(57)【要約】【課題】  検知された環境情報と帯電装置自体の温度に乖離がある場合、放電電流制御と定電圧制御を適切に変更できない。【解決手段】  像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材を含むプロセス手段に電圧を印加した場合に発生する電流又は電圧を測定する測定手段と、環境情報を検知する環境情報検知手段と、前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値と、前記環境情報検知手段によって検知される環境情報とに応じて、前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値に基づく前記帯電部材の印加電圧値か、前記環境情報に基づく前記帯電部材の印加電圧値か、を決定する制御手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。【選択図】図３
2016114727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材を含むプロセス手段に電圧を印加した場合に発生する電流又は電圧を測定する測定手段と、
環境情報を検知する環境情報検知手段と、
前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値と、前記環境情報検知手段によって検知される環境情報とに応じて、前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値に基づく前記帯電部材の印加電圧値か、前記環境情報に基づく前記帯電部材の印加電圧値か、を決定する制御手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値と、前記環境情報検知手段によって検知される環境情報から設定される電流値又は電圧値との差分が所定値未満である場合は、前記環境情報に基づいて前記帯電部材の印加電圧値を決定し、差分が所定値以上である場合は前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値に基づいて前記帯電部材の印加電圧値を決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】
前記帯電部材に対し印加される電圧値と放電電流量との関係を求め、所定の放電電流量に対応する印加電圧値を決定する第１の印加電圧決定手段と、
前記帯電部材に対する印加電圧値を予め記憶された電圧値の中から決定する第２の印加電圧決定手段とをさらに具備し、
前記制御手段は、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段の何れかを選択して前記帯電部材に電源を供給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】
前記制御手段は、前記帯電部材に対する印加電圧値を決定する際、前記帯電部材に所定の電圧を印加し、前記測定手段により測定される電流値と、前記環境情報検知手段から検知される環境情報から設定される電流値とを比較し、差分が所定値未満である場合は、前記環境情報に基づいて、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択し、差分が所定値以上である場合は前記測定手段により測定された電流値に基づいて前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記差分が所定値以上である場合に、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値を決定する際に、前記測定手段により測定された電流値が所定値以上である場合には、前記第１の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択し、前記測定手段により測定された電流値が所定値未満である場合には、前記第２の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記差分が所定値未満である場合に、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値を決定する際に、前記環境情報が示す温度が所定値以上であるときは、前記第１の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択し、前記温度が所定値未満であるときは、前記第２の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記帯電部材に対する印加電圧値を決定する際、前記帯電部材に所定の電流を供給し、発生する電圧値と、前記環境情報検知手段から検知される環境情報から設定される電圧値とを比較し、差分が所定値未満である場合は、前記環境情報に基づいて、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択し、差分が所定値以上である場合は前記測定手段によって測定された電圧に基づいて前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記差分が所定値以上である場合に、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値を決定する際に、前記測定手段により測定された電圧値が所定値以上である場合には、前記第１の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択し、前記測定手段により測定された電圧値が所定値未満である場合には、前記第２の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記差分が所定値未満である場合に、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値を決定する際に、前記環境情報が示す温度が所定値以上であるときは、前記第１の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択し、前記温度が所定値未満であるときは、前記第２の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体の記録材に転写する転写部材を更に有し、
前記測定手段は、前記転写部材に発生する電圧を測定し、
前記制御手段は、前記帯電部材に対する印加電圧値を決定する際、前記転写部材に所定の電流を供給し、発生する電圧値と、前記環境情報検知手段から検知される環境情報から設定される電圧値とを比較し、差分が所定値未満である場合は、前記環境情報に基づいて、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択し、差分が所定値以上である場合は前記測定手段により測定された電圧値に基づいて前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記差分が所定値以上である場合に、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値を決定する際に、前記測定手段により測定された電圧値が所定値以上である場合には、前記第１の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択し、前記測定手段により測定された電圧値が所定値未満である場合には、前記第２の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択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】
前記制御手段は、前記差分が所定値未満である場合に、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値を決定する際に、前記環境情報が示す温度が所定値以上であるときは、前記第１の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択し、前記温度が所定値未満であるときは、前記第２の印加電圧決定手段により決定された電圧値を選択することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記帯電部材に印加する電圧は交流電圧を含み、前記帯電部材に印加する電圧の電圧値は交流電圧のピーク間電圧で規定されることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
画像形成装置の電源投入後の最初の前記像担持体の回転時に、前記帯電部材に所定の電圧を印加し、検知される電流値を、前記環境情報検知手段から検知される環境情報から設定される電流値と比較した後に、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択する請求項３乃至請求項６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
所定の枚数を印刷する毎に、次の印刷動作における前記像担持体の回転時に、前記帯電部材に所定の電圧を印加し、その時に検知される電流値を、前記環境情報検知手段から検知される環境情報から設定される電流値と比較した後に、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択する請求項３乃至請求項６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記環境情報検知手段により検知される環境情報が前回の検知された環境情報に対して変化した時のみ前記帯電部材に所定の電圧を印加し、前記測定手段により測定された電流値と、前記環境情報検知手段から検知される環境情報から設定される電流値と比較した後に、前記第１の印加電圧決定手段と前記第２の印加電圧決定手段のいずれかを選択する請求項３至請求項６何れか一項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、像担持体表面に接触又は近接して配置された帯電部材に直流と交流とを重畳したバイアスを印加することで像担持体の表面を帯電する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置において、感光体や誘電体等の被帯電体である像担持体の表面を帯電させる方式として、コロナ放電器等の非接触帯電方式に代わり、接触帯電方式が主流になりつつある。
【０００３】
この接触帯電方式は、像担持体に接触又は近接させた帯電部材に電圧を印加することによって像担持体の表面を帯電するものである。帯電部材には、ローラ状の帯電ローラやブレード状の帯電ブレードがあるが、特に帯電ローラは、長期にわたって像担持体を安定して帯電することができるという利点がある。
【０００４】
このような帯電部材に印加する電圧としては、直流電圧のみでもよいが、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加することで、帯電部材と像担持体との間の放電を交互に繰り返すようにした場合には、像担持体表面を均一に帯電することができる。
【０００５】
例えば、直流電圧を印加したときの像担持体の放電開始閾値電圧（帯電開始電圧）Ｖｔｈの２倍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が帯電部材に印加される。このようにすることで、像担持体の表面の帯電電位をならす効果がある。なお、振動電圧の波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよい。また、振動電圧には、直流電圧を周期的にＯＦＦ／ＯＮ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ることで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。
【０００６】
なお、以下の説明では、帯電部材に振動電圧を印加して帯電をする接触帯電方式を「ＡＣ帯電方式」といい、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」という。
【０００７】
ＡＣ帯電方式においては、ＤＣ帯電方式と比べ、像担持体への放電量が増化するため、像担持体が削れるなど、像担持体の劣化が助長されるという問題がある。さらに、放電生成物による高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境での画像流れなどの異常画像が発生するという問題もある。
【０００８】
これらの問題を解決するためには、必要最小限の電圧印加により、帯電部材と像担持体との間で交互に発生させる放電を最小限にすることが有効である。
【０００９】
しかし、実際には印加する電圧と放電量との関係は常に一定ではなく、放電量は像担持体の感光体層や誘電層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動などによって変化する。
【００１０】
例えば、温度が１５℃で湿度が１０％のような低温低湿環境では、像担持体や帯電ローラの抵抗値が上昇して放電が起こりにくくなるため、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。また、この低温低湿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、温度が３０℃で湿度が８０％のような高温高湿環境で帯電動作を行った場合、必要以上の放電を起こすことになる。この結果、放電量が増化し、画像流れ、ぼけの発生、トナー融着の発生、像担持体の表面の劣化による像担持体の削れ・短命化などの問題が発生する。
【００１１】
この環境変動による放電の増減を抑制するために、上述のような常に一定の交流電流が流れる電圧を印加する「ＡＣ定電流制御方式」のほかに、帯電部材に交流電圧を印加することで流れる交流電流値を制御する「ＡＣ定電圧制御方式」が提案されている。
【００１２】
ＡＣ定電流制御方式によれば、材料の抵抗が上昇するＬ／Ｌ環境において交流電圧のピーク値を下げ、逆にＨ／Ｈ環境ではピーク間電圧値を下げることができるため、ＡＣ定電圧制御方式に比べ放電の増減を抑制することが可能である。
【００１３】
ここで、帯電部材は像担持体の表面に必ずしも接触している必要はなく、帯電部材と像担持体との間に、ギャップ間電圧と修正パッシェン曲線とで決まる放電可能領域が確実に確保されていれば、例えば、１０μｍの空隙を存して非接触に近接配置されていてもよい。なお、以下の説明では、接触帯電といった場合には、近接帯電の場合も含むものとする。
【００１４】
像担持体の長寿命化を目指したとき、ＡＣ定電流制御方式においても、帯電部材の製造の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、装置本体の高圧装置のばらつきなどにより、放電量の増減を十分に抑制することは困難である。
【００１５】
放電電流量の増減を抑制するには、帯電部材の製造時の寸法や抵抗値のばらつき、環境変動を抑制することや、電源の高圧のブレを抑制することが有効であるが、そのためには、コストアップを招くこととなる。
【００１６】
そこで、特許文献１には、対策案として以下のような構成が提案されている。
【００１７】
（１）像担持体を帯電する帯電手段は、像担持体に近接又は接触配置され電圧を印加されることにより像担持体の表面を帯電する。帯電手段に直流電圧と交流電圧のどちらか、又はその両方の重畳電圧を印加する手段と、帯電手段に印加する直流電圧、交流電圧のピーク間電圧の各電圧値を制御する手段とを有する。また、像担持体を介して帯電手段に流れる交流電流値を測定する手段を有する。そして、帯電部材に直流電圧を印加した時の像担持体への放電開始電圧をＶｔｈとしたときに、非画像形成時において、帯電手段に少なくとも１点以上のＶｔｈの２倍未満のピーク間電圧を印加する。このときの電流値と、少なくとも２点以上のＶｔｈの２倍以上のピーク間電圧を印加した時の電流値を測定する。測定された交流電流値により、画像形成時に帯電手段に印加する交流電圧のピーク間電圧を決定する。
【００１８】
（２）（１）に記載の放電電流制御において、ΔＩｓをあらかじめ決められた定数とする。帯電手段に１点のＶｔｈの２倍未満のピーク間電圧を印加した時の電流値と０とを結ぶことで得られるピーク間電圧―交流電流関数をｆＩ１（Ｖｐｐ）とする。また、少なくとも２点以上のＶｔｈの２倍以上のピーク間電圧を印加した時の電流値から得られるピーク間電圧―交流電流関数をｆＩ２（Ｖｐｐ）とする。このとき、ｆＩ２（Ｖｐｐ）−ｆＩ１（Ｖｐｐ）＝ΔＩｓとなるピーク間電圧値を決定する。そして、決定されたピーク間電圧値により、画像形成時に帯電手段に印加する交流電圧のピーク間電圧を定電圧制御する。
【００１９】
上記のような制御に加えて、特許文献２には以下のような構成も提案されている。
【００２０】
帯電手段に対し上記の放電電流制御にて印加電圧を決定する第１の印加電圧決定手段と、予め記憶された記憶部内の電圧値の中から決定する第２の印加電圧決定手段とを有する。
【００２１】
そして第１及び第２の印加電圧決定手段のいずれか一方により決定された印加電圧値に基づいて帯電制御する制御手段とを備える。この制御手段は、印加電圧値を決定する際、環境検知手段から出力される環境情報に基づいて第１及び第２の印加電圧決定手段のいずれを選択するかを決定する。環境情報が示す温度が所定値以上であるときは、第１の決定手段を選択し、温度が所定値未満であるときは、第２の決定手段に基づいて帯電手段を制御する。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００１−２０１９２１号公報
【特許文献２】特許第４９１８６１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特許文献２に記載の構成では、環境検知手段からの環境情報（温度、湿度）に基づいて、制御の切り替えを実施しているが、検知された環境情報と帯電装置自体の温度に乖離がある場合、放電電流制御と定電圧制御を適切に変更できないという問題がある。
【００２４】
また、検知された環境情報に基づいて印加電圧値を決めているので、帯電装置の温度との間に乖離が生じた場合には、必要な印加電圧が印加されずにカブリ等の画像不良が発生するといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材を含むプロセス手段に電圧を印加した場合に発生する電流又は電圧を測定する測定手段と、環境情報を検知する環境情報検知手段と、前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値と、前記環境情報検知手段によって検知される環境情報とに応じて、前記測定手段によって測定される電流値又は電圧値に基づく前記帯電部材の印加電圧値か、前記環境情報に基づく前記帯電部材の印加電圧値か、を決定する制御手段とを具備する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、測定手段によって測定される電流値又は電圧値と、環境情報検知手段によって検知される環境情報とに応じて、測定手段によって測定される電流値又は電圧値に基づく帯電部材の印加電圧値か、環境情報に基づく帯電部材の印加電圧値かが決定される。
【００２７】
これにより、環境情報検知手段からの環境情報（温度、湿度）と帯電装置自体の温度に乖離があっても放電電流制御と定電圧制御及び定電圧出力を適切に切り替えることが可能となる。
【００２８】
また、環境情報検知手段の検知結果から想定される電流値と、帯電部材等に流れる電流値に乖離が少ない場合に、高圧出力の誤差による影響を受けやすい環境（例えば２０〜３０℃／５０〜８０％）では環境情報検知手段の検知結果を優先する。これにより、誤差による影響を最小限に抑えて最適な制御切り替えが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態の感光体ドラムの層構成を説明する縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態の帯電バイアス印加系のブロック回路図である。
【図４】本発明の実施形態の放電電流量を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る放電電流制御を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態の低温環境での放電電流制御の問題を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態の帯電制御の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図７の処理で使用する環境テーブルの一例を示す図である。
【図９】図７の処理で使用する帯電電流値テーブルの一例を示す図である。
【図１０】図９の電流値テーブルを定める際の環境テーブルの一例を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の帯電制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１２】図１１の処理で使用する転写電圧値テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の図面又は異なる図面において同一の符合を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについては、適宜、重複説明を省略している。
【００３２】
（画像形成装置の全体構成）
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置の構成を示す図である。
【００３３】
同図に示す画像形成装置は、電子写真方式を利用したレーザビームプリンタであり、さらに接触帯電方式、反転現像方式を採用している。同図は、このレーザビームプリンタ（以下「プリンタ」と略記する。）を正面側、すなわちプリンタの操作時にユーザやサービスマンが位置する側から見た縦断面図に相当する模式図である。
【００３４】
同図に示すプリンタは、像担持体として感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に帯電手段としての接触帯電部材である帯電ローラ２、情報書き込み手段としての露光装置３が配設されている。さらに、現像装置４、転写ローラ５（転写部材）、クリーニング装置６が配設されている。また、印字に使用される記録材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）の搬送方向（矢印Ｋｐ方向）に沿って転写ローラ５の下流側には、定着手段としての定着器７が配設されている。以下、感光体ドラム１から定着器７の順に説明する。
【００３５】
感光体ドラム１としては、本実施形態では、回転ドラム型の電子写真感光体、さらに詳しくは、負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）が使用されている。
【００３６】
図２は、感光体ドラム１の層構成を示す図である。
【００３７】
同図は、感光体ドラム１を、その中心軸Ｏ（図１参照）を含む平面で切ったときの縦断面図の一部を模式的に示すものである。図２中の下方が感光体ドラム１の内側に対応し、また上方が外側に対応する。感光体ドラム１は、４層で構成されている。最も内側に配置されたアルミニウム製シリンダ１ａの表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄとの３層を順に塗り重ねた構成をしている。感光体ドラム１全体は、外径３０ｍｍに構成され、駆動手段（不図示）により、中心軸Ｏを中心に、矢印Ｒ１方向に２３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。なお、アルミニウム製シリンダ１ａは、接地されている。
【００３８】
帯電ローラ２は、図１に示すように、芯金２ａの長手方向の両端部がそれぞれ軸受け部材（不図示）によって回転自在に保持されるとともに、これら両端部が押圧ばね２ｅによって感光体ドラム１方向に付勢されている。これにより、帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面に所定の押圧力をもって圧接されており、感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って、矢印Ｒ２方向に従動回転する。感光体ドラム１と帯電ローラ２とが接触する接触部を含むその近傍が帯電位置Ｎ１となる。帯電ローラ２の芯金２ａには、電源Ｓ１から所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、感光体ドラム１表面が所定の極性（本実施形態では、負極性）に一様に帯電処理される。
【００３９】
露光装置３は、帯電処理された感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。露光装置３として、本実施形態では、半導体レーザ使用のレーザビームスキャナを採用している。露光装置３は、画像読取装置（不図示）等のホスト装置からプリンタ側に送られた画像情報に対応して変調されたレーザ光を出力する。そして、このレーザ光により、帯電後の感光体ドラム１の表面を露光位置Ｎ２においてイメージ走査露光する。感光体ドラム１の表面は、露光位置Ｎ２の電荷が除去され、これにより、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００４０】
現像装置４は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する。現像装置４は、現像容器４ａと、非磁性の現像スリーブ４ｂと、マグネットローラ４ｃと、規制ブレード４ｄとを有している。現像容器４ａには、現像剤として、負の帯電特性の一成分磁性のトナーｔが収納されている。現像容器４ａの、感光体ドラム１に対向する部分には、開口部が形成されていて、この開口部には、現像スリーブ４ｂが矢印Ｒ４方向に回転可能に配設されている。現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２によって現像バイアスが印加される。マグネットローラ４ｃは、この現像スリーブ４ｂの内側に固定的に配設されている。現像容器４ａ内のトナーｔは、マグネットローラ４ｃの磁性によって現像スリーブ４ｂの表面に担持され、現像スリーブ４ｂの矢印Ｒ４方向の回転に伴って、規制ブレード４ｄによって層厚が規制された後、現像位置Ｎ３に搬送される。このとき、電源Ｓ２により現像スリーブ４ｂに現像バイアスが印加される。これにより、現像スリーブ４ｂ表面のトナーｔが、感光体ドラム１の表面の静電潜像に選択的に付着されて、静電潜像を現像する。本実施形態では、感光体ドラム１上の露光位置にトナーｔが付着されて現像を行う、いわゆる反転現像を採用している。なお、現像に供されなかったトナーｔは、現像位置Ｎ３を通過して現像容器４ａ内に戻される。
【００４１】
転写ローラ５は、感光体ドラム１の表面に下方から圧接して、感光体ドラム１との間に転写位置Ｎ４を形成している。転写ローラ５は、感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ５方向に従動回転する。転写ローラ５には、電源（転写バイアス印加電源）Ｓ３から転写バイアスが印加される。転写に供される記録材Ｐは、給搬送手段（不図示）によって矢印Ｋｐ方向に搬送されて、転写位置Ｎ４に供給される。記録材Ｐが転写位置Ｎ４を通過する際に、電源Ｓ３によって、転写ローラ５に正極性の転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム１上のトナー像は、記録材Ｐ上に静電的に転写される。
【００４２】
クリーニング装置６は、感光体ドラム１の表面に当接されてクリーニング位置Ｎ５において感光体ドラム１の表面のクリーニングをするクリーニングブレード６ａと、クリーニング容器６ｂとを有している。トナー像転写時に記録材Ｐに転写されないで感光体ドラム１の表面に残った転写残トナーは、クリーニングブレード６ａによって払拭され、クリーニング容器６ｂ内に回収される。こうして表面がクリーニングされた感光体ドラム１は、次の画像形成に供される。
【００４３】
定着器７は、ヒータ（不図示）を内蔵した定着ローラ７ａと、この定着ローラ７ａに下方から圧接された加圧ローラ７ｂとを有している。定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間には、定着ニップＮ６が形成されている。上述の転写によって表面にトナー像が転写された記録材Ｐは、定着ニップＮ６を通過する際に加熱及び加圧される。これにより、記録材Ｐの表面にトナー像が定着される。
【００４４】
以上説明した、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各プロセスにより、１枚の記録材Ｐの表面に対するプリントが終了する。
【００４５】
（帯電バイアス印加系）
図３は、帯電ローラ２に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。
【００４６】
電源Ｓ１から直流電圧と、周波数ｆの交流電圧とを重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加されることで、回転中の感光体ドラム１の外周面（表面）が所定の極性・電位に帯電処理される。
【００４７】
帯電ローラ２に対する電圧印加手段である電源Ｓ１は、ＤＣ電源１１（直流電源）とＡＣ電源１２（交流電源）とを有している。これらＤＣ電源１１及びＡＣ電源１２は、制御回路（制御手段）１３によって制御される。制御回路１３は、ＤＣ電源１１及びＡＣ電源１２をオン／オフ制御して帯電ローラ２にＤＣ電圧とＡＣ電圧とのいずれか一方又は双方の重畳電圧を印加するように制御する機能を有する。また、ＤＣ電源１１から帯電ローラ２に印加するＤＣ電圧値と、ＡＣ電源１２から帯電ローラ２に印加するＡＣ電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。
【００４８】
制御回路１３には、交流電流値及びピーク間電圧値を測定する手段としての測定回路１４が接続されている。測定回路１４によって測定された交流電流値情報及びピーク間電圧値が制御回路１３に入力される。
【００４９】
また、制御回路１３には、環境センサ１５（環境情報検知手段）が接続されている。環境センサ１５は、プリンタが設置されている場所の環境、例えば温度や湿度を検知するものである。この環境センサ１５が検知した環境情報は、上述の制御回路１３に入力される。
【００５０】
制御回路１３は、測定回路１４から入力された交流電流値情報、及び環境センサ１５から入力された環境情報を基に、以下の機能を有している。すなわち、制御回路１３は、印字実行中の帯電工程における帯電ローラ２に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する機能を有している。
【００５１】
［放電電流量］
図４は、本実施形態に係る放電電流量について説明するグラフである。
【００５２】
電子写真装置においては、帯電の均一性、画像ムラ防止などの目的で直流電圧および交流電圧を帯電ローラに印加するのが一般的である。本実施形態での「放電電流量」とは、主に帯電ローラにかける交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐにおける電流量曲線による放電特性を有し、その放電時の電流量のことをいう。
【００５３】
通常、図４のグラフの横軸に示す帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを増加させつつ、感光体の支持体側で交流電流量Ｉａｃを測定すると、図４に示したようなＶｐｐとＩａｃの関係が得られる。
【００５４】
図４のグラフから分かるように、Ｖｐｐが小さい間はＶｐｐの増加に対してＩａｃが線形的に増加していくが、Ｖｐｐが所定の閾値ＶｔｈとなるポイントＡ１（放電開始点）に達した時点から電圧と電流の関係が変化する。すなわち、ポイントＡ１を越えると電流量Ｉａｃが線形関係よりも増加するこの増加分Ａ４は放電電流に起因するものと考えられる。
【００５５】
したがって、放電開始点Ａ１未満での点をプロットして得た正比例直線Ａ２（破線）と、実際の流れた電流曲線Ａ３（実線）とが乖離する放電領域においてあるＶｐｐ（Ａ５）での電流の差分Ａ４を放電電流量という。
【００５６】
［放電電流制御］
放電電流制御とは、放電電流量を求めるために近似直線から所定の放電電流量が得られるＶｐｐの値を求め、放電電流を制御することをいう。
【００５７】
図５は、放電電流制御を説明するためのグラフである。
【００５８】
同図に示すように、帯電ローラ２に未放電領域である交流電圧のＶｐｐ値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の３点の電圧を、順次印加し、ついで、放電領域であるＶｐｐ値Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６の３点の電圧を順次印加する。
【００５９】
それぞれの交流電圧のＶｐｐ値に対して流れる総電流量Ｉａｃの値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６のうち、未放電領域の３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で最小二乗法を用いて近似直線を引いた式を次式（２）とし、
未放電領域の近似直線：Ｙ＝βＸ＋Ｂ・・・（２）
放電領域での３点Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６で最小二乗法を用いて近似直線を引いた式を次式（３）とする。
【００６０】
放電領域の近似直線  ：Ｙ＝αＸ＋Ａ  ・・・（３）
放電電流量ΔＡＣは式（３）と式（２）の差分から、得られる。
【００６１】
具体的には、式（３）の放電領域の近似直線と式（２）の未放電領域の近似直線との差分に基づいて、放電電流量がＤとなるピーク間電圧Ｖｘを次式によって決定する。すなわち、Ｖｘに対する式（２）のＹ値をＹβ、式（３）のＹ値をＹαとし、これらの値を式（２）（３）に代入すると次の式（２）’（３）’が得られる。
【００６２】
Ｙβ＝βＶｘ＋Ｂ・・・（２）’
Ｙα＝αＶｘ＋Ａ・・・（３）’
これらの式（２）’（３）’から次式のようにＶｘが求められる。
【００６３】
Ｖｘ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）・・・（４）
（ここでＤ＝Ｙα−Ｙβである。）
帯電ローラ２に印加する電圧はピーク間電圧Ｖｐｐで規定する。ピーク間電圧Ｖｐｐを式（４）で求めたＶｘに切り替え、印字工程へと移行する。
【００６４】
今、必要な放電電流量Ｄ（ΔＡＣ）が与えられれば、目的のＶｐｐ値＝Ｖ７を見つけることができる。この目的のＶｐｐ値を制御部にフィードバックして帯電制御を行う。このときのＶ７はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ７＜Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６という関係を満足しなければならない。そうでないと、実際の放電電流量Ａ４と必要放電電流量ΔＡＣの差が大きくなり誤差がでてしまう。
【００６５】
図６は、低温環境での放電電流制御の問題を説明するためのグラフである。
【００６６】
同図に示すように高温環境の放電電流曲線Ａ３は、低温環境では放電がしづらく曲線Ａ３´のようにずれ、高温環境に比べて放電開始点Ａ１´もずれる。その結果、放電電流制御の電圧値Ｖ４´、Ｖ５´、Ｖ６´も高い部分でかけなければならない。
【００６７】
また、電圧値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の相互の関係については、Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６の関係で、放電特性および放電電流量の観点から、１．９３４＜（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５＜１．９９３という条件が満足されなければならないことが実験的に確認された。１．９９３≦（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５になると傾きが大きくなりすぎ、放電過多になり画像不良が発生する。また、（Ｖ４＋Ｖ６）／Ｖ５≦１．９３４となると、実際の放電電流量に対する誤差が大きくなりすぎ、実際より少なく見積られて帯電不良が発生する。
【００６８】
［定電圧制御］
ここでの定電圧制御とは、帯電制御において帯電電圧を所望の電圧値に安定的に制御する方法である。この動作は、制御部がＰＷＭ値を固定して電圧を印加する場合には、抵抗を介して出力電圧をモニタして、モニタした電圧を電圧設定回路部にフィードバックして、設定されるＰＷＭ信号の設定値に応じた出力電圧値になるように制御する動作である。
【００６９】
［環境センサ］
環境検知手段を構成する環境センサは、温度、湿度、特定のガス濃度等の設置環境を検出するセンサの総称であり、本実施の形態では、湿度センサや温度センサが該当する。温度センサとしては、空気中の温度を計測するサーミスタが一般的である。湿度センサについては静電容量の変化から空気中の湿度を検知するものが一般的であり、それぞれの出力は電気信号として出力される。環境センサは各社様々な製品が販売されているが、本実施形態における環境センサは、北陸電気工業株式会社製ＨＳＵ−０１Ｆ１Ｖ２−Ｎを用いている。
【００７０】
（帯電ローラの電圧印加制御）
図７は、帯電ローラ２の電圧印加制御を動作を示すフローチャートである。
【００７１】
同図に示すように、まず、画像形成装置の電源が投入されたとき、又は、画像形成装置がプリント指示された後（ステップＳ１００）、環境センサ１５にて雰囲気の温度、湿度を確認する（ステップＳ１０１）。次に、温湿度の組み合わせから設定された温湿度テーブル（不図示）から、検出環境における想定電流値Ｉｘを設定する（ステップＳ１０２）。次に感光体ドラム１の空回転動作（前回転動作）が実行され、感光体ドラム１が回転駆動される（ステップＳ１０３）。帯電ローラ２に帯電電圧が印加され（ステップＳ１０４）、電流検出手段によって電流値Ｉｒが検出される（ステップＳ１０５）。想定電流値Ｉｘと検出電流値Ｉｒとの乖離が所定値Ｘ以上（所定値以上）であるかどうかを判定する（ステップＳ１０６）。そして乖離が所定値Ｘ以上である場合は、検出電流値に基づいて、設定された電流値テーブルから放電電流制御実施領域であるかを判定する（ステップＳ１０７）。放電電流制御を実施する場合は、放電電流制御のターゲット電流値を決定した後（ステップＳ１０８）、放電電流制御を実施する（ステップＳ１０９）放電電流制御を実施しない場合は、定電圧制御時の印加電圧値を決定する（ステップＳ１１０）。ステップ１０６において、乖離が所定値Ｘ以上でない（所定値未満）と判定した場合は、温湿度テーブルに基づいて放電電流制御実施領域であるか判定する（ステップＳ１１１）。放電電流制御を実施する場合は、放電電流制御のターゲット電流値を決定した後に（ステップＳ１１２）、放電電流制御を実施する（ステップＳ１１３）。放電電流制御を実施しない場合は、定電圧制御時の印加電圧値を決定し（ステップＳ１１４）、最終的に印加電圧が決定した所で画像形成が開始される（ステップＳ１１５）。
【００７２】
なお、ステップＳ１０８とステップＳ１０９とは、第１の印加電圧決定手段を構成する。ステップＳ１１０は、第２の印加電圧決定手段を構成する。さらに、ステップＳ１１２とステップＳ１１３とは、第１の印加電圧決定手段を構成する。さらにまた、ステップＳ１１４は、第２の印加電圧決定手段を構成する。
【００７３】
図８は、上述の帯電ローラ２の電圧印加制御に用いる環境テーブルを示す表である。この環境テーブルは、雰囲気の温度および湿度に応じて、その環境にふさわしい帯電制御の種類を定めたものである。
【００７４】
温度が１５℃未満の領域をさらに複数の範囲に分けて、電圧値を異ならせた定電圧制御Ａ、Ｂ、Ｃを切り替えるようにしてもよい。この場合、０〜５℃の範囲で定電圧制御Ａ、５〜１０℃の範囲で定電圧制御Ｂ、１０〜１５℃の範囲で定電圧制御Ｃを採用する。定電圧制御Ａ、Ｂ、Ｃで用いる定電圧Ｖｐｐはこの順に小さくなるように帯電手段に印加すべき電圧の値を記憶部内の帯電制御テーブルの電圧値の中から決定する。
【００７５】
空気中の絶対水分量が多い環境にて過剰に放電すると画像不良が発生することから１５℃以上の領域を、さらに、温度と湿度の組み合わせにより複数の範囲に分けて、放電電流制御の種類を切り替えるようにしてもよい。図８の例では、比較的高温高湿の範囲で放電電流制御Ａ、中位の温度および湿度の範囲で放電電流制御Ｂ、比較的低温低湿の範囲で放電電流制御Ｃを採用する。放電電流制御Ａ、Ｂ、Ｃで用いる必要放電電流量ΔＡＣはこの順に大きくなるように設定する。この例では、絶対水分量を算出する代わりに、温度および湿度の組み合わせがどの範囲に属するかによって、放電電流制御の種類（すなわち所定の放電電流量の値）を決定することができる。
【００７６】
図９に本実施形態の帯電ローラ２の電圧印加制御における電流値テーブルを示すグラフである。図１０は、図８に示す環境テーブルの環境ゾーンを示す表である。図９に示す電流値テーブルは、図１０に示す環境テーブルの各ゾーンにて、一定の電圧を印加した時に測定された電流値を定めたものである。
【００７７】
図９に示す各電流値において設定される電圧制御手段及び電圧値は、図８に示す環境テーブルに基づく制御と同様に、温度及び湿度の組み合わせ時に画像不良を発生させないように設定しておく。
【００７８】
なお、この処理は、画像形成装置の電源投入後の最初の画像担持体回転時の他、所定の枚数を印刷する毎に、次の印刷動作における感光体ドラム１の回転時に、実行することもできる。さらに、この処理は、環境センサ１５により検知される環境情報が前回の検知された環境情報に対して変化した時のみ実行するようにすることもできる。
【００７９】
以上、本実施形態の構成によれば、帯電ローラ２に所定の電圧を印加した際に流れる電流値と、環境情報から想定される電流値を比較する。そして、環境センサ１５からの環境情報（温度、湿度）と帯電装置自体の温度に乖離があっても放電電流制御と定電圧制御及び定電圧出力を適切に切り替えることが可能となり、画像不良を抑制することができる画像形成装置を提供することができる。
【００８０】
＜第２実施形態＞
次に本発明の他の実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態は、第１実施形態と同様の画像形成装置及び帯電制御装置の概要は同じであるので重複する説明を省略する。
【００８１】
第１実施形態では、検知された環境情報と帯電装置自体の温度との乖離を判定する為に、帯電装置に所定の電圧を印加し、その際に流れる電流値を、環境情報から想定される、予め設定されていた電流値と比較していた。
【００８２】
本実施形態では、帯電装置の温度及び抵抗状態を判定する為、転写ローラ５に所定の電流値を流し、その時に発生する電圧値を、環境情報から想定される予め設定されていた電圧値と比較する。
【００８３】
図１１は、帯電ローラ２の電圧印加制御の動作を示すフローチャートである。
【００８４】
同図に示すように、まず、画像形成装置の電源が投入されたとき、又は、画像形成装置がプリント指示された後（ステップＳ２００）、環境センサにて雰囲気の温度、湿度を確認する（ステップＳ２０１）。そして、温湿度の組み合わせから設定された温湿度テーブルから、検出環境における想定転写電圧値Ｖｘを設定する（ステップＳ２０２）。次に感光体ドラム１の空回転動作（前回転動作）が実行され、感光体ドラム１が回転駆動される（ステップＳ２０３）。転写ローラ５に転写電流が印加され（ステップＳ２０４）、転写電圧検出手段によって検出転写電圧値Ｖｒが検出される（ステップＳ２０５）。そして、想定転写電圧値Ｖｘと検出転写電圧値Ｖｒとの乖離が所定値Ｙ以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２０６）。乖離が所定値Ｙ以上である場合は、検出転写電圧値に基づいて、設定された検出転写電圧値テーブルから放電電流制御実施領域であるかを判定する（ステップＳ２０７）。放電電流制御を実施する場合は、放電電流制御のターゲット電流値を決定した後（ステップＳ２０８）、放電電流制御を実施する（ステップＳ２０９）。放電電流制御を実施しない場合は、定電圧制御時の印加電圧値を決定する（ステップＳ２１０）。ステップ２０６において、乖離が所定値Ｙ以上でないと判定した場合は、温湿度テーブルに基づいて放電電流制御実施領域であるか判定する（ステップＳ２１１）。放電電流制御を実施する場合は、放電電流制御のターゲット電流値を決定した後（ステップＳ２１２）、放電電流制御を実施する（ステップＳ２１３）。放電電流制御を実施しない場合は、定電圧制御時の印加電圧値を決定し（ステップＳ２１４）、最終的に印加電圧が決定した所で画像形成が開始される（ステップＳ２１５）。
【００８５】
なお、ステップＳ２０８とステップＳ２０９とは、第１の印加電圧決定手段を構成する。ステップＳ２１０は、第２の印加電圧決定手段を構成する。さらに、ステップＳ２１２とステップＳ２１３とは、第１の印加電圧決定手段を構成する。さらにまた、ステップＳ２１４は、第２の印加電圧決定手段を構成する。
【００８６】
図１２に本実施形態における転写電圧値テーブルを示すグラフである。この転写電圧値テーブルは、図１０に示す環境テーブルの各ゾーンにて、一定の電圧を印加した時に測定された電流値を定めたものである。
【００８７】
本実施形態の構成及び制御によっても第１実施形態と同様の効果が得られた。
【００８８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、上述の実施形態では、画像形成装置本体に環境情報を検知する環境検知手段を備え、これにより環境情報を得ている。この代わりに、環境検知手段を備えること無く、画像形成装置を使用するユーザ等が画像形成装置の操作部等から使用される環境を入力したり、操作部等の表示から選択したりすることで、環境情報を入手するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１…感光体ドラム
２…帯電ローラ
５…転写ローラ
１１…ＤＣ電源
１２…ＡＣ電源
１３…制御回路
１４…測定回路
１５…環境センサ
【図１】
2016114727.tif 000003
【図２】
2016114727.tif 000004
【図３】
2016114727.tif 000005
【図４】
2016114727.tif 000006
【図５】
2016114727.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016114727.tif 000009
【図８】
2016114727.tif 000010
【図９】
2016114727.tif 000011
【図１０】
2016114727.tif 000012
【図１１】
2016114727.tif 000013
【図１２】
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