(57)【要約】【課題】帯電装置に印加する交流バイアスのピーク間電圧を適正値に設定する際に、放電生成物の発生を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】複数段階のＶｐｐで帯電ローラに交流バイアスを印加したときの感光体と帯電ローラの間に流れる直流成分電流Ｉｄｃの測定結果に基づいてＶｐｐ設定キャリブレーションを実行する際、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く設定する。【選択図】図６
2011053346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する感光体と、
該感光体に接触又は近接して配置され、直流バイアス及び交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加されることで前記感光体表面を一様に帯電させる帯電手段と、
該帯電手段に帯電バイアスを印加したとき前記感光体と前記帯電手段との間に流れる直流成分電流を測定する直流電流測定手段と、
該直流電流測定手段の測定結果に基づいて交流バイアスを制御する制御手段と、
を備え、非画像形成時に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの前記直流電流測定手段の測定結果に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する画像形成装置において、
交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスのうち、少なくとも１つは画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧よりも大きい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】
ピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数は、複数段階のピーク間電圧の中で最大のピーク間電圧を印加したときに前記感光体と前記帯電手段との間に流れる交流成分電流が、画像形成時に流れる交流成分電流と同等になる周波数に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体が、アモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか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、感光体を用いた電子写真方式の画像形成装置に関し、特に接触式の帯電装置へ印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このような画像形成装置においては、感光体表面を帯電させる装置として、例えば細いワイヤー等を電極として、高電圧を印加されることで放電するコロナ放電装置と、導電性の芯に導電性ゴム、高抵抗被覆層などを設けた帯電ローラに代表される帯電部材を感光体表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置とが広く利用されてきた。
【０００３】
しかし、コロナ放電装置は高電圧を必要とする上、ワイヤーとグリッド、シールド間の放電で発生したオゾンやＮＯｘと空気が反応することで発生するＮＨ4やＮＯ3等の放電生成物が帯電装置のシールドやグリッド、感光体表面に付着する。一方、接触式の帯電装置を使用した場合、低電圧で動作可能でありコロナ放電装置に比べて放電量は少なく、オゾンの発生が少ないという長所がある。しかし、帯電装置から感光体に直接放電するため、感光体への放電生成物の付着量は接触式の方が多くなる。
【０００４】
接触式帯電装置に電圧を印加する方式には、帯電部材に直流バイアスのみを印加する直流帯電方式と、直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加する交流帯電方式とがある。このうち、交流帯電方式は、感光体と帯電部材との間に振動電界を形成し、交流成分が感光体表面の帯電電位の凹凸を均し、直流成分が所定の電位に収束させるため、感光体表面をムラ無く均一に帯電できるという利点がある。
【０００５】
帯電部材として帯電ローラを用い、交流帯電方式によりアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉという）感光体ドラムの表面を帯電させた場合、感光体の表面電位Ｖ０は交流バイアスのピーク間電圧値（以下、Ｖｐｐという）に比例するが、Ｖｐｐが所定値以上になると一定となる。一方、帯電ローラと感光体の間に流れる直流成分電流（Ｉｄｃ）とＶｐｐとの関係は、図８に示すようにＶｐｐが一定以上になると傾きが緩やかになるような変曲点を持つ曲線（Ｖｐｐ−Ｉｄｃ曲線）となり、表面電位Ｖ０と交流バイアスのＶｐｐとの関係とほぼ一致している。
【０００６】
そして、Ｖｐｐが低すぎると電圧が不足して感光体表面が均一に帯電されず画像ムラが発生する。逆に、Ｖｐｐが高すぎると帯電ローラと感光体の間の放電電流が増大し、放電生成物が感光体表面に付着することによりドラム表面の摩擦係数が上昇し、ブレード鳴きやトナー付着が発生する。また高温高湿環境においては、放電生成物が水分を吸収し表面抵抗が低下することによる文字ボケやハーフ画像の再現性の低下が発生する。
【０００７】
このＶｐｐとＩｄｃの関係を利用して、例えば特許文献１、２に示すように、画像形成時に印加されるＶｐｐよりも低い電圧から高い電圧まで複数段階のＶｐｐを印加することでＶｐｐ−Ｉｄｃ曲線の変曲点を求め、変曲点におけるＶｐｐを適正値とする制御方法が開示されている。これにより、画像形成時に必要最小限のＶｐｐを印加し、放電生成物の発生を最小限に抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１７１２８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、Ｖｐｐ−Ｉｄｃ曲線の変曲点を超えるＶｐｐを印加すると、帯電ローラと感光体の間に流れる交流成分電流（Ｉａｃ）が急激に大きくなる。これは、感光体から帯電ローラへ向かう放電が開始するためであり、このとき放電生成物の発生も急激に増加する。Ｖｐｐを段階的に変化させて行うＶｐｐの調整に要する時間は数百ｍｓｅｃ程度の僅かな時間であるが、感光体の表面には放電生成物が付着し、表面の摩擦係数を上昇させてしまう。
【００１０】
また、研磨剤を含むトナーを供給しつつ、感光体に対し線速差をもって回転する摺擦ローラを圧接させる研磨システムにより、感光体表面は常に研磨されているが、摺擦ローラによる研磨力は画像形成時に発生する放電生成物を除去するのに最適な研磨力に設定されている。そのため、Ｖｐｐの調整時に発生する過剰な放電生成物を瞬時に除去するのは困難であり、高湿環境下でハーフ画像やドット再現性が低下したり、感光体から記録媒体或いは中間転写体への転写（一次転写）効率の低下、クリーニングブレードの鳴き（摩擦音）や端部の巻き上がり等の不具合が発生したりする。一方、摺擦ローラによる研磨力を高めた場合、表面層が硬く摩耗し難いａ−Ｓｉ感光体であっても表面層が一定以上に削れてしまい、耐用期間が短くなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、帯電装置に印加する交流バイアスを適正値に設定する際に、放電生成物の発生を抑制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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、静電潜像を担持する感光体と、該感光体に接触又は近接して配置され、直流バイアス及び交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加されることで前記感光体表面を一様に帯電させる帯電手段と、該帯電手段に帯電バイアスを印加したとき前記感光体と前記帯電手段との間に流れる直流成分電流を測定する直流電流測定手段と、該直流電流測定手段の測定結果に基づいて交流バイアスを制御する制御手段と、を備え、非画像形成時に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの前記直流電流測定手段の測定結果に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する画像形成装置において、交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスのうち、少なくとも１つは画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧よりも大きいことを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数は、複数段階のピーク間電圧の中で最大のピーク間電圧を印加したときに前記感光体と前記帯電手段との間に流れる交流成分電流が、画像形成時に流れる交流成分電流と同等になる周波数に設定されることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記感光体が、アモルファスシリコン感光体であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の構成によれば、帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの直流電流に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に、帯電手段に印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させることにより、適正値の調整に影響を与えることなく放電生成物の発生を効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に帯電手段に印加する交流バイアスのピーク間電圧のうち、少なくとも１つは画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧よりも大きいので、環境条件等によらず変曲点の位置を精度良く求めて適正値の決定精度を高めることができる。また、従来は放電生成物が発生しやすかった変曲点よりも高圧側のピーク間電圧で交流バイアスを印加した際の放電生成物の発生を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に帯電手段に印加する交流バイアスの周波数を、複数段階のピーク間電圧の中で最大のピーク間電圧を印加したときに感光体と帯電手段との間に流れる交流成分電流が、画像形成時に流れる交流成分電流と同等になる周波数に設定することにより、感光体表面の研磨性能を画像形成時より高めることなく、感光体表面への放電生成物の付着を防止することができる。
【００１９】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いることにより、感光体表面への放電生成物の付着を低減して画像再現性の低下や像流れの発生を抑制できる。また、感光体寿命が長くなり、画像形成装置の高画質化、低ランニングコスト化にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の画像形成装置における画像形成部の構成を示す概略図
【図２】本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図３】交流バイアスの周波数を１０００Ｈｚ及び２０００Ｈｚとしたときの帯電ローラに印加される交流バイアス（Ｖｐｐ）と交流成分電流（Ｉａｃ）との関係を示すグラフ
【図４】交流バイアスの周波数を１０００Ｈｚ及び２０００Ｈｚとしたときの帯電ローラに印加される交流バイアス（Ｖｐｐ）と感光体表面電位（Ｖ０）との関係を示すグラフ
【図５】交流バイアスの周波数を１０００Ｈｚ及び２０００Ｈｚとしたときの帯電ローラに印加される交流バイアス（Ｖｐｐ）と直流成分電流（Ｉｄｃ）との関係を示すグラフ
【図６】本発明の画像形成装置におけるＶｐｐ［Ａ］の決定制御手順を示すフローチャート
【図７】電圧範囲Ｚ１及びＺ２での計算値を近似する一次関数の値から算出されるＶｐｐ［Ａ］を幾何的に説明する図
【図８】帯電ローラに印加される交流バイアス（Ｖｐｐ）と直流成分電流（Ｉｄｃ）との関係を示すＶｐｐ−Ｉｄｃ曲線
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置における画像形成部の構成を示す概略断面図である。図１において、画像形成部１５には、感光体ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って、帯電ローラ２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６、及び除電ランプ７が配設されている。感光体ドラム１は、例えばアルミドラムにａ−Ｓｉから成る感光層（ここでは膜厚１７μｍ）が積層されたものであり、所定の線速（ここでは２００ｍｍ／秒）で時計回りに回転駆動される。
【００２２】
帯電ローラ２は、芯金（軸）と、芯金の周囲に形成された弾性層とで構成されている。弾性層は、合成ゴムなどの半導電性弾性部材から形成され、実施形態においてはイオン導電剤とカーボンを添加したエピクロロヒドリンゴムから形成されている。帯電ローラ２の表面（弾性層の表面）は感光体ドラム１の表面に接触しており、帯電ローラ２に高電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるようになっている。帯電ローラ２の芯金は放電に必要な電圧を供給することができる電圧供給回路（図示せず）に接続されている。また、帯電ローラ２に付着したトナーを除去するためのクリーニングブラシ１１が配置されている。
【００２３】
露光ユニット３は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザビーム）を帯電された感光体ドラム１に照射し、レーザビームを受けた部分の帯電を減衰させて感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、感光体ドラム１に対向配置された現像スリーブ４ａ（現像剤担持体）を備え、内部に収容されたトナーを現像スリーブ４ａにより感光体ドラム１の静電潜像に付着させてトナー像（可視像）を形成する。
【００２４】
クリーニング装置６は、摺擦ローラ９及びクリーニングブレード１０を有している。摺擦ローラ９は感光体ドラム１に所定の圧力で圧接されており、感光体ドラム１に対し所定の周速比（ここでは感光体ドラムの周速に対し０．８倍）をもって同一方向に回転駆動される。摺擦ローラ９としては、例えば金属シャフトの周囲にローラ体としてＥＰＤＭゴム製でアスカＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラ体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。
【００２５】
感光体ドラム１表面の、摺擦ローラ９との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード１０が感光体ドラム１に当接した状態で固定されている。クリーニングブレード１０としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード１０の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１の仕様に応じて適宜設定される。
【００２６】
摺擦ローラ９及びクリーニングブレード１０によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは、は回収スクリュー等のトナー回収装置（図示せず）によってクリーニング装置６（図２参照）の外部に排出される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー粒子表面にシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等から選択される研磨剤が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨剤がトナー表面に静電的に付着（外添）しているものが用いられる。
【００２７】
このように摺擦ローラ９を感光体ドラム１に対し周速差を持って回転させることで、研磨剤を含む残留トナーによって感光体ドラム１の表面を研磨し、摺擦ローラ９及びクリーニングブレード１０によってドラム表面の水分や汚染物質を残留トナーと共に除去する。
【００２８】
画像形成部１５における画像形成プロセスについて説明すると、除電ランプ７による除電後、帯電ローラ２によって均一に帯電された感光体ドラム１上に露光ユニット３により画像データに応じた静電潜像が記録され、その静電潜像を反転現像にて現像装置４でトナー像に顕像化し、トナー像を転写ローラ５にてシート上に転写する。トナー像が転写されたシートは定着部８に搬送され、定着ローラ対８ａにより加熱及び加圧されてトナー像が永久像とされる。転写ローラ５で転写されなかった未転写トナーは、残留トナーとしてクリーニング装置６の摺擦ローラ９及びクリーニングブレード１０により感光体ドラム１表面から除去される。
【００２９】
図２は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１と共通する部分には同一の符号を付している。画像形成装置１００は、画像形成部１５、画像入力部２０、ＡＤ変換部４０、制御部４１、記憶部４２、操作パネル４３、直流成分電流センサ４４、温湿度センサ４５等を含む構成である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御手段は複雑なものとなる。そこで、ここでは画像形成部１５の制御に必要となる部分についてのみ説明する。
【００３０】
画像入力部２０は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像信号を受信する受信部である。画像入力部２０より入力された画像信号はＡＤ変換部４０においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部４２内の画像メモリ５０に送出される。
【００３１】
画像形成部１５は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラ５等から構成され、ＡＤ変換部４０において変換され画像メモリ５０に記憶された画像データをもとに感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。感光体ドラム１、転写ローラ５、及び定着部８内の定着ローラ対８ａ（図１参照）等はメインモータ（図示せず）により回転駆動され、制御部４１はメインモータに制御信号を送信して感光体ドラム１や転写ローラ５、定着ローラ対８ａ等の回転及び停止を制御する。
【００３２】
制御部４１は、設定されたプログラムに従って画像形成部１５、定着部８、画像入力部２０等の画像形成装置各部を全般的に制御するとともに、画像入力部２０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット３は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１上に潜像を形成する。
【００３３】
記憶部４２は、画像メモリ５０、ＲＡＭ５１、及びＲＯＭ５２を備えており、画像メモリ５０は、画像入力部２０において入力され、ＡＤ変換部４０においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部４１に送出する。ＲＡＭ５１及びＲＯＭ５２は、制御部４１の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、帯電ローラ２に印加される直流バイアス及び交流バイアスの基準値や、交流バイアスの適正値を決定する制御プログラム（後述）も記憶される。
【００３４】
操作パネル４３は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部４２にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
【００３５】
直流成分電流センサ４４は、帯電ローラ２に直流バイアス及び交流バイアスが重畳して印加されたときの直流成分電流値を検知し、検知結果は制御部４１に送信される。制御部４１は、検知結果に基づいて帯電ローラ２に印加される交流バイアスの適正値を決定するとともに、その時の適正値を記憶部４２内のＲＡＭ５１に記憶する。温湿度センサ４５は、装置内部の温度及び湿度、特に感光体ドラム１の表面若しくは周辺の温度及び湿度を検知するものであり、感光体ドラム１の近傍に配置される。
【００３６】
次に、帯電ローラへ印加する交流バイアスのＶｐｐの適正値を決定する制御（以下、Ｖｐｐ設定キャリブレーションともいう）について説明する。図８に示したように、交流バイアスのＶｐｐを低レベルから次第に増加させると、Ｉｄｃがほぼ一定の傾きで増加し、その後、一定の傾きよりも低い傾き（或いは傾きゼロ）で推移すること、Ｖｐｐを変化させたときの感光体ドラムの表面電位Ｖ０とＩｄｃとが比例関係にあること、そして、このような傾きの変わるポイントを変曲点とすると、変曲点の位置は環境条件等により変動するものの、Ｖｐｐが変曲点より高圧側では表面電位Ｖ０が安定することが知られている。
【００３７】
従って、Ｖｐｐを複数段階に変化させて交流バイアスを印加し、各段階におけるＩｄｃを直流成分電流センサ４４によりモニタしながらＶｐｐを変曲点または変曲点よりやや高い値に調整することにより、所望の表面電位Ｖ０に帯電するために必要な最小限のＶｐｐを適正値Ｖｐｐ［Ａ］として決定することができる。
【００３８】
図３は、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を変化させたときの、交流バイアスのＶｐｐと感光体ドラム１と帯電ローラ２の間に流れる交流成分電流（Ｉａｃ）との関係を示すグラフ（Ｖｐｐ−Ｉａｃ曲線）である。図３から明らかなように、印加する交流バイアスのＶｐｐが同じであっても、周波数１０００Ｈｚの場合（図の◆で表示）は、交流バイアスの周波数が２０００Ｈｚの場合（図の□で表示）に比べてＩａｃが約４０％程度低くなる。
【００３９】
図４は、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を変化させたときの、交流バイアスのＶｐｐと感光体ドラム１の表面電位（Ｖ０）との関係を示すグラフ（Ｖｐｐ−Ｖ０曲線）である。図４から明らかなように、周波数１０００ＨｚのＶｐｐ−Ｖ０曲線（図の◆で表示）は、周波数２０００ＨｚのＶｐｐ−Ｖ０曲線（図の□で表示）とほぼ一致している。
【００４０】
図５は、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を変化させたときの、交流バイアスのＶｐｐと感光体ドラム１と帯電ローラ２の間に流れる直流成分電流（Ｉｄｃ）との関係を示すグラフ（Ｖｐｐ−Ｉｄｃ曲線）である。図５から明らかなように、周波数１０００ＨｚのＶｐｐ−Ｉｄｃ曲線（図の◆で表示）は、周波数２０００ＨｚのＶｐｐ−Ｉｄｃ曲線（図の□で表示）とほぼ一致している。なお、図４及び図５では周波数１０００Ｈｚと２０００Ｈｚのグラフのみを表示しているが、周波数１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚまで同様の結果であることが確認されている。
【００４１】
即ち、交流バイアスの周波数を変化させてもＶｐｐとＶ０の関係、及びＶｐｐとＩｄｃの関係は変化しないため、複数段階の交流バイアスを印加したときのＩｄｃの測定結果に基づいてＶｐｐ設定キャリブレーションを実行する際、印加する交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く設定することで、適正値Ｖｐｐ［Ａ］の調整に影響を与えることなく放電生成物の発生を効果的に抑制することができる。
【００４２】
なお、交流バイアスの周波数を低くするほどＩａｃも低くなるが、周波数を数百Ｈｚ程度まで下げると高圧基板の構成が難しくなり、バイアスの制御も困難となる。また、Ｖｐｐ設定キャリブレーションの実行時に流れるＩａｃが画像形成時に流れるＩａｃ以下であれば、摺擦ローラ９の研磨性能を高めることなく感光体ドラム１表面への放電生成物の付着を防止することができる。従って、Ｖｐｐ設定キャリブレーションにおける最大のＶｐｐを印加したときに流れるＩａｃが画像形成時に流れるＩａｃと同等になるような交流バイアスの周波数を設定すれば十分である。
【００４３】
例えば、画像形成時に印加される交流バイアスの周波数が２０００Ｈｚ、Ｖｐｐの適正値が約１１００Ｖである場合、図３からＩａｃは２．５ｍＡとなるため、摺擦ローラ９の研磨能力はＩａｃ＝２．５ｍＡのときの放電生成物を除去するのに最適化されている。ここで、Ｖｐｐ設定キャリブレーション時に印加される最大のＶｐｐを１６００Ｖとすると、周波数１０００ＨｚではＩａｃ＝２．５ｍＡはＶｐｐ１６００Ｖに相当する。
【００４４】
つまり、Ｖｐｐ設定キャリブレーション時に印加する交流バイアスの周波数を１０００Ｈｚに設定すれば、Ｖｐｐ設定キャリブレーション時に流れるＩａｃが画像形成時に流れるＩａｃと等しくなり、放電生成物の付着量も画像形成時と同等になる。従って、摺擦ローラ９の研磨性能を変化させずに放電生成物を除去可能となり、感光体ドラム表面の過剰な研磨も抑制できるため感光層の耐久性も向上する。
【００４５】
図６は、本発明の画像形成装置における帯電ローラへ印加する交流バイアスのＶｐｐ設定キャリブレーション実行手順を示すフローチャートである。図１及び図２を参照しながら、図６のステップに沿って帯電ローラへ印加する交流バイアスの適正値を決定する具体的な手順について説明する。
【００４６】
交流バイアスのＶｐｐ設定処理プログラムが起動されると（ステップＳ１）、先ず、感光体ドラム１の回転駆動が開始され、除電ランプ７がオン状態にセットされる（ステップＳ２）。これにより、制御部４１は、Ｖｐｐ設定キャリブレーションを実行する間、感光体ドラム１を連続して回転駆動させるとともに、除電ランプ７をオン状態に維持することになる。そして、帯電ローラ２に印加される直流バイアスの初期値Ｖｄｃ［Ｍ］を、記憶部４２に格納された値（本実施形態では４００［Ｖ］）を参照してその値に設定する（ステップＳ３）。ここで、Ｖｄｃ［Ｍ］は感光体ドラム１の表面電位が目標値となる常温での直流バイアスの適正値であり、感光体ドラム１及び帯電ローラ２を含むドラムユニット毎に記憶された固有値である。
【００４７】
次に、制御部４１は、温湿度センサ４５の検出値により得られる予測電圧値Ｖｉｍｇに基づき、電圧範囲Ｚ１及びＺ２の設定を行う（ステップＳ４）。各電圧範囲Ｚ１及びＺ２は、それぞれ本発明の非安定帯電領域及び安定帯電領域に属する電圧範囲であり、第１電圧範囲Ｚ１は、感光体ドラム１の表面の帯電状態が均一にならない範囲、即ち、Ｖｐｐの適正値Ｖｐｐ［Ａ］より低いＶｐｐの範囲であり、第２電圧範囲Ｚ２は、感光体ドラム１の表面の帯電状態が均一になる範囲、即ち、Ｖｐｐ［Ａ］より高いＶｐｐの範囲である。このように第１電圧範囲Ｚ１及び第２電圧範囲Ｚ２を設定することで、以下に説明する一次関数ｆ１（Ｖｐｐ）及びｆ２（Ｖｐｐ）を各領域毎に算出するに当たって、適切な測定範囲が設定される。
【００４８】
具体的には、制御部４１は、温湿度センサ４５の検出値により当該Ｖｐｐ設定キャリブレーションを行う際の温度情報を取得し、この温度情報が該当する温度区分を検索し、各区分に対応して記憶部４２に予め格納された予測電圧値Ｖｉｍｇを参照し、予測電圧値Ｖｉｍｇに基づいて電圧範囲Ｚ１及びＺ２を設定する。本実施形態では、第１電圧範囲Ｚ１は（Ｖｉｍｇ−５００）±２００の範囲、第２電圧範囲Ｚ２は（Ｖｉｍｇ＋３００）±２００の範囲としている。記憶部４２に格納された温度区分と、同じく記憶部４２に格納された予測電圧値Ｖｉｍｇとの対応、及び、この予測電圧値Ｖｉｍｇに基づいて算出される電圧範囲Ｚ１並びにＺ２との対応を表１に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
次に、制御部４１は、交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く（ここでは１０００Ｈｚ）設定する（ステップＳ５）。そして、Ｚ１及びＺ２の各電圧範囲で、Ｖｐｐを複数の異なる値に段階的に（ここでは２００Ｖずつ）変化させ、このときの直流電流成分Ｉｄｃを直流成分電流センサ４４により測定し、ＲＡＭ５１に記憶しておく（ステップＳ６、Ｓ７）。各電圧範囲Ｚ１及びＺ２は夫々４００［Ｖ］の幅を有しているので、本実施形態では、制御部４１は、夫々の電圧範囲について、３個ずつの計測値を取得する。なお、各Ｖｐｐにおいて交流バイアスを印加する時間は、交流バイアス印加後に発生する直流電流が安定するまでに要する時間を考慮して０．５［ｓ］としている。
【００５１】
次に、制御部４１は、ステップＳ６及びステップＳ７で取得した各電圧範囲Ｚ１及びＺ２での３個ずつの計測値に基づき、ＶｐｐとＩｄｃの関係を求める（ステップＳ８）。Ｖｐｐに対するＩｄｃの変化特性は第１電圧範囲Ｚ１及び第２電圧範囲Ｚ２の各領域において線形的な変化特性である（図７参照）ので、各領域におけるＶｐｐとＩｄｃとの関係を示す関数としては、線形的関係である一次関数を用いればよい。このことから、ステップＳ８においては、各電圧範囲Ｚ１及びＺ２でのＶｐｐとＩｄｃとの関係を示す関数として一次関数ｆ１（Ｖｐｐ）及びｆ２（Ｖｐｐ）を算出するようにしている。なお、詳細な説明は省略するが、本実施形態では、直流成分電流センサ４４の各計測値から近似一次関数を算出する方法として最小二乗法を用いている。
【００５２】
次に、ステップＳ８で得られたｆ１（Ｖｐｐ）及びｆ２（Ｖｐｐ）で与えられるＩｄｃの値が等しくなるようなＶｐｐを求める。具体的には、Ｖｐｐについての一次方程式ｆ１（Ｖｐｐ）＝ｆ２（Ｖｐｐ）の解を求めることになる。そして、ステップＳ９で算出したＶｐｐを適正値Ｖｐｐ［Ａ］に設定し（ステップＳ９）、ステップＳ９で設定されたＶｐｐ［Ａ］に１．１を乗じた値を帯電ローラ２に出力する（ステップＳ１０）。
【００５３】
以上のように、Ｖｐｐの適正値を決定する際、印加する交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く設定することで、ＶｐｐとＩｄｃの関係は維持しつつ（図５参照）、感光体ドラム１と帯電ローラ２の間に流れる交流成分電流Ｉａｃを低く抑えることができる（図３参照）。従って、感光体ドラム１の表面電位を均一にすることができる適正値Ｖｐｐ［Ａ］の設定精度に影響を与えることなく、ドラム表面への放電生成物の付着による高湿環境下での像流れや、感光体表面の摩擦抵抗の上昇による転写（一次転写）効率の低下、クリーニングブレードの鳴き（摩擦音）や端部の巻き上がり等の不具合も効果的に抑制できる。
【００５４】
なお、ステップＳ１３においてＶｐｐ［Ａ］に定数１．１を乗じた値を実際の出力値としているのは、電圧不足による画像ムラが生じないように出力値に余裕をもたせているためである。従って、Ｖｐｐ［Ａ］に乗じる定数ｋは１以上であれば良く、例えばｋ＝１．０５としても良いし、ｋ＝１としてＶｐｐ［Ａ］をそのまま出力値に用いても良い。
【００５５】
また、図６の制御では、第１電圧範囲Ｚ１及び第２電圧範囲Ｚ２におけるｆ１（Ｖｐｐ）及びｆ２（Ｖｐｐ）を算出し、ｆ１（Ｖｐｐ）＝ｆ２（Ｖｐｐ）となる点をＶｐｐ−Ｉｄｃ曲線の変曲点として求め、そのときのＶｐｐをＶｐｐ［Ａ］に設定する特許文献１に記載の方法を例示したが、Ｖｐｐ［Ａ］の設定方法はこれに限定されるものではない。
【００５６】
例えば、特許文献２に記載されているように、変曲点より低圧側（第１電圧範囲Ｚ１）で異なる２つのＶｐｐを印加したときに測定されるＩｄｃを示す２点を通る直線、即ち一時関数ｆ１（Ｖｐｐ）と、変曲点より高圧側（第２電圧範囲Ｚ２）で１つのＶｐｐを印加したときに測定されるＩｄｃを示す１点を通り横軸に平行な直線との交点を近似変曲点として求め、近似変曲点に対応するＶｐｐを適正値Ｖｐｐ［Ａ］に設定しても良い。
【００５７】
Ｖｐｐ設定キャリブレーションは、装置の電源ＯＮ時や待機モード（スリープモード）からの復帰時の他、例えば連続印刷の開始時や所定の印刷枚数毎に実行しても良い。これにより、定着部８からの放熱による機内の温度変化に応じて適切な帯電バイアスを印加することができ、画像ムラが無い高画質な画像を形成できるとともに、ブレード鳴き等の不具合の発生を防止可能となる。
【００５８】
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、帯電ローラ２を備えた画像形成装置を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の接触式の帯電装置、例えば導電性繊維をブラシ状に束ね、その先端を感光体表面に接触させる帯電ブラシ等を備えた画像形成装置にも同様に適用できる。
【００５９】
また、本発明は図１に示したようなモノクロ画像形成用の画像形成装置に限られるものではなく、タンデム式のカラー画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の、接触式の帯電装置を用いる他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、感光体に接触又は近接して配置され、直流バイアス及び交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加することにより感光体表面を一様に帯電させる帯電手段を備えた画像形成装置に利用可能であり、帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの直流電流に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に、帯電手段に印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させるものである。
【００６１】
これにより、ピーク間電圧の適正値の調整に影響を与えることなく放電生成物の発生を効果的に抑制することができるため、ピーク間電圧の調整時に発生する放電生成物に起因する像流れや画像再現性の低下、感光体から記録媒体或いは中間転写体への転写効率の低下、クリーニングブレードの鳴きや端部の巻き上がり等の不具合が発生しない画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１            感光体ドラム
２            帯電ローラ（帯電手段）
３            露光ユニット
４            現像装置
５            転写ローラ
６            クリーニング装置
７            除電ランプ
８            定着部
９            摺擦ローラ
１５            画像形成部
２０            画像入力部
４０            ＡＤ変換部
４１            制御部（制御手段）
４２            記憶部
４４            直流成分電流センサ（直流電流測定手段）
４５            温湿度センサ
１００          画像形成装置
【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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