JP2010204655A - フォトレセプタ起因の画像ゴーストを抑圧する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像残留性ゴースト、用紙縁ゴースト等、フォトレセプタ起因の記録欠陥を抑圧乃至解消する。
【解決手段】成像部材たるフォトレセプタ１４の表面３２をまず正帯電型スコロトロン４６で帯電させた後負帯電型スコロトロン１２で帯電させる。次いで、露光ステーション１８にてその面３２を露光させて静電潜像を発生させ、現像ステーション２０にてトナーを含む現像材でその静電潜像を現像してトナー像を発生させ、転写ステーションにてそのトナー像を帯電用正バイアスコロトロンの許で記録媒体２８上に転写させる。媒体２８上のトナー像には目に見えるようなゴーストは現れない。
【選択図】図１

Description

本発明は帯電装置を使用する方法及び装置、特に負極性コロナを発生させる帯電装置に加え画像ゴースト等の記録欠陥を抑圧するための帯電装置も備える成像システム及び方法並びにそれに関連する諸方法に関する。以下の説明からご理解頂けるように、本発明は、ドラムやベルトを使用する電子写真式印刷システムで好適に実施することができる。

今日では電子写真式の複写機や印刷機が広く利用されている。この種の装置では、まず、フォトレセプタと呼ばれる光導電絶縁部材の表層にある光導電面を例えば負電位に帯電（負帯電）させる。次いで、複製・印刷したい原稿の光像又はその原稿の文書データに基づき発生させたレーザ光に対し、その光導電面を露出させる。この露光で光導電面上に静電潜像、即ち原稿に相応する露光部位又は非露光部位のパターンが発生する。続いて、トナーと呼ばれる現像用粉体でその像を現像する（可視的な粉体像を発生させる）。即ち、光導電面上で静電潜像をかたちづくっている帯電パターンに、例えばその運び手であるキャリア粒子から、トナー粒子を吸引してその像を現像する。その次は、トナー粒子からなるその粉体像即ちトナー像を、光導電面から記録媒体例えば記録紙の表面に転写させる。そして、加熱又は加圧でそのトナー像をその媒体に恒久固着させる。なお、媒体へのトナー像転写が済んだ後のフォトレセプタについては、次の成像サイクルに備えその光導電面上の残留電荷や残留トナーの除去、清掃を実行する。

この過程では、光導電面の帯電や予備帯電を実行するためある種の帯電装置が使用される。使用できる帯電装置は数多い。市販されているものとしてはコロナ放電を利用したもの等がある。幾通りかあるコロナ放電型帯電装置のうちいわゆるコロトロンでは、コロナ発生用のコロナ放電電極に５０００〜８０００Ｖ程度の高電圧を印加してコロナスプレイを発生させ、そのコロナスプレイで光導電面に静電荷を供給する、という仕組みを採っている。そのコロナ放電電極としては、例えば、ワイヤを編んで１本の紐にしたもの（ストラング）を、チャネル乃至シールドの各端に装着されている絶縁エンドブロック間に差し渡して使用する。

より目新しいコロナ放電型帯電装置としては特許文献２（発明者：Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．）に記載の装置がある。これはジコロトロンと呼ばれるタイプの装置であり、そのコロナ放電電極としては誘電体被覆付のワイヤを使用している。ガラス等の誘電体素材で被覆されているので、そのコロナ放電電極には直流電流がほとんど流れない。その電極から光導電面への電荷供給は誘電体被覆越しの容量結合乃至変位電流で行う。光導電面の帯電対象部位に至る電荷流の制御はコロナバイアスシールドへの直流バイアス印加で行う。稼働時には、そのコロナ放電電極に約５０００〜７０００Ｖ、約４ｋＨｚの交流電位を印加することで、真正コロナ電流、例えば１〜２ｍＡ程度のイオン電流を発生させる。この種の帯電装置には、光導電面を比較的一様に負帯電させうるほか、塵埃による汚濁に対し鈍感で頻繁な清掃が不要なためメンテナンス頻度が低くてもよいという長所もある。

こうしたジコロトロン型の装置では、誘電体被覆付ワイヤを絶縁エンドブロック間に差し渡しコロナ放電電極として使用するほかに、そのコロナ放電電極から見て帯電先の成像面とは逆側に補助直流電極も配置する。既存のコロナ放電型帯電装置のなかには、これとは違い、絶縁エンドブロックで支持されコロナ放電電極として使用される細長いワイヤのほかに、そのコロナ放電電極を部分的に取り囲むようそのコロナ放電電極から見て帯電先の成像面とは逆側に配置された導電性のシールドを使用するものもある。後者の構成では、コロナ放電電極をコロナ発生用電源に接続する一方で、シールドを電気的に接地し、更に成像面を導電性の担体上に実装するのが普通である。

また、フォトレセプタには、使用時に負帯電させるタイプのほかに、負電位に予備帯電させておき使用時に正電位に帯電（正帯電）させるタイプもある。例えばセレン合金で形成されているフォトレセプタには、現像で得られたトナー像の媒体への転写及び次の成像サイクルに備えた清掃の後に、そのフォトレセプタ上に残留している正電荷を中和するため負電位予備帯電が施される。この予備帯電に使用されるコロトロンには、通常、４５００〜６０００Ｖｒｍｓ、４００〜６００Ｈｚの交流電位が印加される。

コロナ放電型帯電装置としてはスコロトロンもよく用いられている。スコロトロンは帯電の一様性を高めたいときや過帯電を防ぎたいときによく使用され、１個又は複数個のワイヤ又はピンアレイからなるコロナ放電電極のほかに、そのコロナ放電電極と光導電面との間に配置された制御電極、即ち互いに並走する複数本のワイヤ又は開口付のプレートで形成された制御用のグリッド又はスクリーンを備えている。この制御電極に印加される電位は、コロナ放電用の電位と同極性だがかなり低い電位、例えば数百Ｖの電位である。これを印加することで、コロナ発生電極制御電極間の電界を抑え、フォトレセプタに流れるイオン電流を顕著に抑えることができる。

米国特許第２８３６７２５号公報 米国特許第４０８６６５０号公報

ここに、負極性コロナを発生させるコロナ放電型帯電装置については幾つかの問題点が判明している。そのなかでもよく問題にされるのは、ジョブ切り替わり前の記録対象画像が映り込む画像残留性ゴーストである。例えば、同一画像を複数枚印刷するジョブを実行した後同じ複写機乃至プリンタで別のジョブを実行し、前のジョブで印刷した画像とは別の画像を印刷した場合、往々にして、先のジョブで印刷していた画像が後のジョブでの印刷物にうっすらと映り込んでくる。このゴーストの根本原因についてはこれまでの理論的検討を通じ共通認識が得られてきている。その一つは、何らかの不要な電荷捕獲が原因でフォトレセプタが無垢な状態まで放電しきらず（先のジョブで形成した静電潜像が一部残留し）、先のジョブに係る古い静電潜像の電位で捕獲された電荷が後のジョブで解放されるため、後のジョブでの印刷物上に画像ゴーストが発生する、という認識である。また、画像残留性ゴースト以外で問題にされるものとしては、ジョブ切り替わり前に使用していた記録媒体の縁の映り込み、即ち用紙縁ゴーストがある。その一因は、フォトレセプタ表面の一部が記録媒体で隠されることにある。例えば、フォトレセプタから記録紙へのトナー像転写を助ける手段として、通例に倣い、その記録紙にコロナをスプレイして帯電させる転写用コロトロンを使用しているとする。フォトレセプタ表面のうち記録紙で隠されている部分には転写用コロトロンからのコロナが届かないので、その部分と記録紙で隠されていない部分との間には、記録済枚数が嵩むにつれて、充放電挙動を初めとする電気特性の相違が拡がってくる。そのため、先のジョブで使用した記録紙に比べ後のジョブで使用する記録紙の方が大振りで先のジョブでの隠蔽部分，非隠蔽部分双方に跨る場合、後のジョブで記録される画像に、先のジョブに係る記録紙の縁がゴーストとなって映り込んでくることがある。一般に、これらの画像ゴーストは、記録品質を損ねることから多くの分野で忌避されており、その回避策も検討されている。例えば、フォトレセプタ表面に広く消去光を照射すること（フルード露光）による捕獲電荷除去等の策である。残念なことに、この従来型画像ゴースト抑圧策はあまり成果を上げていない。しかも、そうした大量の消去光を照射すると光化学反応でフォトレセプタに損傷や消耗が生じるので、記録欠陥が発生しやすくなったり帯電特性の劣化が進んだりする。

また、静電潜像の現像具合はフォトレセプタの電気的挙動及び光放電挙動で大きく左右される。例えば、レーザプリンタ等の電子写真式成像装置で使用されている放電域現像（ＤＡＤ）方式では、光を当てずにある負電位Ｖ_Hまでフォトレセプタ表面を一様帯電させてから、成像用レーザ光に露出させることでその面の電位をある電位Ｖ_Lまで低下させる。この電位Ｖ_Lのことを潜像電位と呼ぶ。理論上は、フォトレセプタ上の諸部分のうち露光時受光量が多い部分は電位Ｖ_Lが低くなるためトナー像が暗くなり、また露光時受光量が等しい二部分間ではその電位Ｖ_Lが等しくなるためトナー像の濃度（明るさ乃至グレーレベル）が等しくなる。しかし、実際にはもっとやっかいである。例えば、同じ画像を数百乃至数千枚程度印刷する規模のジョブ等、あまり珍しくない条件下で電子写真式成像装置を稼働させた場合でも、フォトレセプタ特性に変動が生じる。これは、フォトレセプタの諸部分が、露光、光放電、帯電等の要因による様々な種類のストレスを受けるためである。例えば、負極性コロナ放電型帯電装置に発するコロナが有機又は無機素材製フォトレセプタの電気特性及び光電特性に影響を及ぼすことは、既に判明している。最もよく知られている影響は帯電、光放電等の現象である。これらの不要な特性変動は、中間調画像の白飛び、画像欠け、コロナ起因ゴースト等といった記録品質問題の原因として強く疑われている。負極性コロナに対する有機又は無機素材製フォトレセプタの曝露と記録品質上の問題との関係がよくわからないことから、これまでは、コロナ起因記録品質問題を緩和するのに専らプリントエンジンの設定調整が行われていた。どうしても画像ゴーストをうまく抑えられないとなると、その消耗したフォトレセプタを新品に換装する以外になす術はない。これは、部品コスト増及びサービスコスト増をもたらすだけでなく、成像装置がシャットダウンしている時間が長くなるので生産性低下にもつながる。この問題を満足に解消できる手段はこれまで見つかっていなかった。

そのため、電子写真式成像における記録品質の向上を達成すること、特にフォトレセプタ起因の記録欠陥を抑圧乃至解消する手段を見つけることが求められている。とりわけ、電子写真式成像装置の動作信頼性を好適に高めうる簡便に実施可能な手法が強く求められている。

ここに、本発明の実施形態に係る方法では、目に見えるゴーストを発生させずに媒体上にトナー像を発現させるため、成像面をまず正帯電型スコロトロンで帯電させた後負帯電型スコロトロンで帯電させるステップと、その成像面を露光させて静電潜像を発生させるステップと、トナーを含む現像材でその静電潜像を現像してトナー像を発生させるステップと、そのトナー像を帯電用正バイアスコロトロンの許で媒体上に転写させるステップと、を実行する。

本発明の実施形態に係る成像装置及びその現像システムの概念的構成を示す模式図である。 電気特性及びゴースト現象の計測に使用した電子写真用ドラムスキャナの概念的構成を示す模式図である。 その計測で得られる光誘導放電曲線（ＰＩＤＣ）の例を示すグラフである。

これから説明する実施形態では、消去ランプと負帯電装置たる負帯電型スコロトロンの間に位置するよう、電子写真式成像装置内に正帯電装置たる正帯電型スコロトロンを配置している。静電潜像形成用の負帯電型スコロトロンに加えてこうした正帯電型スコロトロンを使用するのは、負帯電型スコロトロンからの負極性コロナに曝されることによるフォトレセプタの特性変動、特にその電荷輸送層の電気特性に生じる不要な変動を、正帯電型スコロトロンからの正極性コロナで緩和することができるためである。

これまでは、正極性コロナを使用するとフォトレセプタが劣化するかのように考えられてきたが、実際に試してみたところ予想外の効果が得られることが判明した。負極性コロナへの曝露による中間調画像の白飛び、画像欠け、コロナ起因ゴースト等の記録画質欠陥が顕著に減る、といった効果である。正極性コロナによる帯電処理の効果が際立つのはその電荷輸送層が有機素材で形成されているタイプのフォトレセプタである。その効果を利用し空孔移動度を高めれば、例えば、高移動度高速レーザプリンタ向けに適する有機素材製フォトレセプタを実現することができよう。

この知見をもたらしたのは、電荷輸送の背景にある機構、特に電流発生型フォトレセプタの電気特性に対するコロナ放電の影響の仕方についての研究であった。この研究では、フォトレセプタ及びその電荷輸送層における空孔移動度及びＰＩＤＣを、正帯電装置や負帯電装置で発生させたコロナへの曝露前後で計測してその結果を対比した。その結果判明したのは、第１に、負帯電装置からのコロナに曝露させると電荷移動度及びフォトレセプタ放電能が劇的に低下し成像画質が劣化するのに、正帯電装置からのコロナに曝露させたときの移動度変化は僅かで計測不能である、ということである。第２に、個々の記録サイクル内で負帯電装置からのコロナへの曝露と正帯電装置からのコロナへの曝露を交互に行うと、負帯電装置からのコロナへの曝露で生じる電荷輸送層電気特性変動の度合いが緩和される、ということである。試みに、まず負極性で５００サイクル、次いで正極性で５００サイクルに亘りフォトレセプタをサイクル稼働させてみたが、個々の記録サイクル内で負極性，正極性のコロナに交互に曝露させた場合のような特性変動緩和効果は得られなかった。

こうした知見に基づき、本願記載の実施形態では、記録サイクル毎にフォトレセプタにまず正帯電を施してから負帯電を施すようにすることで、コロナ放電の悪影響を緩和するようにしている。即ち、下記実施形態のシステム乃至装置では、消去光を発生させるランプ等の部材と、静電潜像形成フェーズの開始点にある負帯電型スコロトロンとの間で、正帯電型スコロトロンを稼働させることで、静電潜像形成時にフォトレセプタを負帯電させることで生じる望ましくない現象を抑えている。なお、別紙図面に記載のシステムではドラム型のプリントエンジンを使用しているが、本発明はベルト型のものでも遜色なく実施することができる。

まず、下記実施形態に係る方法では、目に見えるゴーストを発生させずに媒体上にトナー像を発現させるため、成像面をまず正帯電型スコロトロンで帯電させた後負帯電型スコロトロンで帯電させ、その成像面を露光させて静電潜像を発生させ、トナーを含む現像材でその静電潜像を現像してトナー像を発生させ、そしてそのトナー像を帯電用正バイアスコロトロンの許で媒体上に転写させる。正帯電型スコロトロンによる帯電処理で成像面上にもたらされる正電荷は、負帯電型スコロトロンによる帯電処理で同じ面上にもたらされる負電荷の絶対量と等しいか、それより僅かに小さな量である。正帯電型スコロトロンは成像面を例えば約５０〜１５００Ｖ又は５００〜１０００Ｖの正電位に帯電させ、負帯電型スコロトロンは同じ面を例えばその絶対値が約５０〜１５００Ｖ又は５００〜１０００Ｖの負電位に帯電させる。成像面を露光させて静電潜像を発生させる処理は、例えば、画像信号入力に従い変調されている走査レーザビームで成像面の帯電部分を照明することにより実行する。トナー像を媒体上に転写させた後は、例えば成像面を清掃して残留トナーを除去する。正帯電型スコロトロンによる帯電に際しては、例えばそれに先立つフルード露光で成像面上の潜像を消去する。

また、下記実施形態に係る成像装置では、目に見えるゴーストを発生させずに媒体上にトナー像を発現させるため、成像面をまず正帯電型の第１スコロトロンで帯電させた後負帯電型の第２スコロトロンで帯電させる帯電ユニットと、その成像面を露光させて静電潜像を発生させる露光ユニットと、トナーを含む現像材を露光済の成像面に供給しその上の静電潜像をその現像材で現像してトナー像を発生させるトナー現像ユニットと、そのトナー像を帯電用正バイアスコロトロンの許で媒体上に転写させる転写ユニットと、を使用する。

図１に、本発明の一実施形態に係る成像装置及びその現像システムの構成を示す。この装置１０は電子写真式複写機であり、図示の通りコロナ放電型帯電装置の一種であるスコロトロン型のコロナ発生装置を複数個使用している。それらのうち負帯電型スコロトロン１２は電子写真方式による成像に先立ちフォトレセプタ１４を帯電させるのに使用される。そのフォトレセプタ１４は任意の光導電素材、例えばフタロシアニン／アリールアミン、ビスアゾ／ヒドラゾン、ペリレン／アリールアミン等の有機フォトレセプタ素材でドラムを覆ったものであり、そのドラムは図示しない適当な駆動手段によって実線矢印方向に駆動されている。その表面は、輸送用アリールアミン分子が分散されているポリマバインダ、輸送に携わるモイエティを含有する架橋有機ポリマ、その混合物等、電荷輸送素材を含有する有機ポリマ複合体で形成されている。なお、図中のフォトレセプタ１４はドラム上に形成されているが、ベルトやウェブの上にフォトレセプタを形成した構成でも本発明の実施に支障はない。

そのフォトレセプタ１４の周りには、本件技術分野で既知の電子写真システムに倣い幾つかの電子写真処理ステーションが配置されている。そのうちの主なものは、成像に先立ち負帯電型スコロトロン１２でフォトレセプタ１４を一様帯電させる帯電ステーション、帯電済フォトレセプタ１４を露光させることでその上に原稿乃至複製対象画像に係る静電潜像を発生させる露光ステーション１８、トナーホッパに入っている相応のトナーを現像ローラ２４で付着させることでその静電潜像を現像する現像ステーション２０、現像済の画像を相応のシート状記録媒体例えば記録紙２８に転写させる転写ステーション、並びにスコロトロン１２による負帯電に先立ち清掃ブレード３４や消去ランプ４８でフォトレセプタ１４の表面３２を清掃することで残留トナー粒子１６等を除去する清掃ステーション３０である。清掃ステーション３０では、更に、１個又は複数個の予備清掃スコロトロン、例えば２個の正帯電型スコロトロン４４Ａ，４４Ｂをブレード３４と併用している。これは、面３２からトナー粒子１６に働く静電引力を十分弱め、その面３２上に粒子１６が残っていない状態で次のサイクルが始まるようにするためである。そうしたサイクルが最終回まで繰り返された後、転写ステーションからは、トナー像転写済の記録紙２８が矢印方向に送り出され、その上にそのトナー像を恒久固着させる熔着ステーションへと進んでいく。熔着ステーションには加熱フューザローラ４０及び加圧ローラ４２があり、記録紙２８はそれらのローラ４０，４２間の接触部（いわゆるニップ）を通り抜けていく。トナー像はその際ローラ４０に接触して熔融しその記録紙２８上に固着する。この処理即ち熔着が済むと、その記録紙２８は図示しないキャッチトレイに送られる。本複写機１０のオペレータは、そのトレイからその記録紙２８を受け取ることができる。

また、露光ステーション１８では、ある種の光学手段により送られてきた光を合焦させることで、記録したい原稿乃至画像に係る静電潜像をフォトレセプタ１２上に発生させる。この光学手段としては、例えば潜像サイズ縮小手段を有するものを含め、様々なものを使用することができる。本実施形態でその光学手段として使用しているのは、画像信号入力に従い変調された走査レーザビーム３６である。

更に、図示の装置１０には正帯電装置たる正帯電型スコロトロン４６が追加されている。これは従来のプリントエンジンには組み込まれていなかった装置であり、その動作を調整することで、フォトレセプタ１４の表面３２を任意の電位、例えば約０〜＋８００Ｖの範囲内の電位に帯電させることができる。実験で判明したところによれば、最もよい結果が得られるのは、負帯電型スコロトロン１２からの負電荷の絶対値と等しい量か、それよりも若干少量の正電荷を、この正帯電型スコロトロン４６で与えたときである。なお、フォトレセプタ１４の表面３２をできるだけ一様に帯電させるため、本実施形態ではこの個所で正帯電型スコロトロン４６を使用しているが、これに代えて他の種類のコロトロン型帯電装置を使用することもできる。

実験１：電子写真用ドラムスキャナを用いフォトレセプタ上に画像残留性ゴーストを発生させそのフォトレセプタの電気特性を計測する実験
この実験では、画像残留性ゴーストについて調べるための試料としてＸｅｒｏｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製フォトレセプタを使用した。使用したのは、その基体によって提供される接地面を約０．５μｍ厚の光起電層で覆い更にその上を約３０μｍ厚の電荷輸送層で覆った構造のフォトレジスタ、特にその基体がＴｉ／Ｚｒ金属化層付のｍｙｌａｒ（登録商標）で、光起電層が５０重量％ＨＯＧａＰｃ顔料／５０重量％ポリ（ビスフェノールＺカーボネート）で、電荷輸送層が５０重量％Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）輸送分子／５０重量％ＭＡＫＲＯＬＯＮ（登録商標）５７０５ポリカーボネート樹脂で、それぞれ形成されているフォトレセプタである。

この実験に当たっては、まずその試料をドラム上に実装した。即ち、その試料（幅４ｃｍ×長さ１６ｃｍ）の端部を約０．５ｃｍに亘りジクロロメタンで清掃してＴｉ／Ｚｒ金属化層上の接地面を露出させ、次いでその試料を直径８４ｍｍのアルミニウム製ドラム上に導電性の銅テープで装着した。その際、その試料のＴｉ／Ｚｒ金属化層露出部に銅テープを接触させることで試料・ドラム間を導通させた。そして、試料・ドラム間抵抗値が１ｋΩ未満であることをマルチメータによる計測で確認した。

図２に、その試料の電気特性を調べゴーストを発生させる実験で使用した電子写真用ドラムスキャナ５０の構成を示す。これは、その条件を制御しながら試料たるフォトレセプタ５２のサイクル試験を行いその光電性能を“紙抜きトナー抜き”で調べる器具である。このスキャナ５０は、その中心軸にフォトレセプタ５２付のドラム例えば上述の８４ｍｍ直径ドラムを装着すると、そのドラムが指定速度（本実験では標準的速度＝９０ｒｐｍ）で自動的に軸心回転するよう構成されている。スキャナ５０は、更に、ドラムに対して同心に且つ中心軸沿いに摺動させうるようリングホルダ（図示せず）を配置及び構成し、そのリングホルダ上に、それぞれドラム周囲で所定角度位置を占めるよう露光ステーション５４、消去ステーション５６（省略可）、正／負帯電型スコロトロン５８、６６及び７０、静電電圧計（ＥＳＶ）６０、６２、６４、６８及び７２等の部材を配置可能な構成となっている。従って、リングホルダの軸沿い位置をずらすことで、ドラム上の様々な部位の電子写真的な特性を調べることができる。更に、スキャナ５０の動作は図示しないコンピュータシステムによって制御されている。そのシステムで稼働するコンピュータプログラムは、露光ステーション５４における光強度や光スペクトラム（色）を実験内容に応じ自動調整、自動制御するよう構成されている。通常実験時なら露光波長を光学フィルタで７８０±５ｎｍにし単位面積当たり光エネルギ量を０〜２０ｅｒｇ／ｃｍ²の範囲内で連続的に切り替える、キセノンアークランプ等を用いた広帯域露光実験時なら露光スペクトラムを４００〜９５０ｎｍの域内にして光エネルギ密度を最高で５００ｅｒｇ／ｃｍ²に抑える、といった具合である（１ｅｒｇ＝１０^-7Ｊ）。そのプログラムは、更に、帯電動作と露光動作を個別制御できるよう、また単一ドラム上にフォトレセプタ５２が複数個装着されている場合はそれらを個別検知できるように構成されている。即ち、コロトロン５８等による帯電処理や露光ステーション５４等による露光処理をフォトレセプタ５２毎に制御可能な制御自由度の高いプログラムとなっているので、成像装置内で生じうる様々なストレス条件を模し、正極性コロナ源及び負極性コロナ源からもたらされうる様々なストレスに対し個々のフォトレセプタ５２を選択的に曝露させることができる。なお、本実験におけるスキャナ構成部材の角度位置は、負帯電型スコロトロン５８が０°、第１ＥＳＶ６０が４３、第２ＥＳＶ６２が６７°、露光ステーション５４が９０°、第３ＥＳＶ６４が１３８°、パルス正帯電型スコロトロン６６が１８２°、第４ＥＳＶ６８が２２５°、ゴースト抑圧用正帯電型スコロトロン７０が２６０°、消去ステーション５６が２９５°、第５ＥＳＶ７２が３２０°に設定されている。消去ステーションはスコロトロン７０の前段にも配置可能である。

そして、その電子写真用ドラムスキャナ５０をサイクル稼働させる前後にフォトレセプタ５２のＰＩＤＣを計測した。ＰＩＤＣは、９０ｒｐｍで回転しているフォトレセプタ５２付ドラムに対し、暗中で負帯電型スコロトロン５８から−約５００Ｖの電圧Ｖ_Hを印加してその表面を帯電させ、その面を露光ステーション５４内のランプに発する波長＝７８０ｎｍの光に曝し、更にその後段のＥＳＶ６４等でその面の電圧を計測する、という動作を、露光ステーション５４における光強度を０〜２０ｅｒｇ／ｃｍ²の範囲内で変化させながら繰り返すことで計測した。即ち、第３ＥＳＶ６４で計測される露光後の電圧（Ｖ）と露光強度（ｅｒｇ／ｃｍ²）の関係を、ＰＩＤＣとして計測した。その結果、図３に示す如きＰＩＤＣが得られた。なお、この計測の間、パルス正帯電型スコロトロン６６はオフ状態に、また消去ステーション５６はキセノンアークランプに発する光強度＝約５００ｅｒｇ／ｃｍ²（フォトレセプタ表面での値）の広帯域白色光を照射するモードにしておいた。ＰＩＤＣは、そのフォトレセプタ５２付ドラムの軸方向（ｚ方向）に沿ってリングホルダを動かすことで、フォトレセプタ５２上の様々な部位について計測した。潜像消去後の電圧を第５ＥＳＶ７２で計測した。

実験２：用紙縁ゴーストを生成する実験
まず、この実験で調べた用紙縁ゴーストが発生するのは、市販されている成像装置のなかでもトナー像転写に正極性コロナを利用するタイプのものである。このタイプの装置では、同じフォトレセプタ上に、記録媒体乃至記録紙で遮られるため転写用の正極性コロナに曝されない用紙下部分と、その正極性コロナに直に曝される用紙間部分とが発生する。しかも、用紙下部分が静電潜像形成に当たりレーザ光等による像状露光を受けているのに用紙間部分はそれを受けていない。そのため、フォトレセプタ上の用紙間部分には、印刷ジョブの進行につれていわゆる帯電ストレスが蓄積されていく。更に、その次の印刷ジョブにて記録紙サイズがより大振りのものに変わると、それまで用紙間部分であったところが部分的に用紙下部分となる。新たに用紙下部分となったところには、それまで使用していた小振りな記録紙の縁がはっきりと判る像が現れる。この種の記録欠陥のことを用紙縁ゴーストと呼んでいる。

こうした用紙縁ゴーストが発生する基本原因の一つは、成像部材の諸部位間に電気的な特性差が生まれることである。例えば、ＤＡＤ方式における光放電後の潜像電位Ｖ_Lはその周りの部分に比べ用紙間部分の方が低くなる。潜像電位Ｖ_Lが低いと現像後の像は暗くなるので、これは用紙縁ゴーストの発生要因となる。

この実験では、実験１に倣い、直径８４ｍｍのアルミニウム製ドラムにフォトレセプタ試料Ａを実装し、そのドラムを電子写真用ドラムスキャナ５０に装着した。更に、用紙縁ゴーストを模するため、パルス正帯電型スコロトロン６６のグリッド中央部を紙帯で覆ってそこからの放出を妨げるようにした。具体的には、スコロトロン６６の活性領域（２．７ｃｍ幅）のうち約１．３ｃｍ分を紙帯で覆い、その紙帯をそのスコロトロン６６のシールド側部に接着テープで固定した。便宜上、フォトレセプタ表面のうちこの紙帯と差し向かいになる部分のことを中部、その左右にあり紙帯とは差し向かいにならない部分のことを左部及び右部と呼ぶこととする。また、負帯電型スコロトロン５８は、試料Ａの表面がトータルでおよそ−５００Ｖに帯電されるよう、そのグリッド電位を−６００Ｖに保ちつつ−１５０μＡのワイヤ電流で駆動した。パルス正帯電型スコロトロン６６は、電子写真式プリンタで使用されている転写用コロトロンを模したかたちでオンオフするよう、そのグリッドに＋１０００Ｖのパルス電圧を印加しながら、それと同期する＋７５μＡのパルス状ワイヤ電流で駆動した。露光ステーション５４では、試料表面での強度が約５００ｅｒｇ／ｃｍ²になるようキセノンアークランプを用い試料Ａ上に広帯域白色光を照射した。消去ステーション５６はこの実験ではオフ状態にしておいた。更に、用紙縁ゴーストを発生させるため、速度９０ｒｐｍで回転するドラム上で試料Ａを上述の諸条件に曝しながら、１０キロサイクルに亘りこのスキャナ５０をサイクル稼働させた。試料Ａはどの部分もサイクル毎に負極性コロナに曝されるが、スコロトロン６６の中央部が紙帯で覆われているためその中部は正極性コロナには曝されない。正極性コロナに曝されるのはその脇の左部及び右部だけである。その後は、試料Ａの各部、即ち中部とその両脇にある左部及び右部のそれぞれについてＰＩＤＣを計測し、露光エネルギのレベル毎に各部の潜像電位Ｖ_Lを求めた。表１にその結果のあらましを示す。

この表から読み取れるように、中部に現れる負電位の絶対値Ｖ_Lは露光エネルギのレベルによらず左部や右部のそれよりかなり大きく、０．５ｅｒｇ／ｃｍ²では約５４Ｖ、１．０ｅｒｇ／ｃｍ²では約５８Ｖの差が生じている。左部及び右部より中部の方がサイクル稼働終了時潜像電位Ｖ_Lが大きい（光放電レベルが低い）ということは、成像部材たる試料Ａの電気特性に、正極性コロナ帯電と負極性コロナ帯電の比率差による差異が生じたということである。電子写真式現像の観点からすると、そのフォトレセプタを一様露光させると高潜像電位Ｖ_Lの中部は低潜像電位Ｖ_Lの左部及び右部に比べかなり明るく現像される、ということである。このように試料Ａに亘って発生する電気特性差は用紙縁ゴースト、即ちその成像部材で後に作成される印刷物上への記録紙輪郭の映り込みの原因になっている。

実験３：ゴースト抑圧用帯電装置による用紙縁ゴースト抑圧効果を明らかにする実験
この実験では、実験２に倣い、直径８４ｍｍのアルミニウム製ドラムに導電性の銅テープで４ｃｍ×１６ｃｍのフォトレセプタ試料Ｂを実装し、用紙縁ゴーストが発生するようそのドラムを電子写真用ドラムスキャナ５０に装着した。但し、この実験では、ゴースト抑圧用正帯電型スコロトロン７０を作動させた。このスコロトロン７０は、そのグリッド電位を＋１０００Ｖに保ちながら＋７５．０μＡ一定のワイヤ電流で駆動した。更に、実験環境を整えるため、パルス正帯電型スコロトロン６６に対するゴースト抑圧用正帯電型スコロトロン７０の位置をｚ方向に０．７〜１．０ｃｍずらした。即ち、スキャナ５０をサイクル稼働させている間、試料Ｂの中部及び右部がゴースト抑圧用帯電のための正極性コロナに曝される一方でそのコロナに曝されない部分が試料Ｂの左部に生じるようにずらした。

従って、帯電用のコロナに曝される度合いは試料Ｂの三部分間で異なってくる。即ち、試料Ｂのどの部分もサイクル稼働中に負極性コロナに曝されるが、試料Ｂの中部はパルス正帯電型スコロトロン６６の中央部が紙帯で覆われているためそのスコロトロン６６からの正極性コロナに曝されず、また試料Ｂの中部及び右部は更にゴースト抑圧用正帯電スコロトロン７０からの正極性コロナにも曝される。そして、このストレスサイクルを１０キロサイクルに亘り実行した後、試料Ｂ各部のＰＩＤＣを計測した。

表２に、露光エネルギのレベル毎にＰＩＤＣに基づき求めた各部潜像電位Ｖ_Lのあらましを示す。この表から読み取れるように、中部に現れる負電位の絶対値Ｖ_Lは露光エネルギのレベルによらず左部や右部のそれよりかなり大きく、０．５ｅｒｇ／ｃｍ²では約１９Ｖ、１．０ｅｒｇ／ｃｍ²では約２４Ｖの差が生じている。表１に示した用紙縁ゴースト生成実験２の結果と比較すると、ゴースト抑圧用帯電によって、中部とその隣の部分との間の電位差が５４Ｖから１９Ｖへ（露光エネルギが０．５ｅｒｇ／ｃｍ²の場合）或いは５８Ｖから２４Ｖへ（同じく１．０ｅｒｇ／ｃｍ²の場合）と大きく縮まっていることが判る。ゴースト抑圧用正帯電スコロトロン７０の働きで紙帯被覆の効果が緩和されていること、また中部における潜像電位Ｖ_Lのサイクル毎逓増効果が劇的に抑えられていることは明らかである。電子写真式現像の観点からすると、試料Ｂの諸部分間であまり電位差がないということは、それらの部分間で像の濃さがあまり違わず、目立った用紙縁ゴーストが発生しない、ということである。

このように、実験２によれば、上掲の如きゴースト抑圧用の帯電装置を設けることで用紙縁ゴーストをかなり抑圧することができる。

実験４：中間調印刷実験
この実験では、印刷物中のゴーストをどの程度認識できるか、中間調印刷試験方式で評価した。この実験に使用した成像部材は、実験２で使用した試料Ａ及び実験３で使用した試料Ｂである。即ち、４ｃｍ×１６ｃｍの試料Ａ，Ｂを前述した直径８４ｍｍのアルミニウム製ドラムに実装し、ＰＩＤＣ計測に供した後で適当なドラムハウジングに入れ、それらドラム及びドラムハウジングからなるアセンブリをＸｅｒｏｘ（登録商標）ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ（登録商標）１２型のマシンに装着し、中間調矩形を含むテンプレートをそのマシンで印刷した。但し、ドラム上のフォトレセプタが稼働中に削除されないよう、ドラムハウジングは清掃ブレードを外してから使用した。現像器バイアス、レーザ出力、グリッドバイアス等のマシンセッティングは、テンプレート中の中間調矩形を視認できる印刷物が得られるように調整した。そして、試料Ａ，Ｂを使用し作成した印刷物を市販の文書スキャナでディジタイズしてグレーレベルを計測し、都合６通りの注目領域（試料Ａの左部、中部及び右部並びに試料Ｂの左部、中部及び右部）それぞれについて平均グレーレベルを求めた。試料Ａについての結果を表３に、また試料Ｂについての結果を表４にそれぞれ示す。なお、グレーレベルが高いほど印刷される中間調画像は明るくなる。

まず、用紙縁ゴースト生成実験を経た試料Ａについては、この中間調印刷実験の結果から明らかな通り、紙帯で覆われている部分と覆われていない部分との間に大きなグレーレベル差が発生した。即ち、試料Ａの中部とその脇の左部及び右部との間に１９ポイントものグレーレベル差が発生し、試料Ａの中部に相当する部分が明るくその両脇が暗い用紙縁ゴーストが現れた。そうしたゴースト発生は、高画質印刷が求められる分野では許容することができないものである。なお、負極性コロナ帯電のみの場合は、実験２の結果から判る通り潜像電位Ｖ_Lがサイクル毎に高まるため、フォトレセプタ中部に対応する部分のグレースケールが更に高くなる。

次に、ゴースト抑圧実験を経た試料Ｂについては、この中間調印刷実験の結果から明らかな通り、紙帯で覆われている部分と覆われていない部分との間のグレーレベル差が４ポイント以下であった。これは、左部、中部及び右部の三部分がほぼ一様な濃さで、用紙縁ゴーストを全く又はほとんど視認できないということである。即ち、ゴースト抑圧用の正帯電型スコロトロンを追加することで、その諸部分が互いに大きく異なる帯電条件に曝されてきたフォトレセプタを電気的により一様な状態に回帰させうることが判明した。

以上の実験結果から判るように、サイクル稼働に伴う中間調画像の白飛びは、個々のサイクルにおける負極性コロナへの曝露に正極性コロナへの曝露を差し挟むことで、その発生を減らし又はなくすことができる。更に、成像部材のうち一部が正極性コロナから遮蔽されていることによる白飛び、例えばフォトレセプタ中部が記録紙で覆われていて正帯電型スコロトロンからの正極性コロナに曝されないことによる白飛びの発生を、減らし又は抑えることができる。

同じく以上の実験結果から判るように、成像部材の一部がゴースト抑圧用帯電装置からのコロナに曝されることによる中間調画像の白飛びは、パルス正帯電型スコロトロンからのコロナを遮る紙の存否によらずその発生を減らし又は抑えることができる。即ち、実験２における用紙縁ゴーストはゴースト抑圧用帯電装置の追加によってかなりのところ抑えることができる。

１０ 電子写真式複写機、１２，５８ 負帯電型スコロトロン、１４，５２ フォトレセプタ、１６ 残留トナー粒子、１８，５４ 露光ステーション、２０ 現像ステーション、２４ 現像ローラ、２８ 記録紙、３０ 清掃ステーション、３２ フォトレセプタの表面、３４ 清掃ブレード、３６ 走査レーザビーム、４０ 加熱フューザローラ、４２ 加圧ローラ、４４Ａ，４４Ｂ 予備清掃用スコロトロン，４６，６６，７０ 正帯電型スコロトロン、４８，５６ 消去ステーション、５０ 電子写真用ドラムスキャナ、６０〜６４，６８，７２ 静電電圧計（ＥＳＶ）。

Claims (4)

1. 成像面をまず正帯電型スコロトロンで帯電させた後負帯電型スコロトロンで帯電させるステップと、
   その成像面を露光させて静電潜像を発生させるステップと、
   トナーを含む現像材でその静電潜像を現像してトナー像を発生させるステップと、
   そのトナー像を帯電用正バイアスコロトロンの許で媒体上に転写させるステップと、
   を有し、目に見えるゴーストを発生させずに媒体上にトナー像を発現させる方法。
2. 請求項１記載の方法であって、成像面を露光させて静電潜像を発生させるステップが、画像信号入力に従い変調されている走査レーザビームで成像面の帯電部分を照明して静電潜像を発生させるステップを含む方法。
3. 請求項１記載の方法であって、正帯電型スコロトロンによる帯電に先立ちフルード露光で成像面上の潜像を消去するステップを有する方法。
4. 成像面をまず正帯電型の第１スコロトロンで帯電させた後負帯電型の第２スコロトロンで帯電させる帯電ユニットと、
   その成像面を露光させて静電潜像を発生させる露光ユニットと、
   トナーを含む現像材を露光済の成像面に供給しその上の静電潜像をその現像材で現像してトナー像を発生させるトナー現像ユニットと、
   そのトナー像を帯電用正バイアスコロトロンの許で媒体上に転写させる転写ユニットと、
   を備え、目に見えるゴーストを発生させずに媒体上にトナー像を発現させる成像装置。

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