JP4313953B2 - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置は、一様に帯電させた感光ドラムや感光体ベルト等の像担持体表面に、印字情報に応じた光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー粒子で現像した後、現像されたトナー像を紙や樹脂フィルム等の記録媒体上に転写し、熱，圧力或いは光等によって定着させるものである。
【０００３】
このようなトナー像の定着において最も一般的に用いられているものに、熱ロールを使用したものがある。しかし、この熱ロールによる定着方法は、熱効率が高いものの、初期加熱（立ち上がり）に数分程度の時間を必要とする。また、トナーが熱ロール上にオフセットして記録紙を汚し易い。更に、一対の熱ロールで記録媒体を挟むため、記録媒体がコンピュータ用の出力紙のような連続紙の場合には、蛇行による皺や破れが生じ易いという問題があった。
【０００４】
一方、キセノン光源等のフラッシュランプを間歇的に発光させたフラッシュ光の放射エネルギーを利用する画像形成装置は、トナーが放射エネルギーを選択的に吸収することもあり、高速での定着が可能である。しかも、フラッシュ定着の場合は、フラッシュランプと記録媒体とが非接触であるため、トナーのオフセットや記録媒体の蛇行による皺や破れの心配がないうえ、糊付け紙へのトナー像の定着も容易である等の利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フラッシュ定着方式の画像形成装置では、フラッシュ光の一部は、直接あるいはフラッシュランプの反射板や遮光板、搬送ベルト、用紙等で反射されて間接的に、フラッシュランプの発光周期で感光体に間歇的に漏れ光として照射され、白地汚れが発生することがあった。
【０００６】
このとき、用紙がカット紙の場合は、カット紙間の搬送ベルトがフラッシュランプ側に露出するので、例えば、搬送ベルトに黒色塗装等の低反射処理を施しておけば、感光体に照射されるフラッシュランプの漏れ光を低減させることができることもある。しかし、用紙が連続紙の場合には、搬送ベルトが露出することがないので、より強いフラッシュランプの漏れ光が感光体に照射される可能性がある。従って、このようなフラッシュ光が照射された感光体の部分は、光疲労を受けると共に転写メモリーを生じ、帯電能が低下してしまうこともあった。
【０００７】
ここにおいて、光疲労とは、強い光を受けた部分の感光体の帯電能が低下することをいう。光疲労は、第４図に示すように、感光体１を除電ランプ２で除電した後、主帯電器３による帯電を施し、スリット４を介してフラッシュランプ５からのフラッシュ光を感光体１に照射する。このとき、フラッシュランプ５の点灯による、第５図に示す主帯電後の感光体１表面の電位低下量Δ1を表面電位センサ７で測定することで評価することができる。
【０００８】
また、転写メモリーとは、第６図に示すように、転写帯電器６より供給される感光体１とは逆極性の電荷が、主帯電器３による帯電の直前まで残ってしまい、主帯電器３による帯電後の電位上昇が小さくなる、即ち、帯電能が低下する現象をいう。転写メモリーは、感光体１を除電ランプ２で除電した後、主帯電器３による帯電を施し、転写帯電器６によって主帯電と逆極性の転写帯電を施したときの、第７図に示す主帯電後の感光体１表面の電位低下量Δ2を表面電位センサ７で測定することで評価することができる。この電位低下量Δ2が大きい場合に、転写メモリー性が強いという。
【０００９】
この転写メモリーは、感光体の極性と逆極性の転写帯電器を用いる反転現像方式で起こり易い。このため、一般に、帯電能の低下は、光疲労のみが影響する正現像方式より、光疲労と転写メモリーが影響する反転現像方式の方が大きい。
また、転写帯電器による転写帯電が施されている感光体の表面にフラッシュ光が照射される場合には、フラッシュ光照射によって感光体の表面電位が低下すると同時に転写帯電器と逆極性に帯電されることから、帯電能の低下が一層大きくなる。更に、光疲労や転写メモリーによる帯電能の低下は、印字枚数を重ね、感光体が劣化してくるに従って増大する。この場合の感光体の各プロセス後における表面電位の変化を第８図に示す。
【００１０】
第８図に示すように、感光体は、フラッシュ光を受けた部分の帯電能が低下し、フラッシュ光の発光周期に応じて主帯電後に表面電位が低くなる部分が発生する。このとき、電位低下量ΔＶが大きいと、反転現像の場合には白地汚れとなり、また、正現像の場合には濃度低下となって発現することがあった。
このような帯電能の低下は、例えば、アモルファスシリコン，セレン，硫化カドミウム，有機感光体等様々の感光体で生じるものである。特に、正帯電型単層型有機感光体は、特開平７−２３４６１８号公報に開示されているように、電子が残留し易く、帯電能の低下、即ち、電位低下量ΔＶが特に大きくなる。
【００１１】
この対策として、フラッシュランプ側における用紙搬送経路を感光体側の用紙搬送経路に対して大きく曲げることで、感光体に照射されるフラッシュ光量を低減させ、帯電能の低下を避けることも可能である。しかし、用紙の搬送経路を曲げると、厚紙や糊付け紙の搬送性が悪くなったり、未定着のトナー像が搬送ガイド等と擦れて、印字劣化が発生することがある。
【００１２】
また、フラッシュランプの出力を下げることによっても感光体に照射されるフラッシュ光量を低減させることが可能であるが、トナー像の記録媒体への定着性が悪くなってしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、記録媒体の搬送性を悪化させることがなく、像担持体上にフラッシュ光が照射されても白地汚れを発生させるおそれを低減できる画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成方法においては、除電，主帯電，露光，現像の各プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を記録媒体に転写した後、フラッシュ光により定着して画像とし、この定着の際、前記フラッシュ光の漏れ光が前記像担持体に照射される画像形成方法であって、転写後から除電までの間にて像担持体上に前記主帯電と同極で、かつ、帯電電位の絶対値が前記主帯電よりも大きな副帯電を行う構成としたのである。
【００１４】
好ましくは、前記記録媒体を連続紙とする。
また好ましくは、前記転写から定着に至る前記記録媒体の搬送経路を実質的な直線とする。
更に好ましくは、前記トナー像の現像を反転現像方式とする。
好ましくは、前記像担持体を有機感光体とする。
【００１５】
また好ましくは、前記フラッシュ光が複数の光源から同時に発光するものとする。
更に、上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも像担持体と、主帯電手段と、露光手段と、現像手段と、記録媒体への転写手段と、除電手段と、フラッシュランプを用いた定着手段と、前記記録媒体を転写位置から定着位置へ搬送する搬送手段とを備え、定着時、前記フラッシュ光の漏れ光が前記像担持体に照射される画像形成装置において、本発明の画像形成装置は、前記転写手段が作用してから前記除電手段が作用するまでの前記像担持体上に作用し、前記主帯電手段と同極で、かつ、帯電電位の絶対値が前記主帯電手段による帯電よりも大きな副帯電を行う副帯電手段を更に備える構成としたのである。
【００１６】
好ましくは、前記記録媒体を連続紙とする。
また好ましくは、前記搬送手段は、実質的に直線の搬送経路に沿って前記記録媒体を搬送するものとする。
更に好ましくは、前記現像手段を反転現像方式とする。
好ましくは、前記像担持体を有機感光体とする。
【００１７】
また好ましくは、前記定着手段は、複数のフラッシュランプを同時に発光させるものとする。
ここで、本明細書において、「帯電電位が大きい」とは、帯電電位の絶対値の比較において大きいことをいう。また、本明細書において、帯電電位の絶対値とは、印字中時間的に変動する帯電電位の絶対値の最大値をいう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成方法および画像形成装置に係る一実施形態を第１図に示す電子写真プリンタ１０に基づいて詳細に説明する。
電子写真プリンタ１０は、第１図に示すように、感光体１１の回りに主帯電器１２、ＬＥＤアレイ１３、現像器１４、転写帯電器１５、分離帯電器１６、副帯電器１７、クリーナー１８及び除電ランプ１９が配置されている。また、電子写真プリンタ１０は、転写帯電器１５へ用紙Ｓを搬入する搬入経路にトラクタ２０、分離帯電器１６から用紙Ｓを搬出する搬出経路に搬送ベルト２１、搬送ベルト２１と対向する位置に遮光板２２、フラッシュランプ２３及び反射板２４がそれぞれ設けられている。
【００１９】
感光体１１は、正帯電型単層型有機感光体で、例えば、三田工業株式会社製Marine-2を使用した。
但し、正帯電型単層型有機感光体の電荷発生材料としては、当業者が通常使用するものであればいずれをも使用し得るが、有機の光導電性顔料が好ましい。フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、キナクリドン系顔料、ピラントロン系顔料、ビスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料等があげられ、これらの光導電性有機顔料は単独あるいは２種以上を組み合わせて用いられ得る。
【００２０】
電荷輸送媒質は、結着樹脂中に電荷輸送材料を分散させて形成し得る。
電荷輸送材料としては、当業者が通常使用する正孔（ホール）輸送物質あるいは電子輸送物質が何れも使用され得る。
正孔輸送物質としては、フェニレンジアミン系の化合物、例えば、N, N, N’ , N’テトラキス(3-メチルフェニル)-m-フェニレンジアミン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、フェナントレン、Ｎ−エチルカルバゾール、２，５−ジフェニール１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス(４−ジエチルアミノフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール、ビス−ジエチルアミノフェニル−１，３，６−オキサジアゾール、４，４’−ビス(ジエチルアミノ)−２，２’−ジメチルトリフェニルメタン、２，４，５−トリアミノフェニルイミダゾール、２，５−ビス(４−ジエチルアミノフェニル)−１，３，４−トリアゾール、１−フェニル−３−(４−ジエチルアミノスチリル)−５−(４−ジエチルアミノフェニル)−２−ピラゾリン、ｐ−ジエチルアミノベンツアルデヒド−(ジフェニルヒドラゾン)等があげられ、単独あるいはこれらを組み合わせて用いられ得る。
【００２１】
電子輸送物質としては、フェノキノン類、例えば、３，５，３’，５’−テトラフェニルジフェノキノン、２−ニトロ−９−フルオレノン、２，７−ジニトロ−９−フルオレノン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２−ニトロベンゾチオフェン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、ジニトロアントキノン等があげられ、単独あるいはこれらを組み合わせて用いられ得る。
【００２２】
上記結着樹脂としては、例えば、スチレン系重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、アルキッド樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂；エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等の光硬化型樹脂等、各種の重合体があげられる。ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール等の光導電性ポリマーも結着樹脂として使用し得る。
【００２３】
一方、感光体１１は、負帯電型積層型有機感光体を使用することも可能で、この場合、電荷発生材料としてはフタロシアニン系顔料、アントアントロン顔料、ジベンズピレン顔料、ピラントロン顔料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、ピリリウム系染料、チアピリリウム系染料、キサンテン系色素、キノンイミン系色素、トリフェニルメタン系色素、スチリル系色素等があげられる。
【００２４】
電荷発生材料は、ここに記載したものに限定されるものではなく、その使用に際しては、電荷発生材料を１種類或いは２種以上混合して用いることができる。
電荷輸送層は、上述の電荷発生材料と必要に応じ、電荷輸送材料を適当なバインダーと共に（バインダーがなくても可）基体の上に塗工することによって形成できる。
【００２５】
電荷発生材料の分散時の平均粒径は、好ましくは３μｍ以下、更に好ましくは１μｍ以下である。
塗工は、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラーコーティング法、カーテンコーティング法等のコーティング法を用いて行うことができる。
【００２６】
電荷輸送層は、上述の電荷発生層と電気的に接続されており、電界の存在下で電荷発生層から注入された電荷キャリアを受け取ると共に、これら電荷キャリアを輸送できる機能を有している。
この際、この電荷輸送層は、電荷発生層の上に積層される。
電荷輸送層としては、ヒドラゾン系化合物、ピラゾリン系化合物、スチルベン系化合物、オキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、トリアリールメタン系化合物等の有機系電荷輸送材料を必要に応じてバインダー樹脂と共に塗布形成することによって得られる。
【００２７】
また、色素増感された酸化亜鉛、セレン、無定形シリコン等の無機系の半導体粉体を用いることもでき、さらに、これらの材料を蒸着することによっても形成することができる。
一方、主帯電器１２は、正極性のスコトロン帯電器、また、転写帯電器１５は、負極性のコロトロン帯電器である。分離帯電器１６は、交番電圧が印加されるコロトロン帯電器で、副帯電器１７は、正極性のコロトロン帯電器である。クリーナー１８は、導電性のブラシで構成され、図中矢印方向に回転している。
【００２８】
ここで、フラッシュランプ２３には、キセノンランプ、ネオンランプ、アルゴンランプ、クリプトンランプ等を用いることができるが、本実施形態ではキセノンランプを用いた。また、用紙Ｓにはファンフォールド紙（送り孔付連続紙）を使用した。
更に、第１図に示すように、電子写真プリンタ１０は、転写帯電器１５を配置した転写工程からフラッシュランプ２３を配置した定着工程までの用紙Ｓの搬送経路が実質的な直線に設定されている。
【００２９】
以上のように構成される電子写真プリンタ１０においては、先ず、感光体１１の表面を主帯電器１２で６８０Ｖに一様に帯電した後、画像情報に基づいてＬＥＤアレイ１３によって露光され、静電潜像が感光体１１に形成される。
次に、この静電潜像を、４８０Ｖの現像バイアスを印加した現像器１４を用いて正帯電したトナー粒子で現像し、感光体１１の表面にトナー像を形成する。
【００３０】
次いで、トラクタ２０により用紙Ｓを搬送し、感光体１１上のトナー像を転写帯電器１５により用紙Ｓへ転写する。
そして、トナー像が転写された用紙Ｓを搬送ベルト２１で搬送し、6.５Ｈｚの周波数で間歇的に点灯するフラッシュランプ２３によりフラッシュ光を照射し、トナー像を用紙Ｓに定着する。このとき、トナー像は、フラッシュ光を吸収して加熱され、用紙Ｓに定着される。
【００３１】
一方、トナー像を用紙Ｓに転写した後の感光体１１は、表面が副帯電器１７によって主帯電器１２と同極、かつ、帯電電位の絶対値が主帯電器１２による帯電よりも大きな表面電位Ｖ1に副帯電された後、クリーナー１８によってクリーニングされる。クリーナー１８は、−３００Ｖのバイアス電圧が印加され、感光体１１の表面に残留したトナー粒子を導電性のブラシで電気的に吸着して除去する。
【００３２】
そして、感光体１１は、最後に除電ランプ１９によって表面に残留した電荷を除去され、引き続くプリントのプロセスへと進む。
以上説明した画像形成過程において、電子写真プリンタ１０の副帯電器１７によって副帯電される感光体１１の表面電位Ｖ1を種々の値に変化させ、天地長さ8.５インチの用紙を連続紙の状態でそれぞれ６０万枚印字した。このときの、表面電位Ｖ1、２０万枚印字後の主帯電器１２直後の感光体１１の表面電位の電位変動ΔＶ並びに２０万枚，40万枚，６０万枚印字時点でのフラッシュランプ２３点灯周期の白地汚れによる印字欠陥の有無を目視観察し、測定結果として表１に示した。ここで、表面電位は、トレック社製ＭＯＤＥＬ３６２Ａを用いて測定した。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１に示す結果から明らかなように、副帯電される感光体１１の表面電位Ｖ1を大きくしていくと、電位変動ΔＶが減少してゆき、表面電位Ｖ1を主帯電器１２直後の表面電位（＝６８０Ｖ）よりも大きく設定すると、長期に亘って安定し、白地汚れの発生が見られなくなることが分かる。
【００３５】
ここで、副帯電される感光体１１の表面電位Ｖ1を８９０Ｖとしたときの、感光体１１の表面電位の各プロセス後における電位変化を第２Ａ，２Ｂ図に示す。このとき、第２Ａ図は、感光体１１の転写メモリー性が強い場合、第２Ｂ図は同じく弱い場合である。第２Ｂ図から明らかなように、転写メモリー性が弱い場合も、光疲労による帯電性低下があるため、フラッシュ光が照射された部分は副帯電後および主帯電後の電位が低くなる。特に、第１図に示したように、転写工程から定着工程までの用紙Ｓの搬送経路が実質的に直線に設定されていると、例えば、２０４ｇ／ｍ^２のような厚い紙でも、用紙Ｓの剛性等の機械的特性に起因する搬送不良や印字不良等の問題なく搬送できる。しかし、用紙Ｓの搬送経路が実質的な直線であると、用紙Ｓの表面で散乱したフラッシュ光の一部が、遮光板２２で遮光されることなく直接感光体１１に照射され易く、一層帯電性の低下が大きくなる傾向がある。
【００３６】
また、副帯電器１７は、感光体１１に関して転写帯電器１５と除電ランプ１９との間に配置されていれば同様の効果を得ることができ、図示の配置位置に限定されるものではない。しかし、本実施形態のように、転写帯電器１５とクリーナー１８との間に設けると、感光体１１の表面に残留しているトナーや、シリカ，カイナー等の添加剤、紙粉、ファンフォールド紙の送り孔の抜きカス等を、クリーナー１８の導電性ブラシと逆極に帯電させることができ、クリーナー１８で電気的に清掃し易くすることができるという効果が得られて好ましい。
【００３７】
更に、電子写真プリンタ１０は、図３に示すように、フラッシュランプ２３を２本設け、同時に発光するようにしても良い。２本のフラッシュランプ２３を同時に発光させると、フラッシュランプ２３が１本の場合に比較すると以下の利点がある。１）トナー像を用紙Ｓにより強固に定着させることができる、２）より広い面積のトナー像を１度の発光で用紙Ｓに定着させることができる、３）フラッシュランプ２３の１本当たりの発光光量を低減できるので、冷却が容易になる等である。
【００３８】
一方、フラッシュランプ２３を２本設けると、１度の発光光量が１本の場合よりも増えるので、感光体１１に照射されるフラッシュ光量が増大し、感光ドラム１１における帯電能の低下がさらに大きくなる。しかし、本発明においては、除電前の感光ドラム１１上に主帯電と同極で、帯電電位の絶対値が主帯電よりも大きな副帯電を行う。このため、フラッシュ光量が増大し、感光ドラム１１における帯電能の低下が危惧されるような場合に本発明を適用すると、印字欠陥を防止する効果がより一層大きくなって好ましい。
【００３９】
尚、上記実施形態の電子写真プリンタ１０は、感光体１１として正帯電型のものを用いたが、負帯電型のものを用いてもよく、この場合には、主帯電器１２及び副帯電器１７とも負極性となる。
【００４０】
【発明の効果】
第１乃至第１２の様相の発明によれば、記録媒体の搬送性を悪化させることがなく、像担持体上にフラッシュ光が照射されても白地汚れを発生させるおそれを低減できる画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成方法及び画像形成装置に係る電子写真プリンタの概略構成図である。
【図２Ａ】 転写メモリが強い場合での第１図の電子写真プリンタにおける感光体の各プロセス後における表面電位の変化特性図である。
【図２Ｂ】 転写メモリが弱い場合での第１図の電子写真プリンタにおける感光体の各プロセス後における表面電位の変化特性図である。
【図３】 第１図に示した電子写真プリンタの変形例を示す図である。
【図４】 感光体の光疲労を説明する説明図である。
【図５】 感光体の光疲労の評価方法を説明する説明図である。
【図６】 感光体の転写メモリーを説明する説明図である。
【図７】 感光体の転写メモリーの評価方法を説明する説明図である。
【図８】 感光体が劣化してきた場合の各プロセス後における感光体の表面電位の変化特性図である。
【符号の説明】
１１ 用紙（記録媒体）
１２ 主帯電器（主帯電手段）
１３ ＬＥＤアレイ（露光手段）
１４ 現像器（現像手段）
１５ 転写帯電器（転写手段）
１７ 副帯電器（副帯電手段）
１９ 除電ランプ（除電手段）
２１ 搬送ベルト（搬送手段）
２３ フラッシュランプ（定着手段）

Claims (12)

1. 除電，主帯電，露光，現像の各プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を記録媒体に転写した後、フラッシュ光により定着して画像とし、この定着の際、前記フラッシュ光の漏れ光が前記像担持体に照射される画像形成方法であって、転写後から除電まで間にて像担持体上に前記主帯電と同極で、かつ、帯電電位の絶対値が前記主帯電よりも大きな副帯電を行うことを特徴とする画像形成方法。
2. 前記記録媒体が連続紙である、請求項１に記載の画像形成方法。
3. 前記転写から定着に至る前記記録媒体の搬送経路を実質的な直線とする、請求項１又は２に記載の画像形成方法。
4. 前記トナー像の現像が反転現像方式である、請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法。
5. 前記像担持体が有機感光体である、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成方法。
6. 前記フラッシュ光が複数の光源から同時に発光するものである、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法。
7. 少なくとも像担持体と、主帯電手段と、露光手段と、現像手段と、記録媒体への転写手段と、除電手段と、フラッシュランプを用いた定着手段と、前記記録媒体を転写位置から定着位置へ搬送する搬送手段とを備え、定着時、前記フラッシュ光の漏れ光が前記像担持体に照射される画像形成装置において、
   前記転写手段が作用してから前記除電手段が作用するまでの前記像担持体上に作用し、前記主帯電手段と同極で、かつ、帯電電位の絶対値が前記主帯電手段による帯電よりも大きな副帯電を行う副帯電手段を更に備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記記録媒体が連続紙である、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記搬送手段は、実質的に直線の搬送経路に沿って前記記録媒体を搬送するものである、請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記現像手段が反転現像方式である、請求項７〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体が有機感光体である、請求項７〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記定着手段は、複数のフラッシュランプを同時に発光させるものである、請求項７〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。

Images