(57)【要約】【課題】像担持体の帯電状態の均一性を損なわせることなく像担持体へ流れる電流を削減して、像担持体の寿命を引き延ばすことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】帯電ローラ２２は、感光ドラム２１に当接又は近接して配置される。交流電源１０１は、交流電圧を生成して帯電ローラ２２に印加する。電圧制御部４１０は、連続的な画像形成の開始後、交流電圧を低下させる際に帯電ローラ２２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを所定の時間間隔と所定の低下量とにより段階的に低下させる。【選択図】図２
2017151144.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、
前記帯電部材に電圧を印加する電源部と、
画像形成の開始後、前記帯電部材に印加する電圧を低下させる際に段階的に低下させるように前記電源部を制御する制御手段と、を備え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、前記電圧を所定の時間間隔と所定の低下量とにより段階的に低下させ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】
前記像担持体の周囲の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記温度が第１温度の場合は、前記温度が前記第１温度よりも低い第２温度のときよりも前記所定の時間間隔を短く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】
前記像担持体の周囲の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記温度が第１温度の場合は、前記温度が前記第１温度よりも低い第２温度のときよりも前記所定の低下量を大きく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５】
前記所定の時間間隔は、１５０ｍｓｅｃ以上３００ｍｓｅｃ未満であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定の低下量は、前記帯電部材に印加されている電圧の３％以上１０％未満であることを特徴とする請求項２又は４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
連続的な画像形成の実行中に前記帯電部材を通じて前記像担持体に流れる電流を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に基づいて前記電圧を低下させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記検知手段は、前記電圧により前記像担持体に流れる電流を検知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、前記電流が閾値を越えている場合に前記電圧を低下させ、前記電流が閾値以下の場合に前記電圧を維持することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体の周囲の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて設定された前記電圧により連続的な画像形成を開始することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体の周囲の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記温度が所定温度以上の場合は前記電圧を維持することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
連続的な画像形成の開始後の画像形成枚数を検知する枚数検知手段を備え、
前記制御手段は、前記枚数が所定の範囲外の場合は前記電圧を維持することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、画像形成を伴わない前記電圧の出力中は、前記電圧を連続的に変化させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記像担持体に連続して画像の静電潜像を形成している状態で、前記帯電部材に電圧を印加している電源部と、
前記状態で、前記帯電部材を通じて前記像担持体に流れている電流を検知する検知手段と、
前記状態で、前記検知手段の検知結果に基づいて前記電圧を低下させるように前記電源部を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
前記検知手段は、前記電圧により前記像担持体に流れる電流を検知し、
前記制御手段は、前記電流が閾値を越えている場合に前記電圧を低下させ、前記電流が閾値以下の場合に前記電圧を維持することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記電源部は、
ピークホールド回路を有し、
交流電圧のピーク間電圧に応じた電圧の直流電圧を生成し、
交流電圧と前記直流電圧を重畳した電圧を前記帯電部材に印加することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１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、帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電させる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に画像の静電潜像を形成するために、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電部材に印加して像担持体を帯電させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１には、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電部材に印加して像担持体を帯電させる画像形成装置が示される。ここでは、連続的な画像形成の実行中に帯電部材から像担持体に流れる直流電流を検知し、直流電流が閾値を越えると、連続的な画像形成を中断して、交流電圧の振幅（ピーク間電圧）を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電部材に印加して像担持体を帯電させている場合、連続的な画像形成の開始後、感光ドラムへ流れる電流が次第に増加することが判明した。そして、感光ドラムへ流れる電流が増加した状態を放置すると、感光層の摩耗や劣化の進行が早まって感光ドラムの交換寿命が短くなることが判明した。
【０００６】
そこで、連続的な画像形成の開始後、感光ドラムへ流れる電流が一定に維持されるように、交流電圧を連続的に変化させる制御が提案された。
【０００７】
しかし、連続的な画像形成の開始後、感光ドラムへ流れる電流を一定に維持するように交流電圧を連続的に変化させる実験を行ったところ、周期的に感光ドラムの帯電状態の均一性が損なわれて、画像品質が低下することが確認された。
【０００８】
本発明は、像担持体の帯電状態の均一性を損なわせることなく、像担持体へ流れる電流を削減して、像担持体の寿命を引き延ばすことができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源部と、画像形成の開始後、前記帯電部材に印加する電圧を低下させる際に段階的に低下させるように前記電源部を制御する制御手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成の開始後、帯電部材に印加する電圧を段階的に低下させる。このため、像担持体の帯電状態の均一性を損なわせることなく像担持体へ流れる電流を削減して、像担持体の寿命を引き延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】帯電電源の制御系のブロック図である。
【図３】帯電電源の回路図である。
【図４】交流電圧を変化させたときのピーク間電圧の変化の説明図である。
【図５】交流電圧のピーク間電圧の調整制御のフローチャートである。
【図６】実施の形態１における交流電圧の変化の説明図である。
【図７】実施の形態１における交流電圧の制御の説明図である。
【図８】実施の形態２の制御のフローチャートである。
【図９】実施の形態３の制御のフローチャートである。
【図１０】実施の形態４の制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１＞
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置Ａは、装置本体１００の上部に画像読取装置５００を設けている。装置本体１００は、電子写真方式を採用したモノクロプリンタである。装置本体１００は、シート給送部１０の上方に画像形成部２０を配置し、画像形成部２０の上方に定着装置３０を配置し、定着装置３０の上方にシート排出部４０を配置している。
【００１４】
シート給送部１０は、給送カセット１１又は手差しトレイ１６に積載されたシートＰを画像形成部２０へ給送する。画像形成部２０は、感光ドラム２１にトナー像を形成し、感光ドラム２１に担持されたトナー像を、シート給送部１０から給送されたシートＰへ転写する。定着装置３０は、画像形成部２０でトナー像を転写されたシートＰを加熱及び加圧してシートＰに画像を定着させる。シート排出部４０は、定着装置３０で画像を定着されたシートＰを排出して積載する。
【００１５】
給送カセット１１は、シートＰを収納する。シート検知センサＳ１は、給送カセット１１にシートＰが収納されているか否かを検知する。ピックアップローラ１２は、給送カセット１１に収納されたシートＰを分離部１３へ送り出す。
【００１６】
分離部１３は、正転ローラと反転ローラとでニップを形成し、シートＰに重送シートが重なっている場合、反転ローラによって重層シートを給送カセット１１に押し戻してシートＰを１枚に分離する。分離部１３は、シートＰを給送ローラ対１４へ送り出す。一方、手差しトレイ１６からシートＰを給送する場合は、供給ローラ１７および分離パッド１８によってシートＰを１枚に分離して装置本体１００内に引き込む。供給ローラ対１９は、シートＰを給送ローラ対１４に搬送する。給送ローラ対１４は、給送パスＰＳ１のシートＰをレジストローラ１５へ搬送する。
【００１７】
レジストローラ１５は、回転を停止した状態でシートＰを受け止めてシートＰの斜行を修正する。レジ前センサＳ２は、シートＰの先端がレジストローラ１５のニップに到達するタイミングを検知する。レジストローラ１５は、感光ドラム２１に形成されたトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｎ１へシートＰを給送する。
【００１８】
転写ローラ２５は、感光ドラム２１との間に転写部Ｎ１としてのニップを形成する。不図示の転写電源により転写ローラ２５にトナー像の帯電極性と反対極性の直流電圧を印加することで、転写部Ｎ１を通過する感光ドラム２１の表面からシートＰへトナー像が転写される。
【００１９】
定着装置３０は、内部に配置された熱源により所定の定着温度に加熱された定着ローラ３１と、所定の圧力で定着ローラ３１に圧接させた加圧ローラ３２との間に定着部Ｎ２としてのニップを形成する。定着センサＳ３は、シートＰの先端が定着部Ｎ２を抜けたことを検知する。トナー像が転写されたシートＰは、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送されて定着部Ｎ２を通過する。定着部Ｎ２ではトナー像が加熱及び加圧を受けて融解し、その後トナー像がシートＰ上に凝固することで、画像がシートＰに定着される。シート排出部４０は、定着装置３０により画像が定着されたシートを排出ローラ対４１により搬送し、排出トレイ４２へ排出して積載する。
【００２０】
（両面印刷）
装置本体１００は、画像形成部２０及び定着装置３０の右側に、シート再給送部５０を配置している。シートＰの２面目に画像形成する場合、１面目に画像形成されたシートＰの先端が定着センサＳ３を抜けたあと、シートＰの後端が排出ローラ対４１を抜ける前に排出ローラ対４１を停止させる。そして、排出ローラ対４１を逆回転させることで、シートＰの先端と後端とを反転した状態でシート再給送部５０へ搬送する。
【００２１】
シート再給送部５０へ搬送されたシートＰは、再給送ローラ対５１、５２によって破線で示す再給送パスＰＳ２を搬送され、再給送ローラ対５３によってレジストローラ１５に搬送される。そして、レジストローラ１５によって転写部Ｎ１に搬送されることで、シートＰの２面目にトナー像が転写される。その後は、１面目に画像形成したときと同様に、定着装置３０により画像をシートＰに定着し、両面に画像が定着されたシートＰが排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。
【００２２】
（画像形成部）
図１に示すように、画像形成部２０は、感光ドラム２１の周囲に帯電ローラ２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２５、及びドラムクリーニング装置２７を配置している。感光ドラムは、金属円筒の基層の表面に光伝導層（感光層）を有する。光伝導層は、露光を受けている間、一時的に導電性が高まる絶縁層である。帯電ローラ２２は、暗闇に置かれた感光ドラム２１の表面を均一な負極性の電位に帯電する。
【００２３】
露光装置２３は、画像データを走査線に展開した画像信号をＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを出力し、回転ミラーによりレーザービームを感光ドラム２１の表面に走査露光する。レーザービームは、画像読取装置５００によって読み取られた原稿の画像データや、外部から送信された画像データに基づいて制御される。感光ドラム２１のレーザ光が照射された部分は、帯電ローラ２２によって帯電されていた負極性の電荷が漏れ出し、これにより、感光ドラム２１の表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２４】
現像装置２４は、現像ローラにトナーを担持させ、現像ローラに現像電圧を印加することにより現像ローラから感光ドラム２１の静電潜像へトナーを移転させる。感光ドラム２１の静電潜像は、現像装置２４によってトナーが付着されることで、トナー像に現像される。
【００２５】
感光ドラム２１上のトナー像は、感光ドラム２１の回転によって転写部Ｎ１へ搬送され、上述したようにシートＰに転写される。ドラムクリーニング装置２７は、転写部Ｎ１を通過した感光ドラム２１の表面に残留した転写残トナーをクリーニングする。
【００２６】
（帯電装置）
図２は帯電電源の制御系のブロック図である。図２に示すように、装置本体１００は、接触帯電方式の帯電装置を有する。帯電ローラ２２、帯電電源１１０、及びコントローラ４００は、接触帯電方式の帯電装置を構成している。装置本体１００は、感光ドラム２１の表面に帯電ローラ２２を接触又は近接させて配置しており、帯電電源１１０が帯電電圧を生成して帯電ローラ２２に印加することにより、感光ドラム２１の表面を所定の電位に帯電させる。
【００２７】
帯電部材の一例である帯電ローラ２２は、像担持体の一例である感光ドラム２１に当接又は近接して配置される。交流電源の一例である交流電源１０１は、交流電圧を生成して帯電ローラ２２に印加する。
【００２８】
感光ドラム２１の基層は、接地電位に接続されている。帯電ローラ２２は、カーボンを添加して抵抗性を付与したゴム材料の表層を有し、感光ドラム２１に当接して感光ドラム２１に従動回転する。電源部の一例である帯電電源１１０は、交流電源１０１と、直流電源３０１と、交流電流検知部２０１と、を備える。
【００２９】
帯電電源１１０は、直流電源３０１が生成した直流電圧に、交流電源１０１が生成した交流電圧を重畳した振動電圧を生成し、帯電電圧として帯電ローラ２２に印加する。帯電ローラ２２は、交流電圧と直流電圧とを重畳した帯電電圧を印加される。帯電電圧を印加された帯電ローラ２２から感光ドラム２１へ直流電流及び交流電流が流れ込む。交流電流検知部２０１は、帯電電圧を印加された帯電ローラ２２から感光ドラム２１へ流れ込む交流電流に応じた直流電圧を生成する。
【００３０】
画像形成装置Ａのプロセススピードは、２００ｍｍ／ｓｅｃ、直流電圧Ｖｄｃの調整範囲は−４００Ｖ〜−７００Ｖ、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐの調整範囲は１５００Ｖ〜２２００Ｖである。
【００３１】
（コントローラ）
環境センサ４３０は、画像形成装置の周囲の環境の温度を検知する。コントローラ４００は、環境センサ４３０の出力に基づいて直流電源３０１及び交流電源１０１を制御して、感光ドラム２１の帯電条件を調整する。
【００３２】
電圧制御部４１０は、ＲＯＭ４１３から読み出したプログラム及びデータをＲＡＭ４１２に保持して、ＣＰＵ４１１が帯電電源１１０の制御に必要な演算及び処理を実行するコンピュータ装置である。電圧制御部４１０に対する入出力は、インターフェース４１４を介してＣＰＵ４１１に入出力される。電圧制御部４１０は、交流電流判定部４２０の判定結果に基づいて交流電源１０１を制御する。電圧制御部４１０は、画像形成装置の周囲の環境の温度に応じた交流電圧の振幅（ピーク間電圧Ｖｐｐ）を設定する。
【００３３】
（交流電流検知部）  
図３は帯電電源の回路図である。図３に示すように、直流電源３０１は、コントローラ（４００：図２）からの直流出力電圧設定３２０に基づいて直流電圧Ｖｄｃを生成して、交流電源１０１の交流昇圧トランス１０４へ出力する。交流昇圧トランス１０４は、ピーク間電圧Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃを生成し、直流電源３０１が生成した直流電圧Ｖｄｃに重畳して高圧出力１５０へ出力する。
【００３４】
検知手段の一例である交流電流検知部２０１は、図２に示す帯電ローラ２２を通じて感光ドラム２１に流れる電流を検知する。交流電流検知部２０１は、交流電源１０１の交流電圧により感光ドラム２１に流れる交流電流を検知する。交流電流検知部２０１は、高圧出力１５０を通じて出力される交流電流を検知する。
【００３５】
交流電流検知部２０１は、直流カットフィルタ２０２、電流検出用の抵抗２０３、ダイオード２０５、及び積分回路２０４を有する。直流カットフィルタ２０２は、交流昇圧トランス１０４の一次側に流れる電流から交流電流を分離する。ダイオード２０５と抵抗２０３は並列に接地電位に接続され、一方は直列に直流カットフィルタへ接続している。このため、交流昇圧トランス１０４の二次側に正の電流が流れた時はダイオード２０５に電流が流れて抵抗２０３に電圧が発生せず、負の電流が流れた時はダイオード２０５に遮断されて抵抗２０３に連続パルス状の電圧が発生する。積分回路２０４は、抵抗２０３に発生する連続パルス状の電圧を平滑して直流電圧を生成し、電流検知出力２２０として出力する。
【００３６】
図２に示すように、電流検知出力２２０は、コントローラ４００の電流判定部４２０へ出力される。電流判定部４２０は、電流検知出力２２０に基づいて高圧出力１５０を通じて出力される交流電流が閾値以上か未満かを判定する。電圧制御部４１０は、電流判定部４２０を通じた交流電流検知部２０１の検知結果に基づいて交流電圧を低下させる。
【００３７】
（交流電源）
交流電源１０１は、比較回路１０５と、正弦波生成回路１０６と、電流増幅回路１０７と、交流昇圧トランス１０４と、直流カットフィルタ１０２と、ピークホールド回路１０３と、を備える。
【００３８】
比較回路１０５は、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの制御目標である直流電圧を出力する。正弦波生成回路１０６は、制御目標の直流電圧に応じた交流電圧を出力する。電流増幅回路１０７は、正弦波生成回路１０６が出力した交流電圧を増幅する。交流昇圧トランス１０４は、電流増幅回路１０７が出力した交流電圧を昇圧する。
【００３９】
比較回路１０５は、高圧出力１５０へ出力する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを調整する。高圧出力１５０に出力される交流電圧Ｖａｃは、直流カットフィルタ１０２を通過してピークホールド回路１０３に入力される。ピークホールド回路１０３は、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐに応じた電圧の直流電圧（測定値）を生成して、比較回路１０５の−端子へ入力する。一方、図２の電圧制御部４１０は、交流電圧設定入力（基準値）１２０の直流電圧を生成して、比較回路１０５の＋端子へ入力する。比較回路１０５は、交流電圧設定入力１２０と、ピークホールド回路１０３が生成した直流電圧とを比較して次のように制御することにより、交流電源１０１が高圧出力１５０へ出力する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを変化させる。
（１）交流電圧設定入力１２０＞ピークホールド回路１０３が生成した直流電圧の時は、ピーク間電圧Ｖｐｐを増やすように変化させる。
（２）交流電圧設定入力１２０＜ピークホールド回路１０３が生成した直流電圧の時は、ピーク間電圧Ｖｐｐを減らすように変化させる。
（３）交流電圧設定入力１２０とピークホールド回路１０３が生成した直流電圧とが一致するように、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの制御目標である直流電圧を変化させる。
【００４０】
（感光ドラムの削れ）
図４は交流電圧を変化させたときのピーク間電圧の変化の説明図である。図２に示すように、感光ドラム２１は、画像形成の累積回数が増加するに従い、表面の光電動層がドラムクリーニング装置２７のクリーニングブレードやトナーなどにより削られて、光電動層の厚み（層圧、膜厚）が減少する。光電動層（感光層）の厚みが減少することによる等価容量の変化は、感光ドラム２１の帯電特性を変化させる。また、感光ドラム２１の寿命は光電動層の膜厚に大きく依存するため、削れ量の多い感光ドラム２１は必然的に寿命が短くなる。
【００４１】
感光ドラム２１の表面の削れは、直流電圧に交流電圧を重畳させて帯電を行う場合、その交流電流量に大きく依存し、交流電流量が増えるほど削れ量も増える。そのため、削れ量の比較的多い感光ドラム２１においては、交流電流量を減らすことにより感光ドラム２１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４２】
しかし、感光ドラム２１の寿命を延ばすために交流電流量を減らした場合、帯電不良が発生する可能性が高くなる。この場合の帯電不良は、一般に砂地と呼ばれる画像障害であって、ハーフトーン画像上に小さな帯電不良の粒子が生じて、画像の滑らかさが失われる現象である。すなわち、交流電流量を減らして帯電を行うと帯電不良に起因する画像品質の低下が発生する可能性がある。
【００４３】
そこで、装置本体１００では、画像形成の開始前に、環境センサ４３０により環境温度を検知し、電圧制御部４１０が環境温度／交流電圧のテーブルを参照して、適正な交流電流が流れるように交流電圧設定入力１２０を決定している。
【００４４】
しかし、感光ドラム２１に連続して画像の静電潜像を形成している状態では、感光ドラム２１及び帯電ローラ２２の温度と、環境センサ４３０により検知される温度と、の間にずれがある。両者のずれは、定着装置３０の発熱等により時々刻々と変動しており、それに伴って感光ドラム２１の電気的な特性が時々刻々と変化している。加えて、温度環境の変動により交流電流Ｉａｃが増えたときに単に交流電流量を減らして帯電を行うと、帯電不良を生じて画像不良が生じる可能性がある。
【００４５】
そこで、実施の形態１では、連続して画像の静電潜像を形成している状態で交流電流を検知して、その熱的な状態をできるだけ維持できるように、連続して画像の静電潜像を形成している状態で交流電圧を調整している。
【００４６】
また、連続的な画像形成を中断することなく交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを低下させる場合であっても、図４に示すように、連続的にピーク間電圧Ｖｐｐを変更すると、一時的な帯電不良が発生することがある。交流電流が過剰な場合に交流電流を、１ｍＡ以上一気に減少させた場合も一時的な帯電不良が発生することがある。
【００４７】
これは、次のような現象であると考えられている。交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを低下させる為に、交流電圧設定入力１２０の値を低下させた際、ピーク間電圧Ｖｐｐの低下に対してピークホールド回路１０３の応答が遅くなる。このため、比較回路１０５の入力部は、「交流電圧設定入力１２０＜ピークホールド回路出力」の状態が続く。この時、比較回路１０５の出力は、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの制御目標となる直流電圧を超えて低下し、ピーク間電圧Ｖｐｐは、制御目標である電圧を超えて低下した後に、制御目標である電圧に安定する。そして、交流電流が制御目標以上に低下することで、感光ドラム２１の表面の帯電電位にムラが生じる。
【００４８】
そこで、実施の形態１では、交流電圧設定入力１２０の値がピークホールド回路出力以下になる状態を続ける事なくピーク間電圧Ｖｐｐを調整できるように、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを段階的に少しずつ調整している。制御手段の一例である電圧制御部４１０は、連続的な画像形成の開始後、帯電ローラ２２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを所定の時間間隔と所定の低下量とにより段階的に低下させる。
【００４９】
（交流電圧のピーク間電圧の調整制御）
図５は交流電圧のピーク間電圧の調整制御のフローチャートである。図６は実施の形態１における交流電圧の変化の説明図である。図７は実施の形態１における交流電圧の制御の説明図である。
【００５０】
図２に示すように、制御手段の一例である電圧制御部４１０は、感光ドラム２１に連続して画像の静電潜像を形成している状態で、交流電流検知部２０１の検知結果に基づいて交流電圧を低下させるように交流電源１０１を制御する。感光ドラム２１に連続して画像の静電潜像を形成していると温度上昇が発生して交流電流が過剰になるからである。
【００５１】
電圧制御部４１０は、連続的な画像形成の開始後、帯電ローラ２２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを所定の時間間隔と所定の低下量とにより段階的に低下させる。交流電圧Ｖａｃを安定させて、帯電不良による画像品質の低下を阻止するためである。
【００５２】
電圧制御部４１０は、交流電流が閾値の３ｍＡを越えている場合に交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを低下させるが、交流電流が閾値以下の場合には交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを維持する。一時的に低い交流電流が検知されても、その後の温度上昇に伴って交流電流は上昇する傾向にあるからである。
【００５３】
電圧制御部４１０は、画像形成を伴わない交流電圧Ｖａｃの出力中は、交流電圧を連続的に変化させる。前回転時、画像間隔を拡大して行う電圧調整等、画像形成を伴わない場合は、画像不良が発生しないので、すみやかに交流電流の過剰を修正することが望ましいからである。なお、ジャム発生時等の緊急事態では、電圧制御部４１０によらず、電源を即断して交流電圧を急低下させている。
【００５４】
図５に示すように、ＣＰＵ４１１は、ユーザが画像形成の開始を指令すると、帯電に用いる交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐの出力設定値を初期化して０Ｖに設定する（Ｓ５０１）。
【００５５】
ＣＰＵ４１１は、現像装置２４による過剰な現像を避けるために、帯電ローラ２２に対する負極性の直流電圧の印加を開始する（Ｓ５０２）。
【００５６】
ＣＰＵ４１１は、環境センサ４３０が検出した環境温度に応じて交流電圧Ｖａｃの設定値を決定し、ピーク間電圧Ｖｐｐが適切な交流電圧Ｖａｃの出力を開始する（Ｓ５０３）。温度検知手段の一例である環境センサ４３０は、感光ドラム２１の周囲の温度を検知する。
【００５７】
ＣＰＵ４１１は、環境センサ４３０の検知結果に基づいて設定された交流電圧により連続的な画像形成を開始する（Ｓ５０４）。
【００５８】
ＣＰＵ４１１は、連続的な画像形成の実行中、感光ドラム２１と帯電ローラ２２との間に流れる交流電流Ｉａｃの測定を行う（Ｓ５０５）。
【００５９】
帯電ローラ２２と感光ドラム２１の接触領域の温度が環境温度と一致していれば、交流電流Ｉａｃは適正な電流となると考えられる。しかし、連続して画像形成を行っていると、接触領域触のジュール熱、ドラムクリーニング装置２７のクリーニングブレードの摩擦熱、定着装置３０からの輻射熱等の影響を受けて、帯電ローラ２２と感光ドラム２１の接触領域の温度が上昇すると考えられる。このような温度上昇によって、環境センサ４３０で検出した環境温度よりも実際の帯電ローラ２２との接触領域の温度のほうが高くなると、交流電流Ｉａｃが適正な電流範囲（３ｍＡ以下）を超えて増加することがあると考えられる。
【００６０】
そこで、ＣＰＵ４１１は、交流電流Ｉａｃが適正な電流範囲（３ｍＡ以下）であるかの判定を行う（Ｓ５０６）。そして、ＣＰＵ４１１は、交流電流Ｉａｃが３ｍＡを超えていれば、前回に交流電圧設定入力１２０を変更してから規定時間（２００ｍｓｅｃ）が経過しているか否かを判定する（Ｓ５０７）。
【００６１】
そして、ＣＰＵ４１１は、２００ｍｓ経過している場合（Ｓ５０７のＹｅｓ）、交流電圧設定入力１２０を現在の交流電圧Ｖａｃから調整目標の交流電圧Ｖａｃ´へ規定割合（５％）だけ低下させる（Ｓ５０８）。
Ｖａｃ´＝Ｖａｃ×０．９５
これにより、図６に示すように、交流電圧Ｖａｃ´は、オーバーシュートを発生することなく、交流電流Ｉａｃが３ｍＡ未満になるまで段階的に低下する。
【００６２】
しかし、ＣＰＵ４１１は、交流電流Ｉａｃが３ｍＡ以下であれば（Ｓ５０６のＮｏ）、交流電圧Ｖａｃの出力を維持して変更しない（Ｓ５０５）。ＣＰＵ４１１は、画像形成が終了又は停止された場合（Ｓ５０９のＹｅｓ）、交流電圧設定入力１２０を０Ｖに設定して（Ｓ５１０）、交流電圧Ｖａｃを一気に低下させる（Ｓ５１１）。
【００６３】
このようにして、連続的な画像形成を実行している状態で、交流電流の上昇を抑制して感光ドラム２１の寿命を引き延ばす。例えば、図７に示すように、交流電流が３ｍＡを超えるごとに交流電圧Ｖａｃを５％低下させて、帯電ローラ２２に印加される交流電圧Ｖａｃを２６００Ｖから１４００Ｖまで調整する。これにより、帯電ローラ２２と感光ドラム２１の接触領域がほぼ一定の状態に保たれて、帯電不良を発生することなく、感光ドラム２１の寿命を延長することができる。
【００６４】
（実験結果）
図２に示すように、装置本体１００において、交流電圧Ｖａｃを変更する規定時間を１５０ｍｓｅｃに固定し、交流電圧Ｖａｃを変更する規定割合を１４％〜５％の間で振って規定割合を決定する実験を行った。表１に示すように、規定時間１５０ｍｓｅｃにて交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐの変更時にシンクロスコープ上で交流電圧Ｖａｃのオーバーシュートが観察されるか否かを複数名の観察者により観察した。そして、オーバーシュートが観察された場合を×と評価し、観察されない場合を○と評価し、意見が分かれた場合を△と評価した。
【００６５】
【表１】
2017151144.tif 000003
【００６６】
表１の実験結果に基づいて、実施の形態１では、規定割合を５％に設定した。規定割合としての５％は、次のように、規定時間として２００ｍｓｅｃを決定する際に用いた値である。
【００６７】
また、実験により、所定の低下量の一例である規定割合は、帯電ローラ２２に印加されている交流電圧の３％以上１０％未満が好ましいことが判明した。規定割合が３％未満では、交流電流が過剰な場合にその調整が長引いて好ましくない。
【００６８】
続いて、装置本体１００において、交流電圧Ｖａｃを変更する規定割合を１０％に固定し、交流電圧Ｖａｃを変更する規定時間を１１０ｍｓｅｃ〜２００ｍｓｅｃの間で振って規定時間を決定する実験を行った。表２に示すように、交流電圧Ｖａｃの１０％変更時にシンクロスコープ上で交流電圧Ｖａｃのオーバーシュートが観察されるか否かを複数名の観察者により観察した。そして、複数名の観察者によりオーバーシュートが観察された場合を×と評価し、観察されない場合を○と評価し、意見が分かれた場合を△と評価した。
【００６９】
【表２】
2017151144.tif 000004
【００７０】
表２の実験結果に基づいて、実施の形態１では、規定時間を２００ｍｓｅｃに設定した。規定時間としての２００ｍｓｅｃは、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを規定割合としての１０％低下させた時にオーバーシュートすることなく交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐが変化する応答時間を予め測定して決定した値である。
【００７１】
また、実験により、所定の時間間隔の一例である規定時間は、１５０ｍｓｅｃ以上３００ｍｓｅｃ未満が好ましいことが判明した。所定の時間間隔が３００ｍｓｅｃを超えると、交流電流が過剰な場合にその調整が長引いて好ましくない。
【００７２】
（比較例１）
画像形成の累積に伴う感光ドラム２１の特性変化に対応させて交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを調整する比較例を、図２を参照して説明する。
【００７３】
比較例では、特許文献１に示されるように、連続的な画像形成を実行している状態で帯電ローラ２２を通じて感光ドラム２１に流れる直流電流Ｉｄｃを検出する。すなわち、帯電ローラ２２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐが適正範囲か否かを判断するために、感光ドラム２１へ流れる直流電流Ｉｄｃを測定する。
【００７４】
そして、感光ドラム２１に流れる直流電流Ｉｄｃが閾値を越えている場合、連続的な画像形成を中断して、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを調整し直す。すなわち、直流電源３０１に電流検知部を設け、画像形成の開始前に設定した直流電流値Ｉｄｃと、連続的な画像形成の実行中に電流検知部により検知される直流電流値Ｉｄｃ´との差分△Ｉｄｃの絶対値が電流閾値を上回るか否かを判定する。そして、差分△Ｉｄｃが所定の閾値を上回る場合、連続的な画像形成の実行を中断して、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを設定する制御を再度実行する。
【００７５】
実施の形態１と比較例とは次のように異なる。
（１）比較例では、ピーク間電圧Ｖｐｐを変更する場合に、連続的な画像形成の実行を中断する。このため、画像形成装置の生産性が低下してしまう。これに対して、実施の形態１では、画像形成を中断させないので、ピーク間電圧Ｖｐｐの変更が画像形成装置の生産性に及ぼす影響が少ない。
（２）比較例では、連続的な画像形成の実行を中断する。このため、連続的な画像形成の実行中と比較して、感光ドラム２１と帯電ローラ２２の接触領域における熱的な条件が変化する。このため、ピーク間電圧Ｖｐｐを再設定して、連続的な画像形成を再開した際に、再設定されたピーク間電圧Ｖｐｐが最適とは言えない場合がある。これに対して、実施の形態１では、感光ドラム２１と帯電ローラ２２の接触領域における熱的な条件を変化させることなく、適正なピーク間電圧Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃを帯電ローラ２２に印加することが可能である。
（３）比較例では、直流電流Ｉｄｃを検知して交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを調整するか否かを判定している。しかし、一般的に直流電圧Ｖｄｃは、交流電圧Ｖａｃの実効電圧よりも低いため、直流電流Ｉｄｃは、交流電流Ｉａｃに比較して感光ドラム２１と帯電ローラ２２の接触領域の加熱に寄与する割合が低い。また、直流電流Ｉｄｃは、静電潜像の露光面積（トナー付着領域の面積比率）に応じて変化し、帯電電圧によっても変化する。このため、比較例では、交流電流Ｉａｃを評価する実施の形態１ほどには、感光ドラム２１と帯電ローラ２２の接触領域の熱的な状態を正確に評価することができない。
【００７６】
（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、感光ドラム２１の温度が上昇した時に、連続的な画像形成を中断させること無く交流電圧を修正するので、帯電ローラ２２に適正な交流電圧を印加し続けることが可能になる。帯電不良による画像品質の低下を生じることなく、放電による感光層の消耗や劣化を軽減して、感光ドラム２１の寿命を引き延ばすことができる。
【００７７】
実施の形態１では、連続的な画像形成の開始後、帯電ローラ２２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを所定の時間間隔と所定の低下量とにより段階的に低下させる。このため、ピーク間電圧Ｖｐｐが交流電圧設定入力１２０以上に低下することなく、帯電不良による画像品質の低下を回避できる。
【００７８】
実施の形態１では、感光ドラム２１に連続して画像の静電潜像を形成している状態で、交流電流検知部２０１の検知結果に基づいて交流電圧を低下させるように交流電源１０１を制御する。このため、連続的な画像形成を中断することなく、交流電圧を適正な値に調整できる。高頻度に交流電圧を調整しても、画像形成の生産性を高く保つことができる。
【００７９】
実施の形態１では、交流電流検知部２０１の検知結果である交流電流に基づいて交流電圧を低下させる。このため、感光ドラム２１に流れる直流電流や総電流よりも感光ドラム２１の加温状態を正確に見積もって過不足の無い交流電圧の調整が可能である。
【００８０】
実施の形態１では、画像形成を伴わない交流電圧の出力中は、交流電圧を連続的に変化させる。このため、過剰な交流電流を早期に解消して感光ドラム２１の寿命低下を最小限に止めることができる。
【００８１】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、環境温度にかかわらず、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを変更する際の規定割合を５％に定めていた。しかし、実験の結果、帯電電圧のオーバーシュートによる帯電不良は、１５℃未満の低温環境で発生し易く、１５℃を超える通常〜高温の環境では発生しにくいことが判明した。そこで、実施の形態２では、１５℃を超える通常〜高温の環境では１５℃以下の低温の環境よりも、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを変更する規定割合を大きくした。
【００８２】
（実施の形態２の制御）
図８は実施の形態２の制御のフローチャートである。実施の形態２の制御は、通常〜高温の環境と低温の環境とで規定割合を変更する以外は実施の形態１と同一である。実施の形態２では、感光ドラム２１の周囲の温度が第１温度の場合は、周囲の温度が第１温度よりも低い第２温度のときよりも交流電圧の所定の低下量を大きくする。
【００８３】
図８に示すように、ＣＰＵ４１１は、環境センサ４３０の出力を検知して、環境の温度Ｔｃを求める（Ｓ５２１）。ＣＰＵ４１１は、環境の温度Ｔｃが１５℃以下の場合（Ｓ５２２のＮｏ）、実施の形態１の制御（図５）を実行するに際して規定割合を５％に設定する（Ｓ５２４）。ＣＰＵ４１１は、環境の温度Ｔｃが１５℃を超えている場合（Ｓ５２２のＹｅｓ）、実施の形態１の制御（図５）を実行するに際して規定割合を１０％に設定する（Ｓ５２３）。
【００８４】
＜実施の形態３＞
実施の形態１では、環境温度にかかわらず、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを変更する際の規定時間を２００ｍｓｅｃに定めていた。しかし、実験の結果、帯電電圧のオーバーシュートによる帯電不良は、１５℃未満の低温環境で発生し易く、１５℃を超える通常〜高温の環境では発生しにくいことが判明した。そこで、実施の形態３では、１５℃を超える通常〜高温の環境では１５℃以下の低温の環境よりも、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを変更する規定時間を短くした。
【００８５】
（実施の形態３の制御）
図９は実施の形態３の制御のフローチャートである。実施の形態３の制御は、通常〜高温の環境と低温の環境とで規定時間を変更する以外は実施の形態１と同一である。実施の形態３では、感光ドラム２１の周囲の温度が第１温度の場合は、周囲の温度が第１温度よりも低い第２温度のときよりも所定の時間間隔を短くする。
【００８６】
図９に示すように、ＣＰＵ４１１は、環境センサ４３０の出力を検知して、環境の温度Ｔｃを求める（Ｓ５３１）。ＣＰＵ４１１は、環境の温度Ｔｃが１５℃以下の場合（Ｓ５３２のＮｏ）、実施の形態１の制御（図５）を実行するに際して、規定時間を２００ｍｓｅｃに設定する（Ｓ５３４）。ＣＰＵ４１１は、環境の温度Ｔｃが１５℃を超えている場合（Ｓ５３２のＹｅｓ）、実施の形態１の制御（図５）を実行するに際して、規定時間を１５０ｍｓｅｃに設定する（Ｓ５３３）。
【００８７】
＜実施の形態４＞
環境温度が低い状態から連続的に画像形成が実行される場合、感光ドラム２１と帯電ローラ２２との接触領域の温度は、最初の数枚（例えば１０枚未満）は低いままだが、その後、例えば３０℃の定常温度に達するまで、時間経過に伴って上昇し続ける。
【００８８】
そして、感光ドラム２１と帯電ローラ２２との接触領域の温度が低いほど温度上昇速度が大きくなり、接触領域の温度上昇に伴って交流電流Ｉａｃが増加する。このため、連続的な画像形成の開始後の接触領域の温度が低い時間帯では、交流電流Ｉａｃが３ｍＡを超える頻度と超える量とが大きくなり易く、感光ドラム２１の感光層の摩耗や劣化も大きくなり易い。
【００８９】
そして、連続的な画像形成の開始後、ある程度時間が経過すると、感光ドラム２１と帯電ローラ２２との接触領域の温度変化が少なくなる。交流電流Ｉａｃが３ｍＡを超える頻度と超える量とが小さくなり、感光ドラム２１の感光層の摩耗や劣化がほとんど進行しなくなる。
【００９０】
同様に、例えば３０℃の定常温度より高い温度で画像形成を開始する場合、連続的な画像形成の実行に伴う感光ドラム２１と帯電ローラ２２との接触領域の温度上昇が小さくなる。交流電流Ｉａｃが３ｍＡを超える頻度と超える量とが小さくなり、感光ドラム２１の感光層の摩耗や劣化がほとんど進行しなくなる。
【００９１】
そこで、実施の形態４では、所定枚数経過後、感光ドラム２１と帯電ローラ２２との接触領域の温度上昇速度が大きいと想定される場合にのみ実施の形態１の制御を適用する。そして、温度上昇速度が小さいと推定される場合には、交流電流Ｉａｃが３ｍＡを超えても、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを一定に維持する。
【００９２】
（実施の形態４の制御）
図１０は実施の形態４の制御のフローチャートである。実施の形態４の制御は、高温の環境及び画像形成の開始後の連続枚数が所定の範囲（１０枚から２００枚まで）以外の時は、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを変更しないこと以外は実施の形態１と同一である。
【００９３】
図１０に示すように、ＣＰＵ４１１は、環境センサ４３０の出力を検知して、環境の温度Ｔｃを求める（Ｓ５４１）。ＣＰＵ４１１は、環境の温度Ｔｃが３０℃を超えている場合（Ｓ５４２のＹｅｓ）、それ以降の温度上昇速度が小さいと推定されるので、Ｓ５４６で画像形成が終了するまで、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを維持して変更しない（Ｓ５３７）。ＣＰＵ４１１は、周囲の温度が所定温度以上の場合は、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを維持する（Ｓ５３７）。そして、画像形成が終了していない場合（Ｓ５４６のＮｏ）はＳ５３７を繰り返して画像形成を終了させる（Ｓ５４６のＹｅｓ）。
【００９４】
ＣＰＵ４１１は、環境の温度Ｔｃが３０℃以下の場合（Ｓ５４２のＮｏ）、枚数検知手段の一例であるＣＰＵ４１１が連続的な画像形成の開始後の画像形成の連続枚数Ｎｍを検知している（Ｓ５４３）。ＣＰＵ４１１は、連続枚数Ｎｍが１０枚以上、２００枚以下の範囲内の場合（Ｓ５４４のＹｅｓ）、実施の形態１で説明した制御を実行する（Ｓ５３５）。ＣＰＵ４１１は、交流電流Ｉａｃが３ｍＡを超えていれば、規定時間を２００ｍｓｅｃとし規定割合を５％としてステップ状に交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを低下させる。ＣＰＵ４１１は、連続的な画像形成を続け、連続枚数Ｎｍが２００枚を超えた場合（Ｓ５４４のＮｏ）、それ以降の温度上昇速度が小さいと推定されるので、交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを維持して、変更しない（Ｓ５３６）。すなわち、画像形成枚数が所定枚数（１０枚〜２００枚）の範囲外の場合は、交流電流が閾値の３ｍＡを越えている場合でも交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを維持する（Ｓ５３６）。
【００９５】
＜その他の実施の形態＞
本発明の画像形成装置は、実施の形態１乃至４における具体的な各部構成、部品形態、電圧等の数値、及び実寸法には限定されない。実施の形態１乃至４の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。そして、実施の形態１乃至４に記載されている構成・数値などは、本発明が実施される画像形成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る。
【００９６】
定着装置３０は、定着ローラにより画像面を加熱する加熱ローラ方式の替わりに、セラミックヒータ等の熱源により無端ベルトを介して画像面を加熱するいわゆるオンデマンド方式であってもよい。
【００９７】
なお、実施の形態１乃至４では、交流電圧を低下させた際のピークホールド回路の応答遅れによる帯電状態の均一性に関して説明したが、直流電圧を低下させた場合に応答遅れが発生するような回路構成に対しても本発明を実施可能である。
【符号の説明】
【００９８】
２１：感光ドラム（像担持体）、２２：帯電ローラ（帯電部材）、２３：露光装置、２４：現像装置、２５：転写ローラ、２７：ドラムクリーニング装置、１００：装置本体（画像形成装置）、１０１：交流電源、１１０：帯電電源（電源部）、２０１：交流電流検知部（検知手段）、３０１：直流電源、４００：コントローラ基板、４１０：電圧制御部、４２０：電流判定部、４３０：環境センサ、Ｐ：シート
【図１】
2017151144.tif 000005
【図２】
2017151144.tif 000006
【図３】
2017151144.tif 000007
【図４】
2017151144.tif 000008
【図５】
2017151144.tif 000009
【図６】
2017151144.tif 000010
【図７】
2017151144.tif 000011
【図８】
2017151144.tif 000012
【図９】
2017151144.tif 000013
【図１０】
2017151144.tif 000014