JP2021156941A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面電位を高精度かつ効率的に得る。【解決手段】画像形成装置１は、感光体ドラム６５に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置６４と、感光体ドラム６５を帯電させる帯電装置６３と、現像装置６４に所定のバイアス電圧を印加する現像電源６４８と、現像装置６４を流れる現像電流に基づいて、感光体ドラム６５の表面電位を算出する算出部６４７とを備える。帯電装置６３は、感光体ドラム６５に複数段階の帯電バイアスを印加する。電流測定部６４６は、帯電バイアスごとに、現像電源６４８が現像装置６４に印加した複数段階の現像バイアス電圧に対応する現像電流を測定する。算出部６４８は、帯電バイアスごとに、現像電流が流れなくなる場合の現像バイアス電圧を表面電位として算出し、算出した各表面電位に基づいて、帯電バイアスと表面電位との対応関係を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、均一に帯電された感光体ドラム（像担持体）の表面を露光することで形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像として現像する画像形成プロセスが広く利用されている。高品質な画像を得るためには、感光体ドラムの表面電位に対し、適正な電位差を設けた現像バイアスによって現像を行うことが求められる。

このため、画像形成を行うときの、実際の感光体ドラムの表面電位を検出する必要があり、従来、表面電位センサーを用いて感光体ドラムの表面電位を検出していた。

しかしながら、表面電位センサーは、高価であり、さらに飛散したトナー等が付着すると、正しく測定することができなくなるといった課題があった。そこで、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、感光体ドラムの表面電位を得る技術が提案され、その一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の電子写真装置は、感光体上にパルス状の静電電位パターンを形成し、現像ローラーにバイアスを印加し、静電電位パターンを現像する際に感光体から現像ローラーに流れ込む電流を測定して感光体上の表面電位を得る。具体的には、パルス状の静電電位パターンの切り替わるポイントで電流をモニターすることで、感光体の表面電位を推定する。これにより、表面電位センサーを用いることなく、感光体上の表面電位を得ることができる。

特開２００３−２９５５４０号公報

特許文献１で開示された電子写真装置でモニターする電流は、感光体や帯電部材等の経年変化等の影響を受け易く、不安定であって、誤差を含み易いことが課題であった。これにより、感光体上の表面電位の精度が低下することが懸念された。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、像担持体の表面電位を高精度かつ効率的に得ることが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、現像装置と、現像電源と、電流測定部と、算出部とを備える。前記像担持体には、表面に静電潜像が形成される。前記帯電装置は、前記像担持体に帯電バイアスを印加して前記像担持体を帯電させる。前記現像装置は、前記像担持体にトナーを供給し、前記像担持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する。前記現像電源は、前記現像装置に所定の現像バイアス電圧を印加する。前記電流測定部は、前記現像装置を流れる現像電流を測定する。前記算出部は、前記電流測定部によって測定された前記現像電流に基づいて、前記像担持体の表面電位を算出する。前記帯電装置は、前記像担持体に複数段階の前記帯電バイアスを印加する。前記現像電源は、前記帯電バイアスごとに、前記現像装置に複数段階の前記現像バイアス電圧を印加する。前記電流測定部は、前記現像バイアス電圧ごとに、対応する前記現像電流を測定する。前記算出部は、前記帯電バイアスごとに、前記現像電流が流れなくなる場合の前記現像バイアス電圧を前記表面電位として算出する。前記算出部は、算出した各前記表面電位に基づいて、前記像担持体に印加される前記帯電バイアスと前記表面電位との対応関係を算出する。

本発明によれば、表面電位センサー等の高価なセンサーを用いることなく、像担持体の表面電位を高精度かつ効率的に得ることが可能な画像形成装置を提供することが可能となる。

画像形成装置１の構成の一例を示す図である。 現像装置６４の構成の一例を示す図である。 電流測定部６４６によって測定される現像電流を示す図である。 電流測定部６４６によって測定される現像電流を示す図である。 現像電流と現像バイアス電圧との対応関係を示すグラフである。 画像形成装置１の帯電特性を示すグラフである。 本実施形態に係る帯電特性算出プロセスを示すフローチャートである。 本実施例に係る画像形成装置１において、４段階の現像バイアス電圧を現像ローラー６４１に印加した場合に測定された現像電流を示す表である。 図７に示す現像バイアス電圧と現像電流との関係を示すグラフである。 本実施例に係る画像形成装置１において、４段階の帯電バイアスを帯電装置６３に印加した場合に算出された表面電位を示す表である。 図９に示す帯電バイアスと表面電位との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成について説明する。図１は、画像形成装置１の構成の一例を示す図である。画像形成装置１は、例えば、タンデム方式のカラープリンターである。

図１に示すように、画像形成装置１は、操作部２、給紙部３、搬送部４、トナー補給部５、画像形成部６、転写部７、定着部８、排出部９、及び制御部１０を備える。

操作部２は、ユーザーからの指示を受け付ける。操作部２は、ユーザーからの指示を受け付けると、ユーザーからの指示を示す信号を制御部１０へ送信する。操作部２は、液晶ディスプレー２１及び複数の操作キー２２を含む。液晶ディスプレー２１は、例えば、各種処理結果を表示する。操作キー２２は、例えば、テンキー、及びスタートキーを含む。操作部２は、画像形成処理の実行を示す指示が入力されると、画像形成処理の実行を示す信号を制御部１０へ送信する。この結果、画像形成装置１による画像形成動作が開始される。

給紙部３は、給紙カセット３１、及び給紙ローラー群３２を有する。給紙カセット３１は、複数枚の用紙Ｐを収容可能である。給紙ローラー群３２は、給紙カセット３１に収容された用紙Ｐを１枚ずつ搬送部４へ給紙する。用紙Ｐは記録媒体の一例である。

搬送部４は、ローラー及びガイド部材を備える。搬送部４は、給紙部３から排出部９まで延在する。搬送部４は、画像形成部６及び定着部８を経由するように、給紙部３から排出部９まで用紙Ｐを搬送する。

トナー補給部５は、画像形成部６にトナーを補給する。トナー補給部５は、第１装着部５１Ｙ、第２装着部５１Ｃ、第３装着部５１Ｍ、及び第４装着部５１Ｋを備える。トナー補給部５は現像剤補給部の一例である。トナーは現像剤の一例である。

第１装着部５１Ｙには第１トナーコンテナ５２Ｙが、装着される。同様に、第２装着部５１Ｃには第２トナーコンテナ５２Ｃが、第３装着部５１Ｍには第３トナーコンテナ５２Ｍが、第４装着部５１Ｋには第４トナーコンテナ５２Ｋが装着される。なお、第１装着部５１Ｙ〜第４装着部５１Ｋの構成は、装着されるトナーコンテナの種類が異なるのみで他の構成は同様である。このため、第１装着部５１Ｙ〜第４装着部５１Ｋを総称して、「装着部５１」と記載する場合がある。

第１トナーコンテナ５２Ｙ、第２トナーコンテナ５２Ｃ、第３トナーコンテナ５２Ｍ、及び第４トナーコンテナ５２Ｋには、トナーがそれぞれ収容される。本実施形態において、第１トナーコンテナ５２Ｙには、イエロートナーが収容される。第２トナーコンテナ５２Ｃには、シアントナーが収容される。第３トナーコンテナ５２Ｍには、マゼンタトナーが収容される。第４トナーコンテナ５２Ｋには、ブラックトナーが収容される。

画像形成部６は、露光装置６１、第１画像形成ユニット６２Ｙ、第２画像形成ユニット６２Ｃ、第３画像形成ユニット６２Ｍ、及び第４画像形成ユニット６２Ｋを備える。

第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋの各々は、帯電装置６３、現像装置６４、及び感光体ドラム６５を有する。感光体ドラム６５は、像担持体の一例である。

帯電装置６３、及び現像装置６４は、感光体ドラム６５の周面に沿って配置される。本実施形態において、感光体ドラム６５は、図１の矢印Ｒ１で示す方向（時計回り）に回転する。

帯電装置６３は、感光体ドラム６５を放電によって所定の極性に均一に帯電させる。本実施形態において、帯電装置６３は、感光体ドラム６５を正の極性に帯電させる。露光装置６１は、帯電した感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。

現像装置６４は、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像装置６４は、トナー補給部５からトナーが補給される。現像装置６４は、トナー補給部５から補給されたトナーを感光体ドラム６５の表面に供給する。この結果、感光体ドラム６５の表面にトナー像が形成される。

本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４は、第１装着部５１Ｙと接続する。したがって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４には、イエロートナーが補給される。よって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する感光体ドラム６５の表面には、イエロートナー像が形成される。

第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４は、第２装着部５１Ｃと接続する。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４には、シアントナーが補給される。よって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する感光体ドラム６５の表面には、シアントナー像が形成される。

第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４は、第３装着部５１Ｍと接続する。したがって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４には、マゼンタトナーが補給される。よって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する感光体ドラム６５の表面には、マゼンタトナー像が形成される。

第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４は、第４装着部５１Ｋと接続する。したがって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４には、ブラックトナーが補給される。よって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する感光体ドラム６５の表面には、ブラックトナー像が形成される。

転写部７は、第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋが有する各感光体ドラム６５の表面に形成された各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。本実施形態において、転写部７は、二次転写方式によって各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。詳しくは、転写部７は、４つの一次転写ローラー７１、中間転写ベルト７２、駆動ローラー７３、従動ローラー７４、二次転写ローラー７５、及び濃度センサー７６を有する。

中間転写ベルト７２は、４つの一次転写ローラー７１、駆動ローラー７３、及び、従動ローラー７４に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト７２は、駆動ローラー７３の回転に応じて駆動する。図１において、中間転写ベルト７２は、反時計回りに周回する。従動ローラー７４は、中間転写ベルト７２の駆動に応じて回転駆動する。

第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄに沿って、中間転写ベルト７２の下面と対向して配置される。本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄの上流側から下流側に向けて第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋの順で配置される。

各一次転写ローラー７１は、中間転写ベルト７２を介して各感光体ドラム６５に対向して配置され、各感光体ドラム６５に向けて押圧されている。このため、各感光体ドラム６５の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト７２に順次転写される。本実施形態において、中間転写ベルト７２には、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で重ねて転写される。以下、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像が重ねられたトナー像を「積層トナー像」と記載する場合がある。

二次転写ローラー７５は、中間転写ベルト７２を介して駆動ローラー７３に対向して配置される。二次転写ローラー７５は、駆動ローラー７３に向けて押圧されている。これにより、二次転写ローラー７５と駆動ローラー７３との間に転写ニップが形成される。用紙Ｐが転写ニップを通過すると、中間転写ベルト７２上の積層トナー像が用紙Ｐに転写される。本実施形態において、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で、上層から下層となるように用紙Ｐに転写される。積層トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８へ向けて搬送される。

濃度センサー７６は、第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋよりも下流側において中間転写ベルト７２に対向して配置されており、感光体ドラム６５上に形成された積層トナー像の濃度を測定する。なお、濃度センサー７６は、中間転写ベルト７２上の積層トナー像の濃度を測定するものでもよく、また、用紙Ｐ上に定着されたトナー像の濃度を測定するものでもよい。

定着部８は、加熱部材８１、及び加圧部材８２を備える。加熱部材８１、及び加圧部材８２は互いに対向して配置され、定着ニップを形成する。画像形成部６から搬送された用紙Ｐは、定着ニップを通過することにより所定の定着温度で加熱されながら、加圧される。この結果、積層トナー像が用紙Ｐに定着する。用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８から排出部９へ向けて搬送される。

排出部９は、排出ローラー対９１及び排出トレイ９３を有する。排出ローラー対９１は、排出口９２を介して排出トレイ９３へ用紙Ｐを搬送する。排出口９２は、画像形成装置１の上部に形成される。

制御部１０は、画像形成装置１が備える各部の動作を制御する。制御部１０は、プロセッサー１１と、記憶部１２とを備える。プロセッサー１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える。記憶部１２は、半導体メモリーのようなメモリーを備え、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。記憶部１２は、制御プログラムを記憶している。プロセッサー１１は、制御プログラムを実行することによって、画像形成装置１の動作を制御する。

次に、図２を参照して、現像装置６４の構成について詳細に説明する。図２は、現像装置６４の構成の一例を示す図である。詳しくは、図２は、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する第１現像装置６４Ｙを示す。なお、図２では、理解を容易にするために感光体ドラム６５を２点鎖線で図示している。本実施形態において、第１現像装置６４Ｙは、２成分現像方式によって感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像する。図１を参照して既に説明したように、第１現像装置６４Ｙの現像容器６４０は、第１トナーコンテナ５２Ｙに接続する。したがって、第１現像装置６４Ｙの現像容器６４０には、イエロートナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。

図２に示すように、第１現像装置６４Ｙは、現像容器６４０の内部に現像ローラー６４１、第１攪拌スクリュー６４３、第２攪拌スクリュー６４４、及びブレード６４５を有する。詳しくは、現像ローラー６４１は、第２攪拌スクリュー６４４と対向して配置される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と対向して配置される。

現像容器６４０は、仕切り壁６４０ｃによって第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとに区画される。仕切り壁６４０ｃは、現像ローラー６４１の軸方向に延びる。第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとは、仕切り壁６４０ｃの長手方向の両端の外方において連通している。

第１攪拌室６４０ａには、第１攪拌スクリュー６４３が配置される。第１攪拌室６４０ａには、磁性体キャリアが収容されている。第１攪拌室６４０ａには、非磁性体のトナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。図２に示す例では、第１攪拌室６４０ａには、イエロートナーが補給される。

第２攪拌室６４０ｂには、第２攪拌スクリュー６４４が配置される。第２攪拌室６４０ｂには、磁性体のキャリアが収容されている。

イエロートナーは、第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４によって攪拌されてキャリアと混合される。この結果、キャリア、及びイエロートナーからなる２成分現像剤が構成される。２成分現像剤は、現像剤の一例であるため、以下「現像剤」と省略して記載することがある。

第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４は、第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとの間で現像剤を循環させて攪拌する。この結果、トナーが所定の極性に帯電する。本実施形態において、トナーは、正の極性に帯電する。

現像ローラー６４１は、非磁性の回転スリーブ６４１ａと、マグネット体６４１ｂとによって構成される。マグネット体６４１ｂは、回転スリーブ６４１ａの内部に固定して配置される。マグネット体６４１ｂは、複数の磁極を含む。現像剤は、マグネット体６４１ｂの磁力によって、現像ローラー６４１に吸着する。この結果、現像ローラー６４１の表面に磁気ブラシが形成される。

本実施形態において、現像ローラー６４１は、図２の矢印Ｒ２（反時計回り）で示す方向に回転する。現像ローラー６４１は、回転することによって磁気ブラシをブレード６４５と対向する位置まで搬送する。ブレード６４５は、現像ローラー６４１との間にギャップ（隙間）が形成されるように配置されている。したがって、磁気ブラシの厚さがブレード６４５によって規定される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と感光体ドラム６５とが対向する位置よりも現像ローラー６４１の回転方向の上流側に配置される。

現像ローラー６４１には、所定の電圧が印加される。これにより、表面に形成された現像剤層が感光体ドラム６５と対向する位置まで搬送され、現像剤中のトナーが感光体ドラム６５に付着される。

具体的には、第１現像装置６４Ｙは、電流測定部６４６と、算出部６４７と、現像電源６４８とを更に備える。

電流測定部６４６は、例えば、現像電源６４８と現像ローラー６４１との間に接続される。現像電源６４８は、第１現像装置６４Ｙの現像ローラー６４１に所定の現像バイアス電圧を印加する。電流測定部６４６は、現像電源６４８によって印加された現像バイアス電圧に応じて、第１現像装置６４Ｙ及び感光体ドラム６５と現像ローラー６４１との間を流れる現像電流を検知する。電流測定部６４６は、例えば、電流計からなり、現像電流の電流値を測定する。

次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、第１現像装置６４Ｙを流れる現像電流について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、電流測定部６４６によって測定される現像電流を示す図である。

例えば、電流測定部６４６は、第１現像装置６４Ｙが感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像している間の現像電流の電流値を測定する。

本実施形態において、ユーザーによる画像形成処理の実行を示す指示が画像形成装置１に入力されると、制御部１０は、画像形成装置１が備える各部に画像形成動作を開始するよう画像形成部６を制御する。具体的には、制御部１０は、帯電装置６３、第１現像装置６４Ｙ、現像電源６４８及び露光装置６１を制御する。

帯電装置６３は、制御部１０による制御により、感光体ドラム６５の表面を所定の帯電電位（表面電位Ｖ０）に帯電させる。詳しくは、帯電装置６３が感光体ドラム６５に帯電バイアスＶ１を印加すると、感光体ドラム６５の現像ローラー６４１と対向する位置における表面電位が表面電位Ｖ０となる。

現像電源６４８は、制御部１０による制御により、現像ローラー６４１に現像バイアス電圧を印加する。現像バイアス電圧は、直流成分及び交流成分を含む。図３Ａは、直流成分の大きさ（Ｖｄｃ１）が表面電位Ｖ０より小さい現像バイアス電圧が、現像ローラー６４１に印加された場合を示す。なお、現像バイアス電圧は、交流成分を含まなくてもよい。

露光装置６１は、制御部１０による制御により、帯電装置６３が表面電位Ｖ０に帯電させた感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。

第１現像装置６４Ｙは、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成されると、制御部１０による制御により、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像する。

このとき、電流測定部６４６は、現像電流の電流値を測定する。図３Ａにおいて、現像電流Ｉｄ１は、現像ローラー６４１に形成された磁気ブラシ中のトナーが現像ローラー６４１へ移動するときに流れる電流と、現像ローラー６４１に形成された磁気ブラシを通して感光体ドラム６５から流れる電流Ｉａ１とを合わせた電流である。

一方、図３Ｂは、直流成分の大きさ（Ｖｄｃ２）が表面電位Ｖ０より大きい現像バイアス電圧が、現像ローラー６４１に印加された場合を示す。図３Ｂにおいて、現像電流Ｉｄ２は、トナーが感光体ドラム６５へ現像されるときに流れる電流Ｉａ２と、現像ローラー６４１に形成された磁気ブラシを通して感光体ドラム６５へ流れる電流とを合わせた電流である。

このように、電流測定部６４６によって計測される現像電流の向きは、現像バイアス電圧の直流成分が表面電位Ｖ０より大きい場合と、現像バイアス電圧の直流成分が表面電位Ｖ０より小さい場合とで逆になる。

また、現像バイアス電圧の直流成分が表面電位Ｖ０と等しい場合、現像電界強度がゼロとなり、現像電流の大きさはゼロを示す。このことから、現像電流の大きさがゼロとなる場合の現像バイアス電圧の直流成分を表面電位Ｖ０と予測することができる。

次に、図３及び図４を参照して、表面電位の算出について説明する。図４は、現像電流と現像バイアス電圧との対応関係を示すグラフである。図４は、縦軸に現像電流を示し、横軸に現像バイアス電圧を示す。

例えば、現像電源６４８は、現像バイアス電圧Ｖｄｃ１を現像ローラー６４１に印加する。このとき、電流測定部６４６は、現像電流Ｉｄ１の電流値を測定する。算出部６４７は、現像電源６４８が印加している現像バイアス電圧Ｖｄｃ１と、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ１の電流値とを取得する（図３Ａ）。

また、現像電源６４８は、現像バイアス電圧Ｖｄｃ２を現像ローラー６４１に印加する。このとき、電流測定部６４６は、現像電流Ｉｄ２の電流値を測定する。算出部６４７は、現像電源６４８が印加している現像バイアス電圧Ｖｄｃ２と、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ２の電流値とを取得する（図３Ｂ）。

算出部６４７は、取得した現像バイアス電圧Ｖｄｃ１及び現像電流Ｉｄ１と、現像バイアス電圧Ｖｄｃ２及び現像電流Ｉｄ２とに基づいて、現像電流が流れなくなる現像バイアス電圧を表面電位Ｖ０として算出する。

本実施形態において、露光装置６１は、電流測定部６４６による現像電流の測定時において、感光体ドラム６５にレーザー光を照射しない。このように、現像電流の測定を感光体ドラム６５の非露光領域を利用して実行することで、トナーの飛翔が少ない白地領域が利用されるので、現像電流としては、主に、キャリアの移動による電流を含む。したがって、感光体ドラム６５の表面電位の高精度化を図ることができる。

本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙ〜第４画像形成ユニット６２Ｋの各々が有する現像装置６４の構成は、トナー補給部５から補給されるトナーの種類が異なるのみで、他の構成は略同様である。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃ〜第４画像形成ユニット６２Ｋが有する第２現像装置６４Ｃ〜第４現像装置６４Ｋの構成の説明については、説明を省略する。

上記の手法を利用して、複数の帯電バイアスに応じた表面電位を算出することで、帯電バイアスと表面電位との対応関係（帯電特性）を求めることができる。

具体的には、制御部１０は、帯電バイアスＶ１の他、複数段階の帯電バイアスを感光体ドラム６５に印加するよう帯電装置６３を制御する。

帯電装置６３は、制御部１０の制御に従い、例えば、帯電バイアスＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃを順に感光体ドラム６５に印加して感光体ドラム６５の表面をそれぞれ表面電位Ｖ０Ａ、Ｖ０Ｂ、Ｖ０Ｃに帯電させる。

本実施形態において、例えば、制御部１０は、画像形成装置１の使用環境、及び画像形成に関する設定値等に基づいて、帯電装置６３に印加する帯電バイアス及び印加する段階数を設定する。

現像電源６４８は、複数の帯電バイアスごとに、複数段階の現像バイアス電圧を現像ローラー６４１に印加する。例えば、現像電源６４８は、感光体ドラム６５の表面が表面電位Ｖ０Ａに帯電している場合、現像ローラー６４１に現像バイアス電圧Ｖｄｃ１Ａと、現像バイアス電圧Ｖｄｃ２Ａとを印加する。現像バイアス電圧Ｖｄｃ１Ａは、例えば、帯電バイアスＶ１Ａから予想される表面電位より３０［Ｖ］低い電圧である。現像バイアス電圧Ｖｄｃ２Ａは、例えば、帯電バイアスＶ１Ａから予想される表面電位より３０［Ｖ］高い電圧である。

電流測定部６４６では、現像バイアス電圧Ｖｄｃ１Ａ、Ｖｄｃ２Ａにそれぞれ応じた現像電流Ｉｄ１Ａ、Ｉｄ２Ａが測定される。算出部６４７は、現像電源６４８が印加している現像バイアス電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２Ａと、電流測定部６４６によって測定された現像電流Ｉｄ１、Ｉｄ２Ａの電流値とを取得する。また、算出部６４７は、帯電装置６３に印加されている帯電バイアスＶ１Ａを取得する。

算出部６４７は、取得した現像バイアス電圧Ｖｄｃ１Ａ及び現像電流Ｉｄ１Ａと、現像バイアス電圧Ｖｄｃ２Ａ及び現像電流Ｉｄ２Ａとに基づいて、現像電流が流れなくなる現像バイアス電圧を表面電位Ｖ０Ａとして算出する。

また、現像電源６４８、電流測定部６４６及び算出部６４７は、感光体ドラム６５の表面が表面電位Ｖ０Ｂ及びＶ０Ｃに帯電している場合において、同様の処理を行い、表面電位Ｖ０Ｂ及びＶ０Ｃを算出する。

算出部６４７は、取得した帯電バイアスＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃと、算出した表面電位Ｖ０Ａ、Ｖ０Ｂ、Ｖ０Ｃとに基づいて、帯電特性を算出する。

次に、図５を参照して、算出部６４７が算出した帯電特性について説明する。図５は、画像形成装置１の帯電特性を示すグラフである。図５は、縦軸に表面電位を示し、横軸に帯電バイアスを示す。

制御部１０は、算出部６４７が算出した帯電特性に基づいて、帯電装置６３が印加する帯電バイアスを設定する。例えば、制御部１０は、感光体ドラム６５の表面を表面電位Ｖ０Ｘに帯電させる場合、帯電装置６３が印加する帯電バイアスを帯電バイアスＶ１Ｘに設定する。このように、帯電特性を算出することにより、画像形成時に設定したい表面電位に効率的に設定することができる。さらに、制御部１０は、設定した帯電バイアスに基づいて、現像ローラー６４１に印加する現像バイアス電圧を設定することにより、表面電位を高精度かつより効率的に算出することができる。

本実施形態において、算出部６４７は、例えば、算出した表面電位が、前回算出した表面電位と所定の基準値以上異なっている場合、新たに算出した表面電位を測定ミスであると判定する。この場合、算出部６４７は、表面電位の再計算を行ってもよいし、前回算出した表面電位を算出結果としてもよい。

また、本実施形態において、制御部１０は、例えば、算出部６４７が算出した帯電特性に基づいて設定する帯電バイアスが、前回設定した帯電バイアスと所定の基準値以上異なっている場合、新たに算出した帯電特性に基づいて帯電バイアス及び現像バイアス電圧を設定せず、以前の帯電バイアス及び現像バイアス電圧の設定を継続してもよい。

また、本実施形態において、算出部６４７が算出した表面電位を記憶することで、感光体ドラム６５の表面電位の変化を観測することができるようになり、帯電装置６３及び感光体ドラム６５等の劣化を予測することができる。

また、本実施形態において、レーザー光が照射されない非露光領域を利用して非帯電現像電流及び帯電現像電流の測定を行い表面電位を算出する構成であるとしたが、これに限らず、露光装置６１によるレーザー光の照射後の露光領域を利用して非帯電現像電流及び帯電現像電流の測定を行い表面電位を算出する構成であってもよい。

次に、図６を参照して、本実施形態に係る帯電特性算出プロセスについて説明する。図６は、本実施形態に係る帯電特性算出プロセスを示すフローチャートである。

まず、制御部１０は、ユーザーによる画像形成処理の実行を示す指示が画像形成装置１に入力され（ステップＳ１１）、帯電特性が算出されていない場合（ステップＳ１２でＮｏ）、帯電特性の算出を行うよう帯電装置６３、現像装置６４、現像電源６４８及び算出部６４７を制御する。例えば、制御部１０は、帯電特性を算出するために、十分な表面電位が算出されているかを判定する（ステップＳ１３）。

制御部１０は、帯電特性の算出に十分な表面電位が算出されていない場合（ステップＳ１３でＮｏ）、帯電装置６３が印加する帯電バイアスを設定し、感光体ドラム６５に帯電バイアスを印加するよう帯電装置６３を制御する（ステップＳ１４）。例えば、制御部１０は、印加した帯電バイアスに応じた表面電位を算出するために、十分な現像電流が測定されているかを判定する（ステップＳ１５）。

制御部１０は、表面電位の算出に十分な現像電流が測定されていない場合（ステップＳ１５でＮｏ）、複数段階の現像バイアス電圧を現像ローラー６４１に印加するよう現像電源６４８を制御する（ステップＳ１６）。

電流測定部６４６は、複数段階の現像バイアス電圧にそれぞれ応じた現像電流を測定する（ステップＳ１７）。帯電特性算出プロセスは、処理がステップＳ１５へ戻る。

制御部１０は、表面電位の算出に十分な現像電流が測定された場合（ステップＳ１５でＹｅｓ）、表面電位の算出を行うよう算出部６４７を制御する（ステップＳ１８）。帯電特性算出プロセスは、処理がステップＳ１３へ戻る。

制御部１０は、帯電特性の算出に十分な表面電位が算出された場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、帯電特性の算出を行うよう算出部６４７を制御する（ステップＳ１９）。

一方、制御部１０は、帯電特性が算出済である場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、帯電特性に基づいて、帯電装置６３が印加する帯電バイアス、及び現像ローラー６４１に印加する現像バイアス電圧を設定する（ステップＳ２０）。

画像形成部６は、制御部１０の設定に従い、画像形成処理を実行する（ステップＳ２１）。

次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。

本発明の実施例では、画像形成装置１として複合機を使用した。複合機は、ＴＡＳＫａｌｆａ２５５０Ｃｉ（京セラドキュメントソリューションズ株式会社）改造機であった。

複合機の実験条件は次の通りであった。
・感光体ドラム６５：アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ドラム
・感光体ドラム６５の膜厚：２０μｍ
・帯電装置６３：帯電ローラーの芯金の外径 ６ｍｍ、ゴム肉厚３ｍｍ、ゴム抵抗６．０ＬｏｇΩ
・帯電バイアス：直流のみ
・ブレード６４５:ＳＵＳ４３０、磁性
・ブレード６４５の厚み:１．５ｍｍ
・現像ローラー６４１の表面形状：ローレット加工＋ブラスト
・現像ローラー６４１の外径：２０ｍｍ
・現像ローラー６４１の凹部：周方向８０列
・現像ローラー６４１の周速／感光体ドラム６５の周速：１．８
・現像ローラー６４１及び感光体ドラム６５間の距離：０．３０ｍｍ
・現像バイアス電圧の交流成分：Ｖｐｐ１２００Ｖ、ｄｕｔｙ５０％、短形波、８ｋＨｚ
・トナー：粒子径６．８μｍ、正帯電性
・キャリア：粒子径３８μｍ、フェライト・樹脂コートキャリア
・トナー濃度：６％
・プリント速度：５５枚／分

次に、図７及び図８を参照して、本実施例に係る画像形成装置１において算出された表面電位について説明する。

図７は、本実施例に係る画像形成装置１において、４段階の現像バイアス電圧を現像ローラー６４１に印加した場合に測定された現像電流を示す表である。

図８は、図７に示す現像バイアス電圧と現像電流との関係を示すグラフである。図８は、縦軸に現像電流を示し、横軸に現像バイアス電圧を示す。

本実施例において、現像バイアス電圧が２２０［Ｖ］の場合、現像電流は、−０．３１［μＡ］である。現像バイアス電圧が２４０［Ｖ］の場合、現像電流は、−０．１５［μＡ］である。現像バイアス電圧が３００［Ｖ］の場合、現像電流は、０．１２［μＡ］である。現像バイアス電圧が３２０［Ｖ］の場合、現像電流は、０．２６［μＡ］である。

図８に示すように、本実施例に係る画像形成装置１において、表面電位は、２７３［Ｖ］と算出される。

次に、図９及び図１０を参照して、本実施例に係る画像形成装置１において算出された帯電特性について説明する。

図９は、本実施例に係る画像形成装置１において、４段階の帯電バイアスを帯電装置６３に印加した場合に算出された表面電位を示す表である。

図１０は、図９に示す帯電バイアスと表面電位との関係を示すグラフである。図１０は、縦軸に表面電位を示し、横軸に帯電バイアスを示す。

本実施例において、帯電バイアスが８００［Ｖ］の場合、表面電位は、７４［Ｖ］である（水準１）。帯電バイアスが１０００［Ｖ］の場合、表面電位は、１８７［Ｖ］である（水準２）。帯電バイアスが１２００［Ｖ］の場合、表面電位は、３４６［Ｖ］である（水準３）。帯電バイアスが１４００［Ｖ］の場合、表面電位は、５２５［Ｖ］である（水準４）。

本実施例において、画像形成時の感光体ドラム６５の表面電位を４５０［Ｖ］にしたい場合、帯電バイアスを１３１６［Ｖ］にすればよいことがわかる。具体的には、図１０に示す（水準３）及び（水準４）を１次関数で近似して算出する。なお、図１０に示す（水準３）及び（水準４）以外で１次関数を近似してもよいが、設定したい表面電位より大きい水準と小さい水準とを用いる（内挿法）方が高精度に算出することができる。また、近似する関数は、１次関数に限らず、２次関数等でもよい。

本実施例において、印加する現像バイアス電圧の差を最大１００Ｖとしたが、これに限らない。ただし、印加する現像バイアス電圧の差は、５０Ｖ程度が望ましい。

また、本実施例において、感光体ドラム６５は、アモルファスシリコンドラムであったが、これに限らず、正帯電有機感光体ドラムであってもよい。感光体ドラム６５にアモルファスシリコンドラムを用いた場合、感光層の誘電率が正帯電有機感光体ドラムよりも高くなり、電流が流れやすく、また、キャリア抵抗値が小さくなることから、測定精度が高くなる。

また、本実施例において、２成分現像剤を用いたが、これに限らず、１成分現像剤を用いてもよい。

以上、図面（図１〜図１０）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１ ：画像形成装置
６３ ：帯電装置
６４ ：現像装置
６４Ｃ ：第２現像装置
６４Ｋ ：第４現像装置
６４Ｙ ：第１現像装置
６５ ：感光体ドラム
６４１ ：現像ローラー
６４６ ：電流測定部
６４７ ：算出部
６４８ ：現像電源
Ｉｄ１ ：現像電流
Ｉｄ１Ａ ：現像電流
Ｉｄ２ ：現像電流
Ｉｄ２Ａ ：現像電流
Ｖ０ ：表面電位
Ｖ０Ａ〜Ｖ０Ｃ ：表面電位
Ｖ０Ｘ ：表面電位
Ｖ１ ：帯電バイアス
Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｃ ：帯電バイアス
Ｖ１Ｘ ：帯電バイアス
Ｖｄｃ１ ：現像バイアス電圧
Ｖｄｃ１Ａ ：現像バイアス電圧
Ｖｄｃ２ ：現像バイアス電圧
Ｖｄｃ２Ａ ：現像バイアス電圧

Claims (5)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に帯電バイアスを印加して前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   前記像担持体にトナーを供給し、前記像担持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像装置に所定の現像バイアス電圧を印加する現像電源と、
   前記現像装置を流れる現像電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部によって測定された前記現像電流に基づいて、前記像担持体の表面電位を算出する算出部と
   を備え、
   前記帯電装置は、前記像担持体に複数段階の前記帯電バイアスを印加し、
   前記現像電源は、前記帯電バイアスごとに、前記現像装置に複数段階の前記現像バイアス電圧を印加し、
   前記電流測定部は、前記現像バイアス電圧ごとに、対応する前記現像電流を測定し、
   前記算出部は、前記帯電バイアスごとに、前記現像電流が流れなくなる場合の前記現像バイアス電圧を前記表面電位として算出し、
   前記算出部は、算出した各前記表面電位に基づいて、前記像担持体に印加される前記帯電バイアスと前記表面電位との対応関係を算出する、画像形成装置。
2. 前記帯電装置は、前記算出部によって算出された前記対応関係に基づいて設定された帯電バイアスを前記像担持体に印加する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像電源は、前記像担持体から前記現像装置への方向に電流が流れるような前記現像バイアス電圧、及び前記現像装置から前記像担持体への方向に電流が流れるような前記現像バイアス電圧を印加する、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記算出部は、前記画像形成装置が画像を記録媒体に形成する画像形成処理を行う前に、前記表面電位を算出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記電流測定部は、前記像担持体の非露光状態における現像電流を測定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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