JP3354721B2 - 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，接触式帯電部材を用い
た画像形成装置に関し，より詳細には，接触式帯電部材
に印加する最適印加電圧を短時間に決定し，常に帯電電
位を安定して制御する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，コロナ帯電方式の画像形成装置に
おいて，表面電位検知センサーを備え，該センサーの検
出値に応じて徐々にチャージャーに印加する電圧を変化
させ，最終的に最適印加電圧を決定する装置が実用化さ
れている。

【０００３】ところが，コロナ帯電方式の場合，最適印
加電圧を決定するまでに電圧値をかえながら数回「電圧
印加→電位検知」というプロセスを繰り返さなければな
らないので時間がかかるという不具合があり，さらに，
高印加電圧を必要とし，また，オゾンやＮＯｘの発生を
伴う等の要因から種々の不具合を招来する。

【０００４】上記のような不具合を解決する装置とし
て，近年，感光体に帯電部材を接触させ，低電圧を印加
することにより感光体を帯電させる接触式の帯電装置が
注目されており，印加電圧の低電圧化，帯電効率の増
加，オゾン発生の減少等を達成している。このような接
触式の帯電装置においては，接触式帯電部材としてブラ
シやローラを用いたものが実用化されている。

【０００５】例えば，特開昭５６−１３２３５６号公報
に開示されている「ローラ帯電装置」では，帯電電位の
変化を抑えるために電源として定電流を用いており，安
定した帯電処理を行なうことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来の接触式帯電部材を用いた画像形成装置によれば，接
触式帯電部材として中抵抗の材料からなるローラを用い
るため，使用する環境の温度や湿度の変化により，抵抗
値が大きく変化してしまい，帯電電位を安定して制御す
ることが困難であるという問題点があった。

【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，使用環境の温度や湿度の変化に対しても常に帯電電
位を安定して制御することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る画像形成装置は，帯電ローラを用
いた画像形成装置において，前記帯電ローラに電圧を印
加する印加手段と，前記帯電ローラにより帯電した後の
感光体の表面帯電電位を検知する帯電電位検知手段と，
前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加
電圧の関係を示すデータを記憶する記憶手段と，非画像
形成時に，前記印加手段を制御して，あらかじめ設定し
た定電圧を前記帯電ローラに印加して感光体を帯電さ
せ，その時の前記帯電電位検知手段の出力値に基づいて
前記帯電ローラの抵抗値を推定し，前記記憶手段に記憶
された前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対する最
適印加電圧の関係を示すデータを照合して，前記画像形
成時に最適な電位を得るための最適印加電圧を決定し
て，画像形成時の前記印加手段の印加電圧を制御する制
御手段とを備えたものである。

【０００９】また，請求項２に係る画像形成装置は，帯
電ローラを用いた画像形成装置において，前記帯電ロー
ラに電圧を印加する印加手段と，前記帯電ローラにより
帯電した後の感光体の帯電領域の少なくとも一部をトナ
ー現像する現像手段と，前記帯電ローラの抵抗値と当該
抵抗値に対する最適印加電圧の関係を示すデータを記憶
する記憶手段と，前記現像手段による現像領域のトナー
濃度を検知するトナー濃度検知手段と，非画像形成時
に，前記印加手段および現像手段を制御して，あらかじ
め設定した定電圧を前記帯電ローラに印加して感光体を
帯電させた後，トナー現像を行い，その時の前記トナー
濃度検知手段の出力値に基づいて前記帯電ローラの抵抗
値を推定し，前記記憶手段に記憶された前記帯電ローラ
の抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加電圧の関係を示
すデータを照合して，前記画像形成時に最適な電位を得
るための最適印加電圧を決定して，画像形成時の前記印
加手段の印加電圧を制御する制御手段とを備えたもので
ある。

【００１０】また，請求項３に係る画像形成装置は，帯
電ローラを用いた画像形成装置において，前記帯電ロー
ラに電圧を印加する印加手段と，前記帯電ローラが設置
されている使用環境の温度および／あるいは湿度を検知
する検知手段と，前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値
に対する最適印加電圧の関係を示すデータを記憶する記
憶手段と，前記検知手段の出力値に基づいて，前記帯電
ローラの抵抗値を推定し，前記記憶手段に記憶された前
記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加電
圧の関係を示すデータを照合して，前記画像形成時に最
適な電位を得るための最適印加電圧を決定して，画像形
成時の前記印加手段の印加電圧を制御する制御手段とを
備えたものである。

【００１１】また，請求項４に係る画像形成装置は，前
記制御手段が，前記検知手段の出力値が所定の条件を満
たした時に，印加電圧の変更制御を行うものである。

【００１２】

【作用】本発明の画像形成装置（請求項１）は，非画像
形成時に，あらかじめ設定した定電圧を帯電ローラに印
加して感光体を帯電させ，その時の感光体の表面帯電電
位の値に基づいて，画像形成時に帯電ローラに印加する
印加電圧を制御することにより，帯電ローラに最適な印
加電圧を印加する。

【００１３】また，本発明の画像形成装置（請求項２）
は，あらかじめ設定した定電圧を帯電ローラに印加して
感光体を帯電させた後，トナー現像を行い，その時の現
像領域のトナー濃度の値に基づいて，画像形成時に帯電
ローラに印加する印加電圧を制御することにより，帯電
部材に最適な印加電圧を印加する。

【００１４】また，本発明の画像形成装置（請求項３）
は，帯電ローラが設置されている使用環境の温度および
／あるいは湿度の値に基づいて，画像形成時に帯電部材
に印加する印加電圧を制御することにより，帯電ローラ
に最適な印加電圧を印加する。

【００１５】また，本発明の画像形成装置（請求項４）
は，帯電ローラが設置されている使用環境の温度および
／あるいは湿度が所定の条件を満たした時に，帯電ロー
ラに印加する印加電圧の変更制御を行うことにより，帯
電ローラに印加する印加電圧を簡単に決定可能である。

【００１６】

【実施例】以下，本発明の画像形成装置を，〔実施例
１〕，〔実施例２〕，〔実施例３〕の順で，図面を参照
して詳細に説明する。

【００１７】〔実施例１〕図１は，実施例１に係る画像
形成装置の構成の一部を示す説明図であり，静電潜像お
よびトナー像を形成する像担持体としての感光体１０１
と，感光体１０１に接触し，感光体１０１を帯電するた
めの帯電ローラ１０２と，帯電ローラ１０２の芯金１０
２ａ（後述）に接続され，帯電ローラ１０２に電圧を印
加するための電源１０３と，感光体１０１の表面電位を
検知する表面電位検知装置１０４と，表面電位検知装置
１０４の検知結果に基づいて，電源１０３を制御するＣ
ＰＵ１０５と，露光光１０６の照射により感光体１０１
表面に形成された静電潜像を現像し，可視像となるトナ
ー像を形成する現像装置１０７と，転写効率，分離性
能，クリーニング効率向上のために，転写前の感光体１
０１に前面露光して感光体１０１の表面電位を低下させ
るＰＴＬ（転写前除電ランプ）１０８と，感光体１０１
表面に形成されたトナー像を記録紙（図示せず）に転写
するための転写部材１０９と，感光体１０１表面に付着
した残留トナーを除去するためのクリーニング部材１１
０と，感光体１０１の残留電位を除電する除電ランプ１
１１とを備えている。

【００１８】図２は，最も単純な接触式帯電装置の一例
の構成を示す説明図であり，この場合，帯電ローラ１０
２に印加する電圧はどのような環境下でも一定である。

【００１９】図３は，帯電ローラ１０２の構成を示す説
明図であり，電源１０３に接続され，帯電ローラ１０２
の中心部となる芯金１０２ａと，エピクロルヒドリンゴ
ムからなり，弾性を持たせて芯金１０２ａのまわりを覆
う抵抗層１０２ｂと，フッ素系樹脂からなり，抵抗層１
０２ｂのまわりを覆う表面層１０２ｃとから構成されて
いる。

【００２０】以上の構成により，その動作について説明
する。先ず，図２を用いて，表面電位検知装置１０４に
よる検知を行なわない場合の動作について説明する。図
２に示すような帯電装置を用いた場合，温度の変化に対
して，帯電電位は図４のような特性を示す。これは帯電
ローラ１０２の抵抗値が温度依存性を持っているためで
ある。したがって，図２に示すような，平均的な環境下
において最適な帯電電位を得られる電圧を用いた構成の
場合，使用環境温度が変化した場合には，抵抗値が温度
依存性を持っているため，最適な帯電電位を安定して得
ることができない。

【００２１】ところが，実施例１では，図１のような構
成において，以下に示す動作を行なっており，最適な帯
電電位を安定して得ることができる。

【００２２】先ず，非画像形成時に，感光体１０１が駆
動した状態で，電源１０３より，あらかじめ決められた
定電圧が帯電ローラ１０２に印加され，感光体１０１は
所定の電位に帯電する。この時，感光体１０１は帯電ロ
ーラ１０２の抵抗値に応じて図５に示すような帯電特性
を示す。そこで，表面電位検知装置１０４を用いて帯電
領域の表面電位を検知し，該検知結果からそのときの帯
電ローラ１０２の抵抗値を推定する。推定した抵抗値は
ＣＰＵ１０５に送られ，ＣＰＵ１０５では，あらかじめ
記憶してあるデータ，すなわち図６に示すような，抵抗
値とそれに対する最適印加電圧の関係のデータと送られ
た抵抗値とを照合することにより，画像形成時に最適な
電位を得るための最適印加電圧を決定し，決定した値を
電源１０３にフィードバックすることにより画像形成時
に常に安定した最適帯電電位を得ることができる。

【００２３】なお，帯電処理後は，露光光１０６によ
り，感光体１０１に画像データとしての光が照射され，
感光体１０１に静電潜像が形成される。形成された静電
潜像は現像装置１０７により現像され，感光体１０１に
トナー像が形成される。形成されたトナー像は，転写部
材１０９により，図示しない記録紙に転写される。転写
処理後の感光体１０１は，クリーニング部材１１０によ
り，残留トナーの除去が行われ，除電ランプ１１１によ
り，残留電位の除電が行われる。

【００２４】〔実施例２〕実施例２の画像形成装置は，
感光体１０１を帯電させ，帯電領域の少なくとも一部を
現像部で現像させて現像領域のトナー濃度を検知し，検
知結果に基づいて画像形成時の帯電印加電圧を制御する
ものである。図７は，実施例２に係る画像形成装置の構
成の一部を示す説明図であり，図１と同符号のものは実
施例１と同様の構成に付き，説明は省略し，異なる部分
についてのみ説明する。７０１は，トナー濃度制御用の
Ｔセンサーを含み，感光体１０１表面に形成された静電
潜像を現像して可視像化し，トナー像を形成するための
現像装置を示し，７０２は，感光体１０１表面に形成さ
れたトナー像の濃度を検知するためのトナー濃度検知装
置を示し，７０３は，トナー濃度検知装置７０２の検知
結果に基づいて，電源１０３を制御するＣＰＵを示して
いる。

【００２５】以上の構成により，その動作を説明する。
先ず，非画像形成時に感光体１０１を駆動させながら電
源１０３によりあらかじめ決められた定電圧が帯電ロー
ラ１０２に印加され，感光体１０１は所定の電位に帯電
する。次に，帯電領域に露光光１０６が照射され，Ｐセ
ンサーパターンが潜像形成される。形成された潜像（Ｐ
センサーパターン）は，現像装置７０１により現像され
る。すなわち，Ｐセンサーパターン現像用のバイアス電
圧が現像スリーブに印加されてＰセンサーパターンが現
像される。

【００２６】なお，現像装置７０１内のトナー濃度は，
Ｔセンサーによりあらかじめ最適範囲に制御されてい
る。さらに感光体１０１が回転することにより，現像さ
れたＰセンサーパターンのトナー濃度が，トナー濃度検
知装置７０２によって検出される。検出されたトナー濃
度をＣＰＵ７０３内に格納されているデータ，すなわち
図８に示すトナー濃度と表面電位の関係を示すグラフの
データと比較することにより，帯電電位を推定し，さら
にこの推定した帯電電位を使用して，実施例１と同様に
して，抵抗値を推定し，図６に示すグラフのデータと抵
抗値とを照合することにより，画像形成時に最適な電位
を得るための最適印加電圧を決定し，決定した値を電源
１０３にフィードバックすることにより画像形成時に常
に安定した最適帯電電位を得ることができる。

【００２７】〔実施例３〕実施例３の画像形成装置は，
帯電ローラ１０２近傍の温度または湿度を検知し，該検
知結果に基づいて，帯電ローラ１０２に印加する帯電印
加電圧を制御するものであり，さらに，帯電ローラ１０
２近傍の温度が所定の温度になった場合に，あらかじめ
決められた電圧を帯電ローラ１０２に印加するものであ
る。図９は，実施例３に係る画像形成装置の構成の一部
を示す説明図であり，図１と同符号のものは実施例１と
同様の構成に付き，説明は省略し，異なる部分について
のみ説明する。９０１は，帯電ローラ１０２近傍の温度
を検知する温度検知センサーを示し，９０２は，温度検
知センサー９０１の検知結果に基づいて，電源１０３を
制御するＣＰＵ９０２を示している。なお，図９では，
温度検知センサー９０１を帯電ローラ１０２から離した
構成としているが，帯電ローラ１０２に接触させた構成
でも良い。

【００２８】以上の構成により，その動作を説明する。
ＣＰＵ９０２は，温度検知センサー９０１により検知し
た帯電ローラ１０２近傍の温度を入力すると，図４に示
す関係から帯電電位を予測し，その後は，実施例１と同
様に，図５，図６の関係から最適印加電圧を決定し，決
定した値を電源１０３にフィードバックする。したがっ
て，画像形成時に常に安定した最適帯電電位を得ること
ができる。

【００２９】また，図３に示したタイプの帯電ローラ１
０２の場合，抵抗の温度依存性が湿度依存性に比べて非
常に大きいが，帯電ローラ１０２近傍の温度がおよそ２
５℃以上であれば，ほとんど抵抗の変化がなくなり，実
施例１や実施例２のような制御が不要となる。したがっ
て，実施例３では，帯電ローラ１０２近傍に温度検知セ
ンサー９０１を設け，温度検知センサー９０１の検知結
果により，帯電ローラ１０２近傍の温度が，所定の温度
以上を所定の一定期間以上示した場合に，ＣＰＵ９０２
は，電源１０３を制御して，あらかじめ決められた電圧
を帯電ローラ１０２に印加する。したがって，最適印加
電圧を決定するプロセスを行う必要がないため，プリン
ト時間を短縮できる。

【００３０】なお，図示は省略するが，帯電ローラ１０
２を加熱する構成を設けても良く，この場合，帯電ロー
ラ１０２近傍の温度が，抵抗の変化がほとんどなくなる
温度となるように加熱すれば良い。

【００３１】また，上述した制御において，メインスイ
ッチをオフにした場合やフロントパネルを開閉した場合
には，帯電ローラ１０２近傍および装置内部の温度が変
化してしまうので，温度検知センサー９０１の検知や，
帯電ローラ１０２近傍の温度の加熱をはじめからやり直
す。さらに，上述した制御を，任意の時間に行ない，最
適印加電圧を確認しても良い。

【００３２】ここで，実施例３に係る制御を温度に関す
る制御を例にして説明したが，帯電ローラ１０２が，湿
度変化の大きい特性を示す場合には，温度検知センサー
９０１に変えて，湿度検知センサーを用いて同様の制御
を行なうようにする。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の画像形成
装置（請求項１）は，非画像形成時に，あらかじめ設定
した定電圧を帯電ローラに印加して感光体を帯電させ，
その時の感光体の表面帯電電位の値に基づいて，画像形
成時に帯電ローラに印加する印加電圧を制御することに
より，帯電ローラに最適な印加電圧を印加するため，使
用環境の温度や湿度の変化に対しても常に帯電電位を安
定して制御することができる。

【００３４】また，本発明の画像形成装置（請求項２）
は，あらかじめ設定した定電圧を帯電ローラに印加して
感光体を帯電させた後，トナー現像を行い，その時の現
像領域のトナー濃度の値に基づいて，画像形成時に帯電
部材に印加する印加電圧を制御することにより，帯電ロ
ーラに最適な印加電圧を印加するため，使用環境の温度
や湿度の変化に対しても常に帯電電位を安定して制御す
ることができる。

【００３５】また，本発明の画像形成装置（請求項３）
は，帯電ローラが設置されている使用環境の温度および
／あるいは湿度の値に基づいて，画像形成時に帯電部材
に印加する印加電圧を制御することにより，帯電ローラ
に最適な印加電圧を印加するため，使用環境の温度や湿
度の変化に対しても常に帯電電位を安定して制御するこ
とができる。

【００３６】また，本発明の画像形成装置（請求項４）
は，帯電ローラが設置されている使用環境の温度および
／あるいは湿度が所定の条件を満たした時に，帯電ロー
ラに印加する印加電圧の変更制御を行うことにより，帯
電ローラに印加する印加電圧を簡単に決定可能であるた
め，プリント時間を短縮できる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る画像形成装置の構成の一部を示
す説明図である。

【図２】最も単純な接触式帯電装置の一例の構成を示す
説明図である。

【図３】帯電ローラの構成を示す説明図である。

【図４】温度の変化に対する帯電電位の特性を示すグラ
フである。

【図５】抵抗値に対する帯電電位の特性を示すグラフで
ある。

【図６】抵抗値に対する最適印加電圧の関係を示すグラ
フである。

【図７】実施例２に係る画像形成装置の構成の一部を示
す説明図である。

【図８】トナー濃度と表面電位の関係を示すグラフであ
る。

【図９】実施例３に係る画像形成装置の構成の一部を示
す説明図である。

【符号の説明】

１０２ 帯電ローラ １０３ 電源 １０４ 表面電位検知装置 １０５ ＣＰＵ ７０２ トナー濃度検知装置 ７０３ ＣＰＵ ９０１ 温度検知センサー ９０２ ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−35263（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−30271（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−83149（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−197246（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−130063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−130062（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/02 G03G 15/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電ローラを用いた画像形成装置におい
   て， 前記帯電ローラに電圧を印加する印加手段と， 前記帯電ローラにより帯電した後の感光体の表面帯電電
   位を検知する帯電電位検知手段と，前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加
   電圧の関係を示すデータを記憶する記憶手段と， 非画像形成時に，前記印加手段を制御して，あらかじめ
   設定した定電圧を前記帯電ローラに印加して感光体を帯
   電させ，その時の前記帯電電位検知手段の出力値に基づ
   いて前記帯電ローラの抵抗値を推定し，前記記憶手段に
   記憶された前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対す
   る最適印加電圧の関係を示すデータを照合して，前記画
   像形成時に最適な電位を得るための最適印加電圧を決定
   して，画像形成時の前記印加手段の印加電圧を制御する
   制御手段と， を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 帯電ローラを用いた画像形成装置におい
   て， 前記帯電ローラに電圧を印加する印加手段と， 前記帯電ローラにより帯電した後の感光体の帯電領域の
   少なくとも一部をトナー現像する現像手段と，前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加
   電圧の関係を示すデータを記憶する記憶手段と， 前記現像手段による現像領域のトナー濃度を検知するト
   ナー濃度検知手段と，非画像形成時に，前記印加手段お
   よび現像手段を制御して，あらかじめ設定した定電圧を
   前記帯電ローラに印加して感光体を帯電させた後，トナ
   ー現像を行い，その時の前記トナー濃度検知手段の出力
   値に基づいて前記帯電ローラの抵抗値を推定し，前記記
   憶手段に記憶された前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗
   値に対する最適印加電圧の関係を示すデータを照合し
   て，前記画像形成時に最適な電位を得るための最適印加
   電圧を決定して，画像形成時の前記印加手段の印加電圧
   を制御する制御手段と， を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 帯電ローラを用いた画像形成装置におい
   て， 前記帯電ローラに電圧を印加する印加手段と， 前記帯電ローラが設置されている使用環境の温度および
   ／あるいは湿度を検知する検知手段と，前記帯電ローラの抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加
   電圧の関係を示すデータを記憶する記憶手段と， 前記検知手段の出力値に基づいて，前記帯電ローラの抵
   抗値を推定し，前記記憶手段に記憶された前記帯電ロー
   ラの抵抗値と当該抵抗値に対する最適印加電圧の関係を
   示すデータを照合して，前記画像形成時に最適な電位を
   得るための最適印加電圧を決定して，画像形成時の前記
   印加手段の印加電圧を制御する制御手段と， を備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は，前記検知手段の出力値
   が所定の条件を満たした時に，印加電圧の変更制御を行
   うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。