JP3496859B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを用いて画像を形
成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真プロセスを利用した画像
形成装置では、ドラム状又はベルト状の感光体を像担持
体として用い乾式現像方式により感光体上の静電潜像を
現像する方式が主流となっている。

【０００３】そのプロセスとしては、感光体を帯電器に
より帯電させ、レーザ等の光書込み装置により感光体へ
の露光を行って静電潜像を形成し、この潜像を現像器に
より現像して顕像化するものである。

【０００４】この場合、帯電手段によって帯電された感
光体の表面電位の変動は画質に大きく影響するので、感
光体周辺部で感光体の主表面に対向する高絶縁性の筐体
の表面に静電気防止膜を形成して感光体表面の複写プロ
セス中の電位変動を抑制することで画質むらを低減させ
るようにしたものが特開昭６０−１６２２６９号公報に
より知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、現実の画像
形成装置を見た場合、上記の帯電手段、現像手段等のプ
ロセス手段だけでなく、顕像化されるトナー像を安定化
させるためのプロセス制御部材が配設されていることも
少なくない。帯電手段と現像手段との間にレイアウト
上、感光体上の電界を乱すような、例えば、スラスト方
向の一部に金属ケーシングを持ち、そのケーシングがグ
ランド又はバイアスが印加されている電位センサなどの
プロセス制御部材が存在した場合、感光体のスラスト方
向での感光体の受ける電界が異なり、帯電電位の暗減衰
に差が生じ、これを現像したとき、特にハイライト部の
画像濃度差が生じてしまう。

【０００６】この感光体における帯電電位の暗減衰につ
いて説明すると、その要因として、基本的には以下のよ
うなものがある。 ａ．感光体表面に到達したイオンの電荷が感光体に注入
され感光体層内を移動して基体（ベース）に発生した誘
導電荷と結合して中和される。 ｂ．感光体表面の電荷と基体から電荷がブロッキング層
を超えて注入され、感光体表面に移動して中和される。 ｃ．感光体に熱的に励起されたキャリアが、感光体表面
或いは基体にある電荷と結合して中和される。

【０００７】ここに、上記のように感光体に対してスラ
スト方向の一部に電位センサなどが配設された場合、そ
の部分で感光体内部に影響する電界が電位センサの無い
部分と異なり、感光体の部分的な電位差が生じてしま
う。即ち、図３に示すように電位センサの有る箇所と無
い箇所とでは電位ＶＤが異なってしまい、均一な光書込
みを行っても電位差が生じているため現像時の現像ポテ
ンシャルが異なることとなり、均一に現像できない。

【０００８】この点、さらに実機で確認した感光体電位
の電界依存性について説明する。この実機での測定はそ
の概略のみを示すと、図４のように、矢印方向に回転駆
動される感光体３１の表面を帯電チャージャ３２により
一様帯電する一方、その下流側に感光体３１の表面電位
を測定するための電位測定用プローブ３３を配設し、電
位センサに相当する金属部材３４への電源３５による印
加電圧を変化させて、帯電電位による影響を測定したも
のである。感光体３１としては、有機感光体（ＯＰ
Ｃ）、直径８０mm、静電容量８６ｐＦ／ｍ² 、暗抵抗１
０×１０¹²Ωcm、感度１．４lux・ｓ 、ＵＬ層３．５μ
ｍ、ＣＧＬ層３μｍ、ＣＴＬ層２８μｍ、グリッドバイ
アス−７００Ｖのものを用いた。図５はその印加電圧と
測定電圧との関係を示す特性図である。

【０００９】また、近年の傾向として軽量化等のために
電位センサを樹脂モールド製としてて金属ケーシングを
取り付けたものもあるが、このタイプの電位センサにす
ると、前述したような画像濃度むらに加えて、異常画像
を生じてしまうことがある。即ち、光書込時の感光体の
電荷発生層で発生したキャリア対が感光体のスラスト方
向の電界の影響を受けて、光書込部分以外の部分で中和
するため、図６中に示すように潜像が変化し、所謂、太
線画像中抜け現象を生じて画質が損なわれることがあ
る。

【００１０】前述した特開昭６０−１６２２６９号公報
による場合、感光体の表面電位の変動を抑制することは
意図されているが、上記のような電位センサ等に起因す
る電界の乱れを抑制する点については何ら対策が講じら
れていないものである。

【００１１】ちなみに、特開昭６０−１７９７５９号公
報によれば、帯電手段と光書込手段との領域間に電極を
感光体に対して所定距離だけ隔てて配設し、帯電手段に
より帯電された感光体表面を除電することにより、感光
体を均一な帯電電位に帯電することにより、帯電器がも
たらす感光体の不均一な帯電を均一化することが記載さ
れている。しかし、これは本質的に帯電手段と電極とを
合わせて均一帯電手段に相当するものであり、上記のよ
うな電位センサ等に起因して生ずる感光体の電界の乱れ
を抑制し得るものではない。

【００１２】そこで、本発明は、電位センサ等のプロセ
ス制御部材の存在に起因する画像濃度むらや画像中抜け
現象等をなくして画質を向上させ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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
少なくとも、像担持体を帯電させる帯電手段と前記像担
持体上に静電潜像を形成するための光書込手段と前記静
電潜像を顕像化する現像手段とを有し、前記帯電手段か
ら前記現像手段に至るまでの前記像担持体の近傍にプロ
セス制御部材が前記像担持体のスラスト方向の一部に配
設された画像形成装置において、前記プロセス制御部材
の配設箇所における前記像担持体のスラスト方向の残り
の領域を補う長さを有して前記プロセス制御部材に連続
し、前記プロセス制御部材が配設された箇所における前
記像担持体のスラスト方向全域に亘る像担持体表面の電
界を均一に保つための電界均一化手段を備えた。

【００１４】従って、感光体上の電界を乱すようなプロ
セス制御部材が存在していたとしても、電界均一化手段
によってその部分においてスラスト方向全域に亘る像担
持体表面の電界が均一に保たれるので、像担持体上にお
いて均一な光書込みを行った場合に部分的な電位差を生
ずることがなく、画像濃度むらのない現像を経て画質の
よい画像が得られる。また、プロセス制御部材に樹脂モ
ールド等を金属ケーシングで覆ったようなものを用いた
場合であっても、像担持体のスラスト方向の電界の影響
を受けてキャリア対が中和するようなことはなく、太線
画像中抜け現象等を生ずることもない。

【００１５】 請求項２記載の発明は、請求項１記載の
画像形成装置であって、プロセス制御部材は、電位セン
サであり、電界均一化手段は、前記像担持体に対して前
記プロセス制御部材と前記像担持体との間の空間距離と
同等の空間距離を持たせて配設された同等材質によるダ
ミー部材である。

【００１６】従って、請求項１記載の発明を実現する上
で、該当するプロセス制御部材に対して電界均一化手段
としてダミー部材を付加して、恰も、プロセス制御部材
がプロセス部材と同様に像担持体のスラスト方向全域に
亘って存在する状態を作り出せばよく、簡単に実現でき
る。即ち、ダミー部材を含めるとプロセス制御部材がス
ラスト方向全域に亘って存在するものと等価的となるの
で、スラスト方向に電界の乱れを生じない。ここに、プ
ロセス制御部材は金属部材によるものでも絶縁部材によ
るものでもよい。また、同等材質とは、プロセス制御部
材が金属部材であれば金属材質、プロセス部材が絶縁部
材であれば絶縁材質によりダミー部材を形成することを
意味する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１及び
図２に基づいて説明する。本発明の画像形成装置は、そ
の実施の一形態として、カラーデジタル複写機に適用さ
れている。カラーデジタル複写機のうち、カラープリン
タ部分の構成及び動作の概要を図２を参照して説明す
る。このカラープリンタ１は、電子写真方式を利用した
フルカラープリンタとして構成されており、ドラム状で
像担持体となる感光体２を主体として構成されている。
この感光体２の周囲には、電子写真プロセスに従い、帯
電手段としての帯電チャージャ３、光書込手段としての
書込光学ユニット４による露光部、現像手段としての現
像装置５、中間転写ベルト６を介在させた転写チャージ
ャ７、クリーニングユニット８、除電ランプ９等が順に
配設されている。

【００１８】前記書込光学ユニット４はスキャナ等から
得られるカラー画像データを光信号に変換して原稿画像
に応じた光書込みを行い、前記感光体２上に静電潜像を
形成するもので、レーザ発光手段１０、ポリゴンミラー
１１、Ｆθレンズ１２等の周知の光学的要素を備えてい
る。

【００１９】前記現像装置５は装置の小型を確保しつつ
フルカラー現像を可能にするためユニット自体が一体で
回転駆動されることにより、現像する色用の現像部分が
前記感光体２に対向するように構成されたリボルバ型と
称される回転型の現像装置が用いられている。即ち、現
像ユニット１３の回転中心の回りに、黒現像器１４_Bk、
シアン現像器１４_C 、マゼンタ現像器１４_M 、イエロー
現像器１４_Y が９０°ずつ異ならせて順に配設されてい
る。また、構造図中には特に図示しないが、各現像器、
従って、現像ユニット１３自体を反時計方向に回転させ
るリボルバ回転駆動部も備えている。各現像器１４は、
静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体２の表面
に接触させて回転する現像スリーブや、現像剤を汲上げ
・撹拌するために回転して撹拌機構を構成する現像パド
ル、スクリュパドル等によって構成されている。

【００２０】前記中間転写ベルト６は複数のローラ群に
張架されて時計方向に回転駆動されるもので、材質的に
はＥＴＦＥ（エチレンテトラフロロエチレン）が用いら
れ、その電気的抵抗は表面抵抗で１０⁸ 〜１０¹⁰Ω／ｃ
ｍ² 程度の中抵抗とされている。

【００２１】ここに、現像装置５は待機状態では黒現像
器１４_Bkが感光体２に対向する位置にセットされてお
り、コピー動作が開始されるとスキャナ側で所定のタイ
ミングから黒画像データの読取りがスタートし、この画
像データに基づきレーザ光による光書込み・潜像形成が
始まる。この動作により形成された黒潜像の先端部から
現像可能とするため、黒現像器１４_Bkの現像位置に黒潜
像先端部が到達する前に現像スリーブの回転を開始さ
せ、黒潜像を黒トナーで現像する。以後、黒潜像領域の
現像動作を続けるが、黒潜像後端部が黒現像位置を通過
した時点で、速やかに黒現像器１４_Bkによる現像位置か
ら次の色であるシアン現像器１４_C による現像位置まで
現像装置５が回転する。これは、少なくとも次の画像デ
ータによる潜像先端部が到達する前に完了する。

【００２２】像形成サイクルが開始されると、まず、感
光体２は反時計方向に回転され、中間転写ベルト６は時
計方向に回転される。中間転写ベルト６の回転に伴って
黒トナー像形成後、シアントナー像形成、マゼンタトナ
ー像形成、イエロートナー像形成が順に行われ、最終的
に、ＢｋＣＭＹの順に中間転写ベルト６上に重ねてトナ
ー像が作成される。

【００２３】現像装置５内のトナーはフェライトキャリ
アとの撹拌によって負極性に帯電され、かつ、現像スリ
ーブ１５は感光体２の金属基体層に対して電源手段（図
示せず）によって負の直流電圧（ＤＣ）と交流電圧（Ａ
Ｃ）とが重畳された電位にバイアスされている。この結
果、感光体２の電荷が残っている部分にはトナーが付着
せず、電荷のない部分、即ち、露光された部分にはトナ
ーが吸着され、潜像と相似な可視像が形成される。

【００２４】感光体２上に形成されたトナー像は、感光
体２と接触状態で等速駆動されている中間転写ベルト６
の表面に転写器７の作用によって転写される。この中間
転写ベルト６には感光体２上に順次形成される各色トナ
ー像が同一面に位置合わせされることにより、４色重ね
のベルト転写画像が形成され、その後、給紙カセット等
から給紙された転写紙上にコロナ放電転写器１５の作用
により一括転写される。転写済みの転写紙は搬送ベルト
１６、定着装置１７、排紙ローラ１８等を経て定着排紙
される。

【００２５】この他、前記感光体２に対しては電位セン
サ１９や光学的センサとしてのＰセンサ２０が近接させ
つつ対向配置されている。前記電位センサ１９は前記感
光体２の表面電位を検出するためのものであり、本発明
に云うプロセス制御部材に相当する。前記Ｐセンサ２０
は前記感光体２の表面の反射光量を光学的に検出するた
めのものであり、構造に関して特に図示しないが、とも
に感光体２に向けて対向配置させたＬＥＤ等の発光素子
と受光素子との対により構成された反射型構造のセンサ
である。

【００２６】前記電位センサ１９は、図１に拡大して示
すように、前記感光体２に対してそのスラスト方向の中
央部に配設されたもので、感光体２との空間間隔は微少
間隔ｄで均一とされている。この電位センサ１９のケー
シング２１は金属製で、感光体２の電位検出時の電気的
ノイズを防止するため、このケーシング２１はグランド
に接地されている。このような電位センサ１９のスラス
ト方向の両側にはダミー部材２２，２３による電界均一
化手段が設けられている。これらのダミー部材２２，２
３は前記電位センサ１９と同じ幅であって、前記感光体
２のスラスト方向の有効領域中から前記電位センサ１９
の長さ分を差し引いた残りの領域分を補うだけの長さを
有する。従って、電位センサ１９とダミー部材２２，２
３とを合わせた長さが感光体２の有効領域の長さに合致
するように設定されている。また、これらのダミー部材
２２，２３はケーシング２１と同じ材質、即ち、金属部
材によるものであり、かつ、感光体２との間の空間距離
は電位センサ１９の場合と同じく微少間隔ｄで均一とさ
れている。

【００２７】このような構成によれば、電位センサ１９
のみが単独で存在する場合には帯電チャージャ３で一様
帯電されて現像装置５に向かう感光体２表面の電界を乱
すことになるが、この電位センサ１９の両側には同等の
ダミー部材２２，２３が存在して、電位センサ１９の配
設箇所においても帯電チャージャ３や現像装置５等の場
合と同様に電位センサ１９が恰も感光体２のスラスト方
向の全域に亘って存在するものと等価的となるので、ス
ラスト方向に電界の乱れを生じない。即ち、ダミー部材
２２，２３が付加された電位センサ１９はスラスト方向
の電界を乱す部材ではなくなる。よって、電界の乱れに
起因する画像濃度むらを解消できる。また、電位センサ
１９は金属製のケーシング２１を有しているが、スラス
ト方向に電界の片寄りがないため、潜像に悪影響を及ぼ
して太線画像中抜け等の不具合を生ずることもない。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、感光体上
の電界を乱すようなプロセス制御部材が存在していたと
しても、電界均一化手段によってその部分においてスラ
スト方向全域に亘る像担持体表面の電界を均一に保つこ
とができ、よって、像担持体上において均一な光書込み
を行った場合に部分的な電位差を生ずることがなく、画
像濃度むらのない現像を経て画質のよい画像を得ること
ができ、この際、プロセス制御部材に樹脂モールド等を
金属ケーシングで覆ったようなものを用いた場合であっ
ても、像担持体のスラスト方向の電界の影響を受けてキ
ャリア対が中和するようなことはなく、太線画像中抜け
現象等を生ずることも回避できる。

【００２９】 請求項２記載の発明によれば、請求項１
記載の発明を実現する上で、該当するプロセス制御部材
に対して電界均一化手段としてダミー部材を付加して、
恰も、プロセス制御部材がプロセス部材と同様に像担持
体のスラスト方向全域に亘って存在する状態を作り出せ
ばよく、簡単に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す要部のみを抽出し
た斜視図である。

【図２】本発明が適用される画像形成装置の一例として
カラープリンタを示す概略構成図である。

【図３】電界の乱れに伴い感光体上で電位差を生じた場
合の不具合を示す説明図である。

【図４】実機による感光体電位の電界依存性を測定する
ための測定系の概略構成図である。

【図５】測定結果を示す特性図である。

【図６】太線画像中抜けを生ずる潜像の変化を示す説明
図である。

【符号の説明】

２ 像担持体 ３ 帯電手段 ４ 光書込手段 ５ 現像手段 １９ 電位センサ、プロセス制御部材 ２２，２３ ダミー部材、電界均一化手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G01R 29/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、像担持体を帯電させる帯電
   手段と前記像担持体上に静電潜像を形成するための光書
   込手段と前記静電潜像を顕像化する現像手段とを有し、
   前記帯電手段から前記現像手段に至るまでの前記像担持
   体の近傍にプロセス制御部材が前記像担持体のスラスト
   方向の一部に配設された画像形成装置において、前記プ
   ロセス制御部材の配設箇所における前記像担持体のスラ
   スト方向の残りの領域を補う長さを有して前記プロセス
   制御部材に連続し、前記プロセス制御部材が配設された
   箇所における前記像担持体のスラスト方向全域に亘る像
   担持体表面の電界を均一に保つための電界均一化手段を
   備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 プロセス制御部材は、金属部材又は絶縁
   部材による電位センサであり、 電界均一化手段は、前記像担持体に対して前記プロセス
   制御部材と前記像担持体との間の空間距離と同等の空間
   距離を持たせて配設された同等材質によるダミー部材で
   あることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。