(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層と、前記感光層の外周側に形成された表層と、を有する感光体と、
帯電電圧を印加されることで前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
直流成分と交流成分とを含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記感光体の静電潜像をトナーにより現像させる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段を制御して、前記感光体の前記表層が第１の厚さである場合には、印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とを交互に繰り返す現像電圧を出力させ、前記表層が前記第１の厚さに比して小さい第２の厚さである場合には、前記休止部を含まないか、少なくとも前記表層が前記第１の厚さである場合に比して前記休止部が短い現像電圧を出力させる制御部と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体の前記表層の厚さを検知可能な層厚検知手段を備える、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電手段は、前記感光体の表面に当接する帯電部材からなり、
前記感光体と前記帯電部材との間に流れる電流の直流成分を検知可能な電流検知部を備え、
前記制御部は、前記電流検知部の検知結果に基づいて前記電圧印加手段を制御する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
感光層と、前記感光層の外周側に形成された表層と、を有する感光体と、
帯電電圧を印加されることで前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
直流成分と交流成分とを含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記感光体の静電潜像をトナーにより現像させる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段を制御して、前記帯電電圧が印加された累積時間が第１の長さである場合には、印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とを交互に繰り返す現像電圧を出力させ、前記累積時間が前記第１の長さよりも大きい第２の長さである場合には、前記休止部を含まないか、少なくとも前記累積時間が前記第１の長さである場合に比して前記休止部が短い現像電圧を出力させる制御部と、
を備えた画像形成装置。
【請求項５】
感光層と、前記感光層の外周側に形成された表層と、を有する感光体と、
帯電電圧を印加されることで前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
直流成分と交流成分とを含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記感光体の静電潜像をトナーにより現像させる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段を制御して、前記感光体の前記表層が第１の静電容量を有する場合には、印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とを交互に繰り返す現像電圧を出力させ、前記表層が前記第１の静電容量に比して大きい第２の静電容量を有する場合には、前記休止部を含まないか、少なくとも前記表層が前記第１の静電容量を有する場合に比して前記休止部が短い現像電圧を出力させる制御部と、
を備えた画像形成装置。
【請求項６】
前記振動部は、周波数２〜２０ｋＨｚの矩形波であり、
前記電圧印加手段は、前記休止部の長さが前記振動部の周期で６周期以上である第１現像電圧と、前記休止部を含まない第２現像電圧とを出力可能である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記電圧印加手段は、前記休止部の長さが前記第１現像電圧よりも長い第３現像電圧を出力可能である、
請求項６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、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機など、電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、一般的に、帯電装置によって帯電させた感光体に静電潜像を形成し、現像装置からトナーを供給することで静電潜像をトナー像に現像する。現像装置は、トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体にバイアス電圧（現像バイアス）が印加されることでトナーが感光体へと移動する。現像バイアスとしては、トナーの帯電極性と同極性の直流成分に、矩形波状の交流成分を重畳した矩形波バイアスが用いられることがある。
【０００３】
一方、特許文献１には、現像バイアスとして、交流成分によって印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とが交互に繰り返されるブランクパルスバイアス（以下、ＢＰバイアスとする）を使用する画像形成装置が開示されている。ＢＰバイアスを用いる場合、振動部から休止部に移る直前の印加電圧はトナーの帯電極性と同極性となるように制御される。これにより、現像剤担持体に担持されたトナーを感光体へ向けて効率的に飛翔させて、現像バイアスの直流成分を小さく抑えつつ画像濃度を確保できることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９４８７６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、感光体の中には、感光層の外周側を樹脂被膜等の表層で覆ったものがある。画像形成動作を繰り返すことで、この表層は徐々に摩耗して厚さが小さくなる。しかし、このような感光体を用いる構成で、現像バイアスとして常にＢＰバイアスを使用すると、感光体の摩耗が早まってしまう場合があった。すなわち、ＢＰバイアスの下では、キャリアに付着していたトナーが振動部の印加電圧によって感光体へ移動して、キャリアが露出した状態で休止部に移行することがある。このとき、休止部の印加電圧と、感光体の非画像領域の電位との電位差により、キャリアが感光体に付着してしまうことがある。そして、このようなキャリア付着は、感光体の表層の厚さが小さい程顕著になる傾向があり、感光体に付着したキャリアが、ある程度摩耗した表層の摩耗をさらに早める要因となっていた。
【０００６】
一方、感光体へのキャリア付着を避けるために、常に矩形波バイアスを使用したとしても、別の理由により感光体の摩耗が早まってしまう場合があった。現像バイアスとして矩形波バイアスを使用する場合、一定の画像濃度を確保するためには、矩形波バイアスの直流成分をＢＰバイアスの直流成分よりも大きな値に設定する必要がある。また、非画像領域におけるトナー汚れ（かぶり）を回避するためには、矩形波バイアスの直流成分と、感光体の非画像領域の電位との電位差をある程度確保する必要がある。結果として、矩形波バイアスを用いる場合は、帯電装置が感光体に供給する電荷量を増加させて、帯電電位を高く設定することになる。しかし、帯電装置による放電量が大きくなることで、放電に伴って発生する放電生成物が感光体の表層を劣化させ、感光体の摩耗を早めてしまうことがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、条件に応じて現像バイアスの波形を適切に制御することにより、感光体の摩耗を抑制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】
本発明の一態様に係る画像形成装置は、感光層と、前記感光層の外周側に形成された表層と、を有する感光体と、帯電電圧を印加されることで前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、直流成分と交流成分とを含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記感光体の静電潜像をトナーにより現像させる電圧印加手段と、前記電圧印加手段を制御して、前記感光体の前記表層が第１の厚さである場合には、印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とを交互に繰り返す現像電圧を出力させ、前記表層が前記第１の厚さに比して小さい第２の厚さである場合には、前記休止部を含まないか、少なくとも前記表層が前記第１の厚さである場合に比して前記休止部が短い現像電圧を出力させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の一態様に係る画像形成装置は、感光層と、前記感光層の外周側に形成された表層と、を有する感光体と、帯電電圧を印加されることで前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、直流成分と交流成分とを含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記感光体の静電潜像をトナーにより現像させる電圧印加手段と、前記電圧印加手段を制御して、前記帯電電圧が印加された累積時間が第１の長さである場合には、印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とを交互に繰り返す現像電圧を出力させ、前記累積時間が前記第１の長さよりも大きい第２の長さである場合には、前記休止部を含まないか、少なくとも前記累積時間が前記第１の長さである場合に比して前記休止部が短い現像電圧を出力させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに他の一態様に係る画像形成装置は、感光層と、前記感光層の外周側に形成された表層と、を有する感光体と、帯電電圧を印加されることで前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーを含む現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、直流成分と交流成分とを含む現像電圧を前記現像剤担持体に印加し、前記感光体の静電潜像をトナーにより現像させる電圧印加手段と、前記電圧印加手段を制御して、前記感光体の前記表層が第１の静電容量を有する場合には、印加電圧が振動する振動部と印加電圧が略一定に保持される休止部とを交互に繰り返す現像電圧を出力させ、前記表層が前記第１の静電容量に比して大きい第２の静電容量を有する場合には、前記休止部を含まないか、少なくとも前記表層が前記第１の静電容量を有する場合に比して前記休止部が短い現像電圧を出力させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、条件に応じて現像バイアスの波形を適切に制御することにより、感光体の摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示に係る画像形成装置の構成を示す概略図。
【図２】画像形成装置の電源構成を示すブロック図。
【図３】（ａ）は現像バイアスの波形を特徴付ける変数を示す模式図。（ｂ）は矩形波バイアスを示すグラフ。（ｃ）及び（ｄ）はブランク部の長さが異なるブランクパルスバイアス（ＢＰバイアス）を示すグラフ。
【図４】（ａ）は矩形波バイアス及びＢＰバイアスを用いた場合の現像コントラストと画像濃度の関係を示すグラフ。（ｂ）は矩形波バイアス及びＢＰバイアスを用いた場合のかぶり取りバイアスと、かぶり量及びキャリア付着量との関係を示すグラフ。
【図５】感光ドラムの摩耗による現像性への影響を示すグラフ。
【図６】（ａ）はＢＰバイアスを用いた場合の、感光ドラムの摩耗によるかぶり量及びキャリア付着量への影響を示すグラフ。（ｂ）は矩形波バイアスを用いた場合の、感光ドラムの摩耗によるかぶり量及びキャリア付着量への影響を示すグラフ。
【図７】感光ドラムの表層膜厚とキャリア付着量との関係を示すグラフ。
【図８】感光ドラムへのキャリア付着量と感光ドラムの摩耗レートとの関係を示すグラフ。
【図９】帯電ローラに帯電バイアスが印加された累積時間（帯電印加時間）と感光ドラムの表層膜厚との関係を示すグラフ。
【図１０】（ａ）は実施例１における現像バイアスの波形制御プロセスを示すフローチャート。（ｂ）はブランク部の長さの判断基準を示す表。
【図１１】帯電ローラと感光ドラムとの間に流れる電流の直流成分（帯電ＤＣ電流）と感光ドラムの表層膜厚との関係を示すグラフ。
【図１２】（ａ）は実施例２における現像バイアスの波形制御プロセスを示すフローチャート。（ｂ）はブランク部の長さの判断基準を示す表。
【図１３】高湿度環境における、ブランク部の長さと現像スリーブから感光ドラムへの電荷注入量との関係を示すグラフ。
【図１４】（ａ）は実施例３における現像バイアスの波形制御プロセスを示すフローチャート。（ｂ）はブランク部の長さの判断基準を示す表。
【図１５】帯電ローラに印加される直流電圧の大きさと、帯電ローラと感光ドラムとの間に流れる電流の大きさとの関係を示すグラフ。
【図１６】（ａ）は実施例４における現像バイアスの波形制御プロセスを示すフローチャート。（ｂ）はブランク部の長さの判断基準を示す表。
【図１７】（ａ）は実施例５における現像バイアスの波形制御プロセスを示すフローチャート。（ｂ）はブランク部の長さの判断基準を示す表。
【図１８】（ａ）は実施例６における現像バイアスの波形制御プロセスを示すフローチャート。（ｂ）はブランク部の長さの判断基準を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態の一例である画像形成装置について説明する。まず、画像形成装置の構成及び従来技術における課題について説明し、次に、各実施例の詳細について説明する。
【実施例１】
【００１４】
［画像形成装置］
図１にその概略構成を示す画像形成装置１００は、静電潜像を担持する像担持体としての感光ドラム１を備えた電子写真方式の画像形成装置である。感光ドラム１は、接地された軸芯の外周に、有機感光体（ＯＰＣ）等の光導電性材料からなる感光層が形成された、円筒状の感光体である。感光層の外周側は、硬度の高い樹脂材料等からなる表層１ｓに覆われている。感光ドラム１は、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１の方向に回転する。
【００１５】
感光ドラム１の周囲には、前露光装置７、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、及びクリーニング装置６が配置される。感光体の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に当接する近接放電方式の帯電部材である。帯電ローラ２は、帯電バイアス電源Ｐ２から、直流電圧からなる、又は直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス電圧（以下、帯電バイアスとする）を印加されている。帯電バイアスが印加された帯電ローラ２は、感光ドラム１に連れ回る方向に回転しながら、帯電ニップ部Ｎ２において感光ドラム１に電荷を供給し、感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。
【００１６】
露光手段としての露光装置３は、レーザ光源等の発光部と、発光部から照射された光を用いて感光ドラム１の表面を走査する走査光学系と（いずれも不図示）を有する。露光装置３は、画像情報に応じて感光ドラム１を露光し、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。
【００１７】
静電潜像をトナー像に現像する現像手段としての現像装置４は、現像剤を収容する現像容器４１と、現像剤を担持して回転する現像スリーブ４２とを有する。本実施形態では、有色成分を含む非磁性のトナーと、磁性を有するキャリアと、を含む二成分現像剤を使用する。この現像剤は、現像容器４１の内部においてスクリュ４５，４６によって撹拌されながら循環搬送されることで、トナー及びキャリアが摩擦帯電した状態となる。なお、本実施形態では、トナーが負極性、キャリアが正極性の帯電極性を有するものとして説明する。
【００１８】
現像剤を担持する現像剤担持体としての現像スリーブ４２は、磁界発生手段である不図示のマグネットに遊嵌した状態で、現像容器４１の開口部に配置されている。現像スリーブ４２は、マグネットの磁力によって吸着されたトナー及びキャリアを担持して回転し、感光ドラム１との対向領域である現像領域に現像剤を搬送する。現像スリーブ４２は、バイアス印加手段（電圧印加手段）としての現像バイアス電源Ｐ４によって現像バイアス電圧（以下、現像バイアスとする）を印加されることで、感光ドラム１にトナーを供給して静電潜像をトナー像に現像する。
【００１９】
感光ドラム１に形成されたトナー像は、転写部ＴＮにおいて、転写装置５によって記録材に転写される。ただし、記録材とは、用紙、プラスチックフィルム、及び布等、シート状の記録媒体であり、不図示の搬送装置によって転写部ＴＮへと搬送される。転写装置５は、例えばコロナ放電方式の帯電器であり、転写バイアス電源Ｐ５からトナーの帯電極性とは反対極性（正極性）のバイアス電圧を印加されることで、トナー像を記録材に転写する。トナー像を転写された記録材は、加圧ローラ９ａ及び対向ローラ９ｂを有する定着装置９へと搬送される。定着装置９において加圧ローラ９ａ及び対向ローラ９ｂに挟持されて熱及び圧力を付与されることで、トナー像は記録材に定着する。画像が定着した記録材は、不図示の排出装置により、装置本体の外部へと排出される。
【００２０】
転写部ＴＮにおいて記録材に転写されずに感光ドラム１に残留した転写残トナーや、帯電ローラ２等の放電によって生成される放電生成物を含む付着物は、クリーニング装置６によって除去される。クリーニング装置６は、感光ドラム１の表面に当接するクリーニングブレード６１を有し、クリーニングブレード６１によって掻き取った付着物を不図示の回収部に回収する。付着物を除去された感光ドラム１は、前露光装置７によって強制的に露光されて除電され、次の画像形成に備える。
【００２１】
なお、本実施形態は直接転写方式のモノクロ画像形成装置として説明したが、本技術はこれ以外の画像形成装置に対しても適用可能である。例えば、中間転写ベルト等の中間転写体にトナー像を一次転写し、さらに記録材へと二次転写する中間転写方式の画像形成装置であってもよい。また、それぞれ感光ドラムを有する画像形成ユニットによって、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの各色のトナー像を形成して記録材に転写するフルカラー画像形成装置であってもよい。
【００２２】
［電源構成］
図２に示す帯電バイアス電源Ｐ２及び現像バイアス電源Ｐ４は、画像形成装置１００の装置本体に配置された高圧電源基板である。帯電バイアス電源Ｐ２は、高圧を出力する高圧生成回路２０１を備え、画像形成装置１００の動作を制御する制御部１０１からの制御信号に従って帯電ローラ２に帯電バイアスを出力する。現像バイアス電源Ｐ４は、高圧を出力する高圧生成回路４０１を備え、制御部１０１からの制御信号に従って現像スリーブ４２に現像バイアスを出力する。これら高圧電源基板には、それぞれ高圧生成回路２０１，４０１からの出力電流を検知する電流検知部２０２，４０２と、高圧生成回路２０１，４０１からの出力電圧を検知する電圧検知部２０３，４０３とが設けられている。
【００２３】
なお、制御部１０１は、各種センサの検知信号に基づいて、帯電バイアス電源Ｐ２及び現像バイアス電源Ｐ４を含む画像形成装置１００の各部の動作を制御する。このようなセンサには、装置内部の温度及び湿度を検知する温湿度センサＳ１や計時用のタイマＳ２等が含まれる。
【００２４】
［現像バイアスの波形］
次に、本実施形態において使用される現像バイアスの波形について説明する。図３（ａ）において模式的に示すように、現像バイアス電源Ｐ４は、電圧値Ｖｄｃの直流成分に、ピーク間電圧Ｖｐｐの交流成分が重畳された現像バイアスを印加する。本実施形態は反転現像方式を採用しているため、帯電ローラ２によって形成される暗部電位ＶＤはトナーの帯電極性と同じ負極性であり、露光により、明部電位ＶＬまで電位が下がる。現像バイアスの直流成分の電圧値Ｖｄｃは、暗部電位ＶＤと明部電位ＶＬとの間の値に設定される。
【００２５】
現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）と明部電位ＶＬとの電位差は、現像コントラストＶｃｏｎｔと呼ばれる。現像コントラストＶｃｏｎｔが大きい程、感光ドラム１の露光領域に対するトナーの付着量、すなわち現像されたトナー像の画像濃度が高くなる。また、現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）と暗部電位ＶＤとの電位差は、かぶり取りバイアスＶｂａｃｋと呼ばれる。感光ドラム１の未露光領域に付着したトナーは、かぶり取りバイアスＶｂａｃｋの作用によって現像スリーブ４２へと引き戻される。このため、かぶり取りバイアスＶｂａｃｋが大きいほど、非画像領域（白地部）の薄いトナー汚れ（かぶり）を抑制する効果が高まる。
【００２６】
図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、本実施形態に係る現像バイアス電源Ｐ４は、現像バイアスとして３種類の波形を出力可能である。図３（ｂ）に示す矩形波バイアスは、周期ｔ、ピーク間電圧Ｖｐｐの矩形波を継続的に出力するものである。この矩形波は周波数２〜２０ｋＨｚであり、例えば周波数１２ｋＨｚに設定される。また、ピーク間電圧Ｖｐｐは、例えば２ｋＶに設定される。
【００２７】
一方、図３（ｃ）、（ｄ）に示すＢＰバイアスは、矩形波パルスからなる振動部Ｔｓと、交流成分の印加を休止する休止部であるブランク部Ｔｂとを交互に繰り返すものである。言い換えれば、ブランク部Ｔｂにおける印加電圧は、現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）に略一定に保持される。図３（ｃ）のＢＰバイアスは、矩形波の周期ｔで２周期分の振動部（Ｔｓ＝２ｔ）と、６周期分のブランク部（Ｔｂ＝６ｔ）とによって構成される。また、図３（ｄ）のＢＰバイアスは、矩形波の周期ｔで２周期分の振動部（Ｔｓ＝２ｔ）と、８周期分のブランク部（Ｔｂ＝８ｔ）とによって構成される。
【００２８】
なお、ＢＰバイアスの周期ｔ及びピーク間電圧Ｖｐｐは矩形波バイアスと同じ値を用いることができるが、矩形波バイアスとは独立に設定しても構わない。また、振動部及びブランク部の長さは上述したものに限らないが、振動部Ｔｓは矩形波１〜４周期分、ブランク部Ｔｂの長さは矩形波の周期ｔで波数１０以下（０〜１０ｔ）であると好ましい。
【００２９】
このように、本実施形態では、振動部と休止部とが交互に繰り返されるＢＰバイアスと、休止部を含まない矩形波バイアスとが利用可能である。言い換えれば、振動部と振動部との間の休止部の長さが、ゼロを含めて可変となっている。図３（ｃ）のＢＰバイアスはブランク部時間が６ｔ以上（６周期以上）である第１現像バイアス電圧の一例であり、図３（ｂ）の矩形波バイアスは休止部を含まない第２現像バイアス電圧の一例である。また、図３（ｄ）のＢＰバイアスは、第１現像バイアス電圧よりも休止部が長い第３現像バイアス電圧の一例である。
【００３０】
［現像バイアスの波形の比較］
ここで、矩形波バイアス及びＢＰバイアスの一般的な特徴について、図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。ただし、図４（ａ）は、かぶり取りコントラストが一定である場合の現像コントラストと画像濃度との関係を示している。また、図４（ｂ）は、現像コントラストが一定である場合の、かぶり取りコントラストと、非画像領域へのトナー付着量（かぶり量）及び感光ドラム１へのキャリア付着量との関係を示している。
【００３１】
図３（ａ）を参照して、現像コントラストＶｃｏｎｔとかぶり取りバイアスＶｂａｃｋの和は、暗部電位ＶＤと明部電位ＶＬとの差に等しい。従って、現像コントラスト及びかぶり取りコントラストの一方を大きくするには、他方を小さくするか、或いは暗部電位ＶＤの絶対値を大きくする必要が生じる。しかし、暗部電位ＶＤを増大させると、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の放電量が増加することになり、放電生成物による感光ドラム１の表層１ｓの劣化が促進されてしまう。この理由により、出力画像の品質やかぶり量及びキャリア付着量の低減といった性能が満たされる限りで、現像コントラスト及びかぶり取りコントラストは小さな値であることが好ましい。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、矩形波バイアスとＢＰバイアスとを比較した場合、ＢＰバイアスの方が現像後の画像濃度が高くなることが知られている（Ａ１＞Ａ０）。これは、ＢＰバイアスのブランク部Ｔｂの直前にはトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される（図３（ｃ）、（ｄ）参照）ため、ブランク部Ｔｂにおいてトナーが感光ドラム１へ向かって飛翔し、トナー被覆率の向上に繋がるためである。このことは、出力画像の濃度を一定に保つ場合、ＢＰバイアスの方が矩形波バイアスに比して必要な現像コントラストの値が小さいことを意味する。
【００３３】
一方、かぶり取りバイアスについては、矩形波バイアスの方がＢＰバイアスに比して必要な値が小さい場合がある。図４（ｂ）に示すように、一般的に、矩形波バイアスを用いた場合のかぶり量は、ＢＰバイアスを用いた場合のかぶり量よりも小さくなる（Ｂ１＞Ｂ０）。これは、矩形波バイアスの場合には、トナーの帯電極性とは反対極性の印加電圧が頻繁に出力されるため、かぶりトナーを現像スリーブ４２へと引き戻す戻し作用が働くからである。矩形波バイアスでは、この戻し作用が、かぶり取りバイアス自体によるトナーの飛翔抑止効果に重複することにより、かぶり取りバイアスが小さな値であってもかぶり量が十分に低減される。
【００３４】
また、矩形波バイアス及びＢＰバイアスに共通して、かぶり取りバイアスが大きくなる程、現像スリーブ４２から離れて感光ドラム１に付着するキャリア量が増加する（Ｃ０，Ｃ１）。これは、キャリアはトナーとは反対の帯電極性を有するため、かぶり取りバイアスが大きくなる程、暗部電位にある感光ドラム１の未露光領域へ向かって飛翔しやすくなるためである。
【００３５】
このように、かぶり取りバイアスの大きさに対して、通常、かぶり量とキャリア付着量とはトレードオフの関係にあり、かぶり取りバイアスは両者が許容範囲に抑えられるように設定される。ただし、矩形波バイアスを用いた場合のかぶり量の低減効果が大きいことから（Ｂ０）、かぶり量とキャリア付着量とが許容可能となるかぶり取りバイアスの範囲は矩形波バイアスの方が広くなる。すなわち、矩形波バイアスの方が、かぶり取りバイアスの設定可能範囲の冗長度が大きい。このため、矩形波バイアスを用いる場合に必要となるかぶり取りバイアスの値は、ＢＰバイアスを用いる場合に比して小さい。
【００３６】
本実施例に係る画像形成装置１００は、このような矩形波バイアス及びＢＰバイアスの特徴に加えて、感光ドラム１の表層１ｓの厚さを考慮して現像バイアスの波形を決定している。
【００３７】
［感光ドラムの表層膜厚の変化による影響］
以下、感光ドラム１の表層１ｓの厚さ（典型的には樹脂被膜であるため、以下、膜厚とする）による影響について説明する。表層１ｓは、画像形成装置１００の累積稼働時間の増加に伴って摩耗し、徐々に膜厚が減少する。表層１ｓの摩耗要因としては、例えば、クリーニングブレード６１による摺擦と、帯電ローラ２の放電による表層１ｓの劣化とが挙げられる。クリーニングブレード６１は、感光ドラム１の回転に伴って表層１ｓを機械的に研磨する。帯電ローラ２は、帯電バイアスを印加された際の放電により、窒素酸化物及びオゾン等の放電生成物を発生させる。そして、放電生成物が表層１ｓを酸化させることで表層１ｓの耐久性を低下させ、クリーニングブレード等による摩耗を促進する。ただし、これ以外の要因によって表層１ｓが摩耗する可能性を排除するものではない。
【００３８】
表層１ｓの膜厚が小さい程、感光ドラム１の静電容量は大きくなる。感光ドラム１の静電容量の変化により、矩形波バイアス及びＢＰバイアスの下では、次の表１に示す影響が現れる。ただし、表中の○は好ましい評価を表し、◎は特に好ましい評価を表し、△は相対的に好ましくない評価を表す。以下、表１に示す評価の詳細を、図５及び図６（ａ）、（ｂ）を用いて順に説明する。
【００３９】
【表１】
0006758904.tif 000002
【００４０】
まず、現像性への影響について説明する。ただし、現像性とは、一定の画像濃度を確保するために必要となる現像コントラストの小ささを指すものとする。図５に示すように、現像バイアスの波形によらず、表層１ｓが摩耗して静電容量が大きくなると、摩耗前の状態に比して画像濃度が上昇する（ａ０＞Ａ０，ａ１＞Ａ１）。
【００４１】
これは、次の理由による。感光ドラム１のうち露光装置３によって明部電位ＶＬにまで除電された露光領域には、現像により、現像スリーブ４２から供給されたトナーが付着する。トナーは負極性に帯電しているため、露光領域の電位は、明部電位ＶＬから現像スリーブ４２の平均電位（Ｖｄｃ）に向かって降下する。このとき、感光ドラム１の静電容量が大きい程、一定幅で電位を降下させるために必要な電荷が多くなることから、露光領域へのトナー付着量が大きくなる。結果として、表層１ｓの摩耗が進んで静電容量が大きくなるほど、現像コントラストに対して画像濃度が高くなる傾向が現れる。なお、感光ドラム１の摩耗に並行して、キャリア粒子も徐々に摩耗して帯電性能が低下することが知られており、一定重量当たりのトナーの帯電量は時間と共に低下する傾向がある。このようなトナー帯電量の低下は、露光領域の電位を降下させるために必要なトナー量を増加させるため、表層１ｓの摩耗と同様に画像濃度を高める方向に作用する。
【００４２】
一方、感光ドラム１の摩耗度合が同程度であれば、上述したようにＢＰバイアスの方が矩形波バイアスよりも画像濃度が高くなる傾向がある（Ａ１＞Ａ０，ａ１＞ａ０）。以上を総合すると、表１に示すような現像性の評価となる。
【００４３】
次に、感光ドラム１に対するかぶり量及びキャリア付着量への影響について説明する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、感光ドラム１の摩耗によるかぶり量への影響は、ＢＰバイアス及び矩形波バイアスに共通して比較的小さく、摩耗の進行によってかぶり量が若干増加する（ｂ１≧Ｂ１，ｂ０≧Ｂ０）。
【００４４】
一方、感光ドラム１が摩耗した状態では、初期状態に比してキャリア付着量が増加する（ｃ１＞Ｃ１，ｃ０＞Ｃ０）。図７に示すように、表層１ｓの膜厚と出力画像５千枚当たりのキャリア付着量との関係を調べると、表層１ｓの摩耗に伴って、感光ドラム１へのキャリア付着量が増加する傾向があった。これは、感光ドラム１の表層１ｓが摩耗することで静電容量が増加し、現像スリーブ４２に担持されたキャリアからトナーが飛翔しやすくなり、キャリアがトナーをはぎ取られて露出した状態になり易いことによると考えられる。
【００４５】
図８に示すように、キャリア付着量が増加すると、クリーニングブレード６１との当接部等においてキャリアが研磨剤として作用し、表層１ｓの摩耗レート（出力画像１０万枚当たりの膜厚減少量）が大きくなる。すなわち、キャリア付着量が増加すると、表層１ｓの摩耗が早まって感光ドラム１の寿命を低下させる要因となる。
【００４６】
ここで、ＢＰバイアスにおけるかぶり取りバイアスは、設定可能範囲の冗長度が矩形波バイアスよりも低いことから、ある程度大きな値に設定される。しかし、感光ドラム１がある程度以上に摩耗した状態でＢＰバイアスを使用した場合、キャリアの露出し易さとかぶり取りバイアスの大きさとが相俟って、キャリア付着量が許容範囲を超えてしまう（表１参照）。
【００４７】
従って、キャリア付着を抑制する観点から、感光ドラム１の摩耗が進行した摩耗状態では、矩形波バイアス又はブランク部を短めに設定したＢＰバイアスを使用することが好ましい。
【００４８】
最後に、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に流れる放電電流の大きさである帯電放電量について説明する。一般に、暗部電位ＶＤの絶対値を大きく設定する程、帯電ローラ２が感光ドラム１に供給すべき電荷量が大きくなって、帯電ニップ部Ｎ２に流れる帯電放電量の直流成分（帯電ＤＣ電流）が増加する。帯電放電量が大きいほど放電生成物が増加するため、感光ドラム１の劣化及び摩耗を抑制する観点から、帯電ＤＣ電流は小さいことが好ましい。
【００４９】
暗部電位ＶＤの大きさは、現像コントラスト及びかぶり取りバイアスによって定まる。この内、感光ドラム１が摩耗していない初期状態では、現像性が低いため、摩耗状態に比して大きな現像コントラストが必要となる。また、矩形波バイアスはＢＰバイアスに比較して現像性が低いため、より大きな現像コントラストが必要となる。このため、初期状態において矩形波バイアスを使用する場合には、他の場合に比して現像コントラストを特に大きく設定することになり、帯電ＤＣ電流が増大してしまう（表１参照）。なお、かぶり取りバイアスについては、現像コントラストとは逆に、矩形波バイアスの方が必要な値が小さいものの、現像コントラストへの影響の方が大きいことが分かっているため、上記の結論は変わらない。
【００５０】
従って、帯電放電量を低減させて放電生成物の発生を抑制する観点から、初期状態を含めて感光ドラム１があまり摩耗していない状態では、ブランク部を長めに設定したＢＰバイアスを使用することが好ましい。
【００５１】
このように、感光ドラム１の摩耗による表層１ｓの膜厚変化を考慮すると、初期状態ではＢＰバイアスを使用し、摩耗状態では矩形波バイアス又はブランク部が短いＢＰバイアスを使用することが好ましい。
【００５２】
［表層膜厚の推定］
そこで、本実施例では、帯電ローラ２に帯電バイアスが印加された累積時間である帯電印加時間から感光ドラム１の表層膜厚を推定し、現像バイアスの波形を決定している。図９に示すように、感光ドラム１の表層１ｓの膜厚は、帯電印加時間の増加に伴って直線的に減少していた。そこで、制御部１０１の記憶装置に予め帯電印加時間の閾値を記憶させておき、感光ドラム１の使用開始（例えば、交換時）からの帯電印加時間を閾値と比較することで現像バイアスの波形を決定するように構成した。
【００５３】
具体的な制御プロセスについて説明する。現像バイアスの波形選択は、画像形成装置１００の起動時に実行される。図１０（ａ）に示すように、装置本体の電源が投入されると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、記憶装置に記憶された帯電印加時間を取得する（Ｓ１０２）。ただし、帯電印加時間の値は、制御部１０１がタイマＳ２（図２参照）を参照することにより、画像形成装置１００の起動中に随時更新されるものとする。そして、例えば帯電印加時間と感光ドラム１の表層膜厚との関係を示すテーブルを参照することで、表層膜厚を推定し（Ｓ１０３）、推定膜厚に基づいて図１０（ｂ）に示す表に従って現像バイアスの波形を決定する（Ｓ１０４）。
【００５４】
帯電印加時間が７０時間以内である場合には膜厚が５μｍ以上と推定され、帯電印加時間が２０８時間より長い場合には膜厚が３μｍ未満と推定され、帯電印加時間がこれら閾値の間である場合には膜厚が３μｍ以上５μｍ未満であると推定される。そして、推定膜厚が５μｍ以上である場合には、ブランク部の長さが振動部の周期で８周期分のＢＰバイアスが選択され、推定膜厚が３μｍ以上５μｍ未満である場合にはブランク部の長さが６周期分のＢＰバイアスが選択される。推定膜厚が３μｍ未満である場合には、ブランク部の長さがゼロである矩形波バイアスが選択される。
【００５５】
このように、現像バイアスの波形は、帯電印加時間が大きくなる程ブランク部が短くなるように設定される。言い換えれば、表層１ｓが第１の厚さである場合には、振動部と休止部とを交互に繰り返す現像バイアス電圧が出力される。また、表層１ｓが第１の厚さに比して小さい第２の厚さである場合には、休止部を含まないか、少なくとも表層１ｓが第１の厚さである場合に比して休止部が短い現像バイアス電圧が出力される。なお、ここでは制御部１０１が推定膜厚を算出するものとして説明したが、帯電印加時間から直接的にブランク部の長さを決定しても構わない。
【００５６】
上述の制御により、感光ドラム１の摩耗が進んでいない場合にはＢＰバイアスが使用され、感光ドラム１の摩耗が進行した場合には矩形波バイアスへと切り替えられることになる。これにより、膜厚が大きい状態では、ＢＰバイアスを使用することで帯電ＤＣ電流（帯電放電量）を抑制しつつ良好な現像性を得ることができる。また、膜厚が小さい状態では、矩形波バイアスを使用することでキャリア付着を抑制することができる。言い換えれば、本実施例の制御によれば、画像濃度の確保やかぶり防止といった基本的性能を満たしつつ、感光ドラム１の寿命を延ばすことができる。
【００５７】
［変形例］
なお、本実施例では、帯電印加時間から表層１ｓの膜厚を推定しているが、表層１ｓの摩耗度に相関のある他の数値から膜厚を推定しても構わない。例えば、出力画像の累積枚数を用いてもよく、或いは感光ドラム１の累積回転時間若しくは累積回転回数を用いてもよい。ただし、帯電印加時間が表層１ｓの摩耗度に強い相関（図９参照）を有することから、本実施例はこれらに比べて高い精度で表層１ｓの膜厚を推定することが可能となる。
【００５８】
また、ここまで感光ドラム１の静電容量は表層１ｓの膜厚によって定まるものとして説明したが、他の要因によって静電容量が変動する場合には、静電容量に応じてブランク部の長さを変更してもよい。すなわち、表層１ｓが第１の静電容量を有する場合にＢＰバイアスを選択し、表層１ｓが第１の静電容量よりも小さい第２の静電容量を有する場合に矩形波バイアス又はブランク部が短いＢＰバイアスを選択してもよい。静電容量の変動要因としては、誘電率の温度依存性が比較的大きい材料で表層１ｓを構成した場合の温度条件が挙げられる。
【００５９】
また、現像バイアスの波形を設定するタイミングは画像形成装置１００の起動時に限る必要はない。例えば、画像形成装置１００の起動中に、一定の動作時間毎（出力画像１０万枚毎など）に現像バイアスの波形を再設定しても構わない。
【実施例２】
【００６０】
感光ドラム１の表層膜厚に応じた制御の別の実施例（実施例２）について説明する。本実施例は、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に流れる電流量から表層１ｓの膜厚を推定する点で上述の実施例１と異なっている。以下、実施例１と共通する要素には同符号を付して説明を省略する。
【００６１】
帯電ローラ２に対して直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する場合、帯電ニップ部Ｎ２には、直流電圧に起因する成分（帯電ＤＣ電流）と交流電圧に起因する成分とを合計した電流が流れる。この内、帯電ＤＣ電流は、帯電ニップ部Ｎ２から表層１ｓを介して接地された感光ドラム１の軸芯に到達する経路を流れるため、表層１ｓの膜厚の影響を受ける。すなわち、図１１に実験的な測定結果を示すように、帯電ＤＣ電流と表層１ｓの膜厚との間には、負の相関がある。
【００６２】
そこで、本実施例では、図１１のような実験結果等により、帯電ＤＣ電流と表層１ｓの膜厚との関係を予め求めておくことで、感光ドラム１の表層膜厚を推定する。すなわち、本実施例では、帯電ＤＣ電流の大きさを検知可能な帯電バイアス電源Ｐ２の電流検知部２０２（図２参照）を、表層１ｓの膜厚を検知するための層厚検知手段として利用する。
【００６３】
具体的な制御プロセスについて説明する。図１２（ａ）に示すように、装置本体の電源が投入されると（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、画像形成動作を開始する前に帯電バイアス電源Ｐ２に帯電バイアスを出力させ、帯電ニップ部Ｎ２に流れる帯電ＤＣ電流を検知する（Ｓ２０２）。この帯電バイアスは、均一な帯電を可能とする大きさの交流成分を含むものとし、例えば−６００Ｖの直流電圧にピーク間電圧１７００Ｖの交流電圧を重畳したものが使用される。そして、帯電ＤＣ電流の検知結果に基づいて、帯電ＤＣ電流と表層１ｓの膜厚との関係を示す予め記憶されたデータを参照して膜厚を推定し（Ｓ２０３）、図１２（ｂ）に示す表に従って現像バイアスの波形を決定する（Ｓ２０４）。
【００６４】
帯電ＤＣ電流の検出値に基づく推定膜厚が５μｍ以上である場合には、ブランク部の長さが振動部の周期で８周期分に設定され、推定膜厚が３μｍ以上５μｍ未満である場合にはブランク部の長さが６周期分に設定される。推定膜厚が３μｍ未満である場合には、ブランク部の長さがゼロに設定される。
【００６５】
このように、現像バイアスの波形は、推定膜厚が小さくなる程ブランク部が短くなるように設定される。すなわち、実施例１と同様に、表層１ｓが第１の厚さである場合には、振動部と休止部とを交互に繰り返す現像バイアス電圧が出力される。また、表層１ｓが第１の厚さに比して小さい第２の厚さである場合には、休止部を含まないか、少なくとも表層１ｓが第１の厚さである場合に比して休止部が短い現像バイアス電圧が出力される。
【００６６】
これにより、感光ドラム１の摩耗が進んでいない場合にはＢＰバイアスが使用され、感光ドラム１の摩耗が進行した場合に矩形波バイアスへと切り替えられることになる。従って、本実施例を用いた場合も、実施例１と同様に、画像濃度の確保やかぶり防止といった基本的性能を満たしつつ感光ドラム１の寿命を延ばすことができる。
【００６７】
ただし、実施例１と比較した場合、本実施例は帯電ＤＣ電流を検知することで直接的に表層１ｓの膜厚を推定するものであるため、膜厚をより精確に検知することが可能である。例えば、ハーフトーン状の薄い画像を連続出力する場合と、ベタ塗り画像を連続出力する場合とでは、感光ドラム１への付着物（トナーの外添剤等）の量の違いにより、表層１ｓの摩耗レートに差が生じると考えられる。このような場合であっても、本実施例によれば膜厚を精度よく検知することができる。
【００６８】
なお、表層１ｓの厚さを検知する層厚検知手段は、上述の電流検知部２０２に限らず、他の検知手段を用いてもよい。例えば、感光ドラム１の表面に微小な凹凸が形成される場合等に、光学的に表層１ｓの厚さを検知する構成としてもよい。
【実施例３】
【００６９】
［湿度条件の変化による影響］
上述の実施例１、２は、感光ドラム１の表層１ｓの厚さ又は静電容量に応じて現像バイアスの波形を選択するものであったが、湿度条件によっても種々の影響が現れる。そこで、本実施例では、感光ドラム１のおかれた湿度条件に応じて現像バイアスの波形を決定する。以下、湿度を表す指標として絶対水分量、すなわち重量絶対湿度を用いた制御について説明するが、相対湿度及び容積絶対湿度等の他の指標を用いても構わない。なお、画像形成装置１００は、装置内部の湿度を検知するための湿度検知手段として、温度及び湿度を同時に検知可能な温湿度センサＳ１を備えている（図２参照）。その他、実施例１と共通する要素には同符号を付して説明を省略する。
【００７０】
装置内部の湿度に応じて、矩形波バイアス及びＢＰバイアスの下では、次の表２に示す影響が現れる。以下、表２に示す評価の詳細を順に説明する。ただし、現像性、かぶり、及びキャリア付着に関しては、湿度の影響が比較的小さく、矩形波バイアスとＢＰバイアスの間の差異による影響が大きいため、説明を省略する。
【００７１】
【表２】
0006758904.tif 000003
【００７２】
まず、装置内部の湿度と、帯電バイアスの交流成分の大きさとの関係について説明する。帯電ニップ部Ｎ２においては、帯電バイアスが放電開始電圧よりも大きくなった場合に放電が発生する。帯電バイアスの交流成分は、正放電と逆放電とを安定的に発生させて感光ドラム１を均一に帯電させるように、通常、放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧に設定される。ここで、装置内部の湿度が低い場合、帯電ニップ部Ｎ２に存在する水分子の数が少なく、帯電ニップ部Ｎ２の放電開始電圧が上昇する。従って、低湿度環境では、高湿度環境に比してピーク間電圧が大きく設定されることになる。この場合、帯電ニップ部Ｎ２における放電の直流成分と交流成分との合計である帯電放電量は、高湿度環境に比して大きくなる。
【００７３】
ここで、ＢＰバイアスは矩形波バイアスに比してかぶり取りバイアスの設定可能範囲の冗長度が低く（図４（ｂ）参照）、ある程度大きなかぶり取りバイアスが設定されるため、多少のキャリア付着が生じる。このようなキャリアの付着量は、帯電放電量が比較的小さい高湿度環境では許容範囲にある。しかし、低湿度環境においてＢＰバイアスを使用した場合、帯電放電量とキャリアの付着量とが共に大きな状態となる（表２参照）。この場合、放電生成物によって劣化した表層１ｓが、クリーニングブレード６１との当接部等においてキャリアによって削られ、感光ドラム１の摩耗レートが顕著に大きくなる虞がある。
【００７４】
従って、感光ドラム１の摩耗を抑制する観点から、低湿度環境においては矩形波バイアス又はブランク部を短めに設定したＢＰバイアスを使用することが好ましい。
【００７５】
次に、装置内部の湿度と、現像スリーブ４２から感光ドラム１へ電荷が注入される現象（現像電荷注入）との関係について説明する。装置内部の湿度が高いと、感光ドラム１の表層１ｓに水分が付着して表面抵抗率が低下する。すると、現像バイアスが印加された現像スリーブ４２から感光ドラム１の表面抵抗率が低い部分へと電荷が注入され、トナーの移動によらずに電荷が移動してしまう。このような電荷注入によって感光ドラム１の静電潜像が乱されると、ドットの消滅や輪郭部分のにじみなど、像流れと呼ばれる画像不良が生じてしまう。
【００７６】
図１３のグラフは、絶対水分量が１０ｇ／ｋｇＤＡより大きな値を示す環境下における、現像バイアスの波形と電荷注入による電位の変化量（注入電位）との関係を表している。図中の曲線を比較して明らかなように、現像バイアスのブランク部の長さを長くする程、電荷注入は抑制され、逆に、矩形波バイアスの下では比較的大きな電荷注入が発生してしまう（表２参照）。これは、現像スリーブ４２への印加電圧と明部電位ＶＬとの差が大きい場合に電荷注入が生じるため、休止部では電荷注入が抑制されるためだと考えられる。
【００７７】
従って、電荷注入を抑制して画像品位を向上させる観点から、高湿度環境においてはブランク部を長めに設定したＢＰバイアスを使用することが好ましい。
【００７８】
［絶対水分量の検知］
そこで、本実施例では、温湿度センサＳ１を用いて絶対水分量を算出することで、現像バイアスの波形を決定している。現像バイアスの波形選択は、画像形成装置１００の起動時に実行される。図１４（ａ）に示すように、装置本体の電源が投入されると（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、温湿度センサＳ１からの検知信号により、現在の温度及び相対湿度の値を取得し（Ｓ３０２）、絶対水分量を算出する（Ｓ３０３）。そして、絶対水分量の算出値に基づいて、図１４（ｂ）に示す表に従って現像バイアスの波形を決定する（Ｓ３０４）。
【００７９】
絶対水分量が５ｇ／ｋｇＤＡ以下である場合には、ブランク部の長さがゼロに設定され、絶対水分量が５ｇ／ｋｇＤＡより大きく１０ｇ／ｋｇＤＡ以下である場合にはブランク部の長さが６周期分に設定される。絶対水分量が１０ｇ／ｋｇＤＡより大きい場合には、ブランク部の長さが振動部の周期で８周期分に設定される。
【００８０】
このように、現像バイアスの波形は、絶対水分量が多く（湿度が高く）なる程ブランク部が長くなるように設定される。言い換えれば、装置内部が第１の湿度である場合には、振動部と休止部とを交互に繰り返す現像バイアス電圧が出力される。また、装置内部が第１の湿度よりも低い第２の湿度である場合には、休止部を含まないか、少なくとも第１の湿度である場合に比して休止部が短い現像バイアス電圧が出力される。
【００８１】
上述の制御により、感光ドラム１が高湿度環境下にある場合にはＢＰバイアスが使用され、感光ドラム１が低湿度環境下にある場合には矩形波バイアスが使用されることになる。これにより、高湿度環境では、ＢＰバイアスを使用することで電荷注入を抑制して、画像の品位を向上させることができる。また、低湿度環境では、矩形波バイアスを使用することでキャリア付着を抑制して、帯電バイアスの交流成分の振幅を大きくしたとしても感光ドラム１の摩耗レートが増大することを防ぐことができる。言い換えれば、本実施例の制御によれば、高湿度環境と低湿度環境とを通じて、画像品位を確保しつつ感光ドラム１の摩耗レートを低減することができる。
【実施例４】
【００８２】
上記実施例３では、高湿度環境における電荷注入に注目したが、現像スリーブ４２から感光ドラム１への電荷注入は、湿度以外の要因によって感光ドラム１の表面抵抗率が低下した場合にも生じる。そこで、本実施例では、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に流れる電流量から感光ドラム１の表面抵抗率の変化を検知する。以下、上述した実施例１と共通する要素には同符号を付して説明を省略する。
【００８３】
図１５は、帯電ローラ２に直流成分のみを含むバイアス電圧を印加した場合に帯電ローラ２に流れる電流量を示している。通常、放電開始電圧Ｖｔｈよりも低い未放電領域のバイアス電圧の下では、帯電ニップ部Ｎ２における放電が発生せず、直流電流は検出されない。しかし、表面抵抗率が局所的に低下している場合には、未放電領域であっても、帯電ローラ２から感光ドラム１への電荷注入が生じることによって電流が流れる。従って、放電開始電圧Ｖｔｈよりも低い直流電圧を帯電ローラ２に印加した状態で帯電ニップ部Ｎ２に流れる電流（帯電注入電流）を測定することにより、感光ドラム１の表面抵抗率の変化を検知することが可能となる。すなわち、本実施例では、帯電注入電流を検知可能な帯電バイアス電源Ｐ２の電流検知部２０２を、感光ドラム１の表面抵抗率の変化を検知する抵抗検知手段として利用する。
【００８４】
具体的な制御プロセスについて説明する。図１６（ａ）に示すように、装置本体の電源が投入されると（Ｓ４０１：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、画像形成動作を開始する前に帯電バイアス電源Ｐ２に所定の直流電圧を出力させ、帯電ニップ部Ｎ２に流れる帯電注入電流を検知する（Ｓ４０２）。この直流電圧は、放電開始電圧Ｖｔｈよりも絶対値が小さな電圧とする。例えば、図１５に示した例ではＶｔｈ＝６００（Ｖ）であるため、５００Ｖの直流電圧が使用される。そして、帯電注入電流の検出値に基づいて、図１６（ｂ）に示す表に従って現像バイアスの波形を決定する（Ｓ４０３）。
【００８５】
帯電注入電流が０．５μＡ未満である場合には、ブランク部の長さがゼロに設定され、帯電注入電流が０．５μＡ以上１μＡ未満である場合にはブランク部の長さが６周期分に設定される。帯電注入電流が１μＡ以上である場合には、ブランク部の長さが振動部の周期で８周期分に設定される。
【００８６】
このように、現像バイアスの波形は、表面抵抗率が小さくなって注入電流が大きくなる程ブランク部が長くなるように設定される。言い換えれば、感光ドラム１の表面抵抗率が第１の値である場合には、振動部と休止部とを交互に繰り返す現像バイアス電圧が出力される。また、感光ドラム１の表面抵抗率が第１の値に比して大きい第２の値である場合には、休止部を含まないか、少なくとも表面抵抗率が第１の値である場合に比して休止部が短い現像バイアス電圧が出力される。
【００８７】
これにより、感光ドラム１の表面抵抗率が比較的小さい場合には、ＢＰバイアスを使用することで現像スリーブ４２による電荷注入を抑制して、画像の品位を向上させることができる。また、表面抵抗率が比較的大きい場合には、矩形波バイアスを使用することでキャリア付着を抑制して、帯電バイアスの交流成分の振幅を大きくしたとしても感光ドラム１の摩耗レートが増大することを防ぐことができる。従って、上述の実施例３と同様に、湿度に応じた現像バイアスの波形制御が可能となり、高湿度環境と低湿度環境とを通じて、画像品位を確保しつつ感光ドラム１の摩耗レートを低減することができる。
【００８８】
さらに、実施例３と比較した場合、本実施例は帯電ローラ２による注入電流を検知することで感光ドラム１の表面抵抗率の変化を検知するものであるため、湿度以外の要因によって現像スリーブ４２による電荷注入が発生する場合に対処可能である。すなわち、湿度が低いにも関わらず、放電生成物等の影響により感光ドラム１の表面抵抗率が局所的に低下して、現像スリーブ４２による電荷注入が発生することが考えられる。このような場合、帯電バイアスの交流成分の振幅が大きいままであることも考えられるが、あえてＢＰバイアスを使用することで、電荷注入による画像不良の防止を優先することが可能となる。
【００８９】
なお、感光ドラム１の表面抵抗率は、上述の電流検知部２０２以外の抵抗検知手段によって検知してもよい。例えば、現像バイアス電源Ｐ４の電流検知部４０２により、現像スリーブ４２から感光ドラム１への注入電流量を測定してもよい。ただし、本実施例は帯電注入電流を計測するため、電流検知部４０２を利用する構成に比して、トナーによる電荷移動の影響を受けずに表面抵抗率を精確に検知することができる。
【実施例５】
【００９０】
ここまで、感光ドラム１の表層膜厚に応じて現像バイアスの波形を制御するものと、感光ドラム１のおかれた環境条件に応じて現像バイアスの波形を制御するものについて説明したが、これらは併用することができる。本実施例では、帯電印加時間から表層膜厚を推定する（実施例１）と共に、装置内部の絶対水分量を計測する（実施例３）ことで、現像バイアスの波形を決定している。
【００９１】
具体的な制御プロセスについて説明する。現像バイアスの波形選択は、画像形成装置１００の起動時に実行される。図１７（ａ）に示すように、装置本体の電源が投入されると（Ｓ５０１：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、記憶装置に記憶された帯電印加時間を取得して（Ｓ５０２）、感光ドラム１の表層膜厚を推定する（Ｓ５０３）。また、制御部１０１は、温湿度センサＳ１からの検知信号により、現在の温度及び相対湿度の値を取得し（Ｓ５０４）、絶対水分量を算出する（Ｓ５０５）。そして、推定膜厚と絶対水分量の算出値とに基づいて、図１７（ｂ）に示す表に従って現像バイアスの波形を決定する（Ｓ５０６）。
【００９２】
このように、本実施例では絶対水分量が少ない程ブランク部を短くし、同時に、帯電印加時間が長くなる程ブランク部を短くするように、現像バイアスの波形を決定する。言い換えれば、絶対水分量に応じた現像バイアスの波形制御を行うものにおいて、帯電印加時間が第１の長さより大きい第２の長さである場合に、ブランク部の長さを、帯電印加時間が第１の長さである場合以下とする。これは、感光ドラム１の表層１ｓが第１の厚さより小さい第２の厚さである場合に、ブランク部の長さを、表層１ｓが第１の厚さである場合以下とすることを意味する。
【００９３】
これにより、本実施例の画像形成装置１００は、上述した実施例１の効果と実施例３の効果とを同時に得ることができる。すなわち、膜厚が大きい場合には帯電ＤＣ電流量を抑制しつつ良好な現像性を確保し、膜厚が小さい場合にはキャリア付着を抑制することができる。また、高湿度環境では電荷注入を抑制して画像の品位を向上させ、低湿度環境ではキャリア付着を抑制して感光ドラム１の摩耗レートが増大することを防ぐことができる。
【実施例６】
【００９４】
感光ドラム１の表層膜厚に応じた現像バイアスの波形制御と、環境条件に応じた現像バイアスの波形制御とを組み合わせる他の例について説明する。本実施例では、帯電ＤＣ電流から表層膜厚を推定する（実施例２）と共に、帯電注入電流から感光ドラム１の表面抵抗率の変化を検知する（実施例４）ことで、現像バイアスの波形を決定している。
【００９５】
具体的な制御プロセスについて説明する。現像バイアスの波形選択は、画像形成装置１００の起動時に実行される。図１８（ａ）に示すように、装置本体の電源が投入されると（Ｓ６０１：Ｙｅｓ）、制御部１０１は、画像形成動作を開始する前に帯電バイアス電源Ｐ２に帯電バイアスを出力させる。この帯電バイアスは、均一な帯電を可能とする大きさの交流成分を含むものとする。そして、帯電ニップ部Ｎ２に流れる帯電ＤＣ電流を検知する（Ｓ６０２）ことで、感光ドラム１の表層膜厚を推定する（Ｓ６０３）。また、制御部１０１は、帯電バイアス電源Ｐ２に所定の直流電圧を出力させ、帯電ニップ部Ｎ２に流れる帯電注入電流を検知する（Ｓ６０４）。この直流電圧は、放電開始電圧よりも絶対値が小さな電圧とする。そして、推定膜厚と帯電注入電流の検出値とに基づいて、図１８（ｂ）に示す表に従って現像バイアスの波形を決定する（Ｓ６０５）。
【００９６】
このように、本実施例では帯電注入電流が大きい（表面抵抗率が小さい）程ブランク部を短くし、同時に、帯電ＤＣ電流が大きい（表層膜厚が小さい）程ブランク部を短くするように、現像バイアスの波形を決定する。言い換えれば、表面抵抗率に応じた現像バイアスの波形制御を行うものにおいて、感光ドラム１の表層１ｓが第１の厚さより小さい第２の厚さである場合に、ブランク部の長さを、表層１ｓが第１の厚さである場合以下とする。
【００９７】
これにより、本実施例の画像形成装置１００は、上述した実施例２の効果と実施例４の効果とを同時に得ることができる。すなわち、膜厚が大きい場合には帯電ＤＣ電流量を抑制しつつ良好な現像性を確保し、膜厚が小さい場合にはキャリア付着を抑制することができる。また、高湿度環境では電荷注入を抑制して画像の品位を向上させ、低湿度環境ではキャリア付着を抑制して感光ドラム１の摩耗レートが増大することを防ぐことができる。
【００９８】
さらに、本実施例では、帯電バイアス電源Ｐ２の電流検知部２０２を、感光ドラム１の表層膜厚を検知する層厚検知手段及び表面抵抗率の変化を検知する抵抗検知手段として兼用する。このため、２種類の情報に応じた波形制御を、簡素な構成で実現することができる。
【００９９】
なお、表層膜厚に応じた現像バイアスの波形制御と、環境条件に応じた現像バイアスの波形制御とを組み合わせる方法は、上述したものに限らず、実施例１、２及びこれらの変形例と、実施例３、４及びこれらの変形例との任意の組合せが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１…感光体（感光ドラム）／１ｓ…表層／２…帯電手段、帯電部材（帯電ローラ）／３…露光手段（露光装置）／４２…現像剤担持体（現像スリーブ）／１００…画像形成装置／１０１…制御部／４０２…抵抗検知手段、層厚検知手段（電流検知部）／Ｐ４…バイアス印加手段（現像バイアス電源）／Ｔｂ…休止部（ブランク部）／Ｔｓ…振動部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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