JPH07230194A - 電子写真式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作像系の運転開始時に起こる非電界現像に基
づく感光体へのトナーの付着を確実に防止すると共に、
作像時に接触帯電器によって感光体の表面を常に一定電
位に帯電させる。 【構成】 電圧固定出力部１４と電圧可変出力部１５に
よって帯電ローラ２を所定の電位に帯電させるためのバ
イアス電圧を分割した電圧を感光体１のベース１ｂに印
加し、その際、帯電ローラ２の環境変化に対応する帯電
電位を得るためのバイアス電圧値のシフト量と、現像器
８の環境変化に対応する現像ローラ８ａと感光体１との
間の現像開始電位差のシフト量とが同じになるように、
電圧可変出力部１５の出力電圧を可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機，プリンタ，
ファクシミリ等の電子写真式画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機，プリンタ，ファクシミリ等の電
子写真式画像形成装置では、作像系の運転開始時に、帯
電部と現像部間の非帯電状態の感光体に対しては現像バ
イアス電圧を印加しない。さらに、このときの非電界現
像（「０−０現像」と称する）を防ぐため、感光体のベ
ース電圧（金属製ベース部分の電圧）を常時高く（「底
上げ」と称する）しないと、感光体に対するトナー付着
が発生してしまう。

【０００３】さらに説明すると、感光体のベースを接地
すると、作像系運転開始時に帯電部から現像部間の感光
体のベース電位は０（Ｖ）になり、その状態で感光体を
回転させると現像バイアス電位も０（Ｖ）なので感光体
に不要なトナーが付着し、そのトナーが転写ローラに付
着すると画像転写時の転写紙の裏面を汚してしまう。ま
た、転写紙を連続通紙する以外は１枚毎に感光体への不
要なトナーの付着が起こるため、トナーを無駄に消費し
てしまう。

【０００４】そのため、スコロトロン帯電器を採用した
電子写真式画像形成装置では、帯電器のシールド部から
機内のアース（ＧＮＤ）に流れるシールド電流を抵抗
器，ツェナーダイオード，バリスタなどに印加して底上
げ電圧を作っていた。また、オゾンを発生しない帯電方
式として帯電ローラ等を用いた接触帯電方式が開発され
ているが（例えば、特開平５−８０６３７号公報参
照）、その場合にはシールド電流がないため、直接感光
体のベースからアースに流れる電流を使って底上げ電圧
を作っていた。

【０００５】ところが、上述のように感光体のベース電
圧を常時アース電位より高く保つようにすると、画像の
ベタ部を現像したときに濃度ムラが生じてしまうという
問題があった。このような現象は、転写部がオンにされ
ると転写部から感光体に流れる電流が帯電部から感光体
に流れる電流と合流することによって発生することが知
られている。

【０００６】つまり、通常は帯電電流と転写電流は逆極
性の電流となっており、感光体からアースに流れる電流
のオーダを小さくし、その結果、感光体からアースに流
れる感光体電流が変動してしまう。また、ツェナーダイ
オードやバリスタなどの定電圧素子に対しても電位変動
を生じさせてしまっていた。

【０００７】これは、感光体電流が数μＡオーダと小さ
くなり、ブレークダウン電圧（ＶＢ）を満足させる最小
限の電流が供給できなくなることから生じ、その結果感
光体のベース電位が変動して現像電界の変動が生じ、ト
ナー転移のムラによる濃度ムラを生じさせてしまうので
ある。

【０００８】そこで、従来、接触帯電器及び感光体にそ
れぞれ別の電源装置によってバイアス電圧を印加し、感
光体のベース電位を安定化させる電子写真式画像形成装
置があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の接触帯電器を用いた電子写真式画像形成装置
では、接触帯電器及び感光体のベースに印加する電圧が
常に一定であった。この場合、感光体のベースに印加す
る最適なバイアス電圧は、現像バイアス電位と感光体電
位との電位差である現像ポテンシャルと感光体へのトナ
ー付着量との関係（「現像γ特性」と称する）に基づい
て決定する必要があるが、この現像ガンマ特性は機内の
温度，湿度等の周囲環境によって変化し易いため、予め
決定したバイアス電圧を感光体のベースに印加しても、
その周囲環境によっては感光体への不要なトナーの付着
が生じてしまうことがあるという問題があった。

【００１０】また、接触帯電器、特にローラタイプの接
触帯電器（帯電ローラ）を用いた場合、その抵抗値が機
内の温度，湿度，気圧等の周囲環境によって変動し易い
ため、接触帯電器に一定のバイアス電圧を印加しても、
感光体の表面を常に一定電位に帯電させることができな
いという問題もあった。

【００１１】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、作像系の運転開始時に起こる非電界現像に基づ
く感光体へのトナーの付着を確実に防止できるようにす
ると共に、作像時に接触帯電器によって感光体の表面を
常に一定電位に帯電させることができるようにすること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、アース電位とは異なるベース電位が与え
られる感光体と、その感光体に接触してそれを所定の電
位に帯電させる接触帯電器と、その接触帯電器にバイア
ス電圧を印加すると共にその出力電圧を分割して上記ベ
ース電位を与えるバイアス電圧として上記感光体のベー
スに印加する電源装置とを備え、上記電源装置の上記分
割したアース側の出力部を電圧可変出力部としたもので
ある。

【００１３】また、上記電圧可変出力部を、上記接触帯
電器の環境変化に対応する帯電電位を得るためのバイア
ス電圧値のシフト量と現像装置の環境変化に対応する現
像ローラと上記感光体との間の現像開始電位差のシフト
量とが同じになるように出力電圧を可変する手段にする
とよい。

【００１４】さらに、機内の環境情報を検知する手段
と、その手段によって検知された環境情報に基づいて上
記電圧可変出力部を可変制御する手段を設けるとよい。
あるいはまた、上記接触帯電器に流れる電流値を検知す
る手段と、その手段によって検知した電流値に基づいて
上記電圧可変出力部を可変制御する手段を設けるとよ
い。

【００１５】

【作用】この発明による電子写真式画像形成装置は、接
触帯電器を所定の電位に帯電させるためのバイアス電圧
を印加する電源装置に設けられた電圧可変出力部によっ
て、接触帯電器への出力電圧から分割した電圧を感光体
のベースに対してベース電位を形成するためのバイアス
電圧として印加するので、感光体の表面を常に所定の電
位に維持することができ、トナー付着を防止すると共に
感光体の表面電位の変動を防止することができる。

【００１６】また、上記電圧可変出力部によって接触帯
電器の環境変化に対応する帯電電位を得るためのバイア
ス電圧値のシフト量と現像装置の環境変化に対応する現
像ローラと感光体との間の現像開始電位差のシフト量と
が同じになるように出力電圧を可変するようにすれば、
接触帯電器と現像装置の環境が変化しても感光体の表面
を常に所定の電位に維持することができ、トナー付着を
防止すると共に感光体の表面電位の変動を防止すること
ができる。

【００１７】さらに、機内の環境情報を検知して、その
検知された環境情報に基づいて電圧可変出力部を可変制
御するようにすれば、機内の温度，湿度，気圧等の環境
が変化しても感光体の表面を常に所定の電位に維持する
ことができ、トナー付着を防止すると共に感光体の表面
電位の変動を防止することができる。

【００１８】あるいはまた、接触帯電器に流れる電流値
を検知して、その検知した電流値に基づいて電圧可変出
力部を可変制御するようにすれば、接触帯電器に流れる
電流値が変化しても感光体の表面を常に所定の電位に維
持することができ、トナー付着を防止すると共に感光体
の表面電位の変動を防止することができる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１は、この発明の一実施例を示す電
子写真式画像形成装置の感光体と帯電ローラの周辺部を
それらの電源装置と共に示す構成図である。この電子写
真式画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」と称す
る）は、接触帯電器を像担持体としての電子写真感光体
ドラム（単に「感光体」とも称する）の１次帯電手段と
して使用し、電子写真プロセスを利用したレーザビーム
プリンタである。

【００２０】同図に示すように、帯電ローラ２は接触帯
電部材としての接触帯電器であり、鉄等の基材からなる
導電性芯金（以下、単に「芯金」と称する）３の外周に
被覆層としてＥＰＤＭ導電性ゴムローラ部４を一体に形
成している。帯電ローラ２は、その芯金３の両端部（図
中では片端部のみ示す）を導電性軸受５で回転自由に軸
受保持されており、その長手方向が感光体１の母線方向
に略平行になるようにして感光体１の表面１ａに接触し
ている。

【００２１】そして、その両端側の導電性軸受５のそれ
ぞれの導電性加圧バネ６（図中では片方のみ示す）によ
って感光体１の方向へ移動可能に付勢することによって
帯電ローラ２を感光体１に対して所定の加圧力をもって
当接させ、感光体１の回転駆動（同図の矢示Ａ方向）に
伴って従動回転（図示の矢示Ｂ方向）させるようにして
いる。

【００２２】また、この帯電ローラ２の芯金３には、後
に詳述する電源装置１２によって負の直流電圧が印加さ
れ、帯電ローラ２は感光体１の表面１ａに接触してそれ
を所定の負電位に帯電させる。この感光体１は、その導
電体のベース１ｂにアース電位とは異なる負のベース電
位Ｖｂが与えられている。

【００２３】その感光体１の表面１ａに対して、レーザ
スキャナ等の露光装置７から目的の画像情報の時系列デ
ジタル画素信号に対応して一定の印字密度で画像変調さ
れたレーザ光Ｌを照射し、それによる走査露光を施すこ
とによってその露光部分の電位が減衰して静電潜像が形
成される。その静電潜像面に現像器８の現像ローラ８ａ
によって負に帯電されたトナーを供給して静電潜像が反
転現像される。

【００２４】一方、感光体１と転写部材である転写ロー
ラ９との当接ニップ部には図示を省略した給紙部からガ
イド１０を介して転写紙Ｐが感光体１の表面１ａのトナ
ー像と一致する正確なタイミングで給送され、電源装置
１２によって転写ローラ９に印加されているトナーの帯
電極性と逆極性の転写バイアスによって、感光体１の表
面１ａに形成されたトナー像を順次転写紙Ｐの表面に転
写していく。

【００２５】その後、ニップ部（転写部）を通った転写
紙Ｐを感光体１の表面１ａから分離して図示を省略した
画像定着手段へ搬送して像定着を施し、画像形成物（プ
リント紙）として出力する。そして、クリーニング装置
１１のクリーニングブレード１１ａによって転写紙Ｐを
分離した後の感光体１の表面１ａに残った転写残トナー
等の付着汚染物を除去して洗浄面化し、繰り返して作像
に供する。

【００２６】次に、電源装置１２の内部構成について説
明する。図１に示すように、電源装置１２は、帯電ロー
ラ２にバイアス電圧を印加すると共にその出力電圧を分
割してベース電位Ｖｂを形成するバイアス電圧として感
光体１のベース１ｂに印加する帯電用電源部１３と、転
写ローラ９にトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス
電圧を印加する転写用電源部１６とからなる。

【００２７】その帯電用電源部１３は、電圧固定出力部
１４と電圧可変出力部１５とからなり、帯電ローラ２に
バイアス電圧を印加すると共に、アース側の出力部であ
る電圧可変出力部１５は、帯電ローラ２へのバイアス電
圧出力を分割して、ベース電位を形成するバイアス電圧
として感光体１のベース１ｂに印加する。

【００２８】感光体１のベース１ｂをアース接地にする
と、作像系の運転開始時に、ベース電位Ｖｂは０〔Ｖ〕
になり、その状態で感光体１を回転させると現像バイア
ス電位も０〔Ｖ〕なので、感光体１の表面１ａの未帯電
領域に不要なトナーが付着する非電界現像が起る。そこ
で、感光体１をアースに対して負のベース電位に保つた
めに、電圧可変出力部１５によって感光体１のベース１
ｂに最適なバイアス電圧を印加する必要がある。

【００２９】その感光体へ印加する最適なバイアス電圧
は、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す現
像γ特性に基づいて決定される。しかし、この現像γ特
性は温度，湿度，気圧等の環境によって変化してしまう
（その理由としては、環境の変化によって現像ローラの
抵抗が変動するために生じることが知られている）。

【００３０】そこで、電圧可変出力部１５は、帯電ロー
ラ２の環境変化に対応する帯電電位を得るためのバイア
ス電圧値のシフト量と現像器８の環境変化に対応する現
像ローラ８ａと感光体１との間の現像開始電位差のシフ
ト量とが同じになるように出力電圧を可変する。このよ
うにすれば、環境変動に対する帯電電位の変動とトナー
付着とをより効果的に防止することができる。

【００３１】このようにして、環境変化に対応して感光
体１のベース１ｂに印加するバイアス電圧を変えること
により、感光体１のベース電位Ｖｂを常に所定電位に維
持することができ、感光体１に余分なトナーが付着する
ことを確実に防止することができる。また、感光体のベ
ース電位を形成するバイアス電圧と帯電ローラ用のバイ
アス電圧を出力する電源装置を兼用しているので、コス
トアップせずに装置の単純化を計ることができる。

【００３２】次に、温度環境の変化に応じて感光体に印
加するバイアス電圧を変化させるようにした実施例につ
いて説明する。図２はその実施例の図１と同様な図であ
り、図１と共通する部分には同一符号を付してその説明
を省略する。

【００３３】この実施例の電源装置１２には、機内の温
度変化を検知するサーミスタ等の温度センサ１７と、そ
の温度センサ１７からの温度信号に基づいて電圧可変出
力部１５の出力電圧を制御する制御回路１８とが設けら
れている。

【００３４】ここで、感光体１にベース電位Ｖｂを形成
するためのバイアス電圧値について説明する。例えば、
図３は温度環境における感光体ベース電位Ｖｂと現像バ
イアス電位Ｖｄとの電位差（現像ポテンシャル）と感光
体の表面へのトナー付着量との関係を示す線図である。
この図３による現像γ特性に基づいて、制御回路１８が
電圧可変出力部１５による出力電圧を変化させる。

【００３５】例えば、常温時には現像ポテンシャルが−
１００〔Ｖ〕のときにトナー付着開始点であるから、感
光体１のベース電位Ｖｂを−２００〔Ｖ〕に設定する必
要がある。

【００３６】また、低温時には常温時よりも現像開始電
位差が低くなる方向にシフトするため、感光体のベース
電位Ｖｂを−３００〔Ｖ〕に設定し、高温時には常温時
よりも現像開始電位差が高くなる方向にシフトするた
め、感光体のベース電位Ｖｂを−１００〔Ｖ〕に設定す
る必要がある。

【００３７】さらに、帯電ローラ２も温度，湿度，気圧
等の環境によって特性が変動する。図４は、帯電ローラ
の帯電特性を示す線図であり、帯電ローラ２に印加する
バイアス電圧ＶT と感光体１の表面１ａの帯電電位ＶD
との関係を示している。

【００３８】帯電ローラ２も温度，湿度，気圧等の環境
が変化するとそれに伴ってローラ抵抗が変化するため、
低温時の帯電開始電圧値は常温時の帯電開始電圧値に対
して高電圧側の右側へシフトし、高温時の帯電開始電圧
値は常温時の帯電開始電圧値に対して低電圧側の左側に
シフトする。

【００３９】例えば、帯電ローラ２に印加する所望の帯
電電位ＶD を−１０００〔Ｖ〕としたとき、帯電ローラ
２に印加する最適なバイアス電圧ＶT は常温時で−１５
００〔Ｖ〕に設定する必要がある。また、低温時ではバ
イアス電圧ＶT を−１６００〔Ｖ〕に設定し、高温時で
はバイアス電圧ＶT を−１４００〔Ｖ〕に設定する必要
がある。

【００４０】表１は温度環境下における感光体ベース電
位と帯電ローラに印加するバイアス電圧とに対応するト
ナー付着の有無と感光体帯電電位の対応表である。

【００４１】この場合、電圧固定出力部１４の出力電圧
を−１３００〔Ｖ〕に固定設定し、温度センサ１７によ
って検知された温度情報に基づいて、制御回路１８が、
帯電ローラ２に印加するバイアス電圧の一部と感光体１
のベース１ｂに印加するバイアス電圧を出力する電圧可
変出力部１５の出力電圧を、機内の温度に応じて−１０
０〔Ｖ〕〜−３００〔Ｖ〕の間で変化させる。

【００４２】

【表１】

【００４３】こうして、感光体１のベース電位Ｖｂと帯
電ローラ２に印加するバイアス電圧ＶT とがトナーの付
着を発生させない所定値になるように、常に最適値に調
整する。

【００４４】その結果、各環境下において作像系の運転
開始時の感光体１の表面１ａへのトナー付着を防止する
ことができ、所望の帯電電位ＶD も得られる。このと
き、帯電特性及び現像γ特性のシフト量の操作は、各ロ
ーラのゴム材質の配合比などを選択することによって、
各温度環境下での抵抗変動量を変えることができる。

【００４５】さらに、機内の温度と湿度とを検知してそ
れらの情報と現像γ特性とに基づいて感光体１のベース
１ｂに印加するバイアス電圧を調整したり、さらに機内
の気圧も検知して、その気圧も含む環境情報と現像γ特
性とに基づいて感光体１に印加するバイアス電圧を調整
するようにすれば、機内の環境変化の全般に対応した最
適なバイアス電圧を得ることができる。

【００４６】このようにして、機内の環境の変化に対応
して感光体に印加するバイアス電圧を可変制御するの
で、環境変動に対応してより確実に帯電電位変動と感光
体へのトナー付着の防止を計ることができる。

【００４７】次に、帯電ローラ２に流れる電流値に応じ
て感光体に印加するバイアス電圧を変化させる実施例に
ついて説明する。図５はその実施例の図１と同様な図で
あり、図１と共通する部分には同一符号を付してその説
明を省略する。

【００４８】この実施例の電源装置１２には、帯電用電
源部１３から帯電ローラ２に流れる電流値を検知する電
流検出部１９と、その電流検出部１９からの出力信号に
基づいて、検知される電流値が予め設定された値になる
ように電圧可変出力部１５の出力電圧を制御する制御回
路２０とが設けられている。

【００４９】この場合、帯電電位ＶD ＝−１０００
〔Ｖ〕を得るために帯電ローラ２に印加するバイアス電
圧ＶT は各環境で異なるが、それによって流れる電流値
ＩT は帯電前の除電状態が一定であれば一定値になるべ
きであるため、この電流値ＩT が一定になるようにバイ
アス電圧ＶT を制御する。それに伴って感光体１のベー
ス１ｂに印加するバイアス電圧も変化する。

【００５０】このようにして、帯電ローラに流れる電流
値の変化に応じて感光体のベースに印加するバイアス電
圧（ベース電位Ｖｂを与える）を最適な値に変化させる
ので、作像系の運転開始時の感光体１の表面１ａへのト
ナー付着を防止することができ、所望の帯電電位ＶD も
得られる。また、サーミスタ等の温度センサを用いて機
内環境の情報を得る場合に比べて比較的低コストで帯電
電位変動と感光体への余分なトナー付着の防止を計れ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る電子写真式画像形成装置によれば、作像系の運転開始
時に起こる非電界現像に基づく感光体へのトナーの付着
を確実に防止できると共に、環境の変化による感光体の
表面電位の変動を防止することができ、作像時に接触帯
電器によって感光体の表面を常に一定電位に帯電させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す電子写真式画像形成
装置の感光体と帯電ローラの周辺部をそれらの電源装置
と共に示す構成図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す図１と同様な構成
図である。

【図３】温度環境における感光体ベース電位と現像バイ
アス電位との電位差（現像ポテンシャル）と感光体の表
面へのトナー付着量との関係を示す線図である。

【図４】帯電ローラの帯電特性を示す線図である。

【図５】この発明のさらに他の実施例を示す図１と同様
な構成図である。

【符号の説明】

１：感光体 １ａ：感光体の表面 １ｂ：感光体のベース ２：帯電ローラ ３：導電性芯金 ７：露光装置 ８：現像器 ８ａ：現像ローラ ９：転写ローラ １０：ガイド １１：クリーニング装置 １２：電源装置 １１ａ：クリーニングブレード １３：帯電用電源部 １４：電圧固定出力部 １５：電圧可変出力部 １６：転写用電源部 １７：温度センサ １８，２０：制御回路 １９：電流検出部 Ｌ：レーザ光 Ｐ：転写紙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アース電位とは異なるベース電位が与え
   られる感光体と、該感光体に接触してそれを所定の電位
   に帯電させる接触帯電器と、該接触帯電器にバイアス電
   圧を印加すると共にその出力電圧を分割して前記ベース
   電位を与えるバイアス電圧として前記感光体のベースに
   印加する電源装置とを備え、前記電源装置の前記分割し
   たアース側の出力部を電圧可変出力部としたことを特徴
   とする電子写真式画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子写真式画像形成装置
   において、 前記電圧可変出力部が、前記接触帯電器の環境変化に対
   応する帯電電位を得るためのバイアス電圧値のシフト量
   と現像装置の環境変化に対応する現像ローラと前記感光
   体との間の現像開始電位差のシフト量とが同じになるよ
   うに出力電圧を可変する手段であることを特徴とする電
   子写真式画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電子写真式画像形成装置
   において、 機内の環境情報を検知する手段と、該手段によって検知
   された環境情報に基づいて前記電圧可変出力部を可変制
   御する手段とを設けたことを特徴とする電子写真式画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の電子写真式画像形成装置
   において、 前記接触帯電器に流れる電流値を検知する手段と、該手
   段によって検知した電流値に基づいて前記電圧可変出力
   部を可変制御する手段とを設けたことを特徴とする電子
   写真式画像形成装置。