(57)【要約】【課題】モノクローム画像形成時とカラー画像形成時で切り替えるプロセス速度に対応して帯電のための交流電圧の周波数を切り替える必要がある場合であっても、過剰なピーク間電圧を印加することなく、適切なピーク間電圧を容易に設定することができるタンデム方式の画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体４１に接触配置された帯電部材４２に振動電圧を印加する高圧発生回路９１と、前記振動電圧の交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値を目標電圧に制御する電圧制御部５１を備え、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時でプロセス速度を切替えるタンデム方式の画像形成装置１００に、前記像担持体４１と前記帯電部材４２間の直流電流値を検出する電流検出部９６と、前記プロセス速度に対応して交流電圧Ｖａｃの周波数を切替える周波数切替部５２を備え、前記電圧制御部５１に、前記直流電流値に基づき目標電圧を調整する初期電圧調整部５３を備える。【選択図】図１
2009103830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に接触配置または近接配置された帯電部材に直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加する高圧発生回路と、前記交流電圧のピーク間電圧値を目標電圧に制御する電圧制御部を備え、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時でプロセス速度を切り替えるタンデム方式の画像形成装置であって、
前記像担持体と前記帯電部材間の直流電流値を検出する電流検出部と、前記プロセス速度に対応して交流電圧の周波数を切り替える周波数切替部を備え、前記電圧制御部に、前記電流検出部により検出された直流電流値に基づいて目標電圧を調整する初期電圧調整部を備えている画像形成装置。
【請求項２】
前記初期電圧調整部は、前記周波数切替部により切り替えられた各周波数に対して前記目標電圧を調整する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記初期電圧調整部は、前記周波数切替部により切り替えられた何れか一方の周波数に対して前記目標電圧を調整し、当該目標電圧に基づいて他方の周波数に対する目標電圧を周波数電圧特性に基づいて算出した値に設定する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
一方の周波数に対して前記目標電圧を調整するための制御電圧を、他方の周波数に対して前記目標電圧を調整するための制御電圧に変換する制御電圧調整部を備えている請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記初期電圧調整部は、前記電流検出部により検出された直流電流値の増加量が所定値以下となるまで前記ピーク間電圧を次第に上昇させて目標電圧を調整する請求項１から４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記初期電圧調整部は、当該画像形成装置への電源投入時または省電力モードからの復帰時に作動する請求項１から５の何れか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、像担持体に接触配置または近接配置された帯電部材に直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加する高圧発生回路と、前記交流電圧のピーク間電圧値を目標電圧に制御する電圧制御部を備え、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時でプロセス速度を切り替えるタンデム方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コスト等の点から、ローラ型或いはブレード型等の帯電部材を像担持体の表面に接触配置または近接配置し、帯電部材に直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加することにより像担持体表面を均一に帯電させる接触帯電方式が主流となりつつある。ここに、振動電圧は正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波等周期的に変化する任意の振動波形であればよい。
【０００３】
特許文献１には、このような接触帯電方式を採用する画像形成装置が記載され、振動電圧の交流電圧のピーク間電圧値を昇圧させると像担持体の帯電電位がそれに比例して上昇し、ピーク間電圧値が直流電圧による放電開始電圧値の約二倍に達すると帯電電位が飽和し、ピーク間電圧値をそれ以上に昇圧しても帯電電位が変わらないことが開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、帯電の均一性を確保するためには像担持体の諸特性等によって決定される直流電圧印加時の放電開始電圧値の二倍以上のピーク間電圧値を有する交流電圧が重畳された振動電圧を帯電部材に印加する必要があり、そのとき得られる帯電電位は印加電圧の直流成分に依存することが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、環境や製造時による帯電部材の抵抗値のばらつき等に関わらず、常に一定量の放電を生じさせて像担持体の劣化、トナー融着、画像流れ等の問題なく均一な帯電を行なえるようにすることを目的として、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備え、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、帯電部材に少なくとも１点以上のＶｔｈの二倍未満の電圧値のピーク間電圧を印加した時の交流電流値と、少なくとも２点以上のＶｔｈの二倍以上の電圧値のピーク間電圧を印加した時の交流電流値を測定し、測定された交流電流値により、画像形成時に帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧値を決定する帯電制御方法が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献２に開示された技術では、像担持体と帯電部材間を流れる交流電流を検出するため複雑で高価な交流電流検出回路が必要となる。
【０００７】
そこで、本願出願人は、特許文献３に示すように、比較的安価な直流電流検出回路を用いて、交流電圧のピーク間電圧を必要最小限のピーク間電圧値に設定する技術を提案している。
【０００８】
即ち、像担持体に接触配置または近接配置され前記像担持体を帯電処理する帯電部材と、前記帯電部材に印加され直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する高圧発生回路と、前記交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐを制御する電圧制御手段とを備えた画像形成装置であって、前記電圧制御手段は、前記ピーク間電圧値Ｖｐｐと前記帯電部材と前記像担持体間の直流電流値Ｉｄｃとの関係を表す二次元座標上の想定特性曲線に対して、前記ピーク間電圧値Ｖｐｐを昇圧したときに現れる変曲点の電圧値より低圧側と想定される異なる二つの低圧側ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ），Ｖｐｐ（Ｂ）を印加したときに計測される直流電流値Ｉｄｃ（Ａ），Ｉｄｃ（Ｂ）に基づいて得られる座標Ａ（Ｖｐｐ（Ａ），Ｉｄｃ（Ａ））、Ｂ（Ｖｐｐ（Ｂ），Ｉｄｃ（Ｂ））を通る直線Ｌ１と、前記変曲点の電圧値より高圧側と想定される高圧側ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｃ）を印加したときに計測される直流電流値Ｉｄｃ（Ｃ）に基づいて得られる座標Ｃ（Ｖｐｐ（Ｃ），Ｉｄｃ（Ｃ））を通り前記ピーク間電圧値Ｖｐｐを表す座標軸に平行な直線Ｌ２との交点に対応するピーク間電圧値Ｖｐｐを適正ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｏ）として選択制御する画像形成装置を提案している。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１９２１号公報
【特許文献３】特開２００６−１７１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の接触帯電方式を採用した画像形成装置では、帯電部材に印加する交流電圧の周波数に依存して像担持体にその周方向に沿った帯電ムラが生じる。
【００１０】
この様な周期的な帯電ムラは、現像器のマグロールの磁極ピッチや交流現像バイアスなどに起因する現像周波数、さらにはスクリーン処理された出力画像に含まれるスクリーン周波数成分等と相互に干渉を起こして出力画像にモアレを生ずる場合がある。そこで、帯電部材に印加する交流電圧の周波数は、プロセス速度に応じて、当該干渉が生じることのない周波数に設定されている。
【００１１】
ところが、近年注目されているタンデム方式の画像形成装置では、高画質が要求されるカラー画像形成時と高速性が要求されるモノクローム画像形成時で、プロセス速度が異なる速度に切替えられる場合があり、当該干渉が生じないようにプロセス速度の切替えに応じて交流電圧の周波数を変更することが必要となる場合も想定される。
【００１２】
しかしながら、エピクロルヒドリンゴム等の帯電部材では、そのインピーダンスが環境温度や印加電圧の周波数さらには経年変化によって変動する特性が見られる。特に印加電圧の周波数によりインピーダンスが変動すると、あるプロセス速度に対応して設定される周波数の交流電圧に対して、適正な帯電電位となるように設定されたピーク間電圧値を、異なるプロセス速度に対応して設定された周波数の交流電圧のピーク間電圧値として印加しても適切な帯電電位に調整することが困難であった。
【００１３】
さらには、交流電圧の周波数が異なると、帯電部材のインピーダンスの変動に起因して、所望のピーク間電圧値を得るための高圧発生回路に対する制御電圧値の特性がシフトするため、適切に制御電圧を設定することが困難であるという問題もあった。
【００１４】
例えば、アモルファスシリコンを感光層とする像担持体にエピクロルヒドリンゴム製の帯電部材を所定の押圧力で接触したタンデム方式の画像形成装置では、図１３（ａ）に示すように、カラー画像形成時のプロセス速度に対応して交流電圧の周波数を１６００ＫＨｚに設定したときに、交流電圧のピーク間電圧が約１０００Ｖ程度で、約３００Ｖの安定した帯電電位を得ることができるが、モノクローム画像形成時のプロセス速度に対応して交流電圧の周波数を２２００ＫＨｚに切り替えると、交流電圧のピーク間電圧を約１４００Ｖ程度に上昇させる必要がある。
【００１５】
何れの場合にも安定した帯電電位を確保するために、マージンを含めて約１６００Ｖ程度に設定する場合には、特にカラー画像形成時に過剰な値の交流電圧が印加されることになる。図１３（ｂ）に示すように、ピーク間電圧値が１０００Ｖを超えると次第にオゾン濃度が増加して放電生成物が増加して像担持体に付着するため、図１４に示すように、像担持体の動摩擦係数μが急激に増加する傾向がある。
【００１６】
その結果、電荷の横方向へのリークによる像流れが生じたり、クリーニング不良によるトナーのすり抜けが生じるなどの不具合が発生する虞が増大する。
【００１７】
像担持体として表面硬度が比較的柔らかい有機感光体（OPC：Organic Photo Conductor）を用いる場合には、付着した放電生成物が次第に磨耗する表面層とともに除去されるため、このような問題は比較的軽減されるが、表面層が硬く極めて磨耗しにくいアモルファスシリコン感光体を用いる場合には、付着した放電生成物が容易に除去されない。
【００１８】
ぞのため、表面層が硬く帯電特性に温度依存性があるアモルファスシリコンを像担持体として採用し、プロセス速度の切替えに応じて交流電圧の周波数が変更されるように構成されたタンデム型の画像形成装置は、未だ実用化に至っていない。
【００１９】
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時で切り替えるプロセス速度に対応して帯電のための交流電圧の周波数を切り替える必要がある場合であっても、過剰なピーク間電圧を印加することなく、適切なピーク間電圧を容易に設定することができるタンデム方式の画像形成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、像担持体に接触配置または近接配置された帯電部材に直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加する高圧発生回路と、前記交流電圧のピーク間電圧値を目標電圧に制御する電圧制御部を備え、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時でプロセス速度を切り替えるタンデム方式の画像形成装置であって、前記像担持体と前記帯電部材間の直流電流値を検出する電流検出部と、前記プロセス速度に対応して交流電圧の周波数を切り替える周波数切替部を備え、前記電圧制御部に、前記電流検出部により検出された直流電流値に基づいて目標電圧を調整する初期電圧調整部を備えている点にある。
【００２１】
プロセス速度が切り替ると、画像にモアレ等の干渉縞が発生しないように、周波数切替部により交流電圧の周波数が適切な周波数に切り替えられる。切り替えられた周波数に応じて帯電部材のインピーダンスが変動し像担持体への帯電特性が変動するが、プロセス速度に対応して適切な帯電電位が得られるように、初期電圧調整部によって、電流検出部により検出した像担持体と帯電部材間の直流電流値に基づいて適切なピーク間電圧値に初期調整される。このとき調整されたピーク間電圧値が目標電圧となり、その後、プロセス速度が切り替わっても、電圧制御部により交流電圧のピーク間電圧が初期調整された目標電圧に調整され、適切な帯電電位が得られるようになる。
【００２２】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記初期電圧調整部は、前記周波数切替部により切り替えられた各周波数に対して前記目標電圧を調整する点にある。
【００２３】
プロセス速度に対応して周波数切替部により切替えられる交流電圧の周波数毎に、初期電圧調整部によって目標電圧が調整されるので、その後、プロセス速度が切り替わっても電圧制御部により、各プロセス速度に対応して交流電圧のピーク間電圧が初期調整された目標電圧に調整され、適切な帯電電位が得られるようになる。
【００２４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記初期電圧調整部は、前記周波数切替部により切り替えられた何れか一方の周波数に対して前記目標電圧を調整し、当該目標電圧に基づいて他方の周波数に対する目標電圧を周波数電圧特性に基づいて算出した値に設定する点にある。
【００２５】
初期電圧調整部は、一方のプロセス速度に対応する交流電圧の周波数で目標電圧を調整し、当該目標電圧に基づいて他方のプロセス速度に対応する目標電圧を、周波数電圧特性に基づいて算出して設定するため、速やかに初期電圧の調整を行なうことができる。
【００２６】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から三の何れかの特徴構成に加えて、一方の周波数に対して前記目標電圧を調整するための制御電圧を、他方の周波数に対して前記目標電圧を調整するための制御電圧に変換する制御電圧調整部を備えている点にある。
【００２７】
帯電部材のインピーダンスが交流電圧の周波数によって変化する等のため、一方の周波数で所定のピーク間電圧を出力するための制御電圧と、他方の周波数で所定のピーク間電圧を出力するための制御電圧が異なるが、制御電圧調整部により各周波数で所定のピーク間電圧を出力するための制御電圧が求められるので、速やかに初期電圧の調整が行なえるようになる。
【００２８】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から四の何れかの特徴構成に加えて、前記初期電圧調整部は、前記電流検出部により検出された直流電流値の増加量が所定値以下となるまで前記ピーク間電圧を次第に上昇させて目標電圧を調整する点にある。
【００２９】
図２に示すように、ピーク間電圧値を次第に上昇させて、ピーク間電圧値がある電圧値（放電開始電圧の二倍の電圧値）を超えると、電流検出部により検出される直流電流値はほとんど変化しなくなる。また、直流電流値は像担持体の帯電電位と一次関数の関係にある。つまり、直流電流値の増加量が所定値以下となったとき、帯電電位は飽和しており、それ以上、上昇しない。
【００３０】
そこで、電流検出部により検出された直流電流値の増加量に基づいて、当該増加量が所定値以下になった時点のピーク間電圧値を目標電圧として調整すればよく、速やかに目標電圧を調整することができる。
【００３１】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から五の何れかの特徴構成に加えて、前記初期電圧調整部は、当該画像形成装置への電源投入時または省電力モードからの復帰時に作動する点にある。
【００３２】
初期電圧調整部は、画像形成装置への電源投入時または省電力モードからの復帰時に目標電圧を調整するため、画像形成時のピーク間電圧値を容易に目標電圧に設定することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明した通り、本発明によれば、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時で切り替えるプロセス速度に対応して帯電のための交流電圧の周波数を切り替える必要がある場合であっても、過剰なピーク間電圧を印加することなく、適切なピーク間電圧を容易に設定することができるタンデム方式の画像形成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明の画像形成装置の一例であるカラーデジタル複写機について説明する。
【００３５】
図３に示すように、電子写真方式を採用したタンデム方式のカラーデジタル複写機１００は、オペレータとのマンマシンインタフェースである操作部２００と、原稿から原稿画像を光電変換して画像データとして読み取る画像読取部３００と、画像読取部３００によって読み取られた画像データに基づいてトナー像を形成し、前記トナー像を転写した用紙を定着処理した後、出力する画像形成部４００などの機能ブロックを備えている。
【００３６】
操作部２００は、カラーデジタル複写機１００の動作状態を表示するとともに、ソフトウェアキーでなる操作キーが配置された操作画面等を表示するタッチパネル式の液晶表示部と、ハードウェアキーでなる操作キーと、それらを制御する操作制御部２０を備えている。
【００３７】
画像読取部３００は、原稿給紙台３０１に載置された原稿を順次給紙する原稿自動送り装置と、原稿を照明する光源と、複数のミラー及びレンズを介して入光する原稿からの反射光を光電変換して原稿画像の画像データを読み取るＣＣＤ等の撮像素子と、それらを制御する画像読取制御部３０を備えている。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、画像形成部４は、夫々がＹＭＣＫの何れかの色のトナー像を形成することで四色のトナー像を形成する四個の画像形成ユニット４（４ａ〜４ｄ）と、それらを制御する画像形成制御部４０を備えている。
【００３９】
図４（ｂ）に示すように、画像形成ユニット４は、像担持体４１と、像担持体４１の周囲に順に配置され、像担持体４１に接触配置されて像担持体４１を帯電処理する帯電部材４２と、帯電された像担持体４１を露光して静電潜像を形成するプリントヘッド４３と、像担持体４１に形成された静電潜像にトナーを静電付着させてトナー像を顕像化する現像部４４と、トナーが充填されており現像部４４へトナーを供給する交換ユニットとしてのトナーカートリッジ４５と、像担持体４１に残留するトナーを除去して回収するクリーナ部４６と、像担持体４１の残留電位を落して均一にする除電ランプ４７を備えている。
【００４０】
像担持体４１はアルミニウム製シリンダの表面に正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着された感光体を有する感光体ドラムからなる。帯電部材４２は芯金４２ａに導電性のある弾性材料であるエピクロルヒドリンゴム層４２ｂを被覆した帯電ローラで構成されている。
【００４１】
各画像形成ユニット４で像担持体４１に顕像化されたトナー像は、夫々に対応する転写ローラ４６により重畳して用紙に転写される。トナー像が転写される用紙は、複数の給紙カセット（４３１〜４３４）でなる用紙収容部４３０から供給される。用紙収容部４３０に収容された用紙は、給紙ローラや搬送ベルト４９でなる搬送機構４２０により、画像形成部４００に給紙される。トナーが転写された用紙は、定着ローラと加圧ローラでなる定着部４１０により定着処理された後に排出される。
【００４２】
操作制御部２０と画像読取部３０と画像形成制御部４０は、夫々に対応する動作プログラムや制御データが格納されたＲＯＭや作業領域となるＲＡＭを内蔵したマイクロコンピュータと入出力インタフェース回路などの周辺回路が搭載された制御基板で構成される。
【００４３】
図５に示すように、各制御部は、通信バス５を介して互いに接続され、夫々の制御に必要な制御データを他の制御部と送受信する。各制御部のマイクロコンピュータは、ＲＯＭに格納された動作プログラムを実行し、動作プログラムで規定されるアルゴリズムに基づいて、夫々の制御対象を制御する。
【００４４】
カラーデジタル複写機１００はモノクローム画像形成時とカラー画像形成時のプロセス速度を切り替えるように構成されている。具体的には、高速に画像を出力することができるようにモノクローム画像形成時のプロセス速度は速く、高画質な画像を出力することができるようにカラー画像形成時のプロセス速度は遅く設定される。尚、当該プロセス速度の速い遅いは相対的なものであり、カラーデジタル複写機１００により具体的な速度は異なるものである。
【００４５】
図１に示すように、画像形成制御部４０は、高圧発生回路９１から帯電部材４２に印加される振動電圧の交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値を目標電圧に制御する電圧制御部５１と、プロセス速度に対応して交流電圧Ｖａｃの周波数を切り替える周波数切替部５２を備えている。また、電圧制御部５１は、電流検出部９６により検出された直流電流値に基づいて目標電圧を調整する初期電圧調整部５３を備えている。
【００４６】
ここで、目標電圧とは、振動電圧の直流電圧Ｖｄｃを予め設定された所定の電圧値に設定したときに、像担持体４１を所定の帯電電位に設定するために必要な交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値である。
【００４７】
高圧発生回路９１は、画像形成部４００に備えた基板９０に配置され、高圧直流電圧を出力する直流電圧電源９２と、直流電圧電源９２の出力端子と接続されて当該高圧直流電圧から所望の電圧値の安定した直流電圧Ｖｄｃを出力するシャントレギュレータ９３（９３ａ〜９３ｄ）と、シャントレギュレータ９３（９３ａ〜９３ｄ）の出力端子と接続され、コンデンサＣ９４（Ｃ９４ａ〜Ｃ９４ｄ）を介してシャントレギュレータ９３（９３ａ〜９３ｄ）から入力される直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳して出力する交流電圧電源９５（９５ａ〜９５ｄ）を備える。また、基板９０には、像担持体４１（４１ａ〜４１ｄ）と帯電部材４２（４２ａ〜４２ｄ）間の直流電流値を検出する電流検出部９６が設けられている。
【００４８】
図６に示すように、直流電圧電源９２は、電圧制御部５１から入力される制御電圧値に対応する周波数のパルス信号を出力するパルス信号発生部９２１と、パルス信号発生部９２１からのパルス信号が一次側に入力され、二次側から所定電圧に昇圧された高圧交流電圧を出力するパルストランスＴ９２２と、ダイオードＤ９２３とコンデンサＣ９２４でなり、トランスＴ９２２から出力された高圧交流電圧を平滑化して所定の高圧直流電圧を出力する平滑回路を備える。
【００４９】
直流電圧電源９２から高圧直流電圧が入力されるシャントレギュレータ９３（９３ａ〜９３ｄ）は、各画像形成ユニット４の帯電部材４２に各別に直流電圧Ｖｄｃを供給すべく直流電圧電源９２の出力端子と並列に四つ接続される。
【００５０】
図７に示すように、シャントレギュレータ９３は、差動増幅器としてのオペアンプＯＰ９３１と、オペアンプＯＰ９３１の出力電流により駆動されるトランジスタＱ９３２と、トランジスタＱ９３２のコレクタに接続された所定の降伏電圧を有するツェナーダイオードＺＤ９３３等を備えて構成される。
【００５１】
シャントレギュレータ９３の出力電圧である直流電圧Ｖｄｃは抵抗Ｒ９３４、Ｒ９３５により分圧され、当該分圧電圧がオペアンプＯＰ９３１の非反転入力端子に入力される。オペアンプＯＰ９３１の反転入力端子には基準電圧が入力される。従って、前記基準電圧と分圧電圧が等しくなるようにオペアンプＯＰ９３１からトランジスタＱ９３２にベース電流が供給される。
【００５２】
その結果、ツェナーダイオードＺＤ９３３に流れる電流により直流電圧Ｖｄｃが調整される。前記基準電圧は予め固定の電圧値に設定された比較電圧Ｖｒｅｆと電圧制御部５１により制御される制御電圧Ｖｃｎｔにより可変に調整することができる。
【００５３】
像担持体４１（４１ａ〜４１ｄ）には、像担持体４１（４１ａ〜４１ｄ）の帯電電位を所定電位に設定する際に印加する振動電圧の直流電圧値が記憶されたＲＯＭが設けられている。電圧制御部５１は、当該ＲＯＭを参照して、制御電圧Ｖｃｎｔを制御して帯電部材４２に印加する振動電圧の直流電圧Ｖｄｃを当該直流電圧値に設定する。
【００５４】
図８に示すように、交流電圧電源９５は各画像形成ユニット４の帯電部材４２に対応して夫々一つずつ設置され、対応するシャントレギュレータ９３と直列に接続される。交流電圧電源９５は、電圧制御部５１から入力される制御電圧値に対応する周波数のパルス信号を出力するパルス信号発生部９５１と、パルス信号発生部９５１からのパルス信号が一次側に入力され、二次側から正弦波でなり、任意のピーク間電圧値を持つ交流電圧Ｖａｃを出力するパルストランスＴ９５２を備える。
【００５５】
パルストランスＴ９５２から出力される交流電圧Ｖａｃの周波数は、電圧制御部５１を介して、周波数切替部５２により切り替えられる。具体的には、出力画像に対応するプロセス速度に応じて周波数切替部５２から電圧制御部５１に当該周波数の切替要求が入力され、電圧制御部５１からパルス信号発生部９５１に入力される制御電圧値に対応する周波数で、パルストランスＴ９５２から交流電圧Ｖａｃが出力される。
【００５６】
図９に示すように、電流検出部９６は、電流電圧変換用のオペアンプＯＰ９６２と増幅用のオペアンプＯＰ９６１を備えて構成される。オペアンプＯＰ９６２の反転入力端子は直流電圧電源９２の二次側低圧端子ｔ２と接続され、オペアンプＯＰ９６２の非反転入力端子は抵抗Ｒ９６３と抵抗Ｒ９６４の接続ノードと接続される。抵抗Ｒ９６３と抵抗Ｒ９６４により比較電圧Ｖｒｅｆが分圧され、当該分圧電圧がオペアンプＯＰ９６２の非反転入力端子に基準電圧として入力される。
【００５７】
当該基準電圧と反転入力端子に入力される二次低圧側端子ｔ２間の電圧が等しくなるように、フィードバック用の抵抗Ｒ９６５に電流が流れ、オペアンプＯＰ９６２は当該電流が電圧に変換されて出力される。当該電流は各帯電部材４２から像担持体４１を介してグランドに流れた直流電流、即ち像担持体４１と帯電部材４２間に流れる直流電流Ｉｄｃであり、オペアンプＯＰ９６２により電圧変換された直流電流Ｉｄｃの直流電流値はオペアンプＯＰ９６１で増幅され、初期電圧調整部５３に入力される。
【００５８】
電流検出部９６は一つであるため、各画像形成ユニット４の像担持体４１と帯電部材４２間の直流電流値を同時、且つ、個別に検出することはできない。そこで、初期電圧調整部５３は、ある画像形成ユニット４の帯電部材４２に印加する振動電圧の交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値を目標電圧に調整する際、電圧制御部５１を介して、当該帯電部材４２に対応するシャントレギュレータ９３を除く他のシャントレギュレータ９３から出力される直流電圧Ｖｄｃを放電開始電圧より低圧に調整し、当該帯電部材４２に対応する交流電圧電源９５を除く他の交流電圧電源９５から出力される交流電圧Ｖａｃをオフする。
【００５９】
このようにして、初期電圧調整部５３は、目標電圧の調整に必要となる直流電流値を電流検出部９６により個別に検出して取得することができる。
【００６０】
初期電圧調整部５３は、カラーデジタル複写機１００への電源投入時または省電力モードからの復帰時に作動し、電圧制御部５１を介して各画像形成ユニット４に組み込まれた帯電部材への目標電圧の調整を順次実行する。
【００６１】
このとき、振動電圧の交流電圧Ｖａｃの周波数に応じて帯電部材４２のインピーダンスが変化するため、初期電圧調整部５３は、周波数切替部５２により切り替えられた各周波数に対して目標電圧を調整する。
【００６２】
初期電圧調整部５３は、先ず、周波数切替部５２により交流電圧Ｖａｃの周波数をカラー画像形成時に対応する周波数に切り替えて、各画像形成ユニット４に組み込まれた帯電部材への目標電圧を調整し、次に、周波数切替部５２により交流電圧Ｖａｃの周波数をモノクローム画像形成時のプロセス速度に対応する周波数に切り替えて、各画像形成ユニット４に組み込まれた帯電部材への目標電圧を調整する。
【００６３】
電圧制御部５１から出力される制御電圧値が同じであっても、交流電圧Ｖａｃの周波数に応じて帯電部材４２のインピーダンスが変化して、帯電部材４２に印加される交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧が異なる値になるが、図１０（ａ）に示すように、制御電圧と交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧には一定の相関関係があることが実験等を通して見出されている。
【００６４】
そこで、画像形成制御部４０には、当該相関関係に基づいて、一方の周波数に対して目標電圧を調整するための制御電圧を、他方の周波数に対して目標電圧を調整するための制御電圧に変換する制御電圧調整部５４を備えている。
【００６５】
制御電圧調整部５４は、予めＲＯＭに格納され、ピーク間電圧値に対応する制御電圧値を周波数に応じて変換する相関関数が定義されるデータに基づいて、他方の周波数に対して目標電圧を調整するための制御電圧を算出する。
【００６６】
制御電圧調整部５４は、カラー画像形成時のプロセス速度に対応する制御電圧Ｖｓｃをモノクローム画像形成時のプロセス速度に対応する制御電圧Ｖｓｍに変換する相関関数ｆ（Ｖｓｃ）が、〔数１〕で示される。尚、Ａ，Ｂは、像担持体４１、帯電部材４２及び高圧発生回路９１の各特性に基づいて決定される定数であり、本実施形態では、Ａ＝１．６３，Ｂ＝−０．６３に設定される。
【数１】
2009103830.tif 000003
【００６７】
初期電圧調整部５３は、電流検出部９６により検出された直流電流値の増加量が所定値以下となるまでピーク間電圧を次第に上昇させて目標電圧を調整する。
【００６８】
図１０（ｂ）に示すように、ピーク間電圧値がある値（放電開始電圧の二倍の電圧値）を超えると、像担持体４１の帯電電位は飽和して上昇しなくなるため、直流電流値の増加量はほとんど変化しなくなり所定値以内に収まる。つまり、電流検出部９６により検出された直流電流値の増加量が当該所定値以内に収まった直後のピーク間電圧値は、像担持体４１を所定の帯電電位に設定する際の最小のピーク間電圧値であり、増加量が所定値以下となったときのピーク間電圧値を目標電圧に設定する。
【００６９】
以下に、初期電圧調整部５３による目標電圧の調整動作について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７０】
カラーデジタル複写機１００への電源投入時または省電力モードからの復帰時、初期電圧調整部５３は作動し、像担持体４１が備えるＲＯＭを参照して、電圧制御部５１を介してシャントレギュレータ９３への制御電圧Ｖｃｎｔを制御し、像担持体４１を目標電位に設定する際の直流電圧値である４００Ｖの直流電圧Ｖｄｃを対応するシャントレギュレータ９３から出力させる（Ｓ１、Ｓ２）。
【００７１】
初期電圧調整部５３は、周波数切替部５２により、振動電圧の交流電圧Ｖａｃの周波数をカラー画像形成時のプロセス速度に対応する周波数である１６００Ｈｚに切替え、制御電圧の電圧値を変化させて出力し、当該制御電圧が入力された交流電圧電源９５から交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧を８００Ｖから１２００Ｖまで１００Ｖ毎に０．５秒ずつ出力させ、徐々に上昇させて振動電圧を帯電部材４２に印加し、電流検出部９６により検出された像担持体４１と帯電部材４２間の直流電流値を取得して直流電流変化量を導出し、当該直流電流変化量が所定値以下となったときのピーク間電圧値をカラー画像形成時のプロセス速度に対応する目標電圧に設定し、交流電圧電源９５に対して電圧制御部５１が出力する制御信号の電圧値を画像形成制御部４０のＲＡＭに記憶する（Ｓ３〜Ｓ５）。
【００７２】
次に、初期電圧調整部５３は、周波数切替部５２により、振動電圧の交流電圧Ｖａｃの周波数をモノクローム画像形成時のプロセス速度に対応する周波数である２２００Ｈｚに切替え、制御電圧の電圧値を変化させて出力し、制御電圧調整部により変換された制御電圧が入力された交流電圧電源９５から交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧を８００Ｖから１２００Ｖまで１００Ｖ毎に０．５秒ずつ出力させ、徐々に上昇させて振動電圧を帯電部材４２に印加し、電流検出部９６により検出された像担持体４１と帯電部材４２間の直流電流値を取得して直流電流変化量を導出し、当該直流電流変化量が所定値以下となったときのピーク間電圧値をモノクローム画像形成時のプロセス速度に対応する目標電圧に設定し、交流電圧電源９５に対して電圧制御部５１が出力する制御信号の電圧値を画像形成制御部４０のＲＡＭに記憶する（Ｓ６〜Ｓ９）。
【００７３】
初期電圧調整部５３は、振動電圧を印加する帯電部材４２を変更して、ステップＳ２からステップＳ８の動作を繰り返して実行し、帯電部材４２に印加する振動電圧の交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧値のカラー画像形成時とモノクローム画像形成時のプロセス速度に対応する目標電圧の調整が全て終了すると、目標電圧の調整を行うキャリブレーションを終了する（Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００７４】
以下に、別実施形態について説明する。
【００７５】
上述の実施形態では、帯電部材４２は、像担持体４１に接触配置されるものとしたが、像担持体４１に近接配置されるものであってもよい。また、帯電部材４２は、帯電ローラでなく、ブレードにより構成されるものであってもよい。
【００７６】
上述の実施形態では、初期電圧調整部５３は、周波数切替部５２により切替えられた各周波数に対して個々に目標電圧を調整するものとして説明したが、周波数切替部５２により切替えられた何れか一方の周波数に対して目標電圧を調整し、当該目標電圧に基づいて他方の周波数に対する目標電圧を周波数電圧特性に基づいて算出した値に設定するものであってもよい。
【００７７】
図１３（ａ）に示すように、交流電圧の周波数に応じて、所定の帯電電位に設定するためのピーク間電圧がシフトしている。例えば、１６００Ｈｚでは約１０００Ｖであるのが２２００Ｈｚでは約１４００Ｖにシフトしている。帯電部材のインピーダンスには温度特性があり、何れの周波数であっても環境温度が低温になるに連れて所定の帯電電位に設定するためのピーク間電圧が上昇する傾向がある。
【００７８】
しかし、種々の実験を通して、交流電圧の周波数と所定の帯電電位に設定するためのピーク間電圧との関係に一定の相関が見られることが判明している。そこで、初期電圧調整部５３は、予めＲＯＭに格納され、周波数に対応して適切なピーク間電圧を求める相関関数が定義されるデータに基づいて、一方の周波数で調整された目標電圧から他方の周波数に対する目標電圧を算出するのである。
【００７９】
このようにすれば、一方の周波数で目標電圧を調整すれば、他方の周波数で目標電圧の調整を行なうことなく適切な目標電圧を設定することができる。
【００８０】
上述の実施形態では、初期電圧調整部５３は、電流検出部９６により検出された直流電流値の増加量が所定値以下となるまでピーク間電圧を次第に上昇させて目標電圧を調整するものとしたが、目標電圧の調整方法はこれに限定するものではない。
【００８１】
例えば、特許文献３による技術により、初期電圧調整部５３は、ピーク間電圧値Ｖｐｐと、帯電部材４２と像担持体４１間の直流電流値Ｉｄｃとの関係を表す二次元座標上の想定特性曲線に対して、ピーク間電圧値Ｖｐｐを昇圧したときに現れる変曲点の電圧値より低圧側と想定される異なる二つの低圧側ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ａ），Ｖｐｐ（Ｂ）を印加したときに計測される直流電流値Ｉｄｃ（Ａ），Ｉｄｃ（Ｂ）に基づいて得られる座標Ａ（Ｖｐｐ（Ａ），Ｉｄｃ（Ａ））、Ｂ（Ｖｐｐ（Ｂ），Ｉｄｃ（Ｂ））を通る直線Ｌ１と、変曲点の電圧値より高圧側と想定される高圧側ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｃ）を印加したときに計測される直流電流値Ｉｄｃ（Ｃ）に基づいて得られる座標Ｃ（Ｖｐｐ（Ｃ），Ｉｄｃ（Ｃ））を通りピーク間電圧値Ｖｐｐを表す座標軸に平行な直線Ｌ２との交点に対応するピーク間電圧値Ｖｐｐを適正ピーク間電圧値Ｖｐｐ（Ｏ）として目標電圧に設定するものであってもよい。
【００８２】
上述の実施形態では、カラーデジタル複写機１００を用いて本発明の画像形成装置について説明したが、複写機以外にプリンタ等、帯電部材に振動電圧を印加して接触帯電方式で像担持体を帯電処理するとともに、モノクローム画像形成時とカラー画像形成時でプロセス速度が切り替わるタンデム方式の画像形成装置であれば、本発明を適用することが可能である。
【００８３】
尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】画像形成部と画像形成制御部の本発明に関連する主要な機能ブロックの説明図
【図２】ピーク間電圧と直流電流の関係を示すグラフ
【図３】カラーデジタル複写機の機能ブロック図
【図４】（ａ）は画像形成部の説明図、（ｂ）は画像形成ユニットの説明図
【図５】各制御部の説明図
【図６】直流電圧電源の説明図
【図７】シャントレギュレータの説明図
【図８】交流電圧電源の説明図
【図９】電流検出部の説明図
【図１０】（ａ）は制御信号電圧とピーク間電圧の関係を示すグラフ、（ｂ）はピーク間電圧と直流電流変化量の関係を示すグラフ
【図１１】初期電圧調整部による目標電圧調整動作を説明するフローチャート
【図１２】交流電圧の周波数毎のピーク間電圧と帯電電位の関係を示すグラフ
【図１３】（ａ）はピーク間電圧と帯電電位の関係を示すグラフ、（ｂ）はピーク間電圧とオゾン濃度の関係を示すグラフ
【図１４】ピーク間電圧と像担持体の動摩擦係数の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００８５】
４０：画像形成制御部
４１（４１ａ〜４１ｄ）：像担持体
４２（４２ａ〜４２ｄ）：帯電部材
５１：電圧制御部
５２：周波数制御部
５３：初期電圧調整部
９０：基板
９１：高圧発生回路
９２：直流電圧電源
９３（９３ａ〜９３ｄ）：シャントレギュレータ
９５（９５ａ〜９５ｄ）：交流電圧電源
９６：電流検出部
【図１】
2009103830.tif 000004
【図２】
2009103830.tif 000005
【図３】
2009103830.tif 000006
【図４】
2009103830.tif 000007
【図５】
2009103830.tif 000008
【図６】
2009103830.tif 000009
【図７】
2009103830.tif 000010
【図８】
2009103830.tif 000011
【図９】
2009103830.tif 000012
【図１０】
2009103830.tif 000013
【図１１】
2009103830.tif 000014
【図１２】
2009103830.tif 000015
【図１３】
2009103830.tif 000016
【図１４】
2009103830.tif 000017