JPH0876642A - 潜像担持体および該潜像担持体を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 潜像担持体の帯電ムラを、潜像担持体表面に
溝を設けることで画像品質に悪影響を及ぼさない程度に
抑える。 【構成】 複写機の感光体ドラム５の静電潜像が形成さ
れる側の表面に、幅５μｍ、深さ３μｍの溝１５を５０
μｍのピッチで格子状に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に用いられる潜像担持
体および該潜像担持体を用いた画像形成装置に係り、詳
しくは、その表面に溝を形成した潜像担持体および該潜
像担持体を用いた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置である例えば電子写真複写
機（以下、複写機という）の潜像担持体を帯電する帯電
装置としては、コロナ放電装置が広く用いられている。
コロナ放電装置は、潜像担持体表面を均一に帯電させる
装置として有効であり、また、構造が簡単で安価である
という利点を有する。しかしながら、コロナ放電装置は
高圧電源を必要とし、また、コロナ放電によってオゾン
が発生するなどの問題点を有している。

【０００３】係るコロナ放電装置の有する問題点を解決
するために、例えば、ローラ、ブラシ、ブレード等から
なる直流電圧を印加した帯電部材を潜像担持体表面に接
触させて、潜像担持体表面を帯電処理する接触帯電装置
が提案されている。この接触帯電装置は、帯電効率が良
く電源を低電圧のものとすることができるし、オゾンの
発生量を少なくすることができる。しかしながら、接触
帯電装置を使用すると、コロナ放電装置を使用した場合
に比べて潜像担持体表面に帯電ムラが生じやすく、該接
触帯電装置を画像形成装置に用いると、帯電ムラを原因
として画像品質が低下するという問題点がある。

【０００４】そこで、該帯電ムラを解消するために、潜
像担持体に接触した帯電部材に印加する直流電圧に交流
電圧を重畳する装置が提案されている（例えば、特開平
３−１００６７４号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この方法を
画像形成装置に使用すると、交流電源と直流電源との双
方が必要になるために装置が高価なものとなったり、両
電源を設置するためのスペースを確保しなければならな
いので装置が大型になったりするという問題点がある。
さらに、そもそも接触帯電装置が提案された理由の一つ
が、コロナ放電装置で必要であった高額な高圧電源を不
要として画像形成装置を廉価なものにすることにあった
のだから、接触帯電装置で二つの電源を必要とするので
あれば、二つの電源を用いることで画像形成装置が高価
なものとなりかねず、画像形成装置に接触帯電装置を用
いる意義そのものが薄れてしまうことになる。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あり、その第１の目的は、その表面を帯電させるにあた
って、直流電源として高圧電源を用いる必要がなく、オ
ゾンの発生がなく、直流電源に加えて交流電源を用いる
ことが必ずしも必要でない潜像担持体を提供することに
ある。また、その第２の目的は、潜像担持体表面を帯電
させるにあたって、直流電源として高圧電源を用いる必
要がなく、オゾンの発生がなく、直流電源に加えて交流
電源を用いることが必ずしも必要でなく、かつ、潜像担
持体表面の帯電ムラを原因とする画像の乱れが生じるこ
とのない画像品質に優れた画像形成装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１の潜像担持体は、画像形成装置に用
いられる潜像担持体であって、潜像が形成される側の表
面に該画像形成装置が形成する画像の一画素の大きさよ
りも小さなピッチで溝が設けられたことを特徴とするも
のである。

【０００８】また、請求項２の潜像担持体は、請求項１
の潜像担持体であって、前記溝が格子状に設けられたこ
とを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項３の潜像担持体は、請求項１
の潜像担持体であって、前記溝の幅がトナー粒子の直径
よりも小さいことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項４の潜像担持体は、請求項１
の潜像担持体であって、前記溝の深さが３μｍ以上であ
ることを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項５の画像形成装置は、潜像担
持体と、前記該潜像担持体表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記潜像担持体表面に潜
像を形成する潜像形成装置と、前記潜像を現像してトナ
ー像とする現像装置と、前記トナー像を記録材に転写す
る転写装置と、転写後の潜像担持体表面から残留トナー
を除去するクリーニング装置と、を備えた画像形成装置
であって、前記潜像担持体が請求項１乃至請求項４の潜
像担持体であることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明者等の研究の結果、前述の潜像担持体表
面における帯電ムラは、帯電部材から潜像担持体表面に
移動した電荷が潜像担持体表面で沿面放電することが原
因であることが判明した。すなわち、帯電部材から潜像
担持体表面に移動した電荷の電荷密度が高いと、この電
荷が潜像担持体表面に沿って移動して、潜像担持体表面
の帯電状態が不均一となるのである。この帯電状態が不
均一な潜像担持体表面に、すなわち帯電状態にムラがあ
る潜像担持体の表面に潜像が形成されて、その後、該潜
像が現像されトナー像となると、潜像担持体表面に付着
するトナーの量にムラが生じ、最終的に記録材に形成さ
れる画像に濃度ムラが生じてしまう。

【００１３】もっとも潜像担持体表面の帯電状態にムラ
があっても、そのムラが、形成される画像の一画素の有
する幅よりも狭い範囲で発生するものであれば、該帯電
ムラにより生じる画像の濃度ムラは目視では確認できな
い程度となるので問題とならない。例えば、３００ｄｐ
ｉの画像（１インチあたり３００画素を有する画像）を
形成する画像形成装置であれば、一画素の占める幅は約
８５μｍであるので、この範囲内での帯電ムラであれば
問題とならない。

【００１４】そこで、接触帯電装置を用いて潜像担持体
を帯電した場合に生じる、帯電ムラの発生状態を確認
し、帯電ムラを一画素の幅以内に抑えることができるか
を確認するために、本発明者らは実験を行なった。以
下、この実験について説明する。なお、３００ｄｐｉの
画像を形成する画像形成装置を用いることを前提に、以
下説明を行なう。図２は実験の方法を示す説明図であ
る。この実験では、帯電ローラ１０１と直流電源１０２
からなる接触帯電装置１０３を用いて潜像担持体の表面
を帯電し、この帯電状態を可視化するために潜像担持体
表面にトナーをふりかけて、そのトナーの分布を観察し
た。帯電ローラ１０１は、直流電源１０２から電圧が印
加される導電性の芯金１０１ａを、導電性のゴム１０１
ｂで覆ったものを用い、該ゴムとしては体積抵抗率が約
１０⁷Ωｃｍであるエピクロルヒドリンゴムを使用し、
ゴムの層厚は４ｍｍとした。潜像担持体としては、その
片面にアルミ蒸着処理を施した厚さ５０μｍのポリエス
テルフィルム１０４を用いた。

【００１５】そして、直流電源１０２によりプラス２ｋ
ｖの電圧が印加された状態の帯電ローラ１０１を、接地
された状態にあるポリエステルフィルム１０４のアルミ
蒸着処理がなされていない側の表面に接触させ、かつ、
該表面全面に渡って帯電ローラ１０１と接触するように
回転させて、ポリエステルフィルム１０４表面をプラス
１２００ｖに帯電させた。そして帯電した状態にあるポ
リエステルフィルム１０４表面にマイナス帯電したトナ
ーをふりかけて、帯電状態を可視化した。図３に上記の
処理を施したポリエステルフィルム１０４表面の拡大図
を示す。図中でハッチングで示した領域Ａはトナーが付
着した部分を示し、図中白色で示した領域Ｂはトナーが
付着していない部分を示している。すなわち、領域Ａは
電荷が分布している部分であり、領域Ｂは電荷が分布し
ていない部分である。図３から、ポリエステルフィルム
１０４表面には電荷が分布した領域Ａと電荷が分布して
いない領域Ｂとが混在していて、該表面における電荷分
布が不均一であることが判る。また、帯電ムラはｍｍ単
位で、すなわち１０００μｍ単位で分布しており、一画
素の有する幅である８５μｍよりもはるかに大きく、画
像に悪影響を与えるものとなっていることが確認され
た。

【００１６】次に本発明者らは、帯電ローラ１０１がポ
リエステルフィルム１０４に印加する電圧、ポリエステ
ルフィルム１０４の表面粗さ、ポリエステルフィルム１
０４の表面抵抗等を変化させれば、これに伴って帯電ム
ラの大きさが変化するであろうことを予想して、上記各
値を画像形成装置に用いることができる範囲で、様々な
値に設定して実験を繰り返した。その結果、帯電ムラの
大きさは確かに変化したが、その大きさは１ｍｍから５
ｍｍ程度であり、１画素よりもはるかに大きい値である
ことに変わりははなく、各種設定を変化させて帯電ムラ
の大きさを１画素より小さな値とすることはできなかっ
た。

【００１７】次に本発明者等は、潜像担持体表面に溝を
設ければ、該溝によって潜像担持体表面での沿面放電が
該溝を超えて広がることが防止され、潜像担持体表面で
帯電ムラが溝を超えて生じることを防止できるのではな
いかと予想し、実験により確認を行なった。以下、この
実験について説明する。図４は、この実験の方法を示す
説明図である。この実験では、先に説明した実験と同様
に、帯電ローラ１０１と直流電源１０２からなる接触帯
電装置１０３を用いて潜像担持体の表面を帯電し、この
帯電状態を可視化するために潜像担持体表面にトナーを
ふりかけて、そのトナーの分布を観察した。帯電ローラ
１０１の構造は先に説明したものと全く同様である。但
し、潜像担持体としては、片面にアルミ蒸着処理を施
し、反対の面に幅５μｍ、深さ３μｍの溝１０６を５０
μｍのピッチで格子状に形成した厚さ５０μｍのポリエ
ステルフィルム１０５を用いた。そして、直流電源１０
２によりプラス２ｋｖの電圧が印加された状態の帯電ロ
ーラ１０１を、接地された状態にあるポリエステルフィ
ルム１０５の溝が設けられた面に接触させ、かつ、該表
面全面に渡って帯電ローラ１０１と接触するように回転
させて、ポリエステルフィルム１０５表面をプラス１２
００ｖに帯電させた。そして帯電した状態にあるポリエ
ステルフィルム１０４表面にマイナス帯電したトナーを
ふりかけて、帯電状態を可視化した。

【００１８】図５に上記の処理を施したマイラーソート
１０５を図示する。図中で黒色で示した領域Ｃはトナー
が付着した部分を示し、図中白色で示した領域Ｄはトナ
ーが付着していない部分を示している。すなわち、領域
Ｃは電荷が分布している部分であり、領域Ｄは電荷が分
布していない部分である。図５からポリエステルフィル
ム１０５表面の帯電ムラが、溝１０６を超えて広がるこ
とが防止されていることがわかる。また、前述の様に溝
のピッチは５０μｍであり、一画素の占める幅である８
５μｍより小さいので、帯電ムラは一画素の占める幅を
超えることがなく、画像に与える影響も小さく問題とな
らない範囲のものとなっている。

【００１９】また、溝１０６を設けるパターンについて
は、各種のパターンについて実験を行なった結果、図４
に示す格子状のパターンが最も好ましいことが確認され
た。

【００２０】ポリエステルフィルム１０５に溝１０６を
設けたため、前述の様に帯電ムラの発生が抑制され、該
帯電ムラにより画像品質が悪化することは防止された
が、溝１０６にトナー入り込んでクリーニン不良を起こ
す可能性が新たに生じる恐れがある。このクリーニング
不良を防止するためには、溝１０６の幅をトナーが入り
込むことができない幅、すなわち、トナーの粒径よりも
小さい幅とすることが望ましい。一方において、ポリエ
ステルフィルム１０５における帯電ムラを効率的に防止
するためには、ポリエステルフィルム１０５表面の電荷
が溝１０６を超えて移動することを防止するに十分な幅
を有する溝を設ける必要がある。よって、帯電ムラ発生
防止のみを考慮すると溝１０６の幅は太い方が望まし
い。具体的には、帯電ローラ１０６により印加される電
圧等に依存するが、実験の結果、溝１０６の幅は３μｍ
以上であることが望ましいことが確認された。そこで、
この実験では、トナー粒子の粒径が約１０μｍであるこ
とから、該トナー粒径よりも小さく、かつ、帯電ムラの
発生を防止するに十分な幅として、溝１０６の幅は前述
の様に５μｍとした。トナーをふりかけて、帯電状態を
可視化した状態の５μｍの幅の溝１０６を有するポリエ
ステルフィルム１０５を、クリーニングブレードを用い
てクリーニングしたところ、溝１０６にトナーが詰まる
ことなく、良好にクリーニングがなされた。

【００２１】また、溝１０６の深さについては、電荷が
溝を超えて移動することを防止するためにはある程度の
深さが必要であり、該深さは帯電ローラ１０６により印
加される電圧等に依存するものではあるが、実験の結果
３μｍ以上であることが望ましいことが確認された。

【００２２】以上のように、請求項１の潜像担持体にお
いては、帯電装置によりその表面が帯電される際に潜像
担持体表面で起こる電荷の沿面放電が、一画素の大きさ
よりも小さなピッチで設けられたを溝を超えて生じるこ
とがない。よって、帯電ムラが該溝により区切られた一
画素よりも狭い範囲を超えて発生することがない。

【００２３】また、請求項２の潜像担持体においては、
帯電装置によりその表面が帯電される際に潜像担持体表
面で起こる電荷の沿面放電が、一画素の大きさよりも小
さなピッチで、かつ格子状に設けられたを溝を超えて生
じることがない。よって、帯電ムラが該溝により区切ら
れた一画素よりも狭い格子状の範囲を超えて発生するこ
とがない。

【００２４】また、溝の幅がトナー粒子よりも大きい場
合は、該溝にトナーが入り込み、該トナーがクリーニン
グ時に除去されずクリーニング不良が発生することがあ
るが、請求項３の潜像担持体においては、トナー粒子直
径より小さい幅の溝にトナー粒子が入り込むことがな
い。

【００２５】また、請求項４の潜像担持体においては、
帯電装置によりその表面が帯電される際に潜像担持体表
面で起こる電荷の沿面放電が、３μｍ以上の深さで設け
られたを溝を超えて生じることがない。よって、帯電ム
ラが該溝により区切られた一画素より狭い範囲を超えて
発生することがない。

【００２６】また、請求項５の画像形成装置において
は、帯電装置が潜像担持体表面を帯電させるにあたり、
該潜像担持体表面で溝により区切られた一画素よりも狭
い範囲を超えて帯電ムラが発生することがない。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機（以下、複写機という）に適用した一実施例につ
いて説明する。まず、複写機全体について説明する。図
６は本実施例に係る複写機の概略構成図である。この複
写機において、原稿載置台１上に置かれた原稿２の画像
は、読取手段３によって読み取られ、そのデータが画像
処理手段４に送られる。後に詳述する潜像担持体として
の感光体５は図中矢印Ａ方向に回転駆動され、後に詳述
する帯電装置６により表面が一様帯電される。そして、
感光体５表面には、画像処理手段４からのデータに基づ
いて潜像形成装置としての露光手段７により、原稿２の
画像に対応した潜像が形成される。この感光体５表面の
潜像は、現像装置８との対向部で該現像装置８により現
像されてトナー像とされる。このトナー像は、レジスト
ローラ９でタイミングをとられて搬送されてきた記録材
としての記録紙（図示せず）に、転写装置としての転写
・搬送手段１０により転写される。トナー像が転写され
た転写紙は転写・搬送手段１０により搬送され、定着装
置１１を通る際にトナー像が定着されて機外に排出され
る。ここで、トナー像転写後の感光体５表面に残留した
未転写トナーは、クリーニング装置１２の例えばクリー
ニングブラシ１３によって感光体５表面から掻き落とさ
れ、クリーニング装置１２に回収される。そして、クリ
ーニング後の感光体５表面は、除電装置１４によって残
留電荷が除電される。

【００２８】次に、上記帯電装置６および感光体５につ
いて説明する。図７は、帯電装置６の概略構成図であ
る。帯電装置６は、帯電ローラ６１と帯電ローラに直流
電圧を印加する直流電源６２とからなる。帯電ローラ６
１は、直流電源６２から電圧が印加される導電性の芯金
６１ａと、該芯金を覆う導電性のゴム６１ｂとからな
り、該ゴムとしては体積抵抗率が約１０⁷Ωｃｍである
エピクロルヒドリンゴムが用いられ、ゴムの層厚は４ｍ
ｍである。感光体ドラム５は、有機感光体、即ち、いわ
ゆるＯＰＣ（Organic Photoconductor）感光体であり、
アルミ等の金属からなる芯金に有機感光体を塗布したも
のを用いる。また、この感光体ドラム５の潜像が形成さ
れる側の表面には、図１に示すように幅５μｍ、深さ３
μｍの溝１５が５０μｍのピッチで格子状に形成されて
いる。この実施例の複写機は、３００ｄｐｉの画像を形
成するものであり、一画素の占める幅は約８５μｍであ
るので、溝１５のなすピッチは一画素の占める幅が占め
る幅よりも小さくなっている。また、この実施例の複写
機が使用するトナーの粒径は１０μｍであるので、溝１
５のなす幅は、トナー粒径よりも小さくなっている。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、潜像担持体表
面が帯電される際に該潜像担持体表面で起こる電荷の沿
面放電が、一画素の大きさよりも小さなピッチで設けら
れた溝を超えて生じることがないので、帯電ムラが該溝
により区切られた一画素よりも狭い範囲を超えて発生す
ることがない。よって、従来、潜像担持体表面の帯電ム
ラが発生しやすかった接触帯電装置を用いても、潜像担
持体表面で画像に悪影響を与えるほどの帯電ムラが生じ
ることがない。従って、請求項１の発明を画像形成装置
に用いれば、その表面を帯電させるための直流電源とし
てコロナ放電装置を帯電装置として用いた場合に必要で
あった高圧電源の電源を用いる必要がなく、また、帯電
ムラを防止するために従来必要であった交流電源を必ず
しも設ける必要がなく、かつ、その表面の帯電ムラを原
因とする画像の乱れが生じることのない潜像担持体を提
供することができる。

【００３０】請求項２の発明によれば、潜像担持体表面
が帯電される際に該潜像担持体表面で起こる電荷の沿面
放電が、一画素の大きさよりも小さなピッチで格子状に
設けられたを溝を超えて生じることがないので、帯電ム
ラが該溝により区切られた一画素よりも狭い範囲を超え
て発生することがない。従って、請求項２の発明を画像
形成装置に用いれば、請求項１の発明と同様に、その表
面を帯電させるための高圧電源が不要になり、また、直
流電源に加え交流電源を設ける必要がなくなり、かつ、
帯電ムラを原因とする画像の乱れを生じさせることがな
い潜像担持体を提供することができる。

【００３１】請求項３の発明によれば、トナー粒子の粒
径よりも幅の狭い潜像担持体表面に設けられた溝にトナ
ーが入り込むことがない。従って、請求項３の発明を画
像形成装置に用いた場合、請求項１の発明の効果に加
え、溝にトナーが入り込むことを原因とするクリーニン
グ不良が生じることがない。

【００３２】請求項４の発明によれば、潜像担持体表面
が帯電される際に該潜像担持体表面で起こる電荷の沿面
放電が、一画素の大きさよりも小さくピッチで、かつ、
３μｍ以上の深さで設けられたを溝を超えて生じること
がない。よって、帯電ムラが該溝により区切られた一画
素よりも狭い範囲を超えて発生することがない。従っ
て、請求項４の発明を画像形成装置に用いれば、請求項
１の発明と同様に、潜像担持体を帯電させるための高圧
電源が不要になり、また、直流電源に加え交流電源を設
ける必要がなくなり、かつ、帯電ムラを原因とする画像
の乱れを生じさせることがない潜像担持体を提供するこ
とができる。

【００３３】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
請求項４の発明と同様の効果を奏する。これに加えて、
請求項５の発明によれば、帯電装置が潜像担持体表面を
帯電させるにあたり、該潜像担持体表面で溝により区切
られた一画素よりも狭い範囲を超えて帯電ムラが発生す
ることがない。よって、この帯電された状態の潜像担持
体表面に潜像形成装置により形成された潜像が、現像装
置により現像され形成されるトナー像は、帯電ムラによ
り濃度ムラ等の悪影響を受けることがない。従って、該
トナー像が記録材に転写されることにより形成される画
像もまた、転写ムラにより悪影響を受けて、画像品質が
低下することが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る複写機の感光体ドラムの概略構成
を示す説明図。

【図２】実験の方法を示す説明図。

【図３】図２に示す実験の結果を示す説明図。

【図４】他の実験の方法を示す説明図。

【図５】図４に示す実験の結果を示す説明図。

【図６】実施例に係る複写機の概略構成を示す正面図。

【図７】図６に示す複写機の帯電装置の概略構成を示す
正面図。

【符号の説明】

１ 原稿載置台 ２ 原稿 ３ 読取手段 ４ 画像処理手段 ５ 感光体 ６ 帯電装置 ６１ 帯電ローラ ６２ 直流電源 ７ 露光装置 ８ 現像装置 ９ レジストローラ １０ 転写・搬送手段 １１ 定着装置 １２ クリーニング装置 １３ クリーニングブラシ １４ 除電装置 １５ 溝 １０１ 帯電ローラ １０１ａ 芯金 １０１ｂ ゴム １０２ 直流電源 １０３ 接触帯電装置 １０４ ポリエステルフィルム １０５ ポリエステルフィルム １０６ 溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成装置に用いられる潜像担持体であ
   って、潜像が形成される側の表面に該画像形成装置が形
   成する画像の一画素の大きさよりも小さなピッチで溝が
   設けられたことを特徴とする潜像担持体。
2. 【請求項２】前記溝が格子状に設けられたことを特徴と
   する請求項１の潜像担持体。
3. 【請求項３】前記溝の幅がトナー粒子の直径よりも小さ
   いことを特徴とする請求項１の潜像担持体。
4. 【請求項４】前記溝の深さが３μｍ以上であることを特
   徴とする請求項１の潜像担持体。
5. 【請求項５】潜像担持体と、前記該潜像担持体表面を帯
   電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記
   潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、前記
   潜像を現像してトナー像とする現像装置と、前記トナー
   像を記録材に転写する転写装置と、転写後の潜像担持体
   表面から残留トナーを除去するクリーニング装置と、を
   備えた画像形成装置であって、前記潜像担持体が請求項
   １乃至請求項４の潜像担持体であることを特徴とする画
   像形成装置。