(57)【要約】【課題】経時に渡り帯電電流の変動を抑えて異常画像を防止することのできる帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１の表面に対向配置され、電圧が印加されるように配置された帯電ローラ３０を備えた帯電装置３において、帯電ローラ３０の端部に備えられたギャップ形成部材３５と、そのギャップ形成部材３５の移動を読み取る光学センサ６０と、その光学センサ６０の読み取ったデータから感光体ドラム１と帯電ローラ３０のギャップＨの変動を算出する制御部とを有している。【選択図】図８
2009145768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体の表面に対向配置され、電圧が印加されるように配置された帯電部材を備えた帯電装置において、
前記帯電部材の端部に備えられた円盤と、
該円盤の移動を読み取る光学センサと、
該光学センサの読み取ったデータから前記被帯電体と前記帯電部材のギャップの変動を算出する制御部と、
を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置において、
前記円盤に前記光学センサが読み取る少なくとも１本のラインが画かれていることを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の帯電装置において、
前記ラインが中心より外側に向かうにつれて、一定の角速度に対して、ライン、またはライン間通過時間が変わるようにラインが配置されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の帯電装置において、
前記ラインが複数本設けられ、その中、１本以上のラインの太さまたはライン間隔が、他のラインと太さ又はライン間隔が異なることを特徴とする帯電装置。
る帯電装置。
【請求項５】
請求項２ないし４の何れかに記載の帯電装置において、
前記ラインと、該ラインが画かれている基体との反射率が異なることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項２ないし５の何れかに記載の帯電装置において、
前記ラインと、該ラインが画かれている基体の表面に段差があることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項１に記載の帯電装置において、
前記帯電部材と前記被帯電体との間のギャップを形成するためギャップ形成部材を設け、該ギャップ形成部材にはギャップ調整手段としての圧電素子が設けられていることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の帯電装置において、
前記圧電素子への電圧供給を、前記ライン又はライン間の通過時間により得られるギャップ変動情報をフィードバックしてコントロールすることを特徴とする帯電装置。
【請求項９】
請求項２ないし８の何れかの帯電装置において、
円盤に画かれたラインを読み取る光学センサが、ギャップ形成部材と像担持体との接触位置における法線ベクトル上に配置されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項１０】
潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電手段は請求項１ないし９の何れかに記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
請求項１ないし９の何れかの帯電装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置、該帯電装置を用いるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される電子写真方式を用いた画像形成装置は周知である。この種の画像形成装置では、像担持体である感光体の表面に静電潜像を形成するため、その感光体を種々の方法で均一に帯電させている。非接触型の帯電装置として帯電チャージャ方式が一般的である。
【０００３】
しかしながら、この帯電チャージャ方式の場合には帯電の均一性が図れるため帯電性能が良いという利点はあるが、人体に対して影響のあるオゾンを発生させてしまうという欠点があった。
【０００４】
そのため、近年ではオゾンレスの帯電装置として、帯電部材を感光体に接触させた状態で帯電を行う接触帯電方式が広く取り入れられている。
ところが、このような接触帯電装置に使用されている帯電ローラは、例えば金属製の芯金の外側に導電性のゴムで形成した弾性ローラ部を設けたものであるため、その弾性ローラ部が感光体の表面に押し付けられた状態で長期間放置され続けると、その弾性ローラ部の中に含まれている物質（例えば可塑剤）が表面に滲み出て、それが感光体の表面を汚してしまうことがあった。また、接触帯電の場合には、帯電ローラ等の帯電部材が感光体等の像担持体の表面に接触した状態で帯電が行われるため、その像担持体の表面に画像転写後に残った転写残トナー等が帯電部材の表面に転移することによって汚れ、それが原因で帯電性能が低下してしまうこともあった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するため、特許文献１では、帯電ローラの弾性ローラ部の両端部に所定の厚さのスペーサやテープ等からなるギャップ管理部材をそれぞれ取付け、それにより帯電ローラの両端部のギャップ管理部材を除く他の部分が感光体の表面に対して非接触になるようにし、その状態で感光体を帯電するようにした非接触帯電装置が提案されている。この非接触帯電装置によれば、帯電ローラの両側のギャップ管理部材の内側の領域となる画像形成有効領域は感光体に接触しないので、上述した接触帯電装置の欠点である帯電ローラの弾性ローラ部の中に含まれている物質の感光体への付着や、感光体の表面に付着したトナー等の付着物が帯電ローラの表面に転移しやすいという問題を解決することができる。
【０００６】
しかしながら、感光体と帯電ローラとを非接触で近接させる方式の帯電装置では、感光体と帯電ローラとの間隙が経時で変化し、帯電電流が変化することによる画像ムラ等の問題が発生している。このため、特許文献２では、帯電ローラをゴムやエラストマー等の弾性体に換え、熱可塑性樹脂等の非弾性体を用いて構成することが提案されている。しかし、かかる提案では、経時での感光体と帯電ローラとの間隙の変化は考慮にいれておらず、経時で発生するフィルミング等の画像品質悪化等の問題があった。このため、特許文献３では、経時における変動を初期ギャップ値に反映して構成をとることが示されているが、その精度は非常に高く、部品製作に対して、高コストが要求されるものであった。また、経時において、必要数値を満たさなくなった場合には交換を余儀なくされ、部品の破棄が発生し、環境的に望ましくない。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献２】特開２００２−１３２０１９号公報
【特許文献３】特開２００６−２３６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した非接触で近接させる方式の帯電装置の問題を解消し、経時に渡り帯電電流の変動を抑えて異常画像を防止することのできる帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、被帯電体の表面に対向配置され、電圧が印加されるように配置された帯電部材を備えた帯電装置において、前記帯電部材の端部に備えられた円盤と、該円盤の移動を読み取る光学センサと、該光学センサの読み取ったデータから前記被帯電体と前記帯電部材のギャップの変動を算出する制御部と、を有することを特徴とする帯電装置を提案する。
【００１０】
なお、本発明は、前記円盤に前記光学センサが読み取る少なくとも１本のラインが画かれていると、効果的である。
さらに、本発明は、前記ラインが中心より外側に向かうにつれて、一定の角速度に対して、ライン、またはライン間通過時間が変わるようにラインが配置されていると、効果的である。
【００１１】
さらにまた、本発明は、前記ラインが複数本設けられ、その中、１本以上のラインの太さまたはライン間隔が、他のラインと太さ又はライン間隔が異なると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記ラインと、該ラインが画かれている基体との反射率が異なると、効果的である。
【００１２】
さらにまた、本発明は、前記ラインと、該ラインが画かれている基体の表面に段差があると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記帯電部材と前記被帯電体との間のギャップを形成するためギャップ形成部材を設け、該ギャップ形成部材にはギャップ調整手段としての圧電素子が設けられていると、効果的である。
【００１３】
さらにまた、本発明は、前記圧電素子への電圧供給を、前記ライン又はライン間の通過時間により得られるギャップ変動情報をフィードバックしてコントロールすると、効果的である。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明は、被帯電体の表面に対向配置され、電圧が印加されるように配置された帯電部材を備えた帯電装置において、前記帯電部材の端部に備えられた円盤と、該円盤の移動を読み取る光学センサと、該光学センサの読み取ったデータから前記被帯電体と前記帯電部材のギャップの変動を算出する制御部と、を有することを特徴とする帯電装置を提案する。
【００１５】
さらにまた、本発明は、円盤に画かれたラインを読み取る光学センサが、ギャップ形成部材と像担持体との接触位置における法線ベクトル上に配置されていると、効果的である。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電手段は請求項１ないし９の何れかに記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。
【００１６】
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし９の何れかの帯電装置を備えることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非接触で近接させる方式の帯電装置において、経時に渡り帯電電流の変動を抑えて良好な画像の高品質化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１はフルカラー画像を形成する画像形成装置の一例を示す垂直断面図であり、ここに示した画像形成装置は、その本体内に配置された像担持体としての第１ないし第４の感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋと、同じく画像形成装置本体内に配置された無端状の中間転写ベルト２を有している。中間転写ベルト２は支持ローラ２ａ，２ｂ，２ｃに巻き掛けられて矢印方向に回転駆動される。各感光体ドラム１Ｙないし１Ｋには、それぞれ互いに異なる色のトナー像が形成される。上記中間転写ベルト２は、各感光体ドラム１Ｙないし１Ｋの上方に位置し、該中間転写ベルト２の下側の走行辺が各感光体ドラム１Ｙないし１Ｋの周面に当接している。
【００１９】
第１ないし第４の各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、第１の感光体ドラム１Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２に転写する構成だけを、Ｙの添え字を省いて説明する。
【００２０】
図２は、この感光体ドラム１と、その感光体ドラム１の表面にトナー像を形成するための各作像装置を示す拡大図である。感光体ドラム１は図２における時計方向に回転駆動され、このとき帯電電圧を印加された帯電ローラ３０を有する帯電装置３によって感光体ドラム１が所定の極性に帯電される。帯電後の感光体ドラム１には、図１に示した光書き込み装置４から出射する光変調された書き込み光（この例ではレーザビーム）が照射され、これによって感光体ドラム１に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５によってトナー像（イエロー）として可視像化される。  現像装置５は、乾式の現像剤を収容した現像ケース５ａと、この現像ケース５ａに回転自在に支持され、かつ該現像ケースに形成された開口を通して感光体ドラム１に近接して対向配置されたアルミニウム製の現像ローラ５ｂと、その現像ローラ５ｂ上の現像剤量を規制する現像ブレード５ｃと、現像ローラ５ｂに対向して配置された搬送スクリュー５ｄとを有している。現像ケース５ａ内の現像剤は、搬送スクリュー５ｄによって搬送されながら撹拌され、図２における反時計方向に回転駆動された現像ローラ５ｂ上に汲み上げられ、その現像ローラ５ｂに担持されて搬送される。このとき現像ブレード５ｃによって、現像ローラ５ｂ上の現像剤の高さが一定に規制され、規制後の現像剤が現像ローラ５ｂと感光体ドラム１との間の現像領域に運ばれ、ここで現像剤中のトナーが感光体に形成された静電潜像に静電的に移行して、該潜像がトナー像として可視像化される。現像剤としてトナーとキャリアを有する二成分系現像剤が用いられている。静電潜像の現像時に、現像ローラ５ｂは、感光体ドラム１に対して、順方向に線速比２．５の速さで図示していない本体ギアによって回転駆動される。
【００２１】
中間転写ベルト２を挟んで感光体ドラム１の反対側には、図１に示すように、一次転写ローラ６が配置され、この一次転写ローラ６に転写電圧が印加されることにより、感光体ドラム１上のトナー像が、矢印方向に回転する中間転写ベルト２上に一次転写される。
【００２２】
トナー像転写後の感光体ドラム１上に付着する転写残トナーはクリーニング装置７によって除去される。
本例のクリーニング装置７は、感光体ドラム１上の転写残トナーを除去するクリーニングブレード７ａと、除去されたトナーを図示していない廃トナーボトルに搬送する廃トナースクリュー７ｂとを有し、クリーニングブレード７ａは支持部材７ｃに支持され、ブレード加圧スプリング７ｄの作用によって感光体ドラム１に当接されている。なお、支持部材７ｃは特に限定されないが、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができる。
【００２３】
また、クリーニングブレード７ａは摩擦係数の低い弾性体として、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のうちウレタンエラストマー、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマーを挙げることができる。クリーニングブレード７ａとしては、熱硬化性のウレタン樹脂が好ましく、特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。エラストマーには、ゴムも含まれる。クリーニングブレード７ａは、硬度（ＪＩＳ―Ａ）が、６５〜８５度の範囲が好ましい。また、クリーニングブレード７ａは、厚さが０．８〜３．０ｍｍで、突き出し量が３〜１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。さらに、その他の条件として当接圧、当接角度、食い込み量等は適宜決定することができる。
【００２４】
また、感光体ドラム１に対向して、その各感光体に潤滑剤を塗布する滑剤塗布装置２１が設けられている。この滑剤塗布装置２１は、図２に示すように、剤ケース２１ａと、そのケース２１ａに支持されて反時計方向に回転駆動されるブラシローラ２１ｂと、ばね２１ｃによってブラシローラ２１ｂに圧接された固形状の潤滑剤２１ｄとを有している。
【００２５】
潤滑剤２１ｄとしては、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらは単独または２種類以上を混合して用いることができる。特に、脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、脂肪酸としては、直鎖状の炭化水素が好ましく、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等が好ましく、ステアリン酸が一層好ましい。金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チタン、鉄などが挙げられる。これらの中で、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特に、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。
【００２６】
上述したところと全く同様にして、図１に示した第２ないし第４の感光体ドラム１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト２上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト２上に合成トナー像が形成される。
【００２７】
一方、図１に示すように、画像形成装置本体内の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体を収容した給紙カセット９と、給紙ローラ１０を有する給紙装置が配置され、給紙ローラ１０の回転によって最上位の記録媒体が矢印方向に送り出される。送り出された記録媒体は、レジストローラ対１１によって、所定のタイミングで支持ローラ２ｃに巻き掛けられた中間転写ベルト２の部分と、これに対置された二次転写ローラ１２との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１２には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２上の合成トナー像が記録媒体に二次転写される。
【００２８】
合成トナー像を二次転写された記録媒体はさらに上方に搬送されて定着装置８を通り、このとき記録媒体上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置８を通過した記録媒体は、排紙ローラ１３によって、画像形成装置本体の上部の排紙部１４に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト２に付着する転写残トナーはベルトクリーニング装置１５によって除去される。
【００２９】
次に、帯電装置３について詳細に説明する。帯電装置３は、上記した帯電ローラ３０と、帯電ローラ３０が被帯電体である感光体ドラム１と対向する面と反対側の面に当接するように配置される帯電クリーニングローラ３１とからなる。図３は、本発明に係る帯電装置３の帯電ローラ３０の断面図である。
【００３０】
帯電ローラ３０は、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金３２と、芯金３２の外周面上に一様の厚さで形成された抵抗調整層３３と、抵抗調整層３３の表面を被覆して後述のようにリークを防止する保護層３４とを有する。抵抗調整層３３は、樹脂組成物を押出成形又は射出成形等により芯金３２の周面に設けることで形成される。また、抵抗調整層３３が経時で変形し、感光体ドラム１と帯電ローラ３０との間隙が変化するのを防ぐため、抵抗調整層３３のＪＩＳ−Ｄ硬度は４５度以上とする。
【００３１】
抵抗調整層３３に用いられる熱可塑性樹脂は、成形後のＪＩＳ−Ｄ硬度を保持することができれば特に限定するものでないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ等）等の汎用樹脂を用いる方が、成形加工が容易であり好ましい。
【００３２】
抵抗調整層３３は、高分子型イオン導電剤が分散する熱可塑性樹脂組成物により形成されている。この抵抗調整層３３の体積固有抵抗値は、１０６〜１０９Ω・ｃｍであることが望ましい。体積固有抵抗値が１０９Ω・ｃｍを超えると帯電量が不足し、感光体ドラム１がムラのない画像を得るために十分な帯電電位を得ることができなくなる一方、体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍよりも小さいと感光体ドラム１全体へのリークが生じるからである。
【００３３】
その熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電剤としては、単体の抵抗値が１０６〜１０１０Ω・ｃｍ程度であり、樹脂の抵抗を下げやすいものが用いられる。その一例として、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する化合物が挙げられる。抵抗調整層３３の抵抗値を上記のように所望の値にするために、その配合量は、基材１００重量部に対して３０〜７０重量部の割合で配合することが好ましい。
【００３４】
また、高分子型イオン導電剤として、４級アンモニウム塩基含有高分子化合物を用いることもできる。例えば、４級アンモニウム塩基含有ポリオレフィン等が挙げられる。抵抗調整層３３の抵抗値を上記のように所望の値にするために、その配合量は、基材１００重量部に対して１０〜４０重量部の割合で配合することが好ましい。
【００３５】
上記高分子型イオン導電剤の熱可塑性樹脂への分散は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより容易に行うことができる。イオン導電性の材料はマトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散するので、抵抗調整層３３には導電性顔料が分散する抵抗調整層に見られるような導電性物質の分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、イオン導電性の材料が高分子化合物であるため、マトリックスポリマー中に均一に分散して固定され、ブリードアウトが生じにくくなっている。
【００３６】
上記保護層３４は、その抵抗値が抵抗調整層３３の抵抗値よりも大きくなるように形成され、これにより感光体ドラム１への欠陥部へのリークが回避される。但し、保護層３４の抵抗値を高くしすぎると、帯電効率が低下するため、保護層３４の抵抗値と抵抗調整層３３の抵抗値との差は１０３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
保護層３３を形成する材料としては、製膜性が良好であるという点で樹脂材料が好適である。樹脂材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂又はポリビニルアセタール樹脂が非粘着性に優れ、トナーの付着を防止する観点から好ましい。また、樹脂材料は一般に電気的な絶縁性を有するため、樹脂材料単体で保護層３４を形成すると帯電ローラ３０の特性が満たされない。そこで、上記の樹脂材料に対して各種の導電剤を分散させることによって、保護層３４の抵抗値を調整する。なお、保護層３４と抵抗調整層３３との接着性を向上させるため、樹脂材料にイソシアネート等の反応硬化剤を分散させても良い。 
【００３８】
帯電ローラ３０は、電源に接続されており、所定の電圧が印加される。その電圧は、直流（ＤＣ）電圧のみでもよいが、ＤＣ電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳させた電圧であることが好ましい。ＡＣ電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面をより均一に帯電することができる。本実施形態では、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させている。帯電ローラと感光体との微小ギャップに生じる放電により、感光体を帯電させる。
【００３９】
帯電ローラ３０は、図４に示すように、感光体ドラム１に対して微小なギャップＨをもって配設される。この微小なギャップＨは、帯電ローラ３０の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有する円盤状のギャップ形成部材３５を持ち、ギャップ形成部材３５の表面を感光体ドラム１表面に当接させることで、設定することができる。このとき、帯電ローラ３０の軸３０ａをスプリング３６で加圧することで、微小ギャップの維持精度が向上する。
【００４０】
ギャップ形成部材３５には、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸、チタン酸ジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛等の強誘電体のピエゾ素子（圧電素子）を用いる良い。μ単位で精度良くギャップを調整でき、最適なギャップＨを得ることができる。
【００４１】
図５はギャップ形成部材３５の構造を示す説明図である。
図５において、中心には帯電ローラ３０の軸３０ａが貫通している。ギャップ形成部材３５は多層によって構成されている。軸３０ａの周りと最外郭には絶縁体層４０、４１を配置し、その間にギャップ調整する手段として圧電素子としてのピエゾ素子４２を１層以上、図示する例では３層に重ねて配置している。
【００４２】
表面を絶縁体層４０とするのは、ギャップ部分で放電をなくし、ギャップ部分に放電生成物が堆積し、放電生成物の粘着性により、トナーがギャップ部分に固着し、ギャップが広がることを少なくする効果がある。また、中心軸３０ａの周りに配置した絶縁体層４１は、中心軸３０ａが帯電ローラ３０の給電部となっていることから、中心軸３０ａからのピエゾ素子４２への給電を防止することが目的である。さらにピエゾ素子４２を多層化することで、ギャップ形成部材３５の外径の変動量を大きくすることができる。
【００４３】
図６に示すように、帯電ローラ３０とギャップ形成部材３５の間には絶縁体部６１を設ける。これによって帯電ローラ３０を介してピエゾ素子４２への給電を防止することができ、ギャップ形成部材３５への給電の独立性を確保できるものとなる。
【００４４】
帯電ローラ３０の端部には、給電部３６が端面より接触するような機構となっており、ここからピエゾ素子４２への給電を行う。必要量の電圧をかけることで、ギャップ形成部材３５の外径を変更することが可能となる。最適ギャップＨを得るために、初期において電圧を与えておくのが望ましい。ギャップ形成部材３５が太る側に初期値を持たせておくことによって、ギャップ形成部材３５の外径を細くする側への変動を与えることが可能となるのである。
【００４５】
図７は、帯電ローラ３０の隙間の最大値Ｇｍａｘから最小値Ｇｍｉｎを引いたΔＧａｐとこのときの電流の変動値をΔＩとするときの関係を実験により求めたものである。帯電ローラ３０は、帯電ローラ３０の両端にピエゾ素子４２のギャップ調整手段を持ち、その両端部をそれぞれ感光体ドラム１側に加圧スプリング３５で付勢している。帯電ローラ３０には、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた電圧Ｖｐｐで２０００Ｖ、２４５０Ｖの２種類を印加し、帯電ローラと感光体との間のＧａｐを変動させて、そのときの電流値Ｉを測定する。 
【００４６】
図７により、ΔＧａｐとΔＩとの関係はほぼリニアであることがわかる。従って、ΔＧａｐを適正値に維持することで、フィルミング等が発生する電流値を規制することが可能となる。本実験では、ΔＩが１５０μＡを超えたときに、感光体表面にフィルミング等がみられた。このときのΔＧａｐは５０μｍを超えていた。従って、ΔＧａｐを４０μｍ以下にすることにより、ΔＩを１５０μＡ以下に抑えることが可能となり、感光体表面にフィルミング等が発生することを抑制することが可能となる。
【００４７】
さて、ギャップ保持部材３５を感光体ドラム１に当接させて微小空間を作る機構においては、経時によってギャップ保持部材の磨耗、汚れなどによってギャップＨが変動をする。先に記述したようにギャップＨの変動は画像品質に大きくかかわってくる。
【００４８】
そこで、図８に示すように、ギャップＨの変動を監視する手段を設けている。本実施形態のギャップＨの変動を監視する手段は、ライン円盤５０を使用して監視する。ライン円盤５０は、帯電ローラ３０の軸と軸心を一致させて取り付けられており、帯電ローラ３０と一緒に回転する。このライン円盤５０には１本以上の後述するラインが画かれており、帯電ローラ３０の回転に伴って回転するとき、例えばエンコーダセンサ等の光学センサ６０にラインが検知され、該光学センサ６０はデジタル信号を発する。
【００４９】
ライン円盤５０に画かれているライン５１は、図９に示すように、一定の角速度に対して、円周位置の違いでライン通過時間、ライン間通過時間が変わるように画かれている。図９のライン５１の場合、センシング軌道がずれたとしても、ライン間隔が同じ弧の距離であるように画かれている。なお、ライン５１はライン円盤５０の全域でなくとも、一部分に画かれたものであってもかまわない。
【００５０】
また、ライン円盤５０はライン５１と、ラインが画かれている基体５２の反射率が違うことが望ましい。これによって透過型、反射型光学センサでライン通過を認識することもできる。本実施形態では、ラインを黒、基体を透明なマイラーで構成している。
【００５１】
また、図１０に示すように、ライン表面５１とラインが画かれている基体５２表面に段差をつけるように構成にしても良い。この構成の場合、特に反射率は規定しない。光学センサ６０に反射型を利用すれば焦点距離の違いを利用してライン通過、ライン間隔通過を認識することが可能となる。
【００５２】
光学センサ６０は、図８に示すように、ライン円盤５０の中心と感光体ドラム１の中心を結んだ線上に配置することが望ましい。さらには、帯電ローラ３０の機構外に配置されることが必要である。すなわち、帯電ローラ３０の変動と共に光学センサ６０が動かない位置にレイアウト配置されていることが必要である。例えば図１１のようにギャップ形成部材３５の経時変化で、磨耗などして帯電ローラ３０が感光体ドラム１に近づいて、ライン円盤５０も同様に近づく位置５０Ａへ移動してしまう場合でも、またギャップ形成部材の表面にトナーなどの異物等が付着して帯電ローラ３０が感光体ドラム１から離れて、ライン円盤５０も同様に離れる位置５０Ｂへ移動してしまう場合でも、光学センサ６０はその変動と同期しないレイアウト配置されている。光学センサ６０を所望の位置へ配置することで最適にライン通過時間またはライン間の通過時間の違いを検出することができる。
【００５３】
上記のように設置されている光学センサ６０は帯電ローラ３０のギャップＨの変動と一緒に変動するライン円盤５０によって、変動により異なる信号を発信する。初期の位置から感光体ドラム１に近づく方向にギャップＨが変動した場合は５３に示す軌道を取り、逆に遠ざかるほうに移動すれば５４のような軌道を取る。これによってライン、ライン間を通過する時間が回転物に対する円周位置での速度変化から図１２のように変動する。
【００５４】
この変動を光学センサ６０が読み取ることで、ギャップＨの変動を監視し、図示していない制御手段が得られる信号間隔の情報で適正値と比較し、その値になるようにギャップ形成部材３５内に設置されているピエゾ素子４２へ適切な電圧を供給する。これにて、帯電ローラ３０と感光体ドラム１間は常に最適なギャップＨに維持することができ、良好な画像品質を保つとこができる。
【００５５】
より正確に変動を読み取るために、ライン、ライン間隔を１箇所以上だけ変化を与えておくと良い。この場合、ライン太さ、ライン間隔の異なる部分を光学センサ６０の軌道が通過したとき、他の部分の通過よりも大きく変動するようにその太さ、間隔を設定すると良い。この構成によって、この部分を基点することができ、正規の状態と比較するときに、より正確に比較をすることができ、最適な制御が行えるようになる。
【００５６】
ピエゾ素子４２に電圧をかけて変動を起こしたときのギャップ形成部材３５の変位量を図１３に示す。電圧をかけ、イの部分にて安定的な変異量を得るものの、安定時間内においてばらつきが発生する。さらには、ギャップ形成部材３５の固体間でも変動幅が異なる。この状態を効果的に解消するには、ギャップ形成部材３５の各々に光学センサ６０をもち、各々を別々に監視して調整することが望ましい。
【００５７】
ギャップ監視には光センサ（隙間測定装置等の）などを利用しても同じ効果を得ることができる。
また上記に示した構成の帯電装置３内へ、図示しない湿度センサ、温度センサなどを機械内へ設置することで、外部環境を把握し、画像不良などが出ないように、積極的にピエゾ素子４２への給電電位を変ることが本機構をもってして可能となり、外部環境に対しても品質の良い帯電をおこなうことが可能となる。
【００５８】
以上説明してきた本発明の帯電装置３を、感光体ドラム１と一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジは、この他に現像装置５及び／又はクリーニング装置７を含んで構成するものであっても良い。本プロセスカートリッジによって、感光体表面にフィルミング等が発生することを抑制して、画質の劣化を生じさせることのないプロセスカートリッジとすることができる。 
【００５９】
また、プロセスカートリッジ化することにより、メンテナンスの面で有利であり、感光体ドラム１、帯電装置３、及び、現像装置５及び／またはクリーニング装置７等に起因した故障を起こした場合、カートリッジを交換するだけで、早期に原状回復させることができるため、サービス時間を短縮することが可能になる。また、電子写真感光体のフィルミング等を抑制することにより、プロセスカートリッジの高寿命化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】その画像形成装置の画像形成部の拡大構成図である。
【図３】帯電ローラの内部構造を示す図である。
【図４】ギャップ形成手段の一例を示す斜視図である。
【図５】ギャップ形成部材の内部構造を示す図である。
【図６】帯電ローラの端部を示す説明図である。
【図７】ΔＧａｐとΔＩの関係を示す図である。
【図８】ギャップの変動を監視する手段を示す説明図である。
【図９】ライン円盤の詳細図である。
【図１０】ライン円盤の表面構造を示す図である。
【図１１】ライン円盤の位置を示す説明図である。
【図１２】ライン円盤の位置とライン通過速度の関係を示す図である。
【図１３】ピエゾ素子の変位量と時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  感光体ドラム
３  帯電装置
３０  帯電ローラ
３５  ギャップ形成部材
４２  ピエゾ素子（圧電素子）
５０  ライン円盤
５１  ライン
６０  光学センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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