(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される被帯電面を有する被帯電体と、前記被帯電面に接触配置されて該被帯電面との間に帯電ニップ部及び微小空隙を形成する帯電部材とを備え、該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することで前記被帯電面を帯電させる画像形成装置において、
前記帯電バイアスの印加によって前記帯電部材と前記被帯電体との間に流れる総交流電流量を、前記帯電ニップ部を流れる交流電流量と前記微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、検知用の交流電圧に対する前記交流電流量を検知することによって前記帯電ニップ部を流れる交流成分の電圧−電流の比例式を求め、画像形成時の所定の交流電圧に対する総交流電流値から前記比例式より算出される画像形成時における帯電ニップ部を流れる交流電流量を引いて前記交流放電電流量を分け、
また、前記制御手段は、前記帯電部材が前記被帯電体の非画像形成領域に対応しているときに前記帯電部材に前記検知用の交流電圧を印加し、このときに該帯電部材に流れる交流電流を検知し、該帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときは前記交流放電電流量に応じた帯電条件で制御を行い、
前記帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときに該帯電部材に印加する帯電バイアスを、一定の直流電圧と前記検知した交流放電電流量に応じて制御される交流電圧を重畳して印加する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像が形成される被帯電面を有する被帯電体と、前記被帯電面に接触配置されて該被帯電面との間に帯電ニップ部及び微小空隙を形成する帯電部材とを備え、該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することで前記被帯電面を帯電させる画像形成装置において、
前記帯電バイアスの印加によって前記帯電部材と前記被帯電体との間に流れる総交流電流量を、前記帯電ニップ部を流れる交流電流量と前記微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、検知用の交流電圧に対する前記交流電流量を検知することによって前記帯電ニップ部を流れる交流成分の電圧−電流の比例式を求め、画像形成時の所定の交流電圧に対する総交流電流値から前記比例式より算出される画像形成時における帯電ニップ部を流れる交流電流量を引いて前記交流放電電流量を分け、
前記検知用の交流電圧は、前記帯電部材と前記被帯電体との間に形成される微小空隙に生じる放電領域に交流電流が流れ始める交流電圧の閾値より低い値であり、
前記帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときに該帯電部材に印加する帯電バイアスを、一定の直流電圧と前記検知した交流放電電流量に応じて制御される交流電圧を重畳して印加する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
静電潜像が形成される被帯電面を有する被帯電体と、前記被帯電面に接触配置されて該被帯電面との間に帯電ニップ部及び微小空隙を形成する帯電部材とを備え、該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することで前記被帯電面を帯電させる画像形成装置において、
前記帯電バイアスの印加によって前記帯電部材と前記被帯電体との間に流れる総交流電流量を、前記帯電ニップ部を流れる交流電流量と前記微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、検知用の交流電圧に対する前記交流電流量を検知することによって前記帯電ニップ部を流れる交流成分の電圧−電流の比例式を求め、画像形成時の所定の交流電圧に対する総交流電流値から前記比例式より算出される画像形成時における帯電ニップ部を流れる交流電流量を引いて前記交流放電電流量を分け、
また、前記制御手段は、前記帯電部材が前記被帯電体の非画像形成領域に対応しているときに前記帯電部材に前記検知用の交流電圧を印加し、このときに該帯電部材に流れる交流電流を検知し、該帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときは前記交流放電電流量に応じた帯電条件で制御を行い、
前記検知用の交流電圧は、前記帯電部材と前記被帯電体との間に形成される微小空隙に生じる放電領域に交流電流が流れ始める交流電圧の閾値より低い値であり、
前記帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときに該帯電部材に印加する帯電バイアスを、一定の直流電圧と前記検知した交流放電電流量に応じて制御される交流電圧を重畳して印加する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電部材は、少なくとも表層に高抵抗層を有する導電性帯電部材である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の画像形成装置
。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置（例えば複写機、レーザービームプリンタ）や静電記録装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体（被帯電体）の表面（被帯電面）を帯電処理する装置として、コロナ放電装置が広く利用されてきた。これはコロナ放電装置をその放電開口部が被帯電体に対向するように非接触に配設し、被帯電面を放電開口部からのコロナ電流にさらすことで所定の極性の所定の電位に帯電処理するものである。このコロナ放電装置によると、高圧電源を必要とすること、オゾンが大量に発生すること等の問題がある。
【０００３】
これに対し、電圧を印加した帯電部材を被帯電面に接触させて被帯電面を帯電処理する接触式の帯電装置は、電源の低電圧化が図れること、オゾンの発生量が少ないこと等の長所を有しており、新たな帯電処理手段として注目され、その実用化もなされている。
【０００４】
接触式帯電装置には、帯電部材に対して、帯電バイアスとして直流電圧ＶＤＣのみを印加して被帯電体を帯電処理する「ＤＣ帯電方式」と、直流電圧ＶＤＣに交流電圧ＶＡＣを重畳して印加して被帯電体を帯電する「ＡＣ帯電方式」とがある。
【０００５】
いずれの方式においても、バイアス電圧の印加された接触帯電部材により、被帯電面が所定の極性、所定の電位に帯電処理される。
【０００６】
このＡＣ帯電方式に関して、本出願人は、先の提案（特公平３−５２０５８号公報（特開昭６３−１４９６６８号公報）を行っている。このＡＣ帯電方式においては、帯電部材は、被帯電体と接触する接触領域と、この接触領域よりも被帯電体移動方向下流側で被帯電面との距離が大きくなっていく離間面領域とを具備し、直流電圧成分と交流電圧（帯電部材に直流電圧を印加して被帯電体の帯電が開始するときの帯電部材の印加電圧値の２倍以上のピーク間電圧成分とを有する交流電圧）とを被帯電体と帯電部材との間に印加する。これにより、被帯電面と帯電部材の前記離間面領域との間に振動電界を形成し、交流成分が被帯電面の帯電電位の凹凸を均し、直流成分が被帯電面を所定の電位に収束させるため、全体として、被帯電面を帯電ムラなく均一に安定して帯電することができるという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像形成装置の被帯電体、例えば感光体は画像形成回数が増加するにつれて、すなわち耐久が進むにつれて、表面（外周面）がクリーニングブレードや現像剤によって削られて感光層の厚み（感光体の厚膜）が減少する。
【０００８】
特に前述のＡＣ帯電方式では、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳して印加することにより、直流成分のみによって帯電される場合に生じる帯電ムラを交流成分によって均す効果があるため帯電の均一性に優れているという特徴をもつ一方で、ＤＣ帯電方式に比べて、耐久にともなう感光層の厚み（感光体の膜厚）の減少が著しい。その原因として、直流成分の放電電流に重畳される、交流成分の放電電流が感光体表面にダメージを与え、感光体表面がクリーニングブレードによって削れやすくなるためであることが知られている。
【０００９】
例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように帯電部材と感光体との間の加圧力を変える（それぞれ０．２ｋｇ、１．６ｋｇ）ことによって、放電領域ａ、ｂの面積及び接触部分（帯電ニップ部Ｎ）の面積を変えることができ、これによって図２に示すように、交流成分の電圧−電流特性は変化する。ところが、このことを利用して、図３に示すように、総交流電流量と交流放電電流量とを変えて耐久に伴う感光体の削れ量（図３では被帯電体削れ量）を調べてみると、交流放電電流量が感光体の削れ量に強い相関を持つことがわかる。しかしながら、交流放電電流量が不足すると、図５の黒塗りの部分に示す「砂地」画像と呼ばれる不均一な放電による（局所的に強い又は弱い放電領域が存する）画像が現われる。これは、交流放電電流が不足するため、感光体の表面電位のならし効果が不十分となるためである。
【００１０】
感光体の削れ量が大きい場合、耐久枚数の小さいうちに感光体膜厚が薄くなる。感光体膜厚が薄くなると感光体上の微小な傷が出力画像上で見えやすくなったり、帯電部材から感光体基板へのリークがおこりやすくなる他、さらに進むと感光層そのものがなくなり画像形成が不可能になるといった感光体の寿命に直接的な影響を及ぼす。
【００１１】
耐久により帯電部材に現像剤などが付着した場合、この帯電部材に流れる交流成分の電圧−電流特性は、図４に示すようになり、従来のように定電流制御では、過剰の交流放電電流を流したまま耐久することになる。感光体の劣化を助長することになる。
【００１２】
そこで、本発明は、被帯電体（例えば感光体）の削れ量に強い相関をもつ交流放電電流量を所定の設定範囲内に制御することによって、「砂地」等の画像不良を防止するとともに被帯電体の削れ量を低減して、長期にわたって良好な画像を形成するようにした画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、静電潜像が形成される被帯電面を有する被帯電体と、前記被帯電面に接触配置されて該被帯電面との間に帯電ニップ部及び微小空隙を形成する帯電部材とを備え、該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することで前記被帯電面を帯電させる画像形成装置において、前記帯電バイアスの印加によって前記帯電部材と前記被帯電体との間に流れる総交流電流量を、前記帯電ニップ部を流れる交流電流量と前記微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、検知用の交流電圧に対する前記交流電流量を検知することによって前記帯電ニップ部を流れる交流成分の電圧−電流の比例式を求め、画像形成時の所定の交流電圧に対する総交流電流値から前記比例式より算出される画像形成時における帯電ニップ部を流れる交流電流量を引いて前記交流放電電流量を分け、また、前記制御手段は、前記帯電部材が前記被帯電体の非画像形成領域に対応しているときに前記帯電部材に前記検知用の交流電圧を印加し、このときに該帯電部材に流れる交流電流を検知し、該帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときは前記交流放電電流量に応じた帯電条件で制御を行い、前記帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときに該帯電部材に印加する帯電バイアスを、一定の直流電圧と前記検知した交流放電電流量に応じて制御される交流電圧を重畳して印加する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る本発明は、静電潜像が形成される被帯電面を有する被帯電体と、前記被帯電面に接触配置されて該被帯電面との間に帯電ニップ部及び微小空隙を形成する帯電部材とを備え、該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することで前記被帯電面を帯電させる画像形成装置において、前記帯電バイアスの印加によって前記帯電部材と前記被帯電体との間に流れる総交流電流量を、前記帯電ニップ部を流れる交流電流量と前記微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、検知用の交流電圧に対する前記交流電流量を検知することによって前記帯電ニップ部を流れる交流成分の電圧−電流の比例式を求め、画像形成時の所定の交流電圧に対する総交流電流値から前記比例式より算出される画像形成時における帯電ニップ部を流れる交流電流量を引いて前記交流放電電流量を分け、前記検知用の交流電圧は、前記帯電部材と前記被帯電体との間に形成される微小空隙に生じる放電領域に交流電流が流れ始める交流電圧の閾値より低い値であり、前記帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときに該帯電部材に印加する帯電バイアスを、一定の直流電圧と前記検知した交流放電電流量に応じて制御される交流電圧を重畳して印加する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明は、静電潜像が形成される被帯電面を有する被帯電体と、前記被帯電面に接触配置されて該被帯電面との間に帯電ニップ部及び微小空隙を形成する帯電部材とを備え、該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することで前記被帯電面を帯電させる画像形成装置において、前記帯電バイアスの印加によって前記帯電部材と前記被帯電体との間に流れる総交流電流量を、前記帯電ニップ部を流れる交流電流量と前記微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、該交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、検知用の交流電圧に対する前記交流電流量を検知することによって前記帯電ニップ部を流れる交流成分の電圧−電流の比例式を求め、画像形成時の所定の交流電圧に対する総交流電流値から前記比例式より算出される画像形成時における帯電ニップ部を流れる交流電流量を引いて前記交流放電電流量を分け、また、前記制御手段は、前記帯電部材が前記被帯電体の非画像形成領域に対応しているときに前記帯電部材に前記検知用の交流電圧を印加し、このときに該帯電部材に流れる交流電流を検知し、該帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときは前記交流放電電流量に応じた帯電条件で制御を行い、前記検知用の交流電圧は、前記帯電部材と前記被帯電体との間に形成される微小空隙に生じる放電領域に交流電流が流れ始める交流電圧の閾値より低い値であり、前記帯電部材が前記被帯電体の画像形成領域に対応しているときに該帯電部材に印加する帯電バイアスを、一定の直流電圧と前記検知した交流放電電流量に応じて制御される交流電圧を重畳して印加する、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る本発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記帯電部材は、少なくとも表層に高抵抗層を有する導電性帯電部材である、ことを特徴とする。
【００１９】
〔作用〕
以上構成に基づく主な作用（請求項１に係る作用）は次のとおりである。
【００２０】
交流放電電流を所定の設定範囲内に収まるようにすることにより、交流放電電流量が少ないことに起因する「砂地」や、多いことに起因する被帯電体の削れを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
〈実施の形態１〉
図６に示す複写機を例に、本発明に係る画像形成装置について説明する。なお、同図は、転写材１４の搬送方向に沿った縦断面図である。
【００２３】
同図に示す画像形成装置は、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。感光ドラム１は、例えば、アルミニウム等の導電性基体層１ｂと、その外周面に形成した光導電層（感光層）１ａを基本構成層とするものである。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって支軸１ｄを中心として矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２４】
感光ドラム１の上方には、帯電部材が配置されている。本実施の形態１の帯電部材は、芯金２ｃとその外周面に形成した導電層２ｂとさらに導電層２ｂの外周面に設けた高抵抗層２ａとを有し、全体としてローラ状に構成されている（以下「帯電ローラ２」という）。帯電ローラ２は、芯金２ｃの両端部を軸受け部材（不図示）によって回転自在に支持されており、感光ドラム１と平行に配置されている。帯電ローラ２は、押圧部材（不図示）によって軸受け部材を介して感光ドラム１に向けて付勢されており、これにより帯電ローラ２表面は感光ドラム１表面に所定の押圧力をもって圧接され、感光ドラム１表面との間に帯電ニップ部Ｎを形成するとともに、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。
【００２５】
帯電ローラ２の芯金２ｃには、帯電バイアス電源３から摺動接点３ａを介して所定の帯電バイアスが印加される。この帯電バイアスは、直流電圧と交流電圧とを重畳させたものである。これにより、感光ドラム１表面が所定の極性、所定の電位に１次帯電される。
【００２６】
帯電部材２によって均一に帯電処理を受けた感光ドラム１表面は、次いで露光手段１０によって目的の画像情報の露光Ｌ（原稿画像の結像スリット露光、レーザービーム走査露光など）を受けることで、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施の形態１においては、露光手段１０は、公知の原稿台固定−光学系移動型の原稿結像スリット露光手段である。この露光手段１０は、原稿面を下方に向けた状態で原稿Ｏが載置される固定の原稿台ガラス２０、原稿Ｏを上方から原稿台ガラス２０に押さえ付ける押さえ板２１、原稿Ｏの原稿面を照射する原稿照明ランプ（露光用ランプ）２２、画像面からの反射光が通過するスリットを有するスリット板２３、それぞれ移動可能な第１のミラー２４、第２のミラー２５、第３のミラー２６、結像レンズ２７、固定ミラー２８等を備えている。上述の原稿照明用ランプ２２、スリット板２３、第１のミラー２４は原稿台ガラス２０の下面を一端側から他端側へ所定の速さＶで移動し、また第２、第３のミラー２５、２６はＶ／２の速度で移動し、原稿台ガラス２０上の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査されて原稿画像が感光ドラム１表面に結像スリット露光される。これにより、感光ドラム１に原稿画像に対応した静電潜像が形成される。
【００２７】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像手段で現像手段１１によりトナー画像として順次に現像（可視像化）されていく。本実施の形態１では、現像手段１１は交流電界を用いる現像装置であり、現像剤（トナー）担持体として矢印Ｒ１１方向に回転するローラ状の現像ローラ１１ａを備えている。現像ローラ１１ａは、現像バイアス電源４に接続されていて、現像バイアスが印加される。現像ローラ１１ａは、感光ドラム１表面に対向するようにして配置されており、現像バイアス電源４から少なくとも交流成分を含む現像バイアスが印加され、感光ドラム１表面に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を付着させてナー画像として現像する。
【００２８】
このトナー画像は、転写ローラ（転写手段）１２によって紙等の転写材１４に転写される。転写ローラ１２は、感光ドラム１表面に接触配置されて感光ドラム１表面との間に転写ニップ部を形成するとともに、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ１２方向に従動回転する。転写ローラ１２は、転写バイアス電源５に接続されている。転写材１４は、給送手段（不図示）によって矢印Ｋ１方向に給送され、感光ドラム１表面のトナー画像とタイミングを合わせるようにして、転写ニップ部に供給される。感光ドラム１表面のトナー画像は、転写バイアス電源５から転写ローラ１２に転写バイアスを印加して転写材１４の裏面を感光ドラム１上のトナーと逆極性に帯電することにより、転写材１４の表面に転写される。
【００２９】
トナー画像の転写を受けた転写材１４は、感光ドラム１表面から分離されて定着手段（不図示）へ搬送され、ここで表面の未定着トナー画像が加熱加圧されて定着され、その後、画像形成物として画像形成装置本体外部に排出される。なお、転写材１４の裏面にもトナー画像を形成する場合には、表面にトナー画像が形成された転写材１４は、排出されずに再搬送手段（不図示）によって、再度、転写ニップ部に給送され、表面の場合と同様にして裏面にトナー画像の転写、定着を受け、その後、画像形成装置本体外部に排出される。
【００３０】
トナー画像転写後に感光ドラム１は、その表面に残った転写残トナー、外添剤、紙粉等の付着汚染物がクリーニング装置１３のクリーニングブレード１３ａによって除去され、さらに除電露光装置１５により除電されて、次の画像形成に供される。このクリーニングブレード１３ａでは除去できなかった付着汚染物が、感光ドラム１表面の回転方向に沿ってのクリーニング装置１３の下流側に配置された帯電ローラ２に付着して帯電ローラ２を汚染すると、帯電性能が低下して感光ドラム１を良好に帯電することができなくなるため、例えば、帯電ローラ２をクリーニングするクリーニング手段を設け、これによって帯電ローラ２表面の付着汚染物を除去するようにしている。
【００３１】
図６に示す画像形成装置においては、上述の帯電バイアス電源３、現像バイアス電源４、転写バイアス電源５は、主制御回路部１００に接続されており、この主制御回路部１００によって上述の帯電バイアス電源３、現像バイアス電源４、転写バイアス電源５の電圧の大きさや、印加タイミングを制御している。
【００３２】
上述の画像形成装置の動作のタイミングチャートを図８に示す。なお、同図に示す例では、２枚の転写材１４に対して連続的に画像形成を行う場合について示している。
【００３３】
メインスイッチ（不図示）のＯＮによりスタンバイ状態にあった画像形成装置は、画像形成（プリント）開始信号に基づき、感光ドラム１（図３においては単に「ドラム」と記載）の回転駆動が開始されて前回転期間が開始される。この感光ドラム１の回転開始と同時に除電露光装置１５がＯＮとなって除電露光が開始され、区間Ａ１において感光ドラム１表面が１周分以上にわたって除電される。
【００３４】
次に、帯電ローラ（帯電部材）２に対して、１次帯電バイアスである直流電圧に交流電圧が重畳された１次帯電バイアスがＯＮになる。
【００３５】
この１次帯電バイアスは、はじめに区間Ｂ１で定電圧制御され、その間に交流電流成分量の検知がなされ、次に該検知した交流電流成分量に対応した帯電条件で帯電ローラ２に帯電バイアスが印加される。
【００３６】
画像形成が始まるまでが感光ドラム１の前回転期間であり、その間の感光ドラム１表面は非画像形成領域面（非画像域）である。したがって、上記の交流成分検知は感光ドラム１の非画像形成領域面に対応している前回転期間の区間Ｂ１においてなされ、このときの交流電流の検知と１次帯電条件補正（帯電ローラ２に対する１次帯電バイアス補正）がなされる。なお、帯電条件の補正については後に詳述する。
【００３７】
１次補正条件で帯電ローラ２に対して定電圧制御が始まったら画像露光Ｌ（原稿画像の結像スリット露光）により１枚目の転写材１４の画像形成が行われる。
【００３８】
帯電ローラ２は感光ドラム１の画像形成領域面（画像形成域）に対応しており、該感光ドラム１表面を補正された帯電条件にて帯電処理している。
【００３９】
１枚目の転写材１４についての画像形成が終了し、次の２枚目の転写材１４についての画像形成が始まるまでの間のいわゆる紙間のドラム１表面は非画像形成領域面であり、本実施の形態１ではこの紙間でも再び上述の帯電ローラ２の交流電流検知、帯電条件補正を実行するようにしている。
【００４０】
３枚以上の連続画像形成時も、各紙間において同様に帯電ローラ２の交流電流検知、帯電条件補正のシーケンスを行う。
【００４１】
最終枚目の転写材１４の画像形成が終了したら、感光ドラム１は後回転期間にはいり、この後回転期間の区間Ａ２において感光ドラム１の１周分以上の除電露光がなされて除電され、感光ドラム１の回転と除電露光がＯＦＦとなり、画像形成装置は次の画像形成開始信号の入力までスタンバイ状態に入る。
【００４２】
次に、図９のフローチャートを参照して、上述の帯電条件補正の方式について詳述する。
【００４３】
接触帯電部材としての帯電ローラ２に直流電圧と交流電圧との重畳電圧を帯電バイアスとして印加すると、交流成分に基づいて、感光ドラム１と帯電ローラ２との間で電界が時間的に変化し、これにより感光ドラム１において帯電・逆帯電が繰り返される。
【００４４】
帯電・逆帯電を行うには、印加する交流電圧のピーク電圧ＶＰＰは、放電開始電圧Ｖｔｈ（帯電開始電圧：帯電ローラ２に直流電圧を印加したときに、感光ドラム１の帯電が開始する際の帯電ローラ２の印加電圧値）の２倍以上を必要とするが、それ以上十分に高いＶＰＰをとれば、交流電界より感光ドラム１表面の局所的帯電ムラが均一化され、印加された直流電圧値に近い表面電位に収束する。この帯電方式では、直流電圧印加時と同一の放電が交流周波数に比例して繰り返されるため、一般的には電流量は非常に大きく、感光ドラム１に対するダメージが大きい。感光ドラム１の表面電位は、ある電流値Ｉｔｈ以上になると環境によらず、印加された直流電圧に近い値に収束する。
【００４５】
交流電圧値を一定にした場合、環境により感光ドラム１の表面電位が変化するため、交流電圧に直流電圧を印加する場合、交流成分は定電流で制御し、直流成分は定電圧となるように制御されることが多い。
【００４６】
ところで、画像形成枚数が増加して感光ドラム１の耐久が進行すると、クリーニングブレード１３ａで掻きとれなかった転写残トナー等が帯電ローラ２の表面に付着することによって、前述の図４に示すように、交流成分の電圧−電流特性が変化してしまう。したがって、交流バイアスを定電流制御している場合においては、感光ドラム１と帯電ローラ２との間を流れる総交流電流量は一定に保つことができるが、感光ドラム１の感光層１ａの削れの大きな要因となる交流放電電流量が増加してしまう。
【００４７】
そこで、本実施の形態１では、感光ドラム１に対する交流放電電流によるダメージを抑制するために、所定の交流電圧と直流電圧（検知用電圧）を印加し、そのとき交流電流値を検知して、画像形成時の交流電流値を決定する方法を採用した。これについて以下に説明する。
【００４８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、感光ドラム１表面と帯電ローラ２表面との間には、接触している部分（帯電ニップ部分Ｎ）と、微小空隙を有しある電位差を超えることによって放電が起こる放電領域ａ、ｂとが存在する。そして、感光ドラム１表面はこの放電領域ａ、ｂにおいて帯電されるとともに、ダメージを受けることが知られている。
【００４９】
帯電ローラ２に印加される交流バイアスによる交流電流も上述の２つの放電領域ａ、ｂを流れる。また、この２つの放電領域ａ、ｂを流れる各交流電流は交流成分の電圧−電流特性から分離されることが図２等から説明できる。
【００５０】
以下に図９のフローチャートと図１０の電圧−電流特性とを参照して、本実施の形態１における電流の制御方法について説明する。
【００５１】
図１０に示すように、低交流電圧領域に検知用の印加交流電圧ＶＰＰ０を設定すると、耐久初期と耐久ごとでは、帯電ローラ２の表面の汚れが異なるため、同じ印加交流電圧ＶＰＰ０に対して異なる交流電流量Ｉａｃ０、Ｉａｃ１が検知される。低交流電圧領域では、感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部（帯電ニップ部Ｎ）のみに交流電流が流れるため、印加交流電圧ＶＰＰと交流電流量Ｉａｃは比例関係にある。ある交流電圧値ＶＰＰｔｈ以上印加すると、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の微小空隙の放電領域ａ、ｂに交流放電電流が流れ始める。前述のように、この交流放電電流は、感光ドラム１表面の帯電ムラを均すには不可欠であるが、感光ドラム１表面にダメージを与え、感光ドラム１のドラム削れ量を増加させるという欠点がある。
【００５２】
「砂地」画像とよばれる、不均一放電の画像がでない最小の印加交流電圧ＶＰＰＩＮＴ及びこのとき帯電ニップ部Ｎを流れる交流電流量ＩａｃＩＮＴを検知する。初期に設定された交流電圧ＶＰＰ０の値に対する交流電流量Ｉａｃ０を検知し、帯電ニップ部Ｎを流れる交流成分の電圧−電流の関係式、
ＩａｃＮ（ＶＰＰ）＝（Ｉａｃ０／ＶＰＰ０）×ＶＰＰ
を求める。
【００５３】
ここで、交流電流量Ｉａｃは、印加交流電圧ＶＰＰに依存するので、交流電流量Ｉａｃを印加交流電圧ＶＰＰの関数として、例えば、ＩａｃＮ（ＶＰＰ）のように表記する。
【００５４】
上述の交流電流量ＩａｃＩＮＴとこの交流電流量ＩａｃＮとの差が交流放電電流量Ｉｄｉｓ  である。
【００５５】
これらから、帯電均一性に必要な最小限の交流放電電流量Ｉｄｉｓ  ｂが求められる。この必要最小限の交流放電電流量Ｉｄｉｓ  ｂに若干の余裕を持たせるために上限Ｉｄｉｓ  ａを設定し、この２つの値の間に常に交流放電電流量Ｉｄｉｓ  が収まるようにするとともに、これら２つの間でのＶＰＰのステップ量ΔＶＰＰを設定し（図９のＳ１）、制御をスタートする（Ｓ２）。耐久が進むにつれて、交流成分の電圧−電流特性が図１０に示すように変化する（傾きが小さくなる）と、印加交流電圧ＶＰＰ０に対する交流電流量ＩａｃがＩａｃ１のように変化するので、その値を検知し（Ｓ３）、次の直線式
ＩａｃＮ（ＶＰＰ）＝（Ｉａｃ１／ＶＰＰ０）×ＶＰＰ
を求める（Ｓ４）。
【００５６】
耐久後における定電流制御の場合の交流電流量Ｉａｃａ、印加交流電圧もＶＰＰａを検知し（Ｓ５）、交流放電電流量Ｉｄｉｓ  を次式
Ｉｄｉｓ  ＝Ｉａｃａ（ＶＰＰａ）−ＩａｃＮ（ＶＰＰａ）
から求める（Ｓ６）。このとき求めたＩｄｉｓ  が、
Ｉｄｉｓ  ＞Ｉｄｉｓ  ａ
の場合には（Ｓ６）、（ＶＰＰａ−ΔＶＰＰ）をＩｄｉｓ  ≦Ｉｄｉｓ  ａになるまでｎ回繰り返す（Ｓ７）。そしてＩｄｉｓ  ≦Ｉｄｉｓ  ａとなった場合、Ｉｄｉｓ  ＞Ｉｄｉｓ  ｂのときには（Ｓ８）制御を終了し（Ｓ９）、Ｉｄｉｓ  ≦Ｉｄｉｓ  ｂのときには、（ＶＰＰａ＋ΔＶＰＰ）をＩｄｉｓ  ＞Ｉｄｉｓ  ｂになるまでｎ回繰り返す。
【００５７】
すなわち、帯電ローラ２を流れる総交流電流量Ｉａｃａを一定にしたままでは、交流放電電流量Ｉｄｉｓ  が増加してしまうので、このままで定電流制御とする単位枚数当たりのドラム削れ量が増加する。そこで、交流放電電流量Ｉｄｉｓ  が初期と同程度になるように、印加交流電圧をＶＰＰａからＶＰＰｂ（＝ＶＰＰａ−ｎΔＶ、ｎは整数）まで下げることによって、交流放電電流量Ｉｄｉｓ  を必要最小限の一定の値に抑えることができる。
【００５８】
〈実施の形態２〉
本実施の形態２の画像形成装置の基本的な構成は、上述の実施の形態１のものと同様である。上述の実施の形態１における制御フローの最終行程（Ｓ７、Ｓ１０）においては、印加交流電圧ＶＰＰを変化させて最適交流放電電流量に近づける行程を有するが、本実施の形態２では、１回の検知に対する電圧変化量（ステップ量）ΔＶＰＰを耐久枚数に応じて設定し（例えば、交流バイアスの電圧−電流特性の変化の大きい初期から１００枚までは、ΔＶＰＰ＝５０Ｖにし、それ以降はΔＶＰＰ＝５Ｖ）、できるだけ少ないループ回数で最適交流放電電流量に近づけるようにした。本実施の形態２によると、交流電流量Ｉａｃを検知するために流す交流電流量を減らすことができ、検知電流及び最適交流放電電流量に近づけるために流す交流電流量による感光ドラム１のドラム削れを最小にすることができる。
【００５９】
〈実施の形態３〉
本実施の形態２の画像形成装置の基本的な構成は、上述の実施の形態１のものと同様である。
【００６０】
帯電ローラ２における交流成分に対する電圧−電流特性（帯電ローラ２の表面が汚れることによる帯電ローラのインピーダンス変化）は、耐久枚数１００枚程度までに急激に変化し、その後は、定期的な帯電ローラ２の清掃、例えば５０枚に１回帯電ローラの清掃を行っている場合などは、非常に小さくなる。したがって、初期１００枚までは前回転にかならず１回、又は前回転と紙間に１回ずつ交流放電電流量検知を行うが、１００枚以降は、例えば５００枚ごとに検知する。こうすることにより、検知するために流す交流電流量を必要最小限に抑制することができ、検知電流による感光ドラム１のドラム削れを最小にすることが可能となる。
【００６１】
〈実施の形態４〉
感光ドラム１へのダメージを最低限に抑えつつ安定した画像を保つために上述の実施の形態１、２、３を適宜に組み合わせるようにしてもよい。すなわち、耐久枚数に応じて交流電圧変化量（ステップ量）ΔＶＰＰを設定し、かつ検知電流挿入回数を変化させる。例えば、初期１００枚までは、交流電圧変化量（ステップ量）ΔＶＰＰを５０Ｖに設定し、前回転に１回必ず交流放電電流量を検知するが、１００枚を超えたら、交流電圧変化量（ステップ量）ΔＶＰＰを５Ｖに設定し、５００枚に１回交流電流放電電流量を検知することによって、検知するために流す交流電流量を必要最小限にとどめ、検知交流電流等による感光ドラム１のドラム削れを最小することができる。
【００６２】
〈実施の形態５〉
低交流電圧領域において検知する印加交流電圧ＶＰＰ０が１点の場合には、この１点を基準にして直線式、すなわち画像形成時の印加交流電圧ＶＰＰに対する、感光ドラム１と転写ローラ２との間の帯電ニップ部Ｎを流れる交流電流量Ｉａｃを求めるための比例式を決定してしまうと、その直線の誤差が大きくなる場合があり、過剰な交流放電電流Ｉｄｉｓ  が流れたり、あるいは交流放電電流Ｉｄｉｓ  の不足による「砂地」画像の発生などの弊害が生じることがある。
【００６３】
そこで、本実施の形態５においては、図１１に示すように、この誤差を補正するために、低交流電圧領域に検知のための複数個（同図では５個）の印加交流電圧ＶＰＰ０１、ＶＰＰ０２、ＶＰＰ０３、ＶＰＰ０４、ＶＰＰ０５を設定し、直線式の精度を向上させて、画像形成に字印加される交流電圧によって帯電ニップ部Ｎに流れる交流電流量Ｉａｃを精度よく算出することができるようにしている。これにより、交流放流電流量Ｉｄｉｓ  の精度も向上させることができる。
【００６４】
以上の実施の形態１ないし実施の形態５において使用した帯電部材としての帯電ローラ２については、前述のように、少なくとも表層に高抵抗層２ａを有する導電性帯電部材とすることで、感光ドラム１表面のピンホールや傷等によるリークの防止等をはかることができる。帯電ローラ２は、面移動駆動される被帯電体としての感光ドラム１に従動回転させてもよく、また非回転のものとしてもよく、さらに感光ドラム１表面の移動方向（矢印Ｒ１方向）に対して順方向又は逆方向に所定の周速度を持って積極的に回転駆動するようにしてもよい。さらには、帯電ローラ２の層構成は前述の芯金２ｃ、導電層２ｂ、高抵抗層２ａの３層構成に限定されるものではない。
【００６５】
帯電部材は、上述のローラ状の帯電ローラ２以外にも、ブレード状、ブロック状、ロッド状、ベルト状などの形態に構成できる。
【００６６】
図７（ａ）にブレード状の帯電部材（以下「帯電ブレード」という）２Ａの縦断面図を模式的に示す。この場合、感光ドラム１表面に当接される帯電ブレード２Ａの当接方向は、感光ドラム１表面の移動方向（矢印Ｒ１方向）に対して順方向又は逆方向のいずれでもよい。次に、図７（ｂ）にブロック状の帯電部材（以下「帯電ブロック」という）２Ｂの縦断面を模式的に示す。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、２ｆは導電性の芯金部材、２ｅは導電層、２ｄは高抵抗層を示している。
【００６７】
上述の帯電ブレード２Ａ及び帯電ブロックＡＢは、回転可能な前述の帯電ローラ２と異なり、芯金２ｃに電圧を印加するための給電用摺動接点３ａなしに芯金部材２ｆｃに対して電源３に通じるリード線を直接に接続することができ、給電用摺動接点３ａから発生する可能性のある電気ノイズがなくなるという利点があるとともに、省スペーサ化、さらには感光ドラム１表面のクリーニングブレードとの兼用が可能となる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、被帯電体の被帯電面に接触配置した帯電部材に対して、帯電バイアスとして直流電圧と交流電圧とを重畳させた電圧を印加する画像形成装置において、被帯電体の削れ量に強い相関をもつ交流放電電流量を所定の設定範囲内に制御することによって、「砂地」等の画像不良を防止するとともに被帯電体の削れ量を低減して、長期にわたって良好な画像を形成するようにした画像形成装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、感光ドラムに対する帯電ローラの加圧力の違いによる帯電ニップ部及び放電領域の変化を示す図。
【図２】帯電部材と被帯電体との間の加圧力と交流成分の電圧−電流特性との関係を示す図。
【図３】交流放電電流量と被帯電体の削れ量との関係を示す図。
【図４】耐久にともなう交流成分の電圧−電流特性の変化を示す図。
【図５】交流成分の電圧−電流特性と砂地画像との関係を示す図。
【図６】画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図７】（ａ）ブレード状の帯電部材（帯電ブレード）の概略構成を示す縦断面図。
（ｂ）ブロック状の帯電部材（帯電ブロック）の概略構成を示す縦断面図。
【図８】画像形成装置のタイミングチャート。
【図９】画像形成装置の制御方法を示すフローチャート。
【図１０】実施の形態１における交流放電電流量の制御を説明する図。
【図１１】検知電圧ＶＰＰ０を複数個設定した状態を示す図。
【符号の説明】
１          被帯電体（感光ドラム）
２          帯電部材（帯電ローラ）
２Ａ        帯電部材（帯電ブレード）
２Ｂ        帯電部材（帯電ブロック）
２ａ、２ｄ  高抵抗層
２ｂ、２ｅ  導電層
２ｃ、２ｆ  芯金
３          帯電バイアス電源
４          現像バイアス電源
５          転写バイアス電源
１１        現像装置
１２        テロ
１３        クリーニング装置
１４        転写材
１５        除電露光装置
１００      制御手段（制御装置）
ａ、ｂ      放電領域
Ｎ          帯電ニップ部
Ｉａｃ        交流電流量
ＩａｃＮ      帯電ニップ部を流れる交流電流量
Ｉｄｉｓ        交流放電電流量
ＶＰＰ        交流電圧（印加交流電圧）
【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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