JP3356185B2

JP3356185B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3356185B2
Application number: JP04145293A
Authority: JP
Inventors: 岳彦岡村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 2002-12-09
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: JPH06258927A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置に代表さ
れる画像形成装置に関する。より詳しくは、接触帯電器
および圧接現像器を用いて画像を形成する画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真プロセスによる画像形成
装置に用いられる帯電部材としては、ワイヤ電極とシー
ルド電極を主構成要素とするコロナ放電器が公知であ
る。適切な設定のコロナ放電器によれば一様帯電が可能
であり、その後の行程で形成される画像に帯電ムラが影
響することは少ない。しかし、コロナ帯電器はワイヤに
高電圧を印加する必要があり、また放電電流の利用効率
が悪い、オゾン等を生成してしまうという問題点を有し
ている。

【０００３】そこで、上記の問題点を鑑み接触帯電手段
を用いることが検討されている。接触帯電手段の一つの
形態にＵＳＰ２９３４６５０、特開昭６３−１４９６６
８等に開示されているローラ帯電がある。図６はローラ
帯電器の構成例の概略図せある。帯電ローラ６１はシャ
フト６２の外周にＥＰＤＭ・ＮＢＲ等の弾性層６３を設
け、さらにその外周にカーボンを分散したウレタンゴム
による表面層６４（抵抗〜１０⁵［Ω］）を設けた２層
構成であり、被帯電体である感光体６５にバネ等（図示
せず）を用いて所定の荷重で圧接されている。感光体６
５は接地された導電性の基体６６上に感光層６７を塗布
したものであり、図中矢印の方向に所定のプロセススピ
ードで移動し、それに連れて帯電ローラ６１も従動回転
する。帯電バイアス印加電源６８によって帯電ローラ６
１には所定の直流電圧Ｖ_DCと振動電圧Ｖ_ACとの重畳電圧
が印加され、感光体６５は所定の極性・電位に帯電処理
される。

【０００４】また接触帯電手段の他の形態として、ブラ
シ帯電が特開昭５５−２９８３７等に開示されている。
図７はブラシ帯電器の構成例の概略図であり、図６と同
一の機能を有する部材は同一の番号を付して説明を省略
する。帯電ブラシ７１はカーボン繊維やステンレス繊維
の様な導電性の繊維状の線材７２であって数μｍから数
十μｍの太さのものがブラシ状にホルダ７３に束ねられ
た構造となっている。帯電バイアス印加電源６８によっ
て帯電ブラシ７１には所定の直流電圧Ｖ_DCと振動電圧Ｖ
_ACとの重畳電圧が印加され、感光体６５は所定の極性・
電位に帯電処理される。

【０００５】さらにまた、特開昭５６−１０４３５１に
はベルト帯電器による方法が提案されており、また接触
帯電器の形態としてはブレード型、ロッド型、ブロック
型等が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
接触帯電手段を用いた画像形成装置においては、帯電部
材による帯電処理の際に発生した帯電ムラが顕像化した
後の画像に現れてしまい形成される画像の品質が著しく
低いものになるという問題点を有していた。すなわち、
ブレード型、ロッド型、ブロック型等の帯電部材の表面
が固定のものでは、潜像担持体と帯電部材の接触の不均
一が帯電の均一性に反映され、縦方向に延びるスジ状の
模様となり、ブラシ型の帯電器ではブラシの掃き目が同
様の縦スジ模様になる。また回転可能なローラ帯電であ
っても振れなどのローラ形状の不均一がローラ回転周期
の横方向に延びるスジ状の模様となる。さらにまた、振
動電圧成分を含む電圧を印加した場合は、振動電圧成分
に対応した周期の横方向に延びるスジ状の模様が発生す
る。特にこれらの帯電ムラに起因するスジ状の模様は図
８に示す様なハーフトーンの画像で顕著に現れる。図８
はブラシ帯電器を用いた従来の画像形成装置で形成した
ハーフトーン画像の概略図である。画像パターンはドッ
ト８１を縦方向および横方向それぞれ１つおきに連続し
て形成したハーフトーン・パターンであり、画像形成方
向８２に延びるスジ状の領域８３では形成されるドット
が他の正常な領域８４のドットに比較して小さく、マク
ロで見ると濃度が薄くなった白いスジとなって見える。
したがってこのようなハーフトーン・パターンを含んだ
写真の様な画像にスジ状の濃度ムラが発生するという問
題点を有していた。

【０００７】このような帯電ムラを均すための電位均し
部材を潜像担持体に接触させるという方法が特開平４−
３０１８６に開示されている。図９は従来の画像形成装
置における電位均し部材の構成例の概略図であり、図６
と同一の機能を有する部材は同一の番号を付して説明を
省略する。感光体６５の移動方向において帯電ローラ６
１よりも下流位置で電位均し部材８１は感光体と接し、
感光体６５表面のムラ状の電荷を面方向に移動させるこ
とで均し、帯電ムラを低減するものである。図９で示し
た電位均し部材８１の構成例では、シャフト８２の外周
にＥＰＤＭ・ＮＢＲ・ウレタンゴム等の弾性ゴムにカー
ボンを分散させ半導電性とした弾性層８３から成り、感
光体６５にバネ等（図示せず）で所定の荷重で圧接され
従動回転し、電気的にはフロート状態である。このよう
な帯電均し部材８１を用いる方法は、帯電ムラの低減に
は効果があるが、部品点数の増加、コスト高、装置の大
型化という問題点を有する。

【０００８】本発明はこのような点を鑑みてなされたも
のであって、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の
内、接触帯電および圧接現像という手段を用いる画像形
成装置において、帯電ムラがハーフトーン等の画像に反
映することのない、特に写真等の画像品質が高く、カブ
リも少ない画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、帯電部材によ
って潜像担持体表面を帯電し、潜像形成部材によって前
記潜像担持体上に静電潜像を形成し、現像剤担持体の表
面に担持した現像剤によって前記潜像担持体上に形成さ
れた静電潜像を現像する画像形成装置において、前記現
像剤担持体は、導電性弾性ローラを用い荷重をかけて前
記潜像担持体に圧接し、且つ現像ニップと略等しいニッ
プを電極に対して形成したときの抵抗値を１０⁸〔Ω〕
以下にすると共に、前記帯電部材は、帯電ローラを用い
て前記潜像担持体表面に接触させ、前記現像剤担持体に
印加される平均電圧をＶ_b、前記帯電部材に印加される
最大電圧をＶ_aとしたとき、｜Ｖ_a｜−｜Ｖ_b｜＞６０
０Ｖにし、現像剤搬送量を１．５ｍｃｃ／ｃｍ²以下に
して、接触帯電と圧接現像の組み合わせにより画像形成
を行うことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【作用】本発明の上記の構成によれば、潜像担持体の帯
電プロセスにおいて帯電ムラが発生しても、現像プロセ
スによって帯電ムラを均す作用と現像する作用を同時に
行わせ、最終的な出力画像における帯電ムラの影響を最
小限に止めることが可能になる。すなわち、薄層形成し
た現像剤を介して潜像担持体に圧接した導電性弾性ロー
ラである現像剤担持体は、その接触ニップにおいて実質
的に潜像担持体に直接接触しているしている状態と等価
になり、帯電部材もしくは電位均し部材と同様の作用が
ある。その電位均し作用は潜像担持体と現像剤担持体の
実質的に接触している部分での注入モードの帯電作用が
支配的であり、現像剤担持体の抵抗値が小さいほどその
作用は大きくなる。したがって現像剤担持体の抵抗値が
小さいほど帯電ムラはより均され最終出力画像への影響
を低減することが可能になる。

【００１２】さらに、現像剤の搬送量が１．５［ｍｃｃ
／ｃｍ²］以下であると現像剤担持体表面と感光体表面
の接触が安定し、均し作用は顕著になり効果が大きい。

【００１３】また、非画像部で過剰に帯電した部分が帯
電ムラとなっている場合、現像領域において画像部とは
逆の方向に過剰な現像電界が形成され、これがカブリの
原因となるが、現像と同時に過剰帯電部分を均すことで
かかる原因によるカブリを低減する作用もある。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の画像形成装置における具体的
な実施例について説明する。本発明において現像器の現
像剤担持体はローラ状の形状に限定されるものではない
が、実施例においてはローラ状の現像剤担持体によって
現像剤を搬送する例について述べるので、現像剤担持体
を現像ローラと表記して説明する。また本発明に用いる
潜像担持体はドラム形状に限定されるものではないが、
実施例においては感光体ドラムとして説明する。

【００１５】図１は本発明の具体的態様における画像形
成装置の断面概観図である。感光体ドラム１は、ドラム
状の導電性の支持部２の上に有機または無機の光導電性
を有する感光層３を塗布したものであり図中の矢印の方
向へ所定のプロセススピードで回転する。ブラシ帯電器
４は帯電バイアス印加電源５によって所定の直流電圧Ｖ
_DCが印加されており、感光体ドラム１を所定の極性・電
位に帯電処理する。その後に、レーザーやＬＥＤ等の光
源６から出た光を結像光学系７を通して感光層３に画像
に応じて選択的に光照射することで電位コントラストを
得て感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。一方、現
像装置８は、静電潜像を顕像化する現像剤９を搬送し現
像するものである。現像ローラ１０は、シャフト１１の
外周に導電性の弾性層１２を配設したもので、弾性層１
２の外周に摺接する供給ローラ１３によって現像剤９の
供給を受け、金属や樹脂で構成される薄板バネ状の弾性
ブレード１４で適量に規制し薄層形成した現像剤９を搬
送するものである。図中矢印の方向への現像ローラ１０
の回転によって、感光体ドラム１と現像ローラ１０が圧
接されている現像領域まで現像剤９が搬送されると、感
光体ドラム１の電位コントラスト及び現像バイアス印加
電源１５により形成される現像電界に応じて、帯電した
現像剤９が感光体ドラム１に付着し、静電潜像が顕像化
される。

【００１６】さらに、転写ローラ１６もしくはコロナ転
写器等を用いて記録紙１７上に現像剤による像を転写
し、図示しない定着器によって熱や圧力を用いて現像剤
９を記録紙１７に定着し所望の画像を記録紙上に得るも
のである。

【００１７】図１に示した画像形成装置の実施例に用い
る現像剤９はスチレンアクリル供重合体あるいはポリエ
ステル等のバインダ中にカーボン等の顔料あるいは着色
染料さらにまたは含金属アゾ染料等の極性制御剤を分散
した体積平均粒径５〜２０［μｍ］程度の粒子であり、
場合によっては疎水性シリカ等の外添剤を０．１〜２％
添加したものである。また現像ローラ１０の弾性層１２
は、スチレン・ブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ブタジェン
ゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ニトリル・ブ
タジェンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、
エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴ
ム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等のゴム
材料に、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属粉、ファイネスブラック、
ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラッ
ク、チャンネルブラック等のカーボンブラック、酸化ス
ズ、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化アンチモン、チタ
ン酸カリ等の導電性酸化物、グラファイト、金属繊維、
炭素繊維等や、さらにポリエレンオキサイドやポリシロ
キサン等のポリマーマトリックスに金属を配位させた有
機イオン導電体等の導電性付与剤等を分散させたものが
使用可能である。また、図１では単層ゴムの現像ローラ
の例を示したが、表面層を有する多層構成の現像ロー
ラ、もしくはフォームローラの外周に表面層を形成した
形態の現像ローラも使用可能である。さらにまた、金属
または導電化した樹脂からなる筒状の薄膜部材を弛みを
もたせて回転駆動し、薄膜部材の表面で現像剤を搬送し
その弛み部分で感光体と接触しつつ現像する形態の現像
ローラーも使用可能である。

【００１８】次に、図１に示した画像形成装置において
具体的に画像を出力した実施例について説明する。

【００１９】（実施例１）本実施例では、表１に示した
４種類の現像ローラを用いて、３００ＤＰＩの解像度に
おける図８に示した画像を形成した実施例について述べ
る。表１において現像ローラの抵抗は線荷重４０［ｇｆ
／ｃｍ］によって現像ニップと略等しいニップを電極に
対して形成し、１［μＡ］の定電流を流した際の抵抗値
である。

【００２０】

【表１】

【００２１】現像剤には体積平均粒径が８．７［μｍ］
のポリエステル・バインダのものを用いた。表１の現像
ローラはいずれも、硬度が５０〜６０（ＳＲＩＳ−
Ｃ）、表面粗さは３〜８［μｍ］（Ｒｚ）の範囲に入っ
ており、現像ローラは４０［ｇｆ／ｃｍ］の線荷重で感
光体ドラムに圧接し、感光体ドラムに対して２倍の線速
比で回動させた。現像剤の規制には、厚さ１００［μ
ｍ］のＳＵＳの板をＬ字型に曲げたエッジ部を総荷重
１．５［ｋｇ］で圧接し、いずれの現像ローラでも現像
剤搬送量は０．４〜０．６［ｍｃｃ／ｃｍ²］であっ
た。各部材の電位設定は、帯電バイアスを直流定電圧−
１２００［Ｖ］、画像部電位Ｖ_onを−７０［Ｖ］、非画
像部電位Ｖ_offを−６５０［Ｖ］、現像バイアスを−２
５０［Ｖ］とした。

【００２２】出力した画像は画像処理装置ＥＸＣＥＬ
（日本アビオニクス社製）による、各ドットの面積から
評価した。すなわち、正常な領域８４のドット平均面積
をＳ₁、スジ状領域８３のドット平均面積をＳ₂としたと
き、ドットサイズ比ＲをＲ＝（Ｓ₂／Ｓ₁）×１００として評価した。また、実際の出力画像を目視で観察
し、ドットサイズ比が７０［％］以上ならば許容である
と判断した。図２は本発明の実施例における現像ローラ
抵抗に対するドットサイズ比を表す図である。図２のよ
うに、現像ローラ抵抗が１０⁸［Ω］以下であればドッ
トサイズ比が７０［％］より大きくなり、画像における
スジが実用上問題のないレベルであった。

【００２３】さらにベタ白現像を行うと、抵抗が１０⁹
［Ω］の現像ローラでは図８で示した画像に発生したス
ジと対応する位置に、同様のスジ状のカブリが発生し
た。しかし抵抗が１０⁸［Ω］以下であればこのスジ状
カブリの発生も防止することができた。

【００２４】（実施例２）次に、感光体をコロナ帯電器
で帯電し、露光せずに現像領域に移動させ、ベタ白画像
を現像する前後の感光体電位を測定した実施例について
説明する。現像剤には体積平均粒径が８．７［μｍ］の
ポリエステル・バインダのものを用い、現像ローラは表
１に示した４種類を４０［ｇｆ／ｃｍ］の線荷重で感光
体ドラムに圧接し、感光体ドラムに対して２倍の線速比
で回動させた。現像剤の規制は、実施例１と同様であり
現像剤搬送量は０．４〜０．６［ｍｃｃ／ｃｍ²］であ
る。各部材の電位において、現像前の感光体の電位をＶ
₁、現像後の感光体の電位をＶ₂、現像ローラに印加する
電位をＶ_bとして、Ｖ₁を−６００〜−１０００［Ｖ］、
Ｖ_bを０〜−４００まで変化させＶ₂を測定した。図３は
本発明の実施例における現像前後の感光体電位を示す図
である。図３において横軸のＶ_inは現像前の感光体の現
像ローラの電位差（Ｖ₁−Ｖ_b）であり、縦軸のＶ_outは
現像後の感光体の現像ローラの電位差（Ｖ₂−Ｖ_b）であ
り、暗減衰分は差し引いている。

【００２５】感光体の表面電位が高く、現像ローラに印
加される電位との差が６００［Ｖ］を越えると、ベタ白
現像で現像剤を現像せずとも感光体の電位は低下する。
すなわち帯電ムラである過帯電部分の電位は、帯電部材
に印加される電位Ｖ_aに至る可能性があり、このＶ_aに対
して現像ローラに印加される電位Ｖ_bとの差が６００よ
り大きい設定であれば感光体の電位を均す効果が得られ
る。さらに現像ローラの抵抗が小さいほどその効果は大
きい。

【００２６】（実施例３）次に帯電部材として帯電ロー
ラを用い、直流電圧に振動電圧を重畳した実施例につい
て説明する。帯電ローラには図６に示したものを用い、
帯電バイアスとして直流成分Ｖ_DC＝−６００［Ｖ］、振
動成分Ｖ_AC＝１４００［Ｖ］（ｐｐ値）８００［Ｈｚ］
を重畳したバイアスを印加した。他は実施例１と同様に
画像を形成したところ、現像ローラ抵抗が１０⁹である
と帯電バイアスの振動成分の周波数に対応した周期の画
像形成方向に対して横に延びるスジ状のムラが発生し
た。一方現像ローラ抵抗が１０⁸［Ω］以下であれば良
好なハーフトーン画像が得られることが確認された。

【００２７】（比較例）次に、実施例１の比較として、
図１の画像形成装置に非接触の現像器を適用して同様の
画像を出力し評価した例について説明する。図４は従来
の画像形成装置に用いられる現像器の概略図である。図
１と同じ機能を有する部材は同一の番号を付し説明を省
略する。現像装置４１は感光体ドラム１に非接触で現像
剤９を供給するものである。現像ローラ４２は表面粗さ
を３［μｍ］（Ｒｚ）に粗したアルミ製のドラムであ
り、その外周に摺接するウレタンフォーム製の供給ロー
ラ４３によって現像剤９の供給を受け、導電化したウレ
タンゴム製の弾性ブレード４４で現像剤搬送量１［ｍｃ
ｃ／ｃｍ²］に規制した現像剤９を搬送する。感光体ド
ラム１と現像ローラ４２は１００［μｍ］のギャプをあ
けて略平行に配置され、線速比２で回転駆動される。現
像バイアス印加電源４５は現像ローラ４２に直流電圧Ｖ
_DC＝−２５０［Ｖ］と振動電圧Ｖ_AC＝１０００［Ｖ］
（ｐｐ値）１０００［Ｈｚ］との重畳電圧を印加した。
かかる現像器と直流電圧のみを印加したブラシ帯電器を
用い実施例１と同様に画像を形成したところ、本比較例
においては帯電ムラを均す効果が得られず、スジ状の模
様をなくすことが不可能であった。

【００２８】（実施例４）本実施例では、現像剤搬送量
を変えて実施例１と同様の画像を形成し評価した実施例
について述べる。現像ローラにはウレタンゴム製の抵抗
値５．６×１０⁷［Ω］のものを用いた。図５は本発明
の実施例における現像剤搬送量に対するドットサイズ比
を表す図である。図５のように、現像剤搬送量が１．５
［ｍｃｃ／ｃｍ²］以下であればドットサイズ比が７０
［％］より大きくなり、画像におけるスジが実用上問題
のないレベルであった。さらに、スジ状のカブリの発生
も低減できることが確認できた。

【００２９】以上、本発明の現像装置の実施例のいくつ
かについて説明したが、本発明は実施例に示した形態に
限定されるものではなく、接触帯電と圧接現像の組み合
わせであれば現像剤も磁性、非磁性を問わない。また、
本発明の現像装置は、広く複写機、プリンタ、ファクシ
ミリ、ディスプレー等に応用が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の上記の構成
によれば、たとえ接触帯電器において帯電ムラを発生し
たとしても、圧接現像する際に帯電ムラを均しながら現
像することで、均一な濃度の画像を形成することが可能
になる。特に、ハーフトンの画像においてスジ状の領域
のドットの細りや太りを低減し最終出力画像において濃
度ムラとなることを防止することができるため、高品質
な写真画像を形成することができる。さらに感光体の過
帯電部分に発生するカブリも低減でき、白部の多い文字
画像も高品質に形成することができる。実施例で述べた
ように、従動回転する帯電ローラを用いる場合にも効果
を有するが、表面が固定された帯電部材を用いる際に本
発明は特に大きな効果を発揮する。さらにまた電位均し
部材を必要としないため、部品点数が少なく、軽量でコ
ンパクトな画像形成装置を提供することが可能であると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的態様における画像形成装置の断
面概観図。

【図２】本発明の実施例における現像ローラ抵抗に対す
るドットサイズ比を表す図。

【図３】本発明の実施例における現像前後の感光体電位
を示す図。

【図４】従来の画像形成装置に用いられる現像器の概略
図。

【図５】本発明の実施例における現像剤搬送量に対する
ドットサイズ比を表す図。

【図６】ローラ帯電器の構成例の概略図。

【図７】ブラシ帯電器の構成例の概略図。

【図８】ブラシ帯電器を用いた従来の画像形成装置で形
成したハーフトーン画像の概略図。

【図９】従来の画像形成装置における電位均し部材の構
成例の概略図。

【符号の説明】

４ブラシ帯電器５帯電バイアス印加電源８現像装置９現像剤１０現像ローラ１１シャフト１２弾性層１５現像バイアス印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/02 G03G 13/06 - 13/095 G03G 15/02 G03G 15/06 - 15/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電部材によって潜像担持体表面を帯電
し、潜像形成部材によって前記潜像担持体上に静電潜像
を形成し、現像剤担持体の表面に担持した現像剤によっ
て前記潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する画
像形成装置において、前記現像剤担持体は、導電性弾性ローラを用い荷重をか
けて前記潜像担持体に圧接し、且つ現像ニップと略等し
いニップを電極に対して形成したときの抵抗値を１０⁸
〔Ω〕以下にすると共に、前記帯電部材は、帯電ローラを用いて前記潜像担持体表
面に接触させ、前記現像剤担持体に印加される平均電圧をＶ_b、前記帯
電部材に印加される最大電圧をＶ_aとしたとき、｜Ｖ_a
｜−｜Ｖ_b｜＞６００Ｖにし、現像剤搬送量を１．５ｍｃｃ／ｃｍ²以下にして、接触帯電と圧接現像の組み合わせにより画像形成を行う
ことを特徴とする画像形成装置。