JP5512009B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体と、前記像担持体に接触して電圧が印加される帯電部材と、を有し、前記像担持体に前記帯電部材による帯電処理を含む画像形成プロセスを適用して画像形成を行う画像形成装置に関する。

像担持体としては、電子写真画像形成方式における電子写真感光体、静電記録画像形成方式における静電記録誘電体などが挙げられる。

画像形成装置には、次のような装置が含まれる。即ち、像担持体の表面に形成した画像を記録材に対して直接転写して或いは中間転写体を介して間接転写する。そして、画像を固着像として定着処理した記録材を画像形成物として出力する、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機などの画像形成装置が含まれる。記録材や中間転写体に画像を転写した後の像担持体は清掃手段で清掃されて繰り返して画像形成に供される。

また、像担持体に形成した画像或いは像担持体から中間転写体に転写した画像を表示部に表示する画像表示装置（ディスプレイ装置、電子黒板装置、電子白板装置など）が含まれる。画像表示装置において、像担持体或いは中間転写体に形成され、表示部に表示された後の画像は清掃手段で像担持体或いは中間転写体から除去され、像担持体或いは中間転写体は繰り返して画像形成に供される。また、必要に応じて、像担持体或いは中間転写体に形成され、表示部に表示された後の画像を記録材に転写する。そして、画像を固着像として定着処理した記録材を画像形成物として出力する。

電子写真画像形成方式の画像形成装置を例にして説明する。この画像形成装置は、像担持体としてのドラム型やエンドレスベルト型の回転可能な電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）を有する。そして、この感光ドラムを帯電手段により所定の極性・電位に均一に帯電する工程を含む電子写真画像形成プロセスを適用して感光ドラムの表面にトナー画像（現像剤画像）を形成する。

被帯電体である感光ドラムの帯電手段としては、細いコロナ放電ワイヤに高電圧を印加して発生するコロナを感光ドラム表面に作用させて帯電させる非接触帯電方式であるコロナ帯電器が一般的であった。

これに対して近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から有利な接触帯電方式の帯電器が主流となりつつある。この接触帯電方式は、導電性の帯電部材（接触帯電部材）を感光ドラムに接触させて電圧を印加することで感光ドラム表面を所定の極性・電位に均一に帯電させるものである。帯電部材は例えば導電性のローラ（ローラ帯電部材：以下、帯電ローラと記す）が用いられる。

接触帯電方式で感光ドラム表面に所望の電位Ｖｄ（帯電電位）を得るために、帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ（帯電ローラに直流電圧を印加した時の感光ドラムへの放電開始電圧（帯電開始電圧））という直流電圧が印加される。

また、更なる帯電の均一化を図るために、特許文献１に開示するように、「ＡＣ帯電方式」が用いられる。これは、所望の電位Ｖｄに相当する直流電圧に、放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧成分（ＡＣ電圧成分）を重畳した電圧を帯電ローラに印加する「ＡＣ帯電方式」が用いられる。交流電圧成分を重畳した電圧は、時間とともに電圧値が周期的に変化する電圧であり、交番電圧、或いは脈流電圧、或いは振動電圧と称される。

ＡＣ帯電方式では、交流電圧を印加してプラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一にすることができる。例えば、直流電圧を印加したときの感光ドラムの放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上のピーク間（peak to peak）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）とを重畳した交流電圧（振動電圧）を印加する。これにより、感光ドラムをほぼ均一に帯電できることが知られている。

ここで、この帯電ローラに、正弦波の交流電圧を印加すると、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流と、が流れる。これらが合計された電流が帯電ローラに流れることになる。この際、帯電ローラを安定して帯電するためには、放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に分かっている。

図１４は、帯電ローラに帯電交流電圧（Ｖｃ）を印加した場合に帯電ローラに流れる帯電電流（Ｉｃ）の特性を表した図である。尚、電圧Ｖｃは交流電圧のピーク電圧値、電流Ｉｃは交流電流の実効値で表している。なお、交流電圧のピーク電圧値とは、交流電圧のピーク間電圧値の１／２の電圧値を意味するものとする。

図１４において、帯電交流電圧（Ｖｃ）の振幅（ピーク電圧値）を徐々に上昇させると、これに伴って帯電電流（Ｉｃ）が流れる。ここで帯電交流電圧（Ｖｃ）が所定電圧（Ｖｔｈ）未満では、帯電交流電圧の振幅と帯電電流とは略比例している。これは、抵抗負荷電流と容量負荷電流は電圧振幅に比例し、且つ電圧振幅（ピーク電圧）が小さいために放電現象が発生せず、放電電流が流れないためである。

そして、更に帯電交流電圧（Ｖｃ）の振幅を大きくしていくと所定電圧（Ｖｔｈ）で放電現象が始まり、帯電交流電圧と帯電電流（Ｉｃ）の関係も比例しなくなり、放電電流（Ｉｓ）分だけ帯電電流（Ｉｃ）が大きくなる。安定した帯電を得るためには、この放電電流（Ｉｓ）が所定値以上となるように、帯電電圧（Ｖｔ）を設定すればよい。

しかしながら、感光ドラムへの放電電流（Ｉｓ）が増えた場合、感光ドラム削れ等の感光ドラム劣化を促進するとともに、放電生成物による高温高湿環境での画像流れ等の異常画像が発生する場合があった。このため、安定した帯電が得られ、かつ前記問題を解決するためには、必要最小限の帯電交流電圧を印加することにより、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を最小限にする必要がある。

しかし実際には、感光ドラムへの印加電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、感光ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。低温低湿環境（以下、Ｌ／Ｌ環境と記す）では、材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、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Ｌ／Ｌ環境において均一な帯電が得られる最低の帯電交流電圧を印加しても、高温高湿環境（以下、Ｈ／Ｈ環境と記す）の場合には、逆に材料が吸湿して抵抗値が低下するため必要以上の放電が発生することになる。この結果、過分な放電量が生じ、画像不良の発生、トナー融着の発生、感光ドラムの表面の劣化による感光ドラム削れ、短命化などの問題が起こる。

このような放電量の変化は、前述の環境変動による原因の他に、帯電ローラの製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による感光ドラムの静電容量変動、画像形成装置本体の高電圧発生装置の特性ばらつきなどでも発生することが判っている。

このような放電量の変化を抑制するために、特許文献２の「放電電流制御方式」は、帯電ローラに印加する交流電圧を可変な構成とする。交流電圧のピーク電圧が放電現象が開始する電圧（Ｖｔｈ）未満での電圧範囲と、Ｖｔｈ以上の電圧範囲において、それぞれ交流電圧−交流電流特性を検出する。その検出した２つの特性ラインから最適な放電量となる交流電圧値を算出し、帯電部材に印加する交流電圧のピーク電圧の電圧レベルを決定している。

図１４において、丸印で示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点は、それぞれ検出を行うポイントを示している。放電現象が開始する電圧（Ｖｔｈ）以下の電圧でＡ，Ｂの２点をサンプルすることで、放電電流が発生しない領域の帯電交流電圧（Ｖｃ）と帯電電流（Ｉｃ）の特性ＬＩＮＥ−Ａが測定される。同様に、放電後のＣ，Ｄの２点をサンプルすることで、放電電流が発生する領域における帯電交流電圧（Ｖｃ）と帯電電流（Ｉｃ）の特性ＬＩＮＥ−Ｂが測定される。

このような方法で得られた２つの特性ラインの関係から放電電流値を所定値とするための帯電交流電圧値を算出し、これに応じて帯電交流電圧を制御することで放電量の変動を抑制する制御を行っている。

従来の放電電流制御方式の画像形成装置においては、上述のサンプリングは画像形成装置の動作シーケンスにおける前回転工程において実行される。前回転工程は、画像形成装置がスタンバイ状態にあるときに画像形成開始信号が入力されたときに実行される画像形成前動作期間である。即ち、画像形成開始命令の入力に基づいて、メインモータが起動されて感光ドラムが回転駆動されるとともに所要のプロセス機器についての所要の印刷準備動作を実行する期間である。

前述のＡ，Ｂ及びＣ，Ｄ点のサンプリングは上記の前回転工程で実行され、その結果に基づいて帯電交流高圧レベルを設定した後にプリント工程に移行する。このようにサンプリングをプリント工程以外のタイミングで行うことで、サンプリング実行中に出力される放電開始電圧Ｖｔｈ未満の帯電電圧によって発生する異常画像の発生といった事象を防止できる。

特許文献３では、帯電ローラに電流を供給する経路に容量性部材を介して接続され、帯電ローラに印加される交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第１の出力手段を有する。また、経路に容量性部材を介して接続され、帯電ローラに印加される交流電圧の変化に応じた情報を出力する第２の出力手段を有する。制御手段は、交流電圧生成手段が観光ドラムの放電開始電圧Ｖｔｈ以上のピーク電圧となる交流電圧した際の第１の出力手段及び第２の出力手段の出力結果に基づいて、画像形成する際の前記制御値を決定する。

これにより、環境条件や製造による帯電ローラの特性ばらつき等に拘わらず、定量の放電を高精度の帯電を実現している。

特開昭６３−１４９６６８号公報 特開２００１−２０１９２１号公報 特開２００５−１５６５９９公報

近年、省エネルギー化の要望が強く、印字中以外では消費電力を極力省いた休止状態（スリープ）に移行する頻度が多くなっている。従来の放電電流制御では、前回転工程中に環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等のための校正が行われている。そのため、スリープ復帰の際に放電電流制御の校正が入り、印字出力までの駆動時間が長くなっている。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、校正の実行に時間を使うのを抑えつつ、像担持体の均一な帯電行う画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本出願に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成装置において、像担持体と、前記像担持体に接触して電圧が印加されることで前記像担持体を帯電する帯電部材と、交流電圧を生成して前記帯電部材に印加する交流電圧生成ユニットと、前記画像形成装置の状態を検出する状態検出ユニットと、前記像担持体と前記帯電部材との間で放電される放電電流を検出する放電電流検出ユニットと、放電電流検出ユニットの検出結果に基づいて前記交流電圧生成ユニットを制御する放電電流制御ユニットと、前記状態検出ユニットによって検出された結果に応じて、画像を形成する前に前記放電電流検出ユニットの校正をする必要があるか否か、要否を判断する判断ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、均一な帯電行う画像形成装置を提供することができる。

実施例１におけるプリンタのスリープ復帰時の制御に関するフローチャートフローチャートである。 プリンタの構成概略図である。 プリンタの動作シーケンスを表した図である。 制御の構成を示すブロック図である。 帯電電圧制御回路の構成を示すブロック図である。 帯電交流電圧の波形と電圧検出回路Ａによって検出されるピーク電圧値との関係を示す図である。 （Ａ）は帯電ローラ２に印加する帯電交流電圧のピーク値及び帯電交流電圧の微分ピーク値と帯電交流電流値（Ｉｃ）との関係を示す図、（Ｂ）及び（Ｃ）は（Ａ）に対応するＰＲＩＶＳ及びＰＲＩＶＤＳの検出特性を示す図である。 帯電交流電圧を図７の（Ａ）における放電開始電（Ｖｔｈ）より高い電圧Ｖａ１としたときの帯電交流電圧波形を示す図である。 帯電交流電圧を放電開始電（Ｖｔｈ）より低い電圧Ｖａ２としたときの帯電電流を示す図である。 校正手順を示すフローチャートである。 プリンタにおける高帯電電圧制御の手順を示すフローチャートである。 実施例２における制御のフローチャートである。 実施例２における制御の構成を示すブロック図である。 従来の放電制御を説明する図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。

［実施例１］
図２は本発明に従う画像形成装置１００の一例の概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は転写式電子写真プロセスを用いたレーザープリンタ（電子写真方式の画像形成装置：以下、プリンタと記す）である。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）１と、この感光ドラム１に接触して電圧が印加される帯電部材としての導電性の帯電ローラ２を有している。そして、感光ドラム１に帯電ローラ２による帯電処理を含む電子写真プロセス（画像形成プロセス）を適用して画像形成を行う。

プリンタ１００は、外部装置１２８からプリンタ制御部４に入力する画像信号に基づいて画像形成動作してシート状の記録紙（記録材：記録媒体）Ｐに画像を形成して出力することができる。

プリンタ制御部４はプリンタ１００の動作を統括的に制御する制御手段であり、外部装置１２８やプリンタ操作部（不図示）と各種の電気的情報信号の授受をする。また、各種のプロセス機器やセンサなどから入力する電気的情報信号の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理、所定のイニシャルシーケンス制御、所定の作像シーケンス制御を司る。外部装置１２８は、ホストコンピュータ、ネットワーク、イメージリーダ、ファクシミリなどである。

図１はこのプリンタ１００のスリープ（休止状態、プリンタ１００が待機している状態）からの復帰時の制御に関するフローチャート（クレーム対応図）である。放電電流制御を行い感光ドラム１の帯電を行う帯電装置について、プリンタ１００のスリープ復帰時における帯電条件の校正の要否を判断することでスリープ復帰時に要する時間を最小限に制御することを特徴とする。まず、図２のプリンタ１００の構成概略を説明し、次にプリンタ１００制御構成を説明する。以下の説明において、下流とは記録紙Ｐの搬送方向において下流である。

（プリンタの概略構成）
プリンタ１００は、記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有する。このデッキ１０１の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ１０２、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３を有する。デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４を有する。ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５、このデッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６を有する。

デッキ給紙ローラ１０５の下流には、デッキ１０１と、後述する両面反転部１４２からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７が配設されている。また、更に下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０９、レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。

レジストローラ対１０９の下流には、後述するレーザースキャナ部１１１からのレーザー光に基づいて感光ドラム１上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ（ＣＲＧ：画像形成部）１１２が配設されている。また、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材１１３（以後、転写ローラ）、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材１１４（以後、除電針）が配設されている。

更に、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のハロゲンヒータ１１６を備えた定着ローラ１１７と加圧ローラ１１８対を有する定着部１４０が設けられている。

そして、この定着部１４０からの記録紙搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９、定着部１４０から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部１４１、又は両面反転部１４２に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されている。排紙部１４１側には排紙部１４１への記録紙搬送状態を検知する排紙センサ１２１、記録紙Ｐを排紙部１４１に排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。

一方、両面印刷モードの場合には、定着部１４０を出た片面印刷終了後の記録紙Ｐは両面フラッパ１２０により両面反転部１４２側に導入される。両面反転部１４２は定着部１４０を出た片面印刷終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度、画像形成部１１２へと給紙する。

そのために、両面反転部１４２側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２３、反転ローラ対１２３への記録紙搬送状態を検知する反転センサ１２４が配設されている。また、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５、両面反転部１４２の記録紙Ｐの搬送状態を検知する両面センサ１２６が配設されている。また、両面反転部１４２から画像形成部１１２へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。

また、スキャナ部１１１は、外部装置１２８からプリンタ制御部４に入力して送出される画像信号に基づいて変調されたレーザー光を発光するレーザーユニット１２９を有する。また、レーザーユニット１２９からのレーザー光を感光ドラム１上に走査するためのポリゴンミラー１３０とスキャナモータ１３１、結像レンズ群１３２、及び折り返しミラー１３３を有する。

プロセスカートリッジ１１２は公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１、帯電部材である帯電ローラ２、現像ローラ１３４、トナー収容容器１３５等を具備しており、プリンタ１００の本体に対して着脱可能に構成されている。

感光ドラム１は矢印の時計方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。帯電ローラ２は接触帯電部材として感光ドラム１に所定の押圧力で接触させて配設されており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、帯電ローラ２に対して所定の帯電バイアスが印加されることにより回転する感光ドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。

その感光ドラム１の帯電処理面に対してスキャナ部１１１による主走査露光がなされて露光パターンに対応した静電潜像が形成される。その潜像が現像ローラ１３４によりトナー像として現像され、転写ローラ１１３により記録紙Ｐに転写される。

高電圧電源部３は、後述する帯電高電圧回路の他に、現像ローラ１３４、転写ローラ１１３、除電針１１４に所望の電圧を給電する高電圧回路を有している。１３６はメインモータで、各部に動力を供給している。

レーザープリンタ１００を制御するプリンタ制御部４はＭＰＵ（マイクロコンピュータ）５、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。ＭＰＵ５は、記憶手段（保存手段）としてのＲＡＭ５ａ，ＲＯＭ５ｂを具備している。また、タイマ５ｃ、デジタル入出力ポート（以下、Ｉ／Ｏポート）５ｄ、アナログ−デジタル変換入力ポート（以下Ａ／Ｄポートと記す）５ｅ、デジタル−アナログ出力ポート（以下、Ｄ／Ａポート）５ｆ等を具備している。プリンタ制御部４は、インターフェース１３８を介して外部装置１２８に接続されている。

（プリント動作時のシーケンス）
図３は上記プリンタ１００のプリント動作時のシーケンス図である。

１）停止状態：プリンタ１００のメイン電源スイッチ（不図示）がオフにされている状態時である。従って、プリンタ１００は動作を停止している。

２）前多回転工程：メイン電源スイッチがオンにされたときに実行されるプリンタ１００の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メインモータ１３６が起動されて感光ドラム１の回転駆動がなされる。所定のプロセス機器の準備動作が実行される。定着部１４０については駆動がなされ、定着ローラ１１７が所定の温度まで立ち上げられる。また、後述する放電電流校正等の一連の処理がなされる。

３）スタンバイ状態：所定の前多回転工程が終了したら、メインモータ１３６の駆動が停止されて、外部装置１２８からプリンタ制御部４へのプリント開始命令（画像形成開始命令、プリントジョブスタート命令）の信号入力待ちをしている状態時である。

４）前回転工程：プリント開始命令の入力に基づいて、メインモータ１３６を再起動させて感光ドラム１を回転駆動させるとともに所要のプロセス機器について所要の印刷準備動作を実行する画像形成前動作期間である。より具体的には、ａ：プリンタ制御部４が外部装置１２８からプリント開始命令を受信、ｂ：フォーマッタで画像情報を展開（画像情報のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、ｃ：前回転工程の開始、という順序となる。

なお、前記２）の前多回転工程中にプリント開始命令が入力した場合には、２）の前多回転工程の終了後に、３）のスタンバイ状態無しに、引き続いて４）の前回転工程に移行する。

５）プリント工程：入力したプリント開始命令に基づく所定の１枚（モノプリント）あるいは連続複数枚（マルチプリント）のプリントを実行する画像形成動作期間である。即ち、４）の所定の前回転工程が終了すると、引き続いてプリント工程（画像形成プロセス）が実行されて、画像形成済みの記録紙Ｐが出力される。

マルチプリントの場合にはプリント工程が繰り返されて所定枚数分の画像形成済みの記録紙Ｐが順次に出力される。マルチプリントにおいて一の記録紙Ｐの後端と次の記録紙Ｐの先端との間隔工程が紙間工程である。次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行した後、２枚目以降のプリント工程に移る。

６）後回転工程：所定のプリント工程が終了した後に所要のプロセス機器について所定の印刷終了動作を実行する画像形成後動作期間である。即ち、モノプリントの場合にはその１枚の画像形成済み記録紙Ｐが出力された後も、マルチプリントの場合には連続複数枚の最後の画像形成済み記録紙Ｐが出力された後も、メインモータ１３６を引き続き所定の時間駆動させる。この間において所要のプロセス機器について所要の画像形成後動作を実行する期間である。

７）スタンバイ状態：所定の後回転工程の終了後、メインモータ１３６の駆動が停止されて、外部装置１２８からプリンタ制御部４へのプリント開始命令の入力待ちをする状態に戻る。

ここで、本実施例のプリンタ１００は、３）と７）のスタンバイ状態時においては、所定のタイマ時間が過ぎた後は、消費電力を極力省いた休止状態（スリープ）に移行する。また、プリンタ１００の画像形成時とは、４）前回転工程の開始から６）の後回転工程の終了までの間である。本実施例に係るプリンタ１００においては、２）の前回転工程、５）のプリント工程及び紙間工程において、帯電交流電圧レベルを決定する処理を連続的に実行し、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流電圧レベルを制御する。

（制御構成）
図４は制御構成（プリンタ制御部４）のブロック図である。判断手段４０１はスリープ検知手段４１０、環境検知手段４０７、記憶手段４０８、高圧電源４０２に接続している。高圧電源４０２は判断手段４０１、放電電流制御手段４０６、帯電装置４０９、電圧検出手段Ａ４０３と電圧検出手段Ｂ４０４に接続している。

電圧検出手段Ａ４０３、電圧検出手段Ｂ４０４は高圧電源４０２と放電電流算出手段（以下、単に「算出手段」とよぶ場合がある）４０５に接続している。算出手段４０５は電圧検出手段Ａ４０３、電圧検出手段Ｂ４０４と放電電流制御手段４０６に接続している。放電電流制御手段４０６は算出手段４０５と高圧電源４０２と記憶手段４０８に接続されている。

（帯電バイアス生成回路６）
図５は、プリンタ１００の帯電バイアス生成回路６を説明する回路図で、この回路はプリンタ制御部４に設けられており、前述の図２と共通する部分は同じ記号で示している。帯電バイアス生成回路６は図４で示した高圧電源４０２および、電圧検出手段Ａ４０３、Ｂ４０４等を備えた回路に相当する。

帯電バイアス生成回路６は高圧電源として、直流高電圧に交流高電圧が重畳された帯電電圧を生成して出力端子２９９より出力する。すなわち帯電バイアス生成回路６は、帯電ローラ２に印加する帯電電圧を生成する交流電圧生成手段である。

ＭＰＵ５のＩ／Ｏポート５ｄからクロックパルス（ＰＲＩＣＬＫ）が出力されると、プルアップ抵抗２６０、ベース抵抗２３８を介してトランジスタ２３９がスイッチング動作する。そして、プルアップ抵抗２３７と、ダイオード２４０を介して接続されているオペアンプ２６５の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。

この振幅が大きいと、後述する高電圧トランス２０４に入力される正弦波の駆動電圧振幅（ピーク電圧）も大きくなり、その結果、高電圧である交流電圧のピーク電圧も大きくなる。

クロックパルスは、コンデンサ２２４を介しフィルタ回路２３５に入力される。フィルタ回路２３５は、抵抗２１８，２１９，２２２，２２３，２２５，２２６，２２９，２３０〜２３４、コンデンサ２１６，２２０，２２７，２２８，２３３と、オペアンプ２１７，２２１によって構成される。

このフィルタ回路２３５から、＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。そして、この出力は、プッシュプルの高電圧トランスドライブ回路２０５によって電力増幅され、コンデンサ２１０を介して高電圧トランス２０４の一次巻線に入力される。これにより、高電圧トランス２０４の二次巻線側に正弦波の交流高電圧が発生する。

帯電バイアス生成回路６において上述した電気回路部分が、交流電圧を生成して帯電ローラ２に印加する。

また、高電圧トランス２０４の二次側の一方は、直流高電圧発生回路２４７に接続されおり、ここから出力される直流の高電圧に交流高電圧が重畳された高電圧バイアスが出力保護抵抗２０３を介して出力端子２９９より出力される。この出力端子２９９から帯電ローラ２に高電圧の帯電電圧バイアスが印加される。

次に、帯電バイアス生成回路６の交流出力電流（Ｉｔ）の検知について説明する。ここでは高電圧トランス２０４の２次側巻線の電流を検出することによって、出力端子２９９より出力される交流出力電流（Ｉｔ）に応じた高電圧トランスドライブ回路２０５への入力電圧を発生するフィードバック制御を行っている。

前述の高電圧トランスドライブ回路２０５を駆動することで発生した交流出力電流（Ｉｔ）はコンデンサ２４８を通過し、矢印Ａ方向の半波はダイオード２５０、矢印Ｂ方向の半波はダイオード２４９を介してそれぞれ流れる。ダイオード２５０を通過した矢印Ａ方向の半波は、オペアンプ２６５、抵抗２５７，２５８、コンデンサ２５６で構成された積分回路によって直流電圧に変換される。この場合、オペアンプ２６５の負入力端子の電圧（Ｖｎ）は、式（１）で表される。

Ｖｎ＝Ｒｓ×Ｉｍｅａｎ・・・・式（１）
ここで、Ｉｍｅａｎは帯電交流電流（Ｉｔ）の半波の平均値、Ｒｓは抵抗２５７の抵抗値である。

一方、オペアンプ２６５の正入力端子には、ＭＰＵ５のＤ／Ａポート５ｆから出力される電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）が入力される。この電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）は、高電圧トランス２０４に入力される正弦波の駆動電圧振幅、即ち、交流出力電流（Ｉｔ）の振幅レベルを設定する信号であり、０Ｖから５Ｖまでの間で変化する、デジタル値ＰＲＩＣＮＴに対応するアナログ信号である。

ここで、オペアンプ２６５の負入力端子の電圧（Ｖｎ）が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）よりも小さい場合はオペアンプ２６５の出力が大きくなる。逆に、負入力端子の電圧（Ｖ１）が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）よりも大きい場合はオペアンプ２６５の出力が小さくなる。

前述した様に、オペアンプ２６５の出力が大きくなると、フィルタ回路２３５に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり交流高電圧ピーク電圧は大きくなる。このような構成とすることで、交流高電圧（帯電電圧）の振幅レベルが制御され、その結果、交流出力電流（Ｉｔ）が電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）に応じた所定の一定電流値となるように制御される。即ち、電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）に応じた定電流制御が行われる。帯電交流電流の制御値（ＰＲＩＣＮＴ）は下記式（２）の特性となる。

Ｉｍｅａｎ＝ＰＲＩＣＮＴ／Ｒｓ・・・・式（２）
上述した電気回路部分が、前記交流電圧生成手段から帯電ローラ２に電流を供給する経路に制御値（ＰＲＩＣＮＴ）に応じた定電流Ｉｔが流れるよう交流電圧生成手段における交流電圧値を制御する。

なお、後程詳しく説明するが、交流電圧生成手段（帯電バイアス生成回路６）から帯電ローラ２に流れる交流電流に応じて、帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に生じる放電電流の量が決まる。すなわち上述した電気回路部分（オペアンプ２６５やフィルタ回路２３５等からなる回路部分）およびＰＲＩＣＮＴを出力するＭＰＵ５によって、図４に示す放電電流制御手段４０６が構成されることとなる。

また、オペアンプ２６５の正入力端子にはトランジスタ２６０も接続されている。このトランジスタ２６０は、ＭＰＵ５のＩ／Ｏポート５ｄから出力された信号（ＰＲＩＯＮ）によって駆動される。このＰＲＩＯＮ信号をハイレベルにしてトランジスタ２６０をオンさせることにより、オペアンプ２６５の正入力端子の電位をロウレベルに落として帯電交流電圧の出力をオフにすることができる。

（電圧検出回路）
次に、帯電バイアス生成回路６の電圧検出部について説明する。この帯電バイアス生成回路６においては、電圧検出部として電圧検出回路Ａ（Ａ４０３）、電圧検出回路Ｂ（Ｂ４０４）の２つの電圧検出回路がある。電圧検出回路Ａが図４に示す電圧検出手段Ａ４０３に相当し、電圧検出回路Ｂが電圧検出手段Ｂ４０４に相当する。

（Ａ）電圧検出回路Ａ
電圧検出回路Ａは、帯電交流電圧のピーク電圧値を検出する回路である。図６は、帯電交流電圧の波形と電圧検出回路Ａによって検出されるピーク電圧値との関係を示す図であり、横軸は時間を、縦軸は帯電交流電圧Ｖｐを表すものである。

３０００は、帯電交流電圧の波形が正弦波の場合を示している。この場合は、電圧Ｖｐ１が電圧検出回路Ａによって検出される。一方、３００１は、交流電圧波形のピーク部で歪みが発生した場合の波形を示している。破線は正弦波である波形３０００の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが生じ、ピーク電圧がＶｐ１よりΔｈだけ低下したＶｐ２となっている。電圧検出回路Ａは、この電圧値Ｖｐ２の値を検出する。

次に、電圧検出回路Ａの動作について説明する。ピーク電圧の検出は、帯電電圧出力端子２９９と同電位のラインに接続されたコンデンサ２７１を流れる電流を検出することで行なう。このコンデンサ２７１には、帯電交流電圧の電圧レベルに応じた交流電流が流れ、この電流はダイオード２７６と２８９で分流される。ここで矢印Ｄの方向の半波電流はダイオード２７６を流れ、矢印Ｃ方向の半波電流はダイオード２８９を介して流れる。

矢印Ｄの方向の半波電流は、オペアンプ２８１、抵抗２８２，２８３、コンデンサ２８８で構成された積分回路に入力されて直流電圧に変換される。こうして電圧変換された直流電圧に対応するピーク電圧検出信号（ＰＲＩＶＳ）が、ＭＰＵ５のＡ／Ｄポート５ｅに入力される。このピーク電圧検出信号（ＰＲＩＶＳ）のレベルは式（３）で表わせる。

ＰＲＩＶＳ＝Ｃ２７１×ｆ×Ｒ２８３×２×Ｖｐ・・・・式（３）
ここで、Ｃ２７１はコンデンサ２７１の静電容量値、ｆは帯電交流出力の周波数、Ｒ２８３は抵抗２８３の抵抗値、Ｖｐは帯電交流電圧のピーク電圧値（図６のＶｐ１に相当）である。

上記の電圧検出回路Ａが、前記の交流電圧生成手段から帯電ローラ２に電流を供給する経路に、コンデンサ（容量性部材）２７１を介して接続され、帯電ローラ２に印加される交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第１の出力手段である。

（Ｂ）電圧検出回路Ｂ
電圧検出回路Ｂは、帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧値（図６のＶｐ２に相当）を検出する回路である。なお、微分波形とは帯電交流電圧波形の変化に応じた波形であり、交流電圧波形の振動中心の電圧となる時点において変化が最大又は最小となる波形である。従がって、交流電圧波形がピーク電圧となるときに微分波形は変化がない状態となる。

図６の３００２は、交流電圧波形３００１の微分波形を示している。図６においては交流電圧波形３０００、３００１が振動中心の電圧となる時刻Ｔ１において微分波形３００２はピーク電圧（Ｖｐ１）となっている。交流電圧波形３０００、３００１がピーク電圧（Ｖｐ１又はＶｐ２）となる時刻Ｔ２において微分波形３００２は変化がない振動中心の電圧となっている。また、破線部は正弦波３０００の形状を示す。波形３００１で歪みが発生しているピーク付近の領域では、微分波形３００２も正弦波から歪んだ形状となっている。

一方、３００１で歪みが発生していない位相の領域では、微分波形３００２は正弦波の形状に一致しており、そのピーク値は波形３００１のピーク値と同じＶｐ１となっている。即ち、電圧検出回路Ｂは、歪みが発生した帯電交流電圧波形のピーク電圧値（Ｖｐ２）に対して歪み量Δｈを加算した電圧Ｖｐ１を検出して出力する。

次に、この電圧検出回路Ｂの動作を説明する。帯電出力電圧は、コンデンサ２７１と抵抗２７３によって分圧されて低い電圧レベルに変換される。コンデンサ２７１と抵抗２７３との間にはダイオード２８９が接続されているため、オペアンプ２８６の正入力には半波の交流波形が入力される。ここで、コンデンサ２７１のインピーダンスは、抵抗２７３のインピーダンスよりも十分に大きく設定されている。即ち、オペアンプ２８６の正極入力部には、帯電交流電圧の微分波形が分圧された交流波形の半波波形が発生する。

この微分された波形は更にピーク電圧検出回路によって、オペアンプ２８１の負極入力端子に発生した交流波形のピーク値に応じた直流電圧に変換され、微分電圧検出信号（ＰＲＩＤＶＳ）として、ＭＰＵ５のＡ／Ｄポート５ｅに入力される。ピーク電圧検出回路は、オペアンプ２８６、オペアンプ２８０、ダイオード２７２，２７９、コンデンサ２８４、抵抗２８５，２９８，２９９で構成されている。微分電圧検出信号（ＰＲＩＤＶＳ）のレベルは下記式（４）で表せる。

ＰＲＩＤＶＳ＝Ｃ２７１×ｆ×Ｒ２７３×π×２×Ｖｄ・・・・式（４）
ここで、Ｃ２７１はコンデンサ２７１の静電容量値、ｆは帯電交流電圧出力の周波数、Ｒ２７３は抵抗２７３の抵抗値、πは円周率、Ｖｄは帯電交流電圧の微分値のピーク電圧である。

式（３）と式（４）とから、ピーク電圧検出信号（ＰＲＩＶＳ）と微分電圧検出信号（ＰＲＩＤＶＳ）はいずれもコンデンサ２７１の静電容量値に対し比例関係にある。即ち、コンデンサ２７１の静電容量値が環境条件等によって変動した場合でも、両信号間の相対値は一定となることがわかる。

上記の電圧検出回路Ｂが、前記の交流電圧生成手段から帯電ローラ２に電流を供給する経路に、コンデンサ（容量性部材）２７１を介して接続され、帯電ローラ２に印加される交流電圧の変化に応じた情報を出力する第２の出力手段である。

ＭＰＵ５は、上記の電圧検出回路Ａ（第１の出力手段）と電圧検出回路Ｂ（第２の出力手段）によってそれぞれ検出された結果に基づき、放電電流を算出する。すなわち、本実施例においてはＭＰＵ５（図２）が図４に示した算出手段４０５となる。

本実施例では、ＭＰＵ５（算出手段４０５）および、電圧検出回路Ａ（電圧検出手段Ａ４０３）、電圧検出回路Ｂ（電圧検出手段Ｂ４０４）によって図４に示す放電電流検出手段４１３が構成される。

（放電電流検出）
次に本実施例１に係る放電電流の検出方法について説明する。本実施例１に係るプリンタ１００においては、帯電交流電圧のピーク値と、帯電交流電圧の微分値のピーク値とを検出し、これに基づいて放電電流値を算出することを特徴とする。

図７の（Ａ）は、帯電ローラ２に印加する帯電交流電圧のピーク値及び帯電交流電圧の微分ピーク値と帯電交流電流値（Ｉｃ）との関係を示す図である。帯電ローラ２に帯電交流電圧を印加することで帯電電流（Ｉｃ）が流れる。この帯電交流電圧が放電開始電圧（Ｖｔｈ）以下の領域（非放電発生領域）では、帯電交流電圧の上昇に比例して帯電交流電流が直線的（比例して）に上昇する。この非放電発生領域では、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。

次に更に帯電交流電圧が上昇して放電開始電圧（Ｖｔｈ）を超える領域（放電発生領域）に達すると、帯電ローラ２と感光ドラム１との間で放電が起こり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流（Ｉｃ）が流れる。

前述の非放電発生領域では、帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値は比例していた。しかし、この放電発生領域では、帯電交流電圧のピーク値は、図７の（Ａ）のラインＬＩＮＥ−Ａに沿った値となり、帯電交流電圧微分のピーク値は、同じ（Ａ）のラインＬＩＮＥ−Ｂに沿った値となる。つまり、放電発生領域では、帯電交流電圧と帯電交流電圧微分の２つの特性ラインに差が発生する。

これら２つの特性ラインＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂとで示すように、特性に差が生じる原因について図８を参照して説明する。図８は、帯電交流電圧を図７の（Ａ）における放電開始電（Ｖｔｈ）より高い電圧Ｖａ１としたときの帯電交流電圧波形を示す図で、交流波形のピーク付近で波形の歪みが発生している。

この波形歪みは、放電発生によって高圧トランス２０４の出力に歪みが生じるために発生する。帯電交流電圧が放電開始電圧（Ｖｔｈ）を超えると、交流電圧のピーク付近のタイミングで放電が発生して放電電流が流れる。この放電電流は急激な立ち上がりで瞬間的に流れる。このため帯電交流電圧を生成する高圧トランス２０４に放電電流が流れると、トランス２０４のリーケージインダクタンスの働きで高圧トランス２０４の出力端子間で電圧降下が発生し、出力電圧の波形に歪みが生じるのである。

このとき、帯電交流電圧のピーク値はＶａ１となる。一方、帯電交流電圧の微分値のピーク値は、電圧Ｖａ１に対して歪み量が加算された電圧Ｖｂ１となる。この結果、特性ラインＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂとでは異なる特性になる。

図７の（Ａ）に示すように、ラインＬＩＮＥ−Ａは、放電開始電圧（Ｖｔｈ）を境に不連続な特性を示している。これに対して、ラインＬＩＮＥ−Ｂは、帯電交流電圧の微分値のピーク値に対し直線的に変化する特性となる。これは高圧トランス２０４の動作特性により、高圧トランス２０４の出力電力は放電の有無に関係なく一定で動作するためである。

これらラインＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂとで示す関係から、放電電流値を算出することができる。帯電交流電圧のピーク値（Ｖｐ）、帯電交流電圧の微分ピーク値（Ｖｄ）、帯電電流（Ｉｃ）の場合、放電電流値（Ｉｓ）は式（５）で表される。

Ｉｓ＝Ｉｃ×（Ｖｄ−Ｖｐ）／Ｖｄ・・・・式（５）
更に式（５）と式（３）及び式（４）から、放電電流は式（６）で算出できる。

Ｉｓ＝Ｉｃ×（１−π×Ｒ２７３／Ｒ２８３×ＰＲＩＶＳ／ＰＲＩＤＶＳ）
・・・・式（６）

本実施例１に係るプリンタ１００では、帯電交流電圧ピーク値（Ｖｐ）を電圧検出回路Ａで検出する。帯電交流電圧微分ピーク値（Ｖｄ）を電圧検出回路Ｂで検出する。そして、帯電電流（Ｉｃ）をオペアンプ２６５、ダイオード２４９，２５０、コンデンサ２４８，２５６などで構成される定電流制御回路にＰＲＩＣＮＴにより設定して放電電流値を算出する。

図７の（Ｂ）及び（Ｃ）は、（Ａ）に対応するＰＲＩＶＳ及びＰＲＩＶＤＳの検出特性を示す図である。帯電交流電流（Ｉｃ）がＩｃ１の場合、（Ａ）において帯電交流電圧ピーク値はＶａ１であり、ＰＲＩＶＳ信号はＰＲＩＶＳ（１）となる（（Ｂ））。また、（Ａ）において、帯電交流電圧の微分ピーク値はＶｂ１であり、このときのＰＲＩＤＶＳ信号はＰＲＩＤＶＳ（１）となる（（Ｃ））。ＭＰＵ５で検出した、これらＰＲＩＤＳ及びＰＲＩＤＶＳのレベルから、式（６）を用いて放電電流（Ｉｓ）を算出することができる。

尚、式（６）から明らかなように、放電電流（Ｉｓ）の算出値にコンデンサ２７１の容量値は関係しない。即ち、本実施例１に係る放電電流の算出に際しては、温度変化等によってコンデンサ２７１の特性が変化した場合で放電電流Ｉｓを正確に算出することができる。

(放電電流制御）
本実施例１に係るプリンタ１００においては、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において、帯電交流電圧レベルを決定する処理を連続的に実行し、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流電圧レベルを制御する。

図１１は、本実施例１に係るプリンタ１００におけるプリント動作時の帯電高圧の一連の制御処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ５ｂに記憶されており、ＭＰＵ５の制御の下に実行される。ＭＰＵ５は上述したように、図４に示した放電電流検出手段４１３および放電電流制御手段４０６の一部をなすマイクロコンピュータである。

プリント動作が開始されると、ＭＰＵ５は、まずステップＳ１で、放電電流の制御値（Ｉｓ（ｃｎｔ））を設定する。この制御値（Ｉｓ（ｃｎｔ））は予め本体の記憶手段４０８であるＲＯＭ５ｂに格納された値を用いて設定する。次にステップＳ２に進み、帯電電流の定電流制御レベルの初期値設定をするためのＰＲＩＣＮＴを設定してＤ／Ａポート５ｆの出力電圧を設定する。この設定値は、画像形成装置に設置されたＲＯＭ５ｂに記憶されている。

次にステップＳ３に進み、前回転工程中の所定タイミングで、帯電バイアス生成回路６にて帯電ＤＣバイアスを駆動し、更にステップＳ４で、帯電交流バイアス駆動信号（ＰＲＩＯＮ）をロウレベルに切り替える。これによりトランジスタ２６０がオフされてオペアンプ２６５から帯電交流バイアスが出力される。続いて、ステップＳ５〜ステップＳ７で、放電電流を測定する。

ここではまずステップＳ５で、電圧検出手段Ａである電圧検出回路Ａの検出値（ＰＲＩＶＳ）を読み込み、次にステップＳ６で、電圧検出手段Ｂである電圧検出回路Ｂによる検出値（ＰＲＩＤＶＳ）を読み込む。そしてステップＳ７において、ＭＰＵ５は放電電流検出手段として、ステップＳ５，Ｓ６で読み込んだＰＲＩＶＳ，ＰＲＤＶＳの値に基づいて、前述の式（６）により放電電流値（Ｉｓ）を算出する。

次にステップＳ８に進み、ＭＰＵ５は放電電流制御手段として、ステップＳ７で算出した放電電流値（Ｉｓ）とステップＳ１で設定した設定値（Ｉｓ（ｃｎｔ））とを比較する。放電電流値（Ｉｓ）が設定値（Ｉｓ（ｃｎｔ））よりも大きい場合はステップＳ９に進み、帯電電流の定電流制御レベルを設定するＰＲＩＣＮＴを所定量（ここでは「１」）小さくして、Ｄ／Ａポート５ｆから対応する電圧を出力する。これにより、帯電交流電圧のレベルが小さくなるように制御される。

一方、ステップＳ８で、放電電流値（Ｉｓ）が制御値（Ｉｓ（ｃｎｔ））より小さい場合はステップＳ１０に進む。ＭＰＵ５は、帯電電流の定電流制御レベルを設定するＰＲＩＣＮＴを所定量大きくして、Ｄ／Ａポート５ｆから対応する電圧を出力する。これにより帯電交流電圧のレベルが大きくなるように制御される。

続いてステップＳ１１で、プリント終了か否かを判断し、プリントが継続される場合はステップＳ５に戻り、同様の処理が繰り返される。このような繰り返し処理を行なうことで、放電電流値（Ｉｓ）が所望のレベル（Ｉｓ（ｃｎｔ））となるように帯電交流電圧の出力が制御される。

一方、ステップＳ１１で、プリント終了の場合はステップＳ１２に進み、帯電交流バイアス駆動信号（ＰＲＩＯＮ）をハイレベルに切り替えてトランジスタ２６０をオンさせて帯電交流バイアスを停止する。次にステップＳ１３で、帯電ＤＣバイアスを停止して一連の処理を完了する。

上記一連の処理は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において連続的に実行されるため、放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。

以上説明したように、本実施例１に係る帯電電圧制御によれば、帯電電圧出力部に１つのコンデンサを設ける。そのコンデンサに流れる電流を測定することで帯電交流電圧ピーク値を検出する。そのコンデンサと直列に接続された抵抗に発生する電圧を測定することで帯電交流電圧微分ピーク値を検出する。そして、検出した帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値とから放電電流を算出し、その放電電流が所望の値となるように帯電交流レベル制御する。

（校 正）
次に、放電電流制御の校正について説明する。本実施例では、画像形成が行われる前に、交流電圧制御手段によって放電電流検出手段の校正を行う。

図９は帯電交流電圧を放電開始電（Ｖｔｈ）より低い電圧Ｖａ２としたときの帯電電流を示す図である。前述の通り、帯電交流電圧が放電開始電圧（Ｖｔｈ）より小さい場合はＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂは同じ値にあるはずである。しかし、画像形成装置が用いられる環境等が変化すると、電圧検出回路Ａと電圧検出回路Ｂの特性差によってＬＩＮＥ‐Ａと、ＬＩＮＥ−Ｂの結果に差が生じる場合がある。

帯電ローラにＶａ２印加した際に、ＰＲＩＶＳをＩｃａ２、ＰＲＩＤＶＳをＩｃｂ２とするとＩｃａ２とＩｃｂ２の差が回路の特性差となる。この回路の特性差が生じると、ＭＰＵ５は電圧検出回路Ａと電圧検出回路Ｂの検出結果から、正しい放電電流量を求めることができない。そのため、回路の特性差が、放電電流量の算出結果に影響を与えないように、Ｉｃａ２とＩｃｂ２の差を補正値として求め、ＰＲＩＶＳと、ＰＲＩＤＶＳをこの補正値を用いて補正する制御、すなわち校正が必要となる。

帯電ローラ１から感光ドラム１へ印加される電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、感光ドラム１の感光体層や誘電体層の膜厚、電子部品、帯電部材は空気の環境変動等により変化することが要因である。低温低湿環境（以下、Ｌ／Ｌ環境）では、材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、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Ｌ／Ｌ環境において均一な帯電が得られる最低の帯電交流電圧を印加しても、高温高湿環境（以下、Ｈ／Ｈ環境）の場合には、逆に材料が吸湿して抵抗値が低下するため必要以上の放電が発生することになる。また、感光ドラム１や帯電部材２、電子部品は個体差がある。

これらが要因となって、上述のように電圧検出回路Ａの検出値（ＰＲＩＶＳ）と電圧検出回路Ｂの検出値（ＰＲＩＤＶＳ）に差が生じてしまう。

例えば、図９に示すように電圧検出回路Ａの検出結果（ＰＲＩＶＳ）が、電圧検出回路Ｂ（ＰＲＩＤＶＳ）より大きくなる場合がある。この差を補正しないと、ＭＰＵ５が算出する放電電流量が実際に放電される放電電流量よりも大きくなる。そのため、算出した放電電流に基づいて交流電圧生成手段から帯電ローラ２に印加するための帯電交流電圧値を制御すると、印加される帯電交流電圧値は、本来必要とされる帯電交流電圧値より小さくなる。つまり実際に帯電ローラ２から感光体ドラム１に放電される放電電流が必要量を満たさなくなる可能性がある。

上記のような事態を避けるため放電電流制御を行う前には、以下に示す校正を基本的に行う必要がある。

校正手順を図１０を用いて説明する。プリント動作が開始されると、まずステップＳ４１で、帯電電流の制御値（Ｉｃ（ｃｎｔ））を設定する。この制御値Ｉｃ（ｃｎｔ））は、帯電ローラ２に流れる帯電電流の基準値である。すなわち校正を行う際には、帯電ローラ２に流れる帯電電流がＩｃ（ｃｎｔ）となるように、帯電ローラ２に印加される電圧が制御される。この制御値Ｉｃ（ｃｎｔ）はＭＰＵ５のＲＯＭ５ｂに予め格納された値であって、放電が起きない値を設定する。

次にステップＳ４２に進み、帯電電流の定電流制御レベルの初期値設定をするためのＰＲＩＣＮＴを設定してＤ／Ａポート５ｆの出力電圧を設定する。この設定値は、プリンタ１００に設置された記憶手段４０８であるＲＯＭ５ｂに記憶されている。

次にステップＳ４３に進み、前回転工程中（画像形成時の画像形成前動作期間の期間中）の所定タイミングで帯電バイアス生成回路６にて帯電ＤＣバイアスを駆動する。更にステップＳ４４で、帯電交流バイアス駆動信号（ＰＲＩＯＮ）をロウレベルに切り替える。これによりトランジスタ２６０がオフされてオペアンプ２６５からステップＳ４２において設定された帯電交流バイアスが出力される。続いて、ステップＳ４５、４６で、帯電電流を測定する。

ここではまずステップＳ４５で、電圧検出手段Ａである電圧検出回路Ａの検出値（ＰＲＩＶＳ）を読み込み、次にステップＳ４６で、電圧検出手段Ｂである電圧検出回路Ｂによる検出値（ＰＲＩＤＶＳ）を読み込む。

次にステップＳ４７に進み、ＭＰＵ５にてステップＳ４５、Ｓ４６で検出したＰＲＩＶＳとＰＲＩＤＶＳを比較し、ＰＲＩＶＳとＰＲＩＤＶＳの差分を補正値として、ＰＲＩＶＳとＰＲＩＤＶＳが同じになるように校正する。このような処理を行うことで、ＭＰＵ５は放電電流検出手段（放電電流算出手段）として正確な放電量を算出できるようになる。そしてＭＰＵ５は放電電流制御手段として放電電流をプリンタ１００の駆動中に正確に制御することができる。

校正後の画像形成においては、ＭＰＵ５は例えば、以下に示すような制御を適切に行うことが可能となる。

Ｈ／Ｈ環境から、Ｌ／Ｌ環境に変化した場合、上述した場合に、帯電ローラ２と感光体ドラム１の間で放電が起きにくくなる。しかしＭＰＵ５は上述の校正を行い、正しい放電電流量を検知可能な状態になる。その結果、校正後の画像形成では正しい放電電流量に基づき、ＭＰＵ５は、帯電バイアス生成回路６から帯電ローラ２に流す帯電電流の設定値をそれ以前の設定値より上げる制御を行うことができる。

つまりＭＰＵ５は、帯電交流電圧の値（本実施例においては、交流電圧のピーク値のこと）を大きくして、帯電バイアス生成回路６から帯電ローラ２に流れる帯電電流の量を増やす制御を行う。これにより放電が生じにくい低温低湿環境下になっても、帯電ローラ２と感光体ドラム１の間で放電電流を一定に保つことができる。

このように、本実施例では、画像形成装置が使用される環境が変わったときには、電圧検出回路Ａ、電圧検出回路Ｂ、ＭＰＵ５からなる放電電流量検出手段の校正を行う構成とした。このような構成にすることで、放電発生領域内での放電電流の検出を正確に行うことが可能となり、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流値を常に最適に制御することができる。

これにより、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に拘わらず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。

（制御判断機構）
次に本発明の特徴である、本実施例１に係るプリンタ１００のスリープ復帰時における一連の帯電高圧制御処理手順について図１を用いて説明する。ＭＰＵ５は上記の校正の要否を以下の手順に従って判断する。なお以下に示す手順において、ＭＰＵ５は図４に示す判断手段４０１として働く。

プリント動作が開始されるとステップＳ２１で、スリープ検知手段４１０にてスリープ復帰時であるか検知する。スリープ復帰ではなければ、図１１の放電電流制御工程に進み、ステップ２２にてプリントを開始する。プリント終了後、ステップ２３で環境検知手段（プリンタ１００の状態を検出する状態検出手段）から検出した環境状態を、画像形成装置に設置された記憶手段（検出結果を保存する保存手段）４０８であるＲＯＭ５ｂに記憶され完了となる。

本実施例では、プリンタ１００が置かれている環境を高温高湿（ＨＨ環境）、中温中湿（ＮＮ環境）、低温低湿（ＬＬ環境）の３段階で区切り、その内の何れかに当てはまるかＭＰＵ５が判断手段４０１として判断する。

一方、ステップ２１でスリープ復帰時であった場合は次ぎのようにする。即ち、ステップ２５でスリープ復帰以前と環境状態が異なっているか、記録手段４０６より前回の画像形成時の環境状態と環境検知手段４０７により今回の画像形成時の環境状態を比較して、ＭＰＵ５にて判断する。

環境変動があった場合、ステップ２６に進み、前多回転動作において、前述の放電電流制御の校正（図１０参照）を行う。図１０に示した校正の手順が終了した後、ステップ２２のプリント動作に進む。スリープ復帰時かつ環境変動が無かった場合、図１０に示す校正を行わずにステップ２２に進む。これは、環境変動がない故に環境変動に対する補正値をスリープ復帰前と同じ値を使用できるからである。

即ち、ＭＰＵ５は、プリンタ１００の休止状態（スリープ）からの画像形成時のプリンタ１００の状態と前回の画像形成終了時の１００の状態とを比較する状態比較が可能である。また、画像形成時の画像形成前動作期間において放電電流検出手段の校正の要否を判断し、不要な場合、前記校正を取り止めることができる。

以上説明したように、スリープ復帰時の前多回転中に環境変動がない場合、放電電流検知手段の校正を行わない。このような構成を取ることで、スリープ復帰時において、校正の機会を最小限にすることできる。したがって、プリンタ１００の総駆動時間を抑えつつ、環境変動や製造時による帯電ローラの特性ばらつき等に拘わらずに、高精度で所定の放電量を生じさせて均一な帯電行うことができる。また、スリープ復帰後に素早く画像形成動作を開始することが可能である。

また、前多回転中の駆動時間が短くなるので、プリンタ１００の種々の寿命低減になる。例えば、放電電流制御の校正では、感光ドラム１と帯電ローラ２が放電を行っているため、この校正の回数を減らすことで感光ドラム削れを低減することができる。

なお本実施例では、環境を温度と湿度に応じてＨ／Ｈ環境、Ｍ／Ｍ環境、Ｌ／Ｌ環境の３つに区分したが、温度のみあるいは湿度のみに基づいて放電量を制御してもよい。例えば温度は放電電流量に大きな影響を及ぼす。そのため温度のみに基づいて環境を区分してもよい。

例えば、温度が高い環境から順に、高温、常温、低温と環境を３つに区分ける。そしてこれらの湿度の環境区分が変わった場合のみ校正を行うようにする。

温度が高いほど感光体ドラム１と帯電ローラ２の間で放電が起きやすい。よって温度に応じて環境を区分する場合は、一般的には温度が高くなるほど帯電バイアス生成回路６から帯電ローラ２に印加する交流電圧値を低くし、帯電ローラ２に流れる交流電流のピーク電圧値を小さくする制御が必要である。前回検出された温度よりも高い温度が検出された場合に校正を行えば、正しい放電電流値を計測できる。そのためその後の画像形成において、ＭＰＵ５は帯電バイアス生成回路６から帯電ローラ２に流れる電流の量を適切に小さく制御することが可能である。つまり放電電流を一定に保つことができる。

ただし、これはあくまで基本的な傾向を述べたものであり、帯電ローラ２や感光体ドラム１の特性や、使用状況によって必要な制御は異なるものになる。つまり温度が高くなった後に校正が行われた場合、その後の画像形成において、帯電バイアス生成回路６が出力する交流電流や交流電圧の値を小さくする制御が必ずしも行われるわけではない。交流電流の値が変わらない場合や、大きくなる場合も考えられる。

［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。本実施例２に係る画像形成装置であるプリンタ１００の基本構成は、前述の実施例１のプリンタ１００のように環境検知を行うのに加え、プロセスカートリッジ（ＣＲＧ）１１２のＩＤ（個別識別）を検知し、スリープ復帰後の校正要否の判断を行う。

本実施例２に係るプリンタ１００のスリープ復帰時における一連の帯電高圧制御処理手順について図１２のフローチャートと図１３のブロック図を用いて説明する。

プリント動作が開始されるとステップＳ３１で、スリープ検知手段４１０にて、スリープ復帰時であるか否かを検知する。スリープ復帰時ではなければ、ステップ３２にてプリント開始する。プリントが開始されると、図１１の放電電流制御工程を行い、放電電流制御を行う。プリント終了後、ステップ３３で環境検知手段４０７を介し、環境情報を画像形成装置に設置された記憶手段４０８であるＲＯＭ５ｂに記憶され完了となる。

一方、ステップ３１でスリープ復帰時であった場合、ステップ３５でスリープ復帰以前とＣＲＧ状態（画像形成部１１２の状態）が変化したかどうかを判断手段４０１で判断する。ここで、ＣＲＧ状態を検知する手段について説明する。

ＣＲＧ１１２のメモリ４１２にはＣＲＧを個別識別するＩＤ情報が記憶されている。スリープ復帰時に判断手段４０１は、ＣＲＧ１１２のＩＤ読み込み手段４１１を介してＣＲＧ１１２のＩＤを読み出し、ＣＲＧ１１２のメモリ４１２に記憶されたＩＤ情報を取得する。また、ＣＲＧ１１２のＩＤ読み込み手段４１１により読み込まれたＣＲＧ１１２のＩＤは判断手段４０１を介して、記憶手段４０８に書き込まれ記憶される。

判断手段４０１は、ＣＲＧ１１２のＩＤ（使用履歴、或いは交換履歴）が前回の画像形成時と今回の画像形成時のＣＲＧ１１２のＩＤを比較し、ＣＲＧ１１２のＩＤが異なれば、ＣＲＧ１１２は別物といえる。本実施例ではＣＲＧ１１２が別物であれば、ＣＲＧ状態が変化したと判断する。ＣＲＧ状態が変化した場合、ステップ３６に進み放電電流制御の校正（図１０参照）を行い、ステップ３２のプリント動作に進む。

また、ＣＲＧ状態が同じ状態であれば、ステップ３７にて環境変動の有無を判断する。ステップ３７では、記録手段４０６より前回の画像形成時の環境状態と環境検知手段４０７により今回の画像形成時の環境状態を比較して、環境変動の有無を判断手段４０１にて判断する。ステップ３６において、環境変動があれば校正を行い、環境変動が無ければ校正を行わず、ステップ３２でプリント動作を行う。

つまり、プリンタ１００がスリープ復帰後かつ、ＣＲＧ状態が同じであり、環境変動していない、場合において、放電電流制御の校正を行わない。これは、ＣＲＧ状態変化（使用履歴変化、或いは交換履歴変化）、環境変動がない故に放電電流制御に対する補正値にスリープ復帰前と同じ値を使用できるからである。

以上説明したようにスリープ復帰時において、スリープ復帰前後の環境状態とＣＲＧ状態の変動がない場合、前多回転工程中に放電電流制御の校正を行わない。このような構成をとることで、スリープ復帰時において、駆動時間を抑えつつ、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に拘わらずに、高精度で所定の放電量を生じさせて均一な帯電行うことができる。

また、本実施例ではＣＲＧ状態をＣＲＧ１１２のＩＤで判断したが、これに限るものではなく、ＣＲＧ１１２の印字枚数や使用状況で、スリープ復帰前後でＣＲＧ状態を比較して判断してもよい。

なお、一般的に、感光体ドラムの感光層の膜厚の厚さに応じて、感光体ドラムと帯電ローラの間の放電の生じやすさが異なる。よって、ＣＲＧ１１２の状態検知によって、感光体ドラムの膜厚が大きく変わっていることが予想される場合は、放電電流検出手段の校正を行うことが望ましい。

一般には、新品のＣＲＧ１１２において感光体ドラムの膜厚が一番厚い状態であり、ＣＲＧ１１２を使用していくにつれて、感光体ドラムの膜厚が薄くなる。感光体ドラムの膜厚が厚い状態では、放電は生じやすい。逆に感光体ドラムの膜厚が薄くなると、帯電ローラと感光体ドラムの間に放電が生じにくくなる。そのため、ＣＲＧ１１２が新しいものに交換された場合には、校正を行うことが望ましい。感光体ドラムの膜厚が比較的厚い状態に変化するため、一般的には校正の後の画像形成において、帯電交流電圧をそれまでの設定よりも小さくする制御が行われる可能性が高い。

また、ＣＲＧ１１２の使用履歴（使用時間）を複数に区分し、使用履歴が大きく変わった場合にも校正を行うことが望ましい。たとえばＣＲＧ１１２や感光体ドラムの使用時間を測定して、記憶手段４０８に保存しておく。その使用時間の総計を、例えば、短時間、中時間、長時間として３つに区分する。この区分が、短時間から中時間に変化した場合、あるいは中時間から長時間に変化した場合などには校正を行う。

このような校正を行う場合、一般的には、校正の後の画像形成において、使用時間の総計が増えるほど、帯電交流電圧を大きくする（帯電バイアス生成回路６から帯電ローラ２に流す帯電電流の設定値を大きくする）制御が行われる可能性が高い。

なお本実施例で開示した校正の制御はあくまで一例である。例えば、新品のＣＲＧ１１２を装着した段階で、感光体ドラムの膜厚が薄い状態もあり得る。この場合は、校正後の画像形成において帯電交流電圧を小さくする制御が行われるとは限らない。また、ＣＲＧ１１２の使用時間が増えるにつれて、感光体ドラムや帯電ローラにトナーの外添剤が付着するなどして、感光体ドラムと帯電ローラの間に放電が生じやすくなる場合もあり得る。

このような場合は、ＣＲＧ１１２や感光体ドラムの使用時間の総計が増えた場合（所定の時間を超えてＣＲＧ１１２や感光体ドラムが使用された場合）、校正後の放電電流制御において、交流帯電電圧を小さくする場合もあり得る。つまり、ＣＲＧ１１２の使用時間が増えた場合に、校正の結果、その後の放電電流制御において帯電バイアス生成回路６から帯電ローラ２に流す帯電電流の設定値を小さくする制御が行われる場合もありうる。

［その他の事項］
１）本発明において、画像形成装置は実施例のような電子写真画像形成方式のプリンタに限られない。複写機、ファクシミリ、複合機能機などの画像形成装置であってもよい。

２）また、像担持体として静電記録誘電体を用いる静電記録画像形成方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機能機などの画像形成装置であってもよい。この場合は、静電記録誘電体を接触帯電部材部材で一様に帯電した後、除電針や電子銃などで選択的に除電されることで静電潜像が形成され、現像手段でトナー画像として現像される。

３）また、本発明において画像形成装置には、電子写真感光体や静電記録誘電体などの像担持体に形成した画像を表示部に表示する画像表示装置（ディスプレイ装置、電子黒板装置、電子白板装置など）も含まれる。

１００・・画像形成装置、１・・像担持体、２（４０９）・・帯電部材(帯電装置）、４０２・・高圧電源（交流電圧生成手段、校正手段）、４０５・・放電電流算出手段、４０６・・放電電流制御手段、４０７・・状態比較手段（環境検知手段）、４０１・・判断手段（状態比較手段、校正を取り止める手段）、４１３・・放電電流制御手段

Claims (12)

1. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   像担持体と、
   前記像担持体に接触して電圧が印加されることで前記像担持体を帯電する帯電部材と、
   交流電圧を生成して前記帯電部材に印加する交流電圧生成手段と、
   前記画像形成装置の状態を検出する状態検出手段と、
   前記像担持体と前記帯電部材との間で放電される放電電流を検出する放電電流検出手段と、
   前記放電電流検出手段の検出結果に基づいて前記交流電圧生成手段を制御する放電電流制御手段と、
   前記状態検出手段によって検出された結果に応じて、画像を形成する前に前記放電電流検出手段の校正をする必要があるか否か、要否を判断する判断手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は、
   前記状態検出手段によって検出された検出結果を記憶する記憶手段を更に備え、
   前記判断手段は、前記状態検出手段によって前記画像形成装置の状態を検出した際に、その検出結果を以前に前記状態検出手段によって検出された検出結果と比較することで、前記校正の要否を判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判断手段による前記校正の要否の判断および、前記校正が必要と判断された場合の前記校正の実行は、前記画像形成装置が休止状態から復帰してから画像を形成する前までの間に行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記校正が行われる際、前記交流電圧生成手段は、前記像担持体と前記帯電部材の間に放電が生じ始める放電開始電圧よりも小さいピーク電圧をもつ交流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乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記状態検出手段によって検出される前記画像形成装置の状態に、前記画像形成装置が使用される環境状態が含まれることを特徴する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置は、
   前記状態検出手段によって検出された前記環境状態を記憶する記憶手段を更に備え、
   前記判断手段は、前記環境状態を複数に区分けし、前記状態検出手段によって環境状態を検出した際に、その検出結果が前回に検出した検出結果とは異なる区分の環境状態だった場合に、前記校正の実行が必要と判断することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記環境状態は温度であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記状態検出手段によって検出された温度が前回検出された温度よりも高くなったことで前記校正が実行された場合、前記校正の後の画像形成において、前記交流電圧生成手段は、前記帯電部材に印加する交流電圧のピーク電圧の大きさを、前記校正が実行される前の画像形成において、前記帯電部材に印加していた交流電圧のピーク電圧よりも小さくすることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記状態検出手段によって検出される前記画像形成装置の状態に、画像形成部の使用履歴が含まれることを特徴する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記状態検出手段によって検出される前記画像形成装置の状態に、画像形成部の交換履歴が含まれることを特徴する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成部が交換されたことで前記校正が実行された場合、前記交流電圧生成手段は、前記校正の後の画像形成において前記帯電部材に印加する交流電圧のピーク電圧の大きさを、前記校正が実行される前の画像形成において前記帯電部材に印加していた交流電圧のピーク電圧よりも小さくすることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記放電電流制御手段は、
    前記交流電圧生成手段から前記帯電部材に電流を供給する経路に、制御値に基づいた一定の交流電流が流れるように前記交流電圧生成手段を制御するものであって、
    画像形成時に前記放電電流検出手段によって検出される放電電流に基づいて前記制御値を設定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。