(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、移動可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する前記潜像担持体を帯電する帯電手段と、を含んだプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能に設けた画像形成装置であって、
前記プロセスカートリッジの帯電手段に１個の電圧昇圧手段で交流電圧と直流電圧を重畳した帯電バイアス電圧を出力する帯電バイアス電源回路を有し、
前記プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した後で画像形成の前の非画像形成時の一部で、該帯電バイアス電源回路は、少なくとも２種類のピーク間電圧を備える交流電圧を前記帯電手段に印加し、該交流電圧が前記帯電手段に印加されたときに、前記潜像担持体に流れる交流電流を検出し、
検出した交流電流のうち、あらかじめ設定されている基準電流以上で、かつ、最も小さな交流電流が検出された前記交流電圧のピーク間電圧を、画像形成時に使用される交流電圧のピーク間電圧に決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電バイアス電源回路は、画像形成時の交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ−ｎとして、非画像形成時の少なくとも一部で、画像形成時の交流電圧のピーク間電圧より一段階低い電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）を印加して交流電流を検出し、この検出された交流電流が前記基準電流以上になった場合、画像形成時の交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ−（ｎ＋１）に切り替え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】
前記帯電手段に印加される前記交流電圧の最小のピーク間電圧Ｖｐｐ−ｍｉｎと、前記帯電手段に印加される直流電圧Ｖｄｃとの間の関係が、Ｖｐｐ−ｍｉｎ／２≧｜Ｖｄｃ｜であることを特徴とする請求項１または２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、プロセスカートリッジ着脱方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、レーザビームプリンタや複写機に代表される電子写真方式を採用する画像形成装置が広く普及している。
【０００３】
図８に一般的な画像形成装置の一例の概略構成を示した。本例の画像形成装置は電子写真方式の複写機もしくはプリンタである。１０は潜像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１０はその回転過程で帯電装置１１による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで露光装置１２による像露光を受ける。これにより感光ドラム面に静電潜像が形成される。次いでその静電潜像は現像装置１３により現像されてトナー像として顕像化される。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１４に対して転写装置１５にて転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体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物として排紙される。記録媒体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、繰り返して作像に供される。
【０００４】
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、画像形成を行っている。
【０００５】
帯電装置１１としては、ローラ型、ブレード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感光ドラム表面の帯電を行なう接触帯電方式が広く採用されている。特に、ローラ型の帯電部材（帯電ローラ）を用いた接触帯電方式は、長期にわたって、安定した帯電を行なうことができる。
【０００６】
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、特開昭６３−１４９６６９号公報に示されるような、所望のドラム上暗電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃに、直流電圧印加時の放電開始電圧の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ている。
【０００７】
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。
【０００８】
ただし、この方式は、直流成分のみを帯電バイアス電圧として印加する場合に比べ、感光ドラムに対する放電量が増えるために、感光ドラム表面がクリーニング装置と摩耗することによって削れるなどの表面劣化が促進されやすいという傾向があり、これに対処するため、帯電バイアス電圧の交流電圧のピーク間電圧（交流ピーク間電圧）Ｖｐｐをできるだけ小さく抑え、帯電ローラが感光ドラムに対して過剰に放電することを防ぐ必要があった。
【０００９】
前記した、交流ピーク間電圧（Ｖｐｐ）と放電量の関係は、感光ドラム表面の感光層の膜厚や、使用環境などによって異なるため常に一定ではない。例えば、帯電ローラに同じピーク間電圧を印加しても、低温低湿環境では帯電ローラのインピーダンスが上昇するので放電量が少なく、逆にインピーダンスが低下する高温多湿環境では放電量が多い。また、使用環境が同じであっても、使用に伴って感光体表面が摩耗により削られてくると初期使用時に比べてインピーダンスが低下するので放電量が多くなる。
【００１０】
この問題を回避するために、交流成分を定電流で制御する方法（特公平０６−０９３１５０号公報）が提案されている。これは、感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検出してこれを一定になるように制御するもので、この方式を用いると、環境変動や感光ドラムの削れなどによるインピーダンス変化に対して、交流ピーク間電圧が自在に変化するため、環境変動や感光ドラムの膜厚等によらず、放電量を常にほぼ一定に保つことができる。
【００１１】
また、さらに、特開２００１−２０１９２０号公報には、非画像形成時に帯電装置に放電領域と未放電領域の交流ピーク間電圧Ｖｐｐを印加した場合の感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検出して両者の関係から放電電流量を算出し、適正な放電量が得られる交流電圧を画像形成時の帯電バイアスとして印加する方式も提案されている。この方式は、放電電流をより直接的に制御しているので、従来の定電流制御よりも、高精度に放電電流を制御することが可能である。
【００１２】
これらの方法は、ドラム寿命延命および良好な帯電性の確保に大きな効果を上げている。
【００１３】
他にも、特開平０９−１９０１４３号公報には、プロセスカートリッジにプロセスカートリッジ使用量検知／記憶手段を搭載し、また、交流ピーク間電圧には２種類以上の定電圧出力を設けて、プロセスカートリッジ使用量に応じて感光ドラムの膜厚を予測し、交流ピーク間電圧を段階的に下げる方式が提案されている。
【００１４】
交流成分を定電圧制御した場合、帯電バイアス電源は１つの昇圧トランス（電圧昇圧手段）で交流と直流の重畳バイアスを出力できるため、定電流制御の場合に比べて電源回路構成を大幅に簡素化でき、コスト面、また電源回路の省スペース化の観点からメリットが大きい。
【００１５】
また、プロセスカートリッジを装着した後、特開平１１−２５８９５７号公報に記載のように感光ドラムと接触帯電部材に帯電バイアスを印加することでプロセスカートリッジの有無検知を行う場合もある。これは、帯電バイアスを印加したときに感光ドラムと接触帯電部材に流れる交流電流値を検知して、その電流値が一定値以下の場合にカートリッジ無しを報知するというものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
少なくとも感光ドラム及び接触帯電手段を含み、画像形成装置から着脱可能としたプロセスカートリッジ方式を採用する場合、使用する画像形成装置本体を途中で交換して使用することも珍しくない。このとき、プロセスカートリッジと本体のいかなる組み合わせでも帯電不良が起こらないようにし、なおかつ大きなバイアスがかかりすぎないようにする必要がある。
【００１７】
この要求に対しては、特公平０６−０９３１５０号公報のような交流成分の定電流制御方式や、特開２００１−２０１９２０号公報のような放電量算出方式を採用すれば良い。
【００１８】
しかし、これらの方法では、図９の（ａ）のように、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣで交流と直流の重畳電圧を出力しようとすると、交流ピーク間電圧が低下する高温多湿、耐久後半などの条件下において、コンデンサを十分にチャージしきれなくなり、所望の直流電圧を得ることができない。これによって、感光ドラムへの帯電が良好に行なわれず、帯電不良が発生するなどの弊害が発生する。
【００１９】
ここで図９の（ａ）の回路をいま少し説明すると、交流成分を定電圧制御した場合、直流電圧は交流出力用の昇圧トランスＴ−ＡＣ（電圧昇圧手段）からダイオードＤを介して、直流電圧作成用のコンデンサＣをつなぎ、該コンデンサＣをピークチャージさせることによって作成することが可能であるため、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣのみで交流と直流の重畳バイアスを出力することが可能である。
【００２０】
上記方法を用いた場合、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣで交流と直流の重畳電圧を出力することには限界があり、安定した帯電バイアス電圧を得るためには、直流電源Ｔ−ＤＣと交流電源Ｔ−ＡＣを切り分け、図９の（ｂ）に示されるように、直流用と交流用の２個の電圧昇圧手段を搭載する必要がある。
【００２１】
しかしながら、電圧昇圧手段は帯電発生回路の中でも高価な上に大型であるため、特に小型、低コスト画像形成装置においては、電源回路の省スペース化、低コスト化の観点から、電圧昇圧手段１個で安定した帯電バイアス電圧を出力することが望ましいが、本体のバイアスのばらつき、帯電部材のインピーダンス、感光ドラムの膜厚等の影響を受けやすい点が課題となっていた。
【００２２】
また、特開平０９−１９０１４３号公報の方法では、帯電バイアス発生回路を電圧昇圧手段１個で構成することができるので、電源回路の省スペース化、コストの点でメリットは大きい。しかしながら、この方式は、所定のタイミング（感光体使用量）に到達したときに電圧切替（交流ピーク間電圧ダウン）を行うため、帯電バイアス発生回路の電源公差などによって、例えば、交流ピーク間電圧出力が公差下限のときは放電量が適正であるのに電圧切替が行われ放電量不足となって帯電不良が発生する場合があり、さらに、交流ピーク間電圧出力が公差上限のときは放電量が過多の状態であるのに所定タイミングまで電圧切替が行われず、感光ドラムの摩耗削れが促進されることが考えられ、放電制御の精度の点で前記の定電流制御よりも劣っていた。これらは、帯電装置の抵抗値や帯電バイアス発生回路の電源公差などを小さくすれば解決できる問題であるが、歩留まりの観点から公差は小さくすることは好ましくない。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、コストアップ、スペース拡大を抑えつつ、いかなるプロセスカートリッジと画像形成装置本体との組み合わせでも、カートリッジの装着直後から、帯電不良が発生せずかつ放電量が大きくなりすぎない適正な帯電バイアスを印加できるプロセスカートリッジ着脱方式の画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２５】
（１）少なくとも、移動可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する前記潜像担持体を帯電する帯電手段と、を含んだプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能に設けた画像形成装置であって、
前記プロセスカートリッジの帯電手段に１個の電圧昇圧手段で交流電圧と直流電圧を重畳した帯電バイアス電圧を出力する帯電バイアス電源回路を有し、
前記プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した後で画像形成の前の非画像形成時の一部で、該帯電バイアス電源回路は、少なくとも２種類のピーク間電圧を備える交流電圧を前記帯電手段に印加し、該交流電圧が前記帯電手段に印加されたときに、前記潜像担持体に流れる交流電流を検出し、
検出した交流電流のうち、あらかじめ設定されている基準電流以上で、かつ、最も小さな交流電流が検出された前記交流電圧のピーク間電圧を、画像形成時に使用される交流電圧のピーク間電圧に決定することを特徴とする画像形成装置。
【００２６】
（２）前記帯電バイアス電源回路は、画像形成時の交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ−ｎとして、非画像形成時の少なくとも一部で、画像形成時の交流電圧のピーク間電圧より一段階低い電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）を印加して交流電流を検出し、この検出された交流電流が前記基準電流以上になった場合、画像形成時の交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ−（ｎ＋１）に切り替えることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
（３）前記帯電手段に印加される前記交流電圧の最小のピーク間電圧Ｖｐｐ−ｍｉｎと、前記帯電手段に印加される直流電圧Ｖｄｃとの間の関係が、Ｖｐｐ−ｍｉｎ／２≧｜Ｖｄｃ｜であることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
【００２８】
（作  用）
潜像担持体と接触帯電手段に複数の定電圧の帯電バイアスを切り替えながら印加した際に、両者に流れる帯電交流電流を検知することで、画像形成装置本体の帯電バイアス交流電圧や潜像担持体の膜厚、帯電手段のインピーダンスなどがばらついていたとしても、プロセスカートリッジ装着時に適正な帯電バイアス交流電圧を決定することができるので、帯電不良が起こらずかつ潜像担持体へのダメージを低減させることができる。一方、画像形成装置の電源回路において、電圧昇圧手段は１つで済むため、電源回路の大幅なコストアップや、スペース拡大も抑制できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
本実施例の特徴は、少なくとも、１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳電圧を出力し、２種類以上の交流ピーク間電圧を出力可能な交流発振出力を有する帯電バイアス発生回路と、帯電バイアス電圧印加時に感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検知する交流電流検知手段とを有する画像形成装置において、該交流電流検知手段は、カートリッジ装着後の前多回転時に、少なくとも２種類以上の交流ピーク間電圧Ｖｐｐを印加して感光ドラムに流れる交流電流Ｉａｃをそれぞれ検出し、これをエンジンコントローラにフィードバックして、帯電不良が発生しない領域の電圧レベルをプリント時の帯電バイアス電圧として選択し、画像形成時に印加するというところにある。
【００３０】
本実施例では、感光ドラムの膜厚が異なる２種類のプロセスカートリッジにおいて、１つの画像形成装置本体が、それぞれのカートリッジに対して適正なバイアスを印加できることを示す。
【００３１】
（１）画像形成装置の構成と動作の概略
図１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方式のレーザプリンタである。
【００３２】
１０は潜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１０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。
【００３３】
感光ドラム１０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１１を用いた接触帯電装置である。
【００３４】
帯電ローラ１１は、両端部を軸受け１１−ａにより回転自在に保持されるとともに、加圧バネ１１−ｂなどの押圧手段によって、感光ドラム１０の中心方向へ押圧され、感光ドラム１０に対して従動回転する。帯電ローラ１１に対しては、帯電バイアス電源１から、加圧バネ１１−ｂ、導電性軸受け１１−ａを介して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（Ｖｐｐ）を有する交流電圧に、所望のドラム上電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃ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Ｖｄｃに等しい電位Ｖｄに均一帯電することを狙いとしている。
【００３５】
次いで、露光装置１２による像露光を受ける。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、本例では、半導体レーザスキャナを用いた。露光装置１２は、画像形成装置外のホスト装置（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ａを通して感光ドラム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。
【００３６】
次いで、その静電潜像は反転現像装置１３により現像されてトナー像として顕像化される。現像装置１３は、感光ドラム１０上の静電潜像を現像剤たるトナー１３−ａ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１３−ｃ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１３−ｂと現像スリーブ１３−ｃ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１３−ａを感光ドラム表面の静電潜像に反転現像する。
【００３７】
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）１４に対して転写装置にて転写される。本例では転写ローラ１５を用いた接触転写装置である。転写ローラ１５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。
【００３８】
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熱や圧力などの手段を用いて定着するものである。
【００３９】
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、繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置１７はクリーニングブレードを用いたものである。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。
【００４０】
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。
【００４１】
Ｃは画像形成装置本体２０に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジである。本例のプロセスカートリッジＣは、潜像担持体としての感光ドラム１０と、感光ドラム１０に対する接触帯電部材としての帯電ローラ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内包させてプロセスカートリッジとしてある。
【００４２】
プロセスカートリッジＣは画像形成装置本体２０のカートリッジドア（本体ドア）１８を開閉して画像形成装置本体２０に対して着脱される。装着はカートリッジドア１８を開いて画像形成装置本体２０内にプロセスカートリッジＣを所定の要領にて挿入装着してカートリッジドア１８を閉じ込むことでなされる。プロセスカートリッジＣは画像形成装置本体２０に対して所定に装着されることで画像形成装置本体２０側と機械的・電気的に連結した状態になる。
【００４３】
プロセスカートリッジＣの画像形成装置本体２０からの取り外しはカートリッジドア１８を開いて画像形成装置本体２０内のプロセスカートリッジＣを所定に引き抜くことでなされる。プロセスカートリッジＣは抜き外された状態時にはドラムカバー（不図示）が閉じ位置に移動していて感光ドラム１０の露出下面を隠蔽防護している。また露光窓部ａもシャッタ板（不図示）で閉じ状態に保持されている。ドラムカバーとシャッタ板はプロセスカートリッジＣが画像形成装置本体２０内に装着された状態においてはそれぞれ開き位置に移動して保持される。
【００４４】
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。
【００４５】
（２）プリンタ動作シーケンス
図２を用いて本実施例におけるプリンタ動作シーケンスの概略を説明する。
【００４６】
まず、着脱可能なプロセスカートリッジＣを画像形成装置本体２０に装着して、カートリッジドア１８が閉じられた状態で、画像形成装置内の電源がオンになると前多回転工程が始まる。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。本実施例ではこの工程中に帯電バイアスを決定するシーケンスを盛り込んでいるのが特徴である。その詳細は後述する。
【００４７】
前多回転が終了すると、画像形成装置は待機（スタンバイ）状態に入る。不図示のホストコンピュータなどの出力手段から画像情報が画像形成装置に送られると、メインモータは画像形成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。
【００４８】
前回転工程が終了すると、印字工程が開始される。印字工程では、所定タイミングで転写材の給紙、感光ドラム上の像露光、現像などが行なわれる。
【００４９】
印字工程が終了すると、次のプリント信号がある場合、次の転写材が到達するまでの間の紙間工程に入り、次の印字動作を待つ。
【００５０】
また、印字動作終了後に、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。
【００５１】
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。
【００５２】
（３）帯電バイアス作成方法と適正帯電バイアスの決定
３−１）帯電バイアス作成方法（帯電バイアス電源回路）
本例で用いた帯電バイアス電源回路２１をついて、図３を用いて概念的に説明する。
【００５３】
本例では、帯電バイアス電源回路２１は、交流発振出力２２から異なる４種類の交流ピーク間電圧ＶｐｐであるＶｐｐ−１、Ｖｐｐ−２、Ｖｐｐ−３、Ｖｐｐ−４（Ｖｐｐ−１＞Ｖｐｐ−２＞Ｖｐｐ−３＞Ｖｐｐ−４）を出力できる。交流発振出力２２からの交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−１〜Ｖｐｐ−４の出力はエンジンコントローラ２３により制御されることで選択的になされる。
【００５４】
まず、交流発振出力２２から出力された出力電圧は、増幅回路２４で増幅され、オペアンプ、抵抗、コンデンサなどからなる正弦電圧変換回路２５で正弦変換された後、コンデンサＣ１を介して直流成分をゼロにカットされ、電圧昇圧手段たる昇圧トランスＴ１に入力される。昇圧トランスＴ１に入力された電圧は、トランスの巻き数に応じた正弦電圧に昇圧される。
【００５５】
他方、コンデンサＣ２には、前記の昇圧された正弦電圧が整流回路Ｄ１で整流された後、ピークチャージされる。これによって、ある一定の直流電圧Ｖｄｃ１が発生する。さらに、直流発振出力２６からは、印字濃度になどによって決まる出力電圧が出力され、整流回路２７で整流された後、一定電圧ＶａとしてオペアンプＩＣ１のマイナス入力端子に入力される。また、同時にオペアンプＩＣ１のプラス入力端子には昇圧トランスＴ１の一方の端子電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧Ｖｂが入力され、両者（ＶａとＶｂ）の値が等しくなるようにトランジスタＱ１を駆動する。これによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２には電流が流れ電圧降下が生じ、直流電圧Ｖｄｃ２が発生する。
【００５６】
以上に説明した直流電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２を足し合わせて所望の直流電圧が得られる。この直流電圧が、交流電圧昇圧手段Ｔ１の２次側で前述した交流電圧と重畳され、プロセスカートリッジＣ内の帯電ローラ１１に印加される。
【００５７】
なお、本方式では、交流電圧昇圧手段Ｔ１を用いて直流電圧を作製しているので、直流電圧は交流ピーク間電圧Ｖｐｐに対して従属の関係にある。つまり、所望の直流電圧Ｖｄｃを得るためには、交流電圧昇圧手段Ｔ１によってコンデンサＣ２に一定水準の電荷をチャージさせる必要があり、図４に示されるように、所望の直流電圧Ｖｄｃ'を得るためには、交流ピーク間電圧Ｖｐｐは、２×｜Ｖｄｃ'｜以上でなければならない。交流ピーク間電圧Ｖｐｐが２×｜Ｖｄｃ'｜よりも小さい領域では、コンデンサＣ２は十分にチャージしきれないため所望の直流電圧Ｖｄｃを得ることができないので、ドラム上電位Ｖｄを所望の値に帯電させることができなくなり、良好な画像を得ることができない。
【００５８】
他方、コンデンサＣ２の静電容量を大きくすれば電荷チャージ量を多くしてＶｄｃを大きくとれる方向だが、コンデンサＣ２に電荷がチャージされる時間が長くなり、帯電波形が安定化するのに要する時間が長くなるため、感光ドラム表面電位Ｖｄにムラが生じる場合がある。
【００５９】
ゆえに、本例においては、交流ピーク間電圧Ｖｐｐの出力できる範囲の最小値Ｖｐｐ−ｍｉｎが、所望の直流電圧Ｖｄｃに対してＶｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ｜なる関係が成り立つように設定している。
【００６０】
３−２）カートリッジ装着時の適正帯電バイアス電圧の決定
続いて、適正な帯電バイアス電圧の決定方法を、図３と図４を用いて説明する。
【００６１】
図３において、帯電ローラ１１に帯電バイアス電圧が印加されると、交流電流Ｉａｃは帯電ローラ１１、感光ドラム１０を経て高圧電源回路ＧＮＤに流れる。このとき、交流電流検知手段２８は、この交流電流を、抵抗、コンデンサなどからなる不図示のフィルタ回路で帯電周波数に等しい周波数をもった交流電流のみを抽出し、これを電圧変換して、この電圧値をエンジンコントローラ２３へ入力する。なお、この交流電流検知手段２８は、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどから構成することができるので、電源回路のコスト増加、および、スペース拡大の影響は少ない。
【００６２】
エンジンコントローラ２８へ入力された入力電圧は、その入力レベルをあらかじめ設定されている必要最小電圧Ｖ０と比較する。なお、必要最小電圧Ｖ０は、帯電ムラが生じることのない最小の交流ピーク間電圧に対する出力電圧であり、その値は、均一な帯電を行うことのできる必要最小の電流値（基準電流）Ｉａｃ−０を基準にして決定される。なお、Ｉａｃ−０の値は、機器のプロセススピードや帯電周波数、帯電装置１１、感光ドラム１０の構成材料によって異なるため、必要最小電圧Ｖ０も、装置毎に適した設定にすると良い。
【００６３】
エンジンコントローラ２３は、交流発振出力２２からの交流出力電圧として、必要最小電圧Ｖ０以上で、かつ、最小となる交流出力電圧を選択し、画像形成時の帯電バイアスとして選択する。
【００６４】
次に、本例における交流電流検知から帯電バイアス決定の手順を図５のフローチャートを用いて説明する。帯電バイアス決定の工程がプロセスカートリッジ装着直後に行なわれるのが特徴である。
【００６５】
まず、画像形成装置本体２０に対するカートリッジ装着の際に開閉を行うカートリッジドア１８が閉じられたことを検知すると（ステップＳ１）、画像形成装置本体２０のエンジンコントローラ２３ははじめに印加可能な最も低いピーク間電圧Ｖｐｐ−４を印加する。
【００６６】
交流電流検知手段２８は、このとき感光体に流れる交流電流Ｉａｃ−４を検知電圧Ｖ４に変換しエンジンコントローラ２３へフィードバックする（Ｓ２・Ｓ３）。
【００６７】
カートリッジの有り無しの基準交流電流値をＩａｃ−ｘ、そのときの検知電圧を電圧をＶｘとすると、Ｖ４＜Ｖｘであった場合は、プロセスカートリッジ未装着と判断しユーザに報知する（Ｓ３・Ｓ１１・Ｓ１２）。
【００６８】
一方、Ｖ４≧Ｖ０であった場合、Ｖｐｐ−４をプリント時の帯電バイアス（以下、プリントバイアスと表記）として決定する（Ｓ４・Ｓ１３・Ｓ１０）。
【００６９】
Ｖ'＜Ｖ４＜Ｖ０の場合は、次に高い電圧Ｖｐｐ−３を印加して、検知電圧Ｖ３をフィードバックし、Ｖ０と比較する（Ｓ５）。
【００７０】
Ｖ３≧Ｖ０であれば、Ｖｐｐ−３をプリントバイアスとして使用し（Ｓ６・Ｓ１４・Ｓ１０）、Ｖ３＜Ｖ０の場合は、さらに次に高い電圧Ｖｐｐ−２を印加し、検知電圧Ｖ２を得る（Ｓ７）。Ｖ２≧Ｖ０であれば、Ｖｐｐ−２をプリントバイアスとして印加し（Ｓ８・Ｓ１５・Ｓ１０）、Ｖ２＜Ｖ０であればＶｐｐ−１をプリントバイアスとして使用する（Ｓ８・Ｓ９・Ｓ１０）ことになる。
【００７１】
このとき、印加できる交流ピーク間電圧の最大値Ｖｐｐ−１を印加した場合の出力電圧Ｖ１は、いかなる状況下においても、Ｖ１≧Ｖ０となるように設定しておく。これによって、どのような状況下でも帯電不良が起こることはない。
【００７２】
また、バイアス印加の順序などは、必ずしも図５の通りでなくても良い。
【００７３】
（４）効  果
次に本実施例の効果を説明する。２種類のプロセスカートリッジＣA、ＣBを用意し、同じ画像形成装置本体２０に装着し前多回転工程を経た。なお、ＣAは新品、ＣBは寿命の半分程度使用したプロセスカートリッジである。
【００７４】
プロセスカートリッジＣAは、感光ドラム１０の膜厚も十分厚いため帯電手段１１との合成静電容量が小さく、それゆえ交流電流も流れにくいのに対し、プロセスカートリッジＣBは、感光ドラム１０が使用により削れて膜厚が減少しているため、前記合成静電容量が大きくなっており、交流電流の値も大きくなる。
【００７５】
前記帯電バイアス決定手順をそれぞれのカートリッジＣA、ＣBに適用した結果を図６に示した、
プロセスカートリッジＣAにおいて、Ｖｐｐ−４印加時、Ｖｐｐ−３印加時、Ｖｐｐ−２印加時のそれぞれの交流電流値Ｉａｃ−４Ａ、Ｉａｃ−３Ａ、Ｉａｃ−２Ａは帯電不良が発生しない電流値Ｉａｃ−０を下回り、Ｖｐｐ−１印加時のみ交流電流値Ｉａｃ−１ＡがＩａｃ−０を上回ることになるため、プロセスカートリッジＣAを装着した際の帯電バイアスはＶｐｐ−１に定められる。
【００７６】
一方、プロセスカートリッジＣBは、Ｖｐｐ−４印加時、Ｖｐｐ−３印加時の交流電流値Ｉａｃ−４Ｂ、Ｉａｃ−３ＢはＩａｃ−０を下回っているものの、Ｖｐｐ−２印加時の交流電流値Ｉａｃ−２ＢはＩａｃ−０を上回っている。よって、プロセスカートリッジＣBに関してはＶｐｐ−２印加で帯電不良を発生しないということがわかる。よって、プロセスカートリッジＣB装着時の帯電バイアスはＶｐｐ−２に定められる。
【００７７】
上記のようにＩａｃ検知を行わない場合は、カートリッジＣBに関しても必ず帯電不良を起こさないＶｐｐ−１を印加することになってしまうので、放電量が大きくなって感光ドラム１０のダメージ増大が懸念されることになる。
【００７８】
ここでは、感光ドラム１０の膜厚が異なった場合について示したが、帯電部材１１のインピーダンスが異なった場合についても同様に適用可能である。
【００７９】
以上示してきたように、プロセスカートリッジＣの装着直後の前多回転中に複数の帯電交流バイアスを切り替えて印加し、そのときに感光ドラム１０と帯電手段１１に流れる交流電流値を検知することで、装着されたプロセスカートリッジＣの適正な帯電バイアスを決定することができる。本例では、４種類の帯電交流バイアス印加可能としたが、２種類以上の帯電交流バイアスが印加可能であれば、本発明の範疇である。
【００８０】
（第２の実施例）
第１の実施例では、異なるプロセスカートリッジＣA、ＣBに対してそれぞれ適切な帯電バイアスが選択される例を示したが、本実施例では、異なる画像形成装置本体を用いた場合でも適切な帯電バイアスが選択される例を示す。
【００８１】
第１の実施例においては、同じピーク間電圧を印加しても、感光ドラム１０の膜厚の違いや帯電部材１１のインピーダンスの違いにより、検知される交流電流値が変化していた。
【００８２】
一方、画像形成装置の帯電バイアス印加回路２１に関してもある程度のばらつきを持っているのは周知の通りである。帯電バイアスのピーク間電圧がばらついた場合、同じ感光ドラム１０、同じ帯電手段１１を用いたとしても、結果としてこの両者に流れる交流電流値も異なってくる。
【００８３】
ここで、同じプロセスカートリッジＣを用いたときに、帯電バイアス上限の画像形成装置本体（以下、本体Ｄと記す）、及び同下限の画像形成装置本体（以下、本体Ｅと記す）で帯電不良が発生せず、かつ放電量を抑制できるようにバイアスがそれぞれの本体で選択される様子を図７に示す。なお、プロセスカートリッジＣは使用履歴があるものとした。
【００８４】
図から、本体Ｄでは、Ｖｐｐ−４印加時の交流電流値Ｉａｃ−４ＤはＩａｃ−０を下回っているものの、Ｖｐｐ−３印加時の交流電流値Ｉａｃ−３Ｄが既にＩａｃ−０を上回っているので、帯電バイアスとしてＶｐｐ−３を選択すれば問題ないということがわかる。
【００８５】
これに対し、本体Ｅでは、Ｖｐｐ−４、Ｖｐｐ−３印加時の交流電流値Ｉａｃ−４Ｅ、Ｉａｃ−３ＥはＩａｃ−０を下回っている。このため、帯電バイアス上限の本体時と同様にＶｐｐ−３を帯電バイアスに選択してしまうと下限の本体では帯電不良が発生してしまう。そこで、さらに高い電圧Ｖｐｐ−２を印加して、そのときの交流電流値Ｉａｃ−２Ｅを測定したところ、Ｉａｃ−０を上回った。よって、下限の本体では帯電バイアスとしてＶｐｐ−２を印加する必要があることがわかる。
【００８６】
以上より、どちらの本体Ｄ・Ｅにおいても帯電不良が発生しない最も小さいピーク間電圧を帯電バイアスとして採用できることが示され、本体のばらつきによらず適正な帯電バイアスを印加することが可能になった。
【００８７】
（その他）
１）接触帯電部材１１の形態はローラ体に限られるものではなく、エンドレスベルト体等とすることもできる。また接触帯電部材は帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。また、これらを積層し、より適切な弾性（可撓性）と導電性を得ることも可能である。帯電ブレードや磁気ブラシ帯電部材等にすることもできる。
【００８８】
２）静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザ走査露光手段１２に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【００８９】
３）潜像担持体１０は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【００９０】
４）現像装置１３は実施例は反転現像装置であるが、現像装置の構成について特に限定するものではない。正規現像装置であってもよい。
【００９１】
一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについてはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非接触現像）との４種類に大別される。
【００９２】
５）転写手段１５はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００９３】
６）帯電部材１１や現像剤担持部材１３−ｃに印加するバイアスの交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プロセスカートリッジ着脱方式の画像形成装置について、プロセスカートリッジや画像形成装置本体を交換して使用した場合においても帯電不良が発生することなく、かつ放電量を低減させ潜像担持体へのダメージを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例の画像形成装置を示す図
【図２】  画像形成装置動作シーケンス概略図
【図３】  帯電バイアス電源回路を説明する概念図
【図４】  交流ピーク間電圧と出力可能な直流電圧との関係を示す図
【図５】  帯電バイアス決定方法を示すフローチャート
【図６】  第１の実施例の効果を説明する図
【図７】  第２の実施例の効果を説明する図
【図８】  従来の画像形成装置例の構成を説明する図
【図９】  従来の帯電バイアス電源回路を説明する概念図
【符号の説明】
１０・・感光ドラム
１１・・帯電手段
１１−ａ・・軸受け
１１−ｂ・・加圧バネ
１２・・露光手段
１３・・現像装置
１３−ａ・・トナー
１３−ｂ・・現像剤層厚規制部材
１３−ｃ・・現像スリーブ
１４・・転写材
１５・・転写手段
１６・・定着手段
１７・・クリーニング手段
１８・・カートリッジドア
【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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