JP2000305342A - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体の削れや、環境等による静電容量の変
化、近傍温度に応じて適切な帯電ローラ印加電圧を決定
し、地肌汚れや画像濃度低下の発生を防止する。 【解決手段】 放電開始電圧Ｖｔｈ以上の２つの電圧Ｖ
１、Ｖ２を帯電ローラ２に印加し、流れる電流Ｉ１、Ｉ
２を測定し、一次方程式 【数１】Ｉ−Ｉ１＝｛（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｖ２−Ｖ
１）｝（Ｖ−Ｖ１） のＩ＝０の時の電圧Ｖから放電開始電圧Ｖｔｈを求め
る。帯電装置近傍に温度検知手段を設け、検知温度に応
じてあらかじめ実験的に求めた印加電圧に対する感光体
表面電位Ｖｄの傾きαを用いて所要の感光体表面電位Ｖ
ｄにするための帯電ローラ印加電圧Ｖｃを 【数２】Ｖｃ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ／α と求め、これを帯電ローラに印加し、一定の感光体表面
電位Ｖｄを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は帯電装置及び画像形
成装置に関し、より詳しくは、被帯電体に対して帯電部
材を接触させあるいは微小な隙間を介して対向させて配
設し、帯電部材に直流電圧を印加して被帯電体に対して
放電を行わせて被帯電体の帯電（本明細書において帯電
というときは除電をも含む。）を行う帯電装置及びこの
ような帯電装置を像担持体の帯電手段とする画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電子写真複写機やプリンタ
等の画像形成装置においては、感光体や静電記録誘電体
等の像担持体の帯電手段としてコロナ放電器が広く利用
されていた。しかしコロナ放電器を用いた帯電処理系
は、高電圧印加が必要で帯電効率が低く、加えてコロナ
放電生成物（О₃、ＮОＸ等）の発生や放電ワイヤの汚
れ等の問題があった。

【０００３】そこで近年では、オゾンレス、低電力等の
特長を有する接触帯電装置が注目され、実用化されてき
ている。この接触帯電装置は、感光体等の被帯電体に対
して導電性の帯電部材を接触させ、帯電部材に電圧を印
加して被帯電体に対して放電を行わせ、それによって被
帯電体の表面を所定の電位に帯電させるものである。な
お、帯電部材を被帯電体に対して接触させずに被帯電体
面との間に放電現象を生じ得る微小な空気間隙（エアギ
ャップ）を介して非接触に対向配設させて帯電部材に所
要の帯電バイアスを印加しても、帯電部材を被帯電体に
当接させて配置した場合と同様に被帯電体面の帯電処理
を実行させることができる。

【０００４】ところが接触帯電装置では、被帯電体に経
年的に生じる削れや、環境等に起因する被帯電体や帯電
部材の静電容量の変化等で放電開始電圧が変化し、この
放電開始電圧の変化によって被帯電体の帯電電位が変化
することがある。画像形成装置の場合は、被帯電体とし
ての感光体の削れ等による静電容量の変化に起因する放
電開始電圧の変化で帯電電位が初期に設定した所望の値
からずれてしまい、これによって画像が乱れる不具合が
生じることがある。

【０００５】そこで、特開平０６−１９４９３３号公報
に開示の帯電装置及び画像形成装置においては、放電開
始電圧以降は、印加電圧に対して傾き１で線形に感光体
表面電位が増加するとし、電子写真に必要とされる所要
の感光体表面電位を得るためには帯電ローラには感光体
表面電位＋放電開始電圧の電圧を印加すれば良いとし
て、帯電部材に微小電流の定電流を流し、これによって
掛かる電圧を測定することにより放電開始電圧を決定
し、これに基づいて帯電部材に印加する電圧を決定して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
画像形成装置では、帯電部材の材質や画像形成装置の線
速により印加電圧に対する感光体表面電位が傾き１の線
形にならない場合があるので、所要の感光体表面電位に
するための帯電ローラ印加電圧は「感光体表面電位＋放
電開始電圧」にはならない。そのため、特開平０６−１
９４９３３号公報に開示のようにして帯電ローラ印加電
圧を決定すると、地汚れや濃度低下等の画像品質不良が
発生する。

【０００７】さらに、帯電ローラの温度により印加電圧
に対する感光体表面電位が傾き１の線形にならない場合
があり、この場合も所要の感光体表面電位とするための
帯電ローラ印加電圧は、やはり「感光体表面電位＋放電
開始電圧」にはならず、上記と同様の問題が発生する。

【０００８】そこで本発明は、被帯電体や像担持体の経
年的な削れや、環境等による被帯電体や像担持体、帯電
部材の静電容量の変化に加えて、画像形成装置の帯電装
置近傍の温度に応じて適切な帯電ローラへの印加電圧を
決定することができるようにすることにより、地肌汚れ
や画像濃度低下の発生を防止できる帯電装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
帯電装置は、上記目的を達成するために、被帯電体に対
して帯電部材を接触させあるいは被帯電体と帯電部材を
微小な隙間を介して対向配設し、上記帯電部材に直流電
圧を印加して上記被帯電体に対して放電を行わせて上記
被帯電体を帯電する帯電装置において、上記帯電部材に
微小電流値の定電流を流し、該定電流によって掛かる電
圧を測定することにより上記放電の開始電圧を求める制
御手段を有するとともに、近傍に温度検知手段を設け、
上記制御手段が、あらかじめ求めた温度差による印加電
圧に対する上記被帯電体の表面電位の傾きの違いの関係
を用い、検知温度に応じて上記帯電部材に適した印加電
圧を算出することを特徴とする。

【００１０】また本発明の請求項２に係る画像形成装置
は、上記目的を達成するために、像担持体を帯電する工
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
像形成装置であって、上記像担持体に対して帯電部材を
接触させあるいは上記像担持体と帯電部材を微小な隙間
を介して対向配設し、上記帯電部材に直流電圧を印加し
て上記像担持体に対して放電を行わせて上記像担持体を
帯電させる帯電装置と、上記帯電部材に微小電流値の定
電流を流し、該定電流によって掛かる電圧を測定するこ
とにより上記放電の開始電圧を求める制御手段を有する
とともに、上記帯電装置の近傍に温度検知手段を設け、
上記制御手段が、あらかじめ求めた温度差による印加電
圧に対する上記像担持体の表面電位の傾きの違いの関係
を用い、検知温度に応じて上記帯電部材に適した印加電
圧を算出することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態及び実施例】以下本発明の実施の形
態及び実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明
の一実施形態となる画像形成装置の概略構成図である。
本例の画像形成装置は転写式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。

【００１２】図中１は像担持体（被帯電体）としての感
光体ドラムであり、この感光体ドラム１は、例えば直径
３０ｍｍの円筒状ＯＰＣ感光体で、電荷発生層の上に厚
さ２５μｍの電荷輸送層（ＣＴ層）を配置し、紙面に垂
直方向の中心軸線を中心に図中矢示のように時計方向Ｘ
に所定のプロセススピード（周速度：例えば９０ｍｍ／
秒）で回転駆動される。

【００１３】また図中２は感光体ドラム１に接触させた
帯電部材としての帯電ローラであり、この帯電ローラ２
は感光体ドラム１の回転に従動して回転し、また電圧部
（ＨＶＴ、電源部）３から所定の帯電バイアスが印加さ
れ、回転する感光体ドラム１の周面を所定の極性・電位
に一様に帯電（本例では負帯電）させる。

【００１４】このように帯電させた感光体ドラム１の帯
電処理面に、レーザビームスキャナ４から出力する画像
変調されたレーザビームＬを照射（走査露光）し、露光
部分の電位を減衰させて静電潜像を形成する。そして感
光体ドラム１の回転にともなって潜像が現像器５に対向
する現像部位に到来すると、現像器５から負帯電された
トナーを供給して反転現像によってトナー像を形成す
る。感光体ドラム１の回転方向で現像器５の下流側には
導電性転写ローラ６を感光体ドラム１に圧接配置してあ
って、感光体ドラム１と導電性転写ローラ６のニップ部
が転写部位を形成している。

【００１５】感光体ドラム１の表面に形成されたトナー
像が感光体ドラム１の回転につれて転写部位に到達する
と、これとタイミングをあわせて、ガイド７から転写材
Ｐが転写部位に供給され、これとともに電圧部３によっ
て所定の時点で所定の電圧が転写ローラ６に印加され、
トナー像が感光体ドラム１の表面から転写材Ｐに転移す
る。転写部位でトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、定
着器８へ搬送されてトナー像の定着を受け、機外へ排出
される。図中１０はコントロール部（ＣＰＵ）で、この
コントロール部１０により電源部３を制御する。

【００１６】一方、感光体ドラム１の表面に残った転写
残トナーは、ウレタン製のカウンターブレード（クリー
ニングブレード）９によって掻き落とし、感光体ドラム
１の表面を清掃して次の画像形成に備える。

【００１７】感光体ドラム１は、耐久通紙によってすこ
しずつ削れを生じる。帯電ローラ２は、表面に高抵抗層
を持つ二層構成となっている。これは、感光体ドラム１
にピンホールが生じた場合、その部分に帯電電流が集中
し、帯電ローラ２の表面電位が降下して横筋の帯電不良
になることを防ぐためのものである。また現像器５は２
成分現像方式を用いており、感光体ドラム１の周面の静
電潜像が非磁性トナーによって反転現像を受け、露光さ
れた部分がトナー可視化される。転写ローラ６には例え
ば３ｋＶの電圧を印加して転写を行わせる。

【００１８】図２をも参照して帯電ローラ２に印加する
電圧の制御について説明する。既に述べたように、帯電
ローラ２にＤＣ電圧を印加した場合、印加電圧が放電開
始電圧Ｖｔｈ以上で帯電を開始し、それ以降は印加電圧
の増加分と同じ割合で感光体表面電位が上昇する。この
ことから、環境や感光体の削れを無視した場合には、目
標とする感光体表面電位Ｖｄに放電開始電圧Ｖｔｈを加
えた電圧で帯電ローラ２を制御すれば良いが、図２に示
すように、環境を変化させた場合や感光体ドラム１が削
れた場合には、放電開始電圧Ｖｔｈが変化するために定
電圧で制御していては感光体表面電位Ｖｄの値が変化し
てしまうことになる。すなわち図２に示すように、Ｎ／
Ｎ環境の耐久後と、Ｌ／Ｌ環境の初期とは１６０Ｖもの
感光体表面電位Ｖｄの差が生じる。もし、放電開始電圧
Ｖｔｈを通常環境の初期状態を仮定して６４０Ｖと見積
もって定電圧制御を行っていると、Ｌ／Ｌ環境では感光
体表面電位Ｖｄが下降して地汚れを生じ、また耐久後で
は感光体表面電位Ｖｄが大幅に高くなり、それにより帯
電電位ＶＬが上昇して画像濃度が低くなる。放電開始電
圧Ｖｔｈの変化を検知するためには、プリンタ本体に感
光体表面電位測定器を設ければ良いが、コストが上昇す
るし、別途の電源等のハードウェアが必要になる。

【００１９】本実施形態では、帯電ローラ２に印加する
電圧とこれによって流れる帯電電流を検知し、この関係
から放電開始電圧Ｖｔｈを予測して制御する。具体的に
は、図３に示すように放電開始電圧Ｖｔｈ以上の２つの
電圧Ｖ１、Ｖ２を帯電ローラ２に印加し、それぞれ流れ
る電流Ｉ１、Ｉ２を測定する。この時、感光体ドラム１
の電位はある決まった値でないと帯電電位と帯電電流の
関係が明らかにならないため、画像露光を行い、電位を
０にした状態で測定を行う。図３で、放電開始電圧Ｖｔ
ｈとは放電開始を表すＡ点であるため、電圧Ｖ１、Ｖ２
印加時に流れる電流Ｉ１、Ｉ２を測定し、これによって
求められる一次方程式

【数１】Ｉ−Ｉ１＝｛（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｖ２−Ｖ
１）｝（Ｖ−Ｖ１） のＩ＝０の時の電圧Ｖを計算することによって放電開始
電圧Ｖｔｈを求める。

【００２０】そして、印加電圧に対する感光体表面電位
Ｖｄの傾きが１の線形の場合には、上記数式１にて求め
た放電開始電圧Ｖｔｈに所望の感光体表面電位Ｖｄを加
算した電圧Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ）を帯電ローラ２
に印加することによって、感光体１の削れ、環境の変動
にかかわらず一定の感光体表面電位Ｖｄを得る。

【００２１】これも既に述べたが、図４、５に示すよう
に、実際の画像形成装置では帯電装置の温度により印加
電圧に対する感光体表面電位が傾き１の線形にならない
場合がある。従って、気温が高い場所や低い場所で画像
形成装置を使用する場合や冬期の朝昼で温度差が大きい
場合は従来の技術で述べた問題が生じ得る。そこで、帯
電装置近傍に温度検知手段１１（例えば、サーミスタ）
を設け、その検知温度に応じてあらかじめ実験的に求め
た印加電圧に対する感光体表面電位Ｖｄの傾きαを

【数２】α＝ΔＶｄ／ΔＶｃ として求め、これを用いて所要の感光体表面電位Ｖｄに
するための帯電ローラ印加電圧Ｖｃを求める。具体的に
は印加電圧Ｖｃは

【数３】Ｖｃ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ／α となる。なお、帯電装置近傍の温度と相関があれば適宜
の場所の温度を検知して利用できる。

【００２２】実際に画像形成を行った例を示して説明す
る。帯電装置近傍温度が１５℃（この時、α＝０．
９）、Ｌ／Ｌ環境でＣＴ層が１５μｍまで削れた感光体
ドラムを用いて上記の制御を行った。前回転時にＶ１＝
１２００Ｖ、Ｖ２＝１８００Ｖをそれぞれ印加した時に
流れる電流はそれぞれ３０μＡ、６０μＡであった。こ
の測定時は常に画像露光を行い、帯電前の感光体電位を
０Ｖとしておいた。

【００２３】電圧Ｖ１、Ｖ２印加時に流れる電流Ｉ１、
Ｉ２の値を前述の数式１に代入すると、放電開始電圧Ｖ
ｔｈ＝６００Ｖと求まるため、この値に、必要な感光体
表面電位Ｖｄ＝９００Ｖに１／αを乗じた値、すなわち
９００／１．１＝８１８Ｖを加えた電圧１４１８Ｖを画
像形成時の印加電圧Ｖｃに決定し、この電圧で画像形成
を行ったところ、良好な画像を得ることができ、この時
の感光体表面電位Ｖｄを測定したところ８９０Ｖで、予
測した値と近い値を得た。

【００２４】一方、本発明を用いないで印加電圧に対す
る感光体表面電位Ｖｄの傾きαを１とした場合は、放電
開始電圧Ｖｔｈ＝６００Ｖに９００Ｖを加えた電圧１５
００Ｖを帯電ローラ２に印加することになり、この時の
感光体表面電位Ｖｄは９８０Ｖになってしまったため、
画像部の電位が上昇し、画像濃度が低く（明るく）なっ
てしまった。すなわち、単純に印加電圧に対する感光体
表面電位Ｖｄの傾きα＝１とすると帯電装置近傍の温度
によっては画像が劣化することがあるが、本発明では上
述のようにこれを抑えることができた。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に係る帯電装置は、以上説明し
てきたようなものなので、被帯電体の削れや、環境等に
起因する被帯電体や帯電部材の静電容量の変化に加え
て、装置近傍の温度に応じて適切な帯電ローラ印加電圧
を決定でき、画像形成装置の使用環境温度にかかわら
ず、被帯電体の帯電電位を安定化することができるとい
う効果がある。

【００２６】請求項２に係る画像形成装置は、以上説明
してきたようなものなので、使用環境温度にかかわら
ず、被帯電体である感光体等の像担持体の帯電電位を安
定化することができ、常に良好な画像を安定して出力す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態となる画像形成装置の概略
構成図である。

【図２】帯電ローラに印加する電圧の制御例を示す図で
ある。

【図３】帯電ローラに印加した放電開始電圧以上の電圧
とこれによって流れる電流の関係を示す図である。

【図４】印加電圧に対する感光体表面電位の傾きの関係
を示す図である。

【図５】印加電圧に対する感光体表面電位の傾きが温度
によって変化する例を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電ローラ ３ 電圧部 ４ レーザビームスキャナ ５ 現像器 ６ 導電性転写ローラ ７ ガイド ８ 定着器 ９ カウンターブレード（クリーニングブレード） １０ コントロール部（ＣＰＵ） １１ 温度検知手段 Ｌ レーザビーム Ｐ 転写材 Ｖｔｈ 放電開始電圧 Ｖｄ 感光体表面電位

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に対して帯電部材を接触させあ
   るいは被帯電体と帯電部材を微小な隙間を介して対向配
   設し、上記帯電部材に直流電圧を印加して上記被帯電体
   に対して放電を行わせて上記被帯電体を帯電する帯電装
   置において、上記帯電部材に微小電流値の定電流を流
   し、該定電流によって掛かる電圧を測定することにより
   上記放電の開始電圧を求める制御手段を有するととも
   に、近傍に温度検知手段を設け、上記制御手段が、あら
   かじめ求めた温度差による印加電圧に対する上記被帯電
   体の表面電位の傾きの違いの関係を用い、検知温度に応
   じて上記帯電部材に適した印加電圧を算出することを特
   徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 像担持体を帯電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であっ
   て、上記像担持体に対して帯電部材を接触させあるいは
   上記像担持体と帯電部材を微小な隙間を介して対向配設
   し、上記帯電部材に直流電圧を印加して上記像担持体に
   対して放電を行わせて上記像担持体を帯電させる帯電装
   置と、上記帯電部材に微小電流値の定電流を流し、該定
   電流によって掛かる電圧を測定することにより上記放電
   の開始電圧を求める制御手段を有するとともに、上記帯
   電装置の近傍に温度検知手段を設け、上記制御手段が、
   あらかじめ求めた温度差による印加電圧に対する上記像
   担持体の表面電位の傾きの違いの関係を用い、検知温度
   に応じて上記帯電部材に適した印加電圧を算出すること
   を特徴とする画像形成装置。