(57)【要約】【課題】帯電部材のより実際の劣化に即した変化を判断する。【解決手段】被帯電体１を帯電する帯電部材３と、この帯電部材３に対し給電可能な電源４と、帯電部材３に流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときに電流計測器５にて計測される放電を伴う帯電電流変化から放電電荷量を取得する放電電荷量取得部７と、この放電電荷量取得部７にて取得した放電電荷量を累積する放電電荷量累積部１１と、この放電電荷量累積部１１にて累積された放電電荷量が予め決められた値を超えた場合に前記帯電部材３の特性が劣化に伴い変化したものと判断する判断部１２とを備える。【選択図】図１
2010197609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、
この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、
この電源による給電によって前記帯電部材に流れる電流変化を計測する電流計測器と、
前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、
帯電制御装置は、
帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときに前記電流計測器にて計測される放電を伴う帯電電流変化から放電電荷量を取得する放電電荷量取得部と、
この放電電荷量取得部にて取得した放電電荷量を累積する放電電荷量累積部と、
この放電電荷量累積部にて累積された放電電荷量が予め決められた値を超えた場合に前記帯電部材の特性が劣化に伴い変化したものと判断する判断部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１記載の帯電装置において、
前記判断部は、前記帯電部材の寿命時期又は寿命に至る寿命直前時期を判断するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の帯電装置において、
前記放電電荷量取得部は、
帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、
この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、
前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項３記載の帯電装置において、
前記対比電流変化抽出部は、帯電条件と異なる条件として決められた対比バイアスが印加されたときの放電を伴わない対比電流変化を抽出するものであり、
前記放電電荷量算出部は、前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化の振幅が前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部を備え、この補正部で補正された補正電流変化と前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電荷量を算出するようにしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項４記載の帯電装置において、
前記帯電電流変化抽出部は、帯電部材に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、
前記対比電流変化抽出部は、前記傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の帯電装置において、
前記放電電荷量算出部は、前記帯電電流変化と前記補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の帯電装置において、
前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスを調整するバイアス調整部を更に備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の帯電装置において、
前記放電電荷量累積部は、放電時間を計測する放電時間計測部を有し、予め決められた定期又は不定期毎に放電電荷量算出部にて算出された単位時間当たりの放電電荷量を取り込み、この単位時間当たりの放電電荷量と放電時間との積により累積電荷量を算出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項９】
トナー像を保持する被帯電体としての像保持体と、
この像保持体に対向配置される請求項１乃至８のいずれかに記載の帯電装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子写真方式等の画像形成装置において、感光体に対し接触帯電を行って感光体を所定の帯電電位に帯電させる方式が知られており、また、このような帯電部材の寿命を判断する方式が各種提案されている。
特許文献１では、接触帯電時の帯電部材に対する複数の寿命情報を検知する寿命検知手段を備えて、これから得られる個別の複数の寿命情報、具体的には帯電時間及び回転数の累積情報から帯電部材の寿命を判断する技術が提案されている。また、特許文献２では、帯電部材の汚染状況を把握するための一要因として放電電荷量を測定することが提案されている。
【０００３】
一方、接触帯電における帯電そのものを安定化させる方式も提案されている。
特許文献３では、帯電部材での放電電流量を算出し、この放電電流量が一定になるように高圧電源を制御することで感光体の損傷を軽減する技術が提案されている。
また、特許文献４では、非帯電時の交流電圧のピーク電圧値とこの交流電圧の微分波形のピーク電圧値とから両者が等しくなるような補正係数を求め、次に、所定の交流電圧を印加したときの交流電圧のピーク値、微分波形のピーク値と補正係数とから放電電流を求め、これが所定の値になるように画像形成時の交流電圧値を制御するようにした技術が提案されている。
更に、特許文献５では、直流と交流が重畳された帯電バイアスにて、両極性の放電電流のうち直流電圧と同極性の成分が所定値となるように交流電圧を制御する技術が提案されている。
そして、特許文献６では、帯電開始時の高圧電源の立ち上がり時間を確保するためＡＣバイアスを印加した後にＤＣバイアスを印加したり、感光体への不要なトナー飛散等を防ぐためにＤＣバイアスを段階的に上げていく技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１１９３１号公報（実施の形態１、図１）
【特許文献２】特開２００７−５２３０２号公報（発明を実施するための最良の形態、図３）
【特許文献３】特開２００２−７２６３４号公報（発明の実施の形態、図６）
【特許文献４】特開２００７−１１４４９５号公報（実施例１、図２）
【特許文献５】特開２００７−２９３０４１号公報（実施例、図５）
【特許文献６】特開２００３−１４０５２６号公報（発明の実施の形態、図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の技術的課題は、帯電部材のより実際の劣化に即した変化を判断することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、この電源による給電によって前記帯電部材に流れる電流変化を計測する電流計測器と、前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、帯電制御装置は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときに前記電流計測器にて計測される放電を伴う帯電電流変化から放電電荷量を取得する放電電荷量取得部と、この放電電荷量取得部にて取得した放電電荷量を累積する放電電荷量累積部と、この放電電荷量累積部にて累積された放電電荷量が予め決められた値を超えた場合に前記帯電部材の特性が劣化に伴い変化したものと判断する判断部とを備える帯電装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る帯電装置において、前記判断部は、前記帯電部材の寿命時期又は寿命に至る寿命直前時期を判断する帯電装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る帯電装置において、前記放電電荷量取得部は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部とを備える帯電装置である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る帯電装置において、前記対比電流変化抽出部は、帯電条件と異なる条件として決められた対比バイアスが印加されたときの放電を伴わない対比電流変化を抽出するものであり、前記放電電荷量算出部は、前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化の振幅が前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部を備え、この補正部で補正された補正電流変化と前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電荷量を算出するようにした帯電装置である。
請求項５に係る発明は、請求項４に係る帯電装置において、前記帯電電流変化抽出部は、帯電部材に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、前記対比電流変化抽出部は、前記傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出するようにした帯電装置である。
請求項６に係る発明は、請求項４又は５に係る帯電装置において、前記放電電荷量算出部は、前記帯電電流変化と前記補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するようにした帯電装置である。
【０００８】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかに係る帯電装置において、前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスを調整するバイアス調整部を更に備える帯電装置である。
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに係る帯電装置において、前記放電電荷量累積部は、放電時間を計測する放電時間計測部を有し、予め決められた定期又は不定期毎に放電電荷量算出部にて算出された単位時間当たりの放電電荷量を取り込み、この単位時間当たりの放電電荷量と放電時間との積により累積電荷量を算出する帯電装置である。
請求項９に係る発明は、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体と、この像保持体に対向配置される請求項１乃至８のいずれかに係る帯電装置とを備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電部材のより実際の劣化に即した変化を判断することができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電部材のより実際の劣化に即した使用可能限度を判断することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、放電電荷量を容易に取得することができる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、交流バイアスが歪の大きい波形であっても適正な放電電荷量を容易に求めることができるようになる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、適正な放電電荷量による帯電部材の劣化に伴う変化をより精度よく判断することができるようになる。
請求項６に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電部材に印加される交流バイアス自体の波形歪に依らず、より適正な放電電荷量が算出されるようになる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、交流バイアスの調整に基づく帯電条件の安定化が図れると共に帯電部材の寿命を延ばすことができるようになる。
請求項８に係る発明によれば、連続的に放電電荷量を取り込む場合に比して、放電電荷量の累積がより容易になされるようになる。
請求項９に係る発明によれば、帯電部材のより実際の劣化に即した変化を判断することができる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を具現化する実施の形態の代表モデルに係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】表面電位特性を示す説明図である。
【図３】実施の形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図４】実施の形態の帯電装置の概要を示す説明図である。
【図５】放電電荷量の累積及びＡＣバイアス調整に関するフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はＡＣバイアスとして正弦波を用いた場合の各種電流波形を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は波形歪を含んだＡＣバイアスを用いた場合の各種電流波形を示す説明図である。
【図８】放電電荷量の累積に当たってのＡＣバイアス及びＤＣバイアスの設定の様子を示す説明図である。
【図９】実施の形態での表面電位特性が環境条件に左右される様子を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は感光体の表面電位と現像電位との関係の一例を示すもので、（ｂ）及び（ｃ）は現像電位の印加タイミングがずれた状態を示している。
【図１１】（ａ）（ｂ）はＤＣバイアスを階段状に印加する作用を示す説明図である。
【図１２】ＤＣバイアス調整に関するフローチャートである。
【図１３】帯電ＤＣバイアス調整に当たってのＡＣバイアス及びＤＣバイアスの設定の様子を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は変形の形態としての累積電荷量の判断のフローチャートであり、（ｂ）はその初期化処理を示す。
【図１５】（ａ）〜（ｅ）は放電電荷量の累積方法を示す例である。
【図１６】実施例１の結果を示すグラフであり、特定電流波形、合成電流波形、参照電流波形の相互の関連性を示す。
【図１７】図１６の波形を用い、具体的な放電電流成分を算出するに至った放電電流波形を示すグラフである。
【図１８】実施例２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、本発明が適用される実施の形態の概要について説明する。
◎実施の形態の概要
図１は本発明を具現化する実施の形態の代表モデルに係る画像形成装置の概要を示すものである。同図において、画像形成装置は、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体１と、この像保持体１を被帯電体とする帯電装置２とを含む構成のものとなっている。そして、帯電装置２は、被帯電体（像保持体）１に接触又は近接して被帯電体１との間の放電によって被帯電体１を帯電する帯電部材３と、この帯電部材３に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源４と、この電源４による給電によって帯電部材３に流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電部材３による被帯電体１への帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときに前記電流計測器５にて計測される放電を伴う帯電電流変化から放電電荷量を取得する放電電荷量取得部７と、この放電電荷量取得部７にて取得した放電電荷量を累積する放電電荷量累積部１１と、この放電電荷量累積部１１にて累積された放電電荷量が予め決められた値を超えた場合に前記帯電部材３の特性が劣化に伴い変化したものと判断する判断部１２とを備えている。
【００１２】
このような技術的手段において、帯電部材３は、被帯電体１に接触配置される態様に限られるものではなく、被帯電体１に対して近接配置される態様も含む。ここでいう‘近接’とは、帯電部材３が被帯電体１とは非接触であるが、被帯電体１に対して放電によって帯電可能な距離に配置されていることを意味する。そして、帯電部材３としては、その形状は特に限定されないが、被帯電体１との安定した帯電を可能にする観点からすれば回転体の態様が好ましい。また、交流バイアスの供給方式としては定電流方式であってもよいし、定電圧方式であってもよいが、環境変化等の影響を軽減する観点からすれば、定電流方式が好ましい。
また、放電電荷量取得部７としては、放電電荷量を取得するものであれば適宜選定して差し支えないが、その代表的態様としては、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部８と、この帯電電流変化抽出部８にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部９と、前記帯電電流変化抽出部８にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部９にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部１０とを備えた態様が挙げられる。
ここで、対比電流変化抽出部９は、帯電電流変化から放電による電流成分（放電電流成分）を取り出すためのものであればよく、帯電電流変化と直接的に対比する電流変化を抽出するようにしてもよいし、間接的に対比する電流変化を抽出するものであってもよい。
そして、放電電荷量算出部１０は帯電バイアスが印加されたときの帯電電流変化に含まれる放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出できればその方式は特に限定されず、対比電流変化抽出部９によって抽出された対比電流変化を帯電電流変化と直接対比して放電電流成分を割り出すようにしてもよいし、対比電流変化に対し何らかの処理を行った後に、帯電電流変化と対比するようにしても差し支えなく、要は、少なくとも帯電条件での帯電電流変化からこの帯電電流変化に含まれる放電電流成分を割り出すようにできればよく、公知の方式を利用するようにしても差し支えない。
更に、本実施の形態では、判断部１２は、帯電部材３の特性が劣化に伴い変化したものと判断するものを広く含むが、代表的には、帯電部材３の寿命時期又は寿命に至る寿命直前時期を判断するものが挙げられる。
【００１３】
次に、帯電部材３の劣化に伴う変化判断の一例として寿命判断に対する放電電荷量の累積作用について説明する。
このような帯電部材３を用いて被帯電体１を帯電する場合、帯電部材３が被帯電体１との間で放電を生じることによって被帯電体１への良好な帯電作用がなされるようになるが、このような放電によって帯電部材３の劣化も促進されるようになる。例えば、帯電部材３としてゴム材料を用いた場合、ゴム材料の老化防止剤や可塑剤等の添加剤が放電によってブリードアウトされ易くなり、結果的に帯電部材３自体の抵抗値の変動やゴム弾性等の変化が生じ、良好な帯電条件を安定して維持することができなくなる。また、このような現象は、ゴム材料のみならず、例えばフィルム材料を用いた帯電部材３にあっても同様に発生し、放電によって例えば架橋反応が促進されて抵抗値が変動したり、フィルム材料自体の劣化が生じるようになる。そのため、このような帯電部材３を用いる場合に安定した帯電条件を長期に亘って維持するには、帯電部材３の使用可能限度を的確に判断し、必要な場合は新たな帯電部材３に交換することが望まれる。
【００１４】
このような帯電部材３の使用可能限度を的確に判断するには、帯電時の帯電部材３を流れる電流量の変化や、帯電時間の累積などを用いて行うことも想定されるが、前者では使用可能限度前後での電流量の変化は非常に少ないため使用可能限度を判断し難く、一方、後者では単なる帯電時間の累積を行っても帯電条件が環境条件等にも左右されることを考えると、使用可能限度を的確に判断する要因とはなり難い。
それ故、本件発明者は、帯電部材３の劣化が放電によるものが主因であることに着眼し、帯電時の放電電荷量を算出し、この算出された放電電荷量を累積し、累積された累積電荷量によって帯電部材３の使用可能限度を的確に把握することが可能であるとの知見を得た。
【００１５】
このような放電電荷量を適正に求める観点から、対比電流変化抽出部９は、帯電条件と異なる条件として決められた対比バイアスが印加されたときの放電を伴わない対比電流変化を抽出するものであり、放電電荷量算出部１０は、対比電流変化抽出部９にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部８にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部１０ａを備え、この補正部１０ａで補正された補正電流変化と帯電電流変化抽出部８にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電荷量を算出することが好ましい。
このとき、補正部１０ａとしては、帯電電流変化抽出部８にて抽出された帯電電流変化と対比電流変化抽出部９にて抽出された対比電流変化とを互いに比較して対比電流変化の振幅を帯電電流変化の振幅に合わせた補正電流波形を求めるようにしてもよいし、例えば対比電流変化に予め決めた倍率を乗じて補正電流変化を求めるようにしても差し支えない。また、対比電流変化は、放電を伴わない条件での電流変化が抽出されるものであればよく、対比電流変化を抽出する際の電源４から帯電部材３に印加されるバイアスの大きさは特に限られない。また、放電を伴わないとは、例えば被帯電体１と帯電部材３とのニップ域の上流側及び下流側で放電を生じないようなバイアス設定になっていることを意味する。
【００１６】
そして、このような放電電荷量による帯電部材３の寿命をより精度よく判断する観点から、帯電電流変化抽出部８は、帯電部材３に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体１の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出し、一方、対比電流変化抽出部９は、傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出することが好ましい。
本態様において、傾き変化点は、予め設定しておいた目標傾きに対して現在の傾きが大きいか小さいかを判定し、大きい場合には交流電流Ｉａｃを大きくする一方、小さい場合には交流電流Ｉａｃを小さくし、目標傾きに収束させることで求めることができる。
【００１７】
ここで、被帯電体１の表面電位特性としては、図２に示すように、交流バイアスを増加させていくと、表面電位の傾きが急峻傾向から略飽和する弛緩傾向に変化する傾き変化点が現れる。このような表面電位特性を基に、帯電交流バイアスとしては傾き変化点を超える例えばα領域内の交流バイアスを用いる一方、対比交流バイアスとしては傾き変化点以下の例えばβ領域内の交流バイアスが用いられる。
このような表面電位特性によれば、傾き変化点を超える領域では交流バイアスによる放電が生じるが、傾き変化点以下の交流バイアスでは放電が抑えられることから、このように交流バイアスを選択することで、帯電条件下での帯電電流変化には少なからず放電が含まれる一方、対比電流変化抽出時の対比電流変化には放電の影響を排除することが可能になる。
特に、β領域内の交流バイアス設定にして、かつ、帯電直流バイアスを印加しないことで、放電の影響を有効に排除することが可能である。
【００１８】
また、「対比交流バイアス」とは、表面電位特性での傾き変化点が環境変化等の影響により多少の変動があることを考慮し、このような環境条件を踏まえても常に傾き変化点以下となるように予め決められた交流バイアスの大きさを意味し、好適には、変動を考慮した場合の傾き変化点の最小値に対応する交流バイアスとする方がよい。このように対比交流バイアスとして傾き変化点に対応する交流バイアスを選択することで、被帯電体１との間の放電の影響が抑えられると共に、環境変化や経時変化によって帯電部材３や被帯電体１の表面状態等に変化があっても、それらの影響が極力排除され、帯電時により近い状態での電流変化が得られるようになる。
【００１９】
更に、放電電荷量をより適正なものとして求める観点から、放電電荷量算出部１０は、帯電電流変化と補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を演算することが好ましい。これによれば、給電される交流バイアス自体に波形歪があっても、その波形に応じた補正電流変化を直接求めることができ、より適正な放電電荷量が算出されるようになる。
【００２０】
そして、放電電荷量をより適正範囲に保ち帯電条件の安定化を図ると共に帯電部材３の寿命を延ばす観点から、帯電制御装置６は、放電電荷量算出部１０にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスを調整するバイアス調整部１３を更に備えることが好ましい。このように、放電電荷量算出部１０にて算出された放電電荷量が予め決められた適正範囲内に収まるように帯電条件下の帯電交流バイアスを調整することで、より帯電条件が安定化すると共に不要な放電の発生も抑えられるようになり、帯電部材３での寿命も長くなる方向に至る。このとき、放電電荷量が適正範囲を下回る場合は例えば帯電交流バイアスを大きくし、上回る場合は帯電交流バイアスを小さくするようにすればよい。
【００２１】
そして、帯電部材３の寿命判断に用いられる累積電荷量を容易に求める観点から、放電電荷量累積部１１は、予め決められた定期又は不定期毎に放電電荷量算出部１０にて算出された単位時間当たりの放電電荷量を取り込み、この単位時間当たりの放電電荷量と放電時間（帯電時間）との積により累積電荷量を算出することが好ましい。このとき、不定期毎の代表的態様としては、例えば操作者が適度に行う時期や、環境センサによって環境が変化したと判断される時期が挙げられ、適宜選定するようにすればよい。
また、このような帯電装置２を画像形成装置に用いることも可能で、この場合、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体１と、この像保持体１に対向配置される帯電装置２とを備え、帯電装置として上述の帯電装置２を備えるようにすればよい。
【００２２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態
図３は、上述の帯電装置の代表モデルが適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す。同図において、画像形成装置は、像保持体としての回転可能な感光体２０の周りに、感光体２０上にトナー像を形成するための各種デバイスが配置された構成のものとなっている。感光体２０の周りには、感光体２０表面が略均一電位になるように帯電する帯電部材としての帯電ロール３１を有する帯電装置３０、帯電された感光体２０に潜像を形成するために感光体２０を所定のパターンで露光する露光装置２２、露光装置２２によって形成された感光体２０上の静電潜像を少なくともトナーが含まれる現像剤にて可視像化する現像装置２３、現像装置２３によって現像されて感光体２０上に形成されたトナー像を例えば搬送された記録材２６に転写させるための転写装置２４が設けられている。
【００２３】
更に、この転写装置２４より記録材２６の搬送方向下流側の感光体２０に対向して転写後の感光体２０上の残留トナーを清掃する清掃装置２５が設けられている。そして、転写装置２４より記録材２６の搬送方向下流側には定着装置２７が設けられ、この定着装置２７はトナー像が転写された記録材２６のトナーを定着するものであり、例えば加熱ロールと加圧ロールとの間にて十分な加熱及び圧力が加えられ、定着がなされるようになっている。尚、符号２３ａは現像装置２３内にて感光体２０に対向するように設けられた現像ロールである。
【００２４】
このような画像形成装置において、感光体２０はドラム形状であってもよいし、ベルト形状であってもよいが、本例ではドラム形状のものを採用している。そのため、感光体２０は、例えばアルミニウム合金製のシャフト表面に有機感光層（ＯＰＣ層）が形成されたものを使用している。ＯＰＣ層としてはシャフト表面に帯電によって発生するカウンター電荷の注入を阻止するための下引き層を形成し、この下引き層上に光電変換によって電荷を発生する電荷発生層、更に、電荷発生層の上に電荷発生層で発生した電荷を輸送し、表面帯電された電荷を中和する電荷輸送層の三層構成のもので、適宜、その表面にトナー付着を抑え、耐摩耗性を向上させる保護層を形成するようにしてもよい。尚、感光層としてここでは有機感光層（ＯＰＣ層）を用いるようにしたが、これに限られず、無機感光層であっても差し支えない。
【００２５】
帯電装置３０は、感光体２０に接触して感光体２０との間で放電することで感光体２０を帯電する帯電ロール３１と、この帯電ロール３１に直流バイアス（ＤＣバイアス）及び交流バイアス（ＡＣバイアス）が印加可能な電源３２と、電源３２から帯電ロール３１に流れる電流変化を計測する電流計測器３３と、電源３２からのバイアスを制御する帯電制御装置４０とで構成されている。帯電ロール３１は、例えばステンレス鋼製のシャフトに弾性を有する導電性ゴム材料が巻かれたもので構成されている。導電性ゴム材料としては、エピクロルヒドリン、イソプレン、クロロプレン等のゴム材料にカーボンブラックやイオン導電剤等の導電化剤を加え、必要に応じて、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、充填材等を混ぜたものが用いられる。更に、帯電ロール３１の表面には、トナーの付着を抑え、感光体２０との相互の耐摩耗性を向上させるために、例えばフッ素系あるいはシリコーン系の樹脂層が適宜形成される。尚、帯電装置３０に用いられる帯電部材としては、帯電ロール３１に限られず、例えばフィルム状の帯電ベルトを用いるようにしても差し支えない。このような帯電ベルトとしては、例えばＰＶｄＦにカーボンブラック等の導電化剤を分散させたものを用いるようにすればよい。
【００２６】
露光装置２２は、帯電装置３０によって帯電された感光体２０表面に静電潜像を形成できるものであればよく、ＬＥＤアレーを用いて露光するものであってもよいし、例えば半導体レーザからのレーザ光を走査する方式を採用するようにしてもよい。また、現像装置２３は、感光体２０上の静電潜像をトナーにて現像できるものであればよく、現像剤としてトナーのみの一成分方式のものであってもよいし、トナー及びキャリアを含む二成分方式のものであってもよい。更に、転写装置２４は、例えばステンレス鋼製のシャフトに導電性シリコーンゴムが巻かれた転写ロールが用いられるが、これに限られず、例えば転写ロールを用いずに、コロトロン等のコロナ放電を利用する方式を採用するようにしてもよい。更にまた、定着装置２７としては加熱及び加圧を加える方式のものを示したが、記録材２６に単に加熱を加える例えばフラッシュ定着を利用するようにしても差し支えない。
【００２７】
次に本実施の形態の特徴点である帯電制御装置４０について説明する。本実施の形態の帯電制御装置４０は、図４に示すように、電流計測器３３によって計測される電流変化である交流電流波形の中から、帯電条件下の帯電ＤＣバイアス及び帯電ＡＣバイアスが重畳された帯電バイアスが印加されたときに抽出される帯電電流変化である帯電電流波形（以降合成電流波形ＣＷと称す）と、非帯電ＡＣバイアスのみが印加されたときに抽出される非帯電電流変化（対比電流変化に相当する）である非帯電電流波形（以降特定電流波形ＳＷ称す）と、帯電ＤＣバイアス及び非帯電ＡＣバイアスが印加されたときに抽出される直流帯電電流変化である直流帯電電流波形とを記憶する波形記憶部４１と、合成電流波形ＣＷと特定電流波形ＳＷとを基に帯電条件下の放電電流成分を割り出し、この放電電流成分から放電電荷量Ｑを算出する放電電荷量算出部４２と、特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形とを基に帯電ＤＣバイアスによる放電電流成分を割り出し、この帯電ＤＣバイアスによる放電電流成分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する直流放電電荷量算出部４４と、放電電荷量算出部４２にて演算された放電電荷量Ｑ及び直流放電電荷量算出部４４にて演算された帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを累積して記憶する累積記憶部４５と、この累積記憶部４５にて累積された累積電荷量（ΣＱ）が予め決められた基準値（ΣＱmax）を超えたときに帯電ロール３１の寿命と判断する寿命判断部４６と、寿命判断部４６にて帯電ロール３１が寿命と判断されたときに帯電ロール３１の交換を促すように報知する報知部４７と、放電電荷量算出部４２にて算出された放電電荷量Ｑに基づいて帯電条件下での帯電ＡＣバイアスを調整する一方、直流放電電荷量算出部４４にて算出された帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣに基づいて帯電条件下での帯電ＤＣバイアスを調整するバイアス調整部４８とで構成されている。また、放電電荷量算出部４２は、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷの振幅が合成電流波形ＣＷの振幅に揃うように特定電流波形ＳＷを拡大補正し、補正済みの補正電流波形（以降参照電流波形ＲＷと称す）を求める補正部４３を有し、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分から放電電荷量Ｑを算出するようになっている。
【００２８】
このような帯電制御装置４０を用いて行う帯電制御の代表的フローは図５のようになっている。
プリント指示によるプリントジョブが開始されると、先ず、帯電時の帯電ＤＣバイアスを印加した状態でＡＣバイアスを変化させたときの感光体２０での表面電位特性に基づき、その傾き変化点でのＡＣバイアスによって予め決められたＡＣバイアスである非帯電ＡＣバイアス（特定ＡＣバイアスと称す）のみを帯電ロール３１と感光体２０との間に印加する（Ｓ０１）。
【００２９】
そして、このような特定ＡＣバイアスのみを印加した状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ０２）。このとき、取得された電流波形が特定電流波形ＳＷとなる。このような波形記憶は、電流計測器３３から得られる電流変化に対し、例えばＡ／Ｄ変換器を用いて所定の時間間隔でデジタル化して、そのデジタル値を順次記憶するようにすればよく、電流計測器３３又は波形記憶部４１のいずれかにこのような機能を持たせるようにすればよい。
【００３０】
次に、ＡＣバイアスを帯電ＡＣバイアスに変更させ（Ｓ０３）、ＤＣバイアスを徐徐に帯電ＤＣバイアスに上昇させ（Ｓ０４）、帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとが印加された状態にて電流計測器３３で計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ０５）。このとき、取得された電流波形が合成電流波形ＣＷとなる。そして、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷ及び合成電流波形ＣＷから、特定電流波形ＳＷの振幅が合成電流波形ＣＷの振幅に揃うように特定電流波形ＳＷを拡大した参照電流波形ＲＷを補正部４３にて求める（Ｓ０６）。次に、放電電荷量算出部４２にて、合成電流波形ＣＷから参照電流波形ＲＷを除いて帯電時の放電電荷量Ｑを算出する（Ｓ０７）。このとき、放電電荷量Ｑとしては、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分の絶対値を一周期に亘り平均したものとして算出する。
【００３１】
次に、算出された放電電荷量Ｑを累積記憶部４５に記憶させ、ここで、算出された放電電荷量Ｑを順次累積していく（Ｓ０８）。この累積記憶部４５で累積電荷量（ΣＱ）が予め決められた基準値（ΣＱmax）を超えるか否かの判断が寿命判断部４６でなされる（Ｓ０９）。ここで、累積電荷量（ΣＱ）が基準値（ΣＱmax）を超えていると判断されると、報知部４７では帯電ロール３１が寿命であり交換が必要であることをユーザーに知らせるように例えば画像形成装置の操作画面にその旨を表示する（Ｓ１０）。このとき、寿命判断部４６では、帯電ロール３１が寿命になったことにより、画像形成装置での帯電処理を行わないようにしてもよいが、本例では、画像形成を優先させるべく、報知部４７では単に表示を行う処理をするようにしている。
【００３２】
基準値（ΣＱmax）としては、帯電ロール３１の使用可能限度を例えば実験等にて求め、使用可能限度の限界値をその値としてもよいが、画像形成装置でプリント作業を行うことを考えると、限界値より手前の段階を規定し、この基準値に達した後、ある程度のプリントが可能であるものとする方が好適である。そのため、基準値としては、一つに限られず、複数の基準値を設けるようにしてもよく、例えば第一の基準値では交換を要するまでの時間余裕を長く持たせ、第二の基準値では時間余裕を持たせずに、交換を促すようにしてもよい。このような基準値としては画像形成装置の使用適正に合わせた方式を適宜選択するようにすればよい。
【００３３】
そして、ステップＳ０９で基準値（ΣＱmax）を超えないと判断されると、プリントジョブでのプリントが終了したかどうかを判断する（Ｓ１１）。尚、本例ではステップＳ１０にて帯電ロール３１の交換を表示した場合にも、このステップに導かれるようになっている。
ここで、プリントジョブによるプリントが終了していれば、フローを終了するが、プリントが残っていれば、ステップＳ０７で算出された放電電荷量Ｑが予め決められた適正範囲内にあるか否かの判断がなされ（Ｓ１２）、適正範囲内であれば、次のプリントを行い（Ｓ１３）、ステップＳ０７で算出された放電電荷量Ｑを累積するようにする（Ｓ０８）。その後プリント終了までこれを繰り返す。
【００３４】
また、ステップＳ１２で、放電電荷量Ｑが適正範囲外であると判断されると、放電電荷量Ｑが適正範囲より大きいか否かが判別され（Ｓ１４）、大きい場合は帯電ＡＣバイアスを小さくし（Ｓ１５）、小さい場合は帯電ＡＣバイアスを大きくする（Ｓ１６）。また、このように帯電ＡＣバイアスを変更した場合は、ＡＣバイアス調整を繰り返し行うようになる（Ｓ０５に戻る）。尚、ステップＳ１０で帯電ロール３１の交換が表示された後、帯電ロール３１の交換を行う場合には、プリントジョブの途中でプリントジョブを中断して行うようにしてもよいし、プリントジョブ終了まではそのまま継続し、プリントジョブ終了後に交換を行うようにしてもよく、また、交換によって累積電荷量（ΣＱ）は初期化される。
【００３５】
ここで、本実施の形態における放電電荷量Ｑの算出方式の特徴点について詳細に説明する。今、交流バイアスとして正弦波のバイアスが帯電ロール３１に印加されるものとすると、各種電流波形は例えば図６に示すようになる。合成電流波形ＣＷとしては、（ａ）に示すように放電の影響（図中Ａで示す放電電流成分）を含んだ波形が得られる。このような合成電流波形ＣＷは放電に寄与しない無効電流分と放電による放電電流成分とが合成された波形であり、この合成電流波形ＣＷから放電電流成分（放電による電流増加分）のみを抽出しようとすると、合成電流波形ＣＷと振幅が同等で且つ放電電流成分を含まない電流波形を求め、合成電流波形ＣＷから除くようにすればよい。つまり、（ｂ）に示す参照電流波形ＲＷを求め、これを（ａ）の合成電流波形ＣＷから差し引けばよい。その結果、（ｃ）に示すような放電電流波形が得られ、これを積分したものが放電電荷量Ｑとなる。また、参照電流波形ＲＷを求めるには、放電電流成分を含まない特定電流波形ＳＷを拡大するようにすればよい。尚、交流バイアスが正弦波波形の場合には、特定電流波形ＳＷを求めずに、単に正弦波波形を拡大して参照電流波形ＲＷとすることも可能である。
【００３６】
しかしながら、例えばクロックパルスから交流波形を得るような場合には、交流バイアスの波形自体が正弦波波形とは異なり、各種の歪成分を持ったものとして給電される。図７（ａ）は各種の歪成分を持った交流バイアスを使用したときの合成電流波形ＣＷの一例を示すもので、点線で示す正弦波波形とは大きく異なった波形となっている。つまり、放電に寄与する成分と波形歪が加わった部分（図中Ａ＋Ｂで示す領域）や、波形歪の部分（図中Ｂで示す領域）が一緒になって現れ、仮に、この合成電流波形ＣＷと正弦波波形との差分を取っても放電電流成分以外の波形歪分が含まれるため、精度のよい放電電流成分を取り出すことができない。
したがって、このような合成電流波形ＣＷから放電に寄与しない無効電流分を除けば、放電に寄与する放電電流成分が得られるようになるが、このような無効電流分としては波形歪を含み且つ放電電流成分を含まない電流波形が必要になる。そのため、参照電流波形ＲＷとして（ｂ）に示すような波形を用いることで、（ｃ）に示す放電電流波形が得られるようになる。
本実施の形態では、（ｂ）に示す特定電流波形ＳＷを得た後に、この特定電流波形ＳＷを拡大することで参照電流波形ＲＷを得るようにしていることから、波形歪が十分反映された参照電流波形ＲＷを得ることができ、合成電流波形ＣＷから参照電流波形ＲＷを除くことで容易に所望の放電電流波形が得られる。そのため、精度のよい放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
【００３７】
このように、本実施の形態では帯電条件下の放電電荷量Ｑをより精度よく算出して、算出された放電電荷量Ｑを累積し、累積した累積電荷量（ΣＱ）が基準値（ΣＱmax）を超えると帯電ロール３１の寿命と判断することで、帯電ロール３１の交換が促されるようになる。そのため、好適な帯電条件が維持されなくなるような事態の発生は帯電ロール３１を交換することで事前に抑えられ、より安定した帯電条件の維持がなされるようになる。
【００３８】
更に、本実施の形態では放電電荷量Ｑの大きさによる帯電ＡＣバイアスの調整を行うようにすることで、帯電ロール３１と感光体２０との間に生じる放電が安定し、感光体２０の表面電位（帯電電位）も安定化するようになる。そのため、帯電ロール３１の放電による劣化を遅くすることも可能になり、帯電ロール３１自体の交換時期も遅くなる方向に向かう。尚、ここでは、参照電流波形ＲＷを作成するために特定電流波形ＳＷと合成電流波形ＣＷとを比較して振幅を揃えるようにしたが、例えば予め決められた補正係数を持ち、特定電流波形ＳＷに対してこの補正係数を乗ずるようにして参照電流波形ＲＷを求めるようにしてもよい。
【００３９】
次に、具体的に放電電荷量Ｑの累積を行う場合の各動作について図８を下に説明する。
図８は、画像形成装置において、プリント指示を受け、メインモータが駆動されて感光体２０が所望の回転速度に達した後、帯電ロール３１（図中ＢＣＲと略）に印加されるＤＣバイアスとＡＣバイアスの設定値の時間的変化の一例を模式的に表したものである。
先ず、ＡＣバイアスを立ち上げるが、このとき、ＡＣバイアスとしては感光体２０の表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスに設定する。この特定ＡＣバイアスとしては、表面電位特性による傾き変化点の環境変化や経時変化による変動要因を考慮した最小の傾き変化点に対応するＡＣバイアスが好適であり、本実施の形態では、実験等によってこの値を求めて採用している。尚、特定ＡＣバイアスとして傾き変化点より小さいＡＣバイアスを用いるようにしても差し支えないが、小さくなり過ぎると、帯電ロール３１や感光体２０の表面性等の影響を受け易くなり、帯電時の条件から大きく乖離することが想定される。そのため、より帯電時の条件に近づけるように大きなＡＣバイアスに設定されている。
【００４０】
ここで、感光体２０の表面電位特性について説明する。図９は感光体２０の表面電位特性を示したもので、帯電ロール３１に帯電ＤＣバイアスとしてＶＨを印加した状態でＡＣバイアスを変化させると、ＡＣバイアスが増加するにつれて表面電位がある勾配で直線的に上昇（急峻傾向）しながら、傾き変化点（表面電位が略ＶＨのところ）を挟んで略飽和する（弛緩傾向）ような変化を示す。
しかし、例えば環境条件が変化することでこの表面電位特性の傾き変化点は少し変位し、通常、高温高湿条件での傾き変化点は低温低湿条件のときよりも小さい方向に移動する。また、傾き変化点は経時によっても若干変位することから、これらの要因を踏まえた特定ＡＣバイアスを選択することが好適である。
【００４１】
また、このような表面電位特性にあって、傾き変化点以下のＡＣバイアスでは印加されたＡＣバイアスによる放電の発生はほぼゼロ（傾き変化点以下のＡＣバイアスで、帯電直流バイアスが０のとき放電の発生はゼロ）となり、一方、傾き変化点を超えるＡＣバイアスでは放電を生じるようになる。そして、帯電ＡＣバイアスとしては、傾き変化点を少し超えた領域が選択され、安定した放電によって実際の帯電が行われるようになる。これは、傾き変化点以下のＡＣバイアスでは帯電が不十分で帯電むらが発生し易く、一方、傾き変化点を超えた直後では放電が場所によって異なり、均一放電がなされない結果、画像に白点などの不具合が発生するようになる。そのため、傾き変化点を少し超えたところのＡＣバイアスが帯電ＡＣバイアスとして使用される。更に、ＡＣバイアスを大きくし過ぎると、異常放電は発生しなくなるものの、感光体２０の劣化等を生じるようになるため、帯電ＡＣバイアスはある程度の範囲内に設定される。
【００４２】
このような表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスを印加した後、図８に示すように、例えば５０〜１５０ｍｓの期間中に特定電流波形ＳＷを取得する。この期間は、プリント生産性の観点からは短いことが好ましいが、電流波形を取得する際に精度を落とさない程度の最短時間が理想的である。
この特定ＡＣバイアスが印加されるときには、ＤＣバイアスは印加されず、また、特定ＡＣバイアスが傾き変化点以下のＡＣバイアスであるため、帯電ロール３１と感光体２０との接触部位（帯電ニップ域）の上流側と下流側では放電の発生がなく、得られる特定電流波形ＳＷとしては波形歪を含み且つ放電電流成分を含まないものとなる。
【００４３】
そして、特定電流波形ＳＷを取得した後、ＡＣバイアスを画像形成時（帯電時）の条件である帯電ＡＣバイアスに設定し直す。このとき、ＤＣバイアスも画像形成時の条件である帯電ＤＣバイアスに設定するが、ＤＣバイアスは例えば階段状に徐徐に上げる。これは、感光体２０の表面電位に対して現像装置２３の現像ロール２３ａからの現像電位が作用するタイミングのずれがあると、現像ロール２３ａ上のトナーが感光体２０に飛散したり、例えば現像剤として二成分現像剤を用いる場合にキャリアの飛散を生じる虞があり、これを防ぐためになされている。尚、詳細については後述する。
【００４４】
このようにして上昇させたＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスに達すると、実際の帯電時の合成電流波形ＣＷを取得する。このときの合成電流波形ＣＷは、ＡＣ放電電流成分やＤＣ放電電流成分が放電に寄与しない電流分（無効電流分）に合わさった合成波形となっているため、ここから、放電に寄与しない電流分（無効電流分）を取り除くことで放電電荷量Ｑを算出する。
ここで、放電に寄与しない無効電流分の電流波形は、特定電流波形ＳＷと相似形であることから、特定電流波形ＳＷの振幅を合成電流波形ＣＷに揃えた参照電流波形ＲＷを作成する。そして、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分を一周期に亘って積分することで放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
【００４５】
本実施の形態では、このようにして算出された放電電荷量Ｑをプリント毎に累積し、累積電荷量（ΣＱ）が基準値（ΣＱmax）を超えたときに帯電ロール３１の寿命と判断する。このとき、算出された放電電荷量Ｑを一枚のプリントでの放電電荷量Ｑとし、この放電電荷量Ｑをプリントジョブ毎のプリント枚数で集積したり、単位時間当たりの放電電荷量Ｑ／ｓを求め、この単位時間当たりの放電電荷量Ｑ／ｓをプリント時の帯電時間で集積することで、当該プリントジョブにおける累積電荷量（ΣＱ）としている。尚、ここでは、放電電荷量Ｑが適正範囲内にあるものとして扱っているが、放電電荷量Ｑが適正範囲外であれば、図５のフローに従って、ＡＣバイアス調整がなされる。
【００４６】
本実施の形態では、累積電荷量（ΣＱ）の基準値（ΣＱmax）として、例えば３０Ｃが決められており、これを超えると帯電ロール３１の寿命と判断している。このような基準値としては、機種毎に実験等によって好適な値が選定される。
【００４７】
また、本実施の形態でＡＣバイアス調整を行う場合は、算出された放電電荷量Ｑに対して、適正範囲として例えば４０〜５０μＣ／ｓ（単位時間当たりの放電電荷量）の範囲を決め、これを上回っていれば、適正範囲内に収まるように帯電ＡＣバイアスを低く設定して過剰な放電ストレスを抑制したり、一方、下回っていれば帯電ＡＣバイアスを高く設定して画像欠陥を防止するようにすることも可能になる。尚、放電電荷量Ｑの適正範囲としては機種毎に実験等によって事前に好適な適正範囲を求めておくようにすればよい。
そして、このようなＡＣバイアス調整は、各プリント毎に行うようにしても差し支えないが、放電状態の変化が環境条件や経時条件によって変化することを考慮すると、例えばプリントジョブの開始時や、一日の最初のプリント時等にＡＣバイアス調整を行うようにすれば以降のプリント効率の向上にも繋がるようになる。尚、一つのプリントジョブ中にＡＣバイアス調整を行った場合にはその条件での放電電荷量Ｑが新たに算出され、新たに算出された放電電荷量Ｑが累積されることは言うまでもない。
【００４８】
次に、ＤＣバイアスを段階的に上昇させる理由について説明する。
図１０は、感光体表面電位と現像電位との関係の一例を模式的に表したもので、（ａ）は理想的な電位状態を示している。今、感光体表面電位と現像電位との差が１２０Ｖの場合を理想とし、この場合、感光体に対して現像装置からの影響がなく、帯電前の感光体表面電位を−２５０Ｖ、現像前の現像電位を−１３０Ｖとする。帯電ＡＣバイアス及び帯電ＤＣバイアスによって帯電された感光体表面電位が−７２０Ｖになると、現像電位も−６００Ｖとなることで現像装置での現像剤の飛散は考慮する必要がない。
【００４９】
しかしながら、レイアウト等によって時間的なずれが生じ、（ｂ）のように現像電位が遅れると、感光体と現像装置との間に６００Ｖの電位差が生じ、例えば現像剤中のキャリアが感光体側に飛散するようになる（ここでは二成分現像剤を用いる場合に負極性トナーを用いるものとして示している）。一方、（ｃ）のように現像電位が早まると、感光体と現像装置との間に−３５０Ｖの電位差が生じ、結果的に現像装置側のトナー（負帯電トナー）が感光体側に飛散するようになる。
【００５０】
本実施の形態では、このようなずれ時間を考慮してＤＣバイアスを段階的に上昇させると共に、現像電位も段階的に上昇させるようにしている。
図１１は感光体表面電位と現像電位との関係を示すもので、（ａ）は現像電位が遅れている状態、（ｂ）は現像電位が早まっている状態となっている。つまり、現像電位が遅れても感光体と現像装置との間には２４０Ｖの電位差で保たれ、一方、現像電位が早まっても感光体と現像装置との間には１０Ｖの電位差が確保されるようになる。通常、電位差が１２０±１２０Ｖ程度で短時間であれば、現像剤（トナー／キャリア）の飛散は発生しないことから、本実施の形態では、現像電位が遅れても早まっても、現像剤のトナーやキャリアが感光体側へ飛散することを考慮する必要はなくなる。
【００５１】
本実施の形態におけるＡＣバイアスとしては、定電流制御を行うように電流値を考慮してもよいし、定電圧制御を行うように電圧値を考慮するようにしてもよい。つまり、特定電流波形ＳＷを得るために、特定ＡＣバイアスとして予め決められた電流値（定電流制御時の電流値）を選定し、これによって特定電流波形ＳＷを取得し、帯電ＡＣバイアスを変更する際には電流値（定電流制御時の電流値）を変更するようにすればよい。このように定電流制御を行うことで、帯電ロール３１等の部材の経時変化に対しても良好な帯電性能の維持が容易になされるようになる。また、特定ＡＣバイアスとして予め決められた電圧値（定電圧制御時の電圧値）を選定し、これによって特定電流波形ＳＷを取得し、帯電ＡＣバイアスを変更する際には電圧値（定電圧制御時の電圧値）を変更するようにすることもできる。
【００５２】
特に、本実施の形態では、参照電流波形ＲＷを作成する際、実際の帯電経路に流れる電流波形を基にして作成するようにしていることから、電源３２として安価な構成のものを用いる場合にも実際の放電電荷量Ｑを選択的に算出することができるようになり、その分、帯電ロール３１の寿命判断に際してもより適正な判断がなされるようになる。
また、ＡＣバイアス調整を行う場合にも、適切な放電電荷量Ｑの算出によって帯電ＡＣバイアスの適切な変更がなされ、安定した帯電条件が維持されるようになる。そのため、帯電時の不要な放電が低減するようにもなり、帯電ロール３１や感光体２０の長寿命化にも繋がるようになる。
【００５３】
また、本実施の形態では帯電ＤＣバイアスを調整するＤＣバイアス調整も行うことができるようになっている。そのため、本実施の形態では、図４に示すように、波形記憶部４１にて、電流計測器３３を用いてＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスであり且つＡＣバイアスが特定ＡＣバイアスであるときの放電を伴う直流帯電電流波形を記憶することがなされ、直流放電電荷量算出部４４では、波形記憶部４１に既に記憶された特定電流波形ＳＷと新たに記憶した直流帯電電流波形との差分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出するようになっている。そのため、バイアス調整部４８では、帯電ＡＣバイアスの調整に加え、帯電ＤＣバイアスの調整も行うようになっている。
【００５４】
そこで、帯電ＤＣバイアスを適正化するためのＤＣバイアス調整について説明する。図１２はＤＣバイアス調整に関するフローを示すものであり、このＤＣバイアス調整は、ＡＣバイアス調整と異なり、画像形成と関係ない時期に行うようになっている。
ＤＣバイアス調整のために、先ず、特定ＡＣバイアスを帯電ロール３１と感光体２０との間に印加する（Ｓ２１）。そして、このような特定ＡＣバイアスのみを印加した状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ２２）。このとき、取得された電流波形が特定電流波形ＳＷとなる。
【００５５】
そして、ＤＣバイアスを帯電ＤＣバイアスに設定した（Ｓ２３）後、特定ＡＣバイアス及び帯電ＤＣバイアスが重畳された状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ２４）。このとき、取得された電流波形が直流帯電電流波形（合成電流波形ＣＷとは異なる）となる。
次に、直流放電電荷量算出部４４にて、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形との差分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する（Ｓ２５）。このとき、放電電荷量ＱＤＣとしては、特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形との差分の絶対値を一周期に亘り平均したものとして算出する。つまり、ここでは、放電電荷量算出部４２内の補正部４３は使わずに放電電荷量ＱＤＣを算出するようになる。
【００５６】
そして、バイアス調整部４８では、この算出された放電電荷量ＱＤＣが予め決められた適正範囲内（ここでは例えば２０〜３０μＣ／ｓ）にあるか否かを判断し（Ｓ２６）、適正範囲内であれば帯電ＤＣバイアスはそのまま（Ｓ２７）として終了する。一方、適正範囲外と判断した場合、放電電荷量ＱＤＣの具体的な大小（大きいか否か）が判別され（Ｓ２８）、大きい場合は帯電ＤＣバイアスを今までより小さくし（Ｓ２９）、小さい場合は帯電ＤＣバイアスを今までより大きくする（Ｓ３０）。また、このように、帯電ＤＣバイアスを変更した場合は、ＤＣバイアス調整を繰り返し行うようになる（Ｓ２４に戻る）。
【００５７】
また、本実施の形態では、ここで求めた帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣも累積記憶部４５にて累積されるようになっている。そして、このようなＤＣバイアス調整を繰り返すことで、帯電ロール３１と感光体２０との間に生じる帯電ＤＣバイアスによる不要な放電をなくすこともできるようになる。尚、このようなＤＣバイアス調整は、画像形成に影響しない範囲の値に調整されることは言うまでもない。
【００５８】
ここで、具体的なＤＣバイアス調整を行う場合の各動作について図１３を下に説明する。先ず、ＡＣバイアスを立ち上げるが、このとき、ＡＣバイアスとしては感光体２０の表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスに設定する。
このような表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスを印加した後、例えば５０〜１５０ｍｓの期間中に特定電流波形ＳＷを取得する。この特定ＡＣバイアスが印加されたときには、ＤＣバイアスは印加されず、また、特定ＡＣバイアスが傾き変化点以下のＡＣバイアスであるため、帯電ロール３１と感光体２０との接触部位（帯電ニップ域）の上流側と下流側では放電の発生がなく、得られる特定電流波形ＳＷとしては放電電流成分を含まないものとなる。
【００５９】
そして、特定電流波形ＳＷを取得した後、ＡＣバイアスはそのままの状態でＤＣバイアスを画像形成時（帯電時）の条件である帯電ＤＣバイアスに設定し直す。このとき、ＤＣバイアスは例えば階段状に徐徐に上げてもよいが、このＤＣバイアス調整が非画像形成時になされることから一挙に上げるようにしてもよい。このようにして上昇させたＤＣバイアスが帯電条件下の帯電ＤＣバイアスに達すると直流帯電電流波形を取得する。このときの直流帯電電流波形は、ＤＣ放電電流成分が放電に寄与しない電流分（無効電流分）に合わさった合成波形となっているため、ここから、放電に寄与しない電流分（無効電流分）を取り除くことで放電電荷量ＱＤＣを算出する。
ここで、放電に寄与しない無効電流分の電流波形は、特定電流波形ＳＷであることから、直流帯電電流波形と特定電流波形ＳＷとの差分を一周期に亘って積分することで放電電荷量ＱＤＣが算出されるようになる。
【００６０】
本実施の形態では、このように直流放電電荷量算出部４４にて算出された放電電荷量ＱＤＣに基づいて帯電ＤＣバイアスの調整を行う態様を示したが、帯電ＤＣバイアスの調整による帯電条件の安定化に与える影響が帯電ＡＣバイアスよりも小さく、また、このような帯電ＤＣバイアスの調整自体が頻繁に行われるものでないことから、帯電ＤＣバイアスの調整を行わないようにしてもよいし、仮に帯電ＤＣバイアスの調整を行った場合であってもこのときの放電電荷量ＱＤＣを累積記憶部４５にて累積しなくても帯電ロール３１の寿命に与える影響は極小さいため特に問題となることはない。
【００６１】
また、図１４（ａ）は、本実施の形態の変形形態としての累積電荷量の判断フローを示すもので、累積電荷量（ΣＱ）の基準値（ΣＱmax）として第一の基準値と第二の基準値を有するものとなっている。まず、累積電荷量（ΣＱ）が第一の基準値を超えるか否かが判断される（Ｓ４１）。累積電荷量が第一の基準値を超えると、帯電ロール３１の交換表示がなされ（Ｓ４２）、続いて累積電荷量が第二の基準値を超えるか否かの判断がなされる（Ｓ４３）。通常、第二の基準値を超えない範囲で帯電ロール３１を交換する初期化処理がなされるが、帯電ロール３１の交換前に第二の基準値を超えると、強制停止処理が行われ、プリント出力がなされないようになる。一方、帯電ロール３１の交換前に、第二の基準値を超えない範囲ではプリントジョブでのプリントが終了したか否かの判断がなされ（Ｓ４４）、終了すればジョブを終了する。
この場合、第二の基準値としてこれを超えると安定した画像の形成が保証されなくなる範囲の値に設定し、第一の基準値としては第二の基準値に至るまでの余裕のあるプリント枚数が確保される程度の値に設定することで、交換表示がなされたら直ちに交換する必要がなく、時間的余裕が十分確保されるようになり、プリント作業に対する支障が緩和されるようになる。
【００６２】
また、図１４（ｂ）は、初期化処理の一例を示すもので、交換表示後に、交換のための起動停止がなされる（Ｓ５１）。この起動停止は、例えばジョブの途中で行ってもよいし、例えば一日の最初の装置起動前の状態であってもよい。更には、プリントジョブの開始前に行うようにしてもよい。尚、起動停止とは、帯電ロール３１の交換に必要な部位の起動が停止していればよい。
その後、実際の帯電ロール３１の交換がなされる（Ｓ５２）。帯電ロール３１の交換が実施されると、交換されたか否かの判断が例えばリセットスイッチ等の操作によってなされ（Ｓ５３）、これまでの累積電荷量（ΣＱ）をゼロにする（Ｓ５４）。これにより、帯電ロール３１交換後の新たな放電電荷量Ｑの累積が開始されるようになる。
【００６３】
また、本実施の形態での放電電荷量Ｑの累積方法は、プリント毎の放電電荷量Ｑが累積されればよく、その方法は特に限られず、各種のものが想定される。
図１５は代表例を示すもので、（ａ）は、プリントジョブの開始時に、特定ＡＣバイアスによる特定電流変化を抽出して特定電流波形ＳＷを取得した後、プリント一枚毎の放電電荷量（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）を夫々算出し、累積するようにした例である。
また、（ｂ）は、プリントジョブの開始時に、特定電流波形ＳＷを取得し、一枚目の単位時間当たりの放電電荷量（Ｑ／ｓ）を求め、これとジョブ中の帯電時間との積を行って累積するようにした例である。更に、この場合、一枚当たりの放電電荷量Ｑを求め、これとプリント枚数との積を行うようにすることも可能である。
更に、（ｃ）は、特定電流波形ＳＷを一枚毎取得し、夫々の放電電荷量Ｑを求める例であるが、通常、このような方法は時間が掛かるため採用されない。
【００６４】
そして、特定電流波形ＳＷの取得を、ジョブ開始時ではなく、例えば一日の最初のジョブ開始時に行うようにしてもよい。（ｄ）はその方法を示すもので、初めのジョブにて特定電流波形ＳＷを取得し、単位時間当たりの放電電荷量（Ｑ／ｓ）を求め、これと一日のジョブでの帯電時間との積を行うようにした例である。
また、（ｅ）は、帯電条件が環境条件に左右されることを踏まえ、一日の最初のジョブ開始時に特定電流波形ＳＷを取得し、単位時間当たりの放電電荷量（Ｑ／ｓ）を求め、以降はこれと帯電時間との積を行いながら、更に、環境変化が生じた際には、環境変化後のジョブ開始時若しくはジョブ中に改めて特定電流波形ＳＷを取得し、単位時間当たりの放電電荷量（Ｑ／ｓ）を求め、以降はこれと帯電時間との積を行うことで、累積するようにした例である。この場合、環境変化を例えば二種に分類することで、例えば低温低湿環境から高温高湿環境に変化して放電電流成分の変化が生じたとしても、より適正な放電電荷量Ｑが求まるようになる。
【００６５】
更に、本実施の形態では、寿命判断部４６（図４参照）にて累積電荷量が基準値を超えるか否かの判断を行うようにしたが、寿命判断部４６が帯電ロール３１の劣化具合を判断するものであるため、単なる帯電ロール３１の寿命判断のみならず、帯電ロール３１の劣化に伴う変化に応じて帯電条件を一部変化させるようにすることも可能である。
このとき、帯電ロール３１が寿命に至る累積電荷量の変化特性と帯電ロール３１の経時変化特性との相関を把握することで、例えば累積電荷量が予め決められた値に至ったときの帯電ロール３１の経時変化特性に合わせた帯電条件にすることもできるようになる。
また、これに限られず、帯電ロール３１の劣化に伴う変化情報を各種適用するようにしても差し支えない。
例えば、帯電ロール３１の経時変化特性に合わせて、帯電ロール３１と感光体２０との軸間距離を変化させて、帯電ロール３１と感光体２０とのニップ状態を最適に保つことが可能になる。
また、累積電荷量と帯電ロール３１の表面汚染特性との相関を把握することで、帯電ロール３１の汚染変化特性に合わせて、帯電ロール３１の清掃シーケンス（清掃部材としてブラシを用いている場合はブラシと帯電ロール３１との接触状態）を変化させ、安定した帯電をより長期にわたって実現することが可能となる。
更に、累積電荷量と帯電ロール３１の温度特性との相関を把握することで、帯電ロール３１の温度変化特性に合わせて、帯電ＡＣバイアス、帯電ＤＣバイアスを変化させ、感光体２０への放電ストレスを最小にすることも可能になる。
【実施例】
【００６６】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態の画像形成装置を用い、高圧電源としてＡＣバイアスをクロックパルスから整形する形で作成したものを用いた場合の各種波形を求めたもので、その一例を図１６に示す。図１６は交流電流（Ｉａｃ）のモニタ値の時間変化を示すもので、具体例としての特定電流波形ＳＷ（図中点線）、参照電流波形ＲＷ（図中実線）、合成電流波形ＣＷ（図中破線）を示している。つまり、特定電流波形ＳＷを拡大したものが参照電流波形ＲＷであり、合成電流波形ＣＷにて参照電流波形ＲＷからのずれが放電に起因する放電電流成分（図中Ａ部分）となる。
【００６７】
ここで、例えば特定電流波形ＳＷに着目すると、波形自体が多くの歪（図中Ｂで示す部分）を有していることが理解される。つまり、ＡＣバイアスを出力するため、特に安価な構成の高圧電源を用いると出力波形自体が正弦波波形からはほど遠い形状となり、多くの歪を含んだ波形として出力される。このような波形歪は、帯電時の帯電電流にも同様の波形歪となって現れるため、帯電時の合成電流波形ＣＷから放電電流成分のみを取り出すには、合成電流波形ＣＷから放電電流成分（図中Ａで示す部分）を除いた波形を求める必要があり、放電電流成分以外の波形歪を含み且つ合成電流波形ＣＷに近似した電流波形が必要となる。本実施例では、帯電時と同様の波形歪を含む特定電流波形ＳＷを基に参照電流波形ＲＷを作成し、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分により放電電流成分を算出するようにしたので、合成電流波形ＣＷからの放電電流成分の取り出しが有効になされるようになる。
【００６８】
そして、本実施例にてこのような放電電流成分を算出するために、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分を取り出したのが図１７に示す放電電流波形である。このように、放電電流成分（図中Ａ部分）を取り出すことでより適正な放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
仮に、参照電流波形ＲＷとして本実施例のような特定電流波形ＳＷを用いずに、単に正弦波を用いるようにすると、ＡＣバイアス自体の波形歪も放電電流成分と誤認されるようになり、算出される放電電荷量Ｑは適正なものとは言えないようになる。
【００６９】
◎実施例２
図１８は、特定電流波形ＳＷが感光体の感光層膜厚や環境条件によってどのように変化するかを確認するために実施したもので、同じＡＣバイアス（例えば定電流方式にて）を与えたときの電流波形の違いを確認したものである。
水準としては、感光層膜厚が３４μｍのものを１５℃１０％ＲＨの環境で稼動させた場合と、感光層膜厚が１７μｍのものを２８℃８５％ＲＨの環境で稼動させた場合の二水準とした。
【００７０】
結果は、図１８に示すように、同じＡＣバイアスであっても条件によって異なる特定電流波形ＳＷが得られることが判明した。つまり、感光層の膜厚や環境条件によっては、ＡＣバイアスから給電される電流波形自体が、例えば図中Ｃで示す部分のように異なったものとなる。
このことは、感光体を使用していくと、経時的には感光層の摩耗が発生し、また、画像形成自体も動作保証環境範囲内で行われることから、経時変化や動作環境の変化によって感光層の膜厚や環境条件が変化する。このような変化は電流波形に対して影響して、同じＡＣバイアスを印加しても異なる電流波形が得られることが想定され、仮に特定電流波形ＳＷをいずれか一方のものとすると波形歪が放電電流成分と誤認されるようになる。しかしながら、例えば実施例１のように、特定電流波形ＳＷを求める際、実際の帯電時の条件に近似する条件で且つ実際の系を用いて行うことで、経時変化や環境変化に沿った電流波形の歪を参照電流波形ＲＷにも持たせることができるようになり、算出される放電電荷量Ｑが純粋に放電に起因する成分であるものとして捉えることができるようになる。そのため、帯電ロールの寿命判断がより的確になされるようになる。更に、この算出された放電電荷量Ｑに応じて帯電条件を適正化することで、安定した帯電を繰り返すことができ、帯電ロールや感光体の摩耗等の部材損傷も低減されるようになる。
【符号の説明】
【００７１】
１…像保持体／被帯電体，２…帯電装置，３…帯電部材，４…電源，５…電流計測器，６…帯電制御装置，７…放電電荷量取得部，８…帯電電流変化抽出部，９…対比電流変化抽出部，１０…放電電荷量算出部，１０ａ…補正部，１１…放電電荷量累積部，１２…判断部，１３…バイアス調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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