(57)【要約】      （修正有）【課題】  画像形成プロセスを繰り返すことで感光体の特性や表面電位特性が安定し得ない不確定性や、湿度、温度等の環境変化に起因する上記不確定性に対応でき１回目と２回目以降においてより安定した画像形成を行うことができる感光体への表面電位の制御方法を提案する。【解決手段】１回目の帯電出力と現像出力を２回目以降の各出力の１／６から２／３となるように制御する。１回転目のグリッド電圧を低下させていくと、１回転目の感光体の表面電位が低下するにつれて、バラツキが小さくなっていく。グリッド出力比が２／３を下回ったときに、感光体の表面電位のバラツキ△Ｖが△ＤＶよりも小さくなる。【選択図】図６
2005134674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に、フタロシアニン化合物を含有する電荷発生層および電荷輸送層を有する積層型電子写真感光体を用い、
該感光体を帯電する帯電手段と、
帯電後の前記感光体を光照射することにより前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成されている静電潜像を現像する現像手段とを、
有する画像形成装置において、
画像形成プロセス開始後の前記感光体の１回転目の前記帯電手段及び現像手段を, 各々定格出力の１／６から２／３で駆動することを特徴とする画像形成装置。  
【請求項２】
画像形成を、前記感光体の２回転目以降に行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
導電性支持体上に、フタロシアニン化合物を含有する電荷発生層および電荷輸送層を有する積層型電子写真感光体を用い、
該感光体を帯電手段で帯電し、
帯電後の前記感光体を露光手段で光照射することにより前記感光体上に静電潜像を形成し、
前記感光体に形成されている静電潜像を現像手段で現像し、
前記画像形成プロセス開始後の感光体の１回転目の前記帯電手段及び現像手段を、各々所定出力の１／６から２／３で駆動し、２回転目以降を定格出力で駆動することを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
前記感光体の２回転目以降に画像形成を行うことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真法を利用した複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を用いた画像形成装置では、像担持体である感光体の表面を均一帯電し、その表面を像露光することで露光像に応じた静電潜像を形成しており、この静電潜像を、可視像化するための例えば着色剤であるトナーにて現像を行っている。この現像により形成された像担持体表面のトナー画像を、適宜搬送されてくる用紙等の転写材（シート）に転写し、該シートを感光体より分離し、定着装置を通すことでハードコピーとして仕上げるようにしている。
【０００３】
一方、シートへトナー画像を転写した後、感光体にはトナー画像の一部のトナーが残留しているが、この感光体を繰り返し使用するために、残留トナーをクリーニングし、また残留電荷を除去する為の除電を行っている。これにより毎回の画像形成プロセス開始前に感光体をクリーンな状態として感光体への画像形成を繰り返しできるようになる。
【０００４】
この感光体の表面電位は、画像形成に大きな影響を与える。つまり、常時同一の画質状態を得るためには、感光体全域の表面電位を安定させておくことが重要となる。
【０００５】
ところが、一般的な安価な感光体においては、感光体が新しい時には、帯電手段が安定しておれば特に問題は生じない。しかし、繰り返し画像形成を重ねるに従って、使い始めの１回転目の帯電電位が所定電位にまで上がらなくなってくる。その結果、１枚目の画像形成による画像において感光体の１回転目の領域と２回転目以降の領域との間に表面電位差が生じ、画像濃度の不均一が生じたり、下地のかぶりが発生し、画質低下を招く問題があった。
【０００６】
近年の高画質化技術の開発によりトナーは小粒径化傾向にあり、平均粒径が８μｍ以下であって、粒径分布もよりシャープであるトナーが開発されている。これに伴って、キャリアも小粒径化される傾向にある。また、１コピー当たりのトナー消費量を低減するために、従来は５〜６％であったトナー中の顔料の濃度（含有量）を、８〜２０％程度と高くすることの検討も行われている。このように、トナー及びキャリアが小粒径化されることによって、現像剤の単位重量当たりの比表面積が大きくなり、さらに顔料濃度が高くなることによって、表面電位の変化に対する現像剤の挙動の変化も大きくなる。
【０００７】
これらの問題は、特に反転現像を用いた画像形成においてハーフトーンの濃度段差、バックグランドである白地部のカブリ段差として顕著に現れる。また、感光体としてはフタロシアニン系化合物を用いたデジタル用として用いられている一般的な感光体に顕著に起こる現象ともなっている。
【０００８】
フタロシニアン化合物を電荷発生層に使用した積層型感光体は広く実用化されているが、この様な現象は程度の差は多少あるもののすべてにおいて観測された。また、アゾ顔料を電荷発生層に用いた積層型感光体では観測されなかったことから、フタロシアニン化合物を用いた積層型感光体に特有の問題であることがわかった。この様な現象が生じる理由は明らかでないが、種々現象を調べたところその機構は以下のように推定された。
【０００９】
通常の電子写真プロセスにおける光除電プロセスでは、積層型感光体の電荷発生層で過剰のキャリアが生成され残留電位が中和され除電される。ここで電荷発生層にエレクトロンラップが存在すると、さきに生成したキャリアが一時的に捕獲され、次の帯電工程まで残存しているとその一部が放出されるために帯電電位の低下を引き起こす。２回転目以降においては、そのエレクトロンラップはあらかた埋まっているために、次の帯電プロセスでのキャリア放出は抑えられ帯電電位の低下は少なくなる。放置した場合には、エレクトロントラップに捕獲されていたキャリアが熱緩和し、エレクトロントラップが最初のフリーな状態に戻り電位低下すると考えられる。感光体が疲労した場合低下幅が拡大するのは、疲労により電荷発生層中のエレクトロントラップ量が徐々に増加して行くためと考えられる。
【００１０】
上述の不具合を解消する一手段として、接触帯電手段（ローラ帯電）を用いて感光体を均一帯電させる画像形成装置において、１回転目と２回転目以降とで帯電条件、露光条件、現象条件変化させる画像形成装置がある。この画像形成装置によれば、感光体の１回目より画像作成を開始でき、また１枚目より画質の安定したハードコピーを出力できる。つまり、１回転目の帯電電位と、２回転目以後の帯電電位をほぼ同等にでき、また同一画質となるように露光や現象条件を制御しているため、画質が安定する一方、高速化処理に対応できるようになる（例えば特許文献１、２参照。）。
【００１１】
また、別の手法として、画像形成の開始による感光体の１回転目及び２回転目以後の感光体表面電位が同一になるような感光体を用いることが提案されている。この感光体は、感光体を構成する電荷発生層中に電荷発生物質としてフタロシニアン化合物を含有し、さらにアゾ化合物を含有することで感光体特性として１回転目の帯電電位低下を抑えるようにしている。そのため感光体の１回転目から画像形成を行い、高速化に対応できる（例えば特許文献３参照。）。
【００１２】
また、１回転目と、２回転目における帯電出力を累積仕様回数、使用頻度によって制御することにより、１回転目からの画像形成を可能とする装置が提案されている（例えば特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開平４−１６１９６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５２３８号公報
【特許文献３】特開平９−１２７７１１号公報
【特許文献４】特開２０００−５６５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の従来技術は、いずれも感光体が安定するまで、同じ帯電出力を帯電手段に付与し続けて、感光体の表面電位が安定した後に画像形成を行う方法である。この方法であれば、ファーストコピータイムは遅くなるものの、安定した画像形成が行われる。しかし、例えば感光体が−６５０Ｖの場合に設定されている場合、現象バイアスは、画像にかぶりが生じないように、また現象剤のキャリアが付着しないように−５００Ｖ程度に制御されている。
【００１４】
前記した１回転目と２回転目の差を小さくする制御を行わない場合には、例えば感光体の表面電位を−６５０Ｖにしたいと考えていた場合でも、１回転目には−６５０Ｖよりも低い−４００Ｖ程度になることがある。このように感光体の１回転目の表面電位が、−４５０Ｖ以下になった場合、感光体の非画像部にもトナーが付着し、画像にかぶりが発生する事になる。従って、感光体の表面電位が安定するまでの間、感光体表面へ画像形成には必要のないトナーが現像部より奪われていることになる。このような現象は単位コピー当たりのコストが高くなるため好ましくない。またクリーニング部に不要なトナーが多く蓄積するため、メンテナンス性も悪くなってしまう。また、表面電位の制御は行わず、露光条件や現像バイアス等の現像条件のみを変更する方法では、かぶりと、画像濃度の両方を満足させることは不可能である。
【００１５】
さらに、長時間保存した後と、コピーを取った直後とは感光体の１回転目の表面電位は大きく異なってしまう。感光体の１回転目の表面電位は、このように画像形成装置の使用頻度の他、感光体の累積使用数や、温度、湿度等によっても大きく変化することが知られている。
【００１６】
従って、このようなあらゆる環境や状況において、１回転目の表面電位を２回転目と同程度にすることは、非常に複雑な制御が必要になることがわかる。
【００１７】
また、このような制御が過剰に行われすぎて、感光体の１回転目の表面電位が
−７００Ｖよりも高くなることもあり得る。感光体の表面電位が高くなりすぎる
と、感光体表面へのトナーの付着は抑えられるが、逆に感光体にキャリアが付着し、その結果クリーニングブレードと感光体の間にキャリアが挟み込み、感光体の感光層に周方向キズを付ける可能性がある。このようなキズは、画像に縦筋となって現れ画像品質を大きく低下させる、。このようになった感光体は交換するしか画像品質を元に戻すことが出来ない。
【００１８】
この発明の目的は、画像形成プロセスを繰り返すことで感光体の特性や表面電位特性が安定し得ない不確定性や、湿度、温度等の環境変化に起因する上記不確定性に対応でき、１回目と２回目以降においてより安定した画像形成を行うことができる感光体への表面電位の制御方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明は、導電性支持体上に、フタロシアニン化合物を含有する電荷発生層および電荷輸送層を有する積層型電子写真感光体を用い、
該感光体を帯電する帯電手段と、
帯電後の前記感光体を光照射することにより前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成されている静電潜像を現像する現像手段とを、
有する画像形成装置において、
画像形成プロセス開始後の前記感光体の１回転目に前記帯電手段及び現像手段を, 各々定格出力の１／６から２／３で駆動することを特徴としている。
【００２０】
この構成では、１回転目に上記帯電手段及び現象手段を定格出力の１／６から２／３の出力で駆動することにより、感光体の表面電位は通常の１／６から２／３になる。しかし、このことによって感光体の使用頻度、累積使用数や、温度、湿度等によって生じる感光体の表面電位のバラツキも、通常の１／６から２／３になる。他方、現象バイアスによるかぶりの発生、及びキャリア付着の発生有無は、電圧比で決まる。従って、現象手段を駆動する現象バイアスを帯電出力の大きさに追従させることによって、帯電出力と現象バイアスの電圧比を常に一定に保持できるから、かぶりやキャリア付着を防ぎながら、帯電による感光体表面電位のバラツキのみを小さくすることが出来る。
【００２１】
なお、１回転目の帯電手段及び現像手段の出力を各々定格出力の１／４〜１／２にすれば、さらに好ましい結果を得られることが実験により確認された。
【００２２】
この発明は、画像形成を前記感光体の２回転目以降に行うことを特徴としている。
【００２３】
この構成では、１回転目にトナー付着、キャリア付着の発生を防止し、２回転目以降に画像形成を行うことによって、さらに安定した画像形成が可能になる。 
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、１回転目に上記帯電手段及び現象手段を定格の１／６から２／３の出力で駆動することにより、感光体の表面電位が通常の１／６から２／３になる。しかし、このことによって感光体の使用頻度の他、累積使用数や、温度、湿度等によって生じる感光体の表面電位のバラツキも、通常の１／６から２／３になる。他方、現象バイアスによるかぶりやキャリアの付着の有無は、電圧比で決まるため、現象手段の駆動を帯電手段の駆動に対して電圧比において追従させることによって、帯電出力を定格で固定して制御していたものに比較して、帯電による感光体表面電位のバラツキのみを小さくすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施形態に係る画像形成方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、電子写真方式の画像形成装置の主要な構成を示す説明図で、感光体ドラム２１、クリーナ９、帯電チャージャ２、露光走査部３、現象器４、トナー供給容器８、転写部５、定着装置７、給紙部６を備えている。
【００２６】
感光体ドラム２１の表面には感光体が設けられている。帯電チャージ２は、前記感光体表面を一様に帯電させる。このように一様に帯電された状態で露光走査部３による露光を受けると、感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。
【００２７】
また、前記帯電チャージャ２はワイヤーまたは鋸刃状のコロナ放電電極を感光体２１との対内面が開放したケース内に電気的に絶縁した状態で設けられている。そして、ケースの開放面に、ケースに対して電気的に絶縁されて保持されたグリッド電極を取り付けてスコロトロン方式によるコロナ帯電チャージャ２を構成している。上記グリッド電極は、感光体２１の表面電位を制御するもので、このグリッド電極に供給する電圧により帯電電位が決まる。
【００２８】
現像装置は、現像ローラや攪拌装置を備えた現像器４と、該現像器に対してほぼ水平に着脱自在にセットされ、現像器４内に適宜トナーを補給する為のトナーカートリッジ８とからなる。現像器４は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を使用する乾式 2成分磁気ブラシ現像方式により、感光体ドラム２１に形成された静電潜像を現像して可視像とする。
【００２９】
この感光体ドラム２１の回転動作と同期して転写紙が、給紙部６から給紙ローラ、タイミングローラ対によって感光体ドラム２１と接する転写位置５まで搬送される。転写紙に転写されたトナー像は、すぐに剥がれる不安定な状態にあるので、定着装置７まで搬送される。定着装置７は、転写紙を高温で加圧し、トナーを転写紙上に定着させる。その後、排紙トレイ上に転写紙が排出される。
【００３０】
上記感光体２１は、例えば有機感光層を備える構成である。その構造を図２を参照して説明する。感光体２１は、ドラム形状に形成された厚さ１ｍｍのアルミニウム製導電性基体２１ａ上に、約０．５μｍ程度に製膜された電荷（キャリア）発生層２１ｂ、及び約２５μｍ程度に製膜された電荷（キャリア）移動層２１ｃをこの順で積層した機能分離型の有機感光体である。キャリア発生層２１ｂには、キャリア発生剤であるフタロシアニン系顔料をバインダ樹脂に対して所定の割合で混合したものを用いている。感光体２１のドラムの直径は例えば６５ｍｍとされている。
【００３１】
電荷輸送物質としては、たとえばポリ-N- ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ-g- カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾ- ル誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、９-(p-ジエチルアミノスチリル）アントラセン、１，１- ビス（４- ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、ピラゾリン誘導体、フェニルヒドラゾン類、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルアミン系化合物、テトラフェニルジアミン系化合物、スチルベン系化合物、３- メチル- ２- ベンゾチアゾリン環を有するアジン化合物等の電子供与性物質が挙げられる。
【００３２】
結着樹脂としては、電荷輸送物質と相容性を有するものであればよく、たとえば、ポリカーボネートおよび共重合ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリケトン、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂およびポリスルホン樹脂、それらの共重合樹脂などがあげられる。これらの樹脂を単独または２種以上混合して用いてもよい。前述の結着樹脂の中でもポリスチレン、ポリカーボネートおよび共重合ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルなどの樹脂は、１０13Ω以上の体積低効率を有し、成膜性や電位特性などにも優れている。
【００３３】
現像装置４による反転現像を実現するために、図３に示すような関係で感光体２１の表面電位、現像装置４を構成する現像ローラに供給する現像バイアス電位（現像装置の駆動出力）、及びレーザ露光により感光体２１の表面電位が低下することで形成され静電潜像電位を各々設定する。つまり、感光体２１の表面は、帯電器２により帯電電位Ｖo （例えば−６５０Ｖ）に均一に帯電する。そして、レーザ光の照射により露光を受けると、光量の大小に応じて感光体２１の表面の電荷がキャンセルされ、潜像電位ＶＬ（例えば−１００Ｖ）で静電潜像が形成される。感光体２１と現像装置４の現像ローラとの間には現像バイアス電位ＤＶＢ（例えば−５００Ｖ）が供給されている。この現像バイアス電位ＤＶＢと潜像電位ＶＬとの差を現像電位として、現像ローラから感光体２１の表面に例えば負帯電されたトナーが供給される。このような電位設定により、感光体２１の表面において露光を受けた部分に、トナーが付着される反転現像を可能にしている。
【００３４】
図４に１回転目の帯電出力を制御するグリッド電圧比と感光体上の表面電位の関係を示す。グリッド電圧比とは、１回転目の帯電出力／ 2回転目以降の帯電出力である。１回転目の帯電出力と２回転目の帯電出力が等しい、グリッド電圧比が１の場合、感光体の定格の表面電位をＶo として−６５０Ｖ程度に制御していると、１回転目の感光体の表面電位はＶＢ２（−７００Ｖ）以上から、Ｖo ’（−４００Ｖ）までばらつく可能性がある。この状態は、現象バイアスの安全領域△ＤＶを越えているため、何らかの処置が必要であることがわかる。これに対して、１回転目のグリッド電圧を低下させていくと、１回転目の感光体の表面電位が低下するにつれて、このバラツキが小さくなっていることがわかる。グリッド電圧比が２／３を下回ったときに、感光体の表面電位のバラツキ△Ｖが△ＤＶよりも小さくなる。この際に現像バイアスも定格出力の２／３で制御することによって、感光体の１回転目にかぶりやキャリア付着のない表面電位の状態を保つことが出来ることがわかった。更に感光体の表面電位を１／２以下にすることにより、バラツキを更に抑えることが可能になり、より効果的であることがわかる。
【００３５】
一方、１回転目の帯電出力を低下させすぎると、２回転目以降においても、そのエレクトロンラップが埋まり尽くしていないことになる。従って、次の帯電プロセスでもキャリア放出が行われ、２回転目の表面電位が低下する現象が生じる。従って２回転目と３回転目との電位差を生じることになる。図５に１回転目の帯電出力を各々の値に制御した場合の感光体の２回転目と３回転目との表面電位の電位差（Ｖ）を示す。グリッド比が大きくなるにつれて電位差が小さくなることがわかる。グリッド比が１／６よりも大きくなると、表面電位の差が現像濃度の差を引き起こさない許容範囲である−５０Ｖよりも小さくなるので、実用上の問題を生じない。グリッド比が１／４よりも大きくするとこの差は更に小さくなり好ましいことがわかる。
【００３６】
図６にこのような制御を行うタイムチャートを示す。感光体の１回転目にはグリッド電圧は、定格の帯電出力であるＶo よりも低いＶo1で制御される。その後２回転目以降の帯電出力は、定格のＶo で制御される。感光体の表面電位をＶo1で制御した部分がｔ時間遅れて現像部に到達したときに、現像部の表面電位はＤＶ１で制御される。２回転目以降の表面電位を付与した部分が、現像部に到達した際には、現像部の表面電位をＤＶＢで制御する。以上の制御を行うことで１回転目から画像形成を行うことが可能となる。なお、画像形成は１回転目から行っても良いが、１回転目でトナー付着やキャリア付着を防ぎ、２回転目に入ってから行うようにしても良い。このように制御することで、さらに安定した画像形成が可能となる。
【００３７】
以上の制御を行うことによって、１回転目の感光体の表面電位のバラツキに起因して生じる、かぶりやキャリア付着を回避することができる。また２回転目以降の表面電位のバラツキも実用上問題ないレベルまで抑えることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】電子写真方式の画像形成装置の主要な構成図
【図２】感光体２１の構造図
【図３】感光体２１の表面電位Ｖo 、現象ローラに供給する現像バイアス電位ＤＶB 及び静電潜像電位の関係を示した図
【図４】１回転目の帯電出力を制御するグリッド電圧比と感光体上の表面電位の関係を示す図
【図５】１回転目の帯電出力を各々の値に制御した場合の、感光体の２回転目と３回転目との表面電位の電位差を示す図
【図６】帯電出力と現像バイアスの制御タイミングを示すタイムチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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