JP2011028062A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電流制御の実行間隔を長くすることで生産性の低下を抑制しつつ、連続画像形成中でも画像の品質を安定させる。
【解決手段】第１の決定手段は、交流電圧と交流電流との電圧電流特性を決定する。第２の決定手段は、第１の決定手段により決定され電圧電流特性に基づいて帯電部材と像担持体との間に流れる放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定する。調整手段は、第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧に加えて、像担持体における所望の帯電電位に相当する所定の直流電圧（Ｖｄ）を印加したときにも放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるように帯電部材に流れる交流電流の電流値を調整する。定電流制御手段は、調整手段による調整後の交流電流の電流値（Ｉ５’）を目標値として帯電電圧印加手段を定電流制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特にその帯電電圧制御技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光ドラムの表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電処理を実行する。この帯電処理では、帯電ローラを感光ドラムの表面に当接させ、この帯電ローラに交流電圧を印加して感光ドラムの表面を帯電させる。このような交流電圧の電圧値Ｖｃと帯電ローラに流れる交流電流の電流値Ｉｃとの関係は一定となることが望ましいが、実際には、感光ドラムの膜厚、帯電ローラの長期通電による劣化の度合い、環境温度などにより変化してしまう。とりわけ、この関係が一定にならないと、過剰放電が発生し、形成される画像の品質が低下することがある。

そこで、長期に亘り、高品質な画像を安定して供給するためには、過剰放電を起こさず、均一な帯電を行なうことができるように、帯電ローラに印加する交流電圧の電圧値および帯電ローラに流れる交流電流の電流値を制御する必要がある。この制御方法として、画像形成時に所望の放電電流量を得るための交流電圧の電圧値を決定する放電電流制御方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００１−２０１９２１号公報

ところで、連続画像形成時には時間の経過とともに機内の温度が著しく上昇するため、帯電ローラの特性も時間の経過に応じて変化する。それ故、所望の放電電流量を常に維持するためには、一定時間毎または一定の画像形成枚数毎に放電電流制御を実行する必要がある。しかし、連続画像形成中に放電電流制御を実行すべきタイミングが到来すると、画像形成が一旦中断される。すなわち、生産性が落ち、ユーザの利便性が損なわれる。よって、放電電流制御の実行頻度はできる限り、少ないほうが良い。例えば、定電流方式により交流電圧の電圧値を制御すると、機内昇温により帯電ローラの抵抗が低下しても、交流電圧の電圧値を低く抑えることができる。よって、定電流方式では、定電圧方式に比して放電電流量を小さくすることができる。これにより、放電電流制御の実行間隔を長くすることができるだろう。

しかし、放電電流制御で求めた電流値に従って帯電交流電圧の制御を定電流方式で行なおうとすると、画像形成中の帯電交流電圧の振幅が放電電流制御で求めたものより小さくなってしまうという問題があることがわかった。これは、画像形成時には印加する直流電圧Ｖｄを、放電電流制御を実行する際には印加していないことが原因である。なお、直流電圧を印加しない理由は、帯電後の感光ドラムの電位と現像電位の電位差を所定の電位差にしないと感光ドラムへのキャリアの付着や現像剤付着等が起きてしまうからである。このように放電電流が不足すると、帯電不良が発生して画像の品質が低下する。とりわけ、連続画像形成中には短時間で画像の品質が低下し始めるといった問題が発生する。

そこで、本発明は、このような課題を解決することを目的とする。例えば、本発明は、放電電流制御の実行間隔を長くすることで生産性の低下を抑制しつつ、連続画像形成中でも画像の品質を安定させることを目的とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体、帯電部材、帯電電圧印加手段、電流値検出手段、第１の決定手段、第２の決定手段、調整手段及び定電流制御手段を備える。帯電部材は、像担持体に対向して配置される。帯電電圧印加手段は、像担持体の表面を一様に帯電するための帯電電圧を帯電部材に印加する。電流値検出手段は、帯電部材に流れる交流電流の電流値を検出する。帯電電圧印加手段により帯電部材に複数の交流電圧（Ｖ１〜Ｖ４）を順次印加して帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ１〜Ｉ４）を電流値検出手段により検出する。これにより、第１の決定手段は、交流電圧と交流電流との電圧電流特性を決定する。第２の決定手段は、第１の決定手段により決定され電圧電流特性に基づいて帯電部材と像担持体との間に流れる放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定する。調整手段は、第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧に加えて、像担持体における所望の帯電電位に相当する所定の直流電圧（Ｖｄ）を印加したときにも放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるように帯電部材に流れる交流電流の電流値を調整する。定電流制御手段は、調整手段による調整後の交流電流の電流値（Ｉ５’）を目標値として帯電電圧印加手段を定電流制御する。

本発明によれば、定電流制御によって放電電流制御の実行間隔を長くすることで生産性の低下を抑制できる。さらに、交流電圧に加えて、像担持体の帯電電位に相当する直流電圧を印加したときにも放電電流の電流値が所定値となるように帯電部材に流れる交流電流の電流値を調整することで、連続画像形成中でも画像の品質を安定させることができる。

画像形成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 帯電ローラに印加する帯電電圧を生成する帯電電圧生成回路と帯電生成回路を制御する制御部とを示すブロック図である。 放電電流制御を行なう際の帯電電圧の電圧値と帯電ローラに流れる電流の電流値との関係を模式的に示す図である。 第１の実施の形態における放電電流制御を含む制御手順を示したフローチャートである。 放電電流制御を行なう際の帯電電圧の電圧値と帯電ローラに流れる電流の電流値との関係を模式的に示す図である。 第２の実施の形態における放電電流制御を含む制御手順を示したフローチャートである。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーによりカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。なお、本発明は、１色のトナーによりモノクロ画像を形成する画像形成装置に適用できる。画像形成装置１００は、各色のトナー像をそれぞれ形成するための複数の画像形成ユニット１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを備える。各画像形成ユニットは、画像信号に基づいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー像をそれぞれ形成する。各画像形成ユニットは、像担持体である感光ドラム１、帯電部材である帯電ローラ２、レーザ露光装置３、現像器４および一次転写ローラ５を有する。

ここで、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面と接触ないしは近接するよう対向して配置されている。感光ドラム１の表面と接触している場合、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２には帯電電圧が印加され、この帯電ローラ２を介して感光ドラム１の表面は、所定の電位（マイナスの電位）に均一に帯電される。ＡＣ帯電方式では、直流電圧（例：−３００Ｖ〜−９００Ｖ）に加えて、正弦波の交流電圧（例：１３００Ｖ〜２０００Ｖ）が重畳されて帯電電圧となり、この帯電電圧が帯電ローラ２に印加される。図１では、帯電部材として帯電ローラが用いられているが、これに代えて、他の形状の帯電部材を用いることも可能である。また、帯電部材と感光ドラム１との間の放電が保障されていれば、帯電部材を感光ドラム１と近接して（例：両者間に１０μｍ程度の間隙を空けて）配置することも可能である。

レーザ露光装置３は、画像信号に基づいてレーザ光を変調する。そして、レーザ露光装置３は、変調されたレーザ光を感光ドラム１に照射し、感光ドラム１の表面を露光走査する。これにより、感光ドラム１の表面には、対応する色の静電潜像が形成される。

現像器４は、現像スリーブ１５を有している。現像スリーブ１５は、イエローのトナーを感光ドラム１に供給するように回転する。ここで、現像スリーブ１５には、現像電圧が印加される。現像電圧は、例えば、−１５０Ｖ〜−７００Ｖの直流電圧と１０００Ｖ〜２０００Ｖの交流電圧とを重畳した電圧である。これにより、負の電位に帯電されているトナーが感光ドラム１に供給され、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像がトナー像に現像される。

一次転写ローラ５は、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト６に転写させるためのローラである。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト６の移動に従動して回転する。一次転写ローラ５には、トナーと逆電位の直流電圧が一次転写電圧として印加される。

各画像形成ユニット１６Ｙ〜１６Ｋによりそれぞれ形成されたトナー像は、中間転写ベルト６に順に重ね合わされて転写される（一次転写）。これにより、中間転写ベルト６上には、カラーのトナー像が形成されて担持されることになる。中間転写ベルト６に担持されたトナー像は、例えば、＋５００Ｖ〜＋７０００Ｖの電圧が印加されている二次転写ローラ８により、二次転写ローラ８と中間転写ベルト６を介して対向する転写対向ローラ７の間に送り込まれた用紙Ｐ上に転写される（二次転写）。用紙Ｐは、給紙カセット１０に収納されており、所定のタイミングに合わせて、給紙カセット１０から二次転写ローラ８と転写対向ローラ７の間に搬送される。

トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１１に送られる。定着器１１は、用紙Ｐ上のトナー像を加熱および加圧することでトナー像を用紙Ｐ上に定着させる。トナー像が定着した用紙Ｐは、搬送パス１２および排紙ローラ１３を経て、排紙トレイ１４上に排紙される。

図２は、帯電ローラに印加する帯電電圧を生成する帯電電圧生成回路と帯電生成回路を制御する制御部とを示すブロック図である。各画像形成ユニットには、図２に示すように、帯電電圧生成回路２０１が設けられている。帯電電圧生成回路２０１は、像担持体の表面を一様に帯電するための帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電圧印加手段を構成する。帯電電圧は、直流電圧に所定の周波数の交流電圧を重畳することで形成される。帯電電圧生成回路２０１は、直流電圧を生成する直流電圧生成回路２０２および正弦波の交流電圧を生成する交流電圧生成回路２０３を備えている。交流電圧生成回路２０３は、生成した交流電圧を直流電圧に重畳し、帯電電圧として出力する。交流電圧生成回路２０３には、交流電圧生成部２０６、定電圧制御回路２０７および定電流制御回路２０８が含まれる。また、交流電圧生成部２０６は、帯電ローラ２に帯電電圧が印加されたときに帯電ローラ２に流れる交流電流の電流値を検出する電流検出回路２６１と、交流電圧の電圧値を検出する電圧検出回路２６２とを備えている。電流検出回路２６１は、検出した電流値を示すＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５を出力する。電流検出回路２６１は、帯電部材に流れる交流電流の電流値を検出する電流値検出手段の一例である。さらに、電圧検出回路２６２は、検出した電圧値を示すＡＣ電圧検出信号Ｓｉｇ６を出力する。電圧検出回路２６２は、帯電部材に印加された交流電圧の電圧値を検出する電圧値検出手段の一例である。

＜交流定電圧制御＞
後に述べる放電電流制御等において、交流電圧生成回路２０３は、その帯電ローラ２への出力の交流電圧の振幅が一定になるよう、定電圧制御を実行する。定電圧制御において、定電圧制御回路２０７は、定電圧制御信号Ｓｉｇ２で指示された目標電圧と、電圧検出回路２６２が検出し出力する電圧検出信号Ｓｉｇ６が示す電圧値が同じになるように、電圧制御信号Ｓｉｇ７を制御する。

＜交流定電流制御＞
画像形成中に交流電圧生成回路２０３は、その出力である交流電流の電流値が一定になるよう定電流制御を実行する。定電流制御において、定電流制御回路２０８は、ＡＣ定電流制御信号Ｓｉｇ３で指示された目標電流とＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５が示す電流値とが同じになるようにＡＣ電圧制御信号Ｓｉｇ７を生成して交流電圧生成部２０６へ出力する。ＡＣ定電流制御信号Ｓｉｇ３は、制御部２０４のＣＰＵ２４１が出力する信号である。

直流電圧生成回路２０２が生成する直流電圧の電圧値および交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値と交流電流の電流値は制御部２０４により制御される。制御部２０４は、ＣＰＵ２４１、ＲＯＭ２４２、ＲＡＭ２４３、タイマ２４４およびカウンタ２４５を備えている。ＣＰＵ２４１は、ＲＯＭ２４２に格納されているプログラムに従い、ＲＡＭ２４３を作業領域として、画像形成装置全体を制御するともに、放電電流制御を実行する。この放電電流制御の詳細については、後述する。

制御部２０４（ＣＰＵ２４１）は、画像形成時に、直流電圧生成回路２０２が生成する直流電圧の電圧値を所定の電圧値に制御するためのＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１を直流電圧生成回路２０２に出力する。制御部２０４は、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の周波数を設定するためのＡＣクロック信号ＳＩＧ４を出力する。交流電圧の周波数は、例えば、１８００Ｈｚである。制御部２０４は、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値（ｐ−ｐ電圧値）Ｖｃを所定の電圧値（ｐ−ｐ電圧値）に制御するためのＡＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ２を出力する。このＡＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ２は、放電電流制御を実行する際に出力される。放電電流制御は、画像形成時に実行される定電流制御における目標値（定電流制御値）を決定するための制御である。また、制御部２０４は、画像形成時に、交流電圧生成回路２０３の電流検出回路２６１から出力されたＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５を取り込み、ＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５に基づいて、帯電ローラ２に流れる電流の平均値を算出する。

タイマ２４４は、前回の放電電流制御を実行したときからの経過時間を計時する。経過時間が長くなればなるほど、前回の放電電流制御の制御結果は不適切なものとなってゆく可能性が高いからである。よって、タイマ２４４によって計時された経過時間が所定時間（例：６０分）以上になると、放電電流制御が実行されることになる。

カウンタ２４５は、連続画像形成中において形成された画像の枚数をカウントするカウンタである。連続画像形成中において形成された画像の枚数が増加すればするほど、前回の放電電流制御の制御結果は不適切なものとなってゆく可能性が高い。そこで、カウンタ２４５によって計数された枚数が所定枚数（例：２００枚）以上になると、放電電流制御が実行されることになる。

制御部２０４には、画像形成装置１００内の温度および湿度を検知するための環境センサ２０５が接続されている。環境センサ２０５が検知した湿度および温度は、放電電流制御において、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値を決定するために用いられる。よって、環境センサ２０５は画像形成装置の内部環境を示す環境パラメータを測定する測定手段として機能する。制御部２０４は、決定した電圧値を示すＡＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ２を生成して出力することにより、交流電圧生成回路２０３がこの電圧値の交流電圧を出力する。

現像電圧生成回路２７０は、現像スリーブ１５に現像電圧を印加する回路である。現像電圧の電圧値は、ＣＰＵ２４１によって指定される。現像電圧生成回路２７０は、像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像電圧を印加する現像電圧印加手段の一例である。なお、現像電圧生成回路２７０は、直流電圧が印加されるときに現像電圧を現像部材である現像スリーブ１５へ印加する。

図３は、制御部２０４が放電電流制御を行なう際の帯電電圧の電圧値と帯電ローラ２に流れる電流の電流値との関係を模式的に示す図である。第１の実施の形態の放電電流制御において、ＣＰＵ２４１は、帯電ローラ２に印加する交流電圧の電圧値Ｖｃとして、電圧値Ｖｔｈ×２未満の領域（未放電領域）における異なる２つの電圧値Ｖ１、Ｖ２を決定する。ここで、電圧値Ｖｔｈは、帯電ローラに直流電圧を印加したときの被帯電体である感光ドラムへの放電開始電圧である。また、ＣＰＵ２４１は、電圧値Ｖｔｈ×２以上の領域（放電領域）における異なる２つの電圧値Ｖ３、Ｖ４を決定する。電圧値Ｖ１〜Ｖ４の複数のセットが温度および湿度と対応付けられて、環境テーブルに格納されている。環境テーブルは、ＲＯＭ２４２に記憶されている。よって、ＣＰＵ２４１は、環境センサ２０５が検出した温度および湿度に対応する電圧値Ｖ１〜Ｖ４を環境テーブルから検索して取得する。よって、ＣＰＵ２４１は、環境パラメータに基づいて、放電領域の電圧電流特性を決定するための複数の交流電圧（Ｖ１、Ｖ２）と、未放電領域の電圧電流特性を決定するための複数の交流電圧（Ｖ３、Ｖ４）とを選択する選択手段として機能する。電圧値Ｖ１〜Ｖ４のそれぞれに関しては、環境が低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）にあれば、それぞれが高い電圧値に決定され、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）にあれば、それぞれが低い電圧値に決定される。次いで、感光ドラム１が回転し、帯電ローラ２は感光ドラム１の回転に従動して回転する。

ＣＰＵ２４１は、ＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１により直流電圧生成回路２０２の出力をオフに切り替える。交流電圧生成回路２０３は、制御信号Ｓｉｇ４および制御信号Ｓｉｇ２に基づいて、１８００Ｈｚの周波数で電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧をそれぞれ生成して出力する。生成された電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧のそれぞれは、順次、帯電ローラ２に印加される。電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧がそれぞれ印加されたときに電流検出回路２６１が出力するＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５により、ＣＰＵ２４１は、帯電ローラ２に流れる交流電流の電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を取得する。例えば、電流値Ｉ１は、電圧値Ｖ１の交流電圧を印加したときに流れる交流電流の電流値である。電圧値を切り替えることで、検出される電流値も変化する。ＣＰＵ２４１は、電圧値Ｖ１〜Ｖ４と電流値Ｉ１〜Ｉ４とをそれぞれ対応付けてＲＡＭ２４３に保持する。図３において、電流値の検出が行われた点をＰ１〜Ｐ４とする。点Ｐ１〜Ｐ４の座標は、それぞれ（Ｖ１，Ｉ１）、（Ｖ２，Ｉ２）、（Ｖ３，Ｉ３）、（Ｖ４，Ｉ４）のそれぞれで表されることになる。なお、これらは交流電圧と交流電流との電圧電流特性を示している。

次いで、ＣＰＵ２４１は、電圧電流特性のうち、像担持体への放電が発生する放電領域の電圧電流特性と、像担持体への放電が発生しない未放電領域の電圧電流特性とを決定する。これは、放電領域の電圧電流特性と未放電領域の電圧電流特性とから放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定するためである。ＣＰＵ２４１は、点Ｐ１（Ｖ１，Ｉ１）と点Ｐ２（Ｖ２，Ｉ２）を結ぶ直線Ｌ１の方程式を、未放電領域の電圧電流特性として求める。さらに、ＣＰＵ２４１は、点Ｐ３（Ｖ３，Ｉ３）と点Ｐ４（Ｖ４，Ｉ４）を結ぶ直線Ｌ２の方程式を、電領域の電圧電流特性として求める。さらに、ＣＰＵ２４１は、直線Ｌ１と直線Ｌ２の交点を求める。この交点が放電開始点Ｐｃである。放電開始点Ｐｃより高い電圧領域において、直線Ｌ１と直線Ｌ２との差が放電電流の電流値を示している。ＣＰＵ２４１は、所定の放電電流量Ｉｓ（例：６０ｕＡ）となる直線Ｌ２上の点Ｐ５（Ｖ５，Ｉ５）を決定する。決定された電圧値Ｖ５は、直流電圧を印加しない場合における感光ドラム１と帯電ローラ２との間の放電電流量を所定の放電電流量Ｉｓとするための交流電圧の電圧値である。すなわち、電圧値Ｖ５の交流電圧のみを帯電ローラ２に印加することで、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の放電電流の電流値がＩｓとなる。

次に、ＣＰＵ２４１は、直流電圧と交流電圧とを重畳して帯電ローラ２に印加した状態での定電流制御値Ｉ５’を求める。ＣＰＵ２４１は、感光ドラム１を回転させるとともに、ＡＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ２を制御する。これにより、交流電圧生成部２０６は、電圧値Ｖ５の交流電圧を出力する。次に、ＣＰＵ２４１は、ＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１を制御し、直流電圧生成回路２０２が出力すべき直流電圧の電圧値を画像形成時の電圧値Ｖｄに設定する。ここで、帯電電圧と現像電圧との電位差に起因して発生しうる感光ドラム１へのキャリア付着やトナーの付着を抑制するために、現像電圧生成回路２７０は、現像電圧の電圧値を画像形成時に出力する電圧の電圧値と同様にしておく。直流電圧を印加すると帯電ローラ２における交流電流の電流値が増加する。すなわち、交流電流の電流値は、Ｉ５から、点線で示した曲線上のＩ５’へと増加する。このＩ５’は、直流電圧を印加した際に感光ドラム１と帯電ローラ２間の放電電流量を所定の放電電流量Ｉｓとするための定電流制御値である。ＣＰＵ２４１は、電流検出回路２６１により定電流制御値Ｉ５’を測定し、測定値をＲＡＭ２４３に記憶する。定電流制御回路２０８に定電流制御値Ｉ５’を設定して定電流制御を実行することで、放電電流の電流値をＩｓに維持できるようになる。

図４は、制御部２０４による放電電流制御を含む制御手順を示したフローチャートである。図４に示した制御手順はＲＯＭ２４２に格納されているプログラムに従ってＣＰＵ２４１により実行される。

Ｓ１で、ＣＰＵ２４１は、画像形成装置１００を画像形成可能な状態にするための初期化処理を実行する。この初期化処理により、感光ドラム１、中間転写ベルト６、帯電電圧生成回路２０１などが動作可能な状態に移行する。Ｓ２で、ＣＰＵ２４１は、図３を用いて説明した放電電流制御を実行する。すなわち、ＣＰＵ２４１は、直流電圧をオフにし、電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧を、順次、交流電圧生成部２０６により帯電ローラ２へ印加し、電流検出回路２６１により電流値Ｉ１〜Ｉ４を測定する。この測定結果に基づいて、ＣＰＵ２４１は、放電電流の電流値をＩｓにするための電圧値Ｖ５を決定する。ＣＰＵ２４１は、帯電電圧印加手段により帯電電圧として帯電部材に複数の交流電圧（Ｖ１〜Ｖ４）を順次印加して帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ１〜Ｉ４）を電流値検出手段により検出することで電圧電流特性を決定する第１の決定手段の一例である。同様に、ＣＰＵ２４１は、第１の決定手段により決定され電圧電流特性に基づいて帯電部材と像担持体との間に流れる放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定する第２の決定手段の一例である。

Ｓ３で、ＣＰＵ２４１は、図３を用いて説明した手法により定電流制御値Ｉ５’を決定する。すなわち、ＣＰＵ２４１は、直流電圧をオンにするとともに、放電電流制御により取得した電圧値Ｖ５の交流電流を帯電ローラ２に印加する。このときに、電流検出回路２６１が検出した交流電流の電流値Ｉ５’が定電流制御値Ｉ５’となる。このように、ＣＰＵ２４１は、決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧に重畳して直流電圧（Ｖｄ）を帯電電圧として印加したときにも放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるように帯電部材に流れる交流電流の電流値を調整する調整手段の一例である。

Ｓ４で、ＣＰＵ２４１は、タイマ２４４の計時時間ｔと画像形成枚数をカウントするカウンタ２４５のカウント値ｎをそれぞれ「０」にリセットする。Ｓ５で、ＣＰＵ２４１は、画像形成装置１００をスタンバイ状態に移行する。スタンバイ状態は、例えば、ユーザからの原稿コピー指示または外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）からのプリント指示などのジョブ開始指示の入力を受け付け可能な状態のことである。スタンバイ状態においてＣＰＵ２４１は、タイマ２４４の計時時間ｔの監視およびジョブ開始指示の入力などを監視する。

Ｓ６で、ＣＰＵ２４１は、タイマ２４４の計時時間ｔが規定時間（例：６０分）を超えたか否かを判定する。計時時間ｔが規定時間を超えてないと判定された場合、Ｓ７に進む。Ｓ７で、ＣＰＵ２４１は、ジョブ開始指示が入力されたか否かを判定する。ジョブ開始指示が入力されていないと判定された場合、Ｓ５に戻り、ＣＰＵ２４１は、スタンバイ状態を維持する。一方、ジョブ開始指示が入力されることなく、Ｓ６でタイマ２４４の計時時間ｔが規定時間を超えたと判定された場合、Ｓ２に戻る。これは、時間の経過に伴う環境変動などにより、帯電ローラ２のインピーダンスが変動する可能性があるからである。インピーダンスが変動してしまうと、定電流制御値Ｉ５’はもはや不適切な値となっている可能性が高いため、定電流制御値Ｉ５’が再決定される。タイマ２４４の計時時間ｔが規定時間を超える前にＳ７でジョブ開始指示が入力されたと判定された場合、Ｓ８に進む。

Ｓ８で、ＣＰＵ２４１は、入力されたジョブ開始指示に対応する画像形成を実行するよう各部を制御する。ここでは、ページ単位での画像形成が行われる。カウンタ２４５は、１ページの画像形成が終了するごとに、カウント値ｎを＋１ずつインクリメントする。画像形成中、ＣＰＵ２４１は、ＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１により、直流電圧の電圧値が所定の電圧値になるように直流電圧生成回路２０２を制御する。また，ＣＰＵ２４１は、ＡＣクロック信号Ｓｉｇ４により交流電圧の周波数を交流電圧生成回路２０３に設定する。また、ＣＰＵ２４１は、ＡＣ定電流制御信号Ｓｉｇ３により定電流制御値Ｉ５’を定電流制御回路２０８に指示する。定電流制御回路２０８は、定電流制御値Ｉ５’したがって交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値を制御する。定電流制御回路２０８は、調整手段による調整後の交流電流の電流値（Ｉ５’）を目標値として帯電電圧印加手段を定電流制御する定電流制御手段の一例である。１ページの画像形成が終了すると、Ｓ９に進む。

Ｓ９で、ＣＰＵ２４１は、ジョブ開始指示とカウント値ｎとに基づいて最終ページの画像形成が終了したか否かを判定する。ジョブ開始指示には、画像形成すべきページ数のデータが含まれているものとする。最終ページの画像形成が終了していないと判定された場合、Ｓ１０に進む。

Ｓ１０で、ＣＰＵ２４１は、連続画像形成中に放電電流制御を再度実行すべき条件が満たされたか否かを判定する。例えば、ＣＰＵ２４１は、カウンタ２４５のカウント値ｎが規定枚数（例：２００枚）以上に達したか（第１の条件）、または、タイマ２４４の計時時間ｔが規定時間を超えたか（第２の条件）を判定する。いずれの条件も満たされていない場合、Ｓ８に戻り、次ページの画像形成を行なう。一方、第１の条件と第２の条件とのうち少なくとも一方が満たされていれば、Ｓ１１に進む。

Ｓ１１で、ＣＰＵ２４１は、連続画像形成に放電電流制御を割り込ませて実行する。Ｓ１１での放電電流制御の内容は、基本的に、Ｓ２の放電電流制御と同一の内容である。Ｓ１２で、ＣＰＵ２４１は、定電流制御値Ｉ５’を決定する。Ｓ１２は、Ｓ３と同等のステップである。その後、Ｓ１３に進む。Ｓ１３で、ＣＰＵ２４１は、タイマ２４４の計時時間ｔとカウンタ２４５のカウント値ｎをそれぞれ「０」にリセットする。その後、Ｓ８に戻り、ＣＰＵ２４１は、次ページに対する画像形成を実行する。

なお、Ｓ９で、カウント値ｎが規定枚数に達することなく、かつ、計時時間ｔが規定時間を超えることなく、最終ページの画像形成が終了したと判定された場合、Ｓ５に戻る。この場合、タイマ２４４の計時時間ｔとカウンタ２４５のカウント値ｎはそのまま維持される。

本実施の形態によれば、放電電流制御の後に、帯電電圧に画像形成時の直流電圧を印加した状態での交流電流の電流値を測定して、画像形成時に交流電圧を定電流制御する際の設定電流として使用する。よって、連続画像形成中においても、帯電電圧の振幅が不足しにくくなり、画像の品質の低下が発生しにくくなる。また、定電流制御を利用することで、放電電流制御の実行間隔を長く設定できるようになる。これは、定電流方式では、定電圧制御方式と比較して、上述した規定時間や規定枚数を増やすことが可能となるためである。

また、放電領域の電圧電流特性と未放電領域の電圧電流特性とから放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定することで、定電流制御値Ｉ５’の精度を維持することができる。

さらに、環境パラメータに基づいて放電領域の電圧電流特性を決定するための複数の交流電圧（Ｖ３、Ｖ４）と未放電領域の電圧電流特性を決定するための複数の交流電圧（Ｖ１、Ｖ２）とを選択することで、環境変動にも追従しやすくなる。

なお、現像電圧生成回路２７０は、現像電圧の電圧値を画像形成時に出力する電圧の電圧値と同様にしておくことで、帯電電圧と現像電圧との電位差に起因して発生しうる感光ドラム１へのキャリア付着やトナーの付着を抑制できる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、放電電流制御を実行することで交流電圧の電圧値Ｖ５を決定し、電圧値Ｖ５の交流電圧と直流電圧とを重畳して帯電ローラ２に印加したときに検出された電流値Ｉ５’を定電流制御値としていた。一方、第２の実施の形態では、放電電流制御を実行することで交流電圧の電圧値Ｖ５を決定し、電圧値Ｖ５の交流電圧と直流電圧とを重畳して帯電ローラ２に印加して電圧値Ｖ５’を検出し、検出される電圧値が電圧値Ｖ５となるように、交流電流の電流値を補正する。

図５は、制御部２０４が放電電流制御を行なう際の帯電電圧の電圧値と帯電ローラ２に流れる電流の電流値との関係を模式的に示す図である。図６は、制御部２０４による放電電流制御を含む制御手順を示したフローチャートである。図３や図４と共通する事項には同一の参照符号を付与することで、説明を簡潔にする。図５によれば、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、点Ｐ１〜Ｐ４が決定され、それに基づいて点Ｐ５（Ｖ５，Ｉ５）が決定される（Ｓ２、Ｓ１１）。この求められた電圧値Ｖ５は、直流電圧を印加しない状態で放電電流の電流値Ｉｓを達成する交流電圧の電圧値である。

第１の実施の形態では、放電電流制御に引き続いて帯電電圧として直流電圧を印加して交流電流の電流値Ｉ５’を測定したが、第２の実施の形態では、交流電流の電流値Ｉ５’の測定を実行しない。図６によれば、Ｓ３とＳ１２が省略されている。その代わり、画像形成時に使用される定電流制御値の決定（Ｓ１４）をプリントジョブの開始時に実行している。すなわち、プリントジョブの開始（Ｓ７でＹｅｓ）されると、Ｓ１４に進む。Ｓ１４で、ＣＰＵ２４１は、Ｓｉｇ３により交流電流の電流値Ｉ５に設定し、定電流制御により交流電圧を印加する。次に、ＣＰＵ２４１は、Ｓｉｇ１を制御し、直流電圧生成回路２０２により直流電圧を画像形成時の電圧Ｖｄに設定する。ここで、電圧検出回路２６２が検出する交流電圧の電圧値は、直流電圧の影響により、Ｖ５からＶ５’へ減少してしまう。

そこで、第２の実施の形態では、ＣＰＵ２４１が、電圧検出回路２６２によって検出される交流電圧の電圧値がＶ５になるように、定電流制御値をＩ５からＩ５’に補正する。定電流制御値Ｉ５’は、直線Ｌ２の電圧／電流傾きで、Ｖ５’がＶ５になるように、元の電流値Ｉ５から増加させることで、達成される。この定電流制御値Ｉ５’が、交流電圧に加えて直流電圧を印加した際に感光ドラム１と帯電ローラ２との間の放電電流量を所定の放電電流量Ｉｓとする定電流制御値となる。Ｓ１４が終了すると、Ｓ８に進む。

第２の実施の形態によれば、画像形成に先立って、帯電電圧の交流電圧を定電流制御して画像形成時の直流電圧を印加した状態での交流電圧の電圧値を測定し、その電圧値が所定の放電電流が得られる電圧値になるように定電流制御値を補正する。すなわち、ＣＰＵ２４１は、像担持体における所望の帯電電位に相当する所定の直流電圧（Ｖｄ）と、第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧とを印加したときに、帯電部材と像担持体との間に生じる電位差（Ｖ５’）を電圧値検出手段により検出し、当電位差が第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）となるように、交流電流の電流値を補正する調整手段として機能する。よって、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の効果を発揮することができる。

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に対向して配置された帯電部材と、
   前記像担持体の表面を一様に帯電するための帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電圧印加手段と、
   前記帯電部材に流れる交流電流の電流値を検出する電流値検出手段と、
   前記帯電電圧印加手段により前記帯電電圧として前記帯電部材に複数の交流電圧（Ｖ１〜Ｖ４）を順次印加して前記帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ１〜Ｉ４）を前記電流値検出手段により検出することで該交流電圧と該交流電流との電圧電流特性を決定する第１の決定手段と、
   前記第１の決定手段により決定され電圧電流特性に基づいて前記帯電部材と前記像担持体との間に流れる放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定する第２の決定手段と、
   前記第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧に重畳して前記像担持体における帯電電位に相当する直流電圧（Ｖｄ）を前記帯電電圧として印加したときにも前記放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるように前記帯電部材に流れる交流電流の電流値を調整する調整手段と、
   前記調整手段による調整後の交流電流の電流値（Ｉ５’）を目標値として前記帯電電圧印加手段を定電流制御する定電流制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記調整手段は、前記直流電圧（Ｖｄ）と、前記第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧とを印加したときに前記帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ５’）を前記電流値検出手段により検出し、
   前記定電流制御手段は、前記検出された電流値（Ｉ５’）にしたがって前記帯電電圧印加手段を定電流制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯電部材に印加された交流電圧の電圧値を検出する電圧値検出手段をさらに備え
   前記調整手段は、
   前記直流電圧（Ｖｄ）と、前記第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧とを印加したときに、前記帯電部材と前記像担持体との間に生じる電位差（Ｖ５’）を前記電圧値検出手段により検出し、当該電位差が前記第２の決定手段により決定された電圧値（Ｖ５）となるように、前記交流電流の電流値を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像電圧を印加する現像電圧印加手段をさらに備え、
   前記現像電圧印加手段は、前記直流電圧が印加されるときに前記現像電圧を印加することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の決定手段は、前記電圧電流特性のうち、前記像担持体への放電が発生する放電領域の電圧電流特性と、前記像担持体への放電が発生しない未放電領域の電圧電流特性とを決定し、
   前記第２の決定手段は、前記未放電領域の電圧電流特性と前記放電領域の電圧電流特性とから前記放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの前記帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ５）と前記交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを決定する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置の内部環境を示す環境パラメータを測定する測定手段と、
   前記環境パラメータに基づいて、前記未放電領域の電圧電流特性を決定するための複数の交流電圧（Ｖ１、Ｖ２）と、前記放電領域の電圧電流特性を決定するための複数の交流電圧（Ｖ３、Ｖ４）とを選択する選択手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 像担持体と、
   前記像担持体に対向して配置された帯電部材と、
   前記像担持体の表面を一様に帯電するための帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電電圧印加手段と、
   前記帯電部材に流れる交流電流の電流値を検出する電流値検出手段と
   を備えた画像形成装置における制御方法であって、
   前記帯電電圧印加手段により前記帯電電圧として前記帯電部材に複数の交流電圧（Ｖ１〜Ｖ４）を順次印加して前記帯電部材に流れる交流電流の電流値（Ｉ１〜Ｉ４）を前記電流値検出手段により検出することで該交流電圧と該交流電流との電圧電流特性を決定する第１の決定工程と、
   前記帯電部材と前記像担持体との間に流れる放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるときの交流電流の電流値（Ｉ５）と交流電圧の電圧値（Ｖ５）とを前記第１の決定工程において決定され電圧電流特性に基づいて決定する第２の決定工程と、
   前記第２の決定工程において決定された電圧値（Ｖ５）の交流電圧に重畳して前記像担持体における帯電電位に相当する直流電圧（Ｖｄ）を前記帯電電圧として印加したときにも前記放電電流の電流値が所定値（Ｉｓ）となるように前記帯電部材に流れる交流電流の電流値を調整する調整工程と、
   前記調整工程において調整後の交流電流の電流値（Ｉ５’）を目標値として前記帯電電圧印加手段を定電流制御する定電流制御工程と
   を備えたことを特徴とする制御方法。

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