JP6145800B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される、近接帯電方式の帯電手段を備えた画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置での帯電方式として、近接帯電方式が主流になりつつある。近接帯電方式では、例えばローラ型の帯電手段が感光体ドラムの表面に接触あるいは非接触で近接配置される。帯電手段には、感光体ドラム表面が均一に帯電するよう、直流電圧に交流電圧が重畳された帯電電圧が印加される。

交流電圧Ｖacのピーク間電圧値Ｖppに対する感光体ドラム表面の帯電電位Ｖsは、図８のようになることが知られている。即ち、ピーク間電圧値Ｖppが帯電開始電圧値Ｖthからその二倍の電圧値２×Ｖthの範囲内であれば、帯電電位Ｖsは交流電圧Ｖacに概ね比例する。ここで、帯電開始電圧値Ｖthは、直流電圧Ｖdcにより感光体ドラムの帯電が開始される電圧値であって、感光体ドラムの諸特性により定められる。なお、図８では、Ｖthが８００Ｖで、２×Ｖthが１６００Ｖの場合が例示される。

また、２×Ｖthを超えると、帯電電位Ｖsは飽和し概ね一定のＶs0になる。よって、帯電電位Ｖsを均一にするには、ピーク間電圧値Ｖppが２×Ｖthを超える交流電圧Ｖacを重畳した帯電電圧を帯電手段に印加する必要がある。また、その時の帯電電位Ｖs0は、帯電電圧に含まれる直流電圧Ｖdcに依存する。

ところで、画像形成装置では、環境等の影響または帯電手段の抵抗値の製造ばらつき等に関わらず、帯電手段の放電量を常時一定にして、感光体ドラムの劣化や画像不良等の問題無く均一に感光体ドラムを帯電させることが求められる。そのために、従来の画像形成装置は、感光体ドラムを介して帯電手段に流れる交流電流を測定する手段と、制御手段と、を備えていた。

測定手段は、非通紙時に、２×Ｖth未満であって相異なるピーク間電圧値Ｖppを有する複数の交流電圧Ｖacを順次印加した時に帯電手段に流れる各交流電流値を測定する。同様に、２×Ｖth以上の相異なるピーク間電圧値Ｖppを有する複数の交流電圧Ｖacを印加した時の各交流電流値も測定される。なお、本明細書では、ピーク間電圧値Ｖppが２×Ｖth未満の領域を、帯電手段から感光体ドラムへの電荷移動（即ち、単方向の電荷移動）のみが起こる正放電領域といい、２×Ｖth以上の領域を、感光体ドラムおよび帯電手段の間で双方向の電荷移動が交互に起こる逆放電領域という。

制御手段は、測定手段により得られた各交流電流値から、印刷プロセス時に帯電電圧に重畳すべき交流電圧Ｖaciのピーク間電圧値Ｖppiを決定する。このような制御のことを、本明細書では、第一帯電電圧決定と称する。

以下、第一帯電電圧決定の具体例を、図９を参照して説明する。
制御手段は、正放電領域の交流電圧Ｖac1〜Ｖac3を重畳時に帯電手段に流れる交流電流値Ｉac1〜Ｉac3を得た後、交流電流値Ｉac1〜Ｉac3を直線近似して、正放電領域における交流電圧に対する交流電流値の特性直線Ｌ1を得る。同様の手法で、制御手段は、逆放電領域についても交流電圧に対する交流電流値の特性直線Ｌ2を得る。制御手段は、特性直線Ｌ1，Ｌ2の交点を、印刷プロセス時に重畳すべき交流電圧値Ｖaciとして決定する。

第一帯電電圧決定で交流電流値Ｉacを決定する際、感光体ドラムの膜厚のバラツキが考慮されることがある。より具体的には、制御手段は、感光体ドラムを一回転させている間に、周方向に相異なる複数箇所にて、所定サンプリング数の交流電流値Ｉacを測定する。制御手段は、測定で得られた複数の交流電流値Ｉacの平均値を、交流電圧Ｖacを印加した時の交流電流値Ｉacとする。

また、上記以外の手法でも、ピーク間電圧値Ｖppを導出することは可能である（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−０８６１０８号公報

ところで、ローラ型の帯電手段は、コロナ放電型の帯電手段と比較して、感光体ドラムの膜厚の減耗量が大きくなる傾向がある。また、近年の画像形成装置では、感光体膜に付着した放電生成物等を除去すべく、感光体膜は適宜削られる。このような画像形成装置にローラ型の帯電手段を採用する場合には、感光体膜を極力厚くしつつ、単位回転数あたりの削れ量を極力小さくすることが重要となる。

上記第一帯電電圧決定では、特性直線Ｌ1，Ｌ2の傾き差に応じて、それらの交点である交流電圧値Ｖaciが導出される。しかしながら、本件発明者の実験の結果、第一帯電電圧決定で得られる交流電圧値Ｖaciは、感光体膜厚や周囲温度によっては適切な値を示さない場合があることが判明した。例えば、周囲温度が低いか、感光体膜が厚い場合、両直線Ｌ1，Ｌ2の傾き差が小さくなり、その結果得られる交流電圧値Ｖaciが低い側にシフトする傾向があることが判明した。本来よりも低い交流電圧値Ｖaciが重畳された帯電電圧が印刷プロセス等で使用されると、かぶりトナーが発生する可能性がある。

上記問題点に鑑み、本発明は、周囲温度や感光体膜厚によらず、適切な交流電流のピーク間電圧値を導出することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、通紙時に画像を媒体に印刷する画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体に近接配置される帯電手段と、交流電流をそれぞれ含む複数の帯電電圧であって、前記帯電手段から前記像担持体への電荷移動が起こる正放電領域と、前記像担持体から前記帯電手段への電荷移動が起こる逆放電領域とのそれぞれにおいて各前記交流電流のピーク間電圧が互いに異なる複数の帯電電圧のそれぞれを、非通紙時に、前記帯電手段に順次印加する電源手段と、各前記複数の帯電電圧の印加中に、前記帯電手段に流れる交流電流値を検知する電流検知手段と、前記正放電領域および前記逆放電領域のそれぞれについて、前記電流検知手段で検出された交流電流値に基づいて、交流電圧に対する交流電流値の特性直線を導出する処理手段と、を備え、前記処理手段は、前記正放電領域および前記逆放電領域における特性直線の傾きの差分値が、前記第一数値範囲内であれば、前記正放電領域および前記逆放電領域における特性直線の交点に基づき、プロセスで使用すべきピーク間電圧を導出し、前記第一数値範囲の下限値未満の第二数値範囲内であれば、予め定められた固定値を、プロセスで使用すべきピーク間電圧とする。

上記局面によれば、周囲温度や感光体膜厚によらず、適切な交流電流のピーク間電圧値を導出することが可能な画像形成装置を提供することが可能となる。

画像形成装置の大略的な構成を示す模式図である。 画像形成装置の要部の構成を示す模式図である。 図１の感光体ドラムの詳細な構成を示す模式図である。 帯電電圧決定時におけるＣＰＵの処理を示すフロー図である。 図４のＳ２１５の詳細な処理を示すフロー図である。 図５のＳ３８の処理を示す図である。 画像形成装置の技術的効果と、Ｓ３９の固定値が１６５０Ｖである理由と、を示す図である。 ピーク間電圧値に対する感光体ドラム表面の帯電電位の特性を示す図である。 第一帯電電圧決定の具体例を示す図である。

以下、図面を参照して、本画像形成装置の各実施形態を詳説する。

《第一欄：定義》
いくつかの図には、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が示される。ｘ軸およびｚ軸は、画像形成装置１の左右方向および上下方向を示す。また、ｙ軸は、画像形成装置１の前後方向を示す。

《第二欄：画像形成装置の全体構成・印刷プロセス》
図１，図２において、画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、各種画像（典型的にはフルカラー画像またはモノクロ画像）を印刷媒体（用紙やＯＨＰシート）Ｍに印刷する。そのために、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各色の作像ユニット２と、中間転写ベルト３と、二次転写ローラ４と、電源手段１０と、制御手段１１と、環境検知手段１２と、少なくとも一個の電流検知手段１３と、をさらに備える。

四色分の作像ユニット２は、例えば左右方向に並置され、対応色の感光体ドラム５を含む。各感光体ドラム５は、例えば前後方向に延在する円筒形状を有し、自身の軸を中心に例えば矢印αの方向に回転する。

感光体ドラム５は、図３に例示するように、好ましくは、前後方向に延在するアルミニウム基体上に、電荷発生層（以下、ＣＧＬと称する）５１、電荷輸送層（以下、ＣＴＬと称する）５２および保護層（以下、ＯＣＬと称する）５３を、この順番に積層した有機感光体である。なお、感光体ドラム５は、ＯＣＬ５３は無くとも構わない。

ここで、感光体ドラム表面の削れ易さの指標であるα値を、１０万回転あたりの削れ量（摩耗量）（μｍ）と定義する。各種感光体ドラムのα値は下表１の通りである。なお、表１には、比較のために、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる感光体ドラムのα値も記載されている。前述から明らかなように、ＯＣＬ５３等の感光体膜に付着した放電生成物等を除去すべく、ＯＣＬ５３等は適宜削られることがある。α値が小さすぎると、感光体膜が削れ難くなり、放電生成物等を確実に除去できないことがある。本実施形態では、削れ量を適切にすべく、感光体ドラム５のα値は０．５超であることが好ましい。

再度、図１，図２を参照する。各感光体ドラム５の周囲には、回転方向αの上流側から下流側に向かって、少なくとも、帯電手段６と、現像手段８と、一次転写ローラ９とが配置される。

各帯電手段６は、典型的には、前後方向に延在する帯電ローラであって、感光体ドラム５の周面に接触あるいは非接触で近接配置される帯電ローラである。各帯電手段６は、電源手段１０からの帯電電圧Ｖgにより、回転する感光体ドラム５の周面を一様に帯電させる。

電源手段１０は、色毎の直流電源回路１０１と、複数色（例えばＹ，Ｍ，Ｃの３色）で共通の交流電源回路１０２と、残りの色（例えばＫ）用の交流電源回路１０３と、を含む。

各直流電源回路１０１は、制御手段１１の制御下で、所定の直流電圧Ｖdcを出力する。直流電源回路１０１は色毎で個別的に設けられ、これによって、色毎に直流電圧Ｖdcを調整可能にしている。しかし、本実施形態では、直流電圧Ｖdcを色毎に変更する点には関心が無いので、便宜上、直流電圧Ｖdcは各色で同じ値として説明を続ける。

また、交流電源回路１０２，１０３は、例えば交流トランスから構成され、制御手段１１の制御下で、ピーク間電圧値Ｖppが可変の交流電圧Ｖacを出力する。なお、直流電圧Ｖdcと同様の観点で、各交流電圧Ｖacは同じ値であるとして説明を続ける。

交流電源回路１０２の出力端は、Ｙ，Ｍ，Ｃの直流電源回路１０１の各出力端とで接続され、これによって、交流電圧Ｖacが直流電圧Ｖdcに重畳された帯電電圧Ｖgが生成され、Ｙ，Ｍ，Ｃの帯電手段６に印加される。同様に、交流電源回路１０３の出力端は、Ｋの直流電源回路１０１の出力端と接続され、これによって、上記同様の帯電電圧ＶgがＫの帯電手段６に印加される。

各感光体ドラム５の下方には露光装置７が設けられる。各露光装置７は、画像データに基づく光ビームＢを、感光体ドラム５の帯電域の直ぐ下流側の露光域に照射し、これにより、対応色の静電潜像を形成する。

各現像手段８は、対応色の感光体ドラム５の露光域の直ぐ下流側の現像域に、対応色の現像剤を供給して対応色のトナー像を形成する。

中間転写ベルト３は、例えば左右方向に配列された少なくとも二個のローラの外周面に掛け渡され、例えば矢印βで示す方向に回転する。中間転写ベルト３の外周面は、例えば、各感光体ドラム５の上端と当接する。

各一次転写ローラ９は、対応色の感光体ドラム５と中間転写ベルト３を挟んで対向すると共に中間転写ベルト３を上方から押圧して、感光体ドラム５と中間転写ベルト３との間に一次転写ニップ９１を形成する。各一次転写ローラ９には、印刷プロセス中、一次転写バイアス電圧が印加され、その結果、感光体ドラム５上のトナー像は、対応する一次転写ニップ９１にて、回転する中間転写ベルト３に転写される。

二次転写ローラ４は、自身の軸を中心に回転可能に構成される。二次転写ローラ４には、印刷プロセス中、二次転写バイアス電圧が印加される。二次転写ローラ４は、例えば中間転写ベルト３の右端近傍にて、中間転写ベルト３の外周面を押圧して、二次転写ローラ４と中間転写ベルト３の間の接触部分に二次転写ニップ４１を形成する。この二次転写ニップ４１には、印刷プロセス中、印刷媒体Ｍが送り込まれる。

上記二次転写ニップ４１を印刷媒体Ｍが通過中（即ち、通紙中）、二次転写ローラ４には二次転写バイアス電圧が印加されるため、中間転写ベルト３に担持されたトナー像が印刷媒体Ｍに移動し転写される。この印刷媒体Ｍは、二次転写ニップ４１を通過後、周知の定着器を通過した後、印刷物としてトレイに排出される。

制御手段１１は、例えば、ＲＯＭ１１１と、処理手段の一例としてのＣＰＵ１１２と、ＳＲＡＭ１１３と、記憶手段の一例としてのＮＶＲＡＭ１１４と、を含む。ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１１に予め記憶された制御プログラムを、ＳＲＡＭ１１３を作業領域として用いつつ実行して、各種プロセスを制御する。本実施形態では、下記の四プロセス（即ち、印刷、画像安定化、強制トナー補給およびＴＣＲ調整）に特に関連する。下記の四プロセスでも、感光体ドラム５を帯電させる必要があるため、帯電手段６には帯電電圧Ｖgが印加される。

（１）印刷：印刷媒体Ｍに画像を印刷すること
（２）画像安定化：既知のパターン画像の濃度に基づき、トナー濃度を目標値に制御すること
（３）強制トナー補給：現像手段に強制的にトナーを補充すること
（４）ＴＣＲ調整：トナーとキャリアの比率を目標値に制御すること

ＣＰＵ１１２はさらに他にも、詳細は後述する帯電電圧決定を行って、各上記プロセスで使用すべきピーク間電圧値Ｖppであって、帯電電圧Ｖgに重畳すべき交流電圧Ｖacの基準となるピーク間電圧値Ｖpp（以下、基準ピーク間電圧Ｖpp0という）を決定する。また、各上記プロセスで実際に重畳される交流電圧Ｖacのピーク間電圧Ｖpp（以下、実際のピーク間電圧Ｖpp1という）を決定するために、ＣＰＵ１１２は、ＮＶＲＡＭ１１４に、各感光体ドラム５の総回転数を使用状況情報Ｉrotの一例として保持する（下表２を参照）。なお、詳細は後で明らかになるが、本実施形態では、基準ピーク間電圧値Ｖpp0と、実際のピーク間電圧Ｖpp1とは異なるので注意を要する。

ＣＰＵ１１２は、他にも、ＮＶＲＡＭ１１４に、前回の第一帯電電圧決定で導出した基準ピーク間電圧Ｖpp0およびこの基準ピーク間電圧Ｖpp0の補正値Ｖpp0'を保持する。ＣＰＵ１１２はさらに、前回の第一帯電電圧決定を実行した時の機内温度（即ち、画像形成装置１内の温度）Ｓtを、前回の機内温度Ｓt'として保持する（下表３を参照）。

環境検知手段１２は、温度センサ１２１と湿度センサ１２２とを含む。温度センサ１２１は、画像形成装置１内の温度（即ち、機内温度）Ｓtを検知してＣＰＵ１１２に出力する。それに対し、湿度センサ１２２は、画像形成装置１内の相対湿度（以下、機内湿度という）Ｓhを検知してＣＰＵ１１２に出力する。

また、電流検知手段１３は、各帯電手段６に帯電電圧Ｖgが印加された時に、例えばＹ色の帯電手段６に流れる交流電流値Ｉacを検知して、ＣＰＵ１１２に出力する。

《第三欄：画像形成装置の動作》
次に、図４〜図７を参照して、画像形成装置１の動作について説明する。
図４において、ＣＰＵ１１２は、上記四プロセスにおいて帯電電圧決定を決定する場合、画像形成装置１内に印刷媒体Ｍを搬送しない状態で（即ち、非通紙の状態で）、まず、環境検知手段１２から、現在の機内温度Ｓtおよび機内湿度Ｓhを取得する（Ｓ２１）。

次に、ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１１またはＮＶＲＡＭ１１４に予め保持された環境ステップテーブルＴ１から、Ｓ２１で得た機内温度Ｓtおよび機内湿度Ｓhに対応する環境ステップを取得する（Ｓ２２）。テーブルＴ１には、下表４に示すように、機内温度および機内湿度の組み合わせごとに、絶対湿度の大きさを示す指標である環境ステップが記述される。本実施形態では、環境ステップは十六段階に区分され、環境ステップ１〜３が低温低湿環境（所謂、ＬＬ環境）を、環境ステップ４〜７が常温常湿環境（所謂、ＮＮ環境）を、環境ステップ８〜１２がやや高温高湿環境を示し、環境ステップ１３〜１６が高温高湿環境（所謂、ＨＨ環境）を示す。

次に、ＣＰＵ１１２は、ＮＶＲＡＭ１１４等に予め保持されたピーク間電圧値テーブルＴ２から、Ｓ２２で得た環境ステップに対応するピーク間電圧値Ｖppの組みを一つ選択する（Ｓ２３）。テーブルＴ２には、下表５に示すように、環境ステップの範囲毎に、互いに異なる八個のピーク間電圧値Ｖppからなる組みが記述される。各組みには、正放電領域および逆放電領域のそれぞれにつき、四個のピーク間電圧値Ｖppが含まれる。例えば、環境ステップ１〜３に対しては、ピーク間電圧値Ｖppの組みＡが割り当てられ、組みＡは、正放電領域に含まれる６００Ｖ，７００Ｖ，８００Ｖおよび９００Ｖと、逆放電領域に含まれる１８５０Ｖ，１９５０Ｖ，２０５０Ｖおよび２１５０Ｖとからなる。環境ステップ４〜７，８〜１２，１３〜１６には、表５に示した通りのピーク間電圧値Ｖppの組みＢ，Ｃ，Ｄが割り当てられる。

次に、ＣＰＵ１１２は、第一カウンタ値ｎを１に初期化し（Ｓ２４）、選択した組みにおいて現在の第一カウンタ値ｎに相当するピーク間電圧値Ｖppを取得する（Ｓ２５）。

ＣＰＵ１１２は、交流電源回路１０２，１０３から出力すべき交流電圧Ｖacのピーク間電圧値Ｖppを、Ｓ２５で取得した値に設定する。また、ＣＰＵ１１２は、各直流電源回路１０１から出力すべき直流電圧Ｖdcを予め定められた値に設定する（Ｓ２６）。

Ｓ２６の結果、電源手段１０から各帯電手段６に帯電電圧Ｖgが印加される。ＣＰＵ１１２は、交流電源回路１０２，１０３の交流電圧Ｖacが安定すると（Ｓ２７）、第二カウンタ値ｍを１に初期化する（Ｓ２８）。次に、ＣＰＵ１１２は、電流検知手段１３から交流電流値Ｉacを取得して、ＳＲＡＭ１１３に一時的に記憶する（Ｓ２９）。次に、ＣＰＵ１１２は、第二カウンタ値ｍがｙか否かを判断する（Ｓ２１０）。ここで、ｙは、各感光体ドラム５の一回転あたりのサンプリング数であって、１以上の自然数である。ＣＰＵ１１２は、Ｓ２１０で否定判断をすると、第二カウンタ値ｍを１だけインクリメントして（Ｓ２１１）、Ｓ２９を行う。

以上のＳ２８〜Ｓ２１１により、ＳＲＡＭ１１３には、各感光体ドラム５を一回転する間に、周方向に相異なるｙ個の場所にて測定された交流電流値Ｉacが保持される。ＣＰＵ１１２は、Ｓ２１０で肯定判断をすると、ｙ個の交流電流値Ｉacの平均値を導出する（Ｓ２１２）。次に、ＣＰＵ１１２は、第一カウンタ値ｎが８か否かを判断して、Ｓ２３で選択した組みに含まれる全てのピーク間電圧値ＶppについてＳ２５〜Ｓ２１２の処理を行ったか否かを判断する（Ｓ２１３）。Ｓ２１３で否定判断をすると、ＣＰＵ１１２は、第一カウンタ値ｎを１だけインクリメントして（Ｓ２１４）、Ｓ２５を行う。

以上のＳ２５〜Ｓ２１４により、ＳＲＡＭ１１３には、正放電領域および逆放電領域それぞれに四個ずつ含まれるピーク間電圧値Ｖppを有する交流電圧Ｖacを重畳した各帯電電圧Ｖgを順次印加した時に、各帯電手段６に流れる交流電流値Ｉacが合計八個得られる。ＣＰＵ１１２は、Ｓ２６で使用したピーク間電圧値Ｖppと、Ｓ２１２で得られた交流電流値（平均値）Ｉacとの組み合わせを八組分、ＳＲＡＭ１１３に保持する。ここで、以下では、ＳＲＡＭ１１３に保持されたピーク間電圧値Ｖppおよび交流電流値Ｉacの組み合わせを包括的に（Ｖpp，Ｉac）と表記する。また、ｎ＝１〜８のいずれかを個別的に表記する場合には、（Ｖppj，Ｉacj）と表記する。ここで、ｊは１，２，…８の自然数である。

ＣＰＵ１１２は、ＳＲＡＭ１１３内の（Ｖpp，Ｉac）に基づき、第一帯電電圧決定を行って、各種プロセス等で使用すべき基準ピーク間電圧値Ｖpp0を導出してＮＶＲＡＭ１１４に格納する（Ｓ２１５）。

ここで、図５，図６を参照して、第一帯電電圧決定について詳説する。
まず、図５において、ＣＰＵ１１２は、正放電領域に属する四組の（Ｖpp，Ｉac）を選択して、これら四組のデータを最小二乗法により直線近似して、正放電領域における印加交流電圧Ｖppに対する交流電流値Ｉacの特性直線Ｌ1（Ｉac＝ａ×Ｖac＋ｂ）（図６を参照）を得る（Ｓ３１）。

次に、ＣＰＵ１１２は、同様の手法で、逆放電領域に属する四組の（Ｖpp，Ｉac）を直線近似して、逆放電領域における印加交流電圧Ｖppに対する交流電流値Ｉacの特性直線Ｌ2（Ｉac＝ｃ×Ｖac＋ｄ）（図６を参照）を得る（Ｓ３２）。ここで、ａ〜ｄは定数であって、特に、ｃ−ａは傾きで、ｂ，ｄは切片であって、ａ，ｂは、次式（１），（２）から導出される。ｃ，ｄも同様の式からも導出される。

次に、ＣＰＵ１１２は、特性直線Ｌ1，Ｌ2の傾きの差分値ΔＳ（＝ｃ−ａ）を導出し（Ｓ３３）、その後、差分値ΔＳが０．８以上または０．２以下か否かを判断する（Ｓ３４，Ｓ３５）。Ｓ３４，Ｓ３５のいずれかで肯定判断がなされると、ＣＰＵ１１２は、電流検知手段１３自体に異常、または、Ｓ２９で得られた交流電流値Ｉacに大きなバラツキが生じているとみなし、ＳＲＡＭ１１３内の（Ｖpp，Ｉac）を用いずに、ＮＶＲＡＭ１１４に前回の帯電電圧決定時に格納された基準ピーク間電圧値（以下、前回の基準ピーク間電圧値という）Ｖpp0を、今回の帯電電圧決定のピーク間電圧値Ｖpp0と定める（Ｓ３６）。ＣＰＵ１１２はさらに、必要に応じて、図示しないディスプレイ等に、電流検知手段１３等に異常が生じている旨を表示しても良い。

それに対し、Ｓ３５で否定判断がなされると、ＣＰＵ１１２は、Ｓ３３で得た差分値ΔＳが０．５以上か否かを判断する（Ｓ３７）。肯定判断を行うと、ＣＰＵ１１２は、前述の第一帯電電圧決定を行って、Ｓ３１，Ｓ３２で得た特性直線Ｌ1，Ｌ2の交点のＶpp値（＝（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ））を導出する。そして、ＣＰＵ１１２は、導出した（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ）を、今回の帯電電圧決定におけるピーク間電圧値Ｖpp0として定めると共に、ＮＶＲＡＭ１１４の前回のピーク間電圧値Ｖpp0として格納する（Ｓ３８）。

逆に、Ｓ３７で否定判断がなされると、ＣＰＵ１１２は、予め定められた固定値（本実施形態では１６５０Ｖ）を、今回の帯電電圧決定での基準ピーク間電圧値Ｖpp0として定めると共に、ＮＶＲＡＭ１１４の前回のピーク間電圧値Ｖpp0として格納する（Ｓ３９）。

以上のＳ３６，Ｓ３８，Ｓ３９のいずれかが終了すると、ＣＰＵ１１２は、図５の処理を抜けて（つまり、図４のＳ２１５を終了して）、図４のＳ２１６を行う。Ｓ２１５で格納された基準ピーク間電圧値Ｖpp0は、環境ステップに基づく値であるため、現在の環境条件に高精度に合った値とは言い難い。そこで、ＣＰＵ１１２は、ＮＶＲＡＭ１１４等に予め保持された補正値テーブルＴ３から、Ｓ２１で得た機内温度Ｓtおよび機内湿度Ｓhに対応する傾きおよび切片の組みを一つ選択する（Ｓ２１６）。補正値テーブルＴ３には、表６に示すように、温度範囲および相対湿度範囲の組み合わせ毎に、傾きおよび切片の組みが記述される。例えば、機内湿度Ｓhが２０％未満で機内温度Ｓtが１０．５℃以上１２．５℃未満であれば、（傾き，切片）は（−０．００５４，２６９）と記述される。

次に、ＣＰＵ１１２は、ＮＶＲＡＭ１１４の使用状況情報Ｉrotから、Ｙ色の感光体ドラム５の回転数を取得する（Ｓ２１７）。
次に、ＣＰＵ１１２は、次式（３）に基づき、補正値を導出する（Ｓ２１８）。
補正値＝傾き×回転数＋切片 …（３）
次に、ＣＰＵ１１２は、Ｓ２１５で導出した基準ピーク間電圧値Ｖpp0に対応色の補正値を加算して、現在の環境条件（即ち、温度および相対湿度）に高精度に合った実際のピーク間電圧値Ｖpp1を導出する（Ｓ２１９）。

以上のようにして、実際のピーク間電圧値Ｖpp1が導出されると、ＣＰＵ１１２は、交流電源回路１０２，１０３から出力すべき交流電圧Ｖacのピーク間電圧値Ｖppを、Ｓ２１９で導出したＶpp1に設定し、各直流電源回路１０１から出力すべき直流電圧Ｖdcを予め定められた値に設定する。その結果、電源手段１０から各帯電手段６に、帯電電圧Ｖgが印加されて、各感光体ドラム５の帯電が行われる（Ｓ２２０）。

《第四欄：画像形成装置の作用・効果》
本実施形態では、上述の通り、正放電領域および逆放電領域における特性直線Ｌ1，Ｌ2の傾きの差分値ΔＳ（＝ｃ−ａ）に応じて異なる方法で、所定の四プロセス等で使用すべき基準ピーク間電圧値（今回の基準ピーク間電圧値）Ｖpp0が導出された後、導出したものに基づき実際のピーク間電圧値Ｖpp1が導出される。具体的には、下表７に示す通りである。

次に、差分値ΔＳにより異なる方法で、基準ピーク間電圧値Ｖpp0を導出する理由を説明する。図７は、本件発明者が、本画像形成装置１の開発過程で行った実験の結果であって、差分値ΔＳに対する、第一帯電電圧決定で算出されたピーク間電圧値Ｖppの分布である。より具体的には、図７は、横軸に差分値ΔＳを、縦軸にピーク間電圧値Ｖpp（＝（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ））を取った座標系を準備し、この座標上に、算出されたピーク間電圧値Ｖppと、対応する差分値ΔＳとが指示する位置にプロットした図である。

図７によれば、差分値ΔＳが０．５以上の場合には、特性直線Ｌ1，Ｌ2の交点のＶpp値（＝（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ））は概ね１６５０Ｖ近辺に落ち着く。より具体的には、約１６００Ｖ（下限値）から１６５０Ｖ（上限値）までという狭い数値範囲（つまり、第一数値範囲）内で、Ｖpp値（＝（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ））は分布する。したがって、差分値ΔＳが第一数値範囲内であれば、第一帯電電圧決定（つまり、図５のＳ３８）により、高精度な基準ピーク間電圧値Ｖpp0を導出することができる。

それに対し、差分値ΔＳが０．５未満の場合には、特性直線Ｌ1，Ｌ2の交点のＶpp値は、約１０００Ｖ（下限値）から１６５０Ｖ（上限値）までという広い数値範囲内でばらつく。換言すると、差分値ΔＳが０．５（即ち、第一数値範囲の下限値）未満の第二数値範囲内の場合、第一帯電電圧決定では信頼性の高いピーク間電圧値Ｖpp0を導出することができないので、図５のＳ３９を実行して、１６５０Ｖ（上限値）という固定値を、基準ピーク間電圧値Ｖpp0として導出する。

ところで、本件発明者は、差分値ΔＳに対するピーク間電圧値Ｖppを実測する以外にも、感光体ドラム５の余寿命に対する傾きａ，ｃの変化を実測した。その結果、感光体ドラム５の余寿命が少なくなると、傾きａの変化はさほど大きくないが、傾きｃの変化は大きくなることが判明した。その理由は、下記のように考えられる。感光体ドラム５の余寿命が少なくなると、感光体膜厚が薄くなる。この場合に、逆放電領域の交流電圧Ｖppを帯電手段６に印加すると、大電流が流れるので、電流検知手段１３の出力交流電流値Ｉacには誤差が生じやすい。したがって、この交流電流値Ｉacから導出される傾きｃにも誤差が生じやすい。また、電流検知手段１３自体に異常が生じていることも考えられる。上記のような状況下で、仮に第一帯電電圧決定を行うとすると、Ｖpp値（＝（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ））は、本来の値よりも大きくなる。この場合、本来よりも高い交流電圧値Ｖaciが重畳された帯電電圧Ｖgが帯電手段６に印加されてしまうことがあり、その結果、感光体ドラム５の膜厚の減耗が過度に進行してしまう。以上の観点から、本実施形態では、ΔＳがたとえ０．５以上であっても、例えば０．８（即ち、第一数値範囲の上限値）以上の場合、第一帯電電圧決定では無く、図５のＳ３６のように、前回の基準ピーク間電圧Ｖpp0が今回の帯電電圧決定で使用される。

また、感光体ドラム５が新品同然で膜厚が大きい場合や周囲温度が低温の場合、傾きａの変化はさほど大きくないが、傾きｃの変化は小さくなることが判明した。この状況下で第一帯電電圧決定を行うと、Ｖpp値（＝（ｄ−ｂ）／（ｃ−ａ））は本来の値よりも小さく算出される。その結果、かぶりトナーが発生する可能性がある。以上の観点から、本実施形態では、ΔＳがたとえ０．５未満であっても、０．２（即ち、第二数値範囲の下限値）以下の場合、第一帯電電圧決定（Ｓ３８）や固定値（Ｓ３９）では無く、図５のＳ３６のように、前回の基準ピーク間電圧Ｖpp0が今回の帯電電圧決定で使用される。

以上説明した通り、本画像形成装置１によれば、三通りの帯電電圧決定方法（即ち、Ｓ３６，Ｓ３８，Ｓ３９）から、周囲温度や感光体膜厚により変化する差分値ΔＳに応じていずれかを選択して、ピーク間電圧値Ｖppを導出する。これによって、周囲温度や感光体膜厚によらず、適切なピーク間電圧値Ｖppを導出することが可能な画像形成装置１を提供することが可能となる。

《第五欄：付記》
上記実施形態の説明では、電流検知手段１３は、Ｙ色の帯電手段６に設けられるとして説明した。しかし、これに限らず、電源手段１０が交流電源回路１０２，１０３を含む場合には、電流検知手段１３は、いずれか一つの帯電手段６に設けられれば良い。

また、画像形成装置１に、電流検知手段１３は二個備わっていても良く、この場合、一方の電流検知手段１３はＹＭＣ色のいずれか一色の帯電手段６に、他方の電流検知手段１３は、Ｋ色の帯電手段６に設けられても構わない。この場合、ＣＰＵ１１２は、ＹＭＣ色で共用される交流電源回路１０２向けのピーク間電圧値Ｖppと、Ｋ色用の交流電源回路１０３向けのピーク値間電圧値Ｖppを導出しても構わない。

また、上記実施形態の説明では、電源手段１０は、ＹＭＣ色で共用される交流電源回路１０２と、Ｋ色の交流電源回路１０３と、を含むとして説明した。しかし、これに限らず、電源手段１０は、ＹＭＣＫ色で個々の交流電源回路を含んでいても構わない。この場合、電流検知手段１３は画像形成装置１に四個備わっていても良く、ＣＰＵ１１２は、各交流電源回路向けのピーク値間電圧Ｖppを導出しても構わない。

また、ＣＰＵ１１２は、図４のＳ２１６〜Ｓ２１８により、現在の環境条件（機内温度Ｓtおよび機内湿度Ｓh）および感光体ドラム５の使用状況（例えば回転数）に基づき、補正値を導出する。しかし、環境検知手段１２が、絶対湿度センサを備えている場合には、絶対湿度に基づき、補正テーブルＴ３（表６を参照）から傾きおよび切片を選択し、補正値を求めても構わない。また、補正テーブルＴ３は、温度、相対湿度のいずれか一方のみに基づき作成されていても構わない。

本発明に係る画像形成装置は、周囲温度や感光体膜厚によらず、適切な交流電流のピーク間電圧値を導出することが可能であり、カラー機かモノクロ機かを問わず、ファクシミリ、コピー機、プリンタおよびこれらの機能を備えた複合機に好適である。

１ 画像形成装置
５ 感光体ドラム（像担持体）
６ 帯電手段
１０ 電源手段
１１２ ＣＰＵ（処理手段）
１２１ 温度センサ
１２２ 湿度センサ

Claims (6)

1. 通紙時に画像を媒体に印刷する画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記像担持体に近接配置される帯電手段と、
   交流電流をそれぞれ含む複数の帯電電圧であって、前記帯電手段から前記像担持体への
   電荷移動が起こる正放電領域と、前記像担持体から前記帯電手段への電荷移動が起こる逆
   放電領域とのそれぞれにおいて各前記交流電流のピーク間電圧が互いに異なる複数の帯電電圧のそれぞれを、非通紙時に、前記帯電手段に順次印加する電源手段と、
   各前記複数の帯電電圧の印加中に、前記帯電手段に流れる交流電流値を検知する電流検
   知手段と、
   前記正放電領域および前記逆放電領域のそれぞれについて、前記電流検知手段で検出さ
   れた交流電流値に基づいて、交流電圧に対する交流電流値の特性直線を導出する処理手段
   と、を備え、
   前記処理手段は、前記正放電領域および前記逆放電領域における特性直線の傾きの差分
   値が、前記第一数値範囲内であれば、前記正放電領域および前記逆放電領域における特性直線の交点に基づき、プロセスで使用すべきピーク間電圧を導出し、前記第一数値範囲の下限値未満の第二数値範囲内であれば、予め定められた固定値を、プロセスで使用すべきピーク間電圧とする、画像形成装置。
2. 前記差分値毎に前記交点の分布が予め求められ、
   前記固定値は、前記分布において前記第二数値範囲内の交点の上限値である、請求項１
   に記載の画像形成装置。
3. 前記処理手段は、導出したピーク間電圧値を、現在の環境条件と前記像担持体の使用状
   況に基づき補正する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記環境条件は、温度、相対湿度および絶対湿度から選ばれた少なくとも一つ以上であ
   る、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第一数値範囲の下限値未満に第二数値範囲を定める場合において、前記処理手段は
   、前記差分値が前記第二数値範囲の下限値以下であれば、前記電流検出手段の検出結果が
   異常とみなす、請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記処理手段は、前記差分値が前記第一数値範囲の上限値以上であれば、前記電流検出
   手段の検出結果が異常とみなす、請求項１に記載の画像形成装置。

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