JP2023077205A - 画像形成装置及び感光体表面電位推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作像後の感光体に残留した電荷の影響を除去しつつ、感光体の走行距離やユーザの待機時間を増大させることなく、作像中の感光体表面電位の推定を行う。【解決手段】潜像を担持し、回転可能な感光体３と、感光体３を帯電させる帯電部材６と、感光体３に光照射することにより除電する除電部材２１と、帯電部材６に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する電流検知部７０と、帯電部材６及び前記除電部材２１を制御する制御部６５と、を備え、帯電部材６に印加される帯電バイアスが、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えられ、切り替えられたときに電流検知部７０に流れるフィードバック電流のＤＣ成分から、作像時の感光体表面電位を推定する画像形成装置。【選択図】図３

Description

本発明は、画像読取装置及び感光体表面電位推定方法に関する。

画像形成装置において、感光体の表面電位を検知するために表面電位センサ等の装置を感光体の近傍に設置する構成は、コストアップやマシンサイズアップにつながってしまうという問題があった。
この問題に対し、フィードバック（ＦＢ）回路を使用して感光体を帯電する際に帯電部材に流れる電流を検知し、表面電位センサ等の装置を用いずに感光体の帯電後表面電位を推定する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、印刷動作時は帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとを重畳して帯電部材に印加して感光体を帯電させ、印刷動作終了時は帯電ＡＣバイアスのみを帯電部材に印加して感光体表面を除電し、電源から感光体へ流れる電流のうちのＤＣ成分である帯電ＤＣ電流を検出して制御部へ出力し、帯電ＤＣ電流の情報に基づいて算出した帯電電荷量に基づき除電後の感光体の表面電位を推定する技術が開示されている。

また、特許文献２では、作像中と同条件での感光体表面電位を検知することができる技術として、ＡＣ除電時に生じる内部電流の変化を用いることで感光体の帯電後表面電位を推定する技術が提案されている。

しかしながら、特許文献２の技術では、内部電流を用いた表面電位の推定を行うための専用のシーケンスを用意する必要があり、これに起因した感光体の走行距離の増加や、ユーザの待機時間の増大を招くという課題がある。
一方、これらの課題を回避するためにＡＣ除電のみを行う場合には、感光体の感光層内に残留した電荷を除ききれず、以降の画像形成の品質に悪影響を及ぼすおそれがある。

ＡＣ除電で残留した電荷を除去するために、感光体に対する光照射による除電を組み合わせる方法が考えられる。光照射により除電を行う手段としては、感光体に対する書込手段である光源を用いることもできる。
しかしながら、単にＡＣ除電と光照射による除電を組み合わせただけでは、書込可能領域よりも現像開口幅が大きい場合等に、書込可能領域外の感光体と現像部材との電位差によってキャリア付着等の異常が生じてしまう可能性がある。

そこで本発明は、作像後の感光体に残留した電荷の影響を除去しつつ、感光体の走行距離やユーザの待機時間を増大させることなく、作像中の感光体表面電位の推定を行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、潜像を担持し、回転可能な感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記感光体に光照射することにより除電する除電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する検知部と、前記帯電部材及び前記除電部材を制御する制御部と、を備え、前記帯電部材に印加される帯電バイアスが、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えられ、切り替えられたときに前記電流検知部に流れるフィードバック電流のＤＣ成分から、作像時の感光体表面電位を推定することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の感光体表面電位推定方法は、潜像を担持し、回転可能な感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記感光体に光照射することにより除電する除電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する検知部と、前記帯電部材及び前記除電部材を制御する制御部と、を備える画像形成装置において作像時の前記感光体の表面電位を推定する方法であって、前記帯電部材に印加される帯電バイアスを、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えるステップと、切り替えられたときに前記電流検知部に流れるフィードバック電流のＤＣ成分を得るステップと、得られた値から作像時の感光体表面電位を推定するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、作像後の感光体に残留した電荷の影響を除去しつつ、感光体の走行距離やユーザの待機時間を増大させることなく、作像中の感光体表面電位の推定を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 図１の画像形成装置が備える画像形成ユニットの概略図である。 感光体表面電位推定を行う構成の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る感光体表面電位推定方法を示すフローチャートである。 感光体表面電位推定のシーケンスのタイミングチャートを示す図である。 図４に示す各タイミングにおける感光体表面電位を示す説明図である。 除電電流と推定される作像中の感光体表面電位の関係を示すグラフである。

以下、本発明の画像形成装置及び感光体表面電位推定方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置（プリンタ）の全体構成を示す概略図である。プリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す：表示の簡略化のため、以下ではこれら略号を省略することもある）のトナー像を生成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備える。これら画像形成ユニット１は、画像を形成する画像形成物質として互いに異なる色のＹトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同じ構成である。

Ｙトナーの画像形成ユニット１Ｙを例にとって説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成ユニットの概略図である。図２に示すように、画像形成ユニット１Ｙは、潜像担持体であるドラム状の感光体３Ｙを有する感光体ユニット２Ｙと、感光体３Ｙ上の潜像を現像する現像装置としての現像ユニット７Ｙとで構成されている。画像形成ユニット１Ｙは、プリンタ本体に対して一体的に着脱可能であり、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを感光体ユニット２Ｙに対して着脱することができる。すなわち、図１で示されるプリンタでは、画像形成ユニット１がプロセスカートリッジとして構成されている。

図２において、感光体ユニット２Ｙは、感光体３Ｙと、ドラムクリーニング装置４Ｙと、感光体３Ｙの表面を帯電する帯電装置５Ｙなどを備える。
帯電装置５Ｙは、駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される感光体３Ｙの表面を一様に帯電させる。
図２の例では、感光体３Ｙに近接させた帯電部材としての帯電ローラ６Ｙに帯電バイアスを印加することで感光体３Ｙの表面を一様帯電させる方式の帯電装置５Ｙを示している。帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシを当接させる方式やスコロトロンチャージャのようなチャージャ方式を用いてもよい。

図１において、画像形成ユニット１の図中下方には、潜像形成手段としての光書き込みユニット２０が設けられている。光書き込みユニット２０は画像情報に基づき書込光（レーザー光）Ｌを画像形成ユニット１の一様帯電後の感光体３に照射する。
図１の例では、光書き込みユニット２０は、書込光源２１から発した書込光Ｌをモータにより回転駆動されるポリゴンミラーで偏向させながら複数の光学レンズやミラーを介して感光体３に照射する構成である。
光書き込みユニット２０は、このようなポリゴン走査方式に限定されず、ＬＥＤアレイによる光走査を行うこともできる。
感光体３の全域のうち、光走査によって書込光Ｌが照射された領域は、電位を減衰させて静電潜像を担持する。
また、本実施形態の画像形成装置の構成として専用の除電光源は備えず、光書き込みユニット２０の書込光源２１から照射される光を除電光として除電が行われる。

またプリンタは、検知時のバイアスや周辺モジュールの感光体３への当接及び離間、除電光の照射等を制御する制御部としてのコントローラ６５を備えている。

図２に戻って、感光体３Ｙは書込光Ｌで露光された領域のみ表面電位が低下し（例えば－５０Ｖ）、静電潜像が形成される。感光体３Ｙが回転することで、静電潜像は現像ユニット７Ｙの現像ローラ１２Ｙと対向する現像領域まで搬送される。
現像ユニット７Ｙは、搬送スクリュと、攪拌フィンとを有する第１の搬送攪拌手段８Ｙ、及びトナー補給口が設けられた第１の現像剤循環搬送通路９Ｙを有する。また、搬送スクリュと、攪拌フィンとを有する第２の搬送攪拌手段１１Ｙ、透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、現像ローラ１２Ｙ、及びドクターブレード１３Ｙなどが設けられた第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙを有する。以下、第１、第２の現像剤循環搬送通路９Ｙ、１４Ｙを、それぞれ第１、第２の搬送通路９Ｙ、１４Ｙと表記する。

第１、第２の搬送通路９Ｙ、１４Ｙは両端（図２における紙面手前側と奥側）の連絡口で繋がっており、マイナス帯電性のＹトナーと磁性キャリアを有するＹ現像剤を内包している。

第１の搬送攪拌手段８Ｙは駆動手段で回転し、第１の搬送通路９ＹにあるＹ現像剤を図２の紙面奥側から手前側へ搬送する。手前側に搬送されたＹ現像剤は紙面手前側の連絡口で第２の搬送通路１４Ｙへ移動する。第２の搬送攪拌手段１１Ｙも同様に回転し、第２の搬送通路１４Ｙに来たＹ現像剤を図２の紙面手前側から奥側へ搬送する。搬送途中のＹ現像剤は第２の搬送通路１４Ｙの底部に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙで、そのトナー濃度を検知される。

第２の搬送通路１４Ｙの上方には、現像ローラ１２Ｙが第２の搬送攪拌手段１１Ｙと平行に配置されている。現像ローラ１２Ｙは、図２で反時計回り方向に回転する非磁性の現像スリーブ１５Ｙと、現像スリーブ１５Ｙに内包された回転しないマグネットローラ１６Ｙで構成される。第２の搬送通路１４Ｙ内を搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの磁力により現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。現像スリーブ１５Ｙには、微小な隙間を保持してドクターブレード１３Ｙが対向して設けられており、汲み上げられたＹ現像剤はドクターブレード１３Ｙを通過する際にその層厚（汲み上げ量）を規制される。

ドクターブレード１３Ｙを通過したＹ現像剤は感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送される。現像スリーブ１５Ｙに印加された現像バイアス（例えば－５５０Ｖ）と感光体３Ｙの露光部の表面電位（例えば－５０Ｖ）との電位差により、現像領域に搬送されたＹ現像剤中のＹトナーのみが感光体３Ｙの露光部に付着する。これにより感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によりＹトナーを消費したＹ現像剤は第２の搬送通路１４Ｙに戻され、第２の搬送攪拌手段１１Ｙで図２の紙面奥側へ搬送され、奥側の連絡口で第１の搬送通路９Ｙに移動する。第１の搬送通路９Ｙに戻ったＹ現像剤はトナー補給口にて新たにトナーを補給され、再び第１の搬送攪拌手段８Ｙで図２の紙面手前側に搬送される。

感光体３Ｙに形成されたＹトナー像は、図１の中間転写体である中間転写ベルト４１に中間転写される。中間転写後に感光体３Ｙの表面に残留した廃トナーは、ドラムクリーニング装置４Ｙによって除去される。廃トナーが除去された感光体３Ｙの表面は除電部材により除電され、次の画像形成を行うために帯電装置５Ｙへと向かう。

なお、現像剤の搬送通路近傍に設けられるべき作像温度センサは、第１、第２の搬送通路９Ｙ、１４Ｙ内の現像剤の温度と相関が高い温度検知を行うことができる位置（例えば、現像ユニット７Ｙ内や、画像形成装置の本体側の現像ユニット７Ｙ近傍など）に配置されている。

図１に戻って、光書き込みユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が設けられている。これらの給紙カセット内には記録紙Ｐが複数枚重ねられた状態で収納されており、一番上の記録紙Ｐには、それぞれ第１給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａが当接するようになっている。これら給紙ローラ３１ａ、３２ａが反時計回りに駆動することで、給紙カセット３１、３２内の一番上の記録紙Ｐが給紙路３３に排出される。

記録紙Ｐは搬送ローラ対３４で上側へ搬送され、スキュー補正・タイミング合わせローラ対（いわゆるレジストローラ）３５の位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト４１上の画像に合わせたタイミングで二次転写ニップ（二次転写ローラ５０と二次転写対向ローラ４６の当接位置）へと搬送される。

画像形成ユニット１の上方には中間転写ユニット４０が配置されている。中間転写ユニット４０は中間転写ベルト４１、ベルトクリーニングユニット４２、一次転写ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５、二次転写対向ローラ４６、及び駆動ローラ４７などを備えて構成される。中間転写ベルト４１は駆動ローラ４７により反時計回りに回転する。４つの一次転写ローラ４５は中間転写ベルト４１を挟んで、各々対応する色の感光体３との間に一次転写ニップを形成している。一次転写ローラ４５は中間転写ベルト４１の内周側に一次転写バイアスを印加する。一次転写ローラ４５と感光体３の電位差により、感光体３上のトナー像が一次転写ニップで中間転写ベルト４１に転写される。各色の一次転写ニップで、Ｙトナー像、Ｃトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が中間転写ベルト４１に順次転写され、中間転写ベルト４１には４色のトナー像を重ね合わせた４色トナー像が形成される
。

二次転写対向ローラ４６は二次転写ローラ５０と対向する位置に設けられ、両者が中間転写ベルト４１を挟んで二次転写ニップを形成している。中間転写ベルト４１に形成された４色トナー像のタイミングに合わせて、スキュー補正・タイミング合わせローラ対３５が記録紙Ｐを二次転写ニップに搬送する。二次転写対向ローラ４６と二次転写ローラ５０の間には二次転写バイアスが印加され、その力で中間転写ベルト４１上の４色トナー像は記録紙Ｐへと二次転写される。そして記録紙Ｐの下地色と相まって、フルカラーのトナー像となる。二次転写ニップを通過後に中間転写ベルト４１に残留した廃トナーはベルトクリーニングユニット４２によって除去される。

二次転写ニップの上方には定着ユニット６０が設けられている。定着ユニット６０はハロゲンランプなどの発熱源を内包する加圧ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とで構成されている。さらに定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、ハロゲンランプなどの発熱源を内包する加熱ローラ６３、及び駆動ローラ６６などで構成されている。定着ベルト６４は駆動ローラ６６により図中反時計回りに回転し、加熱ローラ６３により加熱されて一定の温度（例えば１４０℃）に維持される。

加圧ローラ６１も時計回りに回転し、内部の発熱源により加熱され一定の温度（例えば１２０℃）に維持される。定着ベルト６４と加圧ローラ６１は当接しており、定着ニップを形成する。二次転写ニップを通過し、トナー像を載せた記録紙Ｐは、定着ユニット６０内の定着ニップに搬送される。定着ニップで加熱・加圧されることで、トナー像は記録紙Ｐ上に定着する。トナー像を定着させた記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７を通過して、機外の排紙スタック部６８に排紙される。

なお、中間転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーを各々収容する４つのトナーカートリッジ１００Ｙ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｋが設けられている。トナーカートリッジ１００内の各色トナーは補給経路を経て、トナー補給口から現像ユニット７に補給される。これらのトナーカートリッジ１００は、画像形成ユニット１とは独立して画像形成装置本体に対して着脱可能である。

なお、トナーカートリッジ１００、及びトナーボトルは、トナー収容容器の一例である。

図３は、本発明の一実施形態の画像形成装置において、本発明に係る感光体表面電位の推定を行う構成の一例を示す概略図である。
本実施形態の画像形成装置は、潜像を担持し、回転可能な感光体３と、感光体３を帯電させる帯電部材６と、感光体３に光照射することにより除電する除電部材と、帯電部材６に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する電流検知部７０と、帯電部材６及び除電部材を制御する制御部６５と、を備え、帯電部材６に印加される帯電バイアスが、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えられ、切り替えられたときに電流検知部７０に流れるフィードバック電流のＤＣ成分から、作像時の感光体表面電位を推定する。

また、帯電部材６へ除電前の帯電バイアスＶ２を印加した時に内部電流を生じ、内部電流と帯電部材６に流れた電流とを足し合わせたフィードバック電流を検知する電流検知部７０を備え、内部電流の変化量から帯電部材６に流れた電流を推定する構成とする。

電子写真の作像プロセスでは、感光体３を露光することで感光体３の感光層３ａ内に残留した電荷を打ち消して、次の帯電工程に備える除電工程がある。除電は、書き込み光源を用いて行う場合がある。本実施形態では、本実施形態において、除電部材は、感光体３の潜像形成手段としての光書き込み手段である。すなわち、書込光源２１から照射される書込光Ｌを除電光として除電が行われる。以下、この処理を「書込光による除電」ともいう。
書き込み光源としては、レーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。

感光体表面が作像時の電位である状態において、そのまま書込光Ｌによる除電を行うと、書き込み可能領域よりも現像開口幅が大きい場合に、書き込み可能領域外の感光体と現像部材との間の電位差によってキャリア付着などの異常が生じてしまう場合がある。
これを防止するために、書込光Ｌによる除電を行う場合は、その前工程として、帯電部材６に印加する帯電バイアスを作像に用いる電位（Ｖ１）よりも低いレベルの電位（Ｖ２）に変化させることが好ましい。
なお、作像時の帯電バイアスＶ１と除電前の帯電バイアスＶ２とは、Ｖ１＞Ｖ２＞０の関係を満たすことが好ましい。
このＶ１からＶ２への電位の変化においてフィードバック回路に生じる除電電流の大きさから、作像中の感光体表面電位を推定することができる。図３中に示す電流検知部７０はフィードバック回路を構成する。

帯電部材６は、帯電電源７１から、帯電バイアスとして、直流電圧（帯電ＤＣバイアス）と交流電圧（帯電ＡＣバイアス）とを重畳した振動電圧が印加される。感光体３は、帯電部材６に印加された帯電バイアスにより帯電される。本実施形態では、帯電部材６を除電部材として構成しているため、別途除電部材を設けるための配置スペースを省略可能となるとともに、コスト削減が可能となる。

本実施形態の画像形成装置では、表面電位計のような装置を設けることなく、また別個の回路や除電部材を設ける必要が無いため、コストの増加や回路レイアウトの巨大化を回避できる。

また、本実施形態の画像形成装置では、作像時の感光体表面電位を推定する処理と、前記感光体を除電する処理とが並行して行われる。

本実施形態の感光体表面電位推定方法は、潜像を担持し、回転可能な感光体３と、感光体３を帯電させる帯電部材６と、感光体３に光照射することにより除電する除電部材２１と、帯電部材６に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する電流検知部７０と、帯電部材６及び除電部材２１を制御する制御部と、を備える画像形成装置において作像時の感光体３の表面電位を推定する方法であって、帯電部材６に印加される帯電バイアスを、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えるステップと、切り替えられたときに電流検知部７０に流れるフィードバック電流のＤＣ成分を得るステップと、得られた値から作像時の感光体表面電位を推定するステップと、を有する。

図４は、本発明の一実施形態に係る感光体表面電位推定方法の流れを示すフローチャートである。
作像動作中は帯電部材に帯電バイアスＶ１を印加し、感光体を帯電させている。作像動作を終了（ステップＳ１）した後、感光体表面電位を検知したい箇所が帯電部材の対向位置に来たタイミングで帯電バイアスをＶ２に切り替える（ステップＳ２）。このタイミングについては、図５のタイミングチャートを用いて後述する。
帯電バイアスＶ１は、例えば４７０～８２０Ｖである。
帯電バイアスＶ２はＶ１より低い値かつ０Ｖ以上であって、例えば２００Ｖである。

次に、帯電バイアスＶ２を印加した際に帯電部材に流れる電流をフィードバック回路で取得する（ステップＳ３）。フィードバック回路は、図３の電流検知部７０に相当する。この電流検知部７０では、帯電部材に流れた電流の直流成分を検知する。

次に、ステップＳ３で取得した電流の値と、印加された帯電バイアスＶ２から見積もられる内部電流との差分である除電電流を算出する（ステップＳ４）。除電電流は、感光体の電荷が除電されることで生じる電流である。

次に、ステップＳ４で得られた除電電流の値から、演算手段により演算を行い、帯電バイアスＶ１印加時における感光体表面電位を推定する（ステップＳ５）。すなわち、感光体を帯電させる帯電バイアスをＶ１からＶ２に切り替えた際に電流検知部７０に流れる電流の直流成分から、帯電部材通過前の感光体の表面電位を推定する。この推定には、図７に示すような、実験的又は計算的に取得した除電電流と感光体表面電位との関係を用いる。

一方、ステップＳ２の後はステップＳ３と並行して書込光による除電が行われる。
まず、除電光を照射したい箇所が照射位置に来たタイミングで書込光源の出力をＯＮにする（ステップＳ６）。そして、書込光源２１から照射される書込光Ｌを除電光として除電が行われる（ステップＳ７）。

このように、感光体表面電位推定動作と感光体の除電動作とを並行して行うことにより、作像後の感光体に残留した電荷の影響を除去しつつ、感光体の走行距離やユーザの待機時間を増大させることなく、感光体表面電位の推定を行うことができる。
感光体の走行距離を低減することにより、感光体ユニットの長寿命化にもつながる。

なお、感光体表面電位推定シーケンスは、図４のようなフローに限らず、他の調整動作でバイアスを印加するシーケンスから続けて実施しても良いし、感光体表面電位推定シーケンスのために個別の調整動作を設けても良い。

図５（Ａ）は感光体表面電位推定のシーケンスのタイミングチャートであり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）中の符号Ｌ、Ｌ１、及びＬ２を説明する図である。
なお、説明の簡単のために、帯電部材６の帯電ＤＣバイアスと、そのバイアスにより帯電された感光体表面電位は同等になると仮定している。
また、帯電ＤＣバイアスＶ１を印加する際に、フィードバック回路に生じる内部電流をＩ＿ＦＢ１としている。

本実施形態において推定対象とするのは帯電後の感光体表面電位（帯電バイアスＶ１で帯電）であるため、外乱を受けないように転写バイアスをＯＦＦにする。転写バイアスをＯＦＦにした時点をタイミングＴ_Ａとする。

タイミングＴ_Ａにおいて一次転写ローラ４５と対向していた感光体位置が、帯電部材６と対向する位置に移動するまでの時間を「Ｌ１／Ｓ」で表している。Ｌ１は図５（Ｂ）の中央の図で示す距離Ｌ１であり、Ｓはプロセス線速である。
このＬ１／Ｓの時間を経過した時点をタイミングＴ_Ｂとし、タイミングＴ_Ｂにおいて帯電ＤＣバイアスをＶ１からＶ２に切り替える。

タイミングＴ_Ｂにおいて帯電部材６と対向していた感光体位置が、書込光源２１から書込光Ｌが照射される位置に移動するまでの時間を「Ｌ２／Ｓ」で表している。Ｌ２は図５（Ｂ）の右側の図で示す距離Ｌ２であり、Ｓはプロセス線速である。
このＬ２／Ｓの時間を経過した時点をタイミングＴ_Ｃとし、タイミングＴ_Ｃにおいて書込光源２１の出力をＯＮとする。

感光体３の１周分の時間を「Ｌ／Ｓ」で表している。Ｌは図５（Ｂ）の左側の図で示す距離Ｌであり、Ｓはプロセス線速である。
書込光源２１の出力は、感光体１周分の時間（Ｌ／Ｓ）ＯＮとし、書込光Ｌの照射により感光体３の除電を行った後、ＯＦＦとする。

ＦＢ（フィードバック）電流は、帯電バイアスＶ２が印加された際にフィードバック回路に生じる内部電流をＩ＿ＦＢ３としたとき、帯電バイアスをＶ１からＶ２に切り替えた後、除電電流が内部電流とは逆向きに生じることで相殺され、このときのＦＢ電流はＩ＿ＦＢ２となる。このＩ＿ＦＢ２とＩ＿ＦＢ３の差分を除電電流Ｄとする。
除電電流Ｄの値を、作像中の感光体表面電位の推定に用いる。

図６は、図５（Ａ）中に示したタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３における感光体表面電位を示す説明図である。説明の簡単のために、印加される帯電バイアスと感光体表面電位とが同じ電位として示している。感光体３の回転方向を矢印で示している。
図６（Ａ）は、転写バイアスをＯＦＦにした時点をタイミングＴ_Ａの状態を示している。図６（Ｂ）は、帯電ＤＣバイアスをＶ１からＶ２に切り替えたタイミングＴ_Ｂを経過した後の状態を示している。図６（Ｃ）は、書込光源２１の出力をＯＮとしたタイミングＴ_Ｃを経過した後、すなわち書込光による除電を開始した後の状態を示している。
具体的な値として、例えば、Ｖ１は４７０～８２０Ｖとすることができ、Ｖ２は２００Ｖとすることができる。なお、図６（Ｃ）中のＶ０は、除電後の電位であり０Ｖに近い値である。

図６（Ａ）のタイミングＴ１では、感光体３の表面には、帯電バイアスＶ１が印加された帯電部材６によりＶ１に帯電した箇所を有している。
図６（Ｂ）のタイミングＴ２では、感光体３の表面にはＶ１に帯電した箇所とともに、帯電バイアスＶ２が印加された帯電部材６によりＶ２に帯電した箇所を有している。
図６（Ｃ）のタイミングＴ３では、感光体３の表面にはＶ１に帯電した箇所及びＶ２に帯電した箇所とともに、書込光Ｌの照射により除電が行われ、約０ＶであるＶ０の箇所を有している。

電流検知部７０は、感光体表面電位がＶ１からＶ２に切り替えられる際にフィードバック回路に生じた除電電流を取得する。そして、除電電流に基づき図７に示す関係を用いて作像中の感光体表面の電位を推定することができる。

図７は、除電電流と推定される作像中の感光体表面電位Ｖｄとの関係を示すグラフである。
複数の帯電バイアスＶ１により帯電させた感光体表面電位に対し、帯電バイアスＶ２（Ｖｓ＝２００［－Ｖ］）に切り替えたときの除電電流を実験的に得た。図７は、得られた除電電流と、帯電バイアスＶ１で帯電させた感光体表面電位Ｖｄとの関係を示す検量線である。図７に示すように、高い線形性が得られる。

上述の画像形成装置及び上述のフローにより得られた除電電流Ｄの大きさから、この検量線を用いて演算を行い、作像中の感光体表面電位Ｖｄを推定することができる。
なお、検量線を用いた演算は、画像形成装置本体に設けられ演算手段（ＣＰＵ）や記憶手段（ＲＡＭやＲＯＭ）などからなる制御部で実行することができる。

本発明に係る画像形成装置及び感光体表面電位推定方法によれば、印刷終了後に実施する書込光を用いた除電において、作像後の感光体に残留した電荷の影響を除去するとともに、感光体の走行距離やユーザの待機時間を増大させることなく、作像中の感光体表面電位の推定を行うことができる。

３ 感光体
６ 帯電部材
２１ 除電部材（書込光源）
４５ 一次転写ローラ
６５ 制御手段部
７０ 電流検知部
７１ 帯電電源

特開２０１５－１５４０３９号公報 特開２０２１－７１７１５号公報

Claims (6)

1. 潜像を担持し、回転可能な感光体と、
   前記感光体を帯電させる帯電部材と、
   前記感光体に光照射することにより除電する除電部材と、
   前記帯電部材に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する電流検知部と、
   前記帯電部材及び前記除電部材を制御する制御部と、を備え、
   前記帯電部材に印加される帯電バイアスが、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えられ、切り替えられたときに前記電流検知部に流れるフィードバック電流のＤＣ成分から、作像時の感光体表面電位を推定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記作像時の帯電バイアスＶ１と前記除電前の帯電バイアスＶ２とが、Ｖ１＞Ｖ２＞０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯電部材へ前記除電前の帯電バイアスＶ２を印加した時に内部電流を生じ、前記内部電流と前記帯電部材に流れた電流とを足し合わせたフィードバック電流を検知する電流検知部を備え、前記内部電流の変化量から前記帯電部材に流れた電流を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記除電部材は、前記感光体の潜像形成手段としての光書き込み手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 作像時の感光体表面電位を推定する処理と、前記感光体を除電する処理とが並行して行われることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 潜像を担持し、回転可能な感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記感光体に光照射することにより除電する除電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加したときに生じるフィードバック電流を検知する検知部と、前記帯電部材及び前記除電部材を制御する制御部と、を備える画像形成装置において作像時の前記感光体の表面電位を推定する方法であって、
   前記帯電部材に印加される帯電バイアスを、作像時の帯電バイアスＶ１から除電前の帯電バイアスＶ２に切り替えるステップと、切り替えられたときに前記電流検知部に流れるフィードバック電流のＤＣ成分を得るステップと、得られた値から作像時の感光体表面電位を推定するステップと、を有することを特徴とする感光体表面電位の推定方法。

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