(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に対し非接触に配置された帯電ローラに、直流電圧を重畳した交流電圧を印加して帯電を行う帯電装置の調整方法であって、
感光体と帯電ローラの双方を回転させずに、一定時間、前記直流電圧を重畳した交流電圧を印加する工程と、
該感光体に生じる放電痕を観測する工程と、
前記放電痕が２本のスジとなるように前記感光体と前記帯電ローラの間隔、前記直流電圧の電圧値、前記交流電圧の電圧値を調整する工程と、を有し、
前記感光体の画像形成時の線速ｖ（ｍｍ／秒）を、前記２本の放電痕の幅の平均値ｗ０（ｍｍ）で除算した値をｆ０（Ｈｚ）とした場合に、
前記交流電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）を、該ｆ０（Ｈｚ）の２．２倍以上、１３倍以下の周波数とすることを特徴とする帯電装置の調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置の調整方法において、前記２本のスジの間の隙間の幅をｗｓ（ｍｍ）とするとき、ｗｓは２×ｗ０の１％以上、３３％以下であることを特徴とする帯電装置の調整方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の帯電装置の調整方法において、前記一定時間は、設計上の交流周波数をｆｓとして、（ｆｓ／１０００〜ｆｓ／１０）分としたことを特徴とする帯電装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などで採用する帯電装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、感光体を帯電し、露光、現像、転写、定着することにより画像形成が行われる。帯電工程では、従来からスコロトロン帯電器が用いられてきたが、環境問題からオゾン、ＮＯｘ等の有害ガスの発生が少なく、装置を小型にすることができる帯電ローラが帯電器として用いられている。帯電ローラと感光体が接触した状態で、画像形成を行うと、転写後の残トナーが完全にクリーニングできない場合があり、帯電ローラに残トナーが付着して帯電ローラの抵抗にバラツキが生ずる。その結果、感光体の帯電電位のバラツキとなり、画像濃度ムラを引き起こす原因になっていた。そのため、感光体と帯電ローラの間にギャップを設けて感光体を帯電させる方法が提案されている（例えば、特許文献１  参照。）。この帯電工程においては、感光体を目標の電圧に、交流電圧を印加することにより、感光体の帯電電位を目標の電圧とすることができる。このときの帯電のパラメータとしては、印加する交流の電圧と周波数、帯電ローラの抵抗ムラ、感光体の抵抗ムラ、感光体と帯電ローラのギャップの大きさとそのギャップのバラツキがある。ギャップにバラツキが発生しても、それを検知して、ギャップに応じた印加電圧を決める制御手段の提案がある（例えば、特許文献２  参照。）。また、ギャップのバラツキ、あるいは変動があっても像担持体の表面を所定の一定値に帯電させる技術の提案がある（例えば、特許文献３  参照。）。
【０００３】
印加する交流の電圧は、放電を起こすことのできる感光体と帯電ローラの距離を決め、印加する交流の電圧が大きいほど、感光体と帯電ローラの距離が大きくなっても放電を起こすことができる。そのため、印加する交流の電圧が大きいほど、帯電ローラの広い場所で放電が起きるため、感光体の帯電ムラを小さくすることができる。しかしながら、放電はイオンや電子等の荷電粒子を感光体および帯電ローラに浴びせることであるので、感光体および帯電ローラの酸化劣化が生じる。印加する交流の電圧が大きいと、荷電粒子の発生量とそのエネルギーは、特に感光体と帯電ローラの間隔が小さいところに特に多くなるため、感光体および帯電ローラの酸化劣化が激しくなり、感光体および帯電ローラを早期に交換しなければならなくなる。印加する交流の周波数は、単位時間当たりに放電を起こすことができる回数を決めるため、印加する交流の周波数が大きいほど感光体の帯電ムラを小さくすることができるが、前述と同じように、交流の周波数が大きいと感光体および帯電ローラの酸化劣化が激しくなり、感光体および帯電ローラを早期に交換しなければならなくなる。
【０００４】
また、感光体と帯電ローラとの間隔が近すぎると放電は生じなくなり、パッシェン則によれば、約７μｍ以下では放電は起こらない。しかし、現実には感光体の電気容量や、帯電ローラの抵抗のため、放電が起りはじめる感光体と帯電ローラの距離は大凡２０μｍ以上といわれている。このため、感光体と帯電ローラとの間隔のμｍ単位での制御は非常に重要となるのであるが、現実には帯電ローラはμｍ単位の表面粗さを持っているため、感光体の帯電ムラがなくなるように、印加する交流の電圧と周波数の値は高めに設定されることが多い。感光体と帯電ローラの間の放電は、放電が起こり始める感光体と帯電ローラの距離が大凡２０μｍ付近が、電界強度が高いため、荷電粒子のエネルギーが高く、感光体および帯電ローラの酸化劣化を激しくしてしまう。そのため、感光体と帯電ローラの距離を十分大きくしておけば、感光体および帯電ローラの酸化劣化が抑えられるのであるが、あまり大きくすると放電にバラツキが生じてしまい、逆に、印加する交流の電圧と周波数が低いと、感光体の帯電電位が均一にならなくなるため、異常画像となってしまう。通常は、画像品質を優先することが多いため、どうしても印加する交流の電圧と周波数は高めに設定してしまう傾向にある。
【０００５】
そのため、画像形成装置の振動防止や組み付け精度が万全ではない状態で決められることが多く、したがって、感光体の帯電電位を均一にするため、帯電ローラに印加する交流電圧と周波数は大き目の値を設定することが多く、感光体および帯電ローラの酸化劣化を早めてしまっていた。感光体や帯電ローラの寿命を低めに設定し、短い周期で感光体や帯電ローラを交換していくのであれば良いのであるが、メンテナンス費用や、交換費用の低減から、できるだけ穏やかな帯電条件を設定する必要がある。
しかしながら、特許文献２、特許文献３においても、前述のように、帯電（放電）がどのように生じているか、正確に見ることは難しいため、感光体の帯電電位を測定することしか、帯電工程の良否を推定することはできなかった。また、感光体の帯電電位の測定は、通常、面積にして直径約１ｃｍの範囲での帯電電位の平均でしか測定はできず、高解像度の書き込みを行う場合に影響される局所的な帯電電位のばらつきを検知することができなかった。また、感光体の帯電電位の測定も、数箇所の限られた場所でしか測定していないのが現状であり、そのため、帯電電位が一定になりやすいように帯電条件は高めに設定することが多く、感光体や帯電ローラの寿命は短くなってしまっていた。
また、感光体や帯電ローラ表面が酸化劣化すると、トナー成分が感光体や帯電ローラに付着しやすくなり、その付着したものは放電により酸化され、イオン性となるため、高湿度環境で異常画像を生じやすくなり、感光体ではボケが、帯電ローラではスジ状の異常画像が生じやすくなる。そのため、帯電条件を緩やかにすることはこれらの異常画像を抑制するためにも重要なことである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６４７９２号公報
【特許文献２】特開２００５−４０００号公報
【特許文献３】特開２００２−１０８０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、効率的な帯電を行うことにより、均一な帯電電位を得ると共に、感光体および帯電ローラの酸化劣化の速度を低減させ、感光体や帯電ローラの寿命の長い画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、感光体に対し非接触に配置された帯電ローラに、直流電圧を重畳した交流電圧を印加して帯電を行う帯電装置の調整方法であって、感光体と帯電ローラの双方を回転させずに、一定時間、前記直流電圧を重畳した交流電圧を印加する工程と、該感光体に生じる放電痕を観測する工程と、前記放電痕が２本のスジとなるように前記感光体と前記帯電ローラの間隔、前記直流電圧の電圧値、前記交流電圧の電圧値を調整する工程と、を有し、前記感光体の画像形成時の線速ｖ（ｍｍ／秒）を、前記２本の放電痕の幅の平均値ｗ０（ｍｍ）で除算した値をｆ０（Ｈｚ）とした場合に、前記交流電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）を、該ｆ０（Ｈｚ）の２．２倍以上、１３倍以下の周波数とすることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の帯電装置の調整方法において、前記２本のスジの間の隙間の幅をｗｓ（ｍｍ）とするとき、ｗｓは２×ｗ０の１％以上、３３％以下であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の帯電装置の調整方法において、前記一定時間は、設計上の交流周波数をｆｓとして、（ｆｓ／１０００〜ｆｓ／１０）分としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、感光体の画像形成時の線速ｖ（ｍｍ／秒）を放電痕の幅の平均値ｗ０（ｍｍ）で除算した値をｆ０（Ｈｚ）として求め、直流電圧に重畳する交流電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）を、該ｆ０（Ｈｚ）の２．２倍以上、１３倍以下の周波数と決定することにより、高画質な画像形成が可能で、感光体および帯電ローラの交換頻度の少ない帯電装置の調整方法を提供することができる。
２本の放電痕の間の隙間の幅の範囲を定めることにより、感光体および帯電ローラの交換頻度が少なくなるような、画像形成条件を設定することができる。
交流周波数の設計上の値ｆｓの範囲を定めることにより、感光体および帯電ローラの交換頻度が少なくなるような、画像形成条件を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
これまで、帯電工程が良好に作動しているかどうかを、正確に判定する簡易な方法がなかった。種々検討の結果、感光体と感光体に電気的に非接触で配置された帯電ローラに、直流電圧を重畳した交流電圧を印加することにより感光体を帯電する帯電工程では、放電による一部のエネルギーは帯電ローラや感光体の有機物のＣ−Ｃ結合を切断するほど高いことに着目した。そこで、感光体と帯電ローラのうち、少なくとも感光体のほうは回転させずに、直流電圧を重畳した交流電圧を長時間印加すれば、放電が生じた帯電ローラ（回転させなかった場合）や感光体には、スジ状の欠陥部（放電痕と呼ぶ）が発生することを見出し、そのスジ状の放電痕は、感光体と帯電ローラとの距離のバラツキや、それぞれの電気的特性のバラツキにより生じる放電のムラを可視化できることを見出した。
放電がどのような形態で生じているときに、穏やかな帯電で感光体と帯電ローラの酸化劣化の速度を抑えながら、均一な帯電電位を感光体に付与できるか検討した結果、帯電ローラと感光体との間で起こる放電は、放電限界距離以上であれば、帯電ローラと感光体とのギャップが小さいほど低いエネルギーで、効率良く起こすことができ、オゾンやＮＯｘ等の酸化性ガスの発生も低く抑えることができることが分かった。
【００１３】
しかし、帯電ローラと感光体を近づけすぎると、クリーニングしきれなかったトナーが帯電ローラと感光体の間に引っかかり、スジ状の異常画像を引き起こしたり、感光体と帯電ローラのギャップが約２０μｍ以下になると放電が生じない部分が生じて、放電が生じている部分が分断されてしまい、その放電が生じない領域が広くなると、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を高くしないと、帯電電位のムラを解消できないことを見出した。放電が生じない場所の幅が、放電が生じている場所の幅よりも狭くすれば、穏やかな帯電条件であっても、感光体の帯電電位を均一にすることができ、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードを大幅に低下させることができることを見出し、本発明に到った。すなわち、本発明は、感光体と、該感光体に対し非接触の帯電ローラと、該帯電ローラに直流電圧を重畳した交流電圧を印加して前記感光体表面を帯電する電源と、を少なくとも有する画像形成装置において、少なくとも前記感光体は回転させずに、一定時間、前記電源からの電圧を前記帯電ローラに印加し、前記感光体に生ずる画像形成域の放電痕が連続した２本のスジとなるように前記感光体と前記帯電ローラの間隔、前記直流電圧の電圧値、前記交流電圧の電圧値を設定したことにより得られる前記２本の放電痕の幅の平均値をｗ０（ｍｍ）とし、前記感光体の画像形成時の線速をｖ（ｍｍ／秒）とし、ｆ０＝ｖ／ｗ０とするとき、前記交流電圧の画像形成時の周波数ｆ（Ｈｚ）を４．５×ｆ０以上、２６×ｆ０以下とすることを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
本発明による交流の周波数決定は、例えば、画像形成装置の製造段階において、設計値どおりに作られているはずの装置に対して、１台分もしくは数台分について、感光体を犠牲にして放電痕を発生させ、その観察結果から最終的なｆを決定するために用いる。決定されたｆが設計値ｆｓと異なることもあり得る。ｆが決まれば、出荷する製品については、その値を用いて可変部分の調整により交流の周波数を設定する。感光体や帯電ローラのように、帯電特性に大きな影響のあるパーツのロットが変わった場合にも同様な処理を行うのがよい。帯電痕の生じた感光体は画像形成装置に使用することができなくなる。しかし、感光体を少し回転させて、新しい面に対して上記と同じ手順で帯電痕を発生させることを繰り返すことによって、複数のデータを得ることはできる。帯電ローラを回転させずに用いる場合にも帯電ローラに放電痕が生ずるが、上記と同様、複数データを採ることができる。
本発明の画像形成装置における、感光体を回転させずに、一定時間、前記直流電圧を重畳した交流電圧を印加し、感光体に生じる画像形成域の放電痕の求め方としては、実際の画像形成装置および、感光体と帯電ローラのみのユニットを用いてもどちらでも良いが、帯電ローラと感光体とに印加する電圧は、実際の画像形成装置に用いているものを用いなければならない。通常、実際の画像形成装置においては、環境変動による帯電ローラや感光体の電気特性を考慮し、帯電工程で流れる電流を一定にする制御が行われ、帯電ローラに印加する交流電圧は変化させていることが多い。
この場合には、画像形成装置が主に用いられる環境（例えば、温度２３℃、湿度５５％）での印加条件にしていることが好ましい。
【００１５】
通常帯電ローラに印加する電圧は、直流電圧で３００〜９００（−Ｖ）、好ましくは４００〜８００（−Ｖ）、さらに好ましくは４５０〜７００（−Ｖ）である。帯電ローラに印加する直流電圧が３００（−Ｖ）以下では、感光体の帯電電位が低く、十分な感光体の光減衰曲線が得られず、高品質の画像形成を行うことが難しいため好ましくない。帯電ローラに印加する電圧が９００（−Ｖ）以上では、感光体の膜厚が薄くなったときに、現像剤中のキャリアが感光体に付着してポチの異常画像を発生させたり、地汚れの異常画像を発生しやすいため好ましくない。帯電ローラに印加する交流の電圧としては、ピークトゥピークとして１５００Ｖ〜３０００Ｖ、好ましくは１６００Ｖ〜２７００Ｖ、さらに好ましくは１７００Ｖ〜２５００Ｖである。帯電ローラに印加する交流の電圧が１５００Ｖ以下では、感光体の帯電電位ムラが生じやすく、３０００Ｖ以上では、感光体と帯電ローラが最も近い場所で、放電による感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが極めて速くなり、感光体および帯電ローラの寿命が短くなり好ましくない。帯電ローラに印加する交流電圧の周波数としては、感光体の線速、画像形成する画像の解像度により適宜決定されるものであるが、３００Ｈｚ〜４０００Ｈｚ、好ましくは５００Ｈｚ〜３０００Ｈｚ、さらに好ましくは６００Ｈｚ〜２５００Ｈｚである。帯電ローラに印加する交流電圧の周波数が３００Ｈｚ以下では感光体の帯電ムラが生じやすく、横スジの異常画像が発生しやすいため好ましくない。帯電ローラに印加する交流電圧の周波数が４０００Ｈｚ以上では、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが極めて速くなり、感光体および帯電ローラの寿命が短くなり好ましくない。
【００１６】
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕を観測するために、帯電ローラに電圧を印加する時間は、放電痕が観察できるのであれば良いのであるが、放電痕は帯電に印加する交流の設計上の周波数ｆｓ（Ｈｚ）が大きくなるほど早期に出現するため、（ｆｓ／１０００〜ｆｓ／１０）分とすることが好ましい。例えば、周波数を２０００Ｈｚとした場合、印加時間を２〜２０分とするのがよい。好ましくは（ｆｓ／５００〜ｆｓ／２０）分、さらに好ましくは（ｆｓ／２５０〜ｆｓ／２５）分とすることが好ましい。印加する時間が（ｆｓ／１０００）分未満では、放電痕が不明瞭であるため、放電痕の幅を正確に求めることが難しく、（ｆｓ／１０）分より長いと感光体および帯電ローラの破損が生じる場合があり、特に表面層を有する感光体や帯電ローラでは帯電により表面層が消失した場合には、表面層より下の酸化劣化の速度が速くなることが多く、危険なため好ましくない。
【００１７】
図１は感光体に生じる放電痕を説明するための模式図である。
同図において符号ｗ１、ｗ２は放電痕の幅、ｗｓは２本の放電痕の間の隙間をそれぞれ示す。
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕を同図に模式的に示した。放電痕は５倍〜５０倍程度の倍率で、光学顕微鏡、電子顕微鏡等により観察することができる。
本発明の画像形成装置においては、感光体上に生じる放電痕は感光体の長手方向に長く延び、実質的に２本発生するように放電領域のギャップや電圧値などの諸条件を設定する。すなわち、２本の放電痕の間には、放電が生じていない領域（無放電領域）が存在するようにする。無放電領域と呼んではいるが、帯電ローラや感光体の僅かな凹凸により、放電が生じている領域が島状に存在している場合もある。２本の放電痕はそれぞれ、連続して感光体が劣化している領域である。
当然のことではあるが、放電痕が１本になるように条件を設定することもできる。前述のように、ギャップが十分大きければ無放電領域は生じないが、その場合はギャップが必要最小限になっているかどうかが分からない。本発明で、故意に無放電領域を生じさせるのは、ギャップを必要最小限になるように、感光体と帯電ローラの距離をできるだけ近づけるためである。したがって、無放電領域は、それと認識できる程度でさえあればなるべく小さくなるように設定しておくのがよい。
【００１８】
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕は前述のように２本のスジとなる。装置が設計どおりに構成されていれば原則として２本の放電痕の幅は等しくなる。実測データの場合は、種々の製造誤差、組み付け誤差等によって幅が等しくならない場合もあるが、その差は通常無視しうる程度にしかならない。以下の説明では２本のスジの幅は互いに等しいものとして扱うが、等しくない場合も含めるために、必要に応じて両者の平均値ｗ０を用いることにする。すなわち、ｗ０＝（ｗ１＋ｗ２）／２である。
２本のスジの幅の合計ｗ１＋ｗ２＝２×ｗ０（ ｍｍ）は、０．７ｍｍ以上、好ましくは０．８〜２．０ｍｍ、さらに好ましくは０．９〜１．８ｍｍである。ｗ０が０．７ｍｍ以下では、放電できる領域が狭すぎるため、帯電ムラを起こしやすく、そのため帯電ローラに印加する交流の周波数を高く設定しなければならず、感光体の劣化の速度が速くなり好ましくない。ｗ０は大きいほど均一な帯電電位が得られやすいため好ましく、感光体および帯電ローラの少なくとも一方の径が大きくなれば、放電を生じることができる感光体と帯電ローラの距離が一定範囲となる領域は広くなるため、ｗ０を大きくすることができる。しかし、帯電ローラおよび感光体の少なくとも一方の径を大きくしすぎると、装置が大きくなり、組み付けの精度を高くしなければ、放電が生じる幅が場所により変わりやすく、放電痕の幅のバラツキが大きくなってしまう。そのため、帯電ローラの外径としては９〜２５ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍが好適に用いられる。
【００１９】
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕の２本のスジのそれぞれで放電が生じているため、２本のスジの幅の合計が大切であって、それぞれのスジの幅は必ずしも同じである必要はない。しかし、原理的には２本のスジの幅は等しくなるはずなので、２本のスジのそれぞれの幅が異なる場合は、感光体あるいは帯電ローラの形状や、組み付け精度に問題がある場合が多いため、幅は等しいことが好ましい。
本発明の画像形成装置において、感光体に生じる放電痕から測定できる帯電領域全幅をｗとすると、
ｗ＝ｗ１＋ｗ２＋ｗｓ＝２×ｗ０＋ｗｓ
となる。
２本のスジの間の隙間、すなわち無放電領域の幅（ｗｓｍｍ）は、ｗの１％以上、３３％以下、好ましくは３〜２０％、さらに好ましくは５〜１０％である。ｗｓがｗの３３％を超えると、帯電電位ムラを生じやすく好ましくない。１％未満では無放電領域の幅ｗｓの測定が難しくなるとともに、帯電に必要な交流電圧を大きくしなければ帯電むらが生じやすくなり、感光体や帯電ローラの寿命が短くなるため好ましくない。
【００２０】
図２は感光体面における均一帯電分布による帯電状態を示す概念図である。
図３は不均一な帯電分布による帯電状態を示す概念図である。
両図において符号１〜１２は感光体表面を交流の半周期単位に便宜上区分した仮想的なブロック、ｐは感光体移動面に対する固定位置、ｔは時刻、Ｔは交流の周期、Ｖｓは帯電電位をそれぞれ示す。
帯電電位を均一にするためには帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を高めに設定することは有効であるが、周波数を高い値に設定しすぎると、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが早くなり、早期に感光体および帯電ローラを交換しなければならなくなるため好ましくない。
本発明の画像形成装置においては、放電痕により放電の起こっている場所を特定することができるため、帯電電位に印加する交流の周波数を適切な値に設定することが可能となり、感光体および帯電ローラを交換する間隔を大幅に伸ばすことが可能となる。
本発明の画像形成装置において、感光体の線速がｖ（ｍｍ／秒）のとき、理想的には
ｆ≧ｖ／ｗ０
であれば、感光体の帯電電位は一定となる。理想的とは、交流の１周期における放電でｗ１、ｗ２の放電領域が均等に帯電されると仮定した場合のことである。実際には逆放電も生ずるが、ここでは逆放電は生じないものとして考える。
【００２１】
両図はｆ＝ｖ／ｗ０としたときの、交流波形と感光体面移動による帯電状態を示している。縦方向は時間の変化をあらわし、横方向は感光体の移動による位置の変化をあらわす。説明を簡単にするため、ｗ１＝ｗ２＝ｗｓの場合を例にとった。したがって、ｗｓはｗ＝ｗ１＋ｗ２＋ｗｓのほぼ３３％になっている。
実際の帯電はマイナス帯電であるが、分かりやすく帯電電位は上に向けて表示する。また、交流電位も直流電位に重畳するので、電位の絶対値が大きくなる側を+で表示した。
モデル的に考えて、交流の電位が図の＋側の最大値になった時刻をわずかに過ぎた瞬間に帯電が行わる。ここでは便宜上、その時間帯で電位が最大になる位置に、その区間で感光体が帯電される帯電電位を示した。符号１〜１２で示した感光体の各ブロックの帯電電位は、放電領域を抜け出るときまでに帯電される大きさを、それぞれの放電領域の位置に表示した。実際には、感光体が移動しながら帯電を受けるので、交流の半周期の間に１つの帯電領域から帯電を受ける感光体の領域は２つのブロック分になる。これを図に従って詳しく述べる。
時刻ｔ０で放電が開始されたとき初期位置ｐ０に在った感光体面は、交流の半周期（Ｔ／２）の間に位置ｐ１まで進む。同様に初期位置ｐ１に在った感光体面は位置ｐ２まで進み、ｐ２に在った感光体面はｐ３まで進む。したがって、この間に、帯電領域１に１度でも存在したことのある領域は位置ｐ０から位置ｐ２までの２つのブロック分になる。
ただし、場所によって、帯電領域に存在する時間が異なり、上記２つのブロック分の端に行くほどその時間は短くなる。そこで中央を含む１ブロック分に帯電が集中するものとして、表示を簡略化した。
図２は帯電領域を通過した各ブロックが、ブロック内すべて均一に帯電されるものとした例を示している。これに対して、図３はブロック内の帯電分布が山形をしており、最大値が両端以外のどこかに在るものとした例を示している。同図はピークがほぼ中央に在る場合で示したが、放電痕の深さの実測では、ピーク位置はそれぞれ隙間の在る側に寄っていると推定されている。
【００２２】
ｆ＝ｖ／ｗ０とした場合は、感光体面の任意の１点は、１つの帯電領域から１回だけ帯電を受ける関係になる。したがって、感光体面のすべての点は帯電領域を２回通過することになる。
図２の均一帯電の場合は、２つの帯電領域を通過した感光体面はすべて均一に帯電されることが分かる。同一ブロックが２回に分けて帯電されたとき、その帯電電位は単純な加算になるわけではないが、簡略化して示した。
図３の不均一帯電の場合は、各帯電領域を通過したブロックの帯電電位が不均一であるため、２つの帯電領域を通過したブロックも不均一帯電となる。この問題を解決する方法の一つとして、同図から推測できるように、隙間の幅ｗｓをｗ０の半分にす方法が考えられる。すなわち、ｗｓをこのようにすると、帯電領域１で帯電された各ブロックの境界部分が、次の帯電領域２の中央部に位置して帯電されるので、各ブロックの両端と中央がほぼ同じ帯電レベルになり、均一帯電に近くなる。ただし、この場合にはまだかなり帯電ムラが大きくなることが予想される。
前記問題を解決する他の手段として、交流の周波数を大きくする方法がある。すなわち、感光体面の或る１点が帯電領域を通過する間に、１回だけではなく、複数回の帯電を受けるようにすることである。
【００２３】
上記のように、実際には帯電ローラに印加する交流電圧の１周期の放電では、放電痕の幅の範囲において端の方がより低いという帯電電位に不均一な分布があるため、周波数はより大きくする必要がある。実験の結果は、ｆ０＝ｖ／ｗ０と置き直して、１３×ｆ０≧ｆ≧２．２×ｆ０の範囲に定めるのが良いことが分かった。好ましくは１１×ｆ０≧ｆ≧２．５×ｆ０、さらに好ましくは１０×ｆ０≧ｆ≧２．７×ｆ０とするのがよい。
周波数が２．２×ｆ０より小さいと、感光体の帯電電位の均一性が得られず、特に１０００ｄｐｉ、好ましくは１２００ｄｐｉ以上の解像度の画像形成装置において、高品質の画像を得るために必要な、帯電むらの３０Ｖ以下、好ましくは２０Ｖ以下、さらに好ましくは１０Ｖ以下を確保することが難しく、高品質の画像を得ることができず好ましくない。周波数が１３×ｆ０より大きいと、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが速く、早期に感光体および帯電ローラを交換しなければならなくなるため好ましくない。
【００２４】
本発明の画像形成装置における感光体の線速はどのような線速であっても高画質で信頼性の高い画像形成装置を提供することができるが、特に線速が１５０ｍｍ／秒以上、好ましくは２２０ｍｍ／秒以上、より好ましくは２８０ｍｍ／秒〜８００ｍｍ／秒のときに、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードを遅くすることができ、感光体および帯電ローラの寿命を長くすることができるため好ましい。これは、本発明の画像形成装置が効率的な帯電を行っているためである。従来の帯電工程では、放電が強く起こっている場所と弱く起こっている場所が混在していたので、感光体の帯電電位を均一にするためには、放電が弱く起こっている場所を基準に、帯電条件を決めていた。従来の帯電工程においても、感光体の線速が遅いときには、それほど影響は大きくなかったが、感光体の線速が早くなると、感光体の帯電電位のバラツキが大きくなるため、帯電条件を強めしてしまい、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが速くなり、早期に感光体および帯電ローラを交換しなければならなかった。
【００２５】
本発明の画像形成装置に用いる感光体は、導電性支持体の上に感光層が設けられている。感光層の構成は電荷発生材と電荷輸送材を混在させた単層型、あるいは電荷発生層の上に電荷輸送層を設けた順層型、あるいは電荷輸送層の上に電荷発生層を設けた逆層型がある。また、感光層の上に保護層を設けることもできる。感光層と導電性支持体の間には下引き層が設けられていてもよい。また各層には必要により可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤等を適量添加することもできる。
感光体の導電性支持体としては、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ 以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法でドラム状に素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。ドラム状の支持体としては、直径が２０〜１５０ｍｍ、好ましくは、２４〜１００ｍｍ、さらに好ましくは２８〜７０ｍｍのものを用いることができる。ドラム状の支持体の直径が２０ｍｍ以下では、ドラム周辺に帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程を配置することが物理的に難しく、ドラム状の支持体の直径が１５０ｍｍ以上では画像形成装置が大きくなってしまい好ましくない。特に、画像形成装置がタンデム型の場合には、複数の感光体を搭載する必要があるため、直径は７０ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以下であることが好ましい。また、エンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。
【００２６】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の下引層としては樹脂、あるいは白色顔料と樹脂を主成分としたもの、および導電性基体表面を化学的あるいは電気化学的に酸化させた酸化金属膜等が例示できるが、白色顔料と樹脂を主成分とするものが好ましい。白色顔料としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられ、中でも導電性基体からの電荷の注入防止性が優れる酸化チタンを含有させることが最も好ましい。下引層に用いる樹脂としてはポリアミド、ポリビニルアルコール、カゼイン、メチルセルロース等の熱可塑性樹脂、アクリル、フェノール、メラミン、アルキッド、不飽和ポリエステル、エポキシ等の熱硬化性樹脂、これらの中の一種あるいは多種の混合物を例示することができる。
【００２７】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラキスアゾ顔料等のアゾ顔料、トリアリールメタン系染料、チアジン系染料、オキサジン系染料、キサンテン系染料、シアニン系色素、スチリル系色素、ピリリウム系染料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料、インダスロン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機系顔料および染料や、セレン、セレン−ヒ素、セレン−テルル、硫化カドミウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アモルファスシリコン等の無機材料を使用することができ、電荷発生物質は一種あるいは多種混合して使用することができる。
【００２８】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の電荷輸送物質としては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、テトラゾール誘導体、メタロセン誘導体、フェノチアジン誘導体、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチリルヒドラゾン化合物、エナミン化合物、ブタジエン化合物、ジスチリル化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、チアゾール化合物、イミダゾール化合物、トリフェニルアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリフェニルメタン誘導体等の一種あるいは多種を混合して使用することができる。
【００２９】
上記電荷発生層、電荷輸送層の感光層を形成するのに使用する結着樹脂としては、電気絶縁性であり、それ自体公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂および光導電性樹脂等を使用することができ、適当な結着樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、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、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネ−ト、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の光導電性樹脂など一種の結着樹脂あるいは多種と結着樹脂の混合物を挙げることができるが、特にこれらのものに限定されるものではない。
【００３０】
酸化防止剤としては、例えば以下のものが使用される。
モノフェノール系化合物
２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、ステアリル−β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシニソールなど。
ビスフェノール系化合物
２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）など。
高分子フェノール系化合物
１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ビス［３，３’−ビス（４’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチルフェニル）ブチリックアシッド］グリコールエステル、トコフェノール類など。
【００３１】
パラフェニレンジアミン類
Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｔーブチル−ｐ−フェニレンジアミンなど。
ハイドロキノン類
２，５−ジ−ｔ−オクチルハイドロキノン、２，６−ジドデシルハイドロキノン、２−ドデシルハイドロキノン、２−ドデシル−５−クロロハイドロキノン、２−ｔ−オクチル−５−メチルハイドロキノン、２−（２−オクタデセニル）−５−メチルハイドロキノンなど。
【００３２】
有機硫黄化合物類
ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネート、ジステアリル−３，３’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−３，３’−チオジプロピオネートなど。
有機燐化合物類
トリフェニルホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、トリ（ジノニルフェニル）ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ（２，４−ジブチルフェノキシ）ホスフィンなど。
【００３３】
可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなどの一般的な樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は結着樹脂１００重量部に対して０〜３０重量部程度が適当である。
電荷輸送層中にレベリング剤を添加してもかまわない。レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０〜１重量部が適当である。
【００３４】
保護層は結着樹脂中に金属、または金属酸化物の微粒子を分散した層である。結着樹脂としては可視、赤外光に対して透明で電気絶縁性、機械的強度、接着性に優れた物が望ましい。保護層の結着樹脂としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、ＴｉＯ、ＴｉＮ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アンチモン等が挙げられる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、およびこれらの樹脂に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム等の無機材料を分散したもの等を添加することができる。保護層の形成法としては通常の塗布法が採用される。なお保護層の厚さは０．１〜１０μｍ程度が適当である。
感光体を作製する際に用いる溶媒としては、ジクロロメタン等の塩素系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。
【００３５】
ドラム状の導電性支持体上に感光層を設けた感光体の両端には通常、感光体を支持し、本体駆動装置からの回転を伝達するとともためのフランジが設けてある。フランジは機械的強度に優れるポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等のエンジニアリングプラスチックが用いられ、機械的強度、剛性、導電性等を制御するために、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維、カーボン、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ等の充填剤や、各種添加剤を混合して用いられる。これらのフランジは、ドラム状の導電性支持体に圧入し、接着剤等で固定される。
【００３６】
本発明の画像形成装置においては、モノクロ画像形成、カラー画像形成どちらにおいても高品質の画像形成が可能であるが、特に高品質の画像形成を要求されるカラー画像形成において効果が高く、高品質の画像形成を行いながら、感光体および帯電ローラの寿命を大幅に伸ばすことができる。本発明の画像形成装置がカラー画像形成可能の場合には１本の感光体を用い、その感光体上に各色のトナーを現像後、中間転写体あるいは像担持体へ順次、各色の感光体上のトナー像を転写して画像形成を行う方法、感光体をトナーの色の数用い、各色のトナーを別個の感光体上に現像し、中間転写体あるいは像担持体へ転写して画像形成を行うタンデム型画像形成装置のどちらにおいても、優れた性能を有する。タンデム画像形成装置においては、帯電に伴うオゾン等の酸化性ガスの発生を抑えるためには、帯電ローラによる帯電工程を採る必要があり、本発明の画像形成装置に用いる帯電工程は、帯電条件が緩やかであるため、酸化性ガスの発生量は特に少ない。そのため本発明の画像形成装置は、高画質で高信頼性の画像形成が可能なだけでなく、環境にも優しい優れた画像形成装置である。  
本発明の帯電工程の評価方法について、図面をもってさらに詳細に説明する。
【００３７】
図４は本発明を適用する画像形成装置を示す概念図である。
同図において符号１は感光体、２は導電性ベース、３は感光層、４は除電ランプ、５は帯電装置、６はレーザ書き込みユニット、７は現像装置、８は転写装置、９は定着装置、１０は定着ローラ、１１は加圧ロ―ラ、１２はクリーニング装置、１３は帯電ローラ、１４は電源、Ｇは微小ギャップ、Ｌは露光光束、Ｐは転写材をそれぞれ示す。
ここに示した画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される。図示していない本体筐体内には、被帯電体の一例である感光体１が配置され、この感光体１は、ドラム上の導電性ベース２の外周面に感光層３が積層された感光体より成る。複数のローラに巻きかけられて走行駆動されるベルト状の感光体より成る感光体や、誘電体より成るドラム状またはベルト状の感光体を用いることもできる。
画像形成動作時に、感光体１は同図における時計方向に回転駆動され、その表面が矢印Ａ方向に移動する。このとき感光体表面に除電ランプ４からの光が照射され、その表面が初期化され、次いで帯電装置５によって感光体表面３が所定の極性に帯電される。帯電装置５については後に詳しく説明する。
帯電装置５によって帯電された感光体表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット６から出射する光変調されたレーザ光Ｌが照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。次いで、この静電潜像は、現像装置７を通るとき、所定の極性に帯電されたトナーによって、トナー像として可視像化される。
【００３８】
一方、感光体１に対置された転写装置８と感光体１との間に、所定のタイミングで、例えば転写紙より成る転写材Ｐが給送され、このとき感光体上に形成されたトナー像が転写材Ｐ上に静電的に転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは、引き続き定着装置９の定着ローラ１０と加圧ロ―ラ１１の間を通り、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材上に定着される。転写材に転写されずに感光体表面に残された転写残トナーは、クリーニング装置１２によって除去される。
帯電装置５は、移動する被帯電体面、図示した例では感光体１の表面に対向配置された帯電ローラ１３と、その帯電ローラ１３に電圧を印加する電源１４とを有している。この電源１４により、帯電ローラ１３に電圧が印加され、帯電ローラ１３と感光体表面３との間に放電を生じさせて感光体表面３を所定の極性に帯電する。
帯電ローラ１３の層構成は、導電性支持体上に、高分子層と、表面層から構成されることが好ましい。
導電性ベース（支持体）２は、帯電ロールの電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金、クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄、導電剤の樹脂などの導電性の材質で構成される。 
【００３９】
高分子層としては、１０６〜１０９Ωｃｍの抵抗を有する導電性層であることが好ましく、高分子材料に導電材を混合して抵抗を調整したものが用いられる。本発明の画像形成装置に用いる帯電ロールの高分子層の高分子としては、ポリエステル系、オレフィン系の熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系熱可塑性樹脂、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、およびこれらのブレンドしたゴム材料が挙げられる。ゴム材料は中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。 
【００４０】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、高分子１００質量部に対して、１〜３０質量部の範囲であることが好ましく、１５〜２５質量部の範囲であることがより好ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、高分子１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部の範囲であることが好ましく、０．５〜３．０質量部の範囲であることがより好ましい。
【００４１】
前記表面層を構成する高分子材料としては、既述の如く、帯電ローラ１３表面のダイナミック超微小硬度が０．０４以上０．５以下であれば特に制限されないが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。 
これらの中では、トナーとの離型性等の観点から、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミドが好ましく用いられる。上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、１０，０００〜５０，０００の範囲であることがより好ましい。 
表面層は、上記高分子材料に前記導電性弾性層に用いた導電剤や各種微粒子を混合して組成物として形成される。上記微粒子としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物および複合金属酸化物、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等の高分子微粉体を単独または混合して用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００４２】
同図に示した帯電ローラ１３は、感光体表面に対して、例えば８〜５０μｍ、好ましくは１０〜４５μｍ、さらに好ましくは１０〜４０μｍの微小ギャップＧをあけて対置されている。微小ギャップＧが８μｍ以下では、クリーニング工程でクリーニングできなかったトナーの添加剤や小粒径のトナーが帯電ローラに引っかかりやすく、引っかかった部分の帯電ローラの抵抗が高くなってしまい、スジ画像を生じてしまいやすいため好ましくない。微小ギャップＧが５０μｍより大きい場合は、帯電ローラに印加する交流の電圧を大きくする必要があり、感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが速くなるため好ましくない。
【００４３】
図５は帯電ローラと感光体表面の間に微小ギャップをあけるための一構成例を示す図である。
同図において符号２０はスペーサ、Ｇはギャップをそれぞれ示す。
帯電ローラ１３には、その長手方向両端部領域にスペーサ２０としてテープが貼り付けられる。テープは、ベースポリマーとしてポリエステル、ポリイミド、フッ素樹脂に粘着剤を積層したものが用いる。これらのテープが感光体表面に当接することによって、帯電ローラ１３が感光体表面に対して微小ギャップＧを保っている。また、テープの代わりにフランジ等を用いて、微小ギャップＧを確保することもできる。
本発明の画像形成装置においては、感光体と帯電ローラ、現像、クリーニング装置を一体にし、交換部品として扱う、所謂プロセスカートリッジの形態にしておくと、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【実施例１】
【００４４】
図６は実施例１における出力画像を説明するための概念図である。
直径３０ｍｍのアルミニウムドラム（導電性支持体）上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層および保護層を、その順に塗布して後、乾燥し、３．９μｍの下引き層、０．１５μｍの電荷発生層、２２μｍの電荷輸送層、約４．５μｍの保護層からなる感光体を作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行った。保護層には、平均粒径０．２１μｍのアルミナを２２．５質量％添加した。
ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ３８５（タンデム型カラー画像形成装置、感光体の線速：２０５ｍｍ／秒に改造、書き込み光の解像度６００ｄｐｉ、リコー製）のブラック用感光体ユニットの帯電ローラとして、帯電ローラメーカーより納入された３種類の帯電ローラ試作品を評価した。帯電ローラは、ステンレスの円柱にエピクロロヒドリンゴムと導電性カーボンを主成分とする導電性ゴムを貼り付けて作製されたもので、ゴム硬度（タイプＡ）が７３であった。帯電ローラの直径は、１１．５ｍｍであった。帯電ローラの外側のステンレスの円柱部分に、１３ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、厚さ４５μｍのギャップテープ（ベースポリマーはポリエステル）を貼り付けた。感光体の真上に帯電ローラを配置し、スプリングで帯電ローラを感光体に押付け、感光体と帯電ローラを回転させない条件で、感光体と帯電ローラの間に、−６００Ｖの直流電圧に周波数１２８０Ｈｚ、振幅１０５０Ｖの交流電圧を重畳し１０分間印加した。帯電ローラおよび感光体上には２本の白スジの放電痕が生じていた。２本のスジの幅の平均は、それぞれ０．５１ｍｍ、０．４７ｍｍであった。２本のスジの間隔の平均は０．３５ｍｍであった。
ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの各感光ユニットの帯電ローラ、感光体を新品に交換し、各感光体ユニットの帯電ローラと感光体の間に、−６００Ｖの直流電圧に周波数１６００Ｈｚ、振幅１０５０Ｖの交流電圧を重畳して印加する帯電条件で図４に示すようなブラック、シアン、マゼンタのハーフトーン画像を出力したところ、全ての色の画像は高品質の画像が得られた。
【実施例２】
【００４５】
実施例１において、画像形成装置の書き込み光の解像度を１２００ｄｐｉに改造し、ギャップテープに４０μｍ、２６μｍのものを用いて帯電ローラを作製し、実施例１と同様に感光体と帯電ローラを回転させない条件で、感光体と帯電ローラの間に、−６００Ｖの直流電圧に周波数１４５０Ｈｚ、振幅１０５０Ｖの交流電圧を重畳し１０分間印加した。帯電ローラおよび感光体上には２本の白スジの放電痕が生じていた。ギャップテープに４０μｍのものの２本のスジの幅の平均は、はそれぞれ０．５５ｍｍ、０．５３ｍｍであり、２本のスジの間隔の平均は０．４５ｍｍであった。一方、ギャップテープが２６μｍのものの２本のスジの幅の平均は、はそれぞれ０．５７ｍｍ、０．５４ｍｍであり、２本のスジの間隔の平均は０．６０ｍｍであった。
ギャップテープが４０μｍの帯電ローラを用いた感光体ユニットをマゼンタステーション、ギャップテープが２６μｍの帯電ローラを用いた感光体ユニットをブラックステーションにセットし、図４のようなＡ４の画像を２枚づつ、計５００００枚出力した。このとき、ブラック用感光体ユニット、マゼンタ用感光体ユニットの帯電ローラに印加する交流の周波数は１４５０Ｈｚとし、他の色の感光体ユニットの帯電ローラに印加する交流の周波数は１６００Ｈｚとした。
５００００枚画像形成後、図４に示すようなブラック、シアン、マゼンタのハーフトーン画像を出力した。
シアン、マゼンタの画像は高品質の画像が得られるものの、ブラックの画像にはスジ状の異常画像が見られた。ブラック用感光体ユニットの帯電ローラを観察したところ、スジ状の異常画像に相当する場所に、付着物がスジ状に付着していることが分かった。
【実施例３】
【００４６】
ステンレスの円柱にＡＢＳ樹脂、カーボンおよびイオン導電性物質を主成分とする物質を積層し、直径１３ｍｍ、２２．６ｍｍの帯電ローラを用い、帯電ローラの外側に直径１３．０５ｍｍのポリフッ化ビニリデン製のキャップコロを設けて感光体と帯電ローラの間にギャップを設けた。
実施例１と同様に感光体と帯電ローラを回転させない条件で、感光体と帯電ローラの間に、−６００Ｖの直流電圧に周波数１３５０Ｈｚ、振幅１０００Ｖの交流電圧を重畳し１０分間印加した。帯電ローラおよび感光体上には２本の白スジの放電痕が生じていた。２本のスジの幅の平均は、はそれぞれ０．５８ｍｍ、０．６０ｍｍであり、２本のスジの間隔の平均は０．３４ｍｍであった。
全ての感光体ユニットに新しい帯電ローラと感光体をセットし、感光体と帯電ローラの間に、−６００Ｖの直流電圧に周波数１３５０Ｈｚ、振幅１０００Ｖの交流電圧を重畳して印加し、感光体の線速を１８５ｍｍ／秒として各色のハーフトーン画像を形成したところ、全ての色の画像とも、高画質の画像が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】感光体に生じる放電痕を説明するための模式図である。
【図２】感光体面における均一帯電分布による帯電状態を示す概念図である。
【図３】不均一な帯電分布による帯電状態を示す概念図である。
【図４】本発明を適用する画像形成装置を示す概念図である。
【図５】帯電ローラと感光体表面の間に微小ギャップをあけるための一構成例を示す図である。
【図６】実施例１における出力画像を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      感光体
５      帯電装置
７      現像装置
１３      帯電ローラ
１４      電源
Ｇ      微小ギャップ
ｗ１      帯電領域１の幅
ｗ２      帯電領域２の幅
ｗｓ      無放電領域の幅
【図１】
0004824383.tif 000002
【図２】
0004824383.tif 000003
【図３】
0004824383.tif 000004
【図４】
0004824383.tif 000005
【図５】
0004824383.tif 000006
【図６】
0004824383.tif 000007