JPS63158575A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は画像形成が安定した画像形成装置、特に被帯電
部材としての感光体上に静電潜像を形成し、現像・転写
後、上記感光体を繰り返し利用する画像形成装置に関す
る。

（従来の技術） 従来から、帯電・像露光・現像のプロセスによるカール
ソン法、あるいは、−次帯電、像露光同時２次帯電、現
像のプロセスにより像形成を行なういわゆるＮＰ法など
の画像形成装置において、被帯電部材としての感光体を
繰り返し使用する際、感光体か前回の像形成およびそれ
に続く像消去の履歴を受けて、前回の画像と全く同レベ
ルの画像か得られない問題かある。感光体−Ｌの表面電
位を観測すると前回の残留電荷により像形成の第−ステ
ップである一様帯電の直前の表面電位か異なり、順次形
成される画像の漕度か増加する傾向（この場合を以下、
立ち上りという）或いは減少する傾向（この場合を以下
、立ち上りという）かあった。

このような連続形成する画像間の濃度差を解消するため
に、画像形成の一様帯電の電流或は画像露光の光強度を
連続コピー中に順次変化させる方式か従来実施されてい
る。前者を調流方式、後者を調光方式と称する。

（解決すべき問題点） ところか、上記従来の調流方式或いは調光方式ては感光
体の使用雰囲気温度・湿度・休止時間・長期的使用回数
によって立ち上り（立ち下り）の程度か複数に変化する
ことに充分対応できなかった。

即ち、上記の要因は各々独立の要因となるために実際に
画像形成装置を使用する場合には一定の変化方法による
調流・調光方式では完全には対応てきないわけである。

また、放電手段自体の問題として、従来、静電記録、電
子写真法においては、線径０．１ｍｍ程度のワイヤーに
高電圧を印加することによりコロナ放電を行なうコロナ
放電法か広く用いられている。

しかしながら、このようなコロナ放電法では、ワイヤー
が細いため破損し易く、さらにはワイヤーの汚れにより
放電ムラが生じるため感光体への帯電および／または除
電か不均一となるという欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記のごとき被帯電部材および放電手段の問
題を同時に解決するためになされたのもであって、良好
な画像形成を可能とした画像形成装置を提供せんとする
ものてあり、 放電手段を有すると共に、被帯電部材に像形成を行なう
画像形成装置において。

上記放電手段は、誘電体と、この誘電体に埋設された少
なくとも２個の埋設電極と、裸出した裸出電極を有し、 上記埋設電極は、それらの間に交流電圧な印加したとき
所定の放電開始電圧で上記誘電体の表面の一部の近傍に
放電が発生する位置に配設され、上記裸出電極は、上記
表面の一部またはその近傍の位置であって、いずれの埋
設電極との間の放電を開始する電圧よりも高くなる位置
に設けられ、かつ−ト記放電により発生するイオンをバ
イアス電圧によって上記被帯電部材へ付与せしめるよう
になっていると共に、 上記被帯電部材に表面電位を検出し、表面電位を規定表
面電位に制御するべく、その検出値に基づいてに記バイ
アス電圧、交流電圧あるいは交流電圧の周波数のうち、
少なくとも一つを変化させる制御手段を備える。

ことを特徴とするものである。

（実施例） 以Ｆ、添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の画像形成装置を電子写真複写機を例
として示す概略図である。被１；Ｐ電部材としての感光
体２は特公昭４２−２：１９１０および特公昭４３−２
４７４８号公報に記載のように、表面絶縁層を有し、軸
２ａによって装置本体く不図示）に回転自在に支持され
ている。この感光体２の周囲には前露光手段となるタン
グステンランプ等の熱源１１１、感光体上の残留電荷を
消去する除′准用の放電装置１１２、潜像形成のために
一次放電を施す本発明に基づく放電手段としての放電装
置ｌｌ、原画像露手段１１４による光像露光と同時に上
記−火放電を逆極性成分を有する放電を組合せたもの等
の二次放電装置Ｉｔｓ、全面露光源１１６、感光体ドラ
ム上に形成された静電潜像を現像する現像装置１１７、
その現像像を転写材１２０に転写するための転写放電装
置＋１８　、転写後感光体上に残留する現像剤を除去す
るクリーニンク手段１１９等か配置されている。

上記感光体としては、アルミニュウムシリンダ上に銅を
トープした硫化カドミウム及び結着樹脂から成る感光層
を設け、表面を絶縁性樹脂層としたものを用いたもので
ある。

上記構成装置により、画像を得るステップは以下のごと
くである。

まず、感光体表面を前露光手段１１１で露光しなから除
電装置１１２で残留電荷を消去した後、後述する電源１
３４を介し、放電量制御回路１３３に接続された一次帯
電用の放電装置ｌで感光体表面を一様に帯電させる。次
いでのその感光体表面に後で詳述する条件の光像露光を
施しつつ６．５にＶの交流電圧を印加した二次放電装置
１１５で除電な施す。

次いて全面露光源１６により感光体表面を一様照射して
潜像形成ステップを終了する。

このように形成された静電潜像は、例えばスリーブ現像
により顕画化する。そしてこの現像像に転写材を重ね、
上記転写放電装置て背面から転写を施す。そして転写終
了後転写材を分離して、図示しない定看器で定着しコピ
ーを供する一方転写終了後の感光体表面の残留現像剤は
クリーニンク手段１１９て除去される。

第２図は、上記画像形成装置における感光体を繰り返し
使用した場合、その感光体の表面電位かコピ一枚数に対
応して変化する状態を示すもので、横軸にコピー数枚、
縦軸に感光体の表面電位（Ｖ）をとった相関図である。

第２図中２ａ、２ｂ、２ｃは原画像露光手段としてのラ
ンプ１１４で照射された原稿１３１からの反射光像の各
原画像濃度暗部、中間調部、明部に対する全面露光後の
感光体表面電位を示す曲線である。いずれの場合もコピ
一枚数に応じて表面電位が上昇しているから、当然形成
画像の薄いものから濃いものへと変化することになる。

そこで、本発明は感光体上に繰り返し静電潜像を形成す
る際、原画像露光以外の期間に形成Ｈｓ像の暗部、又は
明部電位を測定し、その信号によって次の形ｒ＆潜像の
暗部電位、明部電位および、中間調電位を所定値とする
ごとく制御するものである。

次に１画像安定法について説明する。

第１図において、２次帯電装置ｔｔＳの下流に電位セン
サー１０２か設けられ、感光体２上の潜像電位を検知す
る。この電位センサー１０２は、原稿露光用のランプを
消した状態での感光体の潜像電位と、白色原稿に相当す
る潜像の電位をそれぞれ測定し、予め設定された電位曲
線にもとづく、潜像を感光体上に形成するため、この測
定値が制御部１０３にフィードバックされる。すなわち
、制御部＋０３ては、上記測定値に基づいて、本発明の
放電装置ｌ、２次帯電装置１１５に印加する電圧を変化
させ所定電位を持つ潜像を感光体２上に形成するように
する。

上記二次帯電装置１１５に対する印加電圧は制御部１０
３より行ない、−次帯電用の放電量２！ｌの放電量の制
御は制御部１０３からの出力により、後述する放電量制
御回路１３３によって行なわれる。

この制御は、画像形成プロセスに先立って行なわれるか
、その制御動作を第３図のフローチャート図に従って説
明する。

まず、電位制御がスタートすると（ステップ５１）、感
光ドラム２の前回転によりステップ５２において、残留
電位の除去か行なわれる。

続いて、ステップ５３に進み、初期値の帯ＴＫ、電流お
よび初期ｆｒｎの原稿照り１ランプ電圧で、図示されて
いない原稿台近傍の標準白色板１３２か、露光される。

これによる静電潜像が感光ドラム２上に形成され、電位
センサー１０２か感光ドラム２の感光体表面における照
明電位ｖＬを検出して、その検出信号を制御部１０３に
供給する。

この検出された照明電位ｖＬと明電位の目標値ＶＬＩ）
との差Ｉ　ＶＬ−Ｖｔ、ｏ　ｌか、許容誤差Ｃ７内テア
ルか否か判定する（ステップ５４）。否定判定ならば、
二次帯電装置＋１５　　（接続されている高圧トランス
は、定電圧特性を有する）の二次帯電電圧ｖ２を、制御
式△ｖ２＝△δｖＬに従って制御する（ステップ５５）
。そしてステップ５３に復帰して、その動作を繰り返す
。ステップ５５で制御された二次帯゛市電圧ｖ２によっ
て再度書られる明部電位ｖＬか、許容誤差Ｃ１内になっ
て、そのｌ：Ｉ標値ＶｔＯに酸中するまで、ステップ５
：］、５４．５５における動作か繰り返される。許容誤
差Ｃ１内となって、ステップ５４において１”ｉ定判定
となれば、次のステップへと進む。

このステップでは、原稿照明ランプ１１４を消灯して、
原稿露光かないまま感光トラム２を回転させる。

感光ドラム２の感光体表面の表面型電位は、暗部電位ｖ
ｏとなるから、この暗部電位Ｖ。を電位センサー１０２
によって検出して測定する（スッテプ５６）。この測定
された暗部電位Ｖ。とその目標値ＶｎＯとの差が許容差
Ｃ２内であるか否かを判定する（ステップ５７）。この
判定が否定であれば、−次帯電装置１（この場合は、本
発明に基づく放電装置の制御方法は後述する）の−次帯
電電流ＩＩを制御式△　Ｉ、　＝αｖｔｌに従って制御
する（ステップ５８）。しかる後、ステップ５６に戻っ
て動作を繰り返す。暗部電位Ｖ、かその目標値ＶＤＯに
許容径差Ｃ２内に収束すると、ステップ５７での判定は
肯定となりループを抜は出して、次の動作に移る。

原稿照明ランプ１１４をあらかじめ設定された中間電圧
のハロゲン電圧ＶＭＬで点灯し、原稿露光量を標準光量
とし、標準白色板１３２を照らす。このような、光量の
下で感光ドラムを回転させて、その感光体表面を露光す
る。感光体表面の電位は、中間濃度部電位Ｖｌ（？とな
り、この電位ｖＨ丁を電位センサー１０２で測定する（
ステップ５９）。この測定された中間濃度部電位ｖＨア
とその目標値との差＋　Ｖ、アーＶＨＴＯｌが許容誤差
Ｃ４内であるか否か判定する（ステップ６０）、もし否
定判定ならば、原稿照明ランプ１１４を点灯するハロゲ
ン電圧ＶＨＬを制御式△Ｖｎｔ、　＝γ△ＶＨＬに従っ
て制御する（ステップ６１）。次いで、ステップ５９に
戻り、ループ動作を繰り返す。中間濃度部電位Ｖｔ１Ｌ
かその目標値Ｖ、（、。

の許容誤差Ｃ４内に収束すると、ステップ６０にて肯定
判定となりループを抜は出す。

このような動作によって、−成帯′：ヒ電流ｌい二次帯
電器への印加電圧ｖ２及び、ハロゲン電圧■□５が制御
設定され、電位制御動作は終了する。

なおステップ５３．５９での明部電位ｖＬおよび中間濃
度部電位ｖ、４７の測定は、標準白色板１１２を原稿照
明ランプ１１４によって、照射した状態で、通常のコピ
一時と同じ速度で回転する感光ドラムを露光して行なわ
れる。ＶＤは原稿照明ランプ１１４を消灯した状態で測
定される。

また各制御式の係数δ、α、γはそれぞれの関係式によ
る関数の傾きを示すもので、′！！Ｊ業者によって適宜
決定される。

次に、本発明の実施例における、−次帯電の用いる放電
装置（第１図に１で示す）の制御方法について第４図で
説明する。

放電装置ｌは、誘電体１０内に埋設された少なくとも２
個の埋設電極１１．１２と、上記誘電体１０の表面に設
けられた裸出電極１３とを有している。上記２個の埋設
電極１１．１２は、放電を発生させるための交流電圧印
加用電極であり、裸出電極１３は放電により生成された
イオンを感光体２に向は抽出するためのバイアス電圧が
印加される電極である。

上記電極１１．１２は交流型［１４に接続されると共に
、上記裸出電極１３は直流バイアス電源１９に接続され
ており、光導電体１７と導電性基体１８から成る感光体
２の導電性基体１８と裸出電極１３間にバイアス電圧か
印加されるようになっている。

誘電体１０は耐放電性の高い無機：Ａ″に！、材料、例
えばガラス、セラミラフ、　ＳｉＯ□、　ＭｇＯ，ＡＩ
。０：１などの酸化物、または窒化シリコン（ＳｉＪ４
）　、Ｎ化アルミニウム（ＡＩＮ）などの窒化物ででき
ており、本実施例では矩形の断面を有する長尺の部材で
ある。

埋設電極１１．１２の埋設位置は、それらの間に交流電
圧を印加したときに所定の放電開始電圧で誘電体ＩＯの
表面の一部の近傍に放電が発生する位置に設定されてい
る。これらの電極の材料としては、ＡＩ、　Ｃｒ、　Ａ
ｕ、　Ｎｉなどを用い得る。ここで注目すべきは、本発
明ではこれらの電極は埋設され露出しておらず、その腐
食は発生しないので上記のような材料を使用しても高耐
久性を維持できることである。

裸出電極の位置は前記放電発生領域１５の端部近傍であ
って、いずれの埋設電極（１１及び１２）との間に放電
開始を生ずる交流印加電圧が前記所定の放電開始電圧よ
りも高くなる位置である。ここて放電領域の近傍とはそ
の外部及び内部を含む近傍であり、外部の場合が好まし
いか、内部であっても放電領域端部近傍てあれば１機箭
的に満足できる。

また、上記誘電体１０．埋設電極１１，１２　、裸出電
極１３を備える放電部材１′に対して、制御手段として
の制御回路３１か設けられている。これは、被帯電部材
としての感光体２の表面電位を検出して、その検出値に
基づいて前記バイアス電圧の電圧値、交流電圧あるいは
該交流電圧の周波数のうち少なくとも一つを変化させる
制御手段である。

すなわち、制御回路３１は、感光体２の表面電位を規定
表面電位となるように制御するものであり、本実施例で
は、バイアス電源Ｉ９、交流電源１４を制御するように
している。

上記構成において、帯電は次のようにして行なわれる。

埋設電極１１と埋設電極１２との間に交ｆｉ、電源１４
によって所定の放電開始電圧以上の交流電圧か印加され
ると、これによって図示の放電装置ｌの底面（交流電圧
か印加される電極１１と同１２とを結ぶ線にほぼ平行な
面）の電極間近傍に対向する部分を中心して、参照符号
１５で示す単一領域において放電が行なわれ、正・負の
イオンが交互に生成される。しかるに、裸出電極１３に
はバイアス電源１９によってバイアス電圧が印加されて
いるために上記イオンのうちの所望の極性のイオンは感
光体２に向けて抽出され、該感光体２は帯電される。尚
、抽出されるイオンの極性は印加されるバイアス電圧の
極性によって決定される。

また、上記の説明では、感光体２を帯電する場合につい
て説明したが、放電装置を感光体２に近づければ直流バ
イアス電源１９を必要とせずに感光体２を除電すること
かできる。したかって、この構成の放電装置は１成帯電
装このみに使用したものとして本実施例では示されてい
るか、他の帯電用の放電装置あるいは除電用のものもこ
の構成とすることかできる。

更に、電源１９は直流でも脈流でも、裸出電極１３の近
傍に発生したイオンを感光体２の方向に引張られる電圧
であれば良い。

さて第４八図中の交流電源１４、直流バイアス電源１９
は、１組として第１図の電源１３４に対応し、制御回路
３１は第１図の制御部１０３内にあって、これを制御す
る。制御の直接の対象は、バイアス電源１９によって感
光体２と放電装置ｌとの間に形成される電界の強度、両
電極間に印加する交互電圧のピーク・ピーク値および該
交互電圧の周波数のうち、すくなくとも一つである。

第４Ｂ図は１周波数Ｆ　＝　３０Ｋ１１□、ピーク・ピ
ーク値Ｖｐｐ＝１．７ＫＶの交流電圧を埋設電極間に印
加した場合の、直流印加電圧と放電装置の中位長さく１
ｃｍ）あたりの金属ドラム（接ｊｆｉりへ流れるイオン
電流（ｇ　Ａ／ａｍ）との関係を示したものである。図
示のように、直流印加電圧の増加ととものイオン電流は
指数関数的に上昇する。

したかって、この直流印加電圧を制御することにより、
感光ドラムへの放′を量、すなわち１次帯電電流１１を
制御することかできる。

本実施例においては、正イオンを感光体上へ引っばる場
合について述べたが、本発明は、この実施例に限定され
るものでなく、負イオンあるいは正・負両方のイオンを
感光体上へ導く場合にも含まれる。

従来の′電位制御に用いられているコロナ帯電器の欠点
として、感光体の抵抗や容量か環境や感光体の履歴など
により変化した場合に、感光体側に流れる電流とシール
ド側に流れる電流の比率が変化するという問題かある。

このように、感光体の特性の変化により感光体側へ流れ
る電流量が変化した場合には、第３図て述べた。電位制
御式ΔＶ２＝δ△ｖＬ、△１、＝α△Ｖ。

において、感光体の履歴前に決定した係数係数δ、αに
よって、２次帯電量および１成帯′屯墳を変化させても
、δ、αが履歴後にとるべき係数δ′、α′と一致しな
いために、ステップ５３〜５５および、ステップ５６〜
５８で電位制御を行なっても、ｌ　ＶＬ　　ＶＬＯＩお
よびｌ　Ｖｏ　　ＶＤａｌか許容誤差ＣＩ＋Ｃ２内に収
束することなく、発散する不都合か発生しやすかった。

しかしながら、本発明の放電装置の場合には、コロティ
１？電器と異なり、シールド側へ流れる電流かないため
に、実測においても、コロナ帯電器によって生した係数
δ、αの変化は生ぜず、感光体の履歴にかかわりなく、
電位Ｖ。。

Ｖｌｌア、Ｖｌ、は収束する。

従来のコロナ放電器では上記問題の解決のためにグリッ
ドなどのイオン流制御手段を設けていたか本発明では裸
出電極に印加された電圧によるグリッド効果により、グ
リッドを特別に設けることなく、感光体への電流量を容
易に制御することが回部である。すなわち電圧か印加さ
れた裸出電極１３か感光体２近傍に存在するために、こ
の裸出電極１３か通常のコロナ帯電器の場合のグリッド
電極の働きをする。したかって、感光体２は裸出電極１
３に印加した電圧とほぼ同電位になるまで帯電される。

また、広範な環境条件下においても均一に放電する特性
から、埋設電極周辺に安定して発生する交互電界の作用
により、荷電物体を反発し、埋設電極間の誘電体表面及
び裸出電極表面への付着物を払い落す作用かあるため、
従来、コロナ放電ワイヤーを使用した場合のコロナ放電
器の欠点であった放電電極の表面汚れによる放電ムラを
なくすことかできる利点もある。

さらに、本実施例では、裸出電極に印加する直流バイア
スの制御のみによる感光体への帯電量の制御について述
べたが１本発明の放電装置は、コロナ帯電器と異なり、
直流バイアスのみてなく、埋設電極間に、印加する交流
電圧の周波ａＦや強度Ｖｐｐ　　（ピーク・ピーク側）
を変化させることによても帯電量の制御が可能である。

第４Ｃ図は、埋設電極間に印加する交流電圧の周波数を
３０　Ｋ　Ｈ□、裸出電極１３に印加する直流電圧ＶＯ
Ｃｗ±ＩＫＶと一定にした状態で、ＶＰＰを変化させた
ときの金属ドラム面へのイオン電流を示したものである
。

また、第４０図は、埋設電極間に印加する交互電圧のＶ
、、　＝１．７にＶ、裸出電極間に印加する直流電圧Ｖ
ｏｃ　”　±ＩＫＶとして、同波数な０か６１００　Ｋ
１１２程度まで変化させたときの金属ドラム面へのイオ
ン電流を示したものである。

第４Ｃ図、第４Ｄ図から明らかなように、埋設電極１１
．１２間に印加する交流電圧の周波Ｆあるいは、強度Ｖ
ＰＰを変化させることにより、帯電量を制御することも
可能である。

なお、このような機能を行なう制御回路３１の具体的構
成は１本明細書の開示に基けば、当業者の通常の知識の
範囲に属する。

本発明は詳述したＮＰ電子写真法に限らず、カールソン
法等、その他の電子写真法にも適用し得るものである。

（発明の効果） 以−Ｌ詳述したごとく、本発明によれば、使用履歴によ
り特性変化が生ずる被帯電部材に対して画像濃度調整が
適切に行なわれ、広範な種類の原稿に対しても地力ツリ
のない画像を提供することができる共に、コントラスト
を所期の状態に保持することかａｆ渣であるという効果
か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による画像形成装置の断面図
、第２図は感光ドラムの表面電位の立上り変化を示すグ
ラフ、第３図は電位制御動作フローチャート、第４Ａ図
は本発明に使用する放電装置の概要構成断面図、第４Ｂ
図は直流印加電圧と電流との関係を示すグラフ、第４Ｃ
図はピーク・ピーク値な変化させたときのイオン電流を
示すグラフ、第４Ｄ図は周波数を変化させたときのイオ
ン電流を示すグラフである。 ｌ・・・・・・・・・放電手段（放電装置）２・・・・
・・・・・被帯電部材（感光体）ＩＯ・・・・・・・・
・誘電体 １１．１２・・・埋設電極 １３・・・・・・・・・裸出電極 ３１・・・・・・・・・制御手段（制御回路）特許出願
人　　　　　　キャノン株式会社代理人　　　弁理士　
　藤　　岡　　　徹第　　１　　図 第　　２　　図 コピ一枚数 第　　３　　図 第４Ａ図 第　　４Ｂ　図 ０　　　　１．０　　　２．０ 直流バイアス電圧（Ｋ　Ｖ　） 第４Ｃ図 ２ＮＮＦＥ　（ＫＶｐ７ｐ、温、２、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 放電手段を有すると共に、被帯電部材に像形成を行なう
   画像形成装置において、 上記放電手段は、誘電体と、この誘電体に埋設された少
   なくとも２個の埋設電極と、裸出した裸出電極を有し、 上記埋設電極は、それらの間に交流電圧を印加したとき
   所定の放電開始電圧で上記誘電体の表面の一部の近傍に
   放電が発生する位置に配設され、上記裸出電極は、上記
   表面の一部またはその近傍の位置であって、いずれの埋
   設電極との間の放電を開始する電圧よりも高くなる位置
   に設けられ、かつ上記放電により発生するイオンをバイ
   アス電圧によって上記被帯電部材へ付与せしめるように
   なっていると共に、 上記被帯電部材の表面電位を検出し、表面電位を規定表
   面電位に制御するべく、その検出値に基いて上記バイア
   ス電圧、交流電圧あるいは交流電圧の周波数のうち、少
   なくとも一つを変化させる制御手段を備える、 ことを特徴とする画像形成装置。