JPH10186810A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数段に配置された帯電手段により電子写真
感光体を帯電するようにした画像形成装置において、各
帯電手段に印加される電圧、電流を制御して感光体の帯
電むらを防ぎながら帯電手段の寿命を延長すること。 【解決手段】 静電潜像が形成される電子写真感光体３
と、該電子写真感光体の移動方向に沿って複数段配置さ
れ、該電子写真感光体を一様に帯電する帯電手段１１、
１２、１３と、各帯電手段に電圧又は電流を印加するバ
イアス手段２１、２２、２３を有する画像形成装置にお
いて、最下段の帯電手段２３に対するバイアス手段の印
加電圧を一定に制御する定電圧制御手段と、前記最下段
のバイアス手段以外のバイアス手段２１、２２の印加電
流を一定に制御する定電流制御手段を有し、各帯電手段
に流れる電流値が略同一の設定値になるように前記各制
御手段によって制御することにより、帯電手段の寿命を
延長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真装置等の画
像形成装置に関し、特に搭載される帯電装置を改良した
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近において電子写真装置に用いる帯電
手段を感光体に直接接触させて該感光体に従動させ、帯
電部材に帯電電圧を印加する直接帯電方式があり、帯電
手段として半導電性の弾性ローラ等が用いられている。
更に大電流を必要な高速出力に対応するために、感光体
の移動方向に沿って複数段の帯電ローラを設け感光体に
接触させ各々に帯電電圧を印加し各帯電ローラに電流を
分担させする構成が考えられており、その場合に帯電順
番に沿って帯電電圧を順次大きくするのが一般的であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】複数の帯電ローラを使
用する場合、理想的には全ての帯電ローラに流れる電流
量が相当しくなる事が望ましい。なぜなら一般に帯電ロ
ーラの劣化の度合は主に電流値と通電時間に大きく依存
しているからであり、この条件を満たすために複数の帯
電ローラの寿命を均一化するために電流値を揃える必要
がある。

【０００４】そのためにまず考えられる手段は、各ロー
ラを個別に定電圧制御をし各ローラに流れる電流が同じ
大きさになるように予め測定された帯電ローラの電気特
性を基に各ローラに接続される各バイアス装置の電圧の
設定値を決定する方法がある。しかし、半導電性の有機
材料を用いるような帯電ローラは個体差として抵抗値に
ばらつきが存在し、従って設定値はローラ個体に付随し
一括で決定することが困難である。また、初期の設定で
電流値を揃えても帯電ローラの使用による電気特性の変
化から結局は負荷のバランスが崩れ、最終的に複数のロ
ーラに劣化の偏りが現われ帯電装置としての寿命を短く
し、メンテナンスの間隔を狭めることになる。

【０００５】前述の方法に代わりに、各ローラに定電流
制御を施す手段も考えられるれるが、その場合は製作上
不可避に発生する帯電ローラの微妙な不均一性や感光体
と帯電ローラのニップの機械的変動の影響が感光体の帯
電電位にダイレクトに反映する事がわかっており感光体
を均一に帯電できず帯電むらを生じ良質な画像を提供す
ることが困難である。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決し、
複数段の帯電手段に略同一値の電流を流すとともに、感
光体の帯電むらをなくし、帯電手段の寿命を延長しなが
ら良好な画像を形成し得る画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本出願に係る第１の発明は、静電潜像が形成される
電子写真感光体と、該電子写真感光体の移動方向に沿っ
て複数段配置され、該電子写真感光体を一様に帯電する
帯電手段と、各帯電手段に電圧又は電流を印加するバイ
アス手段を有する画像形成装置において、電子写真感光
体の移動方向に関し最下段の帯電手段に対するバイアス
手段の印加電圧を一定に制御する定電圧制御手段と、前
記最下段のバイアス手段以外のバイアス手段の印加電流
を一定に制御する定電流制御手段を有し、前記各制御手
段により各帯電手段に流れる電流値が略同一の設定値に
なるように制御されることを特徴とする。

【０００８】本出願に係る第２の発明は、前記帯電手段
は、半導電性の弾性ローラであることを特徴とする。

【０００９】本出願に係る第３の発明は、前記電子写真
感光体表面の電位検知手段と、該電位検知手段による検
知電位と予め設定された設定電位と比較する比較手段
と、該比較手段による検知電位と設定電位の差に基づ
き、その検知電位を設定電位に合わせ込むように、前記
定電圧制御されるバイアス装置の出力電圧を制御する定
電圧制御手段を有することを特徴とする。

【００１０】以上により本出願に係る発明は、複数段の
帯電手段を用いた系で前述の問題点を鑑み、より長期に
帯電装置を使用するために全ての帯電手段に流れる電流
を略同一とし帯電手段の長期使用を可能にし、帯電むら
を防止する。

【００１１】

【発明の実施の形態】

［実施形態１］まず最初に本発明に係る画像形成装置に
おける帯電装置の概略について図１を参照して説明す
る。

【００１２】本実施形態は、感光ドラム１の移動方向の
上流から下流に沿って、帯電ローラを３段に配置した系
が用いられる。図１において１１は初段の第１帯電ロー
ラ、１２は第２帯電ローラ、１３は最終段の帯電ローラ
で、これらの帯電ローラは、電子写真感光体等の感光ド
ラム３の近傍に互いに電気的な影響下にないごとく配置
され、感光ドラム３に圧接され感光ドラム３の回転Ａに
つれて従動回転する。各帯電ローラにはバイアス装置２
１，２２，２３が接続され所定のタイミングで帯電電圧
を同時に印加する。バイアス装置２１，２２は制御手段
９により定電電流制御され予め設定された電流を流し、
バイアス装置２３は制御手段９により定電圧制御をされ
所定の電圧を印加する。感光体３の電位は理論的に感光
体に向けて流れた電流の総和に比例する事がわかってい
るので、複数の帯電ローラで分担して段階的に重ね帯電
した場合でも、全帯電ローラに流れる電流の積算が感光
体を所定の電位に帯電するのに必要な総電流と同じにな
ればよい。本例では帯電ローラを３本使用するので２
１，２２に設定されている定電流値は感光ドラム３を所
定の電位に帯電するのに必要な総電流値の１／３の値を
設定値としてあり、定電圧制御される帯電ローラ１３に
流れる電流が１１，１２と略同一値になるように帯電ロ
ーラの電気的特性によって定電圧値が決定される。

【００１３】続いて図２と併せて画像形成装置の工程を
簡単に説明する。

【００１４】１は帯電装置で帯電ローラ１１，１２，１
３を内部に構成部材として含み、バイアス装置２１，２
２，２３で構成される帯電電圧出力装置２に接続されて
いる。

【００１５】感光ドラム３は帯電装置１により帯電さ
れ、感光ドラム３は画像露光Ｂを受け静電潜像を形成
し、現像装置４により現像剤像を形成して、現像剤像は
転写装置５により感光ドラム３から転写シートＣに転写
され、定着装置６により現像剤像は転写シートＣに定着
される。また、転写後の感光ドラム３はクリーナー７に
より表面に残留した現像剤を除去される。

【００１６】また、これらの全画像形成工程に加え、制
御手段９による電位制御シーケンスが非画像形成工程中
に遂行される。本例では装置起動時および２０００枚出
力を行うごとに、次の画像形成工程に入る前に帯電装置
１による試験帯電を行い、電位検知センサ８により感光
ドラム３の表面電位を測定し、図示しない比較手段によ
り該測定電位と予め設定された設定電位と比較し、フィ
ードバック回路を介して制御手段９により感光ドラム３
の表面電位を設定値に合わせ込むように、帯電ローラ１
３に対するバイアス装置２３の出力電圧の値を調整す
る。

【００１７】更に詳しく本発明に関わる帯電工程を説明
する。

【００１８】感光ドラム３にはアルミニウム素管をベー
スにアモルファスシリコンを成膜した種類のものを使用
し、これは長期使用に際し特性変化が少なく高速複写機
等に適しており、直径１００［ｍｍ］に形成された感光
ドラム３を８０［枚／ｍｉｎ］の画像出力に対応させて
周速度５００［ｍｍ／ｓ］で回転させる。現像剤特性を
含む諸条件から画像形成に要求される感光ドラム３の表
面電位が４００［Ｖ］で、本実施形態における感光体物
性や画像露光の強度を含めた諸要因下で、この構成で帯
電に必要十分な総電流は２７０［μＡ］である事が実験
により判明している。

【００１９】帯電ローラは固体別の抵抗値の振れを持っ
ており、本例で用いる弾性の帯電性ローラは８［ｍｍ］
径のステンレス製の芯金に４［ｍｍ］厚の導電性弾性ゴ
ム層を設け、表面に中抵抗樹脂層を形成したローラで帯
電幅が３２０［ｍｍ］長の構成で所定の検査手段（図
３）で０．２〜０．５［ＭΩ］の範囲の抵抗値を持つ。
図３の抵抗検査手段において、帯電ローラ３０は、金属
製ローラ３１に１ｋｇｆの総加圧力により押圧されると
ともに、例えば３００μＡの定電流電源３２から給電さ
れ、その給電回路に電圧計３３を接続する構成とされ、
抵抗値［ＭΩ］＝測定電圧［Ｖ］／試験電流３００［μ
Ａ］として抵抗値が求められる。

【００２０】このローラで感光ドラム３を４００［Ｖ］
に帯電するのに帯電ローラ１３に必要な電圧は測定によ
り（１３００±１５０）［Ｖ］であり、環境変動と長期
使用も鑑みバイアス装置２３の出力を１０００〜２００
０［Ｖ］の範囲で変動できるように設計した。

【００２１】前述したように全ローラに流れる電流の総
和が本実施形態では２７０［μＡ］であればよいので３
本の帯電ローラを用いる本構成においては各ローラの電
流を１／３の９０［μＡ］にすればよい。

【００２２】従ってバイアス装置２１，２２は定電流値
９０［μＡ］で設定し帯電ローラ１１，１２にそれぞれ
必要総電流の１／３を流す。そしてバイアス装置２３は
電位制御装置のフィードバックを受けて定電圧制御され
る。この時、感光ドラムの表面電位が４００［Ｖ］に調
整されるように帯電されるので帯電ローラ１３に流れる
電流の値は必要総電流２７０［μＡ］から１１，１２で
供給された電流量を除いた（結果的に１１，１２と同
じ）９０［μＡ］となる。

【００２３】ただし、帯電ローラの内部構成の不均一性
と動作時のぶれとによる感光体との接触状況の変化に起
因する帯電ムラが定電流制御される１１，１２で発生す
るため帯電ローラ１３に流れる電流は定電流制御された
１１，１２により発生した前段までの電位ムラをキャン
セルし感光体３の表面を一様に４００［Ｖ］に収束させ
るべく１３に流れる電流値は微視的時間幅（帯電ローラ
の回転周期程度の時間幅）内でみると９０［μＡ］を中
心に若干の変動をする。

【００２４】しかし帯電ローラは回転体であり感光体３
の周速度５００［ｍｍ／ｓ］とほぼ同じ周速度で回転す
るので画像形成工程時間内においては電流の変動は十分
に平均され、本発明の目的においては定常的に９０［μ
Ａ］が帯電ローラ１３に流れていると考えて差し支えな
い。

【００２５】このようにして帯電むらの発生を防止した
上で各帯電ローラは同等の使用にさらされ劣化の度合が
相等しくなり最終的の帯電機メンテナンスの間隔を延ば
す事ができる。

【００２６】［実施形態２］図４により本実施形態を説
明する。

【００２７】１１が第１帯電ローラ、１３が最終帯電ロ
ーラで感光ドラム３の近傍に互いに電気的な影響下にな
いごとく配置され感光ドラム３に圧接され感光ドラム３
の回転Ａにつれて従動回転する。

【００２８】感光ドラム３にはアルミニウム素管をベー
スにアモルフアスシリコンを成膜した種類のものを直径
７０［ｍｍ］に形成して４５［枚／ｍｉｎ］の画像出力
に対応させて感光ドラム３を周速度３００［ｍｍ／ｓ］
で回転させる。現像剤特性を含む諸条件から画像形成に
要求される感光ドラム３の表面電位は４２０［Ｖ］で、
本実施形における感光体物性や画像露光の強度を含めた
諸要因下で、この構成で帯電に必要十分な総電流は２０
０［μＡ］である事が実験により判明している。

【００２９】そこで本例では総電流を２本の帯電ローラ
で分担する構成とし、第１帯電ローラ１１に接続される
バイアス装置２１は１００［μＡ］で定電流制御する。
そして最終帯電ローラ１３に接続されるバイアス装置２
３は定電圧制御し、その定電圧値は電位制御装置より感
光ドラム３に規定の表面電位４２０［Ｖ］を与えるよう
に電位制御シーケンス中（本例では起動時のみの暖気運
転を行う間に電位制御シーケンスを組み込んでいる）に
算定された電圧値となり、結果として平均１００［μ
Ａ］の電流が帯電ローラ１３に流れる。

【００３０】本例は実施形態１に比べて帯電に要する総
電流量が低いため帯電ローラの本数を少なくしている
が、例えば生産コストなどの他の要因より帯電機の装置
のより長寿命化が優先して要求されるならば帯電ローラ
の本数を３本あるいはそれ以上にする構成も必要とな
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明による画像形成装置は、感光体を
帯電するための複数段の帯電ローラを備え、最終段に供
される帯電手段の制御を定電圧制御とし、他の帯電手段
の制御を定電流制御として、定電流制御する電流値を、
感光体を所定の表面電位に帯電するための総電流を全帯
電手段数で等しく分担した値とし、定電圧制御の電圧値
を感光体を所定の表面電位に帯電するに必要な電圧値に
制御することにより、帯電むらの弊害を起こさずに全て
の帯電手段に流れる電流の値を略同一とし帯電ローラの
均一な使用を促し、帯電手段の寿命を延ばすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る１実施形態の画像形成装置におけ
る帯電部の概略図。

【図２】本発明に係る１実施形態の画像形成装置の概略
図。

【図３】上記画像形成装置における帯電ローラの抵抗検
査手段を示す図。

【図４】本発明に係る他の実施形態を示す図。

【符号の説明】

１１，１２，１３…帯電ローラ １…帯電装置 ２１，２２，２３…バイアス装置 ２…帯電電圧出
力装置 ３…感光ドラム ４…現像装置 ５…転写装置 ６…定着装置 ７…クリーナー ８…電位検知セ
ンサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像が形成される電子写真感光体
   と、該電子写真感光体の移動方向に沿って複数段配置さ
   れ、該電子写真感光体を一様に帯電する帯電手段と、各
   帯電手段に電圧又は電流を印加するバイアス手段を有す
   る画像形成装置において、 電子写真感光体の移動方向に関し最下段の帯電手段に対
   するバイアス手段の印加電圧を一定に制御する定電圧制
   御手段と、前記最下段のバイアス手段以外のバイアス手
   段の印加電流を一定に制御する定電流制御手段を有し、
   前記各制御手段により各帯電手段に流れる電流値が略同
   一の設定値になるように制御されることを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電手段は、半導電性の弾性ローラ
   であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電子写真感光体表面の電位検知手段
   と、該電位検知手段による検知電位と予め設定された設
   定電位と比較する比較手段と、該比較手段による検知電
   位と設定電位の差に基づき、その検知電位を設定電位に
   合わせ込むように、前記定電圧制御されるバイアス装置
   の出力電圧を制御する定電圧制御手段を有することを特
   徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。