JPS632079A - 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】 〔概要〕 透明基体、透明導電層、感光層、を順次積層した無端状
感光体に透明基体側から画像露光して静電潜像を形成し
、この潜像により感光層側にトナー像を形成する画像形
成装置において、感光体の静電容量を０．１〜６．５　
ｔｔＦ　／ｒＩＬ”とすることで、かぶりがなく、且つ
安定した濃い印字を得られるようにした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、感光体上に画像露光と同時にトナー像を形成
して、表示あるいは転写を行う１−像形成装置に関する
。

？ 現在、光プリンタ、複写機は電子写真法？用ン記録を行
うものが一般的であり、帯電、露光、現像、転写等の工
程により記録を行う。

帯電工程にはコロナ放電により帯電を行うコロトロンが
用いられておシ高電圧を必要とし、また、有野なオゾン
が発生するという問題がある。

このため、有害なオゾンが発生せず、且つ低電圧で画像
形成を行うことが可能な画像形成方法が望まれている。

第７図はこのようなオゾンが発生せず、且つ低電圧での
画像形成が可能なコロナ帯電器を用いない画像形成方法
を説明するための図である。

この画像形成方法に、第７図に示されるように、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６５μｍの厚さのＣｄＳ等からなる感
光体１１３ｆ：設け、更に成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１１
６と透明導電層１１２との間に電圧全印加しながら、半
導体レーザ等からなる光源１１７、ポリゴンスキャナ１
１８　、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。−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
犬きくしているから、トナーとの間の静電的々付着力は
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０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。

このような画像形成方法は、特開昭５７−１１９３７５
号公報にて公知である。

しかしながら、第７図に示すような従来の画像形底装＆
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１１
３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！１１
１３を厚くするに従って、記録フィルム１１５の透明導
電膜１１２と現像器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。

〔従来の技術〕

そこで、前述の従来の欠点全会て改善し、コロナ放電益
金用いることなく低電圧で且つ高感度でしかも薄い感光
体に対しても画像形成が可能な新しい画像形成方法が先
に提案されている〇この画像形成方法には、使用する感
光体の移動い感光体、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ジ、第９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法で
ある。

先ず第８図の提案原理について概要を説明する。

感光体１２４は透明基体１２１、透明導電膜」２２、光
導電層１２３、全順次積層したものであシ、透明導電層
１２３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）手段であり、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膜間
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は感光体状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ＩＪＤアレイからなるＬＥＤアレイ光学
系である。１２９は感光体ｒ＠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は非露先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０１
３３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８図において、現像機１２５に現像バイアスを印加す
ると共に、トナー搬送を行うことにより、感光体の表面
に均一なペタトナー層を形成する。

感光体１２４の透明基体側よプ画儂露元装［１２８で画
像露光する。露光部では、光導電層内に発生したホトキ
ャリアの内ペタトナー層１２７と逆極性のキャリアが界
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５トナー搬送全行い、非露光部のトナー１３４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。

このトナー画像上、必要ならば、通常の転写手段１３５
によりて記録紙１３６に転写した後、感光体上の潜像電
荷全光除電器１３７等により除去し、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
。上記過程を縁り返すことにより連続的な記録が行なわ
れる。

次に第９図に示す第二の提案原理について概要を説明す
る。

第９図において、第８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、像露光現像時に露光部において
は、感光体容量が見掛は上増加するため、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。

このように移動運度の早い感光体に対しては、第９図の
方式が有利であることがわかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記した第８図および第９図に示すよう
な画像形成方法では、かぶりのないトナー像を得るため
にコントラスト現像を行なうことで感光体１２４上の非
露光部のトナー１３４を現像機１３１内へ回収するよう
にしている。

従って、感光体１２４上の露光部のトナー１３４も同様
に現像機１３１内へ回収されてしまい、印字濃度が薄く
なってしまうという問題があった。

本発明の目的は、前述した従来の問題に鑑み、かぶりの
ないトナー像が得られ、且つ十分に濃い印字濃度を得る
ことのできる画像形成装置ｌｔを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、透明基体、透明導電層、感光層を１１１
Ｎ次積層して形成した無端状の感光体と、前記感光体の
光導電層側に配置された第１の現像手段。

第２の現像手段と、前記感光体の透明基体側に前記第１
の現像手段と対向する位置、又は前記第１および第２の
現像手段の間の位置に配置された画像露光手段とを備え
、第１の現像手段で均一なペタトナー層の形成と同時又
は、後に、前記画像露光手段てより画像露光全行い、そ
の後、非露光部に付着しているトナーを第２現、像手段
に回収してトナー像を感光体上に形成する画像形成装置
において、前記感光体の静電容量ヲ０．１μＦ／ぜから
６．５μＦ　／ｍ’の間としたことを特徴とする画像形
成装置によって解決される。

〔作用〕

ここで、まず、第８図、第９図を用いて説明した従来の
画像形成方法について、画像形成時のモデルを用いて、
さらに詳細に説明する。

ところで、第８図に示すような均一ペタ現像後、画像露
光を行う方式では、理想的な状態を考えると、光照射に
よりて発生するキャリヤの内、帯電トナー層の電荷量と
等量のキャリヤのみが感光体表面に到達し、これが潜像
電荷となる。−万、第９図のように画像露光と現像とが
ｆｉ１時に行なわれる場合について考えると、キャリヤ
移動時間と画像露光時間との関係が重要となり、有機感
光体等のキャリヤ寿命型感光体では、通常、画像露光時
間が感光体内のキャリヤ移動時間ｔ。より短かい。

従って、この場合には、同時露光現像プロセスにおいて
も、均一べタ現像９画像露光、コントラスト現像と、そ
れぞれ分離した第８図のプロセスと実質上同一となる。

そこで、第８図上用いて説明した画像形成プロセスを中
心にして、以下に説明する。

理想的な現像モデル″に第２図に示す。

図において、１は感光体であり、透明基体１ａ。

透明導電層１ｂ、感光体４１ｃが順次積層されて成るも
の、２は第１の現像手段、３は第２の現像手段、５Ｆ′
ｉ画像露光手段、６はトナー像、Ａは潜像電荷、Ｂは誘
導電荷、Ｃは帯電トナーである。同図（ａ）は均一ペタ
トナー現像プロセスを示す図であり、このときの付着ト
ナーｆＭｂは次式となる。

同図（ｂ）は光照射プロセスを示す図であり、光照射に
よって発生した光キャリヤの内、均一ペタトナー現像時
のトナー電荷量と等しい電荷量Ｑが感光体表面に移動し
、静′Ｗ！潜像電荷Ｑとなり、次式で表わされる。

同図（ｃ）はコントラスト現像プロセスを示す図であり
、静電潜像電荷Ｑを現儂バイアス電圧ｖｂ２で現像する
プロセスとなる。このときの付着トナー量Ｍｃは次式と
なる。

式（３）から明らかなように、逆バイアス電圧が大きく
なるにつれて、付着トナー量Ｍｃが少なくなる。

そこで、かぶり除去に必要な逆バイアス電圧について、
央験的に検討した。

第３図は、現像剤よして、尋１！付磁性トナーと絶縁性
トナーとの混合比をパラメータとし、逆バイアス電圧Ｖ
ｂ２とかぶり濃度との関係を求めたものである。導電性
磁性トナーは、抵抗値１０’ΩＧ。

磁性粉含有量８０％であり、キャリヤとして作用する。

−万、絶縁性トナーは抵抗値１０１５Ω・α以上、磁性
粉含有量１０〜３０％である。実験条件としては、膜厚
１０μｍの機能分離型有機感光体を用い、記録速度５　
ｃｗｔ／　Ｂ　、現像バイアス電圧ｖｂｌ＝５００■と
した。第３（２）より、混合比が０〜４０％の範囲にお
いて、共に逆バイアス電圧ｖｂｌが約２０〜３０Ｖの範
囲でかぶりのない領域が存在することがわかった。

そこで、かぶりの発生しない領域の中心値である逆バイ
アス電圧ｖｂｚを２５Ｖとし、式（３）ヲ用い現像バイ
アス電圧ｖｂｔｔパラメータとして、感光体の静電容′
ｉｋＣと付着トナー量Ｍｅとの関係をグラフ化すると第
１図となる。

第１図において、現像バイアス電圧Ｖｂ１は、導電性磁
性トナーを用いた場合の典型的な現像バイアス電圧であ
る３００　Ｖと、導電性磁性トナーと絶縁性磁性トナー
とを重量比４０チで混合した混合トナーを用いた場合の
典型的な現像バイアス電圧である６００　Ｖの２つの例
を示した。また、計算に使用した数値は、実用的な値で
あるトナーの体積電荷密度６．６　Ｃ／　７７１”　（
トナーの比電荷ｑ／、ｍ＝１０μＣ／ｇに相尚）、トナ
ー層の比誘電率εｒ＝２．２゜トナーの体積電荷密度δ
＝ｔ、ｘｇ／ｍである。ここで、光分濃い印字良度を得
るための付着トナー量Ｍｅは６ｇ／ｍ’である。この目
標値を第１図に破線で示す。この図よりｖｂユ＝　６０
０　Ｖでは感光体の靜電容量が０．１μＦ　／ｍ’から
６．５μＦ／ｍ″の範囲で濃い印字が得られ、ｖｂ１＝
３００ｖでは、静電容量が０．２５ｚｔＦ／ｍ’から４
．１μＦ　／ｍ’の範囲で濃い印字が得られることがわ
かる。

〔実施例〕

Ｍ４図は本発明の第１の実施例を示す図である。

記録ドラムは、透明ガラスドラム１ａ上に透明導電膜１
ｂを真空蒸着し、その上に７タロシアニン系からなる有
機感光体１ｃを静電容量が１．７μＦ　／ｍ″に相当す
る膜厚１５μ情程度に積層した感光体ドラム１である。

感光体ドラム１の外周には第１の磁気ブラシ現像機２、
第２の磁気ブラシ現像機３、導電性ゴムローラからなる
転写手段４および光除電手段であるＩＪＤアレイバー７
を図のように配置し、さらに透明ガラスの内側には２４
０ｄｐｌのＬＥＤアレイおよびセルフォックレンズ（Ｓ
ＬＡ−２０〕からなるＬＥＤアレイ光学系５ｆ！：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のス
リーブを設けた構成である。現儂剤としては、絶縁性磁
性トナーと導電性磁性トナーと全型背比３０チで混合し
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−１０ｔｒ　Ｃ／　ｇに帯電する。

第１の現像手段である磁気ブラシ現像機２には電源８に
より一５００ｖの負電圧を印加し、第２の現像手段であ
る磁気ブラシ現像機３には電源９により＋３０Ｖの正電
圧を印加している。さらに、転写手段である導電性ゴム
ローラ４には電源１２により＋５００ｖの正電圧が印加
されている。透明導電層１ｂＦｉ接地されている。

次に画像形成手段について以下に説明する。

先ず、この記録ドラムを矢印の方向に定常回転する。次
に、第１の磁気ブラシ現像機２にょシ負帯電トナーを記
録体の走行方向とは逆方向に搬送しながら負帯電トナー
を感光体上に付着させ、ペタトナー現像する。その後、
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、感光体内部で発生したホトキャリヤ
が感光体表面に移動し、トラップ電荷１１となる。これ
が潜像電荷である。次に第２の磁気ブラシ現像機３も第
１の磁気ブラシ現像機と同様に記録体の走行方向とは逆
方向に搬送しながら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６を得る。その後
、導電性ゴムローラ４にて静電的に記録紙１２に前記ト
ナー像を転写する。転写後、定着手段１３によって記録
Ｍ１２に固定し、永久像１４とする。転写後、光除電手
段であるＬＥＤアレイパーにより感光体の半減露光エネ
ルギーの約１，５倍の元貸で感光体を除電する。

これにより、感光体上の残留電荷および残留トナーの電
荷と対をなしている潜像電荷が除去され、残留トナーと
潜像電荷の結合が弱まる。次に、再度、第１の磁気ブラ
シ現像機２でペタトナー現像を行う。この時、転写され
ずに残った残留トナーは、前記ＬＥＤアレイパーにより
静電的拘束力が弱められているので容易に第１の磁気ブ
ラシ現像機に回収される。

以上のようにして上記過程が繰り返され、連続的な印字
が行われる。

このようにして、本実施例では、印字濃度０．Ｄ。

＝１．１以上、かぶり濃度０．Ｄ、　＝　０１０２　以
下とがぶりがなく且つ濃度ムラのない濃い印字が安定し
て得られた。

また、第７図に示す従来の画像形成法と比較してみても
、本実施例では、 ■　光導電層を１５μｍ程度（従来法の約１／４以下）
とすることができ、感光体フィルムの製造コストが安く
なる。

■　薄い感光体では光感度が大きくなる。

■　絶縁性トナーが使用でき、普通紙への転写が容易で
ある。

等、種々の特徴を有している。

第５図は、本発明の第２の実施例を示す図である。第４
図と異なる点は、画像露光手段５を第１の現像手段２に
対向して配置した点である。これは、第９図に示すペタ
トナー現像と画像ａ元を同時に有り画像形成プロセスに
本発明を適用したものである。この方式では、感光体と
第１の現像機との間に常に一定の電界が印加された状態
でろるため、画像露光によって発生したホトキャリヤの
潜像形成利用効率が高くなるという利点がある０第６図
は、本発明の第３の実施例を示す図である。第５図と異
なる点は、第１の現像手段と第２の現像手段を一体化し
て１つの現像機で構成した点である。現像機は回転可能
なマグネットロー２２２上に非磁性の固定スリーブ２６
を設け、この上に第１の現像手段である現像電極２４を
絶縁体膜２５を介して構成し、この現像電極に現像バイ
アス電圧８を印加し、前記スリーブ２６全第２の現像手
段とし、前記現像スリーブ２６に逆バイアス電圧９を印
加した点である。

この方式では、現像機の小型化が可能となるという利点
をもっている。

また第１．第２および第３の実施例では、現像剤として
、絶縁性トナーと導電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取分現像剤を適用できることは勿論である。この場合
には、光除電による残留トナーの電荷除去がより容易に
なり、残留トナーの第１現像機への回収が極めて容易に
なる。

さらに、第１．第２及び第３の実施例では、記録体とし
て感光体ドラムを用いたが、感光体ベルトを使用できる
ことは言うまでもないことである。

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′Ｉｔ第１の現像機へ回収するクリ
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プレードクリー
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ｇ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）とペタトナー現像された帯電トナー
との電荷とが結合する場合があシ、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か弱まり、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、コロナ放電器を使用する必要がないた
め、高電圧が不要であると共に、湿度φ粉塵等の影響上
受けにくく信頼性が向上する。また、コロナ放電器を使
用しない方式として既に特開昭５７−１１９３７５号公
報に示されている画像形成法と比較しても、薄い感光体
が使用できるため、光感度の向上および製造コストの低
下がはかれるという利点がある。さらに、本発明により
安定した濃い印字が得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は感光体の静電容量と付層トナー量の関係を示す
図、第２図は理想的な現像モデルの説明図、第３図は逆
バイアス電圧とかぶりａ度の関係を示す図、第４図は第
１の実施例の説明図、第５図は第２の実施例の説明図、
第６図は第３の実施例の説明図、第７図はコロナ帯電器
を用いない画像形成法の説明図、第８図は第１の従来例
の説明図、第９図は第２の従来例の説明図である。 図において、１は感光体、１ａは透明基体、１ｂは透明
導電層、１ｃは感光層、２は第１の現像手段、３は第２
の現像手段、５は画像露光手段である０ Δ走ノ本の靜を容量　ＣＣ／ｕＦ／ｍ２）肩×九ルトの
前号１「名（１酎と７才港ト１り開別石を示す１ろ寥　
１ｚ （ｄ）　　士υ−へ・タ下九刀乞イ舅（ＣｂＩ　　　色
４露史 １番只酌−現傅七テルの永乏旧月ａ 発　２　口 逆ニハ゛４アバ電ｒＬ（Ｖ） 逆ノ＼゛オアス屯υ三と力’７３％　ｇが１庚、間層す
を示Ｔ図二名　３１　　図 第１の実施膠１］の方免明゛已 阜４　ａ 寛２図、欠施發ｌの説明図 ンヴ　Ｃ′口Ａ 名３ｎ賢施例り説明図 コロｆ卆雪を艮を用いＣν１巳４し杉へ′伝の↓矛」月
ａ第　７　犯 第１／）夜来例っ説明図 第８　配

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透明基体（１ａ）、透明導電層（１ｂ）、感光層（１ｃ
   ）を順次積層して形成した無端状の感光体（１）と、 前記感光体（１）の光導電層側に配置された第１の現像
   手段（２）、第２の現像手段（３）と、前記感光体（１
   ）の透明基体側に前記第１の現像手段（２）と対向する
   位置、又は前記第１および第２の現像手段の間の位置に
   配置された画像露光手段（５）とを備え、 第１の現像手段（２）で均一なペタトナー層の形成と同
   時又は、後に、前記画像露光手段（５）により画像露光
   を行い、その後、非露光部に付着しているトナーを第２
   の現像手段（３）に回収してトナー像（６）を感光体（
   １）上に形成する画像形成装置において、前記感光体（
   １）の静電容量を０．１μＦ／ｍ＾２から６．５μＦ／
   ｍ＾２の間としたことを特徴とする画像形成装置。