(57)【要約】【課題】低コスト化が図られた簡便な構成により、温度変化等の悪影響を受けることなく、迅速且つ正確に像担持体表面電位を制御することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１は、シールドケース５１と、チャージワイヤ５２と、グリッドワイヤ５３とが設けられ、感光体ドラム３１表面を帯電させる帯電装置５０を備える。さらに、グリッド電圧を調整して、感光体ドラム３１への流入電流値を目標電流値に合わせることにより、感光体ドラム３１の表面電位を制御する電流フィードバック制御手段８０を備えるとともに、この電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値を逐次更新する。これにより、感光体ドラム３１の表面温度Ｔの変化や、グリッドワイヤ５３の高抵抗化といった不具合があっても悪影響を受けることなく、流入電流値に基づく表面電位の制御を実行することが可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドケースに取り付けられ、像担持体表面近傍に配置されたチャージワイヤとグリッド電極とを使用して像担持体表面を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置において、
前記像担持体への流入電流値を検出し、この流入電流値に基づいて前記グリッド電極に対する印加電圧を調整することで、その後の像担持体への流入電流値を目標電流値に合わせることにより、像担持体の表面電位を制御する電流フィードバック制御手段を備えるとともに、この電流フィードバック制御手段は、像担持体への流入電流値の目標電流値を逐次更新することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電流フィードバック制御手段は、前記像担持体への流入電流値を、前記チャージワイヤに流す総電流値と、前記グリッド電極に流れ込むグリッド電流値と、前記シールドケースに流れ込むシールド電流値とに基づいて導出する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】
前記像担持体の表面温度を検知する温度検知手段を備え、前記電流フィードバック制御手段は、この温度検知手段によって得られた温度情報に基づいて、像担持体への流入電流値の目標電流値を逐次更新することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電流フィードバック制御手段は、前記像担持体への流入電流値の目標電流値を、像担持体表面温度と、この像担持体表面温度に依存する像担持体表面の帯電能力と、像担持体表面の設定電位とに基づいて導出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電流フィードバック制御手段は、前記グリッド電極に対する印加電圧の調整を、フィードバック制御前にも実行することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、アモルファスシリコンで構成される感光体であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項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、複写機やプリンタに代表される画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置によって像担持体表面を帯電させ、光照射により部分的に電位を光減衰させて原稿画像の静電潜像を形成して、この静電潜像をトナーで現像した可視トナー像を用紙に転写する。用紙へのトナー像の転写後、像担持体表面においては、残留したトナーがクリーニング装置によりクリーニングされ、新たな静電潜像の形成に備えて除電される。
【０００３】
像担持体表面を帯電させる帯電装置には、コロナ放電を利用した非接触方式のものや、ブラシ、ローラ等を接触させる接触方式のものがある。なかでも広く知られているのが、コロナ放電を利用したスコロトロン方式の帯電装置である。スコロトロン方式の帯電装置は、放電部材であるチャージワイヤと、放電状態を調整するグリッドワイヤなどのグリッド電極と、これらを保持するシールドケースとを備えている。この帯電装置は、グリッドワイヤが像担持体表面近傍に位置するように配置され、それらの部材に所定電圧を印加することにより、像担持体表面を所望の電位に帯電させる。
【０００４】
高画質な画像を得るためには、像担持体の表面電位に乱れやむらがなく、像担持体表面全体を所定の帯電電位で維持する必要がある。そこで、像担持体表面を所定の帯電電位に維持するために、グリッドワイヤへの印加電圧の自動制御を実行する方法が従来提案されている。そのような制御を実行する帯電装置の例を、特許文献１及び２に見ることができる。
【０００５】
特許文献１に記載された静電記録系の電源装置による像担持体表面の帯電方法では、像担持体に流れる電流に対応したグリッド電圧（第２の電源手段出力電圧）の目標出力電圧を設定し、この目標出力電圧に近づくように、第２の電源手段の状態を自動的に調整している。特許文献２に記載された画像形成装置による像担持体表面の帯電方法では、像担持体の表面電位を測定する電位測定手段を備え、この電位測定手段から得られた像担持体表面電位を利用して帯電手段を制御している。
【特許文献１】特許第２８２８６５４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された静電記録系の電源装置による像担持体表面の帯電方法では、グリッド電圧が目標出力電圧に近づくように、第２の電源手段の状態を自動的に調整することにより、温湿度や気圧の変化などの悪影響を受けることなく、像担持体表面電位を正確に制御するようにしている。しかしながら、この帯電方法では、グリッドワイヤが放電生成物などで汚染されてしまった場合など、グリッドワイヤが高抵抗化すると、目標出力電圧として設定した一定のグリッド電圧値に対して、初期段階において比較的高い状態で帯電した像担持体表面電位が次第に低下するといった問題が発生する。そして、グリッド効果が十分に発揮されている画像形成装置においては、帯電装置の直下通過後、像担持体表面電位とグリッド電圧値とが略等しくなるが、高速印刷機ではグリッド効果が十分に発揮されないので、所望の表面電位に制御することができない。これらの理由により、像担持体表面を所定の帯電電位に維持するために、グリッド電圧を目標値として利用するのは適切ではない。
【０００７】
特許文献２に記載された画像形成装置による像担持体表面の帯電方法では、電位測定手段を利用することによって、像担持体の表面電位を直接測定できるので、温湿度、気圧の変化や、グリッド電極の汚染などによる悪影響を受けることなく、像担持体表面電位を正確に制御できる。しかしながら、この帯電方法は、電位測定手段が非常に高価であるので、装置のコストアップが懸念される。例えば、４色カラー印刷機に電位測定手段を搭載するとなると、４個の電位測定手段が必要となり、大幅にコストアップするといった問題が生じる。そして、像担持体表面の測定ポイントに異常が発生した場合や電位測定手段が故障した場合には、測定データが不良となり、不適切な制御を行う可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、シールドケースに取り付けられた、チャージワイヤとグリッド電極とを使用して像担持体表面を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置において、高価な電位測定センサなどを用いることがない、低コスト化が図られた簡便な構成により、像担持体表面温度の変化などの悪影響を受けることなく、迅速且つ正確に像担持体の表面電位を制御することが可能な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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、シールドケースに取り付けられ、像担持体表面近傍に配置されたチャージワイヤとグリッド電極とを使用して像担持体表面を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置において、前記像担持体への流入電流値を検出し、この流入電流値に基づいて前記グリッド電極に対する印加電圧を調整することで、その後の像担持体への流入電流値を目標電流値に合わせることにより、像担持体の表面電位を制御する電流フィードバック制御手段を備えるとともに、この電流フィードバック制御手段は、像担持体への流入電流値の目標電流値を逐次更新することとした。
【００１０】
また、上記構成の画像形成装置において、前記電流フィードバック制御手段は、前記像担持体への流入電流値を、前記チャージワイヤに流す総電流値と、前記グリッド電極に流れ込むグリッド電流値と、前記シールドケースに流れ込むシールド電流値とに基づいて導出することとした。
【００１１】
また、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体の表面温度を検知する温度検知手段を備え、前記電流フィードバック制御手段は、この温度検知手段によって得られた温度情報に基づいて、像担持体への流入電流値の目標電流値を逐次更新することとした。
【００１２】
また、上記構成の画像形成装置において、前記電流フィードバック制御手段は、前記像担持体への流入電流値の目標電流値を、像担持体表面温度と、この像担持体表面温度に依存する像担持体表面の帯電能力と、像担持体表面の設定電位とに基づいて導出することとした。
【００１３】
ここで、像担持体表面の「帯電能力」とは、「像担持体表面電位の、像担持体への流入電流値に対する比率」を意味する。
【００１４】
また、上記構成の画像形成装置において、前記電流フィードバック制御手段は、前記グリッド電極に対する印加電圧の調整を、フィードバック制御前にも実行することとした。
【００１５】
また、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体は、アモルファスシリコンで構成される感光体であることとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成によれば、シールドケースに取り付けられ、像担持体表面近傍に配置されたチャージワイヤとグリッド電極とを使用して像担持体表面を帯電させる帯電装置を備えた画像形成装置において、像担持体への流入電流値を検出し、この流入電流値に基づいてグリッド電極に対する印加電圧を調整することで、その後の像担持体への流入電流値を目標電流値に合わせることにより、像担持体の表面電位を制御する電流フィードバック制御手段を備えるとともに、この電流フィードバック制御手段は、像担持体への流入電流値の目標電流値を逐次更新することとしたので、像担持体表面電位の制御に対して、目標を像担持体への流入電流値としている。これにより、像担持体の表面温度が変化したり、グリッド電極が放電生成物などで汚染されて高抵抗化したりするといった不具合があっても、それらの悪影響を受けることなく、像担持体への流入電流値に基づく像担持体表面電位の制御を実行することが可能である。そして、グリッド電極に対する印加電圧を、像担持体表面電位を調整するための目標値として設定する制御ではないので、グリッド効果が十分に発揮されない高速印刷機にも対応することができる。したがって、高価な電位測定センサなどを用いることがない簡便な構成により、像担持体表面温度の変化などの悪影響を受けることなく、迅速且つ正確に像担持体の表面電位を制御することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
また、前記電流フィードバック制御手段は、像担持体への流入電流値を、チャージワイヤに流す総電流値と、グリッド電極に流れ込むグリッド電流値と、シールドケースに流れ込むシールド電流値とに基づいて導出することとしたので、帯電のほかに転写、分離、除電といった工程で像担持体に流入する電流に対して、帯電時のみの像担持体への流入電流値を推定することが可能である。これにより、像担持体への流入電流に対して、電流検知手段を設ける必要がない。したがって、画像形成装置の簡素化をさらに高めることができる。
【００１８】
また、像担持体の表面温度を検知する温度検知手段を備え、前記電流フィードバック制御手段は、この温度検知手段によって得られた温度情報に基づいて、像担持体への流入電流値の目標電流値を逐次更新することとしたので、像担持体表面温度の変化に対応することができる。これにより、一層迅速且つ正確に、像担持体の表面電位を制御することが可能になる。
【００１９】
また、前記電流フィードバック制御手段は、像担持体への流入電流値の目標電流値を、像担持体表面温度と、この像担持体表面温度に依存する像担持体表面の帯電能力と、像担持体表面の設定電位とに基づいて導出することとしたので、個々の像担持体が、その形状や材料、構成と表面温度とに関連して有する特性である、像担持体表面電位の、像担持体への流入電流値に対する比率、すなわち像担持体表面の帯電能力に対応して、像担持体の表面電位を制御することができる。したがって、像担持体の表面温度が変化した場合であっても、より一層迅速且つ正確に対処することができ、高画質な画像形成を維持することが可能になる。
【００２０】
また、前記電流フィードバック制御手段は、グリッド電極に対する印加電圧の調整を、フィードバック制御前にも実行することとしたので、画像形成動作を実行する前に、像担持体への流入電流値が目標電流値の近傍になるように、予めグリッド電極に対する印加電圧を調整しておくことができる。これにより、画像形成動作を実行するときには、微調整のみで、像担持体への流入電流値を目標電流値に合わせることが可能になる。したがって、像担持体表面電位の制御に関して、さらに迅速且つ正確に対応することができる。
【００２１】
アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であって耐磨耗性に優れており、たいへん長寿命であることから広く採用されている。しかしながら一方では、感光体表面の帯電能力が表面温度に依存し易く、そして帯電能力自体が低いために表面電位の設定値が低く、さらに現像時の有効電位差も小さいため、非常に細かい帯電制御を実行する必要があるという問題もある。そこで、アモルファスシリコンで構成される感光体を、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、一層迅速且つ正確に像担持体の表面電位を制御することができるので、長寿命で、さらに高画質な画像形成を維持することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図１〜図９に基づき説明する。
【００２３】
最初に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は、画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。なお、図中の実線矢印は用紙の搬送経路及び搬送方向を示す。
【００２４】
図１に示すように、画像形成装置１の本体２の下部には、カセット式給紙部２０が配置されている。カセット式給紙部２０には、通常の汎用用紙カセット２１、及び大容量用紙カセット２２が備えられている。汎用用紙カセット２１は、同容量のものが上下方向に２個並べられている。大容量用紙カセット２２は、同容量のものが水平方向に同じ高さで２個並べられ、上流側大容量用紙カセット２２Ａ、及び下流側大容量用紙カセット２２Ｂとしている。これらの用紙カセットには、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐが積載して収容され、ここから１枚ずつ分離して用紙Ｐが送り出される。
【００２５】
本体２の右側面上部の外部には、手差し給紙部３が備えられている。手差し給紙部３には、カセット式給紙部２０に入っていないサイズの用紙Ｐや、厚紙、ＯＨＰシートのように１枚ずつ送り込みたいものが載置される。
【００２６】
画像形成装置１は、その内部に垂直搬送部４を備えている。垂直搬送部４は、カセット式給紙部２０に関して言えば、その給紙方向である右方に位置し、手差し給紙部３に関して言えば、その左方に位置する。カセット式給紙部２０から送り出された用紙Ｐは垂直搬送部４により本体２の側面に沿って垂直上方に、手差し給紙部３から送り出された用紙Ｐは略水平左方に搬送される。２個の大容量用紙カセット２２のうち、左側の上流側大容量用紙カセット２２Ａから送り出された用紙Ｐは、右側の下流側大容量用紙カセット２２Ｂのすぐ上方を略水平に右方に送られた後、本体２の側面に沿って垂直上方に搬送される。
【００２７】
一方、画像形成装置１の本体２の上面には原稿送り部５が、その下方には光学部６が備えられている。原稿送り部５の前方には、ユーザが外部から表示を確認したり、ボタンを押して操作をしたりできる位置に操作パネル７が備えられている。ユーザが原稿の複写を行う場合には、原稿送り部５に文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を積載し、操作パネル７に印刷条件等を入力して印刷を開始する。原稿送り部５では１枚ずつ分離して原稿が送り出され、光学部６によってその画像データが読み取られる。その後、光学部６は、レーザ光Ｌを、画像データに基づいて制御しながら画像形成部３０に向かって照射する（図２参照）。
【００２８】
図１に示すように、垂直搬送部４の用紙搬送方向下流側であって、光学部６の下方には、画像形成部３０及び転写部４０が備えられている。画像形成部３０では、光学部６によって照射されたレーザ光Ｌにより原稿画像の静電潜像が形成され、この静電潜像からトナー像が現像される。画像形成部３０で形成されたトナー像は、垂直搬送部４によって同期をとって送られてきた印刷前の用紙Ｐに、転写部４０にて転写される。画像形成部３０の詳細な構成については、後述する。
【００２９】
転写部４０の下流側には、定着部８が備えられている。転写部４０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部８へと送られ、熱ローラと加圧ローラとによりトナー像が加熱、加圧されて定着される。
【００３０】
定着部８の下流側であって、本体２の左側面の近傍には、分岐部９が備えられている。定着部８から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合、分岐部９から、画像形成装置１の左側面外部に設けられた用紙排出トレイ１０に排出される。
【００３１】
画像形成部３０から分岐部９にかけの部分の下方であって、カセット式給紙部２０の上方には、両面印刷装置である両面印刷部１１が備えられている。両面印刷を行う場合には、第一面の印刷が終了して定着部８から排出された用紙Ｐが、分岐部９を通って両面印刷部１１へと送られる。両面印刷部１１へ送られた用紙Ｐは、続いて第二面の印刷のために搬送方向が切り替えられて本体２の右側に向かって送られ、再度垂直搬送部４を経て転写部４０へと送られる。
【００３２】
続いて、画像形成装置１の画像形成部３０周辺の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は画像形成部周辺を示す模型的垂直断面正面図である。
【００３３】
図２に示すように、画像形成部３０には、その中心に像担持体である感光体ドラム３１が備えられている。そして、感光体ドラム３１の近傍には、その回転方向に沿って順に、帯電装置５０、現像装置６０、及びクリーニング装置７０が配置されている。転写部４０は、感光体ドラム３１の回転方向に沿って、現像装置６０とクリーニング装置７０との間に設けられている。
【００３４】
感光体ドラム３１は、画像形成装置１内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図２の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム３１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンの感光層を設けた無機感光体のドラムで、直径が４０ｍｍである。感光体ドラム３１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（４００ｍｍ／ｓ）とほぼ同じになるように回転せしめられている。
【００３５】
帯電装置５０は、コロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置である。なお、同じくコロナ放電帯電器を用いたコロトロン帯電装置であっても構わない。この帯電装置５０により、感光体ドラム３１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。帯電装置５０の詳細な構成については、後述する。
【００３６】
現像装置６０は、そのハウジング６１の内部に、現像ローラ６２と、搬送スクリュー６３と、供給スクリュー６４とを備えている。現像ローラ６２は、現像方式が接触、或いは非接触であって、感光体ドラム３１の近傍に設けられている。現像ローラ６２には、感光体ドラム３１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ６２により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム３１の表面の静電潜像に移動せしめられ、静電潜像が現像される。なお、トナーは、トナー供給容器（図示せず）に収容され、現像装置６０の箇所まで図示しない搬送手段により搬送されて、供給スクリュー６４によりハウジング６１の内部に補給される。
【００３７】
転写部４０には、無端状のベルトで構成された転写部材である転写搬送ベルト４１が設けられている。転写搬送ベルト４１は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により図２において反時計方向に、その周速度が感光体ドラム３１の周速度と同じになるように回転せしめられている。転写搬送ベルト４１は、その上流部で感光体ドラム３１に下方から圧接し、用紙Ｐを挿通させる転写ニップ部を形成する。
【００３８】
クリーニング装置７０は、感光体ドラム３１の回転方向に沿って、転写ニップ部のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置７０は、そのハウジング７１の内部に、クリーニングローラ７２、クリーニングブレード７３、及び排出スクリュー７４を備えている。クリーニングローラ７２、及びクリーニングブレード７３は、感光体ドラム３１に圧接し、感光体ドラム３１表面に残留したトナーを除去してクリーニングする。感光体ドラム３１表面から除去されたトナーは、ハウジング７１内に一旦回収され、排出スクリュー７４によりクリーニング装置７０の外部の図示しない廃棄トナー回収容器に排出される。
【００３９】
続いて、帯電装置５０の詳細な構成について、図２に加えて、図３を用いて説明する。図３は、帯電装置の垂直断面正面図である。
【００４０】
図２に示す帯電装置５０は、前述のように、コロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置であって、感光体ドラム３１の軸線方向と平行に延びている。帯電装置５０は、図３に示すように、帯電装置本体である金属製のシールドケース５１を備えている。シールドケース５１は、開口部が感光体ドラム３１の方、すなわち図３において開口部が下方を向く樋状をなしている。
【００４１】
帯電装置５０には、タングステンやステンレス等で構成される放電部材であるチャージワイヤ５２、及びグリッド電極であるグリッドワイヤ５３が設けられている。チャージワイヤ５２はシールドケース５１の内部に、グリッドワイヤ５３はシールドケース５１の開口した一面の箇所に、感光体ドラム３１の軸線方向に沿う形で架設されている。グリッドワイヤ５３は、図３に示すように、複数のワイヤを、感光体ドラム３１表面の曲率に合わせて並べた形で設けられている。帯電装置５０と感光体ドラム３１との組み立て状態において、グリッドワイヤ５３と感光体ドラム３１表面との間隔が０．５ｍｍになるように、感光体ドラム３１に対して帯電装置５０が配置されている。
【００４２】
チャージワイヤ５２と、グリッドワイヤ５３とは、各々、高圧電源装置５４に接続されている。そして、チャージワイヤ５２に所定の電流を印加することによりコロナ放電を起こし、チャージワイヤ５２が、感光体ドラム３１表面全体を、主として帯電させる役割を果たす。一方、グリッドワイヤ５３は、これに電流を印加することにより帯電装置５０の放電状態を調整し、感光体ドラム３１の表面電位を制御する役割を果たす。
【００４３】
そして、この帯電装置５０は、電流フィードバック制御手段８０によって制御され、感光体ドラム３１表面を所定電位で帯電させる。電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値を検出し、この流入電流値に基づいてグリッドワイヤ５３に対する印加電圧であるグリッド電圧を調整することで、その後の感光体ドラム３１への流入電流値を目標電流値に合わせることにより、感光体ドラム３１の表面電位を制御する。
【００４４】
なお、電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値を、チャージワイヤ５２に流す総電流値Ｉｃｃと、グリッドワイヤ５３に流れ込むグリッド電流値Ｉｇと、シールドケース５１に流れ込むシールド電流値Ｉｓとに基づいて導出する。すなわち、電流フィードバック制御手段８０は、流入電流値＝Ｉｃｃ−Ｉｇ−Ｉｓなる関係式に基づいて感光体ドラム３１への流入電流値を得て、帯電装置５０の制御に利用する。
【００４５】
次に、この電流フィードバック制御手段８０による感光体ドラム３１表面の帯電動作について、図３に加えて、図４〜図９を用いて説明する。
【００４６】
まず、電流フィードバック制御手段８０による感光体ドラム３１表面の帯電動作について説明するに先立って、電流フィードバック制御手段８０が利用する、感光体ドラム３１の、その表面電位と、流入電流値と、帯電能力との関係などの諸特性について、図４〜図６を用いて説明する。
【００４７】
図４は感光体ドラムの表面温度がその流入電流値に対する表面電位に及ぼす影響を示すグラフ、図５は感光体ドラムの表面温度とその帯電能力との相関を示すグラフ、図６は感光体ドラムへの流入電流値とグリッド電圧との相関を示すグラフである。なお、前述のように、感光体ドラム表面の「帯電能力」とは、「感光体ドラム表面電位の、感光体ドラムへの流入電流値に対する比率」を意味する。
【００４８】
感光体ドラム３１の表面電位は、感光体ドラム３１への流入電流値が同じであっても、その表面温度の違いにより変化することが知られている。図４には、１０°Ｃ、２５°Ｃ、４０°Ｃの場合を例に掲げ、感光体ドラム３１の表面温度が、感光体ドラム３１への流入電流値に対する表面電位に及ぼす影響について描画している。図４によると、同じ表面電位で感光体ドラム３１を帯電させ続けるためには、表面温度が上昇するに従って、感光体ドラム３１への流入電流値を増加させなければならない。例えば、感光体ドラム３１の設定電位が３５０Ｖである場合、必要な流入電流値は、表面温度が２５°Ｃのとき２６２μＡ、４０°Ｃのとき３１８μＡである。
【００４９】
このような感光体ドラム３１の表面温度Ｔの影響に関して、帯電能力αとの相関を示したグラフが図５である。図５によると、感光体ドラム３１の表面温度Ｔが上昇するのに比例して、帯電能力α（表面電位の、流入電流値に対する比率）が小さくなっていくのが分かる。そして、感光体ドラム３１の表面温度Ｔと帯電能力αとの相関は図中に示した一次式で表され、表面温度Ｔから帯電能力αを容易に導出することができる。
【００５０】
なお、図３に示すように、感光体ドラム３１の表面近傍には、感光体ドラム３１の表面温度を検知する温度検知手段９０が備えられている。電流フィードバック制御手段８０は、この温度検知手段９０から得られた温度情報に基づいて、図５中の一次式より感光体ドラム３１の帯電能力αを得る。そして、この帯電能力αから、感光体ドラム３１の設定電位に必要な、感光体ドラム３１への流入電流値、すなわち流入電流値の目標電流値を導出する。このようにして、電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値を、感光体ドラム３１の表面温度Ｔと、この表面温度Ｔに依存する感光体ドラム３１表面の帯電能力αと、感光体ドラム３１の設定電位とに基づいて導出する。
【００５１】
感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値を得た電流フィードバック制御手段８０は、グリッド電圧を調整することにより、流入電流値を目標電流値に合わせるための動作を帯電装置５０に実行させる。これにより、電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１の表面電位を制御する。
【００５２】
感光体ドラム３１への流入電流値に対応したグリッド電圧は、図６に示すグラフから得ることができる。図６によると、感光体ドラム３１への流入電流値を上昇させるには、グリッド電圧を高くしなければならないのが分かる。そして、感光体ドラム３１への流入電流値とグリッド電圧との相関は図中に示した一次式で表され、流入電流値からグリッド電圧を容易に導出することができる。
【００５３】
続いて、上記のような感光体ドラム３１の諸特性を利用して、感光体ドラム３１の表面電位を制御する電流フィードバック制御手段８０に関して、その制御動作を、図５及び図６に加えて、図７を参照しつつ、図８及び図９を用いて説明する。
【００５４】
図７は、電流フィードバック制御手段による感光体ドラム表面電位の制御動作を示すフローチャートである。図８は印刷枚数の増加に対する表面温度、目標電流値、グリッド電圧、及び実表面電位の推移を示すグラフ、図９は電流フィードバック制御手段の概念図である。なお、図８上半は、印刷枚数の増加に対する感光体ドラム表面温度の推移と、この表面温度に対して、表面電位を一定に保持するための感光体ドラムへの目標電流値を示し、図８下半は、本発明に係る電流フィードバック制御を実行した場合のグリッド電圧と、測定した表面電位の推移を示している。
【００５５】
ここでは、５００枚までの連続印刷の間に、感光体ドラム３１の表面温度Ｔが２５°Ｃから４０°Ｃまで上昇する場合において、感光体ドラム３１の表面電位を３５０Ｖに維持する制御動作について説明する。以下、感光体ドラムへの流入電流値を流入電流値Ｉｐと、グリッド電圧をグリッド電圧Ｖｇと表す場合がある。
【００５６】
画像形成装置１の運転中、図７に示すステップ＃１０１に進むと、電流フィードバック制御手段８０は、温度検知手段９０から感光体ドラム３１表面温度Ｔ（ｎ）を得るとともに、感光体ドラム３１への流入電流値Ｉｐ（ｎ）を総電流値Ｉｃｃと、グリッド電流値Ｉｇと、シールド電流値Ｉｓとに基づいて測定する。
【００５７】
その後、ステップ＃１０２へ進み、ステップ＃１０１で検知した表面温度Ｔ（ｎ）が、前回測定した表面温度Ｔ（ｎ−１）と同じかどうか判断される。これらの表面温度Ｔが同じである場合、ステップ＃１０３に進み、感光体ドラム３１表面の帯電能力αにも変化がないという処理がなされ、ステップ＃１０５へと進む。
【００５８】
一方、ステップ＃１０２において、今回測定した表面温度Ｔ（ｎ）が、前回測定した表面温度Ｔ（ｎ−１）と異なる、例えば図８に示すように、印刷枚数が０枚から５０枚に進み、感光体ドラム３１の表面温度Ｔが２５°Ｃから２７°Ｃに上昇した場合、ステップ＃１０４へと進む。
【００５９】
ステップ＃１０４に進むと、電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１の表面温度Ｔと帯電能力αとの相関を示した一次式（図５参照）に基づき、表面温度Ｔ（ｎ）に対応する帯電能力α（Ｔ（ｎ））を導出する。例えば、表面温度Ｔ（ｎ）が２７°Ｃであるとすると、帯電能力α（Ｔ（ｎ））は約１．３１となる。そして、ステップ＃１０５へと進む。
【００６０】
ステップ＃１０５に進むと、ステップ＃１０４で導出した、感光体ドラム３１の表面温度Ｔに依存する帯電能力α（Ｔ（ｎ））と、感光体ドラム３１の設定電位（３５０Ｖ）とに基づいて、感光体ドラム３１への流入電流値Ｉｐ（Ｔ（ｎ））を導出する。帯電能力αは、感光体ドラム３１の表面電位の、流入電流値Ｉｐに対する比率であるので、例えば帯電能力α（Ｔ（ｎ））が１．３１であれば、表面電位が３５０Ｖになるために必要な流入電流Ｉｐ（Ｔ（ｎ））は３５０／１．３１で表され、約２６７μＡとなる。この流入電流値Ｉｐ（Ｔ（ｎ））＝２６７μＡが、感光体ドラム３１への流入電流値Ｉｐの目標電流値である。
【００６１】
続いて、ステップ＃１０６に進むと、ステップ＃１０１で得た流入電流値Ｉｐ（ｎ）と、ステップ＃１０５で得た目標電流値である流入電流値Ｉｐ（Ｔ（ｎ））との差分ΔＩｐが導出される。ステップ＃１０１で得た流入電流値Ｉｐ（ｎ）［２５°Ｃ］は図５より２６２μＡで、ステップ＃１０５で得た目標電流値である流入電流値Ｉｐ（Ｔ（ｎ））［２７°Ｃ］は２６７μＡであるので、その差分ΔＩｐは５μＡとなる。
【００６２】
次に、ステップ＃１０７に進むと、これまでにグリッドワイヤ５３に印加しているグリッド電圧Ｖｇ（ｎ）と、ステップ＃１０６で得た目標電流値である流入電流値Ｉｐ（Ｔ（ｎ））の差分ΔＩｐとを利用して、新たなグリッド電圧Ｖｇ（ｎ＋１）を導出する。流入電流値Ｉｐ（Ｔ（ｎ））の差分ΔＩｐに対するグリッド電圧Ｖｇの差分ΔＶｇは、図６に示す直線の傾きから得られる。すなわち、流入電流Ｉｐ（Ｔ（ｎ））の差分ΔＩｐが５μＡである場合、グリッド電圧Ｖｇの差分ΔＶｇは１２．８Ｖである。
【００６３】
ここで、グリッド電圧Ｖｇの差分ΔＶｇをこのまま加えると、感光体ドラム３１の表面電位が目標を超えてオーバーシュートしてしまう恐れがある。したがって、このような問題を防止すべく、差分ΔＶｇにゲインｋを乗ずるのが望ましい。ここではゲインｋを０．８とし、その結果、グリッド電圧Ｖｇの差分ΔＶｇは約１０．２Ｖとなる。
【００６４】
このようにして、電流フィードバック制御手段８０は、当初の感光体ドラム３１の表面温度Ｔ＝２５°Ｃにおける流入電流値Ｉｐが２６２μＡであるのに対して、表面温度Ｔ＝２７°Ｃに上昇した場合、流入電流値Ｉｐを目標電流値である２６７μＡに合わせるために、グリッド電圧Ｖｇの差分を１０．２Ｖとして調整する。
【００６５】
そして、再び、ステップ＃１０１にフィードバックすることにより、電流フィードバック制御手段８０は、温度検知手段９０によって得られた温度情報に基づいて、感光体ドラム３１への流入電流値Ｉｐを逐次更新する。その結果、図８に示すように、５００枚までの連続印刷の間に、感光体ドラム３１の表面温度Ｔが２５°Ｃから４０°Ｃまで上昇した場合であっても、これに迅速に対応して追随し、感光体ドラム３１の表面電位を、設定電位である３５０Ｖに対してプラスマイナス５Ｖの範囲に収めることができている。
【００６６】
上記のような制御動作を実行する電流フィードバック制御手段８０は、ブロック図の形で概念図を描画すると図９に示すような構成となる。
【００６７】
図９において、まず、感光体ドラム３１の表面温度Ｔに対応する帯電能力α（Ｔ）を導出する（図５参照）。そして、この表面温度Ｔに依存する帯電能力α（Ｔ）と、感光体ドラム３１の設定電位に基づいて、感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値Ｉｐ（Ｔ）を得る。
【００６８】
続いて、現在の感光体ドラムへの流入電流値Ｉｐと目標電流値Ｉｐ（Ｔ）の差分ΔＩｐを得て、グリッド電圧の差分ΔＶｇを導出する（図６参照）。
【００６９】
そして、差分ΔＶｇにゲインｋを乗じた値と、現在のグリッド電圧Ｖｇより得られた新たなグリッド電圧Ｖｇ２をチャージワイヤ５２に印加する。ゲインｋは０＜ｋ≦１の定数である。
【００７０】
また、ゲインｋの値を小さくし、複数回に分けてグリッド電圧を更新することより、オーバーシュートが無く、且つ正確なグリッド電圧を印加することができる。この場合は、現在の流入電流Ｉｐと目標電流値Ｉｐ（Ｔ）との差分を求め、上記と同様に新たなグリッド電圧Ｖｇ２を求めるフローを繰り返す。
【００７１】
また、新たなグリッド電圧Ｖｇ２を印加した後、現在の帯電能力αを再び求め、一連のフローを最初から繰り返しても良い。
【００７２】
なお、ここでは、ゲインｋをグリッド電圧の差分ΔＶｇに乗じたが、感光体ドラム３１への流入電流値Ｉｐと目標電流値Ｉｐ（Ｔ）の差分ΔＩｐに乗じることによって新たなグリッド電圧Ｖｇ２を導出しても構わない。また、ゲインｋを乗じなくても構わない。
【００７３】
このようにして、シールドケース５１に取り付けられ、感光体ドラム３１表面近傍に配置されたチャージワイヤ５２とグリッド電極であるグリッドワイヤ５３とを使用して感光体ドラム３１表面を帯電させる帯電装置５０を備えた画像形成装置１において、感光体ドラム３１への流入電流値を検出し、この流入電流値に基づいてグリッドワイヤ５３に対する印加電圧を調整することで、その後の感光体ドラム３１への流入電流値を目標電流値に合わせることにより、感光体ドラム３１の表面電位を制御する電流フィードバック制御手段８０を備えるとともに、この電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値を逐次更新し、感光体ドラム３１の表面電位を、感光体ドラム３１への流入電流値によって制御している。これにより、感光体ドラム３１の表面温度Ｔが変化したり、グリッドワイヤ５３が放電生成物などで汚染されて高抵抗化したりするといった不具合があっても、それらの悪影響を受けることなく、感光体ドラム３１への流入電流Ｉｐに基づく感光体ドラム３１の表面電位の制御を実行することが可能である。そして、グリッドワイヤ５３に対する印加電圧を、感光体ドラム３１の表面電位を調整するための目標値として設定する制御ではないので、グリッド効果が十分に発揮されない高速印刷機にも対応することができる。したがって、高価な電位測定センサなどを用いることがない簡便な構成により、感光体ドラム３１の表面温度Ｔの変化などの悪影響を受けることなく、迅速且つ正確に感光体ドラム３１の表面電位を制御することが可能な画像形成装置１を提供することができる。
【００７４】
また、電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値を、チャージワイヤ５２に流す総電流値Ｉｃｃと、グリッドワイヤ５３に流れ込むグリッド電流値Ｉｇと、シールドケース５１に流れ込むシールド電流値Ｉｓとに基づいて導出しているので、帯電のほかに転写、分離、除電といった工程で感光体ドラム３１に流入する電流に対して、帯電時のみの感光体ドラム３１への流入電流値を推定することが可能である。これにより、感光体ドラム３１への流入電流値に対して、電流検知手段を設ける必要がない。したがって、画像形成装置１の低コスト化をさらに高めることができる。
【００７５】
そして、感光体ドラム３１の表面温度Ｔを検知する温度検知手段９０を備え、電流フィードバック制御手段８０は、この温度検知手段９０によって得られた温度情報Ｔに基づいて、感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値を逐次更新しているので、感光体ドラム３１の表面温度Ｔの変化に対応することができる。これにより、一層迅速且つ正確に、感光体ドラム３１の表面電位を制御することが可能になる。
【００７６】
さらに、電流フィードバック制御手段８０は、感光体ドラム３１への流入電流値の目標電流値を、感光体ドラム３１の表面温度Ｔと、この感光体ドラム３１の表面温度Ｔに依存する感光体ドラム３１表面の帯電能力αと、感光体ドラム３１表面の設定電位とに基づいて導出しているので、個々の感光体ドラムが、その形状や材料、構成と表面温度とに関連して有する特性である、感光体ドラム表面電位の、感光体ドラムへの流入電流値に対する比率、すなわち感光体ドラム３１表面の帯電能力αに対応して、感光体ドラムの表面電位を制御することができる。したがって、感光体ドラム３１の表面温度Ｔが変化した場合であっても、より一層迅速且つ正確に対処することができ、高画質な画像形成を維持することが可能になる。
【００７７】
アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であって耐磨耗性に優れており、たいへん長寿命であることから広く採用されている。しかしながら一方では、感光体表面の帯電能力αが表面温度Ｔに依存し易く、そして帯電能力自体が低いために表面電位の設定値が低く、さらに現像時の有効電位差も小さいため、非常に細かい帯電制御を実行する必要があるという問題もある。そこで、アモルファスシリコンで構成される感光体を、本発明の画像形成装置１に組み合わせることにより、一層迅速且つ正確に感光体ドラム３１の表面電位を制御することができるので、長寿命で、さらに高画質な画像形成を維持することが可能になる。
【００７８】
なお、上記電流フィードバック制御手段８０は、グリッドワイヤ５３に対する印加電圧の調整を、先に図７を参照しつつ説明したフィードバック制御の前に実行することも可能である。この場合、画像形成動作を実行する前に、感光体ドラム３１への流入電流値が目標電流値の近傍になるように、予めグリッドワイヤ５３に対する印加電圧を調整しておくことができる。これにより、画像形成動作を実行するときには、微調整のみで、感光体ドラム３１への流入電流値を目標電流値に合わせることが可能になる。したがって、感光体ドラム３１の表面電位の制御に関して、さらに迅速且つ正確に対応することができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、画像形成装置全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。
【図２】図１の画像形成装置周辺を示す模型的垂直断面正面図である。
【図３】図２の帯電装置の垂直断面正面図である。
【図４】感光体ドラムの表面温度がその流入電流値に対する表面電位に及ぼす影響を示すグラフである。
【図５】感光体ドラムの表面温度とその帯電能力との相関を示すグラフである。
【図６】感光体ドラムへの流入電流値とグリッド電圧との相関を示すグラフである。
【図７】電流フィードバック制御手段による感光体ドラム表面電位の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】印刷枚数の増加に対する表面温度、目標電流値、グリッド電圧、及び実表面電位の推移を示すグラフである。
【図９】電流フィードバック制御手段の概念図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    画像形成装置
２    本体
３０  画像形成部
３１  感光体ドラム（像担持体）
５０  帯電装置
５１  シールド
５２  チャージワイヤ
５３  グリッドワイヤ
８０  電流フィードバック制御手段
９０  温度検知手段
【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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