JP4993060B2

JP4993060B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4993060B2
Application number: JP2006009949A
Authority: JP
Inventors: 賀久北野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2012-08-08
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Description

本発明は、プリンタ、複写機又はファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置において、感光体に均一な帯電を付与するために直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する帯電装置が広く用いられている。このバイアス電圧における交流電圧を感光体表面電位が飽和点以下となる値まで低下させると、該感光体の帯電むらによる画像ディフェクト（像欠け、色変わり等）が発生し、出力画像における品質が低下することが知られている。そこで、感光体に印加するバイアス電圧を制御し、該感光体の帯電むらを防止する技術が公知である（例えば特許文献１）。また、像担持体と帯電部材との間を流れる電流値と予め設定される電流値との差分が所定の値となるように交流電源の出力を制御することにより、放電電流量の変動を抑える技術も公知である（特許文献２）。

特開２００４−３３３７８９号公報特開２００２−０７２６３３号公報

一方で、感光体の表層に高硬度の材質を用いて感光体表面の摩耗を抑制し、該感光体を長寿命化する技術も知られている。しかしながら、感光体表面の摩耗が抑制されると、該感光体表面に放電生成物が堆積し、この放電生成物による画像ディフェクト（像欠け、色変わり等）が発生する問題があった。この放電生成物の発生を抑制するためには、感光体に印加する交流電圧を下げる必要があるが、上述したように該交流電圧を感光体表面電位の飽和点以下となる値まで下げると帯電むらによる画像ディフェクトが発生する。上記いずれの従来技術においても、帯電むらと放電生成物の発生との双方を抑制するのは困難であった。

本発明の目的とするところは、感光体の長寿命化を実現し、且つ出力画像における画像品質を維持する画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴とするところは、感光体と、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧を印加して前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により適用される交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する制御手段と、前記感光体と前記帯電手段との間に生ずる放電の電荷量を検知する検知手段と、を有し、前記制御手段は、前記帯電手段に適用する交流電圧の増減に伴う放電の電荷量の変化量に基づいて該放電の電荷量の変化における特異点を判定し、前記検知手段により検知される放電の電荷量が、特異点を参照して求められる帯電むらが実質的に生じない下限から放電生成物が実質的に発生しない上限の範囲内となるよう交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する画像形成装置にある。したがって、帯電むらが実質的に生じない下限から放電生成物が実質的に発生しない上限の範囲で交流電圧及び交流電流の少なくとも一方が制御されるので、高い硬度を有する感光体を用いても、帯電むらと放電生成物の発生とが抑制され、もって感光体の長寿命化を実現し、且つ出力画像における画像品質を維持することが出来る。尚、ここで帯電むらが実質的に生じないとは、画像品質上許容できる帯電むらは生じてもよいが、画像品質上許容できない以上の帯電むらは生じないことを意味する。また、放電生成物が実質的に発生しないとは、画像品質上許容できる放電生成物（放電生成物による画像ディフェクト）は発生してもよいが、画像品質上許容できない以上の放電生成物は発生しないことを意味する。

好適には、前記制御手段は、前記検知手段により検知される放電の電荷量が該放電の電荷量の変化における特異点を下限とする範囲内となるよう交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する。したがって、高い高質を有する感光体を用いても、帯電むらと放電生成物の発生とが抑制される。

好適には、前記制御手段は、前記検知手段により検知された放電電荷量が該放電電荷量の変化における特異点となるよう前記交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する。したがって、高い硬度を有する感光体を用いても、帯電むらと放電生成物の発生とが抑制される。

好適には、前記制御手段は、放電電荷量の変化における特異点での交流電流及び交流電圧の少なくとも一方に所定の値を乗じた値となるよう前記交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する。したがって、帯電不良による白点状の画像欠陥を防止することができる。

前記制御手段は、放電電荷量の変化における特異点での交流電流及び交流電圧の少なくとも一方に所定の値を加えた値となるよう前記交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する。したがって、帯電不良による白点状の画像欠陥を防止することができる。

好適には、前記感光体はマイナスに帯電され、前記検知手段は、前記感光体と前記帯電手段との間に流れる交流電流のプラス側に生ずる放電の電荷量を検知する。

好適には、前記感光体は、１０００回転あたりの磨耗量が２０ｎｍ以下である。したがって、感光体の長寿命化が実現される。

好適には、前記感光体は、少なくとも電荷輸送層を有し、この電荷輸送層の厚さが２５μｍ以下である。したがって、帯電不良による白点状の画像欠陥を防止することができる。

本発明によれば、放電電荷量が該放電電荷量の変化における特異点を含む所定の範囲内でバイアス電圧における交流電圧及び交流電流の少なくとも一方が制御されるので、感光体の長寿命化を実現し、且つ出力画像における画像品質を維持することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２内に中間転写ベルト１４が配置されている。この中間転写ベルト１４に対して例えば４つの像形成手段１６が並列配置されており、画像形成装置１０はいわゆるタンデム方式となっている。像形成手段１６は、それぞれイエロー，マゼンダ，シアン，ブラックの各色のトナー像を中間転写ベルト１４上に形成する。

画像形成装置本体１２の下部にはシート供給装置１８が設けられている。シート供給装置１８は、シートが積載されるシート供給カセット２０と、このシート供給カセット２０に積載されたシートをピックするピックアップロール２２と、シートを捌きながら送り出すフィードロール２４及びリタードロール２６とを有する。シート供給カセット２０は、画像形成装置本体１２に対して着脱自在に設けられており、普通紙、ＯＨＰシート等の被転写体としてのシートが積載収納されている。

画像形成装置本体１２の一端付近（図中左端付近）には、シート供給路２８がほぼ鉛直方向に沿って設けられている。このシート供給路２８には、搬送ロール２９、レジストロール３０、２次転写ロール３２、定着装置３４及び排出ロール３６が設けられている。レジストロール３０は、シート供給路２８へ送り出されたシートを一次停止させ、タイミングをとって２次転写ロール３２へ送る。定着装置３４は、加熱ロール３４ａと加圧ロール３４ｂとからなり、加熱ロール３４ａと加圧ロール３４ｂとの間を通過するシートに熱と圧力を加えることによりシートにトナー像を定着するようになっている。

画像形成装置本体１２の上部には、排出トレイ部３８が設けられている。前述した排出ロール３６により排出トレイ部３８へトナー像が定着されたシートが排出され、この排出トレイ部３８に積層される。したがって、シート供給カセット２０のシートは、順次Ｃ字状のパスを通って排出トレイ部３８に排出される。

画像形成装置本体１２の他端側（図中右端側）には、例えば４つのトナーボトル４０が設けられている。該トナーボトル４０は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各トナーが収容され、図示しないトナー供給路を介して像形成手段１６にトナーを供給するようになっている。

中間転写ベルト１４は複数の搬送ロール４２に支持され、前述した像形成手段１６が設けられているベルト面は、水平方向に対して斜めになっている。搬送ロール４２の一つが２次転写ロール３２のバックアップロールを構成している。また、中間転写ベルト１４の上端近傍には、中間ベルト用清掃装置４４が配置され、搬送ロール４２の他の一つが該清掃装置４４のバックアップロールを構成している。さらに中間転写ベルト１４の上部には、テンションロール４６が配置され、このテンションロール４６により中間転写ベルト１４に対して適度なテンションを与えている。

像形成手段１６は、中間転写ベルト１４の一面に設けられた像形成ユニット４８と、中間転写ベルト１４の裏面に設けられた１次転写ロール５０とから構成されている。像形成ユニット４８は、画像形成装置本体１２に対して着脱自在であり、一度下方に移動させた後、図中手前方向に引き出すことができるようになっている。

また、画像形成装置本体１２内には制御装置５２が配設されており、画像形成装置本体１２内の各装置の制御を行なうようになっている。

図２において、像形成手段１６の詳細が示されている。像形成ユニット４８は、ユニット本体５６を有し、該ユニット本体５６に中間転写ベルト１４に対峙する感光体５８と、この感光体５８を帯電させる、例えばロールから構成された帯電装置６０と、例えばＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）から構成され、感光体５８上に光を照射して潜像を形成する露光装置６２と、この露光装置６２により形成された感光体５８上の潜像をトナーにより現像する現像装置６４と、転写後に感光体５８上に残ったトナーを清掃する清掃装置６６とが収納されている。

現像装置６４は、例えば２成分方式であり、トナーとキャリアからなる現像剤が用いられ、例えば水平方向に平行に配置された２本のオーガ７０，７２と、排出側オーガ７２の斜め上部に配置された現像ロール７４とを有し、現像剤をオーガ７０，７２により攪拌して現像ロール７４に供給する。現像ロール７４では、キャリアによる磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシによりキャリアに付着したトナーを搬送し、感光体５８上の潜像をトナーにより現像する。

清掃装置６６は、クリーニングロール７６とクリーニングブラシ７８とを有する。クリーニングロール７６は、感光体５８に接触すると共に、回転可能に設けられており、クリーニングブラシ７８は、感光体５８に接触するようにクリーニングロール７６よりも感光体５８の回転方向上流側に配置されている。クリーニングブラシ７８は、感光体５８の表面に付着した残留トナーを該クリーニングブラシ７８に吸着するか、該クリーニングブラシ７８の回転方向下流側へ掻き落として除去する。クリーニングロール７６は、クリーニングブラシ７８によって除去されず感光体５８の表面に残留したトナーを吸着して感光体５８から除去する。

また、像形成ユニット本体５６に感光体５８の周辺環境を検出する検出手段としての環境センサ６８が設けられている。この環境センサ７６は、制御装置５２（図１に示す）と接続されており、感光体５８周辺の温度及び湿度を検出して検出結果を制御装置５２に出力するようになっている。

上記構成において、中間転写ベルト１４と感光体５８とが同期して互いに反対方向に回転し、帯電装置６０により感光体５８の表面が帯電され、露光装置６２により潜像が形成される。この露光装置６２により形成された感光体５８上の潜像は現像装置６４により現像される。この現像装置６４により現像されたトナー像は１次転写ロール５０により中間転写ベルト１４に転写される。各像形成手段１６で形成された各色のトナー像は中間転写ベルト１４が移動するのに伴って重ねられる。

一方、シート供給装置１８のシート供給カセット２０に積層されたシートは、ピックアップロール２２、フィードロール２４、リタードロール２６等により一枚ずつシート供給路２８へ送り出される。このシート供給路２８に送り出されたシートはレジストロール３０に当接し、一時停止され、タイミングをとって２次転写ロール３２へ送る。そして、この２次転写ロール３２により中間転写ベルト１４のトナー像がシートに転写される。トナー像が転写されたシートはさらに定着装置３４に送られ、熱と圧力によりシートにトナー像が定着される。この定着装置３４によりトナー像が定着されたシートは、排出ロール３６により排出トレイ部３８に排出される。

次に、感光体５８及び帯電装置６０について詳述する。
図３は、感光体５８及び帯電装置６０の構成を模式的に示した図である。
感光体５８は機能分離タイプの積層型となっており、例えばアルミニウムからなるドラム基体８０上に例えば４つの層が積層されている。中間層８２は、ドラム基体８０上に積層され、導電をはじめ種々の機能に用いられる。電荷発生層は８４は、中間層８２上に例えば膜厚１μｍ以下の薄層で積層されており、例えば樹脂バインダ中に顔料微粒子の状態で電荷発生材料を分散した層である。電荷輸送層８６は、例えば１５〜２５μｍの膜厚で電荷発生層８４上に積層されており、電荷輸送材料を樹脂バインダ中に分散溶解した層である。なお、感光体５８の表層に高硬度の材質を用いる場合は、帯電不良による白点状の画像欠陥が発生することがあるため、電荷発生層８４が２５μｍ以下の膜厚となるようにするのが好ましい。

表面保護層（表層）８８は、例えば３〜５μｍの膜厚で電荷輸送層８６上に積層されており、高い硬度を有する材質、例えばａ−ＳｉＮ：Ｈ膜、Ｓｉを含まないａ−Ｃ：Ｈ膜やａ−Ｃ：Ｈ：Ｆ膜などが用いられ、１０００回転（１Ｋサイクル）あたりの磨耗量が２０ｎｍ以下となる耐摩耗性を有する。このように、電荷輸送層８６に高硬度の材質を用いると、感光体５８表層の摩耗が抑制され、該感光体５８表面に放電生成物が堆積することがあるが、この放電生成物を抑制する方法は後述する。

帯電装置６０は、直流電源９０、交流電源９２及び帯電ロール９６を有する。直流電源９０は、帯電バイアス電源の直流成分として直流電圧を生成する。交流電源９２は、制御装置５２の制御に応じて交流成分の電圧（交流電圧（Ｖｐｐ：peak to peak voltage））を生成し、生成された交流電圧（Ｖｐｐ）を直流電源９０により生成された直流成分の電圧（直流電圧）に重畳し、帯電バイアス電圧とする。帯電ロール９６は、感光体５８に接触しており、直流電源９０及び交流電源９２により生成された帯電バイアス電圧を用いて感光体５８の表面を帯電させる。

制御装置５２は、検知手段としての電流計９４、放電電荷算出部９８及び電圧制御部１００を有する。電流計９４は、感光体５８と帯電装置６０との間を流れる交流成分の電流値（交流電流（Ｉａｃ））を検出し、放電電荷算出部９８に出力する。放電電荷算出部９８は、交流電流（Ｉａｃ）に基づいて放電電荷量Ｑを算出し、算出結果を電圧制御部１００に出力する。電圧制御部１００は、放電電荷算出部９８より出力される放電電荷量Ｑと、環境センサ６８より出力される温度及び湿度値とに基づいて交流電圧（Ｖｐｐ）を制御する。

図４（ａ）は、交流電圧（Ｖｐｐ）と感光体５８の表面電位（Ｖｓ）との関係を示したものである。
図４（ａ）に示すように、交流電圧（Ｖｐｐ）を増加させると、感光体５８の表面電位（Ｖｓ）は線形に増加し、その後飽和する特性がある。交流電圧（Ｖｐｐ）が感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点以下（図４（ａ）の△で表した領域）である場合には感光体５８（図３に示す）の表面に帯電むらが起こりやすい。また、交流電圧（Ｖｐｐ）が感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点以上であっても、所定値を超えると（図４（ａ）の×で表した領域になると）、放電生成物が発生して感光体５８表面に放電生成物が堆積する。したがって、帯電むらが実質的に生じない下限から放電生成物が実質的に発生しない上限の範囲、すなわち感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点以上の所定の範囲内（図４（ａ）の○で表した領域）で交流電圧（Ｖｐｐ）を制御する必要がある。

また、この感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点は、画像形成装置本体１２内の温湿度により変化する特性もある。例えば、図５に示す飽和点Ａは、温度３０℃，湿度８０％のときの交流電圧（Ｖｐｐ）と放電電荷量Ｑとの関係を示し、飽和点Ｂは、温度１０℃，湿度１０％のときの交流電圧（Ｖｐｐ）と放電電荷量Ｑとの関係を示す。すなわち、飽和点は、高温高湿時に交流電圧（Ｖｐｐ）の低い方（図４（ａ）の左方向）へ移動し、低温低湿時に交流電圧（Ｖｐｐ）の高い方（図４（ａ）の右方向）へ移動する。

図４（ｂ）は、交流電圧（Ｖｐｐ）と放電電荷量Ｑとの関係を示したものである。
図４（ｂ）に示すように、交流電圧（Ｖｐｐ）を増加させた場合、所定電圧を超えると放電現象が発生し、帯電ロール９６（図３に示す）と感光体５８との間にパルス的な放電電流が流れる。この放電電流は、帯電ロール９６と感光体５８との間に流れる交流電流（Ｉａｃ）のプラス側（図４（ｂ）の上側：曲線Ｓ１）とマイナス側（図４（ｃ）の下側：曲線Ｓ２）との双方に生ずる。このときのプラス側の放電電荷量（放電電流）Ｑの変化（図４の曲線Ｓ１）は、上述した図４（ａ）と対比すると、感光体５８の表面電位（Ｖｓ）が飽和点以下（例えば図４（ｂ）の△で表した領域）では、放電電荷量Ｑが０（μＣ／ｓｅｃ）近傍を維持し、感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点付近（図４（ｂ）の○で表した領域）で所定電圧（図４（ｂ）の特異点ｂ）より上昇し、さらに交流電圧（Ｖｐｐ）を増加させると（図４（ｂ）の×で表した領域）上昇を持続する特性がある。ここで特異点とは、ある性質が保たれなくなる点であり、本例においては、放電電荷量Ｑが０（μＣ／ｓｅｃ）近傍を維持しなくなる点、すなわち帯電ロール９６と感光体５８との間に放電電流（放電電荷量Ｑ）が流れ始める点をいう。

この交流電圧（Ｖｐｐ）に対する放電電荷量Ｑの変化における特性を利用して、帯電むらが実質的に生じない下限から放電生成物が実質的に発生しない上限の範囲で交流電圧（Ｖｐｐ）を制御する。具体的には、放電電荷量Ｑが特異点ｂを含む所定の参照範囲（例えば図４（ｂ）のＱｂ〜Ｑａ）となる電圧設定範囲（例えば図４に示す）内にあるように交流電圧（Ｖｐｐ）を制御する。

放電電荷量Ｑにおける参照範囲は、以下のように定めることができる。交流電圧（Ｖｐｐ）の変化に対する放電電荷量Ｑの変化（図４（ｂ）の曲線Ｓ１）において、放電電荷量Ｑが特異点ｂ（図４のＱｂ）以上且つ所定電荷量（図４のＱａ）以下を参照範囲とする。
あるいは、交流電圧（Ｖｐｐ）を増加した場合の放電電荷量Ｑの変化量を逐次参照し、放電電荷量Ｑの変化量に変化が生じた点、すなわち特異点ｂ（図４のＱｂ）を基準として一定の領域を参照範囲としてもよく、また、特異点ｂそのものを参照範囲としてもよい。

一方、雰囲気の温度が低い場合は、放電生成物による画像ディフェクトは発生しない。しかし、特に感光体の電荷輸送層が２５μｍ以上の厚みを有し、印加する交流電流・電圧が放電電荷量の特異点付近の場合、帯電不良による白点状の画質欠陥が発生する。そのため、印加する交流電流・電圧を放電電荷量Ｑの特異点における交流電流・電圧に所定の値を乗じた交流電流・電圧となるように制御する。あるいは、印加する交流電流・電圧を放電電荷量Ｑの特異点における交流電流・電圧に所定の値を加えた交流電流・電圧となるように制御する。交流電流・電圧に乗じる値または加える値は、白点発生状況から経験的に決定し、それらの値を画像形成装置本体１２の記憶装置（図示せず）または像形成ユニット本体５６内のメモリ（図示せず）に記憶させておく。

次に、制御装置５２における交流電圧（Ｖｐｐ）の設定方法について説明する。
図６は、初期設定処理（Ｓ１０）を説明するフローチャートである。この初期設定処理（Ｓ１０）は、通常の印刷処理より前に行なわれる。

図６に示すように、ステップＳ１００において、制御装置５２は、環境センサ６８から出力される温度及び湿度値に基づいて、開始電圧（Ｖｐｐ（ｓ））を設定する（例えば、温度３０°及び湿度８０％の条件での開始電圧（Ｖｐｐ（ｓ））は１１００Ｖ）。
このように、環境センサ６８の出力値より開始電圧（Ｖｐｐ（ｓ））を設定することにより、後述する初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））の設定までの時間（待機時間）が短縮され、感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点が画像形成装置本体１２内の温湿度により変化している場合であっても最適な開始電圧（Ｖｐｐ（ｓ））を設定することができる。

ステップＳ１０５において、制御装置５２は、開始電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を所定電圧（例えば５Ｖ）増加させ、このときの電流計９４により出力される交流電流（Ｉａｃ）を参照し、放電電荷算出部９８により放電電荷量Ｑを算出する。

ステップＳ１１０において、制御装置５２は、ステップＳ１０５において参照された放電電荷量Ｑの変化量（ΔＱ）が所定値以下か否かを判定し、所定値以下の場合はステップＳ１１５の処理に移行し、その他の場合は再度ステップＳ１０５の処理に移行する。ここで放電電荷量Ｑの変化量（ΔＱ）は、所定電圧（例えば５Ｖ）増加させた前後における放電電荷量Ｑの差である。

ステップＳ１１５において、制御装置５２は、ステップＳ１０５において参照された直流電流の変動幅（ΔＩｄｃ）に対応する交流電圧（Ｖｐｐ）を初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））に設定する。

このように、制御装置５２は、ステップＳ１０５〜ステップＳ１１０の処理を所定回数繰り返すことにより、交流電圧（Ｖｐｐ）を開始電圧（Ｖｐｐ（ｓ））から所定の電圧（例えば５Ｖ）ずつ増加させて、後述する帯電制御処理（Ｓ２０）に用いられる初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を設定する。

図７は、帯電制御処理（Ｓ２０）を説明するフローチャートである。この帯電制御処理（Ｓ２０）は、通常の印刷処理時に行なわれる。

図７に示すように、ステップＳ２００において、制御装置５２は、上述した初期設定処理（Ｓ１０）により設定された初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を中心に所定電圧（例えばプラス側に５Ｖ、マイナス側に５Ｖ）変化させ、このときの電流計９４により出力される交流電流（Ｉａｃ）により算出されるそれぞれの放電電荷量Ｑを参照する。

ステップＳ２０５において、制御装置５２は、上述したステップＳ２００で用いたそれぞれの所定電圧（例えばプラス側に５Ｖ、マイナス側に５Ｖ）を中心に、例えば所定の３点間の放電電荷量Ｑを参照し、該３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）を求める。図８に示すように、この放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）は、所定の３点間の位置により特異点ｂを基準として値が変化するものである。

ステップＳ２１０において、制御装置５２は、上述したステップＳ２００において交流電圧（Ｖｐｐ）をプラス側に変化（例えば＋５Ｖ）させたときの所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以上（例えば図８（ｂ））であり、且つ交流電圧（Ｖｐｐ）をマイナス側に変化（例えば−５Ｖ）させたときの所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以下（例えば図８（ａ））である場合にはステップＳ２１５の処理に移行し、その他の場合はステップＳ２２５の処理に移行する。

ステップＳ２１５において、制御装置５２は、上述した初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））とする。すなわち、制御装置５２は、交流電圧（Ｖｐｐ）をプラス側に変化（例えば＋５Ｖ）させたときの所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以上で、交流電圧（Ｖｐｐ）をマイナス側に変化（例えば−５Ｖ）させたときの所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以下であるので、初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））が電圧設定範囲内（図４（ｂ）に示す）の特異点ｂ近傍にあると判断し、交流電圧（Ｖｐｐ）の設定を変更しない。

ステップＳ２２５において、制御装置５２は、上述したステップＳ２００において交流電圧（Ｖｐｐ）をプラス側に変化（例えば＋５Ｖ）させたときの所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以上（例えば図８（ｂ））であり、且つ交流電圧（Ｖｐｐ）をマイナス側に変化（例えば−５Ｖ）させたときの所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以上（例えば図８（ｂ））である場合にはステップＳ２３０の処理に移行し、その他の場合はステップＳ２２５の処理に移行する。

ステップＳ２３０において、制御装置５２は、上述した初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））に所定電圧（例えば１０Ｖ）を減算した電圧値を設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））とする。すなわち、制御装置５２は、初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を中心に所定電圧（例えばプラス側に５Ｖ、マイナス側に５Ｖ）変化させても所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以上（例えば図８（ｂ）である場合には、初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））が電圧設定範囲（図４（ｂ）に示す）の上限値近傍にあると判断し、交流電圧（Ｖｐｐ）の設定値を減少させる。

ステップＳ２３５において、制御装置５２は、上述した初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））に所定電圧（例えば１０Ｖ）を加算した電圧値を設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））とする。すなわち、制御装置５２は、初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を中心に所定電圧（例えばプラス側に５Ｖ、マイナス側に５Ｖ）変化させても所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）が所定値以下（例えば図８（ａ）である場合には、初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））が電圧設定範囲（図４（ｂ）に示す）の下限値近傍にあると判断し、交流電圧（Ｖｐｐ）の設定値を増加させる。

なお、Ｓ２００において、初期設定処理（Ｓ１０）により設定された初期電圧（Ｖｐｐ（ｉ））を中心に所定電圧変化させているが、ステップＳ２１５、ステップＳ２３０及びステップＳ２３５において設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））が設定された後は、該設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））を中心に所定電圧変化させ、さらに、ステップＳ２１０及びステップＳ２２５において、該設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））の変化に対応する所定の３点間における放電電荷量Ｑの変化量（Δｑ）と所定値とを比較し判断する。

このように、制御装置５２は、上述したステップＳ２００からステップＳ２１５、ステップＳ２３０及びステップＳ２３５の処理を繰り返し、設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））が電圧設定範囲の特異点ｂ近傍にあるように制御する。したがって、帯電むらが実質的に生じない下限から放電生成物が実質的に発生しない上限の範囲、すなわち感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点以上の所定範囲内となるよう交流電圧（Ｖｐｐ）を制御することができる。さらに、感光体５８の表面電位（Ｖｓ）の飽和点が画像形成装置本体１２内の温湿度により変化している場合であっても最適な設定電圧（Ｖｐｐ（ｃ））を決定することができる。

以上のように、本発明は、放電電荷量が該放電電荷量の変化における特異点を含む所定の範囲内でバイアス電圧における交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御するようにしたので、高い硬度を有する感光体を用いても、帯電むらと放電生成物の発生とが抑制することができ、もって感光体の長寿命化を実現し、且つ出力画像における画像品質を維持することが出来る。
また、本発明は、感光体表面電位測定装置等の大型装置を必要とせず、簡易なセンサを設ける構成により実現することができるので、低コスト且つ装置のコンパクト化を実現することができる。

なお、本発明においては、制御装置５２による帯電制御に交流電圧（Ｖｐｐ）を用いたが、これに限定せず、交流電流（Ｉａｃ）を制御してもよい。

以上述べたように、本発明は、感光体及び帯電装置が設けられた画像形成装置に利用することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す側面図である。本発明の実施形態に係る像形成手段を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係る感光体及び帯電装置の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る感光体の帯電に関し、（ａ）は交流電圧（Ｖｐｐ）と感光体表面電位（Ｖｓ）との関係を示すグラフであり、（ｂ）は交流電圧（Ｖｐｐ）と放電電荷量Ｑとの関係を示すグラフである。本発明の実施形態に係る感光体の帯電に関し、温湿度変化における交流電圧（Ｖｐｐ）と放電電荷量Ｑとの関係を示すグラフである。本発明の実施形態に係る帯電装置における交流電圧（Ｖｐｐ）の初期設定処理を説明するフローチャートである。本発明の実施形態に係る帯電装置による帯電制御処理を説明するフローチャートである。本発明の実施形態に係る感光体の帯電における交流電圧（Ｖｐｐ）と放電電荷量Ｑとの関係を示すグラフであり、（ａ）は放電電荷量Ｑの３点間の変化量（Δｑ）が所定値以下である一例を示し、（ｂ）は放電電荷量Ｑの３点間の変化量（Δｑ）が所定値以上である一例を示す。

符号の説明

１０画像形成装置
５２制御装置
５８感光体
６０帯電装置
８６電荷輸送層
９４電流計

Claims

感光体と、
直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧を印加して前記感光体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により適用される交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する制御手段と、
前記感光体と前記帯電手段との間に生ずる放電の電荷量を検知する検知手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記帯電手段に適用する交流電圧の増減に伴う放電の電荷量の変化量に基づいて該放電の電荷量の変化における特異点を判定し、前記検知手段により検知される放電の電荷量が、特異点を参照して求められる帯電むらが実質的に生じない下限から放電生成物が実質的に発生しない上限の範囲内となるよう交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する画像形成装置。
前記制御手段は、前記検知手段により検知される放電の電荷量が該放電の電荷量の変化における特異点を下限とする範囲内となるよう交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御する請求項１記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記検知手段により検知される放電電荷量が該放電電荷量の変化における特異点となるよう前記交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御手段は、放電電荷量の変化における特異点での交流電流及び交流電圧の少なくとも一方に所定の値を乗じた値となるよう前記交流電圧及び交流電流の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御手段は、放電電荷量の変化における特異点での交流電流及び交流電圧の少なくとも一方に所定の値を加えた値となるよう前記交流電圧及び前記交流電流の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記感光体はマイナスに帯電され、
前記検知手段は、前記感光体と前記帯電手段との間に流れる交流電流のプラス側に生ずる放電の電荷量を検知することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の画像形成装置。
前記感光体は、１０００回あたりの摩耗量が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の画像形成装置。
前記感光体は、少なくとも電荷輸送層を有し、この電荷輸送層の厚さが２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の画像形成装置。