JP3157154B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真を利用した画像形成方法に関す
る。

［従来の技術］ 従来の画像形成方法においては、感光体の表面をコロ
ナ放電手段により特定極性に一様に帯電し、次いで画像
露光により感光体上の電荷を選択的に消失して静電像を
形成し、適当な現像バイアスを印加した現像剤供給体に
より現像剤を感光体表面に供給して靜電像を現像する。

ところで、コロナ放電手段を利用した装置は、湿度や
粉塵等の使用環境の影響を受け易く、また、コロナ放電
に伴うオゾンの放出による臭気や人体への有害性の問題
を有していることが知られる。

この問題を解決するために、近年、外部電圧を印加し
た帯電ローラを感光体表面に圧接することにより感光体
の帯電を行なう、いわゆる接触帯電を利用した画像形成
方法が注目されている。

従来のこの種の方法は、感光体の導電性基体を接地
し、この感光体の表面に対し、バイアス電圧を印加した
帯電ローラを圧接して感光体表面を一様に帯電し、次い
で画像露光により画像に対応した靜電像を形成する。靜
電像は、適当な現像バイアス電源に連結した現像スリー
ブにより所定の現像バイアスの下で現像され、現像され
た像は転写コロナ放電器または転写ローラの作用により
適当な転写材上に転写される。転写されずに感光体面上
に残留した現像剤は、適当なクリーニングバイアスを印
加されたクリーニングブラシにより感光体面上から除去
される。

［発明が解決しようとする課題］ このような従来の電荷注入型の接触帯電を利用した方
法にあっては、コロナ放電手段を利用した場合における
オゾンの発生など上記したような問題を解消することが
できるが、反面、画像に地かぶりが発生し易い等の問題
を残している。

また更に、上記従来の接触帯電による方法にあって
は、画像形成の各構成手段毎にそれぞれ電源を必要と
し、即ち、帯電ローラ用の電源、現像バイアス用の電
源、転写バイアス用の電源、およびクリーナバイアス用
の電源など、多数の電源を必要とし、安価で且つコンパ
クトな画像形成装置提供をすることが困難であった。

それゆえ、本発明は、感光体の電極にバイアス電圧を
印加させるとともに、導電性または半導電性の接地した
誘起部材を直接または誘電体を介して、接触させること
により感光体表面に向かって電荷の誘起を起こし感光体
の表面を所定電位に帯電させるという、新規な方法によ
り、当初の従来技術において述べた「電荷注入型」の接
触帯電方法において生じた帯電ローラと感光体との不均
一な接触や不十分な接触により生じる帯電ムラなどの不
具合を解消すると共に、画像を形成するための各構成手
段に使用する電源の数を最小とし、それにより、装置の
コンパクト化および低価格化を可能とさせる新規な画像
形成方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明は、導電性基体上に少なくとも光導
電層を設けてなる感光体に対し、該感光体の導電性基体
に交流電圧または交流電圧に直流電圧を重畳したバイア
ス電圧を印加し、この感光体表面に対して導電性または
半導電性の接地した誘起部材を直接または誘電体を介し
て接触させることにより前記印加電圧に従って感光体表
面に所定の極性の電荷を誘起して感光体表面を所定電位
に帯電し、次いで画像を露光して静電像を形成した後、
誘起バイアス手段を介して接地した現像スリーブにより
現像剤を供給して前記静電像を現像する画像形成方法で
あって、前記感光体の導電性基体へ の印加するバイ
アス電圧（Vdrum）と前記誘起バイアス手段による誘起
バイアス電圧（Vbias）とが、 Vdrum＜Vs＋Vbias （Vsは、現像スリーブと感光体間の火花開始電圧） の関係であることを特徴とする。

［作 用］ このように、感光体の導電性基体に交流電圧または交
流電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加し、誘起部材を
感光体表面に接すると、光導電層、エアー層、誘起部材
のインピーダンスに従って前記印加電圧が分圧され、感
光体表面は所定の電位に帯電される。次いで画像露光を
行なうことにより画像情報に応じた静電像が形成され
る。

一方、現像スリーブは上記式を満足するような誘起バ
イアス手段を介して接地されており、感光体上の電位に
より誘起された現像バイアスにより静電像を現像する。

［実施例］ 以下、図面を参照としながら本発明による画像形成方
法について説明する。

第１図は本発明による画像形成方法を実施した装置の
一例を示す。感光体１は、ドラム状の導電性の基体（層
状のものも含めて総称する）11と、基体11上に蒸着また
は塗布などにより設けられた光導電層12とを含み、矢印
Ａで示す方向に回転する。光導電層12は、OPC、Se、Zn
O、CdS、ａ−Siなど、Ｐ型半導体またはＮ型半導体のい
ずれの型でも使用に適する。また、上記の構成に加え、
光導電層12上に誘電体層を更に設けた構成であっても良
い。感光体の導電性基体11はバイアス電源６に電気的に
連結されており、この例では、バイアス電源６は交流電
圧に直流電圧を重畳した電圧を導電性基体11に印加す
る。交流電圧は80Hz〜30kHzの範囲内の周波数のものが
特に適している。また、重畳する直流電圧は、Ｎ型の感
光体に対しては正極性、Ｐ型の感光体に対しては負極性
の電圧であることが好ましい。

この感光体１の表面に対し、誘起部材２が接触して配
置される（場合に応じて、必ずしも厳密に接触している
必要はない）。誘起部材２は、図示例では回転自在に支
持された導電性の金属コア21に導電性の弾性ゴム材から
なる層22を電気的に接して外装したローラ形状よりな
り、適当な圧力により感光体表面に圧接され、感光体の
周速度とほぼ同じ周速度で接触部分において順方向に回
転する。層22は、例えば、NBRやシリコンラバー等に導
電性材を含有したものであって良い。また、誘起部材２
は、場合により、層22の外周面上に合成樹脂等の誘電体
層23（第４図にこのような構成の誘起部材を示す。）を
設けても良い。また層22は、弾性の導電性物質の他、半
導電性物質（例えば10⁵〜10¹⁰Ωcm）または剛性の金属
体であっても良い。コア21は直接あるいはバリスタ、定
電圧ダイオードまたはダイオード等の整流手段を介して
接地されている。また感光体上に所望の電位を得るため
に、適当な抵抗器を介在しても良い。また、誘起部材２
は、上記のようなローラ形状の他、導電性または半導電
性のブレードまたはブラシの形状であっても良い。

第２図は感光体の帯電を説明するための等価回路であ
る。暗中において、感光体１の導電性基体11に交流に直
流を重畳した所定の値のバイアス電圧を印加し、直接ま
たはダイオード等を介して接地した誘起部材２を感光体
表面に接すると、感光体表面に電荷が誘起され、感光体
表面は、感光体１のインピーダンスと誘起部材２のイン
ピーダンスおよび両者間のエアー層のインピーダンスと
の値に従って分圧された値に帯電される。

第３図はＮ型の光導電層を有する感光体の基体に正極
性側に偏位した重畳バイアス電圧を印加した場合におけ
る感光体の表面電位の変化を概略的に示す。誘起部材２
を接触した感光体表面には前記したように正の電荷が誘
起されて前記分圧に従って電位が降下する。次いでレー
ザーまたはLED等の光学手段により画像露光７を行なう
と、画像明部（露光された領域）の表面電位（V_L）は前
記感光体の基体11に印加したバイアス電位の値に近づ
き、画像暗部（露光されない領域）の電位（V_D）との間
に電位差を形成する。このように、本発明による電子写
真方法においては、従来のコロナ放電を用いた方法とは
逆に、画像明部の電位が感光体へのバイアス電位とな
り、画像暗部の電位が低い値となる静電像を形成する。

第３図は説明の便宜上、明部電位、暗部電位を直線的
に示しているが、実際においては、バイアス印加中の感
光体の表面電位はバイアス電位が重畳されて振幅してい
る。第４図は、プラス400Vの直流電圧に、周波数4kHzの
2500Vp−ｐの交流電圧を重畳したバイアス電圧を感光体
の基体に印加し、そののち光像を照射し静電潜像を得た
場合の暗部と明部の電位を示すが、振幅の波形は感光体
の基体に印加するバイアス電圧の波形にほぼ等しく、さ
らに振幅の周波数は同様にバイアス電圧の周波数と等し
くなる。

同様にＰ型の光導電層を有する感光体の基体に負の電
位を印加すると感光体表面には負電位の電荷が誘起さ
れ、上記と同様にして静電像が形成される。

再び第１図を参照として説明する。画像露光により形
成された静電像は次順に配置された現像手段３によって
現像される。現像手段３は、感光体１の表面に近接して
配置された導電性のスリーブ31とその内方に設けられた
磁石ローラ32を含む。スリーブ31および磁石ローラ32は
互いに独立して異なる速度で回転可能に設けられてお
り、この例では、スリーブ31および磁石ローラ32共に、
感光体１の回転方向とは逆方向に、即ち、現像部位にお
いて順方向に回転する。スリーブ31の表面はショットブ
ラストが施され、その表面には不図示の収容ケースから
供給された現像剤が磁石ローラ32の磁力により吸引され
る。現像剤は感光体の周速度とほぼ同速度あるいは幾分
速い速度で感光体１の回転方向と逆方向（現像部位にお
いて順方向、矢印Ｂ方向）に搬送され、感光体１の表面
と接触しまたは摺擦して静電像を交番電界および交番磁
界の作用の下で現像する。現像剤としては一成分磁性ト
ナーまたは二成分現像剤などが使用される。

スリーブ31はバリスタあるいは定電圧ダイオード、高
抵抗器等の誘起バイアス手段を介して接地されている。
図示例ではスリーブ31はバリスタ33を介して接地されて
おり、感光ドラムに印加された電位により誘起されたバ
イアス電位により感光体上の静電像を現像する。スリー
ブ31のバイアス電位はそれに接続するバリスタ、定電圧
ダイオード等の誘起バイアス手段の定格値に依存し、例
えば、デジタルプリンタのように反転現像を要する場
合、バリスタ33は、スリーブ31の電位が感光体の暗部電
位に近い値となるような定格値のものが選択される。

ここで用いる誘起バイアス手段は次式を満足するよう
なものが用いられる。

Vdrum＜Vs＋Vbias ここで、Vdrumは、感光体の基体へ印加するバイアス
電圧（振幅電圧の尖頭値）、Vbiasは、誘起バイアス手
段による誘起バイアス電圧、Vsは、感光体と現像スリー
ブ間の火花放電開始電圧をいい、 （ｌ≦16cm、σはｐ＝760mmHg、ｔ＝20℃を標準状態と
した空気の相対密度、σ＝0.385p/（273＋ｔ℃）） このような条件における現像により、感光体・現像ス
リーブ間のリークがなく、しかも地かぶりのない鮮明な
現像剤像を得ることができる。

こうして可視像化された現像剤像は転写手段４により
紙等の転写材上に転写される。転写手段４は誘起部材２
とほぼ同じ構成よりなり、接地された金属コア41、導電
層42を含み、場合により、誘電体層43（第４図）を更に
含む。転写手段４は感光体に印加したバイアス電圧によ
り誘起される転写電位により感光体上の現像剤像を転写
材上に転写する。

次いで転写材は不図示の分離手段により感光体面から
分離され、定着手段（不図示）に送られて、その上に永
久複写像を形成する。

一方、転写後の感光体は、その上に残留する現像剤を
クリーニング手段５により清掃されて、次の画像形成の
ために準備される。クリーニング手段５はこの例では導
電性基体51上に導電性ブラシを植設したブラシ型クリー
ナよりなる。導電性基体51は接地され、これにより感光
体上に残留する現像剤は静電的且つ物理的に導電性ブラ
シに吸引され、感光体から除去される。ブラシに付着し
た現像剤は不図示のスクレーパにより除去される。

第５図は感光体１の導電性基体へ印加するバイアス電
圧が交流電圧のみ（直流電圧を重畳しない）の場合を示
し、この場合、誘起部材２は整流手段８を介在して接地
される。その他の部分は第１図の例と同じ構成である。

実験例１ 第１図の構成において、導電性基体上にＮ型の誘起光
導電層を有する感光体の基体にプラス約900Vの直流電圧
に2500Vp−ｐの交流電圧（周波数は80Hz〜30Hz）を重畳
した電圧を印加し、感光体を周速40mm/Secで回転させ
た。この感光体に対し、NBRまたはシリコンラバーに導
電性粉を含有させてなる弾性層を有する接地された誘起
ローラを暗中において圧接させ、次いでレーザ光を照射
して静電像を形成し、反転現像した。

現像剤としては、アクリル樹脂を主成分としたトナー
５部に対し、抵抗約10⁷〜10⁹Ω・cmで球形の平均粒径50
μのフェライトキャリア100部を混合したものを用い
た。また、現像スリーブは表面を約400メッシュのショ
ットブラストを施した外径18mmのSUS304のスリーブを用
いバリスタを介して接地した。現像スリーブ内で６極の
磁石ローラを回転させスリーブ表面で約600ガウスの交
番磁界がトナーに作用するようにし、感光体・現像スリ
ーブ間の間隔を0.3mmとして現像スリーブ上の現像剤を
感光体表面に接触して現像を行った。

このような構成において、バリスタ電圧値を順次変更
して実験を行ったところ（Vdrum＜Vs＋Vbias）の範囲を
満たすようにバイアス電圧またはバリスタ電圧を採択す
ることにより、感光体から現像スリーブへのリークがな
く、しかも地汚れがない鮮明な画像を得ることができ
た。

実験例２ 実験例１と同じ条件において、現像剤として平均粒径
12μで10¹⁴〜10¹⁵Ω・cmの一成分磁性トナーを用いて同
様な実験を行った結果、同様に上記範囲を満たすことに
より感光体から現像スリーブへのリークがなく、しかも
地汚れがない鮮明な画像を得ることができた。

実験例３ 実験例１と同じ条件において、現像剤キャリアとして
予め現像スリーブ表面に球形で35〜60μのフェライト粉
6gを均一に付着させ、トナーとして平均粒径12μで10¹⁴
〜10¹⁵Ω・cmのトナーを用いて同様な実験を行った結果
実験例１と同様な結果が得られた。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、感光体の電極にバイアス電圧を
印加させるとともに、導電性または半導電性の接地した
誘起部材を直接または誘電体を介して接触させ、感光体
表面に向かって電荷の誘起を起こし感光体の表面を所定
電位にさせる帯電、すなわち「電荷誘起型」の帯電方法
を行いせしめることにより、当初の従来技術において述
べた「電荷注入型」の接触帯電方法において生じた帯電
ローラと感光体との不均一な接触や不十分な接触により
生じる帯電ムラなどの不具合を解消することができると
共に、感光体の基体にバイアス電圧を印加するという手
段を用いることにより、帯電手段や現像バイアスなどの
ための多数の高圧電源を必要とせず、実施する装置の構
成を極めて簡単且つ安価にすることができる。

また感光体の基体へ印加するバイアス電圧と現像スリ
ーブに連結する誘起バイアス手段の値を上記関係に保つ
ことにより、感光体・現像スリーブ間のリークがなく、
且つ地かぶりのない鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施した画像形成方法の一
例の要部を示す概略図、第２図は感光体および誘起部材
に関する等価回路、第３図、第４図は本発明に基づきＮ
型の光導電層を有する感光体の基体に正の電位を印加し
た場合における感光体の表面電位の変化を説明する図、
第５図は第１図とは別の例を示す概略図である。 １……感光体、２……誘起部材、 ３……現像手段、４……転写手段、 ５……クリーニング手段、６……バイアス電源、 11……導電性基体、12……光導電層、 31……現像剤供給体。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−149668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−35639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−147651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−54447（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−110967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−88770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138566（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−38547（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−30622（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/06 - 15/08 G03G 13/02 G03G 15/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性基体上に少なくとも光導電層を設け
   てなる感光体に対し、該感光体の導電性基体に交流電圧
   または交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印
   加し、この感光体表面に対して導電性または半導電性の
   接地した誘起部材を直接または誘電体を介して接触させ
   ることにより前記印加電圧に従って感光体表面に所定の
   極性の電荷を誘起して感光体表面を所定電位に帯電し、
   次いで画像を露光して静電像を形成した後、誘起バイア
   ス手段を介して接地した現像スリーブにより現像剤を供
   給して前記静電像を現像する画像形成方法であって、前
   記感光体の導電性基体へ印加するバイアス電圧（Vdru
   m）と前記誘起バイアス手段による誘起バイアス電圧（V
   bias）とが、 Vdrum＜Vs＋Vbias （Vsは、現像スリーブと感光体間の火花開始電圧） の関係であることを特徴とする画像形成方法。