JP6455223B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、カラー／モノクロ等の種別を問わず、電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成部が設けられてなる複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成部が設けられてなる画像形成装置にあっては、静電潜像が担持可能な静電潜像担持体として、感光体が用いられる。感光体は、回転可能なドラムと、当該ドラムの表面を覆う感光体膜とによって構成されており、現像ローラ等の現像ユニットからトナーが供給されることにより、静電潜像に応じたトナー像を保持し、これを中間転写ベルトや用紙等に転写する。

通常、感光体には、クリーナーブレード等のクリーニング部材が当接配置されており、トナー像が転写された後の感光体表面の残留物が、当該クリーニング部材によって除去される。そのため、画像形成装置の使用を重ねる度に感光体膜の表面が僅かに削れ、感光体膜の膜厚が徐々に減少していく。

感光体膜の膜厚が減少した場合には、感光体膜における静電容量が増加するため、帯電装置によって感光体に注入される電荷量が増大することになり、現像の際にトナーが付着し易くなる。そのため、現像性が必要以上に良くなり過ぎ、画像むらといった画像品位の低下を引き起こしてしまう。特に、高耐久化のために感光体膜の膜厚を予め厚く設計した場合には、製品寿命の末期において製品寿命の初期からの膜厚の減少量が非常に大きくなり、画像品位が著しく低下してしまうことになる。

このような問題を解決するために、たとえば特開平１１−１５２１４号公報（特許文献１）には、感光体膜の膜厚が薄くなった場合に、感光体の電位と現像交流バイアスの電位との差を小さくして現像性を低下させることにより、画像品位の低下を抑制する技術が開示されている。

また、特開２０１０−２５００５１号公報（特許文献２）には、感光体膜の膜厚が薄くなった場合に、現像交流バイアスのピーク間電圧（Ｖｐｐ）を小さくしたり、現像交流バイアスの交流成分をカットする期間を大きくしたりすることで現像性を低下させることにより、画像濃度および階調性の低下を抑制する技術が開示されている。

特開平１１−１５２１４号公報 特開２０１０−２５００５１号公報

しかしながら、感光体膜の膜厚が減少した場合に生じる現像性の変化は、画像濃度の低濃度域から高濃度域の全体にかけて一様に等倍に変化するものではなく、低濃度域において特に現像性が著しく向上してしまうものである。

これに対し、上記特許文献１および２に開示された技術は、いずれも画像濃度の低濃度域から高濃度域の全体にかけて同等に現像性を低下させるものであるため、当該技術を採用した場合にも、特に低濃度域の現像性を低下させるには不十分となってしまう。そのため、高濃度域での画像品位は改善できても、低濃度域での画像品位は十分に改善できない。

したがって、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、製品寿命の初期から末期までにわたり、画像濃度の低濃度域から高濃度域までの全域にかけて安定した画像品位を維持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。

本発明に基づく画像形成装置は、表面が感光体膜によって規定され、静電潜像が担持可能な感光体と、上記感光体にトナーを供給する現像ユニットと、上記現像ユニットに現像交流バイアスを印加するバイアス印加部と、上記感光体膜の膜厚情報を検知する膜厚検知部と、上記バイアス印加部の動作を制御する制御部とを備えている。上記制御部は、上記膜厚情報に基づいて上記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、上記現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比が大きくなるとともに上記現像交流バイアスの回収電位側のデューティ比が小さくなるように、上記バイアス印加部の動作を制御する。

上記本発明に基づく画像形成装置にあっては、上記制御部が、上記膜厚情報に基づいて上記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、上記現像交流バイアスの面積中心電圧が維持されつつ、上記現像電位と上記面積中心電圧との差が小さくなるとともに上記回収電位と上記面積中心電圧との差が大きくなるように、上記バイアス印加部の動作を制御してもよい。

上記本発明に基づく画像形成装置にあっては、上記制御部が、上記膜厚情報に基づいて上記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、上記現像交流バイアスの上記現像電位と上記回収電位との差であるピーク間電圧が小さくなるように、上記バイアス印加部の動作を制御してもよい。

上記本発明に基づく画像形成装置は、さらに、上記感光体を駆動する感光体駆動機構と、上記現像ユニットを駆動する現像ユニット駆動機構とを備えていてもよく、その場合には、上記制御部が、上記感光体駆動機構の動作および上記現像ユニット駆動機構の動作をさらに制御してもよい。その場合、上記制御部は、上記膜厚情報に基づいて上記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、上記感光体の上記表面の移動速度と上記現像ユニットの表面の移動速度との速度比が小さくなるように、上記感光体駆動機構の動作および上記現像ユニット駆動機構の動作を制御してもよい。

上記本発明に基づく画像形成装置は、さらに、上記現像ユニットに上記トナーを供給するトナー供給部を備えていてもよく、その場合には、上記制御部が、上記トナー供給部の動作をさらに制御してもよい。その場合、上記制御部が、上記膜厚情報に基づいて上記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、上記現像ユニットに供給される上記トナーの濃度が低くなるように、上記トナー供給部の動作を制御してもよい。

上記本発明に基づく画像形成装置にあっては、上記膜厚検知部が、上記感光体の上記表面の走行距離を検出する走行距離検出部にて構成されていてもよい。

本発明によれば、製品寿命の初期から末期までにわたり、画像濃度の低濃度域から高濃度域までの全域にかけて安定した画像品位を維持することができる画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態における画像形成装置の概略図である。 図１に示す作像ユニットの要部拡大模式図である。 現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃと感光体電位Ｖｄとの差分であるΔＶと、画像濃度ＩＤとの関係を模式的に表わしたグラフである。 本発明の実施の形態における画像形成装置の制御部の制御の流れを示すフロー図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置において、現像ローラに印加される現像交流バイアスの波形を示した図である。 第１検証試験の試験結果を示すグラフである。 第２検証試験の試験条件を示す表である。 第２検証試験の試験結果を示す表である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置の概略図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置１の概略的な構成について説明する。なお、本実施の形態において例示する画像形成装置１は、電子写真方式を採用したいわゆるタンデム型のカラー複写機である。

図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体２と、給紙ユニット５とを主として備えている。装置本体２は、用紙に画像を形成するための部位である画像形成部３と、画像形成部３に用紙を供給するための部位である給紙部４とを含んでいる。給紙ユニット５は、画像形成部３に供給するための用紙を収納するものであり、給紙部４に着脱自在に設けられている。

画像形成装置１の内部には、上述した画像形成部３および給紙部４に跨って各種のローラが設置されており、これにより用紙が所定の方向に沿って搬送されることになる。また、給紙部４には、画像形成部３に用紙を供給するための手差しトレイ６が別途設けられていてもよく、加えて、装置本体２の所定位置には、いわゆる用紙ジャムの解消等のメンテナンスのための開閉扉７が設置されていてもよい。

画像形成部３は、作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、これら作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに懸架された中間転写ベルト１１と、作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに隣接して配置された露光装置１２と、中間転写ベルト１１の走路上に設けられた転写部１３とを主として備えている。

作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、露光装置からの露光Ｌ（図２参照）を受けてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のトナー像あるいはブラック（Ｋ）のみからなるトナー像を形成し、これを中間転写ベルト１１に転写する（いわゆる一次転写）。これにより、中間転写ベルト１１には、カラートナー像あるいはモノクロトナー像が形成されることになる。

中間転写ベルト１１は、その表面に形成されたカラートナー像あるいはモノクロトナー像を転写部１３へと移送し、給紙部４から転写部１３へと搬送されてきた用紙とともに転写部１３において一対の転写ローラによって圧接される。これにより、中間転写ベルト１１の表面に形成されたカラートナー像あるいはモノクロトナー像が用紙へと転写される（いわゆる二次転写）。当該カラートナー像あるいはモノクロトナー像が転写された用紙は、その後、定着装置によって加圧および加熱され、これにより用紙上に画像が形成される。

図２は、図１に示す作像ユニットの要部拡大模式図である。次に、この図２を参照して、作像ユニット１０およびこれを制御する制御ブロックの構成について詳説する。なお、作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、基本的に同様の構成を有しているため、以下においては、これらを特に区別することなく作像ユニット１０として、その説明を行なう。

図２に示すように、作像ユニット１０は、感光体２１と、感光体２１の周囲に沿って順に配置された帯電装置２２、現像ユニットとしての現像ローラ２３、一次転写ローラ２５およびクリーニング装置２６を有している。また、画像形成装置１は、作像ユニット１０の動作の制御に関連する制御ブロックとして、制御部３０、感光体駆動機構３１、現像ユニット駆動機構としての現像ローラ駆動機構３２、バイアス印加部３３および膜厚検知部３４を備えており、さらに現像ローラ２３へトナーを供給するトナー供給部２４を備えている。

感光体２１は、回転中心となる支軸２１ａと、支軸２１ａによって保持されたドラム２１ｂと、ドラム２１ｂの外周面を覆うように形成された感光体膜２１ｃとによって構成されている。これにより、感光体２１の表面（外周面）は、感光体膜２１ｃによって規定されている。ドラム２１ｂは、たとえばアルミニウム製であり、感光体膜２１ｃは、負帯電型または正帯電型の有機感光体材料からなる膜である。感光体２１は、感光体駆動機構３１によって図中矢印Ｂ方向に回転駆動される。なお、本実施の形態においては、感光体膜２１ｃとして、負帯電型の有機感光体材料からなる膜を用いている。

帯電装置２２は、ローラ式の帯電装置にて構成され、感光体２１の表面に形成された感光体膜２１ｃを所定の電位に帯電されるものである。帯電装置２２は、芯金と、当該芯金と一体形成された導電性の筒状部と、当該筒状部の表面（外周面）上に形成された弾性を有する高導電体層とからなる帯電ローラからなり、当該帯電ローラは、感光体２１に接触配置されることで図中矢印Ｃ方向に従動回転する。帯電ローラには、芯金を介して帯電バイアスが印加され、これにより感光体膜２１ｃを接触帯電させる。なお、ここでは、ローラ式の帯電装置を例示しているが、これに代えてワイヤ放電式の帯電装置、ブラシ式の帯電装置等、各種のものを使用することができる。

現像ローラ２３は、トナー供給部２４に隣接して設けられており、トナー供給部２４から供給されたトナーをその表面に保持している。現像ローラ２３は、現像ローラ駆動機構３２によって図中矢印Ｄ方向に駆動される。

トナー供給部２４は、上述した現像ローラ２３にトナーを供給するものであり、たとえば非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を収容している。トナー供給部２４は、現像剤を撹拌するための撹拌ローラ等を有しており、現像ローラ２３へ供給するトナーの濃度を調整することができる。トナー供給部２４は、その動作が制御部３０によって制御される。

また、現像ローラ２３には、バイアス印加部３３によって現像交流バイアスが印加されている。現像ローラ２３に現像交流バイアスが印加されることにより、現像ローラ２３の表面に保持されたトナーが、感光体２１の表面に供給されることになり、これにより、担持した静電潜像に応じたトナー像が、感光体２１の表面に形成されることになる。

一次転写ローラ２５は、感光体２１との間において中間転写ベルト１１を挟持するように配置されており、中間転写ベルト１１が図中矢印Ａ方向に向けて走行するのに合わせて図中矢印Ｅ方向に沿って回転する。一次転写ローラ２５には、トナーとは逆極性の一次転写バイアスが印加されており、これにより感光体２１の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト１１へと転写される。

クリーニング装置２６は、クリーナーブレード２６ａを有しており、当該クリーナーブレード２６ａが感光体２１の表面（すなわち、感光体膜２１ｃの表面）に当接配置されている。これにより、トナー像が転写された後の感光体２１表面の残留物がクリーナーブレード２６ａによって除去され、クリーニング装置２６によって回収されることになる。

感光体駆動機構３１は、たとえばモータ等の駆動源と、当該駆動源からの動力を感光体２１に伝達するギヤ等の動力伝達部材とからなり、制御部３０によってその動作が制御される。これにより、感光体駆動機構３１は、感光体２１を回転駆動する。

現像ローラ駆動機構３２は、たとえばモータ等の駆動源と、当該駆動源からの動力を現像ローラ２３に伝達するギヤ等の動力伝達部材とからなり、制御部３０によってその動作が制御される。これにより、現像ローラ駆動機構３２は、現像ローラ２３を回転駆動する。

バイアス印加部３３は、制御部３０によってその動作が制御され、図示しない電源からの電力の供給を受けて現像交流バイアスを現像ローラ２３に印加する。現像交流バイアスは、交流バイアスに直流成分が重畳されたバイアスであり、制御部３０によってその調整が行われる。

膜厚検知部３４は、感光体膜２１ｃの膜厚情報を検知するものであり、感光体膜２１ｃの膜厚を間接的にまたは直接的に検知する。間接的に膜厚情報を検知する手法としては、感光体２１の表面の走行距離を検出する走行距離検出部にて膜厚検知部３４を構成することができ、直接的に膜厚情報を検知する手法としては、感光体２１の径方向における表面の変位を検出する検出センサ等にて膜厚検知部３４を構成することができる。なお、膜厚検知部３４は、感光体膜２１ｃの膜厚情報を制御部３０に対して出力する。

制御部３０は、主として、上述した感光体駆動機構３１、現像ローラ駆動機構３２、バイアス印加部３３およびトナー供給部２４の動作を制御することで作像ユニット１０の動作を制御するものであり、特に、上述した膜厚検知部３４から入力された感光体膜２１ｃの膜厚情報に基づき、バイアス印加部３３の動作を制御することで、現像性の調整を行なう。

図３は、現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃと感光体電位Ｖｄとの差分であるΔＶと、画像濃度ＩＤとの関係を模式的に表わしたグラフである。次に、この図３を参照して、現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃと感光体電位Ｖｄとの差分であるΔＶと、画像濃度ＩＤとの関係が、画像形成装置の繰り返しの使用を経てどのように変化するかについて説明する。

図３に示すように、製品寿命の初期においては、現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃと感光体電位Ｖｄとの差分であるΔＶと画像濃度ＩＤとの間に線形の関係が得られることとなるように、感光体の膜厚が設定される場合が一般的である。この場合、画像濃度ＩＤの低濃度域から高濃度域にかけて所望の現像性が得られることになり、形成する画像の画像濃度の如何を問わず、安定した画像品位の画像が得られることになる。

これに対し、何ら対策を施さずに経時後（すなわち製品寿命の末期）においても製品寿命の初期と同じ条件にて画像形成を行なった場合には、感光体膜の膜厚が減少することに伴い、図３中において「経時後（改良前）」として記載するようなΔＶと画像濃度ＩＤとの関係に変化する。具体的には、経時後においては、低濃度域においてΔＶと画像濃度ＩＤとの関係が初期に比べて著しく立ち上がる（すなわち傾きが著しく増大する）ように変化し、高濃度域においてΔＶと画像濃度ＩＤとの関係が初期に比べて僅かに立ち上がる（すなわち傾きが僅かに増加する）ように変化する。

このように、感光体膜の膜厚が減少した場合に生じる現像性の変化は、画像濃度の低濃度域から高濃度域の全体にかけて一様に等倍に変化するものではなく、低濃度域において特に現像性が著しく向上してしまうものであり、これを初期の状態により近い状態に戻すことが求められている。

これを実現するために、本実施の形態における画像形成装置１においては、感光体膜の膜厚が減少した経時後において、画像形成条件を、現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比を大きくするとともに現像交流バイアスの回収電位側のデューティ比を小さくするように、初期の条件から変更することとしている。以下、その詳細について説明する。

図４は、本実施の形態における画像形成装置の制御部の制御の流れを示すフロー図である。図５（Ａ）は、本実施の形態における画像形成装置において、感光体膜の膜厚の減少が進んでいない状態において現像ローラに印加される現像交流バイアスの波形を示した図であり、図５（Ｂ）は、感光体膜の膜厚の減少が進んだ状態において現像ローラに印加される現像交流バイアスの波形を示した図である。

本実施の形態における画像形成装置１においては、制御部３０が、膜厚検知部３４から入力された膜厚情報に基づき、感光体膜２１ｃの膜厚が予め定めた所定値よりも小さいか否かを判断し、これに基づいてバイアス印加部３３の動作を制御して現像ローラ２３に印加する現像交流バイアスを変化させる。

具体的には、図４に示すように、制御部３０は、ステップＳ１においてユーザーからの画像形成指示を受付けた後に、ステップＳ２において感光体膜２１ｃの膜厚情報を膜厚検知部３４から取得し、ステップＳ３において当該膜厚情報に基づいて感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも小さいか否かを判断する。

感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも大きいと判断した場合（ステップＳ３においてＮＯの場合）には、制御部３０は、ステップＳ４Ａへと移行し、初期設定のデューティ比を維持しつつ、ステップＳ５において画像の形成を行なう。

その際に現像ローラ２３に印加される現像交流バイアスは、たとえば図５（Ａ）に示す如くのものであり、予め定めたデューティ比に基づいて現像電位と回収電位との間で現像交流バイアスが周期的に変化する矩形波状のものとされる。

ここで、本実施の形態における画像形成装置１にあっては、感光体膜２１ｃとして負帯電型の有機感光体材料からなる膜を用いているため、現像電位は、現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃよりも負側のピーク値であるＶｍｉｎ１となり、回収電位は、現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃよりも正側のピーク値であるＶｍａｘ１となる。なお、上述したデューティ比に基づいた１周期当たりの現像電位側の電圧印加時間はｄｍ１であり、回収電位側の電圧印加時間はｄｐ１である。

一方、感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも小さいと判断した場合（ステップＳ３においてＹＥＳの場合）には、制御部３０は、ステップＳ４Ｂへと移行し、初期設定よりも現像電位側のデューティ比を大きく設定して、ステップＳ５において画像の形成を行なう。

その際に現像ローラ２３に印加される現像交流バイアスは、たとえば図５（Ｂ）に示す如くのものである。すなわち、１周期当たりの現像電位側の電圧印加時間は、上述したｄｍ１よりも長いｄｍ２とし、１周期当たりの回収電位側の電圧印加時間は、上述したｄｐ１よりも短いｄｐ２とする。

ここで、より好ましくは、現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃは、初期設定と同じ値を維持しつつ、現像電位については、これを初期設定の現像電位Ｖｍｉｎ１よりも上げたＶｍｉｎ２とし、回収電位については、これを初期設定の現像電位Ｖｍａｘ１よりも下げたＶｍａｘ２とする。このとき、初期設定と変更後の設定との間で現像交流バイアスの面積中心電圧が維持されることとなるように（すなわち、図５（Ａ）中に示す面積Ｓｍ１および面積Ｓｐ１の和と、図５（Ｂ）中に示す面積Ｓｍ２および面積Ｓｐ２の和が同じになるように）すれば、なお好ましい。

このように、感光体膜２１ｃの膜厚の減少が進んだ状態において、感光体膜２１ｃの膜厚の減少が進んでいない状態に比べて、画像形成の際の現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比を大きくしかつ回収電位側のデューティ比を小さくすることにより、図３中において「経時後（改良後）」として記載するようなΔＶと画像濃度ＩＤとの関係を得ることができる。

具体的には、図３を参照して、本実施の形態における画像形成装置１においては、経時後において上述したようなデューティ比の変更を加えることにより、低濃度域と高濃度域との間でΔＶと画像濃度ＩＤとの関係がより線形に近い関係が得られるように（すなわち、初期の状態により近い状態）に戻すことが可能になる。

したがって、本実施の形態における画像形成装置１とすることにより、製品寿命の初期から末期までにわたり、画像濃度の低濃度域から高濃度域までの全域にかけて安定した画像品位を維持することが可能になる。

なお、上述した本実施の形態においては、感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも小さいと判断した場合に、制御部３０が、現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比を大きくしかつ回収電位側のデューティ比を小さくするように、バイアス印加部３３を制御するように構成した場合を例示したが、これに加えて以下に示す如くの制御の少なくともいずれかを合わせて行なってもよい。

第１の追加制御は、感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも小さいと判断した場合に、制御部３０が、さらに、現像交流バイアスの現像電位と回収電位との差であるピーク間電圧Ｖｐｐ（図５参照）が小さくなるように、バイアス印加部３３の動作を制御するものである。

第２の追加制御は、感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも小さいと判断した場合に、制御部３０が、さらに、感光体２１の表面の移動速度と現像ローラ２３の表面の移動速度との速度比Θが小さくなるように、感光体駆動機構３１の動作および現像ユニット駆動機構３２の動作を制御するものである。

第３の追加制御は、感光体膜２１ｃの膜厚が所定値よりも小さいと判断した場合に、制御部３０が、さらに、現像ローラ２３に供給されるトナーの濃度が低くなるように、トナー供給部２４の動作を制御するものである。

これら第１ないし第３の追加制御は、いずれも現像性を低下させるものであるため、これら第１ないし第３の追加制御の少なくともいずれかを上述したデューティ比を変更する制御に合わせて同時に行なうことにより、さらに安定した画像品位を維持することが可能になる。

以下においては、本発明の効果を検証するために行なった第１検証試験および第２検証試験について説明する。図６は、第１検証試験の試験結果を示すグラフであり、図７および図８は、それぞれ第２検証試験の試験条件および試験結果を示す表である。

第１検証試験は、感光体膜の膜厚が異なる感光体を準備し、これを用いて現像交流バイアスのデューティ比を変更した場合において、上述した現像交流バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃと感光体電位Ｖｄとの差分であるΔＶと画像濃度ＩＤとの関係が実際にどのように変化するかを検証したものである。

ここで、第１検証試験においては、感光体膜の膜厚ｔが３５［μｍ］である感光体と、感光体膜の膜厚が２０［μｍ］である感光体の２種類を準備した。感光体膜の膜厚ｔが３５［μｍ］である感光体については、現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比ｄｒｍが４０［％］となる条件にて画像の形成を行ない、感光体膜の膜厚ｔが２０［μｍ］である感光体については、現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比ｄｒｍがそれぞれ３０［％］、４０［％］、５０［％］となる条件にて画像の形成を行なった。

その際、上述したΔＶを様々に調整して複数の画像サンプルを採取し、そのそれぞれについて画像の反射濃度を測定することで画像濃度ＩＤを測定した。

なお、上述した条件以外の画像形成条件については、すべて同じに設定した。ここで、感光体膜としては、上述した実施の形態同様、負帯電型の有機感光体材料からなる膜を用い、現像交流バイアスの直流電圧成分Ｖｄｃは、４００［Ｖ］とした。また、帯電装置としては、ローラ式のものを使用した。

図６に示すように、感光体膜の膜厚ｔが３５［μｍ］である感光体を用いてデューティ比ｄｒｍが４０［％］である画像形成条件にて画像の形成を行なった場合には、図示するように上述したΔＶと画像濃度ＩＤとが線形の関係を有し、画像濃度の低濃度域から高濃度域にかけて安定した画像品位が得られることが確認された。

また、感光体膜の膜厚ｔが２０［μｍ］である感光体を用いてデューティ比ｄｒｍが４０［％］である画像形成条件にて画像の形成を行なった場合には、図示する如くのΔＶと画像濃度ＩＤとの関係が得られ、上記の結果と合わせて考慮すると、製品寿命の初期において良好であった画像品位が、製品寿命の末期（すなわち、感光体膜の膜厚ｔが減少した後）においても同一の画像形成条件にて画像の形成を行なった場合に、大幅に低下してしまうことが確認されたと言える。

一方、感光体膜の膜厚ｔが２０［μｍ］である感光体を用いてデューティ比ｄｒｍが５０［％］である画像形成条件にて画像の形成を行なった場合には、図示するようにΔＶと画像濃度ＩＤとの関係がより線形の関係に近い状態にあり、画像濃度の低濃度域から高濃度域にかけて安定した画像品位が得られることが確認された。これを上記の結果と合わせて考慮すると、製品寿命の末期（すなわち、感光体膜の膜厚ｔが減少した後）において、現像電位側のデューティ比を大きくすることにより、現像性を製品寿命の初期の状態に近づけることが可能になることが確認されたと言える。

他方、感光体膜の膜厚ｔが２０［μｍ］である感光体を用いてデューティ比ｄｒｍが３０［％］である画像形成条件にて画像の形成を行なった場合には、図示する如くのΔＶと画像濃度ＩＤとの関係が得られ、上記の結果と合わせて考慮すると、製品寿命の末期（すなわち、感光体膜の膜厚ｔが減少した後）において、現像電位側のデューティ比を小さくした場合には、画像品位がさらに低下してしまうことが確認されたと言える。

第２検証試験は、画像形成条件を互いに異ならしめた検証例１ないし５に係る画像形成装置を実際に準備し、これらのそれぞれを長期間にわたって使用し、感光体の表面の走行距離が増加するに際して形成された画像のサンプルを段階的に抜き出してその画像品位を確認することにより、画像形成条件の相違による画像品位の違いを検証したものである。

図７に示すように、検証例１に係る画像形成装置は、感光体の表面の走行距離Ｄの如何を問わず、初期設定の画像形成条件（現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比ｄｒｍ：４０［％］、現像交流バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ：１４００［Ｖ］、現像ローラの表面の移動速度と感光体の表面の移動速度との速度比Θ：１．８５［−］、トナー濃度Ｃｔ：６．５［％］）を維持して画像の形成を行なったものである。

検証例２に係る画像形成装置は、感光体の走行距離Ｄが３０［ｋｍ］を超えた時点で、初期設定の画像形成条件のうち、現像電位側のデューティ比ｄｒｍを５０［％］に変更して画像の形成を行なったものである。

検証例３に係る画像形成装置は、感光体の走行距離Ｄが３０［ｋｍ］を超えた時点で、初期設定の画像形成条件のうち、現像電位側のデューティ比ｄｒｍを５０［％］に変更するとともに、ピーク間電圧Ｖｐｐを１２００［Ｖ］に変更して画像の形成を行なったものである。

検証例４に係る画像形成装置は、感光体の走行距離Ｄが３０［ｋｍ］を超えた時点で、初期設定の画像形成条件のうち、現像電位側のデューティ比ｄｒｍを５０［％］に変更するとともに、現像ローラと感光体との速度比Θを１．５［−］に変更して画像の形成を行なったものである。

検証例５に係る画像形成装置は、感光体の走行距離Ｄが３０［ｋｍ］を超えた時点で、初期設定の画像形成条件のうち、現像電位側のデューティ比ｄｒｍを５０［％］に変更するとともに、トナー濃度Ｃｔを５［％］に変更して画像の形成を行なったものである。

段階的に画像のサンプルを抜き出すタイミングは、感光体の走行距離Ｄが０［ｋｍ］から６０［ｋｍ］までの範囲の１０［ｋｍ］毎とした。また、画像のサンプルとしては、１ドット網点画像（画像１）と、露光電位を基準値の２５［％］とした画像（画像２）の２種類とし、それぞれ画像濃度の均一性を目視にて確認した。ここで、評価に際しては、画像濃度の均一性が十分に確保されている場合を「良」とし、画像濃度の均一性が十分ではないものの許容できる程度に確保されている場合を「可」とし、画像濃度の均一性が許容できる程度に確保できていない場合を「不可」とした。

なお、上述した条件以外の画像形成条件については、すべて同じに設定した。ここで、感光体膜としては、上述した実施の形態同様、負帯電型の有機感光体材料からなる膜を用い、現像交流バイアスの直流電圧成分Ｖｄｃは、４００［Ｖ］とした。また、帯電装置としては、ローラ式のものを使用した。

図８に示すように、検証例１ないし５に係る画像形成装置のいずれにおいても、感光体の走行距離Ｄが０［ｋｍ］から３０［ｋｍ］の範囲においては、画像１および画像２ともに「良」との結果が得られ、良好に画像濃度の均一性が確保できていることが確認された。

しかしながら、検証例１に係る画像形成装置においては、感光体の走行距離Ｄが４０［ｋｍ］および５０［ｋｍ］に達した時点において画像１および画像２ともに「可」との評価に低下し、さらには６０［ｋｍ］に達した時点おいて画像１および画像２ともに「不可」との評価にまで低下した。

一方、検証例２ないし５に係る画像形成装置においては、３０［ｋｍ］から６０［ｋｍ］の範囲においても、画像１および画像２ともに「良」との結果が得られ、良好に画像濃度の均一性が確保できていることが確認された。

以上において説明した第１および第２検証試験の試験結果によれば、上述した本発明の実施の形態の如くの画像形成装置とすることにより、製品寿命の初期から末期までにわたり、画像濃度の低濃度域から高濃度域までの全域にかけて安定した画像品位を維持することが可能になることが、実験的に確認されたと言える。

上述した本発明の実施の形態においては、感光体膜の膜厚が予め定めた所定値（すなわち予め決定した１つの閾値）を下回った際に、画像形成の際の現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比を大きくするように構成した場合を例示したが、上記閾値を段階的に複数設定しておき、段階的に設定した複数の閾値の１つを下回る毎に、画像形成の際の現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比を大きくするように構成することも当然に可能である。

また、上述した本発明の実施の形態においては、感光体膜の膜厚情報を取得するタイミングとして、ユーザーからの画像形成指示の受付け後とした場合を例示して説明を行なったが、当該タイミングは、画像形成装置に電源が投入された直後や、画像形成の直前または直後あるいは画像形成の途中等、どのようなタイミングであってもよい。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ 画像形成装置、２ 筐体、３ 画像形成部、４ 給紙部、５ 給紙ユニット、６ 手差しトレイ、７ 開閉扉、１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｇ，１０Ｋ 作像ユニット、１１ 中間転写ベルト、１２ 露光装置、１３ 転写部、２１ 感光体、２１ａ 支軸、２１ｂ ドラム、２１ｃ 感光体膜、２２ 帯電装置、２３ 現像ローラ、２４ トナー供給部、２５ 一次転写ローラ、２６ クリーニング装置、２６ａ クリーナーブレード、３０ 制御部、３１ バイアス印加部、３２ 感光体駆動機構、３３ 現像ローラ駆動機構、３４ 膜厚検知部。

Claims (6)

1. 表面が感光体膜によって規定され、静電潜像が担持可能な感光体と、
   前記感光体にトナーを供給する現像ユニットと、
   前記現像ユニットに現像交流バイアスを印加するバイアス印加部と、
   前記感光体膜の膜厚情報を検知する膜厚検知部と、
   前記バイアス印加部の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部が、前記膜厚情報に基づいて前記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、前記現像交流バイアスの現像電位側のデューティ比が大きくなるとともに前記現像交流バイアスの回収電位側のデューティ比が小さくなるように、前記バイアス印加部の動作を制御する、画像形成装置。
2. 前記制御部が、前記膜厚情報に基づいて前記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、前記現像交流バイアスの面積中心電圧が維持されつつ、前記現像電位と前記面積中心電圧との差が小さくなるとともに前記回収電位と前記面積中心電圧との差が大きくなるように、前記バイアス印加部の動作を制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部が、前記膜厚情報に基づいて前記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、前記現像交流バイアスの前記現像電位と前記回収電位との差であるピーク間電圧が小さくなるように、前記バイアス印加部の動作を制御する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記感光体を駆動する感光体駆動機構と、
   前記現像ユニットを駆動する現像ユニット駆動機構とをさらに備え、
   前記制御部は、前記感光体駆動機構の動作および前記現像ユニット駆動機構の動作をさらに制御し、
   前記制御部が、前記膜厚情報に基づいて前記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、前記感光体の前記表面の移動速度と前記現像ユニットの表面の移動速度との速度比が小さくなるように、前記感光体駆動機構の動作および前記現像ユニット駆動機構の動作を制御する、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記現像ユニットに前記トナーを供給するトナー供給部をさらに備え、
   前記制御部は、前記トナー供給部の動作をさらに制御し、
   前記制御部が、前記膜厚情報に基づいて前記感光体膜の膜厚が予め定めた値よりも小さいと判断した場合に、さらに、前記現像ユニットに供給される前記トナーの濃度が低くなるように、前記トナー供給部の動作を制御する、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記膜厚検知部が、前記感光体の前記表面の走行距離を検出する走行距離検出部にて構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。