(57)【要約】【課題】環境の変化に伴う感光体ドラムの表面電位の変動を抑制する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光体ドラム４２と、帯電ローラー４４と、現像ローラー４３１とを備える。感光体ドラム４２は、周面に静電潜像が形成される。帯電ローラー４４は、感光体ドラム４２の周面を帯電させる。現像ローラー４３１は、静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。帯電ローラー４４と感光体ドラム４２とのニップ領域内において、実接触面積ＳＲのニップ面積ＳＮに対する比（実接触面積率α）が所定値以下になるように、帯電ローラー４２と感光体ドラム４４とを当接させる。ニップ面積ＳＮは、ニップ幅ＮＢと当接長さＮＬとの積で算出される。当接長さＮＬは、帯電ローラー４４の長手方向について帯電ローラー４４が感光体ドラム４２と当接する長さを示す。実接触面積ＳＲは、帯電ローラー４４と感光体ドラム４２とが接触している面積を示す。【選択図】図７
2020012964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの周面を帯電させる帯電ローラーと、
前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラーと
を備え、
前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとのニップ領域内において、実接触面積のニップ面積に対する比が所定値以下になるように、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとを当接させ、
前記ニップ面積は、ニップ幅と当接長さとの積で算出され、
前記当接長さは、前記帯電ローラーの長手方向について前記帯電ローラーが前記感光体ドラムと当接する長さを示し、
前記実接触面積は、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとが接触している面積を示す、現像装置。
【請求項２】
前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとのニップ幅ＮＢ（μｍ）は、式（Ａ）を満たす、請求項１に記載の現像装置。
ＮＢ≧Ｃ１×ＶＬ＋Ｃ２      式（Ａ）
ただし、線速ＶＬ（ｍｍ／秒）は、前記感光体ドラムの周面の速度を示す。定数Ｃ１及び定数Ｃ２の各々は、予め設定される。
【請求項３】
前記感光体ドラムに除電光を照射する除電器を更に備え、
前記除電光の光量Ｑ（μＪ／ｃｍ2）と前記ニップ幅ＮＢ（μｍ）とは、式（Ｂ）を満たす、請求項２に記載の現像装置。
ＮＢ×α×Ｑ≦Ｃ３      式（Ｂ）
ただし、実接触面積率αは、前記実接触面積を前記ニップ面積で除した商を示す。定数Ｃ３は、予め設定される。
【請求項４】
前記感光体ドラムは感光体を含み、
前記感光体は、Ｂドープのアモルファスシリコンである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記所定値は、６０％である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記帯電ローラーの電気抵抗は、１×１０4Ω以上１×１０9Ω以下であり、
前記帯電ローラーの表面粗さ（Ｒｚ）は、所定粗度以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
周面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの周面を帯電させる帯電ローラーと、
前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラーと、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写部と
を備え、
前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとのニップ領域内において、実接触面積のニップ面積に対する比が所定値以下になるように、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとを当接させ、
前記ニップ面積は、ニップ幅と当接長さとの積で算出され、
前記当接長さは、前記帯電ローラーの長手方向について前記帯電ローラーが前記感光体ドラムと当接する長さを示し、
前記実接触面積は、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとが接触している面積を示す、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、環境の変化、又は感光体ドラムの線速の変化に伴う画質の低下を抑制する種々の技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、帯電装置と、感光体ドラムとを備える。帯電装置は、帯電ローラーと、懸架装置とを有する。帯電ローラーは、感光体ドラムの表面に当接して、弾性変形によって感光体ドラムとの間でニップを形成する。帯電ローラーは、回転しながら感光体ドラム表面を帯電させる。懸架装置は、感光体ドラムの周速に応じて、弾性変形の状態を変化させることによって、帯電ローラー表面の面積を変更する。帯電ローラー表面の面積は、気中放電に寄与する面積を示す。気中放電は、ニップ近傍において、帯電ローラー表面と感光体ドラム表面との間で生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８１４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、環境の変化によって、感光体ドラムの表面電位が変動する。この表面電位の変動によって、用紙に形成される画像に濃度差が発生してしまう。なお、「環境の変化」とは、外気の温度の変化、及び外気の湿度の変化を含む。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、環境の変化に伴う感光体ドラムの表面電位の変動を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る現像装置は、感光体ドラムと、帯電ローラーと、現像ローラーとを備える。前記感光体ドラムは、周面に静電潜像が形成される。前記帯電ローラーは、前記感光体ドラムの周面を帯電させる。前記現像ローラーは、前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとのニップ領域内において、実接触面積のニップ面積に対する比が所定値以下になるように、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとを当接させる。前記ニップ面積は、ニップ幅と当接長さとの積で算出される。前記当接長さは、前記帯電ローラーの長手方向について前記帯電ローラーが前記感光体ドラムと当接する長さを示す。前記実接触面積は、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとが接触している面積を示す。
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、帯電ローラーと、現像ローラーと、転写部とを備える。前記感光体ドラムは、周面に静電潜像が形成される。前記帯電ローラーは、前記感光体ドラムの周面を帯電させる。前記現像ローラーは、前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。前記転写部は、前記トナー像を記録媒体に転写する。前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとのニップ領域内において、実接触面積のニップ面積に対する比が所定値以下になるように、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとを当接させる。前記ニップ面積は、ニップ幅と当接長さとの積で算出される。前記当接長さは、前記帯電ローラーの長手方向について前記帯電ローラーが前記感光体ドラムと当接する長さを示す。前記実接触面積は、前記帯電ローラーと前記感光体ドラムとが接触している面積を示す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る現像装置、及び画像形成装置によれば、環境の変化に伴う感光体ドラムの表面電位の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成部の構成の一例を示す図である。
【図３】実接触面積の測定装置の一例を示す図である。
【図４】実接触面積の測定結果の一例を示す図である。
【図５】実接触面積率が暗電位の変化に及ぼす影響の一例を示すグラフである。
【図６】感光体層の内部キャリアが帯電ローラーに引き出される現象を示す概念図である。
【図７】実接触面積率と表面電位差との関係の一例を示すグラフである。
【図８】現像バイアス電圧と被りの発生との関係の一例を示すグラフである。
【図９】帯電ローラーの表面粗さと帯電ムラとの関係の一例を示すグラフである。
【図１０】線速とニップ幅との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】実接触面積率と、表面電位差及び帯電ムラとの関係の一例を示す図表である。
【図１２】実接触面積率及び除電光量と、表面電位差との関係の一例を示す図表である。
【図１３】ニップ幅と実接触面積率と除電光量との積と、表面電位差との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面（図１〜図１３）を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１２】
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の構成について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、カラー複合機である。
【００１３】
図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成ユニット１、画像読取ユニット２及び原稿搬送ユニット３を備える。画像形成ユニット１は、用紙Ｐに画像を形成する。画像読取ユニット２は、原稿Ｒに形成された画像を読み取り、画像情報を生成する。原稿搬送ユニット３は、原稿Ｒを画像読取ユニット２に搬送する。
【００１４】
画像形成ユニット１は、給送部１２、搬送部ＬＰ、トナー供給部１３、画像形成部４、定着部１６及び排出部１７を備える。画像形成部４は、転写部５を含む。
【００１５】
給送部１２は、用紙Ｐを搬送部ＬＰへ供給する。搬送部ＬＰは、用紙Ｐを転写部５及び定着部１６を経由して排出部１７まで搬送する。用紙Ｐは、「記録媒体」の一例に相当する。
【００１６】
トナー供給部１３には、トナーコンテナ１３１、トナーコンテナ１３２、トナーコンテナ１３３及びトナーコンテナ１３４が装着される。トナーコンテナ１３１には、シアン色のトナーＴＮ１が収納される。トナーコンテナ１３２には、マゼンタ色のトナーＴＮ２が収納される。トナーコンテナ１３３には、イエロー色のトナーＴＮ３が収納される。トナーコンテナ１３４には、黒色のトナーＴＮ４が収納される。以下の説明において、トナーコンテナ１３１〜トナーコンテナ１３４の各々を、トナーコンテナ１３０と総称する場合がある。また、トナーＴＮ１〜トナーＴＮ４の各々を、トナーＴＮと総称する場合がある。トナーコンテナ１３０は、画像形成部４にトナーＴＮを供給する。画像形成部４は、用紙Ｐに画像を形成する。画像形成部４の構成については、後述にて図２を参照して詳細に説明する。
【００１７】
転写部５は、中間転写ベルト５４を備える。画像形成部４が、中間転写ベルト５４上にシアン色、マゼンタ色、イエロー色、及び黒色のトナー像を転写する。複数色のトナー像が中間転写ベルト５４上で重畳され、中間転写ベルト５４上に画像が形成される。転写部５は、中間転写ベルト５４上に形成された画像を、用紙Ｐ上に転写する。その結果、用紙Ｐに画像が形成される。
【００１８】
定着部１６は、用紙Ｐを加熱及び加圧し、用紙Ｐに形成された画像を用紙Ｐに定着する。排出部１７は、用紙Ｐを画像形成装置１００の外部へ排出する。
【００１９】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成部４の構成について説明する。図２は、画像形成部４の構成の一例を示す図である。図２に示すように、画像形成部４は、画像形成部４ｃ、画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋを備える。
【００２０】
画像形成部４ｃ、画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋの各々は、露光部４１、感光体ドラム４２、現像部４３、帯電ローラー４４、除電器４５及びクリーニングブレード４６を備える。現像部４３は、現像ローラー４３１を有する。画像形成部４ｃ、画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋの各々の構成は、供給されるトナーＴＮの色が異なるのみで、その他の構成は略同一である。したがって、以下の説明では、シアン色のトナーＴＮ１が供給される画像形成部４ｃの構成について説明し、画像形成部４ｃ以外の画像形成部４ｍ、画像形成部４ｙ及び画像形成部４ｋの構成についての説明は省略する。
【００２１】
画像形成部４ｃは、露光部４１ｃ（４１）、感光体ドラム４２ｃ（４２）、現像部４３ｃ（４３）、帯電ローラー４４ｃ（４４）、除電器４５ｃ（４５）及びクリーニングブレード４６ｃ（４６）を有する。
【００２２】
帯電ローラー４４ｃは、感光体ドラム４２ｃを所定の電位に帯電させる。帯電ローラー４４ｃの電気抵抗は、例えば１×１０4Ω以上１×１０9Ω以下である。露光部４１ｃは、感光体ドラム４２ｃにレーザー光を照射して露光し、感光体ドラム４２ｃに静電潜像を形成する。現像部４３ｃは、現像ローラー４３１ｃ（４３１）を有する。現像ローラー４３１ｃは、感光体ドラム４２ｃにシアン色のトナーＴＮ１を供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。このようにして、感光体ドラム４２ｃの周面にシアン色のトナー像が形成される。
【００２３】
除電器４５ｃは、感光体ドラム４２ｃに除電光を照射して、感光体ドラム４２ｃを除電する。除電光は、例えばレーザー光である。クリーニングブレード４６ｃは、その先端（図２では上端）が、感光体ドラム４２ｃの周面と摺接する。感光体ドラム４２ｃの周面とクリーニングブレード４６ｃの先端とが摺接することで、感光体ドラム４２ｃの周面に残留するシアン色のトナーＴＮ１が除去される。
【００２４】
転写部５は、用紙Ｐにトナー像を転写する。転写部５は、一次転写ローラー５１、二次転写ローラー５２、駆動ローラー５３、中間転写ベルト５４及び従動ローラー５５及びブレード５６を備える。一次転写ローラー５１は、感光体ドラム４２からシアン色、マゼンタ色、イエロー色、及び黒色のトナー像を中間転写ベルト５４に転写する。一次転写ローラー５１は、一次転写ローラー５１ｃ、一次転写ローラー５１ｍ、一次転写ローラー５１ｙ及び一次転写ローラー５１ｋを含む。
【００２５】
駆動ローラー５３は、中間転写ベルト５４を駆動する。中間転写ベルト５４は、一次転写ローラー５１、駆動ローラー５３及び従動ローラー５５に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト５４は、駆動ローラー５３によって、矢印ＤＲ１及び矢印ＤＲ２に示すように、反時計回りに回転駆動される。従動ローラー５５は、中間転写ベルト５４の回転に伴って回転駆動される。ブレード５６は、中間転写ベルト５４の表面に残留しているトナーＴＮを除去する。
【００２６】
二次転写ローラー５２は、駆動ローラー５３に押圧され、二次転写ローラー５２と駆動ローラー５３との間にニップ部ＮＱが形成される。二次転写ローラー５２は、用紙Ｐがニップ部ＮＱを通過する際に、中間転写ベルト５４上のトナー像を用紙Ｐに転写する。
【００２７】
なお、感光体ドラム４２、帯電ローラー４４、現像ローラー４３１及び除電器４５は、「現像装置」の一例に相当する。
【００２８】
次に、図１〜図３を参照して、帯電ローラー４４と感光体ドラム４２との実接触面積ＳＲの測定装置６について説明する。図３は、実接触面積ＳＲの測定装置６の一例を示す図である。実接触面積ＳＲとは、帯電ローラー４４と感光体ドラム４２とが接触している面積を示す。具体的には、実接触面積ＳＲとは、帯電ローラー４４の表面と、感光体ドラム４２の表面とが実際に接触している領域ＲＥＤの面積の総計を示す。領域ＲＥＤについては、後述にて図４を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図３に示すように、測定装置６は、プリズム６１、光源６２、受光部６３及び電子天秤６４を備える。
【００３０】
プリズム６１は、三角柱状のガラスで形成される。プリズム６１は、２本の帯電ローラー４４の上に載置される。プリズム６１の上端には、押圧力Ｆが下向きに作用する。プリズム６１は、光源６２からの光線ＬＢを帯電ローラー４４に導く。また、プリズム６１は、プリズム６１の下面での反射光を、受光部６３に導く。
【００３１】
光源６２は、プリズム６１に向けて光線ＬＢを出射する。光源６２は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備える。すなわち、光線ＬＢは、例えばレーザー光である。
【００３２】
受光部６３は、プリズム６１の下面からの反射光を受光する。受光部６３は、レンズとカメラとを備える。レンズは、反射光をカメラに集光する。カメラは、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を備え、反射光を検出する。
【００３３】
帯電ローラー４４の表面とプリズム６１の表面とが接触している領域ＲＥＤでは、光線ＬＢが帯電ローラー４４の表面で乱反射する。そこで、光線ＬＢが領域ＲＥＤで反射した場合には、受光部６３は光線ＬＢを受光しない。一方、帯電ローラー４４の表面とプリズム６１の表面とが接触していない領域ＲＦＤでは、プリズム６１の底面で光線ＬＢが正反射する。そこで、光線ＬＢが領域ＲＦＤで反射した場合には、受光部６３は光線ＬＢを受光する。領域ＲＦＤについては、後述にて図４を参照して詳細に説明する。
【００３４】
電子天秤６４は、押圧力Ｆを検出する。
【００３５】
次に、図２〜図４を参照して、実接触面積ＳＲの測定結果について説明する。図４は、実接触面積ＳＲの測定結果の一例を示す図である。図４において、上側の図は、受光部６３のカメラが撮影した画像の一例を示す。幅ＮＢは、帯電ローラー４４とプリズム６１との間のニップ幅を示す。図４の下側の図は、上側の図の領域ＡＲの拡大図である。
【００３６】
図４に示すように、領域ＡＲは、領域ＲＥＤと、領域ＲＦＤとを含む。領域ＲＥＤは、黒色で示され、領域ＲＦＤは白色で示される。領域ＲＥＤは、光線ＬＢが入射しない領域を示す。すなわち、領域ＲＥＤは、帯電ローラー４４の表面とプリズム６１の表面とが接触している領域を示す。領域ＲＦＤは、光線ＬＢが入射する領域を示す。すなわち、領域ＲＦＤは、帯電ローラー４４の表面とプリズム６１の表面とが接触していない領域を示す。
【００３７】
帯電ローラー４４と感光体ドラム４２とのニップ領域内において、領域ＲＥＤの面積の総計を求めることによって、実接触面積ＳＲが求められる。
【００３８】
実接触面積ＳＲは、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚによって増減する。表面粗さＲｚが小さい程、実接触面積ＳＲが大きくなる。また、帯電ローラー４４の表層に含有されるフィラー粒子径、及びフィラー粒子の含有量の少なくとも一方を調整することによって、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚを調整できる。
【００３９】
次に、図２〜図５を参照して、実接触面積率αが暗電位ＤＰの変化に及ぼす影響について説明する。図５は、実接触面積率αが暗電位ＤＰの変化に及ぼす影響の一例を示すグラフである。実接触面積率αは、実接触面積ＳＲをニップ面積ＳＮで除した商を示す。ニップ面積ＳＮは、ニップ幅ＮＢと当接長さＮＬとの積で算出される。当接長さＮＬは、帯電ローラー４４の長手方向について帯電ローラー４４が感光体ドラム４２と当接する長さを示す。
【００４０】
図５の横軸は、時間Ｔを示し、図５の縦軸は、暗電位ＤＰを示す。実線で示すグラフＧ１１は、実接触面積率αが小さい場合（例えば、実接触面積率αが０．１である場合）の暗電位ＤＰの変化を示す。破線で示すグラフＧ１２は、実接触面積率αが大きい場合（例えば、実接触面積率αが０．５である場合）の暗電位ＤＰの変化を示す。
【００４１】
図５に示すように、実接触面積率αが大きい場合には、実接触面積率αが小さい場合と比較して、暗減衰は大きくなる。暗減衰とは、暗電位ＤＰの減衰量を示す。具体的には、実接触面積率αが大きい程、暗減衰は大きくなる。この原因について以下に説明する。
【００４２】
実接触面積率αが大きい程、帯電ローラー４４と感光体ドラム４２とのニップ部での電界強度が強くなる。また、ニップ部での電界強度が強い程、感光体ドラム４２の表面の感光体層４２１からの内部キャリアＩＮＣの引き出し量が増加する。更に、感光体層４２１からの内部キャリアＩＮＣの引き出し量が増加する程、暗減衰は大きくなる。このようにして、実接触面積率αが大きい程、暗減衰は大きくなる。
【００４３】
次に、図２〜図６を参照して、感光体層４２１の内部キャリアＩＮＣが帯電ローラー４４に引き出される現象について説明する。図６は、感光体層４２１の内部キャリアＩＮＣが帯電ローラー４４に引き出される現象を示す概念図である。内部キャリアＩＮＣとは、感光体層４２１の内部に存在する荷電粒子を示す。
【００４４】
感光体ドラム４２の直径は、帯電ローラー４４の直径と比較して大きいため、図６では、便宜上、感光体ドラム４２の感光体層４２１の上面を平面状に記載している。
【００４５】
感光体層４２１は、本発明の実施形態では、Ｂドープのアモルファスシリコンである。内部キャリアＩＮＣの引き出しは、感光体層４２１が有機感光体で形成されている場合と比較して、感光体層４２１がアモルファスシリコンで形成されている場合に発生し易い。これは、有機感光体と比較してアモルファスシリコンの方が、表面抵抗が小さいため、内部キャリアＩＮＣが感光体層４２１の表面に引き出され易いことに起因している。
【００４６】
特に、感光体層４２１がＢドープ量の多いアモルファスシリコンで形成されている場合に、内部キャリアＩＮＣの引き出しが更に発生し易い。これは、Ｂドープによって、内部キャリアＩＮＣの量が増加することに起因している。
【００４７】
以上、図２〜図６を参照して説明したように、本発明の実施形態では、感光体層４２１がＢドープのアモルファスシリコンであるため、内部キャリアＩＮＣの引き出しが発生し易い。よって、環境の変化に伴う感光体層４２１の表面電位の変動が発生し易い。「環境の変化」とは、本発明の実施形態では、外気の温度の変化、及び外気の湿度の変化を示す。一方、実接触面積率αを小さくすることによって、感光体層４２１の内部キャリアＩＮＣの引き出し量を低減できる。よって、環境の変化に伴う感光体層４２１の表面電位の変動を抑制できる。したがって、用紙Ｐに形成される画像の濃度の変化を効果的に低減できる。
【００４８】
次に、図２〜図７を参照して、実接触面積率αと表面電位差ΔＶ１との関係について説明する。図７は、実接触面積率αと表面電位差ΔＶ１との関係の一例を示すグラフである。図７の横軸は、実接触面積率αであり、図７の縦軸は、表面電位差ΔＶ１である。
【００４９】
表面電位差ΔＶ１は、ＨＨ環境における感光体ドラム４２の表面電位と、ＬＬ環境における感光体ドラム４２の表面電位との差を示す。ＨＨ環境とは、外気の温度が基準温度より高く、且つ外気の湿度が基準湿度より高い環境を示す。具体的には、ＨＨ環境では、例えば、外気の温度が３２．５℃であり、且つ外気の湿度が８０％である。ＬＬ環境とは、外気の温度が基準温度より低く、且つ外気の湿度が基準湿度より低い環境を示す。ＬＬ環境では、例えば、外気の温度が１０℃であり、且つ外気の湿度が１０％である。基準温度は、例えば２５℃である。基準湿度は、例えば３０％である。
【００５０】
図７のグラフＧ２に示すように、実接触面積率αが大きい程、表面電位差ΔＶ１が大きくなる。表面電位差ΔＶ１は補正することが可能である。しかしながら、表面電位差ΔＶ１が大きい程、補正ずれが大きくなり、適正な濃度が得られない場合がある。そのため、表面電位差ΔＶ１を、例えば１００Ｖ以下にすることが好ましい。表面電位差ΔＶ１を１００Ｖ以下にするためには、例えば実接触面積率αを６０％以下にすればよい。
【００５１】
以上、図２〜図７を参照して説明したように、本発明の実施形態では、実接触面積率αを６０％以下にすることによって、表面電位差ΔＶ１を１００Ｖ以下に抑制できる。よって、環境の変化に伴う感光体ドラム４２の表面電位の変動を抑制できる。したがって、用紙Ｐに形成される画像の濃度の変化を低減できる。
【００５２】
なお、本発明の実施形態では、実接触面積率αを６０％以下にする場合について説明するが、実接触面積率αが所定値以下であればよい。実接触面積ＳＲを小さくすることによって、感光体層４２１の内部キャリアＩＮＣの引き出し量を低減できる。よって、環境の変化に伴う感光体ドラム４２の表面電位の変動を抑制できる。したがって、用紙Ｐに形成される画像の濃度の変化を低減できる。
【００５３】
次に、図２〜図８を参照して、現像バイアス電圧ＶＳと被り（かぶり）の発生との関係について説明する。図８は、現像バイアス電圧ＶＳと被りの発生との関係の一例を示すグラフである。図８の横軸は、感光体ドラム４２の外周面の幅方向の位置ＰＳを示す。幅方向は、感光体ドラム４２の軸方向を示す。図８の縦軸は、感光体ドラム４２の表面電位Ｖを示す。
【００５４】
図８に示すグラフＧ３は、感光体ドラム４２の外周面の幅方向の位置ＰＳによる感光体ドラム４２の表面電位Ｖの変化を示す。グラフＧ３に示すように、感光体ドラム４２の外周面の幅方向の位置ＰＳに応じて、感光体ドラム４２の表面電位Ｖが変化する。
【００５５】
帯電ローラー４４の表面粗さＲｚと、感光体ドラム４２の表面電位Ｖの外周面の幅方向のバラツキとの間には相関がある。具体的には、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚが大きい程、感光体ドラム４２の表面電位Ｖの外周面の幅方向のバラツキが大きくなる。帯電ムラΔＶ２は、感光体ドラム４２の表面電位Ｖの外周面の幅方向のバラツキの大きさを示す。
【００５６】
帯電ムラΔＶ２は、以下のようにして評価する。すなわち、感光体ドラム４２の表面電位Ｖを所定電位Ｖ０に固定する。所定電位Ｖ０は、例えば２５０Ｖを示す。そして、現像バイアス電圧ＶＳを低バイアス側から増加し、トナーＴＮの被りＳＦが発生し始めるときに、現像バイアス電圧ＶＳと所定電位Ｖ０との電位差を帯電ムラΔＶ２として測定する。現像バイアス電圧ＶＳは、図２に示す現像ローラー４３１と感光体ドラム４２との間に印加する直流電圧を示す。帯電ムラΔＶ２が大きい程、感光体ドラム４２の表面電位Ｖの均一帯電性が低い。
【００５７】
次に、図２〜図９を参照して、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚと帯電ムラΔＶ２との関係について説明する。図９は、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚと帯電ムラΔＶ２との関係の一例を示すグラフである。図９の横軸は、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚを示す。図９の縦軸は、帯電ムラΔＶ２を示す。図９のグラフＧ４に示すように、表面粗さＲｚが増加する程、帯電ムラΔＶ２が増加する。
【００５８】
感光体層４２１がＢドープのアモルファスシリコンである場合には、帯電ムラΔＶ２が、例えば２０Ｖを超えると、帯電ムラΔＶ２が画像の濃度ムラとして現れる。また、表面粗さＲｚが、例えば１８．０μｍである場合に、帯電ムラΔＶ２が２０Ｖになる。したがって、画像の濃度ムラの発生を回避するためには、表面粗さＲｚを、例えば１８．０μｍ以下にする必要がある。
【００５９】
以上、図２〜図９を参照して説明したように、本発明の実施形態では、表面粗さＲｚが大きい程、均一帯電性が低下する。均一帯電性が低下する程、帯電ムラΔＶ２が大きくなる。帯電ムラΔＶ２が大きい程、トナーＴＮの被りが発生し易い。実験結果によれば、表面粗さＲｚを、例えば１８．０μｍ以下にすると、帯電ムラΔＶ２が、例えば２０Ｖ以下になり、被りが発生しない。したがって、表面粗さＲｚを、例えば１８．０μｍ以下にすることによって、被りの発生を抑制できる。
【００６０】
なお、本発明の実施形態では、表面粗さＲｚが１８．０μｍ以下であるが、本発明はこれに限定されない。表面粗さＲｚが所定粗度以下であればよい。所定粗度の値は、図８及び図９を参照して説明したように、実験によって求められる。
【００６１】
次に、図２〜図１０を参照して、線速ＶＬとニップ幅ＮＢとの関係について説明する。図１０は、線速ＶＬとニップ幅ＮＢとの関係の一例を示すグラフである。図１０の横軸は、線速ＶＬ（ｍｍ／秒）を示し、図１０の縦軸は、ニップ幅ＮＢ（μｍ）を示す。線速ＶＬは、画像形成時における感光体ドラム４２の周面の速度を示す。
【００６２】
図１０に示す点ＭＰでは、正常な画像が形成された。図１０に示す点ＭＰＮでは、帯電ローラー４４から感光体ドラム４２への電荷供給量の不足が確認された。したがって、正常な画像を形成するためには、図１０のグラフＧ５に示すように、次の式（１）を満たす必要がある。
ＮＢ≧１．０×ＶＬ＋２００      （１）
【００６３】
以上、図２〜図１０を参照して説明したように、本発明の実施形態では、式（１）を満たせば、電荷供給量の不足が抑制できることが実験的に確認された。したがって、線速ＶＬの変化に伴う感光体ドラム４２の表面電位の変動を抑制できる。したがって、用紙Ｐに形成される画像の濃度の変化を低減できる。
【００６４】
なお、本発明の実施形態では、良好な画像を形成するための条件が式（１）で表されるが、本発明はこれに限定されない。下記の式（２）を満たせばよい。
ＮＢ≧Ｃ１×ＶＬ＋Ｃ２      （２）
ただし、定数Ｃ１及び定数Ｃ２の各々は、例えば、実験によって予め設定される。本発明の実施形態では、例えば、定数Ｃ１は１．０であり、定数Ｃ２は２００である。
【００６５】
＜実施例１＞
次に、図２〜図１１を参照して、実接触面積率αと、表面電位差ΔＶ１及び帯電ムラΔＶ２との関係について説明する。図１１は、実接触面積率αと、表面電位差ΔＶ１及び帯電ムラΔＶ２との関係の一例を示す図表である。図１１は、実験結果を示す。以下に実験条件を示す。
【００６６】
＜実験条件＞
画像形成装置１００としては、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ４０６ｃｉ（製品名）を用いた。感光体層４２１は、アモルファスシリコンであった。感光体ドラム４２の線速ＶＬは、２５０ｍｍ／秒であった。帯電ローラー４４の直径は１２ｍｍであり、帯電ローラー４４の電気抵抗は、１．０×１０5Ωであった。ニップ幅ＮＢは４７０μｍであった。
【００６７】
＜評価項目＞
ＨＨ環境とＬＬ環境とで、表面電位差ΔＶ１を測定した。ＨＨ環境では、外気の温度が３２．５℃であり、且つ外気の湿度が８０％であった。ＬＬ環境では、外気の温度が１０℃であり、且つ外気の湿度が１０％であった。また、ＲＲ環境で、帯電ムラΔＶ２を測定した。ＲＲ環境では、外気の温度が２５℃であり、且つ外気の湿度が３０％であった。
【００６８】
＜実験結果＞
図１１に示すように、水準Ａから水準Ｊまでの１０個の水準で実験を行った。水準では、帯電ローラー４４の表面粗さＲｚは１．０μｍであり、水準Ａから水準Ｊに向けて、表面粗さＲｚが増大した。水準Ｇでは、表面粗さＲｚは１７．８μｍであり、水準Ｈでは、表面粗さＲｚは１８．４μｍであり、水準Ｊでは、表面粗さＲｚは２８．５μｍであった。
【００６９】
実接触面積率αは、水準Ａから水準Ｊに向けて減少した。例えば、水準Ａでは、実接触面積率αは、９８％であり、水準Ｂでは、実接触面積率αは、７２％であり、水準Ｃでは、実接触面積率αは、５８％であった。
【００７０】
表面電位差ΔＶ１は、水準Ａから水準Ｊに向けて減少した。例えば、水準Ａでは、表面電位差ΔＶ１は１１４Ｖであり、水準Ｂでは、表面電位差ΔＶ１は１０８Ｖであり、水準Ｃでは、表面電位差ΔＶ１は９７Ｖであった。
【００７１】
帯電ムラΔＶ２は、水準Ａから水準Ｊに向けて増加した。例えば、水準Ｇでは、帯電ムラΔＶ２は１５Ｖであり、水準Ｈでは、帯電ムラΔＶ２は２５Ｖであり、水準Ｉでは、帯電ムラΔＶ２は３５Ｖであり、水準Ｊでは、帯電ムラΔＶ２は７０Ｖであった。
【００７２】
＜評価結果＞
水準Ａ及び水準Ｂでは、表面粗さＲｚは１８μｍ以下であり、帯電ムラΔＶ２は２０Ｖ以下であるため、均一帯電性は良好であった。一方、実接触面積率αは６０％以上であり、表面電位差ΔＶ１が１００Ｖ以上であった。したがって、水準Ａ及び水準Ｂの評価は、不良であった。図１１では、×印で不良を示している。
【００７３】
水準Ｈ、水準Ｉ及び水準Ｊでは、実接触面積率αが６０％以下であり、表面電位差ΔＶ１は１００Ｖ以下に抑えられた。一方、表面粗さＲｚが１８μｍより大きいため、帯電ムラΔＶ２が２０Ｖより大になり、均一帯電性が悪化した。したがって、水準Ｈ、水準Ｉ及び水準Ｊの評価は、不良であった。
【００７４】
水準Ｃ〜水準Ｇでは、実接触面積率αが６０％以下であり、表面電位差ΔＶ１は１００Ｖ以下に抑えられた。また、表面粗さＲｚは１８μｍ以下であり、帯電ムラΔＶ２が２０Ｖ以下であるため均一帯電性も良好であった。したがって、水準Ｃ〜水準Ｇの評価は、良好であった。図１１では、○印で良好を示している。
【００７５】
以上、図２〜図１１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、表面粗さＲｚを１８．０μｍ以下にすると、帯電ムラΔＶ２が２０Ｖ以下になり、被りが発生しないことが判明した。また、実接触面積率αを６０％以下にすることによって、表面電位差ΔＶ１を１００Ｖ以下に抑制でき、環境の変化に伴う感光体ドラム４２の表面電位の変動を抑制できることが判明した。
【００７６】
＜実施例２＞
次に、図２〜図１３を参照して、実接触面積率α及び除電光量Ｑと、表面電位差ΔＶ１との関係について説明する。図１２は実接触面積率α及び除電光量Ｑと、表面電位差ΔＶ１との関係の一例を示す図表である。図１２は、実験結果を示す。以下に実験条件を示す。
【００７７】
＜実験条件＞
画像形成装置１００としては、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ４０６ｃｉ（製品名）を用いた。感光体層４２１は、アモルファスシリコンであった。感光体ドラム４２の線速ＶＬは、２５０ｍｍ／秒であった。帯電ローラー４４の直径は１２ｍｍであり、帯電ローラー４４の電気抵抗は、１．０×１０5Ωであった。
【００７８】
除電器４５の光源として、赤色ＬＥＤチップを感光体ドラム４２の軸方向に沿って、１５ｍｍ間隔で１６個配列した。赤色ＬＥＤチップの出射する光線の波長は７８０ｎｍであった。
【００７９】
＜評価項目＞
ＨＨ環境とＬＬ環境とで、除電光量Ｑを１μＪ／ｃｍ2〜１０μＪ／ｃｍ2の間で変化させて、表面電位差ΔＶ１を測定した。ＨＨ環境では、外気の温度が３２．５℃であり、且つ外気の湿度が８０％であった。ＬＬ環境では、外気の温度が１０℃であり、且つ外気の湿度が１０％であった。
【００８０】
＜実験結果＞
図１２に示すように、水準Ｋから水準Ｏまでの５個の水準で実験を行った。例えば、水準Ｋでは、ニップ幅ＮＢが６７４μｍであり、実接触面積率αが０．１８７であり、除電光量Ｑが、１μＪ／ｃｍ2であった。ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積は、約１２６であった。水準Ｋでは、表面電位差ΔＶ１が８８Ｖであった。
【００８１】
例えば、水準Ｍでは、ニップ幅ＮＢが５８６μｍであり、実接触面積率αが０．２５７であり、除電光量Ｑが、５μＪ／ｃｍ2であった。ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積は、約７５３であった。水準Ｍでは、表面電位差ΔＶ１が９５Ｖであった。
【００８２】
例えば、水準Ｏでは、ニップ幅ＮＢが５８６μｍであり、実接触面積率αが０．２５７であり、除電光量Ｑが、１０μＪ／ｃｍ2であった。ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積は、約１５０６であった。水準Ｏでは、表面電位差ΔＶ１が１１５Ｖであった。
【００８３】
＜評価結果＞
水準Ｋ、水準Ｌ及び水準Ｍでは、表面電位差ΔＶ１が１００Ｖ以下に抑えられた。したがって、水準Ｋ、水準Ｌ及び水準Ｍの評価は、良好であった。図１２では、○印で良好を示している。
【００８４】
水準Ｎ及び水準Ｏでは、表面電位差ΔＶ１が１００Ｖより大であった。したがって、水準Ｎ及び水準Ｏの評価は、不良であった。図１２では、×印で不良を示している。
【００８５】
図１３は、ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積と、表面電位差ΔＶ１との関係の一例を示すグラフである。図１３の横軸は、ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積を示す。図１３の縦軸は、表面電位差ΔＶ１を示す。
【００８６】
図１３のグラフＧ６に示すように、ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積が大きい程、表面電位差ΔＶ１が増加した。ニップ幅ＮＢと実接触面積率αと除電光量Ｑとの積を８００以下にすることによって、表面電位差ΔＶ１を１００Ｖ以下にすることができ、ＨＨ環境とＬＬ環境とにおいて良好な画像品質を得ることができた。
【００８７】
以上、図２〜図１３を参照して説明したように、本発明の実施形態では、次の式（３）を満たせば、表面電位差ΔＶ１を１００Ｖ以下に抑制できることが確認された。よって、環境の変化に伴う、感光体ドラム４２の表面電位の変動を抑制できることが判明した。
ＮＢ×α×Ｑ≦８００      （３）
【００８８】
なお、本発明の実施形態では、正常な画像を形成するための条件が式（３）で表されたが、本発明はこれに限定されない。下記の式（４）を満たせばよい。
ＮＢ×α×Ｑ≦Ｃ３      （４）
ただし、定数Ｃ３は、例えば、実験によって予め設定される。本発明の実施形態では、例えば、定数Ｃ３は８００である。
【００８９】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（３））。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９０】
（１）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、画像形成装置１００がカラー複合機であるが、本発明はこれに限定されない。画像形成装置１００が用紙Ｐに画像を形成すればよい。画像形成装置１００が、例えば、カラープリンターでもよい。また、画像形成装置１００が、例えば、モノクロ複写機でもよい。
【００９１】
（２）図２〜図６を参照して説明したように、感光体層４２１は、本発明の実施形態では、Ｂドープのアモルファスシリコンであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、感光体層４２１が、有機感光体でもよい。また、例えば、感光体層４２１が、アモルファスシリコンでもよい。
【００９２】
（３）図２〜図７を参照して説明したように、本発明の実施形態では、実接触面積率αを６０％以下にする場合について説明するが、実接触面積率αが所定値以下であればよい。実接触面積ＳＲを小さくすることによって、感光体層４２１の内部キャリアＩＮＣの引き出し量を低減できる。よって、環境の変化に伴う感光体ドラム４２の表面電位の変動を抑制できる。したがって、画像の濃度の変化を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、現像装置、及び画像形成装置の分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１００    画像形成装置
１    画像形成ユニット
４    画像形成部
４２、４２ｃ、４２ｍ、４２ｙ、４２ｋ    感光体ドラム（現像装置の一部）
４２１    感光体層
４３、４３ｃ、４３ｍ、４３ｙ、４３ｋ    現像部
４３１、４３１ｃ、４３１ｍ、４３１ｙ、４３１ｋ    現像ローラー（現像装置の一部）
４４、４４ｃ、４４ｍ、４４ｙ、４４ｋ    帯電ローラー（現像装置の一部）
４５、４５ｃ、４５ｍ、４５ｙ、４５ｋ    除電器（現像装置の一部）
５    転写部
５４    中間転写ベルト
α    実接触面積率
ＳＲ    実接触面積
ＳＮ    ニップ面積
ＮＢ    ニップ幅
ＮＬ    当接長さ
ＤＰ    暗電位
ＩＮＣ    内部キャリア
ΔＶ１    表面電位差
ΔＶ２    帯電ムラ
Ｒｚ    表面粗さ
ＶＬ    線速
Ｑ    除電光量
【図１】
2020012964.tif 000003
【図２】
2020012964.tif 000004
【図３】
2020012964.tif 000005
【図４】
2020012964.tif 000006
【図５】
2020012964.tif 000007
【図６】
2020012964.tif 000008
【図７】
2020012964.tif 000009
【図８】
2020012964.tif 000010
【図９】
2020012964.tif 000011
【図１０】
2020012964.tif 000012
【図１１】
2020012964.tif 000013
【図１２】
2020012964.tif 000014
【図１３】
2020012964.tif 000015