JP3239634B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電子写真装置
（複写機・光プリンタなど）・静電記録装置等の画像形
成装置のように、被帯電体としての像担持体（電子写真
感光体・静電記録誘電体など）の面を帯電処理する工程
を含む転写式（間接式）或いは直接式の作像プロセスを
適用して画像形成を実行する画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、被帯電体の帯電処理手段と
して、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて
被帯電体面を帯電する接触式帯電装置を利用した画像形
成装置に関する。

【０００３】また帯電処理した被帯電体面に画像情報を
含んだ光像を照射する工程を含む作像プロセスを適用し
て画像形成を実行する画像形成装置に関する。

【０００４】

【従来の技術】前記のような画像形成装置において、被
帯電体としての像担持体面を帯電処理する手段機器とし
ては従来よりコロナ放電装置が広く利用されている。

【０００５】コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面
を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であ
る。しかし、高圧電源を必要とし、コロナ放電のために
好ましくないオゾンが発生するなどの問題点を有してい
る。

【０００６】このようなコロナ放電装置に対して、前記
のように電圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接触さ
せて被帯電体面を帯電処理する接触式帯電装置は、電源
の低圧化が図れ、オゾンの発生量が少ない等の長所を有
していることから、例えば画像形成装置に於いてコロナ
放電装置にかえて感光体・誘電体等の像担持体、その他
の被帯電体面の帯電処理手段として注目され、その実用
化研究が進められている。

【０００７】例えば、本出願人が先に提案（特願昭62-5
1492号（特開昭63-218972号）・同62-230334号（特開平
1-73364号）など）したように、接触式帯電装置に於い
て直流電圧を帯電部材に印加したときの被帯電体の帯電
開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界
（交互電界、時間とともに電圧値が周期的に変化する電
界（電圧））を帯電部材と被帯電体との間に形成するこ
と、更には表層に高抵抗層を設けた帯電部材を用いるこ
とにより、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯電体
表面のピンホール・傷等によるリーク防止等を図ること
ができる。

【０００８】また、帯電部材として導電性繊維毛ブラシ
あるいは導電性弾性ローラ等の導電性部材（導電性電位
維持部材）を被帯電体と接触させ、外部から直流電圧を
印加することにより被帯電体表面に電荷を直接注入して
被帯電体表面を所定の電位に帯電させるものもある。

【０００９】図１５は接触式帯電装置の一例の概略構成
の横断面図である。

【００１０】１は被帯電体である。本例では回転ドラム
型の電子写真感光体（以下、感光体と記す）である。本
例の該感光体１はアルミニウム等の導電性基層１ｂと、
その外面に形成した光導電層１ａとを基本構成層とする
ものである。

【００１１】２は帯電部材である。本例はローラタイプ
である（以下帯電ローラと記す）。該帯電ローラ２は中
心の芯金２ｃと、その外周に形成した導電層２ｂと、更
にその外周に形成した抵抗層２ａとからなる。

【００１２】帯電ローラ２は芯金２ｃの両端部を不図示
の軸受部材に回転自由に軸受させて、ドラム型の感光体
１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に対
して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆
動に伴い従動回転する。ギア等を取り付け、モータから
駆動力を伝達させて強制回転駆動させることも可能であ
る。

【００１３】３は帯電ローラ２に対するバイアス印加電
源である。この電源３と帯電ローラ２の芯金２ｃとが電
気的に接続されていて電源３により帯電ローラ２に対し
て所定のバイアスが印加される。このバイアスとしては
直流電圧のみの印加でもよいが、前述のように交流電圧
に直流電圧を重畳した振動電圧を印加するのが好まし
い。

【００１４】そして、被帯電体たる感光体１が回転駆動
されると、該感光体１に圧接され且つバイアス電圧が印
加された帯電部材としての帯電ローラ２により感光体１
の外周面が所定の極性・電位に帯電処理される。

【００１５】感光体１の周囲・周辺には後述する図１の
ように、上記の帯電手段としての帯電ローラ２の他に露
光手段・現像手段・転写手段・クリーニング手段、画像
定着手段等の所要の作像プロセス機器が配設されて画像
形成機構が構成されていて画像形成が実行されるが、こ
の図にはそれ等のプロセス機器を省略してある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような画像形成
装置は画像形成回数が増加するにつれて感光体の外周面
がクリーニング手段のクリーニングブレードや現像剤等
により削られる。そして感光体の厚み（層厚、膜厚）が
減少することによる等価容量変化により帯電特性が変化
する。

【００１７】特に、帯電手段が接触方式の直流電圧印加
の場合には、感光体の容量変化に大きく影響を受ける。
即ち、画像形成使用回数が増え、感光体の膜厚が減少す
ると、帯電ローラに流れる直流電流が増加し感光体の外
周面の表面電位は上昇する。また感光体の膜厚が減少し
て表面電位が上昇すると、現像コントラストが増加し現
像画像濃度が上昇するのと同時に、白画像の電位に対し
て充分な逆コントラストが得られず、現像剤で薄く現像
されて「かぶり」画像となる障害があった。

【００１８】即ち、感光体の膜厚が減少すると、表面電
位が上昇しかつそれにつれて表面電位の明部電位も上昇
する。また感光体感度は膜厚減少に応じて低下するため
に白原稿に対応する表面電位即ち明部電位が充分に電位
降下しない。以上の２つの現象により明部電位は大きく
上昇し、そのため黒原稿と白原稿との表面電位コントラ
ストが狭くなり、現像時に充分な現像コントラストを得
ようとすると白画像の電位に対して十分な逆コントラス
トが得られず、明部電位部が現像剤で薄く現像されて
「かぶり」画像となる障害があった。

【００１９】それを現像バイアスや露光用ランプ電圧
（＝光像照射の露光量）でかぶらないように調整する場
合でも、調整巾を充分に広く確保しておく必要があるた
め、調整範囲が広範囲で電源等のコストアップ要因とな
っていた。

【００２０】更に、適正な画像形成条件を自動制御で算
出する構成の画像形成装置においては、感光体の表面電
位が変化するために適性画像形成条件の調整最適化が困
難で、画像形成回数が特定回数を越えると徐々にかぶり
画像を発生する傾向にあった。

【００２１】この現象を回避するためには、感光体の表
面電位を検出する表面電位センサ等が必要であり、装置
としては大幅なコストアップと複雑化及び大型化となっ
てしまい、小型で低価格な画像形成装置を開発する上で
大きな障害となっていた。

【００２２】また、帯電部材２の抵抗層２ａの抵抗値は
環境湿度や耐久の進行等の要因により変動しやすい。そ
のために感光体の表面電位が変動し、画像濃度や画質を
安定して形成することを阻害する因子の一つとなってい
た。

【００２３】更に加えて、感光体のピンホールに対する
濃度むら等に対処する場合は、定電流を流したときの電
圧を検知し、帯電部材の抵抗変動に対する電圧補正を行
う方法が適していたが、耐久による感光体の膜厚変化に
対しては電圧の検知範囲が広すぎて検知装置が高価で大
型化するのと同時に定電流装置と定電圧装置の両方を備
えなければならず、小型化と低価格に対しては障害とな
っていた。

【００２４】このような問題を解消するために、先に提
案（特開平５−３０７３１５号公報）されているよう
に、帯電ローラが感光体の非画像形成領域に対応してい
るとき、帯電ローラを直流定電圧又は直流定電流制御
し、そのときの感光体膜厚に応じた直流電流量又は直流
電圧を検知し、帯電ローラが感光体の画像形成領域に対
応しているときは上記検知した直流電流量又は直流電圧
に応じた直流電圧又は直流電流で帯電ローラを直流定電
圧又は直流電流制御するという方法が用いられている
（以下この制御をＡＰＶＣ制御と呼ぶ）。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では１回の帯電ローラの直流定電圧制御時間内に検知
した直流電流量のみに応じて直流電圧で帯電ローラを直
流定電圧制御しているため、以下のような問題が生じ
た。

【００２６】たとえば、１度ＡＰＶＣ制御が働いた後、
次回のＡＰＶＣ制御が働くまでに、画像形成回数が少な
く、感光体の厚みが減少していない場合でも、電気的な
精度バラツキや環境要因によって検知電流が変化してし
まうと、その都度その値に応じて帯電ローラを直流定電
圧制御してしまい、画像濃度違いを引き起こし、安定し
た画像形成を行なえなくなるという問題があった。

【００２７】本発明は上記のような問題点を解消するこ
とを目的としている。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００２９】（１）被帯電体に該被帯電体面を帯電処理
する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行
する画像形成装置であり、該被帯電体の帯電処理手段
は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被
帯電体面を帯電する接触式帯電装置であり、該帯電部材
が被帯電体の非画像形成領域に対応しているときに該帯
電部材を直流定電圧又は直流定電流制御し、そのときの
被帯電体層厚に応じた直流電流量又は直流電圧を検知
し、該帯電部材が被帯電体の画像形成領域に対応してい
るときは上記検知した直流電流量又は直流電圧に応じた
直流電圧又は直流電流で該帯電部材を直流定電圧又は直
流定電流制御するようにした画像形成装置において、複
数回の上記検知直流電流量又は直流電圧に応じた直流電
圧又は直流電流で該帯電部材を直流定電圧又は直流定電
流制御するようにし、 前記検知した直流電流量又は直流
電圧が、複数回同じ値であった時のみ新たに上記検知し
た値に応じた直流電圧又は直流電流で該帯電部材を直流
定電圧又は直流定電流制御することを特徴とする画像形
成装置。

【００３０】（２）上記検知直流電流量又は直流電圧
は、画像形成後も、少なくとも再度直流電流量又は直流
電圧を検知するまで保持することを特徴とする（１）に
記載の画像形成装置。

【００３１】（３）少なくとも１ケ以上の上記保持した
値を含む、複数回の検知直流電流又は直流電圧に応じた
直流電圧又は直流電流を用いて制御することを特徴とす
る（１）に記載の画像形成装置。

【００３２】（４）作像プロセスに、未定着画像を形成
担持させた記録材の画像定着プロセスを有し、その定着
手段が、移動可能なフィルムと、このフィルムと接する
通電により発熱する加熱体と、上記フィルムを介してこ
の加熱体を加圧する加圧ローラと、を有し、上記フィル
ムと加圧ローラで形成されるニップで未定着画像を担持
した記録材を挟持搬送して綴着を行う定着装置であるこ
とを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載の画像
形成装置。

【００３３】（５）作像プロセスに、未定着画像を形成
担持させた記録材の画像定着プロセスを有し、その定着
手段が、互いに圧接するローラ対からなる圧力定着方式
の定着装置であることを特徴とする（１）乃至（３）の
何れかに記載の画像形成装置。

【００３４】

【００３５】

【作用】上記の装置構成により、ＡＰＶＣ制御における
検知電流の電気的精度や環境要因によるバラツキによる
画像濃度違いを防ぎ、常に最適状態の帯電処理と画像形
成が実行される。また、検知電流がかなりバラツキなが
ら変化していった場合でも適時ＡＰＶＣ制御が働き、耐
久後も安定した画像濃度を得ることができる。

【００３６】

【実施例】

〈実施例１〉 （１）画像形成装置例 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成を示
している。

【００３７】１は被帯電体としての像担持体であり、本
例のものはアルミニウム等の導電性基体層１ｂと、その
外周面に形成した光導電層１ａを基本構成層とするドラ
ム型の電子写真感光体である。支軸１ｄを中心に図面上
時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって
回転駆動される。

【００３８】２はこの感光体１面に接して感光体面を所
定の極性・電位に一様に一次帯電処理する接触帯電部材
であり、本例はローラタイプのもの（帯電ローラ）であ
る。帯電ローラ２は中心芯金２ｃと、その外周に形成し
た導電層２ｂと、更にその外周に順次形成した２層の抵
抗層２ａ₂ ・２ａ₁ とから成り、芯金２ｃの両端部を不
図示の軸受部材に回転自由に軸受させてドラム型の感光
体１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に
対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転
駆動に伴い従動回転する。

【００３９】而して、電源３から摺動接点３ａを介して
芯金２ｃに所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されるこ
とで回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電
（一次帯電）される。

【００４０】帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光
体１面は次いで露光手段１０により目的画像情報の露光
Ｌ（原稿画像の結像スリット露光、レーザービーム走査
露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報
に対応した静電潜像が形成される。

【００４１】本例装置における露光手段１０は、公知の
原稿台固定−光学系移動型の原稿画像結像スリット露光
手段である。該露光手段１０において、２０は固定の原
稿台ガラス、Ｏは該原稿台ガラス上に画像面下向きで載
置セットされた原稿、２１は原稿押え板、２２は原稿照
明ランプ（露光用ランプ）、２３はスリット板、２４〜
２６は移動第１〜第３ミラー、２７は結像レンズ、２８
は固定ミラーである。ランプ２２・スリット板２３・移
動第１ミラー２４は原稿台ガラス２０の下面を一端側か
ら他端側へ所定の速度Ｖで、また移動第２・第３ミラー
２５・２６はＶ／２の速度で移動駆動されて原稿台ガラ
ス２０上の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査
されて原稿画像が回転感光体１面に結像スリット露光Ｌ
される。

【００４２】感光体１面の形成潜像は次いで現像手段１
１によりトナー画像として順次に可視像化されていく。
このトナー画像は、次いで、転写手段１２により不図示
の給紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正
なタイミングをもって感光体１と転写手段１２との間の
転写部へ搬送された転写材１４の面に順次に転写されて
いく。本例の転写手段１２は転写ローラであり、転写材
１４の裏からトナーと逆極性の帯電を行なうことで感光
体１面側のトナー画像が転写材１４の表面側に転写され
ていく。

【００４３】トナー画像の転写を受けた転写材１４は感
光体１面から分離されて不図示の像定着手段へ搬送され
て像定着を受け、画像形成物として出力される。或いは
裏面にも像形成するものでは転写部への再搬送手段へ搬
送される。

【００４４】像転写後の感光体１面はクリーニング手段
１３で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清
浄面化され、更に除電露光装置１５により除電されて、
繰り返して作像に供される。

【００４５】（２）帯電部材２の各種形態例 ローラタイプの帯電部材２は面移動駆動される被帯電体
としての感光体１に従動回転させてもよいし、非回転の
ものとさせてもよいし、感光体１の面移動方向に順方向
又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動さ
せるようにしてもよい。

【００４６】帯電部材２はローラタイプ以外にも、ブレ
ード状タイプ・ブロック状タイプ・ロッド状タイプ・ベ
ルト状タイプなどの形態に構成できる。

【００４７】図２の（ａ）はブレード状タイプとしたも
のの一例の横断面模型図を示している。この場合、感光
体１面に当接されるブレード状帯電部材２の向きは感光
体１面の面移動方向に順方向又は逆方向のどちらでもよ
い。

【００４８】図２の（ｂ）はブロック状もしくはロッド
状としたものの一例の横断面模型図を示している。

【００４９】各タイプの帯電部材２において、２ｃは導
電性の芯金部材、２ｂは導電層、２ａは抵抗層を示して
いる。

【００５０】ブロック状もしくはロッド状としたもの
は、回転可能としたローラタイプのものにおいては芯金
部材２ｃに対してバイアス電圧を印加するために必要と
する給電用摺動接点３ａなしに芯金部材２ｃに対して電
源３に通じるリード線を直接に接続することができ、給
電用摺動接点３ａから発生する可能性のある電気ノイズ
がなくなるという利点とともに、省スペース化、さらに
は被帯電体面のクリーニングブレードを兼用させる構成
のものとすることも可能である。

【００５１】（３）シーケンス 図３・図４はそれぞれ図１の装置の動作シーケンス例で
ある。本例は１枚プリントを１０００回（計１０００
枚）行ったときの１０回目（図３）と１０００回目（図
４）の場合を示している。 １）１０回目の場合（図３） ．プリント（コピー）開始信号にもとづき、それまで
スタンバイ状態にある装置の感光体１（以下、ドラムと
記す）の回転駆動が開始されて前回転期間が開始され
る。このドラム１の回転開始と同時に除電露光１５がＯ
Ｎとなり、区間Ａ１においてドラム１の一周面以上が除
電される。

【００５２】．次に接触帯電部材である帯電ローラ２
に対する一次帯電バイアスであるＤＣバイアスがＯＮと
なる。

【００５３】．この一次帯電バイアスは始めに区間Ｂ
１で定電圧制御され、その間にＤＣ電流の検知がなされ
る。

【００５４】．この検知電流Ｉ₁₀と、すでに保持して
ある前回の検知電流のＩ₉ が異なる値であるため、前回
と同じ値の定電圧制御が帯電ローラになされる。つまり
この場合は、検知電流が前回検知した値と異なったのは
検知バラツキと見なしている。実際、１０枚プリントで
はドラム膜厚はほとんど変わらない。 ２）１０００回目の場合（図４） 〜は、上記１０回目の場合と同様の動作が行われ
る。

【００５５】．この検知電流Ｉ₁₀₀₀と、すでに保持し
てある前回の検知電流Ｉ₉₉₉ が同じ場合であるため、こ
のＩ₁₀₀₀に対応した帯電ローラＤＣ定電圧制御がなされ
る。この場合ドラム１の膜厚は１０００回のプリント動
作のために減少しており、その膜厚に応じた帯電ローラ
ＤＣ定電圧制御が必要である。

【００５６】画像形成が始まるまでがドラム１の前回転
期間であり、その間のドラム１面は非画像形成領域面で
あり、従って帯電ローラ２はドラム１の非画像形成領域
面に対応している前回転期間の区間Ｂ１において帯電ロ
ーラＤＣ定電圧制御がなされ、このときのＤＣ電流の検
知と一次電圧補正（帯電ローラ２に対する一次帯電バイ
アス補正）がなされる。

【００５７】．一次補正電圧で帯電ローラＤＣ定電圧
制御が始まったら画像露光（原稿画像の結像スリット露
光）による画像形成が行なわれる。帯電ローラ２はドラ
ム１の画像形成領域面に対応しており、該ドラム１面を
ＤＣ定電圧制御状態にて帯電処理している。

【００５８】．プリントの画像形成が終了したらドラ
ム１は後回転期間に入り、この後回転期間の区間Ａ２に
おいてドラム１の一周面以上の除電露光１５がなされて
除電され、ドラム１の回転と除電露光がＯＦＦとなり、
装置は次のプリント開始信号の入力までスタンバイ状態
に入る。

【００５９】（４）電圧補正方法 次に、直流電源３を用いて最適な帯電を行なう方法につ
いて説明する。

【００６０】まず、帯電ローラ２に直流電源により直流
電圧を印加する場合の帯電メカニズムについて説明す
る。

【００６１】感光体１としては負極性のＯＰＣ感光ドラ
ムを用いた。具体的には感光体層としてアゾ顔料をＣＧ
Ｌ層（キャリア発生層）とし、その上にヒドラゾンと樹
脂を混合したものをＣＴＬ層（キャリア輸送層）として
２４μｍの厚さに積層した負極性有機半導体層（ＯＰＣ
層）とし、このＯＰＣ感光ドラム１を回転駆動させ、そ
の表面に帯電ローラ２を接触させ、該帯電ローラ２に直
流電圧Ｖ_DCを印加して暗所でＯＰＣ感光ドラム１に接触
させて帯電を行なわせるものとし、帯電ローラ２通過後
の帯電されたＯＰＣ感光ドラム１の表面電位Ｖ_D と、帯
電ローラ２に対する印加直流電圧Ｖ_DCとの関係を測定し
た。

【００６２】図５の（ａ）の２４μｍの直線グラフはそ
の測定結果を示すものである。印加直流電圧Ｖ_DCに対し
て帯電は図５の（ａ）のようにドラム膜厚ごとに閾値を
有し、特定電圧から帯電が開始し、その帯電開始電圧以
上の絶対値の電圧印加に対しては、得られる表面電位Ｖ
_D はグラフ上傾き１の直線的な関係が得られた。

【００６３】ここで、帯電開始電圧は以下に示すように
定義する。即ち、電位が０の像担持体に対して帯電部材
へ直流電圧のみを印加してそれを徐々に大きくしていっ
た時、その印加直流電圧に対する像担持体たる感光体の
表面電位のグラフを書いてみる。この時、ＤＣ電位を１
００Ｖごとに取っていくが、表面電位０に対して表面電
位が現れた時を第１の点として１００Ｖごとに１０点と
る。この１０点より統計学でいう最小２乗法で直線を書
き、この直線上で表面電位０のときの印加直流電圧の値
を帯電開始電圧とする。図５のグラフの直線は上記最小
２乗法により作成したものである。

【００６４】即ち、帯電ローラ２への直流印加電圧をＶ
_DCとし、ＯＰＣ感光ドラム１表面に得られる表面電位を
Ｖ_D 、帯電開始電圧をＶ_THとすると、 Ｖ_D ＝Ｖ_DC−Ｖ_HT ‥‥‥（１） の関係がある。

【００６５】上記の（１）式はパッシェン(Paschen) の
法則を用いて導出できる。

【００６６】図６に帯電ローラ２とＯＰＣ感光体層及び
その両者の接触部の微視的空間Ｚの形成する等価回路を
示す。帯電ローラ２の総抵抗Ｒ_r が小さい場合、感光体
層１ａに流れる電流Ｉ_D により生じる電圧降下Ｉ_D Ｒｒ
はＶ_DCに比べて十分に小さいので無視できる。まず、Ｒ
_r を無視すると、空間Ｚにかかる電圧Ｖｇは以下の式で
表される。

【００６７】 Ｖｇ＝ Ｖ_DC・Ｚ／（Ｌ_S ／Ｋ_S ＋Ｚ） ‥‥‥（２） Ｖ_DC：印加電圧 Ｚ ：空隙 Ｌ_S ：感光体層厚み Ｋ_S ：感光体層比誘電率 一方、空隙Ｚにおける放電現象はパッシェンの法則によ
り、Ｚ＝８μ以上では放電破壊電圧Ｖｂは次の１次式
（３）及び（４）で近似できる。

【００６８】 Ｖｂ＝３１２＋６．２Ｚ （Ｖｂ＞０の場合） ‥‥‥（３） Ｖｂ＝−（３１２＋６．２Ｚ）（Ｖｂ＜０の場合） ‥‥‥（４） Ｖｂ＜０であるから（２）・（４）式をグラフに書く
と、図７のグラフのようになる。横軸は空隙距離Ｚ、縦
軸は空隙破壊電圧を示し、下に凸の曲線がパッシェン
の曲線、上に凸の曲線・・が夫々Ｚをパラメータ
とした空隙電圧Ｖｇの特性を示す。

【００６９】パッシェンの曲線と、曲線〜が交点
を有するとき放電が生ずるものであり、放電が開始する
点においてはＶｇ＝Ｖｂとして得られるＺに関する２次
方程式の判別式が０になる。このときが放電開始限界で
あるから、Ｖ_DC＝Ｖ_THとなる。

【００７０】パッシェンの法則は空隙での放電現象に関
するものであるが、上記帯電ローラ２を用いた帯電過程
においても帯電部のすぐ近傍で微少ながらオゾンの発生
（コロナ放電に比較して１０^-2〜１０^-3）が認められ、
帯電ローラによる帯電が放電現象に関係しているものと
考えられる。従ってＶ_DCによりＶ_D を制御するために
は、 Ｖ_DC＝Ｖ_R ＋Ｖ_TH ‥‥‥（５） Ｖ_R ：目標表面電位 を用い、電位目標値Ｖ_R を設定して（５）式によりＶ_TH
を求めて加えればＶ_D をＶ_R に近づけることができる。

【００７１】ここで、（５）式からわかるように閾値電
圧Ｖ_THは、 Ｄ＝Ｌ_S ／Ｋ_S ‥‥‥（６） により決定されるわけであるが、このとき感光体層の比
誘電率Ｋ_S は感光体周囲の温度・湿度等による影響を受
けて変化し、また感光体層の厚みＬ_S は耐久により減少
する方向に変化する。

【００７２】従って周囲環境や耐久状況で、表面電位Ｖ
_D は閾値電圧Ｖ_THの変化に伴い、変動することになる。
換言すればＫ_S 及びＬ_S の値を知れば、表面電位Ｖ_D を
適正値とするための直流電圧値Ｖ_DCを求めることができ
る。

【００７３】ここで、感光ドラム１と帯電ローラ２によ
り形成される静電容量Ｃ_P は図８の（ａ）・（ｂ）に示
すように両者１・２の当接部のニップｎにより形成され
ており、ニップ部での当接面積をＳ_P とすると図６の等
価回路から Ｃ_P ＝Ｓ_P ×Ｋ_S ／Ｌ_S ＝Ｓ／Ｄ ‥‥‥（７） となる。

【００７４】つまりＣ_P ∝１／Ｄである。従ってＣ_P を
求めれば適正な直流電圧Ｖ_DCを（５）式により求めるこ
とができる。

【００７５】本実施例では、ドラム（感光体）のＣ_P を
特定する代わりに、簡易的に図８に示すようにドラムの
電荷輸送層（ＣＴ層）の膜厚（前述のＬ_s ）によって放
電インピーダンスが変化することによる帯電特性の変化
を測定し、感光体Ｃ_P の変化を推定し印加電圧を補正す
る方法をとっている。

【００７６】図９の（ａ）は、帯電ローラ２への印加電
圧とドラム表面電位の関係をドラムＣＴ層厚ごとに測定
したものである。また同様にそのときの直流電流量を図
９の（ｂ）に示してある。この図からわかるように、ド
ラムＣＴ層厚によって帯電特性、電圧電流特性及び放電
開始電圧が変化することが読み取れる。

【００７７】この特性を任意電圧の定電圧印加時のドラ
ムＣＴ層厚に対してのドラム表面電位と直流電流として
表したものが図９（ａ）・（ｂ）である。ＣＴ層厚に応
じてのドラム表面電位と直流電流の関係が読み取れる。
ＣＴ層厚が薄くなるにつれてドラム表面電位（黒電位Ｖ
_D と白電位Ｖ_L ）と直流電流量が上昇することがわか
る。つまり、特定な定電圧印加時の直流電流量を測定す
ることでドラムＣ_P に応じた表面電位を推定することが
可能なことがわかる。

【００７８】図１０は、以上の関係からドラムＣＴ層厚
変化によるＣ_P 変化があっても、ドラム表面電位を制御
するための検知電流量とそのときの補正電圧出力に関す
る図である。検知電流量の増加と共に電圧出力を低下さ
せるように補正をかける。この補正をかけた実験結果を
図１１の（ａ）・（ｂ）に示す。

【００７９】横軸に画像形成回数として耐久枚数をと
り、その時どきのドラム表面電位の変化を示している。
従来の特定定電圧印加のみの場合の表面電位推移はＬで
表されるが、本発明の定電圧印加時の直流電流量を検知
し、その電流量に応じて印加電圧を補正して定電圧印加
すると、Ｍで表されるように耐久枚数が増えても常に一
定のドラム表面電位が確保できる。

【００８０】この実験には、前述したＯＰＣ感光ドラム
を使用した。また図１に示した画像形成装置において耐
久テストを行った。

【００８１】帯電ローラ２は、図１に層構成模型を示し
たように、芯金２ｃの上にＥＰＤＭ等の１０⁴ 〜１０⁵
Ωｃｍの導電ゴム層２ｂを設け、その上にヒドリンゴム
等からなる１０⁷ 〜１０⁹ Ωｃｍ程度の中抵抗層２ａ₂
を設け、その上にトレジン（注：帝国化学（株）の商
標）等のナイロン系物質からなる１０⁷ 〜１０¹⁰Ωｃｍ
のブロッキング層２ａ₁ を表層として設けた、硬度がＡ
ｓｋｅｒ−Ｃ測定で５０°〜７０°程度のものを用い
た。そしてこの帯電ローラ２を感光ドラム１に総圧１６
００ｇで当接させ、従動回転させて帯電を行った。

【００８２】帯電部材の抵抗層の環境湿度変動や耐久変
動で、抵抗値が上昇した場合には検知電流量が減少し、
画像部印加電圧値に電圧増加補正を加えるため、帯電不
足が無く、常に充分な画像濃度と画質を得ることができ
る。

【００８３】〈実施例２〉本例は前回、前々回と２つの
検知電流を保持し、合計３つの検知電流のうち２つ以上
同じ値であった時その値に応じた定電圧制御がなされる
ようにしたものである。こうすることによって検知電流
がかなりバラツキながら変化していった場合でも適時Ａ
ＰＶＣ制御が働き、耐久後も安定した画像濃度を得るこ
とができる。

【００８４】〈実施例３〉図１の画像形成装置におい
て、感光体１と転写手段との間の転写部を通ってトナー
画像の転写を受けた転写材（記録材）１４は感光体１面
から分離されて像定着手段へ搬送されて像定着を受け、
画像形成物として出力されるが、その像定着手段として
は、フィルム加熱方式の定着装置（特開昭６３−３１３
１８号公報・特開平２−１５７８７８号公報等）、圧力
定着装置、磁気（電磁）誘導加熱方式の定着装置等はウ
ェイトタイムを実質的に必要とせず、クイックスタート
性（電源ＯＮと同じにコピースタート）があり、効果的
である。

【００８５】図１２にフィルム加熱方式の定着装置（加
熱装置）の要部の拡大横断面模型図を示した。図１３は
加熱体の途中省略・一部切欠き平面図である。

【００８６】３１は加熱体であり、耐熱性・電気絶縁性
・低熱容量のヒータ基板（セラミック基板）３２と、こ
の基板３２の一方面に面長手に沿って具備させた抵抗発
熱体層（通電発熱体層）３３と、基板３２の抵抗発熱体
層形成面を被覆（コート）させた表面保護層としてのガ
ラス層３４等からなる。

【００８７】該加熱体３１のガラス層３４面側がフィル
ム接触摺動面であり、このガラス層３４面側を外部露呈
させて加熱体３１を断熱性の加熱体ホルダ３７を介して
支持部に固定支持させてある。

【００８８】加熱体３１は抵抗発熱体層３３の長手方向
両端部の端末電極層（導電層）３３ａ・３３ｂ間に通電
回路３８（図１３）にて電圧印加がなされ抵抗発熱体３
３が発熱することで昇温する。

【００８９】３５は加熱体３１のヒータ基板３２の背面
に接触させて設けたサーミスタ等の温度検知素子であ
り、その検知温度情報が通電回路３８の加熱体温調系に
入力されて抵抗発熱体層３３への通電が制御され、加熱
体温度が所定の温度に温調される。

【００９０】３６はサーマルプロテクターとしての安全
ヒューズ（温度ヒューズ）であり、抵抗発熱体層３３に
対する通電路に直列に接続して加熱体３１のヒータ基板
３２の背面に接触させて設けてある。加熱体３１が所定
以上に過昇温したとき溶断して抵抗発熱体層３３への通
電を断つ働きをする。

【００９１】３９は厚さ４０μｍ程度のポリイミド等の
耐熱性のフィルム、４０は該フィルム３９を加熱体３１
のフィルム接触摺動面であるガラス層３４面に押圧する
加圧部材としての回転加圧ローラである。フィルム３９
は加圧ローラ４０により加熱体３１に押圧され、駆動手
段により或は加圧ローラ４０の回転駆動力により矢示の
方向に所定の速度で加熱体３１面に接触摺動しながら移
動する。

【００９２】抵抗発熱体層３３に対する通電により加熱
体３１を所定に昇温させ、フィルム３９を加熱体３１に
摺動移動させた状態において、フィルム３９と加圧ロー
ラ４０との圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎに被加熱材
としての記録材１４を導入することで、記録材１４がフ
ィルム３９面に密着してフィルム３９と共に加熱体３１
位置を移動通過し、その移動通過過程で加熱体３１から
フィルム３９を介して記録材１４に熱エネルギーが付与
されて記録材１４上の未定着トナー画像ｔが加熱溶融定
着される。

【００９３】従来、画像加熱定着装置としては熱ローラ
方式が一般的に用いられていた。これは、金属製のロー
ラの内部にヒータを備えた定着ローラと、弾性を持つ加
圧ローラからなり、この一対のローラによりできる定着
ニップ部に記録材を導入通過させることによりトナー像
を加熱・加圧して定着させる。

【００９４】しかし、このような熱ローラ方式の画像加
熱定着装置は、ローラの熱容量が大きいためローラが所
定の定着温度に達するのに時間（立上り時間、ウォーム
アップ時間、ウエイトタイム）がかかり、また素早く使
用するためには、機械を使用していないときにもある程
度の温度に温調していなければならない。これは熱板方
式・オーブン定着方式等の他の加熱式の定着装置につい
ても同様である。

【００９５】これに対して、前記のようなフィルム加熱
方式の装置においては、加熱体３１として低熱容量ヒー
タを用いることができるため、従来の熱ローラ方式等の
装置に比べウエイトタイム短縮化（クイックスタート
性）が可能となり、またクイックスタートが可能となる
ため使用していないときの予熱が必要なくなり総合的な
意味での省電力化もはかれる、その他、他の方式装置の
種々の欠点を解決できるなどの利点を有し、効果的なも
のである。

【００９６】図１４は圧力定着装置であり、互いに圧接
させた１対の剛体圧力ローラ５１・５２のニップ部に未
定着トナー画像ｔを形成担持させた記録材１４を導入し
て挟持搬送させることで未定着トナー画像ｔを圧力定着
させるものであり、この装置もクイックスタート性をゆ
うする。

【００９７】このようにウエイトタイムを必要としな
い、クイックスタート性の定着装置を搭載した画像形成
装置では、オートシャットオフ機能（一定時間経過する
と自動的に電源ＯＦＦ）が一般的に搭載されている。

【００９８】この場合、たとえば電源ＯＮ時にＡＰＶＣ
制御が働くようにしたとすると１日で非常に多くのＡＰ
ＶＣ制御が行われることになり、電流検知のバラツキが
ある度に異なった値で帯電ローラが定電圧制御されてし
まい、その度に濃度ずれが起こるという問題があった。

【００９９】本例では上記問題を解消するためにオート
シャットオフが働いた後、一定時間内に電源ＯＮされた
場合はＡＰＶＣ制御を行わないようにする。一定時間と
は装置を使用する頻度によって最適値を決定すればよ
い。

【０１００】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＡＰＶＣ
制御における検知電流の電気的精度や環境要因によるバ
ラツキによる画像濃度違いを防ぎ、常に最適状態の帯電
処理と画像形成が実行される。

【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

【図２】（ａ）・（ｂ）はそれぞれローラタイプ以外の
形態の接触帯電部材横断面模型図

【図３】装置の動作シーケンス図（その１）

【図４】装置の動作シーケンス図（その２）

【図５】（ａ）・（ｂ）はそれぞれ帯電特性グラフ

【図６】感光体層と帯電ローラ及び両者の接触部の微視
的空間の形成する等価回路図

【図７】空隙ギャップと空隙破壊電圧の関係グラフ

【図８】（ａ）は感光体と帯電ローラの当接ニップ部を
示した図、（ｂ）は等価回路図

【図９】（ａ）・（ｂ）は帯電能膜厚依存性を示したグ
ラフ

【図１０】検知電圧と補正電圧出力値の関係グラフ

【図１１】（ａ）・（ｂ）は効果の説明図

【図１２】フィルム加熱方式の定着装置の要部の拡大横
断面模型図

【図１３】加熱体の途中省略・一部切欠き平面模型図

【図１４】圧力定着装置の模型図

【図１５】接触帯電装置の一例の概略図

【符号の説明】

１ 被帯電体（感光体） ２ 帯電ローラ ３ 帯電バイアス印加電源 １０ 画像露光手段 １１ 現像手段 １２ 転写手段 １３ クリーニング手段 １４ 転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 秀樹 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 野口 高宏 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 (56)参考文献 特開 平５−307315（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−124044（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−134520（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−9883（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に該被帯電体面を帯電処理する
   工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する
   画像形成装置であり、 該被帯電体の帯電処理手段は、電圧を印加した帯電部材
   を被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する接触式帯
   電装置であり、 該帯電部材が被帯電体の非画像形成領域に対応している
   ときに該帯電部材を直流定電圧又は直流定電流制御し、
   そのときの被帯電体層厚に応じた直流電流量又は直流電
   圧を検知し、該帯電部材が被帯電体の画像形成領域に対
   応しているときは上記検知した直流電流量又は直流電圧
   に応じた直流電圧又は直流電流で該帯電部材を直流定電
   圧又は直流定電流制御するようにした画像形成装置にお
   いて、 複数回の上記検知直流電流量又は直流電圧に応じた直流
   電圧又は直流電流で該帯電部材を直流定電圧又は直流定
   電流制御するようにし、 前記検知した直流電流量又は直流電圧が、複数回同じ値
   であった時のみ新たに上記検知した値に応じた直流電圧
   又は直流電流で該帯電部材を直流定電圧又は直流定電流
   制御する ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記検知直流電流量又は直流電圧は、画
   像形成後も、少なくとも再度直流電流量又は直流電圧を
   検知するまで保持することを特徴とする請求項１記載の
   画像形成装置。
3. 【請求項３】 少なくとも１ケ以上の上記保持した値を
   含む、複数回の検知直流電流又は直流電圧に応じた直流
   電圧又は直流電流を用いて制御することを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 作像プロセスに、未定着画像を形成担持
   させた記録材の画像定着プロセスを有し、その定着手段
   が、移動可能なフィルムと、このフィルムと接する通電
   により発熱する加熱体と、上記フィルムを介してこの加
   熱体を加圧する加圧ローラと、を有し、上記フィルムと
   加圧ローラで形成されるニップで未定着画像を担持した
   記録材を挟持搬送して定着を行う定着装置であることを
   特徴とする請求項１乃至同３の何れかに記載の画像形成
   装置。
5. 【請求項５】 作像プロセスに、未定着画像を形成担持
   させた記録材の画像定着プロセスを有し、その定着手段
   が、互いに圧接するローラ対からなる圧力定着方式の定
   着装置であることを特徴とする請求項１乃３の何れかに
   記載の画像形成装置。