JP3095505B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3095505B2
JP3095505B2 JP04016624A JP1662492A JP3095505B2 JP 3095505 B2 JP3095505 B2 JP 3095505B2 JP 04016624 A JP04016624 A JP 04016624A JP 1662492 A JP1662492 A JP 1662492A JP 3095505 B2 JP3095505 B2 JP 3095505B2
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眞一 伊東
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複写機やプリンタ等にお
いて用いられる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プリンタや複写機に用いられる画
像形成装置としては一般にカ−ルソン方式による電子写
真記録方法が、記録速度が速いこと、高画質であるこ
と、普通紙に記録できることなどの特徴により非常に多
く用いられている。この方法は既に良く知られているよ
うに、感光体に対し、帯電、露光、現像の各プロセスを
行い、感光体上にトナ−像を形成する。そして、この感
光体上のトナ−像に、紙に代表される記録支持体を重ね
て転写を行う。その後、この記録支持体上のトナ−像を
記録支持体に定着する。一方、感光体は繰り返し使用す
るために、転写後の感光体上に残留したトナ−はクリ−
ニング装置により清掃される。このように、6つの基本
プロセスから概略構成されるものであった。
【0003】この構成の装置における転写プロセスで
は、静電気力を用いる方法が一般的である。しかしなが
ら、この方法は転写効率が悪いために転写後の感光体上
の残留トナ−を清掃するクリ−ニングプロセスが必要不
可欠となる。そのため、回収された残留トナ−を廃棄す
る保守作業が必要となる。その際、この残留トナ−は粉
体のため飛散しやすく、オペレ−タの身体や衣類等を汚
染したり、装置の内外に飛散する等の問題があった。
【0004】此等の問題を改善するために、クリ−ニン
グプロセスが不要で、残留トナ−の廃棄が不要な記録方
法が文献1:特願平01−212976に提案されてい
る。この方法は、感光体と被現像体(以後、フィルムと
呼ぶこともある)とが一部密着するように設けられ、か
つ、感光体を一様帯電する手段と、静電潜像を形成する
露光手段と、静電潜像が形成された感光体に密着した被
現像体上にトナ−像を形成する現像手段と、被現像体上
のトナ−像に記録支持体を重ねて、記録支持体にトナ−
像を転写する手段を設けたものである。
【0005】転写プロセスでは加熱と共に加圧して被現
像体上のトナ−像を記録支持体上に転写する。この場
合、転写後の被現像体上にトナ−像が残留しても転写直
後のトナ−が溶融している間にフェルト等のパッドで簡
単に拭き取ることが出来る。この時、トナ−は粉体から
半液状の性質に変っているため、飛散することはない。
従って、従来のようなクリ−ニングプロセスが不要とな
る。また、転写と同時にトナ−を記録紙に定着すること
が出来、独立した定着器が不要となり、プロセスの数を
更に削減できる。従って、従来、残留トナ−の廃棄作業
の際に発生したオペレ−タの身体や衣類及び装置内や装
置周辺へのトナ−の飛散、汚染を除去することが可能で
あるため保守性の向上が図れる。しかも、プロセスの数
を減少することが出来るため、装置の小型化及び低価格
化が図れるという優れた装置であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この記
録装置においては、フィルムを繰り返し用いて記録を続
けると、感光体や現像器や転写器や各種ロ−ラ−との接
触、分離に伴いフィルムが帯電する。このフィルム上の
電荷による表面電位は数百Vに達し、現像プロセスに著
しく悪影響を与える。一方、トナ−は、感光体上に形成
された静電潜像に対応してフィルムを貫通した感光体と
トナ−担持体との間の電界によってフィルムに付着す
る。ところが、フィルムが帯電すると、この現像電界が
変化し、フィルム上に現像されるトナ−像が変化する。
具体的には、白地の部分に地かぶりを発生したり、濃度
が変化したり、線の太さが変化する。従って、長期にわ
たり連続に安定した画質を得ることが出来ないという問
題がある。
【0007】本発明の目的は、被現像体であるフィルム
が繰り返し記録に用いられても、帯電を抑制して、長期
にわたり安定な画像が形成可能な優れた装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は感光体と、該感
光体と他のロ−ラ−間に張架され一部が前記感光体に密
着して重ねられる被現像体と、前記感光体表面を帯電す
る手段と、感光体を露光して静電潜像を形成する露光手
段と、感光体表面に密着して重ねられた前記被現像体上
にトナ−像を形成する現像手段と、前記被現像体上のト
ナ−像を記録支持体に転写する転写手段を設けた画像形
成装置の被現像体として、加熱作用により熱キャリアを
発生する無端状のフィルムを用いる画像形成装置に於い
て、前記フィルムとして、ドーパントにより半導電性が
付与されたポリフェニレンサルファイドフィルムを用い
ることを特徴とする。このとき、、前記フィルムの電気
導電性が室温下で10ー11〜10ー14S/cmであると好
適であり、更に、前記フィルムのドーパントがテトラシ
アノエチレンであると好適である。
【0009】
【作用】本発明によれば、被現像体として、ドーパント
の作用により室温下では絶縁性を有し加熱作用により熱
キャリアを発生するフィルムを用い、転写手段の加熱作
用によってフィルム内に熱キャリアを発生させることに
より、画像形成過程及び搬送過程において帯電したフィ
ルム表面の電荷を中和するように作用する。従ってこの
作用によりフィルムを繰り返し用いても、帯電によって
現像時の静電潜像の作る電界が変化することなく、画質
の劣化を防止することが出来、長期にわたり安定な画像
形成が可能となる。このとき、前記ドーパントとしてテ
トラシアノエチレンを用いれば簡単な方法でドーピング
が可能となる。
【0010】
【実施例】先ず、図1を用いて本発明の記録装置の構成
を説明する。ドラム状に形成された感光体101 は導電性
支持体101a上に光導電層101bを設けたもので、セレン感
光体、有機系感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシ
リコン感光体等何れも使用できる。この感光体101 と一
方の転写手段としての加熱ロ−ラ−113 と転動ロ−ル10
3 と引っ張りロ−ラ−111 に被現像体102 が張架され
る。
【0011】この被現像体102 は後述するように、転写
プロセスで加熱され160℃前後に達する。従って、そ
の材質は耐熱性を考慮する必要がある。また、ある程度
の絶縁性も必要である。此等を考慮すると、フィルム基
材としてポリエステル、ポリイミド、ポリエ−テルイミ
ド、ポリエ−テルサルフォン、ポリエ−テルエ−テルケ
トン、ポリフェニレンサルファイド等の材料を用いたフ
ィルムを用いることが出来る。また、現像時に被現像体
とトナ−担持体の間に発生する電気力線を考慮すると、
フィルムの厚さは100μm以下で、かつ引っ張り強度
と取扱性を考慮すると5μm以上が望ましい。
【0012】帯電手段としての帯電装置104 は、感光体
の表面に対向して設けられる。帯電装置としては図に示
すようなコロナ放電器が設けられる。この他に、例えば
金属性の芯金に導電性ゴムを被覆した構成の帯電ロ−ル
等も利用できる。
【0013】露光手段としての露光装置105 は、画像信
号を光に変換して感光体に照射する。露光装置として
は、レ−ザ−あるいはLEDアレイ等の光源と作像光学
系を組合せたもの、あるいは複写機として一般に用いら
れている原稿の反射光を投影する光学系等いずれも利用
できる。
【0014】現像手段としての現像装置106 はトナ−担
持体107 上にトナ−108 を吸着して図示の矢印方向に搬
送し、感光体上に形成された静電潜像を、密着して重ね
られた被現像体102 上に現像する。現像装置としては、
2成分磁気ブラシ現像装置、1成分磁気ブラシ現像装
置、1成分非磁性現像装置等公知の技術を用いることが
出来る。
【0015】転写手段としての転写装置としては一方の
転写手段である加熱ローラ113 と他方の転写手段である
加圧ロール140 が図示しない加圧手段により一定の圧力
で加圧される。本実施例においては、上記加熱ロ−ラ−
は、金属性中空部材にハロゲンランプを内蔵したもので
ある。この他にガラス、セラミック等の基材の表面にN
i−P等で構成される発熱抵抗層を形成し、更にその上
にTa25 、フッソ樹脂等の保護層で形成されるもの
であってもよい。また、ロ−ラ−状の形態でなく帯状の
形態でも利用できる。また、上記加圧ロール140 は弾性
体状の加圧ロ−ルで構成される。このロ−ルは金属性の
芯金にゴムを積層したもので、ゴムとしてはシリコーン
等が良い。
【0016】次に、この記録装置の動作、作用を説明す
る。感光体101 と他方の転写手段である加圧ロ−ル140
とが図示しない駆動手段により図示の矢印方向に一定の
周速度で回転する。被現像体102 は感光体との摩擦力と
加熱ロ−ラ−と加圧ロ−ラ−との圧接力により図示の矢
印の方向に移動する。引っ張りロ−ル111 には、被現像
体がたるまないような適度の張力が図示しない機構によ
り作用している。
【0017】初めに、帯電装置を動作させて感光体(10
1aが導電性支持体であり、101bが光導電層である)を一
様均一に帯電する。次に、露光装置によって画像信号に
対応した光が感光体に照射され、静電潜像が形成され
る。
【0018】現像プロセス(図2参照)では、感光体10
1 に密着した被現像体102 に接触もしくは近接して現像
装置が設けられる。本実施例では反転現像を行い、感光
体の導電性支持体101aとトナ−担持体107 の間にはバイ
アス電圧が印加されるようにバイアス電圧印加手段109
が設けられている。このような構成でトナ−担持体と被
現像体の間の空間には、感光体上に形成された静電潜像
に伴う電気力線が、被現像体を貫通して発生する。この
ため、トナ−担持体上の帯電したトナ−108 は静電気力
により被現像体上に付着し、現像される。
【0019】記録紙カセット120 に収容された記録支持
体(記録紙)114 は給紙ロ−ル115により給紙され、送
紙ロ−ル116 により転写装置に送られる。転写プロセス
(図3参照)では、記録支持体114 はトナ−像が形成さ
れた被現像体に重ねられ、加熱ロ−ラ−113 と加圧ロ−
ラ−140 に挟まれて図示しない手段いより圧接される。
被現像体102 上のトナ−は加熱ロ−ラ−113 よりの熱が
被現像体を通してトナ−に伝達されることにより加熱溶
融され、溶融したトナ−は被現像体から記録支持体114
に転移し、定着される。その後、記録支持体は排紙ロー
ル117により装置外の図示しないスタッカ−に排出され
る。
【0020】転写後の被現像体上にはトナ−が残留する
ことがある。この場合には転写プロセスの直後に加熱ロ
−ラ−に圧接して設けられているフェルト性のパッド13
0 により半液状の残留トナ−を簡単に拭き取ることが出
来る。これによりフィルム上のトナ−を除去することが
でき次の記録にさしつかえない状態とすることが出来
る。一方、感光体は現像プロセスの後、被現像体と分離
した後は必要に応じて除電ランプ119 を設けることによ
り、全面に光を照射して感光体上の残留電荷を除去して
もよい。このようにして感光体は繰り返して利用され
る。
【0021】このような画像形成装置において、本実施
例では被現像体としてポリフェニレンサルファイドフィ
ルム(以後、単にフィルムと称することがある)を用い
る。このフィルムにBr2や、AsF5等のアクセプタ分
子を気体状態で拡散したり、電気化学的にドーピングを
行うと電気導電性を付与することが出来ることが知られ
ている。(文献2:ショーゴ サイトウ等、ポリマー
ジャーナル;Shogo Saito etal. P
olymer Journal 17(1),209〜
216(1985))特にTCNE(Tetracyanoethyle
neテトラシアノエチレン)をドーピングしたものは、丈
夫で、柔軟性があり、酸素や水蒸気の存在する空気中で
非常に安定であることが分かっている(文献2:212
頁図5、及び212頁第6行参照)。
【0022】本実施例では、ポリフェニレンサルファイ
ドフィルムとして、東レ製の25μmの厚さのものを用
いた。また、ドーパントは東京化成製のTCNEを用
い、密閉ガラス容器中に加熱により昇華させたTCNE
にポリフェニレンサルファイドフィルムを暴露し、ガス
状ドーパントの拡散によるドーピングを行なった。ポリ
フェニレンサルファイドにドープするドーパントの量を
調節することにより、室温では十分な絶縁性を保持し、
しかもヒートロール等の熱定着器を通過する際には、フ
ィルムの内部に熱キャリアを発生して半導電性を生じる
ことにより、表面の電荷を除去する事が可能であった。
【0023】図4は、本発明に用いたTCNEをドープ
したポリフェニレンサルファイドフィルムの電導度の温
度依存性を示したものである。なお、横軸は温度の逆数
である。図4によれば、ドープ量1.6%の場合、室温
23度C(1/T=0.00362)において、高い絶
縁性に相当する10ー14S/cmの電導度を示し、16
0度C(1/T=0.00231)では3×10ー10と半
導電性を示した。また、ドープ量1.4%及び3.5%の
場合も室温下で絶縁性、160度Cでは半導電性を示し
た。
【0024】TCNEを1.6%ドーピングしたポリフ
ェニレンサルファイドフィルムを室温で800Vに帯電
させた後の10秒後の表面電位は740Vであり、電荷
が十分保持できることを示した。
【0025】次に、TCNEを1.6%ドーピングした
フィルムを800Vに帯電させた後、10秒後に160
度Cの熱定着器に線速度37mm/secで通した後の
表面電位を測定したところ、10V〜30Vと大幅に低
下した。また、加熱していない23度Cの熱定着器を通
過した時の表面電位は室温時と殆ど変わらない結果が得
られた。ドープ量1.4%及び3.5%の場合も同様の結
果が確認された。
【0026】このTCNEをドーピングしたポリフェニ
レンサルファイドフィルムを図1の画像形成装置に用い
て、繰り返し記録を行なった。現像プロセスでは室温時
の特性である絶縁性を保持しているため、感光体上に形
成された静電潜像に対応して感光体とトナー担持体間に
フィルムを貫通して電気力線が形成され、この電気力線
に沿ってトナーをフィルム上に付着現像することができ
る。
【0027】転写プロセスでは、フィルム上に形成され
たトナー像に記録紙が重ねられ、加熱と加圧の作用によ
りフィルム上のトナーは溶融して記録紙に転写されると
共に定着される。更に、この転写プロセスではフィルム
が加熱されるためにフィルム内に熱キャリアが発生し、
フィルムの搬送過程で発生した表面電荷が除去される。
これは、フィルム上の帯電電荷による電界に応じてキャ
リアの電子正孔対がフィルム内を移動しフィルム上の電
荷を中和するためである。この結果、フィルムを繰り返
し用いても帯電電位の変化は±20V以内に収めること
ができ、フィルム上の残留電荷による前記現像電界への
影響が少なくなるため、長期にわたり安定な画像形成が
可能であった。
【0028】本実施例では転写手段として、加熱・加圧
作用により転写する方式を用いたが、これに限定される
ものではなく、例えば、静電転写方式により記録紙に転
写し、その後フィルムのみ加熱する手段を設けてフィル
ム上の帯電電荷を除去するようにしても良好な結果が得
られる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被現像体として熱キャリアを発生するポリフェニレンサ
ルファイドフィルムを用いたことにより、転写手段の加
熱作用によってフィルム内に熱キャリアを発生させ、画
像形成過程及び搬送過程において帯電した不要な電荷を
中和させることが出来る。従ってこの作用によりフィル
ムを繰り返し用いても帯電により現像時の電界が変化す
ることなく、画質の劣化を防止することが出来、長期に
わたり安定な画像形成が可能となる。さらに、フィルム
に帯電した残留電荷の除去手段が不要となるため、装置
が複雑化することなく、簡単な構成で実現できるという
優れた利点を有する。尚、ポリフェニレンサルファイド
フィルムはポリイミドフィルムより廉価であり、また、
半導電性を付与するドーパント処理は、気体状ドーパン
トに暴露するだけの処理で容易に可能であり、製造行程
が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す画像形成装置の概略構成
図である。
【図2】現像プロセスを示す図である。
【図3】転写プロセスを示す図である。
【図4】テトラシアノエチレンをドープしたポリフェニ
レンサルファイドフィルムの電導度の温度依存性を示す
図である。
【符号の説明】
101 感光体 102 被現像体 103 転動ロ−ル 104 帯電装置 105 露光装置 106 現像装置 107 トナ−担持体 108 トナ− 109 バイアス電圧印加手段 111 引っ張りロ−ル 113 加熱ロ−ラ 114 記録紙 115 給紙ロ−ル 116 送紙ロ−ル 117 排紙ロ−ル 119 除電ランプ 120 記録紙カセット 130 パッド 140 加圧ロ−ル
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/22 101 G03G 7/00 G03G 15/16 101 G03G 15/20 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体と、該感光体と他のロ−ラ−間に
    張架され一部が前記感光体に密着して重ねられる被現像
    体と、前記感光体表面を帯電する手段と、感光体を露光
    して静電潜像を形成する露光手段と、感光体表面に密着
    して重ねられた前記被現像体上にトナ−像を形成する現
    像手段と、前記被現像体上のトナ−像を記録支持体に転
    写する転写手段を設けた画像形成装置の被現像体とし
    て、加熱作用により熱キャリアを発生する無端状のフィ
    ルムを用いる画像形成装置に於いて、 前記フィルムとして、ドーパントにより半導電性が付与
    されたポリフェニレンサルファイドフィルムを用いるこ
    とを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の画像形成装置におい
    て、前記フィルムの電気導電性が室温下で10ー11〜1
    ー14S/cmであることを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の画像形成
    装置において、前記フィルムのドーパントがテトラシア
    ノエチレンであることを特徴とする画像形成装置。
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