JPH10207193A

JPH10207193A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH10207193A
Application number: JP9008828A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Asano; 和夫浅野; Takuto Tanaka; 拓人田中
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】温湿度条件の変化に基づいて感光体の表面電
位、即ち、静電潜像電位が変化すると、画像濃度や画像
サイズが変動して記録画像の画質が低下する。【解決手段】感光体ドラム１を帯電部２で温湿度条件
に応じた初期帯電電位に帯電し、温湿度条件毎の光放電
特性に基づいて静電潜像電位の差が最小となる露光エネ
ルギーで感光体ドラムを露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像記録装置に関
し、特に、温度および湿度に応じて変化する初期帯電電
位を与えられた感光体を、温度および湿度が変化しても
静電潜像の電位が変動しない露光エネルギーの画像信号
光で露光することにより画質の安定化、装置の小型化を
図った画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像記録装置にお
いては、像担持体の表面を均一に帯電する帯電工程、帯
電された像担持体を画像情報に基づく光で露光して静電
潜像を形成する露光工程、静電潜像にトナーを付着させ
てトナー像を形成する現像工程、トナー像を中間転写
体、あるいは記録用紙等の転写材に転写する転写工程、
および転写材に転写されたトナー像を定着する定着工程
を経て記録画像が形成される。

【０００３】図１２は、従来のカラー画像記録装置を示
し、電荷発生層と電荷輸送層を有する機能分離型感光体
ドラム１５（以下、感光体ドラム１５とする）と、感光
体ドラム１５の表面を所定の帯電電位に帯電するスコロ
トロン１６と、画像情報に基づいて変調された画像信号
光で感光体ドラム１５を露光して静電潜像を形成する露
光部１７と、感光体ドラム１５の表面の静電潜像を黒
（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の対応するカラートナーで現像する複数のトナー
ユニット１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよび１８ｄを有する
回転型現像器１８と、記録用紙２０を搬送する搬送ドラ
ム１９と、所定の電荷を付与することによってトナー像
を記録用紙２０に転写するコロトロン２１と、記録用紙
２０を感光体ドラム１５から剥離する剥離部２２と、記
録用紙２０に転写されたトナー像を定着させる定着部２
３と、感光体ドラム１５に残留したトナーをクリーニン
グブレード２４ａで除去するクリーナ２４と、感光体ド
ラム１５の表面を除電する除電器２５と、感光体ドラム
１５の露光後の表面電位を検出する電位センサ２６を有
し、回転型現像器１８は、感光体ドラム１５に形成され
た静電潜像をＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの順に現像してフルカラー
画像を形成する。

【０００４】通常、感光体ドラム１５は、露光エネルギ
ーを所定値に制御したとしても温度および湿度の変化に
よって露光後の表面電位が変動することが知られてい
る。例えば、図１３に示すように、通常の使用範囲であ
る１０ｍＪ／ｍ²以下の所定の露光エネルギーで感光体
ドラム１５を露光しても、温度および湿度の変化によっ
て２０〜５０Ｖの表面電位差が生じる。この電位差は、
白黒画像のように２値記録を行う場合には大きな問題と
ならないが、例えば、カラー画像のような多値記録を行
う場合には、感光体の表面電位差、即ち、静電潜像電位
差が生じると、現像工程で静電潜像を現像するトナー量
が変動するため、記録画像の濃度変動が生じるという問
題がある。

【０００５】このような表面電位差を解消するため、電
位センサ２６の測定結果に基づいて露光エネルギーを制
御して感光体ドラム１５の表面電位の安定化を図ってい
る。具体的には、非印字時に基準となる画像信号、例え
ば、標準環境で画像面積率が５０％の中間調領域の画像
信号Ｃｍに応じた露光エネルギーＰｍについて、露光エ
ネルギーＰｍの前後２点の露光エネルギーＰ₁，Ｐ
₂（Ｐ₁＜Ｐｍ＜Ｐ₂）により感光体ドラム１５を露光
し、電位センサ２６で露光に基づく表面電位Ｖ₁，Ｖ₂
を測定する。そして、測定された表面電位Ｖ₁，Ｖ₂か
ら、露光エネルギーＰ₁，Ｐ₂の２点に基づく直線補間
を行うことにより、感光体ドラム１５の光放電特性に応
じた露光エネルギーＰｍを求めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカラー
画像記録装置によると、高価な電位センサを使用するの
でコスト高になる。また、感光体ドラムの表面電位を温
度および湿度の変化に忠実に制御するには、画像形成に
先立って頻繁に感光体ドラムの表面電位を測定する必要
があるため、記録画像の生産性が低下するという問題が
ある。

【０００７】また、カラー画像記録装置の小型化に伴っ
て感光体ドラムが小径化されると、感光体ドラムの周囲
に電位センサを配置することが困難になるため、上記し
た感光体ドラムの電位制御を行うことができないという
問題がある。従って、本発明の目的は高価な電位センサ
を用いることなく、温度および湿度の変化に対して安定
した画質の記録画像を得ることができ、小型で生産性の
高い画像記録装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、周囲の温度および湿度に対して正の光放電
特性を有する像担持体に形成された静電潜像に基づいて
画像記録を行う画像記録装置において、前記周囲の温度
および湿度に対して正の帯電特性を有し、前記像担持体
に前記静電潜像が形成される前に前記像担持体を所定の
初期電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって
帯電された前記像担持体を所定の露光エネルギーを有し
た画像信号光ビームによって露光して前記静電潜像を形
成する露光手段と、前記露光手段によって形成された前
記静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像
手段と、前記正の帯電特性に基づいて変動する少なくと
も２つの前記初期電位に対応した少なくとも２つの前記
正の光放電特性の交点から定まる露光エネルギーと、そ
れより所定の値だけ大なる露光エネルギーとの間に所定
の画像面積率における前記所定の露光エネルギーを設定
して前記露光手段に前記画像信号光ビームに基づく露光
を行わせる制御手段を備えた画像記録装置を提供するこ
とにある。

【０００９】上記した画像記録装置において、制御手段
は、所定の画像面積率を５０％として所定の露光エネル
ギーを設定することが好ましい。現像手段は、トナー像
のトナー重量が飽和する静電潜像の電位が、所定の露光
エネルギーによって形成された静電潜像の電位以下に設
定されることが好ましい。帯電手段は、像担持体に近
接、あるいは接触して定電圧を印加することにより像担
持体を所定の初期電位に帯電することが好ましい。

【００１０】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、周囲の温度および湿度に対して正の光放電特性を有
する像担持体に形成された静電潜像に基づいて画像記録
を行う画像記録装置において、前記周囲の温度および湿
度に対して正の帯電特性を有し、前記像担持体に前記静
電潜像が形成される前に前記像担持体を所定の初期電位
に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電され
た前記像担持体を所定の露光エネルギーを有した光ビー
ムで画像信号に応じた時間にわたって露光して強度変調
領域と面積変調領域を有した前記静電潜像を形成する露
光手段と、前記露光手段によって形成された前記静電潜
像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記正の帯電特性に基づいて変動する少なくとも２つの
前記初期電位に対応した少なくとも２つの前記正の光放
電特性の交点から定まる露光エネルギーと、それより所
定の値だけ大なる露光エネルギーとの間に前記強度変調
領域から前記面積変調領域へ移行する領域の露光エネル
ギーが入るように前記所定の露光エネルギーを設定して
前記露光手段に前記光ビームに基づく露光を行わせる制
御手段を備えた画像記録装置を提供する。

【００１１】上記した画像記録装置において、現像手段
は、トナー像のトナー重量が飽和する静電潜像の電位
が、強度変調領域から面積変調領域へ移行する領域の露
光エネルギーによって形成された静電潜像の電位以下に
設定されることが好ましい。帯電手段は、像担持体に近
接、あるいは接触して定電圧を印加することにより像担
持体を所定の初期電位に帯電することが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は第１の実施の形態における
画像記録装置を示し、電荷発生層と電荷輸送層を有する
機能分離型の感光体ドラム１と、半導電性を有する帯電
電極２Ａ，帯電電極２Ａを支持する電極支持部材２Ｂ、
および帯電電極２Ａを電極支持部材２Ｂに押圧する押圧
部材２Ｃを有し、帯電電極２Ａを接触部２Ｄで接触させ
て感光体ドラム１を帯電する帯電部２と、画像信号に応
じた露光エネルギーでレーザビームを出射する露光ユニ
ット３と、仕切り壁４Ｃによって仕切られた現像剤攪拌
搬送室４Ｆ、現像剤攪拌搬送室４Ｆ内のトナーを攪拌す
るスクリューオーガ４Ａ，４Ｂ、現像ロール４Ｄに付着
した現像剤を剥離するスクレーパ４Ｅを有する現像部４
と、所定の電荷を付与することによって転写位置に供給
される記録用紙５にトナー像を転写するバイアストラン
スファロール６と、感光体ドラム１を除電する除電部７
と、露光ユニット３のレーザ光源（図示せず）を制御す
る制御部８を有する。

【００１３】図２は、感光体ドラム１を示し、導電性支
持体１ａ上に下引き層１ｂ、電荷発生層１ｃ、および電
荷輸送層１ｄを順次積層化して構成されている。

【００１４】導電性支持体１ａは、アルミニウム、銅、
ステンレス鋼等の金属製ドラムおよびシート、プラスチ
ックフィルムおよび紙等にアルミニウム等の金属箔をラ
ミネートしたもの、又は、アルミニウムやその他の金属
を蒸着したもの、更に、金属あるいは樹脂製ドラム上に
導電性粒子を分散させた樹脂層を塗布したものを用い
る。

【００１５】下引き層１ｂは、導電性支持体１ａと電荷
発生層１ｃの接着性の向上や、電荷発生層１ｃの塗布欠
陥防止のために必要に応じて設けられ、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポ
リビニルメチルエーテル、ポリアミド、熱可塑性ポリエ
ステル、フェノキシ樹脂、カゼインゼラチン、ニトロセ
ルロース等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリエチレン
イミン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、チタンカップ
リング剤、ジルコニウムカップリング剤、シランカップ
リング剤等の有機金属化合物等が知られている。これら
の材料は、単独もしくは２種類以上を混合して用いるこ
とができる。上記した材料を必要に応じて溶媒で溶解、
混合した後に希釈して、スプレー塗布、あるいは浸漬塗
布等によって導電性支持体１ａ上に塗布し、その後、１
００〜２００℃の温度範囲で乾燥することで下引き層１
ｂが形成される。その厚さは０．１〜０１μｍの範囲で
任意に設定されるが、製造の容易さから０．５〜２μｍ
とすることが好ましい。

【００１６】電荷発生層１ｃは、結着樹脂を溶剤に溶解
し、その中に電荷発生材料を分散してスプレー塗布、あ
るいは浸漬塗布等によって下引き層１ｂ上に塗布して乾
燥させる方法や、電荷発生材料を真空蒸着法等によって
直接成膜させる方法がある。結着樹脂には、ポリビニル
ブチラール、ポリアリレート（ビスフェノールＡとフタ
ル酸の重合体）、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル
樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合
体、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリアクリルアミ
ド、ポリアミド樹脂、ポリビニルピリジン、セルロース
系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂カゼイン、ポリビ
ニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の絶縁性樹脂
が挙げられる。電荷発生材料には、クロロダイアンブル
ー等のアゾ染料、アントアントロン、ピレンキノン等の
キノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジ
ゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、無金属フタロシ
アニン、銅フタロシアニン、バナジルフタロシアニン、
チタニルフタロシアニン、ガリウムフタロシアニン等の
フタロシアニン顔料、アズレニウム塩、スクアリリウム
顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。電荷発生層１
ｃの厚さは０．０１〜５μｍの範囲で任意に設定される
が、製造の容易さから０．１〜０．５μｍとすることが
好ましい。

【００１７】電荷輸送層１ｄは、結着樹脂を溶剤に溶解
し、その中に電荷輸送剤を加えた溶剤をスプレー塗布、
あるいは浸漬塗布等によって電荷発生層１ｃ上に塗布し
て乾燥させることにより形成される。電荷輸送剤には、
アントラセン、ピレン、フェナントレン等の多環芳香族
化合物、又は、インドール、カルバゾール、イミダゾー
ル等の含窒素複素環を有する化合物、ピラゾリン化合
物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、ト
リアリールアミン化合物、エナミン化合物、スチルベン
化合物等を用いることができる。結着樹脂には、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、
アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデ
ン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹
脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−
アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル酢酸ビニル共重
合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マイレン酸共重合
体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹
脂、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の公
知の樹脂を用いることができるが、これに限定されるも
のではない。電荷輸送層１ｄの厚さは１〜４０μｍの範
囲で任意に設定されるが、塗りむらや作成時のピンホー
ル発生と光放電特性、即ち、電荷移動速度の観点から５
〜３０μｍとすることが好ましい。

【００１８】また、小径化された感光体ドラムの摩耗を
抑制する目的で、感光体ドラムの表面にポリフッ化ビニ
リデン等の微粒子を付着させた後にトナー像を形成する
ことにより、感光体ドラムの耐久性および記録画像の画
質を向上させることが本発明者によって確認されてい
る。従って、感光体ドラム上にトナー像を形成する前に
上記した微粒子を付着させる構成とすることが好まし
い。

【００１９】帯電部２は、帯電電極２Ａとしてポリエス
テル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、
ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、Ｐ
ＦＫ、ＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしく
は、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴ
ム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の高
分子材料で構成される合成ゴムにカーボンブラックや金
属粉末等の導電性の粉末を混入したものを使用すること
ができる。また、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレ
ンゴム、ＥＰＤＭゴム等の有極性ゴムや、アモルファス
シリコン等の半導電性の無機材料を絶縁体の基体上に薄
膜もしくは厚膜蒸着して形成しても良い。ただし、有極
性ゴム等は付着性が高いため、低付着材料等で表面をコ
ーティングする等の工夫が必要である。また、薄膜もし
くは厚膜蒸着した場合には、硬度が大きいため、電荷受
容体に対して非接触に配置することが好ましい。導電性
粒子の混入量は、１０²Ω・ｃｍ以下では火花放電が発
生しやすく、１０¹¹Ω・ｃｍ以上ではドット状の帯電不
良を起こしやすいことから、１０³Ω・ｃｍ〜１０¹⁰Ω
・ｃｍの範囲で使用することが好ましい。特に、１０³
Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃｍでは帯電部に印加する帯電電
圧を比較的低く設定することができ、プロセススピード
が１５０ｍｍ／ｓｅｃ以上の画像記録装置で使用する場
合には電位変動を小さく抑えることができる。

【００２０】帯電電極２Ａの表面には、ポリエステル、
ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオ
レフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
イミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＫ、Ｐ
ＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしくは、シリ
コンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アク
リルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の高分子材料
で構成される合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末等
の導電性の粉末を混入したものにフッ素パウダー等の撥
水性の高い微粉末を分散させたものを使用することがで
きる。あるいは上記した高分子材料によって形成された
帯電部表面にポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリレー
ト等の固体撥水性粉末、ステアリン酸亜鉛、ステアリン
酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸ニッケル、
ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、オレイン酸亜
鉛、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛、パル
チミン酸コバルト、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノ
レン酸鉛等の脂肪酸の金属塩等を塗布しても良い。微粉
末の粒径は、１０μｍを越えると導電性電極中に入り込
んでしまうことから１０μｍ以下が好ましく、特に、帯
電電極と微粉末の付着力を考慮するならば１μｍ以下が
好ましい。

【００２１】微粉末を塗布する方法として、スポンジ、
繊維、フェルト、ゴム、不織布、フォーム、ブラシ、ウ
エブ、ブレード、パドル、ゲル、樹脂、金属からなるロ
ール等の回転体、あるいは往復運動する刷毛状の部材を
用いて摺擦する機械的手法、電気的に微粒子を付着させ
る手法、あるいは機械的手法および電気的手法を組み合
わせて付着させても良い。接触部分の圧力を抑制するに
はスポンジ、フェルト、不織布、ブラシを用いることが
好ましい。

【００２２】また、帯電電極２Ａの形状として、感光体
ドラム１に接触もしくは近接することが可能な形状であ
れば良いが、感光体ドラム１への押圧力が低いほど異物
を除去する効果が高まることから、フィルムチューブ状
のものが好ましい。

【００２３】帯電電極２Ａに印加される帯電電圧は、直
流電圧、あるいは直流電圧に帯電開始電圧の２倍以上の
交流電圧を重畳した電圧を印加することができるが、直
流電圧に帯電開始電圧の２倍以上の交流電圧を重畳した
電圧を印加すると、帯電部および感光体の表面エネルギ
ーを上昇させるとともに、感光体ドラムに悪影響を及ぼ
すことがある。このため、直流電圧を印加することが好
ましく、帯電電位の温度および湿度の変化、および感光
体ドラムの光放電特性との組み合わせにより電位変動を
相殺する目的から定電圧で印加する。

【００２４】電極支持部材２Ｂは、帯電電極２Ａへ給電
するために周面がアルミニウム、ＳＵＳ等の金属、ある
いは体積抵抗率が帯電電極２Ａの体積抵抗率以下になる
ように形成される導電性高分子材料で形成される。通
常、電極支持部材２Ｂは固定され、帯電電極２Ａは滑り
によって感光体ドラム１に従動するが、感光体ドラム１
と同期して電極支持部材２Ｂを回転させても良い。

【００２５】押圧部材２Ｃは、帯電電極２Ａが電極支持
部材２Ｂから浮き上がらない程度に、リン青銅等のバ
ネ、あるいはスプリング等によって押圧される。

【００２６】図３は、露光ユニット３を制御する制御部
８を示し、感光体ドラム１の光放電特性に基づくデータ
を記憶する記録回路９と、感光体ドラム１の初期帯電電
位と記録回路９に記憶されたデータに基づいて画像信号
光の露光エネルギーを演算する演算回路１０と、演算回
路１０から出力される演算結果に基づいて露光ユニット
（図示せず）のレーザ光源を駆動するレーザ駆動回路１
１を有している。本実施の形態で使用する露光ユニット
は、画像信号に基づいて出射されたレーザビームをポリ
ゴンミラーで偏向して感光体ドラムに走査するものであ
り、レーザビームのビーム径は６０μｍ、最大光量は８
〜１０ｍＪ／ｍ²に設定されている。

【００２７】現像部４は、感光体ドラム１と現像ロール
４Ｄがギャップｇを有するように配置されており、現像
ロール４Ｄには現像剤攪拌搬送室４Ｆからトナーとキャ
リアを混合した現像剤が供給される。現像剤攪拌搬送室
４Ｆは、仕切り壁４Ｃによって２室に仕切られており、
各室には現像剤を攪拌するスクリューオーガ４Ａ，４Ｂ
が設けられている。スクリューオーガ４Ａ，４Ｂは互い
に逆方向に回転することにより現像剤を攪拌する。この
ようにして攪拌された現像剤は２室に仕切られた現像剤
攪拌搬送室４Ｆ内を循環する。

【００２８】図４は、現像ロール４Ｄを示し、円筒状の
導電性基体４０と、その周面上に形成された磁気記録層
４１で構成されている。磁気記録層４１は、結着樹脂中
に強磁性材料を分散させて構成されており、周方向に一
対のＮ極およびＳ極と、その外側に低磁力領域、又は非
着磁領域をほぼ一定のパターンで配置して形成されてい
る。Ｎ極およびＳ極の間隔は２５μｍ〜２５０μｍで、
低磁力領域、又は非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の
間隔は３００μｍ以下であり、低磁力領域、又は非着磁
領域を挟んで隣接する磁極が異なる極性の磁極となって
いる。また、低磁力領域、又は非着磁領域を挟んで隣接
する磁極が同じ極性の磁極であっても良い。このような
構成では、微小間隔で配置される磁極での着磁と低磁力
効果によって薄層で一定量の現像剤が現像ロール４Ｄに
保持され、かつ、磁力を有する現像ロール４Ｄが回転し
て現像剤を搬送するものであり、磁気ロールと現像スリ
ーブを用いた現像剤搬送に見られる磁気タンブリングを
用いていないので、現像されるトナー量は飽和すること
になり、図５に示すように現像コントラスト電位と現像
トナー重量の関係を示す曲線の傾きが立つ傾向を示す。
このことにより、現像コントラスト電位の比較的低い領
域で現像重量が飽和する現像特性となる。本発明は２成
分現像剤を用いているが、非磁性１成分の現像部であっ
ても同じである。

【００２９】磁気記録層４１は、磁石材料や磁気記録材
料等として公知であるγ−Ｆｅ₂Ｏ ₃や、ＣｒＯ₂等の
磁性材料によって構成され、必要に応じて導電性微粒子
等を添加することもできる。また、結着樹脂には、テー
プやディスクやカード等の磁気記録材料を構成する樹脂
として公知であるポリカーボネート、ポリエステル、ポ
リウレタン等を用いることができる。

【００３０】上記した画像記録装置において、感光体ド
ラム１は、定電圧制御される帯電部２の帯電電極２Ａと
接触することによって温度および湿度に応じた初期帯電
電位に帯電される。

【００３１】帯電電極２Ａは、温度および湿度の変化に
基づいて抵抗率が変化し、図６に示す露光後５４ｍｓ時
点での感光体表面電位では、中温中湿時（２０℃４０
％）を基準とすると、２８℃８５％の高温高湿時では電
荷注入現象によって感光体ドラム１の初期帯電電位（露
光エネルギー＝０のとき）が上昇する。一方、２０℃４
０％の低温低湿時では感光体ドラム１の初期帯電電位が
低下する。この電荷注入現象は、従来の接触式の帯電部
で用いられている直流バイアス＋交流電圧放電ではさほ
ど顕著には見られないが、直流電圧放電において顕著に
現れることが確認されている。

【００３２】感光体ドラム１が初期帯電電位に帯電され
ると、演算回路１０は記録回路９に格納されている光放
電特性のデータから温度および湿度に基づく光放電特性
の交差する領域における露光エネルギーを演算する。こ
の演算結果がレーザ駆動回路１１に出力され、レーザ駆
動回路１１は演算された露光エネルギーに応じた駆動電
流を露光ユニット３のレーザ光源（図示せず）に出力す
る。例えば、図６において、低温低湿時の曲線Ａ、中温
中湿時の曲線Ｂ、および高温高湿時の曲線Ｃで表される
感光体ドラム１の光放電特性が露光エネルギー３〜４ｍ
Ｊ／ｍ²の領域で交差しており、露光ユニット３は、こ
の露光エネルギー領域の画像信号光によって感光体ドラ
ム１を走査して静電潜像を形成する。

【００３３】感光体ドラム１に形成された静電潜像は、
感光体ドラム１の回転に基づいて現像部４に搬送され、
現像ロール４Ｄによって供給されるトナーで現像され
る。現像されたトナー像は、転写位置においてバイアス
トランスファロール６から付与される所定の電荷に基づ
いて記録用紙５に転写され、図示しない定着器でトナー
が定着される。トナー像の転写された感光体ドラム１は
除電部７によって除電される。

【００３４】通常、中間調画像の画質は、画像面積率５
０％以下の低濃度部分の階調性の良否によって評価され
る。従って、画質の高い記録画像を得るには、画像面積
率５０％以下の低濃度部分を安定的に、かつ、忠実に再
現することが必要となるので、静電潜像電位差が最小に
なる露光エネルギーで画像面積率５０％以下の低濃度部
分を露光する。

【００３５】図７は、感光体ドラム１を露光するレーザ
ビームの位置方向（主走査方向）のエネルギー分布を示
し、電子写真方式の画像記録装置で用いられている万線
方式の場合、レーザビームの主走査方向における発光時
間に基づいて露光エネルギーと露光面積を変調してい
る。

【００３６】図８は、レーザビームの走査におけるイメ
ージ図を示し、レーザビームの走査は、露光強度が変調
される過程（領域Ａ）と、露光強度は一定で露光面積の
みが変調される過程（領域Ｂ）を有する。以下の説明で
は、領域Ａを強度変調領域、領域Ｂを面積変調領域とい
う。

【００３７】上記したレーザビームに基づいて、例え
ば、２００線万線の潜像プロファイルをシミュレーショ
ンすると、図９および図１０に示すようになる。図９
は、初期帯電電位が一定の光放電特性を有する感光体の
潜像プロファイルを示し、図９（ａ）は強度変調領域、
図９（ｂ）は面積変調領域である。図９によれば、高温
高湿時の曲線Ａと低温低湿時の曲線Ｃで潜像電位差ΔＶ
が生じている。図１０は、温度および湿度に応じて初期
帯電電位が変化する光放電特性を有する感光体の潜像プ
ロファイルを示し、図１０（ａ）は強度変調領域、図１
０（ｂ）は面積変調領域である。図１０によれば、初期
帯電電位が一定の光放電特性を有する感光体の潜像プロ
ファイルと比較すると潜像電位差ΔＶが小になってい
る。

【００３８】ここで、現像部の現像バイアスを−３８０
Ｖに固定し、−２００Ｖで現像トナー重量が飽和する現
象を考えると、図１０に示す潜像プロファイルでは、温
度および湿度の変化に基づいて現像時に静電潜像に付着
するトナー量の変動が小になるので、現像されたトナー
像の濃度およびサイズの変動を抑制することができる。
従って、画像面積率５０％以下の低濃度部分における階
調性が向上する。

【００３９】図１１は第２の実施の形態におけるタンデ
ム型のカラー画像記録装置を示し、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４
色について独立して設けられる感光体ドラム１Ｋ，１
Ｙ，１Ｍ，および１Ｃと、帯電部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，お
よび２Ｃと、露光ユニット３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，および３
Ｃと、現像部４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，および４Ｃと、駆動ロ
ール１２および従動ロール１３によって張架されて矢印
の方向に搬送される用紙搬送ベルト１４を有する。感光
体ドラム１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，および１Ｃは、中心位置が
２５〜５０ｍｍ間隔となるように配置されている。帯電
部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，および２Ｃは、図１に示す帯電部
２と同様に帯電電極２Ａと、電極支持部材２Ｂ、押圧部
材２Ｃより構成されるが、図示省略している。

【００４０】上記したタンデム型のカラー画像記録装置
においても、温度および湿度の変化による潜像電位差が
小になる露光エネルギーを設定して感光体ドラム１Ｋ，
１Ｙ，１Ｍ，および１Ｃを露光することより、温度およ
び湿度の変動による画質劣化のない記録画像を提供する
ことができる。

【００４１】また、高価な電位センサを用いて感光体の
表面電位を制御する必要がないので、生産性が向上す
る。また、感光体を小径化できることから画像記録ユニ
ットを小型化することができる。

【００４２】以下に、発明者が本発明を完成させるにあ
たって検討した画像記録装置の具体的な構成を詳細に説
明する。

【００４３】〔感光体１〕直径１５ｍｍのＳＵＳパイプ
よりなる導電性支持体１ａ上に、表１に示す成分からな
る溶剤

【表１】を浸漬塗布した後、１５０℃で１０分間乾燥さ
せて、厚さ０．９μｍの下引き層１ｂを形成し、表２に
示す成分からなる溶剤

【表２】を直径１ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミ
ルで２時間分散して得られた分散液を下引き層１ｂ上に
浸漬塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、厚さ０．
２μｍの電荷発生層１ｃを形成し、表３に示す成分から
なる溶剤

【表３】を電荷発生層１ｃ上に浸漬塗布して形成した
後、１３５℃で１時間乾燥させて、厚さ２４μｍの電荷
輸送層１ｄを形成することにより、電子写真感光体を作
製した。

【００４４】〔帯電部２〕帯電電極２Ａとして、導電性
カーボンブラックが分散され、体積抵抗率が１０ ³Ω・
ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃｍで直径１２．５ｍｍ、厚さ１００
μｍの導電性ナイロンチューブを使用し、ポリテトラフ
ルオロエチレンを１００部に、導電性カーボン５部を添
加したものを、適当な混合溶剤１００部により混合分散
させ、表面層形成塗料を作成し、ベル型静電塗装機（ラ
ンズバークインダストリー社製）を用いて乾燥時膜厚が
１０μｍとなるように帯電電極２Ａに塗布した。電極支
持部材２Ｂは、直径１０ｍｍのＳＵＳロールを用い、感
光体１の帯電に必要な直流電圧１ｋＶを電源装置（図示
せず）によって印加した。押圧部材２Ｃは、直径５ｍｍ
のポリアセタール樹脂ロールを用い、板厚１ｍｍのリン
青銅をバネ材として用いた。

【００４５】〔露光ユニット３〕出力５〜１０ｍＷのレ
ーザダイオードを用い、ポリゴンミラーによって４００
ｄｐｉの解像度で主走査方向にレーザスポットを形成す
る露光ユニットとした。レーザビーム径は６０μｍであ
り、画像信号に基づいてレーザダイオードへの入力電圧
の印加時間幅を制御することにより露光強度ならびに露
光面積を変調した。

【００４６】〔現像部４〕磁気記録層４１の磁性材料と
してγ−Ｆｅ₂Ｏ₃、結着樹脂としてポリウレタンを使
用し、導電性基体４０上に厚さ５０μｍの磁気記録層４
１を形成した。磁気記録層４１の着磁には磁気記録用ヘ
ッドを使用して、磁化の方向が磁気記録層４１の表面に
水平な方向となるようにした。現像ロール４Ｄの外形は
８ｍｍで、駆動時の周速度は３２０ｍｍ／ｓであり、感
光体１と現像ロール４Ｄのギャップｇは３００μｍで非
接触となるように保持されている。

【００４７】〔現像剤〕トナーとして、ポリエステル
（数平均分子量：４，３００、重量平均分子量：９，８
００、ガラス転移点Ｔｇ：５８℃）９４ｗｔ％、カーボ
ンブラック６ｗｔ％を混練粉砕し、平均粒径７μｍの着
色粒子とした。平均粒径はコールターカウンタ（コール
ター社製）で測定した値である。この着色粒子に平均粒
径４０ｎｍの酸化チタン微粒子をトナー表面積に対する
被覆率３０％の割合で外添して黒色トナーとした。帯電
極性は負極性である。また、キャリアとして、スチレン
−アクリル共重合体（数平均分子量：２３，０００、重
量平均分子量：９，８０００、ガラス転移点Ｔｇ：７８
℃）３０ｗｔ％、カーボンブラック（塩基性カーボンブ
ラック：ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％、粒状マグネタイト
（最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．５μｍ）６７ｗｔ
％を混練、粉砕、分級して平均粒径４５μｍのキャリア
を作成した。キャリアの比重は２．２である。平均粒径
はマイクロトラック（日機装社製）で測定した値であ
る。帯電極性は正極性である。電気抵抗値は１０¹²Ω・
ｃｍであった。上記したトナーおよびキャリアを混合し
て現像剤とした。現像剤中のトナー濃度ＴＣ（Ｔｏｎｅ
ｒＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は１５ｗｔ％、現像
剤中のトナー帯電量は２０ｕＣ／ｇであり、現像剤攪拌
搬送室４Ｆに装填される。トナー濃度ＴＣは（１）式に
よって算出される。

【数１】

【００４８】〔画像記録条件〕・ＲＯＳ４００ｄｐｉＬＤＲＯＳ（アナロ
グ万線方式）・プロセス速度１６０ｍｍ／ｓ・帯電電圧約−４５０Ｖ（フィルム電極への入
力電圧は１．１ｋＶ固定）・現像バイアスＤＣ成分 −３８０ＶＡＣ成分１ｋＶ_P-P（６ｋＨｚ）・転写条件ＢＴＲ転写

【００４９】高温高湿条件として２８℃８５％ＲＨ、通
常条件として２２℃５５％ＲＨ、低温低湿条件として１
０℃３０％ＲＨとした。そして、１０，０００枚毎に装
置の設置環境を高温高湿、通常、低温低湿の３条件に変
えて行ったところ、各環境において良好な画像を得るこ
とができた。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のカラー画像
記録装置によると、温度および湿度の変化による静電潜
像電位の変動を抑制するようにしたため、高価な電位セ
ンサを用いることなく、温度および湿度の変化に対して
安定した画質の記録画像を得ることができ、小型で高い
生産性を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における画像記録装置を示す
説明図である。

【図２】感光体ドラムの構成を示す説明図である。

【図３】露光ユニットの制御部を示す説明図である。

【図４】現像ロールの構成を示す説明図である。

【図５】現像部の現像特性を示す説明図である。

【図６】第１の実施の形態における感光体ドラムの露光
後５４ｍｓ時点での表面電位を示す説明図である。

【図７】画像信号光のエネルギー分布を示す説明図であ
る。

【図８】画像信号光の変調過程を示すイメージ図であ
る。

【図９】（ａ），従来の強度変調領域の静電潜像電位を
示す説明図である。（ｂ），従来の面積変調領域の静電潜像電位を示す説明
図である。

【図１０】（ａ），第１の実施の形態における強度変調
領域の静電潜像電位を示す説明図である。（ｂ），第１の実施の形態における面積変調領域の静電
潜像電位を示す説明図である。

【図１１】第２の実施の形態におけるタンデム型のカラ
ー画像記録装置を示す説明図である。

【図１２】従来の画像記録装置を示す説明図である。

【図１３】従来の画像記録装置における感光体ドラムの
露光後５４ｍｓ時点での表面電位を示す説明図である。

【符号の説明】

１，感光体ドラム１ａ，導電性支持体１ｂ，下引き層１ｃ，電荷発生層１ｄ，電荷輸送層２，帯電部２Ａ，帯電電極２Ｂ，電極支持部材２Ｃ，押圧部材３，露光ユニット４，現像部４Ａ，スクリューオーガ４Ｂ，スクリューオーガ４Ｃ，仕切り壁４Ｄ，現像ロール４Ｅ，スクレーパ４Ｆ，現像剤攪拌搬送室５，記録用紙６，バイアストランスファロール７，除電部８，制御部９，記録回路１０，演算回路１１，レーザ駆動回路１２，駆動ロール１３，従動ロール１４，用紙搬送ベルト１５，感光体ドラム１６，スコロトロン１７，露光部１８，回転型現像器１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１４８，トナーユニット１９，搬送ドラム２０，記録用紙２１，コロトロン２２，剥離部２３，定着部２４，クリーナ２４ａ，クリーニングブレード２５，除電器２６，電位センサ４０，導電性基体４１，磁気記録層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周囲の温度および湿度に対して正の光放
電特性を有する像担持体に形成された静電潜像に基づい
て画像記録を行う画像記録装置において、前記周囲の温度および湿度に対して正の帯電特性を有
し、前記像担持体に前記静電潜像が形成される前に前記
像担持体を所定の初期電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体を所定の
露光エネルギーを有した画像信号光ビームによって露光
して前記静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段によって形成された前記静電潜像をトナー
で現像してトナー像を形成する現像手段と、前記正の帯電特性に基づいて変動する少なくとも２つの
前記初期電位に対応した少なくとも２つの前記正の光放
電特性の交点から定まる露光エネルギーと、それより所
定の値だけ大なる露光エネルギーとの間に所定の画像面
積率における前記所定の露光エネルギーを設定して前記
露光手段に前記画像信号光ビームに基づく露光を行わせ
る制御手段を備えたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記所定の画像面積率
を５０％として前記所定の露光エネルギーを設定する請
求項第１項記載の画像記録装置。
【請求項３】前記現像手段は、前記トナー像のトナー
重量が飽和する静電潜像の電位が、前記所定の露光エネ
ルギーによって形成された前記静電潜像の電位以下に設
定される構成を有する請求項第２項記載の画像記録装
置。
【請求項４】前記帯電手段は、前記像担持体に近接、
あるいは接触して定電圧を印加することにより前記像担
持体を前記所定の初期電位に帯電する構成の請求項第１
項記載の画像記録装置。
【請求項５】周囲の温度および湿度に対して正の光放
電特性を有する像担持体に形成された静電潜像に基づい
て画像記録を行う画像記録装置において、前記周囲の温度および湿度に対して正の帯電特性を有
し、前記像担持体に前記静電潜像が形成される前に前記
像担持体を所定の初期電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体を所定の
露光エネルギーを有した光ビームで画像信号に応じた時
間にわたって露光して強度変調領域と面積変調領域を有
した前記静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段によって形成された前記静電潜像をトナー
で現像してトナー像を形成する現像手段と、前記正の帯電特性に基づいて変動する少なくとも２つの
前記初期電位に対応した少なくとも２つの前記正の光放
電特性の交点から定まる露光エネルギーと、それより所
定の値だけ大なる露光エネルギーとの間に前記強度変調
領域から前記面積変調領域へ移行する領域の露光エネル
ギーが入るように前記所定の露光エネルギーを設定して
前記露光手段に前記光ビームに基づく露光を行わせる制
御手段を備えたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項６】前記現像手段は、前記トナー像のトナー
重量が飽和する静電潜像の電位が、前記強度変調領域か
ら前記面積変調領域へ移行する領域の露光エネルギーに
よって形成された前記静電潜像の電位以下に設定される
構成を有する請求項第５項記載の画像記録装置。
【請求項７】前記帯電手段は、前記像担持体に近接、
あるいは接触して定電圧を印加することにより前記像担
持体を前記所定の初期電位に帯電する構成の請求項第５
項記載の画像記録装置。