JP5921210B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式を採用するプリンタや複写機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する画像形成装置は、一様に帯電させた感光体に、画像情報に対応したレーザ光を照射することで静電潜像を形成する。そして、この静電潜像に現像手段により現像剤を供給して顕像化し、更に感光体から記録材へ像を転写することで、記録材上に画像を形成している。感光体の帯電装置としては、帯電ローラを感光体表面に接触させ、該接触帯電部材に電圧を印加して感光体表面の帯電を行う接触帯電方式が広く採用されている。

帯電ローラに印加する帯電バイアス電圧は直流電圧のみでも良いが、所望の感光体上暗電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃに、直流電圧印加時放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）をもつ交流電圧を重畳したバイアス電圧が用いられる場合が多い。この帯電方法は、感光体上を均一帯電するのに優れており、感光体上の局所的な電位ムラが解消される。

ピーク間電圧が小さいと帯電不良が発生してしまう。一方、ピーク間電圧を大きくしすぎると、感光体表面の荒れが大きくなって画像上に縦スジが発生してしまう。そのため、帯電不良が発生しない程度の必要最小のピーク間電圧を印加するのが好ましい。特許文献１に記載の方法は、電源回路の低コスト化とより適した帯電バイアス印加を両立できる、優れた方法である。この方法は、ピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を印加して、感光体に流れる交流電流をそれぞれ検知して、基準電流以上かつ最も小さい電流値となるピーク間電圧に応じて画像形成時の帯電バイアスを決定するものである。さらに、特許文献２のように画像形成時の帯電バイアスを決定する制御を、電源投入時の初期回転中に行うものもある。初期回転とは、電源投入をした後に、感光体を回転させながら画像形成の準備動作を行うことを指す。これにより画像形成中で行う必要がなくなる分、画像出力までの時間を短縮することができる。

特許第３９０２９７４号公報 特許第３９０３０１９号公報

しかしながら、上述した特許文献２のように電源投入時の初期回転で画像形成時の帯電バイアスを決定する場合、かつ、電源投入時の初期回転と画像形成時とで感光体の駆動速度が異なる場合に課題が生じる。例として画像形成時よりも電源投入時の初期回転の駆動速度が遅い場合ついて述べる。このときの課題は、駆動速度が遅い場合（電源投入時の初期回転）に決めた帯電バイアスを、駆動速度が速い場合（画像形成時）にそのまま適用できないことである。これは、交流電圧を重畳したバイアスを印加する帯電方式では、駆動速度が速いほど印加する交流電圧の周波数を大きくし、単位時間に流れる電流量を一定にして帯電が良好に行われるようにしている。帯電バイアスの周波数が変わることによって、電気回路の特性上、交流電圧波形が多少変わってしまう場合があるため、交流電流値も変わってしまう。よって駆動速度が遅い場合に決めた帯電バイアスが、駆動速度が速い場合の適正な帯電バイアスではない可能性が生じてしまう。

この課題を解決するために、帯電バイアスを決定する制御を、初期回転では行わず、画像形成をする直前に行う方法もあるが、その分時間がかかって画像出力までの時間が遅れてしまう。

したがって本発明の目的は、非画像形成時と画像形成時とで像担持体の駆動速度が異なる場合でも、画像出力までの時間をできるだけ低下させることなく、帯電装置に適切な電圧印加を可能にする画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
記録材に画像を形成する画像形成装置において、
像担持体と、
前記像担持体に接触する帯電装置と、
ピーク間電圧を異ならせた複数の交流電圧を出力可能であって、前記帯電装置に交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加する電源と、
前記像担持体を第一の速度と、前記第一の速度よりも速い第二の速度とで回転させることができる制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時に前記像担持体を前記第一の速度で回転させつつ、前記電源によって前記帯電装置にピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を印加して前記像担持体に流れるそれぞれの交流電流値を検出する第一制御を行い、
画像形成時に前記像担持体を第二の速度で回転させる場合には、画像形成が始まる前に前記像担持体を前記第二の速度で回転させつつ、前記第一制御に基づいて決定される交流電圧を前記帯電装置に印加する第二制御を行うものであって、
第一の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第一の閾値電流として、前記第一制御で検出された交流電流値が前記第一の閾値電流以上で、かつ最小の電流値となった時の交流電圧をＶｐｐ（ｍ）としたとき、前記制御手段は、前記第二制御において、Ｖｐｐ（ｍ）のピーク間電圧よりも小さいにピーク間電圧の交流電圧を最初に前記帯電装置に印加して前記像担持体に流れる交流電流値を検出し、検出された交流電流値に基づいて画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定することを特徴とする。

本発明によれば、非画像形成時の像担持体の駆動速度が画像形成時より遅い場合においても、できるだけ画像出力までの時間を低下させることなく、帯電装置に適切な電圧印加が可能となる画像形成装置を提供することができる。

実施例１の画像形成装置の概略図である。 実施例１の画像形成装置の動作工程図である。 （ａ）は帯電バイアス電源回路のブロック概略図、（ｂ）は印加可能なピーク間電圧と、出力可能な直流電圧との関係を示した相関図である。 実施例１の電圧−電流特性及び帯電不良が発生しなくなる基準電流値を模式的に示した図である。 実施例１の電源投入時〜画像形成終了までに行う帯電バイアス決定シーケンスを示したフローチャートである。 実施例１の帯電バイアス決定シーケンスにおける、帯電バイアス選択の様子を表した図である。 実施例２の電源投入時〜画像形成終了までに行う帯電バイアス決定シーケンスを示したフローチャートである。

（実施例１）
（画像形成装置の概要）
図１は本実施例における画像形成装置１００の断面模式図を示したものである。この装置１００は転写式電子写真プロセスを用いた、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザプリンタである。即ち、ホスト装置２００からエンジンコントローラ（制御手段）１０１に入力する電気的な画像情報に基づいてシート状の記録材Ｐに画像を形成して出力することができる。コントローラ１０１は装置１００の動作を統括的に制御しており、ホスト装置２００や操作部１０２からのプリント指令に応じて所定の画像形成シーケンスに従って装置１００の画像形成動作を実行する。本実施例の装置１００は、後述するように、電源投入時の初期回転と画像形成時とで駆動速度が異なり、画像形成時の駆動速度の方が速くなっている。これにより、電源投入時の初期回転における駆動モーター音などの稼働音を抑えることができる。ホスト装置２００はコントローラ１０１にインターフェイスを介して接続されたパソコン、イメージリーダー、ファクシミリ装置などである。

Ｃはプロセスカートリッジであり、装置本体１００Ａ内のカートリッジ装着機構部（不図示）に対して取り外し可能に装着されている。本実施例におけるカートリッジＣは、カートリッジ枠体６に対して、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１と、それに作用するプロセス手段を所定の配置関係をもって組付けたものである。プロセス手段としては、接触帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置５を備えている。接触帯電装置２は回転するドラム１に接触してドラム表面を所定の極性・電位に一様に帯電する接触帯電手段であり、本実施例ではドラム１の回転に従動して回転する帯電ローラを用いている。現像装置４はドラムに形成された静電潜像を現像剤（トナー）により現像剤像（トナー像）として現像する現像手段であり、現像剤を担持してドラム１との対向部（現像部）に搬送してドラムの静電潜像を現像する現像ローラ（現像剤担持体）４ａを有する。また、現像装置４は、現像剤（不図示）を収容した現像剤収容部４ｂ、現像剤収容部４ｂの現像剤を攪拌しながら現像ローラ４ａに供給する攪拌部材４ｃ、現像ローラ４ａに担持された現像剤の層厚を規制する現像ブレード４ｄなどを有している。クリーニング装置５は記録材Ｐに対するトナー像転写後のドラム１の表面から転写残トナーや紙粉等の付着残留物を除去してドラム面を清掃するクリーニング手段である。本実施例では、クリーニング部材としてクリーニングブレード５ａを用いたブレードクリーニング装置である。ブレード５ａによりドラム面から掻き落された転写残トナー等は廃トナー収容部５ｂに収容される。カートリッジＣは装置本体１００Ａに対して所定に装着されている状態において、カートリッジ側駆動入力部（不図示）に装置本体側駆動出力部（不図示）が結合している。また、カートリッジ側バイアス入力部（不図示）に装置本体側バイアス出力部（不図示）が結合している。これにより、装置１００は画像形成動作が可能となる。

コントローラ１０１は、プリント開始信号の入力に基づいて、駆動源（メインモータ）Ｍを起動してドラム１を所定の駆動速度にて矢印の時計方向に回転駆動（ドラム駆動−ＯＮ）する。そして、所定の制御タイミングにて、後述する帯電バイアス電源回路Ａ（図３の（ａ））から帯電ローラ２に対して所定の帯電バイアスを印加する。これにより、ドラム１の表面が所定の極性・電位（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電される。また、コントローラ１０１は、所定の制御タイミングにて、ドラム１の帯電面に対して露光装置（露光手段）３による画像露光Ｌを行う。本実施例における露光装置３はレーザスキャナである。この装置は３、画像情報に基づいて変調されたレーザ光Ｌをドラム１に表面に照射（主走査露光）して照射部分の電荷を除去し、照射部分の明部電位Ｖｌと暗部電位Ｖｄとの静電コントラストによりドラム面に静電潜像を形成する。そして、その静電潜像が現像装置４によりトナー像として現像される。

ドラム１に形成されたトナー像は、転写装置（転写手段）としての転写ローラ７によって記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙部８に積載して収納されている。給紙ローラ９が所定の制御タイミングで駆動されることで、給紙部８の記録材Ｐが一枚分離給送されてシートパス１０を通ってレジストローラ１１に至る。そして、その記録材Ｐは、ローラ１１によりドラム１上のトナー像と同期をとってドラム１とローラ７との圧接部である転写ニップ部Ｎに導入されて挟持搬送される。ローラ７には記録材Ｐがニップ部Ｎを挟持搬送されている間、転写バイアス電源回路（不図示）からトナーの帯電極性とは逆極性で所定電位のＤＣ電圧である転写バイアスが摺動接点を介して印加される。これにより、ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に順次に静電転写される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはドラム１から分離されて定着装置（定着手段）１２へ搬送される。また、記録材分離後のドラム１は表面に残ったトナー・紙粉等の残留物がクリーニング装置５によって除去されて清掃され、繰り返して画像形成に供される。定着装置１２に搬送された記録材Ｐは、定着ローラ１２ａと加圧ローラ１２ｂとの圧接部である定着ニップ部で加熱、加圧を受けて、未定着トナー像が固着像として定着される。トナー像定着後の記録材Ｐａは画像形成物（プリント、コピー）として排出ローラ１３により装置本体外部の排紙トレイ１４に排出される。

＜装置１００の動作工程＞
図２に、コントローラ１０１が行う上記装置１００の動作工程図を示した。

１）初期回転動作装置１００の始動動作である。装置１００のメイン電源スイッチのＯＮにより、装置１００のメインモータＭを起動させてドラム１を駆動させる。ドラム駆動時に、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。なお、このときのメインモータＭの駆動速度は１００ｍｍ／ｓｅｃに設定してある。

２）レディ状態：所定の初期回転動作終了後、メインモータＭの駆動を停止させて、プリントジョブ信号が入力されるまで装置１００をレディ（待機）状態に保持する。

３）前回転動作：プリントジョブ信号（画像信号）の入力に基づいて、メインモータＭを再駆動させて、画像形成前の準備回転動作を実行する。より実際的は、ａ：装置１００がプリントジョブ信号を受信、ｂ：フォーマッタで画像を展開、ｃ：前回転動作開始、という順序になる。

４）画像形成動作：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。

５）後回転動作：最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器のプリントジョブ後の終了動作を実行する。

６）レディ状態：所定の後回転動作終了後、メインモータＭの駆動が停止し、次のプリントジョブ信号が入力されるまで画像形成装置をレディ状態に保持する。

１）が、初期回転時である。３）が、準備回転時である。
上記において、１）、２）、３）、５）、６）が、非画像形成時にあたる。また３）、４）、５）は連続した動作のため駆動速度は同じであり、本実施例では１００ｍｍ／ｓｅｃおよび２００ｍｍ／ｓｅｃの両方での駆動が可能になっている。画像形成時にどの駆動速度を選択するかは、ホスト装置２００あるいは操作部１０２で行うことができる。コントローラ１０１は入力された選択信号に対応した駆動速度にて画像形成を実行する。コントローラ１０１は入力された選択信号に対応した駆動速度にて画像形成を実行する。通常時はプリント出力を早くするため２００ｍｍ／ｓｅｃを選択されるが、厚紙や高グロス紙を使用する場合は１００ｍｍ／ｓｅｃを選択して、定着性を上げている。

（帯電バイアス印加方法）
本実施例の帯電バイアス印加方法について説明する。図３の（ａ）は帯電ローラ２に対して帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源回路（高圧電源回路）Ａの概略のブロック回路図である。回路Ａは、１つの電圧昇圧手段たる昇圧トランスＴ１を備える。昇圧トランスＴ１は、ｎ（ｎ≧３）段階の異なるピーク間電圧Ｖｐｐ−（１）、・・・、Ｖｐｐ−（ｎ）（但しＶｐｐ−（１）＜・・・＜Ｖｐｐ−（ｎ））を出力可能となっている。そして、これらのピーク間電圧を備える交流電圧と、直流電圧Ｖｄｃとの重畳バイアス電圧を帯電バイアスとして印加することが可能である。本実施例の回路Ａは、コントローラ１０１により制御される交流発振出力部２１から４種類のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｐｐ−（１）＜Ｖｐｐ−（２）＜Ｖｐｐ−（３）＜Ｖｐｐ−（４））を出力できるようにしている。交流発振出力部２１から出力された出力電圧は、増幅回路２２で増幅される。そして、オペアンプ・抵抗・コンデンサなどからなる正弦電圧変換回路２３で正弦変換された後、コンデンサＣ１を介して直流成分をゼロにカットされ、電圧昇圧手段たる昇圧トランスＴ１に入力される。トランスＴ１に入力された電圧は、トランスの巻き数に応じた正弦電圧に昇圧される。

他方、コンデンサＣ２には、前記の昇圧された正弦電圧が整流回路Ｄ１で整流された後、ピークチャージされる。これによって、ある一定の直流電圧Ｖｄｃ１が発生する。さらに、コントローラ１０１により制御される直流発振出力部２４からは、印字濃度になどによって決まる出力電圧が出力され、整流回路２５で整流された後、一定電圧ＶａとしてオペアンプＩＣ１のマイナス入力端子に入力される。また、同時にオペアンプＩＣ１のプラス入力端子にはトランスＴ１の一方の端子電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧Ｖｂが入力され、両者（ＶａとＶｂ）の値が等しくなるようにトランジスタＱ１を駆動する。これによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２には電流が流れ電圧降下が生じ、直流電圧Ｖｄｃ２が発生する。以上に説明した直流電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２を足し合わせて所望の直流電圧Ｖｄｃ（Ｖｄｃ１＋Ｖｄｃ２）が得られる。この直流電圧Ｖｄｃが、トランスＴ１の２次側で前述した交流電圧（正弦電圧）と重畳された振動電圧が帯電バイアスとして帯電ローラ２に印加される。ここで説明した方式では、電圧昇圧手段であるトランスＴ１は１つで済むので、帯電バイアス電源回路Ａのコストダウンが図れる。

ここで、最も大きなピーク間電圧となるＶｐｐ−（４）に関しては、あらゆる場合においてドラム１の帯電不良の発生しないピーク間電圧としておく必要がある。一般には、ドラム１の電荷輸送層の膜厚が厚い状態である使用初期、かつ電流が流れにくくなる低温環境において、帯電ローラ２や印加ピーク間電圧のばらつきを考慮しても帯電不良を引き起こさないようなピーク間電圧をＶｐｐ−（４）として用いる必要がある。一方、画像形成装置の使用によりドラム１の電荷輸送層の膜厚が減少してくると大きな電流が流れるようになる。そのため、他のＶｐｐ−（１）、Ｖｐｐ−（２）及びＶｐｐ−（３）では、Ｖｐｐ−（４）よりも低いピーク間電圧としている。そして、ドラム１の電荷輸送層の膜厚が減少してきた場合に、Ｖｐｐ−（２）やＶｐｐ−（１）等に切り替えることにより、ドラム１に大きな電流が流れつづけることがないようにしている。

さらに、本方式では、電圧昇圧手段であるトランスＴ１を用いて直流電圧Ｖｄｃ１を作製しているので、直流電圧Ｖｄｃ１はピーク間電圧Ｖｐｐに対して従属の関係にある。つまり、所望の直流電圧Ｖｄｃを得るためには、トランスＴ１によってコンデンサＣ２に一定水準の電荷をチャージさせる必要がある。図３の（ｂ）は、横軸に交流電圧のピーク間電圧を取り、縦軸に所定のピーク間電圧を印加することでコンデンサＣ２をチャージした場合に得られる最大の直流電圧Ｖｄｃの値をとったものである。図３の（ｂ）に示されるように、例えば、所望の直流電圧がＶｄｃ’だった場合は、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐは２×｜Ｖｄｃ’｜以上必要である。所望の直流電圧Ｖｄｃを得るためには、ピーク間電圧Ｖｐｐは、２×｜Ｖｄｃ｜以上でなければならない。ピーク間電圧Ｖｐｐが、２×｜Ｖｄｃ｜よりも小さい領域では、コンデンサＣ２は十分にチャージしきれないため所望の直流電圧Ｖｄｃを得ることができない。そのため、ドラム上電位（ドラム表面電位、暗部電位）Ｖｄを所望の値に帯電させることができなくなり、良好な画像を得ることができない。

他方、コンデンサＣ２の静電容量を大きくすれば電荷チャージ量を多くして直流電圧Ｖｄｃを大きくとれる方向だが、コンデンサＣ２に電荷がチャージされる時間が長くなり、帯電波形が安定化するのに要する時間が長くなる。そのため、コンデンサＣ２の電荷のチャージが不十分の場合、ドラム上電位Ｖｄにムラが生じる場合がある。

ゆえに、本例においては、ピーク間電圧Ｖｐｐの出力できる範囲の最小値Ｖｐｐ−（１）が、所望の直流電圧Ｖｄｃに対してＶｐｐ−（１）≧２×｜Ｖｄｃ｜なる関係が成り立つように設定している。最もピーク間電圧の値が小さいＶｐｐ−（１）は、重畳される直流電圧Ｖｄｃに対し、Ｖｐｐ−（ｎ）＝２×｜Ｖｄｃ｜なる関係を満たすことで、電源回路の低コスト化を図れる画像形成装置とすることができる。

（帯電バイアス制御方法）
帯電バイアスの制御方法について図３（ａ）のブロック概略図を用いて説明する。回路Ａは帯電ローラ２に対する帯電バイアス印加時にドラム１に流れる交流電流Ｉａｃを検知する交流電流検知回路（帯電交流電流検知手段）２６を有する。

コントローラ１０１は第一制御として、メイン電源投入時の前多回転時の一部で、帯電ローラ２に対して回路Ａによりｎ（ｎ≧４）段階のピーク間電圧を順次に印加する。その時にドラム１に流れる帯電交流電流Ｉａｃを回路２６で検出する。検出されたＩａｃの中で必要最小電流以上であり、なおかつ最も小さな値を検出したピーク間電圧をＶｐｐ（ｍ）としてメモリに記憶させる。

そして、コントローラ１０１は第二制御として、画像形成前の準備回転動作の少なくとも一部で、メモリに記憶されたピーク間電圧Ｖｐｐ（ｍ）と同じか、記憶されたピーク間電圧よりも一つ小さいピーク間電圧Ｖｐｐ（ｍ−１）を印加する。そして、その際の交流電流を検出し必要最小電流以上か判断する。

ここで、第一制御、第二制御で印加するピーク間電圧は、すべて帯電ローラ１周の時間印加し、平均処理したものＩａｃとする。これは、帯電ローラ回転方向の抵抗ムラにより帯電ローラ周期でＩａｃがばらつくためで、このばらつきを消すために平均化している。よって平均化するのに必要な時間は帯電ローラ１周分以上が望ましい。（これ以上の時間ならドラム１周分などにしても良い。）
次に、実際の帯電バイアス制御方法を説明する。本実施例の装置１００においては、電源投入時の前多回転時のドラム駆動速度が１００ｍｍ／ｓｅｃで、通常の画像形成時のドラム駆動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃの場合の例で説明する。前多回転時のドラム駆動速度を通常の画像形成時より遅くすることで、前多回転時の駆動モーター音などの稼働音を抑えることができる。ここで、前多回転時や厚紙での画像形成時に用いる遅いスピードをＶｘ１（１００ｍｍ／ｓｅｃ）、通常の画像形成時に使用する速いスピードをＶｘ２（２００ｍｍ／ｓｅｃ）とする。（Ｖｘ１が第一の速度、Ｖｘ２が第二の速度であり、Ｖｘ１＜Ｖｘ２である）

それぞれの駆動速度Ｖｘ１、Ｖｘ２によって、帯電バイアスの周波数を変えており、それぞれｆ１、ｆ２（ｆ１＜ｆ２）とする。本実施例では、ｆ１＝７５０Ｈｚ、ｆ２＝１５００Ｈｚである。駆動速度が遅いときでも速いときの帯電周波数ｆ２を用いることは可能であるが、一般に帯電周波数を高くするとドラム表面の磨耗が激しくなるため、ここで示したように駆動速度に応じて帯電周波数を変更する場合が多い。

ここで、前記ブロック概略図のところで説明した、必要最小電流の設定方法について説明する。図４は、画像形成装置の出荷前にあらかじめ測定された電圧−電流特性である。所定のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を備える交流電圧を帯電ローラ２に印加した時に、ドラム１に流れる交流電流（Ｉａｃ）との関係を示した図である。さらに、帯電不良が起こらない電流と画像の対応を取っておくことにより、帯電不良が発生しないような基準の電流値（図中でのＩａｃ−ｘ）を定めることができる。本実施例では、このようにして定めた基準電流（閾値電流）を元に帯電バイアスの制御を行っている。また、電圧−電流特性で線形性から外れる図のΔＩｃにあたる部分の電流は、放電による電流（以下、放電電流と記す）と考えられ、帯電性と強い相関が見られることが知られている。基準電流はΔＩｃが所定以上得られるような交流電流値（画像不良が発生しないような交流電流値）として設定される。

本例の場合は、それぞれの駆動速度Ｖｘ１、Ｖｘ２毎に、先に説明したように帯電不良が発生しない電流値以上となるような基準の交流電流値Ｉａｃ−ｘ１（第一の閾値電流）、Ｉａｃ−ｘ２（第二の閾値電流）を定める。基準の電流値Ｉａｃ−ｘは、ドラムの駆動速度に応じて変わる。Ｖｘ１はＶｘ２の半分であるので、Ｉａｃ−ｘ１はＩａｃ−ｘ２の半分の値になる。しかし、上述したように周波数もｆ１はｆ２の半分に設定されている。よって交流電流値Ｉａｃも周波数分小さくなるので、Ｉａｃ−ｘ１を得るためのＶｐｐと、Ｉａｃ−ｘ２を得るためのＶｐｐは駆動速度では大きく変わらない。しかし交流発振回路の特性上、周波数が変わることで出力される波形が多少異なるので、所望の基準電流Ｉａｃ−ｘを得るためのピーク間電圧Ｖｐｐは、駆動速度で全く同じ値を取るわけではない。また画像形成装置の使用環境や、カートリッジ使用度合いによる負荷変動などによっても交流電圧出力波形は多少変わる。よって最適な帯電Ｖｐｐを使用するには、画像形成直前に基準電流以上になる制御を行い、画像形成中の帯電バイアスを決定するのが望ましい。

次に画像形成時に使用する帯電バイアス決定まで制御を図５のフローチャートを用いて説明する。
メイン電源ＯＮに伴い、レディ状態になるまでの準備動作である前多回転動作を開始する（Ｓ１）。このときの駆動速度はＶｘ１である。そして、最も低い電圧であるＶｐｐ−（１）から印加していき、その時に流れる交流電流Ｉａｃ（１）を測定する（Ｓ２）。同様に、Ｖｐｐ−（２）、Ｖｐｐ−（３）、Ｖｐｐ−（４）を印加し、それぞれ交流電流Ｉａｃ（２）、Ｉａｃ（３）、Ｉａｃ（４）を得る（Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８）。それぞれのＩａｃ（１）、Ｉａｃ（２）、Ｉａｃ（３）、Ｉａｃ（４）を、ドラムの駆動速度Ｖｘ１時の基準電流値Ｉａｃ−ｘ１と比較する（Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７）。そして、Ｉａｃ（ｎ）≧Ｉａｃ−ｘ１（ｎ＝１、２、３、４）、を満たす最小のＶｐｐ−（ｎ）をＶｐｐ−（ｍ）に決定して、メモリに記憶する（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ９）。例えば、Ｖｐｐ−（３）の時に、Ｉａｃ（３）≧Ｉａｃ−ｘ１となった場合（ｎ＝３の場合）は、Ｖｐｐ−（ｍ）をＶｐｐ−（３）に決定する（ｍ＝３）。なお、図５のフローチャートでは、Ｖｐｐ−（１）から順に印加していき、Ｉａｃ（ｎ）≧Ｉａｃ−ｘ１が得られた段階で、交流電圧の印加を終了してＶｐｐ−（ｍ）の決定を行っているがこれに限られるものではない。例えば、Ｖｐｐ−（１）、Ｖｐｐ−（２）、Ｖｐｐ−（３）、Ｖｐｐ−（４）を必ずすべて印加するような構成にしてもよい。

図６に印加電圧と検知された電流値により選択される適正な帯電バイアス値について説明する。この場合はＶｐｐ−（３）印加時のＩａｃ（３）が基準電流値Ｉａｃ−ｘ１を上回りかつ最小となるため、Ｖｐｐ−（３）を画像形成動作時の交流電圧として選択することになる。

次に、その直後に画像形成動作を行う際の第二制御のシーケンスについて説明する。プリントジョブ信号の受信に伴い、画像形成前の前回転（準備回転）動作を開始する（Ｓ１１）。このときの駆動速度はＶｘ１、Ｖｘ２どちらでもよいが、今回は通常の画像形成時の速度であるＶｘ２について説明する。Ｖｘ１の場合でも基準電流値がＩａｃ−ｘ１になるだけで、それ以外は第二制御と同様の制御（これを第三制御と呼ぶ）を行う。

最初にＶｐｐ−（ｍ−１）を印加し、その時に流れる交流電流Ｉａｃ（ｍ−１）を測定する（Ｓ１２）。そして基準電流値Ｉａｃ−ｘ２と比較し（Ｓ１３）、Ｉａｃ（ｍ−１）≧Ｉａｃ−ｘ２であればＶｐｐ−（ｍ−２）を印加する（Ｓ１４）。その時検知された交流電流Ｉａｃ（ｍ−２）と基準電流値Ｉａｃ−ｘ２と比較し（Ｓ１６）、Ｉａｃ（ｍ−２）≧Ｉａｃ−ｘ２であれば画像形成時に印加する帯電バイアスをＶｐｐ−（ｍ−２）に決定する（Ｓ２１）。Ｉａｃ（ｍ−２）＜Ｉａｃ−ｘ２であれば帯電バイアスをＶｐｐ−（ｍ−１）に決定する（Ｓ２０）。また、Ｓ１３でＩａｃ（ｍ−１）＜Ｉａｃ−ｘ２であればＶｐｐ−（ｍ）を印加する（Ｓ１５）。その時検知された交流電流Ｉａｃ（ｍ）と基準電流値Ｉａｃ−ｘ２と比較し（Ｓ１７）、Ｉａｃ（ｍ）≧Ｉａｃ−ｘ２であれば画像形成時に印加する帯電バイアスをＶｐｐ−（ｍ）に決定する（Ｓ１９）。Ｉａｃ（ｍ）＜Ｉａｃ−ｘ２であれば帯電バイアスをＶｐｐ−（ｍ＋１）に決定する（Ｓ１８）。そして上述のようにして決定された各帯電バイアス値を用いて、画像形成を行い（Ｓ２２）、印字を終了してレディ状態に戻る（Ｓ２３）。

以上のような制御で画像形成に用いる帯電バイアスを決定することにより、前回転中にすべてのＶｐｐを印加するときと比べて印加するＶｐｐの数が減るので、その分、画像出力までの時間を短縮することができる。これは比較的時間に余裕のある前多回転中に第一制御を行うことで、画像形成時に必要なピーク間電圧の予想をすることができるためである。即ち、ドラム駆動速度Ｖｘ１の時の第一制御の際に得られる交流電流値Ｉａｃから、Ｖｘ１において画像形成をする際に必要なピーク間電圧Ｖｐｐ−（ｍ）が解る。そして、Ｖｘ２において画像形成をする際に必要なピーク間電圧もＶｐｐ−（ｍ）に近い値であろうと予想ができる。そして、第二制御においては、Ｖｐｐ−（ｍ）を起点として、Ｖｐｐ−（ｍ）のピーク間電圧以下でも所望の電流値Ｉａｃ−ｘ２を得られるかどうかを検討するようにしている。上記の実施例では、第二制御の最初にＶｐｐ−（ｍ−１）を印加して第二の閾値電流以上を得られるか、第二の閾値電流未満となるかを判断している。そして、交流電流値が第二の閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時の交流電圧に基づいて画像形成時の交流電圧を決定するのである。このように、第二制御において、帯電ローラに印加される交流電圧のピーク間電圧を、第一制御によって得られる交流電流値によって変更するようにすることで、第二制御の際にはすべてのＶｐｐを印加する必要がなくなるのである。

また帯電不良画像の発生の無い範囲で最小のＶｐｐを用いる事もできるので、ドラム表面の過剰な摩耗を防ぐ事ができ、長期間に渡って画像不良の発生しにくい画像形成装置を提供することができる。

また本実施例のように、第一制御で４段階、第二制御で２段階のＶｐｐ印加というような、第一制御でできるだけ多くのＶｐｐを印加し、第二制御ではＶｐｐ印加を極力減らすことで、本件構成の効果がより多く表れる。これは、前回転中に多くＶｐｐ印加してしまうと、それだけ画像出力が遅れてしまう。よって第二制御でのＶｐｐ印加数は必要最小限に抑えたい。それには比較的時間の余裕がある前多回転中に、帯電バイアスに関する情報を入手するのが望ましいためである。

（実施例２）
本実施例の特徴は、前回転中に行う第二制御で印加するＶｐｐが、実施例１では２種類だったのが、１種類のみになったことである。前多回転中の制御は実施例１と同様である。これによりさらに前回転の時間を短縮することができ、画像出力までの時間を短縮することができる。

本実施例２で用いる構成は、特記がない限り実施例１で記載した構成と同等である。
画像形成時に使用する帯電バイアス決定までの制御を、図７のフローチャートを用いて説明する。Ｓ３１〜Ｓ４１までの制御は、実施例１のＳ１〜Ｓ１１と対応しており、動作は同じなので説明を省略する。また実施例２でも実施例１と同様に、画像形成時の駆動速度はＶｘ１、Ｖｘ２どちらでもよいが、今回は通常の画像形成時の速度であるＶｘ２について説明する。Ｖｘ１の場合でも基準電流値がＩａｃ−ｘ１になるだけで、同様の制御を行う。

前多回転動作開始後にＶｐｐ−（ｍ）を印加し、その時に流れる交流電流Ｉａｃ（ｍ）を測定する（Ｓ４２）。そして基準電流値Ｉａｃ−ｘ２と比較し（Ｓ４３）、Ｉａｃ（ｍ）≧Ｉａｃ−ｘ２であれば画像形成時の帯電バイアスをＶｐｐ−（ｍ）に決定する（Ｓ４５）。Ｉａｃ（ｍ）＜Ｉａｃ−ｘ２であれば画像形成時に印加する帯電バイアスをＶｐｐ−（ｍ＋１）に決定する（Ｓ４４）。その後、画像形成動作を行い（Ｓ４６）、印字を終了する（Ｓ４７）。

ここでＩａｃ（ｍ）＜Ｉａｃ−ｘ２のときは、Ｖｐｐ−（ｍ）のピーク間電圧以上のピーク間電圧を有するＶｐｐ−（ｍ＋１）を画像形成時の交流電圧に決定した。これ以外にも、Ｉａｃ（ｍ）＜Ｉａｃ−ｘ２のときは、一律に最もピーク間電圧の大きい交流電圧であるＶｐｐ−（４）を画像形成時の交流電圧に決定してもよい。Ｖｐｐ−（４）は、どのような場合でも帯電不良画像が発生しないように設定されたピーク間電圧であるからである。ただし、ピーク間電圧が大きいほどドラムの寿命に悪影響があるという問題もある。

本件構成により、前回転中に印加するＶｐｐが１種類でも、帯電不良画像の発生の無い画像形成装置を提供することができる。実施例１に比較して前回転中に印加されるＶｐｐが１種類であるので、所望のピーク間電圧を得る精度については実施例１に対しては実施例２の方が悪い。しかしながら、前回転中に印加するＶｐｐが１種類で済むので、前回転にかかる時間を極力増やさない構成をとることができる。

１ 像担持体
２ 接触帯電手段
２６ 帯電交流電流検知手段
１００ 画像形成装置
Ｔ１ 電圧昇圧手段
Ａ 帯電バイアス電源回路

Claims (19)

1. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   像担持体と、
   前記像担持体に接触する帯電装置と、
   ピーク間電圧を異ならせた複数の交流電圧を出力可能であって、前記帯電装置に交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加する電源と、
   前記像担持体を第一の速度と、前記第一の速度よりも速い第二の速度とで回転させることができる制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時に前記像担持体を前記第一の速度で回転させつつ、前記電源によって前記帯電装置にピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を印加して前記像担持体に流れるそれぞれの交流電流値を検出する第一制御を行い、
   画像形成時に前記像担持体を第二の速度で回転させる場合には、画像形成が始まる前に前記像担持体を前記第二の速度で回転させつつ、前記第一制御に基づいて決定される交流電圧を前記帯電装置に印加する第二制御を行うものであって、
   第一の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第一の閾値電流として、前記第一制御で検出された交流電流値が前記第一の閾値電流以上で、かつ最小の電流値となった時の交流電圧をＶｐｐ（ｍ）としたとき、前記制御手段は、前記第二制御において、Ｖｐｐ（ｍ）のピーク間電圧よりも小さいにピーク間電圧の交流電圧を最初に前記帯電装置に印加して前記像担持体に流れる交流電流値を検出し、検出された交流電流値に基づいて画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電源が出力可能な複数の交流電圧のうち、前記Ｖｐｐ（ｍ）よりもピーク間電圧が一段階低い交流電圧をＶｐｐ（ｍ−１）とすると、前記第二制御で前記帯電装置に最初に印加される交流電圧は、Ｖｐｐ（ｍ−１）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。
3. 前記制御手段は、前記前記第一制御において、前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を順次大きくしていき、検出された交流電流値が前記第一の閾値電流以上となった時点で前記ピーク間電圧を大きくするのをやめることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第二の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、
   前記制御手段は、前記第二制御においてピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を前記電源によって前記帯電装置に印加し、前記第二制御において検出される交流電流値が前記第二の閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時の交流電圧に基づいて、画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第二の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、前記第二制御で前記帯電装置に最初に交流電圧が印加されたとき、検出される交流電流値が前記第二の閾値電流より小さかった場合、前記制御手段は、前記第二制御で前記帯電装置に二回目に印加される交流電圧のピーク間電圧を、前記第二制御で前記帯電装置に最初に印加された交流電圧のピーク間電圧よりも大きくすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第二の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、前記第二制御で前記帯電装置に最初に交流電圧が印加されたとき、検出される交流電流値が前記第二の閾値電流より大きくなった場合、前記制御手段は、前記第二制御で前記帯電装置に二回目に印加される交流電圧のピーク間電圧を、前記第二制御で前記帯電装置に最初に印加された交流電圧のピーク間電圧よりも小さくすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第二の速度においてあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、前記制御手段は、前記第二制御において前記帯電装置にピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を前記電源によって前記帯電装置に印加するものであって、前記第二制御で検出される交流電流値のすべてが前記第二の閾値電流を越えなかった場合には、第二制御で前記帯電装置に印加した最も高いピーク間電圧よりさらに大きなピーク間電圧をもつ交流電圧を画像形成時に前記帯電装置に印加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第二の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、
   前記制御手段は、前記第二制御において一つの交流電圧を前記電源によって前記帯電装置に印加し、
   前記第二制御で検出される交流電流値が前記第二の閾値電流以上の場合は、前記第二制御において印加した交流電圧を画像形成時にも前記帯電装置に印加し、
   前記第二制御で検出される交流電流値が前記第二の閾値電流未満の場合は、前記第二制御において前記帯電装置に印加した交流電圧のピーク間電圧よりも大きいピーク間電圧を有する交流電圧を画像形成時に前記帯電装置に印加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   像担持体と、
   前記像担持体に接触する帯電装置と、
   ピーク間電圧を異ならせた複数の交流電圧を出力可能であって、前記帯電装置に交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加する電源と、
   前記像担持体を第一の速度と、前記第一の速度よりも速い第二の速度とで回転させることができる制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時に前記像担持体を前記第一の速度で回転させつつ、前記電源によって前記帯電装置にピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を印加して前記像担持体に流れるそれぞれの交流電流値を検出する第一制御を行い、
   画像形成時に前記像担持体を第二の速度で回転させる場合には、画像形成が始まる前に前記像担持体を前記第二の速度で回転させつつ、前記第一制御に基づいて決定される交流電圧を前記帯電装置に印加する第二制御を行うものであって、
   前記制御手段は、前記第二制御において、前記像担持体に流れる交流電流値を検出し、検出された交流電流値に基づいて画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定し、
   前記第二の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、前記第二制御で前記帯電装置に最初に交流電圧が印加されたとき、検出される交流電流値が前記第二の閾値電流より大きくなった場合、前記制御手段は、前記第二制御で前記帯電装置に二回目に印加される交流電圧のピーク間電圧を、前記第二制御で前記帯電装置に最初に印加された交流電圧のピーク間電圧よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
10. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
    像担持体と、
    前記像担持体に接触する帯電装置と、
    ピーク間電圧を異ならせた複数の交流電圧を出力可能であって、前記帯電装置に交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加する電源と、
    前記像担持体を第一の速度と、前記第一の速度よりも速い第二の速度とで回転させることができる制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、
    前記画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時に前記像担持体を前記第一の速度で回転させつつ、前記電源によって前記帯電装置にピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を印加して前記像担持体に流れるそれぞれの交流電流値を検出する第一制御を行い、
    画像形成時に前記像担持体を第二の速度で回転させる場合には、画像形成が始まる前に前記像担持体を前記第二の速度で回転させつつ、前記第一制御に基づいて決定される交流電圧を前記帯電装置に印加する第二制御を行うものであって、
    前記制御手段は、前記第二制御において、前記像担持体に流れる交流電流値を検出し、検出された交流電流値に基づいて画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定し、
    前記第二の速度においてあらかじめ決められた閾値電流を第二の閾値電流として、前記制御手段は、前記第二制御において前記帯電装置にピーク間電圧の異なる複数の交流電圧を前記電源によって前記帯電装置に印加するものであって、前記第二制御で検出される交流電流値のすべてが前記第二の閾値電流を越えなかった場合には、第二制御で前記帯電装置に印加した最も高いピーク間電圧よりさらに大きなピーク間電圧をもつ交流電圧を画像形成時に前記帯電装置に印加することを特徴とすることを特徴とする画像形成装置。
11. 前記制御手段は、画像形成時における前記像担持体の速度として、前記第一の速度と前記第二の速度を選択できることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、前記記録材の種類に基づき、画像形成時における前記像担持体の速度を決定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. 前記制御手段は、画像形成時に前記像担持体を第一の速度で回転させる場合には、画像形成を指示する信号を受けてから画像形成が始まるまでの間に前記像担持体を前記第一の速度で回転させつつ、前記電源によって前記帯電装置に交流電圧を印加して前記像担持体に流れる交流電流値を検出し、検出された交流電流値に基づいて画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定する第三制御を行うものであって、前記第三制御において、前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧は、前記第一制御によって検出される交流電流値によって変更され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. 前記制御手段は、画像形成時に前記像担持体を第一の速度で回転させる場合には、前記第一の速度に対応してあらかじめ決められた閾値電流を第一の閾値電流として、前記第三制御で検出された交流電流値が前記第一の閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時の交流電圧に基づいて、画像形成時に前記帯電装置に印加される交流電圧のピーク間電圧を決定することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記第二制御で前記帯電装置に印加される交流電圧の数は、前記第一制御で前記帯電装置に印加される交流電圧の数よりも少ないことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記第一制御で前記帯電装置に印加される交流電圧の周波数は、前記第二制御で前記帯電装置に印加される交流電圧の周波数よりも低いことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記帯電装置は、前記像担持体と接触して回転する帯電ローラであって、前記第一制御および前記第二制御で検知される交流電流値とは、前記帯電ローラが一周もしくは一周より多く回転する間に前記像担持体に流れた電流の平均値であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記制御手段は、前記画像形成装置の電源投入後、前記画像形成装置が待機状態となるまでの間に前記第一制御を行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記制御手段は、画像形成を指示する信号を受けてから画像形成が始まるまでの間に前記第二制御を行うことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images