JP2016161658A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高湿度の環境下でも、帯電ムラによる濃度ムラの発生を従来よりも抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム１と、帯電ローラ２と、露光ユニット３と、現像装置４と、転写ローラ５と、帯電ローラ２と感光体ドラム１との接触部Ａから感光体ドラム１の回転方向Ｌ１の上流に亘る隙間であり、回転方向Ｌ１の上流から下流に向かうにつれて隙間の寸法が減少し、帯電ローラ２から感光体ドラム１に放電する上流ギャップＧ１と、を備え、現像装置４は、転写ローラ５が感光体ドラム１に転写した後に感光体ドラム１の表面に残った現像剤を現像と同時に回収する画像形成装置１００であって、上流ギャップＧ１に対向する感光体ドラム１の部位を除電する上流ニップ露光装置９を備える画像形成装置１００を構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転写手段が現像剤像を転写材に転写した後に像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に回収するクリーナレスの画形成装置に関する。

従来、感光体ドラムの表面の転写残トナーをクリーニングする工程の後に、感光体ドラムが帯電工程に進む前に、前露光手段により感光体ドラムの表面電位を均一にして履歴による帯電電位のムラを取り除く前露光工程がある構成が知られる。

また、特許文献１に開示されるように、現像装置にて「現像同時クリーニング」することで感光体ドラムの表面から転写残トナーを除去及び回収して再利用するクリーナレス方式の画像形成装置が知られる。こうした構成によれば、クリーニング装置を不要として、転写工程後の感光体ドラムの表面のトナーがクリーニング装置により除去されて廃トナーとなるのが抑制され、環境保全や資源の有効利用、装置本体の小型化の観点から望ましい。

また、特許文献２には、クリーナレス方式が採用される画像形成装置において、環境配慮の観点から、接触帯電手段として帯電ローラを採用した画像形成装置が提案されており、像担持体と帯電手段とを異なる周速度で回転させている。

ローラ帯電方式では、感光体ドラムと帯電ローラとが接触する接触部を基準として、感光体ドラムの回転方向で接触部よりも上流の上流ギャップと接触部よりも下流の下流ギャップとが形成される。ＤＣ帯電方式での帯電電位は、上流ギャップにて感光体ドラムと帯電ローラとの空間が漸減する過程で放電することで感光体ドラムは所定の帯電電位に設定される。その後に、この所定の帯電電位に設定された感光体ドラムの部位は、接触部へと至り、その後に、下流ギャップにて感光体ドラムと帯電ローラとの空間が漸増する過程でその帯電電位が維持される。

特開昭５９−１３３５７３号公報 特許第２８８０３５６号公報

しかしながら、電圧が印加された帯電ローラと感光体ドラムとが異なる速度差で接触すると、特に、高湿度の環境下では、電荷が受け渡され、感光体ドラムの表面の帯電電位は、帯電ローラの放電による帯電電位よりも絶対値でより大きな電位が測定される。

クリーナレス方式では、接触部に転写残トナーが存在する領域（印字領域）があると、電荷の受け渡しが阻害される。一方で、接触部に転写残トナーが存在しない領域（印字無し領域）があると、電荷の受け渡しが転写残トナーに阻害されずに行われる。つまり、クリーナレス方式では、印字領域と印字無し領域とで、帯電電位が異なることがあった。

具体的には、印字領域では、上流ギャップによる放電により、帯電電位が得られる。その一方で、印字無し領域では、その放電に加えて接触部での電荷の受け渡しにより、帯電電位の絶対値が大きくなってしまう。この様な帯電電位差による帯電ムラがある状態で、露光工程により静電像を形成すると、現像に関わる静電像の電位での違いが出るため、特にハーフトーンの画像などの中間階調を出力した際に、その静電像の電位に対応した濃度の濃淡ムラができてしまうことがあった。

本発明は、上記実情に鑑み、高湿度の環境下でも、帯電ムラによる濃度ムラの発生を従来よりも抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、直流電圧が印加され、前記像担持体と異なる速度で回転しつつ前記像担持体と接触しながら前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段が前記像担持体の表面に形成した静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記現像手段が現像した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、前記帯電手段と前記像担持体との接触部から前記像担持体の移動方向の上流に亘る隙間であり、前記移動方向の上流から下流に向かうにつれて前記隙間の寸法が減少し、前記帯電手段から前記像担持体に放電する領域であるギャップと、を備え、前記現像手段は、前記転写手段が現像剤像を転写材に転写した後に前記像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に回収する画像形成装置であって、前記ギャップに対向する前記像担持体の部位を除電する除電手段を備えることを特徴とする。

本発明の他の画像形成装置は、像担持体と、直流電圧が印加され、前記像担持体と異なる速度で回転しつつ前記像担持体と接触しながら前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段が前記像担持体の表面に形成した静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記現像手段が現像した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、前記帯電手段と前記像担持体との接触部から前記像担持体の移動方向の上流に亘る隙間であり、前記移動方向の上流から下流に向かうにつれて前記隙間の寸法が減少し、前記帯電手段から前記像担持体に放電する領域であるギャップと、を備え、前記現像手段は、前記転写手段が前記像担持体に転写した後に前記像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に回収する画像形成装置であって、前記像担持体は、支持体と、前記支持体の表面に形成され、金属酸化物粒子を含有する下引き層と、前記下引き層の表面に形成される感光層と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、高湿度の環境下でも、帯電ムラによる濃度ムラの発生を抑制することができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 感光体ドラムと帯電ローラの断面図である。 帯電ローラと感光体ドラムと上流ニップ露光装置との関係を示す断面図である。 本発明の実施例２に係る画像形成装置の断面図である。 短時間における感光体ドラムの電位の低下評価を行った装置の概略図である。 感光体ドラム及び比較ドラムの電位測定結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成動作が開始されると、装置本体１００Ａの内部の『像担持体』としての感光体ドラム１は、図示省略の感光体ドラム駆動モータにて矢印方向に周速度（プロセススピード、印字速度）１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。

感光体ドラム１は、層状の導電性高分子材料、すなわちアルミニウム等の導電性基体層１ｃ（支持体）と、その外周に形成された下引き層１ｂと、さらにその外周に感光層１ａと、を有する円筒状のドラム型の電子写真感光体ドラムである。感光層１ａは、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層（被帯電面）とを積層した積層型の感光層１ａである。感光体ドラム１の外径は２０ｍｍである。

『帯電手段』としての帯電ローラ２は、印加装置２２から直流電圧が印加され、感光体ドラム１と異なる速度で回転しつつ感光体ドラム１と接触しながら感光体ドラム１の表面を帯電する。帯電ローラ２は、図示省略の帯電用電源から所定のタイミングで負電圧が印加され、それにより感光体ドラム１上を一様に負帯電し帯電電位Ｖｄを形成する。帯電ローラ２には−１２００Ｖの負電圧が印加されている。帯電ローラ２は、芯金とその外周に設けられた弾性層とからなる単層構成であっても良く、弾性層上に表面層を設けた２層構成であってもよい。

弾性層は、ゴム成分から形成されており、ゴム成分としては、特に限定されるものではなく、帯電部材の分野において公知のゴムを用いることができる。また表面層は、帯電部材の分野において公知の樹脂を用いることができる。本実施例では２層構成の帯電ローラ２を用い、弾性層としてはヒドリンゴムを、表面層にはウレタン樹脂を用いる。

感光体ドラム１と帯電ローラ２との間に周速度差を有する。感光体ドラム１と帯電ローラ２の当接部が同方向に移動するように感光体ドラム１から帯電ローラ２へ回転可能な駆動力を伝達し、帯電ローラ２の周速度が感光体ドラム１の周速度より１．１倍速くなるようにしている。周速度差を設けるのは帯電ローラ２にトナーが付着するのを抑制するためである。なお、帯電ローラ２の外径は９．７ｍｍで長手方向（回転軸線方向）の長さは２３０ｍｍである。

図２は、感光体ドラム１と帯電ローラ２の断面図である。この図２を用い帯電ローラ２から感光体ドラム１への放電による帯電について説明する。感光体ドラム１の被帯電面と帯電ローラ２とが接触する接触部Ａを基準として、感光体ドラム１の回転に対し接触部Ａより上流側のギャップ（上流ギャップＧ１）と、接触部Ａより下流側のギャップ（下流ギャップＧ２）と、が形成される。感光体ドラム１が回転方向Ｌ１に、帯電ローラ２が回転方向Ｌ２に、それぞれ回転している。

『ギャップ』としての上流ギャップＧ１は、帯電ローラ２と感光体ドラム１との接触部Ａから感光体ドラム１の『移動方向』としての回転方向Ｌ１の上流に亘る隙間である。また、上流ギャップＧ１は、回転方向Ｌ１の上流から下流に向かうにつれて隙間の寸法が減少し、帯電ローラ２から感光体ドラム１に放電する領域である。

なお、これに対して、下流ギャップＧ２は、帯電ローラ２と感光体ドラム１との接触部Ａから感光体ドラム１の回転方向Ｌ１の下流に亘る隙間である。また、下流ギャップＧ２は、回転方向Ｌ１の上流から下流に向かうにつれて寸法が増加し、帯電ローラ２から感光体ドラム１に放電し得る領域と言える。

このことから、上流ギャップＧ１は、接触部Ａに近づくにつれギャップが小さくなっており、このギャップ間に電界がかかることで感光体ドラム１は帯電する。上流ギャップＧ１は帯電ローラ２と感光体ドラム１との間で放電が行われる領域である。本実施例では、上流ギャップＧ１は、接触部Ａの中心の位置から感光体ドラム１の回転方向Ｌ１の上流側に向かっておよそ１ｍｍ離れた位置までの領域であった。

『露光手段』としての露光ユニット３（露光装置）は、感光体ドラム１をレーザで露光する。帯電電位Ｖｄを形成した感光体ドラム１は、露光ユニット３により露光されて露光電位Ｖｌを形成する。露光ユニット３は画像データに応じて、レーザビームを用いて感光体ドラム１にその主走査方向（感光体回転軸方向）に露光を繰り返しつつ、副走査方向（感光体表面移動方向）にも露光を行うことで静電像を形成する。

『現像手段』としての現像装置４は、露光ユニット３が感光体ドラム１の表面に形成した静電像を『現像剤』としてのトナーＴで現像する。すなわち、現像装置４は、感光体ドラム１上に形成された静電像に対し、図示省略の現像用電源から−３００Ｖの負電圧の現像バイアスＶｄｃが印加され、現像スリーブ４１により現像する。

ここで、現像装置４について説明する。現像スリーブ４１は回転自在に現像容器４５に支持されている。現像スリーブ４１は、中空の非磁性金属（アルミなど）素管の周囲に所定の体積抵抗を持つ導電性弾性ゴム層を設けたものである。

現像スリーブ４１中にはマグネットローラ４３が固定され配置されている。現像容器４５中の磁性一成分ブラックのトナーＴ（負帯電特性）は、現像容器４５内で撹拌部材４４によって撹拌されており、この撹拌により現像容器４５の内部でこのマグネットローラ４３の磁力により現像スリーブ４１の表面に供給される。

現像スリーブ４１の表面に供給されたトナーは、現像ブレード４２を通過することで均一薄層化、ならびに摩擦帯電により負極性に帯電させられる。その後、感光体ドラム１と接触する現像位置まで搬送され、静電像を現像する。また、現像スリーブ４１の表面と感光体ドラム１の表面とは速度差をもっている。

『転写手段』としての転写ローラ５は、現像装置４が現像した『現像剤像』としてのトナー像を転写材Ｒに転写する。感光体ドラム１上に可視化されたトナー像は、さらに転写手段である転写ローラ５との接触部Ａに送られ、タイミングを合わせて搬送されてくる転写材Ｒ上に転写される。転写ローラ５と感光体ドラム１との間には、不図示の電源により転写バイアスが印加されている。トナー像が転写された転写材Ｒは定着装置７に送られる。定着装置７において、転写材Ｒには熱及び圧力が加えられ、転写されたトナー像は転写材Ｒに定着される。

ここで、転写手段によりトナーは転写材Ｒに転写されるが、一部転写されずに感光体ドラム１にトナーが残留する。転写されずに感光体ドラム１上に残った転写残トナーは帯電ローラ２に突入することになる。帯電ローラ２へのトナー付着を抑制するため光除電部材としての前露光装置６を帯電工程の前に設けている。前露光装置６が前露光を照射することで感光体ドラム１の電位を十分に低下させている。こうすることで、帯電ローラ２と感光体ドラム１とが接触する前での放電が均一に行なえ、それと同時に転写残トナーも均一に正規極性である負極性にすることが可能となる。

トナーは帯電ローラ２との接触前に負極性に帯電しているため帯電ローラ２との接触部Ａでは電界的に帯電ローラ２へは付着せずに通過する。その後、負帯電したトナーが感光体ドラム１の回転に伴い現像位置までくると、非露光部では帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｄｃとの電位差により現像スリーブ４１に付着し、現像容器４５内に回収される（現像同時クリーニング）。このように、現像装置４は、転写ローラ５がトナー像を転写材Ｒに転写した後に感光体ドラム１の表面に残ったトナーＴを現像と同時に回収する。

露光部では露光電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの電界により現像スリーブ４１に付着しないが、その部分は元々画像形成が行われる部分であるので、そのまま感光体ドラム１上に残留し、その後転写される。この様な工程を繰り返して画像形成動作が実行される。

コントローラ８は、画像形成装置１００の動作を制御する手段であり、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミング等を制御しており、所定の作像シーケンス制御等を司る。

（感光体ドラム１への電荷の受け渡しによる濃度差の説明）
まず、感光体ドラム１への電荷の受け渡しについて説明する。電圧が印加された帯電ローラ２と感光体ドラム１とに周速度差を設けて接触すると、特に高湿度の環境において帯電ローラ２から感光体ドラム１へ電荷が受け渡される。このため、パッシェン則から導かれる放電開始電圧よりも小さな電圧を帯電ローラ２に印加している際も感光体ドラム１に帯電電位が観測されることとなる。

例えば、高湿下で、帯電ローラ２と感光体ドラム１とに周速度差を設け、パッシェン則から導かれる放電開始電圧以下の電圧である−５００Ｖの電圧を印加装置２２が帯電ローラ２へ印加する。この状態で感光体ドラム１の電位を測定すると、−４０Ｖ程度の帯電電位が測定される。これは電荷が受け渡されるためである。実際に印加される放電開始電圧以上の電圧の−１２００Ｖの電圧を印加装置２２が帯電ローラ２に印加すると、帯電電位は−６７０Ｖとなる。

一方、帯電ローラ２と感光体ドラム１との周速度差を設けずに従動回転させた状態で帯電電位を測定すると−６２０Ｖとなる。つまり、帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に周速度差を設けることで、−５０Ｖ分の電荷が接触時に感光体ドラム１に受け渡される。

続いて、クリーナレス構成である本実施例における本現象の影響について説明する。静電像に対し現像装置４によりトナーが現像された部分（印字領域）は、前述の通りに転写残トナーが存在した状態で、帯電ローラ２と感光体ドラム１との接触部Ａに進む。電荷の受け渡しは帯電ローラ２と感光体ドラム１との接触により行われるため、接触部Ａにトナーなどの介在物（異物）が存在すると受け渡しが阻害される。

そのため、高湿下においても転写残トナーが発生した部分では帯電印加電圧が−１２００Ｖの印加では帯電電位が−６２０Ｖとなる。一方、非現像部では、転写残トナーが存在せず電荷の受け渡しが行われるため、帯電電位が−６５０Ｖとなる。介在物が全くないと帯電電位は−６７０Ｖになるが、非現像部におけるかぶりとしてトナーや、一部の帯電ローラ２に付着したトナーにより帯電電位は−６５０Ｖとなる。この様に印字された領域と、印字されなかった領域とで帯電電位が異なるため、その後に静電像が形成されるときに電位差ができ、特にハーフトーンなどの中間調で濃度差が発生する。

（上流ニップ露光装置）
図３は、帯電ローラ２と感光体ドラム１と上流ニップ露光装置９との関係を示す断面図である。『除電手段』としての上流ニップ露光装置９は、上流ギャップＧ１に対向する感光体ドラム１の部位を除電して、接触部Ａに至る際に帯電電位を低下させる。上流ニップ露光装置９は、光により除電する装置である。接触部Ａにて電荷の受け渡しが行われ、接触部Ａを通過するが、下流ギャップＧ２にて放電が行われることで帯電電位が形成される。このため帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に周速差を設けていても、印字された領域と印字されなかった領域とで帯電電位に大差がなくなるため、ハーフトーンなどの中間調でも濃度差の発生を抑制できる。

表１に上流ニップ露光装置９を点灯させた場合と、点灯されなかった場合とで、印字された領域の感光体ドラム１の１周後でのハーフトーン濃度差の画像評価結果を示す。

表１から上流ニップ露光を行うことで転写残トナーによる帯電電位ムラを抑制できるため、ハーフトーン濃度差の発生を抑制できる。

上流ニップ露光のあり／なしでは帯電ローラ２に流れる帯電電流量が異なる。上流ニップ露光を行わない場合の帯電電流量は３０μＡであり、上流ニップ露光を行う場合は３５μＡの電流が流れる。上流ニップ露光を行うと電流が増える。

帯電電流量が増えると感光体ドラム１の被帯電面である電荷輸送層の摩耗量が増えるため、図１に不図示のセンサにより高湿（湿度６０％ＲＨ以上）で使用されない場合は上流ニップ露光を行わないようにしている。従って、上流ニップ露光装置９は、湿度６０％ＲＨ以上の使用環境で駆動して、感光体ドラム１の帯電電位を除電させるということになる。この様に電荷の受け渡しが行われる使用環境でのみ上流ニップ露光を行うことで、帯電電位ムラを抑制して画像不良の発生を抑えながら、電荷輸送層の摩耗量も抑えることで感光体ドラム１の寿命が短くなることも防いでいる。

なお、本実施例では上流ニップ露光装置９を用い上流ギャップＧ１内の露光を行ったが、前露光装置６が上流ギャップＧ１内を露光することで同様の効果を得ることもできる。

図４は、本発明の実施例２に係る画像形成装置２００の断面図である。本実施形においても画像形成装置全体の構成は実施例１と同様である。本実施例では実施例１と違い、上流ニップ露光装置９を用いていない。上流ニップ露光装置９を用いずに感光体ドラム１の帯電電位の形成における誘電緩和現象を利用している。

この現象を用い短時間で帯電電位を低下させ電荷の受け渡しによるハーフトーン濃度差の発生を抑制している。誘電緩和現象を用いると、帯電ローラ２と感光体ドラム１との上流ギャップＧ１で放電が開始されてから接触部Ａに至るまでに電位を低下させることができる。その場合、上流ギャップＧ１で形成された帯電電位が低下した状態で接触部Ａに至ることになる。

このとき転写残トナーがある場合は電荷の受け渡しが阻害され接触部Ａを通過し、下流ギャップＧ２で放電が行われ帯電電位を形成する。転写残トナーがない場合は感光体ドラム１への電荷の受け渡しが行われ帯電電位が上昇するが、接触部Ａに至るまでに電位が低下しており、帯電電位の上昇が抑制されている。つまり、接触部Ａに至るまでに電位を低下させた分だけ転写残トナーのある部分とない部分との帯電電位の差が小さくなる。以下に本実施例での感光体ドラム１について述べる。

感光体ドラム１は、『支持体』としての導電性基体層１ｃと、導電性基体層１ｃの表面に形成され、金属酸化物粒子を含有する下引き層１ｂと、下引き層１ｂの表面に形成される感光層１ａと、を有する。

実施例２の感光体ドラム１の下引き層１ｂは、結着樹脂としてのポリウレタン樹脂に金属酸化物粒子を分散させている。そして、下引き層１ｂは、導電性基体層１ｃから感光層１ａへの電荷注入を阻止するために、電気的バリア性を有する必要がある。下引き層１ｂの抵抗が小さすぎると、電気的バリア性が乏しくなり、導電性基体層１ｃからの電荷注入に起因して帯電電位の低下による画像不良の発生が顕著になる。一方、下引き層１ｂの抵抗が大きすぎると、画像形成時に電荷（キャリア）の流れが滞り、残留電位の上昇（電位安定性の欠如）が顕著になる。

そのため、下引き層１ｂは、上記を満足する抵抗を持たせる観点と、上流ギャップＧ１を通過する間に電位が低下する観点（短時間における感光体ドラム１の電位の低下）と、を両立するようにしている。そのために金属酸化物の誘電分極を利用している。そのための下引き層１ｂ用の塗布液には金属酸化物粒子として酸化亜鉛粒子を添加している。

酸化亜鉛粒子は、感光層１ａへの局所的な電荷注入を抑制するために、下引き層１ｂ中に均一に存在することが必要であり、平均粒子径は、３００ｎｍ以下にしている。酸化亜鉛粒子の質量比率を変えることで、導電性と短時間における感光体ドラム１の電位の低下を両立させている。感光体ドラム１としては、下引き層１ｂを導電性基体層１ｃ上に３０μｍ形成した。比較として下引き層１ｂとしてポリアミド樹脂を０．２μｍ作成した。

この下引き層１ｂならびに下引き層１ｂの上に感光層１ａを形成した。感光層１ａは電荷発生層と、電荷輸送層から成る積層型の感光層１ａにより作成した。下引き層１ｂの上に電荷発生層を０．２μｍ形成し、更に電荷発生層の上に２０μｍの電荷輸送層を形成した。下引き層１ｂで作成した感光体ドラム１と、下引き層１ｂで作成した比較ドラムの短時間における感光体ドラム１の電位の低下評価を行った。

（感光体ドラム電位の測定）
図５は、短時間における感光体ドラム１の電位の低下評価を行った装置の概略図である。感光体ドラム１の導電性基体層１ｃを電気的に接地する。感光体ドラム１の感光層１ａ（電荷輸送層）の表面上に透明な電極２１０を接続する。スイッチ２１１を閉じたとき、電極２１０は高電圧電源２２０と接続させる。スイッチ２１１はコントローラ８により接続／非接続が制御される。コントローラ８の制御により予め選定した時間インターバルでスイッチ２１１の接続／非接続を切り替えることができる。

接続／非接続の切り替えはミリ秒単位で行うことができ、高電圧電源２２０に接続した際に感光体ドラム１に発生した電場を、電位計２３０からのプローブ２３１により感知する。電位計２３０で測定した感光体ドラム１の電場のデータはコントローラ８等によりデータ収集される。つまりスイッチ２１１の接続時間を画像形成装置２００の条件と同様にすることで、短時間における感光体ドラム１の電位低下を測定することができる。

画像形成装置２００では感光体ドラム１の周速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、また、上流ギャップＧ１は感光体ドラム１上の距離でおよそ１ｍｍである。そのため、帯電ローラ２の上流ギャップＧ１を進む間にかかる時間を５ｍｓｅｃとして、スイッチ２１１の接続時間を５ｍｓｅｃにした。そして、その後の電位変化の測定を行った。

図６は、感光体ドラム１及び比較ドラムの電位測定結果のグラフである。比較ドラムでも、図５の説明と同じ電位測定をした。感光体ドラム１は、誘電緩和現象を利用した実施例２の感光体ドラムである。比較ドラムは、誘電緩和現象を利用しない（金属酸化物粒子を含有する下引き層１６を使用しない）比較例１に係る感光体ドラムである。また、図６は、高電圧電源２２０が感光体ドラム１や比較ドラムに−６５０Ｖの電圧を印加して、感光体ドラム１や比較ドラムに−６５０Ｖの電界が与えられた際の電位の推移を示している。

図６のグラフａでは、スイッチ２１１が接続された際の電位の立ち上がりであり、感光体ドラム１や比較ドラムの電位が−６５０Ｖになることを示している。図６のグラフｂでは、５ｍｓｅｃスイッチ２１１を接続状態にしたときを示している。図６のグラフｃでは、スイッチ２１１を非接続にしたときの感光体ドラム１のその後の電位変化を示している。図６のグラフｃ’では、スイッチ２１１を非接続にしたときの比較ドラムのその後の電位変化を示している。図６のグラフｃとグラフｃ’から分かるように、感光体ドラム１と比較ドラムとでは、電位変化が異なることが分かる。

グラフｂとグラフｃから分かるように、感光体ドラム１では、スイッチ２１１が接続される間は電位が−６５０Ｖであり、スイッチ２１１が非接続となると電位が低下している。また、グラフｂとグラフｃ’から分かるように、比較ドラムでは、スイッチ２１１が接続される間は電位が−６５０Ｖであり、スイッチ２１１が非接続となっても電位が同じ程度に保持され、ほとんど変化していない。

ここで、感光体ドラム１や比較ドラムが放電を受け始めてから接触部Ａに至るまでの時間も５ｍｓｅｃとして、スイッチ２１１を非接触にしてから５ｍｓｅｃ後の電位をみると、感光体ドラム１では−６４０Ｖ、比較ドラムでは−６５０Ｖである。

感光体ドラム１にて−６５０Ｖとなるところが−６４０Ｖとなることから、下引き層１ｂが−１０Ｖ分、感光体ドラム１の帯電電位の絶対値を１％（６．４Ｖ）以上低下させることになる。従って、感光体ドラム１が上流ギャップＧ１を移動する間に、上流ギャップＧ１に対向する感光体ドラム１の部位の帯電電位の絶対値を１％以上低下させる。

これを実際の帯電工程にあてはめると、上流ギャップＧ１により放電が開始され感光体ドラム１に帯電電位が形成されはじめると、下引き層１ｂ中の金属酸化物の誘電分極により電位が減少する。その後に接触部Ａを通過し下流ギャップＧ２へ至るとそのギャップにより放電が起こり帯電電位が形成される。このとき下流で形成された帯電電位は下引き層１ｂでの誘電緩和が十分に進んでいるため電位の低下はわずかであるため、そのままの電位として帯電電位Ｖｄが形成される。

この感光体ドラム１と比較ドラムを用い、画像評価を行った。画像評価方法は実施例１と同様である。

表２から分かるように、比較ドラムを用いることで許容外の濃度差が発生していたものが、感光体ドラム１を用いることで許容内発生に抑えることができた。

感光体ドラム１の転写残トナーがある部分は、帯電ローラ２の印加電圧が−１２００Ｖのとき、上流ギャップＧ１を通過して接触部Ａに到達までに、帯電電位が−６１０Ｖ程度になっている。そして、その部分は、接触部Ａでは、電荷の受け渡しが転写残トナーにより阻害されて行われない。そして、その部分は、下流ギャップＧ２では、再度の放電により帯電電位が−６２０Ｖになる。

感光体ドラム１の転写残トナーがない部分は、接触部Ａでは、電荷の受け渡しが行われるために、実施例１と同様に−３０Ｖ分の電荷が受け渡され、電位が−６４０Ｖとなる。電位が−６４０Ｖでは下流ギャップＧ２での放電が行われず帯電電位Ｖｄは−６４０Ｖとなる。つまり、転写残トナーがある部分とない部分とでの電位差は、２０Ｖとなる。

一方、比較ドラムでは、短時間における帯電電位の低下はないため、転写残トナーのある部分とない部分とでの電位差は３０Ｖとなる。

本実施例では下流ギャップＧ２に至るまでには誘電分極が安定して電位はほぼ安定した領域であるが、現像部に至るまでに誘電分極が安定していればよく、下流ギャップＧ２での放電が行われてもよい。

実施例１又は実施例２の構成によれば、高湿度の環境下でも、帯電ムラによる濃度ムラの発生を抑制することができる。

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 露光ユニット（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ 転写ローラ（転写手段）
９ 上流ニップ露光装置（除電手段）
１００ 画像形成装置
Ａ 接触部
Ｇ１ 上流ギャップ（ギャップ）
Ｌ１ 移動方向
Ｒ 転写材

Claims (5)

1. 像担持体と、
   直流電圧が印加され、前記像担持体と異なる速度で回転しつつ前記像担持体と接触しながら前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   前記像担持体を露光する露光手段と、
   前記露光手段が前記像担持体の表面に形成した静電像を現像剤で現像する現像手段と、
   前記現像手段が現像した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
   前記帯電手段と前記像担持体との接触部から前記像担持体の移動方向の上流に亘る隙間であり、前記移動方向の上流から下流に向かうにつれて前記隙間の寸法が減少し、前記帯電手段から前記像担持体に放電する領域であるギャップと、
   を備え、
   前記現像手段は、前記転写手段が現像剤像を転写材に転写した後に前記像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に回収する画像形成装置であって、
   前記ギャップに対向する前記像担持体の部位を除電する除電手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記除電手段は、光により除電する装置であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記除電手段は、湿度６０％ＲＨ以上の使用環境で前記像担持体の帯電電位を除電させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 像担持体と、
   直流電圧が印加され、前記像担持体と異なる速度で回転しつつ前記像担持体と接触しながら前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   前記像担持体を露光する露光手段と、
   前記露光手段が前記像担持体の表面に形成した静電像を現像剤で現像する現像手段と、
   前記現像手段が現像した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
   前記帯電手段と前記像担持体との接触部から前記像担持体の移動方向の上流に亘る隙間であり、前記移動方向の上流から下流に向かうにつれて前記隙間の寸法が減少し、前記帯電手段から前記像担持体に放電する領域であるギャップと、
   を備え、
   前記現像手段は、前記転写手段が前記像担持体に転写した後に前記像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に回収する画像形成装置であって、
   前記像担持体は、
   支持体と、
   前記支持体の表面に形成され、金属酸化物粒子を含有する下引き層と、
   前記下引き層の表面に形成される感光層と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記像担持体が前記ギャップを移動する間に、前記ギャップに対向する前記像担持体の部位の帯電電位の絶対値を１％以上低下させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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