JP2008170948A

JP2008170948A - 画像形成装置

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Publication number: JP2008170948A
Application number: JP2007270085A
Authority: JP
Inventors: Jun Toda; 純戸田; Masanobu Saito; 雅信斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: JP5106034B2

Abstract

【課題】ドラム膜厚、環境、プロセススピード等が変化しても帯電ローラに印加される電圧を適当な値に制御する。
【解決手段】非画像形成時に、前記帯電部材に異なる大きさの複数の電圧を印加して、それぞれの電圧印加時に前記帯電部材に流れる複数の電流を検出する。電圧は、電圧の変化に対する電流の変化の変化量が所定の値以下となるまで印加する。そして検出された電流値に基づいて、前記制御部は画像形成時に帯電部材に印加される電圧を制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、主に電子写真方式による画像形成装置に関する。画像形成装置は、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、及び電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。

従来、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置において、接触帯電は帯電部材から被帯電体（像担持体）への放電によって行なわれる。そのため、或るしきい（閾）値電圧以上の電圧を帯電部材に印加することによって像担持体への帯電が開始される。例えば、所定の厚さのＯＰＣ感光体（像担持体）に対して帯電ローラ（帯電部材）を加圧当接させた場合、帯電ローラに放電開始電圧以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、これ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以後、この放電を開始し始める閾値電圧を放電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

所要の感光体表面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈの電圧を印加すれば良いことになる。

この原理は以下のように説明される。放電に関与する、帯電ローラと、感光体間の微小ギャップの空気層と、感光体とは電気的な等価回路として表現される。

なお、帯電ローラの占めるインピーダンスは、感光体、空気層のインピーダンスに比べて小さく無視できるためここでは扱わない。このため、帯電機構は単に２つのコンデンサーＣ１、Ｃ２（Ｃ１は感光体の静電容量、Ｃ２は空気層の静電容量）で表現できることがわかる。

この等価回路に直流電圧Ｖを印加すると、電圧はそれぞれのコンデンサーのインピーダンスに比例配分され、空気層Ａに印加される電圧は
Ｖａｉｒ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）‥‥（１）式
になる。

空気層Ａにはパッシェンの法則に従う絶縁破壊電圧があり、空気層Ａの厚みをｄ［μｍ］とすると、Ｖａｉｒが
３１２＋６．２ｄ［Ｖ］‥‥（２）式
を越えると放電が起き、帯電が行なわれる。はじめて放電が起きる電圧は（１）式と（２）式が等しくなった場合のｄに関する二次方程式が重解を持つときであるので（Ｃ２もｄの関数）、このときのＶが放電開始電圧Ｖｔｈに相当する。このようにして求められた理論値のＶｔｈは実験値と非常に良い一致を示す。

また、定電圧回路においては、Ｖｔｈはプロセススピード（感光体の周速度）が変化してもＶｔｈは変化しない。これは以下の（３）、（４）の関係式により説明できる。
Ｉ＝ε・ε０・Ｌ・Ｖｐ・Ｖｄ／ｄ・・・（３）式
（Ｉ：帯電電流、ε：感光体の誘電率、ε０：真空中の誘電率、Ｌ：有効帯電幅、Ｖｐ：プロセススピード、Ｖｄ：感光体表面電位、ｄ＝感光体の膜厚）
Ｖ＝（（ｄ／ε・Ｌ・Ｖｐ）＋Ｒ））Ｉ−Ｖｔｈ・・・（４）式
（Ｖ：帯電ローラ印加電圧、ｄ＝感光体の膜厚、ε：感光体の誘電率、Ｌ：有効帯電幅、Ｖｐ：プロセススピード、Ｒ：Ｃローラ抵抗値、Ｉ：帯電電流、Ｖｔｈ：放電開始電圧）
定電圧制御回路においては、（３）式によりプロセススピードと帯電電流とは比例関係に有り、プロセススピードが増加すると帯電電流もそれに応じて増加する。また、印加電圧と感光体の電位、ならびにＶｔｈの関係は、（４）式で表せられることから、プロセススピードと帯電電流は相殺され、ＶならびにＶｔｈに変化は無い。

よって、定電圧制御回路においては、プロセススピードが変化してもＶｔｈは変化しない（図２）。且つ、Ｖｔｈ以上の電圧では、印加電圧と感光体の電位は傾き１の線形の関係があることもわかる。

ところが、被帯電体が耐久に伴う削れ（感光体の表面層の膜厚変化）により静電容量が変化した場合や、環境変化によって帯電ローラの静電容量が変化した場合にはＶｔｈが変わってしまう（図３、図４）。

被帯電体が耐久に伴う削れ（感光体の膜厚変化）等によりその静電容量Ｃ１が変化すると、上記の放電開始電圧Ｖｔｈは変化してしまい、このＶｔｈの変化により被帯電体の帯電電位が変化する。画像形成装置の場合は、被帯電体である像担持体（感光体）の使用に伴う感光体表面の削れ等により静電容量Ｃ１が変化し、そのためＶｔｈが変化してしまう。Ｖｔｈが変化すると、帯電電位が初期に設定した所望の値からズレてしまい、画像が乱れることがある。

即ち、前述の接触帯電原理に基づいて一定電圧で帯電を行なった場合、感光体が削れて感光体の静電容量Ｃ１が変化すると、Ｖｔｈが変化する。具体的には
Ｃ１＝εＳ／ｔ
（ε：感光体の誘電率、Ｓ：放電面積（定数）、ｔ：感光体の厚み）
で表されるため、使用によって感光体の厚みが減少するとＣ１は増加する。

一方、感光体のインピーダンスはＣ１の逆数に比例するため、感光体の厚みが減少する（Ｃ１が増化する）ことにより、感光体に印加される電圧は減少し、逆に空気層に印加される電圧は上昇する。このため、同じ電圧Ｖを印加していても耐久後は放電が起き易くなり必然的にＶｔｈの値は小さくなる。

また、低温湿環境（本発明では１５°Ｃ、１０％ＲＨの環境、以後、Ｌ／Ｌ環境と称する）においては、先ほどの通常環境（Ｎ／Ｎ環境）では無視できた帯電ローラ２の静電容量が変化する。そのため、帯電ローラのインピーダンスが上昇し、放電に必要な電圧が余分に必要となり、Ｖｔｈが上昇する。

接触帯電を用いた画像形成装置では、従来のように通紙使用による影響・環境による影響を無視して、通常環境の初期に得られるＶｄ＋Ｖｔｈの定電圧で制御していると、使用により膜厚が薄くなるとＶｔｈが小さくなるためＶｄが上昇する。また、Ｌ／Ｌ環境ではＶｔｈが大きくなるためＶｄが降下するため、いずれにしても画像が変化してしまうという問題点が生じていた。そのため、環境センサー等の高価なセンサーを用いて、電圧制御をする必要があった。

前記のような問題点に対し、従来技術として、環境や像担持体の膜厚変動による像担持体の電位変動を抑制する手段として特許３２１４１２０号公報の技術がある。これは、帯電部材に直流電圧を印加し、帯電部材と像担持体との間に０．５μＡ以下の微小電流を流した時の印加電圧を検知し、その時の電圧をほぼ放電開始電圧に近い値とみなす。そして、その電圧に所定の電圧を加えた値で電圧制御をすることで環境や像担持体の膜厚が変わっても、像担持体の電位を一定にする方法が提案されている。
特許３２１４１２０号公報

ただし、上記の０．５μＡ以下の微小電流を流した時の印加電圧を検知する方法では、放電開始電圧以下で発生する微小電流の影響を受ける場合がある。後述するが、放電開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧印加時においても微小な電流が流れることがある。特に２μＡ以下の微小電流領域では、放電開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧を印加した場合でも微小電流が流れる。即ち、０．５μＡ以下の微小電流が流れた際の電圧を放電開始電圧Ｖｔｈとみなす方法では、Ｖｔｈを実際よりも低く判断してしまい、検知精度が悪化してしまう場合がある。

また、プロセススピードが速くなると像担持体上の単位時間当たりの帯電面積が大きくなり、流れる電流値も大きくなる。そのため、０．５μＡ以下の微小電流を流した時の電圧を検知したとしても、プロセススピードが速い時と遅い時とで放電開始電圧Ｖｔｈの検知精度が変ってきてしまう可能性がある。そこで本発明の目的は、環境や像担持体の膜厚により放電開始電圧Ｖｔｈが変化しても、画像形成時に帯電部材に印加される電圧を最適となるように制御する画像形成装置を提供することである。そして、画像形成時に、帯電部材に印加する最適な電圧とする帯電方法を提供することである。

本発明によれば、上記目的は以下の構成を特徴とする画像形成装置又は帯電方法により達成される。

静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体に当接して直流電圧を印加され前記像担持体表面を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に流れる直流電流を検出する電流検出部と、
前記帯電部材に印加される電圧を制御する制御部とを備える画像形成装置であって、
非画像形成中に、前記直流電圧の変化に対する前記直流電流の変化の変化量が所定の値以下となるまで複数の直流電圧が印加され、前記複数の直流電圧を印加された時に、前記電流検出部はそれぞれの直流電流を検出し、
前記制御部は、前記電流検出部の検出結果に応じて画像形成時に帯電部材に印加される直流電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。

本願発明によれば、環境や像担持体の膜厚により放電開始電圧Ｖｔｈが変化しても、画像形成時に帯電部材に印加される電圧を適当に制御することができる。

図１は本発明の画像形成装置の概略構成図である。

１は像担持体（被帯電体）としての感光体ドラムである。本例の感光体ドラム１は直径３０ｍｍの円筒状ＯＰＣ感光体であり、紙面に垂直方向の中心軸線を中心に矢示の時計方向Ｘに所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。本例では１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。感光体ドラム１は、基層の上に、電荷発生層（ＣＧ層）、電荷移動層（ＣＴ層）を積層させた構成となっている。

２はこの感光体ドラム１に接触させた帯電部材としての帯電ローラである。帯電ローラ２は感光体ドラム１に当接している。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２は、直流電圧制御回路（ＨＶＴ、電源部）３から所定の帯電バイアスを印加され、感光体ドラム１の周面は所定の極性・電位に一様に帯電（本例は負帯電）される。

次いで感光体ドラム１の帯電処理面に、レーザビームスキャナ４から画像変調されたレーザビームＬが照射（走査露光）される。走査露光により、露光部分の感光体ドラム１の電位を減衰させて静電潜像を形成する。

感光体ドラム１の回転にともなって該潜像が現像器５に対向する現像部位に到来すると、該現像器から負帯電されたトナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成される。

感光体ドラム１の回転方向に見て現像器５の下流側には導電性の転写ローラ６が感光体ドラム１に圧接配置してある。感光体ドラム１と転写ローラ６とのニップ部が転写部位を形成する。

感光体ドラム１表面に形成されたトナー像が感光体ドラムの回転につれて上記転写部位に到達するタイミングにあわせて、ガイド７から転写材Ｐが該転写部位に供給される。所定の電圧が転写ローラ６に印加されて、トナー像が感光体ドラム１の表面から転写材Ｐに転写される。

転写部位でトナー像転写を受けた転写材Ｐは定着器８へ搬送されてトナー像の定着を受け機外へ排出される。

一方、感光体の表面電位は前露光部１１により所定の電位まで除電される。感光体ドラム１面に残った転写残りトナーはウレタン製のカウンターブレード（クリーニングブレード）９によってかき落されることで、感光体ドラム１はその表面が清掃されて、次の画像形成に備えられる。

１０は制御部（ＣＰＵ）である。電源部３はこの制御部により制御される。図１４に制御回路の概略図を示す。

以下に本願発明の動作の流れを説明する。
（ａ）帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に所定の電圧を段階的に印加し、その時に帯電部材に流れる帯電電流値を検出する。なお、電圧を印加する感光体ドラム１の領域は、前露光部１１により所定の電位まで除電されている。
（ｂ）印加した電圧と検出された複数の電流値から、放電安定開始電圧Ｖａを算出し、Ｖａから放電開始電圧Ｖｔｈを求める。算出方法は後述する。
（ｃ）求めたＶｔｈにより、目標とするドラム電位Ｖｄとなるように電圧Ｖを印加するように制御する。ここでＶｄ＝Ｖ＋Ｖｔｈとなる。

感光体ドラム１の放電開始電圧Ｖｔｈは感光体ドラム１の表面電位Ｖｄと印加電圧ＶＤＣを測定することにより決定することが可能であるが、実際の装置に感光体表面電位計を組み込むのは構造が複雑化するし、コスト的にも不利である。そこで、本願発明では表面電位計を必要とはしないが、あくまで以下に提案する検出方法の検証実験を行う目的だけに表面電位計を使用した。

本実施例では帯電部材に流れる電流と感光体に流れる電流はほぼ同じ値になるため、測定の簡単な感光体ドラム１に流れる電流Ｉｄを利用する。感光体ドラム１に流れる電流Ｉｄと印加電圧ＶＤＣの関係をグラフに表すと、図５のグラフになる。このグラフより感光体表面電位Ｖｄを測らずとも感光体に流れる電流Ｉｄを測ることによって感光体の放電開始電圧Ｖｔｈをおおよそ知ることが可能だとわかる。ただし、図５において放電開始電圧Ｖｔｈ付近の電流、特に２μＡ以下の微小電流領域では、微小で不安定な流れ込み電流により放電開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧でも微小電流が流れることがわかった。即ち、従来例に記載したような０．５μＡ以下の微小電流が流れた際の電圧を放電開始電圧Ｖｔｈとする方法は、Ｖｔｈを実際よりも低く判断してしまうため、検知精度が悪化してしまう場合がある。

そこで、本実施例では、後述する放電安定開始電圧（Ｖａ）を測定することにより、放電開始電圧Ｖｔｈを精度良く検知する方法を発明した。

まず図５から、このグラフは２つの領域に区別できることがわかる。一つは、電流値が約３μＡ以下の曲線部で示される放電が不安定な領域（放電開始電圧Ｖｔｈ以下で微小電流が流れる領域）である。もう一つは、電流値が約３μＡ以上の直線部で示される放電が安定する領域（放電開始電圧Ｖｔｈ以上の領域）である。

図５の２つの領域をそれぞれ図６と図９に示す。図６は放電が不安定な領域を抜き出したグラフである。図６のグラフのプロフィールは高次式（ここでは３次式で示す）ｙ＝ａｘ^３＋ｂｘ^２＋ｃｘ＋ｄで近似することが可能である。また、図９は放電が安定する領域を抜き出したグラフであり、図９のグラフのプロフィールは１次式ｙ＝ａｘ＋ｂで表すことができた。

そこで、このような数式で表せられる２つの領域の境界の電圧である放電安定開始電圧Ｖａを以下のように検知する。図７のように、帯電ローラに印加電圧を段階的（−３０Ｖごと）にアップさせ、その時の電流を検知する。そして、電圧に対する電流値の変化量（図７のグラフの傾き）が、増化から所定の値に収束するようになる境界の電圧（境界電圧）が放電安定開始電圧Ｖａとなる。すなわち、図７において、印加電圧を段階的にアップさせた際、放電が不安定な領域においては電圧に対する電流の変化量は増加する。その後、放電が安定する領域に入ると電圧に対する電流の変化量は増加せず一定となり、この変化量が一定になる境界部分の印加電圧を放電安定開始電圧Ｖａと判断する。

これを図８で詳細に示す。図８は図７の右縦軸に帯電電流値の差分をとり、帯電電流値の差分を追加プロットしたグラフである。帯電電流値の差分は、電圧に対する電流の変化量を表している。即ち、追加プロットした部分は、電圧に対する電流のグラフを１階微分したグラフとなっている。帯電電流の差分が一定になるポイントを検知させることで、放電安定開始電圧Ｖａを求めることができた。なお、図７では、電圧に対する電流の変化量が一定になるポイントを検知しているが、当該変化量がある閾値以下になったらそこを放電開始電圧Ｖａとするようにしてもよい。また、電圧に対する電流の変化量が一定となるポイントを求めるために、直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量が０になるポイントを検知してもよい。直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量をグラフに書くと、電圧に対する電流のグラフを２階微分したグラフとなる。電圧に対する電流の変化量が一定となる領域（図７の安定領域）は、２階微分したグラフでは０となる。そこで、直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量が０となるようなポイントを求めても良い。

この求められた放電安定開始電圧Ｖａと表面電位計から求めた放電開始電圧Ｖｔｈとを比較すると│Ｖａ│−│Ｖｔｈ│＝７０Ｖとなった。なお、放電開始電圧Ｖｔｈは次のように求めている。帯電ローラに電圧Ｖｒｏｌｌｅｒを印加して感光ドラムに対して放電帯電させ、その時の感光ドラムの電位Ｖｄｒｕｍを表面電位計で測定をした。そして、Ｖｄｒｕｍ−Ｖｒｏｌｌｅｒ＝Ｖｔｈの関係式から放電開始電圧Ｖｔｈを求めた。

したがって、本実施例では、表面電位計を用いなくても、放電開始電圧Ｖａを求めて、Ｖａから補正値α＝７０Ｖ（│Ｖｔｈ│＝│Ｖａ│−７０Ｖ）を補正することにより放電開始電圧Ｖｔｈを求めることができる。このように、放電開始電圧Ｖｔｈが精度良く求められれば、画像形成時の感光ドラム電位をＶｄとしたい場合、帯電ローラに印加すべき電圧Ｖｄｃを、Ｖｄｃ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈの計算式から精度良く求めることができる。よって、放電安定化電圧Ｖａを求め、そのＶａに所定の電圧（基準電圧）を上乗せして帯電ローラに印加することにより、感光ドラムの目標電位Ｖｄとなるように制御することができる。

次に、実際にプロセススピード、感光体の膜厚、環境が変化した際に、本願発明のように放電安定開始電圧Ｖａから放電開始電圧Ｖｔｈを求めた場合と、表面電位計により測定した放電開始電圧Ｖｔｈが一致するかどうかを検討した。

（実験１）
（１）プロセススピードが変化した場合
図１０はプロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃと速い場合、１５０ｍｍ／ｓｅｃと遅い場合の印加電圧と帯電電流の関係をプロットしたグラフである。プロセススピードが変わると帯電面積が変化し、帯電面積は電流と比例することから、プロセススピードが速いと帯電電流は増加し、プロセススピードが遅いと帯電電流は減少する。また、前提として前述したようにプロセススピードが変わっても放電開始電圧Ｖｔｈは変化しないことから、放電安定開始電圧Ｖａもプロセススピードで変化しなければ理論上正しいといえる。プロセススピードを異ならせて、図８で示した検知方法を用いて放電安定開始電圧Ｖａと、Ｖａから放電開始電圧Ｖｔｈを求めた。プロセススピード以外の条件は、感光体ドラムの膜厚は３０μｍ、環境はＬ／Ｌ環境で共通とした。なお、本実施例において感光体ドラムの膜厚とは、ＣＴ層（電荷移動層）の厚さを指している。結果を表１に示す。Ｖａを用いて算出した放電開始電圧Ｖｔｈは表面電位計を用いて実測した値とほぼ同じ値となっていた。また、プロセススピードによって放電安定開始電圧Ｖａは変化していなかった。

以上のように、本願発明により求められた、放電安定化電圧Ｖａを求めることで、放電開始電圧Ｖｔｈを精度よく求めることができ、また、放電開始電圧Ｖａに所定の電圧を加えることで感光ドラムを目標電位Ｖｄに帯電させることが可能であることが解かった。

（実験２）
（２）感光体ドラムの膜厚が変化した場合
図１１は感光体ドラムの膜厚が１５μｍと薄い場合、３０μｍと厚い場合の印加電圧と帯電電流の関係をプロットしたグラフである。感光体ドラムの膜厚が変わると感光体のインピーダンスが変化し、放電開始電圧Ｖｔｈが変わる。つまり膜厚が薄いと帯電電流は増加してＶｔｈは低くなり、膜厚が厚いと帯電電流は減少してＶｔｈは高くなる。そこで、放電安定開始電圧Ｖａも放電開始電圧Ｖｔｈと同じように電圧変化すると理論上正しいと言える。

膜厚の異なる感光体ドラムについて、図８で示した検知方法を用いて放電安定開始電圧Ｖａと、Ｖａから放電開始電圧Ｖｔｈを求めた。感光ドラムの膜厚以外の条件は、プロセススピードは１５０ｍｍ／ｓｅｃ、環境はＬ／Ｌ環境で共通とした。結果を表２に示す。Ｖａを用いて算出した放電開始電圧Ｖｔｈは表面電位計を用いて実測した値とほぼ同じ値となっていた。感光ドラムの膜厚が薄くなるにつれて、放電安定開始電圧Ｖａも小さくなっており理論上と同じ結果となった。

（実験３）
（３）環境が変化した場合
図１２は環境が高温高湿（Ｈ／Ｈ）、低温低湿（Ｌ／Ｌ）の場合の印加電圧と帯電電流の関係をプロットしたグラフである。環境が変わると帯電ローラのインピーダンスが変化し、放電開始電圧Ｖｔｈが変わる。つまり高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境だと帯電電流は増加してＶｔｈは低くなり、低温低湿（Ｌ／Ｌ）だと帯電電流は減少してＶｔｈは高くなる。そこで、放電安定開始電圧Ｖａも放電開始電圧Ｖｔｈと同じように変化すると理論上正しいと言える。

環境の異なる状態（ＬＬ環境・ＨＨ環境）において、図８で示した検知方法を用いて放電安定開始電圧Ｖａと、Ｖａから放電開始電圧Ｖｔｈを求めた。環境以外の条件は、プロセススピードは１５０ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラムの膜厚は３０μｍで共通とした。結果を表３に示す。Ｖａを用いて算出した放電開始電圧Ｖｔｈは表面電位計を用いて実測した値とほぼ同じ値となっていた。感光ドラムの膜厚が薄くなるにつれて、放電安定開始電圧Ｖａも小さくなっており理論上と同じ結果となった。

上記の（１）、（２）、（３）において、放電安定開始電圧Ｖａから放電開始電圧Ｖｔｈを求める際の補正値として、本実施例では７０Ｖとしたが値はこの限りではない。放電安定開始電圧Ｖａと、放電開始電圧Ｖｔｈとの差は、感光体ドラムや帯電ローラ等により決まってくる値であり補正値としてはそれぞれの画像形成装置によって異なってくる。

以上の実験により、プロセススピード、感光体ドラムの膜厚、環境が変っても、放電安定開始電圧Ｖａを求めることにより、精度よく放電開始電圧Ｖｔｈを求めることができる。また、Ｖａに所定の電圧を加えることで感光ドラムを目標電位Ｖｄに帯電させることが可能であることが解かった。

以下に具体的な実施例を説明する。図１は本発明の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の構成は検証実験で用いた画像形成装置とほぼ同一である。

１は像担持体（被帯電体）としての感光体ドラムである。本例の該感光体ドラム１は直径３０ｍｍの円筒状ＯＰＣ感光体であり、紙面に垂直方向の中心軸線を中心に矢示の時計方向Ｘに所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。本例では１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。感光体ドラム１は、基層の上に、電荷発生層（ＣＧ層）、電荷移動層（ＣＴ層）を積層させた構成となっている。

２はこの感光体ドラム１に接触させた帯電部材としての帯電ローラである。帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転に従動して回転し、また直流電圧制御回路（ＨＶＴ、電源部）３から所定の帯電バイアスが印加され、感光体ドラム１の周面が所定の極性・電位に一様に帯電（本例は負帯電）される。

次いで感光体ドラム１の帯電処理面に、レーザビームスキャナ４から画像変調されたレーザビームＬが照射（走査露光）され、露光部分の電位を減衰させて静電潜像が形成される。

該感光体ドラム１の回転にともなって該潜像が現像器５に対向する現像部位に到来すると、該現像器から負帯電されたトナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成される。

感光体ドラム１の回転方向に見て現像器５の下流側には導電性の転写ローラ６が感光体ドラム１に圧接配置してあって、両者感光体ドラム１と転写ローラ６のニップ部が転写部位を形成している。

感光体ドラム１表面に形成されたトナー像が感光体ドラムの回転につれて上記転写部位に到達すると、これとタイミングをあわせて、ガイド７から転写材Ｐが該転写部位に供給される。所定の電圧が転写ローラ６に印加されて、トナー像が感光体ドラム１の表面から転写材Ｐに転写される。

一方、感光体の表面電位は前露光部１１により所定の電位まで除電される。感光体ドラム１面に残った転写残りトナーはウレタン製のカウンターブレード（クリーニングブレード）９によってかき落されることで、感光体ドラム１はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。

１０はコントロール部（ＣＰＵ）である。直流電流検知回路１２及び電源部（直流電圧制御回路）３はこのコントロール部により制御される。図１４に制御回路の概略図を示す。

以下に本願発明の動作の流れを説明する。

なお、電圧の制御の方法としては、図１３に示すようなフローチャートに基いて帯電ローラに印加される電圧の制御を行なうことができる。

非画像形成時に異なる大きさの複数の直流電圧を段階的に印加（Ｖｎ，Ｖｎ＋１、Ｖｎ＋２・・・・）し、その時に帯電ローラに流れる複数の電流（Ｉｎ、Ｉｎ＋１、Ｉｎ＋２・・・）を測定する（Ｓ１，Ｓ２）。ここで、非画像形成時とは、感光体ドラム１上にトナー像を形成を行わない時を指す。非画像形成時とは、例えば、画像形成装置の電源スイッチオン時の準備動作時（前多回転時）、プリント信号がオンされて画像形成が始まるまでの準備動作時間（前回転時）が挙げられる。

そして、帯電電流の差分（Ｉｎ＋１−Ｉｎ、Ｉｎ＋２−Ｉｎ１、・・・・）を計算することにより、電圧に対する電流の変化量を算出する。（Ｓ３）
そして、帯電電流の差分が増化から一定になる境界部分の電圧（放電安定開始電圧Ｖａ）を検出する。（Ｓ４、Ｓ５）
そして、Ｖａに基いて画像形成時に印加電圧Ｖｄｃを帯電ローラに印加する。（Ｓ６）具体的には、Ｖａに所定の電圧を加えて所望の感光ドラムの目標電位Ｖｄとなるように印加電圧Ｖｄｃを設定する。本実施例において、補正値が７０Ｖ、Ｖａ＝−６４０Ｖ、Ｖｔｈ＝−５７０Ｖ、Ｖｄ＝−６００Ｖであったとすれば、
│Ｖｄｃ│＝│Ｖｄ│＋│Ｖｔｈ│＝│Ｖｄ│＋（│Ｖａ│−７０（Ｖ））
の関係式から、画像形成時に帯電ローラには−１１７０Ｖの電圧を印加すればよいことになる。

放電安定開始電圧Ｖａは通常画像形成時に印加される電圧と比較して小さい値であるため、Ｖａを求めるために非画像形成時に印加する電圧も小さい電圧ですむことになる。よって、非画像形成時に必要以上の大きな放電を起さずに、画像形成時に帯電ローラに印加する電圧を決定することができ、放電による感光体ドラムの削れを抑制することができる。特に、非画像形成時に印加する電圧を小さい値から大きい値へと順に印加していき、放電安定開始電圧Ｖａが求まった時点で、直ちに電圧印加を終了するように制御すれば、大きい電圧をかけなくてもよいためさらに好ましい。

このように、本願発明では、非画像形成中に、複数の直流電圧を印加し、その時に帯電部材に流れる直流電流を電流検出部でそれぞれ検出する。この電圧の印加は、直流電圧に対する直流電流の変化量が一定となるまで電圧を印加する。即ち、直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量が０となるまで複数の直流電圧を印加する。制御部は、電流検出部の検出結果に応じて画像形成時に帯電部材に印加される直流電圧を制御する。上記実施例では、直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量が０となるポイント（放電安定開始電圧）Ｖａを求める。制御部は、所望の電位に感光体ドラム１を帯電できるように、Ｖａに基準電圧を上乗せした電圧を、画像形成時に帯電部材に印加している。

また、上記実施例では、放電の安定領域を求めるために直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量が０となるまで複数の直流電圧を印加しているが、これに限られるものではない。直流電圧に対する直流電流の変化量がほぼ一定になった時に、放電が安定したと考えて、直流電圧の変化に対する直流電流の変化の変化量が所定値以下（例えば略０）となるまで直流電圧を印加するようにしてもよい。

また、上記実施例では、放電安定開始電圧Ｖａを求めた後、Ｖａから補正値７０Ｖをひいた値をＶｔｈとしているが、Ｖｔｈの算出方法はこれに限られるものではない。例えば、図５のように電流Ｉｄと印加電圧ＶＤＣの関係から、放電安定開始電圧Ｖａ以上の領域の２点から直線を伸ばして、印加電圧ＶＤＣの軸と交わった点を放電開始電圧Ｖｔｈとしてもよい。

本発明の第一の実施例に係る、画像形成装置に装着するプロセスカートリッジの縦断面図。本発明の第一の実施例に係る、プロセススピードにおける印加電圧とドラム電位との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、感光体の膜厚における印加電圧とドラム電位との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、環境における印加電圧とドラム電位との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、印加電圧と帯電電流との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、図５の放電の不安定な領域のみを示した図。本発明の第一の実施例に係る、一定電圧を段階的にアップさせた時の電流値の増加を示した図。本発明の第一の実施例に係る、一定電圧を段階的にアップさせた時の電流値の増加分と放電安定開始電圧を示した図。本発明の第一の実施例に係る、図５の放電安定領域のみを示した図。本発明の第一の実施例に係る、プロセススピードにおける放電開始電圧と放電安定開始電圧との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、感光体の膜厚における放電開始電圧と放電安定開始電圧との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、環境における放電開始電圧と放電安定開始電圧との関係を示した図。本発明の第一の実施例に係る、制御動作のフローチャートを示した図。本発明の第一の実施例に係る制御回路の概略図。

符号の説明

１像担持体
２帯電部材
３電源部
４レーザビームスキャナ
５現像器
６転写ローラ
７ガイド
８定着器
９クリーニングブレード
１０ＣＰＵ
１１前露光部
１２電流検知回路
Ｌレーザビーム
Ｐ転写材

Claims

静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体に当接して直流電圧を印加され前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に流れる直流電流を検出する電流検出部と、
前記帯電部材に印加される電圧を制御する制御部とを備える画像形成装置であって、
非画像形成中に、前記直流電圧の変化に対する前記直流電流の変化の変化量が所定の値以下となるまで複数の直流電圧が印加され、前記複数の直流電圧を印加された時に、前記電流検出部はそれぞれの直流電流を検出し、
前記制御部は、前記電流検出部の検出結果に応じて画像形成時に帯電部材に印加される直流電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記直流電圧の変化に対する前記直流電流の変化の変化量が所定の値以下となる領域の、直流電流の値に応じて画像形成時に印加される電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記直流電圧の変化に対する前記直流電流の変化の変化量が所定の値より大きい状態から所定の値以下となった時の直流電圧を境界電圧として、
前記画像形成時に印加される電圧は、前記境界電圧に基準電圧を上乗せした電圧であ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。
前記直流電圧の変化に対する前記直流電流の変化の変化量が所定の値より大きい状態から所定の値以下となった時の直流電圧を境界電圧として、
非画像形成時に前記帯電部材に異なる複数の直流電圧を印加する時は、小さい電圧から大きい電圧へと段階的に印加していき、前記境界電圧が算出された時点で直流電圧の印加を終了することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。