JPH11338170A

JPH11338170A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11338170A
Application number: JP15836098A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ito; 功已伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】グラフィック画像を高解像度に得ることがで
き、ベタ画像を高濃度に得ることができて、これらが１
画像中に混在した画像を高解像度で十分な濃度に得るこ
とができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】感光ドラム表面の感光層の電荷発生層２
１の構成材料の分子構造を光照射で破壊して、像露光に
対し電位が減衰しない微小領域（破壊ドット）Ａを分散
して形成し、現像されるドットのサイズを画像形成装置
の解像度の適正サイズとする現像コントラストでも、ベ
タ画像の潜像のベタ部内をエッジ効果を利用して高い現
像性で現像可能とし、ベタ画像の濃度を十分に得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置およ
び静電気録装置等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としては、米国特許第
２，２９７，６９１合名最初、特効小４２−２３９１０
号公報および特公昭４３−２４７４８号公報等に記載さ
れているように、多数の方法が知られている。

【０００３】一般には、光導電物質を利用し、種々の手
段により感光体上に電気的潜像を形成し、ついでトナー
を用いて潜像を現像してトナー像として可視化し、必要
に応じて紙等の転写材にトナー像を転写し、その後加熱
あるいは溶剤蒸気等により定着して、複写物を得るもの
である。

【０００４】トナーを用いて電気的潜像を可視化する方
法も種々知られている。たとえば、米国特許第２，８７
４，０６３号明細書に記載されている磁気ブラシ現像
法、同第２２１，７７７６号明細書に記載されているパ
ウダークラウド法、およびファーブラシ現像法、液体現
像法など、多数の現像法がある。

【０００５】これらの現像法のうち、特にトナーおよび
キャリアを主体とする二成分現像剤を用いる磁気ブラシ
法、カスケード法等が広く実用化されている。これらの
方法は、いずれも、比較的安定に良好な画像を得られる
優れた方法である。しかし、トナーとキャリアの混合比
の変動、装置の複雑化、トナーの飛散、キャリアによる
すじむら等の共通の欠点がある。

【０００６】このような二成分現像法の欠点を回避する
ために、トナーのみからなる一成分現像剤を用いる現像
方法が各種提案されている。たとえば米国特許第３，９
０９，２５８号明細書には、電気的に導電性を有する磁
性トナーを用いて現像する方法が記載されている。これ
は、内部に磁石を配した導電性の円筒体（現像スリー
ブ）に導電性の磁性トナーを支持し、これを現像部にお
いて、感光体上の静電潜像に接触させて現像するもので
ある。現像部では、トナー粒子により感光体と現像スリ
ーブ表面の間に導電路が形成され、この導電路を経て現
像スリーブからトナー粒子に電荷が導かれ、静電潜像と
の間のクーロン力によりトナー粒子が潜像に付着して、
潜像を現像する。

【０００７】この導電性磁性トナーを用いる現像方法
は、従来の２成分現像法にまつわる問題点を回避した優
れた方法であるが、その反面、トナーが導電性であるた
め、現像したトナー像を感光体から最終的な支持部材で
ある紙等の転写材に静電的に転写することが困難である
問題を有する。

【０００８】この問題を解決するために、静電的に転写
することが可能な高抵抗の磁性トナーを用いる現像方法
が提案され、特開昭５２−９４１４０号公報は、トナー
粒子の誘電分極を利用した現像方法を開示している。し
かし、かかる方法は、本質的に現像速度が遅く、画像の
濃度が十分にえられない等の欠点があり、実用上困難で
あった。

【０００９】高抵抗の磁性トナーを用いるその他の方法
として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子と現像スリ
ーブとの摩擦等により、トナー粒子を摩擦帯電し、これ
を感光体に接触して現像する方法が知られている。しか
し、これらの方法は、トナー粒子と摩擦部材との接触回
数が少なく、摩擦帯電が不十分になりやすい。あるいは
帯電したトナー粒子と現像スリーブとの間のクーロン力
が強いときには、トナー粒子が現像スリーブ上で凝集し
やすい等の難点があり、実用上困難なことが多い指摘が
ある。

【００１０】これに対し、特開昭５４−４３０３６号公
報において、上述の欠点を除去した新規な現像方法が提
案されている。これは、現像スリーブ上に磁性トナーを
極めて薄く塗布し、そのトナーを良好に摩擦帯電し、つ
いで、これを磁界の作用下で静電潜像に接触することな
く極めて近接して対向し、潜像を現像させるものであ
る。

【００１１】このような一成分現像方法によれば、磁性
トナーを極めて薄く塗布することにより、磁性トナーと
現像スリーブとの接触の機械が増加し、現像に供するの
に好適な摩擦帯電電荷量をトナーに付与することが可能
になる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記一成分現像方法
は、簡易に高精細な画像を得ることができる画像形成を
可能にするが、最近の高解像なデジタル機での画像形成
においては、濃度と高解像度とを両立させることが難し
くなっている。

【００１３】本発明者らは、図６に示すような現像器を
用い、図示しない感光ドラムと現像スリーブ１１の距離
を１００〜５００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍ
とし、トナーとして重量平均粒径が５μｍ以上の負帯電
性の磁性トナーを使用した条件で現像し、得られた画像
の品質を検討した。

【００１４】その結果、ドットなどの微細な潜像では、
潜像がベタ画像の潜像の周辺部に相当する状態となって
おり、微細な潜像全体にエッジ効果が働いて現像されや
すいこと、また、ある程度の面積を持った最大画像濃度
のベタ画像などの潜像では、潜像のベタ画像部周辺部が
白地部との電位勾配により電界が集中して、エッジ効果
により現像されやすくなっているが、ベタ画像の領域内
部は電位勾配がないために現像されにくくなっているこ
とが分かった。

【００１５】このため、１画素のドットを機械の解像度
通りのサイズ（６００ｄｐｉでは４２．３μｍ、１２０
０ｄｐｉでは２１．２μｍなど）に現像するための、感
光ドラムと現像スリーブ間のコントラスト電位（Ｖcont
-D）と、ベタ画像を一様十分な濃度に現像するための、
感光ドラムと現像スリーブ間のコントラスト（Ｖcont）
の間には、Ｖcont-D＜Ｖcontのような関係があることが
分かった。

【００１６】従って、ベタ画像の一様十分な濃度の画像
形成を優先して条件設定した場合、写真などのグラフィ
ック画像に対しては、画像を構成する１ドットのサイズ
が大きめになるため、得られるグラフィック画像は濃度
が高くなりすぎる。逆に、グラフィック画像の画像形成
を優先した条件設定の場合には、画像内のベタ部分の濃
度が低くなってしまうという問題があった。

【００１７】本発明の目的は、グラフィック画像を高解
像度に得ることができ、ベタ画像を高濃度に得ることが
できて、これらが１画像中に混在した画像を高解像度で
十分な濃度に得ることができる画像形成装置を提供する
ことである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、光導電性の感光層が形成された像担持体の表面に対
し、帯電、像露光および現像を行って可視画像を形成す
る画像形成装置において、前記像露光に対し電位が減衰
しない微小領域を前記感光層に分散して形成したことを
特徴とする画像形成装置である。

【００１９】本発明によれば、前記感光層は少なくとも
電荷発生層およびその上の電荷輸送層を備えてなり、前
記電荷発生層を形成する分子の構造を光照射によって破
壊することにより、前記電位が減衰しない微小領域を形
成することができる。また、前記電荷発生層で生成した
フォトキャリアの輸送を阻害する絶縁性粒子を電荷輸送
層中に配合することにより、もしくは、前記電荷発生層
中にフォトキャリアの生成を阻害する光吸収性粒子を配
合することにより、前記電位が減衰しない微小領域を形
成することもできる。

【００２０】好ましくは、前記電位が減衰しない微小領
域の大きさが２１．２μｍ以下であり、微小領域の割合
が感光層に対する上面からの投影面の面積比で１〜２０
％であり、好適には１〜１０％である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に即
して詳細に説明する。

【００２２】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略図
である。本実施例において、画像形成装置は２値で画像
形成を行い、出力画像の解像度が６００ｄｐｉとされて
いる。

【００２３】本画像形成装置は、概略、感光ドラム１、
その周囲に配設された帯電ローラ２、図示しない露光装
置、現像器４、転写ローラおよびクリーナ６、さらに図
示しない定着器からなっている。

【００２４】像担持体としての感光ドラム１は、図４に
示すように、導電性を有する円筒状の基体２０の表面上
に、電荷発生層２１およびその上の電荷輸送層２２を少
なくとも有する光導電性の感光層２５を形成してなって
いる。

【００２５】基体２０としては、材料自体が導電性を有
するもの、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、
銅、亜鉛、ステンレス、クロム、チタン、ニッケル、マ
グネシウム、インジウム、金、白金、銀、鉄等を用いる
ことができる。

【００２６】その他、基体２０として、プラスチックな
どの誘電体材料の基体上にアルミニウム、酸化インジウ
ム、酸化スズ、金などの導電性被膜を蒸着等により成膜
したもの、導電性微粒子をプラスチックや紙に混合し
て、基体に形成したものを使用することができる。

【００２７】基体２０と電荷発生層２１との間に、基体
２０への電荷の注入阻止機能と、電荷発生層２１の基体
２０への接着機能とを持つ下引き層を設けることができ
る。下引き層は、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニ
トロセルロース、エチレンアクリル酸コポリマー、ポリ
ビニルブチラール、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリ
ウレタン、ゼラチン等を使用して形成することができ
る。下引き層の膜厚は０．１〜１０μｍ、好ましくは
０．３〜３μｍである。

【００２８】電荷発生層（光導電層）２１には、たとえ
ばセレン−テルル、ピリリウム系染料、チオピリリウム
系染料、フタロシアニン系顔料、アントトロン系顔料、
ジベンズピレンキノン系顔料、ピラントロン系顔料、ト
リスアゾ系顔料、ジスアゾ系顔料、アゾ系顔料、インジ
ゴ系顔料、キナクリドン系顔料、シアニン系顔料などを
用いることができる。

【００２９】電荷輸送層２２には、ポリ−Ｎ−ビニルカ
ルバゾール、ポリスチルアントラセンなどの複素環や縮
合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イ
ミダゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリア
ゾール、カルバゾールなどの複素環化合物、トリフェニ
ルメタン等のトリアリールアルカン誘導体、トリフェニ
ルアミン等のトリアリールアミン誘導体、フェニレンジ
アミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチ
ルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体等の低分子化合物を用
いることができる。

【００３０】電荷発生層２１や電荷輸送層２２の材料
は、必要に応じてバインダーポリマーを用いることがで
きる。バインダーポリマーの例としては、スチレン、酢
酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレ
ン等のビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹
脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００３１】電荷発生層２１には、前記の化合物以外に
も、機械的特性の改良や耐久性向上の目的で、種々の添
加剤を付加することができる。このような添加剤として
は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定化剤、架橋剤、潤
滑剤、導電性制御剤等が挙げられる。

【００３２】一次帯電手段としては、接触式の帯電手段
である前記の帯電ローラ２の他に、非接触式のコロナ帯
電器を用いることができる。

【００３３】本実施例で用いた電子写真装置は、上述し
たように、画像の解像度が６００ｄｐｉであり、感光ド
ラム１の露光手段には、光学スポット径が４５μｍの半
導体レーザーを用い、感光ドラム１の表面電位（暗部電
位）を−４００Ｖ、ベタの露光部である表面電位（明部
電位）を−５０Ｖとした。露光手段としては、ＬＥＤに
セルフォックレンズを介したものや、ＥＬ素子やプラズ
マ発光素子その他の光学系等も使用することが可能であ
る。

【００３４】現像器４の現像スリーブ４ａは、感光ドラ
ム１との距離を３００μｍとし、現像スリーブ４ａに印
加する現像バイアスは、２．０ｋＨz 、１．５ｋＶppの
矩形波の交流電圧と−２００Ｖの直流電圧を重畳した電
圧とし、現像コントラストをドット再現性が良好な１５
０Ｖ（Ｖcont-D）に設定した。

【００３５】磁性トナーは、磁性体を１０重量％以上含
み、重量平均粒径が５μｍ以上の負帯電性トナーを用い
た。

【００３６】本発明の大きな特徴は、感光ドラム１の表
面の感光層２５に電荷が減衰しない微小領域を分散して
持たせたことにある。本実施例では、感光層２５の電荷
発生層２１を構成する材料の分子構造をレーザービーム
の照射により破壊して、電荷発生層２１中に電荷の発生
のない、つまり電荷が減衰しない微小領域を形成した。

【００３７】図２は、本実施例で用いた電荷発生層の破
壊パターンのモデル図である。図２において、電荷発生
層２１は、上から見て解像度が６００ｄｐｉの１画素を
１辺が４２．３μｍの模式的な四角のドットＢで仮に区
画してある。この電荷発生層２１の構成材料の分子構造
を破壊した部分を、１辺が２１．２μｍの模式的な四角
のドット（破壊ドット）Ａで示している。

【００３８】電荷発生層２１に破壊ドットＡが複数個集
中して形成されると、そこが画像中の白地部になってし
まうので、これを防止するために、図２に示すように、
あるドットＡの中心から１辺４２μｍ以内に別のドット
Ａが存在しないように、電荷発生層に対する面積比で１
〜２０％でドットＡを形成する。実際は、レーザーの光
スポットによる画像露光のドットは円形になるので、あ
るドットＡから半径４２μｍ以内に別のドットＡが存在
しないように、電荷発生層に対し上面からの投影面の面
積比で１〜２０％でドットＡを形成した。破壊ドットＡ
の面積比は好ましくは１〜１０％である。

【００３９】このように電荷発生層２１の処理を行った
感光ドラム１の表面は、画像露光３により画像部で電位
の減衰が起こるが、電荷発生層材料の分子構造を破壊し
た破壊ドットＡの部分に対応した箇所では、画像部であ
っても電位の減衰が起こらず、このため、図３に示すよ
うに、電位−５０Ｖのベタ潜像部中に、電位が−４００
Ｖの減衰していないドットサイズ２１．２μｍ以下の微
小領域が形成される。

【００４０】本実施例では、非画像部においては、白地
部と破壊ドットＡの部分は同じ電位であるため、画像上
の影響はなく、ライン等の微細な画像でも、ドットＡは
出力画像の解像度に対応して十分に小さいので、高精細
な画像を出力することができる。

【００４１】本実施例において、ベタ画像の潜像の周辺
部は、非画像部との間の電位差によるエッジ効果により
現像されやすくなっていることは、従来の均一な電位の
潜像の場合と同じである。さらに、本実施例によれば、
上記したように、ベタ画像の潜像内部に電位が減衰して
いない領域が存在するため、潜像内部でもエッジ効果が
働き、周辺部と同じように現像性が高い。このためドッ
ト再現性が良好なグラフィック画像に好適な現像コント
ラスト（Ｖcont-D）を用いても、ベタ潜像を良好に現像
することができ、濃度が十分なベタ画像を得ることがで
きる。

【００４２】従って、グラフィック画像、ベタ画像が混
在した画像を高解像度かつ十分な濃度で得ることができ
る。

【００４３】実施例２図４は、本発明の他の実施例における感光ドラムの感光
層を示す断面図である。

【００４４】本実施例では、感光ドラム１表面の感光層
２５に電荷が減衰しない微小領域を分散して持たせるた
めに、電荷発生層２１で生成したフォトキャリアの感光
層２５の表面への輸送を阻害する絶縁性粒子２３を電荷
輸送層２２中に配合した。

【００４５】この絶縁性粒子２３は、粒径が２２μｍ以
下を有しており、電荷輸送層２２に対し上面からの投影
面の面積比で１〜２０％、好ましくは１〜１０％となる
ように電荷輸送層２２中に分散した。

【００４６】本実施例は、以上のように構成され、これ
によれば、感光ドラム１の表面は、画像露光により画像
部で電位の減衰が起こるが、電荷輸送層２２に絶縁性粒
子２３を分散した箇所では、電荷発生層２１で発生した
フォトキャリアが粒子２３により、電荷輸送層２２の表
面に移動するのが阻害されるので、電荷が減衰せず、実
施例１と同様、先の図３に示すように、電位−５０Ｖの
ベタ潜像部中に、電位が−４００Ｖの減衰していないド
ットサイズ２１．２μｍ以下の微小領域が形成される。

【００４７】従って、同様に、グラフィック画像、ベタ
画像が混在した画像を高解像度かつ十分な濃度で得るこ
とができる。

【００４８】実施例３本実施例では、図５に示すように、感光ドラム１表面の
感光層２５の電荷発生層２１中に、フォトキャリアの生
成を阻害するため光吸収性粒子２４を配合することによ
り、感光層２５に電荷が減衰しない微小領域を分散形成
した。

【００４９】この光吸収性粒子２４は、像露光の光源の
波長に対する光吸収率が７０％以上、好ましくは８０％
以上であり、またその粒径は２２μｍ以下である。この
光吸収性粒子２４は、電荷輸送層２２に対し上面からの
投影面の面積比で１〜２０％、好ましくは１〜１０％と
なるように、電荷輸送層２２中に分散する。

【００５０】光吸収性粒子２４としては、カーボンブラ
ック、マグネタイト、フェライトなどの全波長域に対し
光吸収を示す材料や、アントラキノン系、ポリメチン
系、シアニン系、アミニウム系、ジイモニウム系などの
赤外領域に光吸収を示す色素を、スチレン、酢酸ビニ
ル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エ
ステル、フッ化ビニリデン、トリフロオロエチレンなど
のビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、
ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、
メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂等の各種バイ
ンダー樹脂でコートしたものが使用できる。

【００５１】本実施例では、光吸収性粒子２４としてカ
ーボンブラック（粒径２２μｍ以下）を用いた。

【００５２】本実施例は、以上のように構成され、感光
ドラム１の表面は、画像露光により画像部で電位の減衰
が起こるが、電荷発生層２１に光吸収性粒子２３を分散
した箇所では、粒子２３に露光光が吸収されてフォトキ
ャリアが生成しないので電荷が減衰せず、これまでと同
様、電位−５０Ｖのベタ潜像部中に、電位が−４００Ｖ
で減衰していないドットサイズ２１．２μｍ以下の微小
領域が形成されるになる。

【００５３】従って、グラフィック画像、ベタ画像が混
在した画像を高解像度かつ十分な濃度で得ることができ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体表面の感光層の電荷発生層を形成する分子の構
造を光照射によって破壊するなどにより、感光層に像露
光に対し電位が減衰しない微小領域を分散して形成した
ので、現像されるドットのサイズを画像形成装置の解像
度の適正サイズとする現像コントラストでも、ベタ画像
の潜像のベタ部内をエッジ効果を利用して高い現像性で
現像することができ、ベタ画像の濃度を十分に得ること
ができる。その結果、グラフィック画像、ベタ画像は勿
論、これらが１画像中に混在した画像を高解像度かつ十
分な濃度で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例における要部
を示す概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置された感光ドラム表
面の感光層の電荷発生層に対する構成材料の分子構造破
壊のパターンを示すモデル図である。

【図３】図２の感光ドラムにベタ画像の潜像を形成した
ときの電位を示す電位分布図である。

【図４】本発明の他の実施例における感光ドラム表面の
感光層の電荷輸送層中に絶縁性粒子を分散したところを
示す断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例における感光ドラム
表面の感光層の電荷発生層中に光吸収性粒子を分散した
ところを示す断面図である。

【図６】従来の画像形成装置に設置された現像装置を示
す概略図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電ローラ３像露光４現像器２０基体２１電荷発生層２２電荷輸送層２３絶縁性粒子２４光吸収性粒子２５感光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導電性の感光層が形成された像担持体
の表面に対し、帯電、像露光および現像を行って可視画
像を形成する画像形成装置において、前記像露光に対し
電位が減衰しない微小領域を前記感光層に分散して形成
したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記感光層は少なくとも電荷発生層およ
びその上の電荷輸送層を備えてなり、前記電荷発生層を
形成する分子の構造を光照射によって破壊することによ
り、前記電位が減衰しない微小領域を形成した請求項１
の画像形成装置。
【請求項３】前記感光層は少なくとも電荷発生層およ
びその上の電荷輸送層を備えてなり、前記電荷発生層で
生成したフォトキャリアの輸送を阻害する絶縁性粒子を
電荷輸送層中に配合することにより、前記電位が減衰し
ない微小領域を形成した請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記感光層は少なくとも電荷発生層およ
びその上の電荷輸送層を備えてなり、前記電荷発生層中
にフォトキャリアの生成を阻害する光吸収性粒子を配合
することにより、前記電位が減衰しない微小領域を形成
した請求項１の画像形成装置。
【請求項５】前記電位が減衰しない微小領域の大きさ
が２１．２μｍ以下であり、微小領域の割合が感光層に
対する上面からの投影面の面積比で１〜２０％である請
求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記微小領域の割合が感光層に対する上
面からの投影面の面積比で１〜１０％である請求項５の
画像形成装置。