JPH0430187A - 画像形成装置 - Google Patents

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】 （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。

より詳しくは、被帯電体の帯電処理手段（除電処理も含
む）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の帯電装置を利用し
た画像形成装置に関する。

（従来の技術） 従来、上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（以下、感光体と記す）を帯電処理す
る手段機器としてはほとんどの場合コロナ放電器が使用
されている。しかしコロナ放電器を用いた帯電処理系に
おいては以下のような問題点があった。

１）高電圧印加の必要がある。

感光体上に５００〜７００ｖの表面電位を得るために４
〜８ｋｖ程度の高電圧を放電器中の放電ワイヤに印加し
なければならない。このため電極及び本体へのリークを
防止するためにこのワイヤから電極の距離を大きくする
等の処置により、放電器自体が大型化し、更に高絶縁被
覆ケーブルの使用も欠かせない。

２）帯電効率が低い。

ワイヤから発せられたコロナ放電電流のほとんどはシー
ルド電極へ流入し、感光体へ流れるコロナ放電電流は、
ワイヤから放電される総コロナ放電電流のわずか数パー
セントである。

３）コロナ放電生成物の発生。

コロナ放電によってオゾン等の発生があり、装置構成部
品の酸化、感光体表面のオゾン劣化による画像ボケ（特
に高温高温環境下において発生しやすい現象である）が
生じ易く、オゾン吸収・分解フィルタ及びフィルタへの
気流発生手段であるファンが必要である。

４）ワイヤ汚れ。

放電効率をあげるために曲率の大きい放電ワイヤ（−数
的には６０μｍ〜１ｏｏμｍの直径のものが用いられる
）が使用されるが、ワイヤ表面に形成される高電界によ
って装置内の微小な塵埃を集塵してワイヤ表面が汚れる
。ワイヤ汚れは放電にむらを生じ易く、それが画像むら
となってあられれる。従フて、かなり頻繁にワイヤや放
電器内を清掃処理する必要がある。

そこで最近では前述のような問題点の多いコロナ放電器
を使用せずに、帯電部材を被帯電体に接触させる帯電手
段を使用することが試みられている。

具体的には、例えば、被帯電体としての感光体表面に、
１〜２ｋｖ程度の直流電圧を外部より印加した導電性ロ
ーラ等の帯電部材を接触させることで感光体表面電位を
所定の電位に帯電させるものである。例えば第１０図に
示したように被帯電体としての感光体３の表面に、１〜
２ｋｖ程度の直流電圧を外部より印加した帯電部材４を
接触させることで感光体表面電位を所定の電位に帯電さ
せるものである。

感光体３は本例のものはアルミニウム等で構成された基
層３ｂと、その上に形成した有機感光体・セレン・アモ
ルファスシリコン・ＺｎＯ等からなる厚さ２０μｍ程度
の感光層３ｃからなる、回転ドラム型のもので、矢印の
反時計方向に回転駆動される。

帯電部材４は本例のものは直径６ｍｍの導電性芯金４８
と、該芯金４ａの外周にローラ状に被覆した体積固有抵
抗の低い導電性ゴム層４ｂとからなるローラ型のもので
あり、ドラム型感光体３の外面にドラム母線に略並行に
してバネＦにて所定の押圧力をもって圧接させてあり、
ドラム型感光体３の回転に従動して回転する。

Ｅは外部電源であり、この電源により導電性バネＦ・芯
金４ａを介してローラ型帯電部材４に対して所定の電圧
が印加される。

帯電部材４はローラ型に限らず、ブレード型・ロッド型
・ブロック型など任意の形状形態のものとすることがで
きる。

このような接触式の帯電装置については従来より種々の
改善・改良提案がなされている。

例えば、直流電圧を帯電部材４に印加した時の被帯電体
３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４と被帯電体３との間に形成すること
で被帯電体３の帯電を均一化すること（特願昭６１−２
９８４１９号）、第１０図の帯電部材４のようにその帯
電部材の表面に高抵抗層４ｃを設けることにより、被帯
電体表面のピンホール・傷等にょろり−・りを防止する
こと（特願昭６２−２３０３３４号）などである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような従来例において、帯電部材
４の表層に高抵抗層４ｃを設けると、帯電部材４の高抵
抗層４ｃが環境、特に湿度の影響をうけ易く、低湿環境
下では抵抗の増加及び誘電率の減少により帯電部材４の
インピーダンスが増加し、逆に高温環境下では抵抗の減
少及び誘電率の増加により帯電部材４のインピーダンス
が減少する。

このように、帯電部材４のインピーダンスが環境変動に
伴って変化することや、更には通電によってもその帯電
部材４のインピーダンスは変化する。

その結果、低湿環境下においては、電ＷＥによフて帯電
部材４に印加された電圧のうち、交流成分が帯電部材４
のインピーダンスの増加によって減少し、帯電部材４と
被帯電体３との間に先に述べた被帯電体の帯電開始電圧
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、斑点状の帯電不良すなわち不均一な帯電がなさ
れることがあった。

そこで、この低湿環境下において、帯電部材４のインピ
ーダンスの増加による交流成分の減衰分を見込んで低湿
環境下でも帯電部材４と被帯電体３との間に少なくとも
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
する振動電界が形成されるように高いピーク間電圧値を
もつ交流電圧を帯電部材４に印加する。

すると、逆に帯電部材４のインピーダンスが減少する高
温環境下においては、帯電部材４で交流成分が減衰する
ことがなく直接被帯電体３に高電圧が印加されることに
なり、−数的に材料の耐圧特性が低下する高温環境下で
は被帯電体３あるいは帯電部材４のリークが発生しゃす
い。

このため、直流電圧・交流定電流制御方法においては、
帯電部材４のインピータンスが環境変動及び通電によフ
て変化しない帯電部材材料が必要となる。しかし帯電部
材４として使用可能なインど一タンスをもつ材料は環境
変動によって必ずそのインピーダンスが変化する。よっ
て上記のような制御方法では湿度に関して全ての環境を
満足させることはできない。

そこで、上記の対策として直流定電圧・交流定電流制御
方法を検討した。これは、環境の変化に対して常に一定
の電流を帯電部材４に流すため交流電圧がそれぞれの環
境下において画像形成時に適切な値に自動的に設定され
る。交流成分を定電流としたことで、帯電部材４への過
電流流人及び電流不足を引き起すことがない。これらに
より前述した直流・交流共に定電圧の制御方法の場合に
おいて発生していた低湿環境下での帯電不良現象や、高
温環境下での抵抗膜破壊によって発生するリーク現象は
発生しなくすることができた。

さらに、環境変動に伴って帯電部材４の抵抗値も変動す
ることは周知の通りだが、この制御方式においてはその
帯電部材ごとの抵抗値変化を制御的に補うことが可能と
なる。

たたし、この制御方式においてもあまり帯電部材４の抵
抗値が高過ぎると実機装着の場合に本体電源の容量を越
してしまうため、適正な電圧を印加することができず帯
電不良を発生してしまい、また反対に抵抗値が低い場合
においては通電破壊を起してしまう。このためこのよう
な極端な抵抗値の帯電部材を除いて、この制御方法を使
用すれば有用であると考えられていた。

ところがこのような直流定電圧・交流定電流制御方法を
使用した場合において以下の不具合が生じた。即ち、被
帯電体としての感光体３上にキズ等によってどンホール
が生じた場合、帯電部材４が感光体３と接触するニップ
部分にそのどンホールが到達した時に帯電部材４よりピ
ンホール部へ電流が流れ込み、その瞬間にそのニップ部
においてＡＣ電圧が降下し、画像上に黒スジを生じさせ
てしまっていた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、環境条
件が変化して帯電部材の抵抗・容量が変わっても被帯電
体に対するリークを防ぐとともに、帯電不良を起すこと
なく均一で安定した帯電を行なわせて、常に高品位の画
像形成物を安定に出力させることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の上記の目的は、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、交流成分（振動電圧・交互電圧；時間とともに電
圧値が周期的に変化する電圧）と直流成分を有する電圧
を印加した帯電部材を被帯電体に当接して被帯電体面を
帯電する接触式の帯電装置てあり、被帯電体と帯電部材
との接触部が非画像領域の時に帯電部材を少なくとも交
流定電流制御するか、または予め設定された値で交流定
電圧制御し、このときの交流電圧または交流電流を複数
回もしくは一定時間検知し、その中で極端に高い又は低
い値、つまり他の値より離れた値を異常値として除外し
、残り全てを平均処理し、被帯電体と帯電部材との接触
部が画像領域の時は上記の平均処理した交流電圧値にあ
る係数Ｒを乗じた交流電圧か、または平均処理した交流
電流を電流−電圧変換手段により変換した交流電圧と、
予め設定されている直流電圧を重畳した電圧で帯電部材
を定電圧制御すること、によって達成される。

（作　用） ■高温高湿下で帯電部材表層のインと一ダンスが小さく
なっても交流印加電圧は低下するので、被帯電体のどン
ホール発生は減り、また低温低湿下で帯電部材表層のイ
ンピータンスが大きくなっても印加電圧は上がるので、
帯電部材により電圧が減衰しても帯電部材の帯電能力を
一定に保つことが可能となる。

■画像形成時に被帯電体面にどンホールがあったとして
も定電圧制御なので、画像上には黒線は発生しない。

■被帯電体面の非画像領域における電圧検知時に被帯電
体面上にピンホールか存在し、そのどンホール上で電圧
検知か行なわれた場合にはそれは異常値となり、その異
常値については除外して他の複数の電圧検知値を平均処
理することで、誤検知が防止される。

■交流電圧検知はある一定の時間内を連続的に検知・測
定して積分し平均値を出すようにすることで他の値と極
端に異なった異常値を検出することが容易となり、より
安定した電圧値を画像形成領域時に帯電部材に印加する
ことができる。

■被帯電体面の画像領域時に帯電部材の印加電圧の交流
成分を定電圧制御しているので、帯電部材や被帯電体の
ブレのために帯電部材と被帯電体との接触領域にツブ部
）の幅が変動しても交流成分は画像形成領減時中一定に
保たれてニップ幅変動による帯電ムラが生じることはな
い。

■検知電圧を予め設定された基準値と比較して係数Ｒを
変化させるようにすることで、高温高湿下の交流成分の
ど−り閾電圧をより低く押え、また低温低湿下の交流成
分のど−り閾電圧をより高く印加することが可能となり
、その分たけ帯電部材の環境変動による許容できるイン
ピーダンス変化を広くすることができ、材料選択のラチ
チュードを広げることができる。

■帯電部材が被帯電体の非画像領域に接触しているとき
に該帯電部材を予め設定されている電圧値で交流定電圧
制御してこのときの交流電流を検知し平均し、帯電部材
か被帯電体の画像領域に接触しているときには上記平均
した交流ｔ　’ＩＬ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
ることで、全ての環境下で良好な帯電特性か得られる。

■帯電部材に印加される交流電圧又は帯電部材に流れる
交流電流の上限及び下限を制限するようにすることで、
高温高湿下の被帯電体のどンネール及び低温低湿下の帯
電不良をさらに確実に防止できる。

（実　施　例） 〈実施例１〉 （１）画像形成装置例 第１図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。本実施例のものはシート材給送部（給紙ユ
ニット）Ａとレーザーど一ムプリンタ部Ｂとを組合わせ
た画像形成装置である。

１はプリンタＢの外装筒であり、本例プリンタは該外装
筒１の図面上右端面側が装置前面である。

ＩＡはプリンタ前面板であり、該前面板はブリ、ンタ外
装筺１に対して下辺側のヒンジ軸ＩＢを中心に２点釦線
示のように倒し開き操作、実線示のように起し閉し操作
自由である。プリンタ内に対するプロセスカートリッジ
２の前説操作やプリンタ内部の点検・保守等は前面板Ｉ
Ａを倒し開いてプリンタ内部を大きく開放することによ
り行われる。

プロセスカートリッジ２は本例のものはカートリッジハ
ウジング２ａに、被帯電体としての感光ドラム３、接触
帯電部材としての帯電ローラ４、現像器５、クリーナ６
の４つの作像プロセス機器を内包させてなるもので、プ
リンタ前面板ＩＡを２点鎖線示のように倒し開いてプリ
ンタ外装筒１内の所定の収納部に対して着脱自在である
。

カートリッジ２はプリンタ内・に正規に装着されること
によりカートリッジ側とプリンタ側の両者側の機械的駆
動系統・電気回路系統が相互カップリング部材（不図示
）を介して結合して機械的・電気的に一体化する。尚、
本実施例ではプロセスカートリッジ内に感光トラム３、
帯電ローラ４、現像器５、クリーナ６を一体的に有した
ものを示したが、これに限らす、少なくとも感光ドラム
３と帯電ローラ４とが一体的に支持されていて、本体装
置に対し着脱可能となっていればよい。

７はプリンタ外装筺１内の奥側に配設したレーザービー
ムスキャナ部あり、半導体レーザースキャナモータ７ａ
、ポリゴンミラー７ｂ、レンズ系７０等から構成されて
おり、該スキャナ部７からのレーザービームＬがプリン
タ内に装着されているカートリッジハウジング２ａの露
光窓２ｂからハウジング２ａ内にほぼ水平に進入し、ハ
ウジング内に上下に配設されているクリーナ６と現像器
５との間の通路を通って感光ドラム３の左側面の露光部
３ａに入射し、感光ドラム３面が母線方向に走査露光さ
れる。

８はプリンタ前面板ＩＡの下辺側に外方へ突出させ、且
つ前玉りに傾斜させて設けたマルチフィートトレイであ
り、複数枚のシート材Ｓを同時にセットできる。

１０はプリンタ前面板ＩＡの内側の下部に設けたシート
材給送ローラ、１２は該給送ローラ１０の左側面に接触
させた搬送ローラである。１３はプリンタ前面板ＩＡの
内側で上記給送ローラ１０の上方に配設した転写ローラ
、１５ａ・１５ｂはプリンタ前面板ＩＡの内側上部に設
けた定着ローラ対、１４は転写ローラ１３と定着ローラ
対ｔＳａ・１５ｂ間に設けたシート材ガイド板、１６は
定着ローラ対１５ａ・１５ｂのシート材出口側に配設し
たシート材排出ローラ、１７は排出シート材受はトレイ
である。

プリンタの制御系に画像形成スタート信号が入力される
と、感光ドラム３が矢示の反時計方向に所定の周速度で
回転駆動され、その周面が帯電ローラ４で正又は負の所
定の極性に一様帯電される。

帯電ローラ４は所定の電圧を印加した導電性部材であり
、感光ドラム３は該ローラにより所謂接触（又は直接）
帯電方式で帯電処理される。該帯電ローラ４は感光ドラ
ム３に従動回転させてもよいし、逆方向に回転駆動させ
てもよいし、非回転のものにしてもよい。

次いで該回転感光ドラム３の一様帯電面に露光部３ａに
おいて、前記レーザーど−ムスキャナ部７から出力され
る画像情報の時系列電気画素信号に対応した画素レーザ
ー光りが入射して、ドラム３面がドラム母線方向に順次
に該レーザー光りによる主走査を受けることにより感光
ドラム３面に画像情報の静電潜像が形成されていく。

そのドラム３面の形成潜像は現像器５の現像スリーブ（
又はローラ）５ａに担持されている現像剤により順次に
トナー現像されていく。

５ｂは現像剤（トナー）ｔの収納室である。

一方、マルチフィートトレイ８上にセットされたシート
材（転写用紙）Ｓのうち最上位のシート材が矢示方向に
回転駆動れさた給送ローラ１０からプリンタ内へ引き込
まれ、引続き給送ローラ１０と搬送ローラ１２のニップ
部に挟まれて感光トラム３と転写ローラ１３との対向接
触部（転写部）へ向けて感光ドラム３の回転周速度と同
じ一定速度で給送されていく。

転写部へ給送されたシート材は感光ドラム３と転写ロー
ラ１３の間を順次に通過していく過程で転写ローラ１３
に印加される電圧（トナーとは逆極性の電圧）と転写ロ
ーラの感光ドラム３に対する圧接力とにより感光ドラム
３面側のトナー像の転写を順次に受ける。転写ローラ１
３への電圧印加は給送シート材の先端辺が感光トラム３
と転写ローラ１３との接触部（転写部）に到達したとき
行われる。

転写部を通過したシート材は感光ドラム３面から分離さ
れてガイド板１４に案内されて定着ローラ対１５ａ・１
５ｂへ導入される。

定着ローラ対１５ａ・１５ｂのうちシート材の像転写面
に接触する側のローラ１５ａはハロゲンヒータを内蔵さ
せた加熱ローラであり、シート材の裏面側に接触する側
のローラ１５ｂは弾性体製の加圧ローラであり、像転写
を受けたシート材は該ローラ対１５ａ・１５ｂを通過し
ていく過程で転写されているトナー像が熱と圧力でシー
ト材面に定着され、排出ローラ１６でトレイ１７上に画
像形成物（プリント）として排出される。

トナー像転写後の感光ドラム３面はクリーナ６のクリー
ニングブレード６ａにより転写残りトナー分やその他の
汚染物の拭掃除去を受けて清浄面化され縁り返して像形
成に供される。

また、マルチフィートトレイ８を使用する代わりにシー
ト材給送装ＭＡのカセット４０からの給紙が選択された
場合は、カセット４０に積まれたシート材Ｓのうち最上
位のシート材がピックアップローラ２６によりレジスト
ローラ２８・５５に送られ矢印方向に進み、前述したよ
うにシート材は給送ローラ１０と搬送ローラ１２との間
に給送されていくものである。

（２）帯電装置 第２図は第１図の画像形成装置における帯電ローラ４部
分の拡大図を示している。

被帯電体としての感光ドラム３は、アルミニウムなどで
構成される基層３ｂと、その外面の有機感光体・アモル
ファスシリコン・セレン・ＺｎＯ等からなる厚さ２０μ
ｍ程度の感光層３ｃからなる。

帯電部材としての帯電ローラ４は導電性芯金４８・導電
性ゴム層４ｂ・表面高抵抗層４ｃからなる。

芯金４８は直径６ｍｍの金属棒である。

導電性ゴム層４ｂはＥＰＤＭ等のゴムにカーボンを含浸
させ、１　ｘ　１０３Ωｃｍ程度に抵抗を低くした肉厚
が３ｍｍのものを使用した。

高抵抗層４Ｃは被帯電体としての感光ドラム３上にどン
ホール等の欠陥があっても帯電不良を起こさないために
もうけられ、体積固有抵抗率が１、ｌＸ１０３０ｃｍの
工どクロルヒドリンゴムを使用した。厚さは１００μで
ある。

帯電ローラ４は芯金４８の両端側に配設した導電性バネ
Ｆにより感光ドラム３に圧接＜Ｕ圧約１　ｋｇ）されて
感光トラム３の回転に従動回転する。そして外部型ｌ！
Ｅの電圧がこの導電性バネＦ・芯金４ａを介して帯電ロ
ーラ４に印加され感光層３Ｃ面の帯電がなされる。

外部電源Ｅ（外部電源回路）において、Ｅ−１は交流電
源部、Ｅ−２は直流電源部、Ｈは直流定電圧制御手段で
ある。

ここで、電圧が印加された帯電部材としての帯電ローラ
４により被帯電体としての感光体層３ｃの表面が帯電さ
れるのは、感光層３Ｃと帯電ローラ４のわずかな間隙を
通して放電が行われるためである。帯電ローラ４を感光
層３ｃに接触させるのは、そのような微小な間隙を作る
ためである。即ち、帯電ローラ４の感光層３ｃへの接触
によって、上記微小間隙を維持するものである。

この帯電ローラ４と感光層３ｃとの当接幅ｄは１ｍｍ、
軸方向の当接長さは２２０ｍｍの条件で検討した。また
、高温高温（３２，５℃。

８５％）下でこの当接部分の電気抵抗と、静電容量を測
定した処、 ■帯電ローラ４ 電気抵抗は５．ｌＸｌ０’Ω 静電容量は２．６ｘｌＯ−”　Ｆ ■感光層３ｃ 電気抵抗は５．　　Ｉ　Ｘ　１０９Ω 静電容量は１．１ｘｌＯ−’°Ｆ′ であった。

（３）バイアス制御シーケンス 第３図は本実施例装置における、帯電ローラ４に対する
バイアス制御シーケンスである。本例は２枚連続プリン
トの場合を示している。

■装置電源がＯＮされると、ドラムの回転がＯＮとなり
、定着器昇温等のためのドラム・前多回転期間（装置ウ
オーミング期間）が開始される。この期間の回転ドラム
面は非画像形成領域である。

■所定の前多回転期間が終了するとドラムの回転か停止
して、プリント開始信号が入力するまで装置はスタンバ
イ状態となる。

■プリント開始信号が入力すると、ドラムの回転がＯＮ
となり所定の前回転期間が開始される。この期間の回転
ドラム面は非画像形成領域である。

■所定の前回転期間か終了すると、レーザー書き込み（
レーザー走査露光）による１枚目の画像形成が行われる
。この間において帯電ローラ４が接触しているドラム面
が画像形成領域である。

■１枚目の画像形成が終了し、２枚目の画像形成が開始
さ杉るまでの間が紙間であり、この間の回転ドラム面領
域は非画像領域である。

■２２枚目画像形成が行われている間の回転ドラム面領
域は画像形成領域である。

■２枚目の画像形成が終了するとドラムは所定の後回転
期間に入り、その終了で回転がＯＦＦとなり、装置は次
のプリント開始信号が入力するまでスタンバイ状態に入
る。この後回転期間の回転ドラム面は非画像形成領域で
ある。

被帯電体としての感光ドラム３の前多回転、前回転、紙
間、後回転の非画像形成領域時には帯電部材としての帯
電ローラ４は所定の交流電流値（本例では７５０μＡ）
で交流電源Ｅ−１によりＡＣ定電流制御される。

このＡＣ定電流制御時に生じる交流電圧（実効値）が複
数回（例えば５回）検知され、異常値を除いて平均化処
理される。

そして帯電ローラ４は画像形成領域時にはその平均化処
理れた検知交流電圧値に所定の係数Ｒ（本例ではＲ＝１
．１）を乗じた電圧値で交流電源Ｅ−１によりＡＣ定電
圧制御される。

また画像形成領域時には、直流成分が所定の電圧値（本
例では一７５０Ｖ）になるように直流定電圧制御手段Ｈ
により設定された定電圧直流電源Ｅ−２により印加され
る。これにより感光ドラム３面の帯電電位か決定される
。

従って画像形成領域時には帯電ローラ４に対して上記の
交流成分と直流成分の重畳電圧が印加される。

ＡＣ定電流制御時の交流電圧の複数回の検知・平均化処
置は、 （ａ）ドラム前多回転期間に行わせて、その検知・平均
化電圧値で各画像形成領域時のＡＣ定電圧制御を行わせ
、それを装置電源ＯＮ毎に更新させる、 （ｂ）ドラム前回転期間に行わせて、プリント開始信号
毎の各ドラム前回転で更新させる、（Ｃ）ドラム前回転
期間と各紙間において行わせて画像形成領域毎に更新さ
せる、 などの態様を選択することができる。

次に、帯電部材としての帯電ローラ４と被帯電体として
の感光ドラム３との当接部のインピーダンスは環境によ
りどのように変化するか測定し、表１のような結果を得
た。

表　　　１ 変動しないのに対し、帯電ローラ４のインピーダンスは
常温常湿（２３℃、６４％）に比へて高温高温で小さく
、低温低湿で大きくなる。

以上のことから低温低湿の環境下では、高温高湿の時に
比べてかなりの電圧が帯電ローラ４に印加され、実質的
に感光ドラム３に印加される電圧は低下する。それゆえ
、低温低湿下ては印加電圧を上げることが必要である。

第４図に帯電ローラ４に流れる交流電流値ＩＡＣと、こ
の時帯電ローラに生じる交流電圧のピーク間電圧ＶｐＩ
）との関係を示す。図中実線グラフ線は高温高湿、破線
グラフ線は低温低湿環境でのデータである。

第４図より帯電ローラ４を７５０μＡてＡＣ定電流制御
すると、高温高湿下では１，１５０ｖｐｐ、低温低湿下
では２．０００　Ｖｐｐ（７）ピーク間電圧の交流が電
圧か生じるのがわかる。

第５図は帯電ローラ４に印加する振動電圧たる交流電圧
のピーク間電圧を変化させた時の感光トラム３の表面電
位（Ｖｓ）を示したグラフである。この時直流成分Ｖ。

Ｃは７５０ｖに設定しである。

第５図に示すように、高温高湿（３２℃、８５％）下で
は、実線グラフ線で示すように、交流成分のＶｌ）ｐか
感光トラム３帯電開始電圧ｖｔｈ（約５５０Ｖ）（７）
２倍（７）１，１００Ｖｐｐ以上になれば、感光トラム
３上の表面電位は安定してくる。この場合、帯電ローラ
４の表層４Ｃのインど一タンスは感光ドラム３に比べて
十分小さくなフているため、交流電源Ｅ−１の交流成分
のうち帯電ローラ４にかかる分はほとんど無視できるの
で、帯電ローラ４によって交流成分は減衰することなく
ほぼ全交流成分が感光トラム３に印加されると考えられ
る。

ここで、特願昭６１−２９８４１９号に示すように交流
電圧のピーク間電圧ｖｐｐと帯電開始電圧ｖｔｈがｖｐ
ｐ≧２Ｖｔｈのような関係にある時、帯電は均一にされ
る。というのは、上記のような範囲では、帯電ローラ４
から感光ドラム３への電荷の転移だけでなく、感光ドラ
ム３から帯電ローラ４への逆転移が開始され、感光ドラ
ム３へ局部的に過剰な電荷がのって高電位になっても電
荷の逆転移により一様化されると考えられるからである
。つまり第５図の実線グラフ線において１．１００Ｖｐ
ρ以上では均一な帯電が行われ、１．１００Ｖｐｐに満
たない場合は帯電にムラが現われる。

次に低温低湿（１５℃、１０％）下の環境においては、
第５図の破線グラフ線で示すように、グラフは右側にシ
フトした。これは、この環境では、帯電ローラ４の表層
４ｃのインピーダンスが大きくなり、この部分での印加
交流成分の減衰が増加する。その結果感光トラム３上に
安定した電位を得るには、１，７００Ｖｐｐ以上の電圧
が必要となったと考えられる。ところか、この設定値で
逆に高温高湿の環境にもってゆくと、帯電ローラ４のイ
ンピーダンスが小さくなるため、交流電流値は１．３ｍ
Ａ以上も流れることになり、感光ドラム３のピンホール
の原因になっていたのである。

本実施例においては第３図のシーケンス図のように感光
ドラム３の帯電ローラ４による帯電領域が装置ウオーミ
ング時の前多回転、前回転、紙間等の非画像形成領域の
時に、帯電ローラ４を７５０μＡで交流定電流制御し、
この時生じる交流電圧（本実施例では実効値）を複数回
検知する。その後、異常値を除いて平均することで、誤
検知を防ぎ、帯電領域が画像形成領域の時に、先の平均
した交流電圧値に係数１．１を乗じた値の交流定電圧に
一７５０ｖの直流定電圧を重畳した電圧で制御している
。

この為、高温高湿下では、約８１０ｖ程度（実効値）の
交流電圧を検知・平均し、通紙時には１．１倍した８９
１Ｖ（実効値）の交流定電圧に一７５０ｖの直流定電圧
を重畳した電圧で帯電ローラ４を制御することになる。

この時のｖｐｐは約１，２６０Ｖｐｐとなっているので
、帯電むらの心配もなく、かつ、感光ドラム３にどンホ
ールが生じてしまう必要もない。

また感光トラム３にどンホールがおいていたとしても、
交流定電圧制御であるので電圧降下が生じて画像上に黒
線な生じさせることもない。

反対に低温低湿下では、約１４１０Ｖ程度（実効値）の
交流電圧を検知し平均すると、通紙時には１．１倍した
約１ｓ５ｏｖ（実効値）の交流定電圧に、−７５０Ｖの
直流定電圧を重畳した電圧で帯電ローラ４を制御するこ
とになる。

この時のＶｌ）ｌ）は約２１９０Ｖｐｐとなっているの
で、帯電むら・帯電不良等のない安定した帯電が得られ
る。

本実施例においては係数Ｒを１．１としたか、この限り
でなく、１ても構わないし、プロセス条件によってはも
フと大きい値でも良い。

検知のために印加する交流定電流値７５０μＡは本実施
例において周波数に依らず、感光ドラム表面電位か安定
する最低電流値であるが（第６図）、係数Ｒを大きくと
ることによって７５０μＡ以下の電流値にしてもよい。

以上説明した様に、本発明を用いることにより、高温高
湿下で帯電部材としての帯電ローラ４の表層４ｃのイン
ど一タンスが小さくなっても交流印加電圧は低下するの
で、被帯電体としての感光トラム３のどンホール発生は
減り、また低温低湿下で帯電ローラ表層４ｃのインど一
タンスか大きくなっても印加電圧は上かるので、帯電ロ
ーラ４により電圧か減衰しても、帯電ローラ４の帯電能
力を一定に保つことが可能となフた。

さらに感光ドラム３の非画像領域における電圧検知時に
感光ドラム上にピンホールが存在し、そのどンホール上
で電圧検知を行ってしまフた場合にはそれは異常値とな
り、平均処理されないので誤検知が防止され、さらに画
像形成時にピンホールがあったとしても定電圧制御なの
で画像上に黒線は発生しない。

ここで、交流定電流電源Ｅ−１に重畳する直流電源Ｅ−
２は定電圧電源を使用しているが、以下にその理由を説
明する。

被帯電体としての感光ドラム３に色々な静電潜像パター
ンを作成した場合、そのパターンに対応した電荷のメモ
リーがある程度感光ドラム３上に残る。つまり、感光ド
ラム３のメモリーに右いて、帯電されている部分とされ
ていない部分が存在している。これは、帯電前の露光に
よって消去できるが、くり返し使用しているうちに感光
ドラム３のメモリーは完全に消去できなくなってくる。

このような時、感光ドラム３が像形成後、再度、帯電ロ
ーラ４にて帯電される時に、直流電源として定電流電源
を用いると感光トラム３の帯電されている部分にも帯電
されていない部分にも一定の電流が流れ込み、同じたけ
の電荷がプラスされる。それにより、帯電されていた部
分と帯電されていなかった部分でムラか生じることにな
る。

その結果、画像にカブリが出る、画像濃度が変化する等
、問題の発生が予想される。

また第７図に帯電部材としての帯電ローラ４に印加する
交流電源のピーク間電圧と被帯電体としての感光ドラム
３の表面電位との関係を表したグラフを示すが、帯電ロ
ーラ４に印加する直流電圧をＶ。ＣからＶ。Ｃ／に変化
させた時、感光ドラム上の帯電飽和レベルもｖＤｃから
ｖＤＣ／にシフトしている。つまり、感光ドラム上の帯
電飽和レベルと帯電ローラ４に印加する直流電圧で決ま
るものである。

以上より、帯電ローラ４に印加する直流電源は定電圧制
御でなくてはならないことがわかる。

加えて、本発明では通紙時（画像形成時）に印加電圧の
交流成分を定電圧制御しているので、通紙中に帯電ロー
ラ４や感光ドラム３等のブレの為に、帯電ローラ４と感
光ドラム３との接触領域にツブ部）の幅ｄ（第２図）が
変動しても交流成分Ｖｌ）Ｐは通紙中一定に保たれるの
で、ニップ幅変動による帯電ムラが生じることはない。

このことは、前露光を除いた系で特に有効に作用する。

つまり本発明は、帯電部材４への印加電圧の交流成分Ｖ
ＰＰを通紙中に定電圧制御しているので、帯電部材４と
被帯電体３とのニップ輻ｄの機械的な変動による負荷変
動や被帯電体３の電位メモリー等による負荷変動等にも
非常に強い制御方式でもある。

〈実施例２〉 実施例１においては、非画像形成領域時に帯電部材４を
交流定電流制御し、その時の交流電圧値を複数回検知し
、異常値を除いて平均していたか、同様な効果を得る方
法として以下に示すものがある。

本実施例においては、交流電圧検知を複数回検知するの
ではなく、ある一定の時間内（例えば被帯電体が感光ド
ラム３である場合においてはドラム−周分等）を連続し
て検知・測定し、その後先の測定した値を積分し、平均
値を出すことによって、画像形成時に印加される電圧が
決定される。連続に検知することで他の値と極端に異な
った異常値を検出するのが容易となるため、更に安定し
た電圧値を通紙時（画像形成時）に印加することができ
る。

〈実施例３〉 実施例１の交流電源Ｅ−１に、検知電圧を予め設定され
た基準値と比較して、係数Ｒを変化させる機能を持たせ
ると、より効果的である。

例えば、基準値を１０６０Ｖ（実効値）として検知し平
均したが、これ以下のときの係数Ｒを１として、これ以
上のときの係数を１．５としてみる。この結果高温高湿
下では通紙時には約１１５０Ｖｐｐ、低温低湿下では約
３０００Ｖｐｐとなる。つまり、高温高湿下の交流成分
のピーク間電圧ＶｐＰをより低く押さえ、また低温低湿
下の交流成分のピーク間電圧ＶｐＩ）をより高く印加す
ることが可能となり、その分だけ帯電部材３の環境変動
による許容できるインピーダンス変化を広くすることが
でき、材料選択のラチチュードを広げることができる。

〈実施例４〉 第８図において、に−１は次のような制御を行う交流電
源である。即ち、感光トラム３の帯電領域が前多回転、
前回転、紙間等の非画像領域の時に、所定の交流電圧値
（本実施例では１００Ｖｐｐ）で帯電ローラ４を交流定
電圧制御しこの時流れる交流電流（実効値）を、実施例
１または同２の様に複数回検知及び一定時間内連続検知
によって検知し、全て平均し、または積分して得た電流
値を第９図に示したような電流−電圧変換テーブルで電
圧値ｖｐｐに変換し、感光ドラム３の帯電領域が画像形
成領域の時に、先の変換電圧値で帯電ローラ４を交流定
電圧制御する。

Ｋ−２は直流成分が所定の電圧値（本実施例では一７５
０Ｖ）になるように直流電圧制御手段Ｈにより設定され
た定電圧直流電源であり、これにより被帯電体としての
感光ドラム３上の帯電電位が決定される。

高温高湿下では検知回路りは前多回転、前回転、紙間等
に１０００Ｖ、交流定電圧時に６００〜８００μＡの交
流電流を検知し、平均して７００μＡとなり第９図に示
す電流−電圧変換テーブルにより１２００Ｖｐｐの交流
電圧値に変換される。

感光ドラム３の帯電領域が画像形成領域の時は直流電圧
を重畳した電圧で定電圧制御する。

また、低温低湿下では同様にして検知回路りは３００〜
５００μＡを検知し、平均して４００μＡであると、第
９図のテーブルにより２２００ｖｐｐの交流電圧に変換
され、通紙時には交流電圧２２００Ｖｐｐに直流電圧−
７５０ｖを重畳した電圧で定電圧制御する。

高温高湿下では１１００Ｖｐｐ以上で感光トラム３にど
ンホールの生じる心配のない１２００Ｖｐｐを、低温低
湿下では２０００Ｖｐｐ以上で帯電不良の心配のない２
２００Ｖｐｐを印加しているので、実施例１と同様に全
ての環境下で良好な帯電特性が得られる。

また、第９図に示した検知平均値、電流−印加電圧変換
テーブルの特性を変えることにより、高温高湿下でより
低いｖｐｐを、また低温低湿下ではより高いｖｐｐを印
加することができる。

〈実施例５〉 実施例１２・３・４において、通紙時に帯電部材４に流
れる交流電流の上限及び下限を制限する機能をもたせれ
ば、高温高湿下の被帯電体３のピンホール及び低温低湿
下の帯電不良をさらに確実に防止できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の接触帯電利用の画像形成
装置は、環境条件が変化して帯電部材の抵抗・容量が変
わっても被帯電体に対するリークを防ぐとともに、帯電
不良を起こすことなく、均一で安定した帯電を行わせて
、常に高品位の画像形成物を安定に出力させることかで
きるもので、所期の目的がよく達せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図
。 第２図は接触帯電ローラ部分の拡大略図。 第３図は帯電ローラに対するバイアス制御シーケンス図
。 第４図は帯電部材としての帯電ローラに流れる交流電流
値と、このとき帯電ローラに生じる交流電圧のピーク間
電圧値との関係グラフ。 第５図は帯電ローラに印加する振動電圧（交流成分）の
ピーク間電圧を変化させたときの被帯電体としての感光
ドラムの表面電位グラフ。 第６図は交流電流と感光ドラム表面電位との関係グラフ
。 第７図は帯電ローラに印加する直流電圧がＶＤＣとＶ。 Ｃ／のときの交流成分のピーク間電圧と感光ドラム表面
電位の関係グラフ。 第８図は帯電ローラの他のバイアス制御構成例の概略図
。 第９図は該構成例における検知電流−印加電圧の変換テ
ーブル。 第１０図は従来の接触帯電装置例の概略構成図。 ３は被帯電体としての回転ドラム型の電子写真感光体、
４は帯電部材としての帯電ローラ、Ｅはバイアス電源。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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
   を被帯電体に当接して被帯電体面を帯電する接触式の帯
   電装置であり、 該帯電部材が被帯電体の非画像領域に接触しているとき
   に該帯電部材を少なくとも交流定電流制御してこのとき
   の交流電圧を複数回検知し、平均させることで平均交流
   電圧を算出させ、該帯電部材が被帯電体の画像領域に接
   触しているときには上記の平均交流電圧に所定の係数 Ｒ（Ｒ≧１） を乗じた値の交流電圧と、予め設定されている直流電圧
   と重畳した電圧をもって該帯電部材を定電圧制御する ことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）帯電部材の交流定電流制御時に生じる交流電圧を
   一定時間内で連続的に検知し積分することで平均値を算
   出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. （３）帯電部材の交流定電流制御時に生じる交流電圧を
   検知し平均する手段を有することを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
4. （４）帯電部材の交流定電流制御時に生じる交流電圧を
   検知し平均した交流電圧を、予め設定されている交流電
   圧の基準値と比較させ平均交流電圧に乗じる係数Ｒの値
   を変えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置
   。
5. （５）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
   を被帯電体に当接して被帯電体面を帯電する接触式の帯
   電装置であり、 該帯電部材が被帯電体の非画像領域に接触しているとき
   に該帯電部材を予め設定されている電圧値で交流定電流
   制御してこのときの交流電流を検知し平均し、該帯電部
   材が被帯電体の画像領域に接触しているときには上記平
   均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 ことを特徴とする画像形成装置。
6. （６）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及び下限を制限する特性と、その
   手段を有することを特徴とする請求項１・２・４・５の
   何れかに記載の画像形成装置。