JP3538389B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

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装置および
画像形成方法において、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装置および画像形成方法に関
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、転写媒体に転写する。転写媒体は感光体か
ら分離され、定着して画像形成を行う。感光体は転写
後、除電され次の主帯電が行われる。

【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ファッ
クス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】図１は従来より用いられている反転現像を
使用する画像形成装置の構成の一例を模式的に示したも
のである。図１中、感光体１は支持基体１０の表面に感
光層１１が形成されており、一方向に定速度で回転す
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手段２、露光手段３、反転現像手段
４、転写手段５および除電手段７がこの順序で設けられ
ている。

【０００５】感光体１は主帯電手段２によりその全面が
一様に帯電された（主帯電工程）後、露光手段３により
原稿の画像領域に該当する部分が露光され静電潜像を形
成する（露光工程）。感光体１を構成する導電性支持基
体は接地されているので、感光体１の露光された部分の
電荷が接地部に落ちるのである。従って、感光体１の感
度に従って、感光体１の接地部に対する電位（以下、表
面電位と記述する。）が明電位の値まで低下する。露光
されなかった非画像領域は表面電位の低下がほとんど無
く暗電位の値で安定する。

【０００６】次いで感光体１上の静電潜像に対して、反
転現像手段４により表面電位と同極性のトナーが付着し
てトナー像が形成される（反転現像工程）。なお、反転
現像法式では反転現像手段４にトナーと同極性の現像バ
イアス電圧が掛けられており、トナーは現像バイアスに
反発しつつ、感光体１の電位が高い暗電位部を避けて、
より表面電位の低い明電位部に付着する。

【０００７】現像後、感光体１に転写媒体８を介して、
転写手段５により転写電圧が印加される（転写工程）。
転写手段５としては、転写部材１２が感光体１に接する
接触転写によるものや、転写部材が感光体１と直接接し
ないまでも転写媒体８を介することにより接する非接触
転写によるものが主に用いられる。接触、非接触転写い
ずれの場合も転写時に転写部材および感光体１に接する
転写媒体８を介して、感光体１に転写電圧が印加される
ことになる。転写部材としてはローラー、ブラシ、プレ
ートなどが挙げられるが、転写電圧印加の効率性、転写
媒体８の搬送性などの理由で転写ローラーが主に用いら
れている。その他、感光体１にコロナ放電により転写電
圧を印加するチャージワイヤーが用いられることもあ
る。

【０００８】反転現像方式では、転写手段５により感光
体１の表面に印加される転写電圧は、主帯電手段２によ
り感光体１に印加される主帯電電圧とは逆極性である。
ここで、トナーを転写媒体８側へ効率よく転写させるた
めに、明電位よりも大きな転写電圧が感光体１に印加さ
れる。従って、感光体１の明電位部は表面電位が主帯電
時とは逆極性になる。

【０００９】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の感光層を有する
単層型と、電荷輸送層と電荷発生層を積層した感光層を
有する積層型とがある。

【００１０】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の方が逆極性
帯電時よりも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、反転現像装置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。

【００１１】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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、転写直後
の感光体１の明電位部の表面電位は、主帯電時とは逆極
性であるので、単層、積層いずれの感光体を用いる場合
でも、明電位部は光感度の小さい方あるいは光感度のな
い極性になる。

【００１３】転写工程後、除電手段７において、除電光
を感光体１に照射して、感光体１上に残留している電荷
を除去する除電操作が行われる（除電工程）。しかしな
がら、感光体１の明電位部は光感度の低いまたは無い極
性に帯電しているので、電荷を十分に除去することがで
きない。このため、光感度の低いまたは無い極性、すな
わち主帯電電圧とは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。

【００１４】転写工程の後、分離手段６による分離工程
を設けた場合、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。従って、この場合も除電手段７では感光体１上の電
荷が除去できず、転写メモリーが発生する。

【００１５】この状態のまま、感光体１が次の主帯電手
段２で主帯電を受けた場合、除電光照射後に残留する電
荷が主帯電による電荷をうち消すため、感光体１の明電
位部の表面電位が低下する。このため、主帯電による感
光体１の帯電が不均一となり、画像濃度斑が発生する。

【００１６】図２は、感光体１表面の導電性支持基体１
０に対する電位差および、感光体１の表面電位の工程毎
の推移を、主帯電が正帯電の場合を例にとって示したも
のである。ここで、表面電位は感光体１表面の接地部に
対する電位差を表している。図中の実線は複写工程の１
順目が明電位部、２順目が暗電位部の場合であり、点線
は１、2順目とも暗電位部の場合である。

【００１７】図２の例からわかるように、表面電位で+9
00Vに主帯電された感光体は、明電位部においては露光
によって電位が+200Vまで低下する。転写工程では、絶
対値が明電位+200V以上である転写電圧-250Vが感光体１
に印加され、表面電位は正から負に変わる。このため、
転写後の除電工程でも感光体表面に残留している負電荷
を除去することができない。

【００１８】一方、暗電位部においては露光されないの
で、暗減衰により僅かな表面電位の低下があるものの、
露光による表面電位の低下は起こらない。従って、転写
工程で表面電位は+900Vから+650Vに低下するが、極性が
変わることはなく、除電工程で感光体１表面に残留して
いる正電荷を除去することができる。

【００１９】感光体１の明電位部が２順目に暗電位部に
なる場合、転写メモリーによる残留電荷の影響で、主帯
電工程において他の暗電位部（点線）との表面電位差が
生じることになり、濃度斑が発生してしまうのである。

【００２０】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効率よく前記転写媒体に転写するこ
とができなくなる。

【００２１】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、NO_X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。

【００２２】本発明の目的は、以上のような問題点を解
消し、画像濃度斑の発生がない画像形成装置および画像
形成方法を提供するものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、導電性支持基体とその上に形成される感光層とを有
する感光体を有し、感光体の廻りに、少なくとも主帯電
手段、露光手段、反転現像手段および転写手段とを順に
備え、導電性支持基体と接地部との間にバイアス電圧を
発生させるバイアス電圧発生手段を備え、前記バイアス
電圧の絶対値は転写手段により感光体の表面に印加され
る転写電圧以上の値に設定され、導電性支持基体の接地
部に対する電位は、主帯電手段により主帯電された感光
体の接地部に対する電位とは逆極性に設定されることを
特徴とする。本発明の画像形成方法は、導電性支持基体
とその上に形成される感光層とを有する感光体の廻り
に、少なくとも主帯電工程、露光工程、反転現像工程お
よび転写工程とを順に備え、導電性支持基体と接地部と
の間に、絶対値が転写工程で感光体の表面に印加される
転写電圧以上となるようにバイアス電圧を印加し、この
ときの導電性支持基体の接地部に対する電位は、主帯電
工程で主帯電された感光体の接地部に対する電位とは逆
極性であることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像形成装置を
詳細に説明する。

【００２５】図３は本発明で実施した画像形成装置の一
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手段２、露光
手段３、反転現像手段４、転写手段５、がこの順序で設
けられている。また、図３に示されるように分離手段
６、除電手段７、クリーニング手段9が設けられていて
もよい。

【００２６】本発明の画像形成装置に用いられる感光体
は、導電性支持基体１０とその上に形成される感光層１
１とを有しており、従来公知のものが使用できる。導電
性支持基体１０は基体自体が導電性を有するか、あるい
は基体の表面が導電性を有していれば良い。例えば、ア
ルミニウム、銅、ニッケル、鉄、亜鉛、チタン等の金属
及び、それらの合金からなるドラム、ベルトまたはシー
ト等、または、プラスチック、紙等の支持基体表面にア
ルミニウム、チタン等の金属及びそれらの合金を真空蒸
着法によって被膜形成させたものが挙げられる。導電性
支持基体１０の表面には、陽極酸化処理などにより絶縁
層を設けることができる。

【００２７】導電性支持基体１０にはバイアス電圧発生
手段１３が接続されており、その先は接地されている。
バイアス電圧発生手段１３は、導電性支持基体１０の接
地部に対する電位の極性が、感光体１表面と接地部に対
する電位とは逆極性になるように、バイアス電圧を感光
体１に印加するようになっている。また、このバイアス
電圧の絶対値は転写手段により感光体１の表面に印加さ
れる転写電圧以上の値に設定されるようになっている。

【００２８】感光層１１としては、前述した単層型およ
び積層型のいずれでも用いることができる。感光層に含
有する電荷発生剤や電荷輸送剤は従来公知の有機化合物
または、アモルファスシリコンやアモルファスカーボン
等の無機化合物の中から選択することができるが、本発
明においては有機化合物を用いるのが好ましい。また、
感光層の他に中間層や表面保護層などを設けても良い。

【００２９】主帯電手段２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、導電性ロー
ラーや帯電ブラシなどの帯電部材を感光体１表面に接触
させて感光体１に電荷を与える方法等が適用される。主
帯電部での表面電位を一定に保つために、帯電部材を感
光体１表面に接触させる方法または、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
て、コロナ放電を行う方法を用いることが好ましい。特
に、スコロトロンを用いれば、明電位部と暗電位部が逆
極性でない限りは主帯電電圧が安定化するので、除電手
段７を省くことが可能となる。

【００３０】主帯電手段２から感光体１に印加される主
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、例えば一般的な正帯電型感光体の場合、
感光体１表面の接地部に対する電位差が+300V〜+1000V
になるように設定すればよい。

【００３１】露光手段３としては、感光体が感度を示す
波長のレーザー光が一般的に用いられる。具体的には、
波長が700nm〜800nm程度の赤色半導体レーザーが挙げら
れる。本願の画像形成装置は反転現像方式であるので、
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（明電位
部）が低く、非画像部（暗電位部）は高くなるようにな
っている。

【００３２】反転現像手段４としては、従来公知の接触
または非接触現像装置を用いることができる他、乾式、
湿式のいずれの方法によるものでもよい。反転現像手段
４に用いられる現像剤は、一成分系、二成分系のどちら
でもよい。

【００３３】転写手段５としては、前述した従来公知の
ものを用いることができる。本発明においては、接触転
写あるいは非接触転写によるものが好適に用いられる。
また、転写手段５に設けられる転写部材１２としては、
転写電圧印加の効率性、転写媒体８の搬送性などの理由
で転写ローラーを用いるのが好ましい。

【００３４】転写手段５により感光体１の表面に印加さ
れる転写電圧は、主帯電手段２により感光体１に印加さ
れる主帯電電圧とは逆極性である。ここで、トナーを転
写媒体８側へ効率よく転写させるために、明電位よりも
大きな転写電圧が感光体１に印加されるように設定され
ている。

【００３５】転写手段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、クリーニング手段９を設けて
も良い。

【００３６】分離手段６としては、主帯電手段２と同様
に、チャージワイヤーによるコロナ放電によるもの、導
電性ローラーを用いるもの等が使用でき、中でもコロナ
放電によるものが好適に用いられる。分離手段６により
感光体１に印加される分離電圧は、一般的に交流であ
る。

【００３７】除電手段７は本発明においては特に必要な
いが、設ける場合に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。

【００３８】なお、分離手段６で感光体１より分離され
た転写媒体８は、定着手段（図示せず）により、トナー
の定着処理が行われる。

【００３９】次に、本発明の画像形成方法を、正帯電型
感光体を用いる場合を例にとって詳細に説明する。

【００４０】図４は本発明における、主帯電工程から除
電工程に至る感光体表面の導電性支持基体１０に対する
電位差および、感光体１の表面電位の工程毎の推移を、
主帯電が正帯電の場合を例にとって示したものである。
ここで、表面電位は感光体表面の接地部に対する電位差
を表している。図中の実線は複写工程の１順目が明電位
部、２順目が暗電位部の場合であり、点線は１、2順目
とも暗電位部の場合である。

【００４１】感光体１は、まず主帯電工程にて主帯電手
段２により感光体１表面が接地部に対する極性が正にな
るように主帯電される。図４の例では表面電位は+600V
である。感光体１にはバイアス電圧-300Vが印加されて
いるため、感光体１表面の導電性支持基体１０に対する
電位差は+900Vになる。このバイアス電圧の絶対値は後
述する転写電圧+250V以上の値である。

【００４２】次いで、露光工程にて露光手段３により、
感光体１表面の画像部分が露光される。図４の例では、
感光体１の露光された部分（明電位部）は、主帯電工程
で感光体１表面に印加された正電荷が除去されるが、全
ての正電荷が除去されて表面電位が0Vになると、それ以
上、表面電位は低下しない。このとき、明電位部の導電
性支持基体１０に対する電位差はバイアス電圧の影響で
+300Vとなる。続く転写工程で転写電圧-250Vが感光体１
に印加されると、表面電位が-250Vになるものの、感光
体１表面の導電性支持基体１０に対する電位差は+50Vで
依然として正のままである。一方、暗電位部において
は、露光による表面電位の低下がないため、転写工程に
おいても感光体１表面の接地部に対する電位差の極性は
正のままである。従って、次の主帯電工程が始まるとき
には、明電位部と暗電位部はともに感光体１表面の導電
性支持基体１０に対する電位差が正の状態になってお
り、転写メモリーは発生しない。

【００４３】図５は本発明における、上記の例から除電
工程を省き、主帯電手段２スコロトロンとした場合の工
程毎の推移を示したものである。図５より、除電工程が
ないため、複写工程の２順目の主帯電前において、暗電
位部は明電位部よりも表面電位が大きいが、いずれも感
光体表面の導電性支持基体１０に対する極性は正であ
る。そして、主帯電工程でスコロトロンを使用している
ため、１順目が暗電位部、明電位部いずれであっても、
主帯電時の表面電位に差が生じることはない。

【００４４】

【実施例】本発明を次の実施例で説明する。

【００４５】Antico80改造機（京セラミタ製普通ファク
シミリ）を用いて、単層正帯電型感光体にスコロトロン
によるコロナ放電により+900Vに均一に主帯電し、+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。次いで転写ローラ
により転写電圧-250Vで転写紙に転写を行い、定着を経
て評価用画像を得たところ、画像斑のない良好な画像で
あった。

【００４６】なお、導電性支持基体と接地部との間に、
導電性支持基体の接地部に対する電位差が-300Vとなる
ようバイアス電位を印加し、除電手段を作動させずに複
写操作を行った。

【００４７】

【比較例】導電性支持基体と接地部との間にバイアス電
位を印加しない他は、実施例と同様にして評価用画像を
得たところ、画像に濃度斑が発生した。

【００４８】また、除電手段を作動させて得られた評価
用画像も、濃度斑が完全に解消するには至らなかった。

【００４９】

【発明の効果】本発明の画像形成装置の導電性支持基体
と接地部との間にバイアス電圧を発生させるバイアス電
圧発生手段を備え、このバイアス電圧発生手段が絶対値
が転写工程における感光体の表面電位の変化量以上とな
るようにバイアス電圧を印可し、このときの導電性支持
基体の接地部に対する電位を、主帯電工程で主帯電され
た感光体の接地部に対する電位とは逆極性とすることに
より、転写メモリーが解消され濃度斑のない良好な画像
を得ることができる。

【００５０】また、本発明の画像形成装置は転写メモリ
ーが発生しないため、除電手段が不要となり、装置の小
型化、低コストを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の画像形成装置の一例を示す模式図であ
る。

【図２】従来の画像形成方法における、感光体１表面の
導電性支持基体１０に対する電位差および、感光体１の
表面電位の工程毎の推移を示す図である。

【図３】本発明の画像形成装置の一例を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の画像形成方法における、感光体１表面
の導電性支持基体１０に対する電位差および、感光体１
の表面電位の工程毎の推移を示す図である。

【図５】本発明の他の画像形成方法における、感光体１
表面の導電性支持基体１０に対する電位差および、感光
体１の表面電位の工程毎の推移を示す図である。

【符号の説明】

１．感光体 ２．主帯電手段 ５．転写手段 ４．反転現像手段 ７．除電手段 ８．転写媒体 １０．導電性支持基体 １１．感光層 １３．バイアス電圧発生手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−190248（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−305081（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−230195（ＪＰ，Ａ) 特開2000−29287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/02

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性支持基体とその上に形成される感光
   層とを有する感光体を有し、感光体の廻りに、少なくと
   も主帯電手段、露光手段、反転現像手段および転写手段
   とを順に備え、導電性支持基体と接地部との間にバイア
   ス電圧を発生させるバイアス電圧発生手段を備え、前記
   バイアス電圧の絶対値は転写手段により感光体の表面に
   印加される転写電圧以上の値に設定され、導電性支持基
   体の接地部に対する電位は、主帯電手段により主帯電さ
   れた感光体の接地部に対する電位とは逆極性に設定され
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記バイアス電圧は直流によるものである
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記転写手段は接触転写あるいは非接触転
   写によるものであることを特徴とする、請求項１に記載
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記転写手段は転写ローラーを有すること
   を特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記感光体の廻りに、除電手段を備えない
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】前記感光層が電荷発生剤および電荷輸送剤
   を含む単層型感光体であることを特徴とする、請求項１
   に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】前記感光層が電荷発生剤を含む電荷発生層
   および電荷輸送層を含む電荷輸送層を有する積層型感光
   体であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成
   装置。
8. 【請求項８】前記感光層が有機化合物を含むことを特徴
   とする、請求項１に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】導電性支持基体とその上に形成される感光
   層とを有する感光体の廻りに、少なくとも主帯電工程、
   露光工程、反転現像工程および転写工程とを順に備え、
   導電性支持基体と接地部との間に、絶対値が転写工程で
   感光体の表面に印加される転写電圧以上となるようにバ
   イアス電圧を印加し、このときの導電性支持基体の接地
   部に対する電位は、主帯電工程で主帯電された感光体の
   接地部に対する電位とは逆極性であることを特徴とする
   画像形成方法。
10. 【請求項１０】前記導電性支持基体と接地との間に直流
    のバイアス電圧を印加することを特徴とする、請求項９
    に記載の画像形成方法。
11. 【請求項１１】前記転写工程は転写手段に設けられる転
    写部材および感光体に接する転写媒体を介して、感光体
    に転写電圧を印加することを特徴とする、請求項９に記
    載の画像形成方法。