JP2964601B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真方式・静電記録方式等の画像形成
装置のように、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像
担持体の面を帯電する帯電手段を含む作像プロセス手段
により画像形成を実行する画像形成装置に関する。

より詳しくは、上記帯電手段としてバイアス電圧を印
加した帯電部材を像担持体の面に当接させて像担持体面
を帯電処理する接触帯電式の帯電手段を採択した画像形
成装置に関する。

（従来の技術） 画像形成装置において像担持体の面を所定の極性・電
位に一様に帯電処理する手段機器としては非接触タイプ
であるコロナ帯電装置が一般に利用されている。

コロナ帯電装置は感光体等の像担持体面を所定の極性
・電位に均一に帯電処理する手段機器として有効であ
る。しかし、高電圧（例えば６〜8KV）を使用するため
高価な高圧トランスを必要とする。その高圧に対する絶
縁等の対処構成が大掛りになる、電力効率が悪い、オゾ
ン等の好ましくないコロナ放電生成ガスが比較的多く発
生する、その除去・排除構成を必要とする、等の問題点
を有している。

このようなコロナ帯電装置に対して、前記したように
バイアス電圧を印加した帯電部材を被帯電物としての像
担持体の面に接触させて像担持体面を帯電処理する接触
帯電式の帯電装置があり、これは電源の低圧化が図れ
る、オゾンの発生量が格段に少ない、装置構成が簡単で
低コスト化できる、等の利点があり、画像形成装置等に
おいてコロナ帯電装置に代えて像担持体等を帯電処理す
る手段機器として注目され、その実用化が試みられてい
る。

接触帯電装置においては、帯電部材に直流バイアスの
みを印加した場合にあっては、帯電部材と像担持体との
接触部表面の微妙な凹凸、表面の汚れ、表面の抵抗値の
微視的なバラツキ等が像担持体上の微小領域の帯電不良
を生み、これが出力画像上の欠陥となった現われる。こ
の現象は、レーザ・プリンタ等に広く採用されている反
転現像方式においては、画像背景部のいわゆるカブリと
なって現われてしまう。

このような問題点を解決する為に、帯電部材に対し交
流バイアスを重畳した直流バイアスを印加するこによ
り、直流バイアスのみの印加では発生しやすい微視的な
帯電不良の発生を解消し、均一な帯電を可能とする技術
の提案がなされている（特開昭63−149669号公報）。

しかしながら、接触帯電装置において被帯電物として
の像担持体の面に当接させる帯電部材に用いられる材料
は環境による抵抗値の変化が大きい為にあらゆる環境下
において帯電部材に所定の同一バイアス電圧を印加して
画像形成を実行させたのでは次のような不具合が生じて
しまう。

すなわち、そのバイアス電圧が常温常湿環境下にあっ
ては適性値であるとしても、低温低湿環境下にあっては
帯電部材が高抵抗化することで帯電部材についての分圧
が大きくなり、実質的に像担持体について印加されるバ
イアス分圧が低下し、部分的な帯電不良が生じてしま
う。逆に、高温高湿環境下にあっては帯電部材が低抵抗
化することで直接像担持体に高バイアスが印加されるこ
ととなり、帯電電流リークが生じてしまう。

そこでこのような問題点を解決する為に、直流バイア
スに重畳する交流バイアスを定電流制御とし、帯電部材
から像担持体上に付与される電荷量を常に一定とするこ
とにより、あらゆる環境下において良好な帯電を可能と
する技術の提案がなされている。すなわち、帯電部材に
印加される直流バイアスを定電圧制御とし、交流バイア
スを定電流制御とすることにより、上記のような環境変
動による帯電部材の抵抗値の変化や帯電部材の製造時に
おける抵抗値のバラツキにも充分に追従対応させて良好
な帯電能力を得ることを可能とするものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、帯電部材の定電流制御、特に交流バイアスの
定電流制御は周囲からのノイズに弱く、例えば現像手段
に印加する現像バイアスとして交流バイアスを用いてい
る画像形成装置にあってはこれらが干渉し合うなどして
定電流制御が誤動作してしまう危険性があり、また帯電
部材が接触している像担持体等の容量の変動をも受け易
く、非常に不安定な状況にあると言える。

更には像担持体上にピンホールが生じている場合や、
傷が存在している場合等にあってはバイアス電圧が印加
されている帯電部材がそのピンホール等に接触した際
に、帯電部材からピンホール等へ帯電電流が集中的に流
れ込んでしまい、定電流制御により帯電部材に印加され
る電圧が一気に低下し、帯電不良が生じてしまうことが
ある。

本発明は像担持体面の帯電処理手段として接触帯電装
置を採択した画像形成装置であるが、上記のような問題
点のない、即ち環境変動による帯電部材の抵抗値の変
化、周囲からのノイズの有無、像担持体上のピンホール
や傷の有無等にかかわらず、常時安定した良好な帯電能
力を維持させるようにして、帯電不良に起因する画像欠
陥のない高品位の画像を出力させ得る画像形成装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 像担持体面にバイアス電圧を印加した帯電部材を当接
させて像担持体面を帯電処理する接触帯電手段を含む作
像プロセス手段により画像形成を実行する画像形成装置
であり、 上記帯電部材が像担持体の画像形成しない非画像領域
面に対応当接しているときに該帯電部材に対して所定の
直流バイアスを印加してこのときの発生電流値または電
圧値を検知させ、 上記帯電部材が像担持体の画像形成を実行すべき領域
面に対応当接しているときに該帯電部材に対して、定電
圧制御された所定の直流バイアスと、上記検知された電
流値または電圧値をもとに設定され定電圧制御された交
流バイアスとの重畳バイアスを印加して像担持体の画像
形成を実行すべき領域面の帯電処理を行なわせるように
構成した ことを特徴とする画像形成装置 である。

（作 用） 即ち、像担持体に当接させた帯電部材に定電流制御ま
たは定電圧制御された直流バイアスを印加したときに発
生する電圧値Vcまたは電流値Icは環境によって変動する
帯電部材の現在抵抗値に対応して異なり、低温低湿環境
下にあっては帯電部材が高抵抗化していて発生電圧Vcが
高くなり又は発生電流Icが少なくなり、高温高湿環境下
にあっては帯電部材が低抵抗化していて発生電圧Vcが低
くなり又は発生電流Icが多くなる相関がある。

従って該電圧値Vcまたは電流値Icを検知することによ
り現在環境状態を検知することができ、その検知情報か
ら現在環境状態において良好な帯電を実行させるために
適切な、帯電部材に対する印加バイアスを設定すること
ができる。

そこで本発明は帯電部材が像担持体の画像形成しない
非画像領域面に対応当接しているときに上記の電圧値Vc
または電流値Icを検知させ、帯電部材が像担持体の画像
形成を実行すべき領域面に対応当接しているときに該帯
電部材に対して、定電圧制御された所定の直流バイアス
と、上記検知された電圧値Vcまたは電流値Icをもとに設
定された定電圧制御された交流バイアスとの重畳バイア
スを印加して像担持体の画像形成を実行すべき領域面の
帯電処理を行なわせるようにしたもので、これにより現
在環境が低温低湿環境下であっても高温高湿環境下であ
ってもそれ等の環境下で発生しやすい帯電不良現象、帯
電電流のリーク現像等を防止して良好な帯電を実行させ
得る、帯電部材に対する適切な印加バイアスが設定され
て印加されるので、全ての環境において常に良好な帯電
が維持され高品位の画像を出力させることが可能とな
る。

また帯電部材に対する交流バイアスは定電圧制御を行
なうこととしたので、周囲からのノイズの影響で制御が
誤動作するおそれがなく、また帯電部材が像担持体面に
存在するピンホール等に接触しても帯電部材に印加され
る電圧が一気に低下してしまうことはなく、ピンホール
等の存在に起因する帯電不良を防止することが可能とな
る。

（実 施 例） ＜実施例１＞（第１〜３図） 第１図は本発明に従って構成された画像形成装置の一
例の概略構成図である。本例装置は転写式電子写真プロ
セス利用のレーザ・プリンタである。

（１）プロセス機器・作像プロセス １は像担持体としての感光ドラムである。本例のもの
はアルミニウム製のドラム基体1aの表面に有機半導体
（OPC）層1bを形成してなる外径30mmのもので、矢示Ａ
の時計方向に70mm/secの周速度（プロセススピード）を
もって回転駆動される。

２は接触帯電装置の帯電部材としての帯電ローラであ
る。この帯電ローラは、導電性芯金2aと、該芯金の外周
に同心一体に形成した、EPDM等の弾性材料にカーボン等
の導電性付与物質（導電性フィラー）を配合分散して体
積固有抵抗を10³Ωcm程度に調整した低抵抗層2bと、そ
の外面に形成した体積固有抵抗10⁸Ωcm程度のエピクロ
ルヒドリンゴムからなる高抵抗層23cと、からなる。

帯電ローラ２は感光ドラム１に略並行させて回転自由
に軸受させ、かつ押圧ばね10により所定の押圧力をもっ
て感光ドラム１面に接触させてあり、感光ドラム１の回
転に従動して回転する。

そしてこの帯電ローラ２に対して後述するように高圧
電源３から所定のバイアス電圧が印加されて回転感光ド
ラム１面が接触帯電方式で所定の極性・電位に一様に帯
電処理される。本例は感光ドラム１面を負に帯電処理す
る。

上記帯電処理された感光ドラム１面に対して不図示の
レーザビームとスキャナから出力される、目的の画像情
報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調された
レーザビームによる走査露光５がなされることにより感
光ドラム１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形
成される。レーザビーム走査露光５は画像領域を照射す
るいわゆるイメージ露光であり、ネガの静電潜像が感光
ドラム１面に形成されていく。

６は反転現像器であり、上記のように静電潜像の形成
された感光ドラム１面は該現像器の負に帯電したトナー
によって反転現像（露光明部にトナーが付着）されてト
ナー像として可視化される。

感光ドラム１面のトナー像は、不図示の給紙部から感
光ドラム１と転写手段としての転写ローラ７との接触ニ
ップ部（転写部）に所定のタイミングをもって同期給送
された転写材Ｐの面に対して順次に転写されていく。

転写部を通った転写材Ｐは感光ドラム１面から順次に
分離され、不図示の定着器へ導入されてトナー像の永久
定着を受け、画像形成物として出力される。

転写材分離後の感光ドラム１面はクリーニング器８に
より転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて洗浄
面化され、また除電手段としての露光ランプ９による全
面露光を受けて除電処理され、繰り返して作像に供され
る。

（２）装置の駆動シーケンス 第２図は本例の画像形成装置の駆動シーケンスを示し
ている。

．装置のメイン電源スイッチが投入されると感光ドラ
ム１の前多回転期間が開始されて感光ドラム１が所定の
複数回回転駆動される。この間に熱定着器の所定の定着
温度への昇温、他の所要のプロセス機器のウォーミング
動作が実行される。

この間はプリント禁止期間であり、プリント開始信号
が制御系に入力されてもプリント（画像形成）プロセス
は実行されず、回転感光ドラム１面は画像形成しない非
画像領域面である。

．前多回転期間が終了すると感光ドラム１の回転駆動
が停止され、画像形成装置はプリント開始信号の入力を
待つスタンバイ（待機）期間に入る。

．プリント開始信号が制御系に入力されると感光ドラ
ム１の前回転期間が開始されて感光ドラム１は１回転以
上の所定の回転駆動がなされた後、引続いてプリント実
行期間に入り、所定１枚または一連の所定複数枚分の順
次画像形成・出力が実行される。

・プリント実行期間で所定１枚または所定複数枚の順
次画像形成・出力が終了すると、感光ドラム１は後回転
期間に入り所定１回転以上の回転駆動がなされた後に回
転駆動が停止され、画像形成装置は次のプリント開始信
号の入力を待つスタンバイ期間に入る。

なお、前回転期間、後回転期間、及び図には省略した
がプリント実行期間において一連の所定複数枚分の順次
画像形成が実行されたときの各画像形成サイクル間の所
謂紙間に対応する感光ドラム面部分は画像形成しない非
画像領域面である。

（３）帯電ローラ２に対するバイアス電圧の印加・制御 本実施例装置においては、回転感光ドラム１の非画像
領域面である前多回転期間中に環境検知を行なってい
る。このとき感光ドラム１は除電ランプ９によりOVに除
電されている。そして帯電ローラ２には、定電流制御さ
れた直流バイアスが印加される。このときに発生する電
圧値は環境に対応して変化した帯電ローラ２の抵抗値に
よって異なり、従ってこの電圧値を検知することにより
そのときの環境を検知することが可能となる。すなわ
ち、低温低湿環境下にあっては帯電ローラ２が高抵抗化
して発生電圧が高くなり、逆に高温度高湿環境下にあっ
ては帯電ローラ２が低抵抗化して、発生電圧は低くな
る。例えば−20μＡの定電流制御を行なった場合、低温
低湿環境下にあっては帯電ローラ２の抵抗値は10⁷Ω程
度であり、発生電圧Vcは−1.5KV程度と高く、逆に高温
高湿環境下にあっては帯電ローラ２の抵抗値は10⁵Ω程
度であり、発生電圧Vcは−1.2KVと低くなる。

このようにして得られた環境情報を、プリント実行期
間において感光ドラム１の画像形成を実行すべき領域面
に対応当接している帯電ローラ２に印加する交流バイア
スの適正値設定にフィードバックする。

すなわち、低温低湿環境下のように帯電ローラ２が高
抵抗化している場合にあっては、交流バイアスのピーク
間電圧を高めることにより帯電不良等を防止し、逆に高
温高湿環境下のように帯電ローラ２が抵抗化している場
合にあっては、交流バイアスのピーク間電圧を低めるこ
とによりリーク等を防止する必要がある。そこで例え
ば、低温低湿環境下にあってはピーク間電圧Vppを2.3KV
と高く、逆に高温高湿環境下にあってはピーク間電圧Vp
pを1.2KVと低く設定することにより、上記問題点を回避
しつつ、しかも充分な帯電を行なうことが可能となる。
またこの時、交流バイアスは定電圧制御を行なうことと
したので、これにより制御が周囲からのノイズの影響を
受ず、また帯電ローラ２が感光ドラム１上に存在するピ
ンホール等に接触しても、帯電ローラ２に印加される電
圧が一気に低下してしまうようなことはなく、帯電不良
を防止することが可能になる。

第３図に感光ドラムがOVである時に、帯電ローラ２に
対し−20μＡの定電流制御される直流バイアスを印加し
た際に発生する電圧Vcと、画像形成を実行すべき感光ド
ラム面領域に対応当接している帯電ローラ２に対して印
加すべき、定電圧制御される交流バイアスのピーク間電
圧Vppとの関係の一例を示した。

まず、前多回転期間中において、CPU4（第１図）から
帯電制御信号が出され、これは定電流回路11を経て、高
圧電源３内の直流電源3aへと至り、帯電ローラ２を−20
μＡの直流定電流制御する。この時発生した直流電圧Vc
は電圧検知回路12にて検知された後、再びCPU4へと送ら
れる。CPU4内では予め入力した第３図に示したようなル
ックアップテーブルをもとに、帯電ローラ２に印加すべ
き交流バイアスのピーク間電圧Vppが設定される。そし
て再びCPU4から帯電制御信号が出され、これは定電圧回
路13を経て、高圧電源３内の直流電源3a・交流電源3bへ
と至り、所定のバイアスがプリント実行期間において帯
電ローラ２に対し印加される。

以上説明したような構成から成る画像形成装置は常温
常湿、低温低湿、高温高湿の各々の環境下において帯電
不良、リーク等の問題は発生せず、いずれにおいても良
好な画像が安定に出力された。

＜実施例２＞（第４図） 本実施例は前述の実施例１の装置（第１図）において
除電ランプ９を省略し、その代りに感光ドラム１の前多
回転期間、後回転期間における除電処理を第４図の駆動
シーケンスのように帯電ローラ２に交流バイアスのみを
印加することで除電処理させるようにした。

そして前多回転期間において、その期間のはじめの感
光ドラム１回転以上の期間では上記のように帯電ローラ
２に交流バイアスのみを印加することで感光ドラム２の
除電処理を実行させて感光ドラム面をOVに除電させ、そ
の後は交流バイアスの印加を断ち、定電流制御された直
流バイアスを帯電ローラ２に印加することで感光ドラム
１が少なくとも１回転する間にそのときの発生電圧Vcを
検知させ、CPU4にフィードバックするようにしたもので
ある。

このような駆動シーケンスを構成することにより除電
ランプ９を省略することが可能となり、装置の簡素化、
定コスト化に大きく寄与することとなる。

なお、本実施例に示す画像形成装置においては、実施
例１と同様に、環境を検知する為に帯電ローラ２に印加
される直流バイアスは−20μＡの定電流制御とし、また
この時発生する直流電圧Vcをもとに帯電ローラ２に印加
すべき定電圧制御される交流バイアスのピーク間電圧Vp
pを設定する為のルックアップテーブルは第３図に示し
たものと同様のものを用いた。

このような構成から成る画像形成装置を、常温常湿、
低温低湿、高温高湿の各々の環境下において動作させた
ところ、帯電不良、リーク等の問題は発生せず、いずれ
においても良好な出力画像が得られた。

＜実施例３＞（第5.6図） 本実施例は接触帯電装置の帯電部材としてブレードタ
イプのもの（帯電ブレード）2Aを用いたものである。

帯電ブレード2Aはその厚さが2mmであり、ウレタンゴ
ム等の弾性材料にカーボンを分散してその体積固有抵抗
を10²Ωcm程度に調整した低抵抗層2dと、その表面を被
覆させた、体積固有抵抗が10⁹Ωcm程度のＮ−メトキシ
メチル化ナイロンから成る高抵抗層2eとから構成され
る。そしてこの帯電ブレード2Aはブレードホルダ2fによ
り支持されつつ、感光ドラム１に対し所定の圧力をもっ
て、いわゆるカウンタ方向に圧接させてある。

この帯電ブレード2Aの低抵抗層2dに対して実施例１の
第１図と同様の電圧印加回路によりバイアス電圧を印加
して感光ドラム１の帯電処理を実行させる。

本実施例の画像形成装置も実施例２と同様に除電ラン
プ９を省略し、感光ドラム１の除電処理は除電ブレード
2AにACバイアスを印加することで実行させている。

本実施例に示す画像形成装置の駆動シーケンスは実施
例２に示したものと同様であるが、ただし本実施例にお
いては、環境を検知する為に前多回転中において帯電ブ
レード2Aに印加される直流バイアスは−1.2KVの定電圧
制御とし、この時発生する直流電流Icをもとに帯電ブレ
ード2Aに印加すべき定電圧制御される交流バイアスのピ
ーク間電圧Vppを設定する為のルックアップテーブルは
第６図に示したものを用いた。

このような構成から成る画像形成装置を、常温常湿、
低温低湿、高温高湿の各々環境下において動作させたと
ころ、帯電不良、リーク等の問題は発生せず、いずれに
おいても良好な画像が得られた。

なお、実施例１〜３において電圧Vcまたは電流Icの検
知は感光ドラム１の前多回転期間に限らず、前回転期間
や後回転期間等の非画像形成期間において除電ローラ２
に交流バイアスは断った状態にして直流バイアスを定電
流制御してまたは定電圧制御して印加してVcまたはIcを
検知し、CPU4へフィードバックする構成とすることもで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように、接触帯電装置の帯電部材に対す
るバイアス制御を利用して画像形成装置が使用される環
境を検知し、この情報をもとに、帯電部材に印加すべき
交流バイアスを設定し、定電圧制御されたこの交流バイ
アスを定電圧制御された直流バイアスに重畳したバイア
スを帯電部材に印加することにより、環境変動による帯
電部材の抵抗値の変化、周囲からのノイズや像担持体上
のピンホールの有無等にかかわらず、常時安定した良好
な帯電能力を維持させ、高品位な画像を出力させること
が可能な、接触帯電装置利用の画像形成層浸を構成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例装置の概略構成図。 第２図は該装置の駆動シーケンス図。 第３図は発生電圧Vcと交流電圧Vppとの関係を示す図。 第４図は第２実施例装置の駆動シーケンス図。 第５図は第３実施例装置の要部図。 第６図は該装置の発生電流Icと交流電圧Vppとの関係を
示す図。 １は像担持体としての感光ドラム、２・2Aは接触帯電装
置の帯電部材としての帯電ローラ又は帯電ブレード。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体面にバイアス電圧を印加した帯電
   部材を当接させて像担持体面を帯電処理する接触帯電手
   段を含む作像プロセス手段により画像形成を実行する画
   像形成装置であり、 上記帯電部材が像担持体の画像形成しない非画像領域面
   に対応当接しているときに該帯電部材に対して所定の直
   流バイアスを印加してこのときの発生電流値または電圧
   値を検知させ、 上記帯電部材が像担持体の画像形成を実行すべき領域面
   に対応当接しているときに該帯電部材に対して、定電圧
   制御された所定の直流バイアスと、上記検知された電流
   値または電圧値をもとに設定され定電圧制御された交流
   バイアスとの重畳バイアスを印加して像担持体の画像形
   成を実行すべき領域面の帯電処理を行なわせるように構
   成した ことを特徴とする画像形成装置。