(57)【要約】【課題】画像品質の劣化を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】静電潜像を形成してトナー像を形成し、画像形成するための感光体ドラム２を設ける。感光体ドラム２を帯電させる帯電器３を設ける。帯電器３は、低抵抗であり、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラム２と所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク電圧値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して感光体ドラム２を帯電させる一方、感光体ドラム２の帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、（０．０６２１（Ｖａｃ−１２．４（ｇ−４０））−４２．１）（９００／Ｆ）（Ｖｐ／１３０）がΔＶ未満となるように上記Ｖａｃ、ｇ、Ｆ、Ｖｐが設定されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、
低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、
感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶ（Ｖｐ−ｐ）としたときに、１．５３×Ｖｐ＜ΔＶを満たすようなＶｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、
低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、
感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、０．０７５５×Ｖａｃ−４２．１＜ΔＶを満たすようなＶａｃ（ｋＶｐ−ｐ）が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、
低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、
感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、１．０１×１０５／Ｆ＜ΔＶを満たすように、Ｆ（Ｈｚ）が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、
低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、
感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、−０．９８７×ｇ＋１０３＜ΔＶを満たすように、ｇ（μｍ）が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、
低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク電圧値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、
感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、
（０．０６２１（Ｖａｃ−１２．４（ｇ−４０））−４２．１）（９００／Ｆ）（Ｖｐ／１３０）がΔＶ未満となるように上記Ｖａｃ、ｇ、Ｆ、Ｖｐが設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
上記感光体ドラムの帯電電位変動の許容値ΔＶを、３００Ｖ以下とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記感光体ドラムの帯電電位変動の許容値ΔＶを、３０Ｖ以下とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備え、形成された画像品質を改善できる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置においては、帯電器によって帯電させられた感光体ドラムに対して、例えばレーザ書き込みユニットによって画像データを書き込んで静電潜像を形成し、現像器によってトナーを付着させて現像を行うようになっている。現像されたトナー像を印刷シートに付着させて、印刷を行うことができる。
【０００３】
このような画像形成装置では、帯電器による感光体ドラムの帯電にムラが生ずると、例えば本来トナーが付着しないはずの領域にトナーが付着して印刷シートに印刷されてしまい、印刷品位の低下（白地かぶり）を生ずる虞れがあった。
【０００４】
そこで、画像形成装置に備えられる、感光体ドラムを帯電させる帯電器の、上記虞れを回避できる一例として、特開平５−２８９４７０号公報に記載された接触帯電装置が知られている。
【０００５】
上記公報には、感光体ドラムに接触して感光体ドラムを帯電させる帯電器において、帯電器に重畳するＡＣ（交流）電圧の周波数をランダムに変化させる構成が開示されている。これによって、例えばＡＣ電圧の周期に応じて生ずるモアレ（印刷ムラ）の発生を抑制することが可能となる。
【０００６】
さらに、他の一例として、特開２００１−１８８４０３号公報に記載された非接触式の帯電装置が知られている。上記公報には、感光体ドラムに対し非接触にて感光体ドラムを帯電させる帯電器において、トナー成分粒子とキャリア成分粒子とを有する２成分系トナーを用い、帯電ギャップをキャリア成分の粒子径以上とすることにより、キャリア成分が上記帯電ギャップにおいて詰まることを防止できる構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２８９４７０号公報（公開日：１９９３年１１月５日）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−１８８４０３号公報（公開日：２００１年７月１０日）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の構成では、周波数をどの程度ランダムにすればよいのか分からないため、印刷品位の低下を確実に防ぐことができない可能性がある。すなわち、上記公報記載の構成では、周波数を変化させる範囲や、変化させるタイミングなどについて具体的な構成が開示されていないため、周波数を変化させる範囲やタイミングの選択によっては、モアレを生じてしまう虞れもある。例えば、周波数を変化させる範囲を所定の範囲のごく近傍に限ったとすれば、周波数をいくらランダムに変化させたとしてもモアレを生じてしまう可能性が高い。一方、周波数を変化させる範囲を非常に大きくとることができるならば、モアレを防ぐことができる可能性が高い。
【００１０】
このように、上記公報記載の構成では、具体的な構成が十分には開示されていないため、印刷品位の低下を確実に防ぐことができない可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の回転速度にて回転する感光体ドラムを帯電させる、非接触式の帯電器を備えた画像形成装置において、印刷品位の低下を確実に防ぐことができる画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、以上の課題を解決するために、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶ（Ｖｐ−ｐ）としたときに、１．５３×Ｖｐ＜ΔＶを満たすようなＶｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）が設定されていることを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、感光体の帯電電位変動の許容値をΔＶとし、ｇ＝４０μｍ、Ｖａｃ＝１．８ｋＶｐ−ｐ、Ｆ＝９００Ｈｚの設定の時、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶ＝０．５５×Ｖｐとなる。ここでこれら設定の実用上の範囲としては交流電圧値が、１．８ｋＶｐ−ｐ≦Ｖａｃ≦２．１ｋＶｐ−ｐ（下限は帯電ムラ、上限は異常放電防止の限界）、周波数Ｆは、５００Ｈｚ≦Ｆ≦２０００Ｈｚ（下限は帯電ムラ、上限は騒音防止の限界）、帯電ギャップｇは２０μｍ≦ｇ≦６０μｍ（部品精度約１０μｍでトナーが通過可能な下限、上限は異常放電防止の限界）となり、最悪の組み合わせはＶａｃ＝２．１ｋＶｐ−ｐ、Ｆ＝５００Ｈｚ、ｇ＝２０μｍとなり、これらを考慮すると
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ΔＶ＞ｄＶ＝１．５３×Ｖｐを満たすように回転速度を設定すれば、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。
【００１４】
したがって、適切に帯電させて、例えば本来トナーが付着しないはずの領域にトナーが付着して印刷シートに印刷されてしまい、印刷品位（画像品位）の低下を生ずるといった、白地かぶりを生ずる虞れを抑制できる。
【００１５】
なお、プロセス速度、重畳周波数などの位相関係により所定の帯電電位を基準に帯電過多、もしくは帯電不足の帯電電位変動を生じ、その最大値Ｖ０−Ｐ（０−ｔｏ−ｐｅａｋ　ｖａｌｕｅ）とすると、帯電電位変動の許容値ΔＶは、ΔＶ＝２Ｖ０−Ｐと表すことができる。
【００１６】
また、この白地かぶりは反転現像においては帯電不足、正規現像においては帯電過多によって引き起こされるものである。さらに、帯電器に備えられる帯電ローラの回転速度については、特に限定されない。
【００１７】
本発明の他の画像形成装置は、前記の課題を解決するために、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、０．０７５５×Ｖａｃ−４２．１＜ΔＶを満たすようなＶａｃ（ｋＶｐ−ｐ）が設定されていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、Ｖｐを１３０ｍｍ／ｓｅｃ、ｇを４０μｍ、Ｆを９００Ｈｚと設定するので、後述する実施の形態におけるように、発生する感光体ドラムの帯電電位変動をｄＶ、ピークピーク値をＶａｃとすると、ｄＶ＝０．０６２１×Ｖａｃ−４２．１となる。
【００１９】
前述と同様に実用上の範囲としては、９００Ｈｚ≦Ｆ≦２０００Ｈｚ、２０μｍ≦ｇ≦６０μｍ、プロセス速度はＶｐ≦３６０ｍｍ／ｓｅｃ（プロセス速度に比例して周波数を増加させることにより、上記プロセス速度を超えると騒音が問題となってしまう）となる。また、感光体上の周波数に起因する帯電ムラは周波数を固定してプロセス速度のみを増加させると帯電ムラのピッチも大きくなり、視感度が高感度となり画質劣化が強調されてしまうので、プロセス速度と周波数は比例させる必要があり、その影響が相殺されることにより、帯電ギャップｇ＝２０の影響のみを考慮し、
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したがって、上記構成のように、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとして、
ΔＶ＞ｄＶ＝０．０７５５×Ｖａｃ−４２．１を満たすようにピークピーク値を設定すれば、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。したがって、上記構成では、感光体ドラムが適切に帯電されて、白地かぶりの発生を回避できる。
【００２０】
本発明のさらに他の画像形成装置は、前記の課題を解決するために、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、１．０１×１０５／Ｆ＜ΔＶを満たすように、Ｆ（Ｈｚ）が設定されていることを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、Ｖｐを１３０ｍｍ／ｓｅｃ、ｇを４０μｍ、Ｖａｃを１．８ｋＶと設定するので、後述する実施の形態におけるように、感光体ドラムに発生する帯電電位変動をｄＶ、帯電バイアスの交流の周波数をＦとすると、ｄＶ＝６．５７×１０４／Ｆとなる。
【００２２】
前述と同様に実用上の範囲としては、１．８ｋＶｐ−ｐ≦Ｖａｃ≦２．１ｋＶｐ−ｐ，２０μｍ≦ｇ≦６０μｍ、Ｖｐ≦３６０ｍｍ／ｓｅｃであり、前述にて説明したようにプロセス速度Ｖｐと周波数Ｆの影響は相殺されることよりＶａｃ＝２．１ｋＶｐ−ｐ、帯電ギャップｇ＝２０μｍの影響のみを考慮し、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとして、
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ΔＶ＞ｄＶ＝１．０１×１０５／Ｆを満たすように周波数Ｆを設定すれば、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。したがって、上記構成においては、感光体ドラムが適切に帯電されて、白地かぶりの発生を抑制できる。
【００２３】
本発明のさらに他の画像形成装置は、前記の課題を解決するために、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇ（μｍ）だけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、−０．９８７×ｇ＋１０３＜ΔＶを満たすように、帯電ギャップｇが設定されていることを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、Ｖｐを１３０ｍｍ／ｓｅｃ、Ｖａｃを１．８ｋＶ、Ｆを９００Ｈｚと設定するので、後述する実施の形態におけるように、発生する感光体ドラムの帯電電位変動をｄＶ、帯電ギャップをｇとすると、ｄＶ＝−０．７７×ｇ＋１０３となる。
【００２５】
前述と同様に実用上の範囲としては、１．８ｋＶｐ−ｐ≦Ｖａｃ≦２．１ｋＶｐ−ｐ、２０μｍ≦ｇ≦６０μｍ、Ｖｐ≦３６０ｍｍ／ｓｅｃ、前述にて説明したようにプロセス速度Ｖｐと周波数Ｆの影響は相殺されることより、Ｖａｃ＝２．１ｋＶｐ−ｐの影響のみを考慮し、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとして、
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ΔＶ＞ｄＶ＝−０．９８７×ｇ＋１０３を満たすように帯電ギャップｇを設定すれば、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。したがって、上記構成では、感光体ドラムが適切に帯電されて、白地かぶりの発生を低減できる。
【００２６】
本発明のさらに他の画像形成装置は、前記の課題を解決するために、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク電圧値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、
（０．０６２１（Ｖａｃ−１２．４（ｇ−４０））−４２．１）（９００／Ｆ）（Ｖｐ／１３０）がΔＶ未満となるように上記Ｖａｃ、ｇ、Ｆ、Ｖｐが設定されていることを特徴としている。
【００２７】
上記構成は、帯電電位に係わるパラメータＶｐ、Ｖａｃ、１／Ｆ、ｇと帯電電位変動△Ｖ（Ｖｐ−ｐ　）が比例関係に有ることを用いて、すべての影響を１つの式に整理したものであり、この構成によれば、感光体ドラムを適切に帯電させて、白地かぶりの発生を抑制できる。
【００２８】
すなわち、図５および表３より周波数Ｆに対する近似は
ＳＦ＝７３×９００／Ｆ・・・▲１▼
図１および表１よりプロセス速度Ｖｐに対する近似は
Ｓｖ＝７３／（１３０／Ｖｐ）・・・▲２▼
ここで、▲２▼の右辺、第１項の「７３」は、レファレンス状態（１３０ｍｍ／ｓｅｃ、１．８ｋＶｐ−ｐ、９００Ｈｚ、４０μｍ）の帯電電位変動の値であり第１項に▲１▼を代入し
Ｓｖｆ＝７３×９００／（Ｆ×１３０／Ｖｐ）・・・▲３▼
また、図６および表４より帯電ギャップｇに対する近似
Ｓｇ＝（０．０６２１×（１８００−（ｇ−４０）×６．２×２）−４２．１・・・▲４▼
▲３▼の右辺、第１項の「７３」に▲４▼を代入し
Ｓｖｆｇ＝（（０．０６２１×（１８００−（ｇ−４０）×１２．４）−４２．１）×９００／（Ｆ×１３０／Ｖｐ）・・・▲５▼
また、ＡＣ電圧と帯電電位変動は比例するので
Ｓｖｆｇ＝（（０．０６２１×（Ｖａｃ−（ｇ−４０）×１２．４）−４２．１）×９００／（Ｆ×１３０／Ｖｐ）　　　　　　・・・・・▲６▼
▲６▼式において、例えば、
１）Ｖａｃ＝１．８ｋＶｐ−ｐ、Ｆ＝９００Ｈｚ、ｇ＝４０μｍとしたときには請求項１の条件
２）Ｖｐ＝１３０ｍｍ／ｓｅｃ、Ｆ＝９００Ｈｚ、ｇ＝４０μｍとしたときには請求項２の条件
３）Ｖｐ＝１３０ｍｍ／ｓｅｃ、Ｖａｃ＝１．８ｋＶｐ−ｐ、ｇ＝４０μｍとしたときには請求項３の条件
４）Ｖｐ＝１３０ｍｍ／ｓｅｃ、Ｖａｃ＝１．８ｋＶｐ−ｐ、Ｆ＝９００Ｈｚとしたときには請求項４の条件を導くことができる。
【００２９】
更に、前述のように４個のパラメータ、Ｖｐ、Ｖａｃ、１／Ｆ、ｇと帯電電位変動△Ｖ（Ｖｐ−ｐ　）とが互いに比例関係に有ることより、一部のパラメータをレファレンス条件に固定する必要が無く、全てのパラメータを任意に変化させることが出来るものである。したがって、▲６▼式に基づいて、△Ｖ＞ｄＶとすれば、白地かぶりの発生を軽減できる。
【００３０】
上記画像形成装置では、上記感光体ドラムの帯電電位変動の許容値ΔＶを、３００Ｖ以下とすることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、感光体ドラムの表面電位と現像量（感光体ドラムへのトナー付着量）および画像濃度の関係は図７に示すように、通常の画像形成装置においては感光体ドラムの帯電電位Ｖｏは−５００〜−６００Ｖ程度であり、１５０Ｖ（Ｖｏの約１／４程度）の電位低下が白地かぶりの限界となる。帯電電位が上昇した時は白地かぶりには影響しないが、帯電電位変動の振幅は半波値の２倍となり、白地かぶりの許容値１５０Ｖであるので帯電電位変動の許容値ΔＶ＝３００Ｖとすれば、良好な印刷品位を得ることができる。
【００３２】
上記画像形成装置においては、上記感光体ドラムの帯電電位変動の許容値ΔＶを、３０Ｖ以下とすることがより望ましい。
【００３３】
上記構成によれば、図７で示すようにリニアな階調を示す現像領域の表面電位の幅は約２００Ｖ程度（Ｖｏの約１／３程度）であり、該領域での表面電位Ｖに対する濃度ＩＤの感度（ＩＤ／Ｖ）≒−０．００７３程度となる（図７で−３５０Ｖ〜−２５０ＶのＩＤの傾き）。通常、濃度変化幅としては０．１以下が要求されること、及びリニアな領域は約３００Ｖ前後と帯電電位の１／２程度であり、よって、（０．１／０．００７３）×２≒２７に基づき、帯電電位変動の許容値△Ｖを３０Ｖ以下とすることにより、濃度変動の影響をより抑制した良好な画質が得られる。
【００３４】
なお、アナログ機のみならずデジタル機においてもレーザ出力のパワー変調を行うこと、またパルス幅変調においても階調を支配するドットサイズの変動防止のため、該中間調の安定化の配慮が要求される。このことから、デジタル機においても本発明は有効である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図７に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３６】
本実施の形態の複写機（画像形成装置）１の概略構成を、図１に基づいて説明する。複写機１は、感光体ドラム２の図示しない静電潜像に付着させたトナーを印刷シートＰに転写して印刷を行うものである。感光体ドラム２は、アルミニウム等の電気の良導電体により略円筒状に形成された導電体部２ａと、その導電体部２ａの表面に形成された光導電体層２ｂとを有している。
【００３７】
光導電体層２ｂの素材としては、暗所では絶縁体で、明所では導電体になる性質を備えたものであり、陽極（プラス）帯電するセレン合金やアモルファスシリコン、または陰極（マイナス）帯電する有機光導電体が挙げられる。感光体ドラム２は、図示しない駆動手段により、一定方向、例えば時計方向に、所定の回転速度にて回転駆動されるようになっている。
【００３８】
また、複写機１は、感光体ドラム２の周りに、感光体ドラム２の周方向および回転方向に沿って、帯電器３、現像器４、転写器５、撹拌ブラシ６を備えている。なお、複写機１は、上記構成に加えて、図示しない画像読取ユニット、レーザ書き込みユニット、印刷シート８を供給する給紙ユニットなどを備えている。
【００３９】
帯電器３は、感光体ドラム２と所定のギャップ（帯電ギャップ）ｇだけ離間して対向（つまり、感光体ドラム２の回転軸と帯電器３の回転軸とが互いに平行に）配置される、感光体ドラム２に対する非接触式の帯電器である。帯電器３は、抵抗値の低い（例えば、測定方法として広く知られている両端に５００ｇｆ×２の荷重で平坦な導電性の測定ベンチに圧接させて測定した時のローラ抵抗１０４Ω以下）ローラ（円筒）状の帯電器であって、帯電バイアスが印加されることにより、そのローラ状の表面から感光体ドラム２の表面へ放電し、感光体ドラム２の所定の領域（帯電領域）７、つまり対向する位置に光導電体層２ｂを所定の帯電電位Ｖｏとすることができる。上記帯電バイアスは、図示しないが、帯電用電源により、種々変更制御されている。
【００４０】
また、帯電器３は、図示しない駆動手段により、一定方向、例えば時計方向に、所定の回転速度にて回転駆動されるようになっている。帯電器３の内部には、帯電器３の表面において径方向に沿った磁場を形成する永久磁石等の磁気発生手段３ａが、帯電器３と一体的に回転するように設けられている。さらに、帯電器３における、ギャップｇの形成位置と帯電器３の回転軸を挟んだ反対位置に、上記ギャップｇの間隔を一定に維持するための、バネ等の付勢手段３ｂが設けられている。付勢手段３ｂにより、上記ギャップｇの間隔を変更、制御できるようになっている。
【００４１】
その上、帯電器３における、その回転方向の上記付勢手段３ｂの下流側には、帯電器３の表面上に捕獲されたキャリアやトナー粒子を除去するための、長方形板状のクリーニングマイラー３ｃが、その一辺部を帯電器３の回転軸と平行に、かつ帯電器３の周面に当接するように取り付けられている。クリーニングマイラー３ｃは、上記一辺部に直交する方向の他の辺部が帯電器３の周表面の接線方向に沿うようにも取り付けられている。
【００４２】
本実施の形態においては、帯電ギャップｇは４０μｍに設定されている。この帯電ギャップは、後述するトナーのキャリア成分の粒径６０μｍよりも狭く（小さく）なっている。このように帯電ギャップｇが狭く設定されていても、帯電器３に帯電バイアスが印加され、磁気発生手段３ａが設けられていることにより、帯電ギャップｇにキャリア成分が詰まることは回避されている。よって、上記帯電ギャップｇを狭く設定して、帯電効率を向上できる。
【００４３】
また、感光体ドラム２の回転速度（周速度、プロセス速度Ｖｐ）を１３０ｍｍ／ｓｅｃとし、帯電器３は、上記プロセス速度Ｖｐに対して周速比０．５（つまり、上記プロセス速度Ｖｐより遅い周速度）でアゲンスト回転（すなわち、帯電器３を感光体ドラム２と同方向に回転させることにより、帯電器３および感光体ドラム２の互いに対向する外周部では、互いに逆方向に移動）するようになっている。
【００４４】
本実施形態の帯電器３には、帯電バイアスとして、電圧−６００Ｖの直流に加えて、ピークピーク値（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ　ｖａｌｕｅ、単位：Ｖｐ−ｐ）Ｖａｃが１．８ｋの電圧（Ｖｐ−ｐ）、かつ、周波数Ｆが例えば９００Ｈｚの交流が重畳印加されている。
【００４５】
現像器４は、略円筒状の現像ローラ４ａと、その現像ローラ４ａ内に現像用磁気発生部４ｂとを備えており、感光体ドラム２の図示しない静電潜像にトナーＴを供給するためのものである。上記現像ローラ４ａは、その回転軸が感光体ドラム２の回転軸に対して略平行に設置され、図示しない駆動部材により、感光体ドラム２と同方向に回転駆動される。これにより、現像ローラ４ａおよび感光体ドラム２の互いに対向する対向外周面では、互いに逆方向に回転移動（アゲンスト回転）することになる。
【００４６】
本実施の形態のトナーＴは、トナー成分とキャリア成分とを有する２成分トナーである。トナーＴのうちのトナー成分には、例えば粒径８μｍの熱可塑性樹脂粒子（例えばスチレンアクリル系樹脂粒子）が用いられ、キャリア成分には例えば粒径６０μｍの、鉄粉系等の磁性体粒子が用いられている。磁性体粒子は、磁場に近づく（つまり、所定レベル以上の磁場内に置かれる）と、内部分極により上記磁場に吸引されるものである。よって、現像ローラ４ａ上では、現像用磁気発生部４ｂにより、キャリア成分の磁気ブラシが、径方向外向きに周方向に沿って形成され、その磁気ブラシによってトナー成分が感光体ドラム２の表面上に供給されることになる。
【００４７】
また、現像器４の現像ローラ４ａは、感光体ドラム２に対して現像ギャップとして２ｍｍ隔てるように設置され、感光体ドラム２に対して周速比２．２５で（つまり、現像ローラ４ａの周速の方が、感光体ドラム２の周速より速く）アゲンスト回転するように設定されている。現像器４の現像ローラ４ａには、現像バイアスとして−４００Ｖが印加されており、感光体ドラム２上の静電潜像に対し、現像領域９にてトナーＴが供給される。
【００４８】
転写器５は、略円筒状に形成され、その回転軸が感光体ドラム２の回転軸に対して略平行に設置され、図示しない駆動部材により、感光体ドラム２と同方向に回転駆動されるようになっている。これにより、転写器５は、それ自身と感光体ドラム２との間に印刷シートＰを挟み込んで、静電潜像に付着されたトナーＴを転写バイアスによる静電力によって印刷シートＰ上に転写すると共に、上記印刷シートＰを搬送できるようになっている。転写器５には転写バイアスとして＋２ｋＶが印加されている。
【００４９】
撹拌ブラシ６は、印刷シートＰへのトナーＴ転写後に感光体ドラム２に残存するトナーＴを回収するために用いられている。撹拌ブラシ６は、導電体であるブラシ部分を感光体ドラム２に押し当てることによって、感光体ドラム２上に残存するトナーＴによる像メモリを撹拌する。また、撹拌ブラシ６にはブラシバイアスとして直流電圧５００Ｖが印加されており、感光体ドラム２上に残存するトナーＴに対して正の電荷を与えるようになっている。これによって、帯電器３におけるトナーＴの回収を可能としている。
【００５０】
さらに、帯電器３にて回収しきれなかったトナーＴは、現像バイアスの印加により負電荷となった現像器４にて回収されるようになっている。なお、図１において“キャ”はキャリア粒子、“紙”は　紙粉、また、”＋”、”−”は帯電極性である。
【００５１】
上記構成において、複写機１は、以下のように印刷動作を行う。まず、図示しない原稿読取ユニットにおいて、図示しない原稿の画像が画像データとして読み取られる。感光体ドラム２は、ローラ状の帯電器３によって所定の電位とされると共に、図１に示すように、外周の回転速度が、前記のプロセス速度Ｖｐで回転される。
【００５２】
そこに、図示しないレーザ書き込みユニットからの、読み取った原稿の画像データに基づく露光によって、読み取った原稿の画像データが感光体ドラム２上に図示しない静電潜像として書き込まれる。
【００５３】
感光体ドラム２では、プロセス速度Ｖｐに合わせた回転速度での回転によって、上記感光体ドラム２の表面の周方向に沿って、現像器４からトナーＴが順次供給される。このトナーＴは、上述の静電潜像に付着する。
【００５４】
感光体ドラム２は、さらなる回転によって、転写器５と当接する位置において転写ローラとの間で印刷シートＰを挟み込むことによって、印刷シートＰにトナーＴを転写して印刷を行う。なお、この印刷シートＰは、図示しない給紙ユニットから供給される。続いて、図示しない定着ユニットにおいて、印刷シートＰのトナーＴが定着され、その後図示しない排紙ユニットに排出される。
【００５５】
一方、感光体ドラム２上における、転写器５の下流側にて残存するトナーＴは、撹拌ブラシ６によって撹拌されると共に、正の電荷が攪拌ブラシ６により与えられる。この正の電荷が付与されたトナーＴは、負の電荷を有する帯電器３と対向する位置において、上記帯電器３へと吸引され、回収される。また、帯電器３には磁石を備えており、これによって２成分トナーのうちのキャリア成分を捕獲（捕捉）することができる。回収されたトナーＴは、現像器４へと戻される。以上の構成およびプロセスによって、画像に応じた適切な印刷を行うことができる。
【００５６】
しかしながら、複写機１において、帯電の条件が不適切であると、例えば本来トナーＴが付着しないはずの領域にトナーＴが付着して印刷シートＰに印刷されてしまい、印刷品位の低下を生ずる虞れがある。特に、本実施の形態の帯電器３は、直流電圧に交流電圧を重畳して帯電させる構成なので、この交流電圧のタイミングに応じた帯電ムラが生じる虞れがある。特に、本実施形態の抵抗値の低い（１０４Ω以下）帯電器３においては、このような帯電ムラが生じやすい。
【００５７】
そこで、低抵抗ローラを備えた帯電器３における交流印加電圧による帯電変動を生じさせないように、適正な帯電のための条件を求めることとする。これによって、より確実に均一帯電を実現して、高画質化を図ることができる。
【００５８】
特に、交流重畳される非接触の帯電器３において、帯電特性を支配する各パラメータを上述の設定からそれぞれ変化させてみる。そして、シミュレーションによって、印刷品位の低下としての白地かぶりが発生する条件を求めることにする。
【００５９】
本実施の形態においては、帯電特性を支配するパラメータとして、プロセス速度（感光体ドラム２の回転速度）Ｖｐ、帯電ギャップｇ、帯電器３に印加する交流電圧のピークピーク値Ｖａｃ、周波数Ｆを選択した。
【００６０】
〔実施例１〕
表１は、ｇを４０μｍ、Ｖａｃを１．８ｋＶ、Ｆを９００Ｈｚと設定し、プロセス速度Ｖｐを、第１列のように変化させたときに、発生する感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを第２列に示すものである。このプロセス速度Ｖｐと帯電電位変動ｄＶとの関係は、シミュレーションによって求めた。
【００６１】
【表１】
2004144788.tif 000007
【００６２】
また、得られた帯電電位変動ｄＶとプロセス速度Ｖｐとの関係を、図２のグラフに示す。図２から分かるように、帯電電位変動ｄＶとプロセス速度Ｖｐとは、ほぼ比例関係にあり、ｄＶ＝０．５５×Ｖｐとなることが分かる。
【００６３】
なお、表１の第３列は、上記の線形近似を行った場合のｄＶの値を示す。第４列は、線形近似によって得られた値と本来の値との比を示す。第５列は、第３列とは異なる近似を用いた場合のｄＶの値を示す。第６列は、第５列の線形近似によって得られた値と本来の値との比を示す。第７列は、第５列の線形近似によって得られた値と本来の値との差を示す。
【００６４】
ここで、印刷品質を保ち、白地かぶりを生じさせないためには、帯電器３によって生ずる、帯電値の変動が所定の値以内に収まることが条件となる。このような、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶの許容値をΔＶとする。
【００６５】
本実施例においては、このΔＶに対して、ΔＶ＞ｄＶ＝０．５５×Ｖｐとなるようにプロセス速度Ｖｐを設定する。したがって、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。これによって、白地かぶりを防ぐことができる。
【００６６】
〔実施例２〕
表２は、Ｖｐを１３０ｍｍ／ｓｅｃ、ｇを４０μｍ、Ｆを９００Ｈｚと設定し、ピークピーク値Ｖａｃを第１列のように変化させたときに、発生する感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを第２列に示すものである。このピークピーク値Ｖａｃと帯電電位変動ｄＶとの関係は、シミュレーションによって求めた。
【００６７】
【表２】
2004144788.tif 000008
【００６８】
また、得られた帯電電位変動ｄＶとピークピーク値Ｖａｃとの関係を、図３のグラフに示す。図３から分かるように、帯電電位変動ｄＶとピークピーク値Ｖａｃとは、ほぼ比例関係にあり、ｄＶ＝０．０６２１×Ｖａｃ−４２．１となることが分かる。
【００６９】
なお、表２の第３列は、上記の線形近似を行った場合のｄＶの値を示す。第４列は、線形近似によって得られた値と本来の値との比を示す。第５列は、線形近似によって得られた値と本来の値との差を示す。
【００７０】
本実施例においては、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶの許容値ΔＶに対して、ΔＶ＞ｄＶ＝０．０６２１×Ｖａｃ−４２．１となるようにピークピーク値Ｖａｃを設定する。したがって、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。これによって、白地かぶりを防ぐことができる。
【００７１】
〔実施例３〕
表３は、Ｖｐを１３０ｍｍ／ｓｅｃ、ｇを４０μｍ、Ｖａｃを１．８ｋＶと設定し、周波数Ｆを第１列のように変化させたときに、発生する感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを第３列に示すものである。この周波数Ｆと帯電電位変動ｄＶとの関係は、シミュレーションによって求めた。
【００７２】
【表３】
2004144788.tif 000009
【００７３】
また、得られた帯電電位変動ｄＶと周波数Ｆとの関係を、図４のグラフに示す。図４から分かるように、帯電電位変動ｄＶと周波数Ｆとは、ほぼ反比例関係にある。そこで、帯電電位変動ｄＶと周波数Ｆの逆数（１／Ｆ、表３の第２列）との関係を図５のグラフに示す。これより、上記関係は、ｄＶ＝６．５７×１０４／Ｆとなることが分かる。
【００７４】
なお、表３の第４列は、上記の線形近似を行った場合のｄＶの値を示す。第５列は、線形近似によって得られた値と本来の値との比を示す。第６列は、線形近似によって得られた値と本来の値との差を示す。
【００７５】
本実施例においては、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶの許容値ΔＶに対して、ΔＶ＞ｄＶ＝６．５７×１０４／Ｆとなるように周波数Ｆを設定する。したがって、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。これによって、白地かぶりの発生を低減できる。
【００７６】
〔実施例４〕
表４は、Ｖｐを１３０ｍｍ／ｓｅｃ、Ｖａｃを１．８ｋＶ、Ｆを９００Ｈｚと設定し、帯電ギャップｇを第１列のように変化させたときに、発生する感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを第２列に示すものである。この帯電ギャップｇと帯電電位変動ｄＶとの関係は、シミュレーションによって求めた。
【００７７】
【表４】
2004144788.tif 000010
【００７８】
また、得られた帯電電位変動ｄＶと帯電ギャップｇとの関係を、図６のグラフに示す。図６から分かるように、帯電電位変動ｄＶと帯電ギャップｇとは、ほぼ比例関係にあり、ｄＶ＝−０．７７×ｇ＋１０３となることが分かる。
【００７９】
帯電ギャップｇの影響を考察すると、帯電ギャップｇは放電開始電圧を支配し、ギャップＺμｍの放電開始電圧Ｖｔｈは、パッシェの式Ｖｔｈ＝３１２＋６．２Ｚが知られている。
【００８０】
表４においてＡＣ電圧Ｖａｃ＝１．８ｋＶｐ−ｐ、帯電ギャップｇ＝４０μｍを基準とし、帯電ギャップｇがΔｇ　μｍ変化した時、放電開始電圧の変化量ΔＶｔｈ＝６．２×Δｇ　となり、ＡＣ電圧Ｖａｃ＝１．８ｋＶｐ−ｐをΔＶｔｈの２倍の値、変化させたのと同等の効果であり、すなわちＶａｃ’＝１８００−（ｇ−４０）×６．２×２とすることができ、表２で得た近似式にＶａｃ’を代入し、Ｓｇ＝０．０６２１×（１８００−（ｇ−４０）　×１２．２）−４２．１を得る。
【００８１】
なお、表４の第３列は、この線形近似Ｓｇを行った場合のｄＶの値を示す。第４列は、線形近似によって得られた値と本来の値との比を示す。第５列は、線形近似によって得られた値と本来の値との差を示す。
【００８２】
なお、近似Ｓｇを整理すると、Ｓｇ＝−０．７７０×ｇ＋１００となり近似誤差などを考慮すると図６より直接得た近似と等しく前述、放電開始電圧の考え方が正しいことが明らかとなった。
【００８３】
本実施例においては、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶの許容値ΔＶに対して、ΔＶ＞ｄＶ＝−０．７７×ｇ＋１０３となるように帯電ギャップｇを設定する。したがって、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくすることができる。これによって、白地かぶりを防ぐことができる。
【００８４】
以上の各実施例に示すように、本実施の形態の複写機１は、プロセス速度Ｖｐに合わせた回転速度にて回転する感光体ドラム２と、帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されてピークピーク値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を用いて感光体ドラム２を帯電させる帯電器３とを備えている。
【００８５】
そして、帯電器３のパラメータであるプロセス速度Ｖｐ、帯電ギャップｇ、交流電圧のピークピーク値Ｖａｃ、周波数Ｆが、上述のようにそれぞれ、またはそれらを任意に組み合わせて設定される。したがって、本発明では、上記設定により、感光体ドラム２の帯電電位変動ｄＶを許容値ΔＶよりも小さくして、白地かぶりを防ぐことができる。
【００８６】
また、複写機１においては、感光体ドラム２の表面電位と現像量（感光体ドラム２へのトナー付着量）および画像濃度の関係は、図７に示すように、感光体ドラム２の帯電電位Ｖｏが、−５００Ｖ〜−６００Ｖ程度であり、１５０Ｖ（Ｖｏの約１／４程度）程度の電位低下が白地かぶりの限界（すなわち、未現像領域）となり、３５０Ｖ程度以上の電位低下が飽和現像領域（つまり、それ以上の電位低下によって、トナー濃度は上昇しない）となる。
【００８７】
帯電電位Ｖｏが上記以上に上昇した時は白地かぶりには影響しないから、帯電電位変動ｄＶの振幅は半波値の２倍まで許容され、白地かぶりの許容値に対応する表面電位が、−１５０Ｖであるので帯電電位変動ｄＶの許容値ΔＶを３００Ｖ以下（△Ｖ≦３００Ｖ）とすれば、良好な印刷品位を得ることができることが分かる。
【００８８】
その上、図７で示すように、リニアな階調を示す現像領域の表面電位は、帯電電位Ｖｏの４０％以上、より好ましくは４５％以上、６０％以下、より好ましくは５５％以下の範囲内、言い換えると、リニアな階調を示す現像領域の表面電位の幅は約２００Ｖ程度（Ｖｏの約１／３程度）であり、該現像領域での表面電位（ＯＰＣ）Ｖに対する濃度ＩＤの感度（ＩＤ／Ｖ）≒−０．００７３程度となる（図７で、表面電位が−３５０Ｖ〜−２５０ＶにおけるＩＤの傾き）。
【００８９】
通常、濃度変化幅としては０．１以下が要求されること、及びリニアな領域は約３００Ｖ前後と帯電電位Ｖｏの１／２程度であることにより、（０．１／０．００７３）×２≒２７が算出され、帯電電位変動ｄＶの許容値△Ｖを３０Ｖ以下（△Ｖ≦３０Ｖ）とすることにより、濃度変動の影響をより抑制した良好な画質が得られることが分かる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、以上のように、感光体ドラムを帯電させる帯電器を備えた画像形成装置において、低抵抗である上記帯電器は、回転速度Ｖｐにて回転する上記感光体ドラムと所定の帯電ギャップｇだけ離間して対向配置されて、直流電圧にピークピーク電圧値Ｖａｃで周波数Ｆの交流電圧を重畳した帯電バイアスを印可して上記感光体ドラムを帯電させる一方、感光体ドラムの帯電電位変動の許容値をΔＶとしたときに、（０．０６２１（Ｖａｃ−１２．４（ｇ−４０））−４２．１）（９００／Ｆ）（Ｖｐ／１３０）がΔＶ未満となるように上記Ｖａｃ、ｇ、Ｆ、Ｖｐが設定されている構成である。
【００９１】
それゆえ、上記構成は、帯電電位に係わるパラメータＶｐ、Ｖａｃ、１／Ｆ、ｇと帯電電位変動△Ｖ（Ｖｐ−ｐ　）が比例関係に有ることを用いて、すべての影響を１つの式に整理したものであり、この構成によれば、感光体ドラムを適切に帯電させて、白地かぶりの発生を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置としての複写機の要部概略断面図である。
【図２】上記複写機における、プロセス速度Ｖｐの変化に対する、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶの変化を示すグラフである。
【図３】上記複写機における、帯電バイアスの交流におけるピークピーク値Ｖａｃの変化に対する、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶの変化を示すグラフである。
【図４】上記複写機における、帯電バイアスの交流における周波数Ｆの変化に対する、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶの変化を示すグラフである。
【図５】上記複写機における、帯電バイアスの交流における周波数Ｆの逆数（１／Ｆ）の変化に対する、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶの変化を示すグラフである。
【図６】上記複写機における、帯電器の帯電ギャップｇの変化に対する、感光体ドラムの帯電電位変動ｄＶの変化を示すグラフである。
【図７】上記複写機における、感光体ドラムの表面電位と現像量（感光体ドラムへのトナー付着量）および画像濃度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２　感光体ドラム
３　帯電器
ｇ　帯電ギャップ
【図１】
2004144788.tif 000011
【図２】
2004144788.tif 000012
【図３】
2004144788.tif 000013
【図４】
2004144788.tif 000014
【図５】
2004144788.tif 000015
【図６】
2004144788.tif 000016
【図７】
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