JP2016176972A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除電部材を用いることなく、かつ転写電流の流れ込み等による感光体表面電位の不均一性を抑制する。【解決手段】表面に静電像を形成する感光体ドラム１と、感光体ドラム１に接触して電圧を印加することで該像担持体を一様に帯電させる帯電装置５と、感光体ドラム１に静電潜像を形成する露光装置７と、静電潜像を現像する現像装置２と、形成した画像を転写する二次転写ベルト１５、転写ローラ９と、を備える画像形成装置において、感光体ドラム１は、蓄光性樹脂を含有する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

一般に画像形成装置として電子写真式のものが多数使用されており、この画像形成装置において、像担持体に感光体として有機感光体が使用されているものがある。この種の感光体では、いわゆる残像（画像履歴）が残ってしまうという課題がある。残像は、直前に描かれた画像の濃淡に起因して生じ、転写前電位や転写電流の流れ込みのむら等により、帯電直前の電位状態が長手方向で不均一になるために生じる。

図５は従来の画像形成装置における感光体の各位置での電位の状態を示す模式図である。帯電後においては、有機感光体の電位は図５（ａ）に示すように一様にＶｄとなっている、ここで書込光が照射されると、同（ｂ）に示すように、その露光した部分が電位ＶＬになる。そして、転写後においては同（ｃ）に示すように、電位が上がってしまい、この状態において再び帯電を行うと、転写電流の影響を受けた箇所の電位は、同（ｄ）に示すように、その影響の分だけ他の表面電位よりも高い電位を示してしまう。これにより次の作像時には残像が発生してしまう。

また、転写電流の流れ込みのむら等により、帯電直前の電位状態が長手方向で不均一になる。現在では、この不均一な電位状態をならすために除電部材を用いて感光体表面の電位を一様にしている。更に、近年画像形成装置の省スペース化の要請により除電部材を配置することがレイアウト上困難になってきている。このレイアウト上の制約から、除電部材は搭載されない場合が多い。そのため、感光体の表面電位の不均一性は改善することができず、結果として残像が生じてしまい、品質に問題が生じてしまう。

更に、転写電流を制御して残像を抑制することもできるが、この手法では、長手方向一様に電流が制御されるため、感光体上の非画像部の電位にも影響が及んでしまう。これにより非画像部の帯電前電位が変化してしまう。

このような状況に鑑みて、除電部材を搭載せずに省スペース化したレイアウトを可能にすること、除電部材を用いることなく感光体上の電位を転写後に一様にすること、非画像部の表面電位への影響を抑えること、などが望まれている。

特許文献１には、感光体と、帯電手段と、静電潜像を形成する像露光手段と、前記静電潜像を感光体の帯電極性と同極性に帯電されたトナーで可視化し、トナー像を形成させる反転現像手段と、被転写体にトナーの帯電極性と逆極性の電荷を付与してトナー像を転写させる転写手段を有する画像形成装置において、前記感光体は少なくとも導電性支持体上に感光層を設けてなり、該感光層が電荷発生材料としてチタニルフタロシアニンとナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系電子輸送材料を含む単一の層からなる単層型感光体であって、画像形成の履歴により生じる前記感光体の主帯電時の感光体表面電位差に応じて転写電流を制御する画像形成装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の発明は、感光体上の非画像部の電位への影響を与えない、という問題は解消されていない。

そこで、本発明は、除電部材を用いることなく、かつ転写電流の流れ込み等による感光体表面電位の不均一性を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。

本発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体に接触して電圧を印加することで該像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、前記像担持体に静電潜像を形成する書込手段と、前記静電潜像を現像する現像手段と、形成した画像を転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、前記像担持体は、蓄光材料を含有することを特徴とする。

本発明によれば、除電部材を用いることなく、転写電流の流れ込み等により転写後に感光体表面の電位が不均一になることを抑制し、残像を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 同画像形成装置における感光体の各位置での電位の状態を示す模式図である。 同画像形成装置における感光体の残光の状態を示す図である。 同画像形成装置における感光体の残光の状態を示す図である。 従来の画像形成装置における感光体の各位置での電位の状態を示す模式図である。

本発明を実施するための形態に係る画像形成装置について説明する。本発明に係る画像形成装置は、トナー像を形成する感光体、感光体を一様に帯電させる帯電部材、トナーを現像する現像部材、現像したトナー像を転写する転写部材を備えた画像形成装置において、蓄光材料を含有した感光体を用いることを特徴とする。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の全体構造について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。なお、本発明の実施対象とする画像形成装置は、図示したカラープリンタに限定されず、複写機、ファクシミリ装置、複写機能とファクシミリ機能等を備えた複合機等、画像形成を行う種々の装置を対象とすることができる。

画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を作成する作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを横方向に並べて配置したタンデム型のカラープリンタである。作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの上側には、作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋに形成した各色のトナー像を重ねて転写する二次転写ベルト１５を配置し、作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの下側には書込手段である露光装置７を配置している。

作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。また、作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、帯電手段である帯電装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、現像手段である現像装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、クリーニング部材であるクリーナ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを備える。更に、二次転写ベルト１５を挟んで二次転写ベルト１５の内側に、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向して転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋが配置されている。二次転写ベルト１５と、転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは転写手段を構成する。本実施形態では、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ現像装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと一体として、画像形成装置１００の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成される。なお、プロセスカートリッジには、クリーナ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ等、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周囲に配置した他の処理部材を含むことができる。

露光装置７は、画像形成装置１００に接続されたパーソナルコンピューター等からの色分解された画像信号に基づいて露光用の光を、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに照射する。感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、帯電装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが接触して電圧を印加されることで、一様に帯電されている。これにより、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは露光され静電潜像が形成される。感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された潜像は、現像装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋで各色の現像材（トナー）像が付着され顕像化される。

二次転写ベルト１５は、３つのローラ１２、１３、１４に掛け回されている。ローラ１２に対向して二次転写ローラ１９が配置され、二次転写部を形成している。この二次転写部において、二次転写ベルト１５に重ねて転写されたカラートナー像が記録媒体Ｐに転写される。記録媒体Ｐは、用紙カセット２６に配置されており、搬送ローラ２７で１枚ずつ搬送される。搬送された記録媒体Ｐは、ローラ対２８で位置やタイミングを調整されて二次転写部に搬送される。

二次転写がなされた記録媒体Ｐは、定着器２０に搬送されて定着ニップ部で熱と圧力が付与され定着処理がなされる。定着器２０は、２つの定着部材として、加熱ローラ２１と、定着ローラ２２とを備えている。加熱ローラ２１には、加熱用のヒーター２１ａが内蔵されている。本実施形態では、２つの定着部材のうちの一方として定着ローラ２２を加熱ローラ２１に押し付け、定着ニップを形成する。

定着器２０で定着された記録媒体Ｐは、排出ローラ対２９で排紙部５０ａに排出される。なお、本実施形態では、画像形成装置１００の上部には、補充用のトナーを格納したトナー容器５２Ｙ、５２Ｃ、５２Ｍ、５２Ｋが配置されたトナー補充部５１が配置されている。

次に画像形成装置の像担持体である感光体ドラムについて説明する。本実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラム１の感光体は有機感光体で構成される。そして、この感光体の表面には、電荷を発生させる電荷発生層（CGL:Charge Generation Layer）が設けられている。作像時に露光装置７からの書込光による書き込みがなされると、電荷発生層の電荷が移動し、書き込みがなされた部分の電位が変化する（図５（ａ）、（ｂ））。そしてこの電位が変化した部分にトナーが塗布され顕像化され、転写される。転写される際に流れる転写電流の影響で、書き込まれた部分の電位（ＶＬ）は書き込み時よりも増加することが分かっている（図５（ｃ）参照）。この状態において再び帯電を行うと、転写電流の影響を受けた箇所の電位は、その影響の分だけ他の表面電位よりも高い電位を示してしまう（図５（ｃ）参照）。これにより次の作像時には残像が発生してしまう。

本実施形態では、感光体に蓄光材料を含有することによって残像を抑制する。蓄光材料を含有した感光体は書き込み動作時の光によってエネルギーを蓄積し、書込光の照射が終了しても発光を維持する。このとき、発光を維持するのは書き込み部だけであり、非作像部は発光しない。この維持されている蓄光材量の光を残光と称する。そして、残光を維持している部分には正の電荷が表層に現れ、転写時に転写電流の流れ込みによる電位（ＶＬ）の上昇を抑えることができる。これにより、転写後再び感光体が帯電する際に表面の電位むらが抑えられ、残像を抑制することができる。

残像には、感光体の１サイクル前に形成された画像部が次サイクルにおいて濃くなって現れるポジ残像と、逆に薄くなって現れるネガ残像があるが、本発明に用いられる感光体の場合にはポジ残像に効果が得られる。

以下図面に基づいて説明する。図２は同画像形成装置における感光体の各位置での電位の状態を示す模式図である。作像時に露光装置７からの書込光による書き込みがなされると、電荷発生層の電荷が移動し、書き込みがなされた部分の電位が変化する（図２（ａ）、（ｂ））。このとき、書込部分に含有された蓄光材料は、書込状態が終了しても残光を発生する。この残光が発生している部分には正電荷「＋」が表面に現れ、このため、転写電流の流れ込みが抑制される。それ故、電位ＶＬの増加を防ぐことができる（図２（ｃ））。これにより、再度感光体を帯電させた場合にも感光体表面の不均一な帯電を抑制することができ（図２（ｄ））、除電部材を用いることがなくても残像を改善することができる。

蓄光材料、即ち光を照射するとその光エネルギーを蓄積して残光を発生する性質を持った材料として、例えば硫化亜鉛（ＺｎＳ系）やアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ_２Ｏ_４系）を使用することができる。蓄光材料は、書込光の照射がなくなってからも残光を発し続ける。このような光特性を持つ素材を樹脂などに含有することで残光性を持った感光体を作成することができる。これらの蓄光材料は、組成や照射された光の強度等によりその残光時間が異なる。

一方、画像形成装置においては、感光体ドラム１の直径、回転速度や、露光装置７、二次転写ベルト１５への転写位置、クリーナ８の配置位置、露光装置７からの書込光の強度は、画像形成に最適になるように設定されている。このため、これらの条件と、蓄光材料の残光時間によって、残光が維持される領域が定まる。

次に残光状態を維持する領域について説明する。実施形態に係る感光体ドラム１において、蓄光材料の残光状態は、少なくとも転写手段である転写ローラ９と二次転写ベルト１５との接触部において維持されていること必要である。

残光状態を維持する領域を選択することで、異なる効果得ることができる。図３及び図４は同画像形成装置における感光体の残光の状態を示す図である。図１で示した作像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの構造は、すべて同じであるので、図３、図４中では添え字を記載せず、作像ユニット６、感光体ドラム１、現像装置２、帯電装置５、クリーナ８として説明する。また各図には、現像装置２の現像ローラ２ａだけを示し、帯電装置５は、帯電ローラ５ａと、帯電クリーナ５ｂと、クリーナ８はクリーニングブレード８ａ、と保持部材８ｂとで構成されている。

まず、図３に示すように、露光装置７からの書込光Ｌによる書込部から二次転写ベルト１５に接触するまでの領域１ａまで残光状態が維持されている場合には、転写電流の流れ込みが抑制され残像を改善することができる。

また、図４に示すように、二次転写ベルト１５の接触部からクリーナ８の手前の領域１ｂまでで残光を維持させる場合には、トナーの静電的な付着力を減少させることができ、クリーナ８のクリーニング性能を向上させることができる。

このように所望の領域において、残光を維持させるための条件について説明する。画像形成装置１００の仕様によって、感光体ドラム１の直径、回転速度や、露光装置７、二次転写ベルト１５への転写位置、クリーナ８の配置位置、露光装置７からの書込光の強度は定まっている。このため、蓄光材料の種類、残光特性を選択して、所望の領域において残光が維持される特性を備えるものとする。蓄光材量の選択により、異なる仕様の画像形成装置に本発明を適用できる。

ここで、領域１ａおよび領域１ｂにおいて残光を維持するための条件は以下の通りである。まず、領域１ａにおいて残光を維持するには、感光体ドラム１の回線速をＲ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、露光装置７による書込光照射部から二次転写ベルト１５への転写部に至るまでの距離をＤ１（ｍｍ）としたとき、蓄光材料としてＤ１／Ｒ（ｓｅｃ）だけ残光を維持するものを選択する。また、同じ条件で領域１ｂにおいて残光を維持するには、露光装置７による書込光照射からクリーナ８に至るまでの距離をＤ２（ｍｍ）としたとき、蓄光材量としてＤ２／Ｒ（ｓｅｃ）だけ残光を維持するものを選択する。

ここで、帯電装置５を通過して露光装置７で再度書き込みを行うまでの領域１ｃ（図４参照）まで残光を維持させた場合には、感光体ドラム１が帯電した後に残光によって露光してしまう。このため、感光体ドラム１が目標とする表面電位にならず、帯電装置５が正常な機能を発揮できないこととなる。従って、この領域まで残光を発生しない蓄光材料を選択して、領域１ｃにおいては消光状態になるようにする。このように領域１ａ、領域１ｂ及び領域１ｃを選択して残光を維持させることにより、上述のように、残像の防止、クリーニング性能の向上を図ることができる。

以上のように本実施形態によれば、感光体に蓄光材料を含有させることによって、書き込み光によって作像部分に蓄光が行われる。書き込み後もその部分は残光状態であり、感光体表面に正の電荷が移動する。これにより、転写時に転写電流が流れ込みにくくなり、感光体の表面電位の不均一性を抑制することができる。よって、除電部材を用いることなく、転写電流の流れ込み等により転写後に感光体表面の電位が不均一になることを抑制し、残像を抑制することができる。

１：感光体ドラム
２：現像装置
５：帯電装置
６：作像ユニット
７：露光装置
８：クリーナ
９：転写ローラ
１５：二次転写ベルト
９：転写ローラ

特開２００８−２２４７８５号公報

Claims (6)

1. 表面に静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体に接触して電圧を印加することで該像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、前記像担持体に静電潜像を形成する書込手段と、前記静電潜像を現像する現像手段と、形成した画像を転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
   前記像担持体は、蓄光材料を含有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記蓄光材料は、前記像担持体の電荷発生層に含有させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記蓄光材料の残光状態が、少なくとも転写部材において維持されてい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. 前記蓄光材料の残光状態が、少なくとも転写部材からクリーニング部材までの間において維持されてい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。
5. 前記蓄光材料が、前記帯電手段から前記書込手段までの間は消光状態であ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。
6. 前記像担持体が少なくとも現像装置を含む前記像担持体の周囲に配置される処理部材と一体として装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジとして構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の画像形成装置。