JP2018155787A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真方式の感光体へのＡＣ帯電方式において、十分に高いある特定の出力電圧Ｖｐｐでの電流値に応じて適正な帯電電圧Ｖｐｐを決定することが可能な、画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置において、記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持し、制御部は、ＡＣ帯電方式により感光体の帯電方式により、バイアス電圧の制御を行なうとともに、特定交流電圧での電流値を検知し、記憶部に保持した関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行する。【選択図】図５

Description

本発明の画像形成装置に関し、特に画像形成装置に備えられる感光体の帯電制御に関する。画像形成装置は、カラー、モノクロを問わず、デジタル複写機、ＦＡＸ、プリンタなどの電子写真装置、記録機器、表示装置などを含む。

画像形成装置における感光体の帯電方式としては、環境対応を目的としたオゾン低減の観点から帯電ローラーを用いた方式が主流になっている。帯電ローラーへの帯電方式としては、直流電圧（Ｖｄｃ）を印加するＤＣ帯電方式と、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖｐｐ）を重畳したＡＣ帯電方式がある。ＡＣ帯電方式は交流電界により感光体の表面の帯電電位をならす効果があり、帯電均一性が高く現在の主流になっている。

従来技術として、特開２００２―７２６３３号公報（特許文献１）には、ＡＣ帯電方式で感光体の寿命確保を目的として放電電流を最小限にするために複数点電流―電圧関係を取ることでＶ―Ｉ特性から放電電流（Ｉａｃ）を算出し、予め設定した狙いの放電電流（Ｉａｃ）になる様に電圧を制御する方法が開示されている。

特開平０６―０３５３０２号公報（特許文献２）には、ＤＣ帯電方式において、感光体の表面の膜厚変化に対して表面電位が一定になる様に電流―電圧関係から補正電圧を決定する制御方法が開示されている。この制御方法は、膜厚変化や環境変化による帯電ローラーおよび感光体の抵抗変化に応じた電流値の変化から感光体の表面電位変化を読み取り、表面電位が狙い値になる様に制御するものである。

特開２００７−１９９０９４号公報（特許文献３）には、ＡＣ帯電方式において、予めＶ―Ｉ特性の特徴点３点を環境テーブルとして持つことで交流電圧（Ｖｐｐ）を決定する方法が開示されている。

特開２００２−７２６３３号公報 特開平０６−０３５０３２号公報 特開２００７−１９９０９４号公報

ＡＣ帯電方式において放電電流のΔＩａｃを一定にする制御はそれまでの定電流制御に比べると膜厚や環境変動に対して放電量の変動を抑えることができた。しかし、厳密には必要な放電量は、感光体の膜厚、帯電ローラーの抵抗ばらつき、および、空気の環境変動（温湿度）によって変化することが分かってきた。

一方、上述のＤＣ帯電方式では、感光体の膜厚変化、環境変動を電流値の変化として一意に把握できる。しかし、この電流値から狙いの電圧を設定する方法はそのままＡＣ帯電方式に適用することができない。その理由としてＡＣバイアスを印加することで、（１）Ｖｐｐ−Ｉａｃ特性が放電開始電圧以上では非線形になること、（２）交流電流Ｖｐｐが不足していると微小帯電ムラが発生することが挙げられる。

図１２および図１３を参照して、ＡＣ帯電方式、および、ＤＣ帯電方式のＶｐｐ−Ｉａｃ特性の相違、並びに、図１４および図１５を参照して、ＡＣ帯電方式、および、ＤＣ帯電方式のＶｐｐ−表面電位特性の相違について説明する。ＡＣ帯電方式の場合とＤＣ帯電方式の場合とでは両者の挙動は異なる。図１２は、ＡＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−Ｉａｃ特性を示す図、図１３は、ＤＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−Ｉａｃ特性を示す図、図１４は、ＡＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−表面電位特性を示す図、図１５は、ＤＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−表面電位特性を示す図である。

図１２および図１３に示すように、ＡＣ帯電方式の場合、ＡＣ放電領域では印加するＶｐｐによって電流値が大きく変化する。印加するＶｐｐでの放電量が不足していると帯電状態を十分に把握することが出来ないという課題がある。

図１４および図１５に示すように、ＡＣ帯電方式の場合、ＤＣ帯電方式と異なり表面電位が狙い値になってもＶｐｐが低いとＡＣのプラス放電とマイナス放電が釣り合わずに微小放電ムラが発生するため「表面電位が狙い値になるＶｐｐ」では帯電が不十分であるという課題がある。

感光体の長寿命化のためには感光体の膜厚減耗が律速になっている。上記したように、従来はＶ―Ｉ特性を把握して放電電流や放電特性の傾きから出力電圧Ｖｐｐを制御しているが、そのような放電特性値は製造バラつき、膜厚変化や環境変化による抵抗変化に応じて変化するため安定して放電電流量を最小化することが難しい。

本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電子写真方式の感光体へのＡＣ帯電方式において、十分に高いある特定の出力電圧Ｖｐｐでの電流値に応じて適正な帯電電圧Ｖｐｐを設定電圧として決定することが可能な、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムを提供することにある。

この感光体帯電装置は、感光体と、前記感光体にバイアス電圧を印加し、前記感光体の表面を帯電させる電源部と、前記感光体上の静電潜像を現像する現像部と、前記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、制御部と、記憶部と、を備える画像形成装置であって、上記記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持し、制御部は、ＡＣ帯電方式により、上記バイアス電圧の制御を行なうとともに、上記特定交流電圧での上記電流値を検知し、上記記憶部に保持した上記関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行する。

他の形態においては、上記適正交流電圧は、上記特定交流電圧よりも小さい。
他の形態においては、上記制御部は、上記特定交流電圧を複数有し、温湿度、印字枚数、感光体表面の膜厚、および、前回決定の特定交流電圧のいずれかひとつに応じて、上記特定交流電圧を選択する。

他の形態においては、上記制御部は、上記特定交流電圧の決定プロセスとして、環境変化、および／または、耐久枚数等の変化を検知して実施する。

他の形態においては、上記制御部は、上記特定交流電圧決定プロセスとして、帯電の立ち上げ、立下げ時、または、現像間で毎回実施する。

他の形態においては、上記制御部は、上記特定交流電圧の決定プロセスとして、放電不均一による微小帯電ムラを起こさない最低限の上記特定交流電圧で印字を行い、印字中の電流値から上記適正交流電圧を決定する。

他の形態においては、上記制御部は、上記特定交流電圧の決定プロセスを、交流電圧変化の大きい低温環境では、環境変化や電流変化を検知して実施し、交流電圧変化の小さい高温環境では、画像印字中の決定制御に切り替えて実施する。

この画像形成装置の制御方法は、感光体と、上記感光体にバイアス電圧を印加し、上記感光体の表面を帯電させる電源部と、上記感光体上の静電潜像を現像する現像部と、上記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、制御部と、記憶部と、を備える画像形成装置の制御方法であって、上記記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持するステップを含み、上記制御部は、ＡＣ帯電方式により、上記バイアス電圧の制御を行なうとともに、上記特定交流電圧での上記電流値を検知し、上記記憶部に保持した上記関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行するステップを含む。

この画像形成装置の制御プログラムは、感光体と、上記感光体にバイアス電圧を印加し、上記感光体の表面を帯電させる電源部と、上記感光体上の静電潜像を現像する現像部と、上記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、制御部と、記憶部と、を備える画像形成装置の制御プログラムであって、上記記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持するステップを含み、上記制御部は、ＡＣ帯電方式により、上記バイアス電圧の制御を行なうとともに、上記特定交流電圧での上記電流値を検知し、上記記憶部に保持した上記関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行するステップを含む。

この画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムは、電子写真方式の感光体へのＡＣ帯電方式において、十分に高いある特定の出力電圧Ｖｐｐでの電流値に応じて適正な帯電電圧Ｖｐｐを決定することを可能とする。

本実施の形態の画像形成装置を示す斜視図である。 本実施の形態のトナー像形成部の構成を示す側面図である。 本実施の形態のドラムユニットを示す側面図である。 本実施の形態において、検知用の特定Ｖｐｐを２０００Ｖに設定して印加した際の電流値Ｉａｃと微小帯電ムラが発生しない適正Ｖｐｐの相関関係を示す図である。 実施例１の画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例１の特定Ｖｐｐを変化させた場合の適正Ｖｐｐとの相関関係を示す図である。 実施例１のＶｐｐ乖離の膜厚削れへの影響を示す図である。 実施例１のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。 実施例２のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。 実施例３のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。 実施例４のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。 ＡＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−Ｉａｃ特性を示す図である。 ＤＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−Ｉａｃ特性を示す図である。 ＡＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−表面電位特性を示す図である。 ＤＣ帯電方式の場合のＶｐｐ−表面電位特性を示す図である。

本実施の形態における感光体帯電装置、感光体帯電方法、および、画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変更して図示している箇所がある。

画像形成装置は、スキャナー機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、およびサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）を含む。

スキャナ機能では、セットされた原稿の画像を読み取ってそれをＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などに蓄積する。複写機能では、さらにそれを用紙などに印刷（画像形成）する。プリンタとしての機能では、ＰＣなどの外部端末から印刷指示を受けるとその指示に基づいて用紙に印刷を行なう。ファクシミリ機能では、外部のファクシミリ装置などからファクシミリデータを受信してそれをＨＤＤなどに蓄積する。データ通信機能では、接続された外部機器との間でデータを送受信する。サーバ機能では、複数のユーザでＨＤＤに記憶したデータなどを共有可能にする。

画像形成装置は、２成分現像方式の電子写真方式により画像を形成するものである。画像形成装置は、たとえば帯電ローラーにより帯電させた像担持体（以下、感光体と称する。）を露光する。画像形成装置は、形成された静電潜像を、現像器の現像剤担持体を用いて現像することにより、画像を形成する。帯電ローラーに帯電バイアス電圧が印加されることで像担持体が帯電する。現像時には、現像剤担持体に帯電バイアス電圧と同極性の現像バイアス電圧が印加される。

像担持体へのキャリア付着を防止しつつトナー消費を抑制するためには、像担持体の表面と現像剤担持体との電位差を適正に保つことと、帯電バイアス電圧と現像バイアス電圧との印加タイミングの相対関係とが重要である。

（画像形成装置１の構成）
図１を参照して、画像形成装置１の構成について説明する。図１は、本実施の形態における画像形成装置を示す斜視図である。

画像形成装置１は、給紙カセット３、排紙トレイ５、電源部９、操作部１１、制御部２０、プリント部３０、および、スキャン部４０を備える。制御部２０は、後述するように、ＣＰＵ２１などを有する。制御部２０およびプリント部３０は、画像形成装置１の筐体の内部に配置されている。

画像形成装置１は、３つの給紙カセット３（給紙カセット３ａ，３ｂ，３ｃ）を有している。給紙カセット３には、たとえば、互いに異なるサイズの用紙（Ｂ５サイズ、Ａ４サイズ、およびＡ３サイズなど）が装填されている。給紙カセット３は、画像形成装置１の下部に、画像形成装置１の筐体に抜き差し可能に配置されている。各給紙カセット３に装填された用紙は、印字時に、１枚ずつ給紙カセット３から給紙され、プリント部３０に送られる。給紙カセット３の数は三段に限られず、それより多くても少なくてもよい。

排紙トレイ５は、画像形成装置１の筐体のうちプリント部３０が収納されている部位の上方でスキャン部４０が配置されている部位の下方に配置されている。排紙トレイ５には、プリント部３０により画像が形成された用紙が筐体の内部から排紙される。

電源部９は、画像形成装置１の筐体の内部に設けられている。電源部９は、商用電源に接続され、商用電源をもとに、制御部２０やプリント部３０などに電力を供給する。

操作部１１は、画像形成装置１の上部前面側に配置されている。操作部１１には、ユーザにより押下操作可能な複数の操作ボタン１１ａが配置されている。操作部１１には、表示パネル１３が配置されている。表示パネル１３は、たとえば、タッチパネルを備えたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。表示パネル１３は、ユーザに案内画面を表示したり、操作ボタンを表示してユーザからのタッチ操作を受け付けたりする。表示パネル１３は、ＣＰＵ２１により制御されて表示を行なう。

操作部１１は、操作ボタン１１ａ、および、表示パネル１３がユーザにより操作されると、その操作に応じた操作信号または所定のコマンドをＣＰＵ２１に送信する。ユーザは、操作部１１に操作を行なうことにより、画像形成装置１に種々の動作を実行させることができる。

プリント部３０は、トナー像形成部３００（図２参照）、用紙搬送部（図示省略）、および、定着装置（図示省略）を有する。プリント部３０は、電子写真方式で用紙に画像を形成する。プリント部３０は、いわゆるタンデム方式で４色の画像を合成し、用紙にカラー画像を形成可能に構成されている。トナー像形成部３００の構成については後述する。

用紙搬送部は、給紙ローラー、搬送ソーラ、およびそれらを駆動するモータなどで構成されている。用紙搬送部は、用紙を給紙カセット３から給紙して、画像形成装置１の筐体の内部で搬送する。用紙搬送部は、画像が形成された用紙を画像形成装置１の筐体から排紙トレイ５などに排出する。

定着装置は、加熱ローラーおよび加圧ローラーを有している。定着装置は、加熱ローラーと加圧ローラーとでトナー像が形成された用紙を挟みながら搬送し、その用紙に加熱および加圧を行なう。これにより、定着装置は、用紙に付着したトナーを溶融させて用紙に定着させ、用紙に画像を形成する。

スキャン部４０は、画像形成装置１の筐体の上部に配置されている。スキャン部４０は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）４１を有している。スキャン部４０は、上述のスキャナ機能を実行する。スキャン部４０は、透明な原稿台に配置された原稿をコンタクトイメージセンサにより走査して、それを画像データとして読み取る。また、スキャン部４０は、原稿トレイにセットされた複数枚の原稿を、ＡＤＦ４１により順次取り込みながら、コンタクトイメージセンサによりその画像データを読み取る。

（トナー像形成部３００）
図２を参照して、トナー像形成部３００の構成について説明する。図２は、トナー像形成部の構成を示す側面図である。トナー像形成部３００は、中間転写ベルト３０５、転写ローラー３０７、４組のドラムユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ（以下、それぞれを区別せずドラムユニット３１０と称することがある。）および、レーザスキャンユニット（露光手段の一例）３２０を有する。

中間転写ベルト３０５は、環状であり、２つのローラー間に架けわたされている。中間転写ベルト３０５は、用紙搬送部に連動して回動する。転写ローラー３０７は、中間転写ベルト３０５のうち一方のローラーに接触している部分に対向するように配置されている。用紙は、中間転写ベルト３０５と転写ローラー３０７との間で挟まれながら搬送される。

各ドラムユニット３１０は、感光体３１１、帯電ローラー３１３、現像装置３１４、ベルト転写ローラー３１７、および、クリーニングブレード３１９を含む。ドラムユニット３１０としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）のＣＭＹＫ各色の画像を形成するためのものが４つ配置されている。４組のドラムユニット３１０は、中間転写ベルト３０５に沿うように、互いに並んで配置されている。レーザスキャンユニット３２０は、各ドラムユニット３１０の感光体３１１上にレーザ光を走査可能に配置されている。レーザスキャンユニット３２０は、ドラムユニット３１０毎に設けられていてもよいし、１つのレーザスキャンユニット３２０から各ドラムユニット３１０の感光体３１１に対してレーザ光が走査されるようにしてもよい。

トナー像形成部３００において、各レーザスキャンユニット３２０は、ＹＭＣＫの各色別の画像データに基づいて、各ドラムユニット３１０の感光体３１１上に静電潜像を形成する。現像装置３１４は、現像ローラー（現像剤担持体の一例）３１５を用いて各感光体３１１上に形成された静電潜像を現像し、各感光体３１１に各色別のトナー像を形成する。各感光体３１１は、トナー像を中間転写ベルト３０５に転写し、その中間転写ベルト３０５上に、用紙に形成するトナー像の鏡像を形成する（１次転写）。その後、転写ローラー３０７により、中間転写ベルト３０５に形成されたトナー像が用紙に転写され、用紙上にトナー像が形成される（２次転写）。

（ドラムユニット３１０）
図３を参照して、ドラムユニット３１０の詳細構成について説明する。図３は、ドラムユニットを示す側面図である。各ドラムユニット３１０は、従来の一般的な画像形成装置におけるそれと略同様に構成されている。感光体３１１は、ドラム形状であり、その胴部に有機感光体（ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ／Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ））を有している。感光体３１１の周囲には、感光体３１１の回転方向に沿って、順に、帯電ローラー３１３、現像ローラー３１５、ベルト転写ローラー３１７、および、クリーニングブレード３１９が配置されている。

各ドラムユニット３１０は、ローラー帯電方式により感光体３１１の表面を帯電させる。すなわち、帯電ローラー３１３は、感光体３１１との間に高電圧の帯電バイアス電圧が印加されることで、感光体３１１の表面を帯電させる。レーザスキャンユニット３２０は、感光体３１１の表面のうち帯電した部位にレーザ光を照射し、電位減衰させる。これにより、感光体３１１の表面に静電潜像が形成される。

現像装置３１４は、感光体３１１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。現像装置３１４は、２成分現像方式のものである。現像装置３１４は、現像ローラー３１５に現像バイアス電圧を印加して、現像ローラー３１５側のトナーを感光体３１１側に移動させ、静電潜像を現像する。現像バイアス電圧は、帯電バイアス電圧の極性と同極性のバイアス電圧である。

ベルト転写ローラー３１７は、感光体３１１との間に中間転写ベルト３０５を挟みながら電荷を加え、感光体３１１から中間転写ベルト３０５上にトナー像を転写する。クリーニングブレード３１９は、感光体３１１の表面に接触しており、感光体３１１の表面に残留しているトナーを収集する。

（Ｖｐｐ決定制御）
上記構成を備える画像形成装置１においては、以下の方法に基づき、ＡＣ帯電方式を用いた感光体３１１の帯電において、温湿度や膜厚変化による抵抗・インピーダンスの変化に対して常に適正なＶｐｐを設定している。

（１）Ｖｐｐ−Ｉａｃ特性が放電開始電圧以上では非線形になること。つまり、感光体３１１が十分帯電している、ある固定電圧のＶｐｐ（特定Ｖｐｐ）を設定、その特定Ｖｐｐでの電流値を入力とする。

抵抗やインピーダンスの変化に対してＶｐｐが異なると流れる電流も変化してしまう。そのため、検知時のＶｐｐを十分放電している値に固定することで、抵抗やインピーダンスの変化に対してＡＣ放電時の電流変化が一意に決まるようにした。

具体的には、特定ＶｐｐはＡＣ放電状態での特性を検知するため放電開始点のＶｐｐ以上に設定する必要がある。また、Ｖｐｐが高すぎると特に高湿環境で放電によりクリーニングをすり抜けた外添剤が空気中の水分と反応して感光体３１１の表面にフィルミングしてしまい帯電不良を起こして画像欠損が発生する。よって、この画像欠損が発生しないＶｐｐ以下の範囲に設定する必要がある。

（２）Ｖｐｐが不足していると微小帯電ムラが発生する。つまり、微小帯電ムラが発生しないＶｐｐを狙い値として設定する。Ｖｐｐを上げていき、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側が釣り合う放電量を適正Ｖｐｐとして設定した。ここで、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側が釣り合う放電量は、印加電圧に対して±１０％の範囲内を意味する。実験用の画像形成装置を用いてＡＣ放電量を測定することが望ましい。または、代用特性として微小領域での表面電位の均一性や実際に現像した際の帯電ムラによる黒斑点、および、白斑点の量が一定以下になる様な値として設定してもよい。

図１４から図１７から、実際に画像形成装置で印加する設定Ｖｐｐは、Ｈｖ出力や帯電制御の検知ばらつきを考慮して一定量のマージンをプラスして設定した交流電圧である。

図４に、上記方法によって適正なＶｐｐを設定した場合の結果を示す。図４は、検知用の特定Ｖｐｐを２０００Ｖに設定して印加した際の放電電流値Ｉａｃと微小帯電ムラが発生しない適正Ｖｐｐの相関を確認した結果である。

図４に示すように、帯電ローラー３１３の抵抗、感光体３１１の膜厚、環境変化の誤差条件を使用想定の上下限範囲で変化させても、２０００Ｖでの放電電流Ｉａｃと適正Ｖｐｐに相関があることが確認できた。

（実施例１：Ｖｐｐ決定制御）
図５から図８を参照して、実施例１におけるＶｐｐ決定制御について説明する。図５は、画像形成装置１のハードウェア構成を示すブロック図、図６は、特定Ｖｐｐを変化させた場合の適正Ｖｐｐとの相関関係を示す図、図７は、Ｖｐｐ乖離の膜厚削れへの影響を示す図、図８は、Ｖｐｐ決定制御フローを示す図である。

図５を参照して、画像形成装置１のハードウェア構成について説明する。ドラムユニット３１０は、上記したように３１１、帯電ローラー３１３、および、クリーニングブレード３１９を有する。帯電ローラー３１３には電源部１００により直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖｐｐ）を重畳したＡＣバイアスが印加されている。画像形成装置１には環境検知部１２０として温度センサ１２１および湿度センサ１２２が取り付けられている。

帯電制御部１１０は、計算用のＣＰＵ１１２と、情報を保管する記憶部１１４を有する。ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧（以下、適正Ｖｐｐと称する）と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧（以下、特定Ｖｐｐと称する。）での電流値との関係を実験的に求めて記憶部１１４に保存しておく。関係性は近似式であってもよいし、テーブルであってもよい。

画像形成装置１においては、帯電制御部１１０は、新品検知時、および、温度が５℃あるいは湿度が２０％以上に環境が変化したとき、および／または、たとえば耐久枚数として１Ｋ以上印字されたことをトリガー検知して「帯電Ｖｐｐ決定制御」を実行する（図８中の（ステップＳ１０〜ステップＳ３０））。

「帯電Ｖｐｐ決定制御」では、特定Ｖｐｐとして２０００Ｖ印加時の放電電流Ｉａｃを検知し、予め記憶してある放電電流Ｉａｃと適正Ｖｐｐとの関係から適正Ｖｐｐを算出する（図８中の（ステップＳ４０〜ステップＳ７０））。

放電電流Ｉａｃの電流値は感光体３１１の約１周分の回転時間のサンプリングデータの平均値から求める。算出した適正ＶｐｐにＨｖ出力ばらつきおよび帯電制御によるばらつきを想定した、たとえば５０Ｖ分をオフセットさせた設定Ｖｐｐを出力として印加する（図８中の（ステップＳ８０〜ステップＳ９０））。

図６に、特定Ｖｐｐを変化させた場合の放電電流Ｉａｃの電流値と適正Ｖｐｐとの関係を示す。図６は、特定Ｖｐｐを変化させた場合の適正Ｖｐｐとの相関関係を示す図である。適正Ｖｐｐ＞特定Ｖｐｐの関係（図中のラインＬ１より上側）では、１８００Ｖ印加時は電流と適正Ｖｐｐの関係が崩れてきている。１８００／２０００Ｖ印加時は２３００Ｖ印加時よりも電流値に対する適正Ｖｐｐの傾きが立っており適正Ｖｐｐでの検知精度が低くなっている。よって、決定精度を確保するためには適正Ｖｐｐは特定Ｖｐｐよりも小さくなることが必要になる。特定Ｖｐｐが２３００Ｖあればこの構成においては特定Ｖｐｐが適正Ｖｐｐより低くなることはない。

図７に、Ｖｐｐ乖離の膜厚削れへの影響を示す。図７に示すように、印加するＶｐｐと適正Ｖｐｐの乖離が大きくなると膜厚削れが促進されるため特定Ｖｐｐと適正Ｖｐｐの乖離は２００Ｖ以下にしておくことが望ましい。その乖離レベルであれば高湿環境でのフィルミングも発生しない。

特定Ｖｐｐと適正Ｖｐｐとの乖離を２００Ｖ以下に抑えるために、特定Ｖｐｐを複数持たせてもよい。たとえば、この構成において適正Ｖｐｐは１４００Ｖ〜２４００Ｖの範囲である。よって、特定Ｖｐｐは２００Ｖごとに１６００Ｖ、１８００Ｖ、２０００Ｖ、２２００Ｖ、２４００Ｖの５つ持たせれば乖離は２００Ｖ以下に抑えられる。

適正Ｖｐｐは抵抗が高くなる方向の低温・低湿環境、残存膜厚が厚い耐久初期、および帯電ローラーの抵抗が高い場合に高い値が必要になる。特定Ｖｐｐも同様の関係を持つ。この関係により温湿度と膜厚代用値としての印字枚数から、おおよその適正Ｖｐｐの範囲は予めテーブルによって検知なしで把握することができるため、使用時の温湿度、および印字枚数からどの特定Ｖｐｐを使用すればよいかを決定することができる。

前回決定した適正Ｖｐｐの値も参照し、テーブルから求められる特定Ｖｐｐと比べて高い方の特定Ｖｐｐを使用するようにすれば特定Ｖｐｐと適正Ｖｐｐの関係が崩れることはほとんどないと考えられる（図８中の（ステップＳ５１））。万一、特定Ｖｐｐが検知した適正Ｖｐｐよりも小さかった場合はエラー処理として１段階２００Ｖ高い特定Ｖｐｐで検知をやり直せばよい。

このように、特定交流電圧を複数有し、温湿度、印字枚数、感光体表面の膜厚、および、前回決定の特定交流電圧のいずれかひとつに応じて、特定交流電圧を選択するとよい。

（実施例２）
次に、図９を参照して、実施例２におけるＶｐｐ決定制御について説明する。図９は、実施例２のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。実施例１と同じステップについては、同一のステップ番号を付し、重複する説明は繰り返さない。

本実施例で使用するドラムユニットの構成は、図５に示す実施例１と同じである。Ｖｐｐ決定制御の実施を、プリント時の立ち上げ、立ち下げ、または、現像間で実施する（ステップＳ５３）。これにより、帯電Ｖｐｐ決定制御による余分な駆動時間を無くすことができる。ただし、立ち上げ、立ち下げ、および、現像間のそれぞれは感光体３１１の１周分よりも短い。よって、プリント時に毎回実施して感光体３１１の４周分相当の電流値の平均値（ステップＳ５４）に対して適正Ｖｐｐを求めるとよい。

（実施例３）
次に、図１０を参照して、実施例３におけるＶｐｐ決定制御について説明する。図１０は、実施例３のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。実施例１および実施例２と同じステップについては、同一のステップ番号を付し、重複する説明は繰り返さない。

本実施例においては、Ｖｐｐ決定制御の実施をプリント時の画像印字中に実施している（ステップＳ５５）。画像１枚ごとに電流値から適正Ｖｐｐを算出し、次の画像時にはバイアス出力に反映する。これにより、帯電Ｖｐｐ決定制御による余分な駆動時間を無くすことができる。

ただし、実際の印字中に特定Ｖｐｐでの印字を行なうことになるため、他の検知方法以上に帯電不良や画像欠損が発生しない乖離範囲で特定Ｖｐｐを設定するとよい。よって、５０Ｖ〜１００Ｖの乖離範囲に収まる様に使用できる特定Ｖｐｐの数を増やすことが望ましい。

常にＶｐｐ決定制御を実施するとせっかく適正Ｖｐｐを算出しても特定Ｖｐｐのステップ間隔分のばらつきを常に付与して印字することになるため、結果としてＶｐｐ決定精度の向上にならない可能性がある。よって、できる限り特定Ｖｐｐでの決定制御を使わない方がよく、Ｖｐｐの変化が少ない状態での使用が望ましい。

（実施例４）
次に、図１１を参照して、実施例４におけるＶｐｐ決定制御について説明する。図１１は、実施例４のＶｐｐ決定制御フローを示す図である。実施例１から実施例３と同じステップについては、同一のステップ番号を付し、重複する説明は繰り返さない。

本実施例で使用するドラムユニットの構成は、図５に示す実施例１と同じである。実施例１に示す制御フローと実施例３に示す制御フローとを組み合わせて、Ｖｐｐ変化の大きい１６℃未満の低温環境（高抵抗）では（ステップＳ７１）、実施例１の制御と同様に、環境変化や印字枚数に応じて帯電Ｖｐｐ決定制御を実施する（ステップＳ８０〜ステップＳ８０）。

他方、Ｖｐｐ変化の比較的小さい１６℃以上の高温環境（低抵抗）では（ステップＳ７１）、実施例３と同様に、画像印字中にＶｐｐ決定制御を実施する（ステップＳ４０〜ステップＳ５２，ステップＳ５５，ステップＳ７０〜ステップＳ８０）。

これにより、画像形成装置１の放置による温度変化によって特定Ｖｐｐと適正Ｖｐｐの乖離が急に変化した場合でも画像印字前に適正Ｖｐｐを算出することができるため帯電不良による白斑点および黒斑点の発生を抑制できる。

本実施例では温度で切り替える形としたが、画像印字中の決定制御を行ないながら温度トリガーによってＶｐｐ決定制御を行なう形にしてもよい。

以上、本実施の形態における感光体帯電方法によれば、抵抗およびインピーダンスの変化による電流変化を見ることで、温湿度、ローラー抵抗、感光体膜厚変化に対して一意に適正Ｖｐｐを算出することができるため、環境変化に対する追従性を高めることができる。

さらに、電流変化を観察することで帯電状態を直接把握できるため、温湿度センサによる画像形成装置内の温湿度と帯電ローラー周辺の温湿度の差の影響をうけることがない。さらに、Ｖｐｐ−Ｉａｃ特性を得る必要が無いため、制御時間を短くすることが可能となる。

さらに、十分放電している特定Ｖｐｐで電流検知ができる。そのため、電流値に対する適正Ｖｐｐの傾きが低くなり、検知感度が高くなり、放電ばらつきも小さくすることができる。

さらに、特定Ｖｐｐを複数持つことで現在の適正Ｖｐｐとの乖離が小さい特定Ｖｐｐを選択することができる、検知感度を維持したまま、放電による外添剤のフィルミングや感光体表面の膜厚削れを抑制することができる。

さらに、特定Ｖｐｐプロセスを使用状況に応じて選択することができ、帯電Ｖｐｐ決定でのドラムユニットの駆動距離を抑えつつ制御精度を高めることができる。

感光体の膜厚、帯電ローラーの抵抗ばらつき、および、空気の環境変動（温湿度）に応じた放電量ΔＩａｃを、複数予め設けておく必要がなく制御に要する時間の短縮をはかることができる。

図８（実施例１）、図９（実施例２）、図１０（実施例３）、および図１１（実施例４）の処理は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）としての処理部１１２がプログラムを実行することにより実現される。各処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ 給紙カセット、５ 排紙トレイ、９，１００ 電源部、１１ 操作部、１１ａ 操作ボタン、１３ 表示パネル、２０ 制御部、３０ プリント部、４０ スキャン部、１１０ 帯電制御部、１１２ 処理部、１１４ 記憶部、１２０ 環境検知部、１２１ 温度センサ、１２２ 湿度センサ、３００ トナー像形成部、３０５ 中間転写ベルト、３０７ 転写ローラー、３１０，３１０Ｃ，３１０Ｋ，３１０Ｍ，３１０Ｙ ドラムユニット、３１１ 感光体、３１３ 帯電ローラー、３１４ 現像装置、３１５ 現像ローラー、３１７ ベルト転写ローラー、３１９ クリーニングブレード、３２０ レーザスキャンユニット。

Claims (9)

1. 感光体と、前記感光体にバイアス電圧を印加し、前記感光体の表面を帯電させる電源部と、前記感光体上の静電潜像を現像する現像部と、前記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、制御部と、記憶部と、を備える画像形成装置であって、
   前記記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持し、
   制御部は、ＡＣ帯電方式により、前記バイアス電圧の制御を行なうとともに、前記特定交流電圧での前記電流値を検知し、前記記憶部に保持した前記関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行する、画像形成装置。
2. 前記適正交流電圧は、前記特定交流電圧よりも小さい、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   前記特定交流電圧を複数有し、温湿度、印字枚数、感光体表面の膜厚、および、前回決定の特定交流電圧のいずれかひとつに応じて、前記特定交流電圧を選択する、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、
   前記特定交流電圧の決定プロセスとして、環境変化、および／または、耐久枚数等の変化を検知して実施する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、
   前記特定交流電圧決定プロセスとして、帯電の立ち上げ、立下げ時、または、現像間で毎回実施する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、
   前記特定交流電圧の決定プロセスとして、放電不均一による微小帯電ムラを起こさない最低限の前記特定交流電圧で印字を行い、印字中の電流値から前記適正交流電圧を決定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、
   前記特定交流電圧の決定プロセスを、
   交流電圧変化の大きい低温環境では、環境変化や電流変化を検知して実施し、
   交流電圧変化の小さい高温環境では、画像印字中の決定制御に切り替えて実施する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 感光体と、前記感光体にバイアス電圧を印加し、前記感光体の表面を帯電させる電源部と、前記感光体上の静電潜像を現像する現像部と、前記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、制御部と、記憶部と、を備える画像形成装置の制御方法であって、
   前記記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持するステップを含み、
   前記制御部は、ＡＣ帯電方式により、前記バイアス電圧の制御を行なうとともに、前記特定交流電圧での前記電流値を検知し、前記記憶部に保持した前記関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行するステップを含む、画像形成装置の制御方法。
9. 感光体と、前記感光体にバイアス電圧を印加し、前記感光体の表面を帯電させる電源部と、前記感光体上の静電潜像を現像する現像部と、前記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、制御部と、記憶部と、を備える画像形成装置の制御プログラムであって、
   前記記憶部は、ＡＣ放電のプラス側とマイナス側の放電量が釣り合う適正交流電圧と、放電開始点の交流電圧以上かつ放電による画像欠損の起こる交流電圧以下の範囲に設定した特定交流電圧での電流値との関係をあらかじめ保持するステップを含み、
   前記制御部は、ＡＣ帯電方式により前記感光体の帯電方式により、前記バイアス電圧の制御を行なうとともに、前記特定交流電圧での前記電流値を検知し、前記記憶部に保持した前記関係を参照して設定交流電圧を決定する処理を実行するステップを含む、画像形成装置の制御プログラム。

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