(57)【要約】【課題】ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材の劣化状態をより正確に検出することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、被帯電体１と、被帯電体１に接触可能な複数の接触部２１を有し電圧が印加されて被帯電体１を帯電させる帯電部材２と、帯電部材２の複数の接触部２１に接触可能な電極２３１と、少なくとも一方向に沿って電極２３１と複数の接触部２１とを相対移動させて電極２３１と複数の接触部２１とを摺擦させる駆動手段Ｍ２と、電極２３１と帯電部材２との間に電圧を印加する電源Ｓ１と、電極２３１に流れる電流を検出する検出手段２３２と、駆動手段Ｍ２により上記摺擦をさせながら電源Ｓ１により電極２３１と帯電部材２との間に電圧を印加して検出手段２３２により電流の検出を行う検出動作を実行させる実行手段１１０と、を有し、電極２３１の上記一方向における幅は、電極２３１に対する複数の接触部２１の平均接触間隔以下である構成とする。【選択図】図６
2015212776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体と、
前記被帯電体に接触可能な複数の接触部を有し電圧が印加されて前記被帯電体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の前記複数の接触部に接触可能な電極と、
少なくとも一方向に沿って前記電極と前記複数の接触部とを相対移動させて前記電極と前記複数の接触部とを摺擦させる駆動手段と、
前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加する電源と、
前記電極に流れる電流を検出する検出手段と、
前記駆動手段により前記摺擦をさせながら前記電源により前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加して前記検出手段により前記電流の検出を行う検出動作を実行させる実行手段と、
を有し、
前記電極の前記一方向における幅は、前記電極に対する前記複数の接触部の平均接触間隔以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
更に、前記検出動作による検出結果として、前記検出手段により検出された前記電流の極大点の数を計数する計数手段を有し、前記計数手段は、電流値が所定値以上である極大点の数を計数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】
更に、前記検出動作による検出結果に応じて、前記帯電部材の交換を促す情報又は前記帯電部材の清掃を促す情報を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
更に、前記計数手段による計数結果が所定値以下の場合に、前記帯電部材の交換を促す情報又は前記帯電部材の清掃を促す情報を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
更に、前記検出動作による検出結果に応じて、画像形成のプロセス条件を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
更に、前記計数手段による計数結果が所定値以下の場合に、画像形成のプロセス条件を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記調整手段は、前記プロセス条件として、画像形成時に前記帯電部材に印加される電圧を調整することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記調整手段は、前記プロセス条件として、前記帯電部材と前記被帯電体との相対速度を調整することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記検出動作では、前記一方向と交差する方向における複数の位置で、前記駆動手段により前記摺擦をさせながら前記電源により前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加して前記検出手段により前記電流の検出を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記一方向と交差する方向に複数の前記電極が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記一方向と交差する方向に前記電極を移動させる移動手段が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記帯電部材は回転体であり、前記駆動手段は、前記帯電部材を回転させることで、前記電極と前記複数の接触部とを相対移動させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記駆動手段は、前記一方向に前記電極を移動させることで、前記電極と前記複数の接触部とを相対移動させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記帯電部材は、前記被帯電体に接触可能な複数の繊維束を有するブラシであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
被帯電体に接触可能な複数の接触部を有する帯電部材の検査方法であって、
前記帯電部材の前記複数の接触部に接触可能な電極と、前記複数の接触部とを、少なくとも一方向に沿って相対移動させて前記電極と前記複数の接触部とを摺擦させながら、前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加して前記電極に流れる電流を検出することを含み、
前記電極として、前記一方向における幅が、前記電極に対する前記複数の接触部の平均接触間隔以下であるものを用いる、
ことを特徴とする帯電部材の検査方法。
【請求項１６】
前記電流を検出することは、前記一方向と交差する方向における複数の位置で、前記一方向に沿って前記摺擦をさせながら前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加して前記電極に流れる電流を検出することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の帯電部材の検査方法。
【請求項１７】
更に、検出された前記電流の極大点の数を計数することを含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の帯電部材の検査方法。
【請求項１８】
前記計数することは、電流値が所定値以上である極大点の数を計数することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の帯電部材の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材を有する画像形成装置、及びそのような帯電部材の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真式を利用した複写機、プリンタなどの画像形成装置には、像担持体としての感光体を帯電させる帯電手段が設けられている。そして、この帯電手段としては、導電性繊維を用いて構成されたブラシ状の帯電部材（帯電ブラシ）を備えたブラシ帯電装置がある。ブラシ帯電装置は、帯電ブラシを感光体の表面に接触させ、帯電ブラシに電圧を印加することにより、感光体の表面を所定の電位に帯電させる。
【０００３】
このようなブラシ帯電装置は、コロナ放電を用いた帯電装置と比べてオゾンの発生が少ないなどの利点を有し、近年注目されている。しかしながら、ブラシ帯電装置は、帯電ブラシが感光体に接触しているため、帯電ブラシの汚染や摩耗などの、使用による劣化が発生する。この使用による劣化により、帯電ブラシの電気抵抗が変動し、画像不良が発生することがある。また、帯電ブラシの電気抵抗の変化は、帯電ブラシの全体で均一ではなく、一部の電気抵抗や全体の平均電気抵抗を測定しても帯電ブラシの劣化状態を正確に判断できないことがある。
【０００４】
特許文献１は、多数の導電性ブラシ毛が植設された平型固定タイプのブラシ帯電器における、導電性ブラシ毛の電気抵抗分布を測定する手法を提案している。特許文献１では、像担持体の移動方向と交差する幅方向に沿って導電性ブラシ毛の電気抵抗を順次測定し、測定値の標準偏差の平均値に対する割合が所定値以下のものをブラシ帯電器として採用するものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９５１１８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、上記従来の方法では、電気抵抗の測定のために導電性ブラシ毛に電圧を印加するための電極の接触範囲で導電性ブラシ毛に電気抵抗分布がある場合や像担持体に接触できない導電性ブラシ毛がある場合などに、これを検出することができない。そのため、従来、ブラシ状の帯電部材の劣化状態やブラシ状の帯電部材が所望の性能を発揮し得るか否かを正確に判断できない場合があった。
【０００７】
なお、以上ではブラシ状の帯電部材に関連して従来の課題について説明したが、被帯電体に接触可能な複数の接触部を有する帯電部材については一般に同様の課題が生じ得る。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材の劣化状態をより精度良く検出することのできる画像形成装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材が所望の性能を発揮し得るか否かをより正確に判断することを可能とする帯電部材の検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置及び帯電部材の検査方法にて達成される。要約すれば、本発明は、被帯電体と、前記被帯電体に接触可能な複数の接触部を有し電圧が印加されて前記被帯電体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材の前記複数の接触部に接触可能な電極と、少なくとも一方向に沿って前記電極と前記複数の接触部とを相対移動させて前記電極と前記複数の接触部とを摺擦させる駆動手段と、前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加する電源と、前記電極に流れる電流を検出する検出手段と、前記駆動手段により前記摺擦をさせながら前記電源により前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加して前記検出手段により前記電流の検出を行う検出動作を実行させる実行手段と、を有し、前記電極の前記一方向における幅は、前記電極に対する前記複数の接触部の平均接触間隔以下であることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
本発明の他の態様によると、被帯電体に接触可能な複数の接触部を有する帯電部材の検査方法であって、前記帯電部材の前記複数の接触部に接触可能な電極と、前記複数の接触部とを、少なくとも一方向に沿って相対移動させて前記電極と前記複数の接触部とを摺擦させながら、前記電極と前記帯電部材との間に電圧を印加して前記電極に流れる電流を検出することを含み、前記電極として、前記一方向における幅が、前記電極に対する前記複数の接触部の平均接触間隔以下であるものを用いる、ことを特徴とする帯電部材の検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置によれば、ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材の劣化状態をより精度良く検出することができる。また、本発明の帯電部材の検査方法によれば、ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材が所望の性能を発揮し得るか否かをより正確に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の要部の模式的な断面図である。
【図２】耐久枚数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図３】耐久枚数と、充電率及び抵抗値との関係を示すグラフ図である。
【図４】帯電ブラシの使用による劣化の状態を説明するための模式図である。
【図５】帯電ブラシの接触密度と、電気力線の状態及び表面電位との関係を説明するための模式図である。
【図６】本発明の一実施例における電流パルス検出装置の模式図である。
【図７】本発明の一実施例における電流パルス検出装置による検出電流を示すグラフ図である。
【図８】植毛密度と電流パルス数との関係を示すグラフ図である。
【図９】植毛密度と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図１０】植毛密度と充電率との関係を示すグラフ図である。
【図１１】耐久枚数と電流パルス数との関係を示すグラフ図である。
【図１２】耐久枚数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図１３】電流パルス数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図１４】本発明の一実施例の効果を説明するための耐久枚数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図１５】比較例の耐久枚数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図１６】本発明の一実施例に係る画像形成装置の要部の概略制御ブロック図である。
【図１７】本発明の一実施例における画像形成装置の動作のフローチャート図である。
【図１８】電流パルス数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図１９】電流パルス数と帯電ブラシの周速の設定値との関係を示すグラフ図である。
【図２０】本発明の他の実施例の効果を説明するための耐久枚数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図２１】本発明の他の実施例における画像形成装置の動作のフローチャート図である。
【図２２】本発明の更に他の実施例における電流パルス検出装置の模式図である。
【図２３】本発明の更に他の実施例の効果を説明するための耐久枚数と粒状性との関係を示すグラフ図である。
【図２４】本発明の更に他の実施例に係る画像形成装置の要部の概略制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置及び帯電部材の検査方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１５】
実施例１
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の要部の模式的な縦断面図である。本実施例では、画像形成装置１００は、電子写真方式のプリンタである。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施例の画像形成装置１００の全体的な構成及び動作について説明する。画像形成装置１００は、像担持体としてドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）１を有する。感光体１は、駆動手段としての駆動モータＭ１（図１６）によって図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光体１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としてのブラシ帯電装置（帯電装置）２が配置されている。次に、露光手段としての露光装置３が配置されている。次に、現像手段としての現像装置４が配置されている。次に、転写手段としての転写装置５が配置されている。次に、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が配置されている。
【００１７】
画像形成装置１００に画像形成開始信号が入力されると、感光体１は図中矢印Ｒ１方向に回転駆動され、ブラシ帯電装置２により所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に略一様に帯電処理される。このとき、ブラシ帯電装置２の帯電ブラシ２０には、所定の帯電バイアスが印加される。次に、画像信号を受けてＯＮ、ＯＦＦ発光される露光装置３により、帯電処理後の感光体１の表面が照射され、これにより入力画像に対応した静電潜像（静電像）が感光体１上に形成される。
【００１８】
次に、この静電潜像は、現像装置４によってトナーで現像され、感光体１上にトナー像が形成される。このとき、現像装置４の現像スリーブ４１には、所定の現像バイアスが印加される。
【００１９】
感光体１上に形成されたトナー像は、転写装置５によって記録材Ｐ上に静電的に転写される。このとき、転写装置５には、所定の転写バイアスが印加される。その後、記録材Ｐは、感光体１から分離（静電分離などを利用）されて定着手段としての定着装置（図示せず）へと搬送され、ここで加熱及び加圧を受けてその表面にトナー像が定着される。そして、トナー像が定着された記録材Ｐは、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。
【００２０】
一方、トナー像を記録材Ｐに転写した後の感光体１の表面は、クリーニング装置６によって転写残トナーなどの付着物が除去され、次いで前露光装置７の光照射によって残留電荷の消去が行われる。
【００２１】
以上のような帯電、露光、現像、転写、クリーニング、前露光の各工程を繰り返して、画像形成が行われる。
【００２２】
２．各部の構成
次に、本実施例の画像形成装置１００の各部材の構成について更に詳しく説明する。
【００２３】
感光体１としては、積層型の有機感光体（ＯＰＣ感光体）を用いた。この感光体１の直径はφ８０ｍｍであり、回転速度（周速）は３００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００２４】
ブラシ帯電装置２は、ブラシ状の帯電部材である帯電ブラシ２０を有する。帯電ブラシ２０としては、直径φ２４ｍｍの回転可能なロールブラシ（回転体）を用いた。帯電ブラシ（ロールブラシ）２０は、そのブラシ繊維の先端を感光体１に対して０．７５ｍｍ侵入させて設置される。これにより、帯電ブラシ２０と感光体１との接触部（帯電ニップ）が形成される。帯電ブラシ２０は、直径φ１６ｍｍの円筒状の金属製の芯金２２の周面に、帯電用のファーブラシ２１を螺旋状に巻き付けて、接着により固定することで構成されている。芯金２２に巻き付けるファーブラシ２１は、導電性繊維が植毛された帯状の基布で構成されている。
【００２５】
帯電ブラシ２０は、芯金２２に接続された帯電バイアス印加手段としての帯電電源Ｓ１（図１６）から、−６００Ｖの直流バイアス電圧が印加されることで、ファーブラシ２１を介して被帯電体である感光体１を帯電処理する。帯電ブラシ２０は、駆動手段としての駆動モータＭ２（図１６）によって、感光体１との接触部において感光体１と帯電ブラシ２０との移動方向が逆方向となるように回転駆動される。画像形成時の帯電ブラシ２０の回転速度（周速）は４５０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００２６】
ファーブラシ２１は、導電性微粉としてマグネタイトやフェライトなどを含有したレーヨン、ナイロンなどの導電性繊維の束（以下「フィラメント」という。）を有する。フィラメントには、糸種０．６ｔｅｘ、すなわち、１００００ｍ当り６ｇのナイロンのものを用いた。このフィラメントの磁気特性として、比透磁率は２．３、飽和磁化は５０Ａ・ｍ２／ｋｇであった。このフィラメントの原糸抵抗は１０５．５Ωのものを用いた。この原糸抵抗は、フィラメントを５０本に束ねたパイル１５ｍｍ当りの抵抗値である。
【００２７】
ファーブラシ２１の植毛密度は、フィラメント１２００００本／ｉｎｃｈ２であった。なお、感光体１との接触性の観点から、植毛密度は４００００本／ｉｎｃｈ２以上にすることが好ましく、フィラメント径は５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
また、帯電ブラシ２０のニップ抵抗は１×１０７Ωであった。このニップ抵抗は、次のようにして測定したものである。すなわち、感光体１と同形状のアルミ素管を用意し、図１の画像形成装置１００の感光体１と置き換え、停止状態の帯電ブラシ２０に電圧を１００Ｖ印加する。このとき、アルミ素管も停止状態とした。そして、帯電ニップの全面積（周方向長さ５ｍｍ×回転軸方向長さ３００ｍｍ）について電気抵抗を測定し、これをニップ抵抗とした。ニップ抵抗は、高すぎると、感光体１の表面電位が所望の電位まで収束しきれず、帯電不良となってしまう。反対に、低すぎると、感光体１の表面にピンホールがあったとき、ピンホールに電流が集中して帯電電圧が降下し、感光体の表面を帯電することができず、帯電ニップ状の帯電不良となる。したがって、帯電ブラシ２０のニップ抵抗としては、１×１０６〜１×１０１０Ω程度が好ましい。
【００２９】
露光装置３としては、波長６６０ｎｍのＬＥＤアレイを用いた。
【００３０】
現像装置４としては、非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた２成分現像剤を収容した２成分現像方式のものを用いた。現像装置４は、２成分現像剤のトナーによって、感光体１上の静電潜像を反転現像する。すなわち、略一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した露光部（明部）に、感光体１の帯電極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像を現像する。現像装置４は、磁界発生手段としてのマグネットローラを内包した現像剤担持体としての現像スリーブ４１を有する。この現像スリーブ４１上に現像剤をコーティングし、現像バイアス印加手段としての現像電源（図示せず）から現像スリーブ４１に現像バイアスを印加することによって、感光体１上の静電潜像に応じて感光体１上にトナーが供給される。現像バイアスとしては、直流電圧と交流電圧とが重畳された交番電圧が印加される。直流電圧は−４００Ｖであり、交流電圧はピーク間電圧Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、周波数Ｖｆ＝２０００Ｈｚである。一般に２成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になる。現像剤は、粒径が約７μｍの負帯電性トナーと、約３５μｍの現像用磁性粒子（キャリア）とを有する。現像スリーブ４１は、感光体１との対向部において感光体１と現像スリーブ４１との移動方向が同方向となるように回転駆動される。現像スリーブ４１の回転速度（周速）は約４５０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３１】
転写装置５としては、ローラ状の転写部材である転写ローラを用いた。この転写ローラは、感光体１に対して押圧されている。この転写ローラは、図中矢印方向に感光体１と略同じ速度で送られてくる記録紙などの記録材Ｐに対して、感光体１上のトナー像を静電的に転写させる。この転写ローラは、直径φ２４ｍｍである。また、この転写ローラには、転写バイアス印加手段としての転写電源（図示せず）から、転写バイアスとして現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）とは逆極性の直流電圧＋８００Ｖが印加される。
【００３２】
クリーニング装置６は、厚さ２ｍｍのウレタンゴム製のクリーニングブレード６１を有する。そして、クリーニング装置６は、このクリーニングブレード６１で、感光体１上から転写残トナーなどの付着物を掻き落とし、廃トナー容器に回収する。
【００３３】
３．帯電ブラシの耐久性の評価
次に、帯電ブラシ２０の耐久性の評価について説明する。
【００３４】
まず、帯電ブラシ２０の劣化による画質への影響は、ベタ白画像やハーフトーン画像で顕著となる。なぜなら、帯電不良となる部分の潜像が周囲より深くなり（トナーとは逆極性側に電位が高くなること）、トナーカブリ（本来付着すべきでない非画像部にトナーが付着すること）や濃度ムラが発生してしまうためである。本実施例では、画像濃度０．２％のハーフトーン画像の粒状性を、画質として評価した。粒状性は濃度変動のパワースペクトルであるウィナースペクトルを用いて測定した。画像のウィナースペクトルと視覚の空間周波数特性（Ｖｉｓｕａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＶＴＦ）をかけあわせ、積分した値を粒状性（ＧＳ）とする。ＧＳは値が大きいほど、粒状性が悪いことを示すものである。ＧＳを式１に示す。
【００３５】
【数１】
2015212776.tif 000003
【００３６】
本実施例では、粒状性が０．３以上の場合、画質が悪化したと判断する。また、トナーとしては、最も変化が目に付くブラックを用いて評価した。同じハーフトーン画像で画像出力耐久試験を行った際の、画像出力枚数（以下「耐久枚数」ともいう。）と粒状性との関係を図２に示す。図２より、およそ２４０００枚から粒状性が急激に悪化していることがわかる。
【００３７】
また、耐久枚数と充電率との関係、耐久枚数とニップ抵抗との関係を評価した。充電率とは、芯金２２に印加した帯電バイアスに対する感光体１の帯電電位の割合である。感光体１の帯電電位は、帯電バイアス印加時に、感光体１に近接して配置された電位センサ８（図１）の出力値を感光体１の１周分平均することによって求めた。本実施例では、電位センサ８は、感光体１の回転方向において露光装置３による感光体１の露光位置より下流、かつ、現像装置４による現像位置より上流に配置されている。そして、この電位センサ８は、感光体１の回転軸方向（長手方向）における画像形成可能領域内（典型的には中央）の感光体１の表面電位を検出する。耐久枚数と、充電率及び抵抗値との関係を図３に示す。図３より、耐久枚数が３２０００枚になっても充電率はほぼ一定であることがわかる。また、このときの帯電ブラシ２０のニップ抵抗を、１００００枚毎にアルミ素管に対して測定したが、初期と耐久後で実質的に変化は無かった。
【００３８】
以上のように、耐久枚数の増加により粒状性は悪化していくが、充電率やニップ抵抗は変化しなかった。これは、次のような理由によるものと考えられる。図４は、帯電ニップ中の帯電ブラシ２０の状態を示す模式図である。図４（ａ）は耐久試験前、（ｂ）は耐久枚数が増加した後の状態を表している。
【００３９】
まず、粒状性が悪化してくる理由は、次のように考えられる。耐久枚数が増加すると、フィラメントの先端の汚染や磨耗によって、電気抵抗が上昇するフィラメントや感光体１に接触できなくなるフィラメントが発生してくる。つまり、通電できないフィラメントが増えることで、見かけの接触密度が減少する。すると、感光体１の表面に部分的な帯電不良領域が発生し、微小な電位ムラとなる。この帯電不良領域が大きくなりすぎると、粒状性の悪化の要因となると考えられる。
【００４０】
次に、通電可能なフィラメント数がある程度減少しても、充電率に殆ど影響しない理由は次のように考えられる。フィラメントの接触密度と、電気力線の状態及び表面電位との関係を図５に示す。見かけの接触密度が十分な場合は、図５（ａ）のように電荷が均一に感光体１の表面に分布し、電気力線は感光体１の基板に対して略垂直になっている。見かけの接触密度が減少していくと、図５（ｂ）のように電気力線が広がっていく。そのため、一点あたりの電気力線の数が増加する。電気力線の数は電荷量に比例するので、接触密度が下がると一点あたりの充電電荷量が増加することがわかる。つまり帯電面積が低下しても、一点あたりの充電電荷量が増加するために、充電率に相当する総電荷量は変化しないと考えられる。ただし、電荷は疎になっていくため、微小な帯電電位のムラは大きくなる。著しく接触密度が減少すると、図５（ｃ）のように、充電率低下にも影響を及ぼす。つまり、見かけの接触密度が減少し粒状性は悪化していくが、接触点あたりの電荷量は増大し、ある程度の密度以上であれば充電率は低下しない。
【００４１】
次に、ニップ抵抗の変化が鈍い理由は、次のように考えられる。電気抵抗の測定領域に対して微小な領域の劣化は検出し難いので、接触密度の変化に対する感度が悪いものと考えられる。
【００４２】
以上のように、急激に汚染した場合やフィラメント１本１本が全く均一に劣化した場合を除いて、帯電電位や電気抵抗では帯電ブラシ２０の劣化状態を判断することが困難な場合がある。
【００４３】
４．帯電ブラシの劣化の検出
上述の検討結果を踏まえて、本実施例では、概略、次のようにして、フィラメントの劣化状態を高精度に検出し、帯電ブラシ２０の劣化状態を高精度に検出する。すなわち、ブラシ状の帯電部材に対して、最大幅が該ブラシ状の帯電部材の平均接触間隔以下の微小電極を摺擦させ、該ブラシ状の帯電部材が該電極に接触した際に流れる電流を検出する。これによって、ブラシ状の帯電部材の微小範囲の劣化状態を高精度に検出することができる。そして、許容範囲以上にブラシ状の帯電部材が劣化する前にこれを交換などすることで、微小帯電ムラの発生を抑制することができる。以下、更に詳しく説明する。
【００４４】
まず、図６を用いて、本実施例における電流パルス検出装置２３の動作について説明する。電流パルス検出装置２３は、帯電ブラシ２０に接触する金属製の電極２３１と、帯電ブラシ２０を介して流れる電流を検出する検出手段としての電流検出器２３２と、を有する。
【００４５】
電極２３１の構成は次のとおりである。すなわち、直径φ２０μｍの金線を合成樹脂に埋め込み、金線の断面が表面に現れるまでバフ研磨で表面出しを行って形成した、当該金線を電極２３１として使用した。この表面出しした金線の断面が、帯電ブラシ２０の移動方向に対して略水平に接触するように、該金線の断面を帯電ブラシ２０に対して７５０μｍ侵入させて固定した。本実施例では、電極２３１は、感光体１の回転軸方向（長手方向）における画像形成可能領域内（典型的には中央）に対応する、帯電ブラシ２０の回転軸方向（長手方向）の１箇所に設けられている。なお、電極２３１は、常に帯電ブラシ２０に接触していてもよいし、測定時にのみ帯電ブラシ２０に接触するように移動させられてもよい。
【００４６】
また、電流検出器２３２としては、ＫＥＩＴＨＬＥＹのＳＹＳＴＥＭ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ（型式６５１４）を使用した。また、サンプリング時間間隔を０．１ミリ秒として測定を行った。
【００４７】
帯電ブラシ２０としては、上述のように、植毛密度が１２００００本／ｉｎｃｈ２のものを使用した。そして、帯電ブラシ２０を周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させ、帯電電源Ｓ１から芯金２２を介して帯電ブラシ２０に１００Ｖの直流電圧である電流パルスの測定用のバイアスを印加した。このとき、帯電ブラシ２１の回転方向は、画像形成時と同方向とした。また、このとき、感光体１は停止状態とした。そして、このとき帯電ブラシ２０を介して電極２３１に流れる電流を、電流検出器２３２により検出した。
【００４８】
図７は、電流検出器２３２により検出された電流値を示す。図７によると、ピークを持つ電流がパルス状に検出されており、帯電ブラシ２０のフィラメント１本１本が、電極２３１を通過した際に通電している様子がわかる。つまり、検出された電流パルス数をカウントすることで、通電可能なフィラメントの数を把握できるようになる。
【００４９】
ただし、検出した電流パルスには、ノイズも含まれているため、ノイズ除去の閾値（所定値）を規格化することが好ましい。本実施例では、帯電ブラシ２０の植毛密度から換算すると、新品の帯電ブラシ２０における平均的な想定接触本数は、帯電ブラシ２０の１周の間に２００本／２０μｍ（電極幅）である。そのため、電流パルスのピーク数が、帯電ブラシ２０の１周当たり２００個になるような閾値を設定することが好ましい。本実施例では、そのような閾値を求めると、０．１μＡとなる。したがって、この閾値以上の電流パルス数をカウントすることによって、帯電に寄与するフィラメントの数を定量的に測定することができる。
【００５０】
このように、電流パルス測定においては、微小な接触領域を部分的に検出するので、電極２３１は小さい程、フィラメントの劣化状態を検出する精度が良いと言える。電極２３１のフィラメントに接触する面（接触面）の最大幅（電極とフィラメントとの相対移動方向の最大長さ）は、フィラメントの接触点間の距離より小さいことが望まれる。電極２３１が大き過ぎると、フィラメントが複数本同時に触れるので、検出範囲内に劣化したフィラメントが存在しても、正常なフィラメントに紛れて劣化検出感度が低くなってしまう。フィラメントの接触点間の距離は、あるフィラメントの接触点に対する周囲の近接するフィラメントの接触点との距離を平均した平均接触間隔として求めることができる。本実施例では、上記フィラメントの接触点間の距離は、透明ガラス平板に帯電ブラシ２０を侵入量０．７５ｍｍ（電極の帯電ブラシに対する侵入量に相当）で接触させて、ガラスの裏側から光学顕微鏡で観察することによって求めた。本実施例では、フィラメント１０本それぞれの接触点間の距離を平均したものを平均接触間隔とした。本実施例では、平均接触間隔が１２０μｍであるので、最大幅が１２０μｍ以下の電極２３１を用いることが必要である。上述のように、本実施例では、電極２３１の最大幅は２０μｍであるので、この条件を満足する。
【００５１】
このように、電極２３１はμｍオーダーの微小なものを用いることになるで、摺擦スピードをなるべく遅くして、さらに電流検出器２３２は電極２３１の大きさに応じて時間分解能の高いものを選ぶことが好ましい。フィラメントの移動方向に対する電極２３１の最大幅が小さ過ぎたり、検出時の帯電ブラシ２０の周速が早過ぎたりすると、フィラメントが電極２３１を通過する時間が短くなり、電流検出器２３２の時間分解精度が不足してしまうことが考えられる。つまり、フィラメントの接触点が電極２３１を通過する時間以下に、電流検出器２３２のサンプリング時間を設定することが望まれる。本実施例では、電極２３１の最大幅が金線の直径φ２０μｍになり、周速１００ｍｍ／ｓｅｃの帯電ブラシ２０が２０μｍ移動するのに０．２ミリ秒かかる。そのため、電流検出器２３２のサンプリング時間は０．１ミリ秒に設定して検出を行った。
【００５２】
以上のように、電流検出器２３２の時間分解能の許す限り極めて小さい電極２３１を選ぶことが、精度の観点で良いと言える。ただし、画像不良として視認できない程小さい領域の帯電不良は検出する必要性が低い。そのため、電極２３１の最大幅は、μｍオーダーで十分な効果が得られると言える。人間の視認感度では、幅１５μｍ以下のスジ状画像欠陥は目には見えず、トナーの拡がりを考慮しても１μｍ以上の帯電不良が検出できれば十分である。つまり、電極２３１の最大幅は、１μｍ以上であってよい。
【００５３】
５．電流パルス数の検出
次に、電流パルス数が見かけの接触密度に感度があるかを検証するため、帯電ブラシ２０の植毛密度と電流パルス数との関係を調べた。帯電ブラシ２０の植毛密度を変化させることで、通電可能なフィラメントの接触密度をコントロールすることと同等の検証が可能である。本実施例では、植毛密度が４００００〜１２００００本／ｉｎｃｈ２となる５水準の帯電ブラシ２０を用意した。各帯電ブラシ２０における帯電ブラシ２０のニップ抵抗値は、いずれも１×１０７Ωであった。図８に植毛密度と電流パルス数との関係を示す。図８より、植毛密度に対して十分な感度が得られていることがわかる。
【００５４】
また、各帯電ブラシ２０を用いて画像出力を行い、画質（粒状性）と充電率も測定した。図９に植毛密度と粒状性との関係を示し、図１０に植毛密度と充電率との関係を示す。図９より、植毛密度８００００本／ｉｎｃｈ２以下で、植毛密度が低いほど粒状性が悪化していることがわかる。また、図１０より、植毛密度４００００本／ｉｎｃｈ２以下で、充電率がやや低下しているが、植毛密度６００００本／ｉｎｃｈ２以上ではほぼ充電率１００％となることがわかる。
【００５５】
図８、図９、図１０を比較すると、電流パルス数は画質や帯電性より、植毛密度に対する感度が高いことがわかる。すなわち、本実施例によれば、劣化したフィラメントの増加（通電可能なフィラメントの減少）を精度良く検出することが可能である。
【００５６】
６．画像出力耐久試験
以上説明した電流パルス検出装置２３による電流パルスの測定と、粒状性の評価とを行いながら、画像出力耐久試験を行った。
【００５７】
図１１に、耐久枚数と電流パルス数との関係を示し、図１２に耐久枚数と粒状性との関係を示す。図１１、図１２より、およそ１６０００枚から電流パルス数が減少し始めているのに対し、粒状性の悪化は２４０００枚からであることがわかる。電流パルス数と粒状性との関係は、図１３に示すとおりである。図１３より、電流パルス数が１３０個程度まで減少しても、画質への影響は現れていないことがわかる。これは、帯電ブラシ２０の劣化によって見かけ接触密度は減少し、微小帯電ムラは増加傾向にあるが、画像としては検出されないレベルである場合があるからと考えられる。
【００５８】
このように、電流パルス検出装置２３を用いることによって、充電率やニップ抵抗を測定するよりも、感度良く帯電ブラシ２０の劣化状態を検出することが可能であり、画質の悪化を未然に防止することが可能となる。また、粒状性測定のための評価画像を出力する必要性が低くなり、ダウンタイム（調整動作などのために画像出力ができない期間）の短縮を図ることが可能となる。
【００５９】
７．効果
本実施例の効果を検証するため、画像出力耐久試験を行った。本実施例では、耐久枚数２０００枚毎に電流パルスを測定し、電流パルス数の閾値（所定値）として帯電ブラシ２０の１周当たりの電流パルス数が１３０個以下になった時点で、未使用の帯電ブラシ２０に交換することを繰り返した。その結果、図１４に示すように、長期に渡って画質を良好なレベルに保つことが可能であった。
【００６０】
本実施例との比較のために、画質の悪化状態を検出して帯電ブラシ２０の交換時期を判断する例を示す。耐久枚数２０００枚毎に粒状性を測定し、粒状性が３．０以上になった時点で、未使用の帯電ブラシ２０に交換することを繰り返した。その結果、図１５に示すように、交換前に一度画質が悪化した。
【００６１】
このように、粒状性で交換時期を判断した場合（図１５）よりも、本実施例のように電流パルスで交換時期を判断した場合（図１４）の方が、より高精度に帯電ブラシ２０の劣化状態を検出することが可能である。
【００６２】
８．制御態様及び制御フロー
図１６は、本実施例の画像形成装置１００の要部の概略制御態様を示す。制御部（コントローラ）１１０は、演算処理を行う中心的素子である制御手段としてのＣＰＵ１１１、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ（記憶媒体）１１２などを有して構成される。書き換え可能なメモリであるＲＡＭには、制御部１１０に入力された情報、検知された情報、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。ＣＰＵ１１１とＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ１１２とは互いにデータの転送や読込みが可能となっている。
【００６３】
制御部１１０は、画像形成装置１００の各部を統括的に制御してシーケンス動作させる。制御部１１０は、画像読取り装置やパーソナルコンピュータなどの外部のホスト装置（図示せず）から画像形成信号（画像データ、制御指令）などが入力され、これに従って画像形成装置１００の各部を制御して、画像形成動作を実行させる。特に、本実施例では、制御部１１０は、次の各手段を制御して、帯電ブラシ２０の劣化状態の検出動作を実行させる実行手段として機能し得る。駆動モータＭ１、Ｍ２、帯電バイアス電源Ｓ１、電流パルス検出装置２３の電流検出器２３２、画像出力枚数カウンタ１２０、操作部１３０などである。画像出力枚数カウンタ１２０は、画像を出力する毎に画像出力枚数を積算して記憶する記憶装置で構成されている。また、操作部１３０は、画像形成装置１００の装置本体に設けられており、操作者に情報を報知する報知手段として情報表示部（ディスプレイ）を備えている。
【００６４】
図１７は、本実施例における帯電ブラシ２０の劣化状態の検出動作の概略制御フローを示す。本実施例では、当該検出動作は、所定の頻度で非画像形成時に実行される。当該検出動作を実行し得る非画像形成時としては、次のものが挙げられる。画像形成装置の電源投入時やスリープモードからの復帰時などの定着温度の立ち上げなどのための所定の準備動作が実行される前多回転動作時がある。また、画像形成信号が入力されてから実際に画像情報に応じた画像を書き出すまでに所定の準備動作が実行される前回転動作時がある。また、連続画像形成時の記録材と記録材との間に対応する紙間時がある。また、画像形成が終了した後に所定の整理動作（準備動作）が実行される後回転動作時がある。
【００６５】
まず、制御部１１０は、画像出力枚数カウンタ１２０から画像出力枚数を読み込む（Ｓ１０１）。制御部１１０は、画像出力枚数が２０００枚に到達したか否かを判断する（Ｓ１０２）。
【００６６】
Ｓ１０２において、画像出力枚数が２０００枚に到達したと判断した場合、制御部１１０は、次のような処理を行う。すなわち、感光体１の駆動モータＭ１を停止させるとともに、帯電ブラシ２０の駆動モータＭ２の駆動速度を変更して帯電ブラシ２０の回転速度を電流パルスの測定用の回転速度に変更する（Ｓ１０３）。次に、制御部１１０は、帯電バイアス電源Ｓ１から帯電ブラシ２０に電流パルスの測定用のバイアスを印加させ、電流検出器２３２の出力を読み込んで、電流値が閾値以上である電流パルスの数を帯電ブラシ２０の１周分にわたりカウントする（Ｓ１０４）。次に、制御部１１０は、電流パルス数が閾値の１３０個以下か否かを判断する（Ｓ１０５）。この電流パルス数の閾値は、図１３に示すような関係から予め求められてメモリ１１２に記憶されている。
【００６７】
Ｓ１０５において、電流パルス数が１３０個以下であると判断した場合、制御部１１０は、帯電ブラシ２０の交換を促す警告メッセージなどの情報を、画像形成装置１００の操作部１３０に表示させる（Ｓ１０６）。なお、当該情報は、画像形成装置１００に接続された外部のホスト装置において表示させてもよい。また、当該情報の表示に代えて又は加えて画像形成装置１００を強制的に停止させてもよい。その後、制御部１１０は、画像出力枚数カウンタ１２０をリセットさせて（Ｓ１０６）、制御を終了させる。
【００６８】
Ｓ１０５において、電流パルス数が１３０個より多いと判断した場合、制御部１１０は、帯電ブラシ２０の交換はまだ必要ないので、そのまま画像出力枚数カウンタ１２０をリセットさせて（Ｓ１０７）、制御を終了させる。
【００６９】
また、Ｓ１０２において、画像出力枚数が２０００枚未満であると判断した場合、制御部１１０は、まだ電流パルスの測定のタイミングではないので、そのまま制御を終了させる。
【００７０】
例えば、連続画像形成中に画像出力毎に画像出力枚数の確認を行い（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、条件を満足した場合に、紙間を延長して、又は当該連続画像形成ジョブの終了後の後回転時に、電流パルスの測定など（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）を実行することができる。その他、毎回の前多回転時、前回転時、又は後回転時に、当該検出動作を実行するなどしてもよい。ここで、ジョブとは、一の画像形成開始指示による単数又は複数の転写材に対する一連の画像形成動作である。
【００７１】
このように、本実施例では、画像形成装置１００は、被帯電体（感光体）１と、被帯電体１に接触可能な複数の接触部（ファーブラシのフィラメント）２１を有し電圧が印加されて被帯電体１を帯電させる帯電部材（帯電ブラシ）２０と、を有する。また、画像形成装置１００は、帯電部材２０の複数の接触部２１に接触可能な電極２３１と、少なくとも一方向に沿って電極２３１と複数の接触部２１とを相対移動させて電極２３１と複数の接触部とを摺擦させる駆動手段Ｍ２と、を有する。また、画像形成装置１００は、電極２３１と帯電部材２０との間に電圧を印加する電源Ｓ１と、電極２３１に流れる電流を検出する検出手段２３２と、を有する。さらに、画像形成装置１００は、駆動手段Ｍ２により上記摺擦をさせながら電源Ｓ１により電極２３１と帯電部材２０との間に電圧を印加して検出手段２３２により電流の検出を行う検出動作を実行させる実行手段（制御部）１１０を有する。ここで、電極２３１の上記一方向における幅は、電極２３１に対する帯電部材２０の複数の接触部２１の平均接触間隔以下である。そして、本実施例では、画像形成装置１００は更に、上記検出動作による検出結果として、検出手段２３２により検出された電流の極大点の数を計数する計数手段を有する。本実施例では、特に、上記計数手段は、電流値が所定値以上である極大点の数を計数する。本実施例では、制御部１１０が、この計数手段の機能を有する。なお、本実施例では、帯電部材２０は、被帯電体１に接触可能な複数の繊維束を有するブラシである。
【００７２】
以上、本実施例によれば、ブラシ状の帯電部材の微小範囲の劣化状態を精度良く検出することができる。これにより、ブラシ状の帯電部材で感光体を帯電させる際の微小帯電ムラの発生を抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施例では、電流パルス数が所定値以下に減少した時点で直ちに帯電ブラシの交換を行うように制御した。しかし、これに限定されるものではなく、同時点で帯電ブラシ２０に対する印加バイアスの調整を行うように制御したり、帯電ブラシ２０の清掃を行うように制御したりしてもよい。画像形成のプロセス条件としての帯電ブラシ２０への印加バイアスの調整、或いは帯電ブラシ２０の清掃などによって、帯電ブラシ２０を交換する前に延命措置を行うことが可能である。そして、その後所定量だけ帯電ブラシ２０を使用した時点や、電流パルス数が所定値以下に減少することが所定回数以上となった時点などに、帯電ブラシ２０を交換するように制御することができる。
【００７４】
ここで、印加バイアスの調整を行う場合、例えば図１７のＳ１０６に対応するステップで、調整手段としての制御部１１０が、次回以降の画像形成時に帯電ブラシ２０に印加する帯電バイアスを、感光体１の帯電極性側に高くするように調整することができる。また、上記清掃を行う場合、図１７のＳ１０６に対応するステップで、操作者に帯電ブラシ２０の清掃を促す表示を行ったり、帯電ブラシ２０を自動的に清掃する清掃工程を実行させたりすることができる。帯電ブラシ２０の清掃は、機械的な方法（払い落としたり吸引したりする清掃手段で付着物を除去するなど）、電気的な方法（画像形成時とは逆極性のバイアスを印加して付着トナーを吐き出すなど）など、使用可能な任意の方法を用い得る。
【００７５】
このように、画像形成装置１００は、電流の検出動作による検出結果に応じて、帯電部材２の交換を促す情報又は帯電部材２の清掃を促す情報を報知する報知手段を有していてよい。そして、この報知手段は、典型的には、パルス数の計数手段による計数結果が所定値以下の場合に、帯電部材２の交換を促す情報又は帯電部材２の清掃を促す情報を報知する。或いは、画像形成装置１００は、電流の検出動作による検出結果に応じて、画像形成のプロセス条件を調整する調整手段を有していてよい。そして、この調整手段は、典型的には、パルス数の計数手段による計数結果が所定値以下の場合に、画像形成のプロセス条件を調整する。
【００７６】
また、本実施例では、帯電ブラシ２０の劣化状態の検出動作を行うタイミングの指標として、画像出力枚数を用いた。しかし、これに限定されるものではなく、例えば感光体１の回転数（回転時間、走行距離）、帯電ブラシ２０の回転数（回転時間、走行距離）、帯電バイアスの印加時間など、帯電ブラシ２０の使用量と相関する情報を任意に用いることができる。
【００７７】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。したがって、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７８】
１．概要
本実施例では、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を制御し、画質を維持しながら帯電ブラシ２０の長寿命化を図る。
【００７９】
実施例１では、画像形成時の帯電ブラシ２０の周速を一定に設定したが、感光体１と帯電ブラシ２０との摺擦を多くすることによって、接触頻度が上がり、微小な電位ムラを小さくすることができる。例えば、使用による劣化により、通電可能なフィラメントの見かけ接触密度が使用初期に比べて１／２になっても、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を２倍にすれば、接触頻度は耐久初期と等しくなり、微小な電位ムラの悪化を抑えることができる。
【００８０】
なお、帯電ブラシ２０の使用初期から予め感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を上げておけば、接触密度が低下しても微小な電位ムラを抑えることができると考えられる。しかし、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を上げると、帯電ブラシ２０が汚れを掻き取り易くなったり、摩耗が進行したりするなどして、帯電ブラシ２０の寿命自体を短くしてしまう。つまり、なるべく周速が遅い（感光体との接触頻度が少ない）方が、帯電ブラシ２０の劣化を先延ばしにできる。そのため、帯電ブラシ２０の使用初期から必要以上に感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を上げないことで、帯電ブラシ２０を効率良く使うことが可能である。そこで、本実施例では、帯電ブラシ２０の劣化状態に合わせて、画像形成のプロセス条件として感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を制御することによって、帯電ブラシ２０をより効率良く使うことができるようにする。
【００８１】
２．手順
本実施例では、次の手順に従って感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を制御する。
【００８２】
まず、実施例１と同様の方法で測定した電流パルス数の異なる帯電ブラシ２０を用意し、それぞれの帯電ブラシ２０において一定周速で帯電した時の画質を評価し、電流パルス数と画質との関係を予め把握しておく。電流パルス数を振る方法としては、１つの帯電ブラシ２０を使用により劣化させるか、同じ種類のフィラメントで植毛密度の異なる帯電ブラシ２０を作製して使用する。
【００８３】
本実施例では、植毛密度が４００００〜１２００００本／ｉｎｃｈ２となる５水準の帯電ブラシ２０を用意した。各帯電ブラシ２０のニップ抵抗値は、いずれも１×１０７Ωであった。電流パルスの測定は、実施例１と同様、帯電ブラシ２０の周速を１００ｍｍ／ｓｅｃとして、金線の電極２３１を摺擦させ、帯電ブラシ２０に１００Ｖを印加したときに帯電ブラシ２０を介して電極２３１に流れる電流パルスをカウントした。画質評価の際には、帯電ブラシ２０の周速は４５０ｍｍ／ｓｅｃとして感光体１を帯電処理して画像出力を行った。各帯電ブラシ２０で測定して得た電流パルス数と画質との関係は、図１８に示すとおりである。
【００８４】
次に、画質を維持するために必要な電流パルス数の下限から、必要最低限の周速を換算する。図１８より、帯電ブラシ２０の周速を４５０ｍｍ／ｓｅｃとした場合の画質は、電流パルス数が１４０個以上の帯電ブラシ２０であればほぼ安定していることがわかる。本実施例で使用する帯電ブラシ２０の植毛密度は１２００００本／ｉｎｃｈ２であり、帯電ブラシ２０の使用初期に測定される電流パルス数が２００個であるので、接触密度が７割になっても帯電性を維持することが可能である。したがって、帯電ブラシ２０の使用初期には、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を７割に減少させても、同等の帯電性能が得られる。つまり、感光体１との摺擦を抑えながら、高画質を維持することができる。このような相対速度と電流パルス数との関係から、各電流パルス数に対する、画質を維持するために必要な感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を求めることができる。そして、その関係を用いて、検出された各電流パルス数に対して、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を制御することができる。なお、本実施例では、感光体１の周速は一定とされるので、具体的には帯電ブラシ２０の周速を変更することによって、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を変更する。
【００８５】
３．効果
次に、本実施例の効果を検証するため、画像出力耐久試験を行った。本実施例では、耐久枚数２０００枚毎に電流パルス検出装置２３によって電流パルスを検出し、その結果に応じて周速制御を行った。この時、検出された電流パルス数に対して設定する帯電ブラシ２０の周速を図１９に示す。そして、電流パルス数が１４０個以下になった時点で、未使用の帯電ブラシ２０に交換することを繰り返した。
【００８６】
その結果、図２０に示すように、長期に渡って画質を良好なレベルに保つことが可能であった。また、帯電ブラシ２０の１個当たりの耐久寿命は、４６０００枚であった。なお、周速制御をしない（周速４５０ｍｍ／ｓｅｃ一定）の耐久試験では、帯電ブラシ２０の１個当たりの耐久寿命は平均２２０００枚であった。このように、本実施例の周速制御によって、帯電ブラシ２０をより効率的に使用し、長期に渡って画質を良好なレベルに保つことが可能である。
【００８７】
４．制御態様及び制御フロー
本実施例の画像形成装置１００の要部の概略制御態様は実施例１で説明した図１６に示すものと同様である。本実施例では、調整手段としての制御部１１０が、プロセス条件として感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度を調整する。
【００８８】
図２１は、本実施例における帯電ブラシ２０の劣化状態の検出動作、周速制御動作の概略制御フローを示す。
【００８９】
図２１におけるＳ２０１〜Ｓ２０４の処理は、実施例１で説明した図１７におけるＳ１０１〜Ｓ１０４の処理と同様である。
【００９０】
そして、Ｓ２０５では、制御部１１０は、Ｓ２０４で検出した電流パルス数に応じて、図１９に示すような電流パルス数と帯電ブラシ２０の周速との関係から、次回以降の画像形成時の帯電ブラシ２０の周速を設定してメモリ１１２に記憶する。この関係は、予め求められてメモリ１１２に記憶されている。
【００９１】
図２１におけるＳ２０６〜Ｓ２０８の処理は、実施例１で説明した図１７におけるＳ１０５〜Ｓ１０７の処理と同様である。ただし、本実施例では、Ｓ２０６において、制御部１１０は、電流パルス数が閾値の１４０個以下か否かを判断する。
【００９２】
本実施例においても、例えば、連続画像形成中に画像出力毎に画像出力枚数の確認を行い、条件を満足した場合に、紙間を延長して、又は当該連続画像形成ジョブの終了後の後回転時に、当該検出動作を実行することができる。その他、毎回の前多回転時、前回転時、又は後回転時に、当該検出動作を実行するなどしてもよい。
【００９３】
以上のように、本実施例によれば、通電可能なフィラメントの見かけの接触密度が低下しても、帯電ブラシ２０と感光体１との相対速度を制御することにより、微小な電位ムラを抑えることができる。これにより、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られるとともに、帯電ブラシ２０をより効率良く使用することができる。
【００９４】
なお、本実施例では、感光体１と帯電ブラシ２０との相対速度（具体的には帯電ブラシ２０の周速）の制御という方法を用いて、使用により劣化して帯電能力が低下したフィラメントの帯電能力を高めた。この他に、画像形成時に帯電バイアスにＡＣバイアスを重畳するなど、使用により劣化して帯電能力が低下したフィラメントの帯電能力を高めることのできる他の方法を用いても、同様の効果が得られると考えられる。
【００９５】
実施例３
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。したがって、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００９６】
本実施例では、帯電ブラシ２０の回転軸方向における帯電ブラシ２０の劣化状態のムラを検出する。
【００９７】
実施例１、２では、電流パルス検出装置２３は、帯電ブラシ２０の回転軸方向の１箇所で電極２３１によって電流パルスを検出した。帯電ブラシ２０の回転軸方向において帯電ブラシ２０の劣化が実質的に同じように進行すると想定される場合など、実施例１の構成でも十分に所期の効果が得られる場合がある。しかし、帯電ブラシ２０の回転軸方向に複数個所で帯電ブラシ２０の劣化状態を検出することでより精度よく帯電ブラシ２０の劣化状態を検出できる場合がある。例えば、感光体１の回転軸方向で画像比率の異なる画像を繰り返し出力すると、画像比率の高い部分だけが帯電ブラシ２０のフィラメントの汚染の進行が早くなる。また、装置の偏芯や取り付けの傾きなどによって、部分的に帯電ブラシ２０のフィラメントの摩耗ムラが発生する場合がある。そのような場合に、帯電ブラシ２０の回転軸方向の複数箇所で劣化状態を検出することによって、同方向における帯電ブラシ２０の劣化状態の傾向を検出し、帯電ムラが発生する前に帯電ブラシ２０を交換などすることが可能である。
【００９８】
帯電ブラシ２０の回転軸方向の複数個所で電流パルスを検出するためには、例えば次のような方法がある。まず、図２２（ａ）に示すように、電極２３１を帯電ブラシ２０の回転軸方向に移動させる移動手段を設ける方法がある。また、図２２（ｂ）に示すように、電極２３１を帯電ブラシ２０の回転軸方向の複数個所に配置して、それぞれの電極２３１で電流パルスの検出を行う方法がある。いずれの方法を用いる場合も、感光体１の回転軸方向における画像形成可能領域内に対応する、帯電ブラシ２０の回転軸方向の範囲内の複数箇所で、電流パルスを検出できるようにすればよい。この電極２３１と帯電ブラシ２０との摺擦方向と交差する方向における検出箇所の数は、例えばその方向における画像の解像度以下の任意の数とすることができるが、制御時間や制御の複雑さの観点などから例えば１０箇所以下が適当である。
【００９９】
本実施例では、図２２（ａ）に示す方法を採用し、電極２３１を移動させるための移動手段として、レール２３３（図２４）と、該レール２３３に沿って電極２３１を移動させる駆動部２３６（図２４）とを設置した。そして、帯電ブラシ２０の回転軸方向の３箇所で電流パルスの検出を行った。
【０１００】
本実施例の効果を検証するために、実施例１と同様の条件で画像出力耐久試験を行った。本実施例では、耐久枚数２０００枚毎に、帯電ブラシ２０の回転軸方向の３箇所で実施例１と同様の条件で電流パルス検出を行った。そして、該３箇所のうちいずれか１箇所でも、帯電ブラシ２０の１周当たりの電流パルス数が画質維持の下限値である１３０個以下となった時点で、未使用の帯電ブラシ２０に交換することを繰り返した。その結果、図２３に示すように、長期に渡って画質を良好なレベルに保つことが可能であった。
【０１０１】
図２４は、本実施例の画像形成装置１００の要部の概略制御態様を示す。本実施例における制御態様は、実施例１で説明した図１６に示すものと同様であるが、本実施例では、上記電極２３１の移動手段が設けられている。該移動手段は、上述のように、レール２３３と、駆動部２３６と、を有している。レール２３３は、帯電ブラシ２０の回転軸方向に沿って設けられている。また、駆動部２３６は、例えば、電極２３１を保持するとともにレール２３３に移動可能に係合された支持部２３４と、支持部２３４と係合（螺合）するスクリュー２３５と、スクリュー２３５を回転駆動する駆動モータＭ３とを有する。そして、駆動モータＭ３でスクリュー２３５を正回転又は逆回転させることで、これに係合された支持部２３４をレール２３３に沿って移動させ、これによって電極２３１をレール２３３に沿って移動させることができる。なお、この移動手段は、測定時以外に電極２３１を帯電ブラシ２０と接触しない位置に退避させるために用いることもできる。
【０１０２】
また、本実施例における帯電ブラシ２０の劣化状態の検出動作の制御フローは、実施例１で説明した図１７に示すものと同様である。ただし、本実施例では、Ｓ１０４に対応するステップで電極２３１を移動させて帯電ブラシ２０の回転軸方向の３箇所で電流パルス数を検出する。そして、Ｓ１０５に対応するステップで、３箇所のうちいずれか１箇所でも電流パルス数が１３０個以下となったか否かを判断する。
【０１０３】
このように、本実施例では、電流の検出動作では、電極２３１と複数の接触部２１とを摺擦させる方向（少なくとも一方向）と交差する方向における複数の位置で、当該摺擦をさせながら検出手段２３２により電流の検出を行う。この場合、上記一方向と交差する方向に複数の電極２３１が設けられていてもよいし、上記一方向と交差する方向に電極２３１を移動させる移動手段が設けられていてもよい。
【０１０４】
以上のように、本実施例によれば、帯電ブラシ２０の回転軸方向で帯電ブラシ２０の劣化状態にムラがあるような場合でも、より精度よく帯電ブラシ２０の劣化状態を検出することができる。
【０１０５】
その他の実施例
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【０１０６】
上述の実施例では、帯電ブラシは回転可能なロールブラシであったが、本発明は帯電ブラシが固定ブラシである場合にも適用することができる。すなわち、上述の実施例で説明した効果は、フィラメントと電極とが摺擦することで達成されるものである。したがって、帯電ブラシが固定ブラシである場合であっても、停止している状態の該ブラシに対して電極を移動させるための駆動手段を設けることにより、該ブラシの劣化状態の検出を行うことが可能である。固定ブラシとしては、平型固定タイプ（デッキブラシ状）のものを使用したり、上述の実施例１と同様のロール状のものを停止させて使用したりすることができる。この場合、電極の帯電ブラシに対する移動方向は、帯電ブラシの短手方向（感光体の表面移動方向に沿う方向）にしてもよいし、帯電ブラシの長手方向（感光体の表面移動方向と交差する方向）にしてもよいし、これらの両方にしてもよい。例えば電極を帯電ブラシの短手方向に移動させる場合には、帯電ブラシの長手方向に複数の電極を設けて、該長手方向の複数個所で電流の測定を行うようにしてもよい。同様に、例えば電極を帯電ブラシの長手方向に移動させる場合には、帯電ブラシの短手方向に複数の電極を設けて、該短手方向の複数個所で電流の測定を行うようにしてもよい。この場合の電極の駆動手段としては、例えば、実施例３で説明した移動手段と同様のものを用いることができる。なお、この場合、帯電ブラシの劣化状態の検出動作を行う際には、画像形成時に感光体に接触している帯電ブラシのブラシ繊維の先端側に電極が接触することが可能なように、帯電ブラシ、感光体、電極のいずれか又は全てを適当に移動させる手段を設ければよい。
【０１０７】
また、上述の実施例のように帯電ブラシがロールブラシである場合においても、ロールブラシの回転方向と回転軸方向の二次元で電流を検出することが可能である。
【０１０８】
また、電流の測定時に、感光体、帯電ブラシ、又はこれら両方を移動させることで、感光体と帯電ブラシとを離間させてもよい。また、電流の測定値時に感光体は回転していてもよい。
【０１０９】
また、上述の実施例では、帯電部材としてはブラシ状の部材を用いた。本発明は、帯電部材がブラシ状の部材である場合に極めて有効に作用し得るものであるが、これに限定されるものではない。すなわち、上述の実施例で説明した効果は、感光体に接触して通電可能な帯電部材の接触部の接触密度の変化を利用することで得られるものである。そのため、本発明は、その他の帯電部材を用いる接触帯電システムであっても適用可能である。例えば、スポンジローラ、ゴムローラ、磁気ブラシ、スポンジローラ、ファーブラシに微粒子を含ませものを用いた帯電システムなどが挙げられる。いずれも、感光体に接触して通電可能な複数の接触部を有し、該接触部の劣化（汚染、磨耗など）によって帯電部材の帯電能力が低下してくるものである。したがって、上述の実施例の場合と同様に、該接触部に最大幅が平均接触間隔以下の電極を摺擦させることで電流を検出して、該接触部の劣化状態を検出し、帯電部材の劣化状態を検出することができる。
【０１１０】
また、上述の実施例では、現像剤としては２成分現像剤を用いたが、１成分現像剤を用いる場合にも本発明は等しく適用でき、同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
また、上述の実施例では、画像形成装置において帯電部材の劣化状態を検出した。そして、上述の実施例では、その検出結果に応じて、情報の報知や画像形成のプロセス条件の調整を行った。しかし、本発明の原理を用いた帯電部材の検査方法も企図し得る。例えば、上述の実施例のものと同様の電流パルス検出装置と帯電電源とを備えた検査装置などを用いて、例えば未使用の帯電部材の選別、使用中又は使用後の帯電部材の点検などの任意の目的のために、帯電部材を検査することができる。そして、当該検査において、例えば検出された電流パルス数が所定値以下の帯電部材を不合格とし、所定値を超えた帯電部材を合格とするなどの判定が可能である。これにより、ブラシ状の帯電部材などの被帯電体に接触可能な複数の接触部を備えた帯電部材が所望の性能を発揮し得るか否かをより正確に判断することが可能となる。すなわち、この帯電部材の検査方法は、次のような手順を含んでいる。帯電部材２の複数の接触部２１に接触可能な電極２３１と、複数の接触部２１とを、少なくとも一方向に沿って相対移動させて電極と複数の接触部とを摺擦させながら、電極と帯電部材との間に電圧を印加して電極に流れる電流を検出することである。ここで、電極２３１として、上記一方向における幅が、電極２３１に対する複数の接触部２１の平均接触間隔以下であるものを用いる。また、当該帯電部材の検査方法は、上述の実施例において帯電部材の劣化状態の検出動作に関連して説明したその他の特徴も同様に有し得る。
【０１１２】
また、上述の実施例では、電極に流れる電流パルスの数の情報に基づいて帯電部材の劣化状態を検出した。しかし、これに限定されるものではなく、帯電部材の複数の接触部の接触間隔ごとに電極に流れる電流を検出することで得られる、帯電部材の劣化状態と相関する任意の情報に基づいて、帯電部材の劣化状態を検出することができる。例えば、帯電部材の劣化に伴って接触部の１個当たりに流れる電流が多くなることが分かっている場合などに、予め定められた所定の閾値以上の電流値（図７における電流値に相当）のパルスが検知された場合に帯電部材が劣化したと判断してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１          感光体
２          帯電装置
２０        帯電ブラシ
２１        ファーブラシ
２２        芯金
２３        電流パルス検出装置
２３１      電極
２３２      電流検出器
【図１】
2015212776.tif 000004
【図２】
2015212776.tif 000005
【図３】
2015212776.tif 000006
【図４】
2015212776.tif 000007
【図５】
2015212776.tif 000008
【図６】
2015212776.tif 000009
【図７】
2015212776.tif 000010
【図８】
2015212776.tif 000011
【図９】
2015212776.tif 000012
【図１０】
2015212776.tif 000013
【図１１】
2015212776.tif 000014
【図１２】
2015212776.tif 000015
【図１３】
2015212776.tif 000016
【図１４】
2015212776.tif 000017
【図１５】
2015212776.tif 000018
【図１６】
2015212776.tif 000019
【図１７】
2015212776.tif 000020
【図１８】
2015212776.tif 000021
【図１９】
2015212776.tif 000022
【図２０】
2015212776.tif 000023
【図２１】
2015212776.tif 000024
【図２２】
2015212776.tif 000025
【図２３】
2015212776.tif 000026
【図２４】
2015212776.tif 000027