画像形成装置
【課題】不必要な機器を停止して不必要な電圧印加を省略して省電力を図り、感光ドラム１の劣化を招くことなく、抵抗調整モードを加速的に実行して短時間で終了させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御部１２は、５０００枚の画像形成ごとに帯電ローラ２の抵抗値を測定して抵抗調整モードを実行する。抵抗調整モードは、離間機構８が感光ドラム１から離間させた帯電ローラ２に、転写電源Ｓ１が金属ローラ７を通じて画像形成時とは逆方向の電流を流す。金属ローラ７は、導電材料のローラ部材で構成され、抵抗調整モードでは、金属ローラ７が駆動装置９により駆動されて帯電ローラ２を回転駆動する。
【解決手段】制御部１２は、５０００枚の画像形成ごとに帯電ローラ２の抵抗値を測定して抵抗調整モードを実行する。抵抗調整モードは、離間機構８が感光ドラム１から離間させた帯電ローラ２に、転写電源Ｓ１が金属ローラ７を通じて画像形成時とは逆方向の電流を流す。金属ローラ７は、導電材料のローラ部材で構成され、抵抗調整モードでは、金属ローラ７が駆動装置９により駆動されて帯電ローラ２を回転駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラを用いて像担持体を帯電させる画像形成装置に関し、詳しくは、非画像形成時の帯電ローラに画像形成時とは逆方向の電流を流して、画像形成の累積に伴って上昇した抵抗値を回復させる抵抗調整モードの制御構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体の表面を一様に帯電させて静電像を書き込み、静電像にトナーを供給してトナー像に現像し、トナー像を直接又は中間転写体を経て記録材に転写し、加熱加圧によりトナー像を融解して記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
像担持体の表面を一様に帯電させる方法として、帯電ローラを使用する方法が広く用いられている。帯電ローラを像担持体に当接して回転させ、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電ローラに印加して、帯電ローラと像担持体との間で交流放電を伴って像担持体を帯電させている。
【０００４】
帯電ローラは、像担持体との当接状態を安定させて放電状態の変動を回避するために表面に抵抗性の弾性層が形成されている。帯電ローラの弾性層は、場所による放電電流のばらつきを少なくして帯電電位の一様性、再現性を高めるために、フッ化炭素を含有する導電性重合体組成物で形成して抵抗上昇を抑制している（特許文献１）。
【０００５】
画像形成の累積に伴って、帯電ローラは、トナーとの接触、像担持体に付着した放電生成物との接触、放電による微小な組織の変化、放電による表面の汚染等を通じて弾性層の抵抗値が次第に増加する。帯電ローラの抵抗値の上昇を放置すると、次第に放電電流が目減りして帯電ローラの帯電性能が低下する。抵抗値の上昇に伴って電圧を上昇させると、電力消費が増大し、帯電ムラが発生し易くなり、放電生成物が発生し易くなる等の弊害がある。抵抗値が上昇して電源の能力では足りなくなると、帯電ローラが交換寿命として交換され、画像形成装置のダウンタイムが発生する。
【０００６】
そこで、特許文献１では、画像形成ジョブの待機時に、画像形成時とは逆方向の電流を帯電ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した帯電ローラの抵抗値を回復させている。
【０００７】
ところで、転写ローラに好適な抵抗範囲の弾性層として、スポンジ材料にイオン導電剤を分散させて弾性層を形成することが提案されている。イオン導電剤を分散させて弾性層の抵抗値を調整した転写ローラでは、画像形成の累積に伴って、イオン導電材の分極が進行して、抵抗値が増大する（特許文献２）。
【０００８】
そこで、特許文献２では、転写ローラに関して、非画像形成時に、画像形成時とは逆方向の電流を流す抵抗調整モードをユーザーが選択実行して、画像形成の累積に伴って上昇した転写ローラの抵抗値を回復させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−３２５５７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５６１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に示される抵抗調整モードの場合、画像形成時に印加する電圧と抵抗調整モードで印加する逆方向の電圧を等しくすると、画像形成に費やした時間と同程度に長い抵抗調整モードを実行しないと元の抵抗値に復帰しない。このため、抵抗調整モードを実行すると画像形成にダウンタイムが発生する。ここで、逆方向の電圧を高めて加速的に回復させるとダウンタイムは解消できるが、像担持体の半導体層を電気的に劣化させる可能性がある。
【００１１】
また、像担持体と帯電ローラとを当接させた状態で抵抗調整モードを実行する場合、像担持体を回転させる必要がある。現像装置、転写ローラ、中間転写ベルト等も画像形成時とほぼ同様に回転させて電圧を印加する必要がある。このため、これらの部材の摩耗、劣化、トナー汚染、無駄な電力消費といった懸念がある。
【００１２】
本発明は、不必要な機器を停止して、不必要な電圧印加も省略して、像担持体の劣化を招くことなく、抵抗調整モードを加速的に実行して短時間で終了させることができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の画像形成装置は、回転する像担持体と、抵抗性の弾性層を有して前記像担持体に当接して回転する帯電部材とを備え、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させるものである。そして、前記帯電部材を前記像担持体から離間させる機構と、前記像担持体から離間した前記帯電部材に当接する電極と、前記電極と前記帯電部材の間に電圧を印加する電源と、前記機構と前記電源を制御して、前記像担持体から離間させた前記帯電部材に、前記電極を通じて前記像担持体を帯電させる際とは逆方向の電流を流して、画像形成の累積に伴って増加した前記帯電部材の抵抗値を低下させる抵抗調整モードを実行可能な制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像形成装置では、帯電部材を像担持体から離間した状態で抵抗調整モードを実行するから、像担持体に電気的な負担がかからず、像担持体を回転させる必要もない。帯電部材と電極との関係で高速回転させて高い電圧を印加して、抵抗調整モードを加速的に実施できる。また、電極部材に、像担持体には付与できない研磨面を設けるなど、抵抗調整モードの最適化をはかることも可能である。
【００１５】
したがって、不必要な機器を停止して省電力を図り、不必要な電圧印加も省略して像担持体の劣化を招くことなく、抵抗調整モードを加速的に実行して短時間で終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】帯電ローラの構成の説明図である。
【図３】帯電ローラの抵抗測定の説明図である。
【図４】実施例１の画像形成装置の動作の説明図である。
【図５】実施例１の画像形成装置のブロック図である。
【図６】実施例１の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【図７】抵抗調整モードの効果の説明図である。
【図８】実施例２の画像形成装置の動作の説明図である。
【図９】実施例２の画像形成装置のブロック図である。
【図１０】実施例２の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【図１１】実施例３の画像形成装置の動作の説明図である。
【図１２】実施例３の画像形成装置のブロック図である。
【図１３】実施例３の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、帯電ローラを像担持体から離間して電極を接触させた状態で抵抗調整モードを実行する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１８】
したがって、帯電ローラを用いて像担持体を帯電させる画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／直接転写型の区別なく実施できる。二成分現像剤／一成分現像剤、磁気ブラシ現像／ジャンピング現像、静電像の書き込み方式、転写方式の区別無く実施できる。
【００１９】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２０】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、最大通紙サイズがＡ３サイズ、プロセススピード１４３ｍｍ／ｓｅｃ、のレーザビームプリンタである。画像形成装置１００は、感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６を配置している。
【００２１】
感光ドラム１は、導電性の素管（ここでは、厚さ２ｍｍのアルミニウムの円筒管）の表面に帯電特性が負極性の有機光導電体（ＯＰＣ）の感光層を形成しており、図示しない駆動モータに駆動されて矢印Ｒ１方向（時計方向）に回転する。感光層は、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層の３層を下から順に塗布して構成されている。
【００２２】
露光装置３は、帯電ローラ２によって一様な負極性の電位に帯電処理された感光ドラム１の表面を、画像の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、画像の静電像を書き込む。露光装置３は、公知の技術を利用することができ、感光ドラム１の周面に静電像を形成するものであれば良い。
【００２３】
現像装置４は、感光ドラム１の静電像をトナー像に現像する。現像装置４は、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式であり、感光ドラム１の表面の露光部分（明部）にトナーが付着して、静電像が反転現像される。現像スリーブ４ｓには、電源Ｓ４から直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧が印加される。現像装置４もまた、公知の技術を利用することができ、静電像を現像剤によって現像できればよい。
【００２４】
転写ローラ５は、感光ドラム１に当接して感光ドラム１と転写ローラ５の間にトナー像の転写部Ｔ１を形成する。記録材Ｐは、記録材カセット１５から引き出されて分離ローラ１６で１枚ずつに分離され、レジストローラ１７で待機する。レジストローラ１７は、感光ドラム１のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを転写部Ｔ１へ給送する。
【００２５】
転写電源Ｓ２は、トナーの帯電極性とは逆極性である正極性の直流電圧を転写ローラ５に印加して、感光ドラム１のトナー像と重ね合わせて転写部Ｔ１を挟持搬送される記録材Ｐへ、感光ドラム１のトナー像を静電転写させる。転写部Ｔ１にも、公知の技術を利用することができ、普通紙、樹脂フィルムなどの記録材Ｐに感光ドラム１のトナー像を転写することができればよい。
【００２６】
ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、転写部Ｔ１で転写を逃れて感光ドラム１に残った転写残トナーを回収する。ドラムクリーニング装置６は、クリーニングブレードを用いるものに限らず、感光ドラム１の表面を清浄面化するものであれば公知の技術が利用できる。
【００２７】
転写部Ｔ１の下流側に定着装置１８が設置されている。定着装置１８は、回転可能な定着ローラ１８ａに回転可能な加圧ローラ１８ｂを圧接して記録材Ｐの加熱ニップＮを形成しており、加熱ニップＮにて記録材Ｐを挟持搬送しながら、記録材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。定着装置１８は、記録材Ｐの表面に転写されたトナーを定着するものであれば公知の技術を利用できる。
【００２８】
＜帯電ローラ＞
図２は帯電ローラの構成の説明図である。図３は帯電ローラの抵抗測定の説明図である。
【００２９】
図２に示すように、帯電ローラ２は、芯金（支持軸部材）２ａの外周に、下層２ｂと中間層２ｃと表層２ｄを下から順次に積層した三層構成である。下層２ｂは、発泡スポンジ層で構成される弾性層であって、自在に変形して帯電ローラ２を感光ドラム１の周面に密着させる。中間層２ｃは、表面弾性を調整する弾性層である。表層２ｄは、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。
【００３０】
帯電ローラ２の詳細な仕様は以下の通りである。帯電ローラ２は、回転軸線方向に沿った長さが３２０ｍｍ、総抵抗は１×１０６Ωである。である。芯金２ａは、直径８ｍｍのステンレス丸棒である。
【００３１】
下層２ｂは、イオン導電剤分散の発泡ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン）ゴム材料である。発泡ＥＰＤＭ材料の比重０．５ｇ／ｃｍ３、体積抵抗値１×１０５Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍである。中間層２ｃは、イオン導電剤分散のＮＢＲ系ゴム材料である。ＮＢＲ系ゴム材料の体積抵抗値１×１０３Ωｃｍ、層厚７００μｍである。
【００３２】
表層２ｄは、フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散したトナーの付着しにくい離型層である。表層２ｄの体積抵抗値１×１０８Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍである。
【００３３】
図３に示すように、帯電ローラ２の総抵抗は、感光ドラム（１）と同一外観形状に形成した金属ローラＭを用いて測定した。電流計２１と電圧可変の電源２２を用いた。金属ローラＭに、帯電ローラ２を片側５００Ｎ、総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、金属ローラＭを１５ｒｐｍで回転し、直流電流５０μＡを印加した時の電圧値をモニターして総抵抗の抵抗値を求めた。測定環境は気温２３℃、相対湿度５０％である。
【００３４】
帯電電源Ｓ１は、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧を発生して帯電ローラ２の芯金２ａに印加する。これにより、感光ドラム１の周面が所定の極性、一様な電位に接触帯電処理される。
【００３５】
図１に示すように、帯電電源Ｓ１は、画像形成時には、帯電ローラ２の芯金に、直流電圧（−５００Ｖ）に交流電圧（周波数２ｋＨｚ、ピーク間電圧１６００Ｖｐｐ）を重畳した振動電圧を出力する。これにより、感光ドラム１の周面は、一様な−５００Ｖの暗部電位ＶＤに帯電される。
【００３６】
帯電ローラ２は、従来から使用されている電子導電性ローラ又はイオン導電性ローラを採用することができる。電子導電性ローラは、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリオレフィンゴム等の一般エラストマーに、カーボンブラック等の導電性粉末や導電性金属酸化物などの電子電導性系導電剤を分散させたものである。電子電導性系導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニュウム、銅合金などの金属または合金が用いられる。あるいは、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリム、酸化錫−酸化インジウムまたは酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物などの金属酸化物などの１種または２種以上の微粉末が用いられる。中でも、コストの点でカーボンブラックが好適である。
【００３７】
イオン導電性ロールは、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリオレフィンゴム等の一般エラストマーにイオン電導性導電剤を分散させて導電性を持たせたものである。発泡性のゴム材料の場合、イオン導電剤が０．００１〜１０％、好ましくは０．００３〜２％添加されることにより、体積抵抗値を１×１０６〜１×１０１２Ωｃｍに調整可能である。体積抵抗値を１×１０３〜１×１０６Ωｃｍに下げるには、さらに抵抗制御剤を添加してもよい。
【００３８】
イオン電導性導電剤としては、スルホン酸塩やアンモニア塩など、また、カチオン系、アニオン系、ノニオン系などの各種の界面活性剤を挙げることができる。好ましいイオン導電剤としては金属塩及び４級アンモニウム塩が挙げられる。金属塩としてはＩ族、ＩＩ族の金属塩が挙げられ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの塩が好ましい。金属塩を構成するアニオンとしてはハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン及びフルオロホウ酸イオン、リン酸イオン等である。４級アンモニウム塩としては、カルボン酸（アジピン酸、フタル酸、アゼライン酸等）、リン酸、ホウ酸、スルホン酸（アリールスルホン酸等）、ホウフッ化水素酸、過塩素酸等のアンモニウム塩が挙げられる。
【００３９】
帯電ローラ２の弾性層としての発泡層の厚みは０．５ｍｍ〜１００ｍｍとすることができる。発泡層にポリウレタン注入を行う場合は発泡層の厚みは５〜１０ｍｍにすることが好ましい。
【００４０】
ところで、帯電ローラ２の表層２ｄは、高電界が印加されるだけでなく、感光ドラム１との間の放電に伴って発生する電離気体やオゾン及び電子などに曝される。このような厳しい環境下では、通常、表層２ｄの劣化が起き、電気抵抗値が次第に上昇するという現象が見られる。
【００４１】
また、イオン電導性導電剤を添加した帯電ローラ２では、通電することによって、帯電ローラ２の直径方向にイオン導電物質の偏りが生じてしまうため、帯電ローラ２の総抵抗（図３）が次第に上昇する現象が顕著である。画像形成装置１００において、帯電ローラ２に流れる電流の方向が一方向であると、帯電ローラ２の総抵抗が増える速度が高くなる。帯電ローラ２の総抵抗があるレベルに達すると、交流電界による正常な放電が阻害されて帯電ムラが発生し、出力画像の濃度むらや、白地かぶり画像等の不具合が発生し易くなるため、帯電ローラ２が新品交換される。
【００４２】
しかし、画像形成装置１００において、帯電ローラ２に流れる電流の方向が両方向であると、帯電ローラ２の総抵抗が増える速度が遅くなる。画像形成時に印加する直流電圧と逆方向の直流電圧を印加していると、帯電ローラ２の総抵抗は低下して回復する傾向となる。
【００４３】
そこで、以下の実施例では、帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる離間機構８と、帯電ローラ２が感光ドラム１から離間した時に接触する金属ローラ７とを付設した。離間機構８によって帯電ローラ２を感光ドラム１から離間して回転させた状態で、帯電ローラ２と金属ローラ７との間に電圧を印加して、画像形成中とは逆方向の電流を帯電ローラ２に流している。これにより、帯電ローラ２の長期抵抗上昇を抑制して帯電性能を安定化させ、出力画像の品質を長期間に渡って高く保つことができる。電流の流れる方向が両方向であると帯電ローラ２の総抵抗の変動が小さくなるため、帯電ローラ２の交換寿命も伸びている。
【００４４】
＜実施例１＞
図４は実施例１の画像形成装置の動作の説明図である。図５は実施例１の画像形成装置のブロック図である。図６は実施例１の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。図７は抵抗調整モードの効果の説明図である。
【００４５】
図４の（ａ）に示すように、帯電部材の一例である帯電ローラ２は、抵抗性の弾性層を有して像担持体の一例である感光ドラム１に当接して回転する。帯電ローラ２の弾性層は、イオン系導電剤を含むゴム材料から形成されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１を帯電させる際とは逆方向の平均電流を流すことにより、画像形成の累積に伴って増加した抵抗値を低下させることが可能である。
【００４６】
機構の一例である離間機構８は、帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる。離間機構８は、感光ドラム１と帯電ローラ２とを離間させる。
【００４７】
電極の一例である金属ローラ７は、感光ドラム１から離間した帯電ローラ２に当接する。金属ローラ７は、離間機構８によって帯電ローラ２が感光ドラム１から離間した時に帯電ローラ２に接触する。
【００４８】
電源の一例である転写電源Ｓ１は、金属ローラ７と帯電ローラ２の間に電圧を印加する。帯電電源Ｓ１は、感光ドラム１を帯電させる際には直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を出力するが、抵抗調整モードでは、直流電圧のみ出力する。
【００４９】
電源基板１０は、帯電電源Ｓ１とスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２とを同一基板上に配置する。帯電電源Ｓ１は、帯電ローラ２に所定の電圧を印加して感光ドラム１を帯電させる。スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２は、帯電電源Ｓ１の出力を金属ローラ７と帯電ローラ２と感光ドラム１との間で切り替えて画像形成時とは逆方向の電流を帯電ローラ２に流す。
【００５０】
制御手段の一例である制御部１２は、抵抗調整モードを実行可能である。抵抗調整モードは、離間機構８と帯電電源Ｓ１を制御して、感光ドラム１から離間させた帯電ローラ２に金属ローラ７を通じて画像形成時とは逆方向の電流を流す。抵抗調整モードは、画像形成ジョブの終了後、あるいは、画像形成を中断して、感光ドラム１、現像装置４、定着装置１８等を停止して最小限の構成に電力供給して実行される。
【００５１】
離間機構８は、感光ドラム１と帯電ローラ２を離間させるバネ８Ｂを有する。離間機構８は、帯電ローラ２の端部をそれぞれ昇降させるねじ機構を含み、モータ８Ｍを順作動させると、ねじの突き出しが短くなってバネ８Ｂが圧縮されて感光ドラム１に帯電ローラ２が接触する。また、モータ８Ｍを逆作動させると、ねじの突き出しが長くなってバネ８Ｂが伸張し、感光ドラム１から帯電ローラ２が離間する。
【００５２】
金属ローラ７は、帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時に、帯電ローラ２と接触するように配置された直径６ｍｍの回転自由なアルミ丸棒である。金属ローラ７は、導電性の部材であればよく、形状は回転自由な円筒状であるのが望ましい。
【００５３】
駆動装置９は、帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時に、帯電ローラ２を回転させるモータであって、画像形成時に帯電ローラ２の回転の負荷にならないように、ワンウエイクラッチを介して帯電ローラ２に歯付きベルトで連結されている。駆動装置９は、このような構成に限らず、感光ドラム１から離間した帯電ローラ２を回転駆動できればよい。
【００５４】
帯電電源Ｓ１は、高圧電源であり、電源基板１０の上に設けたスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を介して帯電ローラ２と金属ローラ７に電気的に接続されている。電源基板１０には、帯電電源Ｓ１、転写電源Ｓ２、現像電源（Ｓ４：図１）が搭載され、帯電ローラ２と金属ローラ７の間に流れる電流を検知する検知回路１１を内蔵している。
【００５５】
制御部１２は、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を切り替えて、任意の方向の電圧を、帯電ローラ２または金属ローラ７のどちらかに印加することができる。制御部１２は、検知回路１１の出力に基づいて、任意の電流を帯電ローラ２に流すことができる。
【００５６】
図５に示すように、制御部１２は、記憶媒体１２ｂの各種プログラムに従って画像形成装置１００を制御する。記憶媒体１２ｂは、画像形成装置１００を動作させるための制御プログラム、エラー処理プログラム、各種データ等を格納している。実施例１の抵抗調整モードは、すべてこのプログラムによる動作である。
【００５７】
図５を参照して図６に示すように、制御部１２は、５千枚プリントするごとに帯電ローラ２の抵抗を検知して、検知回路１１で検知された帯電ローラ２に流れる電流を記憶媒体１２ｂに記録し、適切なタイミングで抵抗調整モードに移行する。
【００５８】
制御部１２は、５千枚プリントするごとに抵抗検知タイミングであると判断する（ＳＴ１０１のＹｅｓ）。そして、図４の（ｂ）に示すように離間機構８を作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させ、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を切り替える（ＳＴ１０２）。
【００５９】
制御部１２は、５千枚プリントするごとに、検知回路１１の出力に基づいて帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ１０３）。抵抗値の測定時、金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けて金属ローラ７を１５ｒｐｍで回転させる。帯電ローラ２を４０ｒｐｍの回転速度で回転させ、帯電電源Ｓ１から直流電圧のみ出力させる。制御部１２は、検知回路１１の出力が直流電流５０μＡとなるように、帯電電源Ｓ１が出力する直流電圧値を調整する。制御部１２は、検知回路１１によって直流電流５０μＡが検出される時の帯電電源Ｓ１の出力電圧値（直流電圧）をサンプリングして帯電ローラ２の抵抗値（総抵抗）を求める。
【００６０】
制御部１２は、記録媒体１２ｂから帯電ローラ２の初期抵抗値を読み込み、検知された帯電ローラ２の抵抗値から、抵抗変動率ΔＲを計算する（ＳＴ１０４）。帯電ローラ２の現在の抵抗値を初期抵抗値で割り算した数値（現在の抵抗値／初期抵抗値）を抵抗変動率ΔＲとして定義する。測定した現在の抵抗値の初期抵抗値に対する変動率（ｎ枚プリント後の抵抗値／初期抵抗値）を抵抗変動率ΔＲとしている。
【００６１】
ΔＲが５より小さければ（ＳＴ１０４のＹｅｓ）、帯電ローラ２の抵抗は、それほど上昇しておらず、帯電電源Ｓ１の適正使用範囲で、感光ドラム１の表面を帯電するために必要な電圧を確保できるから、帯電ローラ２の抵抗調整は行わない。したがって、離間機構８を逆作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１に接触させ（ＳＴ１０７）、画像形成を再開する（ＳＴ１０８）。
【００６２】
しかし、抵抗変動率ΔＲが５以上の場合（ＳＴ１０４のＮｏ）、帯電ローラ２の抵抗調整モードを行う（ＳＴ１０５）。帯電ローラ２の抵抗が上昇して抵抗変動率ΔＲが５を超えると、帯電電源Ｓ１の適正使用範囲で感光ドラム１の表面を帯電するために必要な電圧が確保できなくなり、帯電不良による濃度ムラなどが発生するからである。
【００６３】
抵抗調整モード（ＳＴ１０５）は、金属ローラ７に、帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、４０ｒｐｍで回転させながら、金属ローラ７に直流電流５０μＡを１分間印加する。帯電ローラ２に、画像形成中に流れる電流（芯金から表面）を反転して逆方向（表面から芯金）の電流を流すことで、帯電ローラ２の弾性層の組織内で偏ったイオン導電物質を分散して均一化する。
【００６４】
制御部１２は、その後、再び帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ１０３）。制御部１２は、再び抵抗変動率ΔＲを計算して（ＳＴ１０４）、算出した値によって抵抗調整モードを継続するか（ＳＴ１０５）、画像形成に復帰するか（ＳＴ１０７）を決定する。
【００６５】
図７は、実施例１の抵抗調整モードを行った場合と、抵抗調整モードを行わない比較例１とで帯電ローラ２の抵抗変動率ΔＲを比較している。
【００６６】
比較例１では、２万枚のプリントで帯電ローラ２の抵抗値が１×１０６Ωから１×１０７Ωに変動しているので、２万枚時点の抵抗変動率は（１×１０６）／（１×１０７）＝１０である。測定環境は２３℃、５０％とする。レーザービームで露光し、トナーで現像する環境も温度２３℃、相対湿度５０％とする。
【００６７】
抵抗調整モードを行わない比較例１では、１万５千枚をプリントした頃から抵抗変動率ΔＲが５を超えて、帯電不良による出力画像の濃度ムラなどが発生した。これに対して、抵抗調整モードを行った実施例１では、帯電ローラ２の抵抗値は、ほとんど上昇せず、帯電不良による出力画像の濃度ムラは発生しなかった。
【００６８】
実施例１によれば、抵抗調整モードを行うことで、帯電ローラ２の抵抗変動に伴う濃度ムラなどの画像不良のない良質な画像を最後まで出力できた。実施例１によれば、帯電ローラ２に抵抗変動が発生した場合に、抵抗調整モードを実行して抵抗変動を解消することができる。これにより、出力画像の濃度ムラや、白地かぶり画像等を発生させることなく、長期間に渡って良質な画像を出力することができる。
【００６９】
なお、実施例１では、検知回路１１を用いて帯電ローラ２の抵抗値の増加量を検出可能であって、帯電ローラ２の抵抗値の増加量が大きいほど、抵抗調整モードの実行回数、実行時間を増した。しかし、抵抗調整モードは、前回の抵抗調整モード終了時に比較した現在までの抵抗値の増加量が大きいほど転写電源Ｓ１から帯電ローラ２に印加する電流を大きくしてもよい。電流を大きくすることで加速的に抵抗調整モードを実行できるからである。
【００７０】
＜実施例２＞
図８は実施例２の画像形成装置の動作の説明図である。図９は実施例２の画像形成装置のブロック図である。図１０は実施例２の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【００７１】
図８の（ａ）に示すように、実施例２は、スイッチ回路ＳＷ３の配置と切り替え操作以外は実施例１と同一に構成され、実質的に同一に制御される。したがって、実施例１との相違点のみを説明して、重複する説明を省略する。
【００７２】
図８の（ｂ）に示すように、駆動装置９は、帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時に、金属ローラ７を回転させる。駆動装置９は、金属ローラ７と歯付きベルトによって連結されている。
【００７３】
金属ローラ７は、導電材料のローラ部材で構成され、抵抗調整モードでは、金属ローラ７がモータの一例である駆動装置９により駆動されて帯電ローラ２を回転駆動する。金属ローラ７は、電源Ｓ１と電気的に接続されており、電源Ｓ１は、画像形成時も、金属ローラ７に電圧を印加することで、帯電ローラ２に電流を流すことができる。実施例２では、電源Ｓ１は、金属ローラ７に負極性の直流電圧１５００Ｖを印加する。
【００７４】
帯電ローラ２は、スイッチ回路ＳＷ３を介して接地電位に接続可能である。帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時、制御部１２は、帯電ローラ２を電気的に接地するようにスイッチ回路ＳＷ３を作動させる。
【００７５】
図９を参照して図１０に示すように、制御部１２は、５千枚プリントするごとに抵抗検知タイミングと判断する（ＳＴ２０１のＹｅｓ）。制御部１２は、離間機構８を作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる（ＳＴ２０２）。
【００７６】
制御部１２は、実施例１と同じやり方で帯電ローラ２に印加する電圧を測定して、帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ２０３）。制御部１２は、実施例１と同じやり方で記録媒体１２Ｂから帯電ローラ２の初期抵抗値を読み込んで抵抗変動率ΔＲを算出して５と比較する（ＳＴ２０４）。
【００７７】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが５以上の場合（ＳＴ２０４のＮｏ）、抵抗調整モードを行う（ＳＴ２０８）。上述したように、帯電ローラ２の抵抗値が上昇して抵抗変動率ΔＲが５を超えると、帯電電源Ｓ１では、感光ドラム１の表面を帯電するために必要な電圧を確保できなくなり、帯電不良による出力画像の濃度ムラなどが発生するからである。
【００７８】
抵抗調整モードでは、駆動装置９によって１５ｒｐｍで回転する金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、金属ローラ７に直流電流５０μＡを１分間印加する。これにより、帯電ローラ２には、画像形成中に流れる電流（芯金から表面）の逆方向の電流（表面から芯金）が流れて、帯電ローラ２の弾性層の組織内で偏ったイオン導電物質を拡散して均一化することができる。
【００７９】
制御部１２は、その後、再び帯電ローラ２の抵抗値を算出して（ＳＴ２０３）、抵抗変動率ΔＲが５未満になるまで（ＳＴ２０４のＮｏ）、抵抗調整モードの処理を繰り返す（ＳＴ２０３、２０４、２０８）。
【００８０】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが５未満になると、抵抗調整モードを終了して画像形成に復帰する。抵抗変動率ΔＲが５より小さくなると（ＳＴ２０４のＹｅｓ）、帯電ローラ２を感光ドラム１に接触させて（ＳＴ２０９）、画像形成を実行する（ＳＴ２１０）。
【００８１】
実施例２の抵抗調整モードでは、帯電ローラ２の弾性層に流す電流の方向を、芯金から表面方向、または表面から芯金方向のどちらでも選択できるため、イオン導電物質などの偏りによる抵抗変動を低減することができる。さらに、帯電ローラ２の抵抗変動が大きくなった時にも、抵抗変動を補正することができる。よって、帯電ローラの抵抗変動に伴う画像不良のない良質な画像を形成できた。
【００８２】
＜実施例３＞
図１１は実施例３の画像形成装置の動作の説明図である。図１２は実施例３の画像形成装置のブロック図である。図１３は実施例３の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【００８３】
図１１の（ａ）に示すように、実施例３は、トナー像の転写に用いる転写電源Ｓ２を用いて帯電ローラ２の抵抗調整モードを実行する以外は、実施例１と同一に構成され、実質的に同一に制御される。したがって、実施例１との相違点のみを説明して、重複する説明を省略する。
【００８４】
実施例３では、金属ローラ７は、導電材料のローラ部材で構成され、抵抗調整モードでは、金属ローラ７がモータの一例である駆動装置９により駆動されて帯電ローラ２を回転駆動する。
【００８５】
実施例３では、電源基板１０は、帯電電源Ｓ１と転写電源Ｓ２とスイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５とを同一基板上に配置する。帯電電源Ｓ１は、帯電ローラ２に所定の電圧を印加して感光ドラム１を帯電させる。転写電源Ｓ２は、感光ドラム１に形成されたトナー像の転写部Ｔ１に配置された転写部材の一例である転写ローラ５に直流電圧を印加する。スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５は、転写電源Ｓ２の出力を帯電ローラ２と転写ローラ５との間で切り替えて画像形成時とは逆方向の電流を帯電ローラ２に流す。
【００８６】
抵抗調整モードは、画像形成ジョブの終了後、あるいは、画像形成を中断して、感光ドラム１、現像装置４、定着装置１８等を停止して最小限の構成に電力供給して実行される。
【００８７】
図１１の（ｂ）に示すように、帯電ローラ２は、離間機構８によって感光ドラム１から離間することができる。駆動装置９は、帯電ローラ２が感光ドラム１から離間した時に金属ローラ７を回転させるモータであって、金属ローラ７と歯付きベルトによって連結されている。
【００８８】
帯電ローラ２は、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を切り替えて、帯電電源Ｓ１または転写電源Ｓ２と電気的に接続される。転写電源Ｓ２は、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を切り替えて、帯電ローラ２または帯電ローラ２と電気的に接続できるように構成されている。
【００８９】
画像形成時には、転写電源Ｓ２は、スイッチ回路ＳＷ５を通じて転写ローラ５と電気的に接続され、転写ローラ５に正極性の電圧を印加する。
【００９０】
抵抗調整モード時には、転写電源Ｓ２は、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を通じて帯電ローラ２と電気的に接続され、帯電ローラ２に正極性の電圧を印加する。
【００９１】
図１２を参照して図１３に示すように、制御部１２は、５千枚プリントするごとに抵抗検知タイミングと判断する（ＳＴ３０１のＹｅｓ）。制御部１２は、離間機構８を作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる（ＳＴ３０２）。
【００９２】
制御部１２は、実施例１と同じやり方で帯電ローラ２に印加する電圧を測定して、帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ３０３）。制御部１２は、実施例１と同じやり方で記録媒体１２Ｂから帯電ローラ２の初期抵抗値を読み込んで抵抗変動率ΔＲを算出して５と比較する（ＳＴ３０４）。
【００９３】
制御部１２は、ΔＲが５以上であれば（ＳＴ３０４のＮｏ）、帯電ローラ２の抵抗調整モードを実行する（ＳＴ３０８）。帯電ローラ２の抵抗値が上昇して抵抗変動率ΔＲが５以上になると、上述したように出力画像の濃度ムラ等の不都合が発生し易くなるからである。
【００９４】
抵抗調整モードでは、駆動装置９によって１５ｒｐｍで回転する金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、金属ローラ７に直流電流５０μＡを１分間印加する。これにより、帯電ローラ２には、画像形成中に流れる電流（芯金から表面）の逆方向の電流（表面から芯金）が流れて、帯電ローラ２の弾性層の組織内で偏ったイオン導電物質を拡散して均一化することができる。
【００９５】
制御部１２は、その後、再び帯電ローラ２の抵抗値を算出して（ＳＴ３０３）、抵抗変動率ΔＲが５未満になるまで（ＳＴ３０４のＮｏ）、抵抗調整モードの処理を繰り返す（ＳＴ３０３、３０４、３０８）。
【００９６】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが５未満になると、抵抗調整モードを終了して画像形成に復帰する。抵抗変動率ΔＲが５より小さく（ＳＴ３０４のＹｅｓ）、０．５より大きければ（ＳＴ３０５のＹｅｓ）、帯電ローラ２を感光ドラム１に接触させて（ＳＴ３０９）、画像形成を実行する（ＳＴ３１０）。
【００９７】
一方、制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが０．５以下であれば（ＳＴ３０５のＮｏ）、帯電ローラ２の抵抗値を大きくする方向に抵抗調整モードを実行する（ＳＴ３０７）。帯電ローラ２の抵抗が低過ぎると、感光ドラム１との接触点に電流が集中して、感光ドラム１に対して過剰に放電したり、感光ドラム１の半導体の性質が部分的に失われて電流リークのスポットが発生したりする。
【００９８】
帯電ローラ２の抵抗値を大きくする抵抗調整モード（ＳＴ３０７）は、回転する金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、帯電ローラ２に画像形成時と同じ方向の直流電流１００μＡを１分間印加する。
【００９９】
このとき、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を切り替えて転写電源Ｓ１が帯電ローラ２に接続され、帯電電源Ｓ１は、画像形成時と同じく負極性の直流電圧を出力する。画像形成中に帯電ローラ２に流れる電流より大きな電流を同じ方向に流すことで、弾性層の組織内で意図的にイオン導電物質を偏らせて抵抗値を高める。
【０１００】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが０．５より大きくなるまで帯電ローラ２の抵抗値を大きくする抵抗調整モード（ＳＴ３０７）を繰り返す（ＳＴ３０３、３０４、３０５、３０７）。
【０１０１】
実施例３の抵抗調整モードでは、帯電ローラ２の弾性層に流す電流の方向を、芯金から表面方向、または表面から芯金方向のどちらでも選択できるため、イオン導電物質などの偏りによる抵抗変動を低減することができる。さらに、帯電ローラ２の抵抗変動が大きくなった時にも、抵抗変動を補正することができる。よって、帯電ローラの抵抗変動に伴う画像不良のない良質な画像を形成できた。
【０１０２】
＜実施例４、５＞
実施例１、２、３では、帯電ローラの抵抗調整モードについて説明した。しかし、特許文献２に示されるように、イオン導電物質を分散させたゴム材料で弾性層を構成した転写ローラにおいても、画像形成の累積に伴う抵抗値の上昇は発生する。
【０１０３】
そして、転写ローラの抵抗値が高くなり過ぎると、転写電源の上限電圧に達して十分な転写電流を確保できなくなり、転写不良が発生し易くなる。そこで、実施例４では、転写ローラの抵抗調整モードを実行する。
【０１０４】
実施例４の画像形成装置は、回転する像担持体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して像担持体に担持されたトナー像を転写させる転写ローラとを備え、所定の直流電圧を転写ローラに印加してトナー像を記録材又は中間転写体に転写させる。
【０１０５】
そして、画像形成時とは逆方向の電流を転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した転写ローラの抵抗値を低下させるために以下の構成を備えている。
（１）転写ローラを像担持体から離間する方向へ移動させる機構と、像担持体から離間する方向に移動した転写ローラに当接して転写ローラを回転駆動する電極と、電極と転写ローラの間に電圧を印加する電源とを備える。
（２）機構と電源を制御して、像担持体から離間する方向に移動して回転する転写ローラに電極を通じて逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段を備える。
【０１０６】
実施例５の画像形成装置は、回転する中間転写体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して中間転写体に担持されたトナー像を記録材に転写させる転写ローラとを備え、所定の直流電圧を転写ローラに印加してトナー像を転写させる。
【０１０７】
そして、画像形成時とは逆方向の電流を転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した転写ローラの抵抗値を低下させるために以下の構成を備えている。
（１）転写ローラを中間転写体から離間させる機構と、中間転写体から離間した転写ローラに当接して転写ローラを回転駆動する電極と、電極と転写ローラの間に電圧を印加する電源とを備える。
（２）機構と電源を制御して、中間転写体から離間して回転する転写ローラに電極を通じて逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段を備える。
【０１０８】
実施例４、５において、機構、電極、電源、制御手段は、実施例１と同一のものを用いて実施する。中間転写体は、中間転写ベルト又は中間転写ドラムである。転写ローラは、感光ドラムのトナー像を記録材又は中間転写体に転写させるもの（実施例４）と、中間転写体に担持されたトナー像を記録材に転写させるもの（実施例５）とである。
【０１０９】
＜従来技術との比較＞
特開平０９−３２５５７１号公報には、弾性層の上に表面層を有する帯電部材において、該表面層を、フッ化炭素を含有する導電性重合体組成物で形成すること抵抗上昇を抑制する技術が開示されている。
【０１１０】
また、帯電を安定化させるために、米国特許ＵＳＰ７２９８９９３号には、帯電ローラに接触する給電ローラを設け、異なる電圧を印加し、電流の流れの偏りを低減することで通電劣化を抑制する技術が開示されている。
【０１１１】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いても、同一方向に電流を流しつづける場合、帯電ローラの長期的な抵抗変動は抑制しきれていない。また、特許文献２に記載の帯電ローラに接触する給電ローラから電流を流す場合、帯電ローラの回転に伴って電流が流れる方向が反転するため、抵抗変動は小さくなるが、十分ではない。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 感光ドラム、２ 帯電ローラ、３ 露光装置、４ 現像装置
５ 転写ローラ、７ 金属ローラ、８ 離間機構、９ 駆動装置
１０ 電源基板、１１ 検知回路、１２ 制御部、
Ｓ１ 帯電電源、Ｓ２ 転写電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５ スイッチ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラを用いて像担持体を帯電させる画像形成装置に関し、詳しくは、非画像形成時の帯電ローラに画像形成時とは逆方向の電流を流して、画像形成の累積に伴って上昇した抵抗値を回復させる抵抗調整モードの制御構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体の表面を一様に帯電させて静電像を書き込み、静電像にトナーを供給してトナー像に現像し、トナー像を直接又は中間転写体を経て記録材に転写し、加熱加圧によりトナー像を融解して記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
像担持体の表面を一様に帯電させる方法として、帯電ローラを使用する方法が広く用いられている。帯電ローラを像担持体に当接して回転させ、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電ローラに印加して、帯電ローラと像担持体との間で交流放電を伴って像担持体を帯電させている。
【０００４】
帯電ローラは、像担持体との当接状態を安定させて放電状態の変動を回避するために表面に抵抗性の弾性層が形成されている。帯電ローラの弾性層は、場所による放電電流のばらつきを少なくして帯電電位の一様性、再現性を高めるために、フッ化炭素を含有する導電性重合体組成物で形成して抵抗上昇を抑制している（特許文献１）。
【０００５】
画像形成の累積に伴って、帯電ローラは、トナーとの接触、像担持体に付着した放電生成物との接触、放電による微小な組織の変化、放電による表面の汚染等を通じて弾性層の抵抗値が次第に増加する。帯電ローラの抵抗値の上昇を放置すると、次第に放電電流が目減りして帯電ローラの帯電性能が低下する。抵抗値の上昇に伴って電圧を上昇させると、電力消費が増大し、帯電ムラが発生し易くなり、放電生成物が発生し易くなる等の弊害がある。抵抗値が上昇して電源の能力では足りなくなると、帯電ローラが交換寿命として交換され、画像形成装置のダウンタイムが発生する。
【０００６】
そこで、特許文献１では、画像形成ジョブの待機時に、画像形成時とは逆方向の電流を帯電ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した帯電ローラの抵抗値を回復させている。
【０００７】
ところで、転写ローラに好適な抵抗範囲の弾性層として、スポンジ材料にイオン導電剤を分散させて弾性層を形成することが提案されている。イオン導電剤を分散させて弾性層の抵抗値を調整した転写ローラでは、画像形成の累積に伴って、イオン導電材の分極が進行して、抵抗値が増大する（特許文献２）。
【０００８】
そこで、特許文献２では、転写ローラに関して、非画像形成時に、画像形成時とは逆方向の電流を流す抵抗調整モードをユーザーが選択実行して、画像形成の累積に伴って上昇した転写ローラの抵抗値を回復させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−３２５５７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５６１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に示される抵抗調整モードの場合、画像形成時に印加する電圧と抵抗調整モードで印加する逆方向の電圧を等しくすると、画像形成に費やした時間と同程度に長い抵抗調整モードを実行しないと元の抵抗値に復帰しない。このため、抵抗調整モードを実行すると画像形成にダウンタイムが発生する。ここで、逆方向の電圧を高めて加速的に回復させるとダウンタイムは解消できるが、像担持体の半導体層を電気的に劣化させる可能性がある。
【００１１】
また、像担持体と帯電ローラとを当接させた状態で抵抗調整モードを実行する場合、像担持体を回転させる必要がある。現像装置、転写ローラ、中間転写ベルト等も画像形成時とほぼ同様に回転させて電圧を印加する必要がある。このため、これらの部材の摩耗、劣化、トナー汚染、無駄な電力消費といった懸念がある。
【００１２】
本発明は、不必要な機器を停止して、不必要な電圧印加も省略して、像担持体の劣化を招くことなく、抵抗調整モードを加速的に実行して短時間で終了させることができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の画像形成装置は、回転する像担持体と、抵抗性の弾性層を有して前記像担持体に当接して回転する帯電部材とを備え、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させるものである。そして、前記帯電部材を前記像担持体から離間させる機構と、前記像担持体から離間した前記帯電部材に当接する電極と、前記電極と前記帯電部材の間に電圧を印加する電源と、前記機構と前記電源を制御して、前記像担持体から離間させた前記帯電部材に、前記電極を通じて前記像担持体を帯電させる際とは逆方向の電流を流して、画像形成の累積に伴って増加した前記帯電部材の抵抗値を低下させる抵抗調整モードを実行可能な制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像形成装置では、帯電部材を像担持体から離間した状態で抵抗調整モードを実行するから、像担持体に電気的な負担がかからず、像担持体を回転させる必要もない。帯電部材と電極との関係で高速回転させて高い電圧を印加して、抵抗調整モードを加速的に実施できる。また、電極部材に、像担持体には付与できない研磨面を設けるなど、抵抗調整モードの最適化をはかることも可能である。
【００１５】
したがって、不必要な機器を停止して省電力を図り、不必要な電圧印加も省略して像担持体の劣化を招くことなく、抵抗調整モードを加速的に実行して短時間で終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】帯電ローラの構成の説明図である。
【図３】帯電ローラの抵抗測定の説明図である。
【図４】実施例１の画像形成装置の動作の説明図である。
【図５】実施例１の画像形成装置のブロック図である。
【図６】実施例１の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【図７】抵抗調整モードの効果の説明図である。
【図８】実施例２の画像形成装置の動作の説明図である。
【図９】実施例２の画像形成装置のブロック図である。
【図１０】実施例２の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【図１１】実施例３の画像形成装置の動作の説明図である。
【図１２】実施例３の画像形成装置のブロック図である。
【図１３】実施例３の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、帯電ローラを像担持体から離間して電極を接触させた状態で抵抗調整モードを実行する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１８】
したがって、帯電ローラを用いて像担持体を帯電させる画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／直接転写型の区別なく実施できる。二成分現像剤／一成分現像剤、磁気ブラシ現像／ジャンピング現像、静電像の書き込み方式、転写方式の区別無く実施できる。
【００１９】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２０】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、最大通紙サイズがＡ３サイズ、プロセススピード１４３ｍｍ／ｓｅｃ、のレーザビームプリンタである。画像形成装置１００は、感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６を配置している。
【００２１】
感光ドラム１は、導電性の素管（ここでは、厚さ２ｍｍのアルミニウムの円筒管）の表面に帯電特性が負極性の有機光導電体（ＯＰＣ）の感光層を形成しており、図示しない駆動モータに駆動されて矢印Ｒ１方向（時計方向）に回転する。感光層は、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層の３層を下から順に塗布して構成されている。
【００２２】
露光装置３は、帯電ローラ２によって一様な負極性の電位に帯電処理された感光ドラム１の表面を、画像の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、画像の静電像を書き込む。露光装置３は、公知の技術を利用することができ、感光ドラム１の周面に静電像を形成するものであれば良い。
【００２３】
現像装置４は、感光ドラム１の静電像をトナー像に現像する。現像装置４は、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式であり、感光ドラム１の表面の露光部分（明部）にトナーが付着して、静電像が反転現像される。現像スリーブ４ｓには、電源Ｓ４から直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧が印加される。現像装置４もまた、公知の技術を利用することができ、静電像を現像剤によって現像できればよい。
【００２４】
転写ローラ５は、感光ドラム１に当接して感光ドラム１と転写ローラ５の間にトナー像の転写部Ｔ１を形成する。記録材Ｐは、記録材カセット１５から引き出されて分離ローラ１６で１枚ずつに分離され、レジストローラ１７で待機する。レジストローラ１７は、感光ドラム１のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを転写部Ｔ１へ給送する。
【００２５】
転写電源Ｓ２は、トナーの帯電極性とは逆極性である正極性の直流電圧を転写ローラ５に印加して、感光ドラム１のトナー像と重ね合わせて転写部Ｔ１を挟持搬送される記録材Ｐへ、感光ドラム１のトナー像を静電転写させる。転写部Ｔ１にも、公知の技術を利用することができ、普通紙、樹脂フィルムなどの記録材Ｐに感光ドラム１のトナー像を転写することができればよい。
【００２６】
ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、転写部Ｔ１で転写を逃れて感光ドラム１に残った転写残トナーを回収する。ドラムクリーニング装置６は、クリーニングブレードを用いるものに限らず、感光ドラム１の表面を清浄面化するものであれば公知の技術が利用できる。
【００２７】
転写部Ｔ１の下流側に定着装置１８が設置されている。定着装置１８は、回転可能な定着ローラ１８ａに回転可能な加圧ローラ１８ｂを圧接して記録材Ｐの加熱ニップＮを形成しており、加熱ニップＮにて記録材Ｐを挟持搬送しながら、記録材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。定着装置１８は、記録材Ｐの表面に転写されたトナーを定着するものであれば公知の技術を利用できる。
【００２８】
＜帯電ローラ＞
図２は帯電ローラの構成の説明図である。図３は帯電ローラの抵抗測定の説明図である。
【００２９】
図２に示すように、帯電ローラ２は、芯金（支持軸部材）２ａの外周に、下層２ｂと中間層２ｃと表層２ｄを下から順次に積層した三層構成である。下層２ｂは、発泡スポンジ層で構成される弾性層であって、自在に変形して帯電ローラ２を感光ドラム１の周面に密着させる。中間層２ｃは、表面弾性を調整する弾性層である。表層２ｄは、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。
【００３０】
帯電ローラ２の詳細な仕様は以下の通りである。帯電ローラ２は、回転軸線方向に沿った長さが３２０ｍｍ、総抵抗は１×１０６Ωである。である。芯金２ａは、直径８ｍｍのステンレス丸棒である。
【００３１】
下層２ｂは、イオン導電剤分散の発泡ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン）ゴム材料である。発泡ＥＰＤＭ材料の比重０．５ｇ／ｃｍ３、体積抵抗値１×１０５Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍである。中間層２ｃは、イオン導電剤分散のＮＢＲ系ゴム材料である。ＮＢＲ系ゴム材料の体積抵抗値１×１０３Ωｃｍ、層厚７００μｍである。
【００３２】
表層２ｄは、フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散したトナーの付着しにくい離型層である。表層２ｄの体積抵抗値１×１０８Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍである。
【００３３】
図３に示すように、帯電ローラ２の総抵抗は、感光ドラム（１）と同一外観形状に形成した金属ローラＭを用いて測定した。電流計２１と電圧可変の電源２２を用いた。金属ローラＭに、帯電ローラ２を片側５００Ｎ、総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、金属ローラＭを１５ｒｐｍで回転し、直流電流５０μＡを印加した時の電圧値をモニターして総抵抗の抵抗値を求めた。測定環境は気温２３℃、相対湿度５０％である。
【００３４】
帯電電源Ｓ１は、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧を発生して帯電ローラ２の芯金２ａに印加する。これにより、感光ドラム１の周面が所定の極性、一様な電位に接触帯電処理される。
【００３５】
図１に示すように、帯電電源Ｓ１は、画像形成時には、帯電ローラ２の芯金に、直流電圧（−５００Ｖ）に交流電圧（周波数２ｋＨｚ、ピーク間電圧１６００Ｖｐｐ）を重畳した振動電圧を出力する。これにより、感光ドラム１の周面は、一様な−５００Ｖの暗部電位ＶＤに帯電される。
【００３６】
帯電ローラ２は、従来から使用されている電子導電性ローラ又はイオン導電性ローラを採用することができる。電子導電性ローラは、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリオレフィンゴム等の一般エラストマーに、カーボンブラック等の導電性粉末や導電性金属酸化物などの電子電導性系導電剤を分散させたものである。電子電導性系導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニュウム、銅合金などの金属または合金が用いられる。あるいは、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリム、酸化錫−酸化インジウムまたは酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物などの金属酸化物などの１種または２種以上の微粉末が用いられる。中でも、コストの点でカーボンブラックが好適である。
【００３７】
イオン導電性ロールは、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリオレフィンゴム等の一般エラストマーにイオン電導性導電剤を分散させて導電性を持たせたものである。発泡性のゴム材料の場合、イオン導電剤が０．００１〜１０％、好ましくは０．００３〜２％添加されることにより、体積抵抗値を１×１０６〜１×１０１２Ωｃｍに調整可能である。体積抵抗値を１×１０３〜１×１０６Ωｃｍに下げるには、さらに抵抗制御剤を添加してもよい。
【００３８】
イオン電導性導電剤としては、スルホン酸塩やアンモニア塩など、また、カチオン系、アニオン系、ノニオン系などの各種の界面活性剤を挙げることができる。好ましいイオン導電剤としては金属塩及び４級アンモニウム塩が挙げられる。金属塩としてはＩ族、ＩＩ族の金属塩が挙げられ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの塩が好ましい。金属塩を構成するアニオンとしてはハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン及びフルオロホウ酸イオン、リン酸イオン等である。４級アンモニウム塩としては、カルボン酸（アジピン酸、フタル酸、アゼライン酸等）、リン酸、ホウ酸、スルホン酸（アリールスルホン酸等）、ホウフッ化水素酸、過塩素酸等のアンモニウム塩が挙げられる。
【００３９】
帯電ローラ２の弾性層としての発泡層の厚みは０．５ｍｍ〜１００ｍｍとすることができる。発泡層にポリウレタン注入を行う場合は発泡層の厚みは５〜１０ｍｍにすることが好ましい。
【００４０】
ところで、帯電ローラ２の表層２ｄは、高電界が印加されるだけでなく、感光ドラム１との間の放電に伴って発生する電離気体やオゾン及び電子などに曝される。このような厳しい環境下では、通常、表層２ｄの劣化が起き、電気抵抗値が次第に上昇するという現象が見られる。
【００４１】
また、イオン電導性導電剤を添加した帯電ローラ２では、通電することによって、帯電ローラ２の直径方向にイオン導電物質の偏りが生じてしまうため、帯電ローラ２の総抵抗（図３）が次第に上昇する現象が顕著である。画像形成装置１００において、帯電ローラ２に流れる電流の方向が一方向であると、帯電ローラ２の総抵抗が増える速度が高くなる。帯電ローラ２の総抵抗があるレベルに達すると、交流電界による正常な放電が阻害されて帯電ムラが発生し、出力画像の濃度むらや、白地かぶり画像等の不具合が発生し易くなるため、帯電ローラ２が新品交換される。
【００４２】
しかし、画像形成装置１００において、帯電ローラ２に流れる電流の方向が両方向であると、帯電ローラ２の総抵抗が増える速度が遅くなる。画像形成時に印加する直流電圧と逆方向の直流電圧を印加していると、帯電ローラ２の総抵抗は低下して回復する傾向となる。
【００４３】
そこで、以下の実施例では、帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる離間機構８と、帯電ローラ２が感光ドラム１から離間した時に接触する金属ローラ７とを付設した。離間機構８によって帯電ローラ２を感光ドラム１から離間して回転させた状態で、帯電ローラ２と金属ローラ７との間に電圧を印加して、画像形成中とは逆方向の電流を帯電ローラ２に流している。これにより、帯電ローラ２の長期抵抗上昇を抑制して帯電性能を安定化させ、出力画像の品質を長期間に渡って高く保つことができる。電流の流れる方向が両方向であると帯電ローラ２の総抵抗の変動が小さくなるため、帯電ローラ２の交換寿命も伸びている。
【００４４】
＜実施例１＞
図４は実施例１の画像形成装置の動作の説明図である。図５は実施例１の画像形成装置のブロック図である。図６は実施例１の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。図７は抵抗調整モードの効果の説明図である。
【００４５】
図４の（ａ）に示すように、帯電部材の一例である帯電ローラ２は、抵抗性の弾性層を有して像担持体の一例である感光ドラム１に当接して回転する。帯電ローラ２の弾性層は、イオン系導電剤を含むゴム材料から形成されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１を帯電させる際とは逆方向の平均電流を流すことにより、画像形成の累積に伴って増加した抵抗値を低下させることが可能である。
【００４６】
機構の一例である離間機構８は、帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる。離間機構８は、感光ドラム１と帯電ローラ２とを離間させる。
【００４７】
電極の一例である金属ローラ７は、感光ドラム１から離間した帯電ローラ２に当接する。金属ローラ７は、離間機構８によって帯電ローラ２が感光ドラム１から離間した時に帯電ローラ２に接触する。
【００４８】
電源の一例である転写電源Ｓ１は、金属ローラ７と帯電ローラ２の間に電圧を印加する。帯電電源Ｓ１は、感光ドラム１を帯電させる際には直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を出力するが、抵抗調整モードでは、直流電圧のみ出力する。
【００４９】
電源基板１０は、帯電電源Ｓ１とスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２とを同一基板上に配置する。帯電電源Ｓ１は、帯電ローラ２に所定の電圧を印加して感光ドラム１を帯電させる。スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２は、帯電電源Ｓ１の出力を金属ローラ７と帯電ローラ２と感光ドラム１との間で切り替えて画像形成時とは逆方向の電流を帯電ローラ２に流す。
【００５０】
制御手段の一例である制御部１２は、抵抗調整モードを実行可能である。抵抗調整モードは、離間機構８と帯電電源Ｓ１を制御して、感光ドラム１から離間させた帯電ローラ２に金属ローラ７を通じて画像形成時とは逆方向の電流を流す。抵抗調整モードは、画像形成ジョブの終了後、あるいは、画像形成を中断して、感光ドラム１、現像装置４、定着装置１８等を停止して最小限の構成に電力供給して実行される。
【００５１】
離間機構８は、感光ドラム１と帯電ローラ２を離間させるバネ８Ｂを有する。離間機構８は、帯電ローラ２の端部をそれぞれ昇降させるねじ機構を含み、モータ８Ｍを順作動させると、ねじの突き出しが短くなってバネ８Ｂが圧縮されて感光ドラム１に帯電ローラ２が接触する。また、モータ８Ｍを逆作動させると、ねじの突き出しが長くなってバネ８Ｂが伸張し、感光ドラム１から帯電ローラ２が離間する。
【００５２】
金属ローラ７は、帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時に、帯電ローラ２と接触するように配置された直径６ｍｍの回転自由なアルミ丸棒である。金属ローラ７は、導電性の部材であればよく、形状は回転自由な円筒状であるのが望ましい。
【００５３】
駆動装置９は、帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時に、帯電ローラ２を回転させるモータであって、画像形成時に帯電ローラ２の回転の負荷にならないように、ワンウエイクラッチを介して帯電ローラ２に歯付きベルトで連結されている。駆動装置９は、このような構成に限らず、感光ドラム１から離間した帯電ローラ２を回転駆動できればよい。
【００５４】
帯電電源Ｓ１は、高圧電源であり、電源基板１０の上に設けたスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を介して帯電ローラ２と金属ローラ７に電気的に接続されている。電源基板１０には、帯電電源Ｓ１、転写電源Ｓ２、現像電源（Ｓ４：図１）が搭載され、帯電ローラ２と金属ローラ７の間に流れる電流を検知する検知回路１１を内蔵している。
【００５５】
制御部１２は、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を切り替えて、任意の方向の電圧を、帯電ローラ２または金属ローラ７のどちらかに印加することができる。制御部１２は、検知回路１１の出力に基づいて、任意の電流を帯電ローラ２に流すことができる。
【００５６】
図５に示すように、制御部１２は、記憶媒体１２ｂの各種プログラムに従って画像形成装置１００を制御する。記憶媒体１２ｂは、画像形成装置１００を動作させるための制御プログラム、エラー処理プログラム、各種データ等を格納している。実施例１の抵抗調整モードは、すべてこのプログラムによる動作である。
【００５７】
図５を参照して図６に示すように、制御部１２は、５千枚プリントするごとに帯電ローラ２の抵抗を検知して、検知回路１１で検知された帯電ローラ２に流れる電流を記憶媒体１２ｂに記録し、適切なタイミングで抵抗調整モードに移行する。
【００５８】
制御部１２は、５千枚プリントするごとに抵抗検知タイミングであると判断する（ＳＴ１０１のＹｅｓ）。そして、図４の（ｂ）に示すように離間機構８を作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させ、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２を切り替える（ＳＴ１０２）。
【００５９】
制御部１２は、５千枚プリントするごとに、検知回路１１の出力に基づいて帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ１０３）。抵抗値の測定時、金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けて金属ローラ７を１５ｒｐｍで回転させる。帯電ローラ２を４０ｒｐｍの回転速度で回転させ、帯電電源Ｓ１から直流電圧のみ出力させる。制御部１２は、検知回路１１の出力が直流電流５０μＡとなるように、帯電電源Ｓ１が出力する直流電圧値を調整する。制御部１２は、検知回路１１によって直流電流５０μＡが検出される時の帯電電源Ｓ１の出力電圧値（直流電圧）をサンプリングして帯電ローラ２の抵抗値（総抵抗）を求める。
【００６０】
制御部１２は、記録媒体１２ｂから帯電ローラ２の初期抵抗値を読み込み、検知された帯電ローラ２の抵抗値から、抵抗変動率ΔＲを計算する（ＳＴ１０４）。帯電ローラ２の現在の抵抗値を初期抵抗値で割り算した数値（現在の抵抗値／初期抵抗値）を抵抗変動率ΔＲとして定義する。測定した現在の抵抗値の初期抵抗値に対する変動率（ｎ枚プリント後の抵抗値／初期抵抗値）を抵抗変動率ΔＲとしている。
【００６１】
ΔＲが５より小さければ（ＳＴ１０４のＹｅｓ）、帯電ローラ２の抵抗は、それほど上昇しておらず、帯電電源Ｓ１の適正使用範囲で、感光ドラム１の表面を帯電するために必要な電圧を確保できるから、帯電ローラ２の抵抗調整は行わない。したがって、離間機構８を逆作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１に接触させ（ＳＴ１０７）、画像形成を再開する（ＳＴ１０８）。
【００６２】
しかし、抵抗変動率ΔＲが５以上の場合（ＳＴ１０４のＮｏ）、帯電ローラ２の抵抗調整モードを行う（ＳＴ１０５）。帯電ローラ２の抵抗が上昇して抵抗変動率ΔＲが５を超えると、帯電電源Ｓ１の適正使用範囲で感光ドラム１の表面を帯電するために必要な電圧が確保できなくなり、帯電不良による濃度ムラなどが発生するからである。
【００６３】
抵抗調整モード（ＳＴ１０５）は、金属ローラ７に、帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、４０ｒｐｍで回転させながら、金属ローラ７に直流電流５０μＡを１分間印加する。帯電ローラ２に、画像形成中に流れる電流（芯金から表面）を反転して逆方向（表面から芯金）の電流を流すことで、帯電ローラ２の弾性層の組織内で偏ったイオン導電物質を分散して均一化する。
【００６４】
制御部１２は、その後、再び帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ１０３）。制御部１２は、再び抵抗変動率ΔＲを計算して（ＳＴ１０４）、算出した値によって抵抗調整モードを継続するか（ＳＴ１０５）、画像形成に復帰するか（ＳＴ１０７）を決定する。
【００６５】
図７は、実施例１の抵抗調整モードを行った場合と、抵抗調整モードを行わない比較例１とで帯電ローラ２の抵抗変動率ΔＲを比較している。
【００６６】
比較例１では、２万枚のプリントで帯電ローラ２の抵抗値が１×１０６Ωから１×１０７Ωに変動しているので、２万枚時点の抵抗変動率は（１×１０６）／（１×１０７）＝１０である。測定環境は２３℃、５０％とする。レーザービームで露光し、トナーで現像する環境も温度２３℃、相対湿度５０％とする。
【００６７】
抵抗調整モードを行わない比較例１では、１万５千枚をプリントした頃から抵抗変動率ΔＲが５を超えて、帯電不良による出力画像の濃度ムラなどが発生した。これに対して、抵抗調整モードを行った実施例１では、帯電ローラ２の抵抗値は、ほとんど上昇せず、帯電不良による出力画像の濃度ムラは発生しなかった。
【００６８】
実施例１によれば、抵抗調整モードを行うことで、帯電ローラ２の抵抗変動に伴う濃度ムラなどの画像不良のない良質な画像を最後まで出力できた。実施例１によれば、帯電ローラ２に抵抗変動が発生した場合に、抵抗調整モードを実行して抵抗変動を解消することができる。これにより、出力画像の濃度ムラや、白地かぶり画像等を発生させることなく、長期間に渡って良質な画像を出力することができる。
【００６９】
なお、実施例１では、検知回路１１を用いて帯電ローラ２の抵抗値の増加量を検出可能であって、帯電ローラ２の抵抗値の増加量が大きいほど、抵抗調整モードの実行回数、実行時間を増した。しかし、抵抗調整モードは、前回の抵抗調整モード終了時に比較した現在までの抵抗値の増加量が大きいほど転写電源Ｓ１から帯電ローラ２に印加する電流を大きくしてもよい。電流を大きくすることで加速的に抵抗調整モードを実行できるからである。
【００７０】
＜実施例２＞
図８は実施例２の画像形成装置の動作の説明図である。図９は実施例２の画像形成装置のブロック図である。図１０は実施例２の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【００７１】
図８の（ａ）に示すように、実施例２は、スイッチ回路ＳＷ３の配置と切り替え操作以外は実施例１と同一に構成され、実質的に同一に制御される。したがって、実施例１との相違点のみを説明して、重複する説明を省略する。
【００７２】
図８の（ｂ）に示すように、駆動装置９は、帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時に、金属ローラ７を回転させる。駆動装置９は、金属ローラ７と歯付きベルトによって連結されている。
【００７３】
金属ローラ７は、導電材料のローラ部材で構成され、抵抗調整モードでは、金属ローラ７がモータの一例である駆動装置９により駆動されて帯電ローラ２を回転駆動する。金属ローラ７は、電源Ｓ１と電気的に接続されており、電源Ｓ１は、画像形成時も、金属ローラ７に電圧を印加することで、帯電ローラ２に電流を流すことができる。実施例２では、電源Ｓ１は、金属ローラ７に負極性の直流電圧１５００Ｖを印加する。
【００７４】
帯電ローラ２は、スイッチ回路ＳＷ３を介して接地電位に接続可能である。帯電ローラ２が感光ドラム１と離間した時、制御部１２は、帯電ローラ２を電気的に接地するようにスイッチ回路ＳＷ３を作動させる。
【００７５】
図９を参照して図１０に示すように、制御部１２は、５千枚プリントするごとに抵抗検知タイミングと判断する（ＳＴ２０１のＹｅｓ）。制御部１２は、離間機構８を作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる（ＳＴ２０２）。
【００７６】
制御部１２は、実施例１と同じやり方で帯電ローラ２に印加する電圧を測定して、帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ２０３）。制御部１２は、実施例１と同じやり方で記録媒体１２Ｂから帯電ローラ２の初期抵抗値を読み込んで抵抗変動率ΔＲを算出して５と比較する（ＳＴ２０４）。
【００７７】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが５以上の場合（ＳＴ２０４のＮｏ）、抵抗調整モードを行う（ＳＴ２０８）。上述したように、帯電ローラ２の抵抗値が上昇して抵抗変動率ΔＲが５を超えると、帯電電源Ｓ１では、感光ドラム１の表面を帯電するために必要な電圧を確保できなくなり、帯電不良による出力画像の濃度ムラなどが発生するからである。
【００７８】
抵抗調整モードでは、駆動装置９によって１５ｒｐｍで回転する金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、金属ローラ７に直流電流５０μＡを１分間印加する。これにより、帯電ローラ２には、画像形成中に流れる電流（芯金から表面）の逆方向の電流（表面から芯金）が流れて、帯電ローラ２の弾性層の組織内で偏ったイオン導電物質を拡散して均一化することができる。
【００７９】
制御部１２は、その後、再び帯電ローラ２の抵抗値を算出して（ＳＴ２０３）、抵抗変動率ΔＲが５未満になるまで（ＳＴ２０４のＮｏ）、抵抗調整モードの処理を繰り返す（ＳＴ２０３、２０４、２０８）。
【００８０】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが５未満になると、抵抗調整モードを終了して画像形成に復帰する。抵抗変動率ΔＲが５より小さくなると（ＳＴ２０４のＹｅｓ）、帯電ローラ２を感光ドラム１に接触させて（ＳＴ２０９）、画像形成を実行する（ＳＴ２１０）。
【００８１】
実施例２の抵抗調整モードでは、帯電ローラ２の弾性層に流す電流の方向を、芯金から表面方向、または表面から芯金方向のどちらでも選択できるため、イオン導電物質などの偏りによる抵抗変動を低減することができる。さらに、帯電ローラ２の抵抗変動が大きくなった時にも、抵抗変動を補正することができる。よって、帯電ローラの抵抗変動に伴う画像不良のない良質な画像を形成できた。
【００８２】
＜実施例３＞
図１１は実施例３の画像形成装置の動作の説明図である。図１２は実施例３の画像形成装置のブロック図である。図１３は実施例３の抵抗調整モードの制御のフローチャートである。
【００８３】
図１１の（ａ）に示すように、実施例３は、トナー像の転写に用いる転写電源Ｓ２を用いて帯電ローラ２の抵抗調整モードを実行する以外は、実施例１と同一に構成され、実質的に同一に制御される。したがって、実施例１との相違点のみを説明して、重複する説明を省略する。
【００８４】
実施例３では、金属ローラ７は、導電材料のローラ部材で構成され、抵抗調整モードでは、金属ローラ７がモータの一例である駆動装置９により駆動されて帯電ローラ２を回転駆動する。
【００８５】
実施例３では、電源基板１０は、帯電電源Ｓ１と転写電源Ｓ２とスイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５とを同一基板上に配置する。帯電電源Ｓ１は、帯電ローラ２に所定の電圧を印加して感光ドラム１を帯電させる。転写電源Ｓ２は、感光ドラム１に形成されたトナー像の転写部Ｔ１に配置された転写部材の一例である転写ローラ５に直流電圧を印加する。スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５は、転写電源Ｓ２の出力を帯電ローラ２と転写ローラ５との間で切り替えて画像形成時とは逆方向の電流を帯電ローラ２に流す。
【００８６】
抵抗調整モードは、画像形成ジョブの終了後、あるいは、画像形成を中断して、感光ドラム１、現像装置４、定着装置１８等を停止して最小限の構成に電力供給して実行される。
【００８７】
図１１の（ｂ）に示すように、帯電ローラ２は、離間機構８によって感光ドラム１から離間することができる。駆動装置９は、帯電ローラ２が感光ドラム１から離間した時に金属ローラ７を回転させるモータであって、金属ローラ７と歯付きベルトによって連結されている。
【００８８】
帯電ローラ２は、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を切り替えて、帯電電源Ｓ１または転写電源Ｓ２と電気的に接続される。転写電源Ｓ２は、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を切り替えて、帯電ローラ２または帯電ローラ２と電気的に接続できるように構成されている。
【００８９】
画像形成時には、転写電源Ｓ２は、スイッチ回路ＳＷ５を通じて転写ローラ５と電気的に接続され、転写ローラ５に正極性の電圧を印加する。
【００９０】
抵抗調整モード時には、転写電源Ｓ２は、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を通じて帯電ローラ２と電気的に接続され、帯電ローラ２に正極性の電圧を印加する。
【００９１】
図１２を参照して図１３に示すように、制御部１２は、５千枚プリントするごとに抵抗検知タイミングと判断する（ＳＴ３０１のＹｅｓ）。制御部１２は、離間機構８を作動させて帯電ローラ２を感光ドラム１から離間させる（ＳＴ３０２）。
【００９２】
制御部１２は、実施例１と同じやり方で帯電ローラ２に印加する電圧を測定して、帯電ローラ２の抵抗値を算出する（ＳＴ３０３）。制御部１２は、実施例１と同じやり方で記録媒体１２Ｂから帯電ローラ２の初期抵抗値を読み込んで抵抗変動率ΔＲを算出して５と比較する（ＳＴ３０４）。
【００９３】
制御部１２は、ΔＲが５以上であれば（ＳＴ３０４のＮｏ）、帯電ローラ２の抵抗調整モードを実行する（ＳＴ３０８）。帯電ローラ２の抵抗値が上昇して抵抗変動率ΔＲが５以上になると、上述したように出力画像の濃度ムラ等の不都合が発生し易くなるからである。
【００９４】
抵抗調整モードでは、駆動装置９によって１５ｒｐｍで回転する金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、金属ローラ７に直流電流５０μＡを１分間印加する。これにより、帯電ローラ２には、画像形成中に流れる電流（芯金から表面）の逆方向の電流（表面から芯金）が流れて、帯電ローラ２の弾性層の組織内で偏ったイオン導電物質を拡散して均一化することができる。
【００９５】
制御部１２は、その後、再び帯電ローラ２の抵抗値を算出して（ＳＴ３０３）、抵抗変動率ΔＲが５未満になるまで（ＳＴ３０４のＮｏ）、抵抗調整モードの処理を繰り返す（ＳＴ３０３、３０４、３０８）。
【００９６】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが５未満になると、抵抗調整モードを終了して画像形成に復帰する。抵抗変動率ΔＲが５より小さく（ＳＴ３０４のＹｅｓ）、０．５より大きければ（ＳＴ３０５のＹｅｓ）、帯電ローラ２を感光ドラム１に接触させて（ＳＴ３０９）、画像形成を実行する（ＳＴ３１０）。
【００９７】
一方、制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが０．５以下であれば（ＳＴ３０５のＮｏ）、帯電ローラ２の抵抗値を大きくする方向に抵抗調整モードを実行する（ＳＴ３０７）。帯電ローラ２の抵抗が低過ぎると、感光ドラム１との接触点に電流が集中して、感光ドラム１に対して過剰に放電したり、感光ドラム１の半導体の性質が部分的に失われて電流リークのスポットが発生したりする。
【００９８】
帯電ローラ２の抵抗値を大きくする抵抗調整モード（ＳＴ３０７）は、回転する金属ローラ７に帯電ローラ２を総圧１０００Ｎの荷重で押し付けた状態で、帯電ローラ２に画像形成時と同じ方向の直流電流１００μＡを１分間印加する。
【００９９】
このとき、スイッチ回路ＳＷ４、ＳＷ５を切り替えて転写電源Ｓ１が帯電ローラ２に接続され、帯電電源Ｓ１は、画像形成時と同じく負極性の直流電圧を出力する。画像形成中に帯電ローラ２に流れる電流より大きな電流を同じ方向に流すことで、弾性層の組織内で意図的にイオン導電物質を偏らせて抵抗値を高める。
【０１００】
制御部１２は、抵抗変動率ΔＲが０．５より大きくなるまで帯電ローラ２の抵抗値を大きくする抵抗調整モード（ＳＴ３０７）を繰り返す（ＳＴ３０３、３０４、３０５、３０７）。
【０１０１】
実施例３の抵抗調整モードでは、帯電ローラ２の弾性層に流す電流の方向を、芯金から表面方向、または表面から芯金方向のどちらでも選択できるため、イオン導電物質などの偏りによる抵抗変動を低減することができる。さらに、帯電ローラ２の抵抗変動が大きくなった時にも、抵抗変動を補正することができる。よって、帯電ローラの抵抗変動に伴う画像不良のない良質な画像を形成できた。
【０１０２】
＜実施例４、５＞
実施例１、２、３では、帯電ローラの抵抗調整モードについて説明した。しかし、特許文献２に示されるように、イオン導電物質を分散させたゴム材料で弾性層を構成した転写ローラにおいても、画像形成の累積に伴う抵抗値の上昇は発生する。
【０１０３】
そして、転写ローラの抵抗値が高くなり過ぎると、転写電源の上限電圧に達して十分な転写電流を確保できなくなり、転写不良が発生し易くなる。そこで、実施例４では、転写ローラの抵抗調整モードを実行する。
【０１０４】
実施例４の画像形成装置は、回転する像担持体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して像担持体に担持されたトナー像を転写させる転写ローラとを備え、所定の直流電圧を転写ローラに印加してトナー像を記録材又は中間転写体に転写させる。
【０１０５】
そして、画像形成時とは逆方向の電流を転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した転写ローラの抵抗値を低下させるために以下の構成を備えている。
（１）転写ローラを像担持体から離間する方向へ移動させる機構と、像担持体から離間する方向に移動した転写ローラに当接して転写ローラを回転駆動する電極と、電極と転写ローラの間に電圧を印加する電源とを備える。
（２）機構と電源を制御して、像担持体から離間する方向に移動して回転する転写ローラに電極を通じて逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段を備える。
【０１０６】
実施例５の画像形成装置は、回転する中間転写体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して中間転写体に担持されたトナー像を記録材に転写させる転写ローラとを備え、所定の直流電圧を転写ローラに印加してトナー像を転写させる。
【０１０７】
そして、画像形成時とは逆方向の電流を転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した転写ローラの抵抗値を低下させるために以下の構成を備えている。
（１）転写ローラを中間転写体から離間させる機構と、中間転写体から離間した転写ローラに当接して転写ローラを回転駆動する電極と、電極と転写ローラの間に電圧を印加する電源とを備える。
（２）機構と電源を制御して、中間転写体から離間して回転する転写ローラに電極を通じて逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段を備える。
【０１０８】
実施例４、５において、機構、電極、電源、制御手段は、実施例１と同一のものを用いて実施する。中間転写体は、中間転写ベルト又は中間転写ドラムである。転写ローラは、感光ドラムのトナー像を記録材又は中間転写体に転写させるもの（実施例４）と、中間転写体に担持されたトナー像を記録材に転写させるもの（実施例５）とである。
【０１０９】
＜従来技術との比較＞
特開平０９−３２５５７１号公報には、弾性層の上に表面層を有する帯電部材において、該表面層を、フッ化炭素を含有する導電性重合体組成物で形成すること抵抗上昇を抑制する技術が開示されている。
【０１１０】
また、帯電を安定化させるために、米国特許ＵＳＰ７２９８９９３号には、帯電ローラに接触する給電ローラを設け、異なる電圧を印加し、電流の流れの偏りを低減することで通電劣化を抑制する技術が開示されている。
【０１１１】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いても、同一方向に電流を流しつづける場合、帯電ローラの長期的な抵抗変動は抑制しきれていない。また、特許文献２に記載の帯電ローラに接触する給電ローラから電流を流す場合、帯電ローラの回転に伴って電流が流れる方向が反転するため、抵抗変動は小さくなるが、十分ではない。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 感光ドラム、２ 帯電ローラ、３ 露光装置、４ 現像装置
５ 転写ローラ、７ 金属ローラ、８ 離間機構、９ 駆動装置
１０ 電源基板、１１ 検知回路、１２ 制御部、
Ｓ１ 帯電電源、Ｓ２ 転写電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５ スイッチ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、抵抗性の弾性層を有して前記像担持体に当接して回転する帯電部材とを備え、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させる画像形成装置において、
前記帯電部材を前記像担持体から離間させる機構と、
前記像担持体から離間した前記帯電部材に当接する電極と、
前記電極と前記帯電部材の間に電圧を印加する電源と、
前記機構と前記電源を制御して、前記像担持体から離間させた前記帯電部材に、前記電極を通じて前記像担持体を帯電させる際とは逆方向の電流を流して、画像形成の累積に伴って増加した前記帯電部材の抵抗値を低下させる抵抗調整モードを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電源は、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させる帯電電源と、前記帯電電源の出力を前記電極と前記帯電部材と前記像担持体との間で切り替えて前記逆方向の電流を前記帯電部材に流すスイッチ回路とが同一基板上に配置され、
前記帯電電源は、前記像担持体を帯電させる際には直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を出力するが、前記抵抗調整モードでは、直流電圧のみ出力することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電源は、前記像担持体に形成されたトナー像の転写部に配置された転写部材に直流電圧を印加する転写電源と、前記転写電源の出力を前記電極と前記帯電部材と前記転写部材との間で切り替えて前記逆方向の電流を前記帯電部材に流すスイッチ回路と、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させる帯電電源とが同一基板上に配置されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電極は、導電材料のローラ部材で構成され、前記抵抗調整モードでは、前記電極がモータにより駆動されて前記帯電部材を回転駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記弾性層は、イオン系導電剤を含むゴム材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記抵抗調整モードは、画像形成ジョブの終了後、像担持体を停止して実行されることを特徴とする請求項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】
前記帯電部材の抵抗値の増加量を検出可能な検知回路を備え、
前記抵抗調整モードは、前回の抵抗調整モード終了時に比較した現在までの抵抗値の増加量が大きいほど前記帯電部材に電流を流す時間を長くするか、又は前記電源から前記帯電部材に印加する電流を大きくすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
回転する像担持体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して前記像担持体に担持されたトナー像を転写させる転写ローラと、を備え、
所定の直流電圧を前記転写ローラに印加してトナー像を転写させる際とは逆方向の電流を前記転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した前記転写ローラの抵抗値を低下させることが可能な画像形成装置において、
前記転写ローラを、前記像担持体から離間する方向へ移動させる機構と、
前記像担持体から離間する方向に移動した前記転写ローラに当接する電極と、
前記電極と前記転写ローラの間に電圧を印加する電源と、
前記機構と前記電源を制御して、前記像担持体から離間する方向に移動して回転する前記転写ローラに前記電極を通じて前記逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
回転する中間転写体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して前記中間転写体に担持されたトナー像を記録材に転写させる転写ローラと、を備え、
所定の直流電圧を前記転写ローラに印加してトナー像を転写させる際とは逆方向の電流を前記転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した前記転写ローラの抵抗値を低下させることが可能な画像形成装置において、
前記転写ローラを、前記中間転写体から離間させる機構と、
前記中間転写体から離間した前記転写ローラに当接する電極と、
前記電極と前記転写ローラの間に電圧を印加する電源と、
前記機構と前記電源を制御して、前記中間転写体から離間して回転する前記転写ローラに前記電極を通じて前記逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
回転する像担持体と、抵抗性の弾性層を有して前記像担持体に当接して回転する帯電部材とを備え、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させる画像形成装置において、
前記帯電部材を前記像担持体から離間させる機構と、
前記像担持体から離間した前記帯電部材に当接する電極と、
前記電極と前記帯電部材の間に電圧を印加する電源と、
前記機構と前記電源を制御して、前記像担持体から離間させた前記帯電部材に、前記電極を通じて前記像担持体を帯電させる際とは逆方向の電流を流して、画像形成の累積に伴って増加した前記帯電部材の抵抗値を低下させる抵抗調整モードを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電源は、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させる帯電電源と、前記帯電電源の出力を前記電極と前記帯電部材と前記像担持体との間で切り替えて前記逆方向の電流を前記帯電部材に流すスイッチ回路とが同一基板上に配置され、
前記帯電電源は、前記像担持体を帯電させる際には直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を出力するが、前記抵抗調整モードでは、直流電圧のみ出力することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電源は、前記像担持体に形成されたトナー像の転写部に配置された転写部材に直流電圧を印加する転写電源と、前記転写電源の出力を前記電極と前記帯電部材と前記転写部材との間で切り替えて前記逆方向の電流を前記帯電部材に流すスイッチ回路と、前記帯電部材に所定の電圧を印加して前記像担持体を帯電させる帯電電源とが同一基板上に配置されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電極は、導電材料のローラ部材で構成され、前記抵抗調整モードでは、前記電極がモータにより駆動されて前記帯電部材を回転駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記弾性層は、イオン系導電剤を含むゴム材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記抵抗調整モードは、画像形成ジョブの終了後、像担持体を停止して実行されることを特徴とする請求項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】
前記帯電部材の抵抗値の増加量を検出可能な検知回路を備え、
前記抵抗調整モードは、前回の抵抗調整モード終了時に比較した現在までの抵抗値の増加量が大きいほど前記帯電部材に電流を流す時間を長くするか、又は前記電源から前記帯電部材に印加する電流を大きくすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
回転する像担持体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して前記像担持体に担持されたトナー像を転写させる転写ローラと、を備え、
所定の直流電圧を前記転写ローラに印加してトナー像を転写させる際とは逆方向の電流を前記転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した前記転写ローラの抵抗値を低下させることが可能な画像形成装置において、
前記転写ローラを、前記像担持体から離間する方向へ移動させる機構と、
前記像担持体から離間する方向に移動した前記転写ローラに当接する電極と、
前記電極と前記転写ローラの間に電圧を印加する電源と、
前記機構と前記電源を制御して、前記像担持体から離間する方向に移動して回転する前記転写ローラに前記電極を通じて前記逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
回転する中間転写体と、イオン系導電剤を含むゴム材料の弾性層を有して前記中間転写体に担持されたトナー像を記録材に転写させる転写ローラと、を備え、
所定の直流電圧を前記転写ローラに印加してトナー像を転写させる際とは逆方向の電流を前記転写ローラに流して、画像形成の累積に伴って増加した前記転写ローラの抵抗値を低下させることが可能な画像形成装置において、
前記転写ローラを、前記中間転写体から離間させる機構と、
前記中間転写体から離間した前記転写ローラに当接する電極と、
前記電極と前記転写ローラの間に電圧を印加する電源と、
前記機構と前記電源を制御して、前記中間転写体から離間して回転する前記転写ローラに前記電極を通じて前記逆方向の電流を流す抵抗調整モードを実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−６１５０４（Ｐ２０１３−６１５０４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００１７６（Ｐ２０１１−２００１７６）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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