JP2018004741A - 帯電装置、画像形成装置および帯電装置の電圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン発生量の更なる抑制を図る。【解決手段】直流電圧と交流電圧とを重畳して帯電体に印加して、当該帯電体と感光体との間に放電を生じさせて前記感光体を帯電させる帯電機構と、前記交流電圧の波形を制御する電圧制御手段と、を備え、前記交流電圧の波形は、放電開始電圧より小さい電圧値に変曲点を有し、当該変曲点から交流電圧のピーク電圧に至るまでの時間あたりの電圧増加量が、前記交流電圧がゼロである時点から前記変曲点に至るまでの時間あたりの電圧増加量よりも小さい、ことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、帯電装置、画像形成装置および帯電装置の電圧制御方法
に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を均一に帯電させる帯電工程が含まれている。この帯電工程では、帯電ローラと感光体表面との間で放電を発生させるが、放電時に発生するオゾンが、感光体の劣化、画像不良等の問題を招いていることが一般的に知られている。

特許文献１には、オゾン発生量を抑制するために、帯電バイアスの波形を三角波にする技術が開示されている。

しかしながら、感光体の長寿命化を図るため、オゾン発生量の更なる抑制が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、オゾン発生量の抑制を図ることができる帯電装置、画像形成装置および帯電装置の電圧制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電圧と交流電圧とを重畳して帯電体に印加して、当該帯電体と感光体との間に放電を生じさせて前記感光体を帯電させる帯電機構と、前記交流電圧の波形を制御する電圧制御手段と、を備え、前記交流電圧の波形は、放電開始電圧より小さい電圧値に変曲点を有し、当該変曲点から交流電圧のピーク電圧に至るまでの時間あたりの電圧増加量が、前記交流電圧がゼロである時点から前記変曲点に至るまでの時間あたりの電圧増加量よりも小さい、ことを特徴とする。

本発明によれば、オゾン発生量の更なる抑制を図ることができる帯電装置、画像形成装置および帯電装置の電圧制御方法を提供できるという効果を奏する。

図１は、第１の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成図である。 図２は、帯電機構を説明するための模式図である。 図３は、本実施形態にかかる出力電圧波形の一例を示した図である。 図４は、制御部が出力波形を決定する手順を示したフローチャートである。 図５は、出力波形の生成処理の手順について説明する図である。 図６は、第２の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成図である。 図７は、第２の実施形態にかかる制御部の機能構成を示したブロック図である。 図８は、変曲点設定テーブルのデータ構成例を概略的に示した説明図である。 図９は、温度範囲ごとの好適な変曲点に基づいて設定された出力波形例を示した説明図である。 図１０は、第２の実施形態における出力波形の生成処理の手順を示したフローチャートである。 図１１は、出力波形を台形波とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（比較例１）。 図１２は、出力波形を三角波とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（比較例２）。 図１３は、出力波形を正弦波とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（比較例３）。 図１４は、本実施形態にかかる出力波形とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（実施例）。 図１５は、各出力電圧波形に対する放電電流の波形を比較したグラフである。 図１６は、各出力電圧波形に対するオゾン発生量を比較したグラフである。 図１７は、放電電流実効値とオゾン発生量との相関関係を示したグラフである。

以下に添付図面を参照して、帯電装置、画像形成装置および帯電装置の電圧制御方法の実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる画像形成装置１００の概略構成図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、帯電機構３０と、転写部４０とを主に備えている。帯電機構３０は、帯電ローラ３、高圧電源１０、制御部２０、放電電流検出部３３を主に備えている。転写部４０は、感光体２、帯電ローラ３、露光部４、現像器５、１次転写部６、中間ベルト７、除電器８、２次転写部９、定着部１１を主に備えている。

制御部２０は制御基板で構成されており、ＣＰＵ（プロセッサ）と、ＲＯＭ、ＲＡＭを主に備えている。制御部２０のＣＰＵは、ＲＯＭが格納するプログラムをＲＡＭに読み込んで実行することにより、電圧制御部２０１として機能する。電圧制御部２０１は、高圧電源１０が出力する直流電圧および交流電圧を制御し、出力電圧の波形を制御する。

放電電流検出部３３は、感光体２からグラウンドに流れる放電電流を検出する。放電電流検出部３３は、高圧電源１０が負側に電圧を印加している際には、放電電流値＜０Ａとなると放電電流を検出したとし、高圧電源１０が正側に電圧を印加している際には、放電電流値＞０Ａとなると放電電流を検出したとする。

電圧制御部２０１は、放電電流検出部３３が検出した放電電流の波形に基づいて、交流電圧の波形を生成し、生成した交流電圧を直流電圧に重畳して高圧電源１０に出力させる。

高圧電源１０は電圧制御部２０１が生成した出力波形に基づいて高電圧を発生させ、当該高電圧を帯電ローラ３に印加して、感光体２を一様に帯電させる。露光部４は、画像信号（画像データ）に応じて感光体２を露光し、これにより感光体２上に静電潜像を形成する。現像器５は、感光体２上の静電潜像をトナーによって現像する。そして、１次転写部６は、感光体２上に形成されたトナー像を、中間ベルト７上に転写する。中間ベルト７上に転写されたトナー像は２次転写部９によって記録媒体Ｐ上に転写され、その後定着部１１によって定着されて画像形成処理が完了する。除電器８は、感光体２の表面の電荷を除去する。そして、電荷が除去された感光体２上に次の画像形成処理にかかる帯電処理が行われる。

尚、カラー印刷の場合には、図１で示したような転写部４０が各色に対して設けられる。そして、各色の転写部４０が中間ベルト７上に各色のトナー像を重ね合わせて形成し、２次転写部９によって当該トナー像が記録媒体Ｐ上に転写されることとなる。

次に、帯電機構３０について図２を用いて説明する。本実施形態では、近年一般的に用いられている非接触方式の帯電方法を用いている。

図２は、帯電機構３０を説明するための模式図である。図２に示すように、帯電ローラ３と感光体２との間は、わずかに隙間が設けられて対向配置されている。そして、図２に示すように、高圧電源１０により直流電圧ＤＣと交流電圧ＡＣとが重畳された高電圧が帯電ローラ３に印加されると、帯電ローラ３と感光体２との間に放電が発生し、これにより感光体２が一様に帯電される。このように、放電により感光体２の帯電を行う機構においては、放電時にオゾンが発生し、発生したオゾンによって感光体２の劣化が進行するという課題がある。

従来、放電電流量が多いほどオゾンの発生量も増加する傾向があることが知られている。そして従来技術として、帯電ローラ３に印加する電圧の波形を正弦波や三角波などとして放電電流量を抑制し、オゾンの発生量を削減する技術が知られている。

そこで、本実施形態では、帯電ローラ３に印加する電圧の波形をより好適な波形とすることで、三角波や正弦波とした場合よりも放電電流量を削減し、これによりオゾン発生量を削減することを図るものである。

次に、本実施形態にかかる出力波形の形状について説明する。

図３は、本実施形態にかかる出力電圧波形の一例を示した図である。図３では、直流電圧ＤＣに、周期Ｔ（時刻ｔ０〜ｔ８）、ピーク電圧幅ΔＶｐ（負側のピーク電圧Ｖｐ１、正側のピーク電圧Ｖｐ２）の交流電圧を重畳した出力電圧の例を示している。時刻ｔ０、ｔ４、ｔ８において、交流電圧はゼロとなるので、出力電圧値は直流電圧値ＤＣに等しくなる。

図３には、放電電流検出部３３によって検出された放電電流の波形を示している。負側に電圧が印加される時刻ｔ０〜ｔ４の間においては、時刻ｔ２において出力電圧が放電開始電圧Ｖｅ１となり、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて負側の放電電流が検出されている。正側に電圧が印加される時刻ｔ４〜ｔ８の間においては、時刻ｔ６において出力電圧が放電開始電圧Ｖｅ２となり、正側の放電電流が検出されている。

本実施形態の出力電圧波形は、図３に例示するように、放電開始時刻ｔ２より手前の時刻ｔ１において、即ち、放電開始電圧Ｖｅ１より小さい電圧値Ｖｉ１において、負側の変曲点Ｐ１を有する。また、本実施形態の出力電圧波形は、放電開始時刻ｔ６より手前の時刻ｔ５において、即ち、放電開始電圧Ｖｅ２より小さい電圧値Ｖｉ２において、正側の変曲点Ｐ２を有する。

このように負側の変曲点Ｐ１を設けたことで、変曲点Ｐ１以降の時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけての時間あたりの電圧増加量ΔＶ１が、変曲点Ｐ１以前の時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけての時間あたりの電圧増加量ΔＶ０よりも小さくなる。同様に、正側の変曲点Ｐ２を設けたことで、変曲点Ｐ２以降の時刻ｔ５から時刻ｔ７にかけての時間あたりの電圧増加量ΔＶ５が、変曲点Ｐ２以前の時刻ｔ４から時刻ｔ５にかけての時間あたりの電圧増加量ΔＶ４よりも小さくなる。

ここで、放電電流は、出力電圧が放電開始電圧からピーク電圧となるまでの間流れる。即ち、放電電流は、時刻ｔ２〜ｔ３の間、および、時刻ｔ６〜ｔ７の間に流れる。また、放電電流のピーク電流値および実効値は、出力電圧が放電開始電圧からピーク電圧に達するまでの時間あたりの電圧増加量（即ち、ΔＶ１、ΔＶ５）に依存することが知られている。そこで、本実施形態では、放電開始電圧より小さい電圧値において変曲点Ｐ１、Ｐ２を設けて、放電が開始する手前から時間あたりの電圧増加量を小さくすることとした。これにより、放電電流量を減少させることを図ったものである。

尚、放電電流を削減する別の手段としては、直流電圧ＤＣの値、交流電圧のピーク電圧幅ΔＶｐを低減する手段があるが、これらを低減してしまうと帯電率が低下し、画像に異常が発生しやすくなる。従って、出力電圧のピーク電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２を低減することは望ましくない。これに対して本実施形態では、ピーク電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２、ピーク電圧幅ΔＶｐを保持したまま、出力波形を制御することで放電電流を削減することができる。従って、本実施形態によれば、画質を保ったまま、放電電流を削減することができ、画質保持とオゾン削減との両立を図ることができる。

次に、出力波形の生成処理の手順について図４、図５を用いて説明する。

図４は、制御部２０が出力波形を決定する手順を示したフローチャートである。図５は、出力波形の生成処理の手順について説明する図である。

尚、図４、図５では、交流電圧が１周期において先に正側に印加され、その後負側に印加される位相である例を挙げて説明するが、交流電圧の位相は特に限定されない。交流電圧は、１周期において先に負側に印加され、その後正側に印加されるような位相（図３参照）であってもよい。

また、図４、図５では、電圧制御部２０１が、交流電圧の位相に合わせて先に交流電圧の正側の波形を決定し、その後、交流電圧の負側の波形を決定する場合の手順例について説明する。尚、正負いずれ側の波形を先に決定するかは特に限定されるものではない。正側、負側の波形を決定する順序は、位相に応じて適宜変更されてもよい。即ち、図３に例示した波形の場合には、先に負側の波形を決定し、その後、正側の波形を決定してもよい。

電圧制御部２０１は、図５（ａ）に示すように直流電圧値ＤＣを設定する。また、電圧制御部２０１は、図５（ｂ）に示すように、交流電圧ＡＣの周波数（周期Ｔ）と、交流電圧ＡＣのピーク電圧幅ΔＶｐとを設定する（ステップＳ１）。そして、電圧制御部２０１は、設定した各値を用いて直流電圧ＤＣに交流電圧ＡＣを重畳して出力し、帯電ローラ３に電圧を印加する（ステップＳ２）。

電圧印加を開始すると電圧制御部２０１は、図５（ｃ）に示すように、放電電流検出部３３により計測されている電流の波形を読み込む。そして電圧制御部２０１は、放電電流検出部３３が、感光体２からグラウンドに流れる放電電流を検出したか否かを判定する（ステップＳ３）。放電電流検出部３３は、放電電流Ｉが０Ａより大きくなった際に、正側の放電電流を検出する。

放電電流検出部３３が放電電流を検出し始めると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、電圧制御部２０１は、図５（ｄ）に示すように、放電電流が流れ始めた時刻ｔ２における交流電圧値Ｖｅ１を、放電開始電圧Ｖｅ１（正側）として設定する（ステップＳ４）。放電電流検出部３３が放電電流を検出しない間（ステップＳ３：Ｎｏ）は、ステップＳ２に戻って検出待ちをする。

次に、電圧制御部２０１は変曲点設定処理を行う（ステップＳ５）。例えば電圧制御部２０１は、正側の放電開始電圧Ｖｅ１から、所定の電圧値βを減じた電圧値（Ｖｅ１−β）を変曲点Ｐ１の電圧値Ｖｉ１として設定し、図５（ｅ）に示すように変曲点Ｐ１を決定する（ステップＳ５）。

変曲点Ｐ１が決定されると電圧制御部２０１は、図５（ｆ）に示すように、時刻ｔ０の点（つまり、出力電圧値が直流電圧ＤＣである点）と変曲点Ｐ１とを直線で結ぶ。また電圧制御部２０１は、変曲点Ｐ１と時刻ｔ３の点（つまり、出力電圧がピーク電圧Ｖｐ１となるｔ＝Ｔ／４の点）とを直線で結ぶ（ステップＳ６）。即ち、ステップＳ６において電圧制御部２０１は、変曲点Ｐ１の前後を直線で補間する。

そして、電圧制御部２０１は、ｔ＝Ｔ／４となる時刻ｔ３を挟んで出力電圧の波形が線対称となるように、時刻ｔ３の点（ピーク電圧Ｖｐ１となる点）から時刻ｔ４の点（ｔ＝Ｔ／２となる点）までを結び、正側の出力波形を補間する（ステップＳ７）。その後、電圧制御部２０１は、生成した出力波形を高圧電源１０に出力して、帯電ローラ３による帯電動作を開始させる（ステップＳ８）。

以上のようにして正側の波形を決定した後、電圧制御部２０１は負側の波形を決定する。具体的には、ステップＳ３において放電電流検出部３３は、放電電流Ｉが０Ａより小さくなった際に負側の放電電流を検出する。また、電圧制御部２０１は、ステップＳ５において、負側の放電開始電圧Ｖｅ２に、所定の電圧値βを加えた電圧値（Ｖｅ２＋β）を負側の変曲点Ｐ２の電圧値Ｖｉ２として設定する。これ以外の処理は正側の波形決定手順と同様である。

尚、電圧制御部２０１は、負側の放電電流波形を用いずに、先に決定した正側の出力波形を用いて、負側の出力電圧を決定してもよい。即ち、電圧制御部２０１は、負側の出力波形が時刻ｔ４（ｔ＝Ｔ／２となる点）を挟んで正側の出力波形と点対称となるように決定してもよい。

また、上述では、時刻ｔ３（ｔ＝Ｔ／４）となる点に対して出力波形を線対称とし、時刻ｔ４（ｔ＝Ｔ／２）となる点に対して出力波形を点対称としたが、出力波形は時刻ｔ３に対して線対称でなくともよいし、時刻ｔ４に対して点対称でなくともよい。また、上述では各区間を直線で補間して出力波形を形成した例を示したが、各区間は曲線で結ばれてもよい。

上述のように、第１の実施形態の電圧制御部２０１は、放電電流検出部３３で検出した放電電流の波形に基づいて出力電圧の変曲点を決定し、ピーク電圧近傍における勾配が緩やかな出力電圧波形を生成する。即ち、放電開始電圧の実測値に基づいて出力波形を決定するので、その場における装置内温度や感光体２の劣化状況等に応じて好適な出力波形を生成することができる。

（第２の実施形態）
これに対して、予め変曲点を設定しておくことも可能である。一般的に、放電開始電圧は環境温度、感光体の劣化状況などに応じて変化する。そこで、画像形成装置１００の使用環境が低温、常温、高温である際の放電開始電圧や、新品の感光体２、劣化した感光体２についてそれぞれ放電開始電圧を計測し、各条件における変曲点を予め設定しておいてもよい。第２の実施形態では、各条件における変曲点を変曲点設定テーブル２０２（図８参照）に予め設定しておく場合について、一例を挙げて説明する。

図６は、第２の実施形態にかかる画像形成装置２１００の概略構成図である。第１の実施形態では、図１に示したように制御部２０に放電電流検出部３３が接続されたが、第２の実施形態の帯電機構２３０は放電電流検出部３３を備える必要がない。次に、帯電機構２３０が備える制御部２２０の機能構成について説明する。

図７は、第２の実施形態にかかる制御部２２０の機能構成を示したブロック図である。制御部２２０は、電圧制御部２２０１を備えている。また、制御部２２０のＲＯＭには、変曲点設定テーブル２０２が格納されている。制御部２２０には、印刷枚数を計数するカウンタ３１と、画像形成装置２１００内の温度を計測する温度計測部３２とが接続されている。

温度計測部３２として用いられる温度センサの構成については特に限定しない。温度計測部３２は、帯電ローラ３と感光体２とが近接する場所、すなわち、放電が発生する場所の近傍に設けられるとよい。

電圧制御部２２０１は、変曲点設定テーブル２０２に基づいて交流電圧波形の変曲点を設定し、当該変曲点に基づいて、交流電圧の出力波形を制御する。

すなわち、電圧制御部２２０１は、カウンタ３１から読み込んだ印刷枚数、および、温度計測部３２が計測した温度に応じて、好適な変曲点を変曲点設定テーブル２０２から決定する。そして、電圧制御部２２０１は、決定した変曲点を用いて交流電圧の出力波形を設定し、当該交流電圧を直流電圧に重畳した波形の出力電圧を高圧電源１０に出力させる。

図８は、変曲点設定テーブル２０２のデータ構成例を概略的に示した説明図である。図８に示すように、変曲点設定テーブル２０２には、使用環境、使用状況に応じて変曲点が簡略的に選択できるよう、使用環境ごと、使用状況ごとの変曲点がそれぞれ設定されている。例えば、変曲点設定テーブル２０２には、カウンタ３１でカウントされている印刷枚数に応じて、感光体２が新品に近いのか、劣化している状態なのか、感光体２の使用状況の条件が分けて設けられている。

また、変曲点設定テーブル２０２には、温度計測部３２が計測した温度に応じて、画像形成装置２１００内の温度が低温である場合、常温である場合、高温である場合に温度条件が分けて設けられている。

そして、変曲点設定テーブル２０２には、感光体２の使用状況（新品／劣化）と、温度（低温／常温／高温）との組み合わせに対応づけて、それぞれ好適な変曲点が設定されている。これら変曲点の設定値は、各条件下で予め測定された放電開始電圧に基づいて、予め変曲点を決定し、当該変曲点を示す時刻とその時刻における電圧値とを変曲点設定テーブル２０２に設定しておけばよい。

図９は、温度範囲ごとの好適な変曲点に基づいて設定された出力波形例を示した説明図である。温度が低温である場合の変曲点ａは、常温である場合の変曲点ｂよりも大きな電圧値である。また、温度が高温である場合の変曲点ｃは、温度が常温である場合の変曲点ｂよりも小さな電圧値である。

次に、第２の実施形態における出力波形の生成処理の手順について説明する。

図１０は、第２の実施形態における出力波形の生成処理の手順を示したフローチャートである。ステップＳ１は、図４のステップＳ１と同様である。電圧制御部２２０１は、カウンタ３１から印刷枚数を読み込む（ステップＳ１２）。また、電圧制御部２２０１は、温度計測部３２が計測した温度を読み込む（ステップＳ１３）。電圧制御部２２０１は、読み込んだ印刷枚数および温度に基づいて、変曲点設定テーブル２０２から最適な変曲点を読み込む（ステップＳ１４）。そして、電圧制御部２２０１は、読み込んだ変曲点に基づいて出力電圧の波形を生成し、高圧電源１０により当該波形の電圧出力を開始させる（ステップＳ１５）。

尚、上述では、カウンタ３１から読み込んだ印刷枚数、および、温度計測部３２により計測された温度の双方を用いて変曲点を設定するとしたが、いずれか一方に基づいて変曲点を設定してもよい。

また、上述では、変曲点設定テーブル２０２によって好適な変曲点を選択するとしたが、放電開始電圧、印刷枚数、温度の関係性が数学的に表現できるのであれば、変曲点を関数等で設定してもよい。そして、当該関数に印刷枚数、温度を入力し、変曲点の時刻および電圧値を決定してもよい。

このように、第２の実施形態では、印刷枚数または温度に対して好適な変曲点を変曲点設定テーブル２０２から選択することにより、好適な出力波形を生成する。これにより、放電電流を検出する機能、および、放電電流の波形を取得する手順を省くことができる。

（実施例）
次に、実施例および比較例について説明する。図１１は、出力波形を台形波とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（比較例１）。図１２は、出力波形を三角波とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（比較例２）。図１３は、出力波形を正弦波とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（比較例３）。図１４は、本実施形態にかかる出力波形とした場合の放電電流の波形を示したグラフである（実施例）。そして、図１５は、各出力電圧波形に対する放電電流の波形を比較したグラフである。

図１１〜図１４において、横軸は時間を示し、左側の縦軸は高圧電源１０の出力電圧（図中実線）を示し、右側の縦軸は放電電流検出部３３が検出した放電電流の検知電圧（図中点線）を示している。

比較例１〜３において、直流電圧は−６００Ｖとした。交流電圧は、白抜けなどの異常画像が発生した際の電圧を閾値電圧としてマークし、この閾値電圧となる手前の電圧をピーク電圧として設定した。具体的には、交流電圧のピーク電圧幅Ｖｐｐは、約１８００Ｖ〜約２０００Ｖとし、交流電圧の周波数は２ｋＨｚとした。

実施例においては、直流電圧は−６００Ｖ、交流電圧の周波数は２ｋＨｚ、交流電圧のピーク電圧幅Ｖｐｐは１８００Ｖとした。図１４に示すように、放電は約−１５００Ｖから開始しているので、本実施例では、−１３００Ｖとなる点を変曲点として設定した。

なお、実施例および比較例において、放電電流の波形は感光体２とグラウンドとの間に３．３ｋΩの抵抗を設置して検出した。

図１４に示すように、実施例において、時刻０ｓｅｃから変曲点にかけての時間あたりの電圧増加量、すなわち、−６００Ｖから−１３００Ｖまでの時間あたりの電圧増加量は−１１．６７Ｖ／μｓｅｃとなっている。一方、変曲点以降、ピーク電圧に至るまでの時間あたりの電圧増加量、すなわち、−１３００Ｖから−１６００Ｖまでの電圧増加量は−２Ｖ／μｓｅｃとなっている。従って本実施例では、時刻０から変曲点にかけての電圧増加量より、変曲点以降ピーク電圧に至るまでの電圧増加量が小さく、ピーク電圧近傍で傾きのなだらかな出力波形を生成した。

尚、変曲点前の勾配がより大きな波形として、即ち変曲点前の時間当たりの電圧増加量をより大きくしてもよい。つまり、当該電圧変化量を−１１．６７Ｖ／μｓｅｃより大きくし、変曲点の時刻をより早め、変曲点からピーク電圧に至るまでの勾配をよりなだらかにしてもよい。これにより、ピーク電圧前の電圧増加量をより削減し、放電電流値の低減をさらに図ることができる。

比較例１（台形波、図１１参照）および比較例２（三角波、図１２参照）では、負側の放電電流のピーク電流値は約２．４ｍＡであった。比較例３（正弦波、図１３参照）では、負側の放電電流のピーク電流値は、１．４ｍＡであった。これに対して、実施例（本実施形態にかかる出力波形、図１４参照）では、負側の放電電流のピーク電流値は、０．８ｍＡであった。

従って、放電電流のピーク電流値は、実施例＜正弦波＜台形波＜三角波の順に小さく、本実施例において放電電流のピーク電流値を最も低減できたことが確認できた。

図１５では、横軸は時間を示し、縦軸は放電電流検出部３３が検出した放電電流の検知電圧を示している。また、点線４１は比較例１（台形波）における放電電流の出力波形、点線４２は比較例２（三角波）における放電電流の出力波形、点線４３は比較例３（正弦波）における放電電流の出力波形、実線４４は実施例における放電電流の出力波形を示している。

図１５に示すように、各波形の負側のピーク電流値は、実施例のピーク電流値４４１、比較例３のピーク電流値４３１、比較例１のピーク電流値４１１、比較例２のピーク電流値４２１の順に小さいことが確認された。正側のピーク電流値についても、実施例のピーク電流値４４２、比較例３のピーク電流値４３２、比較例１のピーク電流値４１２、比較例２のピーク電流値４２２の順に小さいことが確認された。即ち、図１５では、放電電流のピーク電流値は正側、負側ともに、実施例＜比較例３（正弦波）＜比較例１（台形波）＜比較例２（三角波）の順に小さく、実施例のピーク電流値４４１、４４２が最も小さくなることが確認できた。

尚、各出力電圧波形に対する放電電流の実効値は、下記表１のようであった。

即ち、放電電流の実効値は、実施例＜正弦波＜台形波＜三角波の順に小さく、本実施例において放電電流値の実効値を最も低減できたことが確認できた。

図１６は、各出力電圧波形に対するオゾン発生量を比較したグラフである。図１６に示すように、オゾン発生量は、実施例＜台形波、正弦波＜三角波の順に小さく、本実施例においてオゾン発生量を最も低減できたことが確認できた。

図１７は、表１で示した放電電流実効値と図１６で示したオゾン発生量との相関関係を示したグラフである。図１７に示すように、放電電流実効値とオゾン発生量とは比例関係にあり、実施例についても当該比例関係に則っていることが確認できる。従って、本実施例によれば、出力電圧波形を好適な形状とすることで放電電流を減少させ、これにより、オゾン発生量を削減できることが確認できた。

なお、本実施形態の画像形成装置１００、２１００で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の画像形成装置１００、２１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の画像形成装置１００、２１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の画像形成装置１００、２１００で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

なお、本発明の画像形成装置１００、２１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置のいずれにも適用することができる。また、画像形成装置１００、２１００として、コピー機能またはプリンタ機能を有する複合機を適用してもよい。

以上説明した通り、上記実施形態の出力電圧波形は、放電開始電圧より小さい電圧値に変曲点を有し、当該変曲点から交流電圧のピーク電圧に至るまでの時間あたりの電圧増加量が、交流電圧がゼロである時点から変曲点に至るまでの時間あたりの電圧増加量よりも小さい。

このような出力電圧波形としたことで、本実施形態では、出力電圧のピーク電圧を低下させることなく、放電開始電圧からピーク電圧に達するまでの時間あたりの電圧増加量を、三角波や台形波などよりも低減することができる。これにより本実施形態では、画質を損なうことなくオゾン発生量の抑制を図ることができる帯電装置、画像形成装置および帯電装置の電圧制御方法を提供することができる。

２ 感光体
３ 帯電ローラ
１０ 高圧電源
２０、２２０ 制御部
３０、２３０ 帯電機構
３１ カウンタ
３２ 温度計測部
３３ 放電電流検出部
４０ 転写部
１００、２１００ 画像形成装置
２０１、２２０１ 電圧制御部
２０２ 変曲点設定テーブル

特開２００２−２７８２２４号公報

Claims (5)

1. 直流電圧と交流電圧とを重畳して帯電体に印加して、当該帯電体と感光体との間に放電を生じさせて前記感光体を帯電させる帯電機構と、
   前記交流電圧の波形を制御する電圧制御手段と、を備え、
   前記交流電圧の波形は、放電開始電圧より小さい電圧値に変曲点を有し、当該変曲点から交流電圧のピーク電圧に至るまでの時間あたりの電圧増加量が、前記交流電圧がゼロである時点から前記変曲点に至るまでの時間あたりの電圧増加量よりも小さい、ことを特徴とする帯電装置。
2. 請求項１に記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 放電が開始する前の電圧である放電開始前電圧を、温度に対応づけて記憶する記憶手段と、
   温度センサで計測された温度に対応する前記放電開始前電圧を前記記憶手段から選択し、当該放電開始前電圧により前記変曲点を設定する変曲点設定手段と、をさらに備え、
   前記電圧制御手段は、前記変曲点設定手段が設定した前記変曲点を用いて、前記交流電圧の波形を制御する、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 放電が開始する前の電圧である放電開始前電圧を、印刷枚数のカウント値に対応づけて記憶する第２記憶手段と、
   印刷枚数のカウント値に対応する前記放電開始前電圧を前記第２記憶手段から選択し、当該放電開始前電圧により前記変曲点を設定する第２変曲点設定手段と、をさらに備え、
   前記電圧制御手段は、前記第２変曲点設定手段が設定した前記変曲点を用いて、前記交流電圧の波形を制御する、請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 帯電装置の電圧制御方法であって、
   直流電圧と交流電圧とを重畳して帯電体に印加して、当該帯電体と感光体との間に放電を生じさせて前記感光体を帯電させる帯電機構と、
   前記交流電圧の波形を制御する電圧制御手段と、を備えた帯電装置において実行される帯電方法であって、
   前記交流電圧の波形は、放電開始電圧より小さい電圧値に変曲点を有し、当該変曲点から交流電圧のピーク電圧に至るまでの時間あたりの電圧増加量が、前記交流電圧がゼロである時点から前記変曲点に至るまでの時間あたりの電圧増加量よりも小さい、ことを特徴とする電圧制御方法。

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