JPH0744075A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】直流電圧印加による接触帯電を用いる画像形成
装置において、帯電不良による横白スジ等を防止する。 【構成】矢印Ｒ１方向に回転する感光体１の表面に帯電
用部材２を接触させ、直流電圧を印加して帯電させる。
帯電に先立ち、前露光手段８によって感光体１表面を除
電する。このとき、感光体１の吸収波長域で、かつ吸収
ピークよりも長波長の光を含む光によって除電を行う。
これにより、感光体１が低抵抗化され、直流印加の接触
帯電に必要な静電容量が得られるので、直流のみの印加
であっても、帯電均一性を保持し、白スジ等の画像欠陥
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接触方式の帯電部材を
電子写真感光体に接触させて該感光体に対する帯電を行
う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において、
たとえばセレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、アモルフ
ァスシリコン、有機光導電体などの電子写真感光体（以
下適宜「感光体」という。）に帯電、露光、現像、転
写、定着、クリーニングなどの基本的プロセスを行うこ
とにより画像を得る際、帯電プロセスは従来からほとん
ど金属ワイヤに高電圧（ＤＣ５〜８ｋＶ）を印加し発生
するコロナにより帯電を行っている。しかし、この方法
ではコロナ発生時にオゾンやＮＯ_x 等のコロナ生成物が
感光体表面を変質させて画像ボケや劣化を進行させた
り、ワイヤの汚れが画像品質に影響し、画像白抜けや黒
スジを生じさせる等の問題があった。特に感光層が有機
光導電体を主体として構成される電子写真感光体は、他
のセレン感光体やアモルファスシリコン感光体に比べて
化学的安定性が低く、コロナ生成物にさらされると化学
反応（主に酸化反応）が起こり劣化しやすい傾向にあ
る。したがって、コロナ帯電下で繰り返し使用した場合
には前述の劣化による画像ボケや感度の低下によるコピ
ー濃度薄が起こり耐印刷寿命が短くなる傾向にあった。

【０００３】また、コロナ帯電では電力的にも感光体に
向かう電流が全体の５〜３０％にすぎず、ほとんどがシ
ールド板に流れてしまい、帯電手段としては効率の悪い
ものであった。

【０００４】このような問題点を補うために、コロナ放
電器を利用しないで、感光体に接触させた帯電部材によ
って、感光体表面を接触帯電させる提案がなされている
（例えば、特開昭５７−１７８２６７号公報、特開昭５
６−１０４３５１号公報、特開昭５８−４０５６６号公
報、特開昭５８−１３９１５６号公報、特開昭５８−１
５０９７５号公報等）。

【０００５】具体的には、感光体表面に、１〜２ｋＶ程
度の直流電圧を外部より印加した導電性弾性ローラ等の
帯電部材を接触させることにより、感光体表面を所定の
電位に帯電させるものである。

【０００６】しかしながら、上述の接触帯電方式は、帯
電の不均一性、直接電圧を印加することによる感光体の
放電絶縁破壊の発生等が欠点として挙げられている。帯
電の不均一性は、感光体表面の各部に均一な帯電がなさ
れず、被帯電面の移動方向に対して直角な方向に長さ２
〜２００ｍｍ、幅０．５以下のスジ状の帯電むらを生じ
てしまうもので、正現像方式の場合に起こる白スジ（ハ
ーフトーン画像に白い横スジが現われる現象）、または
反転現像方式の場合に起こる黒い横スジ、といった画像
欠陥になる。

【０００７】このような問題点を解決して帯電の均一性
を向上させるために、直流電圧に交流電圧を重畳して帯
電用部材に印加する方法が提案されている（特開昭６３
−１４９６６８号）。この帯電方法は、直流電圧
（Ｖ_DC）に交流電圧（Ｖ_AC）を重畳することによって脈
流電圧を印加して均一な帯電を行うものである。

【０００８】この場合、帯電の均一性を保持して、正現
像方式における白スジ、反転現像方式における黒スジ、
といった画像欠陥を防ぐためには、重畳する交流電圧
が、直流電圧の２倍以上のピーク間電位差（Ｖ_P-P ）を
もっていることをが必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像欠
陥を防ぐために、重畳する交流電圧を上げていくと、脈
流電圧の最大印加電圧によって、感光体内部のわずかな
欠陥部位において放電絶縁破壊が起こってしまう。特に
感光体が絶縁耐圧の低いＯＰＣ感光体の場合には、この
絶縁破壊が著しい。この場合、正現像方式においては接
触部分の長手方向にわたって画像が白抜けし、反転現像
方式においては黒帯が発生してしまう。さらにピンホー
ルがある場合、そこの部位が導通路となって電流がリー
クして帯電部材に印加された電圧が降下してしまうとい
う問題点があった。

【００１０】そこで、本発明は、帯電の不均一による白
抜け、黒スジ、感光体のリーク等による画像欠陥等の発
生がなく、感光体の耐印刷寿命が長く、高品質のコピー
画像を安定して供給できる画像形成装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、面移動可能に配置した電子
写真感光体と、該電子写真感光体を除電する前露光手段
と、前記電子写真感光体表面に接触配置され直流電圧が
印加されることによって前記電子写真感光体表面を帯電
する帯電部材と、を備えた画像形成装置において、前記
前露光手段が、前記電子写真感光体の吸収波長域内の光
であり、かつ吸収ピーク波長よりも長波長の光を含む、
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】以上構成に基づき、接触帯電に先立ち、上述の
ように長波長の光を含む前露光を行うことにより、電子
写真感光体が低抵抗化され、直流印加の接触帯電に必要
な静電容量が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。 〈実施例１〉電子写真感光体（感光体）に対し帯電用部
材を接触させ、帯電を行う直接帯電法は、感光体と帯電
用部材との接触部近傍の微小空間において、パッシェン
則に従う空隙破壊放電によって行われるが、帯電メカニ
ズムの性格上に、感光体の比誘電率、膜厚（静電容
量）、帯電部材の抵抗値、印加電圧等多数の要因が関与
しており、均一に帯電させるためにはこれらの条件が非
常に限られた範囲内に限定されてしまう。

【００１４】ここで、帯電因子の一つである感光体の静
電容量であるが、感光体の比誘電率、膜厚以外にも帯電
前に行う前露光条件によっても変化することが知られて
いる。

【００１５】そこで、本出願人らは、感光体および前露
光条件をそれぞれ変化させ種々の実験を行うことによ
り、感光体の吸収波長と前露光の波長分布が直流電圧に
よる帯電の均一性に関係があることを見出した。

【００１６】すなわち、帯電前もしくは帯電とほぼ同時
に照射する前露光が、感光体の吸収波長域でかつ吸収ピ
ーク波長より長波長の光を含有することにより、感光体
を帯電前に十分、低抵抗化させることができ、直流印加
による接触帯電に必要な静電容量が得られ、均一な帯電
を行うことができる。

【００１７】前露光の波長分布が、感光体のピーク波長
より短い、または感光体ピーク波長以上の光が少ない場
合、前露光により発生するキャリヤの再結合が早く帯電
時に必要な静電容量を確保できないため、均一な帯電を
得ることができない。

【００１８】以下、さらに具体的に説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る電子写真方式の画像
形成装置の構成を示す模式図である。この画像形成装置
は、像担持体として矢印Ｒ１方向に回転自在に支持され
た電子写真感光体１を備えている。帯電用部材２は、電
子写真感光体１と接触配置されており、接属されている
外部電源（不図示）から印加される電圧により、感光体
１に対して帯電を行う。

【００２０】本発明で使われる帯電用部材２の形状とし
ては、図１に示すようなローラの他、ブレード、ベルト
などいずれの形状をとっても良く、画像形成装置の仕
様、形態に合わせて選択可能である。また、この帯電用
部材２の材質としては、アルミニウム、鉄、銅等の金
属、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリテオフエン等
の導電性高分子材、カーボン、金属等を分散させて導電
性処理したゴムや人工繊維、またはポリカーボネート、
ポリビニル、ポリエステル等の絶縁性物質の表面を金属
や他の導電性物質によってコートしたものなどを用いる
ことができる。帯電用部材２の体積抵抗値としては、１
〜１０¹²Ω・cm、特には１０² 〜１０¹⁰Ω・cmの範囲が
好ましい。

【００２１】図２、図３および図４は、電子写真感光体
１の典型的な構成を示すものであり、感光層が有機光導
電体を主成分として構成されている。

【００２２】有機光導電体としては、ポリビニルカルバ
ゾール等の有機光導電性ポリマーを用いたもの、あるい
は低分子量の有機光導電性物質を結着剤樹脂中に含有し
たものなどがある。

【００２３】図２に示す電子写真感光体１は、導電性支
持体１０上に感光層１１が設けられており、この感光層
１１は、結着剤樹脂中に電荷発生物質を分散含有した電
荷発生層１２と、電荷輸送物質を含有した電荷輸送層１
３の積層構造である。この場合、電荷輸送層１３は、電
荷発生層１２の上に積層されている。

【００２４】図３に示す電子写真感光体１は、図２の場
合と異なり、感光層１１の電荷輸送層１３は、電荷発生
層１２の下に積層されている。この場合、電荷発生層１
２中には電荷輸送物質が含有されていてもよい。

【００２５】図４に示す電子写真感光体１は、導電性支
持体１０上に感光層１１が設けられており、この感光層
１１は、結着剤樹脂中に電荷発生物質と電荷輸送物質が
含有されている。

【００２６】また、図２、図３、図４に示した感光体１
の表面に保護層等の表面層を設けてもよい。

【００２７】これらの感光体１のうち、本発明において
好ましい感光体１は、図２に示すように感光層１１が、
導電性支持体１０側から電荷発生層１２、次いで電荷輸
送層１３の順で積層されている構造のものである。

【００２８】導電性支持体１０としては、アルミニウ
ム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどの円
筒状シリンダー、シートまたはフィルムなどが用いられ
る。また、これらの円筒状シリンダー、シートまたはフ
ィルムは、必要に応じて導電性ポリマー層あるいは酸化
スズ、酸化チタン、銀粒子などの導電性粒子を含有する
樹脂層を有していてもよい。

【００２９】また、導電性支持体１０と感光層１１との
間には、バリアー機能と下引機能をもつ下引層（接着
層）を設けることができる。

【００３０】下引層は感光層１１の接着性改良、塗工性
改良、導電性支持体１０の保護、導電性支持体１０上の
欠陥の被覆、導電性支持体１０からの電荷注入性改良、
感光層１１の電気的破壊に対する保護などのために形成
される。その膜厚は０．２〜２μｍ程度である。

【００３１】電荷輸送物質としては、ピリリウム、チオ
ピリリウム系染料、フタロシアニン系顔料、アントアン
トロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラトロン顔
料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非
対称キノシアニン、キノシアニンなどを用いることがで
きる。

【００３２】電荷輸送物質としては、ヒドラゾン系化合
物、ピラゾリン系化合物、スチリル系化合物、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、ポリアリールアルカン系化合物などを用い
ることができる。

【００３３】電荷発生層１２は、前記の電荷発生物資を
０．５〜４倍量の結着剤樹脂、および溶剤とともに、ホ
モジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、
サンドミル、アトライター、ロールミルなどの方法でよ
く分散し、塗布、乾燥されて形成される。その厚みは５
μｍ以下、特には０．０１〜１μｍの範囲が好ましい。

【００３４】電荷輸送層１３は一般的には前記の電荷輸
送物質と結着剤樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成す
る。電荷輸送物質と結着剤樹脂との混合割合は２：１〜
１：２程度である。溶剤としてはアセトン、メチルエチ
ルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなど
のエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素類、クロルベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素など
の塩素系炭化水素類などが用いられる。この溶液を塗布
する際には、例えば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等のコーティン
グ法を用いることができ、乾燥は１０℃〜２００℃、好
ましくは２０℃〜１５０℃の範囲の温度で５分〜５時
間、好ましくは１０分〜２時間の時間で送風乾燥または
静止乾燥下で行うことができる。生成した電荷輸送層１
３の膜厚は５〜３０μｍ、特には１０〜２８μｍの範囲
が好ましい。

【００３５】電荷輸送層１３を形成するのに用いられる
結着剤樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、
ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレー
ト、ポリサルホン、ポリフエニレンオキシド、エポキシ
樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、および不飽和
樹脂等から選ばれる樹脂が好ましい。特に好ましい樹脂
としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリカーボネー
ト樹脂またはジアリルフタレート樹脂が挙げられる。

【００３６】また、電荷発生層１２あるいは電荷輸送層
１３には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、潤滑剤など種々
の添加剤を含有させることができる。

【００３７】以上で、画像形成装置の感光体１、帯電用
部材２に説明を終了し、つづいて、再度、図１を参照し
て画像形成装置のその他の部材の構成、作用について説
明する。

【００３８】画像形成装置は、電子写真感光体１の周面
上にローラ形状の帯電用部材２、像露光手段３、現像器
４、給紙ローラ５と給紙ガイド５ａ、転写分離帯電器
６、クリーナ７、前露光手段８が配置されている。

【００３９】画像形成の方法は、まず、電子写真感光体
１上に接触配置されている帯電用部材２に電圧を印加
し、感光体１表面を帯電し、像露光手段３によって原稿
に対応した画像を感光体１に像露光し、静電潜像を形成
する。次に、現像器４中のトナーを感光体１に付着させ
ることにより、感光体１上の静電潜像を現像（可視像
化）する。さらに感光体１上に形成されたトナー像を給
紙ローラ５、給紙ガイド５ａ等を介して供給された紙な
どの転写材上に、転写分離帯電器６によって転写し、ク
リーナ７によって、転写材に転写されずに感光体１上に
残った残トナーを回収する。なお、感光体１内部に残留
電荷が残るような場合には、前露光手段８によって感光
体１に光を当て除電するのが好ましい。一方、トナー像
が転写された転写材は、搬送部（不図示）によって定着
器（不図示）に送られてトナー像が転写材表面に定着さ
れる。

【００４０】この画像形成装置において、像露光手段３
の光源はハロゲン光、蛍光灯、レーザ光などを用いるこ
とができる。また必要に応じて他の補助プロセスを加え
てもよい。

【００４１】本発明の画像形成装置は、複写機だけでな
くレーザビームプリンタ、ＣＲＴプリンタ、電子写真製
版システムなど電子写真応用分野に広く適用することが
できる。

【００４２】帯電部材２、感光体１について、さらに詳
細に説明する。

【００４３】ウレタンゴム１００重量部に導電性カーボ
ン４重量部を熔融混練し、φ５ｍｍ、長さ３５０ｍｍの
ステンレス芯を中心軸としてφ２０ｍｍ×３３０ｍｍに
なるようにローラ形状の帯電用部材２を成型した。体積
抵抗値１０⁶ Ω・cmであった。

【００４４】次に、電子写真感光体１を以下のようにし
て作製した。

【００４５】φ８０ｍｍ×３６０ｍｍのアルミニウムシ
リンダーを導電性支持体１０として、これにポリアミド
樹脂（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ製）の５％
メタノール溶液を浸漬法で塗布し、１μｍ厚の下引き層
を設けた。

【００４６】次に下記構造式

【００４７】

【式１】 のビスアゾ顔料を２部（重量部、以下同様）、下記構造
式に示す樹脂（ａ）を１部、

【００４８】

【式２】 および、ミクロヘキサノン１００部を１φガラスビーズ
を用いたサンドミル装置で２０時間分散した。この分散
液にテトラヒドロフラン１００部を加えて、下引き層上
に塗布し、８０℃、１０分熱風乾燥して０．２μｍの電
荷発生層１２を形成した。

【００４９】次いで下記構造式の化合物（２）を９部

【００５０】

【式３】 およびビスフエノールＺ型ポリカーボネート（商品名Ｚ
−２００三菱ガス化学）１０部をモノクロロベンゼン１
００部に溶解した。

【００５１】この溶液を前記電荷発生層１２上に塗布
し、１００℃１時間熱風乾燥して２５μｍの電荷輸送層
１３を形成した。

【００５２】この感光体１の吸収波長を瞬間マルチ測光
システムＭＣＰＤ−１００（大塚電子製）により測定し
た結果を図５−ａに示す。

【００５３】次に、この感光体１をキヤノン製ＮＰ４０
５０をベースとし、像露光手段、現像器、給紙系、転
写、分離帯電器、搬送系、はそのまま使用し、１次帯電
手段として前述のローラ形状の帯電用部材２、クリーナ
７はウレタンゴム製のブレードによるブレードクリーニ
ングのみでクリーニングを行う形式に改造した。帯電ロ
ーラ２に印加する電圧は直流−１４００Ｖとした。

【００５４】前露光手段８は、タングステンランプとフ
ィルタＳＣ−４６（富士フィルム製）で構成した。この
前露光の分光分布を前記ＭＣＰＤ−１００により測定し
た結果を図５のｂに示す。図５のａ、ｂより本実施例に
よる前露光は、感光体１の吸収ピーク波長より長波長の
光を十分含んでいることが分かる。

【００５５】評価は、２３℃、５０％の環境下でハーフ
トーン画像を複写してスジ等の画像欠陥の有無により行
った。その結果を表１に示す。 〈比較例１〉上記実施例１において、前露光に用いる色
フィルタにＳＰ−４（富士フィルム製）を用いたことを
除いては同様に評価を行った。この前露光の分光特性を
実施例１同様にＭＣＰＤ−１００により測定した結果を
図５のｃに示す。図５のａ、ｃより明らかなように、本
比較例における前露光は感光体１の吸収波長域でかつ吸
収ピーク波長より長波長の光は含んでいない。結果を表
１に示す。 〈実施例２〉前露光にピーク波長５８３ｎｍ、スペクト
ル半値幅３６ｎｍのＬＥＤアレイを用いた以外は実施例
１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。

【００５６】

【表１】 〈実施例３〉実施例１において、電荷発生層１２にオキ
シチタニウムフタロシアニン４部とブチラール樹脂（商
品名：ＢＭ−２積水化学製）２部をシクロヘキサノン１
００部に添加し、１ｍｍφのガラスビーズを用いたアン
ドミルで２時間分散し、これに１００部のメチルエチル
ケトンを加えて、希釈した後、回収した液を先の下引層
上に塗布して用いたことを除いては、同様に感光体１を
作成した。

【００５７】この感光体１を実施例１同様に評価を行っ
た。

【００５８】なお、前露光に用いる色フィルタはＳＣ−
６４（富士フィルム製）とした。図６に感光体の吸収ス
ペクトル（ａ）、前露光の発光スペクトル（ｂ）を、評
価結果を表２にそれぞれ示す。 〈実施例４〉前露光にピーク波長７７０ｎｍ、スペクト
ル半値幅４０ｎｍのＬＥＤアレイを用いた以外は、実施
例３と同様に評価を行った。結果を表２に示す。 〈比較例２〉前露光にピーク波長６００ｎｍ、スペクト
ル半値幅３６ｎｍのＬＥＤアレイを用いた以外は，実施
例３と同様に評価を行った。

【００５９】結果を表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯電に先立つ前露光を、感光体の吸収波長域で、かつ吸
収ピークよりも長波長の光を含む光によって行うことに
より、感光体が低抵抗化され、直流印加の接触帯電に必
要な静電容量が得られるので、直流のみの印加であって
も、帯電均一性を保持し、白スジ等の画像欠陥のない良
好なコピー画像が得られる。

【００６２】さらに、前述のように、均一な帯電が得ら
れるため、感光体の誘電率、膜厚、帯電部材の抵抗値、
印加電圧等の帯電の均一性に関する因子の適応範囲を広
げることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略を示す模式
図。

【図２】電子写真感光体の表面の構成を示す拡大縦断面
図。

【図３】他の電子写真感光体の表面の構成を示す拡大縦
断面図。

【図４】さらに別の電子写真感光体の表面の構成を示す
拡大縦断面図。

【図５】電子写真感光体の吸収スペクトルと、前露光の
発光スペクトルとを示す図。

【図６】他の電子写真感光体の吸収スペクトルと、前露
光の発光スペクトルとを示す図。

【符号の説明】

１ 電子写真感光体（感光体） ２ 帯電用部材 ３ 像露光手段 ４ 現像器 ５ 給紙ローラ ６ 転写分離帯電器 ７ クリーナ ８ 前露光手段 １０ 導電性支持体 １１ 感光層 １２ 電荷発生層 １３ 電荷輸送層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 弘之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面移動可能に配置した電子写真感光体
   と、該電子写真感光体を除電する前露光手段と、前記電
   子写真感光体表面に接触配置され直流電圧が印加される
   ことによって前記電子写真感光体表面を帯電する帯電部
   材と、を備えた画像形成装置において、 前記前露光手段が、前記電子写真感光体の吸収波長域内
   の光であり、かつ吸収ピーク波長よりも長波長の光を含
   む、 ことを特徴とする画像形成装置。