JP2000242089A

JP2000242089A - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2000242089A
Application number: JP11043159A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tanaka; 祐二田中; Hirobumi Kawaguchi; 博文川口
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08
Also published as: US6190813B1

Abstract

(57)【要約】【目的】転写メモリーの発生を解消し、省スペースかつ
低コストで画像濃度斑の発生がない画像形成方法を提供
する【構成】感光体１の廻りに、少なくとも主帯電工程２、
露光工程３、反転現像工程４、転写工程５、分離工程
６、除電工程７とを順に備えた反転現像方式を用いる画
像形成方法であって、分離工程６は感光体１表面に分離
シフトバイアス電圧を印加し、分離シフトバイアス電圧
は、主帯電工程２が感光体１表面に印加する主帯電電圧
と同極性であって、１ｋＶ以上である。【効果】分離シフトバイアス電圧を１ｋＶ以上とするこ
とにより、転写メモリーを防止することができ、画像濃
度斑のない良好な画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
プリンタ、ファクシミリ等に適用される画像形成方法で
あって、詳細には反転現像を用いる画像形成方法におい
て、分離シフトバイアス電圧を転写電圧と逆極性で且つ
１ｋＶ以上として、転写メモリーの影響による画像濃度
斑を防止する画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】反転現像を用いる画像形成方法において
は、感光体の表面を主帯電し、原稿の画像部分を露光し
て原稿画像に対応した静電潜像を感光体表面に形成す
る。この静電潜像の露光部分を現像バイアス電圧が印加
された状態で、主帯電と同極性に帯電したトナー現像し
た後、形成されたトナー像を主帯電とは逆極性の転写電
圧を用いて、転写媒体に転写し、定着して画像形成を行
う。このとき、転写工程においては、感光体に紙等の転
写媒体を接触させるが、転写媒体は感光体表面に静電気
的に吸着する。この吸着した転写媒体は、分離工程にて
転写媒体裏側から電圧を印加され、静電気的に中和、除
電され、感光体表面から分離される。ここで、分離工程
では転写媒体に交流電圧を印加する方法が従来より用い
られている。

【０００３】このような画像形成方法はデジタル式およ
びアナログ式の複写機、プリンター或いは普通紙ＦＡＸ
等の画像形成装置に広く使用されている。中でも、帯電
装置で感光体に印加される主帯電電圧と同極性のトナー
を使用して現像する反転現像による、画像形成方法は特
にデジタル式の画像形成方法として広く使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１は反転現像を使用
する画像形成装置の構成の一例を模式的に示しており、
１は一方向に定速度で回転する感光体であって、この感
光体１はドラム基体の表面に感光層が形成されている。
この感光体１の周辺にはその進行方向、つまり回転方向
に沿って主帯電工程２、露光工程３、反転現像工程４、
転写工程５、分離工程６および除電工程７がこの順序で
設けられている。

【０００５】反転現像を使用する画像形成方法において
は、転写工程５で感光体の表面に印加される転写電圧は
通常、感光体１に直接印加されず転写媒体８を介して印
加され、転写媒体８が転写工程５を通過しないときは印
加されない。しかしながら、転写電圧の入切のタイミン
グは非常に難しく、転写媒体８の先端直前部および後端
直後部については感光体１に直接印加される部分が発生
する。すなわち、転写媒体８の先端が転写工程５に到達
する直前に転写電圧が印加され始め、また、転写媒体８
の後端が転写工程５を通過してもなお、転写電圧が印加
され続けるため、当該部分は感光体１に前記転写電圧が
直接印加される。

【０００６】また、反転現像方式では、転写工程５で感
光体１の表面に印加される転写電圧は、主帯電工程２で
印加される主帯電電圧とは逆極性である。このため、感
光体１の表面電位よりも大きな転写電圧が印加された場
合、感光体に直接、転写電圧が印加された部分（以下、
直接印加部と記述する。）は、感光体１の表面電位が主
帯電時とは逆極性になる。

【０００７】ここで、感光体１の感光特性について説明
する。感光体１には、導電性基体上に電荷輸送剤、電荷
発生剤および結着樹脂を混合した単層型と、電荷輸送層
と電荷発生層を積層した積層型とがある。

【０００８】単層型の感光体は、電荷輸送剤として正孔
輸送剤と電子輸送剤を含んでいるため正負、両極性に光
感度を有する。しかしながら、正孔輸送剤と電子輸送剤
との間には、電荷（正孔あるいは電子）移動速度に差が
あるため、いずれかの極性に帯電したときよりも逆極性
帯電時の方が光感度が著しく大きくなるのが一般的であ
る。反転現像方式においては、通常、反転現像工程４で
の良好な現像状態を確保するため、光感度の大きい方の
極性の主帯電電圧、および光感度の小さい方の極性の転
写電圧を用いる。

【０００９】一方、積層型の感光体では、電荷発生層お
よび電荷輸送層の形成順序と、電荷輸送層に使用する電
荷輸送剤の種類（電子輸送剤あるいは正孔輸送剤）によ
って、正負いずれの帯電型となるかが選択される。この
場合、前記帯電型と逆極性に対する光感度がなく、暗減
衰を除いて感光体表面の電荷を除去することができな
い。反転現像方式においては、光感度を有する極性の主
帯電電圧、および光感度を有さない極性の転写電圧を用
いる。

【００１０】結果として、単層、積層いずれの感光体を
用いる場合でも、転写直後の感光体１の直接印加部の表
面電位は、主帯電と逆極性で、光感度の小さい方あるい
は光感度のない極性になる。

【００１１】転写工程５後、分離工程６において分離電
圧が転写媒体８と感光体１に印加される。通常、分離電
圧は交流のため両極性の電圧が印可され、感光体１の直
接印加部の表面電位を緩和するには至らない。また、分
離電圧に主帯電電圧と同極性のシフトバイアス電圧を重
畳することもできるが、前記シフトバイアス電圧が直接
印加部の表面電位よりも低い場合、直接印加部は尚も主
帯電電圧と逆極性のままである。

【００１２】このため、除電工程７において、感光体１
表面に照射する除電光では、分離工程６後、尚も残って
いる主帯電電圧と逆極性の表面電位を十分に除去するこ
とができなくなる。このため、前記逆極性の電荷が感光
体１表面に残留するか、感光体１内部の空間電荷として
残留することに起因した、転写メモリーが発生する。

【００１３】この状態のまま、感光体１が次の主帯電工
程２で主帯電を受けた場合、除電光照射後に残留する前
記逆極性電荷が主帯電による電荷をうち消すため感光体
１の表面電位が低下する。ここで、反転現像において
は、露光されて感光体１の表面電位の低下した部分にト
ナーが現像される。しかし、上述のように転写メモリー
により表面電位が低下した部分は露光されると、更に表
面電位が低下して他の露光部分との電位差が発生し、通
常よりも余分なトナーが現像されることになる。このた
め、この部分の画像濃度が濃くなる濃度斑が発生する。
前記濃度斑は特にハーフトーン画像や中間調を再現する
画像において顕著である。

【００１４】転写メモリーの問題を解消するには、転写
電圧を感光体１の表面電位よりも小さくすれば良いが、
この場合トナー像を前記転写媒体に転写することができ
なくなる。なぜなら、転写媒体８を介して転写電圧を印
加すると、転写電圧は転写媒体８に遮蔽されて、感光体
１表面に作用する印加電圧が著しく減少するからであ
る。

【００１５】他の解決方法としては、転写電圧の印加を
始める際、前記転写電圧を段階的に上げていき、感光体
に直接印加される電圧を抑える方法がある。しかしなが
ら、この方法では転写電圧の他段階制御を行わなければ
ならないため、装置が複雑になるばかりかコストも高く
なってしまう。

【００１６】更に別の方法として、主帯電器の幅を大き
くするとともに、前記主帯電器の出力を上げる方法があ
る。すなわち、感光体１表面に長時間に渡り大きな主帯
電電圧をを印可し、主帯電の均一化を図るのである。し
かしながら、この方法では前記主帯電器が大きいため装
置全体が大きくなってしまう。それに加えて、前記主帯
電器の出力を上げるため、オゾン、ＮＯｘ等の放電生成
物が多量に発生して感光体表面を劣化させるという問題
が生じる。

【００１７】本発明の目的は、以上のような問題点を解
消し、省スペースかつ低コストで画像濃度斑の発生がな
い画像形成方法を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、感光体１の廻りに、少なくとも主帯電工程２、露光
工程３、反転現像工程４、転写工程５、分離工程６、除
電工程７とを順に備えた反転現像方式を用いる画像形成
方法であって、分離工程６は感光体１表面に分離シフト
バイアス電圧を印加し、分離シフトバイアス電圧は、主
帯電工程２が感光体１表面に印加する主帯電電圧と同極
性であって、１ｋＶ以上であることを特徴としている。

【００１９】以下に、本発明の画像形成方法を詳細に説
明する。まず、主帯電工程２で感光体１に主帯電電圧が
印加される。このときの感光体１の表面電位は３００Ｖ
〜１０００Ｖになる様に設定されるのが一般的である。
次いで、露光工程３で原稿の画像部分を露光して原稿画
像に対応した静電潜像を感光体１表面に形成した後、反
転現像工程４にて静電潜像の露光部分を現像バイアス電
圧が印加された状態で、主帯電と同極性に帯電したトナ
ー現像する。

【００２０】反転現像工程４後、転写工程５において、
主帯電とは逆極性の転写電圧を転写媒体８の裏面から印
加し、感光体１に形成されたトナー像を転写媒体８表面
に静電気的に転写する。

【００２１】前述したように、転写媒体８の先端直前部
および後端直後部においては、転写工程６による転写電
圧が感光体１に直接印加される。反転現像方式におい
て、転写電圧は主帯電電圧とは逆極性であって、数百〜
数千Ｖである。従って、転写電圧が直接印加された直接
印加部は感光体１の表面電位の極性が逆転して、主帯電
電圧とは逆極性になる。このときの感光体１の表面電位
は数百Ｖから１ｋＶ近くになる。

【００２２】転写電圧印加後、分離工程５にて分離電圧
が直接印加部に印加される。このときの分離電圧は、交
流電圧に主帯電電圧と同極性（転写電圧と逆極性）であ
って、１ｋＶ以上のシフトバイアス電圧（以下、分離シ
フトバイアス電圧と記述する。）を重畳したものであ
る。

【００２３】分離シフトバイアス電圧は、上述の通り、
主帯電電圧と同極性であるため、主帯電電圧と逆極性の
表面電位を有する直接印加部においては、感光体１表面
の極性を打ち消す方向に作用する。ここで、分離シフト
バイアス電圧は１ｋＶ以上であって、その絶対値が直接
印加部の表面電位よりも大きいので、直接印加部は分離
シフトバイアス電圧、すなわち主帯電電圧と同極性にに
変化する。

【００２４】また、感光体１表面の直接印加部以外の部
分（以後、間接印加部と記述する。）においては、感光
体１と転写工程５との間に転写媒体８を介するので、感
光体１に作用する転写電圧は著しく減少する。従って、
間接印加部においては転写電圧により極性が逆転するこ
とがなく、主帯電電圧と同極性のままである。

【００２５】以上のように、分離シフトバイアス電圧を
１ｋＶ以上とすることにより、感光体１全面の表面電位
が主帯電電圧と同極性、すなわち光感度の大きい方の極
性になるので、除電工程７での光除電が可能になり転写
メモリーの問題を解消することができる。

【００２６】とりわけ、分離シフトバイアス電圧が１ｋ
Ｖ乃至１．６ｋＶの場合は、転写媒体８に転写されたト
ナーが感光体１へ戻る現象を抑制することができ、ま
た、転写工程５と分離工程６が隣接していても、分離シ
フトバイアス電圧が転写電圧の印加に影響を及ぼさない
ため、良好な転写状態が得られ好ましい。

【００２７】

【発明の実施形態】図１は本発明で実施した画像形成方
法の構成の一例を模式的に示したものであり、１は一方
向に定速度で回転する感光体であって、この感光体１の
周辺にはその進行方向、つまり回転方向に沿って主帯電
工程２、露光工程３、反転現像工程４、転写工程５、分
離工程６および除電工程７がこの順序で設けられてい
る。

【００２８】感光体１は、ドラム基体の表面に有機感光
体、アモルファスシリコン等の感光材料から成る感光層
が形成されている。この感光層には電荷輸送剤、電荷発
生剤および結着樹脂を混合した単層型と、電荷輸送層と
電荷発生層を積層した積層型とがある。本発明におい
て、感光体１は単層型および積層型のいずれも適用でき
るが、特に正負いずれの帯電型にも使用できること、構
造が簡単で製造が容易であること、層を形成する際の皮
膜欠陥を抑制できること、層間の界面が少なく、光学的
特性を向上できること等の観点から、単層型が好まし
い。また、感光層の材料構成、積層型については感光体
の層構成により、正帯電の光感度が大きい正帯電型と、
負帯電の光感度が大きい負帯電型とがあり、本発明の画
像形成方法にはいずれを用いてもよい。

【００２９】以下、本発明の反転現像方式による画像形
成方法について、正帯電型の感光体１を用いた場合を例
にとって説明する。

【００３０】まず、主帯電工程２で感光体１の表面は正
極性に主帯電される。このとき、主帯電工程２にて印加
される主帯電電圧は、感光体１やトナーの特性、現像条
件等によって異なるが、感光体１の表面電位が＋３００
Ｖ〜＋１０００Ｖになるように設定すればよく、＋数百
Ｖ〜＋数千Ｖが必要である。

【００３１】主帯電電圧の印加する方法としては、従来
公知の例えば、感光体１の表面に近接して設けられるチ
ャージワイヤーに高電圧を掛けてコロナ放電を行う方法
や、感光体１表面に接触あるいは近接して設けられる導
電性ローラーに電圧を掛けて感光体１に電荷を与える方
法等が適用される。特にコロナ放電による方法は、主帯
電器の構造が簡単であり、安価に作製することができる
ため、好適に用いられる。また、前記主帯電器のチャー
ジワイヤーと感光体１との間にグリッド電極を設ける
と、コロナ放電が安定するので更に好ましい。

【００３２】次いで露光工程３で感光体１を露光し、原
稿画像に対応した静電潜像を感光体１表面に形成させ
る。反転現像方式においては、レーザー光等によって原
稿の画像部分が露光されるため、感光体１の表面電位は
静電潜像の画像部が低く、非画像部は高くなる。

【００３３】露光工程３後、反転現像工程４でトナーが
感光体１表面に供給される。本発明では反転現像方式を
用いるため、ここでは、正電荷を有するトナーが、正極
性の現像バイアス電圧の下、感光体１の正極性の表面電
位の高い非画像部を避けて、表面電位の低い画像部に吸
着され現像される。

【００３４】次いで、転写工程５において、感光体１の
周方向に、感光体１表面に接触するように供給される転
写媒体８の裏面から、負極性の転写電圧が印加される。
この負極性の転写電圧の印加により、感光体１表面に現
像されたトナーが転写媒体表面に静電気的に吸引され、
転写される。転写電圧は転写媒体通過時のみ印加される
が、前述の通り、転写媒体８の先端直前部および後端直
後部については感光体１に直接印加される直接印加部が
発生する。ここで、−数百Ｖ〜−数千Ｖの転写電圧が印
可され、感光体１の直接印加部の表面電位は、主帯電電
圧とは逆極性であって、非露光部で−数百Ｖから−１ｋ
Ｖ近くになる。

【００３５】転写電圧を印加する方法としては、主帯電
工程２と同様に、コロナ放電による方法、導電性ローラ
ーを用いる方法などが使用でき、中でもコロナ放電によ
る方法が好適に用いられる。

【００３６】転写工程５に続く、分離工程６で転写媒体
８に分離電圧が印加され、転写媒体は除電されることに
より感光体１から分離される。本発明では、分離電圧は
交流電圧に主帯電電圧と正極性の分離シフトバイアス電
圧を重畳したものである。分離シフトバイアス電圧は＋
１ｋＶ以上であって、その印加により転写工程５で−１
ｋＶ近くになった直接印加部の表面電位を打ち消し、表
面電位の極性を逆転させることが可能となる。

【００３７】特に、分離シフトバイアス電圧が＋１ｋＶ
〜＋１．６ｋＶの場合は、転写媒体８に転写されたトナ
ーが感光体１へ戻る現象が抑制されるのに加えて、転写
工程５と分離工程６が隣接していても、分離シフトバイ
アス電圧が転写電圧の印加に影響を及ぼさない。このた
め、トナーの転写効率が低下し、ハーフトーンや中間調
部分の画像濃度が低くなることがなく好ましい。

【００３８】また、分離シフトバイアス電圧が１ｋＶ以
下の場合は、直接印加部の表面電位を打ち消すのに十分
でなく、転写メモリーによる画像濃度斑が表れる場合が
あるので好ましくない。

【００３９】分離シフトバイアス電位を含む分離電圧を
印加する方法としては、主帯電工程２と同様に、チャー
ジワイヤーによるコロナ放電による方法、導電性ローラ
ーを用いる方法などが使用でき、中でもコロナ放電によ
る方法が好適に用いられる。

【００４０】また、分離電圧は分離シフトバイアス電圧
が重畳されていない状態を仮定した場合に、そのピーク
値が放電開始される電圧付近に設定すれば、分離シフト
バイアス電圧分の放電が発生し、感光体１の表面電位の
極性を逆転させることが効果的に行うことができる。具
体的には使用環境によっても異なるが、分離電圧は放電
開始電圧の−３．５ｋＶ〜＋４ｋＶの範囲内で設定する
ことができる。

【００４１】なお、前記放電開始電圧は感光体１と分離
工程６との間隙および、チャージワイヤーや導電性ロー
ラー等の電圧印加させる部材の体積固有抵抗値によって
変化する。すなわち、前記間隙あるいは前記体積固有抵
抗値が大きくなる程、前記放電開始電圧は大きくなる
が、具体的には４ｋＶ〜８ｋＶであるのが一般的であ
る。

【００４２】分離工程６後、除電工程７で感光体１表面
に除電光が照射される。このとき、感光体１の表面電位
は分離シフトバイアス電圧の印加により、正極性、すな
わち正帯電型感光体１の光感度が大きい方の極性になっ
ているので、除電斑が発生することがない。

【００４３】除電光の光源としては、従来公知の例え
ば、ＬＥＤアレイ、蛍光管などを使用することができ、
感光体１が感度を持つ波長で、感光体１表面の残留電荷
を除去できるのに十分な光量があればよい。

【００４４】なお、前述の除電工程７の他に、転写工程
５においてトナーの転写効率を向上させるために、転写
工程５前に除電工程を設けても良い。

【００４５】分離工程６の後工程として、転写工程５で
転写し切れずに感光体１表面に残留したトナー、あるい
は感光体１に付着した紙粉等の異物を除去するための、
クリーニング工程９を設けても良い。

【００４６】なお、分離工程６で感光体１より分離され
た転写媒体８は、定着工程等（図示せず）の処理工程に
送られる。

【００４７】本発明の画像形成方法は上述の例では正帯
電型であるが、負帯電型の感光体も同様に実施すること
ができる。負帯電型感光体を用いた場合は、上述の画像
形成装置において、負極性の主帯電電圧、負極性のトナ
ー、正極性の転写電圧、負極性の分離シフトバイアス電
圧を用いればよい。

【００４８】

【実施例】本発明を次の実施例で説明する。１．使用複写機Ｃｒｅａｇｅ６３０改造試験機（三田工業社製複写機）
を用いて、単層正帯電型感光体に主帯電器により＋８５
０Ｖに均一に帯電し、反射光学濃度が約０．５のハーフ
トーンを出力し画像露光を行った後、＋６５０Ｖの現像
バイアス電圧を印加して、正帯電トナーを用いた二成分
現像剤にて反転現像を行った。次いで転写電圧６ｋＶで
転写紙に転写を行い、定着を経て評価用画像を得た。分
離電圧は交流６ｋＶとし、分離シフトバイアス電圧は１
００Ｖから２ｋＶまで間で変更しながら実験を行った。
主帯電電圧、転写電圧、分離電圧の印加はチャージワイ
ヤーによるコロナ放電により行った。

【００４９】２．評価（１）画像濃度斑測定方法前記評価用画像の転写メモリー部（感光体ドラムの長手
方向に帯状に表れる画像の濃い部分）およびその他の非
転写メモリー部分の画像濃度を反射濃度計（東京電色社
製）で測定し、両者の画像濃度差（△ＩＤ）が、０．２
以上を不良とした。その結果を表１に示す。

【００５０】（２）転写状態評価法方前記評価用画像の非転写メモリー部の画像濃度を反射濃
度計（東京電色社製）で測定し、その画像濃度が０．３
以上を良好とし、０．１以上０．３未満を可、０．１未
満を不良とした。その結果を表１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明で使用する画像形
成装置の分離シフトバイアス電圧を１ｋＶ以上とするこ
とにより、転写メモリーを防止することができ、画像濃
度斑のない良好な画像が得られる。特に、分離シフトバ
イアス電圧を１ｋＶ乃至１．６ｋＶとした場合は、転写
媒体８に転写されたトナーが感光体１へ戻る現象が抑制
され、転写工程５と分離工程６が隣接していても、分離
シフトバイアス電圧が転写電圧の印加に影響を及ぼさな
いので、トナーの転写が良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法における各工程の配置を
示す説明図である。

【符号の説明】

１．感光体２．主帯電工程５．転写工程６．分離工程８．転写媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体の廻りに、少なくとも主帯電工程、
露光工程、反転現像工程、転写工程、分離工程、除電工
程とを順に備えた画像形成方法であって、前記分離工程
は前記感光体表面に分離シフトバイアス電圧を印加し、
前記分離シフトバイアス電圧は、前記主帯電工程が前記
感光体表面に印加する主帯電電圧と同極性であって、１
ｋＶ以上であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記分離シフトバイアス電圧が１ｋＶ乃至
１．６ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の
画像形成方法。
【請求項３】前記主帯電工程、前記転写工程、前記分離
工程は、前記感光体表面をコロナ放電により帯電させる
ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項４】前記感光体が単層有機感光体であることを
特徴とする、請求項１に記載の画像形成方法。