(57)【要約】【課題】回動自在な像担持体１と、帯電バイアス印加手段３から少なくとも交流電圧が印加され、像担持体１の表面に当接して像担持体を所定の電位に帯電させる接触帯電部材２とを有する画像形成装置において、装置の設置環境や接触帯電部材２、像担持体１の抵抗が変化した場合においても、像担持体１の削れを防止して像担持体の耐久寿命を延ばし、且つ良好な画像を維持すること。【解決手段】帯電バイアス印加手段３で発生される交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、角速度ωを一定の正の定数とし、Ｖ１は正の一定値、Ｖ２は負の一定値とした時に、帯電バイアス印加手段３から接触帯電部材２に印加する交流電圧をＶとすると、Ｖ１≦＜Ｖ≦Ｖ２のときにはＶ＝（Ｖｐｐ／２）×ｓｉｎ（ωｔ）、Ｖ＜Ｖ１のときにはＶ＝Ｖ１、Ｖ＞Ｖ２のときにはＶ＝Ｖ２、を満たすような波形の交流電圧Ｖを帯電バイアス印加手段３から接触帯電部材２に印加すること。【選択図】図１
2004341096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動自在な像担持体と、帯電バイアス印加手段から少なくとも交流電圧が印加され、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電させる接触帯電部材とを有する画像形成装置において、
前記帯電バイアス印加手段で発生される交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、角速度ωを一定の正の定数とし、Ｖ１は正の一定値、Ｖ２は負の一定値とした時に、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電部材に印加する交流電圧をＶとすると、
Ｖ１≦＜Ｖ≦Ｖ２のときには、Ｖ＝（Ｖｐｐ／２）×ｓｉｎ（ωｔ）
Ｖ＜Ｖ１のときには、      Ｖ＝Ｖ１
Ｖ＞Ｖ２のときには、      Ｖ＝Ｖ２
を満たすような波形の交流電圧Ｖを、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記Ｖ１及びＶ２の値は、前記接触帯電部材と前記像担持体の表面抵抗値に応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体（被帯電体）の表面（被帯電面）を帯電処理する装置として、コロナ放電装置が広く利用されてきた。
【０００３】
これは、コロナ放電装置をその放電開口部が被帯電体に対向するように非接触に配設し、被帯電面を放電開口部からのコロナ電流にさらすことで所定の極性の所定の電位に帯電処理するものである。しかしながら、このコロナ放電装置では、高圧電源を必要とすること、オゾンが大量に発生すること等の問題がある。
【０００４】
そこで、近年、上記の非接触式のコロナ放電装置に比べて低オゾン、低電力等の利点を有することから、電圧を印加した帯電部材を被帯電面に接触させて被帯電面を帯電処理する接触式の帯電装置の実用化がなされている。
【０００５】
接触式の帯電装置には、接触帯電部材に対して、帯電バイアスとして直流電圧（ＤＣ）のみを印加して被帯電体を帯電処理する「ＤＣ帯電方式」と、直流電圧（ＤＣ）に交流電圧（ＡＣ）を重畳して印加して被帯電体を帯電する「ＡＣ帯電方式」とがある。いずれの方式においても、バイアス電圧の印加された接触帯電部材により、被帯電面が所定の極性、所定の電位に帯電処理される。
【０００６】
また、この接触帯電部材は、被帯電体と接触する接触領域と、この接触領域よりも被帯電体移動方向下流側で被帯電面との距離が大きくなっていく離間面領域とが形成されており、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを被帯電体と帯電部材との間に印加する「ＡＣ帯電方式」の場合、被帯電面と接触帯電部材の前記離間面領域との間に振動電界を形成し、交流成分が被帯電面の帯電電位の凹凸を均して、直流成分が被帯電面を所定の電位に収束させるため、全体として被帯電面を帯電ムラなく均一に安定して帯電することができるという利点があるため広く用いられている。
【０００７】
感光ドラムや帯電ローラー上の微少な凹凸や抵抗むら等がある程度あったとしても感光ドラム上を均一に帯電するには、帯電ローラーと感光ドラムの間にある程度の放電を起こさせると良い。帯電ローラーに印加するＡＣバイアスを横軸に、その時流れる総電流量を縦軸にプロットしたグラフを第６図に示す。このグラフより分かるが、印加したＡＣ電圧のＶｐｐがＶ０を境にして直線の傾きが変化していることが分かる．これは電圧がＶ０以下の時は帯電ローラーから感光ドラムの接触部でのみ流れているのに対して、電圧がＶ０以上の時は接触部のみではなく帯電ローラーと感光ドラムの接触部近傍の微少ギャップでの放電が起こり、放電電流が流れるようになるからである。印加ＶｐｐをＶ０以上で用い、このような放電による帯電効果を利用することにより、感光ドラムや帯電ローラー上の微少な凹凸や抵抗むら等がある程度あったとしても、感光ドラム上を均一に帯電することが可能となる
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
帯電ローラーと感光ドラムの間にある程度の放電を起こすことにより，感光ドラムの帯電均一性が得られることはすでに述べたとおりであるが、一方で、放電をあまり強く起こさせると弊害も多く存在する。例えば感光ドラムの削れ量が大きくなるという問題がある。画像形成装置の被帯電体としての感光ドラムは画像形成の回数が増加するにつれて、即ち耐久が進むにつれて、感光ドラム表面（外周面）がクリーニング部材（クリーニングブレード）や現像剤によって削られて、感光層の厚み（感光ドラムの厚膜）が減少する。
【０００９】
特に上述したＡＣ帯電方式では、接触帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳して印加することにより、直流成分のみによって帯電される場合に生じる帯電ムラを交流成分によって均す効果があるため帯電の均一性に優れているという特徴をもつ一方で、ＤＣ帯電方式に比べて、耐久にともなう感光層の厚み（感光ドラムの膜厚）の減少が著しい。その原因として、直流成分の放電電流に重畳される、交流成分の放電電流が感光ドラム表面にダメージを与え、感光ドラム表面がクリーニング部材（クリーニングブレード）によって削れやすくなるためであることが知られている。感光ドラムの削れ量が大きい場合、耐久枚数の小さいうちに感光ドラムの膜厚が薄くなる。感光ドラムの膜厚が薄くなると、感光ドラム表面の微小な傷が出力画像上で見えやすくなったり、帯電部材から感光ドラムの導電性基体（ドラムシリンダー）へのリークが生じやすくなり、更に感光ドラムの膜厚が薄くなると感光層そのものがなくなり画像形成が不可能になるといった感光ドラムの寿命に直接的な影響を及ぼす。
【００１０】
また特に高湿環境においては、放電により生成されたＮＯｘ、Ｏ３等が感光ドラム表面の水分に溶けて感光ドラムの表面抵抗が下がってしまい、静電潜像形成時の電荷パターンが保持できずに出力画像がぼける現象（以下、画像流れという）が発生しやすくなる。本現象は、放電による電流量が大きいほど発生しやすいことがわかっている。
【００１１】
そこで、帯電バイアスの印加によって接触帯電部材と感光ドラムとの間に流れる総交流電流量を、主に接触帯電部材と感光ドラムとが接触する接触領域（帯電ニップ部）を流れる交流電流量と、この接触領域（帯電ニップ部）近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量とに分けて該交流放電電流量を検知し、前記微小空隙を流れる交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、接触帯電部材に印加する交流電圧又は総交流電流量を制御する方式が提案されている。
【００１２】
この方法についての概略を、図６を参照して説明する。図６において、横軸は接触帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）、縦軸はこのとき流れる総交流電流であり、交流電圧のピーク間電圧と総交流電流の関係を示した図である。
【００１３】
この図から、接触帯電部材に交流電圧を印加してから放電開始電圧Ｖ０を境にして、直線の傾きが変化しているのが分かる。これは、放電開始電圧前は接触帯電部材と感光ドラム間の接触領域（帯電ニップ部）を通じてしか電流が流れないが、放電開始電圧以降は接触領域を通じて流れる電流に加えて、この接触領域近傍の微小空隙を電流が流れるようになるからである。
【００１４】
従って、あるＶｐｐ＝Ｖ１での放電電流量を求めるに当たっては、放電開始電圧後における直線Ａ上の点の値から、放電開始電圧前の直線Ｂから延長した点の値を引いた値Ｉ２を求めることにより算出することが可能となる。このような制御により求めた放電電流が一定の値となるようにＶｐｐを制御することにより、放電過多による感光ドラムの削れ、トナー融着、画像流れに対する許容範囲を大幅に向上させることが可能となる。
【００１５】
しかしながら、機械の設置環境が極端に低湿環境になると、帯電部材や感光ドラムの表面抵抗や帯電ニップ部近傍の空気層の抵抗値が大きく上がり、放電が非常に起こりにくくなる。このため、ここを流れる交流放電電流量を一定になるよう制御すると、印加される交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐの値が非常に大きくなってしまい、トナー融着が大きくなるという弊害を生じさせてしまうという欠点があった。
【００１６】
これについて述べると、感光ドラム上に僅かに残っているトナーやトナー中の外添剤が、接触帯電部材の交流電圧による振動で感光ドラム上に融着（以下、トナー融着という）してしまうという弊害である。本現象は帯電ローラーの振動エネルギーが大きいほど現象としては顕著に表れやすい。このため、印加Ｖｐｐが大きくなりがちな低湿環境で発生しやすい．
また、この現象を押さえるため、帯電部材や感光ドラムの体積抵抗や表面抵抗があまり高いものを用いることが出来ず、Ｌｏｔばらつき等を厳しく制限し、この結果、歩留まりが悪くなり、製造コストを押し上げる要因となっていた。このような弊害をなくすため、同一Ｖｐｐにおける実効値が高い電圧波形を採用すると、必要な放電電流量を低いＶｐｐで得ることが可能であり、実効値を正弦波より高めた波形を用いる特許が出されている。しかしながら、高湿度環境ではむしろ波形の実効値は低い方が望ましい。それは次のような理由による。
【００１７】
接触帯電部材と感光ドラム間の接触領域（帯電ニップ部）近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量は、いわゆる放電現象であり、総電流量に対して非常に小さい値である。例えば本発明者の検討によれば、温度２３℃、湿度５％程度の低湿環境において、交流電圧波形として正弦波を用いた場合、総電流量１５００μＡ程度に対して、微小空隙を流れる電流量は１００μＡ程度であった。また、温度３０℃、湿度８０％の高湿環境においては、微小空隙を流れる電流量を５０μＡ未満に設定しなければ画像流れが発生してしまうが、このときの総電流量は１２００μＡ程度必要であった。
【００１８】
即ち、総電流量の１／１００以下の放電電流量を計算により求めなければならず、このため、印加電圧のＶｐｐの精度、電流検知の精度が非常に高精度であることが要求される。高湿環境で主な解決すべき課題は画像流れであるが、これは放電電流量に依存する現象である。このため、印加電圧のＶｐｐの精度よりは、電流検出の精度こそが重要である。このことは、電流検知回路の精度が高いことが必要であることは言うまでも無いが、加えて図６における放電開始後の直線Ａの傾きが、放電開始前の直線Ｂの傾きに対してその差があまり大きくないほうがより精度がでる。これは、傾きの差が小さいほうが、交流電圧のピーク間電圧（振幅）であるＶｐｐの値が僅かに変化したとしても放電電流の変化が小さくてすむからである。加えてこのような高湿環境下においては、帯電部材や感光ドラムの表面抵抗や帯電ニップ部近傍の空気層の抵抗値が下がるため、放電が起こりやすくなるため、放電開始後の直線Ａと放電開始前の直線Ｂの傾き差は大きくなってしまう。したがって、高湿環境では波形としては実効値が小さなものを用い、直線Ａ，Ｂの傾きを小さくするほうが望ましいのである。
【００１９】
本発明は、回動自在な像担持体と、帯電バイアス印加手段から少なくとも交流電圧が印加され、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電させる接触帯電部材とを有する画像形成装置において、ＡＣ帯電方式の上記の問題を解消して、像担持体の長寿命化を図ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回動自在な像担持体と、帯電バイアス印加手段から少なくとも交流電圧が印加され、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電させる接触帯電部材とを有する画像形成装置において、前記帯電バイアス印加手段で発生される交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、角速度ωを一定の正の定数、ＡＣ印加電圧の放電開始電圧（Ｖｐｐ）をＶ０（＞０）とし、Ｖ１＝―Ｖ０以下の負の一定値、Ｖ２＝Ｖ０以上の正の一定値とした時に、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電部材に印加する交流電圧をＶとすると、
Ｖ１≦＜Ｖ≦Ｖ２のときには、Ｖ＝（Ｖｐｐ／２）×ｓｉｎ（ωｔ）
Ｖ＜Ｖ１のときには、      Ｖ＝Ｖ１
Ｖ＞Ｖ２のときには、      Ｖ＝Ｖ２
を満たすような波形の交流電圧Ｖを、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電部材に印加することを特徴としている。
【００２１】
また、前記Ｖ１及びＶ２の値は、前記接触帯電部材と前記像担持体の表面抵抗値に応じて変化させることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
〈実施の形態１〉
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置（本実施の形態では電子写真方式の複写機）を示す概略構成図である。
【００２４】
この画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム１を備えており、その周囲に接触帯電部材である帯電ローラー２、現像装置１１、転写ローラー１２、クリーニング装置１３、前露光装置１５が設けられている。また、帯電ローラー２と現像装置１１間の上方には露光装置１０が設けられている。
【００２５】
感光ドラム１は、本実施の形態では負帯電の有機感光体であり、アルミニウム製のドラム基体１ｂ上に光導電層（感光層）１ａを有しており、支軸１ｃを中心に矢印Ｒ１方向（時計方向）に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２６】
接触帯電部材としての帯電ローラー２は、芯金２ｃと、その外周に順次形成した導電層２ｂと高抵抗層２ａとで構成されており、芯金２ｃの両端部を軸受け部材（不図示）に回転自由に軸受けさせて、押圧手段（不図示）で感光ドラム１に対して所定の押圧力を持って圧接され、感光ドラム１の回転駆動に伴い矢印Ｒ２方向（反時計方向）に従動回転する。
【００２７】
また、帯電バイアス電源３から摺動接点３ａを介して帯電ローラー２の芯金２ｃに所定の帯電バイアス（本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス）が印加されることで、感光ドラム１が所定の極性、電位に帯電される。
【００２８】
現像装置１１は、矢印Ｒ１１方向（反時計方向）に回転する現像スリーブ１１ａを備えている。現像ローラー１１ａは、感光ドラム１表面に対向するようにして配置されており、現像バイアス電源４から現像バイアス（本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス）が印加され、感光ドラム１表面に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を付着させてナー画像として現像（顕像化）する。
【００２９】
接触転写部材としての転写ローラー１２は、感光ドラム１に対して当接自在に配置されており、転写時に感光ドラム１に当接して矢印Ｒ１２方向（反時計方向）に回転し、転写バイアス電源５からトナーと逆極性の転写バイアスが印加される。転写バイアスが印加された転写ローラー１２で、感光ドラム１と転写ローラー１２間の転写ニップに搬送される用紙などの転写材１４を通紙させることにより、感光ドラム１上に形成されたトナー画像を転写材１４に転写する。転写ローラー１２は、金属の芯金の表面に弾性体を有している。
【００３０】
露光装置１０は、本実施の形態では、公知の原稿台固定−光学系移動型の原稿結像スリット露光手段である。露光装置１０において、２０は原稿Ｏを画面下向きで載置する固定の原稿台ガラス、２１は原稿押さえ板、２２は原稿照明ランプ（露光用ランプ）、２３はスリット板、２４、２５、２６はそれぞれ移動第１、第２、第３ミラー、２７は結像レンズ、２８は固定ミラーである。
【００３１】
ランプ２２、スリット板２３、移動第１ミラー２４は、原稿台ガラス２０の下面を一端側から他端側へ所定の速度Ｖで、また第２、第３ミラー２５、２６はＶ／２の速度で移動駆動されて、原稿台ガラス２０上の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査されて画像露光が結像レンズ２７、固定ミラー２８を介して感光ドラム１表面に結像スリット露光Ｌされ、原稿Ｏの画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３２】
また、本実施の形態では、制御装置３０と、画像形成装置の設置環境（温度、湿度）を検出する温湿センサー３１を有しており、制御装置３０は、温湿センサー３１から入力される温度、湿度情報に基づいて、帯電バイアス電源３から帯電ローラー２の芯金２ｃに印加する帯電バイアスのうちの交流電圧（振動電圧）の波形を変化させるようにした（詳細は後述する）。
【００３３】
次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００３４】
画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段（不図示）により所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転駆動され、帯電バイアス電源３から帯電バイアス（本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス）が印加された帯電ローラー２により所定の極性、電位に帯電される。
【００３５】
そして、帯電された感光体ドラム１上に露光装置１０により上述したように結像スリット露光Ｌが与えられて、原稿Ｏの画像情報に対応した静電潜像が形成される。そして、現像バイアス電源４から現像バイアスが印加された現像装置１１の現像スリーブ１１ａにより上記静電潜像にトナーを付着させて、トナー画像として顕像化する。
【００３６】
そして、感光ドラム１表面のトナー画像が転写ローラー１２と感光ドラム１間の転写ニップに到達すると、このタイミングに合わせて転写材１４がこの転写ニップに搬送され、転写バイアス電源５から所定の転写バイアスが印加された転写ローラー１２によりトナー画像が転写される。トナー画像が転写された転写材１４は定着装置（不図示）に搬送され、定着装置による加熱、加圧により転写トナー画像が転写材１４上に永久固着画像として定着されて出力される。
【００３７】
一方、トナー画像転写後の感光ドラム１表面に残留した転写残トナー、外添剤、紙紛等の付着汚染物は、クリーニング装置１３のクリーニングブレード１３ａによって除去されて回収され、更に前露光装置１５により感光ドラム１表面を除電して、繰り返して作像に供される。
【００３８】
また、このクリーニングブレード１３ａでは除去できなかった付着汚染物が、感光ドラム１表面の回転方向に沿ってのクリーニング装置１３の下流側に配置された帯電ローラー２に付着して帯電ローラー２を汚染すると、帯電性能が低下して感光ドラム１を良好に帯電することができなくなるため、例えば、帯電ローラー２をクリーニングするクリーニング手段を設けて、これによって帯電ローラー２表面の付着汚染物を除去するようにしてもよい。
【００３９】
ところで、上記した画像形成動作が開始されるまでが感光ドラム１の前回転期間であり、その間の感光ドラム１表面は非画像形成領域面（非画像域）である。従って、上記した帯電バイアスのうちの交流成分検知は、感光ドラム１の非画像形成領域面に対応している前回転期間においてなされ、このときの交流電流の検知と帯電条件補正（帯電ローラー２に対する帯電バイアス補正）がなされる。
【００４０】
画像形成枚数が増加して感光ドラム１の耐久が進行すると、クリーニングブレード１３ａで掻きとれなかった転写残トナー等が帯電ローラー２の表面に付着することによって、図６に示したような交流成分の電圧−電流特性が変化してしまう。従って、交流バイアスを定電流制御している場合においては、感光ドラム１と帯電ローラー２との間を流れる総交流電流量は一定に保つことができるが、感光ドラム１の感光層１ａの削れの大きな要因となる交流放電電流量が増加してしまう。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、感光ドラム１に対する交流放電電流によるダメージを抑制するために、感光ドラム１の前回転期間に所定の交流電圧と直流電圧（検知用電圧）を印加し、そのとき交流電流値を検知して、画像形成時の交流電流値の決定を行う。
【００４２】
即ち、図６において、低交流電圧領域に検知のための複数個（同図では２個）の印加交流電圧のＶｐｐ０１、Ｖｐｐ０２を設定し、また放電領域である高交流電圧領域においても複数個（同図では２個）の印加交流電圧のＶｐｐ０３、Ｖｐｐ０４を設定した。そして、これら合計４個の電圧を印加し、そのときのＡＣ総電流を求め、横軸に印加電圧のＶｐｐ、縦軸に総交流電流をとってプロットした。
【００４３】
そして、この低交流電圧領域での直線Ａの式と、高交流電圧領域での直線Ｂの式をそれぞれ求め、それぞれの直線式の差を求めることによって放電電流が求められる。
【００４４】
従来、帯電バイアスの交流成分の電圧波形には正弦波を用いていた。これは、矩形波を用いると交流成分のピーク間電圧（振幅）Ｖｐｐの変化に対する総電流の変化が大きすぎて細かな制御が難しかったり、逆に三角波を用いると、総電流量に対する放電電流の割合が小さく、放電電流量を計算するに当たり誤差が大きいので、より精度を必要とする等の課題があるからである。また、正弦波は電圧波形、電流波形共に連続した正弦的な変化を示しており、急激な変化を起こさないため、電流量を精度良く検知できる。
【００４５】
図２は、正弦波を用いたときの電圧波形と電流波形を示した図であり、電流波形は電圧波形とは位相のずれた正弦波と、電圧波形と位相のほとんどずれていない正弦波の足し算のような形状をしている。電圧波形と位相のずれた波形は帯電ニップ部を流れる電流であり、放電していない領域でも発生している。これは図７で示される直線Ｂで表される電流である。一方で、位相のほとんどずれていない波形成分は放電電流を示すものであり、図６の直線Ａから直線Ｂを引いたものに相当する。
【００４６】
ところで、図６における直線Ｂと直線Ａの傾きについてであるが、差が大きいほうが低い印加交流電圧のＶｐｐで所望の放電電流を得ることが可能であるが、Ｖｐｐの変動により放電電流量の変化が大きくなってしまうという課題も生じる。また、高湿環境で主な解決すべき課題は画像流れであるが、これは放電電流量に依存する現象である。
【００４７】
このため、印加交流電圧のＶｐｐの精度よりは、電流検出の精度こそが重要である。このことは電流検知回路の精度が高いことが必要であることは言うまでもないが、加えて図６のグラフとしては放電開始後の直線Ａが、放電開始前の直線Ｂとの傾きの差があまり大きくないほうがより精度がでる。これは、傾きの差が小さいほうが、Ｖｐｐの値が僅かに変化したとしても放電電流の変化が小さくて済むからである。
【００４８】
しかしながら，実際にはこのような高湿環境下においては、帯電ローラー２や感光ドラム１の表面抵抗、及び帯電ニップ近傍の空気層の抵抗値が下がるため，放電は起こりやすくなるため、図３に示すように、放電開始後の直線Ａ、Ｃ、Ｄと放電開始前の直線Ｂの傾き差は大きくなってしまう。なお、図３において、直線Ａは常湿環境、Ｃは低湿環境、Ｄは高湿環境である。
【００４９】
従って、高湿度環境においては、同一Ｖｐｐにおいて印可電圧の実効値はなるべく小さな波形を印可することが良い。正弦波はもちろん使用できるが、それより実効値が小さな波形を使いたい場合は三角波等も使用できる。
【００５０】
しかしながら低湿環境においては、このままの波形を用いると弊害が生じる。低湿環境ではもともと必要となるドラム電位が大きいため、ドラム電位の集束性を上げるためより大きなＶＰＰが必要となる。加えて感光ドラムや帯電ローラー、その近傍の空気等が乾燥し、抵抗値が大きくなり電流が流れにくくなるため、より大きなＶｐｐが必要となる。このため、このままでは感光ドラム１の削れやトナー融着などの弊害が生じてしまうので、帯電ローラーに印加するＡＣバイアスのＶｐｐの値にリミッターを設けて、ある一定以上の出力がされないようにしている場合が多い。しかしながらこの方法では、低湿環境での帯電性が十分確保できないという問題も残ってしまう。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、低湿環境から高湿環境の全ての環境に応じてより広い許容範囲を確保する方法として、以下のような帯電バイアス電源３から帯電ローラー２に印加する交流電圧成分の電圧波形を用いることにした。
【００５２】
即ち、本実施の形態で用いた電圧波形は、図４に示すように、基本的には正弦波であるが、ある一定以上の電圧（以後、この電圧を閾値電圧という）が出力された場合、出力電圧が一定となるような波形とした。ここで、閾値電圧は任意の固定値である。
【００５３】
このような波形発生を行うための回路（図１の帯電バイアス電源３に相当）はいくつか考えられるが、例えば図５のようなものがある。
【００５４】
点Ｐ０に高圧（高圧電源）より任意の正弦波を印加し、点Ｐ１にＶ１、点Ｐ２にＶ２の電圧を印加する。点Ｐ０に印加された高圧波形の振幅の絶対値が、Ｖ１やＶ２の絶対値よりも大きい場合、点Ｐ３に図４に示すような波形（改良波形）を出力することが可能となる。この波形は、Ｖｐｐ＝Ｖ１−Ｖ２であり、Ｖ１とＶ２の間の波形は正弦波形状である。尚、点Ｐ０に印加される波形の振幅の絶対値がＶ１やＶ２の絶対値より小さい場合は、点Ｐ０に印加された電圧がそのまま出力されることになる。
【００５５】
よって、本実施の形態では、帯電バイアス電源３で発生される交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、角速度ωを一定の正の定数とし、Ｖ１＝負の固定値、Ｖ２＝性の固定値としたときに、帯電バイアス電源３から帯電ローラー２に印加する交流電圧をＶとすると、
Ｖ１≦＜Ｖ≦Ｖ２のときには、Ｖ＝（Ｖｐｐ／２）×ｓｉｎ（ωｔ）
Ｖ＜Ｖ１のときには、      Ｖ＝Ｖ１
Ｖ＞Ｖ２のときには、      Ｖ＝Ｖ２
を満たすような波形の交流電圧Ｖを、制御装置３０の制御によって帯電バイアス電源３から帯電ローラー２に印加するようにした。
【００５６】
なお、図５において、点Ｐ１と点Ｐ２に印加される電圧Ｖ１とＶ２は絶対値が同一の値でもよいし、マイナス側の放電を強めたい場合には｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜とすればよく、適宜決めることが可能である。Ｖ１およびＶ２の決定のされ方は実験によって求めることになる。すなわち、感光ドラム削れやドラム融着が発生しない限界のＶｐｐをＶｚとしたときに、｜Ｖ１｜＝｜Ｖ２｜≦Ｖｚとするとよい。（若干Ｖｚより小さめの値を選択すると良い）
本発明を実際の動作を交えて説明する。
【００５７】
本発明者の検討によれば、波形を正弦波で検討すると、高湿度環境における放電開始電圧が１１００Ｖｐｐであり、放電電流量５０μＡで十分な帯電が可能であるが、このときのＶｐｐは約１３００Ｖｐｐであった。これに対して、低湿側の放電開始電圧は１４００Ｖｐｐであり、十分な帯電を行うに必要な放電電流量は１５０μＡ、このときのＶｐｐは約１９００Ｖｐｐであった。ちなみに１８００Ｖｐｐから感光ドラム上にうっすらとトナー融着が発生し始める。そこで、Ｖ１＝−８５０Ｖ、Ｖ２＝８５０Ｖとする。このとき、高湿環境下ではＶｐｐは１３００Ｖ程度なので普通の正弦波となる。環境が低湿側になるにつれ、印加電圧の振幅は大きくなるように制御されるが、振幅の絶対値がＶ１やＶ２より大きくなると第４図のような波形となる。以後、振幅の絶対値は一定のまま、波形の実効値が大きくなっていく。電圧がある一定以上にはならないため感光ドラムへのダメージは小さく押さえられるが、波形の実効値が大きくなっていくので総電流量が増え、帯電不良には至らない。
【００５８】
〈実施の形態２〉
実施の形態１では、温湿センサー３１で検知した設置環境（温度、湿度）に基づいて、帯電バイアス電源から帯電ローラーに印加する帯電バイアスのうちの交流電圧（振動電圧）の波形を変化させるようにしたが、同一環境においても帯電ローラーや感光ドラムの製造ロットのばらつきなどにより、前記交流電圧（振動電圧）の値が大きく変わることがありうる。即ち、帯電ローラーや感光ドラムの表面抵抗が大きくなると放電が起こりにくくなるので、図６に示した直線Ｂと直線Ａの傾き差が小さくなって、所定の放電電流を得るためのＶｐｐが大きな値となり、感光ドラムの削れが生じやすくなる。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、図１に示した画像形成装置において、上記した感光ドラム１の前回転期間に帯電バイアス電源３から帯電ローラー２に所定の帯電バイアスを印加して、ある一定間隔での放電電流を制御装置３０で算出し、制御装置３０は所定の放電電流量になるための電圧波形のＶｐｐがある一定の範囲となるようにした。他の構成及び動作は実施の形態１と同様である。
【００６０】
即ち、本実施の形態では、例えば画像形成装置の初期設置時や、帯電ローラー２又は感光ドラム１を交換した場合などに、最初に実施の形態１に述べたような方法で必要な放電電流量を得るための電圧波形を決定する。
【００６１】
このように本実施の形態では、帯電ローラー２と感光ドラム１の製造ロット等によるこれらの表面抵抗のばらつきがあっても、必要放電電流を得るためのＶｐｐの値が大きくなりすぎることの弊害を抑えることが可能となる。よって、本実施の形態においても、帯電ローラー２と感光ドラム１の表面抵抗が変化した場合においても、感光ドラム１の削れを防止して感光ドラム１の長寿命化を図ることができ、且つ良好な画像を維持することができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、帯電ローラー２や感光ドラム１の交換時だけではなく、ある一定の耐久枚数間隔で電圧波形を変更する動作を行うことにより、帯電ローラー２や感光ドラム１の抵抗値の耐久による変化が起こっても、安定した動作が可能となる。
【００６３】
以上説明した実施の形態１や２の画像形成装置の像担持体は電子写真感光体であるが、像担持体は静電記録誘電体などであってもよい。
【００６４】
また、接触帯電部材はローラー型（帯電ローラー）に限られず、（ファー）ブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性部材などであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像形成装置の設置環境や接触帯電部材、像担持体の抵抗が変化した場合においても、像担持体の削れを防止して像担持体の耐久寿命を延ばすことができ、且つ良好な画像を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】帯電バイアスの交流成分として正弦波を用いたときの電圧波形と電流波形を示す図。
【図３】常湿環境、低湿環境、高湿環境の場合における、帯電ローラーに交流電圧を印加してから放電開始電圧以降の電流値の変化を示す図。
【図４】本発明の実施の形態１における帯電バイアスの交流成分の電圧波形と電流波形を示す図。
【図５】本発明の実施の形態１における交流成分の波形を発生させる帯電バイアス電源の回路を示す図。
【図６】帯電ローラーに印加する交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ）とこのとき流れる総電流の関係を示す図。
【符号の説明】
１        感光ドラム（像担持体）
２        帯電ローラー（接触帯電部材）
３        帯電バイアス電源（帯電バイアス印加手段）
１０      露光装置
１１      現像装置
１１ａ    現像スリーブ
１２      転写ローラー
１３      クリーニング装置
３０      制御装置
３１      温湿センサー
【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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