(57)【要約】【課題】帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光体１と、帯電部材２と、印加手段１０１と、装置本体１１０内で空気の温度を検知する第１の温度検知手段３０と、帯電部材２の表面の温度を検知する第２の温度検知手段３１と、第１の温度検知手段３０の検知結果と、第２の温度検知手段３１の検知結果とを用いて、帯電部材２の内部の温度を予測する予測手段６１３と、予測手段６１３により予測された帯電部材２の内部の温度に応じて、印加手段１０１から帯電部材２に印加する電圧又は電流を決定する決定手段６１３と、を有する構成とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧又は電流を印加する印加手段と、
装置本体内で空気の温度を検知する第１の温度検知手段と、
前記帯電部材の表面の温度を検知する第２の温度検知手段と、
前記第１の温度検知手段の検知結果と、前記第２の温度検知手段の検知結果とを用いて、前記帯電部材の内部の温度を予測する予測手段と、
前記予測手段により予測された前記帯電部材の内部の温度に応じて、前記印加手段から前記帯電部材に印加する電圧又は電流を決定する決定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記予測手段は、所定期間における前記第１の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報と、前記所定期間における前記第２の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報とに基づいて、前記帯電部材の表面の温度の変化に対する前記帯電部材の内部の温度の変化の遅延による前記帯電部材の表面の温度と内部の温度との差分を求めることによって、前記帯電部材の内部の温度を予測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記予測手段は、所定期間における前記第１の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報から求められる前記帯電部材の外部から前記帯電部材の表面へ流入した熱量と、前記所定期間における前記第２の温度検知手段により検知された温度の推移に係る情報から求められる前記帯電部材の表面における熱量変化との差分から、前記帯電部材の内部から前記帯電部材の表面に流入した熱量を算出することに基づいて、前記帯電部材の内部の温度を予測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の温度検知手段は、前記帯電部材の周囲の空気の温度を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の温度検知手段は、前記帯電部材の表面の温度を非接触で検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
更に、
前記印加手段から前記帯電部材に所定の電圧を印加した際に前記帯電部材に流れる電流値又は前記帯電部材に所定の電流を印加した際に前記印加手段が出力する電圧値を検知する検知手段と、
前記印加手段から前記帯電部材に前記所定の電圧又は前記所定の電流を印加した時に前記検知手段によって検知された電流値又は電圧値を用いて、画像形成時に所定の放電電流量を得るために前記印加手段から前記帯電部材に印加する電圧値又は電流値を調整する調整手段と、
を有し、
前記決定手段は、前記調整手段が前記印加手段に印加させる前記所定の電圧又は前記所定の電流を、前記予測手段により予測された前記帯電部材の内部の温度に応じて決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリ装置、又はこれらの複合機などの電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、電子写真感光体（感光体）の表面を帯電させる方式として、コロナ放電器などの非接触帯電方式に代わり、接触帯電方式が主流になりつつある。
【０００３】
この接触帯電方式では、感光体に接触又は近接させた帯電部材に所定の電圧値又は電流値とされる帯電バイアス（帯電電圧）を印加することによって、感光体と帯電部材との間の微小ニップ部において放電を起こすことにより、感光体の表面を帯電させる。
【０００４】
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が、特に帯電ローラは、長期にわたって感光体を安定して帯電させることができるという利点がある。
【０００５】
尚、上記帯電ローラなどの帯電部材は、被帯電体である感光体の表面に必ずしも接触している必要はない。帯電部材と感光体との間に、ギャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放電可能領域さえ確実に保証されれば、例えば数１０μｍの空隙（間隙）を有して非接触に近接配置されていてもよい。ここでは、帯電部材を被帯電体に接触又は近接させて、微小な空隙で発生する放電により被帯電体を帯電させる方式を接触又は近接帯電方式又は単に接触帯電方式と呼ぶ。
【０００６】
上記帯電ローラの中でも、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電材（半導電特性を有する材料）から成る弾性層を有する帯電ローラが、オゾン発生の抑制に効果的であることから広く採用されている。
【０００７】
しかし、例えば、上述のようなイオン導電材から成る弾性層を有する帯電ローラを用いた画像形成装置では、次のような問題が発生し易くなることがある。即ち、イオン導電材からなる弾性層を備えた帯電ローラは、特に、低温環境で長時間使用されない状態にあると、その電気抵抗値が上昇し易い。そのため、絶対値の大きい帯電バイアスを印加しても、感光体上に放電ムラなどの帯電不良が起こり、画像に斑点状のカブリが発生してしまうことがある。
【０００８】
上述のような問題は、特に低温で長時間放置された後に画像形成が実施された場合に発生することがある。より具体的には、週初めのオフィスにおける画像形成の実施時や、寒冷地における画像形成装置本体の設置作業の後の画像形成の実施時に、上述のような問題が発生することがある。
【０００９】
これに対し、帯電ローラの低温特性に応じて常温時よりも絶対値の大きい帯電バイアスを印加することで、画像不良を防止することが考えられる。又、加温シーケンスを実施することが考えられる。又、帯電ローラに帯電バイアスを印加してエージング動作を行い、該帯電ローラの電気抵抗値を低下させることが考えられる。このような方法により、上述のような帯電不良の発生を抑制することができる。
【００１０】
ここで、低温とは１５℃以下の環境のことを指すものとする。
【００１１】
特許文献１では、帯電ローラの温度を間接的に検知することが提案されている。即ち、帯電ローラの周囲の空気（雰囲気）の温度の変化から、帯電ローラに流入した熱量を算出することで、帯電ローラの温度を予測する。そして、その予測した温度に応じた帯電バイアスを帯電ローラに印加する。これにより、低温時に発生する画像不良の発生を防止しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−２３０７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の方法では、次のような場合に適正に帯電ローラの温度を予想できないことがある。
【００１４】
例えば、寒冷な場所に保管されていた帯電ローラ又は帯電ローラを含んだ画像形成ユニットが、内部が温まった画像形成装置本体に導入された場合などである。このような場合、帯電ローラの雰囲気の温度は温かいにもかかわらず、帯電ローラの内部は冷えていることがある。このように、帯電ローラの内部の温度と帯電ローラの雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境では、帯電ローラ自体の温度を精度よく予測できないため、帯電バイアスの制御を誤るおそれがある。
【００１５】
又、上述のように冷えた帯電ローラを温まっている画像形成装置本体に取り付けた場合に限らず、上記従来の方法では帯電ローラの初期温度が分からないために、帯電ローラの温度を精度よく予想できず、帯電バイアスの制御を誤るおそれがある。
【００１６】
このように、帯電ローラの雰囲気の温度を検知するだけでは、帯電ローラの内部の温度と雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境において、帯電ローラに印加する電圧又は電流を適正に制御できないことがある。又、帯電ローラの初期温度を仮定した制御では、帯電ローラに印加する電圧又は電流を適正に制御できないことがある。
【００１７】
従って、本発明の目的は、帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧又は電流を印加する印加手段と、装置本体内で空気の温度を検知する第１の温度検知手段と、前記帯電部材の表面の温度を検知する第２の温度検知手段と、前記第１の温度検知手段の検知結果と、前記第２の温度検知手段の検知結果とを用いて、前記帯電部材の内部の温度を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された前記帯電部材の内部の温度に応じて、前記印加手段から前記帯電部材に印加する電圧又は電流を決定する決定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体的構成を説明するための模式的な断面図である。
【図２】図１の画像形成装置の画像形成部の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図３】感光ドラムの層構成を説明するための縦断面図である。
【図４】帯電ローラの層構成を説明するための縦断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る画像形成装置の要部の制御態様を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施例における帯電バイアスを決定する制御の手順を説明するためのフローチャート図である。
【図７】帯電ローラの雰囲気温度と表面温度と内部温度との変化の態様を模式的に示すグラフ図である。
【図８】本発明に従って帯電ローラの内部の温度を予測する制御の一例の手順を示すフローチャート図である。
【図９】本発明に従って帯電ローラの内部の温度を予測する制御の他の例の手順を示すフローチャート図である。
【図１０】放電電流の定義の説明図である。
【図１１】放電電流制御の一態様の原理を説明するための説明図である。
【図１２】放電電流制御の一態様の原理を説明するための説明図である。
【図１３】放電電流制御の他の態様の原理を説明するための説明図である。
【図１４】放電電流制御の他の態様の原理を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の効果を示すデータのグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２２】
実施例１
１．画像形成装置の全体構成
先ず、本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体的な構成について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の全体的な構成を示す模式的な断面図である。又、図２は、図１の画像形成装置１００が備える画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの構成を示す模式的な断面図である。本実施例では、画像形成装置１００は、電子写真方式によりフルカラー画像の形成が可能な、タンデム型中間転写方式、接触帯電方式、二成分接触現像方式を採用したカラー複写機である。
【００２３】
本実施例の画像形成装置１００には、複数の画像形成部として４つの画像形成部（ステーション）ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが画像送り方向に直列に並置されている。第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する。
【００２４】
次に、画像形成部について説明する。本実施例では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００２５】
画像形成部Ｐは、像担持体としての回転可能な電子写真感光体である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図示矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って次の各手段が設けられている。先ず、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２である。次に、露光手段としての露光装置（レーザースキャナ）３である。次に、現像手段としての現像装置４である。次に、一次転写手段としてのローラ型の転写部材である一次転写ローラ７である。次に、クリーニング手段としてのクリーニング装置５である。又、画像形成部Ｐには、現像装置４にトナーを補給するためのトナー補給装置（トナーカートリッジ）６が取り付けられている。
【００２６】
又、各画像形成部Ｐの各感光ドラム１と対向するように、中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト８が配置されている。中間転写ベルト８は、複数の支持ローラとして駆動ローラ８１、テンションローラ８２、二次転写対向ローラ８３に架け渡されており、駆動ローラ８１によって図示矢印Ｒ２方向に回転駆動される。中間転写ベルト８の内周面側において、各感光ドラム１に対向する位置に上記一次転写ローラ７が配置されている。一次転写ローラ７は、中間転写ベルト８を介して感光ドラム１に押圧されており、中間転写ベルト８と感光ドラム１とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ１が形成されている。又、中間転写ベルト８の外周面側において、二次転写対向ローラ８３に対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の転写部材である二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト８を介して二次転写対向ローラ８３に押圧されており、二次転写ローラ９と中間転写ベルト８とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｎ２が形成されている。
【００２７】
画像形成時には、図示矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性（本実施例では負極性）、所定の電位に帯電させられる。このとき、帯電ローラ２には、印加手段としての帯電高圧電源１０１から帯電バイアス（帯電電圧）が印加される。帯電ローラ２や清掃部材２２を含む帯電装置２０の構成については後述して更に説明する。
【００２８】
帯電した感光ドラム１の表面は、露光装置３によって画像情報に応じたレーザー光が照射される。露光装置３は、図示しない光源装置及びポリゴンミラーを有し、光源装置から発せられたレーザー光を、ポリゴンミラーを回転して走査する。そして、その走査光の光束を複数の反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム１の母線上に集光して露光する。これにより、感光ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
【００２９】
静電潜像が形成された感光ドラム１の表面は、現像装置４と対向する現像部に搬送される。そして、現像装置４が有する現像剤担持体としての現像スリーブ４１に、印加手段としての現像高圧電源１０２から、現像バイアス（現像電圧）が印加される。これにより、現像スリーブ４１と感光ドラム１の表面電位との電位差に応じて感光ドラム１上の静電潜像にトナーが供給され、静電潜像がトナーで現像されて、感光ドラム１上にトナー像が形成される。
【００３０】
本実施例では、感光ドラム１上の静電潜像を現像するトナーの意図された帯電極性（正規の帯電極性）は負極性である。又、本実施例では、現像スリーブ４１には、現像高圧電源１０２から、直流電圧（現像ＤＣ電圧）と交流電圧（現像ＡＣ電圧）とを重畳した振動電圧である現像バイアスが印加される。より具体的には、−５５０Ｖの直流電圧と、周波数９．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．８ｋＶの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像電圧と、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像の電界によって静電潜像が反転現像される。即ち、一様に帯電させられた感光ドラム１上の露光によって電位の絶対値が低下させられた画像部（露光部）に、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像を現像する。
【００３１】
ここで、現像装置４には、非磁性トナーと磁性キャリアとが所定の混合比で混合された二成分現像剤が所定量充填されている。又、トナーカートリッジ６には、非磁性トナーが充填されており、現像装置４内からのトナーの使用量に応じて現像装置４へ補給が行なわれる。第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの各現像装置４、各トナーカートリッジ６には、トナーとしてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが収容されている。
【００３２】
現像装置４によって、感光ドラム１の表層に形成されたトナー像は、一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ７によって中間転写ベルト８上に一次転写される。このとき、一次転写ローラ７には、印加手段としての一次転写高圧電源１０３から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の一次転写バイアス（一次転写電圧）が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部Ｐの各感光ドラム１上に形成されたトナー像が、各一次転写部Ｎ１において、中間転写ベルト８上に重ね合わせるようにして順次に一次転写される。
【００３３】
又、一次転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー（一次転写残トナー）などは、クリーニング装置５により感光ドラム１上から除去されて回収される。
【００３４】
中間転写ベルト８上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ９によって転写材Ｓに二次転写される。このとき、二次転写ローラ９には、印加手段としての二次転写高圧電源（図示せず）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の二次転写バイアス（二次転写電圧）が印加される。転写材Ｓは、転写材カセット１０から送り出されて、レジストローラ１１によって中間転写ベルト８上のトナー像と同期がとられて二次転写部Ｎ２に搬送される。
【００３５】
トナー像が転写された転写材Ｓは、定着手段としての定着装置１２において加熱及び加圧される。これにより、転写材Ｓ上にトナー像が定着される。その後、転写材Ｓは、記録画像として画像形成装置１００の装置本体１１０の外部に排出される。
【００３６】
又、中間転写ベルト８の進行方向において二次転写部Ｎ２の下流、且つ、第１の画像形成部ＰＹの一次転写部Ｎ１Ｙの上流には、中間転写ベルトクリーニング装置１３が常時当接されている。中間転写ベルト８の表面に付着したカブリトナーや二次転写されずに中間転写ベルト８上に残留したトナー（二次転写残トナー）などは、中間転写ベルトクリーニング装置１３によって清掃される。
【００３７】
ここで、本実施例では、感光ドラム１としては、負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）感光体ドラムを使用した。図３は、感光ドラム１の層構成を示す。同図は、感光ドラム１を、その中心軸を含む平面で切ったときの縦断面図の一部を模式的に示す。図３中の下方が感光ドラム１の内側に対応し、上方が外側に対応する。本実施例では、感光ドラム１は、４層で構成されている。即ち、最も内側に配置されたアルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄとの３層を順に塗り重ねた構成とされている。感光ドラム１は、その全体として、外径が３０ｍｍである。感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により、中心軸を中心に図中矢印Ｒ１方向に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。アルミニウム製シリンダ１ａは、電気的に接地されている。
【００３８】
２．帯電装置
次に、帯電装置について更に説明する。本実施例では、帯電装置２０は、導電性ゴムを用いて形成された帯電ローラ２、及びその清掃部材２２などを有する。
【００３９】
接触帯電部材としての帯電ローラ２は、回転軸線方向である長手方向（感光ドラム１の中心軸に沿った方向）の長さが３３０ｍｍである。図４は、帯電ローラ２の層構成を示す。同図は、帯電ローラ２を、その中心軸を含む平面で切ったときの縦断面図の一部を模式的に示す。図４中の下方が帯電ローラ２の内側に対応し、上方が外側に対応する。本実施例では、帯電ローラ２は、３層で構成されている。即ち、芯金（支持部材）２ａの外周面に、基層２ｂと表層２ｃとの２層を内側から順次に積層した構成とされている。芯金２ａは、直径６ｍｍのステンレス丸棒で構成されており、長手方向長さは３６０ｍｍである。基層２ｂは、帯電ローラ２の全体としての均一な電気抵抗を得るための導電層である。本実施例では、基層２ｂは、イオン導電粒子を分散させたエピクロロヒドリンゴムで構成されており、電気抵抗値は約１．６×１０5Ω、厚さは５．０ｍｍ、長手方向の長さは３３０ｍｍである。表層２ｃは、感光ドラム１の回転に伴って感光ドラム１上でクリーニング装置５をすり抜けてくるトナーの外添剤などが付着し難いようにするコーティングがなされた保護層であり、厚さは１０±５μｍである。表層２ｃは、基層２ｂと同様に導電ゴム部材からなる。又、帯電ローラ２の外径は１４ｍｍである。帯電ローラ２の熱的特性は次の通りである。基層２ｂ及び表層２ｃで構成されるゴム部２ｄの比熱はおよそ１６００Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）であり、一方芯金（軸芯）２ａであるステンレスの比熱は０．５９Ｊ／（ｇ・Ｋ）である。
【００４０】
又、帯電ローラ２の清掃部材２２は、芯金の周りにウレタン等のスポンジ状の部材で形成された弾性層を有して構成されている。帯電ローラ２及び清掃部材２２は、それぞれの芯金の両端部が、軸受部材２３により回転自在に保持されている。帯電ローラ２の芯金と清掃部材２２の芯金とは、軸受部材２３によって一定の軸間距離が保たれている。又、その軸受部材２３は、付勢手段としての押圧ばね２１によって感光ドラム１に向かって付勢されている。これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力で圧接させられている。清掃部材２２は、帯電ローラ２の回転に従動して回転し、クリーニング装置５を通過して帯電ローラ２の表面に付着したトナーやトナーの外添剤などを吸着したり、掃き散らしたりすることにより帯電ローラ２を清掃する。
【００４１】
又、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転し、帯電ローラ２の芯金２ａには、帯電高圧電源１０１により所定の条件の帯電バイアスが印加される。これにより、回転する感光ドラム１の表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例では、帯電ローラ２に印加する帯電バイアスは、直流電圧（帯電ＤＣ電圧）と交流電圧（帯電ＡＣ電圧）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、２３℃、相対湿度５０％の常温環境での画像形成時においては、−７００Ｖの直流電圧と、周波数２．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアスにより、感光ドラム１の表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−７００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に帯電させられる。
【００４２】
尚、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも一つとは、画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）として一体的に装置本体１１０に対して着脱可能とされていてよい。本実施例では、少なくとも帯電ローラ２、又は帯電ローラ２を含む画像形成ユニットが、装置本体１１０に対して着脱可能とされており、適宜交換できるようになっている。
【００４３】
３．温度検知手段
本実施例の画像形成装置１００は、帯電ローラ２の温度に係る情報を取得するための温度検知手段として、第１の温度検知手段と、第２の温度検知手段と、を有する。第１の温度検知手段は、画像形成装置１００の機内（装置本体内）、即ち、装置本体１１０の筐体の内部の空気の温度を検知する。特に、本実施例では、第１の温度検知手段は、帯電ローラ２の周囲の空気（雰囲気）の温度を検知する雰囲気温度検知手段である雰囲気温度センサ（雰囲気温度計）３０（図２）とされる。又、第２の温度検知手段は、帯電ローラ２の表面温度を検知する表面温度検知手段である表面温度センサ（表面温度計）３１（図２）とされる。
【００４４】
雰囲気温度センサ３０は、帯電ローラ２の近傍に配置され、帯電ローラ２の雰囲気の温度を検知する。又、表面温度センサ３１は、帯電ローラ２の表面の温度を非接触で検知する。より具体的には、本実施例では、表面温度センサ３１として、赤外線センサを内蔵する放射温度センサを用いた。この表面温度センサ３１は、帯電ローラ２から放射される赤外線放射エネルギーを赤外線センサで検出し、測定回路によって検出された赤外線放射エネルギーと所定の放射率とから帯電ローラ２の表面温度を検知する。
【００４５】
そして、本実施例の画像形成装置１００は、雰囲気温度センサ３０の検知結果と、表面温度センサ３１の検知結果とを用いて、帯電ローラ２の内部の温度を予測する予測手段を有する。又、本実施例の画像形成装置１００は、上記予測手段により予測された帯電ローラ２の内部の温度に応じて、帯電高圧電源１０１から帯電ローラ２に印加する電圧又は電流を決定する決定手段を有する。本実施例では、後述する制御回路６１３が、上記予測手段、上記決定手段の機能を有する。
【００４６】
本実施例では、上記予測手段は、雰囲気温度センサ３０により検知された帯電ローラ２の雰囲気の温度の推移の情報と、表面温度センサ３１により検知された帯電ローラ２の表面の温度の推移の情報と、を取得する。そして、上記予測手段は、帯電ローラ２の表面の温度の推移に対する帯電ローラ２の内部の温度の推移の遅延の程度に基づいて、帯電ローラ２の表面の温度と内部の温度との差分を求めることによって、帯電ローラ２の内部の温度を予測する。そして、上記決定手段は、上記予測手段によって予測された帯電ローラ２の内部の温度に応じて、帯電ローラ２に印加する電圧又は電流を決定する。本実施例では、上記予測された帯電ローラ２の内部の温度に応じて、画像形成時に帯電ローラ２に印加する帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧値又はＡＣ電流値を決定する。詳しくは後述するように、本実施例では、特に、上記予測された帯電ローラ２の内部の温度に応じて、画像形成時の帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧又はＡＣ電流値を決定する制御で帯電ローラ２に印加する帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧又はＡＣ電流値を決定する。そして、これにより、結局、上記予測された帯電ローラ２の内部の温度に応じて、画像形成時の帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧又はＡＣ電流値を決定する。
【００４７】
尚、本実施例では、帯電ローラ２の内部の温度とは、帯電ローラ２のゴム部２ｄにおける最低温度を指すものとする。典型的には、帯電ローラ２の内部の温度は、帯電ローラ２の回転軸線方向と直交する断面において芯金２ａに隣接するゴム部２ｄの温度である。
【００４８】
４．制御態様
図５は、本実施例における帯電バイアスの制御態様を模式的に表したブロック図である。図５に示すように、本実施例では、画像形成装置１００に設けられた制御手段としての制御回路６１３が、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する。制御回路６１３は、制御の中心的素子であるＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭなどを有する。ＣＰＵは、ＲＯＭ、ＲＡＭに記憶されたプログラム、データに応じて、画像形成装置１００の各部の制御を実行する。
【００４９】
又、図５に示すように、帯電高圧電源１０１は、直流（ＤＣ）電源６１１と交流（ＡＣ）電源６１２とを有している。制御回路６１３は、上記帯電高圧電源１０１のＤＣ電源６１１とＡＣ電源６１２のオン／オフ、出力値などを制御する。又、画像形成装置１００は、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検知する電流検知手段としての電流計６１４を有する。電流計６１４から制御回路６１３に、検知された交流電流値に係る情報が入力される。又、帯電高圧電源１０１は、出力する交流電圧のピーク間電圧値を検知する電圧検知手段の機能を有し、その交流電圧のピーク間電圧値に係る情報を制御回路６１３に入力することができる。
【００５０】
本実施例では、雰囲気温度センサ３０によって帯電ローラ２の雰囲気の温度の推移が検知される。又、表面温度センサ３１によって帯電ローラ２の表面の温度の推移が検知される。そして、検知された雰囲気温度の推移及び表面温度の推移のデータは、制御回路６１３に送られる。そして、予測手段としての制御回路６１３は、このデータを処理して、帯電ローラ２の内部の温度を予測する。
【００５１】
又、決定手段としての制御回路６１３は、後述する画像形成時にＡＣ電源６１２から帯電ローラ２に印加する帯電ＡＣ電圧を決定する制御を行う際に、ＡＣ電源６１２から帯電ローラ２に印加するＡＣ電圧を決定する。画像形成時には、ＤＣ電源６１１から所定の帯電ＤＣ電圧が帯電ローラ２に対して出力される。それと共に、調整手段としての制御回路６１３の制御により、ＡＣ電源６１２から上記決定された適切な帯電ＡＣ電圧が帯電ローラ２に対して出力される。これにより、感光ドラム１の表面が所定の電位に帯電させられる。
【００５２】
尚、本実施例では、詳しくは後述するように、温度データの取得は、画像形成装置１００の立ち上げ動作時や画像形成開始時などのタイミングで行われるものとする。
【００５３】
５．帯電ローラの内部温度の予測
前述のように、帯電ローラ２の雰囲気の温度は温まっていても、帯電ローラ２自体の温度がそれに追従していない場合がある。このような場合、帯電ローラ２の雰囲気の温度にのみ基づいて帯電バイアスを制御しようとすると、本来必要とされる低温に対応した帯電バイアスを印加することができずに、帯電バイアスの制御を誤ることがある。
【００５４】
本実施例の目的の一つは、帯電部材の雰囲気の温度から帯電部材自体の温度の予測が難しい状況であっても、帯電部材に印加する電圧又は電流をより適正に制御することである。より詳細には、本実施例の目的の一つは、帯電ローラ２の内部の温度と帯電ローラ２の雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境であっても帯電バイアスを適正に制御することである。
【００５５】
次に、図７を参照して、帯電ローラ２の雰囲気温度と帯電ローラ２の表面温度と帯電ローラ２の内部温度との関係の典型的な態様（温度変化パターン）について説明する。
【００５６】
尚、本実施例では雰囲気温度センサ３０の検知結果で代表される、装置本体１１０内の空気の温度としての帯電ローラ２の周囲の空気（雰囲気）の温度を、単に「雰囲気温度」ともいう。又、本実施例では表面温度センサ３１の検知結果で代表される、帯電ローラ２の表面温度を、単に「表面温度」ともいう。又、本実施例では雰囲気温度センサ３０の検知結果と表面温度センサ３１の検知結果とを用いて予測された値で代表される、帯電ローラ２の内部の温度を、単に「内部温度」ともいう。又、本実施例では、温度推移は、所定期間における経過時間に対する温度変化、即ち、変化の割合（傾き）で代表される。
【００５７】
先ず、図７（ａ）に示すように、雰囲気温度の変化の割合が所定値未満であり、且つ、雰囲気温度が十分にゆっくりと上昇する場合について考える。このとき、図７（ａ）に示すように、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との間に実質的な差がなく、雰囲気温度と表面温度と内部温度とに実質的な差がないと評価できる場合がある。例えば、比較的高い温度の環境下に放置された状態から、画像形成装置１００の電源がＯＮとされて、定着装置１２の排熱などによってより高い一定温度までゆっくりと雰囲気温度、表面温度及び内部温度が上昇する場合などである。
【００５８】
次に、図７（ｂ）に示すように、雰囲気温度の変化の割合が上記所定値以上であり、雰囲気温度が急激に上昇する場合について考える。このとき、図７（ｂ）に示すように、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との間に実質的な差がなく、雰囲気温度と表面温度とには実質的な差がないと評価できても、内部温度の変化に遅延が生じる場合がある。例えば、比較的低い温度の環境下に放置された状態から、画像形成装置１００の電源がＯＮとされて、定着装置１２の排熱などによって一定温度まで急激に雰囲気温度が上昇する場合などである。この内部温度の変化の遅延の程度は、表面温度（又は雰囲気温度）の変化の割合毎に、帯電ローラ２の構成要素の比熱などに応じて決まるものであり、実験又は計算により予め求めることができる。尚、図７（ｂ）の場合において、表面温度（又は雰囲気温度）の変化の割合が十分に小さくなったときには、図７（ａ）の場合と同様に考えることができる。
【００５９】
次に、図７（ｃ）に示すように、雰囲気温度の変化の割合が上記所定値未満であり、且つ、雰囲気温度がほとんど変化しない場合について考える。このとき、図７（ｃ）に示すように、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合とに差が生じ、且つ、内部温度の変化に遅延が生じる場合がある。例えば、ほぼ一定温度まで十分に温まった装置本体１１０内に、冷えた帯電ローラ２が導入された場合などである。この遅延の程度もまた、表面温度の変化の割合（或いは雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との差分）毎に、帯電ローラ２の構成要素の比熱などに応じて決まるものであり、実験又は計算により予め求めておくことができる。この場合、雰囲気温度の変化の割合よりも、表面温度の変化の割合の方が大きい。
【００６０】
このように、雰囲気温度の推移に係る情報と表面温度の推移に係る情報とを取得して、上述のような温度変化パターンを判断することができる。即ち、上述の例では、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合との差分が所定値よりも小さい場合は図７（ａ）、（ｂ）に示すような温度変化パターンを示し、該所定値以上の場合は図７（ｃ）に示すような温度変化パターンを示すと判断できる。そして、温度変化パターン毎に予め求められている、表面温度の変化の割合（或いは雰囲気温度と表面温度との変化の割合の差分）に応じた表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延の程度から、表面温度と内部温度との差分を求めることができる。これにより、内部温度を予測することができる。
【００６１】
図８は、本実施例における帯電ローラ２の内部の温度を予測するより具体的な手順の一例を示すフロー図である。
【００６２】
制御回路６１３は、内部温度を予測する制御を開始すると、雰囲気温度センサ３０の検知結果から、所定期間における雰囲気温度の変化を求める（Ｓ２０１）。又、制御回路６１３は、表面温度センサ３１の検知結果から、上記所定期間における表面温度の変化を求める（Ｓ２０２）。
【００６３】
尚、温度推移を測定する所定期間（始期ｔ１から終期ｔ２までの時間）は、通常１分〜１５分程度であり、好ましくは３分〜１０分、典型的には５分である。
【００６４】
次に、制御回路６１３は、雰囲気温度の変化の割合と表面温度の変化の割合を求め、その差分（絶対値）を予めＲＯＭに記憶されている所定値と比較して、温度変化パターンを判断する（Ｓ２０３）。雰囲気温度と表面温度との変化の割合の差分が所定値未満の場合は、第１の温度変化パターン（図７（ａ）、（ｂ））であると判断し、該所定値以上の場合は第２の温度変化パターン（図７（ｃ））であると判断する。
【００６５】
次に、制御回路６１３は、判断した温度変化パターンに応じて、予めＲＯＭに記憶されているテーブル情報を参照して、表面温度と内部温度との差分を求める（Ｓ２０４）。
【００６６】
例えば、第１の温度変化パターンの場合、下記表１のようなテーブルから表面温度と内部温度との差分が求められ、この差分は、表面温度の変化の割合が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。
【００６７】
【表１】
2014174414.tif 000003
【００６８】
又、第２の温度変化パターンの場合、下記表２のようなテーブルから表面温度と内部温度との差分が求められ、この差分は、表面温度の変化の割合（或いは雰囲気温度と表面温度との変化の割合の差分）が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。
【００６９】
【表２】
2014174414.tif 000004
【００７０】
次に、制御回路６１３は、上記所定期間の終点（時刻ｔ２）における表面温度センサ３１の検知結果を現在の表面温度として、この現在の表面温度から上記求められた差分を差し引くことで、現在の帯電ローラ２の内部温度の予測値を求める（Ｓ２０５）。
【００７１】
このように、実験的に得られた帯電ローラ２の表層の温度と帯電ローラ２の内部の温度との推移に基づいて、帯電ローラ２の内部温度を予想することができる。本実施例では、予め求めておいた内部温度の変化の遅延に係る情報から帯電ローラ２の内部温度を予測する。即ち、本実施例では、帯電ローラ２の表層の温度と画像形成装置１００の機内の雰囲気温度とを比較することで、例えば、冷えた帯電ローラ２が画像形成装置１００に投入された場合などを検知し、帯電ローラ２の温度に応じた制御を実施することができる。
【００７２】
尚、ここでは、温度の推移に係る情報として、温度変化の割合を用いたが、これに限定されるものではない。温度の経時変化の異同を示す任意の情報を代わりに用いることができる。例えば、所定時間における温度変化を検知するのであれば、当該変化量をもって、上述の変化の割合に代えることができる。
【００７３】
又、温度変化のパターンは、上記典型例に限定されるものではなく、内部温度の所望の予測精度などに応じて、適宜予め求められたより多くの又はより少ない温度変化パターンに応じて、帯電ローラの内部温度を予測するようにしてもよい。
【００７４】
６．帯電ローラの内部温度の計算
上述のように、帯電ローラ２の内部温度は、予め求められている表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延を示す情報から、内部温度を予測することができる。上述のように、この内部温度の変化の遅延の程度は、帯電ローラ２の構成要素の比熱などに応じて予め実験又は計算で求めることができる。
【００７５】
一方、上述のように予め内部温度の変化の遅延の程度を予め求めておく代わりに、雰囲気温度の推移と表面温度の推移の検知結果から内部温度を計算により予測することもできる。
【００７６】
次に、帯電ローラ２の内部の温度の計算方法について説明する。
【００７７】
雰囲気温度センサ３０によって検知された雰囲気温度の変化に基づいて算出される、ある時刻ｔにおいて帯電ローラ２の周辺の空気（雰囲気）から帯電ローラ２の表面に流入する熱量をＱａ（ｔ）とする。又、表面温度センサ３１によって検知された表面温度の変化に基づいて算出される、ある時刻ｔにおける帯電ローラ２の表面の熱量をＱｓ（ｔ）とする。又、ある時刻ｔにおいて帯電ローラ２の内部から帯電ローラ２の表面に流入する熱量をＱｂ（ｔ）とする。
【００７８】
そして、例えば帯電ローラ２の表面の温度は帯電ローラ２の雰囲気の温度と近いが、帯電ローラ２の内部の温度が冷たいような場合を判別することが可能となる。
【００７９】
ここで、前述のように、本実施例では、帯電ローラ２の内部の温度とは、帯電ローラ２のゴム部における最低温度を指すものとする。典型的には、帯電ローラ２の内部の温度は、帯電ローラ２の回転軸線方向と直交する断面において芯金２ａに隣接するゴム部２ｄの温度である。
【００８０】
図９は、本実施例における帯電ローラ２の内部の温度を算出するより具体的な手順の一例を示すフロー図である。
【００８１】
制御回路６１３は、画像形成装置１００が起動し、帯電ローラ２の内部の温度を算出する制御を開始すると、帯電ローラ２の近傍に配設された雰囲気温度センサ３０により検知された雰囲気温度の時間変化ΔＴａ（ｔ２−ｔ１）を取得する（Ｓ３０１）。次に、同様にして、制御回路６１３は、帯電ローラ２の近傍に配設された表面温度センサ３１により検知された表面温度の時間変化ΔＴｓ（ｔ２−ｔ１）を取得する（Ｓ３０２）。ここで、雰囲気温度センサ３０と表面温度センサ３１が温度データを取得する時刻ｔ１、ｔ２は任意に決められる。前述のように、温度推移を測定する所定期間（ｔ２−ｔ１）は、通常１分〜１５分程度であり、好ましくは３分〜１０分、典型的には５分である。
【００８２】
次に、制御回路６１３は、得られたΔＴａ（ｔ２−ｔ１）に基づいて、帯電ローラ２の表面に外部から流入した熱量、
【００８３】
【数１】
2014174414.tif 000005
【００８４】
を算出する（Ｓ３０３）。
【００８５】
同様に、制御回路６１３は、得られたΔＴｓ（ｔ２−ｔ１）から、帯電ローラ２の表面の熱量変化、
【００８６】
【数２】
2014174414.tif 000006
【００８７】
を算出することができる（Ｓ３０４）。
【００８８】
そして、制御回路６１３は、以上の結果に基づいて、次式、
【００８９】
【数３】
2014174414.tif 000007
【００９０】
から、帯電ローラ２の表面に対して帯電ローラ２の内側から流入した熱量、
【００９１】
【数４】
2014174414.tif 000008
【００９２】
を算出することができる（Ｓ３０５）。
【００９３】
これに対し、制御回路６１３は、帯電ローラ２の比熱Ｃｋ（ｒ）を用いて、帯電ローラ２の直径ｒの位置における熱量変化、
【００９４】
【数５】
2014174414.tif 000009
【００９５】
を算出することができる（Ｓ３０６）。こうして得られた結果に対し、制御回路６１３は、熱量と温度の変換式を適用することによって、帯電ローラ２の半径ｒの位置における温度変化ΔＴｂ（ｒ，ｔ２−ｔ１）を算出することができる（Ｓ３０７）。本実施例では、芯金２ａに隣接するゴム部２ｄである半径３ｍｍの位置における温度変化を算出するものとする。即ち、表面温度の変化に対する内部温度の変化の遅延の程度を計算により求めることができる。そして、この結果から、制御回路６１３は、帯電ローラ２の上記半径ｒの位置における温度自体を算出（予測）することができる（Ｓ３０８）。
【００９６】
７．放電電流制御
７−１．概要
次に、本実施例において画像形成時に帯電ローラ２に印加する帯電ＡＣ電圧の決定手順について説明する。本実施例では、以下に説明するような放電電流制御により、画像形成時の帯電バイアスの帯電ＡＣ電圧を制御する。
【００９７】
帯電ローラ２にＡＣ電源６１２から一定のＡＣ電圧が印加された際に、電流計６１４で検知されたＡＣ電流値に基づいて、帯電ローラ２の電流電圧特性（以下、「ＶＩ特性」ともいう。）を得ることができる。このＶＩ特性に所定の数値計算を加えることにより、予め決められた放電量テーブルを満たす帯電バイアスのＡＣ成分の出力を決定することができる。そして、画像形成時には、別途定められた帯電バイアスのＤＣ成分の出力に対して、上記決定された帯電バイアスのＡＣ成分の出力が重畳されて、帯電ローラ２に印加される。
【００９８】
７−２．放電電流制御の原理
ここで、画像形成時の帯電バイアスの帯電ＡＣ電圧を決定するための放電電流制御の原理について説明する。
【００９９】
先ず、帯電部材に直流電圧を印加した時の感光体への放電開始電圧をＶｔｈとする。
【０１００】
図１０に示すように、帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧Ｖｐｐに対して、帯電ＡＣ電圧の印加により流れる帯電ＡＣ電流Ｉａｃは、放電開始電圧Ｖｔｈの２倍未満の未放電領域（非放電域）で線形の関係にある。ここで、放電開始電圧Ｖｔｈの２倍（Ｖｔｈ×２）のピーク間電圧を「放電開始点」ともいう。そして、Ｖｔｈ×２以上の放電領域（放電域）では帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧Ｖｐｐが増加するにつれて徐々に直線から帯電ＡＣ電流Ｉａが増加する方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが放電に関与している電流の増分△Ｉａｃであると考えられる。
【０１０１】
ここで、Ｖｔｈ×２未満の未放電領域における帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧Ｖｐｐに対する帯電ＡＣ電流Ｉａｃの比をαとする。このとき、Ｖｔｈ×２以上の放電領域における、放電による電流以外の、感光体と帯電部材との接触部へ流れる電流（以下「ニップ電流」ともいう。）などのＡＣ電流は、α・Ｖｐｐとなる。そこで、Ｖｔｈ×２以上の放電領域において測定される帯電ＡＣ電流Ｉａｃと、上記α・Ｖｐｐとの差分である、下記式Ｉから算出される△Ｉａｃを、帯電ＡＣ電圧の印加による放電の量を代用的に示す「放電電流量」と定義する。
△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖｐｐ  ・・・式Ｉ
【０１０２】
放電電流制御では、所望の放電電流量をＤとしたときに、この放電電流量Ｄとなる帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧を、決定手段としての制御回路６１３が決定する。
【０１０３】
尚、制御回路６１３は、非画像形成時に、画像形成時の帯電工程における帯電ローラ２に対する帯電交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する。非画像形成時としては、次のものが挙げられる。画像形成装置の電源投入時やスリープモードからの復帰時などの定着温度の立ち上げなどのための所定の準備動作が実行される初期回転動作（前多回転工程）がある。又、画像形成信号が入力されてから実際に画像情報に応じた画像を書き出すまでに所定の準備動作が実行される印字準備回転動作（前回転工程）がある。又、連続画像形成時の転写材と転写材との間に対応する紙間工程時がある。又、画像形成が終了した後に所定の整理動作（準備動作）が実行される後回転工程時がある。
【０１０４】
先ず、図１１に示すように、制御回路６１３は、帯電高圧電源１０１を制御して、帯電ローラ２に、帯電ＡＣ電圧として、放電領域のピーク間電圧Ｖｐｐを３点、未放電領域のピーク間電圧Ｖｐｐを３点、順次に印加する。そして、各ピーク間電圧の印加時に感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れるＡＣ電流値Ｉａｃが、電流計６１４で測定されて、制御回路６１３に入力される。
【０１０５】
次に、図１２に示すように、制御回路６１３は、測定された放電領域、未放電領域の各３点の電流値から、最小二乗法を用いて、放電領域、未放電領域の帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧と帯電ＡＣ電流との関係をそれぞれ直線近似する。これにより、下記式ＩＩ、式ＩＩＩをそれぞれ算出する。
放電領域の近似直線：Ｙα＝αＸα＋Ａ  ・・・式ＩＩ
未放電領域の近似直線：Ｙβ＝βＸβ＋Ｂ  ・・・式ＩＩＩ
【０１０６】
その後、制御回路６１３は、上記式ＩＩの放電領域の近似直線Ｙαと上記式ＩＩＩの未放電領域の近似直線Ｙβとの差分が放電電流量Ｄとなる帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを、下記式ＩＶによって決定する。
Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）  ・・・式ＩＶ
【０１０７】
ここで、式ＩＶは、次のように誘導される。上記式ＩＩの放電領域の近似直線と上記式ＩＩＩの未放電領域の近似直線との差分が放電電流量Ｄであるので、
Ｙα−Ｙβ＝（αＸα＋Ａ）−（βＸβ＋Ｂ）＝Ｄ
となる。
【０１０８】
今、ＤとなるＸの値を探しており、その点をＶｐｐとすると、
（αＶｐｐ＋Ａ）−（βＶｐｐ＋Ｂ）＝Ｄ
よって、
Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）
となる。
【０１０９】
そして、制御回路６１３は、画像形成時には、帯電ローラ２に印加する帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを上記式ＩＶで求めた値に切り替えて、定電圧制御する。
【０１１０】
尚、上述では、放電領域、未放電領域において、それぞれ３点の帯電ＡＣ電圧値と帯電ＡＣ電流値とのデータから、近似直線を求めた。但し、当業者には明らかなように、放電領域では、少なくとも２点以上のデータから近似直線を求めることができる。又、未放電領域では、ゼロ点と少なくとも１点以上のデータから近似直線を求めることができる（この場合Ｙβ＝βＸβ）。
【０１１１】
又、以上では、必要な放電電流量に対して、必要な帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧を算出し、その帯電ＡＣ電圧値で定電圧制御する方法を説明した。本実施例では、この方法を用いる。これに対して、必要な放電電流量に対して、必要な帯電ＡＣ電流値を算出し、その帯電ＡＣ電流値で定電流制御することもできる。この場合の制御の原理を次に説明する。
【０１１２】
先ず、図１３に示すように、制御回路６１３は、帯電高圧電源２０を制御して、帯電ローラ２に、帯電ＡＣ電流として、放電領域のＡＣ電流Ｉａｃを３点、未放電領域のＡＣ電流Ｉａｃを３点、順次に印加する。そして、電流検出装置１２０によって各帯電ＡＣ電流が得られている時に帯電高圧電源２０が出力している帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧を測定する。
【０１１３】
次に、図１４に示すように、制御回路６１３は、測定された放電領域、未放電領域の各３点の電圧値から、最小二乗法を用いて放電領域、未放電領域の帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧と帯電ＡＣ電流値との関係をそれぞれ直線近似する。これにより、下記式ＩＩ、式ＩＩＩをそれぞれ算出する。
放電領域の近似直線：Ｙα＝αＸα＋Ａ  ・・・式ＩＩ
未放電領域の近似直線：Ｙβ＝βＸβ＋Ｂ  ・・・式ＩＩＩ
【０１１４】
その後、制御回路６１３は、上記式ＩＩの放電領域の近似直線Ｙαと上記式ＩＩＩの未放電領域の近似直線Ｙβとの差分が放電電流量Ｄとなる帯電ＡＣ電流値Ｉａｃを、下記式ＶＩＩＩによって決定する。
【０１１５】
即ち、上記差分が放電電流量Ｄとなる帯電ＡＣ電流値をＩａｃ１とし、そのときの帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧をＶｐｐとすると、上記式ＩＩと上記式ＩＩＩは、
Ｉａｃ１＝αＶｐｐ＋Ａ  ・・・式Ｖ
Ｉａｃ２＝βＶｐｐ＋Ｂ  ・・・式ＶＩ
となる。
【０１１６】
ここで、Ｉａｃ２は未放電領域の近似直線ＹβでのＶｐｐとなるＡＣ電流値である。又、下記式ＶＩＩが成り立つ。
Ｉａｃ１＝Ｉａｃ２＋Ｄ  ・・・式ＶＩＩ
従って、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩから、上記差分が放電電流量Ｄとなる帯電ＡＣ電流値Ｉａｃは、下記式ＶＩＩＩで決定される。
Ｉａｃ＝（αＤ＋αＢ−βＡ）／（α−β）  ・・・式ＶＩＩＩ
【０１１７】
そして、制御回路６１３は、画像形成時には、帯電ローラ２に流れる帯電ＡＣ電流値が上記式ＶＩＩＩで求めた値になるように切り替えて、定電流制御する。
【０１１８】
尚、上述では、放電領域、未放電領域において、それぞれ３点の帯電ＡＣ電圧値と帯電ＡＣ電流値とのデータから、近似直線を求めた。但し、当業者には明らかなように、放電領域では、少なくとも２点以上のデータから近似直線を求めることができる。又、未放電領域では、ゼロ点と少なくとも１点以上のデータから近似直線を求めることができる（この場合Ｙβ＝βＸβ）。
【０１１９】
７−３．本実施例における放電電流制御の具体例
本実施例では、放電電流制御において、ＶＩ特性に加える数値計算は、具体的には次のように実施する。先ず、放電を起こさない程度のＡＣ電圧である未放電領域（非放電域）のＡＣ電圧を帯電ローラ２に印加し、その際のＶＩ特性を得る。即ち、複数点の未放電領域でのサンプリングＡＣ電圧Ｖｐｐに対する電流出力の結果に基づいて、近似直線を算出する。同様に放電が発生するＡＣ電圧である放電領域（放電域）のＡＣ電圧を帯電ローラ２に印加し、その際のＶＩ特性を得る。即ち、複数点の放電領域でのサンプリングＡＣ電圧Ｖｐｐに対する電流出力の結果に基づいて近似直線を算出する。そして、放電領域について得られた近似直線に、未放電域について得られた近似直線を重ね合わせた時、その差分が帯電ローラ２と感光ドラム１との間に生じた放電量に相当する。
【０１２０】
本実施例では、未放電領域のサンプリングＡＣ電圧ＶｐｐをＡＣ［１］’、ＡＣ［２］’、ＡＣ［３］’、該ＡＣ電圧印加時に検知されたＡＣ電流値をＩａｃ［１］’、Ｉａｃ［２］’、Ｉａｃ［３］’とする。この時、未放電域の直線近似の傾きβ、及びその切片Ｂは、それぞれ下記式（１）、（２）のように表わされる。
【０１２１】
【数６】
2014174414.tif 000010
【０１２２】
【数７】
2014174414.tif 000011
【０１２３】
又、放電域サンプリング電圧ＶｐｐをＡＣ［１］、ＡＣ［２］、ＡＣ［３］、該ＡＣ電圧印加時に検知されたＡＣ電流値をＩａｃ［１］、Ｉａｃ［２］、Ｉａｃ［３］とする。この時、放電域の直線近似の傾きα、及びその切片Ａは、それぞれ下記式（３）、（４）のように表わされる。
【０１２４】
【数８】
2014174414.tif 000012
【０１２５】
【数９】
2014174414.tif 000013
【０１２６】
ここで、所望の放電量をＤとしたとき、Ｄを満たすＶｐｐは上記式（１）、（２）、及び（３）、（４）から構成される直線近似の差分によって、上記式ＩＶと同様の下記式により求めることができる。Ｄは温度や雰囲気中の水分量によっても変動する量である。
【０１２７】
【数１０】
2014174414.tif 000014
【０１２８】
未放電域のサンプリング点（ＡＣ［１］’，ＡＣ［２］’，ＡＣ［３］’）及び放電域のサンプリング点（ＡＣ［１］，ＡＣ［２］，ＡＣ［３］）は、温度を基準として下記表３、表４のように定めた。
【０１２９】
【表３】
2014174414.tif 000015
【０１３０】
【表４】
2014174414.tif 000016
【０１３１】
又、同様に放電量目標値Ｄについても、温度を基準として下記表５のように定めた。
【０１３２】
【表５】
2014174414.tif 000017
【０１３３】
８．帯電バイアス決定制御
次に、図６を参照して、本実施例における帯電バイアスを決定する制御の手順の一例について説明する。
【０１３４】
８−１．メイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後
先ず、画像形成装置１００のメイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後のフローについて説明する。画像形成装置１００のメイン電源がオフされている場合と同様に、スリープモード中にも、画像形成装置１００の制御回路６１３を除く各部への通電がオフされ、画像形成装置１００の内部は冷えた状態にある。
【０１３５】
画像形成装置１００のメイン電源がオンされた直後又はスリープモードからの復帰直後には、制御回路６１３のＲＡＭに温度推移のデータが残されていない。従って、制御回路６１３は、メイン電源オンの直後又はスリープ復帰直後であると判断すると（Ｓ１０１）、立ち上げ動作を開始させる（Ｓ１０２）。立ち上げ動作では、画像形成装置１００の各モジュールの起動、温度の立ち上げ（ウォーミング）が行なわれ、本実施例では３〜５分を要する。
【０１３６】
次に、制御回路６１３は、先ず、当該時点における表面温度センサ３１による温度の測定データを取得する（Ｓ１０３）。
【０１３７】
次に、制御回路６１３は、測定された帯電ローラ２の表面の温度が所定値としての１５℃以下であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。そして、制御回路６１３は、帯電ローラ２の表面の温度が１５℃以下の低温であると判断した場合は、低温用制御テーブルを読み出して放電電流制御を実施させ（Ｓ１０５）、次の動作に備える。
【０１３８】
又、制御回路６１３は、Ｓ１０４において帯電ローラ２の表面の温度が１５℃以下の低温ではないと判断した場合は、雰囲気温度センサ３０による温度推移の測定データと表面温度センサ３１による温度推移の測定データを取得する（Ｓ１０６）。表面温度センサ３１の測定データが１５℃以下でない場合でも、帯電ローラ２の表面だけが雰囲気温度になじんでいて、帯電ローラ２の内部がまだ冷たい状態である可能性があるからである。そして、制御回路６１３は、測定された温度推移の測定データから、帯電ローラ２の内部の温度を算出（予測）する（Ｓ１０７）。Ｓ１０６とＳ１０７とに対応する、帯電ローラ２の内部の温度を算出するためのより具体的な手順は、図８又は図９を参照して説明したとおりにすればよい。
【０１３９】
次に、制御回路６１３は、算出された帯電ローラ２の内部の温度が１５℃以下であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。そして、制御回路６１３は、帯電ローラ２の内部の温度が１５℃以下の低温であると判断した場合は、低温用制御テーブルを読み出して放電電流制御を実施させ（Ｓ１０５）、次の動作に備える。
【０１４０】
一方、制御回路６１３は、Ｓ１０８において帯電ローラ２の内部の温度が１５℃以下ではないと判断した場合は、常温用制御テーブルを読み出して放電電流制御を実施させ（Ｓ１０９）、次の動作に備える。
【０１４１】
８−２．通紙中又は待機状態
次に、通紙中（紙間）又は画像形成装置１００のメイン電源がオンされた状態で画像形成開始指示を待っている待機状態でのフローについて説明する。
【０１４２】
通紙中又は待機状態の場合には（Ｓ１１０）、立ち上げ動作は必要ないため、制御回路６１３は、先ず、表面温度センサ３１による温度の測定データを取得する（Ｓ１０３）。その後の動作は、上記８−１．の場合と同様である。
【０１４３】
尚、本実施例のように、帯電ローラ２の内部の温度を算出（予測）する場合を限定することで温度推移を測定する時間を省略して制御時間の短縮を図ることができるが、所望により放電電流制御を行う際には常に帯電ローラ２の内部の温度を算出（予測）してもよい。又、上述のフローでは、理解を容易とするために、低温用制御テーブル、常温用制御テーブルを用いるものとした。この場合の低温用制御テーブルは、例えば表３、表４、表５における１５℃以下の任意の温度の各設定値を指定するテーブルとすることができる。又、この場合の常温用制御テーブルは、例えば表３、表４、表５における１５℃を超える任意の温度の各設定値を指定するテーブルとすることができる。但し、例えば表３、表４、表５における該当する帯電ローラ２の表面温度又は内部温度の各設定値を読み出して使用することができ、これにより放電電流制御の精度は向上する。即ち、測定された表面温度が１５℃以下の場合は、その測定された表面温度に対応する設定値を表３、表４、表５から読み出して使用すればよい。又、測定された表面温度が１５℃を超える場合は、算出された内部温度に対応する設定値を表３、表４、表５から読み出して使用すればよい。
【０１４４】
９．効果
以上のように、本実施例によれば、帯電ローラ２の表面温度の変化によって帯電ローラ２の状態変化を検知する。これにより、例えば画像形成装置１００の外部から内部に、温度の異なる帯電ローラ２又は帯電ローラ２を含んだ画像形成ユニットが導入されたような場合でも、適正に放電電流制御を実施することが可能となる。次に、本実施例の効果を確認した結果について説明する。
【０１４５】
本実施例の効果を示す具体例として、帯電ローラ２の雰囲気温度が２５℃の画像形成装置１００の装置本体の内部（機内）に、内部の温度が５℃の帯電ローラ２を含んだ画像形成ユニットを導入する。この場合に、本実施例に従う実験（１）では帯電ローラ２の内部の温度を基準として、比較例としての実験（２）では帯電ローラ２の雰囲気温度を基準として、放電電流制御を実施した。
【０１４６】
表６に、実験（１）、実験（２）でそれぞれ帯電ローラ２の内部の温度、雰囲気の温度を基準として表３〜表５から各種設定値を選んだ場合の放電電流制御の結果である近似直線の傾き、切片、Ｖｐｐ及び画像の状態を示した。又、実際のデータ（サンプリングＡＣ電圧、検知ＡＣ電流）を表７及び図１５に示した。
【０１４７】
【表６】
2014174414.tif 000018
【０１４８】
【表７】
2014174414.tif 000019
【０１４９】
本実施例に従う実験（１）では、帯電ローラ２の雰囲気の温度が２５℃、帯電ローラ２の内部の温度が５℃の状態で、帯電ローラ２の内部の温度５℃に対応するサンプリングＡＣ電圧で放電電流制御を実施した。その制御結果である画像形成時の帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐは２，３００Ｖｐｐであった。そして、決定された帯電ＡＣ電圧のピーク間電圧値を用いて形成した画像は良好であった。
【０１５０】
これに対し、比較例としての実験（２）では、帯電ローラ２の雰囲気の温度が２５℃、帯電ローラ２の内部の温度が５℃の状態で、雰囲気の温度２５℃に対応するサンプリングＡＣ電圧で放電電流制御を実施した。そのため、放電領域として設定したサンプリングＡＣ電圧において、放電が起こらない領域のデータを取得してしまい、所望の放電量Ｄを満たす制御結果が得られなかった。通常、このような場合には、エラーを返すか、環境別に予め指定された充分に大きいバイアスを印加して、画像不良の発生を防止するが、放電量が多すぎて、ブレードのメクレやビビリの原因になるなどの弊害が生じてしまうことがある。
【０１５１】
以上、本実施例によれば、帯電ローラ２の雰囲気の温度と帯電ローラ２の表面の温度の測定データに基づいて帯電ローラ２の内部の温度を予測する。これにより、より精度良く帯電ローラ２自体の温度を予測して、帯電ローラ２に印加する電圧又は電流を適正に制御することができる。即ち、本実施例によれば、前述のように帯電ローラ２の雰囲気の温度を検知するだけでは、帯電ローラ２の内部の温度と雰囲気の温度とに乖離が生じてしまうような環境において、帯電ローラ２に印加する電圧又は電流を適正に制御することができる。
【符号の説明】
【０１５２】
１          感光ドラム（感光体）
２          帯電ローラ（帯電部材）
３０        雰囲気温度センサ（第１の温度検知手段）
３１        表面温度センサ（第２の温度検知手段）
１００      画像形成装置
６１３      制御回路
６１４      電流計（電流検知手段）
【図１】
2014174414.tif 000020
【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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