JP2012037648A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の帯電部材に共通の振動電圧を印加した際に過不足の無い放電電流が確保されて、砂地画像を発生することなく、画像流れを抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電流測定回路Ａ９は、帯電ローラ２と帯電ローラ９とに共通の交流電圧を印加した際の最下流の帯電ローラ９に流れる電流値のみを測定する。制御回路１３は、電流測定回路Ａ９による測定結果を用いて、帯電ローラ９のみの放電電流が所定値となるように、画像形成時の帯電ローラ２及び帯電ローラ９に共通に印加する振動電圧の交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを設定する。最下流の帯電ローラ９の放電電流量のみを適切に設定することで、帯電均一性を確保しつつ、帯電ローラ２でも過剰な放電電流が発生することが回避される。
【選択図】図４

Description

本発明は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を複数の帯電部材に印加して像担持体を帯電させる画像形成装置、詳しくは帯電ムラを引き起すことなく画像流れを軽減できる交流電圧の制御に関する。

帯電部材を用いて帯電させた像担持体を露光して静電像を形成し、静電像をトナーで現像してトナー像を形成し、トナー像を記録材に転写して熱定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置では、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電部材に印加することにより、像担持体と帯電部材との間の交流電圧による放電を伴って直流電圧に等しい電位に像担持体を帯電させる。

特許文献１、２には、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電部材に印加して像担持体を帯電させる画像形成装置が示される。特許文献１には、接触式の帯電部材の例として、帯電ローラ、ブラシローラ、無端ベルトが示され、特許文献２には非接触式の帯電部材の例として、像担持体対向面に抵抗層を設けた帯電板が示される。

帯電部材に振動電圧を印加する場合、交流電圧を適正に設定する必要がある。交流電圧が低過ぎると放電による電荷移動が不十分になって、像担持体の表面を、直流電圧まで帯電できなくなるからである。一方、交流電圧が高過ぎると放電が過剰になって像担持体に損傷を及ぼしたり、放電生成物の発生量が増えて画像流れ等の画像不良を引き起したりするからである。

しかし、帯電部材の抵抗値、像担持体の消耗状態、温度湿度等によって放電状態が異なるため、帯電部材に印加すべき適正な交流電圧は変動し、同じ定電流（又は定電圧）を用いたのでは交流電圧が不適正になる場合がある。

そこで、特許文献３では、後述するように、帯電部材と像担持体との間の放電状態が一定に再現されるように交流電圧を設定する制御を導入している。非画像形成時に、複数段階の交流電圧を帯電部材に印加して帯電部材を流れる交流電流をそれぞれ検出し、交流電圧と交流電流の関係式を求めている。そして、交流電圧と交流電流の関係式から、過不足の無い電荷移動が得られる放電電流値に対応させた交流電圧の定電流を設定している。複数段階の交流電圧としては、帯電部材に直流電圧を印加した時の放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、２×Ｖｔｈ未満のピーク間電圧の交流電圧を１点以上、２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧の交流電圧を２点以上用いる。

特開平６−１１９５２号公報 特開平８−２７２１９４号公報 特開２００１−２０１９２１号公報

近年、画像形成装置の生産性を高めるために像担持体の移動速度（プロセススピード）が高められた結果、帯電部材と像担持体とが対向して電荷を交換する時間が短くなって像担持体に帯電ムラが発生し易くなっている。ここで、交流電圧のピーク間電圧を高めて放電電流を増やせば、短い対向時間でも十分な電荷の交換を行わせることが可能であるが、上述したように、像担持体の耐久寿命が損われたり、放電生成物に起因する画像不良が発生し易くなったりして好ましくない。

そこで、帯電部材を直列に複数配置し、複数の帯電部材に対して１つの電源から共通の振動電圧を印加して、複数段階に像担持体を帯電させることが提案された。複数段階に像担持体を帯電させることで、帯電部材と像担持体とが対向して電荷を交換する時間を複数倍に確保できるからである。また、帯電部材ごとに個別に電源を設けて、上述のような交流電圧の設定をそれぞれ行うと、制御に要する時間が２倍に伸びるからである。

しかし、実際に複数の帯電部材に共通の振動電圧を印加する試作機を製作して実験してみたところ、期待していたほどには放電ムラを抑制できず、いわゆる「砂地」画像が発生した。「砂地」画像とは、帯電ローラの表面抵抗分布を反映した放電電流の不足領域が、像担持体の表面に粒子状の帯電電位の落ち込み領域を形成して、画像が砂地状に荒れる帯電ムラ画像である。

そして、「砂地」画像を解消しようとすると、想定していたよりかなり高い放電電流を設定するほか無く、その結果、放電生成物が増えて「画像流れ」や「ドラム削れ」が発生する結果となった。「画像流れ」とは、像担持体に付着した放電生成物が吸湿して表面抵抗を局所的に低下させることによる画像の乱れである。「ドラム削れ」は高密度の放電に晒された感光層の組織が脆弱になってクリーニングブレード摺擦による摩耗を受け易くなる状態である。

本発明は、複数の帯電部材に共通の振動電圧を印加した際に過不足の無い放電電流が確保されて、「砂地」画像を発生することなく、「画像流れ」、「ドラム削れ」を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が印加されることにより前記像担持体を帯電させる第１帯電部材と、前記第１帯電部材と共通の前記振動電圧が印加されることにより前記第１帯電部材によって帯電された前記像担持体を最終的に帯電させる第２帯電部材とを備えたものである。そして、前記第２帯電部材に流れる交流電流を検出する検出手段と、非画像形成時に所定の交流電圧を前記第２帯電部材に印加した際の前記検出手段による検出結果に基いて、前記第２帯電部材と前記像担持体との間の放電電流が所定値となるように画像形成時に用いる振動電圧の交流電圧を設定する設定手段とを備える。

本発明の画像形成装置では、第１帯電部材と第２帯電部材とに共通の交流電圧を印加するにもかかわらず、像担持体を最終的に帯電させる第２帯電部材のみの交流電流の測定結果に基いて第２帯電部材の放電電流を過不足の無い値に設定する。

これにより、第１帯電部材による帯電の過不足にかかわらず、第２帯電部材には過不足の無い放電電流が設定されて、放電電流の過剰による放電生成物の生成と放電電流の不足による帯電ムラとが同時に回避される。

また、第１帯電部材と第２帯電部材に共通の振動電圧を印加するため、自動的に第１帯電部材のほうが電流負荷が大きくなって、個別に設定した振動電圧を印加する場合よりも第１帯電部材が第２帯電部材よりも抵抗値の高い状態へ速やかに移行する。

そして、第１帯電部材が第２帯電部材よりも抵抗値の高い状態へ移行すると、共通の振動電圧を印加した際に第１帯電部材で第２帯電部材よりも多く放電生成物が生成されることがなくなる。その後は、振動電圧による総電流が第１帯電部材と第２帯電部材の抵抗比に分配されて、第１帯電部材と第２帯電部材の抵抗値が自律的にバランスをとって上昇するため、過剰に放電生成物が生成される事態は発生しない。

したがって、複数の帯電部材に共通の振動電圧を印加した際に過不足の無い放電電流が確保されて、「砂地」画像を発生することなく、「画像流れ」を抑制できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 感光ドラムの層構成の説明図である。 帯電ローラの抵抗値測定の説明図である。 二段の帯電ローラに印加される振動電圧の制御系のブロック図である。 交流電圧に応じた未放電領域と放電領域の説明図である。 印加する交流電圧と測定される交流電流の関係式の説明図である。 帯電ローラが２本の場合の説明図である。 帯電ローラが２本の場合のＡＣ放電電流制御の問題点の説明図である。 実施例１のＡＣ放電電流制御のフローチャートである。 実施例１におけるピーク間電圧と検出した電流の関係の説明図である。 実施例１における帯電ローラの直流電流の分配の説明図である。 実施例１における帯電ローラの抵抗値の経時変化の説明図である。 実施例２の画像形成装置の構成の説明図である。 実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。 実施例３におけるピーク間電圧と検出した総電流の関係の説明図である。 実施例３における振動電圧の制御系のブロック図である。 実施例３のＡＣ放電電流制御のフローチャートである。 所定の放電電流が得られる交流電圧のピーク間電圧の演算の説明図である。 帯電ローラの抵抗値の上限の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、複数の帯電部材に共通の振動電圧を印加して像担持体を帯電させる限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、レーザービーム露光／ＬＥＤアレイ露光、一成分現像剤／二成分現像剤、モノクロ／フルカラー、中間転写方式／記録材搬送方式／直接転写方式、転写方式、定着方式の区別なく実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

なお、特許文献１、２、３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は感光ドラムの層構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１の周囲に、帯電装置２０、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置７を配置している。画像形成装置１００は、電子写真プロセス方式、接触帯電方式、二成分磁気ブラシ現像方式、反転現像方式を採用しており、最大記録材サイズがＡ３縦送りサイズのレーザービームプリンタである。

像担持体の一例である感光ドラム１は、外径３０ｍｍのアルミニウムシリンダの表面に負極性の帯電極性を持たせた有機感光層（ＯＰＣ）が形成され、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

図２に示すように、有機感光層は、アルミニウムシリンダのドラム基体１ａの表面に、下引き層１ｂと光電荷発生層１ｃと電荷輸送層１ｄの三層を下から順に塗布して形成されている。

帯電装置２０は、帯電ローラ２と帯電ローラ９に共通の振動電圧を印加することにより、感光ドラム１の表面を一様な暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３は、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナで構成され、レーザービームを回転ミラーで走査して露光位置ｂに照射し、感光ドラム１の表面に画像の静電像を書き込む。レーザービームＬの走査露光を受けて、感光ドラム１の露光を受けた部分の電位が暗部電位ＶＤから明部電位ＶＬへ低下することで、画像情報に対応した静電像が形成される。

現像装置４は、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）を混合した二成分現像剤（現像剤４ｅ）を用いて静電像を現像して感光ドラム１の表面にトナー像を形成する。キャリアの抵抗は約１×１０^１３Ωｃｍ、粒径は４０μｍである。現像剤４ｅは、一対の搬送スクリュー４ｆによって逆方向に搬送されて、現像容器４ａ内を循環して均一に攪拌されており、攪拌によりトナーとキャリアが負極性と正極性にそれぞれ摩擦帯電する。

現像装置４は、現像容器４ａの開口部に固定マグネットローラ４ｃを内包した非磁性の現像スリーブ４ｂを設けている。帯電した現像剤４ｅは、固定マグネットローラ４ｃの磁力によって現像スリーブ４ｂにコーティングされ、規制ブレード４ｄによって所定の層厚に規制され、感光ドラム１の現像部ｃへ搬送される。

トナー濃度を一定に調整するため、現像容器４ａ内のトナー濃度が不図示の濃度センサによって検知される。検知情報に基づいてトナーホッパー４ｇから適正量のトナーが現像容器４ａに補給されることにより、画像形成に伴って消費されるトナーが補われる。

現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて、感光ドラム１と３００μｍの隙間を保持して対向し、感光ドラム１の表面に対してカウンタ方向である矢印Ｒ４方向に回転駆動される。電源Ｄ４は、−３５０Ｖの直流電圧に例えばピーク間電圧１．６ｋＶの交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４ｂに印加する。

転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力で圧接して転写部ｄを形成する。電源Ｄ１は、トナーの帯電極性とは逆極性の正極性の転写電圧（＋５００Ｖ）を転写ローラ５に印加して、転写部ｄを挟持搬送される記録材Ｐへ感光ドラム１のトナー像を転写させる。

定着装置６は、表面にトナー像を転写された記録材Ｐを定着ニップ部で挟持搬送しつつ加熱加圧して、記録材Ｐにトナー像を熱定着させる。定着装置６は、転写部ｄの下流側に設置され、回転自在な定着ローラ６ａに加圧ローラ６ｂを圧接して定着ニップ部を形成する。

ドラムクリーニング装置７は、感光ドラム１の当接部ｅにクリーニングブレード７ａを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム１に付着した転写残トナーを除去して、感光ドラム１を清浄面化する。

電子写真方式により画像形成が行われる場合、像担持体表面を均一に帯電させた後、像担持体表面に原稿画像に対応する静電像を形成し、静電像をトナーにより可視化して記録材に転写する。転写後の像担持体表面に残留している電荷およびトナーはそれぞれ除電器およびクリーニング装置により除去して次の画像形成動作に備える。

像担持体の帯電方式には、コロナ放電を利用した非接触帯電方式と接触帯電方式とがある。このうち、接触帯電方式は、非接触帯電方式で生じるオゾン発生現象が少ないという点において注目されている。

＜帯電装置＞
図３は帯電ローラの抵抗値測定の説明図である。図４は二段の帯電ローラに印加される振動電圧の制御系のブロック図である。

図１に示すように、帯電装置２０は、第１帯電部材の一例である帯電ローラ２と第２帯電部材の一例である帯電ローラ９とを感光ドラム１に当接させている。帯電ローラ２、９は、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接され、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２の圧接部が帯電部ａ２、感光ドラム１と帯電ローラ９の圧接部が帯電部ａ９である。

感光ドラム１の回転方向上流側の帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部を不図示の軸受け部材によって回転自在に保持され、軸受け部材に当接する押し圧ばね２ｅによって感光ドラム１の中心方向に向かって付勢される。下流側の帯電ローラ９は、芯金９ａの両端部を不図示の軸受け部材によって回転自在に保持され、軸受け部材に当接する押し圧ばね９ｅによって感光ドラム１の中心方向に向かって付勢される。

電源Ｄ９は、帯電ローラ２、９に対して共通に設けられ、直流電圧（Ｖｄｃ）に周波数ｆの交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した共通の振動電圧を芯金２ａ、９ａに印加して、感光ドラム１の周面を所定の極性・電位に接触帯電処理する。より具体的には、例えば、直流電圧（−５００Ｖ）に交流電圧（周波数２ｋＨｚ、Ｖｐｐ１．６ｋＶ）を重畳した振動電圧を用いて、感光ドラム１の周面が、−５００Ｖの一様な暗部電位ＶＤに接触帯電処理される。

帯電ローラ２、９の長手方向長さは３２０ｍｍであり、図２に示すように、芯金（支軸部材）２ａ、９ａの外回りに、下層２ｂ、９ｂ、中間層２ｃ、９ｃ、表層２ｄ、９ｄを下から順次に積層した三層構成である。下層２ｂ、９ｂは、発泡スポンジ層であり、表層２ｄ、９ｄは、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

本実施形態では、帯電ローラ２、９の各層の仕様を以下のように定めた。
（１）芯金２ａ、９ａ：直径８ｍｍのステンレス丸棒
（２）下層２ｂ、９ｂ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１×１０^５Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
（３）中間層２ｃ、９ｃ：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１×１０^３Ωｃｍ、層厚７００μｍ
（４）表層２ｄ、９ｄ：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１×１０^８Ωｃｍ、層厚１０μｍ
（５）帯電ローラ２、９の抵抗値：１×１０^６Ω
（６）表面粗さＲａ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さ）１．５μｍ

図３に示すように、帯電ローラの抵抗値測定に際しては、２３℃、５０％の測定環境で、直径φ３０ｍｍの金属ローラを１５ｒｐｍで回転させた。帯電ローラ２、９の両端を５００Ｎずつの荷重で押し付けた状態で、５０μＡの定電流を印加して帯電ローラ２、９を流れる電圧値を測定し、測定値に基づいて帯電ローラ２、９の抵抗値を求めた。

帯電ローラ２、９の半導電性抵抗層は、高分子組成物に導電剤としてカーボンや金属酸化物等の導電性粉末を含有させたゴム組成物である。導電剤として導電性粉末を用いた場合、帯電ローラ２、９の電気抵抗値を１×１０^４〜１×１０^９Ωの範囲に設定しようとすると、抵抗値のバラツキが大きくなる。

このため、帯電ローラ２、９の半導電性抵抗層は、高分子組成物に導電剤として界面活性剤等を主成分とするイオン導電化剤系導電剤を添加したゴム組成物等を用いてもよい。イオン導電化剤系導電剤を用いた帯電ローラ２、９は、電気抵抗値のバラツキが小さく、安定した導電性を示すという利点がある。しかし、イオン導電化剤系導電剤を用いた半導電性ローラは、イオン導電化剤系導電剤とポリウレタンマトリックスとの静電的相互作用が大きく、電気特性が不安定で、長期間連続使用に伴う性能低下が早い。そのため、半導電性ローラの寿命が比較的短くなり、帯電ローラ２、９としての交換頻度が増して経済的には不利である。

図４に示すように、下流側の帯電ローラ９と上流側の帯電ローラ２とは導通がとれており、電源Ｄ９によって共通の電圧が印加される。電源Ｄ９は、直流電源１１と交流電源１２を有しており、電流測定回路Ａ９は、帯電ローラ９に流れる交流電流（実効値）を検出する。

制御回路１３は、直流電源１１と交流電源１２をオン・オフ制御して、帯電ローラ２、９に、直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方を重畳した振動電圧を印加させる。制御回路１３は、直流電源１１から帯電ローラ２、９に印加する直流電圧を定電圧制御し、交流電源１２から帯電ローラ２、９に印加する交流電圧のピーク間電圧を定電流制御する。

なお、直流電源１１から帯電ローラ２、９に印加する直流電圧は定電流制御されてもよく、交流電源１２から帯電ローラ２、９に印加する交流電圧のピーク間電圧は定電圧制御されてもよい。

図１に示すように、画像形成装置１００が高画質、高品質の画像形成を安定して行うためには、帯電ローラ２、９の放電電流が適正範囲に維持されて、均一な帯電を行なえるように振動電圧を制御する必要がある。特開２００１−２０１９２０号公報及び特開２００１−２０１９２１号公報には、非画像形成時に、振動電圧の交流電圧のピーク間電圧を決定するＡＣ放電電流制御方式が提案されている。

＜ＡＣ放電電流制御方式＞
図５は交流電圧に応じた未放電領域と放電領域の説明図である。図６は印加する交流電圧と測定される交流電流の関係式の説明図である。図７は帯電ローラが２本の場合の説明図である。図８は帯電ローラが２本の場合のＡＣ放電電流制御の問題点の説明図である。

図２に示すように、ここでは、従来技術として、帯電ローラ２のみを用いて感光ドラム１を帯電する画像形成装置１００において振動電圧の交流電圧を設定する場合を説明する。

図５に示すように、帯電ローラ２に直流電圧を印加した時の感光ドラム１への放電開始電圧をＶｔｈとする。このとき、交流電圧の最大振幅（ピーク間電圧Ｖｐｐ／２）が放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）未満を未放電領域、放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）以上を放電領域と定義する。

帯電ローラ２に交流電圧のみを印加して交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを０Ｖから次第に増加させた場合、ピーク間電圧Ｖｐｐの増加に伴って電流測定回路Ａ２が検出する総電流Ｉａｃは、未放電領域では比例定数αの線形関係で増加する。比例定数αは、ピーク間電圧Ｖｐｐの増分に対する総電流Ｉａｃの増分の比である。

しかし、ピーク間電圧Ｖｐｐ／２がＶｔｈ（Ｖ）を越えて放電領域に入ってくると、比例定数αの線形関係から乖離して総電流Ｉａｃが大きく増加し始める。この現象は、放電領域では、帯電ローラ２と感光ドラム１が直接接触するニップ領域の外側のギャップで放電が発生して、放電電流による増分ΔＩａｃが総電流Ｉａｃを嵩上げするためである。このことは、放電が発生しない真空中で同様の実験を行うと、ピーク間電圧Ｖｐｐ／２が放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）以上でも、比例定数αの線形関係が保たれることで、確認されている。

したがって、放電領域における総電流Ｉａｃは、次式で示すように、ニップ領域を流れる交流電流α・Ｖｐｐに、放電電流による増分ΔＩａｃを加算したものとなる。放電の電流量を代用的に示すため、以下では、増分ΔＩａｃを放電電流量と定義する。
ΔＩａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖｐｐ ・・・式１

放電電流量ΔＩａｃは、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを定電圧制御した場合でも定電流制御した場合でも、環境変化、使用累積につれて変化する。これは、環境変化、使用累積につれて帯電ローラ２の抵抗や放電環境が変化して、ピーク間電圧Ｖｐｐと放電電流量ΔＩａｃの関係、交流電流Ｉａｃと放電電流量ΔＩａｃの関係が変動するからである。

ここで、帯電ローラ２から感光ドラム１へ流れる総電流Ｉａｃを定電流制御することが考えられる。総電流Ｉａｃは、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部を流れるニップ電流（α・Ｖｐｐ）と放電電流量ΔＩａｃ）の和である。

しかし、総電流Ｉａｃを定電流制御した場合、実際に感光ドラム１を帯電させるために必要な電流である放電電流量ΔＩａｃだけでなく、ニップ電流（α・Ｖｐｐ）を含めた総電流Ｉａｃが一定に保たれる。

したがって、総電流Ｉａｃが同じ電流値で制御されていても、帯電ローラ２の抵抗が低下してニップ電流（α・Ｖｐｐ）が増えれば、放電電流量ΔＩａｃが目減りして砂地画像が発生し易くなる。帯電ローラ２の抵抗が上昇してニップ電流（α・Ｖｐｐ）が減れば、放電電流量ΔＩａｃが増えて画像流れが発生し易くなる。

そこで、ＡＣ放電電流制御方式では、放電電流量ΔＩａｃが一定に再現されるように、随時、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを設定し直して、ピーク間電圧Ｖｐｐを定電圧制御している。均一な帯電が得られる放電電流量をＤとしたとき、この放電電流量Ｄが得られるように、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの定電圧を設定している。

図２を参照して図６に示すように、印字準備回転動作（いわゆる前回転）時において、制御回路１３が、画像形成時に用いる振動電圧の交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを設定する。制御回路１３は、交流電源１２を制御して、放電領域に定めた三段階のピーク間電圧Ｖα１、Ｖα２、Ｖα３を帯電ローラ２に印加して電流測定回路Ａ２に流れる総電流Ｉα１、Ｉα２、Ｉα３を検出する。続いて、未放電領域に定めた三段階のピーク間電圧Ｖβ１、Ｖβ２、Ｖβ３を帯電ローラ２に印加して、電流測定回路Ａ２に流れる総電流Ｉβ１、Ｉβ２、Ｉβ３を検出する。

制御回路１３は、未放電領域の３点のデータＶα１／Ｉα１、Ｖα２／Ｉα２、Ｖα３／Ｉα３及び放電領域の３点のデータＶβ１／Ｉβ１、Ｖβ２／Ｉβ２、Ｖβ３／Ｉαβを図６に示すように演算処理する。すなわち、最小二乗法を用いて、放電領域と未放電領域のピーク間電圧Ｖｐｐと総電流Ｉａｃの関係をそれぞれ直線近似して、放電領域の近似直線の式２と未放電領域の近似直線の式３を算出する。
Ｙα＝αＸ＋Ａ ・・・式２
Ｙβ＝βＸ＋Ｂ ・・・式３

制御回路１３は、式２の放電領域の近似直線と式３の未放電領域の近似直線の差分が、放電電流量Ｄとなるピーク間電圧Ｖｐｐを式４によって決定する。
Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β） ・・・式４

そして、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧Ｖｐｐを、式４で求めた新たなＶｐｐに切り替えて画像形成へ移行する。画像形成では、求めたピーク間電圧Ｖｐｐを定電圧制御して帯電ローラ２に印加する。

毎回、印字準備回転時において、画像形成で必要な放電電流量Ｄを得るためのピーク間電圧Ｖｐｐを算出することで、確実に所望の放電電流量Ｄを得ることが可能となっている。

しかし、図７に示すように、電源Ｄ２から出力させた共通の振動電圧を、帯電ローラ２、９に対して並列に印加する場合、ＡＣ放電電流制御方式がうまく機能しないことが判明した。印加したピーク間電圧Ｖｐｐと電流測定回路Ａ２が検出した総電流Ｉａｃの関係が図６に示すような関係とならないため、式４によって求めた放電電流量Ｄとなるピーク間電圧Ｖｐｐが適正な値からかけ離れた値となる。

帯電ローラ２と帯電ローラ９は、抵抗値や静電容量等がそれぞれ異なるので、図８の（ａ）に示すように、帯電ローラ２と帯電ローラ９とでは放電開始点や同じ交流電圧を印加した時の放電電流量が異なる。このため、図８の（ｂ）に示すように、帯電ローラ２と帯電ローラ９の合計の総電流Ｉａｃは、ピーク間電圧Ｖｐｐの変化に伴って二回折れ曲がるようになり、図６のように適正な放電電流量Ｄを検出できない。

図８の（ａ）に示すように、下流側の帯電ローラ９のほうが放電開始電圧が低い場合を想定して、帯電ローラ９の適正な放電電流量をＡとする。このとき、図８の（ｂ）に示すように、帯電ローラ２と帯電ローラ９の合計の放電電流量がＡ×２となるように交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを求めると、その設定値はｃとなる。

しかし、図８の（ａ）に示すように、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをｃとなるように定電圧制御すると、下流側の帯電ローラ９の放電電流量は、適正なＡより多くなって、必要以上の放電電流を流すことになる。その結果、画像流れが発生し易くなる。

逆に、帯電ローラ９のほうが放電開始電圧が高い場合、帯電ローラ２と帯電ローラ９の合計の放電電流量がＡ×２となるように交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを設定してしまうと、帯電ローラ９の放電電流量が不足して砂地画像が発生する。

そこで、以下の実施例では、最下流の帯電ローラ９を流れる電流値のみを測定して帯電ローラ２及び帯電ローラ９に印加する交流電圧のピーク間電圧ＶｐｐをＡＣ放電電流制御方式により設定している。ＡＣ放電電流制御方式を用いて、最下流の帯電ローラ９の放電電流量のみを適切に設定することで、帯電均一性を確保しつつ、帯電ローラ２で過剰な放電電流が発生することを回避している。

＜実施例１＞
図９は実施例１のＡＣ放電電流制御のフローチャートである。図１０は実施例１におけるピーク間電圧と検出した電流の関係の説明図である。図１１は実施例１における帯電ローラの直流電流の分配の説明図である。図１２は実施例１における帯電ローラの抵抗値の経時変化の説明図である。

図４に示すように、第２帯電部材の一例である帯電ローラ９は、帯電ローラ２と共通の振動電圧が印加されることにより帯電ローラ２によって帯電された感光ドラム１を最終的に帯電させる。設定手段の一例である制御回路１３は、非画像形成時に所定の交流電圧を下流側の帯電ローラ９に印加した際の交流電流を検出手段の一例である電流測定回路９により検出する。制御回路１３は、帯電ローラ２及び帯電ローラ９に複数段階の交流電圧を印加し、電流測定回路Ａ９による複数段階の検出結果に基づいて所定の放電電流値に対応させるように画像形成時に用いる振動電圧の交流電圧を定電圧で設定する。

実施例１では、制御回路１３は、帯電ローラ９と感光ドラム１との間の放電電流が所定値となるように、画像形成時に用いる振動電圧の交流電圧を設定する。下流側の帯電ローラ９に流れる電流値のみを測定して、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの設定を行う。

図８の（ｂ）に示すように、帯電ローラ９と帯電ローラ２の合計の電流を測定しないので、図１０に示すように、放電領域と未放電領域とが明確に分離したピーク間電圧と検出した総電流の関係が得られる。これにより、下流側の帯電ローラ９について、過不足の無い放電電流を設定して、砂地画像も画像流れも生じない帯電処理を実行可能になる。

図４を参照して図９に示すように、印字準備回転動作（いわゆる前回転）時、交流電圧の制御タイミングになると（Ｓ１１のＹｅｓ）、直流電源１１は０Ｖを出力している。制御回路１３は、交流電源１２から未放電領域のＶ０、Ｖ１、放電領域のＶ２、Ｖ３を順次出力させる（Ｓ１２）。

制御回路１３は、各電圧を印加した時の帯電ローラ９に流れる交流電流値Ｉａｃ（Ｉａｃ０、Ｉａｃ１、Ｉａｃ２、Ｉａｃ３）を測定する（Ｓ１３）。ここで、実施例１では、Ｖ０＝０Ｖ、Ｖ１＝６００Ｖ、Ｖ２＝１２００Ｖ、Ｖ３＝１５００Ｖとした。

制御回路１３は、帯電ローラ９の非放電領域と放電領域に関して、印加電圧と検出電流の関係（Ｖ０，Ｉａｃ０）（Ｖ１，Ｉａｃ１）により非放電領域の近似直線を算出する。また、印加電圧と検出電流の関係（Ｖ２、Ｉａｃ２）（Ｖ３、Ｉａｃ３）により放電領域の近似直線を算出する（Ｓ１４）。

図１０に示すように、算出した２つの近似直線により、所望の放電電流Ａ（実施例１では７０μＡ）に必要な交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｘ）を各色毎に求める（Ｓ１５）。

制御回路１３は、求められたＶｘを今後の帯電ローラ２と帯電ローラ９の両方に印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐに設定して制御を終了する（Ｓ１６）。

図６に示すように、実施例１のＡＣ放電電流制御では、帯電部材に直流電圧を印加した時の放電開始電圧をＶｔｈとする。このとき、Ｖｔｈの２倍未満のピーク間電圧Ｖｐｐを印加した時と、Ｖｔｈの２倍以上の２点以上のピーク間電圧Ｖｐｐを印加した時の電流値を測定する。そして、測定結果に基いて、交流電圧のピーク間電圧と電流値の関係を求めて、所望の放電電流値を得るために必要な交流電圧のピーク間電圧を決定する。そして、実際に帯電交流のピーク間電圧Ｖｐｐと交流電流の関係を測定し、所望の放電電流値を得るために必要な交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを決定する。

実施例１では、上流側の帯電ローラ２は、感光ドラム１を目標電位に粗く帯電させ、下流側の帯電ローラ９は、感光ドラム１を目標電位に均一に帯電するように自動的に役割分担される。そのため、上流側の帯電ローラ２の放電電流量が砂地画像を発生する過小領域になっても、目的が感光ドラム１を粗くプレ帯電するものなので問題がない。感光ドラム１は、上流側の帯電ローラ２によって目標電位以下に粗く帯電され、下流側の帯電ローラ９によって目標電流に均一に帯電される。

これにより、図１１に示すように、上流側の帯電ローラ２に流れる直流電流は、下流側の帯電ローラ９に流れる直流電流よりも自動的に大きくなる。図１１は、直流電圧をＶｄｃ＝−５００Ｖとし、交流電圧を周波数２．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．７ｋＶ、正弦波として振動電圧を帯電ローラ２、９に印加した場合の、プロセススピード（ｍｍ／ｓｅｃ）依存性を示している。

図１１に示すように、実施例１におけるプロセススピード２００ｍｍ／ｓｅｃでは、上流側の帯電ローラ２と下流側の帯電ローラ９とに流れる直流電流比は、９６．９／３．１となっている。すなわち、下流側の帯電ローラ９よりも上流側の帯電ローラ２の方が約３０倍、直流電流が多く流れている。

図１２に示すように、その結果、下流側の帯電ローラ９の抵抗上昇速度は、上流側の帯電ローラ２に比較して遅くなる。よって、同一設計の帯電ローラを使用すると、下流側の帯電ローラ９よりも上流側の帯電ローラ２の方が抵抗値の上昇速度が早くなる。

図８の（ａ）に示すように、画像形成の累積に伴って帯電ローラ２の方が抵抗が高くなるため、上流側の帯電ローラ２の放電開始電圧Ｖｔｈ＝ｂは、下流側の帯電ローラ９の放電開始電圧Ｖｔｈ＝ａよりも高くなる。これにより、下流側の帯電ローラ９の放電電流を適正値Ａに設定した場合、上流側の帯電ローラ２の放電電流がＡ以上となることが無い。したがって、上流側の帯電ローラ２で過剰な放電電流が流れて過剰に放電生成物が発生して画像流れを引き起すことがない。

また、上流側の帯電ローラ２の抵抗値が上昇すると帯電ローラ２による帯電電位が低下するため、下流側の帯電ローラ９に流れる直流電流が増加して、帯電ローラ９の抵抗値も帯電ローラ２の抵抗値の上昇を追うように上昇する。このため、帯電ローラ２と帯電ローラ９とは自律的にバランスを取って抵抗値が上昇し、ほぼ同時に交換寿命に達するようになる。したがって、帯電ローラ２と帯電ローラ９がべつべつに交換寿命に達する場合よりも帯電ローラの交換回数が少なくて済む。

ただし、初期の帯電ローラの抵抗値が下流より上流の方が高く、帯電ローラの使用初期のみのレアケースでは、上流の帯電ローラの放電電流が過剰になる。しかし、この場合も、上述した抵抗値の上昇速度差によって、上流の帯電ローラの抵抗値はほどなく下流側を追い越して自律的な交換寿命の調整が行われる。

実施例１では、非画像形成時の所定のタイミングにＡＣ放電電流制御を実行する。帯電部材に直流電圧を印加した時の像担持体への放電開始電圧をＶｔｈとしたときに、帯電手段に少なくとも１点以上のＶｔｈの２倍未満のピーク間電圧と少なくとも２点以上のＶｔｈの２倍以上のピーク間電圧を印加する。そして、それぞれの電圧印加状態で測定された交流電流値により、画像形成時に帯電手段へ共通の交流電圧電源が印加する交流電圧のピーク間電圧を決定する。

実施例１では、環境変動、帯電ローラのばらつき、材質の環境変動に起因する抵抗値のふれ、印加する高圧ばらつきをなどを吸収できる。また、過剰な交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの印加を回避できるため、クリーニングブレードとの摺擦による感光ドラムの削れが少なくて済む。

実施例１では、放電電流が必要最小限に制御されるため、放電により発生した放電生成物が感光ドラム上に付着し、感光ドラムの表面抵抗が低下することによって発生する画像流れが少なくなる。同時に、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐの不足を回避できるため、帯電ローラの抵抗ムラに起因した感光ドラムの帯電電位ムラが減って、帯電均一性が高まり、帯電電位ムラが現像されて発生する砂地画像が防止される。

したがって、複数の帯電ローラを有した帯電装置において、帯電均一性に重要な下流側の帯電ローラ９に印加する交流電圧を最適にすることによって、砂地画像や画像流れといった画像不良が低減される。同時に、感光ドラムや帯電ローラの長寿命化が達成される。複数の帯電ローラに共通の高圧電源を接続する場合において、帯電均一性に重要な最下流帯電ローラに印加する交流電圧を最適にして砂地画像や画像流れを防止することが可能となった。

実施例１では、帯電ローラを２本使用したが、３本以上使用した場合でも、帯電均一性に重要なのは最下流の帯電ローラのため、最下流の帯電ローラに印加する交流電圧を制御することによって同様の効果が得られる。

＜実施例２＞
図１３は実施例２の画像形成装置の構成の説明図である。実施例１では、二つの帯電部材に帯電ローラを用いたが、実施例２では帯電ローラの変わりにファーブラシを採用した。

図１３に示すように、感光ドラム１に当接させて、帯電部材としてのファーブラシ２Ｆ、９Ｆが配置される。ファーブラシ２Ｆ、９Ｆは、不図示のモータに駆動されて、感光ドラム１とウイズ方向に感光ドラム１の周速度の約１．４倍の周速度で回転して感光ドラム１を摺擦する。

ファーブラシ２Ｆ、９Ｆとしては、例えば、平板状の基布に対してブラシを形成する繊維（糸）を織り込み、その後適当な大きさにカットし、スパイラル状に芯金に巻きつけてローラ形状に仕上げた織物型のものを用いることができる。芯金に予め接着剤を塗布しておき、最終的にファーブラシを形成する繊維の長さとほぼ同じ程度の長さにカッティングした繊維（糸）を静電気力により芯金に突き刺してローラ形状に仕上げる静電植毛型を用いてもよい。

ファーブラシ２Ｆ、９Ｆの繊維の材質としては、ナイロン、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、レーヨン、トリアセテート、キュプラなどにすることができる。ただし、導電性を持たせるために、カーボンやイオン導電剤を添加してある。

ファーブラシ２Ｆ、９Ｆの繊維の長さとしては、特に規定されるものではないが、毛倒れなどによる永久変形や駆動装置の不要な点などから、４．０ｍｍ以下が望ましい。

実施例２では、ファーブラシ２Ｆ、９Ｆは、繊維材料がナイロンで、太さ４デニール、長さ２ｍｍ、密度１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２のブラシを用いた。より具体的には、ファーブラシ２Ｆ、９Ｆの仕様は以下の通りである。

ファーブラシ２Ｆは、直径８ｍｍのステンレス丸棒の芯金に、カーボン分散のナイロン繊維で、太さ４デニール、密度１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２のブラシで毛長２ｍｍのものを用いた。ファーブラシ２Ｆの抵抗値は１×１０^６Ω、抵抗周ムラ（Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ）は２．４、抵抗上昇率は３．０である。なお、抵抗値および抵抗上昇率の測定方法は図３を参照して説明したとおりである。

ファーブラシ９Ｆは、直径８ｍｍのステンレス丸棒の芯金に、イオン導電剤分散のナイロン繊維で、太さ４デニール、密度１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２のブラシで毛長２ｍｍのものを用いた。ファーブラシ９Ｆの抵抗値は１×１０^６Ωで、抵抗周ムラ（Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ）は２．４、抵抗上昇率は３．０である。

実施例２でも、実施例１と同様に、複数の帯電ブラシを有した帯電装置において、帯電均一性に重要な下流帯電ブラシに印加する交流電圧を最適にする、これにより、砂地画像や画像流れと言った画像不良を低減し、感光ドラムや帯電ローラの長寿命化を達成できた。

＜実施例３＞
図１４は実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。図１５は実施例３におけるピーク間電圧と検出した総電流の関係の説明図である。図１６は実施例３における振動電圧の制御系のブロック図である。図１７は実施例３のＡＣ放電電流制御のフローチャートである。図１８は所定の放電電流が得られる交流電圧のピーク間電圧の演算の説明図である。

図１４に示すように、実施例３では、制御回路１３が電流測定回路Ａ２、Ａ９の検出結果に基いて上流側の帯電ローラ２で放電電流が過剰であると判断すると、画像流れの警告を行う。帯電ローラ２に流れる交流電流が帯電ローラ９に流れる交流電流よりも大きい場合、警告手段の一例である表示制御部１６に警告が出力される。 上流側の帯電ローラ２には、電流測定回路Ａ２が接続されて、帯電ローラ２に流れる交流電流の実効値が検出される。下流側の帯電ローラ９には、電流測定回路Ａ９が接続されて、下流側の帯電ローラ９に流れる交流電流の実効値が検出される。

制御回路１３は、実施例１と同様に、下流側の帯電ローラ９の放電電流が適正値Ａとなるように定めたピーク間電圧Ｖｐｐの定電圧を用いて画像形成中の振動電圧の交流電圧を定電圧制御する。

制御回路１３は、設定したピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｘ）の交流電圧を印加したときに、上流側の帯電ローラ２の放電電流値Ｂが下流側の帯電ローラ９の放電電流値Ａよりも大きい場合、表示制御部１６に警告表示する。上流側の帯電ローラ２の放電電流が過剰と判断して画像流れを警告する。

これ以外の構成及び制御については、図４を参照して説明した実施例１と同様であるため、図１６の各構成部材に図４のものと共通の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施例１で説明したように、帯電ローラ２の放電開始電圧Ｖｔｈ＝ｂが帯電ローラ９の放電開始電圧Ｖｔｈ＝ａよりも低い場合、帯電ローラ９の放電電流を適正値Ａに設定すると、上流側の帯電ローラ２で放電電流が過剰になる。

図１５に示すように、帯電ローラ９の放電電流をａに合わせると、帯電ローラ２の放電電流がＡ→Ｂのように増えて、画像流れやドラム削れ等が発生し易くなる。そこで、実施例３では、下流側の帯電ローラ９の放電電流を制御する場合、併せて上流側の帯電ローラ２に流れる電流も検出して、画像流れの警報を出力する。

図１６を参照して図１７に示すように、印字準備回転動作（いわゆる前回転）時、交流電圧の制御タイミングになると（Ｓ２１のＹｅｓ）、直流電流回路１１は０Ｖを出力している。制御回路１３は、交流電源１２から未放電領域のＶ０、Ｖ１、放電領域のＶ２、Ｖ３を順次出力させる（Ｓ２２）。

制御回路１３は、各電圧を印加した時の帯電ローラ９に流れる交流電流値Ｉａｃ（Ｉａｃ０、Ｉａｃ１、Ｉａｃ２、Ｉａｃ３）を測定する。同時に、各電圧を印加した時の帯電ローラ２に流れる交流電流値Ｉａｃを測定する（Ｓ２３）。実施例３でも、Ｖ０＝０Ｖ、Ｖ１＝６００Ｖ、Ｖ２＝１２００Ｖ、Ｖ３＝１５００Ｖとした。

制御回路１３は、帯電ローラ９の非放電領域と放電領域に関して、印加電圧と検出電流の関係（Ｖ０，Ｉａｃ０）（Ｖ１，Ｉａｃ１）により非放電領域の近似直線を算出する。また、印加電圧と検出電流の関係（Ｖ２、Ｉａｃ２）（Ｖ３、Ｉａｃ３）により放電領域の近似直線を算出する（Ｓ２４）。

制御回路１３は、帯電ローラ２の非放電領域と放電領域に関しても、印加電圧と検出電流の関係（Ｖ０，Ｉａｃ０）（Ｖ１，Ｉａｃ１）により非放電領域の近似直線を算出する。また、印加電圧と検出電流の関係（Ｖ２、Ｉａｃ２）（Ｖ３、Ｉａｃ３）により放電領域の近似直線を算出する（Ｓ２５）。

制御回路１３は、帯電ローラ９について、図１８に示すように、算出した２つの近似直線により、所望の放電電流Ａ（実施例３でも７０μＡ）に必要な交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｘ）を求める（Ｓ２６）。

制御回路１３は、帯電ローラ２について、算出した２つの近似直線により、ピーク間電圧Ｖｐｐ（Ｖｘ）の交流電圧を印加したときに発生する放電電流Ｂを求める（Ｓ２７）。制御回路１３は、帯電ローラ９の放電電流Ａと帯電ローラ２の放電電流Ｂとを比較する（Ｓ２８）。そして、Ｂ＞Ａの場合（Ｓ２８のＹｅｓ）、帯電ローラ２の放電電流が過多気味である警告を設定する（Ｓ３０）。

制御回路１３は、求められたＶｘを今後の帯電ローラ２と帯電ローラ９の両方に印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐに設定して制御を終了する（Ｓ２９）。

実施例３では、上流側の帯電ローラの放電電流量Ｂと下流側の帯電ローラの目標放電電流量Ａとを比較し、Ｂ＞Ａの場合は、上流側の帯電ローラの放電電流量が過多気味である警告を設定する。実施例３では、Ｂの比較対象値をＡとしたが、画像流れが発生する放電電流値が１５０μＡの場合には、１５０μＡなどのように、Ａと異なる値と比較してもかまわない。また、放電電流を直接求めず、電流測定回路Ａ２によって測定された交流電流値が電流測定回路Ａ９によって測定された交流電流値よりも大きい場合、上流側の帯電ローラ２の放電電流が過剰と判断してもよい。

実施例３では、最下流以外の帯電部材に流れる交流電流検知手段を有し、最下流以外の帯電装置に流れる交流電流が一定の範囲以外の場合、警告メッセージを表示する。複数の帯電ローラを有した帯電装置において、帯電均一性に重要な下流側の帯電ローラ９に印加する交流電圧を最適化して均一帯電を達成する。これに加えて、上流側の帯電ローラ２に流れる電流を検出して、放電電流量が一定値以上の場合に警告等を出すことにより、画像流れ等の弊害の発生を低減する。

実施例３では、モノクロプリンタの構成で説明したが、フルカラープリンタでも各色毎に同様の制御を行うことにより、目的を達成できる。フルカラープリンタの場合、警告は色毎に行うことが望ましい。色毎に警告を設定することにより、必要な色だけで帯電ローラの交換を行え、必要な色だけで画像流れ防止のトナー帯を形成することで、トナー帯によるトナー消費量を減らすことが可能となるからである。

＜実施例４＞
実施例３では、上流側の帯電ローラの放電電流量が過多の場合に警告を設定する。しかし、実施例４では、警告だけに止めず、画像流れ等の不具合等が発生する可能性があるため、積極的にを自動的に実行する。それ以外の構成及び制御は実施例３と同一であるため、図１６等を用いて説明し、重複する説明を省略する。

図１６に示すように、実施例４では、最下流以外の帯電部材（２）に流れる交流電流の検出手段（Ａ２）を有し、最下流以外の帯電部材（２）に流れる交流電流が一定の範囲以外の場合には、作像条件を変更する。制御手段の一例である制御回路１３は、帯電ローラ２に流れる交流電流が帯電ローラ９に流れる交流電流よりも大きい場合に、帯電に伴う放電生成物を感光ドラム１から除去するための制御を実行する。

ここで、放電生成物を除去する制御としては、以下のうち少なくとも１つである。
（１）感光ドラム１上に主走査線方向の帯状の露光を行ってクリーニングトナー像を形成し、転写部ｄで転写せずにドラムクリーニング装置７のクリーニングブレード７ａの先端に供給する。
（２）クリーニングブレード７ａの先端に、帯状のトナー像以外の方法で、トナーを供給する頻度を増加させる。
（３）印字準備回転動作（いわゆる前回転）時の空回転の時間を増やす。
（４）作像後に帯電高圧を印加せずに感光ドラム１を空回転させる時間を増加させる。
（５）画像形成装置１００のメンテナンス時に、警告が発生している帯電装置の上流側の帯電ローラと下流側の帯電ローラとを入れ替えさせる。
（６）上流側の帯電ローラ２に抵抗を接続して放電電流が過多にならないように適性化する。

＜実施例５＞
図１９は帯電ローラの抵抗値の上限の説明図である。実施例４では、上流側の帯電ローラの放電電流が過剰になることを回避するために、初期出荷状態における上流側の電ローラの抵抗値を下流側の帯電ローラの抵抗値よりも大きく設定した。これにより、実施例３のように警告を出力したり、実施例４のように放電生成物を除去する制御を実行したりする必要を無くした。

実施例５における帯電ローラ２、９の初期出荷時の仕様は以下のとおりである。表面粗さは、ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａで示す。

［帯電ローラ２］
（１）芯金２ａ ：直径８ｍｍのステンレス丸棒
（２）下層２ｂ ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１×１０^５Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
（３）中間層２ｃ：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１×１０^３Ωｃｍ、層厚７００μｍ
（４）表層２ｄ ：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１×１０^８Ωｃｍ、表面粗さ１．５μｍ、層厚１０μｍ
（５）帯電ローラ２の抵抗値：１×１０^７［Ω］

［帯電ローラ９］
（１）芯金９ａ ：帯電ローラ２と同一
（２）下層９ｂ ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１×１０^４Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
（３）中間層９ｃ：帯電ローラ２と同一
（４）表層９ｄ ：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１×１０^７Ωｃｍ、表面粗さ１．５μｍ、層厚１０μｍ
（５）帯電ローラ９の抵抗値：１×１０^６［Ω］

図２に示すように、初期出荷時の帯電ローラ２の抵抗値が低過ぎると、感光ドラム１の表層に欠陥等がある場合、交流電圧を印加した際に感光ドラム１のドラム基体１ａにリークしてしまう可能性がある。このため、帯電ローラ２の抵抗値は、１×１０^４［Ω］以上あることが望ましい。

しかし、帯電ローラ２の抵抗値が高過ぎると、帯電できなくなる。図１８は、プロセススピード：２００ｍｍ／ｓｅｃ、振動電圧の直流電圧：−７００Ｖ、交流電圧の周波数：２ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ：１．８ｋＶの場合について、帯電ローラの抵抗値と感光ドラムの帯電電位との関係を調べた結果である。

図１８に示すように、帯電ローラの抵抗値が１×１０^８［Ω］を超えてくると、直流電圧（−７００Ｖ）まで帯電電位が収束しなくなってくる。さらに、帯電ローラの抵抗値が１×１０^９を超えてくると、感光ドラムの帯電電位が直流電圧（−７００Ｖ）の半分にも達しなくなる。

そのため、最終的に帯電電位を直流電圧（−７００Ｖ）まで収束させる最下流の帯電ローラは、抵抗値の上限を１×１０^８［Ω］とすることが望ましい。それ以外の帯電ローラは、抵抗値の上限を１×１０^９［Ω］とすることが望ましい。

実施例４では、初期出荷時より上流側の帯電ローラ２の抵抗値を下流側の帯電ローラ９の抵抗値より高くすることによって、初期出荷時の帯電ローラ２の放電電流が帯電ローラ９の放電電流より少なくなる。また、実施例１で説明したように、抵抗値の上昇速度の差によって、寿命末期の帯電ローラ２の抵抗値は、帯電ローラ９の抵抗値よりも高い。このため、初期出荷時から寿命末期まで、帯電ローラ２の抵抗値が帯電ローラ９の抵抗値よりも高くなり、帯電ローラ２は、同じ振動電圧を印加した際の放電電流が帯電ローラ９よりも少なくなる。

すなわち、第１帯電部材（２）の抵抗値をＡ１［Ω］とし、第２帯電部材（９）の抵抗値をＡ２［Ω］とするとき以下のようにする。
Ａ２≦Ａ１
１×１０^４Ω＜Ａ１≦１×１０^９Ω
１×１０^４Ω≦Ａ２≦１×１０^８Ω

以上説明したように、実施例５では、初期出荷時の上流側の帯電ローラの抵抗値を下流側の帯電ローラの抵抗値よりも高く設定したので、上流側の帯電ローラで放電過多が起こらなくなって、画像流れやドラム削れが少なくなった。

＜実施例６＞
（１）振動電圧の交流電圧を設定する非画像形成時は、実施例１で説明した印字準備回転動作期間には限らない。印字工程の帯電工程における印加交流電圧の適切なピーク間電圧値または交流電流値の演算・決定プログラムの実行は、印字準備回転動作期間以外のタイミングでも実行し得る。他の非画像形成時、すなわち初期回転動作時、紙間工程時、後回転工程時に実行してもよく、印字準備回転動作期間で行った後、所定の画像形成枚数ごと、あるいは温度湿度が変化した際に連続画像形成を中断した非画像形成時に実行してもよい。また、連続画像形成時の紙間を広げて実行する場合、複数の紙間の非画像形成時に分散させて実行してもよい。

（２）像担持体は、表面抵抗が１×１０^９ 〜１×１０^１４Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものでもよい。電荷注入層を用いない場合でも、電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果が得られる。表層の体積抵抗が約１×１０^１３Ω・ｃｍ程度のアモルファスシリコン感光体でもよい。

（３）可撓性の接触帯電部材は、帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。各種材質のものの組み合わせでより適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることもできる。

（４）接触帯電部材や現像スリーブに印加する振動電圧の交流電圧波形は、正弦波に限らない。矩形波、三角波等、適宜使用可能である。直流電圧を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。

（５）露光装置は、レーザービーム走査露光には限らない。例えば、ＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよく、ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。要するに、画像情報に対応した静電像を形成できるものであればよい。

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

（６）静電像のトナー現像方式・手段は任意である。反転現像方式でも正規現像方式でもよい。一般的に、静電像の現像方法は、非接触現像と接触現像のそれぞれについて一成分現像剤を用いる方法と二成分現像剤を用いる方法とがあって４種顛に大別される。一成分非接触現像は、像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する。一成分接触現像は、現像剤担持体上にコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する。二成分接触現像は、トナーにキャリアを混合した二成分現像剤を現像剤担持体に担持させて像担持体に対して接触状態で適用して静電像を現像する。二成分非接触現像は、二成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用して静電像を現像する法（二成分非接触現像）との４種顛に大別される。

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

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

（９）像担持体を中心とする作像プロセス機器は、任意の組み合わせにて、画像形成装置本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置の装置本体に対して着脱可能としたものである。帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと感光ドラムとを一体的にカートリッジ化したものもある。現像手段と感光ドラムとを一体的にカートリッジ化したものもある。

（１０）帯電部材は、被帯電体である像担持体の面に必ずしも接触している必要はない。帯電部材と像担持体との間に、ギャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放電可能領域さえ確実に保証されれば、数１０μｍの空隙（間隙）を存して非接触に近接配置されていてもよく（近接帯電）、本発明は、この近接帯電の場合も接触帯電の範ちゅうとする。

１ 感光ドラム（像担持体）、２ 上流側の帯電ローラ、３ 露光装置、
４ 現像装置、５ 転写ローラ、６ 定着装置、７ ドラムクリーニング装置、
９ 下流側の帯電ローラ、１１ 直流電源、１２ 交流電源、１３ 制御回路、
１６ 表示制御部、１８ 操作部、
Ａ２、Ａ９ 電流測定回路、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ９ 電源

Claims (6)

1. 像担持体と、
   直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が印加されることにより前記像担持体を帯電させる第１帯電部材と、
   前記第１帯電部材と共通の前記振動電圧が印加されることにより前記第１帯電部材によって帯電された前記像担持体を最終的に帯電させる第２帯電部材と、を備えた画像形成装置において、
   前記第２帯電部材に流れる交流電流を検出する検出手段と、
   非画像形成時に所定の交流電圧を前記第２帯電部材に印加した際の前記検出手段による検出結果に基いて、前記第２帯電部材と前記像担持体との間の放電電流が所定値となるように画像形成時に用いる振動電圧の交流電圧を設定する設定手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 初期出荷状態における前記第１帯電部材の抵抗値が前記第２帯電部材の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１帯電部材に流れる交流電流が前記第２帯電部材に流れる交流電流よりも大きい場合に、帯電に伴う放電生成物を前記像担持体から除去するための制御を実行する制御手段を備えた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. 前記第１帯電部材に流れる交流電流が前記第２帯電部材に流れる交流電流よりも大きい場合に、警告を出力する警告手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記設定手段は、前記第１帯電部材及び前記第２帯電部材に複数段階の交流電圧を印加し、前記検出手段による複数段階の検出結果に基づいて所定の放電電流値に対応させるように画像形成時に用いる振動電圧の交流電圧の定電圧を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１帯電部材の抵抗値をＡ１［Ω］とし、前記第２帯電部材の抵抗値をＡ２［Ω］とするとき、
   １×１０^４Ω＜Ａ１≦１×１０^９Ω
   １×１０^４Ω≦Ａ２≦１×１０^８Ω
   であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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