JP2881128B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力された情報をもと
にして、紙をはじめとするフレキシブルな記録媒体の表
面に視認可能な画像を形成する装置であって、ファクシ
ミリ、コピー機、レーザプリンタなどを含む画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置としては、
カールソン法を用いた図５に示す電子複写機がある。こ
の電子複写機では以下のようにして入力情報をもとに画
像が形成される。

【０００３】外表面に感光体と呼ばれる半導体層を設け
たドラム８を回転させておき、コロナ帯電器１により、
暗所で、コロナ放電を利用してこの感光体が帯電され
る。次に、露光器２により、複写したい原稿（入力情
報）に光が照射されて、原稿と同じパターンを有する静
電潜像が感光体上に形成される。次に、現像器３によ
り、静電潜像と反対極性に帯電したトナーと呼ばれる着
色微粒子が感光体上に振り掛けられる。このトナーは、
カーボンブラックその他がその表面あるいは全体に添加
された粒径数μｍ〜５０μｍ程度の樹脂微粉末であり、
樹脂中に０.１〜０.５μｍ程度の磁性粉末を分散させて
ある。次に、転写器４により、感光体上のトナーによる
複写像が静電気力によって白い記録紙に写しとられる。
次に、定着器５により、トナーに熱が加えられて溶かさ
れ、トナーが記録紙の繊維の間に染み込まされて記録紙
に固着される。次に、清掃器を構成する除電器６によっ
て感光体が除電され、同じく清掃器を構成するクリーナ
７によって残留トナーが清掃され、感光体は初期状態に
戻される。この感光体は繰り返し使用される。このよう
な一連の処理は数秒以内に終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置においては、感光体表面を帯電する帯
電器１や、感光体表面を除電する除電器６においてコロ
ナ放電が用いられており、次の問題があった。つまり、
コロナ放電を感光体の帯電や除電に用いると、コロナ放
電時にオゾンやＮＯｘ、ゴミが発生し、コロナ放電部の
周辺部品である電極が酸化し、周辺部品が劣化してしま
う。また、コロナ放電による火災の発生等の原因にもな
る。また、このオゾンやＮＯｘの発生は地球環境上好ま
しいことではない。

【０００５】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものであり、使用時に周囲の環境
へ悪影響を及ぼさず、使用耐久性に優れ、安全性に優れ
た画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、閉ル
ープ状に形成されこの閉ループに沿って移動する基体
と、この基体の外周面上に形成された感光層表面を帯電
させる帯電手段と、帯電した感光層表面を露光して形成
すべき画像に対応した静電潜像を形成する露光手段と、
その静電潜像に着色微粒子を付着させる現像手段と、こ
の静電潜像の領域に付着した着色微粒子を記録媒体に転
写する転写手段と、その記録媒体に転移した着色微粒子
を定着させる定着手段と、感光層表面に残留した着色微
粒子を清掃する清掃手段とを備えて構成される画像形成
装置において、前述の基体が軽元素で形成され、前述の
帯電手段が基体および感光層を透過したＸ線の照射によ
り感光層表面の大気を電離させる閉ループの内に設けら
れた帯電用Ｘ線発生手段とこの電離によって生じた気体
イオンを電界によって感光層表面に導く電界印加手段と
から構成され、前述の清掃手段が基体および感光層を透
過したＸ線の照射により着色微粒子が残留した感光層上
の大気をイオン化させると共に感光層内にキャリアを発
生させる閉ループの内に設けられた消去用Ｘ線発生手段
から構成されていることを特徴とする。

【０００７】このような発明によれば、帯電手段におけ
る帯電用Ｘ線発生手段から照射されたＸ線は基体を透過
し、感光層上に気体イオンを生じさせる。この気体イオ
ンは電界印加手段によって発生した電界により感光層表
面に導かれ、感光層表面が帯電することとなる。

【０００８】また、清掃手段における消去用Ｘ線発生手
段から照射されたＸ線も基体を透過し、感光層上に気体
イオンを生じさせる。この気体イオンにより、感光層表
面に残留した着色微粒子が中和される。また、この消去
用Ｘ線発生手段から照射されたＸ線は感光層内にキャリ
アを発生させる。このキャリアにより感光層に形成され
た静電潜像が消滅することとなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係る画像形成装置の種々の実施形態について説明す
る。なお、各図において同一要素には同一符号を付して
説明を省略する。

【００１０】（実施形態１）図１は本実施形態に係る画
像形成装置の基本構成を示しており、同図において、図
５と同一部分には同一符号を付してある。また、図２は
この画像形成装置の特徴部分である帯電手段１１および
クリーニング手段１２を示す斜視図である。本実施形態
による画像形成装置は、帯電手段１１および清掃（クリ
ーニング）手段１２に特徴があり、露光器２，現像器
３，転写器４および定着器５の各手段としては図５に示
される従来の同様のものが用いられる。また、画像を形
成するための記録媒体は、紙などのフレキシブルなもの
が用いられる。また、露光器２として、光の照射の制御
手段を変えることにより、画像形成装置をコピー機、フ
ァクシミリ、レーザプリンタなどとして用いることが可
能となる。例えば、露光器２が原稿から画像を読み取る
読取機構を備え、その読取機構から光信号をレンズおよ
びミラーなどの光学系を介して照射可能なものとされる
こととにより、画像形成装置をコピー機として用いるこ
とが可能となる。また、露光器２が電話回線とモデムを
介して接続され、そのモデムからの電気信号に対応した
光を照射可能なものとされることにより、画像形成装置
をファクシミリとして用いることが可能となる。更に、
露光器２が外部からの電気信号に対応したレーザ光を照
射可能なものとされることにより、画像形成装置をレー
ザプリンタとして用いることが可能となる。

【００１１】図１において、基板ドラム１３は軽元素、
例えばベリリウムやカーボン等で形成されており、円筒
形状をして閉ループを形成している。この基板ドラム１
３はその円筒軸を中心に回転する。この回転により、基
板ドラム１３はこの閉ループに沿って移動する。また、
基板ドラム１３の閉ループの外表面には半導体層からな
る感光層１４が形成されている。この感光層１４の表面
を帯電させる帯電手段１１は、上記閉ループ内に設けら
れたＸ線管１５と、外部固定電極１６および電源１７と
から構成されている。Ｘ線管１５の周囲にはＸ線遮蔽板
２０が設けられており、このＸ線遮蔽手段２０により、
Ｘ線管１５から出射されるＸ線は帯電手段１１に向けて
出射されるＸ線１８ａと、クリーニング手段１２に向け
て出射されるＸ線１８ｂとに分けられる。基板ドラム１
３は軽元素によって形成されているため、Ｘ線管１５か
ら出射されたＸ線１８ａ，ｂは基板ドラム１３および感
光層１４を効率良く透過する。また、帯電用固定電極１
６は金属板からなり、基板ドラム１３および感光層１４
を介してＸ線管１５に対向しており、感光層１４表面の
閉ループ外に設けられている。この帯電用固定電極１６
には電源１７から電圧Ｖ₀ が印加されている。帯電用固
定電極１６および電源１７は電界印加手段を構成してお
り、帯電用固定電極１６への電圧印加により、帯電用固
定電極１６から感光層１４表面に向かう電界が形成され
ている。

【００１２】また、帯電用Ｘ線発生手段を構成するＸ線
管１５はクリーニング手段１２を構成する除電部の消去
用Ｘ線発生手段をも構成している。このクリーニング手
段１２においては、基板ドラム１３および感光層１４を
介してＸ線管１５に対向する閉ループ外に消去用固定電
極１９が設けられている。この消去用固定電極１９は接
地されている。また、消去用固定電極１９から基板ドラ
ム１３が回転する方向に隣接する位置に、ブラシクリー
ナ７が設けられている。

【００１３】帯電用および消去用Ｘ線発生手段を構成す
る上記のＸ線管１５は円筒状の基板ドラム１３の中心軸
に沿って設けられている。このようなＸ線管１５は、感
光層１４の表面を均一に帯電および除電するためには、
基板ドラム１３の中心軸に沿って短尺のＸ線管を複数個
並べて構成するよりも、本実施例のように長尺タイプの
Ｘ線管によって構成した方が望ましい。また、このＸ線
管１５は１〜２０ｋｅＶのエネルギー範囲のＸ線を発生
する。

【００１４】次に、このような構造の画像形成装置の帯
電メカニズムについて、図３を参照して説明する。な
お、同図において、図１および図２と同一部分には同一
符号を付してその説明は省略する。

【００１５】図３（ａ）に示すように、Ｘ線管１５から
のＸ線１８ａの照射により、帯電手段１１における帯電
用固定電極１６と感光層１４との間の大気は電離し、気
体イオンが生じる。この気体イオンのうち正極性（＋）
に帯電した気体イオンは、電界印加手段によって生じた
電界によって感光層１４表面に導かれる。従って、感光
層１４の表面には正極性の電荷３１が帯電する。本実施
形態では上述のようにＸ線管１５に長尺タイプのＸ線管
を用いているため、感光層１４表面の大気に均一にＸ線
が照射され、帯電用固定電極１６に挟まれた大気には均
一に気体イオンが生じている。よって、感光層１４表面
には均一に正電荷（＋）が帯電する。

【００１６】また、感光層１４表面に帯電する電荷の極
性は、帯電用固定電極１６に印加する電圧の極性によ
り、所望の極性に設定することが可能である。従って、
使用するトナーの極性（＋）、（−）に応じ、感光層１
４の表面に帯電する電荷の極性を任意に選択することが
できる。また、帯電用固定電極１６に印加する電圧値の
選択により、感光層１４の表面電位を所望の帯電電位に
設定することも可能である。従って、この電圧値の選択
により、感光層１４表面に帯電する気体イオンの電荷量
Ｑを自在に制御することが可能である。また、感光層１
４の帯電電位が厳密にコントロールできるため、形成す
る画像の画質が向上する。このような帯電メカニズムに
より、感光層１４の表面は帯電されることとなる。

【００１７】次に、画像形成装置における潜像電荷の消
去メカニズムについて、図３（ｂ）を参照して説明す
る。

【００１８】定着器５から回転してクリーニング手段１
２に移動した感光層１４上の大気には、基板ドラム１３
および感光層１４を透過したＸ線管１５からのＸ線１８
ｂが照射される。このＸ線１８ｂの照射により、感光層
１４上の大気は電離し、気体イオンが生じる。生じた気
体イオンのうち正極性に帯電した気体イオンは、感光層
１４の表面に残留している負極性に帯電したトナー３２
の電荷を中和させる。また、これと同時に、Ｘ線管１５
から照射されたＸ線１８ｂは感光層１４の内部にキャリ
アを発生させ、感光層１４に形成された静電潜像を中和
させて消滅させる。感光層１４上の中和した残留トナー
はブラシクリーナ７において除去され、感光層１４表面
が清掃される。このような消去メカニズムにより、感光
層１４表面は除電され清掃されることとなる。

【００１９】次に、本実施形態に係る画像形成装置の動
作について説明する。

【００２０】図１において、まず、基板ドラム１３を回
転させながら、帯電手段１１を作動させて前述の帯電メ
カニズムにて基板ドラム１３の外表面に配される感光層
１４表面が一様に帯電される。基板ドラム１３の回転に
伴い、帯電された感光層１４が露光器２の位置に移動す
ると、露光器２からの光の照射を受けて形成すべき画像
に対応する静電潜像がその表面に順次形成される。そし
て、その感光層１４が現像器３へ移動すると、静電潜像
と異なる極性に帯電した着色微粒子であるトナーがその
静電潜像の領域に付着される。このトナーは通常、黒色
のものが用いられるが、その他の色のものであってもよ
い。更に、感光層１４が転写器４へ移動すると、その移
動と同期して記録媒体が基板ドラム１３と転写器４との
間に供給され、感光層１４表面のトナーがその記録媒体
へ転写器４からの静電気力によって転写される。その転
写後、記録媒体は定着器５の位置へ移送され、その定着
器５における加熱によりトナーが定着されて、所望の画
像が記録媒体に形成されることとなる。一方、トナー転
写後の感光層１４には残留トナーが存在するが、前述の
ようにクリーニング手段１２により確実に除電および清
掃され、感光層１４は初期状態に戻される。そして、再
びその感光層１４は帯電手段１１により帯電された後、
露光、現像、転写および清掃の各工程が繰り返されて、
画像の形成が行われる。

【００２１】（実施形態２）実施形態１に係る画像形成
装置においては感光層１４を移動させる基体として円筒
状の基板ドラム１３を用いた場合について説明したが、
基体はこれに限定されるものではない。例えば、図４に
示すように、閉ループ状に形成された軽元素からなるシ
ートフィルムベルト４１をこの基体に用いても良い。こ
の場合には、シートフィルムベルト４１の閉ループ外の
表面上に有機光半導体からなる感光体４２を形成し、駆
動ローラ４３によってベルト４１を閉ループに沿って移
動させる。そして、Ｘ線発生手段およびＸ線消去手段を
構成するＸ線管１５を上記実施例と同様に閉ループ内に
設ける。また、ベルト４１および感光体４２を介してＸ
線管１５に対向する閉ループ外に帯電用固定電極１６お
よび消去用固定電極１９を設け、帯電手段１１およびク
リーニング手段１２をそれぞれ構成する。このような構
成においても、Ｘ線管１５から出射されるＸ線１８ａに
よって感光体４２の表面に電荷４４が帯電する。また、
Ｘ線管１５から出射されるＸ線１８ｂによって感光体４
２表面に残留したトナーの電荷が中和され、かつ、感光
体４２に残った静電潜像が消滅される。よって、このよ
うな構成においても、実施形態１と同様な効果が奏され
る。

【００２２】なお、フラッシュランプ４５ａ，ｂは露光
器を構成しており、この露光器によって形成された静電
潜像に現像装置４６によってトナーが振り掛けられる。
それに伴う画像は転写装置４７によって記録媒体に転写
される。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
接触帯電手段における帯電用Ｘ線発生手段から照射され
たＸ線は基体を透過し、感光層上に気体イオンを生じさ
せる。この気体イオンは電界印加手段によって発生した
電界により感光層表面に導かれ、感光層表面を帯電させ
る。また、清掃手段における消去用Ｘ線発生手段から照
射されたＸ線も基体を透過し、感光層上に気体イオンを
生じさせる。この気体イオンは感光層表面に残留した着
色微粒子を中和させる。また、この消去用Ｘ線発生手段
から照射されたＸ線は感光層内にキャリアを発生させ、
このキャリアは感光層に形成された静電潜像を非接触消
滅させる。

【００２４】このため、感光層の帯電および除電は従来
のコロナ放電を用いることなく行え、従って、本発明に
よる画像形成装置によればオゾンやＮＯｘ、ゴミを発生
することはない。よって、従来のように帯電部および除
電部の周辺部品である電極が酸化し、周辺部品が劣化し
てしまうといった問題は解消される。また、コロナ放電
による火災の発生等のおそれもない。さらに、地球環境
上好ましい画像形成装置が実現される。

【００２５】また、基体の閉ループ内部にＸ線発生手段
が設けられるため、従来のように閉ループ外に設置せざ
るを得ないコロナ放電部を設ける必要がなくなる。この
ため、小型の画像形成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像形成装置を示す断
面図である。

【図２】本実施例による画像形成装置の帯電手段および
清掃手段の概略を示す斜視図である。

【図３】本実施例による画像形成装置の帯電機構および
消去機構を示す一部拡大断面図である。

【図４】本実施例の変形例による画像形成装置を示す断
面図である。

【図５】従来の画像形成装置の基本構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１…帯電手段、１２…クリーニング手段、１３…基板
ドラム、１４…感光層、１５…Ｘ線管、１６…帯電用固
定電極、１７…電源、１８ａ，ｂ…Ｘ線、１９…消去用
固定電極、２０…Ｘ線遮蔽板。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 21/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉ループ状に形成されこの閉ループに沿
   って移動する基体と、この基体の外周面上に形成された
   感光層表面を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光
   層表面を露光して形成すべき画像に対応した静電潜像を
   形成する露光手段と、その静電潜像に着色微粒子を付着
   させる現像手段と、この静電潜像の領域に付着した着色
   微粒子を記録媒体に転写する転写手段と、その記録媒体
   に転移した前記着色微粒子を定着させる定着手段と、前
   記感光層表面に残留した前記着色微粒子を清掃する清掃
   手段とを備えて構成される画像形成装置において、 前記基体は軽元素で形成され、 前記帯電手段は、前記基体および前記感光層を透過した
   Ｘ線の照射により前記感光層表面の大気を電離させる前
   記閉ループの内に設けられた帯電用Ｘ線発生手段と、こ
   の電離によって生じた気体イオンを電界によって前記感
   光層表面に導く電界印加手段とから構成され、 前記清掃手段は、前記基体および前記感光層を透過した
   Ｘ線の照射により前記着色微粒子が残留した前記感光層
   上の大気をイオン化させると共に前記感光層内にキャリ
   アを発生させる前記閉ループの内に設けられた消去用Ｘ
   線発生手段から構成されていることを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電用Ｘ線発生手段および前記消去
   用Ｘ線発生手段は同一のＸ線発生手段によって構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電界印加手段は、前記基体および前
   記感光層を介して前記Ｘ線発生手段に対向する前記感光
   層表面の前記閉ループ外に設けられた電極と、この電極
   に電圧を印加する電源とから構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記基体は円筒状のドラムであることを
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記基体は閉ループ状のベルトであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。