JP5546269B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体を帯電する帯電装置を備える画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置において、感光体を帯電させるために、ローラ型又はブレード型の帯電部材を感光体に接触させて帯電する方法が用いられている。接触帯電方式で感光体を帯電させるために、２つの方法が良く知られている。１つ目は帯電部材に直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加して感光体を帯電させる「ＡＣ帯電方式」、２つ目は帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体を帯電させる「ＤＣ帯電方式」である。「ＡＣ帯電方式」は交流電圧が印加されているため、「ＤＣ帯電方式」と比べて、感光体表面を比較的均一に帯電させることができる。

その反面、「ＡＣ帯電方式」は、「ＤＣ帯電方式」と比べて、感光体への放電量が増えるため、感光体の表面が削れ易い。そのため、「ＡＣ帯電方式」で感光体を帯電させると、「ＤＣ帯電方式」を用いて感光体を帯電させた場合に比べて、感光体の寿命が短くなる。このように、「ＤＣ帯電方式」では、「感光体の寿命と放電生成物の生成量を抑制できる」という利点がある。しかしながら、「ＤＣ帯電方式」は、「ＡＣ帯電方式」と比べて、感光体の表面電位の均一性（帯電均一性）が劣る。具体的には、「ＡＣ帯電方式」はＡＣのピーク間電圧値が放電開始電圧の２倍を超える電圧とＤＣ電圧を重畳させた帯電バイアスを印加することによって、感光体をＤＣ電圧値まで帯電さえることができる。

ここで、「ＤＣ帯電方式」では印加した「ＤＣ電圧値」まで感光体を帯電さえることができない。（図６参照）さらに、画像形成装置の環境条件、帯電ローラの材料および製造時の抵抗の振れ、通紙耐久状態によって、所望の電位に帯電させるために要する直流電圧は変動する。そのため、帯電ローラに印加すべき直流電圧値を制御することは非常に困難であった。

そのため、特許文献１には「ＤＣ帯電方式」で感光体の表面電位を所望の値にするために、感光体表面の電位を測定する電位センサを設ける構成が開示されている。具体的には、感光体の電位が所望の電位になるように、表面電位を電位センサで検知した結果に基づき、帯電ローラに印加する直流電圧値を変更する。

特開２００４−３４７７５１号公報

近年、コンパクトな画像形成装置が市場で求められるようになってきた。画像形成装置をコンパクトにするためには各要素のサイズを小さくし、高密度で配置する必要がある。画像形成装置をコンパクトにするために、感光体表面の電位を電位センサで測定するためのスペースを確保することが難しくなってきた。一例を挙げて説明すると、感光体ドラムの直径が６０ｍｍ程度であれば、感光体の周りに、帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングブレードに加えて電位センサを設けることができた。しかしながら、直径が３０ｍｍ程度の感光体ドラムを用いる画像形成装置では、電位センサを設けるスペースを確保することができなくなった。そのため、感光体の寿命を長くすることができるＤＣ帯電方式を採用した画像形成装置をコンパクトにしようとすると、電位センサが配置できないため感光体の電位を所望の電位にすることが困難であった。

そこで、本発明の目的は電位センサを用いることなくＤＣ帯電方式を用いて感光体を所望の電位（ＶＤ）に帯電することができる画像形成装置を提供することである。

そこで、本発明の画像形成装置は「回転可能な感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体を帯電するときに前記帯電手段に直流電圧からなる帯電バイアスを印加する帯電印加手段と、前記感光体と前記帯電手段との間で放電が行われるようにピーク間電圧が前記帯電手段に直流電圧を印加した時の感光体への放電開始電圧の２倍以上である所定の交流電圧と所定の直流電圧を重畳させたテストバイアスを前記帯電手段へ印加した際に流れる直流電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に基づき前記帯電バイアスを制御する制御手段と」を有することを特徴とする。

電位センサを用いることができないようなコンパクトなＤＣ帯電方式の画像形成装置においても、感光体を所望の電位（ＶＤ）に帯電することができる。

実施例１の画像形成装置の概略構成図である。 実施例１の画像形成装置における感光ドラムと帯電ローラ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。 実施例１の帯電制御に関するフローチャートである。 実施例１の印加するＤＣ電圧と感光体表面電位との関係図である。 実施例１のピーク間電圧と帯電電位の関係図である。 実施例１のピーク間電圧とＤＣ電流値の関係図である。 実施例２の帯電部と帯電直前部における電位の関係図である。 実施例２の画像形成装置の概略構成図である。 実施例２の帯電制御に関するフローチャートである。 実施例２のピーク間電圧と帯電電位の関係図である。 実施例２のピーク間電圧とＤＣ電流値の関係図である。 実施例３のＤＣ電流値と感光体表面電位との関係図である。 実施例４の印加ＤＣ電圧値とＤＣ電流値との関係図である。 従来の帯電回数と感光体表面の水との接触角の関係の一例を示す図である。 従来の耐久枚数と帯電電位の関係の一例を示す図である。 実施例５の画像形成装置の概略構成図である。 実施例５の帯電制御に関するフローチャートである。

以下、本発明に係る帯電装置を図面に則して更に詳しく説明する。なお、ＤＣはＤｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ（直流）、ＡＣはａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ（交流）のことを指す。

§１．｛画像形成装置の概略構成の説明｝
図１は画像形成装置の概略構成を説明するための図である。本実施例にて画像形成装置は、転写方式電子写真プロセスを利用した、接触帯電方式、反転現像方式、最大通紙サイズがＡ３サイズのレーザビームプリンタである。

本実施例にて、画像形成装置は、第１の像担持体としての回転可能な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の周囲には、感光ドラム１の回転方向（反時計方向）に沿って、本発明に係る帯電装置２Ａを含む作像プロセス手段が配置されている。即ち、接触帯電部材としての帯電ローラ２を備えた帯電装置（ローラ帯電器）２Ａ、現像装置４、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。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。また、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。

■（感光体ドラムについて）
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Ｒ１方向（反時計方向）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ると共に、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の表面に対して接触配置され、所定の押圧力をもって圧接されている。従って、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転駆動に従動して矢印Ｒ２方向に回転する。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。図２に示す位置ｇは、帯電部直前位置である。

■（帯電装置について）
帯電ローラ２の芯金２ａには帯電印加手段としての電源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、画像形成時は直流バイアスのみを印加し、また非画像形成時の直流バイアス値を決定する制御時には、テストバイアスとして、直流バイアス＋交流バイアスを印加する。より具体的には、直流バイアスによって、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。また制御時に印加する交流電圧の周波数は２ｋＨｚとした。

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
■（直流電流値測定回路について）
図４のブロック図に示す通り、画像形成装置は感光体ドラムと帯電ローラの間に流れる直流電流値を測定する直流電流値測定回路１４を備える。本実施例において、直流電流値測定回路１４は電源Ｓ１と帯電ローラとの間に設けられている。これにより、直流電流値測定回路１４は電源Ｓ１から帯電ローラに流れる電流量を検知することができる。なお、感光体ドラムと帯電ローラの間の直流電流値を測定できれば良く、感光体ドラムとアースの間に直流電流値測定回路１４を設けてもよい。直流電流値測定回路とその他の回路の接続関係については後で詳述する。

■（その他の画像形成部について）
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、トナーを感光ドラム１表面の露光部分（明部）に供給する。潜像にトナーが付着して静電潜像が反転現像（可視化）される。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、矢印Ｒ４方向に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。本実施例において、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）とは逆方向に回転駆動される。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、本実施例では、周波数８ｋＨｚ、直流電圧（−３２０Ｖ）と交流電圧（ピーク間電圧１８００Ｖｐｐ）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、矢印Ｒ５方向に回転自在とされる。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、矢印方向に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１面はクリーニングブレード７ａにより摺擦されて転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返して画像形成に供される。図１にて、符号ｅは、クリーニングブレード７ａの感光ドラム面当接部である。

§２．（画像形成装置の動作シーケンスについて）
図３は、上記プリンタの動作シーケンス図である。図３を用いて画像形成装置の動作を以下に説明する。

ａ．初期回転動作（前多回転工程）
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）
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直流バイアス値の演算、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、引き続いて回転感光ドラムに対する作像プロセスが実行され、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
連続印字モードにおいて、一つ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
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。

§３．｛ブロック図について｝
図４は、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。また、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。

制御手段としての制御回路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に直流電圧か、若しくは、直流電圧に交流電圧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。制御回路１３は、更に、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。感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる直流電流値を測定する電流検出手段としての直流電流値測定回路１４を有している。この回路１４から上記の制御回路１３に、測定された直流電流値の情報が入力される。そして、制御回路１３は、直流電流値測定回路１４から入力の直流電流値情報から、印字工程の帯電工程における帯電ローラ２に対する印加直流バイアスの演算、決定プログラムを実行する機能を有する。

§４．｛制御に関するフローチャートについて｝
次に、印字時に帯電ローラ２に印加する直流バイアスの制御方法をフローチャートに基づき説明する。図５は、帯電バイアスを決定するための制御フローチャートの一例である。本実施例においては、帯電バイアスを決定するための制御は非画像形成時に実行させる。本実施例において、帯電バイアスを制御する際に帯電ローラに印加する帯電バイアスは画像形成時の帯電バイアスと同じ値を用いた。

以下に、各ステップについて詳しく説明する。

制御手段としての制御回路１３は、図５に示すフローチャートのように画像形成装置の各部を制御する。

制御手段としての制御回路１３は帯電バイアス制御タイミングか否かに応じて処理を変更する。制御回路は帯電バイアス制御タイミングの場合にＳ１０２の処理を実行し、帯電バイアス制御タイミングで無い場合はＳ１０５の処理を実行する（Ｓ１０１）。

Ｓ１０１において、帯電バイアス制御のタイミングであると判断された場合、制御回路は帯電ＤＣバイアスを−５００Ｖ、帯電ＡＣバイアスを放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のＶｐｐとなるように設定する。また、制御回路は現像バイアスを−３２０Ｖ、転写バイアスを＋５００Ｖとなるように設定する（Ｓ１０２）。ここで、帯電バイアス制御のために帯電ＤＣバイアスに帯電ＡＣバイアスを重畳させたバイアスをテストバイアスと呼ぶ。

Ｓ１０２において設定された条件で、感光体ドラムと帯電ローラとの間に流れる電流のうち、帯電ＤＣ電流値（直流電流成分）を測定する（Ｓ１０３）。

制御回路はテストバイアスを印加したときに流れる直流電流値に基づき、画像形成時に帯電ローラに印加する帯電ＤＣバイアスの値を決定する（Ｓ１０４）。

Ｓ１０４で帯電ＤＣバイアスが決定された場合は、決定されたＤＣバイアスに基づき画像形成を行う。また、帯電バイアス制御タイミングでなかった場合は、前回の帯電バイアス制御によって決定された帯電ＤＣバイアスを印加して画像形成を行う（Ｓ１０５）。

以下に具体例を挙げて説明する。本実施例では図５のように帯電ＤＣバイアス（印加直流電圧）を−５００Ｖ、現像バイアス−３２０Ｖ、転写バイアス＋５００Ｖで一定とした。また帯電ＡＣバイアス（印加交流電圧）は、例えば温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した図６のように、ＤＣ帯電方式における放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を印加する。図６では−６００ＶがＶｔｈとなる。また図７は、上記の条件において、ＡＣのピーク間電圧と感光体表面電位との関係を示したグラフである。Ｖｔｈの２倍は１２００Ｖｐｐとなり、それ以上の印加ピーク間電圧では感光体表面電位は−５００Ｖで一定となった。本実施例では１５００Ｖｐｐを印加した。また図８は、上記の条件において、ＡＣのピーク間電圧とＤＣ電流値との関係を示したグラフである。Ｖｔｈの２倍の１２００Ｖｐｐ以上で、ＤＣ＋ＡＣ印加時（テストバイアス印加時）におけるＤＣ電流値は一定となった。そこで本実施例では１２００Ｖｐｐよりも大きい１５００Ｖｐｐを印加した時の一定となった−３５μＡを設定帯電電流値とした。標準環境ではＶｔｈは６００で、Ｖｔｈの２倍は１２００Ｖである。本実施例では安全を見て１５００Ｖｐｐを印加する。無論、感光体と帯電ローラの間に流れる交流電流値を検知する交流電流計を備え、放電電流量制御を行ってもよい。

画像形成時、即ち、通常には印加バイアスはＤＣ帯電のみで、上記のように設定したＤＣ直流電流を−３５μＡで一定とし、印加直流バイアスを決定する、所謂、定電流制御をした。

このように、非画像形成時にはテストバイアスとしてＡＣ＋ＤＣ帯電をし、帯電電位が一定となる時の直流電流値Ｉａを一点だけ求めれば、各帯電条件が同条件における画像形成時に、ＤＣ帯電のみの必要ＤＣ電流値Ｉａを簡易に求めることができた。なお、本実施例ではＤＣ電流−３５μＡを定電流制御することで、画像形成時のＶｄ−５００Ｖに安定させることができた。

これは、感光体ドラムの表面電位というのは主に直流電流成分によって決定されるためである。つまり、交流電流を重畳させたテストバイアスを印加することによって、帯電ＶＤが印加する直流電圧値（−５００Ｖ）になるときに流れる、直流電流成分を検知することができる。そして、画像形成を行う際には、テストバイアスを印加した際に検知した直流電流値になるように帯電ローラに印加する帯電バイアスを制御すればよい。

これにより、画像形成中にＤＣバイアスのみを印加する場合においても、感光体ドラムの表面電位を測定する電位センサを用いることなく、感光体ドラムの電位を所望の値にすることができる。

このように画像形成時はＤＣ帯電を行うことで、ＡＣ＋ＤＣ帯電よりも発生する放電生成物を少なくすることができる。そのため、通紙耐久をしても、長期にわたり感光体削れ等の感光体の劣化を低減することができる。また、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の発生するも抑制することができる。また、感光体電位を電位センサ等で測定する必要がないので、省スペースな画像形成装置で、安定した帯電電位を設定、維持することができた。

本実施例では、画像形成装置に前露光装置を備える構成とした。

§１．｛本実施例の画像形成装置の概略構成について｝
図９は、実施例１において、非画像形成時と画像形成時の、図１における帯電部ａと帯電直前位置ｇの場所の感光体表面電位を測定したものである。図９のように、非画像形成時（露光なし）の場合では、転写後の感光体表面電位はフラットである。しかし、画像形成（露光あり）した場合、転写後の感光体表面電位は露光部のところに非露光部に比べてわずかな電位差、本実施例では２Ｖの差が生じる場合があった。

本実施例では感光体表面は負極性の帯電を行っており露光により感光体内部で正極性の電荷を発生させて、表面電位をキャンセルさせて静電像を形成している。しかし、感光ドラムの材料や、露光量等により、前述した感光体内部の正極性の電荷がキャンセルできなくなる場合があり、正極性のメモリーとなってしまう。このメモリーが転写部で慣らされない場合、帯電直前位置ｇにおいて、露光部と非露光部における電位差（以後ゴースト電位という）が生じてしまった。

このように画像形成時と非画像形成時において、帯電部ａと帯電直前位置ｇとの電位差に違いが生じると、実施例１のように、非画像形成時に求めた帯電ＤＣ電流値Ｉａを画像形成時に印加しても、わずかに帯電電位に誤差が生じてしまった。

そこで本実施例では、図１０のように、感光ドラム１の転写部ｄと帯電部ａとの間に前露光装置８を設けた。転写後にゴースト電位が生じても、感光体長手一面を均一にもう１度、前露光装置８によって露光することでゴースト電位を均一に慣らすことができる。

§２．｛制御に関するフローチャートについて｝
図１１は、非画像形成時における、帯電バイアス制御のフローチャートの一例である。実施例１と同様に、制御手段としての制御回路はフローチャートに示すように画像形成装置の各部を制御する。

制御回路は帯電バイアスの制御タイミングで以下のＳ２０２からＳ２０４の処理を実行する。制御回路はＳ２０１において、帯電バイアスの制御を行うか否かを決定する。帯電バイアスの制御タイミングである場合、制御回路はＳ２０２の処理を実行する。また、帯電バイアスの制御タイミングで無い場合はＳ２０５の処理を実行する。

帯電バイアスの制御タイミングである場合、制御回路は帯電ＤＣバイアスを−５００Ｖ、帯電ＡＣバイアスを放電開始電圧値の２倍以上の値に設定する。また、現像バイアスが−３２０Ｖ、転写バイアスを＋５００Ｖとなるように設定し、前露光を行う（Ｓ２０２）。帯電バイアスの制御タイミングである場合に、Ｓ２０２で示すように直流バイアスに交流バイアスを重畳させる（テストバイアス）。テストバイアスを印加した際に流れる電流値のうち直流電流の値を測定する（Ｓ２０３）。制御回路はＳ２０３において測定したテストバイアスを印加した際に流れる直流電流値に基づき帯電ＤＣバイアスを決定する（Ｓ２０４）。

Ｓ２０４で帯電ＤＣバイアスが決定された場合は、決定されたＤＣバイアスに基づき画像形成を行う。また、帯電バイアス制御タイミングでなかった場合は、前回の帯電バイアス制御によって決定された帯電ＤＣバイアスを印加して画像形成を行う（Ｓ２０５）。

以下に具体的に例を用いて説明する。非画像形成時に、画像形成時におけるバイアス条件、動作条件と同じとした。本実施例では、図１１のように、帯電ＤＣバイアスを−５００Ｖ、現像バイアス−３２０Ｖ、転写バイアス＋５００Ｖで一定とし、また前露光もＯＮとした。また帯電ＡＣバイアスは、例えば温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した図６のように、ＤＣ帯電方式における放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を印加する。図６では−６００ＶがＶｔｈとなる。また図１２は、上記の条件において、ＡＣのピーク間電圧と感光体表面電位との関係を示したグラフである。Ｖｔｈの２倍は１２００Ｖｐｐのなり、それ以上の印加ピーク間電圧では感光体表面電位は−５００Ｖで一定となった。本実施例では１５００Ｖｐｐを印加した。また図１３は、上記の条件において、ＡＣのピーク間電圧とＤＣ電流値との関係を示したグラフである。Ｖｔｈの２倍の１２００Ｖｐｐ以上で、ＤＣ＋ＡＣ印加時（即ち、テストバイアス印加時）におけるＤＣ電流値は一定となった。そこで本実施例では１２００Ｖｐｐよりも大きい１５００Ｖｐｐを印加した時の一定となった−３８μＡを設定帯電電流値とした。画像形成時には、ＤＣ帯電のみで、上記のように設定したＤＣ直流電流を−３８μＡで一定とし、印加直流バイアスを決定する、所謂定電流制御をした。

このように、前露光を設けることで、感光体の材料や露光量等の振れによって、ゴースト電位が生じる場合でも、簡易に画像形成時の必要帯電ＤＣ電流値を求めることができた。

実施例１、２は、画像形成中の感光体表面電位と、非画像形成中の制御時における感光体表面電位を同じにする場合を例にした。

図１４は、本実施例１において、帯電ＤＣ電流値と感光体表面電位との関係を示したグラフである。帯電ＤＣ電流値を感光体表面電位との関係は比例となり、１点、例えば本実施例では感光体表面電位を−５００Ｖの時、帯電ＤＣ電流値−３５μＡが測定できれば、［感光体表面電位］＝（５００／３５）×［帯電ＤＣ電流値］の式で所望の感光体表面電位に必要な帯電ＤＣ電流値を設定することも可能である。

このように、非画像形成時に１点のみ、所定の感光体表面電位が安定する範囲の帯電ＤＣ電流をＤＣ＋ＡＣ帯電方式により求め、その帯電ＤＣ電流と所定の感光体表面電位より、他の感光体表面電位に設定する時に必要な帯電ＤＣ電流値（Ｉ）も計算することができる。

つまり、非画像形成時に交流電圧を印加した時の直流電流値をＩａ、また、直流電流値Ｉａとなるような直流電圧値をＶａ、画像形成時に必要とされる感光体表面電位を得るための直流電圧値をＶ、直流電流値をＩとすると、
帯電ＤＣ電圧値（Ｖ）＝（Ｖａ／Ｉａ）×帯電ＤＣ電流値（Ｉ）
即ち、Ｉ＝（Ｖ／Ｖａ）×Ｉａである。

ここで、非画像形成時の制御時に印加する直流電圧Ｖａと、画像形成時に印加する直流電圧値Ｖとの比（Ｖ／Ｖａ）を算出すると、この比は、所定の定数Ｄである。

つまり、画像形成中は直流電流値Ｉａ×Ｄとなるように定電流制御を行うことにより、感光体表面電位を所望の電位Ｖとすることができる。

図１５は、実施例１において、図１の電源Ｓ１で印加するＤＣ電圧を数段階増加、もしくは減少させた時の、ＤＣ電流値の変化を示したグラフである。ＤＣ電圧とＤＣ電流の関係から必要ＤＣ電流値Ｉａが求まれば、図１５のグラフより必要な印加ＤＣ電圧Ｖａを求めることも可能である。

例えば本実施例では必要ＤＣ電流Ｉａが−３５μＡであれば、必要な印加ＤＣ電圧Ｖａは−１１００Ｖであった。このＤＣ電圧Ｖａを定電圧制御して、画像形成時に印加することでも帯電電位を所定の電位に維持することが可能である。

ただし、図１５のように、ＤＣ電圧とＤＣ電流の関係を求める際に、現像装置において、制御時にキャリア付着やかぶり等の問題が生じる可能性があるので、実施例１のように定電流で制御する方が望ましい。

尚、上記本実施例４では、画像形成中の感光体表面電位と、非画像形成中の制御時における感光体表面電位を同じにする場合を例にした。しかしながら、以下の変更実施例を採用することもできる。

図１５にて理解されるように、制御時の非画像形成時に所定の交流電圧を印加し、帯電ＤＣ電流値Ｉａを求め、その時の印加ＤＣ電圧Ｖａとすると、この直流電圧Ｖａと、画像形成時に印加する直流電圧値Ｖとの比（Ｖ／Ｖａ）は、所定の定数Ｄである。

つまり、画像形成時は直流電圧値Ｖａ×Ｄとなるように定電圧制御を行うことにより、感光体表面電位を所望の電位とすることができる。

上記実施例においては、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いて、印字工程の帯電工程における適切な印加直流値の演算、決定プログラムの実行は、実施例のプリンタのように印字準備回転動作期間に限られるものではない。他の非画像形成時、即ち、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、ゴースト電位を解消するのに、前露光装置を例に出したが、露光以外にも、転写装置後に感光体上にバイアスを与える除電装置であってもよい。

実施例４では一定のＤＣ電流値になるような、ＤＣ電圧値を数点上下して求めたが、一旦そのＤＣ電流値になるように定電流制御して、その際のＤＣ電圧値を読み取り、定電圧制御することも可能である。また、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。

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。また帯電ローラに印加する振動電界と現像スリーブに印加する振動電界との電源を共通で、パルス幅変調をすることで周波数や波形を帯電と現像に振り分けることは、コスト的にも有効な手段である。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）、前露光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、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。しかし、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。

以下に、画像形成装置のＡＣ電源を共通化する構成について記載する。本実施例では黒トナー（Ｂｋ）で画像を形成するＢｋステーションはＡＣ電源を備えず、カラーステーション（Ｙ、Ｍ、Ｃ）はＡＣ電源を備える構成とした。この構成において、Ｂｋステーションの帯電ＤＣバイアスを決定する際には、スイッチを用いてカラーステーションのＡＣ電源を用いる構成とした。もちろん、ＡＣ電源は全てのステーションで１つだけにしてもよい。また、帯電用のＡＣ電源で共有するだけではなく、現像ＡＣと共有してもよい。以下に、概略構成を説明した後、フローチャートを用いて帯電バイアス制御について説明する。

§１．｛画像形成装置の概略構成の説明｝
図１８はフルカラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部Ｂｋの４つのステーションを備えている。これらの４つの画像形成部（ステーション）は一定の間隔をおいて一列に配置されている（いわゆる、タンデム型フルカラー画像形成装置）。ここで、Ｃ（シアン）ステーションとＢｋ（ブラック）ステーションに注目して説明する。

各画像形成部Ｃ，Ｂｋには、それぞれ感光ドラム１０１ｃ、１０１ｄが設置されている。各感光ドラム１０１ｃ、１０１ｄの周囲には、帯電ローラ１０２ｃ、１０２ｄ、露光装置１０３ｃ、１０３ｄ、現像装置１０４ｃ、１０４ｄ、転写ローラ１０５ｃ、１０５ｄ、ドラムクリーニング装置１０６ｃ、１０６ｄがそれぞれ設置されている。各現像装置１０４ｃ、１０４ｄには、それぞれシアントナー、ブラックトナーが収納されている。

上記の画像形成装置による記録材へのフルカラー画像形成方法としては、各感光ドラム１０１ｃ、１０１ｄに電子写真プロセスでそれぞれ形成された各色のトナー像を、中間転写ベルト１０７上に各転写ローラで順じ重ねて転写される。その後、図示しない二次転写装置で記録材に転写され、図示しない定着装置で記録材上にトナーが定着される。帯電ローラ１０２ｃ、１０２ｄには、高圧電源回路（帯電バイアス電源）２００から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム１０１ｃ、１０１ｄ表面を所定の電位に均一に帯電する。高圧電源回路２００は交流電圧回路２０１と、直流電圧発生回路２０２と、直流電圧増幅回路２０３との組み合わせによってバイアス発生する。

本実施例では色ステーションと、黒ステーションでは、使用頻度の関係から、電源を色と黒で分けている。上記のフルカラー画像形成装置では、フルカラーの画像を出力する場合と、Ｂｋ単色の画像を出力する場合があり、市場において、本実施例の画像形成装置でのフルカラーとＢｋ単色との出力割合は１：５であり、Ｂｋステーションの使用頻度が多かった。

このような場合、フルカラーの画像を形成している時は、各ステーションの感光ドラムに同じように帯電が行われ、色ステーションの感光ドラムの寿命と黒ステーションの感光ドラムの寿命との差が大きくなる。つまり、Ｂｋ単色モードの時は、色ステーションでは帯電が行われないため、Ｂｋステーションの感光ドラムの磨耗量だけ多くなってしまう。

そこで本実施例では、フルカラーモードとＢｋ単色モードとの使用頻度における、感光ドラムの磨耗量の差を少なくするために、画像形成時には、色ステーションの帯電ローラにはＡＣ＋ＤＣ帯電、Ｂｋステーションの帯電ローラにはＤＣ帯電を行う構成とした。

図１８で、Ｃステーションの帯電ローラ１０２ｃに印加する直流電圧は、直流電圧発生回路２０２内の、直流電圧発生回路２０６ｃにより印加される。またその直流電圧値の大きさは、直流電圧回路２０３内の直流電圧増幅回路２０７ｃにより調整される。また帯電ローラ１０２ｃに印加する交流電圧は、交流電圧回路２０１内の、交流電圧発生回路２０４ａにより印加される。またその交流電圧値の大きさは交流電圧回路２１内の交流電圧増幅回路２０５ａにより調整される。

またＢｋステーションの、帯電ローラ１０２ｄに印加する直流電圧は、直流電圧発生回路２０２内の、直流電圧発生回路２０６ｄにより印加される。またその直流電圧値の大きさは、直流電圧回路２０３内の直流電圧増幅回路２０７ｄにより調整される。

符号３０はＣステーションの交流電圧回路２０１から、交流電圧をＢｋステーションの直流電圧回路へ交流電圧を重畳するためのスイッチである。スイッチ３０が（ａ）の時はＢｋステーションへの交流電圧はＯＦＦ、（ｂ）の時はＢｋステーションへの交流電圧はＯＮである。

符号５０は制御回路である。制御回路５０は上記電源２００をオン・オフ制御して帯電ローラ１０２ｃ、１０２ｄに直流電圧か、若しくは直流電圧に交流電圧の重畳電圧を印加するように制御する機能を有する。さらに、制御回路５０は帯電ローラ１０２ｄに印加する直流電圧値と、印加する交流電圧のピーク間電圧値、もしくは交流電流値を制御する機能を有する。

符号４０は感光ドラム１０１ｄを介して帯電ローラ１０２ｄに流れる直流電流値を測定する手段としての直流電流値測定回路である。この回路４０から上記の制御回路５０に測定された直流電流値の情報が入力される。そして、制御回路５０は直流電流値測定回路４０から入力の直流電流値情報から、印字工程の帯電工程における帯電ローラ１０２に対する印加直流バイアスの演算・決定プログラムを実行する機能を有する。また制御回路５０は、スイッチ３０のＯＮ、ＯＦＦの動作を実行する機能を有する。

§２．｛電源共通化の際の制御に関するフローチャート｝
次に、印字時に帯電ローラ１０２ｄに印加する直流バイアスの制御方法を述べる。図１９は、非画像形成時における、帯電バイアス制御のフローチャートの一例である。以下にフローチャートに従い、制御回路が各画像形成部を制御する手順に関して説明する。

制御回路５０は帯電バイアス制御のタイミングかどうかを制御回路５０で判断する（Ｓ３０１）。制御回路は帯電バイアスの制御タイミングである場合はＳ３０２の処理を実行し、帯電バイアスの制御タイミングで無い場合はＳ３０７の処理を実行する。

帯電バイアス制御のタイミング（非画像形成時）であれば、制御回路５０でスイッチ３０をＯＮ。つまり図１８において、（ｂ）の位置にスイッチを移動させる（Ｓ３０２）。

次にＢｋステーションの転写、現像のバイアス条件は画像形成時と同じ値とし、画像形成時と帯電電位を同じ値にするために、帯電バイアスの印加ＤＣ値は帯電電位と同じ値、印加ＡＣ値はＶｔｈの２倍以上のピーク間電圧を印加する。帯電ＡＣバイアスは、例えば温度２３℃、湿度５０％の環境で測定した図６のように、ＤＣ帯電方式における放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を印加する。図６では−６００ＶがＶｔｈとなる。また図７は上記の条件において、ＡＣのピーク間電圧と感光体表面電位との関係を示したグラフである。Ｖｔｈの２倍は１２００Ｖｐｐのなり、それ以上の印加ピーク間電圧では感光体表面電位は−５００Ｖで一定となった。本実施例では帯電ローラ１０２ｄにＡＣバイアス１５００Ｖｐｐを印加した。またＤＣバイアスは−５００Ｖを印加した。またＢｋステーションの現像バイアス−３２０Ｖ、転写バイアス＋５００Ｖで一定とした（Ｓ３０３）。このように、ＢｋステーションにＣステーションのＡＣ電源から供給されるＡＣバイアスとＤＣバイアスを重畳させたテストバイアスをＢｋステーションの帯電ローラに印加する。

テストバイアスが帯電ローラに印加された時に帯電ローラ１０２ｄに流れる直流電流を、直流電流値測定回路４０で測定する（Ｓ３０４）。本実施例では−３５μＡとなった。その電流値を画像形成時の直流電流値に決定する（Ｓ３０５）。制御回路５０でスイッチ３０をＯＦＦ。つまり図１８において、（ａ）の位置に戻す（Ｓ３０６）。そして、画像形成動作に移行した（Ｓ３０７）。（Ｓ３０１）において、帯電バイアス制御のタイミングでなければ、そのまま画像形成動作に移行した（Ｓ３０７）。

このように帯電バイアス制御のタイミングでは、他のステーションからのＡＣバイアスによって必要ＤＣ電流値を決定し、画像形成時はＤＣ帯電を行うことで、ＡＣ＋ＤＣ帯電よりも発生する放電生成物を少なくすることができる。

これにより、通紙耐久をしても、長期にわたり感光体削れ等の感光体の劣化を低減することができる。また、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の発生するも抑制することができる。また、感光体電位を電位センサ等で測定する必要がないので、省スペースな画像形成装置で、安定した帯電電位を設定、維持することができる。

１ 感光ドラム（感光体）
２ 帯電ローラ（帯電部材）
２Ａ ローラ帯電器（帯電装置）
１１ ＤＣ電源（バイアス印加手段）
１２ ＡＣ電源（バイアス印加手段）
１３ 制御回路（制御手段）
１４ 電流検出回路（電流検出手段）
５０ 制御回路（制御手段）

Claims (3)

1. 回転可能な感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電手段と、
   前記感光体を帯電するときに前記帯電手段に直流電圧からなる帯電バイアスを印加する帯電印加手段と、
   前記感光体と前記帯電手段との間で放電が行われるようにピーク間電圧が前記帯電手段に直流電圧を印加した時の感光体への放電開始電圧の２倍以上である所定の交流電圧と所定の直流電圧を重畳させたテストバイアスを前記帯電手段へ印加した際に流れる直流電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段の出力に基づき前記帯電バイアスを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記帯電バイアスを定電流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. 前記制御手段は、前記帯電バイアスの直流電流値が、前記電流検出手段が検出した前記テストバイアスを前記帯電部材へ印加した際に流れる直流電流値と略等しくなるように前記帯電バイアスにおける直流電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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