JP2001296721A

JP2001296721A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001296721A
Application number: JP2000108882A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Kuroda; 能孝黒田; Hitoshi Iwasaki; 仁岩崎; Shinichiro Fujimori; 信一郎藤森
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体の磨耗が少なくトナー汚染による帯
電不良の発生が少なく横筋状画質欠陥の発生が防止され
た接触帯電装置を備えた画像形成装置を提供することを
目的とする。【解決手段】矢印Ａ方向に移動する像担持体１と接触
位置Ｃで接触し像担持体１を帯電させる帯電ロール２
と、直流電圧に振動電圧が重畳されたバイアス電圧を帯
電ロール２に印加する帯電用電源６とを有する、接触位
置Ｃよりも像担持体移動方向下流側において像担持体１
と帯電ロール２との間に単一極性の放電を起こさせる帯
電装置１０を備え、帯電装置１０により帯電された像担
持体１上に静電潜像を形成しその静電潜像をトナーで現
像して像担持体１上にトナー像を形成しそのトナー像を
最終的に記録媒体Ｐに転写および定着して記録媒体Ｐ上
に画像を形成する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式などの複写機、プリンタ、静電記録装置など
に用いられる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式や静電記録方式など
の複写機、プリンタ、静電記録装置などの画像形成装置
において、像担持体を帯電する帯電装置として、コロト
ロン方式の帯電装置が広く利用されている。このコロト
ロン方式の帯電装置は、像担持体を均一に帯電する手段
としては優れているが、像担持体を所定の電位に帯電さ
せるためには数ＫＶという高圧を印加しなければならず
そのための高圧電源装置を必要とし、画像形成装置の小
型化、低コスト化が難しいという問題がある。また、コ
ロトロン方式の帯電装置では、コロナ放電によりオゾン
が発生するため、発生したオゾンがゴム部品や像担持体
の劣化を惹き起こすばかりではなく、環境を汚染させる
恐れもある。

【０００３】そこで、コロトロン方式に代わる帯電装置
として、ロール、ブラシ、ブレード、フィルム、あるい
はベルトなどの導電性の帯電部材を像担持体に接触させ
てバイアス電圧を印加することにより像担持体を帯電さ
せる接触帯電装置が開発されている。これらの接触帯電
装置はオゾンの発生量が極めて少なく、またコロトロン
方式よりも低い印加電圧でよいので電源装置を小型かつ
低コストのものとすることが可能であるなどの長所を有
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この接触帯電
装置にも次のような３つの問題がある。すなわち、
（１）像担持体の磨耗が極めて大きいこと、（２）トナ
ーなどによる帯電部材の汚染が原因で帯電不良が発生し
やすいこと、および（３）使用開始の初期からでも横筋
状画質欠陥が発生するものがあることである。

【０００５】接触帯電装置における帯電部材へのバイア
ス電圧の印加方式としてはいくつかの方式があり、上記
の３つの問題は、これらのバイアス電圧の印加方式によ
りそれぞれ異なった影響を受ける。すなわち、印加方式
により、強い影響を受ける問題、弱い影響しか受けない
問題、またはほとんど影響を受けない問題があり、すべ
ての問題をクリアすることのできるバイアス電圧印加方
式はこれまでに得られていない。

【０００６】先ず、この接触帯電装置におけるバイアス
電圧印加方式の一つである、放電開始電圧Ｖｔｈの絶対
値の２倍以上のピーク間電圧ＶＰを持つ交流などの振動
電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する方式
（以下、この方式を第１の重畳電圧方式という）につい
て説明する。

【０００７】ここで、放電開始電圧Ｖｔｈとは、帯電装
置を感光体に接触させた状態で帯電装置にバイアス電圧
を印加した際に、放電による感光体の帯電が開始される
印加電圧をいう。

【０００８】この第１の重畳電圧方式は、帯電均一性に
優れており、上記の横筋状画質欠陥の発生もほとんどな
い。また、帯電装置へのトナー付着による汚れも発生し
にくく、たとえトナーが付着してもその優れた帯電能力
のために帯電不良の発生には至らないなど多くの利点が
あり、市場に最も多く受け入れられている。しかしなが
ら、感光体のプロセススピードが速い場合には、振動電
圧成分に対応した電位むら（ＡＣリップル）が大きくな
り画像上に画質むらとなって現れるため、振動電圧成分
の周波数を高くせざるを得ない。しかし、振動電圧成分
の周波数を高くすると両極性の放電が発生して感光体が
ダメージを受け易くなり、クリーナブレードによる感光
体の磨耗を促進する大きな要因となる。従って、この第
１の重畳電圧方式は中高速の画像形成装置には搭載でき
ないのが実状である。

【０００９】図２３は、従来の第１の重畳電圧方式にお
ける感光体表面電位の時間推移を示す図である。

【００１０】図２３（ａ）には、この帯電装置の帯電ロ
ール２の一部分と、感光体１の一部分とが示されてい
る。矢印Ｂ方向に回転する帯電ロール２は、所定の接触
位置Ｃにおいて、矢印Ａ方向に移動する感光体１に接触
した状態で配置されている。帯電ロール２には、放電開
始電圧Ｖｔｈの絶対値｜Ｖｔｈ｜の２倍以上のピーク間
電圧ＶＰを持つ交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス
電圧が印加されている。この場合の放電開始電圧Ｖｔｈ
は約−６００Ｖであり、ピーク間電圧ＶＰは１２００Ｖ
以上である。

【００１１】図２３（ｂ）には、横軸に、感光体１と帯
電ロール２の接触位置Ｃよりも感光体移動方向上流側お
よび下流側の各位置にそれぞれ対応する時間軸をとり、
縦軸に、感光体表面電位ＨＶをプロットしたグラフが示
されている。

【００１２】図２３（ｂ）に示すように、感光体移動方
向上流側の放電領域Ｒ１で放電が開始され、感光体表面
電位ＨＶは最初階段状に増加していき、感光体表面電位
ＨＶが約−５００Ｖ程度に達した後の楕円形で示した領
域Ｚ１では、プラス側とマイナス側双方に表面電位が振
動するようになる。これは、この領域Ｚ１で感光体１と
帯電ロール２との間に互いに方向を異にする放電が交互
に繰り返されていることを示している。以下、このよう
な状態の放電を「両極性の放電」という。

【００１３】図２３（ｂ）に示すように、この両極性の
放電の振幅は次第に大きくなるが放電領域Ｒ１の終わり
近くに達すると両極性の放電は一旦おさまる。しかし、
感光体移動方向下流側の放電領域Ｒ２付近から再び両極
性の放電が発生しはじめるが、楕円形で示した領域Ｚ２
内で両極性の放電は次第に弱まり、感光体移動方向下流
側の放電領域Ｒ２の中間地点付近で両極性の放電はおさ
まる。

【００１４】感光体１と帯電ロール２との間に上記のよ
うな両極性の放電が発生すると、その部分の放電により
感光体１の磨耗が促進される。

【００１５】この第１の重畳電圧方式の先行技術とし
て、特開平３−１７４５６１号公報や特開平４−９３８
６３号公報などには、前述のトナーによる帯電ロールの
汚染対策として、矩形波や三角波などの振動電圧を含む
バイアス電圧を印加する帯電装置が開示されているが、
これらの帯電装置ではピーク間電圧ＶＰを放電開始電圧
｜Ｖｔｈ｜の２倍以上に設定しているために、上述した
ように両極性の放電による感光体磨耗の問題については
未解決のままである。

【００１６】次に、帯電部材へのバイアス電圧印加方式
の一つとして、直流電圧のみからなるバイアス電圧を印
加する方式（以下、この方式を直流電圧方式という）に
ついて説明する。この方式は、両極性放電の発生がない
ため、上述の放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜の２倍以上のピー
ク間電圧ＶＰをもつ交流に直流を重畳した電圧を印加す
る第１の重畳電圧方式（図２３参照）に比べて、感光体
の磨耗は少ない。しかしながら、帯電均一性に劣るため
に感光体使用開始初期から横筋状画質欠陥が発生してし
まう。また、帯電ロールがトナーにより汚染されやす
く、それが原因で帯電不良が発生して縦筋状画質欠陥を
発生するという問題がある。

【００１７】図２４は、従来の直流電圧方式における感
光体表面電位の時間推移を示す図である。

【００１８】この帯電装置では帯電ロール２には、約−
５００Ｖの直流電圧のみからなるバイアス電圧が印加さ
れている。この場合の放電開始電圧Ｖｔｈは約−６００
Ｖである。

【００１９】図２４に示すように、この直流電圧方式で
は、上流側の放電領域Ｒ１で徐々に放電が開始され、楕
円形で示した領域Ｚ３の、最初のうちの放電ギャップが
大きいところでは不安定な放電になりやすいが、放電ギ
ャップ長が徐々に短くなるにつれて次第に安定した放電
が得られるようになる。

【００２０】このように、直流電圧方式では、両極性の
放電が発生しないため感光体磨耗の問題は起きないが、
前述のように帯電ロールへのトナー付着による汚れの問
題がある。ここで、直流電圧方式の場合に汚れが発生し
やすい理由について考えてみる。

【００２１】直流電圧方式における帯電ロール表面に付
着したトナーの極性を調べると、プラス極性のものがほ
とんどである。例えば、直流−１１００Ｖのバイアス電
圧を帯電ロールに印加した場合には、感光体はおよそ−
５００Ｖに帯電される。従って、プラス極性のトナー
は、帯電ロールと感光体との間の電界の向きから考えて
帯電ロール側に付着することになる。そして帯電ロール
に付着したトナーもその電界の向きから考えて帯電ロー
ルからは離れにくい。こうして、帯電ロールはトナーに
よって次第に汚染が進行していくものと考えられる。

【００２２】帯電ロールヘのトナー付着による画質欠陥
を回避するために、帯電ロールをクリーニングする方法
が種々検討されている。帯電ロールのクリーニング方法
としては、機械的な方法と電気的な方法とが一般的であ
る。機械的なクリーニング方法としては、特開平２−２
７２５９４号公報には、像担持体にバイアス電圧を印加
する接触型の帯電ロールを備え、その帯電ロールにスポ
ンジ状のクリーニング部材を当接してなる画像形成装置
が開示されている。また、特開平２−２７２５８９号公
報には、像担持体にバイアス電圧を印加する接触型の帯
電ロールを備え、その帯電ロールにフェルト状のクリー
ニング部材を当接してなる画像形成装置が開示されてい
る。

【００２３】しかし、これらの画像形成装置では、帯電
ロール上のトナーをクリーニングする際に、スポンジ状
あるいはフェルト状のクリーニング部材にトナーが溜ま
ってしまい、比較的短い期間でクリーニング部材のライ
フが尽きてしまうという問題がある。また、回収したト
ナーの専用回収機構を設けなければならず、そのための
スペースが必要となるため画像形成装置が大掛かりなも
のとなりやすいという問題がある。

【００２４】また、電気的なクリーニング方法として
は、特開平６−１９２７６号公報や特開平７−２８１５
０１号公報には、クリーニング動作時に、帯電ロールや
感光体の電圧を制御することにより、帯電ロールに付着
したトナーを感光体上に移動させる方式の画像形成装置
が開示されている。また、特開平９−２９２７５７号公
報には、帯電ロールに補助ローラを接触させ、その補助
ローラに所定の電圧を印加して帯電ロール上のトナーを
補助ローラで電気的に保持しておき、クリーニング動作
時に補助ローラから帯電ロール、帯電ロールから感光体
へとトナーを移動させるという方式の画像形成装置が開
示されている。これらの画像形成装置では、感光体に移
動したトナーは、現像器、あるいは感光体や中間転写ベ
ルトのクリーニングブレード等でクリーニングされるた
め、専用の回収機構を設けなくてよいという利点がある
が、機械的に付着したトナーは帯電ロールに固着してし
まい、一度帯電ロールに固着したトナーは電気的なクリ
ーニング方法では除去が困難であるばかりか、さらに他
のトナーが付着しやすい状態となり、帯電ロールの汚染
を加速させる結果となってしまう。

【００２５】直流電圧方式におけるもう一つの問題であ
る横筋画質欠陥の発生を防止する対策としては、特開平
５−３４１６２６号公報や特開平７−７２７１１号公報
などには、感光体と帯電ロールの接触位置よりも感光体
移動方向上流側の放電領域に相当する感光体表面を光照
射装置などで照射して除電する方法が開示されている。
この方法によれば、上流側の放電領域では帯電は行われ
ず、感光体移動方向下流側の放電領域でのみ帯電が行わ
れるので、横筋状画質欠陥の発生を防止することができ
る。しかし、帯電ロールと感光体との間の電界の向きは
一方向なのでトナー汚染による帯電不良は改善されな
い。

【００２６】また、前述の第１の重畳電圧方式および上
記の直流電圧方式の他に、放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜の２
倍より小さいピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧に直流電
圧を重畳したバイアス電圧を印加する方式（以下、この
方式を第２の重畳電圧方式という）が考えられる。

【００２７】図２５は、従来の第２の重畳電圧方式にお
ける感光体表面電位の時間推移を示す図である。

【００２８】図２５に示すように、この第２の重畳電圧
方式により帯電ロール印加電圧ＶＰを１１００Ｖとし、
感光体表面電位ＶＨを−５００Ｖとした場合、感光体表
面と帯電ロールとの間には両極性の電界が交互に発生す
る。この両極性の電界のうち、プラストナーを帯電ロー
ルから感光体に引き離す矢印方向の電界Ｆの作用によっ
て、図２４に示した直流電圧方式よりも、トナーによる
汚染の発生は少なくなる。

【００２９】図２６は、従来の第２の重畳電圧方式にお
ける感光体表面電位の波形を示す図である。

【００３０】図２６に示すように、この第２の重畳電圧
方式では、図２３に示した第１の重畳電圧方式の時のよ
うな両極性の放電は発生していない。この図２６に示す
ような放電の状態を、両極性の放電に対して、以下では
「単一極性の放電」という。このように、第２の重畳電
圧方式では両極性の放電は発生せず単一極性の放電が発
生するため、感光体の磨耗を少なく抑えることができ
る。しかし、上流側の楕円形で示した領域Ｚ４では放電
ギャップが大きく不安定な放電になりやすい上に階段状
に放電が発生するので不安定な帯電状態となり横筋状画
質欠陥が発生しやすいという問題があり、その程度は直
流電圧方式よりも数段悪いことがわかっている。

【００３１】本発明者らが、上記の直流電圧方式および
第２の重畳電圧方式における横筋状画質欠陥についてさ
らに詳しく比較検討した結果、以下のことがわかった。
感光体の帯電電位が５００Ｖ以下の場合は、直流電圧方
式では横筋状画質欠陥がほとんど発生しない。第２の重
畳電圧方式でも常温環境下で帯電電位が５００Ｖ以下の
ケースでは、横筋状画質欠陥の発生は抑制される。しか
し、高温高湿環境下では顕著な横筋状画質欠陥が発生し
た。重畳電圧方式で横筋状画質欠陥の発生が顕著なの
は、つぎのように説明することができる。

【００３２】図２７は、従来の第２の重畳電圧方式およ
び直流電圧方式における感光体帯電電位の変化を示す図
である。

【００３３】図２７に示すように、第２の重畳電圧方式
（カーブＡ）では、放電領域Ｒに至ると放電が間欠的に
発生して感光体１が階段状に帯電され、この小刻みな放
電の際に帯電不良が発生しやすい。特に、高温高湿環境
下では、帯電ロール２の表面抵抗が低下し、そのため、
放電が部分的に集中し帯電不良が発生しやすくなるもの
と考えられる。従って、この横筋状画質欠陥の問題は放
電開始電圧の２倍以下の振動電圧を使用する第２の重畳
電圧方式では避けられない問題といえる。一方、直流電
圧方式（カーブＢ）では、放電領域Ｒに入ると放電が連
続的に起こり感光体１は滑らかに帯電されるので帯電不
良は発生しない。

【００３４】以上の方式のほかに、特開平５−１６５３
０６号公報には、画像形成時の前、後、または画像部と
次の画像部の間に、放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜の２倍より
小さいピーク間電圧ＶＰのバイアス電圧をパルス波形、
例えば矩形波で印加する方式の画像形成装置が開示され
ている。この画像形成装置では上記のようなパルス波形
のバイアス電圧を印加することにより、帯電ロールに付
着したトナーを感光体側に移行させ帯電ロールのトナー
汚染をが防止するという効果を狙っている。また、感光
体磨耗を低く抑えることも期待されている。しかし、画
像形成部にはこの電圧印加方式を採用していないため、
トナー汚染対策としては不充分でありその効果は少な
い。なお、画像形成部でこの印加方式を採用していない
のは、前述したように横筋状画質欠陥の発生が激しいた
めと考えられる。

【００３５】以上説明したように、接触帯電装置の３つ
の問題をすべて解決することのできるバイアス電圧印加
方式はまだ開発されていない。

【００３６】本発明は、上記事情に鑑み、像担持体の磨
耗が少なく、トナー汚染による帯電不良の発生が少な
く、横筋状画質欠陥の発生が防止された接触帯電装置を
備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の画像形成装置は、所定の方向に移動しながら
表面に静電潜像が形成される像担持体に所定の接触位置
において接触配置された、上記像担持体を帯電させる帯
電部材と、上記帯電部材に所定のバイアス電圧を印加す
るバイアス印加手段とを有する帯電装置を備え、上記帯
電装置により帯電された像担持体上に静電潜像を形成し
その静電潜像をトナーで現像して上記像担持体上にトナ
ー像を形成しそのトナー像を最終的に所定の記録媒体に
転写および定着してその記録媒体上に画像を形成する画
像形成装置において、上記バイアス印加手段は、上記帯
電部材に、直流電圧に振動電圧が重畳されたバイアス電
圧を印加するものであって、上記帯電装置は、上記バイ
アス電圧の印加により、上記接触位置よりも上記像担持
体移動方向下流側において、その像担持体とその帯電部
材との間に単一極性の放電を起こさせるものであること
を特徴とする。

【００３８】なお、上記「単一極性の放電」とは、「両
極性の放電」に対する用語であり、図２３（ｂ）に示し
たように、楕円形の領域Ｚ１およびＺ２において感光体
と帯電ロールとの間に互いに方向を異にする放電が交互
に繰り返される状態をいう「両極性の放電」に対して、
図２６に示したように、楕円形の領域Ｚ４において、感
光体と帯電ロールとの間に一方向に向かう放電のみが起
きる状態をいう。

【００３９】ここで、上記帯電装置が、上記接触位置よ
りも上記像担持体移動方向上流側の上記像担持体表面の
帯電を防止する帯電防止手段を備えたものであることが
好ましい。

【００４０】また、上記バイアス印加手段が、放電開始
電圧Ｖｔｈの絶対値の２倍より小さいピーク間電圧ＶＰ
を持つ振動電圧を含むバイアス電圧を上記帯電部材に印
加するものであることも好ましい。

【００４１】また、上記バイアス印加手段が、上記振動
電圧のピーク間電圧をＶＰ（Ｖ）とし、放電開始電圧を
Ｖｔｈ（Ｖ）とした時に、｜Ｖｔｈ｜＋２００（Ｖ）≦ＶＰ＜２｜Ｖｔｈ｜なる式を満足させるピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧を
含むバイアス電圧を上記帯電部材に印加するものである
ことも好ましい態様である。

【００４２】さらに、上記帯電装置が、上記像担持体
を、絶対値５００Ｖ以下の表面電位に帯電させるもので
あることも好ましい態様の一つである。

【００４３】また、上記目的を達成する本発明の第２の
画像形成装置は、所定の方向に移動しながら表面に静電
潜像が形成される像担持体に所定の接触位置において接
触配置された、その像担持体を帯電させる帯電部材と、
上記帯電部材に所定のバイアス電圧を印加するバイアス
印加手段とを有する帯電装置を備え、上記帯電装置によ
り帯電された像担持体上に静電潜像を形成しその静電潜
像をトナーで現像してその像担持体上にトナー像を形成
しそのトナー像を最終的に所定の記録媒体に転写および
定着してその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置
において、上記バイアス印加手段が、上記帯電部材に直
流電圧のみからなる第１のバイアス電圧、および放電開
始電圧の絶対値の２倍より小さいピーク間電圧を持つ振
動電圧を含む第２のバイアス電圧との双方のバイアス電
圧を、互いに異なるタイミングで印加するものであるこ
とを特徴とする。

【００４４】ここで、上記バイアス印加手段が、上記第
１のバイアス電圧と上記第２のバイアス電圧のうちの、
環境条件に基づいて選択されたいずれか一方のバイアス
電圧を上記帯電部材に印加するものであることが好まし
い。

【００４５】また、上記バイアス印加手段が、上記第１
のバイアス電圧と上記第２のバイアス電圧のうちの、出
力画像の種類に基づいて選択されたいずれか一方のバイ
アス電圧を上記帯電部材に印加するものであることも好
ましい。

【００４６】また、上記バイアス印加手段が、上記第１
のバイアス電圧と上記第２のバイアス電圧のうちの、１
回の画像形成動作で出力する画像の枚数に基づいて選択
されたいずれか一方のバイアス電圧を上記帯電部材に印
加するものであることも好ましい態様である。

【００４７】さらに、上記バイアス印加手段が、要求さ
れる画質レベルに基づいて上記第１のバイアス電圧と上
記第２のバイアス電圧のうちの、要求される画質レベル
に基づいて選択されたいずれか一方のバイアス電圧を上
記帯電部材に印加するものであることも好ましい態様の
一つである。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００４９】先ず、本発明の第１の画像形成装置につい
ての実施例について説明する。 [第１の実施例]図１は、第１の実施例の画像形成装置の
概略構成図である。

【００５０】この第１の実施例は、本発明の第１の画像
形成装置についての実施例である。

【００５１】図１に示すように、この画像形成装置は、
矢印Ａ方向に移動しながら表面に静電潜像が形成される
感光体ドラムからなる像担持体１に所定の接触位置Ｃに
おいて接触配置された、像担持体１を帯電させる帯電ロ
ール２と、帯電ロール２に所定のバイアス電圧を印加す
る帯電用電源６とを有する帯電装置１０を備え、帯電装
置１０により帯電された像担持体１上に静電潜像を形成
しその静電潜像をトナーで現像して像担持体１上にトナ
ー像を形成しそのトナー像を最終的に記録媒体Ｐに転写
および定着して記録媒体Ｐ上に画像を形成するものであ
る。

【００５２】帯電用電源６は、帯電ロール２に、直流電
圧に振動電圧が重畳されたバイアス電圧を印加するもの
であり、帯電装置１０は、そのバイアス電圧の印加によ
り、接触位置Ｃよりも像担持体移動方向下流側におい
て、像担持体１と帯電ロール２との間に単一極性の放電
を起こさせるように構成されている。

【００５３】なお、本実施例における帯電ロール２は、
本発明にいう帯電部材に相当するものであり、また、本
実施例における帯電用電源６は、本発明にいうバイアス
印加手段に相当するものである。

【００５４】次に、この画像形成装置の動作について説
明する。

【００５５】矢印Ａ方向に回転する像担持体１の表面を
帯電ロール２で一様に帯電した後、レーザ光等の画像書
込手段３により像担持体１表面に静電潜像を形成する。
静電潜像は現像装置４により可視化されて像担持体１上
にトナー像が形成される。トナー像は像担持体１に担持
されて、像担持体１に対向して配置された転写器５のあ
る転写部Ｔに搬送される。トナー像が転写部Ｔに搬送さ
れるタイミングに合わせて給紙トレイ（図示せず）から
記録媒体である用紙Ｐが供給され、トナー像は転写器５
により像担持体１から用紙Ｐに静電的に転写される。ト
ナー像が転写された用紙Ｐは矢印Ｂ方向に搬送され、定
着装置７において定着処理された後、機外に排出され
る。転写工程後の像担持体１は、クリーニング装置８に
より表面に残留したトナーが除去される。

【００５６】帯電ロール２と像担持体１との接触部Ｃよ
りも像担持体移動方向上流側の放電領域Ｒ１にはその部
分の像担持体１表面を照射する除電ランプ９が配備され
ており、像担持体１の放電領域Ｒ１に相当する感光体表
面を除電することにより、次の画像形成プロセスに備え
るようになっている。

【００５７】なお、本実施例における除電ランプ９は、
本発明にいう帯電防止手段に相当するものである。

【００５８】この除電ランプ９は、通常の画像形成装置
において除電ランプが照射する、接触位置Ｃから像担持
体移動方向上流側に所定の距離だけ離れた照射位置Ｌで
はなく、像担持体１の放電領域Ｒ１に相当する部分の像
担持体１表面を照射するように配備されている。この除
電ランプ９の配備位置については、第２の実施例の説明
の際に詳述する。

【００５９】図２は、第１の実施例における帯電ロール
の断面図である。

【００６０】帯電ロール２の構成は、特に限定されるも
のではないが、例えば、図２に示すように、棒状または
管状の給電シャフト２ａ、その外周面に形成した導電性
弾性体層２ｂ、さらにその上を抵抗層２ｃおよび表面保
護層２ｄで被覆した３層構造のものなどを用いることが
できる。帯電ロール２の上記の各層には、イオン導電性
物質、電子導電性物質、あるいはその双方が分散されて
いる。イオン導電性物質としては、例えば過塩素酸リチ
ウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム、第
四級アンモニウムクロライド等の過塩素酸塩やアンモニ
ウム塩などが用いられる。また、電子導電性物質として
は、例えばカーボンブラック、グラファイトの他に、、
アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の各種導電性
金属または合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタ
ン、酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物、酸化錫−酸化
インジウム複合酸化物等の各種導電性金属酸化物などの
微粉末を用いることができる。

【００６１】給電シャフト２ａは、電極部材としての機
能の他に帯電ロール２の支持部材として機能するもので
あり、例えばアルミニウム、銅合金、ＳＵＳ等の金属ま
たは合金、クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄や
合成樹脂などの導電性の材質で構成される。

【００６２】導電性弾性体層２ｂは、帯電ロールが適切
なニップ幅ないしニップ圧でもって像担持体表面に接触
して像担持体表面を均一に帯電できるよう、帯電部材を
所定の抵抗値および硬度に調整するために設けられる。
この導電性弾性体層２ｂは、上述のようなイオン導電性
物質および電子導電性物質から選ばれた少なくとも１種
の物質（以下、導電剤という）をゴム材料中に分散させ
ることによって形成することができる。

【００６３】ゴム材料としては、例えばイソプレンゴ
ム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、ブ
チルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フツ素ゴ
ム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエン
ゴム−スチレン、これらのブレンドゴム等が挙げられ
る。導電性弾性体層２ｂの体積抵抗率については、抵抗
層２ｃの体積抵抗率と密接に関連するが、１０⁴Ωｃｍ
〜１０⁹Ωｃｍの範囲内にあることが好ましい。また、
導電性弾性体層２ｂの厚さは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内に
あることが好ましい。

【００６４】抵抗層２ｃは、帯電ロール２を所定の抵抗
値に調整するために設けられるもので、ポリアミド、ポ
リエチレン、ポリウレタン、アクリル樹脂、エピクロル
ヒドリン系ゴム等の高分子材料に前述の導電剤を分散さ
せた薄膜から形成される。抵抗層２ｃの体積抵抗率は１
０⁴Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの範囲内であり、かつ膜厚は
３０μｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。

【００６５】表面保護層２ｄは、像担持体１表面にタッ
クが発生する恐れがある場合や抵抗層２ｃの磨耗を防止
するために設けられるものであり、ポリアミド、ポリエ
チレン、ポリウレタン、アクリル樹脂等の高分子材料に
前述の導電剤を分散させた薄膜から形成される。表面保
護層２ｄの体積抵抗率は１０⁴Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの
範囲内であり、膜厚は３μｍ〜６０μｍの範囲内である
ことが好ましい。

【００６６】本実施例における帯電ロ一ル２は、上述の
タック発生等の恐れがない場合には表面保護層２ｄを敢
えて設ける必要はなく、また帯電ロール２の抵抗値を表
面保護層２ｄで調整することによって抵抗層２ｃを不要
とすることができる。さらに、導電性弾性体層２ｂから
軟化剤やゴム材料等がブリードしてくる恐れのある場合
は、導電性弾性体層２ｂと抵抗層２ｃの間にポリアミ
ド、ポリウレタン等に前述の導電剤を分散させた中間層
を設けることが好ましい。

【００６７】帯電ロール２の体積抵抗率は、１０⁴Ωｃ
ｍ〜１０⁹Ωｃｍの範囲内であることが好ましい。これ
は、前述の導電性弾性体層２ｂ、抵抗層２ｃおよび表面
保護層２ｄ等の各構成材料の体積抵抗率と膜厚とを適切
に組み合わせることによって、上記範囲内に調整するこ
とが可能である。

【００６８】なお、本実施例では接触帯電部材として帯
電ロールを用いた例を示したが、上述した材料を使用し
上述した抵抗値に制御できるものであれば、ブレード、
フィルム、ブラシなどさまざまなタイプの帯電部材を用
いることができる。

【００６９】以下に、この第１の実施例における帯電装
置の作用について説明する。

【００７０】給電シャフト２ａには、帯電用電源６より
バイアス電圧が印加され、これにより像担持体１が帯電
されることになる。なお、本実施例における像担持体１
の回転速度（以下プロセス速度）は２２０ｍｍ／ｓであ
った。

【００７１】図３は、図１に示した帯電ロール２に直流
電圧を印加した場合の印加電圧と感光体表面電位との関
係を示す図である。

【００７２】図３に示すように、図１に示した画像形成
装置の帯電ロール２に直流電圧のみを印加し、その印加
電圧を次第に増加させていくと、印加電圧の増加につれ
て感光体表面電位も次第に増加する。ここで、感光体が
帯電され感光体表面電位ＶＨが現れるときの印加電圧を
放電開始電圧Ｖｔｈと定義する。ここでは、放電開始電
圧Ｖｔｈ＝−６００Ｖである。

【００７３】図４は、図１に示した帯電ロール２に交流
電圧と直流電圧との重畳電圧を印加した場合の交流電圧
のピーク間電圧ＶＰと感光体表面電位ＶＨとの関係を示
す図である。

【００７４】交流電圧の周波数は１．６ＫＨｚ、直流電
圧は−５００Ｖである。

【００７５】図４に示すように、交流電圧のピーク間電
圧ＶＰを増加させていくと、それにつれて感光体表面電
位ＶＨも次第に増加していくが、ピーク間電圧ＶＰが、
放電開始電圧Ｖｔｈ（＝−６００Ｖ）の絶対値の２倍の
値すなわち１２００Ｖ以上に達したあたりで、感光体表
面電位ＶＨは、印加した直流電圧−５００Ｖ付近で飽和
する。一般的に、放電開始電圧の絶対値｜Ｖｔｈ｜のほ
ぼ２倍の値のところに、グラフの飽和点が現れる。

【００７６】次に、本実施例の画像形成装置による種々
のバイアス電圧印加条件下での帯電テストを行い、テス
ト後の感光体磨耗量を測定した。このテストでは、図１
に示した帯電ロール２に次のようなバイアス電圧を印加
し、それぞれ、１００，０００枚相当の非通紙テストを
行い、その後の感光体磨耗量を測定した。

【００７７】表１は、この帯電テストにおけるバイアス
電圧印加条件を示す表である。

【００７８】表１中の「ＶＰ」は交流電圧のピーク間電
圧、「ＶＤＣ」は直流電圧、「ｆ」は交流電圧の周波
数、「ＶＨ」は感光体表面電位を表している。

【００７９】

【表１】

【００８０】図５は、表１に示したバイアス電圧印加条
件下での帯電テスト後の感光体磨耗量とピーク間電圧Ｖ
Ｐとの関係を示すグラフである。

【００８１】図５に示すように、ピーク間電圧ＶＰが放
電開始電圧｜Ｖｔｈ｜の２倍、すなわち１２００Ｖ以上
であるか、または１２００Ｖ以下であるかにより感光体
磨耗量が大きく異なっている。通常、ピーク間電圧ＶＰ
は、１．５ＫＶ〜２．０ＫＶ程度に設定されることが多
いが、放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜の２倍以下のピーク間電
圧とした場合は磨耗を大幅に低減させることができる。

【００８２】なお、本実施例のテストに用いた、感光体
プロセススピード２２０ｍｍ／ｓ程度の中高速機では、
放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧とするバイアス
電圧印加方式は、感光体磨耗量が大きくなるため感光体
ライフの観点から採用することはできない。

【００８３】ピーク間電圧ＶＰを、放電開始電圧｜Ｖｔ
ｈ｜の２倍以上とした第１の重畳電圧方式と、２倍より
小さくした第２の重畳電圧方式とにおける感光体の表面
電位の時間推移については、図２３および図２６にそれ
ぞれ示したとおりであり、第１の重畳電圧方式の場合は
両極性の放電が発生しているのに対して、第２の重畳電
圧方式の場合は、単一極性の放電、すなわちこの場合は
マイナス極性の放電しか発生しないので感光体磨耗の抑
制に大きく効いているものと考えられる。

【００８４】このように、放電開始電圧の絶対値｜Ｖｔ
ｈ｜の２倍より小さいピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧
を含むバイアス電圧を帯電部材に印加して感光体を帯電
することにより、感光体磨耗を大幅に低減することが可
能である。そこで、本実施例では、帯電用電源６（図１
参照）が、放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜より小さいピーク間
電圧ＶＰを持つ振動電圧を含むバイアス電圧を帯電ロー
ル２に印加するように帯電装置１０を構成している。 [第２の実施例]この第２の実施例は、本発明の第１の画
像形成装置についての実施例であり、接触帯電装置で使
用開始初期から発生する横筋状画質欠陥の防止策として
有効なものである。

【００８５】図６は、第２の実施例に対する比較例とし
て除電ランプを通常の照射位置Ｌに向けて配備した場合
の概要図である。

【００８６】図６に示すように、この比較例では、除電
ランプ９は、像担持体回転方向上流側の放電領域Ｒ１
（図１参照）よりもさらに像担持体回転方向上流側の通
常の除電ランプ照射位置Ｌに向けて配備されている。こ
れに対して、第２の実施例では、図１に示したように、
除電ランプ９を、像担持体回転方向上流側の放電領域Ｒ
１に相当する部分の像担持体表面を照射する位置に配備
している。図６に示す比較例における除電ランプ９以外
の構成要素は図１におけると同様である。

【００８７】図７は、図６に示した比較例について、バ
イアス電圧を変えながらハーフトーン２０％の初期画質
テストを行った結果を示す図である。

【００８８】図７（ａ）は、バイアス電圧に重畳される
振動電圧がＳｉｎ波の場合のテスト結果であり、図７
（ｂ）は、バイアス電圧に重畳される振動電圧が矩形波
の場合のテスト結果である。

【００８９】なお、○印は横筋状画質欠陥の発生が少な
く良好なテスト結果であること、×印は横筋状画質欠陥
の発生が多くテスト結果は不良であることを示してい
る。

【００９０】図７（ａ）および図７（ｂ）に示すよう
に、感光体表面電位ＶＨおよびピーク間電圧ＶＰの２つ
の要因が横筋状画質欠陥に非常に強い影響を与えること
がわかる。すなわち、図７（ａ）に示すように、バイア
ス電圧に重畳される振動電圧がＳｉｎ波である場合、つ
まり通常の交流電圧である場合はピーク間電圧ＶＰが５
００Ｖ以下で、かつ感光体表面電位ＶＨが４５０Ｖ以下
でないと横筋状画質欠陥が発生してしまう。しかし、図
７（ｂ）に示すように、矩形波を用いた場合は、ピーク
間電圧ＶＰが６００Ｖ以下で、かつ感光体表面電位ＶＨ
が５００Ｖ以下の範囲まで横筋状画質欠陥が発生しない
領域を広げることができる。これは、印加電圧のほぼ最
大値が印加されているときに放電が発生するため、その
最大値の持続時間が長い矩形波の方が、比較的安定した
放電が得られ横筋状画質欠陥が発生しにくいものと考え
られる。

【００９１】しかしながら、振動電圧がＳｉｎ波である
場合も矩形波である場合も、ともにピーク間電圧ＶＰお
よび感光体表面電位ＶＨによる大きな影響を受けること
には変わりがなく、電子写真方式の画像形成装置の画像
形成部の設計時に大きな制約を受ける恐れがある。ま
た、後述する帯電部材のトナー汚れを考慮したときにも
設計上の問題となる恐れがある。

【００９２】そこで、本実施例では、像担持体回転方向
上流側の放電領域Ｒ１では放電を発生させずに、像担持
体回転方向下流側の放電領域Ｒ２でのみ放電を発生させ
るようにするために、図１に示したように、像担持体回
転方向上流側の放電領域Ｒ１に相当する像担持体表面を
除電ランプ９で照射して像担持体１表面の除電を行って
いる。比較例と同様、印加電圧を種々変化させながら初
期画質テストを行った結果を次に示す。

【００９３】図８は、第２の実施例においてバイアス電
圧を変えながらハーフトーン２０％の初期画質テストを
行った結果を示す図である。

【００９４】前述のように、像担持体回転方向下流側の
放電領域Ｒ２で積極的に放電を起こさせれば、最初に放
電ギャップの狭いところから放電ギャップが次第に広が
る部分で放電が一気に増加するために、安定した放電状
態が得られ帯電均一性が向上して横筋状画質欠陥を抑制
することができるものと考えられる。

【００９５】図８に示したとおり、Ｓｉｎ波、矩形波の
いずれの波形のバイアス電圧を印加した場合でも、ピー
ク間電圧ＶＰの値には影響されることがなかった。ま
た、感光体表面電位ＶＨの値も、Ｓｉｎ波の場合は感光
体表面電位ＶＨの絶対値５００Ｖ以下、矩形波の場合
は、感光体表面電位ＶＨの絶対値６００Ｖ以下まで横筋
状画質欠陥は発生しなかった。

【００９６】このように、放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜の２
倍より小さいピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧を含むバ
イアス電圧を帯電ロール２に印加し、かつ、像担持体１
と帯電ロール２との接触位置Ｃよりも像担持体移動方向
上流側の像担持体１表面を除電するようにしたことによ
り、本発明にいう帯電防止手段が構成され、帯電ロール
の使用開始初期から発生する横筋状画質欠陥の発生を防
止することができる。また、特に矩形波を用いることに
より、そのピーク間電圧ＶＰと感光体表面電位ＶＨのウ
ィンドウをさらに広げることが可能である。 [第３の実施例]第３の実施例もまた、本発明の第１の画
像形成装置についての実施例のうちの一つである。

【００９７】図９は、第３の実施例を示す概要図であ
る。

【００９８】図９に示すように、第３の実施例では、像
担持体移動方向上流側の放電領域Ｒ１に、厚さ５０μｍ
の絶縁性ポリプロピレンフィルムによる像担持体１の帯
電を防止する帯電防止手段２０を配置した。こうするこ
とにより放電領域Ｒ１における放電を抑制し像担持体移
動方向下流側の放電領域Ｒ２における放電により像担持
体１を安定して帯電させることができる。このポリプロ
ピレンフィルムの帯電防止手段２０は、フィルム取付部
材２１により装置本体に固定されている。

【００９９】初期画質テストの結果、第２の実施例とほ
ぼ同様の結果が得られた。第３の実施例の場合は、Ｓｉ
ｎ波、矩形波のいずれの波形のバイアス電圧を印加した
場合でも、ピーク間電圧ＶＰの値に影響されることは無
かった。また、感光体表面電位ＶＨの値もＳｉｎ波の場
合は、感光体表面電位ＶＨの絶対値５００Ｖ以下、矩形
波の場合は、感光体表面電位ＶＨの絶対値６００Ｖ以下
で横筋状画質欠陥は消滅した。 [第４の実施例]第４の実施例もまた、本発明の第１の画
像形成装置についての実施例のうちの一つである。

【０１００】第４の実施例では、振動電圧として矩形波
を用いた場合のトナー汚れへの影響について調べた。

【０１０１】図１０は、第４の実施例におけるピーク間
電圧ＶＰと感光体表面電位ＶＨとの関係を示す図であ
る。

【０１０２】第４の実施例では、図１に示した画像形成
装置を用い、図１０に示した、条件１から条件５までの
５種類の矩形波を振動電圧とする重畳電圧を帯電ロール
２に印加して、それぞれ１０，０００枚の通紙テストを
行い、テスト終了後のトナー汚れによる横筋状画質欠陥
を３段階で評価した。いずれの条件においても感光体表
面電位ＶＨが−５００Ｖになるように調整してある。

【０１０３】表２は、第４の実施例のテスト結果を示す
表である。

【０１０４】表２において、○印は横筋状画質欠陥の発
生が少なく良好であること、×印は横筋状画質欠陥の発
生が多く不良であること、△印はやや不良であることを
示している。

【０１０５】

【表２】

【０１０６】表２に示すように、テスト結果からピーク
間電圧ＶＰが８００Ｖ以上１２００Ｖ以下の範囲内であ
ればトナー汚染による筋状画質欠陥は発生していない。

【０１０７】前述のように、帯電ロールに付着したプラ
ストナーが帯電ロールから感光体に引き戻される方向の
電界が強いほど帯電ロールは汚れにくい。このことか
ら、トナーを帯電ロールから感光体に引き戻す方向の電
位差が約２００Ｖ以上必要であるということがわかる。
本実施例では、放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜が６００Ｖであ
るので、必要なピーク間電圧ＶＰに換算すると、ＶＰ
（８００Ｖ）＝２００Ｖ＋Ｖｔｈ（６００Ｖ）となる。
放電開始電圧｜Ｖｔｈ｜が環境条件やその帯電部材の抵
抗値などで変化することを考えると、トナーなどの汚れ
が帯電ロールに付着しにくいピーク間電圧ＶＰの範囲
は、｜Ｖｔｈ｜＋２００≦ＶＰとなる。

【０１０８】なお、第１の実施例において説明したよう
に、感光体磨耗を低いレベルに抑制できる条件は、ＶＰ
＜２｜Ｖｔｈ｜である。従って、トナーなどの汚染防止
と感光体摩耗防止とを両立させるためには、｜Ｖｔｈ｜＋２００（Ｖ）≦ＶＰ＜２｜Ｖｔｈ｜なる式を満足させるピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧を
含むバイアス電圧を帯電ロール２に印加するように構成
すればよいということになる。 [第５の実施例]以上説明した第１の実施例〜第４の実施
例の結果より、感光体磨耗、トナー汚染、横筋状画質欠
陥などの問題をすべて解決できるのは、（１）上流側放電領域を除電ランプにより除電するか、
あるいは絶縁性フィルムなどで放電を抑制すること（２）８００Ｖ≦ＶＰ＜１２００Ｖ（Ｖｔｈ＝−６００
Ｖの場合）を満たす振動電圧を含むバイアス電圧を印加
すること（３）感光体表面電位ＶＨの絶対値は、Ｓｉｎ波で５０
０Ｖ以下（矩形波では６００Ｖ以下）であることの３つの条件をすべて満たす場合であることがわかる。

【０１０９】第５の実施例では、上記範囲内の印加電圧
であるＶＰ＝１１００Ｖ，ＶＤＣ＝−５５０Ｖ，周波数
ｆ＝１．６ＫＨｚ、感光体表面電位ＶＨ＝−５００Ｖの
矩形波を使用して、５０，０００枚の通紙テストを行
い、感光体磨耗とトナー汚れによる縦筋状画質欠陥、使
用開始初期から発生する横筋状画質欠陥などの評価テス
トを行った。その結果、感光体磨耗量は１．１μｍであ
り、これは通常の、放電開始電圧の２倍以上のピーク間
電圧ＶＰを印加した場合の約半分の値である。また、ト
ナー汚れによる縦筋状画質欠陥、使用開始初期から発生
する横筋状画質欠陥ともに発生しなかった。

【０１１０】このように、放電開始電圧絶対値ＶＰの２
倍以上のピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧を含むバイア
ス電圧を帯電部材に印加し、その波形や、ピーク間電圧
ＶＰと感光体表面電位ＶＨを上記範囲内に設定すること
により、接触帯電装置の３大課題である感光体磨耗、ト
ナー汚染による縦筋状画質欠陥、および使用開始初期か
ら発生する横筋状画質欠陥のすべてを解決することがで
きる。

【０１１１】次に、本発明の第２の画像形成装置の実施
例について説明する。 [第６の実施例]図１１は、本発明の第６の実施例の画像
形成装置の概略構成図である。

【０１１２】図１１に示すように、この画像形成装置
は、矢印Ａ方向に移動しながら表面に静電潜像が形成さ
れる感光体ドラムからなる像担持体１に所定の接触位置
Ｃにおいて接触配置された、像担持体１を帯電させる帯
電ロール２と、帯電ロール２に所定のバイアス電圧を印
加する帯電用電源６とを有する帯電装置１０を備え、帯
電装置１０により帯電された像担持体１上に静電潜像を
形成しその静電潜像をトナーで現像して像担持体１上に
トナー像を形成しそのトナー像を最終的に記録媒体Ｐに
転写および定着して記録媒体Ｐ上に画像を形成するもの
である。

【０１１３】なお、本実施例における帯電ロール２は、
本発明にいう帯電部材に相当するものであり、また、本
実施例における帯電用電源６は、本発明にいうバイアス
印加手段に相当するものである。

【０１１４】本発明の第２の画像形成装置においては、
帯電用電源６は、帯電ロール２に直流電圧のみからなる
第１のバイアス電圧、および放電開始電圧の絶対値の２
倍より小さいピーク間電圧を持つ振動電圧を含む第２の
バイアス電圧との双方のバイアス電圧を、互いに異なる
タイミングで印加するように構成されている。

【０１１５】この画像形成装置は、図１に示した第１の
実施例の画像形成装置と比べて帯電用電源６の構成が異
なるのみでそれ以外の部分は同様の構成を有している。
従って、この画像形成装置の画像形成に関する基本的画
像形成動作は第１の実施例と同様である。すなわち、矢
印Ａ方向に回転する像担持体１の表面を帯電ロール２で
一様に帯電した後、レーザ光等の画像書込手段３により
像担持体１表面に静電潜像を形成する。静電潜像は現像
装置４により可視化されて像担持体１上にトナー像が形
成される。トナー像は像担持体１に担持されて、像担持
体１に対向して配置された転写器５のある転写部Ｔに搬
送される。トナー像が転写部Ｔに搬送されるタイミング
に合わせて給紙トレイ１１から記録媒体である用紙Ｐが
供給され、トナー像は転写器５により像担持体１から用
紙Ｐに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙
Ｐは矢印Ｂ方向に搬送され、定着装置７において定着処
理された後、機外に排出される。転写工程後の像担持体
１は、クリーニング装置８により表面に残留したトナー
が除去される。

【０１１６】以下に、この第６の実施例における帯電装
置の作用について説明する。

【０１１７】この実施例では、図１１に示した画像形成
装置を用い、以下に示す条件で画像形成テストを実施し
た。

【０１１８】プロセススピード：２２０ｍｍ／ｓｅｃ感光体（像担持体）：直径３０ｍｍ、膜厚２５μｍの有機感光体トナー：粒径７μｍキャリア：粒径５０μｍ、フェライトコア感光体帯電電位：背景部（ＶＨ）：−５００Ｖ１００％濃度部（ＶＬ）：−２００Ｖ帯電装置：直径１４ｍｍのロール方式、４級アンモニウム塩を分散したＥＰＤＭにカーボンとＰＴＦＥを分散させ、ウレタン樹脂でコートしたもの現像装置：２成分現像方式、現像バイアス（Ｖｄｅｖｅ）：−４００Ｖ転写装置：ロール方式、カーボン分散ウレタン発泡ゴム、印加電圧１２００Ｖ上記条件下で、帯電用電源６から帯電ロールに、次の条
件Ａおよび条件Ｂの２種類の方式のバイアス電圧を、互
いに異なるタイミングで印加し、低温低湿（１０℃、１
０％）、常温（２５℃、５５％）、および高温高湿（２
８℃、８５％）の各環境条件下で画像形成を行いそのコ
ピー画質を評価した。

【０１１９】条件Ａ（矩形波バイアス）：放電開始電圧
の絶対値の２倍より小さいピーク間電圧を持つ振動電圧
を含むバイアス電圧を印加する帯電方式。（図１２参
照）条件Ｂ（ＤＣバイアス）：直流電圧のみからなるバイ
アス電圧を印加する帯電方式。（図１３参照）なお、本実施例における条件Ａ（矩形波バイアス）は、
本発明にいう第１のバイアス電圧に相当するものであ
り、本実施例における条件Ｂ（ＤＣバイアス）は、本発
明にいう第２のバイアス電圧に相当するものである。

【０１２０】図１２は、各環境条件下における条件Ａ
（矩形波バイアス）の波形を示す図である。

【０１２１】図１３は、各環境条件下における条件Ｂ
（直流バイアス）の波形を示す図である。

【０１２２】表３は、第６の実施例における２０％ハー
フトーン画質評価結果を示す表である。

【０１２３】

【表３】

【０１２４】表３に示すように、条件Ａ（矩形波バイア
ス）の場合、高温高湿環境下では横筋状画質欠陥の発生
がみられ、常温下でも若干の横筋状画質欠陥がみられた
が、実用上はほとんど問題なしと判断された。条件Ｂ
（ＤＣ波バイアス）の場合は、どの環境下でも問題はな
かった。

【０１２５】また、同時に文字画像の評価も行ったが、
これについては、条件Ａおよび条件Ｂ双方の方式とも、
いずれの環境条件下においても良好な画質が得られた。

【０１２６】次に、条件Ａおよび条件Ｂにおける低温低
湿環境下および高温高湿環境下でのランニング試験を実
施した。

【０１２７】その結果、低温低湿環境下では、条件Ｂの
場合は、５ｋｐＶ程度から縦筋状画質欠陥が発生しはじ
め、５ｋｐＶでは多数の縦筋が発生し画質上許容できな
いレベルとなった。これに対して、条件Ａの場合は、３
０ｋｐＶまでは画質欠陥は未発生であった。また、高温
高湿環境下では、条件Ａおよび条件Ｂの双方ともに画質
欠陥は発生しなかった。

【０１２８】以上の結果から、高温高湿環境下では条件
Ｂの方式を、低温低湿環境下では条件Ａの方式を選択す
ることにより常に良好な画質を得ることが可能である。
そこで、本実施例は、帯電装置に印加するバイアス電圧
をその画像形成装置の使用環境に応じて制御するように
画像形成装置を構成している。

【０１２９】すなわち、本実施例は、帯電用電源６（図
１１参照）が、上記第１のバイアス電圧と上記第２のバ
イアス電圧のうちの、環境条件に基づいて選択されたい
ずれか一方のバイアス電圧を帯電ロール２に印加するも
のである。具体的には、画像形成装置が、現在の使用環
境を高温高湿環境下であると判定した場合には、帯電ロ
ール２に印加するバイアス電圧として条件Ｂ（図１３）
の直流バイアスを選択し、低温低湿環境下であると判定
した場合には、帯電ロール２に印加するバイアス電圧と
して条件Ａ（図１２）の矩形波バイアスを選択する。

【０１３０】以下に、環境条件によるバイアスの制御方
法について説明する。環境条件は、帯電装置に一定電圧
を印加した際の感光体帯電電位を見積もることにより検
知可能である。これは、環境条件が変化すると放電開始
電圧が変化し同一電圧印加時の感光体帯電電位が変化す
ることを利用している。

【０１３１】図１４は、直流バイアス印加時の各環境下
における帯電特性を示す図である。

【０１３２】図１４に示すように、各環境下における放
電開始電圧は、低温低湿環境下では −６２０Ｖ常温環境下では −６００Ｖ高温高湿環境下では −５８０Ｖであることがわかる。なお、上記の放電開始電圧は、感
光体膜圧が２５ミクロンの初期条件での値である。

【０１３３】感光体の帯電電位は以下の式で与えられ
る。

【０１３４】（帯電電位）＝（印加電圧）−（放電開始電圧）また、帯電電位は、印加電圧が一定の場合でも感光体膜
厚より変化する。感光体の膜厚はマシンの使用とともに
磨耗により減少する。

【０１３５】図１５は、第６の実施例における感光体磨
耗レートを示す図である。

【０１３６】図１５に示すように、感光体膜厚は感光体
回転数の増加に応じて減少していく。本実施例では感光
体磨耗レートは、２０ｎｍ／ｋｃｙｃｌｅである。

【０１３７】感光体帯電電位は、上記の感光体膜厚減少
分を考慮し電流値から算定することができる。

【０１３８】図１６は、感光体膜厚と電流値との関係を
示すグラフである。

【０１３９】図１６に示すように、感光体膜厚が減少す
るにつれて電流値は上昇する。

【０１４０】上記の各要因間の関係を整理することによ
り、環境条件を検知する方法を知ることができ、こうし
て環境条件を知ることができれば条件Ａのバイアス電圧
または条件Ｂのバイアス電圧のどちらを選択すべきかの
判定方法を確立することができる。すなわち、具体的に
は、（１）除電ランプをＯＮにした状態で帯電部材に−１０
００Ｖのバイアス電圧を印加し、その時の電流値を測定
する。

【０１４１】（２）感光体回転数から感光体の現在の膜
厚を推定する。

【０１４２】（３）上記（１）項の電流測定値と、上記
（２）項の感光体膜厚推定値とを図１６上にプロット
し、そのプロットされた点が図１６上の「Ｂ領域」内に
ある場合は条件Ｂの直流バイアス電圧を選択し、プロッ
トされた点が図１６上の「Ｂ領域」内にない場合は条件
Ａの矩形波バイアス電圧を選択するようにする。

【０１４３】このバイアス電圧の選択は、最初の機械立
ち上がりの際に実施するか、あるいは、一定コピー間隔
毎に実施するようにしてもよい。

【０１４４】また、近年の画像形成装置では、画質の安
定化等の理由から環境センサを搭載した機種が多くなり
つつある。このような機種の場合は、温度湿度センサを
使用して環境条件を検知しそれに基づきバイアス電圧の
切換えを実施するようにしてもよい。その際は、次のよ
うな基準でバイアス方式の選択を行うことができる。

【０１４５】図１７は、環境条件に応じたバイアス電圧
の選択を行うためのグラフである。

【０１４６】図１７に示すように、このグラフでは、湿
度７０％以上、または、温度２７℃以上では、条件Ｂの
直流バイアスを選択し、それ以外の条件下では条件Ａの
矩形波バイアスを選択すればよいことがわかる。 [第７の実施例]第７の実施例もまた、本発明の第２の画
像形成装置についての実施例のうちの一つであり、感光
体および帯電装置等の画像形成関連部材を一体型のユニ
ットとした、いわゆる画像形成ユニット構造を採用した
画像形成装置の例である。

【０１４７】前述のように、本発明の第２の画像形成装
置におけるバイアス電圧印加方式は、従来のＡＣ帯電方
式と比較して感光体磨耗が少ないので、従来のＡＣ帯電
方式よりも長いライフを持つ画像形成ユニットを得るこ
とができる。この画像形成ユニットは、帯電装置も従来
に比較してより長期間にわたり使用されることになるの
で、帯電部材の汚れによる帯電不良の発生が懸念され
る。

【０１４８】そのため、帯電部材の汚れを少しでも抑制
できる仕様の帯電装置とすることが望ましい。前述の第
６の実施例で示したように、帯電部材の汚れを防止する
ためには条件Ａの矩形波バイアスを印加する方式が有利
である。

【０１４９】条件Ａの矩形波バイアス方式は、ハーフト
ーン画質に画質欠陥が発生しやすい傾向があるが、一般
的に使用頻度の高い文字画質においては、このハーフト
ーン画質の欠陥はほとんど目立たない。そこで、第６の
実施例の画像形成装置を使用し、次のような条件下でラ
ンニング試験を実施した。

【０１５０】表４は、第７の実施例におけるランニング
試験の条件を示す表である。

【０１５１】

【表４】

【０１５２】表４に示すように、文字画像原稿の場合は
低温低湿環境下、常温環境下、高温高湿環境下全てにお
いて条件Ａの矩形波バイアス印加方式としているが、文
字と写真の混合原稿の場合は低温低湿環境下のみ矩形波
バイアス印加方式とし、常温環境下および高温高湿環境
下においては条件Ｂの直流バイアス印加方式としてい
る。

【０１５３】ランニング試験はＡ４用紙横送りとし、常
温環境下で２０ｋｐＶ、低温低湿環境下で２０ｋｐＶ、
高温高湿環境下で２０ｋｐＶ、合計６０ｋｐＶ実施し
た。出力画像は、文字のみの画像を１５ｋｐＶ、文字写
真の混合画像を１５ｋｐＶ、それぞれ各環境下で使用し
た。

【０１５４】その結果、良好なプリント画質の維持が可
能であり、画質欠陥は発生しなかった。 [第８の実施例]次に、本発明の第２の画像形成装置の他
の実施例について説明する。

【０１５５】一般に配布用の資料等を一度に大量にコピ
ーする場合は、それほど高画質を要求されないことが多
い。そこで、例えば、帯電用電源６（図１１参照）が、
前述の第１のバイアス電圧（条件Ａの矩形波バイアス）
と第２のバイアス電圧（条件ＢのＤＣバイアス）のうち
の、出力画像の種類に基づいて選択されたいずれか一方
のバイアス電圧を帯電ロール２に印加するように構成し
てもよいし、また、帯電用電源６（図１１参照）が、上
記第１のバイアス電圧と第２のバイアス電圧のうちの、
１回の画像形成動作で出力する画像の枚数に基づいて選
択されたいずれか一方のバイアス電圧を帯電ロール２に
印加するように構成してもよいし、さらに、帯電用電源
６（図１１参照）が、要求される画質レベルに基づいて
上記第１のバイアス電圧と第２のバイアス電圧のうち
の、要求される画質レベルに基づいて選択されたいずれ
か一方のバイアス電圧を帯電ロール２に印加するように
構成してもよい。

【０１５６】例えば、高速モードおよび高画質モードの
２つのモードを設定しておき、高速モードが選択された
際は、前述の条件Ａの矩形波電圧を採用するようにし、
高画質モードが選択され、かつ、高温高湿環境下であ
り、かつ、コピー枚数が１００枚以上である場合は、１
００ｐＶごとにクリーニング動作として前述の条件Ａの
矩形波バイアス印加方式を選択しこれを１０秒間印加す
るようにすることができる。ここで、クリーニング動作
のインターバルは、その画像形成装置に要求される画質
レベルにより調整する必要がある。例えば、カラー画像
形成装置に適用された際は、５０ｐＶごとにクリーニン
グ動作をとる等適切にインターバルを調整する必要があ
る。次に、本発明の第１および第２の画像形成装置に適
用可能な帯電ロールクリーニング手段について説明す
る。 [第９の実施例]図１８は、第９の実施例の画像形成装置
の概略構成図である。

【０１５７】図１８に示すように、この画像形成装置
は、矢印Ａ方向に回転しながら表面に静電潜像が形成さ
れる有機感光体ドラムからなる像担持体１に所定の接触
位置Ｃにおいて接触配置された、像担持体１を帯電させ
る帯電ロール２と、帯電ロール２に所定のバイアス電圧
を印加する帯電用電源６と、帯電ロール２に接触しなが
ら矢印Ｄ方向に振動することにより帯電ロールに付着し
たトナーを除去するクリーニング部材１７とを有する帯
電装置１０を備え、帯電装置１０により帯電された像担
持体１上に静電潜像を形成しその静電潜像をトナーで現
像して像担持体１上にトナー像を形成しそのトナー像を
最終的に記録媒体Ｐに転写および定着して記録媒体Ｐ上
に画像を形成するものである。

【０１５８】なお、本実施例における帯電ロール２は、
本発明にいう帯電部材に相当するものであり、また、本
実施例における帯電用電源６は、本発明にいうバイアス
印加手段に相当するものである。

【０１５９】この画像形成装置は、図１に示した第１の
実施例の画像形成装置と比べて帯電用電源６の構成が異
なるのみでそれ以外の部分は同様の構成を有している。
従って、この画像形成装置の画像形成に関する基本的な
動作は第１の実施例と同様である。すなわち、矢印Ａ方
向に回転する像担持体１の表面を帯電ロール２で一様に
帯電した後、レーザ光等の画像書込手段３により像担持
体１表面に静電潜像を形成する。静電潜像は現像装置４
により可視化されて像担持体１上にトナー像が形成され
る。トナー像は像担持体１に担持されて、像担持体１に
対向して配置された転写器５のある転写部Ｔに搬送され
る。トナー像が転写部Ｔに搬送されるタイミングに合わ
せて給紙トレイ（図示せず）から記録媒体である用紙Ｐ
が供給され、トナー像は転写器５により像担持体１から
用紙Ｐに静電的に転写される。トナー像が転写された用
紙Ｐは矢印Ｂ方向に搬送され、定着装置（図示せず）に
おいて定着処理された後、機外に排出される。転写工程
後の像担持体１は、クリーニング装置８により表面に残
留したトナーが除去される。

【０１６０】クリーニング装置８により残留トナーを除
去する際に、微量のトナーがクリーニング装置８をすり
抜け、帯電ロール２に付着する。帯電ロール２には、帯
電ロール２に接触しながら上下に振動するクリーニング
部材１７が配備されている。

【０１６１】クリーニング部材１７に求められる特性と
しては、導電性であること、および帯電ロール２との接
触面積を多く取れることが必要であり、実用上はブラシ
あるいはパッドなどの形状が適している。ブラシは、固
定式のものと回転式のものいずれでもよいが、除去した
トナーの保持、設置スペース、およびコストなどの観点
から固定式の方が望ましい。

【０１６２】ブラシの材質としては、アクリル、ナイロ
ン、レーヨン等があげられ、ブラシ繊維中に前述の導電
剤として、イオン導電性物質あるいは電子導電性物質あ
るいはその双方が分散されたものが用いられる。イオン
導電性物質としては、例えば過塩素酸リチウム、過塩素
酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム、第四級アンモニ
ウムクロライド等の過塩素酸塩やアンモニウム塩などが
用いられる。また、電子導電性物質としては、例えばカ
ーボンブラック、グラファイトの他に、アルミニウム、
ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の各種導電性金属または合
金、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸
化アンチモン複合酸化物、酸化錫−酸化インジウム複合
酸化物等の各種導電性金属酸化物などの微粉末を用いる
ことができる。抵抗は１０⁵ｌｏｇΩ〜１０¹²ｌｏｇΩ
であればよいが、１０⁸ｌｏｇΩ〜１０⁹ｌｏｇΩであ
ることが望ましい。

【０１６３】この画像形成装置の印刷動作時には、クリ
ーニング部材１７には帯電用のバイアス電圧が印加され
帯電ロール２上の正極トナーを電気的に保持する。同時
に、帯電ロール２に機械的に付着していたトナーもクリ
ーニング部材１７により静電的に保持される。この時、
帯電ロール２に印加されているバイアス電圧を｜Ｖ_BC _R
｜、ブラシに印加されている電圧を｜Ｖ_Brush｜とする
と、｜Ｖ_BCR｜＜｜Ｖ_Bru _sh｜（それぞれの極性は同一）
なる条件を満たす必要がある。

【０１６４】クリーニング部材１７にトナーを一時的に
保持しておくことにより帯電ロール２の汚染を防止し良
好な画質を得ることができる。しかし、クリーニング部
材１７にトナーを回収したままでは、長期間にわたる使
用の間にクリーニング部材１７で保持できるトナーの許
容量を超えてしまうため、トナー保持許容量を超える前
にクリーニング部材１７から帯電ロール２へ、帯電ロー
ル２から像担持体１へとトナーを移動させる必要があ
る。この時、像担持体の表面電位を｜Ｖ_PR｜とすると、
｜Ｖ_PR｜＜｜Ｖ_BCR｜＜｜Ｖ_Brush｜（それぞれの極性は
同一）なる条件を満たす必要がある。

【０１６５】しかし、電圧の操作だけでクリーニング部
材１７から帯電ロール２へ移動させるのは困難であるた
め、クリーニング部材１７を振動させながらクリーニン
グ動作を実施するようにする必要がある。 [第１０の実施例]この第１０の実施例は、第９の実施例
における固定ブラシ型のクリーニング部材に代わり、パ
ッド状のクリーニング部材を用いた例である。

【０１６６】図１９は、第１０の実施例の概略構成図で
ある。

【０１６７】この第１０の実施例では、像担持体１上に
残留するトナーを極めて微量とすることができるので、
図１９に示すように、この画像形成装置を感光体クリー
ナレス方式として構成することができる。

【０１６８】クリーニング部材１７用のパッドの材料と
しては、綿、絹、パルプ、羊毛等の天然繊維、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、セ
ルロース、酢酸セルロース、ポリ酢酸ビニル、ＰＴＦＥ
等の有機繊維、ガラスファイバ、カーボンファイバ、鉄
ファイバ等の無機繊維があげられる。パッドの繊維中に
は第９の実施例に記載したのと同様の導電剤が分散され
ており、その抵抗は１０⁵ｌｏｇΩ〜１０¹²ｌｏｇΩの
範囲内であればよいが、１０⁸ｌｏｇΩ〜１０ ⁹ｌｏｇ
Ωであることが望ましい。

【０１６９】この画像形成装置の印刷動作時には、クリ
ーニング部材１７には帯電用のバイアス電圧が印加され
帯電ロール２上の正極トナーを電気的に保持する。同時
に、帯電ロール２に機械的に付着していたトナーもクリ
ーニング部材１７により静電的に保持される。この時、
帯電ロール２に印加されているバイアス電圧を｜Ｖ_BC _R
｜、パッドに印加されている電圧を｜Ｖ_pat｜とする
と、｜Ｖ_BCR｜＜｜Ｖ_pat｜（それぞれの極性は同一）な
る条件を満たす必要がある。

【０１７０】クリーニング部材１７にトナーを一時的に
保持しておくことにより帯電ロール２の汚染を防止し良
好な画質を得ることができる。しかし、クリーニング部
材１７で回収したままでは、長期間にわたる使用の間に
クリーニング部材１７で保持できるトナーの許容量を超
えてしまうため、トナー保持許容量を超える前にクリー
ニング部材１７から帯電ロール２、帯電ロール２から像
担持体１へとトナーを移動させる必要がある。この時、
像担持体の表面電位を｜Ｖ_PR｜とすると、｜Ｖ _PR｜＜｜
Ｖ_BCR｜＜｜Ｖ_pat｜（それぞれの極性は同一）なる条件
を満たす必要がある。

【０１７１】しかし、電圧の操作だけでクリーニング部
材１７から帯電ロール２へ移動させるのは困難であるた
め、クリーニング部材１７を振動させながらクリーニン
グ動作を実施するようにする必要がある。 [第１１の実施例]上記第９および第１０の実施例で用い
るクリーニング部材１７は、印刷動作時は帯電ロール２
との間に適度の食い込み量をもって接触している必要が
ある。クリーニング部材１７と帯電ロール２との食い込
み量（接触量）が大き過ぎると、クリーニング部材１７
で回収したトナーを帯電ロール２に押し付けてしまい、
帯電ロール２に傷を付けたり、あるいはトナーフィルミ
ングを起こしてしまうことがある。また、クリーニング
部材１７の接触により帯電ロール２に大きな負荷がかか
り、帯電ロール２の回転を妨げてしまうこともある。そ
のため、食い込み量はなるべく少ない方がよく、１ｍｍ
以下であることが望ましい。

【０１７２】クリーニング部材１７の振動方向は、帯電
ロール２のシャフトに対して水平方向あるいは垂直方向
でもよいが、望ましくは、図１８および図１９に示すよ
うに矢印Ｄ方向、すなわち帯電ロール２のシャフトに対
して垂直方向であることが好ましい。

【０１７３】また、クリーニング部材１７の振動幅は、
超音波、電界、磁界等の振動源による微小な振動幅でも
よいが、次に示すような機械的な振動装置による数ミリ
以上の振動幅であってもよい。

【０１７４】図２０は、第９および第１０の実施例にお
けるクリーニング部材の振動源としてカムを用いた例を
示す図であり、図２１は、第９および第１０の実施例に
おけるクリーニング部材の振動源としてソレノイドを用
いた例を示す図である。

【０１７５】図２０（ａ）は、クリーニング部材１７の
振動源として板カムを用いた場合の例であり、図２０
（ｂ）は、クリーニング部材１７の振動源として傾斜面
カムを用いた場合の例である。図２０（ａ）および図２
０（ｂ）では、印刷動作時にはクリーニング部材１７は
バネ１２により帯電ロール２に食い込んでいるが、クリ
ーニンク動作時には、モータ１３による駆動力と、板カ
ム１４又は傾斜面カム１５により矢印Ｄ方向に振動する
ようになっている。

【０１７６】図２１には、ソレノイド１６を用いてクリ
ーニング部材１７に数ミリ以上の矢印Ｄ方向の振動を与
えている状態が示されている。

【０１７７】クリーニング部材１７のリフレッシュの観
点からすれは、その振動幅は大きい方がよく、また、そ
の振動の周波数も高い方が好ましい。また、クリーニン
グ部材１７を帯電ロール２に対して接触位置又は非接触
位置に切換自在な構造とすることが好ましい。 [第１２の実施例]第９の実施例の効果を確認するため
に、Ｆ社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｅｒ１２５０機の帯電
装置を用い、通常のＤＣ電圧印加方式の帯電ロールに代
えて以下の３条件で汚染テストを行った。（条件１）帯電ロールにクリーニング部材１７を接触さ
せていない場合（条件２）帯電ロールにブラシ型のクリーニング部材１
７を接触させ、第９の実施例に記載した条件を満たすバ
イアス電圧をクリーニング部材１７に印加した場合（条件３）上記（条件２）でクリーニング部材１７から
帯電ロール２にトナーを移動させる際に、クリーニング
部材１７を振動させるようにした場合ブラシの材質としては、抵抗が１０⁹ｌｏｇΩのアクリ
ルを使用し、０．５ｍｍだけ帯電ロール２に食い込ませ
るようにした。また、上記（条件２）および（条件３）
では、ブラシで回収したトナーを帯電ロール２および像
担持体１に移動させるクリーニング動作を１００枚印刷
毎に実施した。

【０１７８】ブラシはクリーニンク動作中のみ、図２０
（ａ）に示した振動装置により振動させた。

【０１７９】汚染テストのテスト条件およびテスト結果
を次に示す。

【０１８０】表５は、第９の実施例の効果確認のための
汚染テストの条件およびテスト結果を示す表である。

【０１８１】

【表５】

【０１８２】表５に示したように、（条件１）では、１
００ｐＶ（Ａ４、以下省略）で異常放電による白筋が発
生した。また、（条件２）でも、５００ｐＶで異常放電
による白筋が発生した。それに対して、ブラシを振動さ
せた（条件３）では、２ＫｐＶまでデイフェクトは発生
していない。

【０１８３】図２２は、第１２の実施例におけるクリー
ニング部材の動作説明図である。

【０１８４】図２２（ａ）は、（条件１）、すなわち印
刷動作時のトナーの挙動を示し、図２２（ｂ）は、クリ
ーニング動作時の（条件２）におけるトナーの挙動を示
し、図２２（ｃ）は、クリーニング動作時の（条件３）
におけるトナーの挙動を示したものである。

【０１８５】このテストでは、像担持体１には、ウレタ
ンブレードの像担持体クリーナ（図示せず）を線圧１．
５ｇ／ｍｍで当接させているが、この像担持体クリーナ
から微量のトナーがすり抜けて帯電ロール２に達してお
り、帯電ロール２ヘと付着する。

【０１８６】その結果、（条件１）のケースでは、図２
２（ａ）に示すように、即座に負極トナー付着による異
常放電がおき、白筋が発生した。

【０１８７】（条件２）のケースでは、図２２（ｂ）に
示すように、ブラシで一時的にトナーを保持しているも
のの、クリーニング動作で正極トナーを像担持体１に移
動させる機能が不十分であり、そのため、ブラシで保持
できる正極トナーの量を超えてしまい、正極トナーがブ
ラシ７からすり抜けて像担持体１上に残ってしまうため
に（条件１）と同様の結果となっている。

【０１８８】それに対し、（条件３）のケースでは、図
２２（ｃ）に示すように、クリーニング動作時にブラシ
７を振動させているため、ブラシ７で保持していたトナ
ーが像担持体１に十分に移動し、ブラシ７を十分にリフ
レッシュさせることができる。そのためディフェクトが
発生していない。

【０１８９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の第１の
画像形成装置によれば、像担持体に接触配置された帯電
部材と、その帯電部材に所定のバイアス電圧を印加する
バイアス印加手段とを有する帯電装置を備えた画像形成
装置において、バイアス印加手段が、帯電部材に、直流
電圧に振動電圧が重畳されたバイアス電圧を印加するも
のであり、この帯電装置を、バイアス電圧の印加によ
り、像担持体移動方向下流側において、像担持体と帯電
部材との間に単一極性の放電を起こさせるものとして構
成したことにより、像担持体の磨耗が少なく、トナー汚
染による帯電不良の発生が少なく、横筋状画質欠陥の発
生が防止された画像形成装置を実現することができる。

【０１９０】また、本発明の第２の画像形成装置によれ
ば、バイアス印加手段が、帯電部材に直流電圧のみから
なる第１のバイアス電圧、および放電開始電圧の絶対値
の２倍より小さいピーク間電圧を持つ振動電圧を含む第
２のバイアス電圧との双方のバイアス電圧を、互いに異
なるタイミングで印加するものとして構成したことによ
り、像担持体の磨耗が少なく、トナー汚染による帯電不
良の発生が少なく、横筋状画質欠陥の発生が防止された
画像形成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図２】第１の実施例における帯電ロールの断面図であ
る。

【図３】図１に示した帯電ロール２に直流電圧を印加し
た場合の印加電圧と感光体表面電位との関係を示す図で
ある。

【図４】図１に示した帯電ロール２に交流電圧と直流電
圧との重畳電圧を印加した場合の交流電圧のピーク間電
圧ＶＰと感光体表面電位ＶＨとの関係を示す図である。

【図５】表１に示したバイアス電圧印加条件下での帯電
テスト後の感光体磨耗量とピーク間電圧ＶＰとの関係を
示すグラフである。

【図６】第２の実施例に対する比較例として除電ランプ
を通常の照射位置Ｌに向けて配備した場合の概要図であ
る。

【図７】図６に示した比較例について、バイアス電圧を
変えながらハーフトーン２０％の初期画質テストを行っ
た結果を示す図である。

【図８】第２の実施例においてバイアス電圧を変えなが
らハーフトーン２０％の初期画質テストを行った結果を
示す図である。

【図９】第３の実施例を示す概要図である。

【図１０】第４の実施例におけるピーク間電圧ＶＰと感
光体表面電位ＶＨとの関係を示す図である。

【図１１】本発明の第６の実施例の画像形成装置の概略
構成図である。

【図１２】各環境条件下における条件Ａ（矩形波バイア
ス）の波形を示す図である。

【図１３】各環境条件下における条件Ｂ（直流バイア
ス）の波形を示す図である。

【図１４】直流バイアス印加時の各環境下における帯電
特性を示す図である。

【図１５】第６の実施例における感光体磨耗レートを示
す図である。

【図１６】感光体膜厚と電流値との関係を示すグラフで
ある。

【図１７】環境条件に応じたバイアス電圧の選択を行う
ためのグラフである。

【図１８】第９の実施例の画像形成装置の概略構成図で
ある。

【図１９】第１０の実施例の概略構成図である。

【図２０】第９および第１０の実施例におけるクリーニ
ング部材の振動源としてカムを用いた例を示す図であ
る。

【図２１】第９および第１０の実施例におけるクリーニ
ング部材の振動源としてソレノイドを用いた例を示す図
である。

【図２２】第１２の実施例におけるクリーニング部材の
動作説明図である。

【図２３】従来の第１の重畳電圧方式における感光体表
面電位の時間推移を示す図である。

【図２４】従来の直流電圧方式における感光体表面電位
の時間推移を示す図である。

【図２５】従来の第２の重畳電圧方式における感光体表
面電位の時間推移を示す図である。

【図２６】従来の第２の重畳電圧方式における感光体表
面電位の波形を示す図である。

【図２７】従来の第２の重畳電圧方式および直流電圧方
式における感光体帯電電位の変化を示す図である。

【符号の説明】

１像担持体（感光体）２帯電ロール２ａ給電シャフト２ｂ導電性弾性体層２ｃ抵抗層２ｄ表面保護層３画像書込手段４現像装置５転写器６帯電用電源７定着装置８クリーニング装置９除電ランプ１０帯電装置１１給紙トレイ１２バネ１３モータ１４板カム１５傾斜面カム１６ソレノイド１７クリーニング部材２０帯電防止手段２１フィルム取付部材Ｃ接触位置Ｐ記録媒体Ｒ，Ｒ１，Ｒ２放電領域Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４領域

フロントページの続き (72)発明者藤森信一郎神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC05 DD03 DD12 DD16 2H027 DA13 DA14 EA01 EB02 EC19 ED03 FB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の方向に移動しながら表面に静電潜
像が形成される像担持体に所定の接触位置において接触
配置された、該像担持体を帯電させる帯電部材と、前記
帯電部材に所定のバイアス電圧を印加するバイアス印加
手段とを有する帯電装置を備え、前記帯電装置により帯
電された像担持体上に静電潜像を形成し該静電潜像をト
ナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し該トナ
ー像を最終的に所定の記録媒体に転写および定着して該
記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、前記バイアス印加手段は、前記帯電部材に、直流電圧に
振動電圧が重畳されたバイアス電圧を印加するものであ
って、前記帯電装置は、該バイアス電圧の印加により、
前記接触位置よりも前記像担持体移動方向下流側におい
て、該像担持体と該帯電部材との間に単一極性の放電を
起こさせるものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電装置が、前記接触位置よりも前
記像担持体移動方向上流側の前記像担持体表面の帯電を
防止する帯電防止手段を備えたことを特徴とする請求項
１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記バイアス印加手段が、放電開始電圧
Ｖｔｈの絶対値の２倍より小さいピーク間電圧ＶＰを持
つ振動電圧を含むバイアス電圧を前記帯電部材に印加す
るものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記バイアス印加手段が、前記振動電圧
のピーク間電圧をＶＰ（Ｖ）とし、放電開始電圧をＶｔ
ｈ（Ｖ）とした時に、｜Ｖｔｈ｜＋２００（Ｖ）≦ＶＰ＜２｜Ｖｔｈ｜なる式を満足させるピーク間電圧ＶＰを持つ振動電圧を
含むバイアス電圧を前記帯電部材に印加するものである
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記帯電装置が、前記像担持体を、絶対
値５００Ｖ以下の表面電位に帯電させるものであること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】所定の方向に移動しながら表面に静電潜
像が形成される像担持体に所定の接触位置において接触
配置された、該像担持体を帯電させる帯電部材と、前記
帯電部材に所定のバイアス電圧を印加するバイアス印加
手段とを有する帯電装置を備え、前記帯電装置により帯
電された像担持体上に静電潜像を形成し該静電潜像をト
ナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し該トナ
ー像を最終的に所定の記録媒体に転写および定着して該
記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、前記バイアス印加手段が、前記帯電部材に直流電圧のみ
からなる第１のバイアス電圧、および放電開始電圧の絶
対値の２倍より小さいピーク間電圧を持つ振動電圧を含
む第２のバイアス電圧との双方のバイアス電圧を、互い
に異なるタイミングで印加するものであることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項７】前記バイアス印加手段が、前記第１のバ
イアス電圧と前記第２のバイアス電圧のうちの、環境条
件に基づいて選択されたいずれか一方のバイアス電圧を
前記帯電部材に印加するものであることを特徴とする請
求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】前記バイアス印加手段が、前記第１のバ
イアス電圧と前記第２のバイアス電圧のうちの、出力画
像の種類に基づいて選択されたいずれか一方のバイアス
電圧を前記帯電部材に印加するものであることを特徴と
する請求項６記載の画像形成装置。
【請求項９】前記バイアス印加手段が、前記第１のバ
イアス電圧と前記第２のバイアス電圧のうちの、１回の
画像形成動作で出力する画像の枚数に基づいて選択され
たいずれか一方のバイアス電圧を前記帯電部材に印加す
るものであることを特徴とする請求項６記載の画像形成
装置。
【請求項１０】前記バイアス印加手段が、要求される
画質レベルに基づいて前記第１のバイアス電圧と前記第
２のバイアス電圧のうちの、要求される画質レベルに基
づいて選択されたいずれか一方のバイアス電圧を前記帯
電部材に印加するものであることを特徴とする請求項６
記載の画像形成装置。