JPH02157773A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、電子写真記録方式を用いる画像形成装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、電子写真記録方式を用いる画像形成装置には、例
えばレーザビームプリンタや複写機等が存在する。この
うち従来のレーザビームプリンタの概略全体構成を第１
２図に示す、同図において１円筒状の感光体ドラムｌは
図中右回転をおこなう、この感光体ドラム１の表面は一
次帯電器２によって一様に帯電される。この一様の帯電
の後１画像露光装置３によって画像露光がおこなわれる
。この画像露光装置３は、画像信号に基づいてレーザ光
を発するレーザビーム発振装置４％発振されたレーザ光
５を走査する回転鏡であるポリゴンミラー６が反射し、
反射されたレーザ光５はｆθレンズ７を通ってミラー８
に反射され感光体ドラム１の表面に結像する。結像され
たレーザ光は感光体ドラムｌの表面に静電潜像を形成す
る。この静電潜像に対し現像器９が現像剤であるトナー
ｌＯを付着させ顕像化する。これによって現像がおこな
われる。転写シートである転写紙は、給紙カセット１１
内に収納されており、給紙ローラ１２によって送り出さ
れ、レジストローラ１３により感光体ドラム１の現像さ
れた像とうまく重なるようにタイミングがとられ、転写
帯電器１４へ向って送られる。転写帯電器１４と感光体
ドラムｌの間に挟まれた状態の転写紙に対し、転写帯電
器１４からコロナ放電が与えられ、これにより感光体ド
ラム１表面の画像が転写紙へ転写される。その後、転写
紙は搬送ガイド１５の上を通り定着ローラ１６と、この
定着ローラ１６に押圧されている加圧ローラ１７の間へ
送られ、加熱加圧されることによって、転写された画像
の定着がおこなわれる。

一方、前記転写の終った感光体ドラム１の上に残留した
紙粉やトナーｌＯの残りは、クリーニング手段であるク
リーナ１８によってクリーニングされる。さらに感光体
ドラム１の表面に残った残留電荷は、前露光ランプ１９
によって除電される。これにより感光体ドラムｌは次の
画像形成の準備ができ、再び前記したのと同一の画像形
成プロセスがおこなわれる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来は、電子写真方式の画像形成装置の
画像形成スピードに応じて、感光体の種類を変えなけれ
ばならなかった。これは、低速機に適した感光体は、中
高速機では、感度不足になり、充分な潜像コントラスト
電位を形成できず。

そのため画像濃度が淡くなってしまう欠点があったから
である。

また、逆に中高速機の感光体を低速機に使用すると感度
が良すざて、潜像コントラストがとれすぎたり、あるい
は、光量過多によるゴーストやメモリーの発生が問題と
なっていた。

この発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、低速
機の感光体を中高速機に使用しても感度不足による不都
合を除き、充分な潜像コントラスト電位を形成でき充分
な画像濃度を得られる画像形成装置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） 本発明は、感光体と、この感光体の表面を一様に帯電さ
せる帯電器と、一様に帯電された上から画像信号に基づ
いて画像露光をおこなう画像露光装置と、この画像露光
によって感光体の表面に形成された静電潜像を現像する
現像器と、現像された画像を転写シートに転写する転写
器と転写の終った感光体の表面をクリーニングするクリ
ーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記画
像露光装置による画像露光の後であって前記現像器によ
る現像の前に前記感光体中のホールあるいは電子ホール
の移動度を増加させる電荷移動増加手段を設けた画像形
成装置である。

（作　用） この発明は１画像露光の後であって現像の前に感光体の
層内部における電子とホールの移動度を増加させること
により、感度が不足することによりマイナス電位が高く
なりすぎている電荷輸送層に対し、電荷生成層で発生す
るホールをより多く送り込み電位を下げて、いわば感度
を少し鋭くするものである。これにより感度の悪い低速
機の感光体を中高速機に使用することが可能となる。

（実施例） 第１図に本発明に係る画像形成装置の第１実施例を示す
、この実施例において電荷移動手段は、弱い光で感光体
としての感光体ドラムｌの表面を全面露光するレーザ露
光装置２１である。

まず感光体ドラムｌの表面は、−次帯電ＩＩ２によって
一様に帯電される。その後、画像露光装置３のレーザ光
発振器４により出たレーザ光５が回転鏡であ′るポリゴ
ンミラー６によって反射され、ｆθレンズ７を通りミラ
ー８によって感光体ｌの表面に反射され、結像する。こ
の結像により静電潜像が形成される。この静電潜像に対
して、前記レーザ光発振ｌＩ４と同一波長のレーザ光な
発振できるレーザ光発振器２２を用いて全面露光をおこ
なう、このときのレーザ光２３の光は前記レーザ光５の
強さより弱いものが使用される。このレーザ光２３も、
前記レーザ光５と同様に、ポリゴンミラー２４により反
射されｆθレンズ２５を通ってミラー２６により感光体
ドラム１の上に導かれる。この弱いレーザ光２３の働き
により静電潜像の電位は全体的に低下させられ後述する
現像位置において最適なコントラストを有する画像を形
成できる。この静電潜像に対し現像器９が現像剤である
トナーｌＯを付着させることにより顕像化がおこなわれ
、現像がなされる。この現像された像に対して、給紙カ
セット１１に収納された転写シートである転写紙が給紙
ローラ１２によって送り出され、レジストローラ１３に
より前記感光体ドラムｌ上に形成された画像とうまく重
なるようにタイミングがとられ、転写器である転写帯電
器１４へ向って送り込まれる。感光体ドラムｌと転写帯
電器１４の間に位置する転写紙に対し、転写帯電器１４
からコロナ放電が与えられることにより、転写紙の上に
前記画像が転写される。その後、転写紙は、搬送ガイド
１５の上を通り定着ローラ１６と、この定着ローラ１６
に対し押圧している加圧ローラ１７の間を通り抜けるこ
とにより加熱加圧されることになり、転写された画像の
定着がおこなわれる。

一方、転写の終った感光体ドラム１の表面に残留した紙
粉やトナーの残りは、クリーニング手段であるクリーナ
１８によって除去される。また。

感光体ドラムｌの表面に残った残留電荷は、前露光ラン
プ１９によって除電され、次の画像形成の準備がおこな
われる。この後感光体ドラム１は、前記−次帯電器２に
よる一様な帯電がおこなわれ前記画像形成プロセスが繰
り返される。

さて、このような装置のうち中高速機用の装置において
画像露光位置Ａより、現像位置Ｂまで感光体ドラムｌが
回転するために要する時間は例えＩｆ　１５０　ｍ５ｅ
ｃであった。この時、使用した感光体ドラムの１μＪ／
ｃ鳳２の光を当てた時の光減衰特性は、第２図に示すよ
うになる。従来の低速機では、画像露光後例えば３００
　ｍ５ｅｃ以上たって電位が一１８０ｖ〜−１５０ｖに
安定してから現像するものであった。そのためＡＢ間を
１５０　ｍ５ｅｃで移動させる従来の中高速機のままの
装置構成では、第３図（ａ）に示すように現像位置で像
露光部が一３００ｖにしか減衰しておらず、現像バイア
ス−４５０ｖを印加して、この像露光部を現像するいわ
ゆる反転現像においては、コントラスト電位が１５０Ｖ
ｌ、かなく充分な濃度に現像できていなかった。しかし
本実施例においては、第３図（ｂ）のように予め、感光
体ドラム電位を−ａｏｏｖと高目にしておき、像露光後
に全面露光を与えることで現像位置での暗部電位ＶＤを
一７００Ｖにするとともに、像露光部の電位Ｖｔをも、
−１５０Ｖにすることができ、現像に好ましいコントラ
スト電位３００ｖを得ることができる。

このメカニズムを感光体ドラム表面の層構成から説明す
る。第４図に層構成および内部での電荷の移動を示す、
ＣＴは電荷輸送層、ＣＧは電荷生成層、ＣＰは電荷障壁
層、ＵＣは下塗り層、Ａ文は感光体ドラムｌのアルミ（
Ａｉ）の基層を示す、ＣＴは図中（１）で１次帯電によ
りマイナスに帯電する。ＣＴはホール（プラスの電荷、
以下同じ）に対しては導電性があるが、電子（マイナス
の電荷）については導電性がない、これに図中（２）で
像露光を行なうと、光の照射された場所のＣＧでは、電
子とホールの対が発生し、ホールは上層のＣＴ表層のマ
イナス電荷に引かれて移動を始める。一方、電子は下層
のＡｉに向かい移動を始める。ＣＰはホールに対しては
障壁となるが、電子に対しては、通過させることができ
る（図中（３））、ＵＣはＣＰとＡ文との接着を強化す
るとともに干渉じまを消す効果もある。ＣＴへ移動した
ホールはＣＴ表層のマイナス電荷と中和し、静電潜像を
形成する（図中（０）。

さて、このようにＣＧ内に形成された電荷（特にこの場
合はホール）は、ＣＴ衣表面電子の作る感光体内部の電
界ＥｅＸとＣＧに作られたホールの集合によって形成さ
れる内部電界Ｅｌｎによって力をうけることになる。一
般に、第４図に示された場合のホールのモビリティ−（
移動度）ルとホールの移動速度υとの関係はυ−ｈＸ　
（Ｅｅ、＋Ｅ＋ｎ）と記述される。この場合は、モビリ
ティ−μ自身も上記両型界（Ｅ　ｅ　×とＥｉｎ）の関
数である。特にｐの特性としてＥｌｎが大きいほどすな
わちホールと電子のベアが多く形成される程、大きくな
る。

そして１本発明はこの島の特性を利用するもので、特に
第１実施例では１画像露光後に全面露光を与えることで
新たに内部電界Ｅ’Ｉｎを生じさせてホールに働く電界
を強めて見かけのモビリティールを大きくするものであ
る。

このホールの移動が増加する様子を第５図に示す、まず
図中（１）のようにＣＴの上にマイナス電荷が一次帯電
によって付与される０次に同（２）では画像露光が与え
られ、同（３）のように感光体内部で電子とホールの移
動が始まる。同（４）では全面露光が与えられ内部で再
度ホールと電子の対が形成され同（５）のように移動を
開始する。この同（５）の状態の時にはＣＧのホール密
度が高まっており、同（３）で形成される内部電界Ｅｌ
ｎより強い電界Ｅｔｎ＋Ｅ’ｔｎが、同（２）で形成さ
れたホールに働き見かけ上のモビリティ−終を大きくし
て、多くのホールを一様にＣＴへ送り込みＣＴ表層全体
のマイナス電位を一様に下げることができ、次の現像時
点で適切なコントラスト電位を得るようにすることがで
きる。

（実験ｌ） 以上はホールの移動度の増加のメカニズムを、感光ドラ
ム１表面の層構成から説明したものであった。以下、本
実施例のように全面露光により前記移動度を増加させる
具体的な実験及びその結果について説明する。

ＯＰＣ感光体ドラムｌとして外径３０■層のものを用い
、像露光位置から現像位置までを１２ｍｍ。

感光体ドラム１の回転速度であるプロセススピードを９
４．２ｍｍ／ｓｅｃとした。そして、感光体の特性とし
ては、第６図実線に示すような光減衰特性を有するもの
を用いた。この図の光減衰特性を測定した時の露光光量
は、２．５　ｇ　Ｊ／ｃ＋ｓ２であり１本実験における
画像露光にも同じ光量を用いた。

そして、−次帯電では従来の一７００Ｖよりも高＜−ａ
ｏｏｖに帯電させ像露光の後に１００ｓｓｅｃたってか
ら画像露光と同一波長の光をＩｇＪ／ｃｍ２与えるよう
にした。この結果、現像位置で電位は、暗部においては
破線のようにＶＯ＝−７００Ｖを得るとともに像露光部
においては一点破線のようにＶＬ＝−１５０Ｖを得るこ
とができ、現像バイアス−４５０ｖに対し充分な現像濃
度を得ることができた。さらに、この全面露光によって
、現像工程をすぎても暗部の電位減衰が続き徐々に感光
体上の電位コントラストが低下しトナーへの拘束力が下
る。これによって転写において、転写効率を向上させる
こともできた。

尚、以上の第１実施例において、１次帯電によりＶｏを
−ａｏｏｖより高くピンホールの生じない範囲で−ａｏ
ｏｖ〜−ＩＫＶ程度にしても良い、この場合、画像露光
も強めにし且つメモリーを生じさせない範囲ということ
で３〜５ＪＬＪ／ｃｍ２の中でえらび、全面露光前にお
ける像露光部の電位Ｖ（を−３００Ｖ〜−４００Ｖにし
ておく、そして、この場合も１ｐＪ／ｃ層２以上の全面
露光を与えて実際に現像する部分では、ＶＤ＝−７００
Ｖ、ＶＬ　＝−１５０Ｖを得るようにすることは可能で
あった。また本実験では、現像位置での潜像コアトラス
トをＶｏ　＝−７００Ｖ、ＶＬ　＝−１５０Ｖとしたが
、これは、現像剤や現像器構成等の他の条件に合わせた
ものであって他の電位の組み合せ（ＶＤ、ＶＬ　）であ
っても良い、また全面露光を与える位置も像露光工程と
現像工程の間であればいずれの位置においても可能であ
る。

このように画像露光と同じ波長で少ない光量による全面
露光を行なうことにより画像メモリーゴーストを減少さ
せることができる。従ってこれらを防止するための前露
光ランプ１４を省略することも可能となる。

なお、公知技術として特公昭４３−２４７４８あるいは
、特公昭５Ｂ−２４９４８に像露光後に全面露光を行な
うものについて記載があるが、これらのものは、感光体
表層の絶縁層上に潜像を形成する前に前露光として、コ
ロナ放電と共に用いるものであり、本発明の様に、電荷
の移動度を増すことを意図するものではない。

（他の実施例） 以上の第１実施例は全面露光の手段としてレーザ露光装
置２１を用いたが、以下に示す第２実施例のように一般
的なヒユーズランプを全面露光の手段としてもよい。

まず第７図に、本実施例に使用するＯＰＣ感光体の分光
感度の一例を示す、この図では感度のピークが波長７８
０ｎ層で１になるように相対感度で表示しである０画像
形成装置がレーザビームプリンタである場合のように半
導体レーザー（波長的７８０　ｎｍ）のような単一波長
の光源を用いて画像露光を行なう場合は、ＣＧ（第４図
、第５図参照）の分子内の電子の中で励起エネルギーが
７８０ｎ層の光エネルギーに対応するものが多く消費さ
れており、その消費された状態でこの同じ波長のレーザ
光で全面露光を行なっても多くの電子の励起を行なうこ
とができにくい、そこで、使用する感光体が感度を有す
る範囲で、かつダメージを与えないようにさらには画像
露光と異なる波長で全面露光の光源を選択すれば良い、
この光源としては例えば第８図のように笠３０を有する
ヒユーズランプ３１を用いその前にフィルター３２を置
くようなもので充分である。第９図の実線はヒユーズラ
ンプの波長分布の一例である。

この実線の光をそのまま全面露光に使用すると波長３０
０ｎ閣付近の光によてＣＧの感剤の分解が発生しダメー
ジを与え、ｖＬ電位の上昇やメモリーとなって問題とな
っていた。そこでフィルター３２を入れて第９図の破線
のごと＜　６００ｎ層以下の光をカットしたところ、感
剤を分解するようなダメージを与えることなく、また、
安価で、効果的な露光を行なうことができた。

なお図においてはヒユーズランプ３１の光を効率良くド
ラムｌに集光するために、反射笠３０とレンズ３３を用
いている。また図において前記第１図と同一の部分につ
いては同一の番号を付して説明を省略する。

上述実施例においては、全面露光によって、感光体内部
の電界を強めてモビリティ−絡（移動度）を上げてコン
トラスト電位がとれるようにした。しかし、以下に示す
第３実施例のように外部から電界を印加して、モビリテ
ィ−を上げても良い、すなわち、第１０図に示すように
放電が生じないような距離に高圧を印加した電極４１を
配置することで、感光体内部にできる電場を強め見かけ
の移動度路を大きくしても良い。

尚、４１は電極であり４２は高圧電源である。

その他前記第１図と同一の部分については同一の番号を
付して説明を省略する。

感光体ドラムの現像位置における表面電位として、例え
ば暗部で一７００Ｖ、像露光部で一１５０Ｖを必要とす
るならば、１次帯電で暗部電位として一７００Ｖをのせ
た後に画像露光を行ない高圧電源４２よりマイナス電圧
を印加した電極４１によってＣＴ中のホールの移動を促
進して像露光電位を一１５０Ｖにするものである。

ここで電極４１の電位と感光体ドラム１からの距離は、
パッシェン則に基づいて決定される。すなわち、空気の
絶縁耐圧はＩＫＶ／ａｍであるので例えば、距離を２膳
１とった場合像露光部電位の目標値ＶＬ　との電位差が
２ＫＶをこえないように、すなわち−２１５０Ｖをこえ
ないように、距離を決定すればよい、また電極４１の周
方向は、画像露光位置よりドラム１の進行方向下流側に
現像器等とのリークを生じない範囲で、長い方が好まし
い。

また電極４１の形状はドラム１中心と同一中心から引か
れる円周状に内面を形成することが好ましい。

以上の第２実施例においてはホールの移動度を増加させ
る電荷移動増加手段として、電極４１を用いたが、以下
に示す第４実施例のようにヒータを用いてもよい、すな
わち、画像露光位置Ａと現像位置Ｂとの間にヒーター５
１を入れて感光体ドラム１の中で熱的に励起される電荷
の量を増すことにより、移動度を上げても良い。

例えば、ヒーター５１によって感光体ドラムｌを２０℃
から３０℃まで加熱できるとする。すると感光体ドラム
１の感度が良くなるので、通常２０℃では前記Ｂにおい
てＶＬ＝−１８０Ｖにしか下らなかったものが、３０℃
まで加熱することでＶＬ＝−１５０Ｖまで下るようにす
ることができる。これによって前述した２つの実施例と
同様に好ましいコントラスト電位をとることができるう
えに、感光体表面に付着するＮＯｘや、Ｈ２Ｏといった
ものが熱によって分離されるので感光体寿命を延ばす効
果も生じる。

なおヒーター５１は感光体ドラムｌ中心と同一中心から
引かれる円周状に内面を形成することが熱効率的にも好
ましい、また、以上の実施例では、マイナス帯電を感光
体に行なうものであったが、プラス帯電を行なうもので
も良く、材料としてｏｐｃｓ光体の他にアモルファスシ
リコン、Ｓｓ等も使用できることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の画像形成装置によれば、画
像露光の後であって現像の前に感光体内の電荷の移動特
にホールの移動を増加促進させることにより、感光体表
面の電位を一様に急速に低下させることが可能となり、
従来低速機でしか使用できなかった感光体を中高速機に
おいても共通して使用することが可能となった。これに
より同一の感光体を複数のより多くの機種に共通して使
用できる。特に、近年は感光体、現像器、転写器等のプ
ロセスユニットを一体化するカートリッジ化が進んでお
り、この発明によって異なるプロセススピードを有する
複数の機種の間で前記カートリッジを共通化できるよう
になる。カートリッジの共通化により工程管理、物流管
理２等が容易になりさらにはユーザーが画像形成装置を
使いやすくなり、多大なメリットが生じた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る画像形成装置である
レーザビームプリンタの概略全体縦断面図、第２図は第
１図の感光体ドラムの光減衰特性の一例を示す図、第３
図（ａ）は従来例による感光ドラム表面の電位を画像形
成工程に沿って示す図、第３図（ｂ）は本発明の第１実
施例による感光ドラム表面電位を示すもので前記第３図
（ａ）に対応する図、第４図は従来の感光体ドラム表面
を形成する各層間の電荷の移動を示す図、第５図は本発
明の第１実施例における電荷の移動を示す図であり第４
図に対応する図、第６図は本発明の第１実施例における
感光体ドラムの光減衰特性を示す図、第７図は本発明の
第２実施例に使用される感光体ドラムの分光感度を示す
図、第８図は第２実施例の画像形成装置であるレーザビ
ームプリンタの全体概略を示す縦断面図、第９図は第２
実施例におけるヒユーズランプの発光波長分布を示す図
、第１０図は本発明の第３実施例を示す装置全体概略を
示す縦断面図、第１１図は本発明の第４実施例を示す装
置全体概略を示す縦断面図、第１２図は従来の画像形成
装置であるレーザビームプリンタの全体概略を示す縦断
面図である。 符号の説明 ｌ・・・感光体ドラム（感光体） ２・・・１次帯電器　　　３・・・画像露光装置６・・
・現像器 １４・・・転写帯電器（転写器） １８・・・クリーナ（クリーニング手段）１９・・・前
露光ランプ ２１・・・レーザ露光装置 ３０・・・反射笠　　　　３１・・・ヒユーズランプ３
２・・・フィルタ　　　３３・・・レンズ４１・・・電
極　　　　　４２・・・高圧電源５１・・・ヒータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体と、この感光体の表面を一様に帯電させる
   帯電器と、一様に帯電された上から画像信号に基づいて
   画像露光をおこなう画像露光装置と、この画像露光によ
   って感光体の表面に形成された静電潜像にを現像する現
   像器と、現像された画像を転写シートに転写する転写器
   と、転写の終った感光体の表面をクリーニングするクリ
   ーニング手段とを備えた画像形成装置において、 前記画像露光装置による画像露光の後で あって前記現像器による現像の前に前記感光体中のホー
   ルあるいは電子ホールの移動度を増加させる電荷移動増
   加手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）電荷移動増加手段が感光体全面を露光するための
   全面露光手段であることを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。
3. （３）電荷移動増加手段が移動する電荷と逆極性の電圧
   を印加するため感光体に近接配置した電極であることを
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. （４）電荷移動増加手段が感光体を加熱する手段である
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。