(57)【要約】【課題】  簡単な構成で帯電部材に印加する電圧を最適化する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ドラム２と、感光体ドラム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らと、感光体ドラム２に接触する転写ローラ６と、感光体ドラム２から転写ローラ６に流れる電流又は転写ローラ６にかかる電圧を測定する電源部７と、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧の交流成分を複数の条件で帯電ローラ３に印加し、電源部７で測定された電流又は電圧をもとに、帯電ローラ３に印加する交流電圧又は交流電流を制御する制御部２０とを有している。感光体ドラム２から転写ローラ６に流れる電流又は転写ローラ６にかかる電圧を測定することで、感光体ドラム２の帯電電位の相対的な変化を検出しているので、簡単な構成で感光体の帯電電位の変化を検出することができる。【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、
前記感光体に接触する接触部材と、
前記感光体から前記接触部材に流れる電流又は前記接触部材にかかる電圧を測定する測定部と、
直流電圧に交流電圧を重畳した電圧の交流成分を複数の条件で前記帯電部材に印加し、前記測定部で測定された前記電流又は電圧をもとに、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流を制御する制御部と、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、前記感光体上の同一位置で測定された電流又は電圧の差をもとに、前記帯電部材に印加する前記交流電圧又は前記交流電流を制御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３】
前記制御部は、感光体上の複数ポイントで複数回前記電流又は電圧を測定し、同一ポイントでの前記電流又は電圧の差をもとに、前記帯電部材に印加する前記交流電圧又は前記交流電流を制御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】
前記接触部材に電圧又は電流を印加する印加部を有し、
前記測定部は、前記接触部材に電圧又は電流が印加された状態で、前記接触部材に流れる電流又は前記接触部材にかかる電圧を測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】
前記測定部は、前記感光体の１周期の１／ｎ（ｎは任意の自然数）の間隔で、前記感光体上の前記複数ポイントで測定を行なうことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】
発生する周期性ノイズをカットするローパスフィルタを有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７】
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が、前記感光体の回転周期と等しいことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、印加する交流成分の電圧を変更し、該交流成分を上げても前記感光体の表面電位が上がらない飽和電位を検出し、前記帯電部材に印加する前記交流成分を、前記飽和電位となるように制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記接触部材は、感光体上に形成されたトナー像を転写する転写部材であ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１０】
前記交流成分の電圧と、前記感光体の膜厚との関係を示すテーブルを記憶した記憶手段を有し、
前記制御部は、前記測定した前記交流成分の電圧から前記記憶手段を参照し、前記感光体膜厚を算出することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記テーブルは、温度変化に応じて複数設けられていることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
直流電圧に交流電圧を重畳した電圧の交流成分を複数の条件で帯電部材に印加するステップと、
前記帯電部材によって電圧を印加された感光体から該感光体と接触する接触部材に流れ込む又は該接触部材にかかる電圧を測定するステップと、
測定された前記電流又は電圧をもとに、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流を制御するステップと、を有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に示すように帯電部材に印加するＡＣ電圧を順次増やしていき、そのときの感光体の帯電電位を電位センサで検知する。そして、ＡＣ電圧を増やしていっても感光体の表面電位が上がらず飽和したところの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１】特開平９−１８５２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、感光体表面の帯電電位を検出する電位センサは、非常に高価で、小型化が難しいという問題がある。従って、電位センサを画像形成装置に搭載した場合、装置の小型化の妨げとなり、装置の費用が高くなるという問題を生じる。
【０００８】
また、電位センサを用いて、ノイズの影響をできるだけ排除して、感光体の帯電電位の測定を行なうためには、感光体の１周にわたって測定を行い、１周の平均で電位を計算する必要がある。また電位センサによる測定は、測定ポイント数が制限され、１回の測定時間も長いことから測定精度が悪くなる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で帯電部材に印加する電圧を最適化することができる画像形成装置及び印加電圧制御方法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、前記感光体に接触する接触部材と、前記感光体から前記接触部材に流れる電流又は前記接触部材にかかる電圧を測定する測定部と、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧の交流成分を複数の条件で前記帯電部材に印加し、前記測定部で測定された前記電流又は電圧をもとに、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流を制御する制御部と、を有している。このように本発明は、感光体から接触部材に流れる電流又は接触部材にかかる電圧を測定することで、感光体の帯電電位の相対的な変化を検出しているので、簡単な構成で感光体の帯電電位の変化を検出することができる。従って、帯電部材に印加する交流電圧を最適な値に保ち、オゾンや放電生成物の発生を最小限に抑えることができる。
【００１１】
上記画像形成装置において、前記制御部は、前記感光体上の同一位置で測定された電流又は電圧の差をもとに、前記帯電部材に印加する前記交流電圧又は前記交流電流を制御するとよい。感光体上の同一位置で測定条件を変えながら測定を行なうので、感光体周期の変動による誤差をキャンセルすることができる。
【００１２】
上記画像形成装置において、前記制御部は、感光体上の複数ポイントで複数回前記電流又は電圧を測定し、同一ポイントでの前記電流又は電圧の差をもとに、前記帯電部材に印加する前記交流電圧又は前記交流電流を制御するとよい。測定するポイント数を増やすことで、感光体の表面電位の変化を精度よく検出することができる。
【００１３】
上記画像形成装置において、前記接触部材に電圧又は電流を印加する印加部を有し、前記測定部は、前記接触部材に電圧又は電流が印加された状態で、前記接触部材に流れる電流又は前記接触部材にかかる電圧を測定するとよい。感光体は高抵抗部材であるので、接触部材に電圧又は電流が印加された状態で電流、電圧を測定することで、電流又は電圧の検出精度を高め、感光体の帯電電位の変化を精度よく検出することができる。
【００１４】
上記画像形成装置において、前記測定部は、前記感光体の１周期の１／ｎ（ｎは任意の自然数）の間隔で、前記感光体上の前記複数ポイントで測定を行なうとよい。従って、感光体の表面電位の変化の検出精度をより高めることができる。
【００１５】
上記画像形成装置において、発生する周期性ノイズをカットするローパスフィルタを有するとよい。従って、ノイズの影響を削除することができる。
【００１６】
上記画像形成装置において、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が、前記感光体の回転周期と等しいとよい。従って、ノイズの影響を削除することができる。
【００１７】
上記画像形成装置において、前記制御部は、印加する交流成分の電圧を変更し、該交流成分を上げても前記感光体の表面電位が上がらない飽和電位を検出し、前記帯電部材に印加する前記交流成分を、前記飽和電位となるように制御するとよい。従って、帯電部材への印加電圧を必要最低限化することができ、無駄な放電をなくすことができる。このため、放電生成物の発生量や、感光体に対するストレスも減少させ、長期の使用に耐えられる画像形成装置を提供することができる。
【００１８】
上記画像形成装置において、前記接触部材は、感光体上に形成されたトナー像を転写する転写部材であるとよい。
【００１９】
上記画像形成装置において、前記交流成分の電圧と、前記感光体の膜厚との関係を示すテーブルを記憶した記憶手段を有し、前記制御部は、前記測定した前記交流成分の電圧から前記記憶手段を参照し、前記感光体膜厚を算出するとよい。従って、感光体膜厚を簡単に求めることができる。
【００２０】
上記画像形成装置において、前記テーブルは、温度変化に応じて複数設けられているとよい。従って、感光体の表面電位を測定した時の温度に変化が生じても、精度よく感光体膜厚を求めることができる。
【００２１】
本発明の印加電圧制御方法は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧の交流成分を複数の条件で帯電部材に印加するステップと、前記帯電部材によって電圧を印加された感光体から該感光体と接触する接触部材に流れ込む又は該接触部材にかかる電圧を測定するステップと、測定された前記電流又は電圧をもとに、前記帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流を制御するステップと、を有している。このように本発明は、感光体から接触部材に流れる電流又は接触部材にかかる電圧を測定することで、感光体の帯電電位の相対的な変化を検出しているので、簡単な構成で感光体の帯電電位の変化を検出することができる。従って、帯電部材に印加する交流電圧を最適な値に保ち、オゾンや放電生成物の発生を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、低コストで、帯電部材に印加する電圧を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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１】
【００２４】
まず、図１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ドラムである。本例の感光体ドラム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。
【００２５】
３はこの感光体ドラム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は感光体ドラム２の回転に従動して回転し、また直流電源２１、交流電源２２から所定の電圧が印加され、回転する感光体ドラム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。
【００２６】
次いで回転感光体ドラム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。
【００２７】
感光体ドラム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。
【００２８】
感光体ドラム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（ＢＴＲ：バイアス・トランスファ・ロールとも表記する）６が感光体ドラム２に圧接配置してあって、両者２・６のニップ部が転写部位を形成している。また、転写ローラ６は、電源部７から電圧又は電流の供給を受けて所定の電圧又は電流を感光体ドラム２に印加する。電源部７には、感光体ドラム２から転写ローラ６に流れ込む電流、又は転写ローラ６にかかる電圧を測定する機能を備え、測定した値に生じるノイズをローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとも表記する）２３でカットして制御部２０に入力する。
【００２９】
感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像が感光体ドラム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、トナー像が感光体ドラム２の表面から用紙に転写される。
【００３０】
転写位置でトナー像転写を受けた用紙は定着器１０へ搬送されてトナー像の定着を受け機外へ排出される。
【００３１】
一方、感光体ドラム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８によってかき落されることで、感光体ドラム２はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。
【００３２】
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直流電源２１及び交流電源２２と、電源部７で測定された電流値又は電圧値に基づいて帯電ローラ３に印加する電圧を制御する制御部２０とを有している。
【００３３】
本実施例は、電位センサを用いることなく感光体ドラム２の表面電位を測定するものである。図３に、感光体ドラム２の帯電電位と、感光体ドラム２に接触する転写ローラ６に流れる電流（ＢＴＲ電流）の関係とを示す。図３に示すように感光体ドラム２の帯電電位に対してＢＴＲ電流がリニアに変化する。ＢＴＲ電流を測定することで、帯電電位の相対的な変化を検出することができる。制御部２０は、この感光体ドラム２の帯電電位の相対的な変化をもとに制御を行なう。
【００３４】
本実施例の肩電圧の検出手順について図４に示すフローチャート及び図５を参照しながら説明する。まず、制御部２０は、帯電ローラ３に一定の直流、交流電圧、例えば−７００Ｖ（ＤＣ）、２０００Ｖ（ＡＣ）を印加する（ステップＳ１）。そのとき、転写ローラ６に流れる電流を感光体１の１周にわたって複数ポイント、例えば１０ポイント測定する（ステップＳ２）。図５（Ａ）に１０ポイントの測定結果を示す。感光体ドラム２は高電圧であるため、転写ローラ６によって電圧を印加することでＢＴＲ電流の測定が可能となる。また、本実施例では電源部７でＢＴＲ電流の測定を行なっているが、測定センサを別途設けるものであってもよい。また、測定は、感光体ドラム２上の複数ポイントで行なわれるため、測定周期は、感光体ドラム２の１周の１／ｎ（ｎは任意の自然数）となる。
【００３５】
次に、制御部２０は、ＤＣ電圧は変えずにＡＣ電圧を２０００Ｖから１０００Ｖに変化させてＢＴＲ電流を測定する（ステップＳ３）。図５（Ｂ）に測定結果を示す。ＢＴＲ電流を測定すると、制御部２０はＡＣ電圧が２０００Ｖの時と１０００Ｖの時の差を測定ポイントごとに求める（ステップＳ４）。図５（Ｃ）に測定ポイントごとの差を示す。この測定ポイントごとの差から、感光体ドラム２に印加する交流電圧を上げても感光体ドラム２の帯電電圧が変化しない飽和電圧を肩電圧として検出する。求めた肩電圧になるときのＡＣ電圧、又はそのＡＣ電圧に加算、乗算で補正した値にＡＣ電圧を制御する（ステップＳ５）。
【００３６】
図４では、一定の印加条件であるにも関わらず、感光体１の電位に相当するＢＴＲ電流は感光体１の偏芯等により変動してしまう。そこで、感光体１上の同じ位置で条件を変え測定し、測定ポイントごとに差を取ることで、変動をキャンセルすることができる。なお、測定ポイント数を増やすことで測定精度を上げることができるが、その検出にかかる時間は測定ポイント数を増やしても同じである。本実施例の場合には、感光体１の２周分の時間で測定を行なうことができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、タンデム型の画像形成装置を例に説明する。
タンデム型の画像形成装置は、図７に示すように中間転写ベルト３６上にＹ（イエロ），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の画像形成ユニット３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｋが順次設けられている。画像形成ユニットは、上述した第１実施例のように感光体ドラム３１、帯電ローラ３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙ，３２Ｋ、転写ローラ３５Ｃ，３５Ｍ，３５Ｙ，３５Ｋ、ＲＯＳ３３、現像器３４等からなる。
【００３８】
タンデム型の画像形成装置においても、転写ローラ３５で電流を検出するが、このときは一番周期の長い中間転写ベルト３６の１周にわたって測定を行なう。２周目はＡＣ電圧を変化させながら測定を行なう。そして、測定差により制御電圧を決定する。中間転写ベルト３６の周期で差を取ることで中間転写ベルト３６による変動の影響は受けない。また測定は感光体ドラム２の回転周期の１／Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）で行い、測定値を感光体ドラム２の回転周期で差をとり感光体ドラムの回転周期の変動もキャンセルすることができる。
【００３９】
また測定値に重畳するノイズについて考えると、測定値には帯電ローラ３２、感光体ドラム３１、転写ローラ３５、中間転写ベルト３６の周期性ノイズが重畳されている。今、感光体ドラム３１の１周期を１Ｓ／サイクルとすると、帯電ローラ３２は０．５Ｓ/サイクル、転写ローラ３５は０．１５Ｓ／サイクル、中間転写ベルトは９Ｓ／サイクルとなる。すると、上記測定方法で感光体ドラム２のサイクルと中間転写ベルト３６のサイクルで生じるノイズはキャンセルできるがその他のノイズはキャンセルできない。そこで測定値をＬＰＦ３７に通してノイズをキャンセルする。ＬＰＦ３７のカットオフ周波数は感光体ドラム２の周期に合わせればよい。
【実施例３】
【００４０】
本発明では他のシーケンスで測定するＢＴＲ電流の変化する時のＡＣ電圧により検知するものである。帯電ローラ３にＡＣ電圧を可変しながら印加し、転写ローラ６に流れる電流をモニターすると図７のようになる。ここでＢＴＲ電流が一定になるポイントは感光体膜厚によって異なる。感光体ドラム２に印加するＡＣ電圧値と膜厚の関係は図８、９のようになる。図８に外気温１０℃の時のＡＣ電圧値と膜厚の関係を示し、図９に外気温２８℃のときのＡＣ電圧値と膜厚の関係を示す。
【００４１】
例えば図８よりＡＣ電圧をＸ、膜厚をＹとするとＹ＝70.511Ｘ-96.922になり、ＡＣ電圧から膜厚をもとめることができる。正確には温度によって係数はかわるため、Ｙ=ａＸ＋ｂとした時ａ=-0.7282Ｔ+77.793、ｂ=2.9312Ｔ+126.23となる。このことよりＡＣ電圧Ｘと温度Ｔがわかれば膜厚を求めることができる。
【００４２】
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】
【００４３】
【図１】肩電圧を示す図である。
【図２】画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】感光体表面の帯電電位と、ＢＴＲ電流との関係を示す図である。
【図４】動作手順を示すフローチャートである。
【図５】肩電圧の検出方法を説明するための図である。
【図６】画像形成装置の構成を示す図である。
【図７】ＡＣ電圧とＢＴＲ電流の関係を示す図である。
【図８】外気温１０℃のときのＡＣ電圧と膜厚との関係を示す図である。
【図９】外気温２８℃のときのＡＣ電圧と膜厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  画像形成装置
２  感光体ドラム
３  帯電ローラ
４  ＲＯＳ
５  現像器
６  転写ローラ
９  除電ランプ
１０  定着器
２０  制御部
２１  直流電源
２２  交流電源
２３  ＬＰＦ
【図１】
2006276471.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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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