JP2005003728A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の設置環境（温度・湿度）が変化した場合でも、接触帯電部材と感光ドラムとが接触する接触領域近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量を所定の設定範囲内に容易にかつ精度良く制御できるようにする。
【解決手段】環境センサ３３で検知した環境情報に基づいて、帯電バイアス電源３ａ又は３ｂから波形を切り替えた交流電圧を帯電ローラ２に印加することにより、画像形成装置の設置環境（温度・湿度）が変化した場合でも、帯電ローラ２と感光ドラム１とが接触する帯電ニップ部Ｎ近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量を所定の設定範囲内に容易にかつ精度良く制御できる。
【選択図】 図１

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などを利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体（被帯電体）の表面（被帯電面）を帯電処理する装置として、コロナ放電装置が広く利用されてきた。
【０００３】
これは、コロナ放電装置をその放電開口部が被帯電体に対向するように非接触に配設し、被帯電面を放電開口部からのコロナ電流にさらすことで所定の極性の所定の電位に帯電処理するものである。しかしながら、このコロナ放電装置では、高圧電源を必要とすること、オゾンが大量に発生すること等の問題がある。
【０００４】
そこで、近年、上記の非接触式のコロナ放電装置に比べて低オゾン、低電力等の利点を有することから、電圧を印加した帯電部材を被帯電面に接触させて被帯電面を帯電処理する接触式の帯電装置の実用化がなされている。
【０００５】
接触式の帯電装置には、接触帯電部材に対して、帯電バイアスとして直流電圧（ＤＣ）のみを印加して被帯電体を帯電処理する「ＤＣ帯電方式」と、直流電圧（ＤＣ）に交流電圧（ＡＣ）を重畳して印加して被帯電体を帯電する「ＡＣ帯電方式」とがある。いずれの方式においても、バイアス電圧の印加された接触帯電部材により、被帯電面が所定の極性、所定の電位に帯電処理される。
【０００６】
また、この接触帯電部材は、被帯電体と接触する接触領域と、この接触領域よりも被帯電体移動方向下流側で被帯電面との距離が大きくなっていく離間面領域とが形成されており、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを被帯電体と接触帯電部材との間に印加する「ＡＣ帯電方式」の場合、被帯電面と接触帯電部材の前記離間面領域との間に振動電界を形成し、交流成分が被帯電面の帯電電位の凹凸を均して、直流成分が被帯電面を所定の電位に収束させるため、全体として被帯電面を帯電ムラなく均一に安定して帯電することができるという利点があるため広く用いられている。
【０００７】
ところで、画像形成装置の被帯電体としての感光ドラムは画像形成の回数が増加するにつれて、即ち耐久が進むにつれて、感光ドラム表面（外周面）がクリーニング部材（クリーニングブレード）や現像剤によって削られて、感光層の厚み（感光ドラムの厚膜）が減少する。
【０００８】
特に上述したＡＣ帯電方式では、接触帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳して印加することにより、直流成分のみによって帯電される場合に生じる帯電ムラを交流成分によって均一にする効果があるため帯電の均一性に優れているという特徴をもつ一方で、ＤＣ帯電方式に比べて、耐久にともなう感光層の厚み（感光ドラムの膜厚）の減少が著しい。
【０００９】
その原因として、直流成分の放電電流に重畳される、交流成分の放電電流が感光ドラム表面にダメージを与え、感光ドラム表面がクリーニング部材（クリーニングブレード）によって削れやすくなるためであることが知られている。感光ドラムの削れ量が大きい場合、耐久枚数が少ないうちに感光ドラムの膜厚が薄くなる。
【００１０】
感光ドラムの膜厚が薄くなると、感光ドラム表面の微小な傷が出力画像上で見えやすくなったり、接触帯電部材から感光ドラムの導電性基体（ドラムシリンダー）へのリークが生じやすくなり、更に感光ドラムの膜厚が薄くなると感光層そのものがなくなり画像形成が不可能になるといった感光ドラムの寿命に直接的な影響を及ぼす。
【００１１】
また、特に低湿環境においては、感光ドラム、接触帯電部材、雰囲気（すなわち空気）の体積及び表面抵抗のいずれも高い値となるため放電しにくく、また、感光ドラム表面電位と現像電圧間での電位差も大きくなることから、感光ドラムを必要電位まで均一に帯電させるための接触帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）が大きい。この結果、感光ドラム上に僅かに残っているトナーやトナー中の外添剤が、接触帯電部材の交流電圧による振動で感光ドラム上に融着（以下、トナー融着という）してしまうという弊害も生じる。
【００１２】
また、特に高湿環境においては、放電により生成されたＮＯｘ、Ｏ_３等が感光ドラム表面の水分に溶けて感光ドラムの表面抵抗が下がってしまい、静電潜像形成時の電荷パターンが保持できずに出力画像がぼける現象（以下、画像流れという）が発生しやすくなる。
【００１３】
そこで、帯電バイアスの印加によって接触帯電部材と感光ドラムとの間に流れる総交流電流量を、接触帯電部材と感光ドラムとが接触する接触領域（帯電ニップ部）を流れる交流電流量と、この接触領域（帯電ニップ部）近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、前記微小空隙を流れる交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、接触帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する方式が提案されている。
【００１４】
この方法についての概略を、図７を参照して説明する。図７において、横軸は接触帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧（以下、Ｖｐｐという）、縦軸はこのとき流れる総電流であり、交流電圧のピーク間電圧と総電流の関係を示した図である。
【００１５】
この図から、接触帯電部材に交流電圧を印加してから放電開始電圧Ｖ０を境にして、直線の傾きが変化しているのが分かる。これは、放電開始電圧前は接触帯電部材と感光ドラム間の接触領域（帯電ニップ部）を通じてしか電流が流れないが、放電開始電圧以降は接触領域を通じて流れる電流に加えて、この接触領域近傍の微小空隙を電流が流れるようになるからである。
【００１６】
従って、あるＶｐｐ＝Ｖ１での放電電流量を求めるに当たっては、放電開始電圧後における直線Ａ上の点の値から、放電開始電圧前の直線Ｂから延長した点の値を引いた値Ｉ２を求めることにより算出することが可能となる。このような制御により求めた放電電流が一定の値となるようにＶｐｐを制御することにより、放電過多による感光ドラムの削れ、トナー融着、画像流れに対する許容範囲を大幅に向上させることが可能となる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触帯電部材と感光ドラム間の接触領域（帯電ニップ部）近傍の微小空隙を流れる交流電流量は、いわゆる放電現象であり、総電流量に対して非常に小さい値である。例えば本願発明者の検討によれば、温度２３℃、湿度５％程度の低湿環境において、交流電圧波形として正弦波を用いた場合、総電流量１５００μＡ程度に対して、微小空隙を流れる電流量は１００μＡ程度であった。また、温度３０℃、湿度８０％の高湿環境においては、微小空隙を流れる電流量を５０μＡ未満に設定しなければ画像流れが発生してしまうが、このときの総電流量は１２００μＡ程度必要であった。
【００１８】
即ち、総電流量の１／１００以下の放電電流量を計算により求めなければならず、このため、Ｖｐｐの精度、電流検知の精度が非常に高精度であることが要求される。加えて、画像形成装置の設置環境により、必要とされる精度の方向が異なることも大きな課題であった。
【００１９】
即ち、高湿環境で主な解決すべき課題は画像流れであるが、これは放電電流量に依存する現象である。このため、Ｖｐｐの精度よりは、電流検出の精度こそが重要である。このことは、電流検知回路の精度が高いことが必要であることは言うまでもないが、加えて図７における放電開始後の直線Ａの傾きが、放電開始前の直線Ｂの傾きに対してその差があまり大きくないほうがより精度がでる。これは、傾きの差が小さいほうが、交流電圧のピーク間電圧（振幅）であるＶｐｐの値が僅かに変化したとしても放電電流の変化が小さくてすむからである。
【００２０】
しかしながら、実際にはこのような高湿環境下においては、帯電部材や感光ドラムの表面抵抗や帯電ニップ部近傍の空気層の抵抗値が下がることによって、放電が起こりやすくなるため、放電開始後の直線Ａと放電開始前の直線Ｂの傾き差は大きくなってしまう。一方で、低湿環境においては、もともと必要となるＶｐｐが高めであるということから、感光ドラムの削れやトナー融着などの観点から印加電圧のＶｐｐを極力小さな値となるよう制御することが必要となる。
【００２１】
一方で、画像流れは発生しずらい環境であるため、放電電流量はある一定の値以上であれば、それほどの精度は必要としない。以上のことから、低湿環境においては、Ｖｐｐの精度が高精度で出力されること、及び図７における放電開始後の直線Ａの傾きが、放電開始前の直線Ｂの傾きに対してその差がなるべく大きいほうが望ましい。これは、より低いＶｐｐの値で、一定値以上の放電電流量を得ることができるからである。
【００２２】
しかしながら、実際には低湿環境では、接触帯電部材や感光ドラムの表面抵抗、帯電ニップ部近傍の空気層の抵抗値が大きく、放電電流が少なめになるので、放電開始後の直線と放電開始前の直線の傾き差は大きくなってしまう。
【００２３】
そこで本発明は、画像形成装置の設置環境（温度・湿度）が変化した場合でも、接触帯電部材と感光ドラムとが接触する接触領域（帯電ニップ部）近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量を所定の設定範囲内に容易にかつ精度良く制御できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、像担持体と、帯電バイアス印加手段から少なくとも振動電圧が印加され、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電させる接触帯電部材と、前記振動電圧の印加によって前記接触帯電部材と前記像担持体との間の帯電ニップ部近傍での微小空隙を流れる交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記接触帯電部材に印加する交流電圧を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、画像形成装置内又は周囲の環境を検知する環境検知手段を有するとともに、前記帯電バイアス印加手段は、少なくとも２種類以上の異なる波形の振動電圧を切り替え自在に発生し、前記制御手段は、前記環境検知手段で検知した環境情報に基づいて、前記振動電圧の波形を切り替えて前記接触帯電部材に印加するよう制御することを特徴としている。
【００２５】
また、前記異なる波形の振動電圧は、それぞれ同一の振幅での実効値が異なることを特徴としている。
【００２６】
また、前記制御手段は、前記環境情報が高湿環境の場合には、三角波形状の波形の振動電圧に切り替えることを特徴としている。
【００２７】
また、前記制御手段は、前記環境情報が低湿環境の場合には、矩形波または台形波形状の波形の振動電圧に切り替えることを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２９】
〈実施の形態１〉
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置（本実施の形態では電子写真方式の複写機）を示す概略構成図である。
【００３０】
この画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム１を備えており、その周囲に接触帯電部材である帯電ローラ２、現像装置１１、転写ローラ１２、クリーニング装置１３、前露光装置１５が設けられている。また、帯電ローラ２と現像装置１１間の上方には露光装置１０が設けられている。
【００３１】
感光ドラム１は、本実施の形態では負帯電の有機感光体でアルミニウム製のドラム基体１ｂ上に感光層（光導電層）１ａを有しており、支軸１ｃを中心に矢印Ｒ１方向（時計方向）に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００３２】
接触帯電部材としての帯電ローラ２は、芯金２ｃとその外周に順次形成した導電層２ｂと高抵抗層２ａとで構成されており、芯金２ｃの両端部を軸受け部材（不図示）に回転自由に軸受けさせて、押圧手段（不図示）で感光ドラム１に対して所定の押圧力を持って圧接され、感光ドラム１表面との間に帯電ニップ部Ｎを形成するとともに、感光ドラム１の回転駆動に伴って矢印Ｒ２方向（反時計方向）に従動回転する。
【００３３】
また、帯電バイアス電源３ａ又は３ｂから摺動接点２ｄを介して帯電ローラ２の芯金２ｃに所定の帯電バイアス（本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス）が印加されることで、感光ドラム１が所定の極性、電位に帯電される。
【００３４】
帯電バイアス電源３ａで発生される交流電圧（振動電圧）の波形は、図２に示すように正弦波形状であり、帯電バイアス電源３ｂで発生される交流電圧（振動電圧）の波形は、図３に示すように三角波形状である。前記正弦波形状の交流電圧と前記三角波形状の交流電圧は、それぞれ同一の振幅でかつ実効値が異なる。
【００３５】
現像装置１１は、矢印Ｒ１１方向（反時計方向）に回転する現像スリーブ１１ａを備えている。現像ローラ１１ａは、感光ドラム１表面に近接して対向配置されており、現像バイアス電源４から現像バイアス（本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス）が印加され、感光ドラム１表面に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を付着させてナー画像として反転現像（顕像化）する。
【００３６】
接触転写部材としての転写ローラ１２は、感光ドラム１に対して当接自在に配置されており、転写時に感光ドラム１に当接して矢印Ｒ１２方向（反時計方向）に回転し、転写バイアス電源５からトナーと逆極性の転写バイアスが印加される。転写バイアスが印加された転写ローラ１２で、感光ドラム１と転写ローラ１２間の転写ニップ部に搬送される用紙などの転写材１４を通紙させることにより、感光ドラム１上に形成されたトナー画像を転写材１４に転写する。転写ローラ１２は、金属の芯金の表面に弾性体を有している。
【００３７】
露光装置１０は、本実施の形態では、公知の原稿台固定−光学系移動型の原稿結像スリット露光装置である。露光装置１０において、２０は原稿Ｏを画面下向きで載置する固定の原稿台ガラス、２１は原稿押さえ板、２２は原稿照明ランプ（露光用ランプ）、２３はスリット板、２４，２５，２６はそれぞれ移動第１、第２、第３ミラー、２７は結像レンズ、２８は固定ミラーである。
【００３８】
ランプ２２、スリット板２３、移動第１ミラー２４は、原稿台ガラス２０の下面を一端側から他端側へ所定の速度Ｖで、また第２、第３ミラー２５、２６はＶ／２の速度で移動駆動されて、原稿台ガラス２０上の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査されて画像露光が結像レンズ２７、固定ミラー２８を介して感光ドラム１表面に結像スリット露光Ｌされ、原稿Ｏの画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３９】
また、本実施の形態では、画像形成装置全体の動作を制御する制御装置３０と、画像形成装置内又は周囲の環境（温度・湿度）を検出する温湿センサ３３を有しており、制御装置３０は、温湿センサ３３から入力される温度・湿度情報に基づいて、帯電バイアス電源３ａ又は３ｂを切り替えて所定の帯電バイアス（波形形状の異なる交流電圧）を帯電ローラ２に印加するよう制御を行う（詳細は後述する）。
【００４０】
次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００４１】
画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段（不図示）により所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転駆動され、帯電バイアス電源３ａ又は３ｂから帯電バイアス（本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス）が印加された帯電ローラ２により所定の極性、電位に帯電される。通常環境（常温・常湿）時及び低湿環境時には、帯電バイアス電源３ａから帯電ローラ２に帯電バイアスが印加され、高湿環境時には、後述するように帯電バイアス電源３ｂから帯電ローラ２に帯電バイアスが印加される。
【００４２】
そして、帯電された感光体ドラム１上に露光装置１０により上述したように結像スリット露光Ｌが与えられて、原稿Ｏの画像情報に対応した静電潜像が形成される。そして、現像バイアス電源４から現像バイアスが印加された現像装置１１の現像スリーブ１１ａにより上記静電潜像にトナーを付着させて、トナー画像として顕像化する。
【００４３】
そして、感光ドラム１表面のトナー画像が転写ローラ１２と感光ドラム１間の転写ニップ部に到達すると、このタイミングに合わせて用紙などの転写材１４がこの転写ニップ部に搬送され、転写バイアス電源５から所定の転写バイアスが印加された転写ローラ１２によりトナー画像が転写される。トナー画像が転写された転写材１４は定着装置（不図示）に搬送され、定着装置による加熱、加圧により転写トナー画像が転写材１４上に永久固着画像として定着されて出力される。
【００４４】
一方、トナー画像転写後の感光ドラム１表面に残留した転写残トナー、外添剤、紙紛等の付着汚染物は、クリーニング装置１３のクリーニングブレード１３ａによって除去されて回収され、更に前露光装置１５により感光ドラム１表面を除電して、繰り返して作像に供される。
【００４５】
また、このクリーニングブレード１３ａでは除去できなかった付着汚染物が、感光ドラム１表面の回転方向に沿ってのクリーニング装置１３の下流側に配置された帯電ローラ２に付着して帯電ローラ２を汚染すると、帯電性能が低下して感光ドラム１を良好に帯電することができなくなるため、例えば、帯電ローラ２をクリーニングするクリーニング部材（不図示）を設けて、これによって帯電ローラ２表面の付着汚染物を除去するようにしてもよい。
【００４６】
ところで、電源投入から上記した画像形成動作が開始されるまでが感光ドラム１の前回転期間であり、その間の感光ドラム１表面は非画像形成領域面（非画像域）である。従って、上記した帯電バイアスのうちの交流電圧検知は、感光ドラム１の非画像形成領域面に対応している前回転期間においてなされ、このときの交流電流の検知と帯電条件補正（帯電ローラ２に対する帯電バイアス補正）がなされる。
【００４７】
画像形成枚数が増加して感光ドラム１の耐久が進行すると、クリーニングブレード１３ａで掻きとれなかった転写残トナー等が帯電ローラ２の表面に付着することによって、図７に示したように、交流電圧（Ｖｐｐ）の電圧−電流特性が変化してしまう。従って、交流電圧を定電流制御している場合においては、感光ドラム１と帯電ローラ２との間を流れる総交流電流量は一定に保つことができるが、感光ドラム１の感光層１ａの削れの大きな要因となる交流放電電流量が増加してしまう。
【００４８】
そこで、本実施の形態の画像形成装置では、感光ドラム１に対する交流放電電流によるダメージを抑制するために、感光ドラム１の前回転期間に所定の交流電圧を印加し、そのとき交流電流値を検知して、画像形成時の交流電流値の決定を行う。
【００４９】
即ち、図７において、上記した放電開始前の低交流電圧領域に検知のための複数個（同図では２個）の印加交流電圧のＶｐｐ０１、Ｖｐｐ０２を設定し、また放電領域である高交流電圧領域においても複数個（同図では２個）の印加交流電圧のＶｐｐ０３、Ｖｐｐ０４を設定した。そして、これら合計４個の電圧を印加し、そのときのＡＣ総電流を求め、横軸に印加電圧のＶｐｐ、縦軸に総交流電流をとってプロットした。
【００５０】
そして、この低交流電圧領域での直線Ｂの式と、高交流電圧領域での直線Ａの式をそれぞれ求め、それぞれの直線式の差を求めることによって放電電流が求められる。
【００５１】
従来、帯電バイアスの交流電圧の電圧波形には正弦波を用いていた。これは、矩形波を用いると印加電圧（交流電圧）のＶｐｐの変化に対する総電流の大きさが大きすぎて細かな制御が難しかったり、逆に三角波を用いると、総電流量に対する放電電流の割合が小さく、放電電流量を計算するに当たり誤差が大きいので、より精度を必要とする等の課題があるからである。また、正弦波は電圧波形、電流波形共に連続した正弦的な変化を示しており、急激な変化を起こさないため、電流量を精度良く検知でき、かつ感光ドラム１の感光層１ａに対するダメージも小さい。
【００５２】
図７に示した直線Ｂと直線Ａの傾きについてであるが、この傾きの差が大きいほうが低いＶｐｐで所望の放電電流を得ることが可能であるが、Ｖｐｐの変動により放電電流量の変化が大きくなってしまう。
【００５３】
ところで、高湿環境で発生しやすい画像流れは、上記放電電流量に依存する現象である。このため、Ｖｐｐの精度よりは、電流検出の精度のほうが重要である。このことは、電流検知回路の精度が高いことが必要であることは言うまでもないが、加えて図７に示した放電開始後の直線Ａが、放電開始前の直線Ｂとの傾きの差があまり大きくないほうがより精度的に好ましい。これは、傾きの差が小さいほうが、Ｖｐｐの値が何らかの影響で変化したとしても放電電流の変化が小さくてすむからである。
【００５４】
しかしながら、実際には高湿環境下においては、帯電ローラ２や感光ドラム１の表面抵抗、及び帯電ニップ部Ｎ近傍の空気層の抵抗値が下がることによって放電が起こりやすくなるため、放電開始後の直線Ａと、放電開始前の直線Ｂの傾き差は大きくなってしまう。この現象のため、放電電流量の検知精度が落ち、高湿環境での許容範囲が著しく足りない事態となりがちであった。
【００５５】
そこで、本実施の形態では、全ての環境に対して精度良く放電電流量を一定に保持するために、高湿環境では、図２に示す通常環境時における正弦波形状の波形の交流電圧から、図３に示す三角波形状の波形の交流電圧に切り替えて印加するようにした。
【００５６】
具体的には、図１の画像形成装置において、温湿センサ３３で装置内又は周囲の温度・湿度を検出し、制御装置３０は温湿センサ３３から入力される温度・湿度情報に基づいて高湿環境であると判断した場合は、スイッチ３１側をＯＮして三角波形状の波形の交流電圧を発生する帯電バイアス電源３ｂに切り替えて、帯電ローラ２に三角波形状の波形の交流電圧（及び直流電圧）を印加するよう制御を行う。
【００５７】
このように、高湿環境時に三角波形状の波形の交流電圧を使用することによって、図４に示すように、正弦波形状の波形の交流電圧の直線Ａ１と直線Ｂ１の傾きに対して、三角波形状の波形の交流電圧の直線Ａ２と直線Ｂ２の傾きのほうが、その傾き差が小さくなる。
【００５８】
このため、Ｖｐｐの変動に対して、放電電流量の変化の割合が小さくて済み、精度良く放電電流量を一定に保持する制御を行うことが可能となる。
【００５９】
なお、本来このように途中から電圧波形を切り替えると、そのための設定等を設けなければならず、制御が複雑になってしまうものであるが、本実施の形態では、放電電流を検知しながらＶｐｐの波形を決定することにより、特別な制御系を加えることなく波形変更もスムーズに行われる。即ち、放電電流制御においては、その環境での波形の実効値がＶｐｐに比例していればどのような波形であっても放電電流量を求めることができるためである。
【００６０】
このように本実施の形態では、画像形成装置の設置環境が高湿環境の場合でも、帯電ローラ２と感光ドラム１とが接触する帯電ニップ部Ｎ近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量を所定の設定範囲内に容易にかつ精度良く制御できるので、高湿環境下において、感光ドラム１の削れを防止して感光ドラム１の長寿命化を図ることができ、かつ良好な画像を維持することができる。
【００６１】
また、ある一定以上の高湿環境時において、画像流れが発生する直前段階では感光ドラム１や帯電ローラ２の表面抵抗が大きく下がる傾向があるので、印加電圧（交流電圧）を出力した時の総電流値をモニターすると、総電流の値が急激に大きくなることがある。そこで、制御装置３０で上記総電流値をモニターし、総電流量がある一定値を超えたところで印加電圧（交流電圧）の波形を三角波形状の波形に切り替えるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００６２】
〈実施の形態２〉
本実施の形態においても、図１に示した画像形成装置を用いて説明する。なお、画像形成装置の設置環境に応じて帯電ローラ２に印加する交流電圧の波形の切り替え制御以外は実施の形態１と同様であり、本実施の形態における設置環境に応じた帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖｐｐの波形の切り替えについてのみ説明する。
【００６３】
低湿環境においては、上述したようにもともと必要となるＶｐｐが高めであるということから、感光ドラム１の融着、削れ量の観点からＶｐｐを極力小さな値となるよう制御することが必要となる。一方で、低湿環境では、画像流れは発生しずらい環境であるため、放電電流量はある一定の値以上であれば、それほどの精度は必要としない。
【００６４】
以上のことから、低湿環境においては、Ｖｐｐの精度が高精度で出力されること、図５に示すように、放電開始後における正弦波形状の波形のＶｐｐの直線Ａ２と、放電開始前における正弦波形状の波形のＶｐｐの直線Ｂ２との傾きの差がなるべく大きいほうが望ましい。これは、より低いＶｐｐの値で、一定値以上の放電電流量を得ることができるからである。
【００６５】
しかしながら、実際には低湿環境では、帯電ローラ２や感光ドラム１の表面抵抗、帯電ニップ部Ｎ近傍の空気層の抵抗値が大きく、放電が起こりにくくなるため、図５に示すように、放電開始後の直線Ａ１と放電開始前の直線Ｂ１の傾き差は小さくなってしまう。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、低湿環境下のように特に印加電圧（交流電圧）のＶｐｐを下げなければならない環境において、図６に示すように台形波形状の波形の交流電圧を印加するようにした。なお、放電開始電圧以上の電圧の実効値が、正弦波の時より大きい波形であれば良いので、どのような形状の台形波にするかは、基本的には設計事項である。当然、矩形波も台形波の一種であるとみなすことが出来る。
【００６７】
具体的には、図１の画像形成装置において、温湿センサ３３で装置内又は周囲の温度・湿度を検出し、制御装置３０は温湿センサ３３から入力される温度・湿度情報に基づいて低湿環境であると判断した場合は、スイッチ３１側をＯＮして台形波形状の波形の交流電圧を発生する帯電バイアス電源３ｂに切り替えて、帯電ローラ２に台形波形状の波形の交流電圧（及び直流電圧）を印加するよう制御を行う。
【００６８】
このように、低湿環境時に台形形状の波形の交流電圧を使用することによって、図５に示すように、正弦波形状の波形の交流電圧の直線Ａ１と直線Ｂ１の傾きに対して、台形波形状の波形の交流電圧の直線Ａ２と直線Ｂ２の傾きのほうが、その傾き差が大きくなる。
【００６９】
このように本実施の形態では、画像形成装置の設置環境が低湿環境の場合でも、低い帯電電圧で帯電ローラ２と感光ドラム１とが接触する帯電ニップ部Ｎ近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量を所定の設定範囲内に制御できるので、低湿環境下において、感光ドラム１の削れを防止して感光ドラム１の長寿命化を図ることができ、かつ良好な画像を維持することができる。
【００７０】
また、ある一定以上の低湿環境時において、放電電流量を一定の範囲に収めるのに必要なＶｐｐの出力値が、ある一定の値を超えたところで印加電圧（交流電圧）の波形を台形波形状の波形に切り替えるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、環境検知手段で検知した環境情報に基づいて、振動電圧の波形を切り替えて接触帯電部材に印加することにより、画像形成装置の設置環境（温度・湿度）が変化した場合でも、接触帯電部材と像担持体とが接触する帯電ニップ部近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量を所定の設定範囲内に容易にかつ精度良く制御できるので、像担持体の削れを防止して像担持体の耐久寿命を延ばすことができ、かつ良好な画像を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１、２に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】帯電バイアスのうちの交流電圧として正弦波を用いたときの電圧波形を示す図。
【図３】帯電バイアスのうちの交流電圧として三角波を用いたときの電圧波形を示す図。
【図４】実施の形態１の帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）が正弦波形状と三角波形状の場合における、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）とこのときに流れる総電流の関係を示す図。
【図５】実施の形態２の帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）が正弦波形状と台形波形状の場合における、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）とこのときに流れる総電流の関係を示す図。
【図６】帯電バイアスのうちの交流電圧として台形波を用いたときの電圧波形を示す図。
【図７】帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）とこのとき流れる総電流の関係を示す図。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（接触帯電部材）
３ａ，３ｂ 帯電バイアス電源（帯電バイアス印加手段）
１０ 露光装置
１１ 現像装置
１１ａ 現像スリーブ
１２ 転写ローラ
１３ クリーニング装置
３０ 制御装置（制御手段）
３１，３２ スイッチ
３３ 温湿センサ（環境検知手段）

Claims (4)

1. 像担持体と、帯電バイアス印加手段から少なくとも振動電圧が印加され、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電させる接触帯電部材と、前記振動電圧の印加によって前記接触帯電部材と前記像担持体との間の帯電ニップ部近傍での微小空隙を流れる交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記接触帯電部材に印加する交流電圧を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   画像形成装置内又は周囲の環境を検知する環境検知手段を有するとともに、前記帯電バイアス印加手段は、少なくとも２種類以上の異なる波形の振動電圧を切り替え自在に発生し、
   前記制御手段は、前記環境検知手段で検知した環境情報に基づいて、前記振動電圧の波形を切り替えて前記接触帯電部材に印加するよう制御する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記異なる波形の振動電圧は、それぞれ同一の振幅での実効値が異なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記環境情報が高湿環境の場合には、三角波形状の波形の振動電圧に切り替える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記環境情報が低湿環境の場合には、矩形波または台形波形状の波形の振動電圧に切り替える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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