JPH0695236B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 透明な無端ベルト状感光体を介してトナー現像手段と画
像露光手段とが対向配置された画像形成装置において、
該無端ベルト状感光体が所定の経路を通過するよう案内
する透明な部材を、該無端ベルト状感光体と該画像露光
手段との間に設け、画像のボケ、濃度むら、かぶり等を
防止するようにした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、感光体上への画像露光と同時にトナー画像を
形成して、表示或いは転写を行なう画像形成装置に関す
るものである。

現在の画像記録装置は電子写真記録方式を用いたものが
一般的であり、帯電・露光・現像・転写・クリーニング
等の工程で画像記録が行なわれる。この記録方式は、コ
ロナ放電により帯電させるため、人体に有害なオゾン及
び臭気の発生・放電による電気ノイズの発生、さらにほ
こり等による信頼性の低下といった問題がある。

そこで、コロナ放電を用いることなく、画像記録及び表
示を行なわせる方式が提案されている。

〔従来の技術〕

第９図は従来の画像形成装置の概略構成を示す図であ
る。

111は無端状の感光体ベルトで、内側から順に透明基
体、透明導電層、光導電層で構成され、透明導電層がア
ースに接続されている。

113は磁気ブラシ現像機で、スリーブ113aの内部に設け
たマグネットローラ113bが回転自由である。磁気ブラシ
現像機113の表面には、ポリイミドフィルム114で絶縁さ
れた記録電極115が張り付けられている。記録電極115に
は、感光体111の光導電層のキャリア極性と反対極性の
電圧116を印加し、さらにスリーブ113aには、記録電極1
15と電圧116と逆極性の電圧117を印加する。現像剤は、
一成分または二成分のトナー118を使用し、トナー118の
搬送は、マグネットローラ113bによって行なう。

感光体111の透明基体側（ベルト内側）には、LEDアレイ
119aとセルフォックレンズ119bを含む画像露光手段119
を設けてあり、光軸が記録電極115と交わるように配置
してある。

以上のような構成の装置において、感光体111及びトナ
ー118を図中矢印方向に移動させ、画像露光手段119を用
いて画像露光を行なうことによって感光体111上にトナ
ー画像120が形成される。次に、第10図を用いて、従来
の画像形成装置の画像形成過程を説明する。第10図にお
いて第９図と同一のものは同一の番号を付してある。

図中、Ａ部において光導電層111cを画像露光すると、光
導電層111c内にホトキャリアが発生する。ホトキャリア
のうち、記録電極115の印加電圧116と逆極性のキャリア
が光導電層111c表面近傍に移動し、潜像電荷（図ではプ
ラス）となる。このように露光部では光導電層111cの静
電容量が見かけ上増加するため、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コントラストのある
トナー画像となる。

次にＢ部では、矢印方向に移動してできた現像剤のたま
りがあり、このたまりの中を通過するときに、スリーブ
113aに逆電圧117を印加されているので、非露光部の余
分なトナーを静電力によって現像機113に回収される。
この際露光部のトナーもわずかに回収されるが、潜像電
荷とトナー電荷の静電拘束力によって、大部分のトナー
が感光体111上に残り、トナー画像120が形成される。

その後、トナー画像120は、第９図に示されるように転
写ローラ122を用いて記録紙121に静電転写される。転写
されたトナー像124は定着機125で記録紙121に定着さ
れ、半永久的な記録画像126が得られる。

一方、転写されなかった残留トナー127は、除電光源128
で除電されて静電拘束力を失ない、現像機113の磁力に
よって回収され、再使用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した画像形成装置は、露光部と現像部に高い位置精
度が要求される。露光部の位置精度は、使用するセルフ
ォックレンズアレイの開口角と画像の解像度によって異
なるが、たとえば、セルフォックレンズの開口角を20
°，画像の解像度を240（ドット／インチ）とすれば、
±0.1mm程度の位置精度が要求される。また、現像部と
感光体ベルトの距離は、現像剤の特性によって異なる
が、0.3〜0.5mmが適当であり、この距離以下では感光体
ベルトが記録電極と接触して感光体に傷がつくことがあ
り、この距離以上では、画像形成時に感光体ベルトと記
録電極及びスリーブとの間に電位差が生じなくなり、非
露光部にトナーが付着したままの画像となってしまう。
従って、現像部の位置精度も0.1mmオーダが要求され
る。

ところが、前述した画像形成装置では、露光部と現像部
の間で、感光体ベルトは支持ローラのテンションによっ
て張られた（接触部がない）状態になっているため、感
光体ベルトに対する露光部と現像部の位置設定がむずか
しく、設定後もトナーと接触することにより、場合によ
っては、感光体ベルトの位置は0.1mm以上ずれてしま
い、画像がボケたり、濃度ムラやカブリが生じるという
問題があった。

更に、従来の構成による露光部は、感光体ベルトの両側
が開放されているために、微小な塵や現像部から飛散し
たトナーが露光部に侵入しやすく、LEDアレイやセルフ
ォックレンズアレイに付着して、画像にヌケが生じる等
の問題があった。

更にまた露光部に使用されるLEDアレイはかなり発熱す
るので、冷却ファンを取り付ける場合、従来の構成では
ベルトが振動して画像が劣化したり、冷却風がベルトの
内側に拡散して冷却効率が低下するという問題があっ
た。

このため、感光体として回転ドラム形状のものを用い、
感光体の剛性を高めるようにすることも考えられた。し
かしながら、感光体の透明基体は透明部材で構成する必
要があり、この透明基体としてガラス製のものとアクリ
ル製のものがあるがガラスを精度良く円筒形状に製作す
るのは困難であり、コストアップになり、アクリルでは
導電層を蒸着する際の熱に耐えることができず、製造に
用いることができないという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る画像形成装置の原理を説明するた
めの図である。図において、１は無端ベルト状感光体で
あり、無端ベルト状に形成された透明基体1a上に透明又
は半透明な導電層1bと光導電層1cとが順次積層されて成
るもの、２はトナー現像手段であり、無端ベルト状感光
体１の光導電層1c側に設けられており、トナー2aを無端
ベルト状感光体１上に供給するもの、３は画像露光手段
であり、感光体１の透明基体1a側に設けられており、形
成すべき画像に応じた光を出射して透明基体1aに照射す
るもの、４は案内部材であり、透明基体1a側と接触し、
無端ベルト状感光体１が所定の経路を通過するように案
内するものであり、少なくとも画像露光手段３の光軸3a
と交わる部分が透明な部材4aで構成されて成るものであ
る。

〔作用〕

以上説明した構成において無端ベルト状感光体は案内部
材４により所定の経路を通過するように支持されている
ので、位置ずれ等が生じることもなく、画像がボケた
り、濃度むらやかぶりが生じることもない。

〔実施例〕

（ａ）一実施例の説明 第２図は、本発明にかかる画像形成装置の一実施例説明
するための概略構成図である。

図中、11は無端状の感光体ベルトである。感光体ベルト
11の構成は第３図に示すように、厚さ100μｍのポリエ
チレンテレフタレートの透明基体11a上に、ITO（酸化イ
ンジウム）蒸着膜の透明導電層21bを設け、さらに光導
電層11cとして、CGL（電荷発生層）11dとCTL（電荷輸送
層）11eから成る有機材料による機能分離型光導電層を
設けている。電荷発生層CGLにはフタロシアニン系材料
を、電荷輸送層CTLにはオキサゾール系材料を用い、両
者を合わせて厚さ10μｍと薄いものである。透明導電層
11bはアースに接続されている。なお、感光体ベルト11
は、上記構成の他、光導電層11cの上にさらに絶縁層を
設けた構成でもよい。

尚、絶縁層は光導電層11c内の電荷とトナーの電荷とが
中和し静電力がなくならないようにすると共に、耐久性
の向上をも図るために設けられるものである。

感光体ベルト11は、支持ローラ12に一定の張力をかけて
掛け渡してあり、駆動系に接続されている支持ローラに
よって搬送される。

13は磁気ブラシ現像機であり、非磁性材料から成る円筒
状のスリーブ13aとスリーブ13aの内部にマグネットロー
ラ13bが回転自由に設けられているものである。磁気ブ
ラシ現像機13のスリーブ13a表面にはポリイミドフィル
ム14で絶縁された記録電極15が張り付けられている。本
実施例の光導電層11cは正孔移動型であるため、記録電
極15には逆極性のマイナス電圧16を印加する。この電圧
は−100〜−500V程度で、望ましくは−150〜−300Vが適
当である。またスリーブ13aには、記録電極15の電圧16
の逆極性のプラス電圧17を印加する。この電圧17は、０
〜＋50V程度で望ましくは＋10〜＋30Vが適当である。現
像剤は、導電性磁性トナー18を使用し、トナー18の搬送
は、マグネットローラ13bによって行なう。なお、現像
剤は導電性磁性トナーの他、導電性磁性トナーをキャリ
アとし、絶縁性磁性トナーをトナーとした混合２成分ト
ナーでもよい。

感光体ベルト11をはさんで記録電極15と対向する位置に
は、画像露光手段として、LEDアレイ19aとセルフォック
レンズアレイ19bから成るLEDアレイ光学系19を設置して
ある。感光体ベルト11の内側には、第４図に示すよう
に、搬送ガイドとなる透明板30を設けてある。LEDアレ
イ光学系19の位置は、感光体ベルト11と接している側の
透明板30表面で結像するように設定されている。

20は感光体フィルム11上のトナー画像である。21は記録
紙、22は転写用導電性ゴムローラで、感光体ベルトに一
定圧力で押しつけられている。23は転写ローラ22に電圧
を印加する電源である。24は記録紙21上に静電転写され
たトナー画像で、25は熱定着機、26は半永久的な記録画
像である。

27は転写後、感光体ベルト上に残った残留トナーであ
る。28は残留トナー27の電荷及び光導電層内の潜像電荷
を除去する除電光源である。29は除電され静電拘束力を
失ったトナー像である。

次に画像記録手順を示す。

感光体ベルト11を矢印方向に回転させ、現像機13のマグ
ネットローラ13bを回転させてトナー18を矢印方向に搬
送して現像領域にトナーだまりを作り、記録電極15とス
リーブ13bに電圧を印加した状態で、LEDアレイ光学系19
で画像露光する。CGL11dではホトキャリアが発生し、ホ
トキャリアのうち正孔がCTL11e内を感光体表面近傍に移
動して潜像電荷となる。このように露光部では、光導電
層11cの静電容量が見かけ上増加するため、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コントラ
ストのあるトナー画像となる。続いてこのトナー画像
は、現像領域のトナーだまりのある領域を通過し、この
とき、スリーブ13aに逆電圧17が印加されているので非
露光部の余分なトナーが静電力で現像機13に回収され
る。この際露光部のトナーもわずかに回収されるが、潜
像電荷とトナー電荷の静電拘束力によって、大部分のト
ナーが感光体ベルト11上に残り、トナー画像20が形成さ
れる。

なお、画像露光部において、感光体ベルト11は透明板30
に接触しながら搬送されるので、トナーと接触しても感
光体ベルトの位置ずれは、±0.1mm以下であった。

トナー画像20は、転写ローラ22を用いて記録紙21に静電
転写される。転写されたトナー像24は、熱定着機25で記
録紙に定着され、半永久的な記録画像26が得られる。

一方、転写されなかった残留トナー27は、除電光源28で
除電されて静電拘束力を失い、現像機13の磁力によって
回収され、再使用される。次の画像形成は、トナーの回
収と同時に行なわれる。このように、残留トナー回収と
画像形成を同時に行なうことは、画像露光手段19が現像
機13の反対側にあるため、なんの支障もない。

（ｂ）他の実施例の説明 第５図はLED光学系の他の例の説明図であり、第２図，
第４図と同一部分には同一番号を付し、説明を省略する
他、31は筒状部材であり、感光体ベルト11が所定の経過
を通過するよう案内する案内面31aを有すると共に、案
内面31aの一部がLEDアレイ19aからの光が通過可能な透
明部材321bで構成され、更に内周側の面にLEDアレイ19a
が固定されている。

更に、図示していないが筒状部材31の両端の開口部の少
なくとも一方側にファンが設けられており、筒状部材31
の内周側への送風を行なうよう構成してある。

以上説明したように構成することによって、冷却風が感
光体ベルト11の内側に拡散せず、LEDアレイ19aを効率良
く冷却することができると共に、感光体ベルト11が振動
することもなく、画像の劣化が生じることもない。

更に、筒状部材31の開口部にフィルタを設ければ、飛散
したトナーや塵が侵入することもない。

（ｃ）別の実施例の説明 第６図は本発明に係る画像形成装置の別の実施例を説明
するための概略構成図である。

図において、第２図と同一部分には同一番号を付し、そ
の説明を省略する他、32は透明中空ローラであり、円筒
状部材であり、アクリル等の透明な合成樹脂あるいはガ
ラスで作られており、更に、感光体ベルト11の搬送方向
と同一方向へ回転するよう設けられており、第２図に示
す記録部側の支持ローラ12を省くようにしている。

透明中空ローラ32の内部には、画像露光手段としてLED
アレイ19aとセルフォックレンズアレイ19bから成るLED
アレイ光学系19を設置してある。第７図に示されるよう
に、LEDアレイ光学系19は支持部材35を介して装置本体
に固定されている。LEDアレイ光学系19の位置は、透明
中空ローラ32の表面で結像するように設定されている。
透明中空ローラ32は、軸受36によって支持され、支持部
材35とは非接触で回転できるようになっている。支持部
材35の一方（図では左側）の側面には冷却ファン33とフ
ィルタ34が取り付けられている。支持部材35は第８図に
示すような円筒状の構造をしており、中央部35aでLEDア
レイ光学系19を支持し、かつ内部を冷却ファン33からの
冷却風が通過できるように中空部35bを備えている。本
実施例では冷却ファン33を取り付けてあるが、取り付け
ずに透明中空ローラ32の両端をフィルタ34で閉じてもよ
い。更に透明中空ローラ32と支持部材35との間にシール
部材を挿入するとよい。

以上説明した構成とすることにより前述した実施例によ
って得られる効果の他、支持ローラ12の個数を減らすこ
とができ、構造が簡単で且つ小型にできるという効果が
得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、露光部と現像部の
間に感光体ベルトの搬送ガイドとなる透明板を設置した
ため、露光部と現像部の位置設定が容易になり、設定後
も感光体の位置がずれないため、鮮明な画像が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の一実施
例を示す概略構成図、第３図は感光体ベルトの構成図、
第４図は画像露光部の斜視図、第５図はLEDアレイ光学
系の他の例の説明図、第６図は別の実施例の説明図、第
７図はLED光学系の別の例の説明図、第８図はLED光学系
の端部の構成図、第９図は従来例の概略構成図、第10図
は従来の画像形成過程を説明する図である。 図中、１は無端ベルト状感光体、２はトナー現像手段、
2aはトナー、３は画像露光手段、3aは光軸、４は案内部
材、4aは透明部材である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも透明基体（1a）上に透明又は半
   透明の導電層（1b）と光導電層（1c）とを順次積層して
   成る感光体（１）の該光導電層（1c）側に設けられたト
   ナー現像手段（２）と、該トナー現像手段（２）と対向
   し、該感光体（１）の透明基体（1a）側に設けられた画
   像露光手段（３）とを備え、該感光体（１）を画像露光
   してトナー画像を形成する画像形成装置であって、 前記感光体（１）が無端ベルト状に形成されて成ると共
   に、該無端ベルト状感光体（１）の透明基体（1a）側と
   接触し、該無端ベルト状感光体（１）が所定の経路を通
   過するように案内する案内部材（４）が前記画像露光手
   段（３）の光軸（3a）と交わる位置に設けられており、
   さらに該案内部材（４）は少なくとも該画像露光手段
   （３）の光軸（3a）と交わる部分が透明な部材（4a）で
   構成されて成ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記案内部材は筒状部材と、筒状部材の両
   端に夫々設けられたフィルタ部材とを含んで成り、前記
   画像露光手段が該筒状部材に内包されて成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の画像形成装置。