JPH01232371A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - 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、転写式電子写真複写機、レーザビームプリン
タ等のように回転するドラム型感光体・エンドレスベル
ト型感光体等の像担持体面に該像担持体面を均一帯電す
る工程を含む作像プロセスを適用して像形成を実行させ
、像担持体は繰り返して使用する画像形成装置に関する
。

〔背景技術〕

第４図にドラム型感光体を用いた一般的な転写式電子複
写機の概略構成を示した。

図において、３は像担持体としてのドラム型感光体であ
り、導電層、光導電層を順次層合してなるもので軸３ｂ
を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。該
感光体３はその回転過程で帯電装置１８によりその周面
に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで露光部
３ａにて不図示の像露光装置により光像露光Ｌ（スリッ
ト露光・レーザビーム走査露光等）を受ける。これによ
り感光体周面に露光像に対応した静電潜像が順次に形成
されていく。

その静電潜像は次いで現像装置５でトナー現像され、そ
のトナー現像像が転写装置１３により不図示の給紙部か
ら感光体３と転写装置工３との間に感光体３の回転と同
期取りされて給送された転写材Ｓの面に順次に転写され
ていく。

像転写を受けた転写材Ｓは感光体面から分離されて像定
着装置１５へ導入され像定着を受けて複写物（コピー）
として機外ヘプリントアウトされる。

像転写後の感光体３面はクリーニング装置６にて転写残
りトナーの除去を受けて清浄面化されて繰り返して像形
成に使用される。

感光体３の帯電装置１８としては従来周知のワイヤー電
極を備えたコロナ帯電装置が一般に広く使用されている
。

このようなコロナ帯電装置は繰り返し使用される感光体
３に対しては帯電工程前に感光体３を前面露光して除電
するいわゆる前露光工程、そして画像形成終了後には感
光体を露光して残存する電位を除電する全面露光工程が
必要とされていた。　゛即ち、感光体３を繰り返し使用
するためには、前回の作像で感光体３面に残存している
静電潜像の電位コントラストを次の作像のための帯電工
程前に一旦消滅させる必要がある。これは従来のような
コロナ帯電装置１８では前回の作像時の静電潜像の電位
コントラストを残存させたままで次の作像のために該感
光体面を帯電処理すると感光体全面に均一な帯電が行え
ず、前回の静電潜像による電位のコントラストが残って
しまい、それが次の作像の画像にゴーストとして現われ
るからである。

また、画像形成終了後においても、感光体３上のすべて
の面の電位を消滅させてから停止状態にする必要がある
。これは、感光体が帯電されたまま放置されると感光体
の感度等の特性が変化しやず（なるためである。

第４図において、１９は上記感光体３の除電処理のため
に帯電装置１８とクリーニング装置６との開位置に配設
した感光体全面露光装置（イレーザ）を示す。而して感
光体３は繰り返しの各作像サイクルにおいて帯電装置１
８による帯電を受ける前に該露光装置１９で全面露光を
受けて除電処理されることにより帯電装置１８により均
一帯電がなされる。

また画像形成終了後は帯電装置１８をオフしてから感光
体３を少なくとも１周面分回転させ（後回転）、その間
露光装置１９により感光体面を全面露光して感光体全周
面の除電を行わせた後、感光体の回転を停止させて待機
させる。

しかしながら、感光体の上記除電処理のための全面露光
装置１９等を配設すると装置は複雑となりそれだけ大き
なものとなってしまう。

さらに、コロナ放電器で帯電を行う場合、数ｋＶといっ
た高電圧をワイヤ電極に印加せねばならず、シールド電
極及び本体へのリークを防止すべくワイヤ電極とシール
ド電極との間の距離を大きく維持するために放電器自体
が大型化してしまうとか、コロナ放電によるオゾンの発
生が多（、装置や人体への悪影響、感光体劣化による画
像ボケが生じ易いといった問題点がある。

そこで、最近では上記のような問題点の多いコロナ放電
器を使用しないで、被帯電体たる感光体に帯電部材を接
触させて帯電を行う帯電手段が考えられている。これに
よれば前述したようなコロナ放電器での高電圧印加とか
オゾン発生等の問題点を解決できる。

具体的に被帯電体に帯電部材を接触させる帯電手段とし
ては、感光体表面にｌｋＶ程度の直流電圧域は直流電圧
と交流電圧との重畳電圧を外部より印加した導電性繊維
毛ブラシ或は導電性弾性ローラ等の導電性部材を接触さ
せることにより感光体表面を所定の電位に帯電させるも
のである。

なお、このように像担持体たる感光体面に帯電部材を接
触させる帯電手段を行うと、感光体面の各部均一な帯電
はなされず、斑点状のムラを生じる。

本出願人は、これを解決するために特願昭６１−２９８
４１９号において、像担持体たる感光体に接触する帯電
部材に感光体に対する帯電開始電圧の２倍以上のピーク
間電圧を有する交流電圧等の振動電圧を印加して感光体
をムラなく均一に帯電している。

しかしながら、このような帯電装置を電子写真複写機等
に適用して感光体を均一に帯電することはできるが、像
形成終了後の感光体の除電という点に関しては全く開示
がなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、帯電部材を像担持体に接触させて帯電させる
帯電手段を有する画像形成装置を改良するものであり、
その目的は帯電手段を像担持体の除電手段と兼用させる
ことにより、画像形成装置の可及的小型化・簡易化・低
コスト化等を図ることを可能とする画像形成装置を提供
することにある。

そして、本発明の他の目的は、従来のワイヤー電極を有
するコロナ放電装置のように高電圧を要することなく、
比較的低電圧で効率が良く、オゾンの発生が少量で帯電
及び除電を行うことのできる手段を備えた画像形成装置
を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は帯電部材を像担持体に接触
させて帯電させる帯電手段を有する画像形成装置におい
て、像担持体をムラな（均一にかつ安定して帯電するこ
とで良好な画像が得られる画像形成装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的及び本発明の特徴とするところは、添
付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより
一層明らかになるだろう。

〔発明の構成〕

本発明は上記目的を達成するために、像を形成するため
の移動可能で繰り返して使用できる像担持体と、上記像
担持体を帯電する帯電手段であって、上記像担持体に接
触する帯電部材と、この帯電部材に第１．第２の振動電
圧を印加する電圧印加手段とを有する帯電手段を備えた
像形成手段とを有し、上記帯電手段は、上記像担持体を
除電する除電手段を兼用し、上記像担持体面を除電する
時、上記帯電部材には上記第１の振動電圧の振動中心の
絶対値より振動中心の絶対値が小さい第２の振動電圧を
印加することを特徴とする画像形成装置もしくは、像を
形成するための移動可能で繰り返し使用できる像担持体
と、上記像担持体を帯電する帯電手段であって、上記像
担持体に接触する帯電部材と、この帯電部材に電圧を印
加する電圧印加手段とを有する帯電手段を備えた像形成
手段とを有し、上記帯電手段は上記像担持体を除電する
除電手段を兼用しており、上記電圧印加手段は、上記像
担持体を帯電する時、上記帯電部材に第１の電圧を印加
する第１の手段と、上記像担持体を除電する時、上記帯
電部材に第２の電圧を印加する第２の手段と、上記第１
．第２の手段を選択的に切り換える手段とを有すること
を特徴とする画像形成装置を要旨とする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の画像形成装置の一例を示すものであり
、本実施例のものはシート材給送部Ａとレーザビームプ
リンタ部Ｂとを組合せた画像形成装置を示している。

本例のプリンタＢの構成、作像動作について説明する。

ｌはプリンタの外装筐であり、本例プリンタは図面上右
端面側が前面である。ＩＡはプリンタ前面板であり、該
前面板はプリンタ外装筐ｌに対して下辺側のヒンジ軸Ｉ
Ｂを中心に２点鎖線示のように倒し開き操作、実線示の
ように起し閉じ操作自由である。プリンタ内に対するプ
ロセスカートリッジ２の着脱操作やプリンタ内部の点検
・保守等は前面板ＩＡを倒し開いてプリンタ内部を大き
く開放することにより行われる。

プロセスカートリッジ２は本例のものはカートリッジハ
ウジング２ａに感光ドラム３、帯電ローラ４、現像器５
、クリーナ６の４つの作像プロセス機器を内包させてな
るもので、プリンタ前面板ＩＡを２点鎖線示のように倒
し開いてプリンタ外装筐ｌ内の所定の収納部に対して着
脱自在である。ここでプロセスカートリッジ２は、少な
くとも像担持体たる感光ドラム３と帯電部材たる帯電ロ
ーラ４のうちの一方を内包していれば良い。即ち、現像
器５やクリーナ６がカートリッジ２に含まれなくても良
いし、他の作像プロセス機器を含んでいても良い。

カートリッジ２はプリンタ内に正規に装着されることに
よりカートリッジ側とプリンタ側の両者側の機械的駆動
系統・電気回路系統が相互カップリング部材（不図示）
を介して結合して機械的・電気的に一体化する。

７はプリンタ外装筐１内の奥側に配設したレーザビーム
スキャナ部であり、半導体レーザ、スキャナモータ７ａ
、ポリゴンミラー７ｂ、レンズ系７ｃ等から構成されて
おり、該スキャナ部７からのレーザビームＬがプリンタ
内に装着されているカートリッジハウジング２ａの露光
窓２ｂからハウジング２ａ内にほぼ水平に進入し、ハウ
ジング内に上下に配設されているクリーナ６と現像器５
との間の通路を通って感光ドラム３の左側面の露光部３
ａに入射し、感光ドラム３面が母線方向に走査露光され
る。

８はプリンタ前面板ＩＡの下辺側に外方へ突出させ且つ
前玉りに傾斜させて設けたマルチフィードトレイであり
、複数枚のシート材Ｓを同時にセットできる。

ｌＯはプリンタ前面板ＩＡの内側の下部に設けたシート
材給送ローラ、１２は該給送ローラ１０の左側面に接触
させた搬送ローラである。１３はプリンタ前面板ＩＡの
内側で上記給送ローラ１０の上方に配設した転写ローラ
、１５ａ・１５ｂはプリンタ前面板ＩＡの内側上部に設
けた定着ローラ対、１４は転写ローラ１３と定着ローラ
対１５ａ・１５ｂ間に設けたシート材ガイド板、１６は
定着ローラ対１５ａ・１５ｂのシート材出口側に配設し
たシート材排出ローラ、１７は排出シート材受はトレイ
である。

プリンタの制御系に画像形成スタート信号が入力される
と、感光ドラム３が矢示の反時計方向に所定の周速度で
回転駆動され、その周面が帯電ローラ４で正又は負の所
定の極性に一様帯電される。

帯電ローラ４は所定の電圧を印加した導電性部材であり
、感光ドラム３は該ローラを接触させて帯電処理される
。該帯電ローラ４は感光ドラム３に従動回転させてもよ
いし、ローラとドラムの接触部において同方向又は逆方
向に回転駆動させてもよいし、非回転のものにしてもよ
い。しかしながら、望ましいのは帯電ローラ４を感光ド
ラム３に対して同方向でローラとドラムの接触部でドラ
ムと同速回転させるか、ドラムに対して従動回転させる
ものである。なぜならば、ローラとドラムの摩擦がロー
ラとドラムの間に速度差をもつ場合に比べて小さ（両者
の摩耗、削れといった問題が少ないからである。

次いで該回転感光ドラム３の一様帯電面に露光部３ａに
おいて、前記レーザビームスキャナ部７から出力される
画像情報の時系列電気画素信号に対応した画素レーザ光
りが入射して、ドラム３面がドラム母線方向に順次に該
レーザ光りによる主走査を受けることにより感光ドラム
３面に画像情報の静電潜像が形成されていく。

そのドラム３面の形成潜像は現像器５の現像スリーブ（
又はローラ）５ａに担持されている現像剤により順次に
トナー現像されていく。５ｂは現像剤（トナー）ｔの収
納室である。

本実施例では一様に帯電されているドラム３面に対し、
画像に相当する部分をレーザ光りにより照射してドラム
面上の帯電電荷を除去し、ドラム３面に残った帯電極性
と同じ極性をもつ現像剤で上記光照射部を現像する反転
現像を行っている。

一方、マルチフィールドトレイ８上にセットされたシー
ト材（転写用紙）Ｓのうち最上位のシート材が矢示方向
に回転駆動された給送ローラ１０からプリンタ内へ引き
込まれ、引続き給送ローラ１０と搬送ローラ１２のニッ
プ部に挟まれて感光ドラム３と転写ローラ１３との対向
接触部（転写部）へ向けて感光ドラム３の回転周速度と
同じ一定速度で給送されていく。

転写部へ給送されたシート材は感光ドラム３と転写ロー
ラ１３の間を順次に通過していく過程で転写ローラ１３
に印加される電圧（トナーとは逆極性の電圧）と転写ロ
ーラの感光ドラム３に対する圧接力とにより感光ドラム
３面側のトナー像の転写を順次に受ける。転写ローラ１
３への電圧印加は給送シート材の先端辺が感光ドラム３
と転写ローラ１３との接触部（転写部）に到達したとき
行われる。

本実施例では転写手段として転写ローラを示したが、そ
の他従来より採用されているコロナ帯電器を適用しても
よい。

転写部を通過したシート材は感光ドラム３面から分離さ
れてガイド板１４に案内されて定着ローラ対１５ａ−１
５ｂへ導入される。定着ローラ対１５ａ・１５ｂのうち
シート材の像転写面に接触する側のローラ１５ａはハロ
ゲンヒータを内蔵させた加熱ローラであり、シート材の
裏面側に接触する側のローラ１５ｂは弾性体製の加圧ロ
ーラであり、像転写を受けたシート材は該ローラ対１５
ａ・１５ｂを通過していく過程で転写されているトナー
像が熱と圧力でシート材面に定着され、排出ローラ１６
でトレイ１７上に画像形成物（プリント）として排出さ
れる。

トナー像転写後の感光ドラム３面はクリーナ６のクリー
ニングブレード６ａにより転写残りトナー分やその他の
汚染物の拭掃除去を受けて清浄面化され繰り返して像形
成に供される。

また、マルチフィールドトレイ８を使用する代わりにシ
ート材給送装置Ａのカセット４０から給紙した場合、カ
セット４０に積まれたシート材Ｓのうち最上位のシート
材がピックアップローラ２６によりレジストローラ２８
，５５に送られ矢印方向に進み、前述したようにシート
材は給送ローラ１０と搬送ローラ１２との間に給送され
てい（ものである。

次に、第２図は本発明の画像形成装置の概略構成を示し
たもので前述したものと共通の構成部材には同一の符号
を付して再度の説明を省略する。

感光体ドラム３は本例ではｏｐｃ　（有機光導電体）感
光体であるが、それに限らずＡ−３ｉ、　Ｓｅ、　Ｚｎ
Ｏ等他０種々の感光体を使用できる。帯電は感光体面に
帯電部材を接触させて帯電させる方式で行うが、ここで
電圧が印加された帯電部材により感光体表面が帯電され
るのは感光体と帯電部材のわずかな間隙、即ち、感光体
と帯電部材の接触部の外側のうすいくさび状空間を通し
て放電が行われるためである。帯電部材を感光体に接触
させるのはそのような微少な間隙を作るためである。即
ち、帯電部材の感光体への接触によって、上記微少間隙
を維持するものである。

帯電ローラ４は、本例の場合は芯金上に導電性ゴム層を
設けたものである。該帯電ローラ４は少なくとも表面が
導電性を有するもので、その抵抗は１０２〜ｌＯａΩが
適当であり、本例では１０’Ωの導電性レウレタンゴム
製のローラを使用した。ここで、抵抗はローラ表面１ｃ
ｒｒｆ当たりの芯金からローラ表面までの抵抗を表わす
。また、ローラの材料としてはＥＤＤＭ、ＮＢＲ，ＣＲ
などのゴム材も使用可能である。該帯電ローラ４は感光
体３面に対して所定の加圧力（例えば線圧０．０１〜０
．２ｋｇ／ｃｍ）をもって常時圧接した状態に保たれ、
本例の場合は感光体３の回転に伴ない従動回転させる。

２１は上記の帯電ローラ４に対する電圧印加手段として
の電源部であり、直流電源２２、交流電源２３、電源切
変えスイッチ２４等からなる。

感光体３の前回転期間及び繰り返しの各作像サイクルに
おいて電源部２１のスイッチ２４は接点Ａ側に切変え保
持されていて帯電ローラ４には振動電圧として直流電源
２２によるＤＣ電圧ｖｒｘ：と交流電源２３によるＡＣ
電圧ＶＡＣとの重畳電圧Ｖ　ｏｃ　十Ｖ　、〜Ｃが印加
されている。ここで、振動電圧とは、時間とともに電圧
値が周期的に変位する電圧であって１周期内の最大電圧
値と最小電圧値の中点Ｖ、ｍａｘ　＋　Ｖ　ｍｉｎ □を振動中心とする。本実施例では 一７００Ｖ　ノＤＣ電圧ＶＤＣと、ピーク間電圧Ｖｐ−
ｐ＝１５００Ｖ。

周波数１０００　Ｈｚの正弦波のＡＣ電圧ＶＡＣとの重
畳電圧を印加した。

この構成において、感光体３を繰り返し使用して画像形
成を行ったところ、帯電ローラ４の直前の感光体面にお
いては従来必要とされていた前露光がないため前回の画
像形成による静電潜像の電位コントラストが残存してい
るが、帯電ローラ４を通過した直後の感光体面において
は感光体全面にわたって各部均一に一７０ＱＶに帯電さ
れている。

このため従来必要としていた前露光がなくても画像には
前回の静電潜像によるゴーストは生じない。

ここで、特願昭６１−２９８４１９号に示すようにＤＣ
電圧とＡＣ電圧を重畳させた時、直流電圧印加時の帯電
開始電圧Ｖ　ＴＲ値と交流電圧のピーク間電圧Ｖｌ’Ｐ
の間の関係がＶＰＰ≧２　Ｖ　ＴＲであると感光体はム
ラなく均一に帯電できるものである。

以下、これについて説明する。

まず、帯電ローラ４に直流電圧を印加する場合であるが
感光ドラムの感光体層は、アゾ顔料をＣＧＬ層（キャリ
ア発生層）とし、その上にヒドラゾンと樹脂を混合した
ものをＣＴＬ層（キャリア輸送層）として１９μの厚さ
に積層した負極性有機半導体層（ｏｐｃ層）とし、この
ＯＰＣ感光ドラムを回転駆動させ、その表面に帯電ロー
ラ４を接触させ、該帯電ローラ４に直流電圧ＶＤＣを印
加して暗所でＯＰＣ感光ドラムに接触させて帯電を行わ
せるものとし、帯電ローラ４通過後の帯電されたＯＰＣ
感光ドラムの表面電位■と、帯電ローラ４に対する印加
直流電圧ｖｎｃとの関係を測定した。

第１０図のグラフはその測定結果を示すものである。印
加直流電圧ＶＯＣに対して帯電は閾値を有し、約５６０
ｖから帯電が開始し、その帯電開始電圧以上の電圧印加
に対しては、得られる表面電位Ｖはグラフ上傾きｌの直
線的な関係が得られた。この特性は環境特性的にも（例
えば高温高湿３２．５°Ｃ１８５％・低温低湿１５°Ｃ
１１０％環境）はぼ同等の結果が得られた。

ここで、帯電開始電圧は以下に示すように定義する。

即ち、電位が０の像担持体に対して帯電部材へ直流電圧
のみを印加してそれを徐々に太き（していった時、その
印加直流電圧に対する像担持体たる感光体の表面電位の
グラフを書いてみる。この時、ＤＣ電位を１００Ｖごと
に取っていくが、表面電位Ｏに対して表面電位が現われ
た時を第１の点として１００ｖごとに１０点とる。この
１０点より統計学でいう最小２乗法で直線を書き、この
直線上で表面電位０のときの印加直流電圧の値を帯電開
始電圧とする。第１０図のグラフの直線は上記最小２乗
法により作成したものである。

すなわち、帯電ローラ４への直流印加電圧をＶａとし、
ＯＰＣ感光ドラム表面に得られる表面電位をＶｃ、帯電
開始電圧をＶ　Ｔｌ（とすると、Ｖ　ｃ　＝　Ｖ　ａ　
−Ｖ　Ｔ。

の関係がある。

上記の式はパッシェン（Ｐａｓｃｈｅｎ）の法則を用い
て導出できる。

第１１図の模型図に示すように帯電ローラ４とＯＰＣ感
光体層との間の微視的空隙Ｚにかかる電圧Ｖｇは以下の
（１）式で表わされる。

Ｖａ二印加電圧 ｖｃ：感光体層表面電位 Ｚ　：空隙 Ｌｓ：感光体層厚み Ｋｓ：感光体層比誘電率 一方、空隙Ｚにおける放電現象はパッシェンの法則によ
り、Ｚ＝８μ以上では放電破壊電圧ｖｂは次の１次式（
２）で近似できる。

Ｖ　ｂ　＝　３１２　＋　６．２・Ｚ　　　　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（２）（
１）・（２）式をグラフに書くと第１２図のグラフのよ
うになる。横軸は空隙距離Ｚ、縦軸は空隙破壊電圧を示
し、下に凸の曲線■がパッシェンの曲線、上に凸の曲線
■・■・■が夫々（Ｖａ−Ｖｃ）をパラメータとした空
隙電圧Ｖｇの特性を示す。

パッシェンの曲線■と、曲線■〜■が交点を有するとき
放電が生ずるものであり、放電が開始する点においては
Ｖｇ＝ＶｂとおいたＺの二次式で判別式が０になる。す
なわち、 （Ｖａ−Ｖｃ−３１２−６，２ｘ　−）２＝４Ｘ６．２
Ｘ３１２ＸＬｓ／ＫｓＶｃ＝Ｖａ−（７７３７，６ＸＬ
ｓ　　Ｋｓ＋３１２＋６．２ｘＬｓ／Ｋｓ）　　＋＋＋
＋＋＋・＋　（３）（Ｖｃ＝Ｖａ−ＶＴ＋＋） （３）式の右辺に先の実験で用いたＯＰＣ感光体層の比
誘電率３、ＣＴＬ厚み１９μを代入すると、ｖｃ＝ｖａ
−５７３ が得られ、先に得られた実験式とほぼ一致する。

パッシェンの法則は空隙での放電現象に関するものであ
るが、上記帯電ローラ４を用いた帯電過程においても帯
電部のすぐ近傍で微少ながらオゾンの発生（コロナ放電
に比較してｌｏ−２〜１０−”　）が認められ、帯電ロ
ーラによる帯電が放電現象に関係しているものと考えら
れる。

第１３図のグラフは感光ドラムの感光体層を上記例の０
２０層に代えてアモルファスシリコン（Ａ−３ｉ）層と
した場合の、帯電ローラ４通過後の帯電された該Ａ−３
ｔ感光ドラムの表面電位と、帯電ローラ４に対する印加
直流電圧との関係を測定したものである。これも前述し
た第１Ｏ図と同様の方法で書かれたグラフである。

暗減衰の因子を最小にするため帯電工程前の露光熱で実
験を行った。Ｖｎ＋＃４４０Ｖから帯電が開始し、その
後は前述第１０図のＯＰＣ感光ドラムの場合のグラフと
同様な直線的関係が得られた。

前記（３）式で得られたＫＳ−ＬＳに、用いたＡ−３ｉ
感光ドラムのＫｓ＝１２、Ｌｓ＝２０μを代入するとＶ
　Ｔｌ＋＝４３２Ｖが得られ、実験結果とほぼ一致する
。

帯電ローラ４に直流電圧を印加した場合、以上のような
特性をもって感光体表面に帯電電位が得られるが、その
静電荷パターンを公知の現像方法を用いて顕像化すると
斑点状のムラが発生し、これが帯電ムラに起因して生じ
ていることが判明した。

そこで、上記帯電ムラをなくすために、直流電圧に交流
電圧を重畳した振動電圧を帯電ローラに印加することを
試みた。この結果、所定のピーク間電圧を有する交流電
圧を直流電圧に重畳することが、上記帯電ムラの防止に
対して非常に有効であることがわかった。

次に、帯電ローラに直流電圧と交流電圧とを重畳した振
動電圧を印加する場合、前に使用したＯＰＣ感光ドラム
及びＡ−５ｉ感光ドラムについて、帯電ローラ４に直流
Ｖｏｃに、ｖ　ｐ−ｐのピーク間電圧を有する交流ＶＡ
Ｃを重畳した振動電圧（Ｖ　ｏｃ　＋　Ｖ　ＡＣ）を印
加してＯＰＣ感光ドラム及びＡ−３ｉ感光ドラムを接触
させて帯電処理したときのピーク間電圧に対する感光体
表面電位の関係をそれぞれ測定した。

第９図及び第１４図はその夫々の測定結果グラフである
。Ｖ　Ｐ−Ｐの小さい領域では、帯電電位はＶ　Ｐ−Ｐ
に比例して直線的に増加し、ある値を越えると振動電圧
成分中の直流分ｖＤｃ値にほぼ飽和し、ｖ　ｐ−ｐ変化
に対して一定値をとる。

感光体表面電位のＶ　Ｐ−Ｐ値変化に対する上記の変曲
点αは、ＯＰＣ感光ドラムの場合は第９図のグラフのよ
うに約１１００Ｖ、Ａ−３ｉ感光ドラムの場合は第１４
図のグラフのように約９００ｖであり、これ等は丁度前
述した帯電ローラに直流電圧を印加する場合で求めた直
流電圧印加時の帯電開始電圧Ｖ　ＴＨ値のほぼ２倍の値
になる。

この関係は印加電圧の直流成分ｖＤＣ値を変化させても
表面電位の飽和点がＶｏｃ値の変化によってシフトする
だけで、ｖ　ｐ−ｐの変化に対する変曲点αの位置は一
定である。また、印加電圧の周波数を５００Ｈｚ、　　
１０００Ｈｚ、　　１５００Ｈｚ、　２０００Ｈｚと変
化させても第９図、第１４図のグラフは全く変わらなか
った。

このように直流成分に交流成分を重畳した電圧を帯電ロ
ーラに印加することによって得られた感光ドラムの帯電
表面を現像すると、Ｖ　Ｐ−Ｐの値が小さい時、即ちＶ
　ｐ−ｐ　／　２と帯電電位との間に傾きｌの直線的な
関係にある領域においては、前述の帯電ローラ４に直流
のみを印加した時と同様に斑点状のムラを生じているが
、変曲点α以上のピーク間電圧を印加した領域では表面
電位が一定であると、ともに、得られた顕画像はムラが
なく均一であり、帯電が均一・−様に行われていた。

すなわち、帯電の一様性を得るためには、感光体の緒特
性等によって決定される直流電圧印加時の帯電開始電圧
ＶＴＨの絶対値の２倍以上のピーク間電圧を有する振動
電圧を、感光体と帯電ローラとの間に印加してやると良
く、その時得られる感光体の表面電位は印加電圧の直流
成分に依存する。

帯電の一様性と振動電圧のピーク間電圧Ｖ　Ｐ−Ｐと帯
電開始電圧ＶＴＨとの関係、即ちＶｐ−ｐ　≧２１　Ｖ
ＴＨ１に関して前述のように実験的には認証されたが、
理論的には以下のように考えられる。

即ち、Ｖ　Ｐ−Ｐ変化に対する表面電位の関係における
変曲点αは、感光体と帯電ローラとの間に形成される振
動電界（これは前記振動電圧の印加によるもの）下にお
いて、感光体から帯電ローラへの電荷の逆転移開始点で
あると考えられる。

第６図は帯電ローラと感光体とが近接した領域での帯電
ローラへの印加電圧の波形（実線）と感光体表面電位（
破線）を示すものである。説明上直流成分ｖ［ｘ：に交
流成分ｖ　ｐ−ｐの正弦波が重畳された振動電圧波形と
すると、振動電圧印加においてＶ　ｍａｔ・Ｖ　ｍｉｎ
は Ｖ　＋ｙ＋ａｘ　＝　Ｖ　Ｄｃ　＋　−Ｖ　ｐ−ｐＶ　
ｍｉｎ　＝　Ｖ　ｏｃ　−−Ｖ　ｐ−ｐと表わされる。

ｖ　ｍａｘの電圧が印加された時、感光体は前述のＶｃ
＝Ｖａ−ＶＴＨの式によって Ｖ　＝　Ｖ　ｏｃ　＋　−Ｖ　ｐ−ｐ　−Ｖ　ＴＨの表
面電位に帯電される。

この後、上記表面電位に対して帯電ローラへの印加電圧
値が最小値Ｖ　ｍｉｎになる過程において、その電位差
が帯電開始電圧ＶＴ）（を越えると、感光体上の過剰な
電荷は帯電ローラ側へ逆転移する。

つまり、帯電ローラと感光体との間の電荷の転移・逆転
移が両者ともＶ　Ｔｌ＋の閾値を有して行われるという
事は、電荷の転移が両者間の空隙量電圧によって決定さ
れることから方向的に等価と考えられることになる。

したがって、電荷の逆転移が生じるためには、すなわち
、 Ｖ　ｐ−ｐ　≧２　Ｖ　７Ｈ となり、前述の実験式と一致する結果が得られる。

つまり、たとえ感光体へ局部的に過剰な電荷がのって高
電位になっても、あるいは逆に一部に電荷がのらなかっ
たとしても上述の電荷の逆転移により一様化される。

このように、帯電ローラと感光体との間に前述の振動電
圧による振動電界が形成されることにより、両者間で電
荷の転移・逆転移が生じるが、ｖＴＨという値により電
荷の転移過程が決まる。すなわち、ＶＴＲ以上の電位差
がある定まった距離間で生じると電荷の転移が起こると
すると、帯電性ローラと感光ドラムとが近接した領域で
は、感光ドラムの表面電位は第６図の破線で示すように
、矩形波に似た形状で振動する。図かられかるように振
幅がつまり、第６図において、帯電ローラの電位がＶｏ
ｃ（印加直流電圧）からｖｒ、ｌ□へ上がる過程では初
めの帯電ローラへの印加電圧と感光体表面電位の差がＶ
ＴＲ以上であるので電位差がＶＴＲとなるまで電荷の転
移が起こり、感光体表面電位は上昇する。印加電圧がＶ
　ｍａｘとなってからは印加電圧と感光体表面電位との
差がＶＴＲより小さくなるため帯電ローラと感光体との
間での電荷の移動が行われずに感光体表面電位が維持さ
れる。さらに、印加電圧が減少してＶ　ｍｉｎに近づく
につれて印加電圧と感光体表面電位との差がＶＴＲ以上
になり、Ｖ　ＴＨに近づくように感光体から帯電ローラ
へ電荷の逆転移が生じ、印加電圧がＶｍｉｎになり、印
加電圧と感光体表面電位との差がｖ’ｒ＋−＋となると
電荷の移動は行われなくなる。このような繰り返しによ
り感光体のに似た形状で振動すると考えられる。ここで
、Ｖ　ＴＩＴに関してはその定義上電荷の転移の生じる
最近接距離での電位差であり、距離に依存するものであ
る。

つまり、帯電ローラと感光体のギャップが大きいと電荷
の転移を生じるために必要なＶＴＲも太き（なるはずで
ある。第１２図■に示すパッシェンの曲線位置も距離の
増加に従い空隙破壊電圧の増加現象を示している。従っ
て、帯電ローラと感光体が、その感光体の回動下流方向
へ徐々に遠の（構成に状で振動していた感光体表面電位
はその離間行程で上記振幅中ＶＴＨの増加に従いその振
幅は０に収束する。そして、電荷の転移・逆転移の生じ
なくなった予分離れた領域においては感光体表面電位は
ほぼ印加直流電圧値ｖＤＣの値となる。よって、帯電前
の感光体に以前の潜像の電位コントラストが残っていて
も、帯電ローラを感光体に接触させて帯電処理すると前
の電位に関係せず感光体全面に均一な帯電が行われる。

このことは第８図の帯電ローラでＯＰＣ感光ドラムを帯
電させた時の帯電前電位と帯電後電位の関係グラフから
も明らかである。

しかし、もし帯電開始電圧ＶＴ）ｌと交流電圧のピーク
間電圧ｖ１．の間の関係がＶｐｐ＜　２　ｌ　ＶＴＨｌ
である場合、第７図に示すように帯電ローラへの印加電
圧がＶ　ｍｉｘを過ぎると印加電圧と感光体表面電位と
の差がＶＴＲを越えることがな（なり電荷の移動は行わ
れず、感光体表面電位は、印加直流電圧ｖｒｘ：より小
さくなってしまう。従って、感光体表面電位の目標値を
ＶＯＣとした場合でも実際得られる表面電位はそれに達
しないものとなる。これからもＶＰ１１≧２１ＶＴＨＩ
が好ましいといえる。

ちなみに、ＤＣ電圧のみで感光体を帯電させると、ＤＣ
電圧−１２００Ｖ　〜−１３００Ｖを印加して感光体表
面電位がおよそ一７００ｖに帯電されたが、帯電の均一
性はかなり劣るものであり、感光体ｌを繰り返し使用す
ると前回の静電潜像の電位コントラストが残存して画像
にはゴーストとして現われた。

感光体３に対する帯電に関しては以上説明した通りだが
、一方このようにして感光体３が繰り返し使用され画像
形成が行われ、それが終了すると感光体３の全面をきれ
いに除電して停止・待機状態に入らせるために、帯電ロ
ーラ４へ供給する電圧をＡＣ電圧のみとしてＤＣ電圧を
ゼロにする。即ち作像終了後の感光体３の少なくとも１
周面分の後回転期間では前記電源部２１のスイッチ２４
が接点Ａ側から接点Ｂ側に切換えられ、その切換え状態
に保持される。ここで、本発明のような帯電部材を像担
持体へ接触させて像担持体を帯電させる方式においては
帯電部材への印加電圧が小さいので、コロナ放電装置等
のような高電圧を印加した時に比べてスイッチの切換え
は簡単に行える。

このようなスイッチの切換えにより帯電ローラ４に対す
る印加電圧がＤＣ電圧とＡＣ電圧との重畳電圧Ｖ　ｐｃ
　＋　Ｖ　ＡＣからＡＣ電圧ＶＡＣのみになる。つまり
、帯電時ＶＤＣを振動の中心として振動していた振動電
圧を、除電時にはＯを振動の中心とする振動電圧として
いる。

このように帯電ローラ４に対する印加電圧をＤＣ電圧は
ゼロとし、ＡＣ電圧のみを給電した場合は感光体３上の
表面電位は略Ｏｖに均一に除電される。

ここで、周波数は５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１５００
Ｈｚ。

２０００Ｈｚのどの場合でも全く同様に除電された。

なお、前述した様に、帯電開始電圧の絶対値が振動電圧
のピーク間電圧値の２倍以上である時、感光体の表面電
位はほぼ印加直流電圧値になるので、ＶＰＧ’≧２１Ｖ
ＴＲ１とするのが望ましい。このことは第９図のＶＰＰ
と感光体表面電位のグラフからも明らかである。また、
帯電時のＡＣ電圧と除電時のＡＣ電圧は変えないのがよ
り望ましいが、ｖ、ｐ≧２　ｌ　ＶＴＨｌの範囲で帯電
時と除電の時のＡＣ電圧を切り換えても良い。しかしな
がら、除電時の感光体の表面電位が目標値であるＯｖに
達せず、多少のムラがあっても許容できる程度であれば
、Ｖｐｐ＜２１ＶＴ）Ｉ　Ｉでも良い。

これを少なくとも感光体の１周面分以上に対して行い、
感光体３の全面を均一にきれいに除電する。

その後、ＡＣ電圧をオフして感光体３の回転駆動を停止
させ待機状態に入らせる。

本実施例において、感光体が繰り返して使用され画像形
成が行われ、それが終了すると感光体に残存する電位を
減衰させて停止・待機状態に入らせるために、帯電ロー
ラへ供給する電圧を振動の中心が０である振動電圧、即
ちＡＣ電圧としているが、ＤＣ電圧のレベルを画像形成
時の一７００ｖから例えば除電時には一１００Ｖへ変化
させても良い。

この場合、作像終了後の感光体３の少なくとも１周面分
の後回転期間では、−１００Ｖの第２の直流電圧ＤＣ電
圧ＶＥＸ：と、ピークピーク電圧ＶＰ−Ｐ＝１５００Ｖ
。

周波数１０００Ｈｚの正弦波のＡＣ電圧ＶＡＣとの重畳
電圧を帯電ローラ２０へ印加する。これを言い換えれば
画像形成時−７００Ｖが振動中心である振動電圧を除電
時には一１００ｖが振動中心である振動電圧に弯えてい
るもので、画像形成時の振動電圧より除電時の振動電圧
の方の振動の中心の絶対値を小さくしているものである
。

これにより、感光体３上の表面電位は全面およそ−１０
，ＯＶに減衰することになる。これは周波数は５００Ｈ
ｚ、　　１，５００Ｈｚ、　　２０００Ｈｚとしても全
く変わらなかった。これは感光体に対して特別に露光源
を設けて感光体を全面露光し実質的に除電した電位と同
等の電位となる。その後、すべての電圧をオフして感光
体３の回転駆動を停止させ待機状態に入らせる。このた
め、このまま放置されても感光体の特性に何ら変化を生
じることはない。尚、ここでも第９図のグラフかられか
るようにＶＰＰ≧２　ｌ　ＶＴＩ（１であることが望ま
しく、帯電時のＡＣ電圧と除電時のＡＣ電圧は変えない
方が望ましいが、Ｖｐｐ≧２　ｌ　ＶＴＩ（ｌの範囲で
帯電時と除電時のＡＣ電圧を切り換えることも可能であ
る。

前述実施例においては作像終了後の振動電圧の振動中心
（直流電圧）を−１００ｖに設定したが、この値はそれ
ぞれ使用される感光体がそのまま放置されても特性に変
化の生じないような電位の値を設定すればよい。更に望
ましくは、感光体が強露光により実質的に除電された電
位以下の電位に設定することである。強露光により実質
的に除電された電位とは、電荷ののった感光体に当てる
光量を徐々に増やして感光体表面電位が減衰していった
時、それ以上光を強くしても表面電位が変わらなかった
時の電位、即ち飽和した電位である。通常の種々の感光
体において、振動電圧の振動中心の絶対値（直流電圧）
を１００Ｖ以下にしておけば問題ないであろう。

第３図に本発明の他の実施例を示す。

これは感光体３の後回転期間での除電を帯電ローラ４を
アース電位に切換えることにより行わせるようにした回
路例である。

感光体３の前回転期間及び繰り返しの各作像サイクルに
おいて電源部２１のスイッチ２４は接点Ａ側に保持され
ていて帯電ローラ４には前述第２図例の場合と同様にＤ
Ｃ電圧とＡＣ電圧との重畳電圧ＶＤＣ十ｖＡｃが印加さ
れて感光体３の均一帯電処理がなされる。

作像終了後の感光体の少なくとも１周面分の後回転期間
では電源部２１のスイッチ２４が接点Ａ側からアース接
点Ｂ側に切換え保持される。これにより帯電ローラ４は
アース電位となる。帯電ローラ４をアース状態にした場
合もＡＣ電圧のみを印加した場合と同様に感光体３上に
残存している表面電位は帯電ローラ４により除電されて
いく。除電効果はＡＣ電圧を印加している場合と比べる
と弱い。

しかし、感光体３の後回転数を複数回転に設定すること
により感光体全周面について十分に均一に除電が行われ
る。一般に画像形成終了後には最後の転写材Ｓを定着し
て排出するまでの搬送回転のために感光体３は何回転か
することになる。この搬送回転のうちに除電を行えば、
感光体３上の残存表面電位は全周面について十分に均一
に除電される。

また、上記実施例では除電する時に帯電ローラをアース
電位にしていたが、それに限らず帯電工程で帯電された
感光体表面の極性と逆極性のＤＣ電圧を帯電ローラに印
加することにより除電することも可能である。この時は
感光体表面電位は多少ムラのあるものとなる。

以上説明したように、今までの実施例においては除電す
るのは画像形成終了後の像担持体たる感光体ドラムの後
回転時に行っているが、画像形成前のドラムの前回転時
にも除電を行って良いのは言うまでもない。例えば、感
光体を帯電させた所に原稿の画像部分以外を露光して電
荷を消し、画像部分として電荷が残っている部分をその
帯電極性と逆極性の現像剤で現像するような正規現像の
場合、感光体の非画像領域には電荷を残したくない。そ
の電荷により不必要な部分が現像されてしまうと感光体
のクリーナ等にそれだけ負担をかけてしまうからである
。画像形成途中で例えば転写材がジャムした時、感光体
には帯電電荷がのったままで停止してしまう場合がある
。このような時、次に画像形成を行う場合、前の感光体
の電荷を消すために画像形成前の少なくとも１回転の間
、像担持体である感光体を除電する必要がある。これは
画像形成装置の電源を入れると同時に行っても良いこと
はもちろんである。また正規現像をする場合、感光体の
繰り返しの作像サイクルにおいて、例えば１回目の像と
２回目の像の間で感光体に電荷がのっているとその不要
な部分も現像されてしまう。従って、正規現像の場合、
像と像の間でも除電を行うことが望ましい。

また、以上の実施例では帯電・除電するために感光体に
ローラを接触させているが、その代わりに導電性ゴム製
のブレードを使用することも可能である。ブレードはロ
ーラに比べて耐久性の面でやや劣るが、製造コストの面
ではブレードの方が有利であるといえる。

さらに、振動、電圧の波形として正弦波を用いているが
、これに限らず矩形波、三角波、パルス波等の波形でも
良い。

尚、感光体３に対する作像プロセスは所謂カールソンプ
ロセスに限らず、感光体を均一帯電処理する工程を含む
他の公知の各種のプロセスを採用できる。光像露光手段
も原稿台固定−光学系移動式、原稿台移動式、ＬＥＤア
レイ制御式、液晶シャッタアレイ制御式など種々の手段
を作用できる。

「発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば像担持体の帯電手
段と除電手段を兼用でき、像担持体を除電する時には帯
電部材に帯電時の振動電圧の振動中心の絶対値より小さ
い振動中心の絶対値を有する振動電圧を印加、好ましく
は振動中心が０の振動電圧又はアース電位を印加したこ
とにより、従来装置におけるような専用の前除電機器・
後除電機器を配設する必要性がなくなり、この種の画像
形成装置の可及的小型化・簡易化・低コスト化等を図る
ことができるものである。

また、帯電手段として振動電圧を印加した帯電部材を像
担持体面に接触させて帯電（あるいは除電）しているの
で、像担持体を帯電（あるいは除電）させるのにコロナ
放電器を使用した時のような高電圧を必要とせず、帯電
効率も上がり、オゾンの発生も少量で済み、均一で安定
な帯電（あるいは除電）を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を適用したレーザビーム
プリンタの説明図、第２図は本発明の一実施例を示す概
略図、第３図は本発明の他の実施例を示す概略図、第４
図は従来装置の一例を示す概略図、第５図は本発明のさ
らに他の実施例を示す概略図、第６図、第７図は夫々帯
電ローラと感光体ドラムとの近接した領域での感光体ド
ラム帯電電位の振動状態を示すグラフ、第８図は感光体
ドラムの帯電前の電位と帯電後の電位との関係を示すグ
ラフ、第９図及び第１４図はそれぞれＯＰＣ感光ドラム
とＡ−３ｔ感光ドラムについての印加電圧Ｖｐｐ値と感
光体表面電位Ｖとの関係を示すグラフ、第１Ｏ図及び第
１３図はそれぞれＯＰＣ感光ドラムとＡ−８ｉ感光ドラ
ムについての直流印加電圧ｖＤＣと感光体表面電位Ｖと
の関係を示すグラフ、第１１図は感光体層−帯電ローラ
間の空隙ギャップ模型図、第１２図はパッシェンの曲線
と空隙電圧での関係グラフを示すものである。 ３は像担持体（感光体）、４は帯電部材（ローラ）、２
１は電圧印加手段、２２は直流電源、２３は交流電源、
２４は電源切換スイッチ。 第４図 第５図 第７図 時閉　　　　− 凋争ｊ暉り約贋ζイｆΣ １’１１７ｖｒＪ電２Ｅ　Ｖ、−、（Ｖ）−５汐θ　　
−πρθ　　−に７θ 印加＠三　Ｖｖｔ 第　／？　図 第　７３図 Ｄｏ　　　〃θρ　　んｐρ 印ｊＩｏセ反６ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）像を形成するための移動可能で繰り返し使用でき
   る像担持体と、 上記像担持体を帯電する帯電手段であって、上記像担持
   体に接触する帯電部材と、この帯電部材に第１、第２の
   振動電圧を印加する電圧印加手段とを有する帯電手段を
   備えた像形成手段と、を有し、上記帯電手段は上記像担
   持体を除電する除電手段を兼用し、上記像担持体面を除
   電する時上記帯電部材には上記第１の振動電圧の振動中
   心の絶対値より振動中心の絶対値が小さい第２の振動電
   圧を印加することを特徴とする画像形成装置。 （２）上記振動電圧は直流電圧と交流電圧の重畳電圧で
   ある特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。 （３）上記電圧印加手段は上記帯電部材に上記重畳電圧
   を印加する第１の手段と上記帯電部材に交流電圧のみを
   印加する第２の手段と、この第１、第２の手段を選択的
   に切り換える手段とを有し、除電時上記第２の手段が選
   択される特許請求の範囲第２項記載の画像形成装置。 （４）上記電圧印加手段は上記帯電部材に印加する振動
   電圧のピーク間電圧の値が像担持体に対する帯電開始電
   圧の絶対値の２倍以上である特許請求の範囲第１項又は
   第２項又は第３項記載の画像形成装置。 （５）上記帯電部材は上記像担持体面に当接する面領域
   と、それに引続いて上記像担持体の面移動方向下流側に
   向うに従って上記像担持体面から徐々に離間する面領域
   を有する特許請求の範囲第４項記載の画像形成装置。 （６）上記帯電部材は回転可能なローラ形状である特許
   請求の範囲第５項記載の画像形成装置。 （７）上記帯電部材と上記像担持体は、プロセスカート
   リッジ内に一体的に支持されており、そのプロセスカー
   トリッジは上記画像形成装置に対して着脱自在となって
   いる画像形成装置。 （８）上記第２の振動電圧の振動中心は０である特許請
   求の範囲第１項記載の画像形成装置。 （９）上記第２の振動電圧は交流電圧である特許請求の
   範囲第８項記載の画像形成装置。（１０）像を形成する
   ための移動可能で繰り返し使用できる像担持体と、 上記像担持体を帯電する帯電手段であって、上記像担持
   体に接触する帯電部材と、この帯電部材に電圧を印加す
   る電圧印加手段とを有する帯電手段を備えた像形成手段
   と、 を有し、上記帯電手段は上記像担持体を除電する除電手
   段を兼用しており、上記電圧印加手段は上記像担持体を
   帯電する時上記帯電部材に第１の電圧を印加する第１の
   手段と、上記像担持体を除電する時上記帯電部材に第２
   の電圧を印加する第２の手段と、上記第１、第２の手段
   を選択的に切り換える手段とを有することを特徴とする
   画像形成装置。 （１１）上記第１の電圧は直流電圧と交流電圧の重畳電
   圧である特許請求の範囲第１０項記載の画像形成装置。 （１２）上記第２の電圧は交流電圧を有している特許請
   求の範囲第１０項又は第１１項記載の画像形成装置。 （１３）上記帯電部材は上記像担持体を除電する時、上
   記第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段によってア
   ース電位とされる特許請求の範囲第１０項記載の画像形
   成装置。 （１４）上記電圧印加手段は上記帯電部材に印加する電
   圧のピーク間電圧の値が像担持体に対する帯電開始電圧
   の絶対値の２倍以上である特許請求の範囲第１０項又は
   第１１項又は第１２項記載の画像形成装置。 （１５）上記帯電部材は上記像担持体面に当接する面領
   域と、それに引続いて上記像担持体の面移動方向下流側
   に向うに従って上記像担持体面から徐々に離間する面領
   域を有する特許請求の範囲第１４項記載の画像形成装置
   。