JPH1138709A

JPH1138709A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH1138709A
Application number: JP9212628A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Asano; 和夫浅野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】環境の温湿度の影響を受けることなくあらゆ
る環境において安定した画像が得られる画像記録装置を
提供する。【解決手段】感光体４１に帯電、露光により静電潜像
を形成し、この静電潜像に現像工程においてトナー像を
付着させて現像を行う画像記録装置において、感光体４
１の露光による電位減衰率が温度ならびに湿度に対して
正特性を有するとともに、帯電装置４２の初期帯電電位
が温度ならびに湿度に対して正特性を有するようにし
て、温湿度環境が変化した時の感光体４１の光放電特性
曲線が交差する領域を持つようにすることにより、温湿
度変動による初期帯電電位と感光体光放電特性の変動を
これら特性の組合せにより相殺し、さらに、相殺ポイン
トである交差領域での露光量により二値の画像露光を行
なうことで、環境変動に対する潜像電位の変動を抑え
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、静電潜像等を利用
してトナー像を形成する間接転写型の画像記録装置に関
し、特に、帯電された像担持体上に光を照射して静電潜
像を形成する工程を含む電子写真方式の間接転写型画像
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像記録装置にお
いては、潜像担持体の表面を均一に帯電する帯電工程、
帯電された潜像担持体の表面を露光することで静電潜像
を形成する露光工程、該静電潜像にトナーを付着させて
トナー像を形成する現像工程、該トナー像を転写材に転
写する転写工程、該転写材上のトナー像を定着する定着
工程、及び、前記転写工程で潜像担持体の表面に残留し
たトナーを除去するクリーニング工程によって画像が形
成される。また、必要に応じて潜像担持体の表面を電気
的に初期化する除電工程が設けられる。

【０００３】図１０には、従来のカラー電子写真方式の
画像記録装置の概略構成を示してある。潜像担持体とし
て、電荷発生層と電荷輸送層とを有する機能分離型感光
体１を用い、この感光体１はスコロトロン２によって所
望の初期帯電電位ＶHに帯電され、不図示の露光手段か
ら画像信号に応じた露光光３を照射することにより、感
光体１上に画像の静電潜像が形成される。そして、所望
の色に対応した現像手段４の現像装置４ａ〜４ｄにより
トナー像が形成された後、転写手段であるコロトロン７
により記録紙搬送ドラム５上に吸着された記録紙６上に
トナー像が転写される。

【０００４】そして、転写工程で転写されずに感光体１
上に残留したトナーは、クリーニング手段９により除去
され、除電ランプ１０により感光体１は電気的に初期化
され、次の記録色の記録サイクルへと続く。すなわち、
本例では、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）の順に前述の記録を繰り返すこと
により記録紙６上にカラートナー像を形成し、最後に記
録紙搬送ドラム５上から記録紙６が剥離され、定着器８
を通過させることにより、記録紙６上にトナー像が定着
され最終的なカラー画像が記録される。

【０００５】ここで、通常用いられる前述の感光体は、
その光放電特性が感光体の置かれた環境によって変化す
ることが知られている。具体的には図１１に示すよう
に、感光体の光放電特性、すなわち露光後の感光体の表
面電位Ｖ_Lは、１０ｍＪ／ｍ²以下の通常使用範囲におけ
る同一露光量での比較において、温湿度の影響により２
０〜５０Ｖ近く変動する。これによって、従来のカラー
画像のような多値記録の場合、露光後の感光体の表面電
位、すなわち静電潜像電位Ｖ_Lが変動し、記録画像濃度
が変動してしまうという問題があった。

【０００６】そこで図１０に示すように、露光部と現像
部との間に感光体１に近接対向するように表面電位検出
手段である電位センサー１１を設けて、感光体１の露光
後の表面電位を検出して制御する方法が実用化されてい
る。具体的には、非印字時に、基準となる画像信号、例
えば５０％面積率の画像信号Ｃｍに応じた標準環境での
露光量Ｐｍの前後２点の露光量Ｐ1、Ｐ2（Ｐ1＜Ｐｍ＜
Ｐ2）により感光体１を露光し、その時の表面電位Ｖ1、
Ｖ2を電位センサー１１により測定する。そして、この
表面電位Ｖ1、Ｖ2から、５０％面積率の画像信号Ｃｍに
対応する感光体電位Ｖｍが得られる環境下における露光
量Ｐｍ’をＰ1、Ｐ2の２点の直線補間により求めること
で、環境変動に対して安定した表面電位制御を行うこと
ができる。

【０００７】しかしながら、このような従来の制御方法
は、高価な電位センサーを必要とするため、装置の低コ
スト化が困難であった。また、出来るだけ忠実に環境の
変動に対応させるためには、記録に先立って、かなりの
頻度（例えば、数十分に一回）で電位設定のための制御
サイクルを行う必要があり、生産性が低下するという問
題があった。

【０００８】一方、装置を小型化するため感光体を小径
化することが考えられているが、感光体の小径化に伴
い、クリーニングブレード等の感光体への当接部材によ
る磨耗により感光体の寿命が短くなるという問題があっ
た。そこで、この問題を解決するため、クリーニング工
程を設けずに転写残留トナーを現像と同時に現像装置に
回収するクリーナレス方式の記録装置が特開昭５９−１
３３５７３号公報、特開昭５９−１５７６６１号公報等
で提案されている。また本出願人から、特願平７−３２
９４１２号に記載されているように、像担持体上にトナ
ーを付着させて現像を行う電子写真方式の記録装置にお
いて、前記像担持体上への微粒子付与手段を設け、微粒
子を付着させた後にトナー像を形成することを特徴とす
る記録装置の提案がなされている。

【０００９】図１２には、この微粒子付与手段を設けた
記録装置の概略構成を示してある。なお、図１０と同一
機能部分には同一符号を付してある。この記録装置で
は、トナー像を形成する現像手段１４のプロセス方向Ｐ
に対して上流側に感光体１への微粒子付与手段１５を設
け、トナー像形成に先立って微粒子を感光体１上に付与
することにより、転写効率を著しく向上させることが出
来、従来のクリーナレス方式の欠点であるポジゴースト
やネガゴーストの問題が解決され、経時的に安定した記
録装置を提供出来るようになった。

【００１０】そして、結果として図１２に示すように、
クリーニング手段を設ける必要がなくなり、感光体１が
磨耗しないことから従来以上の小径化（直径１５ｍｍ以
下）が達成出来た。しかしながら、前述の電位制御手段
で用いられる電位センサー１１の大きさは、現在その断
面が５ｍｍ角程度が限界であり、直径３０ｍｍ以下の感
光体１に近接設置することは難しい。従って、感光体１
を小径にすると従来の電位制御方法を用いることが出来
ず、環境変動に対して画像濃度が変動するという問題が
生じた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境の温湿
度の影響を受けることなくあらゆる環境において安定し
た画像が得られる画像記録装置を提供しようとするもの
である。さらに、本発明は、このような安定した画像を
得るとともに、感光体をほとんど磨耗させることのない
記録装置にして、低コスト、小型で生産性の高い記録装
置を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像担持体に
帯電、露光により静電潜像を形成し、この静電潜像に現
像工程においてトナー像を付着させて現像を行う画像記
録装置において、像担持体として放電特性が温度ならび
に湿度に対して正特性を有する感光体を用いるととも
に、当該感光体を帯電させる帯電装置として帯電特性が
温度ならびに湿度に対して正特性を有する帯電装置を用
い、温湿度環境が変化した時の像担持体の光放電特性曲
線が交差する領域を持ち、二値レベルの光量による二値
記録を行なうための露光量を前記交差領域における露光
量にすることにより達成される。

【００１３】また、前記目的は、上記特徴に加え、前記
現像工程を、現像特性すなわち現像重量が高現像電位コ
ントラスト部において飽和領域を有する現像装置で行う
ことにより達成される。また、前記目的は、上記特徴に
加え、像担持体上へ微粒子を付与する微粒子付与手段を
有し、像担持体上に微粒子を付着させた後にトナー像を
形成し、像担持体を磨耗させることなく画像記録工程を
繰り返すことにより達成される。さらに、前記目的は、
上記特徴に加え、帯電装置が像担持体に近接もしくは接
触して配設され、像担持体を帯電するために該帯電装置
へ印可する電圧を定電圧制御することにより達成され
る。

【００１４】すなわち、本発明は、像担持体に帯電、露
光により静電潜像を形成し、この静電潜像に現像工程に
おいてトナー像を付着させて現像を行う画像記録装置で
あって、前記像担持体の光放電特性（すなわち、露光に
よる電位減衰率）が温度ならびに湿度に対して正特性を
有する感光体と、帯電特性（すなわち、初期帯電電位）
が温度ならびに湿度に対して正特性を有する帯電装置と
を組み合せて、温湿度環境が変化した時の前記感光体
（像担持体）の光放電特性曲線が交差する領域を持たせ
ることにより、温湿度変動による初期帯電電位と感光体
光放電特性の変動を上記特性の組合せにより相殺するこ
とが出来、さらに、相殺ポイントである交差領域での露
光量により二値の画像露光を行なうことで、環境変動に
対する潜像電位の変動を抑えることが可能となる。

【００１５】また、現像工程が、現像特性（すなわち、
現像重量）が高現像電位コントラスト部において飽和領
域を有することにより、環境変動時における二値記録の
画像濃度の変動を抑制することが可能となる。以上の結
果、従来の煩雑で高価な電位制御手段を用いることな
く、環境安定性に優れた記録装置を提供するものであ
る。

【００１６】以下、本発明の現象を詳細に説明する。通
常電子写真で用いられている機能分離型感光体の光放電
特性は、前記図１１に示すように、高温高湿時において
電荷移動度が増加し、露光後の感光体表面電位は低温低
湿時に比べて低くなる。従って、感光体を従来用いられ
ているスコロトロンの様な定電流制御による帯電方式に
より帯電すると、初期帯電電位はほぼ一定となり、図１
１に示す特性となる。

【００１７】そこで、温湿度に対して帯電電圧が正特性
となる帯電方式として、ＢＣＲ、フィルム等に代表され
る接触型帯電装置を用いる。この帯電方式は、高温高湿
時おいて、感光体に近接もしくは接触される帯電装置材
料の抵抗率変化により感光体への電荷注入現象が起こ
り、初期帯電電位が上昇する。一方、低温低湿時におい
ては、逆に初期帯電電位は低下する。この現象は、従来
接触式帯電装置で用いられている直流バイアス電圧＋交
流電圧放電においてはさほど顕著ではないものの、直流
電圧放電において顕著に現れることが判った。

【００１８】ここで、前述の感光体と帯電装置の組み合
せを考えると、高温高湿時においては初期帯電電位Ｖ_H
が上昇し、露光後の表面電位Ｖ_Lは低下するが、低温低
湿時においては初期帯電電位Ｖ_Hは低下し、露光後の表
面電位Ｖ_Lは上昇する。この現象を環境条件を振った実
験結果で示すと図１に示すようになり、高温高湿時の光
放電特性の曲線Ａと低温低湿時の光放電特性の曲線Ｃと
が３〜４ｍＪ／ｍ²の露光領域において交差する。この
ことから、この交差した露光領域を二値記録時の露光量
として画像露光を行うことによって、環境変動に対して
安定した露光後電位を得ることが出来ることに、本発明
では着目した。

【００１９】また、図２に示す現像特性に示すように、
その時の画像露光で得られる現像コンントラスト１５０
〜２００Ｖ近辺において現像飽和領域を持つ現像装置を
組み合せることにより、環境変動に対してさらに安定し
た画像濃度を得ることが出来ることに、本発明では着目
した。以上の結果を、露光形状から現像像形状までの流
れでみると、図３にその説明図を示すようになる。

【００２０】また、装置を小型化するために感光体を小
径化する例としては、感光体上に微粒子を付着させた後
にトナー像を形成し、前記感光体を磨耗させることなく
画像記録工程を繰り返す記録装置として、前記特願平７
−３２９４１２号公報に詳細が述べられている。この記
録装置において、トナー像形成前に像担持体上に付着さ
せる微粒子としては、具体的には酸化チタン、アルミ
ナ、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、
チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウ
ム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、
炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化クロ
ム、ベンガラ等の無機微粉末や、ポリアクリレート、ポ
リメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
テトラフルオロエチレン等の有機微粉末が挙げられる。
環境安定性を考慮するとこれら微粒子は吸湿性が少ない
ことが望ましく、特に、酸化チタン、アルミナ、シリカ
等の吸湿性を有する無機微粉末の場合は、疎水化処理を
施したものが用いられる。これら無機微粉末の疎水化処
理は、例えば、ジアルキルジハロゲン化シラン、トリア
ルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラ
ン等のシランカップリング剤やジメチルシリコンオイル
等の疎水化処理剤と上記微粉末とを高温度下で反応させ
て行うことが出来る。

【００２１】また、像担持体上へ微粒子を付着させる方
法としては、機械的に付着させる方法、電気的に付着さ
せる方法、両者を併用した方法等、像担持体上へ微粒子
を付着させることが出来ればいずれの方法でも良い。機
械的に付着させる方法としては摺擦によるものが挙げら
れ、そのようなものとしては、例えばロール状、ブラシ
状、フェルト状、ウエブ状、刷毛状のもので摺擦する方
法が挙げられる。ロール状のものとしては、金属、ある
いは、硬質プラスティックのような剛体で形成された剛
体ロールと、ゴムのような弾性を有する材料を用いた弾
性ロールが挙げられるが、摺擦ニップでの圧力、ニップ
幅の調整のしやすさからは弾性ロールの方が使いやす
い。ブラシ状のものとしては具体的には、磁気を利用し
た磁気ブラシや、ファーブラシがある。このような機械
的に付着させる方法に加えて電界をかけることで微粒子
の付着状態をより安定化させることができる。

【００２２】また、これら微粒子が、使用されるうちに
像担持体上にフィルム状となって付着してしまうよう
な、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシ
ウム等のフィルミングを起こしやすい材料は、当然トナ
ーに対してもフィルミングを起こしやすくトナーに対す
る付着力も強くなる。従って、このようなフィルミング
を起こしやすい材料の微粉末を像担持体上に付着させた
場合には、長期にわたり安定してトナーの転写効率を上
げる効果は得られない。像担持体上における微粒子の付
着状態であるが、一種類の微粒子が存在していても、複
数種類の微粒子が同時に存在していてもよい。トナーと
像担持体の間に微粒子が介在することでトナーと像担持
体との間の付着力を下げることができればよい。

【００２３】電気的に付着させる方法としては、微粒子
をクラウド状に分散させて電界の力で像担持体へ微粒子
を付着させる方法が挙げられる。微粒子をクラウド状に
分散させて付着させる手段としては、例えば、機械的振
動、エアー、超音波、交番電界を用いる方法や、例えば
ロール状、ブラシ状、ウエブ状、刷毛状のものに微粒子
を付着させておいて、それらを回転、振動、移動させる
方法が挙げられる。さらに、像担持体上に粘着層を設
け、その上に上述のような手段でクラウド状に分散させ
た微粒子をふりかけるような方法で付着させてもよい。
そのような粘着層としては経時的に安定した粘着性を示
す物質が望ましく、例えば、揮発性の低い化学的に安定
した性質を示すシリコンオイルが適している。そして、
これら手段により転写率を著しく向上させ、ブレードク
リーナ等の従来より感光体磨耗の原因となっていた像担
持体のクリーニング手段を除去することが可能となり、
感光体の小径化を達成することが出来る。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る画像記録
装置を図面を参照して説明する。図４には、本実施形態
に係る画像記録装置の構成を示してある。本実施形態の
画像記録装置は、像担持体として、電荷発生層と電荷輸
送層とを有する機能分離型感光体４１を用いており、こ
の感光体４１は帯電装置４２によって所望の初期帯電電
位Ｖ_Hに帯電され、不図示の露光手段から画像信号に応
じた露光光４３を照射することにより、感光体４１上に
画像の静電潜像が形成される。そして、所望の色に対応
した現像装置４４によりトナー像が形成された後、転写
ローラ４５により記録紙４６上にトナー像が転写され
る。なお、４７は感光体４１を電気的に初期化する除電
器である。

【００２５】ここで、機能分離型感光体４１は、第５図
に示すように、導電性支持体５１上に必要に応じて下引
き層５２が形成され、電荷発生層５３、電荷輸送層５４
を順次積層させた構成となっている。導電性支持体５１
は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属製ドラム
及びシート、プラスチックフィルム及び紙等にアルミニ
ウム等の金属箔をラミネートしたもの、または、アルミ
ニウムや金属を蒸着したもの、さらに、金属あるいは、
樹脂製ドラム上に導電性粒子を分散させた樹脂層を塗布
したもの等があげられる。また、必要に応じて、上記導
電性支持体の表面には、干渉縞防止用の粗面化処理が施
されてもよい。

【００２６】下引き層５２は、導電性支持体５１と電荷
発生層５３（感光層）との接着性向上や、感光層５３の
塗布欠陥防止のために必要に応じて設けられる。下引き
層５２を形成するための材料としては、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポ
リビニルメチルエーテル、ポリアミド、熱可塑性ポリエ
ステル、フェノキシ樹脂、カゼインゼラチン、ニトロセ
ルロース等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリエチレン
イミン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、チタンカップ
リング剤、ジルコニウムカップリング剤、シランカップ
リング剤等の有機金属化合物等が知られている。これら
の材料は、単独もしくは２種類以上を混合して用いるこ
とができる。下引き層５２の形成は、上記の材料を必要
に応じて溶媒で溶解、混合した後、希釈して、スプレー
塗布、浸漬塗布等により、導電性支持体上に塗布し、そ
の後、１００〜２００°Ｃの温度範囲で乾燥することに
より行われる。下引き層５２の膜厚は、０．１〜１０μ
ｍの範囲で任意に設定されるが、製造の容易さから特に
０．５〜２μｍの範囲が好ましい。

【００２７】電荷発生層５３は、結着樹脂を溶剤に溶解
し、この中に電荷発生材料を分散し、スプレー塗布法、
浸漬塗布法等により塗布した後、乾燥させたものや、電
荷発生材料を真空蒸着法などにより直接成膜させたもの
等が用いられる。電荷発生材料としては、例えばクロロ
ダイアンブルー等のアゾ染料、アントアントロン、ピレ
ンキノン等のキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン
顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、
無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、バナジルフ
タロシアニン、チタニルフタロシアニン、ガリウムフタ
ロシアニン等のフタロシアニン顔料、アズレニウム塩、
スクアリリウム顔料、キナクリドン顔料等を用いること
ができる。結着樹脂としては、ポリビニルブチラール、
ポリアリレート（ビスフェノールＡとフタル酸の重合
体）、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェ
ノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢
酸ビニル、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリア
ミド樹脂、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、ウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂カゼイン、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン等の絶縁性樹脂があげら
れる。電荷発生層５３の膜厚は、０．０１〜５μｍの範
囲で任意に設定されるが、製造の容易さから好ましく
は、０．１〜０．５μｍの範囲である。

【００２８】電荷輸送層５４は、結着樹脂を溶剤に溶解
し、これに電荷輸送剤を加えた溶液を、スプレー塗布
法、浸漬塗布法等により塗布した後、乾燥させることに
より形成される。電荷輸送剤は、アントラセン、ピレ
ン、フェナントレン等の多環芳香族化合物、または、イ
ンドール、カルバゾール、イミダゾール等の含窒素複素
環を有する化合物、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合
物、トリフェニルメタン化合物、トリアリールアミン化
合物、エナミン化合物、スチルベン化合物等を用いるこ
とができる。電荷輸送層５４に用いられる結着樹脂とし
ては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタ
クリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ
塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルア
セテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビ
ニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレ
イン酸共重合体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド
樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−
アルキッド樹脂、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ
シランなどの公知の樹脂を用いることができるがこれら
に限定されるものではない。電荷輸送層５４の層厚は、
１〜４０μｍの範囲で任意に設定されるが、塗りむらや
作成時のピンホール発生と光放電特性、すなわち電荷移
動速度の観点から、５〜３０μｍが好ましい。

【００２９】また、帯電装置４２としては、ＢＣＲ、ブ
ラシ、磁気ブラシ、フィルム帯電装置等の感光体４１と
の微小空隙における放電を利用したものが用いられる。
本実施形態では、図６に示すようなフィルム型帯電装置
４２を用いている。この帯電装置４２は、帯電電極６２
の形状を保持しつつ帯電電極６２に給電するための電極
支持部材６１と、帯電電極６２を電極支持部材６１へ押
し当てて給電と形状保持を助ける押圧部材６３とから構
成されている。

【００３０】帯電電極６２としては、半導電性を有する
ものであればどのようなものでもよく、例えばポリエス
テル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネ−ト、
ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、Ｐ
ＦＡ、ＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしく
はシリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴ
ム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の合
成ゴムにカーボンブラックや金属粉末等の導電性の粉末
を混入したものを使用することができる。また、エピク
ロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム等
の有極性ゴムや、アモルファスシリコン等の半導電性の
無機材料を絶縁体の基体上に薄膜もしくは厚膜蒸着して
形成してもよい。ただし、有極性ゴムなどは付着力が高
いため、低付着材料等で表面をコーティングするといっ
た工夫が必要である。また、薄膜もしくは厚膜蒸着した
場合は、硬度が大きいため、電荷受容体に対して非接触
に配置することが好ましい。

【００３１】このとき、好ましい体積抵抗率となるよう
に導電性粒子の混入量を調整する必要があり、１０²Ω
・ｃｍ以下では火花放電が発生しやすく、１０¹¹Ω・ｃ
ｍ以上ではドット状の帯電不良を起こしやすいため、１
０³Ω・ｃｍ〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲で使用するのが望
ましい。特に、１０³Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃｍでは、帯
電器に印加する帯電電圧を比較的低く設定することが可
能であるうえ、プロセススピードが１５０ｍｍ／ｓｅｃ
以上の高速機で使用する場合には、電位変動を小さく抑
えることが可能となるため、最も好ましい。

【００３２】帯電電極６２に印加する帯電電圧は、不図
示の直流電圧、あるいは直流電圧に帯電開始電圧の２倍
以上の交流電圧を重畳した電圧でもいずれを用いること
も出来るが、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧では、
電荷受容体および帯電装置表面の表面エネルギーを上昇
させ、さらには電荷受容体に対して悪影響を及ぼすこと
から、直流電圧を用いることが望ましい。さらに、帯電
電位の温湿度特性を利用して感光体の光放電特性との組
合せにより電位変動を相殺する目的から、直流定電圧を
用いることが望ましい。

【００３３】帯電電極６２の表面は、フッ素パウダー等
の撥水性の高い微粉末を、ポリエステル、ポリアミド、
ポリエチレン、ポリカーボネイト、ポリオレフィン、ポ
リウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥ
Ｎ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、ＥＴ
ＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしくはシリコンゴム、エチ
レンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレ
タンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムにカーボンブラッ
クや金属粉末等の導電性の粉末を混入したものに分散さ
せて成形される高分子材料を用いることができる。ま
た、微粉末を分散した材料を用いず、上記の高分子材料
を用いて形成された帯電装置表面に、乾燥した固体撥水
性粉末、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリレ
ート等の高分子材料、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸
バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸ニッケル、ス
テアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、オレイン酸亜
鉛、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛、パル
チミン酸コバルト、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノ
レン酸鉛等の脂肪酸の金属塩等を塗布することも可能で
ある。この場合、微粉末の粒径としては１０μｍを越え
ると導電性電極中に埋まりこんでしまうため、１０μｍ
以下が望ましく、特に帯電電極と微粉末の付着力を考慮
するならば、１μｍ以下が好ましい。

【００３４】微粉末を塗布する方法としては、帯電電極
表面に微粒子を付着させることができる方法であればい
ずれの手段を用いてもよく、たとえば、スポンジ、繊
維、フェルト、ゴム、不織布、フォーム、ブラシ、ウエ
ブ、ブレード、パドル、ゲル、樹脂、金属からなるロー
ル等の回転体もしくは往復運動をする刷毛状の部材など
を用いて摺擦するといった機械的手法や、上記の構成で
導電性を付与し、電気的に微粉末を付着させる手法、も
しくはその両方の手法を組み合わせるなど、いずれの方
法でもよい。ただし、帯電装置の形状によっては、接触
部の圧力が小さいほうが望ましく、ブラシ、フェルト、
不織布、スポンジなどが好適に用いられる。帯電電極８
２の形状としては、ゴム、ブラシ、絶縁性ロール上に半
導電性電極を蒸着したもの、金属等をもちいたロール、
可撓性のフィルムからなるチューブ、ブレードなど、電
荷受容体に接触もしくは近接することが可能な形状であ
れば、どのようなものでもよい。ただし、感光体への押
圧力が低いほど、異物を除去する効果が高まるため、特
に軽接触であるフィルムチューブが好ましい。

【００３５】電極支持部材６１としては、帯電電極６２
への給電を兼ねるため、周面が導電性材料で形成されて
おり、例えばアルミニウム、ＳＵＳなどの金属、あるい
は体積抵抗率が帯電電極６２の体積抵抗率以下になるよ
うに形成された導電性高分子材料などが用いられる。ま
た、この電極支持部材６１は通常固定され、帯電電極６
２は滑りにより感光体４１に従動しているが、電極支持
部材６１を感光体４１と同期して回転させてもよい。

【００３６】押圧部材６３は、帯電電極６２が電極支持
部材６１から浮き上がらない程度に、燐青銅等のバネ材
やスプリングにより押圧される。

【００３７】また、現像装置４４は、本出願人が特願平
８−４０３８０号で出願した現像装置を応用したもので
あり、図７に示すような構成を有し、また、この現像装
置に用いられる現像剤担持体（現像ロール）は図８に示
すような構成となっている。この現像装置４４は、現像
剤が収容される現像ハウジング７２の感光体ドラム４１
との対向部位に現像用の開口部を設けて、この開口部に
現像ロール７１を配設するとともに、その後方に二つの
スクリューオーガー７４、７５を設けたものである。

【００３８】また、現像ロール７１上に付着した現像剤
を剥離するスクレーパ７３が現像ロール７１と接触する
ように設けられている。また、スクリューオーガー７
４、７５は、現像ハウジング７２内の仕切り壁７６で仕
切られた二つの現像剤撹拌搬送室内に設けられ、それぞ
れ逆方向に現像剤を搬送するように回転駆動されるもの
である。これら二つの現像剤撹拌搬送室は両端部で連通
しており、上記スクリューオーガー７４、７５によって
搬送される現像剤は撹拌されながら二つの現像剤撹拌搬
送室内を循環移動するようになっている

【００３９】上記現像ロール７１は、図８に示すよう
に、軸線回りに回転が可能となるように支持された円筒
状の導電性基体７１ａと、その周面上に形成された磁気
記録層７１ｂとで主要部が構成されている。この現像ロ
ール７１は感光体ドラム４１と一定の間隙を有してお
り、現像剤層が感光体ドラム４１に対して非接触状態に
なるよう保持されている。

【００４０】磁気記録層７１ｂは、結着樹脂中に強磁性
材料を分散させて構成されている。磁性材料としては、
磁石材料や磁気記録材料等として公知である任意のもの
が使用可能であり、例えばγ−Ｆｅ ₂Ｏ₃やＣｒＯ₂等が
使用できる。また、結着樹脂としては、テープやディス
クやカード等の磁気記録材料を構成する樹脂として公知
である任意のものが使用可能であり、例えばポリカーボ
ネート、ポリエステル、ポリウレタン等が使用できる。
さらに、磁気記録層７１ｂには、必要に応じて導電性微
粒子等を添加することが可能である。

【００４１】一方、その改良として、トナーと磁性キャ
リアとを含む二成分現像剤を周面上にほぼ均等に吸着す
る複数の磁極が設けられた現像剤担持体を離間配置し、
前記複数の磁極を含む現像剤担持体の回転により二成分
現像剤を搬送し、現像バイアス電圧を該現像剤担持体に
印加して、像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現
像装置において、前記複数の磁極は、ほぼ一定のパター
ンで配置されており、前記ほぼ一定のパターンは、隣接
する一対のＮ極およびＳ極と、これら一対の磁極の外側
に設けられた低磁力領域又は非着磁領域とからなるパタ
ーンであり、前記現像剤担持体の周面上における上記隣
接する一対のＮ極およびＳ極との間隔が、２５μｍ以上
２５０μｍ以下であり、上記低磁力領域又は非着磁領域
を挟んで隣接する磁極間の間隔が、３００μｍ以下であ
るようにしてもよい。なお、例えば上記低磁力領域又は
非着磁領域を挟んで隣接する磁極が、極性の異なる磁極
となるように設定される。また、例えば上記低磁力領域
又は非着磁領域を挟んで隣接する磁極が、極性の同じ磁
極となるように設定される。

【００４２】この現像装置４４は、現像剤担持体７１
（現像ロール）が前述の微小間隔着磁と低磁力効果によ
り薄層で一定量の現像剤を保持することと、磁力を持っ
た現像剤担持体７１そのものが回転し現像剤を搬送する
ものであり、従来のように磁気ロールと現像スリーブか
らなる現像剤搬送に見られる磁気タンブリングを用いて
いないことから、現像されるトナー量は飽和することに
なる。これにより、現像のガンマ（現像電位と現像重量
の関係を表す曲線の傾き）が従来の現像装置に比べて立
つ傾向を示し、現像コントラスト電位の比較的低い領域
で現像重量が飽和する現像特性となる。すなわち、その
現像特性は前記図２に示すものとなる。また、ここでは
二成分現像剤の例を示したが、非磁性一成分の現像装置
であっても、上記図２と同様の特性が得られることが知
られており、本発明に係る感光体と帯電装置との組合せ
により、安定した画像形成が可能である。

【００４３】そして、本発明に係る感光体と帯電装置の
組合せにおいて、温湿度環境が変動した時の感光体の光
放電特性曲線の交差点近傍に二値画像露光領域を選択す
ることにより、図３に示したように感光体と帯電装置が
持つ環境特性の相殺効果により環境依存性のない画像記
録装置を提供すことが出来る。また、さらにクリーナレ
ス方式でこの組合せを用いることで、装置の小型化が可
能となる。また、上記プロセスに、本発明の現像装置を
組み合せて画像形成を行うことにより、現像装置が持つ
飽和特性を利用して、さらに画像濃度変動の少ない画像
記録装置を提供することが出来る。なお、本実施形態は
温湿度の両者が変化した場合を取り上げて説明したが、
温度のみや湿度のみが単独で変化した場合でも、本発明
の意図する環境特性の相殺効果が成り立ち、環境依存性
のない画像記録装置を提供すことが出来るものである。

【００４４】図９には、本発明を適用した画像記録装置
の他の実施形態を示してある。本実施形態は、いわゆる
タンデム型のカラー画像記録装置であり、プロセス方向
上流から順に黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に
対応した感光体４１Ｋ、４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、帯電
装置４２Ｋ、４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、現像装置４４
Ｋ、４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃを配置してある。そして、
感光体４１Ｋ、４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃの下面の記録紙
搬送ベルト９１とＢＴＲ９２とにより記録紙９３にトナ
ー像を順次転写してカラー画像を形成し、不図示の定着
装置によって記録紙９３上のトナーを定着させる。

【００４５】この画像記録装置の記録ユニットは、感光
体の中心位置が２５〜５０ｍｍ間隔となるように４連タ
ンデムに配置してあり、このように記録ユニットが小型
化されたことにより、従来に類を見ない小型のカラープ
リンタを提供することが出来た。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図表を用いて
説明する。本実施例は、図４〜図８に示した画像記録装
置について実施したものであり、各部の具体的な構成は
下記のように設定した。

【００４７】（感光体）：感光体４１は図５に示した積
層構造をなし、具体的には次のようにして、導電性支持
体５１、下引き層５２、電荷発生層５３、電荷輸送層５
４を構成した。

【００４８】まず、導電性支持体５１としてφ１５ｍｍ
のＳＵＳパイプを用い、表１に示す成分からなる溶液を
当該ＳＵＳパイプ上に浸漬塗布した後、１５０°Ｃで１
０分間乾燥させて、膜厚０．９μｍの下引き層５２を形
成した。

【００４９】

【表１】

【００５０】次に、表２に示す成分を１ｍｍφのガラス
ビーズを用いたサンドミルで２時間分散して得られた分
散液を、上記の下引き層５２上に浸漬塗布し、１００°
Ｃで１０分間乾燥させて、膜厚０．２μｍの電荷発生層
５３を形成した。

【００５１】

【表２】

【００５２】次に、表３に示す成分からなる溶液を上記
電荷発生層５３上に浸漬塗布した後、１３５°Ｃで１時
間乾燥させて、膜厚２４μｍの電荷輸送層５４を形成
し、所望の感光体ドラム４１を作製した。

【００５３】

【表３】

【００５４】

【化１】

【００５５】（帯電装置）：帯電装置４２としては、以
下の構成のフィルム帯電器を作成した。図４において、
帯電電極６２は、導電性カーボンブラックが分散され、
体積低効率が１０³ Ω・ｃｍ〜１０⁶ Ω・ｃｍで直径１
２．５ｍｍ、厚みが１００μｍの導電性ナイロンチュー
ブを用いた。そして、ポリテトラフルオロエチレンを１
００部に、導電性カーボンを５部を添加したものを、適
当な混合溶剤１００部により混合分散させ、表面層形成
用塗料を作成し、ベル型静電塗装機（ランズバークイン
ダストリー社製）を用いて、乾燥時膜厚が１０μｍとな
るように、当該導電性ナイロンチューブの表面に塗布し
た。また、帯電電極支持部材６１は、直径１０ｍｍのＳ
ＵＳロールを用い、この電極支持部材６１へ不図示の電
源を用いて帯電に必要な直流電圧１ｋＶを印可した。ま
た、押圧部材６３は、直径５ｍｍのポリアセタール樹脂
ロールを用い、板厚１ｍｍの燐青銅をバネ材として用い
た。

【００５６】（現像装置）：現像装置４４としては、図
８に示した現像ロール７１を用い、この磁気記録層７１
ｂの磁性材料としてγ−Ｆｅ₂Ｏ₃、結着樹脂としてポリ
ウレタンを使用し、導電性基体７１ａ上に層厚５０μｍ
の磁気記録層７１ｂを形成した。磁気記録層７１ｂの着
磁には磁気記録用ヘッドを使用し、磁化の方向は、図８
に示すように円筒上の現像ロール７１の表面に水平方向
とした。現像ロール７１の外径は８ｍｍ、駆動時の周速
度は３２０ｍｍ／ｓ、感光体ドラム４１と現像ロール７
１との間隙は３００μｍに各々設定されており、現像剤
層が感光体ドラム４１に対して非接触状態になるよう保
持されている。

【００５７】（トナー）：ポリエステル（数平均分子
量：４，３００、重量平均分子量：９，８００、Ｔｇ＝
５８°Ｃ）９４ｗｔ％、カーボンブラック６ｗｔ％を混
練粉砕し、平均粒径７μｍの着色粒子とした。平均粒径
はコールターカウンタ（コールター社製）で測定した値
である。この着色粒子に対し、平均粒径４０ｎｍの酸化
チタン微粒子をトナー表面積に対する被覆率３０％の割
合で外添して黒トナーとした。帯電極性は負極性であ
る。

【００５８】（キャリア）：スチレン−アクリル共重合
体（数平均分子量：２３，０００、重量平均分子量：９
８，０００、Ｔｇ＝７８°Ｃ）３０ｗｔ％、カーボンブ
ラック（塩基性カーボンブラック：ｐＨ＝８．５）３ｗ
ｔ％、粒状マグネタイト（最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒
径０．５μｍ）６７ｗｔ％を混練、粉砕、分級して平
均粒径４５μｍのキャリアを製作した。キャリアの比重
は２．２であった。平均粒径はマイクロトラック（日機
装社製）で測定した値である。帯電極性は正極性であ
る。電気抵抗値は１０¹²Ωｃｍであった。

【００５９】（現像剤）：これら、トナーとキャリアを
混合させて現像剤とした。このときの現像剤中のトナー
濃度（ＴＣ：ＴｏｎｅｒＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏ
ｎ）は１５ｗｔ％、現像剤中トナー帯電量の値は２０μ
Ｃ／ｇであった。ＴＣは下記の式によって求めた。この
現像剤を現像器４４に装填した。

【００６０】

【数１】

【００６１】（微粒子付与）：感光体４１に付着させる
微粒子としてはポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメ
タクリレート）微粒子を用いた。そして、装置出荷時等
に予め感光体４１の表面に微粒子を塗布しておき、更
に、現像剤中に外添剤として混入させておく。これによ
り、微粒子の経時的不足分を補給することが可能にな
る。なお、用いたポリメタクリル酸メチル微粒子の平均
粒径は１０ｎｍ〜４０ｎｍであった。

【００６２】（画像記録条件）：下記の通りとした。ＲＯＳ；ＬＥＤ（４００ｄｐｉ）、プロセス速度；１６０ｍｍ／ｓ、帯電電圧；約−４００Ｖ（フィルム電極への入力電圧
は１．０ｋＶ固定）、現像バイアス；ＤＣ成分＝−３５０Ｖ、ＡＣ成分＝１ｋＶ_P-P（６ｋＨｚ）、転写条件；ＢＴＲ転写、

【００６３】（環境条件と実験結果）：高温高湿条件と
して２８°Ｃ，８５％ＲＨ、通常条件として２２°Ｃ，
５５％ＲＨ、低温低湿条件として１０°Ｃ，３０％ＲＨ
とした。そして、１０，０００枚毎に装置の設置環境を
高温高湿、通常、低温低湿の３条件に変えて実験を行っ
たところ、１００，０００枚まで感光体４１はほとんど
磨耗することなく、各環境においても良好な画像を得る
ことが出来た。また、図９に示したカラー画像記録装置
についても、上記と同様な実験を行ったところ、、各実
験条件下においてほとんど差のない良好な出力画像を得
ることが出来た。

【００６４】

【発明の効果】以上、本発明によれば、高価な電位制御
手段を必要とせずに、環境の温湿度の影響を受けること
なくあらゆる環境において安定した画像が得られる小型
の画像記録装置を低コストで実現することが出来る。ま
た、電位制御サイクルが不要となることから、画像記録
の生産性を向上することが出来る。さらに、感光体への
微粒子付与によるクリーナレス方式としたことにより、
さらに小型の画像記録装置が実現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像記録装置に係る感光体の初期帯
電と光放電特性の温湿度依存性を表すグラフである。

【図２】本発明の画像現像装置に係る現像特性を表す
グラフである。

【図３】本発明に係る二値記録における画像再現性を
説明するグラフである。

【図４】本発明に係る画像記録装置の一実施形態を表
す概略構成図である。

【図５】本発明に係る感光体の層構成を表す断面模式
図である。

【図６】本発明に係る帯電装置の一例を表す断面模式
図である。

【図７】本発明に係る現像装置の一例を表す断面模式
図である。

【図８】本発明に係る現像装置の現像スリーブの一例
を表す断面模式図である。

【図９】本発明に係る画像記録装置の他の一実施形態
を表す概略構成図である。

【図１０】従来のカラー画像記録装置の一例を示す概
略構成図である。

【図１１】従来の画像記録装置における感光体の光放
電特性の温湿度依存性を表すグラフである。

【図１２】本発明に係る微粒子付与技術を説明する概
略構成図である。

【符号の説明】

４１・・・・・感光体、４２・・・・・帯電器、４３
・・・・・露光光、４４・・・・・現像機、４６・・
・・・記録紙、４７・・・・・除電器、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に帯電、露光により静電潜像を
形成し、この静電潜像に現像工程においてトナー像を付
着させて現像を行う画像記録装置であって、前記像担持体として露光による電位減衰率を表す光放電
特性が温度ならびに湿度に対して正特性を有する感光体
を用いるとともに、当該感光体を帯電させる帯電装置と
して初期帯電電位を表す帯電特性が温度ならびに湿度に
対して正特性を有する帯電装置を用い、温湿度環境が変化した時の前記像担持体の光放電特性曲
線が交差する領域を持ち、二値レベルの光量による二値
記録を行なうための露光量を前記交差領域における露光
量にしたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像記録装置におい
て、前記現像工程は、現像重量が高現像電位コントラスト部
において飽和領域を有する現像装置で行うことを特徴と
する画像記録装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の画像記録
装置において、前記像担持体上への微粒子を付与する微粒子付与手段を
有し、当該像担持体上に微粒子を付着させた後にトナー
像を形成することにより、当該像担持体を磨耗させるこ
となく画像記録工程を繰り返すことを特徴とする画像記
録装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の画像記録装置において、前記帯電装置を前記像担持体に近接もしくは接触して配
設し、当該像担持体を帯電するために該帯電装置へ印可
する電圧を定電圧制御することを特徴とする画像記録装
置。