JPH05107879A

JPH05107879A - 接触式帯電装置、及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH05107879A
Application number: JP3298441A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yano; 秀幸矢野; Koichi Tanigawa; 耕一谷川; Akihiko Takeuchi; 竹内　　昭彦; Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Hideo Nanataki; 秀夫七瀧; Hiroshi Sasame; 裕志笹目; Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持; Hiroto Hasegawa; 浩人長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電部材２を被帯電体１に接触させ、該帯電
部材２に振動電圧を印加して被帯電体１を帯電させる接
触式帯電装置、該帯電装置を用いた画像形成装置におい
て、低温低湿環境またはインピーダンスの高い帯電部材
２を用いたときにも十分な帯電を行ない、しかも環境変
動による帯電部材２のインピーダンスの変化にもっとも
適した振動電圧を発生できるような制御を行うことを可
能とし、帯電部材２のインピーダンスに応じた振動電圧
で均一な帯電を簡単な構成で行うことができ、画像形成
装置にあっては低温低湿環境での異常放電、高温高湿環
境での画像流れ、トナー融着を起こさないようにするこ
と。【構成】帯電部材２に対する印加振動電圧の振動成分
が帯電部材２の負荷インピーダンスにかかわらず定電力
に制御されること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電部材を被帯電体に
接触させ、該帯電部材に振動電圧を印加して被帯電体を
帯電（除電も含む）させる接触式帯電装置、及び該接触
式帯電装置を像担持体の帯電処理手段として用いている
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真装置・静電記録
装置等の画像形成装置において感光体・誘電体等の像担
持体表面を帯電させる方法としては、細いコロナ放電ワ
イヤに高圧を印加して発生するコロナを像担持体面に作
用させて帯電を行なう、非接触帯電であるコロナ帯電が
一般的であった。

【０００３】近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、
低コスト等の点から、ローラ型・ブレード型などの帯電
部材（導電電極）を被帯電体としての像担持体面に接触
させ、該帯電部材に電圧を印加することにより像担持体
面を帯電させる接触帯電が実用化されてきた。

【０００４】帯電のメカニズムとしては、電圧を印加し
た帯電部材と被帯電体としての像担持体の接触部近傍の
微小ギャップ間で空気の絶縁破壊が生じ、これによって
帯電部材から像担持体への電荷の移動が起こると考えら
れる。

【０００５】一般的に帯電部材は、帯電部材と像担持体
の間に均一なニップを形成させて均一な放電ギャップを
形成するために、低硬度の材料を用いて構成されてい
る。

【０００６】帯電部材に対する印加電圧は直流電圧のみ
でもよいが、振動電圧（時間と共に電圧値が周期的に変
化する電圧）を印加することで帯電を均一に行わせるこ
とができる（特開昭６３−１４９６６８号公報等）。

【０００７】例えば、直流電圧を印加したときの被帯電
体の放電開始しきい値電圧（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と、直流電圧（直流オ
フセットバイアス）とを重畳した振動電圧を印加するこ
とにより、被帯電体の帯電を均す効果があり均一な帯電
を実行することができる。振動電圧の波形としては正弦
波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよい。交流
電圧は直流電源を周期的にオン−オフすることによって
形成された矩形波の電圧を含む。

【０００８】上記のように、帯電部材に振動電圧を印加
して帯電をする接触帯電方式を以下「ＡＣ帯電方式」と
記す。また振動電圧の交流電圧成分を「ＡＣ電圧成分」
又は「ＡＣ電圧」、直流電圧成分を「ＤＣ電圧成分」又
は「ＤＣ電圧」と記す。

【０００９】具体的に図１０において、１は被帯電体と
しての例えば回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感
光体と記す）、２は該感光体に接触させたローラ型の帯
電部材（以下、帯電ローラと記す）、２１は該帯電ロー
ラの芯金、３はバイアス印加電源である。感光体１は矢
示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）で回
転駆動される。帯電ローラ２は感光体１の回転に従動回
転あるいは感光体１の回転に順方向または逆方向に回転
駆動される。

【００１０】そして電源３から帯電ローラ２に所定の電
圧が印加されることで回転感光体１面が接触式で帯電処
理される。

【００１１】なお、感光体１の周囲や近傍には上記の接
触帯電手段の他に露光・現像・転写等の作像プロセス手
段が配置されて画像形成装置が構成されるが、それらは
図に省略した。

【００１２】接触帯電方式において上記帯電ローラ２に
代表される帯電部材に必要とされる大きな特性として
は、１）感光体（被帯電体）１とのニップＮを必要とするた
め弾性体であること、２）適当な抵抗値を持つこと、があげられる。

【００１３】上記の１）は前述のように帯電部材と感光
体の間に均一なニップＮを形成させて均一な放電ギャッ
プを形成するためである。

【００１４】２）の抵抗値に関しては、抵抗値が低すぎ
る場合には感光体１にピンホール等の低耐圧欠陥部が生
じたとき、帯電電流がそのピンホール部等に集中し、他
の感光体面部分が帯電されないためその非帯電部分が出
力画像上に黒筋となって現れる。一方、抵抗値が高すぎ
る場合には逆に帯電に必要な電流が流れず、帯電不良を
引き起こしてしまう。

【００１５】このように、帯電部材２の抵抗値はある範
囲内に収まっていなければならないことになる。しかし
ながら、この抵抗値は、環境による変動、製造時のロッ
ト差などによってある程度変化することが予想される。

【００１６】例えば、プロセススピード１００mm/secで
３０mm径の感光体１をＡＣ帯電方式で暗部電位−７００
Ｖに帯電させるためには、１２mm径の導電ゴム製の帯電
ローラ２にＤＣ電圧（オフセット電圧）−７００Ｖ、ピ
ーク間電圧Ｖ_pp約１２００Ｖ以上の正弦波ＡＣ電圧を重
畳印加する必要がある。

【００１７】このとき、良好な画像を出力するためには
図１１に示すような測定方法で測定して、帯電ローラ２
の電気抵抗値は１０⁵ から１０⁶ Ω台の範囲内に収まっ
ていなければならない。

【００１８】図１１の帯電ローラ抵抗値測定方法は、帯
電ローラ２の外周に幅１０mmの導電性金属テープ１０を
巻き付け、このテープ１０とローラ芯金２１との間に直
流電源１１によって１ＫＶのＤＣ電圧を印加し、この時
に流れる電流値を電流計Ａで測定し、帯電ローラ２の抵
抗値を計算で求めるのである。

【００１９】上記のように帯電ローラ２の電気抵抗値は
１０⁵ から１０⁶ Ω台の範囲内に収まっていなければな
らないのであるが、環境変動による上記抵抗値の変化は
１０¹ Ω程度予想されるため、帯電ローラ２の抵抗値の
ラチチュードは極めて狭いことになる。

【００２０】上記接触帯電装置の帯電ローラ２にＤＣ電
圧のみを印加していくと、図１２のようにある電圧（約
５５０Ｖ）から感光体１の帯電を開始し、それ以降は印
加電圧と感光体表面電位（帯電電位）ＶＤは比例する。
そこで、この放電開始電圧をＶ_THとすると、帯電ローラ
２に所望の帯電電位ＶＤに該電圧Ｖ_THを加えた直流電圧
を印加すれば、感光体表面は一様に電位ＶＤに帯電され
ることになる。

【００２１】しかし、このようにＤＣ電圧のみを印加し
ての接触帯電では、帯電ローラ２上のゴミ、傷が帯電電
位のむらとなってあらわれやすい。又、若干のかぶりを
生じる等、微視的な電位の集束性が悪いといった問題が
ある。

【００２２】このため、一般的には前述のＡＣ帯電方式
を用い、帯電部材に対する印加電圧を、電位ＶＤ相当の
オフセットＤＣ電圧に、放電開始電圧Ｖ_THの二倍以上の
ピーク間電圧値を持つＡＣ電圧成分を重畳したものにし
て、上記問題を解決することが行なわれる。このような
ＡＣ帯電方式では、ＡＣ電圧成分を重畳することによっ
て、感光体表面電位ＶＤは振動するが、その平均値は電
位ＶＤになるため、ＡＣ電圧成分の周波数をある程度以
上に大きくすると、この振動が画像に現れなくなる。

【００２３】ＡＣ帯電方式において帯電部材２に印加し
なければならないＡＣ電圧値は、上記のように本来は放
電開始電圧Ｖ_THの２倍のピーク間電圧であるが、実際に
はそれ以前の画像形成で感光体１上に残された電位の履
歴、転写によるプラスメモリ、感光体１や帯電部材２上
のゴミや汚れによる影響を完全に除去して一定の電位を
得るためには、放電開始電圧Ｖ_THの２倍以上のピーク間
電圧値を有するＡＣ電圧を重畳しなければならないのが
実状である。

【００２４】また、前述のように帯電部材２の抵抗値は
材料の環境変動等によって一桁近く変動することがあ
る。特に高温高湿環境（３２．５℃、８５％ＲＨ、以
下、Ｈ／Ｈ環境と記す）下では材料が吸湿し、抵抗値が
下降し、感光体１上のピンホール部等に帯電電流が集中
する可能性が生じる。一方、低温低湿環境（１５℃、１
０％ＲＨ、以下、Ｌ／Ｌ環境と記す）下では材料が乾燥
して抵抗値が上昇し、帯電不良が生じる可能性がある。

【００２５】このような環境特性による帯電部材２のイ
ンピーダンスの変化は前に述べた均一な帯電電位を得る
ために必要なＡＣ電圧成分を変化させる。つまり、帯電
部材２のインピーダンスが上昇し、帯電不良を起こし易
いＬ／Ｌ環境においては均一帯電をするためのＡＣ電圧
のピーク間電圧値Ｖ_ppが論理的に求められる１２００Ｖ
よりも高い２０００Ｖが必要とされる。しかし、Ｈ／Ｈ
環境で均一帯電に必要なＶ_pp値は理論値に近い１４００
Ｖ程度で十分である。

【００２６】しかしながら、もし、全環境下で２０００
Ｖ_ppの定電圧制御を行なうと、特に、Ｈ／Ｈ環境で帯電
ローラ２に余分なＡＣ電圧成分を重畳することは、感光
体表面の電位を安定化させるという利点のほかに、いく
つかの弊害を発生させる。

【００２７】接触帯電の利点としては、コロナ帯電器に
比べてオゾン発生量が少ないということが上げられる。
しかし、接触帯電は発生総オゾン量は少ないけれどもオ
ゾンの発生位置が帯電部材と感光体の間の微小ギャップ
であるため、少量のオゾン量でも容易に感光体に付着
し、感光層の表面が低抵抗化し、画像流れを引き起こす
可能性がある。

【００２８】帯電にＤＣ電圧成分だけを用いた場合に
は、放電量は感光体に目標表面電位ＶＤを与えるだけの
最小限でよいが、ＡＣ電圧成分を重畳すると、これに加
えて感光体表面電位をＶＤに収束させるための余分な放
電が起きる。従って、ＡＣ電圧成分の重畳は画像流れに
対しては、悪い影響を与えることになる。

【００２９】帯電部材２に電圧を印加すると、感光体基
層の導電層との間に電界が発生するため、帯電部材２と
感光体１の間に電気的な力が生じる。このため、印加電
圧にＡＣ電圧成分を重畳すると、この力がＡＣ電圧成分
に応じて変化するため、感光体は振動を引き起こし、帯
電音と呼ばれる異音を発生する。また感光体１の該振動
は画像のブレ等にも悪影響を与える。

【００３０】また、ＡＣ電圧成分によって放電量が増加
すると、転写式の画像形成装置の場合はクリーニングブ
レードをすり抜けて帯電部材２に至ったトナーが、上記
電気的な力により感光体１表面への付着力を増し、感光
体上トナー融着を引き起こすことがある。

【００３１】以上のような理由から、ＡＣ電圧成分によ
る放電量は感光体表面電位ＶＤを安定化させるための各
環境下における必要最小限に制限することが望ましい。

【００３２】このため、従来は帯電部材２に印加するＡ
Ｃ電圧成分を定電流制御する手法が用いられてきた。こ
の方法によると環境特性、または帯電部材製造時にふれ
等によってインピーダンスが上昇すると、帯電部材に供
給される帯電ＡＣ電流が定電流制御されているため、発
生するＡＣ電圧がオームの法則に従って上昇し、帯電不
良を防止する効果がある。一方、Ｈ／Ｈ環境下などで均
一帯電に必要な電圧値が小さくても良い場合には、帯電
部材のインピーダンスも下降するため、発生するＡＣ電
圧値も小さくなり、ＡＣ電圧が高い場合の前述の問題点
である画像流れ、トナー融着等の問題点を防止すること
ができる。

【００３３】しかしながら、これに伴う問題点として、
帯電部材２のインピーダンスがＬ／Ｌ環境に長期放置、
製造時のふれ等で異常に高くなった場合には、そのイン
ピーダンスの上昇に応じて帯電ＡＣ電圧も無制限に大き
くなってしまい、帯電部材２と感光体１の間で異常放電
を起こし、この異常放電部分の帯電が行われないために
出力画像上に黒筋を生じるという問題が生じていた。こ
れを防ぐために、ＡＣ電圧を制限するように電圧リミッ
タをつける方法等が考えられているが、これによってコ
ストアップが生じるという結果になっていた。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、被帯電
体としての感光体の均一帯電に必要なＡＣ電圧は、装置
の使用環境によって変化させることが望ましい。つま
り、Ｌ／Ｌ環境等で帯電部材２のインピーダンスが上昇
する場合には帯電不良を防止するためにＡＣ電位即ちピ
ーク間電圧値Ｖ_ppが上昇し、逆にトナー融着、画像流れ
が生じ易いＨ／Ｈ環境ではピーク間電圧値Ｖ_ppが減少す
るような制御が望まれている。しかし、Ｌ／Ｌ環境にお
いても必要以上のピーク間電圧Ｖ_ppの印加は異常放電が
発生するため避けなければならない。

【００３５】そこで本発明は、ＡＣ帯電方式の接触式帯
電装置、該帯電装置を用いた画像形成装置において、Ｌ
／Ｌ環境またはインピーダンスの高い帯電部材を用いた
ときにも十分な帯電を行ない、しかも環境変動による帯
電部材のインピーダンスの変化にもっとも適したＡＣ電
圧を発生できるような制御を行うことを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする接触式帯電装置、及び画像形成装置である。（１）帯電部材を被帯電体に接触させ、該帯電部材に振
動電圧を印加して被帯電体を帯電させる接触式帯電装置
において、帯電部材に対する印加振動電圧の振動成分が
帯電部材の負荷インピーダンスにかかわらず定電力に制
御されることを特徴とする接触式帯電装置。

【００３７】（２）帯電部材は、被帯電体に接する表層
に抵抗層を持ち、少なくとも２層以上の積層体であるこ
とを特徴とする（１）記載の接触帯電装置。

【００３８】（３）帯電部材に対する印加振動電圧が、
直流電圧と交流電圧の重畳電圧であることを特徴とする
（１）記載の接触式帯電装置。

【００３９】（４）帯電部材に対する印加振動電圧が、
直流オフセットバイアスに、放電開始しきい像電圧の２
倍以上のピーク間電圧値を有する交流成分を重畳したも
のであること像特徴とする（１）又は（３）記載の接触
帯電装置。

【００４０】（５）像担持体面の帯電処理を含むプロセ
スにより作像を実行する画像形成装置において、像担持
体を帯電処理する手段が、帯電部材を像担持体に接触さ
せ、該帯電部材に振動電圧を印加して像担持体を帯電さ
せる接触式帯電装置であり、帯電部材に対する印加振動
電圧の振動成分が帯電部材の負荷インピーダンスにかか
わらず定電力に制御されることを特徴とする画像形成装
置。

【００４１】

【作用】帯電部材に対する印加振動電圧の振動成分が帯
電部材の負荷インピーダンスにかかわらず定電力に制御
することで、帯電部材のインピーダンスに応じた、交流
電圧成分のピーク間電圧値Ｖ_ppを発生でき、更に過大電
圧の発生を抑制することができる。これによって、定電
流制御ではインピーダンスＺの変化に対して線形にＶ_pp
が変化したため発生Ｖ_ppに上限値を設けることができな
かったが、定電力制御ではインピーダンスの平行根に応
じてＶ_ppが変化するため、図１に示すように、帯電部材
のインピーダンスの変化に対応し、しかも緩やかな電圧
リミッタをかけることが可能になった。したがって、Ｌ
／Ｌ環境またはインピーダンスの高い帯電部材を用いた
ときにも十分な帯電を行ない、しかも環境変動による帯
電部材のインピーダンスの変化にもっとも適したＡＣ電
圧を発生できる。

【００４２】

【実施例】

＜第１の実施例＞（図２〜図５）（１）画像形成装置図２は本発明に従う接触式帯電装置を用いた画像形成装
置の一例の概略構成図である。

【００４３】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体である。本実施例の感光体１は、径３０ｍｍ
感光層厚２５μｍのＯＰＣ（有機光導電体）感光体であ
り、矢示の時計方向に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセスス
ピード（周速）で回転駆動される。

【００４４】その回転過程で、接触帯電ローラ２による
負の均一な一次帯電処理を受け、次いでその帯電面に半
導体レーザ４から出力される、画像信号に応じて変調さ
れたレーザ光Ｌによるイメージ走査露光を受けること
で、露光部の帯電電荷が除電されて感光体１面に露光イ
メージに対応した静電潜像が形成されていく。

【００４５】次いでその潜像がジャンピング現像装置５
により負に帯電した一成分磁性トナーで反転現像され
る。そしてそのトナー像が、感光体１と、正の電圧が印
加された転写ローラ６との間に不図示の給紙部から給送
された転写材７上に転写されていく。

【００４６】トナー像の転写を受けた転写材７は感光体
１面から分離されて定着器８へ導入されてトナー像の熱
加圧定着を受け、プリントアウトされる。

【００４７】トナー像転写後の感光体１はクリーニング
装置のクリーニングブレード９により残トナーを除去さ
れて清浄面化され、繰り返して画像形成に供される。

【００４８】（２）帯電ローラ２帯電ローラ２は本実施例ものは図３に層構成模型図を示
したように、導電性芯金２１を中心に順次外側に同心
に、カーボンで導電性処理したＥＰＤＭゴムなどの低抵
抗弾性層２２、高抵抗層２３、コーチング層２４を積層
してなる、径１２ｍｍのものである。

【００４９】この帯電ローラ２を感光体１にほぼ平行に
所定の当接圧をもって圧接させてあり、本例の場合は感
光体１の回転に従動して回転する。この帯電ローラ２の
芯金２１に対して、後述する定電力回路３０（図５）を
含む電源３から所定の電圧が印加されて感光体１の一次
帯電処理がなされる。

【００５０】本実施例では感光体の目標表面電位（帯電
電位）ＶＤを−７００Ｖに帯電させるものとしてその電
位ＶＤに相当する直流オフセット電圧Ｖ_DC−７００Ｖ
に、後述の定電力制御されたＡＣ正弦波を重畳した振動
電圧を印加して感光体表面を−７００Ｖに帯電してい
る。

【００５１】帯電ローラ２の高抵抗層２３は感光体１に
ピンホール部などの低耐圧欠陥部が生じた場合、この部
分に帯電電流が集中すると他の部分が帯電しなくなるた
め、これを防止する目的で設けたもので、厚さ１５０μ
ｍのエピクロルヒドリンゴムを用いている。この他にも
高抵抗層として、ウレタンゴム、ＥＰＤＭゴムにカーボ
ン、酸化チタン等の金属酸化物を導電フィラーとして分
散して抵抗値の処理を行なったものを用いることもでき
る。

【００５２】コーチング層２４は帯電ローラ２が感光体
１に対して長期間加圧放置された場合に固着を起こすこ
とを防止するために設けた層であり、ナイロン樹脂で５
μｍの厚みをもっている（３）ＡＣ電圧成分の定電力制御帯電ローラ２に印加する振動電圧のＡＣ電圧成分は定電
力制御を行う。

【００５３】帯電ローラ２の高抵抗層２３のエピクロル
ヒドリンゴム等の材料は、温度、湿度に依って抵抗値、
静電容量値が変化するため、帯電ローラ２の帯電特性が
変化する。図４はＨ／Ｈ環境下及びＬ／Ｌ環境下での帯
電ローラ２のＶ_pp−Ｉ_AC特性を示している。

【００５４】この中で帯電が行われにくいのはＬ／Ｌ環
境であり、ＡＣ電流が小さいと砂地と呼ばれる微小な帯
電不良が発生する。この砂地はＬ／Ｌ環境下で約２００
０Ｖのピーク間電圧（実効値７０７Ｖ）を持つＡＣ電圧
を印加する事によって除去でき、この時に帯電ローラ２
に流れるＡＣ電流は５５０μＡ（実効値、周波数５５０
Hzの正弦波）であった。

【００５５】ここで、実際には帯電ローラ２に静電容量
が存在するために、電力の計算には力率の項がはいって
くるが、単純に直流抵抗成分だけを考えると、この時の
負荷のインピーダンスは１．２ＭΩであり、電力Ｐは

【００５６】

【数１】Ｐ＝１×Ｖ＝３８９ｍＷとなる。

【００５７】この電力を帯電ローラ２に供給していれば
帯電不良は生じないことになるため、他の各環境下にお
いても、帯電ローラ２に印加する振動電圧のＡＣ電圧成
分は３８９ｍＷの定電力制御を行うことにする。

【００５８】図５は定電力制御回路３０を示すブロック
図であり、この回路ではＡＣ電圧成分の定電力制御を行
なうためにフィードバック制御を行なっている。発振器
３１から出力されたＡＣ正弦波をアンプ３２で増幅し、
このアンプ出力を出力メータ３３で測定し、得られた電
力測定値をアンプ３２の入力側に電圧値として負帰還を
行なう。

【００５９】そして、負荷が軽くなり、電力が大きくな
った場合には電圧を抑制し、逆の場合には電圧を増加さ
せ、常に目標電力値（本実施例では３８９ｍＷ）になる
ように制御を行なう。

【００６０】出力回路３３から出力された定電力制御さ
れたＡＣ電圧成分は、ＤＣ電源３４から出力されたＤＣ
成分に重畳され、帯電ローラ２としての負荷３５に加え
られる。なお、ここでは負荷３５の力率は一定と仮定し
て計算を行なっている。

【００６１】この制御によると、通常環境では帯電ロー
ラのインピーダンスが下降するため、負荷が軽くなり、
電流が流れ易くなる。ここでは定電力制御を行っている
ため電圧は降下し、その結果として余分な放電を防ぐこ
とができるようになる。具体的には負荷のインピーダン
スＺが１．０ＭΩとなるため、印加されるＡＣ電圧値は

【００６２】

【数２】となり、この時のピーク間電圧値Ｖ_ppは１７６０Ｖとな
る。

【００６３】また、Ｈ／Ｈ環境下においては負荷のイン
ピーダンスが０．９ＭΩにまで減少するため、上記と同
様にＡＣ電圧値はＶ＝５９１Ｖ（ピーク間電圧１６７０
Ｖ）となり、トナー融着を防ぎ、画像流れが発生しにく
いようなＡＣ電圧制御を行うことが可能になった。

【００６４】これだけの制御であれば、回路の複雑さを
無視すれば従来技術のようなＡＣ定電流制御によっても
同様の効果を得ることができる。表１にＬ／Ｌ環境で２
０００Ｖ_ppを発生できることを前提に、他の環境下での
「定電流制御」と「定電力制御」それぞれで発生するＡ
Ｃ電圧値を示す。なお、表１においてＮ／Ｎは通常環境
を示す。

【００６５】

【表１】２２００Ｖ_pp以上異常放電１２００Ｖ_pp以下帯電不良しかし、帯電ローラ２の製造上での抵抗値のばらつき、
Ｌ／Ｌ環境での長期放置を行うと負荷のインピーダンス
が上記の１．２８ＭΩ以上になる可能性がある。例とし
て、インピーダンスが１．５ＭΩにまで上昇した場合を
考えてみる。

【００６６】従来の定電流制御を行った場合には、発生
するＡＣ電圧値は負荷インピーダンスに対して線形に上
昇するため２３３０Ｖ_ppもの電圧が印加されることにな
る。実際にはこのインピーダンスの帯電ローラ２を用い
ても均一帯電に必要なＡＣ電圧値は２０００Ｖで十分な
ため、３３０Ｖの余分な電圧が印加されていることにな
る。

【００６７】この結果として過剰な電圧のために帯電ロ
ーラ２と感光体１との間に異常放電が生じ、その異常放
電部分が黒筋として観測されるような画像異常となっ
た。この異常放電を従来の定電流制御で防止するために
は異常放電が発生する２２００Ｖ_pp以上の電圧印加をカ
ットする電圧リミッタをつけるしかなく、コストの上昇
となっていた。

【００６８】これに対して本発明によるＡＣ定電力制御
では、負荷インピーダンスが１．５ＭΩの時に発生する
ＡＣ電圧値は

【００６９】

【数３】であり、ピーク間電圧を２１６０Ｖ_ppにまで抑制するこ
とができる。この電圧は異常放電発生の限界である２２
００Ｖ以下であるので、ＡＣ電圧リミッタの必要がなく
なる。

【００７０】また、製造時に異常に抵抗値が低くなった
ような帯電ローラ２で、Ｈ／Ｈ環境で長期放置してイン
ピーダンスが０．７ＭΩにまで下降したような場合を想
定すると、定電流制御ではピーク間電圧を１０８９Ｖ_pp
しか発生できず、均一帯電に最低必要な放電開始しきい
値の２倍である１１００Ｖを下回ってしまう可能性が生
じる。

【００７１】しかし、本発明のＡＣ定電力制御を用いれ
ば、１４７６Ｖ_ppのピーク間電圧を発生することがで
き、帯電ローラ２のインピーダンスが低すぎるために生
じる帯電不良を防ぐことができるようになった。

【００７２】以上のＡＣ定電力制御を実施した本実施例
の画像形成装置（プリンタ）で実際に画像を出力し、Ｈ
／Ｈ環境下での出力のものと、Ｌ／Ｌ環境下での出力の
ものとの画像評価を行なった。帯電波形は正弦波で５５
０Ｈｚである。

【００７３】まず、Ｌ／Ｌ環境を例にとると、長期放置
を行った帯電ローラ２を用いて画像出力を行った。従来
の定電流制御を行った場合には２３３０Ｖ_ppのピーク間
電圧を発生し、砂地状の帯電不良は発生しなかったもの
の、ベタ白画像に異常放電による微少な黒筋が発生し
た。

【００７４】そこで、前記のように定電力３８９ｍＷで
ＡＣ電圧成分を制御したところ、２１６０Ｖ_ppのピーク
間電圧を発生し、この時、感光体表面電位はＶＤで安定
し、出力画像も砂地、異常放電の発生しない良好なもの
であった。

【００７５】このように、従来の定電流制御と同様に、
帯電ローラのインピーダンスに応じたＡＣ電圧の制御を
行いながら、インピーダンスが異常に大きいときの異常
放電、同様に異常小さいときのＡＣ電圧不足による帯電
不良の発生を、余分な回路を必要とすることなく低コス
トで防止することを可能にすることができる。

【００７６】＜第２の実施例＞（図６〜図８）本実施例
は上述第１の実施例において帯電部材として帯電ローラ
２にかえて帯電ブレード２Ａを用いたものである。

【００７７】この帯電ブレード２Ａは図７の層構成模型
図に示したように、低抵抗弾性層２２・高抵抗層２３・
コーチング層２４の３層積層構成のものである。各層の
材料や層厚などは前述の帯電ローラ２と同様である。

【００７８】該帯電ブレード２はコーチング層２４側を
感光体１側にしてブレード先端側を感光体１の回転方向
に対してカウンタ方向に向けて感光体１に総圧５００ｇ
で加圧接触させてある。

【００７９】この帯電ブレード２Ａに導電性支持体２１
を介して電源３より所定の電圧を印加することで回転感
光体１面が接触式で帯電処理される。

【００８０】帯電ブレード２Ａの抵抗値も図８のような
測定方法で測定して、前述の帯電ローラ２の場合と同様
の理由で、１０⁵ Ωもしくは１０⁶ Ω台であることが必
要である。図８の帯電ブレード抵抗値測定方法は、ブレ
ードの表裏両面に電極としての導電性金属テープ（３．
７７ｃｍ²）１０・１０を対向させて接触させ、その両
テープ間にＤＣ電源１１によって１ＫＶの電圧を印加し
て電流値を電流計Ａで測定して抵抗値を測定する。

【００８１】帯電ブレード２Ａにおいても、帯電ブレー
ド２Ａの高抵抗層２３を形成している材料は環境により
インピーダンスの変化を生じ、前記実施例で述べたよう
に各環境下で感光体表面を均一に帯電させるためのＡＣ
電圧値が変わってくる。

【００８２】具体的にはＨ／Ｈ環境、Ｎ／Ｎ環境では１
４００Ｖ_pp程度のピーク間電圧値をもつＡＣ電圧を印加
することによって帯電電位が目標電位ＶＤに収束し、砂
地と呼ばれる帯電不良を防止することができたが、Ｌ／
Ｌ環境に長期間放置することによってブレード２Ａのイ
ンピーダンスが上昇し、２０００Ｖ_ppのピーク間電圧を
印加しなければ感光体表面を均一に帯電することができ
なくなってくる。

【００８３】しかし、全環境に於て２０００Ｖ_ppのＡＣ
定電圧制御を行うことは、Ｈ／Ｈ環境の画像流れ、感光
体上へのトナー融着、帯電音の抑制という見地から困難
が生じる。

【００８４】また、Ｌ／Ｌ環境にブレード２Ａを長期間
放置した場合、また、製造時にブレード２Ａのインピー
ダンスが極端に高いものができてしまった場合、従来の
ＡＣ定電流制御ではインピーダンスに比例してピーク間
電圧Ｖ_ppが上昇してしまい、異常放電による画像不良が
生じるという問題が実施例１の帯電ローラ同様に発生し
ていた。

【００８５】従って、帯電ブレード２Ａを用いる場合に
おいても前記第１の実施例と同様に、環境変動によって
印加されるＡＣ電圧を適切に変化させて余分な放電を抑
制し、更に極端に高いピーク間電圧Ｖ_ppの発生を制限す
るようなＡＣ電圧成分の制御法が求められてきた。。

【００８６】本実施例はこの帯電ブレード２ＡをＡＣ定
電力制御する。即ち、目標電位ＶＤに相当するＤＣオフ
セット電圧−７００Ｖに、定電力３８９ｍＷで制御され
た周波数５５０Ｈｚ、正弦波のＡＣ電圧成分を重畳した
振動電圧を帯電ブレード２Ａに印加する。

【００８７】本実施例で用いたＡＣ定電力制御値は、帯
電ブレード２Ａのインピーダンスによって決定される
が、この制御値は帯電ブレード２ＡのＬ／Ｌ環境長期放
置時に感光体１を均一に帯電することができるようなＡ
Ｃ電圧Ｖ_ppから求めた。

【００８８】帯電ブレード２Ａの高抵抗層２３は第１の
実施例の帯電ローラ２で用いたものと同じエピクロルヒ
ドリンゴムであるため、インピーダンスの環境変動等は
ほぼ同等であり、制御定電力値、発生電圧Ｖ_ppも同じ様
な状況を示し、３８９ｍＷ定電力制御時の各環境での発
生電圧は前記の表１に示す値となった。

【００８９】以上のように、定電力制御を行うことによ
って、従来の定電流制御でのＬ／Ｌ環境で異常放電を起
こす問題、また定電圧制御で問題となる、Ｈ／Ｈ環境で
の画像流れ、トナー融着を起こすことなく、全環境で安
定した画像の形成が行えることが確認された。

【００９０】＜第３の実施例＞（図９）本実施例では、
帯電部材に帯電ローラ２を用いＡＣ定電流制御を行う
が、帯電ローラに印加する電圧を発生する高圧回路にお
いて、高圧発生能力の上限付近に動作点を設定し、過大
なＡＣ電圧の発生する状況では回路が飽和して擬似的な
定電力制御になるようにしたことを特徴としている。

【００９１】理想的なＡＣ定電流制御の特性は図９のグ
ラフの実線グラフ線（ａ）に示されるように常に電流値
は一定に制御され、負荷のインピーダンスに比例したＡ
Ｃ電圧を発生する。しかし、実際の高圧回路においては
特にＡＣトランスの容量不足に起因して負荷が大きい場
合に、本来の特性からはずれてＡＣ電圧Ｖ_ppが十分に発
生できないような制御になってしまう。この領域では実
線グラフ線（ａ）に示されるような定電流制御の特性で
はなく、破線グラフ線（ｂ）のような擬似的な定電力制
御特性を示す。

【００９２】そこで、本実施例ではこのことをあらかじ
め見込んで、帯電ローラ２の負荷での動作点を、高圧発
生回路が定電流制御を行える領域の限界付近にもってく
ることとする。

【００９３】具体的な例を以下に示す。全環境を通じて
帯電ローラ２が感光体１の均一帯電を行うために十分な
電圧は２０００Ｖであることは前実施例ですでに述べて
いるが、このことは逆にこの電圧以上の印加は画像形成
のための電子写真プロセスにとって利点を生じないこと
を意味している。

【００９４】そこで、高圧発生回路が定電流制御から擬
似的な定電力制御に移行する限界点、つまり実際にはＬ
／Ｌ環境での帯電ローラ２の負荷インピーダンスである
１．２８ＭΩをこのポイントに設定する。

【００９５】このような設定を行うことによって、１．
２８ＭΩ以下の負荷の場合（Ｎ／Ｎ，Ｈ／Ｈ環境）は、
高圧回路は定電流制御を行うため、負荷のインピーダン
スに対して線形なＡＣ電圧を発生し、これによってトナ
ー融着、画像流れを防止することができる。反対に１．
２８ＭΩ以上の負荷の領域では破線グラフ線（ｂ）のよ
うに擬似的な定電力制御となることによって、ＡＣ電流
が上昇してそのために過度のＡＣ電圧が発生することを
抑制することができる。

【００９６】実際に第１の実施例と同じ画像形成装置
（電子写真方式のプリンタ）で画像形成を行った。Ｌ／
Ｌ環境で帯電ローラを長期放置したような状況では、帯
電ローラの負荷インピーダンスが１．５ＭΩにも達する
ため、従来の５５０μＡ定電流制御では２３３０Ｖ_ppも
のＡＣ電圧が発生し、異常放電による画像不良が発生し
ていたが、本実施例では１．２８ＭΩの負荷時に擬似的
な定電力制御（ｂ）になるように高圧回路の動作点を設
定したために、ＡＣ電圧の発生を２２００Ｖ_ppにまで抑
制することができるようになり、異常放電を防ぎ、良好
な画像を得ることができるようになった。

【００９７】

【発明の効果】以上のように本発明は、ＡＣ帯電方式の
接触式帯電装置、該帯電装置を用いた画像形成装置にお
いて、Ｌ／Ｌ環境またはインピーダンスの高い帯電部材
を用いたときにも十分な帯電を行ない、しかも環境変動
による帯電部材のインピーダンスの変化にもっとも適し
たＡＣ電圧を発生できるような制御を行うことが可能と
なり、帯電部材のインピーダンスに応じたＡＣ電圧で均
一な帯電を簡単な構成で行うことができ、画像形成装置
にあってはＬ／Ｌ環境での異常放電、Ｈ／Ｈ環境での画
像流れ、トナー融着を起こさないようにすることができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】定電力制御特性グラフ

【図２】第１の実施例の画像形成装置（電子写真方式
のプリンタ）の概略構成図

【図３】帯電ローラの層構成模型図

【図４】帯電ローラのインピーダンスの環境特性グラ
フ

【図５】定電力回路のブロック図

【図６】帯電ブレードを用いた第２の実施例装置の要
部図

【図７】帯電ブレードの層構成模型図

【図８】帯電ブレードの抵抗値測定法の説明図

【図９】第３の実施例装置における制御説明図

【図１０】接触帯電の説明図

【図１１】帯電ローラの抵抗値測定法の説明図

【図１２】ＤＣ帯電特性グラフ

【符号の説明】

１被帯電体としての感光体２・２Ａ帯電部材としての帯電ローラ又は帯電ブレー
ド３バイアス印加電源３０定電力制御回路２１導電性芯金又は導電性支持部材２２低抵抗弾性層２３高抵抗層２４コーチング層４露光手段としての半導体レーザ５現像装置６転写ローラ７転写材８定着器９クリーニングブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚康正東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者七瀧秀夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者笹目裕志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者弓納持貴康東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者長谷川浩人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電部材を被帯電体に接触させ、該帯電
部材に振動電圧を印加して被帯電体を帯電させる接触式
帯電装置において、帯電部材に対する印加振動電圧の振
動成分が帯電部材の負荷インピーダンスにかかわらず定
電力に制御されることを特徴とする接触式帯電装置。
【請求項２】帯電部材は、被帯電体に接する表層に抵
抗層を持ち、少なくとも２層以上の積層体であることを
特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項３】帯電部材に対する印加振動電圧が、直流
電圧と交流電圧の重畳電圧であることを特徴とする請求
項１記載の接触式帯電装置。
【請求項４】帯電部材に対する印加振動電圧が、直流
オフセットバイアスに、放電開始しきい値電圧の２倍以
上のピーク間電圧値を有する交流成分を重畳したもので
あることを特徴とする請求項１又は同３記載の接触式帯
電装置。
【請求項５】像担持体面の帯電処理を含むプロセスに
より作像を実行する画像形成装置において、像担持体を
帯電処理する手段が、帯電部材を像担持体に接触させ、
該帯電部材に振動電圧を印加して像担持体を帯電させる
接触式帯電装置であり、帯電部材に対する印加振動電圧
の振動成分が帯電部材の負荷インピーダンスにかかわら
ず定電力に制御されることを特徴とする画像形成装置。