JP6155434B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される、近接帯電方式の帯電手段を備えた画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置での帯電方式として、低オゾン化等の観点から、近接帯電方式が主流になりつつある。近接帯電方式では、例えばローラ状、ブラシ状またはブレード状の帯電手段が、像担持体の典型例としての感光体ドラムの表面に接触あるいは非接触で近接配置される。

上記帯電手段には、印刷プロセス等の所定のプロセスにおいて、像担持体の表面が均一に帯電するよう、所定のピーク間電圧値Ｖpp1を有する交流電圧を直流電圧に重畳した帯電電圧が印加される（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１では、帯電手段と像担持体との間で安定的な放電を生じさせるために、電源手段は、帯電手段から像担持体への電荷移動（即ち、単方向への電荷移動）のみが生じる正放電領域と、両者間で双方向の電荷移動が交互に起こる逆放電領域とにおいて、相異なる検出用ピーク間電圧Ｖpp0を有する交流電圧を帯電手段に順次印加する。制御手段は、正放電領域および逆放電領域のそれぞれについて、ピーク間電圧値Ｖppに対する交流電流値Ｉacの近似関数ｆ1（Ｖpp），ｆ2（Ｖpp）を導出し、その後、放電電流量ΔＩacを示す差分関数（ΔＩac（＝ｆ2（Ｖpp）−ｆ1（Ｖpp））が所定値Ｄとなる放電電流量ΔＩacと所定のピーク間電圧値Ｖpp1と、を導出している。

特開２００１−２０１９２０号公報

上記特許文献１では、所定値Ｄは、繰り返し印刷等による像担持体の減耗度によらず一定であった。しかし、本件発明者の実験の結果、減耗度により、最適な所定値Ｄは異なることが判明した。具体的には、最適な定数Ｄは、減耗の進行と共に減少することが判明した。したがって、像担持体の寿命初期で最適であったピーク間電圧値Ｖpp1は、その寿命末期では必要以上に大きな値となるため（即ち、最適値で無くなるため）、像担持体に大きなダメージを与えることになる。その結果、減耗が促進されて、像担持体の寿命は設計値よりも短くなる。

上記問題点に鑑み、本発明は、像担持体の寿命短縮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。

本発明の一局面は、通紙時に画像を媒体に印刷する画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体に近接配置される帯電手段と、所定のプロセス時に、所定のピーク間電圧値を有する交流電圧を含む第一帯電電圧を前記帯電手段に印加する電源手段であって、前記所定のピーク間電圧値を決定する際、交流電圧をそれぞれ含む複数の第二帯電電圧であって、前記帯電手段から前記像担持体への電荷移動のみが起こる正放電領域と、前記像担持体および前記帯電手段の間で双方向に電荷が移動する逆放電領域のそれぞれにおいて相異なるピーク間電圧を各前記交流電圧が有する複数の第二帯電電圧を前記帯電手段に順次印加する電源手段と、前記複数の第二帯電電圧のそれぞれを印加中に、前記帯電手段に流れる交流電流値をそれぞれ検知する電流検知手段と、前記電流検知手段で検知された交流電流値のそれぞれに基づき、前記正放電領域および前記逆放電領域について、ピーク間電圧値に対する交流電流値を示す第一近似関数および第二近似関数を導出し、導出した第一近似関数と第二近似関数の差分値を示す差分関数において、単位ピーク間電圧あたりの差分値の変化量が所定値となるピーク間電圧値を、前記所定のピーク間電圧とする制御手段とを、備えた画像形成装置である。

上記局面によれば、像担持体の寿命短縮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。

画像形成装置の大略的な構成を示す模式図である。 実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示す模式図である。 ピーク間電圧値の決定時の処理手順の前半を示すフロー図である。 図３Ａに続く部分の処理手順を示すフロー図である。 図３ＢのＳ２１５の詳細な処理手順と示すフロー図である。 図４の具体的な処理内容を示す図である。 感光体ドラムの寿命により、電流検知手段で検知される電流値の相違を示すグラフ（上段）と、感光体ドラムの寿命により、最適なピーク間電圧値が相違することを示すグラフ（下段）である。 印字枚数に対するピーク間電圧値（本実施形態の導出値、特許文献１の導出値及び最適値）の変化を示すグラフである。 機内温度による最適なピーク間電圧値の変化を示すグラフである。 第一変形例に係る図３ＢのＳ２１５の詳細な処理手順と示すフロー図である。 第二変形例に係る図３ＢのＳ２１５の詳細な処理手順と示すフロー図である。

以下、図面を参照して、本画像形成装置について詳説する。

《第一欄：定義》
いくつかの図には、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が示される。ｘ軸およびｚ軸は、画像形成装置１の左右方向および上下方向を示す。また、ｙ軸は、画像形成装置１の前後方向を示す。

《第二欄：実施形態に係る画像形成装置の全体構成・印刷プロセス》
図１，図２において、画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、各種画像（典型的にはフルカラー画像またはモノクロ画像）を、シート状の印刷媒体（用紙やＯＨＰシート）Ｍに印刷する。そのために、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各色の作像ユニット２と、中間転写ベルト３と、二次転写ローラ４と、電源手段１０と、制御手段１１と、電流検知手段１２と、温湿度検知手段１３と、を備える。

各色の作像ユニット２は、例えば左右方向に並置され、対応色の感光体ドラム５を含む。

各感光体ドラム５は、例えば前後方向に延在する円筒形状を有し、自身の軸を中心に例えば矢印αの方向に回転する。

以上の各感光体ドラム５の周囲には、図２に明示するように、回転方向αの上流側から下流側に向かって、少なくとも、帯電手段６と、現像手段８と、一次転写ローラ９とが配置される。なお、図２には、代表的に、ある一色の感光体ドラム５およびその周辺が示されている。

各帯電手段６は、典型的には、前後方向に延在する帯電ローラであって、感光体ドラム５の周面に接触あるいは非接触で近接配置される帯電ローラである。各帯電手段６は、帯電電圧Ｖgにより、回転する感光体ドラム５の周面を一様に帯電させる。

各帯電手段６に帯電電圧Ｖgを印加するために、画像形成装置１には、図２に明示するように、例えば色毎に電源手段１０が備わる。各電源手段１０は、直流電源回路１０１および交流電源回路１０２の組みを含む。なお、図２には、代表的に、ある一色の電源手段１０が示されている。

各直流電源回路１０１は、制御手段１１の制御下で、所定の直流電圧Ｖdcを出力する。なお、本実施形態では直流電圧Ｖdcを色毎に変更する点は重要では無いので、以下の説明では、便宜上、直流電圧Ｖdcは各色で同じ値として説明を続ける。

また、各交流電源回路１０２は、例えば交流トランスから構成され、制御手段１１により選択または決定されたピーク間電圧値Ｖppを有する交流電圧Ｖacを出力する。なお、直流電圧Ｖdcと同様の観点で、各交流電圧Ｖacは同じピーク間電圧値Ｖppを有するとして説明を続ける。

各交流電源回路１０２の出力端は、対応する直流電源回路１０１の出力端で接続され、これによって、交流電圧Ｖacが直流電圧Ｖdcに重畳された帯電電圧Ｖgが生成され、対応色の帯電手段６に印加される。

各感光体ドラム５の下方には露光装置７が設けられる。各露光装置７は、画像データに基づく光ビームＢを、感光体ドラム５の帯電域の直ぐ下流側の露光域に照射し、これにより、対応色の静電潜像を形成する。

各現像手段８は、対応色の感光体ドラム５の露光域の直ぐ下流側の現像域に、対応色の現像剤を供給して対応色のトナー像を形成する。

中間転写ベルト３は、例えば左右方向に配列された少なくとも二個のローラの外周面に掛け渡され、例えば矢印βで示す方向に回転する。中間転写ベルト３の外周面は、例えば、各感光体ドラム５の上端と当接する。

各一次転写ローラ９は、対応色の感光体ドラム５と中間転写ベルト３を挟んで対向すると共に中間転写ベルト３を上方から押圧して、感光体ドラム５と中間転写ベルト３との間に一次転写ニップ９１を形成する。各一次転写ローラ９には、印刷プロセス中、一次転写バイアス電圧が印加され、その結果、感光体ドラム５上のトナー像は、対応する一次転写ニップ９１にて、回転する中間転写ベルト３に転写される。

二次転写ローラ４は、自身の軸を中心に回転可能に構成される。二次転写ローラ４には、印刷プロセス中、二次転写バイアス電圧が印加される。二次転写ローラ４は、例えば中間転写ベルト３の右端近傍にて、中間転写ベルト３の外周面を押圧して、二次転写ローラ４と中間転写ベルト３の間の接触部分に二次転写ニップ４１を形成する。この二次転写ニップ４１には、印刷プロセス中、印刷媒体Ｍが送り込まれる。

上記二次転写ニップ４１を印刷媒体Ｍが通過中（即ち、通紙中）、二次転写ローラ４には二次転写バイアス電圧が印加されるため、中間転写ベルト３に担持されたトナー像が印刷媒体Ｍに移動し転写される。この印刷媒体Ｍは、二次転写ニップ４１を通過後、周知の定着器を通過した後、印刷物としてトレイに排出される。

制御手段１１は、図２に明示するように、例えば、ＲＯＭ１１１と、処理手段の一例としてのＣＰＵ１１２と、ＳＲＡＭ１１３と、記憶手段の一例としてのＮＶＲＡＭ１１４と、を含む。ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１１に予め記憶された制御プログラムを、ＳＲＡＭ１１３を作業領域として用いつつ実行して、各種プロセスを制御する。本実施形態では、下記の四プロセス（即ち、印刷、画像安定化、強制トナー補給およびＴＣＲ調整）に特に関連する。下記の四プロセスでは、感光体ドラム５を帯電させる必要があるため、帯電手段６には、所定のピーク間電圧値Ｖpp1を有する交流電圧Ｖacを含む帯電電圧Ｖg（以下、第一帯電電圧Ｖg1という）が印加される。

（１）印刷：印刷媒体Ｍに画像を印刷すること
（２）画像安定化：既知のパターン画像の濃度に基づき、トナー濃度を目標値に制御すること
（３）強制トナー補給：現像手段に強制的にトナーを補充すること
（４）ＴＣＲ調整：トナーとキャリアの比率を目標値に制御すること

ＣＰＵ１１２はさらに他にも、「所定のピーク間電圧値の導出処理」（詳細は後述）を行って、上述の各プロセスで使用すべき所定のピーク間電圧値Ｖpp1を導出する。

また、電流検知手段１２は、少なくとも所定のピーク間電圧値の導出処理において、各帯電手段６に後述の帯電電圧Ｖg2が印加された時に、対応する感光体ドラム５を介して帯電手段６に流れる交流電流値Ｉacを検知して、ＣＰＵ１１２に出力する。

温湿度検知手段１３は、温度センサ１３１と湿度センサ１３２とを含む。温度センサ１３１は、画像形成装置１内の温度（即ち、機内温度）Ｓtを検知してＣＰＵ１１２に出力する。それに対し、湿度センサ１３２は、画像形成装置１内の相対湿度（以下、機内湿度という）Ｓhを検知してＣＰＵ１１２に出力する。

《第三欄：帯電電圧の決定処理（所定のピーク間電圧値の導出処理を含む）》
次に、図３Ａ〜図７を参照して、画像形成装置１の動作について説明する。
図３Ａにおいて、ＣＰＵ１１２は、上記四プロセスにおいてピーク間電圧を決定する場合、画像形成装置１内に印刷媒体Ｍを搬送しない状態で（即ち、非通紙の状態で）、温湿度検知手段１３から、現在の機内温度Ｓtおよび機内湿度Ｓhを取得する（Ｓ２１）。

次に、ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１１またはＮＶＲＡＭ１１４に予め保持された環境ステップテーブルＴ１から、Ｓ２１で得た機内温度Ｓtおよび機内湿度Ｓhに対応する環境ステップを取得する（Ｓ２２）。テーブルＴ１には、下表１に示すように、機内温度および機内湿度の組み合わせごとに、絶対湿度の大きさを示す指標である環境ステップが記述される。このテーブルＴ１は、本画像形成装置１の製造段階や開発段階に予め実験等で作成される。この点については、他のテーブルでも同様である。本実施形態では、環境ステップは十六段階に区分され、環境ステップ１〜３が低温低湿環境（所謂、ＬＬ環境）を、環境ステップ４〜７が常温常湿環境（所謂、ＮＮ環境）を、環境ステップ８〜１２がやや高温高湿環境を示し、環境ステップ１３〜１６が高温高湿環境（所謂、ＨＨ環境）を示す。

次に、ＣＰＵ１１２は、ＮＶＲＡＭ１１４等に予め保持されたピーク間電圧値テーブルＴ２から、Ｓ２２で得た環境ステップに対応するピーク間電圧値Ｖpp（以下、検出用のピーク間電圧Ｖpp0という）の組みを一つ選択する（Ｓ２３）。テーブルＴ２には、下表２に示すように、環境ステップの範囲毎に、互いに異なる複数個（本実施形態では八個の場合を説明）の検出用ピーク間電圧値Ｖpp0からなる組みが記述される。各組みには、正放電領域および逆放電領域のそれぞれにつき、少なくとも二個（本実施形態では四個の場合を説明）の検出用ピーク間電圧値Ｖpp0が含まれる。本実施形態では、後述のピーク間電圧値Ｖppが２×Ｖth未満の領域（図５を参照）であって、帯電手段６に帯電電圧Ｖgを印加した時に、帯電手段６から感光体ドラム５への電荷移動（単方向への電荷移動）のみが起こるピーク間電圧Ｖppの領域を正放電領域という。逆に、２×Ｖth以上の領域（図５を参照）であって、感光体ドラム５および帯電手段６の間で双方向に電荷移動が起こる領域を逆放電領域という。ここで、Ｖthは、感光体ドラム５への帯電が始まる電圧である。

例えば、環境ステップ１〜３に対しては、検出ピーク間電圧値Ｖpp0の組みＡが割り当てられ、組みＡは、正放電領域に含まれる６００Ｖ，７００Ｖ，８００Ｖおよび９００Ｖと、逆放電領域に含まれる１８５０Ｖ，１９５０Ｖ，２０５０Ｖおよび２１５０Ｖとからなる。環境ステップ４〜７，８〜１２，１３〜１６には、表２に示した通りの検出用ピーク間電圧値Ｖpp0の組みＢ，Ｃ，Ｄが割り当てられる。

次に、ＣＰＵ１１２は、第一カウンタ値ｎを１に初期化し（Ｓ２４）、Ｓ２３で選択した組みにおいて現在の第一カウンタ値ｎに相当する検出用ピーク間電圧値Ｖpp0を取得する（Ｓ２５）。

ＣＰＵ１１２は、各色の交流電源回路１０２から出力すべき交流電圧Ｖacのピーク間電圧値Ｖppを、Ｓ２５で取得した検出用ピーク間電圧値Ｖpp0に設定する。また、ＣＰＵ１１２は、各色の直流電源回路１０１から出力すべき直流電圧Ｖdcを予め定められた値に設定する（Ｓ２６）。

Ｓ２６の結果、電源手段１０から各色の帯電手段６に、前述の第二帯電電圧Ｖg2が印加される。ＣＰＵ１１２は、各交流電源回路１０２の交流電圧Ｖacが安定すると（Ｓ２７）、第二カウンタ値ｍを１に初期化する（図３Ｂ；Ｓ２８）。次に、ＣＰＵ１１２は、各色の電流検知手段１２から交流電流値Ｉacを取得して、取得した交流電流値Ｉacを色毎にＳＲＡＭ１１３に記憶する（Ｓ２９）。

次に、ＣＰＵ１１２は、第二カウンタ値ｍがｙか否かを判断する（Ｓ２１０）。ここで、ｙは、各感光体ドラム５の一回転あたりのサンプリング数であって、１以上の自然数である。ＣＰＵ１１２は、Ｓ２１０でＮであれば、第二カウンタ値ｍを１だけインクリメントして（Ｓ２１１）、Ｓ２９を行う。

以上のＳ２８〜Ｓ２１１を繰り返すことで、ＳＲＡＭ１１３には、各色の感光体ドラム５を一回転する間に、周方向に相異なるｙ個の場所にて測定された各色の交流電流値ＩacがＳＲＡＭ１１３に保持される。ＣＰＵ１１２は、Ｓ２１０でＹであれば、ｙ個の交流電流値Ｉacの平均値を導出し、ＳＲＡＭ１１３に記憶する（Ｓ２１２）。

本実施形態では、Ｓ２８〜Ｓ２１２により、感光体ドラム５の膜厚のバラツキを平滑化するために、ＣＰＵ１１２は、各感光体ドラム５が一回転している間に、周方向に相異なる複数箇所で得たｙ個の交流電流値Ｉacの平均値をとることが好ましい。

次に、ＣＰＵ１１２は、第一カウンタ値ｎが８か否かを判断することで、Ｓ２３で選択した組みの全ての検出用ピーク間電圧値Ｖpp0についてＳ２５〜Ｓ２１２の処理を行ったか否かを判断する（Ｓ２１３）。Ｓ２１３でＮであれば、ＣＰＵ１１２は、第一カウンタ値ｎを１だけインクリメントして（Ｓ２１４）、図３ＡのＳ２５を行う。

以上のＳ２５〜Ｓ２１４により、ＳＲＡＭ１１３には、正放電領域および逆放電領域のそれぞれに四個ずつ各第二帯電電圧Ｖg2を順次印加した時に、各帯電手段６に流れる交流電流値Ｉac（平均値）が八個ずつ得られる。ＣＰＵ１１２は、Ｓ２６で使用した検出用ピーク間電圧値Ｖpp0と、Ｓ２１２で得られた交流電流値（平均値）Ｉacとの組み合わせを、各色につき八組、ＳＲＡＭ１１３に保持する。ここで、以下では、ＳＲＡＭ１１３に保持された検出ピーク間電圧値Ｖpp0および交流電流値Ｉacの組み合わせを包括的に（Ｖpp0，Ｉac）と表記する。また、ｎ＝１〜８のいずれかを個別的に表記する場合には、（Ｖpp0j，Ｉacj）と表記する。ここで、ｊは１，２，…８の自然数である。

また、Ｓ２１３でＹであれば、ＣＰＵ１１２は、色毎に、（Ｖpp0，Ｉac）に基づき所定のピーク間電圧値Ｖpp1を導出する（Ｓ２１５）。

ここで、図４，図５を参照して、ピーク間電圧値の導出処理について詳説する。
まず、図４において、ＣＰＵ１１２は、色毎に、正放電領域に属する四組の（Ｖpp，Ｉac）を選択して、これら四組のデータを最小二乗法等により直線近似する。これによって、ＣＰＵ１１２は、正放電領域におけるピーク間電圧値Ｖppに対する交流電流値Ｉacの特性（以下、Ｖpp−Ｉac特性という）を近似した直線Ｌ1（図５上段を参照）、即ち、第一近似関数Ｉac＝ｆ1（Ｖpp）（（但し、Ｖpp＜２×Ｖth））を得る（Ｓ３１）。

次に、ＣＰＵ１１２は、色毎に、逆放電領域に属する四組の（Ｖpp，Ｉac）を曲線で近似して、逆放電領域におけるＶpp−Ｉac特性を近似した曲線Ｌ２（図５上段を参照）、即ち、第二近似関数Ｉac＝ｆ2（Ｖpp）（但し、２×Ｖth≦Ｖpp）を得る（Ｓ３２）。なお、Ｓ３２で曲線近似を行うのは、逆放電領域における実際のＶpp−Ｉac特性が直線では無く曲線に近いことによる。

次に、ＣＰＵ１１２はピーク間電圧値Ｖppに対する放電電流量ΔＩacを近似した関数を導出する（Ｓ３３）。具体例を挙げると、第二近似関数から第一近似関数を減算したｆ2（Ｖpp）−ｆ1（Ｖpp）がΔＩac（即ち、差分値）を示す差分関数として導出される。

次に、ＣＰＵ１１２は、図５下段に示すように、差分関数において、単位ピーク間電圧あたりの差分値（放電電流量）ΔＩacの変化量（即ち、微分値（ｄΔＩac／ｄＶpp））が所定値ｋとなる放電電流量ΔＩacを導出する（Ｓ３４）。なお、本実施形態の場合、放電電流量ΔＩacの変化量は増加量となる。その後、ＣＰＵ１１２は、差分関数ΔＩacにおいて、導出した放電電流量ΔＩacに対応するピーク間電圧値Ｖppを、所定のピーク間電圧値Ｖpp1として導出する（Ｓ３５）。

ここで、所定値ｋは、印刷枚数とは無関係に一定値であって、例えば下記のようにして、画像形成装置１の設計開発段階で予め定義される。新品の感光体ドラム５が装着された状態で、様々なピーク間電圧値Ｖppを有する交流電圧Ｖacを重畳した帯電電圧Ｖgを用いて印刷プロセスが試行される。この試行において、他の条件は揃えられる。上記試行により、Ｖpp−ΔＩacの特性曲線がまず実測される。また、試行により得られる印刷物の画質や感光体ドラム５のダメージが例えば目視で判断され、高品質な印刷物が得られ、かつ、感光体ドラム５へのダメージが非常に少なくなるようなピーク間電圧値Ｖppが、最適値として選択される。そして、所定値ｋは、Ｖpp−ΔＩacの特性曲線において、高画質が得られるピーク間電圧値Ｖppでの接線の傾き（即ち、単位ピーク間電圧あたりの差分値（放電電流量）ΔＩacの変化量）と定義され、概ね１／５以上１／４以下の範囲内の値を有する。

上記Ｓ３４が終了すると、ＣＰＵ１１２は、図４の処理を終了して（つまり、図３ＢのＳ２１５を終了して）、図３ＢのＳ２１６を行う。即ち、ＣＰＵ１１２は、各交流電源回路１０２から出力すべき交流電圧Ｖacのピーク間電圧値Ｖppを、Ｓ２１５で導出した所定のピーク間電圧値Ｖpp1に設定し、各直流電源回路１０１から出力すべき直流電圧Ｖdcを予め定められた値に設定する。その結果、電源手段１０から各帯電手段６に、第一帯電電圧Ｖg1が印加されて、各感光体ドラム５の帯電が行われる（Ｓ２１６）。

《第四欄：画像形成装置の作用・効果》
一般的に、感光体ドラムの膜厚は、繰り返し印刷で減耗するため、印刷枚数が多くなるにつれて小さくなる。従って、感光体ドラムの寿命末期では抵抗値が相対的に小さくなるため、同じピーク間電圧Ｖppを印加しても、寿命末期の感光体ドラム５の方がより大きな電流Ｉacが流れる（図６上段を参照）。従って、寿命初期では最適値とほぼ同じであったピーク間電圧値Ｖppが、寿命末期でも最適値とは限らなくなる。具体的には、寿命末期の最適値は、寿命初期の最適値よりも小さくなる。本件発明者が行った実験によれば、寿命初期で最適値が例えば２１５０Ｖであったとすると、寿命末期には例えば１４８０Ｖと低下する（図６下段を参照）。ここで、最適値は、例えば、前述の同様に目視等により適切に定められ、高画質な印刷物が得られる値である。

ところで、特許文献１には、前述の通り、放電電流値ΔＩac（＝ｆ2（Ｖpp）−ｆ1（Ｖpp））が一定値Ｄとなる所定のピーク間電圧値Ｖpp1が導出される。ここで、図６下段の通り、一定値Ｄを２１０とすると、例えば、感光体ドラムの寿命初期では、最適値（約２１５０Ｖで○にて示す）とほぼ同じピーク間電圧値Ｖpp1が導出されるかも知れないが、寿命末期では、最適値（約１４８０Ｖで○にて示す）よりもかなり大きく不適切な値（約１７４０Ｖで△にて示す）が導出されてしまう。上記の通り、特許文献１の手法では、感光体ドラム５の寿命に応じた最適値に近い所定のピーク間電圧値Ｖpp1が導出されないことがある。

それに対し、本画像形成装置１によれば、差分関数において、単位ピーク間電圧あたりの差分値（放電電流量）ΔＩacの変化量（ｄΔＩac／ｄＶpp）が所定値ｋとなるようなピーク間電圧値Ｖppが、所定のピーク間電圧値Ｖpp1として導出される。放電電流量ΔＩacは、感光体ドラム５の寿命初期であっても末期であっても、ピーク間電圧値Ｖppの増大と共に大きくなる。しかし、変化量（ｄΔＩac／ｄＶpp）に関しては、寿命末期の方がより小さいピーク間電圧値Ｖppから増大し始める。

本実施形態では、上記傾向に基づき、変化量（ｄΔＩac／ｄＶpp）が所定値ｋとなるように、所定のピーク間電圧値Ｖpp1が定められるため（図４のＳ３４）、所定値ｋを約１／４とすると、例えば、感光体ドラムの寿命初期で、最適値（約２１５０Ｖ）に近いピーク間電圧値Ｖpp1が導出されるだけでなく、寿命末期でも、最適値（約１４８０Ｖ）に近いピーク間電圧値Ｖpp1（約１５００Ｖ）が導出される。つまり、本実施形態では、寿命末期でも、実測から得た最適値に対し２０Ｖしか差が無い所定のピーク間電圧値Ｖpp1が導出される（表３を参照）。

本件発明者はさらに、印刷枚数に対するピーク間電圧値Ｖppの変化を測定した。その結果を、図７に示す。図７において、○は、目視等で得られる最適値を、□は、本実施形態で得た所定のピーク間電圧値Ｖpp1を、△は、特許文献１で得た所定のピーク間電圧値Ｖpp1を示す。

前述の通り、最適値は、印刷枚数が増加すると、低下する。この点は、本実施形態でも特許文献１でも同様である。しかし、特許文献１のピーク間電圧値Ｖppは、印刷枚数が増加すればするほど、最適値から乖離する。それに対し、本実施形態の所定のピーク間電圧値Ｖpp1は、印刷枚数によらず、最適値と密接に相関し追従している。

本件発明者はさらに、特許文献１および本実施形態それぞれの画像形成装置における１００ｋ枚印刷後の感光体ドラム５の減耗量を測定した。ここで、１００ｋ枚印刷後の減耗量の設計目標値は、１５μｍとした。測定の結果、特許文献１の画像形成装置では、減耗量は１４．８μｍであったが、本実施形態の画像形成装置１では、減耗量は１１．２μｍであった（下表４を参照）。

以上の通り、変化量（ｄΔＩac／ｄＶpp）が印刷枚数によらず所定値ｋとなるように、所定のピーク間電圧値Ｖpp1を決定することで、感光体ドラム５の寿命短縮を抑制可能な画像形成装置を提供することが可能となる。

《第五欄：第一変形例》
周知のように、各帯電手段６は、低温環境では放電し難く、機内温度Ｓtが低温時の近似関数ｆ1（Ｖpp），ｆ2（Ｖpp）は、高温時のそれらと比較すると、定電流側にシフトすると共に、単位ピーク間電圧に対するＩacの増加量も小さくなる。差分関数ΔＩacについても同様のことが当てはまる。また、最適値も、高電圧側にシフトすることが知られている。

図８下段に示すように、機内温度Ｓtが高温時に（例えば３０℃の時に）、最適値（○を参照）が約１２６０Ｖであったとする。さらに、上記実施形態が高温時に最適化されて、高温時に基準ピーク間電圧Ｖpp1（□を参照）として約１２７５Ｖを導出するように、所定値ｋが約１／４と設定されたとする。しかし、例えば１０℃のような低温下では、最適値（○を参照）は約１４８０Ｖであるところ、所定値ｋが約１／４と設定されていると、上記実施形態では、最適値よりも約１２３Ｖ程度高い所定のピーク間電圧値Ｖpp1（約１６０３Ｖ，□を参照）が導出されることが判明した。このような高い所定のピーク間電圧値Ｖpp1が帯電手段６に印加されると、感光体ドラム５の減耗を促進してしまう。

上記問題点に鑑み、本変形例では、機内温度Ｓtに応じて適切な所定値ｋを設定可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

第一変形例は、上記実施形態と比較すると、図４の処理に代えて、図９の処理を行う点で相違する。上記以外に相違点は無いので、本変形例において上記実施形態と対応する構成・処理には同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。

図９において、ＣＰＵ１１２は、Ｓ３２（詳細は前述）の次に、環境検知手段１３から、現在の機内温度Ｓtを取得する（Ｓ４１）。次に、ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１１またはＮＶＲＡＭ１１４に予め保持された所定値テーブルＴ１から、Ｓ４１で得た機内温度Ｓtに対応する所定値ｋを取得する（Ｓ４２）。テーブルＴ１には、下表５に示すように、温度範囲ごとに、所定値ｋが記述される。本実施形態では、温度範囲は、１５℃未満、１５℃以上２５℃未満、２５℃以上の三段階に区分される。そして、所定値ｋとして、１５℃未満、１５℃以上２５℃未満および２５℃以上には、１／５、１／４．５および１／４が割り当てられる。このような所定値ｋは、該当する温度範囲において最適値とほぼ同じ基準ピーク電圧値Ｖpp1を導出できるように、本画像形成装置１Ａの設計開発段階における実験等で予め適切に定められる。

次に、ＣＰＵ１１２は、Ｓ４２で取得した所定値ｋを用いて、Ｓ３３（詳細は前述）を行う。

以上の処理により、機内温度Ｓtにより適切な所定値ｋを設定可能な画像形成装置１を提供することが可能となる。具体的には、本件発明者の実測結果によれば、下表６に示すように、機内温度Ｓtが３０℃の時に、最適値は約１４２５Ｖであった。さらに、本件発明者は、上記実施形態で３０℃時に最適化して所定値ｋを１／４と設定した。その結果、３０℃時に、実施形態に記載の画像形成装置１は、最適値に近い基準ピーク間電圧Ｖpp1として約１４３４Ｖを導出した。しかし、例えば１０℃の下では、最適値は約１９６０Ｖであったところ、実施形態に係る画像形成装置１は、約１／４の所定値ｋでは、最適値よりも約１０６Ｖ程度高い所定のピーク間電圧値Ｖpp1（約２０６６Ｖ）が導出された。そこで、本変形例では、１５℃未満で所定値ｋを１／５と設定することで、１０℃時に、本変形例に記載の画像形成装置１は、最適値により近い基準ピーク間電圧Ｖpp1として約１９８１Ｖを導出できた。

また、本件発明者は、特許文献１の手法、上記実施形態および第一変形例について下記の耐久条件で印刷を行った後（即ち、耐久試験後）に、感光体ドラム５の減耗量を実測し、印刷物の画質を目視で測定して、対比のために実測結果を下表７にまとめた。耐久試験の条件は下記の通りとした。
印刷媒体Ｍのサイズ：Ａ４横
印刷したトナー像：画像カバレッジ５％のチャート
印刷枚数：１００ｋ枚

まず、本件発明者は、特許文献１の画像形成装置であって、３０℃で最適な所定値Ｄが設定された画像形成装置を準備した。その後、機内温度Ｓtが１０℃の下で、この画像形成装置で上記耐久試験を行った。この場合、所定のピーク間電圧値Ｖpp1が最適値よりも高くなるため、感光体ドラム５の減耗量は、耐久試験後には１５μｍ以上となっており、設計時の目標値（１５μｍ）よりも大きく、減耗量の評価はＮＧ（Ｎｏ Ｇｏｏｄ）であった。なお、２０℃の下では、減耗量は、耐久試験後、１４μｍ以上１５μｍ未満で、減耗量の評価はＡｖｅ．（Ａｖｅｒａｇｅ）であった。また、３０℃の下では、減耗量は、１４μｍ未満で、減耗量の評価はＧ（Ｇｏｏｄ）であった。また、この場合、温度に関わらず、帯電不良に起因する画質低下は目視では確認できず、画質に関する評価は全ての温度条件でＧであった。

他にも、本件発明者は、２０℃で最適な所定値Ｄが設定された特許文献１の画像形成装置にて、機内温度Ｓtが１０℃の下で上記耐久試験を行った後、減耗量と画質を確認した。この場合も、所定のピーク間電圧値Ｖpp1が高く導出されるため、減耗量の評価はＮＧであった。また、３０℃の下では、所定のピーク間電圧値Ｖpp1が低く導出され、帯電不良が発生する。それゆえ、画質の評価はＮＧとなる。また、帯電不良によりトナーが非画像部にも供給されて減耗量が促進されるため、減耗量の評価もＮＧとなる。

さらに他にも、本件発明者は、１０℃で最適な所定値Ｄが設定された特許文献１の画像形成装置にて、機内温度Ｓtが３０℃の下で上記の耐久試験を行った後、減耗量と画質を確認した。上述と同様の理由で、減耗量および画質の評価はそれぞれＮＧであった。また、２０℃の下では、減耗量および画質の評価はＡｖｅ．であった。

以上の通り、特許文献１に記載の画像形成装置によれば、繰り返し印刷により感光体ドラム５の減耗が進みやすい。また、機内温度によっては、感光体ドラム５の減耗量が著しく多くなると共に、画質への影響も出てしまう。

それに対し、実施形態に係る画像形成装置１では、例えば３０℃で最適化された場合であっても、微分値（ｄΔＩac／ｄＶpp）が所定値ｋとなる放電電流量ΔＩacを導出しているため、所定のピーク間電圧値Ｖpp1が最適値に追従する。その結果、１０℃、２０℃の温度下で上記耐久試験を行っても、減耗量および画質の評価はＧである。

また、第一変形例に係る画像形成装置１では、温度変化による最適値の変動に追従するように所定のピーク間電圧値Ｖpp1が導出されるため、減耗量の評価はＥｘｃｅｌ．（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）であり、画質の評価はＧであった。

《第六欄：第二変形例》
また、図３ＢのＳ２９では、ノイズにより正常では無い交流電流値Ｉacが検出される場合がある。その結果、図４のＳ３４，Ｓ３５で想定外の放電電流量ΔＩac、ひいては想定外の所定のピーク間電圧値Ｖpp1が導出される可能性がある。具体的には、基準ピーク電圧値Ｖpp1が不適切に大きいと、感光体ドラム５の減耗が促進され、不適切に小さいと、印刷物の画質に影響が出る。

そこで、本変形例では、図４の代わりに、図１０に示す処理を行う。図１０に示すように、ＣＰＵ１１２は、前述のＳ３４とＳ３５の間に、Ｓ３４で導出した放電電流量ΔＩacが想定範囲外か否かを判断する（Ｓ５１）。本変形例では、例示的に、予め想定される上限値（例えば２５０μＡ）以上か、予め想定される下限値（例えば１００μＡ）以下であれば、想定外と判断される。

Ｓ５１においてＮであれば、ＣＰＵ１１２は、差分関数ΔＩacにおいて、放電電流量ΔＩacが予め定められた固定値Ｄとなるピーク間電圧値Ｖppを、所定のピーク間電圧値Ｖpp1として導出する（Ｓ５２）。

上記に対し、Ｓ５１においてＹであれば、ＣＰＵ１１２は、Ｓ３５を行う。Ｓ３５，Ｓ５２のいずれかが終わると、ＣＰＵ１１２は、図１０の処理から抜けて、図３ＢのＳ２１６を行う。この時、Ｓ３５およびＳ５２のいずれかで導出した所定のピーク間電圧値Ｖpp1が用いられる。

《第五欄：付記》
上記実施形態の説明では、画像形成装置１は、色毎に電流検知手段１２を備えていた。しかし、これに限らず、全色を代表する特定の一色乃至三色の帯電手段６にのみ電流検知手段１２が設けられても構わない。

また、上記実施形態では、差分関数はｆ2（Ｖpp）−ｆ1（Ｖpp）とした。しかし、これに限らず、差分関数は、ｆ1（Ｖpp）−ｆ2（Ｖpp）でも構わない。なお、この場合、差分関数における
変化量は減少量となる

本発明に係る画像形成装置は、像担持体の寿命短縮を抑制可能であり、カラー機かモノクロ機かを問わず、ファクシミリ、コピー機、プリンタおよびこれらの機能を備えた複合機に好適である。

１ 画像形成装置
５ 感光体ドラム（像担持体）
６ 帯電手段
１０ 電源手段
１１ 制御手段
１２ 電流検知手段
１３ 温湿度検知手段

Claims (5)

1. 通紙時に画像を媒体に印刷する画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記像担持体に近接配置される帯電手段と、
   所定のプロセス時に、所定のピーク間電圧値を有する交流電圧を含む第一帯電電圧を前記帯電手段に印加する電源手段であって、前記所定のピーク間電圧値を決定する際、交流電圧をそれぞれ含む複数の第二帯電電圧であって、前記帯電手段から前記像担持体への電荷移動のみが起こる正放電領域と、前記像担持体および前記帯電手段の間で双方向に電荷が移動する逆放電領域のそれぞれにおいて相異なるピーク間電圧を各前記交流電圧が有する複数の第二帯電電圧を前記帯電手段に順次印加する電源手段と、
   前記複数の第二帯電電圧のそれぞれを印加中に、前記帯電手段に流れる交流電流値をそれぞれ検知する電流検知手段と、
   前記電流検知手段で検知された交流電流値のそれぞれに基づき、前記正放電領域および前記逆放電領域について、ピーク間電圧値に対する交流電流値を示す第一近似関数および第二近似関数を導出し、導出した第一近似関数と第二近似関数の差分値を示す差分関数において、単位ピーク間電圧あたりの差分値の変化量が所定値となるピーク間電圧値を、前記所定のピーク間電圧とする制御手段とを、備えた画像形成装置。
2. 前記所定値は、印刷枚数とは無関係に一定である、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記正放電領域および前記逆放電領域については、ピーク間電圧値に対する交流電流値を直線および曲線で近似する、請求項１〜２のいずれかに記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置内の温度を検知する環境検知手段を、さらに備え、
   前記制御手段は、
   前記環境検知手段で検知された温度に基づき前記所定値を決定し、
   前記差分関数における前記変化量が、決定した所定値となるピーク間電圧値を、前記所定のピーク間電圧とする、請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、
   前記差分関数において、前記単位ピーク間電圧あたりの前記変化量が前記所定値となる前記差分値を求め、
   求めた差分値が想定外の値である場合、前記変化量が予め定められた固定値となるピーク間電圧値を、前記所定のピーク間電圧と決定する、請求項１〜４いずれかに記載の画像形成装置。

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