JPH10254317A

JPH10254317A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH10254317A
Application number: JP5464097A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yoshihara; 淑之吉原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体の耐久性及び電子写真特性を低下させ
ることなく電荷注入による帯電の均一性を向上させ、安
定な画像が得られる画像形成方法を提供することにあ
る。【解決手段】表面に電荷注入層を有する電子写真感光
体に導電性の帯電部材を接触させて電荷を注入すること
により帯電を行う工程を有する画像形成方法において、
該帯電部材と該感光体が接触する上流側のニップ部近傍
に該感光体の吸収波長を含む光を照射する画像形成方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、複写機及
び光プリンター等の電子写真装置に用いる、被帯電体と
しての電子写真感光体の表面を電荷注入により帯電する
工程を含む画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式や静電記録方式の画
像形成装置において、セレン、硫化カドミウム、酸化亜
鉛、アモルファスシリコン及び有機光導電体等の電子写
真感光体や静電記録誘電体等の像担持体の帯電処理手段
としてはコロナ帯電器が使用されてきた。

【０００３】近年は、低オゾンや低電力等の利点を有す
ることから、接触帯電装置、即ち前記したように被帯電
体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体の帯
電を行う方式の装置が実用化されてきている。特に、帯
電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式の装置
が帯電の安定性という点から好ましく用いられている。

【０００４】ローラ帯電方式の接触帯電装置では、帯電
部材として導電性の弾性ローラを被帯電体に加圧当接さ
せ、これに電圧を印加することによって被帯電体を帯電
処理する。

【０００５】具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体
への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電
圧を印加することによって帯電が開始される。

【０００６】例を示すと、被帯電体としての厚さ２５μ
ｍの電子写真感光体に対して帯電ローラを加圧当接させ
て帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラに対して約
６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上
昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に
感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電
開始電圧Ｖｔｈと定義する。

【０００７】つまり、電子写真に必要とされる感光体表
面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ
という必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。この
ようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して被帯
電体の帯電を行う接触帯電方式を「ＤＣ帯電方式」と称
する。

【０００８】しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動
等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、また
被帯電体としての感光体が削れることによって膜厚が変
化するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の
値にすることが難しかった。

【０００９】このため、更なる帯電の均一化を図るため
に特開昭６３−１４９６６９号公報等に開示されるよう
に、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上の
ピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を接触
帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う「ＡＣ帯電方
式」が用いられる。これはＡＣによる電位のならし効果
を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧の
ピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影
響されることはない。

【００１０】しかしながら、このような接触帯電装置に
おいても、その本質的な帯電機構は帯電部材から被帯電
体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯
電に必要とされる電圧は被帯電体表面電位以上の値が必
要とされ、微量のオゾンは発生する。

【００１１】また、帯電均一化のためにＡＣ帯電方式を
用いた場合には、更なるオゾン量の発生、ＡＣ電圧の電
界による帯電部材と被帯電体の振動騒音（ＡＣ帯電音）
の発生、また放電による被帯電体表面の劣化等が顕著に
なり新たな問題点となっていた。

【００１２】このため、被帯電体への電荷の直接注入に
よる帯電が望まれていた。

【００１３】電荷注入による帯電において帯電の均一性
を得るためには、帯電部材が感光体表面、即ち注入ポイ
ントに十分に接触することが必要である。その意味か
ら、帯電部材としてはブラシ状のような形態を用いるこ
とにより、感光体との接触面をなるべく大きくとること
が好ましい。

【００１４】しかしながら、例えば導電性の繊維を植毛
したブラシでは、接触の均一性が十分ではなく、繊維の
微細化や植毛の高密度化にも限界がある。また、円筒形
のマグネットの周囲にブラシ状に保持された磁性粒子を
用いたような帯電部材も提案されているが、これにより
初期の帯電均一性は向上するものの、耐久により部材の
汚れ等で帯電性が低下すると、やはり帯電のムラが生じ
易くなってしまう。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、感光体の容量
を大きくすることにより、表面電位を確保するのに必要
な電荷量を大きくし、帯電の不均一性を実質的に現像と
して現われにくくすることで改善できることが分った。

【００１６】しかし、感光体の容量を大きくするため
に、例えば膜厚を小さくすると、耐久性が低下するとい
う弊害が生じる。また、感光体の内部に高誘電率の材料
を添加したような場合は、電子写真特性を劣化させてし
まう。

【００１７】従って、本発明の目的は、感光体の耐久
性、電子写真特性を低下させることなく電荷注入による
帯電の均一性を向上させ、安定な画像を得ることを可能
にした画像形成方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】感光体の容量を変えず、
ムラのない均一な帯電性を得るためには、帯電時の帯電
部材から感光体への電流量を増やすことで改善されるこ
とが判明した。これは、電荷注入の不均一に起因する感
光体表面での電荷ムラが均される効果が発現しているも
のと考えられる。

【００１９】即ち、本発明は、表面に電荷注入層を有す
る電子写真感光体に導電性の帯電部材を接触させて電荷
を注入することにより帯電を行う工程を有する画像形成
方法において、該帯電部材と該感光体が接触する上流側
のニップ部近傍に該感光体の吸収波長を含む光を照射す
ることを特徴とする画像形成方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に用いる画像形成装置を図
１に例示する。１は帯電器（帯電部材）で、磁性粒子を
用いた場合の構成を以下に示す。

【００２１】磁性粒子としては、樹脂とマグネタイト等
の磁性体を混練して粒子に成形したもの、もしくはこれ
に抵抗調節のために導電性カーボン等を混ぜたもの、焼
結したマグネタイト、フェライト、もしくはこれらを還
元処理や樹脂コーティングして抵抗値を調節したもの、
またはこれらの磁性粒子をメッキ処理して抵抗値を調節
したもの等が使用可能である。磁性粒子の抵抗値とし
て、１０⁴〜１０⁷Ω・ｃｍが用いられる。１０³Ω・
ｃｍ以下では感光体のリーク、磁性粒子の感光体への付
着が生じ、１０⁸Ω・ｃｍ以上では電荷の注入が充分行
われず帯電不良を生ずる。磁性粒子を磁気ブラシとして
帯電部材を構成するためには、導電性マグネットロール
またはマグネットロールを内包した非磁性導電スリーブ
上に磁力により保持する。

【００２２】このように構成された磁気ブラシは、感光
体に接するように配され、必要に応じて回転される。回
転方向は感光体と正逆どちらでもさしつかえないが、逆
回転の方が周速差により接触確率が増加するため有利な
場合がある。

【００２３】磁気ブラシの代わりに導電性の繊維を芯金
上に配置したブラシを用いてもよい。

【００２４】２は電荷注入層を有する感光体である。

【００２５】電荷注入層は、感光体の表面層を導電性材
料及び滑性材料を樹脂に分散させた層とすることによっ
て形成され、電荷の直接注入が可能となる。このような
直接電荷注入を均一に行わせるための感光体表面層とし
て重要な点は、表面層自体の電気抵抗、導電性材料の分
散均一性、透明性及び膜強度である。

【００２６】電気抵抗としては、感光体自体としての電
子写真特性の安定化からの制約もあるため電荷注入とい
う点のみから最適値は求められないが、電荷注入が始ま
る抵抗の最高値１×１０¹⁵Ω・ｃｍから電荷の横流れに
よって画像のボケが生じる１×１０¹⁰Ω・ｃｍまでの範
囲が最適である。

【００２７】導電性材料としては、導電性ポリマーや金
属微粉や金属酸化物粒子が使用可能であるが、透明度の
点から金属酸化物がより好ましい。

【００２８】導電性粒子としては、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化
ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモ
ンをドープした酸化スズ及び酸化ジルコニウム等の超微
粒子を用いることができる。これら金属酸化物は１種類
もしくは２種類以上を混合して用いる。２種類以上を混
合した場合には固溶体または融着の形をとってもよい。

【００２９】３は画像情報を持った入力光、４はトナー
による現像工程に用いる現像器、５はトナー像から転写
材（図示せず）への転写工程に用いる転写帯電部材、６
は残トナーのクリーニング工程に用いるクリーニング装
置である。なお、クリーニング工程はトナーの転写が効
率良く行われ、かつ、現像工程で現像と同時に残トナー
の回収が行われれば省いてもよい。

【００３０】７は帯電前露光の光源である。光源は感光
体の吸収波長域を含む光であれば特に限定されるもので
はなく、ハロゲンランプ、ヒューズランプ、蛍光灯及び
ＬＥＤ等の一般的な画像形成装置に用いられている光源
が使用できる。

【００３１】この光は、反射板８を介して帯電部材と感
光体が接触するニップ部分の近傍に照射される。照射光
量は帯電の均一性との兼ね合いで適宜設定される。た
だ、好ましくは、感光体の表面電位を画像露光と同程度
に減衰させるような強度を基準として、その０．１〜５
０倍、更には０．５〜２０倍程度の強度が好ましい。
０．１倍より少ないと、本発明の効果が十分ではなく、
５０倍より多いと、感光体の光劣化が生じ易くなるので
好ましくない。

【００３２】帯電前露光は上流側の画像形成プロセスで
生じた感光体の帯電履歴を消去するイレース露光の光源
を兼ねてもよい。

【００３３】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。実施例中、部は重量部を示す。

【００３４】（実施例１）画像形成装置としてレーザー
ビームプリンター（ＬＢＰ−ＬＸ；キヤノン（株）製）
を用意し、帯電器部分及び高圧電源部を改造して電荷注
入帯電が行えるようにした。なお、この装置のプロセス
スピードは２４ｍｍ／ｓｅｃ．である。

【００３５】帯電器としては以下のような構成のファー
ブラシを用いた。

【００３６】ユニチカ（株）製の導電性レーヨン繊維Ｒ
ＥＣ−Ｃをパイル地にしたテープを直径６ｍｍの金属製
の芯金にスパイラル状に巻き付けて外径１４ｍｍのロー
ルブラシとしたもので、６００デニール／フィラメン
ト、１平方インチ当たり１万フィラメントの密度で、ブ
ラシの抵抗値は１×１０⁵Ωである（金属製の直径φ３
０ｍｍのドラムにニップ幅３ｍｍで当接させ、１００Ｖ
の電圧を印加したときに流れる電流値から換算したも
の）。

【００３７】感光体としては、赤外光に吸収を持つ電荷
発生層に電荷輸送層を積層したＯＰＣ（有機感光体）を
用い、これ以下に示すような構成の電荷注入層を設け
た。

【００３８】アクリル系モノマー６０部、分散前の平均
粒径が４００Åの酸化スズ超微粒子６０部、ポリテトラ
フルオロエチレン微粒子（平均粒径０．１８μｍ）５０
部、光開始剤として２−メチルチオキサントン２０部及
びメタノール４００部をサンドミルにて４８時間分散を
行った。

【００３９】この調合液を用いて、先の感光層上にビー
ムコーティング法により、膜を成膜し、乾燥した後、高
圧水銀灯にて８ｍＷ／ｃｍ²の光強度で、２０秒間光硬
化を行い電荷注入層を得た。このとき、電荷注入層の膜
厚は３μｍであった。また、体積抵抗値は常温常湿環境
下で５×１０¹²Ω・ｃｍであった。

【００４０】上記の帯電部材は、感光体との間に幅約２
ｍｍのニップを設けるように設置される。ブラシの周速
は感光体表面の周速に対して５倍の早さで回転するよう
になっており、感光体との接触の均一性を確保するよう
にしている。

【００４１】帯電前露光としては、ヒューズランプを配
置し、画像露光相当強度の５倍の光量を上記ニップ部に
照射するように設定した。

【００４２】その静電潜像は磁性一成分絶縁ネガトナー
を用いた反転現像装置によりトナー画像として現像され
る。マグネットを内包する直径１４ｍｍの非磁性現像ス
リーブに上記のネガトナーをコートし、感光体表面との
距離を３００μｍに固定した状態で、感光体と等速で回
転させ、スリーブに現像バイアス電源より現像バイアス
電圧を印加する。電圧は−５００ＶのＤＣ電圧と、周波
数１８００Ｈｚ、ピーク間電圧１２００Ｖの矩形のＡＣ
電圧を重畳したものを用い、スリーブと感光体の間でジ
ャンピング現像を行わせる。

【００４３】このような画像形成装置を用いて、画像評
価を行ったところ、極めて均一性の優れた画像が得られ
た。更に、連続プリントによる耐久テストを行ったが、
３０００枚まで良好な画像が維持されていた。

【００４４】（比較例１）帯電前露光を照射しないこと
を除いては、実施例１と同様の画像形成装置を用いて画
像を評価したが帯電部材の接触の不均一に起因する帯電
ムラにより、ハーフトーン画像上に微細なスジが多数観
察された。また、プリントを繰り返すことにより、この
スジがより顕著に画像に現われるようになった。

【００４５】（実施例２）画像形成装置として普通紙複
写機（ＮＰ１６０；キヤノン（株）製）を用意し、帯電
器部分及び高圧電源部を改造して電荷注入帯電が行える
ようにした。なお、この装置のプロセススピードは１０
５ｍｍ／ｓｅｃ．である。

【００４６】帯電器としては以下のような構成の磁気ブ
ラシを用いた。

【００４７】ポリスチレン樹脂にマグネタイトを１００
部入れて混練、粉砕し、粒子径３０μｍ、抵抗値は１×
１０⁶Ωの磁性粒子とした。

【００４８】このような磁性粒子をマグネットローラー
上に厚さ１ｍｍでコートして磁気ブラシとした。

【００４９】感光体としては、可視光に吸収を持つ電荷
発生層に電荷輸送層を積層したＯＰＣを用い、これに実
施例１と同様の構成の電荷注入層を設けた。上記の帯
電部材は、感光体との間に幅約２ｍｍのニップを設ける
ように設置される。ブラシの周速は感光体表面の周速と
等速で逆方向に回転するようになっており、感光体との
接触の均一性を確保するようにしている。

【００５０】帯電前露光としては、ヒューズランプを配
置し、画像露光相当強度の２倍の光量を上記ニップ部に
照射するように設定した。

【００５１】その静電潜像は磁性一成分絶縁ネガトナー
を用いた正現像装置によりトナー画像として現像され
る。マグネットを内包する直径１６ｍｍの非磁性現像ス
リーブであり、この現像スリーブに上記のポジトナーを
コートし、感光体表面との距離を３００μｍに固定した
状態で、感光体と等速で回転させ、スリーブに現像バイ
アス電源より現像バイアス電圧を印加する。電圧は−８
０から−５００Ｖに可変されるＤＣ電圧と、周波数１８
００Ｈｚ、ピーク間電圧１３００Ｖの矩形のＡＣ電圧を
重畳したものを用い、スリーブと感光体の間でジャンピ
ング現象を行わせる。

【００５２】このような画像形成装置を用いて、画像評
価を行ったところ、極めて均一性の優れた画像が得られ
た。更に、連続プリントによる耐久テストを行ったが、
５０００枚まで良好な画像が維持されていた。

【００５３】

【発明の効果】本発明によって、十分な帯電均一性を持
つ電荷注入を行うことのできる帯電プロセスを含む画像
形成方法が可能となり、繰り返し使用しでも安定して高
画質を保つことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる画像形成装置の一例の概略図で
ある。

【符号の説明】

１帯電部材２電子写真感光体３画像露光光４トナー現像器５転写帯電部材６クリーニング装置７帯電前露光光源８帯電前露光反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に電荷注入層を有する電子写真感光
体に導電性の帯電部材を接触させて電荷を注入すること
により帯電を行う工程を有する画像形成方法において、
該帯電部材と該感光体が接触する上流側のニップ部近傍
に該感光体の吸収波長を含む光を照射することを特徴と
する画像形成方法。