JPH0673036B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は画像形成装置において、コロナ帯電器を用いず
かつ装置の小型化，低価格化を達成するために、感光体
の１回転目でベタトナー現像を行うと同時又はベタトナ
ー現像後、感光体の裏面より画像露光を行い、次の１回
転中に同一現像機に逆バイアス電圧を印加して再度トナ
ー現像を行い、非画像露光部のトナーを除去することに
より、トナー画像を形成するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、画像光を照射した感光体上の明部にトナー像
を形成して、表示或いは転写を行う画像形成法に関する
ものである。

現在、電子写真記録方式は、複写機あるいは光プリンタ
として広く用いられており、帯電・露光・現像・転写・
クリーニング等の工程で記録を行う。この記録方式は、
コロナ放電により帯電させるものであるが、コロナ放電
を用いることなく、記録・表示を行わせる方式も提案さ
れている。

〔従来の技術〕

従来の電子写真記録方式は、例えば、第７図に示すよう
に、セレン等の光導電層102を有する記録ドラム101を矢
印100の方向に回転させ、コロナ放電器103により記録ド
ラム101の表面を一様に帯電させ、次に、レーザ等から
なる画像露光手段104によって画像光を照射し、記録ド
ラム101上に画像光に対応した静電潜像を形成し、次
に、黒色微粒子のトナーを現像機105によって付着さ
せ、静電潜像を可視像化する。この場合、トナーは、コ
ロナ放電器103によって帯電された電荷と同一極性に帯
電させ、電界によって静電的に記録ドラム101上に付着
させて現像するものである。

次に、トナー像は、コロナ放電器106によって記録紙110
をトナーとは逆極性に帯電させることにより、記録紙11
0に転写され、記録紙110上の転写トナー像は、定着器10
7によって熱定着される。

また、記録ドラム101上に残留したトナーは、除電コロ
ナ放電器108により記録ドラム101上の電荷とトナーの電
荷とを中和し、ファーブラシ109によって除去してクリ
ーニングを行うと共に、記録ドラム101の表面電位を略
零とし、一連の画像形成，転写の工程が繰り返されるこ
とになる。

また、コロナ放電器を用いない方式として、例えば、特
開昭57−119375号公報に示されている手段が知られてい
る。例えば、第８図に示すように、透明基体111上にITO
等からなる透明導電層112を設け、その上に例えば65μ
ｍの厚さのCdS等からなる感光体113を設け、更に或る程
度の抵抗値を有する白色絶縁層114を設けた記録フィル
ム115に、導電性磁性トナー現像機116を対向配置し、こ
の現像機116と透明導電層112との間に電圧を印加しなが
ら、半導体レーザ等からなる光源117,ポリゴンスキャナ
118,fθレンズ119等によって透明基体111側から画像露
光を行うものである。

この画像露光によって、現像機116と記録体フィルム115
の透明導電層112との間に電圧が印加されてから、光が
照射されて抵抗値が低下した感光体層113の部分に於い
てトナーが静電的に付着される。一方、光が照射されな
かった部分は、絶縁層114の厚さを十分に大きくしてい
るから、トナーとの間の静電的な付着力は弱いものとな
り、記録フィルム115上にはトナーが付着しないことに
なる。従って、画像露光に対応したトナー像120が形成
される。

画像形成後、光照射により誘起した電荷およびトナーに
誘起した電荷は、画像表示の一周期内に表面層を介して
放電し、次の画像形成時において磁気的に吸引されて現
像機116に回収される。この場合、画像露光は、記録フ
ィルム115の透明基体111側から行うものであるから、ト
ナー回収と、画像露光と、現像とを同時に行うことがで
きる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来の電子写真記録方式は、帯電，除電にコロナ
放電器103,108を用いるものであり、コロナ放電器は、
数KVの高電圧をコロナワイヤに印加する構成であるか
ら、高電圧源が必要であるとともに、湿度，粉塵等の影
響を受け易いので、信頼性が低い欠点がある。又、コロ
ナ放電器によって発生するオゾンが臭気を発生すると共
に、オゾンが多いことによる人体への悪影響がある。更
に、帯電，露光，現像，除電，クリーニングの６つのプ
ロセスが必要であるから、装置が複雑となると共に大型
化する欠点がある。

又、第８図に示すような従来の画像形成装置は、コロナ
放電器を用いない利点があるが、露光部分と非露光部分
とのトナーに作用するクーロン力の差異を利用して画像
形成を行うものであるから、感光体層113を厚くしなけ
ればならない。しかし、厚い感光体層113を均一な厚さ
に形成することは困難である。また、感光体層を厚くす
ることにより、材料使用量が多くなってコストアップと
なる欠点がある。さらに、感光体層113を厚くするに従
って、記録フィルム115の透明導電膜112と現像機116と
の間に印加する電圧を高くする必要があると共に、光感
度が低下する欠点がある。

本発明は、上記欠点を解決する画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の画像形成方法を説
明する図である。

透明基体1a上に透明導電膜1bおよび感光層1cを積層した
感光体１の回わりに現像手段２および必要なら転写手段
３を設け、透明基体1a側に光除電手段４および画像露光
手段５を設ける。感光体１の１サイクル（回転）ごとに
現像バイアス電圧を切り換えるスイッチ20を設け、必要
ならば、２サイクル（回転）毎に転写手段３を動作させ
るように構成したものである。

なお、６は帯電トナー、7,9はバイアス電源、８はトラ
ップ電荷、10は記録紙である。

〔作 用〕

本発明は、第１図（ａ）に示すように第１サイクル時に
現像手段２により感光層1c上に略均一にトナー現像を行
うと同時、あるいはトナー現像後に透明基体1a側から画
像露光手段５により画像露光を行う。次に、第１図
（ｂ）に示すように、第２サイクル時に前記同一の現像
手段２にスイッチ20を用いて逆バイアス電圧９を印加
し、第１サイクル時の非画像露光部に付着しているトナ
ーを静電的に除去することにより、トナー画像を得、前
記トナー画像を静止画として表示するか、または必要な
らば、これを記録紙10等に転写し、永久像とする。その
後、感光体１上の残留トナーを光除電手段４により中性
化し、第１サイクルのトナー現像時に前記現像手段２に
回収することにより１プロセスを完結する。本発明は、
この２サイクルを繰り返すことにより、連続的なトナー
画像を得るようにして、画像形成装置の小型化を図った
ものである。

〔実施例〕

本発明を説明する前に、先に提案した新規な画像形成法
（特願昭59−173636号）の記録原理について説明する。

この方式には、使用する感光体の移動度の相違により第
５図および第６図に示すような２種類の方式がある。第
５図は移動度の遅い感光体、例えば、無公害で安価な有
機感光体に対しても適用できる方法であり、第６図は移
動度の比較的早い感光体、例えば、高速タイプの有機感
光体,Se感光体,CdS感光体等に対して適用できる方式で
ある。

先ず第５図の記録原理について概要を説明する。

感光体124は透明基体121,透明導電層122,光導電層123を
順次積層したたものであり、透明導電層122がアースに
接続されている。125は第１の現像（ベタトナー現像）
手段で具体的には、マグネットローラの表面に非磁性の
スリーブを設けた構成であり、これに導電性磁性トナー
あるいは、導電性鉄粉からなるキャリヤと絶縁性トナー
とを混合した２成分現像剤とを投入したものであり、い
わゆる磁気ブラシ現像機とよばれるものである。この現
像機のスリーブと透明導電層122間に電源126によって現
像バイアス電圧が印加されている。127は感光体上に形
成された均一なベタトナー層である。128は画像露光手
段で、具体的にはセルホックレンズおよびLEDアレイか
らなるLEDアレイ光学系である。129は感光体層表面近傍
のホトキャリアであり、これが潜像電荷となる。130は
露光部のトナーである。131は非露光部のトナーを回収
する第２の現像（コントラスト現像）手段で、具体的に
は、均一なベタトナー層形成に用いたと同様な磁気ブラ
シ現像機である。この第２現像機には第１現像機の現像
バイアス電圧とは逆極性の電圧が電源132によって印加
されている。133は非露光部トナーが除去されたトナー
画像である。

次に画像形成手順を示す。

第５図において、現像機125に現像バイアスを印加する
と共に、トナー像送を行うことにより、感光体124の表
面に均一なベタトナー層を形成する。感光体124の透明
基体側より画像露光装置128で画像露光する。露光部で
は、光導電層123内に発生したホトキャリヤの内のベタ
トナー層127と逆極性のキャリヤが表面方向に移動し、
潜像電荷となる。つぎに、逆バイアス電圧に接続されて
いる現像機131によりトナー搬送を行い、非露光部のト
ナー131を静電力によって現像機131に回収する。この
際、画像部のトナー130も僅かに回収されるが、潜像電
荷129とトナー電荷との静電拘束力によって、大部分の
トナーが感光体上に残り、トナー画像が形成される。

このトナー画像を、必要ならば、通常の転写手段135に
よって記録紙136に転写した後、感光体124上の潜像電荷
を光除電器137等により除去し、感光体表面に残留した
トナーを第１現像機に回収する。この残留トナーの回収
と同時に次の画像形成が行われる。上記過程を繰り返す
ことにより連続的な記録が行なわれる。

次に第６図に示す第二の提案原理について概要を説明す
る。

第５図と第６図と異なる点は、ベタトナー現像と画像露
光とを同時に行う像露光現像プロセスを採用した点であ
る。このため、像露光現像機時に露光部においては、感
光体容量が見掛け上増加するため、露光部の付着トナー
量が多くなり、露光部と非露光部とで、ある程度のコン
トラストのあるトナー画像が得られる。

このように移動度の早い感光体に対しては、第６図の方
式が有利であることがわかる。

上記した第５図および第６図に示すような方式では、共
にベタトナー現像，コントラスト現像の２つの現像を行
う必要があり、現像機の構成が複雑になるという欠点が
あり、以下これを解決した実施例につき詳細に説明す
る。

本発明の第１の実施例を第２図に示す。

記録体ドラムは、透明ガラスドラム1a上に透明導電膜1b
を真空蒸着し、その上にフタロシアニン系からなる有機
感光体1cを膜厚10μｍ程度に積層した感光体ラム１であ
る。この感光体ドラム１の外側に磁気ブラシ現像機２お
よび導電性ゴムローラからなる転写手段３を図のように
配置するとともに、透明ガラスドラム1aの内側に240dot
/inchのLEDアレイおよびセルフォックレンズ（SLA−2
0）からなるLEDアレイ光学系５を設け、その反対の位置
に高輝度LEDアレイバーを除電用光源４として配設す
る。

現像機２には、バイアス電源切り換え用のリレー11を設
け、転写手段３の駆動機構として電磁ソレノイドスイッ
チ12を設けた。

磁気ブラシ現像機は、マグネットローラ上に非磁性スリ
ーブを設けた構成である。現像剤としては、絶縁性磁性
トナーと導電性磁性トナーとを重量比30％で混合した２
成分現像剤を用いた。絶縁性磁性トナーは、導電性磁性
トナーとの摩擦帯電により約−10μC/gに帯電する。

以下、第３図に光除電手段４、現像バイアス電圧，画像
露光手段５、転写手段３の動作シーケンスを示し、画像
形成手順について説明する。なお、第３図中の〜は
以下の各項目に対応している。

まず、この記録体ドラム１を安定に回転させ、それ
と同時に除電光源４により感光層1c上の残留電荷を除去
する。

その後、1/2回転後に磁気ブラシ現像機２に−500V
の現像バイアス電圧を電源７により供給し、負帯電トナ
ー６を感光体上に付着させる。

と同時に画像露光手段５により画像パターンに従
って露光する。露光部においては、感光層1c内部で発生
したホトキャリヤが感光層表面に移動し、トラップ電荷
８となる。これが潜像電荷である。

次の1/2回転後に除電光源４をOFFとする。

次の1/2回転後に画像露光光源をOFFとする。

と同時に磁気ブラシ現像器２に＋30Vの現像バイ
アス電圧を電源９より供給する。これにより、前の１回
転で感光体上に付着した非露光部の帯電トナーを静電的
に除去し、トナー画像を得る。

その後1/4回転後に転写用電磁ソレノイド12を駆動
し、記録紙10および導電性ゴムローラ３を記録ドラム１
に押圧する。この導電性ゴムローラには＋500V程度の正
のバイアス電圧を印加している。このため、負に帯電し
ているトナー画像は静電的に吸引され、記録紙10に転写
される。

その後、1/4回転後に光除電手段を再度ONとし、転
写後感光体上に残った残留電荷を除去する。

さらに1/2回転後に再び現像バイアス電圧を−500V
にする。

と同時に画像露光を行う。すると、転写されずに
感光体上に残った残留トナーは磁気ブラシ現像機２に回
収されると共に、再度トナー現像が行われる。

その後、1/4回転後に転写用電磁ソレノイドをOFFと
する。これにより一連の画像形成が行なわれる。

上記過程を繰り返すことにより連続的な印字が行なわれ
る。

このようにして、本実施例では印字濃度O.D.＝1.1以
上、かぶり濃度O.D.＝0.02以下のかぶりのない濃い印字
が得られた。

第４図は、本発明の第２の実施例を示す図である。第２
図と異なる点は、画像露光手段５を現像手段２の後に配
置した点である。これは、本発明者らが先に提案したベ
タトナー現像後、画像露光を行う画像形成プロセスを適
用したものである。この方式では、まず均一なベタトナ
ー現像を行うため、現像剤の抵抗値には依存しないとい
う利点がある。

なお、第１の実施例では現像剤として、絶縁性トナーと
導電性磁性トナーとを重量比30％で混合した２成分現像
剤を用いたが、導電性磁性トナーのみの１成分現像剤を
適用できることはもちろんである。

さらに、第１の実施例では、記録体として感光体ドラム
を用いたが、透明ガラスドラムの代りにポリエチレンテ
レフタレートを用いた感光体ベルトを使用でき、この場
合には装置のより小型化が可能となる。

以上は、残留トナーを現像機に回収するクリーナレスの
記録プロセスについて説明したが、勿論残留トナーをフ
ァーブラシクリーナおよびブレードクリーナで除去する
プロセスにも適用できることは言うまでもないことであ
る。

さらに、上記実施例において、感光層1cとして、光導電
層のみの単層構成を用いたが、勿論前記光導電層上に絶
縁層を設けた２層構成の感光層をも用いることができる
ことは言うまでもないことである。この場合には、光導
電層を絶縁層で保護しているため、光導電層の長寿命化
が可能であると言う利点がある。

また、感光層1cが光導電層のみの場合には、潜像電荷
（トラップ電荷）とベタトナー現像された帯電トナーの
電荷とが結合する場合があり、この結合した帯電トナー
は、感光層に付着する静電的な力が弱まり、コントラス
ト現像時に回収されることがある。これに対して、光導
電層を絶縁層で保護した場合には潜像電荷と帯電トナー
とが完全な電気２重層を形成し、光導電層のみの場合と
比較して、より均一なトナー画像が得られるという利点
がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の電子写真記録に必要なコロナ放
電器を必要とせず、しかも膜厚の薄い感光体が使用でき
るため、量産性がありかつ製造コストが安くなる。さら
に、本発明者らが先に提案した画像形成装置と比較して
も、トナー現像用の磁気ブラシ現像機をコントラスト現
像用に兼用できるため、装置の小型化が可能となる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の原理を説明する
図、 第２図は本発明の第一の実施例を示す図、 第３図は本発明の第一の実施例の動作を説明するための
シーケンスチャート、 第４図は本発明の第二の実施例を示す図、 第５図は本発明者らが先に提案した画像形成装置の第１
の方法を説明するための図、 第６図は本発明者らが先に提案した画像形成装置の第２
の方法を説明するための図、 第７図は従来例である電子写真記録装置を説明する図、 第８図は他の従来例を説明するための図である。 図において、１は記録体ドラム、1aは透明基材、1bは透
明導電膜、1cは感光層、２は磁気ブラシ現像機、３は導
電性ゴムローラ、４は除電用光源、５はLEDアレイ光学
系、６は帯電トナー、７は現像バイアス電源、８はトラ
ップ電荷、９はコントラスト現像時の逆バイアス電源、
10は記録紙である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明または半透明の導電膜（1b）上に感光
   層（1c）が積層形成された感光体（１）の１回転目に、
   現像機（２）により前記感光層（1c）上に、帯電トナー
   を略均一に付着させる工程と、画像露光手段（５）によ
   り露光することで前記透明導電膜（1b）から露光部に対
   応した感光層（1c）内に、該帯電トナーの電荷と逆極性
   の電荷を移動させてトラップ電荷（８）とする工程とを
   含み、 前記感光体（１）の２回転目に前記現像機（２）で、前
   記帯電トナーの電荷と逆極性の電位を与えて感光層上の
   非露光部対応の不要トナーを除去する工程を含んでなる
   ことを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】前記感光体（１）が前記導電層（1b）上に
   感光層（1c）と絶縁層を順次積層してなることを特徴と
   する画像形成方法。