(57)【要約】      （修正有）【課題】接触帯電式の帯電部材を有する画像形成装置であって、過剰放電の発生が抑制され、帯電部材への均一な帯電が可能であり、且つ、低コストで帯電部材の高寿命化を実現した画像形成装置を提供する。【解決手段】フッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される表面層を備える像担持体１１と、該像担持体１１表面を一定の電位に帯電させる接触帯電部材１３１及び電源１３２と、該像担持体１１の移動方向下流側に配備され、該像担持体１１に接触し、残留トナーや放電生成物などを除去するクリーニングブレード（接触部材）１７と、該接触帯電部材１３１により帯電された像担持体１１上の電荷に起因して流れる電流を測定する電流計１３５と、該電流計１３５により測定された電流に基づいて、該電源１３２を制御し、接触帯電部材１３１に供給される電流を調整する電源制御部１３４と、を備える。【選択図】図４
2006178000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有する表面層を備える像担持体と、
該像担持体表面を一定の電位に帯電させる接触帯電部材と、
該接触帯電部材に該像担持体を帯電させるための電力を供給する電源と、
該像担持体の移動方向に関し該接触帯電部材よりも下流側に配備され、該像担持体に直接もしくは所定の中間媒体を介して接触する接触部材と、
該接触帯電部材により帯電された像担持体上の電荷に起因して該接触部材に流れる電流を測定する電流計と、
該電流計により測定された電流に基づいて、該電源を制御し、接触帯電部材に供給される電流を調整する電源制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電源は、前記接触帯電部材に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給するものであり、
前記電源制御部は、前記電流計により測定された電流に基づいて、前記電源が前記接触帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するものであることを特徴する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記接触部材が、転写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。
【請求項４】
前記接触部材が、現像ロールであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記接触部材が、クリーニングブレードであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記フッ素系樹脂が、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、及び、２フッ化２塩化エチレン樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記フッ素系樹脂が、４フッ化エチレン、３フッ化塩化エチレン、６フッ化エチレンプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、及び、２フッ化２塩化エチレンからなる群より選択されるモノマーに基づく繰り返し単位を２種以上有する共重合体を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを応用した画像形成装置に関し、詳細には、帯電部材からの所望されない放電が抑制されることで、帯電部材の高寿命化が達成された画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを応用した複写機やプリンタなどの画像形成装置では、回転する感光体表面を帯電装置により帯電させ、像露光することにより、その感光体表面に静電潜像を形成し、現像剤の付着によりその静電潜像を可視化して現像像を得、その現像像を記録紙などの記録媒体に転写し、定着するというプロセスにより、記録媒体上に画像を形成する。このような画像形成装置で用いられる帯電装置としては、接触帯電方式と、非接触帯電方式とがある。接触帯電方式は、半導電性を有する導電性部材を帯電部材として感光体表面に接触するように配置し、その帯電部材に電圧を印加して接触部近傍の微小空隙で放電を発生させることにより帯電を行うものである。非接触帯電方式は、半導電性を有する導電性部材を帯電部材として感光体表面に近接・隔離させて配置し、その帯電部材に電圧を印加してコロナ放電を発生させることにより帯電を行うものである。
【０００３】
いずれの帯電方式においても、良好な画像を得るためには、感光体表面を均一な電位に帯電することが必要であり、印加電圧に起因する帯電不均一を防止するため、特に、接触帯電方式では、帯電部材に、直流成分に交流成分を重畳させた帯電バイアスを印加することが有効である。ところが、交流成分を重畳させた直流成分の電圧を印加すると、交流成分を重畳させない直流成分の電圧を印加するよりも、感光体表面へのイオン衝突回数が増加し、感光体の劣化が早くなるという問題がある。また、感光体表面に付着する放電生成物の量も多くなるという問題もある。感光体表面に付着した放電生成物は、像露光を妨げ、画質欠陥（いわゆる白抜け）を生じさせる。
【０００４】
これらの問題は、直流成分に重畳させる交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが大きくなるほど顕在化してくることが知られている。一方、このピーク間電圧Ｖｐｐが小さすぎると、不均一な放電になってしまう。このため、均一な放電が行われる範囲での最低電圧（以下、放電開始電圧Ｖｔｈと称する。）をピーク間電圧Ｖｐｐとする交流成分を重畳させることが好ましいが、この放電開始電圧Ｖｔｈは、温度や湿度の環境変化や、汚れによる帯電部材の抵抗変化や、長期間の使用による感光体表面の状態変化に左右されやすく、バラつきやすい。したがって、ピーク間電圧Ｖｐｐを設定する際には十分なマージンをとる必要があり、実際には、ピーク間電圧Ｖｐｐは放電開始電圧Ｖｔｈよりもかなり高めに設定され、帯電部材と感光体表面との間には過剰放電が生じている。このため、感光体の劣化が早まるといった問題や放電生成物による画質欠陥の発生といった問題が顕在化してきている。
【０００５】
そこで、過剰放電の発生を少しでも抑える技術の一つとして、直流電圧に交流電圧を重畳させた帯電バイアスを定電流制御のもとで印加する技術（例えば、特許文献１参照。）が知られているが、この技術では、放電開始電圧Ｖｔｈのバラつきを緩和させるにとどまり抜本的な解決には至っていない。原理的には、帯電部材に帯電バイアスを印加する際に、感光体の表面電位を直接測定し、その測定した値を基に印加する電圧を決定することで、ピーク間電圧Ｖｐｐを必要な値に設定することができ、このような技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、感光体の表面電位を直接測定するための装置は非常に高価であり、また、感光体近傍にこのような装置を組み込むことで装置全体の大型化やコストアップを招くのが現状である。
【０００６】
他方、帯電部材表面材料からのアプローチとして、感光体表面層にフッ素樹脂粉体を含有させて感光体の耐摩耗性を向上させることで、帯電の不均一や電流のリークを抑制し、その結果として感光体の高寿命化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。感光体表面にフッ素微粒子を含有させることで、物理的な表面摩耗性の低下を達成している。このような手段をとることで、感光体表面におけるクリーニングブレードの滑りがよくなり、且つ、感光体表面におけるトナー付着力が低下するという利点が得られる。この利点を生かし、トナーを除去するクリーニングブレードの感光体へのブレード荷重（Ｎｏｒｍａｌ  Ｆｏｒｃｅ、以下、適宜「ＮＦ」と記載する。）を低減し、感光体の長寿命化を図ることが試みられている。しかしながら、先に述べたような帯電の均一化を図るために、直流成分に交流成分を重畳させる方式をとった場合、クリーニングブレードのＮＦを低減させると放電生成物の十分な除去が行えず、感光体表面に残存する放電生成物に起因するクリーニング性の悪化、さらには、トナーのすり抜けや画像の白ヌケなどが発生するといった新たな問題が生じ、このように感光体表面の物理的な耐摩耗性向上から得られる感光体の帯電の均一化、装置の高寿命化には限界があった。
【特許文献１】特開平１−２６７６６７号公報
【特許文献２】特開平９−１８５２１９号公報
【特許文献３】特開平６−２３０５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術を考慮してなされた本発明の目的は、接触帯電式の帯電部材を有する画像形成装置であって、過剰放電の発生が抑制され、帯電部材への均一な帯電が可能であり、且つ、低コストで帯電部材の高寿命化を実現した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討の結果、帯電部材と接触する接触部材の電流を検知して、帯電部位に印加する電圧を制御するとともに、帯電部材表面に特定の樹脂を用いることで上記目的を達成することを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の画像形成装置は、フッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有する表面層を備える像担持体と、該像担持体表面を一定の電位に帯電させる接触帯電部材と、該接触帯電部材に該像担持体を帯電させるための電力を供給する電源と、該像担持体の移動方向に関し該接触帯電部材よりも下流側に配備され、該像担持体に直接もしくは所定の中間媒体を介して接触する接触部材と、該接触帯電部材により帯電された像担持体上の電荷に起因して該接触部材に流れる電流を測定する電流計と、該電流計により測定された電流に基づいて、該電源を制御し、接触帯電部材に供給される電流を調整する電源制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様を挙げれば、前記電源が、前記接触帯電部材に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給するものであり、前記電源制御部が、前記電流計により測定された電流に基づいて、前記電源が前記接触帯電部材に供給する交番電圧のピーク間電圧を制御するものである。
前記接触部材は、転写部材、現像ロール、或いは、クリーニングブレードであることが好ましい態様である。
また、像担持体の表面層に用いられるフッ素系樹脂としては、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、及び、２フッ化２塩化エチレン樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有するものが好ましく、詳細には、フッ素系樹脂としては、４フッ化エチレン、３フッ化塩化エチレン、６フッ化エチレンプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、及び、２フッ化２塩化エチレンからなる群より選択される２種以上のモノマーに基づく繰り返し単位を有する共重合体を含有することがより好ましい。
【０００９】
本発明の画像形成装置では、感光体などに代表される像担持体の表面電位を直接測定しなくても、好ましい電源の制御が可能となったために、複雑で高価な装置を必要とせず、装置のコストアップを抑えることができる。具体的には、本発明の装置において、像担持体を帯電させる電源を制御するにあたって測定を必要とする接触部材を流れる電流は、帯電部材により帯電を受けた像担持体表面の電荷に起因する直流電流である。このため、測定は簡易な装置で容易に行うことができ、電源制御に要する装置のコスト的にも有利である。また、上記電流は、像担持体表面の電荷に起因して流れるものであり、従って、電流の強さと表面電位とは相関関係を有する。このため、電源制御部が、電流に基づく電源制御を行うことで、像担持体の過剰放電の発生を抑え均一な帯電を行うことができる。さらに、本発明においては、像担持が、フッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有する表面層を有するため、前記制御により印加交流電圧を必要最小限とすることで、所望されない放電を最小限とすることが可能となり、高品質の画像を形成することができる。また、該表面層は、樹脂の特性から耐摩耗性、耐久性に優れるため、この樹脂材料の特性と電圧の制御による所望されない放電の抑制効果と相俟って、像担持体の一層の長寿命化を実現することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様では、接触帯電部材に供給される電力が、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力であるため、像担持体表面においてより均一な帯電が行われる。しかも、前記したように、電源制御部が交番電圧のピーク間電圧を必要最小限となるように制御しているため、直流電圧に交番電圧を重畳させたことによりしばしば生じる像担持体の劣化促進や、放電生成物の増加、クリーニングブレードにより放電生成物の除去性の低下といった不都合が生じる事態が効果的に抑制されるという利点をも有する。
【００１１】
また、本発明の別の好ましい態様においては、像担持体の表面層には、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、及び、２フッ化２塩化エチレン樹脂からなる群より選択される１種以上のフッ素系樹脂、特に好ましくは、前記４フッ化エチレン、３フッ化塩化エチレン、６フッ化エチレンプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、及び、２フッ化２塩化エチレンからなる群より選択されるモノマーに基づく繰り返し単位を２種以上有する共重合体を含有するフッ素系樹脂が用いられるため、放電抑制効果が一層向上し、耐摩耗性にも優れる。
【００１２】
本発明の画像形成装置における好ましい態様を挙げれば、交番電圧のピーク間電圧の電圧値は、像担持体周囲の環境変動により変化するため、画像形成装置において、感光体周囲の温度および湿度を検知する環境検知手段を備え、検知した温度および湿度に基づいてそのピーク間電圧を補正する態様が挙げられ、この態様によれば、環境に応じた、より均一な帯電を行うことができる。
また、電源として、定電流電源を用いることも、より均一な帯電を行うことができることから好ましい。
【００１３】
転写バアイスが印加される転写部材にあっては、転写バアイス制御のための電流計が配備されていることが多く、転写部材が接触部材を兼ねることで、この電流計を、像担持体上の電荷に起因して流れる電流を測定する電流計としても使用することができ、コストアップをより抑えることができる。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置において、転写部材が、転写ロールであることが好ましく、該転写ロールが、この転写ロールの周面に当接するブレードを備えたものであることがより好ましい。これは、転写ロールの表面が汚れていると抵抗値が変化し、上記電流計による電流値の測定に抵抗変化分の誤差が生じる恐れがあるためで、クリーニングブレードを備えて、常に転写ロールの表面をクリーニングすることで、電流計によって測定された電流値がより正確なものとなり、より均一な帯電を行うことができる。
このような転写ロールは、像担持体表面に向けて定荷重で押しつけられたものであることも好ましい。この態様により、転写位置におけるニップ長が変化しても、電流計による電流値の測定に誤差の発生を抑制され、電流計によって測定された電流値はより正確なものとなり、より均一な帯電を行うことができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置においては、前記各部材は必ずしも別々に備えられている必要はなく、２つの機能を有する一つの部材として配置されてもよい。例えば、像担持体上に残存するトナーを除去するクリーニングブレードが、前記接触部材を兼ねたものであってもよく、像担持体に接し、その表面に残存するトナーを帯電するトナー帯電制御部材が、前記接触部材を兼ねたものであってもよく、さらには、像担持体上に残存するトナーを回収する回収電圧を印加されたゴム製などのクリーニングブレードが、前記接触部材を兼ねたものであってもよい。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置は、単色の画像を形成する態様であってもよく、各色トナーによりトナー像の形成を分担する複数の像担持体を備えた多色画像を形成しうる画像形成装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、過剰放電の発生が抑制され、帯電部材への均一な帯電が可能であり、且つ、低コストで帯電部材の高寿命化を実現した、接触帯電式の帯電部材を有する画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００１９】
本実施形態の画像形成装置１は、フルカラータンデム方式を採用した画像形成装置であって、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーそれぞれに対応した、４つのトナー像形成ユニットを用いて、中間転写ベルトの送りに同期させて各トナー像形成ユニットでそれぞれの色のトナー像を形成し、それらトナー像を中間媒体としての中間転写ベルト上に重ね合わせ（１次転写）、中間転写ベルト上に重ね合わせたトナー像を記録媒体である用紙に転写（２次転写）し、定着するものである。
【００２０】
図１に示す画像形成装置１は、４つのトナー像形成ユニット１０、４つの１次転写ロール２０、３つの支持ロール３１に支持されて反時計回りの方向に循環移動する半導電性の中間転写ベルト３０、２次転写を行う一括転写装置４０、および未定着トナー像を用紙に定着させる定着装置５０を備えている。
【００２１】
４つのトナー像形成ユニット１０は、中間転写ベルト３０の循環方向に並んで配置されており、各トナー像形成ユニット１０には、時計回りに回転する感光体ドラム１１が配備されている。各感光体ドラム１１の表面は、中間転写ベルト３０に接している。１次転写ロール２０は、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム１１と対向する位置に配備されており、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３０とが接する部分が１次転写位置である。
【００２２】
また、各トナー像形成ユニット１０は、本発明のうちの帯電装置の一実施形態に相当する接触型帯電装置１３を備えている他、現像装置１２、およびクリーニングブレード１４も備えている。現像装置１２は、感光体ドラム１１の周囲の、１次転写位置の上流側に配備されている。接触型帯電装置１３は、その現像装置１２よりもさらに上流側に配備されている。さらに、クリーニングブレード１４は、感光体ドラム１１の周囲の、１次転写位置の下流側に配備されている。
【００２３】
感光体ドラム１１の表面は、接触型帯電装置１３によって一様に帯電される。接触型帯電装置１３により一様に帯電した感光体ドラム１１の表面にはレーザ光Ｌが照射され感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。現像装置１２は、二成分現像方式を採用したものであり、この現像装置１２には、磁性キャリアと所定の基準バイアスに対して負側に帯電した非磁性トナーが収容されている。また、図１に示す現像装置１２にはマグロール１２１が配備されている。マグロール１２１の周面には、トナーが付着した磁性キャリアがブラシ状となった現像剤層（いわゆる磁気ブラシ）が形成され、非磁性トナーは、この現像剤層から静電潜像を担持した感光体ドラム１１の表面に移行する。静電潜像は非磁性トナーの移行を受けて現像されトナー像となる。
【００２４】
１次転写ロール２０には、トナーの極性とは逆極性の転写バイアス（ここでは所定の基準バイアスに対する正側の極性のバアイス）が印加されており、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム表面から中間転写ベルト３０表面に移行する。各トナー像形成ユニット１０で形成されたトナー像は、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像となる。
【００２５】
また、一括転写装置４０は、中間転写ベルト３０のトナー像担持面側に圧接配置された二次転写ロール４１と、中間転写ベルト３０の裏面側に配置されたバックアップロール４２を備えており、これら２つのロール４１，４２で中間転写ベルト３０を挟みこんでいる。これら２つのロール４１，４２間が二次転写位置になる。
【００２６】
さらに、図１に示すが画像形成装置１には、用紙トレイ６０が配備されており、用紙トレイ６０に収容された用紙Ｐは、フィードロール６１によって用紙トレイ６０から送り出され、所定のタイミングで二次転写位置へと送り込まれる。二次転写位置では、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像が、送り込まれてきた用紙Ｐ上に転写される。定着装置５０は、加熱熱機構５１１を有する定着ロール５１、および定着ロール５１に対向するように設けられた圧力ロール５２を備えている。互いに対向する定着ロール５１と圧力ロール５２との間には、２次転写位置を通過した用紙Ｐが搬送されてくる。用紙Ｐ上のトナー像を構成するトナーは、定着ロール５１の加熱機構５１１により溶融され用紙Ｐに定着する。
また、一括転写装置４０の下流側には、中間転写ベルト３０上の残留トナーを除去するベルトクリーナ７０が設けられている。
【００２７】
図２は、図１に示す４つのトナー像形成ユニットそれぞれが備える接触型帯電装置の構成を示す図である。
【００２８】
図２には、感光体ドラム１１、現像装置１２、接触型帯電装置１３、クリーニングブレード１４、１次転写ロール２０、および半導電性である中間転写ベルト３０の一部が示されている。また、図１に示す画像形成装置１は、１次転写ロール２０に転写バイアスを供給する転写バイアス電源２１と、１次転写ロール２０に供給される転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２と、感光体ドラム１１周囲の温湿度を検出する環境センサ１１１も備えている。
【００２９】
図２に示す接触型帯電装置１３は、感光体ドラム１１に接触して回転する帯電ロール１３１を有する。この帯電ロール１３１の表面は、半導電性を有するものであり、感光体ドラム１１との接触部近傍の微小空隙で放電を発生させることにより感光体ドラム１１を帯電させる。接触型帯電装置１３は、帯電ロール１３１に、直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力を供給する定電流電源１３２と定電流電源制御部１３４も備えており、帯電ロール１３１には、この定電流電源１３２から直流電圧に交番電圧が重畳された電圧波形の電力が供給される。
【００３０】
１次転写ロール２０には、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して、中間転写ベルト３０を経由して電流（以下、この電流を転写電流と称する）が流れる。この転写電流は、直流電流であって、転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２により測定される。したがって、この電流計２２は、本発明にいう電流計に相当する。
【００３１】
ここで、帯電ロール１３１に、直流電圧に交番電圧を重畳した電圧波形の電力を供給すると、交番電圧を重畳させない直流電圧の電力を供給したときよりも、均一な帯電は行えるものの、感光体表面へのイオン衝突回数が増加し、感光体表面に付着する放電生成物の量が多くなり像露光が妨げられることで、いわゆる白抜けといったＤｅｌｅｔｉｏｎが生じやすくなる。また、感光体の劣化も早くなる傾向にある。本発明者らは、これらの不都合につき、帯電ロールに供給する電力のうち、交流成分の電流値あるいはピーク間電圧Ｖｐｐを変えて検証した結果、帯電ロールに供給する電力のうちの交流成分の電流値Ｉａｃとピーク間電圧Ｖｐｐとは比例関係にあり、このことから、ピーク間電圧Ｖｐｐの小さい交番電圧を重畳させるほどＤｅｌｅｔｉｏｎの発生を抑えることができることを見出した。
【００３２】
さらに、帯電ロールに供給する電力のうち、交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐと感光体ドラムの摩耗率との関係を検討したところ、ピーク間電圧Ｖｐｐが低ければ、感光体ドラム１１の摩耗が低減される傾向が強いことを確認した。
【００３３】
以上の知見から、感光体ドラム１１に均一な帯電を行うことができる範囲で交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをできるだけ下げて帯電ロール１３１に電力を供給することが望まれる点を見出し、特願２００３−１７７１２２として提案したが、本発明は像担持体の表面材料を最適化することにより、さらなる効果の向上が達成されることを見出した結果、完成したものである。
【００３４】
ここで、図２に示す定電流電源制御部１３４についての詳細な説明を行う前に、本発明に係る像担持体である感光体ドラム１１の特性について詳述する。
感光体ドラム１１を２２℃５５％の環境下においた場合について述べる。
図２に示す感光体ドラム１１は、接触型帯電装置１３によって−４５０Ｖに帯電される様に直流電圧−４５０Ｖが印加されている。感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達するまでは、交流成分に関する電流値Ｉａｃが上昇するほど、その表面電位Ｖｈは略直線的に上昇するが、その表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達した以降は、交流成分に関する電流値Ｉａｃをいくら上昇させても、その表面電位Ｖｈの上昇は見られず、表面電位Ｖｈは略一定となる。このことから、図２に示す感光体ドラム１１の特性により、−４５０Ｖを越えた帯電を行うことは不可能であり、交流成分に関する電流値Ｉａｃを漸次上昇させていったとき、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達するまでは不均一放電が行われているものの、その表面電位Ｖｈが−４５０Ｖに達した後は、過剰放電を行っているにすぎないことがわかる。以下、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈを−４５０Ｖの飽和電位にすることができる、最も低い交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐをピーク間閾値電圧Ｖｔｈと称することにする。
【００３５】
前述の如く、この特性は、環境により変化し、高温（２８℃）高湿（８５％）下における交流成分に関する電流値Ｉａｃは０．６ｍＡ程度であるが、低温（１０℃）低湿（１５％）下における交流成分に関する電流値Ｉａｃは、０．７ｍＡ程度となる。低温（１０℃）低湿（１５％）下においては、異常放電が起こりやすいため、ピーク間閾値電圧に大きなマージンをのせなければ均一な放電を保証することができないことになる。また、長期の使用における、帯電ロール１３１表面の汚れによる抵抗変化や、感光体ドラム１１表面の状態変化を考慮すると、一般的には、ピーク間閾値電圧にさらなるマージンをのせる必要があり、その結果、従来の画像形成装置の中には、交流成分の電流値Ｉａｃを１．０ｍＡ程度という、必要な値より、さらに高めに設定しているものがある。
【００３６】
本発明者らは、さらに、感光体ドラムの表面電位と、転写電流の電流値の関係を検討して結果、感光体ドラムの表面電位Ｖｈ（Ｖ）と電流計２２で測定された転写電流の電流値ＩＢＴＲ（μＡ）との間には比例関係が成立していることを見出した。このことから、感光体ドラムの表面電位Ｖｈを直接測定しなくとも、１次転写ロール２０に流れる転写電流の電流値ＩＢＴＲを測定すれば、感光体ドラムの表面電位Ｖｈを推定することができることを見出した。図２に示す１次転写ロール２０に転写バイアスを供給する転写バイアス電源２１は、１次転写が良好に行われ、かつ電流計２２によって転写電流の電流値の変化をはっきりと捉えることができる大きさの転写バアイスを１次転写ロール２０に供給することができる。
【００３７】
続いて、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分に関する電流値Ｉａｃと、電流計２２で測定される転写電流の電流値ＩＢＴＲとの関係について検討したところ、帯電ロール１３１に供給する電力のうちの交流成分に関する電流値Ｉａｃ（ｍＡ）と、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈ（Ｖ）と電流計２２で測定された転写電流の電流値ＩＢＴＲ（μＡ）との双方の関係から、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｈの変化と、転写電流の電流値ＩＢＴＲの変化が、変化量の差はあるにしてもほぼ同じような傾向で変化していることである。すなわち、感光体ドラムの表面電位Ｖｈが飽和電位に達するまでは、交流成分の電流値Ｉａｃを上昇させるほど転写電流の電流値ＩＢＴＲも略直線的に上昇し、感光体ドラムの表面電位Ｖｈが飽和電位に達した後は、交流成分の電流値Ｉａｃをいくら上昇させても転写電流の電流値ＩＢＴＲは略一定である。言い換えれば、感光体ドラム１１の表面電位Ｖｔｈが飽和電位に達した時点で、転写電流の電流値ＩＢＴＲも飽和することを見出したものである。
【００３８】
図２に示す定電流電源制御部１３４は、このような感光体ドラム１１の特性を念頭において設計されたものであり、転写電流の電流値ＩＢＴＲに基づいて、定電流電源１３２を制御するものである。すなわち、図２に示す定電流電源制御部１３４は、定電流電源１３２が帯電ロール１３２に供給する交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを制御する。また、定電流電源制御部１３４は、ＣＰＵ１３４１とメモリ１３４２を備えており、このＣＰＵ１３４１には、電流計２２で測定された電流値ＩＢＴＲと、環境センサ１１１で検出された、感光体ドラム１１周辺の温度および湿度が送られてくる。
【００３９】
このような情報により、電源制御部に備えられたＣＰＵによって、最適なピーク間電圧が算出され、その結果により、電源を制御して像担持体に最適な電力が印加される。このピーク間電圧の算出処理は、画像形成開始前に実行される処理であり、画像形成装置１の主電源がオンされたことにより起動するものであるが、そのフロー及び結果の検証については、本発明者らが先に提出した特願２００３−１７７１２２明細書、段落番号〔００６５〕乃至同〔００７６〕に詳細に記載され、これらの記載は本発明にも適用することができる。
【００４０】
次に、前記感光体ドラム１１の表面層について説明する。本発明に用いられる感光体ドラムに代表される像担持体は、帯電部材によりその表面が一様に帯電される。ここでは感光体ドラムを例に挙げて説明する。本発明に適用可能な感光体ドラム１１には特に制限はなく、表面層に以下に示す樹脂を含有している以外は、公知の態様をいずれも使用することができる。代表的なものとして、アルミニウムなどの導電性基体表面に、所望により導電層などの下引き層（中間層）を有し、その表面に電荷キャリア生成層（電荷発生層）、さらには電荷キャリア移動層（電荷輸送層）を備えてなる積層型の有機感光体ドラムが挙げられる。
本発明の係る感光体ドラムの構成について簡単に説明する。
本発明の電子写真感光体に用いることのできる導電性基体の素材としては、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等の金属（合金）、導電性ポリマー、酸化インジウム等の導電性化合物、アルミニウム、パラジウム、金等の金属又は合金を塗布、蒸着、あるいはラミネートした紙、プラスチック等が挙げられる。本態様では感光体はドラム状のものを用いているが、これに制限されず、例えば、板、フィルム、ベルト等の形状を有するものであってもよい。導電性機体表面には所望により粗面化、陽極酸化などの表面処理が施される。
【００４１】
基材表面には、所望により下引き層が形成される。下引き層は、通常、結着樹脂に、金属酸化物微粒子などを分散含有した態様をとる。下引き層には、電気特性向上、環境安定性向上、画質向上のために種々の添加物を添加することができる。添加物としては、キノン系化合物、フルオレノン化合物、オキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、３ジフェノキノン化合物などの電子輸送性物質、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物等が挙げられる。
下引き層の膜厚は、所望の特性が得られる範囲内で任意に設定可能であるが、好ましくは１５μｍ以上５０μｍ以下であり、より好ましくは２０〜５０μｍである。
【００４２】
電荷発生層は、電荷発生材料を含んで構成される。電荷発生材料としては、非晶質セレン、結晶性セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、その他のセレン化合物及びセレン合金、アモルファスシリコン、硫化カドミウム等の無機系光導電体及びこれらを色素増感したもの；無金属フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、銅フタロシアニン、錫フタロシアニン、ガリウムフタロシアニン等の各種フタロシアニン顔料、ナフタロシアニン顔料、スクエアリウム系、アントアントロン系、ペリレン系、アゾ系、トリスアゾ系、アントラキノン系、ピレン系、ピリリウム塩、チアピリリウム塩等の各種有機顔料及び染料が用いられる。また、これらの有機顔料は、一般に数種の結晶型を有している。特にフタロシアニン顔料では、α型、β型等をはじめとしてさまざまな結晶型が知られているが、目的にあった感度その他の特性が得られる顔料であるならば、いずれの結晶型でもよい。
【００４３】
電荷発生層は、電荷発生材料を下引き層上に真空蒸着することにより、又は有機溶剤及び結着樹脂とともに電荷発生層形成用塗布液を調製し、下引き層上に塗布することにより形成される。
【００４４】
電荷発生層形成用塗布液を調製する際に用いる結着樹脂としては、ビスフェノールＡタイプやビスフェノールＺタイプ等のポリカーボネート樹脂及びその共重合体、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコン−アルキド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール等が挙げられる。
【００４５】
これらの結着樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組合わせて用いることが可能である。電荷発生層形成用塗布液を調製する際、電荷発生材料と結着樹脂との配合比（質量比）は、１０：１〜１：１０の範囲が望ましい。なお、電荷発生材料は、結着樹脂中に、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、ダイノーミル、サンドミル、コロイドミル等を用いて分散させることができる。
電荷発生層５の膜厚は、０．０１〜５μｍが好ましく、０．０５〜２．０μｍがより好ましい。
【００４６】
電荷発生層上には、電荷輸送層が形成される。電荷輸送層としては、公知の技術によって形成されたものを使用できる。それらの電荷輸送層は、電荷輸送材料と結着樹脂を含有して形成されるか、あるいは高分子電荷輸送材を含有して形成される。
【００４７】
電荷輸送材料としては、ｐ−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、２，４，７−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの正孔輸送性化合物があげられる。これらの電荷輸送材料は単独又は２種以上混合して用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
また、電荷輸送層に用いる結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリシラン等が挙げられる。これらの結着樹脂は単独あるいは２種以上混合して用いることができる。電荷輸送材料と結着樹脂との配合比（重量比）は１０：１〜１：５が好ましい。
【００４９】
電荷輸送層は、前記の如き電荷輸送材料と結着樹脂との組み合わせの他、高分子電荷輸送材のみで構成することもでき、また、低分子電荷輸送材料及び／又は結着樹脂と高分子電荷輸送材料とを混合して構成することもできる。ここで用いられる高分子電荷輸送材としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリシランなどの電荷輸送性を有する公知のものを用いることができる。特に、特開平８−１７６２９３号公報や特開平８−２０８８２０号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材は、高い電荷輸送性を有しており、とくに好ましいものである。
【００５０】
電荷輸送層の形成は、上記の構成材料を所定の溶剤に加えた塗布液を用いて行うことができる。かかる溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、２−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロンゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状もしくは直鎖状エーテル類等の有機溶剤が挙げられる。これらの溶剤は単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００５１】
また、塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
【００５２】
電荷輸送層には、前記各構成材料の他、目的に応じて公知の添加剤を加えることができる。例えば、画像形成装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、あるいは光、熱による感光体の劣化を防止する目的で、電荷輸送層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。また、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として、少なくとも１種の電子受容性物質を含有させることができる。本発明の感光体に使用可能な電子受容物質としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、ｏ−ニトロ安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、フタル酸等をあげることができる。
さらに、電荷輸送層塗布液には塗膜平滑性向上のため、レベリング剤としてシリコーンオイルを微量添加することもできる。
このようにして形成される電荷輸送層の膜厚は、好ましくは５〜５０μｍであり、より好ましくは１０〜４５μｍである。
【００５３】
本発明に係る感光体ドラムには、さらに所望により保護層を設けることができる。
保護層は、感光体ドラムの帯電時における電荷輸送層の化学的変化を防止したり、電荷発生層の機械的強度を更に改善する為に用いられる。なお、電荷輸送層が十分な化学的又は機械的強度を有している場合には、保護層を設けずに前記電荷輸送層を最表面層としてもよい。
【００５４】
保護層は、例えば、導電性材料を適当な結着樹脂中に含有させた塗布液を電荷輸送層上に塗布することにより形成される。保護層を構成する導電性材料は特に限定されるものではなく、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルフェロセン等のメタロセン化合物、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン化合物、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化錫、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫とアンチモン、硫酸バリウムと酸化アンチモンとの固溶体の担体、上記金属酸化物の混合物、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛又は硫酸バリウムの単一粒子中に上記の金属酸化物を混合したもの、あるいは、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、又は硫酸バリウムの単一粒子中に上記の金属酸化物を被覆したもの等が挙げられる。
【００５５】
保護層に使用する結着樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の公知の樹脂が用いられる。また、これらは必要に応じて互いに架橋させて使用することもできる。
保護層の膜厚は１〜２０μｍであることが好ましく、２〜１０μｍであることがより好ましい。
【００５６】
保護層を形成するための塗布液の塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。また、保護層を形成するための塗布液に用いる溶剤としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を単独であるいは２種以上を混合して用いることができるが、この塗布液が塗布される下層（電荷輸送層など）を溶解しにくい溶剤を用いることが好ましい。
【００５７】
本発明においては、表面層にフッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有することを要する。本発明において像担持体の表面層とは、像担持体の最表面に位置する層を指し、前記電荷輸送層の表面にフッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される１種以上の樹脂を含有する前記保護層などの表面層を備えたものでもよく、また、このような表面層を有しない態様の場合には、電荷輸送層が表面層となり、その場合、電荷輸送層にこれらの樹脂が含まれる態様をとる。
【００５８】
ここで用いられる樹脂は、フッ素樹脂、シリコーン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の樹脂である。
フッ素樹脂としては、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、及び、２フッ化２塩化エチレン樹脂からなる群より選択されるものが好ましく、さらに好ましくは、これらフッ素樹脂を構成するモノマーとして、４フッ化エチレン、３フッ化塩化エチレン、６フッ化エチレンプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、及び、２フッ化２塩化エチレンからなる群より選択されるモノマーに基づく繰り返し単位を２種以上有する共重合体から選択される樹脂である。
シリコーン系樹脂としては、シロキサン骨格を有するジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンなどの樹脂、それらの変性物（例えば、アミノ変性、アルキル変性）やその誘導体などが包含される。
オレフィン系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、非晶質脂肪族ポリオレフィンなどが挙げられる。
これらのなかでも、表面エネルギー低下による耐摩耗性向上効果の観点から、フッ素樹脂、特に４フッ化エチレン樹脂などの樹脂が好ましい。
【００５９】
本発明においては、像担持体表面層中にこれらの樹脂から選択される少なくとも１種の樹脂を含有することが必要であるが、効果の観点からは、表面層を構成する全樹脂中、これらの樹脂を１〜２０質量％含有することが好ましく、３〜１５質量％の範囲で含むことがより好ましい。
また、これらの樹脂を表面層に含有させる態様にも特に制限はなく、他のバインダー樹脂と均一に混合して用いてもよく、これらの樹脂を平均一次粒径が０．０５〜２μｍの樹脂微粒子として、表面層中に均一に分散して用いてもよい。
これらの樹脂のうち、４フッ化エチレン樹脂の如く、表面エネルギーが低く、他の樹脂との親和性が低いものを用いる場合には、予めこれらの樹脂を微粒子状に成形し、保護層或いは電荷輸送層の結着樹脂などのマトリックス中に均一に分散して用いることが好ましく、また、非晶質脂肪族ポリオレフィンの如く、表面平滑性が高い被膜を形成することができ、且つ、他の樹脂との相溶性に優れる樹脂を用いる場合には、保護層或いは電荷輸送層の結着樹脂と均一混合して製膜し、表面層を形成すればよい。
【００６０】
本発明においては、先に詳述した接触帯電部材により帯電された像担持体上の電荷に起因して接触部材に流れる電流を測定し、その結果に基づいて電源を制御し、接触帯電部材に供給される電流を最適な値に調整する手段とを組み合わせることにより、過剰放電の発生が抑制され、帯電部材への均一な帯電が可能となり、その結果、低コストで帯電部材の高寿命化を実現することができた。
【００６１】
本実施形態の画像形成装置によれば、図２に示す定電流電源１３２を制御するにあたり必要な電流を、転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２により測定しているため、新たに電流計を設ける必要がなくコストアップが抑えられている。また、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈという安定した均一な放電が行われるギリギリの値を検出し、次いで、その検出したピーク間閾値電圧Ｖｔｈに応じて定電流電源１３２の、直流電圧に重畳させる交番電圧を制御するため、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈを固定的に扱う装置に比べ、交番電圧の制御時にピーク間閾値電圧Ｖｔｈに付与するマージンが少なくてすみ、結果として、交番電圧のピーク間電圧が低くおさえられる。さらに、特定の樹脂を表面層として含有する像担持体を用いているため、像担持体表面は平滑性、滑り性が良好で、耐摩耗性に優れることから、摩擦帯電による表面電位の不均一や感光体ドラム１１表面の摩耗による変形に起因する放電なども効果的に抑制され、前記電源の制御方法の効果と相俟って、放電による感光体ドラム１１の劣化や感光体ドラム１１への放電生成物の付着を低減することができ、感光体ドラム１１の一層の長寿命化を図ることができる。また、放電生成物が減少し、且つ、感光体ドラム１１表面が低エネルギー材料で構成されていることによりトナーの感光体ドラム１１への付着力も減少していることから、クリーニングブレード１４の感光体ドラム１１へのＮＦを低減させることができるため、感光体ドラム１１の一層の長寿命化を図ることができる。
【００６２】
本発明の第１実施形態について説明する。
第１実施形態は図１に示す画像形成装置１と同じく、フルカラータンデム方式を採用した画像形成装置であって、４つのトナー像形成ユニットを備える。ここでは、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第１実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【００６３】
図２は、第１実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
図２には、感光体ドラム１１、現像装置１２、接触型帯電装置１３、およびクリーニングブレード１４を備えたトナー像形成ユニット１０と、１次転写ロール２０と、中間転写ベルト３０の一部が示されている。また、この第１実施形態の画像形成装置は、１次転写ロール２０を感光体ドラム１１の表面に向けて定荷重で押しつける付勢手段２３を備えている。
【００６４】
図２に示す１次転写ロール２０にも、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して、中間転写ベルト３０を経由して転写電流が流れ、その転写電流も、転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２により測定される。
【００６５】
ここで、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３０とが接することで形成されるニップ領域のニップ長が変化すると、転写電流の電流量が変化してしまうが、１次転写ロール２０は、付勢手段２３により感光体ドラム１１の表面に定荷重で押しつけられていることで、ニップ長が一定に保たれ、電流計２２により精度の高い転写電流の測定が行われる。
【００６６】
また、図２に示す１次転写ロール２０は、周面に当接するブレード２０１を備えている。１次転写ロール２０の周面が汚れていると抵抗値が変化し、電流計２２により転写電流の正確な電流値を測定することができないが、このブレードにより１次転写ロール２０の周面はクリーニングされ、第２実施形態においては、電流計２２によって測定された転写電流の電流値はその抵抗変化の影響を受けていないものとなる。
【００６７】
ここで用いられる定電流電源制御部に備えられたＣＰＵによって実行されるピーク間電圧の算出処理については、先に述べた特願２００３−１７７１２２に詳細に記載され、本発明においても同様の制御を行うことができる。
このような処理により、図２に示す定電流電源制御部１３４は、算出したピーク間電圧Ｖｐｐの交番電圧を重畳させた電圧波形の電力が、定電流電源１３２から帯電ロール１３１に供給されるよう、定電流電源１３２を制御する。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
これまでの第１実施形態から第４実施形態までの画像形成装置は、４つのトナー像形成ユニットを用いてフルカラー画像を形成するものであったが、第５実施形態の画像形成装置は、１つのトナー像形成ユニットでフルカラー画像を形成するものである。以下、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第２実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【００６９】
図３は、第２実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。
図３に示す画像形成装置１には、トナー像形成ユニット１０が１つしか配備されておらず、そのトナー像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、接触型帯電装置１３、およびクリーニングブレード１４を備える他、現像ロータリー１６も備えている。現像ロータリー１６には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｂ）の各有色トナーを収容した現像器１６１が配設されている。
【００７０】
図３に示す画像形成装置１では、感光体ドラム１１の表面を、接触型帯電装置１３により一様に帯電した後、感光体ドラム１１の表面にイエローの画像信号に基づくレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１表面に静電潜像を形成する。続いて、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を、現像ロータリー１６に備えられたイエロートナーを収納した現像器１６１により現像し、感光体ドラム１１の表面にイエロートナー像を形成する。次いで、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３０とが接する１次転写位置において、感光体ドラム１１上のイエロートナー像を１次転写ロール２０により中間転写ベルト３０に１次転写する。イエロートナー像が中間転写ベルト３０に１次転写された後の感光体ドラム１１の表面からは、クリーニングブレード１４よって残留トナーが回収される。
【００７１】
続いて、現像ロータリー１６が図３では時計回りに９０度回転し、今度は、感光体ドラム１１の表面にマゼンタトナー像を形成し、１次転写位置において、このマゼンタトナー像を、先に１次転写したシアントナー像と重なるように中間転写ベルト３０に１次転写する。
【００７２】
以降、シアントナー像およびブラックトナー像を順次形成し、１次転写位置において、先に１次転写したトナー像と重なるように順次１次転写する。こうすることにより、中間転写ベルト２０には、ベルト表面側からイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの順で１つに重なり合ったトナー像が形成される。
【００７３】
次いで、図１に示す画像形成装置と同じように、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像が、用紙トレイ６０から送られてきた用紙Ｐに一括転写装置４０によって転写され、続いて、用紙Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置５０によって用紙Ｐに定着される。
なお、この図３に示す画像形成装置１も図１に示す画像形成装置と同じように、感光体ドラム１１にクリーニングブレード１４が当接したシステムが採用されたものであり、さらに、中間転写ベルト３０上の残留トナーを除去するベルトクリーナ７０が設けられている。
【００７４】
図３に示す接触型帯電装置１３は、図２に示す接触型帯電器１３と同じく、帯電ロール１３１、定電流電源１３２、定電流電源制御部１３４を備えており、定電流電源制御部１３４は、ＣＰＵ１３４１とメモリ１３４２を有する。１次転写ロール２０に転写バイアスを供給する転写バイアス電源２１と、１次転写ロール２０に供給される転写バイアスを制御する際に用いられる電流計２２と、感光体ドラム１１周囲の温湿度を検出する環境センサ１１１を備えている。
【００７５】
本実施形態の定電流電源制御部１３４に備えられたメモリ１３４２には、パッシェンの法則による安定した均一放電が開始される放電開始電圧の２倍未満となる所定のピーク間電圧の電圧値、およびその所定のピーク間電圧の電圧値から上下に所定間隔で連続する複数の電圧値が記録されている。なお、この所定のピーク間電圧の電圧値は、パッシェンの法則による放電開始電圧の２倍の電圧値付近の電圧値であれば、その放電開始電圧の２倍の電圧値よりも大きくてもよい。ここにおける算出処理においては、メモリ１３４２に記録されたこれらの電圧値を用いて、まず、ピーク間閾値電圧Ｖｔｈを求める。
【００７６】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
これまでの第１実施形態及び第２実施形態までの画像形成装置はいずれも、フルカラー画像を形成するものであったが、この第３実施形態までの画像形成装置は単色画像を形成するものである。ここでも、図１に示す画像形成装置１の構成部材と同じ構成部材には、今まで用いた符号と同じ符号を付し、第３実施形態の画像形成装置の特徴的な部分について説明する。
【００７７】
図４は、第３実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
図４には、第３実施形態の画像形成装置が備える、トナー像形成ユニット１０、１次転写ロール２０、および環境センサ１１１が示されている。トナー像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、現像装置１２、および接触型帯電装置１３を備えており、接触型帯電装置１３は、図２に示す接触型帯電器１３と同じく、帯電ロール１３１、定電流電源１３２、および定電流電源制御部１３４を備えている。また、図４に示すトナー像形成ユニット１０は、図２に示すクリーニングブレード１４に代えて電源１７１を備えたクリーニングブレード１７を備えている。クリーニングブレード１７の先端は感光体ドラム１１の表面に接しており、このクリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーやその表面に付着した放電生成物等をその表面から除去するものである。さらに、本実施形態の画像形成装置は、このクリーニングブレード１７に帯電バイアスを印加する電源１７１を備えている。クリーニングブレード１７には、帯電ロール１３１により帯電を受けた感光体ドラム１１上の電荷に起因して電流（以下、この電流をブレード電流と称する）が流れる。接触型帯電装置１３は、このブレード電流の電流値ＩＣＢＢを測定する電流計１３５も備えており、本実施形態では、定電流電源制御部１３４が、このブレード帯電電流の電流値ＩＣＢＢを取得し、取得したその電流値ＩＣＢＢを用いてピーク間閾値電圧Ｖｔｈを検出する。そして、定電流電源制御部１３４は、検出されたピーク間閾値電圧Ｖｔｈに応じて、定電流電源１３２の、所定の直流電圧に重畳させる交番電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを制御する。
【００７８】
なお、この第３実施形態の画像形成装置では、図１に示す中間転写ベルト３０や一括転写装置４０は省略されており、感光体ドラム１１に形成されたトナー像は、図４に示す１次転写ロール２０によって用紙Ｐに転写される。
【実施例】
【００７９】
下記実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における「部」は「重量部」を意味する。
（実施例１）
（画像形成装置の詳細）
図１に示す如き、画像形成装置を準備した。各部材の形状、態様は以下に示すとおりである。
感光体ドラム直径：３０ｍｍ、感光体ドラム中心間距離：１００ｍｍ。感光体の表面層などについては以下に詳述する。
露光装置は、波長７８０ｎｍのＲＯＳレーザを用い、現像方式は二成分現像方式を採用した。
中間転写体ベルトはポリミド樹脂製であり、プロセス速度：１００ｍｍ／ｓ、潜像電位背景部：‐５５０Ｖ、画像部：−２００Ｖ、現像ロール：スリーブ直径１６ｍｍ、スリーブ回転速度２００ｍｍ／ｓ、感光体と現像ロールの間隔：０．３ｍｍ、現像バイアス：ＤＣ成分‐４００Ｖで運転した。帯電に用いるＡＣ成分：１．５ｋＶｐｐ（６ｋＨｚ、転写条件：一次転写ロール＋５００Ｖ〜１ｋV、二次転写ロール＋１．６ｋＶ）に制御している。
【００８０】
（帯電ロール：帯電部材）
給電シャフトの外周に導電性弾性体層と表面層を被覆した２層構造の帯電ロールを用いている。帯電ロールの表面層には肉厚０．５ｍｍのインソシアネート処理を施したエピクロロヒドリンゴムを、弾性層には肉厚２ｍｍの発泡ウレタン使用した。このエピクロロヒドリンゴムは高離型性を有しており、トナーその他の異物が極めて付着しにくい。
（クリーニングブレード）
イソシアネートとポリオールおよび各種水素含有化合物との付加反応を経て合成されるポリウレタンゴムを使用し、ゴム厚２ｍｍ、ブレードの自由長（クリーニングブレードが装置内で固定される位置と像担持体に当接するエッジ部の位置との間の長さ）を８ｍｍとした。
ブレードの食込み量を可変としてブレード荷重Ｎ／Ｆ［ｇｆ／ｍｍ］を自在に調整できるようにした。
【００８１】
（トナー）
形状係数（ＳＦ）１２０のポテト形状の乳化重合法のトナーを使用した。
形状係数（ＳＦ）＝１００×πＭＬ２／４Ａ
ＭＬ：トナー粒子の絶対最大長
Ａ：トナー粒子の投影面積
【００８２】
（感光体の詳細）
１．表面層にフッ素系樹脂４フッ化エチレン樹脂を含有した電子写真感光体の作製
ポリビニルブチラール樹脂（エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学社製）４質量部を溶解したｎ−ブチルアルコール溶液１７０質量部に、有機ジルコニウム化合物（アセチルアセトンジルコニウムブチレート）３０質量部及び有機シラン化合物（γ−アミノプロピルトリメトキシシラン）３質量部を添加し、混合撹拌して下引層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、ホーニング処理により外周面が粗面化された外径８４ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウム支持体上に浸漬塗布し、室温で５分間風乾を行った後、支持体を１０分間で５０℃に昇温し、５０℃、８５％ＲＨ（露点４７℃）の恒温恒湿槽中に入れて、２０分間加湿硬化促進処理を行った。更に、処理後の支持体を熱風乾燥機に入れて、１７０℃で１０分間乾燥を行い、膜厚１μｍの下引層を形成した。
【００８３】
（電荷発生層）
電荷発生材料として塩化ガリウムフタロシアニン１５質量部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＶＭＣＨ、日本ユニオンカーバイド社製）１０質量部及びｎ−ブテルアルコール３００質量部からなる混合物をサンドミルにて４時間分散処理し、電荷発生層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、上記下引層上に浸漬塗布し、１００℃で１０分乾燥させて、膜厚０．２μｍの電荷発生層を形成した。
（電荷輸送層）
次に、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン４０質量部と、ビスフェノールＺポリカーボネート樹脂（粘度平均分子量４０，０００）６０質量部とを、テトロヒドロフラン２８０質量部及びトルエン１２０質量部に十分に溶解混合した後、平均一次粒径０．２μｍの４フッ化エチレン樹脂粒子１０質量部を加えて更に混合した。その後、ガラスビーズを用いたサンドグラインダーにより１時間分散処理を行い、４フッ化エチレン樹脂粒子が分散した電荷輸送層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を上記電荷発生層の上に浸漬塗布し、１３０℃で４０分乾燥させて、膜厚３０μｍの電荷輸送層を形成し、目的の電子写真感光体を得て、それを前記画像形成装置に組み込んだ。
【００８４】
（画像形成装置の評価）
実施例１の画像形成装置において、像担持体に当接するクリーニングブレードのブレード荷重Ｎ／Ｆ［ｇｆ／ｍｍ］を調整し、像担持体表面からトナー及び放電生成物を除去するのに必要なブレード荷重を測定した結果、３．３ｇｆ／ｍｍであった。この条件で、感光体ドラム１１の摩耗により所望の画像が得られなくなるまでのプリント数を計測したところ、１５万枚のプリントが得られた。このことから、本発明の画像形成装置によれば、過剰な放電が抑制され、像担持体表面に付着する放電生成物が減少し、さらに、感光体ドラムの摩擦力が低減した結果、像担持体表面を清掃するのに必要なブレード加重を低く抑えることができ、結果として像担持体の長寿命化が達成できることがわかった。
【００８５】
（比較例１）
実施例１の画像形成装置において、像担持体表面の電荷輸送層を形成するにあたり、４フッ化エチレン樹脂粒子を添加しなかった以外は実施例１と同様にして比較例１の画像形成装置を得た。実施例１と同様にして像担持体表面からトナーを除去するのに必要なブレード荷重を測定した結果、３．８ｇｆ／ｍｍであった。この条件で、感光体ドラム１１の摩耗により所望の画像が得られなくなるまでのプリント数を計測したところ、６万枚のプリントが得られた。
（比較例２）
実施例１の画像形成装置において、像担持体表面の電荷輸送層を形成するにあたり、４フッ化エチレン樹脂粒子を添加しなかった以外は実施例１と同様にして比較例１の画像形成装置を得た。ここで実施例１におけるＶｐｐ制御を行わず、この条件で像担持体表面から放電生成物を除去するのに必要なブレード荷重を測定した結果、４．３ｇｆ／ｍｍであった。この条件で、感光体ドラム１１の摩耗により所望の画像が得られなくなるまでのプリント数を計測したところ、得られたプリントは大幅に減少し、３．５万枚であった。
実施例１と比較例１及び２との対比により、接触帯電部材に印加する電流のＶｐｐ制御と、像担持体表面の電荷輸送層にフッ素樹脂微粒子の添加をする手段をとることで、像担持体表面に係るブレード加重を低く抑えることができ、像担持体表面層へのフッ素樹脂微粒子の添加が、像担持体の長寿命化に有効であることがわかる。
【００８６】
（実施例２）
実施例１の画像形成装置において、感光体ドラムとして４フッ化エチレン樹脂微粒子に代えて、フッ化ビニリデン樹脂粒子を用いて感光体ドラムを形成した。
以下の手順により作製した電荷輸送層形成用塗布液を用いた以外は実施例１と同様にして、電子写真感光体を作製し、実施例２の画像形成装置を得た。
（電荷輸送層）
Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン４０質量部と、ビスフェノールＺポリカーボネート樹脂（粘度平均分子量４０，０００）６０質量部とを、テトロヒドロフラン２８０質量部及びトルエン１２０質量部に十分に溶解混合した後、平均一次粒径０．２μｍのフッ化ビニリデン樹脂粒子１０質量部を加えて更に混合した。その後、ガラスビーズを用いたサンドグラインダーにより１時間分散処理を行い、フッ化ビニリデン樹脂粒子が分散した電荷輸送層形成用塗布液を作製した。
（画像形成装置の評価）
実施例２の画像形成装置において、像担持体表面から放電生成物を除去するのに必要なブレード荷重を測定した結果、３．３ｇｆ／ｍｍであった。この条件で、感光体ドラム１１の摩耗により所望の画像が得られなくなるまでのプリント数を計測したところ、１５万枚のプリントが得られた。
【００８７】
（実施例３）
実施例１の画像形成装置において、感光体ドラムとして４フッ化エチレン樹脂微粒子に代えて、ポリオレフィン樹脂を用いて感光体ドラムを形成した。
以下の手順により作製した電荷輸送層形成用塗布液を用いた以外は実施例１と同様にして、電子写真感光体を作製し、実施例３の画像形成装置を得た。
（電荷輸送層）
Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン４０質量部と、ビスフェノールＺポリカーボネート樹脂（粘度平均分子量４０，０００）６０質量部とを、テトロヒドロフラン２８０質量部及びトルエン１２０質量部に十分に溶解混合した後、非晶質脂肪族ポリオレフィン１０質量部を加えて更に混合した。その後、ガラスビーズを用いたサンドグラインダーにより１時間分散処理を行い、非晶質脂肪族ポリオレフィンが分散した電荷輸送層形成用塗布液を作製した。
（画像形成装置の評価）
実施例３の画像形成装置において、像担持体表面から放電生成物を除去するのに必要なブレード荷重を測定した結果、３．３ｇｆ／ｍｍであった。この条件で、感光体ドラム１１の摩耗により所望の画像が得られなくなるまでのプリント数を計測したところ、１５万枚のプリントが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す４つのトナー像形成ユニットそれぞれが備える接触型帯電装置の構成を示す図である。
【図３】第２実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【図４】第３実施形態の画像形成装置の特徴的な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１    画像形成装置
１０    トナー像形成ユニット
１１    感光体ドラム（像担持体）
１２    現像装置
１３    接触型帯電装置（接触帯電部材）
１３１    帯電ロール
１３２    定電流電源
１３４    定電流電源制御部
１３４１    ＣＰＵ
１３４２    メモリ
１３５    電流計
１４    クリーニングブレード
１４１    回収・吐出バイアス電源
１４２    電流計
１５    トナー帯電制御部材
１５１    帯電バイアス電源
１５２    電流計
１６    現像ロータリー
１６１    現像器
１７    クリーニングブレード
１７１    電源
２０    １次転写ロール
２０１    ブレード
２１    転写バイアス電源
２２    電流計
２３    付勢手段
３０    中間転写ベルト
４０    一括転写装置
５０    定着装置
６０    用紙トレイ
７０    ベルトクリーナ
【図１】
2006178000.tif 000003
【図２】
2006178000.tif 000004
【図３】
2006178000.tif 000005
【図４】
2006178000.tif 000006