(57)【要約】【課題】  設置環境の急激な温度変化等があった場合であっても放電電流制御と定電圧制御とを環境特性に応じて適切に切り替える。【解決手段】  インピーダンス検出手段によって検出された帯電部材のインピーダンスが所定値未満である場合には、放電電流制御によって決定された電圧値を電圧印加手段が帯電部材に印加し、インピーダンス検出手段によって決定されたインピーダンスが所定値以上である場合には、所定の電圧値を電圧印加手段が帯電部材に印加する。【選択図】図９
2014126566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体に接触し前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段により印加された電圧により前記像担持体及び前記帯電部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電圧印加手段によって印加される電圧値と前記電流検知手段によって検知される電流値とから前記帯電部材に関するインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記電圧印加手段によって前記帯電部材に印加される電圧と前記帯電部材から放電される放電電流量との関係を求め、所定の放電電流量となる場合の前記電圧印加手段の電圧値を決定する印加電圧値決定手段とを具備し、
前記インピーダンス検出手段によって検出されたインピーダンスが所定値未満である場合には、前記印加電圧値決定手段によって決定された電圧値を前記電圧印加手段が前記帯電部材に印加し、前記インピーダンス検出手段によって決定されたインピーダンスが所定値以上である場合には、所定の電圧値を前記電圧印加手段が前記帯電部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体及び前記帯電部材は、前記画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられており、
前記電流検知手段によって検知された電流値が所定の電流値以上である場合には、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されていると判断し、前記電流検知手段によって検知された電流値が所定の電流値未満である場合には、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されていないと判断するプロセスカートリッジ装着検出手段をさらに有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】
前記プロセスカートリッジ装着検出手段により前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されていないと判断された場合には、前記画像形成装置のユーザに対し警告する警告手段をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置の電源投入後又はプリント指示された後のイニシャライズ動作における前記像担持体の前回転時に、前記電圧印加手段により前記帯電部材に電圧を印加し、前記電流検知手段により電流を検知して前記インピーダンス検出手段により前記帯電部材に関するインピーダンスを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電部材に印加する電圧は交流電圧を含み、前記電圧値は交流電圧のピーク間電圧で規定されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記印加電圧値決定手段において、前記帯電部材に対する印加する電圧と前記帯電部材の放電電流量との関係を求める際、放電領域の３点の印加電圧値Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６の相互の関係が、Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６、かつ、１．９３４＜（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５＜１．９９３であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１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、画像を形成する画像形成装置に関し、より詳しくは、電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式により画像を印刷する画像形成装置では、ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラム）の表面を帯電ユニットにより所定の電位に均一に帯電する。この帯電ユニットは、細いコロナ放電ワイヤに高電圧を印加して発生するコロナを感光ドラムの表面に作用させて帯電する非接触帯電のコロナ帯電が一般的である。
【０００３】
近年は、低電圧プロセス、低オゾン発生量、低コスト等の点で有利な接触帯電方式が主流となりつつある。接触帯電方式は、例えば、帯電ローラを感光ドラムの表面に当接し、この帯電ローラに電圧を印加して感光ドラムを帯電する方式である。
【０００４】
この帯電ローラに印加する電圧は直流電圧のみでもよいが、交流電圧を印加してプラス側、マイナス側への放電を交互に発生させることによって、より均一に帯電することができる。例えば、直流電圧を印加した時の感光ドラムへの放電開始閾値電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を有する交流電圧と直流電圧とを重畳した振動電圧を印加することにより、被帯電体の帯電を均一にできることが知られている。
【０００５】
帯電ローラに正弦波電圧を印加すると、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流とが発生する。これらの電流が合計された電流が帯電ローラに流れることになる。この際、安定した帯電を得るためには、放電電流量を所定値以上にするとよいことが経験的に知られている。ただし、高湿環境で所定以上に放電電流量を増加させると画像不良が生じることもある。
【０００６】
そこで、高画質、高安定化を達成するために、帯電手段に対し印加される電圧値と放電電流量との関係を求め、所定の放電電流量に対応する印加電圧値を決定することにより、放電電流量を制御するような放電電流制御という技術が開示されている（特許文献１）。
【０００７】
また、近年、画像形成装置の使用環境範囲が広がり、特に低温低湿環境で使用されることも多くなった。それと同時に低コスト化への要望も強くなり、低いピーク間電圧で使用することも必要となった。
【０００８】
放電電流制御を低温低湿環境で使用した場合、帯電装置のインピーダンスが高まるため、放電電流量を高い精度で検出するには、所定の放電電流量が得られる印加電圧値を演算するために必要な演算用固定電圧のピーク間電圧を高く設定する必要が生じる。その結果、画像形成装置の高圧電源の能力を必要以上に備えなくてはならずコストアップを招くことや、無駄な電力を消費してしまうことにもなる。
【０００９】
従来、環境検知手段からの環境情報に応じて、検知温度が所定値以上である時は放電電流制御に、また所定値未満である時は予め本体に記憶された電圧値を印加する定電圧制御に切り替える技術が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２０１９２１号公報
【特許文献２】特許第４９１８６１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述したように、環境検知手段からの環境情報に応じて帯電装置に印加する電圧の決定方法を切り替える制御を行った場合、エアコンの電源投入による急速冷房、急速暖房等により設置環境の急激な温度変化等の影響で環境検知手段からの環境情報と帯電装置自体の温度に乖離が生じることがある。このような場合には、放電電流制御と定電圧制御を、帯電装置自体の環境特性に応じて適切に変更できないといった問題が発生した。
【００１２】
従って、本発明の目的は、設置環境の急激な温度変化等がある場合でも、放電電流制御と定電圧制御を、帯電装置自体の環境特性に応じて適切に変更することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に接触し前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段により印加された電圧により前記像担持体及び前記帯電部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電圧印加手段によって印加される電圧値と前記電流検知手段によって検知される電流値とから前記帯電部材に関するインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、前記電圧印加手段によって前記帯電部材に印加される電圧と前記帯電部材から放電される放電電流量との関係を求め、所定の放電電流量となる場合の前記電圧印加手段の電圧値を決定する印加電圧値決定手段とを具備し、前記インピーダンス検出手段によって検出されたインピーダンスが所定値未満である場合には、前記印加電圧値決定手段によって決定された電圧値を前記電圧印加手段が前記帯電部材に印加し、前記インピーダンス検出手段によって決定されたインピーダンスが所定値以上である場合には、所定の電圧値を前記電圧印加手段が前記帯電部材に印加することを特徴とする。
【００１４】
すなわち、本発明は、帯電部材の環境特性を直接的に検知する手段を備え、その検知結果に応じて、帯電部材に印加する電圧の制御を切り替えるようにしている。これにより、設置環境の急激な温度変化等があった場合であっても放電電流制御と定電圧制御とを環境特性に応じて適切に変更することができる。
【発明の効果】
【００１５】
すなわち、本発明は、帯電部材の環境特性を直接的に検知する手段を備え、その検知結果に応じて、帯電部材に印加する電圧の制御を切り替えるようにしている。これにより、設置環境の急激な温度変化等があった場合であっても放電電流制御と定電圧制御とを環境特性に応じて適切に変更することができる。
【００１６】
また、特に帯電部材のインピーダンスが高い状態では定電圧制御が選択され、放電電流制御を行った場合に必要となる高いピーク間電圧の演算用固定電圧が不要となる。
【００１７】
このため、画像形成装置本体の高圧電源の能力を必要以上に備えることによるコストアップや、無駄な消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例の概略の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る帯電部材の一例の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る感光体ドラムの概略構成を説明するための図である。
【図４】本発明に係る放電電流量を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る放電電流制御を説明するための図である。
【図６】低温環境での放電電流制御の問題を説明するための図である。
【図７】本実施の形態の画像形成装置の帯電制御に関する電圧印加装置の概略のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図８】本実施の形態の画像形成装置の帯電制御を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
（画像形成装置の概略構成）
図１は画像形成装置の一例の概略の構成を示す模式図である。この画像形成装置は、静電潜像を形成するための回転可能な像担持体としてドラム型の電子写真感光体である感光ドラム１を用いた接触帯電方式・転写方式の画像形成装置である。
【００２２】
感光ドラム１は、ドラム軸線を中心に回転自在に支持されて配設されており、駆動機構（図示せず）により矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。
【００２３】
回転する感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２（帯電部材）により所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電ローラ２は、ローラ軸体（導電性基体、芯金）を有する導電性弾性ローラである。この帯電ローラ２は、ローラ軸体の両端部をそれぞれ軸受け部材で回転自在に支持され、ローラ軸線を感光ドラム１のドラム軸線に対してほぼ並行に配列された状態で、感光ドラム１に対して接触押圧されている。
【００２４】
帯電ローラ２は感光ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２は、また、表層に樹脂粒子を混入させて表面の凹凸を形成している。この帯電ローラ２については後述する。
【００２５】
さらに、帯電ローラ２に対して、その表面を清掃する清掃部材としての回転ブラシ（不図示）が設けられる。この回転ブラシは、帯電ローラ２に対して従動で回転し、帯電ローラ表面に付着した異物を掻き取って、帯電ローラ表面が局部的或いは全面的に異物汚れするのを防止する。
【００２６】
帯電ローラ２のローラ軸体に対して、高圧電源部１６で生成された所定の直流電圧（ＤＣ帯電方式）、或いは所定の直流電圧に所定の交流電圧を重畳した電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）が帯電バイアスとして印加される。この制御は制御部３０により行われる。
【００２７】
また、その制御の内容は、装置本体内で算出される感光ドラム１および帯電ローラ２のインピーダンスに応じて切り替えられる。
【００２８】
すなわち、制御部３０は、放電電流制御が選択された場合には、放電電流制御に関して帯電ローラ２に対する印加電圧と放電電流量との関係を求め、所定の放電電流量に対応する印加電圧の電圧値を決定する印加電圧値決定手段として機能する。そして、制御部３０は、高圧電源部１６がこの電圧値の電圧を帯電ローラ２に印加するように制御する。
【００２９】
さらに、定電圧制御が選択された場合には、帯電ローラ２に印加すべき装置固有の所定の電圧値を帯電制御テーブル２１から読み出し、その電圧値の電圧を高圧電源部１６が出力するように制御する。
【００３０】
このような構成により、回転する感光ドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に接触帯電される。本実施形態では、感光ドラム１の表面がマイナスの所定電位に帯電される。
【００３１】
その感光ドラム１の帯電面に対して像露光部３により像露光がなされる。これにより、感光ドラム１の表面の露光明部が電位減衰して、感光ドラム１の表面に像露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００３２】
像露光部３は、原稿画像を結像投影露光するアナログ露光装置でもよいし、レーザスキャナやＬＥＤアレイ等のデジタル露光装置であってもよい。本実施形態では、波長λ＝７８０ｎｍのレーザ走査露光Ｌを行うレーザスキャナを像露光部３として用いている。
【００３３】
このようにして、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像は現像装置４によりトナー像として現像される。本実施形態においては、現像装置４は、現像剤として一成分磁性ネガ極性トナーを用いたジャンピング反転現像装置を用いている。
【００３４】
現像装置４は、回転駆動される現像スリーブ５と、現像スリーブ５に現像剤を供給するためのホッパー部６を有する。現像スリーブ５と感光ドラム１とは、両者の間に装置長手方向にわたり０．３ｍｍの一定間隔を保つように配置されている。現像スリーブ５には現像バイアス印加電源部（図示せず）から所定のＡＣ成分とＤＣ成分を重畳した電圧が印加され、これにより、感光ドラム１の表面の静電潜像が現像装置４によりジャンピング反転されて現像される。
【００３５】
感光ドラム１の表面に形成されたトナー像は、感光ドラム１の回転により、感光ドラム１と転写ローラ７との当接ニップ部である転写部Ｔに達し、この転写部Ｔに給送されてきた記録材Ｐに転写される。
【００３６】
転写ローラ７は、ローラ軸体（導電性基体、芯金）を有する導電性弾性ローラである。ローラ軸体の両端部はそれぞれ軸受け部材により回転自在に支持される。そのローラ軸線は感光ドラム１のドラム軸線に対してほぼ並行に配列されて、転写ローラ７は感光ドラム１に対して所定の押圧力で接触押圧されている。
【００３７】
転写ローラ７は感光ドラム１の回転に従動して回転する。記録材Ｐは給送機構部（不図示）から所定の制御タイミングで給送され、レジストレイションローラ（不図示）により感光ドラム１に対する画像形成と同期取りされて適正なタイミングで転写部Ｔに導入され、感光ドラム１と転写ローラ７により挟持搬送される。
【００３８】
転写ローラ７には、記録材Ｐが転写部Ｔを通過している間、転写バイアス印加電源部（図示せず）からトナーの帯電極性とは逆極性の所定電位の直流電圧が印加される。本実施形態ではトナーがマイナス極性に帯電しているので、転写ローラ７には、プラス極性の所定電位の直流電圧が印加される。これにより、転写部Ｔにおいて記録材Ｐの裏面側（感光ドラム１と対向する面とは反対の面側）にプラスの電荷が付与されて感光ドラム１の表面のトナー像が順次に記録材Ｐの表面に静電的に転写される。
【００３９】
トナー像の転写を受けた記録材Ｐは転写部Ｔを出ると、感光ドラム１の表面から分離され、搬送ベルト（図示せず）により定着装置（図示せず）に導入される。定着装置はヒートローラと加圧ローラとの圧接回転ローラ対を有する熱定着装置である。
【００４０】
定着装置に導入された記録材Ｐはローラ対の圧接ニップ部である定着部に進入して挟持搬送される。これにより、記録材Ｐ上の未定着のトナー像が記録材面に固着画像として熱と圧力により定着され、その後、記録材は画像形成物として装置本体外部に排出される。
【００４１】
一方、記録材分離後の感光ドラム１の表面はクリーニング装置８により転写残トナー・紙粉等の残留物の除去を受けて清掃され、繰り返して画像形成に供される。クリーニング装置８はクリーニング部材としてチップタイプのクリーニングブレード９を用いたブレードクリーニング装置である。このクリーニングブレード９により感光ドラム表面が摺擦されることで感光ドラム表面から残留物が掻き取られる。掻き取られた残留物は回収トナー収容部１０に収容される。
【００４２】
なお、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、及びクリーニング装置８は、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられている。
【００４３】
（帯電ローラ）
図２により、本実施形態に係る帯電ローラ２の一例の概略構成について説明する。
【００４４】
図中の帯電ローラ２は、その軸体１１と、その外周に形成される導電性弾性体層１２と、その外周に軟化剤移行防止層１３さらにその外周に形成される抵抗調整層（あるいは誘電層）１４、及び保護層１５とから構成されている。
【００４５】
軸体１１としては、特に限定するものではなく、例えば金属製の円柱体からなる芯金や内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体が用いられる。その金属材料としては、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄にメッキを施したもの等が挙げられる。
【００４６】
（感光ドラム）
次に、本発明に係る感光ドラム１について以下に説明する。
【００４７】
ここで、図３により、本実施形態に係る感光ドラム１の概略構成を説明する。    感光ドラム１は、外径がたとえば３０ｍｍの導電性の支持体５１に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層５３に含有する層構成の単層型（図３（ａ））とすることができる。さらに、感光ドラム１は、電荷発生物質を含有する電荷発生層５４と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層５５を、順次または逆順に積層した構成の積層型（図３（ｂ））とすることもできる。また、感光層上に表面保護層５６を形成することも可能である。
【００４８】
次に、感光ドラム１の感光層について説明する。
【００４９】
感光ドラム１の支持体５１としては、導電性を有するものであればよく、具体的には、たとえばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属とすることができる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、導電性の支持体５１の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層５２を設けることができる。
【００５１】
下引き層５２は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される層である。
【００５２】
（放電電流量）
図４を用いて、放電電流量について説明する。電子写真による画像形成装置においては、帯電の均一性、画像ムラ防止などの目的で直流電圧および交流電圧を帯電ローラ２に印加するのが一般的である。本願における「放電電流量」とは、主に帯電ローラ２にかける交流電圧（Ｖｐｐ）における電流量曲線による放電特性に係り、その放電時の電流量のことをいう。
【００５３】
通常、帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ（グラフの横軸）を増加させていき、感光ドラム１の支持体側で交流電流量（Ｉａｃ）を測定すると、図４に示したようなＶｐｐとＩａｃの関係が得られる。このグラフから分かるように、Ｖｐｐが小さい間はＶｐｐの増加に対してＩａｃが線形的に増加していくが、Ｖｐｐが所定の閾値ＶｔｈとなるポイントＡ１（放電開始点）に達した時点から電圧と電流の関係が変化する。すなわち、ポイントＡ１を越えると総電流量Ｉａｃが線形関係よりも増加する。この増加分Ａ４は放電電流に起因するものと考えられる。
【００５４】
したがって、ポイントＡ１未満での点をプロットして得た正比例直線Ａ２（破線）と、実際の流れた電流曲線Ａ３（実線）と乖離する放電領域においてあるＶｐｐ（Ａ５）での電流の増加分Ａ４を放電電流量という。
【００５５】
（放電電流制御）
放電電流制御とは、放電電流量を求めるために近似直線から所定の放電電流量が得られるＶｐｐの値を求める方式である。具体的には、図５に示すように、帯電ローラ２に未放電領域１１１である交流電圧のＶｐｐ値であるＶ１、Ｖ２、Ｖ３の３点の電圧を、順次印加し、ついで、放電領域１１２であるＶｐｐ値であるＶ４、Ｖ５、Ｖ６の３点の電圧を順次印加する。
【００５６】
それぞれの交流電圧のＶｐｐ値に対して流れる総電流量Ｉａｃの点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６のうち、未放電領域の３つの点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で最小二乗法を用いて近似直線を引いた式を次式（２）とし、
未放電領域の近似直線：Ｙ＝βＸ＋Ｂ  ・・・（２）
放電領域での３点Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６で最小二乗法を用いて近似直線を引いた式を次式（３）とする。
【００５７】
放電領域の近似直線：Ｙ＝αＸ＋Ａ  ・・・（３）
放電電流量ΔＡＣは式（３）と式（２）の差分から、得られる。
【００５８】
具体的には、式（３）の放電領域の近似直線と式（２）の未放電領域の近似直線との差分に基づいて、放電電流量がＤとなるピーク間電圧Ｖｘを次式によって決定する。すなわち、Ｖｘに対する式（２）のＹ値をＹβ、式（３）のＹ値をＹαとし、これらの値を式（２）（３）に代入すると次の式（２ａ）、（３ａ）が得られる。
【００５９】
Ｙβ＝βＶｘ＋Ｂ  ・・・（２ａ）
Ｙα＝αＶｘ＋Ａ  ・・・（３ａ）
【００６０】
これらの式（２ａ）、（３ａ）から次式のようにＶｘが求められる。
【００６１】
Ｖｘ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）  ・・・（４）
（ここにＤ＝Ｙα−Ｙβである）
【００６２】
帯電ローラ２に印加する電圧はピーク間電圧Ｖｐｐで規定する。ピーク間電圧Ｖｐｐを式（４）で求めたＶｘに切り替え、印字工程へと移行する。
【００６３】
今、必要な放電電流量Ｄ（ΔＡＣ）が与えられれば、狙い（すなわち目的）のＶｐｐ値＝Ｖ７を見つけることができる。この狙いのＶｐｐ値を制御部にフィードバックして帯電制御を行う。このときのＶ７はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ７＜Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６という関係を満足しなければならない。さもないと、実際の増加分Ａ４で示される放電電流量と必要放電電流量ΔＡＣの差が大きくなり誤差がでてしまう。
【００６４】
この場合、図６に示すように放電を伴う電流曲線Ａ３は、低温環境では放電がしづらく曲線Ａ３ａのようにずれ、高温環境に比べて放電開始点Ａ１ａもずれる。その結果、放電電流制御の印加電圧値Ｖ４ａ、Ｖ５ａ、Ｖ６ａも高い部分でかけなければならない。
【００６５】
また、後で詳述するが、印加電圧値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の相互の関係については、Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６の関係で、放電特性および放電電流量の観点から、１．９３４＜（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５＜１．９９３という条件が満足されなければならないことが実験的に確認された。
【００６６】
この（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５は、Ｖ５の値がＶ４寄りであるかＶ６寄りであるを示す値であり、１.９９３≦（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５になると近似する直線の傾きが大きくなりすぎ、放電不足になり画像不良が発生する。また、（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５≦１．９３４となると、近似する直線の傾きが小さくなりすぎ、放電過多になり画像不良が発生する。
【００６７】
（定電圧制御）
ここでの定電圧制御とは、帯電制御において帯電電圧を所望の電圧値に安定的に制御する方法である。この制御は、制御部がＰＷＭ値を固定して電圧を印加する場合には、抵抗を介して出力電圧をモニタする。そして、モニタした電圧を電圧設定回路部にフィードバックして、設定されるＰＷＭ信号の設定値に応じた出力電圧値になるように制御する。
【００６８】
なお、定電圧制御の場合のターゲット電圧は、記憶部２０の帯電制御テーブル２１に装置固有の電圧として、格納されており、定電圧制御の際には、この帯電制御テーブル２１から電圧値が読み出される。
【００６９】
（電圧印加装置のハードウェア構成）
図７は、本実施形態の画像形成装置の帯電制御に関する電圧印加装置の概略のハードウェア構成を示している。
【００７０】
制御部３０はＣＰＵにより構成され、本発明の印加電圧決定部３１（第１の印加電圧決定部、第２の印加電圧決定部）及びインピーダンス検出部３２を実現している。制御部３０には記憶部２０および電源部６０が接続されている。
【００７１】
記憶部２０は、帯電制御テーブル２１および制御プログラム２２等の情報を格納している。帯電制御テーブル２１は、帯電制御の切替えを行うインピーダンスの閾値および放電電流制御の必要放電電流量ΔＡＣならびに定電圧制御の電圧値のテーブルを含んでいる。
【００７２】
電源部６０は、帯電ローラ２に印加する高圧を発生する高圧電源部１６及び交流電流検知回路６１（電流検知手段）を含んでいる。交流電流検知回路６１は帯電ローラ２に流れる電流を測定する回路である。
【００７３】
（制御切替えのインピーダンス閾値の設定）
図８は、本実施形態の画像形成装置において、帯電ローラ２のインピーダンスに応じて帯電制御を変更する為に必要となる制御切替えのインピーダンス閾値の設定に関する説明図である。
【００７４】
同図は帯電ローラ２自体のインピーダンスの初期の単体ばらつきと画像形成耐久を通じて変化する耐久変化を考慮した時の、帯電ローラ２のインピーダンスの温度特性を示している。
【００７５】
図８（ａ）は、帯電ローラ２に所定の電圧（本実施形態では１４５０Ｖとした）を印加した時の帯電ローラ２に流れる電流量と帯電ローラ２の温度の関係を示す図である。
【００７６】
初期の単体ばらつきの中でインピーダンスが最も低く、画像形成耐久がなされる直前の帯電ローラ２をインピーダンス下限画像耐久初期ローラと称する。これが多数の帯電ローラ２の中でインピーダンスが最も低い状態のものとなる。図８（ａ）中、黒丸でプロットしたものは、インピーダンス下限画像耐久初期ローラで所定の電圧を印加した場合を示している。
【００７７】
また、初期の単体ばらつきの中でインピーダンスが最も高いもので、その画像形成耐久が最もなされた帯電ローラをインピーダンス上限画像耐久末期ローラと称する。これが多数の帯電ローラ２の中でインピーダンスが最も高い状態のものとなる。図８（ａ）中、黒三角でプロットしたものは、インピーダンス上限画像耐久末期ローラで所定の電圧を印加した場合を示している。
【００７８】
また、図８（ｂ）は、図８（ａ）から得た２条件の帯電ローラ２に流れる電流量と印加電圧とから算出したインピーダンスの温度特性を示している。帯電ローラ２は、一般に、使用するに従ってインピーダンスが増加することが知られている。従って、初期の単体ばらつきと画像耐久の程度の組み合わせに応じて変化する温度特性が、２条件で示された温度特性曲線で囲まれた領域に全て含まれることとなる。
【００７９】
図８（ｂ）から、帯電ローラ２の温度が低くなるほどインピーダンスは急激に高まることがわかる。本実施形態での高圧電源部１６は、その最大出力電圧（本実施形態では１４５０Ｖとした）が低く設定されている。このため、帯電ローラ２のインピーダンスが高くなると、放電電流制御を用いて必要放電電流量ΔＡＣを精度よく算出するのに必要な演算用固定電圧の最大電圧が出力できない。
【００８０】
従って、制御切替えのインピーダンス閾値の設定は、以下の２つの条件をみたすことが必要となる。すなわち、第１は、画像形成装置が具備する高圧電源部１６の最大出力電圧が、放電電流制御時の演算用固定電圧の最大電圧Ｖ６を上回らないようにする。第２は、放電電流制御の精度を高く保てる条件である１．９３４＜（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５＜１．９９３を満たすことが可能となる帯電ローラ２のインピーダンスレベルを実験により見出し閾値として設定する。
【００８１】
本実施形態では、高圧電源部１６の最大出力電圧１４５０Ｖにおいて、印加電圧値Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６をそれぞれ１２００、１３５０、１４５０Ｖｐｐとし、（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５＝１．９６３とした場合、制御切替えのインピーダンス閾値は１０ＭΩとなった。
【００８２】
（画像形成装置の動作）
次に画像形成装置の処理例について図９のフローチャートにより説明する。
【００８３】
この処理は制御部３０を構成するＣＰＵが記憶部２０内に格納された制御プログラム２２を読み出して実行することにより実現される。
【００８４】
まず、画像形成装置の電源が投入（ＯＮ）されたとき、または、画像形成装置がプリント指示された後に、画像形成装置のイニシャライズ（初期化）動作が開始される（ステップＳ１０１）。このイニシャライズ動作では感光ドラム１の空回転動作（前回転動作）が実行され、感光ドラム１が回転駆動される。その際、高圧電源部１６から帯電ローラ２に対して電圧が印加される（ステップＳ１０２）。
【００８５】
交流電流検知回路６１により測定される帯電ローラ２に流れる電流値の測定結果は、不図示のＡ／Ｄコンバータの入力ポートに電圧値として入力される（ステップＳ１０３）。この電圧値は、プロセスカートリッジが画像形成装置に装着されたことを示すカートリッジ信号としても用いられる値である。
【００８６】
インピーダンス算出部３２は、高圧電源部１６からの印加電圧とＡ／Ｄコンバータの入力電圧から感光ドラム１と帯電ローラ２とによって合成されるインピーダンスを算出する（ステップＳ１０４）。印加電圧決定部３１によりこのインピーダンスが所定値以上（本実施形態では１０ＭΩ以上）と判定されると（ステップＳ１０５，ＮＯ）、定電圧制御が選択される。
【００８７】
定電圧制御時の印加電圧は、記憶部２０内の帯電制御テーブル２１にあらかじめ格納されている装置固有の定電圧制御のターゲット電圧が読み出され（ステップＳ１０６）、この読み出されたターゲット電圧に基づいて定電圧制御が行われる（ステップＳ１０７）。その後、この定電圧制御による帯電制御でプリントを開始する（ステップＳ１１０）。
【００８８】
ステップＳ１０５において、印加電圧決定部３１（印加電圧知決定手段）によりインピーダンスが所定値未満（本実施形態では１０ＭΩ未満）と判定されると（ステップＳ１０５，ＹＥＳ）、放電電流制御が選択される。放電電流制御時の必要放電電流量ΔＡＣは、記憶部２０内の帯電制御テーブル２１にあらかじめ格納された放電電流制御のターゲット放電電流量ΔＡＣに応じて決定される（ステップＳ１０８）。そして、この決定されたターゲット放電電流量ΔＡＣに対応するＶｐｐの値を決定する（ステップＳ１０９）。
【００８９】
その後、この決定された電圧値を用いた帯電制御により、プリントを開始する（ステップＳ１１０）。
【００９０】
なお、この処理は、画像形成装置の電源投入後の最初の感光ドラム１の回転時の他、所定の枚数を印刷する毎に、次の印刷動作における感光ドラム１の回転時に、実行することもできる。
【００９１】
以上、本実施形態の構成によれば、感光ドラム１及び帯電ローラ２のインピーダンスの検知結果に応じて、放電電流制御と定電圧制御とを適正に選択される。すなわち、低温環境下でインピーダンスが高まった状態では定電圧制御が選択され、放電電流制御を行った場合に必要となる高いＶｐｐの演算用固定電圧を印加する必要がない。
【００９２】
その結果、電気出力を小さくでき、低コストの高圧電気回路が使用できるのに加え、無駄な消費電力を低減させつつ、従来発生していた環境検知手段からの環境情報と帯電装置自体の温度が乖離することによる制御の不整合も解消できる。
【００９３】
また、その状態で耐久確認を行ったが、感光ドラム１の傷や削れムラなどによる大きな問題は発生しなかった。
【００９４】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、感光ドラム１、帯電ローラ２、およびクリーニング装置８を内蔵し、不図示の本体と脱着可能な構造のプロセスカートリッジを備えている。また、第１実施形態において制御部３０で実行される制御プログラムは、画像形成装置内のカートリッジの装着有無を検知する機能を兼用する。
【００９５】
尚、本実施形態の構成で第１実施形態と同様な構成に関しては、第１実施形態の説明が援用されるものとし、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
次に本実施形態における画像形成装置の処理例について図１０のフローチャートにより説明する。この処理は制御部３０を構成するＣＰＵが記憶部２０内に格納された制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００９７】
まず、画像形成装置の電源が投入（ＯＮ）されたとき、または、画像形成装置がプリント指示された後、画像形成装置のイニシャライズ（初期化）動作が開始される（ステップＳ２０１）。このイニシャライズ動作では感光ドラム１の空回転動作（前回転動作）が実行され、感光ドラム１が回転駆動される。その際、高圧電源部１６から帯電ローラ２に対して電圧が印加される（ステップＳ２０２）。
【００９８】
交流電流検知回路６１により測定される帯電ローラ２に流れる電流の測定結果が不図示のＡ／Ｄコンバータの入力ポートに電圧値として入力される（Ｓ２０３）。この電圧値は、プロセスカートリッジが画像形成装置に装着されたことを示すカートリッジ信号としても用いられる値である。
【００９９】
そして、Ａ／Ｄコンバータに入力された電流値を示す電圧値と記憶部２０に予め記憶された所定電圧とが比較される（ステップＳ２０４）。
【０１００】
所定電圧以上であるときは（ステップＳ２０４、ＹＥＳ）画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが正しく装着されていると判断される（ステップＳ２０５）。この場合、インピーダンス算出部３２は、高圧電源部１６からの印加電圧とＡ／Ｄコンバータに入力された電流値を示す電圧値からインピーダンスを算出する（ステップＳ２０６）。
【０１０１】
印加電圧決定部３１によりこのインピーダンスが所定値（この例では１０ＭΩ）以上と判定されると（ステップＳ２０７，ＮＯ）、定電圧制御が選択される。定電圧制御時の印加電圧は、記憶部２０内の帯電制御テーブル２１にあらかじめ格納された定電圧制御のターゲット電圧が読み出され（ステップＳ２０８）、この読み出されたターゲット電圧に基づいて定電圧制御が行われる（ステップＳ２０９）。
【０１０２】
その後、この定電圧制御による帯電制御でプリントを開始する（ステップＳ２１５）。
【０１０３】
ステップＳ２０７において、印加電圧決定部３１によりインピーダンスが所定値（この例では１０ＭΩ）未満と判定されると（ステップＳ２０７，ＹＥＳ）、放電電流制御が選択される。放電電流制御時の必要放電電流量ΔＡＣは、記憶部２０内の帯電制御テーブル２１にあらかじめ格納された放電電流制御のターゲット放電電流量ΔＡＣに応じて決定され（ステップＳ２１０）、放電電流制御を行う。そして、この決定されたターゲット放電電流量ΔＡＣに対応するＶｐｐの値を決定する（ステップＳ２１１）。
【０１０４】
その後、この決定された電圧値を用いた帯電制御により、プリントを開始する（ステップＳ２１５）。
【０１０５】
ステップＳ２０４において、Ａ／Ｄコンバータに入力された電流値を示す電圧値が所定電圧以下であった場合には（ステップＳ２０４、ＮＯ）、プロセスカートリッジの装着忘れ、又は不完全装着であると判断される。すなわち、帯電ローラ２に流れる電流が所定の電流値未満であった場合には、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが装着されていないか、装着されていてもその装着状態が不完全であると判断される（ステップＳ２１２）。
【０１０６】
これらの場合には感光ドラム１の回転駆動が停止され（ステップＳ２１３）、制御部３０により警告灯（不図示、警告手段）が点灯されると共に（ステップＳ２１４）、プリンタの作像動作の実行が禁止された状態に保たれる。警告灯はプロセスカートリッジの装着が不完全状態にあること、又は装着忘れであることをユーザに認識させ、装着のやり直し、又は忘れたプロセスカートリッジの装着を促す。
【０１０７】
ステップＳ２１４の実行が終わると、ステップＳ２０３に戻る。そして、画像形成装置本体内に対してプロセスカートリッジが正しく再装着されると、Ａ／Ｄコンバータに入力された電流値を示す電圧値の電圧が所定電圧以上かどうかが再度測定される。そして、所定電圧以上である場合には（ステップＳ２０４、ＹＥＳ）、プロセスカートリッジが正しく装着されていると判断される（ステップＳ２０６）。すなわち、帯電ローラ２に流れる電流が所定の電流値以上である場合には、プロセスカートリッジが正しく装着されていると判断される。
【０１０８】
なお、以上のプロセスカートリッジが正しく装着されているか否かの判断は、制御部３０においてプロセスカートリッジ装着検出手段（不図示）によって実行される。
【０１０９】
そして、ステップＳ２０６を経てインピーダンスに応じた適正な帯電制御が選択された後、プリントスタート信号の入力に基づいて作像プロセス実行動作が開始される（ステップＳ２１５）。
【０１１０】
一方、ステップＳ２０４で、Ａ／Ｄコンバータに入力された電流値を示す電圧値の電圧が所定電圧未満であった場合には（ステップＳ２０４、ＮＯ）、ステップＳ２１２に戻る。そして、Ａ／Ｄコンバータに入力された電流値を示す電圧値の電圧が所定電圧以上かどうかが再度測定される。
【０１１１】
以上、本実施形態の構成によれば、感光ドラム１及び帯電ローラ２のインピーダンスの検知を、画像形成装置内のカートリッジの装着有無を検知する機能と兼用している。このため、画像形成装置のイニシャライズ動作や前回転時等の時間延長を最小限に抑えつつ、カートリッジの装着有無の検知とインピーダンスに応じた適切な帯電制御の切替えを実行することが可能となる。
【０１１２】
また、感光ドラム１及び帯電ローラ２のインピーダンスの検知結果に応じて、放電電流制御と定電圧制御とを適正に選択される。すなわち、低温環境下でインピーダンスが高まった状態では定電圧制御が選択され、放電電流制御を行った場合に必要となる高いＶｐｐの演算用固定電圧を印加する必要がない。
【０１１３】
その結果、電気出力を小さくでき、低コストの高圧電気回路が使用できるのに加え、無駄な消費電力を低減させつつ、従来発生していた環境検知手段からの環境情報と帯電装置自体の温度が乖離することによる制御の不整合も解消できる。
【０１１４】
また、その状態で耐久確認を行ったが、感光ドラム１の傷や削れムラなどによる大きな問題は発生しなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、プリンタ等の画像形成装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１…感光ドラム
２…帯電ローラ
１６…高圧電源部
２０…記憶部
２１…帯電制御テーブル
２２…制御プログラム
３０…制御部
３１…印加電圧決定部
３２…インピーダンス算出部
６０…電源部
６１…交流電流検知回路
１１１…未放電領域
１１２…放電領域
【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】
2014126566.tif 000009
【図８】
2014126566.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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