(57)【要約】【課題】  より安定した放電電流制御を実現する。【解決手段】  帯電バイアスを印加した際に、流れる電流とピーク電圧、微分電圧を検知し、その検知結果から得られる制御電流を所定値に保つような画像形成装置であって、連続する少なくとも２つ以上のピーク電圧の測定結果から、制御電流の所定値を変更する。【選択図】  図１
2007065474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで帯電動作を行う画像形成装置において、
前記帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段により交流電圧が印加された前記帯電部材に流れる交流電流値を検出する電流検出手段と、
前記交流電圧印加手段の出力部に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに流れる交流電流の平均値を検出する平均電流検出手段と、
前記平均電流検出手段により検出された交流電流の平均値から交流電圧のピーク値を検出する交流ピーク電圧検出手段と、
前記コンデンサに流れる交流電流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、
前記ピーク電流検出手段により検出された交流電流のピーク値から交流電圧の微分値を算出する交流微分電圧検出手段と、
前記電流検出手段，前記交流ピーク電圧検出手段，及び前記交流微分電圧検出手段による検出結果に基づいて、制御電流値を検出する制御電流検出手段と、
前記制御電流検出手段により検出される制御電流値が設定値になるように前記交流電圧印加手段の出力を調整する調整手段と、を備え、
前記調整手段は、前記交流ピーク電圧検出手段により検出された交流電圧のピーク値のうち連続する２つ以上のデータに基づいて、前記設定値を変更する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記調整手段は、
前記ピーク値のうちの第１ピーク値に対して、前記第１ピーク値が検出された後で前記第１ピーク値に連続して検出される第２ピーク値が、所定値以上大きくなった場合、前記制御電流値を前記設定値に補正値を加えた値に設定し、
前記第２ピーク値が、前記第１ピーク値に対して所定値以上小さくなった場合、前記制御電流値を前記設定値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】
前記調整手段は、所定期間における、前記第１ピーク値に対する前記第２ピーク値の変化量が前記所定値以下であった場合、前記所定期間経過時に、前記制御電流値を前記設定値とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調整手段は、
前記ピーク値が所定回数連続して上昇した場合、前記制御電流値を前記設定値に補正値を加えた値に設定し、
前記ピーク値が所定回数連続して下降した場合、前記制御電流値を前記設定値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】
前記調整手段は、前記ピーク値が所定期間内に、前記所定回数連続して上昇又は下降することがない場合には、前記所定期間経過時に、前記制御電流値を前記設定値とすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記調整手段は、前記制御電流検出手段により検出された制御電流値と前記設定値との差が所定値以下の場合に、前記設定値の変更動作を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記調整手段により調整される前記交流電圧印加手段の出力値の変化量は、所定範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記調整手段は、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に交流電圧が印加されてから所定時間経過後に変更動作を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
像担持体に当接配置された帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段により交流電圧が印加された前記帯電部材に流れる交流電流値を検出する電流検出手段と、
前記交流電圧印加手段の出力部に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに流れる交流電流の平均値を検出する平均電流検出手段と、
前記平均電流検出手段により検出された交流電流の平均値から交流電圧のピーク値を検出する交流ピーク電圧検出手段と、
前記コンデンサに流れる交流電流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、
前記ピーク電流検出手段により検出された交流電流のピーク値から交流電圧の微分値を算出する交流微分電圧検出手段と、
前記電流検出手段，前記交流ピーク電圧検出手段，及び前記交流微分電圧検出手段による検出結果に基づいて、制御電流値を検出する制御電流検出手段と、
前記制御電流検出手段により検出される制御電流値が設定値になるように前記交流電圧印加手段の出力を調整する調整手段と、
を備えた画像形成装置の帯電バイアス制御方法であって、
前記交流ピーク電圧検出手段により検出された交流電圧のピーク値のうち連続する２つ以上のデータに基づいて、前記設定値を変更することを特徴とする帯電バイアス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び帯電バイアス制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するレーザビームプリンタや複写機などの画像形成装置は、一様に帯電させた電子写真感光体（以下、感光ドラムという）に、画像情報に対応した光（レーザ光など）を照射することで静電潜像を形成する。この静電潜像に現像手段により記録材料である現像剤（トナー）を供給して現像剤像（トナー像）として顕像化し、更に感光ドラムから紙に代表される記録材へ像を転写することで、記録材上に画像を形成し、出力している。
【０００３】
感光ドラムを一様に帯電させる帯電手段としては、ローラ型、ブラシ型などの帯電部材を感光ドラム表面に接触させ、該接触帯電部材に電圧を印加して表面の帯電を行う接触帯電方式が近年多く採用されている。特にローラを用いる接触帯電方式は長期にわたって安定した帯電を行える点で優れている。
【０００４】
接触帯電部材としての帯電ローラに対しては、帯電バイアス印加手段から帯電バイアス電圧が印加される。該帯電バイアス電圧は直流電圧のみでも良いが、特許文献１に示されるような、所望のドラム上暗電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃに、直流電圧印加時放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）をもつ交流電圧を重畳したバイアス電圧が用いられる場合が多い。この帯電方法は、感光ドラム上を均一帯電するのに優れており、直流電圧に対して交流電圧を重畳印加することによって感光ドラム上の局所的な電位ムラが解消され、感光ドラム表面の帯電電位Ｖｄは、直流印加電圧値Ｖｄｃに均一に収束する。
【０００５】
印加する交流電圧は低すぎると所望の帯電が十分に行われず帯電不良が発生し、高すぎると感光ドラムの削れを促進するなどの理由から、必要かつ最小の交流電圧を印加できるようにすることが好ましい。この要求に応える方式としては、特許文献２に示されるような交流成分の定電流制御方式や、特許文献３に示されるような放電電流制御方式を採用すれば良い。特に、特許文献３に示された擬似的に求まる放電電流を一定に制御する方式は必要かつ最小の電圧を印加できる構成として優れた構成である。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】特公平０６−０９３１５０号公報
【特許文献３】特開２００４−１５７５０１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３に示された帯電バイアス制御は、接触帯電部材と感光ドラムにかかる交流ピーク間電圧と同じく微分電圧をそれぞれ検出することで、交流ピーク間電圧と交流電流の比例関係からずれる電流を示す放電電流を疑似的に求め、その値が一定の狙い値になるように電流値を制御するものである。この方式では、特別な検知シーケンス等は必要なく逐次制御が可能であるにもかかわらず、簡単な回路で構成できるので、性能的にもコスト的にも優れた方式である。
【０００７】
しかしながら、本発明者が上記放電電流制御方式を検討したところ、この方式は帯電部材のインピーダンス変動の影響を大きく受けるため、ごくまれにではあるがインピーダンス変動が大きい場合に疑似的な放電電流が不安定になる場合があることが判った。よって
、精度の面で改善の余地があった。
【０００８】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、より安定した放電電流制御を実現することを目的とする。さらには、インピーダンス変動をより確実に検知することを目的とする。さらには、インピーダンス変動の誤検知を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体に当接配置された帯電部材に電圧を印加することで帯電動作を行う画像形成装置において、
前記帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段により交流電圧が印加された前記帯電部材に流れる交流電流値を検出する電流検出手段と、
前記交流電圧印加手段の出力部に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに流れる交流電流の平均値を検出する平均電流検出手段と、
前記平均電流検出手段により検出された交流電流の平均値から交流電圧のピーク値を検出する交流ピーク電圧検出手段と、
前記コンデンサに流れる交流電流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、
前記ピーク電流検出手段により検出された交流電流のピーク値から交流電圧の微分値を算出する交流微分電圧検出手段と、
前記電流検出手段，前記交流ピーク電圧検出手段，及び前記交流微分電圧検出手段による検出結果に基づいて、制御電流値を検出する制御電流検出手段と、
前記制御電流検出手段により検出される制御電流値が設定値になるように前記交流電圧印加手段の出力を調整する調整手段と、を備え、
前記調整手段は、前記交流ピーク電圧検出手段により検出された交流電圧のピーク値のうち連続する２つ以上のデータに基づいて、前記設定値を変更する
ことを特徴とする。
【００１０】
また、像担持体に当接配置された帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧印加手段により交流電圧が印加された前記帯電部材に流れる交流電流値を検出する電流検出手段と、
前記交流電圧印加手段の出力部に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに流れる交流電流の平均値を検出する平均電流検出手段と、
前記平均電流検出手段により検出された交流電流の平均値から交流電圧のピーク値を検出する交流ピーク電圧検出手段と、
前記コンデンサに流れる交流電流のピーク値を検出するピーク電流検出手段と、
前記ピーク電流検出手段により検出された交流電流のピーク値から交流電圧の微分値を算出する交流微分電圧検出手段と、
前記電流検出手段，前記交流ピーク電圧検出手段，及び前記交流微分電圧検出手段による検出結果に基づいて、制御電流値を検出する制御電流検出手段と、
前記制御電流検出手段により検出される制御電流値が設定値になるように前記交流電圧印加手段の出力を調整する調整手段と、
を備えた画像形成装置の帯電バイアス制御方法であって、
前記交流ピーク電圧検出手段により検出された交流電圧のピーク値のうち連続する２つ以上のデータに基づいて、前記設定値を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より安定した放電電流制御を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
本実施の形態では、帯電バイアスを印加した際に、流れる電流とピーク電圧、微分電圧を検知し、その検知結果から得られる制御電流を所定値に保つような画像形成装置であって、連続する少なくとも２つ以上のピーク電圧の測定結果から、制御電流の所定値を変更するものである。
【実施例１】
【００１４】
（画像形成装置動作概要）
図２は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１の概略断面図を示したものである。なお、本実施例では、画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用し、プロセスカートリッジを着脱可能としたプリンタについて説明する。
【００１５】
１０は像担持体としての、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）である。感光ドラム１０は、支持体となるアルミニウムの基体に、ＯＰＣ、アモルファスシリコンなどの感光材料を形成することで構成されており、不図示の駆動用モータによって矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００１６】
感光ドラム１０はその回転過程において、帯電装置によって負の所定電位になるように一様な帯電処理を受ける。本実施例では、帯電手段を構成する帯電部材としての帯電ローラ１１に、交流電圧印加手段として不図示の高圧電源からバイアスを印加した上で感光ドラム１０に接触させて帯電動作を行う接触帯電装置を用いた。帯電動作により、感光ドラム１０の表面は所定の一定電位Ｖｄに収束する。
【００１７】
次いで、露光装置１２による像露光を受ける。
【００１８】
露光装置１２は、均一帯電された感光ドラム１０に静電潜像を形成するものであり、本実施例では、半導体レーザスキャナを用いている。露光装置１２は、画像形成装置内のホスト装置（不図示）から送られてくる画像信号に対応して変調されたレーザ光１８を出力して、感光ドラム１０の均一帯電面を走査露光（像露光）する。感光ドラム表面は露光箇所の電位の絶対値が帯電電位の絶対値に比べて低くなることによって、画像情報に応じた静電潜像が順次形成される。
【００１９】
さらに、その静電潜像は現像装置１３により現像され、感光ドラム１０上においてトナー像として顕像化される。
【００２０】
現像装置１３は、現像を行う現像領域部と現像剤を収容する現像剤容器からなり、感光ドラム１０上の静電潜像を現像剤としてのトナー１３ａで現像することによって、静電潜像を可視化（反転現像）するものであり、本実施例では、ジャンピング現像方式を用いている。そして、不図示の現像バイアス電源から現像スリーブ１３ｃに対して交流と直流を重畳した現像バイアス電圧を印加することによって、現像剤層厚規制部材１３ｂと現像スリーブ１３ｃの接触箇所で摩擦帯電により負極性に帯電された磁性一成分現像剤からなるトナー１３ａを感光ドラム表面の静電潜像に反転現像する。
【００２１】
その感光ドラム面のトナー像が不図示の給送部から給送された紙等の記録媒体（以下、転写材という）１４に対して転写装置にて転写される。本実施例では、転写ローラ１５を用いた接触転写装置を採用している。転写ローラ１５は感光ドラム１０に対して感光ドラ
ム中心方向に不図示の押圧バネなどの付勢手段によって押圧されている。転写材１４が搬送されて転写工程が開始されると、不図示の転写バイアス電源から転写ローラ１５に対して正極性の転写バイアス電圧が印加され、負極性に帯電している感光ドラム１０上のトナーは転写材１４上に転写される。
【００２２】
トナー像の転写を受けた転写材１４は感光ドラム面から分離されて定着装置１６へ導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成装置本体外へ排出される。定着装置１６は、転写材１４に転写されたトナー像を転写材上に出力画像に定着するものである。
【００２３】
転写材分離後の感光ドラム面はクリーニング装置１７により転写残トナーを掻き取られて清掃され、次の画像形成動作に画像不良が発生しないようにしている。本実施例のクリーニング装置１７は、ウレタンゴムを板金に支持する構成としたクリーニングブレードを用いている。クリーニングブレードは、転写工程時に感光ドラム１０から転写材１４に転写しきれなかった転写残トナーを感光ドラム上から回収するものであり、一定の圧力で感光ドラム１０に当接し転写残トナーを回収することによって感光ドラム表面を清掃する。クリーニング工程終了後、感光ドラム表面は再び帯電工程に入る。
【００２４】
画像形成装置は、上記の手段を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して画像形成を行う。
【００２５】
本実施例の画像形成装置においては、感光ドラム１０と、帯電ローラ１１と、現像装置１３と、クリーニング装置１７の４つのプロセス機器を一体化させたプロセスカートリッジを有している。プロセスカートリッジは、画像形成装置本体１に対して着脱交換自在に設けられている。
【００２６】
ここで、本実施例の接触帯電装置は、帯電バイアス制御方法としてピーク電圧と微分電圧を検知し、それらの検知電圧と印加した電流値を用いて計算される制御電流を所定の一定値になるようにする制御を用いている。
【００２７】
次に、帯電制御の概要について説明する。
【００２８】
（帯電制御の概要）
本実施例の帯電バイアス出力回路のブロック図を図３に示した。
【００２９】
概略は定電流制御の回路に、交流バイアスのピーク電圧を検出する「ピーク電圧検出回路」と、交流バイアスの微分波形のピーク値を検出する「微分電圧検出回路」を付加し、それぞれの検出回路の検知信号をＣＰＵに入力し、その結果を基に帯電電流値制御信号を出力する構成となっている。ここで、ＣＰＵは、本発明に係る調整手段を構成している。
【００３０】
定電流制御では、電流検出回路と帯電電流値制御信号を比較して常に一定電流となるようにしている。これに対し、この帯電制御ではピーク電圧と微分電圧を用いて計算される電流が一定になるように制御するのが特徴である。図の点線で囲まれた部分は定電流制御にほとんど共通であるためここでの説明は省略し、「ピーク電圧検出回路」及び、「微分電圧検出回路」についてさらに説明を行う。ここで、「ピーク電圧検出回路」は本発明に係る平均電流検出手段及び交流ピーク電圧検出手段を構成しており、「微分電圧検出回路」は本発明に係るピーク電流検出手段及び交流微分電圧検出手段を構成している。
【００３１】
図４は、本実施例の帯電バイアス回路のうち、ピーク電圧検出回路、及び微分電圧検出回路を詳しく記した回路図である。図５は、ピーク電圧波形に歪みが発生していない時の、ピーク電圧波形と微分電圧波形の概略を記した図である。図６は、ピーク電圧波形に歪
みが発生している時の、ピーク電圧波形と微分電圧波形の概略を記した図である。
【００３２】
（ピーク電圧検出回路）
ピーク電圧検出回路の構成について図４を用いて示す。
【００３３】
図４のうち、実線で囲まれた部分がピーク電圧検出回路に相当する。帯電高圧出力端子と同電位のラインに接続されたコンデンサに流れる電流を検出することで行っている。ピーク電圧検出回路にはダイオードで分流された矢印Ａ１方向の半波電流が流れることになる。半波電流の平均値Ｉｃ（ａｖ）は以下の式１で表すことができる。
Ｉｃ（ａｖ）＝２×Ｖｐ×ｆ×Ｃ２０１  ・・・（式１）
【００３４】
ここで、Ｃ２０１はコンデンサ２０１の静電容量、ｆは帯電交流出力の周波数、Ｖｐは帯電交流出力のピーク電圧値である。Ｉｃ（ａｖ）は、式１からも明らかなようにＶｐに応じたレベルの電流になることが判る。すると、この半波電流はオペアンプ２５１、抵抗２１１、抵抗２１２、コンデンサ２０２で構成される積分回路へ入力される。このとき、コンデンサ２０２の容量を十分に大きくしておくことで半波電流はコンデンサ２０２及び抵抗２１１で整流され、コンデンサの両端に電圧Ｖが発生することになる。
【００３５】
このとき、抵抗２１１の抵抗値をＲ２１１とすると、電圧Ｖは、
Ｖ＝Ｉｃ（ａｖ）×Ｒ２１１  ・・・（式２）
で表すことができる。
【００３６】
この電圧Ｖはオペアンプによって、ＣＰＵの入力端子にピーク電圧検出信号：ＰＲＩＡＣＶＰとして入力される。すなわち、
ＰＲＩＡＣＶＰ＝Ｃ２０１×ｆ×Ｒ２１１×２×Ｖｐ  ・・・（式３）
となる。
【００３７】
（微分電圧検出回路）
微分電圧検出回路の構成について図４を用いて示す。
【００３８】
図４のうち破線で囲まれた部分が微分電圧検出回路に対応する。帯電交流波形を正弦波とした場合、ピーク電圧に歪みが発生していない場合（ピーク電圧：Ｖｐ１）には、図５のように微分波形も正弦波であり、そのピーク電圧Ｖｄ１はＶｐ１に一致する。
【００３９】
一方、歪みが発生している場合、図６に示すように歪みが発生していない位相の部分は正弦波であり、歪みが発生しているピーク付近の領域では正弦波から歪んだ波形となり、ピーク電圧は歪みが発生していない時のピーク電圧（Ｖｐ２’）より低い値（ピーク電圧：Ｖｐ２、Ｖｐ２＝Ｖｐ２’−ΔＶｐ）となる。一方、微分電圧検出回路では、図のように歪み量を加算したピーク電圧（Ｖｄ２、Ｖｄ２＝Ｖｐ２’＝Ｖｐ２＋ΔＶｐ）を検出することになる。
【００４０】
帯電出力電圧はコンデンサ２０１と抵抗２１４で分圧され低い電圧レベルに変換される。また、先に示したようにダイオード２２３により、半波の交流波形がオペアンプ２５２の正入力に印加される。コンデンサ２０１のインピーダンスを抵抗２１４に比べ十分大きくすることで、帯電交流電圧の微分波形が分圧された半波の交流波形が発生する。
【００４１】
微分された波形は更に、オペアンプ２５２、オペアンプ２５３、ダイオード２２４、ダイオード２２５、コンデンサ２０３、抵抗２１５、抵抗２１６、抵抗２１７で構成されたピーク電圧検出回路によって、オペアンプの負極入力端子に発生した交流波形のピーク値に応じた直流電圧に変換され、微分電圧検出信号：ＰＲＩＡＣＶＤとして、ＣＰＵに入力
される。微分電圧検出信号：ＰＲＩＡＣＶＤのレベルは下記式４で表せる。
ＰＲＩＡＣＶＤ＝Ｃ２０１×ｆ×Ｒ２１４×π×２×Ｖｄ  ・・・（式４）
【００４２】
ここで、Ｃ２０１はコンデンサ２０１の静電容量、ｆは帯電交流出力の周波数、Ｒ２１４は抵抗２１４の抵抗値、Ｖｄは帯電交流出力の微分値のピーク電圧、πは円周率である。
【００４３】
式３及び式４から判るように、ＰＲＩＡＣＶＰ及びＰＲＩＡＣＶＤはコンデンサＣ２０１に対し比例関係にある。つまり、コンデンサ２０１の静電容量が環境条件などで変動したとしても両検出信号間の相対値を一定にできる。
【００４４】
（電流検出方法）
次に、本実施例での制御電流の検出方法について説明する。
【００４５】
図７は感光体に当接した帯電ローラに帯電交流電圧を印加した際に、帯電交流電圧及びその微分電圧と、交流電圧を印加した際に流れる交流電流の関係をプロットしたものである。なお、横軸は交流Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｐｅａｋ電圧（以下、交流ピーク電圧と記す場合もある）、縦軸は交流電流の実効値（以下、単に交流電流と記す場合もある）である。以後の同様のグラフについても特に断りのない限り同様の形態を採る。
【００４６】
図７中、帯電交流電圧が放電開始電圧：Ｖｔｈ以下の領域（非放電発生領域）では、帯電交流電圧の上昇に伴って帯電交流電圧のレベルに比例して帯電交流電流が直線的に上昇する。この領域では、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。
【００４７】
更に帯電交流電圧が上昇し、放電開始電圧：Ｖｔｈを超える領域（放電発生領域）に達すると、帯電ローラと感光ドラム間で放電が起こり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流：Ｉｃが流れる。非放電発生領域では帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値は一致する特性となるが、放電開始領域では、帯電交流電圧ピーク値、帯電交流電圧微分ピーク値の２つの特性に差が生じる。
【００４８】
この点について以下に詳しく説明する。図５は、帯電交流電圧が放電開始電圧Ｖｔｈよりも小さいＶｐ１の場合を示している。
【００４９】
Ｖｐ１＜Ｖｔｈであるので、帯電交流電圧波形には歪みが生じておらず、帯電交流微分電圧Ｖｄ１はＶｐ１に一致する。一方、図６は、帯電交流電圧がＶｔｈよりも大きいＶｐ２の場合を示している。このとき、交流波形のピーク付近で波形の歪みが発生している。この歪みは、放電発生により図３中のトランスの出力に歪みが生じるために起こる。帯電交流電圧がＶｔｈを超えると、交流電圧のピーク付近で放電が発生し放電電流が流れるが、トランスに放電電流が流れると、トランスのリーケイジインダクタンスの作用によりトランスの出力端子間に電圧降下が生じ、歪みが生じるのである。
【００５０】
実際の放電電流は、図７中のＩｓで示される。放電電流Ｉｓは、交流ピーク電圧をＶｐ、交流電流をＩｃ、非放電領域でのインピーダンスの逆数をαとすると、
Ｉｓ＝Ｉｃ−α×Ｖｐ  ・・・（式５）
で表されることになる。
【００５１】
一方、図７において、図中のＪＫＬで囲まれる領域とＬＭＮで囲まれる領域が相似形であることから、以下の式６が成り立つ。ただし、交流電流がＩｃのときの帯電交流電圧をＶｐ、微分交流電圧をＶｄとする。
Ｉｓ：（Ｖｄ−Ｖｐ）＝Ｉｃ：Ｖｄ  ・・・（式６）
【００５２】
これを変形することで、放電電流Ｉｓは、
Ｉｓ＝Ｉｃ×（Ｖｄ−Ｖｐ）／Ｖｄ  ・・・（式７）
と表すことができる。
【００５３】
故に、交流電流Ｉｃと、交流ピーク電圧Ｖｐと、微分交流電圧Ｖｄとを求めることで、放電電流Ｉｓを求めることができる。交流ピーク電圧Ｖｐはピーク電圧検出回路で、微分電圧Ｖｄは微分電圧検出回路で求めることができ、交流電流Ｉｃは、電流検出手段として図３に示す電流検出回路にて求めることができる。このようにして、本実施例の画像形成装置の制御電流検出手段では、これらの値から実効的に放電電流を検出し、これを制御電流としている。
【００５４】
（帯電制御方法）
次に、検出した制御電流を用いて行う帯電制御方法について述べる。簡単には、図８に示すフローチャートで示される。図８は、ピーク電圧と微分電圧を検知して制御電流を一定にする帯電バイアス制御を行う際のフローチャートを示したものである。
【００５５】
まず、制御電流値のターゲットＩｓ０が定まっている状態で、定電流値Ｉｃ（ｎ）で電流を印加する（Ｓ−０１）。
【００５６】
ピーク電圧検知回路から検出値ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）を得る（Ｓ−０２）。
【００５７】
微分電圧検知回路から検出値ＰＲＩＡＣＶＤ（ｎ）を得る（Ｓ−０３）。
【００５８】
これらの値より、検出電流値Ｉｓ（ｎ）を得る（Ｓ−０４）。
【００５９】
得られたＩｓ（ｎ）を、所定の狙い値（設定値）Ｉｓ０と比較する（Ｓ−０５）。
【００６０】
Ｉｓ（ｎ）がＩｓ０より大きければ、Ｉｓ（ｎ）とＩｓ０の差（Ｉｓ（ｎ）−Ｉｓ０）を一定値Ｋと比較する（Ｓ−０６）。
【００６１】
ここで、Ｉｓ（ｎ）とＩｓ０の差が一定値Ｋよりも小さい場合、次の印加電流値Ｉｃ（ｎ＋１）を、Ｉｃ（ｎ＋１）＝Ｉｃ（ｎ）−Ａで定める（Ｓ−０７）。
【００６２】
逆に大きい場合には、Ｉｃ（ｎ）−Ｂ＝Ｉｃ（ｎ＋１）を次の印加電流値として定める（Ｓ−０８）。
【００６３】
一方、Ｉｓ（ｎ）がＩｓ０より小さければ、Ｉｓ０とＩｓ（ｎ）の差（Ｉｓ０−Ｉｓ（ｎ））を一定値Ｋと比較する（Ｓ−０９）。
【００６４】
ここで、Ｉｓ０とＩｓ（ｎ）の差が一定値Ｋよりも小さかったら、次の印加電流値Ｉｃ（ｎ＋１）を、Ｉｃ（ｎ＋１）＝Ｉｃ（ｎ）＋Ａで定める（Ｓ−１０）。
【００６５】
逆に大きければ、Ｉｃ（ｎ）＋Ｂ＝Ｉｃ（ｎ＋１）を次の印加電流値として定める（Ｓ−１１）。
【００６６】
そして、ｎ＋１＝ｎとしてｎを更新して次のステップに進む（Ｓ−１２）。
【００６７】
以上の手順が繰り返されることにより、検出電流値Ｉｓ（ｎ）が所定の狙い値Ｉｓ０に
近くなるように制御される。なお、検出電流値と狙い値の差が一定の値Ｋより大きい場合の電流値の変化幅Ｂは、一定の値Ｋ以下の場合の電流値の変化幅Ａよりも大きく設定している。これにより、より早く狙い値近傍に収束するようにしつつ、検出電流値を安定に保つことができるようにしている。
【００６８】
（本実施例の帯電制御方法）
次に、本実施例で行う帯電バイアス制御方法について述べる。図１は、本実施例の画像形成装置において、帯電バイアス制御を行う際のフローチャートを示したものである。
【００６９】
本実施例の特徴は、ピーク検知電圧の変化量に応じて、制御電流値を変化させることを特徴としている。制御電流値を変化させない場合の形態は先に述べた通りであるので、図８との違いを中心に図１を用いて述べる。なお、図８と同様の構成部分は同じ符号を記した。なお、所定の制御電流値の値（設定値）をＩｓ０、現在の制御電流値の値をＩｓ（０）、制御電流値の補正幅をＩｓｄと記している。
【００７０】
制御電流値Ｉａｃ（ｎ）が｜Ｉａｃ（ｎ）−Ｉａｃ（ｎ−１）｜＝Ｂ（＞Ａ）を満たすなら、（Ｓ−０１）から同じステップを辿ることになり、図８と特に変わることはない。ここでの説明は省略する。
【００７１】
制御電流値Ｉａｃ（ｎ）が｜Ｉａｃ（ｎ）−Ｉａｃ（ｎ−１）｜＝Ａ（＜Ｂ）を満たす場合、制御電流値Ｉｓ（０）及び、印加電流値Ｉｃ（ｎ）に加えて、前回のＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）の値を保持している（Ｓ−１０１）。
【００７２】
ピーク電圧検知回路から検出値ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）を得る（Ｓ−１０２）。
【００７３】
微分電圧検知回路から検出値ＰＲＩＡＣＶＤ（ｎ）を得る（Ｓ−１０３）。
【００７４】
これらの値より、検出電流値Ｉｓ（ｎ）を得る（Ｓ−１０４）。
【００７５】
ピーク電圧ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）と前回のピーク電圧ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）の差を確認する（Ｓ−１０５）（Ｓ−１０８）。
【００７６】
ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）−ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）＞Ｃ（所定値Ｃ＞０、定数）を満たすなら、制御電流値Ｉｓ（０）が正規の値Ｉｓ０に補正値Ｉｓｄが加えられた値かを確認する（Ｓ−１０６）。
【００７７】
Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０＋Ｉｓｄでないなら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０＋Ｉｓｄとする（Ｓ−１０７）。
【００７８】
一方、ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）−ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）＞Ｃを満たすなら、制御電流値Ｉｓ（０）が正規の値Ｉｓ０に補正値Ｉｓｄが加えられた値かを確認する（Ｓ−１０９）。
【００７９】
Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０＋Ｉｓｄであるなら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０に戻し、カウンタＴをリセットする（Ｓ−１１０）。
【００８０】
ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）−ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）＞Ｃを満たさないなら、カウンタＴを積算更新する（Ｓ−１１１）。
【００８１】
さらに、カウンタＴが一定値Ｔ１に達しているかを確認する（Ｓ−１１２）。
【００８２】
Ｔ＝Ｔ１となっているなら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０とする（Ｓ−１１３）。
【００８３】
以下は図８と同じフローチャートを辿る。なお、Ｓ−０８，１１において、電流値を大きく変化させた場合はＴをリセットする（Ｓ−１３）。
【００８４】
以下、本実施例の効果を説明する。
【００８５】
図９〜１１は、それぞれ交流電流値Ｉａｃ、ピーク検知電圧Ｖｐ、微分検知電圧Ｖｄ、及び制御電流値Ｉｓの推移を示したものである。
【００８６】
一般的には、帯電バイアス印加後しばらくすると図９のような状態になり、交流電流値Ｉｃｎの微調整だけで制御電流値の推移が安定することがわかる。
【００８７】
ところが、本発明者の検討により、図１０のような推移をする場合があることが判明した。
【００８８】
調べてみると、帯電部材たる帯電ローラの周方向の抵抗が一部分アップしていることが判った。図１０のポイントＡ２では、制御電流値Ｉｓ２がターゲットよりも大きい値であるため、次に印加する電流値Ｉｃ３はより小さい値の電流値を印加する。
【００８９】
しかし、インピーダンスが大きく上がっていると、次に印加する電流Ｉｃ３によって検知されるピーク電圧Ｖｐ３及び微分電圧Ｖｄ３が電流値を下げたにもかかわらず大きくなってしまっている。こうなると、計算される制御電流値が大きくなってしまい、ターゲットに対して大きくずれることになる。すると、大きくずれた値を補正しようとして次の印加電流値Ｉｃ４を大きく下げることになる。すると、図１０の場合、次の電流値Ｉｃ４印加で適正値近傍に制御できるが、更に次のステップに進んだところで、Ｉｃ４からＩｃ５への電流値の変化が小さいにもかかわらず、インピーダンスが大きく下がると検知されるピーク電圧Ｖｐ５及び微分電圧Ｖｄ５が大きく低下し、得られる制御電流Ｉｓ５が小さくなってしまい、場合によっては帯電不良が発生する可能性がある。
【００９０】
このような現象は本発明者の検討では、ジャム等で感光ドラム上にトナー像が残ったままの状態から復帰した際に、帯電ローラ表面の一部分だけが局所的に汚れたような場合に見られた。つまり、トナーの汚れ等によって、局所的にインピーダンスが高くなっていた場合に起こる可能性があることが判った。
【００９１】
本実施例を適用した場合を図１１に示した。
【００９２】
こうした現象の影響を低減するために、本実施例では、ピーク電圧が大きく上昇した図１１のポイントＢ３で一時的に制御電流のターゲット値をＩｓ０から、Ｉｓ０＋Ｉｓｄに大きくしている。
【００９３】
すると、図１１に示すように、電流値の変化を小さくできる（帯電バイアスの出力値の変化量は、所定範囲内にある）ので、図１１のポイントＢ５で再び抵抗が大きく下がっても図１０の場合に比べて制御電流値をより帯電不良が起こりにくい方向に維持できる。なお、図１１のポイントＢ５でピーク電圧が大きく下がったところで、制御電流値を元の値に戻すことで、感光ドラムの寿命や表面へのダメージを最低限に抑えつつより帯電不良を起こしにくい構成としている。
【００９４】
一方、ピーク電圧が大きく下がらなかった場合は、制御電流値のターゲットを上げたま
まで変更できないことになるが、図１のフローチャートで判るように、一定周期Ｔ１（所定期間）以上ピーク電圧の変化が一定値以下であった場合には制御電流値を元に戻すようにする。例えば、Ｔ１を帯電ローラ１回転する時間と定めればよい。この場合、インピーダンスが全体的に上がり、急激な変化が起こりにくいと判断（検知）できるので、制御電流値を下げても特に問題はないことになり、これも寿命や表面へのダメージを抑制しつつ、より帯電不良が発生しにくい方向にできることがわかる。
【００９５】
なお、電流値が大きく変化している場合、これに伴いピーク電圧も大きく変化することから、本実施例の制御は、このような場合を避けて行うのが好ましい。この場合、検出された制御電流値と設定値との差が所定値以下の場合に、設定値の変更動作を行うようにするとよい。
【００９６】
また、帯電バイアス印加開始直後についても、早急に所定の制御電流値に近づける必要があることから、本実施例の制御は、帯電バイアス印加開始後、所定の時間が経過してから行うのが好ましい。
【００９７】
本実施例では、ピーク電圧を用いて判断する場合について説明したが、微分電圧を用いた場合でも検知は可能である。しかし、ピークが小さくても周波数が高いようなノイズ成分が重畳された場合には、微分電圧に重畳されるノイズ成分が大きくなるので、この場合も計算される制御電流値が大きくなることを考えると、ノイズの影響を受けにくいピーク電圧の変化に着目する方がより好ましい。
【００９８】
また、ピーク電圧の変化を見る周期は感光ドラム一周期としても良い。また、電流印加から電圧検知までを１サイクルとしてその回数で規定しても良い。さらに、ピーク電圧の変化量に応じて制御電流値のシフト量Ｉｓｄを変化させても良い。
【００９９】
以上の構成とすることで、インピーダンス変動をより確実に検知することができ、インピーダンス変動の誤検知を抑制することができるので、インピーダンス変動が大きい場合に疑似的な放電電流が不安定になることを抑制することができ、より安定した放電電流制御を実現することができる。
【０１００】
したがって、感光ドラムの寿命や表面に対する影響を抑制しつつより帯電不良が起こりにくくすることが可能になった。
【実施例２】
【０１０１】
上述した実施例１では、直前と現在のピーク電圧の測定結果のみを比較していたが、本発明の実施例２では、３つ以上のピーク電圧の測定データから、制御電流値を変更するか否かを判断する構成としているのが特徴である。本実施例では、連続する５つのピーク電圧のデータが常に前回のデータに比べて上昇、または常に前回のデータに比べて下降した場合について、制御電流値を変化させる構成としている。
【０１０２】
以下、図１２を用いて本実施例の動作について説明する。図１２は、本実施例の画像形成装置において、帯電バイアス制御を行う際のフローチャートを示したものである。なお、実施例１で説明した図１に重複する部分については、同じ符号を付し、更に構成が同じ部分に関しては一部省略した。
【０１０３】
印加電流値を大きく増減させた場合は、図１の（Ｓ−０１）と全く同じ動作を辿るので、ここでの説明は省略する。
【０１０４】
印加電流値を小さく増減させた場合、制御電流設定値Ｉｓ（０）、前回のピーク電圧Ｐ
ＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）が保持され、積算更新値であるＲ、Ｓ、Ｔがそれぞれ保持されている。この状態で印加電流値Ｉｃ＝Ｉｃ（ｎ）なる電流を印加する（Ｓ−５１）。
【０１０５】
ピーク電圧検出回路により、検知電圧ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）を得る（Ｓ−５２）。
【０１０６】
微分電圧検知回路により、検知電圧ＰＲＩＡＣＶＤ（ｎ）を得る（Ｓ−５３）。
【０１０７】
これらの検知結果及び印加電流値Ｉｃ（ｎ）より、制御電流値Ｉｓ（ｎ）を得る（Ｓ−５４）。
【０１０８】
今回のピーク電圧検出値ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）と前回の検出値ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）とを比較する（Ｓ−５５）。
【０１０９】
ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）＞ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）を満たすなら、Ｒに１を加えて更新する。また、Ｔも一定値ΔＴを加算する。なお、Ｓ＝０とする（Ｓ−５６）。
【０１１０】
Ｒの値を判定する（Ｓ−５７）。
【０１１１】
Ｒ＝５なら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０かどうか判定する（Ｓ−５８）。
【０１１２】
Ｒ＝５、かつＩｓ（０）＝Ｉｓ０なら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０＋Ｉｓｄとする（Ｓ−５９）。
【０１１３】
ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ）＞ＰＲＩＡＣＶＰ（ｎ−１）を満たさないなら、Ｓに１を加えて更新する。また、Ｔも一定値ΔＴを加算する（Ｓ−６０）。なお、Ｒ＝０とする。
【０１１４】
Ｓの値を判定する（Ｓ−６１）。
【０１１５】
Ｓ＝５なら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０かどうか判定する（Ｓ−６２）。
【０１１６】
Ｓ＝５、かつＩｓ（０）＝Ｉｓ０でないなら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０とする（Ｓ−６３）。
【０１１７】
Ｔ＝Ｔ１であるかどうか判定する（Ｓ−１２’）。
【０１１８】
Ｔ＝Ｔ１、かつＩｓ（０）＝Ｉｓ０でないなら、Ｉｓ（０）＝Ｉｓ０とする（Ｓ−１３’）。
【０１１９】
以下は図１と同じ動作を辿ることになる。
【０１２０】
ここで、Ｒはピーク電圧が前回の値に比べて増加した場合に加算される値であり、Ｒが加算された場合、常にＳ＝０である。逆に、Ｓはピーク電圧が前回の値に比べて減少した場合に加算される値であり、Ｓが加算された場合、常にＲ＝０である。なお、Ｔは、制御電流値が変更されない限りリセットされることはない。
【０１２１】
本実施例の効果を、図１３，図１４を用い、それぞれを比較することで説明する。
【０１２２】
図１３は、本実施例の制御を行わない場合、制御電流値が不安定になる様子を示したものである。
【０１２３】
図１３において、ポイントａ１からポイントａ７まで連続してピーク電圧が上昇を続け、さらにポイントａ４からは電流値を減らしてもピーク電圧が上昇を続けた場合、制御のターゲット値からのズレがより大きくなる。すると、ポイントａ７でターゲットの微調範囲から外れるほど大きな制御電流値になる。すると、電流値を大きく下げて制御電流値を下げるようにするので、ポイントａ８で所望の制御電流値に近づく。しかし、ポイントａ１２からポイントａ１８まで連続してピーク電圧がダウンし、さらにポイントａ１４からは電流値を増やしてもピーク電圧が下降を続けた場合、今度は逆にポイントａ１８で微調範囲から外れるほど小さな制御電流値となる場合が起こり得、帯電不良となる可能性がある。
【０１２４】
本実施例ではこれを回避するために、電流値を微調する範囲でピーク電圧が一定回数以上上昇した場合に、制御電流の設定値を大きくしている。ここに示した例では５回とした。
【０１２５】
図１４は、本実施例の制御を行う場合に、制御電流が安定化する様子を示したものである。
【０１２６】
図１４において、ポイントｂ６まで５回連続してピーク電圧が上昇を続けたことを検知すると、ポイントｂ６で、制御電流の狙い値をＩｓ０からＩｓ０＋Ｉｓｄに上昇させる。これにより、制御電流の設定値を上げているので印加電流値が大きく変動することはない。
【０１２７】
次に、ポイントｂ１０からｂ１６まで連続してピーク電圧が下降したことを検知すると、ポイントｂ１６で制御電流の狙い値をＩｓ０＋ＩｓｄからＩｓ０に戻している。これにより、図１３の場合に比べて、制御電流の推移が安定し、より帯電不良が発生しにくくできることがわかる。
【０１２８】
ここでも、実施例１の場合と同様に５データ連続上昇、または下降が無い状態で、一定期間Ｔ１経過したところで、制御電流値がＩｓ０＋Ｉｓｄのままであった場合は、Ｉｓ０に下げることで、感光ドラムの寿命や表面へのダメージを抑制しつつ帯電不良が起こりにくい構成とすることができる。
【０１２９】
なお、本実施例では５データ連続上昇または下降で制御電流値を変更するものとしたが、印加電流値の更新間隔や制御電流値のばらつきを示す定数Ｋの値に応じて変更することができ、この値に限られるものではない。
【０１３０】
また、ピーク電圧のデータを区間毎に区切って平均し、その平均値同士を比較しても、本実施例と同様の効果が得られる。さらに印加電流の算出にあたって、実施例１及び本実施例では、直前のデータを元に次の印加電流を算出しているが、複数の測定データを用いて算出する場合についても同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】実施例１の画像形成装置において、帯電バイアス制御を行う際のフローチャートを示したものである。
【図２】実施例１の画像形成装置の概略を示したものである。
【図３】実施例１の帯電バイアス回路のブロック図を示したものである。
【図４】実施例１の帯電バイアス回路のうち、ピーク電圧検出回路、及び微分電圧検出回路を詳しく記した回路図である。
【図５】ピーク電圧波形に歪みが発生していない時の、ピーク電圧波形と微分電圧波形の概略を記した図である。
【図６】ピーク電圧波形に歪みが発生している時の、ピーク電圧波形と微分電圧波形の概略を記した図である。
【図７】像担持体と帯電部材に直流重畳の交流電圧を印加した時の、交流電圧−交流電流特性、ピーク電圧と微分電圧、放電電流の対応を示したものである。
【図８】ピーク電圧と微分電圧を検知して制御電流を一定にする帯電バイアス制御を行う際のフローチャートを示したものである。
【図９】制御電流値、印加交流電流値、ピーク電圧、微分電圧の推移を示したものである。
【図１０】実施例１の制御を行わない場合、制御電流値が不安定になる様子を示したものである。
【図１１】実施例１の制御を行う場合に、制御電流が安定化する様子を示したものである。
【図１２】実施例２の画像形成装置において、帯電バイアス制御を行う際のフローチャートを示したものである。
【図１３】実施例２の制御を行わない場合、制御電流値が不安定になる様子を示したものである。
【図１４】実施例２の制御を行う場合に、制御電流が安定化する様子を示したものである。
【符号の説明】
【０１３２】
１  画像形成装置
１０  潜像担持体（感光ドラム）
１１  接触帯電部材（帯電ローラ）
１２  露光装置
１３  現像装置
１３ａ  現像剤（トナー）
１３ｂ  現像剤層厚規制部材
１３ｃ  現像剤担持体（現像スリーブ）
１４  転写材
１５  転写ローラ
１６  定着装置
１７  クリーニング装置
１８  露光（レーザ光）
【図１】
2007065474.tif 000003
【図２】
2007065474.tif 000004
【図３】
2007065474.tif 000005
【図４】
2007065474.tif 000006
【図５】
2007065474.tif 000007
【図６】
2007065474.tif 000008
【図７】
2007065474.tif 000009
【図８】
2007065474.tif 000010
【図９】
2007065474.tif 000011
【図１０】
2007065474.tif 000012
【図１１】
2007065474.tif 000013
【図１２】
2007065474.tif 000014
【図１３】
2007065474.tif 000015
【図１４】
2007065474.tif 000016