(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
帯電電圧が印加されて放電が発生することによって前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段に直流電圧と交流電圧とを重畳した前記帯電電圧を印加する帯電電源と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記帯電電源によって前記帯電手段に前記帯電電圧が印加されたときに、前記帯電手段を流れる電流を検出する検出手段と、
前記帯電電圧が前記帯電手段に印加されたときに前記検出手段によって検出された電流から放電電流成分を含む周波数帯域の電流を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された電流に基づいて前記交流電圧を調整する調整手段と、
環境に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した前記環境に関する情報に基づいて前記抽出手段が抽出する前記周波数帯域を設定する設定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記環境に関する情報は温度であり、前記取得手段によって取得した温度が第１の温度である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記取得手段によって取得した温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に設定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】
前記環境に関する情報は相対湿度であり、前記取得手段によって取得した相対湿度が第１の湿度である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記取得手段によって取得した相対湿度が前記第１の湿度よりも高い第２の湿度である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に設定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４】
前記環境に関する情報は絶対湿度であり、前記取得手段によって取得した絶対湿度が第１の湿度である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記取得手段によって取得した絶対湿度が前記第１の湿度よりも高い第２の湿度である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に設定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５】
前記感光体の使用量に関する情報を取得する使用量取得手段を更に備え、前記設定手段は前記使用量取得手段が取得した前記使用量に関する情報および前記取得手段によって取得した前記環境に関する情報に基づいて前記抽出手段が抽出する前記周波数帯域を設定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６】
前記使用量取得手段によって取得した前記感光体の使用量に関する情報が第１の使用量を示す場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記使用量取得手段によって取得した前記感光体の使用量に関する情報が前記第１の使用量よりも多い第２の使用量を示す場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記感光体の使用量に関する情報とは、画像形成を行った積算枚数、前記感光体の回転時間、前記帯電手段への前記帯電電圧の印加時間のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記使用量取得手段は前記検出手段の検出結果を取得し、前記検出手段が検出した電流が第１の電流値である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記検出手段が検出した電流が前記第１の電流値よりも多い第２の電流値である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記抽出手段は複数設けられ、前記複数の抽出手段はそれぞれ異なる周波数帯域の電流を抽出し、前記設定手段は前記複数の抽出手段のそれぞれ異なる前記周波数帯域を設定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１０】
感光体と、
帯電電圧が印加されて放電が発生することによって前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段に直流電圧と交流電圧とを重畳した前記帯電電圧を印加する帯電電源と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記帯電電源によって前記帯電手段に前記帯電電圧が印加されたときに、前記帯電手段を流れる電流を検出する検出手段と、
前記帯電電圧が前記帯電手段に印加されたときに前記検出手段によって検出された電流から放電電流成分を含む周波数帯域の電流を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された電流に基づいて前記交流電圧を調整する調整手段と、
前記感光体の使用量に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した前記感光体の使用量に関する情報に基づいて前記抽出手段が抽出する前記周波数帯域を設定する設定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記取得手段によって取得した前記感光体の使用量に関する情報が第１の使用量を示す場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記取得手段によって取得した前記感光体の使用量に関する情報が前記第１の使用量よりも多い第２の使用量を示す場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に設定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記感光体の使用量に関する情報とは、画像形成を行った積算枚数、前記感光体の回転時間、前記帯電手段への前記帯電電圧の印加時間のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記取得手段は前記検出手段の検出結果を取得し、前記検出手段が検出した電流が第１の電流値である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を第１の周波数に設定し、前記検出手段が検出した電流が前記第１の電流値よりも多い第２の電流値である場合には、前記設定手段は前記周波数帯域の中心値を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に設定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記抽出手段は複数設けられ、前記複数の抽出手段はそれぞれ異なる周波数帯域の電流を抽出し、前記設定手段は前記複数の抽出手段のそれぞれ異なる前記周波数帯域を設定することを特徴とする請求項１０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、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置においては、電子写真感光体、静電記録誘電体等の像担持体の帯電処理手段としてコロナ帯電器が使用されてきた。
【０００３】
近年は、低オゾン、低電力等の利点を有することから、像担持体の帯電処理手段として、被帯電体である像担持体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体の帯電を行う方式の接触帯電装置が実用化されている。
【０００４】
このような接触帯電装置での帯電方式には、帯電部材に直流電圧のみを印加して被帯電体を帯電させる「直流帯電方式」がある。また、交流電圧成分と直流電圧成分を有し、時間と共に電圧値が周期的に変化する電圧振動電圧を印加して被帯電体を帯電させる「交流帯電方式」がある。近年においては帯電均一性に優れている「交流帯電方式」が広く用いられている。
【０００５】
このような交流帯電方式の帯電制御を行う画像形成装置での帯電制御は、印加電圧として正負の電圧を交互にし、放電・逆放電を繰り返す。そのため、放電により被帯電体である感光体ドラム表面の劣化が大きくなる。そして、劣化した感光体ドラム表面部分がクリーニングブレードなどの当接部材との摩擦により削りとられてしまい、感光体の寿命が短くなってしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、交流帯電方式における放電電流量を適正な必要最小限に制御する方法が多く提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この特許文献１で提案されている画像形成装置では、帯電装置に交流電圧を印加した時の感光体と帯電装置の間に流れる電流のうち、ハイパスフィルタを用いて放電電流成分を抽出する。そして、抽出された放電電流成分に基づき、交流電圧のピーク間電圧値を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２３１１８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、温度や湿度などの環境が変化した場合に放電開始電圧が変化し、その結果、放電電流成分の周波数が変化する事が本発明者らの検討によって分かった。このように放電電流成分の周波数が変化した場合、特許文献１のように放電電流成分を抽出するためのフィルタの周波数帯域が固定されている方法では放電電流量を高い精度で検知できないという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、環境が変化した場合であっても、帯電部材に印加する交流電圧を精度良く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】
【００１１】
そこで、本発明に関る画像形成装置は、感光体と、帯電電圧が印加されて放電が発生することによって前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段に直流電圧と交流電圧とを重畳した前記帯電電圧を印加する帯電電源と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記帯電電源によって前記帯電手段に前記帯電電圧が印加されたときに、前記帯電手段を流れる電流を検出する検出手段と、前記帯電電圧が前記帯電手段に印加されたときに前記検出手段によって検出された電流から放電電流成分を含む周波数帯域の電流を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された電流に基づいて前記交流電圧を調整する調整手段と、環境に関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得した前記環境に関する情報に基づいて前記抽出手段が抽出する前記周波数帯域を設定する設定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環境が変化した場合であっても、帯電部材に印加する交流電圧を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】画像形成装置の放電電流量を制御する制御回路の概略構成を示す図である。
【図３】帯電ローラに印加される帯電電圧の電圧と電流の波形を示す図である。
【図４】交流電圧振幅と出力電流量の関係を示す図である。
【図５】帯電ローラに印加されるトータル出力電流のピーク電流量Ｉｐと放電電流量の関係を示す図である。
【図６】放電電流量の積算出力印刷枚数の関係を示す図である。
【図７】制御部により実行される放電電流制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】抽出手段の周波数帯域を設定する周波数帯域制御テーブルの一例である。
【図９】抽出手段の周波数帯域を設定する周波数帯域制御テーブルの一例である。
【図１０】抽出手段の周波数帯域を設定する周波数帯域制御テーブルの一例である。
【図１１】画像形成装置の放電電流量を制御する制御回路の概略構成を示す図である。
【図１２】抽出手段の周波数帯域を設定する周波数帯域制御テーブルの一例である。
【図１３】画像形成装置の放電電流量を制御する制御回路の概略構成を示す図である。
【図１４】画像形成装置の放電電流量を制御する制御回路の概略構成を示す図である。
【図１５】抽出手段の周波数帯域を選択する周波数帯域制御テーブルの一例である。
【図１６】画像形成装置の放電電流量を制御する制御回路の概略構成を示す図である。
【図１７】フーリエ変換した検出電流波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。なお、構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この技術思想の適応範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置２００の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１において、感光体ドラム１は被帯電体たる像担持体であり、この感光体ドラム１は導電性支持体１ａに感光層１ｂが形成されたものである。さらに、感光体ドラム１の回りには、その回転方向である矢印Ａ方向に沿って、帯電手段である帯電ローラ１２、現像手段である現像装置１４、転写手段である転写ローラ１５、清掃手段であるクリーナ１６等が配置されている。また、感光体ドラム１の上方にはスキャナユニット１３が配置されている。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１に図示しないバネによって圧接して感光体ドラム１を帯電させる。
【００１７】
帯電電源１８は、感光体ドラム１を帯電するための帯電電圧を帯電ローラ１２に印加する印加手段に対応し、帯電ローラ１２に帯電電圧として直流電圧を重畳した交流電圧を印加する。現像電源１９は現像装置１４の現像スリーブ１４ａに現像バイアスを供給する。転写電源２０は転写ローラ１５に転写バイアスを供給する。また、画像形成装置２００には、除電針２４、搬送ガイド２１、２２、定着手段としての定着装置１７が設けられている。
【００１８】
次に、画像形成装置２００における画像形成動作について説明する。
【００１９】
画像形成動作が開始されると、まず不図示の駆動手段によって矢印Ａ方向にプロセススピード２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動された感光体ドラム１は、帯電電圧が印加された帯電ローラ１２から感光体ドラム１に対して放電が発生することによって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。
【００２０】
そして、帯電ローラ１２によって表面が帯電された感光体ドラム１は、その表面がパーソナルコンピュータ等の外部情報機器より送られた文字、図形などの画像情報に応じて露光手段としてのスキャナユニット１３から照射されるレーザーＬにより露光される。感光体のレーザーＬの照射を受けた部分は、電荷が除去されて電位が小さい明部電位（ＶＬ）となる。その結果、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００２１】
この静電潜像は、現像手段としての現像装置１４によってトナー現像され、感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。現像装置１４は、現像電源１９から現像スリーブ１４ａに供給される交流電圧と直流電圧の重畳電圧（現像電圧）により現像スリーブ１４ａと感光体ドラム１の静電潜像との間に電位差が発生する。この電位差によってトナーが静電潜像に転移されることにより、感光体ドラム１にトナー像が形成される。スキャナユニット１３および現像装置１４がトナー像形成手段に対応する。
【００２２】
一方、トナー像形成動作に並行して不図示の給紙カセットに収納されていた記録材としての記録紙Ｓ（シート）は、感光体ドラム１と転写ローラ１５との間のニップに所定のタイミングで搬送され、転写ローラ１５に印加される転写バイアスにより感光体ドラム１のトナー像が記録紙上の所定の位置に転写される。
【００２３】
転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録紙Ｓは、接地された除電針２４により感光体ドラム１より分離され、搬送ガイド２２により定着手段としての定着装置１７に導入される。そして、転写材Ｓは、この定着装置１７で加圧加熱されることで未定着トナー像は永久画像となり、トナー画像が永久定着された記録紙Ｓは、機外に排出される。
【００２４】
記録紙Ｓに転写されずに表面に残ったトナーがクリーナ１６によってトナー像転写後の感光体ドラム１から除去され、次の画像形成に備える。以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。
【００２５】
図２は、図１における画像形成装置２００の放電電流量を制御する制御回路３００の概略構成を示す図である。
【００２６】
図２において、高圧トランスドライブ回路６１はＣＰＵ９９及び制御データを格納したＲＯＭ９８を有する制御部１００により入力された周波数設定信号及び電圧設定信号に基づいて正弦波を作成する。本実施例における正弦波の周波数は２０００Ｈｚとした。ＲＯＭ９８の制御データには、使用量取得手段（使用履歴検出手段）としての使用履歴検出部９７が取得する画像形成装置によって画像形成をおこなった積算枚数（積算印刷枚数）、感光体ドラム１の回転時間、帯電電源１８による帯電ローラ１２への電圧印加時間等の情報、等の感光体ドラム１の使用量に関する情報、及び、取得手段（環境検出手段）としての環境センサ９６から検出される温度、相対湿度、絶対湿度等の環境に関する情報が格納される。この高圧トランスドライブ回路６１で作成された正弦波は、高圧トランス６０により昇圧されるようになっている。
【００２７】
また、直流高圧発生回路６２は、直流高圧を発生する。発生された直流電圧と高圧トランス６０により昇圧された交流高圧とが重畳されて帯電ローラ１２に印加される。
【００２８】
電流検出回路６４は、帯電電源１８により交流電圧が印加された帯電ローラ１２を流れる電流を検出する検出手段（電流検出手段）に対応し、高圧トランスドライブ回路６１及び直流高圧発生回路６２から印加される電圧により帯電ローラ１２に流れる電流を全波整流を用いて検出する。バンドパスフィルタ１０１は、電流検出手段により検出された電流波形に対し、放電電流成分を含む所定の周波数帯域の電流成分を抽出する抽出手段に対応し、アナログ信号回路であっても、デジタル信号回路であってもよい。本実施例では、電流検出回路６４により検出した電流波形をサンプリング周波数４４１００ＨｚでＡ／Ｄ変換した後、デジタル信号処理によって放電電流成分を抽出する。ここでは、放電電流成分以外の電流成分を除去するためのデジタル信号処理回路はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成した。なお、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を用いても良いし、汎用性の高いＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｏｓｓｅｓｓｏｒ）をプログラムに従うように動作させてもよい。
【００２９】
また、設定手段としての制御部１００によるバンドパスフィルタ１０１への周波数帯域の設定は、ＲＯＭ９８に格納された周波数帯域制御テーブルにより、使用履歴検出部９７からの使用量に関する情報と環境センサ９６からの環境情報により決定される。具体的には、周波数帯域の中心値を設定するようになされる。設定は本実施例では、使用量に関する情報および環境情報として、それぞれ積算出力印刷枚数情報と温度情報を用いて制御している。バンドパスフィルタ１０１により抽出された所定の周波数帯域の出力は制御部１００に入力される。
【００３０】
図３は、図１における帯電電源１８により帯電ローラ１２に印加される交流電圧と電流の波形を示す図である。図３において、縦軸は電圧または電流を示し、横軸は時間軸である。
【００３１】
図３に示される交流電圧（Ｖｏ）を帯電ローラ１２に印加すると、帯電ローラ１２と感光体ドラム１との間の抵抗性負荷には、交流電圧（Ｖｏ）と同位相の抵抗負荷電流（Ｉｚｒ）が流れる。
【００３２】
また帯電ローラ１２と感光体ドラム１との間の容量性負荷には交流電圧（Ｖｏ）より９０°位相が進んだ容量負荷電流（Ｉｚｃ）が流れる。さらに、交流電圧の振幅が、本構成下での放電開始電圧（Ｖｔｈ）以上となる時間において帯電ローラ１２と感光体ドラム１との間に放電が発生し、パルス的な放電電流（Ｉｓ）が流れる。なお、放電は、帯電ローラ１２と感光体ドラム１とのニップ部に隣接するギャップ部で発生する。従って、装置の使用量に関する情報や設置環境に応じて放電開始電圧（Ｖｔｈ）が変化した場合、放電電流（Ｉｓ）の周波数も変化することとなる。
【００３３】
そして、これら抵抗負荷電流（Ｉｚｒ）、容量負荷電流（Ｉｚｃ）及び放電電流（Ｉｓ）をトータルすると、電流Ｉｏが流れる。検出電流波形Ｉｍは、帯電ローラから高圧電源に引き込まれる交流電流を検出した場合の波形を示している。
【００３４】
これらの関係から、交流バイアス電圧（Ｖｏ）の振幅、周波数、及び本構成下での放電開始電圧（Ｖｔｈ）により、放電電流（Ｉｓ）部を通過帯域とするバンドパスフィルタ１０１の周波数設定を実験によって予め算出し、周波数帯域制御テーブルとしてＲＯＭ９８に格納している。
【００３５】
図４は、帯電ローラ１２に印加する交流電圧の振幅と、その時に帯電ローラ１２に流れる交流電流である出力電流量の関係を示す図である。図４において、縦軸は出力電流量を示し、横軸は交流電圧振幅を示している。
【００３６】
図４では、帯電ローラ１２と感光体ドラム１との間で放電が開始される電圧振幅（Ｖｔｈ）以下では交流電圧振幅と出力電流量はほぼ比例していることが示されている。これは抵抗負荷電流（Ｉｚｒ）と容量負荷電流（Ｉｚｃ）が交流電圧振幅に比例し、かつ交流電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず、放電電流（Ｉｓ）が流れないためである。
【００３７】
一方、交流電圧振幅を大きくしていくと所定の交流電圧振幅（Ｖｔｈ）で放電現象が始まるので、トータル出力電流（Ｉｏ）と比例せずに、放電電流（Ｉｓ）分だけ多く流れるようになる。
【００３８】
図５は、帯電ローラ１２に印加されるトータル出力電流のピーク電流量Ｉｐと放電電流量の関係を示す図である。図５において、縦軸は放電電流量を示し、横軸はピーク電流量を示している。
【００３９】
図５において、帯電ローラ１２の使用初期における特性と一定期間使用後の特性とを比較すると、一定期間使用後の帯電ローラ１２は、トナーによる汚れや感光体ドラム１の膜厚変化等によるインピーダンス変化により、放電電流が流れ始める放電開始電流値が小さくなる。また、ピーク電流量（Ｉｐ）における放電電流量もＩｓ０からＩｓ１に増加する。
【００４０】
図６は、放電電流量の積算出力印刷枚数の関係を示す図である。図６において、縦軸は放電電流量、及び１０００枚当たりの感光体ドラム削れ量を示し、横軸は積算出力印刷枚数を示している。
【００４１】
ピーク電流量（Ｉｐ）を一定に制御すると、図６に示されるように、積算出力印刷枚数が多くなったことで放電電流量は使用初期の放電電流量Ｉｓ０からＩｓ１に増加する。
【００４２】
感光体ドラム１の劣化となる感光体ドラム表面の削れ量は、この放電電流量に比例して多くなる。
【００４３】
そのため、従来のような定電流制御では積算出力印刷枚数が多くなるに従って感光体ドラム１の削れてゆく速度が加速的に増えていき、感光体ドラム１の寿命が短くなる。そこで、本実施例においては、感光体ドラム１の削れ量を制御するため、放電電流成分を直接制御するようにしている。
【００４４】
図７は、図２における制御部１００により実行される放電電流制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００４５】
図７において、作像動作や調整動作が開始され（ステップＳ２００）、使用履歴検出部９７及び取得手段（環境検知手段）としての環境センサ９６によりそれぞれ使用量に関する情報及び環境情報を検知すると（ステップＳ２０１、ステップＳ２０２）、制御部１００は、ＲＯＭ９８に格納された環境テーブルから環境情報に応じた目標放電電流量を取得する（ステップＳ２０３）。この環境テーブルは、画像形成装置２００のその時の状況に応じて適した帯電を実現するための目標放電電流量を示すテーブルである。また、本実施例では、上記使用量に関する情報及び環境情報として、それぞれ積算出力印刷枚数情報及び温度情報を用いている。また、本実施例では、積算出力印刷枚数の情報は使用量取得手段としてのカウンタによって取得される。制御部１００は、バンドパスフィルタの周波数帯域を、予め実験により算出した、使用量に関する情報に応じて変化する放電開始電圧（Ｖｔｈ）と、目標放電電流量を得られる印加電圧波形の振幅（Ｖｏｔ）とから、ＲＯＭ９８に格納された図８に示す周波数帯域制御テーブルにより設定する（ステップＳ２０４）。
【００４６】
帯電電圧としての交流電圧の出力が開始されると（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、制御部１００は高圧トランスドライブ回路６１に対し、交流電圧の周波数を設定する周波数設定信号（クロック）を出力する（ステップＳ２０６）。
【００４７】
さらに、交流電圧の振幅を設定する電圧設定信号（初期値）を出力する（ステップＳ２０７）。ここで用いられる電圧設定信号（初期値）は予め記憶されている。
【００４８】
一方、帯電電源１８においては、電圧設定信号（初期値）に基づいて帯電電圧が帯電ローラ１２に印加されることによって帯電動作が開始されており、電流検出回路６４において検出電流波形が得られている。
【００４９】
この波形信号は、サンプリング周波数４４１００ＨｚでＡ／Ｄ変換した後、決定された周波数帯域のバンドバスフィルタ１０１を介して、制御部１００に入力される。
【００５０】
ＣＰＵ９９はバンドパスフィルタ１０１からの出力値を取得する（ステップＳ２０８）。
【００５１】
そして、取得した出力値に基づいて計測放電電流量Ｈ（計測量）を演算する（ステップＳ２０９）。
【００５２】
次いで、計測放電電流量Ｈと上記目標放電電流量との比較を行い、その差分が小さくなるように、電圧設定信号に対する補正量である電圧補正設定量を演算する（ステップＳ２１０）。この補正を行った電圧設定信号（補正値）が高圧トランスドライブ回路６１に対して出力される（ステップＳ２１１）。このステップＳ２１１は、バンドパスフィルタの出力値から定まる計測量と、帯電ローラ１２から感光体ドラム１への放電電流量を制御するために予め定められた基準量とを用いて、帯電電源１８が印加する交流電圧を調整する調整手段による動作に対応する。
【００５３】
電圧設定信号の逐次補正は帯電電圧における交流電圧の印加が終了するまで（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、一定サンプリング間隔で続けられ、交流電圧出力が終了する（ステップＳ２１３）。
【００５４】
以上の処理により、本実例では、より正確な放電電流量制御をリアルタイムに常時行うことができる。
【００５５】
このように、本実施例では、装置の使用量に関する情報や設置環境に応じてバンドパスフィルタの周波数帯域を変更することで、検出された電流波形に対して放電電流部をより正確に抽出でき、高圧電源のノイズなどの高周波成分の抽出を抑制しつつ、放電電流成分を高精度に直接見積もることができる。そのため、環境が変化した場合であっても、放電電流成分をより精度良く検知することによって、帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。また、本実施例では、感光体の使用量に関する情報にも基づいた制御を行うため、さらに感光体の膜厚の変化した場合であっても帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。また、放電電流量制御をリアルタイムに行うことが可能であることから、連続画像形成時においても均一な帯電を保つことができ、高画質、高品質な印刷物を安定して長期間出力することができる。
【実施例２】
【００５６】
実施例１では、環境に関する情報として、環境センサから取得した温度情報を用い、使用量に関する情報として、積算出力印刷枚数情報を用いる例を説明した。本実施例では、使用量に関する情報として感光体ドラム１の積算回転時間情報を用い、環境に関する情報として相対湿度情報を用いる例について説明する。
【００５７】
なお、実施例１と同一の構成については同一符号を付すことにより重複する説明は適宜省略する。
【００５８】
図９は、感光体回転時間情報と相対湿度情報に基づいて抽出手段としてのバンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を設定するために用いる周波数帯域制御テーブルを示す図である。予め実験により求めた感光体ドラム１の積算回転時間とバンドパスフィルタ１０１の周波数帯域との関係が、各相対湿度に対応したテーブルとしてＲＯＭ９８に格納されている。図９に示すテーブルには、放電開始電圧（Ｖｔｈ）と、目標放電電流量を得ることができる帯電ローラ１２に印加する交流電圧の振幅（Ｖｏｔ）も格納されており、これらの情報を基にして演算を行い、バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を設定する。バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域の設定は制御部１００により行われる。
【００５９】
本実施例は、感光体ドラム１の削れ量が比較的多く、感光体ドラムの回転動作自体によって削れが促進されるような場合や、帯電ローラ１２の抵抗値が相対湿度に対応して変動するような場合に好適に適用できる。
【００６０】
その他、前述の実施例１と同様に制御を行うことで、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
以上説明したように本実施例においては、感光体ドラムの積算回転時間や相対湿度で変化する放電電流量を、より精度良く検知することによって、帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。
【実施例３】
【００６２】
実施例２では、環境に関する情報として、環境センサから取得した相対湿度情報を用い、使用量に関する情報として感光体回転時間情報を用いる例を説明した。本実施例では、環境に関する情報として、環境センサから取得した絶対湿度情報を用い、使用量に関する情報として、帯電電源１８から帯電ローラ１２に対して交流電圧を印加する積算印加時間に関する情報を用いる。
【００６３】
なお、実施例１と同一の構成については同一符号を付すことにより重複する説明は適宜省略する。
【００６４】
図１０は、交流電圧を印加する積算印加時間に関する情報と絶対湿度情報に基づいて抽出手段としてのバンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を設定するために用いる周波数帯域制御テーブルを示す図である。予め実験により求めた交流電圧を印加する積算印加時間とバンドパスフィルタ１０１の周波数帯域との関係が、各絶対湿度に対応したテーブルとしてＲＯＭ９８に格納されている。図１０に示すテーブルには、放電開始電圧（Ｖｔｈ）と、目標放電電流量を得ることができる帯電ローラ１２に印加する交流電圧の振幅（Ｖｏｔ）も格納されており、これらの情報を基にして演算を行い、バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を設定する。バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域の設定は制御部１００により行われる。
【００６５】
本実施例は、感光体ドラム１の削れ量が感光体ドラムに対する帯電ローラからの放電によって顕著に促進されるような場合や、帯電ローラ１２の抵抗値が絶対湿度に応じて変動するような場合に好適に適用できる。
【００６６】
その他、前述の実施例１と同様に制御を行うことで、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
以上説明したように本実施例においては、帯電電源から帯電ローラに対して交流電圧を印加する積算印加時間や絶対湿度で変化する放電電流量を、より精度良く検知することによって、帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。
【実施例４】
【００６８】
実施例２では、環境に関する情報として、環境センサから取得した絶対湿度情報を用い、使用量に関する情報として帯電電源１８から帯電ローラ１２に対して交流電圧を印加する積算印加時間に関する情報を用いる例を説明した。本実施例では、環境に関する情報として、環境センサから取得した絶対湿度情報を用いている。また、使用量に関する情報として、感光体ドラム１と帯電ローラ１２によって合成されるインピーダンスに関する情報を用いる。
【００６９】
なお、実施例１と同一の構成については同一符号を付すことにより重複する説明は適宜省略する。
【００７０】
図１１は、本実施例における画像形成装置２００の放電電流量を制御する制御回路３００の概略構成を示す図である。
【００７１】
ここでは、使用量取得手段としての使用履歴検知部９７は、帯電電源１８により帯電電圧を印加した時に帯電ローラ１２に流れる電流を電流検出回路６４によって検出し、印加した電圧と検出した電流値に基づいて感光体ドラム１と帯電ローラ１２によって合成されるインピーダンスを算出するインピーダンス算出部に対応する。
【００７２】
そして、制御部１００によるバンドパスフィルタ１０１への周波数帯域の設定において、使用量に関する情報および環境情報として、それぞれインピーダンス情報と絶対湿度情報を用いて制御している。言い換えれば、使用量取得手段としての使用履歴検知部９７は、検出手段としての電流検出回路６４の検出結果を取得し、取得した検出結果と環境情報に基づいてバンドパスフィルタの周波数帯域を設定する。
【００７３】
本実施例ではインピーダンス算出時に帯電電源１８により印加される電圧をピーク間電圧１８００Ｖの交流電圧とした。
【００７４】
図１２は、電流検出回路６４から検出される交流電流の実効値と絶対湿度情報に基づいて抽出手段としてのバンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を設定するために用いる周波数帯域制御テーブルを示す図である。予め実験により求めた交流電流の実効値とバンドパスフィルタ１０１の周波数帯域との関係が、各絶対湿度に対応したテーブルとしてＲＯＭ９８に格納されている。図１０に示すテーブルには、電流検出回路６４から検出される交流電流の実効値と印加電圧とから算出されるインピーダンスと、放電開始電圧（Ｖｔｈ）と、目標放電電流量を得ることができる帯電ローラ１２に印加する交流電圧の振幅（Ｖｏｔ）も格納されており、これらの情報を基にして演算を行い、バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を設定する。バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域の設定は制御部１００により行われる。
【００７５】
本実施例は、放電開始電圧に最も影響を与える感光体ドラム１の削れ量と帯電ローラの抵抗をインピーダンス情報から直接見積もれるため、バンドパスフィルタの周波数帯域をより高精度に設定できる。
【００７６】
その他、前述の実施例１と同様に制御を行うことで、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
以上説明したように本実施例においては、感光体ドラムと帯電ローラによって合成されるインピーダンス情報や絶対湿度で変化する放電電流量を、より精度良く検知することによって、帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。
【実施例５】
【００７８】
以下、本発明の他の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００７９】
なお、実施例１と同一の構成については同一符号を付すことにより重複する説明は適宜省略する。
【００８０】
図１３は、図１における画像形成装置２００の放電電流量を制御する制御回路３００の概略構成を示す図である。
【００８１】
図１３に示されるように、本実施例では、感光体ドラム１、帯電ローラ１２及び使用履歴検知部９７からの使用量に関する情報を格納するための接触式タグ９５を一体とした交換可能なカートリッジ３００を備えている。画像形成装置にカートリッジ３００が装着されると、ＲＯＭ９８の制御データには、制御部１００によりタグ９５から読み出された画像形成装置の積算出力印刷枚数、感光体ドラム１の回転時間、帯電電源１８による帯電ローラ１２への電圧印加時間、及び、環境センサ９６から検出される温度、相対湿度、絶対湿度が格納される。
【００８２】
ここでは、制御部１００によるバンドパスフィルタ１０１への周波数帯域の設定は、ＲＯＭ９８に格納された図１０に示す周波数帯域制御テーブルにより、タグ９５からの帯電電源１８から帯電ローラ１２への交流電圧積算印加時間情報と環境センサ９６からの絶対湿度情報により決定される。
【００８３】
以上のように、本実施例は、カートリッジ構成を用いた画像形成装置において、カートリッジの使用状況をタグに記憶させることにより、カートリッジの交換前後であっても放電電流量を、より精度良く検知することによって、帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。
【実施例６】
【００８４】
以下、本発明の他の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００８５】
なお、実施例１と同一の構成については同一符号を付すことにより重複する説明は適宜省略する。
【００８６】
図１４は、図１における画像形成装置２００の放電電流量を制御する制御回路３００の概略構成を示す図である。
【００８７】
本実施例でのバンドパスフィルタ１０１は、電流検出手段により検出された電流波形に対し、所定の周波数帯域の電流成分を抽出する抽出手段に対応し、周波数帯域設定の異なる複数のアナログ信号回路を選択することによって放電電流成分を抽出する。
【００８８】
制御部１００は、ＲＯＭ９８に格納された周波数帯域制御テーブルにより、使用量取得検出手段としての使用履歴検出部９７から取得した使用量に関する情報と環境センサ９６から取得した環境情報から、複数設けられた周波数帯域設定の異なるバンドパスフィルタ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうち、最も周波数帯域の近いものを選択する。本実施例では、使用量に関する情報および環境情報として、それぞれ積算出力印刷枚数情報と温度情報を用いて制御している。選択されたバンドパスフィルタ１０１により抽出された所定の周波数帯域の出力は制御部１００に入力される。
【００８９】
図１５は、予め実験により算出した画像形成装置の積算出力印刷枚数に応じて変化する放電開始電圧（Ｖｔｈ）と、温度情報を基に決定される目標放電電流量に対してそれを得られる印加電圧波形の振幅（Ｖｏｔ）とから、バンドパスフィルタ１０１の周波数帯域を選択する周波数帯域制御テーブルである。周波数帯域制御テーブルはＲＯＭ９８に格納されており、制御部１００によりバンドパスフィルタ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのいずれかが選択される。
【００９０】
本実施例は、所定の周波数帯域の電流成分を抽出する抽出手段にアナログ信号回路を用いる場合など、バンドパスフィルタの周波数帯域の変更が困難な場合に好適に適用できる。
【００９１】
その他、前述の実施例１と同様に制御を行うことで、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例７】
【００９２】
実施例１から実施例６では、１つのバンドパスフィルタ１０１によって放電電流成分を抽出する例を説明した。
【００９３】
本実施例では、それぞれ周波数帯域が異なる複数のバンドパスフィルタから抽出された複数の放電電流成分に基づいて帯電部材に印加する交流電圧を制御する例について説明する。
【００９４】
なお、実施例１と同一の構成については同一符号を付すことにより重複する説明は適宜省略する。
【００９５】
図１６は画像形成装置２００の放電電流量を制御する制御回路３００の概略構成を示す図である。
【００９６】
図１６においては、４つのバンドパスフィルタ１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ、１０１ｇが備えられている。このバンドパスフィルタ１０１ｄ〜１０１ｇは、電流検出手段により検出された電流波形に対し、それぞれ異なる所定の周波数帯域の電流成分を抽出する抽出手段に対応し、アナログ信号回路であっても、デジタル信号回路であってもよい。本実施例では、電流検出回路６４により検出した電流波形をサンプリング周波数４４１００ＨｚでＡ／Ｄ変換した後、デジタル信号処理によって放電電流成分を抽出する。ここでは、放電電流成分以外の電流成分を除去するためのデジタル信号処理回路はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成した。なお、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を用いても良いし、汎用性の高いＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｏｓｓｅｓｓｏｒ）をプログラムに従うように動作させてもよい。
【００９７】
具体的に、バンドパスフィルタ１０１ｆには、実施例１〜実施例５で説明した方法によって算出される所定の周波数帯域Ｆを設定する。
【００９８】
また、本実施例におけるバンドパスフィルタ１０１０１ｄには、高圧トランスに印加される周波数ｆを通過帯域として設定し、１０１ｅ、１０１ｇには、バンドパスフィルタ１０１ｆで設定された周波数帯域Ｆに対してそれぞれ２／３、４／３周波数を通過帯域として設定している。
【００９９】
このように、バンドパスフィルタは複数設けられ、当該複数のバンドパスフィルタの各々が通過帯域とする周波数は異なっている。
【０１００】
平滑回路１０２ａ〜１０２ｄはピークホールド回路であり、それらの出力は図示しないＤ／Ａポートを通じて制御部１００に入力される。
【０１０１】
本実施例においても、電流検出回路６４によって図３に示したような検出電流波形が得られる。
【０１０２】
この波形信号は所定の周波数帯域に設定された各バンドバスフィルタ（１０１ｄ〜１０１ｇ）とピークホールドの平滑回路１０２を介して、制御部１００のＤ／Ａ変換ポートに入力されている。
【０１０３】
ＣＰＵ９９はこれらの平滑回路１０２ａ〜１０２ｄより出力値を取得する。
【０１０４】
次に、計測放電電流量Ｈ（計測量）を演算する。（図７のＳ２０９）本実施例では、この計測放電電流量Ｈは、以下の式１で演算された値である。
Ｈ＝Ｋ１×Ｖ１＋Ｋ２×Ｖ２＋Ｋ３×Ｖ３＋Ｋ４×Ｖ４＋Ｃ    （式１）
Ｖ１：バンドパスフィルタ１０１ｄ出力
Ｖ２：バンドパスフィルタ１０１ｅ出力
Ｖ３：バンドパスフィルタ１０１ｆ出力
Ｖ４：バンドパスフィルタ１０１ｇ出力
Ｋ１  Ｋ２  Ｋ３  Ｋ４  Ｃ：実験で得られた予め定められた係数
【０１０５】
このように、計測放電電流量Ｈは、各々のバンドバスフィルタの出力の線形和であって帯電ローラ１２から感光体ドラム１への放電電流量を示す。
このように、放電電流量に相当する計測量を各バンドパスフィルタの出力の線形和で構成することで、安価な回路の都合からプラス側の電流量しか検知できない場合や、元々の波形に歪みがある場合でも、計測量が放電電流量に良く合致するようなＫ１  Ｋ２  Ｋ３  Ｋ４  Ｃを実験から得ることができる。ここでは、Ｋ１  Ｋ２  Ｋ３  Ｋ４  Ｃをそれぞれ−０．１、２．３、０．３、−０．２、−７．１とすることで制御可能である。
【０１０６】
なお、本実施例では、上記計測量を各々のバンドバスフィルタの出力の線形和として演算したが、放電電流量に良く合致するようなＫ１  Ｋ２  Ｋ３  Ｋ４  Ｃを設定しさえすれば、その演算方法は線形和に限ったものではない。
【０１０７】
次いで、計測放電電流量Ｈと上記目標放電電流量の比較を行い、その差分が小さくなるように、電圧設定信号に印加する電圧補正設定量が演算される（図７におけるＳ２１０）。この補正を重畳した電圧設定信号（補正値）が高圧トランスドライブ回路６１に対し出力される（図７におけるＳ２１１）。電圧設定信号の補正はＡＣ帯電が終了するまで一定サンプリング間隔で続けられる。
【０１０８】
図１７（Ａ）は、フーリエ変換した疑似電流波形（放電電流なし）を示し、（Ｂ）はフーリエ変換した検出電流波形（放電電流あり）を示している。図１７において、縦軸は周波数成分を示し、横軸は周波数を示している。
【０１０９】
図１７において、２つの波形の差分は主にバンドパスフィルタ１０１ｆで設定した周波数帯域Ｆの２／３周波数以降のピークに表れていることが示されている。この差分が放電電流による波形分である。
【０１１０】
つまり、検出電流波形の所定の周波数成分をリアルタイムに観測すれば、放電電流量の成分を抽出することができる。このことを利用し、電流検出時の歪み等も加味して、式１においては、各バンドパスフィルタの出力の線形和を算出放電電流量Ｈとしている。式１の各係数は画像形成装置ごとに実験的に求めればよい。
【０１１１】
以上で説明したような構成において、複数のバンドパスフィルタの周波数帯域を実施例１〜５と同様に設定することによって、更に精度良く放電電流量を求めることができ、帯電部材に印加する交流電圧をより精度良く制御することが可能となる。
【０１１２】
［その他の実施例］
実施例１〜７では、使用量に関する情報および環境に関する情報に基づいて、バンドパスフィルタの周波数帯域を設定する例を示したが、使用量に関する情報及び環境に関する情報の一方のみに基づいてバンドパスフィルタの周波数帯域を設定するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１３】
１  感光体ドラム
１２  帯電ローラ
１８  帯電電源
６１  高圧トランスドライブ回路
６２  直流高圧発生回路
９９  ＣＰＵ
１００  制御部
１０１  バンドパスフィルタ
１０２  平滑回路
【図１】
0006425544.tif 000002
【図２】
0006425544.tif 000003
【図３】
0006425544.tif 000004
【図４】
0006425544.tif 000005
【図５】
0006425544.tif 000006
【図６】
0006425544.tif 000007
【図７】
0006425544.tif 000008
【図８】
0006425544.tif 000009
【図９】
0006425544.tif 000010
【図１０】
0006425544.tif 000011
【図１１】
0006425544.tif 000012
【図１２】
0006425544.tif 000013
【図１３】
0006425544.tif 000014
【図１４】
0006425544.tif 000015
【図１５】
0006425544.tif 000016
【図１６】
0006425544.tif 000017
【図１７】
0006425544.tif 000018