JP2004004654A - プロセスカートリッジ、プロセスカートリッジ用メモリ媒体、画像形成装置および画像形成制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】良好な帯電制御と、電源回路の省スペース化、低コスト化の両立を実現する。
【解決手段】画像形成装置に着脱可能なカートリッジにメモリ媒体を備え、メモリ媒体には帯電制御を行うための情報として、像担持体の使用量に関する情報、帯電交流電圧に関する情報（帯電Ｖｐｐ選択制御閾値）が書き込まれている。画像形成装置本体側の帯電バイアス電源回路は２種類以上の交流ピーク間電圧を出力できる交流発振出力部部と、像担持体に流れる交流電流を検知する交流検知部とを有し、交流検知部によって検知された検出値とカートリッジのメモリ情報を利用して帯電制御を行う。
【選択図】図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を採用するプロセスカートリッジ、プロセスカートリッジ用メモリ媒体、画像形成装置および画像形成制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１８に一般的な画像形成装置の一例の概略構成を示した。本例の画像形成装置は電子写真方式の複写機もしくはプリンタである。１００は潜像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１００はその回転過程で帯電装置１０１による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで露光装置１０２による像露光を受ける。これにより感光ドラム面に静電潜像が形成される。次いでその静電潜像は現像装置１０３により現像されてトナー像として顕像化される。その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体１０４に対して転写装置１０５にて転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体１０４は感光ドラム面から分離されて定着装置１０６へ導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成物として排紙される。記録媒体分離後の感光ドラム面はクリーニング装置１０７により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。
【０００３】
画像形成装置は、上記の手段を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して、画像形成を行っている。
【０００４】
帯電装置１０１としては、ローラ型、ブレード型などの帯電部材を感光ドラム表面に接触させ、該接触帯電部材に電圧を印加して感光ドラム表面の帯電を行なう接触帯電方式が広く採用されている。特に、ローラ型の帯電部材（帯電ローラ）を用いた接触帯電方式は、長期にわたって、安定した帯電を行なうことができる。
【０００５】
接触帯電部材としての帯電ローラに対しては、帯電バイアス印加手段から帯電バイアス電圧が印加される。該帯電バイアス電圧は直流電圧のみでも良いが、所望のドラム上暗電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃに、直流電圧印加時の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐをもつ交流電圧を重畳したバイアス電圧が用いられている。帯電の一様性を得るための条件であり、すでに公知の構成である（例えば，特許文献１参照）。
【０００６】
この帯電方法は、感光ドラム上を均一帯電するのに優れており、直流電圧に対して交流電圧を重畳印加することによって、感光ドラム上の局所的な電位ムラが解消され、感光ドラム表面の帯電電位Ｖｄは、直流印加電圧値Ｖｄｃに均一に収束する。
【０００７】
ただし、この方式は、直流成分のみを帯電バイアス電圧として印加する場合に比べ、感光ドラムに対する放電量が増えるために、感光ドラム表面がクリーニング装置と摩耗することによって削れるなどの表面劣化が促進されやすいという傾向があり、これに対処するため、帯電バイアス電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐをできるだけ小さく抑え、帯電ローラが感光ドラムに対して過剰に放電することを防ぐ必要があった。
【０００８】
前記した、交流ピーク間電圧Ｖｐｐと放電量の関係は、感光ドラム表面の感光層の膜厚や、使用環境などによって異なるため常に一定ではない。例えば、帯電ローラに同じピーク間電圧を印加しても、低温低湿環境では帯電ローラのインピーダンスが上昇するので放電量が少なく、逆にインピーダンスが低下する高温多湿環境では放電量が多い。また、使用環境が同じであっても、使用に伴って感光体表面が摩耗により削られてくると初期使用時に比べてインピーダンスが低下するので放電量が多くなる。
【０００９】
この問題を回避するために、帯電バイアスの交流成分を定電流で制御する方法が提案されている。これは、感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検出してこれを一定になるように制御するもので、この方式を用いると、環境変動や感光ドラムの削れなどによるインピーダンス変化に対して、交流ピーク間電圧が自在に変化するため、環境変動や感光ドラムの膜厚等によらず、放電量を常にほぼ一定に保つことができる（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、さらに、非画像形成時に帯電装置に放電領域と未放電領域において、それぞれ交流ピーク間電圧Ｖｐｐを印加した場合の感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検出して両者の関係から放電電流量を算出し、適正な放電量が得られる交流電圧を画像形成時の帯電バイアスとして印加する方式も提案されている。この方式は、放電電流をより直接的に制御しているので、従来の定電流制御よりも、高精度に放電電流を制御することが可能である（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
これらの方法は、ドラム寿命延命および良好な帯電性の確保に大きな効果を上げている。
【００１２】
前述したように、使用状況によらず放電量をほぼ一定になるように制御するためには、特許文献２のような交流成分の定電流制御方式や、特許文献３のような放電量算出方式を採用すれば良い。しかし、これらの方法では、図１６の（ａ）のような、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣで交流と直流の重畳電圧を出力しようとすると、高温多湿の環境、または、ドラム使用量（耐久）後半などの条件下においては、交流ピーク間電圧を減少させるように設定するため、直流電圧を生成するためのコンデンサにピークチャージするための電圧が得られない状態になり、ドラムを均一に帯電するための電圧を得ることができなくなってしまう。したがって、１個の電圧昇圧手段で電源を構成する場合には、使用する環境によって、感光ドラムへの帯電が良好に行なわれず、帯電不良が発生するなどの弊害が発生する場合がある。
【００１３】
このため、上記方法を用いた場合、１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳電圧を出力することには限界があり、安定した帯電バイアス電圧を得るためには、図１６の（ｂ）のように、直流電源Ｔ−ＤＣと交流電源Ｔ−ＡＣを切り分け、直流用と交流用の２個の電圧昇圧手段を搭載する必要があった。
【００１４】
しかしながら、電圧昇圧手段は帯電発生回路の中でも高価な上に大型であるため、特に小型、低コスト画像形成装置においては、電源回路の省スペース化、低コスト化の観点から、電圧昇圧手段１個で安定した帯電バイアス電圧を出力することが望ましい。
【００１５】
また、他にも、プロセスカートリッジにプロセスカートリッジ使用量検知／記憶手段を搭載し、また、交流ピーク間電圧には２種類以上の定電圧出力を設けて、プロセスカートリッジ使用量に応じて感光ドラムの膜厚を予測し、交流ピーク間電圧を段階的に下げる方式が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１６】
このように、交流成分を定電圧制御した場合、直流電圧は、図１６の（ａ）に示されるように、交流出力用の昇圧トランスＴ−ＡＣ（電圧昇圧手段）からダイオードＤを介して、直流電圧作成用のコンデンサＣをつなぎ、該コンデンサＣをピークチャージさせることによって作成して、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣのみで交流と直流の重畳バイアスを出力することが可能な電源構成をとることができる。
【００１７】
この構成であれば、直流電源と交流電源を切り分ける必要がなく、定電流制御の場合に比べて電源回路構成を大幅に簡素化できるため、コスト面、また電源回路の省スペース化の観点からメリットが大きい。
【特許文献１】
特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】
特公平０６−０９３１５０号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０１９２０号公報
【特許文献４】
特開平０９−１９０１４３号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電電圧発生回路を電圧昇圧手段１個で構成して、特許文献４に記載されているように交流ピーク間電圧として２種類以上の定電圧出力を設けて、ドラムの使用量に応じて交流ピーク間電圧を段階的に下げる方式は、所定のタイミング（感光体使用量）に到達したときに電圧切替（交流ピーク間電圧ダウン）を行うため、帯電バイアス発生回路の電源公差などによって、例えば、交流ピーク間電圧出力が公差下限のときは放電量が適正であるのに電圧切替が行われ放電量不足となって帯電不良が発生する場合があり、さらに、交流ピーク間電圧出力が公差上限のときは放電量が過多の状態であるのに所定タイミングまで電圧切替が行われず、感光ドラムの摩耗削れが促進されることが考えられ、放電制御の精度の点で前記の定電流制御よりも劣っていた。これらは、帯電装置の抵抗値や帯電バイアス発生回路の電源公差などを小さくすれば解決できる問題であるが、電源公差を小さくするためには電源の調整のためのコストが必要となり、コスト面でデメリットがある。
【００１９】
上記の事情により、小型で、低コストな画像形成装置においては、電圧昇圧手段１個で交流と直流の重畳バイアスを出力できる簡易的な電源構成でも、帯電不良が発生せず、かつ、感光体の摩耗削れを最小限に抑える帯電制御が望まれていた。
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、適正な帯電制御を行なうことを可能とするプロセスカートリッジ、プロセスカートリッジ用メモリ媒体、画像形成装置および画像形成制御システムを提供することを目的とする。
【００２１】
さらに、本発明は、帯電バイアス電圧に交流と直流の重畳バイアスを用い、直流電圧が交流電圧昇圧手段によって作製される電源方式において、良好な帯電制御を行なうことを可能とするプロセスカートリッジ、プロセスカートリッジ用メモリ媒体、画像形成装置および画像形成制御システムを提供するを目的とする。
【００２２】
さらに、本発明は、プロセスカートリッジの記憶部の情報を利用して適正な帯電制御を行うことを可能とする画像形成装置および画像形成制御システムを提供することを目的とする。
【００２３】
さらに、本発明は、メモリ媒体を用いて感光体ドラムの使用量情報を記憶して、カートリッジ個々の特性に適した帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）を選択させるためのタイミング（ドラム使用量の閾値）に関する情報と帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）に関する情報とをメモリ媒体に予め持たせることによって、プロセスカートリッジの個体差を吸収し、帯電バイアスとして直流電圧が交流電圧昇圧手段によって作製される電源方式の画像形成装置において、帯電不良が発生せず、かつ、感光体の摩耗削れを抑える帯電制御を可能とするプロセスカートリッジ用メモリ−媒体、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成システムを提供することを目的とする。
【００２４】
さらに、本発明は、電源回路の省スペース化、低コスト化を実現し、かつ、適切な帯電制御を行なうことを可能とするプロセスカートリッジ、プロセスカートリッジ用メモリ媒体、画像形成装置および画像形成制御システムを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するための、本発明の画像形成装置は、
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶するメモリと、
前記帯電部材に対して複数の交流電圧を印加可能な電圧出力部と、
前記電圧出力部から前記帯電部材に対して交流電圧を出力した際に前記像担持体に流れる電流を検知する検知部と、
前記メモリに記憶されている前記交流電圧に関する情報と、前記検知部によって検知される検出値とを用いて、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧を決定する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２６】
（２）また、本発明のカートリッジは、
画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記カートリッジに関する情報を記憶するメモリ媒体と、
を有し、前記メモリ媒体は、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶する領域を有することを特徴とするカートリッジである。
【００２７】
（３）また、本発明のメモリ媒体は、
画像形成装置に着脱可能なカートリッジに搭載されるメモリ媒体であって、前記カートリッジは、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、を含み、前記メモリ媒体は、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶する領域を有することを特徴とするメモリ媒体である。
【００２８】
（４）また、本発明の制御システムは、
本体とカートリッジを含む画像形成装置を制御する制御システムであって、
前記画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に対して複数の交流電圧を印加可能な電圧出力部と、前記電圧出力部から前記帯電部材に対して交流電圧を出力した際に前記像担持体に流れる電流を検知する検知部と、を含み、
前記制御システムは、前記カートリッジに搭載される、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶する領域を有するメモリ媒体と、前記メモリ媒体に記憶されている交流電圧に関する情報と前記検知部によって検知される検出値とを用いて、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧を決定し、決定した交流電圧に基づいて画像形成を制御する制御部と、を有する
ことを特徴とする制御システムである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
＜第１実施例＞
（１）画像形成装置の構成と動作の概略
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザプリンタである。
【００３０】
１は潜像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）である。本例の感光ドラム１は負帯電性の有機感光体であり、不図示の駆動用モータによって矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３１】
感光ドラム１はその回転過程で帯電装置によって負の所定電位に一様に帯電処理を受ける。本例において帯電装置は帯電部材として帯電ローラ２を用いた接触帯電装置である。帯電ローラ２は感光ドラム１に対して従動回転する。帯電ローラ２に対しては、帯電バイアス電源（不図示）からバイアス電圧が印加される。帯電バイアス電圧には、放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧に、所望のドラム上電位に相当する直流電圧を重畳印加する方式が用いられている。この帯電方法は、直流電圧に交流電圧を重畳印加することによって、感光ドラム上の局所的な電位ムラを解消し、感光ドラム上を直流印加電圧に等しい電位に均一帯電することを狙いとしている。
【００３２】
次いで露光装置２１による像露光を受ける。露光装置２１は、均一帯電された感光ドラム１に静電潜像を形成するものであり、本例では、半導体レーザスキャナを用いた。露光装置２１は、画像形成装置内のホスト装置（不図示）から送られてくる画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力して、反射鏡２１ａと、後述するプロセスカートリッジＣの露光窓部ａを介して感光ドラム１の均一帯電面を走査露光（像露光）する。感光ドラム表面は露光箇所の電位の絶対値が帯電電位の絶対値に比べて低くなることによって、画像情報に応じた静電潜像が順次形成される。
【００３３】
次いでその静電潜像は反転現像装置５により現像されてトナー像として顕像化される。本例では、ジャンピング現像方式を用いた。この方式では、不図示の現像バイアス電源から現像スリーブ７に対して交流と直流を重畳した現像バイアス電圧を印加することによって、現像剤層厚規制部材６と現像スリーブ７の接触箇所で摩擦帯電により負極性に帯電されたトナーを感光ドラム表面の静電潜像に適用して静電潜像を反転現像する。
【００３４】
その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体（転写材）に対して転写装置にて転写される。本例では転写ローラ２２を用いた接触転写装置である。転写ローラ２２は感光ドラム１に対して感光ドラム中心方向に不図示の押圧バネなどの付勢手段によって押圧されている。転写材が搬送されて転写工程が開始されると、不図示の転写バイアス電源から転写ローラ２２に対して正極性の転写バイアス電圧が印加され、負極性に帯電している感光ドラム１上のトナーは転写材上に転写される。
【００３５】
トナー像の転写を受けた転写材は感光ドラム面から分離されて定着装置２３へ導入されてトナー像の定着処理を受け、シートパス２４を通って排紙トレイ２５上に排出される。定着装置２３は、転写材に転写されたトナー像を熱や圧力などの手段を用いて永久画像に定着するものである。
【００３６】
転写材分離後の感光ドラム面はクリーニング装置４により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置４はクリーニングブレード３を用いたものである。クリーニングブレード３は、転写工程時に感光ドラム１から転写材に転写し切れなかった転写残トナーを回収するものであり、一定の圧力で感光ドラム１に当接し転写残トナーを回収することによって感光ドラム表面を清掃する。クリーニング工程終了後、感光ドラム表面は再び帯電工程に入る。
【００３７】
画像形成装置は、上記の手段を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して画像形成を行う。
【００３８】
Ｃは画像形成装置本体２０に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジである。本例のプロセスカートリッジＣは、潜像担持体としての感光ドラム１と、感光ドラム１に対する接触帯電部材としての帯電ローラ２と、現像装置５と、クリーニング装置４の４つのプロセス機器を内包させてプロセスカートリッジとしてある。またこのプロセスカートリッジＣには記憶部であるメモリ１０を具備させてある。画像形成装置本体側の通信部（不図示）を介してメモリ１０に対する情報の読み書きを行う。
【００３９】
プロセスカートリッジＣは画像形成装置本体２０の本体ドア（カートリッジドア）２０ａを開閉して画像形成装置本体２０に対して着脱される。装着は本体ドア２０ａを開いて画像形成装置本体２０内にプロセスカートリッジＣを所定の要領にて挿入装着して本体ドア２０ａを閉じ込むことでなされる。プロセスカートリッジＣは画像形成装置本体２０に対して所定に装着されることで画像形成装置本体２０側と機械的・電気的に連結した状態になる。
【００４０】
プロセスカートリッジＣの画像形成装置本体２０からの取り外しは本体ドア２０ａを開いて画像形成装置本体２０内のプロセスカートリッジＣを所定に引き抜くことでなされる。
【００４１】
図２は抜き外された状態のプロセスカートリッジＣを示している。プロセスカートリッジＣは抜き外された状態時にはドラムカバー８が閉じ位置に移動していて感光ドラム１の露出下面を隠蔽防護している。また露光窓部ａもシャッタ板９で閉じ状態に保持されている。ドラムカバー８とシャッタ板９はプロセスカートリッジＣが画像形成装置本体２０内に装着された状態においてはそれぞれ開き位置に移動して保持される。
【００４２】
ここで、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して装置本体に対して着脱可能とするものをいう。
【００４３】
（２）プリンタ動作シーケンス
図３を用いて本実施例におけるプリンタ動作シーケンスの概略を説明する。
【００４４】
まず、画像形成装置内の電源がオンになると前多回転工程が始まる。この工程では、メインモータが感光ドラムを回転駆動させている間に、プロセスカートリッジの有り無し検知、転写ローラのクリーニングなどが行なわれる。
【００４５】
前多回転が終了すると、画像形成装置は待機（スタンバイ）状態に入る。不図示のホストコンピュータなどの出力手段から画像情報が画像形成装置に送られると、メインモータは画像形成装置本体を駆動し前回転工程に入る。前回転工程に於いては、諸プロセス機器の印字準備動作が行なわれ、主として、感光ドラム上の予備帯電、レーザスキャナの立ち上げ、転写プリントバイアスの決定、定着装置の温度調節などが行なわれる。
【００４６】
前回転工程が終了すると、印字工程が開始される。印字工程では、所定タイミングで転写材の給紙、感光ドラム上の像露光、現像などが行なわれる。印字工程が終了すると、次のプリント信号がある場合、次の転写材が到達するまでの間の紙間工程に入り、次の印字動作を待つ。
【００４７】
また、印字動作終了後、次のプリント信号がない場合は、画像形成装置は後回転工程に入る。後回転工程では、感光ドラム表面の除電や、転写ローラに付着したトナーを感光ドラムへ吐き出す（転写ローラのクリーニング）などの工程が行われている。
【００４８】
後回転工程が終了すると、画像形成装置は、再び待機（スタンバイ）状態となり、次のプリント信号を待つ。
【００４９】
（３）帯電バイアス作成方法と適正帯電バイアスの決定
本実施例の特徴は、記憶部１０を備えたプロセスカートリッジＣが画像形成装置本体２０に対して着脱可能であり、記憶部１０の情報を読み出し書き込みを行う手段と、交流ピーク間電圧を発振して感光ドラム１に流れる帯電交流電流を検出し、感光ドラムを均一に帯電するために必要な帯電交流電流の必要最小電流に対応した電圧値以上（以下、閾値電圧と呼ぶ）であり、かつ、最も小さな値を検出したバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス交流電圧として使用する制御を記憶部１０の情報を用いて行うことである。この必要最小電流とは、帯電ローラの放電量が小さい場合に感光ドラムの帯電が十分に行なわれなかった部分に生じる黒い斑点状の画像（砂地画像）が発生しない、すなわち帯電ムラが発生しないような、交流ピーク間電圧を印加した場合の交流電流値である。
【００５０】
３−１）帯電バイアス作成方法（帯電バイアス電源回路）
本例で用いた帯電バイアス電源回路３０について、図４を用いて概念的に説明する。
【００５１】
本例では、帯電バイアス電源回路３０は、交流発振出力部３１から異なる５通りの交流ピーク間電圧ＶｐｐであるＶｐｐ−１〜Ｖｐｐ−５（Ｖｐｐ−１＞Ｖｐｐ−２＞Ｖｐｐ−３＞Ｖｐｐ−４＞Ｖｐｐ−５）を出力できる。交流発振出力部３１からの交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−１〜Ｖｐｐ−５の出力はエンジンコントローラ３７において交流出力選択手段４０が制御部３８で制御されることで選択的になされる。
【００５２】
まず、交流発振出力部３１から出力された出力電圧は、増幅回路３２で増幅され、オペアンプ、抵抗、コンデンサなどからなる正弦電圧変換回路３３で正弦変換された後、コンデンサＣ１を介して直流成分をゼロにカットされ、電圧昇圧手段たる昇圧トランスＴ１に入力される。昇圧トランスＴ１に入力された電圧は、トランスの巻き数に応じた正弦電圧に昇圧される。
【００５３】
他方、コンデンサＣ２には、前記の昇圧された正弦電圧が整流回路Ｄ１で整流された後、ピークチャージされる。これによって、ある一定の直流電圧Ｖｄｃ１が発生する。さらに、直流発振出力部３４からは、印字濃度になどによって決まる出力電圧が出力され、整流回路３５で整流された後、一定電圧ＶａとしてオペアンプＩＣ１のマイナス入力端子に入力される。また、同時にオペアンプＩＣ１のプラス入力端子には昇圧トランスＴ１の一方の端子電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧Ｖｂが入力され、両者（ＶａとＶｂ）の値が等しくなるようにトランジスタＱ１を駆動する。これによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２には電流が流れ電圧降下が生じ、直流電圧Ｖｄｃ２が発生する。
【００５４】
以上に説明した直流電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２を足し合わせて所望の直流電圧が得られる。この直流電圧が、交流電圧昇圧手段Ｔ１の２次側で前述した交流電圧と重畳され、プロセスカートリッジＣ内の帯電ローラ２に印加される。すなわち、本例の方式は、交流出力選択手段３１によって選択されて交流発振出力部３１から出力された交流ピーク間電圧に直流電圧を重畳した電圧を帯電ローラ２に印加する定電圧制御方式である。
【００５５】
なお、本方式では、交流電圧昇圧手段Ｔ１を用いて直流電圧を作製しているので、直流電圧は交流ピーク間電圧Ｖｐｐに対して従属の関係にある。つまり、帯電電位を均一にするための所望の直流電圧Ｖｄｃを得るためには、交流電圧昇圧手段Ｔ１によってコンデンサＣ２に一定水準の電荷をチャージさせる必要があり、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧をもちいて帯電を行なう方式においては、図５に示されるように、所望の直流電圧Ｖｄｃ’を得るためには、交流ピーク間電圧Ｖｐｐは、２×｜Ｖｄｃ’｜以上でなければならない。（特許文献１に記載。）
交流ピーク間電圧Ｖｐｐが２×｜Ｖｄｃ’｜よりも小さい領域では、コンデンサＣ２は十分にチャージしきれないため所望の直流電圧Ｖｄｃ’を得ることができないので、ドラム上電位Ｖｄを所望の値に帯電させることができなくなり、良好な画像を得ることができない。
【００５６】
前述したように、使用環境によって交流ピーク間電圧Ｖｐｐは異なる値に設定される。特に、高温高湿の環境においては、交流ピーク間電圧Ｖｐｐは小さい値に設定されるため、その場合に、帯電Ｖｐｐが２×｜Ｖｄｃ’｜よりも小さくなる場合が発生するため、交流電圧レベルが低くなり、コンデンサＣ２に十分にチャージされず、所望の直流電圧を得られない場合が発生する。
【００５７】
ゆえに、本例においては、交流発振出力部３１が出力できる交流ピーク間電圧Ｖｐｐの出力範囲の内の最小値Ｖｐｐ−ｍｉｎが、帯電ムラを発生させない所望の直流電圧Ｖｄｃ’に対して、Ｖｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ’｜なる関係が成り立つように帯電のＶｄｃとＶｐｐ−ｍｉｎの関係を設定している。これにより高温高湿の環境において、交流ピーク間電圧が小さく設定されても、その値は２×｜Ｖｄｃ’｜以上の値となるため、所望の直流電圧を得ることができる。
【００５８】
３−２）適正帯電バイアス電圧の決定
続いて、画像形成時の帯電バイアス電圧の決定方法を、図４と図６、図８を用いて説明する。
【００５９】
図４において、帯電ローラ２に帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）が印加されると、交流電流Ｉａｃは帯電ローラ２、感光ドラム１を経て高圧電源回路ＧＮＤに流れる。このとき、交流電流検知回路３６は、この交流電流を、抵抗、コンデンサなどからなる不図示のフィルタ回路で帯電周波数に等しい周波数をもった交流電流のみを抽出し、これを電圧変換して、この電圧値をエンジンコントローラ３７へ入力する。帯電交流電流値は帯電ローラや感光ドラムの周期で変動する場合がある。特に感光ドラムには製造時の塗工ムラや偏芯による削れムラなどにより、周方向の膜厚ムラが発生して周方向でインピーダンスが変動する場合がある。これによって、同じ帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）を印加しても交流電流Ｉａｃが変動するので、ドラムの１周期以上の時間検出して平均等の演算処理をするのが検出精度向上のために好ましい。
【００６０】
なお、この交流電流検知回路３６は、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどから構成することができるので、電源回路のコスト増加、および、スペース拡大の影響は少ない。
【００６１】
エンジンコントローラ３７の制御部３８では、入力された入力電圧と、あらかじめ設定されている閾値電圧Ｖ０とを比較する。なお、閾値電圧Ｖ０（Ｉａｃ−０に対応する交流電流検知回路の電圧値に相当する）は、帯電ムラが生じることのない最小の交流ピーク間電圧に対する出力電圧であり、その値は、均一な帯電を行うことのできる必要最小電流値Ｉａｃ−０を基準にして決定される。
【００６２】
なお、必要最小電流値Ｉａｃ−０の値は、機器のプロセススピードや帯電周波数、帯電装置２、感光ドラム１の構成材料によって異なるため、閾値電圧Ｖ０も、その都度適した設定にすると良い。このとき、印加できる交流ピーク間電圧の最大値Ｖｐｐ−１を印加した場合の出力電圧Ｖ１は、いかなる状況下においても、Ｖ１≧Ｖ０となるように最大値Ｖｐｐ−１を設定しておく。これによって、どのような状況下でも帯電不良が起こることはない。
【００６３】
エンジンコントローラ３７内の制御部３８は、プロセスカートリッジＣ側の記憶部であるメモリ１０と情報の読み書きを行う。メモリ１０の情報を利用して帯電バイアスの制御を行う。
【００６４】
このメモリ１０には、プロセスカートリッジＣに関する情報を記憶することができるようになっており、例えばドラムの使用量に関する情報などを記憶する領域を有している。
【００６５】
次に、本例における帯電バイアス決定の手順を図６のフローチャートを用いて説明する。
【００６６】
まず、カートリッジＣを画像形成装置本体２０に装着して、本体ドア２０ａを閉めたとき（ステップＳ１０１）に帯電電流検知モードに入る（Ｓ１０２）。このモードは前多回転時に行なわれるものであり、帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）をＶｐｐ−ｋ：ｋ＝５〜１まで切り替えて印加して、このとき感光体１に流れる交流電流Ｉａｃ−ｋを検知電圧Ｖｋとしてエンジンコントローラ３７内の制御部３２へフィードバック（入力）する。なお、このとき、ＶｋをカートリッジＣのメモリ１０に記憶してもよい。
【００６７】
図１０は、Ｓ１０２における帯電電流検知モード時の帯電交流電圧Ｖｐｐ（帯電ピーク間電圧）を切り替えて印加した場合の検知電圧Ｖｋの様子を示した図である。ＶｐｐをＶｐｐ−１〜Ｖｐｐ−５に切換えて、帯電電流を検知電圧Ｖ１〜Ｖ５として検知する。この図の場合には、必要最小電流に対する閾値電圧Ｖ０に対して、Ｖ０以上のＶｋがＶ２となっており、Ｖ２の出力電圧をえるために帯電交流電圧Ｖｐｐ−２を印加する必要があるため、画像形成時の帯電交流電圧をＶｐｐ−２と決定することになる。
【００６８】
エンジンコントローラ３７の記憶部であるメモリ３９には帯電必要最小電流Ｉａｃ−０に対応するＶ０が記憶されている。ＶｋとＶ０とを比較し（ステップＳ１０３）、Ｖｋ≧Ｖ０である最小の帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）Ｖｐｐ−ｎをプリント時（画像形成中）の帯電バイアス（以下、プリントバイアスと表記）として決定する（ステップＳ１０４）。
【００６９】
図８は帯電交流電圧とドラムの耐久度合い（ドラム使用量）との関係を示した図であり、Ｖｐｐ−ｎが最小の帯電交流電圧であることを示している。このドラム使用量に関する情報は、プリントを行なうごとにカートリッジＣのメモリ１０に書き込まれて記憶（更新）されていく。
【００７０】
次に、最小の帯電交流電圧Ｖｐｐ−ｎを印加した際の検知電圧Ｖｎｍと最小の帯電交流電圧値Ｖｐｐ−ｎよりも１段階低いＶｐｐ−（ｎ＋１）を印加した際の検知電圧Ｖ（ｎ＋１）ｍと帯電必要最小電流Ｉａｃ−０に対応するＶ０との差Δ＝｜Ｖ（ｎ＋１）ｍ−Ｖ０｜を本体メモリに記憶する（Ｓ１０５）。この後プリントレディ状態になる（Ｓ１０６）。Δを記憶しておくのは、ドラム使用量に応じてプリント中の帯電交流電圧を適正に設定するためである。
【００７１】
次に、ステップ１０７以降でプリント中のシーケンスについて説明する。
【００７２】
プリント中にＶｎをモニタする（Ｓ１０７）。プリント中は決定した帯電交流電圧Ｖｐｐ−ｎを印加して画像形成を行なうが、検知電圧Ｖｎはドラム使用量が多くなると増加してくる。エンジンコントローラ３７の制御部３８によって、カートリッジＣのメモリ１０に記憶されているドラム使用量を読み出して、例えばドラムの使用量がＡ（閾値）に到達した時点における検知電圧Ｖｎｍと、Ｖｎとの差｜Ｖｎ−Ｖｎｍ｜を計算して、この値がΔ＝｜Ｖ（ｎ＋１）ｍ−Ｖ０｜以上になったら（Ｓ１０８）、画像形成時の帯電交流電圧をＶｐｐ−ｎ→Ｖｐｐ−（ｎ＋１）に切り替える。また、同時にΔ＝｜Ｖ（ｎ＋１）ｍ−Ｖ０｜→Δ＝｜Ｖ（ｎ＋２）ｍ−Ｖ０｜に切り替える（Ｓ１０９）。
【００７３】
なお、ドラム使用量Ａの値はエンジンコントローラ３７内の記憶部３９に記憶してもよい。また、Δの値をカートリッジのメモリ１０に記憶してもよい。
【００７４】
プリントが終了したら、ドラム使用量（プリント枚数、ドラム回転数、帯電印加時間の少なくとも一つ以上から算出する値）をプロセスカートリッジＣのメモリ１０に書き込み（Ｓ１１０）、再びプリントレディ状態になる（Ｓ１１１）。
【００７５】
切り替える前に実際に前後回転時にＶｐｐ−（ｎ＋１）を印加してＶ０以上になっていることを確認してから切り替えても良い。
【００７６】
（４）本例の効果
４−１）使用環境／本体の交流ピーク間電圧の出力公差に対する効果
使用環境や画像形成装置本体の交流ピーク間電圧の出力値が電源回路の公差上下限で振れた場合でも、本発明の方法を用いれば、図６のフローチャートで説明したように、カートリッジ装着時に帯電電流検知モードを行うため、適正な帯電バイアスを選択することができる。
【００７７】
また、図７を用いて、使用環境が異なる場合について説明する。低温低湿環境〜高温多湿環境に於いて、同一の画像形成装置を使用して帯電Ｖｐｐ−１〜５を印加した時に、交流電流検知手段による検知電圧の関係を示したものである。
【００７８】
帯電装置のインピーダンスが低温低湿環境では大きく、高温多湿環境では小さいので、交流電流値Ｉａｃは変化する。
【００７９】
必要最小電流値Ｉａｃ−０（検知電圧Ｖ０）以上を検出する最小の交流ピーク間電圧は、低温低湿、常温常湿ではＶｐｐ−２、高温多湿環境ではＶｐｐ−３であるから、これらの帯電ピーク間電圧Ｖｐｐを選択することになる。
【００８０】
本実施例では、交流発振出力部３１が出力できる交流ピーク間電圧Ｖｐｐの出力範囲の内の最小値Ｖｐｐ−ｍｉｎが、帯電ムラを発生させない所望の直流電圧Ｖｄｃ’に対して、Ｖｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ’｜なる関係が成り立つように帯電のＶｄｃとＶｐｐ−ｍｉｎの関係を設定しているので、高温高湿環境などの交流ピーク間電圧が小さく設定される条件においても、その設定値は２×｜Ｖｄｃ’｜以上の値となるため、使用環境によらず感光ドラムを均一に帯電可能な交流ピーク間電圧を出力することができる。
【００８１】
このように、使用環境が変わって帯電装置のインピーダンス変化があった場合でも、カートリッジ装着時に帯電電流検知モードを行って、感光に応じて帯電交流電圧（帯電ピーク間電圧）Ｖｐｐを決定することができるため、感光体に過剰な交流電流が流れず、また、帯電不良を発生させずに、良好な帯電制御をすることができる。
【００８２】
４−２）使用枚数の変動に対する効果
図８において、交流電流値Ｉａｃは、感光ドラムのプリント枚数が多くなると増加する。これは、感光ドラム表面の感光層が削られてインピーダンスが低下することに起因する。
【００８３】
同図に於いては、使用初期の検知で、Ｖｐｐ−ｎをプリントバイアスとして使用しておき、Ｖｎをモニタして、｜Ｖｎ−Ｖｎｍ｜がΔ｜Ｖ（ｎ＋１）ｍ−Ｖ０｜以上になったら、感光ドラム使用量Ａの地点以降はＶｐｐ−ｎ＋１を画像形成時のプリントバイアスとして使用する。また、感光ドラム使用量Ｂの地点では、Ｖｐｐ−ｎ＋１を印加した際の検出電圧Ｖｎ＋１と感光ドラム使用量Ｂの地点での検出電圧値Ｖ（ｎ＋１）ｍとの差｜Ｖｎ＋１−Ｖ（ｎ＋１）ｍ｜がΔ（｜Ｖ（ｎ＋２）ｍ−Ｖ０｜）以上になるので、Ｂ地点以降はＶｐｐ−ｎ＋２を画像形成時のプリントバイアスとして使用する。
【００８４】
このように、閾値電圧Ｖ０と感光ドラム使用量に応じた検知電圧との差をモニタ氏ながら、帯電交流電圧を切り替える制御を行なうことによって、ドラム使用量に応じて適正な帯電交流電圧を設定することができる。
【００８５】
なお、図９に示すようにプリント時の画像形成前後の回転時は帯電バイアスは画像不良が出ない範囲でＶｐｐ−ｎ＋２、Ｖｐｐ−ｎ＋３等に小さく設定できる。本実施例では、プリント時Ｖｐｐ−２に対して、前回転時Ｖｐｐ−４、後回転時Ｖｐｐ−５を使用する。これによって、ドラムへの帯電電流量を更に低減することができ、ドラム寿命が延命できる。
【００８６】
また、毎回のプリント毎に計算する必要は無く、そのタイミングはドラム使用量情報によって決めてもよい。（例：ドラム使用量が所定値ＡまたはＢなどに到達した場合に計算する。）
以上、本実施例における効果を、５種類の交流ピーク間電圧を用いて制御する方法を例にあげて説明したが、これ以外でも、２種類以上の交流ピーク間電圧を出力できるものであれば同じことであり、本発明の範疇とする。
【００８７】
なお、上記の帯電電流検知モードによる帯電ピーク間電圧の決定は、カートリッジ装着時に限らず、電源オン時などのウオームアップ時に行なってもよい。
【００８８】
以上に説明したように、本発明によれば、１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアスを印加する系においても、カートリッジ装着時（本体ドア閉時）に複数の交流電圧を印加して、交流電流検知手段が感光体に流れる電流値を検知して、その情報を用いて帯電バイアスを制御することで最適な電圧を印加することができる。
【００８９】
これによって、使用環境、感光ドラムの膜厚などのインピーダンス変化、および、帯電バイアス電源の公差を補正した帯電制御が可能となった。ゆえに、本発明の目的であった低コスト化、省スペース化と適正な帯電（放電）制御とを両立して実現できた。
【００９０】
＜第２実施例＞
本実施例では、カートリッジＣのメモリ１０に記憶されるドラム使用量（プリント枚数、ドラム回転時間、帯電印加時間の少なくとも一つ以上から算出する）を用いて、帯電電流検知タイミングを決定することを特徴とする。
【００９１】
図１１のフローチャートと図１２から説明する。
【００９２】
図１１のフローチャートに示すように、本体ドア閉（Ｓ２０１）で帯電電流検知モードに入り（Ｓ２０２）、Ｖ０以上の最小Ｖｐｐ−ｎを選択し、本体メモリ３９に記憶する（Ｓ２０３）。その後は、ドラム使用量が所定になった時に（Ｓ２０７）、再び帯電電流検知モードに入り（Ｓ２０２）、最小Ｖｐｐ−ｎを選択するものである。例えば、ドラム使用量がドラム寿命の２０，４０，５０，６０，７０，８０，８５，９０，９５％の時に帯電電流検知モードを設定するのでも十分効果がある。
【００９３】
図１２からわかるようにバイアス切り替えの間隔はかなり長いので、毎回モニタしなくても良く、ドラム寿命の約１／１０の間隔で検知すれば良い。さらに、ドラム使用量（耐久）の後半の方がドラムの膜厚が減少するので帯電電流の増加が加速する傾向がある。従って前半は、Ｄ１，Ｄ２のように間隔を長くして検知し、後半はＤ５，Ｄ６のように短い間隔で検知モードを設けると、何回も帯電電流検知モードを行わなくても良いので、プリント待ち時間も少なくて良い。
【００９４】
＜第３実施例＞
本実施例の特徴は、記憶部であるメモリ１０を備えたプロセスカートリッジＣが画像形成装置本体２０に対して着脱可能であり、メモリ１０を用いて感光体ドラムの使用量情報を記憶して、カートリッジ個々の特性に適した帯電交流ピーク間電圧Ｖｐｐを選択させるためのタイミングであるドラム使用量の閾値と、ドラム使用量に応じて帯電交流ピーク間電圧を選択制御するための閾値電圧（実施例１の閾値電圧と同様であり、以下、本実施例においては、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値と呼ぶ）とに関する情報をメモリー媒体に予め持たせることによって、プロセスカートリッジの個体差を吸収し、交流ピーク間電圧を発振して感光ドラム１に流れる帯電交流電流を検出し、電流閾値以上で、かつ、最も小さな値を検出したバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス交流電圧として使用する制御を行うことである。
【００９５】
なお、画像形成装置の構成と動作、プリンタ動作シーケンス、帯電バイアス作成方法の説明については、第１実施例と同様であるため説明は省略する。
【００９６】
本実施例の特徴であるカートリッジのメモリ情報を用いた帯電制御について詳細に説明する。
【００９７】
カートリッジに使用されているそれぞれの部品の特性及び使用状態によって本発明の帯電制御に用いる帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）は変わることが分かっている。特に、帯電ローラ２の使用状態による特性の変化が影響している。
【００９８】
すなわち、帯電ローラが使用されるに従って、ローラ表面に微小なトナーが付着してくると、ローラの表面状態の凹凸状態が発生し、微小な放電電極が多くなる状態となり、その結果、帯電ローラが均一に放電しやすくなるため、帯電ローラが使用されるに従って、帯電ムラが生じることのない最小の交流ピーク間電圧（帯電Ｖｐｐ選択制御閾値）が小さくなることが分かっている。
【００９９】
そこで、本実施例では、図１７にあるように、メモリ１０に以下の情報を記憶する領域を設けておく。
【０１００】
感光ドラム１や帯電ローラ２の特性によって決定されるドラム使用量データ演算式の係数情報をメモリ１０に格納させる。
【０１０１】
画像形成装置本体によって計測される帯電バイアス印加時間と感光体ドラム１の駆動時間と係数情報によってドラム使用量（ドラム使用量情報）を計算して本体からメモリに書き込む。
【０１０２】
主に、帯電ローラのインピーダンス特性によって決まるドラム使用量タイミング（閾値）情報と帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）の情報をメモリに格納させる。
【０１０３】
エンジンコントローラ３７は、プロセスカートリッジＣ側の記憶部であるメモリ１０と情報の読み書きを行う。（２）、（３）の情報を用いて、交流ピーク間電圧を発振して潜像担持体に流れる帯電交流電流を検出し（電圧値として検出）、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値と比較し、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値以上、かつ最小の電流値を検出した交流ピーク間電圧を画像形成時の帯電バイアス交流電圧と決定する制御を行うものである。
【０１０４】
メモリ１０内には様々な情報が格納されているが、本実施例では少なくとも、ドラム使用量演算式係数：φと、ドラム使用量タイミング（閾値）Ｔｃと対応する帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）Ｖ０、Ｖ１が格納されているものとする。閾値や係数は、感光体ドラム１の特性情報として、例えば感度やドラム材料、製造時の膜厚及び帯電ローラ２の特性により変化するものであり、それぞれの特性に応じた値がカートリッジ製造時にメモリ１０に書き込まれる。又、これらメモリ情報は本体制御部３８内と常に送受信可能な状態になっており、これら情報を元に演算され、制御部３８によってデータの照合が行われている。
【０１０５】
本実施例におけるドラム使用量データの算出法について説明する。感光回転時間データを積算したものＢと、帯電バイアス印加時間データを積算したものＡと、プロセスカートリッジＣのメモリ１０に格納される重み付け係数φを用いた換算式Ｄ＝Ａ＋Ｂ×φにより演算部３８でドラム使用量Ｄが演算され、演算後プロセスカートリッジＣのメモリ１０に記憶される。なお、ドラム使用量データの演算は、感光体ドラム１の駆動が停止した際に随時行われるものとする。
【０１０６】
次に、本例における帯電バイアス決定の手順を図１３、１４のフローチャートを用いて説明する。図１３は前多回転時の帯電バイアス決定時の手順を示す。
【０１０７】
画像形成装置の動作が開始される（ＳＴＡＲＴ）。
【０１０８】
Ｓ３０１：画像形成装置本体の電源をＯＮとする。前多回転が開始される。
【０１０９】
Ｓ３０２：制御部３８が、プロセスカートリッジＣのメモリ１０からドラム使用量データＤ、ドラム使用量データの演算式係数φ（ドラム使用量の演算に用いる）、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値情報Ｖ０、Ｖ１、ドラム使用量タイミング（閾値）情報Ｔｃ−１を読み出す。
【０１１０】
Ｓ３０３：ドラム使用量データＤとＴｃ−１とを比較する。
【０１１１】
Ｓ３０４：Ｄ＜Ｔｃ−１の場合、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）としてＶ０を使用する。
【０１１２】
Ｓ３０５：Ｄ≧Ｔｃ−１の場合、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）としてＶ１を使用する。
【０１１３】
Ｓ３０６：帯電Ｖｐｐ−ｎを印加して帯電電流Ｉ−ｎを検知する。Ｖｐｐ−１からＶｐｐ−５の順に印加する（Ｖｐｐ−１＞Ｖｐｐ−２＞Ｖｐｐ−３＞Ｖｐｐ−４＞Ｖｐｐ−５）。
【０１１４】
Ｓ３０７：帯電電流を電圧変換した検知電圧Ｖｎと帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）とを比較する。
【０１１５】
Ｓ３０８：Ｖｎ≧帯電Ｖｐｐ選択制御閾値に初めてなった帯電Ｖｐｐ−ｎ（帯電Ｖｐｐ選択制御閾値以上かつ最小）を画像形成時の帯電バイアスとして選択する。（Ｖｎ＜帯電Ｖｐｐ選択制御閾値であればＳ３０６へ戻る。）
Ｓ３０９：プロセスカートリッジＣのメモリ１０に記憶されたドラム使用量データＤを更新する。
【０１１６】
Ｓ３１０：画像形成装置がスタンバイ状態になる。
【０１１７】
図１４にプリント時の帯電バイアス印加フローチャートを示す。また、プリント時の帯電バイアス印加シーケンス図は第１実施例と同様であり、図９に示されている。
【０１１８】
Ｓ４０１：画像形成装置がスタンバイ状態になる。
【０１１９】
Ｓ４０２：制御部３８から、プリントＯＮ信号が発信される。
【０１２０】
Ｓ４０３：制御部３８が、プロセスカートリッジＣのメモリ１０からドラム使用量データＤ、ドラム使用量データの演算式係数φ（ドラム使用量の演算に用いる）、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値情報Ｖ０、Ｖ１、ドラム使用量タイミング（閾値）情報Ｔｃ−１を読み出す。
【０１２１】
Ｓ４０４：ドラム使用量データＤとＴｃ−１とを比較する。
【０１２２】
Ｓ４０５：Ｄ＜Ｔｃ−１の場合、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）としてＶ０を使用する。
【０１２３】
Ｓ４０６：Ｄ≧Ｔｃ−１の場合、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）としてＶ１を使用する。
【０１２４】
Ｓ４０７：前回転時に、画像形成時の帯電バイアスとして選択されている帯電Ｖｐｐ−ｎ（帯電Ｖｐｐ選択制御閾値以上かつ最小）の１段階小さいＶｐｐ−（ｎ＋１）を印加して帯電電流Ｉ−（ｎ＋１）を検知する。
【０１２５】
Ｓ４０８：検知した帯電電流Ｉ−（ｎ＋１）を電圧変換した出力電圧Ｖｎ＋１と帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）とを比較する。
【０１２６】
Ｓ４０９：Ｖｎ＋１＜帯電Ｖｐｐ選択制御閾値の場合、画像形成時の帯電バイアスとしてＶｐｐ−ｎを印加する。
【０１２７】
Ｓ４１０：Ｖｎ＋１≧帯電Ｖｐｐ選択制御閾値の場合、画像形成時の帯電バイアスとしてＶｐｐ−（ｎ＋１）を印加する。
【０１２８】
Ｓ４１１，Ｓ４１２：プリントの継続するか判断する
Ｓ４１３：後回転が開始される。帯電バイアスとしてＶｐｐ−ｍｉｎを印加する。
【０１２９】
Ｓ４１４：プロセスカートリッジＣのメモリ１０に記憶されたドラム使用量データＤを更新する。
【０１３０】
Ｓ４０１：画像形成装置がスタンバイ状態になる。
【０１３１】
以上説明したようなフローチャートで帯電制御を行う。
【０１３２】
続いて、本例を用いた場合の効果を以下に説明する。
【０１３３】
１）使用環境／本体の交流ピーク間電圧の出力公差に対する効果
第１実施例と同様に、使用環境や画像形成装置本体の交流ピーク間電圧の出力値が電源回路の公差上下限で振れた場合でも、本発明の方法を用いれば、カートリッジ装着時に帯電電流検知モードを行うため、感光に応じて帯電交流電圧Ｖｐｐを決定することができるため、感光体に過剰な交流電流が流れず、また、帯電不良を発生させずに、適正な帯電バイアスを選択することができる。
【０１３４】
また、実施例１と同様に、本実施例においても、交流発振出力部３１が出力できる交流ピーク間電圧Ｖｐｐの出力範囲の内の最小値Ｖｐｐ−ｍｉｎが、帯電ムラを発生させない所望の直流電圧Ｖｄｃ’に対して、Ｖｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ’｜なる関係が成り立つように帯電のＶｄｃとＶｐｐ−ｍｉｎの関係を設定しているので、高温高湿環境などの交流ピーク間電圧が小さく設定される条件においても、その設定値は２×｜Ｖｄｃ’｜以上の値となるため、使用環境によらず感光ドラムを均一に帯電可能な交流ピーク間電圧を出力することができる。
【０１３５】
２）使用枚数の変動に対する効果
図１５において、交流電流値Ｉａｃは、感光ドラムのプリント枚数が多くなると増加する。これは、感光ドラム表面の感光層が削られてインピーダンスが低下することに起因する。また、上記で説明したように、帯電ローラ２の使用状態による特性の変化によって帯電Ｖｐｐ選択制御閾値が変化する。
【０１３６】
同図に於いては、使用初期の検知で、Ｖｐｐ−２が画像形成時のプリントバイアスとして選択される。プリント時は、前回転時にＶ３（Ｖｐｐ−３を印加した際の検出電圧）と帯電Ｖｐｐ選択制御閾値Ｖ０を比較する。
【０１３７】
その後、ドラム使用量がＴｃ−１になった時点で、帯電Ｖｐｐ選択制御閾値は、Ｖ０からＶ１に変更される。
【０１３８】
このとき、プリント時の前回転時にＶ３と帯電Ｖｐｐ選択制御閾値Ｖ１を比較し、Ｖ３≧Ｖ１なので、画像形成時の帯電ＶｐｐとしてＶｐｐ−３が選択される。
【０１３９】
さらに、前回転時にＶ４（Ｖｐｐ−４を印加した際の検出電圧）と帯電Ｖｐｐ選択制御閾値Ｖ１を比較する。Ｖ４≧Ｖ１になった場合には、画像形成時の帯電ＶｐｐとしてＶｐｐ−４が選択される。
【０１４０】
従って、使用環境の変動した場合、画像形成装置本体の帯電交流ピーク間電圧の出力値が電源回路のバラツキ、さらにカートリッジのインピーダンスのバラツキや耐久によるバラツキに対しても適正な帯電制御ができる。
【０１４１】
本実施例においては、カートリッジ個々の特性に適した帯電交流ピーク間電圧を選択させるためのタイミング（ドラム使用量の閾値）と帯電Ｖｐｐ選択制御閾値（閾値電圧）とに関する情報をメモリー媒体に予め持たせることによって、プロセスカートリッジの個体差（特に帯電ローラのインピーダンス特性）を吸収し、交流ピーク間電圧を発振して感光ドラム１に流れる帯電交流電流を検出し、検出した値が閾値以上で、かつ、最も小さな値を検出した帯電交流ピーク間電圧を画像形成時の帯電バイアス交流電圧として使用する制御を行うため、メモリ１０に記憶されているカートリッジの個々の特性に応じた情報に基づいて最適な帯電バイアスを制御することができる。
【０１４２】
なお、本実施例では、カートリッジのメモリに帯電Ｖｐｐ選択制御閾値情報（閾値電圧情報）として、Ｖ０、Ｖ１、ドラム使用量のタイミング（閾値）情報としてＴｃ−１、を格納した場合の説明を行ったが、カートリッジの特性に応じて適正値に変更することができる。
【０１４３】
また、５種類の交流ピーク間電圧を用いて制御する方法を例にあげて説明したが、これ以外でも、２種類以上の交流ピーク間電圧を出力できるものであれば同じことであり、本発明の範疇とする。
【０１４４】
なお、上記の帯電電流検知モードによる帯電ピーク間電圧の決定は、カートリッジ装着時に限らず、電源オン時などのウオームアップ時に行なってもよい。
【０１４５】
以上に説明したように、本発明によれば、１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアスを印加する系においても、カートリッジ装着時（本体ドア閉時）に複数の交流電圧を印加して、交流電流検知手段が感光体に流れる電流値を検知して、その情報を用いて帯電バイアスを制御することで最適な電圧を印加することができる。
【０１４６】
これによって、使用環境、感光ドラムの膜厚などのインピーダンス変化、および、帯電バイアス電源の公差を補正した帯電制御が可能となった。ゆえに、本発明の目的である、電源回路の省スペース化、低コスト化の実現、および、適切な帯電制御を行なうことが可能となった。
【０１４７】
＜その他＞
１）接触帯電部材２の形態はローラ体に限られるものではなく、エンドレスベルト体等とすることもできる。また接触帯電部材は帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。また、これらを積層し、より適切な弾性（可撓性）と導電性を得ることも可能である。帯電ブレードや磁気ブラシ帯電部材等にすることもできる。
【０１４８】
２）静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザ走査露光手段２１に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１４９】
３）潜像担持体１は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１５０】
４）現像装置５は実施例は反転現像装置であるが、現像装置の構成について特に限定するものではない。正規現像装置であってもよい。
【０１５１】
一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについてはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非接触現像）との４種類に大別される。
【０１５２】
５）転写手段２２はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【０１５３】
６）帯電部材２や現像剤担持部材７に印加するバイアスの交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、移動可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する帯電手段とを有する画像形成装置について、良好な帯電制御を可能とするとともに、電源回路の省スペース化、低コスト化を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のプロセスカートリッジ着脱方式の画像形成装置の概略図
【図２】画像形成装置から外したプロセスカートリッジの概略図
【図３】画像形成装置の動作シーケンスの概略図
【図４】帯電バイアス電源回路を説明する概念図
【図５】交流ピーク間電圧と出力可能な直流電圧との関係を示す図
【図６】第１実施例における帯電バイアス決定方法を示すフローチャート
【図７】第１実施例及び第２実施例における環境と帯電交流電流（検知電圧）との関係を説明する図
【図８】第１実施例における感光ドラムの使用量と帯電交流電流（検知電圧）との関係を説明する図
【図９】プリント時の帯電バイアスの例を説明する図
【図１０】帯電バイアス決定時の検知電圧を説明する図
【図１１】第２実施例の帯電バイアス決定方法を示すフローチャート
【図１２】第２実施例における感光ドラムの使用量と帯電交流電流（検知電圧）との関係を説明する図
【図１３】第３実施例における帯電バイアス決定方法を示すフローチャート
【図１４】第３実施例のプリント時の帯電バイアス印加シーケンスを示すフローチャート
【図１５】第３実施例における感光ドラムの使用量と帯電交流電流（検知電圧）との関係を説明する図
【図１６】従来の帯電バイアス電源回路を説明する概念図
【図１７】カートリッジに搭載されるメモリの詳細図
【図１８】従来の画像形成装置の概略図
【符号の説明】
１，１００　感光ドラム
２，１０１　帯電ローラ
３，１０７　クリーニングブレード
４　クリーニング装置
５，１０３　現像装置
６　現像剤層厚規制部材
７　現像スリーブ
８　ドラムカバー
９　シャッタ板
１０　メモリ媒体
２０　画像形成装置本体
２０ａ　本体ドア
２１，１０２　露光装置
２２　転写ローラ
２３，１０６　定着装置
２４　シートパス
２５　排紙トレイ
Ｃ　プロセスカートリッジ
１０４　記録媒体
１０５　転写装

Claims (24)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶するメモリと、
   前記帯電部材に対して複数の交流電圧を印加可能な電圧出力部と、
   前記電圧出力部から前記帯電部材に対して交流電圧を出力した際に前記像担持体に流れる電流を検知する検知部と、
   前記メモリに記憶されている前記交流電圧に関する情報と、前記検知部によって検知される検出値とに応じて、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧を決定する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報とは、前記像担持体を帯電するための交流電圧を決定するための閾値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電圧出力部は、複数の交流電圧を前記帯電部材に出力可能であり、前記制御部は、前記電圧出力部からの複数の交流電圧を前記帯電部材に出力した際に、前記検知部によって検知される複数の検出値と前記メモリに記憶されている閾値とを比較して、前記閾値以上の前記検出値に対応した前記電圧出力部から出力される交流電圧のうちの最小の交流電圧を、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧と決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記メモリには、更に、複数の前記交流電圧に関する情報と、前記像担持体の使用量に関する情報とを記憶しており、前記制御部は、前記使用量に関する情報に対応した、前記交流電圧に関する情報に応じて、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧を決定することを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の画像形成装置。
5. 前記メモリには、更に、前記像担持体の使用量に関する情報を記憶しており、前記制御部は、前記像担持体の使用量が所定値になるタイミングで前記交流電圧を決定する制御を行なうことを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電部材には、前記電圧出力部から交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧が印加され、前記帯電部材に印加される複数の交流電圧のうちの最小の電圧値が、前記直流電圧の２倍より大きい値であることを特徴とする請求項１〜５の何れかの項に記載の画像形成装置。
7. 前記メモリには、更に前記像担持体の使用量に関する情報を記憶しており、前記制御部は、前記像担持体の使用量に関する情報と、前記決定した交流電圧を印加した場合に前記検知部によって検知される検出値と前記決定した交流電圧より小さい交流電圧を前記帯電部材に印加した場合に前記検知部によって検知される検出値との差の値を用いて、画像形成中に前記帯電部材に出力する交流電圧を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体と、前記帯電部材と、前記メモリを一体化したカートリッジが着脱可能であることを特徴とする請求項１〜７の何れかの項に記載の画像形成装置。
9. 前記カートリッジは、更に、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像部材と、前記像担持体上の現像剤をクリーニングするためのクリーニング部材のいずれかを有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、
    像担持体と、
    前記像担持体を帯電する帯電部材と、
    前記カートリッジに関する情報を記憶するメモリ媒体と、
    を有し、
    前記メモリ媒体は、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶する領域を有することを特徴とするカートリッジ。
11. 前記交流電圧に関する情報とは、前記帯電部材に印加する交流電圧を決定するための閾値であることを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 前記メモリ媒体は、更に、前記像担持体の使用量に関する情報とを記憶する領域を有することを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ。
13. 前記メモリ媒体は、更に、前記像担持体の使用量を演算するための演算係数に関する情報を記憶する領域を有する請求項１２に記載のカートリッジ。
14. 前記カートリッジは、更に、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像部材と、前記像担持体上の現像剤をクリーニングするためのクリーニング部材のいずれかを有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかの項に記載のカートリッジ。
15. 画像形成装置に着脱可能なカートリッジに搭載されるメモリ媒体であって、前記カートリッジは、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、を含み、前記メモリ媒体は、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶する領域を有することを特徴とするメモリ媒体。
16. 前記交流電圧に関する情報とは、前記帯電部材に印加する交流電圧を決定するための閾値であることを特徴とする請求項１５に記載のメモリ媒体。
17. 更に、前記像担持体の使用量に関する情報とを記憶する領域を有することを特徴とする請求項１５に記載のメモリ媒体。
18. 更に、前記像担持体の使用量を演算するための演算係数に関する情報を記憶する領域を有する請求項１７に記載のメモリ媒体。
19. 前記カートリッジは、更に、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像部材と、前記像担持体上の現像剤をクリーニングするためのクリーニング部材のいずれかを有することを特徴とする請求項１５〜１８の何れかの項に記載のメモリ媒体。
20. 本体とカートリッジを含む画像形成装置を制御する制御システムであって、
    前記画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に対して複数の交流電圧を印加可能な電圧出力部と、前記電圧出力部から前記帯電部材に対して交流電圧を出力した際に前記像担持体に流れる電流を検知する検知部と、を含み、
    前記制御システムは、前記カートリッジに搭載される、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を記憶する領域を有するメモリ媒体と、前記メモリ媒体に記憶されている交流電圧に関する情報と前記検知部によって検知される検出値とを用いて、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧を決定する制御部と、を有する
    ことを特徴とする制御システム。
21. 前記交流電圧に関する情報とは、前記帯電部材に印加する交流電圧を決定するための閾値情報であることを特徴とする請求項２０に記載の制御システム。
22. 前記電圧出力部は、複数の交流電圧を前記帯電部材に出力可能であり、前記制御部は、前記電圧出力部からの複数の交流電圧を前記帯電部材に出力した際に、前記検知部によって検知される複数の検出値と前記メモリに記憶されている前記閾値とを比較して、前記閾値以上の前記検出値に対応した前記電圧出力部から出力される交流電圧のうちの最小の交流電圧を、画像形成中に前記電圧出力部から前記帯電部材に出力する交流電圧と決定することを特徴とする請求項２１に記載の制御システム。
23. 前記メモリ媒体は、更に、複数の前記交流電圧に関する情報を記憶する領域と、前記像担持体の使用量に関する情報とを記憶する領域とを有し、前記制御部は、前記使用量に関する情報に応じて、前記帯電部材に印加される交流電圧に関する情報を切り替えて、画像形成中に前記帯電部材に出力する交流電圧を決定することを特徴とする請求項２０〜２２の何れかの項に記載の制御システム。
24. 前記カートリッジは、更に、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像部材と、前記像担持体上の現像剤をクリーニングするためのクリーニング部材のいずれかを有することを特徴とする請求項２０〜２２の何れかの項に記載の制御システム。

Images