JP2001305837A

JP2001305837A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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Publication number: JP2001305837A
Application number: JP2000116947A
Authority: JP
Inventors: Masaru Shimura; 大紫村; Satoshi Saito; 聖史齋藤; Tomohiro Nakamori; 知宏中森; Hiroshi Takami; 洋高見; Hiroaki Sakai; 宏明酒井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-11-02
Also published as: EP1148392A2; US6539184B2; EP1148392A3; US20010055496A1

Abstract

(57)【要約】【課題】感光ドラムの長寿命化、及び帯電ローラに印
加される電流の過度の減少に起因する帯電不良を防止で
きるようにする。【解決手段】第２の電流検知手段２６で検知した帯電
ローラ２に印加される交流電流値が所定範囲である場合
は、第１の電流検知手段２３で検知した高圧トランス２
１から出力される交流電流を所定値に制御して帯電ロー
ラ２に印加し、且つ、第２の電流検知手段２６で検知し
た帯電ローラ２に印加される交流電流値が所定範囲外で
ある場合は、第２の電流検知手段２６で検知した高圧ト
ランス２１から帯電ローラ２に印加される交流電流を所
定値に制御して帯電ローラ２に印加することにより、画
像形成枚数が多くなっても感光ドラム１表面が削れてい
くスピードを抑制して、感光ドラム１の長寿命化を図る
ことができ、更に、帯電ローラ２に印加される電流の過
度の減少に起因する帯電不良を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
って画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等
の画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式等の複写機
やプリンターなどの画像形成装置では、電子写真感光体
や静電記録誘電体等の像担持体の帯電処理手段として、
従来よりコロナ帯電器が使用されてきた。これは、コロ
ナ帯電器を像担持体に非接触に対向配置し、コロナ帯電
器で発生する放電コロナに像担持体表面をさらすこと
で、像担持体表面を所定の極性、電位に帯電させるもの
である。

【０００３】ところで、近年、コロナ帯電器よりも低オ
ゾン、低電力等の利点を有することから、像担持体の帯
電処理手段として接触帯電装置が実用化されている。こ
れは、電圧を印加した帯電部材を被帯電体としての像担
持体に当接させて像担持体表面を所定の極性、電位に帯
電させるものである。

【０００４】特に、帯電部材として導電ローラ（以下、
帯電ローラという）を用いたローラ帯電方式の接触帯電
装置が、帯電の安定化という点から好ましく用いられて
いる。ローラ帯電方式の接触帯電装置では、帯電部材と
しての帯電ローラを像担持体に加圧当接させ、帯電ロー
ラに電圧を印加することによって像担持体を帯電処理す
る。

【０００５】図１９に示すように、従来の接触帯電装置
としての帯電ローラ１０１は、像担持体としての回転ド
ラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１
００表面に所定の押圧力をもって接触されており、帯電
バイアス電源１０２から帯電ローラ１０１に所定の電圧
を印加することにより感光ドラム１００表面が所定の表
面電位に帯電される。帯電ローラ１０１は、一般に感光
ドラム１００の回転駆動に従動して回転する。

【０００６】上記した帯電ローラ１０１による感光ドラ
ム１００への接触帯電は放電によって行われるため、あ
る閾値電圧以上の電圧を帯電バイアス電源１０２から帯
電ローラ１０１に印加することによって、感光ドラム１
００の帯電が開始される。例えば、厚さ２５μｍのＯＰ
Ｃ感光層を有する感光ドラム１００に対して帯電ローラ
１０１を加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、
帯電ローラ１０１に対して約６００Ｖ程度の電圧を印加
すれば感光ドラム１００の表面電位が上昇し始め、それ
以降は印加電圧に対して傾き一次線形に表面電位が増加
する。

【０００７】以後、この閾値電圧、即ち帯電部材（帯電
ローラ）にＤＣ電圧（直流電圧）を印加して被帯電体
（感光ドラム）の帯電が開始するときの帯電部材に対す
る印加電圧値を被帯電体の帯電（放電）開始電圧値Ｖｔ
ｈと定義する。

【０００８】また、接触帯電には、以下に述べる帯電部
材にＤＣ電圧のみを印加して被帯電体を帯電させる「Ｄ
Ｃ帯電方式」と、ＡＣ（交流）電圧成分とＤＣ電圧成分
を有する電圧（振動電圧：時間と共に電圧値が周期的に
変化する電圧）を印加して被帯電体を帯電させる「ＡＣ
帯電方式」がある。

【０００９】（１）ＤＣ帯電方式被帯電体（感光ドラム）をこのＤＣ帯電方式で所望の表
面電位ＶＤに帯電するには、その電圧Ｖｄと被帯電体
（感光ドラム）の上記帯電開始電圧値Ｖｔｈを加算した
ＤＣ電圧（Ｖｄ＋Ｖｔｈ）を帯電部材に印加する。とこ
ろで、ＤＣ帯電方式は帯電の均一性が不十分であること
や、Ｖｄ以上に過帯電された電位に関しては電位の収束
性がないことから、被帯電体（感光ドラム）の前露光を
行う必要がある。

【００１０】（２）ＡＣ帯電方式ＡＣ帯電方式はＤＣ帯電方式に比べて帯電均一性に優れ
ている。即ち、被帯電体の所望の表面電位Ｖｄに相当す
るオフセットＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧
ＶｐｐをもつＡＣ電圧を重畳した振動電圧を、帯電部材
に印加して被帯電体の帯電を行うものである。

【００１１】これは、図２０に示すように、ＡＣ電圧成
分（図のａ）による電位のならし効果を目的としたもの
であり、被帯電体としての感光ドラムの表面電位（図の
ｂ）は、帯電部材（帯電ローラ）と感光ドラムの離間に
従ってピーク電圧の中間に収束する。

【００１２】画像形成装置において、像担持体（感光ド
ラム）の帯電装置は静電潜像を形成するために像担持体
表面を一定電位に帯電し、画像形成後は像担持体上の電
位履歴を消去するために像担持体表面の均一除電を行
う。

【００１３】このため、ＡＣ帯電方式では、像担持体の
帯電時には所望の像担持体の暗部電位（像担持体表面の
画像露光されていない部分）に相当するＤＣ電圧を、ま
た、除電時には０Ｖをオフセット電圧とすることで、像
担持体の表面電位をＶＤまたは０Ｖに均一に収束させる
ことができるため、ＤＣ帯電方式やコロナ帯電器など他
の帯電装置に比べて有利である。

【００１４】また、ＡＣ帯電方式では、帯電部材として
の帯電ローラのインピーダンスの環境変動によりリーク
や帯電不良を発生してしまう場合がある。このため、従
来より帯電ローラに印加されるＡＣ電流値を、定電流制
御することで帯電ローラの環境変動を自動的に補正する
方法が一般的に行われている。一般的に、定電流制御方
法としては、電流のピーク値、実効値などを一定値にす
る制御方法がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のＡＣ帯電方式による接触帯電では、以下のような問
題点があった。

【００１６】ＡＣ帯電方式の帯電制御は、印加電圧とし
て正負の電圧を交互にし、放電・逆放電を繰り返すた
め、この放電による被帯電体である感光ドラム表面の劣
化が大きく、劣化した感光ドラム表面部分がクリーニン
グ部材としてのクリーニングブレードなどの当接部材と
の摩擦により削りとられてしまう（感光ドラム削れ）。
このため、感光ドラムの感光層が徐々に薄くなり、限界
膜厚に達した際には感光層としての機能が低下し、微小
な帯電ムラを生じたり、また表面の電荷保持能力の減少
にともなって帯電不良が発生する。

【００１７】従って、画像形成装置、及び少なくとも感
光ドラムや帯電部材（帯電ローラ）を備えたプロセスカ
ートリッジの寿命は、感光ドラムの感光層が限界膜厚に
摩耗するまでの使用印字枚数（画像形成枚数）で規定さ
れてしまうことになる。

【００１８】特に、近年、環境問題やコンピュータのネ
ットワーク化によるプリンタ（画像形成装置）の負担増
大などもあり、プロセスカートリッジの高耐久化の要求
が高まりつつあり、感光ドラムの長寿命化が必要とされ
ている。電子写真装置を長寿命化する方法としては、感
光ドラムの感光層の初期膜厚を厚くする方法や、帯電部
材である帯電ローラの放電量を少なくして、感光ドラム
の劣化を低減する方法が考えられる。

【００１９】しかしながら、感光ドラムの感光層の膜厚
を単純に厚くすると、感光ドラムの表面電荷の保持力が
減少し、静電画像がぼけてしまうことがある。また、放
電量を過度に少なくした場合には、放電としては不安定
になりやすく、帯電ムラが生じ、帯電不良などの画像不
良ことが発生することが分かっている。

【００２０】また、帯電ローラに対するＡＣ電圧の制御
方法に関しては、上記した定電流制御が一般的である。
しかしながら、定電流制御は、帯電ローラ等の接触帯電
部材から感光ドラムに流れる電流量は一定に制御されて
いるが、感光ドラムの寿命に影響する放電電流（電源か
ら接触帯電部材に印加される電流）を直接制御するもの
ではない。

【００２１】例えば、初期状態で帯電不良を発生させな
い程度の放電電流量にＡＣ電流値を設定した場合は、耐
久を通じて初期の帯電状態を維持できない。これは、帯
電ローラのトナー汚れ、感光ドラムの感光層の膜厚の減
少により帯電特性が変化するためである。そのため、初
期に帯電状態が適正になるように設定した定電流制御で
は、放電電流量が初期と比べて増加し、感光ドラムの削
れ量を耐久に応じて増加させ、感光ドラムの寿命を短く
してしまう。

【００２２】そこで本発明は、感光ドラムの長寿命化、
及び放電電流の過度の減少に起因する帯電不良を防止で
きるようにした画像形成装置及びプロセスカートリッジ
を提供することを目的としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回動自在な像担持体と、前記像担持体の表
面に当接して前記像担持体を帯電する接触帯電部材と、
前記接触帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した帯電
バイアスを印加する帯電バイアス印加手段とを有する画
像形成装置において、前記接触帯電部材に印加される交
流電圧に同期した固定位相で前記帯電バイアス印加手段
から出力される第１の交流電流を検知する第１の電流検
知手段と、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電
部材に印加される第２の交流電流を検知する第２の電流
検知手段と、前記第２の電流検知手段で検知した前記第
２の交流電流値が所定範囲である場合は、前記第１の電
流検知手段で検知した前記第１の交流電流値を所定値に
制御して前記接触帯電部材に印加させ、且つ、前記第２
の電流検知手段で検知した前記第２の交流電流値が所定
範囲外である場合は、前記第２の電流検知手段で検知し
た前記第２の交流電流値を所定値に制御して前記接触帯
電部材に印加させる制御手段と、を備えたことを特徴と
している。

【００２４】また、前記第２の電流検知手段で検知され
る前記第２の交流電流が実効値電流であることを特徴と
している。

【００２５】また、前記第２の電流検知手段で検知され
る前記第２の交流電流がピーク値電流であることを特徴
としている。

【００２６】また、前記第２の電流検知手段で検知され
る前記第２の交流電流が、所定範囲の交流電流の平均値
であることを特徴としている。

【００２７】また、前記第２の電流検知手段で検知され
る前記第２の交流電流が、所定範囲の交流電流の積分値
であることを特徴としている。

【００２８】また、前記第２の電流検知手段で検知され
る前記第２の交流電流値の所定範囲を、画像形成装置の
使用状況に関する情報に応じて変化させることを特徴と
している。

【００２９】また、前記画像形成装置の使用状況に関す
る情報が、前記接触帯電部材に印加された交流電圧の印
加時間の積算値であることを特徴としている。

【００３０】また、前記画像形成装置の使用状況に関す
る情報が、前記像担持体の回転時間の積算値であること
を特徴としている。

【００３１】また、前記画像形成装置の使用状況に関す
る情報が、画像形成枚数であることを特徴としている。

【００３２】また、前記第２の電流検知手段で検知され
る前記第２の交流電流値の所定範囲を、画像形成装置の
内部又は外部の環境に応じて変化させることを特徴とし
ている。

【００３３】また、前記環境は温度又は湿度の少なくと
も一方であることを特徴としている。

【００３４】また、少なくとも、前記接触帯電部材によ
る前記像担持体の積算帯電時間、前記像担持体の回転数
のいずれかの情報を書き込んだ不揮発性記録媒体を有
し、前記不揮発性記録媒体に書き込まれた前記情報に基
づいて、前記第２の電流検知手段で検知される第２の交
流電流値の所定範囲を変化させることを特徴としてい
る。

【００３５】また、少なくとも、像担持体と、前記像担
持体を帯電する帯電部材を一体的に形成し、画像形成装
置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記プ
ロセスカートリッジが、請求項１乃至１２記載の画像形
成装置に着脱自在であることを特徴としている。

【００３６】また、前記プロセスカートリッジは、前記
像担持体上に形成された静電潜像を顕像化する現像手段
を有していることを特徴としている。

【００３７】また、前記プロセスカートリッジは、転写
後に前記像担持体上に残留している転写残現像剤を除去
するためのクリーニング手段を有していることを特徴と
している。

【００３８】また、前記プロセスカートリッジは、書き
込み可能な不揮発性記録媒体を備え、前記不揮発性記録
媒体が、請求項１２記載の不揮発性記録媒体であること
を特徴としている。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００４０】〈実施の形態１〉図１は、本発明の実施の
形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本
実施の形態の画像形成装置は電子写真方式のレーザビー
ムプリンタである。

【００４１】本画像形成装置は、像担持体としての感光
ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には、帯電
ローラ２、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装
置６が配設されており、感光ドラム１の露光装置３と現
像装置４間の上方には露光装置３が配設されている。ま
た、感光ドラム１と転写ローラ５間の転写ニップ部Ｎの
転写材搬送方向の上流側には、転写ガイド７が配設され
ており、転写ニップ部Ｎの転写材搬送方向の下流側に
は、除電針８、搬送ガイド９、定着装置１０が配設され
ている。

【００４２】感光ドラム１は、本実施の形態では負帯電
の有機感光体で、アルミニウム製のドラム基体１ａ上に
感光体層１ｂを有しており、所定の周速で矢印方向（時
計方向）に回転駆動され、その回転過程において接触す
る帯電ローラ２により負極性の一様な帯電を受ける。

【００４３】接触帯電手段としての帯電ローラ２は、感
光ドラム１表面に回転自在に接触し、帯電バイアス電源
１１から印加される帯電バイアス（この帯電バイアスに
ついては後述する）によって感光ドラム１を所定の極
性、電位に均一に帯電する。

【００４４】露光装置３は、不図示のレーザドライバ、
レーザダイオード、ポリゴンミラーなどを備えており、
レーザドライバに入力されるパーソナルコンピュータ
（不図示）などからの画像情報の時系列電気デジタル画
像信号に対応して変調されたレーザ光がレーザダイオー
ドから出力され、高速回転するポリゴンミラーで前記レ
ーザ光を走査し、反射ミラー３ａを介して感光ドラム１
表面を画像露光Ｌすることにより、画像情報に対応した
静電潜像を形成する。

【００４５】現像装置４は、現像部位にて感光ドラム１
表面とほぼ当接する回転自在な現像スリーブ４ａを備え
ており、現像バイアス電源１２から現像バイアスが印加
された現像スリーブ４ａにより、現像部位にて感光ドラ
ム１上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像として
顕像化する。

【００４６】転写ローラ５は、感光ドラム１表面に所定
の押圧力で接触して転写ニップ部Ｎを形成し、転写バイ
アス電源１３から印加される転写バイアスにより、感光
ドラム１と転写ローラ５間の転写ニップ部Ｎにて感光ド
ラム１表面のトナー像を転写材Ｐに転写する。

【００４７】クリーニング装置６は、クリーニングブレ
ード６ａを有しており、転写後に感光ドラム１表面に残
った転写残トナーをクリーニングブレード６ａによって
除去する。

【００４８】定着装置１０は、回転自在な定着ローラ１
０ａと加圧ローラ１０ｂを有しており、定着ローラ１０
ａと加圧ローラ１０ｂ間の定着ニップにて転写材Ｐを挟
持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像
を加熱加圧して熱定着させる。

【００４９】次に、上記画像形成装置による画像形成動
作について説明する。

【００５０】画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段
（不図示）により矢印方向に所定の周速で回転駆動さ
れ、帯電バイアスが印加された帯電ローラ２により表面
が一様に帯電される。

【００５１】そして、帯電された感光ドラム１上に露光
装置３により画像露光Ｌが与えられて、パーソナルコン
ピュータ（不図示）などから入力される画像情報に応じ
た静電潜像が形成される。

【００５２】そして、感光ドラム１上に形成された静電
潜像に、現像部位にて感光ドラム１の帯電極性（負極
性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４の
現像スリーブ４ａにより、感光ドラム１の帯電極性（負
極性）と同極性に帯電されたトナーを付着させて、トナ
ー像として顕像化する。

【００５３】そして、感光ドラム１上のトナー像が感光
ドラム１と転写ローラ５間の転写ニップ部Ｎに到達する
と、このタイミングに合わせて用紙などの転写材Ｐが転
写ガイド７を介して転写ニップ部Ｎに搬送される。

【００５４】そして、前記トナーと逆極性（正極性）の
転写バイアスが印加された転写ローラ５により、転写ニ
ップ部Ｎに搬送された転写材Ｐに感光ドラム１と転写ロ
ーラ５間に発生する静電力によって、感光ドラム１上の
トナー像が転写される。そして、トナー像が転写された
転写材Ｐは除電針８で除電された後、搬送ガイド９を介
して定着装置１０に搬送され、定着ローラ１０ａと加圧
ローラ１０ｂ間の定着ニップにてトナー像を転写材Ｐに
加熱加圧して熱定着した後に外部に排出され、一連の画
像形成動作を終了する。

【００５５】また、トナー像転写後の感光ドラム１表面
に残留している転写残トナーは、クリーニング装置６の
クリーニングブレード６ａによって除去されて回収され
る。

【００５６】次に、帯電バイアス電源１１から帯電ロー
ラ２に印加される帯電バイアスについて説明する。

【００５７】帯電バイアス電源１１から帯電ローラ２に
は、図２に示すような波形の出力電圧（正弦波交流高圧
Ｖｏ）及びトータル出力電流（Ｉｏ）が印加される。つ
まり、正弦波交流高圧（Ｖｏ）を帯電ローラ２に印加す
ると、トータル出力電流（Ｉｏ）はこの交流高圧（Ｖ
ｏ）と同位相の電流、即ち、帯電ローラ２と感光ドラム
１間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流（Ｉｚｒ）と、
交流高圧（Ｖｏ）より９０度位相が進んだ電流、即ち、
帯電ローラ２と感光ドラム１間の容量性負荷に流れる容
量負荷電流（Ｉｚｃ）と、交流高圧（Ｖｏ）の電圧振幅
ピーク時にパルス的に流れる電流、即ち、帯電ローラ２
と感光ドラム１間の放電電流（Ｉｓ）が流れ、これらが
合わさってトータル出力電流（Ｉｏ）のような波形の電
流が流れる。

【００５８】図２に示した検出電流（Ｉｍ）は、帯電ロ
ーラ２から帯電バイアス電源１１に引き込まれる交流電
流を検出した場合の検出電流波形である。また、図３
は、出力電圧の振幅（交流電圧）と出力電流（出力電流
量）の関係を示した図であり、出力電圧の振幅を徐々に
上げていくと、放電現象が開始前の電圧振幅以下では、
電圧振幅と出力電流はほぼ比例している。

【００５９】これは、抵抗負荷電流（Ｉｚｒ）と容量負
荷電流（Ｉｚｃ）は電圧振幅に比例し、且つ、電圧振幅
が小さいために放電現象が発生せず、放電電流（Ｉｓ）
が流れないためである。更に、出力電圧振幅を大きくし
ていくと所定の電圧振幅（Ｖｓ）で放電現象が始まり、
トータル出力電流（Ｉｏ）も比例関係から外れ、放電電
流（Ｉｓ）分だけ多く流れるようになる。

【００６０】ところで、上述した従来の定電流制御で
は、トータル出力電流のピーク値（図２に示した検出電
流のＩｐ）を所定値にすることにより、この放電電流量
（Ｉｓ）をほぼ一定値に制御していた。また、図４に示
すように、帯電ローラ２の使用初期時に対して一定期間
使用後の帯電ローラ２のトナーによる汚れ等により、使
用初期の特性ｃにおける放電開始電流値Ｉ１から一定期
間使用後の特性ｄにおける放電開始電流値Ｉ２に減少す
る。また、ピーク値Ｉｐの放電電流量はＩｓ０からＩｓ
１に増加する。

【００６１】そのため、ピーク電流量を一定に制御する
と、図５に示すように、放電電流量ｅは積算出力印字枚
数（画像形成枚数）が多くなると、初期のＩｓ０からＩ
ｓ１に増加してしまう。

【００６２】一方、感光ドラム１の劣化となる感光ドラ
ム１表面の感光体層１ｂの削れ量（１０００（１ｋ）枚
当たりの感光ドラム削れ量）ｆは、この放電電流量に比
例して多くなるため、結果として従来では、積算出力印
字枚数が多くなるにしたがって感光ドラム１表面の感光
体層１ｂの削れていくスピードが加速的に増していき、
感光ドラム１の寿命を短くしていた。

【００６３】そこで、本実施の形態では、帯電ローラ２
に印加されるピーク電流Ｉｐが所定範囲内にある場合
は、交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時
の瞬時電流量を所定値（図２に示した検出電流のＩｔ）
に制御し、且つ、ピーク電流Ｉｐが所定範囲を越えた場
合は、ピーク電流Ｉｐを所定値に制御するようにした。

【００６４】具体的には、図６に示すように、プリンタ
制御部（不図示）からのクロックパルスを高圧トランス
ドライブ回路２０で受け取って正弦波を形成し、高圧ト
ランス２１により交流成分を昇圧し、この交流電圧に直
流高圧発生回路２２から発生される直流高圧を重畳して
帯電ローラ２に印加している。なお、高圧トランスドラ
イブ回路２０、高圧トランス２１、直流高圧発生回路２
２は、図１の帯電バイアス電源１１に相当している。

【００６５】この時、第１の電流検出手段２３により検
出された高圧トランス２１から印加される電流（第１の
交流電流）と、位相検出回路２４により検出された位相
情報とを比較回路２５に入力して、前記交流電圧の正の
ピーク電圧時又は負のピーク電圧時の瞬時電流量（図２
に示した検出電流のＩｔ）を検出している。

【００６６】更に、第２の電流検出手段２６により帯電
ローラ２に印加されるトータル出力電流（第２の交流電
流）Ｉｏのピーク値を検出し、リミッタ回路２７によっ
て第２の電流検出手段２６で実際に検出されたピーク電
流Ｉｐの値が所定範囲にあるかどうか判別する。そし
て、第２の電流検出手段２６で実際に検出されたピーク
電流Ｉｐが所定範囲にある場合には、第１の電流検出手
段２３から交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク
電圧時の瞬時電流量（図２に示した検出電流のＩｔ）を
所定値として、帯電ローラ２に交流電圧を印加する。

【００６７】一方、第２の電流検出手段２６で実際に検
出されたピーク電流Ｉｐの値が所定範囲外の場合には、
ピーク電流Ｉｐを所定値として、帯電ローラ２に交流電
圧を印加する。

【００６８】この時、交流電圧の正のピーク電圧時又は
負のピーク電圧時の瞬時電流量（図２に示した検出電流
のＩｔ）を所定値にすることで、図７に示すような、帯
電ローラ２の交流電圧のピーク電圧時の瞬時電流量（図
２に示した検出電流のＩｔ）と放電電流量の特性曲線
（図のｇは使用初期の特性曲線、ｈ，ｉは一定期間使用
後の各特性曲線）が得られる。なお、Ｉ３は放電開始電
流値である。

【００６９】つまり、図８に示すように、放電電流量ｊ
は初期の状態（Ｉｓ０）と比べて当初は微増してＩｓ２
となり、その後減少してＩｓ３となる。これは、帯電ロ
ーラ２のトナー汚れなどによる抵抗変化、及び感光ドラ
ム１の感光体層１ｂの膜厚が減少し、感光ドラム１の抵
抗、静電容量の変化により、交流電圧に対するトータル
出力電流（Ｉｏ）の位相が変化していくためである。な
お、図７の放電電流量Ｉｓ０、Ｉｓ２、Ｉｓ３は、図８
の放電電流量Ｉｓ０、Ｉｓ２、Ｉｓ３と同様である。ま
た、図８において、特性曲線ｋは放電電流量ｊに応じた
１０００（１ｋ）枚当たりの感光ドラム削れ量である。

【００７０】また、第２の電流検出手段２６で検出され
るピーク電流Ｉｐは、特に所定範囲を決めなければ、図
９の実線で示すように、積算出力印字枚数（画像形成枚
数）に応じて減少していく。そこで、トータル出力電流
のピーク電流Ｉｐの範囲をＩｏ１〜Ｉｏ２とし、積算印
字枚数が所定枚数Ａの時点以降はＩｏ２で一定制御する
ことで、ピーク電流Ｉｐの減少を抑制する。また、この
所定枚数Ａ以前の状態で、ノイズなどによるピーク電流
ＩｐがＩｏ１を越えた場合はＩｏ１で制御する。

【００７１】従って、放電電流を増加させる要因となる
帯電ローラ２のトナー汚れが飽和したのちにピーク電流
Ｉｐを固定すると、図１０に示すように、放電電流値は
耐久後半の所定枚数Ａの時点付近では、上記したＩｓ３
よりも大きい一定値Ｉｓ４をとることになる。

【００７２】このように本実施の形態では帯電ローラ
２に印加されるピーク電流Ｉｐが所定範囲内にある場合
は、交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時
の瞬時電流量を所定値（図２に示した検出電流のＩｔ）
に制御し、且つ、ピーク電流Ｉｐの値が所定範囲を越え
た場合は、ピーク電流Ｉｐを所定値に制御することで、
帯電ローラ２の汚れ等による放電電流量の増減、及びノ
イズなどによる帯電ローラ２の交流電圧の正のピーク電
圧時又は負のピーク電圧時の瞬時電流量（図２のIt）の
誤検知を防止することができる。その結果、積算出力印
字枚数（画像形成枚数）が多くなっても、感光ドラム１
の削れていくスピードを抑制することができ、更に、放
電電流の過度の減少に起因する帯電不良を防止すること
が可能である。

【００７３】なお、本実施の形態では、第２の電流検出
手段２６でピーク電流を検出する構成であったが、これ
に制限されるものではなく、トータル出力電流Ｉｏと相
関のある実効値電流であっても同様の効果を得ることが
できる。

【００７４】〈実施の形態２〉本実施の形態において
も、図１に示した実施の形態１の画像形成装置（レーザ
プリンタ）と、図６に示した帯電ローラへの帯電バイア
ス印加制御系を用いて説明する。

【００７５】本実施の形態では、帯電ローラ２に印加す
る交流電流の実効値電流に下限値を設け、その範囲内で
交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時の瞬
時電流量を所定値に制御するようにした。なお、本実施
の形態では、帯電ローラ２には、帯電バイアス電源（高
圧トランスドライブ回路２０、高圧トランス２１、直流
高圧発生回路２２）１２から１０００Ｈｚの所定値の交
流電圧と−６５０Ｖの直流電圧が重畳されている。他の
構成は実施の形態１と同様である。

【００７６】具体的には、図１１に示すように、交流電
流の実効値ｌが初期１３００μＡで、負のピーク電圧時
の瞬時電流量を所定値に制御し、積算印字枚数（画像形
成枚数）が所定枚数Ａとなった時点で、以降の交流電流
の実効値ｌを１０００μＡにホールドする。この時の放
電電流量ｍは、初期１３０μＡから１５０μＡに上昇し
た後、積算印字枚数（画像形成枚数）が所定枚数Ａとな
った時点で、以降の放電電流量ｍが１００μＡにホール
ドされる。

【００７７】これにより、積算出力印字枚数（画像形成
枚数）が多くなっても、感光ドラム１表面の感光体層１
ｂが削れていくスピードを抑制することができ、更に、
放電電流の過度の減少に起因する帯電不良を防止するこ
とが可能である。

【００７８】また、本実施の形態では、帯電ローラ２に
印加する交流電流値の下限値だけを設けているが、上限
値も併せて設けると、ノイズなどによる帯電ローラ２の
交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時の瞬
時電流量の誤検知を防止することができる。

【００７９】なお、本実施の形態では、帯電ローラ２に
印加する交流電流の実効値をホールドする構成であった
が、帯電ローラ２に印加する交流電流のピーク値であっ
ても同様の効果を得ることができる。

【００８０】〈実施の形態３〉本実施の形態において
も、図１に示した実施の形態１の画像形成装置（レーザ
プリンタ）と、図６に示した帯電ローラへの帯電バイア
ス印加制御系を用いて説明する。

【００８１】本実施の形態では、感光ドラム１の帯電時
間に応じて帯電ローラ２に印加する交流電流の実効値電
流の下限値を変化させ、その範囲内で交流電圧の正のピ
ーク電圧時、又は負のピーク電圧時の瞬時電流量を所定
値に制御するようにした。なお、本実施の形態では、帯
電ローラ２には、帯電バイアス電源（高圧トランスドラ
イブ回路２０、高圧トランス２１、直流高圧発生回路２
２）１２から１３５０Ｈｚの所定値の交流電圧と−６５
０Ｖの直流電圧が重畳されている。他の構成は実施の形
態１と同様である。

【００８２】具体的には、図１２に示すように、交流電
流の実効値ｎが初期１５００μＡで、負のピーク電圧時
の瞬時電流量を所定値に制御し、帯電時間によって２水
準の交流電流の実効値を下限値としている。即ち、積算
帯電時間が所定時間Ｂとなった時点で、以降の交流電流
の実効値ｎを１２００μＡにホールドし、積算帯電時間
が所定時間Ｃとなったら１１００μＡにホールドする。
この時の放電電流量ｏは、初期１２０μＡから１３０μ
Ａに上昇した後、積算帯電時間が所定時間Ｂとなった時
点で１００μＡとなり、積算帯電時間が所定時間Ｃとな
ったら以降の放電電流量ｏを７０μＡにホールドする。

【００８３】これにより、積算帯電時間が長くなって
も、感光ドラム１表面の感光体層１ｂが削れていくスピ
ードを抑制することができ、更に、放電電流の過度の減
少に起因する帯電不良を防止することが可能である。

【００８４】また、本実施の形態では、帯電ローラ２に
印加する交流電流値の下限値だけを設けているが、上限
値も併せて設けると、ノイズなどによる帯電ローラ２の
交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時の瞬
時電流量の誤検知を防止することができる。

【００８５】また、本実施の形態では、帯電ローラ２に
印加する交流電流の実効値の切り替え水準を２水準とし
たが、交流電流の実効値の切り替え水準を２水準以上に
設定してもよい。

【００８６】なお、本実施の形態では、帯電ローラ２に
印加する交流電流の実効値をホールドする構成であった
が、帯電ローラ２に印加する交流電流のピーク値であっ
ても同様の効果を得ることができる。

【００８７】〈実施の形態４〉本実施の形態において
も、図１に示した実施の形態１の画像形成装置（レーザ
プリンタ）と、図６に示した帯電ローラへの帯電バイア
ス印加制御系を用いて説明する。

【００８８】本実施の形態では、画像形成装置の内部又
は外部の温度、湿度環境に応じて帯電ローラ２に印加す
る交流電流の実効値電流の下限値を変化させ、その範囲
内で交流電圧の正のピーク電圧時、又は負のピーク電圧
時の瞬時電流量を所定値に制御するようにした。なお、
本実施の形態では、帯電ローラ２には、帯電バイアス電
源（高圧トランスドライブ回路２０、高圧トランス２
１、直流高圧発生回路２２）１２から１３５０Ｈｚの所
定値の交流電圧と−６５０Ｖの直流電圧が重畳されてい
る。他の構成は実施の形態１と同様である。

【００８９】具体的には、図１３に示すように、温度、
湿度環境をａ環境とｂ環境の２水準に分けた。ａ環境は
温度２０℃以下、湿度１５％以下とし、ｂ環境は温度２
０℃以上、湿度１５％以上とした。

【００９０】そして、図１４に示すように、交流電流の
実効値ｎが初期１５００μＡで、負のピーク電圧時の瞬
時電流量を所定値に制御し、帯電時間によって２水準の
交流電流の実効値を下限値としている。即ち、ａ環境
（温度２０℃以下、湿度１５％以下）の場合は、積算出
力印字枚数（画像形成枚数）が所定枚数Ｄとなった時点
で、以降の交流電流の実効値ｐを１３００μＡにホール
ドし、また、ｂ環境（温度２０℃以上、湿度１５％以
上）の場合は、積算出力印字枚数（画像形成枚数）が所
定枚数Ｅとなった時点で、以降の交流電流の実効値ｐを
１２００μＡにホールドする。

【００９１】この時の放電電流量ｑは、初期１３０μＡ
から１５０μＡに上昇した後、ａ環境の場合は、積算出
力印字枚数（画像形成枚数）が所定枚数Ｄとなった時点
で１２０μＡホールドし、ｂ環境の場合は、積算出力印
字枚数（画像形成枚数）が所定枚数Ｅとなった時点で１
００μＡにホールドする。これは、温度、湿度環境で
の、帯電ローラ２のトナーなどによる汚れの違いによ
り、帯電不良を発生させる放電電流量が異なるため、ａ
環境の下限電流をｂ環境と比べて大きめに設定する必要
があるからである。

【００９２】これにより、積算出力印字枚数（画像形成
枚数）が多くなっても、感光ドラム１表面の感光体層１
ｂが削れていくスピードを抑制することができ、更に、
放電電流の過度の減少に起因する帯電不良を防止するこ
とが可能である。また、本実施の形態では、帯電ローラ
２に印加する交流電流値の下限値だけを設けているが、
上限値も併せて設けると、ノイズなどによる帯電ローラ
２の交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時
の瞬時電流量の誤検知を防止することができる。

【００９３】また、本実施の形態では、温度、湿度の環
境水準を２水準としたが、２水準以上に設定してもよ
い。なお、本実施の形態では、帯電ローラ２に印加する
交流電流の実効値をホールドする構成であったが、帯電
ローラ２に印加する交流電流のピーク値であっても同様
の効果を得ることができる。

【００９４】〈実施の形態５〉本実施の形態において
も、図１に示した実施の形態１の画像形成装置（レーザ
プリンタ）と、図６に示した帯電ローラへの帯電バイア
ス印加制御系を用いて説明する。

【００９５】本実施の形態では、図１５に示すように感
光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング
装置６が一体的にカートリッジ化されてプロセスカート
リッジ３０を形成し、画像形成装置に着脱自在に装着さ
れる構成とした。プロセスカートリッジ３０には、図１
６に示すように書き込み可能な不揮発性記録媒体３１が
装着されており、不揮発性記録媒体３１はコネクタ３２
を介して画像形成装置内の制御装置（不図示）に接続さ
れている。不揮発性記録媒体３１には、帯電ローラ２に
よる感光ドラム１の積算帯電時間が書き込まれる。

【００９６】そして、本実施の形態では、不揮発性記録
媒体３１に書き込まれた積算帯電時間情報に基づいて、
第２の電流検知２６で検知される第２の交流電流値の所
定範囲を変化させるようにした。具体的には、不揮発性
記録媒体３１には帯電ローラ２で感光ドラム１を帯電し
た積算帯電時間が書き込まれ、画像形成装置側に設けら
れているメモリ（不図示）に記憶されている交流電流の
実効値の下限電流の切り換え時間と比較し、図１７に示
すように、所定の積算帯電時間に到達した場合は、交流
電流の実効値の下限電流を変化させる。本実施の形態で
は、積算帯電時間が０〜３００００ｓｅｃまでのときは
１３００μＡ、積算帯電時間が３００００ｓｅｃに達し
たときは１２００μＡに変化させるようにした。

【００９７】そして、本実施の形態では、図１８に示す
ように、交流電流の実効値ｒと放電電流ｓがそれぞれ初
期に１５００μＡ、１３０μＡで、負のピーク電圧時の
瞬時電流量を所定値に制御し、積算帯電時間が２０００
０ｓｅｃになった時点で、交流電流の実効値ｒの下限電
流が１３００μＡにホールドされ、その時点で放電電流
ｓが１２０μＡとなる。その後、積算帯電時間が３００
００ｓｅｃに達するまでは、交流電流の実効値ｒの下限
電流を１３００μＡにホールドし、積算帯電時間が３０
０００ｓｅｃを超えたところで下限電流の設定を変化さ
せている。これにより再度、瞬間電流量を所定値に制御
し、その後、積算帯電時間が４５０００ｓｅｃにて、実
効値電流の下限電流が１１００μＡに到達し、その値に
ホールドされる。このときの放電電流量ｓは７０μＡで
ある。これは、帯電ローラ２は使用状況により、帯電ロ
ーラ２のトナーなどによる汚れの違いによって、帯電不
良を発生させる放電電流量が異なるため、帯電時間の少
ない場合は下限電流を大きく設定する必要があるからで
ある。

【００９８】上記の制御により、放電電流の増加を防ぐ
ために感光ドラム１の削れてゆくスピードを抑制するこ
とができ、更に、放電電流の過度の減少に起因する帯電
不良を防止することが可能である。

【００９９】なお、本実施の形態では、交流電流の実効
値をホールドしたが、これに限定されるものでなく、交
流電流の所定範囲内の平均値又はピーク値又は積分値等
であっても同様の効果を得ることが可能である。また、
下限電流の切り換えの手段として積算帯電時間を用いた
が、これに限定されるものでなく、感光ドラム１の回転
数、ピクセルカウント数、トナー残量検知手段（不図
示）からの出力値、環境検知手段（不図示）からの出力
値、及びそれらの組み合わせでもよい。特に、前記下限
電流の切り換え情報を複数組み合わせる方が、より高精
度の検知が可能となり、より好適である。また、切り換
え水準は２水準としているが、これに限定されるもので
なく、また交流電流値も下限値だけを設けているが、上
限値を設けると、ノイズなどによる帯電ローラ２に印加
する交流電圧の正のピーク電圧時又は負のピーク電圧時
の瞬間電流量の誤検知を防止することができるので、よ
り好適である。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
２の電流検知手段で検知した第２の交流電流値が所定範
囲である場合は、第１の電流検知手段で検知した第１の
交流電流値を所定値に制御して接触帯電部材に印加さ
せ、且つ、第２の電流検知手段で検知した第２の交流電
流値が所定範囲外である場合は、第２の電流検知手段で
検知した第２の交流電流値を所定値に制御して接触帯電
部材に印加させることにより、接触帯電部材の汚れ等に
よる放電電流量の増減、及びノイズなどによる接触帯電
部材へ印加される交流電圧の正のピーク電圧時又は負の
ピーク電圧時の瞬時電流量の誤検知を防止することがで
きるので、積算出力印字枚数（画像形成枚数）が多くな
っても像担持体の表面が削れていくスピードを抑制する
こができ、更に、接触帯電部材へ印加される第２の交流
電流の過度の減少に起因する帯電不良を防止することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示
す概略構成図。

【図２】帯電ローラに印加される交流電流の波形を示す
図。

【図３】帯電ローラに印加される交流電圧（交流電圧振
幅）と交流電流（出力電流量）との関係を示す図。

【図４】帯電ローラに印加される交流電流のピーク電流
量と放電電流量との関係を示す図。

【図５】積算出力印字枚数（画像形成枚数）に対する放
電電流と感光ドラム削れ量との関係を示す図。

【図６】実施の形態１における帯電ローラへの帯電バイ
アス印加制御系を示す図。

【図７】実施の形態１における帯電ローラに印加される
交流電圧のピーク時の電流量と放電電流量との関係を示
す図。

【図８】実施の形態１における積算出力印字枚数（画像
形成枚数）に対する放電電流量と感光ドラム削れ量との
関係を示す図。

【図９】実施の形態１における積算出力印字枚数（画像
形成枚数）と帯電ローラに印加される交流電流のトータ
ル出力電流との関係を示す図。

【図１０】実施の形態１における積算出力印字枚数（画
像形成枚数）と放電電流量との関係を示す図。

【図１１】実施の形態１における積算出力印字枚数（画
像形成枚数）に対する帯電ローラに印加される交流電流
の実効値と放電電流量との関係を示す図。

【図１２】実施の形態２における積算帯電時間に対する
帯電ローラに印加される交流電流の実効値と放電電流量
との関係を示す図。

【図１３】実施の形態３における温度、湿度環境の水準
を説明するための図。

【図１４】実施の形態３における積算帯電時間に対する
帯電ローラに印加される交流電流の実効値と放電電流量
との関係を示す図。

【図１５】実施の形態５におけるプロセスカートリッジ
を示す概略断面図。

【図１６】実施の形態５におけるプロセスカートリッジ
に装着した不揮発性記録媒体を示す図。

【図１７】実施の形態５における積算帯電時間と交流電
流の下限ＡＣ電流との関係を示す図。

【図１８】実施の形態５における積算帯電時間に対する
帯電ローラに印加される交流電流の実効値と放電電流量
との関係を示す図。

【図１９】接触帯電（ローラ帯電）を説明するための
図。

【図２０】接触帯電（ローラ帯電）のＡＣ帯電方式にお
ける印加電圧と感光ドラムの表面電位の波形を示す図。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２帯電ローラ（接触帯電部材）３露光装置４現像装置４ａ現像スリーブ５転写ローラ６クリーニング装置６ａクリーニングブレード１０定着装置１０ａ定着ローラ１０ｂ加圧ローラ１１帯電バイアス電源（帯電バイアス印加手段）１２現像バイアス電源１３転写バイアス電源２０高圧トランスドライブ回路（帯電バイアス印
加手段）２１高圧トランス（帯電バイアス印加手段）２２直流高圧発生回路（帯電バイアス印加手段）２３第１の電流検知手段２４位相検出回路２５比較回路２６第２の電流検知手段２７リミッタ回路（制御手段）３０プロセスカートリッジ３１不揮発性記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中森知宏東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者高見洋東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者酒井宏明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H003 AA18 BB11 CC05 DD03 DD06 EE12 2H027 DA01 DA11 DA14 DA39 DA45 EA01 EC06 EC07 EC10 ED02 ED03 ED28 EE08 HB15 HB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回動自在な像担持体と、前記像担持体の
表面に当接して前記像担持体を帯電する接触帯電部材
と、前記接触帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した
帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段とを有す
る画像形成装置において、前記接触帯電部材に印加される交流電圧に同期した固定
位相で前記帯電バイアス印加手段から出力される第１の
交流電流を検知する第１の電流検知手段と、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電部材に印加
される第２の交流電流を検知する第２の電流検知手段
と、前記第２の電流検知手段で検知した前記第２の交流電流
値が所定範囲である場合は、前記第１の電流検知手段で
検知した前記第１の交流電流値を所定値に制御して前記
接触帯電部材に印加させ、且つ、前記第２の電流検知手
段で検知した前記第２の交流電流値が所定範囲外である
場合は、前記第２の電流検知手段で検知した前記第２の
交流電流値を所定値に制御して前記接触帯電部材に印加
させる制御手段と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記第２の電流検知手段で検知される前
記第２の交流電流が実効値電流である、ことを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記第２の電流検知手段で検知される前
記第２の交流電流がピーク値電流である、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】前記第２の電流検知手段で検知される前
記第２の交流電流が、所定範囲の交流電流の平均値であ
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５】前記第２の電流検知手段で検知される前
記第２の交流電流が、所定範囲の交流電流の積分値であ
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】前記第２の電流検知手段で検知される前
記第２の交流電流値の所定範囲を、画像形成装置の使用
状況に関する情報に応じて変化させる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の画
像形成装置。
【請求項７】前記画像形成装置の使用状況に関する情
報が、前記接触帯電部材に印加された交流電圧の印加時
間の積算値である、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】前記画像形成装置の使用状況に関する情
報が、前記像担持体の回転時間の積算値である、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】前記画像形成装置の使用状況に関する情
報が、画像形成枚数である、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】前記第２の電流検知手段で検知される
前記第２の交流電流値の所定範囲を、画像形成装置の内
部又は外部の環境に応じて変化させる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の画
像形成装置。
【請求項１１】前記環境は温度又は湿度の少なくとも
一方である、ことを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】少なくとも、前記接触帯電部材による
前記像担持体の積算帯電時間、前記像担持体の回転数の
いずれかの情報を書き込んだ不揮発性記録媒体を有し、
前記不揮発性記録媒体に書き込まれた前記情報に基づい
て、前記第２の電流検知手段で検知される第２の交流電
流値の所定範囲を変化させる、ことを特徴とする請求項１乃至１１記載の画像形成装
置。
【請求項１３】少なくとも、像担持体と、前記像担持
体を帯電する帯電部材を一体的に形成し、画像形成装置
に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジが、請求項１乃至１２記載の
画像形成装置に着脱自在である、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１４】前記像担持体上に形成された静電潜像
を顕像化する現像手段を有している、ことを特徴とする請求項１３記載のプロセスカートリッ
ジ。
【請求項１５】転写後に前記像担持体上に残留してい
る転写残現像剤を除去するためのクリーニング手段を有
している、ことを特徴とする請求項１３又は１４記載のプロセスカ
ートリッジ。
【請求項１６】書き込み可能な不揮発性記録媒体を備
え、前記不揮発性記録媒体が、請求項１２記載の不揮発
性記録媒体である、ことを特徴とする請求項１３、１４又は１５記載のプロ
セスカートリッジ。