JP7427893B2

JP7427893B2 - 帯電装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP7427893B2
Application number: JP2019169515A
Authority: JP
Inventors: 紘史飯田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2024-02-06
Anticipated expiration: 2039-09-18
Also published as: JP2021047285A; US20210080850A1; CN112526847A; US11092909B2

Description

この発明は、帯電装置及び画像形成装置に関する。

従来、帯電装置に関する技術としては、例えば、複数の帯電部材を備えたものが既に提案されている（特許文献１）。

特許文献１は、被帯電体を目標電位に帯電させる第１帯電部材と、前記被帯電体を目標電位とは逆極性に事前帯電する第２帯電部材と、前記第１帯電部材による帯電時に、前記第１帯電部材の流す直流電流が所定値以上となるように、前記第２帯電部材で逆極性に帯電させる帯電電位を制御する制御手段と、を有するように構成したものである。

特開２００７－３３８３５号公報

この発明の目的は、第１の帯電手段より被帯電手段の移動方向の上流側で被帯電手段に接触する第２の帯電手段の第２の帯電電位が、第１の帯電電位より高い場合に比べ、被帯電体の帯電電位のバラツキを抑制することにある。

請求項１に記載された発明は、被帯電手段に接触し、第１の帯電電位に前記被帯電手段を帯電させる第１の帯電手段と、
前記第１の帯電手段より前記被帯電手段の移動方向の上流側で前記被帯電手段に接触し、第２の帯電電位が前記第１の帯電電位と同極性で前記第１の帯電電位より絶対値が大きい電位となるよう前記被帯電手段を帯電させる第２の帯電手段と、
前記第１及び第２の帯電手段に共通して電圧を印加する電圧印加手段と、
を備える帯電装置である。

請求項２に記載された発明は、前記第２の帯電手段は、前記第１の帯電手段より高抵抗に形成される請求項１に記載の帯電装置である。

請求項３に記載された発明は、前記第２の帯電手段は、前記被帯電手段に接触する接触荷重が前記第１の帯電手段より低い請求項１に記載の帯電装置である。

請求項４に記載された発明は、画像を保持する像保持手段と、
前記像保持手段を帯電する帯電手段と、
を備え、
前記帯電手段として請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置を用いた画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、第１の帯電手段より被帯電手段の移動方向の上流側で被帯電手段に接触する第２の帯電手段の第２の帯電電位が、第１の帯電電位と同極性で第１の帯電電位より絶対値が小さい場合に比べ、被帯電体の帯電電位のバラツキを抑制することができる。

また、請求項１に記載された発明によれば、第１及び第２の帯電手段にそれぞれ個別に電圧印加手段を設けた場合に比べ、電圧印加手段が１つで済む。

請求項２に記載された発明によれば、第２の帯電手段は、第１の帯電手段より高抵抗に形成されない場合に比べ、部材を追加せずに帯電電位を変更することができる。

請求項３に記載された発明によれば、第２の帯電手段は、被帯電手段に接触する接触荷重が第１の帯電手段と等しい場合に比べ、部材を追加せずに帯電電位を変更することができる。

請求項４に記載された発明によれば、帯電手段として請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置を用いない場合に比べ、像保持手段の帯電電位のバラツキを抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の作像装置を示す概略構成図である。この発明の実施の形態１に係る帯電装置を示す構成図である。帯電装置の帯電状態を示す断面構成図である。帯電ロールの印加電圧と感光体ドラムの帯電電位の関係を示すグラフである。第２の帯電ロールによる帯電電位と第１の帯電ロールによる帯電電位との関係を示すグラフである。比較例における第２の帯電ロールによる帯電電位と第１の帯電ロールによる帯電電位との関係を示すグラフである。比較例における帯電ロールの軸方向の位置と帯電特性との関係を示すグラフである。この発明の実施の形態２に係る帯電装置を示す断面構成図である。この発明の実施の形態３に係る帯電装置を適用した画像形成装置の要部を示す構成図である。帯電ロールの印加電圧と感光体ドラムの帯電電位の関係を示すグラフである。この発明の実施の形態３に係る帯電装置の変形例を示す構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
図１及び図２は、実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置を示すものである。図１はその画像形成装置の全体の概要を示し、図２はその画像形成装置における要部（作像装置など）を拡大して示している。

＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばモノクロプリンタとして構成されたものである。この画像形成装置１は、図１に示されるように、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する画像形成手段の一例としての作像装置１０と、作像装置１０の転写位置に供給すべき記録媒体の一例としての記録用紙５を収容して供給する給紙装置２０と、給紙装置２０から供給された記録用紙５を搬送経路に沿って搬送する搬送装置３０と、作像装置１０で転写された記録用紙５上のトナー像を定着させる定着装置４０等を備えている。

作像装置１０は、像保持手段（被帯電手段）の一例としての回転する感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１の周囲には、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面）を所要の電位に帯電させる本実施の形態に係る帯電装置１２と、感光体ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光を照射して電位差のある静電潜像を形成する露光装置１３と、その静電潜像をブラック色の現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像装置１４と、そのトナー像を記録用紙５に転写する転写装置１５と、転写後における感光体ドラム１１の像保持面を除電する除電装置１７と、除電後における感光体ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１６等である。

感光体ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム１１は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転するよう支持されている。この実施の形態１では、感光体ドラム１１の回転速度（周速）が４００ｍｍ／ｓｅｃ程度と比較的高速に設定されている。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置１２は、第１の帯電手段の一例としての第１の帯電ロール１２１と、第１の帯電ロール１２１より感光体ドラム１１の回転方向Ａに沿った上流側に配置された第２の帯電手段の一例としての第２の帯電ロール１２２とを備えている。帯電装置１２には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置１２については、後に詳述する。

露光装置１３は、感光体ドラム１１の軸方向に沿って配列された複数の発光素子としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）により感光体ドラム１１に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成するＬＥＤプリントヘッドからなる。なお、露光装置１３としては、画像情報に応じて構成されるレーザー光を感光体ドラム１１の軸方向に沿って偏向走査するものを用いても良い。

現像装置１４は、図２に示されるように、開口部１４０ａと現像剤の収容室が形成された筐体１４０の内部に、現像剤４を保持して感光体ドラム１１と向き合う現像領域まで搬送する現像剤保持手段の一例としての現像ロール１４１と、現像剤４を攪拌しながら現像ロール１４１を通過させるよう搬送する２つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材１４２，１４３と、現像ロール１４１に保持される現像剤の量（層厚）を規制する図示しない層厚規制部材と、現像ロール１４１の外周面から回収された現像剤を攪拌搬送部材１４３へと供給する供給ロール１４４などを配置して構成したものである。この現像装置１４には、現像ロール１４１と感光体ドラム１１の間に現像バイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール１４１や攪拌搬送部材１４２，１４３、供給ロール１４４は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、現像剤としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。

転写装置１５は、図１に示されるように、画像形成時に感光体ドラム１１の周囲に記録用紙５を介して接触し回転するとともに転写用電圧が供給される転写ロール１５１と、記録用紙５を搬送する転写ベルト１５２を備えた接触型の転写装置である。転写ベルト１５２は、駆動ロール１５３と従動ロール１５４との間に張架されている。転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。

除電装置１７は、転写後における感光体ドラム１１の像保持面に帯電装置１２の帯電極性と逆極性の電荷を付与して除電するコロトロン等からなる。

ドラム清掃装置１６は、図２に示されるように、一部が開口する容器状の本体１６０と、一次転写後の感光体ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するよう配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板１６１と、同じく感光体ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するよう配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃ブラシ１６２と、清掃板１６１及び清掃ブラシ１６２で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収容器に送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材１６３等で構成されている。清掃板１６１としては、ゴム等の材料からなる板状の部材（例えばブレード）が使用される。

定着装置４０は、図１に示されるように、記録用紙５の導入口及び排出口が形成された装置ハウジング４３の内部に、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が所定の温度に保持されるよう加熱手段によって加熱される加熱用回転体（定着手段）の一例としての加熱ロール４１と、この加熱ロール４１の軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して回転する加圧用回転体の一例としての加圧ロール４２などを配置して構成されたものである。この定着装置４０では、加熱ロール４１と加圧ロール４２が接触する接触部が所要の定着処理（加熱及び加圧）を行う定着ニップ部となる。

給紙装置２０は、装置本体１ａの下部に存在するよう配置される。この給紙装置２０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙５を積載板２１上に積載した状態で収容する複数（又は単数）の用紙収容体２２と、用紙収容体２２から記録用紙５を１枚ずつ送り出す送出装置２３とで主に構成される。給紙装置２０は、用紙収容体２２に設けられた図示しない把持部を手で把持して引き出すことにより画像形成装置１の装置本体１ａに対して着脱可能となっている。

記録用紙５としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙やトレーシングペーパー等の薄紙、あるいはＯＨＰシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録用紙５の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等の坪量が相対的に大きい所謂厚紙なども好適に使用することができる。

給紙装置２０と転写装置１５との間には、図１に示されるように、給紙装置２０から送り出される記録用紙５を転写位置まで搬送する複数（又は単数）の用紙搬送ロール対３１ａ～３１ｆや搬送ガイド３２で構成される給紙搬送路３３が、装置本体１ａの鉛直方向に沿った上方に向かい、途中から装置本体１ａの内部へ向けて湾曲した形状に設けられている。給紙搬送路３３において転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対３１ｆは、例えば記録用紙５の搬送時期を調整するロール（レジストロール）として構成されている。また、転写装置１５から定着装置４０までは、転写装置１５の転写ベルト１５２により転写後の記録用紙５が定着装置４０へと搬送される。

また、定着装置４０の排出口の上方には、複数組の搬送ロール対３４ａ～３４ｄ及び搬送ガイド３５を介して用紙排出部３６へと搬送して排出する排出搬送路３７が設けられている。用紙排出部３６は、装置本体１ａの上端面に設けられている。

さらに、定着装置４０の排出口の下方には、複数組の搬送ロール対３８ａ～３８ｅ及び搬送ガイド３８ｆを介して給紙搬送路３３へと記録用紙５を搬送する両面搬送路３９が設けられている。

定着装置４０から排出される記録用紙５は、図示しない切替ゲートによって排出搬送路３７へと一旦搬送された後、搬送ロール対３４ａ，３４ｂを逆方向に回転させることにより表裏が反転されて両面搬送路３９へと搬送される。

また、図１中符号２００は、画像形成装置１の動作を統括的に制御する制御装置を示している。制御装置２００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、あるいはこれらＣＰＵやＲＯＭ等を接続するバス、通信インターフェイスなどを備えている。また、符号２０１，２０２は、画像形成装置１の装置本体１ａの上部に配置された画像読取装置及び原稿搬送装置をそれぞれ示している。

＜画像形成装置の基本的な動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。

画像形成装置１は、制御装置２００によって制御され、装置本体１ａに装着された図示しない操作パネル、あるいは図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からモノクロの画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、作像装置１０、給紙装置２０、搬送装置３０及び定着装置４０等が始動する。

そして、作像装置１０においては、図１に示されるように、まず感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、帯電装置１２が感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位に帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光体ドラム１１の表面に対し、画像形成装置１に入力される画像の情報に基づいて発光される光を照射し、その表面に所要の電位差で構成される静電潜像を形成する。

続いて、現像装置１４が、感光体ドラム１１に形成された静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電されたブラック色のトナーを現像ロール１４１から供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、感光体ドラム１１に形成された静電潜像は、ブラック色のトナーで現像されたトナー像として顕像化される。

続いて、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像が転写位置まで搬送されると、転写装置１５が、そのトナー像を記録用紙５に対して転写させる。

また、転写が終了した作像装置１０では、除電装置１７によって感光体ドラム１１表面の残留電荷が除去された後、ドラム清掃装置１６が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム１１の表面を清掃する。これにより、作像装置１０は、次の作像動作が可能な状態にされる。

給紙装置２０は、作像動作に合わせて所要の記録用紙５を給紙搬送路３３に送り出す。給紙搬送路３３では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対３１ｆが記録用紙５を転写時期に合わせて転写位置に送り出して供給する。

続いて、トナー像が転写された記録用紙５は、転写ベルト１５２によって定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、回転する加熱ロール４１と加圧ロール４２との間の定着ニップ部に転写後の記録用紙５を導入して通過させることにより、必要な定着処理（加熱及び加圧）を施して未定着のトナー像を記録用紙５に定着させる。定着が終了した後の記録用紙５は、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、排出搬送路３７に沿って排出ロール対３４ｄにより装置本体１ａの上端部に設けられた用紙排出部３６へ排出される。

また、記録用紙５の両面に画像を形成する場合は、片面に画像が形成された記録用紙５を図示しない切替ゲートによって搬送ロール対３４ａ，３４ｂへと搬送し、搬送ロール対３４ａ，３４ｂにより記録用紙５が一旦排出方向に搬送される。その後、搬送ロール対３４ａ，３４ｂが記録用紙５の後端を挟持したままの状態で当該搬送ロール対３４ａ，３４ｂの回転方向を逆転させ、記録用紙５の表裏を反転させた後に搬送ロール対３８ａ～３８ｅにより両面搬送路３９を介して再度転写装置１５へと搬送し、記録用紙５の裏面にトナー像を転写する。裏面にトナー像が転写された記録用紙５は、転写装置１５の転写ベルト１５２を介して定着装置４０へ搬送され、定着装置４０により定着処理（加熱及び加圧）を施され、搬送ロール対３４ａ～３４ｄにより用紙排出部３６へと排出される。

以上の動作により、モノクロ画像が片面又は両面に形成された記録用紙５が出力される。

＜帯電装置の構成＞
図２はこの実施の形態１に係る帯電装置を示す構成図である。

この実施の形態１に係る帯電装置１２は、図２に示されるように、被帯電手段の一例としての感光体ドラム１１に接触した状態で配置され、印加電圧と放電開始電圧で決まる第１の帯電電位に感光体ドラム１１を帯電させる第１の帯電ロール１２１と、感光体ドラム１１の回転方向Ａに沿った第１の帯電ロール１２１より上流側に感光体ドラム１１に接触した状態で配置され、印加電圧と放電開始電圧で決まる第２の帯電電位が第１の帯電電位より低くなるよう感光体ドラム１１を帯電させる第２の帯電ロール１２２とを備えている。

第１及び第２の帯電ロール１２１、１２２は、基本的に同様に構成されている。第１及び第２の帯電ロール１２１、１２２は、図３に示されるように、ステンレスや鉄等の金属からなる円柱形状の芯金１２３，１２４と、芯金１２３，１２４の外周に所要の厚さに被覆されて導電性が付与された半導電性の弾性体層１２５，１２６と、弾性体層１２５，１２６の表面に薄く被覆された表面層１２７，１２８とを有する円柱形状に形成されている。芯金１２３，１２４は、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２の軸方向に沿った両端部に突出するよう設けられた回転軸を兼ねている。なお、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２は、図示しないコイルスプリング等の付勢手段により芯金１２３，１２４を介して感光体ドラム１１の外周面に押圧されており、弾性体層１２５，１２６及び表面層１２７，１２８が所要のニップ幅となるよう弾性変形した状態で感光体ドラム１１の回転に伴って従動回転する。

第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２の芯金１２３，１２４は、図２に示されるように、図示しない軸受部材を介して高圧電源装置１２９（電圧印加手段の一例）が接続されている。制御装置２００は、高圧電源装置１２９によって帯電ロール１２１，１２２に印加する高電圧の値及び電圧の印加タイミングを制御する。高圧電源装置１２９は、現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性である負極性の予め定められた直流の高電圧又は高電流を供給する。

第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２の弾性体層１２５，１２６は、例えば、内部や表面に空洞や凹凸部を有する多孔質の発泡体からなる。弾性体層１２５，１２６は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン、ポリプロピレン等の発泡性の樹脂材料、又は、ＥＰＤＭ（エチレン-プロピレン-ジエン共重合ゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム）、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム等の発泡性のゴム材料に、カーボンブラックやイオン性導電剤等の抵抗調整剤などを分散させて所要の抵抗値を有するように構成される。弾性体層１２５，１２６の体積抵抗率は、例えば、１０^４～１０^８Ωｃｍの範囲に設定される。なお、弾性体層１２５，１２６は、発泡していないソリッドタイプのゴムであってもよい。

また、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２の表面層１２７，１２８は、例えば、弾性体層１２５，１２６の外周面に粒状のフィラーが分散された塗装を施すことにより設けられる。さらに、帯電ロール１２１，１２２の表面層１２７，１２８は、例えば、ポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）等に導電材料を分散させたチューブとして構成し、弾性体層１２５，１２６の外周面に被覆することにより設けても良い。

なお、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２としては、弾性体層１２５，１２６以外に表面層１２７，１２８を有しないものであっても良い。

ところで、この実施の形態１に係る帯電装置１２では、印加電圧と放電開始電圧で決まる第２の帯電ロール１２２による感光体ドラム１１の帯電電位（第２の帯電電位）が第１の帯電ロール１２１による感光体ドラム１１の帯電電位（第１の帯電電位）より低くなるよう構成されている。

別言すれば、この実施の形態１に係る帯電装置１２では、感光体ドラム１１の回転方向に沿った下流側に位置する第１の帯電ロール１２１は、感光体ドラム１１の回転方向に沿った上流側に位置する第２の帯電ロール１２２より、印加電圧と放電開始電圧で決まる感光体ドラム１１の帯電電位が高くなるよう構成されている。

第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２は、図４に示されるように、芯金１２３，１２４を介して図示しないコイルスプリング等の付勢手段により感光体ドラム１１の外周面に押圧されることで、弾性体層１２５，１２６及び表面層１２７，１２８が所要のニップ幅となるよう弾性変形する。そして、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２は、芯金１２３，１２４に高圧電源装置１２９によって予め定められた負極性の直流の高電圧を印加することにより、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２と感光体ドラム１１の外周面との間に形成される放電領域Ｄで微小間隙放電を発生させ、当該微小間隙放電により発生する荷電粒子で感光体ドラム１１の外周面を所要の負極性の帯電電位に帯電させるものである。図４中、符号１１１は感光体ドラム１１の導電性基体を、１１２は感光体ドラム１１の感光体層をそれぞれ示している。感光体ドラム１１の導電性基体１１１は、接地されている。

第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２は、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２の芯金１２３，１２４に印加する直流の高電圧と、感光体ドラム１１の外周面の帯電電位との間に次のような関係を有している。

第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２による感光体ドラム１１の帯電電位は、印加電圧と放電開始電圧によって決まる。放電開始電圧は、パッシェンの法則に従うことが知られている。いま、第１の帯電ロール１２１による感光体ドラム１１の帯電電位をＶｈ１、第２の帯電ロール１２２による感光体ドラム１１の帯電電位をＶｈ２、第１の帯電ロール１２１の印加電圧をＶｄｃ１、第２の帯電ロール１２２の印加電圧をＶｄｃ２、第１の帯電ロール１２１の放電開始電圧をＶα１、第２の帯電ロール１２２の放電開始電圧をＶα２とする。

すると、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２による感光体ドラム１１の第１及び第２の帯電電位Ｖｈ1，Ｖｈ２は、図５に示されるように、印加電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２から放電開始電圧Ｖα１，Ｖα２を減算した値であり、次の式で表すことができる。なお、直線の勾配は１である。
Ｖｈ１＝Ｖｄｃ１－Ｖα１
Ｖｈ２＝Ｖｄｃ２－Ｖα２

この実施の形態１では、第２の帯電ロール１２２における弾性体層１２６の体積抵抗率が第１の帯電ロール１２１における弾性体層１２５の体積抵抗率より大きく設定されている。すなわち、第２の帯電ロール１２２の弾性体層１２６は、当該弾性体層１２６に分散されるカーボンブラックやイオン性導電剤等の抵抗調整剤の量が第１の帯電ロール１２１の弾性体層１２５より少なく設定されており、体積抵抗率が第１の帯電ロール１２１の弾性体層１２５より大きい。そのため、第２の帯電ロール１２２は、第１の帯電ロール１２１と等しい印加電圧Ｖｄｃ２（＝Ｖｄｃ１）を印加した場合であっても、放電を開始して感光体ドラム１１の第２の帯電電位Ｖｈ２が上昇し始める放電開始電圧Ｖα２が第１の帯電ロール１２１の放電開始電圧Ｖα１より高い値（Ｖα２＞Ｖα１）となっている。

その結果、この実施の形態１に係る帯電装置１２では、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２に同一の高圧電源装置１２９から等しい印加電圧（Ｖｄｃ１＝Ｖｄｃ２）を印加したとき、印加電圧と放電開始電圧で決まる第２の帯電ロール１２２による感光体ドラム１１の第２の帯電電位Ｖｈ２は、第１の帯電ロール１２１による第１の帯電電位Ｖｈ１より低い値（Ｖｈ１＞Ｖｈ２）となる。つまり、印加電圧と放電開始電圧で決まる第２の帯電ロール１２２による第２の帯電電位Ｖｈ２は、帯電装置１２による感光体ドラム１１の目標とする帯電電位Ｖβである第１の帯電電位Ｖｈ１より低い値に設定されている。

＜帯電装置の動作＞
この実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置では、図２に示されるように、画像形成動作の開始時に、感光体ドラム１１の外周面が帯電装置１２により予め定められた帯電電位に帯電される。

帯電装置１２では、図２に示されるように、まず、感光体ドラム１１の外周面が第２の帯電ロール１２２により帯電される。このとき、第２の帯電ロール１２２には、高圧電源装置１２９によって印加電圧Ｖｄｃ２が印加される。第２の帯電ロール１２２は、図５に示されるように、印加電圧Ｖｄｃ２と放電開始電圧Ｖα２で決まる第２の帯電電位Ｖｈ２となるよう感光体ドラム１１の外周面を帯電させる。

その後、帯電装置１２では、感光体ドラム１１の外周面が第１の帯電ロール１２１により帯電される。このとき、第１の帯電ロール１２１には、高圧電源装置１２９によって第２の帯電ロール１２２と等しい印加電圧Ｖｄｃ１が印加される。第１の帯電ロール１２１は、図５に示されるように、印加電圧Ｖｄｃ１と放電開始電圧Ｖα１で決まる第１の帯電電位Ｖｈ１となるよう感光体ドラム１１の外周面を帯電させる。

そのため、上記実施の形態１に係る帯電装置１２では、図６に示されるように、感光体ドラム１１の回転方向に沿った上流側に位置する第２の帯電ロール１２２の帯電電位である第２の帯電電位Ｖｈ２が、帯電装置１２による感光体ドラム１１の目標とする帯電電位Ｖβより低い値に設定されている。

したがって、この実施の形態１に係る帯電装置１２では、感光体ドラム１１の回転方向に沿った上流側に位置する第２の帯電ロール１２２によって感光体ドラム１１の表面を第２の帯電電位Ｖｈ２に帯電した後に、感光体ドラム１１の回転方向に沿った下流側に位置する第１の帯電ロール１２１によって感光体ドラム１１の表面を目標とする帯電電位Ｖβに等しい第１の帯電電位Ｖｈ１に帯電することで、第１の帯電ロール１２１と感光体ドラム１１の表面との間において、微小間隙放電を生成させて第１の帯電電位Ｖｈ１に帯電することが可能となる。

その際、感光体ドラム１１の表面電位は、目標とする帯電電位Ｖβより低い第２の帯電電位Ｖｈ２となっているため、第１の帯電ロール１２１によって帯電する際に第１の帯電ロール１２１から感光体ドラム１１の表面に直接的に電荷が移動する所謂電荷注入が発生することが抑制される。

このように、実施の形態１に係る帯電装置１２では、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２において印加電圧と放電開始電圧で決まる帯電電位の関係を考慮しない場合に比べ、感光体ドラム１１の帯電電位のバラツキが抑制される。

また、帯電装置１２は、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２からなる複数の帯電手段を備えているため、単一の帯電手段によって感光体ドラム１１を帯電する場合に比較して帯電能力を向上させることができる。そのため、感光体ドラム１１の回転速度を４００ｍｍ／ｓｅｃと大幅に高速に設定し、単位時間当たりに画像の形成が可能な記録用紙５の枚数を増加させた場合においても、当該感光体ドラム１１の外周面を所要の電位にむらなく帯電させることができ、帯電ゴーストの発生も抑制される。

比較例
一方、本発明者らは、比較例として、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として印加電圧と放電開始電圧が等しい同一の帯電ロールを用い、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２によって感光体ドラム１１の表面を目標とする帯電電位Ｖβに帯電させる比較実験を行った。このとき、第１の帯電ロール１２１として、同一構成のバッチが異なる３種類の帯電ロールＩ～IIIを用いた。

図７は上記比較例の結果を示すグラフである。このグラフは、横軸に第２の帯電ロール１２２による感光体ドラム１１の帯電電位をとり、縦軸に第１の帯電ロール１２１による感光体ドラム１１の帯電電位をとったものである。

図７から明らかなように、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として印加電圧と放電開始電圧が等しい同一の帯電ロールを用い、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２によって感光体ドラム１１の表面を目標とする帯電電位に帯電させた場合には、第１の帯電ロール１２１の特性Ｉ～III（バッチの相違）によって当該第１の帯電ロール１２１による帯電後の感光体ドラム１１の帯電電位が大きくばらつくことが判る。

その理由は、本発明者の考察によれば、図８に示されるように、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として印加電圧と放電開始電圧が等しい同一の帯電ロールを用い、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２によって感光体ドラム１１の表面を目標とする帯電電位に帯電させると、第１の帯電ロール１２１の軸方向に沿った端部で電荷の注入現象が発生し、それ以前の第２の帯電ロール１２２による軸方向に沿った帯電電位のばらつきが拡大するためと考えられる。

更に説明すると、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として印加電圧と放電開始電圧が等しい同一の帯電ロールを用い、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２によって感光体ドラム１１の表面を目標とする帯電電位に帯電させた場合には、図８に示されるように、第１の帯電ロール１２１の中央部で放電現象が生じ、当該放電現象によって感光体ドラム１１の帯電電位が上昇するものの、ニップ圧が中央部に比較して上昇する傾向がある第１の帯電ロール１２１の軸方向に沿った両端部側では、第２の帯電ロール１２２によって感光体ドラム１１の帯電電位が目標電位である負極性の高い電位に既に上昇しているため、第１の帯電ロール１２１による電荷の注入現象が誘起されると考えられる。

[実施の形態２]
図９は、実施の形態２に係る帯電装置を示すものである。この実施の形態２に係る帯電装置１２では、第２の帯電手段は、被帯電体に接触する接触荷重が第１の帯電手段より低く設定されている。

すなわち、この実施の形態２に係る帯電装置１２では、図９に示されるように、第２の帯電ロール１２２は、感光体ドラム１１に接触する接触荷重が第１の帯電ロール１２１より低く設定されている。具体的には、第２の帯電ロール１２２を感光体ドラム１１の外周面に押圧する図示しないコイルスプリング等の付勢手段のバネ定数を小さく設定するか、図示しないコイルスプリング等の付勢手段の変形量を小さく構成している。

このように、第２の帯電ロール１２２は、感光体ドラム１１に接触する接触荷重が低く設定されることで、第２の帯電ロール１２２と感光体ドラム１１との電極間距離が増加したことに相当し、図５に示される場合と同様、パッシェンの法則から理解されるように放電開始電圧Ｖα２が第１の帯電ロール１２１より高くなる。

そのため、第２の帯電ロール１２２は、印加電圧と放電開始電圧から決まる感光体ドラム１１の帯電電位が第１の帯電ロール１２１より低くなるよう構成されている。

この実施の形態２に係る帯電装置１２では、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として同一のものを使用することができ、コストアップを招くことが回避される。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

[実施の形態３]
図１０は、実施の形態３に係る帯電装置を示すものである。この実施の形態３に係る帯電装置１２では、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２が電圧印加手段をそれぞれ個別に有するよう構成されている。

また、この実施の形態３では、第２の帯電ロール１２２に電圧を印加する第２の電圧印加手段は、第１の帯電ロールに電圧を印加する第１の電圧印加手段より印加電圧が低く設定されている。なお、この実施の形態３では、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として同一の帯電ロールを用いている。

すなわち、この実施の形態３に係る帯電装置１２は、図１０に示されるように、第１の帯電ロール１２１に電圧を印加する第１の電圧印加手段としての第１高圧電源装置１２９ａと、第２の帯電ロール１２２に電圧を印加する第２の電圧印加手段としての第２高圧電源装置１２９ｂとを備えている。第２高圧電源装置１２９ｂは、第１高圧電源装置１２９ａより印加電圧が低く（Ｖｄｃ１＞Ｖｄｃ２）設定されている。

この実施の形態３に係る帯電装置１２では、
Ｖｈ１＝Ｖｄｃ１－Ｖα１
Ｖｈ２＝Ｖｄｃ２－Ｖα２
において、Ｖｄｃ１＞Ｖｄｃ２となる関係を満たすように第１及び第２高圧電源装置１２９ａ，１２９ｂの印加電圧がそれぞれ設定されている。

そのため、この実施の形態３に係る帯電装置１２では、図１１に示されるように、第２の帯電ロール１２２による感光体ドラム１１の帯電電位Ｖｈ２が第１の帯電ロール１２１による感光体ドラム１１の帯電電位Ｖｈ１より低い値となっている。

この実施の形態３に係る帯電装置１２では、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として同一の帯電ロールを用いることができ、第１及び第２の帯電ロール１２１，１２２として異なる帯電ロールを用いた場合に比較して、コストダウンが可能となる。

なお、上記実施の形態３では、第１及び第２高圧電源装置１２９ａ，１２９ｂを個別に設けた場合について説明したが、図１２に示されるように、第１及び第２高圧電源装置１２９ａ，１２９ｂを高圧電源装置１２９として共通化し、第２の帯電ロール１２２には、共通の高圧電源装置１２９から抵抗Ｒを介して高電圧を印加するように構成しても良い。

このように構成することにより、高圧電源装置１２９を共通化させた状態で、第２の帯電ロール１２２に印加する印加電圧を第１の帯電ロール１２１より低い値に設定することができる。

なお、前記実施の形態では、画像形成装置としてモノクロの画像形成装置について説明したが、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を有するフルカラーの画像形成装置についても同様に適用することができることは勿論である。

また、前記実施の形態では、帯電部材が第１及び第２の帯電ロールから構成される２つの場合について説明したが、帯電部材を３つ以上備えるように構成しても良い。この場合には、被帯電手段の移動方向に沿った上流側に配置される帯電手段は、下流側に配置される帯電手段より被帯電手段の帯電電位が低くなるよう設定される。

１…画像形成装置
１２…帯電装置
１２１…第１の帯電ロール
１２２…第２の帯電ロール
１２３，１２４…芯金
１２５，１２６…弾性体層
１２７，１２８…表面層
１２９…高圧電源装置

Claims

被帯電手段に接触し、第１の帯電電位に前記被帯電手段を帯電させる第１の帯電手段と、
前記第１の帯電手段より前記被帯電手段の移動方向の上流側で前記被帯電手段に接触し、第２の帯電電位が前記第１の帯電電位と同極性で前記第１の帯電電位より絶対値が大きい電位となるよう前記被帯電手段を帯電させる第２の帯電手段と、
前記第１及び第２の帯電手段に共通して電圧を印加する電圧印加手段と、
を備える帯電装置。
前記第２の帯電手段は、前記第１の帯電手段より高抵抗に形成される請求項１に記載の帯電装置。
前記第２の帯電手段は、前記被帯電手段に接触する接触荷重が前記第１の帯電手段より低い請求項１に記載の帯電装置。
画像を保持する像保持手段と、
前記像保持手段を帯電する帯電手段と、
を備え、
前記帯電手段として請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置を用いた画像形成装置。