(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がアモルファスシリコンを含む感光体と、帯電手段と、像露光手段と、現像手段と、転写手段とを有するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像形成ユニットを備え、前記各画像形成ユニットの各感光体に対する帯電、像露光および現像、および得られたトナー像の転写材への転写によって、前記転写材に複数色のトナー像を重ねた多色画像を形成する画像形成装置において、
前記各感光体の周方向上の状態に関する位置情報として、感光体の未像露光時の現像位置における帯電電位に関する位置情報を有し、前記各感光体間において、前記イエロー、マゼンタ、シアン用の３色の感光体については、前記感光体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最小値になる部分が、前記転写材上において一致するように、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御し、前記ブラック用の感光体については、前記感光体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最小値になる部分が、前記３色の感光体と逆になるように、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電器が、磁気ブラシ帯電器もしくは帯電ローラに導電性粒子を塗布した帯電器である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー像を前記転写材に転写する前に、一旦転写する中間転写体を備え、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係の代わりに、前記中間転写体の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像し、得られた画像を転写材に転写する画像形成ユニットを複数持ち、多色画像を出力することができる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多色画像形成を行う画像形成装置について簡単に説明する。
【０００３】
近年、書類のカラー化にともない、図９のような複数の画像形成ユニットを備えたカラー複写機が考案されている。
【０００４】
複数の現像手段を備えた単一の画像形成ユニットによる画像形成装置では、ユニットの感光ドラムを色数だけ回転しなければならず、カラー画像の出力速度を高くすることができないのに対し、この複数ユニットの画像形成装置では、単色の場合と同様の出力速度を維持できる利点がある。以下、その動作について説明する。
【０００５】
図９において、まず、原稿台１００上に原稿Ｇを複写すべき面を下側にしてセットし、つぎにコピーボタンを押すことにより複写が開始される。原稿照明用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体のユニット９になって、原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射される。ＣＣＤセンサーによって得られた画像情報のアナログ信号は、周知の画像処理を行ってデジタル信号に変換され、プリンター部に送られる。
【０００６】
プリンター部においては、上記の画像信号を受けて以下のようにして、各ユニットの感光ドラム１に静電潜像を形成する。感光ドラム１は、中心支軸を中心に所定の周速度で回転駆動され、その回転過程で帯電器３により正極性または負極性の一様帯電処理を受け、その一様帯電面に、画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発光されるレーザー露光装置２の固体レーザー素子の光を高速で回転する回転多面鏡によって走査することにより、感光ドラム１の表面に原稿画像に対応した静電潜像が順次形成されていく。つぎに、この静電潜像をトナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を収容した現像器４により現像し、感光ドラム１上にトナー像を形成する。
【０００７】
プリンター部におけるこのような動作は、各色について同時に行うために、レーザースキャナーおよび画像形成ユニットを各色ごとに具備しており、感光ドラム１上に同時にトナー像を形成し、転写ベルト１５によって搬送されてくる転写材に、転写帯電器７により重ね合わせて多重転写することにより、転写材上に多色画像を得ることができる。その後、転写材を転写ベルト１５から静電分離して定着器６へ送り、そこでトナー像を熱定着して、フルカラーの画像として出力される。
【０００８】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１の表面は、クリーナ５によって転写残りトナー等の付着汚染物を除去し、必要に応じて像露光の光メモリを前露光手段８による露光によって除去してから、感光ドラム１が繰り返し画像形成に使用される。
【０００９】
上記のような電子写真画像形成装置に用いられる感光ドラム１としては、有機感光体やアモルファスシリコン系感光体（ａ−Ｓｉ系感光体）等がよく用いられる。このうち、有機感光体はカラー、白黒を問わず、複写機やプリンターなどで用いられるが、ａ−Ｓｉ系感光体は、表面硬度が高く、半導体レーザーなどに高い感度を示し、しかも繰り返し使用による劣化もほとんど認められないことから、モノクロの高速複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）などの電子写真用感光体として用いられているが、カラー電子写真画像形成装置ではまだ製品化されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、ａ−Ｓｉ系感光体がカラー電子写真画像形成装置で用いられない理由は様々であるが、一つの要因は、電位ムラが有機感光体に比べて発生しやすいため、カラーバランスやハーフトーン濃度等において条件が厳しいカラー画像形成装置では、採用されなかったということである。
【００１１】
上記の電位ムラが発生する原因の一つに、ａ−Ｓｉ系感光体の製造方法によるものがある。ａ−Ｓｉ感光体は、原料ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化し、固体化して、アルミニウム等のシリンダー上に堆積し、感光層を成膜するため、プラズマが均一でないと、周方向に膜厚のムラが発生し、現像部において周方向に２０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。これは、膜厚のムラにより静電容量の違いができ、感光層の帯電能の差やトナーによる現像量の差が生じるのと、前の画像形成での光メモリーを消すために行った前露光により帯電−現像間で起こる電位減衰が、膜厚に差があると差が生じて、現像部における電位ムラをより増大させることにより発生する。
【００１２】
上記の帯電後の電位減衰は、ａ−Ｓｉ系感光体の場合、有機感光体に比べて暗部状態でも非常に大きく、さらに像露光の光メモリーによる電位減衰が増大するため、前の画像形成での光メモリーを消すための前露光が帯電前に必要となる。このため、帯電位置−現像位置間での電位減衰は非常に大きくなり、１００〜２００Ｖ程度の電位減衰が生じる。このとき上述の膜厚ムラにより、感光体の周方向上で１０〜２０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。
【００１３】
このような電位ムラが生じると、静電容量の大きなａ−Ｓｉ系感光体は有機感光体に比べて、コントラストも小さいためより影響を受けてしまい、濃度ムラも顕著になる。
【００１４】
このように、電位ムラがある感光体を複数の画像形成ユニットを持つ画像形成装置に用いると、各色の感光ドラムごとにムラが生じるため、たとえばグレーのハーフトーンを出力すると、転写材上の搬送方向（感光ドラムの周方向と同方向）に沿う位置で混色状態が変わり、それにともない色味がずれてしまっていた。
【００１５】
白黒画像の場合の濃度ムラも問題ではあるが、白黒画像の場合はハーフトーンをあまり取らないことや色情報がないため、電位ムラはある程度許容されていたが、カラー画像では、ハーフトーンを使うことが多いことに加え、色味のずれは濃度ずれよりも許容されるレベルが厳しいため、２０Ｖ程度の電位ムラでも問題となっていた。
【００１６】
本発明の目的は、複数の画像形成ユニットの各感光体に周方向に電位ムラがあっても、電位ムラによる濃度ムラを制御することにより、転写材上に色味変動を最小限にした多色画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、各々がアモルファスシリコンを含む感光体と、帯電手段と、像露光手段と、現像手段と、転写手段とを有するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像形成ユニットを備え、前記各画像形成ユニットの各感光体に対する帯電、像露光および現像、および得られたトナー像の転写材への転写によって、前記転写材に複数色のトナー像を重ねた多色画像を形成する画像形成装置において、
前記各感光体の周方向上の状態に関する位置情報として、感光体の未像露光時の現像位置における帯電電位に関する位置情報を有し、前記各感光体間において、前記イエロー、マゼンタ、シアン用の３色の感光体については、前記感光体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最小値になる部分が、前記転写材上において一致するように、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御し、前記ブラック用の感光体については、前記感光体１周期における前記帯電電位が最大値もしくは最小値になる部分が、前記３色の感光体と逆になるように、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
また、前記帯電器が、磁気ブラシ帯電器もしくは帯電ローラに導電性粒子を塗布した帯電器とすることができる。画像形成装置は、前記トナー像を前記転写材に転写する前に、一旦転写する中間転写体を備えることができ、前記転写材の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係の代わりに、前記中間転写体の転写位置と前記感光体の周方向上位置の関係を制御する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２１】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図である。
【００２２】
本画像形成装置は、転写材搬送手段である転写ベルト１５に沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の画像形成ユニットを具備し、３色フルカラー画像を形成することが可能に構成されている。
【００２３】
本実施例では、各画像形成ユニットの感光ドラム（ドラム型感光体）１０にはａ−Ｓｉ系感光体を用いた。これについては後述する。
【００２４】
感光ドラム１０の帯電にはコロナ帯電器方式を用いた。感光ドラム１０表面の帯電は、コロナ帯電器３の一次ワイヤーに５〜６ｋＶ程度を印加し、一次ワイヤー電流を１ｍＡに定電流制御して行った。帯電電位は帯電器３のグリッドバイアスによって制御した。
【００２５】
この帯電された各感光ドラム１０の表面に、潜像形成手段であるレーザー露光装置２によってイメージ露光を施し、各色の静電潜像を書き込んだ。ついで各色の静電潜像をそれぞれの現像器４により現像して、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像として可視化し、ついで転写ベルト１５に担持して搬送されてくる図示しない転写材に、転写帯電器７により重ね合わせて転写した。その後、転写材を定着器６へ搬送し、トナー像を熱定着して画像を出力した。
【００２６】
トナー像転写後の各感光ドラム１０の表面には、転写残りトナーが残留している。転写残りトナーはクリーニング手段５のクリーニングブレードによって掻き取られ、クリーニング手段５の容器内に収容される。ついで感光ドラム１０は、像露光による光メモリーを前露光手段８による前露光で除去した後、繰り返し画像形成に使用される。本実施例では、前露光手段８から発する前露光の波長を６８０ｎｍとした。
【００２７】
図２は、本発明で感光ドラム１０として用いた帯電特性が正極性のａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）系感光体の層構成を模式的に示す断面図である。
【００２８】
このａ−Ｓｉ系感光体は、Ａｌなどの円筒状の導電性支持体（シリンダー）１１の表面上に、感光層１２および表面層１３をこの順で形成して構成されている。感光層１２は、電荷注入阻止層１２ａと光導電層１２ｂとからなっている。電荷注入阻止層１２ａは、導電性支持体１１から光導電層１２ｂへの電荷の注入を阻止するためのもので、必要に応じて設けられる。光導電層１２ｂは、少なくともシリコンを含む非晶質材料で構成され、光導電性を示す。表面層１３は、シリコンと炭素（必要により、水素もしくはハロゲンまたはその両者）を含み、電子写真装置における潜像を保持する能力を有する。
【００２９】
ａ−Ｓｉ系感光体は、従来例のところで述べたように、原料ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化し、固体化して、アルミニウム等のシリンダー上に堆積し、感光層を成膜しているので、プラズマが均一でないと、周方向に膜厚のムラが発生して、従来、現像部において感光体に周方向に２０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。これは、膜厚のムラにより静電容量の違いができ、感光層の帯電能に差が生じるのと、前の画像形成での光メモリーを消すために行った前露光により帯電−現像間で起こる電位減衰が、膜厚に差があると差が生じて、現像部における電位ムラをより増大させることにより発生する。
【００３０】
上記の光メモリーについて説明すると、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電し、像露光を行うと、光キャリアが生成し、感光体の表面電位が減衰する。このとき、ａ−Ｓｉ系感光体は、多くのタングリングボンド（未結合手）を有しており、これが局在準位となって光キャリアの一部を捕捉し、光キャリアの走行性を低下させ、あるいは光キャリアの再結合確率を低下させる。したがって、像露光により生成された光キャリアの一部は、つぎの画像形成工程での帯電時にａ−Ｓｉ系感光体に電界がかかると、同時に局在準位から開放されて、ａ−Ｓｉ系感光体の表面電位に前の画像形成工程での露光部と非露光部とで差が生じ、これが最終的に光メモリーとなる。
【００３１】
そこで、前露光工程において均一露光を行って、ａ−Ｓｉ系感光体内部に潜在する光キャリアを過多にして、全面で均一になるようにすることにより、光メモリーを消去することが一般的である。このとき、前露光手段８から発する前露光の光量を増やしたり、前露光の波長をａ−Ｓｉ系感光体の分光感度ピーク（約６８０〜７００ｎｍ）に近づけることで、より効果的に光メモリー（ゴースト）を消去することが可能である。
【００３２】
しかしながら、上記のようにａ−Ｓｉ系感光体に膜厚ムラが存在すると、光導電層間にかかる電界が異なるため、局在準位からの光キャリアの開放に差が生じ、膜厚が薄い部分ほど電位減衰が大きくなる。このため、帯電部でたとえ均一に帯電できたとしても、現像部では電位ムラが生じてしまう。また帯電能についても、膜厚が薄い部分ほど静電容量が大きくなるため不利となり、帯電能が低下してくると、現像部での帯電ムラがより顕著になる。
【００３３】
この膜厚ムラによる電位ムラは、図３に示すように、ａ−Ｓｉ系感光ドラムの１周期内で最大値、最小値を対極位置に持つことが多い。これは、プラズマ分布によるものであり、感光層の製造方法によって異なる。製法によっては、１周期中に数個のピークが現れたりする場合もある。
【００３４】
本実施例では、図３のようなパターンの電位ムラを生じる膜厚ムラを有する感光体を代表例に取り上げて、それに対処する制御方法を以下説明するが、本発明は、これに限定されるわけではない。
【００３５】
まず最初に、各画像形成ユニットのａ−Ｓｉ系感光ドラム１０の周方向現像位置に図示しない表面電位計を設置し、感光ドラムを回転しながら現像位置で周方向の電位ムラを各色ごとに測定して、感光ドラム１０の周方向上の電位ムラに関する位置情報を求める。
【００３６】
測定時には、現像工程は行わずに帯電工程および前露光工程のみを行い、周方向位置における電位測定情報から、各感光ドラムの電位が最大になる部分と最小になる部分を特定する。
【００３７】
一方、感光ドラム１０に取り付けられている回転駆動用のギアフランジは、前述の測定において得られた電位の最大値および最小値が検出可能な状態で取り付けられている。これに係合した回転駆動軸との関係から、各色の感光ドラムは、各色のユニット間の距離を考慮して転写材上において、各色の感光ドラムの電位の最大値および最小値が重なるように調整して取り付けられる。
【００３８】
また感光ドラムの駆動は各ステーションごとに各々のモータを持つ独立駆動の場合でも、１モータで全てのステーションを駆動する場合でも、いずれでもかまわない。ただし、各々のモータで独立駆動する場合には、駆動軸（感光ドラム）の回転方向の位置を検出する手段を設けるなどして駆動を制御する必要があり、また、１モータで全てのステーションを駆動する場合には、各々のステーションの駆動ギア等の精度を管理し、連続使用により各々のステーションの感光ドラムの位置関係が変わらないように設置する必要がある。また転写材上において各色の感光ドラムの電位の最大値か最小値が重なるようにするためには、各ステーション間の感光ドラム間距離は感光ドラムの周長の整数倍である方向が好ましいが、感光ドラムの回転方向の位置関係さえ制御されていれば、感光ドラム間距離についても特に制限はない。
【００３９】
このとき感光ドラム１０の電位ムラの大きさは、各色の間でレベル差があっても本発明の効果は得られるが、望ましくは各色で電位ムラの極大値、極小値が同程度の感光ドラムを用いることが好ましい。
【００４０】
本実施例によれば、電位ムラの位置制御方法は、上記の電位ムラに関する位置情報に基づき、感光ドラム１０を周方向に移動し、要すれば２つ以上の感光ドラムを周方向に移動して、各感光ドラム１０間で電位ムラの周方向位置と転写材上の転写位置とが一致するように、つまり、現像位置での未像露光部電位の感光ドラム１周期中における最大値もしくは最小値となる部分が、転写材上において各色で一致するように、感光ドラムの周方向位置を調整することからなる。
【００４１】
本実施例において、上記各色の感光ドラムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するように、電位ムラの位置制御を行って、グレーの全面ハーフトーンチャートを画像形成し、出力した画像の色ムラを評価した。比較のために、感光ドラムを不規則に取り付けたまま、電位ムラの位置制御を行わずに感光ドラムを使用して、同様に画像形成を行った。
【００４２】
評価は、イエロー、マゼンタ、シアンの重ね合わせにより生成されるグレー画像で反射濃度が約０．３になる条件のチャートを用い、転写材搬送方向に等間隔で画像上に採った１０点の側定点で、Ｌ*Ａ*Ｂ*空間の色度値を測定し、各点間の色差（色度差）δの最大値で行った。ここで、測定装置としては、Ｇretag  Ｍacbeth社のＳpectrolinoを用いて測定を行っている。
【００４３】
その結果、比較例の場合には、出力画像は色差δの最大値が１０以上になったが、本実施例では、出力画像の色差δの最大値を５以内に収めることができた。
【００４４】
これは、各色の感光ドラムの電位ムラの位置制御を行わずに画像出力した場合には、１枚の画像中で各色のムラの位置が違うので、各点における混色状態が変わり、それにともない色味がずれてしまったからである。これに対し、本実施例のように、電位ムラの位置制御によって、各色の感光ドラムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するようにした場合には、１枚の画像中で各色のムラの位置が一致するので、濃度のムラは発生するものの、その混色比率はほぼ均一化され、その結果、色味の変動を最小限に抑えることができるからである。
【００４５】
実施例２
図４は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面図である。
【００４６】
実施例１では帯電手段としてコロナ帯電器を用いたが、本実施例では、磁性粒子による磁気ブラシ帯電器２０を用いたことが特徴である。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じで、図４において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００４７】
ａ−Ｓｉ系の感光体の帯電手段としては従来からコロナ帯電器が実用化されているが、ａ−Ｓｉ系感光体は、比誘電率が１１〜１２と有機感光体に比べて大きいため、静電容量が大きくなり、それにともない帯電能の低下、放電による潜像の流れでの画像流れ等が発生しやすくなる。
【００４８】
これに対し、帯電部材として導電性ローラやファーブラシローラ、磁性粒子を担持したマグネットローラ等を用いた接触帯電手段は、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電すると、ａ−Ｓｉ系感光体表面が１０9〜１０14Ωｃｍの材質の層により形成されていることから、接触帯電部材に印加した帯電バイアスのうち直流成分とほぼ同等の帯電電位を感光体表面に得ることが可能である。
【００４９】
このような帯電方法は、放電を用いずに、電荷を直接感光体に注入して帯電を行うため、注入帯電と称されている。この注入帯電によれば、感光体への帯電がコロナ帯電器による帯電のときのような放電現象を利用しないので、完全なオゾンレスかつ停電電力消費型の帯電が可能となり、近年、富みに注目されてきている。また帯電能の低下や画像流れが防止できるとともに、印加した電圧近傍に帯電されるために、帯電電位の制御も容易になる。
【００５０】
磁気ブラシ帯電器２０は、導電性の磁性粒子をマグネットを内包した支持スリーブ上に磁気的に拘束して、磁性粒子に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシをスリーブの回転によって回転しながら感光体に接触して、スリーブに電圧を印加することによって帯電を開始するものである。
【００５１】
図５に、本実施例で用いた磁気ブラシ帯電器の断面図を示す。磁気ブラシ帯電器２０は、下端が開口したケーシング２５内に、固定マグネットローラ２１を非回転に内包した外径１６ｍｍの非磁性の支持スリーブ２２を回転自在に設置し、このスリーブ２２の外周面にマグネットローラ２１の磁力で磁性粒子２３を付着保持してなっている。スリーブ２２の回転により磁性粒子２３を感光ドラム１０に向けて搬送し、規制ブレード２４により層厚を規制された磁性粒子２３に、マグネットローラ２１の磁界により磁気ブラシを形成させ、感光ドラム１０に接触させる。
【００５２】
本実施例では、磁性粒子２３の磁気ブラシが感光ドラム１０と接触するニップ幅を約６ｍｍに調整した。またスリーブ２２は感光ドラム１０に対しカウンター方向に回転し、その回転速度を感光ドラム１０の回転速度１００ｍｍ／秒に対し１５０ｍｍ／秒とした。支持スリーブ２２に帯電バイアスを印加すると、スリーブ２２上の磁性粒子２３から感光ドラム１０の表面に電荷が注入され、感光ドラム１０の表面が帯電バイアスの直流成分に近い帯電電位に帯電される。
【００５３】
磁性粒子２３としては、一般に、平均粒径１０〜１００μｍ、飽和磁化２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ3、抵抗１０2〜１０10Ωｃｍのものが好ましく、感光ドラム１０にピンホールのような絶縁欠陥が存在することを考慮すると、抵抗が１０6Ωｃｍ以上のものを用いることが好ましい。磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｃｍ2の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／ｃｍ2で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００５４】
また、磁気ブラシの帯電性能を良くするためには、できるだけ抵抗の小さい磁性粒子を用いる方がよく、本例では、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ3、抵抗５×１０6Ωｃｍの磁性粒子を用いた。この磁性粒子は、フェライト表面を酸化・還元処理して、抵抗調整を行ったものである。
【００５５】
本実施例において、実施例１と同様に、各画像形成ユニットのａ−Ｓｉ系感光ドラム１０の周方向現像位置に図示しない表面電位計を設置し、感光ドラムを回転しながら現像位置で周方向の電位ムラを各色ごとに測定して、感光ドラム１０の周方向上の電位ムラに関する位置情報を求め、得られた周方向現像位置における電位測定情報から、各感光ドラムの電位が最大になる部分と最小になる部分を特定する。
【００５６】
また、感光ドラム１０に取り付けられている回転駆動用のギアフランジは、前述の測定において得られた電位の最大値および最小値が検出可能な状態で取り付けられており、これに係合した回転駆動軸との関係から、各色の感光ドラムは、各色のユニット間の距離を考慮して転写材上において、各色の感光ドラムの電位の最大値および最小値が重なるように調整して取り付けられる。
【００５７】
本実施例において、実施例１と同様に、電位ムラの位置制御を行って、グレーの全面ハーフトーンチャートを画像形成し、出力した画像の色ムラを評価した。比較例として、実施例１のときと同様、電位ムラに対する位置制御を行わない場合にも画像形成を行った。
【００５８】
評価方法も実施例１と同様で、イエロー、マゼンタ、シアンの重ね合わせにより生成されるグレー画像で反射濃度が約０．３になる条件のチャートを用い、転写材搬送方向に等間隔で画像上に採った１０点の側定点で、Ｌ*Ａ*Ｂ*空間の色度値を測定し、各点間の色差（色度差）δの最大値で行った。
【００５９】
その結果、各色の感光ドラムの電位ムラの位置関係の制御を行わずに、３色フルカラーの画像出力した比較例では、色差δの最大値が１０以上であったのが、本実施例では、各色の感光ドラムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するように制御を行って、画像出力したので、画像の色差δの最大値を５以内に収めることができた。
【００６０】
本発明は、このように、磁気ブラシ帯電器を用いてａ−Ｓｉ系の各色の感光ドラムを帯電する画像形成装置においても適用することができ、同様に優れた効果を奏する。
【００６１】
実施例３
図６は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面図、図７は、図６の画像形成装置で用いた帯電器を示す断面図である。
【００６２】
実施例１では帯電手段としてコロナ帯電器を用い、実施例２では磁気ブラシ帯電器を用いたが、本実施例では、図７に示すような接触帯電器３０を用いた。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じで、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００６３】
帯電器３０は、下端が一部開口したケーシング３４内に帯電ローラ３１を回転自在に配置し、粒子塗布手段３２で帯電ローラ３１に帯電促進粒子３３を塗布し、帯電促進粒子３３を塗布した帯電ローラ３１を感光ドラム１０の表面に接触し、帯電ローラ３１に印加した帯電バイアスにより、感光ドラム１０の表面を帯電するものである。
【００６４】
帯電ローラ３１は、芯金上に弾性発泡体の中抵抗層を設けてなっており、本実施例では、中抵抗層を、たとえばウレタンのような樹脂、たとえばカーボンブラックのような導電性粒子、および硫化剤、発泡剤等から材料を処方して、芯金上にローラ状に形成した。その後必要に応じて中抵抗層の表面を研磨して、帯電ローラ３１を直径１２ｍｍの弾性導電性ローラとして作成した。
【００６５】
このように作成された帯電ローラ３１のローラ抵抗は、１００ｋΩが測定された。測定は、帯電ローラ両端に突出した芯金に総圧１ｋｇの荷重がかかるようにして、帯電ローラを外径３０ｍｍのアルミニウムドラムに圧着し、この状態で芯金とアルミニウムドラムの間に１００Ｖを印加して行った。
【００６６】
帯電ローラ３１は電極として機能することが重要である。つまり、帯電ローラ３１に弾性を持ち、被帯電体である感光ドラム１０と十分な接触状態を得ることができるだけでなく、移動する感光ドラム１０を充電（電荷注入）により帯電するのに足る十分に低い抵抗を有することが必要である。一方、感光ドラム１０にピンホールなどの欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。これらから、帯電ローラ３１に十分な帯電性と耐リーク性を得るには、１０4〜１０7Ωの抵抗を有することが好ましい。
【００６７】
帯電ローラ３１の中抵抗層の材質としては、弾性発泡体に限定されるものではなく、ＥＰＤＭやウレタン、シリコーンゴム、ＩＲ等の弾性材料に、抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材が挙げられる。特に導電性物質を分散させずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整することも可能である。
【００６８】
上記のような帯電ローラ３１をａ−Ｓｉ系感光ドラム１０に当接し、電圧を印加することにより帯電が可能であるが、本実施例のように、帯電ローラ３１の表面に帯電促進粒子３３を塗布すると、感光ドラム１０との接触性の向上と摩擦力の低下がより大きく得られる。帯電ローラ３１と感光ドラム１０の接触ニップには、帯電促進粒子３３が介在した状態で感光ドラム１０の帯電が行われる。
【００６９】
これにより、帯電ローラ３１が感光ドラム１０と速度差を持って接触できると同時に、帯電促進粒子３３を介して密に感光ドラム１０に電荷を注入でき、帯電ローラ３１のみの場合よりも高い充電効率が得られ、帯電ローラ３１に印加した直流電圧とほぼ同等の電位を感光ドラム１０に与えることができる。
【００７０】
本実施例では、帯電促進粒子３３として比抵抗が１０6Ωｃｍ、平均粒径が３μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【００７１】
帯電促進粒子３３の材料としては、金属酸化物などの導電性無機粒子やこれと有機物粒子との混合物等、各種の導電性粒子が使用可能である。帯電促進粒子の抵抗は、粒子を介して電荷の授受を行うため、比抵抗で１０10Ωｃｍ以下が好ましい。帯電促進粒子の比抵抗の測定は錠剤法によっており、底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に約０．５ｇの帯電促進粒子を入れ、円筒の上下の電極を１５ｋｇで加圧した状態で１００Ｖの電圧を印加して、ペレット状の粒子の抵抗値を測定し、その抵抗値を正規化して比抵抗値を求めた。
【００７２】
帯電促進粒子３３の平均粒径は、良好な均一帯電を得るために５０μｍ以下が好ましい。平均粒径の下限値は、粒子が安定して得られるものとして、１０ｎｍが限界である。本発明において、粒子が凝集体として構成されている場合の粒径は、その凝集体の平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡による観察から、粒子を１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定した。
【００７３】
上記の粒子塗布手段３２は、帯電ローラ３１に当接して回転するローラ３２ａに対して固形化された帯電促進粒子３３をバネ３２ｂによって加圧当接し、ローラ３２ａに対し摺擦させることにより微量ずつ塗布する構成をとっており、さらにこのようにしてローラ３２ａの表面に付着した帯電促進粒子３３を帯電ローラ３１上に均一に塗布し、帯電ローラ３１により感光ドラム１０との接触ニップ（帯電ニップ）に帯電促進粒子３３を均一に供給させるためのものである。
【００７４】
本実施例では、帯電ローラ３１を感光ドラム１０に対し速度差を持って回転させている。このため、弾性体からなる帯電ローラ３１の接触ニップ近傍は従来と比べて大きく変形し、帯電ローラ３１の表面に付着している帯電促進粒子は感光ドラム１０に移行しやすく、使用につれて帯電ローラ３１表面の帯電促進粒子は減少する。帯電ローラ３１上の帯電促進粒子３３の減少は、塗布手段３２による帯電促進粒子３３の塗布により補われる。
【００７５】
本実施例における帯電装置３０の動作について説明すると、まず、帯電ローラ３１の表面に粒子塗布手段３２により帯電促進粒子３３を塗布する。塗布された帯電促進粒子は、帯電ローラ３１の回転により感光ドラム１０と対向した帯電部（接触ニップ）に搬送される。帯電ローラ３１は、当接部が感光ドラム１０と逆方向に移動する向きに等速度で駆動されており、帯電ローラ３１の芯金に帯電バイアスを印加する。帯電ローラ３１と感光ドラム１０の接触ニップにおいて、感光ドラム１０の表面を隙間なく摺擦する帯電促進粒子３３を介してａ−Ｓｉ系感光ドラム１０の表面に電荷が注入され、感光ドラム１０の表面が印加電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
【００７６】
本実施例において、これまでの実施例と同様、表面電位計により現像位置で各感光ドラム１０の周方向の電位ムラを測定し、感光ドラムの回転駆動用のギアフランジとその回転駆動軸との関係から、各感光ドラムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するように、感光ドラムの周方向位置を調整して制御した。そして３色フルカラーの画像を形成し、出力した画像の色ムラを評価した。比較のために、電位ムラの位置制御を行わずに感光ドラムを使用して、同様に画像形成を行った。評価法は、同様に、転写材搬送方向に等間隔で画像上に採った１０点の側定点で、Ｌ*Ａ*Ｂ*空間の色度値を測定し、各点間の色差（色度差）δの最大値による判定である。
【００７７】
その結果、各色の感光ドラムの電位ムラの位置関係の制御を行わずに、３色フルカラーの画像出力した比較例では、色差δの最大値が１０以上であったのが、本実施例では、各色の感光ドラムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するように制御を行って、画像出力したので、画像の色差δの最大値を５以内に収めることができた。
【００７８】
本発明は、このように、帯電促進粒子と帯電ローラを組み合わせた接触帯電器を用いてａ−Ｓｉ系の各色の感光ドラムを帯電する画像形成装置においても適用することができ、同様に優れた効果を奏する。
【００７９】
実施例４
図８は、本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【００８０】
実施例１〜３では、イエロー、マゼンタ、シアンの３色の画像形成ユニットを具備し、３色フルカラーの画像形成を行う画像形成装置に適用した場合を説明したが、本発明は、図８に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像形成ユニットを備え、４色フルカラーの画像形成を行う画像形成装置にも適用することができる。図８において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００８１】
このような４色フルカラーの画像形成装置は、画像形成装置がデジタル方式になってからカラー画像形成装置の主流となっている。ブラックのユニットを持つ利点は、黒文字のシャープ化、ＵＣＲ（Ｕnder  Ｃolar  Ｒemoval）による色トナーの低減などが挙げられる。
【００８２】
ＵＣＲは、現在、ブラックの現像剤を用いているフルカラー画像形成装置においては一般的に使用されている技術であり、イエロー、マゼンタ、シアンをブラックに置き換えて、黒の再現性を高めるとともに、トナー量の低減を図るものである。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの共通部分をすべてブラックに置き換えるのを１００％ＵＣＲといい、共通部分の５０％をブラックに置き換えるのを５０％ＵＣＲという。現状の一般的なフルカラー画像形成装置では１００％ＵＣＲを行わず、イエロー、マゼンタ、シアンとブラックとを用いてブラックやグレーを再現している。
【００８３】
本実施例では、上記のＵＣＲを用いてａ−Ｓｉ系感光ドラム１０の帯電ムラに起因する色味変動の低減とともに、濃度変動の低減も実現できる方法を用いた。
【００８４】
具体的には、イエロー、マゼンタ、シアンの感光ドラム１０については、実施例１〜３と同様、現像位置での未像露光部電位の感光ドラム１周期中における最大値もしくは最小値の部分が、転写材上において各色について一致するように、感光ドラムの位置関係を制御し、ブラックの感光ドラムについては上記の周期の逆になるように、すなわちブラックの最小値、最大値になる位置が、イエロー、マゼンタ、シアンの最大値、最小値に当たる部分とが転写材上において一致するように制御した。
【００８５】
このように、ブラックのユニットの場合、電位ムラを逆に重ねてやることにより、たとえばグレーを５０％ＵＣＲで画像を出力すると、イエロー、マゼンタ、シアンの３色で作るグレーと、ブラックで作るグレーとがほぼ同等となり、濃度ムラを低減できる。また色味についてはイエロー、マゼンタ、シアンの３色の組み合わせバランスをできるだけ均一化することにより、かなり改善できる。
【００８６】
本実施例において、上記３色の感光ドラムの電位ムラの位置関係が転写材上で一致するように制御し、ブラックの感光ドラムについては電位ムラの位置関係が逆周期（逆位相）となるように制御を行った下で、４色フルカラーの画像を形成し、出力した画像の色ムラを評価した。比較のために、感光ドラムの電位ムラの位置関係の制御を行わずに、同様に画像形成を行った。これまでと同様、転写材搬送方向に等間隔で画像上に採った１０点の側定点で、Ｌ*Ａ*Ｂ*空間の色度値を測定し、各点間の色差（色度差）δの最大値により、画像を評価した。
【００８７】
その結果、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の感光ドラムについて、電位ムラの位置関係の制御を行わずに画像を出力した比較例の場合には、色差δの最大値が１０以上であったのが、本実施例のように、３色の感光ドラムの電位ムラの位置関係を制御し、ブラックの感光ドラムについては電位ムラの位置関係を逆周期となるように制御を行って、画像を出力した場合には、色差δの最大値を５以内に収めることができ、かつ濃度ムラもほとんど認識できないレベルまで低減することが可能となった。
【００８８】
これは、各色の感光ドラムの位置関係の電位ムラの位置制御を行わずに画像出力した場合には、１枚の画像中で各色のムラの位置が違うため、各点における混色状態が変わり、それにともない色味がずれてしまったからである。これに対し、本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の感光ドラムの電位ムラの周方向位置関係が転写材上で一致するように調整して画像出力したので、各色のムラの位置が一致し、その混色比率はほぼ均一化されるため、色味の変動を最小限に抑えることができ、またブラックについては電位ムラを逆周期で重ねて画像出力したので、３色のときの濃度ムラを打ち消すことができ、濃度ムラも軽減することができたためである。
【００８９】
以上の実施例では、帯電手段として、コロナ帯電器、磁気ブラシ帯電器、帯電ローラに帯電促進粒子を組み合わせた帯電器を用いた場合について説明した。
【００９０】
好ましくは、実施例２、３で用いたような磁気ブラシ帯電器、帯電ローラに帯電促進粒子を組み合わせた帯電器のように、ａ−Ｓｉ系感光体に対して十分な接触点を持ち、電荷を直接感光体に注入して帯電を行う注入帯電方式を用いることが望ましい。この注入帯電を用いれば、感光体への帯電がコロナ帯電器を用いて行われるような放電現象を利用しないので、完全なオゾンレスかつ低電力消費型帯電が可能となる。また、帯電能の低下や画像流れが防止できるとともに、印加した電圧近傍に帯電されるため、電位の制御を行うことも容易となる。また、本発明の課題となっている光メモリーの影響に対しても、注入帯電を用いた方が改善されることが確認されており、前記の電位ムラも改善される傾向にある。
【００９１】
ただし、本発明は、実施例１で用いたコロナ帯電器の場合でも十分な効果が得られており、注入帯電を用いた場合に限られるものではなく、その他にも、たとえばローラ帯電器、ファーブラシ帯電器等を使用した場合にも、本発明の効果に影響はなく、十分な効果を得ることができる。
【００９２】
また感光体はポジ帯電のａ−Ｓｉ系感光ドラムについて述べたが、ネガ帯電のａ−Ｓｉ系感光ドラムを用いることもでき、同様の効果が得られることが確認されている。つまり、感光ドラムの帯電極性や層構成によらず、ａ−Ｓｉ系感光ドラムで周方向の帯電ムラが発生する場合には、本発明を適用することができ、十分な効果を発揮する。
【００９３】
周方向の帯電ムラの要因も、実施例中では、感光層の膜厚ムラを例に説明したが、膜の特性やドラム基体等の下地の影響などでも、帯電ムラが発生することがある。本発明は、帯電ムラが周方向にあるａ−Ｓｉ系感光体を用いた画像形成ユニットを複数備えた全ての場合に適用することができ、周方向帯電ムラの要因の如何を問わない。
【００９４】
以上の実施例では、いずれも、転写ベルトに沿って複数の画像形成ユニットを配置し、それらの感光体上の各色のトナー像を記録材に直接転写する方式の画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限られず、中間転写体（中間転写ベルト）に沿って複数の画像形成ユニットを配置し、それらの感光体上の各色のトナー像を中間転写体に重ね合わせて転写し（１次転写）、ついで中間転写体に送られた記録材に重ね合わせた各色のトナー像を一括して転写する（２次転写）方式の画像形成装置についても適用することができる。この場合、転写材の転写位置と感光体の周方向上位置の関係の代わりに、中間転写体の転写位置と感光体の周方向上位置の関係を制御すればよく、同様な効果を奏することができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成ユニットの各々に設置されたアモルファスシリコンを含む感光体について、感光体の未像露光時の現像位置における帯電電位に関する位置情報を有し、各感光体間において、現像位置での帯電電位の感光体１周期中における最大値もしくは最小値になる部分が、転写材（中間転写体があるときはその中間転写体）上において一致するように、転写材（中間転写体）の転写位置と感光体の周方向上位置の関係を制御するようにしたので、各感光体に周方向に電位ムラがあっても、転写材上に色味変動を最小限にした多色画像を得ることができる。また画像形成ユニットがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分設置されている場合には、イエロー、マゼンタ、シアン用の３色の感光体については、上記と同様に制御し、ブラック用の感光体については、現像位置での帯電電位の感光体１周期中における最大値もしくは最小値になる部分が、３色の感光体と逆になるように、転写材（中間転写体）の転写位置と感光体の周方向上位置の関係を制御するようにしたので、色味変動とともに濃度ムラも最小限にした多色画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明で使用したａ−Ｓｉ系感光体の層構成を示す断面図である。
【図３】ａ−Ｓｉ系感光ドラムの帯電電位のムラを示す電位図である。
【図４】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面図である。
【図５】図４の画像形成装置で用いた磁気ブラシ帯電器を示す断面図である。
【図６】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図７】図６の画像形成装置で用いた帯電ローラに帯電促進粒子を組み合わせた帯電器を示す断面図である。
【図８】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図９】従来の画像形成装置を示す断面図である。
【符号の説明】
２    レーザー露光装置
３    コロナ帯電器
４    現像器
７    転写帯電器
８    前露光手段
１０  ａ−Ｓｉ系感光ドラム
１５  転写ベルト
２０  磁気ブラシ帯電器
３０  帯電促進粒子による帯電器
【図１】
0004408514.tif 000002
【図２】
0004408514.tif 000003
【図３】
0004408514.tif 000004
【図４】
0004408514.tif 000005
【図５】
0004408514.tif 000006
【図６】
0004408514.tif 000007
【図７】
0004408514.tif 000008
【図８】
0004408514.tif 000009
【図９】
0004408514.tif 000010