(57)【要約】【課題】シンプルな部品構成で帯電ローラの帯電バイアスを正確に制御するプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供すること。【解決手段】プロセスカートリッジは，感光体ドラム１１と，帯電装置１２とを有している。帯電装置１２は，感光体ドラム１１と接触する帯電ローラ２と，帯電ローラ２に対して所定のバイアスを印加する帯電バイアス用電源１２０と，その帯電バイアス用電源１２０を制御する制御回路１２１と，所定の情報を記録する記録装置１２２とを備えている。記録装置１２２には，感光体ドラム１１と帯電ローラ２とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータがあらかじめ記録されている。【選択図】            図１
2008191620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と，前記像担持体と接触し，交流成分を有するバイアスが印加される帯電部と，前記帯電部に印加するバイアスを制御するバイアス制御部とを有し，画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて，
前記像担持体と前記帯電部とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータを記録する記録部を有し，
前記バイアス制御部は，前記記録部から前記パラメータを読み出し，当該パラメータを基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載するプロセスカートリッジにおいて，
温度と湿度との少なくとも一方の環境パラメータを取得する環境情報取得部を有し，
前記バイアス制御部は，前記環境情報取得部にて取得した環境パラメータを基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するプロセスカートリッジにおいて，
前記像担持体と前記帯電部との少なくとも一方の劣化パラメータを取得する劣化情報取得部を有し，
前記バイアス制御部は，前記劣化情報取得部にて取得した劣化パラメータを基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載するプロセスカートリッジにおいて，
前記像担持体と前記帯電部との少なくとも一方のリサイクル回数を取得するリサイクル情報取得部を有し，
前記バイアス制御部は，前記リサイクル情報取得部にて取得したリサイクル回数を基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
像担持体と，前記像担持体と接触し，交流成分を有するバイアスが印加される帯電部と，前記帯電部に印加するバイアスを制御するバイアス制御部とを有する画像形成装置において，
前記像担持体と前記帯電部とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータを記録する記録部を有し，
前記バイアス制御部は，前記記録部から前記パラメータを読み出し，当該パラメータを基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載する画像形成装置において，
温度と湿度との少なくとも一方を検知する環境情報検知部を有し，
前記バイアス制御部は，前記環境情報検知部からの信号を基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載する画像形成装置において，
前記像担持体と前記帯電部との少なくとも一方の劣化パラメータを記録する劣化情報記録部を有し，
前記バイアス制御部は，前記劣化情報記録部から劣化パラメータを読み出し，当該劣化パラメータを基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
前記像担持体と前記帯電部との少なくとも一方のリサイクル回数を記録するリサイクル情報記録部を有し，
前記バイアス制御部は，前記リサイクル情報記録部からリサイクル回数を読み出し，当該リサイクル回数を基に前記帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，像担持体と帯電装置とが組み合わされたプロセスカートリッジおよびプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。さらに詳細には，帯電装置に交流成分を有するバイアスを印加するとともに，当該バイアスを最適な値に制御するプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，電子写真方式の画像形成装置では，高圧電源を必要とせず，オゾンや窒素酸化物の発生が少ない接触帯電方式の帯電装置が提案されている。さらに，接触帯電方式の帯電装置として，導電性のローラ（帯電ローラ）を利用するローラ方式のものが広く採用されている。また，帯電ローラに付与するバイアス（帯電バイアス）には，ＤＣ帯電方式とＡＣ帯電方式とがあり，後者の方が均一な帯電に適していることが知られている。
【０００３】
ＡＣ帯電方式の帯電装置では，放電電流量が過剰となった場合に，感光体膜の減耗促進や放電生成物の大量発生といった問題が生じる。すなわち，過剰な放電電流量となる異常放電は，製品寿命を短くする要因となる。一方，放電電流量が不足すると，放電が不連続，不均一となることから，帯電ムラが生じる。すなわち，画質劣化の要因となる。そこで，安定した品質の画像を長期に形成するには，適切な帯電バイアスを設定することが必要になる。
【０００４】
帯電バイアスの調節する技術としては，例えば，放電電流量を検知し，その電流量を基に帯電バイアスを調節する方法が開示されている（例えば，特許文献１，特許文献２，特許文献３）。また，帯電ローラや感光体といったプロセスカートリッジの部品情報を記録し，その情報を基に各種の画像処理を行う方法が開示されている（例えば，特許文献４，特許文献５）。
【特許文献１】特開２００４−３５４９７９号公報
【特許文献２】特開２００６−７８５５４号公報
【特許文献３】特開２００１−２０１９２０号公報
【特許文献４】特開２００５−４０４９号公報
【特許文献５】特開２００４−１１７７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の画像形成装置には，次のような問題があった。すなわち，放電電流量を基に帯電バイアスを制御する帯電装置ないし画像形成装置では，放電電流量を検知する電流検出器が必要となる。そのため，装置のコンパクト化に不利となるとともに，コストアップを招く。
【０００６】
また，画像形成装置やプロセスカートリッジの部品情報を基に帯電バイアスの制御を行うことが考えられる。しかし，記録されている情報は部品個々の情報である。一方で，感光体や帯電ローラでは，材料や製造過程での品質のばらつきが不可避的に生じる。つまり，感光体，帯電ローラを個々に評価，選別したとしても，その組み合わせによる品質のばらつきが単体のばらつきよりも大きくなる。そのため，部品個々の情報を基に帯電バイアスを制御したとしても，帯電ローラと感光体との組み合わせた際のばらつきを調整できず，必ずしも最適な帯電バイアスとは成りえない。
【０００７】
本発明は，前記した従来の帯電バイアスの制御技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，シンプルな部品構成で帯電ローラの帯電バイアスを正確に制御するプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされたプロセスカートリッジは，像担持体と，当該像担持体と接触し，交流成分を有するバイアス（帯電バイアス）が印加される帯電部と，帯電部に印加するバイアスを制御するバイアス制御部とを有し，画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって，像担持体と帯電部とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータを記録する記録部を有し，バイアス制御部は，記録部からパラメータを読み出し，当該パラメータを基に帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴としている。
【０００９】
本発明のプロセスカートリッジでは，記録部にて，像担持体と帯電部とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータがあらかじめ記録されている。帯電バイアスの交流成分のパラメータとしては，異常放電なく帯電処理できる交流成分のパラメータであればよく，例えばピーク間電圧Ｖｐｐが設定可能である。より具体的には，例えば，任意の環境下において，像担持体の表面電位が帯電バイアスの直流成分と略同電位のときと，像担持体の表面電位が０Ｖ付近のときとで，交流放電電流を測定した場合に，その差が０．１ｍＡ以下となるＶｐｐを記録しておく。あるいは，像担持体の表面電位が０Ｖ付近のときに，帯電バイアスの交流成分の周波数ｆ１に対し，交流電流のうち，ｆ２≧１００×ｆ１またはｆ２≧０．１ＭＨｚとなる高周波成分の電流値が０．１ｍＡ以下となるＶｐｐを記録しておく。あるは，像担持体の表面電位が０Ｖ付近のときに，像担持体と帯電部との間に放電光が発生しないＶｐｐとしてもよい。
【００１０】
このパラメータは，前述のように画像形成動作開始前の段階で実測して記録される値であり，出荷前のテスト等によってその値を選択して記録する。そして，バイアス制御部にて，記録されているパラメータを基に帯電部に印加するバイアスを決定する。
【００１１】
すなわち，当該パラメータは，像担持体と帯電部とが組み合わされた状態で選択された値であり，当該像担持体と当該帯電部との組み合わせによる固有の値である。そのため，このパラメータを基に帯電バイアスを決定することで，当該像担持体と当該帯電部とが組み合わされたシステムに最適な帯電バイアスが得られる。よって，プロセスカートリッジ固有の帯電バイアスとして正確に制御することが可能になる。
【００１２】
また，本発明のプロセスカートリッジでは，バイアスの決定に必要なパラメータはあらかじめ記録されたものである。つまり，本発明のプロセスカートリッジには，電流検知器等の計測器を搭載する必要がない。よって，部品構成はシンプルである。
【００１３】
また，本発明のプロセスカートリッジは，温度と湿度との少なくとも一方の環境パラメータを取得する環境情報取得部を有し，バイアス制御部は，環境情報取得部にて取得した環境パラメータを基に帯電部に印加するバイアスを決定することとするとよりよい。すなわち，最適なバイアスは環境条件によって異なる。そこで，環境情報取得部にて環境条件を取得し，その環境条件を基にバイアスを調節するための調節値，または調節済みのパラメータを取得する。これにより，環境の違いによる不具合が改善され，帯電バイアスがより正確に調節できる。
【００１４】
また，本発明のプロセスカートリッジは，像担持体と帯電部との少なくとも一方の劣化パラメータを取得する劣化情報取得部を有し，バイアス制御部は，劣化情報取得部にて取得した劣化パラメータを基に帯電部に印加するバイアスを決定することとするとよりよい。すなわち，最適なバイアスは，像担持体や帯電部の劣化状態によって異なる。そこで，劣化情報取得部にて劣化パラメータを取得し，その劣化パラメータを基にバイアスを調節するための調節値，または調節済みのパラメータを取得する。これにより，劣化条件の違いによる不具合が改善され，帯電バイアスがより正確に調節できる。
【００１５】
また，本発明のプロセスカートリッジは，像担持体と帯電部との少なくとも一方のリサイクル回数を取得するリサイクル情報取得部を有し，バイアス制御部は，リサイクル情報取得部にて取得したリサイクル回数を基に帯電部に印加するバイアスを決定することとするとよりよい。すなわち，最適なバイアスは，像担持体や帯電部のリサイクル回数によって異なる。そこで，リサイクル情報取得部にてリサイクル回数を取得し，そのリサイクル回数を基にバイアスを調節するための調節値，または調節済みのパラメータを取得する。これにより，リサイクル回数の違いによる不具合が改善され，帯電バイアスがより正確に調節できる。
【００１６】
また，本発明は，像担持体と，像担持体と接触し，交流成分を有するバイアスが印加される帯電部と，帯電部に印加するバイアスを制御するバイアス制御部とを有する画像形成装置であって，像担持体と帯電部とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータを記録する記録部を有し，バイアス制御部は，記録部から当該パラメータを読み出し，当該パラメータを基に帯電部に印加するバイアスを決定することを特徴とする画像形成装置を含んでいる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，シンプルな部品構成で帯電ローラの帯電バイアスを正確に制御するプロセスカートリッジおよび画像形成装置が実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，感光体ドラムを一様に帯電させるためのものであって，帯電ローラを利用した接触方式の帯電装置を備えたプロセスカートリッジおよび画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１９】
実施の形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１１を有し，その感光体ドラム１１の周囲に，感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電装置１２と，画像信号によって変調されたレーザビームを感光体ドラム１１上に照射して画像露光を行うための露光装置１３と，画像露光によって形成された静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像装置１４と，感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１０に転写するための１次転写装置１５と，転写残トナーを感光体ドラム１１から取り除くためのクリーニング装置１６と，感光体ドラム１１上を除電するイレーサ装置１７とを感光体ドラム１１の回転方向に沿って備えている。さらに，中間転写ベルト１０の周囲には，中間転写ベルト１０上のトナー像を用紙Ｓに転写するための２次転写装置１８と，転写残トナーを中間転写ベルト１０から取り除くためのクリーニング装置１９とを中間転写ベルト１０の回転方向に沿って備えている。
【００２０】
画像形成装置１００本体中，感光体ドラム１１と帯電装置１２とはプロセスカートリッジとして組み付けられており，両者は同時に取り外しが可能になっている。なお，プロセスカートリッジを構成する部品は，感光体ドラム１１および帯電装置１２に限るものではなく，クリーニング装置１６やその他の部品を含んでいてもよい。
【００２１】
感光体ドラム１１は，負帯電極性の有機感光体であり，図１中の矢印Ａ方向に回転駆動される。感光体ドラム１１は，厚さが２ｍｍ，外径が３０ｍｍのアルミニウム管と，その表面に位置し厚さが３０μｍの感光体層を有している。なお，本形態では，負帯電極性の有機感光体を用いたが帯電極性は正帯電極性であってもよい。また，管の素材としてはアルミニウムに限るものではなく，他の金属であってもよい。また，感光体層の厚さとしては，５μｍ〜１００μｍの範囲内であればよい。
【００２２】
帯電装置１２は，感光体ドラム１１と接触する帯電ローラ２と，帯電ローラ２に対して所定のバイアスを印加する帯電バイアス用電源１２０と，その帯電バイアス用電源１２０を制御する制御回路１２１と，所定の情報を記録する記録装置１２２と，温度を検知する温度センサ１２３と，湿度を検知する湿度センサ１２４とを備えている。帯電装置１２の詳細については後述する。
【００２３】
現像装置１４は，感光体ドラム１１に接触または近接するように対向配置された現像ローラ，現像ローラと圧接し現像ローラにトナーを供給する供給ローラ，現像ローラ上のトナー薄層の厚さを規制する規制部材，転写後の現像ローラ上のトナーを除電する除電装置等によって構成される。現像装置内には，非磁性１成分負極性トナーが収容されている。なお，本形態では，負帯電極性のトナーを用いたが帯電極性は正帯電極性であってもよい。また，キャリアを混在させる２成分トナーであってもよい。
【００２４】
クリーニング装置１６は，感光体ドラム１１と当接し，感光体ドラム１１上の転写残トナーを掻き取るブレード部材を備えている。なお，本形態では，ブレード部材を用いるが，ローラ，ブラシ，スリーブ等のいずれの形態であってもよい。クリーニング装置１９も同様にブレード部材を備えるが，これに限るものではない。
【００２５】
続いて，画像形成装置１００による画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。感光体ドラム１１は，図１中の矢印Ａ方向に回転駆動される。そして，帯電装置１２と対向する位置で，帯電ローラによって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００２６】
次に，静電潜像が現像装置１４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム１１の静電潜像との間で形成される電界によりトナーが移動し，静電潜像がトナーによって現像される。そして，感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は，１次転写装置１５により，図１中の矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト１０上に転写される。なお，中間転写ベルト１０に転写されず，感光体ドラム１１上に残った転写残トナーは，クリーニング装置１６によって掻き取られて回収される。その後，イレーサ装置１７によって感光体ドラム１１の表面が除電される。
【００２７】
一方，給紙カセット（不図示）から用紙搬送路を搬送されてきた用紙Ｓは，中間転写ベルト１０と２次転写装置１８との間に搬送される。そして，２次転写装置１８によって中間転写ベルト１０上のトナー像が用紙Ｓに転写される。さらに，転写されたトナー像を保持した用紙はさらに搬送され，定着装置（不図示）によって熱と圧力とが加えられることにより，トナー像が用紙に定着される。トナー像が定着した用紙Ｓは，画像形成装置外に排出される。また，用紙Ｓに転写されず，中間転写ベルト１０上に残った転写残トナーはクリーニング装置１９によって掻き取られて回収される。これにより，１枚分の画像形成が終了する。
【００２８】
続いて，帯電装置１２について詳説する。帯電装置１２の帯電ローラ２は，図２に示すように，外径が１０ｍｍで支持体である芯金２０の外周上に，ベース層２１，中間層２２，コート層２３が内側から順に積層されている。ベース層２１，中間層２２，コート層２３はいずれも導電性および弾性を有する部材からなる。
【００２９】
ベース層２１は，印加されるＡＣ電流により発生する帯電音を抑制し，感光体ドラム１１との接地性を確保する機能を有し，発泡ゴムにて形成される。中間層２２は，ローラ形状とローラ抵抗の安定化を図る機能を有し，導電ゴムにて形成される。コート層２３は，感光体ドラム１１へのリークや帯電ローラ２への異物付着を抑制する保護機能を有し，ゴムにて形成される。帯電ローラ２の抵抗は，温度が２３℃，相対湿度が６０％の環境に帯電ローラ２を２４時間以上馴染ませた後，直径が２０ｍｍのアルミニウム製の棒に帯電ローラ２を接触回転させながら１００ＶのＤＣ電圧を印加したときに，１×１０4Ωｍとなるように設定されている。なお，本形態では，帯電ローラ２として積層のゴムスポンジローラを適用しているが，ゴムローラやスポンジローラであってもよい。また，導電性の繊維が植設される導電ブラシローラを用いてもよい。
【００３０】
帯電ローラ２は，芯金２０の両端部を不図示のバネによって感光体ドラム１１中心側に付勢されており，円周方向に２ｍｍ程度の接触面を持って感光体ドラム１１と接触し，回転可能に保持されている。そして，感光体ドラム１１が回転駆動されるのに従動して回転する。なお，本形態では，感光体ドラム１１に従動回転するため，帯電ローラ２に駆動手段を設けていないが，帯電ローラ２自体に作用する駆動手段を設けてもよい。そして，感光体ドラム１１との周速差を設けてもよい。
【００３１】
帯電ローラ２は，図１に示したように，帯電バイアス用電源１２０によって芯金２０に帯電バイアスが印加され，感光体ドラム１１の表面を負極性側に一様に帯電する。帯電バイアス用電源１２０は，ＡＣ電源とＤＣ電源により構成されており，ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳した振動バイアスを形成する。本形態では，帯電音を減少させる効果がある正弦波を用いる。なお，交流成分波形としては，正弦波に限るものではなく矩形波や三角波であってもよい。帯電バイアス用電源１２０は，制御回路１２１に接続され，ＡＣ電源，ＤＣ電源のオンオフ切換え，ＤＣ電源のＤＣ電圧Ｖｄｃ，ＡＣ電源のピーク間電圧Ｖｐｐ，周波数ｆ等が制御される。
【００３２】
続いて，帯電バイアスの制御について説明する。以下の説明では，まず，帯電バイアスで問題となる異常放電およびその異常放電の検出方法について説明し，その後に帯電バイアスの決定手順について説明する。
【００３３】
異常放電とは，不均一かつ不連続に発生する放電を指し，感光体ドラムの表面電位と帯電バイアスのＤＣ電圧Ｖｄｃとに差があり，帯電バイアスのＡＣ電圧のピーク間電圧Ｖｐｐが放電開始電圧Ｖｔｈの２倍程度のときに頻発する。ＶｐｐをＶｔｈの２倍よりさらに大きくしていくと，次第に発生頻度が低くなり，放電は安定する。異常放電発生時の画像には，ザラツキや感光体ドラムの回転方向に垂直な方向のスジが発生する。そのため，異常放電は，画像不良の一因となる。
【００３４】
図３ないし図５に，感光体ドラムの表面電位と帯電バイアスのＶｄｃとに電位差があるとき（すなわち，露光装置やイレーサによって感光体ドラムの表面電位が０Ｖ付近になっているとき）の交流電流波形を示す。図３は，ＶｐｐがＶｔｈの絶対値の２倍よりもおよそ５００Ｖ小さいときの電流波形を示している。このような場合，放電電流は検出されず，電流波形は乱れのない正弦波形となっている。
【００３５】
図４は，ＶｐｐがＶｔｈの絶対値のおよそ２倍のときの電流波形を示している。ここで，Ｖｔｈは温度が３０℃で相対湿度が８５％である環境（高温高湿環境，以下「ＨＨ環境」とする）下で測定した値である。このような場合，異常放電（図４中の矢印部分）が検出され，電流波形の一部が大きく乱れる。異常放電は，感光体ドラムの表面電位に対して帯電バイアスのＶｄｃが負の場合（図４），交流電流の負側のピーク近傍に現れる。一方，Ｖｄｃが正の場合，交流電流の正側のピーク近傍に現れる。
【００３６】
図５は，ＶｐｐがＶｔｈの絶対値の２倍よりもおよそ５００Ｖ大きいときの電流波形を示している。このような場合，通常の放電（図５中の矢印部分）が正負両側のピーク近傍で検出され，電流波形の一部が僅かに乱れる。しかし，図４に示したような異常放電は見られない。
【００３７】
例えば，温度が１０℃で相対湿度が１５％である環境（低温低湿環境，以下「ＬＬ環境」とする）下では，帯電処理前の感光体ドラムの表面電位が０Ｖ，Ｖｔｈが−６００Ｖであり，帯電バイアスのＶｄｃが−５００ＶでＡＣ電圧の周波数が２ｋＨｚ，デューティが５０％の帯電バイアスを帯電ローラに印加すると，次のような放電状態となる。すなわち，Ｖｐｐが７００Ｖでは交流放電は発生せず（図３の状態），Ｖｐｐが１２００Ｖでは異常放電が発生し（図４の状態），１７００Ｖでは異常放電は発生せずに通常の交流放電が安定して発生する（図５の状態）。
【００３８】
なお，感光体ドラムの表面電位と帯電バイアスのＶｄｃとに電位差が殆どないとき（すなわち，事前の帯電処理よって感光体ドラムの表面電位が帯電バイアスのＶｄｃ付近になっているとき），ＶｐｐがＶｔｈの絶対値の２倍であっても異常放電は発生しない。
【００３９】
次に，感光体ドラムと帯電ローラとの組み合わせと異常放電との関係について説明する。図６は，感光体ドラムと帯電ローラとの組み合わせに対して異常放電を評価したときの結果を示している。本評価では，ＶｐｐをＶｔｈから増大させたときに異常放電が発生しなくなるＶｐｐ（以下，このＶｐｐ値を「Ｖｐｐ１」とする）をプロットしている。図６中，感光体Ａ，Ｂ，Ｃは，感光体層の膜厚が２５μｍの同ロットの感光体ドラムであり，いずれも新品を用いた。また，帯電α，βも同ロットの帯電ローラであり，いずれも新品を用いた。感光体ドラムおよび帯電ローラは，それぞれ単体の評価では膜厚，表面粗さ等の評価基準を満たしている。
【００４０】
評価環境はＬＬ環境である。いずれの評価も，感光体ドラムと帯電ローラとを２４時間ＬＬ環境下に放置して当該環境に馴染ませてから行った。帯電前の感光体ドラムの表面電位は０Ｖであり，帯電バイアスのＶｄｃは−５００Ｖ，ＡＣ電圧は周波数ｆを２ｋＨｚ，デューティを５０％とする正弦波とした。そして，Ｖｐｐを１０Ｖ刻みで変化させて評価した。
【００４１】
図６に示したように，感光体ドラムや帯電ローラが個別に基準を満たしていたとしても，組み合わせによる品質のバラツキは大きいことがわかる。さらに，ハウジングや軸受けが有するバラツキも含めると，そのバラツキはさらに大きくなることが予測される。
【００４２】
そこで，図１に示した本形態の画像形成祖位置１００では，感光体ドラム１１と帯電ローラ２とをプロセスカートリッジとして組み上げた状態で，あらかじめプロセスカートリッジ毎に異常放電の有無を評価し，各プロセスカートリッジにおける固有のＶｐｐ１を求める。そして，プロセスカートリッジ毎にＶｐｐ１を帯電装置１２の記録装置１２２に記録しておく。そして，画像形成祖位置１００では，帯電装置１２の動作時に，制御回路１２１が記録装置１２２から当該Ｖｐｐ１を読み出し，環境ないし履歴に応じて適切な帯電バイアスを決定し，帯電バイアス用電源１２０を制御する。
【００４３】
Ｖｐｐ１を決定するための異常放電の検出方法はいくつかある。本形態では，感光体ドラム１１の表面のうち，帯電ローラ２との接触部よりも回転方向上流側の部位の表面電位が，帯電バイアスのＶｄｃと同電位のとき（すなわち，事前に帯電処理を受け，その表面電位が帯電バイアスと変わらないとき）の交流電流Ｉａｃ１と，電位差があるとき（すなわち，事前の帯電処理後に露光処理やイレース処理を受け，表面電位が０Ｖ付近になっているとき）の交流電流Ｉａｃ２とを測定し，以下の条件（１）を満たすときに異常放電を検出したと判断した。
△Ｉａｃ１＋０．１ｍＡ＜△Ｉａｃ２    （１）
なお，△Ｉａｃ１＝Ｉａｃ１ｍａｘ−Ｉａｃ１ｍｉｎとし，△Ｉａｃ２＝Ｉａｃ２ｍａｘ−Ｉａｃ２ｍｉｎとする。すなわち，交流電流Ｉａｃ２に異常放電電流が流れた場合には，△Ｉａｃ１と△Ｉａｃ２との差が０．１ｍＡよりも大きく，上記条件（１）を満たすことになる。そのため，異常放電を検知することができる。換言すると，△Ｉａｃ１と△Ｉａｃ２との差が０．１ｍＡ以下であり，さらに放電開始電圧Ｖｔｈの絶対値の２倍以上となるＶｐｐをＶｐｐ１として設定する。
【００４４】
なお，この他の検出方法としては，例えば，交流電流Ｉａｃ２から高調波成分電流Ｉａｃ３をフィルタにより抽出する。具体的には，交流電流Ｉａｃ２から，帯電バイアスのＡＣ電圧の周波数ｆ１に対し，周波数ｆ２がｆ２≧１００×ｆ１またはｆ２≧０．１ＭＨｚとなる高調波成分電流Ｉａｃ３を抽出する。そして，Ｉａｃ３ｍａｘ＞０．１ｍＡとなるときに異常放電を検出したと判断してもよい。また，この他，感光体ドラム１１と帯電ローラ２との微小空隙に発生する放電光が検出されたときに異常放電を検出したと判断してもよい。
【００４５】
次に，感光体ドラムと帯電ローラとの組み合わせによって決定され，記録装置１２２に記録されたＶｐｐ１を基に，帯電バイアスのＶｐｐを決定する方法について説明する。本形態では，あらかじめＬＬ環境にて測定されたＶｐｐ１が記録装置１２２に記録されている。
【００４６】
また，最適な帯電バイアスは，環境条件により変化する。すなわち，ＨＨ環境ではＬＬ環境と比較して最適なＶｐｐに所定の差が生じる。そこで，本形態では，環境条件として，低温低湿から高温高湿までｎ個のステップ（温度がｌ区分，湿度がｍ区分，計ｎ区分＝ｌ×ｍ）を設定し，それぞれの環境にてあらかじめＶｐｐ１（ｘ）を測定し，Ｖｐｐ１（ｘ）とＶｐｐ１との調整電位差△Ｖｉ（ｘ）を記録装置１２２に記録している。
【００４７】
また，最適な帯電バイアスは，耐久劣化によっても変化する。感光体ドラムおよび帯電ローラの耐久劣化は，通電中の回転数によって推測される。すなわち，通常，感光体ドラムの外径および帯電ローラの外径は大きく変化しないため，耐久劣化は通電時間Ｔｊを指標に考えることができる。本形態では，Ｔｊが閾値時間αを超えたときの調整電位差△Ｖｊを記録装置１２２に記録している。なお，記録する電位差△Ｖｊは１つの閾値に対してのものであるが，複数の閾値α，β，γ，，，を設定し，それぞれの閾値に対して電位差△Ｖｊα，△Ｖｊβ，△Ｖｊγ，，，を記録しておいてもよい。
【００４８】
以下，帯電バイアスのＶｐｐの決定手順について，図７のフローチャートを基に説明する。まず，環境条件Ｓｉを検出する（Ｓ１）。環境条件は，画像形成装置１００本体に備えられた温度センサ１２３および湿度センサ１２４からの出力信号を基に，ｎ個に区分された環境条件のうちの１つに判断される。また，記録装置１２２からＶｐｐ１が読み出される（Ｓ２）。本形態のＶｐｐ１はＬＬ環境にて測定された値である。なお，Ｓ１の処理とＳ２の処理とは逆順でもよい。
【００４９】
次に，環境条件ＳｉがＬＬ環境であるか否かを判断する（Ｓ３）。すなわち，現在の環境がＬＬ環境であるか否かを判断する。ＬＬ環境であれば（Ｓ３：ＹＥＳ），読み出されたＶｐｐ１と同環境条件となるため，調整電位差△Ｖｉを０とする（Ｓ４）。一方，ＬＬ環境でなければ（Ｓ３：ＮＯ），記録装置１２２から適切な区分の電位差△Ｖｉ（ｘ）を読み出し，調整電位差△Ｖｉとする（Ｓ５）。
【００５０】
次に，通電時間Ｔｊが閾値時間α以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。すなわち，耐久劣化状態を判断する。閾値時間α以下であれば（Ｓ６：ＹＥＳ），劣化が生じていないと判断し，調整電位差△Ｖｊを０とする（Ｓ７）。一方，閾値時間αを超えていれば（Ｓ６：ＮＯ），記録装置１２２から調整電位差△Ｖｊを読み出す（Ｓ８）。
【００５１】
次に，読み出したＶｐｐ１，△Ｖｉ，△Ｖｊを基に，それらをすべて加算してＶｐｐを算出する（Ｓ９）。すなわち，感光体ドラム１１と帯電ローラ２とを組み合わせた状態のＶｐｐ１に，環境条件による調整電位差△Ｖｉと，耐久劣化条件による調整電位差△Ｖｊとを加算した値をＶｐｐとする。これにより，本処理を終了する。
【００５２】
なお，耐久劣化による誤差調整を行う際，通電時間を基準に調整電位差△Ｖｊを取得しているが，通電時間の代用として通紙枚数，感光体ドラム回転時間，帯電ローラ回転時間等を用いることもできる。また，使用環境によってＴｊに環境係数を乗じた時間を基準にしてもよい。また，プロセスカートリッジの交換タイミングの設定に対し，耐久劣化による調整電位差△Ｖｊが十分に小さい場合は，耐久劣化による調整処理を行わないとしてもよい。
【００５３】
また，本形態では，調整値△Ｖｉ，△Ｖｊをあらかじめ記録されているＶｐｐ１に加算することでＶｐｐを決定したが，これに限るものではない。例えば，それぞれの条件におけるＶｐｐ１（ｘ）を記録し，その条件に従って適切なＶｐｐ１（ｘ）を読み出し，読み出されたＶｐｐ１（ｘ）をＶｐｐとする制御であってもよい。
【００５４】
また，一度寿命まで達したプロセスカートリッジを清掃や一部部品を交換してリサイクルする場合，新品の状態のＶｐｐ１とは最適な値が異なる。そのため，リサイクルを行う毎に，最適なＶｐｐ１の値を記録し直すこととしてもよい。また，リサイクル回数ｒに応じたＶｐｐ１（ｒ），△Ｖｉ（ｒ），△Ｖｊ（ｒ）を記録してもよい。その場合，リサイクル回数を記録し，リサイクル回数に応じてＶｐｐ１，△Ｖｉ，△Ｖｊを決定する。これにより，リサイクル後もリサイクル前と同等の画像品質となる。
【００５５】
以上詳細に説明したように本形態の帯電装置１２では，記録装置１２２に感光体ドラム１１と帯電ローラ２とが組み合わされた状態で選択された帯電バイアスの交流成分のパラメータをあらかじめ記録している。具体的には，異常放電なく帯電処理可能な交流バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐ１を出荷前に計測し，記録することとしている。そして，制御回路１２１にて，そのＶｐｐ１を基に帯電バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを決定する。すなわち，Ｖｐｐ１は，感光体ドラム１１と帯電ローラ２とが組み合わされた状態で選択された値であり，実際に組み合わせられた感光体ドラム１１および帯電ローラ２による固有の値である。そのため，このＶｐｐ１を利用することで，感光体ドラム１１および帯電ローラ２が組み合わされたシステムが持つ固有の帯電バイアスを決定することでき，単体個々の情報を基にバイアスを決定する場合と比較して制御がより正確である。また，本形態の帯電装置１２では，帯電バイアスの決定に必要なパラメータはあらかじめ記録されたものである。つまり，本形態のプロセスカートリッジには，電流検知器等の計測器類を搭載する必要がない。よって，部品構成はシンプルである。従って，シンプルな部品構成で帯電ローラの帯電バイアスを正確に制御するプロセスカートリッジおよび画像形成装置が実現している。
【００５６】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明は，カラープリンタ，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に適用可能である。また，画像形成装置としては，感光体ドラムにより直接に用紙に転写する方式であってもよい。また，複数のプロセスユニットを備え，中間転写体上に順次画像を転写するタンデム方式のカラー画像形成装置であってもよい。また，複数の現像装置が順次画像を現像するサイクル方式のカラー画像形成装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる帯電ローラの概略構成を示す図である。
【図３】ＶｐｐがＶｔｈの絶対値の２倍よりも小さい（放電なし）ときの交流電流波形を示す概念図である。
【図４】ＶｐｐがＶｔｈの絶対値のおよそ２倍（異常放電あり）のときの交流電流波形を示す概念図である。
【図５】ＶｐｐがＶｔｈの絶対値の２倍よりも大きい（放電あり，異常放電なし）ときの交流電流波形を示す概念図である。
【図６】感光体ドラムと帯電ローラとの組み合わせによるＶｐｐ１の違いを示すグラフである。
【図７】実施の形態にかかるＶｐｐの決定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１１    感光体ドラム
２      帯電ローラ
１２    帯電装置
１２０  帯電バイアス用電源
１２１  制御回路
１２２  記録装置
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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