JPH06348114A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被帯電体１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し、被
帯電体の帯電処理手段は、電圧を印加した帯電部材２を
被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する画像形成装
置について、耐久による被帯電体容量変化や、通電劣化
等による帯電部材の抵抗変化が生じても、帯電不足が無
く、常に十分な画像濃度と画質を維持させること。 【構成】 帯電部材２とは別に被帯電体１に接触するこ
とが可能な別部材１００を有し、帯電部材が被帯電体の
非画像形成領域に対応しているときに帯電部材と別部材
を直流定電圧制御し、そのときの該両部材による直流電
流量を検知し、該両者の直流電流量の差を検知し、帯電
部材が被帯電体の画像形成領域に対応しているときは上
記検知した差の直流電流量に応じた直流電圧で帯電部材
を直流定電圧制御するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】前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を帯電処理する手段機器とし
ては従来よりコロナ放電装置が広く利用されている。

【０００３】コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面
を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であ
る。しかし、高圧電源を必要とし、コロナ放電のために
好ましくないオゾンが発生するなどの問題点を有してい
る。

【０００４】このようなコロナ放電装置に対して、前記
のように電圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接触さ
せて被帯電体面を帯電処理する接触式帯電装置は、電源
の低圧化が図れ、オゾンの発生量が少ない等の長所を有
していることから、例えば画像形成装置に於いてコロナ
放電装置にかえて感光体・誘電体等の像担持体、その他
の被帯電体面の帯電処理手段として注目され、その実用
化研究が進められている。

【０００５】例えば、本出願人が先に提案（特願昭61-2
98419,298420号、特願昭62-51492号・特願昭62- 230333
〜230335号など）したように、接触式帯電装置に於いて
直流電圧を帯電部材に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界（交
互電界、時間とともに電圧値が周期的に変化する電界
（電圧））を帯電部材と被帯電体との間に形成するこ
と、更には表層に高抵抗層を設けた帯電部材を用いるこ
とにより、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯電体
表面のピンホール・傷等によるリーク防止等を図ること
ができる。

【０００６】また、帯電部材として導電性繊維毛ブラシ
あるいは導電性弾性ローラー等の導電性部材（導電性電
位維持部材）を被帯電体と接触させ、外部から直流電圧
を印加することにより被帯電体表面に電荷を直接注入し
て被帯電体表面を所定の電位に帯電させるものもある。

【０００７】図１３は接触式帯電装置の一例の概略構成
の横断面図である。

【０００８】１は被帯電体である。本例では回転ドラム
型の電子写真感光体（以下、感光体と記す）である。本
例の該感光体１はアルミニウム等の導電性基層１ｂと、
その外面に形成した光導電層１ａとを基本構成層とする
ものである。

【０００９】２は帯電部材である。本例はローラータイ
プである（以下帯電ローラーと記す）。該帯電ローラー
２は中心の芯金２ｃと、その外周に形成した導電層２ｂ
と、更にその外周に形成した抵抗層２ａとからなる。

【００１０】帯電ローラー２は芯金２ｃの両端部を不図
示の軸受部材に回転自由に軸受させて、ドラム型の感光
体１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に
対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転
駆動に伴い従動回転する。ギア等を取り付け、モータか
ら駆動力を伝達させて強制回転駆動させることも可能で
ある。

【００１１】３は帯電ローラー２に対するバイアス印加
電源である。この電源３と帯電ローラー２の芯金２ｃと
が電気的に接続されていて電源３により帯電ローラー２
に対して所定のバイアスが印加される。このバイアスと
しては直流電圧のみの印加とすることもできるが、前述
のように交流電圧に直流電圧を重畳した振動電圧を印加
するのが好ましい。

【００１２】そして、被帯電体たる感光体１が回転駆動
されると、該感光体１に圧接され且つバイアス電圧が印
加された帯電部材としての帯電ローラー２により感光体
１の外周面が所定の極性・電位に帯電処理される。

【００１３】感光体１の周囲・周辺には、上記の帯電手
段としての帯電ローラー２の他に露光手段・現像手段・
転写手段・クリーニング手段、画像定着手段等の所要の
作像プロセス機器が配設されて画像形成機構が構成され
ていて画像形成が実行されるが、この図にはそれ等のプ
ロセス機器を省略してある。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】上記のような画像
形成装置は画像形成回数が増加するにつれて感光体の外
周面がクリーニング手段のクリーニングブレードや現像
剤等により削られる。

【００１５】そして、感光体の厚み（層厚、膜厚）が減
少することによる等価容量変化により帯電特性が変化す
る。特に、帯電手段が接触方式の直流電圧印加の場合に
は、感光体１の容量変化に大きく影響を受ける。

【００１６】即ち、画像形成使用回数が増え、感光体の
膜厚が減少すると、帯電ローラー２に流れる直流電流が
増加し感光体の外周面の表面電位は上昇する。感光体の
膜厚が減少しても表面電位が確保できるのは概して良い
傾向であるが、感光体感度は膜厚減少に応じて低下する
ために白原稿に対応する表面電位即ち明部電位が充分に
電位降下しない。

【００１７】そのため黒原稿と白原稿との表面電位コン
トラストが狭くなり、現像時に充分な現像コントラスト
を得ようとすると白画像の電位に対して充分な逆コント
ラストが得られず、明部電位部が現像剤で薄く現像され
て「かぶり」画像となる障害があった。

【００１８】それを現像バイアスや露光ランプ電圧（＝
光像照射の露光量）でかぶらないように調整する場合で
も、調整巾を充分に広く確保しておく必要があるため、
調整範囲が広範囲で電源等のコストアップ要因となって
いた。

【００１９】更に、適正な画像形成条件を自動制御で算
出する構成の画像形成装置においては、感光体の表面電
位が変化するために適性画像形成条件の調整最適化が困
難であり、画像形成回数が特定回数を越えると徐々にか
ぶり画像を発生する傾向にあった。

【００２０】この現象を回避するためには、感光体の表
面電位を検出する表面電位センサ等が必要であり、装置
としては大幅なコストアップと複雑化及び大型化となっ
てしまい、小型で低価格な画像形成装置を開発する上で
大きな障害となっていた。

【００２１】また、帯電部材２の抵抗層２ａの抵抗値は
環境湿度や耐久の進行等の要因により変動しやすい。

【００２２】特に、帯電部材の抵抗値が耐久による通電
劣化により所定の値よりも高くなった場合に、帯電部材
による電圧降下のために電圧が被帯電体に十分に印加さ
れなくなり、被帯電体の表面電位が低下して画像不良を
生じる。

【００２３】上述で被帯電体の膜厚が減少すると被帯電
体の表面電位は上昇すると述べたが、しかしながらそれ
は帯電部材の抵抗が十分に低い場合であり、帯電部材の
抵抗が高くなると、感光体の膜厚が減少しても帯電部材
での電圧降下のために電圧が十分に印加されなくなり、
被帯電部材の表面電位が低下してしまい、画像不良が生
じる。

【００２４】これについて今少し具体的に説明する。図
１４は画像形成装置の一例の概略構成を示している。

【００２５】１は被帯電体としての像担持体であり、本
例のものはアルミニウム等の導電性基体層１ｂと、その
外周面に形成した光導電層１ａを基本構成層とするドラ
ム型の電子写真感光体である。支軸１ｄを中心に図面上
時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって
回転駆動される。

【００２６】２はこの感光体１面に接して感光体面を所
定の極性・電位に一様に一次帯電処理する接触帯電部材
である。本例はローラータイプのもの（帯電ローラー）
であり、中心芯金２ｃと、その外周に形成した導電層２
ｂと、更にその外周に順次形成した２層の抵抗層２ａ₂
・２ａ₁ とから成り、芯金２ｃの両端部を不図示の軸受
部材に回転自由に軸受させてドラム型の感光体１に並行
に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に対して所定
の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動に伴い
従動回転する。

【００２７】而して、電源３から摺動接点３ａを介して
芯金２ｃに所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されるこ
とで回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電
（一次帯電）される。

【００２８】帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光
体１面は次いで露光手段１０により目的画像情報の露光
Ｌ（原稿画像の結像スリット露光、レーザービーム走査
露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報
に対応した静電潜像が形成される。

【００２９】本例装置における露光手段１０は、公知の
原稿台固定−光学系移動型の原稿画像結像スリット露光
手段である。

【００３０】該露光手段１０において、２０は固定の原
稿台ガラス、Ｏは該原稿台ガラス上に画像面下向きで載
置セットされた原稿、２１は原稿押え板、２２は原稿照
明ランプ（露光用ランプ）、２３はスリット板、２４〜
２６は移動第１〜第３ミラー、２７は結像レンズ、２８
は固定ミラーである。

【００３１】ランプ２２・スリット板２３・移動第１ミ
ラー２４は原稿台ガラス２０の下面を一端側から他端側
へ所定の速度Ｖで、また移動第２・第３ミラー２５・２
６はＶ／２の速度で移動駆動されて、原稿台ガラス２０
上の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査されて
原稿画像が回転感光体１面に結像スリット露光Ｌされ
る。

【００３２】感光体１面の形成潜像は次いで現像手段１
１によりトナー画像として順次に可視像化されていく。
このトナー画像は、次いで、転写手段１２により不図示
の給紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正
なタイミングをもって感光体１と転写手段１２との間の
転写部へ搬送された転写材１４の面に順次に転写されて
いく。

【００３３】本例の転写手段１２は転写ローラーであ
り、転写材１４の裏からトナーと逆極性の帯電を行なう
ことで感光体１面側のトナー画像が転写材１４の表面側
に転写されていく。

【００３４】トナー画像の転写を受けた転写材１４は感
光体１面から分離されて定着ローラー（熱ローラー）１
６ａと加圧ローラー１６ｂからなる定着装置１６へ搬送
されて像定着を受け、画像形成物として出力される。或
いは裏面にも像形成するものでは転写部への再搬送手段
へ搬送される。

【００３５】像転写後の感光体１面はクリーニング手段
１３で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清
浄面化され、更に除電露光装置１５により除電されて、
繰り返して作像に供される。

【００３６】ローラータイプの帯電部材２は面移動駆動
される被帯電体としての感光体１に従動回転させてもよ
いし、非回転のものとさせてもよいし、感光体１の面移
動方向に順方向又は逆方向に所定の周速度をもって積極
的に回転駆動させるようにしてもよい。

【００３７】帯電部材２はローラータイプ以外にも、ブ
レード状タイプ・ブロック状タイプ・ロッド状タイプ・
ベルト状タイプなどの形態に構成できる。

【００３８】図１５の（ａ）はブレード状タイプとした
ものの一例の横断面模型図を示している。この場合、感
光体１面に当接されるブレード状帯電部材２の向きは感
光体１面の面移動方向に順方向又は逆方向のどちらでも
よい。（ｂ）はブロック状もしくはロッド状としたもの
の一例の横断面模型図を示している。

【００３９】各タイプの帯電部材２において、２ｃは導
電性の芯金部材、２ｂは導電層、２ａは抵抗層を示して
いる。

【００４０】ブロック状もしくはロッド状としたもの
は、回転可能としたローラータイプのものにおいては芯
金部材２ｃに対してバイアス電圧を印加するために必要
とする給電用摺動接点３ａなしに芯金部材２ｃに対して
電源３に通じるリード線を直接に接続することができ、
給電用摺動接点３ａから発生する可能性のある電気ノイ
ズがなくなるという利点とともに、省スペース化、さら
には被帯電体面のクリーニングブレードを兼用させる構
成のものとすることも可能である。

【００４１】次に、直流電源３を用いて最適な帯電を行
なう方法について説明する。まず、帯電ローラー２に直
流電源により直流電圧を印加する場合の帯電メカニズム
について説明する。

【００４２】感光体１としては負極性のＯＰＣ感光ドラ
ムを用いた。具体的には感光体層としてアゾ顔料をＣＧ
Ｌ層（キャリア発生層）とし、その上にヒドラゾンと樹
脂を混合したものをＣＴＬ層（キャリア輸送層）として
２４μｍの厚さに積層した負極性有機半導体層（ＯＰＣ
層）とし、このＯＰＣ感光体１を回転駆動させ、その表
面に帯電ローラー２を接触させ、該帯電ローラー２に直
流電圧Ｖ_DCを印加して暗所でＯＰＣ感光体１に接触させ
て帯電を行なわせるものとし、帯電ローラー２通過後の
帯電されたＯＰＣ感光体１の表面電位Ｖ_D と、帯電ロー
ラー２に対する印加直流電圧Ｖ_DCとの関係を測定した。

【００４３】図１６の（ａ）の２４μｍの直線グラフは
その測定結果を示すものである。印加直流電圧Ｖ_DCに対
して帯電はドラム（感光体）膜厚ごとに閾値を有し、特
定電圧から帯電が開始し、その帯電開始電圧以上の絶対
値の電圧印加に対しては、得られる表面電位Ｖ_D はグラ
フ上傾き１の直線的な関係が得られた。

【００４４】ここで、帯電開始電圧は以下に示すように
定義する。即ち、電位が０の像担持体に対して帯電部材
へ直流電圧のみを印加してそれを徐々に大きくしていっ
た時、その印加直流電圧に対する像担持体たる感光体の
表面電位のグラフを書いてみる。この時、ＤＣ電位を１
００Ｖごとに取っていくが、表面電位０に対して表面電
位が現れた時を第１の点として１００Ｖごとに１０点と
る。この１０点より統計学でいう最小２乗法で直線を書
き、この直線上で表面電位０のときの印加直流電圧の値
を帯電開始電圧とする。図１６のグラフの直線は上記最
小２乗法により作成したものである。

【００４５】即ち、帯電ローラー２への直流印加電圧を
Ｖ_DCとし、ＯＰＣ感光ドラム１表面に得られる表面電位
をＶ_D 、帯電開始電圧をＶ_THとすると、 Ｖ_D ＝Ｖ_DC−Ｖ_HT ‥‥‥（１） の関係がある。

【００４６】上記の（１）式はパッシェン(Paschen) の
法則を用いて導出できる。

【００４７】図１７に帯電ローラー２とＯＰＣ感光体層
及びその両者の接触部の微視的空間Ｚの形成する等価回
路を示す。帯電ローラー２の総抵抗Ｒ_r が小さい場合、
感光体層１ａに流れる電流Ｉ_D により生じる電圧降下Ｉ
_D Ｒ_r はＶ_DCに比べて十分に小さいので無視できる。ま
ず、Ｒ_r を無視すると、空間Ｚにかかる電圧Ｖｇは以下
の式で表される。

【００４８】 Ｖｇ＝ Ｖ_DC・Ｚ／（Ｌ_S ／Ｋ_S ＋Ｚ） ‥‥‥（２） Ｖ_DC：印加電圧 Ｚ ：空隙 Ｌ_S ：感光体層厚み Ｋ_S ：感光体層比誘電率 一方、空隙Ｚにおける放電現象はパッシェンの法則によ
り、Ｚ＝８μ以上では放電破壊電圧Ｖｂは次の１次式
（３）及び（４）で近似できる。

【００４９】 Ｖｂ＝３１２＋６．２Ｚ （Ｖｂ＞０の場合） ‥‥‥（３） Ｖｂ＝−（３１２＋６．２Ｚ）（Ｖｂ＜０の場合） ‥‥‥（４） Ｖｂ＜０であるから（２）・（４）式をグラフに書く
と、図１８のグラフのようになる。横軸は空隙距離Ｚ、
縦軸は空隙破壊電圧を示し、下に凸の曲線がパッシェ
ンの曲線、上に凸の曲線・・が夫々Ｚをパラメー
タとした空隙電圧Ｖｇの特性を示す。

【００５０】パッシェンの曲線と、曲線〜が交点
を有するとき放電が生ずるものであり、放電が開始する
点においてはＶｇ＝Ｖｂとして得られるＺに関する２次
方程式の判別式が０になる。このときが放電開始限界で
あるから、 Ｖ_DC＝Ｖ_TH となる。

【００５１】パッシェンの法則は空隙での放電現象に関
するものであるが、上記帯電ローラー２を用いた帯電過
程においても帯電部のすぐ近傍で微少ながらオゾンの発
生（コロナ放電に比較して１０^-2〜１０^-3）が認めら
れ、帯電ローラーによる帯電が放電現象に関係している
ものと考えられる。従ってＶ_DCによりＶ_D を制御するた
めには、 Ｖ_DC＝Ｖ_R ＋Ｖ_TH ‥‥‥（５） Ｖ_R ：目標表面電位 を用い、電位目標値Ｖ_R を設定して（５）式によりＶ_TH
を求めて加えればＶ_D をＶ_R に近づけることができる。

【００５２】ここで、（５）式からわかるように閾値電
圧Ｖ_THは、 Ｄ＝Ｌ_S ／Ｋ_S ‥‥‥（６） により決定されるわけであるが、このとき感光体層の比
誘電率Ｋ_S は感光体周囲の温度・湿度等による影響を受
けて変化し、また感光体層の厚みＬ_S は耐久により減少
する方向に変化する。

【００５３】従って周囲環境や耐久状況で、表面電位Ｖ
_D は閾値電圧Ｖ_THの変化に伴い、変動することになる。
換言すればＫ_S 及びＬ_S の値を知れば、表面電位Ｖ_D を
適正値とするための直流電圧値Ｖ_DCを求めることができ
る。

【００５４】ここで、感光ドラム１と帯電ローラー２に
より形成される静電容量Ｃ_P は図１９の（ａ）・（ｂ）
に示すように両者１・２の当接部のニップｎにより形成
されており、ニップ部での当接面積をＳ_P とすると等価
回路から Ｃ_P ＝Ｓ_P ×Ｋ_S ／Ｌ_S ＝Ｓ／Ｄ ‥‥‥（７） となる。

【００５５】つまりＣ_P ∝１／Ｄである。従ってＣ_P を
求めれば適正な直流電圧Ｖ_DCを（５）式により求めるこ
とができる。

【００５６】本実施例では、ドラム（感光体）のＣ_P を
特定する代わりに、簡易的にドラムの電荷輸送層（ＣＴ
層）の膜厚（前述のＬ_s ）によって放電インピーダンス
が変化することによる帯電特性の変化を測定し、感光体
のＣ_P の変化を推定し印加電圧を補正する方法をとって
いる。

【００５７】前述の図１６の（ａ）は、帯電ローラー２
への印加電圧とドラム表面電位の関係をドラムＣＴ層厚
ごとに測定したものである。また同様にそのときの直流
電流量を図１６の（ｂ）に示したものである。

【００５８】この図からわかるように、ドラムＣＴ層厚
によって帯電特性、電圧電流特性及び放電開始電圧が変
化することが読み取れる。

【００５９】この特性を任意電圧の定電圧印加時のドラ
ムＣＴ層厚に対してのドラム表面電位と直流電流として
表したものが図２０の（ａ）・（ｂ）である。ＣＴ層厚
に応じてのドラム表面電位と直流電流の関係が読み取れ
る。ＣＴ層厚が薄くなるにつれてドラム表面電位（黒電
位Ｖ_D と白電位Ｖ_L ）と直流電流量が上昇することがわ
かる。つまり、特定な定電圧印加時の直流電流量を測定
することでドラムＣ_Pに応じた表面電位を推定すること
が可能なことがわかる。

【００６０】図２１は、以上の関係からドラムＣＴ層厚
変化によるＣ_P 変化があっても、ドラム表面電位を制御
するための検知電流量とそのときの補正電圧出力に関す
る図である。検知電流量の増加と共に電圧出力を低下さ
せるように補正をかける。

【００６１】しかしながら上述で述べたような帯電特性
は、帯電部材の総抵抗Ｒｒが十分に小さい場合に成立す
るものである。

【００６２】帯電部材の抵抗が高い場合には帯電部材で
印加電圧に対して電圧降下が生じ帯電部材の表面（被帯
電体と対向している面）の電位が低い値になり図１６で
示されるグラフの様子が変化してしまう。

【００６３】以下に、帯電部材に直流電圧を直流電源か
ら印加し帯電部材を通過後の帯電された感光体の表面電
位（Ｖ_D ）と帯電部材に印加する直流電圧（Ｖ_DC）との
関係を測定した。

【００６４】図２２のグラフはその測定結果を示すもの
である。グラフａは帯電部材の総抵抗が十分に低い場合
のグラフであり、印加直流電圧Ｖ_DCに対して帯電は帯電
開始電圧αを有し、αから帯電開始し、その帯電開始電
圧以上の絶対値の電圧印加に対しては感光体に得られる
表面電位Ｖ_D はグラフ上傾き１の直線的な関係が得られ
た（上述した通りαは感光体の膜厚などに依存）。

【００６５】しかしながら、帯電部材の抵抗が高いと、
グラフｂに示すようにグラフａに比べて帯電開始電圧β
が高電圧側にシフトし、βから帯電が開始し、そらにそ
の帯電開始電圧以上の絶対値の電圧印加に対しては感光
体に得られる表面電位Ｖ_D はグラフ上傾き１より小さな
値で（傾きが寝ている）直線的な関係が得られた。

【００６６】当然α、βは使用する環境、帯電部材、感
光体の処方、それに伴う物性により変化する。

【００６７】また感光体の表面電位は、表面電位と電流
値は比例関係であるから、感光体に流れる電流によって
も表すことができる。

【００６８】そこで帯電部材の抵抗値と感光体に流れる
電流値の関係を示したのが図２３である。当然ａ、ｂの
値は帯電部材、及び感光体の処方、膜厚それに伴う物性
により変化する。図２３より帯電部材の抵抗がａの値よ
りも大きくなると同じ印加電圧でも帯電部材で電圧降下
を生じてしまい、感光体に所定の電位を載せるのに必要
な電圧が印加されずに電位が確保できずに帯電不良にな
り、画像不良が発生してしまう。

【００６９】しかし、ａ以下の抵抗値であれば、どの抵
抗値でも一定の印加電圧で感光体表面に所定の電位が確
保できる。

【００７０】このことは帯電部材の抵抗がａよりも小さ
い値であれば、感光体に流れる電流は、感光体によって
決定されるぐらい帯電部材の影響は小さく、逆にａより
も大きくなると、帯電部材によって感光体に流れる電流
が決定されることを意味している。つまり、帯電部材の
抵抗をａの値よりも十分に低い値であれば感光体の表面
電位は確保できる。

【００７１】しかし抵抗値の下限は感光体にピンホール
等が生じた場合、そこに電流が集中してしまう事による
帯電不良を防止する要因で決定される。

【００７２】したがって帯電部材の抵抗値を十分に低い
値までは下げられない。図２４に表面電位を一定にする
ために帯電部材の抵抗値に対する印加電圧のグラフを示
す。

【００７３】帯電部材の抵抗が上がった場合には帯電部
材中で電圧降下が生じてしまうので、その分印加電圧を
高くしなければ一定の表面電位か保てないことがわか
る。

【００７４】上述より画像形成回数の増加に伴う感光体
膜厚の減少に対しては帯電部材に印加する電圧を低下さ
せ、一方、帯電部材の抵抗が耐久による汚れや特に低湿
環境下における耐久による通電劣化等により抵抗が高
く、ａの値よりも大きくなった場合には、感光体の表面
電位を確保するには帯電部材に印加する電圧を高くしな
ければならないという相反する電圧制御が必要である。

【００７５】以上のことから、長期にわたって安定した
画像を得るには、感光体の膜厚と帯電部材の抵抗値を検
知する必要があるのである。そこで本発明は、この種の
画像形成装置について、画像形成回数が増加して被帯電
体（感光体）の厚みが減少することによる被帯電体容量
変化、また通電劣化等による帯電部材の抵抗変化が生じ
ても、その時の最適な補正印加電圧を帯電部材に印加す
る事ができるようにして、帯電不足が無く、常に十分な
画像濃度と画質を維持させることができるようにするこ
とを目的とする。

【００７６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００７７】（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、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させて被帯電
体面を帯電する接触式帯電装置であり、該帯電部材とは
別に被帯電体に接触することが可能な別部材を有し、該
帯電部材が被帯電体の非画像形成領域に対応していると
きに該帯電部材と前記別部材を直流定電圧制御し、その
ときの該両部材による直流電流量を検知し、該両者の直
流電流量の差を検知し、該帯電部材が被帯電体の画像形
成領域に対応しているときは上記検知した差の直流電流
量に応じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧制御する
ようにしたことを特徴とする画像形成装置。

【００７８】（２）定着装置の定着ローラー温度が特定
温度以下にて画像形成装置を稼働準備状態としたときの
み、帯電部材が被帯電体の非画像形成領域に対応してい
るときに該帯電部材と前記別部材を直流定電圧制御し、
そのときの該両部材の直流電流量を検知し、該両者の直
流電流量の差を検知し、該帯電部材が被帯電体の画像形
成領域に対応しているときは上記検知した直流電流量の
差に応じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧制御する
ようにしたことを特徴とする（１）に記載の画像形成装
置。

【００７９】（３）被帯電体に当接させる前記帯電部材
とは別の部材が、該帯電部材が被帯電体の画像形成領域
に対応しているときには被帯電体から接離可能であるこ
とを特徴とする（１）又は（２）に記載の画像形成装
置。

【００８０】

【作用】図１は上記本発明の概念図である。

【００８１】被帯電体１は電子写真装置における回転ド
ラム型感光体であり、アルミニウム等の導電性基体層１
ｂと、その外周面に形成した光導電層１ａを基本構成層
とする。

【００８２】帯電部材２はローラー型（帯電ローラー）
であり、芯金２ｃと、その外周に形成した導電層２ｂ
と、更にその外周に形成した抵抗層２ａからなる。

【００８３】１００は上記帯電部材としての帯電ローラ
ー２とは別に被帯電体としての感光体１に当接させた別
部材である。１１０は該別部材１００を感光体１に対し
て接離させるソレノイド等の手段であり、制御系の所定
のシーケンスにより制御されて該別部材１００が感光体
１に対して所定に当接した状態と、非接触に離間した状
態とに切換え制御保持される。

【００８４】この別部材１００は、帯電部材２と全く同
じものでも、別のものでもかまわない。本例では帯電部
材としての帯電ローラー２と全く同等の部材を該別部材
１００として用いた。後述の電流検知時に、帯電部材２
よりも感光体回転方向下流側において帯電部材２に近接
して感光体１に当接した状態にされる。

【００８５】また本例では上記の帯電部材２と別部材１
００のそれぞれにバイアス印加電源３を設けたが、同一
電源でリレーにより接続して切り替え的に電圧を印加す
るようにしてもかまわない。

【００８６】まず、帯電部材２に検知電流用として一定
の直流電圧を印加し、その時の直流電流Ｉｃを検知す
る。

【００８７】次に、感光体１に当接させた別部材１００
に上記と同様の直流電圧を印加し、その時の直流電流量
Ｉｓを検知する。

【００８８】上記帯電部材２と別部材１００とによる電
流検知の順番はどちらが先でもかまわない。

【００８９】別部材１００の抵抗は帯電部材２に比較し
て朝一のみしか動作しない、つまり通電時間は帯電部材
２に比較してとても短いので、通電劣化や汚れ等による
抵抗変化が少なく十分に低い（ａ以下でありｃ以上）値
で保たれるため別部材１００には図１６に示した直流電
流量が感光体１の膜厚によって検知される。

【００９０】一方、帯電部材２には該帯電部材の抵抗値
が十分に低い値であれば別部材１００と同等の直流電流
量が流れる。しかしながら抵抗が通電劣化などにより高
くなってしまうと図２２に示すように帯電部材２で電圧
降下を生じ直流電流が流れにくくなってしまう。

【００９１】つまり、別部材１００の時の直流電流量は
感光体１の膜厚を検知することになり、別部材１００と
帯電部材の電流量の差は帯電部材の抵抗値を検知するこ
とになる。

【００９２】帯電部材２と別部材１００の電流量の差が
０であれば、帯電部材２の抵抗値は十分に低く、それ故
にそのまま図２１に示されたように感光体１の膜厚に応
じた直流電流量に応じて印加電圧を決定すれば良い。

【００９３】しかし、両者２・１００の直流電流量に差
がある場合は、図２１に示した印加電圧では帯電部材２
で電圧降下が生じ、感光体１に十分な電位が得られな
い。

【００９４】そこで、図２に示したように電流量の差に
応じた補正電圧を図２１で示した感光体の膜厚に応じた
印加電圧に加えた値を印加することにより、感光体の表
面電位は、感光体の膜厚、帯電部材の抵抗値によらず、
十分に保たれるのである。

【００９５】また、帯電部材２、別部材１００に直流電
流量を検知する際に用いる帯電部材２に印加する直流電
圧は図２２で示されるαの値より大きい値でなければな
らない。好ましくはβの値より大きい方がよい。

【００９６】何故なら、αの値より低い電圧を印加した
場合には、電流が被帯電体１に流れず、帯電部材２の抵
抗、感光体１の膜厚を検知する事ができなくなるからで
ある。

【００９７】また好ましくは画像形成領域において別部
材１００は非接触の状態であるようにしたほうが良い。
何故なら、別部材１００を被帯電体１に接触した状態の
ままであると汚れ等によって該別部材１００の抵抗値が
変化してしまうので、これを防止するためである。

【００９８】また、この検知を行うタイミングをほぼ一
日に一回、朝一番だけとすることも画像濃度安定のため
には有効である。

【００９９】例えば、画像形成装置の紙ずまりを処理す
るために短時間だけでも装置の電源を切った場合に、電
源再投入時に再度電流検知を行われ補正電圧が更新され
ることになる。つまり、電源を切る前後で検知電流の検
知精度によって補正電圧が異なることが有り得る。

【０１００】短時間で補正電圧が少しでも異なると、装
置使用者には相当の違和感があるため、画像形成時に濃
度調整値を再設定し直すこととなる。

【０１０１】これに対して画像形成装置の操作性能を向
上させるために、朝一装置を使用可能状態に立ち上げる
時にのみ定電圧印加、電流検知、補正定電圧制御を行
い、その使用日にはその補正定電圧を保持したままとす
る。

【０１０２】さらに、検知を朝一のみにする事により電
流検知用の別部材１００を使用する回数が帯電部材に比
べてかなり減少し、そのために通電劣化などによる抵抗
変化がかなり抑制され長期にわたって感光体の膜厚を正
確に検知する事ができる。

【０１０３】朝一番を判断する方法として実用試験の結
果で有効だったものは、画像形成装置の電源を投入した
ときに定着装置１６（図１４）の定着ローラー１６ａの
検知温度が特定温度以下の場合を朝一番とする方法であ
る。ここでの特定温度は３０°Ｃ〜１３０°Ｃの間、特
に１００°Ｃ程度に設定するのが最も有効だった。

【０１０４】また、電流検知用別部材１００の形状は帯
電部材２と同等である必要はなく、従来例で示したよう
な帯電部材と同様な形状でもかまわない。

【０１０５】さらに被帯電体としての感光体１の長手方
向全域にわたって当接する必要はなく感光体に一部でも
当接されていれば良い。しかしその場合、帯電部材２と
別部材１００の放電面積が違ってしまうので検知直流電
流は放電面積が違うのでそのままでは比較はできない。
従って放電面積を一定にするような補正係数を用いて電
流量を補正し、比較しなければならない。

【０１０６】さらに別部材１００は帯電部材２と同じ材
料構成である必要はなく、上記で示した抵抗値（ａ以下
でありｃ以上）の範囲であれば良い。

【０１０７】また最適な補正ランプ電圧により最適露光
を行う方法としては、感光体の感度は膜厚に対応するの
で非画像形成時に別部材１００により感光体１の膜厚が
直流電流量より検知できその電流量に応じて画像形成印
加電圧時に電圧補正を加えて画像露光ランプ電圧を補正
する（図２５）。

【０１０８】それによると、感光体の厚みが減少するに
つれて非画像部定電圧印加時の検知電流量が増加し、そ
の増加量に応じて画像部印加電圧値に電圧減少補正とラ
ンプ電圧増加による露光量増加補正を加えるため、常に
最適状態の帯電処理と画像形成が実行される。図２６に
上記のシーケンス図を示した。

【０１０９】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図８） ａ）帯電部材２ 帯電ローラーであり、図１に層構成模型を示したよう
に、芯金２ｃの上に、ＥＰＤＭ等の１０⁴ 〜１０⁵ Ωｃ
ｍの導電ゴム層２ｂを設け、その上に抵抗層２ａを設け
たもの。

【０１１０】抵抗層２ａは、まず、ヒドリンゴム等から
成る１０⁷ 〜１０⁹ Ωｃｍ程度の中抵抗層２ａ₂ を形成
し、更にその上にトレジン（商品名；帝国化学（株））
等のナイロン系物質から成る１０⁷ 〜１０¹⁰Ωｃｍのブ
ロッキング層２ａ₁ を表層として設けた２層構成層とし
た。

【０１１１】帯電ローラー２の硬度はＡｓｋｅｒ−Ｃ測
定で５０°〜７０°である。

【０１１２】この帯電ローラー２を感光体１に総圧１６
００ｇで当設させて感光体の回転に従動回転させ、電圧
を印加して感光体１を帯電処理する。

【０１１３】ｂ）別部材１００ 上記帯電ローラー２と同様の部材。

【０１１４】この別部材１００を帯電ローラー２の感光
体回転方向下流側において帯電ローラー２に近接させて
帯電ローラー２と同様に感光体１に当接させて配設し
た。

【０１１５】ｃ）感光体１ キヤノン（株）製複写機ＮＰ−２０２０の感光体。

【０１１６】図２に別部材１００に流れる直流電流量に
対する印加電圧（感光体１の膜厚減少に対する補正印加
電圧）を、図３に帯電部材２と別部材１００による電流
量の差による補正電圧を示した。また別部材１００に流
れる直流電流量に対するランプ補正電圧値を図４に示し
た。

【０１１７】上記の補正電圧グラフとそれを動作させる
ような制御回路を設けた機械を用いて、２３℃・５％Ｒ
Ｈの２環境と、２３℃・６０％ＲＨの環境の２環境下で
耐久試験を行なった。

【０１１８】この耐久試験における、感光体の膜厚の推
移を図５に、上記の２環境下での帯電部材２の抵抗変化
の推移を図６に示した。

【０１１９】帯電部材２の抵抗の測定方法は図７に示し
たように設定し、３００Ｖ印加時の電流値より抵抗を算
出した。４は電流計、５は演算回路である。

【０１２０】上記の方法で測定した抵抗値によると、図
２３のａの値は２×１０⁷ Ω、ｃの値は８×１０⁴ Ωで
あった。

【０１２１】而して、この実施例１における耐久による
感光体表面電位と印加電圧の推移の結果を図８に示し
た。

【０１２２】〈実施例２〉（図９） 制御を帯電部材２の検知電流に応じた印加電圧補正（図
２に合わせて）のみとした以外は実施例１と同様の評価
を行った。

【０１２３】その結果を図９に示した。

【０１２４】〈実施例３〉（図１０） 制御を別部材１００の検知電流に応じた印加電圧補正の
みとした以外は実施例１と同様の評価を行った。

【０１２５】その結果を図１０に示した。

【０１２６】〈実施例４〉（図１１） ランプの点灯電圧の制御を行なわない以外は実施例１と
同様の評価を行った。

【０１２７】その結果を図１１に示した。

【０１２８】〈実施例５〉（図１２） 制御を行わず、耐久初期の一次印加電圧と点灯電圧で耐
久を行った以外は実施例１と同様の評価を行った。

【０１２９】その結果を図１２に示した。

【０１３０】

【発明の効果】以上述べたように、画像形成回数が増加
して被帯電体（感光体）の厚みが減少することによる被
帯電体容量変化、また通電劣化等による帯電部材の抵抗
変化が生じても、被帯電体の厚みに対する容量に応じた
電圧一電流特性、また帯電部材の抵抗値に対する電圧−
電流特性を検知することにより、その時の最適な補正印
加電圧を帯電部材に印加する事ができる。

【０１３１】その方法としては、非画像形成時に帯電部
材と帯電部材とは別部材を直流定電圧制御し、その検知
電流量に応じて画像形成時印加電圧値に電圧補正を加え
て定電圧制御をする。

【０１３２】それによると、被帯電体の厚みが減少する
につれて、別部材による非画像部定電圧印加時の検知電
流量が増加し、その増加量に応じて画像部印加電圧値に
電圧減少補正を加えるため、常に最適状態の帯電処理と
画像形成が実行される。

【０１３３】また帯電部材の抵抗値が上昇した場合、帯
電部材による非画像部定電圧印加時の検知電流量が減少
し、その減少量に応じて画像部印加電圧値に上記の感光
体の容量変化による減少電圧補正された電圧値に帯電部
材の抵抗上昇による電圧を加えるため、常に最適状態の
帯電処理と画像形成が実行される。

【０１３４】上記のような制御を行うことにより、帯電
不足が無く、常に十分な画像濃度と画質を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の概念図

【図２】 検知電流（別部材１００に流れる直流電流
量）と補正電圧出力値の関係グラフ

【図３】 帯電部材２と別部材１００による電流量の差
による補正電圧グラフ

【図４】 別部材１００に流れる直流電流量に対するラ
ンプ補正電圧値のグラフ

【図５】 耐久に伴う感光体の膜厚の推移

【図６】 耐久に伴う帯電部材の抵抗変化の推移

【図７】 帯電部材の抵抗値測定要領を示した図

【図８】 実施例１の結果グラフ（耐久による感光体表
面電位と印加電圧の推移）

【図９】 実施例２の結果グラフ（耐久による感光体表
面電位と印加電圧の推移）

【図１０】 実施例３の結果グラフ（耐久による感光体
表面電位と印加電圧の推移）

【図１１】 実施例４の結果グラフ（耐久による感光体
表面電位と印加電圧の推移）

【図１２】 実施例５の結果グラフ（耐久による感光体
表面電位と印加電圧の推移）

【図１３】 接触帯電装置の一例の概略図

【図１４】 画像形成装置の一例の概略図

【図１５】 （ａ）・（ｂ）はそれぞれ帯電部材の他の
形態例の横断面模型図

【図１６】 （ａ）・（ｂ）はそれぞれ帯電特性グラフ

【図１７】 感光体と帯電ローラー及び両者の接触部の
微視的空間の形成する等価回路図

【図１８】 空隙ギャップと空隙破壊電圧の関係グラフ

【図１９】 （ａ）は感光体と帯電ローラーの当接ニッ
プ部を示した図、（ｂ）は等価回路図

【図２０】 （ａ）・（ｂ）は帯電能膜厚依存性を示し
たグラフ

【図２１】 検知電流（帯電部材２に流れる直流電流
量）と補正電圧出力値の関係グラフ

【図２２】 帯電部材に印加する電圧と被帯電体表面電
位の関係グラフ

【図２３】 帯電部材の抵抗値と被帯電体電流の関係グ
ラフ

【図２４】 帯電部材の抵抗値と帯電部材に印加する直
流電圧値の関係グラフ

【図２５】 帯電部材２に流れる直流電流量に対するラ
ンプ補正電圧グラフ

【図２６】 シーケンス図

【符号の説明】

１ 被帯電体（像担持体、感光体） ２ 帯電部材（帯電ローラー） ３ バイアス印加電源 １００ 別部材 １１０ 接離手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 被帯電体の帯電処理手段は、電圧を印加した帯電部材を
   被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する接触式帯電
   装置であり、 該帯電部材とは別に被帯電体に接触することが可能な別
   部材を有し、 該帯電部材が被帯電体の非画像形成領域に対応している
   ときに該帯電部材と前記別部材を直流定電圧制御し、そ
   のときの該両部材による直流電流量を検知し、該両者の
   直流電流量の差を検知し、該帯電部材が被帯電体の画像
   形成領域に対応しているときは上記検知した差の直流電
   流量に応じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧制御す
   るようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 定着装置の定着ローラー温度が特定温度
   以下にて画像形成装置を稼働準備状態としたときのみ、
   帯電部材が被帯電体の非画像形成領域に対応していると
   きに該帯電部材と前記別部材を直流定電圧制御し、その
   ときの該両部材の直流電流量を検知し、該両者の直流電
   流量の差を検知し、該帯電部材が被帯電体の画像形成領
   域に対応しているときは上記検知した直流電流量の差に
   応じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧制御するよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 被帯電体に当接させる前記帯電部材とは
   別の部材が、該帯電部材が被帯電体の画像形成領域に対
   応しているときには被帯電体から接離可能であることを
   特徴とする請求項１又は同２に記載の画像形成装置。