JPH1172993A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温環境下での画像形成の改善を図る画像形成
装置を提供する。 【解決手段】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
像形成装置において、前記被帯電体１近傍の温度を検知
する温度検知手段と、前記温度検知手段の検出値に応じ
て画像形成終了後の前記被帯電体１の後処理の時間を制
御する制御手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に係
り、特に画像形成の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】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に於いて、感光体
・誘電体等の被帯電体としての像担持体面を帯電処理す
る手段としては、従来コロナ放電装置が広く用いられて
きた。

【０００３】これに対し、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帯
電装置は、電源の低電圧化が図れ、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、新たな帯電処理手
段として注目され、実用化されている。

【０００４】特に、帯電部材として導電ローラを用いた
ローラ帯電方式の装置が帯電の安定性という点から好ま
しく用いられている。

【０００５】また、帯電部材に印加する電圧としては、
直流電界のみを印加し、被帯電体を帯電させる手法（以
後ＤＣ帯電ローラ方式と称する）と直流電界に交流電界
を重畳したものを帯電部材に印加し、被帯電体を帯電処
理する手法（以後ＡＣ帯電ローラ方式と称する）がある
が、交流電界によるならし効果があるＡＣ帯電方式が、
帯電均一性に優れるため、好ましく用いられている。

【０００６】このＡＣ帯電ローラ方式に於いて、帯電部
材に印加するバイアスとしては、直流定電圧、直流定電
流、交流定電圧、交流定電流のうち、各々直流電界、交
流電界を選択できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら交流電界
を印加バイアスとする方式においては、被帯電体と帯電
部材間の電界強度が強いため、被帯電体近傍の温度が所
定の温度を超えて画像形成を続けると、現像剤が被帯電
体表面に固着し（以後融着と称する）、クリーニング手
段等で除去できず次回の画像形成の画像に影響を及ぼす
ことがあった。

【０００８】詳しくは、白地上に黒い斑点状に画像に現
れる場合と、べた画像中に白点状に抜け、画像に現れる
場合の両者があった。

【０００９】本出願に係る発明の目的は、画像形成の改
善を図ろうとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第１の構成は、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において、前記被帯電体近傍の
温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検
出値に応じて画像形成終了後の前記被帯電体の後処理の
時間を制御する制御手段とを有するものである。

【００１１】本出願に係る発明の目的を実現する第２の
構成は、被帯電体に前記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
形成装置において、前記被帯電体近傍の温度を検知する
温度検知手段と、前記温度検知手段の検出値に応じて連
続画像形成時の処理時間を制御する制御手段とを有する
ものである。

【００１２】本出願に係る発明の目的を実現する第３の
構成は、被帯電体に前記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
形成装置において、前記被帯電体近傍の温度を検知する
温度検知手段と、前記被帯電体の厚みを検知する厚み検
知手段を有し、前記温度検知手段の検出値および前記厚
み検知手段の検出値に応じて、画像形成終了後の前記被
帯電体の後処理の時間を制御する制御手段とを有するも
のである。

【００１３】本出願に係る発明の目的を実現する第４の
構成は、被帯電体に前記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
形成装置において、前記被帯電体近傍の温度を検知する
温度検知手段と、前記被帯電体の厚みを検知する厚み検
知手段と、前記温度検知手段の検出値および前記厚み検
知手段の検出値に応じて、連続画像形成時の処理時間を
制御する制御手段とを有するものである。

【００１４】本出願に係る発明の目的を実現する第５の
構成は、前記厚み検知手段が印加する直流電圧を一定に
した時、前記被帯電体に流れ込む直流電流成分に基づい
て厚みを検知するものである。

【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する第６の
構成は、前記厚み検知手段が印加する直流電流を一定に
した時、前記被帯電体に印加される直流電圧成分に基づ
いて厚みを検知するものである。

【００１６】本出願に係る発明の目的を実現する第７の
構成は、前記厚み検知手段が印加する交流電圧を一定に
した時、前記被帯電体に流れ込む交流電流成分に基づい
て厚みを検知するものである。

【００１７】本出願に係る発明の目的を実現する第８の
構成は、前記厚み検知手段が印加する交流電流を一定に
した時、前記被帯電体に印加される交流電圧成分に基づ
いて厚みを検知するものである。

【００１８】本出願に係る発明の目的を実現する第９の
構成は、上記した各構成において、前記帯電部材は、少
なくとも表層に高抵抗層を有する導電性帯電部材とする
ものである。

【００１９】以上の構成により、被帯電体近傍の温度が
所定の値を超えても、融着のない良好な画像を提供する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
を示す画像形成装置の概略図で、本実施の形態の画像形
成装置は電子写真プロセス利用の複写機である。

【００２１】１は被帯電体である。本実施の形態では回
転ドラム型の電子写真感光体である。本実施の形態の感
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とを基本に構成されている。
また、矢印の方向に２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピ
ード（周速度）をもって回転駆動されている。また、光
導電層１ａの初期膜厚は３０μｍであり、平均膜厚が１
０μｍ以下になると均一に帯電処理を行うことが困難に
なるものである。

【００２２】２は帯電部材である。本実施の形態はロー
ラタイプである（以下帯電ローラと記す）。帯電ローラ
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からなる。

【００２３】帯電ローラ２は芯金２ｃの両端部を不図示
の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、ドラム型の感
光体１に平行に配置して不図示の押圧手段で感光体１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。

【００２４】３は帯電ローラ２に対するバイアス印加電
源である。この電源３より直流電圧−７５０Ｖ、交流電
圧１．８ｋＶｐｐ、周波数１８００Ｈｚのバイアス電圧
が印加された帯電部材としての帯電ローラ２により、感
光体１の外周面が−７００Ｖに帯電処理される。

【００２５】この被帯電体１の帯電処理面は、ついで露
光手段５により目的画像情報の露光（レーザビーム走査
露光、原稿画像のスリット露光等、本実施の形態ではレ
ーザビーム走査露光）を受けることで、感光体１の帯電
処理面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成され
る。静電潜像はついで現像装置６によりトナーが付着さ
れ、トナー像として順次可視像化される。現像器６の現
像剤担持体６ａには周波数１８００Ｈｚ、Ｖｐｐ １４
００ＶのＡＣ成分と−５００ＶのＤＣ成分を重畳して印
加し、被帯電体と０．３ｍｍの距離を置いて配接するこ
とでジャンピング現像を行っている。また、トナーとし
てはネガトナーを用いた。

【００２６】このトナー像はついで転写装置７により転
写材Ｐに転写される。転写装置７は回転自在な転写ロー
ラ７ａと電源７ｂとを備え、電源７ｂによって転写材Ｐ
の裏面側からトナーと逆極性の帯電を行うことによっ
て、感光ドラム１上のトナー像を順次転写材Ｐの上面に
転写する。ここで転写材Ｐは不図示の搬送装置から感光
ドラム１の回転と同期どりされて適正なタイミングを持
って感光ドラム１と転写装置７との間の転写部へ搬送さ
れるものである。本実施の形態では転写ローラとして抵
抗が５×１０⁸ Ωの直径１６ｍｍの導電性ゴムローラに
３５００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行った。

【００２７】トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、つづ
いて感光ドラム１から分離されて不図示の定着装置へ搬
送されてトナー像が定着され、その後装置本体外部に排
出されるか、または例えば、裏面にも像形成するもので
あれば、転写部への再搬送手段へ搬送される。

【００２８】転写後の感光体１は、転写残りの現像剤を
クリーニング装置９のクリーニングブレード９ａにて掻
き落として清掃し、次の画像形成に備えて露光除電して
初期化する。

【００２９】さらに、装置内の空気を循環させるファン
１０によって装置内の空気が機外へ排気される。１１は
感光ドラム１の温度を検出する温度センサである。な
お、接触帯電式の帯電ローラ２および転写ローラ７ａは
それぞれギア等をとりつけ、モータ等の駆動手段により
強制駆動してもよい。

【００３０】図５は本実施の形態の制御系を示し、
（ａ）は制御ブロック図、（ｂ）はその動作を示すフロ
ーチャートである。１３は制御手段で、温度センサ１１
で検出した感光ドラム１の温度情報に基づいて排気ファ
ン１０と感光ドラム等を回転駆動するメインモータ１２
の駆動制御行う。

【００３１】本実施の形態の動作を図５の（ｂ）に示す
フローチャートを参照しながら以下に説明する。

【００３２】以上の構成により室温３５℃の環境で画像
形成を行う場合、一分に１５枚の割合で画像形成を行っ
たところ、２時間を過ぎた時点で感光体近傍の温度
（Ｔ）が５０℃近くまで上昇した、さらに画像形成を続
けたところ、１時間後にドラム近傍の温度は５３℃とな
り、且つ感光体上にトナーの固着、すなわち融着を生じ
た。同時にこの時形成された画像にも、白地に黒い斑点
を生じ、良好な画像を供することができなかった。

【００３３】また、この時の画像形成後の後処理の時
間、感光体上の転写残トナーがクリーニングされてから
回転が終了するまでの時間は２．５秒であった。

【００３４】また、この時の感光体の感光層の厚みは１
２μｍであった。

【００３５】そこで本実施の形態において、感光体近傍
の温度が５０℃を超えた時点から後処理の時間を４．５
秒にして同様に一分に１５枚の割合で画像形成を行っ
た。

【００３６】この時、１時間後の感光体近傍の温度は５
１℃となり、感光体上に融着を発生することはなかっ
た。またその後数時間画像形成を続行しても感光体近傍
の温度は５２℃を超えることはなく、かつ感光体上に融
着も発生せず、良好な画像を提供することができた。

【００３７】これは後回転時間を延長することにより、
感光体に蓄積された熱量がより多く空気中に奪われたの
と、画像形成装置内の空気を循環させるファンにより、
更に感光体の昇温を低減できたためである。

【００３８】（第２の実施の形態）図６は第２の実施の
形態を示す。

【００３９】第１の実施の形態に於いて、感光体近傍の
温度が５０℃になった後に連続１００枚の画像形成を続
けて行ったところ、連続１００枚画像形成の５０回目、
すなわち５０℃以降５０００枚の画像形成の時点で感光
体の近傍の温度が５３℃を超えてしまった。このとき感
光体上には融着が発生し、同時に画像上にも白地部に黒
い斑点が生じ、良好な画像を提供することができなくな
ってしまった。

【００４０】これは、連続の画像形成により感光体の熱
量の逃げが後処理時間の延長だけでは十分でなかったた
めである。更に連続画像形成中は定着装置から常に熱が
発せられるため、より感光体近傍の昇温が助長されたた
めである。また、この時連続１００枚画像形成を行うの
に３分の時間を要した。

【００４１】そこで、本実施の形態では、図６の
（ａ）、（ｂ）に示すように、感光体の近傍の温度が５
０℃を超えた時の連続画像形成に於いては、５２℃に達
した時点で５０℃に感光体近傍の温度が低下するまで、
画像形成、並びに定着装置への通電を中止し、感光体
（メインモータ１２の回転）とファン１０の回転のみを
作動させて画像形成を行った。この時連続１００枚の画
像形成を行うのに４分弱の時間を要してしまったが、連
続１００枚画像形成の５０回目以降においても感光体上
に融着は発生せず常に良好な画像を提供することができ
た。

【００４２】（第３の実施の形態）図７、図８は第３の
実施の形態を示す。

【００４３】第１、第２の実施の形態を併用して感光体
の近傍の温度が５０℃前後になるような環境、室温が３
５℃で画像形成を行い続けたところ、平均でＡ４横６万
枚あたりで感光体上に傷が生じ、結果画像上の白地部に
黒スジを生じてしまい感光体の交換を要した。

【００４４】同様の画像形成を室温が２５℃の環境で行
ったところ、平均でＡ４横８万枚過ぎまでは画像上にス
ジのない良好な画像を提供することができた。

【００４５】これは第１、第２の実施の形態を用いるこ
とで感光体近傍の温度が５０℃前後になるような環境で
は、過剰に感光体が回転するために通常の環境に比べ感
光体上の傷の発生を促進させたためである。

【００４６】ところで、この融着の発生するタイミング
は感光体表面の表面粗さと相関があることが本発明者の
検討より分かっている。図３は感光体の表面粗さと感光
体近傍の温度が５０℃になった後、融着が発生するまで
の連続画像形成枚数の関係を示す図である。

【００４７】更に、この表面粗さは感光体の感光層の厚
みに相関があることも本発明者の実験により分かってい
る。図２に感光層の厚みと表面粗さの関係を示す。

【００４８】ところで、帯電部材に印加する直流電界を
一定とすると、その際感光体に流れる直流電流値、ある
いは感光体にかかる直流電圧と、感光層の厚みには一対
一の相関がある。

【００４９】本実施の形態では一定直流電界を−７５０
Ｖの定電圧を印加した際に感光体に流れるＤＣ電流値を
検知することで、感光層の厚みの検知を行った。

【００５０】図４に感光層の厚みと一定直流電圧（−７
５０Ｖ）印加時に流れる電流の関係を示す。

【００５１】すなわち感光層の厚みと融着が発生するま
での画像形成枚数にも相関があるということである。

【００５２】また、感光層の厚み検知のタイミングとし
ては、２０００枚に一度、後回転時に行った。

【００５３】そこで、本実施の形態においては、図７の
（ａ）、（ｂ）に示すように、感光層膜厚検知用素子１
４を更に用いて、感光層の厚みに応じて第１の実施の形
態，２における後処理時間の延長分や連続画像形成時の
画像形成、ならびに定着装置への通電停止時間を制御手
段１３により制御して画像形成を行った。

【００５４】詳しくは、感光層の厚みが２０μｍ以上
（表面粗さ２μｍ以下、直流電流６０μＡ以下）、感光
層厚み１５μｍ以上２０μｍ以下（表面粗さ２μｍ以上
３μｍ以下、直流電流値６０μＡ以上８０μＡ以下）、
感光層の厚み１５μｍ以下（表面粗さ３μｍ以上、直流
電流値８０μＡ以上）の３通りに場合分けを行った。

【００５５】そして、図７の（ｂ）に示すように、感光
層の厚みが２０μｍ以上のときは第１の実施の形態の後
処理時間を３．５秒、１５μｍ以上２０μｍ以下のとき
は４．０秒、１５μｍ以下の時は４．５秒とした。

【００５６】また、同様に、第２の実施の形態において
は、図８に示すように、感光層の厚みが２０μｍ以上の
ときは５３℃を超えた時に５２℃まで、１５μｍ以上２
０μｍ以下のときは５２℃を超えた時に５１℃まで、１
５μｍ以下の時は５２℃を超えた時に５０℃まで画像形
成と定着装置への通電を停止し、同様に画像形成を行っ
たところ感光体近傍の温度が５０℃前後となるような環
境下でも平均でＡ４横で７万枚過ぎまで画像上にスジの
ない良好な画像を提供することができた。

【００５７】なお、交流波形としては正弦波を用いた
が、方形波、ノコギリ波、三角波等を用いてもよいのは
勿論である。

【００５８】また、交流電流、交流電圧、直流電流、直
流電圧、並びに周波数の値は感光体、帯電ローラの材
料、物性等や、感光体の径、プロセススピード等により
異なり、本実施の形態の値に限定されるものではない。

【００５９】また、本実施の形態における感光層の厚
み、温度、表面粗さの値はこれに限定されるものではな
く、感光体の材料、構成、帯電ローラの材料、構成、な
らびに画像形成装置の構成により適宜異なってくるもの
である。

【００６０】更に、本実施の形態では連続画像形成時に
画像形成を停止するとしたが、画像形成の間隔を開ける
等、融着を低減させるシークエンスであれば、これに限
定されるものではない。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、感
光層の膜厚、あるいは直流電流値の変化率に応じて帯電
部材に印加する交流電界を定電流制御から定電圧制御
へ、あるいは定電流値を増加させることで、感光体の部
分的な過剰な削れや傷が発生しても長期にわたり、白地
かぶりのない良好な画像を提供することができた。

【００６２】また、被帯電体としての感光体の感光層の
膜厚を検知する手段として、一定直流電圧印加時の直流
電流値を用いたが、一定直流電流印加時の直流電圧値、
一定交流電圧印加時の交流電流値、あるいは一定交流電
流印加時の交流電圧値を用いても同様の効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１、第２、第３の実施の形態の画像形成装置
の概略構成図。

【図２】感光体の表面粗さと感光体近傍の温度を５０℃
以降に融着発生までの連続画像形成枚数の関係を示す
図。

【図３】感光体の表面粗さと感光層の厚みの関係を示す
図。

【図４】一定直流電圧（−７５０Ｖ）印加時の直流電流
値と感光層膜厚の関係を示す図。

【図５】（ａ）は第１の実施の形態の制御回路のブロッ
ク図、（ｂ）はその動作を示すフローチャート。

【図６】（ａ）は第２の実施の形態の制御回路のブロッ
ク図、（ｂ）はその動作を示すフローチャート。

【図７】（ａ）は第３の実施の形態の制御回路のブロッ
ク図、（ｂ）はその動作を示すフローチャート。

【図８】第３の実施の形態の連続画像形成時の動作を示
すフローチャート。

【符号の説明】

１…像担持体（感光ドラム） ２…帯電部材（帯電ローラ） ３…印加バイアス（直流電界＋交流電界） ５…露光手段（レーザビーム） ６…現像装置 ７…転写部材（転写ローラ） ９…クリーニング装置 １０…機内空気循環用ファン １１…温度センサ １２…メインモータ １３…制御手段 １４…感光層膜厚検知用素子

Claims (9)

【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
   画像形成装置において、 前記被帯電体近傍の温度を検知する温度検知手段と、前
   記温度検知手段の検出値に応じて画像形成終了後の前記
   被帯電体の後処理の時間を制御する制御手段とを有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 被帯電体に前記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
   る画像形成装置において、 前記被帯電体近傍の温度を検知する温度検知手段と、前
   記温度検知手段の検出値に応じて連続画像形成時の処理
   時間を制御する制御手段とを有することを特徴とする画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 被帯電体に前記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
   る画像形成装置において、 前記被帯電体近傍の温度を検知する温度検知手段と、前
   記被帯電体の厚みを検知する厚み検知手段を有し、前記
   温度検知手段の検出値および前記厚み検知手段の検出値
   に応じて、画像形成終了後の前記被帯電体の後処理の時
   間を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 被帯電体に前記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
   る画像形成装置において、 前記被帯電体近傍の温度を検知する温度検知手段と、前
   記被帯電体の厚みを検知する厚み検知手段と、前記温度
   検知手段の検出値および前記厚み検知手段の検出値に応
   じて、連続画像形成時の処理時間を制御する制御手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記厚み検知手段が印加する直流電圧を
   一定にした時、前記被帯電体に流れ込む直流電流成分に
   基づいて厚みを検知することを特徴とする請求項３また
   は４に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記厚み検知手段が印加する直流電流を
   一定にした時、前記被帯電体に印加される直流電圧成分
   に基づいて厚みを検知することを特徴とする請求項３ま
   たは４に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記厚み検知手段が印加する交流電圧を
   一定にした時、前記被帯電体に流れ込む交流電流成分に
   基づいて厚みを検知することを特徴とする請求項３また
   は４に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記厚み検知手段が印加する交流電流を
   一定にした時、前記被帯電体に印加される交流電圧成分
   に基づいて厚みを検知することを特徴とする請求項３ま
   たは４に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記帯電部材は、少なくとも表層に高抵
   抗層を有する導電性帯電部材であることを特徴とする請
   求項１ないし８のいずれか一つに記載の画像形成装置。