(57)【要約】【課題】  回転軸方向に単調な傾きではない帯電特性分布を内在する感光体を用いても、感光体表面に均一な帯電を付与することができ、画像濃度ムラの少ない画像が得られる電子写真装置を提供する。【解決手段】  円筒状感光体と、帯電部材を有する電子写真装置であって、帯電部材は、円筒状感光体の回転軸方向に沿って設けられ、帯電部材は、放電ワイヤと、放電ワイヤを囲むようにシールドし、円筒状感光体と対向する面が開放されているシールド電極と、放電シールド電極の開放された面に配置されたグリッド電極と、を備えたスコロトロン帯電器より構成され、グリット電極が開口を有し、グリット電極の開口の面積比率が円筒状感光体の回転軸方向で変化していることを特徴とする。【選択図】  図１
2019053252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状感光体と、
前記円筒状感光体の表面に電荷を付与する帯電部材と、
を有する電子写真装置であって、
前記帯電部材は、前記円筒状感光体の回転軸方向に沿って設けられ、
前記帯電部材は、高電圧が印加される放電ワイヤと、前記放電ワイヤを囲むようにシールドし、前記円筒状感光体と対向する面が開放されているシールド電極と、前記シールド電極の開放された面に配置されたグリッド電極と、を備えたスコロトロン帯電器より構成され、
前記グリッド電極が開口を有し、
前記グリッド電極の開口の面積比率が前記円筒状感光体の回転軸方向で変化していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
前記グリッド電極の開口の面積比率は、前記円筒状感光体の回転軸方向において同一の帯電電流下における帯電電位が高い位置ほど小さくし、前記帯電電位が低い位置ほど大きくなるように変化している請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項３】
前記円筒状感光体が、アモルファスシリコン感光体である請求項１または２に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電部材を有する電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置は、帯電部材により、感光体を正又は負極性に一様に帯電し、所定の画像情報に基づいた光照射により露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を磁気ブラシ現像法等の現像方法によって現像し、感光体表面にトナー像が形成される。このようにして感光体表面に形成されたトナー像は、転写部材を用い、静電力を利用して転写紙に転写され、トナー像が転写された転写紙は、定着装置に導入され、熱、圧力により、トナー像を転写紙表面に定着することにより、画像形成が行われる。一方、転写終了後においては、感光体表面に残存するトナーがクリーニング部材によってクリーニングされる。
【０００３】
帯電部材として、スコロトロン帯電器が使用されている。このスコロトロン帯電器は、放電ワイヤが張架されているシールドケースの放電開口面にグリッド電極が設けられている。放電ワイヤとグリッド電極との電位差により、放電ワイヤからグリッド電極を介して感光体表面に帯電電荷の付与が行われる。こうして、感光体表面が所定の電位に帯電されるものである。
【０００４】
感光体表面に均一に帯電電荷を付与した場合、感光体の膜厚分布や膜特性の分布により誘電率や暗減衰特性にムラが生じ、結果として帯電電位が均一にならないことが知られている。電子写真の高精細化に伴い、従来は問題にならなかった数ボルト程度の帯電分布でも画像に影響するようになってきた。感光体の製造過程において、膜厚分布や膜特性の分を抑制する技術が精力的に追究されているが皆無にするまでには至っていない。
【０００５】
そこで電子写真装置の帯電方法を改善することが提案されている。例えば、特許文献１には放電部材の一方の端部の感光体面からの高さを変化させ感光体面に対する放電部材全体の傾きを微調整し感光体面を一様に帯電させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２７０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高画質が求められる電子写真装置では、文字原稿のみならず、写真、絵、デザイン画のコピーも頻繁に行われる。そのため、形成される画像の濃度分布は視覚的に判別しやすくなり、従来以上の感光体の回転軸方向の帯電均一性が求められている。
【０００８】
特許文献１に記載の方法は放電部材の一方の端部の感光面からの高さを変化させるため、感光体の回転軸方向の帯電分布が一端から他端に向かって単調に傾いている場合には有効である。しかしながら、感光体の回転軸方向での帯電特性が、全領域において凹型や凸型、もしくは局所的な変化のあるような場合、特許文献１に記載の方法では大きな効果が得られにくい。
【０００９】
例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて製造されるアモルファスシリコン感光体の場合、製法上の特徴から回転軸方向の膜厚分布や膜特性分布が生じやすい。また、一端から他端に向かって単調に傾いている分布ではない場合も発生する。こうした回転軸方向に単調な傾きの帯電特性ではない帯電特性分布が内在するような感光体の場合、特許文献１による方法では、感光体表面に均一な帯電を付与することは難しいという課題があった。
【００１０】
本発明の課題は、回転軸方向に単調な傾きではない帯電特性分布を内在する感光体を用いても、感光体表面に均一な帯電を付与することができ、画像濃度ムラの少ない画像が得られる電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、
円筒状感光体と、
前記円筒状感光体の表面に電荷を付与する帯電部材と、
を有する電子写真装置であって、
前記帯電部材は、前記円筒状感光体の回転軸方向に沿って設けられ、
前記帯電部材は、高電圧が印加される放電ワイヤと、前記放電ワイヤを囲むようにシールドし、前記円筒状感光体と対向する面が開放されているシールド電極と、前記放電シールド電極の開放された面に配置されたグリッド電極と、を備えたスコロトロン帯電器より構成され、
前記グリット電極が開口を有し、
前記グリット電極の開口の面積比率が前記円筒状感光体の回転軸方向で変化していることを特徴とする電子写真装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転軸方向に単調な傾きではない帯電特性分布を内在する感光体を用いても、感光体表面に均一な帯電を付与することができ、画像濃度ムラの少ない画像が得られる電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電子写真装置を構成する帯電部材の側面図、断面図の概略図。
【図２】本発明の電子写真装置の概略断面図。
【図３】本発明の感光体電位測定装置の模式図。
【図４】グリッド電極の開口の面積比率分布を示す模式図。
【図５】本実施例での感光体の回転軸方向の帯電電位分布の結果のグラフ。
【図６】本比較例での感光体の回転軸方向の帯電電位分布の結果のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、耐久性に優れたアモルファスシリコン感光体を用いて、均一な画像形成の検討を行っていた。特に、本発明者らは、アモルファスシリコン感光体の製法の検討により、回転軸方向の帯電特性分布を均一にする検討を行ってきたが、厳密に帯電特性分布を均一にすることは難しい状況にあった。
【００１５】
この理由として、アモルファスシリコン感光体の回転軸方向の帯電特性分布の形状は、一端から他端に向かって単調に傾いているような形状ばかりではなく、全体に凸型の形状や、凹型の形状となる場合も多く発生する。
【００１６】
そこで、本発明者らは、スコロトロン帯電器において、感光体の帯電特性分布の形状に合わせてグリッド電極の開口の面積比率を感光体の回転軸方向で変化させることを試みた。
【００１７】
具体的には、感光体の回転軸方向において同一の帯電電流下における帯電電位が高い位置ほど、対向するグリッド電極の開口の面積比率小さくし、帯電電位が低い位置ほど、対向するグリッド電極の開口の面積比率が大きくなる構成とする。その結果、感光体の持つ帯電特性分布に対応して感光体へ流れ込む電流を回転軸方向で変化させ、回転軸方向における帯電電位が均一となることがわかった。
【００１８】
図１の（ａ）および（ｂ）は、電子写真装置を構成する帯電部材の側面図、断面図の概略図である。帯電部材１は、放電ワイヤ２、放電ワイヤ２を囲むようにシールドし、感光体と対向する面が開放されたコの字形状の導電性のシールド電極３、シールド電極３を囲むように設けられた絶縁性の筐体４、筐体４の開放された面に配置されたグリッド電極５を備える。帯電部材１の長手方向は円筒状の感光体２０の回転軸方向Ａと平行な関係にある。グリッド電極５には、開口を有する。
【００１９】
放電ワイヤ２の一端は端部支持部材６に固定されている。端部支持部材６は導入端子７と電気的に接続されている。導入端子７には不図示の高圧電源から高圧電圧が印加される。放電ワイヤ２の他方の端部はバネ８を介して端部支持部材９に固定されている。
【００２０】
帯電部材１は以下のように動作する。放電ワイヤ２に高電圧を印加すると同時にグリッド電極５にも高圧電圧を印加する。放電ワイヤ２のコロナ放電で発生した荷電粒子は接地電位であるシールド電極３及び感光体２０に向かって流れる。感光体２０に向かう電流の一部はグリッド電極５に流れ込み、残余の電流が感光体２０の表面を帯電させる。感光体２０の帯電電位は放電ワイヤ２に流れる放電電流及びグリッド電極５に印加されるグリッド電圧によって制御することができる。長さ４００ｍｍ程度の負帯電の円筒状感光体を用いる場合、放電ワイヤ２に流れる放電電流は−５００μＡから−２０００μＡ、グリッド電極５に印加されるグリッド電圧は−４００Ｖから−９００Ｖ程度に設定される。
【００２１】
次に、本発明の具体的な手法を述べる。
【００２２】
本発明では、円筒状感光体の帯電特性の分布に応じ、グリッド電極の開口の面積比率を感光体の回転軸方向で変化させる。そのため、開口の面積比率の分布を決定する。
【００２３】
図３は、感光体の電位測定する装置を示す模式図である。帯電部材１により円筒状感光体２０に電荷を付与させ帯電した感光体は、非接触で表面電位計４０にて感光体表面の帯電電位を測定することができる構成となっている。露光装置１５は、帯電部材１によって帯電した円筒状感光体２０に露光を行い感光体の帯電量を制御し、暗部電位を測定する場合は露光を行わない。除電ランプ２２は、次回の複写動作にそなえて感光体の表面の除電を行う。加熱手段（ヒーター）１６は、円筒状感光体２０を加熱し、感光体の温度を一定に保持する。表面電位計４０は、円筒状感光体の回転軸方向に移動可能な構成となっている。
【００２４】
図３の電位測定装置を用い、円筒状感光体２０の回転軸方向での帯電電位を測定することで、円筒状感光体の回転軸方向の帯電特性分布を把握し、本発明のグリッド電極の開口の面積比率分布を決めることができる。
【００２５】
感光体の電位測定条件は、円筒状感光体の帯電電位、回転速度、および温度が当該円筒状感光体を実際に電子写真装置で使用するときの設定と同じ値となるようにすることが好ましい。例えば、放電ワイヤに流れる電流（以降、Ｉｐと表記する）と、グリッド電極に印加する電圧（以降、Ｖｇと表記する）を一定条件にして、感光体の暗部表面電位（以降、Ｖｄと表記する）を測定する。
【００２６】
上記測定を、グリッド電極の開口の面積比率を変え、感光体の回転軸方向での位置を変えて測定することで、感光体の回転軸方向でＶｄが均一になるときのグリッド電極の開口の面積比率の分布を求めることができる。
【００２７】
具体的な手順を説明する。全面均一な開口面積比率（Ｘ１）のグリッド電極を用い、感光体の回転軸方向の任意の位置にて、帯電条件としてＩｐ、Ｖｇをある任意の値に設定し、Ｖｄを測定する。次いで、表面電位計４０を移動させ、感光体の回転軸方向の別の位置にて同様の帯電条件で測定を行う。
【００２８】
上記測定を、グリッド電極の開口面積比率を変えて（例えば、Ｘ２、Ｘ３）実施し、グリッド電極の開口面積比率と各位置での感光体の表面電位の関係から、ある電位になるときの各位置の開口面積比率を求めることができる。
【００２９】
本発明で用いるグリッド電極の開口の形状はいずれの形状でもよい。例えば、三角形、四方形、五角形、六角形、平行四辺形、円形、楕円形、長丸形があげられる。開口部の配列は、格子状のパターンが好ましい。格子状であればいずれのパターンでもよく、例えば、正方格子を含む矩形格子、正三角格子を含む斜方格子、平行体格子が挙げられる。
【００３０】
グリッド電極５の基材はオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなる厚さ約０．０３ｍｍの薄板上の板金にエッチング加工によって多数の貫通孔となる開口が形成されたものを使用する。また、基材となるＳＵＳ上にコロナ放電によって発生する放電生成物に対して化学的に不活性度が高い材料を用いて保護層を成膜する。具体的には、テトラヘデラルアモルファスカーボン（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｃａｒｂｏｎ：以下、ｔａ−Ｃと称す）からなる表面層を基材であるＳＵＳ表面に成膜する。以下、ｔａ−Ｃからなる表面層（保護膜）をｔａ−Ｃ層と称す。グリッド電極の基材表面に形成するｔａ−Ｃ層は表裏の平板面だけでなく、開口部の小窓の断面ヘリにも表面層としてｔａ−Ｃ層を形成している。
【００３１】
なお、本発明では上記で示した基材に限定されるわけではなく、他のオーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、あるいは、フェライト系ステンレス鋼等を使用しても良い。本実施例において表面層に用いるｔａ−Ｃとは、一般的にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）の一種である。ＤＬＣの構造は通常水素を若干含有したダイヤモンド結合（ｓｐ３結合）とグラファイト結合（ｓｐ２結合）が混在した非晶質（アモルファス）構造をとる。
【００３２】
本発明の電子写真装置の概略断面図を図２（ａ）に示す。電子写真装置３０は４色の画像形成部３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、及び３１Ｂｋを有している。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルト３２上に転写される。中間転写ベルト３２上に転写されたトナー像は２次転写部３３においてカセット３４から搬送された記録材へ転写される。２次転写部３３において記録材へと転写されずに中間転写ベルト３２上に残留したトナーは不図示のベルトクリーナにより清掃される。トナー像が転写された記録材は定着装置３５に搬送される。定着装置３５によって熱及び／又は圧力によりトナーが定着された記録材は機外へと排出される。
【００３３】
次いで、画像形成部３１の概略断面図を図４（ｂ）に示す。円筒状感光体１０が帯電部材１により帯電された後、レーザスキャナ３６からの露光により円筒状感光体１０上に静電潜像が形成される。現像部材３７から供給されるトナーにより静電潜像が現像されてトナー像が形成される。円筒状感光体１０上に現像されたトナー像は１次転写ローラ３８により中間転写ベルト３２へと転写される。中間転写ベルトへと転写されずに円筒状感光体１０上に付着した転写残トナーはクリーニング部材３９により除去される。最後に静電潜像を除去するために前露光手段４０により除電光が円筒状感光体１０に照射される。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００３５】
［実施例１］
図３に示す円筒状感光体の電位測定装置を用い、円筒状感光体の表面電位測定を実施した。円筒状感光体は、外径８４ｍｍ、長さ３８０ｍｍのアモルファスシリコン感光体を用いた。帯電部材として図１に示すスコロトロン帯電器を使用し、放電ワイヤ２として直径６０μｍのタングステン線を用いた。シールド電極３として断面コの字形状の幅４０ｍｍ、高さ２５ｍｍ、長手方向長さ３６０ｍｍにステンレスを成形したものを用いた。筐体４はＡＢＳ樹脂で形成し、円筒状感光体側の面が開口部により開放されており、その開口部は、幅３５ｍｍ、長さ３５０ｍｍとした。
【００３６】
グリッド電極は、基材がオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなる厚さ約０．０３ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ５０ｍｍの薄板上の板金にエッチング加工によって多数の貫通孔となる開口が形成されたものを使用した。また、グリッド電極の両面及び開口の小窓の断面ヘリには、ｔａ−Ｃからなる表面層（保護膜）をコートしたものを用いた。
【００３７】
まず、本実施例で用いるグリッド電極の開口の面積比率分布を決めるため、感光体の回転軸方向におけるグリッド電極の開口の面積比率が全領域８５％のものを使用し、感光体の電位測定を実施した。
【００３８】
感光体の電位の測定には、ＴＲＥＫ社製の電位センサー（商品名：Ｍｏｄｅｌ５５５−Ｐ）を用い、放電ワイヤに−９００μＡの電流を流し、グリッド電極に−５００Ｖの電圧を印加した。このとき、円筒状感光体２０の回転速度は毎秒２．８回転、感光体表面温度は４０℃の条件とした。
【００３９】
測定は、円筒状感光体の回転軸方向の長手方向で実施した。測定箇所は、感光体の中央部を０ｍｍ位置としたときの±１５０ｍｍの範囲で、５０ｍｍ間隔で行った（具体的には、０ｍｍ、±５０ｍｍ、±１００ｍｍ、及び±１５０ｍｍ位置）。
【００４０】
次に、感光体の回転軸方向におけるグリッド電極の開口の面積比率が全領域８０％と９０％のものを用いて、同様の測定を行った。
【００４１】
測定結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2019053252.tif 000003
【００４３】
表１に示した測定結果を元に、Ｉｐ＝−９００μＡ、Ｖｇは−５００Ｖの帯電条件で、円筒状感光体２０を帯電させたときの感光体の回転軸方向の位置におけるグリッド電極の開口の面積比率とＶｄの関係式をもとめ、表２に示す。
【００４４】
【表２】
2019053252.tif 000004
【００４５】
関係式において、ｘは感光体の帯電電位（Ｖｄ）、ｙはグリッド電極の開口の面積比率である。
【００４６】
表２の関係式に、たとえば、ｘに−５００Ｖを代入すると、Ｉｐ＝−９００μＡ、Ｖｇは−５００Ｖの帯電条件で、円筒状感光体２０の帯電電位が−５００Ｖとなる各位置に対応したグリッド電極の開口の面積比率が求められる。求めた開口の面積比率を表３に示す。
【００４７】
【表３】
2019053252.tif 000005
【００４８】
上記測定結果から、本実施例で使用するグリッド電極の開口の面積比率の分布と円筒状感光体２０との位置関係を示した模式図を図４に示す。
【００４９】
開口の面積比率の分布は、表３の円筒状感光体の回転軸方向の位置に対向する開口の面積比率が各位置（表３の「軸位置」）の中心±２５ｍｍの領域とする分布とした。
【００５０】
上記グリッド電極を用いた帯電部材を図３の電位測定装置にセットし、Ｉｐ＝−９００μＡ、Ｖｇ＝−５００Ｖの条件で円筒状感光体に帯電させ、円筒状感光体の回転軸方向の位置の暗所表面電位を測定した。測定箇所は、感光体の中央部を０ｍｍ位置としたときの、±１５０ｍｍの範囲で、５０ｍｍ間隔で行った（具体的には、０ｍｍ、±５０ｍｍ、±１００ｍｍ、及び±１５０ｍｍ位置）。円筒状感光体２０の回転速度は毎秒２．８回転、感光体表面温度は４０℃の条件とした。実施例１での測定結果を図５にグラフに示す。
【００５１】
［比較例１］
比較例１では、帯電部材のグリッド電極として開口の面積比率が全領域で８５％のものを用い、上記実施例１と同様の方法で円筒状感光体の回転軸方向の位置の暗所表面電位を測定した。比較例１での測定結果を図６のグラフに示す。
【００５２】
実施例１の図５のグラフと比較例１の図６のグラフとの対比から、実施例１での感光体の回転軸方向の帯電電位は、比較例１と比べて均一なプロファイルとなっている。帯電電位の最大値と最小値の差は比較例１の１５Ｖに対して、実施例１は２Ｖであり、良好な結果であった。以上のことから、円筒状感光体２０の回転軸方向に沿ってグリッド電極の開口の面積比率を変化させて、円筒状感光体２０の回転軸方向で帯電電荷量を調整することで、円筒状感光体２０の帯電分布を抑制できており、本発明の効果が明らかになった。
【００５３】
［実施例２］
実施例１で用いた帯電部材と円筒状感光体を図２に示す電子写真装置しセットし、シアントナーを用いた全面ハーフトーン調画像を形成した。
【００５４】
［比較例２］
比較例１で用いた帯電部材と円筒状感光体を図２に示す電子写真装置しセットし、シアントナーを用いた全面ハーフトーン調画像を形成した。
【００５５】
其々の出力された全面ハーフトーン調画像は、Ａ３コピー画像の円筒状感光体の回転軸方向で３ｃｍおきに反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ  Ｉｎｃ製：５０４  分光濃度計）で画像濃度を測定した。
【００５６】
実施例２で形成した全面ハーフトーン調画像の画像濃度の最大値と最小値の差は、平均画像濃度に１％であった。一方、比較例２の全面ハーフトーン調画像の画像濃度の最大値と最小値の差は、５％であり、実施例２の方が比べ良好であった。
【符号の説明】
【００５７】
１  帯電部材
２  放電ワイヤ
３  シールド電極
４  筐体
５  グリッド電極
６  端部支持部材
７  導入端子
８  バネ
９  端部支持部材
２０  円筒状感光体
【図１】
2019053252.tif 000006
【図２】
2019053252.tif 000007
【図３】
2019053252.tif 000008
【図４】
2019053252.tif 000009
【図５】
2019053252.tif 000010
【図６】
2019053252.tif 000011