JP2002207350A

JP2002207350A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002207350A
Application number: JP2001002999A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 啓之鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】アモルファスシリコンを含んで形成された像
担持体の現像位置での電位ムラの発生を防止し、濃度ム
ラを防止した良好な画像を得る画像形成装置を提供す
る。【解決手段】本体立ち上げ時に前露光手段８の照射及
び磁気ブラシ帯電器３０に直流バイアスを印加して、周
方向位置ごとの電位ムラを測定した後、逆位相であり、
感光ドラム周期の周波数で電位ムラの振幅とほぼ同等の
振幅を有する交番電圧を直流バイアスに重畳したものを
帯電バイアスとして設定し、電位ムラを打ち消すように
して画像出力を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は像担持体に形成され
た静電潜像を現像剤により現像し、用紙等の転写材に画
像を形成する画像形成装置に関するものである。

【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提案されていおり、その一例
について図９を用いて概略構成並びに動作について簡単
に説明する。

【０００３】図９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ドラム
１が帯電手段としての帯電部材３により所定の電位にな
るように帯電される。

【０００４】一方、原稿台１０上におかれた原稿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
することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短
焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサに入
射される。

【０００５】ＣＣＤセンサは受光部、転送部、出力部よ
り構成されている。ＣＣＤセンサの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っ
てデジタル信号に変換してプリンタ部に送られる。

【０００６】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２により
感光ドラム１面上に、原稿画像に対応した静電潜像を形
成する。

【０００７】次に、この静電潜像をトナー粒子とキャリ
ア粒子を有するいわゆる２成分現像剤を収容した現像手
段としての現像器４にて現像し、感光ドラム１上にトナ
ー像を得る。

【０００８】このようにして、感光ドラム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、転写されたトナー像が熱定着されて画像が
出力される。

【０００９】一方、トナー像転写後の感光ドラム１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を除去する前露
光手段８による露光を受ける。そして、感光ドラム１は
繰り返し画像形成に使用される。

【００１０】上記のように画像形成を行う電子写真方式
の画像形成装置に用いられる像担持体である感光ドラム
としては、有機感光体やアモルファスシリコンを含んで
形成された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。

【００１１】ａ−Ｓｉ系感光体は、表面硬度が高く、半
導体レーザなどに高い感度を示し、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
機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真方式
の画像形成装置用感光体として用いられている。

【００１２】また、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電する帯電手
段である帯電部材としては、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系感光体
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、
放電で潜像が流れることによる画像流れ等が発生し易く
なる。

【００１３】これに対して、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、十分な接触状
態を保つ条件でａ−Ｓｉ系感光体を帯電すると、ａ−Ｓ
ｉ系感光体表面が１０⁹〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材質からな
る層で形成されているために、接触帯電部材に印加した
バイアスの内の直流成分とほぼ同等の帯電電位をａ−Ｓ
ｉ系感光体表面に得ることが可能である。

【００１４】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、感光体への帯電がコ
ロナ帯電器を用いて行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、低電力消費型帯電が可能
となり注目されてきている。

【００１５】また、帯電能の低下や画像流れが防止でき
るとともに、印加した電圧近傍に帯電されるため電位の
制御を行うことも容易となる。

【００１６】例えば、注入帯電を行う磁気ブラシ方式の
接触帯電部材では、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。

【００１７】図４は、磁気ブラシ帯電器の一例の構成を
示した概略図である。磁気ブラシ帯電器３０は、内部に
固定マグネット３０２が設けられ、回転自在の非磁性ス
リーブ３０３上に、磁性粒子規制手段３０１によって規
制された帯電用磁性粒子３０４が磁界によってブラシ状
に形成されて、非磁性スリーブ３０３の回転に伴い帯電
用磁性粒子３０４が搬送される。

【００１８】また、上記非磁性スリーブ３０３は感光ド
ラム１に対しカウンター方向に回転しており、例えば、
感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対し磁気
ブラシ帯電器３０は１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転してい
る。

【００１９】上記非磁性スリーブ３０３に、帯電電圧を
印加することにより、帯電用磁性粒子３０４から電荷が
感光ドラム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。

【００２０】磁気ブラシ帯電器３０において、感光ドラ
ム１に対して形成される帯電用磁性粒子３０４の接触ニ
ップ幅は１〜１０ｍｍになるよう調整されることが望ま
しい。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記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に膜
厚ムラや組成ムラができてしまう。これにより、従来か
ら感光体上の静電潜像が現像される現像位置において、
感光体の周方向位置に応じて２０Ｖ程度の電位ムラが発
生してしまっていた。

【００２２】これは、膜厚ムラや組成ムラにより静電容
量の違いができ、帯電能の差が生じる現象とともに、前
回画像形成に供された際の光メモリ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
の違いによって差が生じ、現像位置での電位ムラをより
増大させることにより発生する。

【００２３】前述の帯電後の電位減衰は、ａ−Ｓｉ系感
光体を用いた場合、有機感光体に比べ暗状態でも非常に
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、前回像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−現像間での電位減
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や組成ムラによ
り、感光体の周方向位置に応じて１０〜２０Ｖ程度の電
位ムラが発生してしまっていた。

【００２４】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。

【００２５】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、アモ
ルファスシリコンを含んで形成された像担持体の現像位
置での電位ムラの発生を防止し、濃度ムラを防止した良
好な画像を得る画像形成装置を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、アモルファスシリコンを含んで形
成された像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段
と、該帯電手段によって帯電された前記像担持体を露光
して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、を備えた画像形成装置において、前
記帯電手段の帯電で形成される前記像担持体の表面電位
は、前記像担持体の領域ごとに変更されることを特徴と
する。

【００２７】前記像担持体の表面電位は、前記現像手段
で現像を行う現像位置における前記像担持体の電位ムラ
を縮小させるように、前記像担持体の領域ごとに変更さ
れることが好ましい。

【００２８】前記帯電手段は、前記像担持体に接触して
帯電を行う接触帯電部材であることが好ましい。

【００２９】前記接触帯電部材に一定電圧を印加した場
合の前記現像位置における前記像担持体の電位ムラと逆
位相の波形の交流成分を前記接触帯電部材に印加する電
圧に重畳して、前記像担持体の表面電位を前記像担持体
の領域ごとに変更することが好ましい。

【００３０】前記交流成分は、ＳＩＮ波であることが好
ましい。

【００３１】前記接触帯電部材は、磁性粒子を用いた磁
気ブラシ帯電器であることが好ましい。

【００３２】前記接触帯電部材は、前記像担持体に接触
する導電性ローラを備えた接触帯電器であることが好ま
しい。

【００３３】前記接触帯電部材は、前記導電性ローラを
被覆する帯電促進粒子を備えたことが好ましい。

【００３４】前記帯電促進粒子は、平均粒径１０ｎｍ以
上５０μｍ以下であることが好ましい。

【００３５】前記帯電促進粒子は、比抵抗１０¹²Ω・ｃ
ｍ以下であることが好ましい。

【００３６】前記帯電手段は、グリッド電極と放電部材
とを備えたコロナ帯電器であることが好ましい。

【００３７】前記グリッド電極に一定電圧を印加した場
合の前記現像位置における前記像担持体の電位ムラと逆
位相の波形の交流成分を前記グリッド電極の直流電圧に
重畳して、前記像担持体の表面電位を前記像担持体の領
域ごとに変更することが好ましい。

【００３８】前記交流成分は、ＳＩＮ波であることが好
ましい。

【００３９】前記像担持体の表面電位を検知する表面電
位検知手段を備えたことが好ましい。

【００４０】前記像担持体の領域を検知する領域検知手
段を備えたことが好ましい。

【００４１】前記像担持体は、筒状部材であり、前記像
担持体の領域は、周方向位置に基づいて決定されること
が好ましい。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００４３】（第１の実施の形態）図２は、本実施の形
態において用いたポジ帯電性の像担持体としてのａ−Ｓ
ｉ系感光体（感光ドラム）の構造を示す模式的な断面図
である。図２に示すａ−Ｓｉ系感光体は、Ａｌなどから
なる導電性支持体２０１と、導電性支持体２０１の表面
上に順次堆積された感光層２０５（電荷注入阻止層２０
２及び光導電性を示す光導電層２０３）と表面層２０４
とからなる。

【００４４】ここで、電荷注入阻止層２０２は導電性支
持体２０１から光導電層２０３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２０３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。

【００４５】さらに、表面層２０４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
原子またはその両方の原子）を含み、電子写真方式の画
像形成装置における潜像を保持する能力を持つものであ
る。

【００４６】ここで、本発明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に膜厚ムラや組成ムラができてし
まう。これにより、従来から感光体上の静電潜像が現像
される現像位置において、周方向位置によって２０Ｖ程
度の電位ムラが発生してしまっていた。

【００４７】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位置におけ
る電位ムラをより増大させることにより発生する。

【００４８】上記の光メモリについて説明すると、ａ−
Ｓｉ系感光体を帯電し、像露光を行うと光キャリアを生
成し電位を減衰させる。しかしこのとき、ａ−Ｓｉ系感
光体の多くのタングリングボンド（未結合手）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。

【００４９】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系感光体に電界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。

【００５０】そこで、前露光工程において均一露光を行
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、全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。

【００５１】このとき、前露光源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）に近づけたり
することにより、より効果的に光メモリ（ゴースト）を
消去することが可能である。

【００５２】しかしながら、上記のようにａ−Ｓｉ系感
光体に膜厚ムラが存在すると、光導電層間にかかる電界
が異なるため、局在準位からの光キャリアの開放に差が
生じ、膜厚が薄い部分ほど電位減衰が大きく、帯電によ
り帯電位置でたとえ均一に帯電できたとしても、現像位
置では電位ムラが生じてしまう。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位置での帯電
ムラはより顕著となってしまう。

【００５３】また、この原因となる膜厚ムラや組成ムラ
による電位ムラは、図１（１）の現像位置ｃのように１
周期で最大値、最小値を対極に持つことが多い。これ
は、プラズマ分布によるものであり製法によって異な
る。製法によっては１周中に数個のピークが現れたりす
る場合もある。

【００５４】本発明は図１（１）のような場合に限定さ
れるわけではないが、本実施の形態においては代表例と
して図１（１）のようなムラのパターンを補正する方法
について述べる。

【００５５】以下、本実施の形態に用いた画像形成装置
について図５を用いて説明する。基本的な動作は従来例
と同様であるため細かな説明は省き、帯電工程を中心に
説明する。

【００５６】本実施の形態において用いた帯電手段は、
図４に示す磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器３０であ
る。本実施の形態において用いた帯電用磁性粒子３０４
は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行
ったものを用いている。

【００５７】上記帯電用磁性粒子３０４のコアとして
は、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２
５０ｅｍｕ／ｃｍ³、比抵抗が１０²〜１０¹⁰Ω・ｃｍの
ものが用いられる。

【００５８】更に、感光ドラム１にピンホールのような
絶縁の欠陥が存在することを考慮すると１０⁶Ω・ｃｍ
以上のものを用いることが好ましい。また、帯電性能を
良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用いる方が
よく、均一な帯電を行うためには１０⁹Ω・ｃｍ以下の
ものを用いることが好ましい。

【００５９】そこで、本実施の形態においては、平均粒
径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ³、比抵抗が
５×１０⁶Ω・ｃｍの磁性粒子を用いた。

【００６０】ここで、帯電用磁性粒子３０４の抵抗値
は、底面積が２２８ｍｍ²の金属セルに磁性粒子を２ｇ
入れた後、６．６ｋｇ／ｃｍ²で加重し、１００Ｖの電
圧を印加して測定している。

【００６１】図４は、本実施の形態の磁気ブラシ帯電器
の概略図であり、図中３０は磁気ブラシ帯電器である。
磁気ブラシ帯電器３０は、内部に固定マグネット３０２
が設けられ、回転自在の外径１６ｍｍの非磁性スリーブ
３０３上に、磁性粒子規制手段３０１によって規制され
た帯電用磁性粒子が磁界によってブラシ状に形成され
て、非磁性スリーブ３０３の回転に伴い帯電用磁性粒子
３０４が搬送される。

【００６２】本実施の形態では、磁気ブラシ帯電器３０
において、感光ドラム１に対して形成される帯電用磁性
粒子３０４の接触ニップ幅を約６ｍｍになるよう調整し
た。

【００６３】また、非磁性スリーブ３０３は感光ドラム
１に対しカウンター方向に回転しており、本実施の形態
においては、感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ／ｓｅ
ｃに対し、磁気ブラシ帯電器３０は１５０ｍｍ／ｓｅｃ
で回転している。

【００６４】非磁性スリーブ３０３に、帯電電圧を印加
することにより、帯電用磁性粒子３０４から電荷が感光
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。

【００６５】このようにして帯電が施された感光ドラム
１上を、前述のように従来例で用いたものと同様の潜像
形成手段であるＬＥＤ露光手段２によってイメージ露光
が施され、静電潜像が書き込まれる。

【００６６】本実施の形態においては、帯電直後位置
（図３のａ位置）、像露光後の現像部上流部の現像前位
置（図３のｂ位置）、現像領域外の周方向現像位置（図
３のｃ位置）の３点に表面電位検知手段としての表面電
位計を設け、印加バイアスとそれぞれの部分での表面電
位を記録した。

【００６７】次に、このようにして形成された静電潜像
を現像手段である現像器４により、トナー像として顕像
化し、ついで転写装置７により転写材に転写される。そ
の後転写材は、定着器６へと搬送され、熱定着されて画
像が出力される。

【００６８】一方、トナー像転写後の感光ドラム１面に
は、転写残トナーが残留している。転写残トナーはクリ
ーナ５のクリーニングブレードによって掻き取られ、ク
リーニング容器内に収容される。

【００６９】更に、感光ドラム１は、像露光の光メモリ
を除去する前露光手段８による露光を受ける。そして、
感光ドラム１は繰り返し画像形成に使用される。

【００７０】このとき、前露光手段８から発する前露光
の波長を６８０ｎｍとした。

【００７１】図１は印加バイアスと、帯電直後位置ａ、
現像前位置ｂ、現像位置ｃの表面電位計で測定した白地
部の表面電位の関係を示すモデル図である。

【００７２】図１中（１）は、＋６００Ｖの直流バイア
スを印加した場合、図１中（２）は、＋６００Ｖの直流
バイアスに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳＩＮ
波で振幅１０Ｖの交流成分としての交番電圧を重畳した
場合であり、図１中（３）は、＋６００Ｖの直流バイア
スに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳＩＮ波で振
幅２５Ｖの交番電圧を重畳した場合である。

【００７３】図１からも分かるように、直流電圧を印加
して帯電した場合、（１）のように現像位置ｃでは約２
０Ｖの周方向電位ムラがあったのに対して、（３）のよ
うに＋６００Ｖの直流バイアスに感光ドラム周期で電位
ムラと逆位相のＳＩＮ波で振幅２５Ｖの交番電圧を重畳
した場合には、現像位置ｃでは電位ムラがほとんど解消
された。

【００７４】また、（２）のように＋６００Ｖの直流バ
イアスに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳＩＮ波
で振幅１０Ｖの交番電圧を重畳した場合には、帯電直後
位置ａでの電位ムラはほとんどなくなっているが、現像
位置ｃまでくる間に光メモリによる電位減衰の膜厚依存
による差によって電位ムラが生じてしまっている。

【００７５】つまり、現像位置ｃでの電位ムラを解消す
るためには、図１（３）のように帯電時には直流バイア
スのみで帯電した場合に発生する電位ムラに対して逆位
相のムラを作るように帯電しておくことによって、その
後の電位減衰差によりほぼ均一な帯電を現像位置ｃにて
得ることが可能になる。

【００７６】本実施の形態においては、実際に画像出力
時には現像領域外の周方向現像位置ｃに表面電位計を設
け、本体立ち上げ時に前露光手段８の照射及び磁気ブラ
シ帯電器３０に直流バイアスを印加して、周方向位置ご
との電位ムラを測定した後、逆位相であり、感光ドラム
周期の周波数で電位ムラの振幅とほぼ同等の振幅を有す
る交番電圧を直流バイアスに重畳したものを帯電バイア
スとして設定し、電位ムラを打ち消すようにして画像出
力を行った。

【００７７】このような補正を行うことにより周方向位
置で膜厚ムラや組成ムラがある場合においても均一で良
好な画像を得ることが可能となった。

【００７８】このように、本発明の特徴は、現像位置ｃ
における電位ムラを防止することであり、帯電位置にお
いては逆方向に電位ムラを生じても構わないことにあ
る。つまり、光メモリによる電位減衰も考慮して帯電を
行うため、現像位置ｃまでの電位減衰の差を考慮し、電
位減衰が多い部分はより高く帯電し、少ない部分は低め
に帯電し、現像位置ｃで電位ムラを防止し、形成される
画像の濃度ムラを防止して良好な画像を得ることができ
る。

【００７９】また、上記では現像領域外の周方向現像位
置ｃに表面電位計を置いたが、例えば像露光後の現像部
上流部の現像前位置ｂに置いても構わない。但し、この
場合には現像前位置ｂ以降にも電位ムラが大きくなる可
能性があるので、それを考慮して重畳する交流成分（交
番電圧）の振幅を設定する必要がある。

【００８０】また、重畳する交流成分についても本実施
の形態ではＳＩＮ波を用いたが、電位ムラの形によって
最適な波形は異なる、例えば三角波や矩形波、究極的に
はムラの全く逆の形をした任意波形など様々な波形が考
えられるし、感光ドラム１周内に複数の電位ムラのピー
クがある場合には感光ドラム周期内に複数のピークを持
つ波形を重畳することが望ましい。ただし、複数のピー
クを持つ場合でも、感光ドラム周期内である。

【００８１】つまり、本発明はこれまで説明のように現
像位置ｃにおける電位ムラが緩和される方向に交流成分
を重畳するすべての場合を含んでいる。

【００８２】（第２の実施の形態）第１の実施の形態に
おいては、帯電手段として図４に示す磁性粒子を用いた
接触帯電方式を用いたが、本実施の形態においては、図
６に示すような構成の導電性ローラとしての帯電ローラ
３１２を用いた接触帯電部材３１を用いた。

【００８３】また、感光ドラムとして第１の実施の形態
と同様のポジ帯電性のａ−Ｓｉ系感光体を用い、帯電器
以外の構成は第１の実施の形態と同様とした。この本実
施の形態に係る画像形成装置を図７に示す。

【００８４】本実施の形態において用いた帯電ローラ３
１２は芯金上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層を形成す
ることにより作成される。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１２ｍの
弾性を有する導電性ローラを作成した。

【００８５】本実施の形態のローラ抵抗を測定したとこ
ろ１００ｋΩであった。ローラの芯金に総圧１ｋｇの加
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。

【００８６】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。

【００８７】一方で、被帯電体にピンホールなどの欠陥
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方式の画像形成装置用感光
体を用いた場合に、十分な帯電性と耐リーク性を得るに
は１０⁴〜１０⁷Ωの抵抗が望ましい。

【００８８】なお、帯電ローラ３１２の材質としては、
弾性発泡体に限定するものでなく、弾性体の材料とし
て、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、
ＩＲ等に抵抗調整のために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、またこれらを発
泡させたものがあげられる。

【００８９】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。

【００９０】ここで、感光ドラムとしてａ−Ｓｉ系感光
体を用いた画像形成装置においては、帯電ローラ３１２
を当接し、電圧を印加することにより帯電が可能である
が、より好ましくは接触性を向上させることと摩擦力を
低下させるために、本実施の形態においては帯電ローラ
３１２に対して、帯電促進を目的とした導電性粒子（以
降、帯電促進粒子と称する）を塗布する構成を取ってい
る。

【００９１】帯電ローラ３１２と感光ドラム１の接触ニ
ップには帯電促進粒子３１３が塗布された状態で感光ド
ラム１の帯電が行われる。これにより、帯電ローラ３１
２は感光ドラム１と速度差をもって接触できると同時
に、帯電促進粒子３１３を介して密に感光ドラム１に電
荷を直接注入できるのである。

【００９２】したがって、帯電ローラ３１２のみの場合
よりも高い帯電効率を得られ、接触帯電部材３１に印加
した電位とほぼ同等の電位を感光ドラム１に与えること
ができる。

【００９３】本実施の形態では、帯電促進粒子３１３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。

【００９４】帯電促進粒子３１３の材料としては、他の
金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物等
の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うため比抵抗としては１０
¹⁰Ω・ｃｍ以下が望ましい。抵抗測定は、錠剤法により
測定し正規化して求めた。低面積２．２６ｃｍ²の円筒
内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋ
ｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し、抵抗
値を計測、その後正規化して比抵抗を算出した。

【００９５】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。本発
明において、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％平均粒径をもって決定
した。

【００９６】また、帯電促進粒子３１３を帯電ローラ３
１２と感光ドラム１の接触ニップに均一に供給するため
に、図６のような構成により帯電促進粒子供給手段３１
１を設けた。

【００９７】供給方法としては、帯電促進粒子供給手段
３１１を帯電ローラ３１２に当接し、帯電促進粒子供給
手段３１１より帯電ローラ３１２に帯電促進粒子３１３
を供給する構成をとる。そして、帯電ローラ３１２の回
転にともない一定量の帯電促進粒子３１３が帯電ローラ
３１２に塗布される。

【００９８】本実施の形態の接触帯電部材３１より簡易
な構成としては、例えば帯電促進粒子を含ませた発泡体
あるいはファーブラシを感光ドラムに当接するもの等が
あり、接触帯電部材の構成は本実施の形態に限定される
ものではない。

【００９９】本実施の形態では、帯電ローラ３１２を感
光ドラム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３１２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３１２表面に付着している帯電促進粒子は、感光
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３１２表面の粒子は減少してしまう。

【０１００】そこで、上記のように帯電促進粒子供給手
段３１１より帯電ローラ３１２に帯電促進粒子３１３を
供給する構成をとる。

【０１０１】本実施の形態に係る接触帯電部材３１の動
作について説明する。まず、帯電ローラ３１２表面に帯
電促進粒子３１３が帯電促進粒子供給手段３１１によっ
て供給される。その後帯電促進粒子３１３が供給された
帯電ローラ３１２表面は感光ドラム１と対向する帯電位
置に到達する。帯電ローラ３１２はローラ表面が感光ド
ラム１と互いに逆方向に等速度で駆動し、そのローラ芯
金に帯電バイアスが印加される。

【０１０２】これにより、感光ドラム１表面は印加され
た帯電バイアスとほぼ等しい電位に帯電される。本実施
の形態において帯電は、帯電ローラ３１２と感光ドラム
１の接触ニップに存在する帯電促進粒子３１３が感光ド
ラム１表面を隙間無く摺擦することで直接帯電が行われ
るのである。

【０１０３】上記のような帯電方法で感光ドラム１上を
帯電し、第１の実施の形態と同様の方法で、帯電時の印
加バイアスとａ感光ドラム１の周方向の電位ムラについ
て評価を行った。

【０１０４】結果は、第１の実施の形態の結果である図
１とほぼ同等の結果となった。帯電ローラ３１２を用い
た接触帯電部材３１を用いた場合においても、第１の実
施の形態と同様に、直流バイアスを印加して帯電した場
合には（１）のように約２０Ｖの周方向電位ムラがあっ
たのに対して、（３）のように＋６００Ｖの直流バイア
スに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳＩＮ波で振
幅２５Ｖの交番電圧を重畳した場合には、電位ムラがほ
とんど解消された。

【０１０５】第１の実施の形態と同様に、実際に画像出
力時には現像領域外の周方向現像位置ｃに表面電位計を
設け、本体立ち上げ時に前露光手段８の照射及び帯電ロ
ーラ３１２に直流電流を印加して、周方向の電位ムラを
測定した後、逆位相であり、感光ドラム周期の周波数で
電位ムラの振幅とほぼ同等の振幅を有する交番電圧を直
流バイアスに重畳したものを帯電バイアスとして設定
し、電位ムラを打ち消すようにして画像出力を行った。

【０１０６】このように帯電ローラ３１２を用いた接触
帯電部材３１においても、補正を行うことができ、周方
向位置で膜厚ムラがある場合においても均一で良好な画
像を得ることが可能となった。

【０１０７】（第３の実施の形態）第１，第２の実施の
形態においては、画像出力時には現像領域外の周方向現
像位置ｃに表面電位計を設け、本体立ち上げ時に前露光
手段及び帯電器に直流電圧を印加して、周方向の電位ム
ラを測定した後、逆位相であり、感光ドラム周期の周波
数で電位ムラの振幅とほぼ同等の振幅を有する交番電圧
を直流バイアスに重畳したものを帯電バイアスとして設
定し、電位ムラを打ち消すようにして画像出力を行った
が、本実施の形態においては、予め使用するａ−Ｓｉ系
感光体（感光ドラム）の電位ムラの情報を装置本体に持
たせ、感光ドラムに設けられた領域検知手段としての位
置検知手段に合わせて、逆位相の交流成分（交番電圧）
を重畳した帯電バイアスにより帯電を行った。

【０１０８】ａ−Ｓｉ系感光体を用いた感光ドラムドラ
ムは、耐摩耗性が高く、ほとんど削れず、膜厚ムラの状
態はほとんど保たれる。このため、初期に感光ドラムの
電位ムラ情報を本体に持たせることによってもある程度
の効果は得られることが分かった。

【０１０９】実際に電位を測定する第１，第２の実施の
形態の方法と比べると、帯電手段の汚染や使用環境の変
動等について完全に追従はできないが、追加の測定手段
等がほとんどいらないため低コストとなる効果が得られ
る。

【０１１０】このように、予め使用するａ−Ｓｉ系感光
体の電位ムラの情報を装置本体に持たせ、感光ドラムに
設けられた位置検知手段に合わせて、逆位相の交流成分
を重畳した帯電バイアスにより帯電を行い画像出力を行
った場合においても、周方向に膜厚ムラがある場合の帯
電ムラをほぼ均一にすることが可能となり、均一で良好
な画像を得ることが可能となった。

【０１１１】（第４の実施の形態）第１〜第３の実施の
形態においては、帯電手段は磁性粒子を用いた磁気ブラ
シ帯電器や帯電ローラを用いた接触帯電部材等の接触帯
電方式の帯電手段を適用した場合について説明したが、
本実施の形態では、図８に示すように、従来例と同様の
コロナ帯電器３を適用した場合について説明する。

【０１１２】また、帯電器以外の構成は第１〜第３の実
施の形態と同様であり、感光ドラムもポジ帯電性のａ−
Ｓｉ系感光体を用いている。この画像形成装置は、従来
技術と同様、図９に示すものである。

【０１１３】本実施の形態において用いたコロナ帯電器
３は一般的に用いられているコロナ帯電器３の構成と同
様で、放電部材としての一次放電ワイヤ３３に対して高
電圧を印加してシールド３２への放電によって得られる
イオン流をグリット電極３４によって制御して所望の帯
電電位に制御している。

【０１１４】このコロナ帯電器３で帯電が施された感光
ドラム１上を、前述のように従来例で用いたものと同様
の潜像形成手段であるＬＥＤ露光手段２によってイメー
ジ露光が施され、静電潜像が書き込まれる。

【０１１５】本実施の形態においては、第１の実施の形
態の図３と同様に帯電直後位置ａ、像露光後の現像部上
流部の現像前位置ｂ、現像領域外の周方向現像位置ｃの
３点に表面電位計を設け、印加バイアスとそれぞれの部
分での表面電位を記録した。

【０１１６】次に、このようにして形成された静電潜像
を現像器４により、トナー像として顕像化し、ついで転
写装置７により転写材に転写される。その後転写材は、
定着器６へと搬送され、熱定着されて画像が出力され
る。

【０１１７】一方、トナー像転写後の感光ドラム１面に
は、転写残トナーが残留している。転写残トナーはクリ
ーナ５のクリーニングブレードによって掻き取られ、ク
リーニング容器内に収容される。

【０１１８】更に、感光ドラム１は、像露光の光メモリ
を除去する前露光手段８による露光を受ける。そして、
感光ドラム１は繰り返し画像形成に使用される。

【０１１９】このとき、前露光手段８から発する前露光
の波長を６８０ｎｍとした。

【０１２０】上記のような帯電方法で感光ドラム１上を
帯電し、第１の実施の形態と同様の方法で、帯電時の印
加バイアスと感光ドラムの周方向の電位ムラについて評
価を行うと第１の実施の形態と同様となる。そこで、第
１の実施の形態で用いた図１で本実施の形態についても
説明する。

【０１２１】図１はグリット電極３４に印加したバイア
スと、帯電直後位置ａ、現像前位置ｂ、現像位置ｃの表
面電位計で測定した白地部の表面電位の関係を示すモデ
ル図である。

【０１２２】図１中（１）は、＋６００Ｖの直流バイア
スをグリット電極３４に印加した場合、図１中（２）
は、グリット電極３４に対して＋６００Ｖの直流バイア
スに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳＩＮ波で振
幅１０Ｖの交番電圧を重畳した場合であり、図１中
（３）は、グリット電極３４に対して＋６００Ｖの直流
バイアスに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳＩＮ
波で振幅２５Ｖの交番電圧を重畳した場合である。

【０１２３】図１からも分かるように、グリット電極３
４に対して直流電圧を印加して帯電した場合、（１）の
ように約２０Ｖの周方向電位ムラがあったのに対して、
（３）のようにグリット電極３４に対して＋６００Ｖの
直流バイアスに感光ドラム周期で電位ムラと逆位相のＳ
ＩＮ波で振幅２５Ｖの交番電圧を重畳した場合には、電
位ムラがほとんど解消された。

【０１２４】また、（２）のようにグリット電極３４に
対して＋６００Ｖの直流バイアスに感光ドラム周期で電
位ムラと逆位相のＳＩＮ波で振幅１０Ｖの交番電圧を重
畳した場合には、帯電直後位置ａでの電位ムラはほとん
どなくなっているが、現像位置ｃまでくる間に光メモリ
による電位減衰の膜厚依存による差によって電位ムラが
生じてしまっている。

【０１２５】つまり、現像位置ｃでの電位ムラを解消す
るためには、図１（３）のように帯電時には直流バイア
スのみで帯電した場合に発生する電位ムラに対して逆位
相のムラを作るように帯電しておくことによって、その
後の電位減衰差によりほぼ均一な帯電を現像位置ｃにて
得ることが可能になる。

【０１２６】本実施の形態においては、実際に画像出力
時には現像領域外の周方向現像位置ｃに表面電位計を設
け、本体立ち上げ時に前露光手段８の照射及びコロナ帯
電器３のグリット電極３４に直流バイアスを印加して、
周方向の電位ムラを測定した後、逆位相であり、感光ド
ラム周期の周波数で電位ムラの振幅とほぼ同等の振幅を
有する交番電圧を直流バイアスに重畳したものをグリッ
ト電極３４への印加バイアスとして設定し、電位ムラを
打ち消すようにして画像出力を行った。

【０１２７】このような補正を行うことにより周方向に
膜厚ムラや組成ムラがある場合においても均一で良好な
画像を得ることが可能となった。

【０１２８】なお、以上の実施の形態中においては、代
表的な例として、磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器と
帯電ローラに帯電促進粒子を塗布した接触帯電器を用い
た場合とコロナ帯電器を用いた場合とについて述べた
が、これに限られるものではなく、例えばファーブラシ
帯電器や帯電促進粒子を塗布しない接触帯電器の系等の
帯電手段においても本発明の効果は充分得ることができ
る。

【０１２９】また、以上の実施の形態中では、感光ドラ
ムとして、ポジ帯電のａ−Ｓｉ系感光体について述べた
が、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。つまり、感光ドラムの帯電極
性や層構成によらず、ａ−Ｓｉ系感光体で周方向電位ム
ラが電位減衰に起因される影響で発生する場合には、本
発明は十分な効果を発揮する。

【０１３０】また、実施の形態中では、直流バイアスに
対して感光ドラム周期で電位ムラと逆位相の波形の交番
電圧を重畳したが、直流バイアスでなく交番電圧に対し
て感光ドラム周期で電位ムラと逆位相の波形の交番電圧
をさらに重畳してもよい。

【０１３１】例えば周波数１０００Ｈｚ振幅７００Ｖと
いったような高周波、高振幅の交番電圧に感光ドラム周
期の低周波で電位ムラ程度の低振幅の交番電圧をさらに
重畳すると、本発明の帯電ムラに対する効果とともに、
帯電性の向上や光メモリにも効果が得られた。

【０１３２】このように、本発明は、感光ドラム周期で
電位ムラと逆位相の波形の交番電圧を重畳することが重
要であり、基本波形は直流電圧のバイアスに限られるも
のではなく交番電圧でも構わない。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アモル
ファスシリコンを含んで形成された像担持体を用いた画
像形成装置で、帯電手段によって帯電される像担持体の
表面電位を像担持体の領域ごとに変更することで、現像
位置における像担持体の電位ムラを防止することがで
き、濃度ムラを防止した良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】印加バイアスと表面帯電電位の電位ムラの様子
を示す概念図である。

【図２】ａ−Ｓｉ系感光体の層構成の一例を示す断面図
である。

【図３】表面電位計での測定位置を示す概略図である。

【図４】磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器の一例を示
す概略図である。

【図５】第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す断
面図である。

【図６】帯電ローラ＋帯電促進粒子を用いた接触帯電部
材の一例を示す概略図である。

【図７】第２の実施の形態に係る画像形成装置を示す断
面図である。

【図８】コロナ帯電器の一例を示す概略図である。

【図９】従来技術の画像形成装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２ＬＥＤ露光手段３コロナ帯電器３０磁気ブラシ帯電器３１接触帯電部材４現像装置５クリーナ６定着器７転写装置８前露光手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アモルファスシリコンを含んで形成された
像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該帯電手段によって帯電された前記像担持体を露光して
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、を備えた画像形成
装置において、前記帯電手段の帯電で形成される前記像担持体の表面電
位は、前記像担持体の領域ごとに変更されることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体の表面電位は、前記現像手段
で現像を行う現像位置における前記像担持体の電位ムラ
を縮小させるように、前記像担持体の領域ごとに変更さ
れることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記帯電手段は、前記像担持体に接触して
帯電を行う接触帯電部材であることを特徴とする請求項
１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記接触帯電部材に一定電圧を印加した場
合の前記現像位置における前記像担持体の電位ムラと逆
位相の波形の交流成分を前記接触帯電部材に印加する電
圧に重畳して、前記像担持体の表面電位を前記像担持体
の領域ごとに変更することを特徴とする請求項３に記載
の画像形成装置。
【請求項５】前記交流成分は、ＳＩＮ波であることを特
徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記接触帯電部材は、磁性粒子を用いた磁
気ブラシ帯電器であることを特徴とする請求項３、４又
は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記接触帯電部材は、前記像担持体に接触
する導電性ローラを備えた接触帯電器であることを特徴
とする請求項３、４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記接触帯電部材は、前記導電性ローラを
被覆する帯電促進粒子を備えたことを特徴とする請求項
７に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記帯電促進粒子は、平均粒径１０ｎｍ以
上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載
の画像形成装置。
【請求項１０】前記帯電促進粒子は、比抵抗１０¹²Ω・
ｃｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載
の画像形成装置。
【請求項１１】前記帯電手段は、グリッド電極と放電部
材とを備えたコロナ帯電器であることを特徴とする請求
項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記グリッド電極に一定電圧を印加した
場合の前記現像位置における前記像担持体の電位ムラと
逆位相の波形の交流成分を前記グリッド電極の直流電圧
に重畳して、前記像担持体の表面電位を前記像担持体の
領域ごとに変更することを特徴とする請求項１１に記載
の画像形成装置。
【請求項１３】前記交流成分は、ＳＩＮ波であることを
特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記像担持体の表面電位を検知する表面
電位検知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１
３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記像担持体の領域を検知する領域検知
手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１４のいず
れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記像担持体は、筒状部材であり、前記像担持体の領域は、周方向位置に基づいて決定され
ることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一つに
記載の画像形成装置。