JP5729927B2 - 画像形成装置及び高圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電部材を介し像担持体を帯電させる帯電バイアス印加回路を備えた画像形成装置及び像担持体を帯電する帯電部材に高電圧を出力する高圧制御装置に関する。

画像形成装置としてプリンタを例にとって以下に説明する。従来プリンタは、図１０（ａ）のような構成を有している。回転多面鏡１０３はスキャナモータ１０４によって回転する。レーザビーム２０５はレーザ光源２０７から発射され、像担持体である感光ドラム２０１上を走査する。帯電ローラ２０２は感光ドラム２０１上を一様に帯電する。現像ローラ（現像スリーブともいう）２０３は感光ドラム２０１上に形成された静電潜像をトナーにて現像する。転写ローラ２０４は現像スリーブ２０３にて現像されたトナー像を供給された用紙に転写する。定着ローラ１０９は用紙に転写されたトナー像を熱にて融着する。カセット給紙ローラ１１０はカセットから用紙を給紙して搬送路に送り出す。搬送ローラ１１４、１１５はカセットから給紙された用紙を感光ドラム２０１と転写ローラ２０４で形成される転写位置に搬送する。

このような機構部を制御するための制御系の回路構成ブロック図を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）において、プリンタコントローラ５０１は不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開すると共に、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示する。エンジン制御部５０２はプリンタの各部をプリンタコントローラ５０１の指示にしたがって制御すると共に、プリンタコントローラ５０１へプリンタの内部情報を報知する。帯電バイアス印加回路２０６は帯電、現像、転写等の各工程のうち、帯電工程における帯電バイアスの出力制御をエンジン制御部５０２の指示にしたがって行う。レーザ駆動回路５０５はレーザ光源２０７の点灯をエンジン制御部５０２の指示により制御する。

図１１に、像担持体である感光ドラム２０１を一様に帯電する帯電部材である帯電ローラ２０２に帯電バイアスを印加するための帯電バイアス印加回路部６０１の概略構成を示す。この帯電バイアス印加回路部６０１は、上記帯電バイアス印加回路２０６の一例である。電圧設定回路部６０２はＰＷＭ信号に応じて設定値が変えられる。このＰＷＭ信号は出力する帯電バイアスの目標値に応じて入力される。６０３はトランス駆動回路部、６０４は高圧トランス部である。６０５はフィードバック回路部で、帯電体／帯電部材（負荷）に印加される電圧値を抵抗Ｒ８１で検出して電圧設定回路部６０２に伝送する。そして、検出した値が入力されるＰＷＭ信号（目標値）になるように制御され、帯電体／帯電部材（負荷）に一定の電圧が印加されるように制御が行われる。このような構成で制御を行うことで、帯電体／帯電部材（負荷）に一定の電圧を印加することが可能となる。このような帯電バイアス印加の技術を用いた高圧電源装置が、例えば特許文献１に開示されている。

特開平６−３９３２号公報

しかし、帯電部材（帯電ローラ２０２）と帯電体（感光ドラム２０１）の間で放電が開始する電圧は、環境温度、ドラム膜厚等で変化する。そのため、所定の電圧を印加するだけでは感光ドラム２０１の電位がばらついてしまっていた（図１２（ａ））。図１２（ａ）は、感光ドラム２０１への印加電圧（Ｖ）と感光ドラム２０１のドラム電位（Ｖ）の関係を表したグラフである。図中、環境Ｈ／Ｈ、環境Ｎ／Ｎ、環境Ｌ／Ｌは、それぞれ環境状態が高温多湿、常温常湿、低温低湿であることを表している。図から、印加電圧（Ｖｏｕｔ）を一定とした場合には、ドラム膜厚の違い、環境の違いによって感光ドラム２０１の電位にバラツキが生じることがわかる。また、感光ドラム２０１の感度も環境、ドラム膜厚で異なることから、定められた一定のレーザ光量を照射した場合、レーザ照射後の感光ドラムにおける静電潜像の電位もばらついてしまっていた（図１２（ｂ））。図１２（ｂ）は、レーザ照射光量とレーザ照射後の感光ドラムの電位（ＶＬ）の関係を表した図である。図から、レーザ照射光量を一定とした場合（例えば、図１２（ｂ）の縦の一点鎖線）には、ドラム膜厚によってレーザ照射後の感光ドラム２０１の電位（ＶＬ）がばらつくことがわかる（例えば、図１２（ｂ）ドラム膜厚が厚いとき−１２８Ｖ、薄いとき−１９７Ｖ）。

また、感光ドラム２０１の特性として、レーザ照射を行うことによりドラムメモリが生じてしまう。このドラムメモリとは、本来、感光ドラム２０１の表面を除電した後にはドラム電位が０Ｖでなければならないのにマイナス電位になってしまい、レーザ照射後のドラム電位がばらついてしまう現象をいう。このバラツキを低減するため以下の対策を講じている。すなわち、感光ドラム２０１を含むプロセスカートリッジにメモリを設けて、メモリに感光ドラム２０１の感度や使用量に応じたバイアス値などを記憶させる。そして、それらの情報に基づいて、感度や使用量に対応した帯電バイアス、現像バイアス、レーザ光量を補正することにより電位のバラツキを低減している。しかし、カートリッジメモリの情報に基づく制御は予測制御である。そのため、プリント速度がさらに高速化したり、カートリッジのトナー量が大容量化するに伴い、カートリッジのメモリの情報に基づいて予測制御する方式では、図１３に示すようなＶｄ−Ｖｄｃ、Ｖｄｃ−ＶＬ間のバラツキを補正することに限界がある。図１３において、Ｖｄは帯電ローラによる帯電後のドラム電位、Ｖｄｃは現像バイアス、ＶＬはレーザ照射後のドラム電位をあらわす。

本発明は、このような状況のもとでなされたものであり、環境の変化やドラム膜厚の変化に左右されず、高品質な画像を形成することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。

（１）像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電部材と、前記帯電部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、前記帯電部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、前記帯電部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記帯電部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記帯電部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記帯電部材の電位の差であり、前記像担持体と前記帯電部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第一電圧印加手段が前記帯電部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して、前記電流検知手段が検知する電流値が所定の電流値に達した場合における正極性のＤＣ電圧を正極性の放電開始電圧とし、前記第二電圧印加手段が前記帯電部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して、前記電流検知手段が検知する電流値が所定の電流値に達した場合における負極性のＤＣ電圧を負極性の放電開始電圧とし、前記正極性の放電開始電圧の絶対値と前記負極性の放電開始電圧の絶対値の差分の１／２を前記電圧差として算出することを特徴とする画像形成装置。
（２）像担持体を帯電する帯電部材に高電圧を出力する高圧制御装置であって、前記帯電部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、前記帯電部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、前記帯電部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記帯電部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記帯電部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記帯電部材の電位の差であり、前記像担持体と前記帯電部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記帯電部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して該正極性のＤＣ電圧を徐々に上げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記帯電部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第一電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ１を絶対値が大きい側の放電開始電圧とし、前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記帯電部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して該負極性のＤＣ電圧を徐々に下げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記帯電部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第二電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ２を絶対値が小さい側の放電開始電圧とし、前記電圧値Ｖ１と前記電圧値Ｖ２の差分の１／２を、前記電圧差として算出することを特徴とする高圧制御装置。
（３）像担持体に作用するプロセス部材に高電圧を出力する高圧制御装置において、前記プロセス部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、前記プロセス部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、前記プロセス部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記プロセス部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記プロセス部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記プロセス部材の電位の差であり、前記像担持体と前記プロセス部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して該正極性のＤＣ電圧を徐々に上げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第一電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ１を絶対値が大きい側の放電開始電圧とし、前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して該負極性のＤＣ電圧を徐々に下げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第二電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ２を絶対値が小さい側の放電開始電圧とし、前記電圧値Ｖ１と前記電圧値Ｖ２の差分の１／２を、前記電圧差として算出することを特徴とする高圧制御装置。
（４）画像が形成される像担持体と、前記像担持体に作用するプロセス部材と、を備える画像形成装置において、前記プロセス部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、前記プロセス部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、前記プロセス部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記プロセス部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記プロセス部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記プロセス部材の電位の差であり、前記像担持体と前記プロセス部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して該正極性のＤＣ電圧を徐々に上げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第一電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ１を絶対値が大きい側の放電開始電圧とし、前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して該負極性のＤＣ電圧を徐々に下げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第二電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ２を絶対値が小さい側の放電開始電圧とし、前記電圧値Ｖ１と前記電圧値Ｖ２の差分の１／２を、前記電圧差として算出することを特徴とする画像形成装置。

本発明は、環境の変化やドラム膜厚の変化に左右されずに高品質な画像を形成することが可能となる。

実施例１の画像形成装置の画像形成部の概略図 実施例１の（ａ）ドラム特性を示すグラフ、（ｂ），（ｃ）ドラム特性結果を示すグラフ 実施例１の帯電バイアス印加回路部の図 実施例１の帯電バイアス印加時のＶ−Ｉ特性の概略図 実施例１のレーザ駆動回路の構成図 実施例１の帯電バイアス制御のフローチャート 実施例１の帯電バイアス制御の結果生ずる感光ドラムの電位を示す図 実施例２の帯電バイアス制御のフローチャート 実施例２の帯電バイアス制御の結果生ずる感光ドラムの電位を示す図 実施例及び従来の画像形成装置の（ａ）構成図、（ｂ）制御系の回路構成ブロック図 従来例の画像形成装置の帯電バイアス印加回路部を示す図 従来例の感光ドラムにおける（ａ）印加電圧とドラム電位の関係図、（ｂ）レーザ照射光量とドラム電位の関係図 従来例の感光ドラムのレーザ照射後のドラム電位を示す図

以下、添付図面を参照し、本発明を実施する為の形態を実施例により詳しく説明する。

［画像形成装置の構成］
図１に本実施例における画像形成装置の画像形成部の概略図を示す。２０１は感光ドラム、２０２は感光ドラム２０１を一様に帯電する帯電ローラ、２０３は静電潜像を現像するための現像スリーブ（現像部材）、２０４は転写ローラ、２０６は電圧印加回路である帯電バイアス印加回路、２０７はレーザ光源である。そして、帯電バイアス印加回路２０６により交流電圧（以下、ＡＣバイアスという）を印加することによって感光ドラム２０１上の残存電位を除電した上で一連の制御が開始される。なお、既に図１０（ｂ）で示した制御系は本実施例の画像形成装置も同様に有するものとする。

感光ドラム２０１の放電特性として、環境、ドラム膜厚の違いにより放電に必要な電位差は異なる。ただし、その感光ドラム２０１の置かれた状況において、図２（ａ）に示すように、感光ドラム２０１上の表面電位（ゼロドラム電位）に対して、放電が開始するのに必要な電位差は正電位と負電位で対称の関係（以下、正負対象性という）にある特性がある。この特性はギャップ間（平面−平面）の放電特性と同じである。実際に測定した感光ドラム２０１の特性の結果を図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す。図２（ｂ）は環境違いの特性、図２（ｃ）はドラム膜厚違いの特性を示す。２つのデータから正負対称性があることがわかる。本実施例の画像形成装置はこの特性に着目し、感光ドラム２０１上の表面電位、感光ドラム２０１が放電するのに必要な電位差を検知し、その検知結果をもとに高電圧（帯電バイアス、現像バイアス）、レーザ照射光量を設定することを特徴とする。

［帯電バイアス印加回路の構成］
図３の上部に本実施例における負バイアスの帯電バイアス印加回路３０１の概略構成を示す。なお、帯電バイアス印加回路３０１と後に述べる帯電バイアス印加回路４０１はともに上記の帯電バイアス印加回路２０６を構成する。電圧設定回路部３０２はＰＷＭ信号に応じて、出力するバイアス値を変更可能である。３０３はトランス駆動回路部、３０４は高圧トランス部である。フィードバック回路部３０６は抵抗Ｒ６１を介して出力電圧をモニタし、ＰＷＭ信号の設定の応じた出力電圧値になるように設けられた回路である。電流検知回路部３０５は、帯電体／帯電部材に流れる電流Ｉ６２とフィードバック回路部３０６から流れる電流Ｉ６１を加算した電流Ｉ６３を抵抗Ｒ６３で検出して、Ｊ３０１からアナログ値としてエンジン制御部５０２（図１０（ｂ）参照）に伝送する。

像担持体である感光ドラム２０１と帯電部材である帯電ローラ２０２間で放電が開始するまでは、感光ドラム２０１と帯電ローラ２０２間は絶縁されている。そのため、放電が開始されるまでは、抵抗Ｒ６３に流れる電流はフィードバック回路部３０６から流れてくる電流Ｉ６１のみである。電流Ｉ６１は、ＰＷＭ信号で設定されるＶｐｗｍとＶｒｅｆ、Ｒ６４、Ｒ６５で決められ次の関係がある。
Ｉ６１＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｐｗｍ）／Ｒ６４−Ｖｐｗｍ／Ｒ６５

また、その電流Ｉ６１が抵抗Ｒ６１を流れることで、出力電圧Ｖｏｕｔは次のように設定される。
Ｖｏｕｔ＝Ｉ６１×Ｒ６１＋Ｖｐｗｍ≒Ｉ６１×Ｒ６１

図４に印加電圧に対する電流値（μＡ）の推移の概略図を示す。直線（１）に示すように、放電が開始されるまではＰＷＭ信号に応じた電流Ｉ６１しか抵抗Ｒ６３には流れない。しかし、感光ドラム２０１と帯電ローラ２０２間で放電が開始されると、感光ドラム２０１に流れる電流Ｉ６２とフィードバック回路から流れる電流Ｉ６１が加算された電流Ｉ６３が流れる。つまり、図４の曲線（２）に示すように放電が開始した近傍で分岐点をもった曲線となる。これにより、感光ドラム２０１に流れる放電電流は、曲線（２）から直線（１）を引いたΔ値で算出することができる。そしてこのΔ値が所定の電流値になった点を放電が開始した印加電圧と判断するものとする。

図３の下部に本実施例における正バイアスの帯電バイアス印加回路４０１の概略構成を示す。電圧設定回路部４０２はＰＷＭ信号に応じて、バイアス値が変更可能である。４０３はトランス駆動回路部、４０４は高圧トランス部である。フィードバック回路部４０６は抵抗Ｒ７１を介して出力電圧をモニタし、ＰＷＭ信号の設定に応じた出力電圧値になるように設けられた回路である。電流検知回路部４０５は、帯電体／帯電部材に流れる電流Ｉ７２とフィードバック回路部４０６に流れる電流Ｉ７１を加算した電流Ｉ７３を抵抗Ｒ７３で検出して、Ｊ４０１からアナログ値としてエンジン制御部５０２に伝送する。放電が開始した電圧を算出する方法は、負バイアスの帯電バイアス印加回路３０１と同じであるため説明を省略する。

リレー回路部５１１は、上記した正／負バイアス回路の切り替えを行う。このような正バイアス用、負バイアス用と２回路を設け、感光ドラム２０１の電位に対して、正極性と負極性のバイアスを印加し、両極の放電開始電圧（正バイアスの検知電圧：Ｖ１と負バイアスの検知電圧：Ｖ２）を検知する。そして、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の差分の１／２を感光ドラム２０１が放電を開始する上で必要な電圧差ΔＶ、Ｖ１とＶ２の中心値を感光ドラム２０１上のゼロドラム電位（Ｖｄｒａｍ）と設定する。次に、その設定値に応じて帯電体としての感光ドラム２０１に印加するバイアス、現像スリーブ２０３に印加するバイアスを設定する制御を行なう。このように制御することで、ドラム膜厚、環境等の変動が生じても所定の感光ドラム２０１上の電位−現像バイアス（Ｖｄ−Ｖｄｃ）の関係が得られる。

また、図５に本実施例におけるレーザ駆動回路５０５の概略構成を示す。レーザドライバ３５４は、レーザ光源２０７の露光量をＰＤセンサ３５６でモニタしながら、発光量が一定になるよう制御を行なっている。制御回路部３５１からレーザドライバ３５４へ光量可変信号（ＰＷＭ信号）３５３が入力され、光量可変信号（ＰＷＭ信号）３５３に応じて光量が可変される構成となっている。この構成では、感光ドラム２０１に照射する光量を可変にできることから、レーザ照射後のドラム電位（ＶＬ）を検出した後、その値が所定の値と異なる場合には、レーザ光量を変化させてＶＬ値を補正することができる。このような補正を行なうことで、所定のレーザ照射後の感光ドラム２０１上の電位−現像バイアス（ＶＬ−Ｖｄｃ）の関係が得られる。

［帯電バイアス制御］
次に、図６のフローチャート、図７の電位図を用いて本実施例の制御について説明する。まず、エンジン制御部５０２は、電源オン、もしくはプリントコマンドを受信した後、感光ドラム２０１を所定時間回転させながら、印刷のための準備動作を実行する（前多回転または前回転とも呼ばれる）（ステップ（以下Ｓとする）３０１）。そして、帯電バイアス印加回路２０６はＡＣバイアスを感光ドラム２０１に印加して残存電位を除電する（Ｓ３０２）。その後、帯電バイアス印加回路４０１は所定の正バイアス値（ＰＷＭ（１））を印加する（Ｓ３０３）。そして、エンジン制御部５０２は感光ドラム２０１へ流れる電流Ｉ７２とフィードバック回路部４０６へ流れる電流Ｉ７１を合計した電流Ｉ７３を電流検知回路部４０５により検知することでＪ４０１のアナログ値から検知する（Ｓ３０４）。その検知値より、エンジン制御部５０２は放電電流を算出し（Ｓ３０５）、その算出値とΔ値と比較し、Δ値の公差内となっているか否かの判断を行う（Ｓ３０６）。具体的には、算出値がΔの下限値とΔの上限値の範囲内にあるか否かを判断する。判断結果がΔの上限値より大きいと判断した場合には、エンジン制御部５０２は放電開始電圧はより低い設定にあると判断し、帯電バイアス印加回路４０１に対しバイアス値（ＰＷＭ（１））をステップアップさせる（Ｓ３０７）。また、判断結果がΔの下限値より小さいと判断した場合にはエンジン制御部５０２は放電開始電圧はより高い設定にあると判断し、帯電バイアス印加回路４０１に対しバイアス値（ＰＷＭ（１））をステップダウンさせる（Ｓ３０８）。この動作を行い、エンジン制御部５０２はΔ値の公差内となった場合に、図２（ａ）の＋側のＶが検知できたとして、そのときのバイアス値（ＰＷＭ（１））を正バイアスの放電開始電圧Ｖ１と設定する（Ｓ３０９）。

次に、エンジン制御部５０２はリレー回路部５１１によりリレーを切り替え、正バイアス印加から負バイアス印加に切り替える（Ｓ３１０）。その後、帯電バイアス印加回路２０６はＡＣバイアスを感光ドラム２０１に印加して除電する（Ｓ３１１）。そして、帯電バイアス印加回路３０１は所定の負バイアス（ＰＷＭ（２））を印加する（Ｓ３１２）。次に、エンジン制御部５０２は感光ドラム２０１から流れてくる電流Ｉ６２とフィードバック回路部３０６から流れてくる電流Ｉ６１を合計した電流Ｉ６３を電流検知回路部３０５により検知することでＪ３０１のアナログ値から検知する（Ｓ３１３）。その検知値より、エンジン制御部５０２は放電電流を算出する（Ｓ３１４）。そして、エンジン制御部５０２はその算出値とΔ値と比較し、Δ値の公差内となっているか否かの判断を行う（Ｓ３１５）。算出値がΔの上限値より大きいと判断した場合には、エンジン制御部５０２は放電開始電圧がより低い設定にあると判断し、帯電バイアス印加回路３０１に対しバイアス値（ＰＷＭ（２））をステップアップさせる（Ｓ３１６）。また、算出値がΔの下限値より小さいと判断した場合にはエンジン制御部５０２は放電開始電圧がより高い設定にあると判断し、帯電バイアス印加回路３０１に対しバイアス値（ＰＷＭ（２））をステップダウンさせる（Ｓ３１７）。この動作を行い、Δ値の公差内となった場合に、図２（ａ）の−側のＶが検知できたとして、そのときのバイアス値（ＰＷＭ（２））を負バイアスの放電開始電圧Ｖ２と設定する（Ｓ３１８）。その後、エンジン制御部５０２はＶ１とＶ２の差分の１／２を感光ドラム２０１が放電を開始する上で必要な図２（ａ）の電圧差ΔＶ、Ｖ１（図２（ａ）のＶ）とＶ２（図２（ａ）の−Ｖ）の中心値をドラム上のゼロドラム電位（Ｖｄｒａｍ）を算出する（Ｓ３１９）。エンジン制御部５０２はその算出したΔＶとゼロドラム電位（Ｖｄｒａｍ）に応じたＰＷＭ値に、ドラム電位に相当するバイアス値（ΔＰＷＭ）を加算し、帯電バイアス印加回路２０６から出力する帯電バイアス（ＰＷＭ（３））を設定する（Ｓ３２０）。設定値は、感光ドラム２０１上に重畳させたい電位をＶｄとすると、ΔＶ＋Ｖｄｒａｍ＋Ｖｄとなる。このように設定することで、図７（ａ）に示すようにＶｄが一定となる。次に、帯電バイアス印加回路２０６のバイアス設定（ＰＷＭ（３））に応じて、エンジン制御部５０２は現像バイアス（ＰＷＭ（４））を設定する（Ｓ３２１）。このシーケンスを行なうことで、図７（ｂ）に示すようにＶｄ−Ｖｄｃ間の電圧が所定の値に制御される。

次にレーザ照射後の電位ＶＬを検知するシーケンスとなる。まずは、帯電バイアス印加回路２０６はＡＣバイアスを感光ドラム２０１に印加して残存電位を除電する（Ｓ３２２）。その後、帯電バイアス印加回路２０６はＳ３２０で決定した帯電バイアス（ＰＷＭ（３））を感光ドラム２０１に印加し（Ｓ３２３）、レーザ光量値ＰＷＭ（６）のレーザを照射して感光ドラム２０１上の電位をＶＬの状態とする（Ｓ３２４）。次に、帯電バイアス印加回路３０１は所定のＤＣ電圧であるＤＣ負バイアス（ＰＷＭ（５））を感光ドラム２０１に印加する（Ｓ３２５）。そして、エンジン制御部５０２は感光ドラム２０１から流れてくる電流Ｉ６２とフィードバック回路部３０６から流れてくる電流Ｉ６１を合計した電流Ｉ６３を電流検知回路部３０５により検知することでＪ３０１のアナログ値から検知する（Ｓ３２６）。その検知値より、エンジン制御部５０２は放電電流を算出する（Ｓ３２７）。そして、エンジン制御部５０２はその算出値とΔ値と比較し、Δ値の公差内となっているか否かの判断を行う（Ｓ３２８）。算出値がΔの上限値より大きいと判断した場合には、エンジン制御部５０２はＶＬ値が低い設定にあると判断し、レーザ駆動回路５０５の制御回路部３５１によりレーザ光量値（ＰＷＭ（６））をステップダウンさせ、光量をダウンさせる（Ｓ３２９）。また、エンジン制御部５０２は算出値がΔの下限値より小さいと判断した場合にはＶＬ値が高い設定にあると判断し、制御回路部３５１によりレーザ光量設定値（ＰＷＭ（６））をステップアップさせ、光量をアップさせる（Ｓ３３０）。エンジン制御部５０２はこの制御を行い、Δ値の公差内となった場合に、そのときレーザ光量値（ＰＷＭ（６））を所定のレーザ光量と判断し制御回路部３５１に設定する（Ｓ３３１）。このシーケンスを行なうことで、図７（ｃ）に示すようにＶＬ−Ｖｄｃ間の電圧が所定の値に制御される。これらの設定が完了した後、プリントが開始される。このような制御を行うことにより、環境やドラム膜厚の状態に左右されずに、図７（ｄ）に示すような安定した電位が得られ、高品質な画像を実現することができる。

本実施例の画像形成装置では、環境やドラム膜厚に左右されず、高品質な画像を形成することが可能となる。

実施例２でも、実施例１と同様にゼロドラム電位に対して放電が開始するために必要な電位差は正負対称であるという特性（正負対称性）を利用している。しかし、本実施例の画像形成装置ではレーザの光量可変機能を有していないことが実施例１と異なる点である。そのため本実施例の画像形成装置は、実施例１より更に安価な構成とすることができる。

［帯電バイアス制御］
本実施例における画像形成装置の構成、帯電バイアス印加回路の構成は、実施例１と同様なので説明を省略する。次に、図８のフローチャート、図９の電位図を用いて本実施例の制御について説明する。図８のＳ４０１〜Ｓ４２０までの処理は、実施例１の図６のＳ３０１〜Ｓ３２０までの処理と同じであるため説明を省略する。

帯電バイアス印加回路２０６から出力する帯電バイアス（ＰＷＭ（３））の設定値は、感光ドラム２０１上に重畳させたい電位をＶｄとすると、ΔＶ＋Ｖｄｒａｍ＋Ｖｄとなる。この設定電圧にすることにより、図９（ａ）に示すようにＶｄが一定となる。

次にレーザ照射後の電位ＶＬを検知するシーケンスとなる。まず、帯電バイアス印加回路２０６はＡＣバイアスを感光ドラム２０１に印加して感光ドラム２０１上の残存電位を除電する（Ｓ４２１）。その後、帯電バイアス印加回路２０６はＳ４２０で決定した帯電バイアス（ＰＷＭ（３））を感光ドラム２０１に印加し（Ｓ４２２）、レーザを照射してレーザ照射後の電位ＶＬの状態とする（Ｓ４２３）。次に、帯電バイアス印加回路３０１は所定のＤＣ負バイアス（ＰＷＭ（５））を印加する（Ｓ４２４）。そして、エンジン制御部５０２は帯電体から流れてくる電流Ｉ６２とフィードバック回路部３０６から流れてくる電流Ｉ６１を合計した電流Ｉ６３を電流検知回路部３０５により検知することでＪ３０１のアナログ値から検知する（Ｓ４２５）。その検知値より、エンジン制御部５０２は放電電流を算出する（Ｓ４２６）。そして、エンジン制御部５０２はその算出値とΔ値と比較し、Δ値の公差内となっているか否かの判断を行う（Ｓ４２７）。算出値がΔの上限値より大きいと判断した場合には、エンジン制御部５０２は放電開始電圧はより低い設定にあると判断し、バイアス値（ＰＷＭ（５））をステップアップさせる（Ｓ４２８）。また、算出値がΔの下限値より小さいと判断した場合にはエンジン制御部５０２は放電開始電圧はより高い設定にあると判断し、バイアス値（ＰＷＭ（５））をステップダウンさせる（Ｓ４２９）。この動作を行い、エンジン制御部５０２はΔ値の公差内となった場合に、そのときのバイアス値（ＰＷＭ（５））を負バイアスの放電開始電圧Ｖ３と設定する（Ｓ４３０）。このＶＬ時の放電開始電圧Ｖ３と上記シーケンスで得られた放電を開始する上で必要な電圧差ΔＶより、エンジン制御部５０２はＶ３−ΔＶ＝ＶＬの式を用いてＶＬを算出する（Ｓ４３１）。これにより図９（ｂ）に示すようにＶＬ−Ｖｄ間の電位が検知できる。

そして、上記シーケンスにて、設定されたＶｄと算出されたＶＬの値に応じて、エンジン制御部５０２は現像バイアス値（ＰＷＭ（４））を設定する（Ｓ４３２）。設定するにあたっては、コントラストに影響を及ぼすＶＬ−Ｖｄｃ間の電圧が所定範囲の値となっていることを考慮する。このような制御を行うことにより、環境やドラム膜厚の状態に左右されない図９（ｃ）に示すよう所定の電位が得られ、高品質な画像を実現することが可能となる。

本実施例の画像形成装置では、環境やドラム膜厚に左右されない一定のドラム電位を得ることで、高品質な画像を実現することが可能となる。

２０１ 感光ドラム
２０２ 帯電ローラ
２０３ 現像スリーブ
２０６ 帯電バイアス印加回路
２０７ レーザ光源

Claims (15)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電するための帯電部材と、
   前記帯電部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、
   前記帯電部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、
   前記帯電部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記帯電部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、
   前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記帯電部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記帯電部材の電位の差であり、前記像担持体と前記帯電部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第一電圧印加手段が前記帯電部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して、前記電流検知手段が検知する電流値が所定の電流値に達した場合における正極性のＤＣ電圧を正極性の放電開始電圧とし、前記第二電圧印加手段が前記帯電部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して、前記電流検知手段が検知する電流値が所定の電流値に達した場合における負極性のＤＣ電圧を負極性の放電開始電圧とし、前記正極性の放電開始電圧の絶対値と前記負極性の放電開始電圧の絶対値の差分の１／２を前記電圧差として算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記正極性の放電開始電圧と前記負極性の放電開始電圧の中心値を前記像担持体の電位とし、前記電位と前記電圧差を用いて前記像担持体の表面電位を算出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. 前記像担持体を露光するための露光手段を備え、
   前記制御手段は、前記正極性の放電開始電圧と、前記負極性の放電開始電圧と、前記電位及び前記電圧差に基づき、前記帯電部材により帯電されていない状態の前記像担持体の電位、及び前記帯電部材により帯電された後に前記露光手段で露光された状態の前記像担持体の電位を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像部材を備え、
   前記制御手段で得られた値に応じて、前記帯電部材に印加するバイアス、前記現像部材に印加するバイアス、及び前記露光手段が照射する光の光量を設定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 像担持体を帯電する帯電部材に高電圧を出力する高圧制御装置であって、
   前記帯電部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、
   前記帯電部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、
   前記帯電部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記帯電部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、
   前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記帯電部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記帯電部材の電位の差であり、前記像担持体と前記帯電部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記帯電部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して該正極性のＤＣ電圧を徐々に上げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記帯電部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第一電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ１を絶対値が大きい側の放電開始電圧とし、
   前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記帯電部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して該負極性のＤＣ電圧を徐々に下げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記帯電部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第二電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ２を絶対値が小さい側の放電開始電圧とし、
   前記電圧値Ｖ１と前記電圧値Ｖ２の差分の１／２を、前記電圧差として算出することを特徴とする高圧制御装置。
6. 前記第一と前記第二電圧印加手段を用いて前記像担持体を前記所定の電位にするにあたり、前記放電を開始する上で必要な電圧差より大きい値の電圧を印加することを特徴とする請求項５に記載の高圧制御装置。
7. 像担持体に作用するプロセス部材に高電圧を出力する高圧制御装置において、
   前記プロセス部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、
   前記プロセス部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、
   前記プロセス部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記プロセス部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、
   前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記プロセス部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記プロセス部材の電位の差であり、前記像担持体と前記プロセス部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して該正極性のＤＣ電圧を徐々に上げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第一電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ１を絶対値が大きい側の放電開始電圧とし、
   前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して該負極性のＤＣ電圧を徐々に下げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第二電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ２を絶対値が小さい側の放電開始電圧とし、
   前記電圧値Ｖ１と前記電圧値Ｖ２の差分の１／２を、前記電圧差として算出することを特徴とする高圧制御装置。
8. 前記像担持体は、レーザ光が照射されることにより露光されることを特徴とする請求項７に記載の高圧制御装置。
9. 前記像担持体は感光ドラムであることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の高圧制御装置。
10. 画像が形成される像担持体と、前記像担持体に作用するプロセス部材と、を備える画像形成装置において、
    前記プロセス部材に正極性のＤＣ電圧を印加する第一電圧印加手段と、
    前記プロセス部材に負極性のＤＣ電圧を印加する第二電圧印加手段と、
    前記プロセス部材に前記第一電圧印加手段により正極性のＤＣ電圧が印加された際に、又は、前記プロセス部材に前記第二電圧印加手段により負極性のＤＣ電圧が印加された際に、前記像担持体に流れる電流値を検知する電流検知手段と、
    前記第一と前記第二電圧印加手段により、前記正極性のＤＣ電圧と前記負極性のＤＣ電圧を夫々前記プロセス部材に印加し、前記電流検知手段によって検知される複数の電流値に基づいて、前記像担持体への放電開始電圧を判断し、該判断の結果を用いて前記像担持体の電位と前記プロセス部材の電位の差であり、前記像担持体と前記プロセス部材との間で放電が開始されるために必要な電圧差を算出する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記正極性のＤＣ電圧を印加して該正極性のＤＣ電圧を徐々に上げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第一電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ１を絶対値が大きい側の放電開始電圧とし、
    前記像担持体を所定の電位に帯電した後に、前記プロセス部材に前記負極性のＤＣ電圧を印加して該負極性のＤＣ電圧を徐々に下げながら前記電流検知手段にて検知した値が所定の値に達した時に、前記像担持体と前記プロセス部材との間に放電が開始したと判断し、この際に前記第二電圧印加手段が出力している電圧値Ｖ２を絶対値が小さい側の放電開始電圧とし、
    前記電圧値Ｖ１と前記電圧値Ｖ２の差分の１／２を、前記電圧差として算出することを特徴とする画像形成装置。
11. 更に、前記像担持体を露光する露光手段を備え、
    前記像担持体を前記露光手段によって露光した後、前記第一と前記第二電圧印加手段は、求めた前記電圧差に応じたＤＣ電圧を前記プロセス部材に印加し、前記プロセス部材に前記電圧差に応じたＤＣ電圧を印加した際に、前記電流検知手段で検知した値に基づき前記露光手段による露光量を調整することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 更に、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段を備え、
    前記像担持体を前記露光手段によって露光した後、前記第一と前記第二電圧印加手段は、求めた前記電圧差に応じたＤＣ電圧を前記プロセス部材に印加し、前記プロセス部材に前記電圧差に応じたＤＣ電圧を印加した際に、前記電流検知手段で検知した値に基づき前記現像手段に印加する電圧を調整することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記露光手段は、レーザ光を前記像担持体に照射する手段であり、前記露光量とは前記レーザ光の光量であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。
14. 前記プロセス部材は、前記像担持体を帯電する帯電部材であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記像担持体は感光ドラムであることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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