JPH06348111A

JPH06348111A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH06348111A
Application number: JP5137900A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukada; 崇深田; Masatake Takashima; 正武高島; Takashi Kojima; 隆小嶋; Hirobumi Nakayama; 博文中山
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】インダクション効果を示すデジタル対応型電
子写真感光体の感度を向上させると共に、画像濃度のコ
ントラストを増加させる。【構成】インダクション効果を示す電子写真感光体１
表面を一次帯電器２によりインダクション効果が生じる
電位に帯電せしめ、その上をデジタル露光系３によりデ
ジタル信号に従って露光した後、露光部の電位が実質的
に消滅するまでに、二次帯電器４により露光面を再度、
一次帯電電位よりも高い電位に帯電させて静電潜像を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真プロセスによる
画像形成方法に関し、特にインダクション効果を示す高
ガンマ値のデジタル対応型電子写真感光体を用いた電子
写真プロセスにおける感光体の増感機能及び画像濃度コ
ントラストの改良方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セレン感光体のような一般的な電
子写真感光体を用いた電子写真プロセスによる画像形成
方法や装置（例えば普通紙複写機）は、アナログ的概念
に基づいて発展して来た。従って、この種のアナログ的
方法は感光体への帯電後の露光において、入力光量に対
し、帯電電位の減衰及び現像後の画像濃度が比例関係に
あることを原則としている。

【０００３】一方、近年は電子写真技術とコンピュータ
とが融合したレーザプリンタ等による画像形成方法のよ
うに、コンピュータで処理した画像信号を、ビットマッ
プに展開する画像処理技術に利用するデジタル的画像形
成方法、即ちレーザダイオード等によるＯＮ・ＯＦＦの
２値の露光系（以下、デジタル露光系という）を用いた
デジタル的画像形成方法が広く普及して来た。従って、
この種のデジタル的方法には、前記アナログ的概念に基
づく電子写真感光体は、その特性上殆ど向かないので、
デジタル的概念、即ちデジタル信号に対応した感光体が
望まれている。

【０００４】そこで感光体の感光特性に閾値を持たせる
ことにより、レーザプリンタ等のデジタル的方法に対応
した好適なデジタル光入力用感光体が提案されている。
このようなデジタル対応型感光体は、以前よりインダク
ション効果（又はインダクション現象）を有する感光体
として知られている。

【０００５】このインダクション効果については従来よ
り低減化が要求されていたが、デジタル対応型感光体は
逆にこの現象を積極的に利用したものである。このデジ
タル対応型感光体は、インダクション効果を呈するよう
に、酸化亜鉛、フタロシアニン化合物等の感光材料を適
当な配合量で高絶縁性バインダー中に分散させたもの
で、感光体を帯電・露光した時の表面電位の減衰過程
（光減衰過程）が露光量増加に対し、初めは緩やかな減
衰を示す区間と、次に一定光量を越すと急激な減衰を示
す区間とを経由する感光（又は感度）特性を有してい
る。即ちこの種の感光体は、ある閾値までの露光量で
は、緩やかに表面電位が減衰する非露光状態（ＯＦＦ）
を示し、この閾値を越える露光量では急激に表面電位が
減衰して完全な露光状態（ＯＮ）に移行する、ガンマ値
の高い感光体であり、デジタル画像形成方法に好適な感
光体である。しかし、このように高ガンマ値の感光体
は、従来のセレン感光体等の一般的な感光体に比べ感度
が低く、また熱、印加電圧等の環境要素により影響を受
け易く、これらが実用上のネックとなっており、アナロ
グ的感光体に対しての優位性を充分に発揮するには至っ
ていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、インダクション効果を示す高ガンマ
値のデジタル対応型電子写真感光体を用いた画像形成方
法において、前記感光体に対し帯電・露光後に再度帯電
を行うことにより、感光体の感度を向上させると共に、
画像濃度コントラストを増大させることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を達成するため、以下の構成とした。即ち本発明の画
像形成方法は、露光時にインダクション効果を示すデジ
タル対応型電子写真感光体をインダクション効果が生じ
る電位に一次帯電せしめ、この帯電面をデジタル信号に
従って露光した後、露光部の表面電位が実質的に消滅す
るまでに、感光体を再度、一次帯電電位よりも高い表面
電位に二次帯電させて静電潜像を形成することを特徴と
するものである。

【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。まず、本
発明方法に使用されるデジタル対応型感光体について説
明する。この種の感光体は前述のように、露光時にイン
ダクション効果を示す高ガンマ値の感光体である。イン
ダクション効果を示す感光体の特徴として、予め所定の
表面電位（インダクション効果が生じる電位）に帯電し
た後、光照射した際、表面電位の露光量による光減衰過
程が初め（露光初期）は緩やかな減衰を示す区間と、次
にこの減衰区間に続いて、急激な減衰を示す区間とを経
由すると共に、表面電位の絶対値が高くなるに従って前
記初期減衰区間の減衰が急激になる感光（感度）特性を
有すること、及び所定電位に帯電した後の表面電位の経
時的暗減衰過程が、初め（帯電初期）は緩やかな減衰を
示す区間と、次にこの減衰区間に続いて、急激な減衰を
示す区間とを経由すると共に、表面電位の絶対値が高く
なるに従って前記初期減衰区間の減衰が急激になる、前
記感光特性と相似した暗減衰特性を有することが挙げら
れる。

【０００９】前記インダクション効果を示す感光体とし
ては、具体的にはＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＣｕＯ等の無機感
光材料と増感剤との混合物；Ｍｅ（ＭｅはＨ₂、Ｃｕ、
ＴｉＯ、ＶＯ等）フタロシアニン（例えばフタロシアニ
ン、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン）等の
有機感光材料と、電子吸引基を有するＭｅフタロシアニ
ン誘導体（例えばベンゼン核がニトロ基、シアノ基、ハ
ロゲン原子、スルホン基、カルボキシル基の少なくとも
１種の電子吸引基によって置換されたフタロシアニン誘
導体）との混合物等から作られた、ある特定の結晶形態
を有する感光材料を高絶縁性の樹脂バインダー中に分散
した感光層を有するものが挙げられる。

【００１０】実際に、このようなインダクション効果を
発現し得る感光体を作るには、例えばＭｅフタロシアニ
ン１００部（重量部、以下同様）に対して、電子吸引基
を有するＭｅフタロシアニン誘導体を０．００１部〜
０．５部混合し、有機酸又は無機酸に溶解した後、水等
の貧溶媒により析出させてα形の結晶とした感光材料
を、体積固有抵抗１０^-7Ωｃｍ以上の高絶縁性樹脂から
なるバインダー、例えばポリエステル樹脂、メラミン樹
脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂、アクリル樹脂等に分散
させ、アルミニウム、導電性樹脂シート、導電性樹脂ベ
ルト、導電性処理紙等の支持体上に乾燥後の厚さが数μ
ｍから数十μｍになるように塗布、乾燥して感光層を形
成すればよい。なお、感光体の形状はシート状、板状、
ドラム状等、特に制限されないが、通常はドラム状のも
のが使用される。

【００１１】次に、このデジタル対応型感光体のインダ
クション効果を図１に従って説明する。インダクション
効果は、レーザプリンタのような電子写真装置内部等の
暗所において、予め帯電器（主帯電器とも呼ばれる）で
表面電位Ｖ１に帯電させた感光体に、適当な強度の光Ｉ
を適当な時間ｔ１の間照射すると、ｔ２時間後の時間Ｔ
３から急峻な傾きで帯電電位が減衰し、更に時間Ｔ４後
には表面電位がＶ３になる現象である。即ちこの種の感
光体では、露光量がＩ×ｔ１以上になると、表面電位が
帯電状態の電位Ｖ２から、帯電が消滅した状態の電位Ｖ
３まで急激に減少する感光特性がある。この場合、感光
材料とバインダーとの混合比率を適当に選択することに
よって、照射光Ｅ＝Ｉ×ｔ１を５μＪとし、ｔ１を数μ
ｓｅｃとすると、ｔ２は数１００μｓｅｃ、ｔ３は数μ
ｓｅｃとなる。

【００１２】ここでインダクション効果を示す感光体
（この例では正帯電型）の感光特性を従来の有機感光材
料系感光体（以下、ＯＰＣ感光体という）（例えばポリ
ビニルカルバゾール系感光体）と比較して説明する。な
お、以下の説明では感光体への帯電を正帯電として説明
するが、インダクション効果は結晶の形態や感光材料の
分散を適当に選択することによって、正帯電、負帯電共
に生じるので、本発明では前記正帯電に適した感光体ば
かりでなく、負帯電に適した感光体も使用できることは
勿論である。このような負帯電に適した感光体を使用し
た場合は全ての帯電プロセスとトナーの極性を逆の極性
に置き換えて考えればよい。

【００１３】インダクション効果を示す感光体の感光特
性は、横軸に露光量Ｅ（Ｅ＝Ｉ×ｔ）を取り、縦軸に表
面電位を取ると、図２の線ａのように表され、一方、同
じ正帯電で使用されるＯＰＣ感光体の感光特性は、図２
の線ｂのように表される。

【００１４】図２から判るように、従来のＯＰＣ感光体
の感光特性が照射光に対する全感度（又は露光量）領域
（１）、（２）、（３）で比較的均等であるのに対し、
インダクション効果を示す高ガンマ値の感光体では、領
域（２）のアナログ領域を境として、Ｅoff以下の領域
（１）では露光しても表面電位が緩やかに減衰する非露
光状態であり、Ｅon以上の領域（３）では露光により表
面電位が消滅した状態であり、またＥoffとＥonとの間
の領域（２）では露光量の増加に対し、表面電位が急激
に減衰する状態になっている。

【００１５】ところで電子写真においては、現像工程に
おいて感光体の表面電位に比例した画像濃度が得られる
ので、前記ＥoffとＥon間の露光量変化に対する表面電
位変化、即ち曲線の傾きを、露光量変化及び画像濃度変
化の度合いを示す特性曲線に対応させてガンマ値と呼
び、この傾きの大きい感光体を高ガンマ値感光体と呼ん
でいる。このような高ガンマ値感光体は、デジタル信号
のようにＯＮ・ＯＦＦの信号に対応させて２値の信号で
画像形成を行う場合に、ＯＮ・ＯＦＦ領域が十分に広い
範囲である。換言すれば、インダクション効果を示す感
光体のアナログ領域は、従来型ＯＰＣ感光体に比べ狭
く、ＯＮ・ＯＦＦ領域が十分に広く、従ってデジタル信
号により静電潜像を形成するのに適した感光体といえ
る。

【００１６】しかし、デジタル対応型感光体は前述のよ
うに従来のアナログ型感光体に比べ感度が低く、感光特
性、即ち感度特性グラフの露光量で示すと、表面電位が
１／２になるまでの露光量（感度Ｅ1/2）はアナログ型
感光体が０．３μＪ〜０．８μＪ程度なのに対して、デ
ジタル型感光体は１．５μＪ〜２．０μＪ程度である。
従って、デジタル型感光体の感度をアナログ型感光体の
感度まで上げるには、アナログ型感光体よりも約１．５
〜３．０倍の露光量が必要である。

【００１７】一方、前記デジタル対応型感光体の暗減衰
特性を図３に示す。図３の線ｃ〜ｆから判るように、表
面電位が高いと、暗減衰時間は短く、また表面電位が低
いと、暗減衰時間は長くなる。また、この暗減衰特性
は、全体として図２の線ａで示した感光特性と相似して
いる。

【００１８】このインダクション効果を示す感光体は、
図３から判るように、初期表面電位が高い程、ガンマ値
は高くなり、また感度も高くなるが、暗減衰時間が短く
なるという問題がある。

【００１９】ところでデジタル記録方式では、画像をド
ットで表現するため、量子化誤差が発生する。アナログ
方式のような自然な画像を表現するには、ドット密度を
増やして高精細化することが要求される。しかし、例え
ば６００ｄｐｉ（２．５４ｃｍ当りのドット数）、１２
００ｄｐｉと高精細画像になる程、微小なドットを発生
するため、光学系でのロスが増大してドット当りの露光
量が減少すると共に、ドット密度が増大するため、静電
潜像を保持した感光体の送り速度が遅くなり、その結
果、露光から現像までの時間が余計にかかることにな
る。また露光後の感光体は、ドット密度を高くする程、
非露光部と露光部との境界は急峻な電位の井戸のような
状態になり、このため露光と現像間の所要時間が長くな
ると、感光体上の静電潜像は崩れていく。

【００２０】前述のようなドット密度の増大による露光
量の減少を補うには、感光体の感度を上げる必要があ
る。この場合、一次帯電により初期表面電位を上げるこ
とが望ましいが、非画像部と画像部との電位差が大きく
なって静電潜像を形成する電位の井戸は崩れ易くなり、
ドット密度の増大と感光体の感度向上とは互いに矛盾す
ることになる。

【００２１】そこで本発明では一次帯電工程後の露光工
程から現像工程までの間に、二次帯電工程を付加した。
この時のデジタル対応型感光体の暗減衰特性及び光減衰
特性を図４に従って説明する。

【００２２】まず時間Ｔ０において一次帯電により感光
体を例えば５００Ｖの表面電位に帯電させ、次に時間Ｔ
１後にデジタル信号による露光を行って前記一次帯電さ
せた感光体に静電潜像を形成する。通常の露光プロセス
の場合、光減衰特性は曲線ｇのように遷移する。次に、
本発明では露光工程から現像工程までの間で露光部の電
位が実質的に消滅するまでに（ここでは時間Ｔ２後）二
次帯電を行う。

【００２３】二次帯電により表面電位を例えば１０００
Ｖ付近まで上げた場合の暗減衰特性は、前記５００Ｖの
一次帯電からＡ時間経過後に二次帯電を行って（１００
０＋ε）Ｖの表面電位に引き上げた場合の暗減衰曲線で
△Ｔ時間だけ経過した時点からの曲線ｉのようになり、
通常よりも急峻な傾きで表面電位が減衰して行く。一
方、１０００Ｖ付近に引き上げた場合の光減衰特性は曲
線ｈのようになり、一次帯電だけの場合の曲線ｇよりも
急峻な傾きで遷移していく。従って、現像工程前に二次
帯電を行った場合の暗減衰曲線及び光減衰曲線の表面電
位差は、一次帯電だけの場合の表面電位差よりも大き
い。

【００２４】以上のような理由から二次帯電工程では、
一次帯電電位の１．３〜３倍、好ましくは２倍程度に帯
電させる。なお、一次帯電電位は、高ガンマ値が得られ
るように感光体にインダクション効果が生じる電位とす
る。具体的には、この電位は感光体の特性にもよるもの
で、例えば前記例示の感光体の場合、４５０Ｖ程度が望
ましい。

【００２５】二次帯電のタイミングについては次の通り
である。一次帯電だけの場合の光減衰状態（曲線ｇ参
照）で、表面電位がＶ０（表面電位が実質的に消滅した
状態）に達した時点又はその後に二次帯電を行っても、
再度一次帯電を行った場合と何等変わらないので、二次
帯電のタイミングは、露光直後から光減衰時の表面電位
がＶ０に達するまでの間に行う必要がある。

【００２６】しかし、表面電位がＶ０に達した時点でな
くても光減衰がかなり進んだ領域で二次帯電を行った場
合は、二次帯電後の表面電位がそれ程引き上げられず、
従って光減衰曲線と暗減衰曲線との時間差があまり取れ
ないので、二次帯電は、露光時点から光減衰の変曲点
（光減衰曲線ｇにおいて、一次帯電時の表面電位の緩や
かな減衰区間が急激な減衰区間に変わる所）付近までの
間に行うのが好ましい。

【００２７】この場合、二次帯電により一次帯電の電位
よりも高い電位に引き上げられた露光部は、見掛け上、
一次帯電で高い電位を与えられた光減衰のように遷移
し、一次帯電だけの場合の光減衰より早くＶ０に達す
る。また、同様に電位が引き上げられた非露光部の電位
は、一次帯電だけの場合の暗減衰よりも急峻な傾きで減
衰するが、二次帯電を行なうことにより、二次帯電まで
の時間と二次帯電の減衰時間との合計時間で減衰するの
で、二次帯電のプロセス時間を長く取ることができる。

【００２８】なお、露光時点から露光部の電位が実質的
に消滅し、ほぼ０Ｖになるまでの時間は、感光体の特性
を変えることにより調節できる。例えば、Ｍｅフタロシ
アニン１００重量部に対し、電子吸引基を有するＭｅフ
タロシアニンの混合量を０．００１〜０．５％と変化さ
せれば、数十秒〜０．１秒の時間に調節可能である。

【００２９】以上のようにして露光工程と現像工程との
間で二次帯電を行なうと、一次帯電だけの場合に比べて
光減衰が早くなり、即ち増感作用が生じ、また表面電位
がＶ０に達する時間も早くなり、従って前述のように暗
減衰曲線及び光減衰曲線の表面電位差が大きく取れるの
で、次の現像工程において現像バイアス中のトナー層電
位を幅広く取ることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を図５に示す画像形成装置を使
用した実施例で説明する。図中、１はインダクション効
果を示す高ガンマ値のデジタル対応型感光体、２は一次
帯電装置（例えばコロナ帯電器）、３はデジタル露光
系、４は二次帯電装置（例えばコロナ帯電器）、５はト
ナーを収容した現像装置、６は記録用紙トレイ、７は転
写装置（例えばコロナ帯電器）、８は紙剥離装置（例え
ばコロナ帯電器）、９は定着装置（例えば定着ロー
ラ）、１０はクリーナ、１１は除電装置（例えば除電ラ
ンプ）である。感光体１は、例えばアルミドラム上に銅
フタロシアニン−ポリエステル樹脂分散系感光層を設け
たものである。

【００３１】まず感光体１表面を一次帯電装置２により
約５００Ｖの電位にほぼ均一に帯電させ、その上から、
レーザダイオードを備えたデジタル露光系３によりコン
ピュータえからのデジタル信号に従ってレーザ露光す
る。

【００３２】次に、露光０．７５秒後にこの感光体１上
に二次帯電器４により約５００Ｖ追加帯電させ、感光体
の表面電位を約１０００Ｖに引き上げた。なお、この時
のタイミングは図４の光減衰特性曲線ｇの変曲点の部分
に相当する。また前記感光体の光減衰特性（前記曲線ｇ
参照）において、電位がＶ０、即ち電位がほぼ０に達す
る時間は０．７５秒である。

【００３３】次に、こうして感光体１上に形成された静
電潜像を現像器５のトナーにより現像し、得られたトナ
ー画像を転写器７及び紙剥離器８により記録用紙に転写
した後、転写画像を定着器９で定着し、画像濃度１．３
のコピー画像を得た。

【００３４】この後、感光体１上の残留トナーをクリー
ナ１０により除去し、除電器１１によって残留電位を除
去することにより、一連のプロセスの初期状態に戻し
た。なお、一次又は二次帯電器としては、コロナ帯電器
の他に、ローラ帯電装置や導電性ブラシを用いた帯電装
置等を使用してもよい。

【００３５】一方、比較のため、二次帯電を行わなかっ
た他は、本実施例と同じ画像形成方法を繰り返したとこ
ろ、画像濃度０．８のコピー画像が得られ、同時に非画
像部全体にうすいトナーの飛散による下地汚れが生じ
た。

【００３６】この実施例から判るように、露光後の二次
帯電により、感度の低いデジタル対応型感光体の感度を
向上させると共に、図４の曲線ｈで示すように光減衰特
性曲線の裾部をできるだけ早くＶ０にもって行くように
したので、画像コントラストを十分に得ることが可能と
なった。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インダクション効果を示す高カンマ値のデジタル対応型
感光体の欠点である感度を上げることができ、またトナ
ー層電位を幅広く取れるため、画像濃度のムラ、下地汚
れ、かぶり等を生じることなく、画像濃度コントラスト
が十分で、且つ高品位の画像を形成することが可能であ
る。また一般にインダクション効果を示すデジタル対応
型感光体は、環境要因に弱いが、通常帯電を２度行うこ
とにより、見掛け上、一回の帯電だけで高電位に引き上
げられたような表面電位が得られるため、従来の高密度
ドットの場合のようなドットの崩れが少なくなる上、増
感作用及び画像濃度コントラストを十分に得ることがで
きる。しかも前記２度の通常帯電は、感光体の寿命を損
なうことがないので、経済的効果も大きい。更にデジタ
ル対応型感光体は高精細画像の形成に適しているが、二
次帯電により暗減衰を伸ばすことができるので（図４の
曲線ｉ参照）、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉといった
高精細画像、即ち高解像用のレーザプリンタに適合させ
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用される感光体のインダクション
効果を説明するグラフ。

【図２】本発明で使用される感光体及び従来の有機系
感光体の感光（感度）特性を示すグラフ。

【図３】本発明で使用される感光体の表面電位変化に
よる暗減衰特性を示すグラフ。

【図４】本発明において二次帯電を行った際の感光体
の暗減衰特性及び光減衰特性を示すグラフ。

【図５】実施例で使用した画像形成装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１・・デジタル対応型感光体２・・一次帯電装置３・・デジタル露光系４・・二次帯電装置５・・現像装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/04 １１６ 9122−2Ｈ 15/22 １０１Ｚ 21/00 １１６ (72)発明者中山博文茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号三菱油化株式会社筑波総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光時にインダクション効果を示す電子
写真感光体をインダクション効果が生じる電位に一次帯
電せしめ、この帯電面をデジタル信号に従って露光した
後、露光部の表面電位が実質的に消滅するまでに、感光
体を再度、一次帯電電位よりも高い表面電位に二次帯電
させて静電潜像を形成することを特徴とする画像形成方
法。