(57)【要約】【課題】画像形成動作を中断することなく像担持体の特性を測定して画像形成条件を補正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１０１と、帯電ローラ１０３と、帯電電流検出器５０２と、現像ローラ１０６と、回収ローラ１１１と、回収ローラ１１１に電圧を印加する回収高圧回路１１０と、画像形成条件を変更する画像条件調整器５０５と、を備え、回収高圧回路１１０は、第１回収電圧と第２回収電圧とを回収ローラ１１１に印加し、帯電電流検出器５０２は、回収ローラ１１１に第１回収電圧を出力するときの第１帯電電流と、回収ローラ１１１に第２回収電圧を出力するときの第２帯電電流と、を検出し、画像条件調整器５０５は、第１回収電圧と第２回収電圧との電圧差分、及び、第１帯電電流と第２帯電電流との電流差分、に基づいて、画像形成条件を変更する画像形成装置５００を構成した。【選択図】  図１
2015184348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に直流電圧を印加して前記像担持体の表面電位を所定電圧に帯電する帯電手段と、
前記帯電手段が前記像担持体を帯電させるときに通電する直流電流を検出する検出手段と、
前記像担持体の表面の静電像を現像剤で現像する現像手段と、
前記像担持体の表面の現像剤を回収する回収部材と、
前記回収部材に電圧を印加する印加手段と、
画像形成条件を変更するコントローラと、
を備え、
前記印加手段は、第１回収電圧と、前記第１回収電圧と異なる第２回収電圧と、を前記回収部材に印加し、
前記検出手段は、前記回収部材に前記第１回収電圧を出力するときの第１帯電電流と、前記回収部材に前記第２回収電圧を出力するときの第２帯電電流と、を検出し、
前記コントローラは、前記第１回収電圧と前記第２回収電圧との電圧差分、及び、前記第１帯電電流と前記第２帯電電流との電流差分、に基づいて、画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１回収電圧は、測定時に前記回収部材に印加する電圧であり、
前記第２回収電圧は、通常の画像形成時に前記回収部材に印加される電圧であり、
前記第１回収電圧は、前記第２回収電圧よりも高い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】
前記第１回収電圧は、前記検出手段が検出した電流が最大となったときに前記印加手段が前記回収部材に印加する電圧であ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４】
前記第２回収電圧は、前記検出手段が検出した電流が最小となったときに前記印加手段が前記回収部材に印加する電圧であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１回収電圧は、特定時に前記回収部材に印加される電圧であり、
前記第２回収電圧は、通常の画像形成時に前記回収部材に印加される電圧であり、
前記第１回収電圧は、前記第２回収電圧未満であ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６】
前記第２回収電圧は、前記検出手段が検出した電流が最大となったときに前記印加手段が前記回収部材に印加する電圧であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１回収電圧は、前記検出手段が検出した電流が最小となったときに前記印加手段が前記回収部材に印加する電圧であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の表面の現像剤を回収する期間は、前記像担持体の表面に現像剤が現像される位置から前記像担持体の表面で現像剤が前記回収部材に回収される位置までの距離、及び、前記像担持体の回転速度、に基づいて算出される時間以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第１回収電圧から前記第２回収電圧へと一気に変更することで前記第１帯電電流から前記第２帯電電流へと一気に変更することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記第１回収電圧から前記第２回収電圧へと直線的に変更することで前記第１帯電電流から前記第２帯電電流へと直線的に変更することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記帯電手段が出力する帯電電圧と、前記第１帯電電流又は前記第２帯電電流をも加味して、画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記帯電手段及び前記現像手段の駆動を制御することにより、画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項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、帯電ローラから感光体ドラムに流れる帯電電流、及び、感光体ドラムの表面の帯電電圧を測定して感光体ドラムの電気特性を検出する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、帯電部材に微小電流を流したときに掛かる電圧を測定して放電開始電圧を決定し、これに基づいて画像形成に使用する帯電電圧を補正する技術が開示される。こうした構成によれば、感光体ドラムが耐久に伴って膜厚が薄くなり、静電容量が増加し、放電開始電圧やＶ−Ｉ特性の変化しても、これに対応して安定した画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、感光体ドラムの放電開始電圧を測定するときに帯電電圧が変更されるために、感光体ドラムの電位が変化してしまい、画像形成中に感光体ドラムの放電開始電圧が測定できない。もし画像形成動作中に放電開始電圧を測定する必要が発生した場合は、画像形成動作を中断して再度感光体ドラムの状態を検出する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、画像形成動作を中断することなく像担持体の特性を測定して画像形成条件を補正することが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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に直流電圧を印加して前記像担持体の表面電位を所定電圧に帯電する帯電手段と、前記帯電手段が前記像担持体を帯電させるときに通電する直流電流を検出する検出手段と、前記像担持体の表面の静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記像担持体の表面の現像剤を回収する回収部材と、前記回収部材に電圧を印加する印加手段と、画像形成条件を変更するコントローラと、を備え、前記印加手段は、第１回収電圧と、前記第１回収電圧と異なる第２回収電圧と、を前記回収部材に印加し、前記検出手段は、前記回収部材に前記第１回収電圧を出力するときの第１帯電電流と、前記回収部材に前記第２回収電圧を出力するときの第２帯電電流と、を検出し、前記コントローラは、前記第１回収電圧と前記第２回収電圧との電圧差分、及び、前記第１帯電電流と前記第２帯電電流との電流差分、に基づいて、画像形成条件を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像形成動作が中断されることなく像担持体の特性が測定されて画像形成条件が補正される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】新品時の感光体ドラムの帯電電圧と帯電電流の関係、及び、耐久後の感光体ドラムの帯電電圧と帯電電流の関係を示すグラフである。
【図３】感光体ドラムに印加した電圧と、その際に流れる電流との関係を示した図である。
【図４】回収ローラ電圧の印可タイミングと、感光体ドラムの表面電位と、の関係を主に示すタイミングチャートである。
【図５】ＣＰＵ及びその周辺の構成のブロック図である。
【図６】ＣＰＵのＶ−Ｉ特性検出器の制御工程を示すフローチャートである。
【図７】ＣＰＵの画像条件調整器の制御工程を示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係る画像形成装置において、回収ローラ電圧の印加タイミングと、感光体ドラムの表面電位と、の関係を主に示すタイミングチャートである。
【図９】ＣＰＵ及びその周辺の構成のブロック図である。
【図１０】放電開始時検出器の制御工程を示すフローチャートである。
【図１１】除電時検出器の制御工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１に係る画像形成装置５００の断面図である。図１に示されるように、画像形成装置５００は装置本体５００Ａを有する。装置本体５００Ａの内部には、『像担持体』としての感光体ドラム１０１が配置される。感光体ドラム１０１の周囲には、帯電ローラ１０３、露光装置１０４、現像ローラ１０６、転写ローラ１０８、回収ローラ１１１が配置される。
【００１１】
『帯電手段』としての帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１に直流電圧を印加して感光体ドラム１０１の表面電位を所定電圧に帯電する。『現像手段』としての現像ローラ１０６は、感光体ドラム１０１の表面の静電像を現像剤で現像する。『回収部材』としての回収ローラ１１１は、感光体ドラム１０１の表面の現像剤を回収する。
【００１２】
帯電ローラ１０３には帯電高圧回路１０２が接続される。帯電高圧回路１０２が帯電ローラ１０３に帯電電圧を印加すると、感光体ドラム１０１の表面は所定の電位に帯電される。露光装置１０４は、画像データに基づいて点灯してレーザ１０４Ｘを発射し、感光体ドラム１０１の表面に露光し、感光体ドラム１０１の表面には静電像が形成される。
【００１３】
現像ローラ１０６には現像高圧回路１０５が接続される。現像高圧回路１０５が現像ローラ１０６を介してトナーに現像電圧を印加すると、前述の静電像に対してトナーが供給されてトナー像が形成される。
【００１４】
転写ローラ１０８には転写高圧回路１０７が接続される。転写高圧回路１０７が転写ローラ１０８を介して記録材１０９に転写電圧を印加すると、感光体ドラム１０１の表面のトナー像が記録材１０９に転写される。
【００１５】
回収ローラ１１１には回収高圧回路１１０が接続される。回収高圧回路１１０が回収ローラ１１１を介して感光体ドラム１０１に回収電圧を印加すると、感光体ドラム１０１の表面の残ったトナーが回収ローラ１１１に回収される。ＣＰＵ１１２は、帯電高圧回路１０２、露光装置１０４、現像高圧回路１０５、転写高圧回路１０７、回収高圧回路１１０の出力を調整して画像形成動作を制御している。
【００１６】
図２は、新品時の感光体ドラム１０１の帯電電圧と帯電電流の関係、及び、耐久後の感光体ドラム１０１の帯電電圧と帯電電流の関係を示すグラフである。感光体ドラム１０１は、帯電高圧回路１０２で出力した帯電電圧によって所定の電位に帯電される。帯電電圧をＶ１、感光体ドラム１０１の静電容量をＣ１、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０３との間の静電容量をＣ２とすると、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０３との間に印可される電圧Ｖ２は以下の式（１）となる。
【００１７】
［数１］  Ｖ２ ＝ Ｃ１ ÷ （Ｃ１ ＋ Ｃ２ ） × Ｖ１ ・・・（１）
【００１８】
パッシェンの法則により、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０３間の空気層をｄ［μｍ］とすると、放電開始電圧Ｖ３は以下の式（２）となる。
【００１９】
［数２］  Ｖ ３＝ ３１２ ＋ ６．２ｄ・・・（２）
【００２０】
よって、以下の式（３）が成立する帯電電圧Ｖ３を印可すると、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０３間で放電が開始し、感光体ドラム１０１の表面が帯電される。
【００２１】
［数３］  Ｖ１ ≧（３１２＋６．２ｄ）（１ ＋ Ｃ２÷Ｃ１） ・・・（３）
【００２２】
しかし、耐久により感光体ドラム１０１の膜厚が変化すると、感光体ドラム１０１の静電容量が変動に伴って放電開始電圧が変動し、感光体ドラム１０１が実際に帯電する表面電位が変化する。感光体ドラム１０１の静電容量は以下の式（４）で表される。
【００２３】
［数４］  Ｃ１＝εＳ／ｔ・・・（４）
（ε：感光体ドラム１０１の静電容量、Ｓ：放電面積、ｔ：感光体ドラム１０１の厚み）
【００２４】
よって、耐久によって感光体ドラム１０１の厚みが薄くなると、感光体ドラム１０１の静電容量の増加に伴い放電開始電圧が減少する。そのため、感光体ドラム１０１の新品時の放電開始電圧Ｖ２０１よりも感光体ドラム１０１の耐久後の放電開始電圧Ｖ２０２の方が小さくなる。また、感光体ドラム１０１の表面電位をＶｄに帯電している時に感光体ドラム１０１に流れる電流Ｉは、以下の式（５）となる。
【００２５】
［数５］  ∫Ｉｄｔ＝Ｃ１・Ｖｄ・・・（５）
【００２６】
よって、感光体ドラム１０１の静電容量Ｃ１が増加すると、感光体ドラム１０１に流れる電流が増加する。そのため、帯電電圧に対する電流増加量を示す傾き（以後Ｖ−Ｉ特性と記す）は、感光体ドラム１０１が新品時のＶ−Ｉ特性α２０１よりも感光体ドラム１０１が耐久後のＶ−Ｉ特性α２０２のほうが大きくなる。
【００２７】
図３は、感光体ドラム１０１に印加した電圧と、その際に流れる電流との関係を示した図である。図３中で、プラストナーを用いた場合の様子が０の地点よりも右上のグラフであり、マイナストナーを用いた場合の様子が０の地点よりも左下のグラフである。制御工程では、サンプリングのためもあり、図３（ａ）→図３（ｂ）→図３（ｃ）→図３（ｂ）→図３（ｃ）・・・のような順に、図３（ｂ）→図３（ｃ）の制御工程を繰り返す。その後の制御工程で、サンプリングのために、図３（ｂ）→図３（ｄ）の制御工程を繰り返す。このことは図６を参照しつつ後述もする。
【００２８】
図３（ａ）は、帯電ローラ１０３による帯電前で感光体ドラム１０１の表面電位が０Ｖの時、感光体ドラム１０１に印加する電圧と感光体ドラム１０１に流れる電流との関係を示す。感光体ドラム１０１に印加する電圧がＶ３０１以上、又は、−Ｖ３０１以下になった時点で放電を開始する。この時の放電開始電圧をＶ３０１、Ｖ−Ｉ特性をα３０１とする。
【００２９】
図３（ｂ）は、帯電ローラ１０３による帯電後で感光体ドラム１０１の表面電位が−Ｖ３０３の時、感光体ドラム１０１に印加する電圧と感光体ドラム１０１に流れる電流との関係を示す。ここでは、帯電電位が加わることで、感光体ドラム１０１の表面電位が−Ｖ３０３に変わったことが示される。以下詳述する。
【００３０】
感光体ドラム１０１に図３（ａ）で示した放電開始電圧−Ｖ３０１以下に設定した帯電電圧−Ｖ３０２を印可すると、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０３との間で放電が開始される。その際の、感光体ドラム１０１の表面電位を−Ｖ３０３とすると、感光体ドラム１０１に印可する電圧と感光体ドラム１０１に流れる電流の関係は、図３（ａ）の関係に対して表面電位−Ｖ３０３分シフトして図３（ｂ）となる。
【００３１】
この時の感光体ドラム１０１の表面電位−Ｖ３０３は、感光体ドラム１０１に印可した帯電電圧Ｖ３０２と、放電開始電圧Ｖ３０１と、の差であり、以下の式（６）となる。
【００３２】
［数６］  −Ｖ３０３ ＝ −Ｖ３０２ ＋ Ｖ３０１・・・（６）
【００３３】
図３（ｃ）は、回収ローラ１１１による電圧印加前で感光体ドラム１０１の表面電位が−Ｖ３０５の時、感光体ドラム１０１に印加する電圧と感光体ドラム１０１に流れる電流の関係を示す。ここでは、回収ローラ電圧Ｖ３０４が加わることで、感光体ドラム１０１の表面電位が−Ｖ３０５に変わったことが示される。以下詳述する。
【００３４】
帯電ローラ１０３を通過した感光体ドラム１０１に対して回収ローラ電圧Ｖ３０４を印可する。そうすると、回収ローラ１１１の通過後の感光体ドラム１０１の表面電位を−Ｖ３０５とすると、感光体ドラム１０１に印可した電圧と感光体ドラム１０１に流れる電流の関係は、図３（ａ）の関係に対して表面電位−Ｖ３０５分シフトして図３（ｃ）となる。
【００３５】
この時の感光体ドラム１０１の表面電位−Ｖ３０５は、感光体ドラム１０１に印可した回収ローラ電圧Ｖ３０４と、放電開始電圧Ｖ３０１と、の差であり、以下の式（７）となる。
【００３６】
［数７］  −Ｖ３０５ ＝ Ｖ３０４ − Ｖ３０１・・・（７）
【００３７】
次に、回収ローラ１１１を通過した感光体ドラム１０１に対して帯電電圧−Ｖ３０２を印可すると、感光体ドラム１０１に流れる電流は−Ｉ３０１となる。この時の帯電電流Ｉ３０１は、以下の式（８）で示すことができる。
【００３８】
［数８］  −Ｉ３０１ ＝α３０１｛ −Ｖ３０２− （−Ｖ３０５− Ｖ３０１） ｝・・・（８）
【００３９】
図３（ｄ）は、回収ローラ１１１による電圧印加後で感光体ドラム１０１の表面電位が−Ｖ３０７の時、感光体ドラム１０１に印加する電圧と感光体ドラム１０１に流れる電流の関係を示す。ここでは、回収ローラ電圧Ｖ３０６が加わることで、感光体ドラム１０１の表面電位が−Ｖ３０７に変わったことが示される。以下詳述する。
【００４０】
回収ローラ電圧をＶ３０４からＶ３０６に変化させる。そうすると、回収ローラ１１１の通過後の感光体ドラム１０１の表面電位は−Ｖ３０５から−Ｖ３０７に変化し、感光体ドラム１０１に印可した電圧と電流の関係は図３（ａ）の関係に対して表面電位−Ｖ３０７分シフトして図３（ｄ）となる。
【００４１】
この時の感光体ドラム１０１の表面電位−Ｖ３０７は、回収ローラ電圧Ｖ３０６と放電開始電圧Ｖ３０１との差であり、以下の式（９）となる。
【００４２】
［数９］  −Ｖ３０７ ＝ Ｖ３０６− Ｖ３０１・・・（９）
【００４３】
回収ローラ１１１を通過した感光体ドラム１０１に対して帯電電圧−Ｖ３０２を印可した際の、感光体ドラム１０１に流れる電流を−Ｉ３０２とすると、−Ｉ３０２は以下の式（１０）で示すことができる。
【００４４】
［数１０］  −Ｉ３０２ ＝ α３０１｛ −Ｖ３０２− （−Ｖ３０７− Ｖ３０１） ｝・・・（１０）
【００４５】
よって、式（７）、式（８）、式（９）、式（１０）を用いると、感光体ドラム１０１のＶ−Ｉ特性α３０１は、帯電電流Ｉ３０１、帯電電流Ｉ３０２、回収ローラ電圧Ｖ３０４、回収ローラ電圧Ｖ３０６から、以下の式（１１）により算出することができる。
【００４６】
［数１１］  α３０１ ＝ （Ｉ３０１ − Ｉ３０２） ÷ （Ｖ３０５−Ｖ３０７）＝（Ｉ３０１ − Ｉ３０２） ÷ （Ｖ３０４− Ｖ３０６）・・・（１１）
【００４７】
図３（ｃ）より、式（１１）で算出した感光体ドラム１０１のＶ−Ｉ特性α３０１を用いると、帯電ローラ１０３通過後の感光体ドラム１０１の放電開始電圧Ｖ３０１は以下の式（１２）で表される。−Ｉ３０１÷α３０１ ＝ −Ｖ３０２ − （Ｖ３０４ − ２Ｖ３０１）の式が成り立ち、この式をＶ３０１が左辺になるように整理すると、式（１２）となる。
【００４８】
［数１２］Ｖ３０１ ＝ （Ｖ３０２ ＋Ｖ３０４ − Ｉ３０１÷α３０１ ） ÷２・・・（１２）
【００４９】
式（６）、式（１２）から、帯電ローラ１０３通過後の感光体ドラム１０１の表面電位−Ｖ３０３は以下の式（１３）で表される。
【００５０】
［数１３］  −Ｖ３０３＝ −Ｖ３０２ ＋ Ｖ３０１＝（−Ｖ３０２ ＋Ｖ３０４ − Ｉ３０１÷α３０１ ） ÷２・・・（１３）
【００５１】
よって、感光体ドラム１０１のＶ−Ｉ特性α３０１を算出するとともに、帯電電圧−Ｖ３０２で帯電した時の感光体ドラム１０１の表面電位−Ｖ３０３を検出することが可能となる。
【００５２】
図４は、本実施例における回収ローラ電圧の印可タイミングを示したタイミングチャートである。特に第２段目の回収ローラ電圧のグラフにおいて、Ｔ４０１からＴ４０２までの間は、通常の画像形成時の回収ローラ電圧の印加状況を示し、Ｔ４０２からＴ４０４までの間は、測定時の回収ローラ電圧の印加状況を示す。
【００５３】
第１段目の帯電電圧のグラフに示されるように帯電ローラ１０３は常に感光体ドラム１０１に対して帯電電圧−Ｖ３０２を印可している。従って、帯電ローラ１０３を通過した後に、感光体ドラム１０１の表面電位は（−Ｖ３０２ ＋ Ｖ３０１）となっている。
【００５４】
第２段目の回収ローラ電圧のグラフに示されるように、Ｔ４０１からＴ４０２までの間は、回収ローラ１１１は、感光体ドラム１０１に対して回収ローラ電圧Ｖ３０４を印可しており、感光体ドラム１０１上のトナーを回収する。なお、Ｔ４０１からＴ４０２の時間は、現像ローラ１０６から回収ローラ１１１までの距離と、感光体ドラム１０１の回転速度と、によって決定する。Ｔ４０１からＴ４０２の間に、感光体ドラム１０１は回収ローラ電圧Ｖ３０４により除電される。
【００５５】
第３段目の感光体ドラムの表面電位のグラフに示されるように、Ｔ４０１からＴ４０２までの間は、回収ローラ１１１を通過した後に、感光体ドラム１０１の表面電位は、−Ｖ３０５となる。このときに、第４段目の帯電電流のグラフに示されるように、Ｔ４０１からＴ４０２までの間は、帯電ローラ１０３から感光体ドラム１０１に流れる電流が−Ｉ３０１となる。
【００５６】
次に、Ｔ４０２からＴ４０４の間に、回収ローラ電圧が回収ローラ電圧Ｖ３０６に変更されると、回収ローラ１１１を通過した後の感光体ドラム１０１が表面電位−Ｖ３０７に変化し、帯電ローラ１０３から感光体ドラム１０１に流れる電流が−Ｉ３０２となる。
【００５７】
ここで説明したのは、つまり、以下の場合と言える。すなわち、『第１回収電圧』としての第１回収ローラ電圧Ｖ３０４は、測定時に回収ローラ１１１に印加される電圧であり、『第２回収電圧』としての第２回収ローラ電圧Ｖ３０６は、通常の画像形成時に回収ローラ１１１に印加される電圧である。そして、第１回収ローラ電圧Ｖ３０４は、第２回収ローラ電圧Ｖ３０６よりも高い。
【００５８】
このときに、第１回収ローラ電圧Ｖ３０４は、帯電電流検出器５０２が検出した電流が最大となったときに回収高圧回路１１０が回収ローラ１１１に印加する電圧である。また、第２回収ローラ電圧Ｖ３０６は、帯電電流検出器５０２が検出した電流が最小となったときに回収高圧回路１１０が回収ローラ１１１に印加する電圧である。
【００５９】
図５は、ＣＰＵ１１２及びその周辺の構成のブロック図である。ＣＰＵ１１２の内部には、帯電高圧制御器５０１、帯電電流検出器５０２、回収高圧制御器５０３、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４、画像条件調整器５０５、現像高圧制御器５０６が設けられる。ＣＰＵ１１２には、前述の帯電高圧回路１０２、現像高圧回路１０５、回収高圧回路１１０が接続される
【００６０】
帯電高圧制御器５０１は、帯電高圧回路１０２に接続され、帯電高圧回路１０２の電圧を変化させて、感光体ドラム１０１に印加する帯電電圧を変化させるように制御する。帯電電流検出器５０２は、帯電高圧回路１０２、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４、画像条件調整器５０５に接続され、感光体ドラム１０１に流れる帯電電流を検出する。
【００６１】
すなわち、『検出手段』としての帯電電流検出器５０２は、帯電ローラ１０３が感光体ドラム１０１を帯電させるときに通電する直流電流を検出する。特に、帯電電流検出器５０２は、回収ローラ１１１に第１回収電圧を出力するときの第１帯電電流と、回収ローラ１１１に第２回収電圧を出力するときの第２帯電電流と、を検出する。
【００６２】
回収高圧制御器５０３は、回収高圧回路１１０、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４、画像条件調整器５０５に接続され、回収高圧回路１１０の電圧を変化させて、回収ローラ１１１に印加する回収ローラ電圧を変化させるように制御する。つまり、『印加手段』としての回収高圧回路１１０は、回収ローラ１１１に電圧を印加するが、このときに、『第１回収電圧』と、第１回収電圧と異なる『第２回収電圧』と、を回収ローラ１１１に印加する。
【００６３】
Ｖ−Ｉ特性検出器５０４は、Ｖ−Ｉ特性α３０１を算出するための部位である。すなわち、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４は、回収ローラ電圧Ｖ３０４を印可している時の帯電電流Ｉ３０１と、回収ローラ電圧Ｖ３０６を印可している時の帯電電流Ｉ３０２と、を検出し、式（１１）に基づいてＶ−Ｉ特性α３０１を算出する。
【００６４】
画像条件調整器５０５は、前述のＶ−Ｉ特性検出器５０４からＶ−Ｉ特性α３０１を取得して画像形成条件を変更して調整するための部位である。すなわち、画像条件調整器５０５は、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４が検出したＶ−Ｉ特性α３０１、帯電電流検出器５０２が検出した帯電電流Ｉ３０１を、式（１３）に適用して、感光体ドラム１０１の表面電位を推定する。
【００６５】
このため、『コントローラ』としての画像条件調整器５０５は、第１回収電圧と第２回収電圧との電圧差分、及び、第１帯電電流と第２帯電電流との電流差分、に基づいて、画像形成条件を変更することになる。特に、そして、画像条件調整器５０５は、予め設定した画像形成条件となるように、帯電高圧制御器５０１及び現像高圧制御器５０６の設定電圧を調整する。こうして、画像条件調整器５０５は、帯電ローラ１０３及び現像ローラ１０６の駆動を制御することにより、画像形成条件を変更する。
【００６６】
図６は、ＣＰＵ１１２のＶ−Ｉ特性検出器５０４の制御工程を示すフローチャートである。Ｖ−Ｉ特性検出器５０４は、感光体ドラム１０１に帯電電圧Ｖ３０２を印可した後にＣＰＵ１１２によって起動される。
【００６７】
Ｖ−Ｉ特性検出器５０４は、回収高圧制御器５０３に対し、回収ローラ電圧Ｖ３０４を出力するように指示する（Ｓ６０１）。ＣＰＵ１１２は、感光体ドラム１０１上で回収ローラ電圧Ｖ３０４の印可部が帯電ローラ１０３を通過したか否かを判断する（Ｓ６０２）。ＣＰＵ１１２は、Ｓ６０２の判断の結果ＹＥＳの場合には、帯電電流Ｉ３０１をサンプリングする（Ｓ６０３）。ＣＰＵ１１２は、Ｓ６０２の判断の結果ＮＯの場合には、Ｓ６０２の工程に戻る。
【００６８】
Ｖ−Ｉ特性検出器５０４は、Ｓ６０３の工程の後に、回収高圧制御器５０３に対し、回収ローラ電圧Ｖ３０６を出力するように指示する（Ｓ６０４）。ＣＰＵ１１２は、感光体ドラム１０１上で回収ローラ電圧Ｖ３０６の印可部が帯電ローラ１０３を通過したか否かを判断する（Ｓ６０５）。ＣＰＵ１１２は、Ｓ６０５の判断の結果ＹＥＳの場合には、帯電電流Ｉ３０２をサンプリングする（Ｓ６０６）。ＣＰＵ１１２は、Ｓ６０５の判断の結果ＮＯの場合には、Ｓ６０５の工程に戻る。
【００６９】
ＣＰＵ１１２は、Ｓ６０６の工程の後に、回収ローラ電圧Ｖ３０４、回収ローラ電圧Ｖ３０６、帯電電流Ｉ３０１、帯電電流Ｉ３０２を式（１１）に当てはめ、Ｖ−Ｉ特性α３０１を算出して報知する（Ｓ６０７）。ＣＰＵ１１２は、Ｓ６０７の工程の後に、回収高圧制御器５０３に対して回収ローラ電圧Ｖ３０４に復帰するように指示して（Ｓ６０８）、終了する。
【００７０】
図７は、ＣＰＵ１１２の画像条件調整器５０５の制御工程を示すフローチャートである。画像条件調整器５０５は、Ｖ−Ｉ特性α３０１を算出した後に、ＣＰＵ１１２によって起動される。
【００７１】
画像条件調整器５０５は、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４で算出したＶ−Ｉ特性α３０１を取得する（Ｓ７０１）。画像条件調整器５０５は、式（１３）を用いて感光体ドラム１０１の表面電位Ｖ７０１を算出する（Ｓ７０２）。
【００７２】
ＣＰＵ１１２は、予め設定した所望の感光体ドラム１０１の表面電位と、現在の感光体ドラム１０１の表面電位Ｖ７０１と、の差分を用いて補正後の帯電電圧Ｖ７０２を算出し、帯電高圧制御器５０１に帯電電圧Ｖ７０２を出力するように指示する（Ｓ７０３）。もし、帯電高圧の出力を変更することができない場合は、あらかじめ設定した所望の感光体ドラム１０１の表面電位と、現在の感光体ドラム１０１の表面電位Ｖ７０１と、の差分から補正後の現像電圧Ｖ７０３を算出し、現像高圧制御器５０６に現像電圧Ｖ７０３を出力するように指示する（Ｓ７０４）。
【００７３】
こうして、画像形成装置はＶ−Ｉ特性検出器５０４を用いてＶ−Ｉ特性α３０１を検出する。そして、画像条件調整器５０５を用いて、感光体ドラム１０１の表面電位を検出して画像形成条件を変更する。この結果、所望の画像を出力することができる。なお、本実施例では、回収ローラ電圧Ｖ３０４を回収ローラ電圧Ｖ３０６以上の電圧に設定したが、回収ローラ電圧Ｖ３０４と回収ローラ電圧Ｖ３０６は、感光体ドラム１０１を除電できる範囲内で異なる電圧であればよい。
【００７４】
なお、例えば、感光体ドラム１０１の耐久を考慮してトナー回収時に使用する回収ローラ電圧Ｖ３０４を低めに設定する場合、Ｖ−Ｉ特性測定中に使用する回収ローラ電圧Ｖ３０６を回収ローラ電圧Ｖ３０４より高い電圧に設定してもよい。
【００７５】
つまり、これは、以下の場合を言う。『第１回収電圧』としての第１回収ローラ電圧Ｖ３０４は、測定時に回収ローラ１１１に印加される電圧であり、『第２回収電圧』としての第２回収ローラ電圧Ｖ３０６は、通常の画像形成時に回収ローラ１１１に印加される電圧である。第１回収ローラ電圧Ｖ３０４は、第２回収ローラ電圧Ｖ３０６未満である。このときに、第１回収ローラ電圧Ｖ３０４は、帯電電流検出器５０２が検出した電流が最小となったときに回収高圧回路１１０が回収ローラ１１１に印加する電圧である。また、第２回収ローラ電圧Ｖ３０６は、帯電電流検出器５０２が検出した電流が最大となったときの回収高圧回路１１０が回収ローラ１１１に印加する電圧である。
【００７６】
また、図４でＴ４０１からＴ４０２の時間を現像ローラ１０６から回収ローラ１１１までの距離と感光体ドラム１０１の回転速度に基づいて設定したが、その時間以上経過してから回収ローラ電圧Ｖ３０４から回収ローラ電圧Ｖ３０６に変更してもよい。
【００７７】
つまり、これは、以下の場合を言う。感光体ドラム１０１の表面の現像剤を回収する期間は、感光体ドラム１０１の表面に現像剤が現像される位置から感光体ドラム１０１の表面で現像剤が回収ローラ１１１に回収される位置までの距離、及び、感光体ドラム１０１の回転速度、に基づいて算出される時間以上である。また、このように画像形成中の時間を使用する他に、それ以外の時間を使用することも可能である。
【実施例２】
【００７８】
実施例１では、あらかじめ設定した任意の異なる２点での回収ローラ電圧を印可した時の帯電電流を測定することで、感光体ドラム１０１の表面電位を検出する方法について記載した。しかし、感光体ドラム１０１の状態や環境によっては、あらかじめ設定した任意の回収ローラ電圧が、放電開始電圧以下になってしまう場合がある。本実施例では、回収ローラ電圧を放電開始電圧以上に設定する手段について述べる。なお、実施例１の構成の方が制御に時間がかからない利点はある。
【００７９】
ここでは、画像条件調整器５０５は、第１回収電圧から第２回収電圧へと直線的に変更することで第１帯電電流から第２帯電電流へと直線的に変更する。
【００８０】
図８は、本実施例における回収ローラ１１１に印可した回収ローラ電圧と、回収ローラ１１１を通過した後の感光体ドラム１０１の表面電位を示すタイミングチャートである。特に第２段目の回収ローラ電圧のグラフにおいて、Ｔ８０１からＴ８０２までの間は、通常の画像形成時の回収ローラ電圧の印加状況を示し、Ｔ８０２からＴ８０４までの間は、測定時の回収ローラ電圧の印加状況を示す。
【００８１】
第１段目の帯電電圧のグラフに示されるように帯電ローラ１０３は常に感光体ドラム１０１に対して帯電電圧−Ｖ３０２を印可している。従って、帯電ローラ１０３を通過した後に、感光体ドラム１０１の表面電位は、（−Ｖ３０２＋ Ｖ３０１）となっている。
【００８２】
第２段目の回収ローラ電圧のグラフのように、Ｔ８０１からＴ８０２までの間は、回収ローラ１１１は、感光体ドラム１０１に対し、放電開始電圧よりも低い電圧の回収ローラ電圧Ｖ８０１を印可しており、感光体ドラム１０１の表面電位は除電されていない。
【００８３】
第２段目の回収ローラ電圧のグラフに示されるように、Ｔ８０２の後に、回収ローラ電圧が徐々に上昇されて放電開始電圧Ｖ８０２に到達すると、感光体ドラム１０１が除電されて帯電電流が流れ始める。その後も回収ローラ電圧を上昇させていくと、回収ローラ電圧が感光体ドラム１０１の除電が完了する電圧Ｖ８０３に到達し、Ｔ８０４の時点で帯電電流が−Ｉ８０２で飽和する。
【００８４】
前述の回収ローラ電圧Ｖ８０２、Ｖ８０３、帯電電流Ｉ８０１、Ｉ８０２、及び、実施例１で使用した式（１１）、式（１３）を用いて、感光体ドラム１０１のＶ−Ｉ特性α３０１と感光体ドラム１０１の表面電位を検出する。
【００８５】
図９は、ＣＰＵ１１２及びその周辺の構成のブロック図である。ＣＰＵ１１２の内部には、実施例１で述べた構成の他に、放電開始時検出器９０１と除電時検出器９０２とが設けられる。
【００８６】
放電開始時検出器９０１は、放電開始時の帯電電流を検出する部位である。放電開始時検出器９０１は、帯電電流検出器５０２で検出した帯電電流をモニタしながら回収高圧制御器５０３を制御し、回収ローラ電圧が放電開始電圧になった時の回収ローラ電圧Ｖ８０２、帯電電流Ｉ８０１を、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４に報知する。
【００８７】
除電時検出器９０２は、除電時の帯電電流を検出する部位である。除電時検出器９０２は、帯電電流検出器５０２で検出した帯電電流をモニタしつつ回収高圧制御器５０３を制御し、回収ローラ電圧が感光体ドラム１０１を除電しきる電圧になる時の回収ローラ電圧Ｖ８０３、帯電電流Ｉ８０２を、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４に報知する。
【００８８】
Ｖ−Ｉ特性検出器５０４は、放電開始時検出器９０１と除電時検出器９０２で検出した回収ローラ電圧Ｖ８０２、Ｖ８０３及び帯電電流Ｉ８０１、Ｉ８０２から、式（１１）に基づいてＶ−Ｉ特性α３０１を画像条件調整器５０５に報知する。画像条件調整器５０５は、式（１３）を用いて感光体ドラム１０１の表面電位を推定し、あらかじめ設定した画像形成条件となるように、帯電高圧制御器５０１及び現像高圧制御器５０６の設定電圧を調整する。
【００８９】
図１０は、放電開始時検出器９０１の制御工程を示すフローチャートである。放電開始時検出器９０１は、感光体ドラム１０１に帯電電圧Ｖ３０２を印可した後にＣＰＵ１１２によって起動される。
【００９０】
放電開始時検出器９０１は、回収高圧制御器５０３に対し、回収ローラ電圧を上昇するように指示して（Ｓ１００１）、感光体ドラム１０１に流れる帯電電流をモニタする。放電開始時検出器９０１は、回収ローラ電圧によって感光体ドラム１０１が除電され始め、帯電電流Ｉが０よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１００２）。
【００９１】
放電開始時検出器９０１は、Ｓ１００２の判断の結果ＹＥＳの場合には、帯電電流が流れ始めた時点での回収ローラ電圧Ｖ８０２と帯電電流Ｉ８０１を、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４に報知して（Ｓ１００３）、終了する。放電開始時検出器９０１は、Ｓ１００２の判断の結果ＮＯの場合には、Ｓ１００１の工程に戻る。
【００９２】
図１１は、除電時検出器９０２の制御工程を示すフローチャートである。除電時検出器９０２は、放電開始時検出器９０１で放電開始時の回収ローラ電圧Ｖ８０２、帯電電流Ｉ８０１の測定が完了した後に、ＣＰＵ１１２によって起動される。
【００９３】
除電時検出器９０２は、回収高圧制御器５０３に対し、回収ローラ電圧を上昇するように指示して（Ｓ１１０１）、感光体ドラム１０１に流れる帯電電流をモニタする。除電時検出器９０２は、回収ローラ電圧によって感光体ドラム１０１の除電が完了すると、帯電電流の上昇量が０か否かを判断する（Ｓ１１０２）。
【００９４】
除電時検出器９０２は、Ｓ１１０２の判断の結果ＹＥＳの場合には、帯電電流の上昇量が０となった時点で回収ローラ電圧Ｖ８０３と帯電電流Ｉ８０２を、Ｖ−Ｉ特性検出器５０４に報知して（Ｓ１１０３）、終了する。除電時検出器９０２は、Ｓ１１０２の判断の結果ＮＯの場合には、Ｓ１１０１の工程に戻る。
【００９５】
上記から、画像形成装置５００は、放電開始時検出器９０１を用いて回収ローラ電圧を放電開始電圧以上に、除電時検出器９０２を用いて感光体ドラム１０１の除電完了電圧以下に、設定することが可能になる。よって、画像形成装置は、回収ローラ電圧を適切な電圧範囲に設定し、感光体ドラム１０１の表面電位を正しく検出することができる。
【００９６】
なお、本実施例では回収ローラ電圧が感光体ドラム１０１の除電完了となる電圧を用いてになるまで測定したが、回収ローラ電圧が放電開始電圧以上であると判断できる帯電電流閾値を設定して測定処理を簡略化、高速化してもよい。
【００９７】
前述した実施例１又は実施例２の構成によれば、画像形成動作が中断されることなく感光体ドラム１０１の特性が測定されて画像形成条件が補正される。つまり、感光体ドラム１０１の表面電位の変動は、回収ローラ１１１から帯電ローラ１０３までの間に留められており、画像形成に使用する感光体ドラム１０１の表面の電位を変化させることなく、感光体ドラム１０１の特性が測定される。このことにより、画像形成動作を継続した場合等で、感光体ドラム１０１の状態が変化した場合でも、画像形成部に影響を及ぼすことなく、感光体ドラム１０１の状態を検出して画像形成条件を補正して、安定した画像が出力される。
【符号の説明】
【００９８】
１０１    感光体ドラム（像担持体）
１０３    帯電ローラ（帯電手段）
１０６    現像ローラ（現像手段）
１１０    回収高圧回路（印加手段）
１１１    回収ローラ（回収部材）
５０２    帯電電流検出器（検出手段）
５０５    画像条件調整器（コントローラ）
５００    画像形成装置
Ｖ３０４  第１回収ローラ電圧（第１回収電圧）
Ｖ３０６  第２回収ローラ電圧（第２回収電圧）
【図１】
2015184348.tif 000003
【図２】
2015184348.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015184348.tif 000006
【図５】
2015184348.tif 000007
【図６】
2015184348.tif 000008
【図７】
2015184348.tif 000009
【図８】
2015184348.tif 000010
【図９】
2015184348.tif 000011
【図１０】
2015184348.tif 000012
【図１１】
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