画像形成方法及び画像形成装置
【課題】軽量柔軟な二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電ローラ１６は、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとからなり中心の芯金５３上に支持された第１の導電性弾性層５４と、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとからなると共に表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理されて第１の導電性弾性層５４上に設けられた第２の導電性弾性層５５とで構成される。この帯電ローラ１６から感光体ドラム１４に印加する直流・交流の重畳電圧の印加交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）と感光体ドラム１４の周面を被覆する有機感光体の膜厚ｄ（μｍ）との間には２つの式「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」及び「１４≦ｄ≦２８」の関係が成立するように構成され制御される。
【解決手段】帯電ローラ１６は、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとからなり中心の芯金５３上に支持された第１の導電性弾性層５４と、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとからなると共に表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理されて第１の導電性弾性層５４上に設けられた第２の導電性弾性層５５とで構成される。この帯電ローラ１６から感光体ドラム１４に印加する直流・交流の重畳電圧の印加交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）と感光体ドラム１４の周面を被覆する有機感光体の膜厚ｄ（μｍ）との間には２つの式「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」及び「１４≦ｄ≦２８」の関係が成立するように構成され制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置に係わり、更に詳しくは、簡便軽量な二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体に形成したトナー像を用紙に転写して定着することにより用紙に文字や画像を形成する電子写真式の画像形成装置（プリンタ）が知られている。通常、上記の感光体は、ドラム型であり、その周面上に露光ヘッドにより静電潜像を形成される。その静電潜像を現像器によってトナー像化され、更に転写器によって用紙上に転写される。
【０００３】
上記の静電潜像の形成には、これに先立って帯電装置による初期化帯電が必ず行われる。この初期化帯電では、旧来は放電型の非接触帯電器やブラシ型の接触帯電器が用いられていたが、放電型は周囲の環境へ悪影響が及ぶこと、ブラシ型は均一な帯電が実現されにくいことでそれぞれ問題があり、現在ではほとんどローラ型の接触帯電器すなわち帯電ローラが用いられている。
【０００４】
この帯電ローラを用いる方式では、ローラは、通常、軸金（芯金）に外嵌する導電性の厚いゴム層から成るゴムローラ型であるが、これでは高価であるので、ローラを安価に構成するために軸金に外嵌する導電性発泡体ローラの上に導電性のチューブを被せ、双方を両端部の非画像形成領域で接着剤により接着して構成した軽量で二重構造の帯電ローラを用いる方式が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
一般に、帯電ローラに用いられる上記の導電性発泡体としては、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム製などの導電性発泡体が用いられてきた。ただし、帯電ローラには、感光体ドラムへの非汚染性や、自身の導電性などの性能が要求されるため、導電性発泡体からなる弾性層の表面に、各種のコーティング層、表面処理層、又は被覆チューブ等による二重構造が採用されている。
【０００５】
また、上記の軽量二重構造の帯電ローラでは、帯電ローラの両端部を感光体ドラム側に付勢して帯電性を強化する場合、中央部よりも両端部に圧力がかかって中央部と両端部で帯電性にムラが生じることを解消するために、端部から画像形成領域まで所定範囲入り込んだ所まで接着剤を塗布して端部の電気抵抗性を高める方式が知られている。（例えば、特許文献２参照。）
また、これらの二重構造の形式の中には、放電音が小さく且つ帯電性に優れた帯電ローラとして、芯金上に、第１の導電性弾性層としてニトリル系ゴムからなる導電性発泡層を形成し、その上に、第２の導電性弾性層としてエピクロルヒドリン系ゴムからなる被覆層を形成した帯電ローラが提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
【特許文献１】特開平１１−１２５９５６号公報（段落［００３１］〜［００３３］、図５）
【特許文献２】特開２００１−２２２５１号公報（段落［００５４］〜［００５８］、図５）
【特許文献３】特開２００５−２９２６００号公報（［要約］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、上記のようなトナーを用いる電子写真式のプリンタは、当初の頃はＡ４判の用紙を横にした場合の印刷速度が１３枚／秒程度であったものが種々の技術面の改良により２９枚／秒の印刷速度が普通となり、当初の倍以上の印刷速度に高速化されてきている。
【０００７】
ところが、このように印刷速度が高速化されると、厚いゴムの一層構造のゴムローラ型では何らの問題も生じないが、上述した特許文献１〜３のような導電性発泡体ローラと導電性チューブとの軽量二重構造のものでは、両端部のみの接着であるため、長期の使用で表層部の導電性チューブに捩れや皺が生じて均一な帯電性が得られなくなるという問題が発生する。
【０００８】
また、そればかりでなく、特許文献１〜３に開示されている帯電ローラを試作して実験してみると、ハーフトーン画像を印刷すると白点や黒点が発生する、という問題があることが判明した。
【０００９】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、軽量柔軟な二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
先ず、第１の発明の画像形成方法は、少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、上記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成方法において、上記帯電ローラの上記第１の導電性弾性層を、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとで形成し、上記帯電ローラの上記第２の導電性弾性層を、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとで形成するとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を形成し、上記感光体ドラムが被覆される上記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、上記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧としたとき、２つの式「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」、「１４≦ｄ≦２８」で示される条件で上記帯電ローラによる上記感光体ドラムへの初期化帯電を実行するように構成される。
【００１１】
次に、第２の発明の画像形成装置は、少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、上記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、上記帯電ローラの上記第１の導電性弾性層はニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとからなり、上記帯電ローラの上記第２の導電性弾性層はエピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとからなるとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を有し、上記感光体ドラムが被覆される上記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、上記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧として、２つの式「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」、「１４≦ｄ≦２８」で示される条件で上記帯電ローラによる上記感光体ドラムへの初期化帯電を実行するように構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、一実施の形態における帯電ローラを備えた画像形成装置の内部構成を示す側断面図であり、例としてタンデム型のカラー画像形成装置を示している。
【００１４】
同図に示すカラー画像形成装置１は、例えばデスクトップ型のパソコン用ラックに載置可能な程度の大きさの小型のカラー画像形成装置であり、本体基部２の前面（図の右方）に開閉給紙トレー３を備え、下部に用紙カセット４を着脱自在に備えている。用紙カセット４には多枚数の用紙Ｐが載置・収容されている。
【００１５】
また上蓋５は、本体基部２の後部上面と共に排紙トレー６を形成しており、そこには上部排紙口７から排出される画像形成済みの用紙が積載される。本体基部２の上面には上蓋５の前方側方に、液晶表示装置、電源スイッチ、複数のデータ入力キー等からなる操作パネル９が配設されている。
【００１６】
このカラー画像形成装置１の内部には、略中央に、用紙搬送ベルト（以下、単にベルトという）１１が前後に偏平なループ状に配置されている。用紙搬送ベルト１１は、その両端部を駆動ローラ１２と従動ローラ１３に保持されて、図の矢印Ａで示す反時計回り方向に循環移動する。
【００１７】
ベルト１１の上循環部には、４個の感光体ドラム１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が用紙搬送方向（図の右から左方向）に多段式に並設されている。そして、各感光体ドラム１４を夫々取り囲むようにして（以下、代表的に感光体ドラム１４ｄの周囲装置についてのみ符号を付して示す）、クリーナ１５、帯電ローラ１６、書込ヘッド１７、現像器１８及び転写シート１９が配置されている。
【００１８】
感光体ドラム１４ａに対応する現像器１８から感光体ドラム１４ｄに対応する現像器１８まで、各現像器１８には、減法混色の三原色であるＭ（マゼンタ：赤色染料）、Ｃ（シアン：緑味のある青色）及びＹ（イエロー：黄色）の各色トナーと、文字や画像の黒色部分等の印字に専用されるＫ（ブラック：黒）トナーが夫々収容されている。
【００１９】
上記４個の書込ヘッド１７は、支持部材２１を介して上蓋５に支持されている。転写シート１９は、ベルトユニットに所属する部材として配置されている。また、詳しくは後述するが、上記の感光体ドラム１４、クリーナ１５、及び帯電ローラ１６はドラム副ユニットを構成し、現像器１８は内部に諸部材を備えて現像副ユニットを構成している。そして、これらの両副ユニットが合体して画像形成ユニットを構成している。
【００２０】
ベルト１１は、下循環部の下流側裏面に押接するテンションローラ２２によって図の矢印Ｂで示す下方に常に付勢されて適度の張力を保っている。ベルト１１の上循環部の上流側端部には、吸着ローラ２３が圧接して、ここに用紙搬入部を形成している。
【００２１】
ベルト１１より搬送方向上流側には、待機ローラ対２４、その下方に給紙案内路２５、その下端部に給送ローラ対２６が配設される。その給送ローラ対２６の下方に、用紙カセット４の給紙端が位置しており、この給紙端上方に給紙コロ２７が配設されている。
【００２２】
一方、ベルト１１の用紙搬送方向下流（図の左方）には、断熱性の匡体内に組み付けられた圧接ローラ、発熱ローラ、分離爪、周面清掃器、オイル塗布ローラ、温度測定器等から成る定着器２８が設けられる。
【００２３】
定着器２８の後方には搬出ローラ対２９が配置され、それより上方に用紙排紙路３１が形成され、用紙排紙路３１の終端は排紙トレー６の後部上方に開口して、そこには排紙ローラ対３２が配置されている。
【００２４】
また、ベルト１１と用紙カセット４の間には適宜の回路基盤を装着した電装部３３が配設され、その回路基盤には複数の電子部品からなる制御装置が搭載されている。制御装置は、特には図示しないがコントローラ部とエンジン部からなる。
【００２５】
コントローラ部は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（再書込み可能な読出し用メモリ）、フレームメモリ、イメージデータ転送回路等からなり、ホストコンピュータ等から入力される印刷データを解析し、印字用データを作成してエンジン部に転送する。
【００２６】
エンジン部は、ＣＰＵやＲＯＭ等を備え、入力側にはコントローラ部からのデータや指令信号、不図示の温度センサの出力、用紙検知センサの出力等が入力し、出力側には不図示のモータを駆動するモータドライバ、そのモータの駆動を各部に伝達する駆動系を切り替えるクラッチドライバ、書込みヘッド１７を上記印字用データに基づいて駆動する印字ドライバ、帯電ローラ１６、転写シート１９、後述する現像ローラ等に所定のバイアス電流を供給するバイアス電源ドライバ等が接続されている。
【００２７】
エンジン部はコントローラ部からのデータや指令信号、各種のセンサの出力等に基づいて各部を駆動制御する。
図２(a) は、上述の画像形成ユニットのみを取り出して示す外観斜視図であり、同図(b) は、その内部構成を示す側断面図である。尚、同図(a),(b) には図１に示した部分と同一部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００２８】
図２(a),(b) に示すように、画像形成ユニット３５は、現像副ユニット１８とドラム副ユニット３６とが一体に組み付けられて構成される。一方のドラム副ユニット３６は、図１にも示した感光体ドラム１４、クリーナ１５、帯電ローラ１６を備え、更にドラムカバー３７を前後（図２(b) の左右）に移動自在に備え、クリーニング部の内部に廃トナー送出パイプ３８を備えている。
【００２９】
上蓋５（図１参照）の閉成に伴われて、書込ヘッド１７が図２(b) の矢印Ｃで示すように円弧状の軌跡を描いて降下し、その先端部（露光部）が、ドラムユニット３６の匡体上部において感光体ドラム１４の軸方向に沿って形成されている長溝孔３９（図２(a) 参照）に嵌入して位置決めされる。
【００３０】
他方の現像ユニット１８は、ドラム副ユニット３６を支持する支持部４１（４１ａ、４１ｂ）と、現像剤（トナー）４０を収容する現像ケーシング４２と、この現像ケーシング４２の開口部から周面の一部を露出させた現像ローラ４３とを備え、更に現像ケーシング４２の内部には、トナー４０に埋没するようにしてトナー撹拌部材４４、トナー供給ローラ４５、ドクターブレード４６、掬いシート４７等を備えている。また、上部には、廃トナー受入パイプ４８が配設され、この廃トナー受入パイプ４８には廃トナーを収容する回収袋４９が取り付けられている。
【００３１】
この現像副ユニット１８の一方の支持部４１ａには軸受け孔５１（図２(a) 参照）が形成され、他方の支持部４１ｂには上から切り欠くように形成された図では定かに見えないが軸受け溝が設けられている。その上開口部近傍に固定レバー５２が上下に略９０度回動可能に取り付けられている。
【００３２】
現像副ユニット１８の支持部４１ａの側面からは、現像ローラ４３の支持軸４３−１の一方の端部が突出し、軸受け孔５１から感光体ドラム１４の支持軸１４−１の一方の端部が突出している。
【００３３】
また支持部４１ｂの図２(a) では見えない側面には、現像ローラ４３の支持軸４３−１の他端が突出し、上記の軸受け溝からは感光体ドラム１４の支持軸１４−１の他端が突出している。
【００３４】
上記の現像副ユニット１８とドラム副ユニット３６が一体に組み付けられ図２(a),(b) に示すように画像形成ユニット３５として完成したとき、廃トナー送出パイプ３８と廃トナー受入パイプ４８が、不図示の搬送パイプによって連結される。
【００３５】
続いて上記構成のタンデム型カラー画像形成装置１の動作を、上述した図１及び図２(b) を再び参照しながら説明する。先ず、図１に示す装置本体１に電源が投入され、使用する用紙の紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると印字（印刷）が開始される。
【００３６】
給紙コロ２７が用紙カセット４に載置収容されている用紙Ｐを一枚取り出し、給送ローラ対２６、給紙案内路２５を介して待機ローラ対２４へ給送する。待機ローラ対２４は回転を一時停止して、その挟持部に用紙Ｐの先端を当接させて用紙の進行を制止すると共に斜行を矯正し、搬送タイミングを待機する。
【００３７】
駆動ローラ１２が反時計回り方向に回転し、従動ローラ１３が従動して同じく反時計回り方向に回転する。これによりベルト１１は、上循環部が４個の感光体ドラム１４に当接して全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００３８】
これと共に感光体ドラム１４を中心に配置された諸装置が印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム１４は時計回り方向に回転し、帯電ローラ１６は、感光体ドラム１４周面に一様な高マイナス電荷を付与して電位を初期化する。
【００３９】
書込ヘッド１７は、その感光体ドラム１４周面に画像信号に応じて露光を行って電位を減衰させる。これにより、上記初期化による高マイナス電位部と、露光によって減衰した低マイナス電位部からなる静電潜像が、感光体ドラム１４周面に形成される。
【００４０】
現像ローラ４３は、その静電潜像の低電位部に現像ケーシング４２のトナー４０を転移させて感光体ドラム１４周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
最上流の感光体ドラム１４ａ周面上のトナー像の先端が、ベルト１１との対向部に回転搬送されてくるタイミングで、その対向部に用紙Ｐの印字開始位置が一致するように待機ローラ対２４が回転を開始して用紙Ｐを用紙搬入部へ給送する。
【００４１】
従動ローラ１３と吸着ローラ２３は、給送された用紙Ｐをベルト１１と共に挟持して搬送する。用紙Ｐは、ベルト１１に吸着され、感光体ドラム１４ａと転写シート１９により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００４２】
転写シート１９は、不図示の転写バイアス電源から出力される転写電流（又は転写電圧）をベルト１１を介して用紙Ｐに印加する。これにより、感光体ドラム１４ａ上のＭ（マゼンタ）トナー像が用紙Ｐに転写される。
【００４３】
続いて、感光体ドラム１４ｂと転写シート１９により形成されている上流から２番目の転写部においてＣ（シアン）トナー像が転写され、更に感光体ドラム１４ｃと転写シート１９により形成されている上流から３番目の転写部でＹ（イエロー）トナー像が転写される。
【００４４】
更に、感光体ドラム１４ｄと転写シート１９により形成されている最下流の転写部でＫ（ブラック）トナー像が転写されて、４色のトナー像が用紙Ｐ上に順次塗り重ねられる。
このようにして４色のトナー像を転写された用紙Ｐは、ベルト１１から分離されて定着器２８に搬入される。定着器２８は熱と圧力とにより、トナー像を用紙Ｐに定着させる。この画像定着後、用紙Ｐは搬出ローラ対２９により、用紙排紙路３１、及び排紙ローラ対３２を介して排紙トレー６上にトナー像を下にして排出される。
【００４５】
図３(a) は、上記のように動作する本例のカラー画像形成装置１における帯電ローラ１６と感光体ドラム１４の配置関係を示す正面図であり、同図(b) は、帯電ローラ１６の直径方向の断面図である。
【００４６】
同図(a),(b) に示す本例の帯電ローラ１６は、中心の芯金５３上に支持された第１の導電性弾性層５４と、この第１の導電性弾性層５４上に設けられた第２の導電性弾性層５５とで構成されている。
【００４７】
第１の導電性弾性層５４は、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとで構成されている。また、第２の導電性弾性層５５は、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとで構成され、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を形成されている。
【００４８】
ここで、実施例１として、第１の導電性弾性層５４と第２の導電性弾性層５５の製法を説明する。
先ず、ニトリル量３３％の中高ニトリル系ゴム（ムーニー粘度：ＭＬ1+4 （１００℃）：３０）を１００質量部、亜鉛華を５質量部、ステアリン酸を１質量部、導電性カーボン（トーカブラック＃５５００：東海カーボン社製）を２５質量部、ＤＯＰ３０を質量部、加硫材（硫黄）を１質量部、及び加硫助剤を３．５質量部を用意する。
【００４９】
次に、これらに、発泡剤（ＡＤＣＡセルマイクＣＡＰ：三協化成製）、発泡助剤３質量部をそれぞれ添加し、ロールミキサーで混練りして作成したゴム状物質（発泡前の第一の導電層）を、外径６ｍｍの芯金５３上に、厚さ１ｍｍで押出しにより予備成形する。
【００５０】
この後、電気炉で１５０℃で１時間加熱して上記発泡前の第１の導電性弾性層を発泡させ、外径Ｄ１が８．８ｍｍになるように研磨加工し、発泡した第１の導電性弾性層５４を作成する。
【００５１】
続いて、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を１００質量部に、導電性カーボンブラック（トーカブラック＃４５００：東海カーボン社製）を２０質量部、亜鉛華を５質量部、ステアリン酸を２質量部、及び加硫剤を１．５質量部をそれぞれ添加し、ロールミキサーで混練りして、これをインジェクション成形後、１７０℃×３０分で加硫を行い、厚さ０．７ｍｍ、内径Ｄ２が８．７ｍｍのゴムスリーブを形成する。
【００５２】
更に、酢酸エチル１００質量部、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）２０質量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４質量部、及びアクリルシリコーンポリマー（モデイパーＦＳ７００：日本油脂社製）２質量部を、ボールミルで３時間分散混合して表面処理液を作成する。
【００５３】
この表面処理液中に、上記のゴムスリーブを、２３℃で６０秒間浸漬した後、１２０℃のオーブンで１時間加熱して、ゴムスリーブに表面処理層を形成して、第２の導電性弾性層５５を作成する。
【００５４】
このようにして作成した第１の導電性弾性層５４に第２の導電性弾性層５５を被覆した後、両端部から２ｍｍまで、第１の導電性弾性層５４と第２の導電性弾性層５５の間にウレタン系のホットメルト接着剤をデイスペンサで塗布して両端部を接着し、帯電ローラ１６を作成した。
【００５５】
この帯電ローラ１６において、第１の導電性弾性層５４の外径Ｄ１と、第２の導電性弾性層５５の内径Ｄ２との間には、「Ｄ２−Ｄ１＝８．７−８．８＝−０．１（ｍｍ）」の関係がある。
【００５６】
このような方法で作製した帯電ローラ１６を、市販のカラープリンタ（Ｎ５３００：カシオ計算機社製）の帯電ローラ部に取り付けた。
この帯電ローラ１６には、転写電圧として直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加することにした。直流電圧に交流電圧を重畳して印加すると、感光体ドラムへの初期化帯電の電圧が平均化され、帯電ムラの発生を抑えることができることは良く知られている。
【００５７】
しかし、特にハーフトーンの画像形成時に白点や黒点が発生するのを抑えることについては、転写電圧として単に直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加することは帯電ムラの発生を抑える万能な方法ではない。
【００５８】
また、感光体ドラム１４は、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆されているが、この感光体ドラム１４を被覆する有機感光体の膜厚と、上記の特別な製法による帯電ローラへの印加重畳電圧における交流電圧との関係を調べた先例はない。
【００５９】
そこで、本例では、感光体ドラム１４の周面を被覆する有機感光体の膜厚を、１５μｍ、１８μｍ、２２μｍ、２５μｍとした４種類の感光体ドラム１４を用意して、上記カラープリンタの感光体ドラム部にそれぞれ取り付けることにした。
【００６０】
また、帯電ローラ１６に印加する重畳電圧は、直流電圧「−５５０Ｖ」と、交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）とし、交流電圧Ｖｐｐは、１３５０Ｖ〜１７５０Ｖの範囲のものを印加することにした。
【００６１】
これらの条件以外は、上記プリンタの初期設定の値をそのまま用いて、ハーフトーン画像の印刷を実施した。
図４は、その実施結果を示す図表である。同図は横に実施例１〜４として、感光体ドラム１４の有機感光体の膜厚１５μｍ、１８μｍ、２２μｍ、２５μｍを示し、縦に重畳電圧の中の交流電圧１３５０Ｖ、１４５０Ｖ、１５５０Ｖ、１６５０Ｖ、１７５０Ｖを示している。
【００６２】
そして、それらの各条件で実施したハーフトーン画像の印刷結果における白点や黒点の発生の程度の評価を、そのときの実施条件となった有機感光体の膜厚と交流電圧とが対応する枠内に示している。
【００６３】
上記の評価としては、白点や黒点の発生がなかったものを「○」、白点の発生がやや見られたものを「△」、そして、白点と黒点の発生があったものを「×」とした。
同図で判明するように、実施例１〜４に対して、交流電圧１３５０Ｖのときは、評価は全て「×」であった。そして、交流電圧１７５０Ｖのときは、評価は全て「○」であり、交流電圧１４５０Ｖ〜１６５０Ｖでは、実施例によって、「×」、「△」、「○」に分かれた。
【００６４】
図５は、上記の評価結果を表すハーフトーン画像における白点や黒点の発生と、帯電ローラに印加する直流・交流の重畳電圧の中の交流電圧と、感光体ドラムの有機感光体の膜厚との相関を示す図である。
【００６５】
同図は横軸に有機感光体の膜厚ｄ（μｍ）をｄ＝１４から２８まで示し、縦軸に交流印加電圧Ｖｐｐ（Ｖ）をＶｐｐ＝１３００から１８００まで示している。そして、図４に示した「×」、「△」、「○」評価結果が、縦横の対応する位置にプロットされている。
【００６６】
先ず、下方に斜めに並ぶ評価「○」と他の評価「×」又は「△」との間に境界線５６を設けて、評価「○」の下限となる有機感光体の膜厚ｄと交流電圧Ｖｐｐとの関係を調べると、同図から、式「Ｖｐｐ＝３０ｄ＋９５０」の関係があることが判明した。
【００６７】
すなわち、境界線５６は、有機感光体の膜厚ｄ＝１５では、Ｖｐｐ＝３０×１５＋９５０＝１４００（Ｖ）の下近傍を通過している。また、同様に、有機感光体の膜厚ｄ＝１８では、Ｖｐｐ＝３０×１８＋９５０＝１４９０（Ｖ）、ｄ＝２２ではＶｐｐ＝３０×２２＋９５０＝１６１０（Ｖ）、ｄ＝２５ではＶｐｐ＝３０×２５＋９５０＝１７００（Ｖ）の下近傍をそれぞれ通過している。
【００６８】
このことから、評価「○」の上限となる有機感光体の膜厚ｄと交流電圧Ｖｐｐとの関係は、膜厚ｄ＝１５のときのＶｐｐ＝１７５０の上近傍を通って、上記の境界線５６に平行する境界線５７が想定される。この境界線５７は、式「Ｖｐｐ＝３０ｄ＋１３５０」で表すことができる。
【００６９】
すなわち、交流電圧Ｖｐｐの立場から見ると、評価が「○」となる電圧の範囲は「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」であるということができる。
また、有機感光体の膜厚ｄの立場からみると、評価が「○」となる膜厚の範囲は、ばらつきも考慮して、同図から判明するように、「１４≦ｄ≦２８」であるということができる。
【００７０】
尚、上記の実施の形態では、帯電ローラ１６の形状として、第１の導電性弾性層５４の外径を、第２の導電性弾性層５５の内径よりも１ｍｍ太くして、第１の導電性弾性層５４の外周面と第２の導電性弾性層５５の内周面が可及的に密着するようにし、更に、両端部から２ｍｍまでを、ウレタン系のホットメルト接着剤で接着して、両弾性層が相互に位置ズレを起こさないようにしている。
【００７１】
第１の導電性弾性層５４の外径が第２の導電性弾性層５５の内径よりも太いとはいっても１ｍｍの差であるので、第１の導電性弾性層５４に第２の導電性弾性層５５を被覆するのには、それほどの困難はない。したがって、両弾性層の接着を両端部から２ｍｍまでとせず、全面を接着するようにしてもよい。
【００７２】
そのようにしても、図５に示したハーフトーン画像における白点や黒点の発生と帯電ローラに印加する直流・交流の重畳電圧の交流電圧と感光体ドラムの有機感光体の膜厚との相関には大きな変化はない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一実施の形態における帯電ローラを備えたタンデム型のカラー画像形成装置の内部構成を示す側断面図である。
【図２】(a) は一実施の形態におけるカラー画像形成装置の画像形成ユニットのみを取り出して示す外観斜視図、(b) はその内部構成を示す側断面図である。
【図３】(a) は一実施の形態におけるカラー画像形成装置の帯電ローラと感光体ドラムの配置関係を示す正面図、(b) は帯電ローラの直径方向の断面図である。
【図４】有機感光体の膜厚別に作成した実施例１〜４の感光体ドラムと帯電ローラに印加する重畳電圧の交流電圧の各条件ごとに形成されたハーフトーン画像の白点や黒点の発生の程度の評価を示す図表である。
【図５】ハーフトーン画像における白点や黒点の発生と帯電ローラに印加する直流・交流の重畳電圧の中の交流電圧と感光体ドラムの有機感光体の膜厚との相関を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ カラー画像形成装置
２ 本体基部
３ 開閉給紙トレー
４ 用紙カセット
５ 上蓋
６ 排紙トレー
７ 上部排紙口
９ 操作パネル
１１ 用紙搬送ベルト（ベルト）
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ） 感光体ドラム
１４−１ 感光体ドラム支持軸
１５ クリーナ
１６ 帯電ローラ
１７ 書込ヘッド
１８ 現像器（現像副ユニット）
１９ 転写シート
２１ 支持部材
２２ テンションローラ
２３ 吸着ローラ
２４ 待機ローラ対
２５ 給紙案内路
２６ 給送ローラ対
２７ 給紙コロ
２８ 定着器
２９ 搬出ローラ対
３１ 用紙排紙路
３２ 排紙ローラ対
３３ 電装部
３５ 画像形成ユニット
３６ ドラム副ユニット
３７ ドラムカバー
３８ 廃トナー送出パイプ
３９ 長溝孔
４０ 現像剤（トナー）
４１（４１ａ、４１ｂ） 支持部
４２ 現像ケーシング
４３ 現像ローラ
４３−１ 現像ローラ支持軸
４４ トナー撹拌部材
４５ トナー供給ローラ
４６ ドクターブレード
４７ 掬いシート
４８ 廃トナー受入パイプ
４９ 回収袋
５１ 軸受け孔
５２ 固定レバー
５３ 芯金
５４ 第１の導電性弾性層
５５ 第２の導電性弾性層
５６ 下境界線
５７ 上境界線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置に係わり、更に詳しくは、簡便軽量な二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体に形成したトナー像を用紙に転写して定着することにより用紙に文字や画像を形成する電子写真式の画像形成装置（プリンタ）が知られている。通常、上記の感光体は、ドラム型であり、その周面上に露光ヘッドにより静電潜像を形成される。その静電潜像を現像器によってトナー像化され、更に転写器によって用紙上に転写される。
【０００３】
上記の静電潜像の形成には、これに先立って帯電装置による初期化帯電が必ず行われる。この初期化帯電では、旧来は放電型の非接触帯電器やブラシ型の接触帯電器が用いられていたが、放電型は周囲の環境へ悪影響が及ぶこと、ブラシ型は均一な帯電が実現されにくいことでそれぞれ問題があり、現在ではほとんどローラ型の接触帯電器すなわち帯電ローラが用いられている。
【０００４】
この帯電ローラを用いる方式では、ローラは、通常、軸金（芯金）に外嵌する導電性の厚いゴム層から成るゴムローラ型であるが、これでは高価であるので、ローラを安価に構成するために軸金に外嵌する導電性発泡体ローラの上に導電性のチューブを被せ、双方を両端部の非画像形成領域で接着剤により接着して構成した軽量で二重構造の帯電ローラを用いる方式が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
一般に、帯電ローラに用いられる上記の導電性発泡体としては、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム製などの導電性発泡体が用いられてきた。ただし、帯電ローラには、感光体ドラムへの非汚染性や、自身の導電性などの性能が要求されるため、導電性発泡体からなる弾性層の表面に、各種のコーティング層、表面処理層、又は被覆チューブ等による二重構造が採用されている。
【０００５】
また、上記の軽量二重構造の帯電ローラでは、帯電ローラの両端部を感光体ドラム側に付勢して帯電性を強化する場合、中央部よりも両端部に圧力がかかって中央部と両端部で帯電性にムラが生じることを解消するために、端部から画像形成領域まで所定範囲入り込んだ所まで接着剤を塗布して端部の電気抵抗性を高める方式が知られている。（例えば、特許文献２参照。）
また、これらの二重構造の形式の中には、放電音が小さく且つ帯電性に優れた帯電ローラとして、芯金上に、第１の導電性弾性層としてニトリル系ゴムからなる導電性発泡層を形成し、その上に、第２の導電性弾性層としてエピクロルヒドリン系ゴムからなる被覆層を形成した帯電ローラが提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
【特許文献１】特開平１１−１２５９５６号公報（段落［００３１］〜［００３３］、図５）
【特許文献２】特開２００１−２２２５１号公報（段落［００５４］〜［００５８］、図５）
【特許文献３】特開２００５−２９２６００号公報（［要約］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、上記のようなトナーを用いる電子写真式のプリンタは、当初の頃はＡ４判の用紙を横にした場合の印刷速度が１３枚／秒程度であったものが種々の技術面の改良により２９枚／秒の印刷速度が普通となり、当初の倍以上の印刷速度に高速化されてきている。
【０００７】
ところが、このように印刷速度が高速化されると、厚いゴムの一層構造のゴムローラ型では何らの問題も生じないが、上述した特許文献１〜３のような導電性発泡体ローラと導電性チューブとの軽量二重構造のものでは、両端部のみの接着であるため、長期の使用で表層部の導電性チューブに捩れや皺が生じて均一な帯電性が得られなくなるという問題が発生する。
【０００８】
また、そればかりでなく、特許文献１〜３に開示されている帯電ローラを試作して実験してみると、ハーフトーン画像を印刷すると白点や黒点が発生する、という問題があることが判明した。
【０００９】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、軽量柔軟な二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
先ず、第１の発明の画像形成方法は、少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、上記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成方法において、上記帯電ローラの上記第１の導電性弾性層を、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとで形成し、上記帯電ローラの上記第２の導電性弾性層を、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとで形成するとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を形成し、上記感光体ドラムが被覆される上記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、上記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧としたとき、２つの式「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」、「１４≦ｄ≦２８」で示される条件で上記帯電ローラによる上記感光体ドラムへの初期化帯電を実行するように構成される。
【００１１】
次に、第２の発明の画像形成装置は、少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、上記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、上記帯電ローラの上記第１の導電性弾性層はニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとからなり、上記帯電ローラの上記第２の導電性弾性層はエピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとからなるとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を有し、上記感光体ドラムが被覆される上記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、上記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧として、２つの式「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」、「１４≦ｄ≦２８」で示される条件で上記帯電ローラによる上記感光体ドラムへの初期化帯電を実行するように構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、二重構造の帯電ローラを用いてハーフトーン画像に白点や黒点を生じさせない画像形成方法及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、一実施の形態における帯電ローラを備えた画像形成装置の内部構成を示す側断面図であり、例としてタンデム型のカラー画像形成装置を示している。
【００１４】
同図に示すカラー画像形成装置１は、例えばデスクトップ型のパソコン用ラックに載置可能な程度の大きさの小型のカラー画像形成装置であり、本体基部２の前面（図の右方）に開閉給紙トレー３を備え、下部に用紙カセット４を着脱自在に備えている。用紙カセット４には多枚数の用紙Ｐが載置・収容されている。
【００１５】
また上蓋５は、本体基部２の後部上面と共に排紙トレー６を形成しており、そこには上部排紙口７から排出される画像形成済みの用紙が積載される。本体基部２の上面には上蓋５の前方側方に、液晶表示装置、電源スイッチ、複数のデータ入力キー等からなる操作パネル９が配設されている。
【００１６】
このカラー画像形成装置１の内部には、略中央に、用紙搬送ベルト（以下、単にベルトという）１１が前後に偏平なループ状に配置されている。用紙搬送ベルト１１は、その両端部を駆動ローラ１２と従動ローラ１３に保持されて、図の矢印Ａで示す反時計回り方向に循環移動する。
【００１７】
ベルト１１の上循環部には、４個の感光体ドラム１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が用紙搬送方向（図の右から左方向）に多段式に並設されている。そして、各感光体ドラム１４を夫々取り囲むようにして（以下、代表的に感光体ドラム１４ｄの周囲装置についてのみ符号を付して示す）、クリーナ１５、帯電ローラ１６、書込ヘッド１７、現像器１８及び転写シート１９が配置されている。
【００１８】
感光体ドラム１４ａに対応する現像器１８から感光体ドラム１４ｄに対応する現像器１８まで、各現像器１８には、減法混色の三原色であるＭ（マゼンタ：赤色染料）、Ｃ（シアン：緑味のある青色）及びＹ（イエロー：黄色）の各色トナーと、文字や画像の黒色部分等の印字に専用されるＫ（ブラック：黒）トナーが夫々収容されている。
【００１９】
上記４個の書込ヘッド１７は、支持部材２１を介して上蓋５に支持されている。転写シート１９は、ベルトユニットに所属する部材として配置されている。また、詳しくは後述するが、上記の感光体ドラム１４、クリーナ１５、及び帯電ローラ１６はドラム副ユニットを構成し、現像器１８は内部に諸部材を備えて現像副ユニットを構成している。そして、これらの両副ユニットが合体して画像形成ユニットを構成している。
【００２０】
ベルト１１は、下循環部の下流側裏面に押接するテンションローラ２２によって図の矢印Ｂで示す下方に常に付勢されて適度の張力を保っている。ベルト１１の上循環部の上流側端部には、吸着ローラ２３が圧接して、ここに用紙搬入部を形成している。
【００２１】
ベルト１１より搬送方向上流側には、待機ローラ対２４、その下方に給紙案内路２５、その下端部に給送ローラ対２６が配設される。その給送ローラ対２６の下方に、用紙カセット４の給紙端が位置しており、この給紙端上方に給紙コロ２７が配設されている。
【００２２】
一方、ベルト１１の用紙搬送方向下流（図の左方）には、断熱性の匡体内に組み付けられた圧接ローラ、発熱ローラ、分離爪、周面清掃器、オイル塗布ローラ、温度測定器等から成る定着器２８が設けられる。
【００２３】
定着器２８の後方には搬出ローラ対２９が配置され、それより上方に用紙排紙路３１が形成され、用紙排紙路３１の終端は排紙トレー６の後部上方に開口して、そこには排紙ローラ対３２が配置されている。
【００２４】
また、ベルト１１と用紙カセット４の間には適宜の回路基盤を装着した電装部３３が配設され、その回路基盤には複数の電子部品からなる制御装置が搭載されている。制御装置は、特には図示しないがコントローラ部とエンジン部からなる。
【００２５】
コントローラ部は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（再書込み可能な読出し用メモリ）、フレームメモリ、イメージデータ転送回路等からなり、ホストコンピュータ等から入力される印刷データを解析し、印字用データを作成してエンジン部に転送する。
【００２６】
エンジン部は、ＣＰＵやＲＯＭ等を備え、入力側にはコントローラ部からのデータや指令信号、不図示の温度センサの出力、用紙検知センサの出力等が入力し、出力側には不図示のモータを駆動するモータドライバ、そのモータの駆動を各部に伝達する駆動系を切り替えるクラッチドライバ、書込みヘッド１７を上記印字用データに基づいて駆動する印字ドライバ、帯電ローラ１６、転写シート１９、後述する現像ローラ等に所定のバイアス電流を供給するバイアス電源ドライバ等が接続されている。
【００２７】
エンジン部はコントローラ部からのデータや指令信号、各種のセンサの出力等に基づいて各部を駆動制御する。
図２(a) は、上述の画像形成ユニットのみを取り出して示す外観斜視図であり、同図(b) は、その内部構成を示す側断面図である。尚、同図(a),(b) には図１に示した部分と同一部分には図１と同一の番号を付与して示している。
【００２８】
図２(a),(b) に示すように、画像形成ユニット３５は、現像副ユニット１８とドラム副ユニット３６とが一体に組み付けられて構成される。一方のドラム副ユニット３６は、図１にも示した感光体ドラム１４、クリーナ１５、帯電ローラ１６を備え、更にドラムカバー３７を前後（図２(b) の左右）に移動自在に備え、クリーニング部の内部に廃トナー送出パイプ３８を備えている。
【００２９】
上蓋５（図１参照）の閉成に伴われて、書込ヘッド１７が図２(b) の矢印Ｃで示すように円弧状の軌跡を描いて降下し、その先端部（露光部）が、ドラムユニット３６の匡体上部において感光体ドラム１４の軸方向に沿って形成されている長溝孔３９（図２(a) 参照）に嵌入して位置決めされる。
【００３０】
他方の現像ユニット１８は、ドラム副ユニット３６を支持する支持部４１（４１ａ、４１ｂ）と、現像剤（トナー）４０を収容する現像ケーシング４２と、この現像ケーシング４２の開口部から周面の一部を露出させた現像ローラ４３とを備え、更に現像ケーシング４２の内部には、トナー４０に埋没するようにしてトナー撹拌部材４４、トナー供給ローラ４５、ドクターブレード４６、掬いシート４７等を備えている。また、上部には、廃トナー受入パイプ４８が配設され、この廃トナー受入パイプ４８には廃トナーを収容する回収袋４９が取り付けられている。
【００３１】
この現像副ユニット１８の一方の支持部４１ａには軸受け孔５１（図２(a) 参照）が形成され、他方の支持部４１ｂには上から切り欠くように形成された図では定かに見えないが軸受け溝が設けられている。その上開口部近傍に固定レバー５２が上下に略９０度回動可能に取り付けられている。
【００３２】
現像副ユニット１８の支持部４１ａの側面からは、現像ローラ４３の支持軸４３−１の一方の端部が突出し、軸受け孔５１から感光体ドラム１４の支持軸１４−１の一方の端部が突出している。
【００３３】
また支持部４１ｂの図２(a) では見えない側面には、現像ローラ４３の支持軸４３−１の他端が突出し、上記の軸受け溝からは感光体ドラム１４の支持軸１４−１の他端が突出している。
【００３４】
上記の現像副ユニット１８とドラム副ユニット３６が一体に組み付けられ図２(a),(b) に示すように画像形成ユニット３５として完成したとき、廃トナー送出パイプ３８と廃トナー受入パイプ４８が、不図示の搬送パイプによって連結される。
【００３５】
続いて上記構成のタンデム型カラー画像形成装置１の動作を、上述した図１及び図２(b) を再び参照しながら説明する。先ず、図１に示す装置本体１に電源が投入され、使用する用紙の紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると印字（印刷）が開始される。
【００３６】
給紙コロ２７が用紙カセット４に載置収容されている用紙Ｐを一枚取り出し、給送ローラ対２６、給紙案内路２５を介して待機ローラ対２４へ給送する。待機ローラ対２４は回転を一時停止して、その挟持部に用紙Ｐの先端を当接させて用紙の進行を制止すると共に斜行を矯正し、搬送タイミングを待機する。
【００３７】
駆動ローラ１２が反時計回り方向に回転し、従動ローラ１３が従動して同じく反時計回り方向に回転する。これによりベルト１１は、上循環部が４個の感光体ドラム１４に当接して全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００３８】
これと共に感光体ドラム１４を中心に配置された諸装置が印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム１４は時計回り方向に回転し、帯電ローラ１６は、感光体ドラム１４周面に一様な高マイナス電荷を付与して電位を初期化する。
【００３９】
書込ヘッド１７は、その感光体ドラム１４周面に画像信号に応じて露光を行って電位を減衰させる。これにより、上記初期化による高マイナス電位部と、露光によって減衰した低マイナス電位部からなる静電潜像が、感光体ドラム１４周面に形成される。
【００４０】
現像ローラ４３は、その静電潜像の低電位部に現像ケーシング４２のトナー４０を転移させて感光体ドラム１４周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
最上流の感光体ドラム１４ａ周面上のトナー像の先端が、ベルト１１との対向部に回転搬送されてくるタイミングで、その対向部に用紙Ｐの印字開始位置が一致するように待機ローラ対２４が回転を開始して用紙Ｐを用紙搬入部へ給送する。
【００４１】
従動ローラ１３と吸着ローラ２３は、給送された用紙Ｐをベルト１１と共に挟持して搬送する。用紙Ｐは、ベルト１１に吸着され、感光体ドラム１４ａと転写シート１９により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００４２】
転写シート１９は、不図示の転写バイアス電源から出力される転写電流（又は転写電圧）をベルト１１を介して用紙Ｐに印加する。これにより、感光体ドラム１４ａ上のＭ（マゼンタ）トナー像が用紙Ｐに転写される。
【００４３】
続いて、感光体ドラム１４ｂと転写シート１９により形成されている上流から２番目の転写部においてＣ（シアン）トナー像が転写され、更に感光体ドラム１４ｃと転写シート１９により形成されている上流から３番目の転写部でＹ（イエロー）トナー像が転写される。
【００４４】
更に、感光体ドラム１４ｄと転写シート１９により形成されている最下流の転写部でＫ（ブラック）トナー像が転写されて、４色のトナー像が用紙Ｐ上に順次塗り重ねられる。
このようにして４色のトナー像を転写された用紙Ｐは、ベルト１１から分離されて定着器２８に搬入される。定着器２８は熱と圧力とにより、トナー像を用紙Ｐに定着させる。この画像定着後、用紙Ｐは搬出ローラ対２９により、用紙排紙路３１、及び排紙ローラ対３２を介して排紙トレー６上にトナー像を下にして排出される。
【００４５】
図３(a) は、上記のように動作する本例のカラー画像形成装置１における帯電ローラ１６と感光体ドラム１４の配置関係を示す正面図であり、同図(b) は、帯電ローラ１６の直径方向の断面図である。
【００４６】
同図(a),(b) に示す本例の帯電ローラ１６は、中心の芯金５３上に支持された第１の導電性弾性層５４と、この第１の導電性弾性層５４上に設けられた第２の導電性弾性層５５とで構成されている。
【００４７】
第１の導電性弾性層５４は、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとで構成されている。また、第２の導電性弾性層５５は、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとで構成され、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を形成されている。
【００４８】
ここで、実施例１として、第１の導電性弾性層５４と第２の導電性弾性層５５の製法を説明する。
先ず、ニトリル量３３％の中高ニトリル系ゴム（ムーニー粘度：ＭＬ1+4 （１００℃）：３０）を１００質量部、亜鉛華を５質量部、ステアリン酸を１質量部、導電性カーボン（トーカブラック＃５５００：東海カーボン社製）を２５質量部、ＤＯＰ３０を質量部、加硫材（硫黄）を１質量部、及び加硫助剤を３．５質量部を用意する。
【００４９】
次に、これらに、発泡剤（ＡＤＣＡセルマイクＣＡＰ：三協化成製）、発泡助剤３質量部をそれぞれ添加し、ロールミキサーで混練りして作成したゴム状物質（発泡前の第一の導電層）を、外径６ｍｍの芯金５３上に、厚さ１ｍｍで押出しにより予備成形する。
【００５０】
この後、電気炉で１５０℃で１時間加熱して上記発泡前の第１の導電性弾性層を発泡させ、外径Ｄ１が８．８ｍｍになるように研磨加工し、発泡した第１の導電性弾性層５４を作成する。
【００５１】
続いて、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を１００質量部に、導電性カーボンブラック（トーカブラック＃４５００：東海カーボン社製）を２０質量部、亜鉛華を５質量部、ステアリン酸を２質量部、及び加硫剤を１．５質量部をそれぞれ添加し、ロールミキサーで混練りして、これをインジェクション成形後、１７０℃×３０分で加硫を行い、厚さ０．７ｍｍ、内径Ｄ２が８．７ｍｍのゴムスリーブを形成する。
【００５２】
更に、酢酸エチル１００質量部、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）２０質量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４質量部、及びアクリルシリコーンポリマー（モデイパーＦＳ７００：日本油脂社製）２質量部を、ボールミルで３時間分散混合して表面処理液を作成する。
【００５３】
この表面処理液中に、上記のゴムスリーブを、２３℃で６０秒間浸漬した後、１２０℃のオーブンで１時間加熱して、ゴムスリーブに表面処理層を形成して、第２の導電性弾性層５５を作成する。
【００５４】
このようにして作成した第１の導電性弾性層５４に第２の導電性弾性層５５を被覆した後、両端部から２ｍｍまで、第１の導電性弾性層５４と第２の導電性弾性層５５の間にウレタン系のホットメルト接着剤をデイスペンサで塗布して両端部を接着し、帯電ローラ１６を作成した。
【００５５】
この帯電ローラ１６において、第１の導電性弾性層５４の外径Ｄ１と、第２の導電性弾性層５５の内径Ｄ２との間には、「Ｄ２−Ｄ１＝８．７−８．８＝−０．１（ｍｍ）」の関係がある。
【００５６】
このような方法で作製した帯電ローラ１６を、市販のカラープリンタ（Ｎ５３００：カシオ計算機社製）の帯電ローラ部に取り付けた。
この帯電ローラ１６には、転写電圧として直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加することにした。直流電圧に交流電圧を重畳して印加すると、感光体ドラムへの初期化帯電の電圧が平均化され、帯電ムラの発生を抑えることができることは良く知られている。
【００５７】
しかし、特にハーフトーンの画像形成時に白点や黒点が発生するのを抑えることについては、転写電圧として単に直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加することは帯電ムラの発生を抑える万能な方法ではない。
【００５８】
また、感光体ドラム１４は、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆されているが、この感光体ドラム１４を被覆する有機感光体の膜厚と、上記の特別な製法による帯電ローラへの印加重畳電圧における交流電圧との関係を調べた先例はない。
【００５９】
そこで、本例では、感光体ドラム１４の周面を被覆する有機感光体の膜厚を、１５μｍ、１８μｍ、２２μｍ、２５μｍとした４種類の感光体ドラム１４を用意して、上記カラープリンタの感光体ドラム部にそれぞれ取り付けることにした。
【００６０】
また、帯電ローラ１６に印加する重畳電圧は、直流電圧「−５５０Ｖ」と、交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）とし、交流電圧Ｖｐｐは、１３５０Ｖ〜１７５０Ｖの範囲のものを印加することにした。
【００６１】
これらの条件以外は、上記プリンタの初期設定の値をそのまま用いて、ハーフトーン画像の印刷を実施した。
図４は、その実施結果を示す図表である。同図は横に実施例１〜４として、感光体ドラム１４の有機感光体の膜厚１５μｍ、１８μｍ、２２μｍ、２５μｍを示し、縦に重畳電圧の中の交流電圧１３５０Ｖ、１４５０Ｖ、１５５０Ｖ、１６５０Ｖ、１７５０Ｖを示している。
【００６２】
そして、それらの各条件で実施したハーフトーン画像の印刷結果における白点や黒点の発生の程度の評価を、そのときの実施条件となった有機感光体の膜厚と交流電圧とが対応する枠内に示している。
【００６３】
上記の評価としては、白点や黒点の発生がなかったものを「○」、白点の発生がやや見られたものを「△」、そして、白点と黒点の発生があったものを「×」とした。
同図で判明するように、実施例１〜４に対して、交流電圧１３５０Ｖのときは、評価は全て「×」であった。そして、交流電圧１７５０Ｖのときは、評価は全て「○」であり、交流電圧１４５０Ｖ〜１６５０Ｖでは、実施例によって、「×」、「△」、「○」に分かれた。
【００６４】
図５は、上記の評価結果を表すハーフトーン画像における白点や黒点の発生と、帯電ローラに印加する直流・交流の重畳電圧の中の交流電圧と、感光体ドラムの有機感光体の膜厚との相関を示す図である。
【００６５】
同図は横軸に有機感光体の膜厚ｄ（μｍ）をｄ＝１４から２８まで示し、縦軸に交流印加電圧Ｖｐｐ（Ｖ）をＶｐｐ＝１３００から１８００まで示している。そして、図４に示した「×」、「△」、「○」評価結果が、縦横の対応する位置にプロットされている。
【００６６】
先ず、下方に斜めに並ぶ評価「○」と他の評価「×」又は「△」との間に境界線５６を設けて、評価「○」の下限となる有機感光体の膜厚ｄと交流電圧Ｖｐｐとの関係を調べると、同図から、式「Ｖｐｐ＝３０ｄ＋９５０」の関係があることが判明した。
【００６７】
すなわち、境界線５６は、有機感光体の膜厚ｄ＝１５では、Ｖｐｐ＝３０×１５＋９５０＝１４００（Ｖ）の下近傍を通過している。また、同様に、有機感光体の膜厚ｄ＝１８では、Ｖｐｐ＝３０×１８＋９５０＝１４９０（Ｖ）、ｄ＝２２ではＶｐｐ＝３０×２２＋９５０＝１６１０（Ｖ）、ｄ＝２５ではＶｐｐ＝３０×２５＋９５０＝１７００（Ｖ）の下近傍をそれぞれ通過している。
【００６８】
このことから、評価「○」の上限となる有機感光体の膜厚ｄと交流電圧Ｖｐｐとの関係は、膜厚ｄ＝１５のときのＶｐｐ＝１７５０の上近傍を通って、上記の境界線５６に平行する境界線５７が想定される。この境界線５７は、式「Ｖｐｐ＝３０ｄ＋１３５０」で表すことができる。
【００６９】
すなわち、交流電圧Ｖｐｐの立場から見ると、評価が「○」となる電圧の範囲は「３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０」であるということができる。
また、有機感光体の膜厚ｄの立場からみると、評価が「○」となる膜厚の範囲は、ばらつきも考慮して、同図から判明するように、「１４≦ｄ≦２８」であるということができる。
【００７０】
尚、上記の実施の形態では、帯電ローラ１６の形状として、第１の導電性弾性層５４の外径を、第２の導電性弾性層５５の内径よりも１ｍｍ太くして、第１の導電性弾性層５４の外周面と第２の導電性弾性層５５の内周面が可及的に密着するようにし、更に、両端部から２ｍｍまでを、ウレタン系のホットメルト接着剤で接着して、両弾性層が相互に位置ズレを起こさないようにしている。
【００７１】
第１の導電性弾性層５４の外径が第２の導電性弾性層５５の内径よりも太いとはいっても１ｍｍの差であるので、第１の導電性弾性層５４に第２の導電性弾性層５５を被覆するのには、それほどの困難はない。したがって、両弾性層の接着を両端部から２ｍｍまでとせず、全面を接着するようにしてもよい。
【００７２】
そのようにしても、図５に示したハーフトーン画像における白点や黒点の発生と帯電ローラに印加する直流・交流の重畳電圧の交流電圧と感光体ドラムの有機感光体の膜厚との相関には大きな変化はない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一実施の形態における帯電ローラを備えたタンデム型のカラー画像形成装置の内部構成を示す側断面図である。
【図２】(a) は一実施の形態におけるカラー画像形成装置の画像形成ユニットのみを取り出して示す外観斜視図、(b) はその内部構成を示す側断面図である。
【図３】(a) は一実施の形態におけるカラー画像形成装置の帯電ローラと感光体ドラムの配置関係を示す正面図、(b) は帯電ローラの直径方向の断面図である。
【図４】有機感光体の膜厚別に作成した実施例１〜４の感光体ドラムと帯電ローラに印加する重畳電圧の交流電圧の各条件ごとに形成されたハーフトーン画像の白点や黒点の発生の程度の評価を示す図表である。
【図５】ハーフトーン画像における白点や黒点の発生と帯電ローラに印加する直流・交流の重畳電圧の中の交流電圧と感光体ドラムの有機感光体の膜厚との相関を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ カラー画像形成装置
２ 本体基部
３ 開閉給紙トレー
４ 用紙カセット
５ 上蓋
６ 排紙トレー
７ 上部排紙口
９ 操作パネル
１１ 用紙搬送ベルト（ベルト）
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ） 感光体ドラム
１４−１ 感光体ドラム支持軸
１５ クリーナ
１６ 帯電ローラ
１７ 書込ヘッド
１８ 現像器（現像副ユニット）
１９ 転写シート
２１ 支持部材
２２ テンションローラ
２３ 吸着ローラ
２４ 待機ローラ対
２５ 給紙案内路
２６ 給送ローラ対
２７ 給紙コロ
２８ 定着器
２９ 搬出ローラ対
３１ 用紙排紙路
３２ 排紙ローラ対
３３ 電装部
３５ 画像形成ユニット
３６ ドラム副ユニット
３７ ドラムカバー
３８ 廃トナー送出パイプ
３９ 長溝孔
４０ 現像剤（トナー）
４１（４１ａ、４１ｂ） 支持部
４２ 現像ケーシング
４３ 現像ローラ
４３−１ 現像ローラ支持軸
４４ トナー撹拌部材
４５ トナー供給ローラ
４６ ドクターブレード
４７ 掬いシート
４８ 廃トナー受入パイプ
４９ 回収袋
５１ 軸受け孔
５２ 固定レバー
５３ 芯金
５４ 第１の導電性弾性層
５５ 第２の導電性弾性層
５６ 下境界線
５７ 上境界線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、前記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成方法において、
前記帯電ローラの前記第１の導電性弾性層を、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとで形成し、
前記帯電ローラの前記第２の導電性弾性層を、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとで形成するとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を形成し、
前記感光体ドラムが被覆される前記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、前記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧としたとき、２つの式
３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０
１４≦ｄ≦２８
で示される条件で前記帯電ローラによる前記感光体ドラムへの初期化帯電を実行する、ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、前記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電ローラの前記第１の導電性弾性層はニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとからなり、
前記帯電ローラの前記第２の導電性弾性層はエピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとからなるとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を有し、
前記感光体ドラムが被覆される前記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、前記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧として、２つの式
３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０
１４≦ｄ≦２８
で示される条件で前記帯電ローラによる前記感光体ドラムへの初期化帯電を実行する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、前記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成方法において、
前記帯電ローラの前記第１の導電性弾性層を、ニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとで形成し、
前記帯電ローラの前記第２の導電性弾性層を、エピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとで形成するとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を形成し、
前記感光体ドラムが被覆される前記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、前記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧としたとき、２つの式
３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０
１４≦ｄ≦２８
で示される条件で前記帯電ローラによる前記感光体ドラムへの初期化帯電を実行する、ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
少なくとも、中心の芯金上に支持された第１の導電性弾性層と該第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを備えた帯電ローラと、有機光半導体の感光材料から成る有機感光体により表面を被覆された感光体ドラムと、を備え、前記帯電ローラにより感光体ドラムを初期化帯電した後、該感光体ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像化し、該トナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電ローラの前記第１の導電性弾性層はニトリル系発泡ゴムと導電性カーボンブラックとからなり、
前記帯電ローラの前記第２の導電性弾性層はエピクロルヒドリン系ゴムと導電性カーボンブラックとからなるとともに、その表面にイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層を有し、
前記感光体ドラムが被覆される前記有機感光体の膜厚をｄ（μｍ）とし、前記帯電ローラに印加される転写電圧を直流電圧「−５５０Ｖ」と交流電圧Ｖｐｐ（Ｖ）の重畳電圧として、２つの式
３０ｄ＋９５０≦Ｖｐｐ≦３０ｄ＋１３５０
１４≦ｄ≦２８
で示される条件で前記帯電ローラによる前記感光体ドラムへの初期化帯電を実行する、ことを特徴とする画像形成装置。
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２００８−７６６０１（Ｐ２００８−７６６０１Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５３９１８（Ｐ２００６−２５３９１８）
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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