帯電装置及びこれを用いた画像形成装置
【課題】帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形でも、帯電時の放電電荷量をより適正に求める。
【解決手段】被帯電体１を帯電する帯電部材３と、電源４と、この電源４によって帯電部材３を流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部７と、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部８と、帯電電流変化及び対比電流変化に基づいて放電電流成分Ａを割り出し且つこの放電電流成分Ａから放電電荷量を算出する放電電荷量算出部９とを備える。
【解決手段】被帯電体１を帯電する帯電部材３と、電源４と、この電源４によって帯電部材３を流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部７と、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部８と、帯電電流変化及び対比電流変化に基づいて放電電流成分Ａを割り出し且つこの放電電流成分Ａから放電電荷量を算出する放電電荷量算出部９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子写真方式等の画像形成装置において、感光体に対し接触帯電を行って感光体を所定の帯電電位に帯電させる方式が知られている。そして、このような接触帯電を行う際、感光体の損傷を軽減したり、放電量を安定化させるための各種提案がなされている。
特許文献１では、帯電部材での放電電流量を算出し、この放電電流量が一定になるように高圧電源を制御することで感光体の損傷を軽減する技術が提案されている。
また、特許文献２では、非帯電時の交流電圧のピーク電圧値とこの交流電圧の微分波形のピーク電圧値とから両者が等しくなるような補正係数を求め、次に、所定の交流電圧を印加したときの交流電圧のピーク値、微分波形のピーク値と補正係数とから放電電流を求め、これが所定の値になるように画像形成時の交流電圧値を制御するようにした技術が提案されている。
更に、特許文献３では、直流と交流が重畳された帯電バイアスにて、両極性の放電電流のうち直流電圧と同極性の成分が所定値となるように交流電圧を制御する技術が提案されている。
そして、特許文献４では、帯電開始時の高圧電源の立ち上がり時間を確保するためＡＣバイアスを印加した後にＤＣバイアスを印加したり、感光体への不要なトナー飛散等を防ぐためにＤＣバイアスを段階的に上げていく技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２６３４号公報（発明の実施の形態、図６）
【特許文献２】特開２００７−１１４４９５号公報（実施例１、図２）
【特許文献３】特開２００７−２９３０４１号公報（実施例、図５）
【特許文献４】特開２００３−１４０５２６号公報（発明の実施の形態、図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の技術的課題は、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形であっても、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、帯電制御装置は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部とを備える帯電装置である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る帯電装置において、前記放電電荷量算出部は、対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部を有し、この補正部で補正された補正電流変化と前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出するようにした帯電装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る帯電装置において、前記帯電電流変化抽出部は、帯電部材に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、前記対比電流変化抽出部は、前記傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出するものである帯電装置である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る帯電装置において、前記放電電荷量算出部は、前記帯電電流変化と前記補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するようにした帯電装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに係る帯電装置において、前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備える帯電装置である。
【０００８】
請求項６に係る発明は、被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、帯電制御装置は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、帯電条件下の帯電直流バイアス及び対比電流変化抽出時の対比交流バイアスが印加されたときの放電を伴う直流帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する直流帯電電流変化抽出部と、前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部と、前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化及び前記直流帯電電流変化抽出部にて抽出された直流帯電電流変化に基づいて帯電直流バイアスによる放電電流成分を割り出し且つこの帯電直流バイアスによる放電電流成分から放電電荷量を算出する直流放電電荷量算出部とを備える帯電装置である。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る帯電装置において、前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整され、かつ、前記直流放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電直流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備える帯電装置である。
請求項８に係る発明は、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体と、この像保持体に対向配置される請求項１乃至７のいずれかに係る帯電装置とを備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形であっても、本構成を有しない場合に比して、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、適正な放電電荷量の算出が容易になされるようになる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、適正な放電電荷量の算出がより精度よくなされるようになる。放電に起因する成分を切り出すことでより適正な放電電荷量を求めることができるようになる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電部材に印加される交流バイアス自体の波形歪に依らず、より適正な放電電荷量が算出されるようになる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、バイアス調整に基づく帯電条件の安定化が図れるようになる。
請求項６に係る発明によれば、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形であっても、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることができると共に直流バイアスの適正化を図ることができる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、バイアス調整に基づく帯電条件の安定化が一層図れるようになる。
請求項８に係る発明によれば、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きな波形であっても、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることができる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を具現化する実施の形態の代表モデルに係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】表面電位特性を示す説明図である。
【図３】実施の形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図４】実施の形態の帯電装置の概要を示す説明図である。
【図５】ＡＣバイアス調整に関するフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はＡＣバイアスとして正弦波を用いた場合の各種電流波形を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は波形歪を含んだＡＣバイアスを用いた場合の各種電流波形を示す説明図である。
【図８】帯電ＡＣバイアス調整に当たってのＡＣバイアス及びＤＣバイアスの設定の様子を示す説明図である。
【図９】実施の形態での表面電位特性が環境条件に左右される様子を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は感光体表面電位と現像電位との関係の一例を示すもので、（ｂ）及び（ｃ）は現像電位の印加タイミングがずれた状態を示している。
【図１１】（ａ）（ｂ）はＤＣバイアスを階段状に印加する作用を示す説明図である。
【図１２】ＤＣバイアス調整に関するフローチャートである。
【図１３】帯電ＤＣバイアス調整に当たってのＡＣバイアス及びＤＣバイアスの設定の様子を示す説明図である。
【図１４】実施例１の結果を示すグラフであり、特定電流波形、合成電流波形、参照電流波形の相互の関連性を示す。
【図１５】図１４の波形を用い、具体的な放電電流成分を算出するに至った放電電流波形を示すグラフである。
【図１６】実施例２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、本発明が適用される実施の形態の概要について説明する。
◎実施の形態の概要
図１は本発明を具現化する実施の形態の代表モデルに係る画像形成装置の概要を示すものである。同図において、画像形成装置は、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体１と、この像保持体１を被帯電体とする帯電装置２とを含む構成のものとなっている。そして、帯電装置２は、被帯電体（像保持体）１に接触又は近接して被帯電体１との間の放電によって被帯電体１を帯電する帯電部材３と、この帯電部材３に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源４と、この電源４による給電によって帯電部材３を流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電部材３による被帯電体１への帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部７と、この帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部８と、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化及び対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分Ａを割り出し且つこの放電電流成分Ａから放電電荷量を算出する放電電荷量算出部９とを備えるものとなっている。
【００１２】
このような技術的手段において、帯電部材３は、被帯電体１に接触配置される態様に限られず、被帯電体１に対して近接配置される態様も含む。ここでいう‘近接’とは、帯電部材３が被帯電体１とは非接触であるが、被帯電体１に対して放電によって帯電可能な距離に配置されていることを意味する。そして、帯電部材３としては、その形状は特に限定されないが、被帯電体１との安定した帯電を可能にする観点からすれば回転体の態様が好ましい。
また、対比電流変化抽出部８は、放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出するものであればよい。
ここで、対比電流変化抽出部８の一例としては、被帯電体１が帯電されない条件（非帯電条件）で生ずる非帯電電流変化を対比電流変化として抽出する非帯電電流変化抽出部を挙げることができる。この非帯電電流変化抽出部は、放電を伴わない条件での電流変化を抽出できればよく、非帯電電流変化を抽出する際の電源４から帯電部材３に印加される直流バイアス及び交流バイアスの大きさは特に限られない。また、放電を伴わないとは、例えば被帯電体１と帯電部材３とのニップ域の上流側及び下流側で放電を生じないようなバイアス設定になっていることを意味する。また、交流バイアスの供給方式としては定電流方式であってもよいし、定電圧方式であってもよいが、環境変化等の影響を軽減する観点からすれば、定電流方式が好ましい。
【００１３】
そして、放電電荷量算出部９にて、放電電荷量を帯電条件下の帯電直流バイアス及び帯電交流バイアスが印加され且つ放電を伴ったときの実際の電流変化（帯電電流変化）と、放電を伴わない非帯電条件下の実際の電流変化（非帯電電流変化）とから放電電流成分を割り出し、割り出された放電電流成分から放電電荷量を算出することで、帯電部材３に印加される交流バイアスに波形歪があっても、非帯電電流変化にこのような波形歪を内包させることができ、適正な放電電荷量の算出がなされるようになる。仮に、非帯電電流変化として実際の電流変化を用いずに、例えば正弦波を用いるようにすると、帯電電流変化に交流バイアス自体の波形歪が内包されることにより、適正な放電電荷量の算出がなされなくなる。
【００１４】
また、本実施の形態モデルでは、このような放電電荷量の算出を容易にする観点から、放電電荷量算出部９は、対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部１０を有し、この補正部１０で補正された補正電流変化と帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出することが好ましい。このとき、補正部１０としては、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化と、対比電流変化抽出部８で抽出された対比電流変化とを、互いに比較して対比電流変化の振幅を帯電電流変化の振幅に合わせた補正電流変化を求めるようにしてもよいし、例えば対比電流変化に予め決めた倍率を乗じて補正電流変化を求めるようにしても差し支えない。
【００１５】
また、このような放電電荷量をより精度良く算出する観点から、帯電電流変化抽出部７は、帯電部材３に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体１の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、対比電流変化抽出部８は、傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出することが好ましい。
本態様において、傾き変化点は、予め設定しておいた目標傾きに対して現在の傾きが大きいか小さいかを判定し、大きい場合には交流電流Ｉａｃを大きくする一方、小さい場合には交流電流Ｉａｃを小さくし、目標傾きに収束させることで求めることができる。
【００１６】
ここで、被帯電体１の表面電位特性としては、図２に示すように、交流バイアスを増加させていくと、表面電位の傾きが急峻傾向から略飽和する弛緩傾向に変化する傾き変化点が現れる。このような表面電位特性を基に、帯電交流バイアスとしては傾き変化点を超える例えばα領域内の交流バイアスを用いる一方、対比交流バイアスとしては傾き変化点以下の例えばβ領域内の交流バイアスが用いられる。
このような表面電位特性によれば、傾き変化点を超える領域では交流バイアスによる放電が生じるが、傾き変化点以下の交流バイアスでは放電が抑えられることから、このように交流バイアスを選択することで、帯電条件下での帯電電流変化には少なからず放電が含まれる一方、対比電流変化抽出時の対比電流変化では放電の影響を排除することが可能になる。
特に、β領域内の交流バイアス設定にして、かつ、帯電直流バイアスを印加しないことで、放電の影響を有効に排除することが可能である。
【００１７】
また、「対比交流バイアス」とは、表面電位特性での傾き変化点が環境変化等の影響により多少の変動があることを考慮し、このような環境条件を踏まえても常に傾き変化点以下となるように予め決められた交流バイアスの大きさを意味し、好適には、変動を考慮した場合の傾き変化点の最小値に対応する交流バイアスに設定する方がよい。このように対比交流バイアスとして傾き変化点に対応する交流バイアスを選択することで、被帯電体１との間の放電の影響が抑えられると共に、環境変化や経時変化によって帯電部材３や被帯電体１の表面状態等に変化があっても、それらの影響が極力排除され、帯電時により近い状態での電流変化が抽出されるようになる。
【００１８】
そして、算出される放電電荷量をより適正なものとして算出する観点から、放電電荷量算出部９は、帯電電流変化と補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するものとすることが好ましい。これによれば、給電される交流バイアス自体に波形歪があっても、その波形に応じた補正電流変化を直接求めることができ、より適正な放電電荷量が算出されるようになる。
【００１９】
また、放電電荷量が得られることにより帯電条件下での帯電を安定化させる観点から、帯電制御装置６は、放電電荷量算出部９にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整されるバイアス調整部１１を更に備えることが好ましい。このように、放電電荷量算出部９にて算出された放電電荷量が予め決められた適正範囲内に収まるように帯電バイアスを調整することで、帯電条件が安定化すると共に不要な放電の発生も抑えられるようになる。このとき、放電電荷量が適正範囲を下回る場合は例えば帯電交流バイアスを大きくし、上回る場合は帯電交流バイアスを小さくするようにすればよい。
【００２０】
また、本実施の形態モデルにて直流バイアスに着目した帯電装置２としては、被帯電体１に接触又は近接して被帯電体１との間の放電によって被帯電体１を帯電する帯電部材３と、この帯電部材３に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源４と、この電源４による給電によって帯電部材３を流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電部材３による被帯電体１への帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部７と、この帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部８と、帯電条件下の帯電直流バイアス及び対比電流変化抽出時の対比交流バイアスが印加されたときの放電を伴う直流帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する直流帯電電流変化抽出部１２と、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化及び対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部９と、対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化及び直流帯電電流変化抽出部１２にて抽出された直流帯電電流変化に基づいて帯電直流バイアスによる放電電流成分を割り出し且つこの帯電直流バイアスによる放電電流成分から放電電荷量を算出する直流放電電荷量算出部１３とを備えるものとなっている。これによれば、帯電条件下の帯電直流バイアスによる放電分も切り出され、帯電条件下の帯電直流バイアスをより適正なものにすることも可能になる。
【００２１】
そして、このように帯電条件下の帯電直流バイアスによる帯電を安定化させる観点から、帯電制御装置６は、放電電荷量算出部９にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整され、かつ、直流放電電荷量算出部１３にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電直流バイアスが調整されるバイアス調整部１１を更に備えることが好ましい。
【００２２】
また、このような帯電装置２を画像形成装置に用いることも可能で、この場合、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体１と、この像保持体１に対向配置される帯電装置２とを備え、帯電装置として上述の帯電装置２を備えるようにすればよい。
【００２３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態
図３は、上述の帯電装置の代表モデルが適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す。同図において、画像形成装置は、像保持体としての回転可能な感光体２０の周りに、感光体２０上にトナー像を形成するための各種デバイスが配置された構成のものとなっている。感光体２０の周りには、感光体２０表面が略均一電位になるように帯電する帯電部材としての帯電ロール３１を有する帯電装置３０、帯電された感光体２０に潜像を形成するために感光体２０を所定のパターンで露光する露光装置２２、露光装置２２によって形成された感光体２０上の静電潜像を少なくともトナーが含まれる現像剤にて可視像化する現像装置２３、現像装置２３によって現像されて感光体２０上に形成されたトナー像を例えば搬送された記録材２６に転写させるための転写装置２４が設けられている。
【００２４】
更に、この転写装置２４より記録材２６の搬送方向下流側の感光体２０に対向して転写後の感光体２０上の残留トナーを清掃する清掃装置２５が設けられている。そして、転写装置２４より記録材２６の搬送方向下流側には定着装置２７が設けられ、この定着装置２７はトナー像が転写された記録材２６のトナーを定着するものであり、例えば加熱ロールと加圧ロールとの間にて十分な加熱及び圧力が加えられ、定着がなされるようになっている。尚、符号２３ａは現像装置２３内にて感光体２０に対向するように設けられた現像ロールである。
【００２５】
このような画像形成装置において、感光体２０はドラム形状であってもよいし、ベルト形状であってもよいが、本例ではドラム形状のものを採用している。そのため、感光体２０は、例えばアルミニウム合金製のシャフト表面に有機感光層（ＯＰＣ層）が形成されたものを使用している。ＯＰＣ層としてはシャフト表面に帯電によって発生するカウンター電荷の注入を阻止するための下引き層を形成し、この下引き層上に光電変換によって電荷を発生する電荷発生層、更に、電荷発生層の上に電荷発生層で発生した電荷を輸送し、表面帯電された電荷を中和する電荷輸送層の三層構成のもので、適宜、その表面にトナー付着を抑え、耐摩耗性を向上させる保護層を形成するようにしてもよい。尚、感光層としてここでは有機感光層（ＯＰＣ層）を用いるようにしたが、これに限られず、無機感光層であっても差し支えない。
【００２６】
また、帯電装置３０は、感光体２０に接触して感光体２０との間で放電することで感光体２０を帯電する帯電ロール３１と、この帯電ロール３１に直流バイアス（ＤＣバイアス）及び交流バイアス（ＡＣバイアス）を印加可能な電源３２と、電源３２から帯電ロール３１に流れる電流変化を計測する電流計測器３３と、電源３２からのバイアスを制御する帯電制御装置４０とで構成されている。帯電ロール３１は、例えばステンレス鋼製のシャフトに弾性を有する導電性ゴム材料が巻かれたもので構成されている。導電性ゴム材料としては、エピクロルヒドリン、イソプレン、クロロプレン等のゴム材料にカーボンブラックやイオン導電剤等の導電化剤を加え、必要に応じて、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、充填材等を混ぜたものが用いられる。更に、帯電ロール３１の表面には、トナーの付着を抑え、感光体２０との相互の耐摩耗性を向上させるために、例えばフッ素系あるいはシリコーン系の樹脂層が適宜形成される。尚、帯電装置３０に用いられる帯電部材としては、帯電ロール３１に限られず、例えばフィルム状の帯電ベルトを用いるようにしても差し支えない。このような帯電ベルトとしては、例えばＰＶｄＦにカーボンブラック等の導電化剤を分散させたものを用いるようにすればよい。
【００２７】
露光装置２２は、帯電装置３０によって帯電された感光体２０表面に静電潜像を形成できるものであればよく、ＬＥＤアレーを用いて露光するものであってもよいし、例えば半導体レーザからのレーザ光を走査する方式を採用するようにしてもよい。また、現像装置２３は、感光体２０上の静電潜像をトナーにて現像できるものであればよく、現像剤としてトナーのみの一成分方式のものであってもよいし、トナー及びキャリアを含む二成分方式のものであってもよい。更に、転写装置２４は、例えばステンレス鋼製のシャフトに導電性シリコーンゴムが巻かれた転写ロールが用いられるが、これに限られず、例えば転写ロールを用いずに、コロトロン等のコロナ放電を利用する方式を採用するようにしてもよい。更にまた、定着装置２７としては加熱及び加圧を加える方式のものを示したが、記録材２６に単に加熱を加える例えばフラッシュ定着を利用するようにしても差し支えない。
【００２８】
次に本実施の形態の特徴点である帯電制御装置４０について説明する。本実施の形態の帯電制御装置４０は、図４に示すように、電流計測器３３によって計測される電流変化である交流電流波形の中から、帯電条件下の帯電ＤＣバイアス及び帯電ＡＣバイアスが重畳された帯電バイアスが印加されたときに抽出される帯電電流変化である帯電電流波形（以降合成電流波形ＣＷと称す）と、非帯電ＡＣバイアスのみが印加されたときに抽出される非帯電電流変化である非帯電電流波形（以降特定電流波形ＳＷ称す）と、帯電ＤＣバイアス及び非帯電ＡＣバイアスが印加されたときに抽出される帯電電流変化である直流帯電電流波形とを記憶する波形記憶部４１と、合成電流波形ＣＷと特定電流波形ＳＷとを基に帯電条件下の放電電流成分を割り出し、この放電電流成分から放電電荷量Ｑを算出する放電電荷量算出部４２と、特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形とを基に放電電流成分を割り出し、この放電電流成分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する直流放電電荷量算出部４４と、放電電荷量算出部４２にて算出された放電電荷量Ｑに基づいて帯電条件下での帯電ＡＣバイアスを調整し、かつ、直流放電電荷量算出部４４にて算出された帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣに基づいて帯電条件下での帯電ＤＣバイアスを調整するバイアス調整部４５とで構成されている。
【００２９】
また、放電電荷量算出部４２は、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷの振幅が合成電流波形ＣＷの振幅に揃うように特定電流波形ＳＷを拡大補正し、補正済みの補正電流波形（以降参照電流波形ＲＷと称す）を求める補正部４３を有し、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分から放電電荷量Ｑを算出するようになっている。つまり、本実施の形態では波形記憶部４１が帯電電流変化抽出部、非帯電電流変化抽出部及び直流帯電電流変化抽出部を有するものに相当するようになっている。
【００３０】
このような帯電制御装置４０を用いて行う帯電制御の代表的フローは図５のようになっている。
プリント指示によるプリントジョブが開始されると、先ず、帯電時の帯電ＤＣバイアスを印加した状態でＡＣバイアスを変化させたときの感光体２０での表面電位特性に基づき、その傾き変化点でのＡＣバイアスによって予め決められたＡＣバイアスである非帯電ＡＣバイアス（以降特定ＡＣバイアスと称す）のみを帯電ロール３１と感光体２０との間に印加する（Ｓ０１）。
【００３１】
そして、このような特定ＡＣバイアスのみを印加した状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ０２）。このとき、取得された電流波形が特定電流波形ＳＷとなる。このような波形記憶は、電流計測器３３から得られる電流変化に対し、例えばＡ／Ｄ変換器を用いて所定の時間間隔でデジタル化して、そのデジタル値を順次記憶するようにすればよく、電流計測器３３又は波形記憶部４１のいずれかにこのような機能を持たせるようにすればよい。
【００３２】
次に、ＡＣバイアスを帯電条件下の帯電ＡＣバイアスに変更させ（Ｓ０３）、ＤＣバイアスを徐徐に帯電条件下の帯電ＤＣバイアスに上昇させ（Ｓ０４）、帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとが印加された状態にて電流計測器３３で計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ０５）。このとき、取得された電流波形が合成電流波形ＣＷとなる。そして、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷ及び合成電流波形ＣＷから、特定電流波形ＳＷの振幅が合成電流波形ＣＷの振幅に揃うように特定電流波形ＳＷを拡大した参照電流波形ＲＷを補正部４３にて求める（Ｓ０６）。次に、放電電荷量算出部４２にて、合成電流波形ＣＷから参照電流波形ＲＷを除いて帯電時の放電電荷量Ｑを算出する（Ｓ０７）。このとき、放電電荷量Ｑとしては、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分の絶対値を一周期に亘り平均したものとして算出する。
【００３３】
そして、バイアス調整部４５では、この算出された放電電荷量Ｑが予め決められた適正範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ０８）、適正範囲内であれば帯電ＡＣバイアスはそのまま（Ｓ０９）として終了する。一方、適正範囲外と判断した場合、放電電荷量Ｑの具体的な大小（大きいか否か）が判別され（Ｓ１０）、大きい場合は帯電ＡＣバイアスを今までより小さくし（Ｓ１１）、一方、小さい場合は帯電ＡＣバイアスを今までより大きくする（Ｓ１２）。また、このように、帯電ＡＣバイアスを変更した場合は、ＡＣバイアス調整を繰り返し行うようになる（Ｓ０５に戻る）。
【００３４】
このようなＡＣバイアス調整を繰り返すことで、帯電ロール３１と感光体２０との間に生じる放電が安定化し、感光体２０の表面電位（帯電電位）も安定化するようになる。尚、ここでは、参照電流波形ＲＷを求めるために特定電流波形ＳＷと合成電流波形ＣＷとを比較して振幅を揃えるようにしたが、例えば予め決められた補正係数を実験等によって求め、特定電流波形ＳＷに対してこの補正係数を乗ずるようにして参照電流波形ＲＷを求めるようにしてもよい。
【００３５】
ここで、本実施の形態における放電電荷量Ｑの算出方式の特徴点について詳細に説明する。今、交流バイアスとして正弦波の交流バイアスが帯電ロール３１に印加されるものとすると、各種電流波形は例えば図６に示すようになる。合成電流波形ＣＷとしては、（ａ）に示すように放電の影響（図中Ａで示す部分）を含んだ波形が得られる。このような合成電流波形ＣＷは放電に寄与しない無効電流分と放電による放電電流成分とが合成された波形であり、この合成電流波形ＣＷから放電電流成分（放電による電流増加分）のみを抽出しようとすると、合成電流波形ＣＷと振幅が同等で且つ放電電流成分を含まない電流波形を求め、合成電流波形ＣＷから除くようにすればよい。つまり、（ｂ）に示す参照電流波形ＲＷを求め、これを（ａ）の合成電流波形ＣＷから差し引けばよい。その結果、（ｃ）に示すような放電電流波形が得られ、これを積分したものが放電電荷量Ｑとなる。また、参照電流波形ＲＷを求めるには、放電電流成分を含まない特定電流波形ＳＷを拡大するようにすればよい。尚、交流バイアスが正弦波波形の場合には、特定電流波形ＳＷを求めずに単に正弦波波形を拡大して参照電流波形ＲＷとすることも可能である。
【００３６】
しかしながら、例えばクロックパルスから交流波形を得るような場合には、交流バイアスの波形自体が正弦波とは異なり、各種の歪成分を持ったものとして給電される。図７（ａ）は各種の歪成分を持った交流バイアスを使用したときの合成電流波形ＣＷの一例を示すもので、点線で示す正弦波とは大きく異なった波形となっている。つまり、放電に寄与する成分と波形歪が加わった部分（図中Ａ＋Ｂで示す領域）や、波形歪の部分（図中Ｂで示す領域）が一緒になって現れ、仮に、この合成電流波形ＣＷと正弦波波形との差分を取っても放電成分以外の波形歪分が含まれるため、精度のよい放電電流成分を取り出すことができない。
したがって、このような合成電流波形ＣＷから放電に寄与しない無効電流分を除けば、放電に寄与する放電電流成分が得られるようになるが、このような無効電流分としては波形歪を含み且つ放電電流成分を含まない電流波形が必要になる。そのため、参照電流波形ＲＷとして（ｂ）に示すような波形を用いることで、（ｃ）に示す放電電流波形が得られるようになる。
本実施の形態では、（ｂ）に示す特定電流波形ＳＷを得た後に、この特定電流波形ＳＷを拡大することで参照電流波形ＲＷを得るようにしていることから、波形歪が十分反映された参照電流波形ＲＷを得ることができ、合成電流波形ＣＷから参照電流波形ＲＷを除くことで容易に所望の放電電流波形が得られる。そのため、精度のよい放電電荷量Ｑの算出がなされるようになる。
【００３７】
次に、具体的なＡＣバイアス調整を行う場合の各動作について図８を下に説明する。
図８は、画像形成装置において、プリント指示を受け、メインモータが駆動されて感光体２０が所望の回転速度に達した後、帯電ロール３１（図中ＢＣＲと略）に印加されるＤＣバイアスとＡＣバイアスの設定値の時間的変化の一例を模式的に表したものである。
先ず、ＡＣバイアスを立ち上げるが、このとき、ＡＣバイアスとしては感光体２０の表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスに設定する。この特定ＡＣバイアスとしては、表面電位特性による傾き変化点の環境変化や経時変化による変動要因を考慮した最小の傾き変化点に対応するＡＣバイアスが好適であり、本実施の形態では、実験等によってこの値を求めて採用している。尚、特定ＡＣバイアスとして傾き変化点より小さいＡＣバイアスを用いるようにしても差し支えないが、小さくなり過ぎると、帯電ロール３１や感光体２０の表面性等の影響を受けやすくなり、帯電時の条件から大きく乖離することが想定される。そのため、より帯電時の条件に近づけるように大きなＡＣバイアスに設定する方がよい。
【００３８】
ここで、感光体２０の表面電位特性について説明する。図９は感光体２０の表面電位特性を示したもので、帯電ロール３１に帯電ＤＣバイアスとしてＶＨを印加した状態でＡＣバイアスを変化させると、ＡＣバイアスが増加するにつれて表面電位がある勾配で直線的に上昇（急峻傾向）しながら、傾き変化点（表面電位が略ＶＨのところ）を挟んで略飽和する（弛緩傾向）ような変化を示す。
しかし、例えば環境条件が変化することでこの傾き変化特性は少し変位し、通常、高温高湿条件での傾き変化点は低温低湿条件のときよりも小さくなる方に変位する。また、傾き変化点は経時によっても若干変位することから、これらの要因を踏まえた特定ＡＣバイアスを選択することが好適である。
【００３９】
また、このような表面電位特性にあって、傾き変化点以下のＡＣバイアスでは印加されたＡＣバイアスによる放電の発生はほぼゼロ（傾き変化点以下のＡＣバイアスで、帯電直流バイアスが０のとき放電の発生はゼロ）となり、一方、傾き変化点を超えるＡＣバイアスでは放電を生じるようになる。そして、帯電ＡＣバイアスとしては、傾き変化点を少し超えた領域が選択され、安定した放電によって実際の帯電が行われるようになる。これは、傾き変化点以下のＡＣバイアスでは帯電が不十分で帯電むらが発生し易く、一方、傾き変化点を超えた直後では放電が場所によって異なり、均一放電がなされない結果、画像に白点などの不具合が発生するようになる。そのため、傾き変化点を少し超えたところのＡＣバイアスが帯電ＡＣバイアスとして使用される。更に、ＡＣバイアスを大きくし過ぎると、異常放電は発生しなくなるものの、感光体２０の劣化等を生じるようになるため、帯電ＡＣバイアスはある程度の範囲内に設定される。
【００４０】
このような表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスを印加した後、図８に示すように、例えば５０〜１５０ｍｓの期間中に特定電流波形ＳＷを取得する。この期間は、プリント生産性の観点からは短いことが好ましいが、電流波形を取得する際に精度を落とさない程度の最短時間が理想的である。
この特定ＡＣバイアスが印加されたときには、ＤＣバイアスは印加されず、また、特定ＡＣバイアスが傾き変化点以下のＡＣバイアスであるため、帯電ロール３１と感光体２０との接触部位（帯電ニップ域）の上流側と下流側では放電の発生がなく、得られる特定電流波形ＳＷとしては波形歪を含み且つ放電電流成分を含まないものとなる。
【００４１】
そして、特定電流波形ＳＷを取得した後、ＡＣバイアスを画像形成時（帯電時）の条件である帯電ＡＣバイアスに設定し直す。このとき、ＤＣバイアスも画像形成時の条件である帯電ＤＣバイアスに設定するが、ＤＣバイアスは例えば階段状に徐徐に上げる。これは、感光体２０の表面電位に対して現像装置２３の現像ロール２３ａからの現像電位が作用するタイミングのずれがあると、現像ロール２３ａ上のトナーが感光体２０に飛散したり、例えば現像剤として二成分現像剤を用いる場合にキャリアの飛散を生じる虞があり、これを防ぐためになされている。尚、詳細については後述する。
【００４２】
このようにして上昇させたＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスに達すると、実際の帯電時の合成電流波形ＣＷを取得する。このときの合成電流波形ＣＷは、ＡＣ放電電流成分やＤＣ放電電流成分が放電に寄与しない電流分（無効電流分）に合わさった合成波形となっているため、ここから、放電に寄与しない電流分（無効電流分）を取り除くことで放電電荷量Ｑを算出する。
ここで、放電に寄与しない無効電流分の電流波形は、特定電流波形ＳＷと相似形であることから、特定電流波形ＳＷの振幅を合成電流波形ＣＷに揃えた参照電流波形ＲＷを作成する。そして、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分を一周期に亘って積分することで放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
【００４３】
本実施の形態では、このようにして算出された放電電荷量Ｑに対して、適正範囲として例えば４０〜５０μＣ／ｓ（単位時間当たりの放電電荷量）が決められており、これを上回っていれば、適正範囲内に収まるように帯電ＡＣバイアスを低く設定して過剰な放電ストレスを抑制したり、一方、下回っていれば帯電条件下の帯電ＡＣバイアスを高く設定して画像欠陥を防止するようにしている。尚、放電電荷量Ｑの適正範囲としては機種毎に実験等によって事前に好適な適正範囲を求めておくようにすればよい。
そして、このようなＡＣバイアス調整は、各プリント毎に行うようにしても差し支えないが、放電状態の変化が環境条件や経時条件によって変化することを考慮すると、例えばプリントジョブの開始時や、一日の最初のプリント時等適宜選定するようにすればプリント効率の向上にも繋がるようになる。
【００４４】
次に、ＤＣバイアスを段階的に上昇させる理由について説明する。
図１０は、感光体表面電位と現像電位との関係の一例を模式的に表したもので、（ａ）は理想的な電位状態を示している。今、感光体表面電位と現像電位との差が１２０Ｖの場合を理想とし、この場合、感光体に対して現像装置からの影響がなく、帯電前の感光体表面電位を−２５０Ｖ、現像前の現像電位を−１３０Ｖとする。帯電ＡＣバイアス及び帯電ＤＣバイアスによって帯電された感光体表面電位が−７２０Ｖになると、現像電位も−６００Ｖとなることで現像装置での現像剤の飛散は考慮する必要がない。
【００４５】
しかしながら、レイアウト等によって時間的なずれが生じ、（ｂ）のように現像電位が遅れると、感光体と現像装置との間に６００Ｖの電位差が生じ、例えば現像剤中のキャリアが感光体側に飛散するようになる（ここでは二成分現像剤を用いる場合に負極性トナーを用いるものとして示している）。一方、（ｃ）のように現像電位が早まると、感光体と現像装置との間に−３５０Ｖの電位差が生じ、結果的に現像装置側のトナー（負帯電トナー）が感光体側に飛散するようになる。
【００４６】
本実施の形態では、このようなずれ時間を考慮してＤＣバイアスを段階的に上昇させると共に、現像電位も段階的に上昇させるようにしている。
図１１は感光体表面電位と現像電位との関係を示すもので、（ａ）は現像電位が遅れている状態、（ｂ）は現像電位が早まっている状態となっている。つまり、現像電位が遅れても感光体と現像装置との間には２４０Ｖの電位差で保たれ、一方、現像電位が早まっても感光体と現像装置との間には１０Ｖの電位差が確保されるようになる。通常、電位差が１２０±１２０Ｖ程度で短時間であれば、現像剤（トナー／キャリア）の飛散は発生しないことから、本実施の形態では、現像電位が遅れても早まっても、現像剤のトナーやキャリアが感光体側へ飛散することを考慮する必要はなくなる。
【００４７】
本実施の形態におけるＡＣバイアスとしては、定電流制御を行うように電流値を考慮してもよいし、定電圧制御を行うように電圧値を考慮するようにしてもよい。つまり、特定電流波形ＳＷを得るために、特定ＡＣバイアスとして予め決められた電流値（定電流制御時の電流値）を選定し、これによって特定電流波形ＳＷを取得し、帯電ＡＣバイアスを変更する際には電流値（定電流制御時の電流値）を変更するようにすればよい。このように定電流制御を行うことで、帯電ロール３１等の部材の経時変化に対しても良好な帯電性能の維持が容易になされるようになる。また、特定ＡＣバイアスとして予め決められた電圧値（定電圧制御時の電圧値）を選定し、これによって特定電流波形ＳＷを取得し、帯電条件下の帯電ＡＣバイアスを変更する際には電圧値（定電圧制御時の電圧値）を変更するようにすることもできる。
【００４８】
特に、本実施の形態では、参照電流波形ＲＷを作成する際、実際の帯電経路に流れる電流波形を基にして作成するようにしていることから、電源３２として安価な構成のものを用いる場合にも実際の放電電荷量Ｑを選択的に算出することができるようになり、その分、帯電時の帯電ＡＣバイアスの適切な変更がなされ、安定した帯電条件が維持されるようになる。そのため、帯電時の不要な放電が低減するようにもなり、感光体２０の長寿命化にも繋がるようになる。
【００４９】
また、本実施の形態では、帯電ＤＣバイアスを調整するＤＣバイアス調整も行うことができるようになっている。そのため、本実施の形態では、図４に示すように、波形記憶部４１にて、電流計測器３３を用いてＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスであり且つＡＣバイアスが特定ＡＣバイアスであるときの放電を伴う直流帯電電流波形を記憶することがなされ、直流放電電荷量算出部４４では、波形記憶部４１に既に記憶された特定電流波形ＳＷと新たに記憶した直流帯電電流波形との差分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出するようになっている。更に、バイアス調整部４５では、帯電ＤＣバイアスの調整も帯電ＡＣバイアスの調整と共に行うようになっている。
【００５０】
次に、帯電ＤＣバイアスを適正化するためのＤＣバイアス調整について説明する。図１２はＤＣバイアス調整に関するフローを示すものである。このようなＤＣバイアス調整は、ＡＣバイアス調整と異なり、画像形成と関係ない時期に行うようになっている。
ＤＣバイアス調整のために、先ず、特定ＡＣバイアスを帯電ロール３１と感光体２０との間に印加する（Ｓ２１）。そして、このような特定ＡＣバイアスのみを印加した状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ２２）。このとき、取得された電流波形が特定電流波形ＳＷとなる。
【００５１】
そして、ＤＣバイアスを帯電ＤＣバイアスに設定した（Ｓ２３）後、特定ＡＣバイアス及び帯電ＤＣバイアスが重畳された状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ２４）。このとき、取得された電流波形が直流帯電電流波形（合成電流波形ＣＷとは異なる）となる。
次に、直流放電電荷量算出部４４にて、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形との差分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する（Ｓ２５）。このとき、帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣとしては、特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形との差分の絶対値を一周期に亘り平均したものとして算出する。つまり、ここでは、放電電荷量算出部４２内の補正部４３は使わずに帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣが算出されるようになる。
【００５２】
そして、バイアス調整部４５では、この算出された帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣが予め決められた適正範囲内（ここでは例えば２０〜３０μＣ／ｓ）にあるか否かを判断し（Ｓ２６）、適正範囲内であれば帯電ＤＣバイアスはそのまま（Ｓ２７）として終了する。一方、適正範囲外と判断した場合、帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣの具体的な大小（大きいか否か）が判別され（Ｓ２８）、大きい場合は帯電ＤＣバイアスを今までより小さくし（Ｓ２９）、小さい場合は帯電ＤＣバイアスを今までより大きくする（Ｓ３０）。また、このように、帯電ＤＣバイアスを変更した場合は、ＤＣバイアス調整を繰り返し行うようになる（Ｓ２４に戻る）。このようなＤＣバイアス調整を繰り返すことで、帯電ロール３１と感光体２０との間に生じる帯電ＤＣバイアスによる不要な放電をなくすこともできるようになる。尚、このようなＤＣバイアス調整は、画像形成に影響しない範囲の値に調整されることは言うまでもない。
【００５３】
ここで、具体的なＤＣバイアス調整を行う場合の各動作について図１３を下に説明する。
先ず、ＡＣバイアスを立ち上げるが、このとき、ＡＣバイアスとしては感光体２０の表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスに設定する。
このような表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスを印加した後、例えば５０〜１５０ｍｓの期間中に特定電流波形ＳＷを取得する。この特定ＡＣバイアスが印加されたときには、ＤＣバイアスは印加されず、また、特定ＡＣバイアスが傾き変化点以下のＡＣバイアスであるため、帯電ロール３１と感光体２０との接触部位（帯電ニップ域）の上流側と下流側では放電の発生がなく、得られる特定電流波形ＳＷとしては放電成分を含まないものとなる。
【００５４】
そして、特定電流波形ＳＷを取得した後、ＡＣバイアスはそのままの状態でＤＣバイアスを画像形成時（帯電時）の条件である帯電ＤＣバイアスに設定し直す。このとき、ＤＣバイアスは例えば階段状に徐徐に上げてもよいが、このＤＣバイアス調整が非画像形成時になされることから一挙に上げるようにしてもよい。このようにして上昇させたＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスに達すると、実際の帯電条件下の直流帯電電流波形を取得する。このときの直流帯電電流波形は、ＤＣ放電成分が放電に寄与しない電流分（無効電流分）に合わさった合成波形となっているため、ここから、放電に寄与しない電流分（無効電流分）を取り除くことで帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する。
ここで、放電に寄与しない無効電流分の電流波形は、特定電流波形ＳＷであることから、直流帯電電流波形と特定電流波形ＳＷとの差分を一周期に亘って積分することで帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣが算出されるようになる。
尚、本実施の形態では、このようにバイアス調整部４５にて帯電ＤＣバイアスの調整を行う態様を示したが、帯電ＤＣバイアスの調整による帯電条件の安定化に与える影響が小さいことから、帯電ＤＣバイアスの調整を行わずに帯電ＡＣバイアスの調整のみを行うようにしても帯電条件の安定化に対する寄与は大きいことから、場合によっては帯電ＤＣバイアスの調整を行わないようにしても差し支えない。
【実施例】
【００５５】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態の画像形成装置を用い、電源としてＡＣバイアスをクロックパルスから整形する形で作成したものを用いた場合の各種波形を求めたもので、その一例を図１４に示す。図１４は交流電流（Ｉａｃ）のモニタ値の時間変化を示すもので、具体例としての特定電流波形ＳＷ（図中点線）、参照電流波形ＲＷ（図中実線）、合成電流波形ＣＷ（図中破線）を示している。つまり、特定電流波形ＳＷを拡大したものが参照電流波形ＲＷであり、合成電流波形ＣＷにて参照電流波形ＲＷからのずれが放電に起因する放電電流成分（図中Ａ部分）となる。
【００５６】
ここで、例えば特定電流波形ＳＷに着目すると、波形自体が多くの歪（図中Ｂで示す部分）を有していることが理解される。つまり、ＡＣバイアスを出力するため、特に安価な構成の電源を用いると出力波形自体が正弦波波形からはほど遠い形状となり、多くの歪を含んだ波形として出力される。このような波形歪は、帯電時の帯電電流にも同様の波形歪となって現れるため、帯電時の合成電流波形ＣＷから放電電流成分のみを取り出すには、合成電流波形ＣＷから放電電流成分（図中Ａで示す部分）を除いた波形を求める必要があり、放電電流成分以外の波形歪を含み且つ合成電流波形ＣＷに近似した電流波形が必要となる。本実施例では、帯電時と同様の波形歪を含む特定電流波形ＳＷを基に参照電流波形ＲＷを作成し、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分により放電電流成分を算出するようにしたので、合成電流波形ＣＷからの放電電流成分の取り出しが有効になされるようになる。
【００５７】
そして、本実施例にてこのような放電電流成分を算出するために、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分を取り出したのが図１５に示す放電電流波形である。このように、放電電流成分（図中Ａ部分）を取り出すことでより適正な放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
仮に、参照電流波形ＲＷとして本実施例のような特定電流波形ＳＷを用いずに、単に正弦波波形を用いるようにすると、ＡＣバイアス自体の波形歪も放電電流成分と誤認されるようになり、算出される放電電荷量は適正なものとは言えないようになる。
【００５８】
◎実施例２
図１６は、特定電流波形ＳＷが感光体の感光層膜厚や環境条件によってどのように変化するかを確認するために実施したもので、同じＡＣバイアス（例えば定電流方式にて）を与えたときの電流波形の違いを確認したものである。
水準としては、感光層膜厚が３４μｍのものを１５℃１０％ＲＨの環境で稼動させた場合と、感光層膜厚が１７μｍのものを２８℃８５％ＲＨの環境で稼動させた場合の二水準とした。
【００５９】
結果は、図１６に示すように、同じＡＣバイアスであっても条件によって異なる特定電流波形ＳＷが得られることが判明した。つまり、感光層の膜厚や環境条件によっては、ＡＣバイアスから給電される電流波形自体が、例えば図中Ｃで示す部分のように異なったものとなる。
このことは、感光体を使用していくと、経時的には感光層の摩耗が発生し、また、画像形成自体も動作保証環境範囲内で行われることから、経時変化や動作環境の変化によって感光層の膜厚や環境条件が変化する。このような変化は電流波形に対して影響して、同じＡＣバイアスを印加しても異なる電流波形が得られることが想定され、仮に特定電流波形ＳＷをいずれか一方のものとすると波形歪が放電電流成分と誤認されるようになる。しかしながら、例えば実施例１のように、特定電流波形ＳＷを求める際、実際の帯電時の条件に近似する条件で且つ実際の系を用いて行うことで、経時変化や環境変化に沿った電流波形の歪を参照電流波形ＲＷにも持たせることができるようになり、算出される放電電荷量Ｑが純粋に放電に起因する成分であるものとして捉えることができるようになる。更に、この算出された放電電荷量Ｑに応じて帯電条件を適正化することで、安定した帯電を繰り返すことができ、感光体の摩耗等の部材損傷も低減されるようになる。
【符号の説明】
【００６０】
１…像保持体／被帯電体，２…帯電装置，３…帯電部材，４…電源，５…電流計測器，６…帯電制御装置，７…帯電電流変化抽出部，８…対比電流変化抽出部，９…放電電荷量算出部，１０…補正部，１１…バイアス調整部，１２…直流帯電電流変化抽出部，１３…直流放電電荷量算出部，Ａ…放電電流成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子写真方式等の画像形成装置において、感光体に対し接触帯電を行って感光体を所定の帯電電位に帯電させる方式が知られている。そして、このような接触帯電を行う際、感光体の損傷を軽減したり、放電量を安定化させるための各種提案がなされている。
特許文献１では、帯電部材での放電電流量を算出し、この放電電流量が一定になるように高圧電源を制御することで感光体の損傷を軽減する技術が提案されている。
また、特許文献２では、非帯電時の交流電圧のピーク電圧値とこの交流電圧の微分波形のピーク電圧値とから両者が等しくなるような補正係数を求め、次に、所定の交流電圧を印加したときの交流電圧のピーク値、微分波形のピーク値と補正係数とから放電電流を求め、これが所定の値になるように画像形成時の交流電圧値を制御するようにした技術が提案されている。
更に、特許文献３では、直流と交流が重畳された帯電バイアスにて、両極性の放電電流のうち直流電圧と同極性の成分が所定値となるように交流電圧を制御する技術が提案されている。
そして、特許文献４では、帯電開始時の高圧電源の立ち上がり時間を確保するためＡＣバイアスを印加した後にＤＣバイアスを印加したり、感光体への不要なトナー飛散等を防ぐためにＤＣバイアスを段階的に上げていく技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２６３４号公報（発明の実施の形態、図６）
【特許文献２】特開２００７−１１４４９５号公報（実施例１、図２）
【特許文献３】特開２００７−２９３０４１号公報（実施例、図５）
【特許文献４】特開２００３−１４０５２６号公報（発明の実施の形態、図１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の技術的課題は、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形であっても、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、帯電制御装置は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部とを備える帯電装置である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る帯電装置において、前記放電電荷量算出部は、対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部を有し、この補正部で補正された補正電流変化と前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出するようにした帯電装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る帯電装置において、前記帯電電流変化抽出部は、帯電部材に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、前記対比電流変化抽出部は、前記傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出するものである帯電装置である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る帯電装置において、前記放電電荷量算出部は、前記帯電電流変化と前記補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するようにした帯電装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに係る帯電装置において、前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備える帯電装置である。
【０００８】
請求項６に係る発明は、被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、帯電制御装置は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、帯電条件下の帯電直流バイアス及び対比電流変化抽出時の対比交流バイアスが印加されたときの放電を伴う直流帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する直流帯電電流変化抽出部と、前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部と、前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化及び前記直流帯電電流変化抽出部にて抽出された直流帯電電流変化に基づいて帯電直流バイアスによる放電電流成分を割り出し且つこの帯電直流バイアスによる放電電流成分から放電電荷量を算出する直流放電電荷量算出部とを備える帯電装置である。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る帯電装置において、前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整され、かつ、前記直流放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電直流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備える帯電装置である。
請求項８に係る発明は、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体と、この像保持体に対向配置される請求項１乃至７のいずれかに係る帯電装置とを備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形であっても、本構成を有しない場合に比して、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、適正な放電電荷量の算出が容易になされるようになる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、適正な放電電荷量の算出がより精度よくなされるようになる。放電に起因する成分を切り出すことでより適正な放電電荷量を求めることができるようになる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電部材に印加される交流バイアス自体の波形歪に依らず、より適正な放電電荷量が算出されるようになる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、バイアス調整に基づく帯電条件の安定化が図れるようになる。
請求項６に係る発明によれば、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きい波形であっても、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることができると共に直流バイアスの適正化を図ることができる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比して、バイアス調整に基づく帯電条件の安定化が一層図れるようになる。
請求項８に係る発明によれば、帯電部材を被帯電体に接触又は近接して被帯電体を帯電させる場合、帯電部材に印加される交流バイアスが歪の大きな波形であっても、帯電時の放電電荷量をより適正に求めることができる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を具現化する実施の形態の代表モデルに係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】表面電位特性を示す説明図である。
【図３】実施の形態に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図４】実施の形態の帯電装置の概要を示す説明図である。
【図５】ＡＣバイアス調整に関するフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はＡＣバイアスとして正弦波を用いた場合の各種電流波形を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は波形歪を含んだＡＣバイアスを用いた場合の各種電流波形を示す説明図である。
【図８】帯電ＡＣバイアス調整に当たってのＡＣバイアス及びＤＣバイアスの設定の様子を示す説明図である。
【図９】実施の形態での表面電位特性が環境条件に左右される様子を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は感光体表面電位と現像電位との関係の一例を示すもので、（ｂ）及び（ｃ）は現像電位の印加タイミングがずれた状態を示している。
【図１１】（ａ）（ｂ）はＤＣバイアスを階段状に印加する作用を示す説明図である。
【図１２】ＤＣバイアス調整に関するフローチャートである。
【図１３】帯電ＤＣバイアス調整に当たってのＡＣバイアス及びＤＣバイアスの設定の様子を示す説明図である。
【図１４】実施例１の結果を示すグラフであり、特定電流波形、合成電流波形、参照電流波形の相互の関連性を示す。
【図１５】図１４の波形を用い、具体的な放電電流成分を算出するに至った放電電流波形を示すグラフである。
【図１６】実施例２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、本発明が適用される実施の形態の概要について説明する。
◎実施の形態の概要
図１は本発明を具現化する実施の形態の代表モデルに係る画像形成装置の概要を示すものである。同図において、画像形成装置は、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体１と、この像保持体１を被帯電体とする帯電装置２とを含む構成のものとなっている。そして、帯電装置２は、被帯電体（像保持体）１に接触又は近接して被帯電体１との間の放電によって被帯電体１を帯電する帯電部材３と、この帯電部材３に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源４と、この電源４による給電によって帯電部材３を流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電部材３による被帯電体１への帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部７と、この帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部８と、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化及び対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分Ａを割り出し且つこの放電電流成分Ａから放電電荷量を算出する放電電荷量算出部９とを備えるものとなっている。
【００１２】
このような技術的手段において、帯電部材３は、被帯電体１に接触配置される態様に限られず、被帯電体１に対して近接配置される態様も含む。ここでいう‘近接’とは、帯電部材３が被帯電体１とは非接触であるが、被帯電体１に対して放電によって帯電可能な距離に配置されていることを意味する。そして、帯電部材３としては、その形状は特に限定されないが、被帯電体１との安定した帯電を可能にする観点からすれば回転体の態様が好ましい。
また、対比電流変化抽出部８は、放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出するものであればよい。
ここで、対比電流変化抽出部８の一例としては、被帯電体１が帯電されない条件（非帯電条件）で生ずる非帯電電流変化を対比電流変化として抽出する非帯電電流変化抽出部を挙げることができる。この非帯電電流変化抽出部は、放電を伴わない条件での電流変化を抽出できればよく、非帯電電流変化を抽出する際の電源４から帯電部材３に印加される直流バイアス及び交流バイアスの大きさは特に限られない。また、放電を伴わないとは、例えば被帯電体１と帯電部材３とのニップ域の上流側及び下流側で放電を生じないようなバイアス設定になっていることを意味する。また、交流バイアスの供給方式としては定電流方式であってもよいし、定電圧方式であってもよいが、環境変化等の影響を軽減する観点からすれば、定電流方式が好ましい。
【００１３】
そして、放電電荷量算出部９にて、放電電荷量を帯電条件下の帯電直流バイアス及び帯電交流バイアスが印加され且つ放電を伴ったときの実際の電流変化（帯電電流変化）と、放電を伴わない非帯電条件下の実際の電流変化（非帯電電流変化）とから放電電流成分を割り出し、割り出された放電電流成分から放電電荷量を算出することで、帯電部材３に印加される交流バイアスに波形歪があっても、非帯電電流変化にこのような波形歪を内包させることができ、適正な放電電荷量の算出がなされるようになる。仮に、非帯電電流変化として実際の電流変化を用いずに、例えば正弦波を用いるようにすると、帯電電流変化に交流バイアス自体の波形歪が内包されることにより、適正な放電電荷量の算出がなされなくなる。
【００１４】
また、本実施の形態モデルでは、このような放電電荷量の算出を容易にする観点から、放電電荷量算出部９は、対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部１０を有し、この補正部１０で補正された補正電流変化と帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出することが好ましい。このとき、補正部１０としては、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化と、対比電流変化抽出部８で抽出された対比電流変化とを、互いに比較して対比電流変化の振幅を帯電電流変化の振幅に合わせた補正電流変化を求めるようにしてもよいし、例えば対比電流変化に予め決めた倍率を乗じて補正電流変化を求めるようにしても差し支えない。
【００１５】
また、このような放電電荷量をより精度良く算出する観点から、帯電電流変化抽出部７は、帯電部材３に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体１の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、対比電流変化抽出部８は、傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出することが好ましい。
本態様において、傾き変化点は、予め設定しておいた目標傾きに対して現在の傾きが大きいか小さいかを判定し、大きい場合には交流電流Ｉａｃを大きくする一方、小さい場合には交流電流Ｉａｃを小さくし、目標傾きに収束させることで求めることができる。
【００１６】
ここで、被帯電体１の表面電位特性としては、図２に示すように、交流バイアスを増加させていくと、表面電位の傾きが急峻傾向から略飽和する弛緩傾向に変化する傾き変化点が現れる。このような表面電位特性を基に、帯電交流バイアスとしては傾き変化点を超える例えばα領域内の交流バイアスを用いる一方、対比交流バイアスとしては傾き変化点以下の例えばβ領域内の交流バイアスが用いられる。
このような表面電位特性によれば、傾き変化点を超える領域では交流バイアスによる放電が生じるが、傾き変化点以下の交流バイアスでは放電が抑えられることから、このように交流バイアスを選択することで、帯電条件下での帯電電流変化には少なからず放電が含まれる一方、対比電流変化抽出時の対比電流変化では放電の影響を排除することが可能になる。
特に、β領域内の交流バイアス設定にして、かつ、帯電直流バイアスを印加しないことで、放電の影響を有効に排除することが可能である。
【００１７】
また、「対比交流バイアス」とは、表面電位特性での傾き変化点が環境変化等の影響により多少の変動があることを考慮し、このような環境条件を踏まえても常に傾き変化点以下となるように予め決められた交流バイアスの大きさを意味し、好適には、変動を考慮した場合の傾き変化点の最小値に対応する交流バイアスに設定する方がよい。このように対比交流バイアスとして傾き変化点に対応する交流バイアスを選択することで、被帯電体１との間の放電の影響が抑えられると共に、環境変化や経時変化によって帯電部材３や被帯電体１の表面状態等に変化があっても、それらの影響が極力排除され、帯電時により近い状態での電流変化が抽出されるようになる。
【００１８】
そして、算出される放電電荷量をより適正なものとして算出する観点から、放電電荷量算出部９は、帯電電流変化と補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するものとすることが好ましい。これによれば、給電される交流バイアス自体に波形歪があっても、その波形に応じた補正電流変化を直接求めることができ、より適正な放電電荷量が算出されるようになる。
【００１９】
また、放電電荷量が得られることにより帯電条件下での帯電を安定化させる観点から、帯電制御装置６は、放電電荷量算出部９にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整されるバイアス調整部１１を更に備えることが好ましい。このように、放電電荷量算出部９にて算出された放電電荷量が予め決められた適正範囲内に収まるように帯電バイアスを調整することで、帯電条件が安定化すると共に不要な放電の発生も抑えられるようになる。このとき、放電電荷量が適正範囲を下回る場合は例えば帯電交流バイアスを大きくし、上回る場合は帯電交流バイアスを小さくするようにすればよい。
【００２０】
また、本実施の形態モデルにて直流バイアスに着目した帯電装置２としては、被帯電体１に接触又は近接して被帯電体１との間の放電によって被帯電体１を帯電する帯電部材３と、この帯電部材３に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源４と、この電源４による給電によって帯電部材３を流れる電流変化を計測する電流計測器５と、帯電部材３による被帯電体１への帯電条件を制御する帯電制御装置６とを備え、帯電制御装置６は、帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する帯電電流変化抽出部７と、この帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部８と、帯電条件下の帯電直流バイアス及び対比電流変化抽出時の対比交流バイアスが印加されたときの放電を伴う直流帯電電流変化を電流計測器５を用いて抽出する直流帯電電流変化抽出部１２と、帯電電流変化抽出部７にて抽出された帯電電流変化及び対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部９と、対比電流変化抽出部８にて抽出された対比電流変化及び直流帯電電流変化抽出部１２にて抽出された直流帯電電流変化に基づいて帯電直流バイアスによる放電電流成分を割り出し且つこの帯電直流バイアスによる放電電流成分から放電電荷量を算出する直流放電電荷量算出部１３とを備えるものとなっている。これによれば、帯電条件下の帯電直流バイアスによる放電分も切り出され、帯電条件下の帯電直流バイアスをより適正なものにすることも可能になる。
【００２１】
そして、このように帯電条件下の帯電直流バイアスによる帯電を安定化させる観点から、帯電制御装置６は、放電電荷量算出部９にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整され、かつ、直流放電電荷量算出部１３にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電直流バイアスが調整されるバイアス調整部１１を更に備えることが好ましい。
【００２２】
また、このような帯電装置２を画像形成装置に用いることも可能で、この場合、トナー像を保持する被帯電体としての像保持体１と、この像保持体１に対向配置される帯電装置２とを備え、帯電装置として上述の帯電装置２を備えるようにすればよい。
【００２３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態
図３は、上述の帯電装置の代表モデルが適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す。同図において、画像形成装置は、像保持体としての回転可能な感光体２０の周りに、感光体２０上にトナー像を形成するための各種デバイスが配置された構成のものとなっている。感光体２０の周りには、感光体２０表面が略均一電位になるように帯電する帯電部材としての帯電ロール３１を有する帯電装置３０、帯電された感光体２０に潜像を形成するために感光体２０を所定のパターンで露光する露光装置２２、露光装置２２によって形成された感光体２０上の静電潜像を少なくともトナーが含まれる現像剤にて可視像化する現像装置２３、現像装置２３によって現像されて感光体２０上に形成されたトナー像を例えば搬送された記録材２６に転写させるための転写装置２４が設けられている。
【００２４】
更に、この転写装置２４より記録材２６の搬送方向下流側の感光体２０に対向して転写後の感光体２０上の残留トナーを清掃する清掃装置２５が設けられている。そして、転写装置２４より記録材２６の搬送方向下流側には定着装置２７が設けられ、この定着装置２７はトナー像が転写された記録材２６のトナーを定着するものであり、例えば加熱ロールと加圧ロールとの間にて十分な加熱及び圧力が加えられ、定着がなされるようになっている。尚、符号２３ａは現像装置２３内にて感光体２０に対向するように設けられた現像ロールである。
【００２５】
このような画像形成装置において、感光体２０はドラム形状であってもよいし、ベルト形状であってもよいが、本例ではドラム形状のものを採用している。そのため、感光体２０は、例えばアルミニウム合金製のシャフト表面に有機感光層（ＯＰＣ層）が形成されたものを使用している。ＯＰＣ層としてはシャフト表面に帯電によって発生するカウンター電荷の注入を阻止するための下引き層を形成し、この下引き層上に光電変換によって電荷を発生する電荷発生層、更に、電荷発生層の上に電荷発生層で発生した電荷を輸送し、表面帯電された電荷を中和する電荷輸送層の三層構成のもので、適宜、その表面にトナー付着を抑え、耐摩耗性を向上させる保護層を形成するようにしてもよい。尚、感光層としてここでは有機感光層（ＯＰＣ層）を用いるようにしたが、これに限られず、無機感光層であっても差し支えない。
【００２６】
また、帯電装置３０は、感光体２０に接触して感光体２０との間で放電することで感光体２０を帯電する帯電ロール３１と、この帯電ロール３１に直流バイアス（ＤＣバイアス）及び交流バイアス（ＡＣバイアス）を印加可能な電源３２と、電源３２から帯電ロール３１に流れる電流変化を計測する電流計測器３３と、電源３２からのバイアスを制御する帯電制御装置４０とで構成されている。帯電ロール３１は、例えばステンレス鋼製のシャフトに弾性を有する導電性ゴム材料が巻かれたもので構成されている。導電性ゴム材料としては、エピクロルヒドリン、イソプレン、クロロプレン等のゴム材料にカーボンブラックやイオン導電剤等の導電化剤を加え、必要に応じて、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、充填材等を混ぜたものが用いられる。更に、帯電ロール３１の表面には、トナーの付着を抑え、感光体２０との相互の耐摩耗性を向上させるために、例えばフッ素系あるいはシリコーン系の樹脂層が適宜形成される。尚、帯電装置３０に用いられる帯電部材としては、帯電ロール３１に限られず、例えばフィルム状の帯電ベルトを用いるようにしても差し支えない。このような帯電ベルトとしては、例えばＰＶｄＦにカーボンブラック等の導電化剤を分散させたものを用いるようにすればよい。
【００２７】
露光装置２２は、帯電装置３０によって帯電された感光体２０表面に静電潜像を形成できるものであればよく、ＬＥＤアレーを用いて露光するものであってもよいし、例えば半導体レーザからのレーザ光を走査する方式を採用するようにしてもよい。また、現像装置２３は、感光体２０上の静電潜像をトナーにて現像できるものであればよく、現像剤としてトナーのみの一成分方式のものであってもよいし、トナー及びキャリアを含む二成分方式のものであってもよい。更に、転写装置２４は、例えばステンレス鋼製のシャフトに導電性シリコーンゴムが巻かれた転写ロールが用いられるが、これに限られず、例えば転写ロールを用いずに、コロトロン等のコロナ放電を利用する方式を採用するようにしてもよい。更にまた、定着装置２７としては加熱及び加圧を加える方式のものを示したが、記録材２６に単に加熱を加える例えばフラッシュ定着を利用するようにしても差し支えない。
【００２８】
次に本実施の形態の特徴点である帯電制御装置４０について説明する。本実施の形態の帯電制御装置４０は、図４に示すように、電流計測器３３によって計測される電流変化である交流電流波形の中から、帯電条件下の帯電ＤＣバイアス及び帯電ＡＣバイアスが重畳された帯電バイアスが印加されたときに抽出される帯電電流変化である帯電電流波形（以降合成電流波形ＣＷと称す）と、非帯電ＡＣバイアスのみが印加されたときに抽出される非帯電電流変化である非帯電電流波形（以降特定電流波形ＳＷ称す）と、帯電ＤＣバイアス及び非帯電ＡＣバイアスが印加されたときに抽出される帯電電流変化である直流帯電電流波形とを記憶する波形記憶部４１と、合成電流波形ＣＷと特定電流波形ＳＷとを基に帯電条件下の放電電流成分を割り出し、この放電電流成分から放電電荷量Ｑを算出する放電電荷量算出部４２と、特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形とを基に放電電流成分を割り出し、この放電電流成分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する直流放電電荷量算出部４４と、放電電荷量算出部４２にて算出された放電電荷量Ｑに基づいて帯電条件下での帯電ＡＣバイアスを調整し、かつ、直流放電電荷量算出部４４にて算出された帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣに基づいて帯電条件下での帯電ＤＣバイアスを調整するバイアス調整部４５とで構成されている。
【００２９】
また、放電電荷量算出部４２は、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷの振幅が合成電流波形ＣＷの振幅に揃うように特定電流波形ＳＷを拡大補正し、補正済みの補正電流波形（以降参照電流波形ＲＷと称す）を求める補正部４３を有し、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分から放電電荷量Ｑを算出するようになっている。つまり、本実施の形態では波形記憶部４１が帯電電流変化抽出部、非帯電電流変化抽出部及び直流帯電電流変化抽出部を有するものに相当するようになっている。
【００３０】
このような帯電制御装置４０を用いて行う帯電制御の代表的フローは図５のようになっている。
プリント指示によるプリントジョブが開始されると、先ず、帯電時の帯電ＤＣバイアスを印加した状態でＡＣバイアスを変化させたときの感光体２０での表面電位特性に基づき、その傾き変化点でのＡＣバイアスによって予め決められたＡＣバイアスである非帯電ＡＣバイアス（以降特定ＡＣバイアスと称す）のみを帯電ロール３１と感光体２０との間に印加する（Ｓ０１）。
【００３１】
そして、このような特定ＡＣバイアスのみを印加した状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ０２）。このとき、取得された電流波形が特定電流波形ＳＷとなる。このような波形記憶は、電流計測器３３から得られる電流変化に対し、例えばＡ／Ｄ変換器を用いて所定の時間間隔でデジタル化して、そのデジタル値を順次記憶するようにすればよく、電流計測器３３又は波形記憶部４１のいずれかにこのような機能を持たせるようにすればよい。
【００３２】
次に、ＡＣバイアスを帯電条件下の帯電ＡＣバイアスに変更させ（Ｓ０３）、ＤＣバイアスを徐徐に帯電条件下の帯電ＤＣバイアスに上昇させ（Ｓ０４）、帯電ＡＣバイアスと帯電ＤＣバイアスとが印加された状態にて電流計測器３３で計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ０５）。このとき、取得された電流波形が合成電流波形ＣＷとなる。そして、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷ及び合成電流波形ＣＷから、特定電流波形ＳＷの振幅が合成電流波形ＣＷの振幅に揃うように特定電流波形ＳＷを拡大した参照電流波形ＲＷを補正部４３にて求める（Ｓ０６）。次に、放電電荷量算出部４２にて、合成電流波形ＣＷから参照電流波形ＲＷを除いて帯電時の放電電荷量Ｑを算出する（Ｓ０７）。このとき、放電電荷量Ｑとしては、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分の絶対値を一周期に亘り平均したものとして算出する。
【００３３】
そして、バイアス調整部４５では、この算出された放電電荷量Ｑが予め決められた適正範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ０８）、適正範囲内であれば帯電ＡＣバイアスはそのまま（Ｓ０９）として終了する。一方、適正範囲外と判断した場合、放電電荷量Ｑの具体的な大小（大きいか否か）が判別され（Ｓ１０）、大きい場合は帯電ＡＣバイアスを今までより小さくし（Ｓ１１）、一方、小さい場合は帯電ＡＣバイアスを今までより大きくする（Ｓ１２）。また、このように、帯電ＡＣバイアスを変更した場合は、ＡＣバイアス調整を繰り返し行うようになる（Ｓ０５に戻る）。
【００３４】
このようなＡＣバイアス調整を繰り返すことで、帯電ロール３１と感光体２０との間に生じる放電が安定化し、感光体２０の表面電位（帯電電位）も安定化するようになる。尚、ここでは、参照電流波形ＲＷを求めるために特定電流波形ＳＷと合成電流波形ＣＷとを比較して振幅を揃えるようにしたが、例えば予め決められた補正係数を実験等によって求め、特定電流波形ＳＷに対してこの補正係数を乗ずるようにして参照電流波形ＲＷを求めるようにしてもよい。
【００３５】
ここで、本実施の形態における放電電荷量Ｑの算出方式の特徴点について詳細に説明する。今、交流バイアスとして正弦波の交流バイアスが帯電ロール３１に印加されるものとすると、各種電流波形は例えば図６に示すようになる。合成電流波形ＣＷとしては、（ａ）に示すように放電の影響（図中Ａで示す部分）を含んだ波形が得られる。このような合成電流波形ＣＷは放電に寄与しない無効電流分と放電による放電電流成分とが合成された波形であり、この合成電流波形ＣＷから放電電流成分（放電による電流増加分）のみを抽出しようとすると、合成電流波形ＣＷと振幅が同等で且つ放電電流成分を含まない電流波形を求め、合成電流波形ＣＷから除くようにすればよい。つまり、（ｂ）に示す参照電流波形ＲＷを求め、これを（ａ）の合成電流波形ＣＷから差し引けばよい。その結果、（ｃ）に示すような放電電流波形が得られ、これを積分したものが放電電荷量Ｑとなる。また、参照電流波形ＲＷを求めるには、放電電流成分を含まない特定電流波形ＳＷを拡大するようにすればよい。尚、交流バイアスが正弦波波形の場合には、特定電流波形ＳＷを求めずに単に正弦波波形を拡大して参照電流波形ＲＷとすることも可能である。
【００３６】
しかしながら、例えばクロックパルスから交流波形を得るような場合には、交流バイアスの波形自体が正弦波とは異なり、各種の歪成分を持ったものとして給電される。図７（ａ）は各種の歪成分を持った交流バイアスを使用したときの合成電流波形ＣＷの一例を示すもので、点線で示す正弦波とは大きく異なった波形となっている。つまり、放電に寄与する成分と波形歪が加わった部分（図中Ａ＋Ｂで示す領域）や、波形歪の部分（図中Ｂで示す領域）が一緒になって現れ、仮に、この合成電流波形ＣＷと正弦波波形との差分を取っても放電成分以外の波形歪分が含まれるため、精度のよい放電電流成分を取り出すことができない。
したがって、このような合成電流波形ＣＷから放電に寄与しない無効電流分を除けば、放電に寄与する放電電流成分が得られるようになるが、このような無効電流分としては波形歪を含み且つ放電電流成分を含まない電流波形が必要になる。そのため、参照電流波形ＲＷとして（ｂ）に示すような波形を用いることで、（ｃ）に示す放電電流波形が得られるようになる。
本実施の形態では、（ｂ）に示す特定電流波形ＳＷを得た後に、この特定電流波形ＳＷを拡大することで参照電流波形ＲＷを得るようにしていることから、波形歪が十分反映された参照電流波形ＲＷを得ることができ、合成電流波形ＣＷから参照電流波形ＲＷを除くことで容易に所望の放電電流波形が得られる。そのため、精度のよい放電電荷量Ｑの算出がなされるようになる。
【００３７】
次に、具体的なＡＣバイアス調整を行う場合の各動作について図８を下に説明する。
図８は、画像形成装置において、プリント指示を受け、メインモータが駆動されて感光体２０が所望の回転速度に達した後、帯電ロール３１（図中ＢＣＲと略）に印加されるＤＣバイアスとＡＣバイアスの設定値の時間的変化の一例を模式的に表したものである。
先ず、ＡＣバイアスを立ち上げるが、このとき、ＡＣバイアスとしては感光体２０の表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスに設定する。この特定ＡＣバイアスとしては、表面電位特性による傾き変化点の環境変化や経時変化による変動要因を考慮した最小の傾き変化点に対応するＡＣバイアスが好適であり、本実施の形態では、実験等によってこの値を求めて採用している。尚、特定ＡＣバイアスとして傾き変化点より小さいＡＣバイアスを用いるようにしても差し支えないが、小さくなり過ぎると、帯電ロール３１や感光体２０の表面性等の影響を受けやすくなり、帯電時の条件から大きく乖離することが想定される。そのため、より帯電時の条件に近づけるように大きなＡＣバイアスに設定する方がよい。
【００３８】
ここで、感光体２０の表面電位特性について説明する。図９は感光体２０の表面電位特性を示したもので、帯電ロール３１に帯電ＤＣバイアスとしてＶＨを印加した状態でＡＣバイアスを変化させると、ＡＣバイアスが増加するにつれて表面電位がある勾配で直線的に上昇（急峻傾向）しながら、傾き変化点（表面電位が略ＶＨのところ）を挟んで略飽和する（弛緩傾向）ような変化を示す。
しかし、例えば環境条件が変化することでこの傾き変化特性は少し変位し、通常、高温高湿条件での傾き変化点は低温低湿条件のときよりも小さくなる方に変位する。また、傾き変化点は経時によっても若干変位することから、これらの要因を踏まえた特定ＡＣバイアスを選択することが好適である。
【００３９】
また、このような表面電位特性にあって、傾き変化点以下のＡＣバイアスでは印加されたＡＣバイアスによる放電の発生はほぼゼロ（傾き変化点以下のＡＣバイアスで、帯電直流バイアスが０のとき放電の発生はゼロ）となり、一方、傾き変化点を超えるＡＣバイアスでは放電を生じるようになる。そして、帯電ＡＣバイアスとしては、傾き変化点を少し超えた領域が選択され、安定した放電によって実際の帯電が行われるようになる。これは、傾き変化点以下のＡＣバイアスでは帯電が不十分で帯電むらが発生し易く、一方、傾き変化点を超えた直後では放電が場所によって異なり、均一放電がなされない結果、画像に白点などの不具合が発生するようになる。そのため、傾き変化点を少し超えたところのＡＣバイアスが帯電ＡＣバイアスとして使用される。更に、ＡＣバイアスを大きくし過ぎると、異常放電は発生しなくなるものの、感光体２０の劣化等を生じるようになるため、帯電ＡＣバイアスはある程度の範囲内に設定される。
【００４０】
このような表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスを印加した後、図８に示すように、例えば５０〜１５０ｍｓの期間中に特定電流波形ＳＷを取得する。この期間は、プリント生産性の観点からは短いことが好ましいが、電流波形を取得する際に精度を落とさない程度の最短時間が理想的である。
この特定ＡＣバイアスが印加されたときには、ＤＣバイアスは印加されず、また、特定ＡＣバイアスが傾き変化点以下のＡＣバイアスであるため、帯電ロール３１と感光体２０との接触部位（帯電ニップ域）の上流側と下流側では放電の発生がなく、得られる特定電流波形ＳＷとしては波形歪を含み且つ放電電流成分を含まないものとなる。
【００４１】
そして、特定電流波形ＳＷを取得した後、ＡＣバイアスを画像形成時（帯電時）の条件である帯電ＡＣバイアスに設定し直す。このとき、ＤＣバイアスも画像形成時の条件である帯電ＤＣバイアスに設定するが、ＤＣバイアスは例えば階段状に徐徐に上げる。これは、感光体２０の表面電位に対して現像装置２３の現像ロール２３ａからの現像電位が作用するタイミングのずれがあると、現像ロール２３ａ上のトナーが感光体２０に飛散したり、例えば現像剤として二成分現像剤を用いる場合にキャリアの飛散を生じる虞があり、これを防ぐためになされている。尚、詳細については後述する。
【００４２】
このようにして上昇させたＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスに達すると、実際の帯電時の合成電流波形ＣＷを取得する。このときの合成電流波形ＣＷは、ＡＣ放電電流成分やＤＣ放電電流成分が放電に寄与しない電流分（無効電流分）に合わさった合成波形となっているため、ここから、放電に寄与しない電流分（無効電流分）を取り除くことで放電電荷量Ｑを算出する。
ここで、放電に寄与しない無効電流分の電流波形は、特定電流波形ＳＷと相似形であることから、特定電流波形ＳＷの振幅を合成電流波形ＣＷに揃えた参照電流波形ＲＷを作成する。そして、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分を一周期に亘って積分することで放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
【００４３】
本実施の形態では、このようにして算出された放電電荷量Ｑに対して、適正範囲として例えば４０〜５０μＣ／ｓ（単位時間当たりの放電電荷量）が決められており、これを上回っていれば、適正範囲内に収まるように帯電ＡＣバイアスを低く設定して過剰な放電ストレスを抑制したり、一方、下回っていれば帯電条件下の帯電ＡＣバイアスを高く設定して画像欠陥を防止するようにしている。尚、放電電荷量Ｑの適正範囲としては機種毎に実験等によって事前に好適な適正範囲を求めておくようにすればよい。
そして、このようなＡＣバイアス調整は、各プリント毎に行うようにしても差し支えないが、放電状態の変化が環境条件や経時条件によって変化することを考慮すると、例えばプリントジョブの開始時や、一日の最初のプリント時等適宜選定するようにすればプリント効率の向上にも繋がるようになる。
【００４４】
次に、ＤＣバイアスを段階的に上昇させる理由について説明する。
図１０は、感光体表面電位と現像電位との関係の一例を模式的に表したもので、（ａ）は理想的な電位状態を示している。今、感光体表面電位と現像電位との差が１２０Ｖの場合を理想とし、この場合、感光体に対して現像装置からの影響がなく、帯電前の感光体表面電位を−２５０Ｖ、現像前の現像電位を−１３０Ｖとする。帯電ＡＣバイアス及び帯電ＤＣバイアスによって帯電された感光体表面電位が−７２０Ｖになると、現像電位も−６００Ｖとなることで現像装置での現像剤の飛散は考慮する必要がない。
【００４５】
しかしながら、レイアウト等によって時間的なずれが生じ、（ｂ）のように現像電位が遅れると、感光体と現像装置との間に６００Ｖの電位差が生じ、例えば現像剤中のキャリアが感光体側に飛散するようになる（ここでは二成分現像剤を用いる場合に負極性トナーを用いるものとして示している）。一方、（ｃ）のように現像電位が早まると、感光体と現像装置との間に−３５０Ｖの電位差が生じ、結果的に現像装置側のトナー（負帯電トナー）が感光体側に飛散するようになる。
【００４６】
本実施の形態では、このようなずれ時間を考慮してＤＣバイアスを段階的に上昇させると共に、現像電位も段階的に上昇させるようにしている。
図１１は感光体表面電位と現像電位との関係を示すもので、（ａ）は現像電位が遅れている状態、（ｂ）は現像電位が早まっている状態となっている。つまり、現像電位が遅れても感光体と現像装置との間には２４０Ｖの電位差で保たれ、一方、現像電位が早まっても感光体と現像装置との間には１０Ｖの電位差が確保されるようになる。通常、電位差が１２０±１２０Ｖ程度で短時間であれば、現像剤（トナー／キャリア）の飛散は発生しないことから、本実施の形態では、現像電位が遅れても早まっても、現像剤のトナーやキャリアが感光体側へ飛散することを考慮する必要はなくなる。
【００４７】
本実施の形態におけるＡＣバイアスとしては、定電流制御を行うように電流値を考慮してもよいし、定電圧制御を行うように電圧値を考慮するようにしてもよい。つまり、特定電流波形ＳＷを得るために、特定ＡＣバイアスとして予め決められた電流値（定電流制御時の電流値）を選定し、これによって特定電流波形ＳＷを取得し、帯電ＡＣバイアスを変更する際には電流値（定電流制御時の電流値）を変更するようにすればよい。このように定電流制御を行うことで、帯電ロール３１等の部材の経時変化に対しても良好な帯電性能の維持が容易になされるようになる。また、特定ＡＣバイアスとして予め決められた電圧値（定電圧制御時の電圧値）を選定し、これによって特定電流波形ＳＷを取得し、帯電条件下の帯電ＡＣバイアスを変更する際には電圧値（定電圧制御時の電圧値）を変更するようにすることもできる。
【００４８】
特に、本実施の形態では、参照電流波形ＲＷを作成する際、実際の帯電経路に流れる電流波形を基にして作成するようにしていることから、電源３２として安価な構成のものを用いる場合にも実際の放電電荷量Ｑを選択的に算出することができるようになり、その分、帯電時の帯電ＡＣバイアスの適切な変更がなされ、安定した帯電条件が維持されるようになる。そのため、帯電時の不要な放電が低減するようにもなり、感光体２０の長寿命化にも繋がるようになる。
【００４９】
また、本実施の形態では、帯電ＤＣバイアスを調整するＤＣバイアス調整も行うことができるようになっている。そのため、本実施の形態では、図４に示すように、波形記憶部４１にて、電流計測器３３を用いてＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスであり且つＡＣバイアスが特定ＡＣバイアスであるときの放電を伴う直流帯電電流波形を記憶することがなされ、直流放電電荷量算出部４４では、波形記憶部４１に既に記憶された特定電流波形ＳＷと新たに記憶した直流帯電電流波形との差分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出するようになっている。更に、バイアス調整部４５では、帯電ＤＣバイアスの調整も帯電ＡＣバイアスの調整と共に行うようになっている。
【００５０】
次に、帯電ＤＣバイアスを適正化するためのＤＣバイアス調整について説明する。図１２はＤＣバイアス調整に関するフローを示すものである。このようなＤＣバイアス調整は、ＡＣバイアス調整と異なり、画像形成と関係ない時期に行うようになっている。
ＤＣバイアス調整のために、先ず、特定ＡＣバイアスを帯電ロール３１と感光体２０との間に印加する（Ｓ２１）。そして、このような特定ＡＣバイアスのみを印加した状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ２２）。このとき、取得された電流波形が特定電流波形ＳＷとなる。
【００５１】
そして、ＤＣバイアスを帯電ＤＣバイアスに設定した（Ｓ２３）後、特定ＡＣバイアス及び帯電ＤＣバイアスが重畳された状態で電流計測器３３にて計測された電流波形を取得して波形記憶部４１に記憶する（Ｓ２４）。このとき、取得された電流波形が直流帯電電流波形（合成電流波形ＣＷとは異なる）となる。
次に、直流放電電荷量算出部４４にて、波形記憶部４１に記憶された特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形との差分から帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する（Ｓ２５）。このとき、帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣとしては、特定電流波形ＳＷと直流帯電電流波形との差分の絶対値を一周期に亘り平均したものとして算出する。つまり、ここでは、放電電荷量算出部４２内の補正部４３は使わずに帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣが算出されるようになる。
【００５２】
そして、バイアス調整部４５では、この算出された帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣが予め決められた適正範囲内（ここでは例えば２０〜３０μＣ／ｓ）にあるか否かを判断し（Ｓ２６）、適正範囲内であれば帯電ＤＣバイアスはそのまま（Ｓ２７）として終了する。一方、適正範囲外と判断した場合、帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣの具体的な大小（大きいか否か）が判別され（Ｓ２８）、大きい場合は帯電ＤＣバイアスを今までより小さくし（Ｓ２９）、小さい場合は帯電ＤＣバイアスを今までより大きくする（Ｓ３０）。また、このように、帯電ＤＣバイアスを変更した場合は、ＤＣバイアス調整を繰り返し行うようになる（Ｓ２４に戻る）。このようなＤＣバイアス調整を繰り返すことで、帯電ロール３１と感光体２０との間に生じる帯電ＤＣバイアスによる不要な放電をなくすこともできるようになる。尚、このようなＤＣバイアス調整は、画像形成に影響しない範囲の値に調整されることは言うまでもない。
【００５３】
ここで、具体的なＤＣバイアス調整を行う場合の各動作について図１３を下に説明する。
先ず、ＡＣバイアスを立ち上げるが、このとき、ＡＣバイアスとしては感光体２０の表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスに設定する。
このような表面電位特性を基に予め決められた特定ＡＣバイアスを印加した後、例えば５０〜１５０ｍｓの期間中に特定電流波形ＳＷを取得する。この特定ＡＣバイアスが印加されたときには、ＤＣバイアスは印加されず、また、特定ＡＣバイアスが傾き変化点以下のＡＣバイアスであるため、帯電ロール３１と感光体２０との接触部位（帯電ニップ域）の上流側と下流側では放電の発生がなく、得られる特定電流波形ＳＷとしては放電成分を含まないものとなる。
【００５４】
そして、特定電流波形ＳＷを取得した後、ＡＣバイアスはそのままの状態でＤＣバイアスを画像形成時（帯電時）の条件である帯電ＤＣバイアスに設定し直す。このとき、ＤＣバイアスは例えば階段状に徐徐に上げてもよいが、このＤＣバイアス調整が非画像形成時になされることから一挙に上げるようにしてもよい。このようにして上昇させたＤＣバイアスが帯電ＤＣバイアスに達すると、実際の帯電条件下の直流帯電電流波形を取得する。このときの直流帯電電流波形は、ＤＣ放電成分が放電に寄与しない電流分（無効電流分）に合わさった合成波形となっているため、ここから、放電に寄与しない電流分（無効電流分）を取り除くことで帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣを算出する。
ここで、放電に寄与しない無効電流分の電流波形は、特定電流波形ＳＷであることから、直流帯電電流波形と特定電流波形ＳＷとの差分を一周期に亘って積分することで帯電ＤＣバイアスによる放電電荷量ＱＤＣが算出されるようになる。
尚、本実施の形態では、このようにバイアス調整部４５にて帯電ＤＣバイアスの調整を行う態様を示したが、帯電ＤＣバイアスの調整による帯電条件の安定化に与える影響が小さいことから、帯電ＤＣバイアスの調整を行わずに帯電ＡＣバイアスの調整のみを行うようにしても帯電条件の安定化に対する寄与は大きいことから、場合によっては帯電ＤＣバイアスの調整を行わないようにしても差し支えない。
【実施例】
【００５５】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態の画像形成装置を用い、電源としてＡＣバイアスをクロックパルスから整形する形で作成したものを用いた場合の各種波形を求めたもので、その一例を図１４に示す。図１４は交流電流（Ｉａｃ）のモニタ値の時間変化を示すもので、具体例としての特定電流波形ＳＷ（図中点線）、参照電流波形ＲＷ（図中実線）、合成電流波形ＣＷ（図中破線）を示している。つまり、特定電流波形ＳＷを拡大したものが参照電流波形ＲＷであり、合成電流波形ＣＷにて参照電流波形ＲＷからのずれが放電に起因する放電電流成分（図中Ａ部分）となる。
【００５６】
ここで、例えば特定電流波形ＳＷに着目すると、波形自体が多くの歪（図中Ｂで示す部分）を有していることが理解される。つまり、ＡＣバイアスを出力するため、特に安価な構成の電源を用いると出力波形自体が正弦波波形からはほど遠い形状となり、多くの歪を含んだ波形として出力される。このような波形歪は、帯電時の帯電電流にも同様の波形歪となって現れるため、帯電時の合成電流波形ＣＷから放電電流成分のみを取り出すには、合成電流波形ＣＷから放電電流成分（図中Ａで示す部分）を除いた波形を求める必要があり、放電電流成分以外の波形歪を含み且つ合成電流波形ＣＷに近似した電流波形が必要となる。本実施例では、帯電時と同様の波形歪を含む特定電流波形ＳＷを基に参照電流波形ＲＷを作成し、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分により放電電流成分を算出するようにしたので、合成電流波形ＣＷからの放電電流成分の取り出しが有効になされるようになる。
【００５７】
そして、本実施例にてこのような放電電流成分を算出するために、合成電流波形ＣＷと参照電流波形ＲＷとの差分を取り出したのが図１５に示す放電電流波形である。このように、放電電流成分（図中Ａ部分）を取り出すことでより適正な放電電荷量Ｑが算出されるようになる。
仮に、参照電流波形ＲＷとして本実施例のような特定電流波形ＳＷを用いずに、単に正弦波波形を用いるようにすると、ＡＣバイアス自体の波形歪も放電電流成分と誤認されるようになり、算出される放電電荷量は適正なものとは言えないようになる。
【００５８】
◎実施例２
図１６は、特定電流波形ＳＷが感光体の感光層膜厚や環境条件によってどのように変化するかを確認するために実施したもので、同じＡＣバイアス（例えば定電流方式にて）を与えたときの電流波形の違いを確認したものである。
水準としては、感光層膜厚が３４μｍのものを１５℃１０％ＲＨの環境で稼動させた場合と、感光層膜厚が１７μｍのものを２８℃８５％ＲＨの環境で稼動させた場合の二水準とした。
【００５９】
結果は、図１６に示すように、同じＡＣバイアスであっても条件によって異なる特定電流波形ＳＷが得られることが判明した。つまり、感光層の膜厚や環境条件によっては、ＡＣバイアスから給電される電流波形自体が、例えば図中Ｃで示す部分のように異なったものとなる。
このことは、感光体を使用していくと、経時的には感光層の摩耗が発生し、また、画像形成自体も動作保証環境範囲内で行われることから、経時変化や動作環境の変化によって感光層の膜厚や環境条件が変化する。このような変化は電流波形に対して影響して、同じＡＣバイアスを印加しても異なる電流波形が得られることが想定され、仮に特定電流波形ＳＷをいずれか一方のものとすると波形歪が放電電流成分と誤認されるようになる。しかしながら、例えば実施例１のように、特定電流波形ＳＷを求める際、実際の帯電時の条件に近似する条件で且つ実際の系を用いて行うことで、経時変化や環境変化に沿った電流波形の歪を参照電流波形ＲＷにも持たせることができるようになり、算出される放電電荷量Ｑが純粋に放電に起因する成分であるものとして捉えることができるようになる。更に、この算出された放電電荷量Ｑに応じて帯電条件を適正化することで、安定した帯電を繰り返すことができ、感光体の摩耗等の部材損傷も低減されるようになる。
【符号の説明】
【００６０】
１…像保持体／被帯電体，２…帯電装置，３…帯電部材，４…電源，５…電流計測器，６…帯電制御装置，７…帯電電流変化抽出部，８…対比電流変化抽出部，９…放電電荷量算出部，１０…補正部，１１…バイアス調整部，１２…直流帯電電流変化抽出部，１３…直流放電電荷量算出部，Ａ…放電電流成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、
この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、
この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、
前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、
帯電制御装置は、
帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、
この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、
前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１記載の帯電装置において、
前記放電電荷量算出部は、
対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部を有し、
この補正部で補正された補正電流変化と前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出するようにしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項２記載の帯電装置において、
前記帯電電流変化抽出部は、帯電部材に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、
前記対比電流変化抽出部は、前記傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の帯電装置において、
前記放電電荷量算出部は、前記帯電電流変化と前記補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電装置において、
前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、
この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、
この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、
前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、
帯電制御装置は、
帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、
この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、
帯電条件下の帯電直流バイアス及び対比電流変化抽出時の対比交流バイアスが印加されたときの放電を伴う直流帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する直流帯電電流変化抽出部と、
前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部と、
前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化及び前記直流帯電電流変化抽出部にて抽出された直流帯電電流変化に基づいて帯電直流バイアスによる放電電流成分を割り出し且つこの帯電直流バイアスによる放電電流成分から放電電荷量を算出する直流放電電荷量算出部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項６記載の帯電装置において、
前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整され、かつ、前記直流放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電直流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
トナー像を保持する被帯電体としての像保持体と、
この像保持体に対向配置される請求項１乃至７のいずれかに記載の帯電装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、
この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、
この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、
前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、
帯電制御装置は、
帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、
この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、
前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１記載の帯電装置において、
前記放電電荷量算出部は、
対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化の振幅が帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化の振幅に合うように補正する補正部を有し、
この補正部で補正された補正電流変化と前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化との差分から放電電流成分を割り出して放電電荷量を算出するようにしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項２記載の帯電装置において、
前記帯電電流変化抽出部は、帯電部材に対し帯電条件下の帯電直流バイアスが印加された状態で交流バイアスを変化させたときに得られる被帯電体の表面電位特性に対し表面電位の傾きが急峻傾向から弛緩傾向に変化する箇所を傾き変化点としたときに、この傾き変化点を超える帯電交流バイアスが帯電直流バイアスと共に印加されたときの帯電電流変化を抽出するものであり、
前記対比電流変化抽出部は、前記傾き変化点以下の予め決められた対比交流バイアスのみが印加されたときの対比電流変化を抽出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の帯電装置において、
前記放電電荷量算出部は、前記帯電電流変化と前記補正電流変化との差分の絶対値を一周期に亘り平均して帯電条件下の放電電荷量を算出するものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電装置において、
前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
被帯電体に接触又は近接して被帯電体との間の放電によって被帯電体を帯電する帯電部材と、
この帯電部材に対し直流バイアス及び交流バイアスが給電可能な電源と、
この電源による給電によって前記帯電部材を流れる電流変化を計測する電流計測器と、
前記帯電部材による被帯電体への帯電条件を制御する帯電制御装置とを備え、
帯電制御装置は、
帯電条件として決められた帯電バイアスが印加されたときの放電を伴う帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する帯電電流変化抽出部と、
この帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化のうち放電による電流成分を取り出すために放電を伴う帯電電流変化と対比される対比電流変化を抽出する対比電流変化抽出部と、
帯電条件下の帯電直流バイアス及び対比電流変化抽出時の対比交流バイアスが印加されたときの放電を伴う直流帯電電流変化を前記電流計測器を用いて抽出する直流帯電電流変化抽出部と、
前記帯電電流変化抽出部にて抽出された帯電電流変化及び前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化に基づいて放電電流成分を割り出し且つこの放電電流成分から放電電荷量を算出する放電電荷量算出部と、
前記対比電流変化抽出部にて抽出された対比電流変化及び前記直流帯電電流変化抽出部にて抽出された直流帯電電流変化に基づいて帯電直流バイアスによる放電電流成分を割り出し且つこの帯電直流バイアスによる放電電流成分から放電電荷量を算出する直流放電電荷量算出部とを備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項６記載の帯電装置において、
前記帯電制御装置は、前記放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電交流バイアスが調整され、かつ、前記直流放電電荷量算出部にて算出された放電電荷量に基づいて帯電条件下での帯電バイアスとして帯電直流バイアスが調整されるバイアス調整部を更に備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
トナー像を保持する被帯電体としての像保持体と、
この像保持体に対向配置される請求項１乃至７のいずれかに記載の帯電装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１９７６０８（Ｐ２０１０−１９７６０８Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１２２３（Ｐ２００９−４１２２３）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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