(57)【要約】【課題】  簡単な構成で感光体を良好な帯電状態に保つことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  回転駆動される感光体２と、感光体２に接触又は近接して配置され、感光体を帯電させる帯電ローラ３と、帯電ローラ３から感光体２に流れ込む直流電流量を検出する電流検知抵抗１２と、直流電流が感光体２に流れる範囲内の直流電圧と交流電圧とを複数の条件で帯電ローラに印加し、ＤＣ電流の電流量から帯電ローラ３に印加するＡＣ電圧を算出する制御部１３とを有している。従って、除電機能を備えていない画像形成装置であっても、直流電流の電流量から帯電部材に印加する交流電圧を算出し、感光体を良好な帯電状態に保つことができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される感光体と、
前記感光体に接触又は近接して配置され、前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材から前記感光体に流れ込む直流電流量を検出する直流電流検出部と、
前記直流電流が前記感光体に流れる範囲内の直流電圧と交流電圧とを複数の条件で前記帯電部材に印加し、前記直流電流の電流量の変化に基づいて前記帯電部材に印加する交流電圧を決定する制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記感光体が所定間隔で充放電されるように、前記帯電部材に印加する直流電圧を切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記感光体の回転周期の１／Ｎ（Ｎは任意の自然数）で、前記複数の条件の前記直流電圧と前記交流電圧とを印加することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記直流電流検知部で検出した直流電流量から、次に前記帯電部材に印加する前記直流電圧と前記交流電圧との値を決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記直流電流検知部で検出した直流電流量の変化に基づいて前記感光体が飽和する時を検知し、そのときの印加交流電圧に、前記感光体の膜厚に応じた係数を乗算又は加算して、前記帯電部材に印加する交流電圧を決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
直流電流が感光体に流れる範囲内の直流電圧と交流電圧とを複数の条件で帯電部材に印加し、前記帯電部材から前記感光体に流れ込む前記直流電流の電流量の変化に基づいて前記帯電部材に印加する交流電圧を決定することを特徴とする印加電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電を帯電原理とする接触又は近接帯電方式で、ＡＣバイアスとＤＣバイアスとを印加して感光体を一様に帯電させる画像形成装置及び印加電圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯電装置として、電圧を印加したローラやブレード等の帯電部材を感光体等の被帯電体の面に接触させて被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させる接触式の帯電装置が用いられている。
【０００３】
この接触式の帯電装置においては、帯電装置に帯電のためのＤＣ電圧、ＡＣ電圧を印加する方式が取られている。ＤＣ電圧の印加だけでは、感光体上の抵抗の低いところにだけ電流が流れるため均一に帯電することができない。また、感光体表面が局所的によごれると、その部分だけ帯電しなくなるという問題が生じる。そのため、ＤＣ電圧とＡＣ電圧の両方を帯電装置に印加し、感光体表面を帯電させている。
【０００４】
しかしながら、ＡＣ電圧は大きすぎると感光体の磨耗に影響がでる。逆に小さくすると、帯電の均一性が保てなくなり、プリントしたときにむらができる。そのため、ＡＣ電圧を必要最低限の最適な値に設定する必要がある。
【０００５】
特許文献１では、図１に示すように帯電ローラに印加するＡＣ電圧を順次増やしていき、電位センサでそのときの感光体の帯電電位を検知して、飽和したところのＡＣ電圧に基づいてＡＣ振幅（ＡＣ電流又はＡＣ電圧）を決定している。なお、以下では、飽和した電圧を肩電圧と呼ぶ。
【０００６】
特許文献２も肩電圧の検出方法に関する技術であって、肩電圧を検出するためＡＣ電圧を順次増やしていき、そのときのＤＣ電流を検知する。ＡＣ電圧に対するＤＣ電流の傾きが変化しなくなった時のＡＣ電圧を帯電部材に印加する電圧と決定している。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１８５２１９号公報
【特許文献２】特開平７−２３９６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１及び２では、ＡＣ電圧を順次大きくしながら肩電圧の検出を行なっているので、検出時間がかかるという問題がある。また、感光体や帯電部材には偏芯、膜厚のばらつきなどがあるが、これらの要因で流れるＤＣ電流が感光体の回転と共に変動するという問題も生じる。また電位センサや消去ランプを搭載するとマシンのコストアップにつながる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で感光体を良好な帯電状態に保つことが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】
【００１０】
かかる目的を達成するために本発明の画像形成装置は、回転駆動される感光体と、前記感光体に接触又は近接して配置され、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材から前記感光体に流れ込む直流電流量を検出する直流電流検出部と、前記直流電流が前記感光体に流れる範囲内の直流電圧と交流電圧とを複数の条件で前記帯電部材に印加し、前記直流電流の電流量の変化に基づいて前記帯電部材に印加する交流電圧を決定する制御部とを有する構成としている。従って除電機能を備えていない画像形成装置であっても、直流電流の電流量から帯電部材に印加する交流電圧を算出し、感光体を良好な帯電状態に保つことができる。
【００１１】
上記画像形成装置において、前記制御部は、前記感光体が所定間隔で充放電されるように、前記帯電部材に印加する直流電圧を切り替えるとよい。従って除電機能を備えていない画像形成装置であっても、直流電流の電流量から帯電部材に印加する交流電圧を算出し、感光体を良好な帯電状態に保つことができる。
【００１２】
上記画像形成装置において、前記制御部は、前記感光体の回転周期の１／Ｎ（Ｎは任意の自然数）で、前記複数の条件の前記直流電圧と前記交流電圧とを印加するとよい。従って、感光体の１周の間に複数回の測定を行なうことができ、帯電部材に印加する交流電圧の最適値を素早く検出することができる。
【００１３】
上記画像形成装置において、前記制御部は、前記直流電流検知部で検出した直流電流量から、次に前記帯電部材に印加する前記直流電圧と前記交流電圧との値を決定するとよい。従って、帯電部材に印加する交流電圧の最適値を素早く検出することができる。
【００１４】
上記画像形成装置において、前記制御部は、前記直流電流検知部で検出した直流電流量の変化に基づいて前記感光体が飽和する時を検知し、そのときの印加交流電圧に、前記感光体の膜厚に応じた係数を乗算又は加算して、前記帯電部材に印加する交流電圧を決定するとよい。従って、帯電部材に印加する交流電圧を最適な値に設定することができる。
【００１５】
本発明の印加電圧制御方法は、直流電流が感光体に流れる範囲内の直流電圧と交流電圧とを複数の条件で帯電部材に印加し、前記帯電部材から前記感光体に流れ込む前記直流電流の電流量から前記帯電部材に印加する交流電圧を算出するとよい。従って除電機能を備えていない画像形成装置であっても、直流電流の電流量の変化に基づいて前記帯電部材に印加する交流電圧を算出し、感光体を良好な帯電状態に保つことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、簡単な構成で感光体を良好な帯電状態に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例】
【００１８】
まず、図２を参照しながら本実施例の構成を説明する。２は像担持体としての感光体である。本例の感光体２は円筒状ＯＰＣ感光体であり、紙面に垂直方向の中心軸線を中心に矢示の時計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。
【００１９】
３はこの感光体２に接触させた帯電部材としての帯電ローラ（以下、ＢＣＲ（Ｂｉａｓ Ｃｈａｒｇｅ Ｒｏｌｌとも表記する）であり、この帯電ローラ３は感光体２の回転に従動して回転し、またＡＣ電源１０、ＤＣ電源１１から所定の電圧が印加され、回転する感光体２の周面が所定の極性・電位に一様に帯電（本例では負帯電）される。
【００２０】
次いで回転感光体２の帯電処理面に、ＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃａｎｎｅｒ）４から出力される、画像変調されたレーザビームが照射（走査露光）され、露光部分の電位が減衰して静電潜像が形成される。
【００２１】
感光体２の回転にともなって該潜像が現像器５に対向する現像部位に到来すると、現像器５から負帯電されたトナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成される。
【００２２】
感光体２の回転方向に見て現像器５の下流側には導電性の転写ローラ６が感光体ドラム２に圧接配置してあって、両者１・６のニップ部が転写部位を形成している。
【００２３】
感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像が感光体２の回転につれて上記転写部位に到達すると、これとタイミングをあわせて、用紙が転写位置に供給され、これとともに所定の電圧が転写ローラ６に印加されて、トナー像が感光体２の表面から用紙に転写される。
【００２４】
転写位置でトナー像転写を受けた用紙は定着器９へ搬送されてトナー像の定着を受け機外へ排出される。
【００２５】
一方、感光体２の表面に残った転写残りトナーはクリーニングブレード７によってかき落されることで、感光体２はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。
【００２６】
さらに、本実施例は図２に示すように帯電部材に電圧を印加するＡＣ電源１０及びＤＣ電源１１と、電流流露に挿入される電流検知抵抗１２と、電流検知抵抗１２により検知したＤＣ電流により帯電ローラ３に印加するＡＣ電圧、ＤＣ電圧を制御する制御部１３とを有している。
【００２７】
ＡＣ電源１０及びＤＣ電源１１は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電ローラ３に印加する。電流検知抵抗１２は、帯電ローラ３に電圧を印加することによって、帯電ローラ３から感光体２に流れ込む直流電流を電圧として検出する。
【００２８】
本実施例の画像形成装置１は、帯電ローラ３に印加する交流電圧が最適な値となるように制御する。始めに基準の帯電電位状態となるようなＡＣ＋ＤＣ電圧を印加して、次に検知のためのＡＣ＋ＤＣ電圧を印加してＤＣ電流を検知することを繰り返し行なう。
【００２９】
除電ランプを搭載していない場合、一度感光体２を帯電させてしまうと除電ができないので、感光体２を帯電させている時に流れ込こんでいた直流電流が流れなくなってしまう。そのため本実施例では、図３（Ａ）に示すように０Ｖと−７５０Ｖとの直流電圧を一定間隔ごとに切り替えて印加する。帯電ローラに０Ｖの直流電圧を印加することで、感光体２に帯電していた電荷を放電させることができ、除電ランプなしの構成であっても、帯電ローラ３から感光体２に、常に直流電流が流れ込むように制御することができる。
【００３０】
また、肩電圧を検出するため、ＡＣ電圧の振幅を図３（Ｂ）に示すように段階的に変えていき、このとき帯電ローラ３から感光体２に流れ込む直流電流を検出する。
【００３１】
本実施例の動作手順を図６のフローチャートを参照しながら説明する。本実施例では、図３（Ｂ）に示すように最初に基準条件とするＤＣ電圧を０Ｖ、ＡＣ電圧を１．５ＫＶｐｐで印加する）（ステップＳ１）。なお、交流の１．５ｋＶｐｐは、ピーク・ピーク電圧が１．５ｋＶであることを示している。次に、ＤＣ電流を検知する検知条件として、ＤＣ電圧を−７５０Ｖ、ＡＣ電圧を１．３ｋＶｐｐにしてＤＣ電流を検知する（ステップＳ２）。次に、また基準条件とするＤＣ電圧０Ｖ、ＡＣ電圧１．５ｋＶｐｐで印加し、測定条件となるＤＣ電圧を−７５０Ｖ，ＡＣ電圧を１．１ｋＶｐｐにしてＤＣ電流を検知する。
【００３２】
このような手順を繰り返していき、検出されたＤＣ電流（図３（Ｃ））の値をプロットしていくと、図３（Ｄ）のようになる。流れたＤＣ電流の値が大きく変化した所の直前の値が、感光体が飽和した電圧であり（ステップＳ３）、この電圧をもとに帯電ローラ３に印加する印加電圧を調整することで、帯電ローラ３への印加電圧を必要最低限の値とすることができる（ステップＳ４）。なお、検出したＡＣ電圧は帯電状態が安定な最低限な状態であるため、実際の描画時にはその値に対して加算、乗算等の演算処理をして印加する。またその時の係数は固定でなく膜厚によって変更する。これにより、極低コストで放電生成物の発生量や感光体に対するストレスの激減させ、画質不良を発生させることもなく長期の連続使用にも耐えうる画像形成装置とすることができる。
【００３３】
図４に本発明の印加電圧の切り替えタイミングと感光体２の位置関係を示す。本実施例では、感光体２を３分割し、感光体２の１回転で複数回の測定を実現している。まず、図４の（ａ）のように感光体２上の領域Ａを基準条件に設定する。基準条件はここでもＤＣ電圧をグランド、ＡＣ電圧を１．５ｋＶｐｐとして説明する。次に、感光体２が回転し、図４（ｂ）に示すように領域Ｂ上に帯電ローラ３が来ると、帯電ローラ３により領域Ｂに所定の検知条件を印加して、領域Ｂでの測定を行なう。領域Ｂは、図示していないが前回帯電ローラ３に近づいた時に基準条件に設定されているものとする。この状態から帯電ローラ３により検知条件のＤＣ電圧−７５０Ｖ、ＡＣ電圧１．３ｋＶｐｐを印加する。そして、領域ＢでのＤＣ電流を測定する。
【００３４】
次に、感光体２が回転し、図４（ｃ）に示すように領域Ｃ上に帯電ローラ３が来ると、帯電ローラ３により領域Ｃを基準条件に設定する。領域Ｃは、前回帯電ローラ３に近づいた時に検知条件の電圧を印加してＤＣ電流の測定が行なわれているものとする。そのため、今回は、領域Ｃを基準条件に設定する。
【００３５】
次に、感光体２が回転し、図４（ｄ）に示すように領域Ａ上に帯電ローラ３が来ると、帯電ローラ３により領域Ａに所定の検知条件を印加して、領域Ａでの測定を行なう。領域Ａは、前回帯電ローラ３に近づいた時に基準条件に設定されているので、検知条件、例えば、ＤＣ電圧−７５０Ｖ、ＡＣ電圧１．１ｋＶｐｐを印加する。そして、領域ＡでのＤＣ電流を測定する。
【００３６】
このように感光体２上の領域を複数に分割して、ＤＣ電流の測定を行なうため、測定時間を短縮させることができる。例えば特許文献１や２では、６ポイントの検出に感光体６周の時間がかかるが、本例では精度を落とすことなく４周でできる。また感光体を５分割にすれば２．４周の時間で出来る。また感光体２の分割数を奇数分割で説明をしたが偶数の分割でも信号の与え方を変えることで可能である。例えば２分割の例では印加電圧を基準条件、基準条件、検知条件、検知条件の順で繰り返すことで実現でき、誤差に対しては前述同様に基準条件と検知条件の感光体における位置は同じなため生じない。そのため感光体の分割数は時間や他と影響を考慮して任意に決めることが出来る。
【００３７】
また、感光体２の１周する時間を測定し、制御部１３の時間制御によって領域Ａ，Ｂ，Ｃ上のそれぞれの同じ位置で測定を行なうことで、感光体２や帯電ローラ３の偏心、感光体膜厚のばらつきなどが原因の誤差を無くすことが出来る。
【００３８】
次に検出値の変化するポイントを効率よく検出する方法について説明する。印加するＡＣ電圧を図３（Ｂ）では順次減少させているが、図４に示すように最初のＡＣ電圧（上述した説明では、１．５ｋＶｐｐ）に、順に＋１、−１／２、＋１／４、−１／８を積算して、印加するＡＣ電圧を制御してもよい。このように１回目の検知値により次の印加値を決定することで時間的に効率よい検知ができる。
【００３９】
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】肩電圧について説明するための図である。
【図２】画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】帯電ローラに印加されるＤＣ電圧とＡＣ電圧、測定されたＤＣ電流とを示す図である。
【図４】感光体での測定位置を示す図である。
【図５】測定時のＡＣ電圧を示す図である。
【図６】動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  画像形成装置                ２  感光体
３  帯電ローラ                  ４  ＲＯＳ
５  現像器                      ６  転写ローラ
７  クリーニングブレード        ９  定着器
１０  ＡＣ電源                  １１  ＤＣ電源
１２  電流検知抵抗              １３  制御部
【図１】
2006276054.tif 000003
【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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