JP2836909B2

JP2836909B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2836909B2
Application number: JP2123705A
Authority: JP
Inventors: 孝男本田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH0419678A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、静電潜像およひ画像信号を顕画像化するた
めの粉体飛翔現像法による画像形成装置に関するもの
で、とくに、１つの現像装置が静電潜像顕画化手段と直
接粉体画像形成手段を共有するようにした画像形成装置
に関するものである。

［従来の技術］第６図に従来のアナログ方式画像形成装置の一例を示
している。

第６図において、100は感光ドラムで、そのまわりに
は、現像器140、レジストローラ24、転写帯電器114、ク
リーナ116、前露光ランプ118、一次帯電器117などが設
けられている。

すなわち、感光ドラム100は一次帯電器117によって帯
電される。そして、原稿照明ランプ120によって露光さ
れた原稿119の画像光123は反射ミラー121を介して感光
ドラム100を露光する。感光ドラム100上の静電潜像、つ
まり、アナログ潜像は現像器140によって粉体トナーで
現像され、転写帯電器114により紙上へコロナ転写され
る。そのトナー画像を載せた紙は搬送ベルト25によって
定着器126へ運ばれ、定着ロール間のニップで熱せら
れ、紙繊維の上に溶融凝固定着する。

またレーザービームプリンタ等のようなデジタル画像
信号を顕画化する画像形成装置においては、画像露光系
としてレーザービーム光学系を有している。この光学系
では、レーザー装置がデジタル画像信号に応じてレーザ
ー発振を行なう。このレーザー光をポリゴンミラーと呼
ばれる多面体鏡筒の回転体に反射され、画像に応じた光
照射を行なう。画像幅に繰り返し走査可能に構成されて
おり、そのレーザー走査光により、あらかじめ一様に帯
電された感光ドラム100を光照射し、静電潜像、つま
り、デジタル潜像を形成する。その後の工程は、前述の
画像形成装置と同様である。

さらに、原稿119をランプ照射してその反射光像を感
光ドラム100に照射し、静電潜像を作り、現像する方法
と、前述のレーザー照射方法を組み合せた方法もある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来の技術においては、複写画像
を得るために、多くの工程が必要であり、また製造コス
トが高くなるという問題点があった。とくに、レーザー
ビームプリンタのようなデジタル画像信号で画像形成を
行なう構成の装置においては、感光ドラム100上に静電
潜像を作るために、均一帯電した感光ドラム100を画像
信号に応じて光照射する光学系が必要である。現在最も
多く使用されている光学系としては、ポリゴンミラーに
レーザー光を反射させ、画像に応じたレーザー光源の点
灯と消灯の繰り返しにより、静電潜像（ポジまたはネガ
の静電画像）を得るものである。この構成はレーザー発
振装置と、さらにポリゴンミラーが必要であり、かつ、
駆動制御を高精度にしておかなければならない。つま
り、デジタル画像処理を行なうにあたり、光学系として
のポリゴンミラーやレーザー光源等が必要となり、これ
らは高精度と高強度構造が必要なため、各部品およびユ
ニットの製造コストが高くなってしまい、また大型とな
り、小型化するのが困難であるという問題点があった。

またアナログとデジタルの画像複合方式においては、
アナログ潜像を形成するための原稿照射ランプ、レン
ズ、ミラー構成の光学系と、デジタル静電画像形成用の
レーザー光源、レンズ、ミラー、ポリゴンミラー等で構
成するレーザー光学系が必要であり、各々が高価であ
り、大型ともなるという問題点があった。

本出願に係る発明は、上記した問題に鑑み、構成の複
雑化を招かず、また小型化が図れるアナログ方式による
トナー画像とデジタル方式によるトナー画像とを形成す
ることができる画像形成装置を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］本出願に係る発明の目的を実現する構成は、感光体上
に画像状の光を露光して形成した静電潜像画像をトナー
で現像する手段と、一様に帯電した感光体上に画像信号
に応じてトナーを画像状に直接付与する手段とを有する
画像形成装置において、トナーを飛翔させる方式の１つ
の現像装置が静電潜像の現像手段と感光体に画像状にト
ナーを直接付与する直接トナー画像形成手段とを兼用し
ているものである。

［作用］上記した構成では、画像状の光により感光体上に形成
した静電潜像をトナー飛翔方式の現像装置で現像でき、
またこの現像装置は一様に帯電した感光体に対して画像
状のトナーを直接付与してトナー画像を形成することが
できる。したがって、画像状の光により感光体上に静電
潜像を形成する方式をアナログ方式とし、一様に帯電し
た感光体に対して画像上のトナーを直接付与してトナー
画像を形成する方式をデジタル方式とした場合、１つの
現像装置で両方式のトナー画像を得ることができるだけ
でなく、デジタル方式の画像形成手段を別に設ける必要
がないので、画像形成装置の構成の複雑化を招かず、ま
た小型化を図ることができる。

［実施例］第１図は本発明の一実施例を示した断面図であり、第
２図は第１図の表面に塗布された粉体のトナーｔを搬送
するトナー搬送スリーブの厚み方向における層構造を示
す断面図である。

第１図において、１はトナー搬送スリーブで、円筒形
状をしており、図示されていない駆動系によって、矢印
Ｑの方向に回転運動を行なう。このトナー搬送スリーブ
１は第２図に示すような層構成をしており、トナーを直
接担持する外表面には、まず、電荷輸送機能を有する保
護層101を有し、その下に電荷発生機能を有する光導電
層102を有し、そして、外部から電圧印加可能な透光性
導電層103、最下層に透光性基板104と積層構造を形成し
ている。保護層101としては、遮光性のあるポリカー
ボ、PET（ポリエチレンテレフタレート）等の高分子樹
脂およびその混合物またはSiC等のセラミック系材料の
耐研磨性能の高い材料が適している。光導電層102とし
ては、OPC感光体およびａ−Si等も使用できる。透光性
基板104と透光性導電層103は、透明なガラス基板上に導
電性処理を施したネサガラス等を使用する。この透光性
導電層103は、トナー搬送スリーブ１の回転軸または外
周面の一部を通り、バイアス電源９に接続されており、
高電圧印加可能に構成されている。

またマグネット３は、トナー搬送スリーブ１の内部に
設置されており、感光ドラム100との対向側にはマグネ
ット内部に埋め込まれるように、LED（発光ダイオー
ド）４が軸方向全面に多数設置され、画像信号発生装置
10の信号により、点灯、消灯を行なう。

以下に、その動作を述べる。

まず、アナログ潜像での画像形成の動作について説明
する。

感光ドラム100は一次帯電器117により帯電され、その
後、画像光123が照射される。画像光123、原稿台ガラス
122に載せられた原稿119を原稿照明ランプ120で照ら
し、その乱反射光を反射ミラー121d,121c,121bを反射さ
せ、レンズ124を介し、さらに反射ミラー121aに反射さ
せたアナログ光学情報である。この画像光123の照射に
よって、感光ドラム100上の帯電電荷は、光照射部の
み、光導電現像により、グランドと導通し、消滅または
減少し、ゆえに、原稿119の濃度パターンと同様の静電
荷パターンが感光ドラム100上に形成される。

そして、その潜像を現像器140により、顕画像化す
る。ここで、現像器140のマグネット内部のLED4が画像
信号発生装置10からの全面点灯の信号により軸方向全部
で連続点灯状態（全面照射状態）となり、トナー搬送ス
リーブ１が感光ドラム100と対向する部分の該スリーブ
１の面を光照射することにより、その部分は光導電層10
2が導通化する。それによりバイアス電源９からの印加
電圧が透光性導電層103を介して該スリーブ１の表面ま
で同電位に印加される。その印加電圧がかかるバイアス
印加帯の部分において、トナー搬送スリーブ１上でブレ
ード２により薄層コートされた磁性現像剤であるトナー
ｔが感光ドラム100の表面電位に応じて該スリーブ１か
ら感光ドラム100へ飛翔する。その後、該ドラム100上に
形成されたトナー画像は、転写紙トレイ21から給紙ロー
ラ22により給紙され、給紙ガイド26、レジストローラ24
によりタイミング同期されて転写紙ガイド23を通過した
転写紙20上に転写帯電器114のコロナ帯電により転写さ
れ、搬送ベルト25により定着器126に運ばれ、定着され
る。感光ドラム100上はクリーナ116で清掃され、前露光
ランプ118を照射することで表面電位を初期化する。

つぎに、デジタル画像形成方法の動作について説明す
る。

デジタル画像形成モードを選択した場合は、図示され
ていない制御装置によって、原稿照明ランプ120が点灯
せず、画像光123は感光ドラム100に照射されない。つま
り、一次帯電器117によって一様にコロナ帯電された感
光ドラム100はそのまま現像領域に至る。

ここで、現像器140のLED4に画像信号発生装置10からL
ED4の点灯ON、消灯OFFパターンの信号が発せられ、それ
によってLED4の動作電源がそれぞれのLED4をON,OFFさせ
る。これを感光ドラム100の回転速度に同期させて、画
像信号発生装置10で点滅制御する。このLED4の点滅に応
じて、前述のとおり、LED4の点灯部ではトナー搬送スリ
ーブ１が導通し、透光性導電層103を介して該スリーブ
１の表面にバイアス電圧がかかる。その部分には、集中
電流が流れ込み、該スリーブ１上の磁極（Ｓ極で穂立ち
状態に拘束されたトナーが、帯電した感光ドラム100上
に飛翔する。一方、LED4が点灯しない部分は該スリーブ
１が導通しないため、トナーは飛ばない。

以上のように、LED4の点灯、消灯に応じて感光ドラム
100上に画像が形成され、その後はアナログ画像形成時
と同様に転写、定着が行なわれる。

上記の構成において、LED4は高輝度微細配列の発光ダ
イオードを使用しており、発光ダイオード素子の発光面
積が小さいほど、高解像度が得られる。ここでは、300d
pi用の発光ダイオードを用いた。バイアス電源９は直流
電源または交番電界発生電源およびその重畳電源が使用
可能であり、とくに、交番電界に直流を重畳した電源が
良好である。今回は、交流（AC）10〜5000V_PP、周波数1
0〜5000Hzが使用可能で、とくにAC1000〜3000V_PP、周波
数1000〜3000Hzにて良好であった。またトナー搬送スリ
ーブ１と感光ドラム100との間隔は50〜200μｍに維持し
てある。また該スリーブ１の回転速度は感光ドラム100
の回転速度の0.5〜10倍のスピードで良好であり、とく
に、１〜３倍にて良好な画像を得ることができる。

第３図にアナログ時（ａ）とデジタル時（ｂ）のシー
ケンスを示す。

すなわち、アナログ時は原稿照明ランプ120が原稿119
を照射するために点灯するが、デジタル時は消灯してい
て、トナー搬送スリーブ１内のLED4が画像信号に応じて
点滅する。

ところで、ここでは二次帯電器125は作動していな
い。つまり、除去してもよい。またマグロール内に埋め
込まれたLEDは、発光源ならば、LEDに限らず、半導体レ
ーザやエレクトロルミネッセンス等の種々の発光源が使
用可能である。

第４図はアナログ画像にデジタル画像を同一画像形成
時に、時系列で切り換えて、アナログ、デジタル画像の
混合画像を得るものである。アナログ画像形成途中で任
意にデジタル画像を挿入したい場合に有効である。

構成としては、まず、アナログ画像形成を行ない、途
中で照明ランプ120を時間t₁および間隔をあけて時間t₂
の間だけ消灯する。この消灯中は感光ドラム100上の電
位が高い。つまり、ここでLED4が画像信号に応じてON/O
FFすることにより、トナーを感光ドラム100上に飛翔可
能である。その画像信号発生時だけは、点線l₁，l₂に示
したように、LED4は点滅を行なう。

ところで、この構成においても、二次帯電器125は作
動する必要はないので、除去してもよい。

第５図はLEDの長手方向に並んでいるものを特定の領
域に分割して点灯できるようにしたものであり、アナロ
グ画像の画像形成領域とデジタル画像の画像形成領域を
時間的に同時に画像形成可能としたものである。

ここで、LEDを２分割した場合について説明する。第
５図において、分割された片方のLEDをａ、もう一方を
ｂとする。たとえば、現像器の手前のLEDをａ領域、奥
側をｂ領域とする。そして、手前側にアナログ画像、奥
側にデジタル画像を形成するために、前記ａのLED駆動
は、連続点灯状態とし、前記ｂのLED駆動は、画像信号
に応じたON/OFFの状態とする。これにより、ａ領域は感
光体の表面電位に応じて通常のアナログ潜像を現像する
ことになり、ｂ領域は感光ドラム上の一様帯電位に向け
て画像信号に応じたトナー画像が飛翔する。ここでは、
画像光のドラム全面照射によって、デジタル画像部分が
除電されても、デジタル画像が形成できるように、画像
光入射位置と現像スリーブの間に二次帯電器を設置し、
一様帯電を行なう。

上記実施例においては、現像マグロール画像信号応動
のLED4を埋め込み、現像器140自身でデジタル画像形成
を行なうものであり、アナログ複写機とデジタル複写機
の両機の機能を有することにより、アナログとデジタル
の混合画像形成が容易に、また同時に行なえ、またアナ
ログ画像上へデジタル画像書き込みや画像の領域の任意
の分離、分割が容易に可能となる。しかも、デジタル画
像処理のレーザビームプリンタに必要とされていたポリ
ゴンミラーやレーザ光源等が不要となり、１つの現像器
140だけの内部にデジタル画像形成機構が収納されてし
まうため、小型化、低コスト化が可能となる。またアナ
ログ画像形成およびデジタル画像形成の高速化も容易と
なる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、１つの現像装
置で画像状の光により感光体上に形成された静電潜像の
現像と、一様に帯電した感光体に対して画像上のトナー
を直接付与してトナー画像を形成することができるばか
りでなく、現像装置が直接トナー画像形成手段を兼用す
るので、直接トナー画像形成手段を別に設ける必要がな
くなるため、画像形成装置の構成の複雑化を招かず、ま
た小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した断面図、第２図は第
１図のトナー搬送スリーブの層を表わした拡大断面図、
第３図は第１図の画像形成装置の第１制御例の説明図、
第４図は同じく第２制御例の説明図、第５図は同じく第
３制御例の説明図、第６図は従来の技術の一例を示した
断面図である。１…トナー搬送スリーブ、３…マグネット４…LED、９…バイアス電源 10…画像信号発生装置 11…LED駆動電源、101…保護層 102…光導電層、103…透光性導電層 104…透光性基板、140…現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 B41J 2/385

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に画像状の光を露光して形成した
静電潜像画像をトナーで現像する手段と、一様に帯電し
た感光体上に画像信号に応じてトナーを画像状に直接付
与する手段とを有する画像形成装置において、トナーを
飛翔させる方式の１つの現像装置が静電潜像の現像手段
と感光体に画像状にトナーを直接付与する直接トナー画
像形成手段とを兼用していることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】感光体と、該感光体を帯電する帯電手段
と、トナーを担持して搬送するトナー搬送用円筒状回転
体とを有し、かつ、その回転体の円筒部が透光性部材状
に透光性導電層と感光層とを順に積層しその円筒部の内
部に信号によって作動する光照射部材を有し、該円筒部
の外周面近傍には、その外周面上にトナーを塗布するト
ナー塗布用トナー搬送部材とトナー塗布用板状部材とを
有し、前記回転体の円筒部の内部の光照射部材の点灯に
よって、該円筒部の光照射部材に対向して移動する感光
体上にトナーを飛翔させて画像形成を行う請求項１に記
載の画像形成装置。