総印字枚数Ｎと流れ込み電流との関係、総印字枚数Ｎと感光体膜厚との関係、総印字枚数Ｎと感光体膜削れ量との関係、を調べた。結果をそれぞれ、図１０、図１１、図１２に示す。なお、感光体膜削れ量は、印字開始前の膜厚と、測定時の膜厚との差から求めた。また、図１１には、感光体ドラム１ａの感光体の破壊限界となる、膜厚の減少量（削れ量限界）を、併せて示す。かかる膜厚の減少量は、予め実験により設定した。
【実施例２】
【００８０】
図１に示した本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００を、３２℃８０％以上の高温高湿度環境下に設置し、上記した図８に示す第２制御例に従って表面電位の制御を行って印字した。図９に示すように、電源２５が帯電ローラ２１に帯電バイアスを印加することにより、感光体ドラム１ａの表面電位を、印字開始から総印字枚数Ｎが７万５千枚に到達するまで５３０ｋＶ（第４表面電位Ｖ４）に設定して印字を行った。
【００８１】
そして、総印字枚数Ｎが７万五千枚に到達した後、感光体ドラム１ａの表面電位を、総印字枚数Ｎが１２万枚に到達するとき５００ｋＶ、１５万枚に到達するとき４００ｋＶとなるように小さく設定し、１５万枚以降は、表面電位をこのまま４００ｋＶに設定して（第５表面電位Ｖ５）、総印字枚数Ｎが２１万枚となるまで印字を行った。それ以外は実施例１と同様にして印字を行い、総印字枚数Ｎと流れ込み電流との関係を調べた。結果を図１０に示す。
【比較例】
【００８２】
感光体ドラム１ａの表面電位が６００ｋＶで一定となるように、電源２５により帯電ローラ２１に帯電バイアスを印加して、総印字枚数Ｎが２１万枚となるまで印字を行うこと以外は実施例１と同様にして印字を行い、総印字枚数Ｎと流れ込み電流との関係、総印字枚数Ｎと感光体膜厚との関係、総印字枚数Ｎと感光体膜削れ量との関係、を調べた。それぞれの結果を図１０、図１１、図１２に示す。
【００８３】
図１０に示すように、実施例１及び実施例２共に、総印字枚数Ｎが増加したときの流れ込み電流の増加は、比較例よりも顕著に抑制されていた。また、実施例２の方が実施例１よりも流れ込み電流の増加が抑制されており、高温高湿度環境下であっても感光体ドラム１ａの表面電位を小さくする程、流れ込み電流を小さくできることがわかった。
【００８４】
また、図１１に示すように、実施例１では、総印字枚数Ｎが増加しても感光体膜厚の減少の進行が、比較例よりも顕著に抑制されていた。このため、図１２に示すように、実施例１では、総印字枚数Ｎが増加しても、感光体削れ量の増加の程度が、比較例よりも顕著に小さかった。すなわち、実施例１では、削れ量限界に到達する総印字枚数Ｎが、比較例よりも、顕著に大きくなっており、実施例１の方が比較例よりも感光体ドラム１ａの長寿命化を図ることができた。
【００８５】
なお、図１１及び図１２には実施例２の結果を示していないが、図１０に示すように、実施例２の方が実施例１よりも流れ込み電流が低下しているため、感光体膜厚の減少の抑制、感光体削れ量の増加の抑制に関し、少なくとも実施例１と同等の結果が得られると推察される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、バイアス印加手段が帯電手段に、像担持体の表面電位が第１の表面電位となるように帯電バイアスを印加し、像担持体における累積帯電時間が所定時間以上となったとき、像担持体の表面電位が第１の表面電位よりも絶対値が小さい第２の表面電位となるように帯電バイアスを印加するものである。
【００８７】
これにより、長期使用時における像担持体の破壊を防止して長寿命化すると共に画像不良の発生も防止可能となるため、部品の交換頻度を小さくして作業性を向上させることができると共に、コストを削減することもできる。また、累積帯電時間が所定時間以上となったとき、バイアス印加手段が帯電手段に、第２の表面電位が第１の表面電位から累積帯電時間に応じて段階的に絶対値が小さくなるように帯電バイアスを印加することによって、像担持体の膜削れの進行をより効果的に抑制することができる。
【００８８】
また、累積帯電時間における帯電開始初期に、バイアス印加手段が帯電手段に、像担持体の表面電位が第１の表面電位よりも絶対値が大きい第３の表面電位となるように帯電バイアスを印加することによって、帯電不良を防止し、画像不良の発生をより防止することができる。また、高温高湿度環境下であるとき、バイアス印加手段が帯電手段に、像担持体の表面電位が第１の表面電位よりも絶対値が小さくなるように帯電バイアスを印加することによって、像担持体の膜削れの進行を効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１ａ〜１ｄ      感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ      帯電装置（帯電手段）
３ａ〜３ｄ      現像装置
４              露光装置
５ａ〜５ｄ      クリーニング装置
２１            帯電ローラ
２３            温湿度センサ
２５            電源（バイアス印加手段）
１００          画像形成装置
Ｐａ〜Ｐｄ      画像形成ユニット
【図１】
2011154064.tif 000003
【図２】
2011154064.tif 000004
【図３】
2011154064.tif 000005
【図４】
2011154064.tif 000006
【図５】
2011154064.tif 000007
【図６】
2011154064.tif 000008
【図７】
2011154064.tif 000009
【図８】
2011154064.tif 000010
【図９】
2011154064.tif 000011
【図１０】
2011154064.tif 000012
【図１１】
2011154064.tif 000013
【図１２】
2011154064.tif 000014