JPH0822155A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被帯電体に当接して該被帯電体の面を帯電す
る帯電部材を有する画像形成装置において、接触帯電部
材の変形にかかわらず、該変形に起因するニップ跡など
の画像上の障害発生をなくする、もしくは極く軽微なも
のに抑制することができるようにした画像形成装置を提
供する。 【構成】 被帯電体１に当接して該被帯電体の面を帯電
する帯電部材２を有する画像形成装置において、前記帯
電部材２の面形状を検出する手段３０を有し、かつその
検知タイミングと検知レベルに応じて、画像形成条件を
変化させる手段３１〜３３を有することを特徴とする画
像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、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
成装置のように、被帯電体としての像担持体（電子写真
感光体・静電記録誘電体など）の面を帯電（除電）処理
する工程を含む転写式（間接式）或いは直接式の作像プ
ロセスを適用して画像形成を実行する画像形成装置に関
する。

【０００２】より詳しくは、被帯電体の帯電処理手段と
して、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて
被帯電体面を帯電する接触式帯電装置を利用した画像形
成装置に関する。

【０００３】また帯電処理した被帯電体面に画像情報を
含んだ光像を照射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関する。

【０００４】

【従来の技術】前記のような画像形成装置において、被
帯電体としての像担持体面を帯電処理する手段機器とし
ては従来よりコロナ放電装置が広く利用されている。

【０００５】コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面
を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であ
る。しかし、高圧電源を必要とし、コロナ放電のために
好ましくないオゾンが発生するなどの問題点を有してい
る。

【０００６】このようなコロナ放電装置に対して、前記
のように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式帯電装置は、電源
の低圧化が図れ、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、例えば画像形成装置に於いてコロナ
放電装置にかえて感光体・誘電体等の像担持体、その他
の被帯電体面の帯電処理手段として注目され、その実用
化研究が進められている。

【０００７】例えば、本出願人が先に提案（特願昭62-5
1492号・同62-230334 号など）したように、接触式帯電
装置に於いて直流電圧を帯電部材に印加したときの被帯
電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する
振動電界（交互電界、時間とともに電圧値が周期的に変
化する電界（電圧））を帯電部材と被帯電体との間に形
成すること、更には表層に高抵抗層を設けた帯電部材を
用いることにより、被帯電体の帯電均一性、感光体等の
被帯電体表面のピンホール・傷等によるリーク防止等を
図ることができる。

【０００８】また、帯電部材として導電性繊維毛ブラシ
あるいは導電性弾性ローラ等の導電性部材（導電性電位
維持部材）を被帯電体と接触させ、外部から直流電圧を
印加することにより被帯電体表面に電荷を直接注入して
被帯電体表面を所定の電位に帯電させるものもある。

【０００９】図１９は接触式帯電装置の一例の概略構成
の横断面図である。

【００１０】１は被帯電体である。本例では回転ドラム
型の電子写真感光体（以下、感光体と記す）である。本
例の該感光体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とを基本構成層とする
ものである。

【００１１】２は帯電部材である。本例はローラタイプ
である（以下帯電ローラと記す）。該帯電ローラ２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とからなる。

【００１２】帯電ローラ２は芯金２ｃの両端部を不図示
の軸受部材に回転自由に軸受させて、ドラム型の感光体
１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に対
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。ギア等を取り付け、モータから
駆動力を伝達させて強制回転駆動させることも可能であ
る。

【００１３】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と帯電ローラ２の芯金２ｃとが電
気的に接続されていて電源３により帯電ローラ２に対し
て所定のバイアスが印加される。このバイアスとしては
直流電圧のみの印加でもよいが、前述のように交流電圧
に直流電圧を重畳した振動電圧を印加するのが好まし
い。

【００１４】そして、被帯電体たる感光体１が回転駆動
されると、該感光体１に圧接され且つバイアス電圧が印
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
の外周面が所定の極性・電位に帯電処理される。

【００１５】感光体１の周囲・周辺には後述する図１の
ように、上記の帯電手段としての帯電ローラ２の他に露
光手段・現像手段・転写手段・クリーニング手段、画像
定着手段等の所要の作像プロセス機器が配設されて画像
形成機構が構成されていて画像形成が実行されるが、こ
の図にはそれ等のプロセス機器を省略してある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例において、画像形成装置の画像形成動作終了後、装
置を長期間使用せずに放置した場合、放置後の画像形成
時に、帯電部材としての帯電ローラのピッチ（ローラ周
長ピッチ）で画像上（特に中間調画像、ハーフトーン画
像等）にローラ長手方向スジが発生することがあった。

【００１７】特に、低温環境などでは帯電ローラの弾性
率が低下し、感光体と帯電ローラの圧接部での弾性層変
形状態が持続し、長時間にわたり、圧接部形状（ニップ
形状）の長手方向スジ状の跡（ニップ跡と呼ぶ）が帯電
ローラピッチで発生しつづける。

【００１８】また帯電ローラの高抵抗層及び最外保護層
材料として抵抗値の比較的に高い材料を使用した場合、
又は硬度の比較的高い材料を使用した場合には、弾性層
の変形の影響をそのまま高抵抗層材料が受けてしまい、
同様の変形をしてしまう。この場合、弾性層が形状を回
復しても、高抵抗層及び最外層の保護層が変形を持続し
てしまい、長期にわたり、画像上に障害が発生すること
があった。

【００１９】このような現象は帯電ローラに限らず、ブ
レード状・ブロック状・パッド状等の他の形状・形態の
接触帯電部材についても大なり小なり同様にみられる。

【００２０】そこで本発明は接触帯電部材の上記のよう
な変形にかかわらず、該変形に起因するニップ跡などの
画像上の障害発生をなくする、もしくは極く軽微なもの
に抑制することができるようにした画像形成装置を提供
することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００２２】（１）被帯電体に当接して該被帯電体の面
を帯電する帯電部材を有する画像形成装置において、前
記帯電部材の面形状を検出する手段を有し、かつその検
知タイミングと検知レベルに応じて、画像形成条件を変
化させる手段を有することを特徴とする画像形成装置。

【００２３】（２）前記検知タイミングと検知レベルに
応じて、画像形成プロセスの被帯電体面に対する露光量
を制御することを特徴とする（１）に記載の画像形成装
置。

【００２４】（３）前記検知タイミングと検知レベルに
応じて、画像形成プロセスの被帯電体面の帯電条件を制
御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。

【００２５】（４）前記検知タイミングと検知レベルに
応じて、画像形成プロセスの現像条件を制御することを
特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

【００２６】（５）前記帯電部材が導電性高分子材料か
らなるローラ部材であることを特徴とする（１）乃至
（４）の何れかに記載の画像形成装置。

【００２７】（６）前記帯電部材が表面に高抵抗層を有
することを特徴とする（１）乃至（５）の何れかに記載
の画像形成装置。

【００２８】（７）各々複数の制御テーブルを有する
（１）乃至（６）の何れかに記載の画像形成装置。

【００２９】

【作用】即ち、本発明は被帯電体面に対する接触帯電部
材の面形状を検出する手段を具備させ、その検知タイミ
ングと検知値に応じて画像形成プロセスの画像形成条件
を変える手段を設ける。このことにより被帯電体と接触
帯電部材の圧接部で形成された押圧ニップでの帯電部材
上の形状変形部の形状を検知し、かつその検知されたタ
イミングが、各画像形成要素（帯電・露光・現像等）と
時間的にいかなる関係があるかを算出し、その時間差に
応じたタイミングで、各画像形成要素の条件を検出ニッ
プ形状に応じた出力条件に制御することにより接触帯電
部材の形状変形による帯電状態でのムラの影響を出力画
像上では極軽微に抑制することができ、特に帯電部材長
手方向スジ（ニップ跡）を防止し、良好な画像が提供で
きる。

【００３０】また、接触帯電部材の材料等により接触帯
電部材の変形量及びニップ跡レベルの異なるものに対し
ても、補正する係数又は補正用テーブルを切換えること
でどのような接触帯電部材にも対応できるものである。

【００３１】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図１５） （１）画像形成装置例（図１） 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成を示
している。

【００３２】１は被帯電体としての像担持体であり、本
例のものはアルミニウム等の導電性基体層１ｂと、その
外周面に形成した光導電層１ａを基本構成層とするドラ
ム型の電子写真感光体である。支軸１ｄを中心に図面上
時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって
回転駆動される。

【００３３】２はこの感光体１面に接して感光体面を所
定の極性・電位に一様に一次帯電処理する接触帯電部材
であり、本例はローラタイプのもの（帯電ローラ）であ
る。帯電ローラ２は中心芯金２ｃと、その外周に形成し
た導電性高分子材料からなる導電層２ｂと、更にその外
周に順次形成した２層の高抵抗層２ａ₂ ・２ａ₁ とから
成り、芯金２ｃの両端部を不図示の軸受部材に回転自由
に軸受させてドラム型の感光体１に並行に配置して不図
示の押圧手段で感光体１面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。

【００３４】而して、電源３から摺動接点３ａを介して
芯金２ｃに所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されるこ
とで回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電
（一次帯電）される。

【００３５】帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光
体１面は次いで露光手段１０により目的画像情報の露光
Ｌ（原稿画像の結像スリット露光、レーザービーム走査
露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報
に対応した静電潜像が形成される。

【００３６】本例装置における露光手段１０は、公知の
原稿台固定−光学系移動型の原稿画像結像スリット露光
手段である。該露光手段１０において、２０は固定の原
稿台ガラス、Ｏは該原稿台ガラス上に画像面下向きで載
置セットされた原稿、２１は原稿押え板、２２は原稿露
光（照明）ランプ、２３はスリット板、２４〜２６は移
動第１〜第３ミラー、２７は結像レンズ、２８は固定ミ
ラーである。ランプ２２・スリット板２３・移動第１ミ
ラー２４は原稿台ガラス２０の下面を一端側から他端側
へ所定の速度Ｖで、また移動第２・第３ミラー２５・２
６はＶ／２の速度で移動駆動されて、原稿台ガラス２０
上の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査されて
原稿画像が回転感光体１面に結像スリット露光Ｌされ
る。

【００３７】感光体１面の形成潜像は次いで現像手段１
１により現像スリーブ１１ａの粉体トナーをＡＣ＋ＤＣ
バイアスを印加して感光体１に飛翔させトナー画像とし
て順次に可視像化されていく。このトナー画像は、次い
で、転写手段１２により不図示の給紙手段部から感光体
１の回転と同期どりされて適正なタイミングをもって感
光体１と転写手段１２との間の転写部へ搬送された転写
材１４の面に順次に転写されていく。本例の転写手段１
２は転写ローラであり、転写材１４の裏からトナーと逆
極性の帯電を行なうことで感光体１面側のトナー画像が
転写材１４の表面側に転写されていく。

【００３８】トナー画像の転写を受けた転写材１４は感
光体１面から分離されて不図示の像定着手段へ搬送され
て像定着を受け、画像形成物として出力される。或いは
裏面にも像形成するものでは転写部への再搬送手段へ搬
送される。

【００３９】像転写後の感光体１面はクリーニング手段
１３で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清
浄面化され、更に除電露光装置１５により除電されて、
繰り返して作像に供される。

【００４０】（２）帯電部材２の各種形態例（図２） ローラタイプの帯電部材２は面移動駆動される被帯電体
としての感光体１に従動回転させてもよいし、非回転の
ものとさせてもよいし、感光体１の面移動方向に順方向
又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動さ
せるようにしてもよい。

【００４１】帯電部材２はローラタイプ以外にも、ブレ
ード状タイプ・ブロック状タイプ・ロッド状タイプ・ベ
ルト状タイプなどの形態に構成できる。

【００４２】図２の（ａ）はブレード状タイプとしたも
のの一例の横断面模型図を示している。この場合、感光
体１面に当接されるブレード状帯電部材２の向きは感光
体１面の面移動方向に順方向又は逆方向のどちらでもよ
い。

【００４３】図２の（ｂ）はブロック状もしくはロッド
状としたものの一例の横断面模型図を示している。

【００４４】各タイプの帯電部材２において、２ｃは導
電性の芯金部材、２ｂは導電層、２ａは抵抗層を示して
いる。

【００４５】ブロック状もしくはロッド状としたもの
は、回転可能としたローラタイプのものにおいては芯金
部材２ｃに対してバイアス電圧を印加するために必要と
する給電用摺動接点３ａなしに芯金部材２ｃに対して電
源３に通じるリード線を直接に接続することができ、給
電用摺動接点３ａから発生する可能性のある電気ノイズ
がなくなるという利点とともに、省スペース化、さらに
は被帯電体面のクリーニングブレードを兼用させる構成
のものとすることも可能である。

【００４６】（３）シーケンス（図３） 図３は図１の装置の動作シーケンス例である。本例は２
枚連続プリントの場合を示している。

【００４７】．プリント（コピー）開始信号にもとづ
き、それまでスタンバイ状態にある装置の感光体１（以
下、ドラムと記す）の回転駆動が開始されて前回転期間
が開始される。このドラム１の回転開始と同時に除電露
光１５がＯＮとなり、区間Ａ１においてドラム１の一周
面以上が除電される。

【００４８】．次に接触帯電部材である帯電ローラ２
に対する一次帯電バイアスであるＤＣバイアスがＯＮと
なる。

【００４９】．この一次帯電バイアスは始めに区間Ｂ
１で定電圧制御され、その間にＤＣ電流の検知がなさ
れ、次に該検知したＤＣ電流に対応した帯電ローラＤＣ
定電圧制御がなされる。

【００５０】画像形成が始まるまでがドラム１の前回転
期間であり、その間のドラム１面は非画像形成領域面で
あり、従って帯電ローラ２はドラム１の非画像形成領域
面に対応している前回転期間の区間Ｂ１において帯電ロ
ーラＤＣ定電圧制御がなされ、このときのＤＣ電流の検
知と一次電圧補正（帯電ローラ２に対する一次帯電バイ
アス補正）がなされる。

【００５１】．一次補正電圧で帯電ローラＤＣ定電圧
制御が始まったら画像露光（原稿画像の結像スリット露
光）による１枚目の画像形成が行なわれる。帯電ローラ
２はドラム１の画像形成領域面に対応しており、該ドラ
ム１面をＤＣ定電圧制御状態にて帯電処理している。

【００５２】．１枚目のプリントについての画像形成
が終了し、次の２枚目のプリントについての画像形成が
開始されるまでの間の所謂紙間のドラム面は非画像形成
領域面であり、本実施例ではこの紙間でも再び帯電ロー
ラ２のＤＣ定電圧制御・ＤＣ電流検知・ＤＣ定電圧制御
を実行させている。

【００５３】即ち、１枚目のプリントが終了したら一次
帯電バイアスを紙間の区間Ｂ２において再び帯電ローラ
ＤＣ定電圧制御となし、ＤＣ電流検知を実行させ、次い
でその検知ＤＣ電流に応じた帯電ローラ定電圧制御を実
行させて２枚目のプリントについての画像形成を実行さ
せている。

【００５４】３枚以上の連続プリントのときも各紙間に
おいて同様に帯電ローラＤＣ定電圧制御・ＤＣ電流検知
・ＤＣ定電圧制御のシーケンスを行なう。

【００５５】．最終枚目のプリントの画像形成が終了
したらドラム１は後回転期間に入り、この後回転期間の
区間Ａ２においてドラム１の一周面以上の除電露光１５
がなされて除電され、ドラム１の回転と除電露光がＯＦ
Ｆとなり、装置は次のプリント開始信号の入力までスタ
ンバイ状態に入る。

【００５６】上記の構成において、耐久によってドラム
表面が削れて感光体膜厚が薄くなった場合には帯電ロー
ラ２がドラム１の非画像形成領域面に対応しているとき
になされているＤＣ定電圧制御期間Ｂ１やＢ２の検知Ｄ
Ｃ電流が高くなり、その検知ＤＣ電流に応じた低下補正
電圧での帯電ローラＤＣ定電圧制御のもとでドラム１の
画像形成領域面に対する帯電処理が帯電ローラ２により
なされて画像形成が実行される。

【００５７】また、低湿環境にて特に帯電ローラ２の抵
抗が下がり、上記期間Ｂ１やＢ２の帯電ローラＤＣ定電
圧制御の検知ＤＣ電流が低くなる。その検知ＤＣ電流に
応じた増加補正電圧での帯電ローラＤＣ定電圧制御のも
とでドラム１の画像形成領域面に対する帯電処理が帯電
ローラ２によりなされて画像形成が実行されるので、帯
電ローラ２の環境での抵抗変動にかかわらずドラム１の
帯電電位は一定化される。

【００５８】（４）電圧補正方法（図４〜図１０） 次に、直流電源３を用いて最適な帯電を行なう方法につ
いて説明する。

【００５９】まず、帯電ローラ２に直流電源により直流
電圧を印加する場合の帯電メカニズムについて説明す
る。

【００６０】感光体１としては負極性のＯＰＣ感光ドラ
ムを用いた。具体的には感光体層としてアゾ顔料をＣＧ
Ｌ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
２４μｍ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１を回転駆動させ、そ
の表面に帯電ローラ２を接触させ、該帯電ローラ２に直
流電圧Ｖ_DCを印加して暗所でＯＰＣ感光ドラム１に接触
させて帯電を行なわせるものとし、帯電ローラ２通過後
の帯電されたＯＰＣ感光ドラム１の表面電位Ｖ_D と、帯
電ローラ２に対する印加直流電圧Ｖ_DCとの関係を測定し
た。

【００６１】図４の（ａ）の２４μｍの直線グラフはそ
の測定結果を示すものである。印加直流電圧Ｖ_DCに対し
て帯電はドラム（感光体）膜厚ごとに閾値を有し、特定
電圧から帯電が開始し、その帯電開始電圧以上の絶対値
の電圧印加に対しては、得られる表面電位Ｖ_D はグラフ
上傾き１の直線的な関係が得られた。

【００６２】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大きくしていっ
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１
００Ｖごとに取っていくが、表面電位０に対して表面電
位が現れた時を第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。図４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。

【００６３】即ち、帯電ローラ２への直流印加電圧をＶ
_DCとし、ＯＰＣ感光ドラム１表面に得られる表面電位を
Ｖ_D 、帯電開始電圧をＶ_THとすると、 Ｖ_D ＝Ｖ_DC−Ｖ_HT ‥‥‥（１） の関係がある。

【００６４】上記の（１）式はパッシェン(Paschen) の
法則を用いて導出できる。

【００６５】図５に帯電ローラ２とＯＰＣ感光体層及び
その両者の接触部の微視的空間Ｚの形成する等価回路を
示す。帯電ローラ２の総抵抗Ｒ_r が小さい場合、感光体
層１ａに流れる電流Ｉ_D により生じる電圧降下Ｉ_D Ｒｒ
はＶ_DCに比べて十分に小さいので無視できる。まず、Ｒ
_r を無視すると、空間Ｚにかかる電圧Ｖｇは以下の式で
表される。

【００６６】 Ｖｇ＝ Ｖ_DC・Ｚ／（Ｌ_S ／Ｋ_S ＋Ｚ） ‥‥‥（２） Ｖ_DC：印加電圧 Ｚ ：空隙 Ｌ_S ：感光体層厚み Ｋ_S ：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
（３）及び（４）で近似できる。

【００６７】 Ｖｂ＝３１２＋６．２Ｚ （Ｖｂ＞０の場合） ‥‥‥（３） Ｖｂ＝−（３１２＋６．２Ｚ）（Ｖｂ＜０の場合） ‥‥‥（４） Ｖｂ＜０であるから（２）・（４）式をグラフに書く
と、図６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Ｚをパラメータ
とした空隙電圧Ｖｇの特性を示す。

【００６８】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として得られるＺに関する２次
方程式の判別式が０になる。このときが放電開始限界で
あるから、Ｖ_DC＝Ｖ_THとなる。

【００６９】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２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１０^-2〜１０^-3）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。従ってＶ_DCによりＶ_D を制御するために
は、 Ｖ_DC＝Ｖ_R ＋Ｖ_TH ‥‥‥（５） Ｖ_R ：目標表面電位 を用い、電位目標値Ｖ_R を設定して（５）式によりＶ_TH
を求めて加えればＶ_D をＶ_R に近づけることができる。

【００７０】ここで、（５）式からわかるように閾値電
圧Ｖ_THは、 Ｄ＝Ｌ_S ／Ｋ_S ‥‥‥（６） により決定されるわけであるが、このとき感光体層の比
誘電率Ｋ_S は感光体周囲の温度・湿度等による影響を受
けて変化し、また感光体層の厚みＬ_S は耐久により減少
する方向に変化する。

【００７１】従って周囲環境や耐久状況で、表面電位Ｖ
_D は閾値電圧Ｖ_THの変化に伴い、変動することになる。
換言すればＫ_S 及びＬ_S の値を知れば、表面電位Ｖ_D を
適正値とするための直流電圧値Ｖ_DCを求めることができ
る。

【００７２】ここで、感光ドラム１と帯電ローラ２によ
り形成される静電容量Ｃ_P は図７の（ａ）・（ｂ）に示
すように両者１・２の当接部のニップｎにより形成され
ており、ニップ部での当接面積をＳ_P とすると図４の等
価回路から Ｃ_P ＝Ｓ_P ×Ｋ_S ／Ｌ_S ＝Ｓ_P ／Ｄ ‥‥‥（７） となる。

【００７３】つまりＣ_P ∝１／Ｄである。従ってＣ_P を
求めれば適正な直流電圧Ｖ_DCを（５）式により求めるこ
とができる。

【００７４】ドラム（感光体）のＣ_P を特定する代わり
に、簡易的に図７に示すようにドラムの電荷輸送層（Ｃ
Ｔ層）の膜厚（前述のＬ_s ）によって放電インピーダン
スが変化することによる帯電特性の変化を測定し、感光
体Ｃ_P の変化を推定し印加電圧を補正する方法をとする
こともできる。

【００７５】図７の（ａ）は、帯電ローラ２への印加電
圧とドラム表面電位の関係をドラムＣＴ層厚ごとに測定
したものである。また同様にそのときの直流電流量を図
７の（ｂ）に示してある。この図からわかるように、ド
ラムＣＴ層厚によって帯電特性、電圧電流特性及び放電
開始電圧が変化することが読み取れる。

【００７６】この特性を任意電圧の定電圧印加時のドラ
ムＣＴ層厚に対してのドラム表面電位と直流電流として
表したものが図８（ａ）・（ｂ）である。ＣＴ層厚に応
じてのドラム表面電位と直流電流の関係が読み取れる。
ＣＴ層厚が薄くなるにつれてドラム表面電位（黒電位Ｖ
_D と白電位Ｖ_L ）と直流電流量が上昇することがわか
る。つまり、特定な定電圧印加時の直流電流量を測定す
ることでドラムＣ_P に応じた表面電位を推定することが
可能なことがわかる。

【００７７】図９は、以上の関係からドラムＣＴ層厚変
化によるＣ_P 変化があっても、ドラム表面電位を制御す
るための検知電流量とそのときの補正電圧出力に関する
図である。検知電流量の増加と共に電圧出力を低下させ
るように補正をかける。この補正をかけた実験結果を図
１０の（ａ）・（ｂ）に示す。

【００７８】横軸に画像形成回数として耐久枚数をと
り、その時どきのドラム表面電位の変化を示している。
従来の特定定電圧印加のみの場合の表面電位推移はＬで
表されるが、本発明の定電圧印加時の直流電流量を検知
し、その電流量に応じて印加電圧を補正して定電圧印加
すると、Ｍで表されるように耐久枚数が増えても常に一
定のドラム表面電位が確保できる。

【００７９】この実験には、前述したＯＰＣ感光ドラム
を使用した。また図１に示した画像形成装置において耐
久テストを行った。

【００８０】帯電ローラ２は、図１に層構成模型を示し
たように、芯金２ｃの上にＥＰＤＭ等の１０⁴ 〜１０⁵
Ωｃｍの導電ゴム層２ｂを設け、その上にヒドリンゴム
等からなる１０⁷ 〜１０⁹ Ωｃｍ程度の中抵抗層２ａ₂
を設け、その上にトレジン（注：帝国化学（株）の商
標）等のナイロン系物質からなる１０⁷ 〜１０¹⁰Ωｃｍ
のブロッキング層２ａ₁ を表層として設けた、硬度がＡ
ｓｋｅｒ−Ｃ測定で５０°〜７０°程度のものを用い
た。そしてこの帯電ローラ２を感光ドラム１に総圧１６
００ｇで当接させ、従動回転させて帯電を行った。

【００８１】帯電部材の抵抗層の環境湿度変動や耐久変
動で、抵抗値が上昇した場合には検知電流量が減少し、
画像部印加電圧値に電圧増加補正を加えるため、帯電不
足が発生せず、良好な帯電が行える。

【００８２】（５）帯電部材の面形状検出手段・画像形
成条件制御（図１・図１１） 図１において、３０は帯電部材としての帯電ローラ２の
表面に接触するような形状検知装置である。この形状検
知装置は帯電ローラ２の円周上の凹凸を検知する。

【００８３】この検知値によって原稿露光ランプ２２の
出力光量の最適補正値を算出して補正信号発生装置３１
により、原稿露光ランプ２２の点灯電源３２に対して補
正信号が送られる。

【００８４】またこの補正信号は図１１に示すように帯
電ローラ上の形状検知タイミングを始点として時間が計
測され、特定時間を経過後に制御される。また同時期に
一次帯電、現像バイアスを制御することも有効である。
これらは単独でもまたそれぞれの組合わせでもムラ画像
防止に効果がある。

【００８５】以下、更に詳細に制御シーケンスとその補
正量について説明する。

【００８６】まず図１１では、プリント開始信号により
感光体回転と前露光照射が開始し、それに応じて帯電ロ
ーラ２も感光体当接面従動で回転を始める。

【００８７】また同時に形状検知装置３０により帯電ロ
ーラ表面の凹が計測され、凹部の深さに対応して発生す
る検知信号Ｓ１が発信される。

【００８８】またこの検知信号は帯電ローラ一周期Ａご
とに検知されるが、その都度、検知信号レベルは変化し
ていく。Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４と図に示すように、代
表的な現象においては徐々にレベルが低下していく傾向
にある。

【００８９】次に、検知信号Ｓ１のレベルとタイミング
を受けて、形状検知から時間Ｂ後に、一次帯電出力を標
準出力Ｐから補正量Ｐ１を補正した電圧出力にて一定時
間（形状検知信号の発信時間と同時間）出力し、その
後、再度元の標準出力Ｐに戻す。これを各形状検知信号
Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４に対応して行なう。

【００９０】以上の一次帯電での出力電圧補正と同様
に、原稿露光ランプ２２の出力光量補正制御による感光
体面の画像露光量補正も、形状検知信号の発信後の時間
Ｃに、標準露光量Ｅに対してＥ１の補正を行なった露光
量に一定時間制御する。そして一定時間後に標準にもど
し、その後は形状検知信号に応じてその都度補正制御さ
れる。

【００９１】更に同様に、現像バイアスについても、検
知信号発信後のＤ時間後に、標準直流電圧値Ｄｉに補正
値Ｄ２を補正して一定時間出力する。Ｄ１は前回転非画
像域にて帯電ローラ上の形状検知をされた信号ＳＯに対
応する現像補正値で、これは帯電ローラ位置と現像位置
が離れているために帯電ローラ一周時間以上にタイムラ
グ（時間ズレ、時間遅延）があり、それを考慮したもの
である。

【００９２】以上の図１１のシーケンス中で、一次帯電
の前回転時のＰｄは前述の一次電圧の感光体膜厚に応じ
た最適出力電圧制御のための検知用定電圧出力であり、
その時の検知電流値により標準的な出力電圧値Ｐに出力
制御される。

【００９３】また、現像バイアスＶｄｃの前回転中の出
力Ｄｂは非画像域でのトナー現像防止のために印加する
直流電圧であり、これは非画像域感光体電位により決定
される特定電圧である。

【００９４】（６）補正方式（図１２〜図１５） 図１２は帯電ローラ表面の形状と感光体電位の説明図で
ある。検知装置３０が標準値としてｌｓと検知する場合
に、それに対して帯電ローラ凹面部は例としてｌ₁ ・ｌ
₂ のように検知され、その時のドラム上電位が標準Ｄｓ
に対してＤｓ＋Ｄ１，Ｄｓ＋Ｄ２となる。

【００９５】この電位上昇分Ｄ１，Ｄ２が正規の帯電・
現像・露光を行なった場合にムラ及びスジとなって発生
する。つまりこのＤ１とＤ２分を帯電ローラ２の表面形
状検知値によって補正すればよいことがわかる。

【００９６】図１３は、へこみ量としての、△ｌ（図１
２のｌ₃ −ｌ_n ：n=13.3）と、電位変動量の△Ｖｓの関
係を示すものである。これにより、形状検知レベルと必
要な補正電位が算出される。但し、このへこみ量と電位
変動量の相関値は帯電ローラ２の各層構成及び材料によ
り特性が異なるため、使用する帯電ローラ及び周辺の加
圧構成等により変える必要がある。

【００９７】必要補正電位値が算出されれば、一次帯電
の出力補正値は前述図４の印加電圧と感光体表面電位の
関係から算出される。ここでは一次帯電単独で帯電ロー
ラ形状凹部の補正を行なうものである。後述するが当
然、露光や現像での補正との組合わせも可能である。

【００９８】次に露光単独で補正する場合は、図１４に
示すような感光体面露光量（感光体単位面積当たりの照
度）と、感光体（ドラム）表面電位により算出する。

【００９９】また次に現像単独で補正する場合は、図１
５に示すような、現像の直流電圧成分値Ｖｄｃとドラム
電位Ｖｓの差分コントラスト電位と濃度の関係から濃度
が一定となるように感光体電位補正分の直流分を現像Ｖ
ｄｃに対して補正すればよい。

【０１００】以上の方式において、形状検知方式として
は帯電ローラ接触式の接触針による検知方式や、非接触
方式の光学的検知（レーザー反射光等）によるもの、又
は静電容量検知による形状検知方式等がある。

【０１０１】また帯電ローラ上の検知位置としては長手
中央の一部分の検知か又は長手方向を数か所測定し、平
均値をとってもよい。

【０１０２】〈実施例２〉（図１６） 本実施例は接触帯電部材として図２の（ａ）または
（ｂ）に示した、ブレード形状又はブロック形状の帯電
部材２を用いた例である。

【０１０３】これらの帯電部材２は特定の当接圧にて感
光体ドラムに押圧されるため、長期放置後にはブレード
状やブロック状等の接触帯電部材の等の感光体接触面は
少なからず表面形状として凹凸に変形する。

【０１０４】前述したように、接触部が凹形状になった
部分では帯電特性が変化し、感光体上電位がシフトす
る。そのため目標表面電位からズレてしまいカブリ等の
画像障となる可能性がある。

【０１０５】本実施例ではブレード状またはブロック状
の帯電部材２を感光体１から離間させる駆動装置４５を
有し、その時に該帯電部材２の感光体当接面の対向面に
表面形状検知装置３０を移動設置して表面形状凹のレベ
ルを検知し、それに応じて補正信号発生装置３１により
一次帯電印加電圧を電源３により補正するものである。

【０１０６】補正の方法としては前述図１３に示したよ
うに電位上昇分を標準の一次印加電圧に対して補正しそ
の補正後の印加電圧のまま固定して電圧印加することに
より電位を常時目標の電位に保つことができる。

【０１０７】〈実施例３〉（図１７） 本実施例は補正手段に帯電ローラ２と感光体１のニップ
を照射するニップ照射用光源４０を使用するものであ
る。

【０１０８】帯電ローラ表面形状凹凸レベルを形状検知
装置３０により検知し、補正信号発生装置３１によりニ
ップ帯電印加電圧を制御したのと同様（図１１参照）と
する。但し補正光量は原稿露光ランプ補正時と同様に形
状検知信号に応じて光量を上昇させる制御を行なう。

【０１０９】ニップ露光は前露光をミラーによって反射
させる構成でもよく、ミラー角度を変化させたり、前露
光光量を制御する方式でもよい。

【０１１０】〈実施例４〉（図１８） 本実施例は画像形成装置として原稿露光を必要としない
レーザービームプリンタ等に応用したものである。

【０１１１】帯電ローラ２の凹凸を形状検知装置３０に
より検知し、補正信号発生装置３１によりレーザー光源
４２の駆動電源４３を制御し、レーザー出力を変化させ
るか、又は点灯時間を制御する。

【０１１２】レーザー光は、ポリゴンミラー４４に反射
され、かつ平板ミラー２８により反射され、感光体１を
画像露光する。

【０１１３】帯電ローラ２の凹凸レベルによる補正光量
とタイミングは図１１の原稿露光の場合と同様である。

【０１１４】この方式ではレーザーの点灯制御方式とし
て当然、パルスリッドモジュレーション（ＰＷＭ）等の
光量制御方式が有効である。

【０１１５】以上のように各実施例１〜４は一次帯電・
露光・現像を単独で制御するのみならず、組み合わせる
ことも可能であり、又各々の補正値を決めるためテーブ
ルも複数設定しておくこともでき、帯電部材材料に応じ
て、数種類のテーブルを用意しておいて装置の操作パネ
ル上でワンタッチ切換え可能となり、すぐにニップ跡に
対して対処が可能である。

【０１１６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
帯電体に当接して該被帯電体の面を帯電する帯電部材を
有する画像形成装置について、接触帯電部材の変形にか
かわらず、該変形に起因するニップ跡などの画像上の障
害発生をなくする、もしくは極く軽微なものに抑制する
ことができ、良好な画像形成物を長期にわたって安定に
出力させることが可能となる。

【０１１７】即ち、被帯電体に当接して該被帯電体の面
を帯電する帯電部材を有する画像形成装置について、接
触帯電部材面の形状を検出する手段を有し、その検知タ
イミングと検知値に応じて画像形成条件、特に画像露光
量・一次帯電印加電圧・現像バイアスを制御する手段を
設けることにより、被帯電体と帯電部材の圧接部で形成
された押圧ニップでの帯電部材上の形状変形部の形状を
検知し、かつその検知タイミングが各画像形成要素と時
間的にどのタイミングにあるかを時間設定し、検出ニッ
プ形状に応じた画像形成条件とタイミングで制御するこ
とで、接触帯電部材の形状変形によるニップ跡状のスジ
ムラの発生を防止し、常に良好な画像を提供できる効果
がある。

【０１１８】また帯電部材材料違いよるニップ跡レベル
違いに対しても複数テーブルにより簡単に切換え可能で
対処が簡単迅速となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例の画像形成装置の概略構成図

【図２】 （ａ）・（ｂ）はそれぞれローラタイプ以外
の形態の接触帯電部材横断面模型図

【図３】 装置の動作シーケンス図

【図４】 （ａ）・（ｂ）はそれぞれ帯電特性グラフ

【図５】 感光体層と帯電ローラ及び両者の接触部の微
視的空間の形成する等価回路図

【図６】 空隙ギャップと空隙破壊電圧の関係グラフ

【図７】 （ａ）は感光体と帯電ローラの当接ニップ部
を示した図、（ｂ）は等価回路図

【図８】 （ａ）・（ｂ）は帯電能膜厚依存性を示した
グラフ

【図９】 検知電圧と補正電圧出力値の関係グラフ

【図１０】 （ａ）・（ｂ）は効果の説明図

【図１１】 シーケンスの説明図

【図１２】 補正方法の説明図（その１）

【図１３】 補正方法の説明図（その２）

【図１４】 補正方法の説明図（その３）

【図１５】 補正方法の説明図（その４）

【図１６】 第２の実施例装置の概略図

【図１７】 第３の実施例装置の概略図

【図１８】 第４の実施例装置の概略図

【図１９】 接触帯電装置の一例の概略図

【符号の説明】

１ 被帯電体（感光体） ２ 帯電ローラ ３ 帯電バイアス印加電源 １０ 画像露光手段 １１ 現像手段 １２ 転写手段 １３ クリーニング手段 １４ 転写材 ３０ 帯電ローラの形状検知装置 ３１ 補正信号発信装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に当接して該被帯電体の面を帯
   電する帯電部材を有する画像形成装置において、前記帯
   電部材の面形状を検出する手段を有し、かつその検知タ
   イミングと検知レベルに応じて、画像形成条件を変化さ
   せる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記検知タイミングと検知レベルに応じ
   て、画像形成プロセスの被帯電体面に対する露光量を制
   御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記検知タイミングと検知レベルに応じ
   て、画像形成プロセスの被帯電体面の帯電条件を制御す
   ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記検知タイミングと検知レベルに応じ
   て、画像形成プロセスの現像条件を制御することを特徴
   とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記帯電部材が導電性高分子材料からな
   るローラ部材であることを特徴とする請求項１乃至同４
   の何れかに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記帯電部材が表面に高抵抗層を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至同５の何れかに記載の画
   像形成装置。
7. 【請求項７】 各々複数の制御テーブルを有する請求項
   １乃至同６の何れかに記載の画像形成装置。