JP2019056860A - 帯電制御装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定データによらず、必要最低限の最適なＡＣ電圧を精度良く求めることができる帯電制御装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】被帯電体に対する帯電部材と、帯電部材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、被帯電体を介して帯電部材に流れる交流電流値を測定する測定手段と、非画像形成時に、測定データの平均値を求める平均値算出手段と、時系列的に得られる測定データの平均値に対する割合をそれぞれ求め、被帯電体上の各測定位置に対応させ、該各測定位置の補正データとして出力する補正データ算出手段と、を有し、時系列的に得られる測定データにおいて所定の電流値外の値が検出された測定位置の電流値結果は時系列的に得られる測定データの平均値には反映させず、且つ、以降の電流測定位置には使用しない。
【選択図】図６

Description

本発明は、放電を帯電原理とする接触帯電方式で、ＤＣ電圧にＡＣ電流又はＡＣ電圧を重畳して帯電部材に供給し、被帯電体を帯電させる帯電制御装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。特に、被帯電体や帯電部材の回転によって測定電流が変動しても、被帯電体飽和時のＡＣ電圧又はＡＣ電流を検出する技術に関する。

従来、帯電装置として、電圧を印加したローラやブレード等の帯電部材を感光体等の被帯電体の面に接触させて、被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させる接触式の帯電装置が用いられている。

この接触式の帯電装置においては、帯電装置にＡＣ電圧又はＡＣ電流と、ＤＣ電圧又はＤＣ電流を印加する方式が取られている。ＤＣ電圧又はＤＣ電流の印加だけでは、感光体上の抵抗の低いところにだけ電流が流れるため均一に帯電することができない。また、感光体表面が局所的によごれると、その部分だけ帯電しなくなるという問題が生じる。そのため、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を帯電装置に印加し、感光体表面を帯電させている。

しかしながら、ＡＣ電圧は大きくしすぎると感光体の磨耗に影響が出る。逆に小さくしすぎると、帯電の均一性が保てなくなり、プリントしたときにむらができる。また、マシーンの起動直後は、機内温度が急激に上昇するため、最適なＡＣ電圧の値も大きく変化する。そのため、ＡＣ電圧を必要最低限の最適値に随時補正する必要がある。

特許文献１では、図７に示すように非画像形成時において、帯電部材に少なくとも１点以上の放電開始電圧Ｖｔｈの２倍未満のピーク間電圧を印加した時の電流値と、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し、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技術が開示されている。

特許文献２では、図１に示すようにＤＣ電圧にＡＣ電流又はＡＣ電圧を重畳して帯電ロール部材に供給し、帯電ロールに流れる電流を測定する電流検知部と、感光体に供給するＡＣ電圧又はＡＣ電流を掃引し、得られた測定データの平均値を求めて、各測定データの平均値に対する割合をそれぞれ求め、感光体上の各測定位置に対応させることで、各測定位置の補正データを出力する制御技術が開示されている。
特開２００１-２０１９２１号公報 特開２００７-５７９８８号公報

しかしながら、感光体には偏心、膜厚等のムラがあり、さらには感光体や帯電ロールの部分的なよごれなどによって、図７に示した測定される電流値が変動してしまう。例えば図２に示すように黒丸があらわすサンプリングポイントと、この感光体にともなう変動とが干渉すると、帯電ロールに供給した電圧に対する電流値がサンプリングポイントによってバラつきが生じてしまい、必要最低限の最適なＡＣ電圧を見出すことが出来ない。このため、画質欠損が生じたりして著しく信頼性を欠く結果となる。

また、画像形成装置の長期放置による帯電ローラのＣセット（外径変形）が生じた場合、帯電ローラがＣセットしている場合とＣセットしていない場合とでは測定するサンプリングポイントが同じ位置でも感光体ドラムと帯電ローラとで形成している接触ＮＩＰ幅が広くなることで流値が変わってしまう。

その為、帯電ロールに流れる電流を測定する電流検知部と、感光体に供給するＡＣ電圧又はＡＣ電流を掃引し、得られた測定データの平均値を求めて、各測定データの平均値に対する割合をそれぞれ求め、感光体上の各測定位置に対応させ、各測定位置の補正データを出力させたとしても、帯電ローラのＣセットの状態は帯電ローラの回転により徐々に変化（回復）していくため、補正制御初期に算出した補正値がズレてしまう場合がある。

感光体膜厚のムラによる誤差や帯電ローラのＣセット等の影響をなくすため、感光体の１回転で１測定点だけの測定を行う方法もあるが、測定時間が長くなる上に感光体の磨耗が進むという問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、測定データによらず、必要最低限の最適なＡＣ電圧を精度良く求めることができる帯電制御装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係る帯電制御装置は、被帯電体に接触または近接して配置され、前記被帯電体の回転に従動して該被帯電体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧と交流電圧のいずれか、もしくは直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加する手段と、前記帯電部材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、前記被帯電体を介して前記帯電部材に流れる交流電流値を測定する測定手段と、前記帯電部材と前記被帯電体とが回転する際に、前記帯電部材に直流電圧を印加した時の前記被帯電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、Vth の２倍未満のピーク間電圧を印加し、前記測定手段から時系列的に得られる測定データの平均値を求める平均値算出手段と、前記時系列的に得られる測定データの前記平均値に対する割合をそれぞれ求めて、前記被帯電体上の各測定位置に対応させることで、該各測定位置の補正データとして出力する補正データ算出手段と、を有し、前記時系列的に得られる測定データにおいて所定の電流値外の値が検出された測定位置の電流値結果は前記時系列的に得られる測定データの前記平均値には反映させず、且つ、以降の電流測定位置には使用しないことを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記帯電制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、測定データによらず、必要最低限の最適なＡＣ電圧を精度よく求めることができる。そして、測定データによらず、被帯電体飽和時の印加ＡＣ電圧又はＡＣ電流を精度良く求めることができる。

Ｉａｃ−Ｉｄｃ曲線を示す図であり、ＡＣ振幅を変更していった時に測定されるＤＣ電流を示す図である。 感光体の回転によって生じるＤＣ電流のうねりを示す図である。 第１の実施形態の画像形成装置の概略構成模型図 感光体の層構成模型図 画像形成装置の動作シーケンス図 帯電バイアス印加系のブロック回路図 放電電流量の測定概略図 印字準備回転中に測定するピーク間電圧と交流電流量の関係図 帯電ローラ１周分の電流フレとＣセット発生時の電流の関係図 帯電制御フロー図 第２の実施形態における印字準備回転中に測定するピーク間電圧と交流電流量の関係図

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（第１の実施形態）
図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、最大通紙サイズがＡ３サイズのレーザビームプリンタである。

（１）プリンタの全体的概略構成
ａ）像担持体
１は、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）である。この感光体ドラム１は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径２５ｍｍであり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。

この感光体ドラム１は、図４の層構成模型図のように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）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の３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。

ｂ）帯電手段
２は感光体ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段としての接触帯電装置（接触帯電器）であり、本例は帯電ローラ（ローラ帯電器）である。この帯電ロ一ラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押し圧ばね２ｅによって感光体ドラム方向に付勢して感光体ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させており、感光体ドラム１の回転に従動して回転する。感光体ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が、帯電部（帯電ニップ部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａに、電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、回転感光体ドラム１の周面が本例の場合は負極性に一様に接触帯電処理される。１００は電源Ｓ１の制御部である。上記の帯電ローラ２の構成、帯電制御方法等については（３）項で詳述する。

ｃ）情報書き込み手段
３は帯電処理された感光体ドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置であり、本例は半導体レーザ使用のレーザビームスキャナである。不図示の画像読み取り装置等のホスト装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転感光体ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂにおいてレーザ走査露光Ｌ（イメージ走査露光）する。このレーザ走査露光Ｌにより感光体ドラム１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、回転感光体ドラム１面には走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。

ｄ）現像手段
４は、感光体ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供給し静電潜像を可視化する現像手段としての本例の場合はジャンピング現像装置（現像器）である。感光体ドラム１面に形成された静電潜像は、この現像装置４により負に帯電した一成分磁性トナー（ネガトナー）で反転現像される。

４ａは現像容器、４ｂは非磁性の現像スリーブであり、この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配設してある。４ｃは非回転に固定して現像スリーブ４ｂ内に挿設したマグネットローラ、４ｄは現像剤コーティングブレード、４ｅは現像容器４ａに収容した現像剤としての一成分磁性トナー、Ｓ２は現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス印加電源である。

而して、矢印の反時計方向に回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された一成分磁性トナーが現像バイアスによる電界によって感光体ドラム１面に静電潜像に対応して選択的に付着することで静電潜像がトナー画像として現像される。本例の場合は、感光体ドラム１面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

ｅ）転写手段・定着手段・クリーニング手段
５は転写装置であり、本例は転写ローラである。この転写ローラ５は感光体ドラム１に所定の押圧力をもって圧接させてあり、その圧接ニップ部が転写部ｄである。この転写部ｄに、不図示の給紙機構部から所定の制御タイミングにて転写材（被転写部材、記録材）Ｐが給送される。

転写部ｄに給送された転写材Ｐは、回転する感光体ドラム１と転写ローラ５の間に挟持されて搬送される。その間、転写ローラ５に電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアスが印加されることで、転写部ｄを挟持搬送されていく転写材Ｐの面に感光体ドラム１面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。

転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、回転感光体ドラム１面から順次に分離されて定着装置６（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送されて、トナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。

７はクリーニング装置であり、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光体ドラム１面はクリーニングブレード７ａにより摺擦されて転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返して画像形成に供される。ｅはクリーニングブレード７ａの感光体ドラム面当接部である。

（２）プリンタの動作シーケンス
図５は、上記プリンタの動作シーケンス図である。

ａ．初期回転動作（前多回転工程）
プリンタの起動時の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。電源スイッチ−オンにより、感光体ドラムを回転駆動させ、また定着装置の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。

ｂ．印字準備回転動作（前回転工程）
プリント信号−オンから実際に画像形成（印字）工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間であり、初期回転動作中にプリント信号が入力したときには初期回転動作に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラムの回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力すると印字準備回転動作が実行される。

本実施形態においては、この印字準備回転動作期間において、印字工程の帯電工程における印加交流電圧の適切なピーク間電圧値（または交流電流値）の演算・決定プログラムが実行される。これについては、後記（３）項で詳述する。

ｃ．印字工程（画像形成工程、作像工程）
所定の印字準備回転動作が終了すると、引き続いて回転感光ドラムに対する作像プロセスが実行され、回転感光体ドラム面に形成されたトナー画像の転写材への転写、定着装置によるトナー画像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。

連続印字（連続プリント）モードの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数ｎ分繰り返して実行される。

ｄ．紙間工程
連続印字モードにおいて、一の転写材の後端部が転写位置ｄを通過した後、次の転写材の先端部が転写位置ｄに到達するまでの間の、転写位置における記録紙の非通紙状態期間である。

ｅ．後回転動作
最後の転写材の印字工程が終了した後も、しばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光体ドラムを回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

ｆ．スタンバイ
所定の後回転動作が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光体ドラムの回転駆動が停止され、プリンタは次のプリントスタ−ト信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。

１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転動作を経てスタンバイ状態になる。

スタンバイ状態において、プリントスタート信号が入力すると、プリンタは前回転工程に移行する。

ｃの印字工程時が画像形成時であり、ａの初期回転動作、ｂの前回転動作、ｄの紙間工程、ｅの後回転動作が非画像形成時である。

（３）帯電手段の詳細説明
Ａ）帯電ローラ２
接触帯電部材としての帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであり、図３の層構成模型図のように、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、中間層２ｃは帯電ローラ全体として均一な抵抗を得るための導電層であり、表層２ｄは感光体ドラム１上にピンホール等の欠損があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

より具体的には、本例の帯電ロ一ラ２の仕様は下記のとおりである。
芯金２ａ ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ³ 、体積抵抗値１０³ Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ
中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０⁵ Ωｃｍ、層厚７００μｍ
表層２ｄ ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散、体積抵抗値１０⁸ Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ
Ｂ）帯電バイアス印加系
図６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。電源Ｓ１から直流電圧に周波数ｆの交流電圧を重畳した所定の振動電圧（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、回転する感光体ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２に対する電圧印加手段である電源Ｓ１は、直流（ＤＣ）電源１１と交流（ＡＣ）電源１２を有している。

１３は制御回路であり、上記電源Ｓ１のＤＣ電源１１とＡＣ電源１２をオン・オフ制御して帯電ローラ２に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加するように制御する機能と、ＤＣ電源１１から帯電ローラ２に印加する直流電圧値と、ＡＣ電源１２から帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。

１４は感光体１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値を測定する手段としての交流電流値測定回路である。この回路１４から上記の制御回路１３に測定された交流電流値情報が入力する。

１５はプリンタが設置されている環境を検知する手段としての環境センサー（温度計と湿度計）である。この環境センサー１５から上記の制御回路１３に検知された環境情報が入力する。

そして、制御回路１３は交流電流値測定回路１４から入力の交流電流値情報、更には環境センサー１５から入力の環境情報から、印字工程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する。

Ｃ）交流電圧のピーク間電圧の制御方法
次に、印字時に帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧の制御方法を述べる。
以下の定義により数値化した放電電流量が実際のＡＣ放電の量を代用的に示し、感光体ドラムの削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係があることを見出した。

すなわち図７に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐに対して交流電流Ｉａｃは放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満（未放電領域）で線形の関係にあり、それ以上から放電領域に入るにつれ徐々に電流の増加方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが、放電に関与している電流の増分△Ｉａｃであると考える。

よって、放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満のピーク間電圧Ｖｐｐに対して電流Ｉａｃの比をαとしたとき、放電による電流以外の、接触部へ流れる電流（以下、ニップ電流）などの交流電流はα・Ｖｐｐとなる。放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）以上の電圧印加時に測定されるＩａｃと、このα・Ｖｐｐの差分、
式１・・・△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖｐｐ
から△Ｉａｃを放電の量を代用的に示す放電電流量と定義する。

この放電電流量は一定電圧または一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境、耐久を進めるにつれ変化する。これはピーク間電圧と放電電流量の関係、交流電流値と放電電流量との関係が変動しているからである。

ＡＣ定電流制御方式では、帯電部材から被帯電体に流れる総電流で制御している。この総電流量とは、上記のように、ニップ電流α・Ｖｐｐと非接触部で放電することで流れる放電電流量△Ｉａｃの和になっており、定電流制御では実際に被帯電体を帯電させるのに必要な電流である放電電流だけでなく、ニップ電流も含めた形で制御されている。

そのため、実際に、放電電流量は制御できていない。定電流制御において同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の環境変動によって、ニップ電流が多くなれば当然放電電流量は減り、ニップ電流が減れば放電電流量は増えるため、ＡＣ定電流制御方式でも理想的に放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光体ドラムの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。

そこで、常に所定の放電電流量を得るため、以下の要領で制御を行った。所定の放電電流量をＤとしたときに、この放電電流量Ｄとなるピーク間電圧を決定する方法を説明する。
本実施形態では印字準備回転動作時において制御回路１３で印字工程時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させている。

具体的に、図８のＶｐｐ−Ｉａｃグラフと、図９の帯電ローラ1周分のＡＣ電流データと図１０の制御フロー図を参照して説明する。制御回路１３はＡＣ電源１２を制御して図８に示すように、帯電ローラ２に未放電領域であるピーク間電圧を３点（Iα１〜Iα３）、放電領域であるピーク間電圧（Ｖｐｐ）を３点（Iβ１〜Iβ３）、順次に印加し、その時の感光体１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値が交流電流値測定回路１４で測定されて制御回路１３に入力する。

Ｄ）交流電流値決定方法
次に、帯電ローラ２に流れる交流電流値が交流電流値の決定方法について述べる。まず始めに図８のＶｐｐ−ＩａｃグラフにあるIα１において帯電ローラ２に流れるＡＣ電流を図９に示す様に１〜８のタイミングで帯電ローラ２の１周に亘って測定する。

次に、測定したＡＣ電流の平均値を求める。平均値を算出する上では各環境ごとに予め定められた電流値範囲を決定して置く。図９の５にあるように帯電ローラ２で電流値範囲から外れた電流値が検出された場合にはその部分がＣセットしていると判断し、その位置の電流値データは前記ＡＣ電流の平均値には反映させない。その結果から得られた前記平均値をＩα１の交流電流値とする。

尚、帯電ローラ２においてＣセットの可能性がある位置に対しては以降のIα２〜Iα３、Iβ１〜Iβ３位置での測定ポイントには使用しない様にする。

次に、Iα１において帯電ローラ２に流れるＡＣ電流を帯電ローラ２の１周に亘って測定した結果から前記補正値となる該測定位置ごとの平均値に対する前記平均値の割合を求め、帯電ロール２上の各位置での補正データとする。

次に、図８のＶｐｐ−ＩａｃグラフにあるIα２〜３、Ｉβ１〜Ｉβ３の交流電流値の決定方法について述べる。帯電ローラ２に未放電領域であるピーク間電圧を２点（Iα２〜Iα３）、放電領域であるピーク間電圧（Ｖｐｐ）を３点（Iβ１〜Iβ３）、に対して帯電ロール２上の各位置での補正データをもとに順次に印加していく。

具体的には、Iα２は帯電ローラ２の１の位置で、Iα３は２の位置で、Iβ１は３の位置で、Iβ２は４の位置でIβ３は６の位置でバイアスをそれぞれ印加する。その後、ＡＣ交流電流を読み込み、補正データをもとに該測定位置ごとにＡＣ交流電流値を補正し、決定する。

尚、帯電ローラ２の５の位置に関してはＣセットの可能性があるためＡＣ交流電流値測定には使用しない。

次に、制御回路１３は、上記測定された各３点の電流値から、最小二乗法を用いて、放電、未放電領域のピーク間電圧と交流電流の関係を直線近似し、以下の式２と式３を算出する。

式２・・・放電領域の近似直線 ：Ｙ_α＝αＸ＋Ａ
式３・・・未放電領域の近似直線 ：Ｙ_β＝βＸ＋Ｂ
その後、上記の式２の放電領域の近似直線と、式３の未放電領域の近似直線の差分が、放電電流量Ｄとなるピーク間電圧Ｖｐｐを式４によって決定する。

式４・・・Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）
ここで、請求項に記載した、未放電領域と放電領域でのピーク間電圧（Ｖｐｐ）−交流電流（Ｉａｃ）関数fI1(Vpp)とfI2(Vpp)はそれぞれ上記式３のＹ_β＝βＸ_β＋Ｂと式２のＹ_α＝αＸ_α＋Ａに対応している。また請求項に記載した定数Ｄは上記の所定の放電電流量Ｄと対応している。

よって、請求項に記載したfI2(Vpp)−fI1(Vpp)＝Ｄは
Ｙ_α−Ｙ_β＝（αＸ_α＋Ａ）−（βＸ_β＋Ｂ）＝Ｄ
となる。

また、fI2(Vpp)−fI1(Vpp)＝Ｄから式４の
Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）
の誘導は次のとおりである。

fI2(Vpp)−fI1(Vpp)＝Ｙ_α−Ｙ_β＝Ｄ
（αＸ_α＋Ａ）−（βＸ_β＋Ｂ）＝Ｄ
今、ＤとなるＸの値を探しており、その点をＶｐｐとすると、
（αＶｐｐ＋Ａ）−（βＶｐｐ＋Ｂ）＝Ｄ
よって、Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）となる。

そして、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を上記の式４で求めたＶｐｐに切り替え、定電圧制御し、前記した印字工程へと移行する。

この様に、毎回、印字準備回転時において、長期放置による帯電ローラ２のＣセットの影響を取り除き、帯電ローラ２のＡＣ交流電流のムラを正確に補正値として認識し、帯電ローラの位置と相関を取ることで、Ｉα２〜Ｉα３、Ｉβ１〜Ｉβ３までのＡＣ交流電流値をこれまでよりも精度良く短時間で、印字時に所定な放電電流量を得るために必要なピーク間電圧を算出し、印字中には求めたピーク間電圧を定電圧制御で印加することで、帯電ローラ２の製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収し、確実に所定の放電電流量を得ることが可能となった。

この制御下で、耐久検討を行なったところ、どの環境下でも像担持体としての感光体ドラムの劣化・削れを発生させず、従来の定電流制御と比較して約１０％の感光体ドラムの長寿命化を実現可能とした。

本実施形態では、帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧を切り替えることで放電電流量を制御したが、これに限らず、逆に交流電流を印加することで交流電圧のピーク間電圧を測定し（図６中の交流電流値測定回路１４をピーク間電圧値測定回路に変更）、印字時には所定の放電電流量を得るに必要な交流電流を常に印加できるようにＡＣ電源の出力交流電流を制御回路１３で定電流制御することも可能である。

さらに、本実施形態では所定の放電電流量Ｄ、印字準備回転時に印加するピーク間電圧値を各環境一定にしたが、環境センサー（温度計と湿度計）１５が設置されている装置においては、環境ごとでそれぞれの値を可変することで、さらに安定した均一帯電を行なうことが可能となる。

かくして、印字準備回転中に未放電領域で数点、放電領域で数点、順次、ピーク間電圧を帯電ローラ２に印加し、交流電圧値を測定し、印字中に印加するピーク間電圧を決定することで、常に所定の放電電流量を得られるピーク間電圧または交流電流を印加することで、感光体の劣化・削れと帯電均一性を両立させることができ、長寿命化、高画質化が実現可能となった。

さらに、製造時のばらつきも吸収できることから、材料、精度に関しても許容範囲が広がることで、製造時のコストダウンも行なえ製品を安価にユーザーに提供することが可能となる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、３点制御、定電流制御の系であり、所定の放電電流量をＤとしたときに、この放電電流量Ｄとなる交流電流値を決定する方法を説明する。図１１に示すように、画像形成装置は、印字準備回転時に、帯電ローラに放電領域である交流電流（Ｉａｃ）を３点、未放電領域である交流電流を３点、順次、帯電ローラ印加し、その時のピーク間電圧値を測定する。

尚、Ｉα１〜Ｉα３、Ｉβ１〜Ｉβ３のピーク間電圧値の決定方法の考え方は実施形態１と同じである。

次に画像形成装置は、測定された各３点の電流値から、最小二乗法を用いて、放電、未放電領域でのピーク間電圧と交流電流の関係を直線近似し、以下の式２と式３を算出する。

式２・・・放電領域の近似直線 ：Ｙ_α＝αＸ_α＋Ａ
式３・・・未放電領域の近似直線 ：Ｙ_β＝βＸ_β＋Ｂ
その後、放電領域の近似直線Ｙ_αと未放電領域の近似直線Ｙ_βの差分が、放電電流量Ｄとなる交流電流（Ｉａｃ）を式４によって決定する。
Ｄとなる交流電流値をＩａｃ１とし、そのときのピーク間電圧をＶｐｐとすると、式２と式３は
Ｉａｃ１＝αＶｐｐ＋Ａ・・・式ａ
Ｉａｃ２＝βＶｐｐ＋Ｂ・・・式ｂ
となる。

ここで、Ｉａｃ２は未放電領域の近似直線Ｙ_βでのＶｐｐとなる交流電流値である。
Ｉａｃ１＝Ｉａｃ２＋Ｄ・・・式ｃ
式ａ、ｂ、ｃから、放電電流量Ｄとなる交流電流（Ｉａｃ）は、式４で決定される。
式４・・・Ｉａｃ＝（αＤ＋αＢ−βＡ）／（α−β）
そして、帯電部材に印加する交流電流を求めたＩａｃに切り替え、Ｉａｃで定電流制御し、前記した画像形成動作へと移行する。

〈その他〉
１）上述した実施形態においては、モノカラー（単色）での印字動作についてのみ述べたが、本発明はこれに限るものではなく、フルカラーの印字動作においても同様の効果を発揮することが可能である。

２）上述した実施形態においてプリンタの非画像形成時である印字準備回転動作期間において、印字工程の帯電工程における印加交流電圧の適切なピーク間電圧値または交流電流値の演算・決定プログラムの実行は実施形態のプリンタのように印字準備回転動作期間に限られるものではない。他の非画像形成時、すなわち初期回転動作時、紙間工程時、後回転工程時とすることもできるし、複数の非画像形成時に実行させるようにすることもできる。

３）像担持体は、表面抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果がえられる。表層の体積抵抗が約１０¹³Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感光体もよい。

４）可撓性の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。また各種材質のものの組み合わせでより適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることもできる。

５）接触帯電部材や現像部材に印加する振動電界の交番電圧成分（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。

６）像担持体としての感光体の帯電面に対する情報書き込み手段としての像露光手段は、実施形態のレーザ走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。要するに、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。

７）像担持体は、静電記録誘電体などであってもよい。この場合は該誘電体面を一様に帯電した後、その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の画像情報に対応した静電潜像を書き込み形成する。

８）静電潜像のトナー現像方式・手段は任意である。反転現像方式でも正規現像方式でもよい。

一般的に、静電潜像の現像方法として、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）がある。また、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）がある。また、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）がある。また、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）があり、これらの４種顛に大別される。

９）転写手段は上記実施形態のローラ転写に限られず、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した非接触転写帯電方式でもよい。

１０）転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく、多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも本発明は適用できる。

上述した実施形態では、被帯電体の膜厚変動や偏心等によって測定する電流に変動が生じたり、帯電部材においてＣセットが発生して経時的にＣセット部分の電流量が変化したとしても、この電流に重畳した誤差分を補正する精度のよい補正データを生成することができる。従って、被帯電体に供給するＡＣ電流又はＡＣ電圧を常に最適な値にして、画質欠損のない画像の生成や、被帯電体の長寿命化を図ることができる。

上記帯電制御装置において、平均値算出手段は、帯電部材又は被帯電体の複数周に亘って得られる測定データの平均値を求め、補正データ算出手段は、測定データを被帯電体上の各測定位置ごとの平均値を算出し、該測定位置ごとの平均値に対する前記平均値の割合を求めるとよい。

上記帯電制御において、補正手段は、時系列的に得られる測定データと平均値に対する割合から補正データを求めると良い。

上記帯電制御装置において、被帯電体の帯電に寄与する電流は、被帯電体に流れ込むＤＣ電流、前記被帯電体への放電電流、前記被帯電体に流れ込むＡＣ電流のいずれかであるとよい。

上記帯電制御方法は、上記Ｄを予め決められた定数とし、前記補正データを反映させ、帯電手段に２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を結ぶことで得られるピーク間電圧−交流電流関数fI1(Vpp)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から得られるピーク間電圧−交流電流関数fI2(Vpp)のとを比較する事により
fI2(Vpp)−fI1(Vpp)＝Ｄとなるピーク間電圧値を決定し、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とよい。

上述した実施形態によれば、像担持体の帯電を該像担持体に近接又は接触配置され電圧が印加された帯電手段により行う画像形成装置について、環境や製造時による帯電部材の抵抗値のばらつき等にかかわらず、過剰放電を起こさせ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帯電手段に印加する電圧・電流を適切に制御することができ、またこれにより長期にわたり高画質、高品質を安定して維持させることができる。

１・・感光体ドラム、２・・接触帯電装置、１４・・交流電流値測定回路

Claims (5)

1. 被帯電体に接触または近接して配置され、前記被帯電体の回転に従動して該被帯電体を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に直流電圧と交流電圧のいずれか、もしくは直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加する手段と、
   前記帯電部材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、
   前記被帯電体を介して前記帯電部材に流れる交流電流値を測定する測定手段と、
   前記帯電部材と前記被帯電体とが回転する際に、前記帯電部材に直流電圧を印加した時の前記被帯電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、Vth の２倍未満のピーク間電圧を印加し、前記測定手段から時系列的に得られる測定データの平均値を求める平均値算出手段と、
   前記時系列的に得られる測定データの前記平均値に対する割合をそれぞれ求めて、前記被帯電体上の各測定位置に対応させることで、該各測定位置の補正データとして出力する補正データ算出手段と、
   を有し、
   前記時系列的に得られる測定データにおいて所定の電流値外の値が検出された測定位置の電流値結果は前記時系列的に得られる測定データの前記平均値には反映させず、且つ、以降の電流測定位置には使用しないことを特徴とする帯電制御装置。
2. 前記平均値算出手段は、前記帯電部材又は前記被帯電体の複数周に亘って得られる前記測定データの平均値を求め、
   前記補正データ算出手段は、前記測定データを前記被帯電体上の各測定位置ごとの平均値を算出し、該測定位置ごとの平均値に対する前記平均値の割合を求めることを特徴とする請求項１に記載の帯電制御装置。
3. 前記補正データ算出手段は、前記時系列的に得られる測定データと前記平均値に対する割合から前記補正データとして出力することを特徴とする請求項１に記載の帯電制御装置。
4. 前記被帯電体の帯電に寄与する電流は、前記被帯電体に流れ込むＤＣ電流、前記被帯電体への放電電流、前記被帯電体に流れ込むＡＣ電流のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の帯電制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電制御装置を備え、
   Ｄを予め決められた定数とし、帯電手段に２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を結ぶことで得られるピーク間電圧−交流電流関数fI1(Vpp)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から得られるピーク間電圧−交流電流関数fI2(Vpp)とを比較することにより
   fI2(Vpp)−fI1(Vpp)＝Ｄ
   となるピーク間電圧値を決定し、決定されたピーク間電圧値により、画像形成時に前記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ことを特徴とする画像形成装置。