JP2016164604A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面電位を短時間に精度よく簡易に求めることが可能な技術を提供する。
【解決手段】電圧印加部材が像担持体に印加した印加電圧値と、該印加電圧値による電圧印加によって電流検出部が検出する検出電流値と、の関係式を算出する算出部を備え、算出部が算出した関係式に基づいて、トナー像を形成するための静電潜像が像担持体の表面に形成される画像形成装置において、算出部は、像担持体の帯電状態が第１状態における関係式である第１関係式を、第１状態における大きさの異なる複数の印加電圧値と、複数の印加電圧値に対応する複数の検出電流値と、に基づいて算出し、帯電状態が第１状態とは異なる第２状態における関係式である第２関係式を、第２状態における１の印加電圧値と、１の印加電圧値に対応する１の検出電流値と、第１関係式と、に基づいて算出する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

レーザープリンターなどの電子写真画像形成装置は、像担持体としての感光体（以下ドラムと称す）表面に対し帯電、露光、現像、転写のプロセスを行うことで、記録材に現像剤を定着させる。その際、ドラムの表面電位は耐久変化（感光体の削れによる膜厚減、帯電部材の抵抗上昇や汚れ）や環境変化（温湿度変化）により影響を受けることが知られている。そのため良好な画質を得るためにはＰＱ（Ｐｒｉｎｔ Ｑｕａｌｉｔｙ）コントロールとして、耐久変化や環境変化に応じて帯電や現像時に印加する高圧バイアスやレーザー光量を可変させて各画像形成プロセス時に最適なドラム電位を得ることが必要である。

特許文献１には、露光後のドラム電位に対し再帯電時に帯電部材に流れる電流を測定することで電位を検知する構成が開示されている。しかし、特許文献１の構成では、露光から再帯電するまでの画像形成プロセスが長く、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、再帯電のプロセスを踏む必要がある。そのため、ドラム電位の減衰（暗減衰）や部材の劣化（ドラムと接触している部材の摺擦、ドラムの膜厚変動、露光や転写バラツキ、帯電部材の抵抗変化や汚れ）等で検知精度が悪化する場合が有る。

特許文献２には、被転写体の表面電位を電位センサー等で直接測定し最適なバイアスを設定する構成が開示されている。しかし、特許文献２の構成は、電位センサー自体が高価であり、センサーを配置するスペースも確保しなければならず、装置のコストアップと大型化が避けられない。

そこで近年、特許文献３において、図３に示されるような構成が提案されている。図３に示す構成は、帯電２０後のドラム表面２１に転写ローラ２２で複数の電圧を印加して、ドラムに流れる電流２３を検出することで正と負の放電開始電圧を検知し、その演算によってドラム電位を求めるものである。ここで、ドラム電位（表面電位）とは、画像形成工程における各種電位制御において基準とされるものであり、例えば、ドラム表面２１に電圧を印加して検出される電流２３の値がゼロとなる印加電圧値で表される。この構成は、前述した特許文献１の課題であった画像形成プロセスが長いことや、それに伴う検知精度の悪化を回避でき、且つ特許文献２の課題であった装置のコストアップと大型化も回避できる。

特開平５−３０７２８７号公報 特開２００９−１３９９１２号公報 特開２０１３−１２５０９７号公報

しかしながら、ドラムは、画像形成工程の１工程の中で帯電や露光等の電位操作により種々の帯電状態が形成され、その状態ごとに表面電位は変化し、適切な電位設定も状態ごとに異なるものとなる。特許文献３の構成では、状態ごとに異なるドラム電位をそれぞれ検知しようとすると毎回、印加電圧と検知電流により正と負の放電開始電圧を検知することが必要であり検知時間が多くかかってしまう。また正の放電開始電圧を求める際にドラ
ム表面がプラスに帯電し、プラスメモリーが発生し精度が悪化する場合があった。

本発明の目的は、像担持体の表面電位を短時間に精度よく簡易に求めることが可能な技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成するためのトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部と、
帯電した前記像担持体の表面を露光する露光部と、
前記像担持体に電圧を印加する電圧印加部材と、
前記像担持体に流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記電圧印加部材が前記像担持体に印加した印加電圧値と、該印加電圧値による電圧印加によって前記電流検出部が検出する検出電流値と、の関係式を算出する算出部と、
を備え、
前記算出部が算出した前記関係式に基づいて、前記トナー像を形成するための静電潜像が前記像担持体の表面に形成される画像形成装置において、
前記算出部は、
前記像担持体の帯電状態が第１状態における前記関係式である第１関係式を、前記第１状態における大きさの異なる複数の印加電圧値と、前記複数の印加電圧値に対応する複数の検出電流値と、に基づいて算出し、
前記帯電状態が前記第１状態とは異なる第２状態における前記関係式である第２関係式を、前記第２状態における１の印加電圧値と、前記１の印加電圧値に対応する１の検出電流値と、前記第１関係式と、に基づいて算出することを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の表面電位を短時間に精度よく簡易に求めることができる。

本発明の実施例の画像形成装置の概略図 本発明の実施例の画像形成装置の概略断面図 従来のドラム表面電位の算出方法を説明する図 放電開始電圧の検知を説明する図 ドラム表面電位の算出方法を説明する図 転写部材への印加電圧と検知電流の関係式を示す図 露光電位及び帯電電位の検知フローの一例を示す図 露光電位の検知を示す図 帯電電位の検知を示す図 本発明の実施例１による露光電位及び帯電電位の検知を示す図 本発明の実施例１による露光電位及び帯電電位の検知フローを示す図 本発明の実施例２による露光電位及び帯電電位の検知を示す図 本発明の実施例２による露光電位及び帯電電位の検知フローを示す図 本発明の実施例と比較例との比較実験結果を示す図 図８の露光電位の検知方法の手順表 図９の帯電電位の検知方法の手順表

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更される
べきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図２は、本発明の実施例に係る電子写真方式の画像形成装置の一例の概略構成を示す模式的断面図である。

画像形成装置本体Ｍのほぼ中央には、被帯電体としてのドラム型の像担持体である感光ドラム１が配設されている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性ドラム基体の外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成したものであり、軸心を中心にして、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。

感光ドラム１の表面は、後述する帯電手段としての帯電バイアスを印加した帯電ローラ２により所定の極性・電位に均一に帯電処理される。帯電後の感光ドラム１表面は、露光手段としてのレーザビームスキャナ３から出力された、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームの走査露光を受けて、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この形成潜像は、現像手段としての現像器５ならびに現像バイアスによって現像剤４（トナー）が付着されてトナー像（現像剤像）として現像される。一方、記録材６は給紙ローラ（不図示）によって給紙され、感光ドラム１上に書き込まれたトナー像と同期をとるように感光ドラム１と転写ローラ８との間の転写ニップ部に送られて表面にトナー像が転写される。転写ローラ８には転写時に転写バイアス印加電源から転写バイアスが印加される。トナー像の転写を受けた記録材６は、感光ドラム１表面から分離されて定着手段としての定着器１０に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材６に転写されないで表面に残った転写残トナー７がクリーニング手段としてのクリーニング部材１１によって除去され、次の画像形成に供される。

本実施例に係る画像形成装置では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器５、クリーニング部材１１の４つのプロセス機器がカートリッジ容器に一体的に組み込まれて、装置本体Ｍに対して着脱交換自在のプロセスカートリッジ１４を構成している。

以上が一連の画像形成プロセスであるが、このプロセスにおけるドラム電位（感光ドラム１表面の電位）の状態としては、種々の状態が挙げられる。例えば、帯電による帯電後電位（以下帯電電位と略す）、その後露光による露光後電位（以下露光電位と略す）、その後現像され、転写による転写後電位、クリーニング後に再帯電を行う際の帯電前電位がある。

この中で帯電電位と露光電位は、画像品質に大きく影響し、且つ環境、耐久（帯電部材の抵抗と汚れ、ドラム膜厚）、露光等の条件により変化するため、これらの電位をリアルタイムに精度よく検知することは重要である。特に、露光電位は、全露光、全露光から露光なしの間のハーフトーン露光電位があることから、露光電位を検知することでハーフトーン階調性が把握できる。また、帯電電位の検知は、コントラスト、バックコントラストも把握できるので、このような複数の電位検知は良好な画像出力にとって必要である。

このような背景から、本実施例では、精度よくドラム電位を検知するための方法として以下の方法を用いる。本実施例の方法は以下の順で説明する。
＜本実施例の転写部材によるドラム電位検知について＞
（１）放電開始電圧の検知
（２）ドラム表面電位の算出
（３）印加電圧と検知電流の関係式
（４）帯電電位ならび露光電位の検知
（５）複数のドラム電位の検知

図１を参照して、本実施例における転写部材によるドラム電位検知構成について説明する。図１は、本実施例における転写部材によるドラム電位検知構成の模式図である。画像形成装置における帯電、現像、露光、転写、ドラム駆動等は、ＣＰＵ３０及び各種制御部等３１〜３５によって行われる。

ＣＰＵ３０は、画像形成装置における各種動作を統括的に制御する。
帯電ＯＮ／ＯＦＦ制御部３１は、ＣＰＵ３０からの指令により、電源４０から帯電ローラ２への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、帯電ローラ２（帯電部材）から感光ドラム１の表面への帯電電圧（帯電バイアス）の印加を制御する。これら感光ドラム１の帯電にかかわる構成が、本発明の帯電部を形成する。
露光ＯＮ／ＯＦＦ制御部３２は、ＣＰＵ３０からの指令により、レーザビームスキャナ３のＯＮ／ＯＦＦや画像情報に基づいた走査露光（露光量）の制御を行う。これら感光ドラム１の露光にかかわる構成が、本発明の露光部を形成する。
制御部３３は、ＣＰＵ３０からの指令により、感光ドラム１や現像ローラ９等の動作（回転動作等）を制御する。
転写電圧制御部３４は、ＣＰＵ３０からの指令により、電源４１から転写ローラ８（電圧印加部材）への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、転写ローラ８から感光ドラム１の表面への転写電圧（転写バイアス）の印加を制御する。転写ローラ８による印加電圧は、印加電圧値を可変に制御可能な直流電圧である。
ドラム電流検知部３５（電流検出部）は、感光ドラム１に流れる電流を検知し、その情報をＣＰＵ３０に送る。ＣＰＵ３０は、算出部（導出部）として、ドラム電流検知部３５により得られる感光ドラム１に流れる電流の情報（検出電流値）を利用し、各種制御を行う。

帯電後の感光ドラム１の表面に転写ローラ８で複数の印加電流値により電圧印加を複数行い、感光ドラム１に流れる電流を検知することで正と負の放電開始電圧を検知し、その演算によって感光ドラム１の電位（表面電位）を求めることができる。その際、ＣＰＵ３０はそれらを記憶すると共に印加電圧（印加電圧値）と検知電流（検出電流値）の関係式も合わせて記憶し演算できる。

（１）放電開始電圧の検知
図４は、本実施例における放電開始電圧値の検知方法を説明する図であり、一方の軸が印加電圧値、他方の軸が検出電流値を表す電圧電流座標における印加電圧値と検出電流値の関係を示している。図４に示すように、放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２は、まず転写ローラ８から感光ドラム１表面に連続的に電圧（Ｖ）を印加して、感光ドラム１に流れる電流（Ｉ）を検知する。転写ローラ８と感光ドラム１表面の間で放電しない領域（非放電領域）では、電圧と電流の関係は直線的である。この関係式をここではＶ−Ｉ直線と呼ぶことにする。Ｖ−Ｉ直線は、電圧を増加（減少）させて放電が開始されるとＶ−Ｉ直線と放電開始後の傾きが急になる。これは放電電流分が上乗せされて検知されるからで、Ｖ−Ｉ直線の傾きから判断できる（Ｖ１部拡大図参照）。

すなわち、Ｖ−Ｉ直線は、非放電領域では、印加電圧の軸と交わる一定の傾きの直線で表される（第１の傾きの第１直線）。また、Ｖ−Ｉ直線は、第１放電開始電圧値Ｖ１よりも正側（正側放電領域）において、非放電領域よりも傾きが大きくなった（印加電圧値に対する検出電流値の変化量が大きくなった）直線で表される（第２の傾きの第２直線）。また、Ｖ−Ｉ直線は、第２放電開始電圧値Ｖ２よりも負側（負側放電領域）において、非放電領域よりも傾きが大きくなった直線で表される（第２の傾きの第３直線）。

転写ローラ８と感光ドラム１表面の放電現象は、平面間のギャップ放電と同じで現象であり、本実施例ではその時点でのドラム電位に対し約±５００Ｖの差を付けることで放電が開始される。よって放電開始電圧は、Ｖ−Ｉ直線の傾きが変わる変曲点を検知できると良い。また、印加電圧の正側と負側の２つの変曲点を検知することで放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２を求めることができる。

（２）ドラム表面電位の算出（導出）
図５を参照して、演算処理によって放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２からドラム表面電位を算出する方法について説明する。図５は、ドラム表面電位の算出について説明する図であり、印加電圧と検知電流のＶ−Ｉ直線ならびに放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２を示している。なお、ドラム電位（表面電位）とは、画像形成時における各種電位制御において基準とされるものであり、例えば、本実施例のように検出電流値がゼロとなる印加電圧値（基準電圧値）で表される。ここで、放電現象は前述したように電位差が生じた際に放電が開始されるため、Ｖ１とＶ２間の電圧差は放電開始電圧２つ分であり、図５におけるＶ１座標とＶ２座標の中間点（Ｖ１とＶ２の平均値）がドラム表面電位となることがわかる。すなわち、（Ｖ１の印加電圧＋Ｖ２の印加電圧）／２の計算を行うことでドラム表面電位を求めることができる。この検知方法が優れている点は、どのようなドラム電位であっても、放電開始電圧に至る電位差までの電圧を印加して、検知できることにある。

なお、本実施例では中間点における検知電流が０（ゼロ）のポイントとなっている、すなわち、電圧電流座標上においてＶ−Ｉ直線と印加電圧軸との交点が中間点（ドラム電位）となっているが、転写条件によっては中間点の検知電流が０でないこともある。しかしながら、前もってそのズレ分を補正することができるため、必ずしもドラム電位は検知電流が０のポイントでなくても良い。

（３）印加電圧と検知電流の関係式
図６は、転写ローラ８への印加電圧と検知電流の関係式を説明するための図である。上記（２）によりドラム電位が求まり、単一のドラム電位に関しては検知できることがわかった。一方、この検知方法のもう一つの良いところは連続的な転写による印加電圧と検知電流から求めたＶ−Ｉ直線が分かったことである。具体的には、図６に示すように、測定点ａ〜ｆにより未放電領域のＶ−Ｉ直線と放電領域のＶ−Ｉ直線（正側と負側）の３つが分かった。これらは放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２と共に各Ｖ−Ｉ直線を一次式としてＣＰＵや制御部にある記録媒体に記憶することができる。この関係式を記憶するメリットについて（５）で詳しく述べる。

（４）帯電電位及び露光電位の検知
感光ドラム１は、画像形成工程の１工程の中で帯電や露光等の電位操作により種々の帯電状態が形成され、その状態ごとに表面電位は変化し、適切な電位設定も状態ごとに異なる。特に、帯電電位と露光電位は画像品質に大きく影響するため、ここでは、代表的なドラム電位として、帯電電位（ＶＤ電位）と露光電位（ハーフトーン電位）の検知結果について述べる。なお、本実施例では検知する電位は帯電電位と露光電位に特化して説明するが、検知する電位状態はこれらに限られるものではない。所定の電位を検知するような、例えば、駆動シーケンスやバイアス印加タイミング、各部材のクリーニングシーケンス等においても、本実施例と同様の方法で電位を検知することで本実施例と同様の効果を得ることも可能である。

図７に、帯電電位（ＶＤ電位）と露光電位（ハーフトーン電位）の検知フローの一例を示す。動作は以下の手順となる。
Ｓ１０１：（ドラム駆動後に）帯電バイアスが印加される。
Ｓ１０２：露光電位測定時は露光ＯＮ、帯電電位測定時は露光ＯＦＦする。
Ｓ１０３：露光ＯＮ時に転写電圧を狙いとする放電開始電圧付近に設定する。Ｖ１とＶ２検知前は電圧を可変させて、Ｓ１０６のループを使ってＶ１とＶ２検知する。
Ｓ１０４：転写電圧を印加する。
Ｓ１０５：転写電圧に対応したドラム電流を検知する。
Ｓ１０６：放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２が検知済ならＳ１０７、未検知ならＳ１０３。
Ｓ１０７：検知したＶ１とＶ２より演算処理（Ｖ１＋Ｖ２）／２を行う。
Ｓ１０８：Ｓ１０４とＳ１０５、Ｓ１０７よりＶ−Ｉ直線と露光電位が求まる。
Ｓ１０９：露光ＯＦＦ時に転写電圧を狙いとする放電開始電圧付近に設定する。
Ｖ１とＶ２検知前は電圧を可変させて、Ｓ１１２のループを使ってＶ１とＶ２検知する。Ｓ１１０：転写電圧を印加する。
Ｓ１１１：転写電圧に対応したドラム電流を検知する。
Ｓ１１２：放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２が検知済ならＳ１１３、未検知ならＳ１０９。
Ｓ１１３：検知したＶ１とＶ２より演算処理（Ｖ１＋Ｖ２）／２を行う。
Ｓ１１４：Ｓ１１０とＳ１１１、Ｓ１１３よりＶ−Ｉ直線と帯電電位が求まる。

図７のフローは非画像形成中（非画像形成時）に検知を行う。また露光ＯＮと露光ＯＦＦで同じシーケンスであるが、転写電圧の狙い値が帯電電位（ＶＤ電位）と露光電位（ハーフトーン電位）で異なる。これはそれぞれのドラム電位の放電開始電圧付近の電圧を狙い、検知にかかる時間を短縮するためである。Ｓ１０３やＳ１０９においては、連続的に異なる転写電圧を印加し、それに対応するドラム電流を検知し、放電開始電圧Ｖ１、放電開始電圧Ｖ２を検知するまで測定を行う。Ｖ１とＶ２検知後は演算処理によりドラム電位を求めることができる。

では次に実際のドラム電位の検知方法と検知結果について述べる。
（露光電位の検知）
本実施例では露光電位の検知条件として全露光ではなくレーザー光量もしくはドット印字を低下させたハーフトーン電位となるような条件で行った。なお、本実施例の全露光（ＶＬ）時のドラム表面電位は−１００Ｖであり、上記以外にＶＬ時に電位検知を行っても良い。

図８に検知結果を示す。ある程度露光電位を予測した後、連続的に電圧を印加し電流を検知したところ図１５の表２の手順４で＋３２０ＶでＶ−Ｉ直線の傾きが変わったため、Ｖ１が＋３００Ｖであることがわかり、未放電領域のＶ−Ｉ直線が検知できた。その後、手順５により正の放電領域のＶ−Ｉ直線がわかった。負側の検知は同様でＶ２は−７００Ｖ、且つ負の放電領域のＶ−Ｉ直線がわかった。そして演算（Ｖ１の印加電圧＋Ｖ２の印加電圧）／２により、露光電位は−２００Ｖと算出できた。また、表２より手順１と手順６、手順２と手順７、手順３と手順８、手順４と手順９、手順５と手順１０が同じ電圧変化で同じ電流値を示していることから本検知方法には対称性があることも確認でき、電位検知について検証もできた。

（帯電電位の検知）
図９に検知結果を示し、図１６の表３にその手順を示す。結果は、Ｖ１が−１００Ｖ、Ｖ２が−１１００Ｖ、未放電及び放電領域のＶ−Ｉ直線、ならびに演算により帯電電位は−６００Ｖであることがわかり、且つ、表３の電圧変化と電流値から上記と同様に対称性が確認でき検知の検証もできた。

しかしながら、上記方法では帯電電位と露光電位の両方を検知したい場合、手順１から手順１０をドラム電位毎に毎回実施しなければならず。検知時間が大幅に遅延しまう。また、上記のように露光電位を検知した際に、ドラム電位の一部がプラスの領域に入ってい
た。感光ドラム１はプラス側に高電圧を印加したり、プラス側の印加を繰り返すことで、ドラムメモリーが発生するため、正常に電位検知ができない可能性がある。

（５）複数のドラム電位の検知
本発明の実施例による、複数のドラム電位を短時間で検知できる方法（実施例１）、ならびにドラムメモリーを発生させない検知方法（実施例２）について順に説明する。本実施例によるドラム電位検知は、像担持体の帯電状態が第１状態における印加電圧値と検出電流値との関係式（第１関係式）を、第１状態における大きさの異なる複数の印加電圧値と、複数の印加電圧値に対応する複数の検出電流値と、に基づいて算出（導出）する。そして、帯電状態が第１状態とは異なる第２状態における関係式（第２関係式）を、第２状態における１の印加電圧値と、該１の印加電圧値に対応する１の検出電流値と、先に求めた第１関係式と、に基づいて算出（導出）する。

（複数のドラム電位を短時間で検知できる方法：実施例１）
図１０は、本発明の実施例１による複数のドラム電位を短時間で検知できる方法として、露光電位後に帯電電位を検知する方法を示した図である。図中の実線のＶ−Ｉ直線は（４）と同様の方法で露光電位を求め、且つ求めたＶ−Ｉ直線を表している。そのため露光電位の検知及びＶ−Ｉ直線を求めた方法については省略する。

図１１は、本発明の実施例１における露光電位及び帯電電位の検知フローを示す図である。図１１のフローに沿って説明すると、動作は以下の手順となる。
Ｓ２０１：ドラム駆動がＯＮされる。
Ｓ２０２：帯電バイアスが印加される。
Ｓ２０３：露光をＯＮする。
Ｓ２０４：転写電圧を狙いとする露光電位の放電開始電圧付近に設定する。
Ｖ１とＶ２検知前は電圧を可変させて、Ｓ２０７のループを使ってＶ１とＶ２検知する。Ｓ２０５：転写電圧を印加する。
Ｓ２０６：転写電圧に対応したドラム電流を検知する。
Ｓ２０７：放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２が検知済ならＳ２０８未検知ならＳ２０４。
Ｓ２０８：検知したＶ１とＶ２より演算処理（Ｖ１＋Ｖ２）／２を行う。
Ｓ２０９：Ｖ−Ｉ直線（第１関係式）と露光電位（第１状態における基準電圧値）が求まる。
Ｓ２１０：露光をＯＦＦする。
Ｓ２１１：転写部材とドラムの当接位置に帯電電位が到達するまで駆動する。
Ｓ２１２：転写電圧を狙いとする帯電電位の放電開始電圧付近に設定する。
Ｓ２１３：転写電圧Ｘを印加する。
Ｓ２１４：転写電圧Ｘに対応したドラム電流Ｙを検知する。
Ｓ２１５：露光電位時に求めたＶ−Ｉ直線をシフトし、（Ｘ、Ｙ）を通る仮想Ｖ−Ｉ直線（第２関係式）を算出する。
Ｓ２１６：算出した仮想Ｖ−Ｉ直線から、検知電流が０となるＺを求める。
Ｓ２１７：帯電電位（第２状態における基準電圧値）が求まる。
Ｓ２１８：帯電バイアスをＯＦＦする。

図１１は、露光ＯＦＦ以降が新規の検知フローとなる。この際、露光電位時のＶ−Ｉ直線が求まっている状態で、帯電電位検知することが前提となる。また目標電位を予測して電圧Ｘを印加し、電流Ｙを検知するがこの際印加する電圧は１つの条件で良い。

その理由としてドラム電位と電流の相関は本実施例の使用範囲の中でほとんど変化しない特性であり、Ｖ−Ｉ直線は表面電位が変わった際に印加電圧（横軸）方向にシフトし、図１０の点線で示したＶ−Ｉ直線となることが分かっている。そのため最初に求めたＶ−
Ｉ直線を使い、ＸとＹの座標を通るように横軸方向にシフトした仮想Ｖ−Ｉ直線から、検知電流が０となる電位Ｚを求めることができる。このＺは帯電電位であることから、この方法で容易に帯電電流を求めることができた。従来は連続的に異なる転写電圧を印加し、それに対応するドラム電流を検知し、放電開始電圧Ｖ１、放電開始電圧Ｖ２を検知し、演算によりドラム電位を求めていたが本実施例でステップを大幅に簡略化できた。

（ドラムメモリーを発生させない検知方法：実施例２）
図１２は、本発明の実施例２による、帯電電位を先に検知し、その後露光電位を求める方法を示す図である。この方法のメリットは帯電電位を先に測定しているため、ドラム電位、ならびにＶ１、Ｖ２が負側にあり、ドラムメモリーの起きやすい正側の電圧を印加していない点にある。

実際の検知方法について説明する。まず帯電電位時に求めた実線のＶ−Ｉ直線を正側にシフトする。その後帯電電位時に電圧Ｘ’を印加し、電流Ｙ’となる座標を１つ求める。そしてこのＸ’とＹ’を通る仮想Ｖ−Ｉ直線を算出する。それにより検知電流が０となる電位Ｚ’を求めることができる。このＺは露光電位であり、ドラムのプラスメモリーを抑制しつつ、露光電位の検知ができた。これによりドラム電位の検知ステップを大幅に簡略化できる。また、電圧Ｘ’は負側で、負側の放電領域にあるＶ−Ｉ直線上を狙うと良い。電圧Ｘ’は、どのような条件下であっても負の放電開始電圧値よりも負側となる値として、予め実験等により求めておけばよい。

図１３のフローに沿って説明すると、動作は以下の手順となる。
Ｓ３０１：ドラム駆動がＯＮされる。
Ｓ３０２：帯電バイアスが印加される。
Ｓ３０３：露光をＯＦＦする。
Ｓ３０４：転写部材とドラムの当接位置に帯電電位が到達するまで駆動する。
Ｓ３０５：転写電圧を狙いとする帯電電位の放電開始電圧付近に設定する。
Ｖ１とＶ２検知前は電圧を可変させて、Ｓ３０８のループを使ってＶ１とＶ２検知する。Ｓ３０６：転写電圧を印加する。
Ｓ３０７：転写電圧に対応したドラム電流を検知する。
Ｓ３０８：放電開始電圧Ｖ１、Ｖ２が検知済ならＳ３０９、未検知ならＳ３０５。
Ｓ３０９：検知したＶ１とＶ２より演算処理（Ｖ１＋Ｖ２）／２を行う。
Ｓ３１０：Ｖ−Ｉ直線（第１関係式）と帯電電位（第１状態における基準電圧値）が求まる。
Ｓ３１１：露光をＯＮする。
Ｓ３１２：転写部材とドラムの当接位置に露光電位が到達するまで駆動する。
Ｓ３１３：転写電圧を狙いとする露光電位の放電開始電圧付近に設定する。
Ｓ３１４：転写電圧Ｘ’（１の印加電圧値）を印加する。
Ｓ３１５：転写電圧Ｘ’に対応したドラム電流Ｙ’（１の検出電流値）を検知する。
Ｓ３１６：帯電電位時に求めたＶ−Ｉ直線をシフトし、（Ｘ’、Ｙ’）を通る仮想Ｖ−Ｉ直線（第２関係式）を算出する。
Ｓ３１７：算出した仮想Ｖ−Ｉ直線から、検知電流が０となるＺ’を求める。
Ｓ３１８：露光電位（第２状態における基準電圧値）が求まる。
Ｓ３１９：露光をＯＦＦする。
Ｓ３２０：帯電バイアスをＯＦＦする。

図１４に、本実施例と前述した比較例を比較した結果を表１として示す。ここで本実施例の優位性について比較例を用いて説明する。

［比較例１に対する本実施例の優位な点］
比較例１は、再帯電時に電位を帯電部材により検知する構成である。比較例１では、露光後のドラム電位に対し再帯電時に帯電部材に流れる電流を測定することになり、そのため電位を検知するため検知までのプロセスが長い。それによりドラム電位の減衰（暗減衰）や部材の劣化（ドラムと接触している部材の摺擦、ドラムの膜厚変動、露光や転写バラツキ、帯電部材の抵抗変化や汚れ）等で検知精度が悪化する場合が有る。

これに対し本実施例は、露光後の転写位置で検知できるため、検知時間を短縮でき、且つ、その間に当接部材が存在しないため、外乱の影響を少なくでき電位を正確に測定できるメリットがある。

［比較例２に対する本実施例の優位な点］
比較例２は、電位計によって電位を検知する構成であるが、設置スペースとセンサー汚れ等の懸念がある。電位センサーを露光−転写間に設置する場合、露光光路との間隔確保、ならびに飛散した現像剤によるセンサーの汚れが懸念されるため、装置の大型化やユーザビリティーの悪化の懸念がある。また電位センサーは高価である。

これに対し本実施例は、既存の転写部材、高圧印加回路、ＣＰＵ（制御部＆検知部）を使って、検知できる構成であるため、設置に伴う現像剤汚れ、装置の大型化やコストアップの懸念が無く比較例に対し優位である。

［比較例３に対する実施例の優位な点］
比較例３は、転写による電位検知で（４）で述べた構成である。比較例３による検知方法（図７）は、異なる２つ以上の電位を検知する際に、連続的な電圧を印加し、検知電流によりＶ１とＶ２を求め、演算処理を行うという工程を毎回ドラム電位毎に実施しなければならない。よって検知時間が大幅に遅延しまう。また、所定の電位（露光電位）を検知する際に、ドラム電位がプラスとなる場合があり、ドラムメモリーが発生し精度良く電位検知ができない可能性がある。

これに対し本実施例は、最初に求めたＶ−Ｉ直線と、１つの印加電圧に対応した電流検知結果だけで表面電位を検知でき、検知ステップを大幅に簡略化でき、検知時間の短縮を実現できた（実施例１、２）。また、最初の電位検知を負側（帯電電位に近い）で行ったり、１つの印加電圧に対応した電流検知結果を得るための電圧を負側の放電領域にあるＶ−Ｉ直線上を狙うことによりドラムがプラス側に帯電することを抑制できる（実施例２）。これによりドラムメモリーが抑制でき画像品質を向上できた。

［その他の本実施例の優れた点］
本実施例では複数の異なるドラム電位として、２種類の電位（帯電電位、露光電位）を設定し、それらの検知方法を説明したが、本実施例の特に優れている点は、３種類の電位、あるいはそれ以上の電位を検知する場合に発揮される。具体的には、本実施例が最初に求めたＶ−Ｉ直線を、２つ目の電位検知、あるいは３つ目以降の電位検知に用いることができるので、その際（４）の方法との検知所要時間の差が大きくなり、非常にメリットが大きくなる。また３つの電位が早期に検知可能になることで、例えばＶＤ、ＶＬ、ならびにハーフトーン電位等をリアルタイムに検知できるので、画像品質は飛躍的に向上する。

Ｍ…画像形成装置、１…感光ドラム（像担持体）、２…帯電ローラ、３…レーザビームスキャナ、４…現像剤（トナー）、５…現像器、６…記録材、８…転写ローラ（電圧印加部材）、９…現像ローラ

Claims (15)

1. 記録材に画像を形成するためのトナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電部と、
   帯電した前記像担持体の表面を露光する露光部と、
   前記像担持体に電圧を印加する電圧印加部材と、
   前記像担持体に流れる電流値を検出する電流検出部と、
   前記電圧印加部材が前記像担持体に印加した印加電圧値と、該印加電圧値による電圧印加によって前記電流検出部が検出する検出電流値と、の関係式を算出する算出部と、
   を備え、
   前記算出部が算出した前記関係式に基づいて、前記トナー像を形成するための静電潜像が前記像担持体の表面に形成される画像形成装置において、
   前記算出部は、
   前記像担持体の帯電状態が第１状態における前記関係式である第１関係式を、前記第１状態における大きさの異なる複数の印加電圧値と、前記複数の印加電圧値に対応する複数の検出電流値と、に基づいて算出し、
   前記帯電状態が前記第１状態とは異なる第２状態における前記関係式である第２関係式を、前記第２状態における１の印加電圧値と、前記１の印加電圧値に対応する１の検出電流値と、前記第１関係式と、に基づいて算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記関係式は、
   前記像担持体と前記電圧印加部材との間で放電が生じ始める印加電圧値である２つの放電開始電圧値と、
   前記２つの放電開始電圧値の中間の印加電圧値である基準電圧値と、
   前記放電が生じるまでの印加電圧値と検出電流値との関係と、
   前記放電が生じた後の印加電圧値と検出電流値との関係と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は、画像形成時において、前記基準電圧値に基づいて表面電位が制御されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記基準電圧値は、検出電流値がゼロとなる印加電圧値であることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記算出部は、
   前記１の印加電圧値と、前記第１関係式において前記１の検出電流値と同じ値の検出電流値を得るための印加電圧値と、の差を算出し、
   前記第１関係式に基づいて電圧電流座標上に描かれる第１直線を前記差の分だけ印加電圧値の軸の方向にシフトさせた直線を、前記第２関係式に基づいて前記電圧電流座標上に描かれる第２直線とし、前記第２関係式を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記算出部は、前記第１直線を前記差の分だけ印加電圧値の軸における負側にシフトさせた直線を、前記第２直線とし、前記第２関係式を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１状態は、非画像形成時において、前記像担持体が、前記帯電部により帯電され、かつ前記露光部に露光されたときの帯電状態であり、
   前記第２状態は、非画像形成時において、前記像担持体が、前記第１状態において、さらに前記帯電部により帯電されたときの帯電状態であることを特徴とする請求項６に記載
   の画像形成装置。
8. 前記帯電部は、前記第２関係式に基づいて、画像形成時において前記像担持体を帯電させる際の帯電電圧の大きさが制御され、
   前記露光部は、前記第１関係式に基づいて、画像形成時において前記像担持体を露光する際の露光量が制御されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記算出部は、前記第１直線を前記差の分だけ印加電圧値の軸における正側にシフトさせた直線を、前記第２直線とし、前記第２関係式を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
10. 前記第１状態は、非画像形成時において、前記像担持体が、前記帯電部により帯電され、かつ前記露光部に露光されていないときの帯電状態であり、
    前記第２状態は、非画像形成時において、前記像担持体が、前記第１状態において、さらに前記帯電部により帯電され、かつ前記露光部に露光されたときの帯電状態であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記帯電部は、前記第１関係式に基づいて、画像形成時において前記像担持体を帯電させる際の帯電電圧の大きさが制御され、
    前記露光部は、前記第２関係式に基づいて、画像形成時において前記像担持体を露光する際の露光量が制御されることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記関係式は、
    一方の軸が印加電圧値、他方の軸が検出電流値を表す電圧電流座標において、
    正側に印加電圧値を増加した場合に、前記像担持体と前記電圧印加部材との間で放電が生じ始めるときの印加電圧値である第１放電開始電圧値と、
    負側に印加電圧値を増加した場合に、前記像担持体と前記電圧印加部材との間で放電が生じ始めるときの印加電圧値である第２放電開始電圧値と、
    前記第１放電開始電圧値と前記第２放電開始電圧値との中間点の印加電圧値である基準電圧値と、
    前記第１放電開始電圧値と前記第２放電開始電圧値との間の非放電領域において、第１の傾きで延びる第１直線と、
    前記第１放電開始電圧値からさらに正側の領域の正側放電領域において、正側に印加電圧値を増加した場合に、前記第１の傾きよりも印加電圧値に対する検出電流値の変化量が大きい第２の傾きで延びる第２直線と、
    前記第２放電開始電圧値からさらに負側の領域の負側放電領域において、負側に印加電圧値を増加した場合に、前記第２の傾きで延びる第３直線と、
    で表されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記基準電圧値は、前記第１直線と前記一方の軸との交点であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記算出部は、印加電圧値を正側に増加した場合に、前記像担持体と前記電圧印加部材との間で放電が生じ始めるときの印加電圧値である第１放電開始電圧値と、印加電圧値を負側に増加した場合に、前記像担持体と前記電圧印加部材との間で放電が生じ始めるときの印加電圧値である第２放電開始電圧値と、の平均値を、基準電圧値として算出することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記１の印加電圧値は、負側に印加電圧値を増加した場合に、前記像担持体と前記電圧印加部材との間で放電が生じ始めるときの印加電圧値である放電開始電圧値よりもさらに
    負側に大きい印加電圧値であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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