(57)【要約】    【課題】  二成分現像方式の画像形成装置において、キャリアが繰り返し印字によって高抵抗化しても、キャリア引き現象を抑制しかつ白地カブリをも抑制する画像形成方法、画像形成装置及びこれらに用いる電子写真感光体を提供する。    【解決手段】  黒ベタ画像形成後の１回転目に対する帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目に対する帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）とが下記式（１）を満たす電子写真感光体を用い、前記｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）が下記式（２）を満たす画像形成方法とする。【数１】｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０・・・（１）【数２】｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００・・・（２）【選択図】        図４
2007093719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分現像及び反転現像方式の画像形成装置における画像形成方法であって、黒ベタ画像形成後の１回転目に対する帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目に対する帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）とが下記式（１）を満たす電子写真感光体を用い、前記｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）が下記式（２）を満たすことを特徴とする画像形成方法。
［数１］
｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０・・・（１）
［数２］
｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００・・・（２）
【請求項２】
電子写真感光体の近傍に少なくとも帯電器、露光器、現像器を備え、二成分現像及び反転現像方式である画像形成装置であって、前記電子写真感光体における、黒ベタ画像形成後の１回転目に対する帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目に対する帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）とが下記式（１）を満足し、前記｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）とが下記式（２）を満足することを特徴とする画像形成装置。
［数３］
｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０・・・（１）
［数４］
｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００・・・（２）
【請求項３】
二成分現像及び反転現像方式の画像形成装置に搭載する電子写真感光体であって、黒ベタ画像形成後の１回転目に対する帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目に対する帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）とが下記式（１）を満足することを特徴とする電子写真感光体。
［数５］
｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０・・・（１）
【請求項４】
前記｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）が下記式（２）を満足することを特徴とする請求項３記載の電子写真感光体。
［数６］
｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分現像及び反転現像方式の画像形成装置における画像形成方法、及びこれを用いた画像形成装置と電子写真感光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスによる画像形成装置は、静電潜像を形成する電子写真感光体の外周面上の近傍に帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の各デバイスを配置し、各プロセスを順次実行することにより繰返し画像形成を行い、印字画像を出力するものである。
画像形成装置に使用する感光体は、導電性の円筒状基体表面に感光層（光導電層）を形成した構成となっている。感光層の材料としては、コスト、易廃棄性の面から有機材料を使用したものが主流となっている。層構成は、特性安定のために該基体から感光層への電荷注入抑制等の機能を有する下引き層、電荷発生物質を含有する電荷発生層、発生電荷を輸送する電荷輸送層からなる機能分離型（積層構造）が一般的である。
電子写真技術は複写機の分野で発展を遂げ、最近ではレーザプリンタ、ＦＡＸ、デジタル複合機等の画像形成装置に適用されている。また、環境、効率及び品質の面から高耐刷、高速化及び高画質化が求められている。
【０００３】
電子写真プロセスに適用される画像形成装置の現像方式としては、感光体上に形成された静電潜像を現像する際、線や黒ベタ等の画像部を露光する反転現像方式と非画像（白ベタ）部を露光する正規現像方式とがある。
画像形成装置の画像品質評価項目としては、一般に画像濃度、白地カブリ等がある。上記の反転現像方式において、画像濃度は現像バイアス（Ｖｂ）と、黒ベタ等の画像部つまり露光部の電位（ＶＬ）との電位差（｜Ｖｂ｜−｜ＶＬ｜）によることが知られており、画像形成を繰り返したときの露光電位上昇を含めた電位差の確保が必要となる。一方、白地カブリは感光体の帯電位（Ｖｄ）と現像剤担持体に印加する現像バイアス（Ｖｂ）との電位差（｜Ｖｄ｜−｜Ｖｂ｜）によることが知られており、画像形成を繰り返したときの帯電位低下を含めた電位差の確保が必要である。正規現像方式においては、反転現像方式と逆に画像濃度は電位差（｜Ｖｄ｜−｜Ｖｂ｜）、白地カブリは電位差（｜Ｖｂ｜−｜ＶＬ｜）の設定により決まる。いずれの方式においてもこの両者（画像濃度、白地カブリ）のバランスを確認しながら各プロセスの印加電圧を調整しているのが現状である。
【０００４】
現像方式はさらに、現像剤単独での摩擦帯電により現像を行う一成分現像方式と現像剤とキャリア（磁性粒子）とを混合、摩擦帯電させて磁気による搬送手段（磁気ブラシを形成）により現像を行う二成分現像方式とに分けられる。
二成分現像方式は、最近大きな需要を占めるカラー機及び高速機への対応で有利とされ、幅広く適用されている。しかしながら、二成分現像方式は、現像剤とキャリアの摩擦帯電量が大きいと両者の結合力が強くなり、現像剤の感光体への付着量が少なく低画像濃度となる。逆に、摩擦帯電量が小さいと現像剤がキャリアから離れ易くなり白地カブリ及び現像剤飛散による機内汚れ等の問題が発生する。従って、現像剤とキャリアの摩擦帯電量の安定化が画像品質を決定する要因の一つとなっている。特許文献１には、摩擦帯電量、現像特性の安定化を図る方法としてキャリアの抵抗値を規定した樹脂コートキャリアの開示がある。
【０００５】
また、二成分現像方式では、現像プロセスの繰返しによりキャリアが劣化する問題がある。特に、樹脂コートしないキャリアまたは低抵抗キャリア（約１．０×１０８Ωｃｍ以下）は、現像剤によるスペントで高抵抗になる傾向があり、感光体表面に付着してキャリア引き現象という問題を生じる。この現象の具体例を図２で説明すると、白黒の交互パターン（網目画像）を印字した時、高抵抗のキャリアにより黒ベタ部との境界の白ベタ部にスジ状のキャリア引きが発生する。更に、連続印字でのキャリア引きは、キャリアと現像剤とのバランスが崩れ摩擦帯電量即ち画像品質が悪化することと感光体を損傷させ寿命を低下させること等の要因となる。
前述の網目画像に現れるキャリア引き現象が発生する原因は、現像剤によるスペントでキャリアの抵抗が高抵抗になるキャリア劣化現象と、静電気が帯電エリアの周辺部に溜まるエッジ現象とにあると考えられる。
【０００６】
キャリア劣化現象は、キャリアが高抵抗になりキャリアと現像剤との摩擦帯電量が増加してキャリアに対する現像剤担持体の磁気的吸着力より静電的吸引力が大きくなり感光体にキャリアが付着し易くなるものである。
エッジ現象は、反転現像方式の場合で、図１を用いて説明すると、黒ベタの像を露光した際、露光された部分の電位が現像バイアスより低く、周辺部の電位が中央部電位より更に低くなり周辺部と中央部との濃度差となって現れる現象である。ここで、黒ベタ部に隣接する白ベタ部では非露光部の電位が現像バイアスより高く、周辺部の電位は中央部より更に高くなる。
エッジ現象が生じている部分の周辺ではキャリア引きが現れ易くなる。特に、図２に示すように網目画像（白黒の交互パターン）を形成する場合、黒ベタ部との境界の白ベタ部側にスジ状のキャリア引きが発生する。このスジ状のキャリア引きは、キャリアの穂立ちの関係から感光体の回転方向とは逆の方向に黒ベタから白ベタの境界で選択的に現れる。更に、現像バイアスに対して白ベタ（非露光）部の全体の電位が高くなると全面にキャリア引きが起こることもある。
【０００７】
このキャリア引きは、帯電位が正極性、負極性いずれの場合にも、反転現像方式では非露光部に現れ、正規現像方式では反転現像と逆に露光部に現れる。
以上説明したようなキャリア引き現象を抑制する方法として、特許文献２には正規現像でのキャリア引きにおいてキャリアの表面抵抗値を規定した高分子コート層で覆う技術の開示がある。また、特許文献３にはキャリア引きの対策として磁気的拘束力を改善する方法が開示されている。また、キャリア引きを抑制するには感光体の帯電位（Ｖｄ）を下げる方法もあるが、帯電位を下げると先に説明した現像バイアス（Ｖｂ）との電位差（｜Ｖｄ｜−｜Ｖｂ｜）が小さくなり白地カブリが発生することとなる。
また、本発明に関連する技術として、特許文献４には、１回転目と２回転目との表面電位差（ダブルチャージ変化量）を明らかにした感光体が記載されている。この感光体は、フタロシアニン化合物を電荷発生材料として用いた場合に感光体の一回転目の帯電位が低く、二回転目から帯電位が安定するという課題に対し、１回転目から画像形成をする場合にも画像濃度むらやかぶり等の画像障害を極力小さくするものである。
【特許文献１】特開２００１−１８３８７３号公報
【特許文献２】特開平４−２４６５４号公報
【特許文献３】特公平８−２０８１１号公報
【特許文献４】特開２００１−１４２２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明したようにキャリア引きのみを抑制する方法はすでに知られているが、特許文献１〜３に記載された技術はいずれも初期的な改善を図るものであり、画像形成（印字）を繰り返した場合のキャリア引きに対しては十分な抑制方法となっていなかった。
本発明は、二成分現像方式の画像形成装置において、特に樹脂コートしない磁性キャリアまたは低抵抗キャリアを用いる場合に、これらが繰り返し印字によって高抵抗化しても、キャリア引き現象を抑制しかつ白地カブリをも抑制する画像形成方法、画像形成装置及びこれらに用いる電子写真感光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、円筒状電子写真感光体として、黒ベタ画像形成後のその露光部の１回転目と２回転目の帯電位の差が所定のものを用い、加えて１回転目の帯電位と現像バイアスの差を所定のものとすることを特徴とする。
すなわち、上記の目的は、二成分現像及び反転現像方式の画像形成装置における画像形成方法であって、黒ベタ画像形成後の１回転目に対する帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目に対する帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）とが下記式（１）を満足する電子写真感光体を用い、前記｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）が下記式（２）を満足する画像形成方法によって達成される。
【００１０】
［数７］
｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０・・・（１）
【００１１】
［数８］
｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００・・・（２）
このように帯電、露光プロセスにおける黒ベタ画像形成（露光）後の１回転目の帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目の帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）に差異を有する電子写真感光体を用いることによりキャリア引き現象を抑制できる。ここで黒ベタ画像形成は、帯電位測定前に光疲労をかけることを目的に１〜２回転（１回転が好ましい）させる。この２回転目の帯電位が１回転目より所定の電位以上大きくなる感光体、即ち光疲労を与えるとあるレベル以上の電荷のトラップが発生する感光体は、前記エッジ現象が緩和され、キャリア引き現象を抑制でき、さらに、高耐刷時にキャリアが劣化し、高抵抗化してもキャリア引き現象を抑制できるものと考えられる。そして、１回転目の帯電位｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）とに差異を持たせる画像形成方法、画像形成装置とすることで白地カブリをも抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
二成分現像及び反転現像方式の画像形成方法、及びこれを用いる画像形成装置において、黒ベタ画像形成後の１回転目の帯電位と２回転目の帯電位の差が所定のものである電子写真感光体を用い、１回転目の帯電位と現像バイアスを所定のものとすることにより、キャリアが劣化した高抵抗条件においてもキャリア引きを抑制できると同時に白地カブリを抑制できる。また、上記の電子写真感光体により、キャリア引きと白地カブリを同時に抑制できる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を図１〜４を用いて詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
図１は、反転現像方式の帯電、露光プロセスにおける感光体表面電位のエッジ現象を模式的に表したものである。図２は、二成分現像及び反転現像方式の画像形成装置で印字した白黒交互の網目画像におけるキャリア引き現象を模式的に示す。図３は、表面電位計プローブを備えた本発明の画像形成装置の一例を示す。また図４は、本発明における電子写真感光体の露光部電位、帯電位と現像バイアスの関係を説明する模式図である。
本発明の感光体は、導電性の円筒状基体上に以下に説明する感光層等を形成したものであり、黒ベタ画像形成後の１回転目に対する帯電位｜Ｖｄ１｜（Ｖ）と２回転目に対する帯電位｜Ｖｄ２｜（Ｖ）とが下記式（１）を満たす電子写真感光体である。
【００１４】
［数９］
｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０・・・（１）
本発明に好適な感光体の構成や材料は次のとおりである。
感光層の層構成としては導電性基体上に電荷発生層と電荷輸送層をこの順、又は逆順に形成した積層型と、電荷発生機能と電荷輸送機能をひとつの層にあわせもつ単層型がある。また、必要に応じて、基体と感光層の間には下引き層を、感光層の表面側には保護層を設けることができる。以下、積層型の場合を例にとり説明する。
下引き層としては、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ビニルフェノール、ナイロン、メラミン、ブチル化メラミン、セルロースなどの絶縁性高分子、あるいはポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリンなどの導電性高分子、あるいはこれらの高分子に酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物顔料を含有せしめたものを用いることができる。
【００１５】
電荷発生層としては各種有機顔料を樹脂バインダーと共に用いることができる。特に各種の結晶形態を有する無金属フタロシアニンおよび中心金属として銅、アルミニウム、インジウム、バナジウム、チタニウムなどを有する各種フタロシアニン、各種ビスアゾ、トリスアゾ顔料が好適である。電荷発生層の性能は樹脂バインダーによっても影響を受ける。樹脂バインダーとしては各種のポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂などのなかから適切なものを選択することができる。膜厚としては０．１〜５μｍ、好ましくは０．２〜０．５μｍが好適である。以上の下引き層、電荷発生層はそれぞれ顔料を含む前述の各種材料を溶媒に分散させた塗布液を用いて浸漬塗布法等により形成される。
電荷発生層を形成する塗布液用の溶媒としては、塩化メチレン、１，２−ジクロルエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフランなどエーテル系炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル、エチルセロソルブなどのエステル類などを用いることができる。塗布、乾燥後の電荷発生層において、膜中の結着（バインダー）樹脂比率が３０ｗｔ％から７０ｗｔ％となるように、塗布液中での電荷発生剤と結着樹脂比率を調整することが望ましい。
【００１６】
電荷輸送層は電荷輸送剤を単独または、電荷輸送剤を結着樹脂と共に適切な溶媒に溶解させた塗布液を作成し、これを浸漬法、アプリケーターによる方法等を用いて電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成する。電荷輸送剤は画像形成装置における像担持体の帯電方式に応じて適宜正孔輸送性を有する物質または電子輸送性を有する物質を用いる。正孔輸送剤としては各種ヒドラゾン、スチリル、ジアミン、ブタジエン、インドール化合物あるいはこれらの混合物、電子輸送剤としては各種ベンゾキノン誘導体、フェナントレンキノン誘導体、スチルベンキノン誘導体、アゾキノン誘導体が好ましい。
電荷輸送剤とともに電荷輸送層を形成する結着樹脂としては、膜強度、耐摩耗性の観点から、ポリカーボネート系高分子が広く用いられている。これらのポリカーボネート系高分子としては、ビスフェノールＡ型、Ｃ型、Ｚ型などがあり、また、これらを構成するモノマー単位を含む共重合体を用いてもよい。かかるポリカーボネート高分子の最適分子量範囲は１００００〜１０００００である。この他には、ポリエチレン、ポリフェニレンエーテル、アクリル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、セルロース樹脂およびこれらの共重合体を用いることもできる。電荷輸送層の膜厚は感光体の帯電特性、耐摩耗性などを考慮すれば、３〜５０μｍの範囲となるよう形成することが好ましい。また、表面の平滑性を得るため、シリコーンオイルを適宜添加してもよい。必要に応じて電荷輸送層上に表面保護層を設けてもよい。
【００１７】
本発明の画像形成装置は、二成分現像及び反転現像方式であり、図３に示すように、電子写真感光体１の外周面上の近傍に配置される帯電器２、露光器３、現像器４、転写器５、クリーニングユニット７、除電器８のプロセスユニットと別途配置される被転写用紙６の定着装置(図示せず)等を有するものである。なお、図３では、感光体の帯電電位を測定できるよう、露光器３と現像器４との間の長手方向中央部に表面電位計プローブ９を設置した状態を示しているがこれはなくても構わない。
さらに本発明の画像形成装置では、前記の｜Ｖｄ１｜と現像バイアス｜Ｖｂ｜（Ｖ）とが下記式（２）を満たすよう設定されることが重要である。また、現像に用いるキャリアの抵抗値は１．０×１０６（Ωｃｍ）から１．０×１０８（Ωｃｍ）の範囲にあることが好ましい。
【００１８】
［数１０］
｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００・・・（２）
図４に本発明の感光体の露光部電位、帯電電位と現像バイアスの関係を示す。
【実施例】
【００１９】
（感光体の作製）
円筒状基体として切削加工を施した外径Φ８０のアルミニウム素管（ＪＩＳ  Ａ６０６３  神戸製鋼（株）製）をアルカリ洗剤（カストロール４５０：カストロール（株）製、濃度２％）にて洗浄した。この基体上に、酸化チタン微粉末を結着樹脂（ビニルフェノール樹脂とブチル化メラミン）中に分散させた下引き層を膜厚３μｍ塗布して加熱乾燥させた。その上に、電荷発生層（α型フタロシアニンとポリビニルブチラール樹脂との分散系）を膜厚０．２μｍ塗布して加熱乾燥させた。さらに、電荷輸送層（スチリル系電荷輸送材とポリカーボネート樹脂及び酸化防止剤の混合系）を膜厚２５μｍ塗布して加熱乾燥させた感光体を作製した。
なお、下引き層を形成する際、酸化チタンと結着樹脂の重量比率を９０：１０,８０：２０，７０：３０，６０：４０と変え、４種類のサンプルを作成した。
【００２０】
次に、各感光体サンプルを図３に示す表面電位計プローブを備えた画像形成装置に搭載し、感光体を帯電した後全面に黒ベタの画像を露光した。この後さらに１回転目の帯電を行い直ちにプローブ９により感光体帯電位|Ｖｄ１|(Ｖ)を測定し、除電を行った。この後２回転目の帯電を行い直ちに帯電位|Ｖｄ２|(Ｖ)を測定した。そして、感光体サンプルを帯電位差（｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜）が０Ｖ〜２５Ｖ未満,２５Ｖ〜５０Ｖ未満,５０Ｖ〜７５Ｖ未満,７５Ｖ以上になる４グループに分類した。
（評価）
印字評価には、富士通製の印字装置Ｆ６６７ＫＴ（帯電位設定：−６００（Ｖ），露光部電位：−１００（Ｖ））を用いた。キャリアとして、耐刷によるキャリア劣化を想定し、１．０×１０６（Ωｃｍ），１．０×１０７（Ωｃｍ），１．０×１０８（Ωｃｍ）の抵抗値を有するものを用いた。これらのキャリアと前記４グループに分類した感光体を用い、外部電源により現像バイアスＶｂを変え、（１回転目帯電位｜Ｖｄ１｜）−（現像バイアス｜Ｖｂ｜）＝０，５０，１００，１５０（Ｖ）の設定条件で３０Ｋ枚の耐刷試験を行った。そして、キャリア引きと白地カブリについて５段階評価（評価１を劣悪、評価５を良好、評価２，３，４を順次中間の評価結果とした）で確認した。評価結果を表１〜３に示す。（キャリア引き、白地カブリは評価４以上を○良とした）
【００２１】
【表１】
2007093719.tif 000003
【００２２】
【表２】
2007093719.tif 000004
【００２３】
【表３】
2007093719.tif 000005
【００２４】
（結果）
表１〜３の結果から、キャリア抵抗値１．０×１０６（Ωｃｍ）、１．０×１０７（Ωｃｍ）、１．０×１０８（Ωｃｍ）と大きくなっても、（｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜）が５０〜７５（Ｖ）未満または７５（Ｖ）以上の感光体を用い、（｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜）が１００，１５０（Ｖ）となるように現像バイアスを設定する場合にはキャリア引き、白地カブリともに評価４以上で○良となっている。
以上の結果から、キャリアが劣化し高抵抗化しても、｜Ｖｄ２｜−｜Ｖｄ１｜≧５０（Ｖ）の感光体を用い、｜Ｖｄ１｜−｜Ｖｂ｜≧１００（Ｖ）となるよう現像バイアスを設定する画像形成方法によれば、キャリア引きと白地カブリを抑制できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】反転現像方式の帯電、露光プロセスによる感光体表面電位のエッジ現象を模式的に説明する図である。
【図２】網目画像でのキャリア引き現象を模式的に説明する図である。
【図３】本発明の画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の電子写真感光体の露光部電位、帯電位及び現像バイアスの一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  感光体
２  帯電器
３  露光器
４  現像器
５  転写器
６  被転写用紙
７  クリーニングユニット
８  除電器
９  表面電位計プローブ
【図２】
2007093719.tif 000006
【図３】
2007093719.tif 000007
【図４】
2007093719.tif 000008
【図１】
2007093719.tif 000009