JP2005010667A - 帯電装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の方向に移動しながら帯電を受ける被帯電体を帯電する帯電装置、およびその帯電装置を備えた画像形成装置に関し、低コストで過剰放電の発生を抑え、均一な帯電を行う。
【解決手段】被帯電体１１を帯電する帯電部材１３１と、帯電部材１３１に被帯電体１１を帯電させるための電力を供給する電源１３２と、被帯電体１３２の移動方向に関し帯電部材１３１よりも下流側に配備され、被帯電体１３１に直接もしくは所定の中間媒体３０を介して接触する接触部材２０と、帯電部材１３１により帯電を受けた被帯電体１１上の電荷に起因して接触部材２０に流れる電流を測定する電流計２２と、電流計２２により測定された電流に基づいて、電源１３２を制御する電源制御部１３４とを備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の方向に移動しながら帯電を受ける被帯電体を帯電する帯電装置、およびその帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスを応用した複写機やプリンタなどの画像形成装置では、回転する感光体表面を帯電装置により帯電させ、像露光することにより、その感光体表面に静電潜像を形成し、現像剤の付着によりその静電潜像を可視化して現像像を得、その現像像を記録紙などの記録媒体に転写し、定着するというプロセスにより、記録媒体上に画像を形成する。このような画像形成装置で用いられる帯電装置としては、接触帯電方式と、非接触帯電方式とがある。接触帯電方式は、半導電性を有する導電性部材を帯電部材として感光体表面に接触するように配置し、その帯電部材に電圧を印加して接触部近傍の微小空隙で放電を発生させることにより帯電を行うものである。非接触帯電方式は、半導電性を有する導電性部材を帯電部材として感光体表面に近接・隔離させて配置し、その帯電部材に電圧を印加してコロナ放電を発生させることにより帯電を行うものである。
【０００３】
いずれの帯電方式においても、良好な画像を得るためには、感光体表面を均一な電位に帯電することが必要であり、印加電圧に起因する帯電不均一を防止するため、特に、接触帯電方式では、帯電部材に、直流成分に交流成分を重畳させた帯電バイアスを印加することが有効である。ところが、交流成分を重畳させた直流成分の電圧を印加すると、交流成分を重畳させない直流成分の電圧を印加するよりも、感光体表面へのイオン衝突回数が増加し、感光体の劣化が早くなるという問題がある。また、感光体表面に付着する放電生成物の量も多くなるという問題もある。感光体表面に付着した放電生成物は、像露光を妨げ、画質欠陥（いわゆる白抜け）を生じさせる。
【０００４】
これらの問題は、直流成分に重畳させる交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが大きくなるほど顕在化してくることが知られている。一方、このピーク間電圧Ｖｐｐが小さすぎると、不均一な放電になってしまう。このため、均一な放電が行われる範囲での最低電圧（以下、放電開始電圧Ｖｔｈと称する。）をピーク間電圧Ｖｐｐとする交流成分を重畳させることが好ましいが、この放電開始電圧Ｖｔｈは、温度や湿度の環境変化や、汚れによる帯電部材の抵抗変化や、長期間の使用による感光体表面の状態変化に左右されやすく、バラつきやすい。したがって、ピーク間電圧Ｖｐｐを設定する際には十分なマージンをとる必要があり、実際には、ピーク間電圧Ｖｐｐは放電開始電圧Ｖｔｈよりもかなり高めに設定され、帯電部材と感光体表面との間には過剰放電が生じている。このため、感光体の劣化が早まるといった問題や放電生成物による画質欠陥の発生といった問題が顕在化してきている。
【０００５】
そこで、過剰放電の発生を少しでも抑える技術の一つとして、直流電圧に交流電圧を重畳させた帯電バイアスを定電流制御のもと印加する技術（例えば、特許文献１参照。）が知られているが、この技術では、放電開始電圧Ｖｔｈのバラつきを緩和させるにとどまり抜本的な解決には至っていない。また、この特許文献１に記載された技術から１歩進んで、帯電部材に帯電バイアスを印加する際に、交流成分の電流値を測定し、その測定した交流成分の電流値の僅かな変動から過剰放電を見つけ、ピーク間電圧Ｖｐｐの設定を下げようとする技術も提案されている（特許文献２参照。）。しかしながら、この特許文献２に記載された技術では、交流成分の電流値の僅かな変動を捉えるには、漏れ電流を拾わないようにしっかりとしたシールドを施す必要があり、大掛かりな装置となって著しいコストアップを招く。さらに、感光体の表面電位を直接測定し、ピーク間電圧Ｖｐｐの設定を下げようとする技術も提案されている（特許文献３参照。）が、感光体の表面電位を直接測定するための装置は非常に高価であり、特許文献２に記載された技術と同様、著しいコストアップを招く。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−２６７６６７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３２５３４号公報
【特許文献３】
特開平９−１８５２１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み、低コストで過剰放電の発生を抑え、均一な帯電を行うことができる帯電装置、およびその帯電装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のうちの帯電装置は、所定の方向に移動しながら帯電を受ける被帯電体を帯電する帯電装置において、
上記被帯電体を帯電する帯電部材と、
上記帯電部材に上記被帯電体を帯電させるための電力を供給する電源と、
上記被帯電体の移動方向に関し上記帯電部材よりも下流側に配備され、その被帯電体に直接もしくは所定の中間媒体を介して接触する接触部材と、
上記帯電部材により帯電を受けた被帯電体上の電荷に起因して上記接触部材に流れる電流を測定する電流計と、
上記電流計により測定された電流に基づいて、上記電源を制御する電源制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の帯電装置によれば、上記電源を制御するにあたり必要な、上記帯電部材により帯電を受けた被帯電体上の電荷に起因して上記接触部材に流れる電流は直流電流である。このため、交流成分の電流値の僅かな変動を捉えることや、上記被帯電体の表面電位を直接測定することが不要となり、装置のコストアップを抑えることができる。また、上記電流は、被帯電体上の電荷に起因して流れるものであるため、上記被帯電体の表面電位との相関関係を有する。このため、上記電源制御部が、上記電流に基づく電源制御を行うことで、過剰放電の発生を抑え均一な帯電を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の帯電装置において、上記電源は、上記帯電部材に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給するものであり、
上記電源制御部は、上記電流計により測定された電流に基づいて、上記電源が上記帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するものであることが好ましい。
【００１１】
交番電圧を重畳させることで、より均一な帯電が行われる。しかも、交番電圧を重畳させたことにより上記被帯電体の劣化が早まるといった不都合や、放電生成物が増えるといった不都合が生じることは、上記電源制御部が交番電圧のピーク間電圧を制御することで可能な限り抑えられている。
【００１２】
また、本発明の帯電装置において、上記電源は、定電流電源であることが、さらに均一な帯電を行う上から好ましい。
【００１３】
ここで、本発明の帯電装置において、上記帯電部材は、上記被帯電体に接触した状態でその被帯電体を帯電させる接触帯電部材であってもよい。
【００１４】
上記目的を達成する本発明のうちの画像形成装置は、所定の方向に移動しながら帯電を受け露光により静電潜像が形成され現像によりトナー像を担持する感光体を備え、その感光体上に担持されたトナー像を最終的に記録媒体に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体を帯電させる帯電部材と、
上記帯電部材に、上記感光体を帯電させるための電力を供給する電源と、
上記感光体の移動方向に関し上記帯電部材よりも下流側に配備され、その感光体に直接もしくは所定の中間媒体を介して接触する接触部材と、
上記帯電部材により帯電を受け、露光および現像の作用を省いたまま上記接触部材に接触する位置に移動してきた感光体上の電荷に起因してその接触部材に流れる電流を測定する電流計と、
上記電流計により測定された電流に基づいて、上記電源を制御する電源制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置において、上記電源は、上記帯電部材に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給するものであり、
上記電源制御部は、上記電流計により測定された電流に基づいて、上記電源が上記帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するものであることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、上記感光体周囲の温度および湿度を検知する環境検知手段を備え、
上記電源制御部が、上記電流計により測定された電流に基づいて、上記電源が上記帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するにあたり、上記環境検知手段で検知した温度および湿度に基づいて、上記ピーク間電圧を補正するものである態様が好ましい。
【００１７】
均一な放電を行うために必要な上記交番電圧のピーク間電圧の電圧値は、上記感光体周囲の環境変動により変化するため、上記態様にすることで、より均一な帯電を行うことができる。
【００１８】
さらに、本発明の画像形成装置において、上記感光体周囲の温度および湿度を検知する環境検知手段を備え、
上記電源制御部が、上記交番電圧のピーク間電圧を制御するにあたり、上記環境検知手段で検知した温度および湿度に基づいてそのピーク間電圧を補正するものである態様も好ましい。
【００１９】
均一な帯電を行うための上記ピーク間電圧の電圧値は、上記感光体周囲の温度および湿度によって変化するため、このような態様にすることで、さらに均一な帯電を行うことができる。
【００２０】
さらに、本発明の画像形成装置において、上記電源は、定電流電源であることが、より均一な帯電を行うことができることから好ましい。
【００２１】
また、本発明の画像形成装置において、上記帯電部材は、上記感光体に接触した状態でその感光体を帯電させる接触帯電部材であってもよい。
【００２２】
さらに、本発明の画像形成装置において、上記感光体の移動方向に関し上記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、その感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、その感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材を備え、
上記転写部材が上記接触部材を兼ねたものであることが好ましい。
【００２３】
転写バアイスが印加される転写部材にあっては、転写バアイス制御のための電流計が配備されていることが多く、上記転写部材が上記接触部材を兼ねることで、この電流計を、上記感光体上の電荷に起因して流れる電流を測定する電流計としても使用することができ、コストアップをより抑えることができる。
【００２４】
また、本発明の画像形成装置において、上記転写部材が、転写ロールであることが好ましく、
上記転写ロールが、この転写ロールの周面に当接するブレードを備えたものであることがより好ましい。
【００２５】
上記転写ロールの表面が汚れていると抵抗値が変化し、上記電流計による電流値の測定に抵抗変化分の誤差が生じる恐れがあるが、上記ブレードを備えることで上記転写ロールの表面がクリーニングされ、上記電流計によって測定された電流値はより正確なものとなり、より均一な帯電を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の画像形成装置において、上記転写ロールが、上記感光体表面に向けて定荷重で押しつけられたものであることも好ましい。
【００２７】
上記転写位置におけるニップ長が変化しても、上記電流計による電流値の測定に誤差が生じる恐れがあるが、こうすることで、上記電流計によって測定された電流値はより正確なものとなり、より均一な帯電を行うことができる。
【００２８】
ここで、本発明の画像形成装置において、上記感光体の移動方向に関し上記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、その感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、その感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材と、
上記転写位置よりも下流側に配備され、上記感光体に接しその感光体上に残存するトナーを除去するクリーニングブレードとを備え、
上記クリーニングブレードが、上記接触部材を兼ねたものであってもよく、あるいは、
上記感光体の移動方向に関し上記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、その感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、その感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材と、
上記転写位置よりも下流側に配備され、上記感光体に接しその感光体上に残存するトナーを帯電するトナー帯電制御部材とを備え、
上記トナー帯電制御部材が、上記接触部材を兼ねたものであってもよい。
【００２９】
さらに、本発明の画像形成装置において、上記感光体の移動方向に関し上記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、その感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、その感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材と、
上記転写位置よりも下流側に配備され、上記感光体に接する回転ブラシと、
上記回転ブラシに、上記感光体上に残存するトナーを回収する回収電圧を印加するとともに、所定のタイミングでは、その回転ブラシに回収されたトナーをその感光体に吐き出す吐出電圧を印加する電圧印加部とを備え、
上記回転ブラシが、上記接触部材を兼ねた態様であってもよい。
【００３０】
このような態様では、上記感光体に当接するクリーニングブレードが省略されていることがほとんどであり、クリーニングブレードを備えた画像形成装置に比べて上記感光体表面への放電生成物の付着が問題になるが、上記電源制御部の制御により過剰放電が低減されるため、上記感光体表面への上記放電生成物の付着が減少する。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置において、この画像形成装置は、各色トナーにとるトナー像の形成を分担する感光体を複数備えた画像形成装置であってもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００３４】
本実施形態の画像形成装置１は、フルカラータンデム方式を採用した画像形成装置であって、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーそれぞれに対応した、４つのトナー像形成ユニットを用いて、中間転写ベルトの送りに同期させて各トナー像形成ユニットでそれぞれの色のトナー像を形成し、それらトナー像を中間媒体としての中間転写ベルト上に重ね合わせ（１次転写）、中間転写ベルト上に重ね合わせたトナー像を記録媒体である用紙に転写（２次転写）し、定着するものである。
【００３５】
図１に示す画像形成装置１は、４つのトナー像形成ユニット１０、４つの１次転写ロール２０、３つの支持ロール３１に支持されて反時計回りの方向に循環移動する半導電性の中間転写ベルト３０、２次転写を行う一括転写装置４０、および未定着トナー像を用紙に定着させる定着装置５０を備えている。
【００３６】
４つのトナー像形成ユニット１０は、中間転写ベルト３０の循環方向に並んで配置されており、各トナー像形成ユニット１０には、時計回りに回転する感光体ドラム１１が配備されている。各感光体ドラム１１の表面は、中間転写ベルト３０に接している。１次転写ロール２０は、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム１１と対向する位置に配備されており、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３０とが接する部分が１次転写位置である。
【００３７】
また、各トナー像形成ユニット１０は、本発明のうちの帯電装置の一実施形態に相当する接触型帯電装置１３を備えている他、現像装置１２、およびクリーニングブラシ１４も備えている。現像装置１２は、感光体ドラム１１の周囲の、１次転写位置の上流側に配備されている。接触型帯電装置１３は、その現像装置１２よりもさらに上流側に配備されている。さらに、クリーニングブラシ１４は、感光体ドラム１１の周囲の、１次転写位置の下流側に配備されている。
【００３８】
感光体ドラム１１の表面は、接触型帯電装置１３によって一様に帯電される。接触型帯電装置１３により一様に帯電した感光体ドラム１１の表面にはレーザ光Ｌが照射され感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。現像装置１２は、二成分現像方式を採用したものであり、この現像装置１２には、磁性キャリアと所定の基準バイアスに対して負側に帯電した非磁性トナーが収容されている。また、図１に示す現像装置１２にはマグロール１２１が配備されている。マグロール１２１の周面には、トナーが付着した磁性キャリアがブラシ状となった現像剤層（いわゆる磁気ブラシ）が形成され、非磁性トナーは、この現像剤層から静電潜像を担持した感光体ドラム１１の表面に移行する。静電潜像は非磁性トナーの移行を受けて現像されトナー像となる。
【００３９】
１次転写ロール２０には、トナーの極性とは逆極性の転写バイアス（ここでは所定の基準バイアスに対する正側の極性のバアイス）が印加されており、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム表面から中間転写ベルト３０表面に移行する。各トナー像形成ユニット１０で形成されたトナー像は、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像となる。
【００４０】
また、一括転写装置４０は、中間転写ベルト３０のトナー像担持面側に圧接配置された二次転写ロール４１と、中間転写ベルト３０の裏面側に配置されたバックアップロール４２を備えており、これら２つのロール４１，４２で中間転写ベルト３０を挟みこんでいる。これら２つのロール４１，４２間が二次転写位置になる。
【００４１】
さらに、図１に示すが画像形成装置１には、用紙トレイ６０が配備されており、用紙トレイ６０に収容された用紙Ｐは、フィードロール６１によって用紙トレイ６０から送り出され、所定のタイミングで二次転写位置へと送り込まれる。二次転写位置では、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像が、送り込まれてきた用紙Ｐ上に転写される。定着装置５０は、加熱熱機構５１１を有する定着ロール５１、および定着ロール５１に対向するように設けられた圧力ロール５２を備えている。互いに対向する定着ロール５１と圧力ロール５２との間には、２次転写位置を通過した用紙Ｐが搬送されてくる。用紙Ｐ上のトナー像を構成するトナーは、定着ロール５１の加熱機構５１１により溶融され用紙Ｐに定着する。
【００４２】
また、一括転写装置４０の下流側には、中間転写ベルト３０上の残留トナーを除去するベルトクリーナ７０が設けられている。この画像形成装置１では、感光体ドラム１１に当接したクリーニングブレードを省略した、いわゆるクリーナレスシステムが採用されている。すなわち、図１に示すクリーニングブラシ１４には、１次転写位置において中間転写ベルト３０に転写されず、感光体ドラム１１に残留したトナーを回収する回収バイアス（ここでは所定の基準バイアスに対する正側の極性のバアイス）と、回収したトナーを感光体ドラム１１に吐き出させる吐出バイアス（ここでは所定の基準バイアスに対する負側の極性のバアイス）とが印加される。クリーニングブラシ１４は、画像形成時に回収バイアスが印加されることで残留トナーを一旦回収・保持し、画像形成の合間に吐出バイアスが印加されることで回収・保持していたトナーを感光体ドラム１１に吐き出す。感光体ドラム１１上に吐き出されたトナーは１次転写位置において中間転写ベルト３０に転写され、最終的にはベルトクリーナ７０によって中間転写ベルト３０上から除去される。
【００４３】
図２は、図１に示す４つのトナー像形成ユニットそれぞれが備える接触型帯電装置の構成を示す図である。
【００４４】
図２には、感光体ドラム１１、現像装置１２、接触型帯電装置１３、クリーニングブラシ１４、１次転写ロール２０、および半導電性である中間転写ベルト３０の一部が示されている。また、図１に示す画像形成装置１は、１次転写ロール２０に転写バイアスを供給する転写バイアス電源２１と、１次転写ロール２０に供給される転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２と、感光体ドラム１１周囲の温湿度を検出する環境センサ１１１も備えており、この図２には、それらも示されている。
【００４５】
図２に示す接触型帯電装置１３は、感光体ドラム１１に接触して回転する帯電ロール１３１を有する。この帯電ロール１３１の表面は、半導電性を有するものであり、感光体ドラム１１との接触部近傍の微小空隙で放電を発生させることにより感光体ドラム１１を帯電させる。接触型帯電装置１３は、帯電ロール１３１に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給する定電流電源１３２と定電流電源制御部１３４も備えており、帯電ロール１３１には、この定電流電源１３２から直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力が供給される。
【００４６】
１次転写ロール２０には、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して、中間転写ベルト３０を経由して電流（以下、この電流を転写電流と称する）が流れる。この転写電流は、直流電流であって、転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２により測定される。したがって、この電流計２２は、本発明にいう電流計に相当する。
【００４７】
ここで、帯電ロール１３１に、直流電圧に交番電圧を重畳した電圧波形の電力を供給すると、交番電圧を重畳させない直流電圧の電力を供給したときよりも、均一な帯電は行えるものの、感光体表面へのイオン衝突回数が増加し、感光体表面に付着する放電生成物の量が多くなり像露光が妨げられることで、いわゆる白抜けといったＤｅｌｅｔｉｏｎが生じやすくなる。また、感光体の劣化も早くなる傾向にある。そこで、これらの不都合につき、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分の電流値あるいはピーク間電圧Ｖｐｐを変えて検証したので以下説明する。
【００４８】
図３は、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分の電流値を変えて、帯電ロールに電力を供給した際に形成される画像の画質と、その交流成分の電流値との関係を表すグラフである。
【００４９】
図３のグラフの横軸は、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分の電流値Ｉ_ａｃ（ｍＡ）を表し、縦軸は画像の画質を表す。ここでは、画像の画質として、形成された画像を目視観察することで、Ｄｅｌｅｔｉｏｎが生じている程度を７段階（グレード１〜７）に分けた。グレード１はＤｅｌｅｔｉｏｎが非常に多く発生し画質が最も劣悪なものとし、グレード７はＤｅｌｅｔｉｏｎがほとんど発生しておらず画質が最も良好なものとする。丸のプロットはいずれも、帯電ロール１３１に、所定の直流電圧に交番電圧を重畳させた電圧波形の電力を１０分間供給して画像形成を行った、いわゆる交流帯電の場合を表し、交流成分の電流値が小さいほど、Ｄｅｌｅｔｉｏｎの発生が抑えられていることがわかる。なお、図３のグラフには参考までに、帯電ロール１３１に、交番電圧を重畳させずに直流電圧のみを１０分間供給して画像形成を行った、いわゆる直流帯電の場合におけるＤｅｌｅｔｉｏｎの発生の程度を三角のプロットで示してある。
【００５０】
帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分の電流値Ｉ_ａｃとピーク間電圧Ｖｐｐとは比例関係にあり、このことから、ピーク間電圧Ｖｐｐの小さい交番電圧を重畳させるほどＤｅｌｅｔｉｏｎの発生を抑えることができるといえる。
【００５１】
図４は、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと感光体ドラムの摩耗率との関係を表すグラフである。
【００５２】
図４のグラフの横軸は、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖ）を示し、縦軸は感光体ドラムを１０００回転させながら帯電ロールにより帯電させ続けた後の感光体ドラムの摩耗量（ｎｍ）を表す摩耗率（ｎｍ／ｋｃｙｃｌｅ）を示す。図４のグラフにおける四角のプロットは、帯電ロール１３１に、所定の直流電圧に５６０Ｈｚの交番電圧を重畳させた電圧波形の電力を供給し続けたときのデータであり、丸のプロットは８４０Ｈｚの交番電圧を重畳させた電力を供給し続けたときのデータであり、三角のプロットは１０００Ｈｚの交番電圧を重畳させた電力を供給し続けたときのデータである。図４に示すグラフより、感光体ドラム１１の摩耗量は、周波数に関係なく、ピーク間電圧Ｖｐｐによって決定されることがわかり、ピーク間電圧Ｖｐｐが低ければ、感光体ドラム１１の摩耗が低減される傾向が強い。
【００５３】
以上の検証結果から、感光体ドラム１１に均一な帯電を行うことができる範囲で交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをできるだけ下げて帯電ロール１３１に電力を供給することが望まれる。
【００５４】
ここで、図２に示す定電流電源制御部１３４についての詳細な説明を行う前に、まず、図５を用いて、感光体ドラム１１の特性について詳述する。
【００５５】
図５は、図２に示す感光体ドラムの帯電特性を示すグラフである。
【００５６】
図５のグラフの横軸は、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃ（ｍＡ）を示すものであり、縦軸は、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈ（Ｖ）を示すものである。また、図５に示す丸のプロットを結ぶ実線は感光体ドラム１１を高温（２８℃）高湿（８５％）下においた場合のグラフであり、四角のプロットを結ぶ実線は感光体ドラム１１を低温（１０℃）低湿（１５％）下においた場合のグラフであり、三角のプロットを結ぶ実線は感光体ドラム１１をこれらの中間の環境である中温（２２℃）中湿（５５％）下においた場合のグラフである。
【００５７】
図２に示す感光体ドラム１１は、接触型帯電装置１３によって−４５０Ｖに帯電される様に直流電圧−４５０Ｖが印加されている。各グラフにおいて、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達するまでは、交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃが上昇するほど、その表面電位Ｖｈは略直線的に上昇するが、その表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達した以降は、交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃをいくら上昇させても、その表面電位Ｖｈの上昇は見られず、表面電位Ｖｈは略一定である。これは、図２に示す感光体ドラム１１の特性により、−４５０Ｖを越えた帯電を行うことは不可能であり、交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃを漸次上昇させていったとき、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達するまでは不均一放電が行われているものの、その表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達した後は、過剰放電を行っているにすぎないことを表している。以下、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈを−４５０Ｖの飽和電位にすることができる、最も低い交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをピーク間閾値電圧Ｖｔｈと称することにする。
【００５８】
また、高温（２８℃）高湿（８５％）下における交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃは０．６ｍＡ程度であるが、低温（１０℃）低湿（１５％）下における交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃは、０．７ｍＡ程度である。図５において左下がりのハッチング領域３１０は高温高湿下におけるマージンを示し、右下がりのハッチング領域３２０は低温低湿下におけるマージンを示す。低温（１０℃）低湿（１５％）下においては、異常放電が起こりやすいため、ピーク間閾値電圧に大きなマージン（図５における右下がりのハッチング領域３２０参照）をのせなければ均一な放電を保証することができないことにない。さらに、長期の使用における、帯電ロール１３１表面の汚れによる抵抗変化や、感光体ドラム１１表面の状態変化を考慮し、ピーク間閾値電圧にさらなるマージンをのせる必要があり、その結果、図５に示す特性を有する感光体ドラムを備えた従来の画像形成装置の中には、交流成分の電流値Ｉ_ａｃを１．０ｍＡに設定しているものがある。
【００５９】
図６は、感光体ドラムの表面電位と、転写電流の電流値の関係を示すグラフである。
【００６０】
図６に示すグラフの横軸は感光体ドラムの表面電位Ｖｈ（Ｖ）を表し、縦軸は、電流計２２で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ（μＡ）を表す。また、白丸のプロットを結ぶ実線は１次転写ロール２０に印加する転写バイアスを１．５ｋＶにしたときのグラフであり、四角のプロットを結ぶ実線は転写バイアスを１．３ｋＶにしたときのグラフであり、三角のプロットを結ぶ実線は転写バイアスを１．０ｋＶにしたときのグラフであり、黒丸のプロットを結ぶ実線は転写バイアスを０．５ｋＶにしたときのグラフである。この図６に示すグラフから明らかなように、感光体ドラムの表面電位Ｖｈと転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲとの間には比例関係が成立している。このことからすると、感光体ドラムの表面電位Ｖｈを高価な測定器を用いてわざわざ測定しなくとも、１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲを測定すれば、感光体ドラムの表面電位Ｖｈを推定することができる。また、図６に示すグラフから、転写バアイスが小さくなるほど、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲも小さくなり、転写バイアスが０．５ｋＶでは、図３に示した電流計２２では電流値の変化を捉えることがほとんど不可能である。図２に示す１次転写ロール２０に転写バイアスを供給する転写バイアス電源２１は、１次転写が良好に行われ、かつ電流計２２によって転写電流の電流値の変化をはっきりと捉えることができる大きさの転写バアイスを１次転写ロール２０に供給するものである。
【００６１】
続いて、図７から図９を用いて、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃと、電流計２２で測定される転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲとの関係について説明する。
【００６２】
図７は、１次転写ロールに１．０ｋＶの転写バイアスを印加したときの関係を示すグラフであり、図８は、１次転写ロールに１．３ｋＶの転写バイアスを印加したときの関係を示すグラフであり、図９は、１次転写ロールに１．５ｋＶの転写バイアスを印加したときの関係を示すグラフである。
【００６３】
図７から図９に示すいずれのグラフにおいても、横軸は、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分に関する電流値Ｉ_ａｃ（ｍＡ）を表すものであり、縦軸は、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈ（Ｖ）と電流計２２で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ（μＡ）との双方を表すものである。また、いずれのグラフにおいても、三角のプロットを結ぶ実線は感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈの変化を示すグラフであり、四角のプロットを結ぶ実線は転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲの変化を示すグラフである。これらのグラフで注目すべき点は、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈの変化と、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲの変化が、変化量の差はあるにしてもほぼ同じような傾向で変化していることである。すなわち、図７から図９のいずれのグラフにおいても、感光体ドラムの表面電位Ｖｈが飽和電位に達するまでは、交流成分の電流値Ｉ_ａｃを上昇させるほど転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲも略直線的に上昇し、感光体ドラムの表面電位Ｖｈが飽和電位に達した後は、交流成分の電流値Ｉ_ａｃをいくら上昇させても転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲは略一定である。言い換えれば、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｔｈが飽和電位に達した時点で、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲも飽和する。
【００６４】
図２に示す定電流電源制御部１３４は、このような感光体ドラム１１の特性を念頭において設計されたものであり、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲに基づいて、定電流電源１３２を制御するものである。すなわち、図２に示す定電流電源制御部１３４は、定電流電源１３２が帯電ロール１３２に供給する交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを制御する。また、定電流電源制御部１３４は、ＣＰＵ１３４１とメモリ１３４２を備えており、このＣＰＵ１３４１には、電流計２２で測定された電流値Ｉ_ＢＴＲと、環境センサ１１１で検出された、感光体ドラム１１周辺の温度および湿度が送られてくる。
【００６５】
図１０は、電源制御部に備えられたＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理のフローチャートである。
【００６６】
図１０に示すピーク間電圧の算出処理は、画像形成開始前に実行される処理であり、画像形成装置１の主電源がオンされたことにより起動する。画像形成装置１の主電源がオンされるのは朝が多く、画像形成装置１がそれまで稼動していなかったことから、感光体ドラム１１は装置内の発熱を受けずに低温度の環境下におかれていることが多い。低音の環境下では、上述したように、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈを飽和電位に到達させるためには、交流成分の電流値Ｉ_ａｃを大きくとる必要があることから、ピーク間電圧Ｖｐｐも大きくしなければならず、ピーク間電圧Ｖｐｐの算出を行うタイミングとしては好適なタイミングである。また、一日中主電源がオンされたままであることが多い画像形成装置では、予め、温度、湿度、あるいは画像形成回数（プリント枚数）を設定しておき、図２に示す環境センセ１１１の検出による温度や湿度が予め設定した温度や湿度を下回ったとき、あるいはプリント枚数が予め設定したプリント枚数を超えたとき、次の画像形成のジョブの実行前にこの算出処理を実行してもよい。
【００６７】
図１０に示すピーク間電圧の算出処理ではまず、図２に示す電流計２２により測定される転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲを取得し、取得した電流値Ｉ_ＢＴＲをメモリ１３４２に記録する（ステップＳ１１）。ここでは、所定の直流電圧に、所定の閾値電圧未満の相互に異なる２つのピーク間電圧の２つの交番電圧を順次重畳させた電圧波形の電力を、図２に示す接触型帯電装置１３に備えられた定電流電源１３２によって帯電ロール１３１に供給させ、この際に図２に示す電流計２２により測定される各転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ１，Ｉ_ＢＴＲ２を取得する。また、所定の直流電圧に、所定の閾値電圧の２倍以上の大きさのピーク間電圧の交番電圧を重畳させた電圧波形の電力を、その定電流電源１３２によって帯電ロール１３１に供給させ、この際の転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ３も取得する。ここでは、パッシェンの法則により、帯電ロール１３２と感光体ドラム１１の間に安定した均一放電が開始される放電開始電圧をメモリ１３４２に予め記憶させておき、この放電開始電圧を所定の閾値電圧として用いている。なお、この算出処理では、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈを求めた上でピーク間電圧Ｖｐｐの算出を行うが、前回求めたピーク間閾値電圧を所定の閾値電圧として用いてもよい。ＣＰＵ１３４２は、これら３つの電流値Ｉ_ＢＴＲ１〜Ｉ_ＢＴＲ３をメモリ１３４２に記録する。
【００６８】
続いて、２点直線近似処理および１点平行直線近似処理を行う（ステップＳ１２）。以下、図８を用いて、これらの処理について説明する。
【００６９】
図１１は、２点直線近似処理と１点平行直線近似処理を説明するためのグラフである。
【００７０】
図１１に示すグラフの横軸は帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを表し、縦軸は転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲを表す。図１１に示すグラフには、帯電ロール１３１に、所定の閾値電圧未満となる相互に異なる２つのピーク間電圧の２つの交番電圧を順次重畳させた電圧波形の電力を供給した際に測定された２つの転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ１，Ｉ_ＢＴＲ２がプロットされており、これら２つの電流値Ｉ_ＢＴＲ１，Ｉ_ＢＴＲ２のプロットを結んだ２点直線Ｌ１が示されている。ここにいう２点直線近似処理はこの２点直線Ｌ１を求める処理に相当する。また、図１１に示すグラフには、帯電ロール１３１に対して、所定の閾値電圧以上となるピーク間電圧の交番電圧を重畳させた電力波形の電力を供給した際の転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ３もプロットされており、この電流値Ｉ_ＢＴＲ３のプロットを通る、横軸に平行な１点平行直線Ｌ２も示されている。ここにいう１点平行直線近似処理は、この１点平行直線Ｌ２を求める処理に相当する。
【００７１】
図１０に示すステップＳ１３では、図１１にそれぞれ示す２点直線Ｌ１と１点平行直線Ｌ２の交点Ｘを求め、上述した感光体ドラム１１の特性により、この交点Ｘの電圧をピーク間閾値電圧Ｖｔｈとしてメモリ１３４２に記録する。
【００７２】
ここで、このようにして求めたピーク間閾値電圧Ｖｔｈについての検証を行ったので以下、図１２および図１３を用いて説明する。
【００７３】
図１２は、低温低湿環境下における、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと、電流計で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲとの関係を示すグラフであり、図１３は、高温高湿環境下における、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと、電流計で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲとの関係を示すグラフである。
【００７４】
図１２および図１３に示すいずれのグラフにおいても、横軸は、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖ）を表し、縦軸は、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲ（μＡ）を表す。
【００７５】
ここでの検証では、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを徐々に高めていきながら、電流計で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲをモニタした。これらのグラフから、低温（１０℃）低湿（１５％）の環境下であっても、高温（２８℃）高湿（８５％）下の環境下であっても、転写電流の電流値Ｉ_ｂｔｒからピーク間閾値電圧Ｖｔｈを求めることができることがわかる。
【００７６】
次いで、ピーク間電圧を算出する（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１３で求められたピーク間閾値電圧Ｖｔｈに、環境センサ１１１で検出された温度および湿度に基づいたマージン分の電圧値を加算し、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを求める。ここで、感光体ドラム１１周辺の環境が低温低湿な環境ほど、マージン分の電圧値を大きくとる。
【００７７】
本実施形態の画像形成装置によれば、図２に示す定電流電源１３２を制御するにあたり必要な電流を、転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２により測定しているため、新たに電流計を設ける必要がなくコストアップが抑えられている。また、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈという安定した均一な放電が行われるギリギリの値を検出し、次いで、その検出したピーク間閾値電圧Ｖｔｈに応じて定電流電源１３２の、直流電圧に重畳させる交番電圧を制御するため、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈを固定的に扱う装置に比べ、交番電圧の制御時にピーク間閾値電圧Ｖｔｈに付与するマージンが少なくてすみ、結果として、交番電圧のピーク間電圧が低くおさえられる。このため、放電による感光体ドラム１１の劣化や感光体ドラム１１への放電生成物の付着を低減することができる。
【００７８】
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７９】
第２実施形態の画像形成装置も、図１に示す画像形成装置１と同じく、フルカラータンデム方式を採用した画像形成装置であって、４つのトナー像形成ユニットを備える。ここでは、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第２実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【００８０】
図１４は、第２実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【００８１】
図１４には、図２と同じく、感光体ドラム１１、現像装置１２、接触型帯電装置１３、およびクリーニングブラシ１４を備えたトナー像形成ユニット１０と、１次転写ロール２０と、中間転写ベルト３０の一部が示されている。また、この第２実施形態の画像形成装置は、１次転写ロール２０を感光体ドラム１１の表面に向けて定荷重で押しつける付勢手段２３を備えている。
【００８２】
図１４に示す１次転写ロール２０にも、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して、中間転写ベルト３０を経由して転写電流が流れ、その転写電流も、転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２により測定される。
【００８３】
ここで、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３０とが接することで形成されるニップ領域のニップ長が変化すると、転写電流の電流量が変化してしまうが、図１２に示す１次転写ロール２０は、付勢手段２３により感光体ドラム１１の表面に定荷重で押しつけられていることで、ニップ長が一定に保たれ、電流計２２により精度の高い転写電流の測定が行われる。
【００８４】
また、図２に示す１次転写ロール２０は、周面に当接するブレード２０１を備えている。１次転写ロール２０の周面が汚れていると抵抗値が変化し、電流計２２により転写電流の正確な電流値を測定することができないが、このブレードにより図９に示す１次転写ロール２０の周面はクリーニングされ、第２実施形態においては、電流計２２によって測定された転写電流の電流値はその抵抗変化の影響を受けていないものとなる。
【００８５】
図１５は、図１４に示す定電流電源制御部に備えられたＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理のフローチャートである。
【００８６】
図１５に示すピーク間電圧の算出処理も、図１０に示すピーク間電圧の算出処理と同じタイミングで起動するとともに、この図１５に示す算出処理は、所定時間経過ごとに、連続プリントの合間、すなわち画像が異なるページとページの合間でも起動する。
【００８７】
図１４に示す定電流電源制御部１３４に備えられたメモリ１３４２には、パッシェンの法則による安定した均一放電が開始される放電開始電圧の２倍以上となる所定のピーク間高電圧の電圧値すなわち図９に示す感光体表面電位Ｖｈあるいは転写電流Ｉ_ＢＴＲが確実に飽和しているであろう電圧値、およびその放電開始電圧とその所定のピーク間高電圧との間を均等に分割したときの各分割点における電圧値が記録されている。この図１５に示す算出処理では、メモリ１３４２に記憶されたこれらの電圧値を用いて、まず、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈを求める。
【００８８】
まず、所定の直流電圧に、メモリ１３４２に記憶された所定のピーク間高電圧の交番電圧を重畳させた電圧波形の電力を、図１４に示す定電流電源１３２によって帯電ロール１３１に供給させる（ステップＳ２１）。
【００８９】
次いで、ステップＳ２１における電力供給によって１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_{ＢＴＲ Ｍ}を所得し、メモリ１３４２に記録する（ステップＳ２２）。
【００９０】
続いて、所定の直流電圧に、一つ下の分割点の電圧をピーク間電圧とする交番電圧を重畳させた電圧波形の電力を、定電流電源１３２によって帯電ロール１３１に供給させ（ステップＳ２３）、このステップＳ２３における電力供給により１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}を所得し、メモリ１３４２に記録する（ステップＳ２４）。
【００９１】
次に、ステップＳ２２においてメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ Ｍ}の方が、ステップＳ２４においてメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。ここでの判定結果は、交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをピーク間閾値電圧Ｖｔｈ以上に高めても、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲは略一定であること（図７〜図９参照）から、大きいか同じかの判定結果になり、同じという判定結果であればステップＳ２３に戻り、大きいという判定結果であれば直前のステップＳ２４においてメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}を取得した際に用いたピーク間電圧をピーク間閾値電圧Ｖｔｈとしてメモリ１３４２に記録する（ステップＳ２６）。
【００９２】
次いで、メモリ１３４２に記録したピーク間閾値電圧Ｖｔｈに、図１０に示すステップＳ１４と同じく、環境センサ１１１で検出された温度および湿度に基づいたマージン分の電圧値を加算し、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを算出する（ステップＳ２７）。
【００９３】
図１４に示す定電流電源制御部１３４も、図２に示す定電流電源制御部１３４と同じく、算出したピーク間電圧Ｖｐｐの交番電圧を重畳させた電圧波形の電力が、定電流電源１３２から帯電ロール１３１に供給されるよう、定電流電源１３２を制御する。
【００９４】
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。
【００９５】
第３実施形態の画像形成装置も、図１に示す画像形成装置１と同じく、フルカラータンデム方式を採用した画像形成装置であって、４つのトナー像形成ユニットを備える。ここでも、第２実施形態の説明と同じく、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第３実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【００９６】
図１６は、第３実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【００９７】
図１６には、図２および図１２と同じく、トナー像形成ユニット１０と、１次転写ロール２０と、中間転写ベルト３０の一部が示されている。図１２に示すトナー像形成ユニット１０は、図２に示すトナー像形成ユニットと同じく、感光体ドラム１１、現像装置１２、接触型帯電装置１３、およびクリーニングブラシ１４を備えている。また、図１６には、第３実施形態の画像形成装置に備えられた、クリーニングブラシ１４に回収バアイスや吐出バイアスを印加する回収・吐出バイアス電源１４１と、クリーニングブラシ１４に供給される回収・吐出バイアスを制御する際に用いられる電流計１４２も示されている。クリーニングブラシ１４の先端は感光体ドラム１１の表面に接しており、そのクリーニングブラシ１４には、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して電流（以下、この電流をクリーニング電流と称する）が流れる。クリーニング電流は、回収・吐出バイアスを制御する際に用いられる電流計１４２により測定される。この第３実施形態では、図１６に示す定電流電源制御部１３４が、転写電流の電流値に代えてこのクリーニング電流の電流値Ｉ_ＣＲＢを取得し、取得したその電流値Ｉ_ＣＲＢを用いてピーク間閾値電圧Ｖｔｈを検出する。そして、定電流電源制御部１３４は、検出されたピーク間閾値電圧Ｖｔｈに応じて、定電流電源１３２の、所定の直流電圧に重畳させる交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを制御する。
【００９８】
続いて、本発明の第４実施形態について説明する。
【００９９】
第４実施形態の画像形成装置は、クリーニングブラシ１４の代わりにトナー帯電制御部材１５を備える以外は、第３実施形態の画像形成装置と同じである。ここでも、第３実施形態の説明と同じく、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第４実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【０１００】
図１７は、第４実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【０１０１】
図１７には、トナー像形成ユニット１０と、１次転写ロール２０と、中間転写ベルト３０の一部が示されている。図１７に示すトナー像形成ユニット１０は、図１６に示すトナー像形成ユニットと同じく、感光体ドラム１１、現像装置１２、および接触型帯電装置１３を備える他、図１６に示すトナー像形成ユニットに備えられていたクリーニングブラシ１４に代えて、感光体ドラム１１周囲の、１次転写ロール２０と帯電ロール１３１との間に、トナー帯電制御部材１５を備えている。トナー帯電制御部材１５の先端は感光体ドラム１１の表面に接しており、このトナー帯電制御部材１５は、感光体ドラム１１上に残留したトナーを同極性に均一に帯電させ、残留トナーが帯電ロール１３１に付着することを防止するための部材である。また、第４実施形態の画像形成装置は、トナー帯電制御部材１５に帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源１５１と、トナー帯電制御部材１５に供給される帯電バイアスを制御する際に用いられる電流計１５２も備えている。トナー帯電制御部材１５１には、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して電流（以下、この電流をトナー帯電電流と称する）が流れる。トナー帯電電流は、帯電バイアスを制御する際に用いられる電流計１５２により測定される。この第４実施形態では、図１７に示す定電流電源制御部１３４が、転写電流の電流値に代えてこのトナー帯電電流の電流値Ｉ_ＴＢＣを取得し、取得したその電流値Ｉ_ＴＢＣを用いてピーク間閾値電圧Ｖｔｈを検出する。そして、定電流電源制御部１３４は、検出されたピーク間閾値電圧Ｖｔｈに応じて、定電流電源１３２の、所定の直流電圧に重畳させる交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを制御する。
【０１０２】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
【０１０３】
これまでの第１実施形態から第４実施形態までの画像形成装置は、４つのトナー像形成ユニットを用いてフルカラー画像を形成するものであったが、第５実施形態の画像形成装置は、１つのトナー像形成ユニットでフルカラー画像を形成するものである。以下、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第５実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【０１０４】
図１８は、第５実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【０１０５】
図１８に示す画像形成装置１には、トナー像形成ユニット１０が１つしか配備されておらず、そのトナー像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、接触型帯電装置１３、およびクリーニングブラシ１４を備える他、現像ロータリー１６も備えている。現像ロータリー１６には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｂ）の各有色トナーを収容した現像器１６１が配設されている。
【０１０６】
図１８に示す画像形成装置１では、感光体ドラム１１の表面を、接触型帯電装置１３により一様に帯電した後、感光体ドラム１１の表面にイエローの画像信号に基づくレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１表面に静電潜像を形成する。続いて、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を、現像ロータリー１６に備えられたイエロートナーを収納した現像器１６１により現像し、感光体ドラム１１の表面にイエロートナー像を形成する。次いで、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３０とが接する１次転写位置において、感光体ドラム１１上のイエロートナー像を１次転写ロール２０により中間転写ベルト３０に１次転写する。イエロートナー像が中間転写ベルト３０に１次転写された後の感光体ドラム１１の表面からは、クリーニングブラシ１４よって残留トナーが一旦回収される。
【０１０７】
続いて、現像ロータリー１６が図１８では時計回りに９０度回転し、今度は、感光体ドラム１１の表面にマゼンタトナー像を形成し、１次転写位置において、このマゼンタトナー像を、先に１次転写したシアントナー像と重なるように中間転写ベルト３０に１次転写する。
【０１０８】
以降、シアントナー像およびブラックトナー像を順次形成し、１次転写位置において、先に１次転写したトナー像と重なるように順次１次転写する。こうすることにより、中間転写ベルト２０には、ベルト表面側からイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの順で１つに重なり合ったトナー像が形成される。
【０１０９】
次いで、図１に示す画像形成装置と同じように、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像が、用紙トレイ６０から送られてきた用紙Ｐに一括転写装置４０によって転写され、続いて、用紙Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置５０によって用紙Ｐに定着される。
【０１１０】
なお、この図１８に示す画像形成装置１も図１に示す画像形成装置と同じように、感光体ドラム１１に当接したクリーニングブレードを省力した、いわゆるクリーナレスシステムが採用されたものであり、中間転写ベルト３０上の残留トナーを除去するベルトクリーナ７０が設けられている。
【０１１１】
図１８に示す接触型帯電装置１３は、図２に示す接触型帯電器１３と同じく、帯電ロール１３１、定電流電源１３２、定電流電源制御部１３４を備えており、定電流電源制御部１３４は、ＣＰＵ１３４１とメモリ１３４２を有する。また、第５実施形態の画像形成装置１も、第１実施形態の画像形成装置と同じく、図２に示す、１次転写ロール２０に転写バイアスを供給する転写バイアス電源２１と、１次転写ロール２０に供給される転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２と、感光体ドラム１１周囲の温湿度を検出する環境センサ１１１を備えている。
【０１１２】
図１９は、図１５に示す定電流電源制御部が有するＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理のフローチャートである。
【０１１３】
図１９に示すピーク間電圧の算出処理も、図１０に示すピーク間電圧の算出処理と同じタイミングで起動する。
【０１１４】
本実施形態の定電流電源制御部１３４に備えられたメモリ１３４２には、パッシェンの法則による安定した均一放電が開始される放電開始電圧の２倍未満となる所定のピーク間電圧の電圧値、およびその所定のピーク間電圧の電圧値から上下に所定間隔で連続する複数の電圧値が記録されている。なお、この所定のピーク間電圧の電圧値は、パッシェンの法則による放電開始電圧の２倍の電圧値付近の電圧値であれば、その放電開始電圧の２倍の電圧値よりも大きくてもよい。この図１９に示す算出処理では、メモリ１３４２に記録されたこれらの電圧値を用いて、まず、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈを求める。
【０１１５】
まず、所定の直流電圧に、メモリ１３４２に記憶された所定のピーク間電圧の交番電圧を重畳させた電圧波形の電力を、定電流電源１３２によって帯電ロール１３１に供給させる（ステップＳ３１）。
【０１１６】
次いで、ステップＳ３１における電力供給によって１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_{ＢＴＲ Ｂ}を取得し、メモリ１３４２に記録する（ステップＳ３２）。
【０１１７】
続いて、所定のピーク間電圧よりも一つ上の、メモリ１３４２に記録された電圧値をピーク間電圧とする交番電圧を重畳させた電力を、定電流電源１３２によって帯電ロール１３１に供給させ（ステップＳ３３）、このステップＳ３３における電力供給によって１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}を取得し、メモリ１３４２に記録する（ステップＳ３４）。
【０１１８】
次に、ステップＳ３４において記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}の方が、ステップＳ３２において記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ Ｂ}よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３５）。ここでの判定結果は、交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをピーク間閾値電圧Ｖｔｈまで高めるまでは、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲは略直線的に上昇すること（図７〜図９参照）から、大きいか同じかの判定結果になる。
【０１１９】
ステップＳ３５における判定結果が大きいという判定結果であれば、直前に用いたピーク間電圧よりも一つ上の、メモリ１３４２に記録された電圧値をピーク間電圧とする交番電圧を重畳させた電力を、定電流電源１３２により帯電ロール１３１に供給させ（ステップＳ３６）、このステップＳ３６における電力供給によって１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ＋}を取得し、メモリ１３４２に記録する（ステップＳ３７）。次いで、ステップＳ３７において記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ＋}の方が、その直前にメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ３８）、大きければ、ステップＳ３６に戻り、同じであれば、１つ前においてメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴ Ｒ ｎ}を取得した際に用いたピーク間電圧をピーク間閾値電圧Ｖｔｈとしてメモリ１３４２に記録する（ステップＳ３９）。
【０１２０】
一方、ステップＳ３５における判定結果が同じという判定結果であれば、ここでは所定のピーク間電圧の電圧値としてパッシェンの法則による放電開始電圧の２倍未満の電圧を用いたことから、用いた所定のピーク間電圧がほぼピーク間閾値電圧Ｖｔｈと一致していたとして、用いた所定のピーク間電圧をピーク間閾値電圧Ｖｔｈとしてメモリ１３４２に記録してもよいが、念のため、以下のような処理を続行してもよい。以下の処理は、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈよりも高い交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを用いたことにより、転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲが略一定になっている状態（図７〜図９参照）における処理に相当する。
【０１２１】
ここではまず、ステップＳ４１において、所定のピーク間電圧よりも二つ下の、メモリ１３４２に記録された電圧値をピーク間電圧とする交番電圧を重畳させた電力を、定電流電源１３２により帯電ロール１３１に供給させ、このステップＳ４１における電力供給によって１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ−}を取得し、メモリ１３４２に記録する（ステップＳ４２）。次いで、ステップＳ４２において記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ−}の方が、その直前にメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ４３）、同じであれば、直前に用いたピーク間電圧よりも一つ下の、メモリ１３４２に記録された電圧値をピーク間電圧とする交番電圧を重畳させた電力を、定電流電源１３２により帯電ロール１３１に供給させ（ステップＳ４４）、ステップＳ４２に戻る。一方、ステップＳ４３における判定が小さいという旨の判定であれば、その直前にメモリ１３４２に記録した電流値Ｉ_{ＢＴＲ ｎ}取得した際に用いたピーク間電圧をピーク間閾値電圧Ｖｔｈとしてメモリ１３４２に記録する（ステップＳ４５）。
【０１２２】
次いで、メモリ１３４２に記録したピーク間閾値電圧Ｖｔｈに、図１０に示すステップＳ１４と同じく、環境センサ１１１で検出された温度および湿度に基づいたマージン分の電圧値を加算し、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを算出する（ステップＳ５１）。
【０１２３】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
【０１２４】
これまでの第１実施形態から第５実施形態までの画像形成装置はいずれも、フルカラー画像を形成するものであったが、この第６実施形態までの画像形成装置は単色画像を形成するものである。ここでも、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第６実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【０１２５】
図２０は、第６実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【０１２６】
図２０には、第６実施形態の画像形成装置が備える、トナー像形成ユニット１０、１次転写ロール２０、および環境センサ１１１が示されている。トナー像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、現像装置１２、および接触型帯電装置１３を備えており、接触型帯電装置１３は、図２に示す接触型帯電器１３と同じく、帯電ロール１３１、定電流電源１３２、および定電流電源制御部１３４を備えている。また、図２０に示すトナー像形成ユニット１０は、図２に示すクリーニングブラシ１４に代えてクリーニングブレード１７を備えている。クリーニングブレード１７の先端は感光体ドラム１１の表面に接しており、このクリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーやその表面に付着した放電生成物等をその表面から除去するものである。さらに、本実施形態の画像形成装置は、このクリーニングブレード１７に帯電バイアスを印加する電源１７１を備えている。クリーニングブレード１７には、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して電流（以下、この電流をブレード電流と称する）が流れる。接触型帯電装置１３は、このブレード電流の電流値Ｉ_ＣＢＢを測定する電流計１３５も備えており、本実施形態では、定電流電源制御部１３４が、このブレード帯電電流の電流値Ｉ_ＣＢＢを取得し、取得したその電流値Ｉ_ＣＢＢを用いてピーク間閾値電圧Ｖｔｈを検出する。そして、定電流電源制御部１３４は、検出されたピーク間閾値電圧Ｖｔｈに応じて、定電流電源１３２の、所定の直流電圧に重畳させる交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを制御する。
【０１２７】
なお、この第５実施形態の画像形成装置では、図１に示す中間転写ベルト３０や一括転写装置４０は省略されており、感光体ドラム１１に形成されたトナー像は、図２０に示す１次転写ロール２０によって用紙Ｐに転写される。
【０１２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、低コストで過剰放電の発生を抑え、均一な帯電を行うことができる帯電装置、およびその帯電装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す４つのトナー像形成ユニットそれぞれが備える接触型帯電装置の構成を示す図である。
【図３】帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分の電流値を変えて、帯電ロールに電力を供給した際に形成される画像の画質と、その交流成分の電流値との関係を表すグラフである。
【図４】帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと感光体ドラムの摩耗率との関係を表すグラフである。
【図５】図２に示す感光体ドラムの帯電特性を示すグラフである。
【図６】感光体ドラムの表面電位と、転写電流の電流値の関係を示すグラフである。
【図７】１次転写ロールに１．０ｋＶの転写バイアスを印加したときの関係を示すグラフである。
【図８】１次転写ロールに１．３ｋＶの転写バイアスを印加したときの関係を示すグラフである。
【図９】１次転写ロールに１．５ｋＶの転写バイアスを印加したときの関係を示すグラフである。
【図１０】電源制御部に備えられたＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理のフローチャートである。
【図１１】２点直線近似処理と１点平行直線近似処理を説明するためのグラフである。
【図１２】低温低湿環境下における、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと、電流計で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲとの関係を示すグラフである。
【図１３】高温高湿環境下における、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと、電流計で測定された転写電流の電流値Ｉ_ＢＴＲとの関係を示すグラフである。
【図１４】第２実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【図１５】図１４に示す定電流電源制御部に備えられたＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理のフローチャートである。
【図１６】第３実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【図１７】第４実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【図１８】第５実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１９】図１５に示す定電流電源制御部が有するＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理のフローチャートである。
【図２０】第６実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
１０ トナー像形成ユニット
１１ 感光体ドラム
１２ 現像装置
１３ 接触型帯電装置
１３１ 帯電ロール
１３２ 定電流電源
１３４ 定電流電源制御部
１３４１ ＣＰＵ
１３４２ メモリ
１３５ 電流計
１４ クリーニングブラシ
１４１ 回収・吐出バイアス電源
１４２ 電流計
１５ トナー帯電制御部材
１５１ 帯電バイアス電源
１５２ 電流計
１６ 現像ロータリー
１６１ 現像器
１７ クリーニングブレード
１７１ 電源
２０ １次転写ロール
２０１ ブレード
２１ 転写バイアス電源
２２ 電流計
２３ 付勢手段
３０ 中間転写ベルト
４０ 一括転写装置
５０ 定着装置
６０ 用紙トレイ
７０ ベルトクリーナ

Claims (17)

1. 所定の方向に移動しながら帯電を受ける被帯電体を帯電する帯電装置において、
   前記被帯電体を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に前記被帯電体を帯電させるための電力を供給する電源と、
   前記被帯電体の移動方向に関し前記帯電部材よりも下流側に配備され、該被帯電体に直接もしくは所定の中間媒体を介して接触する接触部材と、
   前記帯電部材により帯電を受けた被帯電体上の電荷に起因して前記接触部材に流れる電流を測定する電流計と、
   前記電流計により測定された電流に基づいて、前記電源を制御する電源制御部とを備えたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記電源は、前記帯電部材に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給するものであり、
   前記電源制御部は、前記電流計により測定された電流に基づいて、前記電源が前記帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するものであることを特徴する請求項１記載の帯電装置。
3. 前記電源は、定電流電源であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
4. 前記帯電部材は、前記被帯電体に接触した状態で該被帯電体を帯電させる接触帯電部材であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
5. 所定の方向に移動しながら帯電を受け露光により静電潜像が形成され現像によりトナー像を担持する感光体を備え、該感光体上に担持されたトナー像を最終的に記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
   前記感光体を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材に、前記感光体を帯電させるための電力を供給する電源と、
   前記感光体の移動方向に関し前記帯電部材よりも下流側に配備され、該感光体に直接もしくは所定の中間媒体を介して接触する接触部材と、
   前記帯電部材により帯電を受け、露光および現像の作用を省いたまま前記接触部材に接触する位置に移動してきた感光体上の電荷に起因して該接触部材に流れる電流を測定する電流計と、
   前記電流計により測定された電流に基づいて、前記電源を制御する電源制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記電源は、前記帯電部材に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給するものであり、
   前記電源制御部は、前記電流計により測定された電流に基づいて、前記電源が前記帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するものであることを特徴する請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記感光体周囲の温度および湿度を検知する環境検知手段を備え、
   前記電源制御部が、前記交番電圧のピーク間電圧を制御するにあたり、前記環境検知手段で検知した温度および湿度に基づいて該ピーク間電圧を補正するものであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 前記電源は、定電流電源であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
9. 前記帯電部材は、前記感光体に接触した状態で該感光体を帯電させる接触帯電部材であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
10. 前記感光体の移動方向に関し前記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、該感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、該感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材を備え、
    前記転写部材が前記接触部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
11. 前記転写部材が、転写ロールであることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
12. 前記転写ロールが、この転写ロールの周面に当接するブレードを備えたものであることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
13. 前記転写ロールが、前記感光体表面に向けて定荷重で押しつけられたものであることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
14. 前記感光体の移動方向に関し前記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、該感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、該感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材と、
    前記転写位置よりも下流側に配備され、前記感光体に接する回転ブラシと、
    前記回転ブラシに、前記感光体上に残存するトナーを回収する回収電圧を印加するとともに、所定のタイミングでは、該回転ブラシに回収されたトナーを該感光体に吐き出す吐出電圧を印加する電圧印加部とを備え、
    前記回転ブラシが、前記接触部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
15. 前記感光体の移動方向に関し前記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、該感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、該感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材と、
    前記転写位置よりも下流側に配備され、前記感光体に接し該感光体上に残存するトナーを除去するクリーニングブレードとを備え、
    前記クリーニングブレードが、前記接触部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
16. 前記感光体の移動方向に関し前記帯電部材よりも下流側の転写位置に配備された、該感光体上に形成されたトナー像を所定の被転写体に転写させる、該感光体に、直接もしくは所定の中間転写体を介して接触する転写部材と、
    前記転写位置よりも下流側に配備され、前記感光体に接し該感光体上に残存するトナーを帯電するトナー帯電制御部材とを備え、
    前記トナー帯電制御部材が、前記接触部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
17. この画像形成装置は、各色トナーにとるトナー像の形成を分担する感光体を複数備えた画像形成装置であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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