JP3517090B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ン光導電層からなる感光体を搭載したタンデム型電子写
真方式の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】すでに製品化されているカラープリンタ
としてはタンデム型電子写真方式の画像形成装置がある
が、それに搭載する感光体は負帯電型のOPCにより構
成している。そして、このOPC感光体の帯電能は−8
00V程度にまで高めることができるので、カラートナ
ーの付着が容易となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記O
PC感光体を搭載した画像形成装置を高速カラー印字に
応用しようとすると、OPC感光体では磨耗性および耐
久性に劣るために適していないという問題点がある。
【0004】そこで、すべてをアモルファスシリコン光
導電層からなる感光体(以下、アモルファスシリコンを
a−Siと略記する)にした画像形成装置も提案されて
いるが、帯電能が低く、シアン、マゼンタ、イエローの
各色においてコントラストが得られないという問題点が
ある。
【0005】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めたところ、タンデム型電子写真方式のカラープリンタ
においては、実際上カラー印字をおこなうだけでなく、
モノクロ(黒色)での印字も頻繁におこなわれ、モノク
ロ印字の方がカラー印字と比べ、使用頻度が多い場合も
あることに着目し、そこで、黒色トナー像を形成する画
像形成要素に搭載される感光体をa−Siにより構成し
て、黒色トナー像以外の着色トナー像を形成すべくOP
C感光体が搭載された画像形成要素における帯電手段へ
の印加電圧と比べ、1.05〜2.50倍高くしたこと
で、共通の画像形成装置に異種の感光体を搭載しても、
カラープリンタとして十分に実用性がある画像形成装置
となるを知見した。
【0006】ちなみに、一つの画像形成装置に対して複
数の感光体を配列したカラープリンタの場合には、お互
いに光導電層が異なる感光体を配設すると、それぞれの
性能差によって所要とおりの着色が得られていない。
【0007】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は高速カラー印字に適した画
像形成装置を提供することにある。
【0008】また、本発明の他の目的はモノクロ印字に
対する耐久性を高めることで、カラー印字との間で使い
分けしても、全体としての印字性能を長期間にわたって
維持し、これによって長期信頼性の画像形成装置を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のタンデム型電子
写真方式の画像形成装置は、感光体と、該感光体の表面
に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域に対し
て光照射する露光手段とから成り、これら帯電手段と露
光手段とにより感光体の表面に静電潜像を生ぜしめると
ともに、該静電潜像に対応した着色トナー像を感光体の
表面に形成する現像手段と、該着色トナー像を被転写材
に転写する転写手段と、該転写後に感光体表面の残留ト
ナーを除去するクリーニング手段と、該転写後に残余静
電潜像を除去する除電手段とを配設した画像形成要素を
被転写材の搬送方向に沿って複数配列してなる画像形成
装置において、黒色トナー像以外の着色トナー像を形成
する画像形成要素に搭載された感光体をOPC感光体に
より構成し、且つ、黒色トナー像を形成する画像形成要
素に搭載される感光体をアモルファスシリコン光導電層
により構成するとともに、該黒色トナー像用の感光体を
OPC感光体よりも被転写材の搬送方向の下流側に配置
し、その帯電手段への印加電圧をOPC感光体における
帯電手段の印加電圧に比べて1.05〜2.50倍高く
したことを特徴とする。
【0010】また、本発明の他の画像形成装置は、上記
本発明の画像形成装置において、感光体のプロセススピ
ードが200mm/秒以上であることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】感光体の構成 図2は本発明の黒色トナー像を形成する画像形成要素に
係る感光体1の層構成であり、導電性の基板2の上にa
−Siなどからなる感光層3を真空蒸着法、活性反応蒸
着法、イオンプレーテイング法、RFスパッタリング
法、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタ
リング法、DCマグネトロンスパッタリング法、熱CV
D法、プラズマCVD法などで成膜形成している。この
感光層3は、たとえばキャリア注入阻止層4、光導電層
5、表面保護層6とを順次積層してなる。
【0012】上記基板2は銅、黄銅、SUS、Al、N
iなどの金属導電体からなり、あるいはガラス、セラミ
ックなどの絶縁体の表面に導電性薄膜を被覆したものな
どがある。この基板2はシート状、ベルト状もしくはウ
ェブ状可とう性導電シートでもよく、このようなシート
にはSUS、Al、Niなどの金属シート、あるいはポ
リエステル、ナイロン、ポリイミドなどの高分子樹脂フ
ィルムの上にAl、Niなどの金属もしくは酸化スズ、
インジウム・スズ・オキサイド(ITO)などの透明導
電性材料や有機導電性材料を蒸着などにより被覆して導
電処理したものを用いる。
【0013】上記キャリア注入阻止層4はa−Si、ア
モルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコン
ナイトライドなどにより形成する。
【0014】上記光導電層5はa−Siで構成する(た
だし、このa−Siにカーボンを入れたアモルファスシ
リコンカーバイドでもよい)。この光導電層5の厚みを
30μm以上にするとOPC感光体の帯電能に相当に近
づけることができる。さらにはその厚みを30〜100
μm、好適には30〜70μmにするのが望ましく、3
0μm未満の場合には帯電能力が低くなり、100μm
を越えると残留電位が高くなる傾向にある。
【0015】上記表面保護層6も絶縁性の高いアモルフ
ァスシリコンカーバイド(a−SiC)により構成して
もよく、その他にアモルファスシリコンナイトライド、
アモルファスシリコンオキサイドなどで形成してもよ
い。
【0016】かくして黒色トナー像を形成する画像形成
要素に搭載する感光体において、上記層構成にして、さ
らに帯電手段の供給電流を制御することで、従来周知の
OPC感光体の帯電(たとえば約800V)に相当に近
づけることができ、すなわちOPC感光体と対比しても
200V以下の帯電差にでき、そして、このような帯電
差によって高速カラー印字に適した画像形成装置が得ら
れる。なお、このような構成の黒色トナー像形成用感光
体1については正負の双方の帯電に適用できる。
【0017】画像形成装置の構成 図1は本発明の画像形成装置であって、まずは図3に本
発明に係るプリンタ様式の画像形成要素7の原理を示
す。8は感光体であり、この感光体8の周面に帯電手段
であるコロナ帯電器9と、その帯電後に光照射する露光
手段である露光器10(LEDヘッド)と、トナー像を
感光体8の表面に形成するためのトナー11を備えた現
像手段である現像機12と、そのトナー像を被転写材1
3に転写する転写手段である転写器14と、その転写後
に感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段
15と、その転写後に残余静電潜像を除去する除電手段
16とを配設した構成である。また、17は被転写材1
3に転写されたトナー像を熱もしくは圧力により固着す
るための定着器である。
【0018】このカールソン法は次の〜の各プロセ
スを繰り返し経る。 感光体8の周面をコロナ帯電器9により帯電する。 露光器10により画像を露光することにより、感光体
8の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形成
する。 この静電潜像を現像機12により現像する。この現像
により着色トナーが静電潜像との静電引力により感光体
表面に付着し、可視化する。 感光体表面のトナー像を紙などの被転写材13の裏面
よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、これ
により、画像を被転写材13の上に得る。 感光体表面の残留トナーをクリーニング手段15によ
り機械的に除去する。 感光体表面を強い光で全面露光し、除電手段16によ
り残余の静電潜像を除去する。
【0019】なお、画像形成要素7はプリンターの構成
であるが、露光器10に代えて原稿からの反射光を通す
レンズやミラーなどの光学系を用いれば、複写機の構成
の画像形成装置となる。
【0020】次に図1の画像形成装置18において、7
aはブラック用の画像形成要素(図中Kで表示する)、
7bはイエロー用の画像形成要素(図中Yで表示す
る)、7cはシアン用の画像形成要素(図中Cで表示す
る)、7dはマゼンタ用の画像形成要素(図中Mで表示
する)である。そして、画像形成要素7a(K)に上記
感光体1を搭載し、他の各画像形成要素7b(Y)、7
c(C)、7d(M)に公知のOPC感光体を搭載す
る。また、搬送ベルト19の上に被転写材13としての
用紙を乗せて、それを矢印方向へ移動させる。
【0021】また、画像形成要素7a(K)のコロナ帯
電器9への印加電圧(コロナ帯電器9の供給電流、すな
わち流れ込み電流(ドラム電流))を、他の画像形成要
素7b(Y)、7c(C)、7d(M)のコロナ帯電器
9の印加電圧と比べ、1.05〜2.50倍に高く制御
したことで、画像形成要素7a(K)の感光体1の帯電
がOPC感光体と比べ、200V以下の帯電差になっ
た。
【0022】かくして上記構成の画像形成装置18によ
れば、印字ムラが生じなくなり、鮮明なカラー画像が得
られるカラー用の画像形成装置が提供できる。しかも、
画像形成要素7a(K)の感光体1の耐久性能を向上さ
せたことで、高速カラー印字ができるとともに、カラー
印字とモノクロ印字との間で使い分けしても、全体とし
ての品質を長期間にわたって維持できる。
【0023】また、本発明によれば、a−Si感光体1
および各OPC感光体1のすべてのプロセススピードを
200mm/秒以上にすると、より優位に高速カラー印
字ができ、各感光体特性のバラツキが小さくなり、暗減
衰特性も小さくなり、これによって印字性能が一段と向
上する。
【0024】
【実施例】
(例1)画像形成要素7a(K)の感光体1(外形寸
法:φ180mm、長さ372mm)については、純度
99.9%のAlからなる円筒状の基板の上にプラズマ
CVD法によって表1に示す成膜条件でもって図2の感
光層3を成膜形成した。
【0025】
【表1】
【0026】他方のOPC感光体については、Alから
なる円筒状の基板の上に下引層(中間層)と、膜厚1μ
m以下のキャリア発生層と、膜厚15〜40μmのキャ
リア輸送層とが順次積層されたものであって、下引層は
水溶性もしくはアルコール可溶性の樹脂、熱硬化性や光
硬化性樹脂からなし、また、キャリア発生層は樹脂バイ
ンダ中に微粒子の顔料が分散されたもので構成し、さら
にキャリア輸送層は正孔移動度の大きな電子供与性を備
えて、キャリア輸送材料を樹脂バインダ中に分散溶解し
た層である。
【0027】こらら各感光体の画像形成要素を備えた画
像形成装置において、供給電流を変えて、印字を評価し
たところ、表2に示すような結果が得られた。
【0028】この印字評価については二つに分け、〇
印は良好な印字が得られた場合、×印は不良の場合で
ある。
【0029】
【表2】
【0030】同表から明らかなとおり、供給電流比(a
−Si/OPC)を1.05〜2.50にすると、優れ
た印字が得られた。ただし、試験No.8についてはa
−Si感光体での供給電流が大きすぎて、放電破壊が発
生し、黒点が生じた。
【0031】また、本発明の試験No.3〜試験No.
7における画像形成要素7a(K)の感光体1の帯電が
−620V〜−770Vであり、上記OPC感光体の帯
電が−800Vであって、両者間の帯電差は180V〜
30Vであった。
【0032】以上のような本発明の画像形成装置でもっ
てカラー印字をおこなったところ、印字速度12枚/分
でもって優れたカラー画像が得られた。
【0033】(例2)(例1)の画像形成装置のうち、
試験No.4の条件でもって、さらにa−Si感光体お
よび各OPC感光体のすべてのプロセススピードを表3
に示すように変えて、印字評価などをテストした。この
印字評価については、3種類に区分し、〇印は良好な
印字が得られた場合、×印は不良の場合であり、△
印はかすれ(もしくはカブリ)がわずかに発生した場合
である。
【0034】
【表3】
【0035】この結果から明らかなとおり、200mm
/秒以上のプロセススピードにすると、より優位に高速
カラー印字ができ、各感光体特性のバラツキが小さくな
り、暗減衰特性も小さくなり、これによって印字性能が
一段と向上した。
【0036】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の画像形成装置に
よれば、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載さ
れる感光体をa-Si光導電層により構成し、該感光体をO
PC感光体よりも被転写材の搬送方向の下流側に配置す
るとともに、その帯電手段への印加電圧を、黒色トナー
像以外の着色トナー像を形成すべくOPC感光体が搭載
された画像形成要素における帯電手段の印加電圧と比
べ、1.05〜2.50倍高くしたことで、高速カラー
印字に適する高性能なカラープリンタが提供できた。
【0037】また、本発明によれば、さらに感光体のプ
ロセススピードを200mm/秒以上にしたことで、よ
り優位に高速カラー印字ができ、各感光体特性のバラツ
キが小さくなり、暗減衰特性も小さくなり、これによっ
て印字性能が一段と向上した。
【0038】しかも、本発明によれば、モノクロ印字に
対する耐久性を高めることで、カラー印字との間で十分
に使い分けができ、全体としての印字性能を長期間にわ
たって維持できた長期信頼性の画像形成装置が提供でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の概略図である。
【図2】発明の実施形態に係る感光体の層構成を示す断
面図である。
【図3】本発明の画像形成要素の概略図である。
【符号の説明】
1、8 感光体 2 基板 3 感光層 5 光導電層 6 表面保護層 7、7a、7b、7c、7d画像形成要素 9 コロナ帯電器 10 露光器 11 トナー 12 現像機 13 被転写材 14 転写器 15 クリーニング手段 16 除電手段 18 画像形成装置 19 搬送ベルト
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】感光体と、該感光体の表面に電荷を付与す
    る帯電手段と、感光体の帯電領域に対して光照射する露
    光手段とから成り、これら帯電手段と露光手段とにより
    感光体の表面に静電潜像を生ぜしめるとともに、該静電
    潜像に対応した着色トナー像を感光体の表面に形成する
    現像手段と、該着色トナー像を被転写材に転写する転写
    手段と、該転写後に感光体表面の残留トナーを除去する
    クリーニング手段と、該転写後に残余静電潜像を除去す
    る除電手段とを配設した画像形成要素を被転写材の搬送
    方向に沿って複数配列してなる画像形成装置において、 黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要
    素に搭載された感光体をOPC感光体により構成し、且
    つ、 黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される
    感光体をアモルファスシリコン光導電層により構成する
    とともに、該黒色トナー像用の感光体をOPC感光体よ
    りも被転写材の搬送方向の下流側に配置し、その帯電手
    段への印加電圧をOPC感光体における帯電手段の印加
    電圧に比べて1.05〜2.50倍高くしたことを特徴
    とするタンデム型電子写真方式の画像形成装置。
  2. 【請求項2】前記感光体のプロセススピードが200m
    m/秒以上であることを特徴とする請求項1記載の画像
    形成装置。
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