WO2016088366A1 - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

　像担持体を帯電させる帯電電圧の範囲を適正にできる画像形成装置を提供する。帯電ローラ２及び帯電電源Ｓ１は、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に電圧を印加して感光ドラム１を帯電させる。制御回路１３は、帯電ローラ２により感光ドラム１との間で所定の放電電流が得られる電圧を設定する。制御回路１３は、帯電ローラ２と感光ドラム１の間を流れる電流に作用する抵抗の状態に応じて、制御回路１３が設定する電圧の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを決定する。

Description

画像形成装置

　本発明は、像担持体を帯電させる画像形成装置に関する。

　回転する像担持体の周面に接触又は近接させた帯電部材（例えば帯電ローラ）に、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を印加して像担持体を帯電させる画像形成装置が広く用いられている。帯電電圧の交流電圧は、像担持体と帯電部材の間の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有し、像担持体と帯電部材の間の放電を伴って、像担持体の周面を帯電電圧の直流電圧の電位まで帯電させる。

　帯電電圧の交流電圧が高過ぎると、過剰放電が発生して像担持体の表面が荒れたり、帯電部材の周面が汚れたりする。一方、帯電電圧の交流電圧が低過ぎると過小放電となって像担持体の表面の帯電状態の均一性が損なわれ、出力画像に濃度ムラやノイズ模様が発生してしまう。そのため、画像形成の開始前又は画像形成の間隔で交流電圧の設定モードを実行して、帯電電圧の交流電圧を適正に設定している（特許文献１）。

　特許文献１に開示された設定モードでは、像担持体と帯電部材の間の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧と放電開始電圧の２倍未満のピーク間電圧を有する交流電圧とを複数段階ずつ帯電部材に印加する。そして、それぞれの交流電圧が印加された状態で帯電部材に流れる交流電流を測定し、交流電流の測定結果に基づいて画像形成時に用いる帯電電圧の交流電圧のピーク間電圧を設定している。

特開２００１－２０１９２１号公報

　交流電圧の設定モードでは、偶然、いくつかのパラメータが重なったり、交流電流の測定誤差が大きくなったりして、不適切な交流電圧のピーク間電圧が設定されてしまうことがある。その際、交流電圧のピーク間電圧が高すぎたり低すぎたりすると、画像流れや砂地といった画像不良が発生する恐れがある。そのため、交流電圧の設定モードで設定される交流電圧のピーク間電圧に上限値と下限値とを設けて、両者の範囲内で交流電圧のピーク間電圧を設定することが提案されている。これによって、交流電圧の設定モードで上限値を超えるピーク間電圧が計算された場合には上限値で代替し、下限値を下回るピーク間電圧が計算された場合には下限値で代替し、上記問題に対応できるようにしている。

　しかし、上限値と下限値の幅が狭いと、固定値である上限値又は下限値のピーク間電圧が設定される場合が増えて、交流電圧の測定モードを行う意味が無くなってしまう。一方、上限値と下限値の幅が広いと、代替されることなく不適切な交流電圧のピーク間電圧が設定され易くなる。

　本発明は、像担持体を帯電させる帯電電圧の範囲を適正にできる画像形成装置を提供することを目的としている。

　本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体との間に電圧を印加して前記像担持体を帯電させる帯電ユニットと、前記帯電ユニットにより前記像担持体との間で所定の放電電流が得られる電圧を設定する設定ユニットと、前記帯電ユニットと前記像担持体の間を流れる電流に作用する抵抗の状態に応じて、前記設定ユニットが設定する前記電圧の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを決定する決定ユニットと、を有するものである。

　本発明の画像形成装置によれば、像担持体を帯電させる帯電電圧の範囲を適正にできる。

画像形成装置の構成の説明図である。 感光ドラム表面の層構成の説明図である。 画像形成装置の動作シーケンスのタイムチャートである。 帯電ローラに印加する帯電電圧の制御系のブロック回路図である。 交流電圧のピーク間電圧と放電電流量の関係の説明図である。 適正な放電電流量が得られる交流電圧のピーク間電圧の範囲の説明図である。 実施の形態１の放電電流制御の概念の説明図である。 実施の形態１の放電電流制御の概念の説明図である。 実施の形態１の制御のフローチャートの前半部分である。 実施の形態１の制御のフローチャートの後半部分である。 実施の形態１の制御のフローチャートの後半部分である。 実施の形態２の放電電流制御の概念の説明図である。 実施の形態２の放電電流制御の概念の説明図である。 実施の形態２の制御のフローチャートの前半部分である。 実施の形態２の制御のフローチャートの後半部分である。 実施の形態２の制御のフローチャートの後半部分である。 実施の形態３の放電電流制御の概念の説明図である。 実施の形態３の放電電流制御の概念の説明図である。 実施の形態３の制御のフローチャートの前半部分である。 実施の形態３の制御のフローチャートの後半部分である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

　＜実施の形態１＞
　（画像形成装置）
　図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は感光ドラム表面の層構成の説明図である。図１は、画像形成装置を正面側、すなわち操作時にユーザやサービスマンが位置する側から見た軸垂直断面図である。画像形成装置で画像形成することができる最大の記録材は、Ａ３サイズである。

　図１に示すように、画像形成装置１００は、接触帯電方式、反転現像方式、電子写真方式のレーザビームプリンタである。画像形成装置１００は、感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６を配置している。

　感光ドラム１は、負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）を周面に塗布形成した回転ドラム型の電子写真感光体である。感光ドラム１は、外径３０ｍｍに構成され、駆動ユニット（不図示）により、中心軸Ｏを中心に、矢印Ｒ１方向に２３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。

　図２に示すように、感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダの導電性基体１ａの表面に、感光体の３層を順に塗り重ねた構成をしている。下引き層１ｂは、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる。光電荷発生層１ｃは入射光に応じた電荷を発生する。電荷輸送層１ｄは、感光層の電荷を搬送する。導電性基体１ａは、接地電位に接続されている。

　帯電ローラ２は感光ドラム１の周面を均一なマイナスの暗部電位ＶＤに帯電処理する。露光装置３は、半導体レーザ使用のレーザビームスキャナを用いて、感光ドラム１の周面に静電像を形成する。露光装置３は、画像読取り装置（不図示）等のホスト装置から送られた画像情報に対応して変調されたレーザ光を出力し、副走査方向に回転する感光ドラム１の周面を主走査方向に走査露光する。レーザ光は、帯電処理された感光ドラム１の周面を露光部Ｎ２においてイメージ走査露光し、露光部の電荷を除去して暗部電位ＶＤを明部電位ＶＬに低下させた画像情報に応じた静電像を形成する。

　現像装置４は、感光ドラム１に形成された静電像をトナーによって現像する。現像装置４は、現像容器４ａと、非磁性の現像スリーブ４ｂと、マグネットローラ４ｃと、規制ブレード４ｄとを有している。現像容器４ａには、現像剤として、負の帯電特性の一成分磁性トナー（以下適宜「トナー」と略記する）ｔが収納されている。現像容器４ａにおける、感光ドラム１に対向する開口部には、現像スリーブ４ｂが矢印Ｒ４方向回転可能に配設されている。マグネットローラ４ｃは、現像スリーブ４ｂの内側に固定的に配設されている。現像容器４ａ内のトナーｔは、マグネットローラ４ｃの磁性によって現像スリーブ４ｂ表面に担持され、現像スリーブ４ｂの矢印Ｒ４方向の回転に伴って、規制ブレード４ｄによって層厚が規制された後、現像部（現像位置）Ｎ３に搬送される。

　現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２によって現像電圧が印加される。電源Ｓ２により現像電圧が印加されると、現像スリーブ４ｂ上のトナーｔが、感光ドラム１表面の静電像に選択的に付着してトナー像が現像される。ここでは、感光ドラム１上の露光部にトナーｔが付着する反転現像を実行する。現像に供されなかったトナーｔは、現像部Ｎ３を通過して現像容器４ａ内に戻される。

　転写ローラ５は、感光ドラム１表面に下方から圧接されて、感光ドラム１との間に転写部Ｎ４を形成している。転写ローラ５は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ５方向に従動回転する。転写ローラ５には、電源Ｓ３から正極性の直流電圧の転写電圧が印加される。

　記録材Ｐは、不図示のストッカから１枚ずつ取り出されて不図示の搬送ローラによって転写部Ｎ４に供給され、矢印Ｋｐ方向に挟持搬送されて通過する。記録材Ｐが転写部Ｎ４を通過する際に転写ローラ５に転写電圧が印加されることにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に静電的に転写される。

　ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１表面にクリーニングブレード６ａを当接してクリーニング部Ｎ５を形成する。記録材Ｐに転写されないで転写部Ｎ４を通過して感光ドラム１表面に残った転写残トナーは、クリーニングブレード６ａに掻き取られてクリーニング容器６ｂ内に回収される。

　定着装置７は、ヒータ（不図示）を内蔵した定着ローラ７ａに下方から加圧ローラ７ｂを圧接させて定着部Ｎ６を形成する。表面にトナー像が転写された記録材Ｐが定着部Ｎ６を通過する際に加熱及び加圧されることにより記録材Ｐ表面に画像が定着される。

　画像形成装置１００は、感光ドラム１の回転に伴って上述した帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各プロセスを連続的に実行して、１枚の記録材Ｐの表面に画像形成する。

　（画像形成装置の動作シーケンス）
　図３は画像形成装置の動作シーケンスのタイムチャートである。図１を参照して図３に示すように、停止状態の画像形成装置１００のメイン電源をスイッチオンすると、ａの初期回転動作を開始する。図３中、ｃの印字工程が画像形成時に相当し、ａの初期回転動作、ｂの印字準備回転動作、ｄの紙間工程、ｅの後回転動作は、非画像形成時に相当する。

ａ．初期回転動作（前多回転工程）
　初期回転動作は、画像形成装置１００の起動時の始動動作期間（起動動作期間又はウォーミング期間）である。メイン電源のスイッチオンにより、感光ドラム１の回転駆動を開始させ、定着装置７を所定温度へ立ち上げ、その他のプロセス機器の準備動作を実行する。

ｂ．印字準備回転動作（前回転工程）
　印字準備回転動作は、プリント信号の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る。初期回転動作中にプリント信号が入力したときには、引き続いて印字準備回転動作が実行される。初期回転動作終了までにプリント信号の入力がないときには、メインモータの駆動を停止して感光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置１００がスタンバイ待機状態に移行する。

ｃ．印字工程、転写工程
　印字準備回転動作の終了後、引き続いて回転中の感光ドラム１に対する作像プロセス（画像形成工程、作像工程）が実行される。作像プロセスでは、上述したように、感光ドラム１の表面にトナー像を形成し、トナー像を記録材Ｐに転写し、トナー像が転写された記録材Ｐを定着装置７により定着し、画像が定着された記録材がプリントアウトされる。連続画像形成の場合は、作像プロセスが所定の設定枚数ｎ分繰り返し実行される。

ｄ．紙間工程
　連続画像形成において、先行する記録材Ｐの後端部が転写部Ｎ４を通過した後、後続する記録材Ｐの先端部が転写部Ｎ４に到達するまでの間の、転写部Ｎ４に記録材Ｐがニップされていない期間である。

ｅ．後回転動作
　最後の記録材Ｐの印字工程が終了した後、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１を回転駆動させ、所定の後回転動作を実行させる期間である。

ｆ．スタンバイ
　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１の回転駆動が停止され、画像形成装置１００は、次のプリント信号が入力するまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。スタンバイ状態において、プリント信号が入力すると、画像形成装置１００は前回転工程に移行する。１枚だけのプリント出力の場合は、プリント出力の終了後、画像形成装置１００は、後回転動作を経てスタンバイ状態になる。

　（接触帯電方式）
　画像形成装置において、接触帯電方式は、像担持体に接触又は近接させた帯電部材に電圧を印加することによって像担持体表面を帯電するものである。帯電部材には、ローラ状の帯電ローラやブレード状の帯電ブレードがある。摺擦を伴わない帯電ローラは、帯電ブレードよりも長期にわたって像担持体を安定して帯電することができる。

　帯電部材に、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧を印加して帯電部材と像担持体との間で放電を交互に繰り返すようにした場合、表面電位を均す効果があるため、像担持体の表面を均一に帯電することができて好ましい。振動電圧には、直流電圧Ｖｄｃを印加したときの像担持体の放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧Ｖａｃを用いることが好ましい。直流電圧Ｖｄｃと交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧を印加した場合、帯電部材と像担持体の間には直流電圧Ｖｄｃによる直流電流Ｉｄｃに加えて交流電圧Ｖａｃによる交流電流Ｉａｃが生じる。

　交流電圧Ｖａｃの波形は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよい。また、振動電圧には、直流電圧を周期的にＯＦＦ／ＯＮされ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ることで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。

　交流電圧Ｖａｃを用いる場合、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。帯電部材と接触部材との間に、ギャップ間電圧と修正パッシェン曲線とで決まる放電可能領域が確実に確保されていれば、１０μｍ程度の空隙を介して非接触に近接配置されていてもよい。このため、本願において接触帯電と言う場合、近接帯電の場合も含むものとする。

　（放電電流量の制御）
　画像形成装置において、帯電部材に振動電圧を印加して像担持体を帯電する接触帯電方式を「ＡＣ帯電方式」といい、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」という。ＡＣ帯電方式は、ＤＣ帯電方式と比べ、像担持体への放電量が増化するため、像担持体削れなどの像担持体の劣化が助長され易い。さらに、放電生成物による高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境での画像流れなどの異常画像が発生し易くなる。このため、必要最小限のピーク間電圧値Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃの印加により、帯電部材と像担持体との間で交互に発生する放電電流量を最小限にすることが有効である。

　しかし、実際には印加するピーク間電圧値Ｖｐｐと放電電流量との関係は常に一定ではなく、像担持体の感光体層や誘電層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動などによって変化する。例えば、温度が１５℃で湿度が１０％の低温低湿環境では、像担持体や帯電ローラの抵抗値が上昇して放電が起こり難くなるため、必要な放電電流量を得るにはかなり高いピーク間電圧値Ｖｐｐが必要となる。

　しかし、低温低湿環境において必要最小限の放電電流量が得られるピーク間電圧値Ｖｐｐを同じ画像形成装置で温度が３０℃で湿度が８０％の高温高湿環境で用いた場合、必要以上の放電電流量が流れてしまう。放電電流量が増化すると、画像流れ、ぼけの発生、トナー融着の発生、像担持体の表面の劣化、像担持体の削れ・短命化が問題となる。

　このため、後述するように、実施の形態１では、ピーク間電圧値Ｖｐｐの出力範囲を決定して、必要以上の放電電流量が流れてしまう事態を回避している。

　（帯電ローラ）
　図４は帯電ローラに印加する帯電電圧の制御系のブロック回路図である。図１に示すように、帯電ローラ２は、芯金２ａの長手方向の両端部がそれぞれ軸受け部材（不図示）によって回転自在に保持されるとともに、押圧ばね２ｅによって感光ドラム１に向かって付勢されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力をもって当接し、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２とが接触する圧接部を含む前後の領域が帯電部Ｎ１を形成する。帯電電源Ｓ１は、帯電ローラ２の芯金２ａに所定の条件の帯電電圧を印加する。これにより、回転中の感光ドラム１の外周面（表面）が所定の極性・電位に帯電処理される。感光ドラム１の表面は、負極性の暗部電位ＶＤに一様に帯電処理される。

　図４に示すように、帯電ユニットの一例である帯電ローラ２及び帯電電源Ｓ１は、像担持体の一例である感光ドラム１と帯電ローラ２との間に電圧を印加して感光ドラム１を帯電させる。帯電電源Ｓ１は、直流電圧Ｖｄｃと、周波数ｆの交流電圧Ｖａｃとを重畳した振動電圧である帯電電圧（Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）を帯電ローラ２の芯金２ａに印加する。帯電電源Ｓ１は、ＤＣ電源（直流電源）１１とＡＣ電源（交流電源）１２とを有する。ＤＣ電源１１及びＡＣ電源１２は、制御回路１３によって制御される。

　制御回路１３は、ＤＣ電源１１及びＡＣ電源１２をオン／オフ制御して帯電ローラ２にＤＣ電圧とＡＣ電圧とのいずれか一方又は双方の重畳電圧を印加することができる。制御回路１３は、ＤＣ電源１１から帯電ローラ２に印加するＤＣ電圧値と、ＡＣ電源１２から帯電ローラ２に印加するＡＣ電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。

　制御回路１３は、交流電流値測定回路１４から入力された交流電流値情報、及び環境センサ１５から入力された環境情報を基に、印加交流電圧の適切なピーク間電圧値を演算する機能を有している。

　電流検出ユニットの一例である交流電流値測定回路１４は、感光ドラム１と帯電ローラ２との間を流れる電流を検出する。交流電流値測定回路１４は、印加交流電圧の交流電流値を測定して制御回路１３に入力する。制御回路１３は、帯電ローラ２と感光ドラム１の間を流れる電流に作用する抵抗の状態に応じて、制御回路１３が設定する電圧の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを決定する。制御回路１３は、交流電流値測定回路１４によって測定された交流電流値に基づいて印加交流電圧の適切なピーク間電圧値（又は交流電流値）を決定する。

　温度検出手段の一例である環境センサ１５は、帯電ローラ２の周囲の温度を検出する。制御回路１３は、環境センサ１５の検出結果に基づいて、帯電ローラ２の周囲の温度が高いほど制御回路１３が設定する電圧の上限値を低く決定する。湿度検出手段の一例である環境センサ１５は、帯電ローラ２の周囲の湿度を検出する。制御回路１３は、環境センサ１５の検出結果に基づいて、帯電ローラ２の周囲の空気中の水分量が多いほど制御回路１３が設定する電圧の上限値を低く決定する。制御回路１３は、環境センサ１５によって測定された温度と湿度に基づく空気中の水分量に応じて印加交流電圧のピーク間電圧値（又は交流電流値）を調整する。

　記憶部１６は、交流電流値測定回路１４によって測定された交流電流値又はピーク間電圧値を記憶する。

　図４のＤＣ電源１１とＡＣ電源１２を用いて、直流電圧Ｖｄｃと、放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧値Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃと、を帯電ローラ２に印加する。これにより、感光ドラム１と帯電ローラ２との間に放電を発生させて、感光ドラム１の周面を均等な電位（Ｖｄｃ）に帯電させる。交流電圧Ｖａｃの印加によって感光ドラム１と帯電ローラ２との間に発生する放電電流量は、感光ドラム１の削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係がある。

　（放電電流量）
　図５は交流電圧のピーク間電圧と放電電流量の関係の説明図である。図６は適正な放電電流量が得られる交流電圧のピーク間電圧の範囲の説明図である。図５に示すように、Ｘ軸（横軸）に示すピーク間電圧値Ｖｐｐに応じて、Ｙ軸（縦軸）に示す交流電流Ｉａｃは次のように変化する。

　ピーク間電圧値Ｖｐｐが放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満の未放電領域Ｒａにおいて、交流電流Ｉａｃは、ピーク間電圧値Ｖｐｐに対して原点を通る線形の関係にある。これに対して、ピーク間電圧値Ｖｐｐが放電開始電圧Ｖｔｈ×２を超えた放電領域Ｒｂにおいて、交流電流Ｉａｃは、上述の原点を通る線形の関係から、ピーク間電圧値Ｖｐｐが高いほど電流の増加方向にずれる線形関係にある。

　なお、放電の発生しない真空中で行った同様の実験では、放電領域Ｒｂにおいても原点を通る線形性が保たれた。このため、このズレの部分が放電に関与している電流の増分ΔＩｓであると考えられる。

　放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満のピーク間電圧値Ｖｐｐに対する電流Ｉａｃの比（Ｉａｃ／Ｖｐｐ）をθとする。このとき、放電による電流以外の、接触部（感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部）へ流れる電流（以下「ニップ電流」という。）などの交流電流はθＶｐｐとなる。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θＶｐｐの差分ΔＩｓを、放電の量を代用的に示す放電電流量ΔＩｓとして定義する。
ΔＩｓ＝Ｉａｃ－θＶｐｐ・・・（１）

　放電電流量ΔＩｓは、一定電圧又は一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境の変化や耐久の進行に伴って変化する。その理由は、ピーク間電圧値Ｖｐｐと放電電流量ΔＩｓとの関係、交流電流値（電流Ｉａｃ）と放電電流量ΔＩｓとの関係が環境の変化や耐久の進行に伴って変動しているからである。

　図６に示すように、実施の形態１では、放電電流制御実施時の制御結果によって印加するピーク間電圧値Ｖｐｐには、出力可能な電圧値の範囲が、電源投入後やスリープ復帰後など、帯電ローラ２の抵抗値が上昇している状態のときに放電電流量が適正な範囲となるよう、実験の結果に基づいて予め設定されている。

　出力可能な電圧値の範囲を設定している理由は、ピーク間電圧値Ｖｐｐが高すぎる、あるいは低すぎると種々の問題が発生するためである。そのため、帯電不良による砂地やかぶりなどの画像不良を抑制できる範囲として下限値を設定し、オゾン発生による画像流れやドラム削れによる寿命低下を抑制できる範囲として上限値を設定する。

　しかし、黒地に白斑点状が現れる砂地などの画像不良を避けるために、図６に示すように帯電ローラ２の抵抗値が上昇した状態の放電特性Ｆ１から公差を考慮して、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲Ｅ１を設定したとする。このとき、５００枚程度の画像形成で放電特性Ｆ１が放電特性Ｆ２に変化したとする。このとき、放電特性Ｆ２に対してはピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲Ｅ２とすべきところ、制御範囲Ｅ１のままでは、過剰な放電電流量ΔＩｓ２が流れてしまう。その結果、必要以上の放電が発生して感光ドラム１の表面が荒れたり、帯電ローラ２の汚れが促進されたりして、それぞれ交換寿命の低下を招いてしまう。

　そこで、実施の形態１では、放電特性に基づいてピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を決定することにより、適切なピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲が得られるようにした。

　（実施の形態１の制御）
　図７Ａ及び７Ｂは実施の形態１の放電電流制御の概念の説明図である。図８は実施の形態１の制御のフローチャートの前半部分である。図９Ａ及び９Ｂは実施の形態１の制御のフローチャートの後半部分である。図７Ａは帯電ローラの抵抗が高い状態、図７Ｂは帯電ローラの抵抗が５００枚程度の画像形成で低下した状態である。

　図３に示すように、制御回路１３（図４）は、初期回転動作期間と、印字準備回転動作期間の定期的タイミングにおいて、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（又は交流電流値）の演算・決定プログラムを実行する。

　図７Ａに示すように、画像形成装置１００が低温低湿度環境で長時間放置された後、起動されて１回目のピーク間電圧値の設定が実行されたとする。その後、５００枚の画像形成が実行されて、図７Ｂに示すように、２回目のピーク間電圧値の設定が実行されたとする。その間、帯電ローラ２は、温度上昇に伴って抵抗値が低下したため、交流電流Ｉａｃが増加している。放電電流量ΔＩｓが不必要なレベルに増加しているため、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを低下させる余地が生まれている。

　図４を参照して図８に示すように、制御回路１３は、環境センサ１５による温度と湿度の検知を行い（Ｓ１０１）、環境センサ１５の検知結果に基づいて帯電ローラ２と感光ドラム１の間で放電が発生するピーク間電圧値を判定し（Ｓ１２２）、感光ドラム１の回転を開始する（Ｓ１０２）。

　制御回路１３は、ＡＣ電源１２を制御して帯電ローラ２に放電領域Ｒｂの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図７Ａに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶβ１，Ｖβ２，Ｖβ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる放電領域Ｒｂの交流電流ＩａｃとしてＩβ１，Ｉβ２，Ｉβ３を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ１０３）。

　制御回路１３は、同様に、ＡＣ電源１２を制御して帯電ローラ２に未放電領域Ｒａの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図７Ａに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶγ１，Ｖγ２，Ｖγ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる未放電領域Ｒａの交流電流ＩａｃとしてＩγ１，Ｉγ２，Ｉγ３を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ１０４）。

　制御回路１３は、放電電流制御実施時に測定された６点の交流電流値から、放電領域Ｒｂ及び未放電領域Ｒａのピーク間電圧値Ｖｐｐと交流電流Ｉａｃの関係を直線近似して以下の式（２）と式（３）を算出する（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。図７Ａに示すように、これらの近似直線は、未放電領域Ｒａにおいては原点と点γ１と点γ２と点γ３とを結ぶ直線となる（Ｓ１０６）。放電領域Ｒｂにおいては点β１と点β２と点β３を通る直線となる（Ｓ１０５）。

　図５に示すように、上述のようにして得られた、放電領域Ｒｂにおける近似直線を傾きβのＹａとし、未放電領域Ｒａにおける近似直線を傾きγのＹｂとすると、次式の関係が成立する。
Ｙａ＝βＸ＋Ａ　・・・（２）
Ｙｂ＝γＸ＋Ｂ　・・・（３）

　図７Ａに示すように、上述の式（３）で示す未放電領域Ｒａの近似直線の傾きγは、帯電ローラ２と感光ドラム１の通電状態、つまり帯電ローラ２と感光ドラム１の間の抵抗値によって変化する。

　制御ユニットの一例である制御回路１３は、感光ドラム１と帯電ローラ２との間に所定の電圧を印加したときの交流電流値測定回路１４の検出結果に基づいて、制御回路１３が設定する電圧の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを設定する。すなわち、決定ユニットの一例である制御回路１３は、帯電ローラ２と感光ドラム１の間を流れる電流に作用する抵抗の状態に応じて、制御回路１３が設定する電圧の上限値と下限値とのうちの少なくとも１つを決定する。制御回路１３は、γが所定値γｅを超えているか判断し（Ｓ１０７）、γが所定値γｅ以下であれば（Ｓ１０７のＹｅｓ）、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を図７Ａに示すΔＶｐｐＸの範囲に設定する（Ｓ１０８）。一方、γが所定値γｅを超えていれば（Ｓ１０７のＮｏ）、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を図７Ｂに示す、ΔＶｐｐＸ’の範囲に設定する（Ｓ１１０）。
　ここで、所定値γｅは、電源投入後やスリープ復帰後など帯電ローラ２の抵抗値が上昇している状態を想定して予め設定される値である。

　設定ユニットの一例である制御回路１３は、感光ドラム１と帯電ローラ２との間で所定の放電電流量が得られるピーク間電圧値を設定する。制御回路１３は、上述の式（２）で示す放電領域Ｒｂの近似直線と、式（３）で示す未放電領域Ｒａの近似直線の差分が、所望の放電電流量ΔＩｓとなるピーク間電圧値ＶｐｐＴを次式（４）によって設定する（Ｓ１０９／Ｓ１１１）。
ＶｐｐＴ＝（ΔＩｓ－Ａ＋Ｂ）／（β－γ）・・・（４）

　制御回路１３は、決定したピーク間電圧値ＶｐｐＴ（Ｓ１０９／Ｓ１１１）が、設定したピーク間電圧の制御範囲（ΔＶｐｐＸ／ΔＶｐｐＸ’）内か否かを判定する（Ｓ１１２／Ｓ１１７）。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲内にある場合は（Ｓ１１２、Ｓ１１７のＹｅｓ）ピーク間電圧値ＶｐｐＴを出力して（Ｓ１１３／Ｓ１１８）画像形成を開始する。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲外にある場合は（Ｓ１１２、Ｓ１１７のＮｏ）ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値（ＶｐｐＸ１／ＶｐｐＸ１’）以上か否かを判定する（Ｓ１１４／Ｓ１１９）。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値（ＶｐｐＸ１／ＶｐｐＸ１’）以上の場合は（Ｓ１１４のＹｅｓ、Ｓ１１９のＹｅｓ）、制御範囲の上限値（ＶｐｐＸ１／ＶｐｐＸ１’）を出力して（Ｓ１１５／Ｓ１２０）画像形成を開始する。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値（ＶｐｐＸ１／ＶｐｐＸ１’）未満の場合は（Ｓ１１４のＮｏ、Ｓ１１９のＮｏ）制御範囲の下限値（ＶｐｐＸ２／ＶｐｐＸ２’）を出力して（Ｓ１１６／Ｓ１２１）画像形成を開始する。

　なお、実施の形態１では帯電ローラを用いる接触帯電方式について説明を行ったが、コロナ放電による帯電方式においても適用することが可能である。

　以下において、従来の方法を比較例として、本発明との比較を行う。

　（比較例１）
　比較例１として、帯電ローラ２に試験用の交流電圧を印加して流れる交流電流値を測定し、測定電流値に基づいて求めた交流電流値で帯電電圧に用いる交流電圧を定電流制御する「ＡＣ定電流制御方式」を採用しているものを挙げる。「ＡＣ定電流制御方式」によれば、帯電ローラ２の材料の抵抗が上昇する低温低湿度（Ｌ／Ｌ）環境において交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを上げ、逆に高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境では交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを下げることが可能である。つまり、空気中の水分量や気温の変動による放電電流量の増減にある程度は対応して放電電流量を安定させることが可能である。

　しかし、ＡＣ定電流制御方式では、帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる総電流が一定に保たれるように制御している。そして、総電流量は、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部を流れるニップ電流θＶｐｐと、非接触部での放電によって流れる放電電流量ΔＩｓとの和である。

　このため、「ＡＣ定電流制御方式」では、実際に感光ドラム１を帯電させるのに必要な電流である放電電流量ΔＩｓだけでなく、ニップ電流θＶｐｐも含めた総電流で交流電圧が制御される。このため、実際には、放電電流量ΔＩｓを正確に制御できていない。「ＡＣ定電流制御方式」では、同じ電流値で制御していても、放電電流量ΔＩｓの増減を十分に抑制することが不可能である。帯電ローラ２の材料の抵抗値の変動によってニップ電流θＶｐｐが多くなれば当然、その分、放電電流量ΔＩｓは減ってしまい、逆に、ニップ電流θＶｐｐが減れば、その分、放電電流量ΔＩｓが増えてしまう。

　（比較例２）
　比較例２として、特許文献１に示されるように、帯電ローラ２に試験用の交流電圧を印加して感光ドラム１に流れる総電流から放電電流量ΔＩｓを分離して、放電電流量ΔＩｓが所望の値となるように交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを定電圧で設定するものを挙げる。

　比較例２では、図４に示すように、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値を測定する交流電流値測定回路１４を有する。そして、図５に示すように、非画像形成時に、帯電ローラ２に放電開始電圧Ｖｔｈの２倍未満のピーク間電圧値Ｖｐｐを有する交流電圧を１点以上印加して交流電流値を測定する。また、帯電ローラ２に放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧値Ｖｐｐを有する交流電圧を２点以上印加して交流電流値を測定する。そして、測定された交流電流値により、画像形成時に帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを決定する。

　比較例２では、図５に示すように、Ｖｔｈの２倍未満のピーク間電圧を印加した時の電流値と０とを結ぶことでピーク間電圧－交流電流関数ｆＩ１（Ｖｐｐ）を取得する。また、Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧を印加した時の２点以上の電流値からピーク間電圧－交流電流関数ｆＩ２（Ｖｐｐ）を取得する。そして、ピーク間電圧－交流電流関数ｆＩ１（Ｖｐｐ）とピーク間電圧－交流電流関数ｆＩ２（Ｖｐｐ）とを比較することにより、あらかじめ決められた定数の放電電流値ΔＩｓが得られる交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを求める。
ｆＩ２（Ｖｐｐ）－ｆＩ１（Ｖｐｐ）＝ΔＩｓ

　そして、このように決定されたピーク間電圧値Ｖｐｐにより、画像形成時に帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを定電圧制御する。

　比較例２によれば、帯電ローラ２の抵抗値が一定であれば、常に一定の放電電流が得られるため、感光ドラム１の削れや帯電ローラ汚れの抑制と帯電均一性との双方を両立させることができる。しかし、帯電ローラ２の抵抗値が変化すると、放電電流制御が制御不良や誤差によって、適正な帯電条件から外れることがある。

　比較例２では、帯電ローラ２の製造のばらつきや汚れによる抵抗値変動、画像形成の累積に伴う感光ドラム１の静電容量の変動、電源出力のばらつきなどにより、放電電流の増減を十分に抑制することは困難で、感光ドラム１の寿命が短くなる可能性がある。

　（比較例３）
　比較例３として、放電電流制御の制御結果によって印加する交流電圧値には、出力可能な電圧値の範囲が予め設定され、その範囲は、温度、湿度を含む環境条件によって調整されるものを挙げる。比較例３では、交流電圧値の上下限値を設定しておくことで、範囲外の電圧出力を防止して画像形成時の画像不良を防いでいる。放電電流制御が制御不良や誤差によって、適正な帯電条件から外れたピーク間電圧値Ｖｐｐを算出した場合に、電圧値の上下限値を設定しておくことで、範囲外の電圧出力が行われないようにしている。具体的な効果として、下限値を設定しておくことで、帯電不良による砂地やかぶりなどの画像不良を抑制できる。上限値を設定することで、画像流れやドラム削れによる寿命低下を抑制できる。

　しかし、帯電ローラの材料の抵抗が上昇する常温低湿度環境や低温低湿度環境においては、放置されて通電されていない状態と、画像形成を繰り返した後とで帯電ローラ２の通電状態が大きく変化する。画像形成を繰り返していると、放電電流量が次第に増加していく。その結果、帯電ローラの材料の抵抗が高い状態での放電特性に基づいてピーク間電圧値Ｖｐｐの設定範囲を定めている場合、画像形成を繰り返して帯電ローラの材料の抵抗が下がるとピーク間電圧値Ｖｐｐを適正に設定できなくなる。ピーク間電圧の設定範囲の下限値にピーク間電圧値Ｖｐｐを設定した場合でも、画像形成に必要な放電電流量を超えた放電電流が流れてしまうことがある。

　例えば、図６に示すように、黒地に白斑点状が現れる砂地などの画像不良を避ける為に、帯電ローラ２の抵抗値が上昇した状態の放電特性から公差を考慮し、ピーク間電圧値Ｖｐｐの設定可能範囲をＶｐｐ制御範囲Ｅ１のように制限しているとする。そして、５００枚程度の画像形成が累積して放電特性が変化して最適なピーク間電圧制御範囲がＶｐｐ制御範囲Ｅ２になったとする。このとき、適正な放電電流量に合わせてピーク間電圧値Ｖｐｐを出力しようとしても、ピーク間電圧値Ｖｐｐは制御範囲Ｅ１よりも低い範囲で設定できない。このため、帯電ローラ２と感光ドラム１との間で必要以上の放電が発生して、感光ドラム１の劣化や帯電ローラ２の汚れが促進される可能性がある。

　ここで、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲Ｅ１を最初から広くしておけば、このような問題は発生しない。しかし、制御の不良や、各種条件の積み上げ公差及び制御の精度を考慮した場合に、制御範囲Ｅ１を安易に広げることは、画像不良の発生を招く可能性があるため好ましくない。

　これに対して、実施の形態１では、帯電ローラ２の抵抗値に応じてピーク間電圧値Ｖｐｐの設定可能範囲をシフトさせて、余裕のある側にのみ制御範囲を広げることを可能にしている。このため、画像形成時における画像不良のリスクを抑えた上で、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。感光ドラムの削れや帯電ローラの汚れ等を招くことなく、均一な帯電を行なえるように帯電ローラ２に印加する電圧・電流を適切に制御することができる。

　（実施の形態１の効果）
　実施の形態１では、ピーク間電圧値の上限値または下限値の少なくともどちらかは、予め設定された帯電ローラ２の抵抗値が上昇しているときの制御範囲に対して、感光ドラム１と帯電ローラ２の間に所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて決定される。このため、帯電電圧の交流電圧のピーク間電圧の範囲を適切に設定できる。

　実施の形態１では、画像形成時に交流電圧を定電圧制御するためのピーク間電圧を決定するための放電電流制御時において、帯電ローラ２の抵抗値に応じてピーク間電圧の制御範囲を決定する。このため、画像形成装置の状態により感光ドラムの帯電特性が変化しても、画像不良のリスクなく、適切な放電電流量で感光ドラムの帯電を行うことができる。

　実施の形態１では、初期回転動作時や印字準備回転時の定期的タイミングにおいて、画像形成時に所望の放電電流量を得るために必要なピーク間電圧を算出する。このため、帯電ローラ２の製造ばらつきや環境変動に起因する材料の抵抗値の振れ、通電の繰り返しによる材料の抵抗値の変動を吸収して、所望の放電電流量で感光ドラム１の帯電を行うことが可能になる。また、画像形成時には、求めたピーク間電圧の交流電圧を定電圧制御で印加するので、定電流制御に伴う帯電電源Ｓ１の出力のばらつきを吸収して安定した感光ドラム１の帯電が可能である。

　実施の形態１の制御で画像形成装置を運転して検討を行ったところ、どの環境下でも、比較例３の制御よりも感光ドラム１の劣化・削れ、フィルミング量が低減された。比較例３の放電電流制御と比較して感光ドラム１の長寿命化が実現された。比較例３では、放電電流量の増減を抑制するには、帯電部材の製造時の寸法や抵抗値のばらつき、環境変動を抑制することや、電源の高圧のフレを抑制することが有効であるが、そのためには、コストアップを招くこととなる。これに対して、実施の形態１では、製造時の帯電ローラ２の抵抗のばらつきを吸収できるので、材料、精度に関しても許容範囲が広がって、製造時のコストダウンが容易になり、製品を安価にユーザに提供可能となった。

　＜実施の形態２＞
　図１０Ａ及び１０Ｂは実施の形態２の放電電流制御の概念の説明図である。図１１は実施の形態２の制御のフローチャートの前半部分である。図１２Ａ及び１２Ｂは実施の形態２の制御のフローチャートの後半部分である。図１０Ａは帯電ローラの抵抗が高い状態、図１０Ｂは帯電ローラの抵抗が５００枚程度の画像形成で低下した状態である。

　実施の形態２は、図１～図６を参照して説明した画像形成装置１００において、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧値Ｖｐｐを設定する制御の一部のみを異ならせたものである。したがって、図１０Ａ～図１２Ｂにおいて実施の形態１と共通する構成及び制御については、図７Ａ～図９Ｂと共通の符号を付して重複する説明を省略する。

　実施の形態１では、ピーク間電圧の制御範囲を設定するにあたり、上述の式（３）で示す未放電領域Ｒａの近似直線の傾きγが所定値γｅを超えているか否かでピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を２段階に切り替えた。これに対して、実施の形態２では、ピーク間電圧の制御範囲を設定するにあたり、未放電領域のピーク間電圧値ＶｐｐとしてＶγ３を印加した際の電流値Ｉγ３が閾値ＩγＸを超えているか否かでピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を２段階に切り替える。いずれにせよ、帯電ローラ２の抵抗値が閾値よりも高いと、高いピーク間電圧値Ｖｐｐ範囲であるＶｐｐＸ１－ＶｐｐＸ２が設定され、帯電ローラ２の抵抗値が閾値よりも低いと、低いピーク間電圧値Ｖｐｐ範囲であるＶｐｐＸ１’－ＶｐｐＸ２’が設定される。ここで、閾値ＩγＸは、電源投入後やスリープ復帰後などの帯電ローラ２の抵抗値が上昇している状態を想定して予め設定される値である。

　図１０Ａに示すように、実施の形態２では、感光ドラム１と帯電ローラ２との間で放電現象が発生しない電圧を印加したときの交流電流値測定回路１４の検出結果に基づいて、制御範囲の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを設定する。制御回路１３は、未放電領域Ｒａのピーク間電圧値Ｖｐｐを３点（図１０Ａ中の点γ１，γ２，γ３）順次に印加する際に、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値Ｉγ１、Ｉγ２、Ｉγ３のうち１点を選択する。選択した交流電流値があらかじめ設定した閾値を超えていれば、帯電ローラ２の抵抗値が低下しているのでピーク間電圧値Ｖｐｐの低い制御範囲（ＶｐｐＸ’）を設定する。逆に、選択した交流電流値があらかじめ設定した閾値以下であれば、帯電ローラ２の抵抗値が上昇しているのでピーク間電圧値Ｖｐｐの高い制御範囲（ＶｐｐＸ）を設定する。ここでは、Ｖγ３を印加した際の電流値Ｉγ３を閾値ＩγＸと比較した場合について説明するが、Ｖγ１、及びＶγ２でも何ら問題は無く、環境及び各構成部材の特徴に応じて選択して良い。

　図４を参照して図１１に示すように、制御回路１３は、図３に示す初期回転動作時と印字準備回転動作時において、印字工程時の帯電ローラ２に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値と、ピーク間電圧値の制御範囲の決定プログラムを実行する。

　制御回路１３は、環境センサ１５による温度と湿度の検知を行い（Ｓ２０１）、環境センサ１５の検知結果に基づいて帯電ローラ２と感光ドラム１の間で放電が発生するピーク間電圧値を判定し（Ｓ２２２）、感光ドラム１の回転を開始する（Ｓ２０２）。

　制御回路１３は、ＡＣ電源１２を制御して帯電ローラ２に放電領域Ｒｂの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図１０Ａに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶβ１，Ｖβ２，Ｖβ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる放電領域Ｒｂの交流電流ＩａｃとしてＩβ１，Ｉβ２，Ｉβ３を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ２０３）。

　制御回路１３は、同様に、ＡＣ電源１２を制御して帯電ローラ２に未放電領域Ｒａの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図１０Ａに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶγ１，Ｖγ２，Ｖγ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる未放電領域Ｒａの交流電流ＩａｃとしてＩγ１，Ｉγ２，Ｉγ３を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ２０４）。

　制御回路１３は、測定された６点の交流電流値から、放電領域Ｒｂ及び未放電領域Ｒａのピーク間電圧値Ｖｐｐと交流電流Ｉａｃの関係を直線近似して上述した式（２）と式（３）を算出する（Ｓ２０５、Ｓ２０６）。図１０Ａに示すように、これらの近似直線は、未放電領域Ｒａにおいては原点と点γ１と点γ２と点γ３とを結ぶ直線となる（Ｓ２０６）。放電領域Ｒｂにおいては点β１と点β２と点β３を通る直線となる（Ｓ２０５）。

　図１０Ａに示すように、上述の式（３）で示す未放電領域の交流電流Ｉγ３は、帯電ローラ２と感光ドラム１の通電状態、言わば抵抗特性によって変化する。

　制御回路１３は、交流電流Ｉγ３が閾値ＩγＸ以下か否かを判断する（Ｓ２０７）。そして、交流電流Ｉγ３が閾値ＩγＸ以下であれば（Ｓ２０７のＹｅｓ）、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を図１０Ａに示すΔＶｐｐＸの範囲に設定する（Ｓ２０８）。一方、交流電流Ｉγ３が閾値ＩγＸを超えていれば（Ｓ２０７のＮｏ）、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を図１０Ｂに示す、ΔＶｐｐＸ’の範囲に設定する（Ｓ２１０）。

　制御回路１３は、上述の式（２）で示す放電領域Ｒｂの近似直線と、式（３）で示す未放電領域Ｒａの近似直線の差分が、所望の放電電流量ΔＩｓとなるピーク間電圧値ＶｐｐＴを上述の式（４）によって決定する（Ｓ２０９／Ｓ２１１）。

　制御回路１３は、決定したピーク間電圧値ＶｐｐＴ（Ｓ２０９／Ｓ２１１）が、設定したピーク間電圧の制御範囲（ΔＶｐｐＸ／ΔＶｐｐＸ’）内か否かを判定する（Ｓ２１２／Ｓ２１７）。そして、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲内にある場合は（Ｓ２１２、Ｓ２１７のＹｅｓ）ピーク間電圧値ＶｐｐＴを出力して（Ｓ２１３／Ｓ２１８）画像形成を開始する。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲（ΔＶｐｐＸ／ΔＶｐｐＸ’）外にある場合は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値（ΔＶｐｐ１Ｘ／ΔＶｐｐ１Ｘ’）以上か否かを判定する（Ｓ２１４／Ｓ２１９）。そして、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値以上の場合は（Ｓ２１４、Ｓ２１９のＹｅｓ）、制御範囲の上限値（ΔＶｐｐ１Ｘ／ΔＶｐｐ１Ｘ’）を出力して（Ｓ２１５／Ｓ２２０）画像形成を開始する。しかし、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値以下の場合は（Ｓ２１４、Ｓ２１９のＮｏ）制御範囲の下限値（ΔＶｐｐ２Ｘ／ΔＶｐｐ２Ｘ’）を出力して（Ｓ２１６／Ｓ２２１）画像形成を開始する。

　＜実施の形態３＞
　図１３Ａ及び１３Ｂは実施の形態３の放電電流制御の概念の説明図である。図１４は実施の形態３の制御のフローチャートの前半部分である。図１５は実施の形態３の制御のフローチャートの後半部分である。図１３Ａは帯電ローラの抵抗が高い状態、図１３Ｂは帯電ローラの抵抗が５００枚程度の画像形成で低下した状態である。

　実施の形態３は、図１～図６を参照して説明した画像形成装置１００において、ピーク間電圧値Ｖｐｐを設定する制御の一部のみを異ならせたものである。したがって、図１３Ａ～図１５において実施の形態１と共通する構成及び制御については、図７Ａ～図９Ｂと共通の符号を付して重複する説明を省略する。

　実施の形態２では、ピーク間電圧の制御範囲を設定するにあたり、未放電領域のピーク間電圧値ＶｐｐとしてＶγ３を印加した際の電流値Ｉγ３が閾値ＩγＸを超えているか否かでピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を２段階に切り替えた。これに対して、実施の形態３では、ピーク間電圧の制御範囲を設定するにあたり、放電領域のピーク間電圧値ＶｐｐとしてＶβ３を印加した際の電流値Ｉβ３を検出する。そして、画像形成装置１００の本体起動時から、所定枚数通紙後における電流値Ｉβ３の変化量が閾値ΔＩβＸを超えているか否かで、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を２段階に切り替える。いずれにせよ、帯電ローラ２の抵抗値の変化量が閾値よりも高いと低いピーク間電圧値Ｖｐｐ範囲（ＶｐｐＸ１’－ＶｐｐＸ２’）が設定され、帯電ローラ２の抵抗値の変化量が閾値よりも低いと高いピーク間電圧値Ｖｐｐ範囲（ＶｐｐＸ１－ＶｐｐＸ２）が設定される。

　放電領域においては帯電ローラ２の抵抗値の変化に対する電流値の変動が未放電領域よりも大きくなる。そのため実施の形態２よりもピーク間電圧値Ｖｐｐ範囲の設定をより容易に行うことができる。

　図４を参照して図１３Ａに示すように、実施の形態３では、制御回路１３は、感光ドラム１と帯電ローラ２との間で放電現象が発生する電圧を印加したときの交流電流値測定回路１４の検出結果に基づいて、制御範囲の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを設定する。

　制御回路１３は、画像形成装置１００の初回起動時に放電領域Ｒｂのピーク間電圧値Ｖｐｐを３点（図中のβ１、β２、β３）順次印加し、感光ドラム１を解して帯電ローラ２に流れる交流電流値Ｉβ１、Ｉβ２、Ｉβ３を測定する。そして、測定結果を用いて、上述したピーク間電圧値の制御プログラムを実行し、初期に設定してあるピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲であるＶｐｐＸ１－ＶｐｐＸ２の範囲内でピーク間電圧値Ｖｐｐを設定して画像形成を開始する。そして、測定した交流電流値Ｉβ１、Ｉβ２、Ｉβ３のうちから選択した交流電流値であるＩβ３を記憶部１６に記憶しておく。

　その後、制御回路１３は、所定枚数通紙後の印刷準備回転時において、ピーク間電圧値Ｖｐｐを再び設定する制御を実施する。このとき、図１３Ｂに示すように、放電領域Ｒｂにおいてピーク間電圧値Ｖｐｐを３点（図１３Ｂ中のβ１、β２、β３）順次印加し、感光ドラム１を解して帯電ローラ２に流れる交流電流値Ｉβ１’、Ｉβ２’、Ｉβ３’を測定する。そして、交流電流値Ｉβ１’、Ｉβ２’、Ｉβ３’のうち選択した交流電流値であるＩβ３’と記憶部１６に記憶していたＩβ３との差分を算出する。そして、算出した差分値が閾値ΔＩβＸを超えていれば、帯電ローラ２の抵抗値が低下しているので、ピーク間電圧値Ｖｐｐの低い制御範囲であるＶｐｐＸ１’－ＶｐｐＸ２’を設定する。逆に、算出した差分値が閾値ΔＩβＸ以下であれば、帯電ローラ２の抵抗値は変化量が少ないのでピーク間電圧値Ｖｐｐの高い制御範囲であるＶｐｐＸ１－ＶｐｐＸ２を設定する。

　ここでは、ピーク間電圧Ｖβ３を印加した際の電流値Ｉβ３を閾値ΔＩβＸと比較した場合について説明するが、Ｖβ１、及びＶβ２でも何ら問題は無く、環境及び各構成部材の特徴に応じて選択すればよい。

　図４を参照して図１４に示すように、制御回路１３は、図３に示す初期回転動作時と印字準備回転動作時において、印字工程時の帯電ローラ２に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値と、ピーク間電圧値の制御範囲の決定プログラムを実行する。

　制御回路１３は、環境センサ１５による温度と湿度の検知を行い（Ｓ３０１）、環境センサ１５の検知結果に基づいて帯電ローラ２と感光ドラム１の間で放電が発生するピーク間電圧値を判定し（Ｓ３５２）、感光ドラム１の回転を開始する（Ｓ３０２）。

　制御回路１３は、ＡＣ電源１２を制御して帯電ローラ２に放電領域Ｒｂの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図１３Ａに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶβ１，Ｖβ２，Ｖβ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる放電領域Ｒｂの交流電流ＩａｃとしてＩβ１，Ｉβ２，Ｉβ３を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ３０３）。

　制御回路１３は、放電領域Ｒｂと同様に、ＡＣ電源１２を制御して、帯電ローラ２に未放電領域Ｒａの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図１３Ａに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶγ１，Ｖγ２，Ｖγ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる未放電領域Ｒａの交流電流ＩａｃとしてＩγ１，Ｉγ２，Ｉγ３を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ３０４）。

　制御回路１３は、測定された交流電流値のうち選択された1点であるＩγ３の数値を記憶部１６に記憶する（Ｓ３０５）。

　制御回路１３は、測定された６点の交流電流値から、放電領域Ｒｂ及び未放電領域Ｒａのピーク間電圧値Ｖｐｐと交流電流Ｉａｃの関係を直線近似して上述した式（２）と式（３）を算出する（Ｓ３０６、Ｓ３０７）。図１３Ａに示すように、これらの近似直線は、未放電領域Ｒａにおいては原点と点γ１と点γ２と点γ３とを結ぶ直線となる（Ｓ３０７）。放電領域Ｒｂにおいては点β１と点β２と点β３を通る直線となる（Ｓ３０６）。

　図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、放電領域の交流電流Ｉβ３は、帯電ローラ２と感光ドラム１の通電状態、言わば抵抗特性によって変化する。

　制御回路１３は、上述の式（２）で示す放電領域Ｒｂの近似直線と、式（３）で示す未放電領域Ｒａの近似直線の差分が、所望の放電電流量ΔＩｓとなるピーク間電圧値ＶｐｐＴを上述の式（４）によって決定する（Ｓ３０８）。

　制御回路１３は、決定したピーク間電圧値ＶｐｐＴ（Ｓ３０８）が、初期に設定されているピーク間電圧の制御範囲内か否かを判定する（Ｓ３０９）。そして、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲内にある場合は（Ｓ３０９のＹｅｓ）ピーク間電圧値ＶｐｐＴを出力して（Ｓ３１０）画像形成を開始する（Ｓ３１４）。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲外にある場合はピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値以上か否かを判定する（Ｓ３１１）。そして、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値以上の場合は（Ｓ３１１のＹｅｓ）、制御範囲の上限値ＶｐｐＸ１を出力して（Ｓ３１２）、画像形成を開始する（Ｓ３１４）。しかし、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値未満の場合は（Ｓ３１１のＮｏ）制御範囲の下限値ＶｐｐＸ２を出力して（Ｓ３１３）、画像形成を開始する（Ｓ３１４）。

　図４を参照して図１５に示すように、制御回路１３は、画像形成を開始した後、印刷枚数をカウントし、５００枚通紙を検知すると（Ｓ３１５）、帯電電圧の制御を開始する（Ｓ３１６）。制御回路１３は、環境センサ１５による温度と湿度の検知を行い（Ｓ３１７）、環境センサ１５の検知結果に基づいて帯電ローラ２と感光ドラム１の間で放電が発生するピーク間電圧値を判定し（Ｓ３５３）、感光ドラム１の回転を開始する（Ｓ３１８）。

　制御回路１３は、ＡＣ電源１２を制御して帯電ローラ２に放電領域Ｒｂの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図１３Ｂに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶβ１，Ｖβ２，Ｖβ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる放電領域Ｒｂの交流電流ＩａｃとしてＩβ１’，Ｉβ２’，Ｉβ３’を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ３１９）。

　制御回路１３は、放電領域Ｒｂの場合と同様にＡＣ電源１２を制御して、帯電ローラ２に未放電領域Ｒａの交流電圧Ｖａｃのみを印加し、図１３Ｂに示すように、ピーク間電圧値ＶｐｐをＶγ１，Ｖγ２，Ｖγ３の三段階に切り替える。制御回路１３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐの三段階の切り替えに同期して、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる未放電領域Ｒａの交流電流ＩａｃとしてＩγ１’，Ｉγ２’，Ｉγ３’を交流電流値測定回路１４により測定する（Ｓ３２０）。

　制御回路１３は、測定された電流値Ｉβ３’と記憶部１６に記憶されたＩβ３の差分であるＩβ３’－Ｉβ３の値を算出する（Ｓ３２１）。

　制御回路１３は算出したＩβ３’－Ｉβ３の差分値が閾値ΔＩβＸ以上か否かを判断する。（Ｓ３２２）。そして、差分値が閾値ΔＩβＸ以上であれば（Ｓ３２２のＹｅｓ）、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を図１３Ｂに示す、ΔＶｐｐＸ’の範囲に設定する（Ｓ３２３）。一方、算出したＩβ３’－Ｉβ３の差分値が閾値ΔＩβＸ未満である場合（Ｓ３２２のＮｏ）、ピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を初期設定値である図１３Ａに示すΔＶｐｐＸの範囲に設定する（Ｓ３３０）。

　制御回路１３は、上述の式（２）で示す放電領域Ｒｂの近似直線と、式（３）で示す未放電領域Ｒａの近似直線の差分が、所望の放電電流量ΔＩｓとなるピーク間電圧値ＶｐｐＴを上述の式（４）によって決定する（Ｓ３２４／Ｓ３３１）。

　制御回路１３は、決定したピーク間電圧値ＶｐｐＴ（Ｓ３２４／Ｓ３３１）が、設定したピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲（ΔＶｐｐＸ’／ΔＶｐｐＸ）内か否かを判定する（Ｓ３２５／Ｓ３３２）。そして、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲（ΔＶｐｐＸ’／ΔＶｐｐＸ）内にある場合は（Ｓ３２５、Ｓ３３２のＹｅｓ）ピーク間電圧値ＶｐｐＴを出力して（Ｓ３２６／Ｓ３３３）画像形成を開始する（Ｓ３３７）。

　制御回路１３は、ピーク間電圧値ＶｐｐＴがピーク間電圧の制御範囲（ΔＶｐｐＸ’／ΔＶｐｐＸ）外にある場合（Ｓ３２５のＮｏ、Ｓ３３２のＮｏ）、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値以上か否かを判定する（Ｓ３２７／Ｓ３３４）。そして、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値（ΔＶｐｐＸ１’／ΔＶｐｐＸ１）以上の場合（Ｓ３２７のＹｅｓ、Ｓ３３４のＹｅｓ）、制御範囲の上限値（ΔＶｐｐＸ１’／ΔＶｐｐＸ１）を出力して（Ｓ３２８／Ｓ３３５）、画像形成を開始する（Ｓ３３７）。しかし、ピーク間電圧値ＶｐｐＴが制御範囲の上限値（ΔＶｐｐＸ１’／ΔＶｐｐＸ１）以下の場合（Ｓ３２７のＮｏ、Ｓ３３４のＮｏ）、制御範囲の下限値（ΔＶｐｐＸ２’／ΔＶｐｐＸ２）を出力して（Ｓ３２９／Ｓ３３６）、画像形成を開始する（Ｓ３３７）。

　なお、実施の形態３ではＩβ３の値を初回起動時に設定しているが、電源投入後やスリープ復帰後などの帯電ローラ２の抵抗値が上昇している状態を想定して予め設定するものとしても良い。

　＜その他の実施の形態＞
　本発明は、帯電電圧の交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値Ｖｐｐを設定する制御において可変の上限値を設ける限りにおいて、実施の形態１～３の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施の形態でも実施できる。

　したがって、実施の形態１～３に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置、寸法、角度などは、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定しない。

　実施の形態１～３では、画像形成装置１００の初期回転動作時と５００枚印刷毎の印刷準備回転時においてピーク間電圧値Ｖｐｐを設定する制御を実施したが、紙間工程等、その他のタイミングで同様な制御を実行してもよい。ピーク間電圧値Ｖｐｐを設定する制御の間隔は時間で設定してもよく、他の枚数で規定してもよい。

　実施の形態１では、交流電圧を印加して所定の放電電流が得られる交流電圧を設定する制御を行う際（放電電流制御実施時）の測定結果に基づいて帯電ローラ２の抵抗値を間接的に測定した。しかし、ＤＣ電源１１から所定の電圧を出力させたときに帯電ローラ２に流れる電流値を測定して帯電ローラ２の抵抗値を直接求めてもよい。ＡＣ電源から所定の電圧を出力させたときに帯電ローラ２に流れる電流値を測定して帯電ローラ２の抵抗値を直接求めてもよい。

　実施の形態１、２では、未放電領域Ｒａの領域でＡＣ電源１２から所定の電圧を出力させた時に帯電ローラに流れる電流値を測定し、その測定値に基づいてピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を決定していた。しかし、放電領域Ｒｂにおいて所定の電圧を出力させた時に帯電ローラに流れる電流値を測定し、その測定値に基づいて傾き及び電流値を比較した上で、制御範囲を決定しても良い。

　また、実施の形態１、２では未放電領域における交流電流値に基づいてピーク間電圧値の範囲を制御しているが、言い換えると帯電ローラ２のもつ抵抗値の変化に基づいてピーク間電圧値の範囲を制御しているとも言える。そのため変形例として、帯電ローラ２の周囲の温湿度の検出結果から帯電ローラ２の抵抗値を推定し、ピーク間電圧値の制御範囲を決定することも可能である。その場合、温度が高いほど、あるいは湿度が高いほど上限値を低く設定することによって、帯電ローラの抵抗値が低下している状態で過大なピーク間電圧が印加されて感光ドラム１の寿命を損なう事態を回避できる。

　さらには、通紙枚数と帯電ローラ２の温度上昇の関係を事前に設定しておき、通紙枚数に基づいて帯電ローラ２の抵抗値変化を推定し、ピーク間電圧値の制御範囲を決定することも可能である。

　実施の形態３では、放電領域Ｒｂの領域でＡＣ電源１２から所定の電圧を出力させた時に帯電ローラに流れる電流値を測定し、初回起動時と所定枚数通紙後の電流値の変化量を算出し、変化量に基づいてピーク間電圧値Ｖｐｐの制御範囲を決定した。しかし、未放電領域ＲａにおいてＡＣ電源１２から所定の電圧を出力させた時に帯電ローラに流れる電流値を測定し、所定枚数通紙後の電流値の変化量を算出し、算出値に基づいて制御範囲を決定してもよい。

　実施の形態３では、帯電ローラに流れる電流値の変化量に基づき、ピーク間電圧値Ｖｐｐの上下限を設定した上で、ピーク間電圧値Ｖｐｐの決定値が上下限の範囲内であるかを判定し画像形成を行っていた。しかし、帯電ローラに流れる電流値の変化量が所定値を超えたことを検知した段階で、ピーク間電圧値Ｖｐｐを上下限を超えたある所定の値に設定して画像形成を開始してもよい。

　この出願は２０１４年１２月２日に出願された日本国特許出願第２０１４－２４３７０２及び２０１５年１１月３０日に出願された日本国特許出願第２０１５－２３２９７４からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

１　感光ドラム（像担持体）
２　帯電ローラ（帯電ユニット）
３　露光装置
４　現像装置
５　転写ローラ
６　ドラムクリーニング装置
７　定着装置
１１　ＤＣ電源
１２　ＡＣ電源
１３　制御回路（制御ユニット）
１４　交流電流値測定回路（電流検出ユニット）
１５　環境センサ
１６　記憶部
Ｓ１　帯電電源

Claims (5)

1. 　像担持体と、
   　前記像担持体との間に電圧を印加して前記像担持体を帯電させる帯電ユニットと、
   　前記帯電ユニットにより前記像担持体との間で所定の放電電流が得られる電圧を設定する設定ユニットと、
   　前記帯電ユニットと前記像担持体の間を流れる電流に作用する抵抗の状態に応じて、前記設定ユニットが設定する前記電圧の上限値と下限値とのうち少なくとも１つを決定する決定ユニットと、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 　前記決定ユニットは、前記帯電ユニットと前記像担持体の間で放電現象が発生しない電圧を印加したときの前記帯電ユニットと前記像担持体の間を流れる電流値に基づいて、前記上限値と前記下限値とのうち少なくとも１つを決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。
3. 　前記決定ユニットは、前記帯電ユニットと前記像担持体の間で放電現象が発生する電圧を印加したときの前記帯電ユニットと前記像担持体の間を流れる電流値に基づいて、前記上限値と前記下限値とのうち少なくとも１つを決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。
4. 　前記帯電ユニットの周囲の湿度を検出する湿度検出ユニットを有し、
   　前記決定ユニットは、前記湿度検出ユニットの検出結果に基づいて、前記帯電ユニットの周囲の空気中の水分量が多いほど前記上限値を低く決定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。
5. 　前記帯電ユニットの周囲の温度を検出する温度検出ユニットを有し、
   　前記決定ユニットは、前記温度検出ユニットの検出結果に基づいて、前記帯電ユニットの周囲の温度が高いほど前記上限値を低く決定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。

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