(57)【要約】【課題】ノイズの影響等を受けることにより、交流電圧ピーク値と交流電圧微分ピーク値から算出される放電電流が適正な値を得られなかった場合において、それら異常値と識別し、記憶装置内の情報を元に修正を行うことにより、安定した画像形成が可能となり、また、像担持体の劣化を防ぐことが出来る。【解決手段】放電電流制御を用いて帯電を行なう際に、ノイズの影響により適正な放電電流量の算出が行なえない場合において、その中に含まれる異常値を検出、対処する手段を有し、その方法としては、算出された放電電流値を、予め記憶装置内に格納しておいた値と比較を行い、その範囲に入らない値を異常値と判別して、その時の値を無視して、前回用いた帯電電流値を採用して制御を行なう。【選択図】        図１
2007011094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、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、
交流電圧のピーク値を検出するピーク電圧検出手段と、
交流電圧の微分波形のピーク値を算出する微分ピーク電圧検出手段と、
前記交流電圧のピーク電圧、及び前記微分ピーク電圧値から擬似の放電電流値を算出する手段と、
算出された前記擬似放電電流値が所定値となるように印加交流電圧を制御する手段と、
算出された前記擬似放電電流値に関する情報を記憶する記憶領域を本体またはプロセスカートリッジに有する画像形成装置において、
算出された前記擬似放電電流値の異常値を識別し、異常値を検出した際に前回用いた印加交流電流、または本体に格納されている予め設定された交流電圧値を用いて帯電を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
算出した前記擬似放電電流値に関する情報とは、逐次、更新されている算出した前記擬似放電電流値と、その時の印加交流電流又は、印加交流電圧であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記異常値とは、算出された前記擬似放電電流値が予め決められた上下限範囲外、又は、前回の前記擬似放電電流値との変化量が一定値以上であることを特徴とする請求項１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、画像形成装置に関する。より詳しくは、像担持体の帯電を行なう画像形成装置における帯電制御方法、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置において感光体・誘電体等の被帯電体としての像担持体表面を帯電させる方法としては、細いコロナ放電ワイヤに高圧を印加して発生するコロナを像担持体表面に作用させて帯電を行う、非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。
【０００３】
近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から、ローラ型・ブレード型などの帯電部材を像担持体表面に接触させ、帯電部材に電圧を印加することにより像担持体表面を帯電させる接触帯電方式が主流となりつつある。
【０００４】
特に、ローラ型の帯電部材は長期にわたって安定した帯電を行うことが可能である。帯電部材に対する印加電圧は直流電圧のみでも良いが、振動電圧を印加し、プラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一に行なうことができる。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の放電開始しきい値電圧（帯電開始電圧）以上のピーク間電圧を有する交流電圧と、直流電圧（直流オフセットバイアス）とを重畳した振動電圧を印加することにより、被帯電体の帯電を均す効果があり均一な帯電を行なうことが知られている。振動電圧の波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でも良い。振動電圧は直流電圧を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波の電圧や、直流電圧の値を周期的に変化させて交流電圧と直流電圧との重畳電圧と同じ出力としたものも含む。
【０００５】
上記のように、帯電部材に振動電圧を印加して帯電する接触帯電方式を以下「ＡＣ帯電方式」と記す。また、直流電圧のみを印加して帯電する接触帯電方式を「ＤＣ帯電方式」と記す。ＡＣ帯電方式においては、ＤＣ帯電方式と比べ、電圧印加により帯電部材と像担持体間に生じる総放電量が増えるため、像担持体削れ等の像担持体劣化を促進するとともに、放電生成物による高温高湿環境での画像流れ等の異常画像が発生する場合があった。よって、放電を必要以上に行なうと、像担持体劣化の促進や画像流れ等の要因となる放電生成物が過剰に形成されてしまい、放電が十分に行なわれないと、帯電不良が生じてしまう。そこで、必要最小限の帯電電圧印加により、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を帯電不良の生じない最小限とする必要がある。しかし、実際には電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、像担持体の感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）では材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となるが、このＬ／Ｌ環境において帯電均一性が得られる最低の電圧値においても、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）で帯電動作を行った場合、逆に材料が吸湿し抵抗値が低下するため、帯電部材は必要以上の放電を起こすことになる。結果、放電量が増加すると、画像流れ等の画像不良の発生、トナー融着の発生、像担持体表面の劣化による像担持体削れ・短命化などの問題が起こる。
【０００６】
放電量の変化による不具合は、前述の環境変動による原因の他に、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による像担持体の静電容量変動、本体高圧装置のばらつきなどでも発生することが判っている。
【０００７】
このような放電量の変化を抑制する為に、特許文献１で考案された「放電電流制御方式」がある。この方式は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流量の算出及び適正化を行い、リアルタイムで最適に放電電流量を制御することが可能となる。
【０００８】
より具体的には、前記帯電部材に流れる交流電流量を検出する電流検出手段と、前記交流印加手段の出力部に接続されたコンデンサＡと、コンデンサＡと直列に接続された抵抗と、前記コンデンサＡ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、前記平均電流検出値から交流高圧電圧のピーク値を検出する交流高圧ピーク電圧検出手段と、前記コンデンサＡ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の結果から交流高圧電圧の微分波形のピーク値を算出する交流高圧微分ピーク電圧値検出手段を設け、前記電流検出手段、前記交流高圧ピーク電圧検出手段及び前記交流高圧微分ピーク電圧値検出手段の結果からドラムと帯電ローラ間で発生する擬似の放電電流の算出を行なう。この算出された擬似放電電流を以下、実際に帯電部材と像担持体間で発生する放電電流と仮定する。そして、この算出された放電電流が所望の値となるように交流高圧印加手段の出力を調整する。
【特許文献１】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】
【０００９】
しかしながら、前述の「放電量制御方式」では、下記のような問題があった。
【００１０】
放電電流値の算出をリアルタイムに行なう際に、交流電圧微分ピーク値は現像バイアス等によるノイズの影響を受け易く、ノイズの影響を受けた時に波形が歪んでしまい、放電電流値に誤差が生じる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ノイズの影響により放電電流値選択が適正に行なえなかった場合でも、その値を異常値と識別し、修正を行なうことにより、放電電流制御を常に良好に保ち、安定した画像形成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】
【００１２】
本発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、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、交流電圧のピーク値を検出するピーク電圧検出手段と、交流電圧の微分波形のピーク値を算出する微分ピーク電圧検出手段と、前記交流電圧のピーク電圧、及び前記微分ピーク電圧値から擬似の放電電流値を算出する手段と、算出された前記擬似放電電流値が所定値となるように印加交流電圧を制御する手段と、算出された前記擬似放電電流値に関する情報を記憶する記憶領域を本体またはプロセスカートリッジに有する画像形成装置において、算出された前記擬似放電電流値の異常値を識別し、異常値を検出した際に前回用いた交流電圧値、または本体に格納されている予め設定された交流電圧値を用いて帯電を行なうことにより上記目的を達成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回路内の電圧微分ピーク値がノイズの影響等を受けることにより、適正な放電電流を得られなくなるような場合においても、それらを異常値と識別し、記憶装置内の情報を元に修正を行うことにより、安定した画像形成が可能となり、また、像担持体の劣化を防ぐことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１５】
（１）画像形成装置の構成と動作の概略
図２は本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザプリンタである。
【００１６】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）である。本例の感光ドラム１は負帯電性の有機感光体であり、不図示の駆動用モータによって矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００１７】
感光ドラム１はその回転過程で帯電装置によって負の所定電位に一様に帯電処理を受ける。本例において帯電装置は帯電部材として帯電ローラ２を用いた接触帯電装置である。帯電ローラ２は感光ドラム１に対して従動回転する。帯電ローラ２に対しては、帯電バイアス電源（不図示）からバイアス電圧が印加される。帯電バイアス電圧には、放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧に、所望のドラム上電位に相当する直流電圧を重畳印加する方式が用いられている。この帯電方法は、直流電圧に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を解消し、感光ドラム上を直流印加電圧に等しい電位に均一帯電することを狙いとしている。
【００１８】
次いで露光装置２１による像露光を受ける。露光装置２１は、均一帯電された感光ドラム１に静電潜像を形成するものであり、本例では、半導体レーザスキャナを用いた。露光装置２１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Ｌを出力して、後述するプロセスカートリッジＣの露光窓部を介して感光ドラム１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】
次いでその静電潜像は反転現像装置５により現像されてトナー像として顕像化される。本例では、ジャンピング現像方式を用いた。この方式では、不図示の現像バイアス電源から現像スリーブ７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６と現像スリーブ７の接触箇所で摩擦帯電により負極性に帯電されたトナーを感光ドラム表面の静電潜像に適用して静電潜像を反転現像する。
【００２０】
その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体（転写材）に対して転写装置にて転写される。本例では転写ローラ２２を用いた接触転写装置である。転写ローラ２２は感光ドラム１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２２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１上のトナーは転写材上に転写される。
【００２１】
トナー像の転写を受けた転写材は感光ドラム面から分離されて定着装置２３へ導入されてトナー像の定着処理を受ける。定着装置２３は、転写材に転写されたトナー像を熱や圧力などの手段を用いて永久画像に定着するものである。
【００２２】
転写材分離後の感光ドラム面はクリーニング装置４により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置４はクリーニングブレード３を用いたものである。クリーニングブレード３は、転写工程時に感光ドラム１から転写材に転写し切れなかった転写残トナーを回収するものであり、一定の圧力で感光ドラム１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。
【００２３】
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。
【００２４】
ここで、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して装置本体に対して着脱可能とするものをいう。
【００２５】
（３）帯電高圧出力方法と適正帯電バイアスの決定
３−１）帯電高圧出力制御方法（帯電高圧電源回路）
次に図３の帯電出力回路の回路図に基づいて帯電高圧出力制御を説明する。帯電出力回路は直流高圧に交流高圧が重畳された帯電高圧を生成し、図の出力端子２９９より出力するものである。出力端子は感光ドラムに当接した帯電ローラに接続されている。ＣＰＵ２４５からクロックパルス（ＰＲＩＣＬＫ）が出力されるとオペアンプ２６５の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと後述する高圧トランス２０４に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として高圧交流電圧レベルも大きくなる。クロックパルスはフィルタ回路２３５に入力され、該フィルタ回路２３５からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。そしてこの出力はプッシュプルの高圧トランスドライブ回路２０５を介して高圧トランス２０４の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。また、高圧トランス２０４の二次側の一方は直流高圧発生回路２４７に接続されていることにより、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧バイアスが出力保護抵抗２０３を介して出力端子より出力され、帯電ローラに給電されている。
【００２６】
次に、交流高圧回路の電流検知部について説明する。前述の交流高圧発生回路の駆動によって発生した交流帯電電流は、コンデンサ２４８を通過し、矢印Ａ方向の半波はダイオード２５０、矢印Ｂ方向の半波はダイオード２４９を介して流れる。矢印Ａ方向の半波電流は積分回路によって、直流電圧に変換される。オペアンプ２６５の負極入力端子の電圧：Ｖｎは下記の様な特性となる。
【００２７】
2007011094.tif 000003
【００２８】
ここで、Ｉｍｅａｎは帯電交流電流の半波の平均値、Ｒｓは抵抗２５７の抵抗値である。
【００２９】
一方、オペアンプ２６５の正極入力端子には、ＣＰＵ２４５から出力された電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）が入力される。電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）は交流電流レベルを設定する信号であり、０Ｖから５Ｖまでの間で変化するアナログ信号である。
【００３０】
オペアンプ２６５の負極入力端子の電圧：Ｖｎが電流制御信号：ＰＲＩＣＮＴよりも小さい場合はオペアンプ２６５の出力が大きくなる。前述した様に、オペアンプ２６５の出力が大きくなると、フィルタ回路２３５に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり、高圧交流電圧は大きくなる。このような構成とすることで、高圧交流電圧のレベルは、交流電流が電流制御信号：ＰＲＩＣＮＴに応じた値となるように制御される。即ち、電流制御信号：ＰＲＩＣＮＴに応じた定電流制御が行われる。帯電交流電流の制御値は下記式の特性となる。
【００３１】
2007011094.tif 000004
【００３２】
帯電高圧駆動信号（ＰＲＩＯＮ）は帯電高圧出力の駆動、停止を切り替える信号である。信号がＨＩＧＨレベルの場合はトランジスタがＯｎ状態となり、オペアンプ２６５の正極入力が０Ｖとなることでオペアンプ２６５の出力が０Ｖとなる。これにより、帯電交流出力が停止状態となる。
【００３３】
次に、帯電出力回路の電圧検出部について説明する。本帯電出力回路においては、電圧検出回路Ａ、電圧検出回路Ｂの２つの電圧検出回路がある。
【００３４】
（Ａ）電圧検出回路Ａ（電圧ピーク検出回路）
電圧検出回路Ａは帯電交流電圧のピーク電圧値を検出する。図４は帯電交流波形と電圧検出回路Ａによって検出されるピーク電圧値との関係を示したものである。図４（Ａ−１）は帯電交流波形が正弦波の場合である。この場合はＶｐ１のレベルが電圧検出回路Ａによって検出される。一方、図４（Ａ−２）は交流波形のピーク部で歪みが発生した場合の波形である。破線は正弦波である（Ａ−１）の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが生じ、ピーク電圧がＶｐ１よりΔｈ低下している。電圧検出回路ＡではＶｐ２の値が検出される。次に、電圧検出回路Ａの動作について説明する。ピーク電圧の検出は帯電高圧出力端子２９９と同電位のラインに接続されたコンデンサ２７１に流れる電流を検出することで行なう。コンデンサ２７１には帯電交流電圧の印加によって交流電流が流れ、ダイオード２７６と２８９で分流される。
【００３５】
矢印Ｄの方向の半波電流はダイオード２７６、矢印Ｃ方向の半波電流はダイオード２８９を介して流れる。矢印Ｃ及び矢印Ｄの半波電流の平均値：Ｉｃａｐ（ａｖ）は下記式で表せる。
【００３６】
2007011094.tif 000005
【００３７】
ここで、Ｃ２７１はコンデンサＣ２７１の静電容量値、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。（式２−１）から明らかなように、半波電流の平均値：Ｉｃａｐ（ａｖ）は帯電交流電圧のピーク値に応じたレベルである。
【００３８】
矢印Ｄの方向半波電流は積分回路に入力される。半波電流は整流されてコンデンサ２８８の端子間には直流電圧が発生する。
【００３９】
コンデンサ２８８の端子間に発生する電圧：Ｖ２８８は下記式で表せる。
【００４０】
2007011094.tif 000006
【００４１】
コンデンサ２８８の端子間電圧：Ｖ２８８はオペアンプ２８１によって、ＣＰＵ２４５のアナログ入力端子２４５ｆにピーク電圧検出信号：ＰＲＩＶＳとして入力される。ピーク電圧検出信号：ＰＲＩＶＳのレベルは（式２−１）及び（式２−２）から下記式のようになる。
【００４２】
2007011094.tif 000007
【００４３】
（Ｂ）電圧検出回路Ｂ（電圧微分ピーク検出回路）
電圧検出回路Ｂは帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧値を検出する。
【００４４】
図４（Ｂ）は交流電圧波形（Ａ−２）の微分波形を示している。破線部は正弦波の形状を示す。（Ａ−２）で歪みが発生しているピーク付近の領域では、微分波形（Ｂ）も正弦波から歪んだ形状となっている。一方、（Ａ−２）で歪みが発生していない位相の領域では、微分波形（Ｂ）は正弦波の形状であり、そのピーク値は（Ａ−２）波形のピーク値と同じＶｐ１となる。即ち、電圧検出回路Ｂは、歪みが発生した帯電交流波形のピーク電圧値に対して歪み量Δｈを加算したＶｐ１の電圧を検出する。次に電圧検出回路Ｂの動作を説明する。帯電出力電圧はコンデンサ２７１と抵抗２７３によって分圧されて低い電圧レベルに変換される。コンデンサ２７１と抵抗２７３の間にはダイオード２８９が介されているため、オペアンプ２８６の正入力には半波の交流波形が入力される。ここで、コンデンサ２７１のインピーダンスは抵抗２７３のインピーダンスよりも十分に大きく設定されている。即ち、オペアンプ２８６の正極入力部には、帯電交流電圧の微分波形が分圧された交流波形の半波波形が発生する。微分された波形は更に、ピーク電圧検出回路によって、オペアンプ２８１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：ＰＲＩＤＶＳとして、ＣＰＵ２４５に入力される。微分電圧検出信号：ＰＲＩＤＶＳのレベルは下記式で表せる。
【００４５】
2007011094.tif 000008
【００４６】
ここで、Ｃ２７１はコンデンサＣ２７１の静電容量値、ｆは帯電交流出力の周波数、Ｒ２７３はＲ２７３の抵抗値、πは円周率、Ｖｄは帯電交流電圧の微分値のピーク電圧である。上記（式２）と（式３）から、ピーク電圧検出信号：ＰＲＩＶＳと微分電圧検出信号：ＰＲＩＤＶＳはいずれもコンデンサＣ２７１の静電容量値に対し比例関係にある。即ち、コンデンサＣ２７１の静電容量値が環境条件等によって変動した場合でも、両信号間の相対値は一定となる。
【００４７】
次に、本実施例における放電電流の検出方法について説明する。本実施例における画像形成装置においては、帯電交流電圧のピーク値と、帯電交流電圧微分値のピーク値を検出し、擬似の放電電流値の算出を行なう。
【００４８】
図６（ａ）は帯電ローラに印加する帯電交流電圧ピーク値及び帯電交流電圧微分ピーク値と帯電交流電流値：Ｉｃと特性を示す図である。帯電ローラに帯電交流電圧を印加することで帯電電流：Ｉｃが流れる。帯電交流電圧が放電開始電圧：Ｖｈ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。更に帯電交流電圧が上昇し、放電開始電圧：Ｖｈ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はＬＩＮＥ−Ａ、帯電交流電圧微分ピーク値はＬＩＮＥ−Ｂとなり、２つの特性に差が発生する。
【００４９】
ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性に差が生じる原因について、図４（Ａ−２）を用いて説明する。図４は帯電交流電圧を放電開始電：Ｖｈより高いＶｐ１としたときの帯電交流電圧波形を示しており、交流波形のピーク付近で波形の歪みが発生している。この波形歪みは放電発生によってトランス２０４の出力に歪みが生じるために起こる。帯電交流電圧が放電開始電圧を超えると、交流電圧のピーク付近のタイミングで放電が発生し放電電流が流れる。この放電電流は急激な立ち上がりで瞬間的に流れる。帯電交流電圧を生成するトランス２０４に放電電流が流れると、トランス２０４のリーケージインダクタンスの働きでトランス２０４の出力端子間で電圧降下が発生し、出力電圧波形に歪みが生じるのである。
【００５０】
このとき、帯電交流電圧のピーク値はＶｐ２となる。一方、帯電交流電圧微分値のピーク値はＶｐ２に対して歪み量が加算されたＶｂ［１］となり、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂで異なる特性になる。ＬＩＮＥ−Ａは放電開始電圧：Ｖｈを境界として不連続な特性となる。これに対して、ＬＩＮＥ−Ｂは帯電交流電圧微分値のピーク値に対し直線的に変化する特性となる。これは、トランスの動作特性により、トランスの出力電力は放電の有無に関係なく一定で動作するためである。
【００５１】
ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの関係から、放電電流値を算出することができる。帯電交流電圧ピーク値：Ｖｐ、帯電交流電圧微分ピーク値：Ｖｄ、帯電電流：Ｉｃの場合、放電電流値：Ｉｓとは下記式の関係が成り立つ。
【００５２】
2007011094.tif 000009
【００５３】
更に（式４−１）と（式２）、（式３）から、放電電流は下記式で算出できる。
【００５４】
2007011094.tif 000010
【００５５】
本実施例の画像形成装置では、帯電交流電圧ピーク値：Ｖｐを前記電圧検出回路Ａで検出、帯電交流電圧微分ピーク値：Ｖｄを前記電圧検出回路Ｂで検出、帯電電流：Ｉｃは前記定電流制御回路で設定し、放電電流値を算出する。図６（ｂ）及び（ｃ）は図６（ａ）に対応するＰＲＩＶＳ信号及びＰＲＩＶＤＳ信号の検出特性である。帯電交流電流：ＩｃがＩｃ［１］の場合、帯電交流電圧ピーク値はＶａ［１］、ＰＲＩＶＳ信号はＰＲＩＶＳ（１）となる。また、帯電交流電圧微分ピーク値はＶｂ［１］、ＰＲＩＤＶＳ信号はＰＲＩＤＶＳ（１）となる。ＣＰＵ２４５で検出したＰＲＩＤＳ信号及びＰＲＩＤＶＳ信号のレベルから、（式４−２）を用いて放電電流：Ｉｓを算出する。
【００５６】
次に、本実施例において放電電流値を所望の値に近づける処理と、処理中に異常値が発生した時の検知と修正について説明する。本実施例における画像形成装置において、交流電圧微分ピーク値と交流電圧ピーク値から算出される放電電流値に異常値が含まれている時に、それを検知し、修正を行なうことを特徴とする。
【００５７】
図７は帯電部材に印加される電圧−電流特性を示した図である。例えば、図７において帯電電流Ｉｃ１より求められる交流電圧ピーク値：Ｖｐ１と交流電圧微分ピーク値：Ｖｄ１により、放電電流値はＩｓ１と算出される。この値は狙いの放電電流値Ｉｓ（ｃｎｔ）より小さいため、帯電電流Ｉｃ１を増加させ再度算出を行ない、狙いの放電電流値Ｉｓ（ｃｎｔ）に徐々に近づけていく。ここで、交流電圧微分ピーク値は交流電圧ピーク値よりも不安定でノイズ等の影響を受け易く、ノイズの影響を受けると実際の算出値とは異なる異常値が検出されることがある。その為、実際は帯電電流Ｉｃ２を印加した時の流電圧微分ピーク値はＶｄ２であるはずであるが、ノイズの影響を受けて、例えばその値が大きく測定されＶｄ２’となってしまうと、その時算出された放電電流値は、実際の放電電流値：Ｉｓ２よりも大きく算出されてしまい、適正な制御が行なえなくなってしまう可能性がある。
【００５８】
以上説明したとおり、本発明において、放電電流値を所望の値に徐々に近づけるために、所望の放電電流値：Ｉｓ（ｃｎｔ）と算出された最新の放電電流値：Ｉｓの比較を行い、狙いの放電電流値よりも小さければ、帯電部材に印加する帯電電流Ｉｃを増やし、狙いの放電電流値より大きければ、帯電電流を小さくするといった制御を繰り返し、所望の値に近づける。また、短時間で所望の値に近づけるために、狙いの放電電流値と算出された放電電流量の差が大きい時には、帯電部材に印加する帯電電流を大きく変化させ、差が小さい時には微調を行なう。よって、狙いの放電電流値と明らかにかけ離れた放電電流値が算出された時にそのままの制御を行なうと、帯電部材に印加する帯電電流を所望の値とはかけ離れた方向に大きく変化させてしまう可能性がある。これにより、異常値が入ることによって帯電不良や過剰帯電の要因に成り得る。そこで、このような値が検出された時は、その値を異常値と識別し、対処をする必要がある。
【００５９】
そこで本発明では、このような場合の異常値を検知し、修正を行なうことを特徴とする。図８に示すような、本体又はプロセスカートリッジの記憶素子に前回算出した放電電流値Ｉｓ（ｎ−１）と、その時の印加帯電電流Ｉｃ（ｎ−１）を記憶しておく２つの領域を持った記憶装置を持ち、これを用いて異常値を検知し、修正を行なうことが可能になる。異常値の識別方法は、記憶装置内の逐次更新される交流電圧ピーク値と交流電圧微分ピーク値より算出された最新の放電電流値Ｉｓと、狙いの放電電流値Ｉｓ（ｃｎｔ）との差が一定以上であった時に、算出された放電電流量：Ｉｓが異常値であると識別する。異常値が検出された時には、その時の値は無視して、前回の帯電電流値を採用する。また、例えば、このよう異常値が連続して検出される場合は、本体又はプロセスカートリッジ内のメモリに格納されている帯電電流のデフォルト値を採用することもある。
【００６０】
次に、本実施例の画像形成装置のプリント動作時における一連の帯電高圧制御処理手順について説明する。
【００６１】
図５は本画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。装置本体のメイン電源がオンされると、定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、この工程では、メインモータが感光ドラムを回転駆動させている間に、プロセスカートリッジの有り無し検知、転写ローラのクリーニングなどが行なわれる。前多回転が終了すると待機（スタンバイ）状態となる。次に、プリント開始の命令が外部パーソナルコンピュータ等から受けると、メインモータは画像形成装置本体を駆動し前回転工程に入る。前回転工程に於いては、諸プロセス機器の印字準備動作が行なわれ、主として、感光ドラム上の予備帯電、レーザスキャナの立ち上げ、転写プリントバイアスの決定、定着装置の温度調節などが行なわれる。その後に一連の電子写真プロセスによって記録紙にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、２枚目以降のプリント工程に移る。また、印字動作終了後、次のプリント信号がない場合は、画像形成装置は後回転工程に入る。後回転工程では、感光ドラム表面の除電や、転写ローラに付着したトナーを感光ドラムへ吐き出す（転写ローラのクリーニング）などの工程が行われている。後回転工程が終了すると、画像形成装置は、再び待機（スタンバイ）状態となり、次のプリント信号を待つ。本実施例の画像形成装置においては、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において帯電交流高圧レベルを決定する処理を連続的に実行し、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流高圧レベルを制御する。
【００６２】
図１は本実施例の画像形成装置におけるプリント動作時の帯電高圧の一連の制御フローを示すものである。プリント動作が開始されると、ステップ７０２にて放電電流の制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）の設定を行なう。制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）は予め本体又はプロセスカートリッジのメモリ内に格納された値を用いて設定する。
【００６３】
次にステップ７０３では帯電電流の定電流制御レベルの初期値設定を行なう。設定値は前回用いた帯電電流値Ｉｃ値を用いて設定する。次にステップ７０４では前回転中の所定タイミングにおいて帯電ＤＣバイアスを駆動し、更にステップ７０５で帯電交流バイアス駆動信号：ＰＲＩＯＮ信号をＬＯＷレベルに切り替える。これにより帯電交流バイアスが出力される。続いて、ステップ７０６〜ステップ７０８では放電電流の測定を行なう。
【００６４】
ステップ７０６で電圧検出回路Ａの検出値：ＰＲＩＶＳを読み込み、ステップ７０７で電圧検出回路Ｂ検出値：ＰＲＩＤＶＳの読み込みを行なう。ステップ７０８では前工程で読み込んだＰＲＩＶＳ，ＰＲＤＶＳの値から前述の方法で放電電流値の算出を行なう。
【００６５】
次に、ステップ７０９ではステップ７０８で算出した放電電流値：Ｉｓとステップ７０２で設定した制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）の比較を行い、その差分（Ｉｓ−Ｉｓ（ｃｎｔ））がある値がα以下、又はβ以上であった時に、そのＩｓを異常値と判断して無視し、ステップ７０３で読み込んだ前回のＩｃを用いてステップ７１４に進みプリントを行なう。この時の異常値と判別する値α、βは本体又はプロセスカートリッジに予め格納された値を用いる。その値は、例えば狙いの放電電流値Ｉｓ（ｃｎｔ）が８０μＡに対して、帯電不良が生じてしまう限界が３０μＡである時、αはその差分−５０μＡを用いる。また、上限であるβは、像担持体削れやブレードめくれを考慮し、１００μＡと設定することが出来る。
【００６６】
そして、ＩｓとＩｓ（ｃｎｔ）差分がα以上かつβ以下である時は、ステップ７１０に進み、ステップ７０８で算出したＩｓとＩｓ（ｃｎｔ）の比較を行なう。ＩｓがＩｓ（ｃｎｔ）よりも大きい場合はステップ７１１に進み、電流制御信号レベルを所定レベル小さくする処理を行なう。これにより、帯電交流出力のレベルが小さく制御される。一方、ステップ７１０でＩｓがＩｓ（ｃｎｔ）より小さい場合はステップ７１０に進み、電流制御信号レベルを所定レベル大きくする処理を行い、これにより帯電交流出力のレベルが大きく制御される。そして、ステップ７１３で決定された放電電流量Ｉｓと、その時の印加交流電圧値Ｉｃをメモリに記憶する。
【００６７】
続いて、ステップ７１５においてプリント終了かを判断し、プリントが継続される場合はステップ７０６に戻り、同様の処理が繰り返される。一方、ステップ７１５でプリント終了の場合は、帯電交流バイアス駆動信号：ＰＲＩＯＮ信号をＨＩＧＨレベルに切り替えて帯電交流バイアスを停止し（ステップ７１６）、帯電ＤＣバイアスを停止（ステップ７１７）して一連の処理を完了する。上記一連の処理は、前回転工程期間及び紙間工程において連続的に実行されるため、放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。
【００６８】
以上、説明したとおり、本実施例における帯電高圧制御では、帯電高圧出力部に１つのコンデンサを設け、コンデンサに流れる電流を測定することで帯電交流電圧ピーク値を検出し、コンデンサと直列に接続された抵抗に発生する電圧を測定することで帯電交流電圧微分ピーク値を検出し、更に検出した帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値から放電電流を算出し、放電電流が所望の値となるように帯電交流レベル制御する。このような構成とすることで、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流値を常にリアルタイムで最適に制御することができ、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等にかかわらず、感光ドラムの劣化を抑制しつつ、均一な帯電を達成することが可能となる。更には、環境変化によってコンデンサの容量が変動した場合でも帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値の相対関係は変動しないことから、環境変動が発生した場合でも正確な放電電流の制御が実現できる。また、交流電圧微分ピーク値がノイズ等の影響を受けることにより、算出された放電電流値が実際の値と大きく違ってしまった時に、その値を無視して制御を行なうことにより、安定した帯電制御が可能となる。
【実施例２】
【００６９】
本実施例における画像形成装置の基本構成、放電電流値制御方法及び、帯電部材に流す交流電流値の決定方法は実施例１と同じであり、異常値の検出方法が異なる。本実施例の制御フローについて図９を用いて説明する。制御方法は大体同じであるが、実施例１と異なるステップ７０９について説明する。
【００７０】
実施例１においては、帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値から算出した放電電流値Ｉｓと、狙いの放電電流量値Ｉｓ（ｃｎｔ）との差で異常を判断していたのに対して、本実施例では、本体の記憶装置内に記憶されている前回算出した放電電流値Ｉｓ（ｎ−１）と、逐次更新されている最新の放電電流値Ｉｓの差がある一定値以上（｜Ｉｓ（ｎ−１）−Ｉｓ｜≧γ）であったときに異常値と判断して、前回の帯電電流値、または、本体もしくはプロセスカートリッジに格納されたデフォルト値を用いて帯電を行なう。
【００７１】
これにより、リアルタイムで放電電流値を所望の値に収束させる際に、交流電流値を徐々に変化させていくので、放電電流値も前回の値と比べて極端に大きくなることは通常では無いため、実施例１よりも、異常値と判断する値の範囲を狭く持つ事が出来る。
【００７２】
実際に行なった例を以下に示す。
【００７３】
図１０にノイズの影響を受けた時の各パラメータの推移を示す。帯電部材に印加する交流電流：Ｉｃ、交流電圧ピーク値：Ｖｐ、交流電圧微分ピーク値：Ｖｄ、そして交流電圧ピーク値と交流電圧微分ピーク値から算出した放電電流値：Ｉｓの推移である。各パラメータは、安定した推移で制御が行なわれている時に、Ｔ（１）のサンプリング後にノイズが入った時を想定する。Ｔ（２）のサンプリングでこの時ノイズの影響によりＶｄは高めに測定される。これによりＩｓは実際の値よりかなり大きく算出される。次の測定Ｔ（３）では、前回、Ｉｓが狙いの値Ｉｓ（ｃｎｔ）よりも大きく算出されたために、Ｉｃを粗調で下げて所望の値に近づける処理を行なう。それにより、Ｖｄ、Ｖｐ、Ｉｓも合わせて小さくなる。そして次にＴ（４）では、逆に狙いより小さくなってしまったＩｓを所望の値に近づけるために、Ｉｃを微調で大きくしていく。
【００７４】
以上説明したように、安定に制御を行なっていた時でも、ノイズの影響を一度受けることによって、制御が不安定になってしまう。そこで、本実施例において、Ｔ（１）からＴ（２）間でのＩｓの変化量が、ある値γ以上であったときに、その時（Ｔ（２））の放電電流値を無視して、前回（Ｔ（１））の帯電電流を用いてＴ（３）の制御に移ることにより、安定した帯電が可能となる。
【００７５】
ここで、異常値と判断する値γは、例えば、電流値を所望の値に近づける際に、粗調で変化させる時の、帯電電流の変化量を２０μＡで変化させるとすると、その時に変化する通常画像形成を行なう放電量領域では放電電流値は大きくても２０μＡ以下である。よって、これより大きな値を異常値であると認識することが可能である。よって、このような設定の際にはγは２０μＡと設定することが出来る。このように、例えば、γの値は、粗調で変化させるときの帯電電流値の変化幅以上に設定することが望ましい。
【００７６】
以上のように本発明によれば、ノイズの影響を受け、異常値が算出されてしまった場合に、その異常値を検出して、修正を行なうことにより、安定した帯電制御が可能になり、像担持体に過剰に放電が印加されることによる像担持体の劣化の促進により、削れの悪化、短寿命化、放電生成物の生成の増加による画像流れ等の画像不良や、十分な帯電が行なわれないことによる帯電不良等の問題をなくし、均一な帯電が行なえるように適切に制御を行なうことが出来、これにより、長期にわたり安定した画像形成を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施形態のプリント工程時の処理フロー図
【図２】第１実施形態の画像形成装置の構成図
【図３】第１実施形態の帯電出力回路の構成図
【図４】第１実施形態の帯電交流電圧波形の説明図
【図５】第１実施形態のプリント動作時のシーケンス図
【図６】第１実施形態の帯電交流電圧と帯電電流の特性図
【図７】第１実施形態の帯電電流電圧と帯電電流の特製図
【図８】第１及び２実施形態の記憶装置の構成図
【図９】第２実施形態のプリント工程時の処理フロー図
【図１０】第２実施形態のノイズの影響による各パラメータの推移図
【符号の説明】
【００７８】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  クリーニングブレード
４  クリーニング装置
５  現像装置
６  現像剤層厚規制部材
７  現像スリーブ
２１  露光装置
２２  転写ローラ
２３  定着装置
２０３  出力保護抵抗
２０４  高圧トランス
２０５  高圧トランスドライブ回路
２４８，２５６，２７１，２８４，２８８  コンデンサ
２６５，２８０，２８１，２８６  オペアンプ
２４６，２５７，２７３，２７８，２８２，２８３，２８５，２９０，２９８  抵抗
２３５  フィルタ回路
２４９，２５０，２７２，２７６，２７９，２８９  ダイオード
２４５  ＣＰＵ
２９９  出力端子
【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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【図１０】
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