JPH0792778A

JPH0792778A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0792778A
Application number: JP25935593A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Watanabe; 猛渡辺; Minoru Yoshida; 稔吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】接触帯電手段における表面電位を、初期から
長期に渡って安定させ、高画質化をはかる画像形成装置
を提供することを目的とする。【構成】像担持体表面に接触して回転可能に設けら
れ、像担持体表面を帯電させる接触帯電手段と、帯電し
た像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像して画像を形成する画像形成手段
と、前記接触帯電手段に、直流に交流を重畳した電圧を
印加する電圧印加手段とを有し、前記像担持体の画像形
成領域においては前記接触帯電手段を所定方向に回転さ
せ、非画像領域においては前記接触帯電手段を前記所定
の方向と逆方向に回転させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に係り、
特に、高画質化を図り得る改良された接触帯電装置を具
備する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真用の帯電装置としては、
スコロトロンを用いたコロナ放電器が主流であった。し
かし、コロナ帯電は放電現象を利用するため、特にマイ
ナス帯電では人体に有害なオゾンが多量に発生するとい
う問題がある。また、印加電圧が−４〜−５ｋｖと比較
的高く、電流も殆どがケ―スに流れてしまうため、エネ
ルギ―ロスが大きいという欠点があった。

【０００３】そこで、近年ではコロナ帯電にかわり、オ
ゾンがほとんど発生しない接触帯電技術が進歩してい
る。その代表的なものが導電性ロ―ラを用いたロ―ラ帯
電方式と導電性ブラシを用いたブラシ帯電方式である。
両者とも、オゾン発生量はコロナ帯電器の１００分の１
以下であると言われ、また印加電圧も−１ｋｖ程度と比
較的低く、電流もケ―スに流れることがないのでエネル
ギ―ロスも少ない。

【０００４】しかし、ロ―ラ帯電方式は、トナ―や紙粉
などのゴミに弱く、それがすぐに帯電むらとなって画像
に現れてしまうという問題がある。また、導電性ロ―ラ
自体の値段を考えても、コスト的に不利である。

【０００５】一方、ブラシ帯電器は、ロ―ラに比べトナ
―や紙粉などの汚れに強く、また値段も安いことから小
型で安価な装置において有効な帯電手段である。しか
し、ブラシ帯電器は、その形状のため、複写機、プリン
タなど、特に反転現像方式を用いた電子写真プロセスに
おいて、ハ―フト―ンを印字すると、被帯電体の面移動
方向にそって、白筋が多数発生してしまうという問題が
ある。マイナス帯電の反転現像方式において白筋になる
のは、被帯電体の表面電位が局部的にマイナス側に高く
なっていることを意味している。これは、ブラシ帯電器
特有の帯電むらで、高温多湿環境において直流バイアス
を印加した場合に初期から長期に渡り発生する。この現
象は特に、新しいブラシを使用すると顕著に見られ、そ
の原因としては、ブラシ帯電器製造時における繊維の切
断工程においてカッタ―の油などの不純物が繊維先端に
付着することによるものと考えられている。

【０００６】また、単なる直流バイアスだけでなく、直
流バイアスに加えて、被帯電体に一様な収束帯電が起こ
らないような特定の交流バイアスを重畳することによっ
ても、ブラシ帯電器特有の白筋の発生を減少させること
ができる（特開平５−６６３０２号公報）。この方法
は、不必要な電位が上昇した部分を、交流バイアスの逆
帯電過程により除電するものであり、これによってブラ
シの初期状態のみでなく、ハ―フト―ンの画質も単なる
直流に比べて著しく改善することが可能である。

【０００７】しかしこの方法では、帯電器の耐汚れ性が
悪化し、クリ―ニング装置を通過してきたトナ―や紙粉
などが帯電器に付着し、数千枚で帯電不良が発生して、
黒筋となって紙上に現れてしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
の下になされ、接触帯電手段、特に導電性ブラシ帯電器
における表面電位を、初期から長期に渡って安定させ、
高画質化をはかる画像形成装置を提供することを目的と
する。

【０００９】本発明の他の目的は、接触帯電手段、特に
導電性ブラシ帯電器において、直流バイアスを使用して
も１枚目の印字から安定したハ―フト―ン画像を得るこ
とを可能とする画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
像担持体表面に接触して回転可能に設けられ、像担持体
表面を帯電させる接触帯電手段と、帯電した像担持体に
静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像
を現像して画像を形成する画像形成手段と、前記接触帯
電手段に、直流に交流を重畳した電圧を印加する電圧印
加手段とを有し、前記像担持体の画像形成領域において
は前記接触帯電手段を所定方向に回転させ、非画像領域
においては前記接触帯電手段を前記所定の方向と逆方向
に回転させることを特徴とする画像形成装置を提供す
る。

【００１１】かかる画像形成装置において、非画像領域
において前記接触帯電手段を前記所定の方向と逆方向に
回転させた後、前記接触帯電手段を前記所定の方向に回
転させて画像領域を帯電させることが出来るまた、本発
明（請求項３）は、移動可能な像担持体表面を帯電させ
る接触帯電手段と、帯電した像担持体に静電潜像を形成
する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像して画像
を形成する画像形成手段とを具備し、前記接触帯電手段
は、独立した２つ以上の接触帯電部材を有し、これらの
接触帯電部材うち、前記像担持体表面と最初に当接する
第１の接触帯電部材に直流バイアスを印加し、前記像担
持体の移動方向に沿って前記第１の接触帯電部材よりも
下流側に設けられ、前記像担持体の表面に当接する第２
の接触帯電部材に、直流に集束帯電領域以下の交流を重
畳したバイアスを印加する手段を更に具備することを特
徴とする画像形成装置かかる画像形成装置において、第
１の接触帯電部材に、直流バイアスに加えて、第２の接
触帯電部材に印加した交流成分よりも小さい交流成分を
重畳したバイアスを印加することが出来る。

【００１２】また、帯電手段は、独立した２つ以上の接
触帯電部材を同一基体に形成してなるものとすることが
出来る。

【００１３】更に、本発明（請求項６）は、像担持体表
面を帯電させる接触帯電手段と、帯電した像担持体に静
電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を
現像して画像を形成する現像手段と、前記接触帯電手段
に、直流に集束帯電領域以下の交流を重畳したバイアス
を印加する手段と、前記接触帯電手段の状態を検出する
検出手段と、この検出手段からの検出値に基づき、前記
接触帯電手段に印加される直流成分と交流成分の比率を
調整する手段とを具備することを特徴とする画像形成装
置を提供する。

【００１４】更にまた、本発明（請求項７）は、移動可
能な像担持体表面を帯電させる接触帯電手段と、帯電し
た像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段
と、前記現像剤が転写される転写紙を搬送する搬送手段
と、電圧が印加されることにより前記現像剤像を転写材
に転写する転写手段と、転写後の像担持体上に残留する
現像剤をクリ―ニングするクリ―ニング手段とを具備
し、前記接触帯電手段を初期使用する際に、像担持体の
非画像領域を前記接触帯電手段により帯電させるととも
に、前記現像手段により像担持体上に現像剤を付着させ
る動作、前記現像手段により転写材を像担持体と転写手
段との間の転写部を通過させ、転写部にバイアスを印加
する動作、及び前記クリ―ニング手段にバイアスを印加
する動作のうちいずれか１つを行なうことを特徴とする
画像形成装置を提供する。

【００１５】かかる画像形成装置において、非画像領域
において、画像形成領域におけるよりも絶対値の高いバ
イアスを接触帯電手段に印加する手段を更に具備するこ
とが出来る

【００１６】

【作用】本発明の画像形成装置では、帯電手段として接
触帯電手段を用いるとともに、様々な手段、例えば初期
の帯電手段に付着する不純物を除去する手段、独立した
２つ以上の接触帯電部材のうち、像担持体表面と最初に
当接する第１の接触帯電部材に直流バイアスを印加し、
後に当接する第２の接触帯電部材に直流に集束帯電領域
以下の交流を重畳したバイアスを印加する手段、又は接
触帯電手段の状態を検出し、この検出値に基づき、接触
帯電手段に印加される直流成分と交流成分の比率を調整
する手段により、帯電手段の表面電位の安定を図ってい
る。

【００１７】そのため、本発明の画像形成装置による
と、新品状態の帯電器をユ―ザがはじめて使用するとき
から長期間に渡って、帯電手段の表面電位の安定とそれ
に伴う画質を良好に保つことが可能である。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。

【００１９】図１は本発明の接触帯電装置を備えた画像
形成装置の断面図である。この画像形成装置は、印字速
度８枚／分のレーザプリンタである。図中、参照数字１
００は、プロセスユニットを示し、この中には、感光体
１、現像器２、クリーナ３、帯電ブラシ４が含まれてい
る。感光体の径はφ２４ｍｍであり、現像器３は非磁性
接触１成分現像器である。

【００２０】帯電ブラシ４には、直流定電圧電源により
バイアスが印加されている。感光体１は、この帯電ブラ
シ４により、全面が一様にマイナス帯電される。その後
に、露光手段５により静電潜像が形成され、この潜像に
現像器２によりトナーを付着させる（反転現像）ことに
より、感光体１上にトナー像が形成される。

【００２１】用紙Ｐは用紙カセット７から搬送され、転
写ブラシ６と感光体１の接触ニップ内で感光体と密着し
ている。転写ブラシ６に印加されたバイアスにより、前
述のニップ内においてトナー像が用紙Ｐに転写される。
未定着像を乗せた用紙Ｐは、定着器８により熱および圧
力がかけられ、画像は用紙Ｐに定着する。感光体１上に
残留する転写残りトナーは、クリーナ３により感光体１
より除去される。

【００２２】次に、非磁性１成分現像器について説明す
ると、現像ローラ２００は、φ６ｍｍの金属シャフトに
所定の抵抗値を有するゴム層を形成し、φ１２ｍｍのロ
ーラとした物を使用している。ゴムの硬度は、２８度〜
５０度（ＪＩＳ−Ａ；以下同様）とすることにより、永
久歪みがなく、かつ安定した現像ニップが得られるよう
になっている。また、ゴム材料の抵抗値を１０⁴Ω・ｃ
ｍ〜１０¹⁰Ω・ｃｍとすることにより、バイアスリーク
がなく、かつ鮮明な画像を得ることができる。なお、ロ
ーラ表面にはトナーの離型性のよい、ウレタン塗料が１
０〜１５０μｍ程度の厚さに塗布されており、ローラの
弾性を損なわずに、かつトナーのこびりつきを防止して
いる。表面層塗布後のローラのゴム硬度は３０度〜５５
度となっている。また、現像特性を損なわないために
は、表面層は１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程度の抵抗を有さ
ねばならない。さらには、トナーへの摩擦帯電性能を考
慮して、帯電制御剤を分散させている。

【００２３】層形成部材２０１は、現像ローラ２００に
圧力３００ｇ〜１５００ｇで当接されており、現像ロー
ラ上に形成されるトナー層の量を規制しつつ、トナーの
帯電を行なっている。層規制部材２０１の構成は、φ１
０ｍｍの金属棒の表面に現像ローラの表面層と同様の層
が形成され、帯電性能およびトナーりけい性を確保して
いる。実施例では、層規制部材２０１は固定されている
が、現像ローラに対して周速差をもって回転させてもよ
い。また、本実施例では、層規制部材２０１は現像ロー
ラ２００と同電位としているが、電位差を設けて、現像
ローラ上に形成されるトナー量をコントロールしたり、
電荷注入によりトナー帯電を行なうこともできる。

【００２４】トナー供給ローラ２０２は、体積抵抗１０
⁵〜１０¹¹Ω・ｃｍの、硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）２０〜
３５度の発砲ローラ（シャフトφ６ｍｍ、ローラ径１２
ｍｍ）で構成されており、トナーを現像ローラ２００表
面に供給する。本実施例では、トナー供給ローラ２０２
は、現像ローラ２００に対して食い込み量０．７ｍｍで
接触しており、トナー供給を行いつつ、現像ローラ上の
トナーの剥離、帯電なども同時に行っている。

【００２５】トナーとしては、ポリエステル樹脂をバイ
ンダーとしたマイナス帯電極性を有するものを用いてい
る。トナー粒径は１０．２μｍ（堆積平均粒径）であ
る。

【００２６】以上のように構成される現像器において、
上記トナーを用いると、現像ローラ２００上に形成され
るトナー層は、帯電量−８．２μｃ／ｇ、層形成量０．
７３ｍｇ／ｃｍ²であった。

【００２７】転写ブラシ６としては、体積抵抗１０⁵〜
１０¹²Ω・ｃｍ、ブラシ径３〜１０Ｄ、密度１００００
〜４０００００本／ｉｎｃｈのブラシを、板金で挟み込
んだ構成となっている。転写ブラシ６に印加されるバイ
アスとしては、トナーの帯電極性とは逆の、＋５００〜
＋２０００ｖである。また、転写ブラシ６は、汚れ防止
のため、感光体１から離間動作できるような構成となっ
ている。

【００２８】次に、以上の反転現像方式の乾式電子写真
レ―ザプリンタを用いて、実験を行った。なお、感光体
はマイナス帯電特性であるが、説明を簡単に行うため、
以下、マイナスを省略した絶対値のみを記述して説明を
行う。もちろん、正規現像方式であっても数値がプラス
になるだけであり、発明の内容に変化がないことは言う
までもない。

【００２９】図２（ａ），（ｂ）は、ブラシ帯電器を用
いたプロセスカ―トリッジの例である。使用したブラシ
帯電器はレ―ヨンにカ―ボンを分散させた繊維（繊維径
１０〜５０μｍ、密度５〜２０万本／ｃｍ²）を用いた
ものである。図２（ａ）に示すブラシ帯電器は、駆動系
を持った回転タイプ（外形１５φ、ブラシ全体の抵抗値
は１０⁵〜１０⁷Ω、食込量は０〜１ｍｍ程度、回転方
向は感光体の回転に対してＡｇａｉｎｓｔ、周速比は
１：１以上）であり、図２（ｂ）に示すブラシ帯電器
は、固定された支持部材に取付られた固定タイプ（材質
は回転タイプと同じ、食込量０〜１ｍｍ程度、ブラシ幅
３〜９ｍｍ）である。

【００３０】通常、プロセスユニットには、予め数千枚
〜数万枚の寿命が設定されており、複写機やプリンタに
組み込まれたプロセスユニットの寿命がきた時点で、ユ
―ザの手によってにその全体が新品に交換される。プロ
セスユニットの多くは、ブラシ帯電器１１、感光体１
２、クリ―ニングブレ―ド１３、除電装置（ランプ）１
４などから構成されていて、ほとんどの場合、ブラシ帯
電器１１は、工場出荷時から予めプロセスユニットに装
着され、感光体と接触している。そしてユ―ザの手によ
りプロセスユニットが交換された直後から印字を開始す
ることになる。

【００３１】しかし、ブラシ帯電器１１が新品の状態で
は、使用された通常の状態に比べ、表面電位が数十〜数
百ボルトも上昇してしまう。このように、新品のブラシ
帯電器に主に直流バイアスを印加したときに発生する表
面電位の上昇の現象は、次の原因により生ずるものと考
えられる。

【００３２】１．ブラシ繊維を感光体との当接状態が、
特に初期では均一でないため２．ブラシの製造過程における、ブラシ繊維表面に付着
した油脂類などの不純物の影響など図３は、ブラシ帯電器を連続して５分間使用し、いわば
中古品状態としたもの（点線４）と、新品のブラシ帯電
器（実線２）を、それぞれ高温多湿環境（３０℃８５
％）に２４時間放置した後、表面電位を測定した結果を
示す。これは図４（ａ）に示すように、通常では現像ロ
―ラ１７のある位置に表面電位センサ１５を取り付けて
測定した結果であり、これによると、新品ブラシでは、
初期９０秒程度大幅に電位が上昇してしまっているが、
中古品のブラシ帯電器では初期からほぼ電位が安定して
いる。即ち、電位が一度安定しさえすれば、その後で放
置しても、２度と表面電位が以上に上昇することはない
ものと考えられる。

【００３３】続いて、図４（ｂ）に示すように、現像ロ
―ラ１７を所定の位置に取付け、表面電位センサ１５を
今度は露光部位１６とブラシ帯電器１１との間に取り付
けて測定したところ、結果は図３（一点鎖線３）に示す
ように、新品ブラシにおいても図４（ａ）の方法で測定
したときに比べ、初期の電位上昇が少なくなった。これ
は、すなわち電位上昇現象が、感光体に付着した物質に
よってかなり影響を受けていることを示している。

【００３４】つまり、現像ロ―ラ１７が感光体１２に接
触していると、感光体１２に付着した物質が多少なりと
も現像器側に回収されるため、電位上昇が比較的少なく
なるものと思われる。事実、表面電位の測定を、現像ロ
−ラもクリ−ニングブレ−ドも付けない状態で行ったと
ころ、図３（２点鎖線１）に示されるように、クリ−ニ
ングブレ−ドも付けた状態よりも電位の上昇が顕著にな
った。

【００３５】なお、実際のプリンタにおける印字状態で
は、当然、現像ロ−ラもクリ−ニングブレ−ドも存在す
るため、図３（一点鎖線３）のような表面電位状態にな
っているものと思われる。この状態でハ−フト−ン印字
を行うと、初期から６０秒程度の間、白筋が顕著に発生
してしまう。

【００３６】このような電位上昇をさらに改善するため
には、感光体に付着した不純物を、より確実にすばやく
回収できればよい。それには、より感光体に接触する物
質を増やすこと、単純にはクリ―ニングパッドのような
ものを取り付ければ良いが、装置の小型化や、コストを
考慮するとムダが大きい。また、その他の対策として
は、接触する物質にバイアスを印加して回収効率を高め
ることなどが考えられる。そこで次のような処理を同時
に行いながら、図４（ｂ）の位置に表面電位センサを設
置し、測定を行った。

【００３７】１．露光せずに通紙（紙を感光体に接触さ
せる。転写バイアスＯＮ）１´露光せずにＯＨＰシ−トを通紙（紙の代わりにＯＨ
Ｐシ−トを使用）２．露光して感光体上に印字しながら通紙を行わない。
（トナ―を感光体につける。転写バイアスＯＦＦ）３．露光して印字しながら通紙（トナ―と紙を接触，転
写バイアスＯＮ）３´露光して印字しながらＯＨＰシ−トを通紙（紙の代
わりにＯＨＰシ−トを使用）転写バイアスは、転写装置にコロナチャ−ジャ−を用い
ているため、＋４．５ｋＶを印加した。露光は全面露光
を行った。その結果を図５に示す。これによれば、行っ
たすべての対策が有効であり、特に１と３の対策は優れ
ていることがわかる。なお、紙の代わりにＯＨＰシ−ト
を使用そた結果については、図５では省略したが、１´
は１と、３´は３とほぼ同様の結果が得られた。

【００３８】即ち、新品のブラシ帯電器を使用する際に
は、予め紙などの非転写体を自動的に通過させ、紙と感
光体とを接触させるようにしておけば、表面電位はかな
り早く安定するわけである。しかしこの方法では、紙や
それに相当する物質が２〜３枚必要になるという欠点が
あり、この点で２の対策が実用化に向いているものと思
われる。すなわち、感光体上にトナ―を付着させ、それ
をクリ―ニングブレ―ドで回収するときに、感光体表面
に付着した不純物も一緒に回収できからである。

【００３９】また、ブラシ帯電器に印加するバイアスを
高くすると、初期の表面電位が安定するまでの時間が短
くなる傾向がある。その測定結果を図６に示す。図６に
示す結果によると、ブラシに印加するバイアスを通常の
１ｋＶ〜１．４ｋＶまで変化させたところ、電位が安定
するまでの時間に変化がみられた。即ち、１ｋＶの印加
時では９０秒近く必要であったのに対し、１．４ｋＶの
印加時では６０秒程度ですみ、印加バイアスが高い程、
より早く表面電位が安定することがわかる。

【００４０】これは、新品のブラシ帯電器を使用する前
に、予め印加するバイアスを、感光体が破壊しない程度
まで通常よりも高くして、エ―ジング処理をおこなうこ
とにより、表面電位の安定するまでの時間の短縮に効果
があることを意味している。図７に実際の実験結果を示
す。図７から、初期に印加するバイアスを３０秒間、絶
対値にして４００ｖ程度大きくした場合には、３０秒後
に正常な電位に戻したときの電位の安定性が通常よりも
優れていることがわかる。即ち、新品のプロセスユニッ
トを使用する際に、予め数十秒間（望ましくは３０秒程
度）ブラシバイアスを高くして、印字しないで作動させ
ることで、表面電位の安定するまでの時間の短縮に効果
があるのである。

【００４１】更に、クリ―ニング装置に対策をほどこす
ことも有効である。感光体１２に付着した不純物は、ク
リ―ニングブレ―ド１４により、ある程度常時回収され
ていることは、既に述べた通りである。そこで、このク
リ―ニングブレ―ド１４に導電性材料を使用し、これに
バイアスを印加することにより、感光体に付着した物質
の回収効果に差が見られるかどうか、実験を行なった。
その結果を図８に示す。傾向がわかりやすいように、現
像ロ―ラ１７を取り外した状態で測定を行ったが、これ
によればブレ―ドに印加するバイアスを、感光体の表面
電位未満に落とすことで、付着物の回収効果を若干高め
ることでが可能であった。

【００４２】図８において、点線（２）はクリ―ニング
ブレ―ド１４に２００ｖ（実際は−２００ｖ）を印加し
た場合を示し、一点鎖線（３）はＧＮＤに落とした場合
を示す。クリ―ニングブレ―ド１４に、感光体の表面電
位に対してプラス側のバイアスを印加すると、感光体か
らの不純物の回収効果が増し、さらにＧＮＤにまでバイ
アスを下げることで、除電装置との兼用も可能となるも
のと思われる。

【００４３】これらの対策は、いずれも、ブラシ帯電器
１１と感光体１２とを接触させながら面移動させて行な
っているため、ブラシ繊維の感光体表面に対する機械的
な当接状態をも同時に改善する効果がある。また、これ
らの対策は、それぞれ独立した効果があり、これらを複
数種類組み合わせることで、さらに表面電位の安定性が
改善されることは言うまでもない。

【００４４】次に、ブラシ帯電器に、直流バイアスに加
えて交流バイアスを重畳した際に耐汚れ性が低下してし
まうことに対する対策について説明する。即ち、ブラシ
帯電器に、直流に加えて、収束帯電領域未満の特定の交
流を重畳したバイアスを印加すると、初期状態であるか
どうかにかかわらず、ブラシ帯電器特有の白筋が、直流
バイアス印加時に比べて著しく減少する。これは、表面
電位が部分的に高くなりすぎて白筋になってしまったと
ころのみを、交流の逆帯電過程により除電しているため
と考えられ、もちろん、新品ブラシ初期において問題に
なる電位上昇に対しても大きな効果が得られる。

【００４５】バイアスは、ＤＣ５００〜８００Ｖ、ＡＣ
１５０〜４００Ｖ、周波数２００Hz〜２ｋHzで効果がみ
られ、望ましくはＤＣ５００〜６５０Ｖ、ＡＣ３００〜
４００Ｖ、周波数１ｋHz以下である。このようなバイア
スを印加すると、上述の、直流バイアス印加時に発生し
た問題は、全く起こらない。この方式の詳細について
は、特開平５一６６３０２号公報に開示されているが、
このようなバイアスを使用すると、交流を使用するため
ブラシ帯電器の耐汚れ性が著しく低下してしまう。図９
（ａ）に、回転ブラシ帯電器を用いたときのランニング
テストにおける表面電位測定結果を、ＤＣバイアスとＤ
Ｃ重畳ＡＣバイアスとで比較した結果を示す。ＤＣバイ
アスは、通常通り１ｋＶを印加し、ＤＣ重畳ＡＣバイア
スは、ＤＣ６００Ｖ、ＡＣ３００Ｖ、周波数８００Hzで
実験を行なった。

【００４６】これによると、ＤＣバイアスでは１万５千
枚印字後までほぼ安定していた表面電位（実線１）は、
ＤＣ重畳ＡＣバイアス（点線２）においては、ブラシの
汚れのため部分的に低下し、画像上に若干の帯電不良発
生してしまった。そして、このような傾向は固定ブラシ
において顕著に見られ、回転ブラシ帯電器と同一のバイ
アスを印加していたにもかかわらず、図９（ｂ）に示す
ような結果となった。これによると、ＤＣバイアス（実
線１）では１万枚印字後もほとんど問題がなかったのに
対して、ＤＣ重畳ＡＣバイアス（点線２）ではわずか２
千枚足らずで画質が劣化し、帯電不良のため表面電位が
著しく低下している。このように、この種のバイアスを
使用すると、ブラシ帯電器の耐汚れ性が劣化してしま
い、ブラシ帯電器の寿命が著しく短くなってしまう。

【００４７】回転ブラシ帯電器は、固定ブラシ帯電器に
比較して汚れに強いことは、図９の（ａ）と（ｂ）を比
較することで明らかである。即ち、帯電器自体が常時回
転しているため、固定タイプに比べてブラシ繊維に汚れ
が付着しにくい。しかし、ＤＣ重畳ＡＣバイアスでは、
１万５千枚程度の印字を行うと明らかに繊維に汚れが付
着してしまう。そこで、非印字領域において、回転ブラ
シを逆回転させて、ブラシ繊維間に挟まった付着物を吐
き出す検討を行った。

【００４８】方法は、紙間隔において回転ブラシを１回
転分逆回転させる。使用したブラシ帯電器は、印字領域
では感光体とＡｇｉｎｓｔの方向で２：１の周速比で回
転させ、逆回転時においてＷｉｔｈの方向で２：１の周
速比で回転させた。バイアスは、逆回転を行なわなかっ
たもの（点線２）と同一にした。その結果、図９（ａ）
（１点鎖線３）に示すように、ＤＣ重畳ＡＣバイアスに
おいてもＤＣバイアスのみのときと同じように、１万５
千枚印字後も目立った帯電不良は発生せず、表面電位の
低下が抑えられていることがわかる。

【００４９】ここで、ブラシ帯電器を逆回転させると、
どうしてもブラシ繊維が感光体の面移動方向に対して逆
毛立ってしまい、細かいハ―フト―ン画像の画質が、わ
ずかながら低下してしまう。そこで、逆回転により、一
度逆毛立った繊維の方向をもとに戻してやる意味で、非
印字領域で一度逆回転した後、少なくとも１回転以上順
方向にもう一度回転させてから印字領域に突入するよう
にしてやると、画質が低下することもなく、さらに効果
的である。

【００５０】次に、固定タイプのブラシ帯電器の場合で
あるが、固定タイプは回転タイプと異なり、帯電器自体
が支持部材に固定され、駆動されていないため、圧倒的
にブラシ繊維に汚れが付着しやすい。図９（ｂ）に示す
結果によれば、ＤＣ重畳ＡＣバイアス（点線２）では２
千枚で画像上に黒筋が発生してしまった。そこで、ブラ
シ帯電器を図１０（ａ）〜（ｅ）に示すように２つに分
け、ブラシ繊維と感光体とが最初に当接する上流側のブ
ラシ帯電器１８ではＤＣバイアスのみを印加し、続いて
２段目の後流側のブラシ１９ではＤＣ重畳ＡＣバイアス
を印加するようにする。

【００５１】そうした場合、上流側のブラシ１８では、
初期状態において部分的に表面電位が高くなり、帯電不
良が発生するが、２段目の後流側のＤＣ重畳ＡＣバイア
スを印加したブラシ１９による逆帯電過程により除電さ
れる。そして、数千枚印字後、今度はＤＣ重畳ＡＣバイ
アスを印加したブラシ１９で帯電不良が発生するころに
は、１段目の上流側のＤＣバイアスを印加したブラシ１
８による帯電自体が安定し、後流側のブラシの能力が以
下しても全体の帯電不良が目立ってくることはない。

【００５２】実際の実験で使用したバイアスは、ＤＣの
みのブラシ帯電器では１ｋＶ、ＤＣ重畳ＡＣバイアス
は、ＤＣ５５０Ｖ、ＡＣ３５０Ｖ、周波数４００Ｈｚで
行ない、２連ブラシでは、それらのバイアスを上段、下
段にそれぞれ印加して行なった。２連ブラシにおいて
ランニングテストを行った結果を、図９（ｂ）（一点鎖
線３）に示す。これによると、１万枚印字後も殆ど表面
電位は低下していないことがわかる。また、初期におい
ても画質、表面電位安定性ともに優れており、本実施例
により、ＤＣバイアス印加時とほぼ同様の耐汚れ性と、
ＤＣ重畳ＡＣバイアス印加時の初期画質、表面電位安定
性とを両立した性能が得られている。

【００５３】なお、上段のブラシに印加するバイアスは
なにも直流に限るわけではない。すなわち、後段のブラ
シ帯電器よりも、交流成分の比率が小さい（直流成分が
大きい）バイアスならば、直流成分が大きい分だけブラ
シ繊維の汚れに対しては強くなり、効果があるわけであ
る。例えば、上段ブラシにＤＣ８００Ｖ、ＡＣ１５０Ｖ
を印加し、下段ブラシにＤＣ５５０Ｖ、ＡＣ３５０Ｖを
印加することによっても、ＤＣバイアス印加の場合と完
全に同一の耐汚れ性は得られないにしても、同様な効果
は期待出来る。

【００５４】また、ブラシは完全に分割した２連ブラシ
にする必要はなく、同一基布上に織り込むことも可能で
ある。例えば、図１１に示すように、基布の横糸にのみ
導電性糸２０を用い、一段目に相当する繊維部分と２段
目に相当する繊維部分の間２２を１ｍｍ程度の幅で縦糸
のみの状態にしておくか、もしくはその部分には抵抗の
高い横糸を使用することが出来る。縦糸２１はすべて抵
抗の高い糸を用いているので、同じ基布上において上流
側のブラシと下流側のブラシとの絶縁が保たれるのであ
る。また当然、バイアスは導電性の横糸全体に印加する
必要があるので、バイアス端子も２３のような形状にす
る必要がある。

【００５５】更にまた、上述のような特殊なブラシを使
用することなく、一般的な単独のブラシ帯電器を用いて
対策を施すことも可能である。即ち、図１２に示すよう
に、ブラシ帯電器にＤＣ重畳ＡＣバイアスを印加すると
きに、その電流値を検討する装置２４を設けておく。初
期状態においては、帯電不良は生じないので、電流は比
較的多く流れる。そして、後に安定し、印字枚数が千枚
を越えて徐々に帯電不良が発生してくると、今度は電流
値が大幅に低下してくる。そこで、その低下する電流値
を検知し、電流値が予め機械に設定してある値以下にな
ったときに、ＤＣ重畳ＡＣバイアスのＤＣ成分とＡＣ成
分との比率を変化させるようにするのである。

【００５６】これは、連続的でも段階的でもどちらでも
かまわないが、ＤＣ成分を上げてＡＣ成分を下げること
によって、ＤＣ成分による帯電を支配的にさせ、ＡＣ成
分において帯電不良が発生しても、画像上に大きな影響
がでないようにするのである。実験では、バイアスを３
段階に切り替えた。初期がＤＣ６００Ｖ、ＡＣ３００Ｖ
であり、電流が低下してきたところでＤＣ８００Ｖ、Ａ
Ｃ１５０Ｖ、そしてまた低下したところでＤＣ１０００
Ｖのみの順に切り替えたところ、図９（ｃ）（一点鎖
線）に示すように、単純にＤＣ重畳ＡＣバイアスを使用
したもの（点線２）に比較して表面の低下が少なくな
り、良好な結果が得られた。

【００５７】また、電流を検知する機構をわざわざつけ
ることなしでも、単純にプセスカ―トリッジの使用枚数
からバイアスを切り替えるだけでも、充分に効果が見ら
れる。例えば、初期２００枚はＤＣ重畳ＡＣバイアス
（ＤＣ５５０Ｖ、ＡＣ３５０Ｖ）を使用し、それ以降は
すべてＤＣバイアス（１ｋＶ）のみというように切り替
えを行っても、初期から長期に渡って、安定した表面電
位と画質が得られることは言うまでもない。

【００５８】下記表１は、以上説明したランニングテス
トの結果をまとめたものである。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
帯電手段として接触帯電手段を用いるとともに、様々な
手段、例えば初期の帯電手段に付着する不純物を除去す
る手段、独立した２つ以上の接触帯電部材のうち、像担
持体表面と最初に当接する第１の接触帯電部材に直流バ
イアスを印加し、後に当接する第２の接触帯電部材に直
流に集束帯電領域以下の交流を重畳したバイアスを印加
する手段、又は接触帯電手段の状態を検出し、この検出
値に基づき、接触帯電手段に印加される直流成分と交流
成分の比率を調整する手段を具備しているため、新品状
態の帯電器をユ―ザがはじめて使用するときから長期間
に渡って、帯電手段の表面電位の安定とそれに伴う画質
を良好に保つことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を
示す図。

【図２】本発明の一実施例に係る画像形成装置のプロセ
スカ―トリッジの例を示す図。

【図３】新しいブラシ帯電器と中古ブラシ帯電器の表面
電位の測定結果を示す特性図。

【図４】新品のブラシ帯電器と中古ブラシ帯電器の表面
電位の測定方法を示す図。

【図５】新品のブラシ帯電器に対して本発明に係る対策
を行ったときの表面電位の測定結果を示す特性図。

【図６】新品のブラシ帯電器に印加するバイアスを通常
よりも高くして初期の表面電位を測定した結果を示す特
性図。

【図７】新品のブラシ帯電器に印加するバイアスを初期
３０秒間のみを高くして、３０秒後以降の電位の安定性
を比較した結果を示す特性図。

【図８】導電性クリ―ニングブレ―ドにバイアスを印加
したときの新品ブラシの初期表面電位を測定した結果を
示す特性図。

【図９】回転ブラシ及び固定ブラシのランニングテスト
における表面電位を測定した結果を示す特性図。

【図１０】２連ブラシを示す図

【図１１】同一基布上に異なるバイアスを印加できるよ
うにしたブラシを示す図。

【図１２】単独のブラシを用いて、そこに流れる電流値
によってバイアスを変化させる方式の概念図。

【符号の説明】

１１…ブラシ帯電器１２…感光体１３…クリ―ニング装置（ブレ―ド）１４…除電装置（ランプ）１５…表面電位センサ１６…露光部位１７…現像ロ―ラ１８…上段ブラシ１９…下段ブラシ２０…基布の横糸２１…基布の縦糸２２…上流と下流とのギャップ２３…電極２４…電流検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体表面に接触して回転可能に設けら
れ、像担持体表面を帯電させる接触帯電手段と、帯電し
た像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像して画像を形成する画像形成手段
と、前記接触帯電手段に、直流に交流を重畳した電圧を
印加する電圧印加手段とを有し、前記像担持体の画像形
成領域においては前記接触帯電手段を所定方向に回転さ
せ、非画像領域においては前記接触帯電手段を前記所定
の方向と逆方向に回転させることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】非画像領域において前記接触帯電手段を前
記所定の方向と逆方向に回転させた後、前記接触帯電手
段を前記所定の方向に回転させて画像領域を帯電させる
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】移動可能な像担持体表面を帯電させる接触
帯電手段と、帯電した像担持体に静電潜像を形成する静
電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像して画像を形成
する画像形成手段とを具備し、前記接触帯電手段は、独
立した２つ以上の接触帯電部材を有し、これらの接触帯
電部材うち、前記像担持体表面と最初に当接する第１の
接触帯電部材に直流バイアスを印加し、前記像担持体の
移動方向に沿って前記第１の接触帯電部材よりも下流側
に設けられ、前記像担持体の表面に当接する第２の接触
帯電部材に、直流に集束帯電領域以下の交流を重畳した
バイアスを印加する手段を更に具備することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項４】前記第１の接触帯電部材に、直流バイアス
に加えて、第２の接触帯電部材に印加した交流成分より
も小さい交流成分を重畳したバイアスを印加することを
特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記帯電手段は、独立した２つ以上の接触
帯電部材を同一基体に形成してなることを特徴とする請
求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】像担持体表面を帯電させる接触帯電手段
と、帯電した像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形
成手段と、前記静電潜像を現像して画像を形成する現像
手段と、前記接触帯電手段に、直流に集束帯電領域以下
の交流を重畳したバイアスを印加する手段と、前記接触
帯電手段の状態を検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出値に基づき、前記接触帯電手段に印加される直
流成分と交流成分の比率を調整する手段とを具備するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】移動可能な像担持体表面を帯電させる接触
帯電手段と、帯電した像担持体に静電潜像を形成する静
電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像して現像剤像を
形成する現像手段と、前記現像剤が転写される転写紙を
搬送する搬送手段と、電圧が印加されることにより前記
現像剤像を転写材に転写する転写手段と、転写後の像担
持体上に残留する現像剤をクリ―ニングするクリ―ニン
グ手段とを具備し、前記接触帯電手段を初期使用する際
に、像担持体の非画像領域を前記接触帯電手段により帯
電させるとともに、前記現像手段により像担持体上に現
像剤を付着させる動作、前記現像手段により転写材を像
担持体と転写手段との間の転写部を通過させ、転写部に
バイアスを印加する動作、及び前記クリ―ニング手段に
バイアスを印加する動作のうちいずれか１つを行なうこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】非画像領域において、画像形成領域におけ
るよりも絶対値の高いバイアスを前記接触帯電手段に印
加する手段を更に具備する請求項７に記載の画像形成装
置。