JP4314051B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、より詳しくは、像担持体の帯電を行なう画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置は、周知のようにドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）表面を所定の電位に均一に帯電処理する工程を含んでいる。従来、帯電手段としては、細いコロナ放電ワイヤに高圧を印加して発生するコロナを感光ドラム表面に作用させて帯電を行なう、非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から有利な接触帯電方式が主流となりつつある。この方式は、例えばローラ帯電部材（以下、帯電ローラと記す）を感光ドラム表面に当接し、この帯電ローラに電圧を印加して感光ドラムを帯電する方式である。帯電ローラに対する印加電圧は直流電圧のみでも良いが、交流電圧を印加し、プラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一に行なわせることができる。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の放電開始しきい値電圧（帯電開始電圧）以上のピーク間電圧を有する交流電圧と、直流電圧（直流オフセットバイアス）とを重畳した振動電圧を印加することにより、被帯電体の帯電を均一に行なわせる効果があり、均一な帯電を行なうことが知られている。上記帯電ローラに、正弦波交流電圧の出力電圧を印加すると、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流とが流れ、これらが合計された電流が帯電ローラに流れる。この際、安定した帯電を得るためには放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に分かっている。図２０は帯電ローラに電圧（Ｖｃ）を印加した場合の、帯電ローラに流れる電流（Ｉｃ）の特性を表した図である。なお、Ｖｃは交流電圧のピーク電圧値、電流は交流電流の実効値で表している。帯電電圧（Ｖｃ）の振幅を徐々に上昇させると、これに伴って帯電電流が流れる。所定電圧（Ｖｈ）以下では、交流電圧の振幅と出力電流は略比例している。これは、抵抗負荷電流と容量負荷電流は電圧振幅に比例し、且つ電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず、放電電流が流れないためである。そして、更に印加電圧を大きくしていくと所定電圧（Ｖｈ）で放電現象が始まり、帯電電流（Ｉｃ）も比例関係から外れ、放電電流（Ｉｓ）分だけ多く流れるようになる。安定した帯電を得るためには、この放電電流（Ｉｓ）が所定値以上となるように、帯電電圧（Ｖｔ）を設定すればよい。しかしながら、感光ドラムへの放電量（Ｉｓ）が増えた場合、感光ドラム削れ等の感光ドラム劣化を促進するとともに、放電生成物による高温高湿環境での画像流れ等の異常画像が発生する場合があった。よって、安定した帯電を得られ、かつ前記問題を解決するためには、必要最小限の電圧印加により、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を最小限とする必要がある。しかし、実際には感光ドラムへの印加電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、感光ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。低温低湿環境（以下Ｌ／Ｌ環境と記す）では材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となるが、このＬ／Ｌ環境において帯電均一性が得られる最低の電圧値においても、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）で帯電動作を行った場合、逆に材料が吸湿し抵抗値が低下するため、帯電部材は必要以上の放電を起こすことになる。この結果、放電量が増加すると、画像不良の発生、トナー融着の発生、感光ドラム表面の劣化による感光ドラム削れ・短命化などの問題が起こる。放電量の変化による不具合は、前述の環境変動による原因の他に、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による感光ドラムの静電容量変動、画像形成装置本体の高圧発生装置の特性ばらつきなどでも発生することが判っている。このような放電量の変化を抑制するために、「放電電流制御方式」が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方式は帯電部材に印加する交流電圧を可変な構成とし、放電現象が開始する電圧（Ｖｈ）以下での電圧レベルと、（Ｖｈ）以上の電圧レベルの少なくとも２点以上において、それぞれの交流電流値を電流検出手段で検出し、検出した交流電流値から、最適な放電量となる交流電圧値を算出し、帯電部材に印加する交流電圧の電圧レベルを決定する方法である。図２０において丸印で示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点は、検出を行うポイントを示している。放電現象が開始する電圧（Ｖｈ）以下の電圧でＡ，Ｂの２点をサンプルすることで、放電電流が発生しない領域の帯電交流印加電圧（Ｖｃ）と帯電電流（Ｉｃ）の特性が測定される。同様にＣ，Ｄの２点をサンプルすることで放電電流が発生する領域におけるＶｃとＩｃの特性が測定される。このような方法で得られた２つの特性ラインの関係から放電電流値を所定レベルとするための帯電交流電圧のレベルを算出し、これに応じて帯電交流電圧を制御することで、放電量の変動を抑制する制御を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０１９２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放電量制御方式では、下記のような問題があった。
【０００５】
（１）電流検出手段が検出した検出値に誤差が生じた場合、放電電流の制御精度が大きく悪化してしまう。
前述の通り、従来の放電電流制御では、放電開始電圧（Ｖｈ）以下のポイント（図２０におけるポイントＡ、Ｂ点）で検出した帯電交流印加電圧（Ｖｃ）と帯電電流（Ｉｃ）の特性と、放電開始電圧（Ｖｈ）以上のポイント（図２０におけるポイントＣ、Ｄ点）で検出したＶｃとＩｃの特性の、２つの特性関係から放電電流を算出する。しかしながら、Ａ，Ｂ点とＣ，Ｄ点では電流のレベルの差が大きいため、検出値に誤差が生じた場合、放電電流値の算出値に大きな誤差が発生する。これにより、最適な放電電流値の制御が行えないという問題があった。
【０００６】
（２）連続プリント動作を行った場合、放電電流が変化してしまう問題があった。
プリント動作を連続で行う連続プリントモードで行った場合、感光ドラム周辺で温度上昇が発生し、帯電ローラへの印加電圧と放電電流の関係が変化し、放電電流値が変動してしまう。これにより、最適な放電電流値の制御が行えないという問題があった。この問題に対しては、連続プリントモード時に所定間隔でプリント動作を一定期間停止し、帯電交流電圧を放電開始電圧（Ｖｈ）以下に下げて交流電流検知を行い、最適な放電電流設定を再度設定する方法が考えられるが、画像形成装置のプリント速度が低下してしまうことから、有効な対策とはならなかった。
【０００７】
そこで本発明においては、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず高精度で所定の放電量を生じさせ画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行うこと、連続プリント時においても帯電部材の特性変動等に関らずプリント速度を低下させることなく高精度で所定の放電量を生じさせ画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行うこと、これにより、長期間にわたり高画質、高品質を安定して維持することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置により達成される。要約すれば、像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで該像担持体を帯電し、該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記帯電部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記帯電部材に前記交流電圧が印加されることにより前記帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流値が所定値となるように前記電圧印加手段から前記帯電部材に印加する前記交流電圧を制御する定電流制御手段と、前記交流電圧の第１ピーク電圧値を検出する第１電圧検出手段と、前記交流電圧に歪みが発生した際に、歪みが発生した前記交流電圧の値に基づいて該交流電圧の第２ピーク電圧値を検出する第２電圧検出手段と、前記第１電圧検出手段によって検出される前記第１ピーク電圧値と、前記第２電圧検出手段によって検出される前記第２ピーク電圧値とに基づいて、画像形成時に前記帯電部材に流れる放電電流値が所定値になるように前記帯電部材に印加する前記交流電圧を設定する設定手段と、を備えることで達成される。
ここで、前記第２電圧検出手段が検出する前記第２ピーク電圧値は、前記歪みが発生した前記交流電圧の値を微分して得られた値であってよい。また、前記設定手段は、前記電圧印加手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を前記帯電部材に印加した際に、前記第１電圧検出手段及び前記第２電圧検出手段が検出する各検出値の差分値を算出して、算出した該差分値が所定値になるように前記交流電圧を設定すること、或いは、前記電圧印加手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を前記帯電部材に印加した際に、前記帯電手段に流れる電流値と前記第１電圧検出手段及び前記第２電圧検出手段が検出する各検出値とを用いて算出した放電電流値が所定値になるように前記交流電圧を設定することができる。
さらに、像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで該像担持体を帯電し、該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記帯電部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記帯電部材に前記交流電圧が印加されることにより前記帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流値が所定値となるように前記電圧印加手段から前記帯電部材に印加する前記交流電圧を制御する定電流制御手段と、前記交流電圧のピーク電圧の値を検出する第１電圧検出手段と、前記交流電圧が所定位相となる期間における該交流電圧の変位を検出する第２電圧検出手段と、前記第１電圧検出手段によって検出される前記ピーク電圧値と、前記第２電圧検出手段によって検出される検出値とに基づいて、画像形成時に前記帯電部材に流れる放電電流値が所定値になるように前記帯電部材に印加する前記交流電圧を設定する設定手段と、を備えることで達成される。
ここで、前記所定位相となる期間とは、前記交流電圧のゼロクロスタイミングからの所定期間であって、前記第２電圧検出手段は、前記所定期間における交流電圧の変位レベルを検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態および第２〜第４実施形態のレーザビームプリンタ１００の構成図である。レーザビームプリンタ１００は記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ、デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流にはデッキ１０１と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知するする給紙センサ１０７、さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０９、レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。また、レジストローラ対の下級には、後述するレーザスキャナ部１１１からのレーザ光に基づいて感光ドラム１上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２と、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材１１３（以後転写ローラと記す）、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材１１４（以後除電針と記す）が配設されている。さらに、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のハロゲンヒータ１１６を備えた定着ローラ１１７と加圧ローラ１１８対、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ、定着部から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されており、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ、記録紙を排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。一方記録紙Ｐの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対、反転ローラへの紙搬送状態を検知する反転センサ、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５、両面反転部の記録紙Ｐ搬送状態を検知する両面センサ１２６、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。また、レーザスキャナ部１１１には、後述外部装置１２８から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１２９、レーザユニット１２９からのレーザ光を感光ドラム１上に走査するためのポリゴンミラー１３０とスキャナモータ１３１、結像レンズ群１３２、および折り返しミラー１３３により構成されている。そして、プロセスカートリッジ１１２は公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム１、帯電部材である帯電ローラ２と現像ローラ１３４、トナー格納容器１３５等を具備しており、レーザビームプリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。また、図中３は高圧電源部であり、後述する帯電高圧回路の他に、現像ローラ１３４、転写ローラ１１３、除電針１１４に所望の電圧を給電する高圧回路を有している。
【００１０】
１３６はメインモータで、各部に動力を供給している。さらに、４はレーザビームプリンタ１００を制御するプリンタ制御部であり、ＲＡＭ５ａ、ＲＯＭ５ｂ、タイマ５ｃ、デジタル入出力ポート（以下Ｉ／Ｏポートと記す）５ｄ、アナログ−デジタル変換入力ポート（以下Ａ／Ｄポートと記す）５ｅ、デジタル−アナログ出力ポート（以下Ｄ／Ａポートと記す）５ｆ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）５、および各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。プリンタ制御部４はインターフェイス１３８を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置１２８に接続されている。次に図２の帯電出力回路の回路図に基づいて帯電高圧出力制御を説明する。帯電出力回路は直流高圧に交流高圧が重畳された帯電高圧を生成し、図の出力端子２９９より出力するものである。出力端子は感光ドラムに当接した帯電ローラに接続されている。ＣＰＵ２４５のＩ／Ｏポート２４５ｄからクロックパルス（ＰＲＩＣＬＫ）が出力されると、プルアップ抵抗２６０、ベース抵抗２３８を介してトランジスタ２３９がスイッチング動作し、プルアップ抵抗２３７と、ダイオード２４０を介して接続されているオペアンプ２６５の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと後述する高圧トランス２０４に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として高圧交流電圧レベルも大きくなる。クロックパルスはコンデンサ２２４を介し、抵抗２２３〜２３２、コンデンサ２１６〜２２０と、オペアンプ２１７，２２０によって構成されるフィルタ回路２３５に入力され、該フィルタ回路２３５からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。そしてこの出力はプッシュプルの高圧トランスドライブ回路２０５を介して高圧トランス２０４の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。また、高圧トランス２０４の二次側の一方は抵抗２４６を介して直流高圧発生回路２４７に接続されていることにより、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧バイアスが出力保護抵抗２０３を介して出力端子２９９より出力され、帯電ローラ２に給電されている。
【００１１】
次に、交流高圧回路の電流検知部について説明する。前述の交流高圧発生回路の駆動によって発生した交流電流は、コンデンサ２４８を通過し、矢印Ａ方向の半波はダイオード２５０、矢印Ｂ方向の半波はダイオード２４９を介して流れる。ダイオード２５０を通過した矢印Ａ方向の半波はオペアンプ２５６、抵抗２５３、コンデンサ２５２で構成された積分回路に入力され、直流電圧に変換される。オペアンプ２５６の出力端子電圧（Ｖ１）は（１）式の様な特性となる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
ここで、Ｉｍｅａｎは交流電流の半波の平均値、Ｒｓは抵抗２５３の抵抗値、Ｖｔはオペアンプ２５６の正入力に入力されている電圧である。オペアンプ２５６の出力はオペアンプ２６５の正入力に接続され、負入力に接続された電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）のレベルと比較される。電流制御信号は交流電流レベルを設定する信号である。ここで、オペアンプ２６５の出力電圧（Ｖ１）が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）よりも大きい場合はオペアンプ２６５の出力が大きくなる。前述した様に、オペアンプ２６５の出力が大きくなると、フィルタ回路２３５に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり、高圧交流電圧は大きくなる。
【００１４】
このような構成とすることで、高圧交流電圧のレベルは、交流電流が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）に応じた値となるように制御される。即ち、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴに応じた定電流制御が行われる。
【００１５】
次に、帯電出力回路の電圧検出部について説明する。本帯電出力回路においては、電圧検出回路Ａ、電圧検出回路Ｂの２つの電圧検出回路が設けてある。
【００１６】
（Ａ）電圧検出回路Ａ
電圧検出回路Ａは帯電交流電圧のピーク電圧を検出する。帯電出力電圧はコンデンサ２７１、抵抗２７２、および抵抗２７３によって分圧され、低い電圧レベルに変換されてオペアンプ２８１の正入力に入力される。オペアンプ２８１は正負の両電源で駆動するものであり、入力端子には正／負の両極性の電圧が入力でき、出力端子に正／負の両極性の電圧を出力可能な仕様である。後述のオペアンプ２７８、１００３も同様の仕様である。
【００１７】
また、コンデンサ２７１のインピーダンスは抵抗２７２と抵抗２７３の合計のインピーダンスよりも十分に小さく、コンデンサ２７１間で生じる位相差が小さくなるように設定されている。更に、直流高圧電圧はコンデンサ２７１によって遮断されるため、オペアンプ２８１の正入力には交流成分のみが入力される。変換された交流電圧は更にオペアンプ２８１で構成されたボルテージフォロア回路を通過し、ダイオード２８８、コンデンサ２８９、抵抗２９０で構成されたピークホールド回路により、帯電交流電圧のピーク値に応じた直流電圧に変換された後、ＣＰＵ２４５のアナログ入力端子２４５ｆに入力される。（検出信号名：ＰＲＩＶＳ）
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）は帯電交流波形と電圧検出回路Ａの検出値との関係を示したものである。図３（ａ）は交流波形が正弦波の場合である。この場合はＶｐ１が電圧検出回路Ａによって検出される。一方、図３（ｂ）は交流波形に歪みが発生した場合の波形である。破線は正弦波である図３（ａ）の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが発生し、ピーク電圧は、歪みが発生しない場合のＶｐ１よりも低下している。この場合は電圧検出回路ＡによってＶｐ２の値が検出される。
【００１９】
帯電交流電圧のピーク値をＶｐ、ダイオード２８８の順方向降下電圧値をＶｆとして、検出信号ＰＲＩＶＳのレベルは（２）式で表せる。
【００２０】
【数２】
【００２１】
ここでλは抵抗２７２，２７３，コンデンサ２７１で決定する定数であり、（３）式で表せる。
【００２２】
【数３】
【００２３】
（３）式でＲ２７２は抵抗２７２の抵抗値、Ｒ２７３は抵抗２７３の抵抗値、Ｃ２７１はコンデンサ２７１の静電容量値を表す。以下、同様の表現方法で表記する。なお、ｆは帯電交流高圧の周波数である。
【００２４】
（Ｂ）電圧検出回路Ｂ
電圧検出回路Ｂは帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧を検出する。
帯電出力電圧はコンデンサ２７５、および抵抗２７６によって分圧され、低い電圧レベルに変換されてオペアンプ２７８の正入力に入力される。ここで、コンデンサ２７５のインピーダンスを抵抗２７６のインピーダンスよりも十分に大きく設定することで、オペアンプ２７８の入力部には、帯電交流電圧の微分値に相当する交流電圧が供給される。この交流電圧はオペアンプ２７８で構成されたボルテージフォロア回路を通過し、ダイオード２８４、コンデンサ２８５、抵抗２８６で構成されたピークホールド回路により、帯電交流電圧の微分値のピークに応じた直流電圧に変換された後、ＣＰＵ２４５のアナログ入力端子２４５ｆに入力される。（検出信号名：ＰＲＩＤＶＳ）
【００２５】
図３（ｃ）は帯電交流波形と電圧検出回路Ｂの検出値との関係を示したものである。図３（ｃ）は交流電圧波形（図３（ｂ））の微分波形を示している。破線部は正弦波の形状を示す。図３（ｂ）で歪みが発生しているピーク付近の領域では、図３（ｃ）の微分波形も正弦波が歪んだ波形となっている。一方、図３（ｂ）で歪みが発生していない位相の領域では、図３（ｃ）の微分波形も正弦波波形となり、図３（ｃ）の微分波形のピーク電圧は図３（ｂ）の波形のＶｐ１と同じ値となる。即ち、電圧検出回路Ｂは、歪みが発生した図３（ｂ）の帯電交流波形においても、歪みがない場合と同一の検出値Ｖｐ１と同一電圧を検出することができる。帯電交流電圧微分値のピーク値をＶｐ’とした場合の電圧検出回路Ｂの検出信号ＰＲＩＤＶＳのレベルは（４）式で表せる。
【００２６】
【数４】
【００２７】
ここで、Vfはダイオード２８４の順方向電圧である。また、φは抵抗２７６，コンデンサ２７５で決定する値であり、（５）式で表せる。
【００２８】
【数５】
【００２９】
なお、上記電圧検出回路Ａと電圧検出回路Ｂで用いている抵抗２７２，２７３，２７６およびコンデンサ２７１，２７５の値を定数φと定数λが同一の値となるように設定することで、検出値ＰＲＩＶＳとＰＲＩＤＶＳの検出レンジを一致させている。
【００３０】
次に、本実施形態の画像形成装置のプリント動作時における帯電高圧制御方法について説明する。
【００３１】
図４は本画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。装置本体１００のメイン電源がオンされると、定着装置を駆動して定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、その後にスタンバイ状態となる。次に、プリント開始の命令をパーソナルコンピュータ等の外部装置１２８から受けると、所定の印字準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録紙にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行した後、２枚目以降のプリント工程に移る。最後（Ｎ枚目）の記録紙のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。本実施形態の画像形成装置においては、前多回転工程期間およびプリント工程又は紙間工程において帯電交流高圧レベルを決定する処理を実行し、その結果に基づいてプリント動作時の帯電交流高圧を制御する。
【００３２】
図５は帯電ローラに帯電交流高圧を印加した場合の、帯電交流電流（縦軸）、帯電交流電圧ピーク値および帯電交流電圧微分値のピーク値（横軸）の特性を表している。図５中、ＬＩＮＥ−Ａは帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電流の特性、ＬＩＮＥ−Ｂは帯電交流微分値のピーク値と帯電交流電流の特性を表す。帯電交流電流は帯電交流電流の半波の平均電流値で示してある。帯電交流電圧のピーク値は前述の電圧検出回路Ａで検出され、帯電交流電圧微分値のピーク値は前述の電圧検出回路Ｂで検出される。帯電ローラへの帯電交流電圧を上げていくと、ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂともに、交流電圧に比例して帯電電流が直線的に上昇する。この領域は放電が発生しない領域（非放電発生領域）であり、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。更に帯電交流電圧を上昇させると、放電現象が発生する領域（放電発生領域）となり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流が流れる。非放電発生領域と放電発生領域の境界点では、帯電電流値は不連続であり、それぞれの領域においては交流高圧のレベルに対しほぼ直線的に変化する。一方、ＬＩＮＥ−Ｂは放電発生に関係なく両領域領域にわたって、交流高圧のレベルに対し連続的に直線的に変化する。放電発生領域におけるＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性の違いは、放電開始によって発生する帯電交流電圧波形の歪みによって生じる。帯電交流電圧が放電開始電圧を超えると、交流電圧のピーク付近のタイミングで放電が発生し放電電流が流れる。この放電電流は急激な立ち上がりで瞬間的に流れる。帯電交流電圧を生成する高圧トランス２０４に放電電流が流れると、高圧トランス２０４のリーケージインダクタンスの作用により高圧トランス２０４の出力端子間に電圧降下が発生するため、出力電圧波形に歪みが生じる。この時の波形は、前述の図３（ｂ）の形状となる。帯電交流電圧に歪みが発生することで、前述した理由により帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧微分値のピーク値に差が生じ、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性に差が生まれる。ＬＩＮＥ−Ｂの特性は放電の有無に関わらず、交流高圧のレベルに対し直線的に変化し、放電電流を除いた帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流の特性と同様の直線的な特性となる。したがって、図５においてＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの差が放電電流Ｉｓとなる。本実施形態における帯電電圧制御では、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を検出し、検出した２つの特性から放電電流のレベルが所定の値となる帯電電流Ｉｃを算出し、その結果に基づいてプリント動作時の帯電交流高圧を制御する。ラインの特性算出は、図５において▲１▼ａと▲１▼ｂの２点のサンプリングによりＬＩＮＥ−Ａの特性を算出し、▲２▼ａと▲２▼ｂの２点のサンプリングによってＬＩＮＥ−Ｂの特性を算出する。前記４点は全て放電が発生する領域内で設定する。以下に、帯電交流高圧レベルを決定する一連の処理について説明する。
【００３３】
（１）前回転工程期間における処理
画像形成装置がスタンバイ状態からプリントに移行する場合は、前回転工程期間において帯電交流高圧レベルの決定処理方法を行う。前回転工程期間における一連の処理について図６を用いて説明する。
【００３４】
Ｓ６０２で帯電直流高圧をＯＮする。次にステップＳ６０３〜Ｓ６０８で４点のサンプリングを実行する。図７はそれぞれのサンプリングのポイントを表したものである。図７の▲１▼ａ、▲１▼ｂ、▲２▼ａ、▲２▼ｂは、それぞれ前述の図５における▲１▼ａ、▲１▼ｂ、▲２▼ａ、▲２▼ｂに相当する。まず、ステップＳ６０３〜Ｓ６０５で▲１▼ａ、▲１▼ｂのポイントのサンプリングを行う。ステップＳ６０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ１に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮ信号をＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。続いてステップＳ６０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ１とする。更に、ステップＳ６０５で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶｂ１とする。ステップＳ６０６〜Ｓ６０８では▲２▼ａ，▲２▼ｂのサンプリングを行う。ステップＳ６０６で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定をＶｃ１からＶｃ２に変更し帯電交流電圧を出力を変更する。ステップＳ６０７で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ２とする。ステップＳ６０８で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶｂ２とする。続いて、前述の方法でサンプリングした４点を用いて、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を計算する（Ｓ６０９）。ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂの特性はそれぞれ下記のような１次式で近似できるものとみなし、サンプリングした４点から（６），（７）式の定数α、β、γ、θを算出する。
【００３５】
【数６】
【００３６】
次に、（６），（７）式から、放電電流値が所定の値となる、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値Ｖｃ０定を算出する（Ｓ６１０）。前述した通り、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの差が放電電流に相当する。所定放電電流値に相当するＰＲＩＣＮＴ信号のレベル幅をΔＶｃとすると、Ｖｃ０は（８）式で表せる。
【００３７】
【数７】
【００３８】
なお、所定放電電流値に相当するＰＲＩＣＮＴ信号のレベル幅をΔＶｃの値はＣＰＵ２４５内のＲＯＭ２４５ｂに予め記憶されている。続いて、ステップＳ６１１において電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをステップＳ６１０で算出したＶｃ０に設定することで帯電交流電圧をプリント値に設定して一連の処理を終了する。処理終了後は１枚目のプリント工程に移行する。
【００３９】
（２）プリント工程における処理
前述で説明したのは、スタンバイ状態からプリント開始した１枚目のプリント動作における帯電交流高圧レベルの決定処理方法であった。本実施形態の画像形成装置においては、連続プリントが実行される場合、プリント工程に移行した後にも帯電交流高圧レベルの決定処理を再度行い、これに基いて交流電圧の設定を修正する。この処理はスタンバイ状態からプリント開始後、連続プリントで５０枚プリントされる度に実行される。実行の判断は、ＣＰＵ２４５内部に設けられたプリント枚数をカウントするカウンタ値に基いて行われる。プリント工程期間における帯電交流高圧レベルの修正処理について図９を用いて説明する。修正処理は前述の前回転工程期間で行った場合と同様に、４点のサンプリングを行い、ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂの特性を再度検出することで放電電流が所定値となる電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値を算出す。図８は本処理におけるＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂのサンプリングのポイントを示したものである。まずステップＳ９０２〜Ｓ９０３では電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを現状値Ｖｃ０に設定してサンプリングを行う。ここでいう現状値Ｖｃ０とは、本処理を実行する直前に実行した交流電圧レベルの決定処理で算出されたＰＲＩＣＮＴの設定である。電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳと電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行い。それぞれの読み込み値をＶａ１’，Ｖｂ１’とする。続いて、ステップＳ９０４〜Ｓ９０６では電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値をＶｃ０に対してＶｋ増加させてサンプリングを実行する。即ち、帯電交流電圧を現状値よりも高くしてサンプリングを行う。電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳと電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行い。それぞれの読み込み値をＶａ２’，Ｖｂ２’とする。ここで、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定を現状値Ｖｃ０に対して、帯電電流レベルが大のポイントでサンプリングを行うのは、放電電流量を上げて感光ドラム上の帯電量を増加させ、帯電交流電圧レベル変更による画像不良等の発生を防ぐためである。現状値Ｖｃ０に対して帯電電流レベルを小さくするポイントでサンプリングを行った場合、感光ドラム上の帯電量が低下して画像不良が発生する可能性がある。続いて、前回転工程で行った処理と同様に、サンプリングした４点を用いて、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を計算し（Ｓ９０７）、更に放電電流値が所定の値となる電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値Ｖｃ０’を算出する（Ｓ９０８）。続いて、ステップＳ９０９で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定をＶｃ０からＶｃ０’に変更し、帯電交流電圧の出力を変更して一連の処理を終了する。処理終了後、前述のプリント枚数をカウントするカウンタはリセットされ、再び５０枚プリントされた時点で、同様の処理を行う。
【００４０】
以上、説明した通り、本実施形態における帯電高圧制御では、帯電交流電圧微分値のピーク値を測定して前記測定値を用いてニップ電流の検出を行う。このような構成とすることで、ニップ電流を放電発生領域内で検出することが可能となり、放電電流量を高精度で制御することが実現できる。よって環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。更には、連続プリント時においては帯電電流を現状値よりも低下させることなく、放電電流量の再設定処理を行うことが可能となり、連続プリント時においても環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では帯電交流電圧の微分値のピーク値を検出することでニップ電流の検出を行った。第２実施形態では交流電圧の所定位相区間での変位幅からニップ電流の検出を行うことを特徴とする。
【００４２】
図１０は第２施形態の帯電出力回路の回路図であり、その基本構成は第１実施形態の回路と同じである。
【００４３】
第１実施形態と異なるのは、第１実施形態の微分電圧検出回路である電圧検出回路Ａがなく、交流波形の正極と負極が切り替わるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１００９を備えているのと、帯電交流電圧の瞬時値を検出する回路を備えている構成となっている点である。帯電交流電圧はコンデンサ１００１、抵抗１００２、抵抗１００５、抵抗１００４、抵抗１００７を介してコンパレータ１００３に接続されている。コンデンサ１００１の容量は、抵抗１００２、抵抗１００４、抵抗１００５、抵抗１００７の合成抵抗値に対して十分にインピーダンスが小さくなる値に設定されている。よって、コンデンサ１００１間での位相のずれ量は小さく、コンパレータ１００３の正入力および負入力には、出力電圧端子と同位相の交流信号が入力される。帯電交流電圧が正極性の電圧の場合はコンパレータ１００３の負入力の電位が性入力の電位よりも高くなり出力は０Ｖとなり、負極性の場合はコンパレータ１００３の負入力の電位が性入力の電位よりも低くなり出力は５Ｖとなる。なお、ダイオード１００６はコンパレータ１００３の電位が所定電圧以下となるのを防ぐために設けられている。コンパレータ１００３の出力はゼロクロス検出回路１００９の検出信号ＰＲＩＺＥＲＯとしてＣＰＵ２４５に接続されている。検出信号ＰＲＩＺＥＲＯはＣＰＵ２４５のＩ／Ｏポート２４５ｄの入力信号の立下りエッジで割り込みが発生する外部割込み端子に入力されている。図１１は帯電交流電圧の波形とゼロクロス検出信号ＰＲＩＺＥＲＯのタイミングチャートである。帯電交流電圧が負極性のタイミングではＰＲＩＺＥＲＯ信号はＣＰＵ２４５のＨＩＧＨレベルである５Ｖとなる。交流電圧が負極製から正極性に変化するタイミングでＰＲＩＺＥＲＯ信号は０Ｖに切り替わる。即ち、帯電交流電圧のゼロクロスのタイミングをＣＰＵ２４５で読み込むことができる構成となっている。更に、ＣＰＵ２４５の内部タイマを用いて、ＰＲＩＺＥＲＯの立下がりタイミングから所定時間φ後のタイミングを検知することができる。第２実施形態の画像形成装置においては、帯電交流電圧回路の位相が３０ｄｅｇに相当するタイミングφｔを検出し、そのタイミングにおける交流電圧レベルＶｔを検知する。φｔの大きさは、帯電交流電圧に発生する波形歪みの大きさを考慮し、歪みがφｔの範囲では発生しないように値を設定する。
【００４４】
φｔは帯電交流電圧の周波数をｆとして（９）式で表せる。
【００４５】
【数８】
【００４６】
また、Ｖｔの検出はＣＰＵ２４５のＡ／Ｄポート２４５ｆに入力される瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳで行う。
【００４７】
瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳ信号は帯電交流電圧の瞬時電圧に応じたレベル信号であり、電圧検出回路Ａのコンデンサ２７１、抵抗２７２、抵抗２７３によって分圧された帯電交流電圧を、オペアンプ１０１３で構成されたボルテージフォロア回路とダイオード１０１１を介して変換したものである。ダイオード１０１１は電圧検出回路Ａのダイオード２８８と同じ特性のものを使用することで、ＰＲＩＲＶＳと電圧検出回路Ａの出力信号ＰＲＩＶＳは同じ検出レンジとなっている。帯電交流電圧波形、φｔ、Ｖｔの関係を図１２に示す。図中、破線部は正弦波を示しており、そのピーク値はＶａ１である。帯電交流電圧は第１実施形態で説明したのと同様にピーク付近で歪みが発生しており、ピーク値Ｖａ２は正弦波のピーク値Ｖａ１よりも小さい値となっている。なお、帯電交流電圧の波形歪みはφｔの範囲では発生していない。φｔは正弦波の３０ｄｅｇの位置におけるタイミングであることから、３０ｄｅｇにおける電圧レベルＶｔと正弦波のピーク値Ｖａ１では（１０）式の関係が成り立つ。
【００４８】
【数９】
【００４９】
即ち、φｔのタイミングにおける電圧レベルＶｔの２倍値が正弦波のピーク値Ｖａ１となる。
【００５０】
正弦波のピーク値と帯電交流電流の特性は、第１実施形態の図５におけるＬＩＮＥ−Ｂの特性と同じになることから、Ｖｔの２倍値を用いてニップ電流を測定することができる。第２実施形態における帯電交流出力制御では、Ｖｔを測定しその２倍値からニップ電流の特性を測定し、更に第１実施形態の場合と同様の手順で放電電流値を所定値に制御する。次に、第２実施形態における、前回転工程における帯電交流高圧レベルの決定処理方法一連の処理を図１３に示す。一連の処理の基本的な構成は第１実施形態の場合と同じであるが、特性ラインＬＩＮＥ−Ｂの検出方法のみが異なる。図１４において、ステップＳ１４０２で帯電直流バイアスをＯＮした後、ステップＳ１４０２〜Ｓ１４０８で４点のサンプリングを実行する。サンプリングは図１３における、▲１▼ａ、▲１▼ｂ、▲２▼ａ、▲２▼ｂの４点で行う。図１３（ａ）はＰＲＩＶＳ信号と帯電電流制御信号ＰＲＩＡＣＮＴの特性、図１３（ｂ）はＰＲＩＲＶＳ信号の２倍値であるＰＲＩＲＶＳ×２のラインである。まず、ステップＳ１４０３〜Ｓ１４０５で▲１▼ａ、▲１▼ｂのポイントのサンプリングを行う。ステップＳ１４０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ１に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。続いてステップＳ１４０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ１とする。更に、ステップＳ１４０５で瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳの読み込みを行い、その値を２倍した値をＶｔ１とする。ステップＳ１４０６〜Ｓ１４０８では▲２▼ａ，▲２▼ｂのサンプリングを行う。ステップＳ１４０６で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定をＶｃ１からＶｃ２に変更し帯電交流電圧を出力を変更する。ステップＳ１４０７で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ２とする。ステップＳ１４０８で瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳの読み込みを行い、その値を２倍した値をＶｔ２とする。続いて、ステップＳ１４０９に進み、前述の方法でサンプリングした４点を用いて、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を計算する。ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂの特性はそれぞれ下記のような１次式で近似できるものとみなし、サンプリングした４点から（１１），（１２）式の定数α、β、γ、θを算出する。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
次に、（１１），（１２）式から、放電電流値が所定の値となる、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値Ｖｃ０を算出する（Ｓ１４１０）。
【００５３】
第１実施形態の場合と同様に、所定放電電流値に相当するＰＲＩＣＮＴ信号のレベル幅をΔＶｃとすると、Ｖｃ０は（１３）式で表せる。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
続いて、ステップＳ１４１１において電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをステップＳ１４１０で算出したＶｃ０に設定することで帯電交流電圧をプリント値に設定して一連の処理を終了する。処理終了後は１枚目のプリント工程に移行する。なお、ここでは前回転工程時の処理での適用例を説明したが、プリント工程時での処理についても、第１実施形態の場合と同様に適用することができる。
【００５６】
以上、説明した通り、第２実施形態における帯電高圧制御では、帯電交流電圧の所定区間での変位幅を測定して前記測定値を用いてニップ電流の検出を行う。このような構成とすることで、ニップ電流を放電発生領域内で検出することが可能となり、放電電流量を高精度で制御することが実現できる。よって環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。更には、連続プリント時においては帯電電流を現状値よりも低下させることなく、放電電流量の再設定処理を行うことが可能となり、連続プリント時においても環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態における帯電電圧制御では、帯電交流電圧のピーク値及び帯電交流電圧の微分値のピーク値（横軸）と帯電電流（縦軸）との関係を示している図１５（ａ）において、帯電電流が所定の値Ｉａｃ１となるように帯電ローラに帯電交流電圧を印加し、続いて次のような処理を行なう。
【００５８】
初めに、ＬＩＮＥ−Ａ（帯電交流電圧のピーク値）との交点ａに対応する帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１を電圧検出回路Ａにより検出し、ＬＩＮＥ−Ｂ（帯電交流電圧の微分値のピーク値）との交点ａ'に対応する帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ１'を電圧検出回路Ｂにより検出する。次に、帯電電流Ｉｃを動かして、電圧検出回路Ｂによる検出値Ｖａｃ１'が電圧検出回路Ａによる初めの検出値Ｖａｃ１と同じ値になるときの帯電電流値Ｉａｃ１'を求める。
【００５９】
そして、Ｉａｃ１を示す直線とＬＩＮＥ−Ａの交点ａと、Ｉａｃ１'を示す直線とＬＩＮＥ−Ｂの交点ｂとの差である実放電電流Ｉｓ'のレベルが所定の放電電流Ｉｓとなる帯電電流Ｉａｃ１を算出し、算出結果に基づいてプリント動作時の帯電交流高圧を制御する。これら３点ａ，ａ'，ｂは全て放電が発生する領域内に設定する。以下に、帯電交流高圧レベルを決定する一連の処理について詳細に説明する。
【００６０】
（１）前回転工程期間における処理
画像形成装置がスタンバイ状態からプリントに移行する場合は、前回転工程期間において帯電交流高圧レベルの決定処理を行う。前回転工程期間における一連の処理について図１６を参照して説明する。
【００６１】
まずステップＳ１６０２で、帯電直流高圧をＯＮする。次にステップＳ１６０３〜Ｓ１６０８の処理によって、帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧微分値のピーク値が等しくなる場合（電圧検出回路Ｂによる検出値Ｖａｃ１'が電圧検出回路Ａによる初めの検出値Ｖａｃ１と同じ値になるとき）の帯電電流Ｉｃの値を求める。図１６の処理において「等しくなる場合」とは、差の値が０．０３Ｖ未満としている。ステップＳ１６０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ１に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。また、帯電交流電圧微分値のピーク値Ｖａｃ１'を帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１に近づけるときの電流制御信号の初期値をＶｃ１'＝Ｖｃ１とする。ここで、Ｖｃ１の値は最終的に設定する帯電電流値よりも十分大きな値に設定することにより、後のステップＳ１６０７において減少方向のみの制御を行うことになる。
【００６２】
各パラメータの設定に続いてステップＳ１６０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳ（帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１）の読み込みを行ない、ステップＳ１６０５で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳ（帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ１'）の読み込みを行う。そして、ステップＳ１６０５〜Ｓ１６０８の処理を繰り返し実行し、帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１と帯電交流電圧微分値のピーク値Ｖａｃ１'の差が０．０３Ｖ未満になるまでＶｃ１'の値を０．１Ｖずつ減少させて電流制御信号をＰＲＩＣＮＴに入力する。
【００６３】
図１５（ｂ）は交流電圧のピーク値／交流電圧の微分値のピーク値（横軸）と電流制御信号ＰＲＩＣＮＴ（縦軸）との関係を示す。ステップＳ１６０６を満足するＶｃ１'（Ｖａｃ１との差の絶対値が０．０３Ｖ未満）になったときの帯電電流値をＩａｃ１'とすると、Ｉａｃ１に対応する電流制御信号はＶｃ１であり、Ｉａｃ１'に対応する電流制御信号はＶｃ１'である。そこで、実放電電流Ｉｓ'に対応する電流制御信号の電圧差ＶｉｓをＶｉｓ＝Ｖｃ１−Ｖｃ１'とする。
【００６４】
次に、ステップＳ１６０９〜Ｓ１６１５の処理を実行し、ＬＩＮＥ−Ａ（帯電交流電圧のピーク値）とＬＩＮＥ−Ｂ（帯電交流電圧の微分値のピーク値）の差（放電電流）が所定値Ｉｓになるような帯電電流値を求める。まずステップＳ１６０９において、実放電電流に対する検出電圧Ｖｉｓ＝Ｖｃ１−Ｖｃ１'を求め、ステップＳ１６１０において所定放電電流値Ｉｓに対応する検出電圧差ＶｓとＶｉｓを比較する。実放電電流値（Ｉｓ'＝Ｉａｃ１−Ｉａｃ１'）がＩｓよりも大きい場合、すなわちＶｓ＜Ｖｉｓの場合（Ｖｓ−Ｖｉｓ＞０でないとき）、ステップＳ１６１１に進んでＶｉｓがＶｓより０．０３Ｖ以上大きいか否かを調べる。ここで、大きいとき（Ｖｉｓ−Ｖｓ＜０．０３Ｖでないとき）はステップＳ１６１２に進んでＶｃ１の値を０．１Ｖ減少させてステップＳ１６０３以降の処理を繰り返し実行する。
【００６５】
一方、実放電電流値（Ｉａｃ１−Ｉａｃ１'）がＩｓよりも小さく、かつＶｓ＞Ｖｉｓの場合はステップＳ１６１０からステップＳ１６１３を経てステップＳ１６１４へ進む。すなわち、ステップＳ１６１０においてＶｓ−Ｖｉｓ＞０のとき（Ｖｓ＞Ｖｉｓ）はステップＳ１６１３に進んでＶｓ−Ｖｉｓ＝０か否を調べて、Ｖｓ−Ｖｉｓ＝０でない場合に、ステップＳ１６１４でＶｓがＶｉｓより０．０３Ｖ以上大きいか否かを調べる。ここで、大きいとき（Ｖｓ−Ｖｉｓ＜０．０３Ｖでないとき）はステップＳ１６１５に進んでＶｃ１の値を０．１Ｖ増加させた後、ステップＳ１６０３以降の処理を繰り返し実行する。
【００６６】
ステップＳ１６１３においてＶｓとＶｉｓが等しい場合、あるいは、ステップＳ１６１１またはＳ１６１４においてＶｉｓとＶｓの差が０．０３Ｖ未満であると判断した場合は、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴ＝Ｖｃ１を確定値として帯電電流Ｉａｃ１が出力され、放電電流は所定値Ｉｓにより制御され、１枚目のプリント動作に以降する。
【００６７】
第３実施形態においては、Ｖｃ１の最小制御幅を０．１Ｖ、ステップＳ１６０６（Ｓ１６１６，Ｓ１６１４）における制御範囲を最小制御幅２つ分の０．０３Ｖとしたが、これらの値は、実際に使用する回路構成、処理速度に応じてより０Ｖに近い任意の値を選択することができ、第３実施形態の値に制限されるものではない。また、Ｉａｃ１を十分大きな値から減少させていってＶｃ１の制御を行う方法について述べたが、十分小さい値から増加させることによりＶｃ１の制御を行ってもよい。
【００６８】
（２）プリント工程における処理
前述で説明したのは、スタンバイ状態からプリント開始した１枚目のプリント動作における帯電交流高圧レベルの決定処理方法であった。
【００６９】
一方、引き続き連続プリントを行う場合には、帯電ローラの温度変化、表面の汚れなどにより、初期状態から帯電特性が変化する。図１７は、一例として５００枚連続プリント前後の帯電交流電流（縦軸）、帯電交流電圧ピーク値及び帯電交流電圧微分値のピーク値（横軸）の特性を表している。図１７において、細い実線（帯電交流電圧微分値のピーク値）および一点鎖線（帯電交流電圧ピーク値）が連続プリント前の初期特性を示し、太い実線および一点鎖線が連続プリント後の特性を示す。
【００７０】
第３実施形態においては、前述の電流制御電圧ＰＲＩＣＮＴはＶｃ１の確定値で制御されるため、図１７のようにＬＩＮＥ−Ａ、ＬＩＮＥ−Ｂの傾きが初期特性よりも小さくなると、実放電電流Ｉｓ'の値は増加してＩｓ''となる。つまり、定電流値Ｉａｃ１'で制御するときの帯電交流電圧の微分値のピーク電圧Ｖａｃ１'を帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１"と同じ値にしたときの帯電電流Ｉａｃ１"はＩａｃ１'よりも小さくなる。そのため、連続プリント後の実放電電流Ｉｓ"はプリント初期の実放電電流Ｉｓ'よりも増加することになる。
【００７１】
そこで、第３実施形態においては、連続プリントが実行される場合、プリント工程に移行した後にも帯電交流高圧レベルの決定処理を再度行い、この処理結果に基づいて交流電圧の設定を修正することにした。第３実施形態におけるこの設定修正処理は、スタンバイ状態からプリント開始後、連続して５０枚プリントされる度に実行するものであ。実行時の判断は、ＣＰＵ２４５内部に設けられたプリント枚数をカウントするカウンタ値に基づいて判断する。プリント工程期間における帯電交流高圧レベルの修正処理については、図１６に示したものと同様の処理を行うことにより実現する。
【００７２】
処理終了後、プリント枚数をカウントする前述のカウンタはリセットされ、再び５０枚連続プリントされた時点で同様の処理を行うことにより、５０枚連続プリント毎に帯電交流高圧レベルの決定処理を繰り返し実施する。この処理の実行インターバルは、５０枚連続プリントするインターバルに限定されることはなく、カウンタ値を参照して別の枚数毎に実行することができる。
【００７３】
以上、説明した通り、第３実施形態における帯電高圧制御では、帯電交流電圧微分値のピーク値を測定して前記測定値を用いてニップ電流の検出を行う。このような構成とすることで、ニップ電流を放電発生領域内で検出することが可能となり、放電電流を高精度で制御することが実現できる。よって環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。更には、連続プリント時においては帯電電流を現状値よりも増加させることなく、放電電流の再設定処理を行うことが可能となり、連続プリント時においても環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。
【００７４】
さらにまた、第３実施形態では所定枚数を連続プリントする毎に帯電交流高圧レベルの決定処理を繰り返し実施して帯電電圧を制御するため、画像形成装置の状態が稼動状況により変化した場合であっても、常に最適に感光ドラムの帯電を行なうことが可能である。
【００７５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。第１および第３実施形態では所定の帯電電流値で制御したときの帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧の微分値のピーク値を検出し、帯電交流電圧の微分値のピーク値を帯電交流電圧のピーク値と同じ値にしたときの帯電電流値と、最初に印加した帯電電流値の差から、直接放電電流を求め、その値を一定に制御する方法を実施した。
【００７６】
第４実施形態においては、所定帯電電流で制御したときの帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧の微分値のピーク値を求め、図１８（ａ）および（ｂ）に示す相似の関係から実放電電流Ｉｓ'を算出し、リアルタイムで帯電電流値を制御することを特徴とする。帯電出力回路については、図２に示した第１および第３実施形態と同様の回路を用いるため、説明を省略する。
【００７７】
図１８（ａ）において、所定帯電電流値Ｉａｃ２となるように交流電圧を出力した場合、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの間に形成される三角形ＡＢＣと、ＬＩＮＥ−Ｂにより形成される三角形ＢＤＥは、錯角θが等しく、かつ直角を有することから、二角が等しいので相似形となる。三角形ＡＢＣの底辺ＡＢは帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ２'と帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ２との差分（Ｖａｃ２'−Ｖａｃ２）となり、三角形ＢＤＥの底辺ＤＥは帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ２'となる。また、三角形ＡＢＣの高さＡＣは実放電電流Ｉｓ'を示し、三角形ＢＤＥの高さＢＤは帯電電流Ｉａｃ２を示している。
【００７８】
よって、これらの関係から実放電電流Ｉｓ'は、（１４）式で求めることができる。
【００７９】
【数１２】
【００８０】
次に図１９のフローチャートを参照して、実放電電流Ｉｓ'を所定値Ｉｓに制御するための処理方法について説明する。
【００８１】
画像形成装置がスタンバイ状態からプリント工程に移行する場合、前回転工程期間において帯電交流高圧レベルの決定処理方法を行う。
【００８２】
処理を開始するとまずステップＳ１９０２で帯電直流高圧をＯＮする。次にステップＳ１９０３〜Ｓ１９０５で帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧微分値のピーク値が等しくなる場合（電圧検出回路Ｂによる検出値Ｖａｃ１'が電圧検出回路Ａによる初めの検出値Ｖａｃ１と同じ値になるとき）の帯電電流Ｉｃの値を求める。図１９の処理において「等しくなる場合」とは、第３実施形態の場合と同様に差の値が０．０３Ｖ未満としているが、この値に限定されないことは前述した通りである。
【００８３】
ステップＳ１９０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ２に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。ここで、Ｖｃ２の値は最終的に設定する帯電電流値よりも十分大きな値を設定した。続いてステップＳ１９０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳ（帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ２）の読み込みを行う。更に、ステップＳ１９０５で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳ（帯電交流電圧微分値のピーク値Ｖａｃ２'）の読み込みを行う。図１８（ｂ）に交流電圧のピーク値／交流電圧の微分値のピーク値（横軸）と電流制御信号ＰＲＩＣＮＴ（縦軸）の関係を示す。図１８（ｂ）は、電流制御信号としてＶｃ２をＰＲＩＣＮＴの値として入力した場合、帯電ローラにはＶａｃ２の交流ピーク電圧が印加され、Ｉａｃ２の帯電電流が流れることを示している。さらに、そのときの交流電圧の微分値のピーク値がＶａｃ２'となることを示している。
【００８４】
ダイオード２８８及びダイオード２８４の順方向降下電圧をＶｆとすると、三角形ＦＧＨと三角形ＩＪＧは相似であることから、実放電電流Ｉｓ'に対応する帯電電流制御電圧の差Ｖｉｓ'は（１５）式で求められる。
【００８５】
【数１３】
【００８６】
ここで、ステップＳ１９０６において、Ｖｉｓ'と所定放電電流Ｉｓに対応する電圧差Ｖｓの比較を行い、その差の絶対値が０．０３Ｖ未満であれば、ステップＳ１９０４〜Ｓ１９０６を繰り返す。
【００８７】
一方、ＶｓとＶｉｓ'の差の絶対値が０．０３Ｖ以上の場合は、ステップＳ１９０７に進んでＶｓとＶｉｓ'の大小関係を比較する。所定放電電流Ｖｓよりも実放電電流Ｖｉｓ'が小さい場合（Ｖｓ−Ｖｉｓ'＞０のとき）は、ステップＳ１９０８に進んで電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの入力電圧Ｖｃ２の値を０．１Ｖ増加させた後、ステップＳ１９０４に戻る。一方、所定放電電流Ｖｓよりも実放電電流Ｖｉｓ'が大きい場合（Ｖｓ−Ｖｉｓ'＞０でないとき）は、ステップＳ１９０９に進んでＶｃ２の値を０．１Ｖ減少させ後、ステップＳ１９０４に戻る。このように電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの入力電圧Ｖｃ２の値をリアルタイムで制御することにより、帯電制御を始めたときから帯電ローラに流れる放電電流量を所定値に維持することができるとともに、プリント中においても制御可能であるため、常に安定した帯電制御を行うことができる。
【００８８】
第４実施形態においては、Ｖｃ２の最小制御幅を０．１Ｖ、ステップＳ１９０６における制御範囲を最小制御幅２つ分の０．０３Ｖとしたが、これらの値は、実際に使用する回路構成、処理速度に応じてより０Ｖに近い任意の値を選択することができ、第４実施形態の値に制限されるものではない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、像担持体の帯電を電圧が印加された帯電部材を像担持体に当接することで行う画像形成装置について、環境条件や製造による帯電部材の特性ばらつき等にかかわらず、定量の放電を高精度で生じさせて像担持体の劣化、トナー融着、画像不良等の問題なく均一な帯電を行うこと、連続プリント時においてもプリント速度を低下させることなく帯電部材の汚れや環境変動にかかわらず均一な帯電を行うことができ、これにより、長期間にわたり高画質、高品質を安定して維持させること等の効果を奏する画像形成装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１〜第４実施形態の画像形成装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の帯電出力回路の構成図である。
【図３】第１実施形態の帯電交流電圧波形の説明図である。
【図４】第１実施形態のプリント動作時のシーケンス図である。
【図５】第１実施形態の帯電交流電圧と帯電電流の特性図である。
【図６】第１実施形態の前回転工程時の処理フロー図である。
【図７】第１実施形態の前回転工程時の検出信号特性図である。
【図８】第１実施形態のプリント工程時の検出信号特性図である。
【図９】第１実施形態のプリント工程時の処理フロー図である。
【図１０】第２実施形態の帯電出力回路の構成図である。
【図１１】第２実施形態のゼロクロス信号説明図（１）である。
【図１２】第２実施形態のゼロクロス信号説明図（２）である。
【図１３】第１実施形態の検出信号特性図である。
【図１４】第２実施形態の処理フロー図である。
【図１５】第３実施形態の前回転工程時の検出信号特性図である。
【図１６】第３実施形態の前回転工程時の処理フロー図である。
【図１７】第３実施形態のプリント前後の検出信号特性図である。
【図１８】第３実施形態の検出信号特性図である。
【図１９】第４実施形態の処理フロー図である。
【図２０】従来の放電電流制御の帯電交流電圧と帯電電流の特性図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
４ プリンタ制御部
１００ レーザビームプリンタ（装置本体）
１０１ デッキ
１０３ 紙サイズ検知センサ
１０４ ピックアップローラ
１０５ デッキ給紙ローラ
１０６ リタードローラ
１０７ 給紙センサ
１０８ 給紙搬送ローラ
１０９ レジストローラ対
１１０ レジ前センサ
１１１ レーザスキャナ部
１１２ プロセスカートリッジ
１１３ 転写ローラ（ローラ部材）
１１４ 除電針（放電部材）
１１５ 搬送ガイド
１１６ ハロゲンヒータ
１１７ 定着ローラ
１１８ 加圧ローラ
１２０ 両面フラッパ
１２２ 排紙ローラ対
１２５ カットローラ
１２６ 両面センサ
１２７ 両面搬送ローラ対
１２８ 外部装置
１２９ レーザユニット
１３０ ポリゴンミラー
１３１ スキャナモータ
１３２ 結像レンズ群
１３３ ミラー
１３４ 現像ローラ
１３５ トナー格納容器
１３８ インターフェイス
２０３ 出力保護抵抗
２０４ 高圧トランス
２０５ 高圧トランスドライブ回路
２１６，２２４，２４８，２５２，２７１，２７５，２８５，２８９，１００１ コンデンサ
２１７，２２０，２５６，２６５，２７８，２８１，１０１３ オペアンプ
２２３，２４６，２５１，２５３，２７２，２７３，２７６，２８６，２９０，１００２，１００４，１００５，１００７ 抵抗
２３５ フィルタ回路
２３７，２６０ プルアップ抵抗
２３８ ベース抵抗
２３９ トランジスタ
２４０，２４９，２５０，２７７，２８４，２８８，１００６，１０１１ ダイオード
２４５ ＣＰＵ
２４５ｄ，２４５ｆ ポート
２４５ｆ アナログ入力端子
２４７ 直流高圧発生回路
２９９ 出力端子
１００３ コンパレータ
１００９ ゼロクロス検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、より詳しくは、像担持体の帯電を行なう画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置は、周知のようにドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）表面を所定の電位に均一に帯電処理する工程を含んでいる。従来、帯電手段としては、細いコロナ放電ワイヤに高圧を印加して発生するコロナを感光ドラム表面に作用させて帯電を行なう、非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から有利な接触帯電方式が主流となりつつある。この方式は、例えばローラ帯電部材（以下、帯電ローラと記す）を感光ドラム表面に当接し、この帯電ローラに電圧を印加して感光ドラムを帯電する方式である。帯電ローラに対する印加電圧は直流電圧のみでも良いが、交流電圧を印加し、プラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一に行なわせることができる。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の放電開始しきい値電圧（帯電開始電圧）以上のピーク間電圧を有する交流電圧と、直流電圧（直流オフセットバイアス）とを重畳した振動電圧を印加することにより、被帯電体の帯電を均一に行なわせる効果があり、均一な帯電を行なうことが知られている。上記帯電ローラに、正弦波交流電圧の出力電圧を印加すると、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流とが流れ、これらが合計された電流が帯電ローラに流れる。この際、安定した帯電を得るためには放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に分かっている。図２０は帯電ローラに電圧（Ｖｃ）を印加した場合の、帯電ローラに流れる電流（Ｉｃ）の特性を表した図である。なお、Ｖｃは交流電圧のピーク電圧値、電流は交流電流の実効値で表している。帯電電圧（Ｖｃ）の振幅を徐々に上昇させると、これに伴って帯電電流が流れる。所定電圧（Ｖｈ）以下では、交流電圧の振幅と出力電流は略比例している。これは、抵抗負荷電流と容量負荷電流は電圧振幅に比例し、且つ電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず、放電電流が流れないためである。そして、更に印加電圧を大きくしていくと所定電圧（Ｖｈ）で放電現象が始まり、帯電電流（Ｉｃ）も比例関係から外れ、放電電流（Ｉｓ）分だけ多く流れるようになる。安定した帯電を得るためには、この放電電流（Ｉｓ）が所定値以上となるように、帯電電圧（Ｖｔ）を設定すればよい。しかしながら、感光ドラムへの放電量（Ｉｓ）が増えた場合、感光ドラム削れ等の感光ドラム劣化を促進するとともに、放電生成物による高温高湿環境での画像流れ等の異常画像が発生する場合があった。よって、安定した帯電を得られ、かつ前記問題を解決するためには、必要最小限の電圧印加により、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を最小限とする必要がある。しかし、実際には感光ドラムへの印加電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、感光ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。低温低湿環境（以下Ｌ／Ｌ環境と記す）では材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となるが、このＬ／Ｌ環境において帯電均一性が得られる最低の電圧値においても、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）で帯電動作を行った場合、逆に材料が吸湿し抵抗値が低下するため、帯電部材は必要以上の放電を起こすことになる。この結果、放電量が増加すると、画像不良の発生、トナー融着の発生、感光ドラム表面の劣化による感光ドラム削れ・短命化などの問題が起こる。放電量の変化による不具合は、前述の環境変動による原因の他に、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による感光ドラムの静電容量変動、画像形成装置本体の高圧発生装置の特性ばらつきなどでも発生することが判っている。このような放電量の変化を抑制するために、「放電電流制御方式」が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方式は帯電部材に印加する交流電圧を可変な構成とし、放電現象が開始する電圧（Ｖｈ）以下での電圧レベルと、（Ｖｈ）以上の電圧レベルの少なくとも２点以上において、それぞれの交流電流値を電流検出手段で検出し、検出した交流電流値から、最適な放電量となる交流電圧値を算出し、帯電部材に印加する交流電圧の電圧レベルを決定する方法である。図２０において丸印で示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点は、検出を行うポイントを示している。放電現象が開始する電圧（Ｖｈ）以下の電圧でＡ，Ｂの２点をサンプルすることで、放電電流が発生しない領域の帯電交流印加電圧（Ｖｃ）と帯電電流（Ｉｃ）の特性が測定される。同様にＣ，Ｄの２点をサンプルすることで放電電流が発生する領域におけるＶｃとＩｃの特性が測定される。このような方法で得られた２つの特性ラインの関係から放電電流値を所定レベルとするための帯電交流電圧のレベルを算出し、これに応じて帯電交流電圧を制御することで、放電量の変動を抑制する制御を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０１９２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放電量制御方式では、下記のような問題があった。
【０００５】
（１）電流検出手段が検出した検出値に誤差が生じた場合、放電電流の制御精度が大きく悪化してしまう。
前述の通り、従来の放電電流制御では、放電開始電圧（Ｖｈ）以下のポイント（図２０におけるポイントＡ、Ｂ点）で検出した帯電交流印加電圧（Ｖｃ）と帯電電流（Ｉｃ）の特性と、放電開始電圧（Ｖｈ）以上のポイント（図２０におけるポイントＣ、Ｄ点）で検出したＶｃとＩｃの特性の、２つの特性関係から放電電流を算出する。しかしながら、Ａ，Ｂ点とＣ，Ｄ点では電流のレベルの差が大きいため、検出値に誤差が生じた場合、放電電流値の算出値に大きな誤差が発生する。これにより、最適な放電電流値の制御が行えないという問題があった。
【０００６】
（２）連続プリント動作を行った場合、放電電流が変化してしまう問題があった。
プリント動作を連続で行う連続プリントモードで行った場合、感光ドラム周辺で温度上昇が発生し、帯電ローラへの印加電圧と放電電流の関係が変化し、放電電流値が変動してしまう。これにより、最適な放電電流値の制御が行えないという問題があった。この問題に対しては、連続プリントモード時に所定間隔でプリント動作を一定期間停止し、帯電交流電圧を放電開始電圧（Ｖｈ）以下に下げて交流電流検知を行い、最適な放電電流設定を再度設定する方法が考えられるが、画像形成装置のプリント速度が低下してしまうことから、有効な対策とはならなかった。
【０００７】
そこで本発明においては、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず高精度で所定の放電量を生じさせ画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行うこと、連続プリント時においても帯電部材の特性変動等に関らずプリント速度を低下させることなく高精度で所定の放電量を生じさせ画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行うこと、これにより、長期間にわたり高画質、高品質を安定して維持することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置により達成される。要約すれば、像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで該像担持体を帯電し、該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記帯電部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記帯電部材に前記交流電圧が印加されることにより前記帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流値が所定値となるように前記電圧印加手段から前記帯電部材に印加する前記交流電圧を制御する定電流制御手段と、前記交流電圧の第１ピーク電圧値を検出する第１電圧検出手段と、前記交流電圧に歪みが発生した際に、歪みが発生した前記交流電圧の値に基づいて該交流電圧の第２ピーク電圧値を検出する第２電圧検出手段と、前記第１電圧検出手段によって検出される前記第１ピーク電圧値と、前記第２電圧検出手段によって検出される前記第２ピーク電圧値とに基づいて、画像形成時に前記帯電部材に流れる放電電流値が所定値になるように前記帯電部材に印加する前記交流電圧を設定する設定手段と、を備えることで達成される。
ここで、前記第２電圧検出手段が検出する前記第２ピーク電圧値は、前記歪みが発生した前記交流電圧の値を微分して得られた値であってよい。また、前記設定手段は、前記電圧印加手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を前記帯電部材に印加した際に、前記第１電圧検出手段及び前記第２電圧検出手段が検出する各検出値の差分値を算出して、算出した該差分値が所定値になるように前記交流電圧を設定すること、或いは、前記電圧印加手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を前記帯電部材に印加した際に、前記帯電手段に流れる電流値と前記第１電圧検出手段及び前記第２電圧検出手段が検出する各検出値とを用いて算出した放電電流値が所定値になるように前記交流電圧を設定することができる。
さらに、像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで該像担持体を帯電し、該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記帯電部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記帯電部材に前記交流電圧が印加されることにより前記帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流値が所定値となるように前記電圧印加手段から前記帯電部材に印加する前記交流電圧を制御する定電流制御手段と、前記交流電圧のピーク電圧の値を検出する第１電圧検出手段と、前記交流電圧が所定位相となる期間における該交流電圧の変位を検出する第２電圧検出手段と、前記第１電圧検出手段によって検出される前記ピーク電圧値と、前記第２電圧検出手段によって検出される検出値とに基づいて、画像形成時に前記帯電部材に流れる放電電流値が所定値になるように前記帯電部材に印加する前記交流電圧を設定する設定手段と、を備えることで達成される。
ここで、前記所定位相となる期間とは、前記交流電圧のゼロクロスタイミングからの所定期間であって、前記第２電圧検出手段は、前記所定期間における交流電圧の変位レベルを検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態および第２〜第４実施形態のレーザビームプリンタ１００の構成図である。レーザビームプリンタ１００は記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ、デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流にはデッキ１０１と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知するする給紙センサ１０７、さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０９、レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。また、レジストローラ対の下級には、後述するレーザスキャナ部１１１からのレーザ光に基づいて感光ドラム１上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２と、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材１１３（以後転写ローラと記す）、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材１１４（以後除電針と記す）が配設されている。さらに、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のハロゲンヒータ１１６を備えた定着ローラ１１７と加圧ローラ１１８対、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ、定着部から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されており、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ、記録紙を排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。一方記録紙Ｐの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対、反転ローラへの紙搬送状態を検知する反転センサ、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５、両面反転部の記録紙Ｐ搬送状態を検知する両面センサ１２６、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。また、レーザスキャナ部１１１には、後述外部装置１２８から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１２９、レーザユニット１２９からのレーザ光を感光ドラム１上に走査するためのポリゴンミラー１３０とスキャナモータ１３１、結像レンズ群１３２、および折り返しミラー１３３により構成されている。そして、プロセスカートリッジ１１２は公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム１、帯電部材である帯電ローラ２と現像ローラ１３４、トナー格納容器１３５等を具備しており、レーザビームプリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。また、図中３は高圧電源部であり、後述する帯電高圧回路の他に、現像ローラ１３４、転写ローラ１１３、除電針１１４に所望の電圧を給電する高圧回路を有している。
【００１０】
１３６はメインモータで、各部に動力を供給している。さらに、４はレーザビームプリンタ１００を制御するプリンタ制御部であり、ＲＡＭ５ａ、ＲＯＭ５ｂ、タイマ５ｃ、デジタル入出力ポート（以下Ｉ／Ｏポートと記す）５ｄ、アナログ−デジタル変換入力ポート（以下Ａ／Ｄポートと記す）５ｅ、デジタル−アナログ出力ポート（以下Ｄ／Ａポートと記す）５ｆ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）５、および各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。プリンタ制御部４はインターフェイス１３８を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置１２８に接続されている。次に図２の帯電出力回路の回路図に基づいて帯電高圧出力制御を説明する。帯電出力回路は直流高圧に交流高圧が重畳された帯電高圧を生成し、図の出力端子２９９より出力するものである。出力端子は感光ドラムに当接した帯電ローラに接続されている。ＣＰＵ２４５のＩ／Ｏポート２４５ｄからクロックパルス（ＰＲＩＣＬＫ）が出力されると、プルアップ抵抗２６０、ベース抵抗２３８を介してトランジスタ２３９がスイッチング動作し、プルアップ抵抗２３７と、ダイオード２４０を介して接続されているオペアンプ２６５の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと後述する高圧トランス２０４に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として高圧交流電圧レベルも大きくなる。クロックパルスはコンデンサ２２４を介し、抵抗２２３〜２３２、コンデンサ２１６〜２２０と、オペアンプ２１７，２２０によって構成されるフィルタ回路２３５に入力され、該フィルタ回路２３５からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。そしてこの出力はプッシュプルの高圧トランスドライブ回路２０５を介して高圧トランス２０４の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。また、高圧トランス２０４の二次側の一方は抵抗２４６を介して直流高圧発生回路２４７に接続されていることにより、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧バイアスが出力保護抵抗２０３を介して出力端子２９９より出力され、帯電ローラ２に給電されている。
【００１１】
次に、交流高圧回路の電流検知部について説明する。前述の交流高圧発生回路の駆動によって発生した交流電流は、コンデンサ２４８を通過し、矢印Ａ方向の半波はダイオード２５０、矢印Ｂ方向の半波はダイオード２４９を介して流れる。ダイオード２５０を通過した矢印Ａ方向の半波はオペアンプ２５６、抵抗２５３、コンデンサ２５２で構成された積分回路に入力され、直流電圧に変換される。オペアンプ２５６の出力端子電圧（Ｖ１）は（１）式の様な特性となる。
【００１２】
【数１】
ここで、Ｉｍｅａｎは交流電流の半波の平均値、Ｒｓは抵抗２５３の抵抗値、Ｖｔはオペアンプ２５６の正入力に入力されている電圧である。オペアンプ２５６の出力はオペアンプ２６５の正入力に接続され、負入力に接続された電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）のレベルと比較される。電流制御信号は交流電流レベルを設定する信号である。ここで、オペアンプ２６５の出力電圧（Ｖ１）が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）よりも大きい場合はオペアンプ２６５の出力が大きくなる。前述した様に、オペアンプ２６５の出力が大きくなると、フィルタ回路２３５に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり、高圧交流電圧は大きくなる。
【００１４】
このような構成とすることで、高圧交流電圧のレベルは、交流電流が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）に応じた値となるように制御される。即ち、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴに応じた定電流制御が行われる。
【００１５】
次に、帯電出力回路の電圧検出部について説明する。本帯電出力回路においては、電圧検出回路Ａ、電圧検出回路Ｂの２つの電圧検出回路が設けてある。
【００１６】
（Ａ）電圧検出回路Ａ
電圧検出回路Ａは帯電交流電圧のピーク電圧を検出する。帯電出力電圧はコンデンサ２７１、抵抗２７２、および抵抗２７３によって分圧され、低い電圧レベルに変換されてオペアンプ２８１の正入力に入力される。オペアンプ２８１は正負の両電源で駆動するものであり、入力端子には正／負の両極性の電圧が入力でき、出力端子に正／負の両極性の電圧を出力可能な仕様である。後述のオペアンプ２７８、１００３も同様の仕様である。
【００１７】
また、コンデンサ２７１のインピーダンスは抵抗２７２と抵抗２７３の合計のインピーダンスよりも十分に小さく、コンデンサ２７１間で生じる位相差が小さくなるように設定されている。更に、直流高圧電圧はコンデンサ２７１によって遮断されるため、オペアンプ２８１の正入力には交流成分のみが入力される。変換された交流電圧は更にオペアンプ２８１で構成されたボルテージフォロア回路を通過し、ダイオード２８８、コンデンサ２８９、抵抗２９０で構成されたピークホールド回路により、帯電交流電圧のピーク値に応じた直流電圧に変換された後、ＣＰＵ２４５のアナログ入力端子２４５ｆに入力される。（検出信号名：ＰＲＩＶＳ）
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）は帯電交流波形と電圧検出回路Ａの検出値との関係を示したものである。図３（ａ）は交流波形が正弦波の場合である。この場合はＶｐ１が電圧検出回路Ａによって検出される。一方、図３（ｂ）は交流波形に歪みが発生した場合の波形である。破線は正弦波である図３（ａ）の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが発生し、ピーク電圧は、歪みが発生しない場合のＶｐ１よりも低下している。この場合は電圧検出回路ＡによってＶｐ２の値が検出される。
【００１９】
帯電交流電圧のピーク値をＶｐ、ダイオード２８８の順方向降下電圧値をＶｆとして、検出信号ＰＲＩＶＳのレベルは（２）式で表せる。
【００２０】
【数２】
ここでλは抵抗２７２，２７３，コンデンサ２７１で決定する定数であり、（３）式で表せる。
【００２２】
【数３】
（３）式でＲ２７２は抵抗２７２の抵抗値、Ｒ２７３は抵抗２７３の抵抗値、Ｃ２７１はコンデンサ２７１の静電容量値を表す。以下、同様の表現方法で表記する。なお、ｆは帯電交流高圧の周波数である。
【００２４】
（Ｂ）電圧検出回路Ｂ
電圧検出回路Ｂは帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧を検出する。
帯電出力電圧はコンデンサ２７５、および抵抗２７６によって分圧され、低い電圧レベルに変換されてオペアンプ２７８の正入力に入力される。ここで、コンデンサ２７５のインピーダンスを抵抗２７６のインピーダンスよりも十分に大きく設定することで、オペアンプ２７８の入力部には、帯電交流電圧の微分値に相当する交流電圧が供給される。この交流電圧はオペアンプ２７８で構成されたボルテージフォロア回路を通過し、ダイオード２８４、コンデンサ２８５、抵抗２８６で構成されたピークホールド回路により、帯電交流電圧の微分値のピークに応じた直流電圧に変換された後、ＣＰＵ２４５のアナログ入力端子２４５ｆに入力される。（検出信号名：ＰＲＩＤＶＳ）
【００２５】
図３（ｃ）は帯電交流波形と電圧検出回路Ｂの検出値との関係を示したものである。図３（ｃ）は交流電圧波形（図３（ｂ））の微分波形を示している。破線部は正弦波の形状を示す。図３（ｂ）で歪みが発生しているピーク付近の領域では、図３（ｃ）の微分波形も正弦波が歪んだ波形となっている。一方、図３（ｂ）で歪みが発生していない位相の領域では、図３（ｃ）の微分波形も正弦波波形となり、図３（ｃ）の微分波形のピーク電圧は図３（ｂ）の波形のＶｐ１と同じ値となる。即ち、電圧検出回路Ｂは、歪みが発生した図３（ｂ）の帯電交流波形においても、歪みがない場合と同一の検出値Ｖｐ１と同一電圧を検出することができる。帯電交流電圧微分値のピーク値をＶｐ’とした場合の電圧検出回路Ｂの検出信号ＰＲＩＤＶＳのレベルは（４）式で表せる。
【００２６】
【数４】
ここで、Vfはダイオード２８４の順方向電圧である。また、φは抵抗２７６，コンデンサ２７５で決定する値であり、（５）式で表せる。
【００２８】
【数５】
なお、上記電圧検出回路Ａと電圧検出回路Ｂで用いている抵抗２７２，２７３，２７６およびコンデンサ２７１，２７５の値を定数φと定数λが同一の値となるように設定することで、検出値ＰＲＩＶＳとＰＲＩＤＶＳの検出レンジを一致させている。
【００３０】
次に、本実施形態の画像形成装置のプリント動作時における帯電高圧制御方法について説明する。
【００３１】
図４は本画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。装置本体１００のメイン電源がオンされると、定着装置を駆動して定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、その後にスタンバイ状態となる。次に、プリント開始の命令をパーソナルコンピュータ等の外部装置１２８から受けると、所定の印字準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録紙にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行した後、２枚目以降のプリント工程に移る。最後（Ｎ枚目）の記録紙のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。本実施形態の画像形成装置においては、前多回転工程期間およびプリント工程又は紙間工程において帯電交流高圧レベルを決定する処理を実行し、その結果に基づいてプリント動作時の帯電交流高圧を制御する。
【００３２】
図５は帯電ローラに帯電交流高圧を印加した場合の、帯電交流電流（縦軸）、帯電交流電圧ピーク値および帯電交流電圧微分値のピーク値（横軸）の特性を表している。図５中、ＬＩＮＥ−Ａは帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電流の特性、ＬＩＮＥ−Ｂは帯電交流微分値のピーク値と帯電交流電流の特性を表す。帯電交流電流は帯電交流電流の半波の平均電流値で示してある。帯電交流電圧のピーク値は前述の電圧検出回路Ａで検出され、帯電交流電圧微分値のピーク値は前述の電圧検出回路Ｂで検出される。帯電ローラへの帯電交流電圧を上げていくと、ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂともに、交流電圧に比例して帯電電流が直線的に上昇する。この領域は放電が発生しない領域（非放電発生領域）であり、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。更に帯電交流電圧を上昇させると、放電現象が発生する領域（放電発生領域）となり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流が流れる。非放電発生領域と放電発生領域の境界点では、帯電電流値は不連続であり、それぞれの領域においては交流高圧のレベルに対しほぼ直線的に変化する。一方、ＬＩＮＥ−Ｂは放電発生に関係なく両領域領域にわたって、交流高圧のレベルに対し連続的に直線的に変化する。放電発生領域におけるＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性の違いは、放電開始によって発生する帯電交流電圧波形の歪みによって生じる。帯電交流電圧が放電開始電圧を超えると、交流電圧のピーク付近のタイミングで放電が発生し放電電流が流れる。この放電電流は急激な立ち上がりで瞬間的に流れる。帯電交流電圧を生成する高圧トランス２０４に放電電流が流れると、高圧トランス２０４のリーケージインダクタンスの作用により高圧トランス２０４の出力端子間に電圧降下が発生するため、出力電圧波形に歪みが生じる。この時の波形は、前述の図３（ｂ）の形状となる。帯電交流電圧に歪みが発生することで、前述した理由により帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧微分値のピーク値に差が生じ、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性に差が生まれる。ＬＩＮＥ−Ｂの特性は放電の有無に関わらず、交流高圧のレベルに対し直線的に変化し、放電電流を除いた帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流の特性と同様の直線的な特性となる。したがって、図５においてＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの差が放電電流Ｉｓとなる。本実施形態における帯電電圧制御では、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を検出し、検出した２つの特性から放電電流のレベルが所定の値となる帯電電流Ｉｃを算出し、その結果に基づいてプリント動作時の帯電交流高圧を制御する。ラインの特性算出は、図５において▲１▼ａと▲１▼ｂの２点のサンプリングによりＬＩＮＥ−Ａの特性を算出し、▲２▼ａと▲２▼ｂの２点のサンプリングによってＬＩＮＥ−Ｂの特性を算出する。前記４点は全て放電が発生する領域内で設定する。以下に、帯電交流高圧レベルを決定する一連の処理について説明する。
【００３３】
（１）前回転工程期間における処理
画像形成装置がスタンバイ状態からプリントに移行する場合は、前回転工程期間において帯電交流高圧レベルの決定処理方法を行う。前回転工程期間における一連の処理について図６を用いて説明する。
【００３４】
Ｓ６０２で帯電直流高圧をＯＮする。次にステップＳ６０３〜Ｓ６０８で４点のサンプリングを実行する。図７はそれぞれのサンプリングのポイントを表したものである。図７の▲１▼ａ、▲１▼ｂ、▲２▼ａ、▲２▼ｂは、それぞれ前述の図５における▲１▼ａ、▲１▼ｂ、▲２▼ａ、▲２▼ｂに相当する。まず、ステップＳ６０３〜Ｓ６０５で▲１▼ａ、▲１▼ｂのポイントのサンプリングを行う。ステップＳ６０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ１に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮ信号をＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。続いてステップＳ６０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ１とする。更に、ステップＳ６０５で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶｂ１とする。ステップＳ６０６〜Ｓ６０８では▲２▼ａ，▲２▼ｂのサンプリングを行う。ステップＳ６０６で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定をＶｃ１からＶｃ２に変更し帯電交流電圧を出力を変更する。ステップＳ６０７で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ２とする。ステップＳ６０８で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶｂ２とする。続いて、前述の方法でサンプリングした４点を用いて、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を計算する（Ｓ６０９）。ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂの特性はそれぞれ下記のような１次式で近似できるものとみなし、サンプリングした４点から（６），（７）式の定数α、β、γ、θを算出する。
【００３５】
【数６】
次に、（６），（７）式から、放電電流値が所定の値となる、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値Ｖｃ０定を算出する（Ｓ６１０）。前述した通り、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの差が放電電流に相当する。所定放電電流値に相当するＰＲＩＣＮＴ信号のレベル幅をΔＶｃとすると、Ｖｃ０は（８）式で表せる。
【００３７】
【数７】
なお、所定放電電流値に相当するＰＲＩＣＮＴ信号のレベル幅をΔＶｃの値はＣＰＵ２４５内のＲＯＭ２４５ｂに予め記憶されている。続いて、ステップＳ６１１において電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをステップＳ６１０で算出したＶｃ０に設定することで帯電交流電圧をプリント値に設定して一連の処理を終了する。処理終了後は１枚目のプリント工程に移行する。
【００３９】
（２）プリント工程における処理
前述で説明したのは、スタンバイ状態からプリント開始した１枚目のプリント動作における帯電交流高圧レベルの決定処理方法であった。本実施形態の画像形成装置においては、連続プリントが実行される場合、プリント工程に移行した後にも帯電交流高圧レベルの決定処理を再度行い、これに基いて交流電圧の設定を修正する。この処理はスタンバイ状態からプリント開始後、連続プリントで５０枚プリントされる度に実行される。実行の判断は、ＣＰＵ２４５内部に設けられたプリント枚数をカウントするカウンタ値に基いて行われる。プリント工程期間における帯電交流高圧レベルの修正処理について図９を用いて説明する。修正処理は前述の前回転工程期間で行った場合と同様に、４点のサンプリングを行い、ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂの特性を再度検出することで放電電流が所定値となる電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値を算出す。図８は本処理におけるＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂのサンプリングのポイントを示したものである。まずステップＳ９０２〜Ｓ９０３では電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを現状値Ｖｃ０に設定してサンプリングを行う。ここでいう現状値Ｖｃ０とは、本処理を実行する直前に実行した交流電圧レベルの決定処理で算出されたＰＲＩＣＮＴの設定である。電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳと電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行い。それぞれの読み込み値をＶａ１’，Ｖｂ１’とする。続いて、ステップＳ９０４〜Ｓ９０６では電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値をＶｃ０に対してＶｋ増加させてサンプリングを実行する。即ち、帯電交流電圧を現状値よりも高くしてサンプリングを行う。電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳと電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行い。それぞれの読み込み値をＶａ２’，Ｖｂ２’とする。ここで、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定を現状値Ｖｃ０に対して、帯電電流レベルが大のポイントでサンプリングを行うのは、放電電流量を上げて感光ドラム上の帯電量を増加させ、帯電交流電圧レベル変更による画像不良等の発生を防ぐためである。現状値Ｖｃ０に対して帯電電流レベルを小さくするポイントでサンプリングを行った場合、感光ドラム上の帯電量が低下して画像不良が発生する可能性がある。続いて、前回転工程で行った処理と同様に、サンプリングした４点を用いて、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を計算し（Ｓ９０７）、更に放電電流値が所定の値となる電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値Ｖｃ０’を算出する（Ｓ９０８）。続いて、ステップＳ９０９で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定をＶｃ０からＶｃ０’に変更し、帯電交流電圧の出力を変更して一連の処理を終了する。処理終了後、前述のプリント枚数をカウントするカウンタはリセットされ、再び５０枚プリントされた時点で、同様の処理を行う。
【００４０】
以上、説明した通り、本実施形態における帯電高圧制御では、帯電交流電圧微分値のピーク値を測定して前記測定値を用いてニップ電流の検出を行う。このような構成とすることで、ニップ電流を放電発生領域内で検出することが可能となり、放電電流量を高精度で制御することが実現できる。よって環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。更には、連続プリント時においては帯電電流を現状値よりも低下させることなく、放電電流量の再設定処理を行うことが可能となり、連続プリント時においても環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では帯電交流電圧の微分値のピーク値を検出することでニップ電流の検出を行った。第２実施形態では交流電圧の所定位相区間での変位幅からニップ電流の検出を行うことを特徴とする。
【００４２】
図１０は第２施形態の帯電出力回路の回路図であり、その基本構成は第１実施形態の回路と同じである。
【００４３】
第１実施形態と異なるのは、第１実施形態の微分電圧検出回路である電圧検出回路Ａがなく、交流波形の正極と負極が切り替わるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１００９を備えているのと、帯電交流電圧の瞬時値を検出する回路を備えている構成となっている点である。帯電交流電圧はコンデンサ１００１、抵抗１００２、抵抗１００５、抵抗１００４、抵抗１００７を介してコンパレータ１００３に接続されている。コンデンサ１００１の容量は、抵抗１００２、抵抗１００４、抵抗１００５、抵抗１００７の合成抵抗値に対して十分にインピーダンスが小さくなる値に設定されている。よって、コンデンサ１００１間での位相のずれ量は小さく、コンパレータ１００３の正入力および負入力には、出力電圧端子と同位相の交流信号が入力される。帯電交流電圧が正極性の電圧の場合はコンパレータ１００３の負入力の電位が性入力の電位よりも高くなり出力は０Ｖとなり、負極性の場合はコンパレータ１００３の負入力の電位が性入力の電位よりも低くなり出力は５Ｖとなる。なお、ダイオード１００６はコンパレータ１００３の電位が所定電圧以下となるのを防ぐために設けられている。コンパレータ１００３の出力はゼロクロス検出回路１００９の検出信号ＰＲＩＺＥＲＯとしてＣＰＵ２４５に接続されている。検出信号ＰＲＩＺＥＲＯはＣＰＵ２４５のＩ／Ｏポート２４５ｄの入力信号の立下りエッジで割り込みが発生する外部割込み端子に入力されている。図１１は帯電交流電圧の波形とゼロクロス検出信号ＰＲＩＺＥＲＯのタイミングチャートである。帯電交流電圧が負極性のタイミングではＰＲＩＺＥＲＯ信号はＣＰＵ２４５のＨＩＧＨレベルである５Ｖとなる。交流電圧が負極製から正極性に変化するタイミングでＰＲＩＺＥＲＯ信号は０Ｖに切り替わる。即ち、帯電交流電圧のゼロクロスのタイミングをＣＰＵ２４５で読み込むことができる構成となっている。更に、ＣＰＵ２４５の内部タイマを用いて、ＰＲＩＺＥＲＯの立下がりタイミングから所定時間φ後のタイミングを検知することができる。第２実施形態の画像形成装置においては、帯電交流電圧回路の位相が３０ｄｅｇに相当するタイミングφｔを検出し、そのタイミングにおける交流電圧レベルＶｔを検知する。φｔの大きさは、帯電交流電圧に発生する波形歪みの大きさを考慮し、歪みがφｔの範囲では発生しないように値を設定する。
【００４４】
φｔは帯電交流電圧の周波数をｆとして（９）式で表せる。
【００４５】
【数８】
また、Ｖｔの検出はＣＰＵ２４５のＡ／Ｄポート２４５ｆに入力される瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳで行う。
【００４７】
瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳ信号は帯電交流電圧の瞬時電圧に応じたレベル信号であり、電圧検出回路Ａのコンデンサ２７１、抵抗２７２、抵抗２７３によって分圧された帯電交流電圧を、オペアンプ１０１３で構成されたボルテージフォロア回路とダイオード１０１１を介して変換したものである。ダイオード１０１１は電圧検出回路Ａのダイオード２８８と同じ特性のものを使用することで、ＰＲＩＲＶＳと電圧検出回路Ａの出力信号ＰＲＩＶＳは同じ検出レンジとなっている。帯電交流電圧波形、φｔ、Ｖｔの関係を図１２に示す。図中、破線部は正弦波を示しており、そのピーク値はＶａ１である。帯電交流電圧は第１実施形態で説明したのと同様にピーク付近で歪みが発生しており、ピーク値Ｖａ２は正弦波のピーク値Ｖａ１よりも小さい値となっている。なお、帯電交流電圧の波形歪みはφｔの範囲では発生していない。φｔは正弦波の３０ｄｅｇの位置におけるタイミングであることから、３０ｄｅｇにおける電圧レベルＶｔと正弦波のピーク値Ｖａ１では（１０）式の関係が成り立つ。
【００４８】
【数９】
即ち、φｔのタイミングにおける電圧レベルＶｔの２倍値が正弦波のピーク値Ｖａ１となる。
【００５０】
正弦波のピーク値と帯電交流電流の特性は、第１実施形態の図５におけるＬＩＮＥ−Ｂの特性と同じになることから、Ｖｔの２倍値を用いてニップ電流を測定することができる。第２実施形態における帯電交流出力制御では、Ｖｔを測定しその２倍値からニップ電流の特性を測定し、更に第１実施形態の場合と同様の手順で放電電流値を所定値に制御する。次に、第２実施形態における、前回転工程における帯電交流高圧レベルの決定処理方法一連の処理を図１３に示す。一連の処理の基本的な構成は第１実施形態の場合と同じであるが、特性ラインＬＩＮＥ−Ｂの検出方法のみが異なる。図１４において、ステップＳ１４０２で帯電直流バイアスをＯＮした後、ステップＳ１４０２〜Ｓ１４０８で４点のサンプリングを実行する。サンプリングは図１３における、▲１▼ａ、▲１▼ｂ、▲２▼ａ、▲２▼ｂの４点で行う。図１３（ａ）はＰＲＩＶＳ信号と帯電電流制御信号ＰＲＩＡＣＮＴの特性、図１３（ｂ）はＰＲＩＲＶＳ信号の２倍値であるＰＲＩＲＶＳ×２のラインである。まず、ステップＳ１４０３〜Ｓ１４０５で▲１▼ａ、▲１▼ｂのポイントのサンプリングを行う。ステップＳ１４０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ１に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。続いてステップＳ１４０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ１とする。更に、ステップＳ１４０５で瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳの読み込みを行い、その値を２倍した値をＶｔ１とする。ステップＳ１４０６〜Ｓ１４０８では▲２▼ａ，▲２▼ｂのサンプリングを行う。ステップＳ１４０６で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの設定をＶｃ１からＶｃ２に変更し帯電交流電圧を出力を変更する。ステップＳ１４０７で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳの読み込みを行う。この時の読み込み値をＶａ２とする。ステップＳ１４０８で瞬時電圧検出信号ＰＲＩＲＶＳの読み込みを行い、その値を２倍した値をＶｔ２とする。続いて、ステップＳ１４０９に進み、前述の方法でサンプリングした４点を用いて、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性を計算する。ＬＩＮＥ−Ａ，ＬＩＮＥ−Ｂの特性はそれぞれ下記のような１次式で近似できるものとみなし、サンプリングした４点から（１１），（１２）式の定数α、β、γ、θを算出する。
【００５１】
【数１０】
次に、（１１），（１２）式から、放電電流値が所定の値となる、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値Ｖｃ０を算出する（Ｓ１４１０）。
【００５３】
第１実施形態の場合と同様に、所定放電電流値に相当するＰＲＩＣＮＴ信号のレベル幅をΔＶｃとすると、Ｖｃ０は（１３）式で表せる。
【００５４】
【数１１】
続いて、ステップＳ１４１１において電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをステップＳ１４１０で算出したＶｃ０に設定することで帯電交流電圧をプリント値に設定して一連の処理を終了する。処理終了後は１枚目のプリント工程に移行する。なお、ここでは前回転工程時の処理での適用例を説明したが、プリント工程時での処理についても、第１実施形態の場合と同様に適用することができる。
【００５６】
以上、説明した通り、第２実施形態における帯電高圧制御では、帯電交流電圧の所定区間での変位幅を測定して前記測定値を用いてニップ電流の検出を行う。このような構成とすることで、ニップ電流を放電発生領域内で検出することが可能となり、放電電流量を高精度で制御することが実現できる。よって環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。更には、連続プリント時においては帯電電流を現状値よりも低下させることなく、放電電流量の再設定処理を行うことが可能となり、連続プリント時においても環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態における帯電電圧制御では、帯電交流電圧のピーク値及び帯電交流電圧の微分値のピーク値（横軸）と帯電電流（縦軸）との関係を示している図１５（ａ）において、帯電電流が所定の値Ｉａｃ１となるように帯電ローラに帯電交流電圧を印加し、続いて次のような処理を行なう。
【００５８】
初めに、ＬＩＮＥ−Ａ（帯電交流電圧のピーク値）との交点ａに対応する帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１を電圧検出回路Ａにより検出し、ＬＩＮＥ−Ｂ（帯電交流電圧の微分値のピーク値）との交点ａ'に対応する帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ１'を電圧検出回路Ｂにより検出する。次に、帯電電流Ｉｃを動かして、電圧検出回路Ｂによる検出値Ｖａｃ１'が電圧検出回路Ａによる初めの検出値Ｖａｃ１と同じ値になるときの帯電電流値Ｉａｃ１'を求める。
【００５９】
そして、Ｉａｃ１を示す直線とＬＩＮＥ−Ａの交点ａと、Ｉａｃ１'を示す直線とＬＩＮＥ−Ｂの交点ｂとの差である実放電電流Ｉｓ'のレベルが所定の放電電流Ｉｓとなる帯電電流Ｉａｃ１を算出し、算出結果に基づいてプリント動作時の帯電交流高圧を制御する。これら３点ａ，ａ'，ｂは全て放電が発生する領域内に設定する。以下に、帯電交流高圧レベルを決定する一連の処理について詳細に説明する。
【００６０】
（１）前回転工程期間における処理
画像形成装置がスタンバイ状態からプリントに移行する場合は、前回転工程期間において帯電交流高圧レベルの決定処理を行う。前回転工程期間における一連の処理について図１６を参照して説明する。
【００６１】
まずステップＳ１６０２で、帯電直流高圧をＯＮする。次にステップＳ１６０３〜Ｓ１６０８の処理によって、帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧微分値のピーク値が等しくなる場合（電圧検出回路Ｂによる検出値Ｖａｃ１'が電圧検出回路Ａによる初めの検出値Ｖａｃ１と同じ値になるとき）の帯電電流Ｉｃの値を求める。図１６の処理において「等しくなる場合」とは、差の値が０．０３Ｖ未満としている。ステップＳ１６０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ１に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。また、帯電交流電圧微分値のピーク値Ｖａｃ１'を帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１に近づけるときの電流制御信号の初期値をＶｃ１'＝Ｖｃ１とする。ここで、Ｖｃ１の値は最終的に設定する帯電電流値よりも十分大きな値に設定することにより、後のステップＳ１６０７において減少方向のみの制御を行うことになる。
【００６２】
各パラメータの設定に続いてステップＳ１６０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳ（帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１）の読み込みを行ない、ステップＳ１６０５で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳ（帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ１'）の読み込みを行う。そして、ステップＳ１６０５〜Ｓ１６０８の処理を繰り返し実行し、帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１と帯電交流電圧微分値のピーク値Ｖａｃ１'の差が０．０３Ｖ未満になるまでＶｃ１'の値を０．１Ｖずつ減少させて電流制御信号をＰＲＩＣＮＴに入力する。
【００６３】
図１５（ｂ）は交流電圧のピーク値／交流電圧の微分値のピーク値（横軸）と電流制御信号ＰＲＩＣＮＴ（縦軸）との関係を示す。ステップＳ１６０６を満足するＶｃ１'（Ｖａｃ１との差の絶対値が０．０３Ｖ未満）になったときの帯電電流値をＩａｃ１'とすると、Ｉａｃ１に対応する電流制御信号はＶｃ１であり、Ｉａｃ１'に対応する電流制御信号はＶｃ１'である。そこで、実放電電流Ｉｓ'に対応する電流制御信号の電圧差ＶｉｓをＶｉｓ＝Ｖｃ１−Ｖｃ１'とする。
【００６４】
次に、ステップＳ１６０９〜Ｓ１６１５の処理を実行し、ＬＩＮＥ−Ａ（帯電交流電圧のピーク値）とＬＩＮＥ−Ｂ（帯電交流電圧の微分値のピーク値）の差（放電電流）が所定値Ｉｓになるような帯電電流値を求める。まずステップＳ１６０９において、実放電電流に対する検出電圧Ｖｉｓ＝Ｖｃ１−Ｖｃ１'を求め、ステップＳ１６１０において所定放電電流値Ｉｓに対応する検出電圧差ＶｓとＶｉｓを比較する。実放電電流値（Ｉｓ'＝Ｉａｃ１−Ｉａｃ１'）がＩｓよりも大きい場合、すなわちＶｓ＜Ｖｉｓの場合（Ｖｓ−Ｖｉｓ＞０でないとき）、ステップＳ１６１１に進んでＶｉｓがＶｓより０．０３Ｖ以上大きいか否かを調べる。ここで、大きいとき（Ｖｉｓ−Ｖｓ＜０．０３Ｖでないとき）はステップＳ１６１２に進んでＶｃ１の値を０．１Ｖ減少させてステップＳ１６０３以降の処理を繰り返し実行する。
【００６５】
一方、実放電電流値（Ｉａｃ１−Ｉａｃ１'）がＩｓよりも小さく、かつＶｓ＞Ｖｉｓの場合はステップＳ１６１０からステップＳ１６１３を経てステップＳ１６１４へ進む。すなわち、ステップＳ１６１０においてＶｓ−Ｖｉｓ＞０のとき（Ｖｓ＞Ｖｉｓ）はステップＳ１６１３に進んでＶｓ−Ｖｉｓ＝０か否を調べて、Ｖｓ−Ｖｉｓ＝０でない場合に、ステップＳ１６１４でＶｓがＶｉｓより０．０３Ｖ以上大きいか否かを調べる。ここで、大きいとき（Ｖｓ−Ｖｉｓ＜０．０３Ｖでないとき）はステップＳ１６１５に進んでＶｃ１の値を０．１Ｖ増加させた後、ステップＳ１６０３以降の処理を繰り返し実行する。
【００６６】
ステップＳ１６１３においてＶｓとＶｉｓが等しい場合、あるいは、ステップＳ１６１１またはＳ１６１４においてＶｉｓとＶｓの差が０．０３Ｖ未満であると判断した場合は、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴ＝Ｖｃ１を確定値として帯電電流Ｉａｃ１が出力され、放電電流は所定値Ｉｓにより制御され、１枚目のプリント動作に以降する。
【００６７】
第３実施形態においては、Ｖｃ１の最小制御幅を０．１Ｖ、ステップＳ１６０６（Ｓ１６１６，Ｓ１６１４）における制御範囲を最小制御幅２つ分の０．０３Ｖとしたが、これらの値は、実際に使用する回路構成、処理速度に応じてより０Ｖに近い任意の値を選択することができ、第３実施形態の値に制限されるものではない。また、Ｉａｃ１を十分大きな値から減少させていってＶｃ１の制御を行う方法について述べたが、十分小さい値から増加させることによりＶｃ１の制御を行ってもよい。
【００６８】
（２）プリント工程における処理
前述で説明したのは、スタンバイ状態からプリント開始した１枚目のプリント動作における帯電交流高圧レベルの決定処理方法であった。
【００６９】
一方、引き続き連続プリントを行う場合には、帯電ローラの温度変化、表面の汚れなどにより、初期状態から帯電特性が変化する。図１７は、一例として５００枚連続プリント前後の帯電交流電流（縦軸）、帯電交流電圧ピーク値及び帯電交流電圧微分値のピーク値（横軸）の特性を表している。図１７において、細い実線（帯電交流電圧微分値のピーク値）および一点鎖線（帯電交流電圧ピーク値）が連続プリント前の初期特性を示し、太い実線および一点鎖線が連続プリント後の特性を示す。
【００７０】
第３実施形態においては、前述の電流制御電圧ＰＲＩＣＮＴはＶｃ１の確定値で制御されるため、図１７のようにＬＩＮＥ−Ａ、ＬＩＮＥ−Ｂの傾きが初期特性よりも小さくなると、実放電電流Ｉｓ'の値は増加してＩｓ''となる。つまり、定電流値Ｉａｃ１'で制御するときの帯電交流電圧の微分値のピーク電圧Ｖａｃ１'を帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ１"と同じ値にしたときの帯電電流Ｉａｃ１"はＩａｃ１'よりも小さくなる。そのため、連続プリント後の実放電電流Ｉｓ"はプリント初期の実放電電流Ｉｓ'よりも増加することになる。
【００７１】
そこで、第３実施形態においては、連続プリントが実行される場合、プリント工程に移行した後にも帯電交流高圧レベルの決定処理を再度行い、この処理結果に基づいて交流電圧の設定を修正することにした。第３実施形態におけるこの設定修正処理は、スタンバイ状態からプリント開始後、連続して５０枚プリントされる度に実行するものであ。実行時の判断は、ＣＰＵ２４５内部に設けられたプリント枚数をカウントするカウンタ値に基づいて判断する。プリント工程期間における帯電交流高圧レベルの修正処理については、図１６に示したものと同様の処理を行うことにより実現する。
【００７２】
処理終了後、プリント枚数をカウントする前述のカウンタはリセットされ、再び５０枚連続プリントされた時点で同様の処理を行うことにより、５０枚連続プリント毎に帯電交流高圧レベルの決定処理を繰り返し実施する。この処理の実行インターバルは、５０枚連続プリントするインターバルに限定されることはなく、カウンタ値を参照して別の枚数毎に実行することができる。
【００７３】
以上、説明した通り、第３実施形態における帯電高圧制御では、帯電交流電圧微分値のピーク値を測定して前記測定値を用いてニップ電流の検出を行う。このような構成とすることで、ニップ電流を放電発生領域内で検出することが可能となり、放電電流を高精度で制御することが実現できる。よって環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。更には、連続プリント時においては帯電電流を現状値よりも増加させることなく、放電電流の再設定処理を行うことが可能となり、連続プリント時においても環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に関らず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。
【００７４】
さらにまた、第３実施形態では所定枚数を連続プリントする毎に帯電交流高圧レベルの決定処理を繰り返し実施して帯電電圧を制御するため、画像形成装置の状態が稼動状況により変化した場合であっても、常に最適に感光ドラムの帯電を行なうことが可能である。
【００７５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。第１および第３実施形態では所定の帯電電流値で制御したときの帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧の微分値のピーク値を検出し、帯電交流電圧の微分値のピーク値を帯電交流電圧のピーク値と同じ値にしたときの帯電電流値と、最初に印加した帯電電流値の差から、直接放電電流を求め、その値を一定に制御する方法を実施した。
【００７６】
第４実施形態においては、所定帯電電流で制御したときの帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧の微分値のピーク値を求め、図１８（ａ）および（ｂ）に示す相似の関係から実放電電流Ｉｓ'を算出し、リアルタイムで帯電電流値を制御することを特徴とする。帯電出力回路については、図２に示した第１および第３実施形態と同様の回路を用いるため、説明を省略する。
【００７７】
図１８（ａ）において、所定帯電電流値Ｉａｃ２となるように交流電圧を出力した場合、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの間に形成される三角形ＡＢＣと、ＬＩＮＥ−Ｂにより形成される三角形ＢＤＥは、錯角θが等しく、かつ直角を有することから、二角が等しいので相似形となる。三角形ＡＢＣの底辺ＡＢは帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ２'と帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ２との差分（Ｖａｃ２'−Ｖａｃ２）となり、三角形ＢＤＥの底辺ＤＥは帯電交流電圧の微分値のピーク値Ｖａｃ２'となる。また、三角形ＡＢＣの高さＡＣは実放電電流Ｉｓ'を示し、三角形ＢＤＥの高さＢＤは帯電電流Ｉａｃ２を示している。
【００７８】
よって、これらの関係から実放電電流Ｉｓ'は、（１４）式で求めることができる。
【００７９】
【数１２】
次に図１９のフローチャートを参照して、実放電電流Ｉｓ'を所定値Ｉｓに制御するための処理方法について説明する。
【００８１】
画像形成装置がスタンバイ状態からプリント工程に移行する場合、前回転工程期間において帯電交流高圧レベルの決定処理方法を行う。
【００８２】
処理を開始するとまずステップＳ１９０２で帯電直流高圧をＯＮする。次にステップＳ１９０３〜Ｓ１９０５で帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧微分値のピーク値が等しくなる場合（電圧検出回路Ｂによる検出値Ｖａｃ１'が電圧検出回路Ａによる初めの検出値Ｖａｃ１と同じ値になるとき）の帯電電流Ｉｃの値を求める。図１９の処理において「等しくなる場合」とは、第３実施形態の場合と同様に差の値が０．０３Ｖ未満としているが、この値に限定されないことは前述した通りである。
【００８３】
ステップＳ１９０３で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴをＶｃ２に設定し、更に帯電交流電圧駆動信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルとして帯電交流電圧を出力する。ここで、Ｖｃ２の値は最終的に設定する帯電電流値よりも十分大きな値を設定した。続いてステップＳ１９０４で電圧検出回路Ａの検出値ＰＲＩＶＳ（帯電交流電圧のピーク値Ｖａｃ２）の読み込みを行う。更に、ステップＳ１９０５で電圧検出回路Ｂの検出値ＰＲＩＤＶＳ（帯電交流電圧微分値のピーク値Ｖａｃ２'）の読み込みを行う。図１８（ｂ）に交流電圧のピーク値／交流電圧の微分値のピーク値（横軸）と電流制御信号ＰＲＩＣＮＴ（縦軸）の関係を示す。図１８（ｂ）は、電流制御信号としてＶｃ２をＰＲＩＣＮＴの値として入力した場合、帯電ローラにはＶａｃ２の交流ピーク電圧が印加され、Ｉａｃ２の帯電電流が流れることを示している。さらに、そのときの交流電圧の微分値のピーク値がＶａｃ２'となることを示している。
【００８４】
ダイオード２８８及びダイオード２８４の順方向降下電圧をＶｆとすると、三角形ＦＧＨと三角形ＩＪＧは相似であることから、実放電電流Ｉｓ'に対応する帯電電流制御電圧の差Ｖｉｓ'は（１５）式で求められる。
【００８５】
【数１３】
ここで、ステップＳ１９０６において、Ｖｉｓ'と所定放電電流Ｉｓに対応する電圧差Ｖｓの比較を行い、その差の絶対値が０．０３Ｖ未満であれば、ステップＳ１９０４〜Ｓ１９０６を繰り返す。
【００８７】
一方、ＶｓとＶｉｓ'の差の絶対値が０．０３Ｖ以上の場合は、ステップＳ１９０７に進んでＶｓとＶｉｓ'の大小関係を比較する。所定放電電流Ｖｓよりも実放電電流Ｖｉｓ'が小さい場合（Ｖｓ−Ｖｉｓ'＞０のとき）は、ステップＳ１９０８に進んで電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの入力電圧Ｖｃ２の値を０．１Ｖ増加させた後、ステップＳ１９０４に戻る。一方、所定放電電流Ｖｓよりも実放電電流Ｖｉｓ'が大きい場合（Ｖｓ−Ｖｉｓ'＞０でないとき）は、ステップＳ１９０９に進んでＶｃ２の値を０．１Ｖ減少させ後、ステップＳ１９０４に戻る。このように電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの入力電圧Ｖｃ２の値をリアルタイムで制御することにより、帯電制御を始めたときから帯電ローラに流れる放電電流量を所定値に維持することができるとともに、プリント中においても制御可能であるため、常に安定した帯電制御を行うことができる。
【００８８】
第４実施形態においては、Ｖｃ２の最小制御幅を０．１Ｖ、ステップＳ１９０６における制御範囲を最小制御幅２つ分の０．０３Ｖとしたが、これらの値は、実際に使用する回路構成、処理速度に応じてより０Ｖに近い任意の値を選択することができ、第４実施形態の値に制限されるものではない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、像担持体の帯電を電圧が印加された帯電部材を像担持体に当接することで行う画像形成装置について、環境条件や製造による帯電部材の特性ばらつき等にかかわらず、定量の放電を高精度で生じさせて像担持体の劣化、トナー融着、画像不良等の問題なく均一な帯電を行うこと、連続プリント時においてもプリント速度を低下させることなく帯電部材の汚れや環境変動にかかわらず均一な帯電を行うことができ、これにより、長期間にわたり高画質、高品質を安定して維持させること等の効果を奏する画像形成装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１〜第４実施形態の画像形成装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の帯電出力回路の構成図である。
【図３】第１実施形態の帯電交流電圧波形の説明図である。
【図４】第１実施形態のプリント動作時のシーケンス図である。
【図５】第１実施形態の帯電交流電圧と帯電電流の特性図である。
【図６】第１実施形態の前回転工程時の処理フロー図である。
【図７】第１実施形態の前回転工程時の検出信号特性図である。
【図８】第１実施形態のプリント工程時の検出信号特性図である。
【図９】第１実施形態のプリント工程時の処理フロー図である。
【図１０】第２実施形態の帯電出力回路の構成図である。
【図１１】第２実施形態のゼロクロス信号説明図（１）である。
【図１２】第２実施形態のゼロクロス信号説明図（２）である。
【図１３】第１実施形態の検出信号特性図である。
【図１４】第２実施形態の処理フロー図である。
【図１５】第３実施形態の前回転工程時の検出信号特性図である。
【図１６】第３実施形態の前回転工程時の処理フロー図である。
【図１７】第３実施形態のプリント前後の検出信号特性図である。
【図１８】第３実施形態の検出信号特性図である。
【図１９】第４実施形態の処理フロー図である。
【図２０】従来の放電電流制御の帯電交流電圧と帯電電流の特性図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
４ プリンタ制御部
１００ レーザビームプリンタ（装置本体）
１０１ デッキ
１０３ 紙サイズ検知センサ
１０４ ピックアップローラ
１０５ デッキ給紙ローラ
１０６ リタードローラ
１０７ 給紙センサ
１０８ 給紙搬送ローラ
１０９ レジストローラ対
１１０ レジ前センサ
１１１ レーザスキャナ部
１１２ プロセスカートリッジ
１１３ 転写ローラ（ローラ部材）
１１４ 除電針（放電部材）
１１５ 搬送ガイド
１１６ ハロゲンヒータ
１１７ 定着ローラ
１１８ 加圧ローラ
１２０ 両面フラッパ
１２２ 排紙ローラ対
１２５ カットローラ
１２６ 両面センサ
１２７ 両面搬送ローラ対
１２８ 外部装置
１２９ レーザユニット
１３０ ポリゴンミラー
１３１ スキャナモータ
１３２ 結像レンズ群
１３３ ミラー
１３４ 現像ローラ
１３５ トナー格納容器
１３８ インターフェイス
２０３ 出力保護抵抗
２０４ 高圧トランス
２０５ 高圧トランスドライブ回路
２１６，２２４，２４８，２５２，２７１，２７５，２８５，２８９，１００１ コンデンサ
２１７，２２０，２５６，２６５，２７８，２８１，１０１３ オペアンプ
２２３，２４６，２５１，２５３，２７２，２７３，２７６，２８６，２９０，１００２，１００４，１００５，１００７ 抵抗
２３５ フィルタ回路
２３７，２６０ プルアップ抵抗
２３８ ベース抵抗
２３９ トランジスタ
２４０，２４９，２５０，２７７，２８４，２８８，１００６，１０１１ ダイオード
２４５ ＣＰＵ
２４５ｄ，２４５ｆ ポート
２４５ｆ アナログ入力端子
２４７ 直流高圧発生回路
２９９ 出力端子
１００３ コンパレータ
１００９ ゼロクロス検出回路
Claims (6)
- 像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで該像担持体を帯電し、該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像形成する電子写真方式の画像形成装置において、
前記帯電部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記帯電部材に前記交流電圧が印加されることにより前記帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流値が所定値となるように前記電圧印加手段から前記帯電部材に印加する前記交流電圧を制御する定電流制御手段と、
前記交流電圧の第１ピーク電圧値を検出する第１電圧検出手段と、
前記交流電圧に歪みが発生した際に、歪みが発生した前記交流電圧の値に基づいて該交流電圧の第２ピーク電圧値を検出する第２電圧検出手段と、
前記第１電圧検出手段によって検出される前記第１ピーク電圧値と、前記第２電圧検出手段によって検出される前記第２ピーク電圧値とに基づいて、画像形成時に前記帯電部材に流れる放電電流値が所定値になるように前記帯電部材に印加する前記交流電圧を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記第２電圧検出手段が検出する前記第２ピーク電圧値は、前記歪みが発生した前記交流電圧の値を微分して得られた値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記設定手段は、前記電圧印加手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を前記帯電部材に印加した際に、前記第１電圧検出手段及び前記第２電圧検出手段が検出する各検出値の差分値を算出して、算出した該差分値が所定値になるように前記交流電圧を設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。
- 前記設定手段は、前記電圧印加手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を前記帯電部材に印加した際に、前記帯電手段に流れる電流値と前記第１電圧検出手段及び前記第２電圧検出手段が検出する各検出値とを用いて算出した放電電流値が所定値になるように前記交流電圧を設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。
- 像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで該像担持体を帯電し、該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像形成する電子写真方式の画像形成装置において、
前記帯電部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記帯電部材に前記交流電圧が印加されることにより前記帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流値が所定値となるように前記電圧印加手段から前記帯電部材に印加する前記交流電圧を制御する定電流制御手段と、
前記交流電圧のピーク電圧の値を検出する第１電圧検出手段と、
前記交流電圧が所定位相となる期間における該交流電圧の変位を検出する第２電圧検出手段と、
前記第１電圧検出手段によって検出される前記ピーク電圧値と、前記第２電圧検出手段によって検出される検出値とに基づいて、画像形成時に前記帯電部材に流れる放電電流値が所定値になるように前記帯電部材に印加する前記交流電圧を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記所定位相となる期間とは、前記交流電圧のゼロクロスタイミングからの所定期間であって、前記第２電圧検出手段は、前記所定期間における交流電圧の変位レベルを検出することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
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