| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 啓之
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| 【要約】 |
【課題】画像形成における濃度ムラを改善すること。
【解決手段】少なくともアモルファスシリコンを含む感光体ドラム１と、感光体ドラム１に帯電をする帯電手段30と、感光体ドラム１に静電潜像を形成する露光手段２と、前記静電潜像を現像する現像器４とを有する画像形成装置において、現像器４により前記静電潜像を現像する際の現像条件を、感光体ドラム１の長手方向について変化させることを特徴とする画像形成装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくともアモルファスシリコンを含む感光体ドラムと、該感光体ドラムに帯電をする帯電手段と、該感光体ドラムに静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段により前記静電潜像を現像する際の現像条件を、前記感光体ドラムの長手方向について変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置であって、前記現像条件は、感光体ドラムの長手方向の帯電特性及び暗減衰特性に応じて行なわれることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の画像形成装置であって、前記現像条件は、感光体ドラムの長手方向の帯電特性及び暗減衰特性を原因とした濃度ムラを抑制する方向に働かせることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】 請求項１乃至請求項３記載の画像形成装置であって、前記現像手段は、現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像条件を前記感光体ドラムの長手方向について変化させる方法は、前記現像剤担持体と感光体ドラムとの間隔を感光体ドラムの長手方向について変えることであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】 請求項１乃至請求項４記載の画像形成装置であって、前記現像剤担持体と前記感光体ドラムとの間隔を前記感光体ドラムの長手方向について変える方法は、前記現像剤担持体端部に設けられ前記感光体ドラムとの間隔を制御する制御部材によるものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】 請求項１乃至請求項３記載の画像形成装置であって、前記現像手段は、現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像条件を前記感光体ドラムの長手方向について変化させる方法は、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量を感光体ドラムの長手方向について変えることであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】 請求項１乃至請求項６記載の画像形成装置であって、前記帯電手段は、前記感光体ドラムに接触し帯電を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】 請求項７記載の画像形成装置において、前記帯電手段は、磁性粒子が用いられた磁気ブラシ帯電器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】 請求項７記載の画像形成装置であって、前記帯電手段は、導電性ローラが用いられた接触帯電器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】 請求項９記載の画像形成装置であって、前記接触帯電器は、帯電促進粒子が被覆されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】 請求項１０記載の画像形成装置であって、前記帯電促進粒子は、平均粒径が１０ｎｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】 請求項１０又は請求項１１記載の画像形成装置であって、前記帯電促進粒子は、比抵抗が１０10Ω・ｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被記録画像に対応して、感光体ドラムに形成された静電潜像を、現像剤により現像して転写材上に記録を行なう画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置は、数多く考案されているが、図１１を用いて概略構成ならびに動作について簡単に説明する。
【０００３】図１１に示した画像形成装置において、コピー開始信号が入力されると、感光体ドラム101が帯電部材103により所定の電位になるように帯電される。一方、原稿台110上に置かれた原稿Ｇに対し、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体のユニット109となって原稿を照射しながら走査することによって結像されて、ＣＣＤセンサに入射される。
【０００４】ＣＣＤセンサは、受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。得られたアナログ信号は周知の画像処理を行なってデジタル信号に変換してプリンタ部に送られる。
【０００５】プリンタ部においては、上記の画像信号を受けてＯＮ、ＯＦＦ発光されるＬＥＤ露光手段102により感光体ドラム101面上に、原稿画像に対応した静電潜像を形成する。次にこの静電潜像を、トナー粒子を収容した現像器104にて現像し、感光体ドラム101上にトナー像を得る。
【０００６】このようにして、感光体ドラム101上に形成されたトナー像は、転写装置107によって転写材上に静電転写される。その後転写材は、静電分離されて定着器106へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【０００７】一方、トナー像転写後の感光体ドラム101の面は、クリーナ105によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去、必要に応じて像露光の光メモリを除去する前露光手段108による露光を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【０００８】上記のようにして画像形成され、電子写真画像形成装置に用いられる感光体ドラム１としては、有機感光体やアモルファスシリコン系感光体（以下、「ａ−Ｓｉ系感光体」と称する。）等がよく用いられているが、前記ａ−Ｓｉ系感光体は、表面硬度が高く、半導体レーザ等に高い感度を示し、しかも繰り返し使用による劣化もほとんど認められないことから、高速複写機やレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真用感光体として用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ａ−Ｓｉ系感光体は、その製造方法でガスを高周波やマイクロ派でプラズマ化して固定化し、アルミシリンダー上に堆積させて成膜するため、プラズマが均一でないと周方向や長手方向に膜厚ムラや組成ムラができてしまう。
【００１０】これにより従来から現像部において数１０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。これは膜厚ムラにより静電容量の違いができ、帯電能に差が生じる現象とともに、前周の光メモリーを消すために用いる前露光による帯電−現像間での暗状態での電位減衰（以降、「暗減衰」とよぶ。）が、膜厚や組成の違いによって差が生じ、現像部における濃度ムラをより増大させることで発生する。
【００１１】前述の暗減衰は、ａ−Ｓｉ系感光体を用いた場合、有機感光体に比べて暗状態でも非常に大きく、更に像露光の光メモリによる電位減衰が増大するため、前周の光メモリを消すための帯電前の前露光手段が必要となる。このため、帯電−現像間での暗減衰は非常に大きくなり、１００〜２００Ｖ程度の電位減衰が生じる。このとき前述の膜厚ムラにより、数１０Ｖの電位ムラが発生していた。
【００１２】このような電位ムラが生じると、静電容量の大きなａ−Ｓｉ系感光体は有機感光体に比べてコントラストも小さいため、影響をより受けてしまい、濃度ムラも顕著になってしまう。
【００１３】そこで本発明の目的は、画像形成における濃度ムラを改善することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための、本発明の代表的な構成は、少なくともアモルファスシリコンを含む感光体ドラムと、該感光体ドラムに帯電をする帯電手段と、該感光体ドラムに静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段により前記静電潜像を現像する際の現像条件を、前記感光体ドラムの長手方向について変化させることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明の第１実施形態の説明を図を用いて行なう。まず、図１を用いて概略構成ならびに動作について簡単に説明する。図１に示した画像形成装置において、コピー開始信号が入力されると、像担持体としての感光体ドラム１が帯電手段30により所定の電位になるように帯電される。一方、原稿台10上に置かれた原稿Ｇに対し、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体のユニット９となって原稿を照射しながら走査することによって結像されて、ＣＣＤセンサに入射される。
【００１６】ＣＣＤセンサは、受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。得られたアナログ信号は周知の画像処理を行なってデジタル信号に変換してプリンタ部に送られる。
【００１７】プリンタ部においては、上記の画像信号を受けてＯＮ、ＯＦＦ発光されるＬＥＤ等の露光手段２により感光体ドラム１面上に、原稿画像に対応した静電潜像を形成する。次にこの静電潜像を、トナー粒子を収容した現像手段としての現像器４にて現像し、感光体ドラム１上にトナー像を得る。
【００１８】このようにして、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写装置７によって転写材上に静電転写される。その後転写材は、静電分離されて定着器６へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【００１９】一方、トナー像転写後の感光体ドラム１の面は、クリーナ５によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去、必要に応じて像露光の光メモリ（ゴースト）を除去する前露光手段８による露光を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【００２０】次に感光体ドラム１の感光体の構造を示す。図２は本実施形態において用いた感光体ドラム１における、ポジ帯電性のａ−Ｓｉ系感光体の構造を示す模式的な断面図である。
【００２１】図２に示すアモルファスシリコン系感光体（ａ−Ｓｉ系感光体）は、Ａｌ（アルミニウム）等からなる導電性支持体11と、導電性支持体11の表面上に順次堆積された感光層15（電荷注入阻止層12、光導電性を示す光導電層13）と、表面層14とからなる。
【００２２】ここで、電荷注入阻止層12は、導電性支持体11から光導電層13への電荷の注入を阻止するためのものであり、必要に応じて設けられる。また、光導電層13は少なくともシリコン原子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示すものである。さらに、表面層14はシリコン原子と炭素原子（さらに、必要により水素原子あるいはハロゲン原子又はその両方の原子）を含み、電子写真装置における潜像を保持する能力をもつものである。
【００２３】また、前記ａ−Ｓｉ系感光体の帯電手段30としては、従来からコロナ帯電を用いた装置が実用化されている。しかし、ａ−Ｓｉは比誘電率が１１〜１２と有機感光体に比べ大きいため、静電容量が大きくなり、それに伴い帯電能の低下、放電による潜像の流れにより、画像流れ等が発生しやすくなる。
【００２４】これに対して、帯電手段30の帯電部材として導電性ローラやファーブラシローラ、磁性粒子を担持したマグネットローラ等を用いた接触帯電部材を用い、感光体に対して十分な接触状態を保つ条件で、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電する方法がある。これによるとａ−Ｓｉ系感光体表面が１０9〜１０14Ω・ｃｍの材質からなる層により形成されていることにより、接触帯電部材に印加したバイアスのうちの直流成分とほぼ同等の帯電電位を感光体ドラム１表面に得ることが可能である。
【００２５】このような帯電方法は、放電を用いずに、電荷を直接感光体に注入し帯電を行なうため、注入帯電と称する。この注入帯電を用いれば、感光体ドラム１への帯電がコロナ帯電器を用いて行なわれるような放電現象を利用しないので、完全なオゾンレス、かつ低電力消費型の帯電が可能となり注目されている。また、帯電能の低下や画像乱れが防止できると共に、印加した電圧近傍に帯電されるため、電位の制御を行なうことも容易となる。そこで、本実施形態においては、磁気ブラシ方式の接触帯電装置を用いている。
【００２６】磁気ブラシ方式の接触帯電装置は、導電性の磁性粒子を直接マグネット、あるいはマグネットを内包するスリーブ上に磁気的に拘束させ、停止、あるいは回転しながら感光体ドラム１に接触させ、これに電圧を印加することによって帯電が開始される。
【００２７】図３は帯電手段としての磁気ブラシ帯電器30ａの構成を示した概略図である。磁気ブラシ帯電器30ａは、内部に固定マグネット32が設けられ、回転自在の非磁性の帯電スリーブ33上に磁性粒子規制手段31によって規制された帯電用磁性粒子34が磁界によってブラシ状に形成されて、帯電スリーブ33の回転に伴い帯電用磁性粒子34が搬送される。
【００２８】また、帯電スリーブ33は感光体ドラム１に対しカウンター方向（互いの当接部において、反対方向）に回転している。感光体ドラム１の回転速度は２００ｍｍ／ｓｅｃであり、帯電スリーブ33の回転速度は２５０ｍｍ／ｓｅｃである。帯電スリーブ33に帯電電圧を印加することにより、帯電用磁性粒子34から電荷が感光体ドラム１上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に近い値に帯電される。また、磁気ブラシ帯電器30ａは、感光体ドラム１に対して帯電用磁性粒子34を供給する帯電スリーブ33の接触ニップ幅が６ｍｍになるように調整されている。
【００２９】次に静電潜像を顕像化させる現像工程について説明する。本実施形態においては、二成分接触現像を用いて行なった。図４は二成分磁気ブラシ現像用の現像器４の概略図である。
【００３０】現像器４は、現像剤担持体としての現像スリーブ41と、現像スリーブ41内に固定配置されたマグネットローラ42と、トナー粒子及び磁性粒子を攪拌する攪拌スクリュー43、44と、現像剤を現像スリーブ41表面に薄層形成するために配置された規制ブレード45と、現像剤を収納するための現像容器46とを有する。現像スリーブ41の端部には、感光体ドラム１に対し最近接領域になる距離を制御するために、回転軸を現像スリーブ41と同軸に取り、感光体ドラム１に対して突き当てた状態で制御する不図示の制御部材としてのコロが設けられている。このとき、本実施形態においては、現像剤が感光体ドラム１に対して接触する状態で現像できるように設定されている。
【００３１】本実施形態において用いた二成分現像剤は、体積平均粒径約８μｍの粉砕法によって作成されたトナー粒子と、体積平均粒径約４５μｍの磁性粒子とを、重量比７：９３（トナー粒子：磁性粒子）に混合したのもを用いている。また、現像スリーブ41には、交番電圧が印加される。本実施形態においては、直流成分３００Ｖに対して、周波数６０００Ｈｚ、振幅２０００Ｖの交番電圧を重畳したものを現像バイアスとして用いた。
【００３２】ここで、本実施形態において解決した問題点について説明する。ａ−Ｓｉ系感光体はその製造方法が、ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化して固体化し、アルミシリンダー上に堆積させて成膜するため、プラズマが均一でないと膜厚ムラや組成ムラができてしまう。これにより、従来から現像部において、数１０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。これは、膜厚ムラにより静電容量の違いができ、帯電能の差が生じる現象とともに、前周の光メモリ（ゴースト）を消すために用いる前露光による帯電−現像間での電位減衰が、膜厚や組成によって差が生じ、現像部における濃度ムラをより増大させることにより発生する。
【００３３】前記光メモリについて説明すると、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電し像露光を行なうと光キャリアを生成し電位が減衰する。しかしこのとき、ａ−Ｓｉ系感光体は多くのタングリングボンド（末結合手）を有しており、これが局在準位となって光キャリアの一部を捕捉してその走行性を低下させ、あるいは光生成キャリアの再結合確率を低下させる。
【００３４】したがって、画像形成プロセスにおいて露光によって生成された光キャリアの一部は、次工程の帯電時にａ−Ｓｉ系感光体に電解がかかると同時に局在準位から開放され、露光部と非露光部とでａ−Ｓｉ系感光体の表面電位に差が生じて、これが最終的に光メモリとなる。
【００３５】そこで、前露光工程において均一露光を行なうことによりａ−Ｓｉ系感光体内部に潜在する光キャリアを過多にし前面で均一になるようにして、光メモリを消去することが一般的である。このとき、前露光手段８から発する前露光の光量を増やしたり、前露光の波長をａ−Ｓｉ系感光体の分光感度ピーク（約６８０〜７００ｎｍ）に近づけることにより、より効果的に光メモリを消去することが可能である。
【００３６】しかしながら、上記のようにａ−Ｓｉ系感光体に例えば膜厚ムラが存在すると、光導電層間にかかる電解が異なる。このため、前記局在準位からの光キャリアの開放に差が生じ、膜圧が薄い部分ほど電位減衰が大きく、感光体ドラム１の帯電部でたとえ均一に帯電できたとしても、感光体ドラム１の現像部では濃度ムラが生じてしまう。
【００３７】また、帯電能についても、膜厚が薄い部分ほど静電容量が大きくなるため不利となり、帯電能が低下してくると上記の現像部での濃度ムラはより顕著となってしまう。この濃度ムラは、画像露光を行った場合にも残り、現像を行なうと特に目に認識されやすい低濃度領域で顕著な濃度ムラとして現れる。
【００３８】また、濃度ムラの原因となる膜厚ムラや組成ムラによる電位ムラは、感光体ドラム１の長手方向及び周方向について発生するが、不規則なムラではなく、周方向のムラの周期性は長手方向について同様であり、長手方向の電位ムラは周方向についても同様の傾向をもつ。それらの例を次に説明する。
【００３９】図５は感光体ドラム１の現像部における長手方向の電位ムラを示し、図６は感光体ドラム１の現像部における周方向の電位ムラを示した図である。このときの帯電条件としては、帯電スリーブ33に５５０Ｖ印加されており、帯電行程前に光メモリを消去するための前露光ランプを照射することにより、帯電から現像領域に達する間に暗減衰が大きくなり、現像部では１５０Ｖ程度の電位減衰を引き起こしている。
【００４０】図５に示す長手方向の電位ムラは、例えば本体手前側の部位ａが電位が低く本体奥側の部位ａ″が高い場合、他の周方向の部位についても傾向は同じであり、本体手前側の部位ｂ、ｃ、ｄの電位が低く本体奥側の部位ｂ″、ｃ″、ｄ″の電位が高い。また図６に示す周方向の電位ムラも同様に、例えば部位ｂの電位が高く部位ｄの電位が低い場合、他の長手方向の部位についても傾向は同じであり、部位ｂ′、ｂ″の電位が高く部位ｄ′、ｄ″の電位が低い。以上のような電位ムラの傾向から、本実施形態においては、図５のような長手方向の電位ムラを改善し現像部における濃度ムラを改善することを目的としている。
【００４１】本実施形態においては、現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を長手方向で変えることによって実現している。具体的には、電位が低くなる部位ａ、ｂ、ｃ、ｄの方がコントラストが小さくなるので、現像効率を高くするために現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を若干狭くし、電位が高くなる部位ａ″、ｂ″、ｃ″、ｄ″の方がコントラストが大きくなるので逆に現像効率を落とすために現像スリーブと感光体ドラム１との間隔を若干広くしている。このとき、現像スリーブ41上にコートされる現像剤の量は、長手方向に均一に約４５ｍｇ／ｃｍ2に制御されている。
【００４２】図７に感光体ドラムと現像スリーブとの間隔と濃度ムラとの関係を示す図表を示す。部位ａ、ｂ、ｃ、ｄの現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔Ｌ１と、部位ａ″、ｂ″、ｃ″、ｄ″の現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔Ｌ２とを様々な値に変えた。この結果、間隔Ｌ１が５００μｍで間隔Ｌ２が６００μｍの時、また、間隔Ｌ１が６００μｍで間隔Ｌ２が７００μｍの時といったように、間隔Ｌ１が間隔Ｌ２よりも間隔を若干狭くした場合、長手方向の濃度ムラが改善することがわかった。
【００４３】ここで本実施形態の場合には、現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を拡げた場合に現像効率が低下し、狭めた場合に現像効率が向上したため、上記のような条件となったが、現像方式や現像剤の条件等によっては、例えば現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を拡げた方が現像効率が向上するような場合もあり、必ずしも上記のような条件になるとは限らない。本発明において重要な点は、長手方向の電位ムラがある場合、電位が低くコントラストの小さくなる部分の現像効率を、電位が高くコントラストの大きくなる部分の現像効率よりも高くするようにすることである。このため、画像形成における濃度ムラを改善することができる。
【００４４】（第２実施形態）本発明の第２実施形態の説明を図を用いて行なう。本実施形態において前述した実施形態と同様の構成には、同符号を付し、説明を省略する。第１実施形態においては、図５及び図６に示すような電位ムラを有する感光体ドラム１の長手方向の電位ムラを改善する方法の一例を示したが、本実施形態においては、図８及び図９に示すような電位ムラを有する感光体ドラム１の、現像部における長手方向の濃度ムラを改善する方法の一例を示す。
【００４５】図８に示すように、例えば長手方向中央部の電位が高く、両端部が低い場合、第１実施形態のような現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を両端部で変えるという方法では濃度ムラの改善ができない。
【００４６】そこで、本実施形態においては、現像スリーブ41に担持される現像剤の量を長手方向について差を持たせることにより濃度ムラの改善を行なった。また、第１実施形態と同様のポジ帯電性のａ−Ｓｉ系感光体を用い、現像器４以外の構成は第１実施形態と同様とした。
【００４７】本実施形態において用いた現像器４は、基本的には第１実施形態と同様であるが、現像剤を現像スリーブ41表面に薄層形成するために配置された規制ブレード45が、現像スリーブ41中央部と端部で規制ギャップ間が変わるように曲率をもたせて設定されている。尚、本実施形態においては、中央部が７００μｍ、端部が８００μｍになるように設定されている。このように設定することにより、中央部の現像剤量が４５ｍｇ／ｃｍ2、端部の現像剤量が５２ｍｇ／ｃｍ2に制御された。
【００４８】このように、現像剤量を現像器４の長手方向で変えて設定することにより、現像スリーブ41の長手方向中央部の電位が高く両端部が低い場合について、濃度ムラを改善することが可能となる。具体的には、感光体ドラム１の現像部において、図８のように、中央部の部位ａ´、ｂ´、ｃ´、ｄ´の電位が、端部の部位ａ、ｂ、ｃ、ｄ及び部位ａ″、ｂ″、ｃ″、ｄ″の電位よりも高くなるような場合に、現像条件を同等に行なうと、中央部の方が端部よりもコントラストが取れなくなるため濃度が低くなってしまう。これに対して、上記のように現像剤量を中央部の方が多くなるようにしてやることにより現像効率が向上し、中央部と端部との濃度差が改善されるようになる。
【００４９】本実施形態のように、長手方向で現像剤量を変えて、長手方向の濃度ムラを改善する方法の場合、第１実施形態のように、奥、手前といったような一方向的な長手方向の濃度ムラだけでなく、本実施形態のように中央部の電位が高い場合や低い場合等にも対応することが可能となる。
【００５０】（第３実施形態）本発明の第３実施形態の説明を図を用いて行なう。本実施形態において前述した実施形態と同様の構成には、同符号を付し、説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態においては、帯電手段として磁性粒子を用いた接触帯電方式の磁気ブラシ帯電器30ａを用いたが、本実施形態においては、帯電手段として図１０に示すような構成の帯電ローラ36を有する接触帯電器30ｂを用いた。接触帯電器30ｂは、帯電ローラ36と、帯電ローラ36の帯電の促進を目的とした導電性粒子である帯電促進粒子37と、帯電促進粒子37を帯電ローラ36に供給するための帯電促進粒子塗布手段35とを有する。
【００５１】本実施形態において用いた帯電ローラ36は芯金上にゴム或は発泡体の中抵抗層を形成することにより構成される。中抵抗層は樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金の上にローラ状に形成した。その後、必要に応じて表面を研磨して直径１２ｍｍの弾性導電ローラを作成した。
【００５２】本実施形態のローラ抵抗を測定したところ１００ｋΩであった。これはローラの芯金に総圧１ｋｇの荷重がかかるようφ３０のアルミドラムに圧着した状態で、芯金とアルミドラムに１００Ｖを印加し、計測した。ここで、弾性ローラは電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせ、十分な接触状態を得ると同時に、移動する被帯電体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。
【００５３】一方では被帯電体にピンホール等の欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。被帯電体として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リーク性とを得るには１０4〜１０7Ωの抵抗が望ましい。
【００５４】帯電ローラ36の材質としては、弾性発泡体に限定するものではなく、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴム、ＩＲ等に、抵抗調整のためカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム剤やこれらを発泡させたものがあげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００５５】本発明のａ−Ｓｉ系感光体の感光体ドラム１を用いた画像形成装置においては、上記のような帯電ローラ36を当接し、電圧を印加することにより帯電をすることが可能であるが、より好ましくは接触性を向上させることと、摩擦力を低下させるため、本実施形態においては帯電ローラ36に対して、帯電促進を目的にした帯電促進粒子37を塗布する構成を採用している。
【００５６】帯電ローラ36と感光体ドラム１との接触ニップには、帯電促進粒子37が塗布された状態で感光体ドラム１の帯電が行なわれる。これにより、帯電ローラ36は感光体ドラム１との速度差を持って接触できるとともに、帯電促進粒子37を介して密に感光体ドラム１に電荷を注入することができる。従って、帯電ローラ36のみの場合よりも高い帯電効率を得ることができ、帯電ローラ36に印加した電位とほぼ同等の電位を感光体ドラム１に与えることができる。
【００５７】本実施形態では、帯電促進粒子37として、比抵抗が１０6Ω・ｃｍ、平均粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。粒子の材料としては、他の金属酸化物等の導電性無機粒子や有機物との混合物等、各種導電粒子が使用可能である。ここで、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行なうため比抵抗としては１０10Ω・ｃｍ以下が望ましい。
【００５８】ここで抵抗測定の方法は、錠剤法により測定し正規化して求めた。底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に約０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行なうと同時に１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を計測した。その後、正規化して比抵抗を算出した。また、粒径は良好な帯電均一性を得るために５０μｍ以下が望ましい。粒径の下限値は、粒子が安定して得られるものとして１０ｎｍが限界である。
【００５９】本実施形態において、粒子が凝集体として構成されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出しその５０％平均粒径を持って決定した。
【００６０】また、帯電促進粒子37を帯電ローラ36と感光体ドラム１との接触ニップに均一に供給するために、図１０のような構成により帯電促進粒子塗布手段35を供給手段として設けた。帯電促進粒子塗布手段35は帯電ローラ36に当接し、帯電ローラ36に対して帯電促進粒子37を供給する構成をとる。そして、帯電ローラ36の回転に伴い一定量の帯電促進粒子37が帯電ローラ36に塗布される。より簡易な構成としては、帯電促進粒子37を含ませた発泡体、あるいはファーブラシを感光体ドラム１に当接させる方法等があるが、本構成に限定するものではない。
【００６１】本実施形態では、帯電ローラ36を感光体ドラム１に対して速度差を持って回転させている。そのために、弾性体より構成される帯電ローラ36の接触ニップ近傍は従動の場合に比べて大きく変形し、帯電ローラ36表面に付着している粒子は、感光体ドラム１上に移行しやすく、装置を使用するにつれて帯電ローラ36表面の粒子は減少してしまう。そこで、上記のように帯電促進粒子塗布手段35より帯電ローラ36に帯電促進粒子37を供給する構成をとる。
【００６２】本実施形態の接触帯電器30ｂの動作について説明する。まず、帯電ローラ36の表面に、帯電促進粒子37が帯電促進粒子塗布手段35によって塗布される。その後、帯電ローラ36と感光体ドラム１との帯電部に到達する。帯電ローラ36は、ローラ表面が感光体ドラム１と互いに逆方向に等速度で駆動し、そのローラ芯金に帯電バイアスを印加した。これにより、感光体ドラム１の表面は印加電圧とほぼ等しい電位に帯電される。本実施形態において、帯電は帯電ローラ36と感光体ドラム１との接触ニップに存在する帯電促進粒子37が感光体ドラム１表面を隙間なく摺擦することで、直接帯電が行なわれる。
【００６３】このような帯電方法で、感光体ドラム１上を帯電し、第１実施形態及び第２実施形態と同様の方法で、長手方向の濃度ムラの改善を試みた。現像器４としては、感光体ドラム１が図５及び図６のような電位ムラになる場合には、第１実施形態と同様に現像スリーブ41端部に感光体ドラム１に対し最近接領域になる距離を制御するためのコロを設け、電位が低くコントラストが小さくなる部分の現像効率を、電位が高くコントラストが大きくなる部分の現像効率よりも高くなるように、現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を制御した。
【００６４】また、感光体ドラム１が図８及び図９のような電位ムラになる場合には、第２実施形態と同様に、現像剤を現像スリーブ41表面に薄層形成するために配置された規制ブレード45を、現像スリーブ41中央部と端部で規制ギャップ間が変わるように曲率をもたせて設定し、塗布される現像剤量を、電位が低くコントラストが小さくなる部分に対して、コントラストが大きくなる部分よりも多く塗布するようにした。
【００６５】このように、第１実施形態及び第２実施形態と同様の方法を取ることにより、帯電方式が異なる場合でも、長手方向の電位ムラがある場合、電位が低くコントラストが小さくなる部分の現像効率を、電位が高くコントラストが大きくなる部分の現像効率よりも高くなるようにすることにより、長手方向の電位ムラによる濃度ムラを改善することができる。
【００６６】（第４実施形態）本発明の第４実施形態の説明を図を用いて行なう。本実施形態において前述した実施形態と同様の構成には、同符号を付し、説明を省略する。
【００６７】前述の実施形態においては、現像方式として磁性粒子と非磁性トナーを用いた二成分現像方式を用いたが、本実施形態においては、非磁性一成分非接触現像、非磁性一成分接触現像、磁性一成分非接触現像の場合について評価を行なった。
【００６８】ここで、非磁性一成分非接触現像とは、非磁性のトナーを現像スリーブ上に、例えば弾性ブレード等でコーティングし、現像スリーブと感光体ドラム１とが非接触の状態で、交番電圧によってトナーを飛翔させて現像を行なう方式である。
【００６９】また、非磁性一成分接触現像とは、非磁性のトナーを現像スリーブ上に、例えば弾性ブレード等でコーティングし、現像スリーブと感光体ドラム１とを接触の状態で、直流電圧によってトナーを感光体ドラム１上の静電潜像に転移させて現像を行なう方式である。
【００７０】また、磁性一成分非接触現像とは、磁性のトナーを現像スリーブ上にスリーブ内部のマグネットローラの磁気力によって拘束されたトナーを、弾性ブレード等でスリーブ上の現像剤量を調整し、現像スリーブと感光体ドラム１とが非接触の状態で、交番電圧によってトナーを飛翔させて現像を行なう方式である。
【００７１】まず、非磁性一成分非接触現像において、長手方向の濃度ムラの改善をする方法の一例としては、例えば図５及び図６のような電位ムラがある場合には、二成分現像装置の場合と同じように、現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔を現像スリーブ41端部に設けられたコロを用いて、電位が低くコントラストが小さくなる部分の現像効率を、電位が高くコントラストが大きくなる部分の現像効率よりも高くなるように、制御する。ここで、非接触現像の場合には二成分現像のように現像剤が接触する場合よりも、間隔を狭めた方が良好な画像を得ることができる。
【００７２】本実施形態では、具体的には図５及び図６における部位ａ、ｂ、ｃ、ｄの現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔をＬ１、部位ａ″、ｂ″、ｃ″、ｄ″の現像スリーブ41と感光体ドラム１との間隔をＬ２とすると、間隔Ｌ１が２５０μｍの時で間隔Ｌ２が３００μｍといった条件下において長手方向の電位ムラによる、濃度ムラが改善することがわかった。
【００７３】また、図８及び図９のような電位ムラがある場合には、例えばトナーをコーティングする弾性ブレードの規制圧や現像器４内で現像スリーブ41に当接した状態でトナーの供給や剥ぎ取りを行なう弾性ローラのローラ径を長手方向で変え、感光体ドラム１への加圧状態を変化させる等の方法により、現像スリーブ41上のトナー量を長手方向で適正状態に変えて制御し、トナー量を、電位が低くコントラストが小さくなる部分よりも、電位が高くコントラストが大きくなる部分に多くなるように設定することにより、長手方向の電位ムラによる、濃度ムラが改善できることが確認できた。
【００７４】また、非磁性一成分接触現像の場合には、接触状態であることと接触ニップがあまり現像性に影響を及ぼさないため、第１実施形態の図８及び図９のような電位ムラの感光体ドラム１においても、第２実施形態のように現像スリーブ41上のトナーコーティング量を制御する方法の方が好ましい。
【００７５】磁性一成分非接触現像の場合には、ほぼ非磁性一成分非接触現像と同等の方法で長手方向の濃度ムラを改善することができる。
【００７６】このように、様々な現像方式についても特に制限はなく、長手方向の電位ムラがある場合、電位が低くコントラストが小さくなる部分の現像効率を、電位が高くコントラストが大きくなる部分の現像効率よりも高くなるようにすることにより、長手方向の電位ムラによる濃度ムラの改善ができることがわかった。
【００７７】（他の実施形態）前述した実施形態においては、帯電手段30として注入帯電方式である磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器30ａと、帯電ローラに帯電促進粒子を塗布した接触帯電器30ｂとを例示して説明したが、これに限るものではなく、例えばコロナ帯電器、ファーブラシ帯電器、帯電促進粒子を塗布しないローラ帯電等としてもよい。
【００７８】また、前述した実施形態においては、感光体ドラム１としてポジ帯電のａ−Ｓｉ系感光体を例示して説明したが、これに限るものではなく、ネガ帯電のａ−Ｓｉ系感光体でも同様の効果が得られることも確認している。即ち、感光体ドラムの帯電極性や層構成によらず、ａ−Ｓｉ系の感光体ドラムで長手方向の電位ムラが発生する場合に、本発明は十分な効果を発揮する。
【００７９】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、少なくともアモルファスシリコンを含む感光体ドラムと、該感光体ドラムに帯電をする帯電手段と、該感光体ドラムに静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段により前記静電潜像を現像する際の現像条件を、前記感光体ドラムの長手方向について変化させたため、画像形成における濃度ムラを改善することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年６月１３日（２００１．６．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６６７８４
【弁理士】
【氏名又は名称】中川 周吉 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３６５９０５（Ｐ２００２−３６５９０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月２０日（２００２．１２．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１７８１７５（Ｐ２００１−１７８１７５） |
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