JP5294620B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に高温高湿な環境下において顕著となる画像流れの発生を未然に防止する技術に関するものである。

一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのような紙等の記録媒体に画像を記録する画像形成装置では、画像を記録媒体に記録する方式として電子写真方式が採用されている。

電子写真方式は、画像情報を像担持体の表面に静電潜像を形成することで得られ、そのプロセスは、先ず初めに像担持体表面を一様に帯電させ、その後にレーザー光を像担持体表面上に照射することによって、スキャンした画像情報に応じた電位差を与える。次に、帯電した現像剤が像担持体表面に付着し、このトナー像を記録媒体に転写することで画像が形成される。

しかしながら、像担持体表面を一様に帯電させる際に、周囲に存在している酸素がイオン化されることでオゾンが生成され、このオゾンが空気中の窒素と化合して放電生成物が生成される。この放電生成物が像担持体表面に付着することで表面抵抗の低下を招き、静電潜像を形成している電荷が像担持体表面に移動してしまう。この結果、静電潜像がぼやけて出力されるために画像が滲んだり、画像欠落部が発生する。この現象は「画像流れ」と呼ばれ、特に高温高湿環境下で放置された場合に、放電生成物が雰囲気中の水分と反応するために顕著に発生する。

そこで、放電生成物と水分との反応を防ぐために、これまでは画像形成装置に像担持体を加熱するヒータを搭載して像担持体近傍の水分を蒸発させることで対応されてきた（例えば特許文献１参照）。

また、付着した像担持体上の放電生成物を除去するための方法が考えられており、像担持体表面に付着した放電生成物を研摩剤と摺擦することで十分に掻き取り除去すれば良い。

そこで、像担持体表面のクリーニング性を向上させるために、像担持体表面とクリーニングブレードのニップ部に研摩粒子を溜め、像担持体表面を研摩粒子で摺擦することによって放電生成物を削り取る方法が提案されている。クリーニング装置に研摩粒子を溜める方法であるが、現在では現像剤中に研摩粒子を一定の割合で混合したり、研摩粒子をブラシ等で別途塗布する機構を設ける等の技術が考案されている（例えば特許文献２参照）。

一方、画像流れを未然に検知する手法として、画像流れが発生していないときの潜像と画像流れ発生時の潜像の形を比較することで検知できると考えられる。

しかしながら、通常用いられる像担持体用の表面電位計では非接触で像担持体との距離が数ｍｍもあるために像担持体表面の広領域の平均化された潜像しか測定することができず、画像流れの有無を判別するのは難しい。このため、画像流れの判別ができるほどの微小な領域の電位を測定できる電位計により、画像流れの不発生時と発生時の潜像同士で比較する必要がある。

そこで、画像流れの定量化は従来から試みられていたが、一般的に用いられる表面電位計では画像流れが判別できるほどの微小な領域の電位を測定することができなかった。

特許文献３は、像担持体の微小領域における電位変化を検出できる電位装置を提案している。
特許第３５７７４５２号公報 特開平２００４−５３８９２号公報 特開平１１−１８３５４２号公報

特許文献３に記載する微小表面電位計は、像担持体上に誘起された電荷分布を電位センサで静電誘導させ、電荷分布の変化した部分で誘導電流が発生するため、像担持体上の電位変化を潜像の微分波形として検出できる。また、この電位計で出力される微分波形の信号強度は潜像のある位置における傾きの最大値を示しているが、画像流れは潜像の外形が崩れてしまうことで起こるため、傾きの最大値の低下率で画像流れを定量化することができる。この出力波形の信号強度の低下率に応じて像担持体加熱ヒータをオンにしたり、研摩剤を通常よりも過剰にクリーナー部に供給することで、現像剤が記録媒体上に転写される前に画像流れを検知し、未然に画像流れを防止することができる。

そこで、本発明は、特許文献３に記載された像担持体上の微小な領域の電位変化を検出することのできる微小表面電位計（電位検知手段）を画像流れの定量評価用に利用する。

つまり、本発明の目的は、像担持体の微小領域における電位変化を検出できる電位検知手段を利用して、画像流れの発生を記録媒体に出力する前に検知し、記録媒体上で画像流れの発生を防止することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
回転可能な感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体の表面を露光して潜像パターンを形成する露光手段と、
前記像担持体における回転軸線方向と平行に配置された線状の導電部を先端に備え、前記導電部が絶縁体を介して前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体表面における電位分布の変化に伴い前記導電部に流れる誘導電流を検出する電流検出部を有する検知手段とを備え、
前記検知手段の検知結果に応じて画像流れを防止するための画像流れ防止工程を実行し、
前記検知手段の先端の前記像担持体の表面に対する侵入量が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、像担持体上の微小領域の電位を把握できる電位検知手段の出力波形である潜像微分波形の強度変化によって事前に画像流れを検知し、放電生成物の除去動作を行う。これによって、像担持体上の放電生成物の蓄積を抑制し、未然に画像流れの発生を防ぐことができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
次に、本発明に係る画像形成装置の一実施例を図１〜図１３を参照して説明する。先ず、画像形成装置の全体構成について説明する。

（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例である電子写真画像形成装置１００の概略構成を示す。図１は、特に、本実施例の画像形成装置１００にて、電子写真プロセスの中でも帯電、露光、現像、転写、クリーニング部分を表したものである。

図１に示す本実施例の画像形成装置１００内の像担持体１０は、シリンダ状の導電性基体外周面に有機光半導体や非結晶性シリコン等の感光材料を塗布して薄膜化したものである。この像担持体１０は、駆動部２０１（図１２参照）に設けられた像担持体駆動手段により一定の周速度で回転駆動される。像担持体１０は、回転しつつ、潜像形成手段２０４（図１２参照）を構成する帯電部２０２に設けた非接触帯電手段としてのコロナ帯電器１１により、暗部電位Ｖ_Dとしておよそ−７２０Ｖに一様帯電される。コロナ帯電器１１には、高圧電源（図示せず）から所定の高圧が印加される。

一様に帯電された像担持体１０表面に、潜像形成手段２０４を構成する露光部２０３（図１２参照）に設けられた露光手段としてのスキャナ１２で読み取った画像情報に応じたレーザビームで露光する。これによって、像担持体１０上には明部電位Ｖ_Lとして凡そ−２２０Ｖの静電潜像が形成される。

このようにして形成された静電潜像は、現像手段である現像器１３の現像剤担持体１３ａに保持された現像剤であるトナーにより、像担持体１０上の電位差に応じて現像されて可視化され、トナー像となる。この像担持体１０上のトナー像が転写器１４において、トナー像と逆極性の電圧を印加することで、図示していない給紙カセットから給紙ローラにより搬送されてくる紙等の記録媒体Ｐに転写される。

この転写工程において転写されずに像担持体１０上残った現像剤や紙粉等は、クリーニング手段であるクリーニング装置１５へと運ばれ、像担持体１０からクリーニングブレード１６によって掻き取られる。その後、回収トナー搬送スクリュー１８で回収トナーボックスへと運ばれる。この際、クリーニング装置１５で回収した回収トナーが飛散するのを防止するために、回収トナー飛散防止シート１７が設けられている。

一方、トナー像が転写された記録媒体Ｐは、図示していない定着器で熱や圧力を加えてトナーを融着させ、トナー像定着後にトレイ上に排紙される。

また、装置本体内には、像担持体１０上の静電潜像の電位を測定する電位検知手段としての微小表面電位計１９により検知される信号強度を記録しておくためのメモリ（記憶手段）１０１（図１２参照）が内蔵されている。メモリ１０１は、画像形成装置にて初めて電源を入れた際に形成される静電潜像の信号強度を記録しておくことができる。そして、適宜出力された信号強度と比較することができるようになっている。

さらに、微小表面電位計１９による像担持体上の静電潜像の誘導電流検知結果を画像形成装置外部のモニター手段３００（図１２参照）に送信し、常時モニター（監視）できるように構成することができる。これによって、異常が発生した場合にはいつでも対応可能とされる。

次に、画像形成装置１００の主要構成部材について、更に説明する。

（像担持体）
像担持体としては主に、コストが安く寿命も短い有機光半導体系の像担持体（即ち、有機光半導体感光体）と、コストが高く高硬度で長寿命のアモルファスシリコン系の像担持体（即ち、アモルファスシリコン感光体）がある。

先ず、有機光半導体系の像担持体の構成について説明する。

有機光半導体を使用した像担持体（即ち、有機光半導体感光体）１０は、図２にて、アルミニウム等の金属製の基板、即ち、本実施例では導電性シリンダ１０ａ上に厚さ２０〜５０μｍ程度の光導電層１０ｂが塗布されている。この光導電層１０ｂは、光を照射すると正及び負の電荷を発生させる機能を有する電荷発生層と、電荷発生層で発生した正電荷を輸送する機能を有した電荷輸送層から成っている。

先ず、帯電プロセスにおいて帯電器１１にて像担持体１０を負に帯電させると、基板１０ａには正電荷が誘起される。その状態で露光を行うと、光が照射された部分の電荷発生層に正及び負の電荷が発生する。発生した正電荷は電荷輸送層を通って像担持体表面２４上の負電荷と中和し、発生した負電荷の方は基板中の正電荷と中和する。露光後には像担持体上の光が照射された部分の負電荷は除去され、光が照射されていない部分の負電荷が残ることによって、スキャナ１２で読み取った原稿と同じ静電潜像を形成することができる。

また、アモルファスシリコンを使用した像担持体（即ち、アモルファスシリコン感光体）１０の構造は、アルミニウム等の金属製基板１１ａ上にアモルファスシリコン層と表面層から成る光導電層１０ｂを有している。アモルファスシリコン層は主に電荷発生層と電荷輸送層に分類することができる。なお、アモルファスシリコン系の像担持体１０における静電潜像形成メカニズムは、有機光半導体系の場合とほぼ同じである。

（像担持体加熱ヒータ）
本実施例にて像担持体１０の内部には加熱手段である像担持体加熱ヒータＨが設置されている。像担持体加熱ヒータＨとしては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂等を支持体としてニクロム線等の発熱体を挟み込んだ面状発熱体やセラミック発熱体等が用いられる。しかし、本実施例における像担持体加熱ヒータＨは、これらに限定されるものではない。

像担持体加熱ヒータＨは、画像形成装置１００の電源がオンの状態にされると電源がオンになり、像担持体１０の表面温度は、像担持体１０に内蔵されたサーミスタ等の温度検出手段（図示せず）で温度を検出しながら目的の温度まで昇温される。目的の温度まで昇温するとその温度を維持するように制御される。そして、像担持体加熱ヒータＨにより像担持体表面２４が温められると、像担持体１０に付着した水分が蒸発し始める。これにより、像担持体表面２４上の水分が除去され、画像流れの発生を防ぐことができる。

像担持体表面２４の温度範囲は、通常５０％ＲＨ以上の環境では３０℃〜６５℃が好ましく、特に７０％ＲＨ以上の環境では４０℃〜５０℃に像担持体温度を維持することが望ましい。そのため、画像流れを解消するためには、電源投入時から画像形成までの間に像担持体の温度を上記温度範囲に保ちながら回転させることが有効である。これにより、像担持体表面近傍の相対湿度を低減させることが可能となり、高湿環境においても画像領域全面に渡って良好な画像を得ることができる。

（帯電）
帯電方式としては一般的に、非接触系、接触系、注入系に大別できるが、ここでは非接触系と接触系の帯電方式について説明する。

先ず、本実施例で使用する非接触系の帯電方式についてであるが、代表的な方式としてコロナ帯電方式があり、図２（ａ）、（ｂ）を用いて詳しく説明する。

コロナ帯電方式は、空気中でコロナ放電させることによって、放電線２１近傍で発生した正または負のイオンを像担持体表面２４に与える方式である。コロナ放電とは不均一な電界中で行われる局所的な空気の絶縁破壊によって生じる持続的な放電である。

先ず、図２（ａ）に示すように、アルミニウム等の金属で作製された断面コ字状のシールド２２にて囲包されシールドされた直径５０〜１００μｍ程度のタングステン製やステンレス製の放電線２１に高圧電源２３から高圧を印加する。これによって、放電線２１はコロナ放電を行い、像担持体表面２４を帯電させる。

この方式はコロトロン帯電方式と呼ばれているが、像担持体表面２４を一定電位に帯電させる制御が難しい。そのため、図２（ｂ）に示すように、帯電量を調節するためにシールド２２の開口部に放電線２１とは絶縁して数本のグリッド線２５を設けたタイプがある。これはスコロトロン帯電方式と呼ばれ、グリッド線２５に印加された電圧によって像担持体表面２４への帯電量を制御することができる。

コロナ帯電方式は、主に高速機で用いられているが、放電線２１の汚れや劣化による放電ムラの発生、放電線２１の振動、画像流れ発生の要因と考えられている放電生成物の生成量が大きい等の問題点が指摘されている。

一方、接触式の帯電方式については、後で実施例２として図１４を参照して説明するが、代表的な方式としてローラ帯電方式がある。このローラ帯電方式では電圧印加した導電性の弾性ローラ等を像担持体表面に接触させ、非接触部の微小ギャップでコロナ放電を起こして像担持体表面を帯電させる。帯電ローラの構成は、導電性の芯金（鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒）を有する。この芯金の上にＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムやＩＲ等の弾性材や弾性発泡体に抵抗調整のためにウレタン等の樹脂、カーボンブラックや金属酸化物等の導電性粒子、硫化剤、発泡剤等が処方された抵抗層を有している。弾性材等は、芯金の上にローラ状に形成されている。ローラ帯電方式は、コロナ帯電方式よりも印加電圧が低いため、電源をコストダウンすることができる。さらに、放電電流量がコロナ方式よりも少なくて済むため、オゾンの発生量も少なく環境対策にも優れており、最近では低・中速機を中心に採用されている。

（現像）
一般的に、像担持体上に形成された静電潜像の現像方法は、以下の４種類に大別される。
（１）１成分非接触現像
非磁性トナーについては、ブレード等で現像剤担持体上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送し、像担持体に対して非接触状態で現像する方法。
（２）１成分接触現像
上記のようにしてコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で現像する方法。
（３）２成分接触現像
トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し、像担持体に対して接触状態で現像する方法。
（４）２成分非接触現像
上記の２成分現像剤を非接触状態にして現像する方法。

現在では、高画質化や現像安定性の面から上記（３）の２成分接触現像法が多く用いられている。

本実施例における現像方法は、上記（１）の１成分非接触現像であるジャンピング現像法を用いたが、上記のいずれの現像方法を用いても同様の効果が得られる。

一般的に、現像剤担持体１３上のトナーは像担持体１０上へ全て現像されることはなく、現像直後においても現像剤担持体１３上にはトナーは存在することになる。特に磁性トナーを用いたジャンピング現像法においてはその傾向が強く、現像効率はさほど高くはない。

（現像剤）
本発明に用いられる現像剤は、従来より知られている種々の方法を採用することができるが、本実施例においては粉砕法により製造された磁性黒色トナーを用いた。

具体的には、結着樹脂、着色剤及び／または磁性体、荷電制御剤またはその他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルのような混合機により充分混合し、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶する。次いで、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、その後に粉砕物を分級して得ることができる。

一般的に、トナー粒子には環境変動に対する被帯電性能安定化や流動性の向上のためにシリカ等を外添している。本実施例で用いた現像剤にはトナー粒子１００重量部に対して、シリカ母体の表面をシランカップリング剤及びシリコーンオイルで疎水化処理した疎水性シリカ（体積平均粒径１０ｎｍ）を１．０重量部外添している。また、本実施例で用いた現像剤にはトナー粒子１００重量部に対して、酸化チタン（体積平均粒径５０ｎｍ）を０．８重量部外添している。

（研摩剤）
本実施例において、研摩剤として使用される研摩粒子は一般的に用いられているチタン酸ストロンチウムを使用した。しかし、同様な研摩粒子として酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニア、酸化クロム、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化銅、酸化錫、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム等の酸化物、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ホウ素、炭化チタン等の炭化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物や他の一般的な有機物粒子等も用いられる。

本実施例で用いた現像剤中に一定量の研摩粒子を混合する方法では、帯電した研摩粒子の電荷極性によって像担持体上１１上に付着する研摩粒子の量が変化する。研摩粒子が現像剤と同極性に帯電した場合には、現像剤と一緒に像担持体１０に付着することによって記録媒体に転写される。逆極性に帯電した場合には現像剤とは別離して転写には寄与しない白地部に多く現像されるため、転写残トナーとしてクリーナー部１５に到達しやすくなる。

（クリーニング装置）
次に、本実施例に係るクリーニング装置１５について説明する。

本実施例のクリーニング装置１５は、板金に支持されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード１６、回収トナー飛散防止シート１７及び回収トナー搬送スクリュー１８で構成されている。

転写工程を終えた像担持体１０上には転写残トナー等が介在しているが、これらは転写に寄与できなかったトナーであり、概して粒径の小さなトナーや外添剤等が多い。これらの介在物はクリーニング装置１５を構成するクリーニングブレード１６によって像担持体１０から除去され、クリーニングブレード１６から除去された転写残トナーは回収トナー搬送スクリュー１８によって回収トナーボックスへと送られる。

従って、電子写真方式におけるクリーニングとしては、像担持体１０の表面がトナー像形成に繰り返し使用されるため、記録媒体Ｐへのトナー像転写後に記録媒体Ｐに転写されずに像担持体１０上に残る残留トナーを十分に除去することが必要となる。

残留トナーを除去する方法としては従来から様々な提案が成されている。その中でも、弾性材料から成るクリーニングブレード１６を像担持体１０の表面に当接させ、残留トナーを掻き取る方法が低コストで電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れているため広く実用化されている。クリーニングブレード１６の材質としては、高硬度で弾性に富み、耐磨耗性や機械的強度、耐油性、対オゾン性等に優れ、像担持体１０を傷つけないポリウレタンゴムが好ましい。しかし、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、クロロプレンゴム等のエラストマー等適度な弾性と硬度を有する材料であればいずれでも良い。さらに、永久歪が小さいことを考えて２液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１、４−ブタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。

本実施例で用いたクリーニングブレード１６は、図３に示すように板金３３の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴム３２から成る。ブレード先端部３２は、像担持体１０に対して所定の設定角α、侵入量ｅの条件で当接されており、実施例１、及び、後述の実施例２では設定角αは２３°、侵入量ｅは１．３０ｍｍに設定した。

設定角α及び侵入量ｅは、図３に示すように、ブレード先端部３２の角部３２ａが当接する位置における像担持体１０に対する接線Ｔを基準として測定したものである。

（微小表面電位計）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）〜図１２を参照して、本実施例で用いた微小表面電位計１９の詳細について説明する。

本実施例で用いた微小表面電位計１９は、像担持体上における微小領域の電位変化、即ち、像担持体表面の面方向電荷密度分布を誘導電流として検出する電位測定装置である。表面電位計１９は、後述するように電位センサ４１と、増幅回路４４ａ、Ａ／Ｄ変換器４４ｂ等を含む回路要素４４とにより構成されている。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照すると、この微小表面電位計１９にて、電位センサ４１は、検知電極４２ａと、この検知電極４２ａを回路要素４４に電気的に接続する導線４２ｂを有する。また、検知電極４２ａ及び導線４２ｂを支持する絶縁性支持体４３を有している。絶縁支持体４３は、回路要素４４に一体に取り付けられている。

つまり、電位センサ４１の検出部分、即ち、検知電極４２ａは、導線４２ｂにより信号強度を増大させる増幅回路４４ａを備えた回路要素４４に接続されている。また、この電位センサ４１は、像担持体表面２４に垂直、且つ、電位センサ４１と表面２４との相対移動方向に平行となる面Ｈにおける電位センサ４１の検知電極４２ａの断面形状がエッジを持たない湾曲形状とされる点に特徴を有している。本実施例では、電位センサ４１は、固定しており、像担持体１０が回転する。

更に説明すると、電位センサ４１は、その検知電極４２ａとして、導電性部材である断面円形状の導電性ワイヤを用いて作成することができる。この電位センサ４１の検知電極４２ａに用いる材質は導電性の物質であればよい。中でもＷ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｔａ等の物質は導電性に優れ、本実施例にて使用する電位センサ４１に適した材質である。その中でもＷは、加工の容易さに優れており、電位センサ用の材料としてトータル的に最も適した材質である。

本実施例では、電位センサ４１の検出部分（検知電極）である導電性ワイヤ４２ａの断面形状は円形で材質としてはＷを用いた。また、本実施例では、導線４２ｂは、検知電極４２ａである導電性ワイヤにて検知電極４２ａと一体に形成した。

また、絶縁性支持体４３としては、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂であるＰＩ（ポリイミド：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を用いた。信号強度を増幅させる回路要素４４としては一般的に用いられているトランジスタ（ＦＥＴ）と抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）を組み合わせて図６のような増幅回路４４ａを用いた。

つまり、増幅回路４４ａの足（端子）は、即ち、入力端子Ｔａは電位センサ（信号検出部）４１のセンサ部である検知電極（アンテナ部）４２ａに接続されており、出力端子Ｔｂは出力波形を表示させる測定器（オシロ）に接続されている。また、電源端子Ｔｃは直流電源バイアス部に接続されており、アース端子Ｔｄは、接地されている。

また、電位センサ４１の導電性ワイヤ４２ａの径（ｄ）は、検出分解能を大きく左右する。基本的に、ワイヤ径（ｄ）は小さい方が望ましいが、小さくするにつれて信号強度が低下するためワイヤ径（ｄ）には下限があり、径（ｄ）が１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。さらに、電位センサ４１の信号検出部分（検知電極）４２ａの相対移動方向を横切る方向における長さ（ｈ）、即ち、像担持体１０に対する電位センサ４１の主走査方向の長さ（ｈ）も、検出する信号の強度を左右する。長くすると信号強度は増大するが、ワイヤ４２ａの直線性や平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。このため、ワイヤ４２ａの長さ（ｈ）は０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。この場合、図４に示したように検出部分４２ａは、測定する表面２４に対して平行、かつ相対移動方向に対して垂直になるように配置される。

つまり、図４にて、電位センサ４１の検出部分（導電性ワイヤ）４２ａの相対移動方向をＸ、像担持体表面２４の法線方向（垂直方向）をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとする。このとき、電位センサ４１の検出部分（導電性ワイヤ）４２ａは、Ｘ方向に１〜５００μｍ（直径ｄ）、Ｙ方向の像担持体表面との間隔（△Ｅ）が１０〜３００μｍ、Ｚ方向に０．２〜１０ｍｍ（長さｈ）でＺ軸と平行に検出部分が配置されている。間隔△Ｅについては、後述する。

検出の分解能は、電位センサ４１の検出部分（検知電極）４２ａの直線性及び平行性に対する依存性が強い。このため、検知電極４２ａの直線性及び測定表面に平行、且つ、相対移動方向に垂直方向（図４（ｃ）にて紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。

ここで、検知電極４２ａの直線性及び平行性は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、定義したものである。

つまり、図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ｃ）の右側或いは左側方向から見た電位センサ検出部分４２ａの拡大図であり、図５（ａ）は、直線性を定義する模式図である。また、図５（ｂ）は、平行性を定義する模式図であり、上述のように、相対移動方向（本実施例では像担持体の回転方向）Ｘは、紙面に垂直方向であり、Ｙは像担持体表面に対して法線方向（垂直方向）を示し、Ｚは、Ｘ及びＹに対して垂直方向を表している。図５（ａ）、（ｂ）にて、式中の符号ｄ及びｈは、それぞれ、検知電極４２ａのワイヤ径及び長さであり、ｗは基準よりの偏倚量である。

本実施例では、ワイヤ径（ｄ）として１００μｍ、検出部分（検知電極）４２ａの主走査方向の長さ（ｈ）は２．５ｍｍのものを用いた。

この電位センサ４１と、像担持体表面２４との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ４１には、
ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）
に比例する誘導電流が発生する。

検出される信号、即ち、誘導電流は、上述のように相対移動速度に比例しているため、相対移動速度を速くすることで信号強度が増大し、ＳＮの良い信号を得ることができる。

しかしながら、速くし過ぎると接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、却ってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。このため、相対移動速度は１０〜１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。

また、相対移動中に電位センサ４１と被測定表面２４との間の間隔が変化することはあまり好ましくない。そこで、電位センサ４１と被測定表面２４の間隔を一定に保つ手段として、例えばコロやスペーサーを用いて機械的に一定間隔を保つ機構を設けることができる。また、レーザー隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニターして常に一定間隔を保つようにモーター等で制御を行う方法などが挙げられる。

さらに、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔（△Ｅ）は小さい方が好ましいが、あまり測定間隔を小さくしすぎると電位センサと表面の間に放電が起こって電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔（△Ｅ）は１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。

ただし、導電性ワイヤ４２ａを絶縁性支持体４３で被膜することで像担持体表面２４に接触させても放電発生を防ぐことができる。そのため、本実施例では、導電性ワイヤ４２の像担持体１０に接触する領域は、絶縁性支持体４３である厚さおよそ５０μｍのＰＩで被膜する。これにより、電位センサ４１を像担持体４５に接触させている場合でも実際には常に５０μｍ程度の間隔が確保されており、像担持体４５の回転方向Ｘに対して図４（ｃ）のように接触させている。

本実施例では、微小表面電位計１９による出力波形の信号強度の変化率によって画像流れの定量評価を行った。

図７は、画像流れの発生していない状態と発生している状態の潜像波形及び微小表面電位計により検出できる潜像微分波形のイメージ図である。

画像流れが進行すると図７に示すように、画像流れの発生していない場合と比較して潜像波形が歪んでしまうと考えられている。従来では、この歪みを像担持体の表面電位を測定することで検出しようと試みられていたが、従来の電位計では非接触で測定していたために測定スポット径が広くなってしまい、検出される潜像波形は広領域における電位の平均値となる。

画像流れを潜像の歪みで評価するためには非常に微小な領域の潜像を検出しなければならないため、従来の非接触表面電位計では潜像の歪みによって画像流れを定量評価するのは非常に難しかった。

しかし、本実施例で用いる、上記特許文献３（特開平１１−１８３５４２号公報）に記載された電位計では、高分解能のため像担持体上の微小な領域の潜像微分波形を検出することができる。この電位計で出力される微分波形は像担持体上の電位変化（即ち、像担持体表面の面方向電荷密度分布）を誘導電流として検知している。そして、信号強度の最も大きな部分はある瞬間において最も電位変化の大きい部分の変化率（ピーク強度変化率）、即ち潜像微分波形のある瞬間における傾きの最大値を示している。画像流れが進行すると画像流れの発生していない状態に比べて潜像の歪みが大きくなるため、ある瞬間における潜像の傾きの最大値も低下するはずである。この結果、出力される潜像微分波形の信号強度（ピーク強度変化率）も低下してしまうため、この信号強度（ピーク強度変化率）の低下率を用いて画像流れを定量評価することができる。

まず、定量化の方針としては、画像流れの発生していない状態における潜像微分波形の信号強度を測定する。その後に様々な画像流れの状態を作り出し、そのときの潜像微分波形の信号強度が画像流れの発生していない状態の信号強度と比較して、どの程度低下しているのかを求める。これによって、それぞれの状態における画像流れの程度を潜像微分波形の信号強度で定量化することができる。実際にこの手法を用いて実画像と潜像微分波形の出力波形、信号強度の低下率を示したのが図８である。

図７にて、確かに実画像上で画像流れの状態が悪化するにつれて潜像微分波形の信号強度が低下しており、画像レベルと信号強度低下率の相関があることが分かる。この画像レベルをその流れレベルによってランク分けし、それぞれの信号強度の低下率との関係を示したのが図９である。

主観的な評価による画像流れのレベルは、信号強度の低下率が１５％以下の場合であり、１５％以上になると出力画像上でもはっきりと画像流れの発生を認識できるため、この状況に陥った場合には何らかの画像流れ対応策を実施する必要がある。

なお、検出した誘導電流は、表面電位の傾きに関する情報を含んでいるため、積分解析することにより表面電位形状を推定することが可能となる。このとき、解析時に用いる積分定数は、予め電位形状の分かっている表面を測定したときにその形状を再現するように決定されるが、そのためには出力される微分波形のピーク強度を回路素子の部分で実際の出力に合わせるよう回路設計を行う必要がある。その反面、本実施例では潜像微分波形のピーク強度変化率で定量化を行う。このため、今回用いた微小表面電位計では出力波形の絶対値はあまり気にする必要がなく、画像流れが発生していないときの信号強度（ピーク強度変化率）と、ある状態におけるピーク強度変化率の比（信号強度の低下率）を把握すればよい。従って、出力される微分波形を積分解析し潜像に変換して画像流れの定量化を行うよりも、簡易で正当な評価を行うことができる。

次に、本実施例の特徴部分について更に説明する。

本実施例では、図１に示すように、上述の構成とされる画像形成装置にて、帯電器１１の位置から現像器１３の位置の間に像担持体１０上における微小領域の潜像微分波形を検出することのできる微小表面電位計１９を設けた。つまり、微小表面電位計１９は、詳しくは、露光位置Ｅと、現像剤担持体１３ａが像担持体１０に対向する現像位置Ａとの間に配置される。

像担持体１０としては、有機光半導体系の感光剤を塗布したＯＰＣ系の表面層を薄膜化及び高硬度にすることによって高画質化及び長寿命化を実現するドラム形状の電子写真感光体を用いた。

また、帯電及び転写方式としては一般的に用いられている非接触系のコロナ方式を、現像方式としては１成分非接触系の磁性トナーでジャンピング現像法を用いた。さらに、像担持体上に付着した放電生成物のクリーナー部における除去効率を上げるために、現像剤中に研摩粒子として広く一般的に用いられている酸化セリウムを１重量部外添した。

上記電子写真プロセスで最近用いられる像担持体としては、出力画像の高画質化、低ランニングコスト化等の要求が高まり、高分解能の必要性からより感光層膜厚の薄いものが使用されている。さらに、低ランニングコスト化のために像担持体自身の寿命を長くする必要性から像担持体表面の電気的、機械的強度や耐磨耗性向上が図られている。

これらに対して近年では、硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として用いる試みがなされている。また、電荷移動層に炭素−炭素二重結合を有するモノマーを含有させ、電荷移動材の炭素−炭素二重結合と熱あるいは光のエネルギーによって反応させて電荷移動層硬化膜を形成する試みがなされている。これらの試みにより、高感度を保持したままより硬く、より削れにくくする検討がなされている。

本実施例にて使用される像担持体１０は、表面層が重合或いは架橋し、硬化させた化合物を含有している電子写真用像担持体（電子写真感光体）であり、その硬化手段としては熱や可視光、紫外線等の光、放射能を用いることができる。そのため、像担持体１０の表面層が熱や可視光、紫外線等の光、さらに放射線により重合あるいは架橋し硬化させることができる化合物を含有していれば良い。

ただし、像担持体１０としての特性、特に残留電位等の電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層をこの順に積層した機能分離型の像担持体構成、またはこの構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。

本実施例において、表面層の重合あるいは架橋させる化合物の硬化法は、像担持体特性が劣化せず残留電位の上昇が起こらない十分な硬度を示すことができる点で、電子線及びガンマ線等の放射線を用いることが好適である。

重合或いは架橋し硬化させることのできる表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましい。さらにその中でもアクリル基、メタクリル基及びスチレン基を持つ化合物が特に好ましい。

本実施例における不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しによりモノマーとオリゴマーに大別される。モノマーとは不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく比較的分子量の小さいものを示し、オリゴマーとは不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０程度の重合体である。さらに、ポリマーまたはオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基を有するマクロノマーも本発明の表層用の硬化性化合物として使用可能である。

また、本実施例で用いる不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要な電荷輸送機能を満足するために前記化合物が電荷輸送化合物であるとさらに好ましい。その中でも正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることがさらに好ましい。

本実施例で用いられる像担持体表面保護層の膜厚は、０．２〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜６μｍの範囲である。

本実施例におけるＨＵ（ユニバーサル硬さ値）及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ荷重下での押し込み深さを直読し、連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定した。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式（１）によって規定される。
ＨＵ＝試験荷重（Ｎ）／試験荷重でのビッカース四角錐ダイヤモンド圧子の表面積（ｍｍ²）
＝０．００６／２６．４３ｈ²（Ｎ／ｍｍ²） （１）
ｈ：試験荷重下での押し込み深さ（ｍｍ）

弾性変形率は、圧子が膜に対して行った仕事量、即ち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、下記式（２）からその値は求まる。
弾性変形率＝Ｗｅ／Ｗｔ×１００（％） （２）
ここで、
Ｗｅ：弾性変形の仕事量
Ｗｔ：全仕事量
である。

前述のように、有機光半導体感光体とされる電子写真用像担持体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に、膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真用像担持体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。ＨＵと弾性変形率の値がある範囲の場合に像担持体表面層の機械的劣化が起こり難くなる。

即ち、２５℃湿度５０％の環境下で、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行う。この硬度試験において、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ²以上２２０Ｎ／ｍｍ²以下であり、かつ弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真像担持体を用いることが好ましい。また、さらなる特性の向上にはＨＵ値が１６０Ｎ／ｍｍ²以上２００ Ｎ／ｍｍ²以下であることがより好ましい。

ＨＵと弾性変形率を切り離して捉えることはできないが、例えばＨＵが２２０Ｎ／ｍｍ²を超えるものであるとき、弾性変形率が５０％未満であるとクリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが像担持体の弾性力が不足している。そのために、弾性変形率が６５％より大きいと弾性変形率は高くても弾性変形量は小さくなってしまう。従って、結果として局部的に大きな圧力がかかり、深い傷が発生してしまう。よって、ＨＵの高いものが必ずしも像担持体として最適ではないと考えられる。また、ＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ²未満で弾性変形率が６５％を超えるものの場合、たとえ弾性変形率が高くても塑性変形量も大きくなってしまう。そのために、クリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが擦られることで削れたり細かい傷が発生したりしてしまう。

次に、微小表面電位計１９を設置する位置であるが、帯電・露光プロセスによって形成された潜像の外形変化を検出する必要がある。そのため、微小表面電位計１９はスキャナにより読み取った画像情報を像担持体上に露光する位置よりも下流側に設置しなければならない。さらに、現像器では像担持体上に形成された潜像の外形に従って現像剤を現像するため、接触式の表面電位計では現像後の像担持体上の潜像を検出することができない。

従って、微小表面電位計１９は、像担持体１０上の露光位置Ｅと現像剤現像位置Ａ、即ち現像器１３との間に設置しなければならない。また、像担持体１０上における主走査方向の微小表面電位計設置位置は、ちょうど像担持体１０の中央にセンサが接触するよう配置した。このとき、センサ４１を像担持体１０に接触させるときの侵入量δ及び角度θは、次のように設定する。

図１０に示すように、センサ４１が像担持体１０に接触していないときの侵入量δ（δ＝０）を基準の原点とし、接触し始めてから０．１ｍｍ刻みで１．０ｍｍまで潜像微分波形における信号強度のＳ／Ｎの変化を調べた。さらに、接触させる角度θを像担持体表面の法線方向を０°と定義し、基準の位置から現像器１３側にθ＝１５°傾けたときのＳ／Ｎの変化も同時に調べた。その結果、信号強度のセンサ侵入量δ及び接触角度θの依存性は、図１１に示す通りであった。

この結果、センサの侵入量δに関しては０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の場合は信号強度のＳ／Ｎにはほとんど差がなく、侵入量δをこの範囲に調整すればいずれの侵入量でもほぼ同等のＳ／Ｎを確保することができる。また、センサの接触角度θについては法線方向から接触させるよりも少し傾けて接触させた方が大きなＳ／Ｎを得ることができると判明した。従って、本実施例ではセンサの接触角度θを法線方向から現像器１３方向に１５°傾け、像担持体１０への侵入量δを０．５ｍｍに設定した。

微小表面電位計１９を作動する条件として、本実施例では雰囲気中の絶対水分量が１８ｇ／ｋｇ以上の高温高湿環境のみで作動するよう限定した。作動条件を高温高湿環境に限定したのは、画像流れの発生が最も顕著になるのが帯電プロセスによって像担持体上に完全に除去しきれなかった放電生成物が付着している状態において、高温高湿環境下で一定時間放置した場合だからである。像担持体１０に付着した放電生成物は、大気中の水分を吸収することで画像流れが発生しやすくなり、さらに流れの状態や範囲も悪化する。

そこで、画像形成装置１００の設置場所の周囲の温湿度を検知するため、装置内に電子式湿度センサ１０２（図１２参照）を取り付けた。この湿度センサ１０２は、感湿膜中の水分量によりセンサ素子のインピーダンスが変化することを利用して相対湿度を検出する電気抵抗式の湿度センサである。感湿膜が高分子の場合、高分子中のマイナスイオンが周囲の水分（湿度）によってイオン伝導を起こし、可動イオンとして存在する。湿度の増減による感湿膜の含有水分量の変化によって可動イオン濃度が変化し、それがインピーダンスの変化として計測されて相対湿度を検出することができる。その電気抵抗値は指数関数的に変化し、相対湿度の低い０〜２０％ＲＨの範囲においては高抵抗になるため、相対湿度の検出が困難となるものが多い。

ただし、画像流れの発生が顕著になるのは高湿環境下であり、さらにセンサから電気信号を取り出す変換回路が簡単で小型化及びコストダウンが容易等の利点があるため、本実施例においてはこの電気抵抗式湿度センサを用いた。そして、この湿度センサ１０２が高湿環境であると検知したときのみに像担持体１０上に形成された潜像の変化を微小表面電位計１９で検知することにした。

また、この微小表面電位計１９で潜像微分波形の信号強度（ピーク強度変化率）が画像流れの発生していない場合よりも低下しているとき、即ち画像流れが発生していると判断された場合の対処法として、「画像流れ防止工程」を実行する。本実施例では、画像流れ防止工程としては、像担持体を加熱するヒータＨを作動させる。

ただし、像担持体を加熱するヒータＨは、近年のコスト削減や省エネ志向の高まりによって、画像形成装置内に実装するのは敬遠されてきている。しかしながら、高温高湿環境下において放電生成物の付着した像担持体は非常に画像流れを起こしやすく、像担持体をヒータで加熱することで近傍の水分を蒸発させるため、画像流れ対策としては非常に効果的である。そこで、本実施例では省エネに留意しつつ画像流れの発生を防止するための画像流れ防止工程として、特定の条件を満たしたときのみにヒータＨで加熱することにした。

つまり、本実施例では画像流れ防止工程として像担持体加熱ヒータＨを作動させる条件を、前述したように画像形成装置に内蔵した雰囲気中の温湿度を検知するセンサによって周囲が高温高湿環境と判断された場合とした。

この場合において、本体の主電源を入れた直後も含めて像担持体が１０分以上回転せずに停止しているときに潜像パターン発生手段２０４、即ち、帯電部２０２及び露光部２０３を作動させる。即ち、像担持体１０を回転させ、３ｄｏｔの静電潜像パターンを像担持体一周分だけ描かせる。静電潜像パターンは、像担持体表面の移動方向電荷密度分布を有している。そして、像担持体１０と微小表面電位計１９を相対的に移動させることによって、即ち、本実施例では、像担持体１０を回転させることによって、そのときの像担持体上の潜像微分波形を微小表面電位計１９によって検知する。

このときの出力波形の信号強度（即ち、ピーク強度変化率）が装置内に搭載してあるメモリ１０１に記録された初期、即ち画像流れの発生していない場合の信号強度と比較する。そして、信号強度が１５％以上小さくなっているときに画像流れ防止工程を実行し、像担持体１０をヒータで加熱して昇温させる。そして、信号強度、即ち、ピーク強度変化率が３０％以下にまで低下している場合は、像担持体の表面温度が４０℃に達するまで、３０〜５０％の場合は４５℃に達するまで、そして５０％以上の場合は５０℃に達するまで像担持体１０をヒータＨで加熱する。これにより、近傍の水分を蒸発させる。

本実施例では、潜像パターン発生手段２０４にて静電潜像パターンを発生させるための潜像微分波形検出チャートとして３ｄｏｔを用いた。その理由は、次の通りである。

つまり、像担持体上の副走査方向に描く潜像の線幅が細いほど顕著に画像流れの発生を判断することができ、潜像微分波形の信号強度の変化を検出しやすく、画像流れの検出精度を上げることができるためである。

ただし、本実施例で用いた微小表面電位計１９のセンサ４２ａの径（ｄ）はおよそ１００μｍ程度であるため、１００μｍ以下の線幅では正確に信号強度の変化を検出できていない可能性がある。本実施例で用いた画像形成装置の副走査方向の書き込み解像度は６００ｄｐｉであるため１ｄｏｔはおよそ４２μｍとなる。そこで、１００μｍ以上を達成する線幅のうち最も細い３ｄｏｔの線幅を潜像微分波形ピーク強度の検出用チャート（潜像パターン）として用いた。

本実施例で用いた画像形成装置１００におけるこれらの関係をブロック図として示したのが図１２である。電位センサ４１で検知された信号が、図６で示した信号増幅回路４４ａにより増幅され、その信号がＡ／Ｄ変換器４４ｂによりＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１００に送られる。ＣＰＵ１００は受け取った信号に応じてコントローラ２００に画像流れの発生を防止するための「画像流れ防止工程」を実行する命令を出す。コントローラ２００によりこれらの命令が実行に移される。つまり、コントローラ２００は、駆動部２０１を構成する像担持体駆動手段、また、必要に応じてセンサ駆動手段などを制御し像担持体１０（及び／又は表面電位計１９）の駆動を制御し、像担持体１０とセンサ４１との相対速度を制御する。また、コントローラ２００は、帯電器１１を備えた帯電部２０２及びスキャナ１２を備えた露光部２０３にて構成される潜像パターン発生手段２０４を制御する。更に、コントローラ２００は、ヒータ制御部２０５を介して像担持体加熱ヒータＨを制御する。

次に、図１３を参照して、本実施例に従った像担持体１０の画像流れの発生を防止する回復動作（画像流れ防止工程）を行う画像形成動作態様を説明する。

先ず、画像形成に先立って、画像形成装置の電源がオンとされる（Ｓ１）。

次いで、本実施例では、湿度センサ１０２にて雰囲気中の絶対水分量が１８ｇ／ｋｇ以上の高温高湿環境であるか否かを判断し（Ｓ２）、絶対水分量が１８ｇ／ｋｇに達していない場合（Ｓ２にてＮＯの場合）には、画像形成動作に移行する（Ｓ９)。

絶対水分量が１８ｇ／ｋｇ以上である場合（Ｓ２にてＹＥＳの場合）には、ステップ３（Ｓ３）に進む。Ｓ３にて、本体の主電源を入れた直後も含めて像担持体が１０分以上回転せずに停止しているか否かを判断し（Ｓ４）、像担持体が回転せずに停止して時間が１０分に達していない場合（Ｓ３にてＮＯの場合）には、画像形成動作に移行する（Ｓ９）。

像担持体が回転せずに停止して時間が１０分以上である場合（Ｓ３にてＹＥＳの場合）には、ステップ４（Ｓ４）に進む。そして、画像形成時以外の時期に、例えば、前回転時等に像担持体を回転させ、潜像パターン発生手段２０４にて、像担持体１０上に３ｄｏｔの潜像パターンを像担持体一周分だけ描かせる。そして、像担持体上の潜像微分波形を微小表面電位計１９によって検知する。このときの出力波形の信号強度（ピーク強度変化率）が装置内に搭載してあるメモリに記録された初期、即ち画像流れの発生していない場合の信号強度に比べてその低下率が所定値、本実施例では１５％以上となっているか否かを判断する（Ｓ５）。低下率が所定値以下の場合、即ち、低下率が１５％を超えていない場合（Ｓ５にてＮＯの場合）には、像担持体１０を空回転させる（Ｓ９)。

ここで、信号強度の低下率が１５％を超えていない場合には、出力画像上ではほとんど確認できないもののわずかに画像流れが発生している可能性が高い。従って、何の対処もせずにそのまま放置しておくと雰囲気中の水分と反応して画像流れが悪化する恐れがある。そこで、上述のように、信号強度の低下率が１５％を超えていない場合においても所定時間、本実施例では１０分間だけ像担持体を空回転させる。空回転中に画像形成動作が行われる場合には、そのまま画像形成動作を行う。これは像担持体上に付着した放電生成物をクリーニング装置１５で構成されるクリーナー部に溜まった研摩剤で摺擦することによって、放電生成物を除去するためである。従って、この場合は、クリーニング装置１５は、像担持体摺擦手段として機能する。同時に、像担持体の表面温度も上昇させることができるため、像担持体近傍の水分も蒸発させることができる。このように、放電生成物の除去効率を高めることによって、高温高湿環境中でも像担持体の表面抵抗が低下するのを抑制することができ、画像流れの発生を防止することができる。

信号強度の低下率が１５％以上である場合（Ｓ５にてＹＥＳの場合）には、像担持体ヒータＨをオンとし、像担持体をヒータＨで加熱して昇温させる（Ｓ７）。そして、像担持体が所定温度に達したとき像担持体ヒータＨをオフとし（Ｓ８）、画像形成動作に移行する（Ｓ９)。

画像形成動作が終了すると（Ｓ１０）、像担持体の駆動を停止し、画像形成装置の電源をオフとするか否かを判断する（Ｓ１１）。

画像形成装置の電源をオフとする場合には、終了し、オフとしない場合には、ステップ２（Ｓ２)に戻り、上記フローをたどる。

以上で述べたように、画像形成装置内に内蔵された雰囲気中の温湿度を検知するセンサによって、絶対水分量が１８ｇ／ｋｇ以上の高温高湿環境下と判断された場合において、
（１）微小表面電位計１９によって検知した信号強度が画像流れの発生していない場合よりも低下率が１５％を超えないときは、像担持体を１０分間空回転し、
（２）１５％以上低下しているときは、像担持体を所定の温度に達するまで加熱する、
ことで、削れ量の少ない像担持体を用いた場合においても従来より少ないエネルギーで効率よく画像流れを防止することができ、良質な画像形成を行うことができた。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。図１４に、本実施例における画像形成装置１００の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、図１に示す実施例１で説明した画像形成装置１００と同様の構成とされる。ただ、本実施例では、図１４に示す実施例１で使用していた非接触式であるコロナ方式帯電器１１及び転写器１４を、接触式であるローラ方式の帯電器１１１と転写器１１４に変更した点でのみ異なる。従って、本実施例の画像形成装置１００にて、実施例１の画像形成装置１００と構成及び機能の同じ部材には、同じ参照番号を付し、実施例１の説明を援用し、詳しい説明は省略する。

実施例１のコロナ方式では、図２の放電線２１から像担持体表面２４までの距離が数ｃｍ程度あるため、放電線２１に大きな電圧を印加しなければならない。その結果、像担持体１０を所定の電圧に帯電させるために必要な放電電流量も多くなり、その分オゾンの発生量も多くなる。そのため、コロナ方式では放電生成物が生成されやすくなり、画像流れが発生しやすいという問題があった。

そこで、放電電流量を減らすよう接触帯電式のローラ方式に変更した。ローラ方式では像担持体１０とローラ帯電器１１１が接触していない微小なギャップで放電させる。そのため、像担持体１０を所定の値に帯電させるための放電電流量がコロナ帯電方式よりも少なくて済む。この結果、コロナ方式よりもローラ方式の方が帯電中の放電電流量を１０分の１以下に抑えることができる。従って、オゾンの発生量及び放電生成物の生成量を抑制することができ、実施例１の非接触帯電方式の場合よりも画像流れを発生させづらくすることができる。

本実施例では、適用される画像形成装置１００及び微小表面電位計１９の作動条件については実施例１と同様であるため、詳細については省略する。

ただし、実施例１においては微小表面電位計１９を作動させるために、画像形成装置１００が設置されている近傍の雰囲気中に含まれる絶対水分量が１８ｇ／ｋｇ以上であることを必要条件と設定していた。

しかし、実際には高温高湿環境以外の場合でも画像流れが発生しやすくなる状況が考えられる。この場合、仮に画像流れが発生したとしても画像流れの発生防止処置、即ち、画像流れ防止工程を実行することができず、本発明の効果が発揮されない。

本実施例では、湿度センサ１０２による環境モニタを解除することで、画像流れが発生しやすい如何なる場合においても画像流れ発生防止処置を取ることができ、湿度センサ設置によるコストを削減することができる。

これらの理由から、本実施例では湿度センサ１０２を撤去してコスト削減を図ることができ、なお且つ、如何なる場合においても画像流れが発生しそうな場合にはいち早く画像流れを検知でき、画像流れ発生防止の処置を施すことが可能になる。

次に、本実施例においても画像流れの発生を防止する対策としては、像担持体加熱ヒータＨを使用することは画像流れに対して非常に効果的ではある。しかし、近年ではコスト削減や省エネ志向が高まっている。そのために、画像形成装置内にヒータを搭載することは難しくなってきている。そこで、本実施例ではヒータＨによる像担持体近傍の水分量減少という方針ではなく、放電生成物の除去効率を実施例１の場合よりもさらに向上させるという方針をとった。この方法として、実施例１で現像剤に混合していた研摩粒子を酸化セリウムから小粒径でなお且つ形状分布がシャープな小粒径のチタン酸ストロンチウムに変更した。小粒径のチタン酸ストロンチウムは、像担持体１３１と研摩粒子との接触面積が大きいため、他の研摩粒子に比べて研摩効果が非常に大きい。

本実施例で現像剤中に添加した研摩粒子として、粒子形状が概略立方体または直方体であるペロブスカイト型結晶の無機微粉体を用いることで、像担持体１３１上に付着した放電生成物の除去をより効率的に行うことができる。該研摩粒子の粒子形状が概略立方体または直方体であることで、研摩粒子と像担持体１３１の表面との接触面積を大きくすることができ、研摩粒子の立方体または直方体のエッジが形成されていることでクリーニングブレード１６に保持されやすくなる。

本実施例において使用されたペロブスカイト型結晶の無機微粉体であるチタン酸ストロンチウムは、一次粒子の平均粒径が３０〜３００ｎｍ、好ましくは４０〜３００ｎｍであり、４０〜２５０ｎｍであることがさらに好ましい。平均粒径が３０ｎｍ未満ではクリーナー部における当該粒子の研摩効果が不十分であり、３００ｎｍを超えると研摩効果が強すぎ像担持体１３１に傷が発生するため適さない。また、該ペロブスカイト型結晶の無機微粉体は、トナー粒子表面に必ずしも一次粒子として存在するとは限らず凝集体として存在する場合もある。しかし、その場合でも６００ｎｍ以上の粒径を有する凝集体の含有率が１個数％以下であれば、良好な結果が得られる。６００ｎｍ以上の粒子及び凝集体を１個数％以上含有している場合には、一次粒径が３００ｎｍ未満であっても像担持体１３１に傷が発生するため適さない。

本実施例において用いたペロブスカイト型結晶の無機微粉体の平均粒径については、電子顕微鏡にて５万倍の倍率で撮影した写真から１００個の粒径を測定し、一次粒子の最長辺をａ、最短辺をｂとしたとき、（ａ＋ｂ）／２として求めた。また、本実施例で用いるペロブスカイト型結晶無機微粉体中の粒子形状が概略立方体または直方体である粒子の含有率を５０個数％以上にすることで、さらに効率的に放電生成物の除去が行えるので好ましい。

本実施例では、この小粒径のチタン酸ストロンチウムをトナーに１重量部外添したより研摩力の向上した現像剤を用いて検討を行った。

また、本実施例では実施例１のように像担持体上の１箇所の微小領域表面電位を検出するのではなく、図１５に示すように、微小表面電位計１９（１９ａ〜１９ｊ）を像担持体１０の主走査方向１０箇所に配備した。これによって、複数の場所における潜像微分波形を同時にモニタリングできるようにした。

実施例１のようにある特定の１箇所でしか出力波形を検知しない場合だと、印字される画像比率が小さい領域においては現像剤に混合した研摩剤がクリーナー部に供給されにくくなるため、局所的に画像流れが発生してしまう。そのため、検知できない部分で画像流れが発生してしまった場合でも放電生成物の除去動作を開始することができず、画像流れの発生を未然に防止することができない。

そこで、図１５に示すように主走査方向全体に均一に１０箇所、微小表面電位計１９（１９ａ〜１９ｊ）を像担持体１０上の画像形成領域内に設置することによって、より精度の良い画像流れ検出を行った。

また、実施例１では画像流れの発生していない初期の信号強度を基準としてある瞬間における信号強度がどのくらい変化しているのかを検知していたが、初期の場合は信号強度が場所によらずほぼ一定である。そのため、常にメモリ１０１に保存した初期の信号強度と比較する必要はない。

そこで、本実施例では、予め初期の信号強度に対する変化量を求めておき、その値を閾値としてメモリ１０１に保存しておくことで、ある瞬間における信号強度の絶対値のみで画像流れの発生防止策、即ち、画像流れ防止工程の実行を判断できるようにした。

ここで、画像流れが発生していないときの信号強度は、およそ１２０ｍＶ程度とほぼ一定であり、従って、本実施例では、この値に対しておよそ１５％低下した場合、即ち１００ｍＶ以下になった場合に画像流れ防止策を施すようにした。

閾値を１５％以下の低下率に設定した理由としては、低下率が１５％を超えなければ、例え画像流れが発生している状況でも出力画像上ではほとんど判別できず、問題視されることはない。しかしながら、信号強度の低下率が１５％以上となると出力画像上でも視認されるようになる。そのため、少なくとも１５％以上変化した場合には何らかの画像流れ対策を施す必要があるためである。

本実施例では画像流れ不発生時の信号強度が１００ｍＶ以下になった場合における画像流れ対策として、画像流れ防止工程を実行する。画像流れ防止工程は、像担持体が停止状態から次に画像形成される際の前回転及び画像形成が終了し像担持体が停止する直前の後回転中に、像担持体上に帯電及び露光し、前述した３ｄｏｔのチャートを使用して静電潜像パターンを形成する。このとき、像担持体上の主走査方向に配備された１０個の微小表面電位計のうち、検出された信号強度がいずれも１００ｍＶを超える場合には画像流れ防止策を施さない。しかし、少なくとも１個以上の微小表面電位計１９において１００ｍＶ以下の信号強度を検出した場合には、画像流れ防止策として像担持体上に副走査方向１ｃｍ、主走査方向幅１００％の帯とされる静電潜像パターンを現像器１３にて現像する。このとき、現像器１３から像担持体１０上には現像剤が現像されるが、転写器１１４に印加する転写バイアスは記録媒体Ｐに転写する場合とは反対の逆バイアスを印加する。これにより、像担持体上に現像された現像剤が転写ローラ１１４側に移動することはなく、クリーナー部に到達する。

従って、本実施例では、現像手段である、研摩剤を含む現像剤を担持し搬送する現像剤担持体１３ａを備えた現像器１３は、研摩剤供給手段として機能している。また、クリーナー部を構成するクリーニング手段であるクリーニング装置１５は、研摩剤供給手段としての現像器１３より所定量供給される研摩剤を使用して像担持体表面を摺擦する現像剤摺擦手段として機能する。

この結果、クリーナー部における像担持体１０とクリーニングブレード１６とのニップ部に通常よりも多く研摩剤が供給されるため、放電生成物の除去が促進されることになる。この結果、画像流れ改善への効果が期待され、常に良質な画像を得ることができる。

図１６に、本実施例に従った像担持体の画像流れの発生を防止する回復動作、即ち、画像流れ防止工程を実行する画像形成動作態様を説明するフロー図を示す。

先ず、画像形成に先立って、画像形成装置の電源がオンとされる（Ｓ２１）。

次いで、像担持体が回転せずに停止している場合（Ｓ２２にてＹＥＳの場合）には、ステップ２３（Ｓ２３）に進み、前回転中に、潜像パターン発生手段２０４にて、像担持体１０上に３ｄｏｔの潜像パターンを像担持体一周分だけ描かせる。そして、像担持体上の潜像微分波形を微小表面電位計１９によって検知する。このときの出力波形の信号強度が１００ｍＶ以下か否かを判断する（Ｓ２４）。信号強度が１００ｍＶを超えている場合（Ｓ２４にてＮＯの場合）には、画像形成動作に移行する（Ｓ２６)。

信号強度が１００ｍｖ以下である場合（Ｓ２４にてＹＥＳの場合）には、像担持体上の潜像を現像し（Ｓ２５）、上述のようにして、像担持体上に現像された現像剤が転写ローラ側ではなくクリーナー部に到達するようにする。これによって、クリーナー部にて放電生成物の除去を行う。その後、画像形成動作に移行する（Ｓ２７)。

画像形成動作が終わると、ステップ２７（Ｓ２７）に進み、後回転中に、潜像パターン発生手段２０４にて、像担持体１０上に３ｄｏｔの潜像パターンを像担持体一周分だけ描かせる。そして、像担持体上の潜像微分波形を微小表面電位計１９によって検知する。このときの出力波形の信号強度が１００ｍＶ以下か否かを判断する（Ｓ２８）。信号強度が１００ｍＶを超えている場合（Ｓ２８にてＮＯの場合）には、像担持体を停止する（Ｓ３０)。

ステップ２８（Ｓ２８）にて、信号強度が１００ｍｖ以下である場合（Ｓ２８にてＹＥＳの場合）には、像担持体上の潜像を現像し（Ｓ２９）、上述のようにして、像担持体上に現像された現像剤が転写ローラ側ではなくクリーナー部に到達するようにする。これによって、クリーナー部にて放電生成物の除去を行う。その後、像担持体を停止する（Ｓ３０)。

像担持体１０が停止すると（Ｓ３０）、画像形成装置の電源をオフとするか否かを判断する（Ｓ３１）。

画像形成装置の電源をオフとする場合には、終了し、オフとしない場合には、ステップ２２（Ｓ２２)に戻り、上記フローをたどる。

尚、ステップ２２（Ｓ２２)にて、像担持体１０が回転している場合（Ｓ２２にてＮＯの場合）には、上記ステップ２７（Ｓ２７）に進み、上述したフローをたどる。

以上で述べたように、本実施例によれば、画像流れ対策として像担持体加熱ヒータ搭載によるコストや消費電力を抑えつつ、出力画像の高画質化、像担持体の長寿命化による低ランニングコスト化及び有害物質の発生抑制等も同時に実現することができる。これによって、より環境にも配慮した改善効果を得ることができた。

本発明に係る画像形成装置の一実施例（実施例１）の電子写真画像形成装置のプロセス部分を説明する概略構成図である。 コロナ帯電器の断面図であり、図２（ａ）は、コロトロン方式のコロナ帯電器であり、図２（ｂ）は、スコロトロン方式のコロナ帯電器である。 クリーニングブレードの設定角α及び侵入量ｅを説明する図である。 本発明で用いた電位計の構成を示す図であり、図４（ａ）は、外観斜視図であり、図４（ｂ）は、上面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）の線ｃ−ｃに取った断面図である。 本発明で用いた電位計における検知電極（導電性ワイヤ）の直線性及び平行性の定義を説明する検知電極の模式図である。 本発明で用いた電位計の信号増幅回路の一例を示す回路図である。 本発明で用いた電位計の出力波形の変化を示す図である。 画像流れと信号強度変化の関係を示す図である。 画像流れランクと信号強度の低下率の関係を示す図である。 本発明における電位計の侵入量δと接触角度θを説明する図である。 検出信号の侵入量δ及び接触角度θ依存性を示す図である。 本発明で用いた画像形成装置のブロック図である。 本発明の実施例１で用いた像担持体の画像流れの発生を防止する回復動作を行う画像形成動作態様を説明するフロー図を示す。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例（実施例２）の電子写真画像形成装置のプロセス部分を説明する概略構成図である。 本発明の実施例２で用いた電位計の配置を示す図である。 本発明の実施例２で用いた像担持体の画像流れの発生を防止する回復動作を行う画像形成動作態様を説明するフロー図を示す。

符号の説明

１０ 電子写真感光体（像担持体）
１１、１１１ 帯電器（帯電手段）
１２ スキャナ（露光手段）
１３ 現像器（現像手段）
１３ａ 現像剤担持体
１４、１１４ 転写器（転写手段）
１５ クリーニング装置（クリーニング手段）
１９ 微小表面電位計（電位検知手段）
４１ 電位センサ
４２ａ 検知電極
４３ 絶縁性支持体
４４ 回路要素
１００ 画像形成装置
Ｈ 像担持体加熱ヒータ（加熱手段）

Claims (4)

1. 回転可能な感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電手段と、
   帯電された前記像担持体の表面を露光して潜像パターンを形成する露光手段と、
   前記像担持体における回転軸線方向と平行に配置された線状の導電部を先端に備え、前記導電部が絶縁体を介して前記像担持体の表面に当接し、前記像担持体表面における電位分布の変化に伴い前記導電部に流れる誘導電流を検出する電流検出部を有する検知手段とを備え、
   前記検知手段の検知結果に応じて画像流れを防止するための画像流れ防止工程を実行し、
   前記検知手段の先端の前記像担持体の表面に対する侵入量が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする画像形成装置。
2. 画像流れが発生していない場合の初期信号強度を記録した記憶手段を備え、
   前記検知手段の出力波形の信号強度が、前記初期信号強度より１５％以上低下している場合に、前記画像流れ防止工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記像担持体の表面に対して、前記像担持体表面の法線方向から傾いて当接することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像流れ防止工程は、前記像担持体を加熱する加熱手段により前記像担持体を加熱、もしくは、前記像担持体と、前記像担持体に当接する像担持体摺擦手段とを所定時間相対的に移動させることにより実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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