JPH0623886B2

JPH0623886B2 - 記録装置

Info

Publication number: JPH0623886B2
Application number: JP61281254A
Authority: JP
Inventors: 隆島▲崎▼; 健一常枝
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: DE3740158C2; JPS63133180A; US5023666A; DE3740158A1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は帯電された像担持体上に光を照射して静電潜像
を形成する行程を含む記録装置に関する。

（従来の技術）この種の記録装置は例えば、第１３図に示すように、像
担持体としてドラム状の感光体１を備えており、この感
光体１の周囲部には矢印で示す回転方向に沿って順次、
帯電器２、露光部３、現像器４、転写チャージャ５、剥
離チャージャー６、クリーナ７、除電器８を配設してい
る。

しかして、上記感光体１は帯電器２によって、その表面
が均一に帯電されたのち、露光部３で静電潜像が形成さ
れる。この静電潜像は現像器４でトナー（現像剤）が供
給されて可視化され、転写チャージャー５で、転写部材
上に転写されたのち、剥離チャージャー６で剥離され
る。

一方、転写後に、感光体１に残留したトナーはクリーナ
７でクリーニングされ、しかるのち、除電器８で潜像が
消去されて一行程が終了する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来においては、感光体１に残留したト
ナーをクリーナ７で内部に掻き取るため、通常、２００
０〜３０００枚の記録でクリーナ７内がトナーで満杯に
なり使用不能になってしまう。

なお、一部の機器では、クリーナ７を感光体１と一緒に
廃棄してしまうものがあるが、消耗品コストが高くなる
上、プリンタのような使用頻度の高い機器には交換作業
中に使用不能となるので好まれない。

そこで、通常は、クリーナ７内にトナー回収用のトナー
搬送スクリュウー１１が設けられ、クリーナ７の外部に
設けられたトナー回収ボックス（図示せず）にトナーを
送り出し回収すようになっている。

しかしながら、上記回収ボックスは機器内の場所を専有
するため、大きなものが付けられず、数千枚の記録で交
換が必要となり好ましくない。また、回収ボックスの取
外時に、トナーの一部がこぼれたり、交換者の手や衣
類、床等を汚すことがあるため好まれない。

また、クリーナ７のブレード１２を感光体１の表面に当
接させるため、感光体１が傷付き易く、ＯＰＣ感光体の
ような安全無害であるが、柔らかい感光体は極端に寿命
が縮むため、小径ドラムのような１枚の記録を行なうよ
うなものは交換サイクルが短くなり、好ましくなく、機
器の小形化の障害になるという問題点があった。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するため、像担持体に帯電、
露光、現像を行って形成した像を転写する工程を繰り返
し行う記録装置において、転写により残留した現像剤を
担持した状態の前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
この帯電手段により帯電された像担持体に前記残留した
現像剤の上から光を照射して静電潜像を形成する露光手
段と、前記像担持体に対向して設けられ、現像剤を保持
しこの現像剤を反転現像により前記像担持体の静電潜像
に付着させるとともに、前記像担持体の静電潜像非形成
領域に付着した前記残留現像剤を除去することにより現
像と清掃とを同時に行う現像・清掃手段と、この現像・
清掃手段により現像された現像剤像を被転写材に転写す
る転写手段とを有し、前記像担持体は入射した光により
前記帯電手段の帯電極性と反対極性の電荷を発生する電
荷発生層と、この電荷発生層上に設けられ、前記帯電手
段により与えられる電荷を表面に担持するとともに、前
記露光手段により露光された光を電荷発生層に到達させ
かつ電荷発生層で発生した電荷を表面に輸送する層であ
って、現像剤の平均粒径よりも厚く、かつ、３０μｍ以
下の層厚を持つ電荷輸送層とを有することを特徴とする
ものである。

（作用）上記手段により、簡単な構成で、汚したり、像担持体を
傷付けたりすることなく、像担持体上の残留現像剤をク
リーニングでき、しかも、残留現像剤が露光時に影にな
ることのないようにした。

（実施例）以下、本発明を第１図乃至第１２図に一実施例を参照し
て説明する。

第１図は本発明の画像形成装置の概要を示すレイアウト
図である。

この画像形成装置は半導体レーザを用いた電子写真方式
のＬＢＰ（レーザビームプリンタ）である。

本装置は電子計算機、ワードプロセッサーなどの外部装
置であるホストシステム（図示しない）とインターフェ
ース回路等の伝送コントロール（図示しない）を介して
結合され、これにより、ホストシステムよりの印字開始
信号を受けると、感光体２１が回転する。前記感光体２
１は帯電器２２により帯電させられる。次に、ホストシ
ステムよりのドットイメージデータを受けて変調された
レーザビームをポリゴンスキャナ２３を含む光学系２４
を用いて上記帯電された感光体２１を走査露光し、静電
潜像を形成する。静電潜像は現像器２５によって現像さ
れ、顕像化される。次いで、カセット２６より搬送され
た転写部材２７上に転写帯電器２８を用いて顕像を転写
し、定着器２９により、転写部材２７上に顕像を定着
し、トレイ３０上に排出する。

上記現像器２５は第２図に示すように、現像ローラ２５
ａと、この現像ローラ２５ａの表面に形成された現像磁
気ブラシ７２の感光体２１との摺接部、すなわち、現像
位置７３よりも、回転方向の上流に設けられ、現像剤磁
気ブラシ７２の厚みを規制するドクタ７４と、現像剤収
容部７５ａに収容された現像剤攪拌体７６ａと、トナー
補給部７５ｂに補給されたトナーを攪拌搬送する攪拌搬
送体７６ｂとをケーシング７７内に収容するとともに、
感光体２１を内蔵した構成となっている。前記現像剤収
容部７５ａ内にはトナー（着色粉）ｔとキャリア（磁性
粉）とからなる現像剤が収容されている。

また、上記現像ローラ２５ａは感光体２１の回転中心を
通り水平線Ｌに対し、角度α（約５０゜）となるように
設けられた磁気ロール７８と、この磁気ロール７８に嵌
合され図中反時計方向に回転するスリーブ７９とから構
成されている。上記磁気ロール７８は３つの磁極部８
０，８１，８２を有し、そのうち、磁極部８０と磁極部
８２はＳ極、磁極部８１はＮ極となっている。前記磁極
部８１と磁極部８０との間の角度θ_１は１５０゜、磁極
部８１と磁極部８２の間の角度θ_２は１２０゜に設定さ
れている。

ところで、本発明においては、電子写真方式のプロセス
の簡素化を行なうため、反転現像法を採用し、かつ、転
写残りトナーｔの除去を現像と同時に行なう方法を採用
した。この際、感光体２１の表面電位の変化及び感光体
２１上のトナー状況等は第３図に示す如くである。

すなわち、感光体２１は第３図（ａ）、第４図（ａ）に
示すように、帯電器２２により、たとえば、−６００Ｖ
に帯電される。この時、前回のコピー動作で転写しきれ
なかった感光体２１上のトナーｔも同様に帯電されると
ともに、トナーｔの下の感光体２１も帯電される。この
ことは、トナーｔをウレタンブレードなどで除去して
も、感光体２１の表面電位が８０〜９０％程度保持され
ているという実験結果から判明している。

本実施例の装置ではスコロトロンチャージャを用いて表
面電位を均一化したため、トナーｔの下の感光体２１の
部分の電位は上で述べたようにトナーｔがない部分に比
べ若干低くなっているが、この電位差は実用上全く問題
にならない。

また、上記感光体２１は先に述べたようにホストシステ
ムよりのドットイメージデータを受けて変調され光学系
２４により、走査されたレーザビームを受けて表面電位
が減衰され、第３図（ｂ）、第４図（ｂ）に示すよう
に、静電潜像を形成する。この静電潜像は現像器２５に
よって、現像されるわけであるが、このとき、転写残り
として感光体２１上に付着してきた画像にとって不要な
トナーｔは同時に現像器２５によってクリーニングされ
る。また、感光体２１上の静電潜像は現像器２５によっ
てトナー（着色粉）ｔが供給されて顕像化された後、第
３図（ｄ）、第４図（ｄ）に示すように、転写部材２７
上に転写帯電器２８よって転写される。

転写帯電器２８には、マイナス帯電しているトナーｔと
は逆極性の高電圧が印加され、プラスのコロナ放電を転
写部材２７の裏から行ない、転写部材２７を正帯電さ
せ、マイナスのトナーｔを転写部材２７に引き付ける役
をしている。このようにして、画像が転写されたのち、
第３図（ｅ）、第４図（ｅ）に示すように、感光体２１
は除電器１０１によって除電される。

次に、実験データを含めて原理、条件等を説明する。

本クリーニング同時現像プロセスは反転現像で行なうと
いうところにポイントがある。それは、トナーｔの極性
と帯電の極性が同じであるため、帯電器２２によるトナ
ーｔの極性が反転することがないからである。

しかしながら、本方式ＣＤＰでは良好の画質を得るため
には、一定のプロセス条件が必要である。第５図はここ
で用いる用語の説明図で、感光体２１が帯電器２２で帯
電され未露光のまま現像位置に達したときの電位を帯電
電位Ｖ_０とし、光学系２４により、露光され、減衰した
電位を露光後電位Ｖｅｒ、現像器２５の現像ローラ２５
ａに印加される電位を現像バイアスＶｂ、露光後電位Ｖ
ｅｒと現像バイアスＶｂとの差をクリーニング電位Ｖｃ
ｌ＝Ｖ_０−Ｖｂとする。本実施例では感光体２１は負帯
電用のＯＰＣを用いたが正帯電タイプも考慮してＶ_０、
Ｖｂ、Ｖｅｒ、Ｖｂ−Ｖｅｒ、Ｖ_０−Ｖｂは絶対値とす
る。

第６図に示すように、第１現象は横軸に現像電位Ｖｂ−
Ｖｅｒ、縦軸に画像濃度をとり、測定データをプロット
したものであるが、良好な画像濃度１．０以上を得るた
めには、現像電位１００Ｖ以上必要なことがわかる。

また、第２現象は横軸に現像電位Ｖｂ−Ｖｅｒ、縦軸に
帯電電位Ｖ_０を示したもので、各プロット点は転写部材
２７上の画像においてクリーニング不良による感光体２
１の１回転前の画像によるメモリの発生状況を示したも
のである。ここでは、現像電位が３００Ｖより多いと、
クリーニング不良に起因するメモリが発生することが判
明している。これは、現像電位が３００Ｖ以上になって
も画像濃度は増加しないが、実際のトナーｔの付着量は
増加しており、転写残りトナーｔも同時に増加している
ためと考えられる。

また、第３現象は横軸にクリーニング電位Ｖ_０−Ｖｂ、
縦軸に帯電電位Ｖ_０をとり、転写部材２７上のメモリ画
像の発生具合を現わしたものである。ここで、クリーニ
ング電位Ｖ_０−Ｖｂが零だと、メモリは確実に発生し、
少なくとも、５０Ｖ以上必要であることが判明してい
る。

しかしながら、クリーニング電位Ｖ_０−Ｖｂが大きくな
ると、トナーｔに現像ローラ２５ａから電荷が逆注入し
てしまいトナーｔの逆帯電が確実に発生するため、画像
かぶりがクリーニング電位６００Ｖ以上で発生する。

また、現像剤のキャリアの最大磁力が５０〜１５０ｅｍ
ｕ／ｇのものを用いて現像画出しを行なったところ（現
像ローラ主極、磁束密度１０００ガウス）クリーニング
電位が６００Ｖ以上ではキャリア付着が発生してしまう
ことがわかり、クリーニング電位Ｖ_０−Ｖｂは５００Ｖ
以下が好ましいことが判明した。

一方、現像同時クリーニング方式はトナーｔの特性が影
響される。ここで、トナーｔの特性を調べるため、次の
ような実験を行なった。トナーｔの付着していない感光
体２１上に帯電、露光を行ない静電潜像を形成し、これ
に、反転現像を施し画像を形成させる。

この時の感光体２１上のトナー像をメンデイングテープ
（３Ｍ社製）に取り、白紙に張り反射濃度を測定、これ
をＤｄとする。

次に上記同様に感光体２１上に画像形成させ、転写をせ
ず、光除電をし、再帯電する。そして、露光をせず、現
像器２５を通過させたのち、トナー像をメンデイングテ
ープ（３Ｍ社製）にとり、白紙上で、濃度をとる。この
ときの濃度をＤｃｌとする。すると、クリーニング効率
ξは ξ＝１−Ｄｃｌ／Ｄｄと表わせる。

ここで、トナーｔの帯電量（μＣ／ｇ）を変えて上記ク
リーニング効率を調べたところ、第７図のようになっ
た。

通常、転写残りトナーｔの多い場合というのは、画像濃
度が高い場合で、大体転写濃度１．６くらいの時であ
る。そして、転写効率は７５〜９０％程度である。ここ
で、転写効率を低い方の値７５％とすると、感光体２１
上に残る未転写トナー濃度（メンディングテープ法）は
次式、Ｄｐ／（Ｄｄ＋Ｄｐ）＝η １．６／（Ｄｄ＋１．６）＝０．７５（ここで、Ｄｐ：転写濃度、Ｄｄ：転写残り濃度、η：
転写効率）より、約０．５３となる。これだけの量が感光体２１上
にあれば、クリーニングなしではメモリーとなるが、感
光体２１上で、Ｄｃｌを０．１まで現像同時クリーニン
グで減少させられれば転写画像上では全く問題とならな
い。

ここで、クリーニグング効率ξの式にＤｃｌ＝０．１、
Ｄｄ＝０．５３を代入すると、 ξ＝１−Ｄｃｌ／Ｄｄ１−０．１／０．５３≒０．８１となり、大体８０％以上のクリーニング効率があれば良
いことが分る。ここで、第７図を見ると８０％以上のク
リーニング効率を得るにはトナーｔの帯電量は１８〜２
８ηｃ／ｇでれば良いことが分る。

次に、上記感光体２１について詳述する。

感光体２１は第８図に示すように、外径３０mmの両切り
のアルミニュームの筒（肉圧０．８mm）３１と、この筒
３１の上に設けられた電荷発生層３２と、この電荷発生
層３２の表面に塗布された電荷輸送層３３とによって構
成されている。

上記電荷発生層３２はτ型フタロシアニン（東洋インキ
製）と、ブチラール樹脂（ＵＣＣ製）を重量比１：１で
厚さ０．１μｍに塗布したものである。上記電荷輸送層
３３は９−エチルカルバゾール３−カルボキシアルデヒ
ド−メチルヒドラゾン（ＥＣＭＰ．乾卯薬品製）と、ポ
リアリレート（Ｕ−１００．ユニチカ製）を重量比で
０．６５の割合で１７μｍ厚に塗布したものである。

この電荷輸送層３３は透光性で、電荷発生層３２の上部
にあるため、３０μｍ以下のトナー粒子ｔが表面に存在
していても第９図に示すように、感光体２１が露光され
た時には回析光３４と電荷輸送層３３内での反射散乱光
３５により、電荷発生層３２にはトナー粒子ｔの陰はほ
とんどできないか、または、実用上問題のない程度の薄
さでしかできない。

しかし、トナー粒子ｔの径が３０μｍ以上になると、こ
れは３０μｍ以下の黒ベタ上に白斑のメモリとして画像
不良を発生する。

上記電荷輸送層３３は露光光源に対し透光性であれば、
材料は何でもよく、また、厚みはトナーｔの平均粒径以
上なければ画像不良の原因となる。さらに、第１０図で
示すように、残留電位特性から３０μｍ厚以下が望まし
い。

本実施例で用いた感光体２１は第１１図に示すように、
半減光量６．２ｅｒｇ／cm²の感度を有し、露光光量は
２０〜３０ｅｒｇ／cm²を用いている。

また、ＣＤＰプロセスを開発するにあたり、転写残りト
ナー量と、メモリの関係を調べてたところ、転写残りト
ナー量が０．１mg以上あると画像上にメモリがあること
が確認された。これはちょうど転写効率が７５％で転写
濃度が１．６程度の時に相当する。そのため、多湿環境
で転写効率が低下し、転写チャージャー２８の電圧を上
げても湿度８５％ではメモリ像の発生が見られた。そこ
で、第２図に示すように、転写前に感光体２１を除電す
る除電ランプ８８を設けたところメモリが除去された。
このときの光量は感光体２１の半減露光量の２倍以上が
必要であった。

この原因を調べるため、転写前、除電のＯＮの時とＯＦ
Ｆの時の画像（転写）濃度を調べたところ第１２図の示
すように、画像（転写）濃度が約１割増していた。

これは転写効率が増したため、多湿環境下でも、転写効
率が常温並になり、メモリの発生が防止できた考えられ
る。

ここで、転写前除電は次のような工夫をした。

本装置では転写部材２７は現像器２５の上を搬送され
る。ここで、転写前の除電ランプ８８は現像ローラ２５
ａの上方で、かつ、紙パス８７の下に設けられなければ
ならない。

ところで、感光体２１の小形化により、現像器２５の真
上に取付けると、飛散したトナー（着色粉）ｔが付着し
てしまい記録枚数の増加とともに、感光体２１上に照射
される光量が減少してしまう。そのため、本実施例では
転写前の除電ランプ８８の感光体２１への照射口８９に
透明導電膜ＩＴＯの付いたマイラー９２を透明導電膜を
感光体２１側に向けて取付け、感光体２１の帯電電位と
同じ−６００Ｖの付着防止バイアス電圧を印加しトナー
（着色粉）ｔの付着を防止した。この付着防止バイアス
は感光体２１の帯電と同極性で、現像バイアス以上が効
果があるが１０００Ｖ以上になると、他の部品との放電
が発生しやすい為、現像バイアス以上１０００Ｖ以下が
好ましい。また、ここでは、転写前除電ランプ８８は現
像ローラ２５ａより感光体２１から離し、透明アクリル
板９０を用いて感光体２１に導いている。なお、転写前
除電カバー９１は転写部材２７のガイドを兼ねており、
転写部材２７のチャージヤリークによる転写不良を防ぐ
ため、絶縁部材となっている。

なお、除電カバーを金属等で作り、その表面に絶縁部材
を設けてもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、像担持体上に残
留した現像剤を現像手段により、現像と同時に電気的に
吸引除去するから、従来のように回収ボックスを必要と
することがなく、小形軽量化が可能になるとともに、汚
れを生じる虞れもなく、さらに、像担持体にクリーニン
グブレードを当接させない為、像担持体の寿命も長くで
きる。

また、像担持体は電荷発生層と、この電荷発生層上に設
けられる電荷輸送層とからなり、前記電荷輸送層の厚さ
寸法を現像剤の平均粒径よりも厚くするから、残留現像
剤の上から露光した場合でも、残留現像剤が対向する電
荷輸送層の内部に回析光と反射散乱光が入り込み、電荷
発生層に残留現像剤の陰ができない。

したがって、残留現像剤が電荷発生層への光の入射を妨
げることがなく、残留現像剤下の帯電電荷を確実に消去
できる。

また、上記電荷輸送層の厚さ寸法を３０μｍ以下とする
ため、露光後の残留電位の上昇をも防ぐことができ、良
好に画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は画像形成装置を示す概略的構成図、第２図は現
像器およびその周辺機器を示す構成図、第３図は画像形
成プロセスを示す説明図、第４図はそのプロセス時おけ
る感光体の表面電位の変化を示す説明図、第５図は各種
の電位を示すグラフ図、第６図は各種の電位に対する画
像特性を示すグラフ図、第７図はトナーの帯電量とクリ
ーニング効率との関係を示すグラフ図、第８図は感光体
を示す断面図、第９図は感光体上にトナーが付着してい
る時の露光状態を示す説明図、第１０図は感光体の膜厚
の違いと露光後電位との関係を示す説明図、第１１図は
感光体の光感度特性図、第１２図は転写前除電の有無に
よる画像濃度を比較して示す説明図、第１３図は従来例
を示す概略的構成図である。２１……感光体（像担持体）、２４……光学系（像形成
手段）、２５……現像器（現像手段）、２７……被転写
材、３２……電荷発生層、３３……電荷輸送層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−109842（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−133573（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−11222（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に帯電、露光、現像を行って形成
した像を転写する工程を繰り返し行う記録装置におい
て、転写により残留した現像剤を担持した状態の前記像担持
体を帯電させる帯電手段と、この帯電手段により帯電された像担持体に前記残留した
現像剤の上から光を照射して静電潜像を形成する露光手
段と、前記像担持体に対向して設けられ、現像剤を保持しこの
現像剤を反転現像により前記像担持体の静電潜像に付着
させるとともに、前記像担持体の静電潜像非形成領域に
付着した前記残留現像剤を除去することにより現像と清
掃とを同時に行う現像・清掃手段と、この現像・清掃手段により現像された現像剤像を被転写
材に転写する転写手段とを有し、前記像担持体は入射した光により前記帯電手段の帯電極性と反対極性の
電荷を発生する電荷発生層と、この電荷発生層上に設けられ、前記帯電手段により与え
られる電荷を表面に担持するとともに、前記露光手段に
より露光された光を電荷発生層に到達させかつ電荷発生
層で発生した電荷を表面に輸送する層であって、現像剤
の平均粒径よりも厚く、かつ、３０μｍ以下の層厚を持
つ電荷輸送層とを有することを特徴とする記録装置。