JP2023137443A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な回路構成で、高精度に像担持体の表面電位を所望の電位に制御すること。
【解決手段】画像形成装置は、画像形成装置であって、像担持体と、定電圧制御された電圧を生成する電源と、前記電源により生成された電圧が印加される電圧印加部材と、前記電源から前記電圧印加部材に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電源の出力電圧を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部から、前記電源から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号と、前記電源からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号とを取得し、前記第１の電流帰還信号と前記第２の電流帰還信号とに基づいて出力電流を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来から、感光体などの像担持体上の表面電位を所望の電位にするため、帯電部材の状態を検出し、帯電部材に印加する電圧を制御する像担持体の表面電位制御技術が既に知られている。

例えば、像担持体の帯電電流を検出する際の誤差を低減するために、負荷を接続しない無負荷状態での電流帰還信号の電圧（無負荷電流）を記憶しておき、負荷接続時の電流帰還信号の電圧から無負荷電流を減算することで、負荷電流を求める技術がある。

しかしながら、従来技術では、帯電用の高圧電源には、定電流および定電圧の制御切り替え手段が必要となり、回路構成が複雑化したり、回路サイズや回路コストが増大する。

また、負荷接続時の電流帰還信号の電圧から無負荷電流を減算する技術の場合には、無負荷状態で電流帰還信号の電圧を取得する必要があるため、実際に使用時に実現しようとすると、帯電ローラとの接点の離間機構を設けたり、ＰＣＤＵ（Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）を未セット状態として、電流帰還信号の電圧を取得する必要があり，回路構成が複雑化したり、回路サイズや回路コストが増大する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単純な回路構成で、高精度に像担持体の表面電位を所望の電位に制御することができる画像形成装置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、画像形成装置であって、像担持体と、定電圧制御された電圧を生成する電源と、前記電源により生成された電圧が印加される電圧印加部材と、前記電源から前記電圧印加部材に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電源の出力電圧を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部から、前記電源から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号と、前記電源からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号とを取得し、前記第１の電流帰還信号と前記第２の電流帰還信号とに基づいて出力電流を算出する。

本発明によれば、単純な回路構成で、高精度に像担持体の表面電位を所望の電位に制御することが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機械的構造の一例を示す模式図である。 図２は、第１の実施形態の画像形成装置による電子写真プロセスのための全体構成の一例を示す模式図である。 図３は、第１の実施形態にかかる画像形成装置における高圧電源と制御基板の構成を示すブロック図である。 図４は、第１の実施形態にかかる感光体ドラムと帯電ローラとを示す図である。 図５は、第１の実施形態にかかる画像形成装置の高圧電源の回路構成の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態において、帯電ＤＣ制御信号、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃ、感光体ドラムの表面電位Ｖ_ｄ０、帯電電流Ｉ_ｏｕｔ、電流帰還信号の電圧ＦＢＶの関係の一例を示すタイミングチャートである。 図７は、第１の実施形態にかかる画像形成装置１による帯電電流Ｉ_ｏｕｔおよび帯電印加電圧Ｖ_ｃの算出処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、第２の実施形態において、帯電ＤＣ制御信号、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃ、感光体ドラムの表面電位Ｖ_ｄ０、帯電電流Ｉ_ｏｕｔ、電流帰還信号の電圧ＦＢＶの関係の一例を示すタイミングチャートである。

以下に添付図面を参照して、画像形成装置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１の機械的構造の一例を示す模式図である。本実施形態に係る画像形成装置１は、複写機能とプリンタ機能とファクシミリ機能等を有するデジタル複合機である。操作部のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっている。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

画像形成装置１での画像形成の流れを複写モードを例にあげて簡単に説明する。複写モードでは、原稿束が自動原稿送り装置（ＡＤＦ：Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）２により、順に画像読み取り装置３に給送される。そして、原稿は、画像読み取り装置３により、画像情報が読み取られる。原稿から読み取られた画像情報は、画像処理手段を介して書き込み手段としての書き込みユニット４により光情報に変換される。

感光体ドラム６は、帯電器（不図示）により一様に帯電された後に書き込みユニット４からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム６上の静電潜像は現像装置７により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト８により転写紙に転写され、転写紙は、定着装置９によりトナー像が定着され、排出される。

図２は、第１の実施形態の画像形成装置１による電子写真プロセスのための全体構成の一例を示す模式図である。

高圧電源１０により生成された高電圧は、電圧印加部材としての帯電ローラ２１に印加され、感光体ドラム６は一様に帯電する。その後、露光装置２２により画像情報の信号に応じた露光がなされ、感光体ドラム６に静電潜像が形成される。そして、現像装置７によってトナー像が現像され、感光体ドラム６上のトナー像は高圧電源１１により生成された高電圧を１次転写ローラ２３に印加することで中間転写ベルト２４に転写される。

中間転写ベルト２４に転写されたトナー像は２次転写部（不図示）によって記録材に転写され、その後に定着装置９によって記録材に定着されることにより画像が得られる。また、除電器２５が画像形成装置１に設けられている場合には、除電器２５により感光体ドラム６の表面の電荷を除去した後に帯電処理をおこなう。カラー印刷の場合、同様の構成が４つあり、色毎に中間転写ベルトにトナー像を転写し、その後に２次転写部、定着装置９に至る。

本実施形態にかかる画像形成装置１では、像担持体としての感光体ドラム６を帯電させる際の帯電電流を検出するため、高圧電源１０内の電流検出抵抗に出力電流（帯電電流）と高圧電源内部電流の総和が流れ込む構成としている。

帯電電流発生時は電流検出抵抗に出力電流（帯電電流）および内部電流が流れ込むが、感光体ドラム６が十分帯電し帯電電流が発生しなくなると内部電流のみが流れ込むため、両者の差を取ることで帯電電流のみを算出できる。これにより、簡易な構成で帯電電流を精度よく検出することができる。以下、本実施形態について詳細に説明する。

図３は、第１の実施形態にかかる画像形成装置１における高圧電源と制御基板の構成を示すブロック図である。

高圧電源１０は、帯電ローラ２１に印加する高電圧を生成する。高圧電源１０は、図３に示すように、帯電ＤＣバイアス生成部１０１と、帯電ＡＣバイアス生成部１０２と、帯電ＤＣ電流検知部１０３と、を備える。制御基板３０から送られてくる制御信号であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号により出力の大きさおよびタイミングが決定される。帯電ＤＣバイアスと帯電ＡＣバイアスは各々制御信号により制御可能である。

帯電ＤＣバイアス生成部１０１は、ＤＣ電圧を生成する。帯電ＡＣバイアス生成部１０２は、ＡＣ電圧を生成する。そして、帯電ＤＣバイアス生成部１０１が生成したＤＣ電圧と帯電ＡＣバイアス生成部１０２が生成したＡＣ電圧とを重畳した帯電バイアスが感光体ドラム６へ印加される。

帯電ＤＣ電流検知部１０３は、高圧電源１０から感光体ドラム６へ流れる電流のうちＤＣ成分を検出し、電圧に変換した電流帰還信号を生成し制御基板３０へ送出する。なお、帯電ＡＣバイアス生成部１０２を備えない構成とすることもできる。

制御基板３０は、高圧電源１０を制御する。制御基板３０は、帯電ＤＣ制御信号であるＰＷＭ信号を高圧電源に出力する。制御基板３０は、図３に示すように、演算処理部３０２と、メモリ３０１とを備えている。

演算処理部３０２は、高圧電源１０の帯電ＤＣ電流検知部１０３で生成された電流帰還信号を受信し、電流帰還信号に基づいて印加する帯電ＤＣバイアスを算出して、帯電ＤＣバイアスに基づく帯電ＤＣ制御信号を高圧電源１０に出力する。これにより、演算処理部３０２は、感光体ドラム６の表面電位を所望の電位となるよう制御する。演算処理部３０２は、制御部に相当する。演算処理部３０２の詳細については、後述する。

メモリ３０１は、演算処理部３０２が受信した電流帰還信号や算出した帯電ＤＣバイアス等を一時的に保存する。

図４は、第１の実施形態にかかる感光体ドラム６と帯電ローラ２１とを示す図である。帯電電流は次の（１－１）式で表すことができる。

ここで、Ｉ_ｏｕｔは帯電電流、Ｚは帯電ローラ２１から感光体ドラム６のＧＮＤ（グラウンド）間のインピーダンス、Ｖ_ｃは帯電ＤＣ電圧、Ｖ_ｄ０は帯電ローラ２１のニップ近傍の感光体ドラム６の表面電位である。

感光体ドラム６を負極性に帯電させる場合を例として説明する。例えば、Ｚ＝２５ＭΩとして感光体表面を０Ｖから－７００Ｖに帯電させる場合（Ｖ_ｃ＝－７００Ｖ、Ｖ_ｄ０＝０Ｖ）、上記（１－１）式から（１－２）式のように計算でき、Ｉ_ｏｕｔは負極性となることがわかる。

図５は、第１の実施形態にかかる画像形成装置１の高圧電源１０の回路構成の一例を示す図である。高圧電源１０は、図１に示すように、ブリーダ抵抗１０５と、電流検出抵抗１０６と、電圧モニタ１０７と、制御部１０８と、駆動回路１０９と、を主に備えている。

電圧モニタ１０７は、高圧電源１０の出力電圧を監視して、制御部１０８に送出する。 制御部１０８は、電圧モニタ１０７から受け取った出力電圧に基づいて駆動回路１０９を制御する。具体的には、制御部１０８は、上述した帯電ＤＣバイアス生成部１０１と帯電ＡＣバイアス生成部１０２とを有する。

本実施形態では、制御基板３０の演算処理部３０２は、高圧電源１０から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号と、高圧電源１０からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号と、に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出する。すなわち、制御基板３０の演算処理部３０２は、高圧電源１０から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、高圧電源１０からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、の差に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出する。より具体的には、演算処理部３０２は、第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、出力開始から所定時間として感光体ドラム６が一回回転した時間の経過後に発生する第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２と、の差に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出する。以下、詳細に説明する。

電流検出抵抗１０６は、帯電電流Ｉ_ｏｕｔを検出するために用いられる。電流帰還信号の電圧ＦＢＶは、（２－１）式に示すように、電流検出抵抗１０６の抵抗値Ｒ_ｄｅｔと電流検出抵抗１０６に流れる電流Ｉ_ｄｅｔの積で表せる。電流検出抵抗１０６は、電流検出部に相当し、また、図３における帯電ＤＣ電流検知部１０３にも相当する。

ブリーダ抵抗１０５には、電圧出力時は内部電流Ｉ_ＩＮＴが流れ、内部電流Ｉ_ＩＮＴは、’（２－３）式に示すように、出力電圧Ｖ_ｏｕｔとブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ_ＩＮＴの商で表すことができる。ここで、出力電圧が負極性のため、Ｉ_ＩＮＴも負極性となる。

ここで、図５から、（２－２）式に示すように、電流検出抵抗１０６に流れる電流（検出電流）Ｉ_ｄｅｔは、内部電流Ｉ_ＩＮＴと高圧電源１０の出力電流（帯電電流：Ｉ_ｏｕｔ）の和で表すことができる。以上より、電流帰還信号の電圧ＦＢＶは、（２－１）式から、（２－２）、（２－３）式を用いて、（２－４）式のように導出することができる。従って、帯電電流Ｉ_ｏｕｔは、（２－４）式より、（２－５）式で導出される。

ここで、ＦＢＶは、電流帰還信号の電圧、Ｒ_ｄｅｔは電流検出抵抗１０６の抵抗値、Ｉ_ｄｅｔは電流検出抵抗１０６に流れる電流（検出電流）、Ｉ_ｏｕｔは高圧電源１０の出力電流（帯電電流または除電電流）、Ｉ_ＩＮＴは内部電流、Ｖ_ｏｕｔは高圧電源１０の出力ＤＣ電圧、Ｒ_ＩＮＴはブリーダ抵抗１０５の抵抗値である。

例えば、Ｒ_ｄｅｔ＝５ｋΩ、Ｖ_ｏｕｔ＝－７００Ｖ、Ｉ_ｏｕｔ＝－３０ｕＡ、Ｒ_ＩＮＴ＝２ＭΩとすると、電流帰還信号の電圧ＦＢＶは、（３－１）式のように計算できる。

この時、Ｖ_ｏｕｔは帯電ＤＣ出力設定値、Ｒ_ＩＮＴは抵抗定数から見積もって式に代入するが、実際には個体、温湿度、負荷条件等によってばらつくため、ＦＢＶの計算上の誤差となる。例えば、上記の例で、Ｖ_ｏｕｔが＋３％ばらつき（Ｖ_ｏｕｔ＝－７２１Ｖ）、Ｒ_ＩＮＴが－１％ばらつく（Ｒ_ＩＮＴ＝１．９８ＭΩ）場合、ＦＢＶは１．９７Ｖとなる。これらのばらつきを持った値で（２－５）式からＩ_ｏｕｔを逆算すると、（３－２）式に示すように、－４４ｕＡと計算され、真値（－３０ｕＡ）に対して約４７％と大きなばらつきとなる。

図６は、第１の実施形態において、帯電ＤＣ制御信号、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃ、感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄ０、帯電電流Ｉ_ｏｕｔ、電流帰還信号の電圧ＦＢＶの関係の一例を示すタイミングチャートである。図６において、横軸は時間である。なお、本実施形態にかかる画像形成装置１には、帯電前に除電する除電ランプ等の除電器を備えない構成とする。

帯電ＤＣ制御信号が制御基板３０から入力されると帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃが出力し、それに伴い感光体ドラム６が帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃに帯電する。（１－１）式に従って、電流検出抵抗１０６には感光体ドラム６が１周、すなわち１回回転する時間（ｔ_ＯＰＣ）分の帯電電流Ｉ_ｏｕｔと内部電流Ｉ_ＩＮＴが流れ、（４－１）式に従って第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１が発生する。

ここで、感光体ドラム６の径をΦ、線速をλとすると、ｔ_ＯＰＣ ＝Φ×π／λである。

帯電ＤＣ制御信号がオンとなってから、感光体ドラム６の１周分の時間（ｔ_ＯＰＣ）経過後、Ｖ_ｃに帯電された感光体ドラム６が帯電ローラ２１と接するため、（１－１）式のＶ_ｄ０＝Ｖ_ｃとなり、帯電電流Ｉ_ｏｕｔ＝０となる。このため、（２－４）式のうちＩ_ｏｕｔ＝０となるがＩ_ＩＮＴは流れるため、その分の電流帰還信号の電圧ＦＢＶが発生する。これを第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２と称する。従って、第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２は、（４－２）式で算出される。

制御基板３０の演算処理部３０２は、第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＮ＿２との差分（ΔＦＢＶ）を算出することで、当該差分（ΔＦＢＶ）は、（４－３）式に示されるように、帯電電圧Ｖ_ｏｕｔ、ブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ_ＩＮＴに依存しない式となり、これらのばらつきの影響を無視できるため、帯電電流Ｉ_ｏｕｔの検出精度を向上させることができる。

この時、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｏｕｔは、帯電ＤＣ出力設定値、ブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ_ＩＮＴは、抵抗定数から見積もって式に代入するが、実際には個体、温湿度、負荷条件等によってばらつくため、電流帰還信号の電圧ＦＢＶの計算上の誤差となる。例えば、上記の例で、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｏｕｔはが＋３％ばらつき（Ｖ_ｏｕｔ＝－７２１Ｖ）、ブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ_ＩＮＴが－１％ばらつく（Ｒ_ＩＮＴ＝１．９８ＭΩ）場合、電流帰還信号の電圧ＦＢＶは１．９７Ｖとなる。これらのばらつきを有する値で（２－５）式から帯電電流Ｉ_ｏｕｔを逆算すると、（５）式に示されるとおり、－４４ｕＡと計算され、真値（－３０ｕＡ）に対して約４７％と大きなばらつきとなる。

上記の帯電電流Ｉ_ｏｕｔを用いて、感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄを予測することができる。感光体ドラム６は、表層に電荷を蓄積することで帯電するため、感光体ドラム６を帯電させることはコンデンサに充電することと等価的に考えられる。このため、感光体ドラム６に蓄積された電荷Ｑ帯電電位の間には（６－１）式が成立する。ここで、Ｃは感光体ドラム６の静電容量である。

ここで、この電荷Ｑは、（６－２）式で表されるため、（６－３）式が成立する。（６－３）式の両辺を微分すると、（６－４）式が得られる。帯電前の感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄ０、帯電印加電圧Ｖ_ｃは一定とし、ＡＣ帯電ではＶ_ｃ＝Ｖ_ｄとなるので、（６－５）式が成立する。

また、（６－６）式が成立することから、（６－７）式のとおり、帯電電流Ｉ_ｏｕｔと感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄの関係式を導くことができる。

本実施形態の演算処理部３０２は、上記の（２－５）式で算出した帯電電流Ｉ_ｏｕｔを（６－７）式に適用して、感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄを予測し、適正なＶ_ｄとなるように帯電印加電圧Ｖ_ｃを調整する。これにより、本実施形態では、地汚れや薄い画像等の帯電不良による異常画像を抑制することができる。

次に、第１の実施形態にかかる画像形成装置１による帯電電流Ｉ_ｏｕｔおよび帯電印加電圧Ｖ_ｃの算出処理について説明する。図７は、第１の実施形態にかかる画像形成装置１による帯電電流Ｉ_ｏｕｔおよび帯電印加電圧Ｖ_ｃの算出処理の一例を示すフローチャートである。

まず、高圧電源１０により、帯電ローラ２１への帯電ＤＣ電圧の印加が開始される（Ｓ１０１）。次に、演算処理部３０２は、帯電ＤＣ電圧の印加開始直後に、（４－１）式により、第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１を取得する（Ｓ１０２）。そして、演算処理部３０２は、帯電ＤＣ電圧の印加開始から感光体ドラム６が一周分回転する時間ｔ_ＯＰＣの経過を待つ（Ｓ１０３）。

感光体ドラム６が一周分回転する時間ｔ_ＯＰＣが経過したら、（４－２）式により演算処理部３０２は、帯電ＤＣ電圧の印加開始直後に、第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２を取得する（Ｓ１０４）。そして、演算処理部３０２は、（４－３）式により、第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２との差分を算出する（Ｓ１０５）。

次に、演算処理部３０２は、（２－５）式から帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出し、算出されたＩ_ｏｕｔから、（６－７）式を用いて、感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄを算出する（Ｓ１０６）。そして、演算処理部３０２は、所望の表面電位Ｖ_ｄとなるように、次回の帯電印加電圧Ｖ_ｃを算出する（Ｓ１０７）。

このように本実施形態では、演算処理部３０２が、高圧電源１０から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号と、高圧電源１０からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号と、に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出する。より具体的には、演算処理部３０２が、高圧電源１０から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、高圧電源１０からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、の差に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出する。さらに具体的には、演算処理部３０２は、第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、出力開始から所定時間として感光体ドラム６が一回回転した時間の経過後に発生する第２の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２と、の差に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出する。

このため、本実施形態によれば、上記差分は、帯電電圧Ｖ_ｏｕｔ、ブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ_ＩＮＴに依存せず、これらのばらつきの影響を無視できるため、帯電電流Ｉ_ｏｕｔの検出精度を向上させることができる。この結果、本実施形態によれば、単純な回路構成で、高精度に感光体ドラム６表面電位を所望の電位に制御することができる。

また、本実施形態では、演算処理部３０２は、算出した出力電流から感光体ドラム６の表面電位を検知しているので、検出された電流から、所望の感光体表面電位を得られ、異常画像の発生を防止することができる。

なお、感光体ドラム６と帯電ローラ２１と間に空隙を設け、感光体ドラム６が帯電ローラ２１と非接触で帯電される用に構成しても良い。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、帯電ＤＣ電圧の印加開始直後の第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１と、帯電ＤＣ電圧の印加開始から感光体ドラム６が１回転する時間が経過後の第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿２との差分を求め、当該差分に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出していた。

この第２の実施形態では、高圧電源１０から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号の電圧ＰＢＶ＿１と、高圧電源１０からの出力開始から、感光体ドラム６が複数周回転した場合の複数周ごとの時間経過後に発生する複数の第２の電流帰還信号の電圧と、に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出している。

第２の実施形態に係る画像形成装置１の構成、高圧電源１０の構成および回路構成、制御基板３０の構成は、第１の実施形態と同様である。

図８は、第２の実施形態において、帯電ＤＣ制御信号、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃ、感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄ０、帯電電流Ｉ_ｏｕｔ、電流帰還信号の電圧ＦＢＶの関係の一例を示すタイミングチャートである。図８において、横軸は時間である。

第２の実施形態では、感光体ドラム６や帯電ローラ２１の劣化等により、感光体ドラム６の一周分の時間ｔ_ＯＰＣで十分に帯電しきれない（すなわち、感光体ドラム６の表面電位Ｖ_ｄが収束しない）場合を考慮し、感光体ドラム６の２周分の時間（２×ｔ_ＯＰＣ）で十分帯電したものと仮定している。

帯電ＤＣ制御信号が制御基板３０から入力されると、帯電ＤＣ電圧Ｖ_ｃが出力し、これに伴い感光体ドラム６がＶ_ｃに帯電する。（１－１）式に従って。電流検出抵抗１０６には、感光体ドラム６の一周分の時間ｔ_ＯＰＣの帯電電流Ｉ_ｏｕｔ＿１’と、内部電流Ｉ_ＩＮＴが流れ、（７－１）式に従って、第１の電流帰還信号の電圧ＦＢＶ＿１’が発生する。

帯電ＤＣ制御信号のオンから感光体ドラム６の一周分の時間ｔ_ＯＰＣ経過後、帯電された感光体ドラム６が帯電ローラ２１と接するが、感光体ドラム６および帯電ローラ２１の劣化により、Ｖ_ｄ０＜Ｖ_ｃとなるため、（１－１）式のＩ_ｏｕｔ＝Ｉ_ｏｕｔ＿２’（≠０）となり、その分の電流帰還信号の電圧ＦＢＶが発生する。当該電圧を、ＦＢＶ＿２’とすると、ＦＢＶ＿２’は（７－２）式で示される。

帯電ＤＣ制御信号のオンから感光体ドラム６の二周分の時間（２×ｔ_ＯＰＣ）経過後、Ｖ_ｃに帯電された感光体ドラム６が帯電ローラ２１と接するため、（１－１）式のＶ_ｄ０＝Ｖ_ｃとなり、Ｉ_ｏｕｔ＝０となる。（２－４）式のうち、Ｉｏｕｔ＝０となるが、内部電流Ｉ_ＩＮＴは流れるため、その分の電流帰還信号の電圧ＦＢＶが発生する。当該電圧を、ＦＢＶ＿３’とすると、ＦＢＶ＿３’は（７－３）式で示される。

上記の例の場合、感光体ドラム６をＶ_ｃに帯電させるのに必要な電流はＩ_ｏｕｔ＿１＋Ｉ_ｏｕｔ＿２と言える。このため、演算処理部３０２は、（７－４）式に示すように、「ＦＢＶ＿１’＋ＦＢＶ＿２’－２×ＦＢＶ＿３’」（ΔＦＢＶ）を算出することで、帯電電圧Ｖ_ｏｕｔ、ブリーダ抵抗の抵抗値Ｒ_ＩＮＴに依存しないでΔＦＢＶを算出することができる。このため、帯電電圧Ｖ_ｏｕｔ、ブリーダ抵抗の抵抗値Ｒ_ＩＮＴのばらつきの影響を無視することができ、帯電電流Ｉ_ｏｕｔの検出精度を向上させることができる。

上記を一般化すると、感光体ドラム６を十分帯電させるのにＮ周分必要な場合、感光体ドラム６のＮ周目の電流帰還信号の電圧をＦＢＶ_Ｎとすると、演算処理部３０２は、ΔＦＢＶを、（８－１）式により算出することができる。

そして、演算処理部３０２は、（２－５）式により、ΔＦＢＶから帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出すれば、感光体ドラム６を十分帯電させるのに必要な帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出することができる。

Ｎ周の決定方法は、例えば、Ｎ周目の電流帰還信号の電圧（ＦＢＶ_Ｎ）とＮ－１周目の電流帰還信号の電圧（ＦＢＶ_Ｎ－１）の差（ΔＦＢＶ_{Ｎ＿Ｎ－１}）が、所定の閾値（Ｖ_ｔｈ）以下になった場合、すなわち、（８－２）式が成立する場合に、感光体ドラム６が十分帯電したと判断する等が考えられる。ただし、Ｎ周の決定方法はこれに限定されるものではない。

本実施形態では、帯電ＤＣバイアスのみの場合及びＡＣ＋ＤＣ重畳バイアスの場合、いずれの帯電方式でも実現可能であるが、一般的にＡＣ＋ＤＣ重畳バイアスの方が感光体ドラム６の表面電位を十分に帯電させることができるため、ＡＣ＋ＤＣ重畳バイアスの方がＮは小さくなる。

感光体ドラム６の一周分の印加電圧平均値を使って制御すると低温低湿下だと1周では感光体ドラム６の表面電位が目標の電位にならずに制御誤差が発生する場合がある。

このため、本実施形態では、高圧電源１０から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号の電圧ＰＢＶ＿１と、高圧電源１０からの出力開始から、感光体ドラム６が複数周回転した場合の複数周ごとの時間経過後に発生する複数の第２の電流帰還信号の電圧と、に基づいて出力電流である帯電電流Ｉ_ｏｕｔを算出している。

従って、本実施形態によれば、低温低湿下における帯電ローラ２１の劣化時（経時ローラ使用時等）等、感光体ドラム６に電位が乗りにくい状態下でも、高精度に出力電流を算出することができる。このため、この結果、本実施形態によれば、低温低湿下においても、単純な回路構成で、高精度に感光体ドラム６表面電位を所望の電位に制御することができる。

なお、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用した例を挙げて説明するが、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

１ 画像形成装置
６ 感光体ドラム
１０ 高圧電源
２１ 帯電ローラ
３０ 制御基板
１０１ 帯電ＤＣバイアス生成部
１０２ 帯電ＡＣバイアス生成部
１０３ 帯電ＤＣ電流検知部
１０５ ブリーダ抵抗
１０６ 電流検出抵抗
１０７ 電圧モニタ
１０８ 制御部
１０９ 駆動回路

特開２０００－８１７７３号公報

Claims (6)

1. 像担持体と、
   定電圧制御された電圧を生成する電源と、
   前記電源により生成された電圧が印加される電圧印加部材と、
   前記電源から前記電圧印加部材に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電源の出力電圧を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記電流検出部から、前記電源から出力開始直後に発生する第１の電流帰還信号と、前記電源からの出力開始から所定時間経過後に発生する第２の電流帰還信号とを取得し、前記第１の電流帰還信号と前記第２の電流帰還信号とに基づいて出力電流を算出する、
   画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１の電流帰還信号の電圧と、前記電源からの出力開始から、前記所定時間として前記像担持体が一周回転した時間の経過後に発生する前記第２の電流帰還信号の電圧と、の差に基づいて前記出力電流を算出する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第１の電流帰還信号の電圧と、前記電源からの出力開始から、前記所定時間として前記像担持体が複数周回転した場合の前記複数周ごとの時間経過後に発生する複数の前記第２の電流帰還信号の電圧と、に基づいて前記出力電流を算出する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、算出した出力電流から前記像担持体の表面電位を検知する、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
5. 前記電源は、直流と交流の重畳バイアスを出力する、
   請求項１～４のいずれか一つに記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体と前記電圧印加部材と間に空隙が設けられ、前記像担持体が前記電圧印加部材と非接触で帯電される、
   請求項１～５のいずれか一つに記載の画像形成装置。

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