JP2021043367A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置のプロセスカートリッジを入れ替えた場合でも、感光体ドラムの表面電位を精度よく補正するための技術を提供する。【解決手段】装置本体とプロセスカートリッジを備え、プロセスカートリッジは、像担持体と、帯電バイアスに応じて像担持体の表面に表面電位を形成する帯電手段を有し、装置本体は、表面電位が狙い値となるように帯電バイアスを決定する制御手段と、帯電手段に帯電バイアスを印加する電源手段と、像担持体の表面に実際に形成された表面電位を検知して検知結果を取得する電位検知手段を有し、制御手段は、狙い値と検知結果のずれを補正する補正後帯電バイアスを決定するものであり、帯電バイアスが異なる複数の条件における複数の検知結果を用いて、プロセスカートリッジの側および装置本体の側におけるずれの要因を求めることで補正後帯電バイアスを決定する画像形成装置を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来知られている画像形成装置として、例えば、電子写真方式あるいは静電記録方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置などがある。このような画像形成装置において、メンテナンスを容易にするために、プロセスカートリッジを用いる構成が知られている。プロセスカートリッジは、感光体ドラム、帯電ローラ、クリーニング部材、現像スリーブ、トナー容器などを一体化した、画像形成装置に着脱可能な部材である。

プロセスカートリッジを用いた画像形成時には、帯電ローラが放電を行って感光体ドラム表面を一様に帯電させる。このときの電位を暗部電位Ｖ_Ｄと呼ぶ。続いて、露光装置が光を感光体ドラム表面に照射して静電潜像を形成する。このときの像形成部分の電位を明部電位Ｖ_Ｌと呼ぶ。そして、現像スリーブが感光体ドラムにトナーを供給することで、感光体ドラム表面に形成された静電潜像がトナー像として顕像化する。
続いて、転写装置がトナー像を記録材へ転写し、定着装置が記録材上の像を定着させることにより、記録画像が形成される。一方、記録材分離後のプロセスカートリッジ側では、クリーニング部材が感光体ドラム表面から転写残トナーを掻き取り、次の画像形成に備える。

電子写真方式の画像形成装置における画像濃度は、現像コントラストＶ_ｃｏｎｔと相関がある。ここで現像コントラストＶ_ｃｏｎｔは、感光体ドラムの明部電位Ｖ_Ｌと現像バイアスＶ_ｄｃとの電位差である。また、非露光部にトナーが付着し白地部が汚れてしまう画像カブリは、現像バックコントラストＶ_ｂａｃｋと相関がある。ここで現像バックコントラストＶ_ｂａｃｋは、感光体ドラムの暗部電位Ｖ_Ｄと現像バイアスＶ_ｄｃとの電位差である。よって、適正な画像を得るためには、暗部電位Ｖ_Ｄや明部電位Ｖ_Ｌなどの表面電位を基準電位として、Ｖ_ｃｏｎｔとＶ_ｂａｃｋを適正に制御する必要がある。

従来、感光体ドラムの使用状況などに基づいて感光体ドラムの表面電位を推定し、Ｖ_ｃｏｎｔとＶ_ｂａｃｋを制御する方法が知られている。しかしながら、装置本体側の要因やプロセスカートリッジ側の要因によって、暗部電位Ｖ_Ｄが狙った値から外れてしまう場合がある。この原因として例えば、気圧の影響による放電開始電圧の振れや、画像形成装置本体の高圧回路公差による出力値の振れなどが挙げられる。

そこで特許文献１では、感光体ドラム表面電位を実際に検知し、精度良く補正する構成を提案している。具体的に特許文献１では、正極性と負極性の直流電圧を帯電ローラに印加する。これにより、感光体ドラムの正極性と負極性の各々で放電が開始した際に帯電ローラに印加した直流電圧（放電開始電圧）を判断し、判断した各々の放電開始電圧に基づき感光体ドラムの表面電位を算出している。

なお、感光体ドラムの正極性と負極性の各々の放電特性が異なる場合がある。そこで特許文献２では、露光手段によってドラム上の表面電位が安定した状態の基準電位を作り、基準電位と非露光時の表面電位検知結果との差を用いて、感光体ドラムの表面電位を算出している。

特開２０１２−０１３８８１号公報 特開２０１８−００５０３６号公報

しかしながら、感光体ドラムの表面電位は、画像形成装置本体の高圧電源のバラつきや、プロセスカートリッジのバラつきの影響を受けて変動する。そのため、プロセスカートリッジを入れ替えた場合には、表面電位を再度検知する必要がある。また、本体に挿入したプロセスカートリッジの使用状況によっては感光体ドラムの露光時の表面電位が安定しない場合があり、検知精度が低下する可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像形成装置のプロセスカートリッジを入れ替えた場合でも、感光体ドラムの表面電位を精度よく補正するための技術を提供することにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
装置本体と、前記装置本体に対して交換可能なプロセスカートリッジを備える画像形成装置であって、
前記プロセスカートリッジは、
像担持体と、
帯電バイアスに応じて前記像担持体の表面を帯電させて表面電位を形成する帯電手段と、を有し、
前記装置本体は、
前記表面電位が狙い値となるように前記帯電バイアスを決定する制御手段と、
前記帯電手段に前記帯電バイアスを印加する電源手段と、
前記像担持体の表面に実際に形成された前記表面電位を検知して検知結果を取得する電位検知手段と、を有し、
前記制御手段は、前記表面電位の前記狙い値と前記検知結果のずれが補正されるような補正後帯電バイアスを決定するものであり、前記帯電バイアスが異なる複数の条件において前記電位検知手段に前記検知結果を取得させ、取得された複数の前記検知結果を用いて、前記プロセスカートリッジの側における前記ずれの要因および前記装置本体の側における前記ずれの要因を求めることにより、前記補正後帯電バイアスを決定する
ことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、画像形成装置のプロセスカートリッジを入れ替えた場合でも、感光体ドラムの表面電位を精度よく補正するための技術を提供することができる。

実施例１の帯電バイアス決定シーケンスのフローチャート 実施例１のプロセスカートリッジの概略を示す断面図 実施例１の画像形成装置の概略を示す断面図 実施例１の画像形成装置の制御ブロック図 感光体ドラムの表面電位を検知する構成の回路図 転写電圧値と転写電流値の関係を説明する図 実施例２の帯電バイアス決定シーケンスのフローチャート

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を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、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り後の説明においても初めの説明と同様のものである。

［実施例１］
（画像形成装置の説明）
電子写真の画像形成装置１００の全体構成について、図３の概略断面図を参照して説明する。画像形成装置１００は、画像形成装置本体１００ａとプロセスカートリッジ１を含む。図３の画像形成装置１００は、プロセスカートリッジ１を装着した状態である。画像形成装置本体１００ａは概略、露光装置１２、転写ローラ１１、定着装置１３、制御ユニット５０、高圧電源１０４を備えている。プロセスカートリッジ１は、交換やメンテナンスのために画像形成装置本体１００ａに対して交換可能である。

画像形成動作の概略を説明する。制御ユニット５０（制御手段）は、形成される画像の画像情報を、外部からの受信やメモリからの読み出しにより取得する。そして制御ユニット５０は、露光装置１２を制御して、画像情報に基づいた情報光ＬＴをプロセスカートリッジ１の感光体ドラム表面に照射させる。これにより、帯電ローラ５によって帯電している感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像が、プロセスカートリッジ１のトナー収容室１４に収容された現像剤（トナーＴ）で現像されることで、トナー像が形成される。

上記のトナー像の形成と同期して、カセットに格納された記録材Ｐが、ピックアップローラと圧接部材により一枚ずつ分離給送される。記録材Ｐとして例えば記録紙、ＯＨＰシート、布等を利用できる。給送された記録材Ｐは、搬送ガイドＧＤに沿って、感光体ドラム４と転写ローラ１１とが対向する転写部に移動する。転写部においては、転写ローラ１１が感光体ドラム４上のトナー像を記録材Ｐに転写する。
なお、複数色を用いてカラー画像を形成する画像形成装置を用いる場合、それぞれの色に対応する複数のプロセスカートリッジ１を用いても良い。その場合、各色の感光体ドラム４上のトナー像をいったん転写ベルト等の中間転写体に転写してから、記録材Ｐにカラー画像を形成しても良い。

続いて記録材Ｐは、搬送ガイドＧＤに沿って定着装置１３へと搬送される。定着装置１３は、駆動ローラと、ヒータとを内蔵すると共に支持体によって回転可能に支持された筒状シートで構成された定着回転体とからなり、通過する記録材Ｐに熱及び圧力を印加して転写されたトナー像を定着する。続いて、排出ローラ（不図示）が記録材Ｐを搬送し、反転搬送経路を通して排出部Ｈへと排出する。

（プロセスカートリッジの説明）
次に、図２の概略断面図を用いて、プロセスカートリッジ１の構成を説明する。
プロセスカートリッジ１は、ドラム枠体１ａ（ドラムユニット）と、現像ユニット１ｂを備える。ドラム枠体１ａは、感光体ドラム４（像担持体）を回転可能に支持する。またドラム枠体１ａには、帯電ローラ５（帯電手段）、クリーニングブレード６、ＣＲＧメモリ３ａが設けられている。現像ユニット１ｂは、現像室１５とトナー収容室１４から構成されている。現像室１５には、現像スリーブ７、マグネットローラ８および規制ブレード９が配置されている。トナー収容室１４はトナーＴを収容する。トナー収容室１４は、攪拌部材１０を備えている。

プロセスカートリッジ１は画像形成装置本体に着脱可能である。ドラムユニット部分と
現像ユニット部分を個別に本体に着脱可能としてもよいし、ドラムユニット部分と現像ユニット部分を一体化してもよい。また、現像ユニットの現像室部分とトナー収容室部分を個別に着脱可能としても良い。

プロセスカートリッジ１は、感光層を有する感光体ドラム４を回転駆動する。本実施例では、感光体ドラム４の径はΦ２４ｍｍ、回転駆動の速さは３７０ｍｍ／ｓｅｃとする。帯電ローラ５は、導電性の弾性ローラであり、芯金と、芯金を覆う導電性弾性層とを有する。帯電ローラ５の芯金の径はφ６ｍｍ、導電性弾性層部の径φ１２ｍｍとする。帯電ローラ５は、感光体ドラム４に所定の押圧力で圧接されている。

また、プロセスカートリッジ１には、ＣＲＧメモリ３ａ（カートリッジ側メモリ）が装着されている。ＣＲＧメモリ３ａとして例えば、プロセスカートリッジ（ＣＲＧ）に配置された不揮発性メモリを利用できる。ＣＲＧメモリ３ａには、画像形成制御に係る各種情報が記憶されている。本実施例では特に、表面電位の推定においてプロセスカートリッジ側に起因する変動要因を補正するための情報が記憶される。

（プロセスカートリッジにおける画像形成動作）
画像形成装置１００は、高圧電源１０４（電源手段）を有している。高圧電源１０４は、帯電ローラ５の芯金に帯電バイアスを印加する。帯電ローラ５の芯金への帯電バイアス印加によって、感光体ドラム４の表面電位と帯電ローラ５の電位の電位差が放電開始電圧以上となると、放電が開始する。その結果、感光体ドラム４の表面が一様に帯電して、感光体ドラム表面に暗部電位（Ｖ_Ｄ）が形成される。本実施例では、帯電バイアス印加時の標準帯電バイアスＶ_ｐｒｅを、−１０５０Ｖとした。このときの、暗部電位Ｖ_Ｄの狙いの値（Ｖ_{ＤＴａｒｇｅｔ}）を、−５００Ｖとした。

続いて露光装置１２が、露光開口を介して、形成される画像の画像情報に基づいた情報光ＬＴを感光体ドラム４に照射する。これにより、感光体ドラム表面でキャリア発生層からのキャリアにより電荷が消失して、明部電位（Ｖ_Ｌ）が形成される。この時の明部電位は、−１００Ｖとなるようにした。この結果、感光体ドラム４上で、暗部電位Ｖ_Ｄと明部電位Ｖ_Ｌによって静電潜像が形成される。
詳しくは後述するが、情報光ＬＴの照射により形成される明部電位Ｖ_Ｌは、０に近い値に収束していくため、比較的安定している。一方、帯電バイアス印加により形成される暗部電位Ｖ_Ｄは、高圧電源の状態やプロセスカートリッジの個体差による振れが大きいため、比較的狙いの値から外れやすい。

続いて、トナー収容室１４内部のトナーＴにより静電潜像が現像されて、可視像が形成される。

本実施例では、トナーＴは絶縁性一成分磁性現像剤であるネガトナーの磁性トナーとする。トナーＴの体積平均粒径は、約８．０μｍである。またトナーＴは、トナー収容室１４に４００ｇ収容される。
トナー収容室１４内には、攪拌部材１０が配置されている。本実施例の攪拌部材１０は、材質ポリエチレンテフタレートのシートを、取り付け軸ＡＸ上に固定することにより形成される。具体的には、シートの嵌合穴を取り付け軸ＡＸ上に設けたダボと嵌合し、ダボの先端を熱溶着によって拡大することで、シートを取り付け軸ＡＸ上に固定する。このように形成された攪拌部材１０を、トナー収容室１４の枠体に設置し、駆動手段によって回転させることで、トナー収容室１４内のトナーＴを現像室へと搬送する。

現像室１５には、回転可能に設置された現像スリーブ７が設けられている。本実施例の現像スリーブ７は、非磁性のアルミスリーブの表面に導電性粒子を含有する樹脂層をコー
トしたものである。現像スリーブ７の表面は、算術平均粗さＲａ１．０となるようにした。また、スリーブ径はΦ１６．０ｍｍとした。画像形成時においては、現像スリーブ７を３５０ｍｍ／ｓｅｃにて回転して、感光体ドラム４と現像スリーブ７の対向部にトナーＴを搬送できる。現像スリーブ７は中空形状をしており、中には多極構造の磁界発生手段を有した非回転のマグネットローラ８が内包されている。マグネットローラ径はΦ１４ｍｍとした。マグネットローラ８は、磁力によりトナーＴを現像スリーブ７に引きつける。

現像スリーブ７の近傍には、規制ブレード９が固定されている。規制ブレード９は、現像スリーブ７に所定の圧力で弾性的に当接する。これにより、現像スリーブ７上に担持されたトナーＴの層が一定の厚さに規制される。同時に、摩擦帯電によりトナーＴに電荷が付与される。本実施例では、規制ブレード９はゴム硬度ＪＩＳＡで４０°のシリコーンゴムで形成されている。また、規制ブレード９が現像スリーブ７に当接した時の当接圧Ｐｒ[Ｐｒ：現像スリーブ長手方向の単位長さ（１ｃｍ）あたりの当接加重（ｇｆ）]が約２５ｇ／ｃｍとなるように、規制ブレード９を配置した。

本実施例においては、現像スリーブ７と感光体ドラム４間に不図示の間隔保持部材を配置することによって、両者の間に間隙が形成されている。前記間隙は３００μｍに設定した。また、現像スリーブ７には現像電源が接続される。現像電源は、電圧を現像スリーブ７に印加して、感光体ドラム４と現像スリーブ７との間に所定の電界を形成する。これにより、感光体ドラム４表面の静電潜像がトナーＴにより反転現像され可視化される。

本実施例においては、現像電源は、現像スリーブ７に直流電圧−３５０Ｖ、交流電圧１２００Ｖｐｐ、周波数１５００Ｈｚ、矩形波の波形の電圧を印加した。前記電圧を現像スリーブ７に印加することによって、感光体ドラム４と現像スリーブ７の間隙をトナーＴが飛翔することが可能となる。それによって、ネガ帯電したトナーＴによって感光体ドラム４上の潜像部を電気的に吸着させることで現像し、画像形成を行う。ただし、本発明の適用対象は非接触現像型、接触現像型を問わない。なお、高圧電源１０４が現像電源であっても良いし、高圧電源１０４とは別に現像電源を配置しても良い。また、後述する図５においては、帯電電圧印加回路５ａと転写電圧印加回路１１ａが別の構成として描かれているが、高圧電源１０４が帯電電圧印加回路５ａおよび転写電圧印加回路１１ａを兼ねていても良い。

（装置本体における動作）
続いて、高圧電源１０４が転写ローラ１１にトナー像と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム４上のトナー像が記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは搬送ガイドＧＤを経由して搬送される。一方、プロセスカートリッジ１においては、ドラム枠体１ａに固定されたクリーニングブレード６によって感光体ドラム４に残留したトナーＴが除去される。その後、感光体ドラム４の表面が再び帯電ローラ５によって帯電されて、上記の工程が繰り返される。

（ブロック図）
次に、図４を用いて、画像形成装置１００の制御ブロック図について説明する。画像形成装置本体１００ａに配置される制御ユニット５０は、画像形成のために必要な様々な情報処理や、装置の各構成要素の制御を行う制御手段である。制御ユニット５０として例えば、ＣＰＵ、メモリ、周辺機器との情報の入出力用のインターフェース（入出力Ｉ／Ｆ）等の演算資源を有する情報処理装置を利用できる。制御ユニット５０に含まれる各機能ブロックは、それぞれが物理的な実体を持っていても良いし、プログラムモジュール等として実現されていても良い。本実施例では、制御ユニット５０に含まれる機能ブロックとして、制御部１０１、画像形成部１０２および露光制御部１０５を記載しているが、機能ブロックの区分はこれに限定されない。

本実施例では、本体メモリ３ｂ（本体側メモリ）はＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶手段を利用する。ＲＡＭには、センサによる検知結果や、ＣＰＵによる演算結果などが格納される。ＲＯＭには、制御プログラムや、予め求められたデータテーブルなどが格納される。ただし、本体メモリ３ｂとして制御ユニット５０を構成する情報処理装置が備えるメモリを用いても良い。制御ユニット５０は、本体メモリ通信部１１０を介して本体メモリ３ｂと通信する。制御ユニット５０はまた、ＣＲＧメモリ通信部１０９を介してＣＲＧメモリ３ａと通信する。各メモリ通信部は例えば、メモリリーダや通信配線などで構成される。

制御ユニット５０において、制御部１０１は、画像形成装置１００の全体を統括的に制御するブロックである。制御部１０１は、プログラムやユーザの操作に従い、後述するフローチャートに記載された各種の制御を実行する。画像形成部１０２は、形成されるべき画像データに基づいて画像パターンを生成したり、画像書き出し位置を決定したりする。露光制御部１０５は、画像形成部１０２が生成した画像パターンに基づいて、感光体ドラム４に照射されるレーザ光の光量やタイミングを決定し、制御信号を露光装置１２へ伝達する。

画像形成装置本体１００ａが構成要素として備える駆動部１０３は、画像形成装置１００の各ユニットを駆動するための動力源である。駆動部１０３には、ポリゴンスキャナ、感光体ドラム４、現像スリーブ７等を回転駆動するためのモータなどが含まれる。駆動部１０３は、制御部１０１からの制御信号に基づき動作する。
高圧電源１０４は、感光体ドラム４、帯電ローラ５、現像スリーブ７、転写ローラ１１、定着装置１３等の各構成要素に高電圧を印加する電源である。ただし、構成要素ごとに電源装置を分けても構わない。以下、転写ローラ１１に印加する電圧を転写電圧と記載する。
環境センサ１０７（環境情報取得手段）は、画像形成装置１００に備えられた環境情報を計測するセンサである。ここでは、環境情報として温度と湿度が計測される。環境センサ１０７は、計測した温度と湿度を制御部１０１に送信する。
電流検知部１０８は、感光体ドラム４の表面電位を検知し、検知した表面電位情報を制御部１０１に送信する。電流検知部１０８は、後述する転写電流検知回路１１ｂに相当し、既存の電流検知回路によって構成できる。図４では電流検知部１０８が装置本体に組み込まれているが、プロセスカートリッジ１に電流検知部１０８を配置しても構わない。電流検知部１０８は、本発明の電位検知手段に相当する。あるいは、センサである電流検知部１０８と、センサの出力に基づいて表面電位を算出する制御ユニット５０とを合わせて、電位検知手段だと考えても良い。

（感光体ドラムの表面電位検知）
電流検知部１０８が転写ローラ１１を介して感光体ドラム４の表面電位を測定する方法について説明する。図５は、感光体ドラム４および転写ローラ１１の周辺の、電位検知に関連する構成を模式的に示した回路図である。図６は、転写電圧値と転写電流値の関係を説明する図である。

制御部１０１は、高圧電源１０４が転写ローラ１１に印加する転写電圧値を取得する。転写電圧値は、例えば、制御部１０１が高圧電源１０４を制御するときの制御値を参照することで取得できる。制御部１０１はまた、電流検知部１０８としての転写電流検知回路１１ｂが転写ローラ１１を介して検知した、感光体ドラム４に流れる電流値(以下、転写
電流値と記す)を取得する。そして、転写電圧値と転写電流値を比較することにより、感
光体ドラム４の表面電位を検知する。以下の説明では、制御部１０１は、感光体ドラム４の表面電位のうち、暗部電位Ｖ_Ｄの値を検知する。ただし本発明はそれに限ったものではなく、明部電位Ｖ_Ｌなど、任意の表面電位を検知して良い。

図６を用いて、感光体ドラム４の暗部電位Ｖ_Ｄの算出方法について説明する。図６は転写電圧値（横軸）と転写電流値（縦軸）の関係を示す。転写電流値は感光体ドラム４の暗部電位Ｖ_Ｄに対してパッシェンの法則に従い、ある転写電圧値を境に放電が開始する。この転写電圧値を放電開始電圧とする。なお後述するように、本実施例では、明部電位を基準電位として扱う。そこで、以降の説明では明部電位について「Ｖ_０」という接頭辞を付ける。また、算出対象となる暗部電位については、区別のために、「Ｖ_１」という接頭辞を付ける。ここで、以下のように各放電開始電圧値を定義する。
Ｖ_０１：明部電位Ｖ_０に対して正の放電開始電圧（明部正放電開始電圧）
Ｖ_０２：明部電位Ｖ_０に対して負の放電開始電圧（明部負放電開始電圧）
Ｖ_１１：暗部電位Ｖ_１に対して正の放電開始電圧（暗部正放電開始電圧）
Ｖ_１２：暗部電位Ｖ_１に対して負の放電開始電圧（暗部負放電開始電圧）

ここで、上記の各放電開始電圧の値は、表面電位（暗部電位Ｖ_１および明部電位Ｖ_０）の値、感光体ドラム４と転写ローラ１１の距離、気圧、温度、湿度、感光体ドラム４の膜厚、等に依存する。
なお、正の放電開始電圧と負の放電開始電圧は、完全な対称関係ではない。そのため本実施例では、まず基準電位である明部電位Ｖ_０を測定し、続いて、明部電位Ｖ_０の放電開始電圧と暗部電位Ｖ_１の放電開始電圧との電位差から、暗部電位を測定する必要がある。

図６に丸符号で示したように、放電開始電圧においては転写電流値が急激に変化する。そこで、制御部１０１は、高圧電源１０４を制御して印加電圧を少しずつ変化させていき、電流検知部１０８による検出値が急激に変化したときに、放電が開始したと判断する。
なお、上述したように、明部電位Ｖ_０は、帯電バイアスや感光体ドラム４の膜厚に依らず比較的安定している。そこで本実施例では、予め、明部電位Ｖ_０の理想値（Ｖ_０ＩＤ）をＣＲＧメモリ３ａまたは本体メモリ３ｂに格納しておく。予め実験によってＶ_０の収束値を求めておき、理想値Ｖ_０ＩＤとすることも好ましい。

ここで、検知結果であるＶ_１１とＶ_１２の中点（Ｖ_１Ｍ）と、Ｖ_０１とＶ_０２の中点（Ｖ_０Ｍ）の電位差は、暗部電位Ｖ_１と明部電位Ｖ_０の電位差と等しい。よって、感光体ドラム４の暗部電位Ｖ_１と、各放電開始電圧Ｖ_１１、Ｖ_１２、Ｖ_０１、Ｖ_０２と、明部電位Ｖ_０の理想値Ｖ_０ＩＤには、式（１）の関係が成り立つ。そこで制御部１０１は、式（１）に、検知結果である各放電開始電圧の値を当てはめて、感光体ドラム４の暗部電位Ｖ_１を算出する。

Ｖ_１ ＝ （Ｖ_１１＋Ｖ_１２）／２ − （Ｖ_０１＋Ｖ_０２）／２ ＋ Ｖ_０ＩＤ …式（１）

なお、本実施例では、精度向上のために正負両方の放電開始電圧を用いて暗部電位Ｖ_Ｄを算出した。しかし、正または負いずれか一方の放電開始電圧のみを用いて暗部電位Ｖ_１を取得することもできる。式（１１）は正の転写を用いる場合であり、式（１２）は負の転写を用いる場合である。

Ｖ_１ ＝ Ｖ_１１ − Ｖ_０１ ＋ Ｖ_０ＩＤ …式（１１）
Ｖ_１ ＝ Ｖ_１２ − Ｖ_０２ ＋ Ｖ_０ＩＤ …式（１２）

また本実施例では、転写電圧を印加した際に流れる転写電流値を検出することにより、感光体ドラム４の暗部電位Ｖ_１を算出している。しかし、本発明はそれに限ったものではない。電圧と電流の関係が分かれば良いので、例えば一定電流を印加した場合の電圧を検知することにより暗部電位Ｖ_１を算出しても良い。

（帯電バイアスの傾き・帯電バイアス以外の振れ量の算出）
本実施例の感光体ドラム４の表面電位は、画像形成装置本体１００ａの高圧電源１０４の帯電バイアス、感光体ドラムの膜厚、温湿度、気圧などに応じて変動する。ここで、ドラムの膜厚や、温度、湿度、気圧が変化した場合、それに伴って放電開始電圧も変化する。そのため、膜厚等の変化に応じて帯電電圧の絶対値が変化したとしても、理想値とのずれ量は一定である。一方、帯電バイアスは、回路抵抗の定数などで理想値と出力値の傾きが変化する。例えば、制御により狙った帯電バイアス値と、実際に印加される帯電バイアス値がずれる場合がある。そこで、この帯電バイアスの振れを算出し、補正に利用する必要がある。

また従来例では、感光体ドラム４の表面電位の振れの要因が分からないため、カートリッジユニットの交換時に再度検知をする必要があった。しかし、交換するカートリッジが新品でない場合に感光体ドラムの表面電位が安定せず、検知結果の精度が悪化する場合があった。

本実施例では、帯電バイアスの振れ量を算出するために、２つの条件を設定して測定を行う。第１の条件では、帯電バイアスを上と同じく−１０５０Ｖ（第１の帯電バイアス）として各放電開始電圧を求めた。また、式（１）により第１の暗部電位Ｖ_１（Ａ）を算出する（第１の検知結果）。第２の条件では、帯電バイアスを−８５０Ｖ（第２の帯電バイアス）に変えて各放電開始電圧を求めたのち、式（１）により第２の暗部電位Ｖ_１（Ｂ）を算出する（第２の検知結果）。
続いて、２つの条件での検知結果を用いて、帯電バイアスの傾きαと、感光体ドラム４と帯電ローラ５間の放電開始電圧の振れ量である、カートリッジ起因の振れ量βを算出する。帯電バイアスの傾きαは、表面電位の狙い値と実測値のずれにおける、装置本体側の要因に対応する本体側補正情報である。カートリッジ起因の振れ量βは、上記の狙い値と実測値のずれにおける、プロセスカートリッジ側の要因に対応するカートリッジ側補正情報である。

制御部１０１は、帯電バイアスの傾きαを、式（２）により算出する。帯電バイアスの傾きαは、画像形成装置本体１００ａの高圧電源１０４側の振れに関する情報である。制御部１０１は、式（２）により算出した帯電バイアスの傾きαを本体メモリ３ｂに保存する。

α ＝ （Ｖ_１（Ａ）−Ｖ_１（Ｂ）） ／ （−１０５０＋８５０）） …式（２）

続いて制御部１０１は、カートリッジ起因の振れ量βを、式（３）により算出する。ここで、Ｖ_Ｄの基準値（狙いの値）をＶ_{ＤＴａｒｇｅｔ}とおく。

β ＝ （Ｖ_１（Ａ）−Ｖ_{ＤＴａｒｇｅｔ}） − （α−１）×Ｖ_ｐｒｅ …式（３）

式（３）の右辺第１項には、カートリッジ側の要因による振れと、画像形成装置本体１００ａの高圧電源１０４の要因による振れが混ざっている。また、右辺第２項は、高圧電源１０４の要因による振れを示している。したがって式（３）により、カートリッジ側の要因による振れを示す振れ量βを分離している。

制御部１０１は、算出したカートリッジ起因の振れ量βを、ＣＲＧメモリ３ａに保存する。このとき、カートリッジ起因の振れ量βとともに、感光体ドラム４の表面電位検知時の環境情報を保存することも好ましい。
なお、本実施例では第２の条件での帯電バイアスを−８５０Ｖとしているが、帯電バイ
アスの絶対値が放電開始電圧以上であれば、任意の値を選択できる。

（帯電バイアスの補正量算出）
実使用上において、画像形成装置本体１００ａの設置場所の気圧や高圧回路公差の影響により、放電開始電圧や帯電バイアスの出力値が狙いから振れ、感光体ドラム４の暗部電位も狙いからの振れが生じる。この暗部電位の狙いからの振れを補正するために、帯電バイアスを補正する必要がある。

帯電バイアスの補正量を算出する際には、以下の式（４）を用いて、画像形成時の補正後帯電バイアスＶ_ｃｒを決定する。ここで、基準とする帯電バイアス値を、基準帯電バイアスＶ_ｐとする。また、基準帯電バイアスＶ_ｐを印加した時の、想定される表面暗部電位を、Ｖ_{ＤＴａｒｇｅｔ}とする。また、ＣＲＧメモリ３ａと本体メモリ３ｂに保存された補正量があるものとする。

Ｖ_ｃｒ ＝ Ｖ_ｐ − （帯電高圧の振れ量＋カートリッジ起因の振れ量）
＝ Ｖ_ｐ − （（α−１）×Ｖ_ｐ＋ β）
…式（４）

このように、式（４）では、基準帯電バイアスＶ_ｐに対して、高圧電源の振れを示すαとカートリッジ起因の振れを示すβを用いた補正が行われる。式（４）で算出された補正後帯電バイアスＶ_ｃｒを帯電ローラ５に印加することで、暗部電位Ｖ_Ｄが狙い値であるＶ_{ＤＴａｒｇｅｔ}になる。その結果、現像コントラストＶ_ｃｏｎｔや現像バックコントラストＶ_ｂａｃｋの制御を適正に行えるようになり、安定した画像形成が可能となる。

（帯電バイアス決定フロー）
上述したように、感光体ドラム４の暗部電位が狙いの値から振れが生じてしまう要因として、放電開始電圧の振れ要因と、帯電バイアスの振れ要因がある。感光体ドラム４と帯電ローラ５間の放電開始電圧は、感光体ドラムの膜厚、環境（温度、湿度）、気圧などの変化に応じて振れが生じる。また、帯電バイアス出力は高圧回路公差などに応じて振れが生じる。

暗部電位の振れ要因である気圧要因と高圧回路公差要因は、画像形成装置を使用し続けている間はほぼ不変の振れ量である。そのため、交換したカートリッジユニットの感光体ドラムの膜厚値および交換時の環境（温度、湿度）が、感光体ドラム表面電位検知を実行した時のドラム膜厚値および環境（温度、湿度）と同じ場合は、ＣＲＧメモリ３ａまたは本体メモリ３ｂに記録してある帯電バイアスの傾きαとカートリッジ起因の振れ量βにより帯電バイアスを補正すれば良い。そのようにしても、交換した使用状況の異なるカートッジに対しても狙いの暗部電位にすることが可能である。

図１は、本実施例における帯電バイアスを決定する際のフローチャートである。
（ステップＳ１０１）画像形成装置１００の電源ＯＮ時、プロセスカートリッジ１が画像形成装置１００の本体に装着された時、ある所定の印刷枚数に達した時などに、帯電バイアス決定シーケンスをスタートさせる。典型的には、本フローは、カートリッジ交換時、定期点検時、オペレータによる調整時など、画像形成装置のメンテナンスモードにおいて実行される。

（ステップＳ１０２）制御部１０１は、ＣＲＧメモリ通信部１０９を介してプロセスカートリッジ１のＣＲＧメモリ３ａと通信を確立する。制御部１０１はまた、本体メモリ通信部１１０を介して本体メモリ３ｂと通信を確立する。
（ステップＳ１０３）制御部１０１は、ＣＲＧメモリ３ａ内にカートリッジ起因の振れ
量の記録があるか否か確認する。ＣＲＧメモリ３ａ内にカートリッジ起因の振れ量の記録がある場合は（Ｓ１０３：Ｙ）、ステップＳ１０４に進む。

（ステップＳ１０４）制御部１０１は、本体メモリ３ｂに帯電バイアス傾きの記録があるか否かを確認する。本体メモリ３ｂに帯電バイアスの傾きがある場合は（Ｓ１０４：Ｙ）、ステップＳ１０９に進む。
（ステップＳ１０９）ステップＳ１０９においては、カートリッジ側の振れ要因を補正するための情報である振れ量βと、高圧電源側の振れ要因を補正するための情報である傾きαがいずれも取得済みである。そこで制御部１０１は、ドラム表面電位を検知せずに、記録されている帯電バイアス傾きαとカートリッジ起因の振れ量βを用いて、式（４）に従って補正後帯電バイアスを算出する。

一方、帯電バイアス傾きの記録が無い場合（Ｓ１０３：Ｎ）、または、カートリッジ起因の振れ量の記録がない場合（Ｓ１０４：Ｎ）は、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）制御部１０１は、第１の条件の帯電バイアス（例えば−１０５０Ｖ）でドラム表面電位を検知し、検知結果としてＶ_１（Ａ）を取得する。
（ステップＳ１０６）続いて制御部１０１は、第２の条件の帯電バイアス（例えば−８５０Ｖ）でドラム表面電位を検知し、検知結果としてＶ_１（Ｂ）を取得する。そして、Ｖ_１（Ａ）とＶ_１（Ｂ）から、式（２）と式（３）を用いて、帯電バイアスの傾きαとカートリッジ起因の振れ量βを算出する。

（ステップＳ１０７）制御部１０１は、算出されたカートリッジ起因の振れ量βを、ＣＲＧメモリ通信部１０９を介してＣＲＧメモリ３ａに記録する。
（ステップＳ１０８）制御部１０１は、帯電バイアスの傾きαを、本体メモリ通信部１１０を介して本体メモリに記録する。

（ステップＳ１０９）制御部１０１は、帯電バイアスの傾きαと、カートリッジ起因の振れ量βを基に、式（４）を用いて補正後帯電バイアスＶ_ｃｒを算出する。
（ステップＳ１１０）制御部１０１は、画像形成時の帯電バイアスを、補正後帯電バイアスＶｃｒに変更する。
（ステップＳ１１１）以上で、帯電バイアス決定シーケンスが終了する。画像形成装置１００は、メンテナンスモードを終了してスタンバイ状態になる。

以上説明したように、感光体ドラム表面の電位推定において、カートリッジ側のずれ要因（例えば、ドラム表面電位のばらつき）に対応する情報と、画像形成装置本体側のずれ要因（例えば、高圧電源のずれ量）に対応する情報を、分離して算出できる。
ここで、カートリッジ側の情報はＣＲＧメモリに保存される。そのため、プロセスカートリッジが、ある第１の画像形成装置から別の第２の画像形成装置に使い回された場合でも、そのプロセスカートリッジに関する情報を改めて算出する必要がなくなる。
また、本体側の情報は本体メモリに保存される。そのため、画像形成装置において、ある第１のプロセスカートリッジが別の第２のプロセスカートリッジに交換された場合でも、画像形成装置本体に関する情報を改めて算出する必要がなくなる。
以上より本実施例によれば、プロセスカートリッジを入れ替えた場合でも、精度よく画像形成時の帯電バイアスを補正することが可能となり、安定した画像形成が可能となる。

（変形例）
上記フローでは、検知時の環境情報（例えば、温度や湿度）と、現在（画像形成）時の環境情報についての検討を行っていない。しかし、検知時の環境情報をＣＲＧメモリ３ａや本体メモリ３ｂに記録することで、現在の環境情報と検知時の環境情報の違いに応じて、画像形成時の補正後帯電バイアスをさらに補正することもできる。

例えば、高圧電源の制御値が同じであっても、温度が高いほど、感光体ドラムの表面電位の絶対値も増加する傾向があることが知られている。そこで、メモリ中に保存された検知時の温度よりも現在の温度が高い場合は、表面電位の絶対値を下げる方向に高圧電源の制御値を補正すると良い。逆に、メモリ中に保存された検知時の温度よりも現在の温度が低い場合は、表面電位の絶対値を上げる方向に補正すると良い。また、湿度についても、湿度が高いほど感光体ドラムの表面電位の絶対値が増加する傾向が知られている。そのため、温度の場合と同様に制御値を補正すると良い。また、温度および湿度と関連性のある、空気中の絶対水分量についても、同様の補正が可能である。

［実施例２］
本発明の実施例２について説明する。本実施例は、ＣＲＧメモリ３ａと本体メモリ３ｂに記録された情報を基にメンテナンスモードでの表面電位の検知内容を決定することで、検知時間を短縮しダウンタイムを短くする。なお、実施例１と重複する構成要素や処理内容については、記載を簡略化する。

実施例１における検知モードは２種類であった。すなわち、帯電バイアスの傾きαと帯電バイアスの振れ量βの両方のデータが保存されている場合は表面電位の検知を行わず、傾きαと振れ量βのいずれか一方でも保存されていない場合は、第１および第２の条件の両方で検知を行っていた。一方、本実施例では、検知モードを３種類とする。すなわち、傾きαと振れ量βの両方が保存されている場合は検知を行わず、いずれか一方が保存されており他方が保存されていない場合は第２の条件での検知を省略し、いずれも保存されていない場合は第１および第２の条件で検知を行う。

（帯電バイアスの傾き・カートリッジ起因の振れ量の算出）
まず、ＣＲＧメモリ３ａにカートリッジ起因の振れ量βが記録されているが、本体メモリ３ｂに帯電バイアスの傾きαが記録されていない場合、制御部１０１は、以下の式（５）を用いて帯電バイアスの傾きαを算出する。したがって、第１の条件による一回の測定を行ってＶ_１（Ａ）を算出するだけで十分であり、第２の条件で測定する必要が無い。

α ＝ １ ＋ （Ｖ_１（Ａ）−β−（Ｖ_{ＤＴａｒｇｅｔ}））／Ｖｐｒｅ …式（５）

また、本体メモリ３ｂに帯電バイアスの傾きαが記録されているが、ＣＲＧメモリ３ａにカートリッジ起因の振れ量βが記録されていない場合、上記の式（３）を用いてカートリッジ起因の振れ量βを算出する。したがってこの場合も、第１の条件で測定を行ってＶ_１（Ａ）を算出するだけで十分であり、第２の条件で測定する必要が無い。

このように本実施例では、式（５）または式（３）を用いることで、第２の条件による測定と表面電位の算出という工程を省略できる。その結果、メンテナンスモードの時間を短縮できる。

（本実施例における帯電バイアス決定フロー）
図７は本実施例における帯電バイアスを決定するフローチャートである。各構成の動作について詳しく説明する。実施例１の図１と同様の工程については、詳しい記載を省略する。本実施例における検知モードを表１に示す。本フローでは、記録の有無に応じて、「検知せず」、「第１の条件のみ検知」、「第１および第２の条件で検知」という３種類の検知モードのいずれかが選択されるので、実施例１に比べて詳細な制御が可能になり、ダウンタイム短縮につながる。

（ステップＳ２０１）画像形成装置１００の電源ＯＮ時、プロセスカートリッジの交換時、所定の印刷枚数に達した時などにメンテナンスモードに入り、フローが開始される。

（ステップＳ２０２）制御部１０１は、ＣＲＧメモリ３ａおよび本体メモリ３ｂと通信を確立する。
（ステップＳ２０３）制御部１０１は、本体メモリ３ｂを参照して帯電バイアスの傾きαが記録されているかどうか確認するとともに、ＣＲＧメモリ３ａを参照してカートリッジ起因の振れ量βが記録されているかどうか確認する。そして、記録の有無に応じて検知モードを選択する。ここでは、
Ｃａｓｅ１：傾きαと振れ量βともに保存されている場合
Ｃａｓｅ２：傾きαと振れ量βのいずれか一方は保存されている場合
Ｃａｓｅ３：傾きαと振れ量βどちらも保存されていない場合
として、Ｃａｓｅ１ではステップＳ２０８に、Ｃａｓｅ２ではステップＳ２０５に、Ｃａｓｅ３ではステップＳ２０４に進む。

（ステップＳ２０４）傾きαと振れ量βの両方とも記録がない場合、制御部１０１は、第２の条件での測定を実行し、検知結果としてＶ_１（Ｂ）を算出する。
（ステップＳ２０５）制御部１０１は、第１の条件での測定を実行し、検知結果としてＶ_１（Ａ）を算出する。そして制御部１０１は、式（２）と式（３）から、傾きαと振れ量βを算出する。

（ステップＳ２０６）制御部１０１は、振れ量βをＣＲＧメモリ３ａに記録する。
（ステップＳ２０７）制御部１０１は、帯電バイアスの傾きαを本体メモリ３ｂに記録する。

（ステップＳ２０８）ステップＳ２０３の判定結果がどのようになっていても、本ステップまでには傾きαと振れ量βが取得済みである。そこで制御部１０１は、式（４）を用いて補正後帯電バイアスＶ_ｃｒを算出する。
（ステップＳ２０９）制御部１０１は、画像形成時の帯電バイアスを、補正後帯電バイアスＶｃｒに変更する。
（ステップＳ２１０）以上により、帯電バイアス決定シーケンスが終了する。

以上説明したように、本実施例によれば、実施例１と同様に、ＣＲＧメモリ３ａと本体メモリ３ｂを参照して帯電バイアスが補正されるので、安定した画像形成が可能になる。さらに本実施例では、必要な範囲でのみドラム表面電位の検知が行われるので、ダウンタイムが短くなる。
なお、実施例１で述べたような温度や湿度などの環境情報に基づく補正は、本実施例にも好ましく適用できる。

１：プロセスカートリッジ、４：感光体ドラム、５：帯電ローラ、５０：制御ユニット
、１００：画像形成装置、１００ａ：装置本体、１０４：高圧電源

Claims (13)

1. 装置本体と、前記装置本体に対して交換可能なプロセスカートリッジを備える画像形成装置であって、
   前記プロセスカートリッジは、
   像担持体と、
   帯電バイアスに応じて前記像担持体の表面を帯電させて表面電位を形成する帯電手段と、を有し、
   前記装置本体は、
   前記表面電位が狙い値となるように前記帯電バイアスを決定する制御手段と、
   前記帯電手段に前記帯電バイアスを印加する電源手段と、
   前記像担持体の表面に実際に形成された前記表面電位を検知して検知結果を取得する電位検知手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記表面電位の前記狙い値と前記検知結果のずれが補正されるような補正後帯電バイアスを決定するものであり、前記帯電バイアスが異なる複数の条件において前記電位検知手段に前記検知結果を取得させ、取得された複数の前記検知結果を用いて、前記プロセスカートリッジの側における前記ずれの要因および前記装置本体の側における前記ずれの要因を求めることにより、前記補正後帯電バイアスを決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の条件において取得された前記複数の検知結果から、前記ずれにおける前記プロセスカートリッジの側の要因に対応するカートリッジ側補正情報と、前記装置本体の側の要因に対応する本体側補正情報を算出し、前記カートリッジ側補正情報と前記本体側補正情報を用いて、前記補正後帯電バイアスを算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記プロセスカートリッジは、カートリッジ側メモリを有し、
   前記装置本体は、本体側メモリを有し、
   前記制御手段は、前記カートリッジ側補正情報を前記カートリッジ側メモリに保存し、前記本体側補正情報を前記本体側メモリに保存する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記補正後帯電バイアスを決定するときに、前記カートリッジ側メモリにおける前記カートリッジ側補正情報の保存の有無、および、前記本体側メモリにおける前記本体側補正情報の保存の有無に応じて、前記電位検知手段が前記検知結果を取得するときの検知モードを決定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記カートリッジ側補正情報と前記本体側補正情報の両方が保存されているときは、前記電位検知手段による前記検知結果の取得を行わず、保存されている前記カートリッジ側補正情報および前記本体側補正情報を用いて前記補正後帯電バイアスを算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記カートリッジ側補正情報と前記本体側補正情報のいずれもが保存されていないときは、前記電位検知手段に、前記帯電バイアスが異なる複数の条件における前記検知結果を取得させる
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記カートリッジ側補正情報と前記本体側補正情報のうち、いずれか
   一方の補正情報が保存されており、他方の補正情報が保存されていないときは、前記電位検知手段に一回の前記検知結果を取得させ、前記一回の検知結果と、前記一方の補正情報に基づいて、前記他方の補正情報を算出する
   ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記複数の条件それぞれにおける前記帯電バイアスと、前記複数の条件それぞれにおいて得られた前記検知結果に基づいて前記帯電バイアスの傾きを算出し、前記本体側補正情報とする
   ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記表面電位の前記狙い値と前記検知結果のずれと、前記帯電バイアスの傾きとを用いて、前記カートリッジ側補正情報を取得する
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は、前記像担持体と対向して配置されており、前記電源手段から転写電圧を印加されることにより前記像担持体の表面に形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段をさらに有し、
    前記電位検知手段は、前記転写手段に流れる転写電流の値を検知し、前記転写電圧の値および前記転写電流の値に基づいて、前記検知結果を取得する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記電位検知手段は、前記転写電圧の値を変化させながら前記転写電流の値を検知することにより、前記帯電手段と前記像担持体の間で放電が開始する放電開始電圧を取得し、前記複数の条件に対応する複数の前記放電開始電圧に基づいて、前記検知結果を取得することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記画像形成装置は、温度と湿度の少なくともいずれかを含む環境情報を取得する環境情報取得手段をさらに有し、
    前記環境情報取得手段は、取得した前記環境情報を、前記カートリッジ側補正情報とともに前記カートリッジ側メモリに保存するものであり、
    前記制御手段は、前記検知結果を取得したときの前記環境情報と、現在の前記環境情報に基づいて、前記補正後帯電バイアスの決定を行う。
    ことを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記制御手段は、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に対して交換されたときのメンテナンスモードにおいて、前記補正後帯電バイアスの決定を行う
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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