JPH03156476A

JPH03156476A - 画像形成装置の帯電装置

Info

Publication number: JPH03156476A
Application number: JP1294820A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Ozeki; 大関　行弘; Junji Araya; 荒矢　順治; Tatsunori Ishiyama; 竜典石山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1991-07-04
Also published as: US5144368A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の目的（産業上の利用分野）この発明は、静電複写機、同プリンタなど、静電転写プ
ロセスを利用する画像形成装置、と（にその帯電装置に
関するものである。

（従来技術と解決すべき課題）像担持体表面を−様に帯電させた後、該帯電面に画像変
調されたレーザビームなどの画像信号をあたえて静電潜
像を形成し、該潜像にトナーを付着させて形成したトナ
ー像を、紙などの転写材に転移させる工程を包含する画
像形成装置において、像担持体表面を−様に帯電させる
手段として該像担持体に当接する弾性帯電ローラ、帯電
ベルトなど接触型の帯電部材を配設し、これ帯電バイア
スを印加して−様な帯電面を形成するようなものが既に
提案されている。

このような接触型の帯電手段は、この種の画像形成装置
において周知の、コロナ放電器による帯電手段に比して
、所要印加電圧が、後者においては４〜８ＫＶと高いの
に比して１〜２ＫＶと低くてすむので装置が簡易化され
、帯電効率が高く、さらに、高圧部材の存在によるオゾ
ン、窒素酸化物などの発生、これに起因する装置内部の
汚染、画質の劣化などを回避でき、放電ワイヤの汚染に
もとず（帯電ムラの発生も可及的に防止できるなど、種
々な利点があるので次第に注目されるようになってきて
いる。

しかしながら、このような接触型の帯電手段にも、当然
ながら問題がないわけではないことは勿論で、たとえば
、特願昭６１−２９８４１９号公報には、直流電圧を帯
電部材に印加したときの帯電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する振動電界を帯電部材と被帯電部材たる
像担持体との間に形成することによって、均一な帯電面
の形成に一定の効果をあげうることが開示されており、
。

また、特願昭６２−２３０３３４号公報には、帯電部材
表面に高抵抗層を形成して像担持体表面にピンホールが
発生したり損傷するのを防止することが示されている。

しかし、上記後者のような手段は、低湿環境下では、当
該高抵抗層の抵抗の増加、誘電率の減少によって帯電部
材のインピーダンスが増加し、高湿環境下では逆にイン
ピーダンスの低下を来し、このため、低湿Ｈ５境下では
印加電圧のうち交流成分が減衰して、前述の、帯電開始
電圧の２倍以上のピーク間電圧をもつ振動電界が形成さ
れなくなり、均一な帯電が維持されなくなる。

このような不都合を回避するべく、ピーク間電圧の大き
い交流を印加すると、高温環境下では、被帯電部材に高
圧がかかって、該部材の耐圧限度をこえてその損傷を生
ずるおそれがある。

本発明はこのような事態に対処すべくなされたものであ
って、環境の変化にかかわらず常時安定して均一な帯電
面の形成を可能とするような帯電装置を提供することを
目的とするものである。

（２）発明の構成（課題を解決する技術手段、その作用）上記の目的を達
成するため、本発明は、像担持体とこれに当接する帯電
部材とをそなえた画像形成装置において、前記像担持体
の非画像領域においては、少なくとも交流定電流制御を
行なうとともに、このときの交流電圧を検知し、画像領
域においては該検知電圧に、所定の直流電圧を重畳した
交流電圧で定電圧制御を行なうことを特徴とする帯電装
置である。

このように構成することによって、環境の如何にかかわ
らず、常時安定して均一な帯電面を得ることが可能であ
る。

（実施例の説明）第８図は本発明を適用するに適した画像形成装置の一例
を示すもので１図は像担持体（感光体という）と、その
周辺に配設した帯電ローラ、現像器、クリーナを一体に
構成したカートリッジ部近傍を示す側断面図である。

不図示のレーザビームスキャナから投射された、画像変
調されたビームＬが、クリーナ２と現像器５の間の通路
を通って感光体３の露光部３ａに達して該部を紙面に垂
直方向に走査し、このときまでに帯電ローラ４によって
、所定極性に一様に帯電した帯電面に静電潜像を形成す
る。

感光体３が図示矢印方向に回転して、前記潜像が現像器
５が感光体３と対抗する現像部位に達すると、該現像器
５からトナーが供給されてトナー像が形成される。

該トナー像が、感光体３とこれに当接する転写ローラ１
３とで形成される転写部位に到来する、と、これにタイ
ミングをあわせて、転写材貯溜部８から、給送ローラ１
０とこれに圧接する搬送ローラ１２とによって転写材が
前記転写部位に供給され、転写ローラ１３に印加される
転写バイアスの作用で、感光体３のトナー像は転写材に
転移する。

その後、トナー像を担持する転写材は、定着用ローラ対
１５ａ、１５ｂをそなえた定着部位を過ぎて、トナー像
が転写材に定着固定されて装置外に排出される。

転写のさい、転写に寄与せず感光体３表面に残る残留ト
ナーは感光体の回転につれてクリーナ２の位置に至り、
クリーニングブレード６によって除去されて、感光体３
は次の画像形成工程に入り得る状態となる。

なお図示の装置にあっては、転写材給送装置部Ａに配さ
れたカセットから転写材を、レジストローラ対２８を経
て前記転写部位に供給する手段をも具備しているが、そ
れらは本発明には直接関係がないので、それらについて
の説明は省略する。

第１図は前記第　図に示す装置の帯電部位を示す拡大図
であって、被帯電部材たる感光体３はアルミ基体３ｂの
表面に、厚みが約２０μｍの有機半導体、アモルファス
シリコンなど適宜の材料で構成された感光層３ｃを形成
してなり、これに、帯電部材たる帯電ローラ４が、ばね
Ｆによって所定の力で感光体３に圧接している。

帯電ローラ４は、後述する電源Ｅによって帯電バイアス
が印加される直径６關の芯金４ａに、ＥＰＤＭなどのゴ
ムにカーボンを混入して体積抵抗をＩ　Ｘ　Ｉ　Ｏ’Ω
ｃｍ程度に調製した厚み３ｍｍの内層４ｂと、高抵抗層
として体積抵抗１．ｌＸｌ０’Ωｃｍのエピクロルヒド
リンゴムからなる外層４ｃとから構成しであるものとす
る。

さらに、前記帯電ローラ４と感光体３の当接ニップ巾ｄ
を１ｍｍ、軸線方向の当接長さを２２０ｍｍで検討した
。

高温高温環境（３２，５℃、８５％ＲＨ）下で前記当接
ニップ部の抵抗、静電容量を測定したところ、帯電ローラの抵抗は静電容量は感光体の抵抗は静電容量はｌ　Ｘ　Ｉ　Ｏ’　　０ｃｍ。

６　Ｘ　Ｉ　Ｏ−”　　Ｆ。

ｌ　Ｘ　Ｉ　Ｏ’　　ΩｃＩＩ＋。

１　×　ｌ　Ｏ１０Ｆであった。

ばねＦは総圧１．ＯＫｇとした。

図示Ｅ−１は、帯電領域が前回転、紙間など非画像領域
の場合に所定の電流値（この場合７５０μＡ）で定電流
制御を行ない、このときの電圧値（実効値）を検知して
、この電圧に係数Ｒ（この場合Ｒ＝１．１）を乗じた値
で画像領域を定電圧制御するための交流電源で、Ｅ−２
は、直流定電圧制御手段Ｈによって直流成分を所定の電
圧（この場合−７５０Ｖ）に維持して直流定電圧制御す
る電源で、これによって感光体３の帯電電位が決定され
る。

前記帯電ローラ（帯電部材）と感光体（被帯電部材）の
当接部位のインピーダンスの、環境による変化を見ると
下表のようになる。

洒ｉｉｆ慣１宙：ｙｇ：Ｈ：ａ３ＨＨｇこれから判るよ
うに、被帯電部材のインピーダンスは環境による差異が
殆どないのに、帯電部材では、常温常温（２３℃、６４
％ＲＨ）に比して高温高温では小さ（、低温低湿では太
き（なる。

したがって、低温低湿環境下では、高温高湿時に比べて
、かなりの電圧が帯電部材に印加されて実質的に被帯電
部材に印加される電圧は低下され、このため、低温低湿
環境下では印加電圧を上げる必要があることになる。

第２図は帯電ローラ（帯電部材）に流れる交流電流と、
このときこれに生ずる交流電圧のピーク間電圧Ｖ　ｐｐ
との関係を示すグラフであって同図実線は高温高湿時、
破線は低温低湿時の変化を示すものである。

図示のように、帯電部材７５０μＡで定電流制御した場
合、高温高温下では１１５０Ｖｐｐ、低温低湿下では２
０００Ｖ、、のビーク間電圧が生ずることが判る。

つぎに、帯電部材に印加する交流電圧を変化させた場合
の帯電部材（感光体）の表面電位を第３図に示す。

この場合、直流電圧■。Ｃは７５０■に設定しであるも
のとする。

第３図々示のように、高温高圧（実線）環境では交流分
のＶｐｐが放電開始電圧■ｔｈ（約６５０Ｖ）の２倍の
１１００Ｖ以上で、被帯電部材の表面電位が安定する。

帯電部材たる帯電ローラの外層４ｃのインピーダンスは
被帯電部材のそれに比べて十分小さ（なっているから、
交流電源Ｅ−１の交流成分中、帯電部材にかかる分は無
視できる程度に小さく、したがって交流分は殆ど被帯電
部材に印加されると考えてよい。

前述の文献、特願昭６１−２９８４１９号公報所載のよ
うに、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐと帯電開始電圧Ｖ
ｔｈが、Ｖ　ｐｐ≧ｌＶ、、ｌの関係にあるときには均
一な帯電が行なわれる。

即ち、これは、上記のような関係が成立するときには、
帯電部材から被帯電部材への電荷の移動だけでなく、こ
れと反対方向への電荷の移動が開始され、被帯電部材へ
局部的に電荷がのって高電位となっても、逆方向の移動
によって一様化されると考えられるからである。

低温低湿環境下では、第３図に破線で示すように、前記
表層４ｃのインピーダンスが大きくなり、印加する交流
成分のこの部分での減衰が増大するので、帯電部材の表
面電位を安定させるには１７００Ｖ以上を必要とすると
考えられる。

ところが、このような設定値では、高温高温環境では帯
電部材のインピーダンスが小さくなるので、交流電流値
１．３ｍＡを越える電流が流れて被帯電部材のピンホー
ル発生の原因となる。

本発明においては、前回転、紙間などの非画像領域の帯
電時には、交流定電流制御を行ない（この場合７５０μ
Ａ）、この時の交流電圧（実効値）を検知して、画像領
域に対してはこの検知電圧に係数１．１を乗じた値の交
流電圧に直流電圧（この場合−７５０Ｖ）を重畳した電
圧で定電圧制御を行なうものとする。

これによって、高温高湿時には、約８１０Ｖ程度（実効
値）の交流電圧を検知し、通紙時には、この１．１倍の
８９１Ｖ（実効値）の交流電圧に一７５０Ｖの直流定電
圧を重畳した電圧で定電圧制１卸を行なうものとする。

このときのＶｐｐは約１２６０Ｖとなって帯電ムラの発
生、被帯電部材のピンホール発生のおそれはない。

低温低湿環境下では、約１４１０Ｖ（実効値）を検知し
、通紙時には、その１．１倍の約１５５０Ｖ（実効値）
の交流電圧に一７５０■の直流電圧を重畳した電圧で帯
電部材を定電圧制御するものとする。

このときのＶｐｐは約２Ｌ９０Ｖとなっているので帯電
ムラ、帯電不良などのない安定した帯電を得られる。

以上の実施態様においては係数Ｒを１．１としたが、係
数がこの値に限定されるものでないことは勿論で、１以
上、プロセス条件によって、更に大きい値とすることも
可能である。

また、検知のために当初印加する電流値を７５０μＡと
したが、上記の場合、これは周波数にかかわらず、被帯
電部材表面電位が安定する最低値であって、係数Ｒを大
きく取ることによって、７５０Ｖ以下の電流値としても
よい。

以上のように、本発明によるときは、高温高温環境下で
、帯電部材たる帯電ローラ４の表層４ｃのインピーダン
スが小さ（なっても交流印加電圧が低下するので、被帯
電部材たる感光体３のピンホールの発生を可及的に防止
でき、また低温低湿環境下で、前記表層４ｃのインピー
ダンスが増大しても印加電圧は上がるので、帯電部材に
よって電圧が減衰しても帯電部材の帯電能を一定に維持
できる。

前記実施例装置においては、直流！？！ｉ！Ｅ−２に定
電圧電源を使用しているが、これについて略言する。

被帯電部材たる感光体３に潜像パターンを形成した場合
、このパターンに相当する電荷のメモリーがある程度感
光体上に残るのが実態で、このメモリーは、その都度前
除電手段によって除去されるわけであるが、（り返し使
用しているうちに、このメモリーを完全には除去できず
、次の工程の帯電部位まで残るようになる。

このような場合に、定電流電源を用いると、被帯電面全
面に一定の電流が流れて、同じ量の電荷がプラスされる
ので、結果として帯電ムラが生じ、画像カブレ、濃度ム
ラなど画質の劣化を招来するおそれがある。

また、第５図に帯電部材に印加する交流電源のピーク間
電圧Ｖｐｐと被帯電部材の表面電位Ｖ、どの関係を表わ
すグラフを示したが、帯電部材に印加する直流電圧をＶ
。ＣからＶ　ＤＣ”　に変化させると被帯電部材の帯電
飽和レベルもＶ。ｅからｖ　ｏｃｏにシフトしている。

即ち、被帯電部材の帯電飽和レベルは帯電部材に印加す
る直流電圧で決まることになる。

以上の事実から、帯電部材に印加する直流電源は定電圧
制御をとるのがよいことが判る。

また、上記の装置では、通紙時には印加電圧の交流成分
を定電圧制御しているので、通紙中に帯電部材たる帯電
ローラ４と被帯電部材たる感光体３等の振れのために、
両者の当接ニップ部の巾が変動するような機械的な変動
があっても、交流成分Ｖｐｐは通紙中一定に維持される
ので、帯電ムラが生ずることはない。

さらに、紙間の転写による被帯電部材表面の電位メモリ
ー、前工程の出力画像の残像によるメモリーなどが存在
している場合でも、印加電圧の交流成分を定電圧制御し
ているので、帯電ムラの発生を防止できる。

前記第１図々示のような装置の交流電源Ｅ−１に、検知
電圧を、予め設定した基準値と比較して係数Ｒを変化さ
せるように構成すればさらに効果的で有る。

たとえば、基準値を１０６０Ｖ　（実効値）とし、検知
電圧がこれ以下のときには係数Ｒを１とし、これを越え
るときにはＲを１．５としたところ、高温高温時は、通
紙時には約１１５０　Ｖｐｐ−低温低湿時には約３００
０Ｖｐｐとなる。

このように、高温高温時の交流成分のピーク間電圧を低
く抑え、低温低湿時には高い電圧を印加でき、その分だ
け帯電部材の、環境変動による許容インピーダンスの変
化範囲を広げ得ることになる。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す要部の側面図
であって、第１図々示のものと対応する部分には同一の
符号を付して示しである。

交流電源に−１、直流電源に−２をそなえた電源Ｋによ
って、帯電部材、この場合帯電ローラ４に帯電バイアス
が印加される。

電源に−１は、前回転、紙間なと非画像領域に所定の交
流電圧（たとえば１００ＯＶ）で定電圧制御し、このと
き流れる交流電流（実行値）を検知回路りで検知し、こ
の電流値を、第７図々示の電流−電圧変換テーブルに従
って電圧値（Ｖｐｐ）に変換し、画像領域ではこの電圧
で交流定電圧制御を行なうものとする。

電源に−２は、電圧が所定値（たとえば−７５０ｖ）に
なるように、直流定電圧制御手段Ｈによって設定された
直流電源で、これによって被帯電部材たる感光体の帯電
電位が定まる。

高温高温環境下では、検知回路りは、非画像領域への１
０００Ｖの定電圧制御時に、約７００μＡの交流電流を
検知し、第７図のテーブルによって１２００Ｖの交流電
圧値を得る。

画像領域では、上記の検知電圧１２００ＶＰ、に−７５
０Ｖの直流電圧を重畳した電圧で定電圧制御を行なう。

低温低湿環境下では、検知回路りは非画像領域で約４０
０ｕＡを検知し、第７図のテーブルから２２００ＶＰＰ
の交流電圧を得、画像領域では、この電圧に直流−７５
０Ｖを重量した電圧で定電圧制御する。

このように、高温高湿下では、１１００Ｖｐｐ以上で被
帯電部材たる感光体にピンホール発生のおそれのないｌ
　２００　ｖ、ｐｐを、また、低温低湿下では、２００
０ＶＰＰ以上で帯電不良発生のおそれのない２２００　
Ｖ　ｐｐを印加しているので、すべての環境下で良好な
帯電特性を得られる。

第７図々示の検知電流−印加電圧変換テーブルの特性を
変えることによって、高温高温下でより低い電圧を、低
温低湿下でより高い電圧を印加することも勿論可能であ
る。

さらに、他の実施態様として、前記実施例において、帯
電部材たる帯電ローラ４に流れる交流電流の上限、下限
を制限するように構成することによって高温高温下にお
ける被帯電部材のピンホールの発生、低温低湿下におけ
る帯電不良を、さらに確実に防止することが可能である
。

また、帯電部材への電圧印加を、ウオームアツプ中に行
ない、以後、この時の交流電圧値に所定の直流電圧値を
重畳するように構成しても同等の効果が得られる。

（３）発明の詳細な説明したように、本発明によるときは、像担持体と、
これに当接する帯電手段とをそなえた画像形成装置の帯
電装置において、環境の変化にかかわらず、常時安定し
て均一な帯電を行なうことが可能となり、良質の画像を
得るのに資するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例たる帯電装置の要部を示す側面
図、第２図は交流電流と帯電部材に生ずる交流電圧（ピーク
間電圧）との関係を示すグラフ。第３図は帯電部材に印加する交流成分のピーク間電圧Ｖ
ＰＰと被帯電部材の表面電位ｖ３の関係を示すグラフ、第４交流電流Ｉ　Ａｅと帯電部材の表面電位Ｖ、どの関
係を示すグラフ、第５帯電部材に印加する交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐ
と被帯電部材の表面電位Ｖ、との関係を示すグラフ、第６図は他の実施例を示す帯電装置部の要部側面図、第７図は、同上装置の検知電流−印加電圧変換テーブル
、第８図は本発明を通用するに適した画像形成装置の要部
の構成を示す一部切載側面図である。ｌ・・・画像形成装置本体、２・・・クリーナ、３・・
・像担持体、４・・・帯電ローラ、Ｅ、Ｋ・・・電源。第１図第３図第４　因第５図（７ＬＪパノ静手続補正書（方式）補正の内容平成２年５月７日明細書２３頁、１０行目「第４」および１２行

Claims

【特許請求の範囲】

（１）像担持体とこれに当接する帯電部材とをそなえた
画像形成装置において、前記像担持体の非画像領域においては、少なくとも交流
定電流制御を行なうとともに、このときの交流電圧を検
知し、画像領域においては該検知電圧に、所定の直流電圧を重
畳した交流電圧で定電圧制御を行なうことを特徴とする
帯電装置。
（２）定電流制御時に検知した電圧に、１以上の係数Ｒ
を乗じた交流電圧と所定直流電圧を重畳した電圧で画像
領域の定電圧制御を行なう特許請求の範囲第１項記載の
帯電装置。
（３）予め設定されている直流電圧に基準値を有し、定
電流制御時に検知した電圧を前記基準値と比較し、これ
によって係数Ｒの値を変化させる特許請求の範囲第２項
記載の帯電装置。
（４）被帯電体に当接する帯電部材に電圧を印加して被
帯電体を帯電する帯電装置において、上記帯電部材と上
記被帯電体の接触部が非画像領域のときに、上記帯電部
材を少なくとも予め設定された電圧で定電圧制御し、こ
のときの交流電流を検知し、上記帯電部材と上記被帯電
体の接触部が画像領域のときには、上記の検知した交流
電流を予め設定されている検知電流を電圧に変換する手
段により変換した交流電圧値と、予め設定されている直
流電圧を重畳した電圧で定電圧制御する帯電装置。
（５）交流電流を検知する手段をそなえた特許請求の範
囲第４項記載の帯電装置。
（６）検知電流を電圧に変換する手段が、変換した交流
電圧の上限および下限を制限する特性をそなえてなる特
許請求の範囲第４項記載の帯電装置。
（７）帯電部材に印加される交流電圧または帯電部材に
流れる交流電流の上限および下限を制限する手段をそな
えた特許請求の範囲第１項または第４項のいずれか記載
の帯電装置。
（８）帯電装置の制御を、これが配設されている画像形
成装置に電源が投入された後のウォームアップ時の前回
転中に行ない、以後、設定された交流電圧に、予め設定
されている直流電圧を重畳した電圧で定電圧制御を行な
う特許請求の範囲第１項または第４項のいずれか記載の
帯電装置。