JPH06317973A - 帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＡＣ印加方式の帯電装置、該帯電装置を用い
た画像形成装置やプロセスカートリッジについて、サイ
クルムラを目立ちにくくし、印加周波数も小さくするこ
とを可能にして、帯電音や画像形成装置における画像干
渉縞を問題のないレベルに抑えることを可能にしたもの
を提供すること、帯電部材表層の抵抗の環境変動による
帯電不良を防止すること。 【構成】 振動電圧Ｖａｃ＋Ｖｄｃを帯電部材２に印加
し、この帯電部材２を被帯電体１に当接、もしくは近接
させて被帯電体１面を帯電する帯電装置において、帯電
部材２は、該帯電部材の帯電面と該被帯電体表面とのな
す距離が該帯電部材２の被帯電体面移動方向に対し、上
流部分で下流部分より小さい領域を有し、かつ下流部分
で該距離が概ね一定である領域を持つような構成にする
と共に、印加する振動電圧の交流成分を所定の電流値に
定電流制御すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電装置、画像形成装
置、及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】より詳しくは、 ａ．振動電圧を帯電部材に印加しこの帯電部材を被帯電
体に当接、もしくは近接させて被帯電体面を帯電する帯
電装置、 ｂ．像担持体面を該帯電装置で帯電しその帯電面に画像
情報の書き込みをして画像形成を実行する画像形成装
置、 ｃ．少なくとも、像担持体と、該像担持体の帯電手段と
して該帯電装置とを包含し、画像形成装置に対して着脱
されるプロセスカートリッジ に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真装置（複写機・
レーザービームプリンターなど）、静電記録装置等の画
像形成装置において、感光体・誘電体等の像担持体、そ
の他の被帯電体を帯電処理（除電処理も含む）する手段
としては、コロナ放電装置を用い該装置から発生するコ
ロナに被帯電体面をさらす非接触式の帯電手段が広く利
用されていた。

【０００４】近時は接触式の帯電手段（接触帯電）の採
用が進められている。接触帯電は、ローラ型・ブレード
型などの帯電部材（接触帯電部材、導電性部材）に電圧
を印加しこの帯電部材を被帯電体に当接もしくは近接さ
せて被帯電体面を帯電するものである。

【０００５】ここで、帯電部材は被帯電体面に必ずしも
接触している必要はなく、帯電部材と被帯電体面との間
の、ギャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放
電可能条件を満たせば、非接触（近接）でも構わないも
ので、本発明においてはこの場合も接触帯電の範疇とす
る。

【０００６】接触帯電は、非接触帯電のコロナ放電装置
に比べて、被帯電体面に所望の電位を得るのに必要とさ
れる印加電圧の低電圧化がはかれること、帯電過程で発
生するオゾン量がごく微量でありオゾン除去フィルター
の必要性がなくなること、そのため装置の排気系の構成
が簡略化されること、メンテナンスフリーであること、
構成が簡単であること、等の長所を有している。

【０００７】接触帯電に関し、本出願人が先に提案（特
開昭６３ー１４９６６９号公報等）したように、振動電
圧（時間と共に電圧値が周期的に変化する電圧）、特に
は、直流電圧を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圧を帯電部材
に印加して帯電を実行させる方式（以下ＡＣ印加方式と
記す）は、均一な帯電（除電）処理をすることが可能で
あり、有効である。

【０００８】振動電圧は振動電圧成分（以下、ＡＣ成分
と記す）、もしくは該ＡＣ成分と直流電圧成分（目標帯
電電位に相当する電圧、以下ＤＣ成分と記す）との重畳
電圧であり、ＡＣ成分の波形としては正弦波・矩形波・
三角波など適宜である。直流電源を周期的にオン・オフ
することによって形成された矩形波電圧であってもよ
い。

【０００９】図９に像担持体の帯電手段として上述のＡ
Ｃ印加方式の接触帯電装置を採用した画像形成装置の一
例の概略構成を示した。本例の画像形成装置は電子写真
プロセス利用のレーザービームプリンターである。

【００１０】１は被帯電体としてのドラム型の電子写真
感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印Ａの時
計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆
動される。

【００１１】２０は帯電部材としての帯電ローラ（導電
性ローラ）であり、芯金棒２１と、その外周に形成した
導電性ゴム製等の導電性ローラ体２２とよりなる。この
帯電ローラ２０は芯金棒２１の両端部にそれぞれ作用さ
せた押し圧ばね２３の押し圧力で感光ドラム１面に対し
て所定の押し圧力をもって圧接しており、本例の場合は
感光ドラム１の回転にともない従動回転する。

【００１２】４は帯電ローラ２０に対する電圧印加電源
であり、この電源４により帯電ローラ２の芯金棒２１に
接触させた接点板ばね３を介して感光ドラム１の帯電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有するＡＣ成
分ＶａｃとＤＣ成分Ｖｄｃとの重畳電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄ
ｃ）が帯電ローラ２０に印加されて、回転駆動されてい
る感光ドラム１の外周面がＡＣ印加方式で均一に接触帯
電処理される。

【００１３】一方、コンピューター・ワードプロセッサ
ー・画像読み取り装置等のホスト装置（不図示）から目
的の画像（印字）情報の時系列電気デジタル画素信号が
レーザースキャナ（不図示）に入力され、コントローラ
ーにより制御された該レーザースキャナから該入力画素
信号に対応して一定の印字密度Ｄｄｐｉで画像変調され
たレーザー光５が出力され、前記回転感光ドラム１の帯
電処理面に対して該出力レーザー光５によるライン走査
（ドラム母線方向の主走査露光）がなされることで、目
的の画像情報の書き込みがなされて回転感光ドラム１面
に該画像情報の静電潜像が形成される。

【００１４】その潜像が現像器の現像スリーブ６により
反転現像でトナー像として可視化され、そのトナー像
が、不図示の給紙部から感光ドラム１と転写ローラ８と
の圧接ニップ部（転写部位）に所定のタイミングで給送
された転写材７に順次に転写されていく。

【００１５】トナー像転写を受けた転写材７は感光ドラ
ム１面から分離されて不図示の定着手段へ搬送され、ト
ナー像定着を受けて画像形成物として出力される。また
転写材分離後の回転感光ドラム１面はクリーニング器
（クリーナ）のクリーニングブレード９で転写残りトナ
ー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して
作像に供される。

【００１６】

【発明が解決しようとしている課題】ところで、上記の
ようなＡＣ印加方式の帯電装置を像担持体の帯電手段と
して利用した前記のような画像形成装置についての問題
点として次のような事項が挙げられる。

【００１７】すなわち、図１０のように、実線示の横線
パターン画像７ａ（７は記録紙）を出力させたとき、横
線パターン間隔が、帯電部材２０に電圧を印加する電源
４のＡＣ成分周波数で決まる感光ドラム表面電位の破線
示の所謂「サイクルムラ」７ｂに近くなると、画像面に
「干渉縞」（モアレ）７ｃが発生してしまうことであ
る。

【００１８】電源４のＡＣ成分周波数ｆは、部品精度等
の関係上、決められた値からプラス・マイナス１０％は
バラツキをもっており、電源によっては横線パターン７
ａの空間周波数に近接してしまい、レベルのひどい干渉
縞７ｃが発生することもあった。

【００１９】また、本出願人はこの干渉縞の対策のため
プロセススピードに応じて帯電部材２０に印加する電源
のＡＣ成分周波数を大きくする方式を先に提案した。し
かしながら、画像形成装置の高速化にともない、近年の
ようにプロセススピードが速くなってくると、一次の電
源周波数に起因して発生する所謂「帯電音」も一次周波
数の増大にともない大きくなり問題となった。

【００２０】その他の問題点として、帯電部材のインピ
ーダンスの環境変動がある。例えば、帯電部材のインピ
ーダンスは常温常湿に比べて高温高湿で小さく、低温低
湿で大きくなる。そのため、低温低湿の環境下では、高
温高湿の時に比べるとより高い電圧が帯電部材に印加さ
れることになり、実質的に感光ドラムに印加される電圧
が低下するので感光ドラムを一様に帯電するには印加電
圧を上げることが必要である。

【００２１】＜サイクルムラ７ｂの発生原因＞接触帯電
部材を用いた場合、前述したように干渉縞７ｃの原因に
なる一次電源の周波数に起因するサイクルムラ７ｂが発
生する。ここではサイクルムラの発生原因を説明する。

【００２２】（１）ギャップ間距離［ｚ（ｘ）］とドラ
ム上位値［ｘ］ 図１１に示すように、感光ドラム１と帯電ローラ２０と
の最近接点で、感光ドラム１上の点を（０，０）とし、
そこから感光ドラム１上ｘｍｍ下流に離れた点と、帯電
ローラ２０との表面までの最短距離をｚ［ｘ］とする。

【００２３】従って、感光ドラム１上ｘの点のｚ［ｘ］
は、ｘの位置から帯電ローラ２０の中心を仰ぐ線分の帯
電ローラ２０との交点までの距離となる。

【００２４】ｒｄは感光ドラム１の半径、ｒｒは帯電ロ
ーラ２０の半径である。その関係を図１２のグラフ
（１）に示す。縦軸はｚ［ｘ］、横軸はｘを表す。

【００２５】 ｚ［ｘ］＝｜ｒｄ×ｅｘｐ｛ｘｉ／ｒｄ｝−（ｒｄ＋ｒｒ）｜−ｒｒ ・・・（１ ） ｘｉ：虚数 （２）補正パッシェンカーブ［ｖｐ（ｘ）］ 次に、感光ドラム１上の点ｘに於ける補正パッシェンカ
ーブを図１２のグラフ（２）に示す。縦軸は放電開始電
圧ｖｐ（ｘ）、横軸はｘを表す。

【００２６】 ｖｐ（ｘ）＝３１２＋６２００ｚ（ｘ） ・・・（２） （３）印加電圧［ｖｑ（ｔ，ｎ）］ 帯電部材２０に−１５００ｖのパルス状のバイアスを印
加したときの場合について考える。

【００２７】図１２のグラフ（３）に於て、縦軸は印加
電圧ｖｑ（ｔ，ｎ）＝−１５００ｖ、横軸はｘを示す。

【００２８】（４）ギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］ 感光ドラム１上の点ｘに於ける帯電部材２０とのギャッ
プ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］は以下の様に表すことが出
来る。

【００２９】 ｖｇ（ｘ，ｎ）＝｛ｖｑ（ｔ，ｎ）−ｖｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ−１）｝ ／｛Ｌ／（ｅｚ（ｘ））＋１）｝ ・・・（３） ｖｐｓ：プロセススピード Ｌ：感光層の厚み ｅ：比誘電率 ｎ：サンプリングの回数 ｖｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ−１）に於て、ｎ＝１の場
合、ｖｓ＝０、つまり初期に於て感光ドラムの表面電位
はゼロとする。その関係を図１２のグラフ（４）に示
す。縦軸はギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ）］を表し、横軸
はｘを示す。

【００３０】 （５）放電後ギャップ間電圧［ｖｇｐ（ｘ，ｎ）］ ギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］と補正パッシェンカ
ーブ［ｖｐ（ｘ）］（破線）を重ね合わせて図１２のグ
ラフ（５）に示す。

【００３１】縦軸はｖｐ（ｘ）／ｖｇ（ｘ，ｎ）、横軸
はｘを示す。

【００３２】グラフ（５）に於て、ギャップ間電圧［ｖ
ｇ（ｘ，ｎ）］の絶対値が補正パッシェンカーブ［ｖｐ
（ｘ）］の絶対値よりも大きい場合には、その部分で放
電が行われる。そして、ギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，
ｎ）］は補正パッシェンカーブ［ｖｐ（ｘ）］の電圧に
まで低下する。

【００３３】これを放電後ギャップ間電圧［ｖｇｐ
（ｘ，ｎ）］と呼び図１２のグラフ（６）に示す。縦軸
はｖｇｐ（ｘ，ｎ）、横軸はｘを示す。

【００３４】以上をまとめると式（４）〜（６）にな
る。

【００３５】 １） ｜ｖｇ（ｘ，ｎ）｜≦ｖｐ（ｘ） ---> ｖｇｐ（ｘ，ｎ）＝ｖｇ（ｘ，ｎ）・・・（４） ２） ｖｇ（ｘ，ｎ）＞０ ｖｇ（ｘ，ｎ）＞ｖｐ（ｘ） ---> ｖｇｐ（ｘ，ｎ）＝ｖｐ（ｘ）・・・（５） ３） ｖｇ（ｘ，ｎ）≦０ ｖｇ（ｘ，ｎ）＜−ｖｐ（ｘ） ---> ｖｇｐ（ｘ，ｎ）＝ｖｐ（ｘ）・・・（６） （６）感光ドラム上表面電位［ｖｓ（ｘ，ｎ）］ 放電後ギャップ間電圧［ｖｇｐ（ｘ，ｎ）］が求められ
ると、感光ドラム上表面電位［ｖｓ（ｘ，ｎ）］は、ギ
ャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］の式を利用して求める
ことが出来る。

【００３６】 ｖｓ（ｘ，ｎ）＝ ｖｑ（ｔ，ｎ）−ｖｇｐ（ｘ，ｎ）／｛１／（Ｌ／ｅｚ（ｘ）＋１）｝ ・・・（７） 感光ドラム上表面電位［ｖｓ（ｘ，ｎ）］を図１２のグ
ラフ（７）に示す。縦軸はｖｓ（ｘ，ｎ）、横軸はｘを
示す。

【００３７】（７）ｔ秒後の感光ドラム上表面電位［ｖ
ｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ）］ 感光ドラム上に出来た表面電位はｔ秒後には感光ドラム
の回転によりグラフの右側に移動する。その時の感光ド
ラム上表面電位 ［ｖｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ）］ を図１２のグラフ（８）に示す。縦軸はｖｓ（ｘ−ｖｐ
ｓ×ｔ，ｎ）、横軸はｘを示す。ｘ方向の移動距離はｖ
ｐｓ×ｔとなる。

【００３８】 （８）印加電圧［ｖｑ（ｔ，ｎ）］が交流の場合 帯電部材に印加される交流バイアスは以下の様に表され
る。

【００３９】 ｖｑ（ｔ，ｎ）＝１／２×ｖｐｐｓｉｎ（２πｆｔ（ｎ−１））＋ｄｃ ・・・（８） ｖｐｐ：印加バイアスのピーク間電圧 ｆ：印加バイアスの周波数 ｔ：１／４ｆ--- 一周期の四分の一 ｎ：サンプリングの回数 ｄｃ：直流成分 ｖｐｐが２０００ｖ、ｆが３５０Ｈｚ、ｎが１、ｄｃが
−６００ｖの場合をグラフを図１３のグラフ（１）に示
す。

【００４０】印加バイアスを１／４ｆ毎のパルスバイア
スで代用したのは、プロセススピードに対し一次バイア
スの周波数が十分に速いため、感光ドラムの表面電位の
変化を十分に追随できるからである。縦軸は印加電圧を
示し、横軸はｘを示す。

【００４１】（９）ｎ＝８のシミュレーション結果 図１３のグラフ（１）からグラフ（８）はｎを１から８
まで変化させたときの感光ドラム上表面電位［ｖｓ
（ｘ，ｎ）］のシミュレーション結果である。

【００４２】グラフの縦軸は感光ドラム上表面電位［ｖ
ｓ（ｘ，ｎ）］、横軸はｘを表している。

【００４３】グラフ（１）--- ｎ＝１の場合、帯電部材
２０から感光ドラム１表面に印加される電圧は−６００
ｖ、従って感光ドラム表面には、数十ボルトの表面電位
しか帯電されない。

【００４４】グラフ（２）--- ｎ＝２の場合、ｔ秒後、
印加電圧は−１６００ｖになり、感光ドラム上広範な領
域にわたり帯電される。

【００４５】グラフ（３）--- ｎ＝３の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−６００ｖに戻る。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、放電開始
電圧を越えるところが無い。従って、感光ドラム上表面
電位は変化することはなく、ただプロセススピードに応
じて右側に移動するだけである。

【００４６】グラフ（４）--- ｎ＝４の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は＋４００ｖになる。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、一部で放
電開始電圧を越える。その結果、感光ドラム上表面電位
は変化し、更に、プロセススピードに応じて右側に移動
する。

【００４７】グラフ（５）--- ｎ＝５の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−６００ｖに戻る。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、放電開始
電圧を越えるところが無い。従って、感光ドラム上表面
電位は変化することはなく、ただプロセススピードに応
じて右側に移動するだけである。

【００４８】グラフ（６）--- ｎ＝６の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−１６００ｖになる。このとき、印加
電圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、一部で
放電開始電圧を越える。その結果、感光ドラム上表面電
位は変化し、更に、プロセススピードに応じて右側に移
動する。

【００４９】グラフ（７）--- ｎ＝７の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−６００ｖに戻る。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、放電開始
電圧を越えるところが無い。従って、感光ドラム上表面
電位は変化することはなく、ただプロセススピードに応
じて右側に移動するだけである。

【００５０】グラフ（８）--- ｎ＝８の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は＋４００ｖになる。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、一部で放
電開始電圧を越える。その結果、感光ドラム上表面電位
は変化し、更に、プロセススピードに応じて右側に移動
する。

【００５１】またグラフ（８）中Ｅで示す部分がサイク
ルムラのピーク間電圧となる。このＥの部分を拡大した
のが図１４のグラフである。

【００５２】縦軸は感光ドラム表面電位ｖｓ［ｘ］、横
軸はｘをしめす。

【００５３】従来例ではピーク間電圧（V-cycle-pp）は
約７７ｖであった。

【００５４】このサイクルムラはプロセススピードが速
いときや、一次電源の周波数が相対的に小さいときに
は、帯電部材２０による感光ドラム上表面電位の充放電
のピッチが大きくなるので結果的にサイクルムラのピー
クツーピーク（PEAK TO PEAK）も大きくなり、サイクル
ムラが目立つように成るのである。

【００５５】このサイクルムラの空間波長λｓｐは前に
も述べたように周波数のばらつきやプロセススピードの
ばらつきにより多少変動するものだが、次のようにして
測定することが出来る。

【００５６】まず帯電ローラ２０で感光ドラム１を一様
に帯電した後、均一に前面露光を行う。露光量は感光ド
ラム１上のサイクルムラがはっきりと現像されるレベル
になるように調節する。この行程の後、現像されたサイ
クルムラを転写紙に転写、ついで定着する。そして転写
紙上のサイクルムラをルーペで計測することによって空
間波長λｓｐの変動範囲を測定することが出来る。

【００５７】＜干渉縞７ｃの発生原因＞ここで、干渉縞
７ｃの発生原因についてレーザービームプリンタを例に
し、図１５を用いていま少し説明する。

【００５８】．振動電圧成分周波数を ｆ、 ．装置のプロセススピードとしての、感光ドラム（像
担持体）２０の面移動速度（回転周速度）を Ｖｐ、 ．帯電の空間周波数を λｓｐ（＝Ｖｐ/ ｆ）、 ．ライン走査の印字密度を Ｄ ｄｐｉ（ドット/ イ
ンチ）、 ．ライン走査のライン幅を ｎ ｄｏｔｓ、 ．ラインとラインの間の空隙を ｍ ｓｐａｃｅｓ、 ．１ｄｏｔ径を ｄ（＝２５. ４/ Ｄ）、 ．ラインピッチを Ｌｐ（＝（ｎ＋ｍ）ｄ） とする。

【００５９】図１５において、間隔の細かい破線グラフ
線イは、レーザーのｏｎ，ｏｆｆを示しており、山の部
分がレーザーがオフ、谷の部分がレーザーがオンの場合
を示している。実線グラフ線ロは、感光ドラム上のサイ
クルムラを表しており、ピッチの荒い破線グラフ線ハ
は、明部電位（Ｖ_L ）を示している。矢印は感光ドラム
の面移動方向Ａである。ここでレーザーがｏｎの間に感
光ドラム１面は主走査方向にライン走査される。

【００６０】レーザーのｏｆｆからｏｆｆまでの長さＬ
ｐ、即ちラインピッチは次式で求められる。条件は１ｄ
ｏｔ，１ｓｐａｃｅの横線１４ａを印字密度４００ｄｐ
ｉで出力するものとする。

【００６１】まず１ドット径ｄは４００ｄｐｉでは ｄ＝２５. ４×１０００/ ４００＝６３. ５μｍ （１インチ＝２５. ４ｍｍ） となる。

【００６２】次にｎ ｄｏｔｓ，ｍ ｓｐａｃｅｓの横
線では（ｎ＝ｍ＝１）、 Ｌｐ＝（ｎ＋ｍ）ｄ＝１２７. ０μｍ ・・・（９） となる。

【００６３】このｎ ｄｏｔｓ，ｍ ｓｐａｃｅｓは、
感光ドラム１に対してライン走査によりレーザーのｏｎ
で副走査方向にｎ個のｄｏｔｓ（ライン幅ｎ ｄｏｔ
ｓ）で露光した後、レーザーｏｆｆにより副走査方向に
ｍ個のｄｏｔｓ分のｓｐａｃｅｓをあけることにより繰
り返すものである。

【００６４】接触帯電では、コロナ帯電と異なり、感光
ドラム１と帯電ローラ２０による帯電距離が非常に狭い
ため、電源４の変動影響を受け安い。つまり図１５の実
線グラフ線ロに示すように、感光ドラム１上の暗部電位
Ｖ_D は印加電源４の振動電圧成分周波数ｆとプロセスス
ピードＶｐで決まる空間波長λｓｐ（＝Ｖｐ/ ｆ）のサ
イクルムラと呼ばれる帯電ムラを有している。

【００６５】プロセススピードＶｐ＝１２πｍｍ／ｓ，
ｆ＝３００Ｈｚとすると、 λｓｐ＝１２５. ６μ となる。したがって ラインピッチＬｐ＝１２７. ０μと 空間波長λｓｐ＝１２５. ６μ はほぼ等しくなり、両者の位相が一致すると、図１５の
（１）の明部電位Ｖ_L を表す荒い破線グラフ線ハに示す
ように、現像バイアスＶｄｅｖを切る明部の電位の落込
みは大きくなり、ラインは太く現像される。逆にライン
ピッチＬｐと空間波長λｓｐの位相が図１５の（２）の
ように半波長だけずれると、ラインは細く現像される。

【００６６】また帯電ローラ２０は耐久によりローラ表
面にトナー・シリカ・紙粉等が部分的に付着し、その部
分が余分な静電容量を持つようになる。従って同じ電源
４を帯電ローラ２０の芯金棒２１に印加しても感光ドラ
ム１上に誘起される表面電位は帯電ローラ２０表面に余
分な静電容量がある部分は、それがない部分と比べて、
位相がずれてしまうのである。

【００６７】このように、帯電ローラ２０の軸方向にお
ける、静電容量が異なり、位相がずれると、図１０に示
すような干渉縞７ｃが発生するのである。

【００６８】以上説明したように、一枚のプリント画像
上に同じラインピッチの線が印字されているにもかかわ
らず、鮮明に現像される部分と、されない部分が混在す
るため干渉縞７ｃが目だつのである。

【００６９】＜各印字密度ｄｐｉに於ける適正周波数範
囲＞２４０ｄｐｉに於ける干渉縞発生点は次の様に求め
ることができる。ライン走査のライン幅ｎとラインとラ
インの間隔ｍの和をＮ（最小ラインピッチのＮ倍（＝ｎ
＋ｍ）、言い替えれば複数ラインの一周期ドット数を示
す）とする。一次周波数をｆとする。干渉縞が発生する
点は以下の式から求めることが出来る。

【００７０】 ｆ＝Ｖｐ／（２５. ４／Ｄ×Ｎ／Ｍ） ・・・（１０） また電源４の振動電圧成分（ＡＣ成分）は正弦波だけで
なく、三角波、さらには直流電圧をスイッチングするこ
とにより得られる矩形波等でも同様なことがいえる。

【００７１】＜帯電音の発生原因＞帯電音の発生原因に
ついて帯電ローラを用いたレーザービームプリンタを例
にしていま少し説明する。図１６はこの帯電音発生のメ
カニズムを説明するための模型図である。

【００７２】１は被帯電体としての感光ドラムであり、
例えば４０ｍｍ／ｓのスピード（周速度）で回転してい
る。１ｂはアルミニウム製の接地された導電性基層（基
板）、１ａはその基層外面に形成された感光層である。
２０はこの感光ドラム１の面に圧接させた接触帯電部材
としての帯電ローラであり、２１は芯金、２２はカーボ
ン分散のＥＰＤＭ等の導電性ゴム材製のソリッドの帯電
層である。

【００７３】．帯電部材２０には印加振動電圧（Ｖ_ac
＋Ｖ_dc）のＡＣ成分により、ある瞬間には、（ａ）の太
い実線のように感光層１ａを挟んで帯電層２２側にプラ
ス、基層１ｂ側にマイナスの電荷が誘起される。

【００７４】．これらのプラスとマイナスの電荷は互
いに引き合うので、帯電層２２の表面は感光ドラム１側
に帯電層２２の弾性に抗して引きつけられて太い実線の
位置から細い実線の位置（（ｂ）では太い実線の位置）
に移動する。

【００７５】．ついでＡＣ電界が逆転を始めると、帯
電層２２側のプラス電荷と、基層１ｂ側のマイナス電荷
はそれぞれ誘起してきた逆極性の電荷によって打ち消さ
れ始める。

【００７６】そして交流電界がちょうどプラスからマイ
ナスに変わるときには、帯電層２２側のプラス電荷と、
基層１ｂ側のマイナス電荷は消滅する。（ｂ）はこの消
滅時の状態を示している。

【００７７】．その結果、帯電層２２の表面は帯電層
２２の弾性に抗しての引きつけ力が解除されることで弾
性戻り力で（ｂ）の太い実線の位置から細い実線の位置
（（ａ）の太い実線の位置）へ戻ることになる。

【００７８】．更にＡＣ電界がマイナスのピークを向
かえるときには（ｃ）に示されるように、帯電層２２側
にはマイナス、基層１ｂ側にはプラスの電荷が誘起され
る。このためそのマイナスとプラスの両電荷の引き合い
力で、帯電層２２の表面は再び感光ドラム１側に帯電層
２２の弾性に抗して引きつけられて太い実線の位置から
細い実線の位置に移動する。

【００７９】このようにＡＣ電界のプラスとマイナスの
繰り返し反転に対応して、帯電層２２の表面が帯電層２
２の弾性に抗して感光ドラム１側へ引きつけられて位置
移動する運動と、引きつけ力の解除による戻り移動運動
との繰り返し現象が生じることで、帯電部材２０が振動
電圧の印加に伴い振動を始め、その結果「帯電音」が発
生するものと考えられる。

【００８０】ＡＣ成分の周波数をｆ、帯電部材２０の振
動周波数をＦとすると、上記の説明で明らかなように、
ＡＣ電圧の１周期の間に帯電部材２０は２回振動するこ
とになるので、両者ｆとＦの間には次の関係がある。

【００８１】 ２ｆ（Ｈ_Z ）＝Ｆ（ｃ／ｓ） ・・・（１１） 帯電音は接触帯電部材が帯電ローラである場合に限ら
ず、帯電ブレードや帯電パッド等でも同様のメカニズム
で発生する。

【００８２】従来装置に於いて、帯電部材２０の印加Ａ
Ｃ成分交流バイアスを ２. ０ＫＶｐｐ／６００Ｈｚ とし、画像形成装置を無響室にセットし、帯電音を測定
したところ、５５ｄＢであった。これは、コロナ帯電の
場合の５０ｄＢより騒音が大きくなってしまった。そこ
で帯電音対策として従来以下の方法が検討された。

【００８３】１）印加ＡＣ成分の周波数を落とす。この
場合、周波数を３００Ｈｚ以下にすれば帯電音はかなり
改善されるが、プロセススピードの速い高速機の場合
は、サイクルムラが目だつようになり干渉縞も悪化す
る。

【００８４】２）印加ＡＣ成分のピーク間電圧Ｖｐｐを
帯電開始電圧の２倍の値より、更に小さくする。この場
合、帯電音をかなり改善することが出来る。しかしなが
ら、この場合、感光ドラム上に均一な帯電を与えること
が出来ず、斑点状の帯電むらが発生する。

【００８５】３）帯電音を解消すべく、感光ドラムの内
部にゴム等で出来た防振部材を挿入する。しかし、この
方法は感光ドラムの変形、重量化、製造コストの点でい
ずれも問題がある。

【００８６】そこで本発明は、ＡＣ印加方式の帯電装
置、該帯電装置を用いた画像形成装置やプロセスカート
リッジについて、サイクルムラを目立ちにくくし、印加
周波数も小さくすることを可能にして、帯電音や画像形
成装置における画像干渉縞を問題のないレベルに抑える
ことを可能にしたものを提供することを目的とする。

【００８７】また帯電部材表層の抵抗の環境変動による
帯電不良を防止することを目的とする。

【００８８】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を
特徴とする帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカー
トリッジである。

【００８９】（１）振動電圧を帯電部材に印加し、この
帯電部材を被帯電体に当接、もしくは近接させて被帯電
体面を帯電する帯電装置において、帯電部材は、該帯電
部材の帯電面と該被帯電体表面とのなす距離が該帯電部
材の被帯電体面移動方向に対し、上流部分で下流部分よ
り小さい領域を有し、かつ下流部分で該距離が概ね一定
である領域を持つような構成にすると共に、印加する振
動電圧の交流成分を所定の電流値に定電流制御すること
を特徴とする帯電装置。

【００９０】（２）帯電部材に印加される振動電圧は、
直流電圧を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ことを特徴とする（１）
に記載の帯電装置。

【００９１】（３）像担持体面を帯電装置で帯電しその
帯電面に画像情報の書き込みをして画像形成を実行する
画像形成装置において、前記帯電装置は、振動電圧を帯
電部材に印加し、この帯電部材を像担持体に当接、もし
くは近接させて像担持体面を帯電する帯電装置であり、
帯電部材は、該帯電部材の帯電面と該像担持体表面との
なす距離が該帯電部材の像担持体面移動方向に対し、上
流部分で下流部分より小さい領域を有し、かつ下流部分
で該距離が概ね一定である領域を持つような構成にする
と共に、印加する振動電圧の交流成分を所定の電流値に
定電流制御することを特徴とする画像形成装置。

【００９２】（４）帯電部材に印加される振動電圧は、
直流電圧を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ことを特徴とする（３）
に記載の画像形成装置。

【００９３】（５）像担持体の帯電面に対する画像情報
の書き込みがライン走査露光書き込みであることを特徴
とする（３）に記載の画像形成装置。

【００９４】（６）少なくとも、像担持体と、該像担持
体の帯電装置とを包含し、画像形成装置に対して着脱さ
れるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置は、
振動電圧を帯電部材に印加し、この帯電部材を像担持体
に当接、もしくは近接させて像担持体面を帯電する帯電
装置であり、帯電部材は、該帯電部材の帯電面と該像担
持体表面とのなす距離が該帯電部材の像担持体面移動方
向に対し、上流部分で下流部分より小さい領域を有し、
かつ下流部分で該距離が概ね一定である領域を持つよう
な構成にすると共に、印加する振動電圧の交流成分を所
定の電流値に定電流制御することを特徴とするプロセス
カートリッジ。

【００９５】（７）帯電部材に印加される振動電圧は、
直流電圧を印加したときの像担持体の帯電開始電圧の２
倍以上のピーク間電圧を有することを特徴とする（６）
に記載のプロセスカートリッジ。

【００９６】

【作用】ＡＣ印加方式の帯電装置、該帯電装置を用いた
画像形成装置やプロセスカートリッジについて、帯電装
置を上記の構成にすることにより、サイクルムラが目立
ちにくくなり、印加周波数も小さくすることが可能にな
り、干渉縞を問題にならないレベルに抑えることが可能
になった。

【００９７】そして、サイクルムラのピーク間電圧を小
さくできると言うことは、同一のプロセススピードに於
て印加周波数を落とせる事と同等である。その結果、帯
電音も問題にならないレベルに抑えられる。

【００９８】さらに、帯電部材に印加する電圧の交流成
分を定電流制御することによって、帯電部材のインピー
ダンスが環境変動しても被帯電体（像担持体）の表面を
一様に帯電することができた。

【００９９】

【実施例】

＜実施例１＞（図１〜図５） 図１は本発明の一実施例としての画像形成装置の概略構
成図である。本例の画像形成装置は像担持体の帯電手段
として接触帯電装置を用いた電子写真プロセスによるレ
ーザービームプリンターであり、前述図９のプリンター
と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の
説明を省略する。

【０１００】像担持体としての回転ドラム型の電子写真
感光体（感光ドラム）１は、本例のものはアルミニウム
製のドラム基体１ｂの外周面に感光体層として有機光導
電体（ｏｐｃ）層１ａを形成してなる、外径３０ｍｍの
もので、矢印Ａの時計方向に所定のプロセススピードＶ
ｐｓ（周速度）をもって回転駆動される。

【０１０１】２は帯電部材としての帯電板であり、金属
板・導電プラスチック・導電ゴム等からなる電極板２ｄ
と、その表面に形成したエピクロルヒドリンゴム・トレ
ジン等の高抵抗層２ｃとからなる。４は交流定電流手段
により常に所定の電流が流れるように制御された電源で
ある。

【０１０２】本例の場合は、上記帯電部材２を感光ドラ
ム１とは約２０μｍのギャップを持って近接配置させて
いる。この帯電部材２に対して電源４から振動電圧（Ｖ
ａｃ＋Ｖｄｃ）を印加することで回転感光ドラム１をＡ
Ｃ印加方式で帯電処理させている。

【０１０３】帯電部材２は感光ドラム１の回転方向下流
の部分をＢの位置で感光ドラム面側に曲げてある。その
曲げ傾きは−０．３７５である。その先の感光ドラム１
に対向する部分２ａは、感光ドラム１の表面に対し、概
ね平行で幅は約３．２ｍｍである。さらに帯電部材２は
原点（０，０）の位置で感光ドラム１に最近接してお
り、原点（０，０）の位置から曲がり位置Ｂまでの距離
は約３mmである。

【０１０４】接触帯電において、帯電部材は必ずしも被
帯電体に接触している必要はなく、非接触でもよく、何
れにしても、 ギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］と補正パッシェンカ
ーブ［ｖｐ（ｘ）］ で決まる放電可能領域さえ確実に保証されればよい。

【０１０５】以下に帯電部材２に印加する電圧の交流成
分を定電流制御する理由について説明する。

【０１０６】図２の（１）は帯電部材２に印加する振動
電圧たる交流電圧のピーク間電圧（以下Ｖｐｐで表わ
す）を変化させたときの感光ドラム１の表面電位（Ｖ
ｓ）を示したグラフである。このとき直流成分Ｖｄｃは
７５０Ｖに設定してある。

【０１０７】高温高湿（３２℃，８５％）下では、実線
で示すように交流成分のＶｐｐが放電開始電圧Ｖｔｈ
（約５５０Ｖ）の２倍の１１００Ｖｐｐ以上になれば、
感光ドラム上の表面電位は安定してくる。

【０１０８】この場合、帯電部材２のインピーダンスは
感光ドラム１に比べて十分小さくなっているため、交流
電源の交流成分のうち帯電部材２にかかる分はほとんど
無視できるので、帯電部材２によって交流成分は減衰す
ることなく略全交流成分が感光ドラム１に印加されると
考えられる。

【０１０９】ここで特開昭６３−１４９６６９号公報に
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Ｖｐｐ≧２Ｖｔｈのような関係にあると
き、帯電は均一になされる。

【０１１０】その理由は上記のような範囲では、帯電部
材２から感光ドラム１への電荷の転移だけでなく、感光
ドラム１から帯電部材２への逆転移が開始され、感光ド
ラム１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。

【０１１１】つまり図２の（１）の実線において１１０
０Ｖｐｐ以上では均一な帯電が行なわれ、それに満たな
い場合には帯電にムラが現われる。

【０１１２】次に、低温低湿（１５℃，１０％）下の環
境においては図２の（１）に破線で示すように変化す
る。これは帯電部材２のインピーダンスが大きくなるた
め印加電圧の交流成分の減衰が増加するために感光ドラ
ム１上に安定した電位を得るには１７００Ｖｐｐ以上の
電圧が必要になったためである。

【０１１３】しかしながら、この設定値では高温高湿の
環境下では帯電部材２のインピーダンスが下がるので交
流電流が過剰になってしまう。

【０１１４】次に図２の（２）に示すように、感光ドラ
ム１の表面電位Ｖｓと交流電流Ｉａｃの関係を調べた。
図中、実線は高温高湿（３２℃，８５％）、破線は低温
低湿（１５℃，１０％）下での感光ドラム１の表面電位
Ｖｓと交流電流Ｉａｃの関係を示す。

【０１１５】この図から７５０μＡ以上の交流電流を流
せば、表面電位Ｖｓは安定することがわかる。これは交
流の周波数を変えても同じであり、このときのしきい値
７５０μＡをＩｔｈとすると、 Ｉａｃ≧Ｉｔｈ （＝７５０μＡ） が、感光ドラム１の表面電位Ｖｓが安定する条件であ
る。

【０１１６】この図から明らかなように、Ｉｔｈ以上の
電流値であれば環境に依存せずにＶｓは安定する。この
Ｉｔｈの値は感光ドラム１や帯電部材２の材料、帯電部
材２へ印加する交流電圧の周波数によって決まる。

【０１１７】また交流成分を定電流（７５０μＡ）に制
御したとき、交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを測定した
ところ、高温高湿（３２℃，８５％）で１１５０Ｖｐ
ｐ、低温低湿（１５℃，１０％）で２０００Ｖｐｐとな
った。

【０１１８】ここで図２の（１）を参照すると、実線
（高温高湿）では１１００Ｖｐｐ以上、破線（低温低
湿）では１７００Ｖｐｐ以上で帯電が均一になっており
前記条件を満たしていることがわかる。

【０１１９】このように交流成分を定電流制御したこと
により、それまで低温低湿下での帯電部材のインピーダ
ンス増加に伴い、印加電圧の交流成分が減衰して感光ド
ラムへの帯電能力が低下することへの対策として予めピ
ーク間電圧を２０００Ｖｐｐに定電圧制御する必要がな
くなった。たとえ高温高湿下で帯電部材のインピーダン
スが小さくなってもピーク間電圧は下がり、感光ドラム
に高い電圧がかかることもない。また低温低湿下で帯電
部材のインピーダンスが大きくなればそれに伴い、印加
電圧も上り帯電部材の帯電能力が低下することもなくな
る。

【０１２０】次に、感光ドラム上の帯電ムラが改善され
る理由について説明する。 （１）ギャップ間距離［ｚ（ｘ）］とドラム上位値
［ｘ］ 図１に示すように、感光ドラム１と帯電部材２の最近接
点の感光ドラム上の点を（０，０）とし、そこから感光
ドラム上ｘｍｍ下流に離れた点と、帯電部材２との表面
までの最短距離をｚ［ｘ］とすると、ｚ［ｘ］はＢ〜Ｃ
の部分で概ね一定になる。

【０１２１】そこで、各点Ｂ・Ｃの座標を次の様にした
場合、ｘとｚ［ｘ］の関係は、図３のグラフの様にな
る。

【０１２２】Ｂ（３．０ｍｍ，０．０２０ｍｍ） Ｃ（６．０ｍｍ，−１．１０５ｍｍ） （２）補正パッシェンカーブ［ｖｐ（ｘ）］ 感光ドラム１上の点ｘに於ける補正パッシェンカーブは
下記のように表わされる。

【０１２３】 ｖｐ（ｘ）＝３１２＋６２００ｚ（ｘ） ・・・（１２） （３）印加電圧[vq(t,n)] が交流の場合 帯電部材に印加される交流バイアスは以下の様に表され
る。

【０１２４】 ｖｑ（ｔ，ｎ）＝１／２×ｖｐｐｓｉｎ（２πｆｔ（ｎ−１））＋ｄｃ ・・・（１３） ｖｐｐ：印加バイアスのピーク間電圧 ｆ：印加バイアスの周波数 ｔ：１／４ｆ--- 一周期の四分の一 ｎ：サンプリングの回数 ｄｃ：直流成分 ｖｐｐは２２００ｖ、ｆは３５０Ｈｚ、ｄｃは−６００
ｖとした。

【０１２５】印加バイアスを１/ ４f 毎のパルスバイア
スで代用したのは、プロセススピードに対し一次バイア
スの周波数が十分に速いため、感光ドラムの表面電位の
変化を十分に追随できるからである。

【０１２６】（４）ギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］ 感光ドラム１上の点ｘに於ける、帯電部材２とのギャッ
プ間電圧 ［ｖｇ（ｘ）］ は以下の様に表すことが出来る。

【０１２７】 ｖｇ（ｘ，ｎ）＝｛ｖｑ（ｔ，ｎ）−ｖｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ−１）｝ ／｛Ｌ／（ｅｚ（ｘ））＋１｝ ・・・（１４） ｖｐｓ：プロセススピード Ｌ：感光層の厚み ｅ：比誘電率 ｖｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ−１）に於て、ｎ＝１の場合
ｖｓ＝０、つまり初期に於て感光ドラムの表面電位はゼ
ロとする。

【０１２８】 （５）放電後ギャップ間電圧［ｖｇｐ（ｘ，ｎ）］ ギャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］の絶対値が補正パッ
シェンカーブ［ｖｐ（ｘ）］の絶対値よりも大きい場合
には、その部分で放電が行われる。そして、ギャップ間
電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］は補正パッシェンカーブ［ｖｐ
（ｘ）］の電圧にまで低下する。これを放電後ギャップ
間電圧［ｖｇｐ（ｘ，ｎ）］と呼ぶ。

【０１２９】 １） ｜ｖｇ（ｘ，ｎ）｜≦ｖｐ（ｘ） ---> ｖｇｐ（ｘ，ｎ）＝ｖｇ（ｘ，ｎ）・・・（１５） ２） ｖｇ（ｘ，ｎ）＞０ ｖｇ（ｘ，ｎ）＞ｖｐ（ｘ） ---> ｖｇｐ（ｘ，ｎ）＝ｖｐ（ｘ） ・・・（１６） ３） ｖｇ（ｘ，ｎ）≦０ ｖｇ（ｘ，ｎ）＜−ｖｐ（ｘ） ---> ｖｇｐ（ｘ，ｎ）＝ｖｐ（ｘ） ・・・（１７） （６）感光ドラム上表面電位［ｖｓ（ｘ，ｎ）］ 放電後ギャップ間電圧［ｖｇｐ（ｘ，ｎ）］が求められ
ると、感光ドラム上表面電位［ｖｓ（ｘ，ｎ）］は、ギ
ャップ間電圧［ｖｇ（ｘ，ｎ）］の式を利用して求める
ことが出来る。

【０１３０】 ｖｓ（ｘ，ｎ）＝ ｖｑ（ｔ，ｎ）−ｖｇｐ（ｘ，ｎ）／｛１／（Ｌ／ｅｚ（ｘ）＋１）｝ ・・・（１８） 感光ドラム上表面電位［ｖｓ（ｘ，ｎ）］を図３のグラ
フ（１）に示す。縦軸はｖｓ（ｘ，ｎ）、横軸はｘを示
す。

【０１３１】（７）ｔ秒後の感光ドラム上表面電位［ｖ
ｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ）］ 感光ドラム上に出来た表面電位はｔ秒後には感光ドラム
の回転によりグラフの右側に移動する。その時の感光ド
ラム上表面電位［ｖｓ（ｘ−ｖｐｓ×ｔ，ｎ）］を図４
のグラフ（２）に示す。ｘ方向の移動距離はｖｐｓ×ｔ
となる。

【０１３２】＜シミュレーション結果＞次に、ｎを１か
ら６まで変化させたときの感光ドラム上表面電位 ［ｖｓ（ｘ，ｎ）］ のシミュレーション結果を図４のグラフ（１）からグラ
フ（６）に示す。グラフの縦軸は感光ドラム上表面電位
［ｖｓ（ｘ，ｎ）］、横軸はｘを表している。

【０１３３】グラフ（１）--- ｎ＝１の場合、帯電部材
から感光ドラム表面に印加される電圧は−６００ｖ、従
って感光ドラム表面には、数十ボルトの表面電位しか帯
電されない。

【０１３４】グラフ（２）--- ｎ＝２の場合、ｔ秒後、
印加電圧は−１７００ｖになり、感光ドラム上広範な領
域にわたり帯電される。

【０１３５】グラフ（３）--- ｎ＝３の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−６００ｖに戻る。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、放電開始
電圧を越えるところが無い。従って、感光ドラム上表面
電位は変化することはなく、ただプロセススピードに応
じて右側に移動するだけである。

【０１３６】グラフ（４）--- ｎ＝４の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は＋５００ｖになる。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、一部で放
電開始電圧を越える。その結果、感光ドラム上表面電位
は変化し、更に、プロセススピードに応じて右側に移動
する。

【０１３７】グラフ（５）--- ｎ＝５の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−６００ｖに戻る。このとき、印加電
圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、放電開始
電圧を越えるところが無い。従って、感光ドラム上表面
電位は変化することはなく、ただプロセススピードに応
じて右側に移動するだけである。

【０１３８】グラフ（６）--- ｎ＝６の場合、さらにｔ
秒後、印加電圧は−１７００ｖになる。このとき、印加
電圧とドラム表面電位の作るギャップ間電圧は、一部で
放電開始電圧を越える。その結果、感光ドラム上表面電
位は変化し、更に、プロセススピードに応じて右側に移
動する。

【０１３９】またグラフ（６）のＦで示す部分がサイク
ルムラのピーク間電圧となる。このＦの部分を拡大した
のが図５のグラフである。縦軸は感光ドラム表面電位、
横軸はｘをしめす。本実施例ではピーク間電圧（V-cycl
e-pp）はほぼ０ｖであった。さらにグラフ（６）のＧの
領域では、感光ドラムの表面電位は帯電部材２によって
充電、放電を繰り返すので、電位均し効果は従来通りに
認められる。

【０１４０】図１の装置で、画像を出力したところ、ハ
ーフトーン画像でもサイクルムラは全く認められず、更
に感光ドラムのメモリーの無い、良好な画像が得られ
た。

【０１４１】即ち、振動電圧を帯電部材に印加しこの帯
電部材を被帯電体に当接もしくは近接させて被帯電体面
を帯電する帯電装置、或は該帯電装置を像担持体の帯電
手段とする画像形成装置やプロセスカートリッジにおい
て、帯電部材は、該帯電部材の帯電面と該被帯電体表面
とのなす距離が該帯電部材の被帯電体面移動方向に対
し、上流部分で下流部分より小さい領域を有し、かつ下
流部分で該距離が概ね一定である領域を持つように配置
することにより、サイクルムラが目だちにくくなり、印
加周波数も小さくすることが可能になった。その結果、
干渉縞、帯電音を問題にならないレベルに抑えることが
可能になった。

【０１４２】さらに、サイクルムラのピーク間電圧を小
さくできると言うことは、同一のプロセススピードに於
て印加周波数を落とせると言うことである。その結果、
帯電音も小さくすることが可能になった。

【０１４３】図１の装置についてＡＣ成分周波数を３５
０Ｈｚから２００Ｈｚに落した系を無響室にセットし、
上記の条件に於ける騒音をＩＳＯ ７７７９の６項に従
い測定した。その結果、従来法で５５ｄＢ近くあった騒
音が、３３ｄＢにまで小さくなった。また、出力画像の
干渉縞も全く目だたなかった。

【０１４４】そして帯電部材に印加する電圧の交流成分
を定電流制御することにより、帯電部材のインピーダン
スが環境により変動しても、感光ドラム表面を均一に帯
電することが可能となった。

【０１４５】帯電部材２の高抵抗層２ｃは被帯電体面に
存在することのあるピンホール等の欠陥部に帯電部材か
らその部分に電流リーク等の異常放電が生じないように
する役目もしている。

【０１４６】＜実施例２＞（図６） 本実施例は、前述図１のものとの対比において、感光ド
ラム１と帯電部材２の最接近点或は接点より下流にしか
帯電部材が無いものである。

【０１４７】この場合、帯電部材２を非常にコンパクト
に作ることが可能になる。一方感光ドラム上表面電位の
均し効果が半分になるが、帯電周波数を上げたり、帯電
部材の幅をより長くして、帯電領域を大きくすることに
より充分に対応が取れる。

【０１４８】更に該帯電部材２の端部は図のようにＣ，
Ｄ間でＲになっているが、このような構造のものでも、
感光ドラム１上のサイクルムラのピーク間電圧は帯電部
材２のＢ，Ｃ間の形状で決定されるので、サイクルムラ
のほとんど目だたない感光ドラム上表面電位を形成する
ことが可能になる。

【０１４９】そして帯電部材に印加する振動電圧の交流
成分を定電流制御することにより、帯電部材の表層のイ
ンピーダンスが環境により変動しても適切な電圧が印加
されるので良好な帯電が行なわれる。

【０１５０】＜実施例３＞（図７） 本実施例において帯電部材２は帯電ローラ２Ａと帯電板
（電極板）２Ｂである。帯電ローラ２Ａは内側から外側
に順に、金属芯金２ｅと、低抵抗層２ｆと、抵抗層２ｇ
からなる。芯金２ｅに電源４からバイアスが印加され
る。抵抗層２ｇは感光ドラム１上にピンホール等の欠陥
があっても、その部分でのリーク放電を防止させるため
のものである。

【０１５１】帯電板２Ｂは帯電ローラ２Ａよりも感光ド
ラム１の回転方向下流において、帯電面と感光ドラムと
のなす距離が概ね一定になるように配置してある。この
帯電板２Ｂは基体電極板２ｄと、該基体電極板の感光ド
ラム１に対面する側の面にさらにエピクロルヒドリンゴ
ム、トレジン等の高抵抗層２ｃを設けたものである。

【０１５２】本実施例の構成によっても、サイクルムラ
のピーク間電圧が小さくなり、その結果、干渉縞を問題
にならないレベルに抑えることが可能になった。

【０１５３】また、本実施例の構成でも帯電部材に印加
する電圧の交流成分を定電流制御することで、帯電部材
のインピーダンスが変化してもそれに伴って電圧値も変
化するので十分な帯電が行なえる。

【０１５４】＜実施例４＞（図８） 本実施例は本発明に従う接触帯電装置を像担持体の帯電
手段として用いている画像形成装置のプロセスカートリ
ッジである。

【０１５５】本実施例のプロセスカートリッジは、像担
持体としての回転ドラム型の電子写真感光体１、帯電部
材としての帯電板２、現像器１０、クリーニング器１２
の４つのプロセス機器を包含させてなるものである。

【０１５６】帯電部材としての帯電板２は前述実施例と
同様の構成のものである。

【０１５７】現像器１０において、６は現像スリーブ、
１５は現像剤（トナー）Ｔの収容容器、１６は該容器１
５内のトナー撹拌回転部材であり、トナーＴを撹拌する
と共に現像スリーブ方向へ送り出す役目をしている。１
３は現像スリーブ６上にトナーＴを均一な厚みにコート
するための現像ブレードである。

【０１５８】クリーニング器１２において、９はクリー
ニングブレード、１７はクリーニングブレード９で回収
されたトナーを溜めるトナー溜である。

【０１５９】１１はプロセスカートリッジのドラムシャ
ッターであり、実線示の開き状態から２点鎖線示の閉じ
状態に開閉自在である。プロセスカートリッジが画像形
成装置本体（不図示）から取り出された状態においては
２点鎖線示の閉じ状態にあり、感光ドラム１の外部露出
部分面を隠散して感光ドラム面を保護している。

【０１６０】プロセスカートリッジを画像形成装置本体
に装着するときはシャッター１１を実線示のように開き
状態にする、或いはプロセスカートリッジの装着過程で
シャッター１１が自動的に開き動作して、プロセスカー
トリッジが正規に装着されると、感光ドラム１の外部露
出部分面が画像形成装置本体側の転写ローラ８に圧接し
た状態になる。

【０１６１】またプロセスカートリッジと画像形成装置
本体とが機械的・電気的にカップリングして、画像形成
装置本体側の駆動機構でプロセスカートリッジ側の感光
ドラム１・現像スリーブ６・撹拌棒１６等の駆動が可能
となり、また画像形成装置本体側の電気回路によりプロ
セスカートリッジ側の帯電板２への帯電バイアスの印
加、現像スリーブ６への現像バイアスの印加等が可能と
なり、画像形成動作を実行できる状態になる。

【０１６２】１８はプロセスカートリッジのクリーニン
グ器１２と現像器１０との間に設けた露光用通路であ
り、画像形成装置本体側のレーザースキャナ（不図示）
からの出力レーザー光５がこの露光用通路１８を通して
プロセスカートリッジ内に入光して感光ドラム１面が走
査露光される。

【０１６３】このような構成になっているために、サイ
クルムラのピーク間電圧が非常に小さく、従って干渉縞
がほとんど目だたないプリントが取れるプロセスカート
リッジを供給することが可能になった。

【０１６４】なお、本発明において「ライン走査」とは
レーザービームをポリゴンミラーの回転より像担持体の
長手方向（母線方向）に照射することに限らず、ＬＥＤ
素子を像担持体の長手方向に並べたＬＥＤヘッドを対向
配置させてコントローラーの信号によりランプをオン・
オフさせることでラインを記録することを含むものとす
る。

【０１６５】更に、像担持体としては感光ドラムに限ら
ず絶縁体のものを使用することもできる。この場合は帯
電部材の像担持体面移動方向下流側にピン状の電極を像
担持体長手方向に並べて対向配置したマルチスタイラス
の記録ヘッドを設けて帯電後に潜像を形成すればよい。
また本発明の画像形成装置は正規現像にも反転現像にも
適用可能であることはもちろんである。

【０１６６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＡＣ印加
方式の帯電装置、該帯電装置を用いた画像形成装置やプ
ロセスカートリッジについて、サイクルムラを目立ちに
くくし、印加周波数も小さくすることを可能にして、帯
電音や画像形成装置における画像干渉縞を問題のないレ
ベルに抑えることが可能となる。

【０１６７】また帯電部材に印加する振動電圧の交流成
分を定電流制御することで帯電部材表層のインピーダン
スの環境変動にかかわらず、つねに適切な電圧が印加さ
れるため、従来問題であった低温低湿での帯電不良や高
温高湿でのピンホールなども解決することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例装置の概略図

【図２】 （１）・（２）は帯電部材に印加する電圧の
交流成分を定電流制御する理由を説明するための図

【図３】 ｘとｚ［ｘ］の関係グラフ

【図４】 グラフ（１）乃至同（６）は感光ドラム上表
面電位のシミュレーション結果のグラフ

【図５】 図４のグラフ（６）中のＦ部分拡大グラフ

【図６】 第２の実施例装置の要部の概略図

【図７】 第３の実施例装置の要部の概略図

【図８】 第４の実施例装置（プロセスカートリッジ）
の概略図

【図９】 従来装置の一例の概略図

【図１０】 干渉縞のサンプル図

【図１１】 ｘとｚ［ｘ］の説明図

【図１２】 グラフ（１）乃至同（８）はそれぞれ各種
ファクターの関係グラフ

【図１３】 グラフ（１）乃至同（８）はそれぞれ感光
ドラム上表面電位のシミュレーション結果のグラフ

【図１４】 図１３のグラフ（８）中のＥ部分拡大グラ
フ

【図１５】 （１）・（２）は干渉縞の発生原因の説明
グラフ

【図１６】 （ａ）・（ｂ）・（ｃ）は帯電音発生のメ
カニズムの説明図

【符号の説明】

１ 像担持体としての感光ドラム ２ 帯電部材 ４ バイアス電源 ５ レーザー光、 ６ 現像スリーブ ７ 転写材 ８ 転写ローラ ９ クリーニングブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 居波 聡 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 山崎 道仁 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 櫻井 和重 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 木須 浩樹 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動電圧を帯電部材に印加し、この帯電
   部材を被帯電体に当接、もしくは近接させて被帯電体面
   を帯電する帯電装置において、帯電部材は、該帯電部材
   の帯電面と該被帯電体表面とのなす距離が該帯電部材の
   被帯電体面移動方向に対し、上流部分で下流部分より小
   さい領域を有し、かつ下流部分で該距離が概ね一定であ
   る領域を持つような構成にすると共に、印加する振動電
   圧の交流成分を所定の電流値に定電流制御することを特
   徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 帯電部材に印加される振動電圧は、直流
   電圧を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ことを特徴とする請求項１に
   記載の帯電装置。
3. 【請求項３】 像担持体面を帯電装置で帯電しその帯電
   面に画像情報の書き込みをして画像形成を実行する画像
   形成装置において、前記帯電装置は、振動電圧を帯電部
   材に印加し、この帯電部材を像担持体に当接、もしくは
   近接させて像担持体面を帯電する帯電装置であり、帯電
   部材は、該帯電部材の帯電面と該像担持体表面とのなす
   距離が該帯電部材の像担持体面移動方向に対し、上流部
   分で下流部分より小さい領域を有し、かつ下流部分で該
   距離が概ね一定である領域を持つような構成にすると共
   に、印加する振動電圧の交流成分を所定の電流値に定電
   流制御することを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 帯電部材に印加される振動電圧は、直流
   電圧を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ことを特徴とする請求項３に
   記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 像担持体の帯電面に対する画像情報の書
   き込みがライン走査露光書き込みであることを特徴とす
   る請求項３に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 少なくとも、像担持体と、該像担持体の
   帯電装置とを包含し、画像形成装置に対して着脱される
   プロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置は、振動
   電圧を帯電部材に印加し、この帯電部材を像担持体に当
   接、もしくは近接させて像担持体面を帯電する帯電装置
   であり、帯電部材は、該帯電部材の帯電面と該像担持体
   表面とのなす距離が該帯電部材の像担持体面移動方向に
   対し、上流部分で下流部分より小さい領域を有し、かつ
   下流部分で該距離が概ね一定である領域を持つような構
   成にすると共に、印加する振動電圧の交流成分を所定の
   電流値に定電流制御することを特徴とするプロセスカー
   トリッジ。
7. 【請求項７】 帯電部材に印加される振動電圧は、直流
   電圧を印加したときの像担持体の帯電開始電圧の２倍以
   上のピーク間電圧を有することを特徴とする請求項６に
   記載のプロセスカートリッジ。