JP2001215773A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の画像形成ユニットの各感光体に周方向
に電位ムラがあっても、電位ムラの位置制御により、転
写材上に色味変動を最小限にした多色画像を得ることで
ある。 【解決手段】 画像形成装置は、ａ−Ｓｉ系感光ドラム
１０を有するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の画像形成ユニットを備える。まず、感光ドラム
１０の周方向現像位置で、表面電位計により感光ドラム
周方向の電位ムラを各色ごとに測定し、周方向上の電位
ムラに関する位置情報を求める。この位置情報に基づ
き、各感光ドラム間で電位ムラの周方向位置と転写材上
の転写位置とが一致するように（現像位置での未露光部
電位の感光ドラム１周期中における最大値もしくは最小
値の部分が転写材上で一致するように）、感光ドラムの
回転駆動用のギアフランジと、これに係合した回転駆動
軸との関係から、感光ドラム周方向位置を調整し、電位
ムラの位置を制御する。

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、得られた画像を転
写材に転写する画像形成ユニットを複数持ち、多色画像
を出力することができる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多色画像形成を行う画像形成装置
について簡単に説明する。

【０００３】近年、書類のカラー化にともない、図９の
ような複数の画像形成ユニットを備えたカラー複写機が
考案されている。

【０００４】複数の現像手段を備えた単一の画像形成ユ
ニットによる画像形成装置では、ユニットの感光ドラム
を色数だけ回転しなければならず、カラー画像の出力速
度を高くすることができないのに対し、この複数ユニッ
トの画像形成装置では、単色の場合と同様の出力速度を
維持できる利点がある。以下、その動作について説明す
る。

【０００５】図９において、まず、原稿台１００上に原
稿Ｇを複写すべき面を下側にしてセットし、つぎにコピ
ーボタンを押すことにより複写が開始される。原稿照明
用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体
のユニット９になって、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センサーに入射さ
れる。ＣＣＤセンサーによって得られた画像情報のアナ
ログ信号は、周知の画像処理を行ってデジタル信号に変
換され、プリンター部に送られる。

【０００６】プリンター部においては、上記の画像信号
を受けて以下のようにして、各ユニットの感光ドラム１
に静電潜像を形成する。感光ドラム１は、中心支軸を中
心に所定の周速度で回転駆動され、その回転過程で帯電
器３により正極性または負極性の一様帯電処理を受け、
その一様帯電面に、画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発
光されるレーザー露光装置２の固体レーザー素子の光を
高速で回転する回転多面鏡によって走査することによ
り、感光ドラム１の表面に原稿画像に対応した静電潜像
が順次形成されていく。つぎに、この静電潜像をトナー
と磁性キャリアとを有する２成分現像剤を収容した現像
器４により現像し、感光ドラム１上にトナー像を形成す
る。

【０００７】プリンター部におけるこのような動作は、
各色について同時に行うために、レーザースキャナーお
よび画像形成ユニットを各色ごとに具備しており、感光
ドラム１上に同時にトナー像を形成し、転写ベルト１５
によって搬送されてくる転写材に、転写帯電器７により
重ね合わせて多重転写することにより、転写材上に多色
画像を得ることができる。その後、転写材を転写ベルト
１５から静電分離して定着器６へ送り、そこでトナー像
を熱定着して、フルカラーの画像として出力される。

【０００８】一方、トナー像転写後の感光ドラム１の表
面は、クリーナ５によって転写残りトナー等の付着汚染
物を除去し、必要に応じて像露光の光メモリを前露光手
段８による露光によって除去してから、感光ドラム１が
繰り返し画像形成に使用される。

【０００９】上記のような電子写真画像形成装置に用い
られる感光ドラム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（ａ−Ｓｉ系感光体）等がよく用い
られる。このうち、有機感光体はカラー、白黒を問わ
ず、複写機やプリンターなどで用いられるが、ａ−Ｓｉ
系感光体は、表面硬度が高く、半導体レーザーなどに高
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、モノクロの高速複写機やレー
ザビームプリンタ（ＬＢＰ）などの電子写真用感光体と
して用いられているが、カラー電子写真画像形成装置で
はまだ製品化されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、ａ−Ｓ
ｉ系感光体がカラー電子写真画像形成装置で用いられな
い理由は様々であるが、一つの要因は、電位ムラが有機
感光体に比べて発生しやすいため、カラーバランスやハ
ーフトーン濃度等において条件が厳しいカラー画像形成
装置では、採用されなかったということである。

【００１１】上記の電位ムラが発生する原因の一つに、
ａ−Ｓｉ系感光体の製造方法によるものがある。ａ−Ｓ
ｉ感光体は、原料ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ
化し、固体化して、アルミニウム等のシリンダー上に堆
積し、感光層を成膜するため、プラズマが均一でない
と、周方向に膜厚のムラが発生し、現像部において周方
向に２０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。こ
れは、膜厚のムラにより静電容量の違いができ、感光層
の帯電能の差やトナーによる現像量の差が生じるのと、
前の画像形成での光メモリーを消すために行った前露光
により帯電−現像間で起こる電位減衰が、膜厚に差があ
ると差が生じて、現像部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。

【００１２】上記の帯電後の電位減衰は、ａ−Ｓｉ系感
光体の場合、有機感光体に比べて暗部状態でも非常に大
きく、さらに像露光の光メモリーによる電位減衰が増大
するため、前の画像形成での光メモリーを消すための前
露光が帯電前に必要となる。このため、帯電位置−現像
位置間での電位減衰は非常に大きくなり、１００〜２０
０Ｖ程度の電位減衰が生じる。このとき上述の膜厚ムラ
により、感光体の周方向上で１０〜２０Ｖ程度の電位ム
ラが発生してしまっていた。

【００１３】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より影響を受けてしまい、濃度ム
ラも顕著になる。

【００１４】このように、電位ムラがある感光体を複数
の画像形成ユニットを持つ画像形成装置に用いると、各
色の感光ドラムごとにムラが生じるため、たとえばグレ
ーのハーフトーンを出力すると、転写材上の搬送方向
（感光ドラムの周方向と同方向）に沿う位置で混色状態
が変わり、それにともない色味がずれてしまっていた。

【００１５】白黒画像の場合の濃度ムラも問題ではある
が、白黒画像の場合はハーフトーンをあまり取らないこ
とや色情報がないため、電位ムラはある程度許容されて
いたが、カラー画像では、ハーフトーンを使うことが多
いことに加え、色味のずれは濃度ずれよりも許容される
レベルが厳しいため、２０Ｖ程度の電位ムラでも問題と
なっていた。

【００１６】本発明の目的は、複数の画像形成ユニット
の各感光体に周方向に電位ムラがあっても、電位ムラに
よる濃度ムラを制御することにより、転写材上に色味変
動を最小限にした多色画像を得ることができる画像形成
装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
アモルファスシリコンを含む感光体と、帯電手段と、像
露光手段と、現像手段と、転写手段とを有する画像形成
ユニットを複数備え、前記複数のユニットの各感光体に
対する帯電、像露光および現像、および得られたトナー
像の転写材への転写によって、前記転写材に複数色のト
ナー像を重ねた多色画像を形成する画像形成装置におい
て、前記各感光体の周方向上の状態に関する位置情報を
有し、前記各感光体間において、前記転写材の転写位置
と前記感光体の周方向上位置の関係を制御することを特
徴とする画像形成装置である。

【００１８】本発明によれば、前記ユニットはイエロ
ー、マゼンタ、シアンの３色のユニットであり、前記各
感光体の周方向上の状態に関する位置情報が、感光体の
未像露光時の現像位置における帯電電位に関する位置情
報であり、そして前記各感光体間において、前記感光体
１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最小値に
なる部分が、前記転写材上において一致するように、前
記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係
を制御する。また、前記ユニットはイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの４色のユニットであり、前記各
感光体の周方向上の状態に関する位置情報が、感光体の
未像露光時の現像位置における帯電電位に関する位置情
報であり、そして前記各感光体間において、前記イエロ
ー、マゼンタ、シアン用の３色の感光体については、前
記感光体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは
最小値になる部分が、前記転写材上において一致するよ
うに、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位
置の関係を制御し、前記ブラック用の感光体について
は、前記感光体１周期における前記帯電電位が最大値も
しくは最小値になる部分が、前記３色の感光体と逆にな
るように、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向
上位置の関係を制御する。

【００１９】また、前記帯電器が、磁気ブラシ帯電器も
しくは帯電ローラに導電性粒子を塗布した帯電器とする
ことができる。画像形成装置は、前記トナー像を前記転
写材に転写する前に、一旦転写する中間転写体を備える
ことができ、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方
向上位置の関係の代わりに、前記中間転写体の転写位置
と前記感光体の周方向上位置の関係を制御する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２１】実施例１ 図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図
である。

【００２２】本画像形成装置は、転写材搬送手段である
転写ベルト１５に沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）の画像形成ユニットを具備し、３
色フルカラー画像を形成することが可能に構成されてい
る。

【００２３】本実施例では、各画像形成ユニットの感光
ドラム（ドラム型感光体）１０にはａ−Ｓｉ系感光体を
用いた。これについては後述する。

【００２４】感光ドラム１０の帯電にはコロナ帯電器方
式を用いた。感光ドラム１０表面の帯電は、コロナ帯電
器３の一次ワイヤーに５〜６ｋＶ程度を印加し、一次ワ
イヤー電流を１ｍＡに定電流制御して行った。帯電電位
は帯電器３のグリッドバイアスによって制御した。

【００２５】この帯電された各感光ドラム１０の表面
に、潜像形成手段であるレーザー露光装置２によってイ
メージ露光を施し、各色の静電潜像を書き込んだ。つい
で各色の静電潜像をそれぞれの現像器４により現像し
て、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像として可視
化し、ついで転写ベルト１５に担持して搬送されるてく
る図示しない転写材に、転写帯電器７により重ね合わせ
て転写した。その後、転写材を定着器６へ搬送し、トナ
ー像を熱定着して画像を出力した。

【００２６】トナー像転写後の各感光ドラム１０の表面
には、転写残りトナーが残留している。転写残りトナー
はクリーニング手段５のクリーニングブレードによって
掻き取られ、クリーニング手段５の容器内に収容され
る。ついで感光ドラム１０は、像露光による光メモリー
を前露光手段８による前露光で除去した後、繰り返し画
像形成に使用される。本実施例では、前露光手段８から
発する前露光の波長を６８０ｎｍとした。

【００２７】図２は、本発明で感光ドラム１０として用
いた帯電特性が正極性のａ−Ｓｉ（アモルファスシリコ
ン）系感光体の層構成を模式的に示す断面図である。

【００２８】このａ−Ｓｉ系感光体は、Ａｌなどの円筒
状の導電性支持体（シリンダー）１１の表面上に、感光
層１２および表面層１３をこの順で形成して構成されて
いる。感光層１２は、電荷注入阻止層１２ａと光導電層
１２ｂとからなっている。電荷注入阻止層１２ａは、導
電性支持体１１から光導電層１２ｂへの電荷の注入を阻
止するためのもので、必要に応じて設けられる。光導電
層１２ｂは、少なくともシリコンを含む非晶質材料で構
成され、光導電性を示す。表面層１３は、シリコンと炭
素（必要により、水素もしくはハロゲンまたはその両
者）を含み、電子写真装置における潜像を保持する能力
を有する。

【００２９】ａ−Ｓｉ系感光体は、従来例のところで述
べたように、原料ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ
化し、固体化して、アルミニウム等のシリンダー上に堆
積し、感光層を成膜しているので、プラズマが均一でな
いと、周方向に膜厚のムラが発生して、従来、現像部に
おいて感光体に周方向に２０Ｖ程度の電位ムラが発生し
てしまっていた。これは、膜厚のムラにより静電容量の
違いができ、感光層の帯電能に差が生じるのと、前の画
像形成での光メモリーを消すために行った前露光により
帯電−現像間で起こる電位減衰が、膜厚に差があると差
が生じて、現像部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。

【００３０】上記の光メモリー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
が生成し、感光体の表面電位が減衰する。このとき、ａ
−Ｓｉ系感光体は、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、光キャリアの走行性を低下させ、ある
いは光キャリアの再結合確率を低下させる。したがっ
て、像露光により生成された光キャリアの一部は、つぎ
の画像形成工程での帯電時に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て、ａ−Ｓｉ系
感光体の表面電位に前の画像形成工程での露光部と非露
光部とで差が生じ、これが最終的に光メモリーとなる。

【００３１】そこで、前露光工程において均一露光を行
って、ａ−Ｓｉ系感光体内部に潜在する光キャリアを過
多にして、全面で均一になるようにすることにより、光
メモリー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６８
０〜７００ｎｍ）に近づけることで、より効果的に光メ
モリー（ゴースト）を消去することが可能である。

【００３２】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なる。この
ため、帯電部でたとえ均一に帯電できたとしても、現像
部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、現像部での帯電ムラ
がより顕著になる。

【００３３】この膜厚ムラによる電位ムラは、図３に示
すように、ａ−Ｓｉ系感光ドラムの１周期内で最大値、
最小値を対極位置に持つことが多い。これは、プラズマ
分布によるものであり、感光層の製造方法によって異な
る。製法によっては、１周期中に数個のピークが現れた
りする場合もある。

【００３４】本実施例では、図３のようなパターンの電
位ムラを生じる膜厚ムラを有する感光体を代表例に取り
上げて、それに対処する制御方法を以下説明するが、本
発明は、これに限定されるわけではない。

【００３５】まず最初に、各画像形成ユニットのａ−Ｓ
ｉ系感光ドラム１０の周方向現像位置に図示しない表面
電位計を設置し、感光ドラムを回転しながら現像位置で
周方向の電位ムラを各色ごとに測定して、感光ドラム１
０の周方向上の電位ムラに関する位置情報を求める。

【００３６】測定時には、現像工程は行わずに帯電工程
および前露光工程のみを行い、周方向位置における電位
測定情報から、各感光ドラムの電位が最大になる部分と
最小になる部分を特定する。

【００３７】一方、感光ドラム１０に取り付けられてい
る回転駆動用のギアフランジは、前述の測定において得
られた電位の最大値および最小値が検出可能な状態で取
り付けられている。これに係合した回転駆動軸との関係
から、各色の感光ドラムは、各色のユニット間の距離を
考慮して転写材上において、各色の感光ドラムの電位の
最大値および最小値が重なるように調整して取り付けら
れる。

【００３８】また感光ドラムの駆動は各ステーションご
とに各々のモータを持つ独立駆動の場合でも、１モータ
で全てのステーションを駆動する場合でも、いずれでも
かまわない。ただし、各々のモータで独立駆動する場合
には、駆動軸（感光ドラム）の回転方向の位置を検出す
る手段を設けるなどして駆動を制御する必要があり、ま
た、１モータで全てのステーションを駆動する場合に
は、各々のステーションの駆動ギア等の精度を管理し、
連続使用により各々のステーションの感光ドラムの位置
関係が変わらないように設置する必要がある。また転写
材上において各色の感光ドラムの電位の最大値か最小値
が重なるようにするためには、各ステーション間の感光
ドラム間距離は感光ドラムの周長の整数倍である方向が
好ましいが、感光ドラムの回転方向の位置関係さえ制御
されていれば、感光ドラム間距離についても特に制限は
ない。

【００３９】このとき感光ドラム１０の電位ムラの大き
さは、各色の間でレベル差があっても本発明の効果は得
られるが、望ましくは各色で電位ムラの極大値、極小値
が同程度の感光ドラムを用いることが好ましい。

【００４０】本実施例によれば、電位ムラの位置制御方
法は、上記の電位ムラに関する位置情報に基づき、感光
ドラム１０を周方向に移動し、要すれば２つ以上の感光
ドラムを周方向に移動して、各感光ドラム１０間で電位
ムラの周方向位置と転写材上の転写位置とが一致するよ
うに、つまり、現像位置での未像露光部電位の感光ドラ
ム１周期中における最大値もしくは最小値となる部分
が、転写材上において各色で一致するように、感光ドラ
ムの周方向位置を調整することからなる。

【００４１】本実施例において、上記各色の感光ドラム
の電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するよう
に、電位ムラの位置制御を行って、グレーの全面ハーフ
トーンチャートを画像形成し、出力した画像の色ムラを
評価した。比較のために、感光ドラムを不規則に取り付
けたまま、電位ムラの位置制御を行わずに感光ドラムを
使用して、同様に画像形成を行った。

【００４２】評価は、イエロー、マゼンタ、シアンの重
ね合わせにより生成されるグレー画像で反射濃度が約
０．３になる条件のチャートを用い、転写材搬送方向に
等間隔で画像上に採った１０点の側定点で、Ｌ^*Ａ^*Ｂ^*
空間の色度値を測定し、各点間の色差（色度差）δの最
大値で行った。ここで、測定装置としては、ＧretagＭa
cbeth社のＳpectrolinoを用いて測定を行っている。

【００４３】その結果、比較例の場合には、出力画像は
色差δの最大値が１０以上になったが、本実施例では、
出力画像の色差δの最大値を５以内に収めることができ
た。

【００４４】これは、各色の感光ドラムの電位ムラの位
置制御を行わずに画像出力した場合には、１枚の画像中
で各色のムラの位置が違うので、各点における混色状態
が変わり、それにともない色味がずれてしまったからで
ある。これに対し、本実施例のように、電位ムラの位置
制御によって、各色の感光ドラムの電位ムラの周方向位
置関係が転写材上で一致するようにした場合には、１枚
の画像中で各色のムラの位置が一致するので、濃度のム
ラは発生するものの、その混色比率はほぼ均一化され、
その結果、色味の変動を最小限に抑えることができるか
らである。

【００４５】実施例２ 図４は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面
図である。

【００４６】実施例１では帯電手段としてコロナ帯電器
を用いたが、本実施例では、磁性粒子による磁気ブラシ
帯電器２０を用いたことが特徴である。本実施例のその
他の構成は実施例１と基本的に同じで、図４において図
１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。

【００４７】ａ−Ｓｉ系の感光体の帯電手段としては従
来からコロナ帯電器が実用化されているが、ａ−Ｓｉ系
感光体は、比誘電率が１１〜１２と有機感光体に比べて
大きいため、静電容量が大きくなり、それにともない帯
電能の低下、放電による潜像の流れでの画像流れ等が発
生しやすくなる。

【００４８】これに対し、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手段は、ａ−Ｓｉ系感光体を
帯電すると、ａ−Ｓｉ系感光体表面が１０⁹〜１０¹⁴Ω
ｃｍの材質の層により形成されていることから、接触帯
電部材に印加した帯電バイアスのうち直流成分とほぼ同
等の帯電電位を感光体表面に得ることが可能である。

【００４９】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て帯電を行うため、注入帯電
と称されている。この注入帯電によれば、感光体への帯
電がコロナ帯電器による帯電のときのような放電現象を
利用しないので、完全なオゾンレスかつ停電電力消費型
の帯電が可能となり、近年、富みに注目されてきてい
る。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に、帯電電位の
制御も容易になる。

【００５０】磁気ブラシ帯電器２０は、導電性の磁性粒
子をマグネットを内包した支持スリーブ上に磁気的に拘
束して、磁性粒子に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブ
ラシをスリーブの回転によって回転しながら感光体に接
触して、スリーブに電圧を印加することによって帯電を
開始するものである。

【００５１】図５に、本実施例で用いた磁気ブラシ帯電
器の断面図を示す。磁気ブラシ帯電器２０は、下端が開
口したケーシング２５内に、固定マグネットローラ２１
を非回転に内包した外径１６ｍｍの非磁性の支持スリー
ブ２２を回転自在に設置し、このスリーブ２２の外周面
にマグネットローラ２１の磁力で磁性粒子２３を付着保
持してなっている。スリーブ２２の回転により磁性粒子
２３を感光ドラム１０に向けて搬送し、規制ブレード２
４により層厚を規制された磁性粒子２３に、マグネット
ローラ２１の磁界により磁気ブラシを形成させ、感光ド
ラム１０に接触させる。

【００５２】本実施例では、磁性粒子２３の磁気ブラシ
が感光ドラム１０と接触するニップ幅を約６ｍｍに調整
した。またスリーブ２２は感光ドラム１０に対しカウン
ター方向に回転し、その回転速度を感光ドラム１０の回
転速度１００ｍｍ／秒に対し１５０ｍｍ／秒とした。支
持スリーブ２２に帯電バイアスを印加すると、スリーブ
２２上の磁性粒子２３から感光ドラム１０の表面に電荷
が注入され、感光ドラム１０の表面が帯電バイアスの直
流成分に近い帯電電位に帯電される。

【００５３】磁性粒子２３としては、一般に、平均粒径
１０〜１００μｍ、飽和磁化２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ
³、抵抗１０²〜１０¹⁰Ωｃｍのものが好ましく、感光ド
ラム１０にピンホールのような絶縁欠陥が存在すること
を考慮すると、抵抗が１０⁶Ωｃｍ以上のものを用いる
ことが好ましい。磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８
ｃｍ²の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋ
ｇ／ｃｍ²で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定し
た。

【００５４】また、磁気ブラシの帯電性能を良くするた
めには、できるだけ抵抗の小さい磁性粒子を用いる方が
よく、本例では、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅ
ｍｕ／ｃｍ³、抵抗５×１０⁶Ωｃｍの磁性粒子を用い
た。この磁性粒子は、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である。

【００５５】本実施例において、実施例１と同様に、各
画像形成ユニットのａ−Ｓｉ系感光ドラム１０の周方向
現像位置に図示しない表面電位計を設置し、感光ドラム
を回転しながら現像位置で周方向の電位ムラを各色ごと
に測定して、感光ドラム１０の周方向上の電位ムラに関
する位置情報を求め、得られた周方向現像位置における
電位測定情報から、各感光ドラムの電位が最大になる部
分と最小になる部分を特定する。

【００５６】また、感光ドラム１０に取り付けられてい
る回転駆動用のギアフランジは、前述の測定において得
られた電位の最大値および最小値が検出可能な状態で取
り付けられており、これに係合した回転駆動軸との関係
から、各色の感光ドラムは、各色のユニット間の距離を
考慮して転写材上において、各色の感光ドラムの電位の
最大値および最小値が重なるように調整して取り付けら
れる。

【００５７】本実施例において、実施例１と同様に、電
位ムラの位置制御を行って、グレーの全面ハーフトーン
チャートを画像形成し、出力した画像の色ムラを評価し
た。比較例として、実施例１のときと同様、電位ムラに
対する位置制御を行わない場合にも画像形成を行った。

【００５８】評価方法も実施例１と同様で、イエロー、
マゼンタ、シアンの重ね合わせにより生成されるグレー
画像で反射濃度が約０．３になる条件のチャートを用
い、転写材搬送方向に等間隔で画像上に採った１０点の
側定点で、Ｌ^*Ａ^*Ｂ^*空間の色度値を測定し、各点間の
色差（色度差）δの最大値で行った。

【００５９】その結果、各色の感光ドラムの電位ムラの
位置関係の制御を行わずに、３色フルカラーの画像出力
した比較例では、色差δの最大値が１０以上であったの
が、本実施例では、各色の感光ドラムの電位ムラの周方
向位置関係が転写材上で一致するように制御を行って、
画像出力したので、画像の色差δの最大値を５以内に収
めることができた。

【００６０】本発明は、このように、磁気ブラシ帯電器
を用いてａ−Ｓｉ系の各色の感光ドラムを帯電する画像
形成装置においても適用することができ、同様に優れた
効果を奏する。

【００６１】実施例３ 図６は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面
図、図７は、図６の画像形成装置で用いた帯電器を示す
断面図である。

【００６２】実施例１では帯電手段としてコロナ帯電器
を用い、実施例２では磁気ブラシ帯電器を用いたが、本
実施例では、図７に示すような接触帯電器３０を用い
た。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じ
で、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一
の部材を示す。

【００６３】帯電器３０は、下端が一部開口したケーシ
ング３４内に帯電ローラ３１を回転自在に配置し、粒子
塗布手段３２で帯電ローラ３１に帯電促進粒子３３を塗
布し、帯電促進粒子３３を塗布した帯電ローラ３１を感
光ドラム１０の表面に接触し、帯電ローラ３１に印加し
た帯電バイアスにより、感光ドラム１０の表面を帯電す
るものである。

【００６４】帯電ローラ３１は、芯金上に弾性発泡体の
中抵抗層を設けてなっており。本実施例では、中抵抗層
を、たとえばウレタンのような樹脂、たとえばカーボン
ブラックのような導電性粒子、および硫化剤、発泡剤等
から材料を処方して、芯金上にローラ状に形成した。そ
の後必要に応じて中抵抗層の表面を研磨して、帯電ロー
ラ３１を直径１２ｍｍの弾性導電性ローラとして作成し
た。

【００６５】このように作成された帯電ローラ３１のロ
ーラ抵抗は、１００ｋΩが測定された。測定は、帯電ロ
ーラ両端に突出した芯金に総圧１ｋｇの荷重がかかるよ
うにして、帯電ローラを外径３０ｍｍのアルミニウムド
ラムに圧着し、この状態で芯金とアルミニウムドラムの
間に１００Ｖを印加して行った。

【００６６】帯電ローラ３１は電極として機能すること
が重要である。つまり、帯電ローラ３１に弾性を持ち、
被帯電体である感光ドラム１０と十分な接触状態を得る
ことができるだけでなく、移動する感光ドラム１０を充
電（電荷注入）により帯電するのに足る十分に低い抵抗
を有することが必要である。一方、感光ドラム１０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。これらから、帯電ローラ３１に
十分な帯電性と耐リーク性を得るには、１０⁴〜１０⁷Ω
の抵抗を有することが好ましい。

【００６７】帯電ローラ３１の中抵抗層の材質として
は、弾性発泡体に限定されるものではなく、ＥＰＤＭや
ウレタン、シリコーンゴム、ＩＲ等の弾性材料に、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材が挙げられる。特に導電性物質を
分散させずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整す
ることも可能である。

【００６８】上記のような帯電ローラ３１をａ−Ｓｉ系
感光ドラム１０に当接し、電圧を印加することにより帯
電が可能であるが、本実施例のように、帯電ローラ３１
の表面に帯電促進粒子３３を塗布すると、感光ドラム１
０との接触性の向上と摩擦力の低下がより大きく得られ
る。帯電ローラ３１と感光ドラム１０の接触ニップに
は、帯電促進粒子３３が介在した状態で感光ドラム１０
の帯電が行われる。

【００６９】これにより、帯電ローラ３１が感光ドラム
１０と速度差を持って接触できると同時に、帯電促進粒
子３３を介して密に感光ドラム１０に電荷を注入でき、
帯電ローラ３１のみの場合よりも高い充電効率が得ら
れ、帯電ローラ３１に印加した直流電圧とほぼ同等の電
位を感光ドラム１０に与えることができる。

【００７０】本実施例では、帯電促進粒子３３として比
抵抗が１０⁶Ωｃｍ、平均粒径が３μｍの導電性酸化亜
鉛粒子を用いた。

【００７１】帯電促進粒子３３の材料としては、金属酸
化物などの導電性無機粒子やこれと有機物粒子との混合
物等、各種の導電性粒子が使用可能である。帯電促進粒
子粒子の抵抗は、粒子を介して電荷の授受を行うため、
比抵抗で１０¹⁰Ωｃｍ以下が好ましい。帯電促進粒子粒
子の比抵抗の測定は錠剤法によっており、底面積２．２
６ｃｍ²の円筒内に約０．５ｇの帯電促進粒子粒子を入
れ、円筒の上下の電極を１５ｋｇで加圧した状態で１０
０Ｖの電圧を印加して、ペレット状の粒子の抵抗値を測
定し、その抵抗値を正規化して比抵抗値を求めた。

【００７２】帯電促進粒子３３の平均粒径は、良好な均
一帯電を得るために５０μｍ以下が好ましい。平均粒径
の下限値は、粒子が安定して得られるものとして、１０
ｎｍ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、その凝集体の平均粒径
として定義した。粒径の測定には、光学顕微鏡あるいは
電子顕微鏡による観察から、粒子を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。

【００７３】上記の粒子塗布手段３２は、帯電ローラ３
１に当接して回転するローラ３２ａに対して固形化され
た帯電促進粒子３３をバネ３２ｂによって加圧当接し、
ローラ３２ａに対し摺擦させることにより微量ずつ塗布
する構成をとっており、さらにこのようにしてローラ３
２ａの表面に付着した帯電促進粒子３３を帯電ローラ３
１上に均一に塗布し、帯電ローラ３１により感光ドラム
１０との接触ニップ（帯電ニップ）に帯電促進粒子３３
を均一に供給させるためのものである。

【００７４】本実施例では、帯電ローラ３１を感光ドラ
ム１０に対し速度差を持って回転させている。このた
め、弾性体からなる帯電ローラ３１の接触ニップ近傍は
従来と比べて大きく変形し、帯電ローラ３１の表面に付
着している帯電促進粒子は感光ドラム１０に移行しやす
く、使用につれて帯電ローラ３１表面の帯電促進粒子は
減少する。帯電ローラ３１上の帯電促進粒子３３の減少
は、塗布手段３２による帯電促進粒子３３の塗布により
補われる。

【００７５】本実施例における帯電装置３０の動作につ
いて説明すると、まず、帯電ローラ３１の表面に粒子塗
布手段３２により帯電促進粒子３３を塗布する。塗布さ
れた帯電促進粒子は、帯電ローラ３１の回転により感光
ドラム１０と対向した帯電部（接触ニップ）に搬送され
る。帯電ローラ３１は、当接部が感光ドラム１０と逆方
向に移動する向きに等速度で駆動されており、帯電ロー
ラ３１の芯金に帯電バイアスを印加する。帯電ローラ３
１と感光ドラム１０の接触ニップにおいて、感光ドラム
１０の表面を隙間なく摺擦する帯電促進粒子３３を介し
てａ−Ｓｉ系感光ドラム１０の表面に電荷が注入され、
感光ドラム１０の表面が印加電圧とほぼ等しい電位に帯
電される。

【００７６】本実施例において、これまでの実施例と同
様、表面電位計により現像位置で各感光ドラム１０の周
方向の電位ムラを測定し、感光ドラムの回転駆動用のギ
アフランジとその回転駆動軸との関係から、各感光ドラ
ムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するよ
うに、感光ドラムの周方向位置を調整して制御した。そ
して３色フルカラーの画像を形成し、出力した画像の色
ムラを評価した。比較のために、電位ムラの位置制御を
行わずに感光ドラムを使用して、同様に画像形成を行っ
た。評価法は、同様に、転写材搬送方向に等間隔で画像
上に採った１０点の側定点で、Ｌ^*Ａ^*Ｂ^*空間の色度値
を測定し、各点間の色差（色度差）δの最大値による判
定である。

【００７７】その結果、各色の感光ドラムの電位ムラの
位置関係の制御を行わずに、３色フルカラーの画像出力
した比較例では、色差δの最大値が１０以上であったの
が、本実施例では、各色の感光ドラムの電位ムラの周方
向位置関係が転写材上で一致するように制御を行って、
画像出力したので、画像の色差δの最大値を５以内に収
めることができた。

【００７８】本発明は、このように、帯電促進粒子と帯
電ローラを組み合わせた接触帯電器を用いてａ−Ｓｉ系
の各色の感光ドラムを帯電する画像形成装置においても
適用することができ、同様に優れた効果を奏する。

【００７９】実施例４ 図８は、本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示
す断面図である。

【００８０】実施例１〜３では、イエロー、マゼンタ、
シアンの３色の画像形成ユニットを具備し、３色フルカ
ラーの画像形成を行う画像形成装置に適用した場合を説
明したが、本発明は、図８に示すように、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）の４色の画像形成ユニットを備え、４色フルカラ
ーの画像形成を行う画像形成装置にも適用することがで
きる。図８において、図１に付した符号と同一の符号は
同一の部材を示す。

【００８１】このような４色フルカラーの画像形成装置
は、画像形成装置がデジタル方式になってからカラー画
像形成装置の主流となっている。ブラックのユニットを
持つ利点は、黒文字のシャープ化、ＵＣＲ（Ｕnder Ｃ
olar Ｒemoval）による色トナーの低減などが挙げられ
る。

【００８２】ＵＣＲは、現在、ブラックの現像剤を用い
ているフルカラー画像形成装置においては一般的に使用
されている技術であり、イエロー、マゼンタ、シアンを
ブラックに置き換えて、黒の再現性を高めるとともに、
トナー量の低減を図るものである。イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの共通部分をすべてブラックに置
き換えるのを１００％ＵＣＲといい、共通部分の５０％
をブラックに置き換えるのを５０％ＵＣＲという。現状
の一般的なフルカラー画像形成装置では１００％ＵＣＲ
を行わず、イエロー、マゼンタ、シアンとブラックとを
用いてブラックやグレーを再現している。

【００８３】本実施例では、上記のＵＣＲを用いてａ−
Ｓｉ系感光ドラム１０の帯電ムラに起因する色味変動の
低減とともに、濃度変動の低減も実現できる方法を用い
た。

【００８４】具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン
の感光ドラム１０については、実施例１〜３と同様、現
像位置での未像露光部電位の感光ドラム１周期中におけ
る最大値もしくは最小値の部分が、転写材上において各
色について一致するように、感光ドラムの位置関係を制
御し、ブラックの感光ドラムについては上記の周期の逆
になるように、すなわちブラックの最小値、最大値にな
る位置が、イエロー、マゼンタ、シアンの最大値、最小
値に当たる部分とが転写材上において一致するように制
御した。

【００８５】このように、ブラックのユニットの場合、
電位ムラを逆に重ねてやることにより、たとえばグレー
を５０％ＵＣＲで画像を出力すると、イエロー、マゼン
タ、シアンの３色で作るグレーと、ブラックで作るグレ
ーとがほぼ同等となり、濃度ムラを低減できる。また色
味についてはイエロー、マゼンタ、シアンの３色の組み
合わせバランスをできるだけ均一化することにより、か
なり改善できる。

【００８６】本実施例において、上記３色の感光ドラム
の電位ムラの位置関係が転写材上で一致するように制御
し、ブラックの感光ドラムについては電位ムラの位置関
係が逆周期（逆位相）となるように制御を行った下で、
４色フルカラーの画像を形成し、出力した画像の色ムラ
を評価した。比較のために、感光ドラムの電位ムラの位
置関係の制御を行わずに、同様に画像形成を行った。こ
れまでと同様、転写材搬送方向に等間隔で画像上に採っ
た１０点の側定点で、Ｌ^*Ａ^*Ｂ^*空間の色度値を測定
し、各点間の色差（色度差）δの最大値により、画像を
評価した。

【００８７】その結果、イエロー、マゼンタ、シアン、
ブラックの４色の感光ドラムについて、電位ムラの位置
関係の制御を行わずに画像を出力した比較例の場合に
は、色差δの最大値が１０以上であったのが、本実施例
のように、３色の感光ドラムの電位ムラの位置関係を制
御し、ブラックの感光ドラムについては電位ムラの位置
関係を逆周期となるように制御を行って、画像を出力し
た場合には、色差δの最大値を５以内に収めることがで
き、かつ濃度ムラもほとんど認識できないレベルまで低
減することが可能となった。

【００８８】これは、各色の感光ドラムの位置関係の電
位ムラの位置制御を行わずに画像出力した場合には、１
枚の画像中で各色のムラの位置が違うため、各点におけ
る混色状態が変わり、それにともない色味がずれてしま
ったからである。これに対し、本実施例では、イエロ
ー、マゼンタ、シアンの各色の感光ドラムの電位ムラの
周方向位置関係が転写材上で一致するように調整して画
像出力したので、各色のムラの位置が一致し、その混色
比率はほぼ均一化されるため、色味の変動を最小限に抑
えることができ、またブラックについては電位ムラを逆
周期で重ねて画像出力したので、３色のときの濃度ムラ
を打ち消することができ、濃度ムラも軽減することがで
きたためである。

【００８９】以上の実施例では、帯電手段として、コロ
ナ帯電器、磁気ブラシ帯電器、帯電ローラに帯電促進粒
子を組み合わせた帯電器を用いた場合について説明し
た。

【００９０】好ましくは、実施例２、３で用いたような
磁気ブラシ帯電器、帯電ローラに帯電促進粒子を組み合
わせた帯電器のように、ａ−Ｓｉ系感光体に対して十分
な接触点を持ち、電荷を直接感光体に注入して帯電を行
う注入帯電方式を用いることが望ましい。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る。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。また、本発明の課題となっている光メモリーの影
響に対しても、注入帯電を用いた方が改善されることが
確認されており、前記の電位ムラも改善される傾向にあ
る。

【００９１】ただし、本発明は、実施例１で用いたコロ
ナ帯電器の場合でも十分な効果が得られており、注入帯
電を用いた場合に限られるものではなく、その他にも、
たとえばローラ帯電器、ファーブラシ帯電器等を使用し
た場合にも、本発明の効果に影響はなく、十分な効果を
得ることができる。

【００９２】また感光体はポジ帯電のａ−Ｓｉ系感光ド
ラムについて述べたが、ネガ帯電のａ−Ｓｉ系感光ドラ
ムを用いることもでき、同様の効果が得られることが確
認されている。つまり、感光ドラムの帯電極性や層構成
によらず、ａ−Ｓｉ系感光ドラムで周方向の帯電ムラが
発生する場合には、本発明を適用することができ、十分
な効果を発揮する。

【００９３】周方向の帯電ムラの要因も、実施例中で
は、感光層の膜厚ムラを例に説明したが、膜の特性やド
ラム基体等の下地の影響などでも、帯電ムラが発生する
ことがある。本発明は、帯電ムラが周方向にあるａ−Ｓ
ｉ系感光体を用いた画像形成ユニットを複数備えた全て
の場合に適用することができ、周方向帯電ムラの要因の
如何を問わない。

【００９４】以上の実施例では、いずれも、転写ベルト
に沿って複数の画像形成ユニットを配置し、それらの感
光体上の各色のトナー像を記録材に直接転写する方式の
画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限ら
れず、中間転写体（中間転写ベルト）に沿って複数の画
像形成ユニットを配置し、それらの感光体上の各色のト
ナー像を中間転写体に重ね合わせて転写し（１次転
写）、ついで中間転写体に送られた記録材に重ね合わせ
た各色のトナー像を一括して転写する（２次転写）方式
の画像形成装置についても適用することができる。この
場合、転写材の転写位置と感光体の周方向上位置の関係
の代わりに、中間転写体の転写位置と感光体の周方向上
位置の関係を制御するればよく、同様な効果を奏するこ
とができる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成ユニットの各々
に設置されたアモルファスシリコンを含む感光体につい
て、感光体の未像露光時の現像位置における帯電電位に
関する位置情報を有し、各感光体間において、現像位置
での帯電電位の感光体１周期中における最大値もしくは
最小値になる部分が、転写材（中間転写体があるときは
その中間転写体）上において一致するように、転写材
（中間転写体）の転写位置と感光体の周方向上位置の関
係を制御するようにしたので、各感光体に周方向に電位
ムラがあっても、転写材上に色味変動を最小限にした多
色画像を得ることができる。また画像形成ユニットがイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分設置され
ている場合には、イエロー、マゼンタ、シアン用の３色
の感光体については、上記と同様に制御し、ブラック用
の感光体については、現像位置での帯電電位の感光体１
周期中における最大値もしくは最小値になる部分が、３
色の感光体と逆になるように、転写材（中間転写体）の
転写位置と感光体の周方向上位置の関係を制御するよう
にしたので、色味変動とともに濃度ムラも最小限にした
多色画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明で使用したａ−Ｓｉ系感光体の層構成を
示す断面図である。

【図３】ａ−Ｓｉ系感光ドラムの帯電電位のムラを示す
電位図である。

【図４】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面
図である。

【図５】図４の画像形成装置で用いた磁気ブラシ帯電器
を示す断面図である。

【図６】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示
す断面図である。

【図７】図６の画像形成装置で用いた帯電ローラに帯電
促進粒子を組み合わせた帯電器を示す断面図である。

【図８】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示
す断面図である。

【図９】従来の画像形成装置を示す断面図である。

【符号の説明】

２ レーザー露光装置 ３ コロナ帯電器 ４ 現像器 ７ 転写帯電器 ８ 前露光手段 １０ ａ−Ｓｉ系感光ドラム １５ 転写ベルト ２０ 磁気ブラシ帯電器 ３０ 帯電促進粒子による帯電器

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 21/14 21/00 ３７２ Ｆターム(参考） 2H003 AA01 BB04 BB11 CC04 CC05 DD08 2H027 DA02 DA22 DC04 DE05 DE07 DE10 EA01 EA08 EB04 ED02 ED03 ED15 ED16 ED24 EE04 EE05 EF01 EF06 EG06 2H030 AB02 AD02 AD17 BB02 BB23 BB42 BB43 BB46 BB54 BB56 BB71 2H032 AA05 AA15 BA01 BA02 BA07 BA18 BA23 CA02 CA12 CA13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アモルファスシリコンを含む感光体と、
   帯電手段と、像露光手段と、現像手段と、転写手段とを
   有する画像形成ユニットを複数備え、前記複数のユニッ
   トの各感光体に対する帯電、像露光および現像、および
   得られたトナー像の転写材への転写によって、前記転写
   材に複数色のトナー像を重ねた多色画像を形成する画像
   形成装置において、 前記各感光体の周方向上の状態に関する位置情報を有
   し、前記各感光体間において、前記転写材の転写位置と
   前記感光体の周方向上位置の関係を制御することを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記ユニットはイエロー、マゼンタ、シ
   アンの３色のユニットであり、前記各感光体の周方向上
   の状態に関する位置情報が、感光体の未像露光時の現像
   位置における帯電電位に関する位置情報であり、そして
   前記各感光体間において、前記感光体１周期における前
   記帯電電位が最大値もしくは最小値になる部分が、前記
   転写材上において一致するように、前記転写材の転写位
   置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御する請求項
   １の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記ユニットはイエロー、マゼンタ、シ
   アン、ブラックの４色のユニットであり、前記各感光体
   の周方向上の状態に関する位置情報が、感光体の未像露
   光時の現像位置における帯電電位に関する位置情報であ
   り、そして前記各感光体間において、前記イエロー、マ
   ゼンタ、シアン用の３色の感光体については、前記感光
   体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最小値
   になる部分が、前記転写材上において一致するように、
   前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関
   係を制御し、前記ブラック用の感光体については、前記
   感光体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最
   小値になる部分が、前記３色の感光体と逆になるよう
   に、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置
   の関係を制御する請求項１の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記帯電器が、磁気ブラシ帯電器もしく
   は帯電ローラに導電性粒子を塗布した帯電器である請求
   項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記トナー像を前記転写材に転写する前
   に、一旦転写する中間転写体を備え、前記転写材の転写
   位置と前記感光体の周方向上位置の関係の代わりに、前
   記中間転写体の転写位置と前記感光体の周方向上位置の
   関係を制御する請求項１〜４のいずれかの項に記載の画
   像形成装置。