JP2007121334A - Image forming apparatus - Google Patents

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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus wherein uniform charging potential is obtained by efficiently charging a photoreceptor, and also, the speed of the oxidation deterioration in the photoreceptor and a charging roller is reduced, then, the lives of the photoreceptor and the charging roller are prolonged. <P>SOLUTION: In the image forming apparatus, when the photoreceptor 1 is charged for a fixed time with an alternate frequency (fs) as a design value while stopping the photoreceptor 1, C-C coupling contained in the organic substance on the surface of the photoreceptor is separated, and discharge marks arise. When fO=v/wO is established, provided that the mean value of the width of the discharge mark is expressed by wO and the photoreceptor linear speed at the image formation is expressed by v, by setting AC frequency (f) at the image formation within an extent of ≥2.2 times and ≤13 times as much as (fo) instead of the design value fs, the frequency of replacing the photoreceptor and the charging roller is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置における帯電ローラに関する。   The present invention relates to a charging roller in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine thereof.

電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、感光体を帯電し、露光、現像、転写、定着することにより画像形成が行われる。帯電工程では、従来からスコロトロン帯電器が用いられてきたが、環境問題からオゾン、NOx等の有害ガスの発生が少なく、装置を小型にすることができる帯電ローラが帯電器として用いられている。帯電ローラと感光体が接触した状態で、画像形成を行うと、転写後の残トナーが完全にクリーニングできない場合があり、帯電ローラに残トナーが付着して帯電ローラの抵抗にバラツキが生ずる。その結果、感光体の帯電電位のバラツキとなり、画像濃度ムラを引き起こす原因になっていた。そのため、感光体と帯電ローラの間にギャップを設けて感光体を帯電させる方法が提案されている(例えば、特許文献1 参照。)。この帯電工程においては、感光体を目標の電圧に、交流電圧を印加することにより、感光体の帯電電位を目標の電圧とすることができる。このときの帯電のパラメータとしては、印加する交流の電圧と周波数、帯電ローラの抵抗ムラ、感光体の抵抗ムラ、感光体と帯電ローラのギャップの大きさとそのギャップのバラツキがある。ギャップにバラツキが発生しても、それを検知して、ギャップに応じた印加電圧を決める制御手段の提案がある(例えば、特許文献2 参照。)。また、ギャップのバラツキ、あるいは変動があっても像担持体の表面を所定の一定値に帯電させる技術の提案がある(例えば、特許文献3 参照。)。   In an image forming apparatus using an electrophotographic process, an image is formed by charging a photosensitive member, exposing, developing, transferring, and fixing. In the charging process, a scorotron charger has been conventionally used. However, due to environmental problems, a charging roller that generates less harmful gases such as ozone and NOx and can reduce the size of the device is used as the charger. When image formation is performed in a state where the charging roller is in contact with the photosensitive member, the residual toner after transfer may not be completely cleaned, and the residual toner adheres to the charging roller, resulting in variations in the resistance of the charging roller. As a result, the charged potential of the photoconductor varies, causing image density unevenness. Therefore, a method has been proposed in which a gap is provided between the photosensitive member and the charging roller to charge the photosensitive member (see, for example, Patent Document 1). In this charging step, the charging potential of the photosensitive member can be set to the target voltage by applying an AC voltage to the target member and an AC voltage. The charging parameters at this time include the AC voltage and frequency to be applied, uneven resistance of the charging roller, uneven resistance of the photosensitive member, the size of the gap between the photosensitive member and the charging roller, and variations in the gap. There is a proposal of a control means for detecting an occurrence of variation in the gap and determining an applied voltage corresponding to the gap (see, for example, Patent Document 2). In addition, there is a proposal of a technique for charging the surface of the image carrier to a predetermined constant value even if the gap varies or fluctuates (see, for example, Patent Document 3).

印加する交流の電圧は、放電を起こすことのできる感光体と帯電ローラの距離を決め、印加する交流の電圧が大きいほど、感光体と帯電ローラの距離が大きくなっても放電を起こすことができる。そのため、印加する交流の電圧が大きいほど、帯電ローラの広い場所で放電が起きるため、感光体の帯電ムラを小さくすることができる。しかしながら、放電はイオンや電子等の荷電粒子を感光体および帯電ローラに浴びせることであるので、感光体および帯電ローラの酸化劣化が生じる。印加する交流の電圧が大きいと、荷電粒子の発生量とそのエネルギーは、特に感光体と帯電ローラの間隔が小さいところに特に多くなるため、感光体および帯電ローラの酸化劣化が激しくなり、感光体および帯電ローラを早期に交換しなければならなくなる。印加する交流の周波数は、単位時間当たりに放電を起こすことができる回数を決めるため、印加する交流の周波数が大きいほど感光体の帯電ムラを小さくすることができるが、前述と同じように、交流の周波数が大きいと感光体および帯電ローラの酸化劣化が激しくなり、感光体および帯電ローラを早期に交換しなければならなくなる。   The applied AC voltage determines the distance between the photosensitive member and the charging roller that can cause discharge, and the larger the applied AC voltage, the more the discharge can occur even when the distance between the photosensitive member and the charging roller increases. . For this reason, as the alternating voltage to be applied increases, discharge occurs in a wider area of the charging roller, so that the charging unevenness of the photoreceptor can be reduced. However, since discharging is a process in which charged particles such as ions and electrons are exposed to the photosensitive member and the charging roller, oxidation deterioration of the photosensitive member and the charging roller occurs. When the AC voltage to be applied is large, the amount of charged particles generated and their energy increase particularly when the distance between the photoconductor and the charging roller is small, so that the oxidative deterioration of the photoconductor and the charging roller becomes severe. In addition, the charging roller must be replaced early. The applied AC frequency determines the number of times that discharge can occur per unit time. Therefore, the larger the applied AC frequency, the smaller the charging unevenness of the photoconductor. When the frequency is high, the photoconductor and the charging roller undergo oxidative deterioration, and the photoconductor and the charging roller must be replaced early.

また、感光体と帯電ローラとの間隔が近すぎると放電は生じなくなり、パッシェン則によれば、約7μm以下では放電は起こらない。しかし、現実には感光体の電気容量や、帯電ローラの抵抗のため、放電が起りはじめる感光体と帯電ローラの距離は大凡20μm以上といわれている。このため、感光体と帯電ローラとの間隔のμm単位での制御は非常に重要となるのであるが、現実には帯電ローラはμm単位の表面粗さを持っているため、感光体の帯電ムラがなくなるように、印加する交流の電圧と周波数の値は高めに設定されることが多い。感光体と帯電ローラの間の放電は、放電が起こり始める感光体と帯電ローラの距離が大凡20μm付近が、電界強度が高いため、荷電粒子のエネルギーが高く、感光体および帯電ローラの酸化劣化を激しくしてしまう。そのため、感光体と帯電ローラの距離を十分大きくしておけば、感光体および帯電ローラの酸化劣化が抑えられるのであるが、あまり大きくすると放電にバラツキが生じてしまい、逆に、印加する交流の電圧と周波数が低いと、感光体の帯電電位が均一にならなくなるため、異常画像となってしまう。通常は、画像品質を優先することが多いため、どうしても印加する交流の電圧と周波数は高めに設定してしまう傾向にある。   Further, if the distance between the photosensitive member and the charging roller is too close, no discharge will occur, and according to Paschen's law, no discharge will occur at about 7 μm or less. However, in reality, due to the electric capacity of the photoconductor and the resistance of the charging roller, it is said that the distance between the photoconductor and the charging roller where discharge begins to occur is approximately 20 μm or more. For this reason, it is very important to control the distance between the photosensitive member and the charging roller in units of μm. However, in reality, the charging roller has a surface roughness of μm unit, so that the charging unevenness of the photosensitive member is reduced. In many cases, the value of the applied AC voltage and frequency is set to be high so as to eliminate the above. As for the discharge between the photosensitive member and the charging roller, the electric field strength is high when the distance between the photosensitive member and the charging roller where discharge begins to occur is approximately 20 μm. It will be intense. Therefore, if the distance between the photoconductor and the charging roller is sufficiently large, the oxidative deterioration of the photoconductor and the charging roller can be suppressed. However, if the distance is too large, the discharge will vary, and conversely, the AC If the voltage and frequency are low, the charged potential of the photoreceptor will not be uniform, resulting in an abnormal image. Usually, since image quality is often given priority, the applied AC voltage and frequency inevitably tend to be set higher.

そのため、画像形成装置の振動防止や組み付け精度が万全ではない状態で決められることが多く、したがって、感光体の帯電電位を均一にするため、帯電ローラに印加する交流電圧と周波数は大き目の値を設定することが多く、感光体および帯電ローラの酸化劣化を早めてしまっていた。感光体や帯電ローラの寿命を低めに設定し、短い周期で感光体や帯電ローラを交換していくのであれば良いのであるが、メンテナンス費用や、交換費用の低減から、できるだけ穏やかな帯電条件を設定する必要がある。
しかしながら、特許文献2、特許文献3においても、前述のように、帯電(放電)がどのように生じているか、正確に見ることは難しいため、感光体の帯電電位を測定することしか、帯電工程の良否を推定することはできなかった。また、感光体の帯電電位の測定は、通常、面積にして直径約1cmの範囲での帯電電位の平均でしか測定はできず、高解像度の書き込みを行う場合に影響される局所的な帯電電位のばらつきを検知することができなかった。また、感光体の帯電電位の測定も、数箇所の限られた場所でしか測定していないのが現状であり、そのため、帯電電位が一定になりやすいように帯電条件は高めに設定することが多く、感光体や帯電ローラの寿命は短くなってしまっていた。
また、感光体や帯電ローラ表面が酸化劣化すると、トナー成分が感光体や帯電ローラに付着しやすくなり、その付着したものは放電により酸化され、イオン性となるため、高湿度環境で異常画像を生じやすくなり、感光体ではボケが、帯電ローラではスジ状の異常画像が生じやすくなる。そのため、帯電条件を緩やかにすることはこれらの異常画像を抑制するためにも重要なことである。
Therefore, the image forming apparatus is often determined in a state where vibration prevention and assembly accuracy are not perfect. Therefore, in order to make the charging potential of the photosensitive member uniform, the AC voltage and frequency applied to the charging roller have a large value. This is often set, and the oxidative deterioration of the photoreceptor and the charging roller is accelerated. It is sufficient if the life of the photoconductor and the charging roller is set to be low and the photoconductor and the charging roller are replaced in a short cycle. However, in order to reduce maintenance costs and replacement costs, make the charging conditions as gentle as possible. Must be set.
However, in Patent Document 2 and Patent Document 3, as described above, it is difficult to accurately see how charging (discharging) occurs. Therefore, it is only necessary to measure the charging potential of the photosensitive member. It was not possible to estimate the quality. In addition, the measurement of the charging potential of the photoconductor can usually be performed only by the average of the charging potential in an area of about 1 cm in diameter, and the local charging potential that is affected when writing at high resolution is performed. It was not possible to detect the variation of. In addition, the measurement of the charging potential of the photosensitive member is currently performed only at a few limited places. Therefore, the charging condition may be set higher so that the charging potential tends to be constant. In many cases, the life of photoconductors and charging rollers has been shortened.
In addition, if the surface of the photoconductor or charging roller is oxidized and deteriorated, the toner component easily adheres to the photoconductor or charging roller, and the adhering material is oxidized by discharge and becomes ionic. This is likely to occur, and blur is likely to occur on the photoconductor and streaky abnormal images on the charging roller. Therefore, relaxing the charging condition is important for suppressing these abnormal images.

特開2004−264792号公報JP 2004-264792 A 特開2005−4000号公報JP-A-2005-4000 特開2002−108059号公報JP 2002-108059 A

本発明は、効率的な帯電を行うことにより、均一な帯電電位を得ると共に、感光体および帯電ローラの酸化劣化の速度を低減させ、感光体や帯電ローラの寿命の長い画像形成装置を提供するものである。   The present invention provides an image forming apparatus that obtains a uniform charging potential by performing efficient charging, reduces the rate of oxidative deterioration of the photosensitive member and the charging roller, and has a long life of the photosensitive member and the charging roller. Is.

請求項1に記載の発明では、感光体と、該感光体に対し非接触の帯電ローラと、該帯電ローラに直流電圧を重畳した交流電圧を印加して前記感光体表面を帯電する電源と、を少なくとも有する画像形成装置において、少なくとも前記感光体は回転させずに、一定時間、前記電源からの電圧を前記帯電ローラに印加し、前記感光体に生ずる画像形成域の放電痕が感光体の長手方向に連続した2本のスジとなるように前記感光体と前記帯電ローラの間隔、前記直流電圧の電圧値、前記交流電圧の電圧値を設定したことにより得られる前記2本の放電痕の幅の平均値をw0(mm)とし、前記感光体の画像形成時の線速をv(mm/秒)とし、f0=v/w0とするとき、前記交流電圧の画像形成時の周波数f(Hz)をf0の2.2倍以上、13倍以下とすることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の画像形成装置において、前記2本のスジの間の隙間の幅をws(mm)とするとき、wsは2×w0の1%以上、33%以下であることを特徴とする。
In the first aspect of the present invention, a photoconductor, a charging roller that is not in contact with the photoconductor, a power source that charges the surface of the photoconductor by applying an AC voltage in which a DC voltage is superimposed on the charging roller, In the image forming apparatus, the voltage from the power source is applied to the charging roller for a certain period of time without rotating at least the photoconductor, and the discharge mark in the image forming area generated on the photoconductor is the length of the photoconductor. The width of the two discharge marks obtained by setting the distance between the photosensitive member and the charging roller, the voltage value of the DC voltage, and the voltage value of the AC voltage so as to form two stripes continuous in the direction. Is the frequency f (Hz) at the time of image formation of the AC voltage, where w0 (mm) is the average speed of the photoconductor and v (mm / sec) is the linear velocity at the time of image formation, and f0 = v / w0. ) Over 2.2 times f0, 13 Characterized by the following.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, when the width of the gap between the two stripes is ws (mm), ws is 1% or more of 2 × w0, It is characterized by being 33% or less.

請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記一定時間は、設計上の交流周波数をfsとして、(fs/1000〜fs/10)分としたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記感光体の画像形成時の線速を、v≧150としたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the predetermined time is set to (fs / 1000 to fs / 10), where fs is a design alternating frequency. Features.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, a linear velocity at the time of image formation of the photoconductor is v ≧ 150.

請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記帯電ローラの外径は9mm以上25mm以下としたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、タンデム型であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、形成可能な画像の最高解像度が1000dpi以上であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the outer diameter of the charging roller is 9 mm or more and 25 mm or less.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the image forming apparatus is of a tandem type.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the maximum resolution of an image that can be formed is 1000 dpi or more. .

本発明によれば、
非接触帯電ローラを用いる画像形成装置において、少なくとも感光体を回転させずに帯電したときに生ずる2本の放電痕をもとに、直流電圧に重畳する交流電圧の周波数fを決定することにより、高画質な画像形成が可能で、感光体および帯電ローラの交換頻度の少ない画像形成装置を提供することができる。
2本の放電痕の間の隙間の幅の範囲を定めることにより、感光体および帯電ローラの交換頻度が少なくなるような、画像形成条件を設定することができる。
や、交流周波数の設計上の値fsの範囲を定めることにより、感光体および帯電ローラの交換頻度が少なくなるような、画像形成条件を設定することができる。
画像形成時の感光体の線速や、帯電ローラの外径の範囲を定めることによって、帯電工程をコンパクトにしながら、高画質な画像形成が可能で、感光体および帯電ローラの交換頻度の少ない画像形成装置を提供することができる。
According to the present invention,
In the image forming apparatus using the non-contact charging roller, by determining the frequency f of the alternating voltage superimposed on the direct current voltage based on at least two discharge marks generated when charging without rotating the photosensitive member, It is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image and requiring less frequent replacement of the photoreceptor and the charging roller.
By determining the range of the width of the gap between the two discharge marks, it is possible to set the image forming conditions so that the frequency of replacement of the photoconductor and the charging roller is reduced.
Alternatively, by defining the range of the design value fs of the AC frequency, it is possible to set the image forming conditions so that the replacement frequency of the photosensitive member and the charging roller is reduced.
By defining the linear velocity of the photoconductor during image formation and the outer diameter range of the charging roller, high-quality image formation is possible while making the charging process compact, and the image that requires less replacement of the photoconductor and the charging roller. A forming apparatus can be provided.

これまで、帯電工程が良好に作動しているかどうかを、正確に判定する簡易な方法がなかった。種々検討の結果、感光体と感光体に電気的に非接触で配置された帯電ローラに、直流電圧を重畳した交流電圧を印加することにより感光体を帯電する帯電工程では、放電による一部のエネルギーは帯電ローラや感光体の有機物のC−C結合を切断するほど高いことに着目した。そこで、感光体と帯電ローラのうち、少なくとも感光体のほうは回転させずに、直流電圧を重畳した交流電圧を長時間印加すれば、放電が生じた帯電ローラ(回転させなかった場合)や感光体には、スジ状の欠陥部(放電痕と呼ぶ)が発生することを見出し、そのスジ状の放電痕は、感光体と帯電ローラとの距離のバラツキや、それぞれの電気的特性のバラツキにより生じる放電のムラを可視化できることを見出した。
放電がどのような形態で生じているときに、穏やかな帯電で感光体と帯電ローラの酸化劣化の速度を抑えながら、均一な帯電電位を感光体に付与できるか検討した結果、帯電ローラと感光体との間で起こる放電は、放電限界距離以上であれば、帯電ローラと感光体とのギャップが小さいほど低いエネルギーで、効率良く起こすことができ、オゾンやNOx等の酸化性ガスの発生も低く抑えることができることが分かった。
Until now, there has been no simple method for accurately determining whether the charging process is operating well. As a result of various studies, in the charging process in which the photosensitive member is charged by applying an alternating voltage on which a direct current voltage is superimposed on a charging roller arranged in a non-contact manner with the photosensitive member, the photosensitive member is partially discharged by a discharge. It has been noted that the energy is so high that the C—C bond of the organic substance of the charging roller and the photoreceptor is broken. Therefore, if an AC voltage superimposed with a DC voltage is applied for a long time without rotating at least the photosensitive member and the charging roller, the charged roller (when not rotated) and the photosensitive A streak-like defect (called a discharge trace) is found in the body, and the stripe-like discharge trace is caused by variations in the distance between the photoconductor and the charging roller and variations in the electrical characteristics of each. It has been found that the unevenness of the generated discharge can be visualized.
As a result of investigating whether or not the discharge can occur in a uniform charge potential to the photoconductor while suppressing the rate of oxidative degradation of the photoconductor and the charge roller with gentle charging, As long as the discharge distance between the body and the discharge limit distance is longer, the smaller the gap between the charging roller and the photosensitive body, the lower the energy and the more efficient it can be, and the generation of oxidizing gases such as ozone and NOx is also possible. It was found that it can be kept low.

しかし、帯電ローラと感光体を近づけすぎると、クリーニングしきれなかったトナーが帯電ローラと感光体の間に引っかかり、スジ状の異常画像を引き起こしたり、感光体と帯電ローラのギャップが約20μm以下になると放電が生じない部分が生じて、放電が生じている部分が分断されてしまい、その放電が生じない領域が広くなると、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を高くしないと、帯電電位のムラを解消できないことを見出した。放電が生じない場所の幅が、放電が生じている場所の幅よりも狭くすれば、穏やかな帯電条件であっても、感光体の帯電電位を均一にすることができ、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードを大幅に低下させることができることを見出し、本発明に到った。すなわち、本発明は、感光体と、該感光体に対し非接触の帯電ローラと、該帯電ローラに直流電圧を重畳した交流電圧を印加して前記感光体表面を帯電する電源と、を少なくとも有する画像形成装置において、少なくとも前記感光体は回転させずに、一定時間、前記電源からの電圧を前記帯電ローラに印加し、前記感光体に生ずる画像形成域の放電痕が連続した2本のスジとなるように前記感光体と前記帯電ローラの間隔、前記直流電圧の電圧値、前記交流電圧の電圧値を設定したことにより得られる前記2本の放電痕の幅の平均値をw0(mm)とし、前記感光体の画像形成時の線速をv(mm/秒)とし、f0=v/w0とするとき、前記交流電圧の画像形成時の周波数f(Hz)を4.5×f0以上、26×f0以下とすることを特徴とする画像形成装置である。   However, if the charging roller and the photoconductor are too close, the toner that could not be cleaned will be caught between the charging roller and the photoconductor, causing streaky abnormal images, and the gap between the photoconductor and the charging roller will be about 20 μm or less. In this case, a portion where discharge does not occur occurs, and a portion where discharge occurs occurs. When the region where the discharge does not occur becomes wide, the charging potential unevenness must be increased unless the frequency of the AC voltage applied to the charging roller is increased. It was found that it cannot be solved. If the width of the place where the discharge does not occur is narrower than the width of the place where the discharge occurs, the charging potential of the photoreceptor can be made uniform even under mild charging conditions. The present inventors have found that the speed of oxidation degradation can be significantly reduced. That is, the present invention includes at least a photoconductor, a charging roller that is not in contact with the photoconductor, and a power source that charges the surface of the photoconductor by applying an AC voltage in which a DC voltage is superimposed on the charging roller. In the image forming apparatus, the voltage from the power source is applied to the charging roller for a certain period of time without rotating the photosensitive member, and two stripes in which discharge traces in the image forming area generated on the photosensitive member are continuous. The average value of the widths of the two discharge marks obtained by setting the distance between the photosensitive member and the charging roller, the voltage value of the DC voltage, and the voltage value of the AC voltage is w0 (mm). When the linear velocity at the time of image formation of the photoconductor is v (mm / second) and f0 = v / w0, the frequency f (Hz) at the time of image formation of the AC voltage is 4.5 × f0 or more, 26 × f0 or less The image forming apparatus.

本発明による交流の周波数決定は、例えば、画像形成装置の製造段階において、設計値どおりに作られているはずの装置に対して、1台分もしくは数台分について、感光体を犠牲にして放電痕を発生させ、その観察結果から最終的なfを決定するために用いる。決定されたfが設計値fsと異なることもあり得る。fが決まれば、出荷する製品については、その値を用いて可変部分の調整により交流の周波数を設定する。感光体や帯電ローラのように、帯電特性に大きな影響のあるパーツのロットが変わった場合にも同様な処理を行うのがよい。帯電痕の生じた感光体は画像形成装置に使用することができなくなる。しかし、感光体を少し回転させて、新しい面に対して上記と同じ手順で帯電痕を発生させることを繰り返すことによって、複数のデータを得ることはできる。帯電ローラを回転させずに用いる場合にも帯電ローラに放電痕が生ずるが、上記と同様、複数データを採ることができる。
本発明の画像形成装置における、感光体を回転させずに、一定時間、前記直流電圧を重畳した交流電圧を印加し、感光体に生じる画像形成域の放電痕の求め方としては、実際の画像形成装置および、感光体と帯電ローラのみのユニットを用いてもどちらでも良いが、帯電ローラと感光体とに印加する電圧は、実際の画像形成装置に用いているものを用いなければならない。通常、実際の画像形成装置においては、環境変動による帯電ローラや感光体の電気特性を考慮し、帯電工程で流れる電流を一定にする制御が行われ、帯電ローラに印加する交流電圧は変化させていることが多い。
この場合には、画像形成装置が主に用いられる環境(例えば、温度23℃、湿度55%)での印加条件にしていることが好ましい。
In the determination of the AC frequency according to the present invention, for example, in the manufacturing stage of an image forming apparatus, discharge is performed at the expense of the photosensitive member for one or several units with respect to an apparatus that should be made according to the design value. A mark is generated and used to determine the final f from the observation result. It is possible that the determined f is different from the design value fs. If f is determined, for the product to be shipped, the AC frequency is set by adjusting the variable part using the value. The same processing should be performed even when the lot of parts having a large influence on the charging characteristics, such as a photoconductor and a charging roller, is changed. A photoconductor with a charging mark cannot be used in an image forming apparatus. However, a plurality of data can be obtained by rotating the photoconductor a little and repeating the generation of the charging traces on the new surface in the same procedure as described above. Even when the charging roller is used without being rotated, a discharge mark is generated on the charging roller, but a plurality of data can be taken as described above.
In the image forming apparatus according to the present invention, an AC voltage superimposed with the DC voltage is applied for a certain period of time without rotating the photoconductor, and a method for obtaining discharge traces in the image forming area generated on the photoconductor is as follows. Either a forming apparatus or a unit consisting only of a photosensitive member and a charging roller may be used, but the voltage applied to the charging roller and the photosensitive member must be that used in an actual image forming apparatus. Normally, in an actual image forming apparatus, the electric current flowing in the charging process is controlled in consideration of the electric characteristics of the charging roller and the photosensitive member due to environmental fluctuations, and the AC voltage applied to the charging roller is changed. There are many.
In this case, the application conditions are preferably set in an environment where the image forming apparatus is mainly used (for example, a temperature of 23 ° C. and a humidity of 55%).

通常帯電ローラに印加する電圧は、直流電圧で300〜900(−V)、好ましくは400〜800(−V)、さらに好ましくは450〜700(−V)である。帯電ローラに印加する直流電圧が300(−V)以下では、感光体の帯電電位が低く、十分な感光体の光減衰曲線が得られず、高品質の画像形成を行うことが難しいため好ましくない。帯電ローラに印加する電圧が900(−V)以上では、感光体の膜厚が薄くなったときに、現像剤中のキャリアが感光体に付着してポチの異常画像を発生させたり、地汚れの異常画像を発生しやすいため好ましくない。帯電ローラに印加する交流の電圧としては、ピークトゥピークとして1500V〜3000V、好ましくは1600V〜2700V、さらに好ましくは1700V〜2500Vである。帯電ローラに印加する交流の電圧が1500V以下では、感光体の帯電電位ムラが生じやすく、3000V以上では、感光体と帯電ローラが最も近い場所で、放電による感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが極めて速くなり、感光体および帯電ローラの寿命が短くなり好ましくない。帯電ローラに印加する交流電圧の周波数としては、感光体の線速、画像形成する画像の解像度により適宜決定されるものであるが、300Hz〜4000Hz、好ましくは500Hz〜3000Hz、さらに好ましくは600Hz〜2500Hzである。帯電ローラに印加する交流電圧の周波数が300Hz以下では感光体の帯電ムラが生じやすく、横スジの異常画像が発生しやすいため好ましくない。帯電ローラに印加する交流電圧の周波数が4000Hz以上では、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが極めて速くなり、感光体および帯電ローラの寿命が短くなり好ましくない。   Usually, the voltage applied to the charging roller is a DC voltage of 300 to 900 (-V), preferably 400 to 800 (-V), and more preferably 450 to 700 (-V). A DC voltage applied to the charging roller of 300 (−V) or less is not preferable because the charging potential of the photoconductor is low, a sufficient light attenuation curve of the photoconductor cannot be obtained, and it is difficult to form a high-quality image. . When the voltage applied to the charging roller is 900 (-V) or more, when the film thickness of the photosensitive member becomes thin, the carrier in the developer adheres to the photosensitive member and generates an abnormal image of a spot or the background is stained. This is not preferable because an abnormal image is easily generated. The AC voltage applied to the charging roller is 1500 V to 3000 V, preferably 1600 V to 2700 V, more preferably 1700 V to 2500 V as a peak-to-peak. When the AC voltage applied to the charging roller is 1500 V or less, the charging potential unevenness of the photoconductor is likely to occur. Is undesirably shortened because the life of the photosensitive member and the charging roller is shortened. The frequency of the AC voltage applied to the charging roller is appropriately determined depending on the linear velocity of the photosensitive member and the resolution of the image to be formed, but is 300 Hz to 4000 Hz, preferably 500 Hz to 3000 Hz, more preferably 600 Hz to 2500 Hz. It is. If the frequency of the AC voltage applied to the charging roller is 300 Hz or less, the charging unevenness of the photosensitive member is likely to occur, and an abnormal image of horizontal stripes is likely to occur, which is not preferable. When the frequency of the AC voltage applied to the charging roller is 4000 Hz or more, the speed of oxidation deterioration of the photosensitive member and the charging roller becomes extremely fast, and the life of the photosensitive member and the charging roller is shortened.

本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕を観測するために、帯電ローラに電圧を印加する時間は、放電痕が観察できるのであれば良いのであるが、放電痕は帯電に印加する交流の設計上の周波数fs(Hz)が大きくなるほど早期に出現するため、(fs/1000〜fs/10)分とすることが好ましい。例えば、周波数を2000Hzとした場合、印加時間を2〜20分とするのがよい。好ましくは(fs/500〜fs/20)分、さらに好ましくは(fs/250〜fs/25)分とすることが好ましい。印加する時間が(fs/1000)分未満では、放電痕が不明瞭であるため、放電痕の幅を正確に求めることが難しく、(fs/10)分より長いと感光体および帯電ローラの破損が生じる場合があり、特に表面層を有する感光体や帯電ローラでは帯電により表面層が消失した場合には、表面層より下の酸化劣化の速度が速くなることが多く、危険なため好ましくない。   In the image forming apparatus of the present invention, in order to observe the discharge trace generated on the photosensitive member, the time for applying the voltage to the charging roller may be any voltage as long as the discharge trace can be observed. Since it appears earlier as the frequency fs (Hz) in alternating current design increases, it is preferable to set it to (fs / 1000 to fs / 10). For example, when the frequency is 2000 Hz, the application time is preferably 2 to 20 minutes. Preferably it is (fs / 500 to fs / 20) minutes, more preferably (fs / 250 to fs / 25) minutes. If the applied time is less than (fs / 1000) minutes, the discharge traces are unclear, so it is difficult to accurately determine the width of the discharge traces. If longer than (fs / 10) minutes, the photoreceptor and the charging roller are damaged. In particular, in the case of a photoreceptor or charging roller having a surface layer, when the surface layer disappears due to charging, the rate of oxidative deterioration below the surface layer is often increased, which is not preferable because it is dangerous.

図1は感光体に生じる放電痕を説明するための模式図である。
同図において符号w1、w2は放電痕の幅、wsは2本の放電痕の間の隙間をそれぞれ示す。
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕を同図に模式的に示した。放電痕は5倍〜50倍程度の倍率で、光学顕微鏡、電子顕微鏡等により観察することができる。
本発明の画像形成装置においては、感光体上に生じる放電痕は感光体の長手方向に長く延び、実質的に2本発生するように放電領域のギャップや電圧値などの諸条件を設定する。すなわち、2本の放電痕の間には、放電が生じていない領域(無放電領域)が存在するようにする。無放電領域と呼んではいるが、帯電ローラや感光体の僅かな凹凸により、放電が生じている領域が島状に存在している場合もある。2本の放電痕はそれぞれ、連続して感光体が劣化している領域である。
当然のことではあるが、放電痕が1本になるように条件を設定することもできる。前述のように、ギャップが十分大きければ無放電領域は生じないが、その場合はギャップが必要最小限になっているかどうかが分からない。本発明で、故意に無放電領域を生じさせるのは、ギャップを必要最小限になるように、感光体と帯電ローラの距離をできるだけ近づけるためである。したがって、無放電領域は、それと認識できる程度でさえあればなるべく小さくなるように設定しておくのがよい。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining discharge traces generated on a photoreceptor.
In the figure, reference numerals w1 and w2 denote the width of the discharge trace, and ws denotes a gap between the two discharge traces.
In the image forming apparatus of the present invention, discharge traces generated on the photosensitive member are schematically shown in FIG. The discharge trace can be observed with an optical microscope, an electron microscope or the like at a magnification of about 5 to 50 times.
In the image forming apparatus of the present invention, various conditions such as the gap of the discharge region and the voltage value are set so that the discharge trace generated on the photoconductor extends long in the longitudinal direction of the photoconductor and substantially two are generated. That is, a region where no discharge occurs (no discharge region) exists between the two discharge marks. Although referred to as a non-discharge region, there may be an island-like region where discharge occurs due to slight unevenness of the charging roller or the photoreceptor. Each of the two discharge traces is a region where the photoreceptor is continuously deteriorated.
Of course, the conditions can be set so that there is only one discharge mark. As described above, if the gap is sufficiently large, no discharge region is generated. In this case, it is not known whether the gap is the minimum necessary. In the present invention, the reason why the non-discharge region is intentionally generated is to make the distance between the photosensitive member and the charging roller as close as possible so that the gap is minimized. Therefore, it is preferable to set the non-discharge area to be as small as possible as long as it can be recognized.

本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕は前述のように2本のスジとなる。装置が設計どおりに構成されていれば原則として2本の放電痕の幅は等しくなる。実測データの場合は、種々の製造誤差、組み付け誤差等によって幅が等しくならない場合もあるが、その差は通常無視しうる程度にしかならない。以下の説明では2本のスジの幅は互いに等しいものとして扱うが、等しくない場合も含めるために、必要に応じて両者の平均値w0を用いることにする。すなわち、w0=(w1+w2)/2である。
2本のスジの幅の合計w1+w2=2×w0( mm)は、0.7mm以上、好ましくは0.8〜2.0mm、さらに好ましくは0.9〜1.8mmである。w0が0.7mm以下では、放電できる領域が狭すぎるため、帯電ムラを起こしやすく、そのため帯電ローラに印加する交流の周波数を高く設定しなければならず、感光体の劣化の速度が速くなり好ましくない。w0は大きいほど均一な帯電電位が得られやすいため好ましく、感光体および帯電ローラの少なくとも一方の径が大きくなれば、放電を生じることができる感光体と帯電ローラの距離が一定範囲となる領域は広くなるため、w0を大きくすることができる。しかし、帯電ローラおよび感光体の少なくとも一方の径を大きくしすぎると、装置が大きくなり、組み付けの精度を高くしなければ、放電が生じる幅が場所により変わりやすく、放電痕の幅のバラツキが大きくなってしまう。そのため、帯電ローラの外径としては9〜25mm、好ましくは10〜20mmが好適に用いられる。
In the image forming apparatus of the present invention, the discharge traces generated on the photosensitive member are two streaks as described above. If the apparatus is configured as designed, in principle, the widths of the two discharge marks are equal. In the case of measured data, the widths may not be equal due to various manufacturing errors, assembly errors, etc., but the difference is usually negligible. In the following description, the widths of the two stripes are treated as being equal to each other, but in order to include the case where they are not equal, the average value w0 of both is used as necessary. That is, w0 = (w1 + w2) / 2.
The total width w1 + w2 = 2 × w0 (mm) of the two stripes is 0.7 mm or more, preferably 0.8 to 2.0 mm, and more preferably 0.9 to 1.8 mm. If w0 is 0.7 mm or less, the dischargeable region is too narrow and charging unevenness is likely to occur. For this reason, the frequency of the alternating current applied to the charging roller must be set high, and the deterioration rate of the photosensitive member is increased. Absent. A larger w0 is preferable because a uniform charging potential is easily obtained. If the diameter of at least one of the photosensitive member and the charging roller is increased, a region where the distance between the photosensitive member and the charging roller that can generate discharge is within a certain range is defined. Since it becomes wider, w0 can be increased. However, if the diameter of at least one of the charging roller and the photosensitive member is too large, the apparatus becomes large, and unless the accuracy of assembly is increased, the width in which discharge occurs easily varies depending on the location, and the variation in the width of the discharge mark is large. turn into. Therefore, the outer diameter of the charging roller is suitably 9 to 25 mm, preferably 10 to 20 mm.

本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕の2本のスジのそれぞれで放電が生じているため、2本のスジの幅の合計が大切であって、それぞれのスジの幅は必ずしも同じである必要はない。しかし、原理的には2本のスジの幅は等しくなるはずなので、2本のスジのそれぞれの幅が異なる場合は、感光体あるいは帯電ローラの形状や、組み付け精度に問題がある場合が多いため、幅は等しいことが好ましい。
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕から測定できる帯電領域全幅をwとすると、
w=w1+w2+ws=2×w0+ws
となる。
2本のスジの間の隙間、すなわち無放電領域の幅(wsmm)は、wの1%以上、33%以下、好ましくは3〜20%、さらに好ましくは5〜10%である。wsがwの33%を超えると、帯電電位ムラを生じやすく好ましくない。1%未満では無放電領域の幅wsの測定が難しくなるとともに、帯電に必要な交流電圧を大きくしなければ帯電むらが生じやすくなり、感光体や帯電ローラの寿命が短くなるため好ましくない。
In the image forming apparatus of the present invention, since discharge is generated in each of the two stripes of the discharge trace generated on the photosensitive member, the total width of the two stripes is important, and the width of each stripe is not necessarily limited. It doesn't have to be the same. However, in principle, the widths of the two lines should be the same, so if the widths of the two lines are different, there are often problems with the shape of the photoconductor or charging roller and the assembly accuracy. The widths are preferably equal.
In the image forming apparatus of the present invention, when w is the total width of the charged region that can be measured from the discharge trace generated on the photoreceptor,
w = w1 + w2 + ws = 2 × w0 + ws
It becomes.
The gap between the two stripes, that is, the width (wsmm) of the non-discharge region is 1% or more and 33% or less of w, preferably 3 to 20%, more preferably 5 to 10%. If ws exceeds 33% of w, charging potential unevenness tends to occur, which is not preferable. If it is less than 1%, it is difficult to measure the width ws of the non-discharge region, and if the AC voltage required for charging is not increased, uneven charging tends to occur, and the life of the photoreceptor and the charging roller is shortened, which is not preferable.

図2は感光体面における均一帯電分布による帯電状態を示す概念図である。
図3は不均一な帯電分布による帯電状態を示す概念図である。
両図において符号1〜12は感光体表面を交流の半周期単位に便宜上区分した仮想的なブロック、pは感光体移動面に対する固定位置、tは時刻、Tは交流の周期、Vsは帯電電位をそれぞれ示す。
帯電電位を均一にするためには帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を高めに設定することは有効であるが、周波数を高い値に設定しすぎると、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが早くなり、早期に感光体および帯電ローラを交換しなければならなくなるため好ましくない。
本発明の画像形成装置においては、放電痕により放電の起こっている場所を特定することができるため、帯電電位に印加する交流の周波数を適切な値に設定することが可能となり、感光体および帯電ローラを交換する間隔を大幅に伸ばすことが可能となる。
本発明の画像形成装置において、感光体の線速がv(mm/秒)のとき、理想的には
f≧v/w0
であれば、感光体の帯電電位は一定となる。理想的とは、交流の1周期における放電でw1、w2の放電領域が均等に帯電されると仮定した場合のことである。実際には逆放電も生ずるが、ここでは逆放電は生じないものとして考える。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a charged state by a uniform charge distribution on the photoreceptor surface.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a charged state due to non-uniform charge distribution.
In both figures, reference numerals 1 to 12 denote virtual blocks in which the surface of the photoconductor is divided into AC half-cycle units for convenience, p is a fixed position with respect to the photoconductor moving surface, t is time, T is an AC cycle, and Vs is a charging potential. Respectively.
To make the charging potential uniform, it is effective to set the frequency of the AC voltage applied to the charging roller to a high value. However, if the frequency is set too high, the speed of oxidative deterioration of the photoconductor and the charging roller will be increased. This is not preferable because the photosensitive member and the charging roller must be replaced early.
In the image forming apparatus of the present invention, it is possible to specify the place where the discharge is generated by the discharge trace, so that the frequency of the alternating current applied to the charging potential can be set to an appropriate value, and the photosensitive member and the charging It is possible to greatly increase the interval for exchanging the rollers.
In the image forming apparatus of the present invention, when the linear velocity of the photosensitive member is v (mm / second), ideally f ≧ v / w0.
If this is the case, the charged potential of the photoreceptor is constant. Ideal is the case where it is assumed that the discharge areas of w1 and w2 are uniformly charged by the discharge in one cycle of alternating current. Actually, reverse discharge also occurs, but it is assumed here that reverse discharge does not occur.

両図はf=v/w0としたときの、交流波形と感光体面移動による帯電状態を示している。縦方向は時間の変化をあらわし、横方向は感光体の移動による位置の変化をあらわす。説明を簡単にするため、w1=w2=wsの場合を例にとった。したがって、wsはw=w1+w2+wsのほぼ33%になっている。
実際の帯電はマイナス帯電であるが、分かりやすく帯電電位は上に向けて表示する。また、交流電位も直流電位に重畳するので、電位の絶対値が大きくなる側を+で表示した。
モデル的に考えて、交流の電位が図の+側の最大値になった時刻をわずかに過ぎた瞬間に帯電が行わる。ここでは便宜上、その時間帯で電位が最大になる位置に、その区間で感光体が帯電される帯電電位を示した。符号1〜12で示した感光体の各ブロックの帯電電位は、放電領域を抜け出るときまでに帯電される大きさを、それぞれの放電領域の位置に表示した。実際には、感光体が移動しながら帯電を受けるので、交流の半周期の間に1つの帯電領域から帯電を受ける感光体の領域は2つのブロック分になる。これを図に従って詳しく述べる。
時刻t0で放電が開始されたとき初期位置p0に在った感光体面は、交流の半周期(T/2)の間に位置p1まで進む。同様に初期位置p1に在った感光体面は位置p2まで進み、p2に在った感光体面はp3まで進む。したがって、この間に、帯電領域1に1度でも存在したことのある領域は位置p0から位置p2までの2つのブロック分になる。
ただし、場所によって、帯電領域に存在する時間が異なり、上記2つのブロック分の端に行くほどその時間は短くなる。そこで中央を含む1ブロック分に帯電が集中するものとして、表示を簡略化した。
図2は帯電領域を通過した各ブロックが、ブロック内すべて均一に帯電されるものとした例を示している。これに対して、図3はブロック内の帯電分布が山形をしており、最大値が両端以外のどこかに在るものとした例を示している。同図はピークがほぼ中央に在る場合で示したが、放電痕の深さの実測では、ピーク位置はそれぞれ隙間の在る側に寄っていると推定されている。
Both figures show an AC waveform and a charged state due to movement of the photoreceptor surface when f = v / w0. The vertical direction represents a change in time, and the horizontal direction represents a change in position due to the movement of the photosensitive member. In order to simplify the explanation, the case of w1 = w2 = ws was taken as an example. Therefore, ws is approximately 33% of w = w1 + w2 + ws.
The actual charging is negative charging, but the charging potential is displayed upward for easy understanding. In addition, since the AC potential is also superimposed on the DC potential, the side where the absolute value of the potential is increased is indicated by +.
Considering as a model, charging is performed at the moment when the time when the AC potential reaches the maximum value on the + side in the figure is slightly exceeded. Here, for the sake of convenience, the charging potential at which the photosensitive member is charged in the section is shown at the position where the potential becomes maximum in the time zone. The charged potential of each block of the photoconductor denoted by reference numerals 1 to 12 is indicated at the position of each discharge area as to the magnitude charged until it leaves the discharge area. Actually, since the photosensitive member is charged while moving, the area of the photosensitive member that is charged from one charged area during the half cycle of the alternating current is equivalent to two blocks. This will be described in detail with reference to the drawings.
When the discharge is started at time t0, the photoconductor surface located at the initial position p0 advances to the position p1 during an AC half cycle (T / 2). Similarly, the photoreceptor surface at the initial position p1 proceeds to the position p2, and the photoreceptor surface at p2 proceeds to p3. Accordingly, during this time, the region that has existed even once in the charging region 1 is two blocks from the position p0 to the position p2.
However, the time that exists in the charged region differs depending on the location, and the time decreases as it goes to the end of the two blocks. Therefore, the display is simplified on the assumption that charging is concentrated in one block including the center.
FIG. 2 shows an example in which each block that passes through the charging area is uniformly charged in the entire block. In contrast, FIG. 3 shows an example in which the charge distribution in the block has a mountain shape and the maximum value is somewhere other than both ends. Although the figure shows the case where the peak is substantially at the center, in the actual measurement of the depth of the discharge trace, it is estimated that each peak position is closer to the side where the gap exists.

f=v/w0とした場合は、感光体面の任意の1点は、1つの帯電領域から1回だけ帯電を受ける関係になる。したがって、感光体面のすべての点は帯電領域を2回通過することになる。
図2の均一帯電の場合は、2つの帯電領域を通過した感光体面はすべて均一に帯電されることが分かる。同一ブロックが2回に分けて帯電されたとき、その帯電電位は単純な加算になるわけではないが、簡略化して示した。
図3の不均一帯電の場合は、各帯電領域を通過したブロックの帯電電位が不均一であるため、2つの帯電領域を通過したブロックも不均一帯電となる。この問題を解決する方法の一つとして、同図から推測できるように、隙間の幅wsをw0の半分にす方法が考えられる。すなわち、wsをこのようにすると、帯電領域1で帯電された各ブロックの境界部分が、次の帯電領域2の中央部に位置して帯電されるので、各ブロックの両端と中央がほぼ同じ帯電レベルになり、均一帯電に近くなる。ただし、この場合にはまだかなり帯電ムラが大きくなることが予想される。
前記問題を解決する他の手段として、交流の周波数を大きくする方法がある。すなわち、感光体面の或る1点が帯電領域を通過する間に、1回だけではなく、複数回の帯電を受けるようにすることである。
When f = v / w0, an arbitrary point on the surface of the photoreceptor is in a relationship of being charged only once from one charged region. Accordingly, all points on the photoreceptor surface pass through the charged region twice.
In the case of the uniform charging shown in FIG. 2, it can be seen that the surface of the photosensitive member that has passed through the two charged regions is uniformly charged. When the same block is charged twice, the charging potential is not a simple addition, but is shown in a simplified manner.
In the case of the non-uniform charging shown in FIG. 3, since the charging potential of the block that has passed through each charging area is non-uniform, the block that has passed through the two charging areas also becomes non-uniform charging. As one method for solving this problem, as can be inferred from the same figure, a method of reducing the width ws of the gap to half of w0 is conceivable. That is, when ws is set in this manner, the boundary portion of each block charged in the charging region 1 is charged at the central portion of the next charging region 2, so that the both ends and the center of each block are charged substantially the same. Level and close to uniform charging. However, in this case, it is expected that the charging unevenness is considerably increased.
As another means for solving the above problem, there is a method of increasing the AC frequency. That is, a certain point on the photosensitive member surface is charged not only once but a plurality of times while passing through the charging region.

上記のように、実際には帯電ローラに印加する交流電圧の1周期の放電では、放電痕の幅の範囲において端の方がより低いという帯電電位に不均一な分布があるため、周波数はより大きくする必要がある。実験の結果は、f0=v/w0と置き直して、13×f0≧f≧2.2×f0の範囲に定めるのが良いことが分かった。好ましくは11×f0≧f≧2.5×f0、さらに好ましくは10×f0≧f≧2.7×f0とするのがよい。
周波数が2.2×f0より小さいと、感光体の帯電電位の均一性が得られず、特に1000dpi、好ましくは1200dpi以上の解像度の画像形成装置において、高品質の画像を得るために必要な、帯電むらの30V以下、好ましくは20V以下、さらに好ましくは10V以下を確保することが難しく、高品質の画像を得ることができず好ましくない。周波数が13×f0より大きいと、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが速く、早期に感光体および帯電ローラを交換しなければならなくなるため好ましくない。
As described above, in the discharge of one cycle of the AC voltage applied to the charging roller, there is a nonuniform distribution in the charging potential that the end is lower in the range of the width of the discharge mark, so the frequency is higher. It needs to be bigger. As a result of the experiment, it was found that f0 = v / w0 should be replaced and the range of 13 × f0 ≧ f ≧ 2.2 × f0 should be set. Preferably 11 × f0 ≧ f ≧ 2.5 × f0, more preferably 10 × f0 ≧ f ≧ 2.7 × f0.
If the frequency is smaller than 2.2 × f0, the uniformity of the charged potential of the photoreceptor cannot be obtained, and is particularly necessary for obtaining a high-quality image in an image forming apparatus having a resolution of 1000 dpi, preferably 1200 dpi or more. It is difficult to ensure a charging unevenness of 30 V or less, preferably 20 V or less, more preferably 10 V or less, and a high quality image cannot be obtained. If the frequency is higher than 13 × f0, the speed of oxidation deterioration of the photosensitive member and the charging roller is high, and it is not preferable because the photosensitive member and the charging roller must be replaced at an early stage.

本発明の画像形成装置における感光体の線速はどのような線速であっても高画質で信頼性の高い画像形成装置を提供することができるが、特に線速が150mm/秒以上、好ましくは220mm/秒以上、より好ましくは280mm/秒〜800mm/秒のときに、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードを遅くすることができ、感光体および帯電ローラの寿命を長くすることができるため好ましい。これは、本発明の画像形成装置が効率的な帯電を行っているためである。従来の帯電工程では、放電が強く起こっている場所と弱く起こっている場所が混在していたので、感光体の帯電電位を均一にするためには、放電が弱く起こっている場所を基準に、帯電条件を決めていた。従来の帯電工程においても、感光体の線速が遅いときには、それほど影響は大きくなかったが、感光体の線速が早くなると、感光体の帯電電位のバラツキが大きくなるため、帯電条件を強めしてしまい、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが速くなり、早期に感光体および帯電ローラを交換しなければならなかった。   The image forming apparatus of the present invention can provide an image forming apparatus with high image quality and high reliability regardless of the linear speed of the photosensitive member, but the linear speed is preferably 150 mm / second or more. Is 220 mm / second or more, more preferably 280 mm / second to 800 mm / second, the speed of oxidative degradation of the photosensitive member and the charging roller can be slowed down, and the life of the photosensitive member and the charging roller can be extended. Therefore, it is preferable. This is because the image forming apparatus of the present invention performs efficient charging. In the conventional charging process, the place where the discharge occurs strongly and the place where the discharge occurs weakly coexist. Therefore, in order to make the charged potential of the photosensitive member uniform, the place where the discharge occurs weakly, The charging conditions were determined. Even in the conventional charging process, when the linear velocity of the photosensitive member is low, the influence is not so great. However, as the linear velocity of the photosensitive member increases, the variation in the charging potential of the photosensitive member increases, so the charging conditions are strengthened. As a result, the speed of oxidation deterioration of the photosensitive member and the charging roller is increased, and the photosensitive member and the charging roller have to be replaced at an early stage.

本発明の画像形成装置に用いる感光体は、導電性支持体の上に感光層が設けられている。感光層の構成は電荷発生材と電荷輸送材を混在させた単層型、あるいは電荷発生層の上に電荷輸送層を設けた順層型、あるいは電荷輸送層の上に電荷発生層を設けた逆層型がある。また、感光層の上に保護層を設けることもできる。感光層と導電性支持体の間には下引き層が設けられていてもよい。また各層には必要により可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤等を適量添加することもできる。
感光体の導電性支持体としては、体積抵抗1010Ω・cm 以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法でドラム状に素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。ドラム状の支持体としては、直径が20〜150mm、好ましくは、24〜100mm、さらに好ましくは28〜70mmのものを用いることができる。ドラム状の支持体の直径が20mm以下では、ドラム周辺に帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程を配置することが物理的に難しく、ドラム状の支持体の直径が150mm以上では画像形成装置が大きくなってしまい好ましくない。特に、画像形成装置がタンデム型の場合には、複数の感光体を搭載する必要があるため、直径は70mm以下、好ましくは60mm以下であることが好ましい。また、エンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。
In the photoreceptor used in the image forming apparatus of the present invention, a photosensitive layer is provided on a conductive support. The photosensitive layer is composed of a single layer type in which a charge generation material and a charge transport material are mixed, a forward layer type in which a charge transport layer is provided on the charge generation layer, or a charge generation layer provided on the charge transport layer. There is a reverse layer type. A protective layer can also be provided on the photosensitive layer. An undercoat layer may be provided between the photosensitive layer and the conductive support. In addition, an appropriate amount of a plasticizer, an antioxidant, a leveling agent and the like can be added to each layer as necessary.
Examples of the conductive support for the photoreceptor include those having a volume resistance of 10 10 Ω · cm or less, for example, metals such as aluminum, nickel, chromium, nichrome, copper, gold, silver, platinum, tin oxide, oxidation A metal oxide such as indium is deposited or sputtered to form a film or cylindrical plastic, paper coated, or a plate of aluminum, aluminum alloy, nickel, stainless steel, etc. After forming the tube into a drum shape, it is possible to use a tube that has been surface-treated by cutting, superfinishing, polishing, or the like. A drum-shaped support having a diameter of 20 to 150 mm, preferably 24 to 100 mm, and more preferably 28 to 70 mm can be used. If the diameter of the drum-shaped support is 20 mm or less, it is physically difficult to arrange the charging, exposure, development, transfer, and cleaning steps around the drum. If the diameter of the drum-shaped support is 150 mm or more, image formation is performed. The apparatus becomes undesirably large. In particular, when the image forming apparatus is a tandem type, it is necessary to mount a plurality of photoconductors, and thus the diameter is preferably 70 mm or less, and preferably 60 mm or less. Endless nickel belts and endless stainless steel belts can also be used as the conductive support.

本発明の画像形成装置に用いる感光体の下引層としては樹脂、あるいは白色顔料と樹脂を主成分としたもの、および導電性基体表面を化学的あるいは電気化学的に酸化させた酸化金属膜等が例示できるが、白色顔料と樹脂を主成分とするものが好ましい。白色顔料としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられ、中でも導電性基体からの電荷の注入防止性が優れる酸化チタンを含有させることが最も好ましい。下引層に用いる樹脂としてはポリアミド、ポリビニルアルコール、カゼイン、メチルセルロース等の熱可塑性樹脂、アクリル、フェノール、メラミン、アルキッド、不飽和ポリエステル、エポキシ等の熱硬化性樹脂、これらの中の一種あるいは多種の混合物を例示することができる。   As the undercoat layer of the photoreceptor used in the image forming apparatus of the present invention, a resin, or a material mainly composed of a white pigment and a resin, a metal oxide film obtained by chemically or electrochemically oxidizing the surface of a conductive substrate, etc. However, those containing a white pigment and a resin as main components are preferable. Examples of the white pigment include metal oxides such as titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, and zinc oxide. Among them, it is most preferable to contain titanium oxide that is excellent in preventing charge injection from the conductive substrate. As the resin used for the undercoat layer, thermoplastic resins such as polyamide, polyvinyl alcohol, casein, and methyl cellulose, thermosetting resins such as acrylic, phenol, melamine, alkyd, unsaturated polyester, and epoxy, one or various kinds of these Mixtures can be exemplified.

本発明の画像形成装置に用いる感光体の電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラキスアゾ顔料等のアゾ顔料、トリアリールメタン系染料、チアジン系染料、オキサジン系染料、キサンテン系染料、シアニン系色素、スチリル系色素、ピリリウム系染料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料、インダスロン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機系顔料および染料や、セレン、セレン−ヒ素、セレン−テルル、硫化カドミウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アモルファスシリコン等の無機材料を使用することができ、電荷発生物質は一種あるいは多種混合して使用することができる。   Examples of the charge generating material for the photoreceptor used in the image forming apparatus of the present invention include azo pigments such as monoazo pigments, bisazo pigments, trisazo pigments, and tetrakisazo pigments, triarylmethane dyes, thiazine dyes, and oxazines. Dyes, xanthene dyes, cyanine dyes, styryl dyes, pyrylium dyes, quinacridone pigments, indigo pigments, perylene pigments, polycyclic quinone pigments, bisbenzimidazole pigments, indanthrone pigments, squarylium pigments Inorganic materials such as pigments, organic pigments and dyes such as phthalocyanine pigments, selenium, selenium-arsenic, selenium-tellurium, cadmium sulfide, zinc oxide, titanium oxide, and amorphous silicon can be used. It can be used alone or in combination.

本発明の画像形成装置に用いる感光体の電荷輸送物質としては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、テトラゾール誘導体、メタロセン誘導体、フェノチアジン誘導体、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチリルヒドラゾン化合物、エナミン化合物、ブタジエン化合物、ジスチリル化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、チアゾール化合物、イミダゾール化合物、トリフェニルアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリフェニルメタン誘導体等の一種あるいは多種を混合して使用することができる。   Examples of the charge transport material for the photoreceptor used in the image forming apparatus of the present invention include anthracene derivatives, pyrene derivatives, carbazole derivatives, tetrazole derivatives, metallocene derivatives, phenothiazine derivatives, pyrazoline compounds, hydrazone compounds, styryl compounds, styryl hydrazone compounds, Enamine compounds, butadiene compounds, distyryl compounds, oxazole compounds, oxadiazole compounds, thiazole compounds, imidazole compounds, triphenylamine derivatives, phenylenediamine derivatives, aminostilbene derivatives, triphenylmethane derivatives, etc. can do.

上記電荷発生層、電荷輸送層の感光層を形成するのに使用する結着樹脂としては、電気絶縁性であり、それ自体公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂および光導電性樹脂等を使用することができ、適当な結着樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネ−ト、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の光導電性樹脂など一種の結着樹脂あるいは多種と結着樹脂の混合物を挙げることができるが、特にこれらのものに限定されるものではない。   The binder resin used to form the photosensitive layer of the charge generation layer and the charge transport layer is electrically insulating and is a known thermoplastic resin, thermosetting resin, photocurable resin, and photoconductive material. Suitable binder resins include, for example, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate-maleic anhydride copolymer, Ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, polyester, phenoxy resin, (meth) acrylic resin, polystyrene, polycarbonate, polyarylate, thermoplastic resin such as polysulfone, polyethersulfone, ABS resin, phenol resin , Epoxy resin, urethane resin, melamine resin, isocyanate resin, alkyd resin Examples include silicone resins, thermosetting resins such as thermosetting acrylic resins, one kind of binder resins such as photoconductive resins such as polyvinyl carbazole, polyvinyl anthracene, and polyvinyl pyrene, and a mixture of various kinds of binder resins. In particular, it is not limited to these.

酸化防止剤としては、例えば以下のものが使用される。
モノフェノール系化合物
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3−t−ブチル−4−ヒドロキシニソールなど。
ビスフェノール系化合物
2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)など。
高分子フェノール系化合物
1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、トコフェノール類など。
As antioxidant, the following are used, for example.
Monophenol compounds 2,6-di-t-butyl-p-cresol, butylated hydroxyanisole, 2,6-di-t-butyl-4-ethylphenol, stearyl-β- (3,5-di-t -Butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 3-t-butyl-4-hydroxynisol and the like.
Bisphenol compounds 2,2′-methylene-bis- (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylene-bis- (4-ethyl-6-tert-butylphenol), 4,4′- Thiobis- (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylidenebis- (3-methyl-6-tert-butylphenol) and the like.
High molecular phenol compound 1,1,3-tris- (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5 -Di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, tetrakis- [methylene-3- (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate] methane, bis [3,3' -Bis (4'-hydroxy-3'-t-butylphenyl) butyric acid] glycol ester, tocophenols and the like.

パラフェニレンジアミン類
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジ−tーブチル−p−フェニレンジアミンなど。
ハイドロキノン類
2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。
Paraphenylenediamines N-phenyl-N′-isopropyl-p-phenylenediamine, N, N′-di-sec-butyl-p-phenylenediamine, N-phenyl-N-sec-butyl-p-phenylenediamine, N , N′-di-isopropyl-p-phenylenediamine, N, N′-dimethyl-N, N′-di-t-butyl-p-phenylenediamine, and the like.
Hydroquinones 2,5-di-t-octylhydroquinone, 2,6-didodecylhydroquinone, 2-dodecylhydroquinone, 2-dodecyl-5-chlorohydroquinone, 2-t-octyl-5-methylhydroquinone, 2- (2 -Octadecenyl) -5-methylhydroquinone and the like.

有機硫黄化合物類
ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3’−チオジプロピオネートなど。
有機燐化合物類
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。
Organic sulfur compounds Dilauryl-3,3′-thiodipropionate, distearyl-3,3′-thiodipropionate, ditetradecyl-3,3′-thiodipropionate, and the like.
Organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, tri (dinonylphenyl) phosphine, tricresylphosphine, tri (2,4-dibutylphenoxy) phosphine and the like.

可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなどの一般的な樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は結着樹脂100重量部に対して0〜30重量部程度が適当である。
電荷輸送層中にレベリング剤を添加してもかまわない。レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、バインダー樹脂100重量部に対して、0〜1重量部が適当である。
As the plasticizer, those used as plasticizers for general resins such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate can be used as they are, and the amount used is about 0 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Is appropriate.
A leveling agent may be added in the charge transport layer. As the leveling agent, silicone oils such as dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil, polymers or oligomers having a perfluoroalkyl group in the side chain are used, and the amount used is 100 parts by weight of the binder resin. 0 to 1 part by weight is suitable.

保護層は結着樹脂中に金属、または金属酸化物の微粒子を分散した層である。結着樹脂としては可視、赤外光に対して透明で電気絶縁性、機械的強度、接着性に優れた物が望ましい。保護層の結着樹脂としてはABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、AS樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、TiO、TiN、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アンチモン等が挙げられる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、およびこれらの樹脂に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム等の無機材料を分散したもの等を添加することができる。保護層の形成法としては通常の塗布法が採用される。なお保護層の厚さは0.1〜10μm程度が適当である。
感光体を作製する際に用いる溶媒としては、ジクロロメタン等の塩素系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。
The protective layer is a layer in which fine particles of metal or metal oxide are dispersed in a binder resin. As the binder resin, a resin that is transparent to visible and infrared light and excellent in electrical insulation, mechanical strength, and adhesiveness is desirable. As the binder resin for the protective layer, ABS resin, ACS resin, olefin-vinyl monomer copolymer, chlorinated polyether, allyl resin, phenol resin, polyacetal, polyamide, polyamideimide, polyacrylate, polyallylsulfone, polybutylene, poly Butylene terephthalate, polycarbonate, polyethersulfone, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, acrylic resin, polymethylbenten, polypropylene, polyphenylene oxide, polysulfone, polystyrene, AS resin, butadiene-styrene copolymer, polyurethane, polyvinyl chloride, polychlorinated Examples thereof include resins such as vinylidene and epoxy resins. Examples of the metal oxide include aluminum oxide, titanium oxide, tin oxide, potassium titanate, TiO, TiN, zinc oxide, indium oxide, and antimony oxide. In addition to the protective layer, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, silicone resins, and inorganic materials such as aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, and indium oxide are dispersed in these resins for the purpose of improving wear resistance. Things can be added. As a method for forming the protective layer, a normal coating method is employed. In addition, about 0.1-10 micrometers is suitable for the thickness of a protective layer.
As a solvent used for producing the photoreceptor, a chlorine-based solvent such as dichloromethane, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone and the like are used.

ドラム状の導電性支持体上に感光層を設けた感光体の両端には通常、感光体を支持し、本体駆動装置からの回転を伝達するとともためのフランジが設けてある。フランジは機械的強度に優れるポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等のエンジニアリングプラスチックが用いられ、機械的強度、剛性、導電性等を制御するために、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維、カーボン、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ等の充填剤や、各種添加剤を混合して用いられる。これらのフランジは、ドラム状の導電性支持体に圧入し、接着剤等で固定される。   At both ends of a photosensitive member provided with a photosensitive layer on a drum-shaped conductive support, a flange for supporting the photosensitive member and transmitting rotation from the main body driving device is usually provided. Flange is made of polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ketone, liquid crystal polymer, polycarbonate, polyphenylene ether, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyamideimide, etc. Used to control mechanical strength, rigidity, conductivity, etc. Fiber, carbon fiber and other fillers, carbon, talc, kaolin, calcium carbonate, alumina, silica and other fillers and various additives are mixed Used. These flanges are press-fitted into a drum-like conductive support and fixed with an adhesive or the like.

本発明の画像形成装置においては、モノクロ画像形成、カラー画像形成どちらにおいても高品質の画像形成が可能であるが、特に高品質の画像形成を要求されるカラー画像形成において効果が高く、高品質の画像形成を行いながら、感光体および帯電ローラの寿命を大幅に伸ばすことができる。本発明の画像形成装置がカラー画像形成可能の場合には1本の感光体を用い、その感光体上に各色のトナーを現像後、中間転写体あるいは像担持体へ順次、各色の感光体上のトナー像を転写して画像形成を行う方法、感光体をトナーの色の数用い、各色のトナーを別個の感光体上に現像し、中間転写体あるいは像担持体へ転写して画像形成を行うタンデム型画像形成装置のどちらにおいても、優れた性能を有する。タンデム画像形成装置においては、帯電に伴うオゾン等の酸化性ガスの発生を抑えるためには、帯電ローラによる帯電工程を採る必要があり、本発明の画像形成装置に用いる帯電工程は、帯電条件が緩やかであるため、酸化性ガスの発生量は特に少ない。そのため本発明の画像形成装置は、高画質で高信頼性の画像形成が可能なだけでなく、環境にも優しい優れた画像形成装置である。
本発明の帯電工程の評価方法について、図面をもってさらに詳細に説明する。
In the image forming apparatus of the present invention, high-quality image formation is possible in both monochrome image formation and color image formation, but it is particularly effective in color image formation that requires high-quality image formation. The life of the photosensitive member and the charging roller can be greatly extended while forming the image. When the image forming apparatus of the present invention can form a color image, a single photoconductor is used. After developing each color toner on the photoconductor, the intermediate transfer body or the image carrier is sequentially formed on the photoconductor of each color. The image is formed by transferring the toner image of the toner, the photosensitive member is used for the number of toner colors, each color toner is developed on a separate photosensitive member, and transferred to an intermediate transfer member or an image carrier to form an image. Both of the tandem type image forming apparatuses to be performed have excellent performance. In the tandem image forming apparatus, in order to suppress generation of oxidizing gas such as ozone accompanying charging, it is necessary to take a charging process by a charging roller. The charging process used in the image forming apparatus of the present invention has a charging condition. Since it is gentle, the amount of oxidizing gas generated is particularly small. Therefore, the image forming apparatus of the present invention is an excellent image forming apparatus that is not only capable of high-quality and high-reliability image formation but also is environmentally friendly.
The charging method evaluation method of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図4は本発明を適用する画像形成装置を示す概念図である。
同図において符号1は感光体、2は導電性ベース、3は感光層、4は除電ランプ、5は帯電装置、6はレーザ書き込みユニット、7は現像装置、8は転写装置、9は定着装置、10は定着ローラ、11は加圧ロ―ラ、12はクリーニング装置、13は帯電ローラ、14は電源、Gは微小ギャップ、Lは露光光束、Pは転写材をそれぞれ示す。
ここに示した画像形成装置は、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。図示していない本体筐体内には、被帯電体の一例である感光体1が配置され、この感光体1は、ドラム上の導電性ベース2の外周面に感光層3が積層された感光体より成る。複数のローラに巻きかけられて走行駆動されるベルト状の感光体より成る感光体や、誘電体より成るドラム状またはベルト状の感光体を用いることもできる。
画像形成動作時に、感光体1は同図における時計方向に回転駆動され、その表面が矢印A方向に移動する。このとき感光体表面に除電ランプ4からの光が照射され、その表面が初期化され、次いで帯電装置5によって感光体表面3が所定の極性に帯電される。帯電装置5については後に詳しく説明する。
帯電装置5によって帯電された感光体表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット6から出射する光変調されたレーザ光Lが照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。次いで、この静電潜像は、現像装置7を通るとき、所定の極性に帯電されたトナーによって、トナー像として可視像化される。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an image forming apparatus to which the present invention is applied.
In the figure, reference numeral 1 is a photosensitive member, 2 is a conductive base, 3 is a photosensitive layer, 4 is a static elimination lamp, 5 is a charging device, 6 is a laser writing unit, 7 is a developing device, 8 is a transfer device, and 9 is a fixing device. Reference numeral 10 denotes a fixing roller, 11 denotes a pressure roller, 12 denotes a cleaning device, 13 denotes a charging roller, 14 denotes a power source, G denotes a minute gap, L denotes an exposure light beam, and P denotes a transfer material.
The image forming apparatus shown here is configured as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine having at least two of these functions. In a main body housing (not shown), a photosensitive member 1 as an example of a member to be charged is disposed. This photosensitive member 1 is a photosensitive member in which a photosensitive layer 3 is laminated on the outer peripheral surface of a conductive base 2 on a drum. Consists of. It is also possible to use a photoreceptor composed of a belt-shaped photoreceptor that is wound around a plurality of rollers and driven, or a drum-shaped or belt-shaped photoreceptor composed of a dielectric.
During the image forming operation, the photosensitive member 1 is rotated in the clockwise direction in the figure, and the surface thereof moves in the direction of arrow A. At this time, the surface of the photoconductor is irradiated with light from the charge eliminating lamp 4, the surface is initialized, and then the photoconductor surface 3 is charged to a predetermined polarity by the charging device 5. The charging device 5 will be described in detail later.
The surface of the photosensitive member charged by the charging device 5 is irradiated with light-modulated laser light L emitted from a laser writing unit 6 which is an example of an exposure device, thereby forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member. The Next, when the electrostatic latent image passes through the developing device 7, it is visualized as a toner image by toner charged to a predetermined polarity.

一方、感光体1に対置された転写装置8と感光体1との間に、所定のタイミングで、例えば転写紙より成る転写材Pが給送され、このとき感光体上に形成されたトナー像が転写材P上に静電的に転写される。トナー像を転写された転写材Pは、引き続き定着装置9の定着ローラ10と加圧ロ―ラ11の間を通り、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材上に定着される。転写材に転写されずに感光体表面に残された転写残トナーは、クリーニング装置12によって除去される。
帯電装置5は、移動する被帯電体面、図示した例では感光体1の表面に対向配置された帯電ローラ13と、その帯電ローラ13に電圧を印加する電源14とを有している。この電源14により、帯電ローラ13に電圧が印加され、帯電ローラ13と感光体表面3との間に放電を生じさせて感光体表面3を所定の極性に帯電する。
帯電ローラ13の層構成は、導電性支持体上に、高分子層と、表面層から構成されることが好ましい。
導電性ベース(支持体)2は、帯電ロールの電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金、クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄、導電剤の樹脂などの導電性の材質で構成される。
On the other hand, a transfer material P made of transfer paper, for example, is fed between the transfer device 8 and the photoconductor 1 facing the photoconductor 1 at a predetermined timing. At this time, a toner image formed on the photoconductor Is electrostatically transferred onto the transfer material P. The transfer material P onto which the toner image has been transferred continues to pass between the fixing roller 10 and the pressure roller 11 of the fixing device 9, and at this time, the toner image is fixed on the transfer material by the action of heat and pressure. The transfer residual toner that is not transferred to the transfer material and remains on the surface of the photoreceptor is removed by the cleaning device 12.
The charging device 5 has a charging roller 13 disposed opposite to the surface of the moving object to be charged, in the illustrated example, the surface of the photosensitive member 1, and a power source 14 for applying a voltage to the charging roller 13. A voltage is applied to the charging roller 13 by the power source 14 to generate a discharge between the charging roller 13 and the photosensitive member surface 3 to charge the photosensitive member surface 3 to a predetermined polarity.
The layer structure of the charging roller 13 is preferably composed of a polymer layer and a surface layer on a conductive support.
The conductive base (support) 2 functions as an electrode and a support member of the charging roll. For example, a metal or alloy such as aluminum, copper alloy, stainless steel, iron that has been plated with chromium, nickel, or the like, It is made of a conductive material such as a conductive agent resin.

高分子層としては、10〜10Ωcmの抵抗を有する導電性層であることが好ましく、高分子材料に導電材を混合して抵抗を調整したものが用いられる。本発明の画像形成装置に用いる帯電ロールの高分子層の高分子としては、ポリエステル系、オレフィン系の熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系熱可塑性樹脂、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、およびこれらのブレンドしたゴム材料が挙げられる。ゴム材料は中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。 The polymer layer is preferably a conductive layer having a resistance of 10 6 to 10 9 Ωcm, and a polymer material mixed with a conductive material to adjust the resistance is used. As the polymer of the polymer layer of the charging roll used in the image forming apparatus of the present invention, polyester-based, olefin-based thermoplastic elastomer, polystyrene, styrene-butadiene copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene- Styrenic thermoplastic resins such as acrylonitrile copolymer, isoprene rubber, chloroprene rubber, epichlorohydrin rubber, butyl rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide Copolymer rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether copolymer rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene Emissions copolymer rubber, natural rubber, and blends the rubber material. Among the rubber materials, silicone rubber, ethylene propylene rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber and blended rubber thereof are preferably used. These rubber materials may be foamed or non-foamed.

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;熱分解カーボン、グラファイト;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金;酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等;を挙げることができる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、高分子100質量部に対して、1〜30質量部の範囲であることが好ましく、15〜25質量部の範囲であることがより好ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、高分子100質量部に対して、0.1〜5.0質量部の範囲であることが好ましく、0.5〜3.0質量部の範囲であることがより好ましい。   As the conductive agent, an electronic conductive agent or an ionic conductive agent is used. Examples of electronic conductive agents include carbon blacks such as ketjen black and acetylene black; pyrolytic carbon, graphite; various conductive metals or alloys such as aluminum, copper, nickel, and stainless steel; tin oxide, indium oxide, titanium oxide Examples thereof include fine powders such as various conductive metal oxides such as tin oxide-antimony oxide solid solution and tin oxide-indium oxide solid solution; Examples of ionic conductive agents include perchlorates and chlorates such as tetraethylammonium and lauryltrimethylammonium; alkali metals such as lithium and magnesium; perchlorates and chlorates of alkaline earth metals Can be mentioned. These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the addition amount is not particularly limited, but in the case of the electronic conductive agent, it is preferably in the range of 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer, and in the range of 15 to 25 parts by mass. More preferably. On the other hand, in the case of the ionic conductive agent, it is preferably in the range of 0.1 to 5.0 parts by mass, and in the range of 0.5 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer. Is more preferable.

前記表面層を構成する高分子材料としては、既述の如く、帯電ローラ13表面のダイナミック超微小硬度が0.04以上0.5以下であれば特に制限されないが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。
これらの中では、トナーとの離型性等の観点から、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミドが好ましく用いられる。上記高分子材料は単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、1,000〜100,000の範囲であることが好ましく、10,000〜50,000の範囲であることがより好ましい。
表面層は、上記高分子材料に前記導電性弾性層に用いた導電剤や各種微粒子を混合して組成物として形成される。上記微粒子としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物および複合金属酸化物、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等の高分子微粉体を単独または混合して用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
The polymer material constituting the surface layer is not particularly limited as long as the dynamic ultrafine hardness of the surface of the charging roller 13 is 0.04 or more and 0.5 or less, as described above. Vinylidene, tetrafluoroethylene copolymer, polyester, polyimide, silicone resin, acrylic resin, polyvinyl butyral, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, melamine resin, fluoro rubber, epoxy resin, polycarbonate, polyvinyl alcohol, cellulose, polyvinylidene chloride , Polyvinyl chloride, polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer and the like.
Among these, polyamide, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene copolymer, polyester, and polyimide are preferably used from the viewpoint of releasability with toner and the like. The above polymer materials may be used alone or in combination of two or more. Further, the number average molecular weight of the polymer material is preferably in the range of 1,000 to 100,000, and more preferably in the range of 10,000 to 50,000.
The surface layer is formed as a composition by mixing the polymer material with the conductive agent used in the conductive elastic layer and various fine particles. As the fine particles, metal oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, and barium titanate and composite metal oxides, and polymer fine powders such as tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride are used alone or in combination. It is not limited to.

同図に示した帯電ローラ13は、感光体表面に対して、例えば8〜50μm、好ましくは10〜45μm、さらに好ましくは10〜40μmの微小ギャップGをあけて対置されている。微小ギャップGが8μm以下では、クリーニング工程でクリーニングできなかったトナーの添加剤や小粒径のトナーが帯電ローラに引っかかりやすく、引っかかった部分の帯電ローラの抵抗が高くなってしまい、スジ画像を生じてしまいやすいため好ましくない。微小ギャップGが50μmより大きい場合は、帯電ローラに印加する交流の電圧を大きくする必要があり、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが速くなるため好ましくない。   The charging roller 13 shown in the figure is opposed to the surface of the photoreceptor with a small gap G of, for example, 8 to 50 μm, preferably 10 to 45 μm, and more preferably 10 to 40 μm. When the minute gap G is 8 μm or less, the toner additive and the small particle size toner that could not be cleaned in the cleaning process are easily caught on the charging roller, and the resistance of the charging roller at the caught portion becomes high, resulting in a streak image. This is not preferable because it tends to occur. When the minute gap G is larger than 50 μm, it is necessary to increase the AC voltage applied to the charging roller, which is not preferable because the speed of oxidation deterioration of the photosensitive member and the charging roller is increased.

図5は帯電ローラと感光体表面の間に微小ギャップをあけるための一構成例を示す図である。
同図において符号20はスペーサ、Gはギャップをそれぞれ示す。
帯電ローラ13には、その長手方向両端部領域にスペーサ20としてテープが貼り付けられる。テープは、ベースポリマーとしてポリエステル、ポリイミド、フッ素樹脂に粘着剤を積層したものが用いる。これらのテープが感光体表面に当接することによって、帯電ローラ13が感光体表面に対して微小ギャップGを保っている。また、テープの代わりにフランジ等を用いて、微小ギャップGを確保することもできる。
本発明の画像形成装置においては、感光体と帯電ローラ、現像、クリーニング装置を一体にし、交換部品として扱う、所謂プロセスカートリッジの形態にしておくと、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example for forming a minute gap between the charging roller and the surface of the photosensitive member.
In the figure, reference numeral 20 denotes a spacer, and G denotes a gap.
A tape is affixed to the charging roller 13 as spacers 20 at both end regions in the longitudinal direction. The tape used is a base polymer in which an adhesive is laminated on polyester, polyimide, or fluororesin. When these tapes come into contact with the surface of the photoconductor, the charging roller 13 maintains a minute gap G with respect to the surface of the photoconductor. Further, the minute gap G can be secured by using a flange or the like instead of the tape.
In the image forming apparatus of the present invention, it is very preferable that the photosensitive member, the charging roller, the developing and cleaning device are integrated into a so-called process cartridge which is handled as a replacement part because the maintainability is remarkably improved.

図6は実施例1における出力画像を説明するための概念図である。
直径30mmのアルミニウムドラム(導電性支持体)上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層および保護層を、その順に塗布して後、乾燥し、3.9μmの下引き層、0.15μmの電荷発生層、22μmの電荷輸送層、約4.5μmの保護層からなる感光体を作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行った。保護層には、平均粒径0.21μmのアルミナを22.5質量%添加した。
imagio Neo C385(タンデム型カラー画像形成装置、感光体の線速:205mm/秒に改造、書き込み光の解像度600dpi、リコー製)のブラック用感光体ユニットの帯電ローラとして、帯電ローラメーカーより納入された3種類の帯電ローラ試作品を評価した。帯電ローラは、ステンレスの円柱にエピクロロヒドリンゴムと導電性カーボンを主成分とする導電性ゴムを貼り付けて作製されたもので、ゴム硬度(タイプA)が73であった。帯電ローラの直径は、11.5mmであった。帯電ローラの外側のステンレスの円柱部分に、13mmの位置に、幅10mm、厚さ45μmのギャップテープ(ベースポリマーはポリエステル)を貼り付けた。感光体の真上に帯電ローラを配置し、スプリングで帯電ローラを感光体に押付け、感光体と帯電ローラを回転させない条件で、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1280Hz、振幅1050Vの交流電圧を重畳し10分間印加した。帯電ローラおよび感光体上には2本の白スジの放電痕が生じていた。2本のスジの幅の平均は、それぞれ0.51mm、0.47mmであった。2本のスジの間隔の平均は0.35mmであった。
ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの各感光ユニットの帯電ローラ、感光体を新品に交換し、各感光体ユニットの帯電ローラと感光体の間に、−600Vの直流電圧に周波数1600Hz、振幅1050Vの交流電圧を重畳して印加する帯電条件で図4に示すようなブラック、シアン、マゼンタのハーフトーン画像を出力したところ、全ての色の画像は高品質の画像が得られた。
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an output image in the first embodiment.
An undercoat layer, a charge generation layer, a charge transport layer, and a protective layer were applied in this order on an aluminum drum (conductive support) having a diameter of 30 mm, and then dried, followed by drying. A photoreceptor comprising a 15 μm charge generation layer, a 22 μm charge transport layer, and a protective layer of about 4.5 μm was prepared. At this time, the coating of the protective layer was performed by a spray method, and the others were performed by a dip coating method. 22.5% by mass of alumina having an average particle size of 0.21 μm was added to the protective layer.
Supplied by a charging roller manufacturer as a charging roller for a black photoconductor unit of imagio Neo C385 (tandem color image forming apparatus, linear speed of photoconductor: modified to 205 mm / second, writing light resolution 600 dpi, manufactured by Ricoh) Three types of charging roller prototypes were evaluated. The charging roller was manufactured by attaching a conductive rubber mainly composed of epichlorohydrin rubber and conductive carbon to a stainless steel cylinder, and had a rubber hardness (type A) of 73. The diameter of the charging roller was 11.5 mm. A gap tape (base polymer is polyester) having a width of 10 mm and a thickness of 45 μm was attached to a stainless steel cylindrical portion outside the charging roller at a position of 13 mm. A charging roller is disposed directly above the photosensitive member, and the charging roller is pressed against the photosensitive member with a spring, and the DC voltage of −600 V is applied to a frequency of 1280 Hz between the photosensitive member and the charging roller under the condition that the photosensitive member and the charging roller are not rotated. Then, an alternating voltage with an amplitude of 1050 V was superimposed and applied for 10 minutes. Two white streak discharge traces were formed on the charging roller and the photoreceptor. The average width of the two lines was 0.51 mm and 0.47 mm, respectively. The average distance between the two lines was 0.35 mm.
The charging roller and the photosensitive member of each of the photosensitive units of black, cyan, yellow, and magenta are replaced with new ones. Between the charging roller and the photosensitive member of each photosensitive unit, a direct current voltage of −600 V is applied to an alternating current having a frequency of 1600 Hz and an amplitude of 1050 V. When black, cyan, and magenta halftone images as shown in FIG. 4 were output under charging conditions in which voltages were applied in a superimposed manner, high-quality images were obtained for all color images.

実施例1において、画像形成装置の書き込み光の解像度を1200dpiに改造し、ギャップテープに40μm、26μmのものを用いて帯電ローラを作製し、実施例1と同様に感光体と帯電ローラを回転させない条件で、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1450Hz、振幅1050Vの交流電圧を重畳し10分間印加した。帯電ローラおよび感光体上には2本の白スジの放電痕が生じていた。ギャップテープに40μmのものの2本のスジの幅の平均は、はそれぞれ0.55mm、0.53mmであり、2本のスジの間隔の平均は0.45mmであった。一方、ギャップテープが26μmのものの2本のスジの幅の平均は、はそれぞれ0.57mm、0.54mmであり、2本のスジの間隔の平均は0.60mmであった。
ギャップテープが40μmの帯電ローラを用いた感光体ユニットをマゼンタステーション、ギャップテープが26μmの帯電ローラを用いた感光体ユニットをブラックステーションにセットし、図4のようなA4の画像を2枚づつ、計50000枚出力した。このとき、ブラック用感光体ユニット、マゼンタ用感光体ユニットの帯電ローラに印加する交流の周波数は1450Hzとし、他の色の感光体ユニットの帯電ローラに印加する交流の周波数は1600Hzとした。
50000枚画像形成後、図4に示すようなブラック、シアン、マゼンタのハーフトーン画像を出力した。
シアン、マゼンタの画像は高品質の画像が得られるものの、ブラックの画像にはスジ状の異常画像が見られた。ブラック用感光体ユニットの帯電ローラを観察したところ、スジ状の異常画像に相当する場所に、付着物がスジ状に付着していることが分かった。
In the first embodiment, the resolution of the writing light of the image forming apparatus is modified to 1200 dpi, and a charging roller is manufactured using gap tapes of 40 μm and 26 μm, and the photoreceptor and the charging roller are not rotated as in the first embodiment. Under the conditions, an AC voltage having a frequency of 1450 Hz and an amplitude of 1050 V was superimposed on a DC voltage of −600 V between the photosensitive member and the charging roller and applied for 10 minutes. Two white streak discharge traces were formed on the charging roller and the photoreceptor. The average widths of two streaks with a gap tape of 40 μm were 0.55 mm and 0.53 mm, respectively, and the average distance between the two streaks was 0.45 mm. On the other hand, when the gap tape was 26 μm, the average widths of the two lines were 0.57 mm and 0.54 mm, respectively, and the average distance between the two lines was 0.60 mm.
A photoconductor unit using a charging roller with a gap tape of 40 μm is set in a magenta station, a photoconductor unit using a charging roller with a gap tape of 26 μm is set in a black station, and two A4 images as shown in FIG. A total of 50000 sheets were output. At this time, the AC frequency applied to the charging roller of the black photosensitive unit and the magenta photosensitive unit was 1450 Hz, and the AC frequency applied to the charging rollers of the other color photosensitive units was 1600 Hz.
After forming 50,000 images, a black, cyan, and magenta halftone image as shown in FIG. 4 was output.
High-quality images were obtained for cyan and magenta images, but streaky abnormal images were seen for black images. Observation of the charging roller of the photoconductor unit for black revealed that deposits were streaked at locations corresponding to streaky abnormal images.

ステンレスの円柱にABS樹脂、カーボンおよびイオン導電性物質を主成分とする物質を積層し、直径13mm、22.6mmの帯電ローラを用い、帯電ローラの外側に直径13.05mmのポリフッ化ビニリデン製のキャップコロを設けて感光体と帯電ローラの間にギャップを設けた。
実施例1と同様に感光体と帯電ローラを回転させない条件で、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1350Hz、振幅1000Vの交流電圧を重畳し10分間印加した。帯電ローラおよび感光体上には2本の白スジの放電痕が生じていた。2本のスジの幅の平均は、はそれぞれ0.58mm、0.60mmであり、2本のスジの間隔の平均は0.34mmであった。
全ての感光体ユニットに新しい帯電ローラと感光体をセットし、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1350Hz、振幅1000Vの交流電圧を重畳して印加し、感光体の線速を185mm/秒として各色のハーフトーン画像を形成したところ、全ての色の画像とも、高画質の画像が得られた。
A material made mainly of ABS resin, carbon and ionic conductive material is laminated on a stainless steel cylinder, and a charging roller having a diameter of 13 mm or 22.6 mm is used. The outside of the charging roller is made of polyvinylidene fluoride having a diameter of 13.05 mm. A cap roller was provided to provide a gap between the photoreceptor and the charging roller.
As in Example 1, under the condition that the photoconductor and the charging roller were not rotated, an AC voltage having a frequency of 1350 Hz and an amplitude of 1000 V was superimposed between the photoconductor and the charging roller for 10 minutes. Two white streak discharge traces were formed on the charging roller and the photoreceptor. The average widths of the two lines were 0.58 mm and 0.60 mm, respectively, and the average distance between the two lines was 0.34 mm.
A new charging roller and a photoconductor are set in all photoconductor units, and an AC voltage with a frequency of 1350 Hz and an amplitude of 1000 V is superimposed and applied between the photoconductor and the charge roller, and a line of the photoconductor is applied. When a halftone image of each color was formed at a speed of 185 mm / sec, high-quality images were obtained for all color images.

感光体に生じる放電痕を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the discharge trace which arises on a photoconductor. 感光体面における均一帯電分布による帯電状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the charge state by the uniform charge distribution in a photoreceptor surface. 不均一な帯電分布による帯電状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the charge state by non-uniform charge distribution. 本発明を適用する画像形成装置を示す概念図である。1 is a conceptual diagram illustrating an image forming apparatus to which the present invention is applied. 帯電ローラと感光体表面の間に微小ギャップをあけるための一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example for making a fine gap between a charging roller and a photoreceptor surface. 実施例1における出力画像を説明するための概念図である。6 is a conceptual diagram for explaining an output image in Embodiment 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 感光体
5 帯電装置
7 現像装置
13 帯電ローラ
14 電源
G 微小ギャップ
w1 帯電領域1の幅
w2 帯電領域2の幅
ws 無放電領域の幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 5 Charging apparatus 7 Developing apparatus 13 Charging roller 14 Power supply G Minute gap w1 Width of charging area 1 w2 Width of charging area 2 ws Width of non-discharge area

Claims (7)

感光体と、該感光体に対し非接触の帯電ローラと、該帯電ローラに直流電圧を重畳した交流電圧を印加して前記感光体表面を帯電する電源と、を少なくとも有する画像形成装置において、少なくとも前記感光体は回転させずに、一定時間、前記電源からの電圧を前記帯電ローラに印加し、前記感光体に生ずる画像形成域の放電痕が感光体の長手方向に連続した2本のスジとなるように前記感光体と前記帯電ローラの間隔、前記直流電圧の電圧値、前記交流電圧の電圧値を設定したことにより得られる前記2本の放電痕の幅の平均値をw0(mm)とし、前記感光体の画像形成時の線速をv(mm/秒)とし、f0=v/w0とするとき、前記交流電圧の画像形成時の周波数f(Hz)をf0の2.2倍以上、13倍以下とすることを特徴とする画像形成装置。   In an image forming apparatus comprising at least a photoconductor, a charging roller that is not in contact with the photoconductor, and a power source that charges the surface of the photoconductor by applying an AC voltage in which a DC voltage is superimposed on the charging roller, The photosensitive member is not rotated, and a voltage from the power source is applied to the charging roller for a certain period of time, so that the discharge traces in the image forming area generated on the photosensitive member are continuous with two stripes in the longitudinal direction of the photosensitive member. The average value of the widths of the two discharge marks obtained by setting the distance between the photosensitive member and the charging roller, the voltage value of the DC voltage, and the voltage value of the AC voltage is w0 (mm). When the linear velocity at the time of image formation of the photoconductor is v (mm / second) and f0 = v / w0, the frequency f (Hz) at the time of image formation of the AC voltage is 2.2 times or more of f0. , 13 times or less Image forming apparatus. 請求項1に記載の画像形成装置において、前記2本のスジの間の隙間の幅をws(mm)とするとき、wsは2×w0の1%以上、33%以下であることを特徴とする画像形成装置。   2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein ws is 1% or more and 33% or less of 2 × w0, where ws (mm) is the width of the gap between the two stripes. Image forming apparatus. 請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記一定時間は、設計上の交流周波数をfsとして、(fs/1000〜fs/10)分としたことを特徴とする画像形成装置。   3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the predetermined period of time is set to (fs / 1000 to fs / 10), where fs is a design alternating frequency. 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記感光体の画像形成時の線速を、v≧150としたことを特徴とする画像形成装置。   4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a linear velocity at the time of image formation of the photoconductor is v ≧ 150. 5. 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記帯電ローラの外径は9mm以上25mm以下としたことを特徴とする画像形成装置。   5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an outer diameter of the charging roller is 9 mm or more and 25 mm or less. 6. 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、タンデム型であることを特徴とする画像形成装置。   6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a tandem type. 請求項1ないし6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、形成可能な画像の最高解像度が1000dpi以上であることを特徴とする画像形成装置。   7. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the maximum resolution of an image that can be formed is 1000 dpi or more.
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