JP4902602B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体としての感光体を帯電する帯電部材に印加する帯電バイアスを制御するようにした画像形成装置に関する。

従来、電子写真画像形成装置において感光体である像担持体の表面を帯電させる方法としては、種々の方法が提案されている。中でも、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像担持体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、ローラ型、ブレード型などの帯電部材を像担持体表面に接触させ、帯電部材に電圧を印加することにより像担持体表面を帯電させる接触帯電方式が主流となりつつある。特に、ローラ型の帯電部材は長期にわたって安定した帯電を行なうことが可能である。

帯電部材に対する印加電圧は、直流電圧のみでも良いが、振動電圧を印加し、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）の２倍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が知られている。これにより、被帯電体の帯電を均す効果があり、均一な帯電を行なうことができる。

振動電圧の波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でも良い。振動電圧は、直流電圧を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波の電圧や、直流電圧の値を周期的に変化させて交流電圧と直流電圧との重畳電圧と同じ出力としたものも含む。

上記した、帯電部材に振動電圧を印加して帯電する接触帯電方式を、以下、「ＡＣ帯電方式」と呼び、また、直流電圧のみを印加して帯電する接触帯電方式を、「ＤＣ帯電方式」と呼ぶものとする。

しかし、ＡＣ帯電方式においては、ＤＣ帯電方式と比べ、像担持体への放電量が増えるため、像担持体削れ等の像担持体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。

この問題を改善するためには、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、実際には電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、像担持体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（Ｌ／Ｌ）では材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電し難くなる。そのため、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。しかし、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。従って、帯電部材は必要以上の放電を起こすことになる。結果、放電量が増加すると、画像流れ、ボケの発生、トナー融着の発生、像担持体表面の劣化による像担持体削れ、短命化などの問題が起こる。

この環境変動による放電の増減を抑制するために、上記のような常に一定の交流電圧を印加する「ＡＣ定電圧制御方式」のほかに、帯電部材に交流電圧を印加することで流れる交流電流値を制御する「ＡＣ定電流制御方式」が提案されている。このＡＣ定電流制御方式によれば、材料の抵抗が上昇するＬ／Ｌ環境では交流電圧のピーク間電圧値を上げ、逆に材料の抵抗が下降するＨ／Ｈ環境ではピーク間電圧値を下げることができる。そのため、ＡＣ定電圧制御方式に比べ放電の増減を抑制することが可能である。

ここで、帯電部材は像担持体面に必ずしも接触している必要はない。帯電部材と像担持体との間に、ギャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放電可能領域さえ確実に保証されれば、例えば数１０μｍの空隙（間隙）を存して非接触に近接配置されていてもよい（近接帯電）。本発明においてはこの近接帯電の場合も接触帯電の範疇とする。

しかしながら、更なる像担持体の長寿命化を目指したとき、ＡＣ定電流制御方式においても、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による像担持体の静電容量変動、本体高圧装置のばらつきなどによる放電量の増減を抑制するには完全ではない。この放電量の増減を抑えるためには、帯電部材の製造ばらつき、環境変動を抑えることや高圧のふれをなくす手段をとらなければならず、それによってコストアップを招くこととなる。

そこで、環境や製造時による帯電部材の抵抗値のばらつき等にかかわらず、過剰放電を起こさせず常に一定量の放電を生じさせて像担持体の劣化、トナー融着、画像流れ等の問題なく均一な帯電を行なうことが提案されている。例えば、特許文献１に記載される方法は、帯電部材に印加する電圧・電流を、次のようにして求めている。つまり、帯電部材に直流電圧を印加した時の像担持体への放電開始電圧をＶｔｈとする。このときに、Ｖｔｈの２倍以上の領域（放電領域）と未満の領域（未放電領域）で、交流電圧と交流電流によって求まる関数との差により、放電電流量を求め、その量を一定としている。

また、特許文献２には、ＡＣ帯電時における直流電流を測定し、直流電流が飽和したＡＣ電界のポイントに対して、所定の比率を乗じて、画像形成時の帯電バイアスとすることで、必要最小限の放電を求める方法が提案されている。
特開２００１−２０１９２１号公報 特開２００４−３３３７８９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の方法では、直流電圧を印加したときの放電開始点Ｖｔｈが正確に判明していないと、放電領域と未放電領域を区別することはできない。

本願添付の図１８は、材質の違う像担持体Ａ、Ｂを用いた時の、ＤＣ帯電により帯電部材に印加する直流電圧と、像担持体の表面電位を測定したグラフである。

像担持体Ａでは、直流電圧を増加させていくと、ある所までは０Ｖの表面電位で、それ以上になると表面電位は線形的に増加する点があり、ここがＶｔｈとなる。しかし、像担持体Ｂでは、表面電位が直流電圧０Ｖのところから僅かながら増加し、ある地点から線形的に増加する。

このような特性の違いは、像担持体の抵抗、容量、材質、または帯電部材の抵抗、容量、材質、または環境等によって変化し、このような例のように、直流電圧を印加したときの放電開始点Ｖｔｈを明確に求めることができない場合が多々生じる。

また、特許文献１で放電領域と未放電領域の関数は、一次関数で計算し、その差を計算することが特徴であるが、放電領域のピーク間電圧と交流電流との特性は、決して線形的に増加するものではない。ピーク間電圧を増やせば増やすほど、交流電流は、図１９のように線形特性よりさらに増加する傾向が現れる。これは、帯電部材と像担持体の放電ニップが、交流電圧を増やすほど、面積も増加することによって生じる現象であることが鋭意研究の結果分かった。

よって、放電領域において、一次関数で未放電領域と比較するためには、放電領域で放電電流量を求める際に印加する交流電圧は、放電開始点に限りなく近い点であることが望ましい。また、そのようにすることにより、求められる放電電流量は精度よく且つ簡易に求められる。しかし、特許文献１ではそこまで言及していない。

また、図２０は、特許文献２の手段で放電開始点が正しく求まった場合において、同じ帯電部材、像担持体の組み合わせで、通紙耐久開始時と耐久後の２つのピーク間電圧、交流電流の関係を示したグラフである。

放電開始点に所定の比率１．１５をかけた場合、傾きの大きい耐久後の方が、耐久開始時に比べ、放電電流量は大きくなってしまう。交流電圧と交流電流との傾きは、像担持体の膜厚や環境の変化、画像形成枚数の要因から変化し、このすべてから予想するのは困難であり、放電開始点に必要なＡＣ電界に所定の比率を乗じる方法では、正確な放電電流量を維持することは難しい。

そこで、本発明の目的は、上記諸問題点を解決することであり、確実に、精度よく、所望の、均一な帯電を行える画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、環境、帯電部材や像担持体の材料、製造時の帯電部材や像担持体の抵抗値のばらつき、画像形成枚数等に関わらず、過剰放電を起こさせず常に一定量の放電を生じさせ、均一な帯電を行える画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、像担持体の劣化、トナー融着、画像流れ等の問題なく均一な帯電を行える画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、簡易にＡＣ帯電における放電電流量を精度よく求め、帯電部材に印加する電圧・電流を適切に制御し、これにより長期にわたり高画質、高品質を安定して維持させることのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る帯電装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、感光体と接触して帯電する帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する印加手段と、前記帯電部材に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、前記帯電部材に流れる直流電流を検知する直流電流検知手段と、交流電圧のピーク間電圧を増加させた際に前記直流電流検知手段が検知する直流電流量の増加が飽和する飽和ピーク間電圧Ｖｏを求め、前記飽和ピーク間電圧Ｖｏ以下のピーク間電圧Ｖｑを印加した時に前記交流電流検知手段が検知する交流電流値を用いてピーク間電圧値と交流電流値との間の関係式を算出すると共に、前記関係式と前記飽和ピーク間電圧Ｖｏよりも大きいピーク間電圧Ｖｐを印加した時に前記交流電流検知手段が検知する交流電流値とに基づいて算出される放電電流量Ｉｈが所定の値となるように画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を決定する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

第２の本発明によれば、感光体と接触して帯電する帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する印加手段と、前記帯電部材に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、前記帯電部材に流れる直流電流を検知する直流電流検知手段と、交流電圧のピーク間電圧を増加させた際に前記直流電流検知手段が検知する直流電流量の増加が飽和する飽和交流電流値Ｉｏを求め、前記飽和交流電流値Ｉｏ以下の交流電流値Ｉｑを印加した時に得られたピーク間電圧を用いてピーク間電圧値と交流電流値との間の関係式を算出すると共に、前記関係式と前記交流電流値Ｉｏよりも大きい交流電流値Ｉｐを印加した時に得られたピーク間電圧とに基づいて算出される放電電流量Ｉｈが所定の値となるように画像形成時に前記帯電部材に印加する帯電バイアスの交流電流値を決定する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、
（１）確実に、精度よく、所望の、均一な帯電を行うことができる。
（２）環境や、帯電部材や感光体の材料、製造時の帯電部材や感光体の抵抗値のばらつきや、画像形成枚数等にかかわらず、過剰放電を起こさせず常に一定量の放電を生じさせることができる。これによって、感光体の劣化、トナー融着、画像流れ等の問題なく均一な帯電を行うことができる。
（３）簡易にＡＣ帯電における放電電流量を精度よく求め、帯電部材に印加する電圧・電流を適切に制御することができる。
（４）長期にわたり高画質、高品質を安定して維持させることができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

（実施例１）
図１は、本発明に従う画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、転写方式電子写真プロセスを利用したレーザビームプリンタである。また、本実施例のレーザビームプリンタは、接触帯電方式、反転現像方式を採用し、最大通紙サイズがＡ３サイズとされる。

本実施例にて、画像形成装置１００は、第１の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１の回転方向（反時計方向）Ｒ１に沿ってその周囲には、帯電装置２００を構成する帯電手段である接触帯電部材としての帯電ローラ（ローラ帯電器）２及び現像装置４が配置されている。更に、感光ドラム１の周りには、接触転写部材としての転写ローラ５、クリーニング装置７が配置されている。また、帯電ローラ２と現像装置４間の上方には露光装置３が設置されている。更に、感光ドラム１と転写ローラ５間に形成される転写部ｄの転写材搬送方向の下流側には、定着装置６が設置されている。

感光ドラム１は、本実施例では外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、駆動装置（不図示）の駆動によって２１０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で矢印方向（反時計方向）Ｒ１に回転駆動される。感光ドラム１は、図２に示すように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗布して構成されている。

帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（不図示）により回転自在に保持されている。また、帯電ローラ２は、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム１の中心方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム１の回転駆動に従動して時計方向Ｒ２に回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例では、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧（−５００Ｖ）と交流電圧（周波数２ｋＨｚ）とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

また、帯電ローラ２の長手方向長さは３２０ｍｍであり、図２に示すように、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

より具体的には、本実施例における帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。
・芯金２ａ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
・下層２ｂ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ³、体積抵抗値１０²〜１０⁹Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
・中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０²〜１０⁵Ωｃｍ、層厚７００μｍ
・表層２ｄ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１０⁷〜１０¹⁰Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ

露光装置３は、本実施例では半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。レーザビームスキャナ３は、不図示の画像読み取り装置等のホスト処理から入力される画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂにおいて走査露光（イメージ露光）Ｌする。この走査露光Ｌにより感光ドラム１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、感光ドラム１面には走査露光Ｌした画像情報に対応した静電潜像が順次に形成される。

現像装置４は、本実施例では２成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置であり、感光ドラム１表面の露光部分（明部）にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。即ち、現像装置４は、静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を可視化する。

この現像装置４は、現像容器４ａの開口部に固定マグネットローラ４ｃを内包した回転自在な非磁性の現像スリーブ４ｂが設けられている。現像容器４ａの現像剤（トナー）４ｅを、規制ブレード４ｄで薄層に現像スリーブ４ｂ上にコーティングし、感光ドラム１と対向する現像部ｃへ搬送する。現像容器４ａ内の現像剤４ｅはトナーと磁性キャリアの混合物であり、２つの現像剤攪拌部材４ｆの回転によって均一に攪拌されながら現像スリーブ４ｂ側に搬送される。

本実施例における磁性キャリアの抵抗は、約１０¹³Ωｃｍ、粒径は４０μｍであり、トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。また、現像容器４ａ内のトナー濃度は、濃度センサ（不図示）によって検知され、この検知情報に基づいてトナーホッパー４ｇから適正量のトナーを現像容器４ａに補給して、トナー濃度を一定に調整する。

現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１との最近接距離を３００μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設されており、現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１の回転方向（反時計方向）Ｒ１とは逆方向Ｒ４に回転駆動される。

現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂへ印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧（−３５０Ｖ）と交流電圧（ピーク間電圧８ｋＶ）とを重畳した振動電圧である。

転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって当接して転写部ｄを形成し、時計方向Ｒ５に回転する。また、電源Ｓ３から転写バイアス（トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス；本実施例では＋５００Ｖ）が印加される。これによって、この転写部ｄにて第２の像担持体としての用紙などの転写材Ｐに感光ドラム１表面のトナー像を転写する。

定着装置６は、回転自在な定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂを有しており、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂ間の定着ニップ部にて転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。

クリーニング装置７にて、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム面はクリーニングブレード７ａにより、クリーニングブレード７ａの感光ドラム面当接部ｅにて摺擦されて転写残トナーの除去を受けて清浄面化される。これにより、感光ドラム１は、繰り返して画像形成に供される。

前露光手段８は、感光ドラム表面に残っている転写処理後の残留電荷を光照射によって除電処理を行い、帯電前の感光ドラム１の表面電位を０近傍に一定とする。

図３は、上記プリンタの動作シーケンス図である。

ａ．初期回転動作（前多回転工程）
初期回転動作は、プリンタの起動時の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。電源スイッチ−オンにより、感光ドラムを回転駆動させ、また定着装置の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。

ｂ．印字準備回転動作（前回転工程）
印字準備回転動作は、プリント信号−オンから実際に画像形成（印字）工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間であり、初期回転動作中にプリント信号が入力したときには初期回転動作に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラムの回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力すると印字準備回転動作が実行される。

本実施例においてはこの印字準備回転動作期間において、印字工程の帯電工程における印加交流電圧の適切なピーク間電圧値（または交流電流値）の演算・決定プログラムが実行される。これについては後記で詳述する。

ｃ．印字工程（画像形成工程、作像工程）
所定の印字準備回転動作が終了すると、引き続いて、印字工程、即ち、回転感光ドラムに対する作像プロセスが実行される。印字工程では、回転感光ドラム面に形成されたトナー画像の転写材への転写、定着装置によるトナー画像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。

連続印字（連続プリント）モードの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数ｎ分繰り返して実行される。

ｄ．紙間工程
紙間工程は、連続印字モードにおいて、一の転写材の後端部が転写位置ｄを通過した後、次の転写材の先端部が転写位置ｄに到達するまでの間の、転写位置における記録紙の非通紙状態期間である。

ｅ．後回転動作
後回転動作は、最後の転写材の印字工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラムを回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

ｆ．スタンバイ
所定の後回転動作が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光ドラムの回転駆動が停止され、プリンタは次のプリントスタ−ト信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。

１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転動作を経てスタンバイ状態になる。

スタンバイ状態において、プリントスタート信号が入力すると、プリンタは前回転工程に移行する。

上記ｃの印字工程時が画像形成時であり、ａの初期回転動作、ｂの前回転動作、ｄの紙間工程、ｅの後回転動作が非画像形成時である。

図４は、帯電装置２００の概略構成を示す、帯電ローラ２に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。

電源Ｓ１から直流電圧に周波数ｆの交流電圧を重畳した所定の振動電圧（バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加されることで、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。

帯電ローラ２に対する電圧印加手段である電源Ｓ１は、直流（ＤＣ）電源１１と交流（ＡＣ）電源１２を有している。

制御手段である制御回路１３は、上記電源Ｓ１のＤＣ電源１１とＡＣ電源１２をオン・オフ制御して帯電ローラ２に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加するように制御する機能を有している。更に、制御回路１３は、ＤＣ電源１１から帯電ローラ２に印加する直流電圧値と、ＡＣ電源１２から帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧値若しくは交流電流値を制御する機能を有している。

測定回路１４は、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流成分（交流電流値）を測定する手段としての交流電流値（又はピーク間電圧値）測定回路である。この回路１４から上記の制御回路１３に測定された交流電流値（又はピーク間電圧値）の情報が入力される。

測定回路１５は、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる直流電流成分（直流電流値）を検出する直流電流検出手段としての測定回路である。この回路１５から上記の制御回路１３に検出された直流電流値の情報が入力される。

環境センサー１６は、プリンタが設置されている環境を検知する手段としての環境センサーであり、温度計と湿度計である。この環境センサー１６から上記の制御回路１３に検知された環境情報が入力される。

そして、制御回路１３は、交流電流値（又はピーク間電圧値）測定回路１４から入力の交流電流値情報（又はピーク間電圧値情報）、直流電流測定回路１５から入力の直流電流値情報、更には環境センサー１６から入力の環境情報を得る。これらの情報から、制御回路１３は、印字工程の帯電工程における帯電ローラ２に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する機能を有する。

次に、印字時に帯電ローラ２に印加する交流バイアスの制御方法を述べる。

本発明者らは、種々の検討により、以下の定義により数値化した放電電流量が実際のＡＣ放電の量を代用的に示し、感光ドラムの削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係があることを見出した。

すなわち、図５に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐに対して交流電流Ｉａｃは放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満（未放電領域）で線形の関係にあり、それ以上から放電領域に入るにつれ徐々に電流の増加方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが、放電に関与している電流の増分△Ｉａｃであると考える。

ここで、放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満のピーク間電圧Ｖｐｐに対して電流Ｉａｃの比をαとすると、放電による電流以外の、接触部へ流れる電流（以下、「ニップ電流」という。）などの交流電流は、α・Ｖｐｐとなる。そこで、放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）以上の電圧印加時に測定されるＩａｃと、このα・Ｖｐｐの差分、
△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖｐｐ
から、△Ｉａｃを放電の量を代用的に示す「放電電流量」と定義する。

この放電電流量は、一定電圧または一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境、耐久を進めるにつれ変化する。これはピーク間電圧と放電電流量の関係、交流電流値と放電電流量との関係が変動しているからである。

ＡＣ定電流制御方式では、帯電部材から被帯電体に流れる総電流で制御している。この総電流量とは、上記のように、ニップ電流α・Ｖｐｐと非接触部で放電することで流れる放電電流量△Ｉａｃの和になっており、定電流制御では実際に被帯電体を帯電させるのに必要な電流である放電電流だけでなく、ニップ電流も含めた形で制御されている。

そのため、実際に、放電電流量は制御できていない。定電流制御において同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の環境変動によって、ニップ電流が多くなれば当然放電電流量は減り、ニップ電流が減れば放電電流量は増える。そのため、ＡＣ定電流制御方式でも完全に放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光ドラムの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。

更に前述した通り、放電開始点のＶｔｈ×２（Ｖ）のＶｔｈは、像担持体の抵抗、容量、材質、または帯電部材の抵抗、容量、材質、または環境等によって正確に求めることは困難である。また、放電領域のピーク間電圧と交流電流との関係は、放電開始点から離れれば離れるほど、増加傾向にあり、線形の関係でなくなる。

以上のことから、放電電流量△Ｉａｃを精度よく求めるのは困難であることが判明した。

そこで、本発明者らは、常に所望の放電電流量を得るため、以下の要領で制御を行った。

所望の放電電流量をＩｈとしたときに、この放電電流量Ｉｈとなるピーク間電圧を決定する方法を説明する。

本実施例では、図６のフローチャートに示すように非画像形成時に、即ち、非画像形成中の所定のタイミングに、前露光ＯＮ、ＤＣ電圧を−５００Ｖで一定にし、ピーク間電圧の異なる複数のテストバイアスを印加して、ＡＣ電圧を随時、増加（或いは減少）させ、その時のＤＣ電流値を検出した。そして、飽和した（即ち、変化率（上昇率）が所定以下となった）ＤＣ電流値の時におけるＡＣ電圧最小値（即ち、ピーク間電圧Ｖｏ）を決定した。例えば温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した結果を示す図７のように、ＡＣ電圧が１５００Ｖｐｐの時、ＤＣ電流値は−３５μＡを境に変化率が低くなった。この場合、１５００ＶｐｐまでのＤＣ電流値の変化率は｜（ＤＣ電流値）／（ＡＣ電圧値）｜≒０．０２３となり、本実施例では変化率が０．００２３以下となったＡＣ電圧値の最小値、この場合、１５００Ｖｐｐがピーク間電圧最小値Ｖｏとなる。

また、図８から分かるように、ＤＣ電流値が一定になった地点が感光ドラム１の帯電電位が一定に収束する地点であり、このＶｏが放電開始点となる。

次に、Ｖｏより大きいピーク間電圧Ｖｐを決定する。本実施例では１７００Ｖｐｐとした。Ｖｏ＝１５００Ｖｐｐの時とＶｐ＝１７００Ｖｐｐの時のＡＣ電流値を測定する。図９から（Ｖｏ、Ｉｏ）＝（１５００Ｖｐｐ、２０００μＡ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）＝（１７００Ｖｐｐ、２４００μＡ）が測定できた。

次に、上記測定値により、ピーク間電圧と交流電流の関係、即ち、ピーク間電圧−交流電流関数を求める。一つは、帯電部材にＡＣ電圧最小値Ｖｏのピーク間電圧を印加した時の交流電流値と０とを結ぶことで得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）である。また一つは、Ｖｏと少なくとも１点以上のＶｏより大きいピーク間電圧を印加した時の交流電流値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）である。

つまり、放電領域は、（Ｖｏ、Ｉｏ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）の２点から近似直線（関数Ｆ２（Ｖｐｐ））を計算する（式１）。また、未放電領域は、０点と（Ｖｏ、Ｉｏ）の２点から近似直線（関数Ｆ１（Ｖｐｐ））を計算する（式２）。

本実施例では、制御回路１３で、上記測定された電流値から、最小二乗法を用いて、ピーク間電圧と交流電流の関係を直線近似した。即ち、
（式１：関数Ｆ２（Ｖｐｐ））Ｙα＝αＸα＋Ａ
（式２：関数Ｆ１（Ｖｐｐ））Ｙβ＝βＸβ

図９のように、放電電流量Ｉｈは、近似直線Ｙαと未放電領域の近似直線Ｙβの差分となる。
Ｉｈ＝Ｆ２（Ｖｐｐ）―Ｆ１（Ｖｐｐ）＝Ｙα―Ｙβ＝（αＸα＋Ａ）―（βＸβ）

今、所望の予め決められた定数ＩｈとなるＸの値を探しており、その点をＶｐｐとすると
Ｉｈ＝（αＶｐｐ＋Ａ）―（βＶｐｐ）

よって、放電電流量Ｉｈとなるピーク間電圧Ｖｐｐは、下記式３によって計算される。
Ｖｐｐ＝（Ｉｈ−Ａ）／（α−β）・・・・・・・・・・（式３）

上記計算から、本実施例の図９の場合において、所望の放電電流量Ｉｈを５０μＡと設定すると、必要なピーク間電圧は、１５７５（Ｖｐｐ）と算出された。

そして、帯電部材に印加するピーク間電圧を求めたＶｐｐに切り替え（Ｖｐｐで定電圧制御）、前記した画像形成工程へと移行する。

このように、毎回、印字準備回転時において、印字時に所定の放電電流量を得るために必要なピーク間電圧を算出し、印字中には求めたピーク間電圧を定電圧制御で印加する。これによって、帯電ローラ２の製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収し、確実に所望の放電電流量を得ることが可能となった。

この制御下で、耐久検討を行なったところ、どの環境下でも像担持体としての感光ドラムの劣化、削れを発生させず、従来の定電流制御と比較して約１０％の感光ドラムの長寿命化を実現可能とした。さらに、特許文献１で提案されている方法よりも、放電領域におけるピーク間電圧と交流電流の関係をより正確に算出することができた。

図２１に従来例の放電電流量計算手段と、本実施例の放電電流量計算手段の比較図を示す。

従来の計算方式だと、放電領域のピーク間電圧と交流電流との関係が、非線形になっているため、計算によって出された放電開始点は、本実施例での計算方式と比較して大きい値となってしまう。その結果、同じ量の必要放電電流量を計算する場合、印加交流バイアスの値も大きくなってしまった。

本実施例による放電電流量計算方式は、従来の放電電流量計算方式に対して、所望の必要放電電流量に対して計算された印加交流バイアス値は、実際の放電開始点からの差としての精度が最大で約３０％良化した。

本実施例では、帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧を切り替えることで放電電流量を制御した。しかし、これに限られるものではない。例えば、図４中の交流電流検出手段としての交流電流値測定回路１４を、ピーク間電圧検出手段としてのピーク間電圧値測定回路に変更し、逆に交流電流を印加する。これによって、交流電圧のピーク間電圧を測定し、印字時には所望の放電電流量を得るに必要な交流電流を常に印加できるようにＡＣ電源の出力交流電流を制御回路１３で定電流制御することも可能である。

さらに、本実施例では所定の環境を例として所望の放電電流量Ｉｈ、印字準備回転時に印加するピーク間電圧値を設定した。しかし、環境センサー（温度計と湿度計）１５が設置されている装置においては、環境ごとでそれぞれの値を可変することで、さらに安定した均一帯電を行なうことが可能となる。

このように、印字準備回転中にＡＣ帯電において、直流電流値の一定となった最小値Ｖｏにおけるピーク間電圧値と、放電領域で１点以上、順次、ピーク間電圧値を帯電ローラ２に印加し、交流電圧値を測定し、印字中に印加するピーク間電圧を決定する。そして、常に所望の放電電流量を得られるピーク間電圧または交流電流を印加する。これによって、感光体の劣化、削れと帯電均一性を両立させることができ、長寿命化、高画質化が実現可能となった。

さらに、製造時のばらつきも吸収できることから、材料、精度に関しても許容範囲が広がることで、製造時のコストダウンも行なえ製品を安価にユーザーに提供することが可能となる。

（実施例２）
本実施例では、図１０のフローチャートに示すように非画像形成時に、前露光ＯＮ、ＤＣ電圧を−５００Ｖで一定にし、ピーク間電圧の異なる複数のテストバイアスを印加して、ＡＣ電圧を随時、増加（或いは減少）させ、その時のＤＣ電流値を検出し、飽和したＤＣ電流値の時におけるＡＣ電圧最小値Ｖｏを決定した。

実施例１と同様に、温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した結果を示す図７のように、ＡＣ電圧が１５００Ｖｐｐの時に、ＤＣ電流値は−３５μＡで変化率（上昇率）がかわり、この場合、１５００ＶｐｐがＶｏとなる。

また、図８から分かるように、ＤＣ電流値が一定になった地点が感光ドラム１の帯電電位が一定に収束する地点であり、このＶｏが放電開始点となる。

次に、ピーク間電圧Ｖｏより大きいピーク間電圧Ｖｐを決定する。本実施例では１７００Ｖｐｐとした。

また、鋭意研究の結果、未放電領域においても、放電開始点付近は、感光体材料や帯電部材のミクロな抵抗ムラにより、まれに異常放電が生じる場合があり、放電開始点と０点を結ぶ直線近似を算出する場合、傾きのズレがわずかに生じることが分かった。

よって、本実施例では、ピーク間電圧Ｖｏ以下のピーク間電圧Ｖｑを決定する。本実施例では１４００Ｖｐｐとした。

次に、Ｖｏ＝１５００Ｖｐｐ、Ｖｐ＝１７００Ｖｐｐ、Ｖｑ＝１４００Ｖｐｐの時のそれぞれのＡＣ電流値を測定する。図１１から（Ｖｏ、Ｉｏ）＝（１５００Ｖｐｐ、２０００μＡ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）＝（１７００Ｖｐｐ、２４００μＡ）、（Ｖｑ、Ｉｑ）＝（１４００Ｖｐｐ、１８４０μＡ）が測定できた。

次に、上記測定値により、ピーク間電圧と交流電流の関係、即ち、ピーク間電圧−交流電流関数を求める。一つは、帯電部材に少なくとも１点以上のＡＣ電圧最小値Ｖｏより小さいピーク間電圧を印加した時の交流電流値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）である。また一つは、Ｖｏと少なくとも１点以上のＶｏより大きいピーク間電圧を印加した時の交流電流値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）である。

つまり、放電領域は（Ｖｏ、Ｉｏ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）の２点から近似直線（関数Ｆ２（Ｖｐｐ））を計算する（式１）。未放電領域は、０点と（Ｖｑ、Ｉｑ）の２点から近似直線（関数Ｆ１（Ｖｐｐ））を計算する（式２）。

本実施例では、制御回路１３で、上記測定された電流値から、最小二乗法を用いて、ピーク間電圧と交流電流の関係を直線近似した。即ち、
（式１：関数Ｆ２（Ｖｐｐ））Ｙα＝αＸα＋Ａ
（式２：関数Ｆ１（Ｖｐｐ））Ｙβ＝βＸβ

図１１に示すように、放電電流量Ｉｈは、近似直線Ｙαと未放電領域の近似直線Ｙβの差分となる。
Ｉｈ＝Ｆ２（Ｖｐｐ）―Ｆ１（Ｖｐｐ）＝Ｙα―Ｙβ＝（αＸα＋Ａ）―（βＸβ）

今、所望のＩｈとなるＸの値を探しており、その点をＶｐｐとすると
Ｉｈ＝（αＶｐｐ＋Ａ）―（βＶｐｐ）

よって、放電電流量Ｉｈとなるピーク間電圧Ｖｐｐは、下記式３によって計算される。
Ｖｐｐ＝（Ｉｈ−Ａ）／（α−β）・・・・・・・・・・（式３）

上記計算から、本実施例の図１１の場合において、所望の放電電流量Ｉｈを５０μＡと設定すると、必要なピーク間電圧は１５６２（Ｖｐｐ）と算出された。

そして、帯電部材に印加するピーク間電圧を求めたＶｐｐに切り替え（Ｖｐｐで定電圧制御）、前記した画像形成工程へと移行する。

このような制御構成にすることで、感光体材料や帯電部材にミクロな抵抗ムラがあったとしても、精度よく所望の放電電流量を求めることが可能となる。

（実施例３）
本実施例では、図１２のフローチャートに示すように非画像形成時に、前露光ＯＮ、ＤＣ電圧を−５００Ｖで一定にし、ピーク間電圧の異なる複数のテストバイアスを印加して、ＡＣ電流を随時、増加（或いは減少）させ、その時のＤＣ電流値を検出し、飽和したＤＣ電流値の時におけるＡＣ電流最小値（即ち、交流電流値Ｉｏ）を決定した。

例えば温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した結果を示す図１３のように、ＡＣ電流値が２０００μＡの時、ＤＣ電流値は−３５μＡを境に変化率が低くなった。この場合、２０００μＡまでのＤＣ電流値の変化率（上昇率）は｜（ＤＣ電流値）／（ＡＣ電流値）｜＝０．０１７５となり、本実施例では変化率が０．００１７５以下となったＡＣ電流値の最小値この場合、２０００μＡがＩｏとなる。

また、図１４から分かるように、ＤＣ電流値が一定になった地点が感光ドラム１の帯電電位が一定に収束する地点であり、このＩｏが放電開始点となる。

次に、交流電流値Ｉｏより大きい交流電流値Ｉｐを決定する。本実施例では２４００μＡとした。Ｉｏ＝２０００μＡの時とＩｐ＝２４００μＡの時のピーク間電圧値を測定する。図１５から（Ｖｏ、Ｉｏ）＝（１５００Ｖｐｐ、２０００μＡ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）＝（１７００Ｖｐｐ、２４００μＡ）が測定できた。

次に、上記測定値により、ピーク間電圧と交流電流の関係、即ち、ピーク間電圧−交流電流関数を求める。一つは、帯電部材にＡＣ電流最小値Ｉｏの交流電流を印加した時の交流電圧のピーク間電圧値と０とを結ぶことで得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）である。また一つは、Ｉｏと少なくとも１点以上のＩｏより大きい交流電流を印加した時の交流電圧のピーク間電圧値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）である。

つまり、放電領域は（Ｖｏ、Ｉｏ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）の２点から近似直線（関数Ｆ２（Ｖｐｐ））を計算する（式１）。未放電領域は、０点と（Ｖｏ、Ｉｏ）の２点から近似直線（関数Ｆ１（Ｖｐｐ））を計算する（式２）。

本実施例では、制御回路１３で、上記測定された電流値から、最小二乗法を用いて、ピーク間電圧と交流電流の関係を直線近似した。即ち、
（式１：関数Ｆ２（Ｖｐｐ））Ｙα＝αＸα＋Ａ
（式２：関数Ｆ１（Ｖｐｐ））Ｙβ＝βＸβ
ここで、Ｆ２（Ｖｐｐ）＝Ｆ１（Ｖｐｐ）＋Ｉｈ
である。

そこで、Ｉｈとなる交流電流値をＩａｃ１とし、そのときのピーク間電圧をＶｐｐとすると、式１と式２は
Ｉａｃ１＝αＶｐｐ＋Ａ・・・・・・・（式ａ）
Ｉａｃ２＝βＶｐｐ・・・・・・・・・（式ｂ）
となる。ここで、Ｉａｃ２は、未放電領域の近似直線ＹβでのＶｐｐとなる交流電流値である。

また、放電電流量Ｉｈは、Ｉａｃ１とＩａｃ２の差分となるので
Ｉｈ＝Ｉａｃ１−Ｉａｃ２・・・・・・（式ｃ）

式ａ、ｂ、ｃから、放電電流量Ｉｈとなる交流電流値Ｉａｃ１は、下記式４で決定される。
Ｉａｃ１＝（αＩｈ−βＡ）／（α−β）・・・・・・（式４）

上記計算から、本実施例の図１５の場合において、所望の放電電流量Ｉｈを５０μＡと設定すると、必要な交流電流値は２１５０μＡと算出された。

そして、帯電部材に印加する交流電流Ｉａｃ１に切り替え（Ｉａｃ１で定電流制御）、前記した画像形成工程へと移行する。

（実施例４）
本実施例では、図１６のフローチャートに示すように非画像形成時に、前露光ＯＮ、ＤＣ電圧を−５００Ｖで一定にし、ピーク間電圧の異なる複数のテストバイアスを印加して、ＡＣ電流を随時、増加（或いは減少）させ、その時のＤＣ電流値を検出し、飽和したＤＣ電流値の時におけるＡＣ電流最小値Ｉｏを決定した。

実施例３と同様に、例えば温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した結果を示す図１３のように、ＡＣ電流値が２０００μＡの時に、ＤＣ電流値は−３５μＡで一定となり、この場合、２０００μＡがＩｏとなる。

また、図１４から分かるように、ＤＣ電流値が一定になった地点が感光ドラム１の帯電電位が一定に収束する地点であり、このＩｏが放電開始点となる。

また、鋭意研究の結果、未放電領域においても、放電開始点付近は、感光体材料や帯電部材のミクロな抵抗ムラにより、まれに異常放電が生じる場合があり、放電開始点と０点を結ぶ直線近似を算出する場合、傾きのズレがわずかに生じることが分かった。

よって、本実施例では、交流電流値Ｉｏ以下の交流電流値Ｉｑを決定する。本実施例では１８００μＡとした。

次に、交流電流値Ｉｏより大きい交流電流値Ｉｐを決定する。本実施例では２４００μＡとした。

Ｉｏ＝２０００μＡ、Ｉｐ＝２４００μＡ、Ｉｑ＝１８００μＡの時のそれぞれのピーク間電圧を測定する。図１７から（Ｖｏ、Ｉｏ）＝（１５００Ｖｐｐ、２０００μＡ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）＝（１７００Ｖｐｐ、２４００μＡ）、（Ｖｑ、Ｉｑ）＝（１３７０Ｖｐｐ、１８００μＡ）が測定できた。

次に、上記測定値により、ピーク間電圧と交流電流の関係、即ち、ピーク間電圧−交流電流関数を求める。一つは、帯電部材に少なくとも１点以上のＡＣ電流最小値Ｉｏより小さい交流電流を印加した時の交流電圧のピーク間電圧値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）である。また一つは、Ｉｏと少なくとも１点以上のＩｏより大きい交流電流を印加した時の交流電圧のピーク間電圧値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）である。

つまり、放電領域は（Ｖｏ、Ｉｏ）、（Ｖｐ、Ｉｐ）の２点から近似直線（関数Ｆ２（Ｖｐｐ））を計算する（式１）。未放電領域は、０点と（Ｖｑ、Ｉｑ）の２点から近似直線（関数Ｆ１（Ｖｐｐ））を計算する（式２）。

本実施例では、制御回路１３で、上記測定された電流値から、最小二乗法を用いて、ピーク間電圧と交流電流の関係を直線近似した。即ち、
（式１：関数Ｆ２（Ｖｐｐ））Ｙα＝αＸα＋Ａ
（式２：関数Ｆ１（Ｖｐｐ））Ｙβ＝βＸβ
ここで、Ｆ２（Ｖｐｐ）＝Ｆ１（Ｖｐｐ）＋Ｉｈ
である。

そこで、Ｉｈとなる交流電流値をＩａｃ１とし、そのときのピーク間電圧をＶｐｐとすると、式１と式２は、
Ｉａｃ１＝αＶｐｐ＋Ａ ・・・式ａ
Ｉａｃ２＝βＶｐｐ ・・・式ｂ
となる。ここで、Ｉａｃ２は未放電領域の近似直線ＹβでのＶｐｐとなる交流電流値である。

また、放電電流量ＩｈはＩａｃ１とＩａｃ２の差分となるので
Ｉｈ＝Ｉａｃ１−Ｉａｃ２ ・・・式ｃ

式ａ、ｂ、ｃから、放電電流量Ｉｈとなる交流電流値Ｉａｃ１は、下記式４で決定される。
Ｉａｃ１＝（αＩｈ−βＡ）／（α−β）・・・・・・・・・・（式４）

上記計算から、本実施例の図１７の場合において、所望の放電電流量Ｉｈを５０μＡと設定すると、必要な交流電流値は２１２３μＡと算出された。

そして、帯電部材に印加する交流電流Ｉａｃ１に切り替え（Ｉａｃ１で定電流制御）、前記した画像形成工程へと移行する。

このような制御構成にすることで、感光体材料や帯電部材にミクロな抵抗ムラがあったとしても、精度よく所望の放電電流量を求めることが可能となる。

（その他）
上記実施例では、未放電領域の近似直線は０点を用いたが、ここではゼロではなくてもよい。例えば、あるＶｐｐの時に流れる電流量が予め分かっていれば、その点と測定点を用いてピーク間電圧と交流電流を求めることも可能である。

また、上記実施例においては、放電開始点以外に求める（Ｖ、Ｉ）は最小の数を例として記載したが、数は２点でも３点でも更に複数でもよく、例えば最小二乗法などの計算方法により近似直線を求め、容易に放電電流量を求めることも可能である。

また、非画像形成時の交流電流値測定時に帯電部材に印加する複数段階の交流電圧のピーク間電圧値は、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することができる。同様に、非画像形成時の交流電圧値のピーク間電圧値測定時に、帯電部材に印加する複数段階の交流電流値は、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することができる。

また、放電電流量Ｉｈは、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することができる。つまり、上記実施例では、環境センサー１５によって検出された環境によって、放電電流量Ｉｈ、印字準備中に印加する交番電界値を可変にする例を記載した。しかし、感光体膜厚をＤＣ電流値で検出する方法は一般に知られており、検出された感光体膜厚やＤＣ電流値より放電電流量Ｉｈ、印字準備中に印加する交番電界値を可変にすることも有効である。また画像形成枚数を記憶し、その画像形成枚数に応じて、放電電流量Ｉｈ、印字準備中に印加する交番電界値を可変にすることも有効である。

また、プリンタの非画像形成時である印字準備回転動作期間における、印字工程の帯電工程における印加交流電圧の適切なピーク間電圧値または交流電流値の演算・決定プログラムの実行は、上記実施例に限定されない。即ち、上記実施例では、印字準備回転動作期間とされたが、他の非画像形成時、すなわち初期回転動作時、紙間工程時、後回転工程時とすることもできるし、複数の非画像形成時に実行させるようにすることもできる。

また上記実施例では、クリーナ部材を用いた画像形成装置を例としたが、クリーナ部材がなく、現像装置において現像同時クリーニングを行う、所謂クリーナレスを用いたの画像形成装置における帯電制御手段にも同様の効果を発揮することができる。

また、上記した各実施の形態における感光ドラム１において、その表面抵抗が１０⁹〜１０¹⁴Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果がえられる。更に、上記した各実施の形態における感光ドラム１として、表層の体積抵抗が約１０¹³Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感光体を用いてもよい。

上記した各実施例では、可撓性の接触帯電部材として帯電ローラを用いた構成であったが、これ以外にも、例えばファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。更に、各種材質のものを組み合わせることによって、より適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることができる。

上記した各実施例の帯電ローラ２や現像スリーブ４ｂに印加する振動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等を適宜使用可能である。更に、直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。

また、上記した各実施例では、感光ドラム１の帯電面に対する露光手段（情報書き込み手段）としてレーザ走査手段の露光装置３を用いたが、これ以外にも、例えばＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。更に、ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。

また、上記した各実施例では、第１の像担持体として感光ドラムを用いた構成であったが、像担持体が静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、静電記録誘電体の表面を一様に帯電した後、その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択的に除電して、目的の画像情報に対応した静電潜像を書き込み形成する。

また、上記した各実施例では、転写手段として転写ローラを用いたローラ転写であったが、これ以外にも、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した非接触転写帯電方式でもよい。

また、上記した各実施例では、感光ドラムに形成した単色トナー像を転写材に直接転写する画像形成装置であったが、これに限定されるものではない。例えば、これ以外にも、転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて単色画像形成ばかりでなく、多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも本発明を適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 感光ドラムと帯電ローラの一実施例の層構成を示す概略断面図である。 画像形成装置の動作シーケンス図である。 帯電バイアス印加系のブロック回路図である。 放電電流量の測定結果を示す概略図である。 本発明の帯電制御方法の実施例１を説明するフロー図である。 ピーク間電圧とＤＣ電流の関係を説明する図である。 ピーク間電圧と帯電電位の関係を説明する図である。 本発明の帯電制御方法の実施例１におけるピーク間電圧とＡＣ電流の関係を説明する図である。 本発明の帯電制御方法の実施例２を説明するフロー図である。 本発明の帯電制御方法の実施例２におけるピーク間電圧とＡＣ電流の関係を説明する図である。 本発明の帯電制御方法の実施例３を説明するフロー図である。 ＡＣ電流とＤＣ電流の関係を説明する図である。 ＡＣ電流と帯電電位の関係を説明する図である。 本発明の帯電制御方法の実施例３におけるピーク間電圧とＡＣ電流の関係を説明する図である。 本発明の帯電制御方法の実施例４を説明するフロー図である。 本発明の帯電制御方法の実施例４におけるピーク間電圧とＡＣ電流の関係を説明する図である。 従来例のＤＣ帯電における、ＤＣ電圧と表面電位の関係を説明する図である。 従来例の放電電流量の測定結果を示す概略図である。 従来例のピーク間電圧とＡＣ電流の関係を説明する図である。 従来例と本実施例との放電電流制御の計算比較図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（第１の像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段、接触帯電部材）
３ 露光装置（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ 転写ローラ（転写手段）
６ 定着装置
７ クリーニング装置（クリーニング手段）
８ 前露光装置
１４ 交流電流検出手段（交流電流値測定回路、ピーク間電圧値測定回路）
１５ 直流電流検出手段（直流電流値測定回路）
１００ 画像形成装置
２００ 帯電装置

Claims (10)

1. 感光体と接触して帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する印加手段と、
   前記帯電部材に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、
   前記帯電部材に流れる直流電流を検知する直流電流検知手段と、
   交流電圧のピーク間電圧を増加させた際に前記直流電流検知手段が検知する直流電流量の増加が飽和する飽和ピーク間電圧Ｖｏを求め、前記飽和ピーク間電圧Ｖｏ以下のピーク間電圧Ｖｑを印加した時に前記交流電流検知手段が検知する交流電流値を用いてピーク間電圧値と交流電流値との間の関係式を算出すると共に、前記関係式と前記飽和ピーク間電圧Ｖｏよりも大きいピーク間電圧Ｖｐを印加した時に前記交流電流検知手段が検知する交流電流値とに基づいて算出される放電電流量Ｉｈが所定の値となるように画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を決定する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 放電電流量Ｉｈを予め決められた定数として、前記帯電部材に前記Ｖｏのピーク間電圧を印加した時の交流電流値と０とを結ぶことで得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）と、前記Ｖｏと少なくとも１点以上の前記Ｖｏより大きいピーク間電圧Ｖｐを印加した時の交流電流値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）とを比較することにより、
   Ｆ２（Ｖｐｐ）−Ｆ１（Ｖｐｐ）＝Ｉｈ
   となるピーク間電圧値を決定し、決定されたピーク間電圧値により、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を定電圧制御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. 放電電流量Ｉｈを予め決められた定数として、前記帯電部材に少なくとも１点以上の前記Ｖｏより小さいピーク間電圧Ｖｑを印加した時の交流電流値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）と、前記Ｖｏと少なくとも１点以上の前記Ｖｏより大きいピーク間電圧Ｖｐを印加した時の交流電流値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）とを比較することにより、
   Ｆ２（Ｖｐｐ）−Ｆ１（Ｖｐｐ）＝Ｉｈ
   となるピーク間電圧値を決定し、決定されたピーク間電圧値により、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を定電圧制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 非画像形成時の交流電流値測定時に前記帯電部材に印加する複数段階の交流電圧のピーク間電圧値を、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、前記直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記Ｉｈは、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、前記直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
6. 感光体と接触して帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する印加手段と、
   前記帯電部材に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、
   前記帯電部材に流れる直流電流を検知する直流電流検知手段と、
   交流電圧のピーク間電圧を増加させた際に前記直流電流検知手段が検知する直流電流量の増加が飽和する飽和交流電流値Ｉｏを求め、前記飽和交流電流値Ｉｏ以下の交流電流値Ｉｑを印加した時に得られたピーク間電圧を用いてピーク間電圧値と交流電流値との間の関係式を算出すると共に、前記関係式と前記交流電流値Ｉｏよりも大きい交流電流値Ｉｐを印加した時に得られたピーク間電圧とに基づいて算出される放電電流量Ｉｈが所定の値となるように画像形成時に前記帯電部材に印加する帯電バイアスの交流電流値を決定する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 放電電流量Ｉｈを予め決められた定数として、前記帯電部材に前記Ｉｏの交流電流を印加した時の交流電圧のピーク間電圧値と０とを結ぶことで得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）と、前記Ｉｏと少なくとも１点以上の前記Ｉｏより大きい交流電流値Ｉｐを印加した時の交流電圧のピーク間電圧値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）とを比較することにより、
   Ｆ２（Ｖｐｐ）＝Ｆ１（Ｖｐｐ）＋Ｉｈ
   となる交流電流値を決定し、決定された交流電流値により、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電流値を定電流制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 放電電流量Ｉｈを予め決められた定数として、前記帯電部材に少なくとも１点以上の前記Ｉｏより小さい交流電流値Ｉｑを印加した時の交流電圧のピーク間電圧値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ１（Ｖｐｐ）と、前記Ｉｏと少なくとも１点以上の前記Ｉｏより大きい交流電流値Ｉｐを印加した時の交流電圧のピーク間電圧値から得られるピーク間電圧−交流電流関数Ｆ２（Ｖｐｐ）とを比較することにより、
   Ｆ２（Ｖｐｐ）＝Ｆ１（Ｖｐｐ）＋Ｉｈ
   となる交流電流値を決定し、決定された交流電流値により、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電流値を定電流制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 非画像形成時の交流電圧値のピーク間電圧値測定時に、前記帯電部材に印加する複数段階の交流電流値を、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、前記直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記Ｉｈは、画像形成枚数、環境、像担持体の膜厚、又は、前記直流電流検出手段により検出された直流電流値の少なくとも何れかひとつの値に応じて変更することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。

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