JP2016218119A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を単純化しつつ、長期に亘って画質を向上させた画像形成装置を提供する。【解決手段】複合機１１は、画像を形成する画像形成部１５を含む。複合機１１は、感光体と、帯電ローラーと、帯電バイアス電圧印加部３９と、ＬＳＵ３１と、現像部と、現像バイアス電圧印加部３９と、クリーニングブレードと、制御部１２とを備える。感光体は、正帯電型であって、単層の樹脂製の感光層を有する。帯電ローラーは、感光体を帯電させるゴム製の帯電ローラーである。帯電バイアス電圧印加部３９は、帯電ローラーに感光体を帯電させる帯電バイアス電圧を印加する。クリーニングブレードは、感光体上に残留したトナーを除去するゴム製のクリーニングブレードである。クリーニングブレードの反発弾性率は、３５％以下である。感光層を構成する樹脂の分子量は、５００００以上である。帯電バイアス電圧印加部３９によって印加される電圧は、直流電圧である。【選択図】図２

Description

この発明は、画像形成装置に関するものである。

複合機のような画像形成装置においては、画像読み取り部で原稿の画像を読み取った後、画像形成部に備えられる感光体に対して読み取った画像を基に光を照射し、感光体上に静電潜像を形成する。その後、現像装置により形成した静電潜像の上に帯電した現像剤を供給して可視画像とした後、用紙に転写し、画像形成装置に備えられる定着装置によって定着させ、装置外に排出する。

ここで、現像装置を備える画像形成装置に関する技術が、特開２００７−５７６２９号公報（特許文献１）、特許第３９９１６４５号（特許文献２）、特許第４５８６６３５号（特許文献３）、および特許第５１４０９２０号（特許文献４）に開示されている。

特開２００７−５７６２９号公報 特許第３９９１６４５号 特許第４５８６６３５号 特許第５１４０９２０号

画像形成時においては、感光体の表面を所定の電位に帯電させ、露光により感光体の表面に静電潜像を形成する。そして、現像剤を感光体に供給して可視画像を得る。長期間の使用により、感光体を帯電させる帯電ローラーは、その表面が汚染される。具体的には、現像剤のうちのトナーに含まれる外添剤が、クリーニングブレードをすり抜け、感光体を経由して帯電ローラーの表面に付着する。帯電ローラーに多量の外添剤が付着すると、感光体を所定の表面電位まで帯電させる機能が低下する。その結果、画像を形成した際に、地肌かぶりやハーフトーン画像の濃度低下といった画像不良が生じるおそれがある。また、感光体を帯電させる際にこの付着した外添剤の影響で帯電のムラが生じれば、ハーフトーン画像の濃度のムラや縦スジ状の画像が発生することにもなる。

特許文献１〜特許文献４に開示の技術のように、帯電ローラーの表面をクリーニングする機構を設け、帯電ローラーの表面をクリーニングする方法がある。クリーニング機構によると、装置内に設けられたブラシやスポンジで帯電ローラーの表面を擦り、帯電ローラーに付着した外添剤や異物を除去している。しかし、このような機構は、大がかりな装置構成となってしまい、画像形成装置の省スペース化を図る場合に好ましくない。

また、縦スジ状の画像の発生の要因として、感光体の周方向に生じたキズに起因するものもある。感光体の周方向のキズは、クリーニングブレードと感光体との間に外添剤の塊や異物が噛み込むことによるものが多い。

異物の噛み込みによる画像への影響を低減する方法の一つとして、長い周期で感光体を軸方向に揺動させて、噛み込まれた異物による感光体への傷の発生や画像への影響を低減しようとする機構もある。しかし、感光体を揺動しながら帯電ローラーを固定する方式を採用した場合、感光体と帯電ローラーとの軸方向の摩擦により、帯電ローラーの汚染が助長されることとなる。特に、このような現象は、感光体に設けられる感光層が、正帯電型であって、単層の樹脂製である場合に顕著である。

この発明の目的は、装置構成を単純化しつつ、長期に亘って画質を向上させた画像形成装置を提供することである。

この発明の一の局面においては、画像形成装置は、画像を形成する画像形成部を含む。画像形成装置は、感光体と、帯電ローラーと、帯電バイアス電圧印加部と、露光部と、現像部と、現像バイアス電圧印加部と、転写部と、クリーニングブレードと、制御部とを備える。感光体は、正帯電型であって、単層の樹脂製の感光層を有する。帯電ローラーは、感光体を帯電させるゴム製の帯電ローラーである。帯電バイアス電圧印加部は、帯電ローラーに感光体を帯電させる帯電バイアス電圧を印加する。露光部は、帯電ローラーにより帯電させた感光体に露光して、感光体に静電潜像を形成する。現像部は、静電潜像が形成された感光体に対してトナーを供給して可視画像を形成する。現像バイアス電圧印加部は、現像部に現像バイアス電圧を印加する。転写部は、現像部により形成された可視画像を記録媒体に転写させる。クリーニングブレードは、感光体上に残留したトナーを除去するゴム製のクリーニングブレードである。制御部は、画像形成装置を制御する。クリーニングブレードの反発弾性率は、３５％以下である。感光層を構成する樹脂の分子量は、５００００以上である。帯電バイアス電圧印加部によって印加される電圧は、直流電圧である。

このような画像形成装置によると、感光層を構成する樹脂の分子量が、５００００以上であるため、感光体の表面粗さを長期間に亘ってある程度滑らかな状態に維持することができる。また、クリーニングブレードの反発弾性率は、３５％以下であることも相まって、トナーに含まれる外添剤のすり抜けを少なくして、帯電ローラーの汚染を低減することができる。そうすると、外添剤の付着による帯電ローラーの汚染を抑制し、感光体の表面を適切に帯電させることができる。また、帯電バイアス電圧印加部により印加される電圧は、直流電圧であるため、帯電ローラーの汚染を抑制することができる。このような構成は、装置構成を複雑化することがない。したがって、このような画像形成装置によると、装置構成を単純化しつつ、長期に亘って画質を向上させることができる。

この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機を示す図である。 複合機に備えられる画像形成部を示す図である。 イエローの作像ユニットの構成を示す図である。 感光体の表面電位と帯電ローラーの汚染度との関係を示すグラフである。 クリーニングブレードの反発弾性率を変化させた場合の帯電ローラーの汚染度ΔＬと耐久枚数との関係を示すグラフである。 帯電ローラーの汚染度ΔＬと感光体の表面の十点平均粗さＲｚとの関係を示すグラフである。 １００ｋ枚の画像形成後における感光体の表面の十点平均粗さＲｚと感光体のうちの感光層を構成する結着樹脂の分子量との関係を示すグラフである。 １００ｋ枚の画像形成後における帯電ローラーの汚染ΔＬと感光体の表面の摩擦係数μとの関係を示すグラフである。 帯電バイアス電圧印加部による電圧の印加方式の相違による帯電ローラーの汚染度ΔＬを示すグラフである。 帯電ローラーの抵抗値と感光体の表面電位との関係を示すグラフである。 １００ｋ枚の画像形成後における帯電ローラーの汚染度ΔＬと帯電ローラーの軸方向の移動許容量との関係を示すグラフである。 エージング時において、帯電バイアス電圧印加部による電圧の印加の有無の相違による帯電ローラーの汚染度ΔＬの関係を示すグラフである。 非画像形成時において、トナー供給の有無による帯電ローラーの汚染度ΔＬの関係を示すグラフである。

以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機を示す図である。図２は、複合機１１に備えられる画像形成部１５を示す図である。

図１および図２を参照して、複合機１１は、制御部１２と、操作部１３と、画像読み取り部１４と、画像形成部１５と、用紙セット部１９と、排出トレイ３０とを備える。

制御部１２は、複合機１１全体の制御を行う。操作部１３は、複合機１１側から発信する情報やユーザーの入力内容を表示する表示画面（不図示）を含む。操作部１３は、印刷部数や階調等の画像形成の条件や電源のオンまたはオフを入力させる。画像読み取り部１４は、セット位置にセットされた原稿を読み取り位置に搬送する原稿搬送装置としてのＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）２２を含む。画像読み取り部１４は、ＡＤＦ２２または不図示の載置台上にセットされた原稿の画像を読み取る。用紙セット部１９は、手差しで用紙をセットする手差しトレイ２８やサイズの異なる複数枚の用紙を収納可能な給紙カセット群２９を含む。用紙セット部１９は、画像形成部１５に供給する用紙をセットさせる。画像形成部１５は、画像読み取り部１４により読み取られた画像やネットワーク２５を介して送信された画像データを基に、搬送されてきた用紙に画像を形成する。画像形成部１５により画像を形成された用紙は、排出トレイ３０に排出される。

次に、複合機１１に備えられる画像形成部１５の構成について、さらに詳細に説明する。

画像形成部１５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各４色にそれぞれ対応する第一の作像ユニット４１ａ、第二の作像ユニット４１ｂ、第三の作像ユニット４１ｃ、および第四の作像ユニット４１ｄと、露光装置としてのＬＳＵ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｅｒ Ｕｎｉｔ）３１と、中間転写体としての転写ベルト３２と、各作像ユニット４１ａ〜４１ｄに対応して設けられる四つの一次転写ローラー３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを含む一次転写ユニット３４と、二次転写ローラー３５と、現像バイアス電圧印加部３８と、帯電バイアス電圧印加部３９と、感光体揺動機構４０とを含む。ＬＳＵ３１については、一点鎖線で概略的に示している。なお、複合機１１は、いわゆる四連タンデム形式の画像形成部１５を備えることとなる。

イエローの可視画像を形成する第一の作像ユニット４１ａは、その表面に静電潜像が形成される第一の感光体４２ａ、第一の感光体４２ａにイエローの現像剤を供給する第一の現像ローラー４３ａ、および第一の感光体４２ａを帯電させる第一の帯電ローラー４４ａを含む。シアンの可視画像を形成する第二の作像ユニット４１ｂは、その表面に静電潜像が形成される第二の感光体４２ｂ、第二の感光体４２ｂにシアンの現像剤を供給する第二の現像ローラー４３ｂ、および第二の感光体４２ｂを帯電させる第二の帯電ローラー４４ｂを含む。マゼンタの可視画像を形成する第三の作像ユニット４１ｃは、その表面に静電潜像が形成される第三の感光体４２ｃ、第三の感光体４２ｃにマゼンタの現像剤を供給する第三の現像ローラー４３ｃ、および第三の感光体４２ｃを帯電させる第三の帯電ローラー４４ｃを含む。ブラックの可視画像を形成する第四の作像ユニット４１ｄは、その表面に静電潜像が形成される第四の感光体４２ｄ、第四の感光体４２ｄにブラックの現像剤を供給する第四の現像ローラー４３ｄ、および第四の感光体４２ｄを帯電させる第四の帯電ローラー４４ｄを含む。

現像バイアス電圧印加部３８は、第一〜第四の現像ローラー４３ａ〜４３ｄにそれぞれ現像バイアス電圧を印加する。現像バイアス電圧印加部３８は、交流（ＡＣ）および直流（ＤＣ）の双方の現像バイアス電圧を印加することができる。現像バイアス電圧印加部３８は、交流のみの印加も可能であるし、交流に直流を重畳された形で印加することも可能である。また、現像バイアス電圧印加部３８は、第一〜第四の現像ローラー４３ａ〜４３ｄのそれぞれについて、個別に現像バイアス電圧を印加することができる。なお、現像バイアス電圧について、ＤＣにＡＣを重畳させる構成とすると、トナーの現像性を精密にコントロールすることができるため、画質向上の観点から有効である。

帯電バイアス電圧印加部３９は、第一〜第四の帯電ローラー４４ａ〜４４ｄにそれぞれ現像バイアス電圧を印加する。帯電バイアス電圧印加部３９は、交流および直流の双方の現像バイアス電圧の印加が可能である。帯電バイアス電圧印加部３９は、直流のみの印加も可能であるし、直流に交流を重畳された形で印加することも可能である。

ここで、イエローの作像ユニット４１ａの構成について説明する。図３は、イエローの作像ユニット４１ａの構成を示す図である。図３を参照して、イエローの作像ユニット４１ａは、第一の感光体４２ａと、第一の現像ローラー４３ａと、第一の帯電ローラー４４ａと、第一の除電ランプ４５ａと、第一のトナーシール４６ａと、第一のクリーニングブレード４７ａとを含む。第一の感光体４２ａは、正帯電型であって、単層の樹脂製の感光層を有する。第一の感光体４２ａは、アルミニウム製の素管の表面に、感光層を構成する樹脂を塗布したものである。感光体揺動機構４０は、第一の感光体４２ａを軸方向に所定の周期で揺動させることができる。第一の感光体４２ａの軸方向は、図３中の紙面表裏方向となる。第一の現像ローラー４３ａは、現像剤を構成するトナーをその表面に担持する。第一の現像ローラー４３ａは、帯電したトナーを現像バイアスといった高電圧によって第一の感光体４２ａ側に移動させるようにして供給する。第一の帯電ローラー４４ａは、金属のシャフトの周りに導電性のゴムを設けたローラーである。第一の帯電ローラー４４ａは、シャフトに印加された電圧である帯電バイアス電圧による近傍放電にて第一の感光体４２ａの表面を帯電させる。第一の帯電ローラー４４ａは、図３中の紙面表裏方向となる軸方向への移動が許容されている。第一の除電ランプ４５ａは、一次転写ローラー３３ａによる一次転写の後、第一の感光体４２ａ上の残留電荷を除電する。第一のクリーニングブレード４７ａは、除電後、第一の感光体４２ａ上に残留したトナー５０をかきとるようにして除去する。第一のクリーニングブレード４７ａは、クリーニング時に、その先端、すなわち、第一の感光体４２ａと接触する部分が、スティックスリップという微小運動を行う。第一のトナーシール４６ａは、第一のクリーニングブレード４７ａによりかきとられたトナーの漏れを防ぐ。なお、シアンの作像ユニット４１ｂ、マゼンタの作像ユニット４１ｃ、およびブラックの作像ユニット４１ｄも、イエローの作像ユニット４１ａと同様の構成であるため、それらの説明を省略する。

第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順に、図２中の矢印Ｄ_１の方向で示す転写ベルト３２の回転方向の上流側から配置されている。すなわち、上流側から第一の作像ユニット４１ａ、第二の作像ユニット４１ｂ、第三の作像ユニット４１ｃ、第四の作像ユニット４１ｄの順に配置されている。最下流側に第四の作像ユニット４１ｄが配置される。

第一〜第四の帯電ローラー４４ａ〜４４ｄはそれぞれ、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄを所定の電位に帯電させる。ＬＳＵ３１は、画像読み取り部１４によって読み取った画像を基に、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄに対してそれぞれ露光する。露光された各色の成分の光を基に、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上にそれぞれ静電潜像が形成される。第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上に形成された静電潜像に第一〜第四の現像ローラー４３ａ〜４３ｄからそれぞれ各色の現像剤、具体的には、トナーが供給される。各色のトナーが第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上にそれぞれ供給されて、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上にそれぞれ各色のトナーによる可視画像を形成される。このようにして第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄ上に形成されたトナーによる可視画像は、転写ベルト３２に一次転写される。なお、トナーには、シリカやアルミナ、酸化チタンといった外添剤、すなわち、表面処理剤が微量含まれている。外添剤の大きさは、トナーの大きさと比較すると非常に小さい。

転写ベルト３２は、無端状である。転写ベルト３２は、駆動ローラー３６ａ、および従動ローラー３６ｂによって一方向に回転する。転写ベルト３２の回転方向は、図２中の矢印Ｄ_１で示される。すなわち、転写ベルト３２の回転方向については、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄが設けられている下方領域においては、左側から右側に向かう方向、その逆の上方領域においては、右側から左側に向かう方向である。転写ベルト３２の回転方向において、第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄのうち、イエローの可視画像を形成する第一の作像ユニット４１ａが最も上流側に配置されており、ブラックの可視画像を形成する第四の作像ユニット４１ｄが最も下流側に配置されている。なお、転写ベルト３２は、上流側から下流側に向かって回転するものとする。

四つの一次転写ローラー３３ａ〜３３ｄはそれぞれ、転写ベルト３２を介して各色の感光体４２ａ〜４２ｄに対向する位置に配置される。一次転写ユニット３４によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄにより形成されたトナーによる可視画像が転写ベルト３２に一次転写される。具体的には、一次転写ローラー３３ａ〜３３ｄのそれぞれに一次転写バイアスを印加することによって、第一〜第四の作像ユニット４１ａ〜４１ｄにより形成されたトナーによる可視画像が、転写ベルト３２の表面に一次転写される。この時に、各色の画像が転写ベルト３２に重ねられて、転写ベルト３２上にフルカラーの画像が形成される。

二次転写ローラー３５は、転写ベルト３２を介して、従動ローラー３６ｂと対向する位置に設けられる。画像形成部１５は、二次転写ローラー３５と転写ベルト３２の表面とが当接する位置に記録媒体としての用紙を搬送するための用紙搬送路３７ａを備える。また、画像形成部１５は、二次転写された用紙を不図示の定着ユニット側へ搬送するための用紙搬送路３７ｂを備える。給紙カセット２３ａ〜２３ｃが位置する上流側となる用紙搬送路３７ａから、二次転写ローラー３５と転写ベルト３２の表面とが当接する位置に用紙が供給される。用紙の搬送のタイミングに合わせて、二次転写ローラー３５へのトナーと逆の極性の二次転写バイアスが印加される。二次転写ローラー３５への二次転写バイアスの印加により、転写ベルト３２の表面上に形成されたトナーによる可視画像が、供給された用紙側に電気的に引き寄せられ、用紙に二次転写される。トナーによる可視画像が転写された用紙は、用紙搬送路３７ｂを利用して図示しない定着ユニットまで搬送される。

なお、上記した複合機１１における一つの画像形成の条件については、以下の通りである。複合機１１として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ２５５０Ｃｉ改造機を用いる。また、画像形成の条件について、システム速度を１６０ｍｍ／秒、第一〜第四の感光体４２ａ〜４２ｄを正帯電単層型ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ドラム（φ３０ｍｍ、膜厚３０μｍ、感光層結着樹脂分子量５５０００）、第一〜第四の帯電ローラー４４ａ〜４４ｄをφ１２ｍｍのエピクロルヒドリンゴム製のローラー、帯電バイアス電圧印加部３９による印加電圧をＤＣ定電圧、表面電位を＋５００Ｖ、現像方式を非接触ＡＣ＋ＤＣ印加現像によるタッチダウン現像方式、現像バイアス電圧印加部３８による印加電圧を１８０Ｖｄｃ、１４５０Ｖｐｐ（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）、３．６ＫＨｚ、クリーニングブレード４７ａをウレタンゴム製で厚み２．０ｍｍ（ＪＩＳ−Ａ硬度が７５度、反発弾性が２３℃において３０％、ヤング率９．５ＭＰａ）のものとする。

次に、図３に示すイエローの作像ユニット４１ａを用いて、感光体４２ａの表面電位と、帯電ローラー４４ａの外添剤による汚染度との関係について、説明する。帯電ローラー４４ａは、感光体４２ａを経由して、トナーに含まれる外添剤の付着により汚染される。帯電ローラー４４ａの外添剤による汚染は、元々黒色である帯電ローラー４４ａの表面が白色の外添剤によって汚染されるため、帯電ローラー４４ａの表面の明度の差に表れる。

図４は、感光体４２ａの表面電位Ｖｏと帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬとの関係を示すグラフである。図４において、縦軸は、表面電位Ｖｏ（Ｖ）を示し、横軸は、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示す。汚染度ΔＬの値が大きいほど、帯電ローラー４４ａの表面が汚染されていることを示している。帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬについては、所定量の画像形成を行った後、帯電ローラー４４ａの表面の明度（Ｌ値）を測定し、元の帯電ローラー４４ａの明度との差を汚染度ΔＬとして測定した。明度については、ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ製のＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅにて測定した。

図４を参照して、帯電ローラー４４ａの汚染が進行すると、表面電位Ｖｏの値は低下する。すなわち、帯電バイアス電圧印加部３９により帯電ローラー４４ａに同じ電圧を印加したにも関わらず、帯電された感光体４２ａの表面電位は、汚染度ΔＬの値が３０の帯電ローラー４４ａの場合を境界として、大きく低下している。したがって、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを３０以下に抑制すれば、感光体４２ａの適切な帯電を確保することができると把握できる。

図５は、クリーニングブレード４７ａの反発弾性率を変化させた場合の帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬと耐久枚数との関係を示すグラフである。図５において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染ΔＬを示し、横軸は、耐久枚数（ｋ（１０００）枚）を示す。クリーニングブレード４７ａの反発弾性率については、３０％の場合と３５％の場合と４７％の場合を示している。図５において、ひし形が反発弾性率３０％の場合、正方形が反発弾性率３５％の場合、三角形が反発弾性率４７％の場合を示す。

図５を参照して、反発弾性率が低いほど、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬの値が小さくなる傾向がある。この要因については、反発弾性率が低いほど、クリーニング時におけるクリーニングブレード４７ａの微小運動（スティックスリップ現象）が抑えられ、その結果、クリーニングブレード４７ａからの外添剤のすり抜けが減少していると考えられる。ここで、クリーニングブレード４７ａの反発弾性率が４７％の場合、耐久枚数が５０ｋ枚で汚染ΔＬの値が３５程度となっている。一方、クリーニングブレード４７ａの反発弾性率が３５％の場合、耐久枚数が１００ｋ枚であっても、汚染度ΔＬの値が３０程度である。クリーニングブレード４７ａの反発弾性率が３０％の場合、耐久枚数が１００ｋ枚であっても、汚染度ΔＬが２０程度である。したがって、クリーニングブレード４７ａの反発弾性率を３５％以下とすることにおり、耐久枚数１００ｋ枚時における汚染度ΔＬの値を３０以下とすることができる。

図６は、１００ｋ枚の画像形成後における帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬと感光体４２ａの表面の十点平均粗さＲｚとの関係を示すグラフである。図６において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染ΔＬを示し、横軸は、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚを示す。表面粗さＲｚは、株式会社東京精密製のＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸを用い、感光体４２ａを構成するアルミニウム素管の粗度を機械加工により変更して、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚの値を調整した。表面粗さＲｚは、ＪＩＳ（１９８２）規格における十点平均粗さである。

図６を参照して、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚの値が高いほど、汚染度ΔＬの値が高くなる。この要因については、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚの値が高いほど、クリーニングブレード４７ａからの外添剤のすり抜けによる帯電ローラー４４ａの表面の汚染が進行するものと考えられる。ここで、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚを３μｍ以下とすることにより、汚染度ΔＬの値を３０以下にすることができる。

図７は、１００ｋ枚の画像形成後における感光体４２ａの表面の十点平均粗さＲｚと感光体４２ａのうちの感光層を構成する結着樹脂の分子量との関係を示すグラフである。図７において、縦軸は、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚを示し、横軸は、感光体４２ａのうちの感光層を構成する結着樹脂の分子量を示す。

図７を参照して、感光体４２ａのうちの感光層を構成する結着樹脂の分子量が高いほど、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚの値が低いままである。この要因については、結着樹脂の分子量が高いほど、感光体４２ａの耐摩耗性が向上していると考えられる。そして、分子量が５００００以上であれば、感光体４２ａの表面の表面粗さＲｚを３μｍ以下とすることができる。

図８は、１００ｋ枚の画像形成後における帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬと感光体４２ａの表面の摩擦係数μとの関係を示すグラフである。図８において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示し、横軸は、感光体４２ａの表面の摩擦係数μを示す。感光体４２ａの表面の摩擦係数μの測定については、感光体４２ａ上にメリヤス製のウエスを敷き、ウエスに２Ｎ（ニュートン）の荷重を負荷した状態の横滑り荷重を計測して算出した。

図８を参照して、感光体４２ａの表面の摩擦係数μが高いほど、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬの値が高くなっていく。この要因については、感光体４２ａの表面の摩擦係数μが低ければ、クリーニングブレード４７ａからのすり抜けが抑制され、帯電ローラー４４ａが汚染されにくくなるためであると考えられる。ここで、感光体４２ａの表面の摩擦係数μを０．６以下とすることにより、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを３０以下に抑えることができる。

図９は、帯電バイアス電圧印加部３９による電圧の印加方式の相違による帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示すグラフである。図９において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示す。なお、直流（ＤＣ）電圧のみとした場合の印加電圧は、１３００Ｖｄｃとし、交流（ＡＣ）電圧に直流（ＤＣ）電圧を重畳したものについては、１５００Ｖｐｐ＋５２０Ｖｄｃとしている。

図９を参照して、帯電ローラー４４ａに印加する電圧を直流電圧のみとした場合、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬは、３０程度である。これに対し、帯電ローラー４４ａに印加する電圧を交流電圧に直流電圧を重畳させたものとした場合、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬは、４０以上となる。この要因については、交流電圧に直流電圧を重畳させた場合、帯電ローラー４４ａ側から感光体４２ａ側に向かう放電量が増加すると共に感光体４２ａ上の放電生成物も増加し、結果として外添剤の感光体４２ａへの付着性が上昇して、クリーニングブレード４７ａからのすり抜けの量が増加したものと考えられる。したがって、帯電ローラー４４ａに印加する電圧を直流電圧のみとすれば、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを３０以下とすることができる。なお、帯電バイアスについては、ＤＣのみの印加とすれば、感光層、すなわち、感光体膜の膜削れを低減することができると共にオゾン発生量の低減、帯電音の低減、現像との周波数の干渉の解消を図ることができるため、これらの点においてさらに有利である。

図１０は、帯電ローラー４４ａの抵抗値と感光体４２ａの表面電位との関係を示すグラフである。図１０において、縦軸は、感光体４２ａの表面電位Ｖｏ（Ｖ）を示し、横軸は、帯電ローラー４４ａの抵抗値（ｌｏｇΩ）を示す。抵抗値については、５００Ｖ印加した場合の抵抗値を示している。

図１０を参照して、帯電ローラー４４ａの抵抗値が上昇するにつれ、感光体４２ａの表面電位の値が低くなる。ここで、帯電ローラー４４ａの抵抗値が６．８ｌｏｇΩよりも大きくなると、表面電位が急激に低下する。言い換えると、帯電ローラー４４ａの抵抗値が６．８ｌｏｇΩ以下であれば、表面電位への影響は少ない。一方、帯電ローラー４４ａの抵抗値が低すぎると、感光体４２ａに対して印加電圧がリークしてしまい、感光層が絶縁破壊を引き起こしてしまうおそれがある。このような絶縁破壊が生じると、絶縁破壊が生じた箇所において画像が黒点となって表れることとなり、好ましくない。したがって、感光層の絶縁破壊の影響を考慮すると、帯電ローラー４４ａの抵抗値は、５．２ｌｏｇΩ以上とすることが好ましい。すなわち、帯電ローラー４４ａの抵抗値を５．２ｌｏｇΩ以上６．８ｌｏｇΩ以下とすれば、感光体４２ａの表面電位を適切にすることができると共に、感光層への影響を低減することができる。

なお、帯電ローラー４４ａの表面粗さについて言えば、十点平均粗さＲｚを９〜１９μｍとし、凹凸の平均間隔Ｓｍを５５〜１３０μｍの範囲とするのが好ましい。

表１において、表面電位Ｖｏから現像バイアス電圧Ｖｄｃを差し引いた値と、この条件で得られる画像との関係を示す。なお、実験的に、帯電ローラー４４ａを部分的に汚染されたものとすべく、部分的に汚染度ΔＬの値が４０程度のものを使用した。そして、ハーフトーン画像を形成し、形成した画像について評価した。具体的には、特に問題のないレベルを良好とし、不具合が発生したものを劣るとした。

表１を参照して、Ｖｏ−Ｖｄｃの値が５０〜４００Ｖの場合、良好な画像が得られる。一方、Ｖｏ−Ｖｄｃの値が０Ｖの場合、汚染度ΔＬが４０の位置における縦スジ状の画像が得られた。Ｖｏ−Ｖｄｃの値が−１００Ｖの場合、地肌かぶり画像が得られた。また、Ｖｏ−Ｖｄｃの値が４５０Ｖの場合、いわゆる逆地肌かぶり画像が得られた。逆地肌かぶり画像とは、逆帯電しているトナーが、白色部に付着する画像である。したがって、５０≦Ｖｏ−Ｖｄｃ≦４００Ｖとすることにより、良好な画像を得ることができる。

ここで、帯電ローラー４４ａは、軸方向の移動が許容されているため、感光体４２ａを揺動させる感光体揺動機構４０を作動させた際に、感光体４２ａの軸方向の揺動に伴って、帯電ローラー４４ａは、軸方向に移動する。図１１は、１００ｋ枚の画像形成後における帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬと帯電ローラー４４ａの軸方向の移動許容量との関係を示すグラフである。図１１において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示し、横軸は、帯電ローラー４４ａの軸方向の揺動許容量を示す。揺動許容量については、感光体４２ａの揺動運動に伴って軸方向に移動可能な帯電ローラー４４ａの距離を示すものである。感光体揺動機構４０を作動させた際の感光体４２ａの軸方向の揺動量は、１．０ｍｍである。

図１１を参照して、帯電ローラー４４ａの揺動許容量が大きくなるにつれ、汚染度ΔＬが小さくなっていく。この場合、感光体４２ａの軸方向の揺動量は、１．０ｍｍであり、帯電ローラー４４ａの揺動許容量が１．０ｍｍ以上であれば、汚染度ΔＬが３０以下となる。したがって、帯電ローラー４４ａの揺動許容量については、感光体４２ａの軸方向の揺動量よりも多くすることにより、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを３０以下に抑えることができる。

図１２は、エージング時において、帯電バイアス電圧印加部３９による電圧の印加の有無の相違による帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬの関係を示すグラフである。図１２において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示す。なお、印加電圧ありとした場合の印加電圧を、１０００Ｖしている。ここで、エージング時とは、画像を形成していない状況で感光体４２ａが回転している状況、例えば、トナーを補給している最中や、複合機１１への電源投入後の時間帯である。

図１２を参照して、エージング時において、制御部１２による制御部より、帯電バイアス電圧印加部３９により電圧を印加した場合、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬは、２０程度である。これに対し、エージング時において電圧を印加しなかった場合、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬは、４５程度となる。この要因については、エージング時において電圧を印加すると、帯電ローラー４４ａに付着した外添剤がある程度感光体４２ａ側に移動し、クリーニングされるためであると考えられる。したがって、エージング時において、帯電バイアス電圧印加部３９により電圧を印加すれば、帯電ローラー４４ａの汚染ΔＬを３０以下とすることができる。

図１３は、非画像形成時において、トナー供給の有無による帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬの関係を示すグラフである。図１３において、縦軸は、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを示す。なお、トナー供給ありとした場合については、非画像形成時において、１０ｍｍの幅の画像を形成する程度の量のトナーを現像ローラー４３ａ側から感光体４２ａ側へ移動させ、転写を行わずにクリーニングブレード４７ａ側に供給する状態を示す。ここで、非画像形成時とは、画像を形成していない状態であり、例えば、搬送される複数の用紙間の時間帯をいう。

図１３を参照して、非画像形成時において、制御部１２による制御部より、トナーを供給した場合、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬは、２２程度である。これに対し、非画像形成時において、トナー供給なしの場合、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬは、３２程度である。この要因については、非画像形成時において、トナーを供給することにより、クリーニングブレード４７ａのエッジに介在しているトナーを定期的に入れ替えることができる。これにより、感光体４２ａとクリーニングブレード４７ａとの摩擦状態を適切に保ち、トナーによるストレスを低減して、トナーからの外添剤の脱離を低減することができると考えられる。したがって、非画像形成時において、現像ローラー４３ａからトナーを供給すれば、帯電ローラー４４ａの汚染度ΔＬを、３０以下とすることができる。

以上より、このような構成の複合機１１によると、装置構成を単純化しつつ、長期に亘って画質を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態において、いわゆる４連タンデム形式の画像形成方式を用いることとしたが、これに限らず、一つの作像ユニットを含む単色の画像形成方法を採用することにしてもよい。

また、上記の実施の形態において、転写ベルトのような中間転写体を用いることとしたが、これに限らず、用紙に直接、可視画像を転写する機構にも採用される。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に係る画像形成装置は、装置構成の単純化、および画質の向上が要求される場合に、特に有効に利用される。

１１ 複合機、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 画像読み取り部、１５ 画像形成部、１６ ハードディスク、１７ ファクシミリ通信部、１８ ネットワークインターフェース部、１９ 用紙セット部、２１ 表示画面、２２ ＡＤＦ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 給紙カセット、２４ 公衆回線、２５ ネットワーク、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ コンピューター、２７ 画像形成システム、２８ 手差しトレイ、２９ 給紙カセット群、３０ 排出トレイ、３１ ＬＳＵ、３２ 転写ベルト、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 一次転写ローラー、３４ 一次転写ユニット、３５ 二次転写ローラー、３６ａ 駆動ローラー、３６ｂ 従動ローラー、３７ａ，３７ｂ 用紙搬送路、３８ 現像バイアス電圧印加部、３９ 帯電バイアス電圧印加部、４０ 感光体揺動機構、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 作像ユニット、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 感光体、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ 現像ローラー、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ 帯電ローラー、４５ａ 除電ランプ、４６ａ トナーシール、４７ａ クリーニングブレード、５０ トナー。

Claims (8)

1. 画像を形成する画像形成部を含む画像形成装置であって、
   正帯電型であって、単層の樹脂製の感光層を有する感光体と、
   前記感光体を帯電させるゴム製の帯電ローラーと、
   前記帯電ローラーに前記感光体を帯電させる帯電バイアス電圧を印加する帯電バイアス電圧印加部と、
   前記帯電ローラーにより帯電させた前記感光体に露光して、前記感光体に静電潜像を形成する露光部と、
   静電潜像が形成された前記感光体に対してトナーを供給して可視画像を形成する現像部と、
   前記現像部に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電圧印加部と、
   前記現像部により形成された可視画像を記録媒体に転写させる転写部と、
   前記感光体上に残留したトナーを除去するゴム製のクリーニングブレードと、
   前記画像形成装置を制御する制御部とを備え、
   前記クリーニングブレードの反発弾性率は、３５％以下であり、
   前記感光層を構成する樹脂の分子量は、５００００以上であり、
   前記帯電バイアス電圧印加部によって印加される電圧は、直流電圧である、画像形成装置。
2. 前記感光体の表面の摩擦係数μは、０．６以下である、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体の表面の表面粗さＲｚは、３μｍ以下である、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. ５００Ｖの電圧を印加した場合の前記帯電ローラーの抵抗値は、５．２〜６．８ｌｏｇΩの範囲内にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、画像を形成しない状態で前記感光体が回転しているエージング時において、前記帯電バイアス電圧印加部により、前記帯電ローラーに前記帯電バイアス電圧を印加するよう制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、非画像形成時において、前記現像部により前記感光体に所定量の前記トナーを供給するよう制御する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記帯電ローラーによって帯電した前記感光体の表面電位をＶｏとし、前記現像バイアス電圧印加部により印加される前記現像バイアス電圧をＶｄｃとすると、５０≦Ｖｏ−Ｖｄｃ≦４００の関係を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記感光体を軸方向に揺動させる感光体揺動機構を含み、
   前記帯電ローラーは、軸方向の移動が許容されており、
   前記帯電ローラーの軸方向の移動許容量は、前
   記感光体揺動機構による前記感光体の軸方向の揺動量よりも大きい、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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