JPH08146677A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直接帯電において画質の安定した画像形成装
置を提供すること。 【構成】 少なくとも感光体に直接帯電部材を当接して
該感光体を帯電させる帯電工程、該感光体の画像露光部
を現像剤にて可視化する現像工程を有する画像形成方法
において、該帯電部材が感光体の非画像形成領域に対応
している時に該帯電部材を直流定電圧制御し、その時の
感光体膜厚に応じた直流電流量を検知し、該帯電部材が
感光体の画像形成領域に対応している時は上記検知した
直流電流量に応じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧
制御して感光体の膜厚減少に伴って表面電位を徐々に下
げていくと共に、現像剤供給体への印加電圧も下げてい
くように制御する、ことを特徴とする。 【効果】 直接帯電において耐久でのカブリの発生がな
く、画質の安定した画像形成装置を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置、レーザ
ービームスプリンター、普通紙ＦＡＸ等の、直接帯電を
用いる電子写真応用分野に広く用いることができる画像
形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを用いる画像形成方法
において、帯電手段としては、従来、コロナ放電装置が
一般的であった。しかしながら最近においては、電源の
低圧化が図れる、オゾンの発生が極めて微量である等の
長所も有していることから、ローラ型やブラシ型の導電
部材を感光体に接触させる直接帯電装置が採用されつつ
ある。

【０００３】ここで、印加する高圧をＤＣ成分のみとす
るか、あるいはそれにＡＣ成分を重畳させる方法があ
る。

【０００４】ＡＣを重畳させる系では、感光体への流れ
込み電流が飛躍的に増加することによる感光体表面の摩
耗、トナーの付着といった画像劣化の問題、また、ＡＣ
成分が感光体や周辺部材を振動させることにより耳触り
ノイズが発生するといった問題がある。また、画像露光
部を現像剤にて可視化する現像方法、いわゆる反転現像
においては、感光体の膜厚が摩耗して薄くなった時にカ
ブリが生じやすいという問題があった。

【０００５】一方、ＤＣ成分のみを印加する系では、Ａ
Ｃ成分を重畳させる場合に比べて表面の摩耗、トナー付
着の程度は小さいが、反転現像時のカブリにおける感光
体膜厚のラチチュードがより狭いという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな直接帯電、特にＤＣ成分のみを印加する場合に発生
する画像カブリを防止する、常に安定して高画質の得ら
れる画像形成方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、少な
くとも感光体に直接帯電部材を当接して該感光体を帯電
させる帯電工程、該感光体の画像露光部を現像剤にて可
視化する現像工程を有する画像形成方法において、該帯
電部材が感光体の非画像形成領域に対応している時に該
帯電部材を直流定電圧制御し、その時の感光体膜厚に応
じた直流電流量を検知し、該帯電部材が感光体の画像形
成領域に対応している時は上記検知した直流電流量に応
じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧制御して感光体
の膜厚減少に伴って表面電位を徐々に下げていくと共
に、現像剤供給体への印加電圧も下げていくように制御
する、ことを特徴とする画像形成方法である。

【０００８】以下、本発明を詳しく説明する。

【０００９】ＤＣ印加の直接帯電においては、帯電部材
と感光体の接点近傍に形成される微小ギャップで起こる
放電により、帯電が行われる。この時の感光体表面電位
Ｖｄは、 Ｖｄ＝Ｖ_DC−Ｖ_TH で表される。ここでＶ_DCは帯電部材への直流印加電圧、
Ｖ_THは放電開始電圧である。

【００１０】一方、感光体は耐久使用により表面が摩耗
し、膜厚が薄くなっていくが、これに伴って感光体への
流れ込み電流が大きくなり、表面電位が上昇するという
現象がある。

【００１１】このため従来技術として、帯電部材が感光
体の非画像形成領域に対応している時に帯電部材を直流
定電圧制御し、その時の感光体膜厚に応じた直流電流量
を検知し、帯電部材が感光体の画像形成領域に対応して
いる時は上記検知した直流電流量に応じた直流電圧で帯
電部材を直流定電圧制御することにより、感光体が膜厚
減少しても表面電位を一定に保つ手段が提案されてい
る。

【００１２】しかしながら、このような条件下では前述
したように感光体に帯電直後に高い電圧がかかること、
及び、耐久使用により表面に微細な荒れを生じ、その局
所的に膜厚が薄い部分の電位が高くなることにより、基
板からのキャリアの注入を受けやすくなる。

【００１３】このため、反転現像プロセスを用いた場合
に白地部のカブリを生じやすい。特に、耐久使用によっ
て感光体の膜厚が減少した時にカブリが生じやすくなる
ため、感光体の寿命を著しく短縮させてしまう結果とな
る。

【００１４】これを防止するために感光体の初期膜厚を
必要以上に厚くしてもよいが、その場合、解像度の低
下、膜の均一性、製造コスト等の不具合が生じ、好まし
くない。

【００１５】このような点に鑑み、本発明においては膜
厚が減少した時のキャリアの注入を抑えるために、電界
強度の上昇をなくす、もしくは極めて小さく抑える点に
特徴がある。

【００１６】すなわち、直接帯電部材が感光体の非画像
形成領域に対応している時に該帯電部材を直流定電圧制
御し、その時の感光体膜厚に応じた直流電流量を検知す
る。ここで電流量から推定される膜厚に対応し、適切な
電界強度で、且つ必要十分な電位コントラストが得られ
る程度までの表面電位をあらかじめ設定しておき、上記
電流量との対応を装置制御部にメモリーとして持たせ
る。

【００１７】次に該帯電部材が感光体の画像形成領域に
対応している時は上記対応にもとずいた直流電流量にて
該帯電部材を直流定電圧制御することにより感光体の膜
厚減少に伴って表面電位を徐々に下げていくことができ
る。

【００１８】一方、表面電位を下げることにより暗部電
位と現像バイアスとのコントラストが小さくなり、カブ
リを生じやすくなってしまう。従って、本発明において
は、現像バイアスも表面電位と共に下げていくように制
御する。

【００１９】これに伴って、当然のことながら明部電位
との現像コントラストも小さくなるが、これに関して
は、元々画像濃度の現像コントラストに対する依存性が
小さい領域であり、さらに初期の段階で十分に余裕のあ
るコントラスト設定とすることで弊害を回避することが
できる。

【００２０】

【実施例】以下の実施例１乃至同４は前記特許請求の範
囲の請求項１に記載の発明の画像形成装置についての実
施例である。

【００２１】〈実施例１〉（図１〜図１０） （１）画像形成装置例 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成を示
している。

【００２２】１は被帯電体としての像担持体であり、本
例のものはアルミニウム等の導電性基体層１ｂと、その
外周面に形成した光導電層１ａを基本構成層とするドラ
ム型の電子写真感光体である。支軸１ｄを中心に図面上
時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって
回転駆動される。本実施例では、１０５ｍｍ／ｓｅｃで
ある。

【００２３】２はこの感光体１面に接して感光体面を所
定の極性・電位に一様に一次帯電処理する接触帯電部材
であり、本例はローラタイプのもの（帯電ローラ）であ
る。帯電ローラ２は中心芯金２ｃと、その外周に形成し
た導電層２ｂと、更にその外周に順次形成した２層の抵
抗層２ａ₂ ・２ａ₁ とから成り、芯金２ｃの両端部を不
図示の軸受部材に回転自由に軸受させてドラム型の感光
体１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に
対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転
駆動に伴い従動回転する。

【００２４】而して、電源３から摺動接点３ａを介して
芯金２ｃに所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されるこ
とで回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電
（一次帯電）される。

【００２５】帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光
体１面は次いで露光手段１０により目的画像情報の露光
Ｌを受けることで、その周面に目的の画像情報に対応し
た静電潜像が形成される。

【００２６】本例装置における露光手段１０は、レーザ
ービーム走査露光である。１６の反射ミラーにてレーザ
ービームが感光体に照射される。

【００２７】感光体１面の形成潜像は次いで現像手段１
１によりトナー画像として順次に可視像化されていく。
１１ａはトナー、１１ｂは表面にトナー層を形成しバイ
アス電圧を印加することで対向する感光体１にトナー現
像を行うトナー供給体である。本例では画像露光部にト
ナー現像を行う、いわゆる反転現像が適用される。この
トナー画像は、次いで、転写手段１２により不図示の給
紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正なタ
イミングをもって感光体１と転写手段１２との間の転写
部へ搬送された転写材１４の面に順次に転写されてい
く。本例の転写手段１２は転写ローラであり、転写材１
４の裏からトナーと逆極性の帯電を行なうことで感光体
１面側のトナー画像が転写材１４の表面側に転写されて
いく。

【００２８】トナー画像の転写を受けた転写材１４は感
光体１面から分離されて不図示の像定着手段へ搬送され
て像定着を受け、画像形成物として出力される。或いは
裏面にも像形成するものでは転写部への再搬送手段へ搬
送される。

【００２９】像転写後の感光体１面はクリーニング手段
１３で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清
浄面化され、更に除電露光装置１５により除電されて、
繰り返して作像に供される。

【００３０】なお、本発明においては反転現像であるた
め、転写後の感光体表面は少くとも帯電電位より低くな
っており、従って除電露光１５は省略させることも可能
である。

【００３１】（２）帯電部材２の各種形態例 ローラタイプの帯電部材２は面移動駆動される被帯電体
としての感光体１に従動回転させてもよいし、非回転の
ものとさせてもよいし、感光体１の面移動方向に順方向
又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動さ
せるようにしてもよい。

【００３２】帯電部材２はローラタイプ以外にも、ブレ
ード状タイプ・ブロック状タイプ・ブラシ状タイプ・ロ
ッド状タイプ・ベルト状タイプなどの形態に構成でき
る。

【００３３】（３）シーケンス 図２は図１の装置の動作シーケンス例である。本例は２
枚連続プリントの場合を示している。

【００３４】．プリント（コピー）開始信号にもとづ
き、それまでスタンバイ状態にある装置の感光体１（以
下、ドラムと記す）の回転駆動が開始されて前回転期間
が開始される。このドラム１の回転開始と同時に除電露
光１５がＯＮとなり、区間Ａ１においてドラム１の一周
面以上が除電される。

【００３５】．次に接触帯電部材である帯電ローラ２
に対する一次帯電バイアスであるＤＣバイアスがＯＮと
なる。

【００３６】．この一次帯電バイアスは始めに区間Ｂ
１で定電圧制御され、その間にＤＣ電流の検知がなさ
れ、次に該検知したＤＣ電流に対応した帯電ローラＤＣ
定電圧制御がなされる。

【００３７】画像形成が始まるまでがドラム１の前回転
期間であり、その間のドラム１面は非画像形成領域面で
あり、従って帯電ローラ２はドラム１の非画像形成領域
面に対応している前回転期間の区間Ｂ１において帯電ロ
ーラＤＣ定電圧制御がなされ、このときのＤＣ電流の検
知と一次電圧補正（帯電ローラ２に対する一次帯電バイ
アス補正）がなされる。

【００３８】．一次補正電圧で帯電ローラＤＣ定電圧
制御が始まったら画像露光画像信号に応じたレーザー露
光による１枚目の画像形成が行なわれる。帯電ローラ２
はドラム１の画像形成領域面に対応しており、該ドラム
１面をＤＣ定電圧制御状態にて帯電処理している。

【００３９】．同時にトナー供給体へ印加するバイア
ス電圧のＤＣ成分も、で検知したＤＣ電流に対応した
補正電圧でＤＣ定電圧制御がなされる。

【００４０】．１枚目のプリントについての画像形成
が終了し、次の２枚目のプリントについての画像形成が
開始されるまでの間の所謂紙間のドラム面は非画像形成
領域面であり、本実施例ではこの紙間でも再び帯電ロー
ラ２のＤＣ定電圧制御・ＤＣ電流検知・ＤＣ定電圧制御
を実行させている。

【００４１】即ち、１枚目のプリントが終了したら一次
帯電バイアスを紙間の区間Ｂ２において再び帯電ローラ
ＤＣ定電圧制御となし、ＤＣ電流検知を実行させ、次い
でその検知ＤＣ電流に応じた帯電ローラ定電圧制御を実
行させて２枚目のプリントについての画像形成を実行さ
せている。

【００４２】３枚以上の連続プリントのときも各紙間に
おいて同様に帯電ローラＤＣ定電圧制御・ＤＣ電流検知
・ＤＣ定電圧制御のシーケンスを行なう。

【００４３】．最終枚目のプリントの画像形成が終了
したらドラム１は後回転期間に入り、この後回転期間の
区間Ａ２においてドラム１の一周面以上の除電露光１５
がなされて除電され、ドラム１の回転と除電露光がＯＦ
Ｆとなり、装置は次のプリント開始信号の入力までスタ
ンバイ状態に入る。

【００４４】上記の構成において、耐久によってドラム
表面が削れて感光体膜厚が薄くなった場合には帯電ロー
ラ２がドラム１の非画像形成領域面に対応しているとき
になされているＤＣ定電圧制御期間Ｂ１やＢ２の検知Ｄ
Ｃ電流が高くなり、その検知ＤＣ電流に応じた低下補正
電圧での帯電ローラＤＣ定電圧制御のもとでドラム１の
画像形成領域面に対する帯電処理が帯電ローラ２により
なされて画像形成が実行される。かつ、検知ＤＣ電流に
応じた低下補正電圧でのトナー供給体へのトナー現像が
実行される。

【００４５】（４）電圧補正方法 感光体１としては負極性ＯＰＣドラムを用いた。具体的
には半導体レーザー光源に感度を有するアゾ顔料を樹脂
に分散したＣＧＬ（キャリア発生層）と、トリフェニル
アミン系化合物を樹脂に溶解したＣＴＬ（キャリア輸送
層）とを積層したものである。

【００４６】帯電ローラ２は、図１に層構成模型を示し
たように、芯金２ｃの上にＥＰＤＭ等の１０⁴ 〜１０⁵
Ωｃｍの導電ゴム層２ｂを設け、その上にヒドリンゴム
等からなる１０⁷ 〜１０⁹ Ωｃｍ程度の中抵抗層２ａ₂
を設け、その上にトレジン（注：帝国化学（株）の商
標）等のナイロン系物質からなる１０⁷ 〜１０¹⁰Ωｃｍ
のブロッキング層２ａ₁ を表層として設けた、硬度がＡ
ｓｋｅｒ−Ｃ測定で５０°〜７０°程度のものを用い
た。そしてこの帯電ローラ２を感光ドラム１に総圧１６
００ｇで当接させ、従動回転させて帯電を行った。

【００４７】この感光体のＣＴＬの膜厚を変えて、１４
５０Ｖの直接電圧を印加した時の表面電位、及び電流を
図３に示す。このようにＣＴ膜厚が減少すると共に直流
電流が増加し、表面電位も上昇する。

【００４８】本実施例では、感光体の初期ＣＴ膜厚を２
６μとし、表面電位を７５０Ｖになるように設定した。

【００４９】さらに耐久使用により膜厚が減少した時の
制御電位を図４に示すように変化させる。この時にそれ
ぞれの膜厚において必要な直流電流値も図４に示す。

【００５０】すなわち、特定定電圧印加のみの場合は表
面電位は図３のように推移するが、本発明の定電圧印加
時の直流電流量を検知し、その電流量に応じて印加電圧
を補正して、より表面電位を下げることで過度の電界強
度を抑えることができる。なお、図５に本実施例におけ
る通紙プリント耐久でＣＴの膜厚がどのように変化する
かを示した。

【００５１】一方、トナー現像における印加バイアスの
ＤＣ成分も、前記検知電流に応じて補正され定電圧制御
される。その具体例を図６に示す。

【００５２】このように、本実施例では６万枚までの耐
久プリントテストを行ったが、カブリの発生もなく良好
な画像を維持していた。上記の表面電位、現像印加バイ
アスや画像の推移などをまとめて表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】（比較例１）実施例１と同様の装置を用
い、感光体の表面電位を耐久中一定に保つような制御を
行った。現像バイアスについても変化させなかった。

【００５５】その結果、３万枚付近から感光体表面の微
細な摺刷傷を反映したカブリが画像に現われるようにな
った。

【００５６】（比較例２）実施例１と同様の装置を用
い、感光体の表面電位を耐久と共に下げていく制御を行
うが、現像バイアスについては変化させなかった。

【００５７】その結果、５万枚付近から反転カブリが生
じはじめると共に、転写の影響を次の帯電で十分に消去
できないことから生ずるゴースト画像も見られた。

【００５８】（実施例２）実施例１のシーケンスに対
し、帯電ローラのＤＣ定電圧制御、ＤＣ電流検知を感光
体の前回転にのみ行い、連続プリントにおける紙間での
制御は省略した。

【００５９】（実施例３）実施例１と同様の装置及び制
御を行う。ただし帯電部材としてローラのかわりにブラ
シ形状のものを用いた。帯電ブラシとしては、一般に用
いられている繊維に導電材を分散させて抵抗調整された
ものが用いられる。

【００６０】繊維としては、一般に知られている繊維が
使用可能であり、例えばナイロン、アクリル、レーヨ
ン、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられる。

【００６１】また導電材としては、これも一般に知られ
ている導電材が使用可能であり、銅、ニッケル、鉄、ア
ルミニウム、金、銀等の金属あるいは酸化鉄、酸化亜
鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化チタン等の金属酸
化物、さらにはカーボンブラック等の導電粉が挙げられ
る。なおこれら導電粉は必要に応じ疎水化、抵抗調整の
目的で表面処理が施されていてもよい。使用に際して
は、繊維との分散性や生産性を考慮して選択して用い
る。

【００６２】また本発明に用いられる帯電ブラシの形状
としては帯電特性や耐久性等の点から繊維の太さが１デ
ニール（１．１×１０^-7ｋｇ／ｍ）〜２０デニール
（２．２×１０^-6ｋｇ／ｍ）、ブラシの繊維の長さは１
〜１５ｍｍ、ブラシ密度は１平方メーター当たり１．５
５×１０⁷ フィラメント〜４．６５×１０⁸ フィラメン
ト（１平方インチ当たり１万〜３０万フィラメント）の
ものが用いられる。本実施例の帯電ブラシは、導電性レ
ーヨン繊維をパイル地にしたテープを金属製の支持台に
はりつけたものである。ブラシ密度は１フィラメント当
たり６デニール（６．７×１０^-7ｋｇ／ｍ）であり、１
平方メーター当たり１．５５×１０⁸ フィラメント（１
平方インチ当たり１０万フィラメント）であり、ブラシ
の抵抗値は１×１０⁵ Ωである（なお測定方法は金属製
の直径φ３０のドラムにニップ幅３ｍｍで当接させ、１
００Ｖの電圧を印加したときに流れる電流値から求め
た）。

【００６３】また、表１に示すようにＶｄと現像バイア
スの制御値も設定を変えた。

【００６４】この実施例においても、耐久の全期間中に
おいて良好な画像が維持された。

【００６５】（実施例４）実施例１と同様な装置を用い
る。ただし帯電方法としてＤＣ成分にＡＣ成分を重畳さ
せた。ＤＣ成分は−７５０Ｖ、ＡＣ成分は周波数１ＫＨ
ｚ、１．２ｍＡの定電流で制御し、ＤＣ成分に対して本
発明に基づく補正制御を行った。これらの結果も表１に
示す。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、像担持体
としての被帯電体の帯電処理を接触帯電手段を用いて行
う画像形成装置、更にはその帯電処理した被帯電体面に
画像情報を含んだ光像を照射する工程を含む作像プロセ
スを適用して画像形成を実行する画像形成装置につい
て、耐久による被帯電体の膜厚変化にかかわらずカブリ
の発生がなく常に充分な画像濃度と画質を維持させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の画像形成装置の概略構成図

【図２】上記画像形成装置の動作シーケンス図

【図３】帯電能膜厚依存性を示すグラフ

【図４】本発明の実施例１の電位制御を行うための直流
電流値を示すグラフ

【図５】本発明の実施例１の耐久枚数と膜厚の推移を示
すグラフ

【図６】本発明の実施例１の電位制御を示すグラフ

【符号の説明】

１…像担持体 ２…帯電部材 ３…電源 １０…露光手段 １１…現像手段 １２…転写手段 １３…クリーニング手段 １４…転写材 １５…除電露光装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも感光体に直接帯電部材を当接
   して該感光体を帯電させる帯電工程、該感光体の画像露
   光部を現像剤にて可視化する現像工程を有する画像形成
   方法において、 該帯電部材が感光体の非画像形成領域に対応している時
   に該帯電部材を直流定電圧制御し、その時の感光体膜厚
   に応じた直流電流量を検知し、該帯電部材が感光体の画
   像形成領域に対応している時は上記検知した直流電流量
   に応じた直流電圧で該帯電部材を直流定電圧制御して感
   光体の膜厚減少に伴って表面電位を徐々に下げていくと
   共に、現像剤供給体への印加電圧も下げていくように制
   御する、ことを特徴とする画像形成方法。